(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸素曝気活性汚泥処理による有機性排水の処理方法おいて、該有機性排水を処理した後の曝気槽混合液を脱気槽に導入し、絶対真空圧をゲージ圧１００ｋＰａとして脱気槽の気相部をゲージ圧５０ｋＰａ以上の真空度で脱気し、該脱気後の該曝気槽混合液のｐＨを６．０〜６．５とした後、固液分離することを特徴とする有機性排水の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機性排水の処理に係り、特に、下水、し尿、産業排水、あるいは河川水、地下水等に含まれる有機物を効果的に生物学的に除去する処理方法と装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
下水、し尿、産業排水等の有機性排水から有機物を除去する方法として、活性汚泥法が実用化され、広く普及している。
従来より活性汚泥法は、有機物を分解除去する微生物の集団である活性汚泥を曝気槽に維持し、該槽に空気を吹き込み、活性汚泥に酸素を供給して、有機物を生物学的に分解除去する方法である。
近年、高純度の酸素ガスが安価に、オンサイトで製造できるようになり、酸素曝気活性汚泥法が各種の有機性排水処理に普及している。酸素曝気活性汚泥法は、空気を使用する活性汚泥法に比べて、曝気槽混合液の溶存酸素濃度（ＤＯ）や活性汚泥濃度を高く運転でき、省スペースであること、流入する有機性排水の有機物負荷の変動に対応した運転ができることなど利点が多い。
しかしながら、酸素曝気活性汚泥法では、特に有機物濃度の高い産業排水においては、有機物除去時に発生する炭酸ガスが曝気槽混合液に溶け込み、曝気槽混合液のｐＨが低下するために、活性汚泥の活性度が低下して、有機物除去性能が低下する。これに対して、密閉型曝気槽の気相部のガスをアルカリ洗浄して炭酸ガスを除去した後に、不足分の酸素を補充して、再び曝気槽に吹き込むことを提案している（特開昭６０−２２９９４号公報）。
【０００３】
また、炭酸ガスが曝気槽混合液に溶け込んでいるために、固液分離する沈殿槽では炭酸ガスが放出して、汚泥の沈降性が悪化する。更に、余剰汚泥を、汚泥処理設備や集中汚泥処理設備にポンプで圧送する際に、圧送途中で溶け込んだ炭酸ガスが放出する。圧送配管途中では、炭酸ガスが配管に停滞し、ガスだまりができるとポンプ圧が確実に伝わらず、余剰汚泥の圧送が困難となる。余剰汚泥単独、又は、その他の汚泥と混合して重力濃縮する場合にも炭酸ガスが放出し、汚泥に炭酸ガスの気泡が付着することにより、汚泥の濃縮性能が低下する。
前記した従来方法には、以下のような問題点がある。
（１）炭酸ガスの吸収液に使用するアルカリ薬剤コストが多大である。
（２）曝気槽へのアルカリ薬剤の持ち込みによる薬品消費や、曝気用空気を曝気槽に導入する装置である散気管が閉塞する。
（３）余剰汚泥圧送時や重力濃縮時の炭酸ガス放出が、十分に防止できない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題点を解決して、酸素曝気活性汚泥法において、運転管理の容易な有機性排水の処理方法と装置を提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明では、酸素曝気活性汚泥処理による有機性排水の処理方法おいて、該有機性排水を処理した後の曝気槽混合液を脱気槽に導入し、絶対真空圧をゲージ圧１００ｋＰａとして脱気槽の気相部をゲージ圧５０ｋＰａ以上の真空度で脱気し、該脱気後の該曝気槽混合液のｐＨを６．０〜６．５とした後、固液分離することとしたものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
次に、本発明を詳細に説明する。
本発明は、酸素曝気活性汚泥処理法において、曝気槽混合液を真空で脱気した後、固液分離する有機性排水の処理方法である。
有機性排水を酸素曝気活性汚泥処理すると、曝気槽混合液のｐＨは発生する炭酸ガスによって、曝気槽混合液のｐＨが最低５．５まで低下する。特に、酸素ガスが有効に利用できる密閉型曝気槽においては、曝気槽混合液のｐＨは低下しやすい。開放型曝気槽においても、ＢＯＤ負荷が高い排水の流入に近い曝気槽ほど、曝気槽混合液のｐＨが低下しやすい。
