(57)【要約】【課題】  余剰汚泥中の微生物を効率的に死滅化させ、かつ、ランニングコストが低く、有機性汚水の微生物処理により生じる余剰汚泥を効率よく削減できる余剰汚泥の電解処理方法を提供する。【解決手段】  有機性汚水の微生物処理により生じ固形分濃度を０．３〜２質量％にした余剰汚泥に、塩化物を０．１〜３質量％添加すると共に、酸を添加してｐＨ２〜６に調整する工程と、電解槽中で電極を用いて上記余剰汚泥に１〜４０ｍＡ／ｃｍ２の電流密度で電解処理を施して、余剰汚泥中の微生物を殺菌する工程を有することを特徴とする余剰汚泥の電解処理方法である。【選択図】  図１
2006175444.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機性汚水の微生物処理により生じ固形分濃度を０．３〜２質量％にした余剰汚泥に、塩化物を０．１〜３質量％添加すると共に、酸を添加してｐＨ２〜６に調整する工程と、
電解槽中で電極を用いて上記余剰汚泥に１〜４０ｍＡ／ｃｍ２の電流密度で電解処理を施して、余剰汚泥中の微生物を殺菌する工程
を有することを特徴とする余剰汚泥の電解処理方法。
【請求項２】
塩化物として、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化マグネシウムまたは塩化カルシウムを添加し、酸として、硫酸または塩酸を添加する請求項１に記載の余剰汚泥の電解処理方法。
【請求項３】
電解処理前後での余剰汚泥中の不溶解性有機物の含有量の減少率を２５質量％以下とする請求項１または２に記載の余剰汚泥の電解処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機性汚水の微生物処理により生じる余剰汚泥を削減するシステムに関するものであり、さらに詳しくは、これまで廃棄していた余剰汚泥を酸性領域で、塩化物添加の雰囲気で電解（「電気分解」を簡略化して「電解」で表す）により微生物を死滅させた後、再び曝気槽に返送し、これらの処理により、廃棄する余剰汚泥を効率よく削減できるようにするシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
有機性汚水の微生物処理では、汚水中に存在する可溶性有機物を微生物が消化処理する一方で微生物の増殖を引き起こす。この増殖した微生物を含む汚泥はいわゆる余剰汚泥として排出する必要がある。この余剰汚泥は脱水処理した後にそのまま埋立処分されるか、または焼却処分されているが、余剰汚泥は難脱水性であるため、脱水処理した後でも７０〜８０質量％の水分を有するのが通常である。従って、これをそのまま埋立処分するにしても固形分２０〜３０質量％程度のものを運搬し埋め立てることになり、その質量および体積の大半が大部分を占める水分の搬送費および埋立費として費やされているのが現状である。また、焼却処分するにしても同様で余剰汚泥中に多量に存在する水分のためにその乾燥および蒸発潜熱にエネルギーの大半が費やされているのが現状であって、その費用は高額なものとなっている。
【０００３】
これら余剰汚泥の量は年々増加の一途をたどっており、前記埋立処分するにしても焼却処分にしてもいずれも処理費用の占める割合が高く、また埋立場所の確保や焼却残さの処理など、経済面および環境面の両面において問題が顕在化している。
【０００４】
こうした背景の下で、この余剰汚泥の処理に微生物処理を有効に活用することが検討されている。余剰汚泥はその中に含まれている微生物を一旦死滅させれば有機物の消化処理同様に活性汚泥により消化処理されることはよく知られている。可溶性有機物の消化処理により増殖した余剰汚泥を死滅させた後、曝気槽（活性汚泥槽）に返送することで微生物が消化処理を行い、余剰汚泥を減量化（または減容化）する。すなわち、余剰汚泥を微生物に消化処理させることで、死滅した余剰汚泥はＣＯ２とＨ２Ｏとに分解され減量化される。
【０００５】
