JP4040066B2

JP4040066B2 - 余剰汚泥の濃縮方法および汚泥凝集補助剤

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Publication number: JP4040066B2
Application number: JP2006089436A
Authority: JP
Inventors: 一郎成田
Original assignee: 一郎成田
Priority date: 2006-03-28
Filing date: 2006-03-28
Publication date: 2008-01-30
Anticipated expiration: 2026-03-28
Also published as: JP2007260572A

Description

この発明は余剰汚泥の濃縮方法および汚泥凝集補助剤、詳しくは下水などの有機性汚水（以下、汚水）を好気性微生物により処理する活性汚泥処理設備に付随した貯留槽内の余剰汚泥の濃縮方法および汚泥凝集補助剤に関する。

好気性微生物を利用し、下水や有機性の産業排水などの有機性汚水に溶けている有機物を、吸着、分解、沈澱させる特許文献１のような活性汚泥処理方法が知られている。
特許文献１の活性汚泥処理方法は、主に、曝気工程と沈澱工程とを有している。
曝気工程とは、汚水を入れた曝気槽内で曝気しながら好気性微生物を増殖させ、汚水中の有機物を好気性微生物の栄養源として処理する工程である。この曝気処理により、曝気槽内の汚水は、好気性微生物の集合体である活性汚泥が均一に分散された懸濁汚泥となる。
また、沈澱工程とは、曝気槽で造られた懸濁汚泥の一部を沈澱槽に引き込み、沈澱槽内で所定の滞留時間をかけて活性汚泥を沈澱させるとともに、上澄み液の処理水を得る工程（固液分離工程）である。沈澱槽内に沈澱した活性汚泥は、返送汚泥として曝気槽に戻されて再使用される。一方、処理水は沈殿槽の外に排出され、ｐＨ調整などの最終処理が行われた後、河川に放流される。これらの曝気槽および沈澱槽は、活性汚泥処理設備の一部を構成する。

沈殿槽内で余剰の活性汚泥（余剰汚泥）が発生した場合には、余剰汚泥を返送汚泥から抜き取って貯留槽に貯留し、６時間〜２，３日間かけて余剰汚泥を沈殿させ、上澄み液を排出する。その後、沈殿した濃縮余剰汚泥に、パックと称されるポリ塩化アルミニウム、塩化第二鉄などの汚泥凝集剤を点滴して脱水機により脱水し、含水率８０％程度の脱水ケーキとする（脱水工程）。脱水ケーキは廃棄処分されたり、コンクリートや陶磁器の原料の一部または肥料などとしてリサイクルされる。
特開平６−３９３９６号公報

ところで、沈澱工程においては、所定の滞留時間が経過しても、沈澱槽内で活性汚泥の沈降が始まらない膨化現象（バルキング現象）が生じることがある。その原因としては、(1) 懸濁汚泥中での糸状菌の発生、(2) 活性汚泥の量に対して有機物の量が多すぎる流入水の高濃度状態、(3) 曝気槽および沈澱槽の各容量を超えた汚水の流入などが挙げられる。
膨化現象が発生すると、懸濁汚泥中の汚泥密度は極めて低下する。しかも、これに起因して返送汚泥から抜き取られた余剰汚泥の汚泥濃度も低下する。そのため、貯留槽では、余剰汚泥が沈殿しないため、上澄み液を抜くことによる濃縮化が不可能となる。

また、凝集攪拌槽では、余剰汚泥にパックと称される汚泥凝集剤を点滴しているが、高い凝集率を得るため、多量の汚泥凝集剤を使用しなければならず、コスト高を招いていた。しかも、このように汚泥凝集剤を添加して余剰汚泥を凝集するだけでは、脱水機の濾布が目詰まりし易かった。
さらに、動物性有機物が汚水に含まれている場合、殊に夏季にあっては悪臭が発生していた。

そこで、発明者は、鋭意研究の結果、日本酒の醸造過程から得られる使用済み活性炭に着目した。すなわち、それまでは産業廃棄物として廃棄処分されていた使用済み活性炭を、貯留槽内の余剰汚泥に添加してみたところ、短時間で余剰汚泥中の活性汚泥が凝集し、膨化が解消された。また、この使用済み活性炭は、好気性微生物の栄養となる酒粕を含むため、曝気槽内で好気性微生物の繁殖を増進させ、余剰汚泥中の活性汚泥を貯留槽内でも分解可能になることを知見し、この発明を完成させた。

この発明は、貯留槽内での余剰汚泥の膨化を解消することができ、しかも、貯留槽内での好気性微生物による余剰汚泥の処理増進、高い防臭性、濾布の目詰まり防止および使用済み活性炭の再利用をそれぞれ図ることができる余剰汚泥の濃縮方法および汚泥凝集補助剤を提供することを目的としている。
また、この発明は、汚泥凝集剤の凝集攪拌槽への点滴量を低減させ、これにより余剰汚泥の凝集コストを低下させることができる余剰汚泥の濃縮方法を提供することを目的としている。

