(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機性排液を曝気槽に導入して、活性汚泥の存在下に好気性生物処理する生物処理工程と、
曝気槽から混合液を固液分離装置に導いて固液分離し、分離液を処理液として排出し、分離汚泥の少なくとも一部を曝気槽に返送する固液分離工程と、
分離汚泥または混合液から活性汚泥の少なくとも一部を引き抜き、この引抜汚泥にオゾンを加えて易生物分解性に改質し、改質汚泥を曝気槽に返送する改質処理工程と、
引抜汚泥中の汚泥濃度を計測する汚泥濃度計測工程と、
引抜汚泥の汚泥乾物量あたりのオゾン消費率が０．００２〜０．１ｇ−Ｏ3／ｇ−ＳＳの範囲で一定となるように、汚泥引抜量を制御する制御工程とを含む有機性排液の処理方法。
【請求項２】
改質処理工程で加えるオゾン量が定量である請求項１記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機性排液を活性汚泥の存在下に好気性生物処理する方法、特に活性汚泥処理系における余剰汚泥を減容化する有機性排液の処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
活性汚泥処理法などのように、好気性微生物の作用を利用して、有機性排液を好気条件で処理する好気性生物処理方法は、処理コストが安く、処理性能も優れているため、一般に広く利用されているが、難脱水性の余剰汚泥が大量に発生する。このため汚泥を減容化する処理方法が注目されている。
【０００３】
このような汚泥の減容化を行う処理方法として、曝気槽または固液分離装置から汚泥を引き抜き、この引抜汚泥をオゾン処理、加熱処理、酸またはアルカリ処理等の改質処理により易生物分解性に改質し、改質された汚泥を曝気槽に返送して生物分解させる方法が提案されている（例えば特開平７−１１６６８５号）。
【０００４】
この方法では引抜汚泥を易生物分解性に改質して曝気槽に返送することにより、易分解性となった改質汚泥を曝気槽内の微生物に資化させ、これにより余剰汚泥の発生量が減少する。この場合負荷ＢＯＤから生成する汚泥量よりも多い量の引抜汚泥を改質して返送すると、余剰汚泥量を実質的にゼロにすることができる。
【０００５】
このような処理方法では、生成汚泥量は流入する負荷ＢＯＤに比例するので、流入する負荷量に一定の係数を乗じた量の汚泥を引き抜いて改質処理することにより、所定の減容化を行うことができる。改質処理としてオゾン処理を行う場合、想定される負荷量に対応する一定量の汚泥を引き抜き、想定される汚泥濃度に対応する汚泥乾物量を改質するのに必要な一定量のオゾンを注入して改質を行っている。
【０００６】
ところが流入する負荷ＢＯＤは変動し、また曝気槽や固液分離装置の処理条件も変動するため、引抜汚泥の汚泥濃度も変動する。これに対して従来は負荷および汚泥濃度を一定量に仮定して、一定流量で汚泥を引き抜き一定量のオゾン注入を行っているため、実際の汚泥濃度が高い場合にはオゾン注入量が過少となり汚泥減容化率が低くなる。逆に汚泥濃度が低い場合には過剰のオゾンが排ガスとして排出されて排オゾン塔での触媒や活性炭消耗の原因となる。一般的には汚泥濃度が高い場合を想定してオゾン注入量が決められるため、汚泥濃度が低い場合には大量の余剰オゾンが排出され、これを処理するための処理装置が大型化するという問題点がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、汚泥減容化のための汚泥改質に使用するオゾンの量を過不足なく、必要最少限の量として改質を行うことができ、これにより効率よく汚泥を減容化することができ、処理設備を小型化することができる有機性排液の処理方法を得ることである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、次の有機性排液の処理方法である。
