JP3754979B2 - 汚泥減量方法および装置 - Google Patents
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Description
技術分野
本発明は、排水処理により発生する汚泥を化学的、物理学的手法によって完全に消滅または大幅に減量する方法および装置に関するものである。
背景技術
下水道処理施設や家庭の浄化槽など排水を生物学的処理により浄化する施設から発生する余剰汚泥は、脱水処理後、一般には産業廃棄物として埋め立てまたは焼却処分されている。しかし、近年埋め立て処分地の不足問題や焼却時に燃焼炉の温度を低下させることによるダイオキシン発生の可能性を避けるため、大規模な乾燥装置を導入する必要があり、高額なコスト負担等が問題となっている。
余剰汚泥の生物学的減量法としては、従来より好気性、嫌気性微生物を用いた好気性消化法または嫌気性消化法が知られている。しかし、例えば嫌気性消化法の場合には消化時間が長く消化率が低いという欠点があり、現在ではあまり使われていない。
特許文献１には、アルカリ添加および加熱処理により汚泥を溶解した後、好気性生物学的処理法によって汚泥を減量する方法が開示されている。また、特許文献２には、汚泥を加熱加圧処理した後、破砕処理にて可溶化した汚泥を好気性生物学的処理法にて減量化する方法が開示されている。さらに特許文献３には、亜臨界条件下で汚泥を可溶化した後、好気性生物学的処理により汚泥を減量する方法が開示されている。しかしながら、いずれの方法においても汚泥を可溶化した後、好気性生物学的処理にて可溶化した汚泥を代謝分解するためには、汚泥を構成する微生物難分解性物質である細胞壁を完全に可溶化および低分子化する必要があるのに対し、特許文献１および特許文献２に開示される方法では、汚泥の可溶化が充分に行われていないため、汚泥の減量は非常に微量である。また、特許文献３に開示される方法では、高温での気相反応によって微生物難分解性物質が生成されるため可溶化された汚泥の代謝分解性が悪く、代謝分解に要する時間が大変長くなり、コストが非常に高くなる。
［特許文献１］
特公昭４９−１１８１３号公報
［特許文献２］
特開２０００−３５４８９６号公報
［特許文献３］
特開２０００−２１８２８５号公報
発明の開示
１．発明が解決しようとする課題
よって本発明は、汚泥を構成する微生物難分解性物質の細胞壁を短時間で完全に可溶化および低分子化する汚泥可溶化技術であり、有機性汚泥を100％減量する方法および装置を提供するものである。
２．課題を解決するための手段
本発明の汚泥減量方法は、引き抜き汚泥を好気性処理により分解する生物酸化槽から再転換汚泥の少なくとも一部を抜き出し、該抜き出した再転換汚泥のpHを8〜14に調整し、pHを調整した前記再転換汚泥を110℃〜350℃で飽和水蒸気圧より高い圧力で加熱することにより微生物易分解な状態に可溶化し、可溶化した前記再転換汚泥の所定量を前記生物酸化槽に返送するとともに該生物酸化槽内の汚泥のpHを5〜9に調整することを特徴とするものである。
本発明の汚泥減量方法は、pHを8〜14に調整した引き抜き汚泥を110℃〜350℃で飽和水蒸気圧より高い圧力で加熱することにより微生物易分解な状態に可溶化し、可溶化した前記引き抜き汚泥の所定量を、引き抜き汚泥を好気性処理により分解する生物酸化槽に投入するとともに該生物酸化槽内の汚泥のpH5〜9に調整するようにしてもよい。
本発明の汚泥減量方法は、引き抜き汚泥のpHを8〜14に調整し、pHを調整した該引き抜き汚泥を110℃〜350℃で飽和水蒸気圧より高い圧力で加熱することにより微生物易分解な状態に可溶化し、可溶化した前記引き抜き汚泥の所定量を、引き抜き汚泥を好気性処理により分解する生物酸化槽に投入するとともに該生物酸化槽内の汚泥のpHを5〜9に調整し、該生物酸化槽から再転換汚泥の少なくとも一部を抜き出し、該抜き出した再転換汚泥を前記pHを8〜14に調整する工程に返送するようにしてもよい。
本発明の汚泥減量方法は、pHを8〜14に調整した引き抜き汚泥を110℃〜350℃で飽和水蒸気圧より高い圧力で加熱することにより微生物易分解な状態に可溶化し、可溶化した前記引き抜き汚泥の所定量を、引き抜き汚泥を好気性処理により分解する第一生物酸化槽に投入するとともに該第一生物酸化槽内の汚泥のpHを5〜9に調整し、該第一生物酸化槽から再転換汚泥の少なくとも一部を抜き出し、該抜き出した再転換汚泥を、再転換汚泥を好気性処理により分解する第二生物酸化槽に投入し、該第二生物酸化槽から再再転換汚泥の少なくとも一部を抜き出し、該抜き出した再再転換汚泥のpHを8〜14に調整し、pHを調整した該再再転換汚泥を110℃〜350℃で飽和水蒸気圧より高い圧力で加熱することにより微生物易分解な状態に可溶化し、可溶化した前記再再転換汚泥の所定量を前記第二生物酸化槽に返送するとともに該第二生物酸化槽内の汚泥のpHを5〜9に調整するようにしてもよい。
本発明の汚泥減量方法は、pHを8〜14に調整した引き抜き汚泥を110℃〜350℃で飽和水蒸気圧より高い圧力で加熱することにより微生物易分解な状態に可溶化し、可溶化した前記引き抜き汚泥の所定量を、引き抜き汚泥を好気性処理により分解する生物酸化槽に投入するとともに該生物酸化槽内の汚泥のpHを5〜9に調整し、該生物酸化槽から再転換汚泥の少なくとも一部を抜き出し、該抜き出した再転換汚泥のpHを8〜14に調整し、該pHを調整した前記再転換汚泥を110℃〜350℃で飽和水蒸気圧より高い圧力で加熱することにより微生物易分解な状態に可溶化し、可溶化した前記再転換汚泥の所定量を、前記生物酸化槽に返送するとともに該生物酸化槽内の汚泥のpHを5〜9に調整するようにしてもよい。
本発明の汚泥減量方法は、pHを8〜14に調整した引き抜き汚泥を110℃〜350℃で飽和水蒸気圧より高い圧力で加熱することにより微生物易分解な状態に可溶化し、可溶化した前記引き抜き汚泥の所定量を、引き抜き汚泥を好気性処理により分解する第一生物酸化槽に投入するとともに該第一生物酸化槽内の汚泥のpHを5〜9に調整し、該第一生物酸化槽から再転換汚泥の少なくとも一部を抜き出し、該抜き出した再転換汚泥のpHを8〜14に調整し、pHを調整した前記再転換汚泥を110℃〜350℃で飽和水蒸気圧より高い圧力で加熱することにより微生物易分解な状態に可溶化し、可溶化した前記再転換汚泥の所定量を、再転換汚泥を好気性処理により分解する第二生物酸化槽に投入するとともに該第二生物酸化槽内の汚泥のpHを5〜9に調整し、該第二生物酸化槽から再再転換汚泥の少なくとも一部を抜き出し、該抜き出した再再転換汚泥を前記再転換汚泥のpHを8〜14に調整する工程に返送するようにしてもよい。
本発明の汚泥減量方法は、生物学的処理により有機性排水を分解する排水処理装置から引き抜き汚泥として少なくとも汚泥の一部を抜き出し、該抜き出した引き抜き汚泥のpHを8〜14に調整し、pHを調整した前記引き抜き汚泥を110℃〜350℃で飽和水蒸気圧より高い圧力で加熱することにより微生物易分解な状態に可溶化し、可溶化した前記引き抜き汚泥の所定量を、引き抜き汚泥を好気性処理により分解する生物酸化槽に投入するとともに該生物酸化槽内の汚泥のpHを5〜9に調整し、該生物酸化槽から再転換汚泥の少なくとも一部を抜き出し、該抜き出した再転換汚泥を前記排水処理装置に返送するようにしてもよい。
本発明の汚泥減量方法は、生物学的処理により有機性排水および可溶化した引き抜き汚泥を分解する排水処理装置から引き抜き汚泥として少なくとも汚泥の一部を抜き出し、該抜き出した引き抜き汚泥のpHを8〜14に調整し、pHを調整した前記引き抜き汚泥を110℃〜350℃で飽和水蒸気圧より高い圧力で加熱することにより微生物易分解な状態に可溶化し、可溶化した前記引き抜き汚泥の所定量を前記排水処理装置に返送するとともに該排水処理装置内の汚泥のpHを5〜9に調整するようにしてもよい。
本発明の汚泥減量方法は、生物学的処理により有機性排水を分解する排水処理装置１から引き抜き汚泥として少なくとも汚泥の一部を抜き出し、該抜き出した引き抜き汚泥のpHを8〜14に調整し、pHを調整した前記引き抜き汚泥を110℃〜350℃で飽和水蒸気圧より高い圧力で加熱することにより微生物易分解な状態に可溶化し、可溶化した前記引き抜き汚泥の所定量を、生物学的処理により有機性排水および可溶化した引き抜き汚泥を分解する排水処理装置２に投入するとともに該排水処理装置２内の汚泥のpHを5〜9に調整し、該排水処理装置２から引き抜き汚泥として少なくとも汚泥の一部を抜き出し、該抜き出した引き抜き汚泥を前記引き抜き汚泥のpHを8〜14に調整する工程に返送するようにしてもよい。
本発明の汚泥減量方法は、生物学的処理により有機性排水を分解する排水処理装置１から引き抜き汚泥として少なくとも汚泥の一部を抜き出し、該抜き出した引き抜き汚泥を、生物学的処理により有機性排水および可溶化した引き抜き汚泥を分解する排水処理装置２に投入し、該排水処理装置２から引き抜き汚泥として少なくとも汚泥の一部を抜き出し、該抜き出した引き抜き汚泥のpHを8〜14に調整し、pHを調整した前記引き抜き汚泥を110℃〜350℃で飽和水蒸気圧より高い圧力で加熱することにより微生物易分解な状態に可溶化し、可溶化した前記引き抜き汚泥の所定量を前記排水処理装置２に返送するとともに該排水処理装置２内の汚泥のpHを5〜9に調整するようにしてもよい。
上記いずれの方法においても、可溶化した前記引き抜き汚泥、前記再転換汚泥または前記再再転換汚泥を、前記生物酸化槽、前記第一生物酸化槽、前記第二生物酸化槽、前記排水処理装置または前記排水処理装置２の少なくとも一つに代えて、可溶化した前記引き抜き汚泥、前記再転換汚泥または前期再再転換汚泥を嫌気性処理により分解する嫌気処理装置または好気性処理と嫌気性処理とを交互に行う間欠曝気槽に返送または投入するようにしてもよい。
上記いずれの方法においても、pHを8〜14に調整した前記引き抜き汚泥、前記再転換汚泥または前記再再転換汚泥を110℃〜350℃で飽和水蒸気圧より高い圧力で加熱することに代えて、pHを8〜14に調整した前記引き抜き汚泥、前記再転換汚泥または前記再再転換汚泥を110℃〜350℃で飽和水蒸気圧で加熱するすることとしてもよい。
また上記いずれの方法においても、可溶化した前記引き抜き汚泥、前記再転換汚泥および前記再再転換汚泥からリンおよび／または窒素を除去するようにしてもよい。
また上記いずれの方法においても、前記引き抜き汚泥、前記再転換汚泥および前記再再転換汚泥のpHを8〜14に調整することをアルカリ添加によって行ってもよい。
また上記いずれの方法においても、アルカリが水酸化ナトリウムであってもよい。
また上記いずれの方法においても、前記可溶化した引き抜き汚泥、再転換汚泥または再再転換汚泥に含まれる固形分を、前記生物酸化槽、前記第一生物酸化槽、前記第二生物酸化槽、前記排水処理装置または前記排水処理装置２に返送または投入する前に分離し、液体分のみを返送または投入することとしてもよい。
また上記いずれの方法においても、前記分離した固形分を、前記pHを8〜14に調整した引き抜き汚泥、再転換汚泥または再再転換汚泥を110℃〜350℃で飽和水蒸気圧より高い圧力で加熱することにより微生物易分解な状態に可溶化する工程に返送するようにしてもよい。
また上記いずれの方法においても、引き抜き汚泥、再転換汚泥または再再転換汚泥のMLSS（活性汚泥浮遊物質濃度、以下同じ）を汚泥濃縮装置または汚泥脱水装置により10000mg/L〜120000mg/Lに調整するようにしてもよい。
また上記いずれの方法においても、可溶化した前記引き抜き汚泥、前記再転換汚泥または前記再再転換汚泥の少なくとも一部を放流してもよい。
また上記いずれの方法においても、可溶化した前記引き抜き汚泥、前記再転換汚泥または前記再再転換汚泥を酸化剤若しくは光触媒で酸化処理するか、凝集剤で凝集沈降処理するか、またはこれらの両方を行ってもよい。上記酸化処理又は凝集沈降処理した可溶化汚泥の少なくとも一部はそのまま放流することができる。
また上記いずれの方法においても、可溶化した前記引き抜き汚泥、前記再転換汚泥または前記再再転換汚泥の少なくとも一部を抜き出し、該抜き出した汚泥のpHを8〜14に調整し、pHを調整した前記汚泥を110℃〜350℃で飽和水蒸気圧より高い圧力で加熱するとともに超音波処理により微生物易分解な状態に可溶化し、可溶化した前記再転換汚泥、再再転換汚泥の所定量を前記生物酸化槽、前記第一生物酸化槽、前記第二生物酸化槽、前記排水処理装置、前記嫌気処理槽または前記間欠曝気槽のいずれかに返送するとともに該槽又は装置内の汚泥のpHを5〜9に調整することを特徴とするものである。
また、本発明の汚泥処理方法は、pHを8〜14に調整した引き抜き汚泥を110℃〜350℃で飽和水蒸気圧より高い圧力で加熱することにより微生物易分解な状態に可溶化し、可溶化した前記引き抜き汚泥の所定量を、引抜き汚泥を好気的処理により分解する生物酸化槽に投入するとともに該生物酸化槽内のpHを5〜9に調整し、該生物酸化槽から再転換汚泥の少なくとも一部を抜き出し、該抜き出した再転換汚泥を嫌気的処理により分解する嫌気性処理槽に投入し、該嫌気性処理槽から再再転換汚泥の少なくとも一部を抜き出し、該抜き出した再再転換汚泥を生物酸化槽に返送してもよい。
本発明の汚泥減量装置は、引き抜き汚泥を好気性処理により分解する生物酸化槽と、該生物酸化槽から抜き出した再転換汚泥を微生物易分解な状態に可溶化する可溶化装置と、前記生物酸化槽から抜き出した再転換汚泥のpHを8〜14に調整する手段と、pHを調整した該再転換汚泥を前記可溶化装置に投入する手段と、前記可溶化装置内の汚泥を110℃〜350℃で飽和水蒸気圧より高い圧力で加熱する手段と、前記可溶化装置から抜き出した可溶化した再転換汚泥を前記生物酸化槽に返送するとともに該生物酸化槽内の汚泥のpHを5〜9に調整する手段とを備えることを特徴とするものである。
本発明の汚泥減量装置は、引き抜き汚泥のpHを8〜14に調整する手段と、pHを調整された前記引き抜き汚泥を微生物易分解な状態に可溶化する可溶化装置と、該可溶化装置内の汚泥を110℃〜350℃で飽和水蒸気圧より高い圧力で加熱する手段と、引き抜き汚泥を好気性処理により分解する生物酸化槽と、前記可溶化装置から抜き出した可溶化した引き抜き汚泥の所定量を前記生物酸化槽に投入するとともに該生物酸化槽内の汚泥のpHを5〜9に調整する手段とを備えるようにしてもよい。
本発明の汚泥減量装置は、引き抜き汚泥のpHを8〜14に調整する手段と、pHを調整された前記引き抜き汚泥を微生物易分解な状態に可溶化する可溶化装置と、該可溶化装置内の汚泥を110℃〜350℃で飽和水蒸気圧より高い圧力で加熱する手段と、引き抜き汚泥を好気性処理により分解する生物酸化槽と、前記可溶化装置から抜き出した可溶化した引き抜き汚泥を前記生物酸化槽に投入するとともに該生物酸化槽内の汚泥のpHを5〜9に調整する手段と、該生物酸化槽から抜き出した再転換汚泥を前記pHを8〜14に調整する手段に返送する手段とを備えるようにしてもよい。
本発明の汚泥減量装置は、引き抜き汚泥のpHを8〜14に調整する手段と、pHを調整された前記引き抜き汚泥を微生物易分解な状態に可溶化する第一可溶化装置と、該第一可溶化装置内の汚泥を110℃〜350℃で飽和水蒸気圧より高い圧力で加熱する手段と、引き抜き汚泥を好気性処理により分解する第一生物酸化槽と、前記第一可溶化装置から抜き出した可溶化した引き抜き汚泥を前記第一生物酸化槽に投入するとともに該第一生物酸化槽内の汚泥のpHを5〜9に調整する手段と、再転換汚泥を好気性処理により分解する第二生物酸化槽と、前記第一生物酸化槽から抜き出した再転換汚泥を前記第二生物酸化槽に投入する手段と、該第二生物酸化槽から抜き出した再再転換汚泥のpHを8〜14に調整する手段と、pHを調整された前記再再転換汚泥を微生物易分解な状態に可溶化する第二可溶化装置と、該第二可溶化装置内の汚泥を110℃〜350℃で飽和水蒸気圧より高い圧力で加熱する手段と、前記第二可溶化装置から抜き出した可溶化した再再転換汚泥を前記第二生物酸化槽に返送するとともに該第二生物酸化槽内の汚泥のpHを5〜9に調整する手段とを備えるようにしてもよい。
本発明の汚泥減量装置は、引き抜き汚泥のpHを8〜14に調整する手段と、pHを調整された前記引き抜き汚泥を微生物易分解な状態に可溶化する第一可溶化装置と、該第一可溶化装置内の汚泥を110℃〜350℃で飽和水蒸気圧より高い圧力で加熱する手段と、引き抜き汚泥を好気性処理により分解する生物酸化槽と、前記第一可溶化装置から抜き出した可溶化した引き抜き汚泥を前記生物酸化槽に投入するとともに該生物酸化槽内の汚泥のpHを5〜9に調整する手段と、該生物酸化槽から抜き出した再転換汚泥のpHを8〜14に調整する手段と、pHを調整された前記再転換汚泥を微生物易分解な状態に可溶化する第二可溶化装置と、該第二可溶化装置内の汚泥を110℃〜350℃で飽和水蒸気圧より高い圧力で加熱する手段と、前記第二可溶化装置から抜き出した可溶化した再転換汚泥を前記生物酸化槽に返送するとともに該生物酸化槽内の汚泥のpHを5〜9に調整する手段をと備えるようにしてもよい。
本発明の汚泥減量装置は、引き抜き汚泥のpHを8〜14に調整する手段と、pHを調整された前記引き抜き汚泥を微生物易分解な状態に可溶化する第一可溶化装置と、該第一可溶化装置内の汚泥を110℃〜350℃で飽和水蒸気圧より高い圧力で加熱する手段と、引き抜き汚泥を好気性処理により分解する第一生物酸化槽と、前記第一可溶化装置から抜き出した可溶化した引き抜き汚泥を前記第一生物酸化槽に投入するとともに該第一生物酸化槽内の汚泥のpHを5〜9に調整する手段と、該第一生物酸化槽から抜き出した再転換汚泥のpHを8〜14に調整する手段と、pHを調整された前記再転換汚泥を微生物易分解な状態に可溶化する第二可溶化装置と、該第二可溶化装置内の汚泥を110℃〜350℃で飽和水蒸気圧より高い圧力で加熱する手段と、再転換汚泥を好気性処理により分解する第二生物酸化槽と、前記第二可溶化装置から抜き出した可溶化した再転換汚泥を前記第二生物酸化槽に投入するとともに該第二生物酸化槽内の汚泥のpHを5〜9に調整する手段と、前記第二生物酸化槽から抜き出した再再転換汚泥を前記再転換汚泥のpHを8〜14に調整する手段に返送する手段とを備えるようにしてもよい。
本発明の汚泥減量装置は、生物学的処理により有機性排水を分解する排水処理装置と、該排水処理装置から抜き出した引き抜き汚泥を微生物易分解な状態に可溶化する可溶化装置と、前記排水処理装置から抜き出した引き抜き汚泥のpHを8〜14に調整する手段と、前記可溶化装置内の汚泥を110℃〜350℃で飽和水蒸気圧より高い圧力で加熱する手段と、引き抜き汚泥を好気性処理により分解する生物酸化槽と、前記可溶化装置から抜き出した可溶化した引き抜き汚泥を前記生物酸化槽に投入するとともに該生物酸化槽内の汚泥のpHを5〜9に調整する手段と、前記生物酸化槽から抜き出した再転換汚泥を前記排水処理装置に返送する手段とを備えるようにしてもよい。
