(57)【要約】【課題】有機性廃水処理における生物処理により発生した余剰汚泥をアルカリ処理によって溶解する際、難分解性物質の生成を抑制し、アルカリ処理後の処理汚泥が生物処理によって溶解し易く変質させる余剰汚泥減量化方法及び余剰汚泥減量化装置を提供することを目的としている。【解決手段】余剰汚泥をアルカリ性薬品と混合させて汚泥を処理する汚泥処理槽１４と、汚泥処理槽１４から引き抜かれた処理汚泥を可溶化成分と未可溶化成分とに分離する固液分離槽１８と、未可溶化成分を汚泥処理槽１４に返送する未可溶化成分返送管１９と、可溶化成分を有機物が減少された濾過液と有機物が濃縮された濃縮可溶化成分とに分離する濾過槽２１と、濾過液を前記汚泥処理槽に返送する濾過液返送管２２と、濃縮可溶化成分を生物処理工程に返送する可溶化成分返送管２５と、を備えたものである。【選択図】図１
2008264650.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機性廃水の生物処理工程で生成された余剰汚泥をアルカリ性薬品と混合し、溶解する汚泥処理工程と、
前記汚泥処理工程から引き抜かれた処理汚泥を可溶化成分と未可溶化成分とに分離する固液分離工程と、
前記未可溶化成分を前記汚泥処理工程に返送する未可溶化成分返送工程と、
前記可溶化成分を有機物が減少された濾過液と有機物が濃縮された濃縮可溶化成分とに分離する濾過工程と、
前記濾過液を前記汚泥処理工程に返送する濾過液返送工程と、
前記濃縮可溶化成分を前記生物処理工程に返送する可溶化成分返送工程と、
を含むことを特徴とする余剰汚泥減量化方法。
【請求項２】
有機性廃水の生物処理工程で生成された余剰汚泥を収容し、アルカリ性薬品供給装置を有し、前記余剰汚泥をアルカリ性薬品と混合させて汚泥を処理する汚泥処理槽と、
前記汚泥処理槽から引き抜かれた処理汚泥を可溶化成分と未可溶化成分とに分離する固液分離槽と、
前記未可溶化成分を前記汚泥処理槽に返送する未可溶化成分返送管と、
前記可溶化成分を有機物が減少された濾過液と有機物が濃縮された濃縮可溶化成分とに分離する濾過槽と、
前記濾過液を前記汚泥処理槽に返送する濾過液返送管と、
前記濃縮可溶化成分を前記生物処理工程に返送する可溶化成分返送管と、
を備えたことを特徴とする余剰汚泥減量化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、下水処理における生物処理の際に発生する余剰汚泥を減量する余剰汚泥減量化方法及び余剰汚泥減量化装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
下水や産業廃水などの有機性廃水の処理は、微生物を用いた生物処理槽により処理される。この生物処理槽で発生した活性汚泥を沈殿池で分離した後、可溶化成分は再び生物処理槽に戻され処理される。しかし、生物処理において増殖した微生物などの活性汚泥、所謂余剰汚泥が生成される。この余剰汚泥は廃水処理系の外に取り出され、産業廃棄物となる。この余剰汚泥の処分が問題となっている。そこで、生物処理時に発生するこの余剰汚泥を削減する方法として取り出した余剰汚泥を一部可溶化して、再度生物処理槽に返送する方法が試みられている。余剰汚泥を可溶化する方法として、余剰汚泥に含まれる微生物の細胞壁を機械的に破砕する物理的処理と酸やアルカリによる化学的処理、あるいはこれらを組み合わせた処理方法が採用されている。
特許文献１では、物理的処理としての汚泥分散方法（例えば超音波）と化学的処理としてのアルカリ添加による方法を組み合わせるとともに、処理した汚泥を可溶化成分と未可溶化成分に固液分離し、未可溶化成分を循環させて汚泥溶解することで、余剰汚泥の溶解率を５０％に高めている。
