JP4593175B2 - 汚泥処理方法および汚泥処理装置 - Google Patents
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リンを回収しながら汚泥を処理する方法としては、汚泥をオゾンや超音波を用いて可溶化処理した後、固液分離し、該分離液にCa又はMgイオンを添加して難溶性リン酸塩を析出させてリンを回収することが知られている(例えば、特許文献1を参照。)。また、発泡を利用して汚泥を処理する方法として、汚泥にオゾン含有ガスを吹き込んで気液接触域を形成し、これを一定の高さに維持しながら汚泥をオゾン処理することが知られている(例えば、特許文献2を参照。)。しかしながら、上記いずれの方法においても、汚泥中のリンを十分に溶出させることができず、リンの回収率が低いという問題点があった。
したがって、本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、汚泥中のリンを効率よく溶出させることによって、リンの回収率を向上させ、且つ汚泥を減容化することのできる汚泥処理方法および汚泥処理装置を提供することを目的としている。
即ち、本発明は、汚泥含有液中にオゾン含有ガスを吹き込んで汚泥含有液を発泡させる工程と、泡に吸着した汚泥と残存液とを分離する工程と、分離された前記泡に吸着した汚泥とアルカリ水溶液又は酸水溶液である汚泥溶解剤とを接触させて汚泥含有液中のリンを溶出させる工程とを含む汚泥処理方法である。
また、本発明は、汚泥含有液が供給され、前記汚泥含有液中にオゾン含有ガスを吹き込むことによって汚泥含有液を発泡させるオゾン処理槽であって、泡に吸着した汚泥をオゾン処理槽から排出するための泡排出口および残存液をオゾン処理槽から排出するための残存液排出口が設けられているオゾン処理槽と、前記オゾン処理槽から排出された泡に吸着した汚泥とアルカリ水溶液又は酸水溶液である汚泥溶解剤とを接触させることによって汚泥含有液中のリンを溶出させるリン溶出槽とを備える汚泥処理装置である。
実施の形態1.
本発明の実施の形態1に係る汚泥処理装置の構成を示すブロック図である。
図1において、汚泥処理装置10は、オゾン処理槽11と、リン溶出槽12とを備えており、オゾン処理槽11の下流側にリン溶出槽12が接続されている。オゾン処理槽11には、オゾン含有ガスdを発生させるオゾン発生装置13が接続され、リン溶出槽12には、汚泥溶解剤供給ポンプ14を介して、汚泥溶解剤eを一時的に貯留する汚泥溶解剤貯留槽15が接続されている。さらにリン溶出槽12の上部には、汚泥含有液a中に溶解しきれなかったオゾンを酸素に分解して大気へ放出する排オゾンガス分解装置16が接続され、リン溶出槽12の下部ないし中部には、リンが溶出された汚泥含有液bを排出する排出配管17が設けられている。
このような汚泥処理装置10により汚泥の処理を行うには、まず、下水処理場(図示せず)等から発生した汚泥含有液aがオゾン処理槽11に供給され、オゾン処理槽11内の汚泥含有液a中にオゾン発生装置13から発生するオゾン含有ガスdが吹き込まれる。これによりオゾンの酸化力によって汚泥の酸化分解が進み、汚泥含有液aが発泡する。このオゾン処理槽11では積極的に泡を発生させ、汚泥を泡に吸着させる。しかしながら、この状態では汚泥から液相中へ溶出するリンの量は少なく、リン溶出率は高々数%程度である。この汚泥が吸着した泡c及び泡に吸着せずに汚泥が残存している残存液hが、泡排出口22を介してリン溶出槽12に供給されると共に、汚泥溶解剤e、例えば、水酸化ナトリウム水溶液や水酸化カリウム水溶液等のアルカリ水溶液又は塩酸や硫酸等の酸水溶液が、汚泥溶解剤貯留槽15から汚泥溶解剤供給ポンプ14を介してリン溶出槽12に供給される。このとき、リン溶出槽12内では、汚泥が吸着した泡が消されると共に、オゾン処理によってリンが溶出し易い状態になった汚泥と汚泥溶解剤eとが接触して反応し、汚泥中のリンが多量に液相中に溶出する。そして、リンが溶出された汚泥含有液bは、排出配管17を介して槽外に排出される。オゾン処理槽11に供給されたオゾン含有ガスdのうち、汚泥含有液a中に溶解しきれなかったオゾンは、リン溶出槽12の上部に接続された排オゾンガス分解装置16によって酸素に分解され、大気へ放出される。
