JPH1190499A - 汚泥の処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 余剰汚泥の濃縮槽および汚泥貯溜槽における
悪臭の発生や汚泥の変質による難脱水性を防ぐ。 【解決手段】 有機性汚水を生物学的に処理した後の余
剰汚泥の処理方法において、散気装置を備えた膜分離汚
泥濃縮槽で汚泥濃縮を行ない、さらに、濃縮汚泥貯溜槽
内を曝気する。余剰汚泥の濃縮および貯溜を好気状態で
行なうことによって、汚泥が嫌気状態になることを防
ぎ、悪臭の発生や、汚泥が変質し難脱水性になることを
回避できる。したがって、処理場内の悪臭が大幅に改善
され、移動脱水車による脱水時においても、嫌気汚泥の
発する特有の悪臭が大幅に低減される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は有機性汚水の処理方
法に関するもので、特に生物学的処理により生じた余剰
汚泥の処理方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】し尿や下水などの都市廃水、工場等から
の有機性廃水などは、そのなかに含まれる種々の懸濁物
質（ＳＳ）を取り除く処理が施されてから河川等に放流
される。そのような有機性廃水の処理システムにおいて
は、例えば図３に示すように、まず、廃液原水が最初沈
殿池に導入され、ここで、比較的大きな懸濁物質が沈殿
分離される。次に、曝気槽にて、活性汚泥により廃水中
のＢＯＤやＣＯＤ等の水溶性成分が分解される。その
後、最終沈殿池にて活性汚泥のフロックが沈殿分離さ
れ、放流される。また、最終沈殿池からの汚泥は主に曝
気槽に返送されるが、一部は余剰汚泥として重力式汚泥
濃縮槽にて濃縮される。ここでの脱離液は最初沈殿池に
返送される。汚泥濃縮の為に遠心濃縮機を備えた施設に
おいては、遠心濃縮機の能力が大きい場合が多く、一
旦、余剰汚泥を貯溜した後、間欠的な濃縮が行なわれ
る。濃縮された汚泥は汚泥貯溜槽に送られて貯溜され
る。尚、最初沈殿池での沈殿物もこの汚泥貯溜槽にて貯
溜される。汚泥貯溜槽に貯溜した汚泥は、適宜、脱水処
理され、または脱水設備のない施設においては他の処理
施設へと搬送され処理される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たようなシステムにおいては、重力式汚泥濃縮槽内が嫌
気状態になり、悪臭が発生したり、汚泥が変質し、汚泥
の一部が浮上したりして濃縮が良好に行なわれないこと
があった。一般的に、比較的大型の処理施設のように、
最終沈殿池からの余剰汚泥の引抜きを連続的に行い、汚
泥濃縮槽での滞留時間も１２時間以内としていれば不具
合も少ないが、多くの中小型の施設では、一日に一度、
または点検時に最終沈殿池から汚泥を引き抜き、汚泥濃
縮槽で１２時間以上滞留させて濃縮させているので、濃
縮槽の大きさも発生汚泥量の２〜３日分とする必要があ
る。その間は、嫌気状態になるので、汚泥の腐敗による
変性や悪臭等の問題が発生し易い。遠心濃縮機等を有す
る施設においても、処理水量の少ない処理場では遠心濃
縮機の能力が大きいため、間欠的な汚泥濃縮となり、濃
縮機の前に少なくとも貯溜槽が必要となる。また、濃縮
した汚泥は初沈とともに貯溜され、脱水若しくは搬送さ
れる。このときの嫌気状態で貯溜された濃縮汚泥は悪臭
を放し、特に脱水時には顕著である。また、嫌気状態で
貯溜された汚泥が変質すると難脱水性になり、脱水処理
においても不都合となる。特開平９−３８６９８号公報
には、余剰汚泥を好気的に濃縮処理する方法が示されて
いる。しかし、その方法であると、貯溜槽がないので脱
水機とのバランスが悪く、現実的でない。本発明は前記
課題を解決するためになされたもので、余剰汚泥の濃縮
槽および汚泥貯溜槽における悪臭の発生や汚泥の変質に
よる難脱水性を防ぐことを目的としてなされたものであ
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、余剰汚泥を重
力式濃縮若しくは遠心濃縮機による濃縮ではなく、膜式
汚泥濃縮槽を用いることによって、汚泥濃縮を好気的に
行ない、汚泥の悪臭や変性を防ぐと共に、貯溜槽を曝気
し、好気状態にすることによって、汚泥貯溜槽からの悪
臭や脱水時の悪臭を低減するものである。すなわち、本
発明における汚泥の処理方法は、有機性汚水を生物学的
に処理して発生する余剰汚泥を膜分離汚泥濃縮槽にて、
散気装置を備えた浸漬型膜分離装置により汚泥中に含有
されている水分を分離し、得られた濃縮汚泥を曝気式貯
溜槽にて曝気しておくことを特徴とするものである。こ
こで、膜分離汚泥濃縮槽への余剰汚泥の送給は返送汚泥
の一部から引き抜いて行なうことが望ましい。

