(57)【要約】【課題】汚泥返流水に含有するＣＯＤ、アンモニア性窒素等を除去して蓄積を防止し、水処理系への負荷の増大や処理水質の低下を抑制するための処理方法を提供する。【解決手段】水処理系で発生した汚泥を処理する汚泥処理系から前記水処理系へ返送される汚泥返流水中の有機物及び窒素を生物学的に処理するに際し、前記水処理系の最初沈殿池１で分離された生汚泥１１から生ずる汚泥濃縮分離液１７が流入する処理槽１０と、前記水処理系の最終沈殿池３で分離された余剰汚泥１２を消化して得られる脱水ろ液１８が流入する処理槽９とを別個に設けて処理することを特徴とする汚泥返流水の処理方法。【選択図】　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
水処理系で発生した汚泥を処理する汚泥処理系から前記水処理系へ返送される汚泥返流水中の有機物及び窒素を生物学的に処理するに際し、前記水処理系の最初沈殿池で分離された生汚泥から生ずる汚泥濃縮分離液が流入する処理槽と、前記水処理系の最終沈殿池で分離された余剰汚泥を消化して得られる脱水ろ液が流入する処理槽とを別個に設けて処理することを特徴とする汚泥返流水の処理方法。
【請求項２】
汚泥濃縮分離液が流入する処理槽において脱窒工程による処理が行われ、かつ脱水ろ液が流入する処理槽から流出する処理水の一部を、前記の汚泥濃縮分離液が流入する処理槽へ導入する請求項１記載の汚泥返流水の処理方法。
【請求項３】
汚泥濃縮分離液が流入する処理槽から流出する処理水の全量を、脱水ろ液が流入する処理槽へ導入する請求項２記載の汚泥返流水の処理方法。
【請求項４】
汚泥濃縮分離液が流入する処理槽および／または脱水ろ液が流入する処理槽における処理工程で生物付着担体を用いる請求項１ないし３のいずれかに記載の汚泥返流水の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、下水処理場から発生する初沈汚泥や消化汚泥等の汚泥を濃縮処理または脱水処理する際に発生する汚泥処理系の返流水の処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の下水処理においては、下水処理場から発生する多量の有機性汚泥は、濃縮、消化、脱水等の各工程を経て処理されるが、これらの各処理工程中に発生する分離水いわゆる汚泥返流水は、通常最初沈殿池等の水処理系に返送される。汚泥返流水中にはＣＯＤ、アンモニア性窒素、リン酸態リン等の成分が高濃度に含有しており、このため、汚泥返流水にともなう負荷が、水処理系の負荷量を増大させ、処理水質の低下を招く原因となっている。
【０００３】
汚泥返流水の処理として、リン酸態リンの除去に関しては、造粒脱リン法がすでに実用化されている（例えば、特許文献１参照。）。この造粒脱リン法は、アンモニア性窒素を多量に含有したし尿、産業排水などからリンを効率よく除去する技術であり、水中のリンをマグネシウムの添加によってリン酸マグネシウムアンモニウム粒子として結晶化させ、固液分離するものである。
【０００４】
また、アンモニア性窒素の処理は、生物学的方法でアンモニア性窒素を硝酸性窒素に硝化した後、脱窒のＢＯＤ源として最初沈殿池で沈降分離された生汚泥を用い、硝酸性窒素を窒素ガスに変換して液中から除去する生物学的脱窒方法が知られている（例えば、特許文献２〜４参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特公平７−１２４７７号公報
【特許文献２】
特開平１１−１０４６９３号公報
【特許文献３】
特開２００１−２０５３００号公報
【特許文献４】