オゾン処理槽11は、散気管18と、攪拌機19と、泡攪拌羽根20と、液体攪拌羽根21とを備えている。オゾン処理槽11の上方には、泡排出口22が設けられている。このオゾン処理槽11の形状は、オゾンを汚泥に効率よく溶解させることのできるものであれば特に限定されないが、散気型、エジェクタ型のものを使用するのが好ましい。オゾン処理槽11には、まず、汚泥含有液aが所定の流量で供給される。所定量の汚泥含有液aがオゾン処理槽11に貯留された状態で、オゾン発生装置13から散気管18を介して、オゾン含有ガスdが汚泥含有液a中に供給されると、汚泥とオゾンとが反応することにより汚泥含有液aが発泡する。この反応によって、汚泥(微生物)の持つ強固な細胞壁が破壊されると共に、炭酸根(炭酸イオン、重炭酸イオン)が除去される。攪拌機19を作動させると、所定の位置に設置した泡攪拌羽根20及び液体攪拌羽根21が回転して、汚泥が吸着した泡cおよび泡に吸着されなかった汚泥が残存している残存液hが攪拌され、汚泥とオゾンとの反応が促進される。汚泥が吸着した泡cおよび残存液hは、オゾン含有ガスdの圧力によって上昇し、泡排出口22を介してリン溶出槽12に供給される。
また、オゾン含有ガス供給量と汚泥供給量の比(G/L)は、0.05以上とするのが好ましい。G/Lが0.05未満であると、泡が発生し難くなるため、汚泥の酸化分解速度が低下する場合がある。
オゾン処理槽11における汚泥含有液aの滞留時間は30分以下がよい。滞留時間が30分を越える場合には、オゾン処理槽11を大型にする必要があり、それによって汚泥処理装置10が大型化してしまう場合がある。
リン溶出槽12は、攪拌機19と、液体攪拌羽根21と、消泡羽根23とを備えている。リン溶出槽12には、オゾン処理槽11から汚泥が吸着した泡cおよび残存液hが供給され、汚泥溶解剤貯留槽15から汚泥溶解剤eが供給される。攪拌機19を作動させると、消泡羽根23により泡が消されると共に、液体攪拌羽根21によりリンが溶出された汚泥含有液bと汚泥溶解剤eとが攪拌混合されて、リンの溶出が促進される。消泡を効率よく行うために、消泡羽根23の羽根の数は、液体攪拌羽根21の羽根の数よりも多くするのが好ましい。そして、リンが溶出された汚泥含有液bは、排出配管17を介して槽外に排出される。ここで、リン溶出槽12内の液面は、排出配管17をオーバーフロー方式とするか、もしくは液レベルセンサを槽内に設置し、これと連動したポンプによりリンが溶出された汚泥含有液bを排出することで、一定の高さにすることができる。オゾン処理槽11に供給されたオゾンガスのうち、汚泥含有液a中に溶解しきれなかったオゾンガスは、リン溶出槽12の上部に接続された排オゾンガス分解装置16によって酸素に分解され、大気へ放出される。
リン溶出槽12におけるリンが溶出された汚泥含有液bの滞留時間は30分以下がよい。滞留時間が30分を越える場合には、リン溶出槽12を大型にする必要があり、それによって汚泥処理装置26が大型化してしまう場合がある。
ここでの汚泥溶解剤eの供給方法は、特に限定されるものではなく、リン溶出槽12の上方部からシャワー状に供給してもよいし、汚泥が吸着した泡cおよび残存液hがリン溶出槽12に供給される手前で直接供給してもよい。
汚泥溶解剤eとして酸水溶液を用いる場合、リン溶出槽12内の汚泥のpHを4以下とすることが好ましく、3以下とすることが更に好ましい。汚泥のpHが4を超えると、汚泥の溶解が進まないため、リン溶出率が低下する場合がある。
