(57)【要約】【課題】汚泥を構成する微生物を基質化した汚泥が生物処理槽２Ｃへの負荷となり、生物処理槽２Ｃの状態によっては汚泥削減効率の低下や処理水質の悪化を引き起こすこと及び装置の運転に多大なエネルギーが必要となることを解消できる有機性排水処理装置を提供する。【解決手段】余剰汚泥の破砕処理を超音波装置７と供給タンク６からなる循環工程において行う効率の良い微生物の基質化方法に着目し、汚泥削減効率を最大限に高め、処理水質の適正な維持を図るとともに、装置の小型化を図ることを特徴とする処理装置。【選択図】図３
2008132493.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機物を含む排水を、微生物が有機物分解する生物処理槽と、
この生物処理槽にて発生する余剰汚泥を物理的破砕のみで処理する物理的破砕処理装置と、
この物理的破砕処理装置にて物理的破砕処理した前記余剰汚泥を前記生物処理槽へと返送する返送手段とを備え、
前記物理的破砕処理装置は、前記余剰汚泥に対して超音波を照射する超音波装置と、
この超音波装置とともに循環工程を成す供給タンクとから成ることを特徴とする有機排水処理装置。
【請求項２】
前記超音波装置は、前記循環工程において、前記余剰汚泥を構成する汚泥構成微生物が破砕するまで超音波を照射することを特徴とした請求項１に記載の有機排水処理装置。
【請求項３】
有機物を含む排水を、微生物が有機物分解する生物処理槽と、
この生物処理槽にて発生する余剰汚泥を物理的破砕のみで処理する物理的破砕処理装置と、
この物理的破砕処理装置にて物理的破砕処理した前記余剰汚泥を前記生物処理槽とは異なる第二の生物処理槽へと移送する移送手段とを備え、
前記物理的破砕処理装置は、前記余剰汚泥に対して超音波を照射する超音波装置と、
この超音波装置とともに循環工程を成す供給タンクとから成ることを特徴とする有機排水処理装置。
【請求項４】
前記超音波装置は、前記循環工程において、前記余剰汚泥を構成する汚泥構成微生物が破砕するまで超音波を照射することを特徴とした請求項３に記載の有機排水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は有機性排水処理装置、特に余剰汚泥の発生量を削減する排水処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、下水処理場など活性汚泥法による廃水処理施設から排出される余剰汚泥は濃縮・脱水後、埋め立て処分や焼却処分されている。しかし、近年、埋め立て処分場の受け入れ容量の問題や焼却時の費用等の問題が生じるため余剰汚泥の削減が求められており、汚泥削減方法の一つとして汚泥を構成する微生物（以下、汚泥構成微生物）を基質化させ生物分解されやすい状態に変換した後に生物処理槽へ返送するという方法が提案されている。
【０００３】
汚泥構成微生物の基質化方法のひとつとして、物理的破砕処理（機械による破砕処理や超音波による破砕処理）する方法が提案されている（例えば特許文献１、２参照）。
【０００４】
また、図７に示すように、超音波による基質化の効率を向上させるために、アルカリ剤を添加する方法も提案されている（例えば特許文献３、４）。
【特許文献１】特開２０００−２４６９８号公報
【特許文献２】特開２０００−５１８８３号公報
【特許文献３】特開平１１−１２８９７５号公報
【特許文献４】特開２００１−３８３９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、超音波による基質化能力は比較的低いので、実装置化する場合、装置は大型となり、運転するためには多大なエネルギーを必要とするため、イニシャルコスト及びランニングコストがかさみ、結果として、余剰汚泥の削減によるコストメリットは小さなものとなる。また、アルカリ剤を添加する場合は、アルカリ剤添加後の中和処理装置が必要であり、さらに、定期的なアルカリ剤及び中和剤の補給が必要となる。
