JP3172965B2 - 汚水処理方法 - Google Patents

汚水処理方法

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  • Activated Sludge Processes (AREA)
  • Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)
  • Treatment Of Water By Oxidation Or Reduction (AREA)
  • Treatment Of Sludge (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、下水等の汚水を高
度に浄化でき、かつ余剰汚泥発生量が著しく少なくでき
る生物処理技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】下水等の汚水を活性汚泥法等の生物処理
することにより、生物処理工程から発生する大量の余剰
生物汚泥及び下水等の汚水から分離される生汚泥は共に
ますます増加し、これら余剰生物汚泥及び生汚泥をいか
に処理処分するかが現在生物処理の最大の問題になって
いる。従来これらの汚泥は、ポリマ等の脱水助剤を添加
した後、脱水機で脱水し、焼却処分している。しかしこ
れらの汚泥の大量化にともない、脱水助剤費、脱水助剤
添加費、脱水機の増設や大型化、焼却装置の大規模化等
が大きい負担となってきている。また、汚泥焼却後の灰
の多く、その処分にも苦慮している。
【0003】従来より、汚泥減量化法として嫌気性消化
法であるメタン発酵法があるが、メタン発酵槽内で長い
滞留を必要とする割りには汚泥減量効果が劣る。また、
生物処理工程からの余剰生物汚泥をオゾン酸化し、可溶
化した後、好気性生物処理槽に供給して減量化する方法
が特開平7−116685号公報に記載されているが、
オゾンコストが高額になり実用性に乏しい。また前記特
開平7−116685号公報には、余剰生物汚泥以上に
発生する生汚泥の減容化方法についてはなんらの開示も
されていない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、下水等の有
機性汚水の処理設備から発生する生汚泥、生物汚泥の両
者を効果的に減容化でき、かつ汚水処理水質を向上させ
ることが可能な新技術を提供することを課題とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、生物学的な嫌
気性消化法とオゾン酸化による汚泥の可溶化を新規な態
様で結合し、生汚泥、余剰汚泥の両者を効果的に減容化
可能な新技術を見出し、完成された汚水処理方法であ
る。すなわち、(1)汚水の有機性SSを分離した後、
嫌気好気活性汚泥法により生物処理し、前記生物処理工
程からの活性汚泥を固液分離し生物処理水を得る汚水処
理方法において、前記生物処理前に分離した生汚泥を、
または前記生汚泥と前記生物処理工程から引き抜かれた
生物汚泥とを、メタン発酵せしめた後、オゾン酸化し、
前記生物処理工程の嫌気部に返送することを特徴とする
汚水処理方法。
【0006】本発明にいう嫌気好気活性汚泥法とは、嫌
気部と好気部の間で活性汚泥を循環させて、汚水を活性
汚泥と接触させる方法を意味する。嫌気部で糸状菌の発
生を抑制し活性汚泥のバルキングを防止する方法、生物
学的硝化脱窒素法または生物脱リン法の3方法がこれに
相当する。ここで、嫌気部とは酸素含有ガスで曝気しな
い嫌気的雰囲気の帯域を意味する。例えば生物学的硝化
脱窒素法における脱窒素部は嫌気部であり、または生物
脱リン法における嫌気的リン吐き出し部が嫌気部に相当
する。なお、以下の説明において、やはり嫌気部である
メタン発酵を行う部分は嫌気性消化部として、生物学的
硝化脱窒素法における脱窒素部や生物脱リン法における
嫌気部と区別する。
【0007】
【発明の実施の形態】図1を参照して、下水の嫌気好気
法による生物学的硝化脱窒素法を例に作用原理を説明す
る。図1において、下水7を最初沈殿池8において固液
分離し、沈殿した生汚泥1を嫌気性消化部2において先
ずメタン発酵して汚泥を生物学的に減容化した後、嫌気
性微生物菌体と原汚泥の未消化残渣からなる消化残渣3
をオゾン酸化部4においてオゾン酸化することにより、
菌体の細胞壁を破壊し、有機物を低分子化する等の作用
によって生物汚泥を可溶化し、菌体の細胞壁や有機物を
BOD化する。そして、前記BOD成分を含む可溶化汚
泥は、嫌気部で糸状菌の発生を抑制し活性汚泥のバルキ
ングを防止する活性汚泥法の嫌気部に、あるいは生物学
