JP3844771B1

JP3844771B1 - 活性汚泥の利用による汚泥減量方法

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Publication number: JP3844771B1
Application number: JP2005249030A
Authority: JP
Inventors: 隆浩栗岡; 真弓市川; 稔岡本
Original assignee: Diamond Engineering Co Ltd
Current assignee: Diamond Engineering Co Ltd
Priority date: 2005-08-30
Filing date: 2005-08-30
Publication date: 2006-11-15
Anticipated expiration: 2025-08-30
Also published as: JP2007061702A

Abstract

【課題】汚泥の発生の抑制効果が高く、且つ既存の排水処理施設に低コストで導入可能な汚泥減量方法を提供すること。
【解決手段】余剰汚泥を発生している活性汚泥群（Ｂ）の系に、該活性汚泥群（Ｂ）より自己消化速度が速い活性汚泥群（Ａ）を添加する。
【選択図】なし

Description

本発明は、各種の排水処理施設などから発生する有機物を含む汚泥を減量化する方法、詳しくは、性質の異なる活性汚泥を添加することにより余剰汚泥の発生を抑制する汚泥減量方法に関するものである。

一般的に、有機性物質を含む廃水の処理には、生物（バクテリア）を利用する処理方式が採用されている。この生物を利用する処理方式では、多量の余剰汚泥が発生している。
現在我が国では、循環型社会の形成を目指して廃棄物の減量化やリサイクルを総合的に推進している。この廃棄物の中でも、有機性及び無機性汚泥の割合は高く、また汚泥の内の約７０％が有機性汚泥である。この有機性汚泥のリサイクルや再資源化については、公共排水処理施設や大手事業所では、コンポスト化や堆肥化などが若干検討され始めているが、小規模な施設では殆ど何も行われていない。しかし、全国的に廃棄物の埋め立て地は受け入れ余力が少なくなり、新規の立地も難しいことから、汚泥処理費用も年ごとに増大してきており、汚泥の発生を簡便且つ安価に抑制できるシステムの開発が望まれている。

このような背景から多量に有機性汚泥を発生している排水処理施設において、その汚泥の発生抑制技術及び減量化技術の開発が行われており、その主なものとしては、生物群を生物的処理槽へ投入する生物法と、発生した汚泥の一部を物理化学的方法により可溶化し、得られた溶液を再び生物的処理槽へ戻して生物的処理する方法が挙げられる。前者の方法としては、微生物の資化作用と分泌酵素を利用した枯草菌や光合成菌の利用が経験的に行われてきた。また、近年では、養豚場の屎尿処理から開発された微生物群による汚泥減量化方法（特許文献１参照）が提案され、また好熱性細菌による汚泥減量化システム（特許文献２参照）が提案されている。また、後者の方法としては、物理化学的方法により汚泥中の生物の細胞を破壊し、汚泥の減量化を図る方法として、ミル法（特許文献３〜５参照）、オゾン法（特許文献６〜９参照）、超音波法（特許文献１０及び１１参照）、ウオータージェット法（特許文献１２〜１４参照）などが提案されている。

しかし、何れの技術も、汚泥発生率を従来の１０〜２０％にまで減量化可能としているが、殆ど実用化には至っていない。これは、生物法の場合、排水処理施設内の生物的処理槽に減量化菌を添加しても、槽内の菌相はあまり変動しない、あるいは継続的に添加しても優先化しない問題があり、実際の効果が明確でないためである。さらに紙などのセルロース成分に代表される固形成分は、生物的処理槽での分解が難しく減量化が困難である。