【特許文献１】特開２００５−４６６９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、このような従来のアルカリを用いる余剰汚泥の減量化方法にあっては、余剰汚泥の溶解率を高めるために、アルカリ性薬品をｐＨが１１〜１３となるように加える必要がある。この場合、余剰汚泥の溶解に関与しないアルカリが汚泥処理溶液中に多数残留することとなる。その結果、一旦溶解した余剰汚泥が再びアルカリと反応して難分解性物質が生成され、それが汚泥表面に付着することで汚泥の溶解率の向上を妨げるという問題があった。また、この難分解性物質の生成を抑制するためアルカリ性薬品の添加量を減らして、ｐＨを１０以下にすると、余剰汚泥の溶解率が１０％以下と大幅に低下するという問題があった。さらに、難分解性物質が付着した処理汚泥を生物処理槽に戻すと、難分解性物質が微生物による汚泥分解作用を阻害するため、全体として余剰汚泥の量が低減されないという問題もあった。
【０００４】
この発明は、上記のようなアルカリ性薬品による余剰汚泥の溶解の問題を解決するためになされたものであり、余剰汚泥の溶解率を低下させることなく難分解性物質の生成を抑制することにより、アルカリ処理によって溶解されなかった処理汚泥を生物処理で分解され易いように変質させて余剰汚泥の量を減らす余剰汚泥減量化方法及び余剰汚泥減量化装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、この発明に係る余剰汚泥減量化方法においては、有機性廃水の生物処理工程で発生した余剰汚泥をアルカリ性薬品と混合し、溶解する汚泥処理工程と、汚泥処理工程から引き抜かれた処理汚泥を可溶化成分と未可溶化成分とに分離する固液分離工程と、未可溶化成分を汚泥処理工程に返送する未可溶化成分返送工程と、可溶化成分を有機物が減少された濾過液と有機物が濃縮された濃縮可溶化成分とに分離する濾過工程と、濾過液を汚泥処理工程に返送する濾過液返送工程と、濃縮可溶化成分を生物処理工程に返送する可溶化成分返送工程と、を含むものである。この課題解決手段によれば、余剰汚泥を生物処理し易い有機物溶液に変質させるので余剰汚泥量を削減できる。
【０００６】
また、この発明に係る余剰汚泥減量化装置においては、有機性廃水の生物処理工程で生成された余剰汚泥を収容し、アルカリ性薬品供給装置を有し、余剰汚泥をアルカリ性薬品と混合させて汚泥を処理する汚泥処理槽と、汚泥処理槽から引き抜かれた処理汚泥を可溶化成分と未可溶化成分とに分離する固液分離槽と、未可溶化成分を汚泥処理槽に返送する未可溶化成分返送管と、可溶化成分を有機物が減少された濾過液と有機物が濃縮された濃縮可溶化成分とに分離する濾過槽と、濾過液を前記汚泥処理槽に返送する濾過液返送管と、濃縮可溶化成分を生物処理工程に返送する可溶化成分返送管と、を備えたものである。この課題解決手段によれば、余剰汚泥を生物処理し易い有機物溶液に変質させるので余剰汚泥量を削減できる。
【発明の効果】
【０００７】
この発明の余剰汚泥減量化方法及び余剰汚泥減量化装置によれば、余剰汚泥をアルカリ性薬品により有機物を溶解させた処理汚泥を固液分離槽で可溶化成分と未可溶化成分とに分離し、固液分離により分離された未可溶化成分および可溶成分を濾過した濾過液を汚泥処理槽に戻すことにより、難分解性物質の生成を抑制し、かつ、汚泥溶液の有機物濃度を飽和濃度より低くすることができるので、アルカリ性薬品の添加量を減らしても従来のアルカリ処理法と同等の汚泥溶解率を維持しつつ、最終的な余剰汚泥の量を削減できる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態に係る余剰汚泥減量装置の構成と動作について、図を参照しながら説明する。
【０００９】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る余剰汚泥減量化装置を組み込んだ有機性廃水の廃水処理システム全体を示す構成図である。
図１に示すように、下水の有機性廃液の廃水処理システム１では、最初汚泥沈殿槽２には、廃水導入管３、薬剤供給装置４が取り付けられており、連結管５により生物処理槽６に繋がっており、さらに生物処理槽６は送出管７を介して生物沈殿槽８に繋がっており、生物沈殿槽８には処理水排出管９と汚泥引抜管１０が取り付けられており、汚泥引抜管１０には、分配器１１が取り付けられ、一方は、汚泥返送管１２により連結管５に、他方は、余剰汚泥減量化装置１３に接続されている。
【００１０】
