(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
生物学的にリンを除去している下水処理場から発生する下水汚泥の処理方法において、
下水に含有するリンを、微生物によって微生物体内に貯蔵した状態の下水汚泥として、微生物が活動を停止する温度範囲に保持する処理過程と、前記微生物体内に貯蔵したリンを水中に放出する前に脱水処理を行う脱水処理過程とを備えたことを特徴とする下水汚泥の処理方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法において、前記微生物が活動を停止する温度範囲に保持する処理過程を、下水が凍結する温度範囲とし、微生物を死滅させて微生物細胞内にポリリン酸として固定化できる凍結処理過程であることを特徴とする下水汚泥の処理方法。
【請求項３】
前記微生物が活動を停止する温度範囲に保持する処理過程、または前記凍結処理過程の前段に、濃縮汚泥処理過程を備えた請求項１または２記載の下水汚泥の処理方法において、濃縮汚泥処理過程を実行する装置内の硝酸性窒素を計測し、濃縮汚泥中の硝酸性窒素が残存している間に、前記微生物が活動を停止する温度範囲に保持する処理、または前記凍結処理を行うことを特徴とする下水汚泥の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、下水・産業排水処理など生物学的にリンを除去している活性汚泥処理過程で発生するリンを高濃度に含有している下水汚泥の処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、下水処理場の最終沈殿池から排出される汚泥は、まず重力濃縮、遠心濃縮、浮上濃縮などによって濃縮処理され、次にベルトプレス脱水、遠心脱水、加圧脱水などにより脱水処理され、その後コンポスト、汚泥乾燥、汚泥焼却などの処理がされている。特に、リン除去を生物学的に行っている高度下水処理場では、高濃度のリンが含有している汚泥を濃縮処理、脱水処理するために、この過程で排出される排水にリンが高濃度に含有することが問題となっている。
【０００３】
従来の下水汚泥の処理では、汚泥をコンポスト、埋立て、焼却などに利用し易い形で含水率を制御することに主な目的がおかれ、濃縮処理や脱水処理過程で発生する排水は、下水処理場の流入端へ返送して下水処理場への流入水として処理されていた。高度下水処理が普及し始め、下水汚泥にリンが高濃度に含有している場合、濃縮処理や脱水処理で発生する排水は、下水処理場の新たなリン負荷となり、リン除去に対する安定した運転を妨げている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
最終沈殿池から排出される汚泥は、一日数回排出され、一定期間一定量蓄積された後に重力濃縮、遠心濃縮、浮上濃縮などによって濃縮処理され、ベルトプレス脱水、遠心脱水、加圧脱水などにより脱水処理が行われる。この濃縮処理から脱水処理過程の間も、汚泥中の微生物は活動しており、硝酸性窒素、溶存酸素が汚泥中に存在しなくなると、微生物はポリリン酸として微生物細胞内に蓄積・固定化していたリンを、オルトリン酸として水中に放出してしまい、濃縮処理、脱水処理で発生する排水中に、オルトリン酸としてリンが高濃度で含まれるという問題がある。
【０００５】
本発明は、下水汚泥を最終沈殿池から排出して、濃縮処理、脱水処理を行う過程で、汚泥中のポリリン酸がオルトリン酸として水中に放出されることを抑える下水汚泥の処理方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題は、生物学的にリンを除去している下水処理場から発生する下水汚泥を、濃縮処理過程、脱水処理過程とを有する下水汚泥の処理方法において、下水汚泥を濃縮後、長時間にわたり常温のまま放置せず、汚泥中の硝酸性窒素残留中に、下水に含有するリンを、微生物によって微生物体内に貯蔵した状態の下水汚泥として、微生物が活動を停止する温度範囲に保持する処理、または凍結処理を行うことによって達成される。ここで、微生物が活動を停止する温度は、一般には下水を凍結する温度よりは高い。
【０００７】
微生物の活動を停止する温度範囲に保持することにより、汚泥中のポリリン酸がオルトリン酸として水中に放出されることを抑えることができ、微生物体内に貯蔵したリンを水中に放出する前に脱水処理を行う。また、下水を凍結して氷の結晶を大きく成長させることにより、下水汚泥中の微生物細胞膜を破壊して微生物を死滅させて、微生物に含有されているリンをポリリン酸として固定化することができる。その後、凍結した場合には汚泥は融解処理を経て液化され、脱水する下水汚泥の処理方法によりこの課題は解決できる。
【０００８】
また、排出される生汚泥の濃度が高い場合には、濃縮処理過程を省略して、直接、微生物が活動を停止する温度範囲に保持する処理過程、または凍結と融解処理過程に入れる処理方法により解決される。。
活性汚泥に含有しているリンは、脱リン細菌によってポリリン酸の形態で微生物体内に貯蔵されており、脱リン細菌は、嫌気状態（分子状酸素すなわち亜硝酸性窒素と硝酸性窒素さらに溶存酸素も存在しない状態）においてポリリン酸をオルトリン酸として水中に放出することが知られている。
【０００９】
本発明者等は、凍結融解後の汚泥と常温放置の汚泥とを脱水処理した排水について、リン濃度に注目して詳細に検討したところ、下記の点が判明した。
まず、汚泥を常温状態で放置した場合には、汚泥中の脱リン細菌は活動しており、汚泥中の硝酸性窒素は放置時間と共に減少して嫌気状態となり、脱リン細菌中のポリリン酸は、オルトリン酸として水中に放出される。