一方、ミル法、オゾン法、超音波法などの物理化学的処理方法の場合は、全般に装置が高価で、費用の面から実施が難しいという問題がある。加えてビーズと汚泥との摩擦により汚泥を可溶化するミル法は、汚泥スラリーの微細化効率は良いものの、可溶化率が低い上に装置の大型化が難しいとの問題がある。また、促進酸化法の一種であるオゾン法は、簡便で汚泥のみならず、難分解性物質の分解も同時に行えることから有益性は高いが、オゾン発生器が高価で、しかも排オゾンの処理装置も別途必要になる問題がある。また、超音波法は、汚泥の微細化率及び可溶化率ともに高いが、設備が極めて高価で、さらに超音波による熱や音の対策も必要になる。また、ウオータージェット法は、汚泥スラリーを高圧状態にした後、ノズルを介して水中に吹き出し、その際の圧力差により生じるキャビテーションで破壊する方法で、汚泥スラリーを微細化する能力は高いものの、汚泥の可溶化率はキャビテーションの発生量に依存するため、効果的な汚泥の破砕には高出力のポンプを必要とする。
このように、各汚泥発生抑制技術及び減量化技術には、一長一短があり、より画期的な技術の開発が期待されている。

特開平９−２４５号公報特開平９−２３４０６０号公報特開平１１−３００３９３号公報特開２０００−１６７５９７号公報特開２０００−３２５９８３号公報特開平９−２３４４９７号公報特開平１１−９０４９６号公報特開２００１−２５９６７８号公報特開２００１−３２７９９８号公報特開２００２−３６１２８１号公報特開２００３−２００１９８号公報特開２００１−２１２５９９号公報特開２００１−３１４８８７号公報特開２００３−１０８９０号公報

本発明は、このような実情を基に開発されたもので、汚泥の発生の抑制効果が高く、且つ既存の排水処理施設に低コストで導入可能な汚泥減量方法を提供することを目的とするものである。

本発明者等は、上記目的を達成すべく種々検討した結果、余剰汚泥が発生している排水処理施設の生物的処理槽（曝気槽）に、性質の異なる活性汚泥を添加することにより、余剰汚泥の発生を抑制できることを知見した。

本発明は、上記知見に基づいてなされたもので、余剰汚泥を発生している活性汚泥群（Ｂ）の系に、該活性汚泥群（Ｂ）とは異なる排水処理施設の活性汚泥群であって該活性汚泥群（Ｂ）より自己消化速度が速い活性汚泥群（Ａ）を添加することを特徴とする汚泥減量方法を提供するものである。

本発明の汚泥減量方法は、余剰汚泥が発生している排水処理施設の生物的処理槽（曝気槽）に、自己消化速度が速い他の活性汚泥群（Ａ）を添加するという非常に簡単な操作で余剰汚泥の発生を抑制することができ、従来の化学的・物理的処理を行う方法に比べて安価なシステムであり経済的である。排水処理における負担の軽減にもなり、経済的な効果も期待できる。また、生物を利用する処理方式の排水処理施設であれば如何なる既存の排水処理施設にも簡単に適用可能である。
また、上記活性汚泥群（Ａ）は、自然界に存在している全く安全な物質であり、従来の化学的処理を行う方法に比べて安全である。さらに、自然界における一般的な温度条件（２０℃〜３５℃）で実施可能であり、加温などの操作は不要である。

以下、本発明の汚泥減量方法を、その好ましい実施形態について詳述する。
本発明の汚泥減量方法は、生物を利用する処理方式の排水処理施設であれば如何なる排水処理施設にも適用可能であり、例えば、事業所系合併浄化槽、水産加工事業所の排水処理施設、食品工場の排水処理施設、食肉加工場の排水処理設備、畜産育成場の排水処理設備、農業集落排水処理施設、生活系排水処理施設などに好適に適用することができる。
本発明における活性汚泥群（Ｂ）は、上記排水処理施設で余剰汚泥を発生している活性汚泥群である。

また、上記活性汚泥群（Ｂ）に添加される活性汚泥群（Ａ）は、上記活性汚泥群（Ｂ）とは異なる排水処理施設の活性汚泥群であり、その自己消化速度が、上記活性汚泥群（Ｂ）の自己消化速度より速いものである。
上記活性汚泥群（Ａ）は、その自己消化速度が、上記活性汚泥群（Ｂ）の自己消化速度より１５０ｍｇ／ｌ・日以上速いものが好ましく、より好ましくは２００〜３００ｍｇ／ｌ・日速いものである。
また、上記活性汚泥群（Ａ）の自己消化速度は、３００ｍｇ／ｌ・日以上であることが好ましく、より好ましくは４００ｍｇ／ｌ・日以上、さらに好ましくは５００ｍｇ／ｌ・日以上である。

