JP2014159000A - 有機性廃水処理方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
【解決課題】脱水処理と生物処理とを組み合わせた有機性廃水の処理において、発生する脱水汚泥の低含水率化及び減容化を達成しながら、維持管理費を低額に抑えることができる処理方法を提供する。
【解決手段】屎尿及び／又は有機性汚泥と、生物処理において発生する余剰汚泥と、の混合汚泥を脱水処理した後に、生物処理する有機性廃水処理方法であって、混合汚泥に凝集剤を添加してから脱水処理する工程と、混合汚泥に凝集剤を添加せずに脱水処理する工程と、を交互に行うことを特徴とする有機性廃水処理方法。
【選択図】なし
【解決手段】屎尿及び／又は有機性汚泥と、生物処理において発生する余剰汚泥と、の混合汚泥を脱水処理した後に、生物処理する有機性廃水処理方法であって、混合汚泥に凝集剤を添加してから脱水処理する工程と、混合汚泥に凝集剤を添加せずに脱水処理する工程と、を交互に行うことを特徴とする有機性廃水処理方法。
【選択図】なし
Description
本発明は、有機性廃水処理方法及び装置に関する。特に、屎尿と浄化槽汚泥などの有機性汚泥を含有する有機性廃水の処理に関する。
屎尿及び家庭用浄化槽で発生する有機性汚泥を含む有機性廃水の生物処理が行われている。屎尿及び家庭用浄化槽由来の有機性廃水には、夾雑物が多量に含まれるため、夾雑物を除去して脱水処理を行い、分離液を生物処理に供する。脱水処理により多量の有機性汚泥の脱水ケーキが発生するため、脱水ケーキの減容化が種々検討されている。また、脱水ケーキを助燃剤や堆肥として再利用するために、含水率の低減化が必要とされている。このため、有機性廃水に凝集剤を添加して、凝集フロックとして凝集させた後に脱水処理が行われている。
また、生物処理に先立つ脱水処理において、屎尿及び有機性汚泥を含む有機性廃水は全量が凝集剤添加後に脱水されるため、有機性排水中に含まれている有機物も除去されてしまう。有機性排水中に含まれている有機物は、後続の生物処理において微生物の栄養素となる水素供与体である。有機性廃水の全量脱水処理により、有機物が不足すると、生物処理が不十分となるため、通常はメタノールなどの水素供与体を多量に添加することが必要となる。
したがって、現状の屎尿及び有機性汚泥を含む有機性廃水の処理では、脱水処理に必要な凝集剤及び生物処理に必要な栄養源を多量に添加しなければならず、維持管理費が高額になっている。
本発明は、脱水処理と生物処理とを組み合わせた有機性廃水の処理において、発生する脱水ケーキの低含水率化及び減容化を達成しながら、維持管理費を低額に抑えることができる処理方法を提供することを目的とする。
本発明は、屎尿及び／又は有機性汚泥と、生物処理からの余剰汚泥との混合汚泥を脱水処理した後に生物処理する有機性廃水処理方法において、脱水処理に供する混合汚泥の一部に凝集剤を添加しないことにより、脱水ケーキの低含水率化及び減容化を達成しながら、凝集剤の添加量を削減すると同時に、後続の生物処理に必要な水素供与体の添加量を削減することができる処理方法を提供する。
本発明によれば、屎尿及び／又は有機性汚泥と、生物処理において発生する余剰汚泥と、の混合汚泥を脱水処理した後に、生物処理する有機性廃水処理方法であって、当該混合汚泥に凝集剤を添加してから脱水処理する工程と、当該混合汚泥に凝集剤を添加せずに脱水処理する工程と、を交互に行うことを特徴とする有機性廃水処理方法が提供される。
前記混合汚泥に凝集剤を添加せずに脱水処理する工程は、凝集剤を添加する工程と添加しない工程との合計時間の６０％以下とすることが好ましい。
前記混合汚泥に凝集剤を添加してから脱水処理する工程において、無機凝集剤及び高分子凝集剤から選択される１種以上の凝集剤を添加することが好ましい。
前記混合汚泥に凝集剤を添加してから脱水処理する工程において、無機凝集剤及び高分子凝集剤から選択される１種以上の凝集剤を添加することが好ましい。
前記混合汚泥に凝集剤を添加してから脱水処理する工程において、高分子凝集剤を添加した後に無機凝集剤を添加することが好ましい。
前記混合汚泥に凝集剤を添加してから脱水処理する工程において、無機凝集剤を添加した後に高分子凝集剤を添加してもよい。
前記混合汚泥に凝集剤を添加してから脱水処理する工程において、無機凝集剤を添加した後に高分子凝集剤を添加してもよい。
本発明において、前記混合汚泥に凝集剤を添加せずに脱水処理することによって得られる分離液を生物処理における水素供与体として利用する。
