(57)【要約】【課題】活性汚泥方式の排水処理設備において必然的に発生する余剰汚泥の発生を実質的になくし、環境汚染を生じることがない、余剰汚泥の処理システムを提供すること。【解決手段】活性汚泥による排水処理装置と、余剰汚泥を含む有機物の炭化装置と、内部に水が蓄えられた密閉型の水洗処理槽とが連結され、上記排水処理装置から生じる余剰汚泥を含む有機物を、上記炭化装置に供給して、該余剰汚泥を含む有機物を炭化する工程と、該炭化処理において生じた乾留ガスを上記水洗処理槽に誘導して乾留ガスを水洗する工程と、該水洗によって生じた有機物含有水を、前記排水処理装置に供給する工程とを有することを特徴とする余剰汚泥を含む有機物の処理システム。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
活性汚泥による排水処理装置と、余剰汚泥を含む有機物の炭化装置と、内部に水が蓄えられた密閉型の水洗処理槽とが連結され、上記排水処理装置から生じる余剰汚泥を含む有機物を、上記炭化装置に供給して、該余剰汚泥を含む有機物を炭化する工程と、該炭化処理において生じた乾留ガスを上記水洗処理槽に誘導して乾留ガスを水洗する工程と、該水洗によって生じた有機物含有水を、前記排水処理装置に供給する工程とを有することを特徴とする余剰汚泥を含む有機物の処理システム。
【請求項２】
前記活性汚泥による排水処理装置が、２相式排水処理装置である請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記炭化装置が、炭化室と該炭化室から仕切られた燃焼室とを有し、前記炭化室に投入された前記余剰汚泥を含む有機物を前記燃焼室から生じる燃焼熱で加熱して炭化させる装置である請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記乾留ガスの水洗処理槽が、乾留ガスを吸引と同時に水洗するエジェクタと、該処理槽の上方に集まったガスを前記炭化装置の燃焼室に送る排風装置と、処理槽内の水相の温度を調整する温度制御装置と、該槽内の水相を、前記排水処理装置に供給する経路とを有する請求項１に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、活性汚泥方式の排水処理装置において生じる余剰汚泥を含む有機物（以下単に「余剰汚泥」という場合がある）を、ダイオキシンなどの有害物質を発生させることなく炭化して、系外に余剰汚泥を排出することのない余剰汚泥処理システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、各種化学工場、食品工場などにおいては、有機物を含む排水が大量に発生している。これらの有機排水はそのまま工場外に排出することができないことから、各種工場などにおいては排水処理設備が必須である。従来の有機排水の処理方法としては、排水中の有機物を微生物を利用して分解除去する所謂活性汚泥方式が広く利用されている。
【０００３】
上記活性汚泥方式においては、排水中の有機物が微生物によって資化されて減少するが、その結果微生物（活性汚泥）が増殖し、活性汚泥の量が増大する。従って排水処理に際しては増殖した活性汚泥を随時抜き出し、これを余剰汚泥として廃棄処分することが要求される。
【０００４】
上記余剰汚泥の処理については、乾燥して容量を少なくする方法、産業廃棄物として焼却する方法、地中に埋設する方法、肥料化する方法、炭化する方法など、多くの提案があるが、上記乾燥する方法は、依然として余剰汚泥が残ることから問題点の本質的な解決方法とはいえない。また、焼却方法はエネルギー消費量が大であるとともに、ダイオキシン類の発生の可能性があり、通常の焼却処理は問題が多い。地中に埋設する方法および肥料化する方法は、余剰汚泥中に重金属などの有害物質が含まれている可能性から、この方法も問題の本質的な解決方法とはいえない。