【０００６】
また、上記方法では汚泥構成微生物を基質化させた汚泥が生物処理槽への負荷となり、生物処理槽の状態によっては汚泥削減効率の低下や放流水質の悪化を引き起こすことになるため、使用される場所は十分な生物処理能力がある場所に限定される。
【０００７】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたもので、その課題とするところは、汚泥削減効率を最大限高め処理水の適正な維持を図るとともに、超音波処理能力の向上を図ることができる有機性排水処理装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１の発明は、有機物を含む排水を生物処理槽において微生物による有機物分解を行なうとともに、発生する余剰汚泥を物理的破砕処理した後、生物処理槽に返送する排水処理装置において、前記余剰汚泥の前記物理的破砕処理を超音波装置と供給タンクとから成る循環工程において行うことを特徴とする。
【０００９】
請求項３の発明は、有機物を含む排水を生物処理槽において微生物による有機物分解を行なうとともに、発生する余剰汚泥を物理的破砕処理した後、前記生物処理槽とは異なる第二の生物処理槽に移送する排水処理装置において、前記余剰汚泥の前記物理的破砕処理を超音波装置と供給タンクとから成る循環工程において行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
以下詳細に説明するように、有機物を含む排水を生物処理槽において微生物による有機物分解を行なうとともに、発生する余剰汚泥を物理的破砕処理した後、生物処理槽に返送する排水処理装置において、前記余剰汚泥の前記物理的破砕処理を超音波装置と供給タンクとから成る循環工程において行うことを特徴とし、汚泥を良好に物理的破砕処理することができるため、汚泥構成微生物を基質化する効率を高くすることができる。また、ランニングコストやイニシャルコストを低減することができる。
【００１１】
また、有機物を含む排水を生物処理槽において微生物による有機物分解を行なうとともに、発生する余剰汚泥を物理的破砕処理した後、前記生物処理槽とは異なる第二の生物処理槽に移送する排水処理装置において、前記余剰汚泥の前記物理的破砕処理を超音波装置と供給タンクとから成る循環工程において行うことを特徴とし、汚泥を良好に物理的破砕処理することができるため、汚泥構成微生物を基質化する効率が高く、なおかつ、有機性排水の処理と基質化した汚泥の処理とを異なる生物処理槽で行うことにより、汚泥削減効率をさらに最大限に高め、放流水の適正な維持を図ることができる。また、ランニングコストやイニシャルコストを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
請求項１の発明によれば、超音波装置と供給タンクとから成る循環工程を用いて汚泥を良好に物理的破砕処理することができるため、汚泥構成微生物を基質化する効率が高く、装置を小型化することができる。
【００１３】
請求項３の発明によれば、超音波装置と供給タンクとから成る循環工程を用いて汚泥を良好に物理的破砕処理することができるため、汚泥構成微生物を基質化する効率が高く、なおかつ、有機性排水の処理と基質化した汚泥の処理を異なる生物処理槽で行うことにより、汚泥削減効率をさらに最大限に高め、放流水の適正な維持を図ることができる。
【実施例】
【００１４】
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
【００１５】
（実施例１）
図１は、本発明の実施例１の排水処理装置における余剰汚泥の処理を示す工程図である。
【００１６】
図１において、有機性排水１はまず生物処理槽２Ａへ送られ、微生物により有機物が生物処理される。
【００１７】
ここで、生物処理槽２Ａは特に限定するものではなく、好気性生物処理（例えば、活性汚泥方式）、または嫌気性生物処理によって有機物を生物処理する槽のことである。