余剰汚泥を減量化させる手段としては、種々の方法が提案されており、オゾン酸化法、過酸化水素酸化法、次亜塩素酸酸化法、酸・アルカリ処理法、熱処理法などが提案されている。
【０００６】
しかしながら、上記の処理方法は、いずれも薬品やエネルギーを大量に使用したり、装置が大掛かりになったりするため、必ずしも満足のいく方法とはいえなかった。
【０００７】
上記の方法の中でも、電解により次亜塩素酸イオンや次亜塩素酸を生成させて余剰汚泥を減量化させる方法が比較的ランニングコストが安いといわれている（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００８】
しかしながら、これらの方法では、アルカリを使用して余剰汚泥の減量化を図っており、特に特許文献２では電極間に隔壁を設けて、次亜塩素酸とアルカリとを生成させ、それらの次亜塩素酸とアルカリとを用いて余剰汚泥の減量化を図っているため、減量化という点では効果があるものの、微生物を死滅させる効果（殺菌効果）は充分とは言えなかった。
【０００９】
すなわち、アルカリを使用すると、減量化に適しているものの、微生物の死滅効果は、酸性側で処理する場合より低くなり、そのため、アルカリで処理した余剰汚泥を再び曝気槽に返送して消化処理させると、消化効率が悪くなって、曝気槽での負荷を高め、曝気槽を大きくしなければならないという問題があった。
【００１０】
そこで、微生物を死滅させるために強酸性にすると、その微生物の死滅処理後の汚泥を曝気槽に返送する際に再度アルカリ性の薬品を添加して中性に戻す必要がある。これは返送した汚泥により曝気槽の条件が消化処理に適さない条件に変化するためであって、熱処理やオゾン酸化処理などもこれと同様の問題があり、曝気槽に殺菌後そのまま返送できることがランニングコストを抑える決めてとなる。
【００１１】
【特許文献１】特開２００２−１２６７８２号公報
【特許文献２】特開平１０−７６２９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、上記のような従来の有機性汚水の処理時における問題点を解決し、余剰汚泥中の微生物を効率的に死滅化させ、かつ、ランニングコストが低く、有機性汚水の微生物処理により生じる余剰汚泥を効率よく削減できる余剰汚泥の電解処理方法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】
【００１３】
本発明の余剰汚泥の電解処理方法は、有機性汚水の微生物処理により生じ固形分濃度を０．３〜２質量％にした余剰汚泥に、塩化物を０．１〜３質量％添加すると共に、酸を添加してｐＨ２〜６に調整する工程と、電解槽中で電極を用いて上記余剰汚泥に１〜４０ｍＡ／ｃｍ２の電流密度で電解処理を施して、余剰汚泥中の微生物を殺菌する工程を有することを特徴とする。
【００１４】
本発明においては、前記余剰汚泥に添加する塩化物は塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化マグネシウム、塩化カルシウムから選ばれることが好ましく、酸は硫酸、塩酸から選ばれることが好ましく、前記電解処理に用いる電極はアモルファスカーボン、グラファイトなどの炭素系材料からなるか、またはチタン板、ステンレス鋼板などの金属板上に上記炭素系材料をコーティングしたものからなるか、または上記金属板に直接もしくは上記金属板にコーティングした上記炭素系材料上にさらにダイヤモンドもしくはダイヤモンドライクカーボンをコーティングしたものからなることが好ましい。また、電解処理する余剰汚泥は１０〜４０℃の範囲に保持することが好ましい。
【００１５】
また、本発明においては、前記電解処理に用いる電源が直流電源であって、その直流をそのまま用いるか、またはその直流に一定時間毎に逆電圧を印加して用いることが好ましく、また、電解処理の前後で、余剰汚泥中に占める不溶解性有機物の含有量の減少率が２５質量％以下であることが好ましい。更に、前記電解処理を行うための電解槽内の電極間には、隔膜を設けないことが好ましい。
