(57)【要約】【課題】  余剰汚泥の効率的な脱リン化及び減容化が可能な汚泥減容装置及び汚泥減容方法と、有機性排水処理システムを提供することである。【解決手段】  有機性排水処理装置３から余剰汚泥を取出する引抜ライン１１に設けられる汚泥減容装置２であって、前記余剰汚泥を可溶化する可溶化装置２５と、この可溶化装置２５の下流側に設けられる嫌気槽２７と、この嫌気槽２７の下流側に設けられる好気槽２８と、この好気槽２８から排出される処理液を前記有機性排水処理装置３に戻すライン１５と、前記好気槽２８から排出される消化汚泥を脱水処理する脱水機４を有するものである。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機性排水処理装置から余剰汚泥を取出する引抜ラインに設けられる汚泥減容装置であって、前記余剰汚泥を可溶化する可溶化装置と、この可溶化装置の下流側に設けられる嫌気槽と、この嫌気槽の下流側に設けられる好気槽と、この好気槽から排出される処理液を前記有機性排水処理装置に戻すラインとを有することを特徴とする汚泥減容装置。
【請求項２】
有機性排水処理装置から余剰汚泥を取出する引抜ラインに設けられる汚泥減容装置であって、前記余剰汚泥を可溶化する可溶化装置と、この可溶化装置の下流側に設けられる嫌気槽と、この嫌気槽の下流側に設けられる好気槽と、この好気槽から排出される処理液を前記有機性排水処理装置に戻すラインと、前記好気槽から排出される消化汚泥を脱水処理する脱水機とを有することを特徴とする汚泥減容装置。
【請求項３】
前記可溶化装置内又はその上流側の引抜ライン上に設けられ前記余剰汚泥を加熱する加熱装置を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の汚泥減容装置。
【請求項４】
前記可溶化装置にアルカリ剤を注入するアルカリ剤供給装置を有することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の汚泥減容装置。
【請求項５】
有機性排水処理装置から余剰汚泥を引き抜く工程と、この引き抜かれた余剰汚泥を可溶化する工程と、可溶化された余剰汚泥を嫌気処理する工程と、嫌気処理された余剰汚泥を好気処理する工程と、この好気処理された余剰汚泥から分離される処理水を前記有機性排水処理装置へ返戻する工程と、前記好気処理された余剰汚泥から分離される消化汚泥を脱水処理する工程とを有することを特徴とする汚泥減容方法。
【請求項６】
有機性排水処理装置と、この有機性排水処理装置に接続され余剰汚泥を引き抜く引抜ラインと、この引抜ラインに接続され余剰汚泥の一部を前記有機性排水処理装置に返戻する返送汚泥ラインと、この返送汚泥ラインの分岐点より下流側の前記引抜ラインに設けられる前記請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の汚泥減容装置とを有することを特徴とする有機性排水処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機性排水処理を行う際に発生する汚泥を効率的に脱リン化及び減容化することが可能な汚泥減容装置及び汚泥減容方法と、有機性排水処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
下水処理やし尿処理あるいは有機性産業排水処理においては、有機性排水に含まれる有機物、栄養塩、窒素、リン等を除去するために微生物を利用する方法が広く実施されている。このような微生物を利用する有機性排水処理では、処理に供される原水を嫌気性あるいは好気性の条件下、微生物による分解処理を実施し、その処理液を固液分離して分離された分離液は処理水として排水され、分解処理によって発生する余剰汚泥は、その一部を再度分解処理に供すべく返戻した後、最終的には脱水後に乾燥・固化してリサイクルされたり、廃棄されることになる。
このような微生物を利用する有機性排水処理では、微生物による分解処理に伴う活性汚泥が大量発生するため、最終的に処理される余剰汚泥も増加し、その処理設備の建設・維持にかかるコストや、処分そのものにかかるコストも増加するばかりで、下水道やし尿処理を請け負う自治体の財政や住民の経済的な負担も大きくなっていた。
そこで、これまでにも数多くの活性汚泥の減容化や効率的な窒素やリンの除去についても技術が開発されてきた。
【０００３】
例えば、特許文献１には、「有機性汚泥の減量化方法」として、有機性汚泥を膜分離型嫌気性消化工程で処理して、嫌気性消化と膜分離を行い、消化汚泥を固液分離し、膜分離液は排水し、固形消化汚泥の大部分は嫌気性消化工程に還流し、残部は可溶化槽に移送し、アルカリ加熱処理して可溶化した後、好気性消化工程に移送して好気性消化する有機性汚泥の減量化方法が開示されている。
