JP4447352B2 - 汚泥の減量化処理装置 - Google Patents

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Description

本発明は、汚泥の減量化処理装置に関し、特に、電解槽での電気分解処理時間を確保しながら、電解槽内の汚泥の流動速度を高めることにより、電解槽内で汚泥が沈殿したり、目詰まりを起こすことなく、安定した電気分解処理を行うことができるようにした汚泥の減量化処理装置に関するものである。
従来、下水処理場等に流入する汚水を処理するために、生物処理槽に活性汚泥と共に汚水を導入し、これを曝気、攪拌等することにより生物処理を行う活性汚泥法が用いられている。
この活性汚泥法の水処理工程で発生する余剰汚泥は、通常、脱水を行った後、埋立処分されているが、処分地が次第になくなりつつあることから、この余剰汚泥に塩と酸を添加して電気分解処理を施し、これにより、汚泥微生物を殺菌・可溶化するとともに、生物処理槽に返送して生物分解することにより、汚泥発生量を減量化する方法が試みられている。
ところで、汚泥微生物の殺菌・可溶化は、電気分解により発生する次亜塩素酸及び次亜塩素酸イオンが汚泥の成分である微生物を殺菌することにより起こる。
このうち、次亜塩素酸イオンの発生量は電解強度によって決まるが、電解強度を高くしても水の電気分解が起きてしまい、次亜塩素酸イオン自体の発生量は制限を受けるため、電解槽内の汚泥の流動速度をある程度緩やかにして、電解槽内に汚泥が長時間滞留するようにする必要となる。
しかしながら、その反面、電解槽内の汚泥の流動速度が低下すると、電解槽内で汚泥が沈殿したり、目詰まりを起こし、これにより、安定した電気分解処理を行うことができないという問題が生じる。
本発明は、上記従来の汚泥の減量化処理装置が有する問題点に鑑み、電解槽での電気分解処理時間を確保しながら、電解槽内の汚泥の流動速度を高めることにより、電解槽内で汚泥が沈殿したり、目詰まりを起こすことなく、安定した電気分解処理を行うことができるようにした汚泥の減量化処理装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明の汚泥の減量化処理装置は、有機性汚水を生物処理する生物処理槽と、該生物処理槽からの余剰汚泥に塩と酸を添加して調質する調質槽と、該調質槽からの汚泥を電気分解処理する電解槽とを備え、該電解槽で電気分解処理した汚泥を生物処理槽に返送するようにした汚泥の減量化処理装置において、前記電解槽を汚泥が水平方向に流れるように構成し、汚泥の流路と平行に電極板を設置するとともに、下流側の越流堰からオーバーフローするように構成した電解槽の下流側の電解槽内から直接電気分解処理した汚泥の一部を引き抜いて、再度電解槽の上流側に直接戻す循環ポンプを介在させた再循環経路を設けたことを特徴とする。
この場合において、前記調質槽に、塩化ナトリウム又は塩化カリウムを主成分とする塩を、0.2〜1%の塩濃度となるように添加するようにすることができる。
本発明の汚泥の減量化処理装置によれば、電解槽での電気分解処理時間を確保しながら、電解槽内の汚泥の流動速度を高めることにより、電解槽内で汚泥が沈殿したり、目詰まりを起こすことなく、安定した電気分解処理を行うことができる。
そして、電解槽に、汚泥の流路と平行に電極板を設置することにより、電気分解処理時間を有効に確保し、より効率的な電気分解処理を行うことができる。
また、前記調質槽に、塩化ナトリウム又は塩化カリウムを主成分とする塩を、0.2〜1%の塩濃度となるように添加することにより、次亜塩素酸を発生し易い条件に塩素イオンを設定し、殺菌力を高めることができる。
以下、本発明の汚泥の減量化処理装置の実施の形態を、図面に基づいて説明する。
図1〜図2に、本発明の汚泥の減量化処理装置の一実施例を示す。
この汚泥の減量化処理装置は、下水等の有機性汚水を生物処理する汚水処理施設に適用されるもので、有機性汚水を生物処理するOD槽61及び沈殿槽61からなる生物処理槽6と、この生物処理槽6からの余剰汚泥Aに塩Fと酸Eを添加して調質する調質槽1と、調質槽1からの汚泥Bを電気分解処理する電解槽2とを備え、電解槽2で電気分解処理した汚泥Cを生物処理槽6のOD槽61に返送するとともに、電解槽2に、電解槽2で電気分解処理した汚泥Dの一部を引き抜いて、再度電解槽2に戻す再循環経路5を設けるようにしている。
なお、生物処理槽6において活性汚泥により有機性汚水を生物処理すると、微生物の増殖によって汚泥量が増加するため、汚泥の余剰分を定期的に引き抜いて、汚泥量の安定化を図る必要があるが、この余剰汚泥Aの発生量は、通常、流入水量にほぼ比例することから、流入水量を指標に発生汚泥量を算出し、さらにこれをベースに処理すべき余剰汚泥量を計算して、余剰汚泥Aを調質槽1へ送泥するようにする。この場合、実際には、送泥するポンプの流量を固定し、ポンプの運転時間により送泥する余剰汚泥量を調整するのが簡便である。