【００１６】
前記電解処理の前後で、余剰汚泥中に占める不溶解性有機物の含有量の減少率が２５質量％以下であることが好ましいとしているのは、本発明者らが見出したものであって、次の理由によるものである。すなわち、曝気槽での消化処理をスムーズに行わせるためには、活性汚泥中の有機物は溶解性の有機物であることが必要である。そのため、活性汚泥中の微生物を死滅させて不溶解性の有機物をできるだけ溶解性の有機物に変えておく必要があるが、その際に、本発明者らは、微生物の細胞膜ないしは細胞壁に傷をつけた状態で微生物を死滅させると、消化できない不溶解性の細胞壁などの有機物が曝気槽でいつまでも消化処理されずに残存し、曝気槽での負荷を増加させることを見出した。従って、微生物の細胞壁を部分的に破壊して微生物を死滅させるのではなく、細胞壁を傷つけずにプロテアーゼにより内部から細胞壁を溶解させることが好ましく、それが不溶解性の有機物を溶解性の有機物に効率よく変える有効な手段であることを見出したのである。そして、その際の判断基準として、不溶解性有機物の電解処理での減少が２５質量％以下にすることが好ましく、２０質量％以下にすることがより好ましい。本発明は、上記のように活性汚泥の処理技術を改良することにより、有機性汚水の微生物処理により生じる余剰汚泥を従来より効率よく削減できるようにしているのである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、有機性汚水の微生物処理により生じる余剰汚泥を効率よく削減することができる。
【００１８】
すなわち、余剰汚泥の固形分濃度を０．３〜２質量％とすることにより、余剰汚泥の処理効率を高めることができ、余剰汚泥のｐＨを２〜６と酸性にすることにより余剰汚泥の粘性を低下させ、かつ塩化物の添加により殺菌作用の高い次亜塩素酸を効率的に発生させて、電解処理効率を向上させ、余剰汚泥を効率よく溶解性の有機物に変化させ、曝気槽での分解をしやすくして、有機性汚水の微生物処理により発生する余剰汚泥を効率よく削減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の好適な実施形態を、図１を用いて説明する。
【００２０】
図１は、本発明法の処理プロセスの概要を示す図である。
【００２１】
上記処理プロセスにおいて、まず、有機性汚水１は曝気槽２に導入され、その曝気槽２中で微生物によって消化処理される。そして、その曝気槽２から排出された活性汚泥含有液３は沈殿槽４に導入され、その沈殿槽４中で重力沈降法により活性汚泥が沈殿し、濃縮汚泥と上澄液とに分離される。沈殿槽４中の上澄液は処理済水５として沈殿槽４から排出され、この処理済水５は殺菌して系外に放出される。
【００２２】
そして、沈殿槽４の底部に沈殿して濃度が高くなった活性汚泥は濃縮汚泥６として沈殿槽４から取り出され、そのうちの一部が返送汚泥７として前記曝気槽２に戻される。ここまでのプロセスは従来の有機性汚水の微生物処理の場合と同様であるが、本発明では、この従来プロセスにおける濃縮汚泥の一部を余剰汚泥として引き抜き、その余剰汚泥に特定の態様で電解を施し、余剰汚泥中の微生物を死滅させて、溶解性有機物に変え、そのように処理した余剰汚泥を再び曝気槽に返送し、微生物により消化処理させ、このプロセスを繰り返し行うことにより、余剰汚泥を効率よく削減もしくはほとんどゼロとすることを特徴としている。
【００２３】
以下、本発明において要部となる残りのプロセスを順次説明すると、前記残りの濃縮汚泥６は余剰汚泥８として薬剤混合槽９に送られ、その薬剤混合槽９中で上記余剰汚泥８に塩化物が０．１〜３質量％添加され、かつ酸が添加されてｐＨが２〜６に調整される。
【００２４】