このような減量化方法によれば、最初に嫌気性消化を行い、膜分離によって固形消化汚泥とした後に、その大部分を嫌気性消化へ還流させた後、残りの部分を可溶化して好気性消化工程を施すので、嫌気性消化による減量のみならず、好気性消化による減量も行なうことができる。しかも、好気性消化の前の可溶化処理を行う際には、予め嫌気性消化を行った後の固形消化汚泥を再度嫌気性消化に還流させ、その残りについて行なうため必要十分な汚泥にのみが可溶化され、合理的に消化処理を行うことができる。
【０００４】
また、特許文献２には、汚泥を減容すると共にリン除去を安定して行なうことができる「生物脱リン装置」が開示されている。この生物脱リン装置は、嫌気槽と好気槽を備えて原水を処理し、沈殿槽から抽出される沈降汚泥の一部を嫌気槽へ返送し、残部を嫌気性のリン放出槽へ送り、このリン放出槽で処理された汚泥を固液分離手段で分離して液分は脱リン処理し、固形分は可溶化処理及び発酵処理して嫌気槽へ戻すものである。
このような生物脱リン装置においては、沈降汚泥からリンを除去した後、可溶化汚泥として発酵処理して嫌気性細菌を培養して嫌気槽に戻すため、リンを効率的に除去すると共に、発酵処理による嫌気性細菌の培養で嫌気槽内の嫌気度合いを強めることができる。
【０００５】
さらに、特許文献３には、有機性排水の生物学的処理で発生する汚泥を効果的に減容化することができる「生物学的処理方法及び生物学的処理装置」が開示されている。
この生物学的処理方法は、生物学的排水処理工程から排出される汚泥を可溶化処理し、可溶化汚泥を生物学的排水処理工程に返送する工程を有する生物学的処理方法において、可溶化処理に先立ち、生物学的排水処理工程からの汚泥を消化処理し、消化汚泥を可溶化処理するというものである。
この特許文献３に開示された技術によれば、オゾン処理槽による汚泥の可溶化処理に先立って、消化を行なうことで減容化し、その後でオゾン処理槽で易生物分解性に改質して可溶化するものである。可溶化された汚泥は、生物学的排水処理工程に返送され、汚泥を効果的に分解して生物学的排水処理工程におけるＭＬＳＳ（Mixed Liquor Suspended Solids：活性汚泥浮遊物質）を低く維持して効率的な処理を行うことができる。
【特許文献１】特開平９−８５２９８号公報
【特許文献２】特開２００２−１９２１８５号公報
【特許文献３】特開２００３−２７５７８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載された従来の技術では、嫌気性消化工程後に、膜分離手段を設けて、汚泥を分離水と固形消化汚泥に分離するため、嫌気性消化工程中に脱リン菌が放出したリンが、膜分離手段で分離された分離水中に溶解したままであり、固形消化汚泥を可溶化槽に導いてその後好気性消化工程を施しても、汚泥中にリンが除去されることがなく、また固形消化汚泥の大部分が嫌気性消化工程に還流されるため、固形消化汚泥に含まれるリンはそのまま再び嫌気性消化工程に流入してしまい、リンを効率的に除去することができないという課題があった。
【０００７】
また、特許文献２に記載された従来の技術では、嫌気槽の後段に好気槽を設けて沈殿槽の出口から嫌気環境下にあるリン放出槽を設けているため、余剰の沈降汚泥に含まれるリンを効率的に除去することができるが、リンを除去した後の固形の汚泥を可溶化して発酵させた後に再び嫌気槽へ導くため、可能なのは嫌気槽さらに好気槽における汚泥の減容化であって、沈殿槽に沈降した汚泥そのものの減容は考慮されておらず、したがって余剰汚泥の減容化という観点からはその効果が薄いのが課題であった。
【０００８】
そして、特許文献３に記載された従来の技術では、確かに、分離汚泥を消化槽に導くことによって、減容化することが可能であり、その後、オゾン処理槽で改質汚泥として生物処理槽に返送することで、生物処理槽における反応の促進には効果があると考えられるが、分離汚泥自体の消化を促進させてより効率的な脱リン化及び減容化という思想はなく、脱リン化や減容化の効率が改善されないという課題を有していた。
【０００９】
本発明はかかる従来の事情に対処してなされたものであり、余剰汚泥の効率的な脱リン化及び減容化が可能な汚泥減容装置及び汚泥減容方法と、有機性排水処理システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明である汚泥減容装置は、有機性排水処理装置から余剰汚泥を取出する引抜ラインに設けられる汚泥減容装置であって、余剰汚泥を可溶化する可溶化装置と、この可溶化装置の下流側に設けられる嫌気槽と、この嫌気槽の下流側に設けられる好気槽と、この好気槽から排出される処理液を有機性排水処理装置に戻すラインとを有するものである。
