JPH06170398A

JPH06170398A - 活性汚泥処理における高炉水砕スラグ含有汚泥の処理方法

Info

Publication number: JPH06170398A
Application number: JP4352135A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Fujii; 正博藤井; Osamu Miki; 理三木; Yasushi Kamori; 裕史嘉森
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1992-12-10
Filing date: 1992-12-10
Publication date: 1994-06-21

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】活性汚泥の固定化担体として高炉水砕スラグ
を用いた下水の活性汚泥処理において、液体サイクロン
により高炉水砕スラグを高効率で回収し、また、この液
体サイクロンのオーバーフロー混合液として得られる余
剰汚泥の脱水を効率良く行うことができる方法を提供す
る。【構成】汚泥沈降槽から引き抜かれた高炉水砕スラグ
を含む引抜き汚泥混合液から液体サイクロンにより高炉
水砕スラグを回収するに当り、液体サイクロンの下部の
ノズル径（Ｄｕ）と上部のノズル径（Ｄｏ）との比（Ｄ
ｕ／Ｄｏ）を０．８〜１．２とする。また、高炉水砕ス
ラグを含むオーバーフロー混合液については、このオー
バーフロー混合液の固形分に対して塩化第二鉄を２〜４
重量％の範囲で及び水酸化カルシウムを２〜６重量％の
範囲で添加して脱水する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、活性汚泥の固定化担体
として高炉水砕スラグを用いた下水等の活性汚泥処理に
おいて、その活性汚泥処理装置の汚泥沈降槽から引き抜
かれた高炉水砕スラグを含む汚泥混合液の処理方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】特開昭６３−４２，７９６号公報や特開
昭６３−１２６，５９９号公報に示されているように、
廃水等を生物学的に処理する方法として、活性汚泥の存
在する曝気槽で処理した後、活性汚泥と処理水とを沈降
分離し、処理水は放流し、沈降した汚泥は曝気槽に返送
する方法が知られている。曝気槽において活性汚泥は、
廃水からＢＯＤ、りん化合物、窒素化合物等を分解し、
除去するのであるが、この処理に伴って活性汚泥の量が
増加するので、汚泥沈降槽から適時に余剰の汚泥を抜き
取り、別途処理する必要がある。この余剰汚泥の処理と
して従来から行われているのは、余剰汚泥を濃縮し、脱
水した後、そのまま埋め立て等を行ったり、メタン発酵
により消化分解させて減量した上で埋め立て等を行った
り、あるいは、焼却して焼却灰を埋め立て等で処分する
ことが行われている。

【０００３】また、特開昭６３−４２，７９６号公報や
特開昭６３−１２６，５９９号公報に示されているよう
に、最近では、曝気槽における活性汚泥処理の効率を高
めるため、無機系の固定化担体を添加することにより、
活性汚泥を固定化して高濃度にする方法が採用されてい
る。そして、この無機系固定化担体としては、高炉水砕
スラグ、ゼオライト、けい砂、クリストバライト等が用
いられている。このような方法において、汚泥沈降槽か
ら引き抜かれる余剰汚泥から高炉水砕スラグ、ゼオライ
ト、けい砂、クリストバライト等の無機系固定化担体を
回収する方法、あるいは、余剰汚泥を脱水する方法とし
て、例えば、本発明者らにより提案された特開平４−
７，０９４号記載の方法がある。また、無機系固定化担
体を含まない余剰汚泥の脱水方法については、多くの成
書、例えば、下水処理場設計例（理工図書昭和５５年発
行）において、凝集剤として塩化第二鉄を、また、凝集
助剤として消石灰を添加する方法が紹介されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開昭
６３−４２，７９６号公報や特開昭６３−１２６，５９
９号公報に示されるように、活性汚泥の固定化のために
高炉水砕スラグ、ゼオライト、けい砂、クリストバライ
ト等の無機系固定化担体を用いた場合に、汚泥沈降槽か
ら引き抜かれた無機系固定化担体を含む混合液をそのま
ま余剰汚泥として処理すると、この無機系固定化担体の
ランニングコストが高くなりすぎ、また、汚泥沈降槽か
ら引き抜かれる余剰汚泥の発生量が多くなりすぎるとい
う問題が生じる。例えば、均一混合型の活性汚泥処理の
曝気槽に活性汚泥の固定化担体として高炉水砕スラグを
投入すると、処理時間の短縮による処理効率及び処理水
質が向上する。しかしながら、活性汚泥が増殖して曝気
槽の活性汚泥濃度が高くなると、これが処理水中に流出
して処理水の水質の悪化を招く原因になり、このために
曝気槽の活性汚泥濃度を適当な濃度に管理する必要が生
じ、この結果として汚泥沈降槽から汚泥を引き抜く必要
が生じる。そして、この引き抜かれた汚泥混合液は、高
炉水砕スラグを含有しているので、そのまま余剰汚泥と
して投棄すると高炉水砕スラグの消費量が増え、下水処
理のコストが高くなると共に余剰汚泥の量が増加すると
いう結果になる。