上記自己消化速度は、次のようにして求めた値である。
試料（活性汚泥）を仕込み、養分となる有機物質を加えない状態で、０．２μｍのフィルターを介して得られる空気を送り込んで曝気し、自己消化（内生呼吸・自己酸化）を促進させて、試料中の懸濁物質濃度を５日間測定し、その濃度変化の勾配を傾き係数として数値化した値が自己消化速度である。
即ち、自己消化速度（ｍｇ／ｌ・日）＝−（初期試料中の懸濁物質濃度−５日後の試料中の懸濁物質濃度）÷５で定義される。
上記活性汚泥群（Ａ）の例を図１に、上記活性汚泥群（Ｂ）の例を図２に、それぞれ示す。図１及び図２に示すように、自己消化５日後までの懸濁物質濃度変化が大きい活性汚泥が活性汚泥群（Ａ）であり、該変化が小さい活性汚泥が活性汚泥群（Ｂ）である。

尚、ある種の排水処理施設から採取された活性汚泥を自己消化させ濃縮汚泥として既に調整されている活性汚泥の自己消化速度を測定する場合は、そのままでは自己消化が進んでいて正しい値を得ることができないので、有機物質を含む餌を与えて増殖操作を実施し活動状態とし、その後、安定した状態を確認した後に、有機物質を除去し、曝気して、自己消化速度を測定する必要がある。餌は、濃縮汚泥１質量部に対して有機物質１質量部及び水８質量部の割合で加え、温度条件を２５〜３５℃の範囲で増殖を行わせる。

上記活性汚泥群（Ａ）の添加量は、上記活性汚泥群（Ｂ）に対して好ましくは４〜１００質量％、より好ましくは６〜４０質量％である。上記活性汚泥群（Ａ）の添加量により、汚泥減量効果を制御することが可能である。

上記活性汚泥群（Ａ）の添加方法としては、制限されるものではなく、例えば、活性汚泥群（Ｂ）が占める生物的処理槽に、所定量の活性汚泥群（Ａ）を直接投入することも可能であり、また、別に設けた貯槽に活性汚泥群（Ａ）を貯留し、活性汚泥群（Ａ）を徐々に、活性汚泥群（Ｂ）が占める生物的処理槽に添加することもできる。
また、別に設けた貯槽に活性汚泥群（Ａ）を投入し、さらに活性汚泥群（Ｂ）の一部を取り出して投入して混合し、この混合された混合活性汚泥群（Ａ＋Ｂ）を徐々に、活性汚泥群（Ｂ）が占める生物的処理槽に添加する方法も、混合系の活性汚泥群の汚泥減量能力を発揮させる条件として効率的で望ましい方法である。

本発明は、上記活性汚泥群（Ｂ）の系に上記活性汚泥群（Ａ）を添加するだけでよく、活性汚泥群（Ａ）及び活性汚泥群（Ｂ）は何れも自然界に存在する活性汚泥であるので、温度は常温で且つｐＨは通常の生物処理が実施されている条件であれば対応が可能であり、本発明を実施するに当たり、温度・ｐＨなどで特別の環境を準備することは不要である。

次に本発明をさらに具体的に説明するために実施例を挙げるが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

