JP3100885B2 - 活性汚泥処理方法及びそのための活性汚泥処理装置 - Google Patents

活性汚泥処理方法及びそのための活性汚泥処理装置

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JP3100885B2
JP3100885B2 JP23659595A JP23659595A JP3100885B2 JP 3100885 B2 JP3100885 B2 JP 3100885B2 JP 23659595 A JP23659595 A JP 23659595A JP 23659595 A JP23659595 A JP 23659595A JP 3100885 B2 JP3100885 B2 JP 3100885B2
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雅彦 三浦
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    • Y02W10/00Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/10Biological treatment of water, waste water, or sewage

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、有機性廃水、例え
ば、下水処理場、屎尿処理場などの下水処理プロセス、
食品工場、化学工場などの製造工程あるいは排水処理プ
ロセスなどから排出される生物分解性有機性廃水を処理
する活性汚泥処理方法において、余剰汚泥を減容するこ
との可能な活性汚泥処理方法及び活性汚泥処理装置に関
する。
【0002】
【従来の技術】従来より、下水廃水を処理する方法とし
ては、活性汚泥法と呼ばれる好気性生物処理法が、もっ
とも一般的に実施されている。この方法は、図7に示し
たように、有機性廃水貯留槽100 から曝気処理装置102
に導入れた下水などの有機性廃水が、曝気処理装置102
において好気条件にて、微生物による酸化分解反応であ
る「生物酸化」によって、二酸化炭素若しくは水などの
無機物に分解されるようになっている。そして、曝気処
理装置102 にて処理された廃水は、沈殿装置104にて処
理水106 と汚泥108 に固液分離され、汚泥の一部は微生
物源として曝気処理装置102 に返送されるとともに、残
りの汚泥(すなわち曝気処理装置102 での増殖汚泥量に
相当)は余剰汚泥110 として処理されているのが通常で
ある。
【0003】ところで、この場合、沈殿装置で固液分離
した有機性固形物を含む沈殿固形物濃縮液(汚泥)は、
濃縮、消化、脱水、コンポスト化、焼却といった工程を
経て処理されるため、このような処理に手間と費用がか
かり好ましくなかった。
【0004】このため、できるだけ汚泥のでない処理方
法として、汚泥の滞留時間を長くする長時間曝気法、又
は汚泥を接触材表面に付着させることにより、汚泥を反
応槽内に大量に保持する接触酸化法などが提案され実用
化されている((社)日本下水道協会発行、建設省都市
局下水道部監修、「下水道施設計画・設計指針と解説」
後編、1994年版)。しかしながら、長時間曝気法で
は、滞留時間を長くとるために広大な敷地面積を必要と
し、負荷の低下時に汚泥の分散が生じ、固液分離に支障
をきたすこととなる。また、接触酸化法では、負荷の上
昇時に汚泥の目詰まりが発生するなどの点から好ましく
なかった。
【0005】さらに、これらの問題を解決するために、
余剰汚泥を一時貯留しておいて、嫌気消化法によって汚
泥を減容化して汚泥量を減少して廃棄処理の負担を少な
くする方法も提案されているが((社)日本下水道協会
発行、建設省都市局下水道部監修、「下水道施設計画・
設計指針と解説」後編、1994年版)、この方法では
処理時間が20〜30日と長く、有機性汚泥の減容率も30〜
50%程度と十分であるとは言い難いものである。
【0006】このため、本発明者等は、特願平7−16
3355号において、活性汚泥処理方法において、有機
性廃水を好気性生物処理した後、処理液を処理水と汚泥
に固液分離した後、余剰汚泥を高温で可溶化して、これ
を再び好気性生物処理することによって、発生する余剰
汚泥の量を極めて低減することを提案した。すなわち、
この方法は、図8に示したように、有機廃水を曝気処理
装置114 にて好気性生物処理をした後、曝気処理装置に
て処理された処理液B’を第1の沈殿装置116にて処理
水C’と汚泥に固液分離し、沈殿装置で分離された汚泥
の一部D’を、還流経路118 を介して曝気処理装置114
に返送し、残りの汚泥E’を、可溶化処理装置124 にて