本発明の汚泥減量装置は、生物学的処理により有機性排水および可溶化した引き抜き汚泥を分解する排水処理装置と、該排水処理装置から抜き出した引き抜き汚泥を微生物易分解な状態に可溶化する可溶化装置と、前記排水処理装置から抜き出した引き抜き汚泥のpHを8〜14に調整する手段と、前記可溶化装置内の汚泥を110℃〜350℃で飽和水蒸気圧より高い圧力で加熱する手段と、前記可溶化装置から抜き出した可溶化した引き抜き汚泥を前記排水処理装置に返送するとともに該排水処理装置内の汚泥のpHを5〜9に調整する手段とを備えるようにしてもよい。
本発明の汚泥減量装置は、生物学的処理により有機性排水を分解する排水処理装置１と、排水処理装置１から抜き出した引き抜き汚泥を微生物易分解な状態に可溶化する可溶化装置と、前記排水処理装置１から抜き出した引き抜き汚泥のpHを8〜14に調整する手段と、前記可溶化装置内の汚泥を110℃〜350℃で飽和水蒸気圧より高い圧力で加熱する手段と、生物学的処理により有機性排水および可溶化した引き抜き汚泥を分解する排水処理装置２と、前記可溶化装置から抜き出した可溶化した引き抜き汚泥を前記排水処理装置２に投入するとともに該排水処理装置２内の汚泥のpHを5〜9に調整する手段と、該排水処理装置２から抜き出した引き抜き汚泥を前記引き抜き汚泥のpHを8〜14に調整する手段に返送する手段とを備えるようにしてもよい。
本発明の汚泥減量装置は、生物学的処理により有機性排水を分解する排水処理装置１と、生物学的処理により有機性排水および可溶化した引き抜き汚泥を分解する排水処理装置２と、前記排水処理装置１から抜き出した引き抜き汚泥を前記排水処理装置２に投入する手段と、前記排水処理装置２から抜き出した引き抜き汚泥を微生物易分解な状態に可溶化する可溶化装置と、前記排水処理装置２から抜き出した引き抜き汚泥のpHを8〜14に調整する手段と、前記可溶化装置内の汚泥を110℃〜350℃で飽和水蒸気圧より高い圧力で加熱する手段と、前記可溶化装置から抜き出した可溶化した引き抜き汚泥を前記排水処理装置２に返送するとともに該排水処理装置２内の汚泥のpHを5〜9に調整する手段とを備えるようにしてもよい。
上記いずれの装置においても、前記可溶化装置から抜き出した可溶化した前記引き抜き汚泥、前記再転換汚泥または前記再再転換汚泥を投入または返送する前記生物酸化槽、前記第一生物酸化槽、前記第二生物酸化槽、前記排水処理装置または前記排水処理装置２の少なくとも１つに代えて、可溶化した前記引き抜き汚泥、前記再転換汚泥または前記再再転換汚泥を嫌気性処理により分解する嫌気性処理装置または好気性処理と嫌気性処理とを交互に行う間欠曝気槽を備えるようにしてもよい。
上記いずれの装置においても、前記引き抜き汚泥、再転換汚泥または再再転換汚泥のpHを8〜14に調整する手段と、前記可溶化装置内の汚泥を110℃〜350℃で飽和水蒸気圧より高い圧力で加熱する手段に代えて、該引き抜き汚泥、再転換汚泥または再再転換汚泥のpHを8〜14に調整する手段と、該可溶化装置内の汚泥を110℃〜350℃で飽和水蒸気圧で加熱する手段を備えた
また上記いずれの装置においても、可溶化した前記引き抜き汚泥、前記再転換汚泥または前記再再転換汚泥からリンを除去する脱リン装置、窒素を除去する脱窒装置、酸化剤または光触媒で処理する酸化処理装置または凝集剤で処理する凝集沈降装置の少なくとも一つを備えるようにしてもよい。
また上記いずれの装置においても、前記脱リン装置、脱窒装置、酸化処理装置または凝集沈降装置の少なくとも１つが前記可溶化装置、第一可溶化装置または第二可溶化装置を付属するものとしてもよい。
上記いずれの装置においても、前記可溶化装置、前記第一可溶化装置または前記第二可溶化装置が、前記生物酸化槽、第一生物酸化槽および前記第二生物酸化槽の少なくとも一つに付属するものとしてもよい。
上記いずれの装置においても、前記pHを8〜14に調整する手段をアルカリ添加によるものとしてもよい。
上記装置において、前記アルカリが水酸化ナトリウムであるようにしてもよい。
上記いずれの装置においても、可溶化した前記引き抜き汚泥、前記再転換汚泥または前記再再転換汚泥に含まれる固形分を、前記生物酸化槽、前記第一生物酸化槽、前記第二生物酸化槽、前記排水処理装置または前記排水処理装置２に返送または投入する前に分離し、液体分のみを返送または投入するようにしてもよい。
上記いずれの装置においても、前記分離した固形分を、前記可溶化装置、前記第一可溶化装置または前記第二可溶化装置内の汚泥を110℃〜350℃で飽和水蒸気圧より高い圧力で加熱する手段に返送する手段を備えるようにしてもよい。
また、上記いずれの装置においても、汚泥のMLSS（活性汚泥浮遊物質濃度、以下同じ）を10000mg/L〜120000mg/Lに調整する汚泥濃縮装置または汚泥脱水装置を備えるようにしてもよい。
本発明の汚泥減量装置は、引き抜き汚泥、再転換汚泥または再再転換汚泥を好気性処理により分解する生物酸化槽、第一生物酸化槽、第二生物酸化槽、廃水処理装置、嫌気処理装置または間欠曝気槽と、該槽または装置から抜き出した前記汚泥を微生物易分解な状態に可溶化する可溶化装置と、前記槽または装置から抜き出した前記汚泥のpHを8〜14に調整する手段と、pHを調整した該汚泥を前記可溶化装置に投入する手段と、前記可溶化装置内の汚泥を110℃〜350℃で飽和水蒸気圧より高い圧力で加熱する手段と、該可溶化装置内の汚泥に超音波を作用させる超音波処理装置と、前記可溶化装置から抜き出した可溶化した前記汚泥を前記槽または装置に返送するとともに該槽または装置内の汚泥のpHを5〜9に調整する手段とを備えることを特徴とするものである。
また、本発明の汚泥減量装置は、引き抜き汚泥のpHを8〜14に調整する手段と、pHを調整された前記引き抜き汚泥を微生物易分解な状態に可溶化する可溶化装置と、該可溶化装置内の汚泥を110℃〜350℃で飽和水蒸気圧より高い圧力で加熱する手段と、可溶化した前記引き抜き汚泥の所定量を、引き抜き汚泥を好気性処理により分解する生物酸化槽と、該生物酸化槽内の汚泥のpHを5〜9に調整する手段と、該生物酸化槽から再転換汚泥の少なくとも一部を抜き出す手段と、該抜き出した再転換汚泥を嫌気的処理により分解する嫌気性処理槽と、該嫌気性処理槽から再再転換汚泥の少なくとも一部を抜き出し該抜き出した再再転換汚泥を生物酸化槽に返送する手段とを備えるようにしてもよい。
「余剰汚泥」とは、生物学的処理により有機物を代謝分解する排水処理において新たに発生した余剰な微生物で、この微生物が過剰に増加すると汚泥混合液の固液分離が困難となるので除去する必要がある。「引き抜き汚泥」とは、排水処理装置から系外に引き抜かれた汚泥であり、余剰汚泥を含んでもよい。「再転換汚泥」とは、可溶化した引き抜き汚泥を生物学的処理する過程で発生した汚泥であり、引き抜き汚泥を含んでもよい。「再再転換汚泥」とは、可溶化した再転換汚泥を生物学的処理する過程で発生した汚泥であり、再転換汚泥を含んでもよい。「微生物」とは、生物学的処理により有機物を分解するときに作用するあらゆる微生物を意味する。一般的な有機排水の生物学的処理には好気性の微生物が用いられ、Alcaligenes,Bacillus,Escherichia,Flavobacterium,Pseudomonous,Zoogloea等の細菌のほか、多少の糸状菌、繊毛虫類、輪虫類等の原生動物等が含まれる。本発明の方法に用いる微生物には上記一般的な微生物に加えて、その他の好気性菌、通性嫌気性菌、及び嫌気性菌も含まれる。例えば、好気性菌を主体とする酵母菌、子のう菌及びセルロース分解菌、通性嫌気性菌を主体とする蛋白質分解菌、乳酸菌及び枯草菌、並びに嫌気性菌を主体とする光合成菌、窒素固定菌、酢酸菌及び酪酸菌等が挙げられる。
「生物酸化槽」とは、好気的生物学処理により可溶化した汚泥を代謝分解するための槽である。また生物酸化槽には第一生物酸化槽および第二生物酸化槽を含まない。
「嫌気処理装置」とは、嫌気的生物学処理により可溶化した汚泥を代謝分解する為の装置である。
「好気性処理」とは、主に好気性菌を用いて有機物を代謝分解することを意味し，主に好気性菌を用いればよく具体的手法を規定するものではない。「嫌気性処理」とは主に嫌気性菌を用いて有機物を分解処理することを意味し、主に嫌気性菌を用いればよく、具体手法を規定するものではない。「排水処理装置」とは生物学的に有機性排水を代謝分解する装置を意味し，原水槽、ばっき槽、固液分離装置を含んでいる。また排水処理装置には排水処理装置１および排水処理装置２を含まない。
「汚泥を微生物易分解な状態に可溶化する」とは、第１義的には汚泥を構成する物質、特に細胞壁を構成する物質が可溶化および低分子化して微生物の細胞膜を容易に通過する程度になることを意味するが、必ずしも完全に可溶化および低分子化していなくともよい。
「可溶化装置」とは、pHを調整した汚泥を該可溶化装置内に設けられた加熱手段で加熱することにより汚泥を微生物易分解な状態に可溶化する装置を意味し、可溶化装置内の汚泥に対する圧力は飽和水蒸気圧以上に維持する加圧装置を備えてもよい。また可溶化装置とは第一可溶化装置および第二可溶化装置を含まない。
「加熱」とは、110℃〜350℃の範囲で温度を維持することで、温度が上下に変化することを含む。
「固形分」とは、可溶化処理により可溶化した引き抜き汚泥、再転換汚泥または再再転換汚泥に含まれる浮遊物質および／または固体を意味する。「液体分」とは、可溶化処理により可溶化した引き抜き汚泥、再転換汚泥または再再転換汚泥から、固形分を取り除いた残りを意味する。
「酸化剤」とは、難生物分解性物質を分解したり、脱臭等のために用いられる化学酸化剤であって、例えば、過酸化水素、塩素、次亜塩素酸、過硫酸イオン、過炭酸、オゾン等をいう。また、「光触媒」とは、太陽光や蛍光灯等から照射される光によって活性化されるスーパーオキサイドアニオンや水酸基ラジカルを発生させる触媒であり、例えば酸化チタン（ＴｉＯ2）等が挙げられる。この光触媒は、例えば、金属、セラミックまたはこれらの混合体からなる担体の表面に酸化チタンまたは酸化チタンを含む複合材料を担持させたもの、好ましくは酸化チタンを被覆層として付着させ被膜を形成したものを用いることができる。担体の形状はどのようなものであっても良いが、触媒層である表面積を大きくするためには球状の粒子表面に酸化チタン被膜を形成したものが好ましく、これらを石英ガラス等の透明材料に充填したカラムを作製し、この中に液化汚泥を流すと共に紫外線ランプを用いて紫外線を照射する。前記酸化チタン被膜粒子は種々の方法で作製することができ、例えば、ゾル・ゲル法、バインダ法、ブラスト法等が当業者において公知である。
「凝集剤」とは、無機凝集剤又は高分子凝集剤の何れであってもよく、難生物分解性物質の除去等に用いられる。無機凝集剤にはアルミニウム塩系と鉄塩系があり、アルミニウム塩系としては、例えば、硫酸アルミニウム、アルミン酸ナトリウム、アルミン酸マグネシウム、ポリ塩化アルミニウム等が挙げられる。鉄塩系としては、硫酸第一鉄、硫酸第二鉄、ポリ硫酸鉄、塩化第二鉄等が挙げられる。その他、ミョウバン、水酸化カルシウム、フライアッシュ等がある。高分子凝集剤としては、アルギン酸ナトリウム、ＣＭＣテトリウム、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリアクリル酸アミド部分加水分解物、マレイン酸共重合体等が挙げられる。これらは単独で、或いは２種以上を組み合わせて使ってもよい。
可溶化装置、第一可溶化装置または第二可溶化装置が生物酸化槽、第一生物酸化槽、第二生物酸化槽、脱リン装置または脱窒装置に付属しているとは、可溶化装置が独自にポンプ等の機器を持たず、これらの槽または装置に存在するポンプ等の機器に依存して作動することを意味する。
可溶化した汚泥を生物酸化槽、第一生物酸化槽、第二生物酸化槽、排水処理装置、排水処理装置２または嫌気性処理装置に返送または投入するとともに該生物酸化槽、第一生物酸化槽、第二生物酸化槽、排水処理装置、排水処理装置２または嫌気性処理装置内の汚泥のpHを5〜9に調整するとは、可溶化した汚泥を投入または返送する前または後、あるいは返送または投入しながら生物酸化槽、第一生物酸化槽、第二生物酸化槽、排水処理装置、排水処理装置２または嫌気性処理装置に酸等を加えることにより該生物酸化槽、第一生物酸化槽、第二生物酸化槽、排水処理装置、排水処理装置２または嫌気性処理装置内の汚泥のpHを調整してもよいことを意味する。
pHを8〜14に調整した汚泥を加熱および加圧により微生物易分解な状態に可溶化するために必要な温度は、好ましくは110℃〜350℃、より好ましくは110℃〜300℃、さらに好ましくは110℃〜250℃、さらに好ましくは110℃〜190℃、最も好ましくは110℃から149℃であり、圧力は飽和水蒸気圧より高いことが好ましい。
３．発明の効果
本発明の汚泥減量方法および装置は引き抜き汚泥のpHを8〜14に調整し、110℃〜350℃で飽和水蒸気圧より高い圧力で加熱することにより汚泥を微生物易分解な状態に可溶化し、可溶化した汚泥のpHを5〜9に調整して生物酸化槽で好気性処理により分解することとしたので、未分解の残渣を発生させることなく経済的に汚泥を減量できる。
さらに詳しくは生物酸化槽内の汚泥を構成する微生物が、可溶化処理した引き抜き汚泥を代謝分解する為には、微生物の細胞膜を通過する程度の大きさにまで十分に可溶化および低分子化されている必要がある。しかし、すでに提案されている物理化学的手法による可溶化処理では、引き抜き汚泥が充分に可溶化および低分子化されている割合が少ないので、可溶化処理された引き抜き汚泥が微生物の細胞膜を容易に通過できる割合が少ない。十分に可溶化および低分子化していないため、微生物の細胞膜を通過できずに代謝分解されない汚泥は、微生物が分泌する酵素により、次第に可溶化および低分子化が促進されていくが、その速度が非常に遅い為、相当の日数、例えば数ヶ月間を必要とし経済的に見合わない。また、十分に可溶化および低分子化していない引き抜き汚泥が残存する状態で、毎日引き抜き汚泥の可溶化処理を継続すると、十分に可溶化および低分子化していない汚泥が生物酸化槽に残留して次第に増加していく。その結果、生物酸化槽内の微生物の割合が減少し、活性が失われていき、最終的には微生物による可溶化処理した引き抜き汚泥の代謝分解が不能となる。しかしながら、本発明の汚泥減量および減量装置では、引き抜き汚泥をアルカリの添加および飽和水蒸気圧より高い圧力での加熱によって微生物細胞膜を容易に通過する程度まで充分に可溶化および低分子化し、微生物易分解な状態に可溶化してから生物酸化槽に移送し、ここで汚泥を構成する微生物によって効率的に代謝分解するので、汚泥を非常に効率よく減量でき、経済性、安全性、および装置のコンパクト性に優れている。また汚泥減量効果が安定しており、引き抜き汚泥の種類を選ばず、原水中の有機物が未分解の状態で引きぬき汚泥中に存在しても構わない。また、本発明による汚泥減量装置のメンテナンスも大変容易でありランニングコストは他の物理化学的手法に比べて著しく低い。
また、本汚泥減量方法では飽和水蒸気圧より高い圧力で加熱するので水のイオン積の低下を抑えることができるため、液相反応により高率的に加水分解が行われ有機物を100％可溶化することができる。飽和水蒸気で加熱したときは液相反応と気相反応が同時に進行するため液相反応で加水分解により可溶化および低分子化した汚泥が気相反応で結合および高分子化が進行し、微生物難分解性物質が生成されるため可溶化率は低く、また、微生物難分解性物質が多く含まれるため、汚泥を構成する微生物による代謝分解に要する時間が長くなる。
本発明の汚泥減量法および装置においてpHを8〜14に調整して飽和水蒸気より高い圧力で加圧したとき、微生物易分解な状態に可溶化するために必要な温度はコストの面から好ましくは110℃〜300℃、より好ましくは110℃〜250℃、さらに好ましくは110℃〜190℃、最も好ましくは110℃〜149℃である。
さらに本発明の汚泥減量方法および装置において、汚泥濃縮装置または汚泥脱水装置を設けることにより、生物酸化槽および可溶化装置に投入する汚泥の濃度を調整しておくとしたときは、生物酸化槽および可溶化装置の容積を小さくできイニシャルコストを低くできる。また、pH調整の為のイニシャルコストとランニングコストも低くすることができる。
本発明の汚泥減量法および装置において、脱リン装置または脱窒装置を備えることにより汚泥中のリンまたは窒素を除去することとした場合は、処理後の排水の水質汚濁を防止し、コストを削減することができる。より具体的には、リンおよび窒素の排出は、河川や湖沼等の水環境の富栄養化を引き起こして環境を破壊するため、リン、窒素の排出基準は年々厳しくなり、対策が求められている。従来，窒素は主に生物学的脱窒により窒素ガスとして大気中に放散させる方法がとられているが、生物代謝に依存する方法であるため、温度や溶存酸素濃度等の条件設定が必要であり、大きな脱窒槽を設ける必要があった。また、脱窒反応に必要な水素供与体としてメタノールを大量に添加する必要があるため大変費用がかかった。しかし、本発明の汚泥減量方法では、汚泥減量工程中で可溶化汚泥に含まれる窒素を脱窒処理する場合、水素供与体として可溶化汚泥を使用することができる。また、可溶化汚泥は大変に濃縮されているため、脱窒反応のための大きな脱窒層を設ける必要もないので大変経済的に脱窒を行うことができる。一方、リンは汚泥中に吸着される性質を利用して余剰汚泥とともに廃棄物として系外へ排出したり、嫌気条件下で汚泥から溶出させた後、化学的手法で除去したりしていた。これに対して本発明の汚泥減量方法では、汚泥減量工程中で可溶化した汚泥に凝集剤、例えば石灰、鉄系凝集剤またはアルミニウム系凝集剤等を用いて凝集除去することができるので大変経済的に脱リン処理が行える。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の第一の実施の形態による汚泥減量装置の概略図である。
図２は、本発明の第一の実施の形態による汚泥減量装置の概略構成を示す図である。
図３は、本発明の一実施の形態の概略構成を示す図である。
図４は、本発明の一実施の形態の概略構成を示す図である。
図５は、本発明の一実施の形態の概略構成を示す図である。
図６は、本発明の一実施の形態の概略構成を示す図である。
図７は、本発明の一実施の形態の概略構成を示す図である。
図８は、本発明の一実施の形態の概略構成を示す図である。
図９は、本発明の一実施の形態の概略構成を示す図である。
図１０は、本発明の一実施の形態の概略構成を示す図である。
図１１は、本発明の一実施の形態の概略構成を示す図である。
図１２は、汚泥の85％可溶化に要する加熱温度と時間との関係を示したグラフである。
図１３は、汚泥可溶化の可溶化率と処理時間との関係を示したグラフである。
図１４は、可溶化汚泥をBOD源として活性汚泥に添加した場合の酸素消費量を示したグラフである。
図１５は、減量汚泥の累積と処理日数との関係を示したグラフである。
図１６は、本発明の一実施の形態の概略構成を示す図である。
図１７は、本発明の一実施の形態の概略構成を示す図である。
［符号の説明］
1 汚泥減量装置
2 生物酸化槽
3 可溶化装置
4 アルカリ供給装置
5 酸供給装置
6 汚泥供給ライン
7 アルカリ供給ライン
8 液化汚泥投入ライン
9 酸供給ライン
