JPWO2006057287A1 - 活性汚泥生成抑制剤 - Google Patents

Abstract

本発明は、有機物を除去した貝殻またはその破砕物を含有してなる活性汚泥生成抑制剤、焼成された貝殻またはその破砕物を含有してなる活性汚泥生成抑制剤、該活性汚泥生成抑制剤の存在下で汚水処理を行う、汚水の処理方法、ならびに該活性汚泥生成抑制剤と接触させた溶液を用いて汚水処理を行う、汚水の処理方法に関する。本発明により、活性汚泥法による汚水処理において優れた処理効率を維持したままで、活性汚泥の生成を抑制できる活性汚泥生成抑制剤、および活性汚泥の生成が少なく、かつ優れた処理効率を有し、さらに、低コストである、該活性汚泥生成抑制剤を用いた汚水の処理方法を提供することができる。

Description

本発明は、有機性の汚水および排水などを処理する活性汚泥法に使用するのに好適な活性汚泥生成抑制剤およびそれを用いた汚水の処理方法に関する。

一般的に、下水、農業集落からの排水、各種工場からの排水などの汚水を処理する方法として活性汚泥法が使われている。この方法は、細菌類および微小動物などの混合微生物群から構成される活性汚泥を曝気槽にて曝気、撹拌し、流入させた有機性排水を混合微生物群により好気的に処理し、沈殿池にて固液分離して正常な上澄水を処理水として得る方法である。

現状では、発生した活性汚泥の処分に多額の費用を要している。かかる問題を解決するため、活性汚泥の減量方法として以下の方法：

（１）処理系統内における活性汚泥の滞留時間を長くして、有機物の分解および微生物の自己酸化を促進させ、活性汚泥の生成量を少なくする全酸化活性汚泥法；
（２）返送汚泥をオゾンにて分解させ、活性汚泥を減量する活性汚泥減量法；
（３）返送汚泥の一部を破砕機により破砕し、これを活性汚泥により分解させ、活性汚泥を減量する活性汚泥減量法；
（４）植物抽出物質、各種ビタミン剤、ミネラル類等を含む薬剤を曝気槽に定期的に投入し、活性汚泥の自己消化率を高めて活性汚泥を減量する活性汚泥減量法；など
が知られている。

上記活性汚泥法により生成した活性汚泥は、濃縮後、嫌気性醗酵によりガス化されるか、脱水後焼却されるか、または好気的条件下で自己消化（好気性消化もしくはコンポスト化）させることにより、さらに減量される。

ところで、カキ殻を利用した汚水処理方法として、微生物増殖用担体（カキ殻を破砕したものと木炭を混ぜたもの）に付着した活性汚泥により汚水を浄化する方法（例えば、特許文献１参照）、貝殻（カキ殻）の微粉末を巾布や紐へ添着させたものを、汚水に浸漬して汚水中のリン酸イオンを貝殻微粉末に付着させてリン酸イオンを除去する方法（例えば、特許文献２参照）などが報告されている。
特開２００２−２６３６７１号公報 特開平１１−１３８１５３号公報

しかしながら、上記の活性汚泥の減量方法のうち、（１）または（４）については、活性汚泥の減量効果は約２０〜４０％であり、十分な減量効果は得られていない。一方、（２）または（３）については、減量効果は約８０〜１００％であり、十分な減量効果が得られているものの、設備費および運転管理費に多額の費用を要し、ライフサイクルコストを考慮すると、経済的なメリットはほとんどない。

一方、汚水処理に前記微生物増殖用担体を用いる場合においては、処理対象汚水の濃度が高い場合、微生物増殖用担体に活性汚泥が付着しやすく、付着しすぎた活性汚泥の内部が嫌気的になり、結果的に浄化効率が悪化することなどの問題がある。