上記構成の汚泥減容装置では、余剰汚泥をまず可溶化して余剰汚泥中の微生物細胞の堅固な膜を破壊して低分子糖や有機酸などの細胞質を溶出させるという作用を有する。また、このように可溶化処理を施した後に、嫌気槽へ導くことで、嫌気槽中の脱リン菌などの微生物のエサとなる。嫌気槽から好気槽へと接続することで脱リン菌によるリンの吸着を促進する作用を有すると共に、嫌気槽と好気槽の２槽における微生物の消化による減容も効率的に行なうという作用を有する。
【００１１】
また、請求項２記載の発明である汚泥減容装置は、有機性排水処理装置から余剰汚泥を取出する引抜ラインに設けられる汚泥減容装置であって、余剰汚泥を可溶化する可溶化装置と、この可溶化装置の下流側に設けられる嫌気槽と、この嫌気槽の下流側に設けられる好気槽と、この好気槽から排出される処理液を有機性排水処理装置に戻すラインと、好気槽から排出される消化汚泥を脱水処理する脱水機とを有するものである。
上記構成の汚泥減容装置では、請求項１記載の発明の作用に加えて脱水機によって高いリン濃度を含む消化汚泥を脱水処理してリンを取り除くという作用を有する。
【００１２】
また、請求項３に記載の発明である汚泥減容装置は、請求項１又は請求項２に記載の汚泥減容装置において、可溶化装置内又はその上流側の引抜ライン上に設けられ余剰汚泥を加熱する加熱装置を有するものである。
このような構成に係る汚泥減容装置においては、余剰汚泥が加熱されることによって可溶化装置による可溶化処理が促進されるという作用を有する。
【００１３】
そして、請求項４に記載の発明である汚泥減容装置は、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の汚泥減容装置において、可溶化装置にアルカリ剤を注入するアルカリ剤供給装置を有するものである。
このような構成の汚泥減容装置においては、余剰汚泥をアルカリ性に調整することで可溶化処理が促進されるという作用を有する。
【００１４】
さらに、請求項４に記載の発明である汚泥減容方法は、有機性排水処理装置から余剰汚泥を引き抜く工程と、この引き抜かれた余剰汚泥を可溶化する工程と、可溶化された余剰汚泥を嫌気処理する工程と、嫌気処理された余剰汚泥を好気処理する工程と、この好気処理された余剰汚泥から分離される処理水を有機性排水処理装置へ返戻する工程と、好気処理された余剰汚泥から分離される消化汚泥を脱水処理する工程とを有するものである。
上記構成にかかる汚泥減容方法においては、請求項１に記載された発明を方法発明として捉えたものであるため、請求項１に記載された発明と同様の作用を有する。
【００１５】
さらに、請求項５に記載の発明である有機性排水処理システムは、有機性排水処理装置と、この有機性排水処理装置に接続され余剰汚泥を引き抜く引抜ラインと、この引抜ラインに接続され余剰汚泥の一部を有機性排水処理装置に返戻する返送汚泥ラインと、この返送汚泥ラインの分岐点より下流側の引抜ラインに設けられる請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の汚泥減容装置とを有するものである。
上記構成にかかる有機性排水処理システムにおいては、請求項１乃至請求項４に記載された汚泥減容装置を含む有機性排水処理システムであり、請求項１乃至請求項３に記載された発明と同様の作用を有する。さらに、汚泥減容装置から有機性排水処理装置に返戻されるのは処理水のみであり、有機性排水処理装置に返戻されるべき返戻汚泥量は返送汚泥ラインから供給されるため、返送汚泥ラインの流量制御が単純化されるという作用を有する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の請求項１及び請求項２に記載の汚泥減容装置では、余剰汚泥をまず可溶化するためその後段に設けられる嫌気槽と好気槽に含まれる微生物のエサとすることができると共に、ＭＬＳＳを低減し、もって汚泥の減容化を効率的に行なうことができる。
さらに、可溶化した後の嫌気槽と好気槽の組合せによってより効率的な脱リン化を促進することができる。
【００１７】
また、本発明の請求項３に記載の汚泥減容装置では、特に温度を上げることで可溶化の促進を図り、減容化及び脱リン化を強化することができる。
【００１８】
そして、本発明の請求項４に記載の汚泥減容装置では、特にアルカリ化することで可溶化の促進を図り、減容化及び脱リン化を強化することができる。
【００１９】