10,11 ポンプ
12 排水投入ライン
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の汚泥減量方法について、図１から図４を参照して説明する。
図１は本発明の一実施の形態による汚泥減量装置の概略図である。汚泥減量装置１は、可溶化した汚泥を好気性処理により分解する生物酸化槽２、汚泥を微生物易分解な状態に可溶化する密閉された可溶化装置３、生物酸化槽２に投入された余剰汚泥を可溶化装置３へ抜き出す汚泥供給ライン６、汚泥供給ライン６に設けられたポンプ10、アルカリ供給装置４、生物酸化槽２から抜き出した汚泥にアルカリ供給装置４からアルカリを添加するアルカリ供給ライン７、アルカリ供給ライン７に設けられたポンプ11、可溶化装置３内の微生物易分解な状態に可溶化した汚泥を生物酸化槽２に返送する液化汚泥投入ライン８、酸供給装置５、酸供給装置５から生物酸化槽２に酸を添加する酸供給ライン９を備えてなるものである。生物酸化槽２に投入された余剰汚泥は、汚泥供給ライン６によって生物酸化槽２から可溶化装置３へ抜き出される。可溶化装置３に抜き出された汚泥は、ポンプ11を作動させることによりアルカリ供給ライン７を介してアルカリが添加され、液化装置３において飽和水蒸気圧より高い圧力で加熱されて、可溶化されBOD化される。アルカリ供給ライン７に設けられたポンプ11により、可溶化装置３に抜き出された汚泥のpHは8〜14に調整されることが好ましい。また可溶化装置３における加熱は、110℃〜350℃で行うことが好ましい。添加されたアルカリの触媒作用によって、可溶化装置中の汚泥が可溶化されBOD化する。すなわち本発明の汚泥減量は、アルカリの触媒作用により可溶化した汚泥を生物酸化槽中にBOD源として戻すことにより汚泥の減量を図ろうとするものである。
図１に示す汚泥減量装置１は、余剰汚泥を濃縮して汚泥のMLSSを調整する汚泥減量装置または汚泥脱水装置を備えていてもよく（図示せず）、この場合は生物酸化槽に投入する汚泥のMLSSを好ましくは10000mg/L〜120000mg/Lに調整することができるので余剰汚泥をより効率的に好気性処理により分解でき、また生物酸化槽に投入する汚泥の濃度を高くすることができるため生物酸化槽を小さくすることができる。また可溶化装置を小さくすることもできるため、加熱のためのコストは低くなる。さらに、可溶化装置および生物酸化槽に加えるアルカリおよび酸の量は少なくてすむため、環境に優しく、経済的にも有利となる。
図１において、可溶化した汚泥のpHが中性に近い場合または生物酸化槽内が酸性の場合には、可溶化した汚泥に酸を添加して汚泥のpHを調整する酸供給装置５は設けなくてもよく、この場合は汚泥をさらに簡易、迅速かつ経済的に処理することができる。
また、可溶化装置３において、110℃〜350℃で、飽和水蒸気圧より高い圧力に加圧するようにしたので、気相反応を抑制し液相反応を促進することができ、熱分解等による生物難分解性物質の生成や油化を抑えることができる。このため、温度上昇による熱エネルギー獲得で化学反応速度が向上するため、短時間で処理することが可能となる。また飽和水蒸気圧より高く加圧することで水のイオン積の低下を抑えることができるため、より効率的に加水分解反応を行うことができる。
また、図１において汚泥減量装置１は、脱窒装置および脱リン装置（図示せず）の少なくとも一方を備えていてもよく、この場合は汚泥を液状化することにより従来法に比べて効率よく汚泥中の窒素・リンを除去することが可能となるため、さらに環境にやさしく汚泥を処理することができる。窒素の除去方法は窒素の形態により変わり、例えばアンモニア態窒素を除去する場合、従来は排水処理過程でアンモニアが高濃度に存在するときは主に排水あるいは汚泥混合液のpHを上昇させてから曝気し、アンモニアガスとして気相へ放散して除去する等の手段によるアンモニアストリッピング法が広く行われている。これに対し、本発明の汚泥減量装置において脱窒装置を設けた場合は、汚泥にアルカリを添加してpHを調整した後加熱分解するために液化処理後の液化汚泥を中和する前に曝気することとすれば、アンモニア態窒素を除去することができ、また既存の処理装置にもともと存在するアンモニア態窒素も除去することができる。また硝酸態・亜硝酸態窒素を除去する場合は、排水処理過程に存在する窒素の多くは好気的生物処理過程で亜硝酸態窒素を経て硝酸態窒素に変換される。これを除去する主な従来法は生物学的脱窒素法であり、嫌気条件で脱窒菌の還元作用により硝酸→亜硝酸→窒素ガス（大気中へ放散）という過程で除去することができた。しかし、この生物反応の進行には十分な水素供与体が必要であり、通常はメタノールが水素供与体として用いられている。これに対し本発明の汚泥減量装置において脱窒装置を備えた場合、液化汚泥を水素供与体として利用できるため、脱窒素に要するメタノールのコストを削減することができる。したがって、液化処理による汚泥減量過程で発生する硝酸態・亜硝酸態窒素や既存の処理装置にもともと存在する硝酸態・亜硝酸態窒素を除去する上でのコストを削減することができる。またリンを除去する場合、排水中のリンの基本的な挙動として、好気条件で汚泥フロックに吸着し、嫌気条件で汚泥フロックから溶出することが知られているため、従来の主なリン除去方法としては、嫌気条件で溶出したリンを石灰、アルミニウム系凝集剤、または鉄系凝集剤を用いて難溶性の沈殿物として除去していた。特に前処理として嫌気条件下で汚泥をリン欠乏状態にするとリンの吸着力が著しく向上する。これに対し本発明の汚泥減量装置において脱リン装置を備えた場合、汚泥が液化されるため汚泥中のリンも溶出してくる結果、嫌気・好気といった煩雑な処理は不要となるだけでなく、嫌気・好気処理では溶出してこないような汚泥中のリンも溶出するため、液化処理による汚泥減量過程で発生するリンや既存の排水処理施設に存在するリンを非常に効率よく除去することができる。図１において、可溶化装置３は、上述の脱リン・脱窒装置とポンプ等を共有する等して脱リン・脱窒装置に付属していてもよい。
図２は、図１に示す汚泥減量装置の概略構成を示し、図３から図１１および図１６、図１７は、本発明の汚泥減量装置の他の実施の形態の概略構成を示す図である。これらの実施の形態においても、汚泥減量装置は、引き抜き汚泥、再転換汚泥または再再転換汚泥を濃縮して汚泥のMLSSを調整する汚泥濃縮装置または汚泥脱水装置を備えていてもよく（図示せず）、この場合も可溶化装置、生物酸化槽、嫌気処理装置または処理装置に投入する汚泥のMLSSを容易に調整することができるので、汚泥をより効率的に分解でき、また汚泥の濃度を高くすることができるため生物酸化槽や液化装置を小さくすることができる。したがって加熱のためのコストも低くなり、必要な薬品も少なくてすむため環境に優しく、経済的にも有利となる。
また、生物酸化槽、嫌気処理装置または処理装置には汚泥を固液分離する固液分離装置が備えられており（図示せず）、内部の汚泥混合液は透明な上澄水と汚泥に分離され、上澄水は消毒等の処理の後放流される。さらに、前記嫌気性処理装置で発生するメタン等を熱又は電気エネルギーに変換する変換装置をさらに有してもよい。これにより、有機性排水、或いは前記引き抜き汚泥からエネルギー資源を回収できる。この方法は嫌気性微生物の作用により有機物をメタンや二酸化炭素に変換するものであり、メタン発酵とよばれる。メタン発酵には異なる２つの生態系の微生物が関与しているといわれ、最初に嫌気性ないし通性嫌気性の細菌（Bacillus,Clostridium,Staphylococcus等）によって糖質、タンパク質、核酸、脂質が分解され、低級脂肪酸、二酸化炭素などが生じる。そして次に絶対嫌気性メタン生成細菌の働きでメタンが生成する。メタン発酵に用いられるメタン生成細菌としては、Methanobacterium,Methanococcus,Methanosarcina等が挙げられる。
図２から図１１及び図１６、図１７において、生物酸化槽、嫌気処理装置または排水処理装置への酸の添加は、可溶化した汚泥をそれぞれの槽または装置に投入あるいは返送する前後または返送しながら行ってもよく、また可溶化した汚泥に直接行ってもよい。可溶化汚泥を投入あるいは返送した後の生物酸化槽、嫌気処理装置または処理装置内の汚泥のpHが5〜9の範囲内である場合には、酸を添加しなくてもよく、この場合は汚泥をさらに簡易、迅速かつ経済的に処理することができる。
また、生物酸化槽、嫌気処理装置または排水処理装置から抜き出した引き抜き汚泥、再転換汚泥または再再転換汚泥は、図示したラインの代わりに、汚泥減量装置のいずれのラインまたは装置あるいは槽にも投入あるいは返送することができる。さらに、可溶化装置から抜き出した液化した汚泥も、図示したラインの代わりに、汚泥減量装置のいずれのラインまたは装置あるいは槽にも投入あるいは返送することができる。
また図２から図１１及び図１６、図１７において、汚泥減量装置は脱窒装置および脱リン装置の少なくとも一方を備えていてもよく、これらの装置は可溶化装置を付属していてもよい。
さらに、本発明の他の実施形態について図１６及び１７を参照して説明すると、図１６に示す汚泥減量装置は、図２に示した装置に加えて、可溶化装置の内部に汚泥の可溶化及び改質をさらに促進させるための超音波処理装置を備える。この超音波処理装置は、例えば、超音波処理のための振動子、及び振動子に電圧を印加するための電源等を含む。この振動子は、周波数１０〜３０００kHz、好ましくは１０〜２００kHz程度の超音波が発生するものであればよく、音波強度は、０．０５〜５．０Ｗ／ｃｍ2、好ましくは０．１〜１．５Ｗ／ｃｍ2程度である。振動子の形状は、ホーン状、振動板状等の種々のものを用いることができる。具体的な処理方法としては、改質槽内の汚泥を循環させながら連続的に又は間欠的に超音波を作用させることができる。可溶化装置内での高温、高圧下でのアルカリの触媒作用に加え、超音波処理を行うことによって汚泥の可溶化がさらに促進される。すなわち、汚泥中の微生物の細胞膜等が破壊され、アルカリ処理だけでは分解が不十分であった有機物を低分子化することによって生物分解性がさらに向上する。
一方、図１７に示す汚泥減量装置は、図３に示した装置に加えて、嫌気性処理槽を備えたものである。図１７の生物酸化槽と嫌気性処理槽とは互いの槽内にある汚泥を相互に循環させるためのラインを備える。生物酸化槽では空気を供給することにより好気的処理を行うことができ、この場合に嫌気性処理槽では空気の供給を遮断して嫌気的処理を行うことが好ましい。あるいは、これらの好気的処理又は嫌気的処理は互いに逆の槽内で行うこともできる。２つの槽の間を可溶化された汚泥が循環することによって、異なる代謝酵素系による生物酸化反応が交互に進行し、可溶化された汚泥の分解が促進される（BODの低下速度が促進する）と考えられる。
あるいは、図３に示した装置を用い、単一の生物酸化槽内で好気的処理と嫌気的処理を一定時間ごとに交互に行うこともできる（間欠曝気槽）。間欠曝気による空気の供給量を調節することにより、生物酸化槽内における菌群中の好気性菌、通性嫌気性菌、および嫌気性菌の割合を最適化することができる。可溶化汚泥を効率的に分解するための菌群としては、例えば、好気性菌が６０〜８０％程度、通性嫌気性菌が２０〜１０％程度、嫌気性菌が２０〜１０％程度含まれるのが有効である。
さらに、図４に示した装置を用い、生物酸化槽又は曝気槽において生物酸化処理した再転換汚泥を再度可溶化装置に返送することができ、この場合には生物酸化によって発生した廃熱を用いて可溶化装置における加熱処理の熱効率を上げることも可能である。
上記の各実施形態を組み合わせ、又は当業者に公知の方法で種々の変更を加えたその他の実施形態もまた本発明の範囲に含まれる。例えば、排水処理施設より引き抜き汚泥を好気性生物処理する生物酸化槽、嫌気性生物処理する嫌気性処理槽、又は一定時間ごとに好気性処理と嫌気性処理を交互に繰り返す間欠曝気槽の少なくとも１つに移送後、前記各槽内の再転換汚泥、又は再再転換汚泥の少なくとも一部をｐＨ8〜14に調整して可溶化処理をした液化汚泥を排水処理施設を含む前記少なくとも１つの槽に投入してｐＨを5〜9に調整し、該槽の再転換汚泥若しくは再再転換汚泥の少なくとも一部を抜き出してｐＨを8〜14に調整し可溶化処理により液化した液化汚泥を排水処理施設を含む少なくとも１つの前記各槽に直接又は間接的に移送しｐＨを5〜9に調整し、あるいは、前記引き抜き汚泥のｐＨを8〜14に調整して可溶化処理をした液化汚泥を排水処理施設を含む前記少なくとも１つの槽に直接又は間接的に投入し、該槽のｐＨを5〜9に調整し、該槽の再転換汚泥若しくは再再転換汚泥の少なくとも一部を抜き出してｐＨを8〜14に調整して可溶化処理した液化汚泥を前記各槽の少なくとも１つに直接又は間接的に移送し、該槽のｐＨを5〜9に調整して汚泥を減量することができる。さらに前記槽内の再転換汚泥及再再転換汚泥は排水処理施設を含む前記各槽間を適宜移送されることとし、排水処理施設を含む前記各槽の少なくとも１つから処理水を排出することができる。
（実施例１）
以下に汚泥可溶化速度に及ぼす温度・圧力・pHの影響を表す実施例を示す。汚泥の可溶化処理を、加熱粉砕処理（パターン１）、加熱アルカリ処理（パターン２）、加熱アルカリ加圧処理（パターン３）によって行った場合に有機性汚泥濃度10,000mg/Lの汚泥を85％可溶化するのに要する時間と処理温度との関係を図１２に示す。パターン１の可溶化処理は、pHを調整しない汚泥、すなわちpH7の汚泥を可溶化装置で加熱した後、加熱温度の飽和水蒸気圧で可溶化装置外部に噴出させるときの減圧膨張により粉砕処理をする方法である。パターン２の可溶化処理は、アルカリによって汚泥のpHを調製してから、可溶化装置で飽和水蒸気圧にて加熱することにより可溶化した後、可溶化装置内の圧力を大気圧にまで下げてから放出する方法である。パターン３の可溶化処理は、アルカリによって汚泥のpHを調製してから、可溶化装置で飽和水蒸気圧以上に加圧した状態で加熱した後、可溶化装置内の圧力を大気圧にまで下げてから放出する方法である。パターン２および３においては、pHが14となるようにアルカリ処理を行った。また、パターン３における圧力処理は、110℃〜250℃までは気相反応が起こらないように飽和水蒸気圧よりも高い圧力をかければよいが、250℃以上になると温度上昇につれて水のイオン積が著しく低下し始めるため、250℃〜350℃においては水のイオン積を最大に維持するように圧力をかけた。具体的には、飽和水蒸気圧は、110℃、150℃、200℃、250℃、300℃および350℃においてそれぞれ0.145MPa、0.49MPa、1.65MPa、4.3MPa、9.4MPa、および18MPaであるのに対し、パターン３においてはそれぞれの温度について0.2MPa、0.6MPa、2MPa、5MPa、35MPaおよび69MPaの圧力をかけた。なお、本実施例では特開2000-218285号公報に開示されているような亜臨界条件における加熱処理で汚泥を可溶化処理する方法では、同じように加熱処理した後、さらに粉砕処理を加えたパターン１の可溶化処理方法よりも汚泥可溶化の効果は得られないので省略した。
図１２から明らかなように、パターン１において加熱粉砕処理により汚泥の処理を行った場合は、10000ng/Lの汚泥を85％可溶化するのに、110℃で150分要するのに対し、パターン２では加熱処理に加えてアルカリ処理を行うことにより80分に短縮された。一方パターン３においてはさらに加圧処理を行うことにより、汚泥を85％可溶化するのに27分を要し、処理時間はパターン１と比較して約１／５、パターン２と比較しても約１／３と著しい短縮が認められた。また、各パターンとも温度上昇につれて処理時間が短くなったが、350℃でも汚泥を85％可溶化するのにパターン１では15分、パターン２では3.5分かかるのに対し、パターン３では９秒で汚泥を85％可溶化することができることから、加熱処理、加圧処理、アルカリ処理を組み合わせることによって処理時間が大幅に短縮され、その効果は著しいものであった。
（実施例２）
以下に汚泥の可溶化に及ぼす処理時間と可溶化率の関係を表す実施例を示す。汚泥の処理を加熱粉砕処理（パターン１）、加熱アルカリ処理（パターン２）および加熱アルカリ加圧処理（パターン３）によって行った場合における有機性汚泥濃度10,000mg/Lの処理時間と可溶化率の関係を図１３に示す。ただし、汚泥中に含まれる無機分は無視するものとする。加熱温度は250℃とし、パターン２およびパターン３におけるアルカリ処理は汚泥のpHを14とすることとした。またパターン１および２においては飽和水蒸気圧で処理するのに対し、パターン３における圧力処理は、250℃における飽和水蒸気圧4.3MPaより高い5MPaの圧力で行った。
図１３から明らかなように、パターン１では約40分の処理によって85％、パターン２では約15分の処理によって90％可溶化できたのに対し、パターン３では約２分で100％可溶化することができた。なお、100％可溶化するという場合には、有機物を僅かに含んでいてもよい。また、パターン１および２ではそれ以上の時間をかけても可溶化率はほとんど上昇せず、汚泥を100％可溶化することは困難であった。これは、飽和水蒸気圧における可溶化処理では、気相反応の影響により副生成物として著しく酸化物が発生するためであると考えられる。したがって、汚泥を短時間で効率よく、さらに完全に可溶化するためには、加熱処理とアルカリ処理さらに加圧処理を組み合わせて、気相反応を抑制し、液相反応において加水分解することが重要である。
（実施例３）
以下に可溶化汚泥をBOD源として活性汚泥に添加した時の活性汚泥の酸素消費量の変化から、可溶化汚泥の生物分解性について検討した実施例を示す。Run1は加熱アルカリ処理により可溶化した汚泥を固液分離し、固形分を含まない液体部分のみをBOD源とした。またRun2は加熱アルカリ加圧処理によってほぼ100％可溶化した汚泥の液体分をBOD源として添加した。またRun1および２ともにBOD源の添加量は、可溶化する前の汚泥乾燥重量が、活性汚泥の乾燥重量に対して0.1の割合になるように添加した。具体的には加熱温度は200℃とし、アルカリ添加によるpHは14とし、加熱時間は15分とし、Run1は飽和水蒸気圧1.65MPaで処理したのに対し、Run2は飽和水蒸気圧より高い2MPaで処理した可溶化汚泥を、それぞれ乾燥重量で500mgの活性汚泥に対して可溶化前の乾燥重量が50mgとなるように可溶化汚泥を添加した。またBOD源を添加しないものをBlankとした。その結果を図１４に示す。なお酸素消費量は溶存酸素濃度に反比例する。
図１４から明らかなように、可溶化汚泥をBOD源として添加すると、溶存酸素濃度が減少し、活性汚泥の酸素消費量は著しく増加する。これは、活性汚泥が可溶化汚泥を基質として吸収し、代謝分解する過程で酸素を消費するためであり、可溶化汚泥は活性汚泥によって代謝分解されていることがわかる。さらに加熱アルカリ処理による可溶化汚泥よりも加熱アルカリ加圧処理による可溶化汚泥を添加した方が酸素消費量は増加する。単位当たりの酸素消費速度で比較すると、Blank、Run1および２の酸素消費速度はそれぞれ、約0.1mgO2/L min、約0.6mgO2/L minおよび約1.1mgO2/L minとなり、Run2の酸素消費速度はBlankの約11倍、Run1の約２倍となった。これは加熱アルカリ処理よりも本発明による加熱アルカリ加圧処理の方が、汚泥をより低分子の状態に可溶化できることを示しており、可溶化汚泥の分解速度が速ければ速いほど、汚泥の減量効果は大きく、本発明による加熱アルカリ加圧処理による可溶化処理が汚泥減量を実施する上での大きな優位性を持つことを示している。
