JP4837956B2

JP4837956B2 - 汚泥の電解処理装置

Info

Publication number: JP4837956B2
Application number: JP2005239743A
Authority: JP
Inventors: 泰幸奥野; 輝久吉田; 晃米田
Original assignee: Hitachi Plant Technologies Ltd
Current assignee: Hitachi Plant Technologies Ltd
Priority date: 2005-08-22
Filing date: 2005-08-22
Publication date: 2011-12-14
Anticipated expiration: 2025-08-22
Also published as: JP2007054683A

Description

本発明は、汚泥の電解処理装置に関し、特に、有機性廃水を生物学的に処理することによって発生する余剰汚泥に対し、電解処理によって当該汚泥を殺菌処理する汚泥可溶化処理技術での効率化に関するものである。

従来、下水処理場では有機性汚濁物などを含む汚水や雨水を、生物反応槽内に保持した活性汚泥微生物と混合、攪拌及び曝気することによって、活性汚泥微生物に汚濁物を吸収・分解せしめ、その後段で活性汚泥微生物を固液分離することで、清浄な上澄水を得ることができる。
固液分離によって得られる活性汚泥微生物は一般的に余剰汚泥と呼ばれるが、脱水や焼却などを施した後に埋め立てるなど、適切な処理・処分を行う必要がある。
ところが、これらの処理コストが高いことや、埋立を行う土地が十分にないことから、近年では余剰汚泥の可溶化処理技術が注目を浴びている。

可溶化処理技術とは、余剰汚泥に対して化学的、物理的あるいは生物学的な処理を行うことで、余剰汚泥を構成する活性汚泥微生物を死滅させ、これを再び生物反応槽に戻し、活性汚泥微生物に分解させるシステムのことである。活性汚泥微生物を死滅させる方法の一つとして、塩素ガスあるいは次亜塩素酸ソーダといった塩素系化合物を添加する化学的方法がある。

塩素や次亜塩素酸に関しては、直接添加する他に、塩化ナトリウムなどの塩化物塩を汚泥に添加し、電気分解することによって発生させることもできる。すなわち、余剰汚泥に対して塩化ナトリウムなどを添加し、電気分解することによって次亜塩素酸ならびに塩素分子あるいは次亜塩素酸イオンを発生させ、活性汚泥微生物を死滅させることができる（特許文献１）。
あるいは、対象となる余剰汚泥中に十分な塩化物が存在する場合には、塩化物塩を添加することなく電気分解を行い、もって塩素分子を発生させ、活性汚泥微生物を死滅させることができる（特許文献２）。

一方、余剰汚泥を電気分解することにより酸素ガスや水素ガス、塩素ガスが発生する。
通常の電気分解ではこれらのガスは泡となり水面まで浮上するとその大半が消滅するが、汚泥中ではこれらのガスを含んだ汚泥は粘性の高い泡となり容易には消滅しなくなる。
泡状となった汚泥は時間が経つにつれて堆積していき、電極の液面上の部分だけでなく電解反応に寄与する液面下にまで達すると、電極面積が減少し効率が著しく低下するという問題がある。
さらに、余剰汚泥のｐＨ値や汚泥中の塩化物イオン濃度、電極板への通電量等が活性汚泥微生物を死滅させるのに適切な値であっても、電解槽内の攪拌・循環が十分に行われないために、一部の活性汚泥微生物が次亜塩素酸ならびに塩素分子または次亜塩素酸イオンと十分に反応せず、死滅することなく電解槽から流出してしまうという問題もある。
特に、電解槽に余剰汚泥を連続的に流入させ電解処理を行う場合には、十分な攪拌が行われなければ、一部の余剰汚泥が未処理のまま電解槽から流出してしまうこともある。
電解槽での殺菌効果の低下はそのまま汚泥可溶化能力の低下へとつながるため、電解処理装置においては攪拌・循環を十分に行うことで余剰汚泥中の活性汚泥微生物と電解処理により発生する次亜塩素酸ならびに塩素分子または次亜塩素酸イオンとの反応を促進させ、未処理なままの活性汚泥微生物をできる限り少なくすることが最重要課題の一つといえる。

また、電解処理された汚泥には多量の泡状となった汚泥が含まれているため、その移送や後段での処理に悪影響を与える場合がある。
これらの問題に対し、有機性汚水の生物学的処理により生じる余剰汚泥を電解して死滅化させるのに使用する電解槽として、下記特許文献３に記載の電解槽が提案されている。
この電解槽は、電解室と前室と後室とを有し、前記電解室と前室との間の隔壁の下端部と電解槽の底面との間に下部開口部を有し、かつ、前記隔壁の上端部の電解槽の上面近くに上部開口部を有し、前記電解室と後室との間の隔壁の上端部の電解槽の上面近くにオーバーフロー口を有している。
しかし、これによっても電解槽内を均一に攪拌することで泡状の汚泥が堆積することを完全に防ぐことは難しく、また十分な効果を得るためには容量の大きな返送ポンプを使用しなければならないという問題がある。
特開２００２−１２６７８２号公報特開２００３−０６２５９２号公報特開２００５−１６９２５４号公報

