WO2008035594A1

WO2008035594A1 - Appareil pour le traitement biologique de déchets organiques liquides

Info

Publication number: WO2008035594A1
Application number: PCT/JP2007/067711
Authority: WO
Inventors: Kazuya Komatsu; Hidenari Yasui
Original assignee: Kurita Water Industries Ltd.
Priority date: 2006-09-21
Filing date: 2007-09-12
Publication date: 2008-03-27
Also published as: JP2008073613A; JP5061551B2

Description

明細書

有機性廃液の生物処理装置

技術分野

[0001] 本発明は、有機性廃液の生物処理装置に関する。

発明の背景

[0002] 有機性汚泥、し尿、食品工場廃水等のスラリー状の高濃度有機性汚泥を嫌気性又は好気性微生物の存在下に消化処理して減量化する方法は、古くから行われてレ、る。しかし、従来の消化処理法は、 2日間以上という長時間の滞留時間を必要とするにもかかわらず、汚泥の減量率が低いという問題点がある。

[0003] こうした問題点を解消するために、特開平 8— 281297号公報には、有機性汚泥を消化処理した後の消化汚泥を遠心濃縮し、濃縮汚泥を生物処理槽に返送する消化処理方法が記載されている。この方法では、生物処理槽の負荷量を減少させることなぐ汚泥の生物処理槽内での滞留時間を増加させることによって、有機物分解率を向上させ、汚泥の減量率を高めることができる。即ち、濃縮汚泥を生物処理槽に返送することにより、 HRT (水理学的滞留時間）はそのままで、 SRT (固形物滞留時間）を長く設定することができ、有機性汚泥中の分解速度が遅い固形分をも分解することが可能となり、高い減量率を得ることができる。

[0004] この方法で濃縮を効率的に行うためには、消化汚泥の濃縮倍率を高ぐ例えば 2倍以上として運転すること力 S好ましい。即ち、濃縮倍率が低いと、ある量の分離液を得るのに必要な遠心濃縮機の処理量が著しく増加するため、より大型の濃縮機が必要となったり、濃縮機の運転時間を長くする必要があったり、凝集剤がより多く必要になつたりする。また、濃縮機による濃縮を所望の濃縮倍率に調整するには、高度の運転技術を要し、また条件変動があると安定して所望の濃度に濃縮することができないという問題もあり、この点からも、濃縮機による濃縮は、濃縮機の性能に見合った高濃度倍率で行うことが好ましレ、。

[0005] ところが、濃縮倍率を高くして濃縮汚泥の濃度を高めると、汚泥の粘性は汚泥濃度に対して指数関数的に増加するため、濃縮汚泥の粘性が著しく増加してしまう。その結果、濃縮汚泥を生物処理槽に返送することが困難になったり、返送した濃縮汚泥を生物処理槽内で十分に分散させることができなくなり、消化処理の効率が低下したりする問題があった。

[0006] 力、かる問題点を解決する有機性廃液の生物処理装置として、特開 2004— 29072 9号には、有機性廃液を消化する生物処理槽と、該生物処理槽から排出される消化汚泥を濃縮する固液分離手段と、該固液分離手段からの濃縮汚泥を前記生物処理槽へ返送する移送ポンプを有する配管と、該移送ポンプよりも上流側において、濃縮汚泥に消化汚泥を添加するように構成した生物処理装置が記載されている。

[0007] このように、移送ポンプの上流側で濃縮汚泥に消化汚泥を添加して濃縮汚泥を希釈することにより、該移送ポンプによる濃縮汚泥の移送が円滑に行われるようになる。また、返送された濃縮汚泥が消化槽内で十分に分散し、効率よく消化されるようにな特許文献 1 :特開平 8— 281297号公報

特許文献 2：特開 2004— 290729号公報

発明の概要

[0008] 本発明の目的は、濃縮汚泥の返送を円滑に行い、かつ、返送した濃縮汚泥を生物処理槽内で十分に分散させて効率的な消化を行うと共に、生物処理の効率をさらに高めることが可能な有機性廃液の生物処理装置を提供することにある。