特開２００２−０６６５９１号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した方法により汚泥返流水から、効率的にアンモニア性窒素及びリン酸態リンを除去することが可能であるが、特に閉鎖性水域への水質改善を目的とした水質規制の強化にともない、ＣＯＤ成分についても効率的に除去することが望まれている。
また、生汚泥から生じる汚泥濃縮分離液と、余剰汚泥を消化して得られる消化汚泥から生じる脱水ろ液とを混合し、好気的にＣＯＤ酸化、硝化処理を行っても、ＣＯＤ処理ではＣＯＤＣｒ値が減少するに従って、ＣＯＤＭｎ値が増加するといった傾向を示し、分解の難しい分子量の大きな成分が、小さく寸断され中間代謝物として残る形となった。
【０００７】
本発明は、汚泥返流水に含有するＣＯＤ、アンモニア性窒素等を除去して蓄積を防止し、水処理系への負荷の増大や処理水質の低下を抑制するための処理方法を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究した結果、生汚泥から生ずる汚泥濃縮分離液と余剰汚泥を消化して得られる脱水ろ液とを別個に処理することにより有機物および窒素を高い除去率で除去できることを見出し、本発明に到達した。
【０００９】
すなわち、本発明は、水処理系で発生した汚泥を処理する汚泥処理系から前記水処理系へ返送される汚泥返流水中の有機物及び窒素を生物学的に処理するに際し、前記水処理系の最初沈殿池で分離された生汚泥から生ずる汚泥濃縮分離液が流入する処理槽（以下、汚泥濃縮分離液処理槽という。）と、前記水処理系の最終沈殿池で分離された余剰汚泥を消化して得られる脱水ろ液が流入する処理槽（以下、脱水ろ液処理槽という。）とを別個に設けて処理することを特徴とする汚泥返流水の処理方法を要旨とするものである。
本発明においては、好ましくは、汚泥濃縮分離液処理槽において脱窒工程による処理が行われ、かつ脱水ろ液処理槽から流出する処理水の一部を、前記の汚泥濃縮分離液処理槽へ導入するものであり、さらにその際、汚泥濃縮分離液処理槽から流出する処理水の全量を脱水ろ液処理槽へ導入するものである。
また本発明においては、汚泥濃縮分離液処理槽および／または脱水ろ液処理槽における処理工程ではＳＲＴが１０日以上になる生物処理が好ましく、また生物付着担体を用いる処理、膜処理が行われることが好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。
図１に示した水処理系および汚泥処理系を備えた下水処理場での処理フローの一例を参照しながら説明する。流入下水は、水処理系の最初沈殿池１で夾雑物など比重の重いものを沈殿除去された後、生物反応槽２に導入されて有機物、窒素、リンなどが除去され、最終沈殿池３にて活性汚泥を沈殿分離した後に処理水として放流される。
【００１１】
一方、最初沈殿池１で沈殿した生汚泥１１や、最終沈殿池３にて沈殿した余剰汚泥１２は、汚泥処理系に導入し処理される。ここで発生した生汚泥１１は、重力濃縮槽５に導かれて濃縮生汚泥１５とされ、一方、余剰汚泥１２は加圧浮上濃縮槽４などの機械濃縮槽で濃縮され濃縮余剰汚泥１４とされる。そして、濃縮生汚泥１５と濃縮余剰汚泥１４の全量または一部が消化槽６に導かれ嫌気性消化されて減容化される。消化槽６から排出される消化汚泥１６は、脱水機７に導かれ脱水汚泥８と脱水ろ液１８とに分離される。
【００１２】
汚泥処理系で処理され発生する汚泥濃縮分離液１７、加圧浮上分離水１３および脱水ろ液１８は、汚泥返流水として最終的には最初沈殿池１などの水処理系へ返送されることになる。これら水処理系へ返送されるもののうち汚泥濃縮分離液１７には、ＣＯＤ、ＢＯＤ成分の有機物が高濃度に含まれ、一方、脱水ろ液１８には、嫌気性消化などの汚泥処理によって汚泥からアンモニア性窒素やリン酸態リンが移行している。そのため、これら汚泥返流水を最初沈殿池１などの水処理系へ返送する前に何らかの処理を行うことが必要となる。