（実施例４）
以下に汚泥減量の実施例を加熱粉砕処理（パターン１）、加熱アルカリ処理（パターン２）および本発明である加熱アルカリ加圧処理（パターン３）を比較し、汚泥減量効果における本発明の優位性を示す。まず、各パターンによる可溶化処理汚泥の活性汚泥に対する最大負荷率を求めるために以下のような予備実験を行った。ここで言う最大負荷率とは、可溶化処理した汚泥を活性汚泥に負荷してから24時間好気性処理した場合に、処理水質が実験開始前よりも悪化しないような最大負荷割合のことを意味し、活性汚泥の乾燥重量に対する可溶化処理前の汚泥乾燥重量の割合で表している。予備実験では乾燥重量として約10kgの活性汚泥が入った容器を曝気しながら、所定量の汚泥を引き抜いて可溶化処理した後、該容器に戻して好気性処理を行った。可溶化汚泥の負荷率が0.01／日〜0.5／日となるように複数の系列で実験を行い、各パターンにおける最大負荷率を求めた。また可溶化の条件としては、加熱温度200℃、パターン２および３におけるアルカリ処理は汚泥のpHを14となるように調整し、さらにパターン１および２では200℃の飽和水蒸気圧として約1.65MPaで処理したのに対し、パターン３では飽和水蒸気圧より高い2MPaの圧力で処理した。汚泥の加熱時間は、各パターンとも最大可溶化率となるようにパターン１、２および３においてそれぞれ約１時間、20分間および６分間とし、このときの可溶化率はパターン１、２および３においてそれぞれ85％、90％および100％であった。なお、100％可溶化するという場合には、有機物を僅かに含んでいてもよい。その結果各パターンにおける最大負荷率は、パターン１では約0.05／日（0.48kg／日）、パターン２では約0.07／日（0.65kg／日）およびパターン３では約04／日（2.9kg／日）であることがわかった。さらに各パターンにおける最大負荷率の時に、１日当たり、パターン１では約0.127g、パターン２では約0.189gおよびパターン３では約0.86gが減量することがわかった。
この結果をもとに、さらにスケールアップした実証実験を行った。生物酸化槽に有機性汚泥の乾燥重量が100kgとなるように汚泥を入れて曝気しておき、生物酸化槽から毎日所定量の汚泥を引き抜き、各パターンの方法で可溶化処理した後、この可溶化汚泥を生物酸化槽に返送して生物学的処理を行った。生物酸化槽から引き抜き、可溶化処理する所定量とは、予備実験の結果をもとに、パターン１、２および３おいてそれぞれ約4.8kg、約6.5kgおよび約29kgとした。さらに予備実験の減量結果をもとに、他の槽から発生する汚泥を余剰汚泥としてパターン１、２および３それぞれ、約1.2kg、約1.9kgおよび約8.6kgを毎日供給した。また処理水は、生物酸化槽に設置した膜式濾過装置を用いて固液分離し放流した。各パターンにおける可溶化処理の条件は、温度、圧力および処理時間ともに予備実験と同じとした。このような条件で実証実験を行い、実験気間中、他の槽から余剰汚泥として生物酸化槽内に供給した汚泥、すなわち生物酸化槽で減量した汚泥の累積量を図１５に示す。
この結果、各パターンの最大負荷率において生物酸化槽内の汚泥量が増加せず、且つ生物酸化槽からの処理水質が悪化しないような運転が実現できた。また図１５から明らかなように、パターン３の汚泥減量効果は他の２つと比べ著しく大きいことがわかる。具体的には、パターン３の汚泥減量効果はパターン１の７倍、パターン２の4.5倍であった。これは、加熱アルカリ加圧処理によって汚泥はほぼ完全に可溶化し、生物酸化槽内の汚泥によって速やかに代謝分解されたためである。
（実施例５）
本発明の経済的効果を示す実施例を以下に示す。汚泥再転換率を0.7とした場合に乾燥重量で100kg/日の余剰汚泥を減量するためにかかるランニングコストを加熱粉砕処理（パターン１）、加熱アルカリ処理（パターン２）および加熱アルカリ加圧処理（パターン３）によって行った場合において比較した。また、パターン１および３においてイニシャルコストの比較を行った。パターン１および２の場合は気相反応の影響により含水率が高くなるほど可溶化率が低下するため、可溶化対象余剰汚泥の濃度は10,000mg/Lとした。これに対してパターン３では加水分解反応の触媒であるアルカリを十分に添加するだけでなく、飽和水蒸気圧より高い圧力で処理することにより、反応場は液相中心となり加水分解能は強く、酸化物の発生も抑制できるため、可溶化対象余剰汚泥の濃度は50,000mg/Lとした。また、パターン３では汚泥を100％可溶化できるのに対して、パターン１および２では不可能であるため、パターン１は85％、パターン２は90％可溶化できる条件で比較した。なお、100％可溶化するという場合には僅かに有機物を含んでいてもよい。パターン１、２および３における加熱処理は250℃で行い、パターン２および３においてpHは14に調整し、パターン３における加圧処理は5MPaとした。
それぞれのパターンの可溶化率とその可溶化率に達する可溶化時間から求めた可溶化装置に必要な容量を表１に示す。但し可溶化装置の稼働時間を24時間/日とする。
ここでパターン１および２に対してパターン３では、可溶化対象汚泥濃度が５倍にできるため、上述のように可溶化装置に供給する汚泥溶液の量を約５分の１に減らすことができる。さらに表１から明らかなように、パターン１の処理時間が可溶化率を85％とするのに約40分、パターン２の処理時間が可溶化率を90％とするのに約15分であるのに対し、パターン３の処理時間は可溶化率を100％とするのに約２分であった。これはパターン１の20分の１、パターン２の7.5分の１と非常に短時間である。可溶化対象余剰汚泥濃度の差と可溶化時間の差から、パターン３の可溶化装置の容量はパターン１の約106分の１、パターン２の約39分の１に縮小することができた。
次に生物酸化槽内の汚泥量が増加せず、且つ処理水のBODを悪化させない状態での可溶化汚泥−活性汚泥最大負荷率から求めた生物酸化槽の有効容積を表２に示す。これは可溶化処理によっても可溶化しなかった汚泥、すなわち微生物難分解性の未分解汚泥を、活性汚泥が分解できる負荷率は約0.007/日という予備試験のデータをもとに計算して求めた。負荷率0.007/日とは、上記のような未分解汚泥を生物酸化槽内の汚泥に対して0.007/日より高く負荷した場合、生物酸化槽内の汚泥は未分解汚泥を分解しきれず、未分解汚泥の蓄積により生物酸化槽内の汚泥量が増加することを意味する。
表２から明らかなようにパターン１および２の負荷率がそれぞれ0.047および0.07であるのに対し、パターン３では0.4とすることができるので、パターン３の生物酸化槽の容積はパターン１および２に対してそれぞれ約8.6分の１および約5.7分の１と縮小することができる。
表１および表２の結果、本発明であるパターン３ではパターン１および２の汚泥処理と比較して、可溶化装置および生物酸化槽が大幅に縮小化されるので、汚泥処理に必要なイニシャルコストを著しく減少することができた。具体的には、例えば汚泥減量設備から生物酸化槽まで汚泥減量に必要な装置をすべて含んだイニシャルコストを概算すると、パターン１では約200,000,000円であるのに対し、パターン３では約50,000,000円となり従来の汚泥減量装置に比べて本発明の汚泥減量装置が非常に低額であることが分かる。
次に各パターンから求めた汚泥減量に必要なランニングコストを表３に示す。ここで、可溶化装置からでた高温の可溶化汚泥の廃熱は、次に可溶化装置に送られる可溶化対象汚泥との間で廃熱交換を行い、可溶化対象汚泥を予熱したこととする。
表３から明らかなように、パターン１ではpH調整をしないため薬品費は必要ないが、設備規模が大きく処理時間も長いためにポンプ等の電力費および燃料費が高い。またパターン２では可溶化対象汚泥濃度を濃縮できないため薬品費が高く、結果としてパターン１よりもランニングコストは高い。それに対してパターン３では可溶化対象汚泥濃度を５倍に濃縮することができるので薬品費はパターン２よりも安く、またポンプ電力費ボイラー電力費燃料費もパターン１および２よりも著しく安くなっている。さらに生物酸化槽の容積が小さいため、曝気電力費も安くなり合計としてパターン３のランニングコストはパターン１および２に対してそれぞれ、３分の１および3.6分の１となっている。また従来汚泥を脱水ケーキ状にして産業廃棄物として処分するのに1kgあたり約200円かかることと比較すればパターン３では117円であるから、本発明の汚泥減量装置および方法による汚泥減量が非常に低コストで実施可能であることがわかる。
産業上の利用可能性
本発明の汚泥減量方法によれば、有機性汚泥を十分に液化することができ、さらにこの液化汚泥を活性汚泥が代謝分解することができるので、有機性排水処理施設に導入することによって有機性汚泥廃棄物の発生しない排水処理システムが可能となり、産業廃棄物削減に大きな貢献が期待される。
本発明は、排水処理により発生する汚泥を化学的、物理学的手法によって完全に消滅または大幅に減量する方法および装置に関するものである。
背景技術
下水道処理施設や家庭の浄化槽など排水を生物学的処理により浄化する施設から発生する余剰汚泥は、脱水処理後、一般には産業廃棄物として埋め立てまたは焼却処分されている。しかし、近年埋め立て処分地の不足問題や焼却時に燃焼炉の温度を低下させることによるダイオキシン発生の可能性を避けるため、大規模な乾燥装置を導入する必要があり、高額なコスト負担等が問題となっている。
余剰汚泥の生物学的減量法としては、従来より好気性、嫌気性微生物を用いた好気性消化法または嫌気性消化法が知られている。しかし、例えば嫌気性消化法の場合には消化時間が長く消化率が低いという欠点があり、現在ではあまり使われていない。
特許文献１には、アルカリ添加および加熱処理により汚泥を溶解した後、好気性生物学的処理法によって汚泥を減量する方法が開示されている。また、特許文献２には、汚泥を加熱加圧処理した後、破砕処理にて可溶化した汚泥を好気性生物学的処理法にて減量化する方法が開示されている。さらに特許文献３には、亜臨界条件下で汚泥を可溶化した後、好気性生物学的処理により汚泥を減量する方法が開示されている。しかしながら、いずれの方法においても汚泥を可溶化した後、好気性生物学的処理にて可溶化した汚泥を代謝分解するためには、汚泥を構成する微生物難分解性物質である細胞壁を完全に可溶化および低分子化する必要があるのに対し、特許文献１および特許文献２に開示される方法では、汚泥の可溶化が充分に行われていないため、汚泥の減量は非常に微量である。また、特許文献３に開示される方法では、高温での気相反応によって微生物難分解性物質が生成されるため可溶化された汚泥の代謝分解性が悪く、代謝分解に要する時間が大変長くなり、コストが非常に高くなる。
［特許文献１］
特公昭４９−１１８１３号公報
［特許文献２］
特開２０００−３５４８９６号公報
［特許文献３］
特開２０００−２１８２８５号公報
発明の開示
１．発明が解決しようとする課題
よって本発明は、汚泥を構成する微生物難分解性物質の細胞壁を短時間で完全に可溶化および低分子化する汚泥可溶化技術であり、有機性汚泥を100％減量する方法および装置を提供するものである。
２．課題を解決するための手段
本発明の汚泥減量方法は、引き抜き汚泥を好気性処理により分解する生物酸化槽から再転換汚泥の少なくとも一部を抜き出し、該抜き出した再転換汚泥のpHを8〜14に調整し、pHを調整した前記再転換汚泥を110℃〜350℃で飽和水蒸気圧より高い圧力で加熱することにより微生物易分解な状態に可溶化し、可溶化した前記再転換汚泥の所定量を前記生物酸化槽に返送するとともに該生物酸化槽内の汚泥のpHを5〜9に調整することを特徴とするものである。
本発明の汚泥減量方法は、pHを8〜14に調整した引き抜き汚泥を110℃〜350℃で飽和水蒸気圧より高い圧力で加熱することにより微生物易分解な状態に可溶化し、可溶化した前記引き抜き汚泥の所定量を、引き抜き汚泥を好気性処理により分解する生物酸化槽に投入するとともに該生物酸化槽内の汚泥のpH5〜9に調整するようにしてもよい。
本発明の汚泥減量方法は、引き抜き汚泥のpHを8〜14に調整し、pHを調整した該引き抜き汚泥を110℃〜350℃で飽和水蒸気圧より高い圧力で加熱することにより微生物易分解な状態に可溶化し、可溶化した前記引き抜き汚泥の所定量を、引き抜き汚泥を好気性処理により分解する生物酸化槽に投入するとともに該生物酸化槽内の汚泥のpHを5〜9に調整し、該生物酸化槽から再転換汚泥の少なくとも一部を抜き出し、該抜き出した再転換汚泥を前記pHを8〜14に調整する工程に返送するようにしてもよい。
本発明の汚泥減量方法は、pHを8〜14に調整した引き抜き汚泥を110℃〜350℃で飽和水蒸気圧より高い圧力で加熱することにより微生物易分解な状態に可溶化し、可溶化した前記引き抜き汚泥の所定量を、引き抜き汚泥を好気性処理により分解する第一生物酸化槽に投入するとともに該第一生物酸化槽内の汚泥のpHを5〜9に調整し、該第一生物酸化槽から再転換汚泥の少なくとも一部を抜き出し、該抜き出した再転換汚泥を、再転換汚泥を好気性処理により分解する第二生物酸化槽に投入し、該第二生物酸化槽から再再転換汚泥の少なくとも一部を抜き出し、該抜き出した再再転換汚泥のpHを8〜14に調整し、pHを調整した該再再転換汚泥を110℃〜350℃で飽和水蒸気圧より高い圧力で加熱することにより微生物易分解な状態に可溶化し、可溶化した前記再再転換汚泥の所定量を前記第二生物酸化槽に返送するとともに該第二生物酸化槽内の汚泥のpHを5〜9に調整するようにしてもよい。
本発明の汚泥減量方法は、pHを8〜14に調整した引き抜き汚泥を110℃〜350℃で飽和水蒸気圧より高い圧力で加熱することにより微生物易分解な状態に可溶化し、可溶化した前記引き抜き汚泥の所定量を、引き抜き汚泥を好気性処理により分解する生物酸化槽に投入するとともに該生物酸化槽内の汚泥のpHを5〜9に調整し、該生物酸化槽から再転換汚泥の少なくとも一部を抜き出し、該抜き出した再転換汚泥のpHを8〜14に調整し、該pHを調整した前記再転換汚泥を110℃〜350℃で飽和水蒸気圧より高い圧力で加熱することにより微生物易分解な状態に可溶化し、可溶化した前記再転換汚泥の所定量を、前記生物酸化槽に返送するとともに該生物酸化槽内の汚泥のpHを5〜9に調整するようにしてもよい。
本発明の汚泥減量方法は、pHを8〜14に調整した引き抜き汚泥を110℃〜350℃で飽和水蒸気圧より高い圧力で加熱することにより微生物易分解な状態に可溶化し、可溶化した前記引き抜き汚泥の所定量を、引き抜き汚泥を好気性処理により分解する第一生物酸化槽に投入するとともに該第一生物酸化槽内の汚泥のpHを5〜9に調整し、該第一生物酸化槽から再転換汚泥の少なくとも一部を抜き出し、該抜き出した再転換汚泥のpHを8〜14に調整し、pHを調整した前記再転換汚泥を110℃〜350℃で飽和水蒸気圧より高い圧力で加熱することにより微生物易分解な状態に可溶化し、可溶化した前記再転換汚泥の所定量を、再転換汚泥を好気性処理により分解する第二生物酸化槽に投入するとともに該第二生物酸化槽内の汚泥のpHを5〜9に調整し、該第二生物酸化槽から再再転換汚泥の少なくとも一部を抜き出し、該抜き出した再再転換汚泥を前記再転換汚泥のpHを8〜14に調整する工程に返送するようにしてもよい。
本発明の汚泥減量方法は、生物学的処理により有機性排水を分解する排水処理装置から引き抜き汚泥として少なくとも汚泥の一部を抜き出し、該抜き出した引き抜き汚泥のpHを8〜14に調整し、pHを調整した前記引き抜き汚泥を110℃〜350℃で飽和水蒸気圧より高い圧力で加熱することにより微生物易分解な状態に可溶化し、可溶化した前記引き抜き汚泥の所定量を、引き抜き汚泥を好気性処理により分解する生物酸化槽に投入するとともに該生物酸化槽内の汚泥のpHを5〜9に調整し、該生物酸化槽から再転換汚泥の少なくとも一部を抜き出し、該抜き出した再転換汚泥を前記排水処理装置に返送するようにしてもよい。
本発明の汚泥減量方法は、生物学的処理により有機性排水および可溶化した引き抜き汚泥を分解する排水処理装置から引き抜き汚泥として少なくとも汚泥の一部を抜き出し、該抜き出した引き抜き汚泥のpHを8〜14に調整し、pHを調整した前記引き抜き汚泥を110℃〜350℃で飽和水蒸気圧より高い圧力で加熱することにより微生物易分解な状態に可溶化し、可溶化した前記引き抜き汚泥の所定量を前記排水処理装置に返送するとともに該排水処理装置内の汚泥のpHを5〜9に調整するようにしてもよい。
本発明の汚泥減量方法は、生物学的処理により有機性排水を分解する排水処理装置１から引き抜き汚泥として少なくとも汚泥の一部を抜き出し、該抜き出した引き抜き汚泥のpHを8〜14に調整し、pHを調整した前記引き抜き汚泥を110℃〜350℃で飽和水蒸気圧より高い圧力で加熱することにより微生物易分解な状態に可溶化し、可溶化した前記引き抜き汚泥の所定量を、生物学的処理により有機性排水および可溶化した引き抜き汚泥を分解する排水処理装置２に投入するとともに該排水処理装置２内の汚泥のpHを5〜9に調整し、該排水処理装置２から引き抜き汚泥として少なくとも汚泥の一部を抜き出し、該抜き出した引き抜き汚泥を前記引き抜き汚泥のpHを8〜14に調整する工程に返送するようにしてもよい。
本発明の汚泥減量方法は、生物学的処理により有機性排水を分解する排水処理装置１から引き抜き汚泥として少なくとも汚泥の一部を抜き出し、該抜き出した引き抜き汚泥を、生物学的処理により有機性排水および可溶化した引き抜き汚泥を分解する排水処理装置２に投入し、該排水処理装置２から引き抜き汚泥として少なくとも汚泥の一部を抜き出し、該抜き出した引き抜き汚泥のpHを8〜14に調整し、pHを調整した前記引き抜き汚泥を110℃〜350℃で飽和水蒸気圧より高い圧力で加熱することにより微生物易分解な状態に可溶化し、可溶化した前記引き抜き汚泥の所定量を前記排水処理装置２に返送するとともに該排水処理装置２内の汚泥のpHを5〜9に調整するようにしてもよい。
上記いずれの方法においても、可溶化した前記引き抜き汚泥、前記再転換汚泥または前記再再転換汚泥を、前記生物酸化槽、前記第一生物酸化槽、前記第二生物酸化槽、前記排水処理装置または前記排水処理装置２の少なくとも一つに代えて、可溶化した前記引き抜き汚泥、前記再転換汚泥または前期再再転換汚泥を嫌気性処理により分解する嫌気処理装置または好気性処理と嫌気性処理とを交互に行う間欠曝気槽に返送または投入するようにしてもよい。
上記いずれの方法においても、pHを8〜14に調整した前記引き抜き汚泥、前記再転換汚泥または前記再再転換汚泥を110℃〜350℃で飽和水蒸気圧より高い圧力で加熱することに代えて、pHを8〜14に調整した前記引き抜き汚泥、前記再転換汚泥または前記再再転換汚泥を110℃〜350℃で飽和水蒸気圧で加熱するすることとしてもよい。