[0009] 本発明の有機性廃液の生物処理装置は、有機性廃液を生物処理する生物処理槽と、該生物処理槽からの汚泥を濃縮する固液分離手段と、該固液分離手段からの濃縮汚泥を前記生物処理槽へ返送する移送ポンプを有する配管と、該移送ポンプ又はそれよりも上流側にお!/、て、該濃縮汚泥に液体を添加する液添加手段とを有する有機性廃液の生物処理装置において、前記生物処理槽からの汚泥（以下、未分画汚泥という。）を有機性浮遊物質の割合の高い高有機画分と、該割合の低い低有機画分とに分画し、低有機画分を該生物処理装置外に取り出す汚泥分画手段が設けられており、前記液添加手段は、前記未分画汚泥と高有機画分とを切り替えて添カロするための添加切替手段を備えていることを特徴とするものである。

[0010] 本発明の有機性廃液の生物処理装置では、前記添加切替手段は、前記汚泥分画手段の動作中には前記高有機画分を添加し、前記汚泥分画手段の停止中には前記未分画汚泥を添加するように動作するよう構成されてもよ!/、。

[0011] 本発明の有機性廃液の生物処理装置では、前記液添加手段は、前記生物処理槽からの未分画汚泥を送液する未分画汚泥用ポンプと、該未分画汚泥用ポンプからの未分画汚泥を前記汚泥分画手段に導入するための第 1流路と、該未分画汚泥用ポンプからの未分画汚泥を前記移送ポンプよりも上流側に導入する第 2流路と、を備えており、前記添加切替手段は、該未分画汚泥用ポンプからの未分画汚泥の流れを該第 1流路と第 2流路とに択一的に切り替える弁を備えてもよい。

[0012] 本発明の有機性廃液の生物処理装置は、前記生物処理槽からの汚泥の一部を改質して該生物処理槽に返送する改質手段を有してもよい。

図面の簡単な説明

[0013] [図 1]本発明の有機性廃液の生物処理装置の実施の形態を示す系統図である。

詳細な説明

[0014] 本発明では、生物処理汚泥を濃縮し、濃縮汚泥を生物処理槽に返送することにより、生物処理槽の SRTを長く確保して高!/、消化効率及び減量率を得ることができる。

[0015] この濃縮汚泥は、ペースト状ないし粘性の高い液状である力、移送ポンプよりも上流側において希釈されることにより、円滑に移送されると共に、生物処理槽で十分に分散して効率よく生物処理される。

[0016] 本発明では、生物処理槽からの未分画汚泥を分画して有機性浮遊物質の割合を高めた高有機画分を濃縮汚泥に添加すると共に、有機性浮遊物質の割合の低い低有機画分を生物処理装置外に排出する。このように低有機画分を生物処理装置外に排出するところから、生物処理槽内の有機性浮遊物質濃度を高くし、該生物処理槽内の処理効率を高くすることができる。

[0017] なお、汚泥分画手段が停止しているときには、未分画汚泥を濃縮汚泥に添加し、濃縮汚泥が生物処理槽に円滑に移送されるようにするのが好ましい。

[0018] 未分画汚泥をそのまま濃縮汚泥に添加するためのポンプと、未分画汚泥を汚泥分画に供給するためのポンプとを共用することにより、装置構成コストが低減される。

[0019] 改質手段を設けると、生物処理されにくい難分解性の有機物も効率よく生物処理される。

[0020] 以下に図面を参照して本発明の有機性廃液の生物処理装置の実施の形態を詳細に説明する。

[0021] 図 1は本発明の有機性廃液の生物処理装置の実施の形態を示す系統図である。

[0022] [装置の構成]

