JP6216240B2

JP6216240B2 - 汚水の処理方法

Info

Publication number: JP6216240B2
Application number: JP2013254708A
Authority: JP
Inventors: 雄大田崎
Original assignee: MUSHUGEN INDUSTRIES CO., LTD.
Current assignee: MUSHUGEN INDUSTRIES CO., LTD.
Priority date: 2013-12-10
Filing date: 2013-12-10
Publication date: 2017-10-18
Anticipated expiration: 2033-12-10
Also published as: JP2015112512A

Description

この発明は、汚水の処理方法に係り、特に、下水処理場等の汚水処理の過程で排出される汚泥（脱水ケーキを含む）から発生する悪臭物質である硫化水素及びメチルメルカプタンの臭気を効果的に抑制できる汚泥の臭気抑制方法に関する。

下水処理場等における汚水処理には、汚水から汚れとなる物質を分離・除去して最終的に清浄な水を得る水処理工程と、残った残渣から生じる汚泥を処理する汚泥処理工程がある。

上記汚泥処理工程では、汚泥が腐敗する等して悪臭物質である硫化水素とメチルメルカプタン等の硫黄化合物、アンモニア、トリメチルアミン等の窒素化合物、低級脂肪酸類等が発生してくる。これらの悪臭物質の中で発生量の特に多いのが、硫黄化合物である硫化水素とメチルメルカプタンであり、汚泥処理系設備周辺での作業環境の悪化、付近住民の苦情、設備機器の腐食の原因となるため、効果的な臭気抑制対策を行う必要がある。

従来の臭気抑制対策としては、酸化剤である亜硝酸塩を用いて臭気を抑制する方法が代表的であり、そのハンドリングの良さ等から広く用いられている（例えば特開２００１−３４０８９５号公報参照）。

特開２００１−３４０８９５号公報

上記亜硝酸塩を用いて臭気を抑制する方法の場合、亜硝酸塩は嫌気条件下で微生物によって分解されてしまうため、腐敗した汚泥や、汚水の微生物処理後に発生する余剰濃縮汚泥等、微生物を大量に含む汚泥に使用すると、微生物の分解作用により効果が著しく低下してしまう。

そこで、上記問題を回避するために、抗菌剤であるピリチオン系化合物を併用して微生物による亜硝酸塩の分解を抑制することにより、亜硝酸塩の濃度を維持して効果を安定させる手法が採られてきた。この場合、ピリチオン系化合物の中でもナトリウムピリチオンが水溶性でハンドリンが非常に良いため好適である。

しかしながら、その一方でナトリウムピリチオンは「水溶性」であるが故に、汚泥の脱水時に脱離液と共に流出してしまって汚泥中に保持されないため、脱水後の汚泥の抗菌効果を維持できないという問題が生じていた。

この発明は、従来の上記問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、汚水の処理過程で生成される汚泥から発生する悪臭物質である硫化水素及びメチルメルカプタンの臭気を効果的に抑制できる汚泥の臭気抑制方法を実現することにある。

上記の目的を達成するため、本発明の請求項１に記載の汚水の処理方法は、
最初沈殿池において汚水から初沈汚泥を沈殿分離する工程と、初沈汚泥分離後の汚水に生物学的処理を行って余剰汚泥を分離する工程と、上記初沈汚泥を濃縮すると共に上記余剰汚泥を濃縮する工程と、濃縮後の初沈汚泥及び余剰汚泥を混合する工程と、混合された初沈汚泥及び余剰汚泥を脱水する工程を備えた汚水の処理方法であって、
上記初沈汚泥及び余剰汚泥を濃縮する工程より前の段階において、汚水又は、初沈汚泥及び／又は余剰汚泥に多価金属塩を添加し、その後、汚泥に亜硝酸塩とナトリウムピリチオンを添加することを特徴とする。

本発明の請求項２に記載の汚水の処理方法は、請求項１に記載の汚水の処理方法において、
上記多価金属塩が、鉄、亜鉛、銅、銀、ニッケルの何れかの金属塩であることを特徴とする。