余剰汚泥減量化装置１３では、汚泥処理槽１４には、アルカリ性薬品供給装置１５と攪拌機１６が取り付けられ、処理汚泥配送管１７で固液分離槽１８と連結され、固液分離槽１８は未可溶成分返送管１９で汚泥処理槽１４に繋がっている。さらに、固液分離槽１８は可溶化成分配送管２０で濾過槽２１とも繋がっており、濾過槽２１は濾過液返送管２２により汚泥処理槽１４と、濃縮可溶化成分配送管２３により濃縮可溶化成分貯留槽２４に、濃縮可溶化成分貯留槽２４は連結管５とそれぞれ繋がっている。
【００１１】
なお、返送管や配送管には、それぞれポンプが適宜取り付けられているがここでは図示しない。
【００１２】
次に、有機性廃液の廃水処理システムの動作について説明する。最初汚泥沈殿槽２に、廃水導入管３から導入された有機性廃液は、薬剤供給装置４から投入される凝集剤などと混合され、予め無機物や混入物が沈殿、除去される。次に有機性廃水は連結管５を通して生物処理槽６に送られ、微生物により有機物が分解され、微生物処理された処理廃液は、送出管７にて生物沈殿槽８に送られる。生物沈殿槽８で増殖した微生物を含む有機物の汚泥は沈殿され、上澄液の処理水は処理水排出管９から廃水処理システム１系外に放流される。生物沈殿槽８で沈殿された汚泥は汚泥引抜管１０で引き抜かれ、汚泥の内、必要な量が分配器１１で引き抜き、汚泥返送管１２で連結管５に戻され、生物処理槽６にて再度微生物が利用される。汚泥の残りは、本発明による余剰汚泥減量化装置１３にて処理し、減量化を図る。
【００１３】
生物沈殿槽８から取り出された残りの汚泥は余剰汚泥として汚泥引抜管１０から汚泥処理槽１４に入れられ、アルカリ性薬品供給装置１５から供給されたアルカリ性薬品と混合され、攪拌機１６で攪拌されて微生物が分解、溶解される。化学処理された溶解液は引き抜かれて処理汚泥配送管１７にて固液分離槽１８に送られ、有機物を含む溶解液は可溶化成分と未可溶化成分に分離され、未可溶成分はそのままでは微生物では分解処理されないので、未可溶化成分返送管１９を通して汚泥処理槽１４に返送され、再度、化学処理により可溶化処理される。ここで、可溶化成分とはアルカリ性薬品処理によって汚泥の粒径が１μｍ以下になったものであり、未可溶化成分とは１μｍ以上の粒径の汚泥を意味する。一方、固液分離槽１８で分離された可溶化成分は可溶化成分配送管２０を通って、濾過槽２１に送られ、有機物が減少された濾過液と有機物が濃縮された濃縮可溶成分に分離され、有機物が減らされた濾過液は濾過液返送管２２を通して、汚泥処理槽１４に戻される。濾過槽２１では、分画分子量２０，０００以上の分子を分離し、濾過液中の有機物濃度を溶解液の３０〜５０％以下に減少させる。これにより、汚泥処理槽１４内の有機物濃度を飽和濃度以下に抑えることができ、アルカリ性薬品の添加量を下げて、ｐＨ８〜１０としても余剰汚泥の分解を促進させることができる。微生物処理が可能な有機物に処理された濃縮可溶化成分は、濃縮可溶化成分配送管２３を通して、濃縮可溶化成分貯留槽２４に一旦貯えられた後、可溶化成分返送管２５、連結管５を通して、生物処理槽６に送られ、微生物処理される。
【００１４】
汚泥処理槽でアルカリ性薬品によって汚泥を溶解するとその汚泥の溶解液中に溶解した有機物濃度が上昇する。この有機物濃度が飽和濃度に達すると、汚泥から溶出する有機物量と汚泥溶液から汚泥表面に析出する有機物の量が平衡状態になるため、汚泥の溶解が生じなくなる。この飽和濃度は、汚泥濃度、アルカリ濃度および汚泥溶液の温度によって決定される。しかしながら、汚泥の溶解率を上げるためアルカリ濃度を飽和濃度に近くまで上げると、一旦溶解された有機物の表面にさらにアルカリ性薬品との反応によって生物処理では分解処理されない難分解性物質が生成される。この難分解性物質の生成を抑制するためアルカリ濃度を下げると、飽和濃度も下がるため汚泥の溶解率自体も減少してしまう。
【００１５】
本発明によれば、溶解した有機物を汚泥溶液から除去するとともに有機物が減らされた濾過液を汚泥処理槽に返送することにより汚泥溶液の有機物濃度を飽和濃度より低く保つことができる。これにより、アルカリ性薬品の添加量を下げて、ｐＨ８〜１０としても汚泥溶解率を約５０％に維持した状態で、難分解性物質が少なく生物処理し易い有機物の形にした濃縮可溶化成分として生物処理槽に戻しているため、最終的な余剰汚泥の量を減量することが可能となる。