的硝化脱窒素法における脱窒素部に、あるいはまた生物
処理が生物脱リン法におけるリン吐き出し反応部に供給
するというのが本発明の技術思想である。
【0008】なお、生物処理工程から引き抜かれた生物
汚泥6は生汚泥1と共に嫌気性消化部2において消化さ
れるか、または生物汚泥6は生汚泥の嫌気性消化残渣3
と共にオゾン酸化部4においてオゾン酸化される。な
お、生物汚泥6は生汚泥1に比較し嫌気性消化され難い
ので、生汚泥1の嫌気性消化残渣3と混合してオゾン酸
化4するようにしても良い。
【0009】下水7は、一方最初沈殿池8においてSS
を沈降させるか、または脱窒素部5の前に粗ろ材充填層
を設けてろ過によりSSを除去した後、SS除去水は嫌
気部5に流入し、生物学的脱窒素される。また一旦好気
部9まで進んだ硝化処理水の一部13も嫌気部5に循環
される。前記脱窒素部5の被処理水は、次に好気部9に
流入し、生物学的に硝化された後最終沈殿池10で活性
汚泥が沈降分離され処理水11が得られる。
【0010】オゾンは、強力な酸化作用を持っており微
生物菌体の細胞壁を破壊し、また有機性SSを低分子化
し、BOD化する。従って、嫌気性消化部2からオゾン
酸化部4を経る工程からの流出液すなわち嫌気性消化残
渣3は、嫌気性消化された生汚泥及び生物汚泥をオゾン
酸化して可溶化されることによりBOD成分を高濃度に
含む(ただし、可溶化しなかった微生物菌体SSを含ん
だ懸濁液である。)ので生物処理工程の嫌気部5に供給
し、生物学的脱窒素のための水素供与体として脱窒素反
応の促進に利用する。生物処理工程が生物脱リン法であ
る場合には、嫌気性消化残渣は生物脱リンのためのリン
吐き出し反応の促進などに利用される。
【0011】本発明者の実験によれば、嫌気性消化残渣
またはこれと生物汚泥の混合物をオゾン酸化するとオゾ
ン酸化槽において激しく発泡し、汚泥が槽外に溢れてし
まうことが認められた。この激しい発泡を防止するには
汚泥に粉末活性炭を共存させ、オゾン酸化することによ
り効果的に防止できることが判明した。粉末活性炭を嫌
気性消化槽流入汚泥に添加すると、嫌気性消化の阻害物
質を活性炭が吸着し、嫌気性消化効果が向上するので、
二重の効果が発揮され好ましい。しかも粉末活性炭が共
存したオゾン処理工程流出液は、生物処理工程に流入す
るので、汚水中の難生物分解性CODを粉末活性炭が吸
着し、処理水CODを低下できる効果がある。
【0012】オゾン酸化工程からの流出水中のSSはオ
ゾンの作用により生物分解性が高まっているので、嫌気
部5に返送し 嫌気部5→好気部9→沈殿槽10→嫌気部5 の順序で循環させると、この過程でSSが生物学的に炭
酸ガスと水に分解する。この結果、生汚泥および生物汚
泥の発生量を大幅に減少でき、条件によってはほぼゼロ
にすることができる。図1において、12は砂、シルト
等の無機性SS及び分解し切れずに残った少量の汚泥の
排出管である。
【0013】本発明は生汚泥および生物汚泥を直接オゾ
ン酸化するのではなく、汚泥を嫌気性消化し、嫌気性微
生物(メタン発酵菌、硫酸還元菌等)に資化される汚泥
は、メタン、水素、炭酸ガス、水に分解し、汚泥の大部
分(70%程度)を予め生物学的に分解減容化した後、
オゾン酸化するのでオゾンの添加量が大幅に削減でき
る。本発明において、嫌気性消化工程で増殖した嫌気性
微生物はオゾン酸化によって可溶化し、BOD化するこ
とが見出された。従来、嫌気性微生物をオゾン酸化した
研究例はなく、嫌気性微生物がオゾン酸化によって可溶
化されBOD化することは新しい知見である。汚泥可溶
化を効果的に生起させるためのオゾン添加所要量は固形
物重量あたり10〜30%が適当であるが、正確には実
験により決定する。
【0014】なお、生汚泥および生物汚泥を嫌気性消化
すると、嫌気的条件下で汚泥からリンが溶出するという
問題が生じる。従って、嫌気性消化汚泥にマグネシウム
化合物、石灰、塩化第2鉄、PAC等のリン除去剤を添
加して脱リンを行うことが好ましい。例えば、マグネシ
ウムイオンを添加するとリン酸マグネシウムアンモニウ
ム(MAPと略す。)の結晶性沈殿物が生成しリンを除
去できると同時にリンを純度の高い有価物として回収で
きる。また、石灰を添加するとリン酸カルシウム沈殿が
生成し、リンが除去される。この結果、汚泥をほぼ完全
に減容化しても汚泥から溶出したリンに起因する処理水
のリン濃度の増加を防止できる。また、汚泥の減容化に
ともなうリンの溶出の問題を解決する他の方法として
は、下水に鉄またはアルミニウム系凝集剤を添加し、生
成フロックを分離した後、生物処理する方法および生物
処理工程または最終沈殿池の前に鉄またはアルミニウム
系凝集剤を添加する方法が推奨できる。
