(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
生物処理前の沈殿処理により生じた沈澱汚泥と、余剰汚泥とを重力濃縮槽に導入して濃縮する汚泥処理方法において、
該重力濃縮槽へ沈殿汚泥と余剰汚泥との一方を導入して沈降を終了させた後、他方を導入して沈降を終了させる工程を繰り返す汚泥処理方法であって、
沈殿汚泥と余剰汚泥とに対し、それぞれ凝集剤、静菌剤、殺菌剤、溶菌剤及び酸化剤から選ばれる１以上の薬剤を添加することを特徴とする汚泥処理方法。
【請求項２】
請求項１において、前記重力濃縮槽に汚泥を導入するときに前記汚泥に薬剤を添加すると共に、該重力濃縮槽に汚泥を導入する前及び汚泥を導入した後の少なくとも一方において、所定時間、該重力濃縮槽に静菌剤を添加することを特徴とする汚泥処理方法。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記重力濃縮槽内における堆積汚泥からの気泡の発生を監視し、気泡発生が検知されたならば、次回に汚泥を導入するときの薬剤の添加速度又は添加量を増大させることを特徴とする汚泥処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下水、排水、廃水、汚水等を処理する際に生じる汚泥を処理する汚泥処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、家庭排水・し尿などの一般排水、工場・事業場排水、農業・畜産業排水といった、下水、排水、廃水、汚水など（原水）の処理には、活性汚泥法による生物学的処理が広く行われている。この生物学的処理工程では、原水中の浮遊物質が最初沈澱池にて汚泥として沈殿、除去される。沈殿した汚泥は引き抜かれ、続く重力濃縮槽での濃縮工程を経て脱水工程へと移される。この重力濃縮槽にて、汚泥はさらに時間をかけて重力による濃縮が行われるのであるが、この工程ではしばしば汚泥中の微生物の活動が進行するため、例えば呼吸作用による二酸化炭素ガスや脱窒反応により生じる窒素ガスなどが付着して汚泥が浮上することによる濃縮槽越流水への汚濁物質の流出や汚泥濃縮不良、汚泥濃縮不良による汚泥量の増加に伴う脱水時間の延長や汚泥脱水性の悪化、腐敗に伴う臭気の発生、など数多くの問題がある。
【０００３】
このような問題に対処するために、例えば臭気については、濃縮槽を覆蓋して、臭気を別途処理するなどの対策が講ぜられており、濃縮不良による汚泥の濃度低下や脱水性悪化については、脱水薬剤の開発検討、脱水機の効率向上検討などが行われている。また、濃縮槽越流水に流出する固形物対策としては、最初沈澱池に汚泥を貯めないようにする、濃縮槽内の汚泥ゾーンを低く保つなどの運転管理の推進が図られている。
【０００４】
特開２００３−９４０９４号公報には、汚泥に亜硝酸塩を添加して固液分離し、得られた脱水ケーキにさらに亜硝酸塩を添加して臭気を防止する方法が記載されている。
【０００５】
特開２００２−３６１３００号公報には、亜硝酸塩について、臭気および汚泥浮上の抑制に対する有効性が示されている。
【０００６】
特開２００６−３０５４８９号公報には、最初沈澱池引き抜き汚泥を含む生汚泥の重力濃縮槽における汚泥浮上を抑制するために、静菌剤と亜硝酸塩とを含有する汚泥浮上抑制剤を該生汚泥に添加することが記載されている。静菌剤としては、ナトリウムピリチオン、アジ化ナトリウム、４，５−ジクロル−１，２−ジチオール−３−オン、ホスホニウム系化合物、トリアジン系化合物が挙げられている。
【０００７】
工場における排水処理設備や下水処理設備には、一般に排水（汚水）を沈降処理することで排水中に含まれる懸濁物質と、その上澄水とを固液分離する沈砂池や沈殿槽（又は沈澱池）が設けられる。沈降堆積した懸濁物は、汚泥として抜出排出される（沈殿汚泥）。
【０００８】
なお、下水処理施設では、「沈殿汚泥」のことを「初沈汚泥」としたり、「生汚泥」と呼んだりすることもあるが、これらは同じものである。
【０００９】
また、懸濁物を水中に吹き込んだ気泡に付着浮上させたり、界面活性剤等により発生させた泡に付着させて浮上させて、浮上した懸濁物を掻き寄せて系外に排出除去する、浮上濃縮装置を設けることもある。
【００１０】
