JP4164169B2 - 汚泥の処理方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、汚泥の処理方法に関し、詳しくは汚泥の改質により、処理系全体の悪臭をなくすることができる汚泥の処理方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、下水等の排水処理方法としては、標準活性汚泥法が専ら採用されており、その方法を実施する装置は、最初沈澱池(槽)、エアレーションタンク(反応槽)、最終沈澱池(槽)、滅菌池(槽)などの他、返送汚泥設備、生汚泥及び又は余剰汚泥処理設備等によって構成されている。
【0003】
このような排水処理設備で、環境上問題になるものの一つが、主に汚泥処理設備において発生する悪臭であり、かかる悪臭の対策の現状を見ると、発生した悪臭を吸引、捕集して、脱臭装置において処理している。
【0004】
近年、排水処理又は汚泥処理工程から発生する悪臭の防止や低減、汚泥の改質、更には排水処理性能そのものの改善を目的として排水処理に関与する微生物群(叢)の強化、変化を行なおうとする試みがなされている。
【0005】
排水処理に関しては、特公昭62−16155号公報に記載のように、返送活性汚泥への土壌微生物の連続補給装置が知られており、この装置は、沈澱池より排出した汚泥を曝気しつつ、珪藻土、パーライト、火山灰、泥炭、堆肥等の混合物の層を通して返送する方法によって、排水処理性能(有機物化合物分解能、臭気減少等)を向上させるものである。
【0006】
また汚泥処理工程から発生する悪臭の防止等に関する技術としては、文献「濃縮汚泥の脱臭システムの研究」(環境技術第24巻9号、532頁、1995年)に記載されているように、汚泥処理工程から抜き出された汚泥を腐植土と共に曝気する方法を採用し、無臭化を実現しようと技術が知られている。
【0007】
上述の従来技術においては、確実な効果を発現させるまでの曝気時間が長く、かつ条件によっては、ほとんど処理効果が出ないこともあった。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は、比較的短時間の処理において確実に汚泥の無臭化を実現できる汚泥の処理方法を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明者は上記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、本発明に至ったものであり、請求項1に記載の発明は、主に好気性菌群が生息する反応槽を有する生物学的反応工程と、該反応槽から送られる汚泥を固液分離する固液分離工程を有する排水処理系において、前記固液分離工程より濃縮され抜き出された汚泥の一部又は全部にケイ酸を含有する溶液を添加すると共に曝気によって好気状態を保持することを特徴とする汚泥の処理方法である。
【0010】
請求項2に記載の発明は、請求項1記載の処理方法によって処理した汚泥を、返送汚泥として汚水処理系の反応槽に流入する前の排水又は反応槽内に混入することを特徴とする請求項1記載の汚泥の処理方法である。
【0011】
請求項3に記載の発明は、ケイ酸を含有する溶液が、水溶液、懸濁液及び/又は乳濁液として、2時間以上沈降性が観察されない安定な溶質及び/又は分散質の溶解性シリカを含有することを特徴とする請求項1又は2記載の汚泥の処理方法である。
【0012】
請求項4に記載の発明は、ケイ酸を含有する溶液を、固液分離工程又はその前工程で排水及び又は汚泥に混入することを特徴とする請求項1、2又は3記載の汚泥の処理方法である。
【0013】
請求項5に記載の発明は、ケイ酸を含有する溶液を添加した汚泥を、好気状態に保持する際に、曝気停止による嫌気状態の保持を組み込むことを特徴とする請求項1、2、3又は4記載の汚泥の処理方法である。
【0014】
請求項6に記載の発明は、好気状態の保持と、嫌気状態の保持を交互に繰り返すことを特徴とする請求項5記載の汚泥の処理方法である。
【0015】
請求項7に記載の発明は、好気状態及び嫌気状態が、指示電極を白金電極、参照電極を銀−塩化銀電極とした酸化還元電位計による値が、各々0mVより貴(正側)、0mVより卑(負側)であることを特徴とする請求項5又は6記載の汚泥の処理方法である。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を説明する。
【0017】
図1は本発明を下水処理場に適用した場合の構成例を示すフローシートであり、同図において、1は最初沈澱池(最初沈澱槽ともいう)であり、2は生物学的な反応工程に用いられる反応槽(曝気槽ともいう)であり、3は前記反応槽から送られる汚泥を固液分離する固液分離工程に採用される最終沈澱池(最終沈澱槽ともいう)である。
【0018】
