(57)【要約】【課題】余剰汚泥の発生しない活性汚泥処理手段。【解決手段】排水中の汚濁物質を活性汚泥処理装置によって分解処理し、得られた活性汚泥処理水を汚泥分離装置において放出水と汚泥とに分離し、分離された汚泥の一部を返送汚泥として活性汚泥処理装置に返送し、残った余剰汚泥に凍結・融解処理を施して活性汚泥処理装置に還流する。凍結によって汚泥中に存在する微生物が死滅し、その細胞膜が破壊されて有機物質に変わり、活性汚泥処理装置に還流され容易に分解される。余剰汚泥の発生は皆無に、又は顕著に削減される。【選択図】　図１
2004089899.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排水中の汚濁物質を活性汚泥処理装置によって分解処理し、得られた活性汚泥処理水を汚泥分離装置において放出水と汚泥とに分離し、分離された汚泥の一部を返送汚泥として活性汚泥処理装置に返送し、残った余剰汚泥に凍結・融解処理を施して活性汚泥処理装置に還流することを含んでなる活性汚泥処理方法。
【請求項２】
前記の余剰汚泥を濃縮して凍結・融解処理を施し、活性汚泥処理装置に還流することを特徴とする請求項１記載の活性汚泥処理方法。
【請求項３】
前記の凍結処理においては、余剰汚泥を−１０〜−３０℃の温度に冷却して凍結させることを特徴とする請求項１または２に記載の活性汚泥処理方法。
【請求項４】
凍結・融解処理において凍結・融解させた余剰汚泥を清澄して上澄水を分離し、残った汚泥を活性汚泥処理装置に還流することを特徴とする請求項１、２または３に記載の活性汚泥処理方法。
【請求項５】
排水中の汚濁物質を分解処理する活性汚泥処理装置と、前記活性汚泥処理装置において処理された活性汚泥処理水中の汚泥を分離するための汚泥分離装置と、分離汚泥を前記活性汚泥処理槽に返送する汚泥返送配管系と、返送した残りの余剰汚泥を凍結・融解処理する余剰汚泥凍結・融解処理装置と、前記の凍結・融解処理を施した余剰汚泥を活性汚泥処理装置に還流する凍結・融解汚泥還流配管系とを含んでなることを特徴とする活性汚泥処理システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、下水や産業排水などに含まれる汚濁物質を分解処理する活性汚泥処理方法及び活性汚泥処理システムに関する。詳しくは、活性汚泥処理によって発生する汚泥の合理的な処理手段を備えた活性汚泥処理方法及び活性汚泥処理システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
活性汚泥処理によって発生する汚泥は、通常、多量の水に固体成分が含まれた状態で分離され、その一部は汚泥中の微生物を再度活性汚泥処理に利用するために活性汚泥処理工程に返送される。しかし、残った余剰汚泥はそのまま利用しまたは廃棄することができないので、沈降、ろ過などの幾つかの固液分離方法を組み合わせ、濃縮、脱水あるいは乾燥して固体成分から大量の水を順次に分離し除去し、得られた固体分は最終的にコンポスト化、埋立、焼却などを行い処分していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、活性汚泥処理においては、余剰汚泥を処理するために占めるコストは大きく、従来からコストのかからない汚泥の処理方法、汚泥の発生量を削減する方法などが検討されている。理想的には余剰汚泥の発生しない汚泥の処理方法を開発することが重要であり、この様な汚泥処理方法として余剰汚泥を分解するオゾン分解法や超音波分解法が提案されているが、これらにもコスト的な問題があって広く実用化されるには至っていない。本発明は、余剰汚泥の発生しない、或いはその量を削減して経済的、実用的な活性汚泥処理法を課題に鋭意研究した結果、完成されたものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決する手段として本発明は、排水中の汚濁物質を活性汚泥処理装置によって分解処理し、得られた活性汚泥処理水を汚泥分離装置において放出水と汚泥とに分離し、分離された汚泥の一部を返送汚泥として活性汚泥処理装置に返送し、残った余剰汚泥に凍結・融解処理を施して活性汚泥処理装置に還流することを含んでなる活性汚泥処理方法を提供する。前記の余剰汚泥は、これを濃縮した後、凍結・融解処理を施し、活性汚泥処理装置に還流することが望ましい。また、前記の凍結処理においては、余剰汚泥を−１０〜−３０℃の温度に冷却して凍結させることが好ましく、凍結・融解処理において凍結・融解させた余剰汚泥を清澄して上澄水を分離し、残った汚泥を活性汚泥処理装置に還流することが好ましい。
