(57)【要約】【課題】  有機性汚水の微生物処理により生じる余剰汚泥を効率よく処理し、使用した薬剤の再利用を可能にして、余剰汚泥の処理に伴う負担を低減できる余剰汚泥の処理方法を提供する。【解決手段】  有機性汚水の微生物処理により生じる余剰汚泥を処理する方法において、前記余剰汚泥中に塩化物および酸またはそれらを含むものを添加し、ｐＨ２〜６に調整すると共に前記余剰汚泥中の固形分濃度を０．２〜３質量％の濃度とする第一工程、前記汚泥に１〜１００ｍＡ／ｃｍ2 の電流密度で直流電気分解処理を施し前記汚泥中の微生物を死滅させる第二工程、前記直流電流分解処理により発生させた気泡により前記汚泥を浮上分離する第三工程、分離した分離液を第一工程に返送する第四工程を経由して余剰汚泥を処理する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機性汚水の微生物処理により生じる余剰汚泥を処理する方法において、前記余剰汚泥中に塩化物および酸またはそれらを含むものを添加し、ｐＨ２〜６に調整すると共に前記余剰汚泥中の固形分濃度を０．２〜３質量％の濃度とする第一工程、前記汚泥に１〜１００ｍＡ／ｃｍ2 の電流密度で直流電気分解処理を施し前記汚泥中の微生物を死滅させる第二工程、前記直流電気分解処理により発生させた気泡により前記汚泥を浮上分離する第三工程、分離した分離液を第一工程に返送する第四工程を有することを特徴とする余剰汚泥の処理方法。
【請求項２】
電気分解処理で用いる電極が炭素系材料で構成されていることを特徴とする請求項１記載の余剰汚泥の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、余剰汚泥の処理方法に関するものであり、さらに詳しくは、有機性汚水の微生物処理により生じる余剰汚泥を効率よく処理し、余剰汚泥の処理に伴う負担を低減することができる余剰汚泥の処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
有機性汚水の微生物処理では、汚水中に存在する可溶性有機物を微生物が消化処理する一方で微生物の増殖を引き起こす。この増殖した微生物を含む汚泥はいわゆる余剰汚泥として排出する必要がある。この余剰汚泥は脱水処理した後にそのまま埋立処分されるか、または焼却処分されているが、余剰汚泥は難脱水性であるため、脱水処理した後でも７０〜８０質量％の水分を有するのが通常である。従って、これをそのまま埋立処分するにしても固形分２０〜３０質量％程度のものを運搬し埋め立てることになり、その質量および体積の大半が大部分を占める水分の搬送費および埋立費として費やされているのが現状である。また、焼却処分するにしても同様で余剰汚泥中に多量に存在する水分のためにその乾燥および蒸発潜熱にエネルギーの大半が費やされているのが現状であって、その費用は高額なものとなっている。
【０００３】
これら余剰汚泥の量は年々増加の一途をたどっており、前記埋立処分するにしても焼却処分にしてもいずれも処理費用の占める割合が高く、また埋立場所の確保や焼却残さの処理など、経済面および環境面の両面において問題が顕在化している。
【０００４】
こうした背景の下で、この余剰汚泥の処理に微生物処理を有効に活用することが検討されている。余剰汚泥はその中に含まれている微生物を一旦死滅させて可溶性の有機物にすれば有機物の消化処理同様に活性汚泥により消化処理されることはよく知られている。可溶性有機物の消化処理により増殖した余剰汚泥を死滅させて可溶性有機物にした後、活性汚泥槽に返送することで微生物が可溶性有機物の消化処理を行い、余剰汚泥を減量化（または減容化）する。すなわち、余剰汚泥中の可溶性有機物を微生物に消化処理させることで、余剰汚泥中の微生物は可溶性有機物を経てＣＯ2 とＨ2 Ｏとに分解され減量化される。
【０００５】
余剰汚泥を減量化させる手段としては、種々の方法が提案されており、オゾン酸化法、過酸化水素酸化法、次亜塩素酸酸化法、酸・アルカリ処理法、熱処理法などが提案されている。
【０００６】
しかしながら、上記の処理方法は、いずれも薬品やエネルギーを大量に使用したり、装置が大掛かりになったりするため、必ずしも満足のいく方法とはいえなかった。
【０００７】