【０００５】
また、一般の油分などを含む廃棄物の処理方法としては、例えば、含液廃棄物を減圧乾燥させ、乾燥時に廃棄物から発生する蒸気を処理槽の貯留液中に導いて脱臭、浄化する減圧乾燥装置が提案されている（特許文献１参照）。また、廃棄物を脱水させた後、低酸素状態の雰囲気または真空状態において高温に加熱して炭化させる処理装置も提案されている（特許文献２〜５参照）。これらの方法は、乾燥または炭化によって発生する乾燥ガスまたは乾留ガスの処理という新たな問題を有しており、活性汚泥方式の排水処理設備から発生する余剰汚泥の処理に対する適用可能性については不明である。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００３−１９４７２公報
【特許文献２】
特開２０００−２７４９４１公報
【特許文献３】
特開２００１−２７６７９１公報
【特許文献４】
特開平６−２２６２３４号公報
【特許文献５】
特開平５−３０５２７６号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、活性汚泥方式の排水処理設備において必然的に発生する余剰汚泥の発生を実質的になくし、環境汚染を生じることがない、余剰汚泥の処理システムを提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的は以下の本発明によって達成される。すなわち、本発明は、活性汚泥による排水処理装置と、余剰汚泥を含む有機物の炭化装置と、内部に水が蓄えられた密閉型の水洗処理槽とが連結され、上記排水処理装置から生じる余剰汚泥を含む有機物を、上記炭化装置に供給して、該余剰汚泥を含む有機物を炭化する工程と、該炭化処理において生じた乾留ガスを上記水洗処理槽に誘導して乾留ガスを水洗する工程と、該水洗によって生じた有機物含有水を、前記排水処理装置に供給する工程とを有することを特徴とする余剰汚泥を含む有機物の処理システムを提供する。
【０００９】
上記本発明においては、前記活性汚泥による排水処理装置が、２相式排水処理装置であること；前記炭化装置が、炭化室と該炭化室から仕切られた燃焼室とを有し、前記炭化室に投入された前記余剰汚泥を含む有機物を前記燃焼室から生じる燃焼熱で加熱して炭化させる装置であること；および前記乾留ガスの水洗処理槽が、乾留ガスを吸引と同時に水洗するエジェクタと、該処理槽の上方に集まったガスを前記炭化装置の燃焼室に送る排風装置と、処理槽内の水相の温度を調整する温度制御装置と、該槽内の水相を、前記排水処理装置に供給する経路とを有することが好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に好ましい実施の形態を挙げて本発明をさらに詳しく説明する。
本発明で使用する活性汚泥による排水処理装置とは、化学工場や食品工場などから大量に発生する有機物を含む排水を微生物（活性汚泥）により処理する装置であり、活性汚泥が浮遊している大きな曝気槽を備え、該曝気槽に有機排水を貯留し、攪拌や曝気により水中に空気を供給し、槽内を好気性雰囲気として、活性汚泥が有機物を資化することにより有機物濃度を減少させ、続いて曝気槽内の排水を沈澱槽に送り、活性汚泥を沈降させ、有機物濃度が減少した上澄液を放流する方式である。該方式においては、沈澱槽の底部に沈降した活性汚泥は、その必要量のみを前記曝気槽に返送し、残った活性汚泥を余剰汚泥として系外に抜き出している。
【００１１】
上記余剰汚泥は、通常の活性汚泥を用いる排水処理においては大量に発生し、該余剰汚泥の処置が非常に負担になっている。この余剰汚泥の問題は、後述する本願出願人の発明（２相式排水処理方式）によって大いに改善されているが、それでも余剰汚泥はそれなりに発生している。本発明の処理システムでは上記余剰汚泥の問題が十分に解決される。