（１）   有機性排液を曝気槽に導入して、活性汚泥の存在下に好気性生物処理する生物処理工程と、
曝気槽から混合液を固液分離装置に導いて固液分離し、分離液を処理液として排出し、分離汚泥の少なくとも一部を曝気槽に返送する固液分離工程と、
分離汚泥または混合液から活性汚泥の少なくとも一部を引き抜き、この引抜汚泥にオゾンを加えて易生物分解性に改質し、改質汚泥を曝気槽に返送する改質処理工程と、
引抜汚泥中の汚泥濃度を計測する汚泥濃度計測工程と、
引抜汚泥の汚泥乾物量あたりのオゾン消費率が０．００２〜０．１ｇ−Ｏ3／ｇ−ＳＳの範囲で一定となるように、汚泥引抜量を制御する制御工程とを含む有機性排液の処理方法。
（２）  改質処理工程で加えるオゾン量が定量である上記（１）記載の方法。
【０００９】
本発明において処理の対象となる有機性排液は、通常の好気性生物処理法により処理される有機物を含有する排液であるが、難生物分解性の有機物または無機物が含有されていてもよく、またアンモニア性窒素等が含有されていてもよい。このような有機性排液としては、下水、し尿、食品工場排水その他の産業排液などがあげられる。
【００１０】
本発明における好気性生物処理は、有機性排液を曝気槽に導入して、活性汚泥の存在下に好気性生物処理を行うように構成する。また固液分離工程は曝気槽から混合液を固液分離装置に導いて固液分離し、分離液を処理液として排出し、分離汚泥の少なくとも一部を曝気槽へ返送するように構成する。このような処理系としては、有機性排液を曝気槽で活性汚泥と混合して曝気し、混合液を固液分離装置において固液分離し、分離汚泥の一部を曝気槽に返送する標準活性汚泥処理法における好気性生物処理が一般的であるが、これを変形した他の処理方法、例えば、環状水路に被処理液を循環させるオキシデーションデッチ法などでもよい。アンモニア性窒素を含む排液を処理する場合は硝化脱窒工程を組合せて処理することができる。
【００１１】
本発明では、このような好気性生物処理における処理系からの生物汚泥の一部を引き抜き、この引抜汚泥を易生物分解性に改質する改質処理を行う。生物汚泥を引き抜く場合、固液分離装置で分離された分離汚泥の一部を引き抜くのが好ましいが、曝気槽から混合液の状態で引き抜いてもよい。分離汚泥から引き抜く場合、余剰汚泥として排出される部分の一部または全部を引抜汚泥として引き抜くことができるが、余剰汚泥に加えて、返送汚泥として曝気槽に返送される返送汚泥の一部をさらに引き抜いて改質処理することもできる。この場合系外に排出する余剰汚泥の発生量をより少なくし、場合によってはゼロにすることができる。
なお、本発明では被処理液中の有機物が微生物により資化されて生成される生物汚泥を生成汚泥、固液分離装置で処理液と分離されて得られる汚泥を分離汚泥、固液分離装置から曝気槽に返送される分離汚泥の一部を返送汚泥、改質処理されるために曝気槽または固液分離装置から引き抜かれる汚泥を引抜汚泥、改質処理がなされた汚泥を改質汚泥、好気性生物処理系外へ排出される汚泥を余剰汚泥と称する。
【００１２】
引抜汚泥を生物が分解し易い性状に改質する改質処理方法としては、引抜汚泥にオゾンを加えて易生物分解性に改質する方法、すなわちオゾン処理による改質処理を採用する。オゾン処理による改質処理は、処理操作が簡単かつ処理効率が高いため好ましい。