実施例１
活性汚泥群（Ａ）及び（Ｂ）として、図３に示す自己消化速度４１２ｍｇ／ｌ・日の活性汚泥群及び自己消化速度１６４ｍｇ／ｌ・日の活性汚泥群を用いた。これらの活性汚泥群を同量づつ混合し、空気により散気を行い、懸濁物質濃度初期条件を４，０００ｍｇ／ｌに調整して、活性汚泥群（Ａ＋Ｂ）混合系の懸濁物質濃度の変化を測定した。その結果を図４に示す。図４中、１が活性汚泥群（Ａ＋Ｂ）混合系の懸濁物質濃度の変化を示すグラフであり、２は活性汚泥群（Ａ）単独系の場合、３は活性汚泥群（Ｂ）単独系の場合のそれぞれの懸濁物質濃度の変化を示すグラフである。４は活性汚泥群（Ａ）と活性汚泥群（Ｂ）とを混合した場合に予想される懸濁物質濃度の変化として、活性汚泥群（Ａ）単独系の場合と活性汚泥群（Ｂ）単独系の場合との平均値を示すグラフである。
また、図４に示す各活性汚泥群の懸濁物質濃度の変化を、下記に定義する懸濁物質減量率で示すグラフを図５に示す。図５中、１が活性汚泥群（Ａ＋Ｂ）混合系の場合、２が活性汚泥群（Ａ）単独系の場合、３が活性汚泥群（Ｂ）単独系の場合のそれぞれのグラフであり、４が活性汚泥群（Ａ）単独系の場合と活性汚泥群（Ｂ）単独系の場合との平均値を示すグラフである。
Ｎ日後の懸濁物質減量率（％）＝〔（ＳＳ１−ＳＳＮ）／ＳＳ１〕×１００
但し、ＳＳ１は１日経過後の懸濁物質濃度（ｍｇ／ｌ）であり、ＳＳＮは、Ｎ日経過後の懸濁物質濃度（ｍｇ／ｌ）である。

実施例２
活性汚泥群（Ｂ）として、図２に示す自己消化速度２２７ｍｇ／ｌ・日の活性汚泥群を用いた以外は、実施例１と同様にして、懸濁物質濃度の変化を測定し、懸濁物質減量率を求めた。その結果を図６に示す。図６中、５が活性汚泥群（Ａ＋Ｂ）混合系の場合、６が活性汚泥群（Ａ）単独系の場合、７が活性汚泥群（Ｂ）単独系の場合のそれぞれのグラフであり、８が活性汚泥群（Ａ）単独系の場合と活性汚泥群（Ｂ）単独系の場合との平均値を示すグラフである。

実施例３
活性汚泥群（Ａ）として、図１に示す自己消化速度５７２ｍｇ／ｌ・日の活性汚泥群を用いた以外は、実施例１と同様にして、懸濁物質濃度の変化を測定し、懸濁物質減量率を求めた。その結果を図７に示す。図７中、９が活性汚泥群（Ａ＋Ｂ）混合系の場合、１０が活性汚泥群（Ａ）単独系の場合、１１が活性汚泥群（Ｂ）単独系の場合のそれぞれのグラフであり、１２が活性汚泥群（Ａ）単独系の場合と活性汚泥群（Ｂ）単独系の場合との平均値を示すグラフである。

実施例４
活性汚泥群（Ａ）として、図１に示す自己消化速度３６７ｍｇ／ｌ・日の活性汚泥群を用い、活性汚泥群（Ｂ）として、図２に示す自己消化速度１２７ｍｇ／ｌ・日の活性汚泥群を用いた以外は、実施例１と同様にして、懸濁物質濃度の変化を測定し、懸濁物質減量率を求めた。その結果を図８に示す。図８中、１３が活性汚泥群（Ａ＋Ｂ）混合系の場合、１４が活性汚泥群（Ａ）単独系の場合、１５が活性汚泥群（Ｂ）単独系の場合のそれぞれのグラフであり、１６が活性汚泥群（Ａ）単独系の場合と活性汚泥群（Ｂ）単独系の場合との平均値を示すグラフである。

上記の実施例１〜４から分かるように、本発明の活性汚泥群（Ａ＋Ｂ）混合系の場合は、活性汚泥群（Ａ）と活性汚泥群（Ｂ）とを混合した場合に予想される効果を上回る効果を奏する。

