(57)【要約】【課題】汚泥可溶化プロセスにリンを除去するプロセスを組み込むことにより、水処理の悪化を防ぎ、最小限の汚泥を余剰汚泥として引抜くだけで、リンの除去も行うことができる汚泥の処理方法を提供すること。【解決手段】曝気槽２内の活性汚泥により有機性汚水を生物処理するとともに、生物処理により発生した余剰汚泥Ｄを可溶化した後、この可溶化処理汚泥Ｅを曝気槽２に返送して分解するようにした汚泥の処理方法において、汚泥可溶化槽７で殺菌及び可溶化した汚泥に、塩水Ｋを隔膜電解して得られる強酸性水Ｌを添加してリンの放出を行った後、固液分離を行って得られた可溶化液Ｇに、塩水Ｋを隔膜電解して得られる強アルカリ水Ｍを添加して中和し、リンを再び不溶化させて沈殿分離する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
曝気槽内の活性汚泥により有機性汚水を生物処理するとともに、生物処理により発生した余剰汚泥を可溶化した後、該可溶化処理汚泥を曝気槽に返送して分解するようにした汚泥の処理方法において、汚泥可溶化槽で殺菌及び可溶化した汚泥に、塩水を隔膜電解して得られる強酸性水を添加してリンの放出を行った後、固液分離を行って得られた可溶化液に、塩水を隔膜電解して得られる強アルカリ水を添加して中和し、リンを再び不溶化させて沈殿分離することを特徴とする汚泥の処理方法。
【請求項２】
隔膜電解槽の陽極で発生する塩素ガスを汚泥可溶化槽に導いて吹き込み、溶解した次亜塩素酸を汚泥微生物の殺菌に利用することことを特徴とする請求項１記載の汚泥の処理方法。
【請求項３】
リンを沈殿分離して得られる分離水の一部を隔膜電解槽に返送し、残留する塩分を再利用することを特徴とする請求項１又は２記載の汚泥の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、汚泥の処理方法に関し、特に、下水等の有機性の汚水を活性汚泥により生物学的に処理し、有機物さらにはリンを除去することにより、発生する汚泥量を最小限にすることができる汚泥の処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、下水処理場等に流入する汚水を処理するために、活性汚泥の曝気槽に汚水を流入し、これを曝気、攪拌して生物処理を行う活性汚泥法が用いられている。水処理工程で発生する余剰汚泥は、通常、脱水を行った後、埋立処分されているが、処分地が次第になくなりつつあることから、余剰汚泥に対し、オゾン等を添加して汚泥を可溶化し、系内で生物分解することにより、汚泥発生量をゼロにする方法が試みられている。
【０００３】
しかしながら、上記従来の汚泥の処理方法においては、可溶化した汚泥をそのまま曝気槽に返送するために、曝気槽への負荷が増大して、曝気装置に能力不足を生じたり、水質が悪化するという問題がある。また、排出汚泥をゼロにする技術は、汚泥に取り込んだ形で排出していたリンが、全く除去できなくなる点も欠点とされている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上記従来の汚泥の処理方法が有する問題点に鑑み、汚泥可溶化プロセスにリンを除去するプロセスを組み込むことにより、水処理の悪化を防ぎ、最小限の汚泥を余剰汚泥として引抜くだけで、リンの除去も行うことができる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】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明の汚泥の処理方法は、曝気槽内の活性汚泥により、有機性汚水を生物処理するとともに、生物処理により発生した余剰汚泥を可溶化した後、該可溶化処理汚泥を曝気槽に返送して分解するようにした汚泥の処理方法において、汚泥可溶化槽で殺菌及び可溶化した汚泥に、塩水を隔膜電解して得られる強酸性水を添加して、リンの放出を行った後、固液分離を行って得られた可溶化液に、塩水を隔膜電解して得られる強アルカリ水を添加して中和し、リンを再び不溶化させて沈殿分離することを特徴とする。
