JPS6342796A - 高炉水滓を活性汚泥の固定化担体に用いた下水の連続活性汚泥処理方法 - Google Patents

高炉水滓を活性汚泥の固定化担体に用いた下水の連続活性汚泥処理方法

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JPS6342796A
JPS6342796A JP61184934A JP18493486A JPS6342796A JP S6342796 A JPS6342796 A JP S6342796A JP 61184934 A JP61184934 A JP 61184934A JP 18493486 A JP18493486 A JP 18493486A JP S6342796 A JPS6342796 A JP S6342796A
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C02F3/08Aerobic processes using moving contact bodies
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    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/10Biological treatment of water, waste water, or sewage

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は下水の活性汚泥処理方法に関するもので、さら
に詳述すると下水の活性汚泥処理において高効率で活性
汚泥処理する方法に関するものである。
(従来の技術) 一般に下水の活性汚泥処理は次のように行なわれている
下水処理場に集水した下水は沈砂地、最初沈澱池等によ
って土砂、粗大な浮遊物質等の大部分を除去した後、曝
気槽において活性汚泥処理を行うことにより下水の汚濁
物を分解し、次の最終沈澱池において活性汚泥の沈降分
離を行い上澄水は塩素消毒等を行った後放流される。一
方最終沈澱池において沈降した活性汚泥は返送汚泥とし
て曝気槽に戻し、また一部は余剰汚泥として抜き取りメ
タン醗酵、焼却等を経て処分されている。
この様な下水の活性汚泥処理方法においては多くの問題
点が存在している。例えば、この下水処理の活性汚泥は
、沈降性の指標であるSVT(Sludge Volu
me Index)が高く、最終沈降池において圧密性
の良好な沈降汚泥が得られ難く、また欠点は高負荷処理
、負荷変動が大きい処理を行ったり、或いは活性汚泥に
糸状菌が発生すると活性汚泥がバルキング状態になり沈
降不良になる。従って、従来の下水の活性汚泥処理おい
ては曝気槽の活性汚泥を高濃度に維持するのが困難であ
り、このため処理時間の短縮、処理設備のコンパクト化
、等の処理効率のアップに限界があり、またバルキング
が発生すると活性汚泥が汚泥沈降槽より流失し処理水質
の低下を招きやすい。この他に前述の沈降分離した汚泥
のうち曝気槽へ返送されない余剰汚泥の処理プロセスに
おいても汚泥の脱水処理工程、メタン醗酵工程、および
メタン醗酵後の汚泥処理工程等にも多くの問題点が存在
している。
このため従来の活性汚泥処理法では下水処理場を建設す
る場合、広い土地を必要とし、また処理プロセスの簡略
化、処理設備のコンパクト化が困難なため下水処理場の
建設にかなりの費用が必要である。
このような下水処理の問題点を解決する一つの手段とし
て高効率の活性汚泥処理技術の開発が要望されている。
従来、下水の活性汚泥処理を高効率に行う方法として曝
気槽の活性汚泥を高濃度に維持する方法があり、この方
法には流動床方式と固定床方式とがある。