【００１２】
以下２相式排水処理方式を代表例として本発明を説明する。なお、上記何れの活性汚泥方式の排水処理においては、被処理排水の性状を一定にするために、排水を曝気槽に導入する前工程として調整槽を設け、該調整槽に排水を導入するが、この導入に際して、排水中に浮遊している紙片や木片などの大きな浮遊物などをスクリーンで濾過して分離する。本発明では、この濾過分離物も余剰汚泥とともに炭化処理することが好ましいので、本発明では上記濾過分離物も含めて「余剰汚泥」と称する場合がある。
【００１３】
本発明における活性汚泥による排水処理装置は、従来公知の活性汚泥による排水処理装置の何れでもよいが、好ましい一例を図１に図解的に示す。図１に示す装置は、商品名「バイオアタック」および「バイオダイエット」と称される装置であり、詳細は特許第３０３５５６９号および第３３６００７６号明細書などに記載されている。本発明は上記特許発明などによって何ら限定されるものではない。図１に示す排水処理装置では、先ず、各種工場から排出される被処理排水が調整槽１１に導入される。該導入に際しては被処理排水中に浮遊している紙片や木片などの大きな有機物はスクリーンなどによって除去分離される。これをスクリーン残渣と称する。上記調整槽１１の容量は特に限定されないが、通常１００〜４００ｍ３であり、攪拌装置などを備え、被処理排水のｐＨを５〜９に調整し、かつＢＯＤ濃度は特に限定されないが、通常１，０００〜１０，０００ｍｇ／Ｌ程度に調整する。
【００１４】
調整槽１１で調整された被処理排水は、バイオアタック槽と称される第一曝気槽１２に導入される。この第一曝気槽１２の容量は特に限定されないが、通常８０〜２００ｍ３であり、各種曝気装置や攪拌装置などを備えている。第一曝気槽１２内には、ＢＯＤを急速に分解する微生物群（活性汚泥）が分散しており、排水中の有機物を栄養源として増殖するとともにＢＯＤを急速に減少させる。第一曝気槽１２で曝気処理され、ＢＯＤ濃度が低減した排水は、微生物群とともにレシーブ槽と称される第二曝気槽１３に導入される。この第二曝気槽１３の容量は特に限定されないが、通常４００〜８００ｍ３であり、各種曝気装置や攪拌装置などを備えている。第二曝気槽１３中には、第一曝気槽１２で増殖した微生物群を栄養源とする原生動物群が存在しており、該原生動物群が第一曝気槽１２から流入した微生物群を栄養源として活動し、微生物群を減少させながら増殖する。
【００１５】
第二曝気槽１３で十分曝気処理し、ＢＯＤおよび微生物濃度が減少した排水は汚泥沈澱槽１４に送られる。この沈澱槽の容量は特に限定されないが、通常２００〜４００ｍ３である。ここで前記微生物群を一部含む原生動物群（以下纏めて活性汚泥と称する）は沈降し、上澄み液は放流される。沈澱槽１４の底部に沈澱した活性汚泥の必要量は、第二曝気槽１３に返送されて循環使用される。上記汚泥の返送の際に全部の沈降汚泥を返送すると、第二曝気槽１３の処理条件が悪化する場合があるので、沈降汚泥の一部は余剰汚泥として系外に抜き出す。この際、図示のように抜き出した余剰汚泥の後述する炭化処理量を減少させるために、余剰汚泥の一部をバイオダイエット（商品名）槽に導き、該槽内において溶菌剤や殺菌剤を加えて、余剰汚泥をＢＯＤ化し、これを調整槽１１に導入してもよい。
【００１６】
本発明では、上記の抜き出した余剰汚泥が所定の量に達した後を、図２に示す如き炭化装置に供給する。この際、含水余剰汚泥を直接炭化室に供給してもよく、余剰汚泥の含水率を低くするために含水余剰汚泥を脱水した後炭化室に供給してもよい。含水余剰汚泥または脱水余剰汚泥は必要に応じて貯槽２１を経由して、開閉自在になっている供給口２２から炭化室２３内に供給される。一方、紙、木片などの前記スクリーン残渣は、昇降リフト２４などの適当な手段により別の供給口２５から炭化室２３内に供給される。上記供給口２５には、非流動性のスクリーン残渣が供給できるように、開閉自在な開閉蓋２６を設けておく。