また、上記の処理を行うためには、余剰汚泥の濃度は流動性を保つべくある程度低い濃度にする必要があり、その低濃度で処理した汚泥すべてを活性汚泥槽に返送するため、発生した余剰汚泥とその水分のすべてを活性汚泥槽に返送することになり、活性汚泥槽への返送量が多く、また、薬剤を使う方法では薬剤の再利用ができず、そのため処理コストが高くなるという問題があった。
【０００８】
例えば、余剰汚泥に塩化物を添加して電気分解することによって余剰汚泥中の微生物を死滅させ、それを活性汚泥槽に返送することで余剰汚泥を減量化する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−１２６７８２号公報
【０００９】
しかしながら、上記方法によっても低濃度で処理した汚泥のすべてを活性汚泥槽に返送しているため、前記のように、活性汚泥槽への返送量が多くなり、また、使用した薬剤を再利用することができないという問題があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記のような従来技術における問題点を解決し、有機性汚水の微生物処理により生じる余剰汚泥を効率よく処理し、使用した薬剤の再利用を可能にして、余剰汚泥の処理に伴う負担を低減できる余剰汚泥の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】
【００１１】
本発明は、有機性汚水の微生物処理により生じる余剰汚泥を処理する方法において、前記余剰汚泥中に塩化物および酸またはそれらを含むものを添加しｐＨ２〜６に調整すると共に前記余剰汚泥中の固形分濃度を０．２〜３質量％の濃度とする第一工程、前記汚泥に１〜１００ｍＡ／ｃｍ2 の電流密度で直流電気分解処理を施して汚泥中の微生物を死滅させる第二工程、前記直流電気分解処理により発生させた気泡により前記汚泥を浮上分離する第三工程、分離した分離液を第一工程に返送する第四工程を経由して余剰汚泥を処理することにより、前記課題を解決したものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、有機性汚水の微生物処理により生じる余剰汚泥を効率よく処理し、使用した薬剤の再利用を可能にして、余剰汚泥の処理に伴う負担を低減することができる。
【００１３】
すなわち、第一工程で余剰汚泥のｐＨを２〜６と酸性にし、塩化物の添加により殺菌作用の高い次亜塩素酸を効率的に発生させるとともに、余剰汚泥の固形分濃度を０．２〜３質量％にすることによって、次の第二工程での電解処理での微生物の死滅率を向上させ、余剰汚泥中の微生物を効率よく死滅させ、第三工程で汚泥を浮上分離させて浮上濃縮汚泥と分離液とに分離し、前記浮上濃縮汚泥を微生物処理するための活性汚泥槽に返送することを可能にすると共に、薬剤を含む分離液を前記第一工程に返送することによって薬剤の再利用を可能にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の有機性汚水の微生物処理により生じる余剰汚泥のによる処理方法の好適な実施形態を図１を用いて説明する。
【００１５】
図１は本発明の有機性汚水の微生物処理により生じる余剰汚泥の処理方法を実施するための処理プロセスの概要を示す図である。
【００１６】
上記処理プロセスにおいて、まず、有機性汚水１は活性汚泥槽（曝気槽）２に導入され、その活性汚泥槽２中で微生物によって消化処理される。そして、その活性汚泥槽２から排出された活性汚泥含有液３は沈殿槽４に導入され、その沈殿槽４中で重力沈降法により活性汚泥を沈殿させ、濃縮汚泥と上澄液とに分離される。沈殿槽４中の上澄液は処理済水５として沈殿槽４から排出され、この処理済水５は殺菌してシステム系外に放出される。
【００１７】
そして、沈殿槽４の底部に沈殿して濃度が高くなった活性汚泥は濃縮汚泥６として沈殿槽４から取り出され、そのうちの一部が返送汚泥７として前記活性汚泥槽２に戻される。ここまでのプロセスは従来の有機性汚水の微生物処理の場合と同様であるが、本発明では、この従来プロセスにおける濃縮汚泥の一部を余剰汚泥として引き抜き、後記のように、その余剰汚泥に特定の態様で電気分解（以下、簡略化して「電解」で表す）を施し、余剰汚泥中の微生物を死滅させ、溶解性有機物に変えて微生物による消化処理を容易にさせ、前記電解に発生した気泡により、電解処理済汚泥を浮上濃縮汚泥と分離液とに分離し、余剰汚泥を効率よく処理することと使用した薬剤の再利用を可能にしたことを特徴としている。
【００１８】