本発明によれば、屎尿及び／又は有機性汚泥と、生物処理において発生する余剰汚泥と、の混合汚泥を脱水処理した後に、生物処理するための有機性廃水処理装置であって、屎尿及び／又は有機性汚泥と、生物処理からの余剰汚泥とを混合する混合槽と、当該混合槽の下流に位置づけられ、混合汚泥を脱水する脱水装置と、当該混合槽と当該脱水装置の間に位置づけられ、当該混合槽からの当該混合汚泥に凝集剤を添加して凝集させる凝集反応槽と、当該混合槽から、当該凝集反応槽を経由せずに、当該脱水装置に当該混合汚泥を直接送るバイパス経路と、当該脱水装置からの分離液を貯留する分離液貯留槽と、当該分離液貯留槽からの分離液を処理する生物処理槽と、当該生物処理槽の下流に位置づけられている固液分離槽と、を具備する、有機性廃水処理装置が提供される。
本発明によれば、屎尿及び／又は有機性汚泥と、生物処理において発生する余剰汚泥と、の混合汚泥を脱水処理した後に、生物処理するための有機性廃水処理装置であって、屎尿及び／又は有機性汚泥と、生物処理からの余剰汚泥とを混合する混合槽と、当該混合槽の下流に位置づけられ、混合汚泥を脱水する脱水装置と、当該混合槽と当該脱水装置の間に位置づけられ、当該混合槽からの当該混合汚泥に凝集剤を添加して凝集させる凝集反応槽と、当該混合槽から、当該凝集反応槽を経由せずに、当該脱水装置に当該混合汚泥を直接送るバイパス経路と、当該脱水装置からの分離液を貯留する分離液貯留槽と、当該分離液貯留槽からの分離液を処理する生物処理槽と、当該生物処理槽の下流に位置づけられている固液分離槽と、を具備する、有機性廃水処理装置が提供される。
前記混合槽からの混合汚泥を前記凝集反応槽に送る経路と、前記混合槽からの混合汚泥を前記凝集反応槽を経由せずに前記脱水装置に直接送るバイパス経路と、当該経路と当該バイパス経路との切り替えを行う切替弁をさらに具備することが好ましい。
前記脱水装置は、凝集剤を添加した混合汚泥に対しては濃縮機として作用し、凝集剤を添加していない混合汚泥に対してはしさ分離機として作用するスクリーンと、当該スクリーンの下流に位置づけられている脱水機と、を含む脱水装置、あるいはスクリーンとして機能する濃縮部と、当該濃縮部の後段に圧搾部と、を具備する脱水装置でもよい。
また、本発明によれば、屎尿及び／又は有機性汚泥と、生物処理において発生する余剰汚泥と、の混合汚泥を脱水処理した後に、生物処理するための有機性廃水処理装置であって、屎尿及び／又は有機性汚泥と、生物処理からの余剰汚泥とを混合する混合槽と、当該混合槽の下流に位置づけられ、混合汚泥を脱水する脱水装置と、当該混合槽と当該脱水装置の間に位置づけられ、当該混合槽からの当該混合汚泥に凝集剤を添加して凝集させる凝集反応槽と、当該凝集反応槽への凝集剤の添加を制御する凝集剤添加制御機構と、当該脱水装置からの分離液を貯留する分離液貯留槽と、当該分離液貯留槽からの分離液を処理する生物処理槽と、当該生物処理槽の下流に位置づけられている固液分離槽と、を具備する、有機性廃水処理装置が提供される。
前記凝集反応槽には、凝集剤を添加しない工程の後に開放する自動弁が設けられているドレン配管が接続されているものでもよい。
さらに前記混合槽と前記凝集反応槽との間にラインミキサを設け、当該ラインミキサに凝集剤を添加する凝集剤添加配管が接続されていることが好ましい。
さらに前記混合槽と前記凝集反応槽との間にラインミキサを設け、当該ラインミキサに凝集剤を添加する凝集剤添加配管が接続されていることが好ましい。
本発明の有機性廃水処理方法によれば、発生する脱水ケーキの低含水率化及び減容化を達成しながら、脱水処理に必要な凝集剤添加量及び生物処理に必要な水素供与体としての薬品添加量を削減することができるので、維持管理費を削減できる。
図１に、本発明の有機性廃水の処理装置の概略と当該処理装置を用いた処理フローの概略を示す。
屎尿及び／又は有機性汚泥と、生物処理において発生する余剰汚泥と、の混合汚泥を脱水処理した後に、生物処理するための有機性廃水処理装置は、屎尿及び／又は有機性汚泥と、生物処理からの余剰汚泥とを混合する混合槽１０と、混合槽１０の下流に位置づけられている混合汚泥を脱水する脱水装置４０と、混合槽１０と脱水装置４０の間に位置づけられている混合槽１０からの混合汚泥に凝集剤を添加して凝集させる凝集反応槽２０と、混合槽１０から凝集反応槽２０へ混合汚泥を送る経路３０と、混合槽１０から凝集反応槽２０を経由せずに脱水装置４０に混合汚泥を直接送るバイパス経路３０Ａと、脱水装置４０からの分離液を貯留する分離液貯留槽５０と、分離液貯留槽５０からの分離液を処理する生物処理槽６０と、生物処理槽６０の下流に位置づけられている固液分離槽６１と、を具備する。
屎尿及び／又は有機性汚泥と、生物処理において発生する余剰汚泥と、の混合汚泥を脱水処理した後に、生物処理するための有機性廃水処理装置は、屎尿及び／又は有機性汚泥と、生物処理からの余剰汚泥とを混合する混合槽１０と、混合槽１０の下流に位置づけられている混合汚泥を脱水する脱水装置４０と、混合槽１０と脱水装置４０の間に位置づけられている混合槽１０からの混合汚泥に凝集剤を添加して凝集させる凝集反応槽２０と、混合槽１０から凝集反応槽２０へ混合汚泥を送る経路３０と、混合槽１０から凝集反応槽２０を経由せずに脱水装置４０に混合汚泥を直接送るバイパス経路３０Ａと、脱水装置４０からの分離液を貯留する分離液貯留槽５０と、分離液貯留槽５０からの分離液を処理する生物処理槽６０と、生物処理槽６０の下流に位置づけられている固液分離槽６１と、を具備する。