【０００５】しかしながら、このような無機系固定化担
体を用いた下水等の活性汚泥処理において、汚泥沈降槽
から引き抜かれた無機系固定化担体を含む汚泥混合液中
の無機系固定化担体を効率良く回収する方法やその際の
条件等についてはあまり報告されていない。例えば、本
発明者らの上記特開平４−７，０９４号公報において
は、無機系固定化担体を含む引抜き汚泥混合液から無機
系固定化担体を除去する方法として、液体サイクロンに
より高炉水砕スラグを回収する方法が提案されている
が、この高炉水砕スラグの回収性能に著しい影響を与え
る液体サイクロンの詳細な条件についてまでは言及され
ていない。

【０００６】ところで、液体サイクロンの性能は、多く
の成書、例えば、化学工学便覧（丸善発行）、分級・選
別（化学工業社発行）、化学機械総覧（化学工業社発
行）等ににおいて説明されている。しかしながら、本発
明のように、液体サイクロンの上部ノズル径と下部ノズ
ル径との比（ノズル径比）により無機系固定化担体の回
収率が著しく影響を受けることについては何らの言及も
されていない。すなわち、通常の市販の液体サイクロン
のノズル径比は、約０．４〜２．２程度であるが、汚泥
混合液から高炉水砕スラグ等の無機系固定化担体を高回
収率で回収するのに最適なノズル径比については明確に
されておらず、特に、高炉水砕スラグの回収性能と液体
サイクロンの条件との関係については何も説明されてい
ない。この汚泥沈降槽から引き抜かれた汚泥混合液か
ら、高炉水砕スラグ等の無機系固定化担体を効率良く回
収し、処理コスト及び余剰汚泥発生量の低減を図ること
は、活性汚泥処理を経済的に遂行する上で重要な課題で
ある。

【０００７】また、このような液体サイクロンの上部を
オーバーフローした無機系固定化担体を含むオーバーフ
ロー混合液の脱水方法や脱水条件等についてもあまり報
告されていない。この点について、本発明者らの上記特
開平４−７，０９４号公報においては、無機系固定化担
体を含む余剰汚泥の脱水方法として、液体サイクロンの
オーバーフロー混合液に凝集剤として塩化第二鉄を、ま
た、凝集助剤として消石灰をそれぞれ添加する方法が提
案されているが、脱水性能に著しい影響を与える塩化第
二鉄や消石灰の適正な添加量等の詳細な条件については
言及されていない。この無機系固定化担体を含む液体サ
イクロンのオーバーフロー混合液の脱水方法や脱水条件
等を確立することも、活性汚泥処理を経済的に遂行する
上で重要な課題である。

【０００８】そこで、本発明者らは、先に提案した特開
平４−７，０９４号公報記載の発明について更に研究を
進めた結果、液体サイクロンの下部と上部のノズル径の
比を最適化することにより、汚泥沈降槽から引き抜かれ
た汚泥混合液から高炉水砕スラグを効率良く回収するこ
とができ、処理コスト及び余剰汚泥発生量の低減を図る
ことができる方法を確立し、また、高炉水砕スラグを含
む液体サイクロンのオーバーフロー混合液に塩化第二鉄
と水酸化カルシウムとを所定の割合で添加することによ
りこのコンゴ植木を効率良く脱水できることを見出し、
本発明を完成した。従って、本発明の目的は、高炉水砕
スラグを活性汚泥の固定化担体に用いた下水の活性汚泥
処理において、汚泥沈降槽から引き抜かれた高炉水砕ス
ラグを含む汚泥の混合液から高炉水砕スラグを効率良く
回収することができる方法を提供することにある。ま
た、本発明の他の目的は、液体サイクロンをオーバーフ
ローした高炉水砕スラグを含むオーバーフロー混合液に
ついて、塩化第二鉄等の無機系凝集剤や水酸化カルシウ
ム等の無機系凝集助剤を添加して効率良く脱水すること
ができる方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、活
性汚泥の固定化担体として高炉水砕スラグを用いた下水
の活性汚泥処理において、その汚泥沈降槽から高炉水砕
スラグを含む汚泥の混合液を引き抜き、この引き抜かれ
た引抜き汚泥混合液から液体サイクロンにより高炉水砕
スラグを回収するに当り、液体サイクロンの下部のノズ
ル径（Ｄｕ）と上部のノズル径（Ｄｏ）との比（Ｄｕ／
Ｄｏ）を０．８〜１．２とする活性汚泥処理における高
炉水砕スラグ含有汚泥の処理方法である。また、本発明
は、この活性汚泥処理における高炉水砕スラグ含有汚泥
の処理方法において、液体サイクロンの下部のアンダー
フローを活性汚泥処理の曝気槽に戻し、この液体サイク
ロンの上部をオーバーフローした高炉水砕スラグを含む
オーバーフロー混合液については、このオーバーフロー
混合液の固形分に対して塩化第二鉄を２〜４重量％の範
囲で及び水酸化カルシウムを２〜６重量％の範囲で添加
して脱水する処理方法である。本発明において、液体サ
イクロンの下部のノズルはアベックスバルプを指し、上
部ノズルはボルテックスファインダーを指す。

