(57)【要約】【課題】ディスポーザ破砕有機性廃棄物処理方法において、安定した処理水質を確保すると共に、発生汚泥量をを低減せしめる有機性廃棄物処理装置およびその運転方法を提供する。【解決手段】ディスポーザ破砕有機性廃棄物の流入する有機性廃棄物処理装置として、無酸素条件下にて汚泥や有機物の分解を行う可溶化槽と、好気条件下にて生物処理を行う接触ばっ気槽、ならびに可溶化槽の前段に設けられた第二接触ばっ気槽を有し、第二接触ばっ気槽の越流水を前記可溶化槽に、可溶化槽の越流水を前記接触ばっ気槽に流入させ、接触ばっ気槽の越流水を放流水として放流する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
無酸素条件下にて汚泥や有機物の分解を行う可溶化槽と、好気条件下にて生物処理を行う接触ばっ気槽とを有して、ディスポーザ等により破砕された破砕有機性廃棄物を処理する有機性廃棄物処理装置において、
前記可溶化槽の前段に第二の接触ばっ気槽を設けるとともに、
前記第二の接触ばっ気槽の越流水を前記可溶化槽に、前記可溶化槽の越流水を前記接触ばっ気槽に流入させ、前記接触ばっ気槽の越流水を放流水として放流することを特徴とする有機性廃棄物処理装置。
【請求項２】
前記接触ばっ気槽内水の一部を第二接触ばっ気槽へ返送する返送手段を備えたことを特徴する請求項１に記載の有機性廃棄物処理装置。
【請求項３】
前記返送手段は、常時、日平均汚水量Ｑに対し２〜６０Ｑの流量、望ましくは５〜４０Ｑの流量で返送を行う
ことを特徴する請求項２に記載の有機性廃棄物処理装置。
【請求項４】
前記第二の接触ばっ気槽に槽内への散気を行う散気手段を設けるとともに、前記散気手段の下方に日平均汚水量Ｑに対し０．１７Ｑ以上の固形堆積物を貯留する固形堆積物貯留手段を設けたことを特徴とする請求項１から３記載の有機性廃棄物処理装置。
【請求項５】
前記可溶化槽内に接触材を充填したことを特徴とする請求項１から４記載の有機性廃棄物処理装置。
【請求項６】
前記接触ばっ気槽容量を０．３８Ｑ以上、前記第二の接触ばっ気槽容量を０．４２Ｑ以上、前記可溶化槽容量を０．４５Ｑ以上、としたことを特徴とする請求項１から５記載の有機性廃棄物処理装置。
【請求項７】
前記接触ばっ気槽および前記第二の接触ばっ気槽の各槽内の溶存酸素濃度を１ｍｇ／Ｌ以上としたことを特徴する請求項１から６に記載の有機性廃棄物処理装置の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は家庭や、事務所などで発生する厨芥などの有機性廃棄物を処理する廃棄物処理装置とその運転方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、破砕有機性廃棄物の処理方法としては、ディスポーザ破砕有機性廃棄物を嫌気性生物処理、好気生物処理した後、汚泥等を可溶化する有機性廃棄物処理方法が、提案されている（例えば、非特許文献１参照、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平５−３４５１９８号公報（第１〜４頁、第１図）
【非特許文献１】