混合槽１０は、屎尿及び浄化槽汚泥（有機性汚泥）を受け入れて貯留する中継槽であってもよいし、中継槽とは別に設けてもよい。
図１に示す装置では、バイパス経路３０Ａに混合汚泥を送るため、混合槽１０からの混合汚泥を凝集反応槽２０に送る経路３０との切り替えを行う切替弁Ｖ１、Ｖ２が経路３０及びバイパス経路３０Ａに設けられている。切替弁Ｖ１、Ｖ２としては、公知の自動切替弁を用いることができ、例えば、空気作動弁、電磁弁、電動弁などを用いることができる。
図１に示す装置では、バイパス経路３０Ａに混合汚泥を送るため、混合槽１０からの混合汚泥を凝集反応槽２０に送る経路３０との切り替えを行う切替弁Ｖ１、Ｖ２が経路３０及びバイパス経路３０Ａに設けられている。切替弁Ｖ１、Ｖ２としては、公知の自動切替弁を用いることができ、例えば、空気作動弁、電磁弁、電動弁などを用いることができる。
図１に示す装置では、脱水装置４０は、凝集剤添加混合汚泥Ａに対しては濃縮機として作用し、凝集剤無添加混合汚泥Ｂに対してはしさ分離機として作用するスクリーン４１と、スクリーン４１の下流に位置づけられている脱水機４２と、を含む。
スクリーン４１は、目幅０．７〜６ｍｍを有することが好ましい。目幅が広すぎると、小さな夾雑物を除去できないため、しさ分離機として機能しない。目幅が狭すぎると、目詰まりにより流量負荷が過剰になる。スクリーンとしては、回転式、重力式、加圧式などの通常のスクリーンを用いることができる。
脱水機４２は、通常の脱水機、たとえば遠心脱水機、ベルトプレス型脱水機、フィルタープレス型脱水機、スクリュープレス型脱水機、ロータリープレス型脱水機、電気浸透式脱水機などを用いることができる。特に、スクリュープレス脱水機は、低動力で低含水率を達成することができるので好ましい。スクリュープレス脱水機は、円筒形外筒の内部に、円筒形外筒と同心のスクリュー軸及びスクリュー羽根を備え、混合汚泥供給側の濃縮部と、円筒形外筒とスクリュー軸との間の空間が混合汚泥の進行方向に向かって次第に狭くなる脱水ケーキ排出側の圧搾部と、が形成されており、円筒形外筒に分離液排出用の複数の開孔を備える。軸摺動型スクリュープレス脱水機は、脱水汚泥出口方向と並行にスクリュー軸が移動し、脱水汚泥を強制排出する機構を有する。これらのスクリュープレス脱水機を用いることで、脱水ケーキの含水率を大幅に低下させることができる。また、独立したスクリーンと脱水機とを組み合わせてなる脱水装置だけでなく、スクリーン機能を奏する濃縮部を前段に含みスクリーンと脱水機とが一体化されている脱水装置は、スクリーンを別途設ける必要がなく装置構成が簡易になるので好ましい。
凝集反応槽２０は、混合汚泥及び添加した凝集剤を撹拌混合して、凝集フロックを形成できればよく、公知の撹拌装置を具備する槽を用いることもできる。混合汚泥と凝集剤との混合は、混合汚泥の細部にまで凝集剤を均一に分散させるために、撹拌することが好ましい。これにより、凝集剤の添加量を削減でき、凝集汚泥が緻密になるため脱水処理後の脱水ケーキの含水率を低減できる。撹拌する手段としては、撹拌翼、シャフト、モーターから構成される通常の撹拌機を好適に挙げることができる。また、凝集反応槽２０の直前の配管にラインミキサ１１を組み込むこともできる。外部のモーターで回転させる撹拌翼を配管内に設けたラインミキサが好ましい。
凝集反応槽２０には、凝集反応槽２０へ凝集剤を添加する凝集剤添加装置が設けられている。凝集剤添加装置は、通常用いられる薬注装置でよいが、凝集剤添加及び無添加の切り替えを行う制御機構を具備することが好ましい。
脱水装置４０にて分離された分離液を貯留する分離液貯留槽５０、生物処理槽６０及び固液分離槽６１は、通常の有機性廃水処理で用いられる装置でよい。分離液貯留槽５０は、分離液の組成変動を緩和するために、分離液を少なくとも０．５日間貯留できる容量を有することが好ましい。生物処理槽６０は、脱窒素処理、嫌気性処理又は好気性処理を行う装置であることが好ましい。生物処理槽６０及び後続の固液分離槽６１から生じる余剰汚泥を混合槽１０に戻す余剰汚泥送配管６２を具備する。また、固液分離槽６１からの汚泥を生物処理槽６０に戻す汚泥戻し配管６２Ａを設けてもよい。
脱水装置４０にて得られる含水率７０％以下の脱水ケーキは、堆肥及び助燃剤として再利用できるため、用途に応じて適宜振り分ける脱水汚泥振分コンベア７０を設けてもよい。
図２は、本発明の有機性廃水装置の別の実施形態を示す。図１と同じ構成要素には同じ符号を付して、説明を省略する。