請求項１に記載の発明は、好気性微生物の集合体としての活性汚泥と、汚水とが混合される曝気槽内で、前記好気性微生物を曝気しながら増殖させ、汚水中の有機物を処理する曝気工程と、曝気によって前記活性汚泥が汚水中に均一に分散された懸濁汚泥が、前記曝気槽から沈澱槽に移送され、該沈澱槽内で懸濁汚泥中の活性汚泥を沈澱させ、該沈殿した活性汚泥の一部を返送汚泥として前記曝気槽に返送する沈澱工程と、前記返送中の返送汚泥から曝気工程での使用分を除いて残った余剰汚泥を抜き取って貯留槽に貯留し、該貯留槽内で余剰汚泥を沈殿させる貯留工程とを備えた余剰汚泥の濃縮方法において、前記貯留工程では、日本酒の醸造過程のうち、新酒を濾過する澱引作業により得られた使用済み活性炭を、前記余剰汚泥に添加する余剰汚泥の濃縮方法である。

請求項１に記載の発明によれば、貯留工程で、貯留槽の余剰汚泥に使用済み活性炭を添加すると、余剰汚泥に分散された活性汚泥を使用済み活性炭が吸着し、これを凝集して貯留槽内に沈降させる。
例えば、貯留槽内で膨化のために、余剰汚泥が沈殿しないとき、使用済み活性炭を貯留槽に投入すれば、上述したように使用済み活性炭が活性汚泥を吸着してこれを沈下させ、膨化が解消される。これにより、多量の上澄み液を排出することができ、その分、余剰汚泥をより濃縮することができる。

しかも、使用済み活性炭は産業廃棄物であるため、凝集効果を高める目的でこれを余剰汚泥に多量に投入しても、凝集に要するコストは高まらず、かつこの使用済み活性炭の再利用も図れる。
また、使用済み活性炭には、醸造中の日本酒に含まれる澱粉、糖分、麹が豊富に吸着されている。これらは、好気性微生物に対して好適な栄養分となる。そのため、使用済み活性炭の貯留槽への添加により、貯留槽内での好気性微生物の繁殖が増進される。これにより、従来はそれほど期待することができなかった貯留槽内での余剰汚泥（活性汚泥）の分解を、十分に行うことができる。その結果、脱水後に生じる産業廃棄物の一種である脱水ケーキの量を減らし、脱水ケーキの処分コストを低下させることができる。

さらに、余剰汚泥が動物性有機物などを含む場合には、使用済み活性炭に存在する多数の微細孔がその臭気成分を捕獲する。これにより、使用済み活性炭の防臭効果が発揮される。
さらにまた、このように使用済み活性炭を余剰汚泥に添加すれば、余剰汚泥の凝集量が増えて脱水機の濾布上に堆積する余剰汚泥の量（嵩）も高まる。その結果、濾材の目詰まりを防止できるとともに、脱水機による余剰汚泥の脱水性が高まり脱水時間が短縮する。これにより、脱水コスト（電気料および人件費など）の低減を図ることができる。

有機性汚水としては、例えば下水、し尿、有機性の産業排水（各種の食品工場からの排水など）を採用することができる。有機物としては、できるだけ油分が除去されたものを採用することができる。
好気性微生物としては、例えば硝化細菌（亜硝酸菌、硝酸菌など）、その他、ズーグレア、フザリウム、ボルティセラなどの原生動物を採用することができる。
曝気槽内での曝気の方法は任意である。例えば、多孔性散気板や多孔性散気管などを用いた散気方式を採用することができる。また、多数枚の羽根を放射状に配置した回転羽根やロータなどを使用する機械攪拌式を採用することができる。
沈澱工程には、沈澱槽に沈澱した活性汚泥を曝気槽に返送汚泥として戻す工程が含まれている。
貯留槽内に沈殿した余剰汚泥は、その後、脱水機により脱水される。脱水機としては、例えば加圧脱水機、真空脱水機、ベルトプレス脱水機、遠心脱水機、スクリュープレス脱水機などを採用することができる。

日本酒の醸造プロセスでは、主に、精米工程、洗米工程、浸漬工程、蒸米工程、麹工程、酵母工程、仕込み（醪の完成）工程および製品化工程の７つの工程が順次施される。
このうち、仕込み工程にあっては粥状の醪が得られる。この粥状の醪は圧搾機により搾られ、酒粕（固形物）と新酒（液体）とに分離される。
新酒には、酵母の死骸（澱）や分離できなかった残存物が含まれている。そこで、新酒に若干の粉末活性炭を添加し、粉末活性炭に澱や残存物を吸着させたのち、新酒を濾過して使用済みの活性炭を除去する澱引作業が行われている。この発明では、この澱引作業によって得られた使用済み活性炭を利用する。