この場合において、調質槽1においては、酸Eを用いて汚泥のpHが4〜6となるように調整するとともに、塩Fを0.2〜1%の塩濃度となるように添加する。
このため、調質槽1には、攪拌機10とpHセンサー11が設けられ、攪拌を行いながら、酸Eと塩Fを添加し、汚泥の質を調整するようにする。
酸Eは、通常、硫酸、塩酸等の無機酸を使用するが、pHを下げることを目的としており、特に限定されるものではない。
pHの至適領域は4〜6で、pHセンサー11を用いて常時pH値を測定しながら、酸を添加するポンプの自動制御を行うのが簡便であるが、適正なpH範囲とするための酸の量を予め把握しておき、pHセンサーを使用せずに、汚泥量に対して必要な量の酸をポンプ注入することも可能である。
また、塩Fは、塩化ナトリウム又は塩化カリウムを主成分とするものを使用し、汚泥に対し、0.2〜1%の塩濃度となるよう、高濃度の塩水をポンプで注入するか、岩塩や食塩をフィーダを用いて直接投入して溶解させるようにする。この場合、塩Fの添加量を、余剰汚泥量に比例(余剰汚泥Aを送泥するポンプに連動)させるのが簡便である。
調質槽1において所定のpH及び塩濃度に調質された汚泥Bは、移送ポンプ3により、電解槽2に導入される。
このとき、均一に汚泥が分配されるように、分配用の堰や分岐配管を設けることも有効であり、その場合は、循環ポンプにより電解槽2の下流側より引き抜かれた循環汚泥と合せて分配するのがより効果的である。
電解槽2は、電極板20を水槽の上部の電極支持材21に上端を固定し、下向に複数枚設置して、汚泥を上流側から電極板の間に導入し、略水平方向に流動させて、下流側の越流堰22からオーバーフローするように構成する。
電極板20は、図2に示すように、陽極と陰極を交互に配置し、直流電源装置23に接続する。なお、電極板20の材質は、陽極と陰極で別の材質を用いることも可能であるが、炭素電極は液中に溶解し難いため、好ましくは、両極に炭素電極を用いるようにする。
電解槽2において殺菌を確実に行うための条件である電解槽2における汚泥の滞留時間は、供給する汚泥の濃度や電流の密度により幾分異なるが、少なくとも10分以上、好ましくは30分以上となるよう送泥量を設定するが、この条件では、電解槽2を水平に流れる汚泥の流速が不十分な場合が多いため、電解槽2の下流側から汚泥を引き抜き、循環ポンプ4により、この汚泥Dを電解槽2の上流側又は調質槽1へと返送する再循環経路5を設けるようにする。
なお、本実施例においては、越流堰22からオーバーフローした汚泥Cを、生物処理槽6のOD槽61に返送するようにしている。
そして、電解槽2には、電解槽2の下流側から電解槽2で電気分解処理した汚泥Dの一部を引き抜いて、再度電解槽2の上流側に戻す再循環経路5を設けて、汚泥Dを循環させることにより、電解槽2での実質的な電気分解処理時間を十分確保しながら、電解槽2内の汚泥の流動速度を高めることができ、これによって、電解槽2内で汚泥が沈殿したり、目詰まりを起こすことを防止し、安定した電気分解処理を行うことができるようにしている。
なお、電解槽2での電気分解処理により、90%以上の汚泥微生物の殺菌効果を発揮させるために、電解槽2での汚泥の滞留時間が少なくとも10分以上、好ましくは30分以上となるように送泥量を設定するようにする。
ところで、電解槽2での電気分解処理による汚泥微生物の殺菌は、電極板20に直流電流を流すことにより、汚泥中に含まれる塩素イオンから変換される次亜塩素酸(HClO)及び次亜塩素酸イオン(ClO)の殺菌作用を利用するもので、特に、次亜塩素酸は次亜塩素酸イオンの数十倍の殺菌力を有することから、次亜塩素酸を発生し易い条件に設定する。
汚泥のpHが4〜6においては、生成した遊離塩素の90%以上が次亜塩素酸であるのに対し、pHが低い強酸性になるほど次亜塩素酸が減少して塩素ガスが増加して揮発するため、殺菌力が減少する。
また、pHが6以上の場合は、pHが高くなるほど次亜塩素酸が次亜塩素酸イオンに変化して殺菌力が低下する。
本実施例では、pHセンサー等を用いて酸Eを適量添加し、pH4〜6の範囲に保っているため、最も効率的に次亜塩素酸を発生させることができ、高い殺菌性能を得ることができる。
また、次亜塩素酸の基となる塩素イオンについては、少なくとも0.5%程度必要であるのに対し、下水等の汚水処理施設から発生する余剰汚泥に含まれる塩素イオンは0.1%程度以下と低いことから、0.2〜1%程度の塩F、具体的には、塩化ナトリウム又は塩化カリウムを主成分とする塩を添加する。
塩素イオンは直流電流を流すことにより、大半が次亜塩素酸に変換され、次亜塩素酸の殺菌作用により、汚泥微生物が殺菌されるとき、次亜塩素酸は塩素イオンに戻る。この塩素イオンは、再び電流によって次亜塩素酸に変換されるため、繰り返し利用できる。