また、オゾン処理後にアルカリ処理する従来の装置において、同様の条件で汚泥処理実験を行い、汚泥からのリン溶出率を求めた。結果を図4に示す。さらに、同様の条件でVSS減少率を求めた。結果を図5に示す。
図6は、本発明の実施の形態2に係る汚泥処理装置26の構成を示すブロック図である。
図6において、汚泥処理装置26は、オゾン処理槽11と、リン溶出槽12Aと、リン溶出促進槽27とを備えており、オゾン処理槽11の下流側にリン溶出槽12Aが接続され、リン溶出槽12Aの下流側にリン溶出促進槽27が接続されている。さらに、リン溶出槽12Aおよびリン溶出促進槽27それぞれの上部に排オゾンガス分解装置16が接続されている。また、リン溶出槽12Aの底部およびリン溶出促進槽27の下部ないし中部には、リンが溶出された汚泥含有液bを排出する排出配管17A,17Bがそれぞれ設けられている。その他の構成については、図1に示す構成と同様であるので、本実施の形態では、図1と同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。
このような汚泥処理装置26により汚泥の処理を行うには、まず、下水処理場(図示せず)等から発生した汚泥含有液aが、オゾン処理槽11に供給される。オゾンの吹込みによって、汚泥が吸着した泡c及び泡に吸着せずに汚泥が残存している残存液hが、泡排出口22を介してリン溶出槽12に供給されると共に、汚泥溶解剤e、例えば、水酸化ナトリウム水溶液や水酸化カリウム水溶液等のアルカリ水溶液又は塩酸や硫酸等の酸水溶液が、汚泥溶解剤貯留槽15から汚泥溶解剤供給ポンプ14を介してリン溶出槽12Aに供給される。このとき、リン溶出槽12A内では、汚泥が吸着した泡が消されると共に、オゾン処理によってリンが溶出し易い状態になった汚泥と汚泥溶解剤eとが接触して反応し、汚泥中のリンが多量に液相中に溶出する。リンが溶出された汚泥含有液bは、排出配管17Aを介してリン溶出促進槽27に供給される。リン溶出促進槽27では、リンが溶出された汚泥含有液bを攪拌混合することによってリンを液相中に更に溶出させる。
リン溶出槽12Aは、攪拌機19と、消泡羽根23と、底部攪拌羽根24と、羽根付属体25とを備えている。リン溶出槽12Aには、オゾン処理槽11から汚泥が吸着した泡cおよび残存液hが供給され、汚泥溶解剤貯留槽15から汚泥溶解剤eが供給される。そして、リンが溶出し易い状態になった汚泥と汚泥溶解剤eとが反応して、汚泥中のリンが多量に液相中に溶出する。さらに攪拌機19を作動させると、消泡羽根23により泡が消される。ここで消えずに残った泡は、例えば、シリコンチューブのような羽根付属体25に接触して消される。この反応によって、汚泥(微生物)の持つ強固な細胞壁がさらに細分化され、汚泥が改質(生物難分解性の物質が生物易分解性になる)されている。リンが溶出された汚泥含有液bは、リン溶出槽12Aの底部まで落下し、底部攪拌羽根24によって更に攪拌され、排出配管17Aを介して槽外に排出される。ここで、リン溶出槽12A底部の傾斜角度αは、汚泥が滑らかに落下するように10°以上とすることが好ましい。オゾン処理槽11に供給されたオゾンガスのうち、汚泥含有液a中に溶解しきれなかったオゾンガスは、リン溶出槽12Aの上部に接続された排オゾンガス分解装置16によって酸素に分解され、大気へ放出される。
リン溶出促進槽27は、攪拌機19と、液体攪拌羽根21と、消泡羽根23とを備えている。リン溶出促進槽27には、リン溶出槽12Aからリンが溶出された汚泥含有液bが供給される。攪拌機19を作動させると、消泡羽根23によりリン溶出槽12Aで一部消されずに残った泡や攪拌によって生じた泡が消されると共に、液体攪拌羽根21によりリンが溶出された汚泥含有液bが更に攪拌混合されて、リンの溶出が促進される。そして、リンが溶出された汚泥含有液bは、排出配管17Bを介して槽外に排出される。ここで、リン溶出促進槽27内の液面は、排出配管17Bをオーバーフロー方式とするか、もしくは液レベルセンサを槽内に設置し、これと連動したポンプによりリンが溶出された汚泥含有液bを排出することで、一定の高さにすることができる。汚泥含有液a中に溶解しきれなかったオゾンガスは、リン溶出促進槽27の上部に接続された排オゾンガス分解装置16によって酸素に分解され、大気へ放出される。