また、微生物や細菌の代謝活動を利用して水中の有機物を浄化処理できる、生物処理槽が設けられる。ここで微生物や細菌は、摂取した有機物の一部を自身の生命維持活動に使用し、代謝の結果として炭酸ガスを排出する。一方、微生物や細菌は増殖する。増殖によって系内に必要以上に存在する微生物や細菌は、浄化処理能力を低下させることがあるので、増殖した分を系外に排出し、一定の量に維持するように制御・管理される。この排出は、生物処理槽から直接系内水の一部を排出したり、系内水の一部，又は、全量を沈殿槽等の静置沈殿できる槽に移送して予め濃度を高め、懸濁物のスラリーとして排出されることもある。この排出されるスラリーは、余分な細菌や微生物を排出することから、「余剰汚泥」と呼ばれる。微生物や細菌は比重が小さく、短時間の静置では固液分離はできても、濃度が十分に高まっていないこともあり、これをさらに濃縮するために、濃縮装置を設けることもある。この濃縮装置には前述のような、水中に吹き込んだ気泡に付着浮上させたり、界面活性剤等により発生させた泡に付着させて浮上させ、系外に排出除去する浮上濃縮装置や、遠心力を掛けて濃縮を図る遠心濃縮装置，ろ過によって濃度を高める濃縮装置などを設けることもある。
【００１１】
このように、水中から分離された懸濁物からなる沈殿汚泥や、微生物や細菌からなる余剰汚泥は通常、脱水処理がなされて、脱水ケーキとして搬出されることが多い。脱水処理は、脱水機を用いて行なわれることが普通であるが、乾燥（乾燥機）によって行なわれることもある。
【００１２】
いずれの場合も、被処理汚泥は均一、かつ、高濃度で供給する方が効率の良い処理ができるので、脱水処理に掛ける前に予め濃度を高め、均一化するための重力式濃縮槽（沈澱池）が設けられる。
【００１３】
また、最近では、脱水処理する前に汚泥を嫌気雰囲気に維持できる槽に移送し、嫌気性の細菌の活動を利用して、汚泥を減容させる処理を行なうこともある（嫌気性消化槽）。沈殿汚泥に含まれる有機物は、嫌気性細菌によって消費され、炭酸ガスやメタンガスとして排出された分、汚泥の容積は小さくなる。一方、余剰汚泥は、元々は好気性条件で活動していた細菌や微生物であるが、長期間嫌気性の雰囲気下に置かれることで死滅・変質し、嫌気性細菌の餌となって消費され、汚泥の容積は小さくなる。
【００１４】
嫌気性細菌はこうして摂取した有機物を代謝し、炭酸ガスやメタンガスを排出する。嫌気性細菌の増殖速度は遅く、汚泥減容の妨げにはならない。また、嫌気性微生物の有機物分解速度はあまり速くなく、このような嫌気性消化槽では、被処理汚泥の消化槽内での滞留時間を通常、１０日以上という長期間保持する必要があるが、濃度の低い汚泥を供給する場合には、反応タンクの容積を大きくしなければならない。一方、設計した時よりも低い濃度で供給すれば、滞留時間が短くなるため未分解の有機物が流出し、汚泥の減容率は低くなる。さらに、発生したメタンガスを資源として利用する場合には、そのエネルギー（カロリー）が少なくなる。
【００１５】
このため、被処理汚泥は均一かつ高濃度で供給する方が、消化槽での滞留時間を長く取ることができ、効率良く汚泥減容でき、消化ガスを得られることになる。そこで、消化工程の前段に、予め濃度を高め、均一化するための重力式濃縮槽（沈澱池）や、汚泥貯槽が設けられる。
【００１６】
ところが、沈殿汚泥や余剰汚泥には、嫌気性又は好気性の細菌や微生物が多数含まれている。このため、重力式濃縮槽において細菌や微生物の活動が起きて、ガスを発生して濃縮を妨げたり、汚泥が浮上・流出し水処理系に返送されたりすることがあった。
【００１７】
このような汚泥は、水処理系に返送されると、沈降性が悪いため、そのまま流出し、処理水質を悪化させたり、好気性生物槽（活性汚泥）への負荷となり、曝気に係わる動力（電力）コストが増大する。また、活動の活発な細菌や微生物が返送されると、排水中に含まれる懸濁物質を固液分離する沈殿槽（又は沈澱池）において活動し、固液分離障害を引き起こす。
【００１８】
固液分離障害は、汚泥処理（脱水機、嫌気性消化槽）にも、水処理（固液分離、生物処理）にも、悪影響を及ぼすことから、この重力式濃縮槽での固液分離管理や、微生物の活動を抑えて濃縮障害や浮上流出を起こさせないことが重要になっている。
【００１９】
嫌気性細菌の代謝によって排出された炭酸ガスの気泡が付着することにより、汚泥フロック、汚泥塊、汚泥層の浮上が起こる。嫌気性細菌は段階的に有機物を分解し、分解途中で吐き出された有機酸によってｐＨが低下して酸性雰囲気となる。このため、炭酸ガスの水への溶解度が低下し、気泡として発現する量が多くなり、より浮上の起きやすくなる状態となる。
【００２０】
このとき同時に硫化水素ガスが発生することもあるが、その発生量は炭酸ガスと比較して１桁以上、通常は２桁程度違うものである。これは、発生源となる基質の（保持）量が違うことに起因する。
【００２１】
