(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
生物学的排水処理工程から排出される汚泥を可溶化処理し、可溶化汚泥を該生物学的排水処理工程に返送する工程を有する生物学的処理方法において、
該可溶化処理に先立ち、該生物学的排水処理工程からの汚泥を消化処理し、消化汚泥を可溶化処理する方法であって、該消化汚泥の一部を固液分離し、分離汚泥を該消化処理工程に戻すことを特徴とする生物学的処理方法。
【請求項２】
請求項１において、該生物学的排水処理工程から排出される汚泥が、微生物主体の余剰汚泥及び／又は排水中の有機ＳＳ主体の初沈汚泥であることを特徴とする生物学的処理方法。
【請求項３】
請求項１又は２において、該消化処理が好気的、無酸素的又は嫌気的消化処理であることを特徴とする生物学的処理方法。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項において、該可溶化処理が化学的酸化処理、物理的破砕処理及び熱処理のうちの１種或いはこれらの２種以上の組み合わせよりなることを特徴とする生物学的処理方法。
【請求項５】
請求項３又は４において、前記消化処理工程の汚泥滞留時間が、該消化処理が好気的又は無酸素的消化処理の場合は２日以上であり、嫌気的消化処理の場合は６日以上であることを特徴とする生物学的処理方法。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１項において、該消化処理工程の水温が２０℃以上であることを特徴とする生物学的処理方法。
【請求項７】
生物学的排水処理手段と、該生物学的排水処理手段から排出される汚泥を消化処理する消化槽と、該消化槽の消化汚泥を可溶化処理する可溶化手段と、該可溶化処理手段の可溶化汚泥を該生物学的排水処理手段に返送する手段と、該消化槽の消化汚泥の一部を固液分離する固液分離手段と、該固液分離手段の分離汚泥を該消化槽に返送する手段とを備えることを特徴とする生物学的処理装置。
【請求項８】
生物学的排水処理工程から排出される汚泥を消化処理し、消化汚泥の一部を可溶化処理した後消化処理工程に返送する工程を有する生物学的処理方法において、
該消化汚泥を固液分離し、分離汚泥の一部を該消化処理工程に返送し、分離汚泥の残部を可溶化処理し、可溶化汚泥の一部を該消化処理工程に返送し、可溶化汚泥の残部の全部又は一部を前記生物学的排水処理工程に送給することを特徴とする生物学的処理方法。
【請求項９】
請求項８において、該生物学的排水処理工程から排出される汚泥が、微生物主体の余剰汚泥及び／又は原水中の有機ＳＳ主体の初沈汚泥であることを特徴とする生物学的処理方法。
【請求項１０】
請求項８又は９において、該消化処理が嫌気的消化処理であることを特徴とする生物学的処理方法。
【請求項１１】
請求項８ないし１０のいずれか１項において、該可溶化処理が化学的酸化処理、物理的破砕処理及び熱処理のうちの１種或いはこれらの２種以上の組み合わせよりなることを特徴とする生物学的処理方法。
【請求項１２】
請求項１１において、該可溶化処理がオゾン処理であることを特徴とする生物学的処理方法。
【請求項１３】
請求項８ないし１２のいずれか１項において、前記生物学的排水処理工程の保有汚泥量Ｓに対して、一日当たりに可溶化処理する汚泥量ηが、該生物学的排水処理工程が好気的なＢＯＤの除去のみを目的とするものである場合には、η＜０．５×Ｓであり、該生物学的排水処理工程がＢＯＤと栄養塩の除去を目的とするものである場合には、η＜０．３×Ｓであることを特徴とする生物学的処理方法。
【請求項１４】
生物学的排水処理手段と、該生物学的排水処理手段から排出される汚泥を消化処理する消化槽と、該消化槽の消化汚泥を固液分離する固液分離手段と、該固液分離手段の分離汚泥の一部を消化槽に返送する手段と、該分離汚泥の残部を可溶化処理する可溶化処理手段と、該可溶化処理手段の可溶化汚泥を消化槽に返送する手段と、該可溶化処理手段の可溶化汚泥を前記生物学的排水処理手段に送給する手段とを備えることを特徴とする生物学的処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機性排水の生物学的処理で発生する汚泥を効果的に減容化するための生物学的処理方法及び生物学的処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