リン溶出促進槽27におけるリンが溶出された汚泥含有液bの滞留時間は30分以下がよい。滞留時間が30分を越える場合には、リン溶出促進槽27を大型にする必要があり、それによって汚泥処理装置26が大型化してしまう場合がある。
図9は、本発明の実施の形態3に係る汚泥処理装置29の構成を示すブロック図である。
図9において、汚泥処理装置29は、オゾン処理槽11Aと、リン溶出槽12Bと、リン溶出促進槽27Aとを備えている。図10に示すように、オゾン処理槽11Aの下部ないし中部には、オーバーフロー方式の残存液排出口が設けられており、オゾン処理槽11Aの残存液排出口は、残存液排出配管28を介してリン溶出促進槽27Aに接続されている。その他の構成については、図6に示す構成と同様であるので、本実施の形態では、図6と同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。
このような汚泥処理装置29により汚泥の処理を行うには、まず、下水処理場(図示せず)等から発生した汚泥含有液aが、オゾン処理槽11Aに供給される。オゾンの吹込みによって、汚泥が吸着した泡cが泡排出口22を介してリン溶出槽12Bに供給されると共に、汚泥溶解剤e、例えば、水酸化ナトリウム水溶液や水酸化カリウム水溶液等のアルカリ水溶液又は塩酸や硫酸等の酸水溶液が、汚泥溶解剤貯留槽15から汚泥溶解剤供給ポンプ14を介してリン溶出槽12Bに供給される。このとき、リン溶出槽12B内では、汚泥が吸着した泡が消されると共に、オゾン処理によってリンが溶出し易い状態になった汚泥と汚泥溶解剤eとが接触して反応し、汚泥中のリンが多量に液相中に溶出する。そして、リン溶出促進槽27Aには、排出配管17Aを介して、リンが溶出された汚泥含有液bがリン溶出槽12Bから供給されると共に、泡に吸着せずに汚泥が残存している残存液hが、オゾン処理槽11Aから残存液排出配管28を介して直接供給される。このため、リン溶出促進槽27Aでは、リンが溶出された汚泥含有液bと残存液hとが攪拌混合される。
なお、汚泥が吸着した泡cと残存液hとの境界は、残存液排出配管28の最高位部の高さよりもリン溶出促進槽27A内の液面高さが高い場合には、リン溶出促進槽27A内の液面高さを調節して(汚泥が吸着した泡cと残存液hとの境界よりも高い位置にする)、またリン溶出促進槽27A内の液面高さよりも残存液排出配管28の最高位部の高さが高い場合には、残存液排出配管28の最高位部の高さを調節して(汚泥が吸着した泡cと残存液hとの境界よりも高い位置にする)、汚泥が吸着した泡cと残存液hとの圧力バランスを調整することによって、一定に保つことができる。
また、オゾン処理槽11Aにおいて殆どの汚泥が泡に吸着するため、汚泥含有液a中の殆どのリンはリン溶出槽12Bで溶出する。そのため、残存液hのSS(Suspended Solid)は、汚泥含有液aの数分の1から数十分の1程度しかなく、残存液h中にはリンはあまり含まれていない。