図 1において、有機性廃液は生物処理槽 1に導入され生物処理される。この生物処理槽 1の消化汚泥の一部を配管 2、ポンプ 3及び配管 4を介して引き抜き、遠心分離機 5で濃縮する。遠心分離機 5で濃縮された濃縮汚泥は混合槽 6に送給され、分離液は配管 7を介して装置外に取り出される。 6aは撹拌機を示す。

[0023] 生物処理槽 1から配管 2に取り出された汚泥（未分画汚泥）の一部は、配管 2から分岐した配管 8、ポンプ 9、配管 10、弁 11及び配管 12を介して汚泥分画手段としての遠心分離機 13に導入され、有機性浮遊物質の割合の高い高有機画分と有機性浮遊物質の割合の低い低有機画分とに遠心分離される。低有機画分は、配管 15を介して生物処理装置外に排出される。高有機画分は、配管 14を介して混合槽 6に送給可能とされている。

[0024] 配管 10内の未分画汚泥は、配管 10から分岐した配管 16、弁 17及び配管 18を介して混合槽 6へ送給可能とされてレ、る。

[0025] なお、配管 12が第 1流路に相当し、配管 16、 18が第 2流路に相当し、弁 11、 17が切替手段を構成している。

[0026] この混合槽 6内の汚泥は、ポンプ 19、配管 20を介して生物処理槽 1に返送される。

生物処理槽 1には、槽内の液が配管 30を介して導入され、汚泥改質処理する改質装置 31が設けられている。改質された汚泥は、配管 32を介して生物処理槽 1に戻される。

[0027] 図示はしないが、ポンプ 3, 9, 19、弁 11 , 17及び遠心分離機 5, 13を制御するための制御器が設けられている。この制御器からの制御信号により、各ポンプ 3, 9, 19 及び遠心分離機 5, 13の回転、停止が行われると共に、弁 11 , 17の開閉が行われる

〇

[0028] [高有機画分の添加運転] 通常の場合は、弁 17を閉、弁 11を開とし、ポンプ 3, 9, 19及び遠心分離機 5, 13 を回転させる。

[0029] これにより、生物処理槽 1内の汚泥の一部が配管 2、ポンプ 3、配管 4、遠心分離機 5の順に流れ、濃縮汚泥が混合槽 6に導入され、分離液が装置外に排出される。

[0030] また、配管 2内の未分画汚泥の一部が配管 8、ポンプ 9、配管 10、弁 11、配管 12の順に流れ、遠心分離機 13で高有機画分と低有機画分とに分画され、高有機画分が配管 14から混合槽 6へ送られる。低有機画分は、配管 15を介して装置外へ取り出される。なお、未分画汚泥に含有されることがある砂などの固形異物も、この遠心分離機 13で分離され、低有機画分と共に装置外へ排出される。

[0031] 混合槽 6で遠心分離機 5からの濃縮汚泥と高有機画分とが混合され、濃縮汚泥粘度がポンプ移送に適した粘度まで低下する。この混合汚泥は、移送ポンプ 19から配管 20を介して円滑に生物処理槽 1へ返送される。また、返送された汚泥は、粘度が低いため、生物処理槽 1内で容易に分散し、処理効率が向上する。

[0032] この実施の形態では、生物処理槽 1から取り出される未分画汚泥の一部を遠心分離機 13で遠心分離し、低有機画分を装置外へ排出しているので、同じ汚泥（固形物 )濃度であったとしても、未分画汚泥を系外へ排出するよりも生物処理槽 1内の有機性浮遊物質濃度が高くなり、滞留時間も長くなる。これにより、生物処理槽 1内の生物処理効率が高くなる。

[0033] なお、この実施の形態では、改質装置 31を設けているので、生物難分解性の有機物も効率よく処理されるようになる。この改質装置としては、後述の通り、オゾン処理、熱処理、ミルによる破砕、酸/アルカリ処理などによるものが例示される力これに限定されない。

[0034] [未分画汚泥の添加運転]