高温で可溶化し、可溶化処理装置で可溶化された処理液
F’を、返送経路130 を介して曝気処理装置114 に返送
するようになっている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところで、特願平7−
163355号において、高温可溶化処理装置124 にお
いては、熱や好熱菌の体外酵素などの作用によって固形
分、すなわち、揮発性有機物(VSS) が減少して、比較的
分子量の低い有機物である溶解性有機物(VDS)になり、
これが、曝気処理装置114 の消化処理によって、無機化
されて炭酸ガス若しくは水などに分解するものである。
【0008】しかしながら、この高温槽では、完全好気
条件で実施しているので、生成された溶解性有機物(VD
S)には、高分子多糖類などの生物難分解性の有機物が多
く残存し、BOD (生物学的酸素要求量)が低い値であっ
ても、TOD (総酸素要求量)の高い褐色を呈する廃水が
発生することとなる。そのため、この廃水をそのまま放
流するには、環境保護などの点から好ましくなく、ま
た、返送経路130 を介して曝気処理装置114 に返送する
と、この水処理系の安定性を壊すおそれがあり好ましく
なかった。
【0009】従って、本発明は、このような実情に鑑み
て、有機性廃水を処理する活性汚泥処理方法において、
発生する余剰汚泥の量を極めて低減できるとともに、よ
り安定した操業が可能な活性汚泥処理方法及び活性汚泥
処理装置を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明に係る活性汚泥処
理方法及び活性汚泥処理装置は、前述した課題及び目的
を達成するために発明なされたものであって、下記の
(1)〜(13)をその要旨とするものである。
【0011】(1)有機廃水を好気性生物処理をするた
めの曝気処理装置と、該曝気処理装置で処理された処理
液を処理水と汚泥に固液分離するための第1の沈殿装置
と、前記沈殿装置で分離された汚泥の一部を曝気処理装
置に返送するための還流経路と、前記沈殿装置で分離さ
れた汚泥の一部を高温で可溶化するための可溶化処理装
置と、前記可溶化処理装置で可溶化された処理液を曝気
処理装置に返送する返送経路とから構成される有機性廃
水を処理するための活性汚泥処理装置であって、前記可
溶化処理装置が、高温微好気条件の消化処理において可
溶化した後、高温好気条件の消化処理を実施するための
高温可溶化装置であることを特徴とする活性汚泥処理装
置。
【0012】(2)前記沈殿装置で固液分離した汚泥を
可溶化槽で可溶化された可溶化処理液で加温するための
熱交換器を、前記沈殿装置から可溶化槽に至る経路に設
けたことを特徴とする前述の(1)に記載の活性汚泥処
理装置。
【0013】(3)前記可溶化処理装置で可溶化された
処理液を曝気処理装置に返送する返送経路に、処理液を
曝気処理装置に返送する処理水と汚泥に固液分離するた
めの第2の沈殿装置を設けたことを特徴とする前述の
(1)又は(2)に記載の活性汚泥処理装置。
【0014】(4)前記第2の沈殿装置の汚泥の一部
を、第1の沈殿装置に返送する余剰汚泥還流経路を設け
たことを特徴とする前述の(3)に記載の活性汚泥処理
装置。
【0015】(5)前記第2の沈殿装置の汚泥の一部
を、曝気処理装置の中間部に返送する返送経路を設けた
ことを特徴とする前述の(3)又は(4)に記載の活性
汚泥処理装置。
【0016】(6)前記可溶化処理装置が、微好気槽と
好気槽とを仕切壁で区画した単一の消化処理槽であるこ
とを特徴とする前述の(1)から(5)のいずれかに記
載の活性汚泥処理装置。
【0017】(7)前記可溶化処理装置が、プラグフロ
ー形式の単一の消化処理槽で構成されていることを特徴
とする前述の(1)から(5)のいずれかに記載の活性
汚泥処理装置。
【0018】(8)有機性廃水を処理するための活性汚
泥処理方法であって、有機廃水を曝気処理装置にて好気
性生物処理をした後、曝気処理装置にて処理された処理
液を第1の沈殿装置にて処理水と汚泥に固液分離し、前
記沈殿装置で分離された汚泥の一部を、還流経路を介し
て曝気処理装置に返送し、前記沈殿装置で分離された汚
泥の一部を、可溶化処理装置において、高温微好気条件
の消化処理において可溶化した汚泥を、高温好気条件で
消化処理し、前記可溶化処理装置で酸化分解された処理
液を、返送経路を介して曝気処理装置に返送することを
特徴とする活性汚泥処理方法。
【0019】(9)前記沈殿装置で固液分離した汚泥
を、沈殿装置から可溶化槽に至る経路に設けた熱交換器
を介して、可溶化槽で可溶化された可溶化処理液で加温
することを特徴とする前述の(8)に記載の活性汚泥処
理方法。