使用済み活性炭の粒径は任意である。
使用済み活性炭は多数の微細孔を有しており、これらの微細孔には日本酒（醪）の成分が吸着されて粘土状となっている。使用済み活性炭に吸着された日本酒の成分としては、澱粉、糖分、麹（米麹）、酵母（澱を含む）、麹および酵母の働きを助ける微量金属（カリウム、リン酸、マグネシウムなど）、酵素の溶出を助ける微量金属（カルシウム、クロムなど）、各種のアミノ酸類、コハク酸、リンゴ酸、乳酸、アルコールなどが挙げられる。

使用済み活性炭の余剰汚泥への添加量は任意である。余剰汚泥中の活性汚泥の濃度、使用済み活性炭の粒度、使用済み活性炭に吸着された日本酒成分などに応じて適宜増減される。例えば、余剰汚泥１ｍ^３当たり１〜５ｋｇ、好ましくは２〜５ｋｇである。
使用済み活性炭は、常時、貯留槽内の余剰汚泥に対して一定量が存在するように、余剰汚泥に添加してもよい。また、貯留槽において、余剰汚泥の沈降が始まらないときだけ、使用済み活性炭を貯留槽の余剰汚泥に添加してもよい。

請求項２に記載の発明は、前記使用済み活性炭を、余剰汚泥に添加される汚泥凝集剤の凝集補助剤とした請求項１に記載の余剰汚泥の濃縮方法である。

請求項２に記載の発明によれば、余剰汚泥に汚泥凝集剤を添加することで、余剰汚泥が凝集して凝集フロックを形成するとともに、使用済み活性炭の添加によってその凝集を補助し、凝集フロックが拡大する。これにより、凝集攪拌槽への汚泥凝集剤の点滴量を低減させることができ、余剰汚泥の凝集コストを低下させることができる。

汚泥凝集剤としては、例えば、各種の無機凝集剤（ポリ塩化アルミニウム、ポリ硫酸第２鉄（ポリ鉄）、塩化第２鉄、硫酸バンドなど）を採用することができる。その他、各種のカチオン系高分子凝集剤（ジメチルアミノエチルアクリレート、ジメチルアミノエチルメタクリレートの塩化メチル４級化物、アクリルアミド共重合体など）、各種のアニオン系高分子凝集剤（ポリアクリルアミド部分加水分解物、アニオン性モノマーの共重合体、アニオン性モノマーとノニオン性モノマーとの共重合体など）、各種のノニオン系高分子凝集剤（アクリルアミド、メタクリルアミド、メタアクリロニトリル、酢酸ビニルなど）を採用することができる。

請求項３に記載の発明は、好気性微生物の集合体としての活性汚泥と汚水とが混合される曝気槽内で、前記好気性微生物を曝気しながら増殖させ、汚水中の有機物を処理し、その後、曝気によって前記活性汚泥が汚水中に均一に分散された懸濁汚泥を沈澱槽に移送し、該沈殿槽内で沈殿した懸濁汚泥中の活性汚泥の一部を返送汚泥として前記曝気槽に返送する際、前記返送汚泥中から曝気工程で使用される分の活性汚泥を除いて残った余剰汚泥を抜き取って貯留槽に貯留し、該貯留槽内で前記余剰汚泥を沈殿させるときに、該余剰汚泥の早い沈殿を促す汚泥凝集補助剤において、前記汚泥凝集補助剤が、日本酒の醸造過程のうち、新酒を濾過する澱引作業により得られた使用済み活性炭である汚泥凝集補助剤である。

請求項３に記載の発明によれば、貯留槽内で余剰汚泥を沈殿させる際、汚泥凝集補助剤として余剰汚泥に使用済み活性炭を添加する。これにより、貯留槽内での余剰汚泥の沈降速度を上げることができる。しかも、貯留槽内での好気性微生物による余剰汚泥の処理増進、高い防臭性、脱水機運転時の濾布の目詰まり防止および使用済み活性炭の再利用をそれぞれ図ることができる。さらに、汚泥凝集剤の余剰汚泥への添加量を低減させることができ、これにより余剰汚泥の凝集コストの低下も図れる。

請求項１に記載の余剰汚泥の濃縮方法および請求項３に記載の汚泥凝集補助剤によれば、余剰汚泥の濃縮方法の貯留工程で貯留槽内の余剰汚泥に、日本酒の醸造過程のうち、新酒を濾過する澱引作業により得られる使用済み活性炭を添加するようにしたので、貯留槽内での余剰汚泥の膨化を解消し、使用済み活性炭の再利用を図ることができる。