有機性排水を活性汚泥の存在下に生物処理する方法では、難脱水性の余剰活性汚泥が大量に生成する。また、嫌気性汚泥の存在下に嫌気的に処理する方法でも、大量の余剰消化汚泥が生成する。このような余剰汚泥の減容化のために、次のような方法が提案されている。
【０００３】
(1)  図３に示す如く、生物処理槽１からの生物処理液を沈殿槽２で固液分離し、分離液を処理水として系外へ排出し、分離汚泥を返送汚泥として生物処理槽１に戻す方法において、分離汚泥の一部をオゾン処理槽３でオゾン処理することにより可溶化し、改質汚泥を生物処理槽１に返送する方法。なお、必要に応じて、分離汚泥の一部は余剰汚泥として系外へ排出する。
【０００４】
(2)  図４に示す如く、生物処理槽１からの生物処理液を沈殿槽２で固液分離し、分離液を処理水として系外へ排出し、分離汚泥を返送汚泥として生物処理槽１に戻す方法において、分離汚泥の一部を消化槽４で消化処理し、消化汚泥の一部をオゾン処理槽３でオゾン処理することにより可溶化し、改質汚泥を消化槽４に戻す方法。消化汚泥の残部は固液分離手段５で固液分離し、分散液は処理水として系外へ排水する。また、分離汚泥の一部は消化槽４に返送し、残部は余剰汚泥として系外へ排出する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記(1)の方法では、沈殿槽２の分離汚泥をそのままオゾン処理するため、オゾン処理に要するオゾン量が多く、オゾン処理コストが高くつくという欠点がある。
【０００６】
また、上記(2)の方法では、オゾン処理と消化処理とを組み合わせることにより、汚泥を効果的に減容化することができるが、生物処理汚泥に含有される無機ＳＳ成分が消化槽４に蓄積するため、この無機ＳＳ成分の蓄積を防止するために、汚泥の系外の引き抜きが不可欠であるという欠点がある。
【０００７】
本発明は上記従来の問題点を解決し、有機性排水の生物学的処理で発生する汚泥を効率的に減容化することができる生物学的処理方法及び生物学的処理装置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】
請求項１の生物学的処理方法は、生物学的排水処理工程から排出される汚泥を可溶化処理し、可溶化汚泥を該生物学的排水処理工程に返送する工程を有する生物学的処理方法において、該可溶化処理に先立ち、該生物学的排水処理工程からの汚泥を消化処理し、消化汚泥を可溶化処理する方法であって、該消化汚泥の一部を固液分離し、分離汚泥を該消化処理工程に戻すことを特徴とする。
【０００９】
請求項７の生物学的処理装置は、生物学的排水処理手段と、該生物学的排水処理手段から排出される汚泥を消化処理する消化槽と、該消化槽の消化汚泥を可溶化処理する可溶化手段と、該可溶化処理手段の可溶化汚泥を該生物学的排水処理手段に返送する手段と、該消化槽の消化汚泥の一部を固液分離する固液分離手段と、該固液分離手段の分離汚泥を該消化槽に返送する手段とを備えることを特徴とする。
【００１０】
汚泥の可溶化処理に先立ち、汚泥を消化処理し、消化汚泥を可溶化処理して生物学的排水処理工程に返送することにより、汚泥を効率的に減容化することができる。
【００１１】
請求項８の生物学的処理方法は、生物学的排水処理工程から排出される汚泥を消化処理し、生物学的排水処理工程から排出される汚泥を消化処理し、消化汚泥の一部を可溶化処理した後消化処理工程に返送する工程を有する生物学的処理方法において、該消化汚泥を固液分離し、分離汚泥の一部を該消化処理工程に返送し、分離汚泥の残部を可溶化処理し、可溶化汚泥の一部を該消化処理工程に返送し、可溶化汚泥の残部の全部又は一部を前記生物学的排水処理工程に送給することを特徴とする。
【００１２】
請求項１４の生物学的処理装置は、生物学的排水処理手段と、該生物学的排水処理手段から排出される汚泥を消化処理する消化槽と、該消化槽の消化汚泥を固液分離する固液分離手段と、該固液分離手段の分離汚泥の一部を消化槽に返送する手段と、該分離汚泥の残部を可溶化処理する可溶化処理手段と、該可溶化処理手段の可溶化汚泥を消化槽に返送する手段と、該可溶化処理手段の可溶化汚泥を前記生物学的排水処理手段に送給する手段とを備えることを特徴とする。
【００１３】
