JP3489856B2 - 有機性汚泥の処理方法 - Google Patents

有機性汚泥の処理方法

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豊一 横幕
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一郎 山本
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    • Y02W10/10Biological treatment of water, waste water, or sewage

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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は有機性汚泥の処理方法に
関し、更に詳しくは排水を活性汚泥方式で処理して発生
する汚泥の余剰部分或は余剰汚泥の嫌気性消化で発生す
る嫌気性消化汚泥等の有機性汚泥を処理して、該汚泥を
減量化する有機性汚泥の処理方法に関する。 【0002】 【従来の技術】従来、BODで示される排水中の有機汚
濁成分の除去においては、現在実用化されている活性汚
泥方式等の生物学的処理方法によって、比較的低いコス
トで満足し得る結果が得られている。上記活性汚泥方式
では、図1に示す様に、処理対象排水を最初沈澱池に導
き、比重の重いものを沈澱させ、次いで曝気槽におい
て、活性汚泥によって排水中の有機物を分解させる。こ
の活性汚泥処理では、分解したBODのうちの50〜7
0重量%は微生物の生活エネルギーに消費され、残りの
30〜0重量%は菌体の増殖に使用される為、余剰汚
泥が発生することになる。 【0003】活性汚泥処理で発生した余剰汚泥は、生物
難分解性であり且つ粘性が高いので、活性汚泥処理方式
では発生する余剰汚泥の処理が大きな問題となる。現
在、余剰汚泥の処理方法は、図2に示す様に、嫌気性
により、余剰汚泥をメタンガス、二酸化炭素、水素、
硫化水素等に分解して減量化し、その後分解されなかっ
た余剰汚泥及びその他の固形物は脱水機等により分離さ
れ、焼却されるか或は産業廃棄物として処分される。
又、場合によっては余剰汚泥は嫌気性処理を行わずに直
接脱水機等により分離され、同様に焼却されるか或は産
業廃棄物として処分される。 【0004】 【発明が解決しようとしている問題点】上記嫌気性消化
による余剰汚泥の従来の減量化においては、エネルギー
がメタンガスとして回収される等の利点があるが、消化
に要する日数が20〜40日間と長く、そのうえ余剰汚
泥の分解率が60%程度と低い為、広い敷地面積が要求
され、未分解余剰汚泥及びその他の固形物は脱水機等に
より分離され、焼却されるか或は産業廃棄物として処分
せねばならず、非効率で処理コストが大きくかかるとい
う問題がある。又、余剰汚泥を嫌気性消化を行わずに脱
水機等により直接濃縮し、焼却或は産業廃棄物として処
分する場合には、余剰汚泥は減量化されていない為に、
更に処理コストが高くなるという問題がある。現在の汚
泥の処分費用は2〜3万円/mと高く、更にこの処分
費は今後一層高騰する傾向にある。従って本発明の目的
は、活性汚泥方式で発生する余剰汚泥又は嫌気性消化
泥等の有機性汚泥を効率良く減量化することが出来る方
法を提供することである。 【0005】 【問題点を解決する為の手段】上記目的は以下の本発明
によって達成される。即ち、本発明は、活性汚泥方式で
発生する汚泥の余剰部分或は嫌気性消化汚泥等の有機性
汚泥を、酸化槽で、金属イオンを触媒として酸化剤で酸
化分解し、酸化槽からの脱離水及び不溶性TOCの濾過
水を曝気槽に戻し生物分解させることを特徴とする有機
性汚泥の処理方法である。 【0006】 【作用】排水を活性汚泥方式で処理して発生する汚泥の
余剰部分或は嫌気性消化汚泥を、金属イオンを触媒とし
て酸化剤で酸化分解することにより、狭いスペースで短
時間で効率良く減量化することが出来る。 【0007】 【好ましい実施態様】次に好ましい実施態様を挙げて本