また上記いずれの方法においても、可溶化した前記引き抜き汚泥、前記再転換汚泥および前記再再転換汚泥からリンおよび／または窒素を除去するようにしてもよい。
また上記いずれの方法においても、前記引き抜き汚泥、前記再転換汚泥および前記再再転換汚泥のpHを8〜14に調整することをアルカリ添加によって行ってもよい。
また上記いずれの方法においても、アルカリが水酸化ナトリウムであってもよい。
また上記いずれの方法においても、前記可溶化した引き抜き汚泥、再転換汚泥または再再転換汚泥に含まれる固形分を、前記生物酸化槽、前記第一生物酸化槽、前記第二生物酸化槽、前記排水処理装置または前記排水処理装置２に返送または投入する前に分離し、液体分のみを返送または投入することとしてもよい。
また上記いずれの方法においても、前記分離した固形分を、前記pHを8〜14に調整した引き抜き汚泥、再転換汚泥または再再転換汚泥を110℃〜350℃で飽和水蒸気圧より高い圧力で加熱することにより微生物易分解な状態に可溶化する工程に返送するようにしてもよい。
また上記いずれの方法においても、引き抜き汚泥、再転換汚泥または再再転換汚泥のMLSS（活性汚泥浮遊物質濃度、以下同じ）を汚泥濃縮装置または汚泥脱水装置により10000mg/L〜120000mg/Lに調整するようにしてもよい。
また上記いずれの方法においても、可溶化した前記引き抜き汚泥、前記再転換汚泥または前記再再転換汚泥の少なくとも一部を放流してもよい。
また上記いずれの方法においても、可溶化した前記引き抜き汚泥、前記再転換汚泥または前記再再転換汚泥を酸化剤若しくは光触媒で酸化処理するか、凝集剤で凝集沈降処理するか、またはこれらの両方を行ってもよい。上記酸化処理又は凝集沈降処理した可溶化汚泥の少なくとも一部はそのまま放流することができる。
また上記いずれの方法においても、可溶化した前記引き抜き汚泥、前記再転換汚泥または前記再再転換汚泥の少なくとも一部を抜き出し、該抜き出した汚泥のpHを8〜14に調整し、pHを調整した前記汚泥を110℃〜350℃で飽和水蒸気圧より高い圧力で加熱するとともに超音波処理により微生物易分解な状態に可溶化し、可溶化した前記再転換汚泥、再再転換汚泥の所定量を前記生物酸化槽、前記第一生物酸化槽、前記第二生物酸化槽、前記排水処理装置、前記嫌気処理槽または前記間欠曝気槽のいずれかに返送するとともに該槽又は装置内の汚泥のpHを5〜9に調整することを特徴とするものである。
また、本発明の汚泥処理方法は、pHを8〜14に調整した引き抜き汚泥を110℃〜350℃で飽和水蒸気圧より高い圧力で加熱することにより微生物易分解な状態に可溶化し、可溶化した前記引き抜き汚泥の所定量を、引抜き汚泥を好気的処理により分解する生物酸化槽に投入するとともに該生物酸化槽内のpHを5〜9に調整し、該生物酸化槽から再転換汚泥の少なくとも一部を抜き出し、該抜き出した再転換汚泥を嫌気的処理により分解する嫌気性処理槽に投入し、該嫌気性処理槽から再再転換汚泥の少なくとも一部を抜き出し、該抜き出した再再転換汚泥を生物酸化槽に返送してもよい。
本発明の汚泥減量装置は、引き抜き汚泥を好気性処理により分解する生物酸化槽と、該生物酸化槽から抜き出した再転換汚泥を微生物易分解な状態に可溶化する可溶化装置と、前記生物酸化槽から抜き出した再転換汚泥のpHを8〜14に調整する手段と、pHを調整した該再転換汚泥を前記可溶化装置に投入する手段と、前記可溶化装置内の汚泥を110℃〜350℃で飽和水蒸気圧より高い圧力で加熱する手段と、前記可溶化装置から抜き出した可溶化した再転換汚泥を前記生物酸化槽に返送するとともに該生物酸化槽内の汚泥のpHを5〜9に調整する手段とを備えることを特徴とするものである。
本発明の汚泥減量装置は、引き抜き汚泥のpHを8〜14に調整する手段と、pHを調整された前記引き抜き汚泥を微生物易分解な状態に可溶化する可溶化装置と、該可溶化装置内の汚泥を110℃〜350℃で飽和水蒸気圧より高い圧力で加熱する手段と、引き抜き汚泥を好気性処理により分解する生物酸化槽と、前記可溶化装置から抜き出した可溶化した引き抜き汚泥の所定量を前記生物酸化槽に投入するとともに該生物酸化槽内の汚泥のpHを5〜9に調整する手段とを備えるようにしてもよい。
本発明の汚泥減量装置は、引き抜き汚泥のpHを8〜14に調整する手段と、pHを調整された前記引き抜き汚泥を微生物易分解な状態に可溶化する可溶化装置と、該可溶化装置内の汚泥を110℃〜350℃で飽和水蒸気圧より高い圧力で加熱する手段と、引き抜き汚泥を好気性処理により分解する生物酸化槽と、前記可溶化装置から抜き出した可溶化した引き抜き汚泥を前記生物酸化槽に投入するとともに該生物酸化槽内の汚泥のpHを5〜9に調整する手段と、該生物酸化槽から抜き出した再転換汚泥を前記pHを8〜14に調整する手段に返送する手段とを備えるようにしてもよい。
本発明の汚泥減量装置は、引き抜き汚泥のpHを8〜14に調整する手段と、pHを調整された前記引き抜き汚泥を微生物易分解な状態に可溶化する第一可溶化装置と、該第一可溶化装置内の汚泥を110℃〜350℃で飽和水蒸気圧より高い圧力で加熱する手段と、引き抜き汚泥を好気性処理により分解する第一生物酸化槽と、前記第一可溶化装置から抜き出した可溶化した引き抜き汚泥を前記第一生物酸化槽に投入するとともに該第一生物酸化槽内の汚泥のpHを5〜9に調整する手段と、再転換汚泥を好気性処理により分解する第二生物酸化槽と、前記第一生物酸化槽から抜き出した再転換汚泥を前記第二生物酸化槽に投入する手段と、該第二生物酸化槽から抜き出した再再転換汚泥のpHを8〜14に調整する手段と、pHを調整された前記再再転換汚泥を微生物易分解な状態に可溶化する第二可溶化装置と、該第二可溶化装置内の汚泥を110℃〜350℃で飽和水蒸気圧より高い圧力で加熱する手段と、前記第二可溶化装置から抜き出した可溶化した再再転換汚泥を前記第二生物酸化槽に返送するとともに該第二生物酸化槽内の汚泥のpHを5〜9に調整する手段とを備えるようにしてもよい。
本発明の汚泥減量装置は、引き抜き汚泥のpHを8〜14に調整する手段と、pHを調整された前記引き抜き汚泥を微生物易分解な状態に可溶化する第一可溶化装置と、該第一可溶化装置内の汚泥を110℃〜350℃で飽和水蒸気圧より高い圧力で加熱する手段と、引き抜き汚泥を好気性処理により分解する生物酸化槽と、前記第一可溶化装置から抜き出した可溶化した引き抜き汚泥を前記生物酸化槽に投入するとともに該生物酸化槽内の汚泥のpHを5〜9に調整する手段と、該生物酸化槽から抜き出した再転換汚泥のpHを8〜14に調整する手段と、pHを調整された前記再転換汚泥を微生物易分解な状態に可溶化する第二可溶化装置と、該第二可溶化装置内の汚泥を110℃〜350℃で飽和水蒸気圧より高い圧力で加熱する手段と、前記第二可溶化装置から抜き出した可溶化した再転換汚泥を前記生物酸化槽に返送するとともに該生物酸化槽内の汚泥のpHを5〜9に調整する手段をと備えるようにしてもよい。
本発明の汚泥減量装置は、引き抜き汚泥のpHを8〜14に調整する手段と、pHを調整された前記引き抜き汚泥を微生物易分解な状態に可溶化する第一可溶化装置と、該第一可溶化装置内の汚泥を110℃〜350℃で飽和水蒸気圧より高い圧力で加熱する手段と、引き抜き汚泥を好気性処理により分解する第一生物酸化槽と、前記第一可溶化装置から抜き出した可溶化した引き抜き汚泥を前記第一生物酸化槽に投入するとともに該第一生物酸化槽内の汚泥のpHを5〜9に調整する手段と、該第一生物酸化槽から抜き出した再転換汚泥のpHを8〜14に調整する手段と、pHを調整された前記再転換汚泥を微生物易分解な状態に可溶化する第二可溶化装置と、該第二可溶化装置内の汚泥を110℃〜350℃で飽和水蒸気圧より高い圧力で加熱する手段と、再転換汚泥を好気性処理により分解する第二生物酸化槽と、前記第二可溶化装置から抜き出した可溶化した再転換汚泥を前記第二生物酸化槽に投入するとともに該第二生物酸化槽内の汚泥のpHを5〜9に調整する手段と、前記第二生物酸化槽から抜き出した再再転換汚泥を前記再転換汚泥のpHを8〜14に調整する手段に返送する手段とを備えるようにしてもよい。
本発明の汚泥減量装置は、生物学的処理により有機性排水を分解する排水処理装置と、該排水処理装置から抜き出した引き抜き汚泥を微生物易分解な状態に可溶化する可溶化装置と、前記排水処理装置から抜き出した引き抜き汚泥のpHを8〜14に調整する手段と、前記可溶化装置内の汚泥を110℃〜350℃で飽和水蒸気圧より高い圧力で加熱する手段と、引き抜き汚泥を好気性処理により分解する生物酸化槽と、前記可溶化装置から抜き出した可溶化した引き抜き汚泥を前記生物酸化槽に投入するとともに該生物酸化槽内の汚泥のpHを5〜9に調整する手段と、前記生物酸化槽から抜き出した再転換汚泥を前記排水処理装置に返送する手段とを備えるようにしてもよい。
本発明の汚泥減量装置は、生物学的処理により有機性排水および可溶化した引き抜き汚泥を分解する排水処理装置と、該排水処理装置から抜き出した引き抜き汚泥を微生物易分解な状態に可溶化する可溶化装置と、前記排水処理装置から抜き出した引き抜き汚泥のpHを8〜14に調整する手段と、前記可溶化装置内の汚泥を110℃〜350℃で飽和水蒸気圧より高い圧力で加熱する手段と、前記可溶化装置から抜き出した可溶化した引き抜き汚泥を前記排水処理装置に返送するとともに該排水処理装置内の汚泥のpHを5〜9に調整する手段とを備えるようにしてもよい。
本発明の汚泥減量装置は、生物学的処理により有機性排水を分解する排水処理装置１と、排水処理装置１から抜き出した引き抜き汚泥を微生物易分解な状態に可溶化する可溶化装置と、前記排水処理装置１から抜き出した引き抜き汚泥のpHを8〜14に調整する手段と、前記可溶化装置内の汚泥を110℃〜350℃で飽和水蒸気圧より高い圧力で加熱する手段と、生物学的処理により有機性排水および可溶化した引き抜き汚泥を分解する排水処理装置２と、前記可溶化装置から抜き出した可溶化した引き抜き汚泥を前記排水処理装置２に投入するとともに該排水処理装置２内の汚泥のpHを5〜9に調整する手段と、該排水処理装置２から抜き出した引き抜き汚泥を前記引き抜き汚泥のpHを8〜14に調整する手段に返送する手段とを備えるようにしてもよい。
本発明の汚泥減量装置は、生物学的処理により有機性排水を分解する排水処理装置１と、生物学的処理により有機性排水および可溶化した引き抜き汚泥を分解する排水処理装置２と、前記排水処理装置１から抜き出した引き抜き汚泥を前記排水処理装置２に投入する手段と、前記排水処理装置２から抜き出した引き抜き汚泥を微生物易分解な状態に可溶化する可溶化装置と、前記排水処理装置２から抜き出した引き抜き汚泥のpHを8〜14に調整する手段と、前記可溶化装置内の汚泥を110℃〜350℃で飽和水蒸気圧より高い圧力で加熱する手段と、前記可溶化装置から抜き出した可溶化した引き抜き汚泥を前記排水処理装置２に返送するとともに該排水処理装置２内の汚泥のpHを5〜9に調整する手段とを備えるようにしてもよい。
上記いずれの装置においても、前記可溶化装置から抜き出した可溶化した前記引き抜き汚泥、前記再転換汚泥または前記再再転換汚泥を投入または返送する前記生物酸化槽、前記第一生物酸化槽、前記第二生物酸化槽、前記排水処理装置または前記排水処理装置２の少なくとも１つに代えて、可溶化した前記引き抜き汚泥、前記再転換汚泥または前記再再転換汚泥を嫌気性処理により分解する嫌気性処理装置または好気性処理と嫌気性処理とを交互に行う間欠曝気槽を備えるようにしてもよい。
上記いずれの装置においても、前記引き抜き汚泥、再転換汚泥または再再転換汚泥のpHを8〜14に調整する手段と、前記可溶化装置内の汚泥を110℃〜350℃で飽和水蒸気圧より高い圧力で加熱する手段に代えて、該引き抜き汚泥、再転換汚泥または再再転換汚泥のpHを8〜14に調整する手段と、該可溶化装置内の汚泥を110℃〜350℃で飽和水蒸気圧で加熱する手段を備えた
また上記いずれの装置においても、可溶化した前記引き抜き汚泥、前記再転換汚泥または前記再再転換汚泥からリンを除去する脱リン装置、窒素を除去する脱窒装置、酸化剤または光触媒で処理する酸化処理装置または凝集剤で処理する凝集沈降装置の少なくとも一つを備えるようにしてもよい。
また上記いずれの装置においても、前記脱リン装置、脱窒装置、酸化処理装置または凝集沈降装置の少なくとも１つが前記可溶化装置、第一可溶化装置または第二可溶化装置を付属するものとしてもよい。
上記いずれの装置においても、前記可溶化装置、前記第一可溶化装置または前記第二可溶化装置が、前記生物酸化槽、第一生物酸化槽および前記第二生物酸化槽の少なくとも一つに付属するものとしてもよい。
上記いずれの装置においても、前記pHを8〜14に調整する手段をアルカリ添加によるものとしてもよい。
上記装置において、前記アルカリが水酸化ナトリウムであるようにしてもよい。
上記いずれの装置においても、可溶化した前記引き抜き汚泥、前記再転換汚泥または前記再再転換汚泥に含まれる固形分を、前記生物酸化槽、前記第一生物酸化槽、前記第二生物酸化槽、前記排水処理装置または前記排水処理装置２に返送または投入する前に分離し、液体分のみを返送または投入するようにしてもよい。
上記いずれの装置においても、前記分離した固形分を、前記可溶化装置、前記第一可溶化装置または前記第二可溶化装置内の汚泥を110℃〜350℃で飽和水蒸気圧より高い圧力で加熱する手段に返送する手段を備えるようにしてもよい。
また、上記いずれの装置においても、汚泥のMLSS（活性汚泥浮遊物質濃度、以下同じ）を10000mg/L〜120000mg/Lに調整する汚泥濃縮装置または汚泥脱水装置を備えるようにしてもよい。
本発明の汚泥減量装置は、引き抜き汚泥、再転換汚泥または再再転換汚泥を好気性処理により分解する生物酸化槽、第一生物酸化槽、第二生物酸化槽、廃水処理装置、嫌気処理装置または間欠曝気槽と、該槽または装置から抜き出した前記汚泥を微生物易分解な状態に可溶化する可溶化装置と、前記槽または装置から抜き出した前記汚泥のpHを8〜14に調整する手段と、pHを調整した該汚泥を前記可溶化装置に投入する手段と、前記可溶化装置内の汚泥を110℃〜350℃で飽和水蒸気圧より高い圧力で加熱する手段と、該可溶化装置内の汚泥に超音波を作用させる超音波処理装置と、前記可溶化装置から抜き出した可溶化した前記汚泥を前記槽または装置に返送するとともに該槽または装置内の汚泥のpHを5〜9に調整する手段とを備えることを特徴とするものである。
また、本発明の汚泥減量装置は、引き抜き汚泥のpHを8〜14に調整する手段と、pHを調整された前記引き抜き汚泥を微生物易分解な状態に可溶化する可溶化装置と、該可溶化装置内の汚泥を110℃〜350℃で飽和水蒸気圧より高い圧力で加熱する手段と、可溶化した前記引き抜き汚泥の所定量を、引き抜き汚泥を好気性処理により分解する生物酸化槽と、該生物酸化槽内の汚泥のpHを5〜9に調整する手段と、該生物酸化槽から再転換汚泥の少なくとも一部を抜き出す手段と、該抜き出した再転換汚泥を嫌気的処理により分解する嫌気性処理槽と、該嫌気性処理槽から再再転換汚泥の少なくとも一部を抜き出し該抜き出した再再転換汚泥を生物酸化槽に返送する手段とを備えるようにしてもよい。
「余剰汚泥」とは、生物学的処理により有機物を代謝分解する排水処理において新たに発生した余剰な微生物で、この微生物が過剰に増加すると汚泥混合液の固液分離が困難となるので除去する必要がある。「引き抜き汚泥」とは、排水処理装置から系外に引き抜かれた汚泥であり、余剰汚泥を含んでもよい。「再転換汚泥」とは、可溶化した引き抜き汚泥を生物学的処理する過程で発生した汚泥であり、引き抜き汚泥を含んでもよい。「再再転換汚泥」とは、可溶化した再転換汚泥を生物学的処理する過程で発生した汚泥であり、再転換汚泥を含んでもよい。「微生物」とは、生物学的処理により有機物を分解するときに作用するあらゆる微生物を意味する。一般的な有機排水の生物学的処理には好気性の微生物が用いられ、Alcaligenes,Bacillus,Escherichia,Flavobacterium,Pseudomonous,Zoogloea等の細菌のほか、多少の糸状菌、繊毛虫類、輪虫類等の原生動物等が含まれる。本発明の方法に用いる微生物には上記一般的な微生物に加えて、その他の好気性菌、通性嫌気性菌、及び嫌気性菌も含まれる。例えば、好気性菌を主体とする酵母菌、子のう菌及びセルロース分解菌、通性嫌気性菌を主体とする蛋白質分解菌、乳酸菌及び枯草菌、並びに嫌気性菌を主体とする光合成菌、窒素固定菌、酢酸菌及び酪酸菌等が挙げられる。
「生物酸化槽」とは、好気的生物学処理により可溶化した汚泥を代謝分解するための槽である。また生物酸化槽には第一生物酸化槽および第二生物酸化槽を含まない。
「嫌気処理装置」とは、嫌気的生物学処理により可溶化した汚泥を代謝分解する為の装置である。
「好気性処理」とは、主に好気性菌を用いて有機物を代謝分解することを意味し，主に好気性菌を用いればよく具体的手法を規定するものではない。「嫌気性処理」とは主に嫌気性菌を用いて有機物を分解処理することを意味し、主に嫌気性菌を用いればよく、具体手法を規定するものではない。「排水処理装置」とは生物学的に有機性排水を代謝分解する装置を意味し，原水槽、ばっき槽、固液分離装置を含んでいる。また排水処理装置には排水処理装置１および排水処理装置２を含まない。
「汚泥を微生物易分解な状態に可溶化する」とは、第１義的には汚泥を構成する物質、特に細胞壁を構成する物質が可溶化および低分子化して微生物の細胞膜を容易に通過する程度になることを意味するが、必ずしも完全に可溶化および低分子化していなくともよい。
「可溶化装置」とは、pHを調整した汚泥を該可溶化装置内に設けられた加熱手段で加熱することにより汚泥を微生物易分解な状態に可溶化する装置を意味し、可溶化装置内の汚泥に対する圧力は飽和水蒸気圧以上に維持する加圧装置を備えてもよい。また可溶化装置とは第一可溶化装置および第二可溶化装置を含まない。
「加熱」とは、110℃〜350℃の範囲で温度を維持することで、温度が上下に変化することを含む。
「固形分」とは、可溶化処理により可溶化した引き抜き汚泥、再転換汚泥または再再転換汚泥に含まれる浮遊物質および／または固体を意味する。「液体分」とは、可溶化処理により可溶化した引き抜き汚泥、再転換汚泥または再再転換汚泥から、固形分を取り除いた残りを意味する。
「酸化剤」とは、難生物分解性物質を分解したり、脱臭等のために用いられる化学酸化剤であって、例えば、過酸化水素、塩素、次亜塩素酸、過硫酸イオン、過炭酸、オゾン等をいう。また、「光触媒」とは、太陽光や蛍光灯等から照射される光によって活性化されるスーパーオキサイドアニオンや水酸基ラジカルを発生させる触媒であり、例えば酸化チタン（ＴｉＯ2）等が挙げられる。この光触媒は、例えば、金属、セラミックまたはこれらの混合体からなる担体の表面に酸化チタンまたは酸化チタンを含む複合材料を担持させたもの、好ましくは酸化チタンを被覆層として付着させ被膜を形成したものを用いることができる。担体の形状はどのようなものであっても良いが、触媒層である表面積を大きくするためには球状の粒子表面に酸化チタン被膜を形成したものが好ましく、これらを石英ガラス等の透明材料に充填したカラムを作製し、この中に液化汚泥を流すと共に紫外線ランプを用いて紫外線を照射する。前記酸化チタン被膜粒子は種々の方法で作製することができ、例えば、ゾル・ゲル法、バインダ法、ブラスト法等が当業者において公知である。