【0020】(10)前記可溶化処理装置で可溶化され
た処理液を曝気処理装置に返送する返送経路に設けられ
た第2の沈殿装置にて、処理液を曝気処理装置に返送す
る処理水と汚泥に固液分離することを特徴とする前述の
(8)又は(9)に記載の活性汚泥処理方法。
【0021】(11)前記第2の沈殿装置の汚泥の一部
を、余剰汚泥還流経路を介して第1の沈殿装置に返送す
ることを特徴とする前述の(10)に記載の活性汚泥処
理方法。
【0022】(12)前記可溶化処理を、50〜90℃の温
度範囲となるような条件で操作することを特徴とする前
述の(8)から(11)のいずれかに記載の活性汚泥処
理方法。
【0023】(13)前記第2の沈殿装置の汚泥の一部
を、曝気処理装置の中間部に返送することを特徴とする
前述の(10)又は(11)に記載の活性汚泥処理方
法。
【0024】すなわち、本発明者等が鋭意研究を行った
結果、有機性廃水を好気性生物処理した後、処理液を処
理水と汚泥に固液分離した後、その汚泥の一部を高温で
可溶化した高温可溶化処理液には、溶解性有機物(VDS)
が含まれ、この中には、高分子多糖類などの生物難分解
性の有機物が多く残存し、BOD (生物学的酸素要求量)
が低い値であっても、TOD (総酸素要求量)の高い褐色
を呈する廃水が発生するが、高温可溶化段階で、先ず微
好気条件で酢酸、プロピオン酸などの低分子有機酸を生
成・蓄積させ、その後、曝気をして好気状態にすること
によって、可溶化菌が蓄積された低分子有機酸を利用し
て増殖し且つ可溶化酵素を分泌して、汚泥の可溶化をさ
らに促進することを知見して本発明を完成したものであ
る。すなわち、高温微好気条件の消化処理をした後、高
温好気条件の消化処理を行うものである。なお、ここで
「微好気条件」とは、反応槽に酸素を供給しているにも
かかわらず、反応総液中の溶存酸素濃度(DO)が0である
状態の意味である。
【0025】高温条件における汚泥温度を好ましくは、
50〜90℃の温度範囲となるような条件で操作するが、そ
の高温処理対象である原汚泥に含まれる有機性固形物を
分解する好熱菌の種類によって異なるものであり、例え
ば、下水余剰汚泥から分離した好熱菌の場合には、微生
物(好熱菌)による可溶化反応と熱による物理化学的な
熱分解の両作用が同時に効率良く十分に生じうるよう
に、高温条件における温度を60℃〜80℃の範囲、好まし
くは70℃の範囲で操作するようにする。何れにしても、
微生物(好熱菌)による可溶化反応と熱による物理化学
的な熱分解の両作用が同時に効率良く十分に生じうるよ
うに、微生物の種類に応じて、50〜90℃の温度範囲とな
るように設定すればよい。また、この場合、そのpHとし
ては、pHが6 〜8 の条件で操作するのが好ましい。な
お、pH値が上記範囲外となる場合には、酸またはアルカ
リを添加してpH値を適性範囲内となるように調整する。
【0026】また、高温微好気条件の消化処理として
は、槽内を微好気条件に保つために、酸化還元電位(OR
P)で-250±200 mV、好ましくは-250±100 mVの範囲と
なるような条件で操作するのが好ましい。これは、これ
より高い値では好気になり、逆に低い値では嫌気状態に
近くなるために微好気反応が効率的に進行しなくなるか
らである。また、反応時間としては、負荷によって異な
るが、有機性汚泥の熱分解に要する時間も考慮すると、
6時間以上とすることが好ましい。そして、この高温微
好気条件の消化処理の後に、高温好気消化処理するので
あるが、この場合、通常の好気運転条件、すなわちDO>
0.5ppmで運転することが好ましい。
【0027】この高温微好気条件の消化処理の後に、高
温好気消化処理する方法としては、後述するように、微
好気槽と好気槽を別々の槽とする方法、微好気槽と好気
槽を一つの槽として中で仕切る方法、流れ方向に槽を長
くし、且つ隔壁などで槽内を仕切しいわゆるプラグフロ
ー流れとして溶存酸素濃度勾配をつける方法、フラグフ
ロー流れとするとともに溶存酸素濃度をDOメータ、酸化
還元電位計で測定して人為的に曝気量を調整する方法、
回分式で溶存酸素濃度勾配をつける方法、ならびに、回
分式とするとともに溶存酸素濃度をDOメータ、酸化還元
電位計で測定して人為的に曝気量を調整する方法などが
考えられる。
【0028】
【発明の実施の形態】図1は、本発明の活性汚泥処理装
置及び活性汚泥処理方法の第1の実施例の概略図であ
る。
【0029】本発明では、有機性廃水、例えば、下水処
理場、屎尿処理場などの下水処理プロセス、食品工場、
化学工場などの製造工程及び排水処理プロセスなどから
排出される生物分解性有機性廃水(以下「原廃水」と言
う)を対象とする。
【0030】図1に示したように、これらの原廃水貯留
