JP4498791B2 - 汚泥の処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、汚泥の処理方法に関し、特に、下水等の有機性の汚水を、活性汚泥により生物学的に処理した時に発生する汚泥量を最小限にすることができる汚泥の処理方法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、活性汚泥を有する反応槽に汚水を流入させ、これを曝気、攪拌して生物処理を行う活性汚泥法が用いられている。
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り、また、汚泥の処理処分にはランニングコストがかかることから、余剰汚泥に対し、オゾン等の薬品処理や超音波処理を行って汚泥の殺菌及び可溶化を行い、反応槽に返送して生物分解することにより、汚泥発生量をゼロにする方法が試みられている。

しかしながら、従来の汚泥の可溶化技術では、汚泥固形物が液状化する割合は小さく、可溶化汚泥をそのまま反応槽に返送するために、反応槽において分解するまでに要する時間が長く、負荷が増大して、曝気装置に能力不足を生じる、水質が悪化する、沈殿槽の汚泥界面が上昇して管理が難しい、などの問題がある。

本発明は、上記従来の汚泥の処理方法が有する問題点に鑑み、汚泥処理フローに汚泥をほぼ完全に液状化するプロセスを組込むことにより、水処理の悪化を防ぐとともに、汚泥を減量化して、ランニングコストを削減することができる汚泥の処理方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の汚泥の処理方法は、有機性汚水を反応槽において生物処理するとともに、生物処理により発生した余剰汚泥を減量化する汚泥の処理方法において、余剰汚泥を殺菌処理し、該殺菌処理した汚泥を可溶化処理槽で細胞壁溶解酵素生成菌を主体とする可溶化菌により可溶化処理した後、固液分離を行って分離した可溶化液を反応槽に返送して分解するようにし、一方、固液分離を行って沈殿した菌体の一部を再度可溶化処理するために可溶化処理槽に返送し、固液分離を行って沈殿した菌体の残部を貯留槽に引抜き、該貯留槽で分離された分離水を反応槽に返流した後の汚泥を系外に排出するようにしたことを特徴とする。

この場合において、汚泥の殺菌処理手段として、電気分解を用いることができる。

また、可溶化菌として、セルロサイマイクロビウム・セルランス（Ｃｅｌｌｕｌｏｓｉｍｉｃｒｏｂｉｕｍ ｃｅｌｌｕｌａｎｓ）及び／又はその変異株を使用することができる。

また、可溶化液と可溶化菌とを固液分離する手段として、沈殿分離又は膜分離を用いることができる。

また、可溶化菌を担体に固定することができる。

本発明の汚泥の処理方法によれば、可溶化菌の作用により汚泥固形物の大半を溶解するとともに、可溶化液中に残留する有機物を易分解化、低分子化することができ、これにより、反応槽の負荷を増大させることなく、水処理性能の悪化を防止することができ、さらに、汚泥を減量化して、汚泥処理や処分に要する費用を大幅に低減することができる。

この場合、汚泥の殺菌処理手段として、電気分解を用いることにより、汚泥の殺菌処理を安価に行うことができる。

また、可溶化菌として、セルロサイマイクロビウム・セルランス及び／又はその変異株を使用することにより、殺菌後も残る汚泥微生物の細胞壁等の固形物を効果的に可溶化することができる。

また、可溶化液と可溶化菌とを固液分離する手段として、沈殿分離又は膜分離を用いることにより、可溶化液と可溶化菌の固液分離を効率的に行うことができる。

また、可溶化菌を担体に固定することにより、菌体の濃度を高めることができる。

以下、本発明の汚泥の処理方法の実施の形態を、図面に基づいて説明する。

図１に、本発明の汚泥の処理方法の一実施例を示す。
下水処理場のような汚水の処理施設に流入した汚水Ａは、前処理設備１で砂分やし渣を除去した後、反応槽２へと送水され、活性汚泥により生物的に処理される。
反応槽２で処理された汚水は、汚泥混合液として、最終沈殿槽３へと送水され、固液分離されて処理水Ｂとしてオーバーフローする。沈殿した汚泥の大部分は、汚泥移送ポンプ４により間欠的又は連続的に引抜かれ、返送汚泥Ｃとして反応槽２へと返送される。