屎尿及び／又は有機性汚泥と、生物処理において発生する余剰汚泥と、の混合汚泥を脱水処理した後に、生物処理するための有機性廃水処理装置は、屎尿及び／又は有機性汚泥と、生物処理からの余剰汚泥とを混合する混合槽１０と、当該混合槽１０の下流に位置づけられ、混合汚泥を脱水する脱水装置４０と、当該混合槽１０と当該脱水装置４０の間に位置づけられ、当該混合槽１０からの当該混合汚泥に凝集剤を添加して凝集させる凝集反応槽２０Ａと、当該凝集反応槽２０Ａへの凝集剤の添加を制御する凝集剤添加制御機構と、当該脱水装置４０からの分離液を貯留する分離液貯留槽５０と、当該分離液貯留槽５０からの分離液を処理する生物処理槽６０と、生物処理槽６０の下流に位置づけられている固液分離槽６１を具備する。図２に示す有機性廃水処理装置は、図１に示すバイパス経路を含まない。
屎尿及び／又は有機性汚泥と、生物処理において発生する余剰汚泥と、の混合汚泥を脱水処理した後に、生物処理するための有機性廃水処理装置は、屎尿及び／又は有機性汚泥と、生物処理からの余剰汚泥とを混合する混合槽１０と、当該混合槽１０の下流に位置づけられ、混合汚泥を脱水する脱水装置４０と、当該混合槽１０と当該脱水装置４０の間に位置づけられ、当該混合槽１０からの当該混合汚泥に凝集剤を添加して凝集させる凝集反応槽２０Ａと、当該凝集反応槽２０Ａへの凝集剤の添加を制御する凝集剤添加制御機構と、当該脱水装置４０からの分離液を貯留する分離液貯留槽５０と、当該分離液貯留槽５０からの分離液を処理する生物処理槽６０と、生物処理槽６０の下流に位置づけられている固液分離槽６１を具備する。図２に示す有機性廃水処理装置は、図１に示すバイパス経路を含まない。
凝集反応槽２０Ａには、凝集剤を添加しない工程の後に開放する自動弁Ｖ３が設けられているドレン配管２１が接続されている。ドレン配管２１は、混合槽１０に接続されている。なお、ドレン配管２１を設けなくてもよい。
次に、図１に示すフローを用いて、本発明の有機性廃水処理方法を説明する。
処理対象となる有機性廃水は、屎尿及び／又は浄化槽汚泥（有機性汚泥）を含む。通常、屎尿及び浄化槽汚泥は、トイレットペーパーなどの夾雑物を含有しており、まず破砕処理が行われる。従来は、破砕後の夾雑物を除去する前処理が行われていたが、最近では前処理を行わず夾雑物を含有したままの屎尿及び浄化槽汚泥を処理することも行われている。本発明では、夾雑物の含有の有無にかかわらず、また、屎尿と浄化槽汚泥との混合比率にかかわらず、破砕の程度及び有無にかかわらず、屎尿及び／又は浄化槽汚泥を含む有機性廃水を処理対象とすることができる。
処理対象となる有機性廃水は、屎尿及び／又は浄化槽汚泥（有機性汚泥）を含む。通常、屎尿及び浄化槽汚泥は、トイレットペーパーなどの夾雑物を含有しており、まず破砕処理が行われる。従来は、破砕後の夾雑物を除去する前処理が行われていたが、最近では前処理を行わず夾雑物を含有したままの屎尿及び浄化槽汚泥を処理することも行われている。本発明では、夾雑物の含有の有無にかかわらず、また、屎尿と浄化槽汚泥との混合比率にかかわらず、破砕の程度及び有無にかかわらず、屎尿及び／又は浄化槽汚泥を含む有機性廃水を処理対象とすることができる。
有機性廃水は、混合槽１０において、生物処理により発生する余剰汚泥と混合されて、混合汚泥となる。次いで、混合汚泥は、経路３０を経由して凝集反応槽２０に送られ、無機凝集剤及び高分子凝集剤と撹拌混合され、凝集フロックが形成されて凝集剤添加汚泥Ａとなる。凝集剤添加汚泥Ａは、脱水装置４０に送られ、スクリーン４１で濃縮され、脱水機４２で脱水されて、分離液と脱水ケーキとに分けられる。分離液は、分離液貯留槽５０に所定時間貯留された後、生物処理槽６０に送られ、生物処理された後、固液分離槽６１で固液分離される。固液分離された水は浄化水として放流されるか又はさらに高度処理に供された後に放流される。固液分離された汚泥は、返送汚泥として生物処理槽６０に戻され、余剰汚泥は有機性廃水との混合に使用するため混合槽１０に送られる。
図２に示すフローでは、屎尿及び／又は有機性汚泥は、生物処理槽６０及び固液分離槽６１から余剰汚泥送配管６２を経由して供給される余剰汚泥と、混合槽１０にて混合される。混合汚泥は、経路３０を介して凝集反応槽２０Ａに送られる。
凝集反応槽２０Ａにて凝集剤を添加されなかった混合汚泥は、脱水装置４０に送られる。混合汚泥中のしさ分がスクリーン４１で除去され、脱水機４２で脱水される。しさ分が除去された混合汚泥は、分離液として分離液貯留槽５０に所定時間貯留された後、生物処理槽６０に送られ、生物処理された後、固液分離槽６１で固液分離される。固液分離された水は浄化水として放流されるか又はさらに高度処理に供された後に放流される。固液分離された汚泥は、返送汚泥として生物処理槽６０に戻され、余剰汚泥は有機性廃水との混合に使用するため混合槽１０に送られる。