特に、請求項２に記載の余剰汚泥の濃縮方法および請求項３に記載の汚泥凝集補助剤によれば、凝集攪拌槽へ点滴される汚泥凝集剤とともに使用済み活性炭を余剰汚泥に添加するので、汚泥凝集剤の添加量を低減させることができ、これにより余剰汚泥の凝集コストの低下も図れる。

以下、この発明の実施例を具体的に説明する。ここでは、冷凍食品工場（具体的には海老、魚介類の加工工場）から排出された汚水を活性汚泥により処理する活性汚泥処理方法およびそれに付随する脱水機の凝集攪拌槽に使用される汚泥凝集補助剤を例にとる。

図１において、１０はこの発明の実施例１に係る余剰汚泥の濃縮方法が適用された活性汚泥処理設備で、この活性汚泥処理設備１０は、主に、冷凍食品工場から排出された汚水中で好気性微生物を曝気しながら増殖させる曝気槽１１と、曝気後の懸濁汚泥を貯液して活性汚泥を沈澱させる一方、上澄み液の処理水を排出する沈澱槽１２と、沈澱槽１２に沈澱した活性汚泥の一部を返送汚泥として曝気槽１１に返送する途中、返送汚泥の中から曝気工程での使用分を除いて残った余剰汚泥を抜き取り貯留する貯留槽１３と、貯留槽１３内で沈殿した余剰汚泥を脱水する脱水機３０とを備えている。

曝気槽１１内では、汚水と、好気性微生物が集合した活性汚泥とが混合され、好気性微生物を曝気しながら増殖させ、汚水中の有機物を処理する。
曝気槽１１には、曝気用の散気手段１４が設けられている。散気手段１４は、曝気槽１１の底部に配置された多孔性散気管１５と、槽外に配置された圧縮空気発生機１６とを有している。多孔性散気管１５と圧縮空気発生機１６の圧縮空気排出部とは、エア供給管１７により連通されている。圧縮空気発生機１６により発生した圧縮空気は、エア供給管１７を通して多孔性散気管１５から曝気槽１１の汚水中に散気される。これにより、曝気槽１１内の好気性微生物を曝気しながら増殖させ、汚水中の有機物を処理する。

また、沈澱槽１２内には、曝気により活性汚泥が均一に分散された懸濁汚泥の一部が、汚泥供給管１８を通して、曝気槽１１から引き込まれる。その後、沈澱槽１２では、所定の滞留時間が経過することで、懸濁汚泥中に分散された活性汚泥が沈澱するとともに、上澄み液としての処理水が生じる。
沈澱槽１２の底部と曝気槽１１の底部とは、スラリーポンプ３１が設けられた返送管１９により連通されている。これにより、沈澱槽１２に沈澱した活性汚泥は曝気槽１１に返送汚泥として戻される。また、返送管１９の上流部には、先部が貯留槽１３に連通され、スラリーポンプ３２が設けられた分岐管２０の元部が連通されている。

曝気による好気性微生物の増殖で活性汚泥の量が増大すると、曝気槽１１内で均一に曝気された活性汚泥のうち、返送管１９を通して曝気槽１１に戻される活性汚泥の一部が、分岐管２０により余剰汚泥として抜き取られ、貯留槽１３に貯留される。なお、図示しないものの汚泥供給管１８、返送管１９および分岐管２０には、流量調整弁がそれぞれ配設されている。また、スラリーポンプ（エアーリフトポンプ）３１は、スラリーポンプ３２より高出力となっている。
貯留槽１３には、使用済み活性炭ｂの投入後、前記圧縮空気発生機１６により発生した圧縮空気が、別のエア供給管１７ａを通して供給される。これにより、使用済み活性炭ｂと、余剰汚泥とが攪拌混合される。その後、所定時間静置（放置）することで、余剰汚泥中に分散した活性汚泥（以下、被脱水汚泥）が沈澱し、上澄み液としての処理水が生じる。上澄み液は、ポンプ圧送されて河川へ排出される。

被脱水汚泥は、汚泥ポンプ３３を有した汚泥排出管３４を通して、脱水機３０に圧送される。ここでは、被脱水汚泥が脱水され、含水率８０％程度の脱水ケーキとなる。脱水機３０は、被脱水汚泥を吸引脱水するバキューム方式の第１の脱水部３５と、吸引脱水後の被脱水汚泥を、ローラ圧縮により２次脱水するプレス方式の第２の脱水部３６と、両脱水部３５，３６に跨がって配置され、第１の脱水部３５から第２の脱水部３６へ被脱水汚泥を連続的に移送する汚泥コンベア３７とを備えている。
まず、汚泥コンベア３７を具体的に説明する。汚泥コンベア３７は、第２の脱水部３６に配置され、駆動モータＭが回転軸に連結されたヘッドローラ３８と、第１の脱水部３７に配置され、ヘッドローラ３８に従動するテールプーリ３９と、両ローラ３８，３９間に架け渡された無端濾布４０とを有している。