さらに、本発明の請求項５に記載の汚泥減容方法では、請求項１と同様の効果を有する。また、本発明の請求項６に記載の有機性排水処理システムでは、汚泥の減容化や効率的な脱リン化を促進させつつ、しかも返送汚泥量の制御を容易に実行可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に、本発明に係る汚泥減容装置、汚泥減容方法及び有機性排水処理システムの実施の形態を図１乃至図４に基づき説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る汚泥減容装置及び有機性排水処理システムの構成図である。
図１において、有機性排水の原水は流入配管９から排水処理装置３に供給される。排水処理装置３は、例えば前処理装置２０、オキシデーションディッチ２１及び沈殿槽２２から構成されるオキシデーションディッチ法による排水処理装置３であるが、このような方式の排水処理装置に限定されるものではなく、広くいずれのような排水処理装置でもよい。
排水処理装置３の前処理装置２０は、例えば原水を貯留、沈殿させる沈殿槽やオキシデーションディッチ２１に送出するための流量を調整するための流量調整槽などから構成され、オキシデーションディッチ２１において処理される原水を調整するために設けられている。
オキシデーションディッチ２１は、標準的な活性汚泥処理方式とは異なり最初沈殿池を設けることなく、曝気装置を搭載して無終端水路を反応タンクとして、低負荷で活性汚泥処理を行うシステムであり、生物学的硝化・脱窒反応により窒素を除去することができる。沈殿槽２２は、オキシデーションディッチ２１から排出される余剰汚泥を沈殿させ、固液分離を図るものである。
【００２１】
このように構成される排水処理装置３において、分離された液体分は放水配管１０を介して放流水５として外部に放出される。もちろん、放出される際には消毒剤などが添加され環境に対する影響を十分小さくするなどの処置が施される。
一方、沈殿槽２２で発生する固体分である余剰汚泥は、返送汚泥として引抜配管１１及び返送汚泥配管１２を介して再び流入配管９に送出されるが、残部は引抜配管１１を介して汚泥減容装置２へ供給される。汚泥減容装置２は、引抜配管１１と返送汚泥配管１２の分岐点よりも下流側の引抜配管１１に設けられている。
汚泥減容装置２は、主として可溶化装置２５及び反応槽２６から構成されている。また、反応槽２６は嫌気槽２７及び好気槽２８から構成されている。
可溶化装置２５の上流側には、濃縮装置２３が設けられており余剰汚泥に含まれる水分を遠心分離や蒸発などによって除去して濃縮する。濃縮装置は濃縮が可能であればその方式や原理は特に問わない。
【００２２】
濃縮された余剰汚泥は、引抜配管２９から熱交換器２４に導かれ加熱された後に可溶化装置２５に導入される。熱交換器２４には熱源７が接続されており可溶化装置２５に導入される余剰汚泥を加熱することができる。本実施の形態においては、熱交換器２４と熱源７の組合せによる加熱装置を用いたが、余剰汚泥を加熱可能であれば、熱交換器２４を設置する代わりに電熱器による加熱でもよいし、電磁波を用いて加熱してもよい。また、これらの設置場所は可溶化装置２５の上流側の引抜配管２９上に設けてもよいし、可溶化装置２５の内部あるいはその周囲に設けてもよい。なお、加熱された余剰汚泥の温度は、後述するように６０℃から８０℃程度が望ましい。
また、本実施の形態においては熱交換器２４に熱源７を設けたが、この熱源７による加熱量を節減するために、例えば加熱された可溶化装置２５内の余剰汚泥が送出される可溶化装置出口配管１６を熱交換器２４の加熱源として用いてもよい。
加熱されて可溶化装置２５に導かれた余剰汚泥は、可溶化装置２５においてアルカリ剤供給源８から供給配管１９を介してアルカリ剤を添加することによって、可溶化処理される。可溶化処理は、熱交換器２４で加熱することによる熱的処理に加えて、本実施の形態に示されるようにアルカリ剤を加えたり、オゾンを加えるオゾン処理あるいは過酸化水素水などの酸化剤を添加する化学的処理や、さらにミルなどの破砕あるいは磨砕による物理的処理などがある。可溶化処理によって、余剰汚泥に含まれる微生物の細胞膜が破壊され低分子糖や有機酸などの細胞質を溶出させて微生物のエサにすることが可能である。
【００２３】
本実施の形態における可溶化装置２５は、特開２００２−２８２７２１号公報に示されるモータ駆動によって周速３０ｍ／秒という高速で回転させることが可能な回転ディスクを備える汚泥破砕装置を備えている。
したがって、可溶化処理では、熱的処理、化学的処理及び物理的処理の３つの異なる方式をすべて備えるものである。
このように異なる３種類の方式を備えることでより完全に余剰汚泥を可溶化することが可能である。
可溶化装置２５でほぼ完全に可溶化された余剰汚泥は、必要であれば冷却して可溶化装置出口配管１６を介して反応槽２６の嫌気槽２７に導入される。この嫌気槽２７では、酸素がない状態で体内に蓄積したリンを放出する微生物である脱リン菌によってリンが放出される。またこの他の微生物によって可溶化装置２５によって生成された有機物がゆっくりと消化され炭酸ガスと水に分解される。