発明を更に詳細に説明する。本発明の好ましい1実施態
様は、図1又は図2に示す如き従来公知の排水処理方式
で発生する余剰汚泥又は嫌気性消化汚泥を、図3に示す
如き酸化槽に移し、ここで該汚泥を必要なpHに調整し
て酸化剤及び触媒を添加し、余剰汚泥又は嫌気性消化
泥を酸化分解する。尚、本発明の方法においては、酸化
処理前の汚泥を超音波処理して十分に解膠しておくこと
により、汚泥の酸化分解反応を著しく効率化することが
出来る。 【0008】本発明において使用する酸化剤は、従来公
知の化学酸化方法において使用されている酸化剤、例え
ば、過酸化水素、過酸化カルシウム、過硫酸アンモニウ
ム、アルキルヒドロペルオキシド、過酸エステル、過酸
化ジアルキル又はジアシル等が使用されるが、コストや
副生成物等の点からみて過酸化水素が最も好ましい。以
下過酸化水素を代表例として説明する。過酸化水素の使
用量は、特に限定されず、余剰汚泥又は嫌気性消化汚泥
の内容によって変化するが、好ましい使用量は余剰汚泥
又は嫌気性消化汚泥100重量部(固形分)に対して約
10〜500重量部(酸素として)となる範囲である。 【0009】本発明において使用する金属イオンとして
は、鉄、チタン、セリウム、銅、マンガン、コバルト、
バナジウム、クロム、鉛のイオン等が使用され、これら
の金属、金属酸化物、金属塩、錯体等いずれの形態でも
よい。本発明において特に好ましいものは鉄イオンであ
るので、以下鉄イオンを代表例として説明する。使用す
る鉄イオンは、従来技術においては第一鉄イオンが使用
されたが、本発明においては第一鉄イオンは勿論、第二
鉄イオンも有効であり、更に鉄屑等の如き金属鉄や鉄イ
オンをイオン交換樹脂等で固定した固定鉄イオンも使用
することが出来る。この触媒としての鉄イオンの使用量
は、過酸化水素1モル当たり約10-3〜0.1モルで十
分な処理効果を挙げることが出来る。 【0010】本発明方法では、余剰汚泥又は嫌気性消化
汚泥の酸化は、反応液のpHを約2〜8に調節して行な
うことが好ましい。酸化反応は常温でもよいが、好まし
い範囲は40℃〜100℃、更に好ましくは50℃〜8
0℃の範囲である。余剰汚泥又は嫌気性消化汚泥の加熱
は、水蒸気等の吹込み、工場における他の温水等による
熱交換等、任意の加温手段を利用することが出来、加温
の方法は特に限定されない。 【0011】処理温度が40℃未満である場合には、酸
化に時間がかかり、酸化効率が不十分で且つ過酸化水素
の利用効率が不十分である。又、100℃を越える温度
はそれ以上の処理効果を期待することが出来ず、又、過
酸化水素の自己分解が大きく、利用効率が低下すると共
に、加熱エネルギー消費が大になるだけで特別の利点は
ない。酸化反応時間は、酸化槽のサイズ、撹拌機の性
能、温度等によって異なるが、例えば、余剰汚泥又は嫌
気性消化汚泥(固形分約1重量%)の量が10m3 で酸
化温度が50℃で充分な撹拌が行われる場合には、約1
〜3時間の反応温度で充分であり、余剰汚泥又は嫌気性
消化汚泥の約70〜80重量%を分解することが出来
る。 【0012】 【実施例】次に実施例を挙げて本発明を更に具体的に説
明する。実施例1 食品工場の排水を処理している排水処理施設の活性汚泥
(汚泥濃度11,000mg/リットル)を300ml
のビーカーに100ml取り、pH3に調整後、第一鉄
イオン250mg/リットル及び過酸化水素10,00
0mg/リットルになる様に、夫々鉄分と過酸化水素水
を添加した。その後振とうしながら70℃で1時間反応
させ、反応後の溶解性TOC(Total organ
ic carbon)と残渣(不溶性TOC)を測定し
たところ、処理前の溶解性TOCは約200mg/リッ
トルで、不溶解性TOCの量は約6,000mg/リッ
トルであったが、処理後の溶解性TOCは約4000m
g/リットルで、不溶解性TOCの量は約1,800m
g/リットルであった。 【0013】上記結果からして活性汚泥は、酸化により
全TOCの70%が無機化或は可溶化することが明らか
である。この可溶化したTOCは、曝気槽に戻して活性
汚泥により容易に生物分解することが出来るので、酸化