凝集反応槽２０Ａで凝集剤を添加せずに、ドレン弁Ｖ３を開放してドレン２１から混合汚泥を抜き出し、混合槽１０に戻す。混合槽１０にて、新たに供給される屎尿及び／又は有機性汚泥と新たな余剰汚泥がさらに添加され、凝集反応槽２０Ａに送られる。凝集反応槽２０Ａにて凝集剤が添加され、凝集剤添加汚泥Ａが形成される。このとき、ドレン弁Ｖ３は閉じられており、凝集剤添加汚泥Ａは脱水装置４０に送られる。凝集剤添加汚泥Ａは、スクリーン４１で濃縮され、脱水機４２で脱水されて、分離液と脱水ケーキとに分けられる。分離液は、分離液貯留槽５０に所定時間貯留された後、生物処理槽６０に送られ、生物処理された後、固液分離槽６１で固液分離される。固液分離された水は浄化水として放流されるか又はさらに高度処理に供された後に放流される。固液分離された汚泥は、返送汚泥として生物処理槽６０に戻され、余剰汚泥は有機性廃水との混合に使用するため混合槽１０に戻される。
混合槽１０にて形成される混合汚泥を凝集反応槽２０又は２０Ａに送る経路３０に、ラインミキサ１１を設けてもよい。混合汚泥には、ラインミキサ１１にて凝集剤が添加され、さらに凝集反応槽２０又は２０Ａにて凝集剤が添加される。ラインミキサにおける凝集剤の添加量は、処理すべき有機性廃水の性状によっても異なるが、ラインミキサ１１にて添加される凝集剤は、凝集反応槽にて添加される凝集剤と同等量以上であることが好ましい。ラインミキサにおける凝集剤の添加がない場合（すなわち、凝集反応槽２０又は２０Ａでの凝集剤の添加のみ）と、ラインミキサにおける凝集剤の添加がある場合（すなわち、ラインミキサ１１と凝集反応槽２０又は２０Ａでの凝集剤の添加）との凝集剤の総添加量は、ほぼ同等量とすることができる。ラインミキサ１１と凝集反応槽２０又は２０Ａで添加する凝集剤は高分子凝集剤のみとすることができ、無機凝集剤を使用せずに、高分子凝集剤と無機凝集剤との併用の場合と同等の脱水効果を得ることができる。ラインミキサ１１での凝集剤の添加及び混合によって、混合汚泥と凝集剤とは、より一層均一に混合される。
上述のように、本発明においては、有機性廃水と余剰汚泥との混合汚泥に凝集剤を添加せずに直接脱水処理する工程を含む。凝集剤の添加と無添加とは任意の長さの時間で交互に行われる。凝集剤無添加の総時間は、凝集剤添加時間との合計の６０％以下、好ましくは４０％以下、特に好ましくは２０％以下とする。６０％を越えると、余剰汚泥発生量が多くなり、混合汚泥中の余剰汚泥の比率が多くなるため、脱水ケーキの低含水率化及び脱水ケーキの減容化が達成されない。凝集剤使用量の削減効果を得るためには、凝集剤無添加の総時間は１％以上とすることが好ましく、５％以上がより好ましい。
凝集剤の添加及び無添加の時間の長さ及び切り替えのタイミングは、生物処理の状態や混合汚泥の性状によって設定することができる。たとえば、屎尿及び／又は有機性汚泥中の水素供与体が多い場合は凝集剤の無添加時間を短くすることができる。凝集剤の添加の切り替えの例を図３に示す。
図３は凝集剤添加時間と無添加時間を任意の異なる長さに設定して交互に行う場合のタイムチャートである。図３（１）〜（３）は、凝集剤添加の切り替えは、図１に示す切替弁Ｖ１、Ｖ２の開閉をタイマー設定により自動的に切り替え、バイパス経路３０Ａを利用して行われる。
図３（４）〜（６）は、切替弁Ｖ１、Ｖ２及びバイパス経路３０Ａを使用せずに、凝集剤添加制御機構を有する凝集反応槽２０Ａへの凝集剤の添加及び無添加を交互に行う場合のタイムチャートである。凝集剤の添加は、凝集剤添加装置のＯＮ／ＯＦＦをタイマー設定により自動的に切り替えることで行うことができる。
図３（７）〜（９）は、図２に示す処理装置において、切替弁Ｖ１、Ｖ２及びバイパス経路３０Ａを使用せずに、ドレン弁Ｖ３の開閉調節及び凝集剤添加制御機構を有する凝集反応槽２０Ａへの凝集剤の添加の有無を切り替える場合のタイムチャートである。ドレン弁Ｖ３の開放は、凝集反応槽２０Ａへの凝集剤無添加の後に行うことが好ましい。
なお、ラインミキサ１１を具備する装置の場合、凝集剤添加のタイミングは、凝集反応槽２０Ａへの添加のタイミングと同時である。
後続の脱水処理により含水率７０％以下の脱水ケーキを得るためには、凝集剤を添加しない時間は、凝集剤を添加する時間と無添加の時間との合計の６０％以下とする。凝集剤を添加しないことにより、有機性廃水中に含まれる有機成分（水素供与体）が脱水処理後の分離液に含まれるため、生物処理に必要な水素供与体（微生物の栄養源）の追加供給を削減することができる。凝集剤の添加と無添加とを交互に行うことにより生じる分離液中有機成分量の変動は、分離液貯留槽５０での貯留時間を例えば０．５日以上と長期化することで、相殺することができる。