流動床方式は活性汚泥を珪藻土、砂3等の土砂の微粒子
、或は活性炭の粒子、または多孔質の有機高分子化合物
の粒子を曝気槽に添加し、これらの粒子を曝気により曝
気槽内を流動させて、これに活性汚泥を付着させ、活性
汚泥の沈降性を改善して活性汚泥を高濃度に維持する方
法である。
固定床方式は、有機高分子化合物よりなるハニカムチュ
ーブ、或は多層板を曝気槽に漫清し、これに活性汚泥を
付着させて固定化する方法である。
これらの従来の方法には多くの問題点があった。
先ず、珪藻土、砂1等の土砂の微粒子を用いた流動床方
式は、活性汚泥とこれらの無機系微粒子との親和性が十
分でないため活性汚泥が安定して付着するのに長期間を
ようする。また、この担体に付着した活性汚泥を余剰汚
泥として処理する方法が十分に確立していない。また、
粉末活性炭、有機高分子化合物の粒子を用いた流動床方
式の場合、これらの粒子と活性lη泥との親和性は非常
に良く、活性汚泥が安定して付着する。しかし、この方
法で処理した後の余剰汚泥をメタン醗酵法により処理す
る場合、メタン醗酵後、これらの粒子を再生利用する技
術が十分に確立していない。また、余剰汚泥を焼却処理
する場合、これらの担体粒子は無機系担体粒子に比べて
コスト的に高く、再生利用が不可能であると下水処理の
コストを高める原因になる。
一方、有機高分子化合物のハニカムチューブ。
積層板、等を、活性汚泥の固定床型担体に用いた固定床
方式の場合、活性汚泥とこれらの担体との親和性が良好
なため増殖した活性汚泥がこれらの担体に付着して担体
の閉塞が起こりやすい。このためこれらの担体を曝気槽
より取り出し水洗等による洗浄を度々行って再生する必
要がある。しかし、これらの固定床型担体に付着した活
性汚泥は固定床の構造が複雑であり、また担体と活性汚
泥との親和力が高いため簡単な水洗等では再生が困難で
あり、再生に煩雑な処理を必要とする。以上述べたよう
に従来の活性汚泥を固定化する担体は、活性汚泥との親
和性再利用性、取扱い性、コスト等に問題があり下水の
ような大規模な活性汚泥に適用するには適しなかった。
(本発明が解決しようとする問題点) 本発明は前述した従来の下水の活性汚泥において用いら
れている活性汚泥の固定化担体の問題点を解決するため
に新規な活性汚泥の固定化担体を用いた高効率活性汚泥
処理方法を提供することを目的としている。
(問題点を解決するための手段と作用)本発明は下水の
活性汚泥処理において汚泥の固定化担体として高炉水滓
を用いて処理することに特徴があり、さらには高炉水滓
を汚泥の固定化担体として用いると同時に曝気槽の酸化
還元電位を一定の範囲に管理することに特徴がある。
本発明者等は下水の活性汚泥処理方法について研究する
過程で製鉄所の高炉から副産物として発生ずるスラグを
水で急冷して製造する高炉水滓は形状的にも、また組成
的にも活性汚泥が付着しやすい性状を有していることに
着目して研究した結果、活性汚泥の沈降性が改善され、
高濃度化に著しく効果があり、活性汚泥の固定化担体と
して最適であることを見い出した。
さらに高炉水滓を曝気槽に添加して活性汚泥の固定化の
担体として用いると別の効果として曝気槽のpHを活性
汚泥に適した範囲に維持する作用があることが判明した
。従って高炉水滓を用いることによりpH変動による活
性汚泥処理の不調発生を抑制して安定した処理を行うこ
とができる。
以下、本発明について詳細に説明する。
高炉水滓は、製鉄所の溶鉱炉から銑鉄11−ン当り30
0〜500 kg発生ずるスラグを高圧水により急冷す
ることにより製造する。高炉水滓は、ガラス化率が約9
0%以上であり、然も多孔質である。組成は、表1に示
しているようにCab、 SiO□。
A ff 203が主成力テ、その他にFeO、MgO
等が含まれている。この高炉水滓に活性汚泥が付着しや