嫌気性細菌には通性のものと偏性のものがあり、通性嫌気性細菌が活動する環境を「無酸素状態／無酸素雰囲気」、偏性嫌気性細菌が活動する環境を「（絶対）嫌気性状態／（絶対）嫌気性雰囲気）」と呼ぶ。「無酸素状態」とは、酸化還元電位がマイナス（還元側）にあり、分子状酸素や硝酸，亜硝酸などのイオンが存在し、酸素を利用できる環境であり、（絶対）嫌気性状態とは、こうしたものがない状態である。「酸化還元電位」でこうした状態を区別するとすれば、おおまかに、０〜−２００ｍＶの状態が無酸素状態、−２００以下の状態が（絶対）無酸素状態と分けることができる。
【００２２】
硫化水素ガスは通常、偏性嫌気性細菌により排出される。前述のように、（絶対）嫌気性状態は、無酸素状態を経て分子状，イオン状の酸素が消費されて後に至る環境である。したがって、偏性嫌気性細菌により硫化水素ガスが生成される前に、まず通性嫌気性細菌の活動が起こり、炭酸ガスの吐き出しが始まる。こうした理由によって、沈澱池や汚泥貯槽での沈殿汚泥の浮上は、炭酸ガスによるものがほとんどである。
【００２３】
一方、生物反応槽の系内水の一部を直接排出したり、系内水の一部、又は、全量を沈殿槽等に移送して静置沈殿し予め濃度を高めて排出される余剰汚泥が、沈澱池や汚泥貯
槽で浮上流出する原因は、沈殿汚泥のそれとは異なる。余剰汚泥は元々、曝気槽において活動している活性汚泥であり、好気性雰囲気で有機物の分解を終えているため、スラリー内には分解・代謝可能な有機物がほとんど残っていない。また、好気性細菌であることから、無酸素状態での有機物摂取も分解もほとんど起きない。とはいえ、いわゆる“内性呼吸”は続いており、無酸素状態においても炭酸の吐き出しはあるものの、有機物を分解したときに吐き出される量に比べれば明らかに少ない。また、嫌気性細菌のような、複数段階の有機物分解工程を経て有機酸を吐き出すこともないので、有機物分解に伴うｐＨの低下は僅かである。このため、濃度が高められて細菌数が多くなった条件で内性呼吸に伴う大量の炭酸の吐き出しがあったとしても、溶解炭酸（ＨＣＯ３−，Ｈ２ＣＯ３）の形態となり、炭酸ガスとして出現しないため、これによる汚泥浮上はほとんど起こらない。
【００２４】
曝気槽に窒素成分が流入すると、硝化菌によって酸化され、ＮＯ２−やＮＯ３−が発生する。汚泥の中に脱窒菌が存在すると、無酸素条件下においてＮＯ２−やＮＯ３−を摂取し、窒素（Ｎ２）を吐き出す。この微生物活動による現象は脱窒と呼ばれる。窒素の水への溶解度は僅かであり、発生した窒素は窒素ガスとして出現し、汚泥に浮力を与える。こうしたことはよく起こり、水処理系の沈殿槽でも起こることがあるだけでなく、この作用を積極的に利用して、水処理系で曝気−無酸素状態の槽を直列に配置し、水中の窒素成分を低減することが行われている。このような系で、脱窒がうまく行われないときに、沈殿槽で汚泥が浮上したり、余剰汚泥にまでＮＯ３−ないしＮＯ２−が持ち込まれることがある。前述のように、沈澱池や汚泥貯槽は無酸素状態となっていることが多い。沈澱池や汚泥貯槽で発生する余剰汚泥の浮上の原因は、余剰汚泥スラリーに同伴して持ち込まれたＮＯ３−（乃至はＮＯ２−）であり、無酸素条件下で脱窒が起きて放出された窒素ガスによる浮上である。
【００２５】
なお、水温が低いなどの環境条件で細菌の活性が低下し、炭酸ガスや窒素ガスの吐き出しがなく、汚泥浮上が起こらないケースもある。また、沈殿汚泥単体では汚泥浮上が起こらないが、ＮＯ３−乃至はＮＯ２−を含む余剰汚泥を混合したことで脱窒によって沈殿汚泥も一緒に浮上することもあるし、沈殿汚泥単体では汚泥浮上が起きてしまうが、ＮＯ３−やＮＯ２−を含まない余剰汚泥を混合したことで希釈効果により浮上が収まるケースもある。
【００２６】
また、余剰汚泥スラリー中にＮＯ３−やＮＯ２−を含んでいても、脱窒菌が少ない又は存在しない場合や、脱窒菌が十分存在しても、環境（温度、ｐＨ、ＯＲＰ）が合わずに脱窒菌の活動が低下していて生物処理槽〜沈殿槽や貯留槽において余剰汚泥単独で存在している場合においては汚泥浮上が起きないケースでも、沈殿汚泥と混合したことで脱窒が起きることもある。
【００２７】
これまで、沈澱池や汚泥貯槽での汚泥浮上の原因は硫化水素ガスによるものであるとされてきたが、詳細な調査・検証を行った結果、前記のように沈殿汚泥の汚泥浮上は炭酸ガスによるものであり、余剰汚泥の浮上は窒素ガスによるものであることが判った。よって、硫化水素ガスを対象とし、消臭を目的とした処理手段では、以上のような原因・現象による汚泥浮上を解決する手段としては不十分である。
【００２８】
以上のように、様々な条件・状態において、汚泥浮上が発生する原理・機構は異なり、それぞれに応じた対策が求められている。
【００２９】