【００１７】
上記炭化装置において、余剰汚泥（およびスクリーン残渣）を炭化処理する。該炭化装置は、炭化室２３と、該炭化室２３から仕切られた燃焼室２７とを有しており、燃焼室２７に備えられたバーナー２８によって炭化室２３が高温に加熱され、炭化室２３に投入された余剰汚泥などの有機物を乾燥および蒸し焼きにして炭化する。炭化室２３内にはモーターＭによって駆動する攪拌装置２９が設けられており、炭化処理中の炉内物が均一に攪拌される。炭化室２３内で生成した炭化物は排出孔３０から排出される。炭化物の排出に際しては、炭化物を冷却するために冷却ジャケット３１および攪拌機３２を有するコンベア３３を通して、炭化物がコンテナ３４に移送される。上記炭化室の容積は特に限定されないが、通常１〜２０ｍ３であり、燃焼室２７からの熱によって約２〜４時間、約２００〜４００℃に加熱され、内容物を炭化する。燃焼室において生じたガスは、排気口３５から排気されるが、バーナーに使用する燃料は塩素化合物などを含有していないので、ダイオキシ類を実質上含有していない。
【００１８】
上記炭化室内において余剰汚泥が乾燥および炭化されるとともに多量の水蒸気を含む乾留ガスが発生する。この乾留ガス中には種々の物質が含まれていることから、本発明ではこの乾留ガスを大気中に放出することなく、乾留ガス排出口３６から、図３に示す如き、内部に水４１が蓄えられている密閉型の処理槽４２に導かれる。乾留ガスの処理槽４２への導入はエジェクタ４３などの真空吸引機で行なうことが好ましく、エジェクタ４３を水で作動させることにより、乾留ガス中の水溶性成分は処理槽４２内の水４１に溶解され、水不溶性の油分は水面に浮上するので、浮上タールかき寄せ機４４などを用いてオイルタンク４５に集められる。該浮上オイルは産業廃棄物処理業者に引き渡すこともできるが、図２に示す燃焼室に供給し、バーナー２８の燃料の一部として使用することもできる。上記処理槽４２の容積は特に限定されないが、通常５〜１５ｍ３であり、その中に通常２〜１０ｍ３の水が蓄えられている。
【００１９】
処理槽４２中の水４１は、乾留ガスの導入によって温度が上昇するので、処理槽４２を熱交換器４６と連結しておき、処理水４１の温度はできるだけ一定範囲（例えば、３０〜４０℃）に保持することが好ましい。処理水の冷却のために処理水をポンプＰを用いて、冷却水が循環している熱交換器４６に通して冷却し、冷却された処理水を前記エジェクタ４３用の水として使用することが好ましい。また、処理槽４２の空間に溜った水洗済乾留ガスは排風機４７により、図２に示す燃焼室２７に供給することにより、上記ガス中に含まれている有機物は分解される。以上の如く構成することで処理槽４２を完全密閉型とすることができ、炭化室２３からの排出ガスはなく、従って排気ガスにより環境を汚染することがない。
【００２０】
上記処理槽４２内の水４１は乾留ガスの洗浄によって汚染物濃度が次第に高くなるので、新鮮な水を随時補給するとともに、汚染された洗浄水４１を継続的または断続的に抜き出し、該汚染水４１を適当な手段により、図１に示す排水処理設備の第一曝気槽１２または調整槽１１に供給し、前記の通り活性汚泥処理を行なう。
【００２１】
以上の工程を繰り返すことで、各種工場の排水を処理することによって、発生する余剰汚泥およびスクリーン残渣は、炭化物に変換される結果、その容積は著しく小さくなり、また、該炭化物は各種用途に使用することができる。従って上記本発明のシステムによれば、余剰汚泥などの産業廃棄物は全く、または殆ど発生することがない。また、炭化装置および水洗処理槽は完全密閉型であることから、従来の焼却炉の如くダイオキシンなどの有害物質が環境に放出されることがない。
【００２２】
【実施例】
次に実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。