【０００５】

【発明の実施の形態】本発明を図１に示す一例を参照し
て説明する。この例では、まず、処理する有機性汚水か
らなる廃液原水を最初沈殿池に導入する。この最初沈殿
池では、比較的大きな懸濁物質を沈殿分離する。そし
て、処理水は曝気槽中で活性汚泥によって生物学的に処
理され、次いで、最終沈殿池に導かれて汚泥を沈殿分離
する。廃液は曝気槽で、活性汚泥により廃液中のＢＯＤ
やＣＯＤ等の水溶性成分が分解された後、最終沈殿池に
て、活性汚泥のフロックが分離される。尚、曝気槽の代
りに嫌気・好気循環式硝化脱窒槽のように種々の生物学
的処理方法を適用しても良い。そして、最終沈殿池での
処理水は放流され、最終沈殿池で沈降した汚泥は大部分
が曝気槽に返送されるが余剰分は余剰汚泥として膜分離
汚泥濃縮槽に送給される。この際、余剰汚泥は最終沈殿
池から膜分離汚泥濃縮槽に直接引き抜いても、または、
曝気槽への返送汚泥管の途中より一部を分岐して膜分離
汚泥濃縮槽に送給させても良いが、後者の方がより効率
的である。また、曝気槽の代りに図２に示すように、散
気濾床を設けることもできる。この場合、最終沈殿池か
らの返送汚泥はなく剥離汚泥が余剰汚泥となる。この
為、余剰汚泥は直接膜分離汚泥濃縮槽に送られる。

【０００６】本発明においては余剰汚泥の濃縮を好気的
に行なうため膜分離により濃縮する。膜分離に用いる為
の分離膜モジュールとしては、被処理水中の浮遊性微生
物や懸濁物質等が分離できればどのようなものでも良
く、中空糸膜の他、メンブレンフィルタ等の平膜等を利
用したものが適用できる。例えば、膜分離装置として
は、図４に示す構成のものが適用できる。図４に示す膜
分離装置１０では、吸引ポンプ１６と接続された分離膜
モジュール１４が汚泥濃縮槽１２内に浸漬するように配
置されている。分離膜モジュール１４には、例えば図４
に示すような、複数の中空糸で構成される中空糸膜から
なる分離膜１８と、分離膜１８の両端に設けられた管状
支持体２０とを有して概略構成されるものを適用でき
る。中空糸には種々の多孔質かつ管状の中空糸が使用で
き、例えば、セルロース系、ポリオレフィン系、ポリビ
ニルアルコール系、ＰＭＭＡ系、ポリスルフォン系等の
各種材料からなるものが使用できる。中でも、ポリエチ
レンやポリプロピレン等の伸度の高い材質のものが好ま
しい。また、特に限定されるものではないが、中空糸の
外径は２０〜２０００μm、孔径は０.０１〜１μm、空
孔率は２０〜９０％、中空糸膜の膜厚は５〜３００μm
のものが好ましい。