脱リン菌がリンを十分に放出した後に、余剰汚泥は好気槽２８に移送される。脱リン菌は、酸素がない環境ではリンを体外に吐き出すものの、その後に酸素がある環境に移ると、今度は吐き出した量以上のリンを取り込むという性質を持っている。
従って、この好気槽２８では、脱リン菌は吐き出した量以上のリンを取り込む。さらに、好気槽２８では、排水処理装置３において完全に脱窒できずに、余剰汚泥に残存する原水由来のアンモニア窒素を硝化細菌の働きで硝酸化する。硝酸化が進んだ後に、図１には明示されていないが、酸素がＮＯ2やＮＯ3の形で存在するもののＯ2としては存在することのない無酸素槽を設けて、好気槽２８からこの無酸素槽に処理液を循環させることによって、窒素を無酸素槽内で脱窒細菌の呼吸により、ガス化させて取り除くことができる。
さらに、この好気槽２８では、その他の微生物が可溶化装置２５によって生成され嫌気槽２７において消化されずに残った有機物を消化する。
なお、嫌気槽２７及び好気槽２８における脱リン菌、硝化細菌及び脱窒菌を供給するため、引抜配管１１あるいは引抜配管２９から種汚泥を抽出し、図１には図示していないが嫌気槽２７や好気槽２８へ供給するラインを設けることが望ましい。引抜配管１１あるいは引抜配管２９から抽出するのは、熱交換器２４以降であれば加熱によって菌が死滅してしまうためである。従って、種汚泥を供給するラインは、嫌気槽２７及び好気槽２８に直接設けられるか、あるいは可溶化装置出口配管１６上の十分冷却がなされた部分に設けられるのが望ましい。
【００２４】
反応槽２６における処理を経て生成される余剰汚泥は、余剰汚泥配管３０を介して脱水機４へ移送される。この脱水機４では遠心分離などの方式によって固液分離を行なう。脱水機４によって脱水された固体分は、脱水汚泥配管１４を介して移送され、最終的には乾燥あるいは炭化されて廃棄汚泥６としてリサイクルされるかあるいはそのまま廃棄される。
一方、脱水機４で分離された脱離液は、脱離液配管１３を介して流入配管９に返送される。
また、反応槽２６において発生する余剰汚泥を除いた上澄みの処理液は、反応槽出口配管１５を介して同様に流入配管９に返送される。
本実施の形態に係る有機性排水処理システム１においては、排水処理装置３において発生する余剰汚泥の量が少ない場合には、可溶化装置２５によって可溶化され、その後反応槽２６で消化されてるため、反応槽２６において発生する余剰汚泥を考慮してもほとんど有機性排水処理システム１全体から放出される余剰汚泥がない状態が存在する。その場合には、反応槽２６から余剰汚泥配管３０を介して反応槽２６で発生する余剰汚泥を流入配管９に返送してもよい。
一方、排水処理装置３において発生する余剰汚泥が増加して、また、全リン量も増加した場合には、余剰汚泥を余剰汚泥配管３０を介して脱水機４で固形分離して処理することが有効である。
すなわち、本実施の形態に係る有機性排水処理システム１では、反応槽２６から余剰汚泥を反応槽出口配管１５を介して流入配管９に返送する場合、余剰汚泥配管３０を介して脱水機４へ移送する場合と余剰汚泥やリンなどの発生量に応じて運転モードを修正することが可能である。
【００２５】
また、このように構成された有機性排水処理システム１においては、汚泥減容装置２を余剰汚泥の引抜配管１１の返送汚泥配管１２との分岐点の下流側に設けるものであり、汚泥減容装置２から放出される余剰汚泥は、先に説明したとおり少量反応槽２６から返送されることを除けば排水処理装置３へ還流されることがない。
従って、返送汚泥配管１２によって返戻される返送汚泥の量は、排水処理装置３で必要とされる量をそのままに設定すればよく、流入配管９から導入される原水の量や質によって変動する微生物に必要量に応じて、随時適切に制御することが容易である。
また、汚泥減容装置２においては、濃縮装置２３を前段に設けることでまず物理的な減容化を行い、その上で処理するため、汚泥減容装置２の容量を可能な限り縮小することが可能である。また、熱交換器２４及び熱源７から構成される加熱装置による熱的処理、アルカリ剤供給源８から供給されるアルカリ剤の投入による化学的処理、高速回転ディスクを備える汚泥破砕装置を可溶化装置２５として用いた物理的処理という異なる３種類の可溶化手段を混合させて採用することによってより完全に可溶化処理を実行することで、後段の反応槽２６における消化処理、脱窒処理、脱リン処理をより効率的に実施することが可能である。
この反応槽２６では、脱リン菌がリンを放出する嫌気槽２７、放出されたリン以上のリンを吸着する好気槽２８を備え、好気槽２８から余剰汚泥を取り除くことで脱リン処理を行い、また、嫌気槽２７、好気槽２８における微生物による有機物の消化処理も行われる。この微生物の消化処理においては、前段の可溶化装置２５による可溶化処理が特に大きく影響を与えている。一旦余剰汚泥を可溶化することで、栄養分として微生物の活動による消化を促進して炭酸ガスと水に分解することで高効率の減容化を促進させるのである。