【０００５】
さらに本発明は、排水中の汚濁物質を分解処理する活性汚泥処理装置と、前記活性汚泥処理装置において処理された活性汚泥処理水中の汚泥を分離するための汚泥分離装置と、分離汚泥を前記活性汚泥処理槽に返送する汚泥返送配管系と、返送した残りの余剰汚泥を凍結・融解処理する余剰汚泥凍結・融解処理装置と、前記の凍結・融解処理を施した余剰汚泥を活性汚泥処理装置に還流する凍結・融解汚泥還流配管系とを含んでなることを特徴とする活性汚泥処理システムを提供する。
【０００６】
【発明の実施の形態】
前記の本発明について具体的に説明する。さて本発明は、汚濁物質を含む排水の活性汚泥法処理によって発生する汚泥が、凍結・融解処理を施すことによって変質されることを見出し、この変質を利用して余剰汚泥を処理するものである。すなわち、活性汚泥法処理で発生する汚泥をある特定条件の下に凍結させると、汚泥中に存在する微生物が死滅し、その細胞膜が破壊されて単なる有機物質へと変わる。そこで、余剰汚泥を凍結して前記の有機物質に変え、これをを融解して活性汚泥処理装置に還流し微生物によって分解させれば、汚泥はＣＯ２、Ｎ２やＨ２Ｏとして系外に放出することができる。このようにして本発明は、余剰汚泥を有機物汚泥に変質させて活性汚泥処理系内にクローズし分解して、実質的に余剰汚泥排出のない、もしくは汚泥の排出量を顕著に低減せしめる汚泥処理手段を完成したものである。
【０００７】
さらに本発明を図面を参照しながら実施形態例をあげて具体的に説明する。図１は、本発明を利用した活性汚泥処システムの実施形態の一例を示す概略フローシートである。なお、本発明の説明において、凍結・融解汚泥は凍結・融解法によって処理された汚泥をいう。
【０００８】
図１に例示の本発明汚泥処理においては、まず、処理しようとする汚濁物質を含む排水１を活性汚泥処理装置２に導入して、排水に含まれるＢＯＤやＳＳ（浮遊物質）などの汚濁物質を微生物の作用を利用した活性汚泥法により、ＣＯ２、Ｎ２、Ｈ２Ｏなどに分解する。活性汚泥処理装置２自体にとくに制限はなく、いわゆる標準活性汚泥処理法、循環式硝化脱窒法、嫌気・好気活性汚泥法など一部汚泥の活性汚泥処理装置２への返送をともなう処理方式に好適である。
【０００９】
活性汚泥処理を終えた処理水は、沈殿槽３などの固液分離装置に導かれ放出水と汚泥とに分離される。放出水は放出水配管４から系外に、汚泥の一部は返送汚泥として活性汚泥処理に利用する微生物の種汚泥あるいは前記微生物の栄養源にするため、汚泥返送配管５を介し活性汚泥処理装置２に返送される。残りの汚泥は、従来は余剰汚泥として廃棄又はコンポスト化などして利用するため、別途設けられた汚泥処理装置に送られ処理されていた。
【００１０】
ところで、本発明においては冷却・溶融装置７を設け、前記の余剰汚泥を余剰汚泥配管６を介して送入し、所要の条件で冷却して凍結させ、前記したように変質させる。その際、汚泥の凍結・融解コストを削減するため、凍結させる余剰汚泥を沈降分離、遠心分離、ろ過分離などの適宜の方法を利用し、あらかじめ濃縮、減量しておくとよい。
【００１１】
余剰汚泥の凍結・融解装置７には、通常、凍結・融解槽７を用いる。処理を迅速に実施するため槽内に伝熱管８や中間部に熱媒体を流通させる２枚重ねの伝熱板などを取り付ける。汚泥冷却及び加熱用の熱媒体（ブライン）として、例えば塩化カルシウム、塩化ナトリウム、エチレングリコール等の水溶液を用いる。汚泥を凍結する際、冷凍機で冷却されたブラインを、本例では伝熱管８内に流す。反対に凍結したブラインを解凍する際には温水で加熱されたブラインを伝熱管８内に流す。通常、両者を交互に流して槽内に供給された余剰汚泥を１バッチごとに１回凍結、融解させる。