「凝集剤」とは、無機凝集剤又は高分子凝集剤の何れであってもよく、難生物分解性物質の除去等に用いられる。無機凝集剤にはアルミニウム塩系と鉄塩系があり、アルミニウム塩系としては、例えば、硫酸アルミニウム、アルミン酸ナトリウム、アルミン酸マグネシウム、ポリ塩化アルミニウム等が挙げられる。鉄塩系としては、硫酸第一鉄、硫酸第二鉄、ポリ硫酸鉄、塩化第二鉄等が挙げられる。その他、ミョウバン、水酸化カルシウム、フライアッシュ等がある。高分子凝集剤としては、アルギン酸ナトリウム、ＣＭＣテトリウム、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリアクリル酸アミド部分加水分解物、マレイン酸共重合体等が挙げられる。これらは単独で、或いは２種以上を組み合わせて使ってもよい。
可溶化装置、第一可溶化装置または第二可溶化装置が生物酸化槽、第一生物酸化槽、第二生物酸化槽、脱リン装置または脱窒装置に付属しているとは、可溶化装置が独自にポンプ等の機器を持たず、これらの槽または装置に存在するポンプ等の機器に依存して作動することを意味する。
可溶化した汚泥を生物酸化槽、第一生物酸化槽、第二生物酸化槽、排水処理装置、排水処理装置２または嫌気性処理装置に返送または投入するとともに該生物酸化槽、第一生物酸化槽、第二生物酸化槽、排水処理装置、排水処理装置２または嫌気性処理装置内の汚泥のpHを5〜9に調整するとは、可溶化した汚泥を投入または返送する前または後、あるいは返送または投入しながら生物酸化槽、第一生物酸化槽、第二生物酸化槽、排水処理装置、排水処理装置２または嫌気性処理装置に酸等を加えることにより該生物酸化槽、第一生物酸化槽、第二生物酸化槽、排水処理装置、排水処理装置２または嫌気性処理装置内の汚泥のpHを調整してもよいことを意味する。
pHを8〜14に調整した汚泥を加熱および加圧により微生物易分解な状態に可溶化するために必要な温度は、好ましくは110℃〜350℃、より好ましくは110℃〜300℃、さらに好ましくは110℃〜250℃、さらに好ましくは110℃〜190℃、最も好ましくは110℃から149℃であり、圧力は飽和水蒸気圧より高いことが好ましい。
３．発明の効果
本発明の汚泥減量方法および装置は引き抜き汚泥のpHを8〜14に調整し、110℃〜350℃で飽和水蒸気圧より高い圧力で加熱することにより汚泥を微生物易分解な状態に可溶化し、可溶化した汚泥のpHを5〜9に調整して生物酸化槽で好気性処理により分解することとしたので、未分解の残渣を発生させることなく経済的に汚泥を減量できる。
さらに詳しくは生物酸化槽内の汚泥を構成する微生物が、可溶化処理した引き抜き汚泥を代謝分解する為には、微生物の細胞膜を通過する程度の大きさにまで十分に可溶化および低分子化されている必要がある。しかし、すでに提案されている物理化学的手法による可溶化処理では、引き抜き汚泥が充分に可溶化および低分子化されている割合が少ないので、可溶化処理された引き抜き汚泥が微生物の細胞膜を容易に通過できる割合が少ない。十分に可溶化および低分子化していないため、微生物の細胞膜を通過できずに代謝分解されない汚泥は、微生物が分泌する酵素により、次第に可溶化および低分子化が促進されていくが、その速度が非常に遅い為、相当の日数、例えば数ヶ月間を必要とし経済的に見合わない。また、十分に可溶化および低分子化していない引き抜き汚泥が残存する状態で、毎日引き抜き汚泥の可溶化処理を継続すると、十分に可溶化および低分子化していない汚泥が生物酸化槽に残留して次第に増加していく。その結果、生物酸化槽内の微生物の割合が減少し、活性が失われていき、最終的には微生物による可溶化処理した引き抜き汚泥の代謝分解が不能となる。しかしながら、本発明の汚泥減量および減量装置では、引き抜き汚泥をアルカリの添加および飽和水蒸気圧より高い圧力での加熱によって微生物細胞膜を容易に通過する程度まで充分に可溶化および低分子化し、微生物易分解な状態に可溶化してから生物酸化槽に移送し、ここで汚泥を構成する微生物によって効率的に代謝分解するので、汚泥を非常に効率よく減量でき、経済性、安全性、および装置のコンパクト性に優れている。また汚泥減量効果が安定しており、引き抜き汚泥の種類を選ばず、原水中の有機物が未分解の状態で引きぬき汚泥中に存在しても構わない。また、本発明による汚泥減量装置のメンテナンスも大変容易でありランニングコストは他の物理化学的手法に比べて著しく低い。
また、本汚泥減量方法では飽和水蒸気圧より高い圧力で加熱するので水のイオン積の低下を抑えることができるため、液相反応により高率的に加水分解が行われ有機物を100％可溶化することができる。飽和水蒸気で加熱したときは液相反応と気相反応が同時に進行するため液相反応で加水分解により可溶化および低分子化した汚泥が気相反応で結合および高分子化が進行し、微生物難分解性物質が生成されるため可溶化率は低く、また、微生物難分解性物質が多く含まれるため、汚泥を構成する微生物による代謝分解に要する時間が長くなる。
本発明の汚泥減量法および装置においてpHを8〜14に調整して飽和水蒸気より高い圧力で加圧したとき、微生物易分解な状態に可溶化するために必要な温度はコストの面から好ましくは110℃〜300℃、より好ましくは110℃〜250℃、さらに好ましくは110℃〜190℃、最も好ましくは110℃〜149℃である。
さらに本発明の汚泥減量方法および装置において、汚泥濃縮装置または汚泥脱水装置を設けることにより、生物酸化槽および可溶化装置に投入する汚泥の濃度を調整しておくとしたときは、生物酸化槽および可溶化装置の容積を小さくできイニシャルコストを低くできる。また、pH調整の為のイニシャルコストとランニングコストも低くすることができる。
本発明の汚泥減量法および装置において、脱リン装置または脱窒装置を備えることにより汚泥中のリンまたは窒素を除去することとした場合は、処理後の排水の水質汚濁を防止し、コストを削減することができる。より具体的には、リンおよび窒素の排出は、河川や湖沼等の水環境の富栄養化を引き起こして環境を破壊するため、リン、窒素の排出基準は年々厳しくなり、対策が求められている。従来，窒素は主に生物学的脱窒により窒素ガスとして大気中に放散させる方法がとられているが、生物代謝に依存する方法であるため、温度や溶存酸素濃度等の条件設定が必要であり、大きな脱窒槽を設ける必要があった。また、脱窒反応に必要な水素供与体としてメタノールを大量に添加する必要があるため大変費用がかかった。しかし、本発明の汚泥減量方法では、汚泥減量工程中で可溶化汚泥に含まれる窒素を脱窒処理する場合、水素供与体として可溶化汚泥を使用することができる。また、可溶化汚泥は大変に濃縮されているため、脱窒反応のための大きな脱窒層を設ける必要もないので大変経済的に脱窒を行うことができる。一方、リンは汚泥中に吸着される性質を利用して余剰汚泥とともに廃棄物として系外へ排出したり、嫌気条件下で汚泥から溶出させた後、化学的手法で除去したりしていた。これに対して本発明の汚泥減量方法では、汚泥減量工程中で可溶化した汚泥に凝集剤、例えば石灰、鉄系凝集剤またはアルミニウム系凝集剤等を用いて凝集除去することができるので大変経済的に脱リン処理が行える。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の第一の実施の形態による汚泥減量装置の概略図である。
図２は、本発明の第一の実施の形態による汚泥減量装置の概略構成を示す図である。
図３は、本発明の一実施の形態の概略構成を示す図である。
図４は、本発明の一実施の形態の概略構成を示す図である。
図５は、本発明の一実施の形態の概略構成を示す図である。
図６は、本発明の一実施の形態の概略構成を示す図である。
図７は、本発明の一実施の形態の概略構成を示す図である。
図８は、本発明の一実施の形態の概略構成を示す図である。
図９は、本発明の一実施の形態の概略構成を示す図である。
図１０は、本発明の一実施の形態の概略構成を示す図である。
図１１は、本発明の一実施の形態の概略構成を示す図である。
図１２は、汚泥の85％可溶化に要する加熱温度と時間との関係を示したグラフである。
図１３は、汚泥可溶化の可溶化率と処理時間との関係を示したグラフである。
図１４は、可溶化汚泥をBOD源として活性汚泥に添加した場合の酸素消費量を示したグラフである。
図１５は、減量汚泥の累積と処理日数との関係を示したグラフである。
図１６は、本発明の一実施の形態の概略構成を示す図である。
図１７は、本発明の一実施の形態の概略構成を示す図である。
［符号の説明］
1 汚泥減量装置
2 生物酸化槽
3 可溶化装置
4 アルカリ供給装置
5 酸供給装置
6 汚泥供給ライン
7 アルカリ供給ライン
8 液化汚泥投入ライン
9 酸供給ライン
10,11 ポンプ
12 排水投入ライン
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の汚泥減量方法について、図１から図４を参照して説明する。
図１は本発明の一実施の形態による汚泥減量装置の概略図である。汚泥減量装置１は、可溶化した汚泥を好気性処理により分解する生物酸化槽２、汚泥を微生物易分解な状態に可溶化する密閉された可溶化装置３、生物酸化槽２に投入された余剰汚泥を可溶化装置３へ抜き出す汚泥供給ライン６、汚泥供給ライン６に設けられたポンプ10、アルカリ供給装置４、生物酸化槽２から抜き出した汚泥にアルカリ供給装置４からアルカリを添加するアルカリ供給ライン７、アルカリ供給ライン７に設けられたポンプ11、可溶化装置３内の微生物易分解な状態に可溶化した汚泥を生物酸化槽２に返送する液化汚泥投入ライン８、酸供給装置５、酸供給装置５から生物酸化槽２に酸を添加する酸供給ライン９を備えてなるものである。生物酸化槽２に投入された余剰汚泥は、汚泥供給ライン６によって生物酸化槽２から可溶化装置３へ抜き出される。可溶化装置３に抜き出された汚泥は、ポンプ11を作動させることによりアルカリ供給ライン７を介してアルカリが添加され、液化装置３において飽和水蒸気圧より高い圧力で加熱されて、可溶化されBOD化される。アルカリ供給ライン７に設けられたポンプ11により、可溶化装置３に抜き出された汚泥のpHは8〜14に調整されることが好ましい。また可溶化装置３における加熱は、110℃〜350℃で行うことが好ましい。添加されたアルカリの触媒作用によって、可溶化装置中の汚泥が可溶化されBOD化する。すなわち本発明の汚泥減量は、アルカリの触媒作用により可溶化した汚泥を生物酸化槽中にBOD源として戻すことにより汚泥の減量を図ろうとするものである。
図１に示す汚泥減量装置１は、余剰汚泥を濃縮して汚泥のMLSSを調整する汚泥減量装置または汚泥脱水装置を備えていてもよく（図示せず）、この場合は生物酸化槽に投入する汚泥のMLSSを好ましくは10000mg/L〜120000mg/Lに調整することができるので余剰汚泥をより効率的に好気性処理により分解でき、また生物酸化槽に投入する汚泥の濃度を高くすることができるため生物酸化槽を小さくすることができる。また可溶化装置を小さくすることもできるため、加熱のためのコストは低くなる。さらに、可溶化装置および生物酸化槽に加えるアルカリおよび酸の量は少なくてすむため、環境に優しく、経済的にも有利となる。
図１において、可溶化した汚泥のpHが中性に近い場合または生物酸化槽内が酸性の場合には、可溶化した汚泥に酸を添加して汚泥のpHを調整する酸供給装置５は設けなくてもよく、この場合は汚泥をさらに簡易、迅速かつ経済的に処理することができる。
また、可溶化装置３において、110℃〜350℃で、飽和水蒸気圧より高い圧力に加圧するようにしたので、気相反応を抑制し液相反応を促進することができ、熱分解等による生物難分解性物質の生成や油化を抑えることができる。このため、温度上昇による熱エネルギー獲得で化学反応速度が向上するため、短時間で処理することが可能となる。また飽和水蒸気圧より高く加圧することで水のイオン積の低下を抑えることができるため、より効率的に加水分解反応を行うことができる。
また、図１において汚泥減量装置１は、脱窒装置および脱リン装置（図示せず）の少なくとも一方を備えていてもよく、この場合は汚泥を液状化することにより従来法に比べて効率よく汚泥中の窒素・リンを除去することが可能となるため、さらに環境にやさしく汚泥を処理することができる。窒素の除去方法は窒素の形態により変わり、例えばアンモニア態窒素を除去する場合、従来は排水処理過程でアンモニアが高濃度に存在するときは主に排水あるいは汚泥混合液のpHを上昇させてから曝気し、アンモニアガスとして気相へ放散して除去する等の手段によるアンモニアストリッピング法が広く行われている。これに対し、本発明の汚泥減量装置において脱窒装置を設けた場合は、汚泥にアルカリを添加してpHを調整した後加熱分解するために液化処理後の液化汚泥を中和する前に曝気することとすれば、アンモニア態窒素を除去することができ、また既存の処理装置にもともと存在するアンモニア態窒素も除去することができる。また硝酸態・亜硝酸態窒素を除去する場合は、排水処理過程に存在する窒素の多くは好気的生物処理過程で亜硝酸態窒素を経て硝酸態窒素に変換される。これを除去する主な従来法は生物学的脱窒素法であり、嫌気条件で脱窒菌の還元作用により硝酸→亜硝酸→窒素ガス（大気中へ放散）という過程で除去することができた。しかし、この生物反応の進行には十分な水素供与体が必要であり、通常はメタノールが水素供与体として用いられている。これに対し本発明の汚泥減量装置において脱窒装置を備えた場合、液化汚泥を水素供与体として利用できるため、脱窒素に要するメタノールのコストを削減することができる。したがって、液化処理による汚泥減量過程で発生する硝酸態・亜硝酸態窒素や既存の処理装置にもともと存在する硝酸態・亜硝酸態窒素を除去する上でのコストを削減することができる。またリンを除去する場合、排水中のリンの基本的な挙動として、好気条件で汚泥フロックに吸着し、嫌気条件で汚泥フロックから溶出することが知られているため、従来の主なリン除去方法としては、嫌気条件で溶出したリンを石灰、アルミニウム系凝集剤、または鉄系凝集剤を用いて難溶性の沈殿物として除去していた。特に前処理として嫌気条件下で汚泥をリン欠乏状態にするとリンの吸着力が著しく向上する。これに対し本発明の汚泥減量装置において脱リン装置を備えた場合、汚泥が液化されるため汚泥中のリンも溶出してくる結果、嫌気・好気といった煩雑な処理は不要となるだけでなく、嫌気・好気処理では溶出してこないような汚泥中のリンも溶出するため、液化処理による汚泥減量過程で発生するリンや既存の排水処理施設に存在するリンを非常に効率よく除去することができる。図１において、可溶化装置３は、上述の脱リン・脱窒装置とポンプ等を共有する等して脱リン・脱窒装置に付属していてもよい。
図２は、図１に示す汚泥減量装置の概略構成を示し、図３から図１１および図１６、図１７は、本発明の汚泥減量装置の他の実施の形態の概略構成を示す図である。これらの実施の形態においても、汚泥減量装置は、引き抜き汚泥、再転換汚泥または再再転換汚泥を濃縮して汚泥のMLSSを調整する汚泥濃縮装置または汚泥脱水装置を備えていてもよく（図示せず）、この場合も可溶化装置、生物酸化槽、嫌気処理装置または処理装置に投入する汚泥のMLSSを容易に調整することができるので、汚泥をより効率的に分解でき、また汚泥の濃度を高くすることができるため生物酸化槽や液化装置を小さくすることができる。したがって加熱のためのコストも低くなり、必要な薬品も少なくてすむため環境に優しく、経済的にも有利となる。
また、生物酸化槽、嫌気処理装置または処理装置には汚泥を固液分離する固液分離装置が備えられており（図示せず）、内部の汚泥混合液は透明な上澄水と汚泥に分離され、上澄水は消毒等の処理の後放流される。さらに、前記嫌気性処理装置で発生するメタン等を熱又は電気エネルギーに変換する変換装置をさらに有してもよい。これにより、有機性排水、或いは前記引き抜き汚泥からエネルギー資源を回収できる。この方法は嫌気性微生物の作用により有機物をメタンや二酸化炭素に変換するものであり、メタン発酵とよばれる。メタン発酵には異なる２つの生態系の微生物が関与しているといわれ、最初に嫌気性ないし通性嫌気性の細菌（Bacillus,Clostridium,Staphylococcus等）によって糖質、タンパク質、核酸、脂質が分解され、低級脂肪酸、二酸化炭素などが生じる。そして次に絶対嫌気性メタン生成細菌の働きでメタンが生成する。メタン発酵に用いられるメタン生成細菌としては、Methanobacterium,Methanococcus,Methanosarcina等が挙げられる。
図２から図１１及び図１６、図１７において、生物酸化槽、嫌気処理装置または排水処理装置への酸の添加は、可溶化した汚泥をそれぞれの槽または装置に投入あるいは返送する前後または返送しながら行ってもよく、また可溶化した汚泥に直接行ってもよい。可溶化汚泥を投入あるいは返送した後の生物酸化槽、嫌気処理装置または処理装置内の汚泥のpHが5〜9の範囲内である場合には、酸を添加しなくてもよく、この場合は汚泥をさらに簡易、迅速かつ経済的に処理することができる。
また、生物酸化槽、嫌気処理装置または排水処理装置から抜き出した引き抜き汚泥、再転換汚泥または再再転換汚泥は、図示したラインの代わりに、汚泥減量装置のいずれのラインまたは装置あるいは槽にも投入あるいは返送することができる。さらに、可溶化装置から抜き出した液化した汚泥も、図示したラインの代わりに、汚泥減量装置のいずれのラインまたは装置あるいは槽にも投入あるいは返送することができる。
また図２から図１１及び図１６、図１７において、汚泥減量装置は脱窒装置および脱リン装置の少なくとも一方を備えていてもよく、これらの装置は可溶化装置を付属していてもよい。
さらに、本発明の他の実施形態について図１６及び１７を参照して説明すると、図１６に示す汚泥減量装置は、図２に示した装置に加えて、可溶化装置の内部に汚泥の可溶化及び改質をさらに促進させるための超音波処理装置を備える。この超音波処理装置は、例えば、超音波処理のための振動子、及び振動子に電圧を印加するための電源等を含む。この振動子は、周波数１０〜３０００kHz、好ましくは１０〜２００kHz程度の超音波が発生するものであればよく、音波強度は、０．０５〜５．０Ｗ／ｃｍ2、好ましくは０．１〜１．５Ｗ／ｃｍ2程度である。振動子の形状は、ホーン状、振動板状等の種々のものを用いることができる。具体的な処理方法としては、改質槽内の汚泥を循環させながら連続的に又は間欠的に超音波を作用させることができる。可溶化装置内での高温、高圧下でのアルカリの触媒作用に加え、超音波処理を行うことによって汚泥の可溶化がさらに促進される。すなわち、汚泥中の微生物の細胞膜等が破壊され、アルカリ処理だけでは分解が不十分であった有機物を低分子化することによって生物分解性がさらに向上する。