すいのは、多孔質であることと組成に起因している。
表1 高炉水滓の組成例 (%) 以下、高炉水滓の組成と活性汚泥の付着性との関係につ
いて説明する。
一般に活性汚泥処理は、アンモニア化合物の硝化反応に
よって律成する亜硝酸化合物、硝酸化合物、或いは有機
性汚濁物の分解によって生成する脂肪酸によって曝気槽
のpuが低下する傾向がある。
活性汚泥が生息するのに適したpH範囲外になると活性
汚泥のバルキング、汚濁物質の分解不良等が起こり、処
理不調が発生しやすい。活性lη泥処理の曝気槽に高炉
水滓を添加しておくと、曝気槽のp)l範囲に維持され
、活性汚泥処理の安定化、処理水質の向上に著しく効果
がある。この時、高炉水滓のCaOの溶解は、急激に起
らす徐々に溶解する。
これは、高炉水滓のガラス化率が約90%以上もあるた
め、CaOの急激な溶解を抑制するのでpHは急激には
上昇しない。また、溶解したCaOは、硝酸化合物、亜
硝酸化合物及び脂肪酸と反応する他に、活性汚泥の呼吸
作用によって生成した炭酸ガスとも反応して炭酸カルシ
ウムを形成する。このように生成した炭酸カルシウムは
、微粒子であり、これに活性汚泥が付着しやすい。更に
、CaOが溶解した高炉水滓は、ますます多孔質になり
、活性汚泥が付着しやすい形状になる。また活性汚泥は
、栄養源としてリン、窒素の他に微量の鉄、マグネシウ
ム等の金属が必要である。高炉水源は、FeO。
MgOをそれぞれ含有しており、活性汚泥はこの高炉水
滓より鉄、マグネシウム等の栄養源を摂取するため高炉
水滓に付着しやすい。
このように高炉水滓は、多孔質であり、また、組成的に
も活性汚泥が付着しやすく、活性汚泥のバルキング、汚
濁物の分解不良等の処理不調を抑制する作用があり、無
機系固定化担体でありなから、一般に使用されている珪
藻土、砂等の無機系固定化担体よりも優れた性状を有し
ていることが明らかになった。
次に高炉水滓を活性汚泥の固定化担体として使用するに
際しては、高炉水滓を0.5mm以下に粉砕して曝気槽
1m2当たり10〜50kg添加すれば良い。高炉水滓
の粒度と活性汚泥の付着性との関係は、高炉水滓が細か
くなる程、活性汚泥が付着しやすいが、細かくなるほど
高炉水滓は、汚泥沈降槽から処理水に流出しやすい、従
って、この点からは粒度は0.05mm以上が好ましい
。また、高炉水滓の粒度と曝気槽における分散性との関
係は、高炉水滓の粒度が0.5mmを超えるものは分散
性が十分でなく、曝気槽内を均一に分散させるのが困難
である。従って、これらのことを勘案すると曝気槽に添
加する高炉水滓の粒度は、0.05〜0.5mmの範囲
が最適である。
また、高炉水滓の分散性に対しては粒度の他に曝気槽の
構造、曝気量などが影響する。
まず、曝気槽の構造と高炉水滓の分散性との関係につい
て説明する。下水の活性汚泥処理に多く使用されている
第1図にその断面構造を示す平底型曝気槽は、散気管4
より下部の部分などのデッドスペース6に粒度の大きい
高炉水滓が堆積しやすく、高炉水滓の使用量が多くなる
。一方、第2図にその断面構造を示す船底型曝気槽は、
高炉水滓の堆積部分が少なく、高炉水滓を効率的に使用
することができるので好ましい。なおこれら図中、1は
曝気槽の側壁、2は水面、3は送風管、5は支柱である
次に、曝気条件と高炉水滓の分散性との関係について説
明する。曝気条件は、高炉水滓の分散性の他に下水の汚
濁物の分解性、硝化反応性、活性汚泥性状等の処理性能
に影響する。したがって、高炉水滓の分散性と処理性能
との両方を満足する曝気条件が必要である。
活性汚泥処理性能は、曝気槽の酸化還元電位(以下OR
Pと略記)と密接な関係があり、ORPを指標にして曝
気量を管理すると汚濁物の分解が良好に進み、硝化反応
、活性汚泥のバルキング等の抑制に効果がある。下水の