後続の脱水処理により含水率７０％以下の脱水ケーキを得るためには、凝集剤を添加しない時間は、凝集剤を添加する時間と無添加の時間との合計の６０％以下とする。凝集剤を添加しないことにより、有機性廃水中に含まれる有機成分（水素供与体）が脱水処理後の分離液に含まれるため、生物処理に必要な水素供与体（微生物の栄養源）の追加供給を削減することができる。凝集剤の添加と無添加とを交互に行うことにより生じる分離液中有機成分量の変動は、分離液貯留槽５０での貯留時間を例えば０．５日以上と長期化することで、相殺することができる。
凝集反応槽に添加される凝集剤は、高分子凝集剤及び無機凝集剤から選択される１種以上とすることができる。特に、単独で使用する場合は高分子凝集剤が好ましい。特にラインミキサを具備する装置を用いる場合には、ラインミキサ及び凝集反応槽に高分子凝集剤のみを添加することができる。また、高分子凝集剤と無機凝集剤とを併用する場合は、高分子凝集剤を添加した後に、無機凝集剤を添加することが好ましい。高分子凝集剤を先に添加して無機凝集剤を後で添加することにより、脱水性能が向上し、高分子凝集剤の添加量を削減することができる。
無機凝集剤としては、ポリ硫酸第二鉄、ポリ塩化第二鉄、塩化第二鉄、硫酸アルミニウム、塩化アルミニウム、ポリ塩化アルミニウムを好ましく用いることができる。中でもポリ硫酸第二鉄が特に好ましい。無機凝集剤の添加量は、混合汚泥の性状などによっても異なり、用いる無機凝集剤の種類によっても異なるが、汚泥中の固形物乾燥重量（ＤＳ）に対して０．５〜７．０wt%であることが好ましく、特に１．５〜５wt%程度であることがより好ましい。
高分子凝集剤としては、カチオン系高分子凝集剤、両性高分子凝集剤等が挙げられる。カチオン性高分子凝集剤としては、ジメチルアミノエチルアクリレートの四級化物の重合物、ジメチルアミノエチルアクリレートの四級化物とアクリルアミドとの共重合物などのアクリレート系高分子凝集剤；ジメチルアミノエチルメタクリレートの四級化物の重合物、ジメチルアミノエチルメタクリレートの四級化物とアクリルアミドとの共重合物などのメタクリレート系高分子凝集剤；アミド基、ニトリル基、アミン塩酸塩、ホルムアミド基等を含むポリビニルアミジン；ポリアクリルアミドのマンニッヒ変性物などが挙げられ、例えば市販のエバグロース（水ｉｎｇ株式会社 登録商標）シリーズを用いることができる。両性高分子凝集剤としては、ジメチルアミノメチルアクリレートの四級化物とアクリルアミドとアクリル酸との共重合物、ジメチルアミノメチルメタクリレートの四級化物とアクリルアミドとアクリル酸との共重合物などをあげることができる。高分子凝集剤の添加量は、混合汚泥の性状などによっても異なるが、汚泥中の固形物乾燥重量（ＤＳ）に対して０．５〜３．０wt%であることが好ましく、１．０〜２．５wt%であることがより好ましい。
また、高分子凝集剤の凝集力を低下させることなく、混合汚泥に均一に分散させ、混合汚泥の細部にまで浸透させ、混合汚泥の表面電荷の中和と、高分子の吸着又は架橋作用による凝集とを同時に行わせるため、混合汚泥と凝集剤とを１０００回転／分以上の撹拌翼の回転数で撹拌することが好ましい。
なお、本発明の処理装置の構成は上述の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載を逸脱しない限りにおいて種々変更してもよい。たとえば、図１及び図２において余剰汚泥送配管６２に余剰汚泥貯留槽を設けてもよいし、凝集剤として高分子凝集剤を添加する場合には後段にリン回収装置を設けてもよい。図２において、混合槽１０と凝集反応槽２０との間にラインミキサを複数台設けてもよい。図２において、凝集反応槽２０からのドレン２１の接続先は、混合槽１０として示しているが、混合槽１０の前段にある屎尿及び浄化槽汚泥の受入槽（図示せず）でも、余剰汚泥送配管６２に設けられた余剰汚泥貯留槽（図示せず）でもよい。また、図１において、バイパス経路３０Ａと切替弁Ｖ１及びＶ２を設けているが、バイパス経路３０Ａを混合槽１０に接続させて、切替弁の代わりに専用のポンプ及び破砕装置を設けてもよい。
以下、実施例を用いて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
［実施例１］
破砕したままで夾雑物を除去していない屎尿及び浄化槽汚泥を含む有機性廃水に、生物処理において生じた余剰汚泥を混合して得た混合汚泥５０ｋＬ／日を本発明の処理方法で処理する場合と、従来方法で処理する場合を比較した。
［実施例１］
破砕したままで夾雑物を除去していない屎尿及び浄化槽汚泥を含む有機性廃水に、生物処理において生じた余剰汚泥を混合して得た混合汚泥５０ｋＬ／日を本発明の処理方法で処理する場合と、従来方法で処理する場合を比較した。
図１に示す装置を用い、凝集剤の添加及び無添加の切り替えは、図３（１）に示すタイムチャートに従って行い、Ｔ１＝４８分、Ｔ２＝１２分と設定し、混合汚泥の約２０％に対して凝集剤を添加しなかった。
無機凝集剤としてポリ硫酸第二鉄、高分子凝集剤としてエバグロースＣＳ−３２０（水ｉｎｇ株式会社製カチオン系高分子凝集剤）を用いた。