【００１３】
本発明は、汚泥濃縮分離液１７を処理するための汚泥濃縮分離液処理槽１０と、脱水ろ液１８を処理するための脱水ろ液処理槽９とを別個に設けて処理することに特徴を有するものである。
【００１４】
汚泥濃縮分離液処理槽１０では、通常、汚泥濃縮分離液１７を好気状態で汚泥滞留時間（ＳＲＴ）が１０日以上の生物処理方法により、主にＣＯＤ成分等の有機物の除去が行われる。
一方、脱水ろ液処理槽９では、通常、脱水ろ液１８を好気状態で生物処理を実施し、アンモニア性窒素の硝化及びＣＯＤ成分の処理を行う。また、脱水ろ液１８を脱水ろ液処理槽９に流入する前に、造粒脱リン法により、リンと一部のアンモニア性窒素を回収することもできる。
それぞれの処理水１９，２０は、返流水として最初沈殿池１の前に返送されることになる。
【００１５】
通常、ＣＯＤ処理、硝化処理は好気条件で行われるが、硝化工程でのアルカリ度の消費を補うためには、アルカリ剤の注入が必要となり、ランニングコストがかかる。もう１つアルカリ度を上げる方法として、脱窒工程を取り入れ、生物反応によって生じるアルカリ度を用いる手段が考えられる。脱窒反応は、酸化態窒素を電子受容体として、有機物を酸化させるものであり、好気酸化と同程度の分解が期待できる。脱窒反応の導入は水槽を複数に分けるという煩わしさもあるが、ＣＯＤの分解と窒素除去およびアルカリ度の補給と多くのメリットがある。
【００１６】
図２および図３は、上記のことを考慮に入れた本発明の他の実施形態を示す処理フロー図である。図２に示した汚泥返流水の処理方法においては、汚泥濃縮分離液処理槽１０及び脱水ろ液処理槽９で、各々別個に流入する汚泥濃縮分離液１７及び脱水ろ液１８を処理するのであるが、汚泥濃縮分離液処理槽１０では無酸素条件下で脱窒工程による処理が行われ、さらに脱水ろ液処理槽９で処理されたものの一部を汚泥濃縮分離液処理槽１０に導入する方法である。脱水ろ液処理槽９から汚泥濃縮分離液処理槽１０へ導入する処理水２１の量としては、汚泥濃縮分離液１７のＣＯＤ負荷量、および脱水ろ液の窒素負荷量にも関係するが、脱水ろ液１８の水量に対し１０〜５０％程度が好ましいが、それに限定されるものではない。
この方法によれば、汚泥濃縮分離液１７の持つＢＯＤ、ＣＯＤ成分を単に好気分解するのではなく、それらの有効利用を考え、脱水ろ液１８の窒素除去に用いることができる。
【００１７】
また、図３に示す汚泥処理系では、図２に示した処理方法に加え、さらに汚泥濃縮分離液処理槽１０で処理されたものの全量を脱水ろ液処理槽９に戻すことを行う方法である。すなわち、汚泥濃縮分離液処理槽１０と脱水ろ液処理槽９との間を循環する流路を設けて処理を行う方法である。
この方法によれば、脱水ろ液１８の硝化の際に必要となるアルカリ度を、汚泥濃縮分離液１７による脱窒反応によって補給することができるようになると共に、脱窒工程で除去しきれなかったＣＯＤを脱水ろ液処理槽９で仕上げ処理を行うことができる。
【００１８】
本発明における担体として、公知の各種の担体を使用することができるが、ゲル状担体、プラスチック担体および繊維担体から選ばれた１種類の担体、あるいはこれらの担体の２種類以上を組み合わせた担体を使用することができる。担体の充填率は、処理効率と担体の流動性の点から、槽容積の５％以上、４０％以下であることが好ましく、さらには、１０％以上、３０％以下であることがより好ましい。
【００１９】