最終沈殿槽３から引抜かれる沈殿汚泥の一部は、余剰汚泥Ｄとして、バルブの切替え等により汚泥濃縮槽５に投入され、重力濃縮により汚泥の濃度を高め、以後の汚泥処理フローに移送する汚泥量を減少させた後、濃縮汚泥Ｅとして、汚泥供給ポンプ６により殺菌処理槽７に送泥される。この場合、余剰汚泥Ｄを直接殺菌処理槽７に送泥することも可能である。
殺菌処理槽７は、汚泥固形物を可溶化する必要はなく、汚泥微生物を殺菌できる技術で安価な方法であれば、特に限定されるものではないが、以下に示す電解法が簡便である。
すなわち、殺菌処理槽７には、食塩添加装置８により食塩又は食塩水を添加して汚泥と十分混合し、槽内に設けられた電気分解装置を作動させ、電解処理を行って、汚泥微生物を殺菌処理する。

続いて、殺菌処理した汚泥Ｆを可溶化処理槽９へと導き、槽内の可溶化菌の作用で、微生物の細胞壁を溶解させ、汚泥を可溶化した後、固液分離槽１０へとオーバーフローさせる。
このとき、可溶化処理槽９の内部で可溶化成分の濃度が高まると、可溶化菌が阻害作用を受けるため、処理水Ｂや汚泥濃縮槽５の分離水等の希釈水Ｇを添加して希釈するのが望ましい。

固液分離槽１０では、重力沈降により可溶化菌を沈殿させ、沈殿した菌体Ｉは汚泥返送ポンプ１１により可溶化処理槽９へと返送し、上澄みとして分離された可溶化液Ｈは、汚泥濃縮槽５の分離水と同様に反応槽２へと返流する。
また、殺菌処理された汚泥の一部は可溶化されずに残留するため、可溶化菌体とともに最小限の汚泥Ｊを貯留槽１２に引抜く必要がある。
なお、固液分離槽１０から引抜いた汚泥Ｊの濃度は必ずしも高くないため、貯留槽１２で分離された水は、反応槽２に返流させ、系外に排出する汚泥Ｋの量を削減することが望ましい。

次に、この汚泥の処理方法の作用について説明する。
汚泥供給ポンプ６により、殺菌処理槽７に投入された濃縮汚泥Ｅは、水処理微生物で構成されている。
この濃縮汚泥Ｅに食塩又は食塩水を添加し、殺菌処理槽７に設けられた電気分解装置の電極間に直流電流を流すと、溶解している塩素イオンが次亜塩素酸又は次亜塩素酸イオンに転換され、これらの作用で、汚泥微生物が殺菌される。
特に、次亜塩素酸の殺菌力は大きいため、次亜塩素酸を最も生成できる５前後のｐＨで電気分解するのが最適で、食塩に加えて微量の酸を注入するのが、より望ましい。
殺菌処理の段階では、殺菌することが主眼であるため、強力な酸化力で微生物の細胞壁を溶解したり、破砕して細胞内部の細胞質を溶出させる必要はなく、安価な費用で殺菌する方法として電解処理が適切であるが、殺菌処理の方法は電解処理に限定されるものではない。

殺菌処理した汚泥Ｆは、可溶化処理槽９に送泥されて、可溶化菌と混合される。
可溶化菌は細胞壁溶解酵素を生成する細菌を主体とした菌群で、これらの菌群が生成した酵素の作用で、殺菌された汚泥微生物の細胞壁を溶解させて、細胞内部の細胞質を溶出させる。
細胞壁溶解酵素を生成する細菌としては、発明者らが特許生物寄託センターに寄託（番号：ＦＥＲＭ Ｐ−１９５４７）しているセルロサイマイクロビウム・セルランス（Ｃｅｌｌｕｌｏｓｉｍｉｃｒｏｂｉｕｍ ｃｅｌｌｕｌａｎｓ）やその突然変異株を利用することができる。
また、このような細胞壁溶解酵素生成菌を高濃度に保持するために、包括型あるいは結合型の担体に固定することも有効である。