以下、本発明において要部となる残りのプロセスを順次説明すると、前記残りの濃縮汚泥６は余剰汚泥８として薬剤混合槽９に送られ、その薬剤混合槽９中で上記余剰汚泥８に塩が添加され、かつ酸が添加されてｐＨが２〜６に調整されるとともに固形分濃度が０．２〜３質量％に調整される。前記沈殿槽４での沈殿により生じる濃縮汚泥６は、通常、その固形分濃度が０．２〜３質量％である場合が多いが、さらに高い濃度になることもあり得る。従って、この薬液混合槽９に入ってくる余剰汚泥、つまり、本発明の第一工程に入ってくる余剰汚泥の固形分濃度が０．２〜３質量％の場合は、そのまま使用可能であるが、濃度が高い場合はここで濃度を０．２〜３質量％に調整して、次の電解処理をスムーズに行わせ、余剰汚泥中の微生物を死滅（殺菌）させやすくする。
【００１９】
上記塩化物としては、例えば、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化マグネシウム、塩化カルシウムなどが好ましい。これは、これらの塩化物が後の電解処理工程において殺菌作用の高い次亜塩素酸を発生させやすいからである。そして、この余剰汚泥８への塩化物の添加量は０．１〜３．５質量％が好ましい。
【００２０】
薬剤混合槽９において、余剰汚泥８に添加する酸は、殺菌作用（微生物の死滅作用）を高めるために添加するものであるが、この酸としては、例えば、塩酸や硫酸などの強酸が好ましく、特に塩酸は次亜塩素酸の供給源にもなることから好ましい。
【００２１】
本発明においては、上記のように余剰汚泥に酸を添加してｐＨ２〜６に調整することによって発生した次亜塩素酸を効率よく存在させ、殺菌作用を向上させるが、このｐＨとしては特にｐＨ４〜６が好ましい。ｐＨが２より低い場合は有害な塩素ガスが発生し、ｐＨ６より高い場合は殺菌作用が低下する。また、アルカリ性にすると、殺菌作用が低下するだけでなく、微生物の細胞壁が傷つけられやすく、プロテアーゼにより微生物内部から細胞壁を溶解させることができなくなり、不溶解性有機物を溶解性有機物に効率よく変えることができなくなる。
【００２２】
本発明の第二工程においては、薬剤混合槽９で薬剤（すなわち、塩化物と酸）が混合された余剰汚泥は薬剤混合汚泥１０として電解槽１１に導入され、その電解槽１１において電解されることで、電極表面で生じる次亜塩素酸による殺菌が行われる。上記電解時の電流密度は大きいほど、電解時間が短くて済むが、電極間の電圧が上昇し水の分解も起こり殺菌効率を低下させるため、電流密度は１〜１００ｍＡ／ｃｍ2 にするが、特に２〜５０ｍＡ／ｃｍ2 が好ましい。
【００２３】
また、電解に用いる電極の表面はアモルファスカーボン、グラファイトなどの炭素系材料で構成されていることが好ましい。電極に炭素系材料を用いることで、殺菌効率が向上し、かつ電極の消耗を少なくすることができる。
【００２４】
ただし、炭素系材料のみで電極を作製すると割れやすいため、チタン板やステンレス鋼板などの金属板に上記炭素系材料をコーティングした電極や上記金属板にダイヤモンドやダイヤモンドライクカーボンをコーティングした電極を用いてもよい。
【００２５】
電解用の電源は、直流電源が好ましく、その直流をそのまま用いてもよいし、また、その直流に一定時間毎に逆電圧を印加して用いてもよい。また、電解時の汚泥の温度は１０〜４０℃が好ましい。
【００２６】
上記のように電解槽１１に導入された薬剤混合汚泥１０は、電解槽１１において直流電解されることで、正極表面で発生する次亜塩素酸に汚泥中の微生物が死滅させ、死滅率を９０％以上にすることができる。そして、その正極との対極である負極の表面では水素ガスが発生し、汚泥に付着する。上記電解処理により微生物を死滅させた汚泥は電解処理済汚泥１２として浮上分離槽１３に導入され、その浮上分離槽１３で前記の電解槽１１で付着した水素ガスの影響により浮上し、浮上濃縮汚泥１４と分離液１５とに分離される。このとき、汚泥の浮上分離が不充分である場合、エアーを浮上分離槽１３の下部から送ることによる浮上分離手段を併用してもよい。
【００２７】
この浮上分離槽１３で浮上分離された浮上濃縮汚泥１４は微生物の死滅後、濃縮された汚泥であるため、そのまま廃棄処理にしてもよいし、必要があれば中和して活性汚泥槽２に返送すればよい。このようなプロセスにより、従来では余剰汚泥として大量のまま廃棄する必要があった余剰汚泥が消化処理され、余剰汚泥量を減量することができる。
【００２８】