槽からの脱離液(上澄液)及び脱水機等からの濾過水を
曝気槽に戻すことにより、容易に生物分解が可能であ
る。不溶性TOCは、処理前のTOCの約30%程度と
なっており、脱水機等により脱水処理されて廃棄処分さ
れる。上記実験で得られた処理前の活性汚泥と処理後の
活性汚泥のBODとTOCを測定したところ、下記表1
の通りであった。 【0014】 【表1】 上記第1表からして、処理前のBOD/TOCは0.3
であり、処理後のBOD/TOCは1.3となり、本発
明方法によって発生したBOD分は曝気槽に戻して生物
分解可能であるので、最終的に処分される活性汚泥の量
は著しく減量化されている。 【0015】実施例2 実施例1で使用したと同じ活性汚泥をSTR30日で高
消化を行っている嫌気性消化汚泥(汚泥濃度18,0
00mg/リットル)300mlのビーカーに100
ml取り、pH3に調整後、第一鉄イオン250mg/
リットル及び過酸化水素20,000mg/リットルに
なる様に、夫々鉄分と過酸化水素水を添加した。その
後、振とうしながら50℃で1時間反応させ、反応後の
溶解性TOCと不溶性TOCを測定したところ、処理前
の溶解性TOCは約2,000mg/リットルで、不溶
解性TOCの量は約8,000mg/リットルであった
が、処理後の溶解性TOCは約3,000mg/リット
ルで、不溶解性TOCの量は約4,000mg/リット
ルであった。 【0016】実施例3 実施例1で使用したと同じ活性汚泥をSTR30日で高
消化を行っている嫌気性消化汚泥(汚泥濃度18,0
00mg/リットル)300mlのビーカーに100
ml取り、超音波発生器(出力200W)にて10分間
解膠処理後、pH3に調整し、第一鉄イオン250mg
/リットル及び過酸化水素20,000mg/リットル
になる様に、夫々鉄分と過酸化水素水を添加した。その
後、振とうしながら50℃で1時間反応させ、反応後の
溶解性TOCと不溶性TOCを測定したところ、処理前
の溶解性TOCは約2,000mg/リットルで、不溶
解性TOCの量は約8,000mg/リットルであった
が、処理後の溶解性TOCは約3,000mg/リット
ルで、不溶解性TOCの量は約2,000mg/リット
ルであった。上記の結果からして嫌気性消化汚泥は、酸
化により不溶性TOCの50重量%が無機化或は可溶化
することが明らかになった。又、前処理として嫌気性
汚泥を超音波処理することにより、酸化により不溶性
TOCの75重量%が無機化或は可溶化することが明ら
かになった。 【0017】 【効果】以上の如き本発明によれば、数時間の反応で高
い効率で余剰汚泥或は嫌気性消化汚泥等の有機性汚泥を
減量化することが可能であり、従来技術における長時間
消化及び広いスペースを要し且つ減量化効率が低いと
いう問題が十分に解決された。 【0018】
【図面の簡単な説明】 【図1】活性汚泥法の標準的処理工程を図解的に説明す
る図 【図2】嫌気性消化処理工程を図解的に説明する図 【図3】本発明の方法を図解的に説明する図
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 一郎 東京都千代田区鍛冶町1−5−7 環境 エンジニアリング株式会社内 (56)参考文献 特開 平2−277597(JP,A) 特開 平3−106493(JP,A) 特開 昭54−9452(JP,A) 特公 昭57−19719(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C02F 11/00 - 11/20 C02F 3/12

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 活性汚泥方式で発生する汚泥の余剰部分
    或は嫌気性消化汚泥等の有機性汚泥を、酸化槽で、金属
    イオンを触媒として酸化剤で酸化分解し、酸化槽からの
    脱離水及び不溶性TOCの濾過水を曝気槽に戻し生物分
    解させることを特徴とする有機性汚泥の処理方法。
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