汚泥コンベア３７の第２の脱水部３６側には、第１〜第３のガイドローラ４１〜４３が配設されている。第１のガイドローラ４１は、テールプーリ３９より上方に配置されている。また、第２のガイドローラ４２は、第１のガイドローラ４１の略直下で、かつヘッドローラ３８およびテールプーリ３９と略同じ高さに配置されている。第３のガイドローラ４３は、第２のガイドローラ４２とヘッドローラ３８との略中間位置の直下に配置されている。
駆動モータＭによりヘッドローラ３８を回転させると、無端濾布４０が両ローラ３８，３９間で回転（周転）する。ここでは、無端濾布４０のうち、被脱水汚泥が載置される濾布部分（上半部）を往きベルト部４０ａとし、被脱水汚泥が載置されない濾布部分（下半分）を返りベルト部４０ｂとする。

次に、第１の脱水部３５を詳細に説明する。
第１の脱水部３５は、貯留槽１３から凝集攪拌槽４５ａへポンプアップされた被脱水汚泥を一旦貯留する汚泥投入部４５と、汚泥投入部３８の直下に上流部が配置され、下流（第２の脱水部３６の方向）に向かうほど徐々に上方へ傾斜した吸引ホッパ４６と、吸引ホッパ４６の上端部（下流部）に連通された吸引管４７を通して、吸引ホッパ４６の内部空間を負圧化する吸引ファン４８と、吸引ホッパ４６の下方に配置され、吸引脱水時に往きベルト部４０ａを通って吸引ホッパ４６内に落下した水（被脱水汚泥中の水分）を、水回収パイプ４９ａを通して一旦貯留するリサクルタンク４９と、吸引ホッパ３９の直下で、リサイクルタンク４９内の水を返りベルト部４０ｂの略長さ方向の中間部の下面に、洗浄パイプ５０を通って洗浄パイプ５０の先端部（上端部）に設けられたノズル５１から噴射し、無端濾布４０をシャワー洗浄する洗浄ポンプ５２とを備えている。

第１の脱水部３５での吸引脱水時、被脱水汚泥は、汚泥投入部４５から往きベルト部４０ａのテールプーリ３９側の端部上に自然落下する。次に、無端濾布４０の回転に伴い、被脱水汚泥はヘッドプーリー３８側へ徐々に上昇しながら移送される。このとき、被脱水汚泥中の水分が、吸引ファン４８の負圧力によって往きベルト部４０ａを通して吸引ホッパ４６へ吸引される。次いで、この水は、水回収パイプ４９ａからリサクルタンク４９に一旦貯留された後、洗浄ポンプ５２の圧送力により洗浄パイプ５０を通過し、ノズル５１から返りベルト部４０ｂの略長さ方向の中間部の下面へ噴射される。これにより、無端濾布４０が洗浄される。

次に、第２の脱水部３６を具体的に説明する。
第２の脱水部３６は、往きベルト部４０ａのうち、第１のガイドローラ４１と第２のガイドローラ４２とヘッドローラ３８との間の部分に回転自在に設けられ、往きベルト部４０ａ上の被脱水汚泥を二次脱水（加圧脱水）するメインドラム４４と、ヘッドローラ３８の直上付近に配置され、先端をメンドラム４４の外周面に当接することで、この外周面から加圧脱水後の脱水ケーキを掻き落とすスクレーパ５３と、掻き落とされた脱水ケーキの落下方向を案内するケーキシュート５４とを備えている。
無端濾布４０の直下には、無端濾布４０から落下した水を受ける大型のロート形状を有した水回収パン３７ａが配置されている。水回収パン３７ａの下端部には、排水部３７ｂが形成されている。

第２の脱水部３６での加圧脱水時、無端濾布４０のさらなる回転により、被脱水汚泥が、往きベルト部４０ａのうち、第１のガイドローラ４１と第２のガイドローラ４２とヘッドローラ３８との間の部分に達する。ここで、メインドラム４４の押圧力により、被脱水汚泥が二次脱水（加圧脱水）される。脱水後の水は、往きベルト部４０ａの下面（裏面）から落下し、無端濾布４０の直下に配置された水回収パン３７ａに貯留される。加圧脱水された被脱水汚泥は含水率８０％程度の脱水ケーキとなる。そして、スクレーパ５３によりメインドラム４４の外周面から掻き落とされる。その後、脱水ケーキはケーキシュート５４を経て脱水機３０から排出される。