「ディスポーザによる生ごみリサイクルの開発（平成６年度〜平成８年度）報告書」：建設省建築研究所（平成９年３月）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の方法において、嫌気性生物処理槽は汚泥や非可溶性有機物の可溶化槽を兼ねているため、放流前段の好気処理槽における可溶性ＢＯＤ（生物学的酸素要求量）負荷が大きく、そのため十分なばっ気を行い、溶存酸素濃度を十分大きくした場合においてもＮａｉｓ．等汚泥を補食する後生動物が十分に増殖せず、発生した汚泥の生物的消化が進まないため、汚泥発生量が多く、汚泥引き抜きが頻度が大きいとの問題点があった。また、汚泥引き抜きを十分に行わない場合、放流水に汚泥が混入し処理水質が悪化するという問題があった。
【０００５】
または、処理槽内汚泥濃度の上昇に伴い、好気性生物処理槽の汚泥濃度が上昇し、そのため、微生物酸素必要量が増加することにより溶存酸素濃度が低下して好気性微生物処理能力が低下し、処理水質が悪化するとの問題があった。この際、溶存酸素濃度が低下しないよう大量の空気をばっ気することも可能であるがその際には多量のエネルギー投入が必須となるとの問題があった。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、本発明は、家庭や、事務所などで発生する厨芥などの有機性廃棄物を処理する廃棄物処理装置および運転方法に関し、安定した処理水質を確保するとともに、汚泥引き抜き頻度の低減が可能な有機性廃棄物処理装置および運転方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１は、無酸素条件下にて汚泥や有機物の分解を行う可溶化槽と、好気条件下にて生物処理を行う接触ばっ気槽とを有して、ディスポーザ等により破砕された破砕有機性廃棄物を処理する有機性廃棄物処理装置において、
前記可溶化槽の前段に第二の接触ばっ気槽を設けるとともに、前記第二の接触ばっ気槽の越流水を前記可溶化槽に、前記可溶化槽の越流水を前記接触ばっ気槽に流入させ、前記接触ばっ気槽の越流水を放流水として放流することを特徴とした。
流入する可溶性ＢＯＤ成分を第二接触ばっ気槽にて低下させることが可能となるため、接触ばっ気槽における可溶性ＢＯＤ負荷が低減し、Ｎａｉｓ．等の後生動物が十分に増殖するため、Ｎａｉｓ．等の後生動物の汚泥補食により、発生汚泥量が抑制され汚泥引き抜き頻度の低減が可能になる。また、Ｎａｉｓ．等の後生動物の汚泥補食により、放流水中の汚泥量が減るため処理水質が安定可能となる。さらに、汚泥発生が抑制されるため、槽内汚泥濃度の上昇が抑制され、必要ばっ気量が低減可能となる。
【０００８】
請求項２では、前記接触ばっ気槽内水の一部を第二接触ばっ気槽へ返送する返送手段を備えたことを特徴とした。
これにより、接触ばっき槽内にて増殖したＮａｉｓ．等の後生動物が第二接触ばっ気槽、可溶化槽へと移流し、第二接触ばっ気槽、可溶化槽においてもＮａｉｓ．等の後生動物の汚泥補食により、発生汚泥量が抑制され汚泥引き抜き頻度の低減が可能になる。また、Ｎａｉｓ．等の後生動物の汚泥補食により、第二接触ばっ気槽からの移流水中の汚泥量が減るため処理水質はさらに安定側へ推移する。さらに、汚泥発生が抑制されるため、槽内汚泥濃度の上昇が抑制され、第二接触ばっ気槽においても必要ばっ気量が低減可能となる。
【０００９】
請求項３では、前記返送手段は、常時、日平均汚水量Ｑに対し２〜６０Ｑの流量、望ましくは５〜４０Ｑの流量で返送を行うことを特徴とした。
返送量が１Ｑ以下の場合には、十分な量のＮａｉｓ．等の後生動物の返送が見込めず、第二接触ばっ気槽、可溶化槽における汚泥発生量低減効果が低く、返送量が６０Ｑ以上の場合には、接触ばっ気槽、第二接触ばっ気槽において、槽内滞留時間が短くなるため、生物処理が十分に行えず、処理水質が悪化する。返送水量を適切範囲に設定することにより、処理水質を確保しつつ、汚泥発生量低減が可能となる。