本発明は、上記従来の汚泥の電解処理装置が有する問題点に鑑み、電解槽内の攪拌及び該攪拌による循環流を円滑に発生させることにより、活性汚泥微生物を効率よく死滅させるとともに泡状の汚泥の堆積を防止し、電解処理を効果的に行うことができる電解装置を提供することを目的とする。

上記目的を達するため、本発明の汚泥の電解処理装置は、電極板を設置した四角筒状の電解室と、該電解室の四方の周囲を電解室壁を介して取り囲む循環室とにより電解槽を構成するとともに、電解室の下部に循環室と連通する開口部を形成し、該開口部を介して循環室から電解室に汚泥を循環させる循環流発生手段を設け、電解槽に導入した汚泥に直流電流を通電することにより、汚泥中の微生物を殺菌する汚泥の電解処理装置であって、前記循環室の外周を構成する電解槽壁面の一辺側に越流堰を設け、該越流堰に臨む循環室と対向する側の循環室に余剰汚泥を導入するようにし、前記両循環室の内周を構成する対向する電解室壁を、前記両循環室に対して平行となる方向に並列した電極板の両端に位置する電極板によって構成し、前記並列した電極板の側縁に前記両電解室壁と直交する電解室壁となる側板を配設したことを特徴とする。

この場合、前記循環流発生手段として、散気管を電極板の下方に設けることができる。

また、電解槽からオーバーフローした汚泥を一時滞留する処理汚泥貯留槽を設けるとともに、該処理汚泥貯留槽内の汚泥の一部を電解槽に返送する返送手段を設けることができる。

また、処理汚泥貯留槽に汚泥を攪拌・混合する攪拌機を設けることができる。

本発明の汚泥の電解処理装置によれば、電解槽内の攪拌・循環を十分に行うとともに、電極板間への泡状の汚泥の堆積も著しく低減させることができ、これにより、電解槽で発生する次亜塩素酸や塩素分子、次亜塩素酸イオンと余剰汚泥を偏りなく反応させ、余剰汚泥中の活性汚泥微生物を効率よく死滅させるとともに、前記泡状汚泥の堆積による電解処理効率の低下を防ぐことができる。

この場合、前記循環流発生手段として、散気管を電極板の下方に設けることにより、散気管からの気泡と上向流により汚泥の攪拌と循環を行うことができる。

また、電解槽からオーバーフローした汚泥を一時滞留する処理汚泥貯留槽を設けるとともに、該処理汚泥貯留槽内の汚泥の一部を電解槽に返送する返送手段を設けることにより、一部の汚泥が未処理のまま電解槽から流出してしまっても、処理汚泥貯留槽内に一時滞留することで槽内に残存する次亜塩素酸や塩素分子、次亜塩素酸イオンと反応し、また、再度電解槽に返送することで十分な殺菌効果を得ることができる。

また、処理汚泥貯留槽に汚泥を攪拌・混合する攪拌機を設けることにより、インペラにより処理汚泥貯留槽の水面付近を攪拌して、泡を破砕することで、処理汚泥貯留槽を脱泡槽としても使用し、処理汚泥の移送や後段での処理に悪影響を及ぼさないようにすることができる。

以下、本発明の汚泥の電解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、本発明の汚泥の電解処理装置の一実施例を示す。
この汚泥の電解処理装置は、電解槽２に導入した余剰汚泥Ａに直流電流を通電することにより、汚泥中の微生物を殺菌するものであり、前記電解槽２を、複数の電極板１を設置した筒状の電解室２１と、該電解室２１の周囲を取り囲む循環室２２とにより構成している。
そして、電解室２１の下部に循環室２２と連通する開口部２３を形成し、該開口部２３を介して循環室２２から電解室２１に汚泥を強制的に循環させる散気管４を電極板１の下方に設けている。
また、電解槽２からオーバーフローした汚泥を一時滞留する処理汚泥貯留槽３を設けるとともに、該処理汚泥貯留槽３内の汚泥の一部を電解槽２に返送する返送ポンプ７を設けている。

電解室２１は、一部の電極板１と側板１１により区画された角筒状をなし、複数の電極板１が互いに向き合って電流が流れる空間を形成している。
この電解室２１に塩化ナトリウムを溶解して塩素イオンを含んだ余剰汚泥Ａを導入し、電極板１に直流電流を通電することにより発生する次亜塩素酸ならびに塩素分子または次亜塩素酸イオンにより余剰汚泥Ａ中の微生物を殺菌する。