以下、実施例により、本発明を詳細に説明する。
実施例１
図１に示したフローに従って処理を行った。担体は、大きさ８ｍｍ、見かけ比重１．０５、空隙率８５％のポリエステル製繊維担体を用いた。
汚泥濃縮分離液処理槽１０として、２Ｌのメスシリンダーに担体を２０％充填し、汚泥濃縮分離液１７を１Ｌ／日で供給した。また、脱水ろ液処理槽９として１０Ｌの容器に担体を２０％充填し、脱水ろ液１８を１０Ｌ／日で供給した。各水槽の底部に散気装置を設け空気で曝気して、好気条件とした。
汚泥濃縮分離液処理槽１０での処理前後の水質を表１に、また、脱水ろ液処理槽９での処理前後の水質を表２に示した。
【００２０】
【表１】
2004097903.tif 000002
【００２１】
【表２】
2004097903.tif 000003
【００２２】
各原水および処理水を水量平均した結果を表３に示す。
【表３】
2004097903.tif 000004
【００２３】
汚泥濃縮分離液１７、脱水ろ液１８共に好気処理を行う本実施例では、汚泥濃縮分離液１７のＣＯＤ処理は、ＣＯＤＭｎにおいて８０％以上の除去率が得られた。また、脱水ろ液１８の硝化、ＣＯＤ処理については、ほぼ１００％の硝化率と、７０％のＣＯＤＭｎ除去率となった。
【００２４】
実施例２
図２に示したフローに従って処理を行った。担体は実施例１と同じ大きさ８ｍｍ、見かけ比重１．０５、空隙率８５％のポリエステル製繊維担体を用いた。
汚泥濃縮分離液１７のＣＯＤ処理に脱水ろ液からの硝化液２１を導入した脱窒反応とし、２Ｌのメスシリンダーに担体を２０％充填し、汚泥濃縮分離液１７を１Ｌ／日、脱水ろ液の硝化液２１を３Ｌ／日で供給した。また、脱水ろ液処理槽９として１０Ｌの容器に担体を２０％充填し、脱水ろ液１８を１０Ｌ／日で供給した。各水槽の底部に散気装置を設け、汚泥濃縮分離液処理槽１０は窒素ガスで、また脱水ろ液処理槽９は空気で曝気を行った。
汚泥濃縮分離液処理槽１０での処理前後の水質を表４に、また、脱水ろ液処理槽９での処理前後の水質を表５に示した。汚泥濃縮分離液１７、脱水ろ液１８の性状は実施例１と同様であり、ここでの汚泥濃縮分離液処理槽１０への原水は、汚泥濃縮分離液１７と硝化後の脱水ろ液２１の水量平均となる。
【００２５】
【表４】
2004097903.tif 000005
【００２６】
【表５】
2004097903.tif 000006
【００２７】
各原水および処理水を水量平均した結果を表６に示す。
【表６】
2004097903.tif 000007
【００２８】
脱窒工程（汚泥濃縮分離液処理槽１０）で２５０ｍｇ／Ｌあった酸化態窒素（ＮＯ２−Ｎ＋ＮＯ３−Ｎ）が処理水ではほとんどゼロとなった。それに伴いＣＯＤも６０％以上除去された。処理水に酸化態窒素がなくなり、ＣＯＤ処理が進まなくなって、実施例１よりＣＯＤ除去率が若干低下する結果となった。脱水ろ液処理槽９の硝化、ＣＯＤ処理は実施例１表２と同程度を維持した。
【００２９】
実施例３
図３に示したフローに従って処理を行った。担体は実施例１、２と同じ大きさ８ｍｍ、見かけ比重１．０５、空隙率８５％のポリエステル製繊維担体を用いた。
実施例２と同様に、汚泥濃縮分離液１７のＣＯＤ処理に、脱水ろ液からの硝化液２１を導入した脱窒反応とし、２Ｌのメスシリンダーに担体を２０％充填し、汚泥濃縮分離液を１Ｌ／日、脱水ろ液の硝化液２１を３Ｌ／日で供給した。また、脱水ろ液１８の硝化、ＣＯＤ処理は、脱水ろ液処理槽９として１０Ｌの容器に担体を２０％充填し、脱水ろ液１８を１０Ｌ／日で供給し、さらに、汚泥濃縮分離液処理槽１０からの上記汚泥濃縮分離液処理水２０を脱水ろ液処理槽９に全量返送させた。