これらの菌群の作用により、細胞内部の固形物も大半が分解されて、汚泥微生物の大半が液状化するため、後段の固液分離槽１０で重力沈降させると、可溶化しなかった固形物や可溶化菌は沈殿分離する。
そして、沈殿分離した可溶化菌Ｉを可溶化処理槽９に返送することにより、槽内の可溶化菌の量を保持することができる。
なお、固液分離の手段としては、沈殿分離以外に、膜分離装置を用いることも可能である。

一方、固液分離槽１０で分離された可溶化液Ｈは、反応槽２に返送されるが、この可溶化液Ｈに含まれる有機物は低分子化された炭水化物や糖質、タンパク質やアミノ酸であるため、反応槽内の汚泥微生物により、比較的短時間で炭酸ガスと水に分解することができる。
なお、ここでは固液分離を重力沈降によって行っているが、機械濃縮など別の手段を用いることも可能である。

以上により、本実施例の汚泥の処理方法は、余剰汚泥Ｄを殺菌処理槽７に導き、電解等の殺菌処理を行い、さらに可溶化処理槽９において可溶化菌の作用により汚泥固形物の大半を溶解させた後、固液分離槽１０において可溶化液Ｈを分離して反応槽２に返送することから、可溶化液Ｈ中に残留する有機物は易分解化、低分子化されており、反応槽２の負荷を増大させることはないため、水処理性能の悪化を防止することができ、汚泥を減量化して、汚泥処理や処分に要する費用を大幅に低減できるという効果を有する。

以上、本発明の汚泥の処理方法について、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、実施例に記載した構成を適宜組み合わせる等、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。

本発明の汚泥の処理方法は、水処理の悪化を防ぐとともに汚泥を減量化するという特性を有していることから、下水の処理に限定されることなく、有機物を含有する排水を活性汚泥微生物により生物分解させる汚水処理において、余剰汚泥を減量化させる場合に適用することができる。

本発明の汚泥の処理方法の一実施例を示すシステムフロー図である。

１ 前処理設備
２ 反応槽
３ 最終沈殿槽
４ 汚泥移送ポンプ
５ 汚泥濃縮槽
６ 汚泥供給ポンプ
７ 殺菌処理槽
８ 食塩添加装置
９ 可溶化処理槽
１０ 固液分離槽
１１ 汚泥返送ポンプ
１２ 貯留槽
Ａ 汚水
Ｂ 処理水
Ｃ 返送汚泥
Ｄ 余剰汚泥
Ｅ 濃縮汚泥
Ｆ 殺菌処理した汚泥
Ｇ 希釈水
Ｈ 可溶化液
Ｉ 返送菌体
Ｊ 引抜汚泥
Ｋ 排出汚泥

Claims (5)

1. 有機性汚水を反応槽において生物処理するとともに、生物処理により発生した余剰汚泥を減量化する汚泥の処理方法において、余剰汚泥を殺菌処理し、該殺菌処理した汚泥を可溶化処理槽で細胞壁溶解酵素生成菌を主体とする可溶化菌により可溶化処理した後、固液分離を行って分離した可溶化液を反応槽に返送して分解するようにし、一方、固液分離を行って沈殿した菌体の一部を再度可溶化処理するために可溶化処理槽に返送し、固液分離を行って沈殿した菌体の残部を貯留槽に引抜き、該貯留槽で分離された分離水を反応槽に返流した後の汚泥を系外に排出するようにしたことを特徴とする汚泥の処理方法。
2. 汚泥の殺菌処理手段として、電気分解を用いることを特徴とする請求項１記載の汚泥の処理方法。
3. 可溶化菌として、セルロサイマイクロビウム・セルランス及び／又はその変異株を使用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。
4. 可溶化液と可溶化菌とを固液分離する手段として、沈殿分離又は膜分離を用い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。
5. 可溶化菌を担体に固定する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。

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