(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
し尿および浄化槽汚泥の混合液を脱窒素工程を含む生物処理工程で処理し、この生物処理工程で発生する余剰汚泥をオゾン処理工程で処理し、オゾン処理汚泥を固液分離工程で分離液と分離汚泥に固液分離し、オゾン処理および固液分離によりＢＯＤ／Ｎ比を高めた分離液を生物処理工程に返送して脱窒素工程の有機炭素源として使用し、分離汚泥を生物処理工程に返送することなくコンポスト化することを特徴とする汚泥の処理方法。
【請求項２】
固液分離工程においてオゾン処理汚泥を脱水装置により固液分離し、オゾン処理汚泥中の窒素分を除去し、かつ生物易分解性物質が移行することでＢＯＤ／Ｎ比を高めた分離液としての脱水ろ液を生物処理工程に返送し、オゾン処理汚泥中の窒素分を含み、オゾン処理によりオゾン消毒・脱臭された分離汚泥としての脱水ケーキをコンポスト化することを特徴とする請求項１に記載の汚泥の処理方法。
【請求項３】
前処理工程を経て発酵不適物を予め除去した有機性廃棄物をスラリー化し、このスラリー化した有機性液状廃棄物を膜型メタン発酵工程で発酵させ、その膜分離汚泥をし尿および浄化槽汚泥の混合液と併せて脱窒素工程を含む生物処理工程で処理し、その膜分離液をアンモニアストリッピングし、アンモニア除去後の処理液を生物処理工程で発生する余剰汚泥と併せてオゾン処理することを特徴とする請求項１に記載の汚泥の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、汚泥の処理方法に関し、有機性液状廃棄物のメタン発酵汚泥をし尿・浄化槽汚泥などの有機性排液と併せて生物処理する技術およびその余剰汚泥を処理する技術に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、生ゴミを焼却炉で焼却処分する場合にダイオキシンの発生が問題化している。
【０００３】
一方、資源の有効利用を目的として、し尿・浄化槽汚泥と生ゴミ等の有機性液状廃棄物との合併処理システムにおいては、発生するメタンガスの有効利用とともに、発酵汚泥を脱水してコンポスト化し、農地還元することが計画されていた。しかし、コンポストの取り扱いにおいて、臭気、衛生面など数々の問題点が残されており、その販路にも窮しているのが現状である。
【０００４】
また、し尿・浄化槽汚泥と有機性液状廃棄物のメタン発酵汚泥との合併処理システムにおいては、脱窒に必要な有機炭素源として多量のメタノールやイソプロパノール等の添加を余儀なくされ、コストアップの要因となっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように、し尿・浄化槽汚泥と生ゴミなどの有機性液状廃棄物との合併処理システムでは、系外から脱窒に必要な有機炭素源を大量に加えつつ、有効利用が困難な有機汚泥を排出するというサイクルを辿っており、現段階ではトータルリサイクルシステムとして技術的に完結するには至っていない。
【０００６】
さらに、汚泥をオゾン処理して生物処理系に返送し、脱窒の際の有機炭素源に用いるとともに汚泥の減容化を図る技術も提案されているが、オゾン処理汚泥自体は有機炭素源であるとともに多くの窒素分を含有しているので、かえって窒素負荷が増大し、本来の生物処理に支障をきたす場合がある。
【０００７】
本発明は上記した課題を解決するものであり、し尿・浄化槽汚泥と有機性液状廃棄物のメタン発酵汚泥との合併処理システムにおいて、オゾンを用いて汚泥から脱窒のための有機炭素源を創出し、排出すべき汚泥量を減少させるとともに、資源を有効利用することが可能な汚泥の処理方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に係る本発明の汚泥の処理方法は、し尿および浄化槽汚泥の混合液を脱窒素工程を含む生物処理工程で処理し、この生物処理工程で発生する余剰汚泥をオゾン処理工程で処理し、オゾン処理汚泥を固液分離工程で分離液と分離汚泥に固液分離し、オゾン処理および固液分離によりＢＯＤ／Ｎ比を高めた分離液を生物処理工程に返送して脱窒素工程の有機炭素源として使用し、分離汚泥を生物処理工程に返送することなくコンポスト化する構成としたものである。
【０００９】
上記した構成により、生物処理工程で発生した余剰汚泥中には生物難分解物質が多く含まれるが、余剰汚泥をオゾン処理することによってＳＳ性の生物難分解性物質が生物易分解化して可溶化する。この生物易分解性物質はオゾン処理汚泥を固液分離することにより分離液中へ移行するので、分離液はＢＯＤ／Ｎ比が上がり有機炭素源としての性能が向上する。
【００１０】
この易分解性有機物を多く含む分離液を脱窒素工程を含む生物処理工程に返送して再び生物処理を行うことにより、分離液に多く含まれる易分解性有機物を脱窒素工程で有機炭素源として利用できる。しかも、この分離液は容易に生物分解されるので、生物処理工程で発生する汚泥を低減できる。
