JP4902219B2 - 汚泥の処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、電解処理により汚泥を殺菌及び可溶化する汚泥の処理方法に関し、特に、電解処理に伴い陰極に付着するスケールを的確に洗浄して安定した電解処理を継続することにより、安価な費用で、余剰汚泥を最小限の量に削減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、活性汚泥の曝気槽に汚水を流入し、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ることから、余剰汚泥に対し、オゾン等を添加して汚泥を殺菌及び可溶化し、系内で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おり、特に、電気分解を用いる方法は、処理コストが安価な方法として注目されている。

しかしながら、このような汚泥の電解処理においては、汚泥中に存在するカルシウムやマグネシウムのイオンが電解処理槽内で陰極側に引き寄せられ、長期間使用していると、カルシウムやマグネシウムの化合物が陰極にスケールとなって付着し、電気抵抗が増加して電流が流れにくくなるという問題が生じる。
そのため、従来では、電解処理を随時停止し、陰極の電極板を電解処理槽の外に取り出して、硫酸等の酸性液を用いてスケールを溶解させる必要があった。

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、電解処理に伴い陰極に付着するスケールを的確に洗浄して安定した電解処理を継続することにより、安価な費用で、余剰汚泥を最小限の量に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、余剰汚泥を電解処理槽にて電気分解による殺菌を行い、該殺菌した処理汚泥を曝気槽に返送して生物分解する汚泥の処理方法において、電解処理では、塩水と酸を注入しながら弱酸性領域に保って電気分解を行い、電極洗浄では、汚泥と電力の供給を停止し、酸を添加してｐＨを２以下に低下させ、電解処理槽内で酸による電極の浸漬洗浄を行うことを特徴とする。

この場合において、電解処理の電圧又は電流値の変化をモニタリングして、電極洗浄の開始時期を決定することができる。

また、電解処理槽に酸を添加する際に、電解処理槽内に設けたｐＨ計のｐＨ値に基づいて酸注入ポンプの運転制御を行うことができる。

本発明の洗浄方法によれば、余剰汚泥の電解処理において、微量の酸を注入して電解処理を行うため、最も効率的に汚泥微生物を殺菌する一方、電解処理を長時間継続することにより陰極に付着したスケールに対しては、同じ酸を用いて電解処理槽内でスケールを溶解・洗浄することができるため、安定した電解処理を行うことができ、曝気槽に返送したとき、活性汚泥によって死滅した汚泥微生物が安定的に酸化分解され、場外に排出する汚泥量は従来の活性汚泥法の１／５以下に削減される。またこのとき、過度の電気エネルギーや薬品を使用しないため、電解処理のランニングコストを安価にでき、陰極の洗浄のために、特別な作業をする必要がないという効果を有する。

この場合、電解処理の電圧又は電流値の変化をモニタリングして、電極洗浄の開始時期を決定することにより、電極洗浄を最も適切な時期に開始することができる。

また、電解処理槽に酸を添加する際に、電解処理槽内に設けたｐＨ計のｐＨ値に基づいて酸注入ポンプの運転制御を行うことにより、酸の添加量を自動的にコントロールすることができる。

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。
本発明の汚泥の処理方法は、生物処理により発生した余剰汚泥を電解処理して殺菌し、この処理汚泥を曝気槽に返送して分解するようにした汚泥の処理方法において、余剰汚泥に塩水と酸を添加して電解処理を行う。
電解処理の際に微量の酸を添加するのは、塩水の電気分解によって生成する次亜塩素酸、塩素ガス、次亜塩素酸イオンのうち、次亜塩素酸が最も大きい殺菌力を有し、ｐＨ５付近で次亜塩素酸が最も効率的に生成されるためで、通常の電解処理では、酸を微量添加しながら、余剰汚泥を弱酸性領域に保つ。

定電流又は定電圧で電解処理を行い、連続又は断続的に電圧又は電流をモニターしながら、電極間の抵抗が上昇して、電圧が上昇又は電流が低下したことを検知し、電極の洗浄運転に切り替える。
洗浄運転の際は、汚泥供給ポンプ及び電源を一時停止し、ｐＨ計でｐＨ値を確認しながら、酸注入ポンプにより酸を添加してｐＨを所定の値まで一時的に低下させ、所定時間酸性液に浸漬させた状態を保持し、付着したスケールの溶解を促進して、陰極の洗浄を行う。
洗浄運転が終了したら、汚泥供給ポンプを運転し、低ｐＨの汚泥を電解処理槽から排出する。ｐＨが所定の値まで上昇するのを確認した後、汚泥供給ポンプ、塩水注入ポンプ、酸注入ポンプ、直流電源の運転を通常の電解処理の条件に戻し、電解処理を再開する。
なお、以上の操作は、ｐＨ計やタイマーを組み合わせて、制御装置により全自動で行うことも可能である。