さらに、カキ殻の微粉末にリン酸イオンを付着させることにより汚水を処理する方法において、リン酸イオンは多少除去されるものの、他の成分はほとんど除去されないため、水の浄化法としての機能を果たすことは困難である。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、活性汚泥法による汚水処理において優れた処理効率を維持したままで、活性汚泥の生成を抑制できる活性汚泥生成抑制剤、および活性汚泥の生成が少なく、かつ優れた処理効率を有し、さらに、低コストである、該活性汚泥生成抑制剤を用いた汚水の処理方法を提供することである。

すなわち、本発明の要旨は、
（１）有機物を除去した貝殻またはその破砕物を含有してなる活性汚泥生成抑制剤、
（２）焼成された貝殻またはその破砕物を含有してなる活性汚泥生成抑制剤、
（３）貝殻がカキ殻である、前記（１）または（２）記載の活性汚泥生成抑制剤、
（４）前記破砕物が粉状である前記（１）〜（３）いずれか記載の活性汚泥生成抑制剤、
（５）塊状に成形されてなる前記（１）〜（４）いずれか記載の活性汚泥生成抑制剤、
（６）前記（１）〜（５）いずれか記載の活性汚泥生成抑制剤の存在下で汚水処理を行う、汚水の処理方法、ならびに
（７）前記（１）〜（５）いずれか記載の活性汚泥生成抑制剤と接触させた溶液を用いて汚水処理を行う、汚水の処理方法
に関する。

本発明の活性汚泥生成抑制剤によれば、貝殻成分、特にカキ殻成分の優れた溶出速度が得られ、また、活性汚泥法による汚水処理において優れた処理効率を維持したままで、汚水処理中の活性汚泥の生成を抑制することができるという効果が奏される。さらに、本発明の汚水の処理方法によれば、処理効率に優れ、活性汚泥の生成を抑制することができ、よって、低コストで汚水処理することができるという効果が奏される。

本発明の実施例２で使用する装置を示す概略図である。 本発明の実施例３で使用する装置を示す概略図である。 本発明の実施例４のフローシートを示す概略図である。

符号の説明

１ 汚水
２ 活性汚泥
３ 曝気槽
４ ブロアー
５ 散気筒
６ 活性汚泥生成抑制剤設置籠
７ 活性汚泥生成抑制剤
８ 沈殿槽
９ 水道水
１０活性汚泥生成抑制剤設置槽
１１処理後の汚水

本発明の第１の局面において、本発明の活性汚泥生成抑制剤は、有機物を除去した貝殻またはその破砕物を含有することを一つの大きな特徴とする。さらに、他の局面では、本発明の活性汚泥生成抑制剤は、焼成された貝殻またはその破砕物を含有することを一つの大きな特徴とする。

本発明は上記特徴を有していることにより、本発明の活性汚泥生成抑制剤の存在下、または本発明の活性汚泥生成抑制剤と接触させた溶液を用いて汚水処理を行う場合、優れた処理効率を維持しているにもかかわらず、意外にも、活性汚泥の生成が有意に抑制されるという効果を奏する。

本発明に使用される貝殻は、海水、淡水または汽水に生息する貝のいずれの貝殻でもよく、例えば、ハマグリ、アサリ、ホッキガイ、カキ、イガイ、アワビ、バイ、サザエ、ホタテガイ、トリガイ、アカガイなどの貝殻が挙げられる。これらは、単独で使用しても、２種以上併用してもよい。中でも、大量かつ容易に入手できる観点から、カキの貝殻が好ましい。

本発明に使用される貝殻の破砕物は、前記貝殻を粉砕ローラー、ロールプレスなどを用いて破砕処理することにより調製される。

得られた貝殻の破砕物は、貝殻がその原形を実質的にとどめていない状態であればよく、貝殻からの成分の溶出性の向上および活性汚泥の過剰生成の抑制の観点から、粉状であることが好ましく、具体的には、その最大直径が1000μm以下であることが好ましく、500μm以下であることがより好ましく、125μm以下であることがさらに好ましい。