【００１１】
請求項２に係る本発明の汚泥の処理方法は、固液分離工程においてオゾン処理汚泥を脱水装置により固液分離し、オゾン処理汚泥中の窒素分を除去し、かつ生物易分解性物質が移行することでＢＯＤ／Ｎ比を高めた分離液としての脱水ろ液を生物処理工程に返送し、オゾン処理汚泥中の窒素分を含み、オゾン処理によりオゾン消毒・脱臭された分離汚泥としての脱水ケーキをコンポスト化する構成としたものである。
【００１３】
請求項３に係る本発明の汚泥の処理方法は、前処理工程を経て発酵不適物を予め除去した有機性廃棄物をスラリー化し、このスラリー化した有機性液状廃棄物を膜型メタン発酵工程で発酵させ、その膜分離汚泥をし尿および浄化槽汚泥の混合液と併せて脱窒素工程を含む生物処理工程で処理し、その膜分離液をアンモニアストリッピングし、アンモニア除去後の処理液を生物処理工程で発生する余剰汚泥と併せてオゾン処理する構成としたものである。
【００１４】
上記した構成により、メタン発酵汚泥の膜透過液はその性状がアンモニア過多となっているので、アンモニアストリッピング装置を通して膜透過液のアンモニア分を除去する。このアンモニアストリッピング処理液をオゾン処理することにより、アンモニアストリッピング処理液に含まれる生物難分解性物質がオゾン処理によって改質されて生物易分解化するので、脱窒の有機炭素源として利用できる。この際、膜透過液のアンモニアストリッピング処理液中にはオゾン処理のスカベンジャーとなるようなＳＳ成分がほとんど含まれていないので、オゾン反応効率も良い。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１〜図２において、生し尿１および浄化槽汚泥２の混合液は、第１脱窒槽３ａ、第１硝化槽３ｂ、第２脱窒槽３ｃ、第２硝化槽３ｄ（液中膜で固液分離）からなる脱窒素工程を含む生物処理工程３で処理する。生物処理工程３では、第１硝化槽３ｂおよび第２硝化槽３ｄの槽内液を第１脱窒槽３ａへ返送しながら、生し尿１および浄化槽汚泥２の混合液を生物処理し、ＢＯＤ分解および脱窒素処理を行う。
【００１６】
この生物処理水は、浸漬膜を有する凝集膜槽４、活性炭吸着処理工程５で高度に処理された後に消毒工程６をへて放流される。
生物処理工程３で発生する余剰汚泥は、オゾン反応槽７におけるオゾン処理工程で処理する。図２に示すように、オゾン反応槽７は、反応槽７ａの内部に散気管７ｂを配置し、散気管７ｂにオゾン発生器７ｃを接続している。オゾン反応槽７では、オゾン発生器７ｃで発生するオゾン化空気を散気管７ｂを通して散気する状態で、余剰汚泥を所定の時間滞留して可溶化する。通常、余剰汚泥中には生物難分解物質が多く含まれており、余剰汚泥をオゾン処理することによってＳＳ性の生物難分解性物質が生物易分解化して可溶化する。
【００１７】
この可溶化したオゾン処理汚泥を固液分離装置としての脱水装置８へ供給し、オゾン処理汚泥を固液分離して脱水ろ液（分離液）と脱水ケーキ（分離汚泥）とする。この固液分離により、オゾン処理汚泥中の生物易分解性物質が脱水ろ液中へ移行し、その結果において脱水ろ液のＢＯＤ／Ｎ比が上がり、有機炭素源としての性能が向上する。オゾン処理汚泥、およびその脱水ろ液のＢＯＤ／Ｎ比を表１に示す。
【００１８】
【表１】
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このように、オゾン処理汚泥自体でなく、その脱水ろ液の方が有機炭素源として効果的である。また、オゾン処理によって汚泥の脱水性が改善する。図３はオゾン注入率と脱水性の相関を示すものであり、オゾン処理汚泥に高分子凝集剤を添加し、ベルトプレス脱水機を用いて脱水した場合のケーキ含水率の比較を示している。高分子凝集剤の添加率を０．５６％とした場合および０．７４％とした場合の何れにおいても、オゾン処理におけるオゾン注入率が適切な場合（４から６％前後）のオゾン処理汚泥ではケーキ含水率が低下する。
【００１９】
脱水装置８の脱水ろ液（分離液）は生物処理工程３に返送して脱窒素工程の有機炭素源として使用する。この脱水ろ液中には、窒素分に比して揮発性有機酸などの易分解性有機物が多く含まれるため、生物処理工程３の脱窒素工程へ返送することで脱窒の際の有機炭素源として有効に利用できる。
【００２０】
このように、オゾン処理によって余剰汚泥中の難分解性有機物を易分解性有機物に改質し、易分解性有機物を生物処理プロセスにおける脱窒の有機炭素源として有効に利用することで、メタノールなど他の有機炭素源の添加量を大幅に低減しながら脱窒素処理を行うことができ、窒素除去性能の向上とともに運転コストを低廉化できる。
【００２１】
しかも、余剰汚泥をオゾン処理することで生物難分解物質を生物易分解化し、易分解性有機物へ改質された溶解成分を多く含む脱水ろ液を、再び生物処理工程３の任意のポイントに返送して活性汚泥処理することで、生物処理工程３で発生する汚泥の減容化が図られる。