【００１０】

【作用】均一混合型活性汚泥処理の汚泥沈降槽から引き
抜かれた引抜き汚泥混合液より高炉水砕スラグを回収す
る手段としては、液体サイクロンを用いるのが最適であ
る。これは、液体サイクロンが、構造が簡単で可動部
分がない、取り扱いが容易である、小型の装置で大
量に処理できる、簡単な調節で所要の分級、濃縮を行
うことができる、等の特徴を有するからである。

【００１１】このような高炉水砕スラグの引抜き汚泥混
合液から、液体サイクロンにより高炉水砕スラグを回収
する場合、高炉水砕スラグの回収率に液体サイクロンの
下部のノズルの径（Ｄｕ）と上部のノズルの径（Ｄｏ）
との比（Ｄｕ／Ｄｏ）を０．８〜１．２の範囲にする必
要があり、これによって高炉水砕スラグの回収率を約８
０％以上に維持することができる。

【００１２】すなわち、本発明者らが、活性汚泥の固定
化担体として高炉水砕スラグを用いた下水の活性汚泥処
理において、液体サイクロンにより高炉水砕スラグを回
収する場合に、その下部のノズル径（Ｄｕ）と上部のノ
ズル径（Ｄｏ）とのノズル径比（Ｄｕ／Ｄｏ）を変化さ
せ、その時の高炉水砕スラグの回収率（％）を求めた結
果、図１に示すようなノズル径比（Ｄｕ／Ｄｏ）と水砕
スラグ回収率との慣例が得られた。この図１によれば、
ノズル径比が小さくなる程、すなわち、上部のノズル径
（Ｄｏ）が大きくなる程、オーバーフローの抵抗が少な
くなるので余剰汚泥に相当するオーバーフロー混合液の
量が多くなり、このために高炉水砕スラグの回収率が低
下する。従って、高炉水砕スラグの回収率を８０％以上
に維持するためには、このノズル径比を０．８以上にす
ることが必須である。

【００１３】一方、ノズル径比が１．２超より大きくな
ると、このことは上部ノズル径（Ｄｏ）が相対的に小さ
くなることを意味し、上部ノズルの抵抗が増加するため
オーバーフロー混合液が少なくなり、アンダーフローの
混合液が増加するので回収率が向上する。しかしなが
ら、このアンダーフロー（曝気槽に返送する汚泥に相当
する）の液量が著しく増加すると、返送汚泥量が増加す
るため、曝気槽における処理時間が短くなり、適切な処
理時間に維持できなくなって処理性能が著しく低下する
虞がある。なお、Ｄｕが１２ｍｍ、Ｄｏが６ｍｍの組み
合わせのノズル径比が２．００の場合、オーバーフロー
の混合液はほとんど無くなり、ほぼ全量がアンダーフロ
ー（返送汚泥）になる。これらのことから、適正なノズ
ル径比は０．８〜１．２であることが明らかになった。

【００１４】また、本発明において、高炉水砕スラグを
活性汚泥の固定化担体に用いた下水の処理プロセスにお
ける液体サイクロンのオーバーフロー混合液は、いわゆ
る余剰汚泥に相当し、この余剰汚泥についてはこれを脱
水処理した後、焼却等の処理に付される。従って、脱水
効率を高めて含水率の低い脱水ケーキを得ることが後の
焼却等の処理において有利であり、そのためには、オー
バーフロー混合液に凝集剤や凝集助剤を添加する必要が
ある。本発明において、凝集剤としては塩化第二鉄が好
適であり、また、凝集助剤としては水酸化カルシウムが
好適であり、これらを組み合わせたものが最適である。
なお、オーバーフロー混合液に含まれている高炉水砕ス
ラグは、それ自体が脱水性を向上させる作用を有してい
るので、この混合液の脱水処理を行う際に、高分子有機
凝集剤等を添加する必要はない。

