JPS643557B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、し尿の処理方法に関し、特に、活性
汚泥の固液分離方法に大きな特徴をもつものであ
る。

従来、し尿処理は10〜20倍量の希釈水を添加し
て大容量の曝気槽を用いて生物処理（活性汚泥処
理が一般的）されているが、最近は希釈水を全く
添加しないか、又は希釈倍率数倍で生物処理され
ることが多くなつてきた。また従来の生物処理槽
のし尿の滞留日数は25〜30日と長時間であり、大
容量の曝気槽を必要とし設置面積、建設費が大き
いという問題点があるため、生物処理槽内に維持
すべき生物量（MLSS）をさらに高濃度にするこ
とによつて生物処理槽のコンパクト化を図る試み
が増えている。この考え方を高負荷処理プロセス
と呼ぶ。

例えば、従来プロセスのMLSSが5000mg／程
度に対し20000mg／という高濃度にMLSSを維
持すれば生物処理槽の容積は1/4に縮少でき高負
荷処理が可能になるわけである。

ところが、今までの活性汚泥の固液分離法の主
流である重力沈殿法では、到底20000mg／とい
う高濃度のMLSSを生物処理槽内に維持すること
は困難である。何故ならば、活性汚泥スラリーの
沈降速度はMLSSが増加するほど著しく減少する
ため、MLSS20000mg／という高濃度のMLSS
を重力沈殿させることは、実質的に不可能に近い
ことであり実用的でないからである。このため高
負荷処理プロセスでは活性汚泥の固液分離に遠心
分離機（デカンター型が多い）を採用し、強制的
に活性汚泥を分離するようにしている。しかしな
がら、遠心分離法は消費動力が大きく、装置価格
が高いという問題点がある。

もう一つの固液分離法として加圧溶解空気によ
る浮上分離法が知られているが、この方法もやは
り空気を加圧下に溶解するためのコンプレツサお
よび高圧ポンプが必要であるため、遠心分離法と
同程度の消費動力を必要とするという問題点があ
る。しかも活性汚泥フロツクの性状の変動によつ
て、加圧溶解状態の空気が減圧されて発生する微
細気泡が活性汚泥に効果的に付着しない場合もあ
る。

本発明はこのような重力沈殿法、遠心分離法お
よび加圧溶解空気による浮上分離法のもつ諸欠点
を極めて効果的に解決し得る新方法を提供するも
のである。

すなわち本発明では、次のような新しい概念を
導入する。し尿のような発泡性有機性廃水を生物
処理すると曝気槽において激しい発泡が起き、こ
の現象はし尿の希釈倍率が低いほど、またMLSS
濃度が高いほど激しく起きる。この泡を放置して
おくと生物処理槽から溢れだし大きなトラブルと
なり、生物処理そのものも機能しなくなる。

そこで今までは消泡剤を添加したり、消泡機を
設置して泡を消すことに多くの努力が集中されて
いる。つまり、従来は発泡現象は極めて好ましく
ない現象としてしか認識されていなかつたのであ
る。

しかし本発明者は、発泡現象を何かに利用でき
ればむしろ好都合な現象であるとの認識に到達し
た。

本発明者は、し尿の無希釈処理における生物処
理工程の曝気槽での激しい発泡現象を子細に観察
したところ、泡は単なる泡だけでなく泡の表面に
多量の微生物（活性汚泥）が付着していることを
発見した。このことから、発泡現象をうまく利用
すれば、し尿処理における活性汚泥の固液分離が
可能になるのではないかという従来なかつた着想
に到達したのである。

つまり、生物学的硝化脱窒素処理が行なわれ生
物処理槽から流出する活性汚泥スラリーを、該生
物処理部に後続して設けられた生物処理兼固液分
離槽に導き、ここで曝気を行ない積極的に発泡さ
せるようにする（曝気用気体としては空気のほか
に窒素、酸素など水に難溶性の気体が使用でき
る）。生物学的硝化脱窒素処理槽内では発泡をで
きるだけ押えるようにするのに対し、ここでは全
く逆に、できる限り発泡を起こすようにさせるの
である。この結果、生物処理液中の活性汚泥フロ
ツクが泡の表面に付着して濃縮される。