【００１０】
請求項４では、前記第二の接触ばっ気槽に槽内への散気を行う散気手段を設けるとともに、前記散気手段の下方に日平均汚水量Ｑに対し０．１７Ｑ以上の固形堆積物を貯留する固形堆積物貯留手段を設けたことを特徴とした。
これにより、米粒、破砕野菜粒等未可溶の固形物が散気管下部空間に貯留可能となり、散気管上部空間におけるＢＯＤ負荷が低減可能となり、第二接触ばっ気槽における可溶性ＢＯＤ処理能力の向上が可能となる。
なお０．１７Ｑ以上の容量とは、米粒、破砕野菜粒等未可溶物において、可溶化に必要な約３０日分の滞留時間に相当する容量であり、０．１７Ｑ以下の容量では、散気管上部にまで未可溶物が堆積し、散気管上部空間におけるＢＯＤ負荷の上昇が発生する。０．１７Ｑ以上の容量が確保されていれば、米粒、破砕野菜粒等未可溶の固形物が散気管下部空間に貯留可能となり、散気管上部空間におけるＢＯＤ負荷が低減可能となる。
【００１１】
請求項５では、前記可溶化槽内に接触材を充填したことを特徴とした。
これにより、非ばっ気状態、いいかえると非撹拌状態にある可溶化槽において、接触材抵抗により短絡流発生防止効果により向上するため、固形分の沈降性が向上し、接触ばっ気槽へ移流するＢＯＤ負荷が低減可能となり、接触ばっ気槽における固形分可溶化による、可溶性ＢＯＤ負荷がさらに低減可能となる。
【００１２】
請求項６では、前記接触ばっ気槽容量を０．３８Ｑ以上、前記第二の接触ばっ気槽容量を０．４２Ｑ以上、前記可溶化槽容量を０．４５Ｑ以上、としたことを特徴とした。
これら容量を確保することにより、各槽における生物処理滞留時間が十分に確保されるため接触ばっ気槽における可溶性ＢＯＤ負荷が低減可能となり、処理水質を確保しつつ、汚泥発生量低減が可能となる。
【００１３】
請求項７では、前記接触ばっ気槽および前記第二の接触ばっ気槽の各槽内の溶存酸素濃度を１ｍｇ／Ｌ以上としたことを特徴とした。
これにより、第二接触ばっ気槽、接触ばっ気槽において生物処理が安定化するため接触ばっ気槽における可溶性ＢＯＤ負荷が低減可能となり、処理水質を確保しつつ、汚泥発生量低減が可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
厨芥等の有機性廃棄物をディスポーザにて破砕し、水で配管移送して、発生場所近傍、住宅では、戸建て住宅、市街区単位、集合住宅単位で、工場では工場単位等で設置した有機性廃棄物処理槽まで移送する。移送された有機性廃棄物は、接触ばっ気槽、可溶化槽、第二接触ばっ気槽からなる廃棄物生物処理槽にて下水道等への放流基準値以下の水質にて系外へ放流する。
【００１５】
【実施例】
以下に発明の実施例を添付図表に基づいて説明する。
【００１６】
図１に本願発明にかかわる廃棄物処理法の適用例を示す。本例では、１日に１．２５ｋｇの厨芥を処理する廃棄物処理装置として、第二接触ばっ気槽容量１４７Ｌ、可溶化槽容量１５８Ｌ、接触ばっ気槽容量１１７Ｌの容量を有する有機性廃棄物処理装置を用い、散気装置にてそれぞれの槽溶存酸素濃度を１ｍｇ／Ｌ以上確保する散気、すなわち第二接触ばっ気槽、接触ばっ気槽それぞれ２５Ｌ／ｍｉｎのばっ気を行った。
また、接触ばっ気槽底部よりエアリフトにより２Ｌ／ｍｉｎ（１６Ｑ）にて常時汚泥返送を行った。なお、第二接触ばっ気槽散気管下部には、０．１７Ｑ（３０Ｌ）の容量を確保した。
【００１７】