上記のように、沈殿により生じた濃縮汚泥６を余剰汚泥８として薬剤混合槽９に導入する際、その余剰汚泥８の固形分濃度は沈殿槽４の沈殿汚泥の固形分濃度（つまり、濃縮汚泥の固形分濃度）と同様に０．３〜２質量％であることが好ましく、特に０．８〜１．５質量％であることが好ましい。余剰汚泥８の固形分濃度が０．３質量％より低い場合は、電解槽で殺菌（微生物の死滅）処理を行う時に電極の周りの汚泥量が少なくなって殺菌効率が悪くなるおそれがあり、一方、余剰汚泥８の固形分濃度が２質量％より高い場合は、粘度が高くなって攪拌がしにくいため、電解が充分に進行せず、また、電極の周囲に死滅した汚泥が留まり生きた汚泥が電極の周りに集まりにくくなって、殺菌効率が低下する。また、死滅した汚泥が電極の周りに長時間滞在すると、微生物の細胞壁が傷付けられ、プロテアーゼにより内部から細胞壁を溶解させることができなくなって、溶解性有機物に効率よく変えることができなくなるおそれがある。
【００２５】
そして、薬剤混合槽９においては、余剰汚泥８に塩として塩化物を添加し、また、酸を添加してｐＨ２〜６に調整する。
【００２６】
上記塩化物としては塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化マグネシウム、塩化カルシウムなどが好ましい。これは、これらの塩化物が後の電解処理工程において殺菌作用の高い次亜塩素酸を発生させやすいからである。
【００２７】
本発明において、余剰汚泥８への塩化物の添加量は０．１〜３質量％にするが、これは次の理由によるものである。すなわち、余剰汚泥８への塩化物の添加量が０．１質量％少ない場合は、電解処理時の電気抵抗が大きくなり、電力が熱エネルギーに使われて処理効率が低下する。そのため、処理時間を長くする必要があるが、処理時間を長くすると、死滅した微生物がさらに処理され、細胞壁が破壊される確率が高くなるため好ましくない。また、生成する次亜塩素酸の濃度が低くなるため、殺菌効果が少なくなって処理時間が長くなるため、電解槽を大きくすることが必要となり、システムの価格アップにつながるという問題もある。また、余剰汚泥８への塩化物の添加量が３質量％より多い場合は、殺菌（微生物の死滅）に必要な量よりはるかに多くの次亜塩素酸が発生し、塩化物が無駄になるだけでなく、ランニングコストのアップにつながる。また、電解処理が進みすぎる可能性が高くなり、そのため、細胞壁の破壊につながるおそれがある。従って、この塩化物の余剰汚泥への添加量としては、前記のように、０．１〜３質量％であることが必要であり、０．２〜０．８質量％が好ましい。
【００２８】
薬剤混合槽９において、余剰汚泥８に添加する酸は、殺菌作用（微生物の死滅作用）を高めるために添加するものであるが、この酸としては、例えば、塩酸や硫酸などの強酸が好ましい。そのほか、硝酸やリン酸などを用いることも考え得るが、これらは曝気槽に返送しさらに沈殿槽で濃縮汚泥と上澄液とに分離したときに上澄液に窒素化合物やリン化合物が含有される原因になる。また、酢酸などの有機酸は有機物を増加させることから好ましくない。そのため、環境に影響を与えずしかも比較的安価な塩酸や硫酸が好ましく、塩酸は次亜塩素酸の供給源にもなることから特に好ましい。
【００２９】
本発明においては、上記のように余剰汚泥に酸を添加してｐＨ２〜６に調整することによって発生した次亜塩素酸を効率よく存在させ、殺菌作用を向上させるが、このｐＨとしては特にｐＨ４〜６が好ましい。ｐＨが２より低い場合は有害な塩素ガスが発生し、細胞壁を傷つけ、ｐＨ６より高い場合は殺菌作用が低下する。また、アルカリ性にすると、殺菌作用が低下するだけでなく、不溶解性有機物の減少が激しくなり、電解処理前後での不溶解性有機物の減少率が２５質量％を超えるようになって、それをそのまま曝気槽２に返送すると、曝気槽２での消化処理に際しての負荷の増加につながる。また、アルカリ性にすると、微生物の細胞壁が傷つけられやすく、プロテアーゼにより微生物内部から細胞壁を溶解させることができなくなり、不溶解性有機物を溶解性有機物に効率よく変えることができなくなる。
【００３０】
