JPH08215695A - 有機性排液の好気性処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 余剰汚泥の減容化を行うことができ、しかも
色度やＣＯＤ_Mnの上昇等の処理水質の悪化を防止して高
処理水質を得ることが可能な有機性排液の好気性生物処
理方法を提案する。 【構成】 被処理液１３を返送汚泥１４とともに曝気槽
１１に導入して好気性生物処理し、この処理液を固液分
離装置１２で固液分離し、分離汚泥の一部を返送汚泥１
４として曝気槽１１に返送する好気性処理方法におい
て、分離汚泥の一部を可溶化処理槽２１に導入し、ｐＨ
２．８〜５、温度４０〜９０℃の条件で１５分間〜２時
間汚泥の可溶化処理を行った後、曝気槽１１に返送す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、有機性排液を好気性微
生物を含む生物汚泥の存在下に生物処理する方法、特に
好気性生物処理系における余剰汚泥を減容化することが
できる有機性排液の生物処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】活性汚泥処理法などのように、好気性微
生物の作用を利用して有機性排液を好気条件で処理する
好気性生物処理方法は処理コストが安く、処理性能も優
れているため一般に広く利用されているが、離脱水性の
余剰汚泥が大量に生成する。この余剰汚泥は処理ＢＯＤ
量の約３０〜６０％にも達し、その処理は困難である。
従来、このような余剰汚泥は投棄処分されていたが、そ
の処分場の確保が困難となり、汚泥の減容化が必要とな
っている。

【０００３】汚泥を減容化するために特公平５−６１９
９４号には、余剰汚泥をｐＨ２．５以下、温度５０℃以
上で可溶化したのち曝気槽に返送する有機性汚水の処理
方法が記載されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来の方法では汚泥の減容化は可能であるが、難生物分解
性の有機物が生成して処理液の色度やＣＯＤ_Mnが上昇
し、処理水質が悪化するという問題点がある。

【０００５】本発明の目的は、上記問題点を解決するた
め、汚泥の減容化を行うとともに、処理水質の悪化を防
止することができる有機性排液の好気性処理方法を提案
することである。

【０００６】本発明者の研究によれば、従来法における
処理液の水質悪化の原因は、汚泥を可溶化処理するとき
のｐＨが低すぎる場合または温度が高すぎる場合に生成
する難生物分解性の有機物によるものであることが判明
した。そして弱酸性かつ比較的低温で加熱処理すること
により、難生物分解性の有機物を生成させることなく、
上記目的を達成できることがわかり、本発明を完成し
た。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、有機性排液を
曝気槽において、好気性微生物を含む生物汚泥の存在下
に好気性生物処理する方法であって、有機性排液を曝気
槽に導入して、好気性微生物を含む生物汚泥の存在下に
好気性生物処理する好気性生物処理工程と、曝気槽の混
合液を固液分離し、分離液を処理液として排出し、分離
汚泥の少なくとも一部を曝気槽に返送する固液分離工程
と、曝気槽内の混合液または分離汚泥の一部を引抜き、
この引抜汚泥をｐＨ２．８〜５、温度４０〜９０℃の条
件で１５分間〜２時間可溶化処理したのち、曝気槽に返
送する可溶化処理工程とを有することを特徴とする有機
性排液の好気性処理方法である。

【０００８】本発明において処理の対象となる有機性排
液は、通常の好気性生物処理法により処理される有機物
を含有する排液であるが、難生物分解性の有機物または
無機物が含有されていてもよい。このような有機性排液
としては、下水、し尿、食品工場排水その他の産業排液
などがあげられる。

【０００９】本発明における好気性生物処理は、有機性
排液を好気性微生物を含む生物汚泥の存在下に好気性生
物処理を行う。このような処理としては、有機性排液を
曝気槽で活性汚泥と混合して曝気し、混合液を固液分離
装置で固液分離し、分離汚泥の一部を曝気槽に返送する
標準活性汚泥処理法における好気性生物処理が一般的で
あるが、これを変形した他の処理でもよい。