反応槽2には、活性微生物が生息しており、排水処理系が好気性処理の場合には主として好気性菌群が、あるいは好気性菌群と通性嫌気性菌群が生息しており、また嫌気性処理の場合には嫌気性発酵菌群が主として生息している。
【0019】
反応槽2から送られる汚泥は、最終沈澱池3に送られ、最終沈澱池3において沈降分離される。沈降した汚泥は底部より抜き出され濃縮槽4に送られる。濃縮槽4において、汚泥は貯留されると共に更に濃縮される。濃縮槽4は濃縮槽としてだけでなく汚泥貯留槽としても機能する。
【0020】
一般的な下水処理の際の各処理部の汚泥濃度を示すと、反応槽2内で3000〜8000mg/l、最終沈澱池3の沈澱汚泥で6000〜15000mg/l、濃縮槽4での濃縮汚泥で10000〜20000mg/lであるが、格別限定される訳ではない。
【0021】
濃縮槽4で濃縮された汚泥は汚泥処理槽5に送られる。汚泥処理槽5に送る汚泥量は濃縮された汚泥の全部であっても一部であってもよい。
【0022】
汚泥処理槽5では、ケイ酸を含有する溶液を入れたタンク6からポンプ7を介して、溶液が添加混合される。
【0023】
ケイ酸を含有する溶液は、水溶液、懸濁液及び/又は乳濁液として、2時間以上沈降性が観察されない安定な溶質及び/又は分散質の溶解性シリカであることが好ましい。かかる溶解性シリカは、例えばケイ酸ナトリウムや高炉スラグ等を酸処理したものなどを挙げることができる。溶解性シリカは溶液としても入手できるが、処理場で溶液を作成して使用することもできる。
【0024】
ケイ酸を含有する溶液の添加量は、汚泥1m3 に対して、SiO2 換算として1g以上が好ましく、上限は経済性や汚泥有効利用のため、所要組成等を考慮して100g程度である。より好ましい添加量は5〜30g/m3 の範囲であり、最適添加量は汚泥の濃度や性状によって決められる。
【0025】
本発明の汚泥の処理方法では、曝気を停止した状態等で嫌気状態に保持する場合もある。かかる好気状態と嫌気状態を交互に繰り返えすことによって硝化・脱窒反応を促進することも可能である。
【0026】
本発明では、上述の好気状態及び嫌気状態は、指示電極を白金電極、参照電極を銀−塩化銀電極とした酸化還元電位計による値で示すと、各々0mVより貴(正側)、0mVより卑(負側)であることが好ましい。
【0027】
本発明では、曝気を含めた熟成により、脱臭効果を安定的に発現することが可能となる。
【0028】
汚泥処理槽5内の曝気には、通常、送風機8を用いることができるが、かかる曝気用空気は反応槽2で使用している送風機(図示せず)から供給することもできるし、その他、通常の空気注入設備(コンプレッサー等)を用いることができる。
【0029】
本例では汚泥処理槽5内で汚泥の処理を行っているが、汚泥処理槽5を設けることなく、濃縮槽4内で処理してもよい。またケイ酸を含有する溶液はラインミキサーを用いてライン注入することも好ましい。
【0030】
上述のように処理された結果、汚泥は改質され、悪臭成分の他物質への確実な変換ができる。この効果はこの処理された汚泥を移送後にも維持され、例えば脱水機へ移送されて脱水される際にも悪臭がなく、作業環境が向上する。また汚泥から発生する腐食性ガス(例えば硫化水素など)を長時間にわたり、ほぼ完全になくすことが可能であり、汚泥処理施設の腐食対策が大幅に軽減される効果も大きい。
【0031】
前述のように改質された汚泥は沈降性及び圧密性が向上するため汚泥そのものの量を減少でき、さらに脱水性も向上し、脱水前に被脱水汚泥に添加する凝集剤の添加量を軽減でき、汚泥の含水率も従来より低下できる。
【0032】
上述のようにして処理された汚泥は、汚泥処理槽5又は濃縮槽4から、返送汚泥ライン9を介して汚水処理系の反応槽2に流入する前の排水又は反応槽2内に混入されることが好ましく、かかる混入によって排水処理系全体の無臭化に寄与し、さらにここで発現する菌相の他の菌に対する抗菌作用によって病原性微生物(病原性菌を含む)の発生を防止できる効果がある。
【0033】
本発明において、改質された汚泥というのは、上述のような脱臭効果や病原性微生物発生の防止効果等を発現できるものであり、例えば以下のような特性を有する。
【0034】
即ち、改質された汚泥試料を0.1ml採取し、0.6%の滅菌食塩水で
102 、104 、106倍に希釈し、下記寒天培地から調製した平板に各々
0.1mlづつ塗布し、32℃で16時間培養し、さらに室温で1週間置いたとき発生するコロニーのグラム染色性、カタラーゼ活性、胞子形成能が共に陽性であるものの割合が、全コロニーの80%以上である特性である。
【0035】
(寒天培地組成)
ニュートリエントブロス 0.8g/100ml溶液
グルコース 0.8g/100ml溶液
乾燥酵母エキス 0.02g/100ml溶液
食塩 0.6g/100ml溶液
【0036】