さらに、これら電解処理後の汚泥を曝気槽に返送する際、曝気槽の環境を変化させないことが好ましく、曝気槽のｐＨは６〜７の間に保つことが好ましく、特に６．５〜７の間に保つことが好ましい。沈殿槽４では、重力沈降を利用した沈殿により、活性汚泥は約１００倍に濃縮されるため、ｐＨが４．５程度であれば、返送時にｐＨの調整は必要ないが、それより低い場合はアルカリにより汚泥のｐＨを４．５以上に調整する必要がある。
【００３１】
本発明では、薬剤混合槽９で薬剤（すなわち、塩化物と酸）が混合された余剰汚泥は薬剤混合汚泥１０として電解槽１１に導入され、その電解槽１１において電解されることで、電極表面で生じる次亜塩素酸による殺菌が行われる。そして、この電解処理により殺菌された余剰汚泥は電解処理済汚泥１２として曝気槽２に返送される。上記電解時の電流密度は大きいほど、電解時間が短くて済むが、電極間の電圧が上昇し水の分解も起こり殺菌効率を低下させるため、電流密度は１〜４０ｍＡ／ｃｍ２にすることが必要であり、３〜２０ｍＡ／ｃｍ２が好ましい。
【００３２】
また、電解に用いる電極の表面はアモルファスカーボン、グラファイトなどの炭素系材料で構成されていることが好ましい。電極に炭素系材料を用いることで、殺菌効率が向上し、かつ電極の消耗を少なくすることができる。
【００３３】
ただし、炭素系材料のみで電極を作製すると割れやすいため、チタン板やステンレス鋼板に上記炭素系材料をコーティングした電極を用いてもよいし、また、それらの炭素系材料の上にさらにダイヤモンドまたはダイヤモンドライクカーボンをコーティングした電極を用いてもよい。上記のダイヤモンドやダイヤモンドライクカーボンには導電性を付与するためにホウ素などをドープしておくことが好ましい。
【００３４】
電解用の電源は、直流電源が好ましく、その直流をそのまま用いてもよいが、その直流に一定時間毎に逆電圧を印加して用いることが好ましい。
【００３５】
これは電解が進行すると電極表面に金属などが析出して被膜を形成し、電極の表面を変質させて次亜塩素酸の生成効率を下げるため、逆電圧により金属被膜を酸化・脱落させるためである。上記逆電圧を印加する時間は６０秒に１〜５秒が好ましい。逆電圧を印加する時間が１秒より短い場合は、金属被膜の酸化がほとんど起こらず、５秒より長くしてもそれに伴う効果の増加がなく、むしろ次亜塩素酸の生成効率を低下させるおそれがある。また、その逆電圧は１．５〜１０Ｖが好ましく、特に２〜５Ｖが好ましい。上記逆電圧が１．５Ｖより低い場合は、電流が少なくなるため、金属を酸化する反応速度が遅くなる。また、逆電圧が１０Ｖより高い場合は、電解速度が速くなり、ガス発生が多くなって次亜塩素酸の生成効率が低下して、殺菌効率を低下させる。
【００３６】
また、電解液量と電力との関係は０．２〜１Ａｈ／ｌが好ましく、特に０．３〜０.７Ａｈ／ｌが好ましい。電解液量に対する電力が０．２Ａｈ／ｌより小さい場合は、次亜塩素酸の生成が少なくなって電解時間が長くなり、電解液量に対する電力が２Ａｈ／ｌより大きい場合は、不溶解性有機物の減少が大きくなり、むしろ負荷が大きくなる原因になるおそれがある。
【００３７】
また、電解時の汚泥の温度は１０〜４０℃が好ましい。温度が４０℃より高い場合は、不溶解性有機物の量が全体の４０質量％以上と多くなり、結果的に負荷を増加させ、また曝気槽に返送すると曝気槽の活性汚泥が一部死滅するため負荷が増加して好ましくない。また、温度が１０℃より低い場合は、粘度の増加により、電解効率が低下するため同様に好ましくない。
【実施例】
【００３８】
つぎに、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。ただし、本発明はそれらの実施例に限定されるものではない。
【００３９】
実施例１
ｐＨ６．７、ＢＯＤ２００ｍｇ／リットル、ＳＳ７５ｍｇ／リットルの有機性汚水を曝気槽に導入し、上記有機性汚水を３０℃で、８時間微生物処理して微生物により有機物の分解処理を行った。なお、上記曝気槽はオキシデーション・ディッチ槽である。
【００４０】