槽10に貯留された原廃水Aが、経路12を介して曝気処理
装置14に導入され、曝気処理装置14にて有機廃水である
原廃水が、好気性生物処理されるようになっている。な
お、この場合、曝気処理装置14での好気性生物処理と
は、すなわち、「生物酸化」によって、有機物を二酸化
炭素若しくは水などの無機物に分解する処理であり、用
いられる好気性微生物としては、下水浄化のための活性
汚泥法において用いられているグラム陰性またはグラム
陽性桿菌、例えば、シュードモナス(Pseudomonas) 属お
よびバチルス(Bacillus)属であり、これらの接種菌体
は、通常の下水浄化処理プラントから得られるものであ
る。この場合、曝気処理装置14の温度は、10〜50℃、通
常は、20〜30℃の温度範囲となるような条件で操作する
が、より効率よく処理するには、高温の方が好ましく、
例えば、下水余剰汚泥から分離した中温菌を用いる場合
には、35〜40℃の範囲で操作するようにする。何れにし
ても微生物による酸化分解反応が効率良く十分に生じう
るように、前記温度範囲の中から最適な温度条件を選択
して操作するようにする。また、曝気処理装置14で好気
性で微生物分解をするための装置としては、特に限定さ
れるものではなく、要するに、酸素供給手段、例えば、
散気装置を反応槽に具備してなるものであれば使用可能
である。なお、この場合、反応槽としては、バッチ式で
も、連続方式の何れも使用可能である。
【0031】つづいて、このように曝気処理装置14で処
理された処理水Bは、沈殿装置16に導入されて固液分離
され、固液分離された上澄液Cは、放流先の排出基準に
従い、必要であれば、硝化脱窒素若しくはオゾン処理な
どの三次処理を施し、河川放流又は修景用水などとして
利用されるようになっている。
【0032】一方、沈殿装置16で分離された汚泥の一部
Dは、還流経路18を介して、経路12に合流して原廃水A
とともに、曝気処理装置14に導入されるようになってい
る。
【0033】なお、この還流量は、曝気処理装置14での
微生物の保持量により決定される。
【0034】さらに、この沈殿装置16で分離された残り
の汚泥E(すなわち、曝気処理装置14での増殖汚泥量に
相当)は、経路20、22を介して、可溶化処理装置24に導
入されるようになっている。
【0035】可溶化処理装置24では、先ず微好気条件で
高温可溶化処理するための高温微好気槽24a と、高温微
好気槽24a で高温可溶化処理された汚泥を好気条件でガ
ス化あるいは残存固形物を高温可溶化するための高温好
気槽24b から構成されている。高温微好気槽24a 、高温
好気槽24b の構造としては、酸素供給手段、例えば、散
気装置を反応槽に具備してなるもので、酸化還元電位計
をそれぞれ配設して、酸化還元電位の値が適正な値とな
るように曝気量を制御できる構成とするのが好ましい。
【0036】高温微好気槽24a では、炭酸ガスあるいは
水などに分解ガス化し易い酢酸、プロピオン酸などの低
分子有機酸を生成・蓄積するものであり、微好気条件を
保つために、酸化還元電位(ORP)で−250 ±200 mV、好
ましくは、−250 ±100 mVの範囲となるような条件で操
作するのが好ましく、熱分解に要する時間も考慮して6
時間以上の時間実施するのが好適である。
【0037】そして、微好気条件のままでは、可溶化菌
が十分に増殖できないためにさらなる可溶化が進行しな
いので、その後、曝気をして好気状態にすることによっ
て、可溶化菌が蓄積された低分子有機酸を利用して増殖
し且つ可溶化酵素を分泌して、汚泥の可溶化をさらに促
進するようにする。すなわち、この高温微好気条件の消
化処理の後に、高温好気槽12b にて高温好気消化処理す
るのである。この場合、槽内を完全な好気状態に保つた
め、槽内の溶存酸素(DO)を0.5ppm以上とするのが好適で
ある。
【0038】なお、この好気条件の消化では、「生物酸
化」によって、有機物は二酸化炭素あるいは水に分解さ
れるものであるが、この場合、高温条件において用いら
れる好気性微生物としては、グラム陽性桿菌、例えば、
バチルス(Bacillus)属などであり、これらの接種菌体
は、例えば、堆肥から微生物を培養することによって得
られるものである。
【0039】また、高温微好気槽24a 、高温好気槽24b
の最適温度は、50〜90℃の温度範囲となるような条件で
操作するが、その高温処理対象である汚泥を分解する好
熱菌の種類によって異なるものであり、例えば、下水余
剰汚泥から分離した好熱菌の場合には、微生物(好熱
菌)による可溶化反応と熱による物理化学的な熱分解の
両作用が同時に効率良く十分に生じうるように、高温条
件における温度汚泥を60℃〜80℃の範囲、好ましくは70
