(57)【要約】【課題】好気性生物処理装置への負荷を低減することができ、また、可溶化処理工程に供給する汚泥の濃度を好ましい濃度に高めて供給することができ、設備をコンパクト化することができると共に、余剰汚泥の排出量を削減又はゼロ化することのできる有機性排水処理方法および装置を提供する。【解決手段】有機性排水の好気性生物処理工程と、好気性生物処理工程の混合液中の汚泥を固液分離する第一固液分離工程および第二固液分離工程と、第一固液分離工程で分離された汚泥を生物処理工程に返送する汚泥返送工程と、第二固液分離工程で分離された汚泥の汚泥濃縮工程と、濃縮された汚泥の可溶化処理工程と、可溶化処理された可溶化液を生物処理工程に返送する可溶化液返送工程を設けたことを特徴とする有機性排水処理方法。【選択図】図１
2004041953.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機性排水を好気性で生物処理する好気性生物処理工程と、該好気性生物処理工程で生物処理された混合液中の汚泥を固液分離する第一固液分離工程および第二固液分離工程と、前記第一固液分離工程で分離された汚泥を返送汚泥として前記好気性生物処理工程に返送する汚泥返送工程と、前記第二固液分離工程で分離された汚泥を濃縮処理する汚泥濃縮工程と、該汚泥濃縮工程で濃縮された汚泥を可溶化処理する可溶化処理工程と、該可溶化処理工程で可溶化処理された可溶化液を前記好気性生物処理工程に返送する可溶化液返送工程を設けたことを特徴とする有機性排水処理方法。
【請求項２】
有機性排水を好気性で生物処理する好気性生物処理装置と、該好気性生物処理装置で生物処理された混合液中の汚泥を固液分離する第一固液分離装置および第二固液分離装置と、前記第一固液分離装置で分離された汚泥を返送汚泥として前記好気性生物処理装置に返送する汚泥返送経路と、前記第二固液分離装置で分離された汚泥を濃縮処理する汚泥濃縮装置と、該汚泥濃縮装置で濃縮された汚泥を可溶化処理する可溶化処理装置と、該可溶化処理装置で可溶化処理された可溶化液を前記好気性生物処理装置に返送する可溶化液返送経路を設けたことを特徴とする有機性排水処理装置。
【請求項３】
第一固液分離装置および第二固液分離装置が汚泥を沈降分離する沈殿槽である請求項２に記載の有機性排水処理装置。
【請求項４】
第一固液分離装置が汚泥を沈降分離する沈殿槽であり、第二固液分離装置が汚泥を膜分離する浸漬分離膜装置である請求項２に記載の有機性排水処理装置。
【請求項５】
可溶化処理装置が分離汚泥に酸素含有気体を吹き込んで好気性雰囲気とし、温度４５〜１００℃の高温条件で好熱性微生物の生物学的作用により好熱性好気生物処理する高温好気性消化槽である請求項２、請求項３又は請求項４に記載の有機性排水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機性排水を生物処理する排水処理方法とその装置に関し、更に詳しくは、有機性排水を好気性処理する工程で発生する余剰汚泥の排出量を削減又はゼロ化することのできる有機性排水処理方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、下水、食品排水、厨房排水又は浄化槽汚泥などの有機性排水を処理する装置としては、活性汚泥処理装置、固定床式生物処理装置又は流動床式処理装置などが用いられている。
【０００３】
前記活性汚泥処理装置にあっては、好気性微生物である汚泥が浮遊する好気性好気性生物処理槽内に有機性排水（以下単に排水という）を供給し、空気で曝気することにより、浮遊汚泥を構成する微生物の生物学的作用で排水中の有機物を酸化分解処理する装置であり、また、固定床式生物処理装置にあっては、処理槽内に生物担体の固定床を設け、空気で曝気することにより微生物を担体の表面に付着増殖させ、付着した微生物の生物学的作用で排水中の有機物を酸化分解処理する装置であり、更に、流動床式処理装置は、好気性生物処理槽内の液中に流動可能に生物担体を充填し、排水を供給して空気で曝気することにより、流動化する生物担体の表面に付着増殖した微生物の生物学的作用で排水中の有機物を酸化分解処理する装置である。