本明細書において「有機物」とは、前記貝殻に通常含まれる有機物をいい、例えば、コラーゲン、エラスチン、ケラチン、フィブロインなどが挙げられる。

本明細書において「有機物を除去する」とは、有機物を貝殻から実質的に除去することをいい、「実質的に除去する」とは、貝殻における有機物濃度が好ましくは2重量％以下、より好ましくは1重量％以下、さらに好ましくは0.1重量％以下になるまで除去することをいい、特に好ましくは完全に除去することである。なお、有機物濃度は灼熱減量を指標として測定することができる。有機物を除去することにより、汚水処理槽における余剰な有機物の堆積が防止され得、さらに貝殻またはその粉砕物に含まれる無機成分の溶出性が向上する。

貝殻から有機物を除去する方法としては、例えば、ロータリーキルンを用いて焼成する方法、固定床式焼却炉、流動床式焼却炉などを用いて焼却する方法などが挙げられるが、有機物を除去した貝殻を回収しやすい観点から、ロータリーキルンを用いて焼成する方法が好ましい。

本発明に使用される貝殻またはその破砕物は、上記のように調製してもよいが、セルカ（卜部産業社製）などの市販品を用いてもよい。

本発明の活性汚泥生成抑制剤における貝殻またはその破砕物の含有量は、所望の効果が得られれば特に限定されないが、好ましくは80〜100重量％、より好ましくは90〜100重量％、さらに好ましくは95〜100重量％である。

本発明の活性汚泥生成抑制剤は、取扱いの簡便さおよび効果のさらなる持続の観点から、塊状の形態に成形されたものが好ましい。塊状とは、該抑制剤が塊となっている状態をいい、その形としては、例えば、球状、三角錐状、四角錐状、三角柱状、四角柱状などが挙げられるが、特に限定されない。中でも、貝殻またはその粉砕物に含まれる無機成分の溶出速度を向上させる観点から、球状が好ましい。

本発明の活性汚泥生成抑制剤が球状の形態の場合、その大きさは、活性汚泥生成抑制剤自体の溶解速度を制御する観点から、好ましくは5〜50mmφ、より好ましくは25〜50mmφである。

本発明の活性汚泥生成抑制剤を塊状に成形する方法としては、例えば、前記貝殻またはその破砕物に水ガラス、セメントなどの無機性結合剤または酢酸ビニル系樹脂接着剤、エポキシ樹脂系接着剤などの有機性結合剤および水を添加してニーダーなどで練り、所望の形状に成形して乾燥する方法などが挙げられる。添加される無機性結合剤または有機性結合剤および水の量は、本発明の効果が阻害されない範囲内であり、塊状に成形できるのであれば特に限定されない。例えば、無機結合剤については、本発明の抑制剤中、好ましくは4〜10重量％、より好ましくは4〜6重量％であり、水については、本発明の抑制剤中、好ましくは1〜4重量％、より好ましくは1〜2重量％である。

なお、本発明の活性汚泥生成抑制剤は、本発明の効果を損なわない範囲であれば、適宜、各種の目的に応じて添加剤をさらに含有してもよい。

本発明の第２の局面において、本発明の活性汚泥生成抑制剤は、焼成された貝殻またはその破砕物を含有する。焼成された貝殻またはその破砕物を用いることにより、貝殻またはその破砕物に含まれる有機物が除去され、汚水処理槽における余剰な有機物の堆積が防止され得、さらに貝殻またはその粉砕物に含まれる無機成分の溶出性が向上するという効果が奏される。

焼成は、例えば、ロータリーキルン、固定床式焼却炉、流動床式焼却炉などの装置を用いて実施することができる。

貝殻またはその粉砕物を焼成する条件は、焼成後の貝殻またはその粉砕物における有機物濃度が好ましくは1重量％以下、より好ましくは0.1重量％以下、さらに好ましくは0.01重量％以下になるような条件であることが望ましく、特に好ましくは、貝殻またはその粉砕物に含まれる有機物が完全に除去されるような条件である。なお、有機物量は、第１の局面と同様にして測定することができる。

本局面は、有機物を除去した貝殻またはその粉砕物の代わりに焼成された貝殻またはその粉砕物を用いる以外は、第１の局面と同様である。

本発明はさらに、以上のように得られた活性汚泥生成抑制剤を使用して汚水を処理する方法を提供する。なお、処理する汚水は、特に限定されないが、下水、農業集落からの排水、各種飲食品系工場および有機性排水を排出する工場からの排水などが好ましい。