一方、電極板20の表面では、陽極で塩素及び酸素ガス、陰極で水素ガスが少量発生し、気泡が生じて電極板20の表面に付着する。
そこで、本実施例では、これらを電極板20の表面から洗い流して接触効率を高めるため、電極板20を電解槽2の上流側から下流側に向けて複数枚設置し、汚泥を電極板20の間に水平方向に流しながら、電気分解処理を行うようにしている。
また、電解槽2は、電気分解処理により発生したガスを大気中に揮散させるため、電解槽2は密閉構造とせず、上部は開放しておくことが望ましい。
そして、電解槽2で電気分解処理された汚泥Cは、越流堰22からオーバーフローした後、従来と同様、生物処理槽6のOD槽61に返送され、活性汚泥中の汚泥微生物によって徐々に低分子化されて、最終的には水と炭酸ガスに分解される。
この汚泥の減量化処理装置は、電解槽2に、電解槽2で電気分解処理した汚泥Dの一部を引き抜いて、再度電解槽2に戻す再循環経路5を設けたことから、電解槽2での電気分解処理時間を確保しながら、電解槽2内の汚泥の流動速度を高めることにより、電解槽2内で汚泥が沈殿したり、目詰まりを起こすことなく、安定した電気分解処理を行うことができる。
すなわち、この汚泥の減量化処理装置は、電解槽2の下流側から汚泥を引き抜き、循環ポンプ4により、この汚泥を電解槽2の上流側まで返送する再循環経路5を設けることにより、電極板20の間を移動する汚泥の流速を大きくできるため、発生する次亜塩素酸を電極板20の表面から汚泥中へと移動させる効果が大きく、また、発生する少量の塩素ガス、酸素ガス及び水素ガスが電極板20の表面に付着して電流の流れを阻害するのを防止することができる。
さらに、これらのガスでできた微細な気泡が、流速を速くすることで汚泥から剥離して大気中に揮散し易くなるが、これらの気泡を汚泥中から取り除くために、電解槽2に攪拌機を設けたり、越流堰22からオーバーフローした後段に、消泡用の散水装置や脱気装置を設置すればより効果的である。
また、電解槽2に、汚泥の流路と平行に電極板20を設置することにより、電気分解処理時間を有効に確保し、より効率的な電気分解処理を行うことができる。
また、調質槽1に、塩化ナトリウム又は塩化カリウムを主成分とする塩Fを、0.2〜1%の塩濃度となるように添加することにより、次亜塩素酸を発生し易い条件に塩素イオンを設定し、殺菌力を高めることができる。
以上、本発明の汚泥の減量化処理装置について、その実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、例えば、上記実施例においては、電解槽2における汚泥の流動方向を略水平方向としたが、上下方向や斜め方向とすることもできる等、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。
本発明の汚泥の減量化処理装置は、電解槽での電気分解処理時間を確保しながら、電解槽内の汚泥の流動速度を高めることにより、電解槽内で汚泥が沈殿したり、目詰まりを起こすことなく、安定した電気分解処理を行うことができることから、下水等の有機性汚水を生物処理して、有機物を分解除去し、発生する汚泥量を最小限にする汚水処理施設に好適に用いることができる。
本発明の汚泥の減量化処理装置の一実施例を示す説明図である。 同減量化処理装置の電解槽を上流側から見た断面図である。
1 調質槽
2 電解槽
3 移送ポンプ
4 循環ポンプ
5 再循環経路
6 生物処理槽
61 OD槽
62 沈殿槽
10 攪拌機
11 pHセンサー
20 電極板
21 電極支持材
22 越流堰
23 直流電源装置
A 余剰汚泥
B 調質汚泥
C 殺菌汚泥
D 循環汚泥
E 酸
F 塩

Claims (2)

  1. 有機性汚水を生物処理する生物処理槽と、該生物処理槽からの余剰汚泥に塩と酸を添加して調質する調質槽と、該調質槽からの汚泥を電気分解処理する電解槽とを備え、該電解槽で電気分解処理した汚泥を生物処理槽に返送するようにした汚泥の減量化処理装置において、前記電解槽を汚泥が水平方向に流れるように構成し、汚泥の流路と平行に電極板を設置するとともに、下流側の越流堰からオーバーフローするように構成した電解槽の下流側の電解槽内から直接電気分解処理した汚泥の一部を引き抜いて、再度電解槽の上流側に直接戻す循環ポンプを介在させた再循環経路を設けたことを特徴とする汚泥の減量化処理装置。
  2. 前記調質槽に、塩化ナトリウム又は塩化カリウムを主成分とする塩を、0.2〜1%の塩濃度となるように添加するようにしたことを特徴とする請求項記載の汚泥の減量化処理装置。
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