次に、この発明の実施例１に係る余剰汚泥の濃縮処理施設に付随する貯留槽で使用される汚泥凝集補助剤および凝集攪拌槽に点滴する汚泥凝集剤を説明する。
ここでは、ポリ塩化アルミニウム製の汚泥凝集剤ａが採用されている。汚泥凝集剤ａは、余剰汚泥１ｍ^３当たり５５０ｃｃが点滴される。使用済み活性汚泥ｂを添加しない場合の汚泥凝集剤ａの点滴量は３〜５倍となる。
また、汚泥凝集補助剤としては、日本酒の醸造プロセスの一部を構成する仕込み工程のうち、澱引作業によって得られた使用済み活性炭ｂが使用される。仕込み工程で粥状の醪を圧搾機により搾ると、酒粕と新酒とに分離される。しかしながら、新酒には酵母の澱や分離できなかった残存物が含まれている。そこで、搾り立ての新酒に若干量の粉末活性炭を添加し、これらを粉末活性炭に吸着して除去する。その後、新酒を濾過して使用済みの活性炭ｂを取り除く。この使用済み活性炭ｂを除去する作業が澱引作業である。

使用済み活性炭ｂの平均粒径は０．５ｍｍ以下である。使用済み活性炭ｂは、余剰汚泥１ｍ^３当たり２〜５ｋｇが添加される。
使用済み活性炭ｂは多数の微細孔を有しているが、これらの微細孔には日本酒（醪）の成分が吸着されている。これにより、使用済み活性炭ｂは粘土状となっている。
使用済み活性炭ｂに吸着された日本酒の成分としては、澱粉、糖分、麹（米麹）、酵母（澱を含む）、麹および酵母の働きを助ける微量金属（カリウム、リン酸、マグネシウムなど）、酵素の溶出を助ける微量金属（カルシウム、クロムなど）、各種のアミノ酸類、コハク酸、リンゴ酸、乳酸、アルコールなどが含まれている。

次に、活性汚泥処理設備１０を使用した実施例１の余剰汚泥の濃縮方法を説明する。
この余剰汚泥の濃縮方法は、順次行われる、曝気槽１１を利用した曝気工程と、沈殿槽１２の底部に懸濁汚泥を沈殿させ、かつ懸濁汚泥中の活性汚泥を返送管１９を通して沈殿槽１２に返送する沈殿工程と、返送汚泥の一部の余剰汚泥を貯留し、固液分離する貯留工程と、貯留槽１３から排出された被脱水汚泥を脱水機３０により脱水する脱水工程とを備えている。

曝気工程では、曝気槽１１内に、食品工場から排出された汚水と、好気性微生物の集合体である活性汚泥とが混合され、好気性微生物を曝気しながら増殖させ、汚水中の有機物を処理する。曝気は、散気手段１４を作動させて行う。すなわち、圧縮空気発生機１６により発生した圧縮空気を、エア供給管１７を通して、曝気槽１１の底部に配置された多孔性散気管１５から、曝気槽１１内の汚水中に散気される。
曝気により活性汚泥が汚水中に均一に分散された懸濁汚泥の一部は、曝気槽１１から汚泥供給管１８を通して沈澱槽１２内に引き込まれる。沈澱槽１２内では、所定の滞留時間が経過することで、懸濁汚泥中に分散した活性汚泥が沈澱槽１２の底部に沈澱する。また、上澄み液として、沈澱槽１２の上部から処理水が排出される。
沈澱槽１２の底部と曝気槽１１内とは、返送管１９により連通されている。そのため、沈澱槽１２に沈澱した活性汚泥は、返送汚泥として曝気槽１１へ徐々に戻される。また、余剰の活性汚泥が発生した場合には、返送管１９の途中から分岐管２０を通して、その余剰分の活性汚泥（余剰汚泥）を抜き取り、これを貯留槽１３に貯留する。

貯留槽１３内に膨化した余剰汚泥が存在する場合には、貯留槽１３の余剰汚泥中に、余剰汚泥１ｍ^３当たり２〜５ｋｇの使用済み活性炭ｂを添加する。そして、圧縮空気発生機１６からの圧縮空気により、これを３０分間攪拌混合する。その後、６０分間静置することで余剰汚泥が凝集し、凝集フロックが形成されて徐々に拡大され、余剰汚泥が貯留槽１３の底部に大量に沈殿する。

これにより、貯留槽１３内にある余剰汚泥の膨化を解消することができる。その結果、より多くの上澄み液を排出することができ、その分、より高濃度な被脱水汚泥が得られる。よって、脱水工程では短時間で効率良く脱水することができる。しかも、使用済み活性炭ｂは産業廃棄物であるので、使用済み活性炭ｂを余剰汚泥に多量に投入しても、凝集に要するコストは高騰しない。
また、余剰汚泥が動物性有機物を含む場合には、使用済み活性炭ｂに存在する多数の微細孔がその臭気成分を捕獲し、防臭効果を発揮することができる。使用済み活性炭ｂを余剰汚泥に添加すれば、余剰汚泥の凝集量が増え、無端濾布４０上に堆積する余剰汚泥の量（嵩）が高まる。その結果、無端濾布４０の目詰まりを防止することができる。これにより、無端濾布４０の時間的な洗浄間隔（洗浄スパン）を長くすることができる。しかも、脱水機３０による余剰汚泥の脱水効果が高まり、脱水時間を従来の１／３〜１／５まで短縮することができる。よって、脱水工程のランニングコストを低減でき、使用済み活性炭ｂの添加により汚泥凝集剤ａの添加量の低減が図れ、余剰汚泥の凝集コストも低減することができる。