一方、図１７に示す汚泥減量装置は、図３に示した装置に加えて、嫌気性処理槽を備えたものである。図１７の生物酸化槽と嫌気性処理槽とは互いの槽内にある汚泥を相互に循環させるためのラインを備える。生物酸化槽では空気を供給することにより好気的処理を行うことができ、この場合に嫌気性処理槽では空気の供給を遮断して嫌気的処理を行うことが好ましい。あるいは、これらの好気的処理又は嫌気的処理は互いに逆の槽内で行うこともできる。２つの槽の間を可溶化された汚泥が循環することによって、異なる代謝酵素系による生物酸化反応が交互に進行し、可溶化された汚泥の分解が促進される（BODの低下速度が促進する）と考えられる。
あるいは、図３に示した装置を用い、単一の生物酸化槽内で好気的処理と嫌気的処理を一定時間ごとに交互に行うこともできる（間欠曝気槽）。間欠曝気による空気の供給量を調節することにより、生物酸化槽内における菌群中の好気性菌、通性嫌気性菌、および嫌気性菌の割合を最適化することができる。可溶化汚泥を効率的に分解するための菌群としては、例えば、好気性菌が６０〜８０％程度、通性嫌気性菌が２０〜１０％程度、嫌気性菌が２０〜１０％程度含まれるのが有効である。
さらに、図４に示した装置を用い、生物酸化槽又は曝気槽において生物酸化処理した再転換汚泥を再度可溶化装置に返送することができ、この場合には生物酸化によって発生した廃熱を用いて可溶化装置における加熱処理の熱効率を上げることも可能である。
上記の各実施形態を組み合わせ、又は当業者に公知の方法で種々の変更を加えたその他の実施形態もまた本発明の範囲に含まれる。例えば、排水処理施設より引き抜き汚泥を好気性生物処理する生物酸化槽、嫌気性生物処理する嫌気性処理槽、又は一定時間ごとに好気性処理と嫌気性処理を交互に繰り返す間欠曝気槽の少なくとも１つに移送後、前記各槽内の再転換汚泥、又は再再転換汚泥の少なくとも一部をｐＨ8〜14に調整して可溶化処理をした液化汚泥を排水処理施設を含む前記少なくとも１つの槽に投入してｐＨを5〜9に調整し、該槽の再転換汚泥若しくは再再転換汚泥の少なくとも一部を抜き出してｐＨを8〜14に調整し可溶化処理により液化した液化汚泥を排水処理施設を含む少なくとも１つの前記各槽に直接又は間接的に移送しｐＨを5〜9に調整し、あるいは、前記引き抜き汚泥のｐＨを8〜14に調整して可溶化処理をした液化汚泥を排水処理施設を含む前記少なくとも１つの槽に直接又は間接的に投入し、該槽のｐＨを5〜9に調整し、該槽の再転換汚泥若しくは再再転換汚泥の少なくとも一部を抜き出してｐＨを8〜14に調整して可溶化処理した液化汚泥を前記各槽の少なくとも１つに直接又は間接的に移送し、該槽のｐＨを5〜9に調整して汚泥を減量することができる。さらに前記槽内の再転換汚泥及再再転換汚泥は排水処理施設を含む前記各槽間を適宜移送されることとし、排水処理施設を含む前記各槽の少なくとも１つから処理水を排出することができる。
（実施例１）
以下に汚泥可溶化速度に及ぼす温度・圧力・pHの影響を表す実施例を示す。汚泥の可溶化処理を、加熱粉砕処理（パターン１）、加熱アルカリ処理（パターン２）、加熱アルカリ加圧処理（パターン３）によって行った場合に有機性汚泥濃度10,000mg/Lの汚泥を85％可溶化するのに要する時間と処理温度との関係を図１２に示す。パターン１の可溶化処理は、pHを調整しない汚泥、すなわちpH7の汚泥を可溶化装置で加熱した後、加熱温度の飽和水蒸気圧で可溶化装置外部に噴出させるときの減圧膨張により粉砕処理をする方法である。パターン２の可溶化処理は、アルカリによって汚泥のpHを調製してから、可溶化装置で飽和水蒸気圧にて加熱することにより可溶化した後、可溶化装置内の圧力を大気圧にまで下げてから放出する方法である。パターン３の可溶化処理は、アルカリによって汚泥のpHを調製してから、可溶化装置で飽和水蒸気圧以上に加圧した状態で加熱した後、可溶化装置内の圧力を大気圧にまで下げてから放出する方法である。パターン２および３においては、pHが14となるようにアルカリ処理を行った。また、パターン３における圧力処理は、110℃〜250℃までは気相反応が起こらないように飽和水蒸気圧よりも高い圧力をかければよいが、250℃以上になると温度上昇につれて水のイオン積が著しく低下し始めるため、250℃〜350℃においては水のイオン積を最大に維持するように圧力をかけた。具体的には、飽和水蒸気圧は、110℃、150℃、200℃、250℃、300℃および350℃においてそれぞれ0.145MPa、0.49MPa、1.65MPa、4.3MPa、9.4MPa、および18MPaであるのに対し、パターン３においてはそれぞれの温度について0.2MPa、0.6MPa、2MPa、5MPa、35MPaおよび69MPaの圧力をかけた。なお、本実施例では特開2000-218285号公報に開示されているような亜臨界条件における加熱処理で汚泥を可溶化処理する方法では、同じように加熱処理した後、さらに粉砕処理を加えたパターン１の可溶化処理方法よりも汚泥可溶化の効果は得られないので省略した。
図１２から明らかなように、パターン１において加熱粉砕処理により汚泥の処理を行った場合は、10000ng/Lの汚泥を85％可溶化するのに、110℃で150分要するのに対し、パターン２では加熱処理に加えてアルカリ処理を行うことにより80分に短縮された。一方パターン３においてはさらに加圧処理を行うことにより、汚泥を85％可溶化するのに27分を要し、処理時間はパターン１と比較して約１／５、パターン２と比較しても約１／３と著しい短縮が認められた。また、各パターンとも温度上昇につれて処理時間が短くなったが、350℃でも汚泥を85％可溶化するのにパターン１では15分、パターン２では3.5分かかるのに対し、パターン３では９秒で汚泥を85％可溶化することができることから、加熱処理、加圧処理、アルカリ処理を組み合わせることによって処理時間が大幅に短縮され、その効果は著しいものであった。
（実施例２）
以下に汚泥の可溶化に及ぼす処理時間と可溶化率の関係を表す実施例を示す。汚泥の処理を加熱粉砕処理（パターン１）、加熱アルカリ処理（パターン２）および加熱アルカリ加圧処理（パターン３）によって行った場合における有機性汚泥濃度10,000mg/Lの処理時間と可溶化率の関係を図１３に示す。ただし、汚泥中に含まれる無機分は無視するものとする。加熱温度は250℃とし、パターン２およびパターン３におけるアルカリ処理は汚泥のpHを14とすることとした。またパターン１および２においては飽和水蒸気圧で処理するのに対し、パターン３における圧力処理は、250℃における飽和水蒸気圧4.3MPaより高い5MPaの圧力で行った。
図１３から明らかなように、パターン１では約40分の処理によって85％、パターン２では約15分の処理によって90％可溶化できたのに対し、パターン３では約２分で100％可溶化することができた。なお、100％可溶化するという場合には、有機物を僅かに含んでいてもよい。また、パターン１および２ではそれ以上の時間をかけても可溶化率はほとんど上昇せず、汚泥を100％可溶化することは困難であった。これは、飽和水蒸気圧における可溶化処理では、気相反応の影響により副生成物として著しく酸化物が発生するためであると考えられる。したがって、汚泥を短時間で効率よく、さらに完全に可溶化するためには、加熱処理とアルカリ処理さらに加圧処理を組み合わせて、気相反応を抑制し、液相反応において加水分解することが重要である。
（実施例３）
以下に可溶化汚泥をBOD源として活性汚泥に添加した時の活性汚泥の酸素消費量の変化から、可溶化汚泥の生物分解性について検討した実施例を示す。Run1は加熱アルカリ処理により可溶化した汚泥を固液分離し、固形分を含まない液体部分のみをBOD源とした。またRun2は加熱アルカリ加圧処理によってほぼ100％可溶化した汚泥の液体分をBOD源として添加した。またRun1および２ともにBOD源の添加量は、可溶化する前の汚泥乾燥重量が、活性汚泥の乾燥重量に対して0.1の割合になるように添加した。具体的には加熱温度は200℃とし、アルカリ添加によるpHは14とし、加熱時間は15分とし、Run1は飽和水蒸気圧1.65MPaで処理したのに対し、Run2は飽和水蒸気圧より高い2MPaで処理した可溶化汚泥を、それぞれ乾燥重量で500mgの活性汚泥に対して可溶化前の乾燥重量が50mgとなるように可溶化汚泥を添加した。またBOD源を添加しないものをBlankとした。その結果を図１４に示す。なお酸素消費量は溶存酸素濃度に反比例する。
図１４から明らかなように、可溶化汚泥をBOD源として添加すると、溶存酸素濃度が減少し、活性汚泥の酸素消費量は著しく増加する。これは、活性汚泥が可溶化汚泥を基質として吸収し、代謝分解する過程で酸素を消費するためであり、可溶化汚泥は活性汚泥によって代謝分解されていることがわかる。さらに加熱アルカリ処理による可溶化汚泥よりも加熱アルカリ加圧処理による可溶化汚泥を添加した方が酸素消費量は増加する。単位当たりの酸素消費速度で比較すると、Blank、Run1および２の酸素消費速度はそれぞれ、約0.1mgO2/L min、約0.6mgO2/L minおよび約1.1mgO2/L minとなり、Run2の酸素消費速度はBlankの約11倍、Run1の約２倍となった。これは加熱アルカリ処理よりも本発明による加熱アルカリ加圧処理の方が、汚泥をより低分子の状態に可溶化できることを示しており、可溶化汚泥の分解速度が速ければ速いほど、汚泥の減量効果は大きく、本発明による加熱アルカリ加圧処理による可溶化処理が汚泥減量を実施する上での大きな優位性を持つことを示している。
（実施例４）
以下に汚泥減量の実施例を加熱粉砕処理（パターン１）、加熱アルカリ処理（パターン２）および本発明である加熱アルカリ加圧処理（パターン３）を比較し、汚泥減量効果における本発明の優位性を示す。まず、各パターンによる可溶化処理汚泥の活性汚泥に対する最大負荷率を求めるために以下のような予備実験を行った。ここで言う最大負荷率とは、可溶化処理した汚泥を活性汚泥に負荷してから24時間好気性処理した場合に、処理水質が実験開始前よりも悪化しないような最大負荷割合のことを意味し、活性汚泥の乾燥重量に対する可溶化処理前の汚泥乾燥重量の割合で表している。予備実験では乾燥重量として約10kgの活性汚泥が入った容器を曝気しながら、所定量の汚泥を引き抜いて可溶化処理した後、該容器に戻して好気性処理を行った。可溶化汚泥の負荷率が0.01／日〜0.5／日となるように複数の系列で実験を行い、各パターンにおける最大負荷率を求めた。また可溶化の条件としては、加熱温度200℃、パターン２および３におけるアルカリ処理は汚泥のpHを14となるように調整し、さらにパターン１および２では200℃の飽和水蒸気圧として約1.65MPaで処理したのに対し、パターン３では飽和水蒸気圧より高い2MPaの圧力で処理した。汚泥の加熱時間は、各パターンとも最大可溶化率となるようにパターン１、２および３においてそれぞれ約１時間、20分間および６分間とし、このときの可溶化率はパターン１、２および３においてそれぞれ85％、90％および100％であった。なお、100％可溶化するという場合には、有機物を僅かに含んでいてもよい。その結果各パターンにおける最大負荷率は、パターン１では約0.05／日（0.48kg／日）、パターン２では約0.07／日（0.65kg／日）およびパターン３では約04／日（2.9kg／日）であることがわかった。さらに各パターンにおける最大負荷率の時に、１日当たり、パターン１では約0.127g、パターン２では約0.189gおよびパターン３では約0.86gが減量することがわかった。
この結果をもとに、さらにスケールアップした実証実験を行った。生物酸化槽に有機性汚泥の乾燥重量が100kgとなるように汚泥を入れて曝気しておき、生物酸化槽から毎日所定量の汚泥を引き抜き、各パターンの方法で可溶化処理した後、この可溶化汚泥を生物酸化槽に返送して生物学的処理を行った。生物酸化槽から引き抜き、可溶化処理する所定量とは、予備実験の結果をもとに、パターン１、２および３おいてそれぞれ約4.8kg、約6.5kgおよび約29kgとした。さらに予備実験の減量結果をもとに、他の槽から発生する汚泥を余剰汚泥としてパターン１、２および３それぞれ、約1.2kg、約1.9kgおよび約8.6kgを毎日供給した。また処理水は、生物酸化槽に設置した膜式濾過装置を用いて固液分離し放流した。各パターンにおける可溶化処理の条件は、温度、圧力および処理時間ともに予備実験と同じとした。このような条件で実証実験を行い、実験気間中、他の槽から余剰汚泥として生物酸化槽内に供給した汚泥、すなわち生物酸化槽で減量した汚泥の累積量を図１５に示す。
この結果、各パターンの最大負荷率において生物酸化槽内の汚泥量が増加せず、且つ生物酸化槽からの処理水質が悪化しないような運転が実現できた。また図１５から明らかなように、パターン３の汚泥減量効果は他の２つと比べ著しく大きいことがわかる。具体的には、パターン３の汚泥減量効果はパターン１の７倍、パターン２の4.5倍であった。これは、加熱アルカリ加圧処理によって汚泥はほぼ完全に可溶化し、生物酸化槽内の汚泥によって速やかに代謝分解されたためである。
（実施例５）
本発明の経済的効果を示す実施例を以下に示す。汚泥再転換率を0.7とした場合に乾燥重量で100kg/日の余剰汚泥を減量するためにかかるランニングコストを加熱粉砕処理（パターン１）、加熱アルカリ処理（パターン２）および加熱アルカリ加圧処理（パターン３）によって行った場合において比較した。また、パターン１および３においてイニシャルコストの比較を行った。パターン１および２の場合は気相反応の影響により含水率が高くなるほど可溶化率が低下するため、可溶化対象余剰汚泥の濃度は10,000mg/Lとした。これに対してパターン３では加水分解反応の触媒であるアルカリを十分に添加するだけでなく、飽和水蒸気圧より高い圧力で処理することにより、反応場は液相中心となり加水分解能は強く、酸化物の発生も抑制できるため、可溶化対象余剰汚泥の濃度は50,000mg/Lとした。また、パターン３では汚泥を100％可溶化できるのに対して、パターン１および２では不可能であるため、パターン１は85％、パターン２は90％可溶化できる条件で比較した。なお、100％可溶化するという場合には僅かに有機物を含んでいてもよい。パターン１、２および３における加熱処理は250℃で行い、パターン２および３においてpHは14に調整し、パターン３における加圧処理は5MPaとした。
それぞれのパターンの可溶化率とその可溶化率に達する可溶化時間から求めた可溶化装置に必要な容量を表１に示す。但し可溶化装置の稼働時間を24時間/日とする。
次に生物酸化槽内の汚泥量が増加せず、且つ処理水のBODを悪化させない状態での可溶化汚泥−活性汚泥最大負荷率から求めた生物酸化槽の有効容積を表２に示す。これは可溶化処理によっても可溶化しなかった汚泥、すなわち微生物難分解性の未分解汚泥を、活性汚泥が分解できる負荷率は約0.007/日という予備試験のデータをもとに計算して求めた。負荷率0.007/日とは、上記のような未分解汚泥を生物酸化槽内の汚泥に対して0.007/日より高く負荷した場合、生物酸化槽内の汚泥は未分解汚泥を分解しきれず、未分解汚泥の蓄積により生物酸化槽内の汚泥量が増加することを意味する。
表１および表２の結果、本発明であるパターン３ではパターン１および２の汚泥処理と比較して、可溶化装置および生物酸化槽が大幅に縮小化されるので、汚泥処理に必要なイニシャルコストを著しく減少することができた。具体的には、例えば汚泥減量設備から生物酸化槽まで汚泥減量に必要な装置をすべて含んだイニシャルコストを概算すると、パターン１では約200,000,000円であるのに対し、パターン３では約50,000,000円となり従来の汚泥減量装置に比べて本発明の汚泥減量装置が非常に低額であることが分かる。
次に各パターンから求めた汚泥減量に必要なランニングコストを表３に示す。ここで、可溶化装置からでた高温の可溶化汚泥の廃熱は、次に可溶化装置に送られる可溶化対象汚泥との間で廃熱交換を行い、可溶化対象汚泥を予熱したこととする。
産業上の利用可能性
本発明の汚泥減量方法によれば、有機性汚泥を十分に液化することができ、さらにこの液化汚泥を活性汚泥が代謝分解することができるので、有機性排水処理施設に導入することによって有機性汚泥廃棄物の発生しない排水処理システムが可能となり、産業廃棄物削減に大きな貢献が期待される。
Claims (42)
- 引き抜き汚泥を好気性処理により分解する生物酸化槽から再転換汚泥の少なくとも一部を抜き出し、該抜き出した再転換汚泥のｐＨを８〜１４に調整し、ｐＨを調整した前記再転換汚泥を１１０℃〜３５０℃で飽和水蒸気圧より高い圧力で加熱することにより微生物易分解な状態に可溶化し、可溶化した前記再転換汚泥の所定量を前記生物酸化槽に返送するとともに該生物酸化槽内の汚泥のｐＨを５〜９に調整することを特徴とする汚泥減量方法。
- ｐＨを８〜１４に調整した引き抜き汚泥を１１０℃〜３５０℃で飽和水蒸気圧より高い圧力で加熱することにより微生物易分解な状態に可溶化し、可溶化した前記引き抜き汚泥の所定量を、引き抜き汚泥を好気性処理により分解する生物酸化槽に投入するとともに該生物酸化槽内の汚泥のｐＨを５〜９に調整することを特徴とする汚泥減量方法。
- ｐＨを８〜１４に調整した引き抜き汚泥を１１０℃〜３５０℃で飽和水蒸気圧より高い圧力で加熱することにより微生物易分解な状態に可溶化し、可溶化した前記引き抜き汚泥の所定量を、引き抜き汚泥を好気性処理により分解する生物酸化槽に投入するとともに該生物酸化槽内の汚泥のｐＨを５〜９に調整し、該生物酸化槽から再転換汚泥の少なくとも一部を抜き出し、該抜き出した再転換汚泥を前記ｐＨを８〜１４に調整する工程に返送することを特徴とする汚泥減量方法。
- ｐＨを８〜１４に調整した引き抜き汚泥を１１０℃〜３５０℃で飽和水蒸気圧より高い圧力で加熱することにより微生物易分解な状態に可溶化し、可溶化した前記引き抜き汚泥の所定量を、引き抜き汚泥を好気性処理により分解する第一生物酸化槽に投入するとともに該第一生物酸化槽内の汚泥のｐＨを５〜９に調整し、該第一生物酸化槽から再転換汚泥の少なくとも一部を抜き出し、該抜き出した再転換汚泥を、再転換汚泥を好気性処理により分解する第二生物酸化槽に投入し、該第二生物酸化槽から再再転換汚泥の少なくとも一部を抜き出し、該抜き出した再再転換汚泥のｐＨを８〜１４に調整し、ｐＨを調整した前記再再転換汚泥を１１０℃〜３５０℃で飽和水蒸気圧より高い圧力で加熱することにより微生物易分解な状態に可溶化し、可溶化した前記再再転換汚泥の所定量を前記第二生物酸化槽に返送するとともに該第二生物酸化槽内の汚泥のｐＨを５〜９に調整することを特徴とする汚泥減量方法。