特開２００５−２６５６８７、特開２０１１−１３０８４、特開２０１１−４７７６１には、槽内の状態を監視できる超音波パルス反射式界面レベル計（槽内監視モニタ）が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３０】
【特許文献１】特開２００２−３６１３００号公報
【特許文献２】特開２００３−９４０９４号公報
【特許文献３】特開２００６−３０５４８９号公報
【特許文献４】特開２００５−２６５６８７号公報
【特許文献５】特開２０１１−１３０８４号公報
【特許文献６】特開２０１１−４７７６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００３１】
本発明は、沈殿汚泥と余剰汚泥を濃縮する工程において、汚泥の浮上を効果的に防止することができる汚泥処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００３２】
第１発明の汚泥処理方法は、沈殿汚泥と余剰汚泥とを自然沈降によって同一の槽で濃縮するにあたり、沈殿汚泥と余剰汚泥とが混合される前に、凝集剤、静菌剤、殺菌剤、溶菌剤及び酸化剤から選ばれる１以上の薬剤をそれぞれの汚泥に添加することを特徴とするものである。
【００３３】
第２発明の汚泥処理方法は、沈殿汚泥と余剰汚泥がそれぞれ別の槽において自然沈降によって濃縮するもので、凝集剤、静菌剤、殺菌剤、溶菌剤及び酸化剤から選ばれる１以上の薬剤をそれぞれ汚泥に添加することを特徴とするものである。
【００３４】
第３発明の汚泥処理方法は、沈殿汚泥を自然沈降によって濃縮するとともに、余剰汚泥は自然沈降による濃縮をすることなく機械濃縮によって濃縮した後に、これらの濃縮汚泥を混合する汚泥処理方法において、自然沈降する前の沈殿汚泥にのみ、凝集剤、静菌剤、殺菌剤、溶菌剤及び酸化剤から選ばれる１以上の薬剤を添加することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００３５】
第１発明では、沈殿汚泥と余剰汚泥とを自然沈降によって濃縮する方法において、沈殿汚泥と余剰汚泥とが同一の槽において混合される前に薬剤（凝集剤、静菌剤、殺菌剤、溶菌剤又は酸化剤）が各汚泥に添加される。
【００３６】
第２発明では、沈殿汚泥と余剰汚泥はそれぞれ個別の槽において、それぞれ薬剤を添加し、自然沈降によって濃縮される。
【００３７】
第３発明では、沈殿汚泥にのみ薬剤を添加し自然沈降によって濃縮し、余剰汚泥については自然沈降による濃縮を行うことなく、機械濃縮する。
【００３８】
一般に、沈殿汚泥には嫌気性細菌が多く含まれ、余剰汚泥には好気性細菌が多く含まれている。
【００３９】
沈殿汚泥は無機質が多く、比重が大きいので、沈降性、圧密濃縮性に優れる。余剰汚泥はほとんどが細菌または微生物であるので、有機物主体であり、比重が小さく、沈降性、圧密濃縮性が沈殿汚泥よりも低い。
【００４０】
このように、沈殿汚泥と余剰汚泥とでは性状が異なり、沈降性を向上させるための薬剤成分や添加量も異なることが多い。例えば、窒素処理（硝化脱窒）を行なう生物処理装置にあっては、初沈汚泥には亜硝酸、亜硝酸塩の静菌作用が効く。一方、余剰汚泥には脱窒菌が含まれ、かつ高い活性を持って多量に存在するため亜硝酸、亜硝酸塩を即座に脱窒し、窒素ガスに変えてしまうので、このような性質の余剰汚泥には亜硝酸、亜硝酸塩は効果が悪く、むしろ発生した窒素ガスのために汚泥の浮上流出を促進してしまうことがある。
【００４１】
余剰汚泥は沈降性が悪いため、凝集剤を添加してフロック粒子径を大きくして沈降速度を上昇させたり、糸状性細菌が多いときには溶菌剤を添加することで、圧密濃縮性を改善することができる。
【００４２】
沈殿汚泥に含まれる微生物の活動が非常に活発なときは、その状況、状態に合わせて静菌剤や殺菌剤を用いて活性を低下させることもできる。また、繊維質や毛髪が多く、立体障害を起こして圧密不良を起こしているような場合には、酸化剤を添加して、これを弱めることもできる。
【００４３】
従って、第１発明のように、沈殿汚泥と余剰汚泥とを同一の槽で自然沈降によって濃縮する場合、沈殿汚泥と余剰汚泥とが混合される前にそれぞれ適切な薬剤を添加することにより、各汚泥を効率よく濃縮することができる。
【００４４】
第２発明では、沈殿汚泥と余剰汚泥のそれぞれの性状、性質に合った薬剤を添加することにより、各汚泥をそれぞれの槽において効率よく濃縮することができる。
【００４５】
第３発明では、沈殿汚泥については薬剤を添加して自然沈降により濃縮し、余剰汚泥については機械濃縮によって濃縮する。これにより、各汚泥をそれぞれ効率よく濃縮することができる。