【００１３】
改質処理としてのオゾン処理は、好気性生物処理系から引き抜いた汚泥をオゾンと接触させればよく、オゾンの酸化作用により汚泥は易生物分解性に改質される。オゾン処理はｐＨ５以下の酸性領域で行うと酸化分解効率が高くなる。このときのｐＨの調整は、硫酸、塩酸または硝酸などの無機酸をｐＨ調整剤として生物汚泥に添加するか、生物汚泥を酸発酵処理して調整するか、あるいはこれらを組合せて行うのが好ましい。ｐＨ調整剤を添加する場合、ｐＨは３〜４に調整するのが好ましく、酸発酵処理を行う場合、ｐＨは４〜５となるように行うのが好ましい。
【００１４】
オゾン処理は、引抜汚泥または酸発酵処理液をそのまま、または必要により遠心分離機などで濃縮した後ｐＨ５以下に調整し、オゾンと接触させることにより行うことができる。なお、ｐＨ調整は必ずしも要しない。接触方法としては、オゾン処理槽に汚泥を導入してオゾンを吹込む方法、機械攪拌による方法、充填層を利用する方法などが採用できる。オゾンとしてはオゾンガスの他、オゾン含有空気、オゾン化空気などのオゾン含有ガスが使用できる。オゾンは０．００２〜０．１ｇ−Ｏ3／ｇ−ＳＳ、好ましくは０．０１〜０．０８ｇ−Ｏ3／ｇ−ＳＳの消費率となるようにするのが望ましい。オゾン処理により生物汚泥は酸化分解されて、ＢＯＤ成分に変換される。オゾン処理する汚泥乾物量はオゾン処理槽１ｍ3あたり０．７〜４０ｋｇ−ＳＳ／ｈ、好ましくは１〜２５ｋｇ−ＳＳ／ｈ程度とする。
【００２０】
このようにして易生物分解性に改質した改質汚泥は、好気性生物処理工程の曝気槽に導入して好気性処理を行い、好気性微生物に資化させる。曝気槽では生物汚泥のＶＳＳ／ＳＳ比を０．２〜０．８、好ましくは０．３〜０．７、ＭＬＶＳＳを５００〜１００００ｍｇ／ｌ、好ましくは１０００〜５０００ｍｇ／ｌに維持するように制御することにより、汚泥の性状を悪化させることなく好気性生物処理を行う。
【００２１】
本発明では前記生物処理工程から引き抜く引抜汚泥の汚泥濃度（汚泥乾物濃度）を計測するために汚泥濃度計測工程を設ける。引抜汚泥の濃度の計測は、水分を蒸発させて残存固形物への秤量を行う直接定量式の汚泥濃度計、あるいは光、超音波、マイクロ波等を用いる間接定量式の汚泥濃度計などを用いて汚泥の乾物重量を測定する。これらは連続的に、または間欠的に計測することができる。
【００２２】
制御工程は引抜汚泥中の汚泥乾物量あたりの改質のためのオゾン消費率が０．００２〜０．１ｇ−Ｏ3／ｇ−ＳＳの範囲で一定となるように、汚泥引抜量を制御するように構成する。この場合、改質槽に加えるオゾン量を定量としておき、引抜汚泥濃度の変動に対応して引抜汚泥中の汚泥乾物量が上記の一定量となるように汚泥引抜流量を変化させると、単純にポンプまたは弁の制御をするだけでよいので制御が容易になり好ましい。
【００２４】
上記の汚泥引抜量を制御するためには、これらの計測手段を設け、その計測結果をコンピュータ等の制御装置に入力し、制御するのが好ましい。この場合、引抜汚泥の汚泥濃度の変動により上記の制御を行っても長期には平均化した処理が行われ、目的とする汚泥減容化を行えるように、汚泥引抜量の設定を行っておくことができる。
【００２５】
上記のようにして生物処理系からの引抜汚泥を易生物分解性に改質して生物処理系に返送して好気性処理を行うと、改質汚泥は生物処理系の好気性微生物に資化されて減容化する。このとき引抜汚泥の汚泥濃度を計測し、その濃度変化に応じて引抜汚泥量を制御すると、引抜汚泥中の汚泥乾物量に対応する量のオゾンが加えられ、効率のよい改質が行われる。この場合加えられたオゾンは過不足なく改質に利用され、目的とする汚泥の減容化が達成できる。