℃の範囲で操作するようにする。何れにしても、微生物
(好熱菌)による可溶化反応と熱による物理化学的な熱
分解の両作用が同時に効率良く十分に生じうるように、
微生物の種類に応じて、50〜90℃の温度範囲となるよう
に設定すればよい。
【0040】このように、可溶化処理装置24で可溶化し
た可溶化処理液Fは、返送経路26を介して、経路20に設
けられた熱交換器28を経由し、返送経路30を介しては、
経路12に合流されて原廃水Aとともに曝気処理装置14に
導入して好気性生物処理が行われ、前述したように処理
サイクルが繰り返されるようになっている。
【0041】なお、熱交換器28では、沈殿装置16で固液
分離した汚泥Eを、可溶化処理装置24で可溶化された可
溶化処理液Fで加温することにより、熱回収を行えるよ
うになっている。
【0042】このように、可溶化処理装置24で、微好気
条件の消化の後に好気条件の消化を行うことによって可
溶化すると、高分子性有機物の低分子化が進むため、曝
気処理装置14にて残存可溶化有機物を生物的に分解、無
機化できる。この時、可溶化分が分解されて一部が汚泥
となるので、その増殖分も考慮して、可溶化処理装置24
で汚泥を可溶化すると余剰汚泥発生が理論上なくなるこ
ととなり、余剰汚泥の濃縮、消化、脱水、コンポスト
化、焼却といった工程を経ることがないために、設備の
簡素化、コスト低減化等が図れることとなる。
【0043】図2は、本発明の活性汚泥処理装置及び活
性汚泥処理方法の第2の実施例の概略図である。前述し
た第1の実施例と基本的には同一の参照番号を付してい
る。
【0044】第1の実施例と相違するところは、可溶化
処理装置24で可溶化された処理液Fを曝気処理装置14に
返送する返送経路30に、第2の沈殿装置32を設けた点が
相違する。すなわち、第2の沈殿装置32にて処理液Fは
固液分離され、上澄み液である処理水Gは、返送経路34
を介して経路12に合流されて原廃水Aとともに曝気処理
装置14に導入して好気性生物処理が行われ、前述したよ
うに処理サイクルが繰り返されるようになっている。一
方、第2の沈殿装置32にて固液分離された沈殿物である
余剰汚泥Hは、適宜、濃縮、消化、脱水、コンポスト
化、焼却される。この第2の沈殿装置32を設けた理由
は、処理する廃液性状によっては、系内に不溶性無機物
若しくは生物難分解物が蓄積することが考えられるため
である。すなわち、特に不溶性無機物では、ある程度の
蓄積は汚泥の比重を増加する効果がるために、バルキン
グ防止の面からも好ましいものではあるが、必要以上の
蓄積は、単位汚泥当たりの活性低下につながるため、通
常、単位汚泥乾燥重量当たりの灰分量が40%を越えた時
に、汚泥を一部、余剰汚泥として抜き取るためである。
【0045】なお、余剰汚泥Hは、高温槽を通過してい
るために、溶存ガスが少なく、沈降性の優れた汚泥であ
るので、沈殿分離が容易であり、また、高温槽を通過し
ているために、雑菌が殺菌されており、コンポスト化す
る場合、雑菌が少ないためにコンポスト化が速いもので
ある。すなわち、雑菌が多く存在すると、有用なコンポ
スト化菌を種菌として入れても、他の雑菌が栄養源をと
って増殖するために、コンポスト菌が十分に増殖できな
いうちに栄養源がなくなってしまうことになり、効率が
悪くなるのに対して、本発明のように雑菌が殺菌されて
いるところに、コンポスト菌を入れた場合に、コンポス
ト菌のみが優先的に増殖でき、効率よくできるからであ
る。
【0046】また、余剰汚泥Hの全部あるいは一部I
を、余剰汚泥還流経路36を介して、第1の沈殿装置16に
返送するか、又は沈殿装置16の負担を軽減するために返
送経路38を介して経路20に返送するようにすれば、生物
難分解固形物も可溶化処理装置24でさらに分解されるの
で、より余剰汚泥の発生を防止することができる。
【0047】図3は、本発明の活性汚泥処理装置及び活
性汚泥処理方法の第3の実施例の概略図である。前述し
た第2の実施例と基本的には同一の参照番号を付してい
る。
【0048】第2の実施例と相違するところは、第2の
実施例においては、第2の沈殿装置32にて処理液Fは固
液分離され、上澄み液である処理水Gは、返送経路34を
介して、経路12に合流されて原廃水Aとともに曝気処理
装置14に導入して好気性生物処理が行われる代わりに、
第3の実施例では、上澄み液である処理水Gを返送経路
34' を介して、曝気処理装置14の中間部に返送するよう
にした点が相違する。これは、曝気処理装置14がプラグ
フロー形式である場合、可溶化処理装置24で可溶化され
可溶化物をそのまま曝気処理装置14の流入部に返送する
と、曝気処理装置14の流入部の負荷が大きくなるために
分注方式にして曝気処理装置14の流入部の負荷を低減す