【０００７】また、分離膜は、表面に親水基を有する所
謂恒久親水化膜であることが望ましい。分離膜の表面が
疎水性であると、被処理水中の有機物と分離膜表面の間
に疎水性相互作用がはたらき、膜面への有機物吸着が発
生し、これが膜面閉塞につながり、濾過寿命が短くなり
易いからである。しかも、吸着に起因する目詰りは膜面
洗浄によっても濾過性能の回復は一般に難しい。しかし
ながら、恒久親水化膜を用いることにより有機物と分離
膜表面の疎水性相互作用を抑制することができ、有機物
の吸着を抑えることができる。

【０００８】管状支持体２０は内部に内部路２４の形成
された筒状のもので、その一端は閉止され、他端は吸引
ポンプ１６と配管２２によって接続されている。尚、こ
の図５に示した管状支持体２０は円筒状のものである
が、これに限られるものではなく、例えば、外形が四角
柱状のものであってもよい。さらに、この管状支持体２
０の側壁２６にはその長さ方向に沿ったスリット２８が
形成されている。このスリット２８には分離膜１８の端
部が挿入されつつ、充填される密封材で閉塞され、分離
膜１８は強固に支持固定される。即ち、分離膜モジュー
ル１４としては、分離膜１８の両端部が２本の管状支持
体２０によってそれぞれ支持される。この場合、分離膜
１８の端部とは中空糸の繊維方向両端部であり、各中空
糸の両端部は管状支持体２０の内部路２４内に位置する
ようになる。

【０００９】密封材は、分離膜１８の各中空糸をその端
部の開口状態を保ったまま、集束してスリット２８に固
定するとともに、管状支持体２０の内部路２４を外部か
ら液密に仕切るもので、エポキシ樹脂、不飽和ポリエス
テル樹脂、ポリウレタン等を液状にしたものをスリット
２８に充填、硬化させることにより形成される。また、
１つのスリットに対して２列以上に分離膜を挿入、固定
すれば、または、１つの管状支持体に対して２つ以上の
スリットを形成し、各スリットに分離膜を挿入、固定す
れば、１つの分離膜モジュール１４当たり複数の分離膜
１８を形成することが可能となる。

【００１０】このような構成の分離膜モジュール１４は
１つの汚泥濃縮槽１２内に複数個配置することが可能で
ある。分離膜モジュール１４を複数個配置することによ
って、全体としての膜面積を増加させることができ、処
理性能を向上させることができる。このため、各分離膜
モジュールの間隔は、分離膜モジュールに占める分離膜
の膜面積の大きさ、分離膜モジュールの数、管状支持体
の太さを考慮して選択することが必要であり、その間隔
は５〜１００mmの範囲が好ましく、５〜７０mmの範囲が
より好ましい。

【００１１】各管状支持体２０の内部路２４は吸引ポン
プ１６と配管２２にて接続されており、吸引ポンプ１６
を作動させることにより、内部路２４内に入り込んだ透
過液は強制的に吸引される。したがって、最終沈殿池か
ら汚泥濃縮槽１２内に流入した余剰汚泥は、吸引ポンプ
１６の作動により、分離膜１８で吸引濾過され、汚泥の
みが分離膜１８の表面に捕えられ水分と汚泥とが分離さ
れる。こうして汚泥の除去された水分（膜濾過液）は、
吸引ポンプ１６により分離膜１８を構成する各中空糸中
を通り、その端部に設けられている管状支持体２０の内
部路２４及び配管２２を経由して放流または最初沈殿池
に送られる。こうして汚泥濃縮槽内では高速で水分だけ
が除去されて汚泥が濃縮される。