さらに、好気槽２８の硝化細菌によって硝酸化された窒素を、脱窒細菌が存在する無酸素槽に導いてガス化することで、窒素ガスとして放出し、このことによっても排水処理装置３で発生した余剰汚泥の減容化が可能である。
【００２６】
このように反応槽２６として、嫌気槽２７と好気槽２８を組合せることによって、様々な減容処理を実施することが可能となる。
しかも、この反応槽２６で処理された後に残存する余剰汚泥は、減容化によってわずかとなるが、その余剰汚泥は流入配管９に返送されない構成となっている。従って、反応槽２６による消化処理や脱リン処理、脱窒処理などの影響が排水処理装置３に及ぶことがない。また、引抜配管１１に設けられるため、余剰汚泥として放出される汚泥に対して必ず処理が施され、有機性排水処理システム１から放出される余剰汚泥は必ず減容処理が施された汚泥となるため、有機性排水処理システム１全体の減容効率を高く維持することができる。
なお、本実施の形態においては、脱水機４で固形化された汚泥は乾燥あるいは炭化して廃棄汚泥６としてリサイクルあるいは廃棄されるとしたが、例えば、脱水機４で固形化された汚泥に対して脱リン装置などでリンを除去するような処理を施してもよいし、好気槽２８から移送された後で脱水機４で脱水される前の段階で脱リン装置などでリンを除去するような処理を施してもよい。脱リン処理としては、薬品を添加するなど通常行われている方法で行なうとよい。
【００２７】
次に、本実施の形態に係る有機性排水処理システムの実証試験を実施したので、その内容と結果について説明する。
本実証試験においては、図１に示される汚泥減容装置２を構築し、高速回転するディスクを用いて物理的な可溶化処理を行うと同時に、化学的処理としてアルカリ性の苛性ソーダを用いてｐＨをパラメータとして、さらに熱的処理として温度をパラメータとして、可溶化処理を行った。なお、本実証試験における有機性排水処理システム１は排水処理装置３として流入する原水を貯留する調整槽とその下流側に嫌気槽及び膜分離槽を設けている。
可溶化処理を行った後に、嫌気槽２７と好気槽２８を通じて脱リン処理及び消化処理を行い、余剰汚泥を脱水機にて処理した後の脱離液及び好気槽２８から放出される処理液を流入配管９に返送し、排水処理装置３から発生する余剰汚泥に含まれるＭＬＳＳとＭＬＶＳＳ（Mixed Liquor Volatile Suspended Solids：活性汚泥有機性浮遊物質）を原汚泥におけるＭＬＳＳおよびＭＬＶＳＳとして測定し、反応槽２６から放出される余剰汚泥に含まれるＭＬＳＳとＭＬＶＳＳを測定してその比をもって、減容率とした。
表１にテストＡとして、表下に示される条件で４週間に亘って実施したテストについて、１週間毎にＭＬＳＳとＭＬＶＳＳを測定した結果を示す。
【００２８】
【表１】
2006075779.tif 000003
【００２９】
また、表２、表３、表４にテストＢ，Ｃ，Ｄの結果をそれぞれ示す。
【００３０】
【表２】
2006075779.tif 000004
【００３１】
【表３】
2006075779.tif 000005
【００３２】
【表４】
2006075779.tif 000006
【００３３】
表１乃至４から、温度については２０℃よりは高温状態にある８０℃の方が減容効率が高く、ｐＨについては、中性であるｐＨ＝７よりアルカリ性であるｐＨ＝９．５の方が減容効率が高いことがわかる。
また、表１と表２を比較すれば、高温条件の場合には、ｐＨが７から９．５に改善されることで、減容効率は１０ポイント改善され、また、表３と表４を比較することによれば、温度が低温側であってもｐＨを７から９．５まで上げることによって１５ポイント程度減容効率は向上されることが理解される。
【００３４】
次に、温度の変化によって可溶化処理の影響がどの程度あるかについて、ＴＯＣ（全有機炭素）とＤＯＣ（溶存有機炭素）の比を可溶化処理の経過時間毎に測定した結果を参照しながら説明する。
ＴＯＣは、余剰汚泥を含む溶液全体に含まれる有機炭素の量を示しており、ＤＯＣは、溶液中に溶存する有機炭素の量を示している。可溶化処理の効率が高いと、余剰汚泥の可溶化によって溶液中に溶出する有機炭素量が増加するため、ＤＯＣとＴＯＣの比は可溶化処理の効率の達成度をみる指標とすることができる。
図２は、本実施の形態に係る汚泥減容装置において、可溶化処理の温度をパラメータとしてＤＯＣ／ＴＯＣを可溶化処理の経過時間に沿ってプロットしたグラフである。