リン溶出槽12Bは、攪拌機19と、消泡羽根23と、底部攪拌羽根24と、羽根付属体25とを備えている。リン溶出槽12Bには、オゾン処理槽11Aから汚泥が吸着した泡cが供給されると共に、汚泥溶解剤貯留槽15から汚泥溶解剤eが供給される。そして、リンが溶出し易い状態になった汚泥と汚泥溶解剤eとが反応して、汚泥中のリンが多量に液相中に溶出する。さらに攪拌機19を作動させると、消泡羽根23により泡が消される。ここで消えずに残った泡は、例えば、シリコンチューブのような羽根付属体25に接触して消される。この反応によって、汚泥(微生物)の持つ強固な細胞壁がさらに細分化され、汚泥が改質(生物難分解性の物質が生物易分解性になる)されている。リンが溶出された汚泥含有液bは、リン溶出槽12Bの底部まで落下し、底部攪拌羽根24によって更に攪拌され、排出配管17Aを介して槽外に排出される。ここで、リン溶出槽12B底部の傾斜角度αは、汚泥が滑らかに落下するように10°以上とすることが好ましい。オゾン処理槽11Aに供給されたオゾンガスのうち、汚泥含有液a中に溶解しきれなかったオゾンガスは、リン溶出槽12Bの上部に接続された排オゾンガス分解装置16によって酸素に分解され、大気へ放出される。
リン溶出促進槽27Aは、攪拌機19と、液体攪拌羽根21と、消泡羽根23とを備えている。リン溶出促進槽27Aには、リンが溶出された汚泥含有液bがリン溶出槽12Bから供給されると共に、残存液hがオゾン処理槽11Aから直接供給される。攪拌機19を作動させると、消泡羽根23によりリン溶出槽12Bで一部消されずに残った泡や攪拌によって生じた泡が消されると共に、液体攪拌羽根21によりリンが溶出された汚泥含有液b及び残存液hが攪拌混合されて、リンの溶出が促進される。リンが溶出された汚泥含有液bは、排出配管17Bを介して槽外に排出される。ここで、リン溶出促進槽27A内の液面は、排出配管17Bをオーバーフロー方式とするか、もしくは液レベルセンサを槽内に設置し、これと連動したポンプによりリンが溶出された汚泥含有液bを排出することで、一定の高さにすることができる。汚泥含有液a中に溶解しきれなかったオゾンガスは、リン溶出促進槽27Aの上部に接続された排オゾンガス分解装置16によって酸素に分解され、大気へ放出される。
リン溶出促進槽27Aにおけるリンが溶出された汚泥含有液bの滞留時間は30分以下がよい。滞留時間が30分を越える場合には、リン溶出促進槽27Aを大型にする必要があり、それによって汚泥処理装置29が大型化してしまう場合がある。
図13は、本発明の実施の形態4に係る汚泥処理装置30を説明するための図である。
本実施の形態では、リン溶出促進槽27A内のリンが溶出された汚泥含有液bの一部をリン溶出槽12Bに戻すために、リン溶出促進槽27Aが循環ポンプ31を介してリン溶出槽12Bに接続されている。その他の構成については、図9に示す構成と同様であるので、本実施の形態では、図9と同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。
このような汚泥処理装置30により汚泥の処理を行うには、まず、下水処理場(図示せず)等から発生した汚泥含有液aが、オゾン処理槽11Aに供給される。オゾンの吹込みによって、汚泥が吸着した泡cが泡排出口22を介してリン溶出槽12Bに供給されると共に、汚泥溶解剤e、例えば、水酸化ナトリウム水溶液や水酸化カリウム水溶液等のアルカリ水溶液又は塩酸や硫酸等の酸水溶液が、汚泥溶解剤貯留槽15から汚泥溶解剤供給ポンプ14を介してリン溶出槽12Bに供給される。このとき、リン溶出槽12B内では、汚泥が吸着した泡が消されると共に、オゾン処理によってリンが溶出し易い状態になった汚泥と汚泥溶解剤eとが接触して反応し、汚泥中のリンが多量に液相中に溶出する。リン溶出促進槽27Aには、排出配管17Aを介して、リンが溶出された汚泥含有液bがリン溶出槽12から供給されると共に、泡に吸着せずに汚泥が残存している残存液hが、オゾン処理槽11Aから残存液排出配管28を介して直接供給される。このため、リン溶出促進槽27Aでは、リンが溶出された汚泥含有液bと残存液hとが攪拌混合される。このリンが溶出された汚泥含有液b及び残存液hの一部は、循環ポンプ31を介してリン溶出槽12Bに戻され、リン溶出槽12Bで汚泥中のリンが液相中に更に溶出される。
なお、オゾン処理槽11A内の汚泥が吸着した泡cと残存液hとの境界は、実施の形態3と同様に、汚泥が吸着した泡cと残存液hとの圧力バランスを調整することによって、一定に保つことができる。