【００１８】
生物処理槽２には分離膜３が設置されており、この分離膜３によって固液分離が行われ、膜を透過した水分は処理水４として系外に排出される。
【００１９】
なお、分離膜３は特に限定されるものではなく、平膜型、中空糸型、スパイラル型等いずれを用いてもよく、材質についても特に限定されるものではなく、有機系材質、無機系材質のいずれを用いてもよい。
【００２０】
一方、分離膜３で固液分離された汚泥は生物処理槽２Ａ内に蓄積していき、生物処理槽２Ａの汚泥保持量が増加する。生物処理槽２Ａの汚泥保持量の増加は生物処理能力の増加を意味し、より高負荷の有機性基質の流入に対応可能となる。
【００２１】
生物処理槽２Ａで発生する余剰汚泥５は供給タンク６に送られ、供給タンク６と超音波装置７とを循環しながら超音波を照射される。
【００２２】
汚泥に超音波を照射すると、汚泥中に存在する気体分子に正負の圧力が交互に作用し、正の圧力で圧縮された気体分子は次の瞬間、負の圧力により膨張する。この繰り返しにより気体分子は非常に高い圧力を持ち。遂にはその限界で崩壊する（キャビテーションという）。このキャビテーションにより高温・高圧の反応場が形成され、汚泥構成微生物を破砕し基質化させることができる。
【００２３】
超音波装置７の形状は特に限定するものではなく、丸状でも角状でもよい。周波数も特に限定はしないが、低周波のほうが衝撃力が強いことから、約１８〜２８ｋＨｚの周波数が好ましい。また、超音波の照射は上部、側面または底部、さらには超音波装置７内部のいずれからでもよい。
【００２４】
ここで、超音波装置７への余剰汚泥の移送は供給タンク６との間を循環させながら行う。汚泥を循環させることにより、超音波装置７内の汚泥濃度の均一化、キャビティーの合一抑制・分散化の効果が得られ、効率のよい超音波処理ができる。
【００２５】
なお、図示してはいないが、超音波を照射する直前に有酸素気泡（空気、酸素、オゾン等の気泡）を注入し、汚泥に微細な有酸素気泡を接触させることにより汚泥中の溶存酸素を増加させ、キャビテーションの反応核を増加させる効果がある。さらに、微細な気泡はそれ自体がキャビテーションの反応核となり得る。また、キャビテーションにより生成される高温・高圧の反応場に酸素（有酸素気泡の注入）が入りこむと酸化力の高い活性種が生成され、汚泥構成微生物を基質化することができる。
【００２６】
超音波照射により基質化された汚泥（以下、基質化汚泥と称す）９は返送手段（図中、基質化汚泥９が流れる矢印に相当）を介して生物処理槽２Ａに返送され、生物処理される。基質化汚泥９を返送することによって生物処理槽２Ａへの有機性基質負荷が増えることになるが、分離膜３によって槽内の汚泥濃度が増加、すなわち、汚泥保持量が増加しているため、負荷の増加に対応することができる。これにより、高い汚泥削減効果を得るとともに、放流水の適正な維持を図ることができる。
【００２７】
なお、図１では基質化汚泥９は供給タンク６から生物処理槽２Ａへ返送されているが、生物処理槽２Ａへの返送方法は特に限定されるものではなく、超音波装置７から生物処理槽２Ａへ返送してもよい。
【００２８】
（実施例２）
図２は、本発明の実施例２の排水処理装置における余剰汚泥の処理を示す工程図である。
【００２９】
図２において、有機性排水１はまず生物処理槽２Ｂへ送られ、微生物により有機物が生物処理され、ついで沈殿槽１０へと送られる。
【００３０】
生物処理槽２Ｂ内には担体１１が設置されており、担体１１に汚泥を付着させることにより、槽内の汚泥保持量を増加させることができる。これによって、生物処理槽２Ｂの生物処理能力が増加し、より高負荷の有機基質の流入に対応可能となる。
【００３１】
担体１１の生物処理槽２Ｂ内への設置方法については限定されるものではなく、生物処理槽２Ｂ内で流動させても、固定させてもよい。また、担体１１の形状は特に限定されるものではなく、流動させる場合は球状でも角状でも中空糸状でもよく、固定する場合は、ひも状でもハニカム状でも波板状でもよい。さらに、材質についても特に限定するものではなく、ポリ塩化ビニリデン、ポリプロピレン、ポリエチレン等の有機系材質でもよいし、シリカ系、アルミナ系等の無機系材質でもよい。