【０００６】
この場合において、隔膜電解槽の陽極で発生する塩素ガスを汚泥可溶化槽に導いて吹き込み、溶解した次亜塩素酸を汚泥微生物の殺菌に利用することができる。
【０００７】
また、リンを沈殿分離して得られる分離水の一部を隔膜電解槽に返送し、残留する塩分を再利用することができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の汚泥の処理方法によれば、曝気槽内の活性汚泥により有機性汚水を生物処理するとともに、生物処理により発生した余剰汚泥を可溶化した後、該可溶化処理汚泥を曝気槽に返送して分解するようにした汚泥の処理方法において、汚泥可溶化槽で殺菌及び可溶化した汚泥に、塩水を隔膜電解して得られる強酸性水を添加してリンの放出を行った後、固液分離を行って得られた可溶化液に、塩水を隔膜電解して得られる強アルカリ水を添加して中和し、リンを再び不溶化させて沈殿分離することから、添加する酸やアルカリを塩水を隔膜電解して系内で製造するとともに、リンを汚泥として回収し場外に排出することができ、水処理工程におけるリン除去性能を高めることができる。
また、殺菌された汚泥や可溶化した有機物は、曝気槽に返送し、活性汚泥によって生物分解できるため、場外に搬出する汚泥量を大幅に削減し、リンを含有する無機物主体の汚泥だけを排出することができる。
【０００９】
この場合、隔膜電解槽の陽極で発生する塩素ガスを汚泥可溶化槽に導いて吹き込み、溶解した次亜塩素酸を汚泥微生物の殺菌に利用することにより、副生成物である塩素ガスも有効に利用し、ランニングコストを安価にすることができる。
【００１０】
また、リンを沈殿分離して得られる分離水の一部を隔膜電解槽に返送し、残留する塩分を再利用することにより、ランニングコストを安価にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の汚泥の処理方法の実施の形態を、図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１２】
図１に、本発明の汚泥の処理方法の一実施例を示す。
下水処理場のような汚水の処理施設に流入した汚水Ａは、前処理設備１で砂分やし渣を除去した後、曝気槽２へと送水され、活性汚泥により生物的に処理される。
曝気槽２で処理された汚水は、汚泥混合液として、最終沈殿槽３へと送水され、固液分離され処理水Ｂとしてオーバーフローする。
沈殿した汚泥は、汚泥返送ポンプ５により間欠的又は連続的に引抜かれ、返送汚泥Ｃとして曝気槽２へと返送される。
なお、脱リンの高度処理を行う目的で、金属塩系の凝集剤を曝気槽２に添加する凝集剤添加装置４が設けられているが、高度処理を必要としない場合は、除外することができる。
【００１３】
最終沈殿槽３から引抜かれる沈殿汚泥の一部は、余剰汚泥Ｄとして汚泥移送ポンプ６により汚泥可溶化槽７に移送し、汚泥微生物の殺菌と可溶化を促進させる。
なお、図では余剰汚泥を直接汚泥可溶化槽７に投入しているが、重力濃縮や機械式濃縮装置により濃縮を行って減量化させた後、汚泥可溶化槽に投入することも可能である。
また、汚泥可溶化槽７では、加熱処理や電解処理を用いるのが簡便であるが、特に限定されることはなく、安価に効率的に汚泥微生物を殺菌できる手段であれば、任意に使用することができる。
【００１４】
汚泥可溶化槽７からリン放出槽８へと流入した汚泥に対し、酸添加装置９により塩酸を含む液を添加し、汚泥を酸性にすることで、リンを放出させる。
可溶化処理汚泥Ｅは、後段の固液分離槽１０で殺菌された汚泥固形物が沈殿し、放出したリン酸主体の可溶化液ＧはオーバーフローしてｐＨ調整槽１１へと導かれる。
また、固液分離槽１０で沈殿した汚泥Ｆは、汚泥返送ポンプ５や別に設けた汚泥ポンプを介して、曝気槽２に返送する。
【００１５】