この図２に示される実験は、可溶化処理のうち、熱的処理の効果を実証するために、汚泥濃度（ＭＬＳＳ）≒９，５００ｍｇ／Ｌのサンプルを１０リットル採水し、温度をパラメータとして４０℃、６０℃、８０℃の条件で、ｐＨ＝７の中性の状態にて、高速回転するディスクを用いた物理的処理を施して、ＤＯＣ／ＴＯＣの測定を１０分おきに４０分間行なったものである。この測定は、採水して処理したものを小分けにした抽出したビーカー内で行なった。
この実験結果からすれば、４０℃と６０℃ではＤＯＣ／ＴＯＣに大差はないものの８０℃では大きく改善されていることが理解される。従って、可溶化処理における温度は、６０℃以上で８０℃程度とすることが望ましい。但し、経過時間が４０分となると４０℃から８０℃の間ではほぼ同じ０．３４〜０．３８となり、加温による効果は時間が短いほど大きいことが理解される。
【００３５】
次に、同じく可溶化処理の効果に関して、汚泥濃度（ＭＬＳＳ）をパラメータとして３，０００、９，５００、１８，５００ｍｇ／Ｌの条件でサンプルを１０リットル採水し、ｐＨ＝７の中性の状態にて、温度を６０℃とした実験装置において汚泥濃度の影響を確認するために高速回転するディスクを用いた物理的処理を施し、ＤＯＣ／ＴＯＣの測定を１０分おきに４０分間行った。
その実験結果を図３に示す。図３は、本実施の形態に係る汚泥減容装置において、汚泥濃度をパラメータとしてＤＯＣ／ＴＯＣを経過時間に沿ってプロットしたグラフである。
図３によれば、汚泥濃度が高いほど溶存有機炭素の割合は増加するが、いずれの場合であっても概ね良好な結果が得られており、例えばＭＬＳＳが３，０００ｍｇ／Ｌ程度以上あれば可溶化処理による効果が得られることが理解される。
【００３６】
最後に、全窒素量、全リン量について測定した結果について説明する。この測定は、先に説明した実証試験に係る有機性排水処理システムを用いて行なったものである。
図４は、本実施の形態に係る汚泥減容装置における全窒素量及び全リン量の除去率（％）を経過週に沿ってプロットしたグラフである。横軸の数字は経過した週を示している。
全窒素の除去率をＴ−Ｎで表現し、全リン量の除去率をＴ−Ｐで表現している。図４に示されるとおり、いずれも６０％〜９０％程度の高い除去率を示しており、環境へ放出される直前の段階における除去率としてはかなり高い数値を達成することができた。なお、この除去率は、有機性排水処理システムに流入する原水と、脱水機４から放出される脱離水における窒素とリンの量を測定して原水から除去された窒素、リンの割合として定義されるものである。
今回の発明に係る実施の形態では、余剰汚泥を引抜ラインから抽出し、それを可溶化処理しながら嫌気槽及び好気槽に導いて減容化、脱窒化、脱リン化を同時に高効率で実施することができることは理解できる。しかも、その余剰汚泥の濃度の高低には無関係に概ね良好な減容化が可能であることも示された。
本実施の形態では、余剰汚泥を可溶化装置及び反応槽で処理した後には、汚泥を原水の流入配管あるいは排水処理装置に返送することがないため、そのままシステム全体の減容化、脱窒化、脱リン化に直結させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
以上説明したように、本発明の請求項１乃至請求項５に記載された発明は、広く下水処理やし尿処理、あるいは有機系の一般産業廃棄物の処理に用いることができる。また、陸上、水中動物などを飼育する動物園や水族館、あるいはこれらの動物の養殖を業とする生産者の養殖場においても利用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施の形態に係る汚泥減容装置及び有機性排水処理システムの構成図である。
【図２】本実施の形態に係る汚泥減容装置において、可溶化処理の温度をパラメータとしてＤＯＣ／ＴＯＣを可溶化処理の経過時間に沿ってプロットしたグラフである。
【図３】本実施の形態に係る汚泥減容装置において、汚泥濃度をパラメータとしてＤＯＣ／ＴＯＣを経過時間に沿ってプロットしたグラフである。
【図４】本実施の形態に係る汚泥減容装置における全窒素量及び全リン量の除去率を経過週に沿ってプロットしたグラフである。
【符号の説明】
【００３９】
１…有機性排水処理システム  ２…汚泥減容装置  ３…排水処理装置  ４…脱水機  ５…放流水  ６…廃棄汚泥  ７…熱源  ８…アルカリ剤供給源  ９…流入配管  １０…放水配管  １１…引抜配管  １２…返送汚泥配管  １３…脱離液配管  １４…脱水汚泥配管  １５…反応槽出口配管  １６…可溶化装置出口配管  １７…熱交換器入口配管  １８…熱交換器出口配管  １９…供給配管  ２０…前処理装置  ２１…オキシデーションディッチ  ２２…沈殿槽  ２３…濃縮装置  ２４…熱交換器  ２５…可溶化装置  ２６…反応槽  ２７…嫌気槽  ２８…好気槽  ２９…引抜配管  ３０…余剰汚泥配管
