(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機性固形物の可溶化処理方法であって、
可溶化槽内の可溶化反応液の汚泥濃度を５０００ｍｇ／Ｌ以上とし、
好気性好熱性菌のバチルス・ステアロサーモフィラスを用いて可溶化するとともに、当該可溶化反応液の酸化還元電位を−２００ｍＶ以上１００ｍＶ以下の範囲に調整することを特徴とする有機性固形物の可溶化処理方法。
【請求項２】
前記有機性固形物が、余剰汚泥である請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記酸化還元電位が、−１００ｍＶ以上５０ｍＶ以下の範囲である請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記酸化還元電位が、前記可溶化槽への通気量の制御によって調整される請求項１乃至３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記酸化還元電位が、前記可溶化槽への有機性固形物投入量の制御によって調整される請求項１乃至３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
可溶化反応液を貯留する可溶化槽、当該可溶化反応液の酸化還元電位を測定する酸化還元電位測定器、当該可溶化槽への送気手段、および当該送気手段からの空気送気量を調整する通気量調整手段を有する汚泥の可溶化装置であって、
当該可溶化反応液が、汚泥濃度として５０００ｍｇ／Ｌ以上の有機性固形物および好気性好熱性菌のバチルス・ステアロサーモフィラスを含み、
当該酸化還元電位が、−２００ｍＶ以上１００ｍＶ以下の範囲であり、かつ、当該通気量調整手段が、当該測定器が測定した可溶化槽内の酸化還元電位の変動に応じて通気量を調整することを特徴とする汚泥の可溶化装置。
【請求項７】
可溶化反応液を貯留する可溶化槽、当該可溶化反応液の酸化還元電位を測定する酸化還元電位測定器、当該可溶化槽への送気手段、当該可溶化槽への有機性固形物投入手段、および有機性固形物投入量調整手段を有する汚泥の可溶化装置であって、
当該可溶化反応液が、汚泥濃度として５０００ｍｇ／Ｌ以上の有機性固形物および好気性好熱性菌のバチルス・ステアロサーモフィラスを含み、
当該酸化還元電位が、−２００ｍＶ以上１００ｍＶ以下の範囲であり、かつ、当該有機性固形物投入手段が、当該測定器が測定した可溶化槽内の酸化還元電位の変動に応じて有機性固形物投入量を調整することを特徴とする汚泥の可溶化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機性固形物を含有する有機性廃液、例えば、下水処理場、屎尿処理場などの下水処理プロセスから排出される生汚泥や生物性汚泥、食品工場、化学工場などから排出される有機性廃液に含まれる有機性固形物を好気的に可溶化する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、上記有機性廃液の一般的な処理方法として、まず好気性消化法、嫌気性メタン発酵法などを利用した微生物分解により有機性汚泥の有機成分を生物学的に消化して、有機物を炭酸ガス、メタンガスなどのガス成分にまで分解し、次いでかかる生物学的消化により生じた微生物バイオマス（微生物菌体が主体）及び未処理の残存汚泥からなる余剰汚泥を含んだ処理汚泥を沈殿槽などで固液分離して、上澄として得られる処理水は適宜排出される一方、余剰汚泥は通常、海洋投棄または陸地埋立によって処理されるという方法が広く採用されている。しかしながら、このような余剰汚泥を海洋に投棄することは、環境破壊にもつながることになるため、地球環境保護が叫ばれている昨今においては、ほとんど禁止される方向にある。また、陸地埋立においても、埋立処分地の確保が年々困難になってきている。