実施例１
食品工場排水（ｐＨ＝５〜９、ＢＯＤ＝１，２００ｍｇ／Ｌ、ＳＳ＝６００ｍｇ／Ｌ、ｎ−ヘキサン抽出油分＝３００ｍｇ／Ｌ、ＴＮ＝３５ｍｇ／Ｌ、ＴＰ＝１５ｍｇ／Ｌ）を被処理排水として、処理量１日当たり４００ｍ３を環境エンジニアリング株式会社製、商品名「バイオアタック」（「バイオダイエット」槽を含む）で処理して、処理済水（ｐＨ＝６〜７、ＢＯＤ＝１５ｍｇ／Ｌ、ＳＳ＝２０ｍｇ／Ｌ、ｎ−ヘキサン抽出油分＝１０ｍｇ／Ｌ、ＴＮ＝１５ｍｇ／Ｌ、ＴＰ＝１．０ｍｇ／Ｌ）を放流した。この処理中に１日当たり１５ｋｇ（固形分）の余剰汚泥を沈澱槽から抜き出した。また、上記処理に際して、被処理排水を調整槽に流入させる際のスクリーン残渣は、１日当たり平均で１０ｋｇ発生した。
【００２３】
上記余剰汚泥を炭化装置の貯槽２１を経由して、供給口２２（図２）から炭化室内に供給し、前記スクリーン残渣は供給口２５から供給した。この際使用した炭化装置の仕様はφ１，６００×Ｌ２，５００ｍｍであり、炭化室内に余剰汚泥とスクリーン残渣との合計量（固形分）を２５ｋｇとした。バーナーにより燃焼室内温度を８００℃に維持し、炭化室内温度を３００℃にし、２〜３時間炭化処理を行なった。この炭化処理によって生じた乾留ガスを水洗処理槽に供給した。
【００２４】
上記水洗処理槽の容積は４ｍ３であり、内部に２ｍ３の水が蓄えられている。エジェクタにより乾留ガスを吸引しつつ、乾留ガスを水洗処理した。該処理中の処理槽内の水温は、熱交換器により冷却して３２〜３５℃に維持した。また、処理槽内の上部に集まったガスは排風機を用いて連続的に燃焼室に誘導して燃焼させた。また、処理槽内の洗浄水の水質は、ｐＨ＝５、ＢＯＤ＝８００ｍｇ／Ｌ、ＳＳ＝１５ｍｇ／Ｌ、ｎ−ヘキサン抽出油分＝１０ｍｇ／Ｌであり、該洗浄水を１日当たり７ｍ３の量で処理槽から抜き出して排水処理装置の第一曝気槽に供給し、被処理排水と混合し、バイオアタック処理およびバイオダイエット処理を行なった。
【００２５】
上記炭化装置から排出される炭化物は１日当たり１ｋｇであり、浮上オイル量は１日当たり０．５ｋｇであった。また、燃焼室から排出される燃焼ガス中のダイオキシン類の濃度は０．０００６４ｎｇ−ＴＥＱ／ｍ３Ｎであり、現在最も厳しい基準である１．０ｎｇ−ＴＥＱ／ｍ３Ｎを大幅に下回った。以上の方法により、排水処理装置から１日当たり発生する１５ｋｇの余剰汚泥と１０ｋｇのスクリーン残渣は、１ｋｇの炭化物と０．５ｋｇのオイルに変換されており、余剰汚泥とスクリーン残渣の減容率は９４％に達する。
【００２６】
【発明の効果】
以上の如き本発明によれば、活性汚泥方式の排水処理設備において必然的に発生する余剰汚泥の発生を実質的になくし、環境汚染を生じることがない、余剰汚泥の処理システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の処理システムの一部を構成する排水処理装置の概要を説明する図。
【図２】本発明の処理システムの一部を構成する炭化装置の概要を説明する図。
【図３】本発明の処理システムの一部を構成する水洗処理槽の概要を説明する図。
【符号の説明】
１１：調整槽
１２：第一曝気槽
１３：第二曝気槽
１４：汚泥沈澱槽
２１：貯槽
２２：供給口
２３：炭化室
２４：昇降リフト
２５：供給口
２６：開閉蓋
２７：燃焼室
２８：バーナー
２９：攪拌装置
３０：排出孔
３１：冷却ジャケット
３２：攪拌機
３３：コンベア
３４：コンテナ
３５：排気口
３６：乾留ガス排出口
４１：水
４２：処理槽
４３：エジェクタ
４４：浮上タールかき寄せ機
４５：オイルタンク
４６：熱交換器
４７：排風機
【図１】
2005028229.tif 000003
【図２】
2005028229.tif 000004
【図３】
2005028229.tif 000005