本実施例では電解槽２内の攪拌・循環流発生手段として、電解室２１の下方に電解槽２の容積に応じて散気管４を１〜複数本設置しており、また、電解槽２後段の処理汚泥貯留槽３は、脱泡槽としても使用する場合を例示する。
電解室２１の周囲には循環室２２があり、電解室２１の下部には、電極板１の下端と同じかそれよりも低い位置に循環室２２と連通する開口部２３が設けられている。

散気管４からの散気は連続的または断続的に行い、散気管４より発生した粗大気泡は、浮上する際に電極板１に付着した汚泥を電極板表面から剥離させ、電極板表面に汚泥が堆積するのを防止するとともに電極板１間に上向流を発生させる。
散気により発生した上向流は液表面で全周方向外向きの流れとなり、循環室２２の上部を通過して電解槽壁面に達すると循環室２２内で下降流を生じる。
なお、電解室２１の下部に設けられた開口部２３は、この循環流を妨げないのに十分な面積を有しており、開口部２３を通過し電解室２１内に再度流入した汚泥は、散気により発生した上向流にのって再び電極板１間を通過し電解処理される。

一方、電解処理の過程で発生する泡状の汚泥Ｂは、液表面に発生する流れにより電解槽壁面に沿って越流堰５よりオーバーフローする。
なお、電解槽２内の汚泥の攪拌・混合を十分に行えるだけの循環流を発生しやすくするため、電解室２１の上端から液表面までの間に１〜十数センチメートルの空間を設け、また循環室２２の容積は、電極板１の占める容積を除いた電解室２１の容積の０．５〜５倍程度とするのが望ましい。
また、越流堰５は、循環室２２内の下向流を妨げないように、循環室２２と処理汚泥貯留槽３との間に設けられた仕切壁の両端を低くすることにより形成されている。

余剰汚泥Ａは、送泥ポンプ（図示省略）により連続的または断続的に電解槽２に移送されており、電解処理された汚泥は、電解槽２からオーバーフローして処理汚泥貯留槽３に流入する。
電解処理された汚泥Ｃには泡状となった汚泥Ｂが多量に含まれているが、処理汚泥貯留槽３には攪拌機６が設置されており、泡状となった汚泥Ｂは該攪拌機６のインペラにより破砕されるとともに汚泥液中に巻き込まれて脱泡される。
また、一部の活性汚泥微生物が十分に電解処理されずに電解槽２よりオーバーフローした場合でも、他の処理汚泥中に残存する次亜塩素酸と処理汚泥貯留槽３内で攪拌、混合され、また、処理汚泥貯留槽３内の汚泥の一部を返送ポンプ７により電解槽２に返送することにより、汚泥中の活性汚泥微生物を十分に次亜塩素酸と反応させて死滅させることができる。

以上、本発明の汚泥の電解処理装置について、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、上記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。

本発明の汚泥の電解処理装置は、電解槽で循環流を円滑に発生させることにより、活性汚泥微生物を効率よく死滅させるとともに泡状の汚泥の堆積を防止し、電解処理を効果的に行うという特性を有していることから、例えば、廃水処理の用途に好適に用いることができる。

本発明の汚泥の電解処理装置を示す断面図である。同平面図である。

１電極板
１１側板
２電解槽
２１電解室
２２循環室
２３開口部
３処理汚泥貯留槽
４散気管（循環流発生手段）
５越流堰
６攪拌機
７返送ポンプ
Ａ余剰汚泥
Ｂ泡状の汚泥
Ｃ電解処理された汚泥

Claims

電極板を設置した四角筒状の電解室と、該電解室の四方の周囲を電解室壁を介して取り囲む循環室とにより電解槽を構成するとともに、電解室の下部に循環室と連通する開口部を形成し、該開口部を介して循環室から電解室に汚泥を循環させる循環流発生手段を設け、電解槽に導入した汚泥に直流電流を通電することにより、汚泥中の微生物を殺菌する汚泥の電解処理装置であって、前記循環室の外周を構成する電解槽壁面の一辺側に越流堰を設け、該越流堰に臨む循環室と対向する側の循環室に余剰汚泥を導入するようにし、前記両循環室の内周を構成する対向する電解室壁を、前記両循環室に対して平行となる方向に並列した電極板の両端に位置する電極板によって構成し、前記並列した電極板の側縁に前記両電解室壁と直交する電解室壁となる側板を配設したことを特徴とする汚泥の電解処理装置。
前記循環流発生手段として、散気管を電極板の下方に設けたことを特徴とする請求項１記載の汚泥の電解処理装置。
電解槽からオーバーフローした汚泥を一時滞留する処理汚泥貯留槽を設けるとともに、該処理汚泥貯留槽内の汚泥の一部を電解槽に返送する返送手段を設けたことを特徴とする請求項１又は２記載の汚泥の電解処理装置。
処理汚泥貯留槽に汚泥を攪拌・混合する攪拌機を設けたことを特徴とする請求項３記載の汚泥の電解処理装置。