【０００３】
本出願人は、かかる有機性廃液の処理方法によって発生する余剰汚泥の量を低減できる発明として、活性汚泥処理方法およびそのための装置を報告した（特開平９−１０７９１号公報）。この方法によれば、有機性廃水は曝気処理槽における処理に付された後、沈殿槽で処理水と汚泥とに分離され、分離された汚泥の一部は環流経路を経て曝気処理槽に付され、汚泥の残部である余剰汚泥は、可溶化処理槽にて好熱菌により可溶化されて、可溶化処理液が返送経路を経て曝気処理槽に返送される。このように可溶化工程を経ることによって余剰汚泥が減容化されるのである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記公報に開示された処理方法によると、余剰汚泥の可溶化処理は、通常、好気性好熱菌による可溶化を意図して曝気しつつ好気的または微好気的に加熱することによって実施される。ところが、曝気を継続するにあたってはガスを排気するために、排気に伴う系外への熱量の放出が非常に大きくならざるをえないという現状にあった。従って、可溶化処理での必要熱量が高くなり、これが処理コストの高騰を招いて、環境面を考慮した省エネルギーの点からも好ましくない要因となってしまうことを避けられなかったのである。
【０００５】
このため、曝気量を適性に制御することを目的として可溶化処理液の溶存酸素（ＤＯ）濃度を監視し、この数値に基づいて流量の調整を行う方法が提案された（特開平１０−２７７５８０号公報）。しかし、この方法ではＤＯが０以下の場合に曝気量を制御することは不可能である。たとえＤＯが０以下であっても、必要以上の曝気を行って多くの熱量を放出することは好ましくない。
【０００６】
本発明は従来技術の有するこのような問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、可溶化処理の際の曝気量を適性に制御してエネルギー損失を防止し、なおかつ好気性好熱菌の活性を維持しつつ効率的に充分な可溶化を成し遂げることができる方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明は、有機性固形物の可溶化処理方法であって、
可溶化槽内の可溶化反応液の汚泥濃度を５０００ｍｇ／Ｌ以上とし、
好気性好熱性菌のバチルス・ステアロサーモフィラスを用いて可溶化するとともに、当該可溶化反応液の酸化還元電位を−２００ｍＶ以上１００ｍＶ以下の範囲に調整することを特徴とする有機性固形物の可溶化処理方法である。酸化還元電位は、実質的に可溶化反応液に潜在する酸化分解能力を反映し、微生物の活性に影響すると考えられる。酸化還元電位をバチルス・ステアロサーモフィラスが活性を維持することができる特定範囲に維持することで、必要以上の熱量損失を伴うことなく汚泥の可溶化を成し遂げることができる。ここでバチルス・ステアロサーモフィラスの活性が維持できるとは、菌体が通常の生物活性を存続しうるように生育し、汚泥を可溶化することのできる酵素を分泌しうる状態にあることをいう。
【０００８】
本願発明において、有機性固形物の可溶化反応液の酸化還元電位を−２００ｍＶ以上１００ｍＶ以下の範囲、より好ましくは−１００ｍＶ以上５０ｍＶ以下の範囲に調整すると、より熱量損失を抑制しつつ効率良く可溶化を行うことができる。
【０００９】
酸化還元電位を維持するために最も好ましい方法は、可溶化反応液への通気量を制御することであり、また、可溶化槽への有機性固形物投入量を変化させることにより、酸化還元電位を適正に調整することも可能である。
【００１０】
さらに本願発明は、可溶化反応液を貯留する可溶化槽、当該可溶化反応液の酸化還元電位を測定する酸化還元電位測定器、当該可溶化槽への送気手段、および当該送気手段からの空気送気量を調整する通気量調整手段を有する汚泥の可溶化装置であって、