【００４６】
使用する薬剤は１種であってもよいし、２種以上を用いてもよい。この場合、同時に添加しても、予め混合した液を添加してもよいし、順番に入れてもよい。あるいは、添加する場所を変えてもよい。あるいは、前半と後半に異なる薬剤を添加するようにしてもよい。薬剤ごとの効果や相互作用を考え、適切な添加方法を任意に選択できるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】実施の形態に係る汚泥処理方法のフロー図である。
【図２】汚泥の流入を示すタイミングチャートである。
【図３】汚泥の流入及び薬注を示すタイミングチャートである。
【図４】（ａ）は実施の形態に係る汚泥処理方法のフロー図、（ｂ）は重力濃縮槽の断面図である。
【図５】実施の形態に係る汚泥処理方法のフロー図である。
【図６】実施の形態に係る汚泥処理方法のフロー図である。
【図７】実施の形態に係る汚泥処理方法のフロー図である。
【図８】実施の形態に係る汚泥処理方法のフロー図である。
【図９】実施の形態に係る汚泥処理方法のフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００４８】
以下、図面を参照して実施の形態について説明する。
【００４９】
図１は、第１の実施の形態に係る汚泥処理方法のフローを示しており、ここでは代表的な例として下水処理設備のフローを取り上げ、説明する。原水は、最初沈澱池１に導入され、初沈汚泥が沈降分離される。最初沈澱池１の上澄水は、曝気槽２に導入され、散気管２ａからの空気曝気により好気性処理される。曝気槽２内の液は、最終沈澱池３に導入され、沈降汚泥と上澄水とに分離され、上澄水は処理水として系外に取り出される。
【００５０】
最終沈澱池３で沈降した汚泥の一部は、余剰汚泥として汚泥ポンプ４及び配管５によって重力濃縮槽７に送られ、残部の汚泥は、配管５から分岐した汚泥返送用配管６を介して返送汚泥として曝気槽２に返送される。なお、配管６を配管５から分岐させる代りに、最終沈澱池３で沈降した汚泥の一部を返送専用の配管で直接に曝気槽２に返送するようにしてもよい。
【００５１】
重力濃縮槽７には、最初沈澱池１で沈降した初沈汚泥も配管８を介して導入可能とされている。
【００５２】
配管８から重力濃縮槽７に導入される初沈汚泥に対し、薬注装置２０によって薬剤Ａが添加される。また、配管５から重力濃縮槽７に導入される余剰汚泥に対し、薬注装置２１によって薬剤Ｂが添加される。
【００５３】
重力濃縮槽７で汚泥は重力により上澄水と濃縮汚泥とに分離される。上澄水は配管１５を介して最初沈澱池１に返送される。
【００５４】
濃縮汚泥は、重力濃縮槽７の底部から抜き出され、配管９を介して嫌気性消化槽１０に導入される。
【００５５】
この実施の形態では、嫌気性消化槽１０は、１次タンク１０ａと２次タンク１０ｂとを備えており、濃縮汚泥は１次タンク１０ａで嫌気性消化された後、２次タンク１０ｂに導入され、さらに嫌気性消化されるよう構成されている。タンク１０ａ，１０ｂ内の嫌気性消化により生じた消化ガスは、配管１１により系外に取り出される。
【００５６】
２次タンク１０ｂから取り出される消化汚泥は、配管１２によって脱水機１３に送られ、脱水処理され、生じた脱水ケーキは系外に取り出される。脱水濾液は配管１４を介して最初沈澱池１に返送される。
【００５７】
薬剤Ａ，Ｂとしては、凝集剤（無機凝結剤、有機凝結剤、有機凝集剤のいずれでもよく、またこれらの組み合わせでもよい。）、静菌剤、殺菌剤、溶菌剤及び酸化剤の１種又は２種以上が挙げられる。薬剤Ａ，Ｂとして同一のものを添加してもよく、薬剤Ａと薬剤Ｂとで別異のものを添加してもよい。
【００５８】
配管５，８に２以上の薬注装置を設け、それぞれ別異の薬剤を添加してもよい。具体的には、例えば、初沈汚泥に凝集剤及び静菌剤を添加し、余剰汚泥にも凝集剤及び静菌剤を添加する例が挙げられる。また、初沈汚泥にまず静菌剤を添加し、その後、凝集剤添加に切り替えると共に、余剰汚泥に凝集剤を添加し、その後、静菌剤に切り替える例が挙げられる。
【００５９】
最初沈澱池で汚泥の腐敗が進んでいるときには、引抜直後の汚泥、すなわち重力濃縮槽に流入する初期の汚泥に静菌剤を添加し、後半の濃度が低くなったところに凝集剤を添加して濃度を高めると共に、沈降速度を増加させたり、圧密度を高めたりすることができる。
【００６０】
余剰汚泥は沈降速度が遅く、汚泥が舞い上がってしまうこともあるので、流入初期の汚泥に凝集剤を添加して沈降速度を高めて固液分離を促進させておき、後半の汚泥に静菌剤を添加し、後半の汚泥を重石にして浮上を抑え込むこともできる。
【００６１】