【００１２】
凍結・融解槽７の上部形状は円筒状であっても角筒状であってもよいが、凍結・融解槽内の汚泥を排出しやすいように、底部は谷状又はコーン状に形成するとよい。汚泥の排出、伝熱管の配置、製作コストを考慮すれば、上部が角筒、底部を谷状にするとよい。槽内には汚泥を凍結し融解するために冷ブラインや温ブラインを流す伝熱管８等を取り付ける。伝熱管８はフィン付がよい。凍結汚泥の性状や含有成分にもよるが、通常、槽本体の構成には炭素鋼を用い、内面に腐食防止及び保冷断熱のためと、汚泥が凍結する際の体積膨張による槽の破損防止のためのクッション材として、独立気泡体のスポンジゴムなどを槽内面に貼り付けることが望ましい。伝熱管８は、凍結による汚泥の体積膨張によって大きな外圧が加わるので円管が望ましく、一般にステンレス鋼管や溶融アルミニウムメッキ管などを用いる。
【００１３】
余剰汚泥の凍結・融解条件は、装置の構造や処理する汚泥の特性、供給温度などにもより、予備試験や経験の蓄積にもとづいて決めることが多いが、一般に伝熱管等に−１０〜−３０℃の冷ブラインを１〜３時間流通させて凍結処理できる程度が好ましい。凍結させた汚泥を融解し、さらに清澄させて上澄水を上澄水配管１０を経て系外に排出する。凍結融解汚泥の濃度を高くして活性汚泥処理装置２の分解効率を上げることができる。処理を済ませた凍結・融解汚泥は、凍結・融解汚泥還流配管９を介し活性汚泥処理装置２に還流し、変質して得られた有機物質を分解する。通常、凍結・融解処理を施す汚泥量が、従来の活性汚泥処理によって発生する余剰汚泥量に対して２〜６倍、好ましくは３〜４倍に保持できる程度にバランスさせるとよい。
【００１４】
【実施例】
本発明を具体的に理解するため、以下に実施例をあげて説明するが、本実施例は本発明の範囲を限定するものではない。
【００１５】
実施例１
従来から、ＢＯＤが２５６ｐｐｍ、ＳＳが１５０ｐｐｍの下水廃水を毎時１０ｍ３の割合で活性汚泥法により処理し、ＳＳが４０００ｐｐｍの活性汚泥水とし、この活性汚泥処理水を沈殿池に導いて汚泥を沈降分離し、ＢＯＤが１６ｐｐｍ、ＳＳが３５ｐｐｍの処理水を得ている活性汚泥処理装置があった。また、本処理装置では、固形物の含有率が約０．５〜１ｗｔ％程度の沈降汚泥が通常１日当たり１〜２ｍ３発生し、このうち約０．５〜１．５ｍ３を返送汚泥として活性汚泥処理槽に返送していた。残り汚泥は余剰汚泥として濃縮、脱水処理して別途処分していた。
【００１６】
本発明の効果を確認するために、前記の活性汚泥処理装置に容量０．６ｍ３の凍結・融解槽を設け、前記の余剰汚泥を投入して凍結・融解処理を施した後、上澄水を抜き出した残りの凍結・融解汚泥を活性汚泥槽に還流した。その際、凍結・融解槽の伝熱管には−２０℃のブラインを約２時間流して槽内の汚泥を冷却、凍結させた。前記凍結操作後に、伝熱管に２０℃のブラインを約２時間流して凍結汚泥を融解させた。この結果、１年間を経て全く汚泥を系外に排出させることなく正常に下水処理を続けることができた。
【００１７】
【発明の効果】
本発明を利用することにより、全体として余剰汚泥の発生が皆無または顕著に削減され、従来必要であった汚泥処理設備が不要もしくは必要な処理容量が小さくなり、汚泥処分費用を合理化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明汚泥ろ過・脱水システムを利用した汚泥処理を例示する概略フローシート
【符号の説明】
１：被処理水供給配管（排水）　　　　２：活性汚泥処理装置
３：固液分離装置（沈殿槽）　　　　　４：放出水配管（放出水）
５：汚泥返送配管（返送汚泥）　　　　６：余剰汚泥配管
７：凍結・融解装置　　　　　　　　　８：伝熱管
９：凍結・融解汚泥還流配管　　　　１０：上澄水配管
【図１】
2004089899.tif 000003