装置流入破砕有機性廃棄物として、１日あたり、非特許文献１に記載の標準生ごみ１．２５ｋｇをディスポーザにて水を加え破砕し２５Ｌとした破砕スラリー、および１２０ｇの黄粉、合成食器洗い洗剤２滴および水を加え１５０Ｌとした疑似台所排水の計１７５Ｌを有機性廃棄物処理装置へと投入した。
【００１８】
流入した破砕有機性廃棄物は、まず、第二接触ばっ気槽へと流入される。第二接触ばっ気槽にて接触材に付着した好気性微生物の働きにより、汚濁成分が分解される。特に可溶性ＢＯＤ成分がまず分解される。
【００１９】
また第二接触ばっ気槽底面と散気管設置位置間には、ディスポーザ破砕物のうち有機性固形分を３０日分貯留可能な容量が確保されており、堆積した固形分は微生物により徐々に可溶化・分解される。また、無機固形分も同時に第二接触ばっ気槽底面と散気管設置位置間に堆積する。
【００２０】
第二接触ばっ気槽を出た液は、無酸素状態にある可溶化槽へと流入（越流）され、沈降分離にて汚泥や有機固形分を主体とした固形分を沈降させ、上澄み液を接触ばっ気槽へと自然流下（越流）により移す。沈降した固形分は、無機成分を第二接触ばっ気槽にて除去されているため有機物が主であり、無酸素条件下にて微生物可溶させることが可能である。
【００２１】
可溶化槽を出た液は、接触ばっ気槽にて好気条件下にて微生物により汚濁成分が分解される。
【００２２】
図２に示す従来の嫌気処理と好気処理の組み合わせに比べ、本実施例では、第二接触ばっ気槽にて可溶性汚濁を除去しているため、第二接触ばっ気槽および接触ばっ気槽においてＮａｉｓ．等、本発明の有機性廃棄物処理装置運転時の生物相を示した表１に示すように多種多様な後生動物が観察された。
【００２３】
【表１】
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【００２４】
図３に上記条件における処理水質の経時変化を示す。なお、流入水質は平均でＢＯＤ１４００ｍｇ／Ｌ、ＳＳ１３００ｍｇ／Ｌであった。運転期間を通じ、処理水質が安定して良好に推移していることが分かる。本実施例では等表１に示すように多種多様な後生動物が観察されていることから、良好な微生物処理がおこなわれていたものと考えられる。
【００２５】
図４に本実施例における、可溶化槽内汚泥濃度の経時変化を示す。汚泥濃度は、約１００日を超えた時点より横ばいとなり、発生汚泥量と後生生物の汚泥補食による汚泥消化量がバランスしていることが分かる。この状態においては、見かけの汚泥増加量が抑制されており、汚泥引き抜き頻度が小さくてすむ状態であるといえる。
【００２６】
また、接触ばっ気槽から、第二接触ばっ気槽への返送水量を１Ｑすなわち０．１２Ｌ／ｍｉｎとした場合には、約１週間にて第二接触ばっ気槽のＮａｉｓ．等後生生物存在量が生物相観察にて減少していたことが判明した。返送量を再度２Ｑ（０．２４Ｌ／ｍｉｎ）に増加させるとＮａｉｓ．等後生生物存在量は増加傾向にあった。さらに５Ｑ（０．６Ｌ／ｍｉｎ）に増加させると１６Ｑの場合の約８０％にまで出現数が回復した。これを、本発明の有機性廃棄物処理装置運転時、返送水量を変化させた場合のＮａｉｓ．出現数を表した表２に示す。このことから、返送水量は最低２Ｑ以上、望ましくは５Ｑ以上必要であると考えられた。
【００２７】
【表２】
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【００２８】
