JP5100256B2 - 汚水処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、有機性の汚水を微生物処理することによって生ずる汚泥を、汚泥貯留槽で減容化するようにした汚水処理装置に関するものである。

下水道、食品廃水、畜産廃水等の有機性の汚水を微生物処理する従来の処理装置の一例を図５を参照して簡単に説明する。図５は、従来の汚水処理装置の全体の構成図である。まず、有機性の汚水が第１の曝気槽１０に流入し、この第１の曝気槽１０内でエアレーション１２、１２により曝気されて空気中の酸素が溶解され、さらに第１の曝気槽１０から溢水されて第２の曝気槽１４に流入し、この第２の曝気槽１４内でエアレーション１６、１６によりさらに曝気され、そして第２の曝気槽１４から溢水されて第３の曝気槽１８に流入し、この第３の曝気槽１８内でエアレーション２０により曝気される。これらの第１、第２、第３の曝気槽１０、１４、１８により繰り返して十分に曝気された汚水が、沈殿槽２２に流入される。十分な曝気により汚水は、好気性の微生物処理が十分になされ、沈殿槽２２内で混合物が鎮静化されて、沈殿槽２２内にて上澄水と沈殿する汚泥とに分離される。上澄水は装置の外部に適宜に放流され、沈殿した汚泥は、汚泥ポンプ２４により引き抜かれてその一部が汚泥可溶化装置２６を介して第１の曝気槽１０に戻され、残りが汚泥貯留槽２８に移送される。汚泥貯留槽２８内の汚泥は、適宜に抜き出されて脱水処理され、さらに焼却処分される。汚泥可溶化装置２６の一例としては、超音波でキャビテーションを発生させて汚泥中の混合物を粉砕して微細化することで可溶化する特開２００５−１９３０９９号公報で提案された技術がある。この第１の曝気槽１０に戻される汚泥を汚泥可溶化装置２６に通過させることで、汚泥に含まれる混合物が微細化され、微生物処理がされ易くなる。
特開２００５−１９３０９９号公報

また、図５の従来技術のごとき曝気槽を用いることなく、放流水槽の処理水を酸素補充装置を通過させて、酸素を吸収した処理水を受入水槽に戻すことで、微生物処理の活性化を図る技術が、特許第３３７５３４８号公報で提案されている。
特許第３３７５３４８号公報

図５に示す従来の汚水処理装置において、沈殿槽２２から第１の曝気槽１０に戻される汚泥の量は、第１の曝気槽１０に流入される汚水の流入ＢＯＤ濃度に応じて調整される。すなわち、汚水の流入ＢＯＤ濃度が低い場合は、汚水に含まれる有機物が少ないために、有機物を分解する微生物が多量に含まれる汚泥の返送量が少なくて良く、汚水の流入ＢＯＤ濃度が高い場合は、汚水に含まれる有機物が多いために、分解微生物が多量に含まれる汚泥の返送量を多くする必要がある。そこで、汚水の流入ＢＯＤ濃度に応じて汚泥の返送量が調整される。ところで、汚泥貯留槽２８に移送された汚泥は、適宜に引き抜かれて焼却処分されるため、その処分すべき量が少ないことが望ましい。そのために、汚泥貯留槽２８に移送される汚泥の量を少なくする目的で、第１の曝気槽１０に戻す汚泥の量を単純に多くすることはできない。なぜならば、過度に汚泥の返送量を多くすると、第１、第２、第３の曝気槽１０、１４、１８における微生物処理が十分になされず、放流される上澄水の水質低下が生ずる。汚泥貯留槽２８に移送された汚泥を減容化する満足な技術が、従来はなかった。

本発明は、かかる従来技術の事情に鑑みてなされたもので、汚泥貯留槽内に移送された汚泥に酸素を溶解させて再び汚泥貯留槽に戻すように循環させることで、汚泥貯留槽内で微生物処理させて汚泥の減容化を図るようにした汚水処理装置を提供することを目的とする。

かかる目的を達成するために、本発明の汚水処理装置は、汚水を曝気槽に流入し、この曝気槽で微生物処理した汚水を沈殿槽に流入し、前記沈殿槽で上澄水と沈殿した汚泥に分離し、前記沈殿槽に沈殿した前記汚泥の一部を前記曝気槽に戻し、残りを汚泥貯留槽に移し、前記汚泥貯留槽の汚泥を引き抜いて脱水の後に焼却処分する汚水処理装置において、前記汚泥貯留槽に移された前記汚泥を汚泥ポンプで酸素溶解装置に移し、前記酸素溶解装置で酸素が溶解された前記汚泥を前記汚泥貯留槽に再び戻して、前記汚泥貯留槽から前記酸素溶解装置を経て前記汚泥貯留槽に戻る前記汚泥の循環経路を形成して構成されている。