汚泥を消化処理した後固液分離し、分離汚泥を可溶化処理して得られた改質汚泥を、全量消化処理工程に戻さず、一部を生物学的排水処理工程に返送することにより、この生物学的排水処理工程において、改質汚泥（消化汚泥）中の無機ＳＳ成分を可溶化ないし希釈して処理水と共に系外へ排出することができる。このため、消化処理工程における無機ＳＳ成分の蓄積は防止され、汚泥を系外に全く排出することなく処理を継続することも可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して本発明の生物学的処理方法及び生物学的処理装置の実施の形態を詳細に説明する。
【００１５】
まず、図１を参照して請求項１〜７に係る生物学的処理方法及び生物学的処理装置の実施の形態を説明する。
【００１６】
図１は請求項１〜７に係る生物学的処理方法及び生物学的処理装置の実施の形態を示す系統図である。
【００１７】
原水（有機性排水）は、生物処理槽１に導入され、好気的又は嫌気的に生物処理された後、沈殿槽２で固液分離され、分離水は処理水として系外へ排出される。一方、分離汚泥のうちの一部は返送汚泥として生物処理槽１に循環され、残部は消化槽４で消化される。消化槽４の消化汚泥の一部はオゾン処理槽３で可溶化処理され、改質汚泥は、生物処理槽１に返送される。また、消化汚泥の残部は、固液分離手段５で固液分離され分離汚泥は消化槽４に戻され、分離液は生物処理槽１に送給される。なお、消化槽４からは必要に応じて汚泥の一部が余剰汚泥として系外に引き抜かれる。
【００１８】
図１の処理によれば、オゾン処理槽３における汚泥の可溶化処理に先立ち、消化を行うことにより、汚泥を減容化し、この消化汚泥をオゾン処理槽３でオゾンガスを吹き込んで易生物分解性に改質した汚泥を生物処理槽１に返送することにより、汚泥を効果的に分解し、生物処理槽１のＭＬＳＳを低く維持して効率的な処理を行うことができる。
【００１９】
なお、消化汚泥の一部を固液分離手段５で固液分離して消化槽４に戻すことにより、消化槽４の菌体の活性を高く維持して消化効率を高めることができる。
【００２０】
図１において、消化槽４における消化処理は好気的消化処理、無酸素的消化処理、嫌気的消化処理のいずれであっても良いが、消化槽４におけるＳＲＴ（汚泥滞留時間）を十分に確保することが重要であり、消化処理が好気的又は無酸素的消化処理の場合はＳＲＴ２日以上、特に３〜５日、嫌気的消化処理の場合はＳＲＴ６日以上、特に１０〜２０日となるように制御することが好ましい。このようなＳＲＴの制御のためにも、消化汚泥を固液分離して消化槽４に戻す固液分離手段５を設けることが好ましい。また、消化槽４の水温は２０℃以上、特に３０〜６０℃であることが好ましい。
【００２１】
オゾン処理槽３における消化汚泥とオゾンとの接触方法としては、オゾン処理槽３に消化汚泥を導入してオゾンを吹き込む方法、機械撹拌による方法、充填層を利用する方法などが採用できる。
【００２２】
オゾンとしては、オゾン含有ガスの他、オゾン含有水などが使用でき、オゾンの使用量は通常０．０１〜０．０８ｇ−Ｏ３／ｇ−ＶＳＳ、好ましくは０．０２〜０．０５ｇ−Ｏ３／ｇ−ＶＳＳである。
【００２３】
消化槽４から引き抜いてオゾン処理等により改質する消化汚泥の量は汚泥の減容効果を確保するため、消化汚泥中に含まれる固形物（ＶＳＳ）の量として、一日に減量すべきＶＳＳの３〜２０倍に相当する量とするのが好ましい。
【００２４】
なお、消化汚泥の可溶化手段としては、オゾン処理槽の他、過酸化水素等の酸化力の強い酸化剤や、酸、アルカリなどによる化学的処理、ミルによる破砕ないし磨砕のような物理的処理、熱的処理のいずれであっても良い。
【００２５】
また、消化汚泥の固液分離手段５としては、遠心分離装置、膜分離装置、沈殿槽、浮上分離装置等を用いることができる。
【００２６】
なお、図１においては、生物処理槽１からの生物処理水を固液分離して得られてた分離汚泥のうち、生物処理槽１に返送汚泥として戻す汚泥以外の生物処理槽の余剰汚泥について消化及び可溶化処理を行っているが、これに限らず、初沈汚泥或いは初沈汚泥と余剰汚泥を消化及び可溶化処理して生物処理槽に戻すようにしても良い。
【００２７】
次に、図２を参照して請求項８〜１４に係る生物学的処理方法及び生物学的処理装置の実施の形態を説明する。
【００２８】
図２は請求項８〜１４に係る生物学的処理方法及び生物学的処理装置の実施の形態を示す系統図である。
【００２９】