本発明の請求項３に記載の汚水の処理方法は、請求項２に記載の汚水の処理方法において、
上記金属塩が、ポリ硫酸第二鉄であることを特徴とする。

本発明の汚水の処理方法は、初沈汚泥及び余剰汚泥を濃縮する工程より前の段階において、汚水又は、初沈汚泥及び／又は余剰汚泥に多価金属塩を添加し、その後、汚泥に亜硝酸塩とナトリウムピリチオンを添加することにより、以下の効果を奏するものである。
ナトリウムピリチオンは、多価金属塩と錯体を作って抗菌活性を保持したまま不溶化する性質を有している。
初沈汚泥及び余剰汚泥を濃縮する工程より前の段階において、汚水又は、初沈汚泥及び／又は余剰汚泥に多価金属塩を添加することにより、汚水又は、初沈汚泥及び／又は余剰汚泥中に多価金属塩が均等に分散し、その後、汚泥に亜硝酸塩とナトリウムピリチオンを添加することにより、汚泥中のナトリウムピリチオンが多価金属塩と錯体を作って抗菌活性を保持したまま不溶化するので、汚泥脱水時にナトリウムピリチオンが脱離液と共に流出することを抑止できる。この結果、不溶化したナトリウムピリチオンの抗菌効果によって、脱水後の汚泥中の微生物の繁殖を抑制でき、亜硝酸塩が微生物によって分解消費されることが抑止されるので、汚泥から発生する硫化水素及びメチルメルカプタンの臭気を効果的に抑制することができる。

以下、本発明の一実施例を添付図面に基づいて説明する。図１は、下水処理場における本発明に係る汚水の処理方法の一実施例を示す工程図である。
この下水処理場は、沈砂池10、最初沈殿池12、水処理工程を行う生物槽14、最終沈殿地15及び高度処理槽16、汚泥処理工程を行う初沈汚泥濃縮槽18、余剰汚泥濃縮部20、濃縮汚泥貯留槽22、脱水機24、ホッパー26を備えている。

下水処理場における汚水の処理は以下の工程で行われる。
ポンプ場・下水管渠28を介して下水処理場に流入した汚水としての下水は、先ず、沈砂池10に導入され、図示しないスクリーン等でろ過されることにより、大きなゴミや砂等が除去される。
大きなゴミや砂等が除去された下水は、次に、最初沈殿池12に導入され、数時間程度貯留する過程で小さなゴミや泥等が沈降することにより、最初沈殿池12の底部に初沈汚泥が沈殿・分離される。

上記最初沈殿池12において初沈汚泥が分離された下水は生物槽14に導入されて水処理工程が行われる。すなわち、生物槽14においては、曝気雰囲気中で微生物による下水中の有機物や無機物の分解処理等の生物学的処理が行われた後、下水を最終沈殿地15に送出する。最終沈殿地15に導入された下水は数時間程度貯留する過程で固液分離され、固体成分が最終沈殿地15の底部に余剰汚泥として沈殿・分離される。尚、上記生物槽14で微生物による生物学的処理行われた結果、余剰汚泥中には微生物が大量に含まれている。

上記最終沈殿地15で余剰汚泥が分離された下水は高度処理槽16に送出され、該高度処理槽16において窒素やリン等の富栄養化物の除去が行われて浄化された後、河川等の公共用水域に放流されるのである。

一方、汚泥処理工程は以下の手順で行われる。
先ず、最初沈殿池12の底部に沈殿した初沈汚泥を引き抜いて初沈汚泥濃縮槽18に導入し、重力濃縮を行う。
また、上記最終沈殿地15の底部に沈殿した余剰汚泥を引き抜いて余剰汚泥濃縮部20に導入し、遠心分離機を用いた機械濃縮や重力濃縮等を行って余剰汚泥を濃縮する。

次に、初沈汚泥濃縮槽18で重力濃縮された初沈濃縮汚泥と、余剰汚泥濃縮部20で濃縮された余剰濃縮汚泥を混合させた状態で濃縮汚泥貯留槽22に送出して一時貯留する。
その後、混合された初沈濃縮汚泥及び余剰濃縮汚泥を脱水機24へ送出し、脱水処理を行って固形状の汚泥である脱水ケーキと成す。この脱水ケーキは、ベルトコンベア（図示せず）等を介してホッパー26に移送されて貯留後、外部へ搬出されて焼却処理や埋立処理等を行うのである。

本発明に係る汚水の処理方法は、上記初沈汚泥及び余剰汚泥を濃縮する工程より前の段階において、下水又は、初沈汚泥及び／又は余剰汚泥に多価金属塩を添加し、その後、汚泥（初沈汚泥、余剰汚泥、初沈濃縮汚泥、余剰濃縮汚泥）に亜硝酸塩とナトリウムピリチオンを添加するものである。

従って、多価金属塩は、例えば、ポンプ場・下水管渠に流入した下水、沈砂池10に導入された下水、最初沈殿池12に導入された下水、生物槽14に導入された下水、最終沈殿地15に導入された下水中に添加することができる。
また、多価金属塩は、初沈汚泥濃縮槽18に導入された濃縮処理前の初沈汚泥、余剰汚泥濃縮部20に導入された濃縮処理前の余剰汚泥に添加することができる。
さらに、下水が流れる配管（図示せず）や、汚泥（初沈汚泥及び余剰汚泥）を搬送する配管（図示せず）中に添加しても良い。