また、前記汚泥貯留槽の前記汚泥に微生物資材を添加するようにしても良い。

そして、前記汚泥貯留槽に溶存酸素濃度計を設け、前記汚泥ポンプによる前記汚泥の循環経路に流量調整弁を介装し、前記溶存酸素濃度計の測定値に応じて前記流量調整弁の開度を制御する制御装置を設け、この制御装置により前記溶存酸素濃度計で測定される前記汚泥の溶存酸素濃度が所定値以下であると前記流量調整弁の開度を大として循環する前記汚泥の量を多くし、前記溶存酸素濃度が所定値以上であると前記流量調整弁の開度を小さくして循環する前記汚泥の量を少なくするように構成することもできる。

さらに、前記制御装置により、前記溶存酸素濃度計で測定される前記汚泥の溶存酸素濃度が８ｍｇ／Ｌ以下であると前記流量調整弁の開度を全開とし、前記溶存酸素濃度が８ｍｇ／Ｌ以上であると前記流量調整弁の開度を半分にするように構成しても良い。

請求項１記載の汚水処理装置にあっては、汚泥貯留槽に移された汚泥を汚泥ポンプで引き抜いて酸素溶解装置に移し、この酸素溶解装置で酸素が溶解された汚泥を汚泥貯留槽に再び戻して、前記汚泥貯留槽から前記酸素溶解装置を経て前記汚泥貯留槽に戻る前記汚泥の循環経路を形成して構成されているので、汚泥貯留槽内の汚泥の溶存酸素濃度が高くなって微生物処理が活性化され、汚泥貯留槽内で汚泥が解体および自己酸化され、その結果として、汚泥貯留槽で汚泥の減容化が図られる。もって、脱水の後に焼却処分する汚泥の量を減少させることができる。しかも、沈殿槽に沈殿した汚泥の一部を曝気槽に戻し、残りを汚泥貯留槽に移して減容化し、汚泥貯留槽から曝気槽に汚泥を戻すことがないので、沈殿槽から曝気槽に戻す汚泥の量は、曝気槽へ流入する汚水の流入ＢＯＤ濃度により適宜に設定すれば良く、曝気槽での汚水処理に悪い影響を与えない。

請求項２記載の汚水処理装置にあっては、汚泥貯留槽内の汚泥に有機物の分解能力の高い微生物資材が添加されるので、酸素が溶解された汚泥によりこの微生物資材の微生物処理がより活性化され、その結果、汚泥の減容化が顕著に図られる。

請求項３記載の汚水処理装置にあっては、制御装置により、汚泥貯留槽に設けた溶存酸素濃度計の測定値に応じて、流量調整弁の開度を制御して、汚泥貯留槽内の汚泥の溶存酸素濃度が所定値以下であると流量調整弁の開度を大として循環する汚泥の量を多くして、汚泥貯留槽内の汚泥に微生物処理がなされるのに必要な酸素を十分に供給するようになし、溶存酸素濃度が所定値以上であると流量調整弁の開度を小さくして循環する汚泥の量を少なくすることで、汚泥貯留槽内の汚泥の溶存酸素濃度をほぼ一定に維持して、微生物処理が最もなされ易い状態を保持し得る。もって、汚泥貯留槽内で微生物処理が効率的になされる。

請求項４記載の汚水処理装置にあっては、汚泥貯留槽内の汚泥の溶存酸素濃度が８ｍｇ／Ｌ以下であると流量調整弁の開度を全開とし、汚泥により多くの酸素が溶解するようになし、溶存酸素濃度が８ｍｇ／Ｌ以上であると流量調整弁の開度を半分として、循環する汚泥の量を少なくするので、汚泥貯留槽内の汚泥の溶存酸素濃度をほぼ８ｍｇ／Ｌに維持できる。

以下、本発明の一実施例を図１ないし図４を参照して説明する。図１は、本発明の汚水処理装置の一実施例の全体の構成図である。図２は、図１の本発明の要部の構成図である。図３は、図１の汚水処理装置における汚泥貯留槽内の汚泥の溶存酸素濃度の変化を示す図である。図４は、図１の汚水処理装置における汚泥貯留槽内の汚泥の減容化を示す図である。図１および図２において、図５に示す部材と同じまたは均等なものには同じ符号を付けて重複する説明を省略する。