【０００４】
前記好気性生物処理装置では、いずれも有機物を生物学的に分解処理するのに伴い、増殖した微生物が汚泥として大量に発生する。発生した汚泥は沈殿槽などで分離濃縮され、その一部は生物処理工程に循環されるが、残部は余剰汚泥として系外に排出され、余剰汚泥を濃縮、脱水したのち焼却や埋め立てにより処分したり、又は嫌気性消化処理装置と組み合わせて、嫌気性消化により汚泥の減容化を図っている。なお、前記好気性生物処理装置における余剰汚泥発生量は、生物処理工程に導入された排水中の有機物量（ＢＯＤ）の２０〜５０％が発生するといわれている。
【０００５】
更に、発生汚泥をできるだけ減容化する方法として、特表平６−５０９９８６号公報には、中温生物処理槽と好熱性生物処理槽とを組合せ、活性汚泥処理槽などの中温生物処理槽から発生する汚泥を、好熱性生物処理槽により好熱性微生物の生物学的作用で好熱性好気生物処理したのち、中温生物処理槽に返送して好熱性好気生物処理汚泥を排水と共に処理する汚泥の減容化方法が開示されており、また、特許第３０４８８８９号公報には、好気性生物処理槽で生物処理した生物処理液を沈殿槽で固液分離し、沈降分離した汚泥を、好熱性微生物の生物学的作用で可溶化処理し、可溶化液を好気性生物処理槽に返送して処理する汚泥の減容化方法が開示されている。また、特許第２９７３７６１号公報には、好気性生物処理槽の汚泥を抜き出してオゾン処理で酸化分解処理したのち、好気性生物処理槽に返送して処理する汚泥の減容化方法が開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来の余剰汚泥の処分方法で、汚泥を濃縮、脱水したのち焼却又は埋め立て処分する方法にあっては、汚泥の濃縮、脱水後においても含水率が７０〜８０重量％と高いため嵩が大きく、廃棄物業者に処分を依頼する場合には、引き取りコストが高くなり、排水処理全体にかかるコストの多くを占めているのが現状である。また、埋め立て処分においては、産業廃棄物埋立処分場の残余年数が少なくなっており、引き取りコストも年々高騰している。また、焼却処分においては、含水率が高いため燃料消費量が多くなり燃料費が嵩み、更に、排出ガスや焼却灰の処理が必要であり、近年はダイオキシン問題などから焼却処理自体が困難になってきている状況である。
【０００７】
また、嫌気性消化法により減容化処理する方法にあっては、メタン菌などの嫌気性微生物が浮遊する処理槽内に汚泥を供給し、嫌気性微生物の生物学的作用で汚泥中の有機物をメタンガスや炭酸ガスなどに分解処理する方法であり、メタンガスを燃料などに有効活用できる利点はあるが、処理に時間がかかるため、消化槽などの設備が過大となり、また、最終的に発生する汚泥量も多く、その処分が必要となるため、前記焼却や埋め立て処分などにおける問題点を解決することができない。
【０００８】
また、特許第２９７３７６１号公報に開示された方法では、オゾン製造装置の設備費が高価であり、また、オゾン含有ガス中の酸素が有効に利用されていないため、設備費や運転経費が嵩む問題があり、特表平６−５０９９８６号公報に開示された汚泥の減容化方法では、複数のサイクル運転で処理するため、処理工程が複雑となるとともに、処理時間がかかる問題がある。
【０００９】
更に、特表平６−５０９９８６号公報および特許第３０４８８８９号公報などに開示された汚泥の減容化方法においては、生物処理した生物処理液を沈殿槽で固液分離し、沈降分離した汚泥の少なくとも一部を可溶化処理し、可溶化液を好気性生物処理槽に返送して処理しているが、排水処理量に比較して余剰汚泥の発生量が多く、例えば、食品排水設備では、沈殿槽において固液分離する汚泥量が１．５〜２倍以上に増加し、汚泥分離能力が不足したり、沈降時間が短くなって濃度が低くなるなどの問題が生じる可能性があり、また、生物処理槽におけるバルキングなどのトラブルが発生した場合には、沈殿槽での汚泥の沈降分離が困難となる問題もある。
【００１０】