上記のように曝気槽で微生物処理をして得られた活性汚泥含有液を沈殿槽に導入し、２時間放置して活性汚泥を沈殿させ、上澄液を処理済水として沈殿槽から放出し（この処理済水は殺菌処理して処理システム系外に放出される）、沈殿して濃度が高くなった汚泥を濃縮汚泥として沈殿槽から取り出した。この時の濃縮汚泥中の固形分濃度、すなわち、ＭＬＳＳは１１８５０ｍｇ／リットルであった。
【００４１】
上記濃縮汚泥のうちの２５質量％相当量を曝気槽に戻し（この曝気槽へ戻す汚泥は「返送汚泥」と呼ばれる）、残りの７５質量％を余剰汚泥として薬剤混合槽へ導入し、そこで、塩化ナトリウムを濃度が０．５質量％になるように余剰汚泥に添加し、また、塩酸を加えて余剰汚泥のｐＨを４．５に調整した。
【００４２】
そして、薬剤混合槽から取り出した薬剤混合汚泥は電解槽に送られ、そこで、電解して汚泥中の微生物の死滅化処理（殺菌処理）を行った。
【００４３】
この電解処理について詳しく説明すると、電解槽の内容積は１２０リットルであり、電極は正極がアモルファスカーボン製で、負極も同様にアモルファスカーボン製であり、その有効面積は、正極、負極とも、１００００ｃｍ２であり、電流密度は８ｍＡ／ｃｍ２であった。そして、薬剤混合汚泥、すなわち、電解に供される余剰汚泥の電解槽への流量は、８０リットルであり、電解時の余剰汚泥の温度は３０℃に保たれていて、電解時間は２０分間であった。すなわち、電解処理にあたっての使用電力は電解液量に対して０.３３Ａｈ／ｌであった。そして、電極での次亜塩素酸と微生物との接触効率を上げ、ガス発生による汚泥の浮上を防止するため、振動型攪拌機を用いて攪拌した。
【００４４】
この電解処理による微生物の死滅率、すなわち、殺菌率は９８％以上であり、電解処理後の汚泥のＭＬＳＳは１０４３０ｍｇ／リットルであった。電解処理によるＭＬＳＳの減少率は質量基準で約１２％で、溶解性有機物ＳＴＯＣは１５ｍｇ／リットルから４９０ｍｇ／リットルに増加した。上記のように、電解処理によりＭＬＳＳが１１８５０ｍｇ／リットルから１０４３０ｍｇ／リットルに減少したのは、電解処理により汚泥中の微生物の一部が、細胞壁が傷付けられてその内部の可溶性有機物が細胞壁外部に溶出したことによるものである。すなわち、電解処理により汚泥中の微生物は、細胞壁が傷付くことなく死滅して固形分として残るもの（このものは時間の経過に伴って曝気槽で可溶性有機物に変わる）と細胞壁が傷付けられて細胞壁内部の可溶性有機物が細胞壁外部に流出して細胞壁が主体になったものとに分かれ（このものは、その後も不溶解性有機物として残る）、電解処理直後においてはこの両者で固形物を構成し、細胞壁内部から外部へ溶出した可溶性有機物分などによってＭＬＳＳが減少する。
【００４５】
前記の電解処理による殺菌率９８％は次のようにして求めた。すなわち、電解処理後の汚泥に空気を１０分間バブリングし、その溶存酸素の減少率の測定を行った。溶存酸素の減少率の測定に先立って、ＢＯＤ２００ｍｇ／リットル、ＳＳ７５ｍｇ／リットルを含む有機性汚水（原水）を消化処理し、沈殿槽に搬入する直前の原水の溶存酸素の減少率から求めた殺菌率を０とし、蒸留水の溶存酸素の減少率（減少なし）から求めた殺菌率を１００％とし、上記原水に対して、その２０％を蒸留水で希釈した活性汚泥の殺菌率を２０％とし、５０％を蒸留水で希釈した活性汚泥の殺菌率を５０％とし、７０％を蒸留水で希釈した活性汚泥液の殺菌率を７０％として検量線を引き、この検量線を用いて溶存酸素の減少率の測定結果を殺菌率として求めたところ、殺菌率は前記のように９８％であった。また、電解処理前後の汚泥のＭＬＳＳは質量基準で約１２％減少していた。
【００４６】
そして、この電解処理後の汚泥を再び曝気槽に供給し、これを繰り返して余剰汚泥の削減を行った。この一連の処理を３０日間連続して行った後（３０日間処理後）の曝気槽中のＭＬＳＳは３２００ｍｇ／リットルと安定し、沈殿槽で上澄み液として放出された処理済液（以下、「上澄み排水」という）の水質もｐＨが６．５、ＢＯＤが５ｍｇ／リットル、ＳＳが１１ｍｇ／リットルと、本電解処理による余剰汚泥の削減システムを採用する以前の余剰汚泥を廃棄するプロセス時の上澄み排水の水質とほとんど変わらなかった。