【００２６】
【発明の効果】
以上の通り、本発明によれば、生物処理工程で生成する汚泥を、改質処理工程でオゾンを加えて改質する際、引抜汚泥の汚泥乾物量あたりのオゾン消費率が０．００２〜０．１ｇ−Ｏ3／ｇ−ＳＳの範囲で一定となるように、引抜汚泥の汚泥濃度の変動に応じて引抜汚泥量を制御するようにしたので、汚泥減容化のための汚泥改質に使用するオゾンの量を過不足なく、必要最少限の量として改質を行うことができ、これにより効率よく汚泥を減容化することができ、処理設備を小型化することができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施形態について説明する。図１は実施形態の好気性生物処理装置を示すフローシートであり、改質処理としてオゾン処理を採用した例である。
【００２８】
図１において、１は好気性生物処理系で、曝気槽２および固液分離装置３から構成されている。曝気槽２には被処理液路４、返送汚泥路５およびオゾン処理汚泥導入路６が連絡し、また底部には散気装置７が設けられ、空気供給路８が連絡している。曝気槽２から固液分離装置３に連絡路９が連絡している。固液分離装置３には処理液路１０および分離汚泥排出路１１が連絡し、分離汚泥排出路１１から返送汚泥路５が分岐している。返送汚泥路５にはポンプ１２が設けられている。
【００２９】
２１は改質処理系で、オゾン処理槽２２およびオゾン発生機２３から構成されている。オゾン処理槽２２には引抜汚泥路２４および排オゾン路２５が上部に連絡している。排オゾン路２５は、触媒や活性炭などを充填した排オゾン処理塔（図示せず）と接続する。引抜汚泥路２４にはポンプ２６が設けられている。またオゾン処理槽２２の下部にはオゾン注入路２７およびオゾン処理汚泥導入路６が連絡している。２８は原料空気供給路である。
【００３０】
３０は制御装置であり、引抜汚泥路２４に設けられた汚泥濃度計３１および汚泥流量計３２から計測信号を入力し、ポンプ２６に制御信号を出力するように接続するとともに、オゾン注入路２７に設けられたオゾン濃度計３３およびオゾン流量計３４から計測信号を入力し、オゾン発生機２３および送風器３５に制御信号を出力するように接続している。
【００３１】
上記の装置による有機性排液の好気性生物処理方法は、被処理液路４から有機性排液を曝気槽２に導入し、またポンプ１２を駆動して返送汚泥路５から返送汚泥を返送し、曝気槽２内の活性汚泥と混合し、空気供給路８から供給される空気を散気装置７から散気して好気性生物処理を行う。これにより排液中の有機物は生物酸化反応によって分解される。
【００３２】
曝気槽２内の混合液（好気性処理液）の一部は連絡路９を通して固液分離装置３に導入し、沈殿分離により分離液と分離汚泥とに分離する。分離液は処理液として処理液路１０から系外に排出する。分離汚泥は分離汚泥排出路１１から取出し、その一部は返送汚泥として返送汚泥路５から曝気槽２に返送する。
【００３３】
分離汚泥の残部は、ポンプ２６を駆動して引抜汚泥路２４からオゾン処理槽２２に導入する。余剰汚泥が生じる場合は、余剰汚泥排出路２９から系外へ排出することができるが、生成汚泥量より多い汚泥をオゾン処理槽２２へ導入してオゾン処理し、曝気槽２に戻すと、余剰汚泥の発生量がゼロになるので、余剰汚泥排出路２９を省略することもできる。オゾン処理槽２２では、オゾン発生機２３で発生したオゾンをオゾン注入路２７から導入し、汚泥と接触させてオゾン処理する。これにより、汚泥は易生物分解性物質に変換される。オゾン排ガスは排オゾン路２５から排オゾン処理塔を経て系外へ排出する。
