JP2015073951A - 有機性廃水処理施設の運転方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数台の遠心濃縮機を備え、余剰汚泥発生量が、遠心濃縮機１台の最大処理流量を超え、遠心濃縮機２台同時運転の最大処理流量未満である有機性廃水処理において、返流水中への汚泥の混入を減少させ、放流水のリン濃度上昇を抑制する運転方法を提供すること。
【解決手段】（ａ）遠心濃縮機を2台運転するときは、それぞれの遠心濃縮機を最小処理流量以上定格流量の85％以下で運転し、（ｂ）遠心濃縮機を１台運転するときは、その遠心濃縮機を定格流量以上最大処理流量以下で運転する。これら2つの運転パターンを切り替える。こうすれば、遠心濃縮機の起動回数を減少させ、遠心濃縮機の分離水を生物処理槽の上流側へと返送しても、放流水のリン濃度上昇を抑制し得る。
【選択図】図１

Description

本発明は、生物処理槽（好気的生物処理槽又は嫌気的生物処理槽）の余剰汚泥を濃縮するために、複数台の遠心濃縮機を備える下水処理施設のような有機性廃水処理施設の運転方法に関する。

図３は、一般的な下水処理施設における処理フローを示す。下水処理施設では、下水管から送られてきた下水を最初沈殿池１にゆっくり流し、細かい汚れ（固形物等）を沈殿及び分離する。底にたまった固形物（初沈汚泥）は、重力濃縮槽６へと供給されて、濃縮された後、さらに汚泥処理施設４へと送られる。最初沈殿池１の前処理として、沈砂池と呼ばれる池で、大きなゴミ（布きれ又は土砂等）を取り除く場合もある。最初沈殿池１で固形物等を除去された被処理水は、生物処理槽２（曝気槽のような好気的生物処理槽又はメタン発酵槽のような嫌気的生物処理槽）へと送られ、活性汚泥法のような生物学的処理によって有機物が分解される。

生物処理槽２が曝気槽である場合には、下水の中に活性汚泥を入れ、空気を吹き込みながら6時間〜8時間程度撹拌し、含有されている有機物が、好気性微生物によって水及び炭酸ガス等に分解される。繁殖した好気性微生物の周りには、細かい浮遊物が付着して、沈殿しやすい塊（フロック）となる。曝気槽２から取り出された処理水は、最終沈殿池３へと移送され、2時間程度かけてゆっくり流される間に、生物処理槽２でできた塊を余剰汚泥として沈殿させる。最終沈殿池３の上澄水は、塩素混和池５において塩素消毒された後、河川に放流される。

最終沈殿池３から回収された余剰汚泥の一部は、生物処理槽２へと返送され（返送汚泥）、残部は、余剰汚泥槽９に貯留された後、汚泥処理施設４へと送られる。特許文献１は、曝気槽２に汚泥の一部を返送する際、酸化剤注入手段を設けることを開示している。汚泥処理施設４には、遠心濃縮機７及び／又は遠心脱水機８が設けられており、初沈汚泥及び余剰汚泥から水分を分離させ、固形状の脱水ケーキへと変化させる。脱水ケーキは、汚泥焼却炉へと送られ、焼却処理される。図３においては、遠心濃縮機７で一次脱水した脱水汚泥を、さらに遠心脱水機８で二次脱水する構成となっているが、どちらか一方の脱水手段だけであってもよい。

実開平１−１５６７９９号公報

最終沈殿池３から回収され、汚泥処理施設４へと供給される余剰汚泥は、余剰汚泥槽に一旦貯留され、遠心濃縮機７へと供給される。遠心濃縮機７には、定格流量が決まっており、余剰汚泥槽から余剰汚泥を定格流量で送り、遠心濃縮機７で脱水処理することが通常である。

遠心濃縮機７は、通常、複数台設置される。余剰汚泥槽に貯留される余剰汚泥量が遠心濃縮機７の処理能力以下であれば、１台の遠心濃縮機７を運転する。一方、余剰汚泥槽に貯留される余剰汚泥量が遠心濃縮機７の処理能力を超えれば、複数台の遠心濃縮機７を運転する。遠心濃縮機７によって分離された水分は、返流水として生物処理槽２の上流側（具体的には、分配槽又は最初沈殿池）へと返送されることが一般的である。

ところが、遠心濃縮機７の起動時は、脱水能力が低く、かつ、余剰汚泥が濃縮されずに生物処理槽２の上流側へと分離水が返送される制御となっているため、余剰汚泥の一部がそのまま返流水に混入してしまう。分離水を生物処理槽２の上流側に返送しても、通常供給されているBOD量（生物化学的酸素要求量）では、後続する生物処理槽内の好気的又は嫌気的生物処理によってもリン成分を除去することが困難である。その結果、返流水中のリン成分濃度が上昇し、河川に放流される最終沈殿池３の上澄水中のリン濃度も上昇してしまうことが判明した。