【００１５】凝集剤として使用される塩化第二鉄の添加
量は、オーバーフロー混合液の固体分に対して塩化第二
鉄の固形分として２〜４重量％添加するのがよい。この
塩化第二鉄の添加量が２重量％より少ないと、脱水性能
が十分に発揮されず、また、濾布からの脱水ケーキの剥
離性が不足するようになり、好ましくない。従って、塩
化第二鉄の下限の添加量は２重量％である。一方、塩化
第二鉄の添加量を４重量％より多くしても、脱水性が有
意的に向上することはなく、かえって不経済であるの
で、その上限は４重量％である。

【００１６】また、凝集助剤として使用される水酸化カ
ルシウムの添加量は、図２に示すリーフテスターの脱水
試験結果より、オーバーフロー混合液の固体分に対して
水酸化カルシウムの固形分として２〜６重量％添加する
のがよい。例えば、凝集剤として塩化第二鉄を約４重量
％添加した場合、水酸化カルシウムの添加量が多くなれ
ばなるほど、濾過速度が速くなり、脱水ケーキの含水率
及び濾液のＳＳ濃度（濾布から濾液中に漏れた微粒子の
濃度、すなわち浮遊粒子濃度）が低下する傾向がみられ
る。そして、この水酸化カルシウムの添加量が２重量％
未満であると、濾布からの脱水ケーキの剥離性が十分で
なくなり、また、５〜６重量％程度を越えて添加して
も、濾過速度、含水率及び濾液のＳＳ濃度等の濾過性能
が頭打ちになる傾向が見られる。

【００１７】

【実施例】以下、実施例及び比較例に基づいて、本発明
方法を具体的に説明する。

【００１８】実施例１活性汚泥の固定化担体として高炉水砕スラグを用いた下
水の活性汚泥処理において、曝気槽容量に対して３重量
％の高炉水砕スラグを初期投入し、下水の曝気槽におけ
る処理時間が約３時間となるように下水を供給し、下水
の活性汚泥処理を行った。なお、この処理過程におい
て、曝気槽中には下水１ｍ³当り約３０ｇの高炉水砕ス
ラグを常時添加した。この活性汚泥処理において、曝気
槽の活性汚泥の増殖が起こって汚泥濃度が著しく高くな
るため、適正な汚泥濃度に維持するために汚泥沈降槽か
ら高炉水砕スラグを含む汚泥の引き抜きを行った。この
引き抜かれた汚泥から高炉水砕スラグを回収するため、
下部のノズル径（Ｄｕ）が１０ｍｍで、上部のノズル径
（Ｄｏ）が１０ｍｍである液体サイクロンを使用し、実
際に高炉水砕スラグの回収性能を検討した。その結果を
表１に示す。

【００１９】

【表１】

【００２０】なお、オーバーフロー混合液が余剰汚泥に
相当し、これに含まれている高炉水砕スラグが処理系外
に持ち出されるので、高炉水砕スラグの消費量に相当
し、また、アンダーフロー混合液が返送汚泥に相当し、
これに含まれている高炉水砕スラグは再使用される。図
１と表１の結果より、液体サイクロンのアンダーフロー
とオーバーフローのノズル径の比（Ｄｕ／Ｄｏ）を適正
値に選択することにより、高炉水砕スラグの回収率が９
０％以上と著しく向上することが明らかになった。

【００２１】比較例１比較例として、ノズル径比が０．６（Ｄｕ＝６ｍｍ、Ｄ
ｏ＝１０ｍｍ）の液体サイクロンを使用し、実際に高炉
水砕スラグの回収性能を検討した。結果は、引き抜き汚
泥の液量９６０リットルの内、オーバーフロー液量とア
ンダーフロー液量との比が３．８：１で、高炉水砕スラ
グの回収率が７１．６％に低下した。また、他の比較例
として、ノズル径比が１．５（Ｄｕ＝１５，Ｄｏ＝１
０）の液体サイクロンを使用し、実際に高炉水砕スラグ
の回収性能を検討した。結果は、高炉水砕スラグの回収
率は９７．５％に向上したが、オーバーフロー液量とア
ンダーフロー液量との比が１：４．７で、返送汚泥に相
当するアンダーフロー液量が著しく多くなった。このた
め、このアンダーフローをそのまま返送汚泥として曝気
槽に戻すと、処理時間が所定の条件よりも短くなるた
め、良好な処理性能が得られない懸念がある。