また、薬注の別方式として、初沈汚泥に対し、凝集剤と静菌剤とを別々の薬注装置で添加し、余剰汚泥に対し静菌剤と凝集剤とを別々の薬注装置で添加する例や、添加する位置を変える例が挙げられる。
【００６２】
流入する汚泥は、その処理施設や、流入する時間帯、季節によって変化し、その汚泥に効果的に作用する薬剤も変わるので、そのときどきに選定するのが好ましい。
【００６３】
薬剤の種類及び添加量は、机上試験等で予め決めるのが好ましい。
【００６４】
無機凝結剤としては、例えば、塩化アルミ、ポリ塩化アルミ（ＰＡＣ）、塩化第二鉄、ポリ鉄、塩化カルシウム、ケイ素化合物などが用いられる。有機凝集剤としては、例えば、カチオン性の高分子凝集剤、アニオン性の高分子凝集剤、ノニオン性の高分子凝集剤、両性の高分子凝集剤などを用いることができる。
【００６５】
なお、無機成分主体の凝集剤は、汚泥量を増やすので、大量に使用すると脱水ケーキの発生量が増加する。また、無機成分主体の凝集剤で、アルミを含むものは、濃縮汚泥を嫌気性消化槽に導く場合に、活性を低下させることがある。鉄を含むものは、嫌気性細菌の活動を活発化させ、重力濃縮槽でガスの発生を増やしてしまうことがある。
【００６６】
有機成分主体の凝集剤は、形成したフロックの中で気泡が発生すると、その気泡がフロック外に出にくく、汚泥浮上を招くことがある。特に、カチオン性の高分子凝集剤は、電荷的に気泡を引き付け易く、汚泥が浮上しやすくなる。
【００６７】
静菌剤とは、細菌の発育あるいは増殖を阻止する薬剤である。本発明方法においては、一般に殺菌剤と称されている薬剤も、低濃度で用いることにより静菌作用を発現させ、静菌剤として使用することができる。本発明方法に用いる静菌剤としては、例えば、亜硝酸塩、次亜塩素酸塩、第四級アンモニウム塩、エタノール、ホルムアルデヒド、ピリチオン又はその誘導体、ソルビン酸などを挙げることができる。これらの中で、亜硝酸塩及びピリチオン又はその誘導体を好適に用いることができる。亜硝酸塩としては、例えば、亜硝酸アンモニウム、亜硝酸リチウム、亜硝酸ナトリウム、亜硝酸カリウム、亜硝酸ルビジウム、亜硝酸セシウム、亜硝酸マグネシウム、亜硝酸カルシウム、亜硝酸ストロンチウム、亜硝酸バリウム、亜硝酸ニッケル、亜硝酸亜鉛、亜硝酸タリウムなどを挙げることができる。ピリチオン又はその誘導体としては、例えば、ピリチオン、ナトリウムピリチオン、亜鉛ピリチオン、ジピリチオンなどを挙げることができる。
【００６８】
重力濃縮槽７へは、初沈汚泥と余剰汚泥とを同時に導入してもよく、別々に導入してもよい。
【００６９】
図２（ａ），（ｂ）は、重力濃縮槽７へ初沈汚泥及び余剰汚泥をそれぞれ間欠的に導入するパターンの一例を示している。この場合、初沈汚泥の導入と余剰汚泥の導入とが重なってもよく、図２（ｂ）のように重ならなくてもよく、図２（ａ）のように余剰汚泥の導入が一時的に初沈汚泥の導入と重なってもよい。
【００７０】
初沈汚泥と余剰汚泥とが重力濃縮槽７内で混ざり合うと、生物学的な活動が活発になったり、投入する薬剤の効果が低下したり、薬剤同士が反応したりする場合には、図２（ｂ）のように、初沈汚泥の導入と余剰汚泥の導入とを全く重複しないようにするのが好ましい。この場合、初沈汚泥の導入後に、初沈汚泥が十分に沈降濃縮する時間が経過してから余剰汚泥を導入し、この余剰汚泥が十分に沈降濃縮する時間が経過してから初沈汚泥を導入するのが好ましいことがある。このように十分な沈降時間をとることにより、各沈降汚泥が混ざり合うことを避けたり、沈降終了前に新たに汚泥が導入され沈降完了前の汚泥が巻き上ることを防止することもできる。十分な沈降時間については、予め調査によって時間を決めて流入をタイマー制御してもよく、界面レベルを計測して沈降終了を判断し次の流入制御してもよい。
【００７１】
薬剤の添加は、汚泥の導入開始から導入終了の間としてもよく、さらにその前又は後にも薬剤添加を行うようにしてもよい。その一例を図３（ａ）〜（ｄ）に示す。
【００７２】
図３（ａ）では、初沈汚泥の導入開始と共に薬剤Ａの添加を開始し、余剰汚泥の導入開始と共に、薬剤Ａの添加を終了する。また、余剰汚泥の導入開始と共に薬剤Ｂの添加を開始し、余剰汚泥の導入開始と共に、薬剤Ｂの添加を終了する。
【００７３】
図３（ｂ）では、初沈汚泥の導入時に薬剤Ａ（種類は限定されない。）を添加し、初沈汚泥の導入終了後もしばらく薬剤Ａ、または静菌剤のみを添加する。また、余剰汚泥の導入時に薬剤Ｂ（種類は限定されない。）添加し、余剰汚泥の導入終了後も、しばらく薬剤Ｂ、または静菌剤のみを添加する。
【００７４】