【００３４】
オゾン処理汚泥はオゾン処理汚泥導入路６から曝気槽２に導入する。オゾン処理により汚泥は易生物分解性に改質されるので、これを曝気槽２に戻すことにより被処理液路４から流入するＢＯＤとともに、曝気槽２内の活性汚泥中の微生物により資化されて分解する。アンモニア性窒素を含有する被処理液を処理する場合には、曝気槽２の前に脱窒槽を設け、この脱窒槽に被処理液、返送汚泥およびオゾン処理汚泥を導入するとともに、曝気槽２から硝化液を循環して脱窒およびＢＯＤ除去を行い、曝気槽２では主に硝化を行うように処理が行われる。
【００３５】
上記の処理において、引抜汚泥路２４の引抜汚泥の汚泥濃度を汚泥濃度計３１で計測し、また引抜汚泥の流量を汚泥流量計３２で計測して制御装置３０に入力する。制御装置３０では汚泥濃度の変動に応じて、引抜汚泥の汚泥乾物量が一定となるように流量を演算してポンプ２６に制御信号を送り、汚泥流量を制御する。このときオゾン注入路２７のオゾン濃度計３３でオゾン濃度を計測し、オゾン流量計３４でオゾンガスの流量を測定して制御装置３０に入力し、制御装置３０からの制御信号によりオゾン発生機２３のオゾン発生量を一定にし、かつ送風機３５の送風量を一定にするように制御する。なお、送風機３５の送風量とオゾン発生機２３の電圧および電流を一定とすれば一定量のオゾンが発生するので、送風量とオゾン発生機２３の電圧および電流を一定値に設定すれば必ずしもオゾンの濃度および流量を測定して制御しなくてもよい。
【００３６】
これによりオゾン処理槽２２に注入するオゾン量は一定になり、かつ汚泥濃度の変動に応じて汚泥流量が変化するため、オゾン処理槽２２に注入される汚泥乾物重量は一定となる。このためオゾンが過不足なく注入されることになるため、所定の汚泥減容化が達成され、しかも未反応のオゾンが排出される量は少なくなり、排オゾン処理装置を小型化することができる。この方法では単に汚泥引抜量を変化させるだけで正確に制御でき、その操作は容易である。
【００３７】
他の制御方法としては、引抜汚泥流量を一定にしておき、汚泥濃度の変動に応じてオゾン処理槽２２に注入するオゾン量を変動させる方法も考えられる。オゾンの注入量を変動させるためには、送風機３５の送風量を一定としておき、汚泥濃度の変動に応じてオゾン発生機２３の電圧等を制御することにより発生するオゾンの濃度を増減させ、オゾン発生量を変化させることができる。またオゾン発生機２３の電圧等を一定として発生するオゾン濃度は変えず、送風機３５の送風量を変化させることによってもオゾンの注入量を変化させることができる。
【００３８】
これらの中ではオゾン注入量を一定にしておき、汚泥濃度の変動に合わせて汚泥流量を変化させる方法が最も容易かつ正確に汚泥乾物量に対するオゾン量を制御することができるので好ましい。
【００３９】
上記の方法により引抜汚泥の乾物流量に対応するオゾン量を改質槽に供給してオゾン処理による改質を行うことにより、必要最少限のオゾンを供給して効率よく汚泥の改質を行って所定の汚泥減容化を行うことができ、しかも排オゾン量を少なくして、これにより排オゾン処理装置を小型化することができる。
【００４０】
上記の実施形態はオゾン処理による改質の例であるが、他の薬剤および／またはエネルギーを加えて汚泥の改質を行う場合も、これに準じて処理を行うことができる。また上記の好気性生物処理系および改質処理系の具体的な構成は図示のものに限らず、変更することが可能である。
【００４１】
以下、本発明の設計例について説明する。
設計例１