活性汚泥処理の場合、適切なORP範囲は、0〜+10
0mV(金、又は、金−アンチ上21合金/銀・塩化銀
複合電極により測定、以下ORP値はこの電極の測定値
を表す)である。
下水の活性汚泥処理の場合、曝気槽のORP値と曝気量
との間にはかなり相関性があり、通常の処理ではORP
に対応して曝気量をコントロールすれば良いが、本発明
においてはORP+50mV以下に対応する曝気量では
粒径0.05〜0.5mmの高炉水滓を曝気槽内に均一
に分散させるためには曝気量が不足する、このため、本
発明ではORPの設定目標を+50mV以上にしてこの
ORPを維持するのに必要な曝気量を供給することが必
要である。
一方、ORPの上限については、活性汚泥の高炉水滓へ
の付着性から+150mV程度まで可能である。即ち、
従来法の高炉水滓無添加の場合、ORP+100mV以
上になると硝化反応が顕著に起こり曝気槽のpH低下、
汚泥沈降槽における脱窒反応により汚泥の浮上、流出等
が起り、処理水質の悪化を招く。ところが、高炉水滓を
添加する場合には、ORP+100mV以上にすると従
来法と同様に硝化反応は起るがpHの低下、汚泥の浮上
流出等は起らず、処理水質も良好であり、処理性能的に
何んら問題がない。しかし、ORPが+150mVを超
えると曝気によって活性汚泥が細分化し、高炉水滓に付
着しにくい傾向がある。これらのことから、高炉水滓の
分散性、活性汚泥の付着性を勘案すると曝気槽のORP
は+50〜150IIlvの範囲に維持するのが最適で
ある。
次に本発明で用いる、高炉水滓の添加量について説明す
る。高炉水滓の添加量は、主に活性汚泥の付着状況を顕
微鏡で観察するとともに活性汚泥の沈降性から決定した
。即ち、添加量が曝気槽1イ当り10kg未満の場合、
高炉水滓に付着していない活性汚泥が存在しており、ま
た、BODの高負荷処理或いはBOD負荷量の変動が大
きいとバルキングが発生しやすい。一方、高炉水滓の添
加量が曝気槽in(当り10kg以上になると、前述の
問題点は解消され、良好な処理性能が得られる。
しかし、50kgを超えて添加してこれ以上顕著な性能
向上が認められない。したがって、高炉水滓の添加量は
、曝気槽IM当り10〜50kgの範囲が最適である。
なお、活性汚泥の高炉水滓への付着は、高炉水滓添加後
、約1ケ月程度でほぼ完了する。
なお、製鉄所においては高炉スラグ、いわゆる製銑スラ
グの他に、銑鉄をさらに使用目的にあった成分の鋼に仕
上げるために行う製鋼工程から発生する製鋼フラグ、例
えば転炉スラグがある。
転炉スラグの組成例を表2に示す。この転炉スラグも本
発明で用いる高炉水滓と同様にCaOを35〜48%も
含有しており、また活性汚泥の栄養となる鉄、マグネシ
ウムを含有している。
表2 転炉スラグの組成例   (重量%)この製鋼ス
ラグを代表する転炉スラグも組成的には高炉水滓と同じ
作用が期待できるが、実際には活性汚泥の固定化担体と
して使用できない。
その理由は転炉スラグは高炉水滓のようにガラス質を形
成していないため、CaOの溶解が急速に起り、活性汚
泥の固定化担体に用いた場合、転炉スラグを添加した曝
気槽のpHが急激に一ト昇し、活性汚泥が生息するため
に適したpH範囲(7,0±0.5)を大巾にこえて活
性汚泥が死滅するからである。
さらに転炉スラグを用いる場合の問題点は、鉄の含有量
が多いため比重が大きく、これを曝気槽内に浮遊させる
ためには大量の空気を必要とし、活性汚泥の破壊、その
他多くの弊害が発生することである。
製鋼スラグを代表する転炉スラグはこのような致命的欠
点を有するため活性汚泥の固定化担体に使用することは
困難である。
(実施例) 次に本発明の実施例について説明する。
実施例1 曝気槽(容量201)のORPを+100mVに制御し
ているORP制御活性汚泥処理装置の曝気槽に粒径0.