このように本発明者は、し尿を無希釈ないし希
釈水量をし尿の５倍量以下とする低希釈率で生物
処理する場合の特性である易発泡性をたくみに利
用し、合理的に高濃度の活性汚泥を固液分離する
方法を確立したものである。

しかも、この発泡を利用した固液分離部におい
て、嫌気的（この場合は窒素ガスで曝気する）又
は好気的に（この場合は酸素含有ガスで曝気す
る）曝気するので、前段の生物学的硝化脱窒素工
程において除去しきれなかつたNH₃−Ｎ、NO_x
−Ｎ、BODがさらに生物によつて除去されると
いう二重の効果が発揮される。つまり、高度の生
物学的浄化工程が同時に活性汚泥の固液分離機能
をもつという従来みられなかつた複合機能を発揮
する。

なお、この生物処理兼固液分離槽では活性汚泥
が泡に付着して浮上するので、水面下の部分の液
相に存在する微生物の量が低下するため微生物反
応速度が減少するが、この対策としてハニカムチ
ユーブや網などの微生物付着媒体を配設すること
によつて、微生物付着媒体に付着した微生物と浮
遊している活性汚泥の両者によつて生物処理を進
行させると非常に効果的である。

すなわち本発明は、し尿に５倍量以上の希釈水
を添加することなく生物学的硝化脱窒素工程で処
理したのち、活性汚泥スラリーを該生物学的硝化
脱窒素工程に後続する生物処理兼固液分離工程に
導き、該工程において窒素又は酸素含有ガスによ
つて曝気し、それぞれ嫌気性生物処理又は好気性
生物処理を行ないつつ発泡させて活性汚泥を泡に
付着せしめ、この泡を前記生物学的硝化脱窒素工
程にリサイクルすることを特徴とするし尿処理方
法である。

次に、本発明の一実施態様を図面を参照しなが
ら説明する。

除渣し尿１は希釈水を添加されることなく生物
学的硝化脱窒素処理工程の脱窒素槽２に循環硝化
液３と共に流入する。脱窒素槽２内の液は硝化槽
４に流入し空気５により曝気されるが、ここで激
しく発泡するので硝化槽４の水面上部には回転イ
ンペラによる消泡機６が設けられ泡７を消すよう
になつている。

しかして、生物学的硝化脱窒素工程から流出す
る活性汚泥スラリー８は高度生物処理兼固液分離
槽９に流入する。この固液分離槽９にはカバーが
設けられ、発生したガス１０（窒素ガスが主成
分）を循環することによつて微細気泡が散気され
ている。

固液分離槽９では活性汚泥スラリー８中に含ま
れる硝酸性又は亜硝酸性窒素（NO_x−Ｎ）を生
物学的に脱窒素するとともに、散気によつて激し
く発泡させ、泡に活性汚泥が付着したスカム層１
１を形成させる。

固液分離槽９においては、硝化槽４とは全く逆
にできるだけ発泡させて、この泡の表面に活性汚
泥を付着させるようにするため、消泡機の設置な
いし消泡剤の添加は好ましくない。また５倍量以
上の希釈水を添加すると固液分離槽９での発泡が
極めて少なくなるので極めて好ましくない。ま
た、散気する気泡径はできるだけ細かいほど発泡
し易すいので一層好ましい。

スカム層１１には高濃度（汚泥濃度４〜５％）
に活性汚泥が濃縮されているので、このスカムを
硝化槽４にリサイクルする（なお、管路１２を設
けておけばスカムは自重によつて自動的に硝化槽
４に流入するので、とくにポンプは必要でない）。
またスカム層１１のスカムの一部は汚泥脱水工程
１７に供給し、スカムに付着している活性汚泥を
脱水する方法も採用でき、従来必要であつたシツ
クナー等が不要になるという重要な効果がある。

なお、スカムのリサイクルは脱窒素槽２に対し
て行なつても構わない。また固液分離槽９は大気
開放にしておいてもよく、この場合には該槽にお
いて好気性反応すなわちBOD成分の高度の除去、
アンモニアの硝化反応ないし好気的脱窒素現象が
進行する。