図14は、本発明の実施の形態5に係る汚泥処理装置32を説明するための図である。
図14において、汚泥処理装置32は、オゾン処理槽11Aと、リン溶出槽12Cと、リン溶出促進槽27Bとを備えている。オゾン処理槽11Aは、オゾン処理槽11Aの上方に設けられた泡排出口22を介してリン溶出槽12Cに接続され、オゾン処理槽11Aの下部ないし中部に設けられたオーバーフロー方式の残存液排出口は、残存液排出配管28を介してリン溶出促進槽27Bに接続されている。リン溶出槽12C及びリン溶出促進槽27Bには、汚泥溶解剤供給ポンプ14を介して、汚泥溶解剤eを一時的に貯留する汚泥溶解剤貯留槽15がそれぞれ接続されている。また、リン溶出槽12Cおよびリン溶出促進槽27Bの下部ないし中部には、リンが溶出された汚泥含有液bを排出する排出配管17C、17Dがそれぞれ設けられている。その他の構成については、図9に示す構成と同様であるので、本実施の形態では、図9と同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。
このような汚泥処理装置32により汚泥の処理を行うには、まず、下水処理場(図示せず)等から発生した汚泥含有液aが、オゾン処理槽11Aに供給される。オゾンの吹込みによって、汚泥が吸着した泡cが泡排出口22を介してリン溶出槽12Cに供給されると共に、汚泥溶解剤e、例えば、水酸化ナトリウム水溶液や水酸化カリウム水溶液等のアルカリ水溶液又は塩酸や硫酸等の酸水溶液が、汚泥溶解剤貯留槽15から汚泥溶解剤供給ポンプ14を介してリン溶出槽12Cに供給される。このとき、リン溶出槽12C内では、汚泥が吸着した泡が消されると共に、オゾン処理によってリンが溶出し易い状態になった汚泥と汚泥溶解剤eとが接触して反応し、汚泥中のリンが多量に液相中に溶出する。一方、リン溶出促進槽27Bには、泡に吸着せずに汚泥が残存している残存液hが、オゾン処理槽11Aから残存液排出配管28を介して直接供給されると共に、汚泥溶解剤eが、汚泥溶解剤貯留槽15から汚泥溶解剤供給ポンプ14を介してリン溶出槽12Cに供給される。このとき、残存液h中に含まれる少量の汚泥からリンがわずかに液相中に溶出する。
なお、オゾン処理槽11A内の汚泥が吸着した泡cと残存液hとの境界は、実施の形態3と同様に、汚泥が吸着した泡cと残存液hとの圧力バランスを調整することによって、一定に保つことができる。
リン溶出槽12Cは、攪拌機19と、液体攪拌羽根21と、消泡羽根23とを備えている。リン溶出槽12Cには、オゾン処理槽11Aから汚泥が吸着した泡cが供給されると共に、汚泥溶解剤貯留槽15から汚泥溶解剤eが供給される。攪拌機19を作動させると、消泡羽根23により泡が消されると共に、液体攪拌羽根21によりリンが溶出された汚泥含有液bと汚泥溶解剤eとが攪拌混合される。そして、リンが溶出し易い状態になった汚泥と汚泥溶解剤eとが反応して、汚泥中のリンが多量に液相中に溶出する。この反応によって、汚泥(微生物)の持つ強固な細胞壁がさらに細分化され、汚泥が改質(生物難分解性の物質が生物易分解性になる)されている。消泡を効率よく行うために、消泡羽根23の羽根の数は、液体攪拌羽根21の羽根の数よりも多くするのが好ましい。リンが溶出された汚泥含有液bは、排出配管17Cを介して槽外に排出される。ここで、リン溶出槽12C内の液面は、排出配管17Cをオーバーフロー方式とするか、もしくは液レベルセンサを槽内に設置し、これと連動したポンプによりリンが溶出された汚泥含有液bを排出することで、一定の高さにすることができる。また、汚泥含有液a中に溶解しきれなかったオゾンガスは、リン溶出槽12Cの上部に接続された排オゾンガス分解装置16によって酸素に分解され、大気へ放出される。