生物処理槽 1から遠心分離機 5に導入される汚泥が脱水性の良いものであり、混合槽 6に取り出される濃縮汚泥濃度が極めて高い場合や、遠心分離機 13から低有機画分を装置外へ排出する必要がない場合などには、弁 11を閉、弁 17を開とし、未分画汚泥を配管 10から配管 16、弁 17、配管 18を介して直接に混合槽 6へ導入し、濃縮汚泥を移送に適した粘度となるように希釈する。 [0035] この実施の形態では、未分画汚泥を遠心分離機 13を経由して高有機画分として混合槽 6に導く場合と、配管 16, 18を介して未分画汚泥のまま直接に混合槽 6に導く場合のいずれにあってもポンプ 9のみによって未分画汚泥の送給を行うので、ポンプ設置台数が少なくて済み、コストダウンとなる。

[0036] [処理対象液、処理条件]

本発明にお!/、て処理の対象となる有機性廃液は、消化処理によって減量化される有機物を含有する廃液であり、固形物を含むスラリー状のものでも、固形物を含まない液状のものでも良い。また、難生物分解性の有機物、無機物、セルロース、紙、綿、ウール、布、し尿中の固形物などが含有されていても良い。このような有機性廃液としては下水、下水初沈汚泥、し尿、浄化槽汚泥、食品工場の排水や残渣、ビール廃酵母、その他の産業廃液、これらの廃液を処理した際に生じる余剰汚泥等の有機性汚泥が挙げられる。

[0037] 生物処理槽 1では嫌気性又は好気性微生物を含む汚泥の存在下に、このような有機性汚泥の消化処理を行う。生物処理槽 1の有機物負荷は 0. 2〜20kg— COD

Cr

/m³-日、生物処理槽 1内の MLSS濃度は；!〜 10%、好ましくは 3〜6%、温度は 30 〜38°C又は 45〜60°Cの条件を採用することができる。

[0038] この生物処理槽 1内の消化汚泥の一部を引き抜いて遠心分離機 5で濃縮し、濃縮汚泥を濃度調整して生物処理槽 1に返送することにより、 HRTを変えることなく SRT を長くすることができ、これにより汚泥減量率を低減することができる。

[0039] 生物処理槽 1内の保有汚泥の 1/30〜； 1/10程度を引き抜いて、濃縮、濃度調整した後循環させることにより、 SRTを、このような汚泥循環を行わない場合の少なくとも 3倍程度以上に延長することができ、難生物分解性の有機性廃液であっても、汚泥の減量化を促進させることができる。

[0040] なお、生物処理槽 1にお!/、て、嫌気性消化を行う場合、遠心分離機 5, 13や混合槽 6を大気と遮断した状態で運転するのが好ましい。遠心分離機 5, 13を密閉状態にして濃縮することにより、汚泥と酸素との接触を制限すると、嫌気性菌を生かしたまま生物処理槽に返送でき、生物処理槽の生菌数保持、増加が容易となり、消化効率を向上させることができる。 [0041] 遠心分離機 5に導入される消化汚泥に凝集剤、好ましくは高分子凝集剤を添加して消化汚泥中の SS分を凝集させることにより、濃縮倍率を高め、清澄な分離液を得るようにしてもよい。凝集剤としては消化汚泥の濃縮、脱水に一般的に用いられる公知のものが適用できるが、添加量が少なくて済むことからカチオン系の高分子凝集剤が良い。高分子凝集剤の添加率は消化汚泥の SS当たり 0. 05〜； 1. 5重量％とすることが好ましい。消化汚泥に凝集剤を添加する場合、凝集剤は消化汚泥の移送ラインに注入しても良ぐ濃縮機に添加しても良ぐまた、別途凝集槽を設けて凝集処理しても良い。