るようにしたものである。なお、このことは、前述した
第1の実施例にも適用可能であることは勿論である。
【0049】図4は、本発明の活性汚泥処理装置及び活
性汚泥処理方法で用いられる可溶化処理装置の第4の実
施例の構成を示す概略図であり、前述した第1から第3
の実施例と相違するところは、微好気槽と好気槽を一つ
の槽から構成される高温可溶化装置42として中で仕切っ
た点が相違する。すなわち、微好気槽42a と好気槽42b
を構成するように、仕切壁42c で区画するとともに仕切
壁42c の下部に連通路42d を設けて、入り口42e から導
入した原汚泥が、微好気槽42a から好気槽42bを経て出
口42f へと排出されるように構成されている。なお、図
示しないが、微好気槽42a と好気槽42b には、酸素供給
手段、例えば、散気装置が備えられており、各槽に配設
した酸化還元電位計(図示せず)の値が適正な値となる
ように曝気量を制御できるように構成されている。
【0050】図5は、活性汚泥処理装置及び活性汚泥処
理方法で用いられる可溶化処理装置の第5の実施例の構
成を示す概略図であり、前述した第4の実施例と相違す
るところは、流れ方向に槽を長くし、且つ隔壁などで槽
内を仕切し、逆混合を阻止して、いわゆるプラグフロー
流れとして溶存酸素濃度勾配をつけた点が相違する。
【0051】すなわち、仕切壁53a 〜53c によって、高
温可溶化装置52を、第1可溶化槽52a、連通路52b 、第
2可溶化槽52c、連通路52d 、第3可溶化槽52e 、連通
路52f、ならびに第4可溶化槽52g から構成し、入り口5
2hから導入した原汚泥が、第1可溶化槽52a から第4
可溶化槽52g を経て出口52i へと排出される間に、図6
に示したような溶存酸素濃度勾配がつくように構成さ
れ、微好気条件の高温消化の後に、好気条件の高温消化
処理が行えるように構成されている。なお、この可溶化
槽の数は適宜変更可能であることは勿論である。
【0052】なお、この場合、図示しないが、各可溶化
槽には、酸素供給手段、例えば、散気装置が備えられて
おり、各槽に配設した酸化還元電位計(図示せず)の値
が適正な値となるように曝気量を制御できるように構成
すれば、流入負荷による槽内の溶存酸素濃度レベルを適
正な条件に安定して制御でき、微好気条件の高温消化の
後に、好気条件の高温消化処理が確実に行うことが可能
である。
【0053】さらに、上記実施例の他にも、高温可溶化
装置を従来のように回分式として、溶存酸素濃度勾配を
つけることも可能であり、この場合も、回分槽に配設し
た酸化還元電位計の値が適正な値となるように曝気量を
制御できるように構成すれば、流入負荷による槽内の溶
存酸素濃度レベルを適正な条件に安定して制御でき、微
好気条件の高温消化の後に、好気条件の高温消化処理が
確実に行うことが可能である。
【0054】
【実施例】実施例1 直径150mm 、有効容積10L のステンレス製反応器を用い
て、回分処理試験を実施した。処理した汚泥は、活性汚
泥処理をした余剰汚泥(固形物濃度SS=2.4 %、揮発性
有機物質濃度VSS =85%)を用い、運転開始時は、余剰
汚泥5Lに好熱菌培養液5Lを添加した。高温処理は、温度
を70℃とし、処理時間は1バッチ3日とした。3日目に
培養液のうち5Lを処理汚泥として引き抜き、残り5Lを次
の回分操作の種汚泥として用い、これに新たに5Lの余剰
汚泥を投入した。3日毎にこの操作を繰り返して、約1
ヶ月運転した(HRT=6日)。
【0055】この回分処理試験において、曝気量を余剰
汚泥投入後2日までは、槽内が微好気となるように曝気
量を少なく(空気を0.1vvmで通気)し、後の1日は好気
となるように通常の曝気量(純酸素を0.1vvmで通気)で
運転した場合(本発明法)と、3日とも通常の曝気量で
運転した場合を、高温処理槽の可溶化率(VSS除去)率、
VM(揮発性物質)除去率及び上澄み水質につき比較し
た。その結果を、下記の表1に示した。
【0056】表1の結果から、従来法では、処理汚泥上
澄み中のBOD は低い値まで処理されているにもかかわら
ず、TOD 値が高くなっている。このことは、生物難分解
性の可溶化物が残存し、VM除去率が低い値になったもの
と思われる。これに対して、本発明法では、微好気条件
下で有機性固形物が生物分解性のよい低分子有機酸にま
で分解され、それが好気条件下で急激に酸化分解される
ために、高いVM除去率を得ることが可能となっているこ
とがわかる。また、処理汚泥上澄み中のTOD も低い値を
示しており、生物難分解物質が少ないことがわかる。な
お、このように高温微好気消化の後に高温好気消化した
処理液を曝気槽に導入したところ、発生する余剰汚泥量
の減少が認められた。