ｐＨ調整槽１１では、アルカリ添加装置１２により、高濃度の水酸イオンを含む強アルカリ水を注入してｐＨが調整される。
なお、ｐＨ調整は配管内や沈殿分離槽１３で行ってもよいが、ｐＨ等を検出し、攪拌しながらアルカリ剤の注入制御を行うのがより確実であるため、図のように別に設けたｐＨ調整槽１１で行うのが適切である。
【００１６】
沈殿分離槽１３へと導かれた液には、中和によって析出したリン酸化合物などの無機物主体の固形物が含まれているため、静置することによって汚泥分を沈降させ、汚泥引抜ポンプ１４により、定期的に汚泥貯留槽１５に引抜いて一時貯留する。
貯留した汚泥Ｊは、バキューム車等により処理場外に搬出するか、あるいは脱水機等の設備を設け、定期的に脱水処理を行うことも可能である。
また、沈殿分離された分離水Ｉは曝気槽へと返流させるとともに、一部を別に設けた隔膜電解槽１６へと送水する。
【００１７】
一方、隔膜電解槽１６は、中央の隔膜１７で左右２つのゾーンに仕切られており、それぞれに陽極（＋）と陰極（−）の電極が設けられ、塩化ナトリウムや塩化カリウムを含む塩水Ｋを供給しながら、直流電源により電気分解を行うよう構成されている。
隔膜１７は、一般にアスベスト膜が用いられるが、イオン交換膜など、他の膜を用いることも可能である。
また、陽極は、チタン基材に貴金属触媒を被覆したもの、陰極はニッケル電極を用いるのが適切であるが、これらに限定されず、カーボンや各種金属電極を組み合わせて使用することができる。
図には示していないが、隔膜電解槽１６内の上部には、空間が設けられ、陽極側は密閉構造として、発生する塩素ガスＮをエアポンプを介して汚泥可溶化槽７へと導く配管が設けられ、可溶化槽内には散気できるように、散気管が組み込まれている。
陰極側では、水素ガスが発生するが、通常は利用できる用途がないため、そのまま大気開放するか、配管を介して強制排気する設備が設けられる。
また、電気分解と隔膜の効果により陽極で発生した強酸性水Ｌは、酸添加装置９の酸貯留部へと送水され、陰極で発生した強アルカリ水Ｍは、アルカリ添加装置１２のアルカリ貯留部へと送水されるよう配管が設けられている。
【００１８】
次に、本実施例の作用について説明する。
汚泥移送ポンプ６により汚泥可溶化槽７に投入された余剰汚泥Ｄには、凝集剤の添加により不溶化したリン酸化合物や、微生物体内に取り込まれたリン酸、固形物状のリンが含まれている。
汚泥可溶化槽７において、加熱等の処理を行うと、汚泥微生物が殺菌され、また、固形物の一部が可溶化する。
このとき、可溶化槽７には、隔膜電解によって生じた塩素ガスＮが吹き込まれて水中に溶解し、次亜塩素酸等の酸化力の強い成分に転換されるため、殺菌効果を高めることができる。
続いて、リン放出槽８では、強酸性水ＬをｐＨが３以下、好ましくは２以下となるよう注入すると、酸の作用によって、リン酸化合物からリンが水中に溶解したり、リンが微生物体内から溶出することにより、大半のリンが汚泥や固形物から水中に放出される。
すなわち、汚泥可溶化槽７において、汚泥微生物が死滅し、微生物を構成する細胞壁や細胞膜の一部が破損して細胞内の細胞質が溶出するのに加えて、リン放出槽８において、酸添加の作用により、固形物中のリンが主にリン酸態となって、可溶化処理汚泥の水中に放出される。
【００１９】
リンが放出された可溶化処理汚泥Ｅのうち、固形物は固液分離槽１０において沈殿し、可溶化液Ｇはオーバーフローして、ｐＨ調整槽１１へと導かれる。なお、固液分離は、沈殿分離によらず、膜分離を用いて行うことも可能である。
ｐＨ調整槽１１において、分離された可溶化液Ｇに強アルカリ水Ｍを添加して中和すると、溶解していたリンの大半は再び固形物状となり、リン酸も凝集剤の金属塩等と反応してリン酸化合物となり不溶化する。
このとき、酸によって溶解していた無機物もｐＨ上昇に伴い固形物に戻るため、後段の沈殿分離槽１３で沈殿して得られる汚泥Ｈは、リン酸化合物などの無機物主体の汚泥となる。