【００３２】
沈殿槽１０では、重力沈降により固液分離が行われ、上澄水は処理水として系外に排出されるとともに、底部に沈降した汚泥は、返送汚泥１２として生物処理槽２Ｂに返送され、一部は余剰汚泥５として供給タンク６に送られる。
【００３３】
供給タンク６に送られた余剰汚泥５は、実施例１と同様に、供給タンク６と超音波装置７とを循環しながら超音波を照射された後、基質化汚泥９として生物処理槽２Ｂへ返送され、生物処理される。基質化汚泥９を返送することによって生物処理槽２Ｂへの有機性基質負荷が増えることになるが、担体１１によって槽内の汚泥保持量が増加しているため、負荷の増加に対応することができる。これにより、高い汚泥削減効果を得るとともに、放流水の適正な維持を図ることができる。
【００３４】
（実施例３）
図３は、本発明の実施例３の排水処理装置における余剰汚泥の処理を示す工程図である。
【００３５】
本実施例では生物処理槽２Ｃ内に分離膜３と担体１１の両方を設置している。
【００３６】
本実施例における処理工程は実施例１の場合と同じであるが、実施例１および実施例２の場合よりも生物処理槽２Ｃ内の汚泥保持量を高くできるため、特に、有機性排水１の流入負荷が高い場合に有効である。
【００３７】
（実施例４）
図４は、本発明の実施例４の排水処理装置における余剰汚泥の処理を示す工程図である。
【００３８】
図４において、有機性排水１はまず生物処理槽２Ｄへ送られ、微生物により有機物が生物処理され、ついで沈殿槽１０へと送られる。
【００３９】
沈殿槽１０では、重力沈降により固液分離が行われ、上澄水は処理水として系外に排出されるとともに、底部に沈降した汚泥は、返送汚泥１２として生物処理槽２Ｄに返送され、一部は余剰汚泥５として第二生物処理槽１３に移送される。
【００４０】
第二生物処理槽１３には分離膜３と担体１１が設置され、槽内の汚泥保持量が増加し、生物処理能力が高められている。
【００４１】
分離膜３によって固液分離された膜透過水１４は有機性排水１と混合された後、生物処理槽２へ送られる。
【００４２】
なお、図示してはいないが、膜透過水１４は有機性排水１と混合することなく直接、生物処理槽２Ｄに返送してもよいし、処理水として系外に排出してもよい。
【００４３】
第二生物処理槽１３内の汚泥は供給タンク６に移送され、供給タンク６と超音波装置７とを循環しながら超音波照射された後、基質化汚泥９が移送手段（図中、基質化汚泥９が流れる矢印に相当）を介して第二生物処理槽１３に返送され、生物処理される。これにより、高い汚泥削減効果を得るとともに、放流水の適正な維持を図ることができる。
【００４４】
なお、図示してはいないが、余剰汚泥５を直接、供給タンク６に移送し、供給タンク６と超音波装置７とを循環させながら超音波照射した後に第二生物処理槽１３に移送するようにしてもよい。
【００４５】
本実施例は、特に有機性排水１の流入負荷が高く、生物処理槽２Ｄに分離膜、担体を設置しても基質化汚泥の返送による負荷の増加に対応できない場合に有効である。また、寒冷地の場合、水温の低下により生物処理槽２Ｄ内の汚泥の活性が下がり、生物処理能力が低下するため、基質化汚泥の返送による負荷の増加に対応できない場合が生じる。このような場合においても、本実施例は有効である。
【００４６】
なお、本実施例では、第二生物処理槽１３において分離膜３と担体１１を併用しているが、どちらか一方を用いた場合でも第二生物処理槽１３内の汚泥保持量を増加させることができるため、良好な汚泥削減効果が得られることは明白である。
【００４７】
（実施例５）
図５は、本発明の実施例５の排水処理装置における余剰汚泥の処理を示す工程図である。
【００４８】
図５において、有機性排水１はまず生物処理槽２Ｄへ送られ、微生物により有機物が生物処理され、ついで沈殿槽１０へと送られる。