【００２２】実施例２実施例１の表１のオーバーフロー混合液（余剰汚泥）の
脱水性をリーフテスターにより検討を行った。塩化第二
鉄の添加量は、オーバーフロー混合液の固体分に対して
３８％塩化第二鉄水溶液を１０重量％（塩化第二鉄固形
分換算約３．８％に相当する）添加し、また、水酸化カ
ルシウムの添加量は、図２に示しているように、塩化第
二鉄水溶液を１０重量％添加した場合、水酸化カルシウ
ムの添加量が多くなる程、濾過速度が速くなる傾向があ
るので、水酸化カルシウムを６重量％添加した。この結
果、液体サイクロンのオーバーフロー混合液の脱水速度
は約２０ｋｇ／ｍ²・時であり、ケーキの含水率は約８
３％であり、また、濾過液のＳＳ濃度は約３５０ｍｇ／
ｌであり、良好な濾過性能が得られた。なお、この時の
リーフテスターの濾過条件は下記の通りであった。濾布：ポリプロピレン濾布の通気速度：１５０ｃ
ｃ／分・ｃｍ² 濾過面積：９５．０ｃｍ² 濾過圧力：−４００ｍｍＨ
ｇ濾過時間：１分脱水時間：２分

【００２３】比較例２比較例として、オーバーフロー混合液の固体分に対して
３８％塩化第二鉄水溶液を１０重量％添加し、また、水
酸化カルシウムを１％添加して、上記実施例２と同様に
リーフテスターの脱水試験を行った。結果は、濾過速度
は約６ｋｇ／ｍ²・時であるが、脱水ケーキの形成が十
分でなく、このためケーキの濾布よりの剥離性が不十分
であった。また、他の比較例として、３８％塩化第二鉄
水溶液の添加量を４重量％（塩化第二鉄固形分換算約
１．５％に相当する）添加し、また、水酸化カルシウム
を４重量％添加して、上記実施例２と同様にリーフテス
ターの脱水試験を行った。結果は、上記比較例と同様の
現象が観察された。

【００２４】

【発明の効果】本発明方法によれば、高炉水砕スラグを
活性汚泥の固定化担体に用いた下水の活性汚泥処理にお
いて、液体サイクロンのオーバーフローとアンダーフロ
ーのノズル径比を適正な範囲に、また、余剰汚泥に相当
するオーバーフロー混合液に塩化第二鉄と水酸化カルシ
ウムとを適正な範囲に添加することにより、高炉水砕ス
ラグを高い回収率で回収することのでき、高炉水砕スラ
グの使用原単位、下水の処理コスト等の低減及び余剰汚
泥の発生量の低減を図ることができ、また、余剰汚泥の
脱水性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、液体サイクロンのノズル径比と高炉
水砕スラグの回収率との関係を示すグラフ図である。

【図２】図２は、余剰汚泥に相当する液体サイクロン
のオーバーフロー混合液の脱水性能と水酸化カルシウム
の添加量との関係を示すグラフ図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｃ０２Ｆ 11/14 ＺＡＢＢ 7824−4Ｄ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】活性汚泥の固定化担体として高炉水砕ス
ラグを用いた下水の活性汚泥処理において、その汚泥沈
降槽から高炉水砕スラグを含む汚泥の混合液を引き抜
き、この引き抜かれた引抜き汚泥混合液から液体サイク
ロンにより高炉水砕スラグを回収するに当り、液体サイ
クロンの下部のノズル径（Ｄｕ）と上部のノズル径（Ｄ
ｏ）との比（Ｄｕ／Ｄｏ）を０．８〜１．２とすること
を特徴とする活性汚泥処理における高炉水砕スラグ含有
汚泥の処理方法。
【請求項２】液体サイクロンの下部のアンダーフロー
を活性汚泥処理の曝気槽に戻し、この液体サイクロンの
上部をオーバーフローした高炉水砕スラグを含むオーバ
ーフロー混合液については、このオーバーフロー混合液
の固形分に対して塩化第二鉄を２〜４重量％の範囲で及
び水酸化カルシウムを２〜６重量％の範囲で添加して脱
水する請求項１記載の活性汚泥処理における高炉水砕ス
ラグ含有汚泥の処理方法。