尚、以下の理由から、最初沈殿池12において下水から初沈汚泥を沈殿分離する工程以前の段階において、下水に多価金属塩を添加しておくことが、より一層好適である。
すなわち、多価金属塩は汚泥の沈降を促進する作用を有するため、下水から初沈汚泥を沈殿分離する工程以前の段階で下水に金属塩を添加しておくことにより、最初沈殿池12において初沈汚泥を沈殿分離する時間を短縮することができ、最初沈殿池12での汚泥の滞留時間が短くて済むため初沈汚泥の腐敗を抑制することができる。その結果、微生物が大量繁殖する腐敗した初沈汚泥中の微生物によって、亜硝酸塩が分解消費されることを抑止できる。

また、酸化剤である亜硝酸塩は酸性で不安定化するため対象汚泥のｐＨが低い方が効果が安定し、汚泥のｐＨが６以上になると、効力持続時間は著しく短くなってしまう。上記初沈濃縮汚泥のｐＨは５程度、余剰濃縮汚泥のｐＨは７程度であるが、下水から初沈汚泥を沈殿分離する工程以前の段階で下水に金属塩を添加しておくことにより、最初沈殿池12における初沈汚泥の沈殿が促進されるので、初沈濃縮汚泥と余剰濃縮汚泥を混合させた際の割合は、初沈濃縮汚泥の方が大きいものとなる。このため、初沈濃縮汚泥と余剰濃縮汚泥の混合させた汚泥のｐＨ上昇が抑制されるので、亜硝酸塩の脱臭効果が阻害されることを防止できる。また、初沈濃縮汚泥と余剰濃縮汚泥を混合させた際の割合が、初沈濃縮汚泥の方が大きいため、混合汚泥中の微生物量を少なくすることができると共に、多価金属塩が微生物の活性を抑制することから、亜硝酸塩が微生物によって分解消費されることを抑止できる。

上記多価金属塩としては、例えば、ポリ硫酸第二鉄、塩化鉄（II）、硫酸鉄、硝酸鉄等の鉄塩、塩化亜鉛、硫酸亜鉛、酢酸亜鉛等の亜鉛塩、その他、銅塩、銀塩、ニッケル塩等が該当する。
上記多価金属塩中の鉄、亜鉛、銅等の金属は硫化水素と特異的に反応するため、多価金属塩を添加することにより、硫化水素の臭気を抑制する効果が得られる。

尚、以下の理由により、上記多価金属塩の中でも鉄塩が好適であり、特に、ポリ硫酸第二鉄が最適である。
すなわち、一般に多価金属イオンには汚泥の凝集能力がある反面、毒性による環境汚染の問題があるが、鉄イオンは毒性が比較的低く環境中にも大量に存在していて環境負荷が小さいので、鉄塩を用いるのが好適である。中でも、ポリ硫酸第二鉄は、塩化鉄や硫酸鉄等の他の鉄塩に比べ腐食性が最も低く、汚水処理設備の腐食を生じさせにくいことから最適である。

次に、亜硝酸塩及びナトリウムピリチオンは、多価金属塩の添加後に、汚泥に添加するものであることから、図１において、例えば、初沈汚泥濃縮槽18に導入された多価金属塩添加後の初沈汚泥、余剰汚泥濃縮部20に導入された多価金属塩添加後の余剰汚泥、濃縮汚泥貯留槽22に導入された初沈濃縮汚泥及び余剰濃縮汚泥に添加することができる。
尚、汚泥をを搬送する配管（図示せず）中に亜硝酸塩及びナトリウムピリチオン添加しても勿論良い。

汚泥に添加する亜硝酸塩としては亜硝酸ナトリウムが好適である。すなわち、亜硝酸ナトリウムは酸化力がそれほど強くないため、反応が緩やかであると共に、塩素ガスのような有害ガスを出しにくく、且つ、過酸化水素のように爆発的に反応することもないため使用感が良いためである。