また、使用済み活性炭ｂには、醸造中の日本酒（醪）に含まれる澱粉、糖分、麹といった好気性微生物には好適な栄養分が豊富に吸着されている。そのため、使用済み活性炭ｂを貯留槽１３に添加することで、貯留槽１３内において好気性微生物の繁殖を増進させ、貯留槽１３内で余剰汚泥を分解することができる。これにより、従来にあってはそれほど期待することができなかった貯留槽１３内での余剰汚泥の分解を、十分に行うことができる。その結果、脱水処理後に発生する産業廃棄物である脱水ケーキの量を低減させることができる。

脱水機３０では、駆動モータＭにより無端濾布４０が常時回転している。貯留槽１３の底部に沈殿した被脱水汚泥は、汚泥排出管３４を通して、汚泥ポンプ３３により脱水機３０の凝集攪拌槽４５ａへポンプアップされ、オーバーフローしながら汚泥投入部４５に供給される。その後、被脱水汚泥は第１の脱水部３５において、吸引脱水される。すなわち、被脱水汚泥は、汚泥投入部４５から往きベルト部４０ａのテールプーリ３９側の端部上に自然落下し、それから無端濾布４０の回転に伴い、ヘッドプーリー３８側へ徐々に上昇しながら移送される。このとき、吸引ファン４８の負圧力により吸引ホッパ４６内が負圧化し、濾布である往きベルト部４０ａを通して、被脱水汚泥中の水分が吸引ホッパ４６に吸引される。吸引された水は、水回収パイプ４９ａを通して、一旦、リサクルタンク４９に貯留された後、洗浄ポンプ５２の圧送力により洗浄パイプ５０を通してノズル５１から、返りベルト部４０ｂの略長さ方向の中間部の下面に洗浄水として噴射される。これにより、無端濾布４０がシャワー洗浄される。

吸引脱水後の被脱水汚泥は、無端濾布４０の回転がさらに進行することで、第２の脱水部３６へ達する。ここでは、被脱水汚泥の加圧脱水が行われる。具体的には、往きベルト部４０ａのうち、被脱水汚泥が第１のガイドローラ４１と第２のガイドローラ４２とヘッドローラ３８との間の部分に達した際、往きベルト部４０ａ上の被脱水汚泥がメインドラム４４による押圧力により二次脱水（加圧脱水）される。脱水後の水は、往きベルト部４０ａの下面（裏面）から落下し、無端濾布４０の直下に配置された水回収パン３７ａに貯留される。
加圧脱水された被脱水汚泥は含水率８０％程度の脱水ケーキとなり、スクレーパ５３によりメインドラム４４の外周面から掻き落とされる。その後、脱水ケーキはケーキシュート５４を経て外部排出され、例えば埋め立て地などへトラック輸送されて最終処分される。

ここで、図３を参照して、海老、魚介類を冷凍する冷凍食品工場から排出された汚水を対象として、この発明の余剰汚泥の濃縮方法と従来方法とにより、汚水の処理を実施した結果をそれぞれ報告する。
まず、図３に示すように、１リットル用のメスシリンダを２本用意し、貯留槽で膨化を起こしている最中に、貯留槽内の余剰汚泥を１リットルずつ採取した。余剰汚泥の水温は２０℃である。その後、一方のメスシリンダ内だけに使用済み活性炭ｂを２〜３ｇ添加し、これを攪拌棒により約１０秒間攪拌した直後、瞬間的に沈殿が始まり、３分間で活性汚泥中の５０％が沈殿した。これにより、余剰汚泥全体に使用済み活性炭ｂが均一に分散された（試験例、図３（ｂ））。一方、他方のメスシリンダ内の懸濁汚泥には何も添加しなかった（比較例、図３（ａ））。