本発明の脱気対象の曝気槽混合液は、排水の流入に近い曝気槽の曝気槽混合液でも、沈殿槽で固液分離する直前の曝気槽の曝気槽混合液でも良い。
【０００７】
脱気方法は、脱気対象の曝気槽混合液を密閉型の脱気槽に受け入れて、その気相部のガスを真空にすることで、曝気槽混合液に溶解する炭酸ガスを脱気するものである。曝気槽混合液から炭酸ガスが脱気されると、曝気槽混合液のｐＨが上昇し、活性汚泥の有機物除去性能が向上し、沈殿槽における活性汚泥の固液分離性能も高まる。
本発明による脱気後の曝気槽混合液のｐＨは、６．０〜６．５になる。
脱気装置は、真空ポンプが使用できる。その他にエジェクターなどの脱気槽の気相部の真空度を、５０ｋＰａ（ゲージ圧）以上にできる装置、方法ならいずれも使用できる。真空度５０ｋＰａ（ゲージ圧）未満では、炭酸ガスが充分に脱気できず、脱気効果が低下する。
【０００８】
なお、絶対真空圧は約１００ｋＰａ（ゲージ圧）である。
脱気槽における曝気槽混合液の滞留時間は、含有する炭酸ガス濃度や活性汚泥濃度に関係なく、１５〜６０分間である。滞留時間が１５分間未満では、脱気効果が低下し、６０分間を超えると、設備費が過大になる。
脱気が効果的にできるように、脱気槽の曝気槽混合液を攪拌することができる。攪拌方法は、機械攪拌が好適である。また、脱気槽に曝気槽混合液を流入させる際に、落差をつけて、落下させて曝気槽混合液を攪拌させることもできる。
脱気後の曝気槽混合液は、自然流下又はポンプアップされて、次の曝気槽又は沈殿槽に送られる。
【０００９】
また、本発明は、重力沈殿槽の前段に真空脱気装置を配備する有機性排水の処理装置である。
図１に、真空脱気装置を組み込んだ酸素曝気活性汚泥処理装置のフロー構成図を示す。
真空脱気装置は、脱気対象の曝気槽混合液を受け入れる密閉型脱気槽と真空ポンプから構成される。密閉型脱気槽の形状は、円柱状や立方体などいずれのものでも良い。密閉型脱気槽の気相部から吸引した炭酸ガスは、真空ポンプを経由して、大気に放出される。脱気槽の気相部から吸引した炭酸ガスは、その主成分が炭酸ガスであり、硫化水素などの臭気成分を含まないために、無処理で排出できる。
【００１０】
さらに、本発明は、曝気槽混合液を固液分離する沈殿槽からの余剰汚泥を真空で脱気した後に、汚泥処理施設に送る有機性排水の処理方法である。
脱気方法は、脱気対象の余剰汚泥を密閉型の脱気槽に入れて、その気相部のガスを真空にすることで、余剰汚泥又は余剰汚泥に同伴する液に溶解する炭酸ガスを脱気するものである。
圧送配管の輸送途中で余剰汚泥から炭酸ガスが放出されると、配管内にガスだまりができ、圧送ポンプの圧力が汚泥に確実に伝わらず、脈動し、汚泥輸送が困難になることが避けられない。
【００１１】
余剰汚泥単独でも、本発明の余剰汚泥とその他の汚泥、たとえば、最初沈殿槽の引抜汚泥などが混合された後でも、本発明による脱気が使用できる。
また、余剰汚泥を脱気することにより、余剰汚泥を嫌気性処理による汚泥処理を行う場合には、すでに余剰汚泥のｐＨが高まっているために、嫌気性処理が良好に進行する。さらに、嫌気性処理で発生するバイオガス（消化ガス）中の炭酸ガス濃度が低減でき、バイオガスを発電機の燃料や燃料電池の燃料に使用する際に、メタン含有濃度を高めるための炭酸ガス除去操作が低減される。
脱気が効果的にできるように、脱気槽の余剰汚泥など脱気対象汚泥を攪拌するための機械攪拌装置を脱気槽に配備する。
【００１２】
本発明は、余剰汚泥を受け入れる汚泥貯留槽の前段に真空脱気装置を配備する有機性排水の処理装置である。
図２に、真空脱気装置を組み込んだ酸素曝気活性汚泥処理装置のフロー構成図を示す。
真空脱気装置は、脱気対象の曝気槽混合液を受け入れる密閉型脱気槽と真空ポンプから構成される。密閉型脱気槽の形状は、円柱状や立方体などいずれのものでも良い。密閉型脱気槽の気相部から真空ポンプで吸引した炭酸ガスは、脱臭装置を経由して、大気に放出される。脱気槽の気相部から吸引した炭酸ガスは、余剰汚泥単独であれば、その主成分が炭酸ガスであるが、余剰汚泥とその他の汚泥が混合されて脱気されると、臭気成分を含む可能性が高い。使用する脱臭装置は、ガス量が少ないので、活性炭吸着塔が簡便で好適である。