返送水量を１６Ｑ、３０Ｑ、４０Ｑ、６０Ｑ、８０Ｑと１週間毎に増加した場合の処理水質を図５に示す。返送水量の増加に従い、処理水質は悪化し、６０Ｑにて下水道放流基準値ＢＯＤ３００ｍｇ／Ｌを若干下回る値、８０Ｑでは、下水道放流基準値ＢＯＤ３００ｍｇ／Ｌを上回る値となった。返送水量増加に伴い、各生物反応相滞留時間が短くなるため、また、可溶化槽における沈降分離性能が低下することから、このような傾向が見られたと考えられる。これらのことから返送水量は６０Ｑ以下望ましくは４０Ｑ以下とするのが望ましいといえる。
【００２９】
上記試験終了後、返送水量を１６Ｑに戻して、２週間馴養後、第二接触ばっ気槽散気管位置を下方にずらし、散気管下部容量を０．１１Ｑ（２０Ｌ）とし２週間後の処理水質を測定したところ、変更前の処理水質ＢＯＤ２２ｍｇ／Ｌに比べ、４０ｍｇ／Ｌと処理水質が悪化していた。これは、未可溶の固形物が散気管上部に舞い上がることで第二接触ばっ気槽より可溶化槽へ移流するＢＯＤ負荷が増大した事によると考えられた。
【００３０】
さらに上記試験終了後、散気管下部容積を０．１７Ｑに戻し、２週間の馴養後、流入負荷を２倍（流入量３５０Ｌ／ｄ、標準生ごみ２．５０ｋｇ）とし、２週間後の処理水質を測定したところ、変更前の処理水質ＢＯＤ１８ｍｇ／Ｌに比べ、処理水ＢＯＤが２８０ｍｇ／Ｌとなり、さらに２週間の馴養後、流入負荷を３倍（流入量５２５Ｌ／ｄ、標準生ごみ３．７５ｋｇ）とし、２週間後の処理水質を測定したところ、処理水ＢＯＤが６３０ｍｇ／Ｌと悪化した。下水道への放流基準がＢＯＤ３００ｍｇ／Ｌであることから、第二接触ばっ気槽容量を０．４２Ｑ以上、可溶化槽容量を０．４５Ｑ以上、接触ばっ気槽容量を０．３８Ｑ以上の容積が水質安定上望ましいといえる。
【００３１】
上記試験終了後、可溶化槽接触材を除去し、流入水流入時の可溶化槽流出水を観察したところ、接触材有りの場合に比べ、目視にて流入水固形分の多いことが観察された。接触材抵抗により短絡流発生防止効果により向上するため、固形分の沈降性が向上していたものと考えられた。
【００３２】
さらに、上記試験終了後、可溶化槽接触材を戻し、２週間の馴養後、ばっ気量を第二接触ばっ気槽、接触ばっ気槽ともに１２．５Ｌ／ｍｉｎに低下させ、２週間後の処理水質の測定を行った。この際、接触ばっ気槽内溶存酸素濃度は０．２ｍｇ／Ｌとなり、処理水ＢＯＤが５８０ｍｇ／Ｌまで悪化した。Ｎａｉｓ．の出現頻度も汚泥１ｍｇ中２０〜３０個程度から、数個程度まで低下した。再度ばっ気量を第二接触ばっ気槽、接触ばっ気槽ともに２５Ｌ／ｍｉｎに戻したところ約１週間にて接触ばっ気槽内溶存酸素濃度は１．０ｍｇ／Ｌを越え、処理水ＢＯＤも２４０ｍｇ／Ｌまで回復していた。このことから、接触ばっ気槽内溶存酸素濃度は１．０ｍｇ／Ｌ以上である方がより水質が安定し、またＮａｉｓ．の出現頻度の高い事から、汚泥発生量低減が可能となると考えられた。
【００３３】
【発明の効果】
本発明は上記構成により次の効果を発揮する。
請求項１では、流入する可溶性ＢＯＤ成分を第二接触ばっ気槽にて低下させることが可能となるため、接触ばっ気槽における可溶性ＢＯＤ負荷が低減し、Ｎａｉｓ．等の後生動物が十分に増殖するため、Ｎａｉｓ．等の後生動物の汚泥補食により、発生汚泥量が抑制され汚泥引き抜き頻度の低減が可能になる。また、Ｎａｉｓ．等の後生動物の汚泥補食により、放流水中の汚泥量が減るため処理水質が安定可能となる。さらに、汚泥発生が抑制されるため、槽内汚泥濃度の上昇が抑制され、必要ばっ気量が低減可能となる。
【００３４】