リン溶出槽12Cにおけるリンが溶出された汚泥含有液bの滞留時間は30分以下がよい。滞留時間が30分を越える場合には、リン溶出槽12Cを大型にする必要があり、それによって汚泥処理装置32が大型化してしまう場合がある。
リン溶出促進槽27Bは、攪拌機19と、液体攪拌羽根21と、消泡羽根23とを備えている。リン溶出促進槽27Bには、残存液hがオゾン処理槽11Aから直接供給されると共に、汚泥溶解剤貯留槽15から汚泥溶解剤eが供給される。攪拌機19を作動させると、消泡羽根23及び液体攪拌羽根21により残存液hと汚泥溶解剤eとが攪拌混合される。攪拌等により発泡が生じない場合には消泡羽根23は取り外してよい。そして、残存液h中に含まれる少量の汚泥からリンがわずかに液相中に溶出する。リンが溶出された汚泥含有液bは、排出配管17Dを介して槽外に排出される。ここで、リン溶出促進槽27B内の液面は、排出配管17Dをオーバーフロー方式とするか、もしくは液レベルセンサを槽内に設置し、これと連動したポンプによりリンが溶出された汚泥含有液bを排出することで、一定の高さにすることができる。汚泥含有液a中に溶解しきれなかったオゾンガスは、リン溶出促進槽27Bの上部に接続された排オゾンガス分解装置16によって酸素に分解され、大気へ放出される。
本実施の形態では、オゾン処理槽11Aにおいて殆どの汚泥が泡に吸着されるため、残存液hに残る汚泥量は少なく、残存液hのSSは汚泥含有液aの数分の1から数十分の1程度しかない。そのため、リン溶出槽12Cでは汚泥溶解剤eを添加、混合してリンを溶出させ、一方、リン溶出促進槽27Bでは汚泥溶解剤eを添加せず、そのまま水処理系に返送してもよい。これにより汚泥処理量を削減することができる。
リン溶出促進槽27Bにおけるリンが溶出された汚泥含有液bの滞留時間は30分以下がよい。滞留時間が30分を越える場合には、リン溶出促進槽27Bを大型にする必要があり、それによって汚泥処理装置32が大型化してしまう場合がある。
図17は、本発明の実施の形態6に係る汚泥処理装置33を説明するための図である。
図17において、汚泥処理装置33は、オゾン処理槽11と、リン溶出槽12Aと、リン溶出促進槽27と、リン溶出液分離槽34と、凝集反応槽35と、リン化合物分離槽36とを備えており、オゾン処理槽11の下流側にリン溶出槽12Aが接続され、リン溶出促進槽27の下流側にリン溶出液分離槽34が接続され、リン溶出液分離槽34の下流側に凝集反応槽35が接続され、凝集反応槽35の下流側にリン化合物分離槽36が接続されている。さらに、リン溶出液分離槽34の底部には、残渣汚泥引抜ポンプ37が接続され、凝集反応槽35には、凝集剤供給ポンプ38を介して、凝集剤を一時的に貯留する凝集剤貯留槽39が接続され、リン化合物分離槽36の底部には、リン化合物引抜ポンプ40が接続されている。リン溶出促進槽27までの構成は、図6に示す構成と同様であるので、本実施の形態では、図6と同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。
リン溶出液分離槽34において分離されたリン溶出液が、凝集反応槽35に供給されると共に、凝集剤が、凝集剤貯留槽39から凝集剤供給ポンプ38を介して凝集反応槽35に供給される。このとき、前段までの処理によって炭酸根が除去されているため、リン溶出液中のリンと凝集剤とが効率よく反応して、リン化合物gが多量に凝集する。そして、凝集反応槽35で処理されたリン溶出液は、リン化合物分離槽36に供給され、凝集沈殿させたリン化合物g(固形物)と上澄み水iとに分離される。リン化合物gは、リン化合物引抜ポンプ40によって引抜かれて回収される。上澄み水iは、有機物を多量に含有しているため、有機酸発酵やメタン発酵等のエネルギー回収に利用することができる。