【００４７】
なお、上澄み排水の水質はｐＨが６〜８、ＢＯＤが６０ｍｇ／リットル以下、ＳＳが１２０ｍｇ／リットル以下であることが必要であるが、上記のように実施例１の上澄み排水の水質はこの要求を充分に満足させることのできるものであった。
【００４８】
実施例２〜５および比較例１〜２
電解処理に供する余剰汚泥のｐＨを１．５（比較例１）、２．０（実施例２）、３．０（実施例３）、５．５（実施例４）、６．０（実施例５）、６．５（比較例２）に変化させた以外は、実施例１と同様に処理して余剰汚泥の削減を行い、電解処理による殺菌率とＭＬＳＳの減少率、３０日間処理後の曝気槽中のＭＬＳＳ量および上澄み排水の水質を実施例１と同様に調べた。なお、ｐＨが３以下の場合は電解処理後、水酸化ナトリウムを添加してｐＨを４．５に戻した後に曝気槽に返送した。また、電解処理による余剰汚泥はＭＬＳＳが実験時に変化していくため、その減少率として評価した。電解処理に供する余剰汚泥のｐＨおよび電解処理による殺菌率とＭＬＳＳの減少率を表１に示し、３０日間処理後の曝気槽中のＭＬＳＳ量および上澄み排水のＢＯＤ量とＳＳ量を表２に示す。
【００４９】
【表１】
2006175444.tif 000003
【００５０】
【表２】
2006175444.tif 000004
【００５１】
表１〜２に示す結果から明らかなように、電解処理に供する余剰汚泥のｐＨを２．０〜６．０の範囲内にした実施例２〜５では、電解処理による殺菌率が高く、またＭＬＳＳの減少率も２４％以下と大きくなりすぎることなく、その結果、３０日間処理後の曝気槽中のＭＬＳＳ量が４０００ｍｇ／ｌ以下の範囲内にあって余剰汚泥を効率よくすることができ、かつ上澄み排水の水質もＢＯＤが３７ｍｇ／ｌ以下、ＳＳが５０ｍｇ／ｌ以下と適正な範囲内に維持することができた。
【００５２】
これに対して、ｐＨを１．５にした比較例１では、電解処理によるＭＬＳＳの減少率が大きすぎるため、曝気槽での負荷が増大して、３０日間処理後の曝気槽中のＭＬＳＳ量が４８００ｍｇ／リットルと４０００ｍｇ／リットルを超えるため、一般に知られているように沈殿槽で分離がしにくくなり、上澄み排水の水質がＢＯＤ６０ｍｇ／ｌ、ＳＳ１７０ｍｇ／ｌと悪化した。そのため、適宜余剰汚泥を廃棄して水質の低下を防止する必要があった。また、ｐＨを６．５にした比較例２では、電解処理による殺菌率が低くなり、その結果、曝気槽中のＭＬＳＳ量が多くなり、それに伴って上澄み排水の水質もＢＯＤが１２０ｍｇ／ｌ、ＳＳ２８０ｍｇ／ｌと低下した。
【００５３】
実施例６〜１１および比較例３〜４
電流密度および電解時間を変えた以外は、実施例１と同様に処理して余剰汚泥の削減を行った。その際の電流密度、電解時間などを表３に示し、上記削減処理の結果、すなわち、電解処理による殺菌率とＭＬＳＳの減少率、３０日間処理後の曝気槽中のＭＬＳＳ量および上澄み排水中のＢＯＤ量とＳＳ量を表４に示す。
【００５４】
【表３】
2006175444.tif 000005
【００５５】
【表４】
2006175444.tif 000006
【００５６】
表３〜表４に示す結果から明らかなように、電流密度を１〜４０ｍＡ／ｃｍ２の範囲内にした実施例６〜１１では、電解処理による殺菌率が高く、またＭＬＳＳの減少率も高くなりすぎることなく、その結果、３０日間処理後の曝気槽中のＭＬＳＳ量も４０００ｍｇ／ｌ以下の範囲内にあって余剰汚泥の削減が効率よく行われており、また、その際の上澄み排水の水質もＢＯＤが３５ｍｇ／ｌ以下、ＳＳが３０ｍｇ／ｌ以下と、適正な範囲内に維持されていた。
【００５７】
これに対して、電流密度が０．５ｍＡ／ｃｍ２と小さい比較例３や電流密度が５０ｍＡ／ｃｍ２と大きい比較例４では、３０日間処理後の曝気槽中のＭＬＳＳが多く、余剰汚泥の削減が充分ではなく、また上澄み排水の水質もＢＯＤ量が多く、適正な範囲内に維持することができなかった。