使用済み活性炭ｂは、日本酒の醸造過程のうちの殿引作業後に得られるもので、その平均粒径は外観で０．５ｍｍ以下である。使用済み活性炭ｂに存在する多数の微細孔には、日本酒の成分が吸着されている。その成分には、澱粉、糖分、麹、酵母、麹および酵母の働きを助ける微量金属のカリウム、リン酸、マグネシウムなど、酵素の溶出を助ける微量金属のカルシウム、クロムなど、各種のアミノ酸類、コハク酸、リンゴ酸、乳酸、アルコールなどが含まれている。
使用済み活性炭ｂを攪拌してから３０分の滞留時間の経過後、２本のメスシリンダ内の余剰汚泥を目視により観察した。その結果、比較例のものは余剰汚泥中、約１％の活性汚泥（被脱水汚泥）だけしかメスシリンダの底に沈降しなかった（活性汚泥はメスシリンダ投入時の容積の９９％に濃縮）。これに対して、試験例のものは約８０％の活性汚泥がメスシリンダの底に沈降した（活性汚泥はメスシリンダ投入時の容積の２０％まで濃縮）。
使用済み活性炭ｂを添加してから２週間後の水質検査では、メスシリンダの上部から排出された処理水（上澄み水）のＣＯＤ（化学的酸素要求量）は、適正範囲内の５．０ｐｐｍであった。

これから明らかなように、使用済み活性炭ｂを余剰汚泥中に添加することで、使用済み活性炭ｂが汚泥凝集剤の役割を果たし、余剰汚泥の膨化を解消することができた。また、従来は産業廃棄物として処分されていた使用済み活性炭ｂを、活性汚泥の凝集補助剤として再利用することもできた。
しかも、使用済み活性炭ｂには、醸造中の日本酒に含まれる澱粉、糖分、麹といった好気性微生物の栄養分が豊富に吸着されている。そのため、使用済み活性炭ｂを貯留槽１３に添加することで、貯留中の好気性微生物の繁殖が増進され、貯留槽１３内でも汚泥が良好に分解されることもわかった。使用済み活性炭ｂは無害である。また、脱水工程では、脱水機３０の濾布４０ａが図１矢印方向へ回転して移動するほど、使用済み活性炭ｂが添加された濃縮汚泥の場合には、ちょうど干ばつした池の底のように濃縮汚泥にひび割れが発生した。使用済み活性炭ｂを添加しない脱水汚泥に比べれば、明らかに水分が少なく、嵩は減っていた。

この発明の実施例１に係る余剰汚泥の濃縮方法に用いられる活性汚泥処理設備の概略構成図である。この発明の実施例１に係る汚泥凝集補助剤の拡大正面図である。（ａ）従来手段に係る膨化現象を起こした余剰汚泥に汚泥凝集剤を添加して所定の滞留時間が経過した状態を示す正面図である。（ｂ）この発明に係る膨化現象を起こした余剰汚泥に汚泥凝集剤および使用済み活性炭を添加後、所定の滞留時間が経過した状態を示す正面図である。

符号の説明

１０活性汚泥処理設備、
１１曝気槽、
１２沈澱槽、
１３貯留槽、
ａ汚泥凝集剤、
ｂ使用済み活性炭（汚泥凝集補助剤）。

Claims

好気性微生物の集合体としての活性汚泥と、汚水とが混合される曝気槽内で、前記好気性微生物を曝気しながら増殖させ、汚水中の有機物を処理する曝気工程と、
曝気によって前記活性汚泥が汚水中に均一に分散された懸濁汚泥が、前記曝気槽から沈澱槽に移送され、該沈澱槽内で懸濁汚泥中の活性汚泥を沈澱させ、該沈殿した活性汚泥の一部を返送汚泥として前記曝気槽に返送する沈澱工程と、
前記返送中の返送汚泥から曝気工程での使用分を除いて残った余剰汚泥を抜き取って貯留槽に貯留し、該貯留槽内で余剰汚泥を沈殿させる貯留工程とを備えた余剰汚泥の濃縮方法において、
前記貯留工程では、日本酒の醸造過程のうち、新酒を濾過する澱引作業により得られた使用済み活性炭を、前記余剰汚泥に添加する余剰汚泥の濃縮方法。
前記使用済み活性炭を、余剰汚泥に添加される汚泥凝集剤の凝集補助剤とした請求項１に記載の余剰汚泥の濃縮方法。
好気性微生物の集合体としての活性汚泥と汚水とが混合される曝気槽内で、前記好気性微生物を曝気しながら増殖させ、汚水中の有機物を処理し、その後、曝気によって前記活性汚泥が汚水中に均一に分散された懸濁汚泥を沈澱槽に移送し、該沈殿槽内で沈殿した懸濁汚泥中の活性汚泥の一部を返送汚泥として前記曝気槽に返送する際、前記返送汚泥中から曝気工程で使用される分の活性汚泥を除いて残った余剰汚泥を抜き取って貯留槽に貯留し、該貯留槽内で前記余剰汚泥を沈殿させるときに、該余剰汚泥の早い沈殿を促す汚泥凝集補助剤において、
前記汚泥凝集補助剤が、日本酒の醸造過程のうち、新酒を濾過する澱引作業により得られた使用済み活性炭である汚泥凝集補助剤。