【００１３】
【実施例】
以下に、本発明を実施例で具体的に説明する。
実施例１
図１の実験装置を用いて、砂糖を有機物にＢＯＤ５００ｍｇ／ｌの模擬食品排水を調製し、この模擬排水を対象に、酸素活性汚泥処理実験を行った。模擬食品排水には、ＢＯＤ：Ｎ：Ｐが１００：５：１になるように、尿素とリン酸を添加した。
実験装置の仕様は、曝気槽は、槽容量が１ｍ3で１水槽完全密閉型とし、曝気槽混合液を混合するために、水槽内ポンプを設けて連続的に循環攪拌した。沈殿槽の水面積負荷が１０〜２０ｍ3／ｍ2日で、脱気槽の滞留時間は１５分〜３０分、真空ポンプの代わりに水エジェクター（アスピレーター）を使用した。
模擬排水を６．０〜１２ｍ3／日で曝気槽に連続的に供給し、返送汚泥は、返送率１００％で沈殿槽から曝気槽に返送した。真空引きしないときは、曝気槽混合液を、脱気槽をバイパスさせて、沈殿槽から曝気槽に流入させた。
【００１４】
ＢＯＤ汚泥負荷が、０．４〜０．８ｋｇ／ｋｇ日、曝気槽混合液のＭＬＳＳ濃度が、８０００ｍｇ／ｌとなるように余剰汚泥を引き抜き、返送汚泥濃度を調製した。従って、余剰汚泥濃度と返送汚泥濃度は同一濃度である。水温が２０〜２５℃、曝気槽混合液の溶存酸素濃度が５〜１０ｍｇ／ｌになるように、酸素ボンベから酸素を吹き込んだ。排ガスは、曝気槽上部から大気に逃がした。
表１に、処理水の水質と返送汚泥濃度を示す。ＢＯＤ汚泥負荷が０．８ｋｇ／ｋｇ日では、返送汚泥濃度が確保できず、活性汚泥処理を継続することが困難であった。曝気槽混合液を脱気槽で脱気することで、ＢＯＤ汚泥負荷が０．８ｋｇ／ｋｇ日でも返送汚泥濃度が確保でき、活性汚泥処理が良好に行えた。
【００１５】
【表１】
0003966451.tif 000002
【００１６】
実施例２
排水処理に、脱気工程を組み込まない図２の実験装置を用いて、実施例１のＢＯＤ汚泥負荷０．４ｋｇ／ｋｇ日で、模擬食品排水を処理して得られる余剰汚泥を対象に、余剰汚泥の脱気実験を行った。余剰汚泥は、ｐＨが５．７、汚泥濃度が１６ｇ／ｌ、ＶＳＳ／ＳＳが９１％、Ｍ−アルカリ度が１２００ｍｇ／ｌであった。
脱気槽における余剰汚泥の滞留時間を１５分から３０分間となるように、余剰汚泥を脱気槽に導き、真空ポンプで脱気した。脱気後の汚泥のＭ−アルカリ度を測定した。Ｍ−アルカリ度除去率は、炭酸ガスの除去率に相当する。
また、脱気後の汚泥を内径１００ｍｍの濃縮カラムに入れて、濃縮試験開始時の汚泥界面の高さ（初期汚泥高さ）を１０００ｍｍで濃縮試験を行い、汚泥界面の高さの経時変化を調べた。１０時間後の汚泥界面高さから濃縮汚泥濃度を求めた。
表２に、実施例２の結果を示す。炭酸ガスを多く含む余剰汚泥を脱気することにより、Ｍ−アルカリ度に相当する炭酸ガスが除去でき、更に汚泥の濃縮性が向上した。
【００１７】
【表２】
0003966451.tif 000003
【００１８】
【発明の効果】
本発明の有機物含有排水の処理方法やその装置を適用することで、以下の効果がある。
（１）活性汚泥の沈降性が改善できて、処理水が清澄になる。
（２）沈降濃縮性が改善できて返送汚泥濃度が高められ、曝気槽の活性汚泥濃度が高められるために、排水処理装置がコンパクトにできる。
（３）曝気槽混合液のｐＨが活性の高い中性に維持できるために、有機性排水の有機物濃度変動に強く、安定した処理が可能である。
（４）余剰汚泥の搬送時に炭酸ガスの発生が防止でき、汚泥の圧送が容易にできる。
（５）余剰汚泥のｐＨが高まっているために、効果的に嫌気性処理できる。
（６）嫌気性処理で発生するバイオガスの炭酸ガス濃度が低減でき、燃料電池などの燃料に使用する際に、メタン含有濃度を高めるための炭酸ガス除去操作が低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の処理装置の一例を示すフロー構成図。
【図２】本発明の処理装置の他の例を示すフロー構成図。
【図１】
0003966451.tif 000004
【図２】
0003966451.tif 000005