沈殿分離槽１３で上澄水としてオーバーフローした分離水Ｉには、可溶化の過程で溶解した有機物が含まれているが、低分子化されて易分解な成分に変換されているため、曝気槽２に返流することにより、生物分解することができる。
また、この分離水Ｉには、塩分が残留しているため、一部を隔膜電解に用いる塩水Ｋに加えて、再利用することも可能である。
【００２０】
一方、固液分離槽１０で沈殿した汚泥Ｆには、微生物の細胞壁や細胞膜の断片、細胞の形態を保った微生物が残留しているが、可溶化処理によって死滅しているため、曝気槽２に返送すれば、汚泥微生物が出す酵素によって徐々に低分子化され、最終的には水と炭酸ガスに分解される。
【００２１】
隔膜電解槽１６では、塩水Ｋを添加しながら、直流電流を供給すると、陽極側で塩酸や次亜塩素酸が生成するとともに、液のｐＨが低下するため、塩素イオンの一部が塩素ガスの分子となり水上に揮発する。
生成した塩酸を含む強酸性水Ｌは、酸添加装置９を介して、リン放出槽８へと注入してリン放出に利用するとともに、発生した塩素ガスＮはエアポンプにより、汚泥可溶化槽７の汚泥中に吹き込むと、中性の汚泥中に溶解して、高い殺菌力を有する次亜塩素酸に変換されるため、汚泥微生物を殺菌するために利用することができる。
また、隔膜電解槽１６の陰極側では、加えた塩分の種類に応じて水酸化ナトリウムや水酸化カリウムなどの強アルカリ水が生成されるとともに、水素イオンの一部が水素ガスヘと転換される。高濃度の水酸イオンを含む強アルカリ水Ｍは、アルカリ添加装置１２を介してｐＨ調整槽１１へと送水され、水素ガスは大気中に放散される。
【００２２】
このように、本実施例の汚泥の処理方法は、活性汚泥法において発生する余剰汚泥を殺菌・可溶化処理して曝気槽に返送し、曝気槽の活性汚泥によって生物分解するとともに、リンを少量の汚泥として排出できるため、従来の活性汚泥法の１／１０程度に排出汚泥量を削減することができ、また、水処理においてリン除去性能が悪化しないという効果を有する。
さらに、添加する酸やアルカリは、塩水を隔膜電解して系内で製造するとともに、副生成物である塩素ガスを汚泥微生物の殺菌用に利用することができる。
また、リン主体の汚泥を沈殿分離して得られる分離水には塩水が含まれているため、これを隔膜電解槽に返送して再利用することにより、ランニングコストを安価にすることができる。
【００２３】
以上、本発明の汚泥の処理方法について、その実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、実施例に記載した構成を適宜組み合わせる等、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明の汚泥の処理方法は、水処理の悪化を防ぎ、最小限の汚泥を余剰汚泥として引抜くだけで、リンの除去も行えるという特性を有していることから、下水等の生活排水に限らず、活性汚泥法を用いて処理を行い、余剰汚泥を排出している産業排水の処理施設にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の汚泥の処理方法の一実施例を示すシステムフロー図である。
【符号の説明】
【００２６】
１    前処理設備
２    曝気槽
３    最終沈殿槽
４    凝集剤添加装置
５    汚泥返送ポンプ
６    汚泥移送ポンプ
７    汚泥可溶化槽
８    リン放出槽
９    酸添加装置
１０  固液分離槽
１１  ｐＨ調整槽
１２  アルカリ添加装置
１３  沈殿分離槽
１４  汚泥引抜ポンプ
１５  汚泥貯留槽
１６  隔膜電解槽
１７  隔膜
Ａ    汚水
Ｂ    処理水
Ｃ    返送汚泥
Ｄ    余剰汚泥
Ｅ    可溶化処理汚泥
Ｆ    汚泥
Ｇ    可溶化液
Ｈ    引抜汚泥
Ｉ    分離水
Ｊ    排出汚泥
Ｋ    塩水
Ｌ    強酸性水
Ｍ    強アルカリ水
Ｎ    塩素ガス
【図１】
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