請求項２では、接触ばっき槽内にて増殖したＮａｉｓ．等の後生動物が第二接触ばっ気槽、可溶化槽へと移流し、第二接触ばっ気槽、可溶化槽においてもＮａｉｓ．等の後生動物の汚泥補食により、発生汚泥量が抑制され汚泥引き抜き頻度の低減が可能になる。また、Ｎａｉｓ．等の後生動物の汚泥補食により、第二接触ばっ気槽からの移流水中の汚泥量が減るため処理水質はさらに安定側へ推移する。さらに、汚泥発生が抑制されるため、槽内汚泥濃度の上昇が抑制され、第二接触ばっ気槽においても必要ばっ気量が低減可能となる。
【００３５】
請求項３では、接触ばっ気槽内水の一部を常時、日平均汚水量Ｑに対し２〜６０Ｑ望ましくは、５〜４０Ｑ、の流量にて第二接触ばっ気槽へ返送することを特徴とした。
返送量が１Ｑ以下の場合には、十分な量のＮａｉｓ．等の後生動物の返送が見込めず、第二接触ばっ気槽、可溶化槽における汚泥発生量低減効果が低く、返送量が６０Ｑ以上の場合には、接触ばっ気槽、第二接触ばっ気槽において、槽内滞留時間が短くなるため、生物処理が十分に行えず、処理水質が悪化する。返送水量を適切範囲に設定することにより、処理水質を確保しつつ、汚泥発生量低減が可能となる。
【００３６】
請求項４では、第二接触ばっ気槽散気装置下部に日平均汚水量Ｑに対し０．１７Ｑ以上の容量を確保したことを特徴とする。
これにより、米粒、破砕野菜粒等未可溶の固形物が散気管下部空間に貯留可能となり、散気管上部空間におけるＢＯＤ負荷が低減可能となり、第二接触ばっ気槽における可溶性ＢＯＤ処理能力の向上が可能となる。なお０．１７Ｑ以上の容量とは、米粒、破砕野菜粒等未可溶物において、可溶化に必要な約３０日分の滞留時間に相当する容量であり、０．１７Ｑ以下の容量では、散気管上部にまで未可溶物が堆積し、散気管上部空間におけるＢＯＤ負荷の上昇が発生する。０．１７Ｑ以上の容量が確保されていれば、米粒、破砕野菜粒等未可溶の固形物が散気管下部空間に貯留可能となり、散気管上部空間におけるＢＯＤ負荷が低減可能となる。
【００３７】
請求項５では、可溶化槽内に接触材を充填したことを特徴とする。
これにより、非ばっ気状態、いいかえると非撹拌状態にある可溶化槽において、接触材抵抗により短絡流発生防止効果により向上するため、固形分の沈降性が向上し、接触ばっ気槽へ移流するＢＯＤ負荷が低減可能となり、接触ばっ気槽における固形分可溶化による、可溶性ＢＯＤ負荷がさらに低減可能となる。
【００３８】
請求項６では、第二接触ばっ気槽容量を０．４２Ｑ以上、可溶化槽容量を０．４５Ｑ以上、接触ばっ気槽容量を０．３８Ｑ以上としたことを特徴とする
これら容量を確保することにより、各槽における生物処理滞留時間が十分に確保されるため接触ばっ気槽における可溶性ＢＯＤ負荷が低減可能となり、処理水質を確保しつつ、汚泥発生量低減が可能となる。
【００３９】
請求項７では、第二接触ばっ気槽、接触ばっ気槽の槽内溶存酸素濃度を１ｍｇ／Ｌ以上にすることを特徴とした。
これにより、第二接触ばっ気槽、接触ばっ気槽において生物処理が安定化するため接触ばっ気槽における可溶性ＢＯＤ負荷が低減可能となり、処理水質を確保しつつ、汚泥発生量低減が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示す廃棄物処理法の適用例である。
【図２】従来の実施例である。
【図３】本発明の有機性廃棄物処理装置運転時の処理水質経時変化を示す。
【図４】本発明の有機性廃棄物処理装置運転時の槽内汚泥濃度経時変化を示す。
【図５】本発明の有機性廃棄物処理装置運転時、返送水量を変化させた場合の処理水質を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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