当該可溶化反応液が、汚泥濃度として５０００ｍｇ／Ｌ以上の有機性固形物および好気性好熱性菌のバチルス・ステアロサーモフィラスを含み、
当該酸化還元電位が、−２００ｍＶ以上１００ｍＶ以下の範囲であり、かつ、当該通気量調整手段が、当該測定器が測定した可溶化槽内の酸化還元電位の変動に応じて通気量を調整することを特徴とする汚泥の可溶化装置を提供する。
また、本願発明は、可溶化反応液を貯留する可溶化槽、当該可溶化反応液の酸化還元電位を測定する酸化還元電位測定器、当該可溶化槽への送気手段、当該可溶化槽への有機性固形物投入手段、および有機性固形物投入量調整手段を有する汚泥の可溶化装置であって、
当該可溶化反応液が、汚泥濃度として５０００ｍｇ／Ｌ以上の有機性固形物および好気性好熱性菌のバチルス・ステアロサーモフィラスを含み、
当該酸化還元電位が、−２００ｍＶ以上１００ｍＶ以下の範囲であり、かつ、当該有機性固形物投入手段が、当該測定器が測定した可溶化槽内の酸化還元電位の変動に応じて有機性固形物投入量を調整することを特徴とする汚泥の可溶化装置を提供する。これらの装置によって如上の可溶化処理方法を好適に実施することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照しつつ本発明の実施の形態を説明する。
【００１２】
図１に、本発明の好ましい実施形態を表す可溶化装置を示す。この可溶化装置は、可溶化槽１、酸化還元電位測定器２、通気量調整手段３及び送気手段４を含んでいる。可溶化槽１において、汚泥は例えば、５０〜８０℃、好ましくは６０〜７０℃にて、汚泥濃度を好ましくは１０００ｍｇ／Ｌ以上、より好ましくは５０００ｍｇ／Ｌ以上とし、好ましくはｐＨ＝７〜９、より好ましくは７．５〜８．５で、好気的または微好気的条件で運転される。加熱は、ヒーター、蒸気導入等により行うとよい。この際、好気性好熱菌の活性を維持しつつ有機性固形物の可溶化を適切に進めるために送気手段４から可溶化槽１へ空気または酸素が通気されるが、この通気量が通気量調整手段３によって制御されるのである。かかる通気量調整手段３は、可溶化槽１の可溶化反応液の酸化還元電位を検知する酸化還元電位測定器２による制御を受ける。すなわち、可溶化槽１内の酸化還元電位の変動に応じて送気手段４からの通気量が調整されて、可溶化反応液の酸化還元電位は、−２００ｍＶ〜１００ｍＶ、好ましくは−１００ｍＶ〜５０ｍＶの範囲内に維持される。上述したように、酸化還元電位は、実質的に可溶化反応液の潜在的な酸化分解能力を反映するので、本実施形態において通気量を制御することで酸化還元電位を上記範囲内に維持し、これにより必要以上に通気して熱量を損失してしまうという不利益を起こすことなしに汚泥の可溶化を成し遂ることができる。酸化還元電位が所定範囲内を越えると、過剰の通気により排気ガスの持ち出す熱量の損失が大きくなるためコストが嵩むこととなり、一方酸化還元電位が所定範囲よりも小さいと可溶化率が低下してしまう。なお、可溶化のために、好気性好熱細菌であるバチルス・ステアロサーモフィラスやその他の好気性好熱菌体を用い、また可溶化を促進するためにプロテアーゼ、リパーゼ、グリコシダーゼ等の酵素を単独または組み合わせて配合してもよい。
【００１３】
酸化還元電位測定器２としては、例えば、東亜電波工業製、ＰＳ−８４０５の酸化還元電位センサーを装着した、東亜電波工業製、酸化還元電位測定器ＯＤＩＣ−３を挙げることができる。この測定結果に基づく流量調整手段３の制御は、既知の信号伝達系によって行われる。流量調整手段３として、流量調整弁が最も好適に利用されうるが、他にも複数の送気手段４を準備し各々に対して適宜のオンオフ信号を送って送気手段の運転数を調節する手段や、１つの送気手段４から複数の通気経路を設けて適宜のオンオフ信号を送り通気経路数を調節する手段なども採用可能である。送気手段４としては、エアポンプ、ブロワ、ファン、コンプレッサー、機械式曝気機、酸素発生機及び酸素ボンベ等、従来使用されているものを用いるとよい。