【００５８】
実施例１２〜１４および比較例５〜６
塩化ナトリウムの添加量を変えた以外は、実施例１と同様に余剰汚泥の削減を行った。その際の電解処理の殺菌率とＭＬＳＳの減少率、３０日間処理後の曝気槽中のＭＬＳＳ量および上澄み排水中のＢＯＤ量とＳＳ量をその塩化ナトリウムの添加量と共に表５に示す。
【００５９】
【表５】
2006175444.tif 000007
【００６０】
表５に示す結果から明らかなように、塩化ナトリウムの添加量を０．１〜３質量％の範囲内にした実施例１２〜１４では、電解処理による殺菌率が高く、またＭＬＳＳの減少率も大きくなりすぎることなく、その結果、３０日間処理後の曝気槽中のＭＬＳＳ量も４０００ｍｇ／ｌ以下の範囲内にあって余剰汚泥の削減が効率よく行われており、また、その際の上澄み排水の水質もＢＯＤ量が１８ｍｇ／ｌ以下、ＳＳ量が３０ｍｇ／ｌ以下と適正な範囲内に維持されていた。
【００６１】
実施例１５〜１７
電解処理に供する余剰汚泥に添加する塩化物を実施例１の塩化ナトリウムから他の塩化物に変えた以外は、実施例１と同様に処理して余剰汚泥の削減を行った。その際の電解処理による殺菌率とＭＬＳＳの減少率、３０日間処理後の曝気槽中のＭＬＳＳ量および上澄み排水中のＢＯＤ量とＳＳ量をその塩化物の種類と共に表６に示す。
【００６２】
【表６】
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【００６３】
表６に示す結果から明らかなように、塩化物として、塩化カリウムを用いた実施例１５、塩化カルシウムを用いた実施例１６、塩化マグネシウムを用いた実施例１７のいずれも、電解処理による殺菌率が高く、またＭＬＳＳの減少率が高すぎることなく、その結果、３０日処理後の曝気槽中のＭＬＳＳ量が４０００ｍｇ／ｌ以下の範囲内にあって余剰汚泥の削減が効率よく行われており、また、その際の上澄み排水の水質もＢＯＤが１４ｍｇ／ｌ以下、ＳＳが１６ｍｇ／ｌ以下と適正な範囲内に維持されていた。
【００６４】
実施例１８〜１９
電極を正極および負極とも実施例１のアモルファスカーボンで構成したものからグラファイトで構成したものとチタン板上にコーティングしたグラファイト層上にさらにダイヤモンドライクカーボンをコーティングしたものに変えた以外は、実施例１と同様に処理して余剰汚泥の削減を行った。その際の電解処理による殺菌率とＭＬＳＳの減少率、３０日間処理後の曝気槽中のＭＬＳＳ量および上澄み排水中のＢＯＤ量とＳＳ量をその電極表面の材料と共に表７に示す。
【００６５】
【表７】
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【００６６】
表７に示す結果から明らかなように、電極をグラファイトで構成した実施例１８、電極をチタン板上にコーティングしたグラファイト層上にさらにダイヤモンドライクカーボンをコーティングして構成した実施例１９とも、電解処理による殺菌率が高く、またＭＬＳＳの減少率も大きくなりすぎることなく、その結果、３０日間処理後の曝気槽中のＭＬＳＳ量も４０００ｍｇ／ｌ以下の範囲内にあって余剰汚泥の削減が効率よく行われており、また、その際の上澄み排水の水質もＢＯＤが１７ｍｇ／ｌ以下、ＳＳ量が１６ｍｇ／ｌ以下と適正な範囲内に維持されていた。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明に係る余剰汚泥の電解処理方法による処理プロセスの概要を示す図である。
【符号の説明】
【００６８】
１ 有機性汚水
２ 曝気槽
３ 活性汚泥含有液
４ 沈殿槽
５ 処理済液
６ 濃縮汚泥
７ 返送汚泥
８ 余剰汚泥
９ 薬剤混合槽
１０ 薬剤混合汚泥
１１ 電解槽
１２ 電解処理済汚泥
【図１】
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