図１に、本発明の洗浄方法の一実施例を示す。
下水処理場のような汚水処理施設に流入した汚水は、通常、活性汚泥により生物的に処理されるが、このとき汚泥微生物の増殖によって余剰汚泥が発生するため、この余剰汚泥Ａを汚泥供給ポンプ１により、電解処理槽５へと導く。なお、余剰汚泥Ａは、最終沈殿池で沈殿した汚泥をそのまま電解処理槽５へと導いても良いが、重力濃縮した汚泥を用いることも可能である。
また、電気分解に必要な塩化物を溶解した塩水Ｂを塩水注入ポンプ２により配管内に注入し、又は図には示していないが、ラインミキサーや攪拌混合槽を設けて汚泥と塩水を十分混合する。
さらに、電解処理槽５内に、酸Ｃを直接注入するための酸注入ポンプ３と注入配管を設ける。

一方、図２に示すように、電解処理槽５の内部には、電極板５０が所定の間隔で配置され、直流電源５２から陽極と陰極が交互に接続されている。
また、電極板５０の下部には粗大気泡を噴出できる散気管５１が配置され、ブロア等から所定量の空気Ｄが注入できるよう構成されている。なお、散気管は１箇所だけでなく、数箇所設けることも可能である。
また、電解処理槽５の下流側端部には、電解処理槽５内のｐＨ値をモニターするためのｐＨ計５３が設けられている。
電解処理槽５の下流側端部の堰からオーバーフローした汚泥は、隣の脱泡槽６へと流入するが、脱泡槽６には表面攪拌機６０が設けられ、水面においてインペラの回転により汚泥スカムの破砕を行う。
脱泡槽６からオーバーフローした電解処理汚泥Ｆは、水処理設備の曝気槽（図示省略）へと返送される。

なお、４は制御装置であり、ｐＨ計５３からのｐＨ値の入力、汚泥供給ポンプ１、塩水注入ポンプ２、直流電源５２及び酸注入ポンプ３の運転制御ができるよう構成されている。

次に、本実施例の汚泥の処理方法の作用について説明する。
電解処理に必要な塩素イオンを補充する目的で、塩水注入ポンプ２により、塩水を注入、混合された余剰汚泥Ａは、電解処理槽５へと投入される。さらに、効率的に電解を行うため、酸注入ポンプ３により電解処理槽５に直接微量の酸が注入される。
酸と塩水を混合された余剰汚泥が、直流電流の流れる電極板５０の間を通過するとき、汚泥に含まれる塩素イオンが電解作用により次亜塩素酸に転換され、次亜塩素酸の酸化力によって汚泥中の微生物が殺菌される。塩水の電気分解によって次亜塩素酸以外にも、塩素ガスや次亜塩素酸イオンが生成されるが、次亜塩素酸の殺菌力が最も大きく、ｐＨ４〜６で次亜塩素酸が最も効率的に生成されるため、通常の電解処理では、酸を微量添加しながら、余剰汚泥のｐＨを５前後の弱酸性領域に保つよう制御することが好ましい。
また、塩水の注入量については、塩化ナトリウムとして汚泥重量の０．２〜１％程度を添加する必要がある。なお、添加する塩素イオンは、食塩等の塩化ナトリウムに限定されるものではなく、塩化カリウム等、比較的安価で水に溶解する塩化物を利用することも可能である。

電解処理の過程では、次亜塩素酸以外にも微細な酸素や水素の気泡が発生するため、これが汚泥に付着してスカム状となり、図２に示すように、汚泥スカムＥとして電極板２０の間に徐々に蓄積するため、電解処理槽５の下部に設けた散気管５１から断続的に粗大な気泡を噴出させて、汚泥スカムＥを水面に浮上させるとともに、循環水流を発生させる。
この循環流により汚泥スカムは、電解処理槽全体に分散するとともに、一部は堰からオーバーフローして隣の脱泡槽６へと流出する。
脱泡槽では、表面攪拌機６０のインペラの回転によって、汚泥スカムが破砕され、オーバーフローして電解処理汚泥Ｆとして、水処理系の曝気槽に返送する。
電解処理汚泥は、電解処理によって微生物が死滅し、微生物を構成する細胞壁や細胞膜の一部が破損して細胞内の細胞質が溶出しているため、曝気槽の汚泥微生物によって徐々に低分子化され、最終的には水と炭酸ガスに分解される。