汚水を処理する方法において、活性汚泥生成抑制剤の使用量は処理するべき汚水の量および濃度などにより適宜設定されるが、生活系汚水1000L/日の汚水連続処理装置に対して好ましくは5〜20kg、より好ましくは10〜20kg使用される。また、工場排水の排水連続処理装置については、活性汚泥生成抑制剤の使用量は、全活性汚泥量（乾燥重量）の３〜５倍量、より好ましくは４〜５倍量である。

活性汚泥生成抑制剤を曝気槽に投入することにより汚泥の生成が抑制され、あるいは、曝気槽とは別の槽に活性汚泥生成抑制剤を設置し、該槽に溶液を供給し、該槽を通過、即ち活性汚泥生成抑制剤と接触した溶液を曝気槽に導入することにより活性汚泥の生成が抑制される。

後者の場合において、活性汚泥生成抑制剤が設置された槽（以下、単に設置槽という場合がある）に供給される溶液としては、例えば、水道水、処理された汚水などが挙げられる。設置槽への溶液の供給速度および曝気槽への溶液の導入速度は、設置槽の容量によって異なるので一概にはいえないが、曝気槽の活性汚泥の濃度を低下させすぎず、かつ成分の溶出を効率よく行う観点から、好ましくは溶液の設置槽への供給開始から曝気層への導入開始まで24時間以下であるような速度、より好ましくは12時間以下であるような速度である。かかる態様は、本発明の活性汚泥生成抑制剤の溶出速度が容易に測定でき、かつ曝気槽へ浸漬する場合と比較して夾雑物による詰まりの問題が発生しないので好ましい。

本発明を、実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明は、かかる実施例のみに限定されるものではない。

実施例１ 活性汚泥生成抑制剤の調製
セルカ（卜部産業社製）を100kg、水ガラスを4.8kgおよび水を2kg混合して練った。得られた混練物を直径45mmの球状の型に入れて乾燥させ、直径45mmで重さ55g/個の球状の活性汚泥生成抑制剤を調製した。

試験例１ 抑制剤からの無機成分の溶出
実施例１で得られた活性汚泥生成抑制剤18.2gを100mlのイオン交換水に浸漬させ、20℃にて14日間静置した。一方、カキ殻そのもの74.8gを400mlのイオン交換水に浸漬させ、20℃にて14日間静置した。浸漬後のイオン交換水中のカルシウム、ホウ素および銅を定量し、その結果を表１に示す。

なお、カルシウム、ホウ素および銅の溶出量は、高周波プラズマ分光分析装置（セイコー電子工業社製：SPS1200VR）を用いて測定した。

表１の結果より、カルシウムでは約165倍、ホウ素では約3倍、活性汚泥生成抑制剤の方が早く溶出することがわかる。

実施例２ 汚水処理１
図１に示す装置を用いて汚水処理を行った。住宅団地からの排水である汚水１を1000L/日を曝気槽３（容量：1000L）に供給し、住宅団地汚水処理場から入手した活性汚泥２を曝気槽中の濃度が2680mg/Lとなるように曝気槽３に投入した。さらに、曝気槽３に、実施例１で調製した活性汚泥生成抑制剤７を20kg配置した籠６を該活性汚泥生成抑制剤７が汚水に完全に浸漬するように吊り下げた。その後、ブロアー４から散気筒５を介して30L/分で空気を曝気槽３内に供給して、0.2kgBOD/1000L・日のBOD負荷で汚水処理を行い、処理後の汚水１１を徐々に曝気槽３に隣接する240Lの沈殿槽８に移動させ、活性汚泥２を沈殿させた。