【図１】
2006075779.tif 000007
【図２】
2006075779.tif 000008
【図３】
2006075779.tif 000009
【図４】
2006075779.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成17年12月27日(2005.12.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機性排水処理装置から余剰汚泥を取出する引抜ラインに設けられる汚泥減容装置であって、前記余剰汚泥を可溶化する可溶化装置と、この可溶化装置の下流側に設けられる反応槽と、この反応槽から排出される処理液を前記有機性排水処理装置に戻すラインとを有し、前記反応槽は嫌気槽、あるいは嫌気槽及びこの嫌気槽の下流側に設けられる好気槽を備えることを特徴とする汚泥減容装置。
【請求項２】
有機性排水処理装置から余剰汚泥を取出する引抜ラインに設けられる汚泥減容装置であって、前記余剰汚泥を可溶化する可溶化装置と、この可溶化装置の下流側に設けられる反応槽と、この反応槽から排出される処理液を前記有機性排水処理装置に戻すラインと、前記反応槽から排出される消化汚泥を脱水処理する脱水機を介して前記有機性排水処理装置に戻すラインとを有し、前記反応槽は嫌気槽、あるいは嫌気槽及びこの嫌気槽の下流側に設けられる好気槽を備えることを特徴とする汚泥減容装置。
【請求項３】
前記可溶化装置内又はその上流側の引抜ライン上に設けられ前記余剰汚泥を加熱する加熱装置を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の汚泥減容装置。
【請求項４】
前記可溶化装置にアルカリ剤を注入するアルカリ剤供給装置を有することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の汚泥減容装置。
【請求項５】
有機性排水処理装置から余剰汚泥を引き抜く工程と、この引き抜かれた余剰汚泥を可溶化する工程と、可溶化された余剰汚泥を嫌気処理する工程と、嫌気処理された余剰汚泥を好気処理する工程と、この好気処理された余剰汚泥から分離される処理水を前記有機性排水処理装置へ返戻する工程と、前記好気処理された余剰汚泥から分離される消化汚泥を脱水処理する工程とを有することを特徴とする汚泥減容方法。
【請求項６】
有機性排水処理装置と、この有機性排水処理装置に接続され余剰汚泥を引き抜く引抜ラインと、この引抜ラインに接続され余剰汚泥の一部を前記有機性排水処理装置に返戻する返送汚泥ラインと、この返送汚泥ラインの分岐点より下流側の前記引抜ラインに設けられる前記請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の汚泥減容装置とを有することを特徴とする有機性排水処理システム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明である汚泥減容装置は、有機性排水処理装置から余剰汚泥を取出する引抜ラインに設けられる汚泥減容装置であって、余剰汚泥を可溶化する可溶化装置と、この可溶化装置の下流側に設けられる反応槽と、この反応槽から排出される処理液を有機性排水処理装置に戻すラインとを有し、反応槽は嫌気槽、あるいは嫌気槽及びこの嫌気槽の下流側に設けられる好気槽を備えるものである。
上記構成の汚泥減容装置では、余剰汚泥をまず可溶化して余剰汚泥中の微生物細胞の堅固な膜を破壊して低分子糖や有機酸などの細胞質を溶出させるという作用を有する。また、このように可溶化処理を施した後に、嫌気槽へ導くことで、嫌気槽中の脱リン菌などの微生物のエサとなる。嫌気槽から好気槽へと接続することで脱リン菌によるリンの吸着を促進する作用を有すると共に、嫌気槽と好気槽の２槽における微生物の消化による減容も効率的に行なうという作用を有する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
また、請求項２記載の発明である汚泥減容装置は、
有機性排水処理装置から余剰汚泥を取出する引抜ラインに設けられる汚泥減容装置であって、余剰汚泥を可溶化する可溶化装置と、この可溶化装置の下流側に設けられる反応槽と、この反応槽から排出される処理液を有機性排水処理装置に戻すラインと、反応槽から排出される消化汚泥を脱水処理する脱水機を介して有機性排水処理装置に戻すラインとを有し、反応槽は嫌気槽、あるいは嫌気槽及びこの嫌気槽の下流側に設けられる好気槽を備えるものである。
上記構成の汚泥減容装置では、請求項１記載の発明の作用に加えて脱水機によって高いリン濃度を含む消化汚泥を脱水処理してリンを取り除くという作用を有する。