一方、このような電解処理を長時間継続して行うと、陰極には余剰汚泥中に含まれるカルシウムやマグネシウム系の化合物がスケール状に付着してくる。そのため、電極間の抵抗が増加する。
直流電源５２は、定電流又は定電圧に設定されているため、スケールの付着により、前者の場合は電圧が上昇し、後者の場合は電流が低下する。このような電圧や電流の変化を別途モニタリングしながら、所定の値に達した時点で、電極の洗浄運転に切り替える。
なお、洗浄運転の開始は、モニター値により、手動で行っても良いが、制御装置により、電圧又は電流のモニター値に基づいて自動的に行うことも可能である。

洗浄運転では、汚泥供給ポンプ１及び電源５２を一時停止し、ｐＨ計５３でｐＨ値を確認しながら、酸注入ポンプ３により酸を添加してｐＨを所定の値まで低下させる。なお、このとき添加した酸を混合するために、散気管５１から適宜空気を供給するようにする。
電解処理設定ｐＨは、電極の材質や洗浄時間等を考慮して決める必要があるが、少なくとも２以下とする必要がある。タイマーにより所定の時間、強酸性にした汚泥液に浸漬させた状態を保持することにより、付着したスケールの溶解を促進して、陰極の洗浄を行う。
洗浄運転時間が終了したら、汚泥供給ポンプ１を運転し、強酸性の汚泥を電解処理槽５から排出する。ｐＨが所定の値まで上昇するのを確認した後、汚泥供給ポンプ１、塩水注入ポンプ２、酸注入ポンプ３及び直流電源５２の運転を通常の電解処理の条件に戻し、電解処理を再開する。

以上により、本発明の洗浄方法は、余剰汚泥の電解処理において、微量の酸を注入して電解処理を行うため、最も効率的に汚泥微生物を殺菌することができる。また、電解処理を長時間継続することにより陰極に付着したスケールに対しては、同じ酸を用いて電解処理槽内において、スケールを溶解・洗浄することができるため、安定した電解処理を行うことができ、曝気槽に返送したとき、活性汚泥によって死滅した汚泥微生物が安定的に酸化分解され、場外に排出する汚泥量は従来の活性汚泥法の１／５以下に削減される。またこのとき、過度の電気エネルギーや薬品を使用しないため、電解処理のランニングコストを安価にでき、陰極の洗浄のために、特別な作業をする必要がないという効果を有する。

この場合、電解処理の電圧又は電流値の変化をモニタリングして、電極洗浄の開始時期を決定することにより、電極洗浄を最も適切な時期に開始することができる。
また、電解処理槽５に酸を添加する際に、電解処理槽５内に設けたｐＨ計５３のｐＨ値に基づいて酸注入ポンプ３の運転制御を行うことにより、酸の添加量を自動的にコントロールすることができる。

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など、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、電解処理に伴い陰極に付着するスケールを的確に洗浄して安定した電解処理を継続することにより、安価な費用で、余剰汚泥を最小限の量に削減するという特性を有していることから、例えば、電解処理により汚泥を殺菌及び可溶化する汚泥の処理方法の用途に好適に用いることができる。

本発明の汚泥の処理方法の一実施例を示す説明図である。 同実施例の電解処理槽部分を示す断面図である。

１ 汚泥供給ポンプ
２ 塩水注入ポンプ
３ 酸注入ポンプ
４ 制御装置
５ 電解処理槽
６ 脱泡槽
５０ 電極板
５１ 散気管
５２ 直流電源
５３ ｐＨ計
６０ 表面攪拌機
Ａ 余剰汚泥
Ｂ 塩水
Ｃ 酸
Ｄ 空気
Ｅ 汚泥スカム
Ｆ 電解処理汚泥

Claims (3)

1. 余剰汚泥を電解処理槽にて電気分解による殺菌を行い、該殺菌した処理汚泥を曝気槽に返送して生物分解する汚泥の処理方法において、電解処理では、塩水と酸を注入しながら弱酸性領域に保って電気分解を行い、電極洗浄では、汚泥と電力の供給を停止し、酸を添加してｐＨを２以下に低下させ、電解処理槽内で酸による電極の浸漬洗浄を行うことを特徴とする汚泥の処理方法。
2. 電解処理の電圧又は電流値の変化をモニタリングして、電極洗浄の開始時期を決定するようにしたことを特徴とする請求項１記載の汚泥の処理方法。
3. 電解処理槽に酸を添加する際に、電解処理槽内に設けたｐＨ計のｐＨ値に基づいて酸注入ポンプの運転制御を行うようにした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。

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