【0015】
【実施例】
実施例1 図1の工程に基づき、下水を対象として、嫌気性消化残
渣またはこれと生物汚泥の混合物をオゾン酸化する汚泥
減容化バイパス工程を併設した生物学的硝化脱窒素法に
よる本発明の汚水の処理を行った。処理に使用した下水
の水質を第1表に示す。
【0016】
【表1】
【0017】本発明における、生物学的硝化脱窒素法の
処理条件を第2表に示す。
【0018】
【表2】
【0019】また、嫌気性消化残渣またはこれと生物汚
泥の混合物の汚泥減容化バイパス工程の処理条件を第3
表に示す。ここで、生物汚泥のオゾン酸化量は、好気槽
9(硝化槽)中のMLSSの量が3000〜3500m
g/リットルの条件を満たすように好気槽9からの生物
汚泥の引き抜き量を制御しながら決定する。なおここで
は、オゾン酸化する際にオゾン酸化槽における激しい発
泡を防止するため粉末活性炭を添加する条件で試験を行
った。汚泥減容化バイパス工程の処理条件を第3表に示
す。
【0020】
【表3】
【0021】以上の条件で1年間処理を行った結果、処
理水の平均水質は第4表の通りである。
【0022】
【表4】
【0023】また、系外に排出される余剰汚泥発生量は
1ヵ月間あたり約6〜7g・ssと極めてすくなかっ
た。
【0024】比較例1 図1の工程から嫌気性消化槽及びオゾン酸化槽からなる
汚泥減容化バイパス工程を省略した以外は同じとし、処
理条件も第2表及び第3表の条件同じにして比較試験を
行った。その結果、汚泥発生量は、生汚泥が約50g/
月、余剰生物汚泥が約20g/月、合計約70g/月と
多量であった。これは本発明の汚泥発生量の10倍に相
当する。活性汚泥のSVIは、190〜250高くバル
キング状態であった。また、処理水の平均水質は第5表
の通りである。
【0025】
【表5】
【0026】比較例2 図1の工程から嫌気性消化槽を省略して生汚泥、生物汚
泥を直接オゾン酸化したところオゾン所要量が本発明の
3〜4倍必要であり、ランニングコスト的に実用的でな
かった。
【0027】
【発明の効果】本発明により下水などからの生汚泥及び
生物汚泥をメタン発酵した後、オゾン酸化するので、 (1)少量のオゾンによって両汚泥を効果的に可溶化
後、生物学的に減容化でき、従来の汚泥脱水工程が不要
になるか、もしくは著しく小規模化できる。 (2)従来の汚泥焼却工程が不要になるか、もしくは著
しく小規模化できる。 (3)汚泥焼却灰がほとんど発生しない、条件によって
は全く発生しなくできる。 (4)前記両汚泥の可溶化によって生成するBODを生
物学的硝化脱窒素工程の嫌気部に添加して、脱窒素工程
の効果を高めることができる。 (5)前記BODを汚泥処理の嫌気好気活性汚泥法の嫌
気部に添加して、生物脱リン効果を促進できる。 (6)嫌気性消化槽流入汚泥に粉末活性炭を添加する本
発明の方法によって、オゾン酸化工程の激しい発泡を解
決できる。 (7)スフェロチルス等の糸状菌は、液のBODが高い
状態で嫌気的に滞留すると、増殖が抑制されるため、増
殖の早い通常の活性汚泥菌(ズーゲレア等)によって淘
汰される。従ってバルキング等の事故が生ぜず、良好な
生物処理が安定して進行する。 (8)本発明の方法によって、オゾンによる汚泥可溶化
に起因する処理水リン濃度の悪化を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の有機性汚水の硝化脱窒素法のフローの
1例を示す説明図である。
【符号の説明】
1 生汚泥 2 嫌気性消化槽 3 消化残渣 4 オゾン酸化槽 5 嫌気槽 6 生物汚泥 7 下水 8 最初沈殿池 9 好気槽 10 最終沈殿池 11 処理水 12 汚泥の排出管 13 硝化処理水
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C02F 3/34 101 C02F 1/78 C02F 11/04 C02F 11/06

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 汚水の有機性SSを分離した後、嫌気好
    気活性汚泥法により生物処理し、前記生物処理工程から
    の活性汚泥を固液分離し生物処理水を得る汚水処理方法
    において、前記生物処理前に分離した生汚泥を、または
    前記生汚泥と前記生物処理工程から引き抜かれた生物汚
    泥とを、メタン発酵せしめた後、オゾン酸化し、前記生
    物処理工程の嫌気部に返送することを特徴とする汚水処
    理方法。
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