【００１６】
実施例として、アルカリ性薬品の使用量低減と溶解率向上について検討した汚泥溶解促進実験の結果を図２に示す。図２において、ＳＳ濃度が１０，０００ｍｇ／Ｌの下水汚泥にアルカリ性薬品として５０ｍｇＮａＯＨ／ｇ−ＳＳの割合で添加した後の溶解率である。有機物除去なしは、単にアルカリ性薬品を添加して汚泥を攪拌しただけの結果である。有機物除去ありは、アルカリ性薬品の添加量を１／６にして溶解させた後、遠心分離によって汚泥の溶解液を可溶化成分と未可溶化成分に分けて溶解液を取出し、代わりに等量の水を入れてから再度１／６のアルカリ性薬品を添加するという操作を６回繰り返したものである。単にアルカリ性薬品を添加した場合は、ｐＨが１０で汚泥溶解率は６％であったが、溶解した有機物を除去しながらアルカリ性薬品を添加するとｐＨ１０でも汚泥溶解率は５０％になった。この結果から、溶解した有機物を除去することによりアルカリ性薬品の添加量を下げても汚泥の溶解率を高められることがわかった。ここで、ＳＳの定義は、水中に懸濁している浮遊物質（ＳＳ：Ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ  Ｓｏｌｉｄｓ）は、孔径１μｍのガラス繊維濾紙を用いて試料の一定量を濾過し、加熱乾燥してガラス繊維濾紙上に残留した物質の重量を測定したものである。
【００１７】
なお、固液分離槽１８としては、例えば、ガラス繊維濾紙やセルロース濾紙による濾過法が使用できる。固液分離槽１８における分離性能としては、０．１μｍ以上の未可溶成分を除去できるものであればよいが、未可溶成分による分離性能低下を防ぐために定期的な洗浄が必要なことを考えれば、分離性能は１μｍ以上の未可溶成分を除去できるものであればよく、本発明では、１μｍ以下としている。濾過槽２２としては、例えば、多孔性高分子膜を利用した限外濾過膜が使用できる。この限外濾過膜では、分画分子量２０，０００以上の分子を分離することができればよい。
【００１８】
なお、固液分離槽として、上述した膜分離装置の他、重力による沈殿や遠心分離機を使用してもよい。
【００１９】
また、上記実施の形態１では、濃縮可溶化成分貯留槽２６を設ける場合について説明したが、濃縮可溶化成分貯留槽２６を省略して、直接連結管５に接続してもよい。
【００２０】
また、汚泥処理槽１４に溶解液のアルカリ濃度調整を行なうために水を供給する設備を備えてもよい。
【００２１】
このように、実施の形態１に係る余剰汚泥減量化装置によれば、固液分離槽１８で、アルカリ処理によって汚泥が溶解された溶解液を可溶化成分と未可溶化成分に分離し、未可溶化成分を再び汚泥処理槽１４に戻してアルカリ性薬品で処理することにより、未可溶化成分を再度、溶解させる。また、可溶化成分を濾過槽２１で濾過することにより、有機物濃度を減少させた溶解液と有機物を濃縮された溶解液とに分離させる。この有機物濃度が減少された溶解液を汚泥処理槽１４に戻し、汚泥処理槽１４のアルカリ濃度を減少させるとともに、生物処理し易い有機物が濃縮された濃縮可溶化成分の溶液を、再度、生物処理槽６で処理させる。これにより、難分解性物質の生成を抑制し、余剰汚泥の最終的な減量を図ることができる。さらに、アルカリ性薬品の使用量も削減できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】実施の形態１に係る余剰汚泥減量化装置を組み込んだ有機性廃水の廃水処理システム全体を示す構成図である。
【図２】アルカリ性薬品の使用量低減と溶解率向上について汚泥溶解促進実験結果を示す図である。
【符号の説明】
【００２３】
１  廃水処理システム
５  連結管
６  生物処理槽
８  生物沈殿槽
１０  汚泥引抜管
１３  余剰汚泥減量化装置
１４  汚泥処理槽
１５  アルカリ性薬品供給装置
１７  処理汚泥配送管
１８  固液分離槽
１９  未可溶化成分返送管
２０  可溶化成分配送管
２１  濾過槽
２２  濾過液返送管
２３  濃縮可溶化成分配送管
２４  濃縮可溶化成分貯留槽
２５  可溶化成分返送管。
【図１】
2008264650.tif 000003
【図２】
2008264650.tif 000004