[0042] 上記遠心分離機 5は、生物処理した汚泥を脱水して処理液と濃縮汚泥とに分離するためのものであるので、加速度 Gの大きいものが好ましい。一方、遠心分離機 13は、未分画汚泥を有機性浮遊物質濃度の高!、画分と低!/、画分とに分画するためのものであり、遠心分離機 5よりも加速度 Gの小さいものでもよい。通常の場合、遠心分離機 13の加速度 Gは遠心分離機 5の加速度 Gの 30〜； 100%程度で十分である。

[0043] 遠心分離機 5における消化汚泥の濃縮の程度は、用いる濃縮機の性能にもよるが、通常 SS (固形物）濃度 3〜6%程度の消化汚泥を、 8〜20%程度のペースト状ないし高粘性の液状に濃縮するのが好ましレ、。

[0044] 遠心分離機 5からの濃縮汚泥は、必要に応じてその一部を余剰汚泥として系外に排出し、脱水、焼却、埋め立て等の処分を行っても良い。

[0045] 遠心分離機 5の分離液は処理水としてそのまま下水道等へ放流することができるが、好気性生物処理、その他の後処理を行った後放流しても良い。

[0046] 濃縮汚泥の濃度調整には、必ずしも混合槽 6を設ける必要はなぐ濃縮汚泥の移送配管にお!/、て、移送ポンプのサクシヨン或!/、は移送ポンプに希釈用液体を注入するのみでも良い。しかし、濃縮汚泥の粘性が高い場合には、図 1に示す如ぐ混合槽 6を設け、機械的に混合することが好ましい。この混合手段としては、撹拌機 6aのほ力、、ガスの吹き込み、スタティックミキサー等を用いることができる。

[0047] 濃縮汚泥の濃度調整のための混合槽 6の滞留時間は 1分〜 6時間程度で良!/、ため、混合槽 6の容積は小さくて足りる。また、濃縮汚泥を直接生物処理槽に投入して消化汚泥や原汚泥と混合する場合に比べ、この混合槽 6における混合のために必要な動力は著しく小さくて済む。

[0048] 濃縮汚泥の濃度調整の程度は、例えば一段のモノポンプで円滑に移送が行える程度で良ぐ一般的には移送ポンプ 19の吐出圧が 0. 6MPa以下となるように、 SS濃度で 6〜； 12 %、例えば 8 %程度に濃縮することが好まし!/、。

[0049] 濃度調整後の汚泥の移送のための移送ポンプ 19としては特に制限はないが、モノポンプ、ホースポンプ等を用いることができる。

[0050] 改質装置 31では、汚泥をオゾン処理、熱処理、ミルによる破砕、酸/アルカリ処理などによって改質する。このような改質処理を行うことにより、嫌気性消化汚泥中の菌体は死滅し、その他の難分解性有機成分とともに易生物分解性に改質される。これら易生物分解性成分が嫌気性消化槽で消化されることで、処理系からより多くの有機成分が減量され、メタンガスが回収されるようになる。

[0051] 改質装置としてオゾン処理装置を採用した場合、オゾン処理の pHは 4〜； 10、ォゾンの使用量は通常オゾン処理される汚泥の VSSあたり 0. 01-0. 08g— O /g—V

3

SS、好ましくは 0. 02-0. 05g— O /g— VSSとするの力《好ましい。

3

[0052] [別の態様]

弁 11 , 19は単なる開閉弁であってもよぐ流量調節機能を有した開閉弁であってもよい。また、ポンプ 3, 9は流量調節機能を備えていてもよい。

[0053] なお、混合槽 6からの混合汚泥の粘度制御のために、例えば撹拌機 6aの回転トノレクゃ通電電流値が所定範囲となるように、未分画汚泥又は高濃度汚泥の導入量を弁

11 , 17の開度制御によって調節してもよい。

[0054] 上記実施の形態では、 2個の弁 11 , 17を用いているが、三方弁を配管 10, 16の接続箇所に設置してもよい。

[0055] 消化汚泥を濃縮するための遠心分離機 5の代わりに、浮上濃縮機、スクリュープレス濃縮機、濾布型濃縮機などを用いることができる。また、沈殿槽、膜分離装置などの固液分離装置を用いることもできる。