一方、リン溶出液分離槽34において分離された残渣汚泥fは、残渣汚泥引抜ポンプ37によって引抜かれ、槽外に排出される。この残渣汚泥fは、生物易分解性に改質されており、且つリン溶出液と残渣汚泥fを分離する際に濃縮されているため、これを用いて有機酸発酵やメタン発酵等のエネルギー回収に利用することができる。例えば、残渣汚泥引抜ポンプ37によって引抜いた残渣汚泥fを調整槽に供給し、pH等の調整を行った後、これを嫌気性消化槽に供給し、酸発酵やメタン発酵を行うことによって、リン以外の有価物(蛋白質、マグネシウム、カリウム等)の回収やエネルギー回収を行うことができる。
また、凝集剤としては、例えば、塩化カルシウム、消石灰、生石灰、塩化第二鉄、硫酸アルミニウム、ポリアクリルアミド(PAC)、高分子凝集剤、酸化ジルコニウム、マグネシウム等が挙げられる。特に、汚泥溶解剤eとしてアルカリ水溶液を使用している場合(汚泥のpHが9以上)には、凝集剤としてカルシウム系凝集剤を使用することによってリン化合物gを容易に沈殿させることができる。この場合のカルシウム系凝集剤の供給量は、汚泥含有液中のリンに対して、モル比(Ca/P比)で2〜10が好ましく、3〜9が更に好ましい。
本発明における汚泥処理装置では、排オゾンガス分解装置16を、リン溶出槽12,12A,12B,12C及びリン溶出促進槽27,27A,27B双方の上方に接続したが、リン溶出槽12,12A,12B,12Cの上部だけに接続してもよい。
本発明における汚泥処理装置では、リン溶出槽12,12A,12Bの底部に底蓋を取り付けて、これとリン溶出槽12,12A,12Bの底部に溜まった混合液体の量と連動させて開閉を行えるように制御してもよいし、タイマー制御により開閉を行えるようにしてもよい。これにより、汚泥処理装置10,26,29,30,33の運転管理を容易することができる。また、リン溶出槽12,12A,12B,12Cを自転させ、その遠心力によって泡を消してもよい。これにより、泡が短時間で消され、汚泥と汚泥溶解剤eとの反応を促進させることができる。
Claims (5)
- 汚泥含有液中にオゾン含有ガスを吹き込んで汚泥含有液を発泡させる工程と、
泡に吸着した汚泥と残存液とを分離する工程と、
分離された前記泡に吸着した汚泥とアルカリ水溶液又は酸水溶液である汚泥溶解剤とを接触させて汚泥含有液中のリンを溶出させる工程と
を含むことを特徴とする汚泥処理方法。 - 前記リンが溶出された汚泥含有液をリン溶出液と残渣汚泥とに分離し、分離された前記リン溶出液に凝集剤を添加してリン化合物を沈殿させる工程を更に含むことを特徴とする請求項1に記載の汚泥処理方法。
- 汚泥含有液が供給され、前記汚泥含有液中にオゾン含有ガスを吹き込むことによって汚泥含有液を発泡させるオゾン処理槽であって、泡に吸着した汚泥をオゾン処理槽から排出するための泡排出口および残存液をオゾン処理槽から排出するための残存液排出口が設けられているオゾン処理槽と、
前記オゾン処理槽から排出された泡に吸着した汚泥とアルカリ水溶液又は酸水溶液である汚泥溶解剤とを接触させることによって汚泥含有液中のリンを溶出させるリン溶出槽と
を備えることを特徴とする汚泥処理装置。 - 前記オゾン処理槽から排出された残存液および前記リン溶出槽でリンが溶出された汚泥含有液から選択される少なくとも1つを受け入れて、攪拌混合させるによって汚泥含有液中のリンを更に溶出させるリン溶出促進槽を更に備えることを特徴とする請求項3に記載の汚泥処理装置。
- 前記リン溶出槽および前記リン溶出促進槽から選択される少なくとも1つでリンが溶出された汚泥含有液を、リン溶出液と残渣汚泥とに分離するリン溶出液分離槽と、
前記リン溶出液分離槽で分離されたリン溶出液に凝集剤を添加することによってリン溶出液中のリンと凝集剤とを凝集反応させる凝集反応槽と、
前記凝集反応槽で凝集反応により生成したリン化合物を沈殿させ、リン化合物と上澄み水とに分離するリン化合物分離槽と
を更に備えることを特徴とする請求項3又は4に記載の汚泥処理装置。
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