汚泥濃縮分離液処理槽１０での処理前後の水質を表７に、また、脱水ろ液処理槽９での処理前後の水質を表８に示した。汚泥濃縮分離液１７、脱水ろ液１８の性状は実施例１と同様であり、ここでの汚泥濃縮分離液処理槽１０への原水は、汚泥濃縮分離液１７と硝化後の脱水ろ液２１の水量平均となる。また、汚泥濃縮分離液処理槽１０の処理水２０を全量脱水ろ液処理槽９に返送したため、脱水ろ液処理槽９の原水も脱水ろ液１８と汚泥濃縮分離液処理水２０の水量平均となる。
【００３０】
【表７】
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【００３１】
【表８】
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【００３２】
各原水および処理水を水量平均した結果を表９に示す。
【表９】
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【００３３】
実施例３は、実施例２で実施例１より若干悪くなったＣＯＤ処理性能を、脱窒工程の処理水２０を硝化槽（脱水ろ液処理水槽）９に持ち込むことで精度を上げるシステムである。その結果、脱水ろ液１８と汚泥濃縮分離液１７の水量平均である処理水がＣＯＤＣｒで３１３ｍｇ／Ｌであったものが、９５ｍｇ／Ｌまで、ＣＯＤＭｎで６７ｍｇ／Ｌであったものが、１７ｍｇ／Ｌまで低下した。
【００３４】
比較例１
図４に示したフローに従い、汚泥濃縮分離液１７と脱水ろ液１８を混合し、単一槽２２で好気的にＣＯＤ処理、硝化を行った。汚泥濃縮分離液１．７Ｌ／日、脱水ろ液８．３Ｌ／日で、１０Ｌの反応槽２２に供給した。反応槽２２には担体を２０％充填し、空気を底部から散気した。
その結果を表１０に示す。
【００３５】
【表１０】
2004097903.tif 000011
【００３６】
ＣＯＤＣｒは若干処理されたが、ＣＯＤＭｎが逆に増加するなどの結果となった。より分解の難しい高分子の物質が、細かく寸断された結果、ＣＯＤＭｎでも測定できる中間代謝物として残ってしまったためであると考えられる。
【００３７】
【発明の効果】
本発明によれば、汚泥濃縮分離液のＣＯＤ処理に脱水ろ液の硝化液の脱窒反応を利用することで、窒素除去を兼ねたＣＯＤ処理が可能となった。さらに、汚泥濃縮分離液処理水を全量脱水ろ液処理槽へ流入させることにより、再度好気処理することで、ＣＯＤ処理性能を下水の放流水並に低減することが可能となった。処理水に残留するＮＯｘ−Ｎは、水処理系の最初沈殿池へ戻すことで、最初沈殿池や水処理系の脱窒槽にて速やかに脱窒される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における処理工程のフローを示す概略図である。
【図２】本発明における処理工程の他のフローを示す概略図である。
【図３】本発明における処理工程の他のフローを示す概略図である。
【図４】従来の技術における処理工程のフローを示す概略図である。
【符号の説明】
１　　最初沈殿池
２　　生物反応槽
３　　最終沈殿池
４　　加圧浮上濃縮槽
５　　重力濃縮槽
６　　消化槽
７　　脱水機
８　　脱水汚泥
９　　脱水ろ液処理槽
１０　汚泥濃縮分離液処理槽
１１　生汚泥
１２　余剰汚泥
１３　加圧浮上分離水
１４　濃縮余剰汚泥
１５　濃縮生汚泥
１６　消化汚泥
１７　汚泥濃縮分離液
１８　脱水ろ液
１９、２１　脱水ろ液処理水
２０　汚泥濃縮分離液処理水
２１　循環水
２２　処理槽
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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