本発明は、前記、従来の有機性排水の処理方法および減容化処理方法における問題点に鑑みて成されたものであり、好気性生物処理装置への負荷を低減することができ、また、可溶化処理工程に供給する汚泥の濃度を好ましい濃度に高めて供給することができ、それら沈殿槽、汚泥濃縮装置および可溶化処理装置などの設備をコンパクト化することができると共に、余剰汚泥の排出量を削減又はゼロ化することのできる有機性排水処理方法および装置を提供する目的で成されたものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するための本発明の要旨は、請求項１に記載した発明においては、有機性排水を好気性で生物処理する好気性生物処理工程と、該好気性生物処理工程で生物処理された混合液中の汚泥を固液分離する第一固液分離工程および第二固液分離工程と、前記第一固液分離工程で分離された汚泥を返送汚泥として前記好気性生物処理工程に返送する汚泥返送工程と、前記第二固液分離工程で分離された汚泥を濃縮処理する汚泥濃縮工程と、該汚泥濃縮工程で濃縮された汚泥を可溶化処理する可溶化処理工程と、該可溶化処理工程で可溶化処理された可溶化液を前記好気性生物処理工程に返送する可溶化液返送工程を設けたことを特徴とする有機性排水処理方法である。
【００１２】
また、請求項２に記載した発明においては、有機性排水を好気性で生物処理する好気性生物処理装置と、該好気性生物処理装置で生物処理された混合液中の汚泥を固液分離する第一固液分離装置および第二固液分離装置と、前記第一固液分離装置で分離された汚泥を返送汚泥として前記好気性生物処理装置に返送する汚泥返送経路と、前記第二固液分離装置で分離された汚泥を濃縮処理する汚泥濃縮装置と、該汚泥濃縮装置で濃縮された汚泥を可溶化処理する可溶化処理装置と、該可溶化処理装置で可溶化処理された可溶化液を前記好気性生物処理装置に返送する可溶化液返送経路を設けたことを特徴とする有機性排水処理装置である。
【００１３】
前記請求項１又は請求項２の構成とすることにより、可溶化処理工程に供給する濃縮汚泥を好気性生物処理工程に返送する汚泥とは別置の系統で得るため、好気性生物処理装置への負荷を低減することができ、また、可溶化処理工程に供給する汚泥の濃度を好ましい濃度に高めて供給することができるなどにより、それら沈殿槽、汚泥濃縮装置および可溶化処理装置などの設備をコンパクト化することができる。従って、余剰汚泥の排出量を削減又はゼロ化することのできる設備の設備費や運転経費を低減できる。
【００１４】
また、請求項３に記載した発明においては、請求項２に記載の第一固液分離装置および第二固液分離装置が汚泥を沈降分離する沈殿槽である有機性排水処理装置である。
前記請求項３の構成とすることにより、設備の運転管理が容易となると共に設備費の低廉化が図れる。
【００１５】
また、請求項４に記載した発明においては、請求項２に記載の第一固液分離装置が汚泥を沈降分離する沈殿槽であり、第二固液分離装置が汚泥を膜分離する浸漬分離膜装置である有機性排水処理装置である。
前記請求項４の構成とすることにより、設備の運転管理が容易となると共に汚泥の濃縮度を容易に調製することができる。
【００１６】
また、請求項５に記載した発明においては、請求項２、請求項３又は請求項４に記載の可溶化処理装置が分離汚泥に酸素含有気体を吹き込んで好気性雰囲気とし、温度４５〜１００℃の高温条件で好熱性微生物の生物学的作用により好熱性好気生物処理する高温好気性消化槽である有機性排水処理装置である。
前記請求項５の構成とすることにより、好気性で好熱性の微生物による生物学的作用で汚泥を形成する微生物が効率的に死滅・分解して低分子化した有機物となって可溶化されるため、運転経費や設備費などが低廉化できる。
【００１７】
前記各請求項において、好気性生物処理工程の好気性生物処理装置は、複数の槽を連設した構成でもよく、生物担体を固定して充填した固定床式処理槽や生物担体を流動可能に充填した流動床式生物処理槽などでもよい。また、汚泥濃縮工程の汚泥濃縮装置は、遠心濃縮装置が好ましいが、膜分離装置又は濾過装置などであってもよい。
【００１８】