【００１４】
可溶化反応液の酸化還元電位を上記範囲内に維持するためには、可溶化反応液への通気量を制御すること以外にも、例えば、有機性固形物投入量を変化させること、あるいは可溶化処理時間（滞留時間）を変化させることなども実施可能である。
【００１５】
上記可溶化装置を用いた本発明の有機性固形物の可溶化処理方法は、有機性廃液処理のための従来の種々の方法において採用可能であり、嫌気的微生物発酵、好気的微生物消化及び固液分離等の各工程と適宜に組み合わせて処理水の浄化と汚泥の減容化の双方を成し遂げることができる。
【００１６】
【実施例】
以下に本発明の実施例を説明するが、本発明の範囲はもとよりこれら実施例により限定されるものでない。
実施例１
有効容積２Ｌの５Ｌジャーファーメンターに、下水処理場由来の余剰汚泥２Ｌ（汚泥濃度２重量％）を投入し、好気性細菌として好気性好熱細菌バチルス・ステアロサーモフィラスＳＰＴ２−１［ＦＥＲＭ  Ｐ−１５３９５］を接種し、図１に概略示す可溶化装置を用いて、６５℃にてｐＨ＝７．５〜８．５の条件下、−２００〜２００ｍＶの範囲の種々の酸化還元電位で処理時間を２４時間とした場合の各可溶化率を求めると共に、各々の溶存酸素量（ＤＯ、ｍｇ／Ｌ）と通気量（ｖｖｍ：通気量／有効容積／分）とを記録した。
【００１７】
可溶化率（％）は、可溶化処理前後の有機性固形物（ｖｓｓ）含量に基づいて算出した。ｖｓｓの測定は、ＪＩＳＫ０１０２に従って行った。
【００１８】
ＤＯは、東亜電波工業製ＯＥ−８ＰＴ２の発酵用溶存酸素センサーを装着した東亜電波工業製溶存酸素測定器ＤＤＩＣ−７によって測定した。
【００１９】
こうして得られた結果を図２に示す。図２から、酸化還元電位を−２００ｍＶ〜１００ｍＶの範囲に維持することで、汚泥が良好に可溶化されうることが示される。酸化還元電位が１００ｍＶを越えると可溶化率はほぼ平衡を維持する状態となるので、これ以上通気量を増大させて酸化還元電位を高めてもエネルギー損失が大きくなるだけであることが判る。
【００２０】
酸化還元電位を−１００ｍＶ以上にすれば、ほぼ３５〜４０％程度の可溶化率が達成されることが示されたが、−１００ｍＶに酸化還元電位を維持するための通気量は０．０８ｖｖｍであり、このときＤＯは０になっていた。従来法によってＤＯに基づいて通気量を制御した場合には通気量は０．２ｖｖｍとなっていたので、酸化還元電位を−１００ｍＶに設定することで半分以下に通気量を低減でき、従ってエネルギー損失を半分以下に抑制できると考えられた。酸化還元電位が５０ｍＶ程度まではＤＯが０となっていたので、−１００ｍＶ〜５０ｍＶの範囲に酸化還元電位を設定することにより、特にエネルギー損失を充分抑制でき、しかも可溶化率は良好であることが明らかになった。
【００２１】
【発明の効果】
本発明によって、有機性廃液の処理に利用される汚泥の好気的または微好気的可溶化処理方法において、良好に可溶化を成し遂げつつエネルギー損失の少ない方法が提供される。この方法は、比較的容易に測定できる酸化還元電位に基づき、これを所定範囲に維持するように、例えば通気量を制御するので、簡便且つ好気性菌の活性を維持し効率良く可溶化を行いながらも、加熱に要する熱量を節約することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の可溶化装置の構成を概略示した図である。
【図２】種々の酸化還元電位で汚泥の可溶化を実施した場合の可溶化率と溶存酸素及び通気量の相関を表すグラフである
【符号の説明】
１…可溶化槽
２…酸化還元電位測定器
３…通気量調整手段
４…送気手段
【図１】
0003636670.tif 000002
【図２】
0003636670.tif 000003