有機物をＢＯＤとして１５０〜２００ｍｇ／ｌ含む下水を容量１０００ｍ3の曝気槽に１０００ｍ3／ｄで導入し、ＤＯが０．５〜１ｐｐｍとなるよう空気曝気しながら活性汚泥処理したのち、曝気槽流出水を固液分離装置（最終沈殿池）に導入して固液分離を行い、固液分離により得られる分離汚泥は固液分離装置から引き抜き、一部は曝気槽に返送し、他部はオゾン処理槽に供給する。生成汚泥量は平均して１日あたり約１３０ｋｇで、オゾン処理槽に供給する引抜汚泥量は１日あたりに発生する汚泥の約３．４倍に当たる４４０ｋｇとする。オゾン処理槽にはオゾン発生機からオゾンを供給して処理し、オゾン処理汚泥を上記好気性処理装置の曝気槽へ返送する。この場合、供給するオゾン濃度を１２０ｇ／ｍ3、オゾンガス流量を７．９ｍ3／ｈで一定に設定し、引抜汚泥の濃度の変動に応じて引抜流量を変動させ、汚泥乾物に対するオゾン消費率を０．０５ｇ−Ｏ3／ｇ−ＳＳ（＝乾燥重量で１ｇの汚泥に対し、オゾンを０．０５ｇ反応させる）で一定となるようオゾン注入量を一定にする。このとき、オゾン注入量に対応する引抜汚泥流量ｙは下式で表される。
ｙ＝引抜汚泥の乾物量／引抜汚泥濃度  ・・・（１）
【００４２】
ここで引抜汚泥濃度は図２（ａ）の□印のように変動する場合、引抜汚泥流量を図２（ａ）の●印のように変動させると、引抜汚泥の乾物量（＝引抜汚泥の濃度（％）×引抜汚泥流量）は図２（ｂ）の●印のように一定となる。ここでオゾンの注入量は一定で、引抜汚泥の乾物量も一定なので、オゾン消費率を図２（ｂ）の□印のように一定とすることができる。
【００４３】
比較例１
設計例１において最高汚泥濃度０．７重量％を基準として、オゾン消費率が０．０５ｇ−Ｏ3／ｇ−ＳＳとなるように、引抜汚泥流量を図３（ａ）の●印に示す通り一定にする。このときオゾン注入量も一定とする。ここで汚泥濃度は図３（ａ）の□印（図２（ａ）の□印と同じ）のように変動するので、引抜汚泥の乾物量は図３（ｂ）の●印のように汚泥濃度の変動に伴って引抜汚泥濃度と同じ変動パターンを示す。この時、オゾン注入量は一定で、引抜汚泥の乾物量が変化するのでオゾン消費率は図３（ｂ）の□印のように変動する。
【００４４】
以上の例から、引抜汚泥の乾物量に対して一定のオゾン注入量となるように引抜汚泥流量を変化させることにより、排ガス中のオゾン濃度を低くできることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の好気性生物処理装置を示すフローシートである。
【図２】（ａ）は設計例１の引抜汚泥濃度と引抜汚泥流量の日変動、（ｂ）は設計例１のオゾン消費率と引抜汚泥の乾物量の日変動をそれぞれ表したグラフである。
【図３】（ａ）は比較例１の引抜汚泥濃度と引抜汚泥流量の日変動、（ｂ）は比較例１のオゾン消費率と引抜汚泥の乾物量の日変動をそれぞれ表したグラフである。
【符号の説明】
１  好気性生物処理系
２  曝気槽
３  固液分離装置
４  被処理液路
５  返送汚泥路
６  オゾン処理汚泥導入路
７  散気装置
８  空気供給路
９、２８  連絡路
１０  処理液路
１１  分離汚泥排出路
１２、２６  ポンプ
２１  改質処理系
２２  オゾン処理槽
２３  オゾン発生機
２４  引抜汚泥路
２５  排オゾン路
２７  オゾン注入路
２８  原料空気供給路
２９  余剰汚泥排出路
３０  制御装置
３１  汚泥濃度計
３２  汚泥流量計
３３  オゾン濃度計
３４  オゾン流量計
３５  送風機
【図１】
0004622057.tif 000002
【図２】
0004622057.tif 000003
【図３】
0004622057.tif 000004