このように、スカムの生物学的硝化脱窒素工程
へのリサイクルが本発明の最重要ポイントの一つ
であり、従来にその類例を見ないものである。

しかして、固液分離槽９からの流出液１３は、
従来の遠心分離工程の分離水又は沈殿池の上澄水
に相当するものであり、後続する凝集分離工程１
４においてSS、COD、色度、リン酸が高度に除
去される一方、凝集汚泥１６が各種脱水機にて脱
水される。なお、１５は高度処理水、１８及び１
９はブロワーである。

以上の説明では生物学的硝化脱窒素工程として
硝化液循環タイプを例にあげたが、他の任意のタ
イプ（ステップ式、好気的脱窒素式、一槽式な
ど）を適用できることは申すまでもない。

本発明によれば、次のような重要効果を得るこ
とができる。

消費動力が大きく装置価格が高価な遠心分離
機、加圧溶解空気浮上分離装置を使用すること
なく確実に高濃度の活性汚泥を固液分離でき
る。従つて省エネルギー効果が大きく、維持管
理も容易であり、装置価格も安価である。

起泡剤を添加する必要がなく、原液自身の易
発泡性を利用するので維持費が安価である。

し尿の高負荷処理プロセスを円滑・効率良く
遂行でき、したがつて生物処理槽のコンパクト
化が可能になるうえ、高度に浄化された生物処
理水が得られる。

実施例 神奈川県逗子市某し尿処理場において、し尿処
理量10Kl／日の規模で本発明の効果を実証した。

除渣し尿を滞留日数の６日の硝化液循環生物学
的硝化脱窒素工程で無希釈処理したのち、生物処
理工程から流出するMLSS20000mg／の活性汚
泥スラリーを水深3.5ｍ、滞留時間10時間の曝気
発泡槽に供給し、該曝気発泡槽の底部に据え付け
た水中エアレータ（ポンプの吐出水流をエジエク
ター内に通過させ、エジエクターに空気または窒
素ガスなどの気体を吸引し気液混相流状で曝気す
るもの）によつて発泡させ、活性汚泥を泡に付着
させてスカムを形成させた。

曝気発泡槽水面上のスカム（汚泥濃度４〜５
％）は生物処理工程に返送し、曝気発泡槽から流
出するMLSS1000〜5000mg／の活性汚泥混合液
に塩化第２鉄を3000mg／添加後Ca（OH）₂でPH
４〜５に中和し、さらに高分子凝集剤を加えて造
粒し、ウエツジワイヤスクリーンでフロツクを分
離し、分離フロツクをスクリユープレスで脱水し
た結果、含水率59〜63％の脱水ケーキが得られ
た。以上の結果、活性汚泥の分離に遠心濃縮機、
沈殿池を使用することなく安定した固液分離が可
能であることが確認された。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施態様を示すフローシート
である。 １……除渣し尿、２……脱窒素槽、３……循環
硝化液、４……硝化槽、５……空気、６……消泡
機、７……泡、８……活性汚泥スラリー、９……
固液分離槽、１０……ガス、１１……スカム層、
１２……管路、１３……流出液、１４……凝集分
離工程、１５……高度処理水、１６……凝集汚
泥、１７……汚泥脱水工程、１８，１９……ブロ
ワー。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ し尿に５倍量以上の希釈水を添加することな
   く生物学的硝化脱窒素工程で処理したのち、活性
   汚泥スラリーを生物処理兼固液分離工程に導いて
   曝気することにより生物処理を行ないつつ発泡さ
   せて活性汚泥を該泡に付着せしめてスカムを形成
   し、該スカムを前記生物学的硝化脱窒素工程にリ
   サイクルすることを特徴とするし尿処理方法。 ２ 前記生物処理兼固液分離工程が、微生物付着
   媒体を備えた処理槽を使用して行なわれるもので
   ある特許請求の範囲第１項記載の処理方法。 ３ 前記生物処理兼固液分離工程で発生したスカ
   ムの一部を、汚泥脱水工程で処理する特許請求の
   範囲第１項又は第２項記載の処理方法。