本発明の汚水処理装置の一実施例にあっては、沈殿槽２２に沈殿した汚泥が、汚泥ポンプ２４により引き抜かれて、その一部が第１の曝気槽１０に直接に戻され、残りが汚泥貯留槽２８に移送される。ここで、第１の曝気槽１０に戻される汚泥の量は、第１の曝気槽１０に流入する汚水の流入ＢＯＤ濃度に応じて最適状態となるように適宜に調整される。なお、第１の曝気槽１０に戻される汚泥の量は、一例として、第１の曝気槽１０に流入する汚水の流入量の約３０％程度である。そして、汚泥貯留槽２８に移送された汚泥に、有機物の分解能力の高い微生物資材として例えばバチルス菌が添加される。また、汚泥貯留槽２８内の底部から、汚泥が第２の汚泥ポンプ３０により引き抜かれて、流量調整弁３２を経て酸素溶解装置３４に移送される。さらに、この酸素溶解装置３４で酸素が溶解された汚泥が、汚泥貯留槽２８に再び戻されて循環される。かかる汚泥貯留槽２８から流量調整弁３２と酸素溶解装置３４を経て汚泥貯留槽２８に戻る汚泥の循環経路が形成されている。

そして、図２に示すごとく、汚泥貯留槽２８には、汚泥の溶存酸素濃度を測定するための溶存酸素濃度計３６が設けられ、その測定値に応じた信号が制御装置３８に与えられる。また、酸素溶解装置３４には、酸素発生機４０から高濃度の酸素が供給される。さらに、この酸素溶解装置３４には、内部の汚泥の液面が所定範囲内にあるか否かを測定する手段（図示せず）が設けられ、その液面位置に関する信号が制御装置３８に与えられる。そしてまた、制御装置３８から出力される信号により、第２の汚泥ポンプ３０の運転と停止が制御され、流量調整弁３２の開度が全開と半開とに切り換え制御される。

かかる構成において、汚泥貯留槽２８に移送されて貯留された汚泥を槽の底部から第２のポンプ３０で引き抜いて、酸素溶解装置３４内にその容器の上部から流入させて滴下させる。すると、汚泥は、滴下する間に酸素溶解装置３４内に充満する高濃度の酸素を吸収して容器の底部に貯まる。この酸素溶解装置３４の底部に貯まった汚泥が、汚泥貯留槽２８に再び戻される。この酸素溶解装置３４については、特許第３３７５３４８号公報に記載された技術を適用することができる。制御装置３８は、第２の汚泥ポンプ３０を運転状態にするとともに、溶存酸素濃度計３６で例えば８ｍｇ／Ｌ以下の値が測定されている間は、流量調整弁３２の開度を全開として、多量の汚泥を汚泥貯留槽２８から酸素溶解装置３４に移送し、汚泥貯留槽２８内の汚泥の酸素溶解濃度がより高くなるような制御を行う。そして、汚泥貯留槽２８内の汚泥の溶存酸素濃度が、８ｍｇ／Ｌ以上の値が測定検出されると、制御装置３８は流量調整弁３２の開度を半開に切り換えて、汚泥の移送量を少なくして、汚泥貯留槽２８内の汚泥の溶存酸素濃度を略８ｍｇ／Ｌのほぼ一定に維持する。このようにして、汚泥貯留槽２８内に移送された汚泥の溶存酸素濃度を高くすることで、汚泥貯留槽２８内の汚泥に含まれる微生物および添加された微生物資材が活性化されて、汚泥貯留槽２８内で汚泥の微生物処理が進行して、汚泥が解体および自己酸化して、汚泥の減容化がなされる。

しかも、本発明にあっては、第１の曝気槽１０に戻される沈殿槽２２に沈殿した汚泥の量は、第１の曝気槽１０に流入する汚水の流入ＢＯＤ濃度に応じて最適状態となるように適宜に調整され、汚泥貯留槽２８から第１の曝気槽１０に汚泥を戻すことがないので、第１の曝気槽１０での汚水処理に悪い影響を与えることがない。

発明者らは、本発明の汚水処理装置の一実施例の効果を検証するための実験を行った。図３は、汚泥貯留槽２８の容量が５０立方メートルで、流量調整弁３２の開度が全開状態であって第２の汚泥ポンプ３０の流量が１時間に２５立方メートルで運転した場合の汚泥貯留槽２８内の汚泥の溶存酸素濃度の変化を示したものである。図３からは、運転開始後１日経過するまでは汚泥中の微生物の活性度が低いために酸素が分解に取り込まれる量が少なく、溶存酸素濃度が時間経過に伴い上昇する。そして、１日経過後は、汚泥中の微生物の活性化がなされて酸素が分解に盛んに取り込まれることで溶存酸素濃度の変化が一端下降に転ずる。そして、その後は、日数の経過とともに溶存酸素濃度が徐々に上昇し、６日から７日経過した時点で、汚泥中の溶存酸素濃度が８ｍｇ／Ｌを越える。すると、制御装置３８により流量調整弁３２の開度が半開とされ、汚泥中の溶存酸素濃度は８ｍｇ／Ｌを少し越えた状態で維持される。また、図４は、図３に示すごとく運転した場合の汚泥貯留槽２８内の汚泥の減容率の変化を示したものである。図４から明らかなように、運転開始後２０日ぐらい経過すると、５０％以上の減容が達成されている。この十分に減容された汚泥を、汚泥貯留槽２８から引き抜いて適宜脱水の後で焼却処分することで、焼却すべき汚泥の量を半減させることができる。ここで、上記実験にあっては、流量調整弁３２の開度を全開状態から半開状態とする汚泥中の溶存酸素濃度を８ｍｇ／Ｌとしているが、これに限られず、汚泥貯留槽２８内の汚泥の質や濃度および状況等に応じて、溶存酸素濃度が３〜１０ｍｇ／Ｌの範囲で適宜に流量調整弁３２の開度を全開状態から半開状態としても良い。