本発明は、複数台の遠心濃縮機を備える有機性廃水処理施設において、返流水中への汚泥の混入を減少させ、放流水のリン濃度上昇を抑制し得る運転方法の提供を目的とする。

本発明者等は、２台の遠心濃縮機を同時に運転する際には、それぞれ最小可能処理流量以上定格流量の85％以下で運転し、１台の遠心濃縮機のみを運転する際には、定格流量以上最大処理流量以下で運転することで、余剰汚泥槽における余剰汚泥の増減速度を減らし、遠心濃縮機の起動回数を従来よりも減少させた運転方法とすることによって、上記課題を解決し得ることを見出し、本発明を完成させるに至った。

具体的に、本発明は、
生物処理槽と、
生物処理槽で発生する余剰汚泥を貯留する余剰汚泥槽と、
余剰汚泥槽に貯留された余剰汚泥を濃縮するために複数台の遠心濃縮機と、
を備え、
複数台の遠心濃縮機のうち、2台の遠心濃縮機を通常運転に使用し、
生物処理槽の余剰汚泥発生量が、遠心濃縮機１台の最大処理流量を超え、遠心濃縮機２台同時運転の最小処理流量未満であり、
遠心濃縮機の分離水を生物処理槽の上流側へと返送する有機性廃水処理施設の運転方法であって、
（ａ）遠心濃縮機を２台運転するときは、それぞれの遠心濃縮機を最小処理流量以上定格流量の85％以下で運転し、
（ｂ）遠心濃縮機を１台運転するときは、その遠心濃縮機を定格流量以上最大処理流量以下で運転する、
ことを特徴とする運転方法に関する。
法。

本発明の運転方法は、好気的生物処理又は嫌気的生物処理を行う生物処理槽から発生する余剰汚泥発生量が、遠心濃縮機１台の最大処理流量を超え、通常運転に使用される遠心濃縮機２台の最小処理流量未満である有機性廃水処理施設における運転方法である。複数台備えられている遠心濃縮機のうち、２台の遠心濃縮機を運転する場合には、それぞれの遠心濃縮機を最小処理流量以上定格流量の85％以下で運転し、1台の遠心濃縮機を運転する場合には、当該遠心濃縮機を定格流量以上最大処理流量以下で運転する。このとき、他方の遠心濃縮機は停止する。

このような運転を繰り返すことにより、遠心濃縮機の起動回数を通常の運転方法よりも減少させ、返流水中への汚泥の混入を減少させることが可能となる。

本発明の運転方法によれば、有機性廃水処理施設における放流水のリン濃度上昇を効果的に抑制し得る。

実施例における２台の遠心濃縮機の運転状況を表すフロー図を示す。 比較例における２台の遠心濃縮機の運転状況を表すフロー図を示す。 一般的な下水処理施設における処理フローを示す。

本発明の実施の形態について、適宜図面を参酌しながら説明する。本発明は、以下の記載に限定されない。

（実施例）
余剰汚泥槽の有効容量を150m³（90m³の実容量のうち、75m³の容量を使用する余剰汚泥槽2基）、使用する遠心濃縮機の定格流量を70m³/h（使用台数2台）、余剰汚泥槽から遠心濃縮機への余剰汚泥供給量を85m³/hという条件で、余剰汚泥を遠心濃縮機によって濃縮した。遠心濃縮機への余剰汚泥供給量は、遠心濃縮機の定格流量に設定した。

余剰汚泥層の有効容量について、さらに説明する。例えば、余剰汚泥量が10m³以下（可能最小容量）となった場合に、遠心濃縮機を１台運転とし、余剰汚泥量が85m³以上（可能最大容量）となった場合に、遠心濃縮機を2台運転に切り替えるとすると、実際に有効な余剰汚泥槽の容量は、85m³−10m³=75m³となる。

図１は、実施例における２台の遠心濃縮機の運転状況を表すフロー図を示す。１台目の遠心濃縮機のみ運転させると、余剰汚泥槽内の余剰汚泥量は、85m³/h−70m³/h＝15m³/hの割合で増加する。このため、最小流量から１台のみの遠心濃縮機運転を始めた場合、150m³÷15m³/h＝10h後に２台目の遠心濃縮機を運転する必要がある。２台目の遠心濃縮機も同時に運転するときには、各遠心濃縮機への余剰汚泥供給量を50m³/hとする。２台の遠心濃縮機が処理する余剰汚泥量は、50m³/h×2＝100m³/hとなり、余剰汚泥槽内の余剰汚泥量は100m³/h−85m³/h＝15m³/hの割合で減少する。

すると、150m³÷15m³/h＝10h後に余剰汚泥槽内の余剰汚泥が最小容量に達するので、１台の遠心濃縮機を停止する。運転を継続する他方の１台の遠心濃縮機への余剰汚泥供給量は、70m³/hに戻す。その後、余剰汚泥槽内の余剰汚泥が、余剰汚泥槽の容量が最大容量となれば、２台の遠心濃縮機を、上記と同様に余剰汚泥供給量を50m³/h運転し、余剰汚泥槽の余剰汚泥の容量が最小容量となれば、１台のみ遠心濃縮機を定格流量（70m³/h）で運転することを繰り返す。このような運転方法であれば、10h＋10h＝20h毎に２台目の遠心濃縮機を起動させれば足りる。