【００１０】本発明では、このような好気性生物処理に
おける処理系から生物汚泥の一部を引抜き、この引抜汚
泥を可溶化処理する。生物汚泥を引抜く場合、固液分離
装置で分離された分離汚泥の一部を引抜くのが好ましい
が、曝気槽から混合液の状態で引抜いてもよい。分離汚
泥から引抜く場合、余剰汚泥として排出される部分の一
部または全部を引抜汚泥として引抜くことができるが、
余剰汚泥に加えて、返送汚泥として曝気槽に返送される
汚泥の一部をさらに引抜いて可溶化処理するのが好まし
く、この場合余剰汚泥の発生量をより少なくすることが
でき、条件によっては余剰汚泥の発生量をゼロにするこ
ともできる。この点については、後で詳しく述べる。

【００１１】本発明では可溶化処理は従来の方法に比べ
て穏和な条件、すなわちｐＨ２．８〜５、好ましくは３
〜４、温度４０〜９０℃、好ましくは６０〜８０℃で、
１５分間〜２時間、好ましくは３０分間〜１時間行う。
このような条件で可溶化処理することにより、難生物分
解性有機物の生成を抑制して汚泥をＢＯＤ化することが
できる。可溶化処理はバッチ式でも連続式でも行うこと
ができ、連続式の場合上記処理時間は帯留時間である。
ｐＨの調整には塩酸、硫酸、硝酸等の無機酸などを使用
することができる。可溶化処理の継続によりｐＨが上記
範囲外になるときは、さらに上記の酸を添加して所定ｐ
Ｈに維持することができるが、上記ｐＨ範囲内で所定時
間処理を行った場合、上記ｐＨ範囲外でさらに処理を行
ってもよい。

【００１２】可溶化処理した処理汚泥は水酸化ナトリウ
ム、水酸化カリウムなどのアルカリにより中和した後、
あるいは中和することなく好気性生物処理工程の曝気槽
に導入して好気性生物処理を行う。これにより可溶化処
理によってＢＯＤ化された成分が炭酸ガス等に無機化さ
れて除去され、系全体から排出される余剰汚泥の量が低
減する。この場合、可溶化処理における難生物分解性有
機物の生成が抑制されているので、色度やＣＯＤ_Mnは低
く、高処理水質が得られる。

【００１３】上記の処理では弱酸性かつ比較的低温で処
理を行うため、処理装置に対する腐食性は小さくなり、
作業に対する危険性も軽減される。また可溶化処理後の
中和に要するアルカリの量も少なくなり、通常は曝気槽
のアルカリ度（炭酸ガス）により中和できるため、中和
を行わないでそのまま曝気槽に返送することも可能であ
る。

【００１４】上記の処理においては、可溶化処理する汚
泥の量を多くするほど汚泥の減容率は高くなる。ただ
し、可溶化処理した汚泥中の有機物を生物分解する際に
汚泥が増殖するので、単に余剰汚泥を可溶化処理しただ
けでは余剰汚泥をゼロにすることはできないが、増殖す
る汚泥量が見かけ上ゼロになるように過剰の汚泥を引抜
いて可溶化処理する場合には、系全体から生じる余剰汚
泥の量をゼロにすることもできる。この場合、可溶化処
理する汚泥の量が多くなると、生物処理性能が低下する
場合があるが、このようなときには、汚泥を担持するた
めの担体を曝気槽内に設け、一定量の汚泥量を保持する
ことにより、生物処理性能を高く維持することができ
る。

【００１５】本発明における汚泥減容化の原理を図を用
いて説明する。図１は汚泥減容化の原理を説明するため
の模式図である。図において、１は好気性生物処理系、
２は可溶化処理系である。好気性生物処理系１は、活性
汚泥処理装置のように、有機性排液を生物汚泥と接触さ
せて好気的に分解する処理系であり、曝気槽と固液分離
装置とが別々に設けられるが、これらを含めた全体の処
理系として図示されている。可溶化処理系２は混合液ま
たは濃縮液の状態で引抜かれる引抜汚泥を可溶化処理す
る処理系として図示されている。可溶化処理により汚泥
は加水分解され、ＢＯＤ源になる。