【００１２】さらに本発明においては、汚泥濃縮槽１２
内に気体を発散する散気装置が配備される。散気装置
は、図４に示すように、分離膜１８の下方に配置するこ
とが好ましい。この例の散気装置３０は、多数の細孔の
形成された管状体で、圧空ポンプ３２と接続されてい
る。この圧空ポンプ３２を作動させることにより、散気
装置３０からは気泡が発散される。この散気装置３０か
ら空気を発散させることにより、汚泥濃縮槽１２内が好
気状態となり、悪臭の発生や汚泥の変質を抑制すること
ができる。さらに、この散気装置３０を利用することに
より、エアースクラビング処理による分離膜の洗浄によ
り、分離能力の低下を防止することができる。すなわ
ち、散気装置３０から発散し上昇する気泡により、中空
糸膜が揺動し、この揺動により中空糸どうしが擦れあっ
たり又は中空糸と水の相対的流動により、中空糸の表面
に付着した汚泥が取り除かれるようになる。したがっ
て、この散気装置３０は、汚泥濃縮槽内を好気状態にす
る機能と、分離膜の洗浄機能とを兼ね備えている。

【００１３】また、上記散気装置３０によるエアースク
ラビング処理を考慮すると、分離膜１８の膜面が鉛直方
向に沿うように分離膜モジュール１４を配置することが
望ましい。膜面が鉛直方向に沿うように配置すること
で、その下方から上昇する気泡が全ての分離膜１８の膜
面全体に対し均一に作用し、かつ円滑に汚泥濃縮槽１２
の上方に通り抜け易くなるからである。これに対して、
分離膜１８が水平に寝た状態に分離膜モジュールを配置
すると、発散した気泡は最下部に配置された分離膜に当
たった後は、その分離膜に沿って水平方向外方に向かっ
て散ってしまい、上部に配置された分離膜に対して有効
にエアースクラビング処理を施すことができなくなって
しまう。

【００１４】また、汚泥濃縮槽に流入される汚泥中には
活性汚泥の微細フロックが含まれているおそれがある。
このような活性汚泥を含む微細フロックは、分離膜の膜
表面への付着、分離膜どうし間への付着を起こし、分離
膜としての透過流束を低下させやすい。このような場
合、汚泥濃縮槽内に凝集剤を添加することが有効であ
る。処理水に凝集剤を添加すると、処理水中の微細フロ
ックは比較的大きく且つ強度の高いフロックを形成する
ようになり、分離膜の表面上に緻密なケーキ層は形成さ
れず、分離膜からの剥離性が高まる。したがって、分離
膜の高い透過流束を維持することができるようになる。
即ち、吸引濾過による膜分離を行うほど、汚泥濃縮槽中
の汚泥濃度は高まり、しいては膜の透過流束が低下する
傾向があるが、凝集剤の添加を行うことにより、汚泥濃
度が高くても低い膜間差圧で高い透過流束を維持するこ
とができるようになる。

【００１５】凝集剤は、カチオン系の合成高分子凝集剤
が適している。高分子凝集剤のみ添加する場合、高分子
凝集剤の使用量は余剰汚泥の性状にもよるが、余剰汚泥
中の懸濁物質（ＳＳ）１００重量部に対して０.１〜１
重量部となる量が好ましく、０.１〜０.８重量部が特に
好ましい。０.１重量部未満ではフロックの形成が不十
分となる。また、１重量部より多いとフロックが再分散
したり、フロックの分離膜への付着性が増すおそれがあ
るので好ましくない。

【００１６】このように、凝集剤を添加することによ
り、分離膜を用いた吸引濾過における圧損の経時的な上
昇を著しく抑制し、圧損の小さい濾過条件で長時間透過
流束を高く保つことが可能となる。したがって、安定し
て水分の分離、除去を行えると共に、使用する分離膜の
膜面積の削減を図ることもできる。さらに、分離膜の負
担を軽減し、分離膜の寿命を延ばすこともできる。