また、可溶化処理工程の可溶化処理装置は、高温好気性消化槽が好ましいが、オゾンで汚泥を酸化分解するオゾン可溶化処理槽やｐＨ９〜１１のアルカリ条件で汚泥をアルカリ分解するアルカリ可溶化処理槽、または、それらと加熱や超音波を併用する処理装置など適宜な可溶化処理装置を用いることができる。なお、高温好気性消化槽は、スチ−ムなどの加熱装置により加熱するのが好ましく、濃縮汚泥と可溶化液とを熱交換する熱交換器を設けてもよく、更に、複数の槽に区画し、区画された全槽の気相部および液相部を連通して設け、全槽は一部の槽に、酸素含有気体を吹き込む散気手段および／又は気相の気体を循環する気体循環散気手段を設けた構成としてもよい。また、気相の気体を液相中に循環する気体循環経路は、高温好気性消化槽に内設又は外設してもよく、スクリュウ型攪拌機やパドル型攪拌機など適宜な攪拌手段を付設してもよい。また、操作温度は４５〜１００℃、好ましくは５５〜７５℃である。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態について図面に基づいて説明する。図１は本発明の一実施の形態の排水処理装置の系統図、図２は本発明の他の実施の形態の排水処理装置の系統図である。
【００２０】
図において、１は、底部に散気手段１ａが内設され、供給された下水、食品排水、厨房排水又は浄化槽汚泥などの原水を空気などの酸素含有気体で曝気することにより原水中の有機物を好気性で生物処理する好気性生物処理工程である活性汚泥処理する好気性生物処理槽、２は、生物処理された混合液中の汚泥を固液分離する第一固液分離工程であり、図１における２ａは第一沈殿槽、図２における２ｂは沈殿槽である。３は、第一固液分離工程と同様に生物処理された混合液中の汚泥を固液分離する第二固液分離工程であり、図１における３ａは第二沈殿槽、図２における３ｂは浸漬分離膜装置である。
【００２１】
４は、第二固液分離工程３で分離された汚泥を濃縮処理する汚泥濃縮工程の遠心濃縮装置、５は底部に散気手段５ａが内設され、濃縮汚泥を可溶化処理する可溶化処理工程である、濃縮汚泥に酸素含有気体を吹き込んで好気性雰囲気とし、温度４５〜１００℃の高温条件で好熱性微生物の生物学的作用により好熱性好気生物処理する高温好気性消化槽である。
なお、高温好気性消化槽５には、図示しないが、消化槽内の汚泥を加熱するスチーム加熱装置が付設されている。
【００２２】
また、前記実施の形態においては、好気性生物処理工程に、通常の活性汚泥処理槽が配置されているが、合成樹脂や繊維状などの生物保持担体を固定して充填した固定床式処理槽や生物保持担体を流動可能に充填した流動床式生物処理槽などでもよく、また、通常は、好気性生物処理工程の前段に原水の排水供給量およびｐＨ値などを調整する調整槽が設けられる。
【００２３】
また、汚泥濃縮工程に遠心濃縮装置が配置されているが、膜分離装置又は濾過装置などであってもよい。更に、可溶化処理工程に高温好気性消化槽が配置されているが、オゾンで汚泥を酸化分解するオゾン可溶化処理槽やｐＨ９〜１１のアルカリ条件で汚泥をアルカリ分解するアルカリ可溶化処理槽、または、それらと加熱や超音波を併用する可溶化処理装置なども用いることができる。
【００２４】
次に前記排水処理装置により有機性排水（以下原水という）を処理する処理方法について以下詳述する。
必要により、図示しない調整槽でｐＨや供給量を調整されて供給される原水は、原水供給経路１０から活性汚泥処理する好気性生物処理槽１に供給され、散気手段１ａから供給される空気などの酸素含有気体で曝気されることにより、浮遊する好気性微生物である汚泥の生物学的作用で、原水中の有機物が効率的に酸化分解される。なお、通常、好気性生物処理槽１においては、１０〜４５℃の温度で処理される。
【００２５】
好気性生物処理槽１での好気性生物処理工程により、増殖した汚泥が混合した混合液は、混合液排出経路１１から第一固液分離工程２の図１における第一沈殿槽２ａ又は図２における沈殿槽２ｂに導入され、静置することにより汚泥が自然沈降して分離され、清澄化された処理水は、処理水排出経路１２から系外に排出される。また、第一固液分離工程２で沈降分離された汚泥は、汚泥抜出し経路１３から抜き出され、好気性生物処理槽１における所定の汚泥濃度を維持するための返送汚泥として返送される。