以下に本発明を、実施例を挙げて更に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

［実施例１］
（試験方法）
下水処理場への流入下水に対し、ポリ硫酸第二鉄溶液を、該ポリ硫酸第二鉄溶液中の鉄重量で１０ｍｇ／ｌ添加した上で最初沈殿池12に導入し、上記水処理工程及び汚泥処理工程を行う。
初沈濃縮汚泥と余剰濃縮汚泥を混合した濃縮汚泥貯留槽22から汚泥スラリーを２Ｌのビーカーに採取し、以下の試験区を設けて硫化水素とメチルメルカプタンの濃度を比較する。
［１］ポリ硫酸第二鉄溶液と、亜硝酸塩含有脱臭剤を添加した試験区
［２］ポリ硫酸第二鉄溶液と、亜硝酸塩含有脱臭剤及びナトリウムピリチオンを添加した試験区（本実施例）
上記亜硝酸塩含有脱臭剤、ナトリウムピリチオンは、ビーカーに採取した上記汚泥スラリーに添加・攪拌した後、３０分経過後における脱水前の汚泥スラリーの硫化水素とメチルメルカプタンの濃度をガステック社製検知管を用いて測定した。
その後、試験用小型ベルトプレス脱水機を用いて汚泥スラリーを脱水し、脱水して得られた脱水ケーキを各試験区１００ｇずつ、ポリエチレン製容器に密封して入れ、３０℃の恒温槽内に滞留させ、脱水２４時間後、脱水４８時間後の脱水ケーキの硫化水素とメチルメルカプタンの濃度を測定した。

また、比較のため、ポリ硫酸第二鉄溶液を添加しない流入下水についても、以下の試験区を設け、上記と同様な方法で硫化水素とメチルメルカプタンの濃度を測定した。
［３］ポリ硫酸第二鉄溶液は添加せず、亜硝酸塩含有脱臭剤を添加した試験区
［４］ポリ硫酸第二鉄溶液は添加せず、亜硝酸塩含有脱臭剤及びナトリウムピリチオンを添加した試験区
［５］ポリ硫酸第二鉄溶液、亜硝酸塩含有脱臭剤及びナトリウムピリチオンの何れも添加しない試験区

硫化水素の濃度測定の試験結果を表１に示す。

メチルメルカプタンの濃度測定の試験結果を表２に示す。

表１及び表２に記載の通り、以下の試験結果が得られた。
（１）流入下水にポリ硫酸第二鉄溶液を添加していない試験区［３］、［４］では、亜硝酸塩含有脱臭剤、ナトリウムピリチオンを添加した場合であっても、脱水２４時間後からは硫化水素及びメチルメルカプタンの両方の臭気が発生している。
尚、流入下水にポリ硫酸第二鉄溶液、亜硝酸塩含有脱臭剤及びナトリウムピリチオンの何れも添加しない試験区［５］は、脱水前から既に臭気が発生している。
（２）流入下水にポリ硫酸第二鉄溶液を添加し、また亜硝酸塩系脱臭剤も添加しているが、ナトリウムピリチオンを添加していない試験区［１］では、脱水２４時間後から硫化水素、脱水４８時間後からメチルメルカプタンの臭気が発生している。これは、時間の経過と共に微生物が繁殖し、微生物の分解作用によって亜硝酸塩が消費されたためであると思料される。
（３）一方、本実施例である、流入下水にポリ硫酸第二鉄溶液を添加し、また、亜硝酸塩系脱臭剤及びナトリウムピリチオンを添加した試験区［２］では、脱水後４８時間経過しても硫化水素及びメチルメルカプタンの両方の臭気が抑制されている。これは、多価金属塩であるポリ硫酸第二鉄と錯体を作って不溶化したナトリウムピリチオンによる抗菌作用が、脱水後も長時間持続し、亜硝酸塩を消費する微生物の繁殖が抑制されているためである。

本発明に係る汚水の処理方法の一実施例を示す工程図である。

10 沈砂池
12 最初沈殿池
14 生物槽
15 最終沈殿池
16 高度処理槽
18 初沈汚泥濃縮槽
20 余剰汚泥濃縮部
22 濃縮汚泥貯留槽
24 脱水機
26 ホッパー
28 ポンプ場・下水管渠

Claims

最初沈殿池において汚水から初沈汚泥を沈殿分離する工程と、初沈汚泥分離後の汚水に生物学的処理を行って余剰汚泥を分離する工程と、上記初沈汚泥を濃縮すると共に上記余剰汚泥を濃縮する工程と、濃縮後の初沈汚泥及び余剰汚泥を混合する工程と、混合された初沈汚泥及び余剰汚泥を脱水する工程を備えた汚水の処理方法であって、
上記初沈汚泥及び余剰汚泥を濃縮する工程より前の段階において、汚水又は、初沈汚泥及び／又は余剰汚泥に多価金属塩を添加し、その後、汚泥に亜硝酸塩とナトリウムピリチオンを添加することを特徴とする汚水の処理方法。
上記多価金属塩が、鉄、亜鉛、銅、銀、ニッケルの何れかの金属塩であることを特徴とする請求項１に記載の汚水の処理方法。
上記多価金属塩が、ポリ硫酸第二鉄であることを特徴とする請求項２に記載の汚水の処理方法。