【００１７】膜分離汚泥濃縮槽にて濃縮された汚泥は、
その後、曝気式汚泥貯溜槽に移送され、最初沈殿池での
沈殿物と共に、適宜、脱水処理され、または他の施設へ
と搬送される。本発明においては、この濃縮後の余剰汚
泥を貯溜する汚泥貯溜槽を曝気式とすることにより、好
気状態となり、悪臭の発生や汚泥の変質による難脱水化
を抑制することができ、かつ、後処理工程の脱水処理と
のバランスを保つことが可能となる。したがって、上述
した方法によれば、余剰汚泥の濃縮ならびに貯溜が好気
状態でなされるので、悪臭の発生や、汚泥の変質による
難脱水性が大幅に抑制される。

【００１８】

【実施例】上述した図１，３，４に示す廃液処理システ
ムを構築した。膜分離汚泥濃縮槽としては、容量が０.
５ｍ³のものを用い、その中に膜面積が４０ｍ²の中空糸
分離膜モジュールを浸漬した。そして、膜分離汚泥濃縮
槽内に余剰汚泥を６.８Ｌ／minで供給すると共に、分離
膜モジュールの透過流速も５Ｌ／minになるように吸引
濾過し、濾過水は最初沈殿池に戻した。尚、余剰汚泥の
濃度は８０００ｍｇ／Ｌで液温は１５℃であった。ま
た、散気装置からは３０ｍ³／ｈｒで空気を気泡として
発散させた。濃縮した汚泥は、濃度が３％となり、オー
バーフローによって曝気式汚泥貯溜槽内に初沈と共に貯
溜した。１０日間貯溜した後、移動脱水車により脱水を
行なった。この廃液処理システムにおいては、汚泥濃縮
槽および貯溜槽からの汚泥の腐敗臭は殆どなくなり、脱
水時における臭気も図３に示される従来のシステムと比
較して激減した。また、膜分離により貯溜槽の汚泥濃度
が１.５％から３％に上昇した為、脱水時間も短くなっ
た。

【００１９】

【発明の効果】本発明によれば、余剰汚泥の濃縮および
貯溜を好気状態で行なうことによって、汚泥が嫌気状態
になることを防ぎ、悪臭の発生や、汚泥が変質し難脱水
性になることを回避できる。したがって、処理場内の悪
臭が大幅に改善され、移動脱水車による脱水時において
も、嫌気汚泥の発する特有の悪臭が大幅に低減され、ま
た、汚泥の変質による脱水効率の低下もなく脱水でき
る。また、余剰汚泥を返送汚泥の一部から膜分離汚泥濃
縮槽に送給するようにしたものであるとより効率的であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 廃水処理システムの一例を示す流れ図であ
る。

【図２】 他の廃水処理システムの一例を示す流れ図で
ある。

【図３】 従来例の廃水処理システムを示す流れ図であ
る。

【図４】 膜分離汚泥濃縮槽の一例を示す側断面図であ
る。

【図５】 分離膜モジュールの一例を示す斜視図であ
る。

【符号の説明】

１０ 膜分離装置 １２ 汚泥濃縮槽 １４ 分離膜モジュール １６ 吸引ポンプ １８ 分離膜 ３０ 散気装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤井 渉 神奈川県横浜市鶴見区大黒町10番１号 日 東化学工業株式会社中央研究所内 (72)発明者 田辺 茂 千葉県町田市二ッ塚138−１ ダイヤフロ ック株式会社内 (72)発明者 桑原 和夫 神奈川県川崎市多摩区登戸3816 ＭＲＣテ クノリサーチ株式会社内 (72)発明者 田中丸 直也 東京都中央区京橋二丁目３番19号 三菱レ イヨン株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 有機性汚水を生物学的に処理して発生す
   る余剰汚泥を膜分離汚泥濃縮槽にて、散気装置を備えた
   浸漬型膜分離装置により汚泥中に含有されている水分を
   分離し、得られた濃縮汚泥を曝気式貯溜槽にて曝気して
   おくことを特徴とする汚泥の処理方法。
2. 【請求項２】 返送汚泥の一部から余剰汚泥のみを膜分
   離汚泥濃縮槽に送給することを特徴とする請求項１記載
   の汚泥の処理方法。