なお、上記実施例の説明において、汚泥貯留槽２８内の汚泥に対して、微生物資材を添加しているが、汚泥中には分解に必要な微生物が含まれており、汚泥中に含まれる微生物を充分に活性化できれば、微生物資材を添加しなくても良い。また、上記実施例では、汚泥貯留槽２８内の汚泥が酸素溶解装置３４を経る循環経路を、ほぼ２時間で１回の循環がなされているが、かかる周期の循環に限定されるものでなく、より短い周期で循環させてもまたより長い周期で循環させても良いことは勿論である。さらに、上記実施例では、沈殿槽２２から第１の曝気槽１０に直接に汚泥を戻しているが、特開２００５−１９３０９９号公報に示されるごとき汚泥可溶化装置を経て第１の曝気槽１０に戻しても良い。ここで、汚泥可溶化装置は特開２００５−１９３０９９号公報に示される技術に限られず、汚泥に含まれる混合物を微細化して可溶化できるならば、いかなる構造であっても良い。

本発明の汚水処理装置の一実施例の全体の構成図である。 図１の本発明の要部の構成図である。 図１の汚水処理装置における汚泥貯留槽内の汚泥の溶存酸素濃度の変化を示す図である。 図１の汚水処理装置における汚泥貯留槽内の汚泥の減容化を示す図である。 従来の汚水処理装置の全体の構成図である。

１０ 第１の曝気槽
１２、１６、２０ エアレーション
１４ 第２の曝気槽
１８ 第３の曝気槽
２２ 沈殿槽
２４ 汚泥ポンプ
２８ 汚泥貯留槽
３０ 第２の汚泥ポンプ
３２ 流量調整弁
３４ 酸素溶解装置
３６ 溶存酸素濃度計
３８ 制御装置
４０ 酸素発生機

Claims (4)

1. 汚水を曝気槽に流入し、この曝気槽で微生物処理した汚水を沈殿槽に流入し、前記沈殿槽で上澄水と沈殿した汚泥に分離し、前記沈殿槽に沈殿した前記汚泥の一部を前記曝気槽に戻し、残りを汚泥貯留槽に移し、前記汚泥貯留槽の汚泥を引き抜いて脱水の後で焼却処分する汚水処理装置において、前記汚泥貯留槽に移された前記汚泥を汚泥ポンプで酸素溶解装置に移し、前記酸素溶解装置で酸素が溶解された前記汚泥を前記汚泥貯留槽に再び戻して、前記汚泥貯留槽から前記酸素溶解装置を経て前記汚泥貯留槽に戻る前記汚泥の循環経路を形成して構成したことを特徴とする汚水処理装置。
2. 請求項１記載の汚水処理装置において、前記汚泥貯留槽内の前記汚泥に微生物資材を添加することを特徴とした汚水処理装置。
3. 請求項１または２記載の汚水処理装置において、前記汚泥貯留槽に溶存酸素濃度計を設け、前記汚泥ポンプによる前記汚泥の循環経路に流量調整弁を介装し、前記溶存酸素濃度計の測定値に応じて前記流量調整弁の開度を制御する制御装置を設け、この制御装置により前記溶存酸素濃度計で測定される前記汚泥の溶存酸素濃度が所定値以下であると前記流量調整弁の開度を大として循環する前記汚泥の量を多くし、前記溶存酸素濃度が所定値以上であると前記流量調整弁の開度を小さくして循環する前記汚泥の量を少なくするように構成したことを特徴とする汚水処理装置。
4. 請求項３記載の汚水処理装置において、前記制御装置により、前記溶存酸素濃度計で測定される前記汚泥の溶存酸素濃度が８ｍｇ／Ｌ以下であると前記流量調整弁の開度を全開とし、前記溶存酸素濃度が８ｍｇ／Ｌ以上であると前記流量調整弁の開度を半分にするように構成したことを特徴とする汚水処理装置。