この場合、静菌剤の添加は、所定時間行ってもよく、または該濃縮槽の容積に合わせて所定量の静菌剤を添加してもよい。この所定時間は、予め決めた時間でタイマー制御してもよく、汚泥界面を計測して沈降状態を見て決めてもよい。
【００７５】
図３（ｃ）では、初沈汚泥の導入開始に先立って静菌剤のみ、または薬剤Ａを添加し、汚泥導入時に薬剤Ａ（種類は限定されない。）を添加する。また、余剰汚泥の導入開始に先立って静菌剤のみ、または薬剤Ｂを添加し、汚泥導入時に薬剤Ｂ（種類は限定されない。）を添加する。
【００７６】
この汚泥導入開始前の静菌剤の添加は、所定時間行ってもよく、または該濃縮槽の容積に合わせて所定量を添加してもよい。この所定時間は、予め決めた時間でタイマー制御してもよい。
【００７７】
図３（ｄ）では、初沈汚泥の導入開始に先立って静菌剤のみ、または薬剤Ａを添加し、汚泥導入時に薬剤Ａ（種類は限定されない。）を添加し、初沈汚泥の導入終了後もしばらくは静菌剤のみ、または薬剤Ａの添加を継続する。また、余剰汚泥の導入開始に先立って静菌剤のみ、または薬剤Ｂを添加し、汚泥導入時に薬剤Ｂ（種類は限定されない。）を添加し、余剰汚泥の導入終了後も、しばらくは静菌剤のみ、または薬剤Ｂを添加する。
【００７８】
図２（ｂ）や図３（ａ）〜（ｄ）のように、初沈汚泥と余剰汚泥とで導入時期を異ならせ、先に導入された汚泥が前の汚泥が沈降堆積し終わってから、次の汚泥を流入させ、夫々の汚泥が混合しないようにすることによる長所は次の通りである。
【００７９】
即ち、重力濃縮槽に流入した汚泥は、重力濃縮槽７内の清澄相（上澄水）中を沈降することになるので、沈降速度が大きく、固液分離が効率よく行われる。清澄相を沈降した汚泥は、前に沈降した汚泥堆積層の上に堆積するため、堆積した汚泥同士が混ざることがなく、夫々に添加した薬剤の効果が長期間、安定して発揮される。
【００８０】
薬剤の薬注率（薬注速度）は、配管５又は８から重力濃縮槽７に導入される汚泥スラリーの導入速度に比例させてもよく、導入速度が大きいときには、比例薬注量よりも多い薬注量としてもよい。即ち、汚泥スラリーの導入流速が速くなると、薬剤と混合拡散するための時間が取れなかったり、特に配管注入する場合には、接触効率の低下により薬剤の効果が薄れることがある。このような場合には、汚泥スラリー流量が多くなったときには、予め設定した薬注率（基準値）よりも高い薬注率とすることが好適なことがある。
【００８１】
流入する汚泥濃度が高いときにも、同様に薬注率を高くするのが好適なことがある。薬注率は、予め設定した薬剤濃度のまま添加量（容積）を増減することで調整してもよく、添加量はそのままで濃度を増減することで調節してもよい。薬注装置等の設備の能力で変更しても構わない。
【００８２】
図４〜９を参照して別の実施の形態について説明する。
【００８３】
図４（ａ）は、重力濃縮槽７に、槽内状態の測定手段３０を設けたものである。
【００８４】
この測定手段３０は、沈降汚泥堆積層の堆積層高又は水面からの汚泥堆積層の上面までの距離すなわち汚泥界面レベルを計測する界面レベルセンサであってもよい。重力濃縮槽７内の汚泥界面レベルが予め設定した設定値よりも高いときには、該重力濃縮槽７内から汚泥を引き抜き、汚泥界面レベルを調整する。なお、図４（ｂ）は、この重力濃縮槽７内の汚泥の堆積状態を模式的に示す縦断面図である。前述のように、重力濃縮槽において清澄相（上澄水）が存在しないと固液分離は上手く行われない。このため、汚泥堆積層の上方に清澄相があるように予め汚泥界面レベルを調整しておくのが望ましい。
【００８５】
測定手段３０は、汚泥界面レベルを検知すると共に、槽内の気泡を検知する機能を有した超音波パルス反射式界面レベル計（槽内監視モニタ）であってもよい。この槽内監視モニタは、前記特許文献４〜６に記載のものであってもよい。この超音波パルス反射式界面レベル計によって検出される界面レベルが設定値となるように汚泥引き抜きを行う。また、重力濃縮槽７に汚泥が流入する際、汚泥の舞い上がりが検知できたとき、汚泥堆積層の上部の汚泥が流入水流の影響を受けないように汚泥引き抜きを行って界面レベルを下げたり、流入流量を調整する。また、超音波パルス反射式界面レベル計が槽内に気泡を検知したときには、汚泥を所定量引き抜き、汚泥界面レベルを所定量だけ低くしたり、次回に重力濃縮槽７に導入する汚泥に対する静菌剤、殺菌剤、溶菌剤又は凝集剤の薬注率又は薬注量を増加させる。
【００８６】
図５では、重力濃縮槽７から流出する上澄水の水質特性値を測定するための測定器３１を配管１５に設けている。この測定器３１によって上澄水中の濁度、ＳＳ濃度、ＭＬＳＳ濃度、透視度、粒子径又は粒度分布などを測定し、計測した数値に基づき、静菌剤、殺菌剤、溶菌剤又は凝集剤の添加率又は添加量を決定し、薬注を制御する。