（比較例）
遠心濃縮機への余剰汚泥供給量を、遠心濃縮機の定格流量に設定する以外、すべて実施例と同じ条件として、余剰汚泥を濃縮した。

図２は、比較例における２台の遠心濃縮機の運転状況を表すフロー図を示す。１台目の遠心濃縮機のみ運転させると、余剰汚泥槽内の余剰汚泥量は、85m³/h−70m³/h＝15m³/hの割合で増加する。このため、150m³÷15m³/h≒10h後に２台目の遠心濃縮機を運転する必要がある。２台目の遠心濃縮機も同時に運転すると、遠心濃縮機が処理する余剰汚泥量は、70m³/h×2＝140m³/hとなり、余剰汚泥槽内の余剰汚泥量は140m³/h−85m³/h＝55m³/hの割合で減少する。

すると、150m³÷55m³/h＝2.73h後に余剰汚泥槽内の余剰汚泥がなくなるので、１台目の遠心濃縮機を停止する。その後、余剰汚泥槽内の余剰汚泥が、余剰汚泥槽の容量が最大容量となれば、２台の遠心濃縮機も運転し、余剰汚泥槽の余剰汚泥の容量が最小容量となれば、１台のみ遠心濃縮機を運転することを繰り返す。このような運転方法であれば、2.73h＋10h＝12.73h毎に２台目の遠心濃縮機を起動させる必要がある。すなわち、遠心濃縮機の運転時間は実施例より短く、消費電力量は少ないが、遠心濃縮機を起動させる回数は実施例よりも多くなる。

＜遠心濃縮機を使用する場合における起動時返流水中リン濃度の低減効果＞
（実験例１）
余剰汚泥槽から遠心濃縮機への余剰汚泥供給量を80m³/hとし、遠心濃縮機１台のみ運転する場合には汚泥供給量を70m³/h、遠心濃縮機２台を運転する場合には汚泥供給量を65m³/h（パターン１）、60m³/h（パターン２）、55m³/h（パターン３）、50m³/h（パターン４）と変化させ、それ以外は実施例１と同じ条件で余剰汚泥の濃縮を行った。遠心濃縮機の追加起動回数、遠心濃縮機の起動時の汚泥返流量、返流水の全リン負荷量（T-P負荷量）をそれぞれ算出した。遠心濃縮機２台を運転する場合にも汚泥供給量を70m³/hとする運転パターン（従来パターン）についても、同じ項目を算出した。

（実験例２）
余剰汚泥槽から遠心濃縮機への余剰汚泥供給量を85m³/hとすること以外、すべて実験例１と同様にして、同じ項目を算出した。

（実験例３）
余剰汚泥槽から遠心濃縮機への余剰汚泥供給量を90m³/hとすること以外、すべて実験例１と同様にして、同じ項目を算出した。

（実験例４）
余剰汚泥槽から遠心濃縮機への余剰汚泥供給量を95m³/hとすること以外、すべて実験例１と同様にして、同じ項目を算出した。

表１は、実験例１〜４について算出された項目と、算出された数値を示す。

表１より、実験例１〜４については、遠心濃縮機を２台運転する場合に、汚泥供給量を定格流量（80m₃/h）の62.5〜85％とすることにより、従来パターンの運転方法と比較して、遠心濃縮機の追加起動回数、遠心濃縮機の起動時の汚泥返流量、及び返流水のT-P負荷量が減少した。特に、パターン４では従来パターンの半分以下のT-P負荷量となった。

本発明の有機性廃水処理施設の運転方法は、下水処理分野等において有用である。

１：最初沈殿池
２：生物処理槽
３：最終沈殿池
４：汚泥処理施設
５：塩素混和池
６：重力濃縮槽
７：遠心濃縮機
８：遠心脱水機
９：余剰汚泥槽

Claims (1)

1. 生物処理槽と、
   生物処理槽で発生する余剰汚泥を貯留する余剰汚泥槽と、
   余剰汚泥槽に貯留された余剰汚泥を濃縮するために複数台の遠心濃縮機と、
   を備え、
   複数台の遠心濃縮機のうち、2台の遠心濃縮機を通常運転に使用し、
   生物処理槽の余剰汚泥発生量が、遠心濃縮機１台の最大処理流量を超え、遠心濃縮機２台同時運転の最小処理流量未満であり、
   遠心濃縮機の分離水を生物処理槽の上流側へと返送する有機性廃水処理施設の運転方法であって、
   （ａ）遠心濃縮機を２台運転するときは、それぞれの遠心濃縮機を最小処理流量以上定格流量の85％以下で運転し、
   （ｂ）遠心濃縮機を１台運転するときは、その遠心濃縮機を定格流量以上最大処理流量以下で運転する、
   ことを特徴とする運転方法。

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