実施例３ 汚水処理２
図２に示す装置を用いて汚水処理を行った。住宅団地からの排水である汚水１を1000L/日で曝気槽３（容量：1000L）に供給し、住宅団地汚水処理場から入手した活性汚泥２を曝気槽中の濃度が2680mg/Lとなるように曝気槽３に供給した。その後、ブロアー４から散気筒５を介して30L/分で空気を曝気槽３内に供給して、さらに実施例１で調製した活性汚泥生成抑制剤７を20kg配置した槽１０に水道水９を0.01L/分で供給し、槽１０を通過した水道水を0.01L/分で曝気槽３に導入しながら、0.2kgBOD/1000L・日のBOD負荷で汚水処理を行った。処理後の汚水１１を徐々に曝気槽３に隣接する240Lの沈殿槽８に移動させ、活性汚泥２を沈殿させた。

比較例１ 汚水処理１
活性汚泥生成抑制剤を使用しないことを除き実施例２と同様に汚水処理を行った。

比較例２ 汚水処理２
活性汚泥生成抑制剤を使用しないことを除き実施例３と同様に汚水処理を行った。

試験例２ 汚水処理前後の水質評価
実施例２および３ならびに比較例１および２で処理した汚水について、処理前後の透視度、BOD、CODおよび浮遊物を評価した。以下にその評価方法を示し、表２にその結果を示す。
・透視度
日本下水道協会著、「下水試験方法」に記載する方法で測定した。
・BOD
JISK0102 21に記載する方法で測定した。
・COD
JISK0102 17に記載する方法で測定した。
・浮遊物
JISK0102 14-1に記載する方法で測定した。

表２の結果より、実施例２および３は比較例１および２の汚水の処理効率と同程度以上の汚水処理効率が得られることがわかる。一方、活性汚泥生成率を算出すると、実施例２では、1kgのBODを除去した後、0.01kgの活性汚泥の増加が見られ、比較例１では、1kgのBODを除去した後、0.44kgの活性汚泥の増加が見られた。すなわち、曝気槽に活性汚泥生成抑制剤を投入することにより、活性汚泥の生成を1/10以下に抑えることができることがわかる。

また、実施例３では、1kgのBODを除去した後、0.017kgの活性汚泥の増加が見られ、比較例２では、1kgのBODを除去した後、0.37kgの活性汚泥の増加が見られた。すなわち、曝気槽に活性汚泥生成抑制剤を直接投入しなくとも、活性汚泥生成抑制剤と接触させた溶液を汚水処理中に曝気槽に供給するだけで、活性汚泥の生成を1/10以下に抑えることができることがわかる。

実施例４
製パン工場の排水について、実稼動施設で実施した。その施設の概要は、流入水量は70〜100m³/日であり、処理フローシートは図３の通りである。この施設のそばにタンク（容量：5000L）を設置し、約3000kgの実施例１で得られた活性汚泥生成抑制剤を入れ、ポンプを用いて約500 L/時の処理水を沈殿池後の水路から連続的に導水し、その水を曝気槽へ注入した。汚泥生成抑制剤使用前後の運転状況および汚泥生成率を表３に示す。

表３の結果より、活性汚泥生成抑制剤を使用することで、汚水処理の処理効率を維持したままで、活性汚泥の生成を顕著に抑制することができた。

本発明の活性汚泥生成抑制剤は、汚水処理産業に有効に利用することができ、汚水処理に伴う廃棄物の減量のために利用することができる。

Claims (7)

1. 有機物を除去した貝殻またはその破砕物を含有してなる活性汚泥生成抑制剤。
2. 焼成された貝殻またはその破砕物を含有してなる活性汚泥生成抑制剤。
3. 貝殻がカキ殻である、請求項１または２記載の活性汚泥生成抑制剤。
4. 前記破砕物が粉状である請求項１〜３いずれか記載の活性汚泥生成抑制剤。
5. 塊状に成形されてなる請求項１〜４いずれか記載の活性汚泥生成抑制剤。
6. 請求項１〜５いずれか記載の活性汚泥生成抑制剤の存在下で汚水処理を行う、汚水の処理方法。
7. 請求項１〜５いずれか記載の活性汚泥生成抑制剤と接触させた溶液を用いて汚水処理を行う、汚水の処理方法。
   

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