【００８７】
図６では、図５のように配管１５に測定器３１を設けると共に、さらに重力濃縮槽７の下部にも水質特性値を測定する測定器３２を設けている。測定器３１で上澄水のＭアルカリ度又は酸化還元電位（ＯＲＰ）を測定し、測定器３２によって重力濃縮槽７内に堆積している汚泥スラリーのＭアルカリ度又は酸化還元電位（ＯＲＰ）を測定する。そして、測定器３１，３２の一方又は双方の測定値に基づき、静菌剤、殺菌剤、溶菌剤又は凝集剤の添加率又は添加量を決定し、薬注を制御する。
【００８８】
なお、測定器３１，３２として亜硝酸濃度測定器を設置し、上澄水及び重力濃縮槽７内汚泥スラリーの一方又は双方の亜硝酸濃度を測定し、一定時間後の亜硝酸濃度を予め定めた閾値と比較して、次回に重力濃縮槽７に導入する汚泥に対して添加する亜硝酸、亜硝酸塩、亜硝酸を含む薬剤又は亜硝酸塩を含む薬剤の添加率、添加量又は添加濃度を調整し、薬注するようにしてもよい。
【００８９】
上記実施の形態では、嫌気性消化槽１０を設けているが、本発明では、嫌気性消化槽１０を省略してもよい。図７はかかるフローを示すものであり、重力濃縮槽７の底部から取り出される濃縮汚泥を配管９によって直に脱水機１３に導入している。
【００９０】
上記実施の形態では、最初沈澱池１、曝気槽２及び最終沈澱池３が１系列のみ設けられているが、複数系列設けられてもよい。図８は２系列設けた場合の一例を示している。
【００９１】
図８では、最初沈澱池１、曝気槽２及び最終沈澱池３と最初沈澱池１Ａ、曝気槽２Ａ及び最終沈澱池３Ａとの２系列が設置され、各最初沈澱池１，１Ａの初沈汚泥が配管８，８Ａを介して重力濃縮槽７に導入され、最終沈澱池３の余剰汚泥が配管５を介して重力濃縮槽７に導入されている。
【００９２】
なお、最終沈澱池３Ａの余剰汚泥の一部は、ポンプ４Ａ及び配管５Ａを介して最初沈澱池１Ａに返送され、最終沈澱池３Ａの余剰汚泥の残部は、配管６Ａを介して曝気槽２Ａに返送される。配管５，８，８Ａに対し薬注装置（図示略）によって薬注が行われる。
【００９３】
重力濃縮槽７の上澄水は配管１５を介して最初沈澱池１，１Ａに導入され、濃縮汚泥は配管９を介して嫌気性消化槽１０の１次タンク１０ａ及び２次タンク１０ｂによって嫌気処理され、消化ガスは配管１１を介して取り出される。
【００９４】
消化汚泥は配管１２によって脱水機１３に導入され、脱水処理され、脱水ケーキは系外に取り出され、脱水濾液は最初沈澱池１，１Ａに返送される。
【００９５】
なお、図８のフローにおいて、最終沈澱池３Ａの余剰汚泥も重力濃縮槽７に導入するようにしてもよい。
【００９６】
上記実施の形態では、最終沈澱池３からの余剰汚泥を重力濃縮槽７に導入したが、図９では、この余剰汚泥を薬剤添加することなく機械濃縮器４０に導入して機械濃縮している。
【００９７】
機械濃縮により分離された液は、配管４２を介して最初沈澱池１に導入される。機械濃縮器４０により濃縮された汚泥は、配管４１を介して嫌気性消化槽１０へ送られる。
【００９８】
その他の構成は前記図１の実施の形態と同様であり、同一符号は同一部分を示している。図１の場合と同じく、初沈汚泥は重力濃縮槽７で重力濃縮され、その上澄水は配管１５を介して最初沈澱池１に導入され、濃縮汚泥は配管９を介して嫌気性消化槽１０に導入される。
【００９９】
機械濃縮器４０としては、遠心濃縮機、ベルト式加圧濃縮機、電気浸透脱水機、造粒濃縮機、加圧浮上濃縮装置、常圧浮上濃縮装置などを用いることができる。
【０１００】
図９でも、最初沈澱池１、曝気槽２及び最終沈澱池３が１系列のみ設けられているが、２系列以上設けられてもよい。
【０１０１】
上記実施の形態では、沈殿汚泥及び余剰汚泥に対する薬注は配管にて行われているが、重力濃縮槽７に対して薬注してもよい。
【符号の説明】
【０１０２】
１，１Ａ  最初沈澱池
２，２Ａ  曝気槽
３，３Ａ  最終沈澱池
７  重力濃縮槽
１０  嫌気性消化槽
１３  脱水機
２０，２１  薬注装置
【図１】
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【図２】
0006384168.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0006384168.tif 000008
【図８】
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【図９】
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