1〜0.2+nn+の高炉水滓を600g (曝気槽I
M当り30kgに相当、2重量%/容積)添加し、表3
に示す組成と性状を有する高濃度の人工下水の処理を行
なった。処理時間と処理水質との関係を表4に、高炉水
滓添加後の活性汚泥性状の経時変化を表5に、また、高
炉水滓添加30日後の活性汚泥の沈降挙動を第3図にそ
れぞれ示す。
表3 人工下水の組成と性状 表5 活性汚泥性状に及ぼす高炉水滓の影響表4の結果
より、高炉水滓を添加した活性汚泥処理は、2.4〜4
.8時間の処理により、処理水のB OD sは、5 
mg/β以下(除去率98%以上)、CODM、が14
〜27mg/n(除去率93〜95%)及びSSが11
〜38 mg/7!であり、高炉水滓を活性汚泥の固定
化担体に用いると高効率処理ができ、更に良好な処理水
質が得られることが明らかになった。
また、活性汚泥の沈降性は、高炉水滓添加30日後の活
性汚泥の沈降曲線を測定した結果を示す。
第3図から、高炉水滓を2重量%/容積添加したもの(
−〇−及び−・−で示す)は自由沈降範囲における沈降
速度が3〜4m/時であるのに対して高炉水滓無添加の
ものく一Δ−で示す)は1.5〜2.0m/時である。
このように高炉水滓は活性汚泥の沈降速度を促進する作
用がある。
表5は、高炉水滓添加後の活性汚泥の性状の経時変化を
示したものであり、高炉水滓添加後のMLVSS (汚
泥の揮発分)は907mg/nであるが、10〜30日
後には2.200〜3,200  mg/lに増加する
。しかし、活性汚泥の沈降性の指標であるSVIは16
〜27であり、MLVSSが増加しても沈降性は低下し
ない。
このように、高炉水滓を活性汚泥処理装置の曝気槽に添
加して、処理を行なうと処理効率、処理水質、活性汚泥
性状等が著しく向上することが明らかになった。
実施例2 実施例1の条件により表6に性状を示す大都市の実下水
(分流式)を用いて処理を行なった。表7は、処理時間
と処理水質との関係である。
表6 実験に使用した都市下水の性状 表7 処理時間と処理水質との関係 表7の結果より、処理時間を標準の8時間処理から6時
間、4時間と逐次変更したが、処理水のBODは、いず
れの場合も5mg71以下(除去率74〜94%以上)
、CODが!3.8〜16.7 mg/ (1、TOC
が5.3〜14.3 mg/Rである。
このことから高炉水滓を活性汚泥の固定化担体に用いる
と処理効率が2倍になり、処理設備をコンパクトにする
ことが可能になった。
(発明の効果) 高炉水滓を活性汚泥の固定化担体として使用する本発明
の方法は、活性汚泥処理水の水質及び活性汚泥の沈降性
等の性状向上、また、活性汚泥のバルキング抑制等に著
しく効果がある。更に、本発明の方法は、処理性能を損
うことなく処理時間を高炉水滓無添加の標準の活性汚泥
処理の約50%も短縮することができ、その結果、処理
効率が向上し、処理設備をコンパクト化することが可能
になった。
【図面の簡単な説明】
第1図は、平底型曝気槽の断面図、第2図は、船底型曝
気槽の断面図、第3図は、高炉水滓添加30日後の活性
汚泥の沈降曲線を測定した結果を示すグラフである。 代理人 弁理士 秋 沢 政 光 外1名 −寸 ℃ −(’111))(弓2−87;にミ +、’=I発丁粘に有l↑正−書 昭和62年8月11[1

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)下水の活性汚泥処理において、曝気槽に高炉水滓
    を添加して処理することを特徴とする高炉水滓を活性汚
    泥の固定化担体に用いた下水の連続活性汚泥処理方法。
  2. (2)粒径が0.05〜0.5mmの高炉水滓を活性汚
    泥処理の曝気槽1m^2当り10〜50kg添加して処
    理する特許請求の範囲第1項に記載の方法。
  3. (3)曝気槽の酸化還元電位を金又は金とアンチモンの
    合金と、銀−塩化銀よりなる複合電極による測定値が+
    50〜+150mVに収まるように管理する特許請求の
    範囲第1項、または第2項記載の方法。
JP61184934A 1986-08-06 1986-08-06 高炉水滓を活性汚泥の固定化担体に用いた下水の連続活性汚泥処理方法 Granted JPS6342796A (ja)

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