実施例５
本実施例は、食品加工における既設排水処理施設に本発明を適用した場合を示すものである。
上記既設排水処理施設は、流入原水ＢＯＤ値が５００〜８００ｍｇ／ｌと高く、余剰汚泥の発生率はＢＯＤ負荷の３５〜４０％である。また、この処理施設の活性汚泥群〔活性汚泥群（Ｂ）〕の自己消化速度は１０６ｍｇ／ｌ・日である。この処理施設に、活性汚泥群（Ａ）として、図１に示す自己消化速度４１２ｍｇ／ｌ・日の活性汚泥群を、上記活性汚泥群（Ｂ）に対して５質量％添加し、曝気槽中の懸濁物質濃度を継続的に測定した。その結果を図９に示す。
図９から分かるように、当初は懸濁物質濃度が２，５００〜３，０００ｍｇ／ｌに低下したが、その後、約２ヶ月で４，０００ｍｇ／ｌで安定し、４ヶ月間安定した状態を維持している。懸濁物質濃度が安定しているため、余剰汚泥の引抜は実施しなかった。
この結果、自己消化速度が高い活性汚泥群（Ａ）を、自己消化速度が低い活性汚泥群（Ｂ）に添加することにより、余剰汚泥の発生を抑制できることが確認された。

実施例６
活性汚泥群（Ａ）として、図１に示す自己消化速度５７２ｍｇ／ｌ・日の活性汚泥群を用い、活性汚泥群（Ｂ）として、図２に示す自己消化速度１６４ｍｇ／ｌ・日の活性汚泥群を用い、有機物として、１５％メタノール水溶液及び栄養剤を上記の活性汚泥群の単独系及び混合系に添加し、ＢＯＤ濃度の変化を測定した。その結果を図１０に示す。図１０中、１７が活性汚泥群（Ａ＋Ｂ）混合系の場合、１８が活性汚泥群（Ａ）単独系の場合、１９が活性汚泥群（Ｂ）単独系の場合のそれぞれのグラフである。また、図１０中、２０は添加した有機物のＢＯＤ累積濃度を示すグラフである。
図１０から分かるように、活性汚泥群（Ａ＋Ｂ）混合系のＢＯＤ処理能力は、自己消化速度が高い活性汚泥群（Ａ）単独系と、自己消化速度が低い活性汚泥群（Ｂ）単独系との常識的な加成性を示しているにもかかわらず、活性汚泥群（Ａ＋Ｂ）混合系では、余剰汚泥の発生を抑制できることは驚くべきことである。

本発明で活性汚泥群（Ａ）として用いられる活性汚泥群の自己消化速度の基本的状態を示すグラフである。本発明で活性汚泥群（Ｂ）として用いられる活性汚泥群の自己消化速度の基本的状態を示すグラフである。実施例１で用いた活性汚泥群の自己消化速度の基本的状態を示すグラフである。実施例１で測定した活性汚泥群の懸濁物質濃度の変化を示すグラフである。実施例１で測定した活性汚泥群の懸濁物質減量率の変化を示すグラフである。実施例２で測定した活性汚泥群の懸濁物質減量率の変化を示すグラフである。実施例３で測定した活性汚泥群の懸濁物質減量率の変化を示すグラフである。実施例４で測定した活性汚泥群の懸濁物質減量率の変化を示すグラフである。実施例５における曝気槽中の懸濁物質濃度の変化を示すグラフである。実施例６で測定した活性汚泥群それぞれのＢＯＤ濃度の変化を示すグラフである。

Claims

余剰汚泥を発生している活性汚泥群（Ｂ）の系に、該活性汚泥群（Ｂ）とは異なる排水処理施設の活性汚泥群であって該活性汚泥群（Ｂ）より自己消化速度が速い活性汚泥群（Ａ）を添加することを特徴とする汚泥減量方法。
上記活性汚泥群（Ａ）の自己消化速度が、３００ｍｇ／ｌ・日以上である、請求項１記載の汚泥減量方法。
上記活性汚泥群（Ａ）の自己消化速度が、上記活性汚泥群（Ｂ）の自己消化速度より１５０ｍｇ／ｌ・日以上速い、請求項１又は２記載の汚泥減量方法。
上記活性汚泥群（Ａ）の添加量が、上記活性汚泥群（Ｂ）に対して４〜１００質量％である、請求項１〜３の何れかに記載の汚泥減量方法。
上記活性汚泥群（Ｂ）が、事業所系合併浄化槽、水産加工事業所の排水処理施設、食品工場の排水処理施設、食肉加工場の排水処理設備、畜産育成場の排水処理設備、農業集落排水処理施設又は生活系排水処理施設における活性汚泥群である、請求項１〜４の何れかに記載の汚泥減量方法。