【００２６】
また、前記とは別に、好気性生物処理槽１での好気性生物処理工程により、増殖した汚泥が混合した混合液は、混合液排出経路１４から第二固液分離工程３の図１における第二沈殿槽３ａ又は図２における浸漬分離膜装置３ｂに導入され、汚泥が自然沈降又は透過濃縮して分離され、清澄化された処理水は、処理水排出経路１５から系外に排出される。また、第二固液分離工程２で分離された汚泥は、汚泥抜出し経路１６から抜き出され、汚泥濃縮工程の遠心濃縮装置４に供給される。
【００２７】
汚泥濃縮工程の遠心濃縮装置４に供給された分離汚泥は、遠心力の作用により濃縮汚泥と分離液に分離され、分離液は、清澄度が高い場合には分離液排出経路１８ａからそのまま系外に排出されるが、残存汚泥が多い場合には、分離液循環経路１８ｂから第二固液分離工程３に返送されて汚泥の回収が図られる。なお、汚泥濃縮工程では、凝集剤を添加して汚泥の凝集を図ることも可能であり、その場合には有機系高分子凝集剤を用いるのが好ましい。また、汚泥濃縮工程による汚泥の濃縮条件としては、含水率９９重量％以下、好ましくは９８〜９０重量％である。
【００２８】
遠心濃縮装置４で濃縮された濃縮汚泥は、濃縮汚泥供給経路１７から可溶化処理工程の高温好気性消化槽５に供給され、供給された濃縮汚泥は、温度４５〜１００℃、好ましくは５５〜７５℃、滞留時間１０〜１００時間、好ましくは１０〜５０時間で、散気手段５ａから供給される空気などの酸素含有気体で曝気されることにより、好気性で好熱性の微生物による生物学的作用で汚泥を形成する微生物が効率的に死滅・分解して低分子化した有機物となって可溶化される．
【００２９】
可溶化処理工程の高温好気性消化槽５で可溶化処理された可溶化液は、可溶化液返送経路１９から好気性生物処理工程の好気性生物処理槽１に返送され、好熱性好気生物処理により可溶化された有機物および好熱性の微生物が排水中の有機物と共に生物的に酸化分解されるため、余剰汚泥としての発生量をゼロ又は少なくとも減容化することができる。
【００３０】
【実施例】
食品工場から排出される有機性排水を好気性生物処理槽で活性汚泥処理し、生物処理された混合液中の汚泥を沈殿槽で固液分離し、分離された汚泥の一部を返送汚泥として好気性生物処理槽に返送し、残部の汚泥を可溶化槽で好熱性微生物の生物学的作用により好熱性好気生物処理し、可溶化処理された可溶化液を好気性生物処理槽に返送する従来の処理方法（比較例）では、好気性生物処理槽の汚泥濃度が、可溶化処理する濃縮汚泥を好気性生物処理に返送する汚泥とは別置の系統で得る本発明の方法（実施例）の９５〜７５重量％に低下し、沈殿槽からの返送汚泥量を１．３〜１．７倍とし、且つ可溶化処理用汚泥として、沈殿槽から２０〜３０重量％の汚泥を引抜くため、全体として、実施例の１．５〜２．０倍の汚泥を沈殿槽から引抜く必要があった。
【００３１】
【発明の効果】
本発明は、可溶化処理工程に供給する濃縮汚泥を好気性生物処理工程に返送する汚泥とは別置の系統で得るため、好気性生物処理装置への負荷を低減することができ、また、可溶化処理工程に供給する汚泥の濃度を好ましい濃度に高めて供給することができるため、それら沈殿槽、汚泥濃縮装置および可溶化処理装置などの設備をコンパクト化することができる。従って、余剰汚泥の排出量を削減又はゼロ化することのできる設備の設備費や運転経費を低減できる汚泥処理装置および汚泥処理方法である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の排水処理装置の系統図成図
【図２】本発明の他の実施の形態の排水処理装置の系統図
【符号の説明】
１：好気性生物処理槽（好気性生物処理工程）
２：第一固液分離工程
２ａ：第一沈殿槽（第一固液分離工程）
２ｂ：沈殿槽（第一固液分離工程）
３：第二固液分離工程
３ａ：第二沈殿槽（第二固液分離工程）
３ｂ：浸漬分離膜装置（第二固液分離工程）
４：遠心濃縮装置（汚泥濃縮工程）
５：高温好気性消化槽（可溶化処理工程）
【図１】
2004041953.tif 000003
【図２】
2004041953.tif 000004