【0057】
【表1】
【0058】
【発明の作用・効果】本発明の活性汚泥法における余剰
汚泥処理方法及びそのための活性汚泥処理装置によれ
ば、有機性廃水を好気性生物処理した後、処理液を処理
水と汚泥に固液分離した後、その汚泥の一部を高温可溶
化段階で、先ず微好気条件で酢酸、プロピオン酸などの
低分子有機酸を生成・蓄積させ、その後、曝気をして好
気状態にすることによって、可溶化菌が蓄積された低分
子有機酸を利用して増殖し且つ可溶化酵素を分泌して、
汚泥の可溶化を促進させ、これを再び好気性生物処理す
るように構成したので、以下のような顕著で特有な作用
効果を奏する極めて優れた発明である。
【0059】(1)高温可溶化処理液には、溶解性有機
物(VDS)に含まれる高分子性多糖類などの生物難分解性
の有機物が低分子化されて、これを再び好気性生物処理
することによって、二酸化炭素若しくはと水などに完全
に分解しやすくなって無機化されることとなり、その結
果、発生する余剰汚泥の量を極めて低減でき、余剰汚泥
の濃縮、消化、脱水、コンポスト化、焼却といった工程
を極力避けることができるために、設備の簡素化、コス
ト低減化等が図れる。
【0060】(2)可溶化処理装置で可溶化された処理
液を曝気処理装置に返送する返送経路に、第2の沈殿装
置を設けた構成のものでは、単位汚泥当たりの活性低下
につながる不溶性無機物の過度の蓄積を防止するため、
灰分量が40%を越えた時に、汚泥を一部、余剰汚泥とし
て抜き取ることができるので、単位汚泥当たりの活性が
低下することがない。
【0061】(3)余剰汚泥が発生しても、余剰汚泥
は、高温槽である可溶化槽を通過しているために、溶存
ガスが少なく沈降性の優れた汚泥であるので、沈殿分離
が容易でであり、また、高温槽を通過しているために、
雑菌が殺菌されており、コンポスト化する場合、雑菌が
少ないためにコンポスト化が速いものである。
【0062】(4)余剰汚泥の一部を、還流経路を介し
て、第1の沈殿装置に返送するように構成したもので
は、生物難分解物も可溶化処理装置でさらに分解される
ので、より余剰汚泥の発生を防止することができる。
【0063】(5)沈殿装置で固液分離した余剰汚泥
を、可溶化処理装置で可溶化された可溶化処理液で加温
するための熱交換器を設けた構成のものでは、熱損失を
極力抑えることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明の活性汚泥処理装置及び活性汚
泥処理方法の第1の実施例の概略図である。
【図2】図2は、本発明の活性汚泥処理装置及び活性汚
泥処理方法の第2の実施例の概略図である。
【図3】図3は、本発明の活性汚泥処理装置及び活性汚
泥処理方法の第3の実施例の概略図である。
【図4】図4は、本発明の活性汚泥処理装置及び活性汚
泥処理方法で用いられる可溶化処理装置の第4の実施例
の構成を示す概略図である。
【図5】図5は、本発明の活性汚泥処理装置及び活性汚
泥処理方法で用いられる可溶化処理装置の第5の実施例
の構成を示す概略図である。
【図6】図6は、本発明の活性汚泥処理装置及び活性汚
泥処理方法で用いられる可溶化処理装置の第5の実施例
における溶存酸素濃度勾配を表すグラフである。
【図7】図7は、従来の活性汚泥法を示す概略図であ
る。
【図8】図8は、従来の別の活性汚泥法を示す概略図で
ある。
【符号の説明】
10・・・ 原廃水貯留槽 14・・・ 曝気処理装置 16・・・ 沈殿装置 18・・・ 還流経路 24・・・ 高温可溶化装置 24a・・・ 高温微好気槽 24b・・・ 高温好気槽 42・・・ 高温可溶化装置 42a・・・ 微好気槽 42b・・・ 好気槽 42c・・・ 仕切壁 42d・・・ 連通路 52・・・ 高温可溶化装置 52a・・・ 第1可溶化槽 52c・・・ 第2可溶化槽 52e・・・ 第3可溶化槽 52g・・・ 第4可溶化槽 52b,52d,52f・・・ 連通路 28・・・ 熱交換器 30・・・ 返送経路 32・・・ 第2の沈殿装置 33・・・ 返送経路 34、34’・・・ 返送経路 36・・・ 余剰汚泥還流経路 A・・・ 原廃水 B・・・ 処理水 C・・・ 上澄液 D・・・ 返送汚泥 E・・・ 汚泥 F・・・ 可溶化処理液 G・・・ 処理水 H・・・ 余剰汚泥
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 横山 英樹 兵庫県神戸市須磨区南落合1丁目13−7 292号室 (56)参考文献 特開 平9−75978(JP,A) 特開 平9−10791(JP,A) 特開 平8−215695(JP,A) 特開 平2−277597(JP,A) 特開 昭49−122148(JP,A) 特開 平5−305294(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C02F 3/12 ZAB C02F 11/10 ZAB