【００４９】
沈殿槽１０では、重力沈降により固液分離が行われ、上澄水は処理水として系外に排出されるとともに、底部に沈降した汚泥は、返送汚泥１２として生物処理槽２Ｄに返送され、一部は余剰汚泥５として供給タンク６Ａまたは第二生物処理槽１３に移送される。
【００５０】
原則として余剰汚泥５は供給タンク６Ａに送られる。供給タンク６Ａに送られた余剰汚泥５は、実施例２と同様に、供給タンク６Ａと超音波装置７とを循環しながら超音波を照射された後、基質化汚泥９として生物処理槽２Ｄへ返送され、生物処理される。
【００５１】
これに対し、有機性排水１の流入負荷が増加し基質化汚泥９を生物処理槽２Ｄへ返送できなくなった場合や、冬期における水温の低下により生物処理槽２Ｄ内の汚泥の活性が下がり、生物処理能力が低下した場合には、余剰汚泥５を第二生物処理槽１３に移送するよう切換える。
【００５２】
第二生物処理槽１３内の汚泥は供給タンク６Ｂに移送され、供給タンク６Ｂと超音波装置７とを循環しながら超音波照射された後、基質化汚泥９が移送手段（図中、基質化汚泥９が流れる矢印に相当）を介して第二生物処理槽１３に返送され、生物処理される。
【００５３】
このように、第二生物処理槽１３を必要時にのみ使用することにより、装置の小型化やランニングコストの低減化を図ることができる。
【００５４】
（実施例６）
図６は、本発明の実施例６の排水処理装置における余剰汚泥の処理を示す工程図である。
【００５５】
実施例５では２つの供給タンクを用いていたが、本実施例では供給タンクを単一のものとしている。
【００５６】
余剰汚泥５は供給タンク６に送られ、供給タンク６と超音波装置７とを循環させながら超音波を照射される。
【００５７】
基質化汚泥９は原則として生物処理槽２Ｄに移送するようにし、有機性排水１の流入負荷の状態が高い場合や生物処理槽２Ｄ内汚泥の活性が低下した場合には第二生物処理槽１３に移送するように切換える。
【００５８】
本実施例においても、実施例５と同様に、第二生物処理槽１３を必要時にのみ使用することにより、装置の小型化やランニングコストの低減化を図ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明の有機性排水処理装置は、微生物による有機物分解によって発生する余剰汚泥の減容化に有効である。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の実施例１の排水処理装置における余剰汚泥の処理を示す工程図
【図２】本発明の実施例２の排水処理装置における余剰汚泥の処理を示す工程図
【図３】本発明の実施例３の排水処理装置における余剰汚泥の処理を示す工程図
【図４】本発明の実施例４の排水処理装置における余剰汚泥の処理を示す工程図
【図５】本発明の実施例５の排水処理装置における余剰汚泥の処理を示す工程図
【図６】本発明の実施例６の排水処理装置における余剰汚泥の処理を示す工程図
【図７】従来の実施例の排水処理工程における余剰汚泥の処理を示す工程図
【符号の説明】
【００６１】
１    有機性排水
２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ    生物処理槽
３    分離膜
４    処理水
５    余剰汚泥
６、６Ａ、６Ｂ    供給タンク
７    超音波装置
８    アルカリ剤
９    基質化汚泥
１０    沈殿槽
１１    担体
１２    返送汚泥
１３    第二生物処理槽
１４    膜透過水
【図１】
2008132493.tif 000003
【図２】
2008132493.tif 000004
【図３】
2008132493.tif 000005
【図４】
2008132493.tif 000006
【図５】
2008132493.tif 000007
【図６】
2008132493.tif 000008
【図７】
2008132493.tif 000009