【００１６】図１の好気性生物処理系１には、好気性生
物処理を行うために一定量の生物汚泥３ａが保持されて
いる。このような好気性生物処理系１に被処理液４を導
入して好気性生物処理を行うと、被処理液４に含まれる
ＢＯＤは生物汚泥３ａに同化され、その増殖により新た
に生成汚泥３ｂが生成する。一方、系内の生物汚泥３ａ
は自己分解により、自己分解分３ｃが消失する。従って
定常状態では、生成汚泥３ｂと自己分解分３ｃの差が増
殖汚泥３ｄとして増殖する。

【００１７】増殖汚泥３ｄを余剰汚泥として可溶化処理
系２で処理する場合を、図１に破線５で示しているが、
増殖汚泥３ｄを可溶化処理して好気性生物処理系１に戻
すと、可溶化処理により生成するＢＯＤが汚泥に転換し
て、別の生成汚泥３ｅが生成し、この分が実質的な汚泥
増殖分となり、余剰汚泥として排出されなければならな
い。これに対し、増殖汚泥３ｄよりも多い量の引抜汚泥
３ｆを好気性生物処理系１から引抜き、可溶化処理系２
で可溶化処理してＢＯＤに転換し、可溶化処理汚泥６を
好気性生物処理系１に戻すことにより、可溶化処理で生
成したＢＯＤから別の生成汚泥３ｇが生成する。この場
合、引抜汚泥３ｆと生成汚泥３ｇの差が無機化部分３ｈ
となる。

【００１８】ここで増殖汚泥３ｄよりも多い量の引抜汚
泥３ｆを可溶化処理してＢＯＤに転換することにより、
増殖汚泥３ｄのみを可溶化処理する場合よりも、無機化
部分が多くなり、汚泥減容化率は高くなる。増殖汚泥３
ｄと無機化部分３ｈが等しくなるように、引抜汚泥３ｆ
の量を決めると、余剰汚泥は実質的にゼロになる。増殖
汚泥３ｄが無機化部分３ｈより多い場合は、その差が実
質的な増加部分３ｉとなり、余剰汚泥７として系外に排
出される。８は好気性生物処理系１の処理液である。

【００１９】上記好気性生物処理系１における曝気槽容
量をＶ、その生物汚泥濃度をＸ、汚泥収率をＹ、被処理
液流量（処理液流量）をＱ、被処理液の有機物濃度をＣ
ｉ、処理液の有機物濃度をＣｅ、生物処理された有機物
濃度を（Ｃｉ−Ｃｅ）、汚泥自己分解定数をＫｄ、余剰
汚泥排出量をｑ、可溶化処理槽への引抜量をＱ′、可溶
化処理された汚泥が生物汚泥に再変換された割合をｋと
すると、物質収支は次の〔１〕式で表される。

【数１】 V dX／dt＝Y Q（Ci−Ce）−V Kd X−q X−Q′X＋k Q′X 〔１〕

【００２０】〔１〕式において、V dX／dtは好気性生物
処理系１における生物汚泥３ａの変化量、Y Q (Ci−C
e）は生成汚泥３ｂの量、V Kd Xは自己分解分３ｃの
量、q Xは余剰汚泥７の排出量、Q′Xは引抜汚泥３ｆの
量、k Q′Xは生成汚泥３ｇの量を示している。ここでQ
（Ci−Ce）／V＝LV(槽負荷)、q／v＝１／SRT（余剰汚泥
滞留時間比）、Q′／V＝θ（可溶化処理系への生物汚泥
の循環比）、（１−k）＝δ（無機化率）とおくと、定
常状態では、〔１〕式は次の〔２〕式のように簡略化さ
れる。