- ｐＨを８〜１４に調整した引き抜き汚泥を１１０℃〜３５０℃で飽和水蒸気圧より高い圧力で加熱することにより微生物易分解な状態に可溶化し、可溶化した前記引き抜き汚泥の所定量を、引き抜き汚泥を好気性処理により分解する生物酸化槽に投入するとともに該生物酸化槽内の汚泥のｐＨを５〜９に調整し、該生物酸化槽から再転換汚泥の少なくとも一部を抜き出し、該抜き出した再転換汚泥のｐＨを８〜１４に調整し、ｐＨを調整した前記再転換汚泥を１１０℃〜３５０℃で飽和水蒸気圧より高い圧力で加熱することにより微生物易分解な状態に可溶化し、可溶化した前記再転換汚泥の所定量を前記生物酸化槽に返送するとともに該生物酸化槽内の汚泥のｐＨを５〜９に調整することを特徴とする汚泥減量方法。
- ｐＨを８〜１４に調整した引き抜き汚泥を１１０℃〜３５０℃で飽和水蒸気圧より高い圧力で加熱することにより微生物易分解な状態に可溶化し、可溶化した前記引き抜き汚泥の所定量を、引き抜き汚泥を好気性処理により分解する第一生物酸化槽に投入するとともに該第一生物酸化槽内の汚泥のｐＨを５〜９に調整し、該第一生物酸化槽から再転換汚泥の少なくとも一部を抜き出し、該抜き出した再転換汚泥のｐＨを８〜１４に調整し、ｐＨを調整した前記再転換汚泥を１１０℃〜３５０℃で飽和水蒸気圧より高い圧力で加熱することにより微生物易分解な状態に可溶化し、可溶化した前記再転換汚泥の所定量を、再転換汚泥を好気性処理により分解する第二生物酸化槽に投入するとともに該第二生物酸化槽内の汚泥のｐＨを５〜９に調整し、該第二生物酸化槽から再再転換汚泥の少なくとも一部を抜き出し、該抜き出した再再転換汚泥を前記再転換汚泥のｐＨを８〜１４に調整する工程に返送することを特徴とする汚泥減量方法。
- 生物学的処理により有機性排水を分解する排水処理装置から引き抜き汚泥として少なくとも汚泥の一部を抜き出し、該抜き出した引き抜き汚泥のｐＨを８〜１４に調整し、ｐＨを調整した前記引き抜き汚泥を１１０℃〜３５０℃で飽和水蒸気圧より高い圧力で加熱することにより微生物易分解な状態に可溶化し、可溶化した前記引き抜き汚泥の所定量を、引き抜き汚泥を好気性処理により分解する生物酸化槽に投入するとともに該生物酸化槽内の汚泥のｐＨを５〜９に調整し、該生物酸化槽から再転換汚泥の少なくとも一部を抜き出し、該抜き出した再転換汚泥を前記排水処理装置に返送することを特徴とする汚泥減量方法。
- 生物学的処理により有機性排水および可溶化した引き抜き汚泥を分解する排水処理装置から引き抜き汚泥として少なくとも汚泥の一部を抜き出し、該抜き出した引き抜き汚泥のｐＨを８〜１４に調整し、ｐＨを調整した前記引き抜き汚泥を１１０℃〜３５０℃で飽和水蒸気圧より高い圧力で加熱することにより微生物易分解な状態に可溶化し、可溶化した前記引き抜き汚泥の所定量を前記排水処理装置に返送するとともに該排水処理装置内の汚泥のｐＨを５〜９に調整することを特徴とする汚泥減量方法。
- 生物学的処理により有機性排水を分解する排水処理装置１から引き抜き汚泥として少なくとも汚泥の一部を抜き出し、該抜き出した引き抜き汚泥のｐＨを８〜１４に調整し、ｐＨを調整した前記引き抜き汚泥を１１０℃〜３５０℃で飽和水蒸気圧より高い圧力で加熱することにより微生物易分解な状態に可溶化し、可溶化した前記引き抜き汚泥の所定量を、有機性排水および可溶化した引き抜き汚泥を生物学的処理により分解する排水処理装置２に投入するとともに該排水処理装置２内の汚泥のｐＨを５〜９に調整し、前記排水処理装置２から引き抜き汚泥として少なくとも汚泥の一部を抜き出し、該抜き出した引き抜き汚泥を前記引き抜き汚泥のｐＨを８〜１４に調整する工程に返送することを特徴とする汚泥減量方法。
- 生物学的処理により有機性排水を分解する排水処理装置１から引き抜き汚泥として少なくとも汚泥の一部を抜き出し、該抜き出した引き抜き汚泥を生物学的処理により有機性排水および可溶化した引き抜き汚泥を分解する排水処理装置２に投入し、該排水処理装置２から引き抜き汚泥として少なくとも汚泥の一部を抜き出し、該抜き出した引き抜き汚泥のｐＨを８〜１４に調整し、ｐＨを調整した前記引き抜き汚泥を１１０℃〜３５０℃で飽和水蒸気圧より高い圧力で加熱することにより微生物易分解な状態に可溶化し、可溶化した前記引き抜き汚泥の所定量を前記排水処理装置２に返送するとともに該排水処理装置２内の汚泥のｐＨを５〜９に調整することを特徴とする汚泥減量方法。
- 前記可溶化した引き抜き汚泥、再転換汚泥、再再転換汚泥を、前記生物酸化槽、前記第一生物酸化槽、前記第二生物酸化槽、前記排水処理装置または前記排水処理装置２の少なくとも一つに代えて、可溶化した前記引き抜き汚泥、前記再転換汚泥または前記再再転換汚泥を嫌気性処理により分解する嫌気処理装置、または好気性処理と嫌気性処理とを交互に行う間欠曝気槽に返送または投入することを特徴とする請求項１から１０いずれか１項記載の汚泥減量方法。
- 可溶化した前記引き抜き汚泥、前記再転換汚泥または前記再再転換汚泥からリンおよび／または窒素を除去することを特徴とする請求項１から１１いずれか１項記載の汚泥減量方法。
- 前記ｐＨを８〜１４に調整することが、アルカリ添加によることを特徴とする請求項１から１２いずれか１項記載の汚泥減量方法。
- 前記アルカリが水酸化ナトリウムであることを特徴とする請求項１３記載の汚泥減量方法。
- 可溶化した前記引き抜き汚泥、前記再転換汚泥または前記再再転換汚泥に含まれる固形分を、前記生物酸化槽、前記第一生物酸化槽、前記第二生物酸化槽、前記排水処理装置または前記排水処理装置2に返送または投入する前に分離し、液体分のみを返送または投入することを特徴とする請求項１から１４いずれか１項記載の汚泥減量方法。
- 前記分離した固形分を、前記ｐＨを８〜１４に調整した引き抜き汚泥、再転換汚泥または再再転換汚泥を１１０℃〜３５０℃で飽和水蒸気圧より高い圧力で加熱することにより微生物易分解な状態に可溶化する工程に返送することを特徴とする請求項１５記載の汚泥減量方法。
- 可溶化した前記引き抜き汚泥、前記再転換汚泥または前記再再転換汚泥の少なくとも一部を放流することを特徴とする請求項１から１６いずれか１項記載の汚泥減量方法。
- 可溶化した前記引き抜き汚泥、前記再転換汚泥または前記再再転換汚泥を酸化剤または光触媒で酸化分解処理することを特徴とする請求項１から１７いずれか１項記載の汚泥減量方法。
- 可溶化した前記引き抜き汚泥、前記再転換汚泥または前記再再転換汚泥を凝集剤で凝集沈降処理することを特徴とする請求項１から１８いずれか１項記載の汚泥減量方法。
- 前記酸化処理又は凝集沈降処理した可溶化汚泥の少なくとも一部を放流することを特徴とする請求項１８又は１９に記載の汚泥減量方法。
- 前記可溶化した引抜き汚泥、再転換汚泥、再再転換汚泥の少なくとも一部を抜き出し、該抜き出した汚泥のpHを8〜14に調整し、pHを調整した前記汚泥を110℃〜350℃で飽和水蒸気圧より高い圧力で加熱するとともに超音波処理により微生物易分解な状態に可溶化し、可溶化した前記再転換汚泥または再再転換汚泥の所定量を前記生物酸化槽、前記第一生物酸化槽、前記第二生物酸化槽、前記排水処理装置、前記嫌気処理装置または前記間欠曝気槽のいずれかに返送するとともに該槽又は装置内の汚泥のpHを5〜9に調整することを特徴とする請求項１から２０いずれか１項記載の汚泥減量方法。
- ｐＨを８〜１４に調整した引き抜き汚泥を１１０℃〜３５０℃で飽和水蒸気圧より高い圧力で加熱することにより微生物易分解な状態に可溶化し、可溶化した前記引き抜き汚泥の所定量を、引き抜き汚泥を好気性処理により分解する生物酸化槽に投入するとともに該生物酸化槽内の汚泥のｐＨを５〜９に調整し、該生物酸化槽から再転換汚泥の少なくとも一部を抜き出し、該抜き出した再転換汚泥を嫌気的処理により分解する嫌気性処理槽に投入し、該嫌気性処理槽から再再転換汚泥の少なくとも一部を抜き出し、該抜き出した再再転換汚泥を生物酸化槽に返送することを特徴とする汚泥減量方法。
- 引き抜き汚泥を好気性処理により分解する生物酸化槽と、該生物酸化槽から抜き出した再転換汚泥を微生物易分解な状態に可溶化する可溶化装置と、前記生物酸化槽から抜き出した再転換汚泥のｐＨを８〜１４に調整する手段と、ｐＨを調整した該再転換汚泥を前記可溶化装置に投入する手段と、前記可溶化装置内の汚泥を１１０℃〜３５０℃で飽和水蒸気圧より高い圧力で加熱する手段と、前記可溶化装置から抜き出した可溶化した再転換汚泥を前記生物酸化槽に返送するとともに該生物酸化槽内の汚泥のｐＨを５〜９に調整する手段とを備えたことを特徴とする汚泥減量装置。
- 引き抜き汚泥のｐＨを８〜１４に調整する手段と、ｐＨを調整された前記引き抜き汚泥を微生物易分解な状態に可溶化する可溶化装置と、該可溶化装置内の汚泥を１１０℃〜３５０℃で飽和水蒸気圧より高い圧力で加熱する手段と、引き抜き汚泥を好気性処理により分解する生物酸化槽と、前記可溶化装置から抜き出した可溶化した引き抜き汚泥の所定量を前記生物酸化槽に投入するとともに該生物酸化槽内の汚泥のｐＨを５〜９に調整する手段とを備えたことを特徴とする汚泥減量装置。
- 引き抜き汚泥のｐＨを８〜１４に調整する手段と、ｐＨを調整された前記引き抜き汚泥を微生物易分解な状態に可溶化する可溶化装置と、該可溶化装置内の汚泥を１１０℃〜３５０℃で飽和水蒸気圧より高い圧力で加熱する手段と、引き抜き汚泥を好気性処理により分解する生物酸化槽と、前記可溶化装置から抜き出した可溶化した引き抜き汚泥を前記生物酸化槽に投入するとともに該生物酸化槽内の汚泥のｐＨを５〜９に調整する手段と、該生物酸化槽から抜き出した再転換汚泥を前記ｐＨを８〜１４に調整する手段に返送する手段とを備えたことを特徴とする汚泥減量装置。
- 引き抜き汚泥のｐＨを８〜１４に調整する手段と、ｐＨを調整された前記引き抜き汚泥を微生物易分解な状態に可溶化する第一可溶化装置と、該第一可溶化装置内の汚泥を１１０℃〜３５０℃で飽和水蒸気圧より高い圧力で加熱する手段と、引き抜き汚泥を好気性処理により分解する第一生物酸化槽と、前記第一可溶化装置から抜き出した可溶化した引き抜き汚泥を前記第一生物酸化槽に投入するとともに該第一生物酸化槽内の汚泥のｐＨを５〜９に調整する手段と、再転換汚泥を好気性処理により分解する第二生物酸化槽と、前記第一生物酸化槽から抜き出した再転換汚泥を前記第二生物酸化槽に投入する手段と、該第二生物酸化槽から抜き出した再再転換汚泥のｐＨを８〜１４に調整する手段と、ｐＨを調整された前記再再転換汚泥を微生物易分解な状態に可溶化する第二可溶化装置と、該第二可溶化装置内の汚泥を１１０℃〜３５０℃で飽和水蒸気圧より高い圧力で加熱する手段と、前記第二可溶化装置から抜き出した可溶化した再再転換汚泥を前記第二生物酸化槽に返送するとともに該第二生物酸化槽内の汚泥のｐＨを５〜９に調整する手段とを備えたことを特徴とする汚泥減量装置。
- 引き抜き汚泥のｐＨを８〜１４に調整する手段と、ｐＨを調整された前記引き抜き汚泥を微生物易分解な状態に可溶化する第一可溶化装置と、該第一可溶化装置内の汚泥を１１０℃〜３５０℃で飽和水蒸気圧より高い圧力で加熱する手段と、引き抜き汚泥を好気性処理により分解する生物酸化槽と、前記第一可溶化装置から抜き出した可溶化した引き抜き汚泥を前記生物酸化槽に投入するとともに該生物酸化槽内の汚泥のｐＨを５〜９に調整する手段と、該生物酸化槽から抜き出した再転換汚泥のｐＨを８〜１４に調整する手段と、ｐＨを調整された前記再転換汚泥を微生物易分解な状態に可溶化する第二可溶化装置と、該第二可溶化装置内の汚泥を１１０℃〜３５０℃で飽和水蒸気圧より高い圧力で加熱する手段と、前記第二可溶化装置から抜き出した可溶化した再転換汚泥を前記生物酸化槽に返送するとともに該生物酸化槽内の汚泥のｐＨを５〜９に調整する手段とを備えたことを特徴とする汚泥減量装置。
- 引き抜き汚泥のｐＨを８〜１４に調整する手段と、ｐＨを調整された前記引き抜き汚泥を微生物易分解な状態に可溶化する第一可溶化装置と、該第一可溶化装置内の汚泥を１１０℃〜３５０℃で飽和水蒸気圧より高い圧力で加熱する手段と、引き抜き汚泥を好気性処理により分解する第一生物酸化槽と、前記第一可溶化装置から抜き出した可溶化した引き抜き汚泥を前記第一生物酸化槽に投入するとともに該第一生物酸化槽内の汚泥のｐＨを５〜９に調整する手段と、該第一生物酸化槽から抜き出した再転換汚泥のｐＨを８〜１４に調整する手段と、ｐＨを調整された前記再転換汚泥を微生物易分解な状態に可溶化する第二可溶化装置と、該第二可溶化装置内の汚泥を１１０℃〜３５０℃で飽和水蒸気圧より高い圧力で加熱する手段と、再転換汚泥を好気性処理により分解する第二生物酸化槽と、前記第二可溶化装置から抜き出した可溶化した再転換汚泥を前記第二生物酸化槽に投入するとともに該第二生物酸化槽内の汚泥のｐＨを５〜９に調整する手段と、前記第二生物酸化槽から抜き出した再再転換汚泥を前記再転換汚泥のｐＨを８〜１４に調整する手段に返送する手段とを備えたことを特徴とする汚泥減量装置。
- 生物学的処理により有機性排水を分解する排水処理装置と、該排水処理装置から抜き出した引き抜き汚泥を微生物易分解な状態に可溶化する可溶化装置と、前記排水処理装置から抜き出した引き抜き汚泥のｐＨを８〜１４に調整する手段と、前記可溶化装置内の汚泥を１１０℃〜３５０℃で飽和水蒸気圧より高い圧力で加熱する手段と、引き抜き汚泥を好気性処理により分解する生物酸化槽と、前記可溶化装置から抜き出した可溶化した引き抜き汚泥を前記生物酸化槽に投入するとともに該生物酸化槽内の汚泥のｐＨを５〜９に調整する手段と、該生物酸化槽から抜き出した再転換汚泥を前記排水処理装置に返送する手段とを備えたことを特徴とする汚泥減量装置。
- 生物学的処理により有機性排水および可溶化した引き抜き汚泥を分解する排水処理装置と、該排水処理装置から抜き出した引き抜き汚泥を微生物易分解な状態に可溶化する可溶化装置と、前記排水処理装置から抜き出した引き抜き汚泥のｐＨを８〜１４に調整する手段と、前記可溶化装置内の汚泥を１１０℃〜３５０℃で飽和水蒸気圧より高い圧力で加熱する手段と、前記可溶化装置から抜き出した可溶化した引き抜き汚泥を前記排水処理装置に返送するとともに該排水処理装置の汚泥のｐＨを５〜９に調整する手段とを備えたことを特徴とする汚泥減量装置。
- 生物学的処理により有機性排水を分解する排水処理装置１と、該排水処理装置１から抜き出した引き抜き汚泥を微生物易分解な状態に可溶化する可溶化装置と、前記排水処理装置１から抜き出した引き抜き汚泥のｐＨを８〜１４に調整する手段と、前記可溶化装置内の汚泥を１１０℃〜３５０℃で飽和水蒸気圧より高い圧力で加熱する手段と、生物学的処理により有機性排水および可溶化した引き抜き汚泥を分解する排水処理装置２と、前記可溶化装置から抜き出した可溶化した引き抜き汚泥を前記排水処理装置２に投入するとともに該排水処理装置２内の汚泥のｐＨを５〜９に調整する手段と、該排水処理装置２から抜き出した引き抜き汚泥を前記引き抜き汚泥のｐＨを８〜１４に調整する手段に返送する手段とを備えたことを特徴とする汚泥減量装置。
- 生物学的処理により有機性排水を分解する排水処理装置１と、生物学的処理により有機性排水および可溶化した引き抜き汚泥を分解する排水処理装置２と、前記排水処理装置１から抜き出した引き抜き汚泥を前記排水処理装置２投入する手段と、前記排水処理処理２から抜き出した引き抜き汚泥を微生物易分解な状態に可溶化する可溶化装置と、前記排水処理装置２から抜き出した引き抜き汚泥のｐＨを８〜１４に調整する手段と、前記可溶化装置内の汚泥を１１０℃〜３５０℃で飽和水蒸気圧より高い圧力で加熱する手段と、前記可溶化装置から抜き出した可溶化した引き抜き汚泥を前記排水処理装置２に返送するとともに該排水処理装置２内の汚泥のｐＨを５〜９に調整する手段とを備えたことを特徴とする汚泥減量装置。
- 前記可溶化装置から抜き出した可溶化した前記引き抜き汚泥、前記再転換汚泥または前記再再転換汚泥を返送または投入する前記生物酸化槽、前記第一生物酸化槽、前記第二生物酸化槽、前記排水処理装置または前記排水処理装置２の少なくとも１つに代えて、可溶化した前記引き抜き汚泥、前記再転換汚泥または前記再再転換汚泥を嫌気性処理により分解する嫌気性処理装置、または好気性処理と嫌気性処理とを交互に行う間欠曝気槽を備えたことを特徴とする請求項２３〜３２いずれか１項記載の汚泥減量装置。
- 可溶化した前記引き抜き汚泥、前記再転換汚泥または前記再再転換汚泥からリンを除去する脱リン装置、窒素を除去する脱窒装置、酸化剤または光触媒で処理する酸化処理装置または凝集沈降装置の少なくとも１つを備えたことを特徴とする請求項２３〜３３いずれか１項記載の汚泥減量装置。
- 前記脱リン装置、脱窒装置、酸化処理装置または凝集沈降装置の少なくとも１つが前記可溶化装置、前記第一可溶化装置または前記第二可溶化装置を付属していることを特徴とする請求項３４記載の汚泥減量装置。
- 前記可溶化装置、前記第一可溶化装置または前記第二可溶化装置が、前記生物酸化槽、前記第一生物酸化槽、前記第二生物酸化槽、前記嫌気処理装置、又は間欠曝気槽の少なくとも一つに付属していることを特徴とする請求項２３〜３５いずれか１項記載の汚泥減量装置。
- 前記ｐＨを８〜１４に調整する手段がアルカリ添加であることを特徴とする請求項２３〜３６いずれか１項記載の汚泥減量装置。
- 前記アルカリが水酸化ナトリウムであることを特徴とする請求項３７記載の汚泥減量装置。
- 可溶化した前記引き抜き汚泥、前記再転換汚泥または前記再再転換汚泥に含まれる固形分を、前記生物酸化槽、前記第一生物酸化槽、前記第二生物酸化槽、前記排水処理装置または前記排水処理装置２に返送または投入する前に分離し、液体分のみを返送または投入する手段を備えたことを特徴とする請求項２３〜３８いずれか１項記載の汚泥減量装置。
- 前記分離した固形分を、前記可溶化装置、前記第一可溶化装置または前記第二可溶化装置内の汚泥を１１０℃〜３５０℃で飽和水蒸気圧より高い圧力で加熱する手段に返送することを特徴とする請求項３９記載の汚泥減量装置。
- 引き抜き汚泥、再転換汚泥または再再転換汚泥を好気性処理により分解する生物酸化槽、第一生物酸化槽、第二生物酸化槽、排水処理装置、嫌気処理装置または間欠曝気槽のいずれかと、該槽または装置から抜き出した前記汚泥を微生物易分解な状態に可溶化する可溶化装置と、前記槽または装置から抜き出した前記汚泥のｐＨを８〜１４に調整する手段と、ｐＨを調整した該汚泥を前記可溶化装置に投入する手段と、前記可溶化装置内の汚泥を１１０℃〜３５０℃で飽和水蒸気圧より高い圧力で加熱する手段と、該可溶化装置内の汚泥に超音波を作用させる超音波処理装置と、前記可溶化装置から抜き出した可溶化した前記汚泥を前記槽又は装置に返送するとともに該槽又は装置内の汚泥のｐＨを５〜９に調整する手段とを備えたことを特徴とする汚泥減量装置。
- 引き抜き汚泥のｐＨを８〜１４に調整する手段と、ｐＨを調整された前記引き抜き汚泥を微生物易分解な状態に可溶化する可溶化装置と、該可溶化装置内の汚泥を１１０℃〜３５０℃で飽和水蒸気圧より高い圧力で加熱する手段と、可溶化した前記引き抜き汚泥の所定量を、引き抜き汚泥を好気性処理により分解する生物酸化槽と、該生物酸化槽内の汚泥のｐＨを５〜９に調整する手段と、該生物酸化槽から再転換汚泥の少なくとも一部を抜き出す手段と、該抜き出した再転換汚泥を嫌気的処理により分解する嫌気性処理槽と、該嫌気性処理槽から再再転換汚泥の少なくとも一部を抜き出し該抜き出した再再転換汚泥を生物酸化槽に返送する手段とを備えたことを特徴とする汚泥減量装置。
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