本実施例では、後続の生物処理を脱窒素処理としたため、窒素（Ｎ）の分解を促進させるために、水素供与体としてメタノールを生物処理槽に添加した。
本実施例では、後続の生物処理を脱窒素処理としたため、窒素（Ｎ）の分解を促進させるために、水素供与体としてメタノールを生物処理槽に添加した。
各薬剤の添加量と、脱水ケーキの含水率、処理水の水質を表１及び表２に示す。
［実施例２］
図１に示す装置を用い、凝集剤の添加と無添加との切り替２は図３（１）に示すタイムチャートに従って、Ｔ１＝３９分、Ｔ２＝２１分と設定し、混合汚泥の約３５％に対して凝集剤を添加しなかった以外は実施例１と同様に行い、各薬剤の添加量と、脱水ケーキの含水率及び処理水の水質を測定した。結果を表１及び表２に示す。
［実施例２］
図１に示す装置を用い、凝集剤の添加と無添加との切り替２は図３（１）に示すタイムチャートに従って、Ｔ１＝３９分、Ｔ２＝２１分と設定し、混合汚泥の約３５％に対して凝集剤を添加しなかった以外は実施例１と同様に行い、各薬剤の添加量と、脱水ケーキの含水率及び処理水の水質を測定した。結果を表１及び表２に示す。
［実施例３］
バイパス経路を含まない図２に示す装置を用いて、凝集剤の添加及び無添加の切り替えを図３（４）に示すタイムチャートに従って、Ｔ１＝３９分、Ｔ２＝２１分と設定し、混合汚泥の約３５％に対して凝集剤を添加しなかった以外は実施例１と同様に行い、各薬剤の添加量と、脱水ケーキの含水率及び処理水の水質を測定した。結果を表１及び表２に示す。
バイパス経路を含まない図２に示す装置を用いて、凝集剤の添加及び無添加の切り替えを図３（４）に示すタイムチャートに従って、Ｔ１＝３９分、Ｔ２＝２１分と設定し、混合汚泥の約３５％に対して凝集剤を添加しなかった以外は実施例１と同様に行い、各薬剤の添加量と、脱水ケーキの含水率及び処理水の水質を測定した。結果を表１及び表２に示す。
［実施例４］
図２に示す装置を用いて、凝集剤の添加及び無添加の切り替えを図３（７）に示すタイムチャートに従って、Ｔ１＝３９分、Ｔ２＝２１分、Ｔ３＝３分と設定し、混合汚泥の約３５％に対して凝集剤を添加しなかった以外は実施例１と同様に行い、各薬剤の添加量と、脱水ケーキの含水率及び処理水の水質を測定した。結果を表１及び表２に示す。
図２に示す装置を用いて、凝集剤の添加及び無添加の切り替えを図３（７）に示すタイムチャートに従って、Ｔ１＝３９分、Ｔ２＝２１分、Ｔ３＝３分と設定し、混合汚泥の約３５％に対して凝集剤を添加しなかった以外は実施例１と同様に行い、各薬剤の添加量と、脱水ケーキの含水率及び処理水の水質を測定した。結果を表１及び表２に示す。
処理水の水質を表２に示す。
各検査項目の検査方法は以下の通りである。
水素イオン濃度：JIS K 0102-12.1
生物化学的酸素要求量(BOD)：JIS K-0102-21及び-32.1
化学的酸素要求量（CODMn）：JIS K-0102-17
浮遊物質量（SS）：昭和46年環境庁告示第59号付表8
全窒素：JIS K-0102-45.1
全リン：JIS K-0102-46.3.3
色度：平成4年厚生省令第69号 45
大腸菌群数：昭和37年厚生省・建設省令第1号
混合汚泥の２０％に対して凝集剤を添加しなかった場合（実施例１）の薬剤の添加量は、混合汚泥の全量に凝集剤を添加した場合に比較して、無機凝集剤を約１８％、高分子凝集剤を約２１％、メタノールを約５０％削減できた。混合汚泥の３５％に対して凝集剤を添加しなかった場合（実施例２）の薬剤の添加量の削減率は、無機凝集剤が約３４％、高分子凝集剤が約３５％、メタノールが約８６％、ラインミキサを用いて高分子凝集剤のみを添加した場合（実施例４）の薬剤の添加量の削減率は、無機凝集剤が１００％、高分子凝集剤が約３０％、メタノールが約８６％であった。各実施例とも脱水ケーキの含水率は７０％以下を達成し、処理水は放流水質基準を達成した。
水素イオン濃度：JIS K 0102-12.1
生物化学的酸素要求量(BOD)：JIS K-0102-21及び-32.1
化学的酸素要求量（CODMn）：JIS K-0102-17
浮遊物質量（SS）：昭和46年環境庁告示第59号付表8
全窒素：JIS K-0102-45.1
全リン：JIS K-0102-46.3.3
色度：平成4年厚生省令第69号 45
大腸菌群数：昭和37年厚生省・建設省令第1号
混合汚泥の２０％に対して凝集剤を添加しなかった場合（実施例１）の薬剤の添加量は、混合汚泥の全量に凝集剤を添加した場合に比較して、無機凝集剤を約１８％、高分子凝集剤を約２１％、メタノールを約５０％削減できた。混合汚泥の３５％に対して凝集剤を添加しなかった場合（実施例２）の薬剤の添加量の削減率は、無機凝集剤が約３４％、高分子凝集剤が約３５％、メタノールが約８６％、ラインミキサを用いて高分子凝集剤のみを添加した場合（実施例４）の薬剤の添加量の削減率は、無機凝集剤が１００％、高分子凝集剤が約３０％、メタノールが約８６％であった。各実施例とも脱水ケーキの含水率は７０％以下を達成し、処理水は放流水質基準を達成した。