【数２】 Y LV／X＝Kd＋１／SRT＋δθ 〔２〕

【００２１】可溶化処理系２が存在しない通常の好気性
生物処理系では、〔２〕式の第３項（δθ）がないの
で、汚泥負荷を一定としたとき第２項で余剰汚泥（X／S
RT）が決定される。これに対して可溶化処理を組合せた
処理系では、〔２〕式から明らかなように、第３項の値
により余剰汚泥が減容化する。そして第３項の値が第２
項の値に匹敵するような条件下では、余剰汚泥を排出し
なくても（１／SRT＝０）、汚泥負荷を通常の値に設定
することが可能である。

【００２２】

【実施例】次に本発明の実施例について説明する。図２
および図３はそれぞれ別の実施例の好気性処理装置を示
す系統図であり、図２は固液分離装置の分離汚泥を可溶
化処理する例、図３は曝気槽内の混合液を可溶化処理す
る例を示している。図２において、好気性生物処理系１
は曝気槽１１および固液分離装置１２から構成されてい
る。曝気槽１１には被処理液路１３、返送汚泥路１４お
よび可溶化処理汚泥路２６が連絡し、また底部には散気
装置１５が設けられて、空気供給路１６が連絡してい
る。曝気槽１１から固液分離装置１２に連絡路１７が連
絡している。固液分離装置１２には、処理液路１８およ
び分離汚泥排出路１９が連絡し、分離汚泥排出路１９か
ら返送汚泥路１４が分岐している。２０は必要により設
けられる余剰汚泥排出路である。

【００２３】可溶化処理系２は可溶化処理槽２１から構
成され、可溶化処理槽２１には汚泥引抜路２２および酸
供給路２３が連絡し、内部には加熱器２４および攪拌器
２５が設けられている。また可溶化処理槽２１から曝気
槽１１に可溶化処理汚泥路２６が接続している。

【００２４】図２の処理装置による有機性排液の好気性
生物処理方法は、被処理液路１３から有機性排液を曝気
槽１１に導入し、返送汚泥路１４を通して返送される返
送汚泥および曝気槽１１内の活性汚泥と混合し、空気供
給路１６から供給される空気を散気装置１５から散気し
て好気性生物処理を行う。これにより、排液中の有機物
は生物酸化反応によって分解される。曝気槽１１内の混
合液（反応液）の一部は連絡路１７を通して固液分離装
置１２に導入し、沈降分離により分離液と分離汚泥とに
分離する。分離液は処理液として処理液路１８から系外
に排出し、分離汚泥は分離汚泥排出路１９から取出し、
その一部は返送汚泥として返送汚泥路１４から曝気槽１
１に返送し、残部の一部または全部は引抜汚泥路２２を
通して可溶化処理槽２１に導入して可溶化処理を行う。

【００２５】可溶化処理槽２１では、酸供給路２３から
酸を添加して槽内液のｐＨを前記値に調整するととも
に、加熱器２４により加熱して前記温度に維持し、前記
時間可溶化処理する。これにより汚泥が加水分解されて
ＢＯＤ化する。可溶化処理汚泥は可溶化処理汚泥路２６
から曝気槽１１に連続的に戻し、好気性生物処理する。
これにより可溶化処理により変換されたＢＯＤ成分が分
解除去され、好気性生物処理系１から生じる余剰汚泥が
減容化する。余剰汚泥が生じる場合は余剰汚泥排出路２
０から系外へ排出する。

【００２６】図３では、曝気槽１１内の混合液の一部を
引抜汚泥として汚泥引抜路２２から引抜いて可溶化処理
槽２１に導入するように構成されている。酸供給路２３
は汚泥引抜路２２に接続している。図３の装置による処
理方法は、曝気槽１１内の混合液の一部を引抜汚泥とし
て引抜汚泥路２２から引抜き、この引抜汚泥に酸供給路
２３から酸を加えてｐＨを前記値に調整した後、可溶化
処理槽２１に導入して可溶化処理を行う。他の操作は図
２の場合と同様である。