【００２２】
また、オゾン処理によって余剰汚泥はオゾン消毒・脱臭されるので、固液分離後の脱水ケーキ（分離汚泥）をコンポスト化することにより、コンポストの取り扱いにおいて臭気、衛生面などの問題を解決でき、オゾン消毒・脱臭されたコンポストを農地還元することで汚泥のさらなる有効利用を図ることができる。
【００２３】
一方、生ゴミ等の有機性廃棄物９は、前処理工程１０で発酵不純物を除去して液状化（スラリー化もしくはペースト化）する。この有機性液状廃棄物を酸発酵工程１１で酸発酵させ、さらに膜型メタン発酵工程１２でメタン発酵させる。膜型メタン発酵工程１２は、槽内で発酵するメタン発酵汚泥を槽内に浸漬した液中膜（有機膜の膜モジュール）によって固液分離することによって発酵阻害物質を除去するとともに、槽内のメタン菌の濃度を高濃度に維持するものである。
【００２４】
膜型メタン発酵工程１２における膜分離汚泥はし尿１および浄化槽汚泥２の混合液と併せて生物処理工程３で処理する。有機性液状廃棄物のメタン発酵汚泥には低分子有機酸などの発酵未分解有機分が残存しているので、し尿１および浄化槽汚泥２の混合液とともに脱窒素工程を含む生物処理工程３に供給することでメタン発酵汚泥が脱窒素工程の有機炭素源として有効に作用する。
【００２５】
一方、膜型メタン発酵工程１２における膜透過液はその性状がアンモニア過多となっているので、アンモニアストリッピング工程１３でアンモニアストリッピングした後に、アンモニア除去後の処理液を生物処理工程３で発生する余剰汚泥と併せてオゾン反応槽７でオゾン処理する。このアンモニア除去後の処理液をオゾン処理することにより、処理液中に含まれる生物難分解性物質がオゾン処理によって改質されて生物易分解化するので、脱窒の有機炭素源として利用できる。この際、膜透過液のアンモニア除去後の処理液中にはオゾン処理のスカベンジャーとなるようなＳＳ成分がほとんど含まれていないので、オゾン反応効率も良い。
【００２６】
脱窒の有機炭素源としてメタン発酵汚泥を用いた場合の脱窒速度測定結果を以下の図４に示す。図４の傾きに示すように充分な脱窒速度が得られることが判明しており、これはメタン発酵汚泥に脱窒の有機炭素源として有効な低分子有機酸などの発酵未分解有機分がまだ残存し、これらが脱窒に際して作用したものと考えられる。
【００２７】
さらに、結果として処分すべき汚泥が大幅に減量し、有機性液状廃棄物とし尿・浄化槽汚泥の合併処理システムがトータルリサイクルシステムとして技術的に完結する。
【００２８】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、有機性液状廃棄物とし尿の合併処理システムにおいて発生する余剰汚泥をオゾン処理して易分解性有機物を生成し、この一部を水処理系に返送して活性汚泥処理することで以下の効果を奏する。
【００２９】
１．オゾン処理によって汚泥中の難分解性有機物が易分解性有機物に改質されるため、この一部を再び生物処理プロセス４に返送して活性汚泥処理することで、汚泥の減容化が図られる。
【００３０】
２．易分解性有機物が生物処理プロセスにおける脱窒の有機炭素源として有効に利用されるため、メタノールなどの他の有機炭素源も添加量が大幅に低減でき、窒素除去性能の向上とともに運転コストが低廉化する。
【００３１】
３．脱水ケーキをコンポスト化したものを含めて、処理場から排出される汚泥が減容化され、その処分費も低減される。
４．コンポスト化した汚泥はオゾン消毒されているため安全かつ衛生的で、臭気も低減されて操作性が格段に向上するため、販路拡大につながる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における汚泥の処理方法を示すフローシート図である。
【図２】同実施の形態におけるオゾン反応槽を示す模式図である。
【図３】同実施の形態におけるオゾン注入率と脱水ケーキ含水率の相関を示すグラフ図である。
【図４】同実施の形態における回分脱窒速度測定の結果を示すグラフ図である。
【符号の説明】
１    し尿
２    浄化槽汚泥
３    生物処理工程
３ａ  第１脱窒槽
３ｂ  第１硝化槽
３ｃ  第２脱窒槽
３ｄ  第２硝化槽
４    凝集膜槽
５    活性炭吸着処理工程
６    消毒工程
７    オゾン反応槽
７ａ  反応槽
７ｂ  散気管
７ｃ  オゾン発生器
８    脱水装置
９    有機性廃棄物
１０    前処理工程
１１    酸発酵工程
１２    膜型メタン発酵工程
１３    アンモニアストリッピング工程
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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