Claims (13)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 有機廃水を好気性生物処理をするための
    曝気処理装置と、該曝気処理装置で処理された処理液を
    処理水と汚泥に固液分離するための第1の沈殿装置と、 前記沈殿装置で分離された汚泥の一部を曝気処理装置に
    返送するための還流経路と、 前記沈殿装置で分離された汚泥の一部を高温で可溶化す
    るための可溶化処理装置と、 前記可溶化処理装置で可溶化された処理液を曝気処理装
    置に返送する返送経路とから構成される有機性廃水を処
    理するための活性汚泥処理装置であって、 前記可溶化処理装置が、高温微好気条件の消化処理にお
    いて可溶化した後、高温好気条件の消化処理を実施する
    ための高温可溶化装置であることを特徴とする活性汚泥
    処理装置。
  2. 【請求項2】 前記沈殿装置で固液分離した汚泥を可溶
    化槽で可溶化された可溶化処理液で加温するための熱交
    換器を、前記沈殿装置から可溶化槽に至る経路に設けた
    ことを特徴とする請求項1に記載の活性汚泥処理装置。
  3. 【請求項3】 前記可溶化処理装置で可溶化された処理
    液を曝気処理装置に返送する返送経路に、処理液を曝気
    処理装置に返送する処理水と汚泥に固液分離するための
    第2の沈殿装置を設けたことを特徴とする請求項1又は
    2に記載の活性汚泥処理装置。
  4. 【請求項4】 前記第2の沈殿装置の汚泥の一部を、第
    1の沈殿装置に返送する余剰汚泥還流経路を設けたこと
    を特徴とする請求項3に記載の活性汚泥処理装置。
  5. 【請求項5】 前記第2の沈殿装置の汚泥の一部を、曝
    気処理装置の中間部に返送する返送経路を設けたことを
    特徴とする請求項3又は4に記載の活性汚泥処理装置。
  6. 【請求項6】 前記可溶化処理装置が、微好気槽と好気
    槽とを仕切壁で区画した単一の消化処理槽であることを
    特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の活性汚泥
    処理装置。
  7. 【請求項7】 前記可溶化処理装置が、プラグフロー形
    式の単一の消化処理槽で構成されていることを特徴とす
    る請求項1から5のいずれかに記載の活性汚泥処理装
    置。
  8. 【請求項8】 有機性廃水を処理するための活性汚泥処
    理方法であって、 有機廃水を曝気処理装置にて好気性生物処理をした後、
    曝気処理装置にて処理された処理液を第1の沈殿装置に
    て処理水と汚泥に固液分離し、 前記沈殿装置で分離された汚泥の一部を、還流経路を介
    して曝気処理装置に返送し、 前記沈殿装置で分離された汚泥の一部を、可溶化処理装
    置において、高温微好気条件の消化処理において可溶化
    した汚泥を、高温好気条件で消化処理し、 前記可溶化処理装置で酸化分解された処理液を、返送経
    路を介して曝気処理装置に返送することを特徴とする活
    性汚泥処理方法。
  9. 【請求項9】 前記沈殿装置で固液分離した汚泥を、沈
    殿装置から可溶化槽に至る経路に設けた熱交換器を介し
    て、可溶化槽で可溶化された可溶化処理液で加温するこ
    とを特徴とする請求項8に記載の活性汚泥処理方法。
  10. 【請求項10】 前記可溶化処理装置で可溶化された処
    理液を曝気処理装置に返送する返送経路に設けられた第
    2の沈殿装置にて、処理液を曝気処理装置に返送する処
    理水と汚泥に固液分離することを特徴とする請求項8又
    は9に記載の活性汚泥処理方法。
  11. 【請求項11】 前記第2の沈殿装置の汚泥の一部を、
    余剰汚泥還流経路を介して第1の沈殿装置に返送するこ
    とを特徴とする請求項10に記載の活性汚泥処理方法。
  12. 【請求項12】 前記可溶化処理を、50〜90℃の温度範
    囲となるような条件で操作することを特徴とする請求項
    8から11のいずれかに記載の活性汚泥処理方法。
  13. 【請求項13】 前記第2の沈殿装置の汚泥の一部を、
    曝気処理装置の中間部に返送することを特徴とする請求
    項10又は11に記載の活性汚泥処理方法。請求項3又
    は4に記載の活性汚泥処理装置。
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