また、浮上分離槽１３において分離して分離液１５は、塩化物および酸を含んでいるので、薬剤混合槽９に返送することによって、それらの塩化物および酸を再利用することができ、薬剤混合槽９で添加する薬剤量を減らすことができるし、また、この分離液１５を余剰汚泥中の固形分濃度を０．２〜２質量％の濃度に調整するのにも利用することができる。
【実施例】
【００２９】
次に、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はその実施例に限定されるものではない。
【００３０】
実施例１
図１に示す処理プロセスに基づき、次の（ｉ）、（ｉｉ）、（ｉｉｉ）、（ｉｖ）の条件で余剰汚泥の電解による処理を行った。なお、以下において、濃度を示す％は、特に基準を付記しないかぎり、質量％である。
【００３１】
（ｉ）  余剰汚泥８として固形分濃度０．６％の余剰汚泥２００ｍｌを準備し、薬剤混合槽９としての２００ｍｌビーカーに投入した。なお、この余剰汚泥は、図１に示すように、有機性汚水１を活性汚泥槽２に導入し、その活性汚泥槽２で微生物により消化処理させ、その活性汚泥槽２から活性汚泥含有液３として排出し、その活性汚泥含有液３を沈殿槽４に導入し、その沈殿槽４で活性汚泥を沈殿させ、上澄液を処理済水５として沈殿槽４から放出し（この処理済水５は殺菌処理して処理系外に放出される）、沈殿して濃度が高くなった汚泥を濃縮汚泥６として沈殿槽４から取り出し、その濃縮汚泥６の一部を返送汚泥７として活性汚泥槽２に戻し、その際に残ったものを余剰汚泥８としたものである。
【００３２】
（ｉｉ）  薬剤としては１．０ｇの塩化ナトリウムと、ｐＨ調整のための塩を用い、余剰汚泥８中に添加し約ｐＨ５に調整して薬剤混合汚泥１０とした。この薬剤混合汚泥１０中の塩化ナトリウムの濃度は０．５％である。
【００３３】
（ｉｉｉ）この薬剤混合汚泥１０が入ったビーカーを電解槽１１として、電解用の正極と負極としてそれぞれ有効電極面積が２５ｃｍ2 のアモルファスカーボン電極を電極間距離１５ｍｍで差込み、攪拌を行いながら直流電流０．２Ａで３０分間通電した。このときの汚泥の温度は２５℃であり、電流密度は８ｍＡ／ｃｍ2 であった。
【００３４】
（ｉｖ）この電解処理後の汚泥を電解処理済汚泥１２とし、その電解処理済汚泥１２が入ったビーカーを浮上分離槽１３として、攪拌を止めることによって汚泥を浮上分離させた。
【００３５】
（ｖ）この浮上分離によって電解処理済汚泥１２を浮上濃縮汚泥１４と分離液１５に分離し、その分離液１５を薬剤混合槽９に戻した。
【００３６】
この結果、薬剤混合時には微生物が生存し、固形分濃度が約０．６％であった余剰汚泥中の微生物を、後の電解処理により死滅させ（死滅率を溶存酸素の減少率から求めたところ９０％であった）、直流電解時に発生した水素ガスにより浮上分離し、固形分濃度約１．６％の浮上濃縮汚泥と、塩化物および酸を含む分離液とに分離することができた。
【００３７】
なお、上記死滅率は、次のようにして求めた。すなわち、電解処理後の余剰汚泥に空気を１０分間バブリングを行った後、溶存酸素の減少率を測定した。その溶存酸素の減少率の測定に先立ち、原液（固形分濃度が０．６％の余剰汚泥）の溶存酸素の減少率から求めた死滅率を０％とし、蒸留水の溶存酸素の減少率から求めた死滅率を１００％とし、上記原液に対して、その２０％を蒸留水で希釈した余剰汚泥（活性汚泥）の死滅率を２０％とし、５０％を蒸留水で希釈した余剰汚泥（活性汚泥）の死滅率を５０％とし、７０％を蒸留水で希釈した余剰汚泥（活性汚泥）の死滅率を７０％として検量線を引き、この検量線を用いて溶存酸素の減少率の測定結果を死滅率（殺菌率）として求めた。その結果、前記のように、死滅率は９０％であった。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の余剰汚泥の処理方法を実施するための処理プロセスを含む有機性汚水の処理プロセスの概要を示す図である。
【符号の説明】
【００３９】
１    有機性汚水
２    活性汚泥槽
３    活性汚泥含有液
４    沈殿槽
５    処理済水
６    濃縮汚泥
７    返送汚泥
８    余剰汚泥
９    薬剤混合槽
１０  薬剤混合汚泥
１１  電解槽
１２  電解処理済汚泥
１３  浮上分離槽
１４  浮上濃縮汚泥
１５  分離液
【図１】
2005066566.tif 000003