【００１０】
一方、汚泥中の硝酸性窒素存在下で凍結処理を行う場合、硝酸性窒素が存在するために、リンは脱リン細菌の細胞内にポリリン酸として存在している。凍結処理過程で適切な温度制御を行うことで、下水汚泥は水の分子から氷の結晶となり、その後、汚泥自体が凍結する。水の分子は固体の状態では液体の状態よりも体積が増加することは自明の事実であるが、このとき、微生物の細胞が氷の体積増加のため圧縮・破壊されて、微生物が死滅することが見出された。この状態で融解処理した場合、常温放置してもリンは死滅した微生物細胞内にポリリン酸として存在しており、水中にオルトリン酸として検出されないことを確認した。
【００１１】
また、凍結融解処理において汚泥中の一部の脱リン細菌が生育し活動を再開しても、硝酸性窒素が残留している間は、オルトリンとしてリンを水中に放出することはないため、この間に脱水処理を行うことによって脱水排水中のリン濃度を低くすることができる。
この検討結果から、下水汚泥の濃縮処理過程と、脱水処理過程との間に、凍結融解過程を入れることで、リンが高濃度に含まれてしまうという問題を解決できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を３つの実施例について説明する。
第１の実施例の装置構成を図１に示す。この図に於いて、１は汚泥濃縮装置、２は凍結融解装置、３は脱水装置、４は温度計、５は凍結温度制御装置を表す。
下水処理場から排出される生汚泥は、汚泥濃縮装置１で処理し、濃縮汚泥を凍結融解装置２に入れる。この時の汚泥溶液中のオルトリン酸濃度は１．２ｍｇ／Ｌであった。凍結融解装置２での凍結処理過程では、温度計４から汚泥の温度を計測し、凍結温度制御装置５により凍結融解装置２の温度を氷の結晶が大きく成長する温度０℃〜―５℃程度の範囲で制御した。凍結を確認後、汚泥を融解、脱水処理した脱水排水のオルトリン酸濃度は、２．２ｍｇ／Ｌであった。
【００１３】
凍結融解処理を行わずに、同じ汚泥を従来法で脱水処理した脱水排水のオルトリン酸濃度は、３０．２ｍｇ／Ｌであった。
したがって、本発明により、脱水排水のオルトリン酸濃度を従来法に比べここでは約１０分の１にできたことになる。
次に、本発明の第２の実施例の装置構成を図２に示す。この実施例では、生汚泥のオルトリン酸濃度が高いため、第１の実施例から汚泥濃縮装置１を省略した装置で構成している。
【００１４】
下水処理場から排出される生汚泥を直接凍結融解装置２に入れる。この時の汚泥溶液中のオルトリン酸濃度は１．４ｍｇ／Ｌであった。凍結融解装置２での凍結処理過程では、温度計４から汚泥の温度を計測し凍結温度制御装置５により凍結融解装置２の温度を氷の結晶が大きく成長する温度０℃〜−５℃程度の範囲で制御した。凍結を確認後、汚泥を融解し脱水処理した脱水排水のオルトリン酸濃度は、１．７ｍｇ／Ｌであった。
【００１５】
同じ汚泥を凍結融解処理を行わずに従来法で直接脱水処理した脱水排水のオルトリン酸濃度は３３．６ｍｇ／Ｌであった。
したがって、本発明により、脱水排水のオルトリン酸濃度を低くすることが可能になったことになる。
さらに、本発明の第３の実施例を図３により説明する。この実施例では、第１の実施例の装置構成の中の汚泥濃縮装置１に、硝酸性窒素計６を追加した装置で構成している。
【００１６】
下水処理場から排出される生汚泥は汚泥濃縮装置１で処理し、濃縮汚泥を凍結融解装置２に入れる。この時の汚泥溶液中のオルトリン酸濃度は１．５ｍｇ／Ｌであり、また硝酸性窒素計６の値は７．３ｍｇ／Ｌであった。凍結融解装置２での凍結処理過程では、温度計４から汚泥の温度を計測し、凍結温度制御装置５により凍結融解装置２の温度を氷の結晶が大きく成長する温度０℃〜−５℃程度の範囲で制御した。凍結を確認後、汚泥を融解して脱水処理した脱水排水のオルトリン酸濃度は、２．４ｍｇ／Ｌであった。
【００１７】
同じ汚泥を硝酸性窒素計６の値が１．４ｍｇ／Ｌになった時点で、凍結融解処理を行い、脱水処理した脱水排水のオルトリン酸濃度は２８．２ｍｇ／Ｌであった。
したがって、濃縮汚泥の硝酸性窒素濃度を計測して、その計測値から濃縮汚泥を凍結融解処理する間隔を制御することによって脱水排水のリン濃度を低くすることができたことになる。
【００１８】
【発明の効果】
本発明は、上記に説明したように、従来の処理過程に、微生物が活動を停止する温度範囲に保持する処理過程、または凍結融解処理過程を入れたので、脱水処理過程で排出される排水のリン濃度が低い下水汚泥の処理方法を提供できる。実際、本発明によれば、汚泥中のポリリン酸を脱水汚泥に固定化することができ、汚泥のコンポスト化にも利用しやすい汚泥を提供できる。
【００１９】
さらに、脱水汚泥の含水率を従来法よりも低くすることが可能である。
また、汚泥処理過程で発生する悪臭や汚泥固化を防止する効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を説明する装置構成図
【図２】本発明の第２の実施例を説明する装置構成図
【図３】本発明の第３の実施例を説明する装置構成図
【符号の説明】
１：        汚泥濃縮装置
２：        凍結融解装置
３：        脱水装置
４：        温度計
５：        凍結温度制御装置
６：        硝酸性窒素計
【図１】
0003705064.tif 000002
【図２】
0003705064.tif 000003
【図３】
0003705064.tif 000004