また本発明によって、処理された汚泥中の微生物群のキノン組成として直鎖部分の炭素数が7のメナキノンの割合が、全ナフトキノン類又はベンゾキノン類の15モル%以上であり、かかる汚泥が上述の効果を十分に発現する。
【0037】
本発明においては、ケイ酸を含有する溶液を、固液分離工程又はその前工程で被処理水(排水)及び又は汚泥に混入することは好ましいことであり、具体的には反応槽から沈澱槽に至る過程で添加してもよいし、沈澱槽に直接添加してもよいし、更には反応槽に添加してもよい。添加量は排水量に対して2μl/l〜100μl/lの範囲が好ましい。
【0038】
このようにケイ酸を含有する溶液を添加すると、前述のような処理系全体の汚泥の改質を確実に達成できる効果があり好ましい。
【0039】
本発明の汚泥の処理方法は、上述のような下水処理以外に、他の排水処理施設にも適用できる。
【0040】
【実施例】
本発明の実施例について説明する。かかる実施例によって本発明が限定されるものではない。
【0041】
実施例1
図1に示すように、A終末処理場から引き抜かれた濃縮汚泥を、汚泥処理槽で処理した。
【0042】
試験は、以下の条件下で行った。
【0043】
試験条件
1)各槽の容量(ベンチスケール)
汚泥処理槽の容量:10リットルとした。汚泥処理槽は5基用意した。
【0044】
2)汚泥の性状
汚泥処理槽内の汚泥濃度は以下の通りであった。
MLSS=16,200mg/l
MLVSS=13,700mg/l
【0045】
3)ケイ酸を含有する溶液
汚泥処理槽に添加したケイ酸を含有する溶液としては、ケイ酸ナトリウムより調製した活性ケイ酸水溶液を用いた。
添加量は溶解SiO2 濃度として20mg/lとした。
【0046】
試験方法及び結果
1)汚泥処理槽の汚泥改質試験
▲1▼用意された5基の汚泥処理槽(NO.1〜5)に各々上記の濃縮汚泥を5リットル入れた。
【0047】
▲2▼各処理槽への曝気にバラツキを持たせ、そのときのORPを測定すると共に臭気発生状況を観察した。
【0048】
結果は下記表1に示す通りであった。
【0049】
【表1】
【0050】
上記の表において、NO.4における曝気停止の「一時的」というのは、初期好気状態の保持時間より短く、かつ最大10時間以内である。10時間を越えるとH2Sの発生が見られた。また9時間の嫌気化により脱窒反応が起こり、汚泥内の硝酸イオンの約50%が減少した。
【0051】
2)返送汚泥試験
上記試験NO.4の汚泥を返送汚泥として、流入下水サンプルに添加して、処理試験を行ったところ、曝気槽上の臭気は硫黄、有機酸、窒素系とも認められなかった。
【0052】
一方、濃縮汚泥をそのまま返送汚泥として添加した場合は、強い有機酸臭のほか若干の硫黄臭(硫化水素)も確認された。
【0053】
【発明の効果】
以上の如く、本発明によれば、ケイ酸を含有する溶液の添加と、曝気によって、比較的短時間の処理において確実に汚泥の無臭化を実現できる汚泥の処理方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の汚泥の処理方法の一例を示すフローシート
【符号の説明】
1:最初沈澱池(最初沈澱槽)
2:反応槽(曝気槽)
3:最終沈澱池(最終沈澱槽)
4:濃縮槽
5:汚泥処理槽
6:タンク
7:ポンプ
8:送風機
9:返送汚泥ライン
Claims (7)
- 主に好気性菌群が生息する反応槽を有する生物学的反応工程と、該反応槽から送られる汚泥を固液分離する固液分離工程を有する排水処理系において、前記固液分離工程より濃縮され抜き出された汚泥の一部又は全部にケイ酸を含有する溶液を添加すると共に曝気によって好気状態を保持することを特徴とする汚泥の処理方法。
- 請求項1記載の処理方法によって処理した汚泥を、返送汚泥として汚水処理系の反応槽に流入する前の排水又は反応槽内に混入することを特徴とする請求項1記載の汚泥の処理方法。
- ケイ酸を含有する溶液が、水溶液、懸濁液及び/又は乳濁液として、2時間以上沈降性が観察されない安定な溶質及び/又は分散質の溶解性シリカを含有することを特徴とする請求項1又は2記載の汚泥の処理方法。
- ケイ酸を含有する溶液を、固液分離工程又はその前工程で排水及び又は汚泥に混入することを特徴とする請求項1、2又は3記載の汚泥の処理方法。
- ケイ酸を含有する溶液を添加した汚泥を、好気状態に保持する際に、曝気停止による嫌気状態の保持を組み込むことを特徴とする請求項1、2、3又は4記載の汚泥の処理方法。
- 好気状態の保持と、嫌気状態の保持を交互に繰り返すことを特徴とする請求項5記載の汚泥の処理方法。
- 好気状態及び嫌気状態が、指示電極を白金電極、参照電極を銀−塩化銀電極とした酸化還元電位計による値が、各々0mVより貴(正側)、0mVより卑(負側)であることを特徴とする請求項5又は6記載の汚泥の処理方法。
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