【００２７】実施例１ ペプトンと酵母エキスを主成分とする合成廃水を、ＭＬ
ＳＳ ５０００ｍｇ／ｌの曝気槽でＢＯＤ負荷０．２ｇ
−ＢＯＤ／ｇ−汚泥・日で処理し、この曝気槽から引抜
いた汚泥に、硫酸を加えてｐＨを０．５〜５に調整し、
温度８０℃で１時間可溶化処理を行った。処理汚泥のＢ
ＯＤ化率（ｇ−ＢＯＤ／ｇ−汚泥）および難生物分解性
有機物の生成率（ｇ−ＣＯＤ_Mn／ｇ−汚泥）を図４に示
す。図４の結果から、処理汚泥のＢＯＤ化率はｐＨ５か
らｐＨ２にｐＨが低下するに従って０．４７から０．６
に徐々に大きくなるが、ｐＨ２以下では約０．６で一定
していることがわかる。一方難生物分解性有機物の生成
率はｐＨ５からｐＨ２．８の範囲では０．０１以下でほ
とんど難生物分解性有機物の生成が認められないが、ｐ
Ｈ２．８よりｐＨが小さくなるに従って急激に上昇し、
ｐＨ２．５以下の強酸性領域で難生物分解性有機物が急
激に生成されることがわかる。以上のことから、ｐＨ
２．８〜５の範囲では難生物分解性有機物をほとんど生
成させることなく、高いＢＯＤ化率を得られることがわ
かる。

【００２８】実施例２ 実施例１と同様の汚泥に硫酸を加えてｐＨを２．９に調
整し、２０〜１００℃で１時間可溶化処理を行った。処
理汚泥のＢＯＤ化率および難生物分解性有機物の生成率
を図５に示す。図５の結果から、処理汚泥のＢＯＤ化率
は４０〜６０℃に処理温度が上昇するに従って急激に大
きくなり、その後は約０．６で一定していることがわか
る。一方難生物分解性有機物の生成率は９０℃を超える
と急激に上昇することがわかる。以上のことから、温度
４０〜９０℃の範囲では難生物分解性有機物をほとんど
生成させることなく、高いＢＯＤ化率を得られることが
わかる。

【００２９】比較例１ 図２の処理装置において、ただし可溶化処理は行わない
で好気性生物処理を行った。すなわち、食品工場排水
（ＢＯＤ＝１０００ｐｐｍ，ＳＳ＝１００ｐｐｍ）を１
ｍ³の曝気槽において、槽負荷１ｋｇ−ＢＯＤ／ｍ³、汚
泥負荷０．２ｋｇ−ＢＯＤ／ｋｇ−ＭＬＳＳ／日で処理
を行った。処理水質はＣＯＤ_Mnとして２０ｍｇ／ｌが得
られ、余剰汚泥は一日あたり０．４ｋｇ排出された。

【００３０】実施例３ 図２の処理装置により比較例１と同様の排水を好気性生
物処理した。すなわち、比較例１の生物処理条件下で、
活性汚泥を固液分離装置から一日０．８ｋｇ引抜き、１
００００ｍｇ／ｌの汚泥に対して硫酸を１００００ｍｇ
／ｌ添加した。ｐＨは２．９であった。この引抜汚泥を
６０℃で１時間保温し、中和後に曝気槽に連続的に返送
した。汚泥負荷を比較例１と同様に維持するために系外
へ排出した余剰汚泥量は一日０．１２ｋｇとなり、余剰
汚泥量は比較例１の約１／３になった。処理水質はＣＯ
Ｄ_Mnとして２２ｍｇ／ｌであり、汚泥の減容化処理を行
っていない比較例１と同程度の処理水質が得られた。