[0056] また、遠心分離機 13の代わりに液体サイクロンなどを用いてもよい。

[0057] 上記実施の形態では、生物処理槽 1を 1槽だけ用いている力 2槽以上設けてもよい。例えば、生物処理槽 1を嫌気性消化槽とし、この嫌気性消化槽を、処理温度 45 〜95°Cの高温消化槽と、高温消化槽の流出液が導入される処理温度 25〜40°Cの中温消化槽の少なくとも 2槽で構成してもよい。この場合、廃液中の有機成分は、高温消化槽及び中温消化槽のそれぞれにおレ、て、 55°C付近に最適温度がある高温嫌気性微生物、 35°C付近に最適温度がある中温嫌気性微生物により液化→低分子化→有機酸生成→メタン生成のステップによりメタンガスに転換される。

高温消化槽では、中温消化よりも速やかに固形有機成分の分解が進むものの、コロイド状の溶解性有機成分として多くが残留する。これらコロイド状の有機成分は、中温微生物によって分解可能であるため、高温消化槽の流出液を中温消化槽に導入することにより、残留した溶解性有機成分もメタンガスに転換される。従って、中温消化のみの場合に比べ、高速で固形有機成分の分解やメタンガスへの転換を進めること力 Sできる。

この中温消化槽からの汚泥を配管 2, 8へ送り出す。

Claims

請求の範囲

[1] 有機性廃液を生物処理する生物処理槽と、

該生物処理槽からの汚泥を濃縮して濃縮汚泥とするための固液分離器と、該固液分離器からの濃縮汚泥を前記生物処理槽へ返送するための、移送ポンプを有した配管と、

前記生物処理槽からの汚泥（以下、未分画汚泥という。）を有機性浮遊物質の割合の高い高有機画分と、該割合の低い低有機画分とに分画し、低有機画分を該生物処理装置外に取り出す汚泥分画器と、

を備え、

該移送ポンプ又はそれよりも上流側にお!/、て、該濃縮汚泥に前記未分画汚泥と高有機画分とが切り替えて添加される有機性廃液の生物処理装置。

[2] 請求項 1にお!/、て、該移送ポンプ又はそれよりも上流側にお!/、て、該濃縮汚泥に、前記汚泥分画手段の動作中には前記高有機画分が添加され、前記汚泥分画器の停止中には前記未分画汚泥が添加される有機性廃液の生物処理装置。

[3] 請求項 1にお!/、て、前記生物処理槽からの未分画汚泥を送液する未分画汚泥用ポンプと、

該未分画汚泥用ポンプからの未分画汚泥を前記汚泥分画器に導入するための第 1流路と、

該未分画汚泥用ポンプからの未分画汚泥を前記移送ポンプよりも上流側に導入する第 2流路と、

該未分画汚泥用ポンプからの未分画汚泥の流れを該第 1流路と第 2流路とに択一的に切り替える弁と

を備えており、該弁により、該移送ポンプ又はそれよりも上流側において、該濃縮汚泥に未分画汚泥と高有機画分とを切り替えて添加することを特徴とする有機性廃液の生物処理装置。

[4] 請求項 1において、前記生物処理槽からの汚泥の一部を改質して該生物処理槽に返送する改質装置を有することを特徴とする有機性廃液の生物処理装置。

[5] 請求項 4にお!/、て、該改質装置は、オゾン処理、熱処理及びミルによる破砕処理の少なくとも 1つの処理によって改質を行う有機性廃液の生物処理装置。

[6] 請求項 1にお!/、て、前記固液分離器は遠心分離機である有機性廃液の生物処理装置。

[7] 請求項 1にお!/、て、前記汚泥分画器は遠心分離機である有機性廃液の生物処理装置