本発明の処理方法によれば、凝集剤無添加処理の総時間が凝集剤添加時と無添加時との合計時間の６０％以下となるように凝集剤の添加と無添加とを切り替えることにより、脱水ケーキの含水率７０％及び処理水の水質基準を達成しながら、メタノール、無機凝集剤、高分子凝集剤のいずれも添加量を削減できた。
脱水処理と生物処理とを併用する屎尿及び浄化槽汚泥を含む有機性廃水の処理における凝集剤及び生物処理における栄養源となる薬剤の使用量を削減できる。
Claims (13)
- 屎尿及び／又は有機性汚泥と、生物処理において発生する余剰汚泥と、の混合汚泥を脱水処理した後に、生物処理する有機性廃水処理方法であって、
当該混合汚泥に凝集剤を添加してから脱水処理する工程と、
当該混合汚泥に凝集剤を添加せずに脱水処理する工程と、
を交互に行うことを特徴とする有機性廃水処理方法。 - 前記混合汚泥に凝集剤を添加せずに脱水処理する工程は、凝集剤を添加する工程と添加しない工程との合計時間の６０％以下とする、請求項１に記載の有機性廃水処理方法。
- 前記混合汚泥に凝集剤を添加してから脱水処理する工程において、無機凝集剤及び高分子凝集剤から選択される１種以上の凝集剤を添加する、請求項１又は２に記載の有機性廃水処理方法。
- 前記混合汚泥に凝集剤を添加してから脱水処理する工程において、高分子凝集剤を添加した後に無機凝集剤を添加する、請求項３に記載の有機性廃水処理方法。
- 前記混合汚泥に凝集剤を添加してから脱水処理する工程において、無機凝集剤を添加した後に高分子凝集剤を添加する、請求項３に記載の有機性廃水処理方法。
- 前記混合汚泥に凝集剤を添加せずに脱水処理することによって得られる分離液を生物処理における水素供与体として利用する、請求項１〜５のいずれかに記載の有機性廃水処理方法。
- 屎尿及び／又は有機性汚泥と、生物処理において発生する余剰汚泥と、の混合汚泥を脱水処理した後に、生物処理するための有機性廃水処理装置であって、
屎尿及び／又は有機性汚泥と、生物処理からの余剰汚泥とを混合する混合槽と、
当該混合槽の下流に位置づけられ、混合汚泥を脱水する脱水装置と、
当該混合槽と当該脱水装置の間に位置づけられ、当該混合槽からの当該混合汚泥に凝集剤を添加して凝集させる凝集反応槽と、
当該混合槽から、当該凝集反応槽を経由せずに、当該脱水装置に当該混合汚泥を直接送るバイパス経路と、
当該脱水装置からの分離液を貯留する分離液貯留槽と、
当該分離液貯留槽からの分離液を処理する生物処理槽と、
当該生物処理槽の下流に位置づけられている固液分離槽と、
を具備する、有機性廃水処理装置。 - 前記混合槽からの混合汚泥を前記凝集反応槽に送る経路と、
前記混合槽からの混合汚泥を前記凝集反応槽を経由せずに前記脱水装置に直接送るバイパス経路と、
当該経路と当該バイパス経路との切り替えを行う切替弁をさらに具備する、請求項７に記載の有機性廃水処理装置。 - 前記脱水装置は、
凝集剤を添加した混合汚泥に対しては濃縮機として作用し、凝集剤を添加していない混合汚泥に対してはしさ分離機として作用するスクリーンと、
当該スクリーンの下流に位置づけられている脱水機と、
を含む、請求項７又は８に記載の有機性廃水処理装置。 - 前記脱水装置は、スクリーンとして機能する濃縮部と、当該濃縮部の後段に圧搾部と、を具備する、請求項７又は８に記載の有機性廃水処理装置。
- 屎尿及び／又は有機性汚泥と、生物処理において発生する余剰汚泥と、の混合汚泥を脱水処理した後に、生物処理するための有機性廃水処理装置であって、
屎尿及び／又は有機性汚泥と、生物処理からの余剰汚泥とを混合する混合槽と、
当該混合槽の下流に位置づけられ、混合汚泥を脱水する脱水装置と、
当該混合槽と当該脱水装置の間に位置づけられ、当該混合槽からの当該混合汚泥に凝集剤を添加して凝集させる凝集反応槽と、
当該凝集反応槽への凝集剤の添加を制御する凝集剤添加制御機構と、
当該脱水装置からの分離液を貯留する分離液貯留槽と、
当該分離液貯留槽からの分離液を処理する生物処理槽と、
当該生物処理槽の下流に位置づけられている固液分離槽と、
を具備する、有機性廃水処理装置。 - 前記凝集反応槽には、凝集剤を添加しない工程の後に開放する自動弁が設けられているドレン配管が接続されている、請求項１１に記載の有機性排水処理装置。
- さらに前記混合槽と前記凝集反応槽との間にラインミキサを設け、当該ラインミキサに凝集剤を添加する凝集剤添加配管が接続されている、請求項７〜１２の何れかに記載の有機性廃水処理装置。
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