【００３１】実施例４ 可溶化処理の条件を変更して、実施例３と同様にして好
気性生物処理を行った。すなわち、活性汚泥を固液分離
装置から一日０．８ｋｇ引抜き、１００００ｍｇ／ｌの
汚泥に対して硫酸を３０００ｍｇ／ｌ添加した。ｐＨは
４．８であった。この引抜汚泥を８０℃で１時間保温
し、中和後に曝気槽に連続的に返送した。汚泥負荷を比
較例１と同様に維持するために系外へ排出した余剰汚泥
量は一日０．１２ｋｇとなり、余剰汚泥量は比較例１の
約１／３になった。処理水質はＣＯＤ_Mnとして２１ｍｇ
／ｌであり、汚泥の減容化処理を行っていない比較例１
と同程度の処理水質が得られた。

【００３２】比較例２ 添加する硫酸５００００ｍｇ／ｌ（ｐＨ２．２）に変更
した他は実施例３と同様にして運転を行った。余剰汚泥
量は一日あたり０．１２ｋｇの値になり同様な値が得ら
れたが、処理水質はＣＯＤ_Mnとして８０ｍｇ／ｌとな
り、顕著な悪化が確認された。

【００３３】比較例３ 可溶化処理の温度を１００℃に変更した他は実施例３と
同様にして運転を行った。余剰汚泥量は一日あたり０．
１０ｋｇの値になり、減容効果はあったものの、処理水
質は悪化し、ＣＯＤ_Mnとして１２０ｍｇ／ｌとなった。
また汚泥のバルキングがひどくなり、沈降性は極度に悪
化した。

【００３４】

【発明の効果】本発明によれば、曝気槽内の混合液また
は分離汚泥の一部を温和な酸性および加熱条件で可溶化
処理したのち曝気槽に返送するようにしたので、難生物
分解性の有機物を生成させることなく汚泥の減容化を行
うことができるとともに、処理水質の悪化を防止して高
処理水質を得ることができ、また装置に対する腐食性や
作業に対する危険性も低く、中和のためのアルカリも少
なくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】汚泥減容化の原理を説明するための模式図であ
る。

【図２】実施例の好気性処理装置を示す系統図である。

【図３】他の実施例の好気性処理装置を示す系統図であ
る。

【図４】実施例１の結果を示すグラフである。

【図５】実施例２の結果を示すグラフである。

【符号の説明】

１ 好気性生物処理系 ２ 可溶化処理系 ３ａ 生物汚泥 ３ｂ，３ｅ，３ｇ 生成汚泥 ３ｃ 自己分解分 ３ｄ 増殖汚泥 ３ｆ 引抜汚泥 ３ｈ 無機化部分 ３ｉ 増加部分 ４ 被処理液 ６ 可溶化処理汚泥 ７ 余剰汚泥 ８ 処理液 １１ 曝気槽 １２ 固液分離装置 １３ 被処理液路 １４ 返送汚泥路 １５ 散気装置 １６ 空気供給路 １７ 連絡路 １８ 処理液路 １９ 分離汚泥排出路 ２０ 余剰汚泥排出路 ２１ 可溶化処理槽 ２２ 汚泥引抜路 ２３ 酸供給路 ２４ 加熱器 ２５ 攪拌器 ２６ 可溶化処理汚泥路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 有機性排液を曝気槽において、好気性微
   生物を含む生物汚泥の存在下に好気性生物処理する方法
   であって、 有機性排液を曝気槽に導入して、好気性微生物を含む生
   物汚泥の存在下に好気性生物処理する好気性生物処理工
   程と、 曝気槽の混合液を固液分離し、分離液を処理液として排
   出し、分離汚泥の少なくとも一部を曝気槽に返送する固
   液分離工程と、 曝気槽内の混合液または分離汚泥の一部を引抜き、この
   引抜汚泥をｐＨ２．８〜５、温度４０〜９０℃の条件で
   １５分間〜２時間可溶化処理したのち、曝気槽に返送す
   る可溶化処理工程とを有することを特徴とする有機性排
   液の好気性処理方法。