原水（有機性排水）は、生物処理槽１に導入され、好気的又は嫌気的に生物処理された後、沈殿槽２で固液分離され、分離水は処理水として系外へ排出される。一方、分離汚泥のうちの一部は返送汚泥として生物処理槽１に循環され、残部は消化槽４で消化される。消化槽４の消化汚泥は固液分離手段５で固液分離される。固液分離手段５の分離水は処理水として系外へ排出され、分離汚泥の一部は消化槽４に戻され、残部はオゾン処理槽３に送給されて可溶化処理される。
【００３０】
オゾン処理槽３の改質汚泥は、一部が消化槽４に戻され、残部は生物処理槽１に戻される。
【００３１】
図２の処理によれば、オゾン処理槽３からの改質汚泥を消化槽４と生物処理槽１との双方に戻すことにより、無機ＳＳ成分の系内蓄積を防止することができる。このため、余剰汚泥を全く排出することなく、処理を継続することが可能であるが、余剰汚泥を系外へ排出する場合には消化槽から汚泥を引き抜くことが好ましい。
【００３２】
図２において、消化槽４における消化処理は好気的消化処理、無酸素的消化処理、嫌気的消化処理のいずれであっても良いが、消化槽４におけるＳＲＴ（汚泥滞留時間）を十分に確保することが重要であり、消化処理が好気的又は無酸素的消化処理の場合はＳＲＴ２日以上、特に３〜１００日、嫌気的消化処理の場合はＳＲＴ１０日以上、特に１０〜１００日となるように制御することが好ましい。このようなＳＲＴの制御のためにも、消化汚泥を固液分離して消化槽４に戻す固液分離手段５を設けることが好ましい。また、消化槽４の水温は２０℃以上、特に３０〜６０℃であることが好ましい。
【００３３】
オゾン処理槽３における消化汚泥とオゾンとの接触方法としては、オゾン処理槽３に消化汚泥を導入してオゾンを吹き込む方法、機械撹拌による方法、充填層を利用する方法などが採用できる。
【００３４】
オゾンとしては、オゾン含有ガスの他、オゾン含有水などが使用でき、オゾンの使用量は通常０．０１〜０．０８ｇ−Ｏ３／ｇ−ＶＳＳ、好ましくは０．０２〜０．０５ｇ−Ｏ３／ｇ−ＶＳＳである。
【００３５】
オゾン処理等により改質する消化汚泥の量は汚泥の減容効果を確保するため、生物処理槽１の保有汚泥量Ｓ（ＶＳＳ）に対して、一日当たりに可溶化処理する汚泥量η（ＶＳＳ）が、生物処理槽１が好気的なＢＯＤの除去のみを目的とするものである場合には、η＜０．５×Ｓ、特にη＝０．２×Ｓ〜０．５×Ｓであり、生物処理槽１がＢＯＤと栄養塩の除去を目的とするものである場合には、η＜０．３×Ｓ、特にη＝０．０５×Ｓ〜０．２×Ｓであることが好ましい。
【００３６】
なお、消化汚泥の可溶化手段としては、オゾン処理槽の他、過酸化水素等の酸化力の強い酸化剤や、酸、アルカリなどによる化学的処理、ミルによる破砕ないし磨砕のような物理的処理、熱的処理のいずれであっても良い。
【００３７】
また、消化汚泥の固液分離手段５としては、遠心分離装置、膜分離装置、沈殿槽、浮上分離装置等を用いることができる。
【００３８】
図２においても、図１と同様、生物処理槽１からの生物処理水を固液分離して得られてた分離汚泥のうち、生物処理槽１に返送汚泥として戻す汚泥以外の生物処理槽の余剰汚泥について消化及び可溶化処理を行っているが、これに限らず、初沈汚泥或いは初沈汚泥と余剰汚泥を消化及び可溶化処理して生物処理槽及び消化槽に戻すようにしても良い。
【００３９】
【実施例】
以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
【００４０】
実施例１
図１の処理で汚泥の減容化を行った。原水（ペプトン、酵母エキスを有機物源とした合成排水）は生物処理槽（容量１０Ｌ）で好気的に生物処理された後、沈殿槽２で固液分離され、分離水は系外へ排出される。生物処理槽１の負荷は１．００ｋｇ／ｍ３・ｄａｙであり、ＳＲＴは１０日である。
【００４１】
分離汚泥の８０ｇ／ｄａｙのうちの４．５ｇ／ｄａｙは消化槽４（水温３５℃）で嫌気的に消化処理した後一部２ｇ／ｄａｙをオゾン処理槽３で０．０３ｇ−Ｏ３／ｇ−ＶＳＳのオゾン使用量でオゾン処理し、改質汚泥０．５ｇ／ｄａｙを生物処理槽１に戻した。また、消化汚泥は固液分離手段（遠心濃縮装置）５で固液分離し、分離汚泥を消化槽４に戻し、分離液を生物処理槽１に送給した。
【００４２】
このときの消化槽４のＳＲＴは３０日であった。
【００４３】
なお、消化槽からは必要に応じて汚泥の一部を余剰汚泥として系外へ排出した。この処理において原水のＣＯＤに対する余剰汚泥発生量、生物処理槽１内のＭＬＳＳ濃度、沈殿槽２の分離汚泥のＭＬＳＳ濃度及び消化槽のＭＬＳＳ濃度は、表１に示す通りであった。
【００４４】
比較例１
実施例１において、消化槽と固液分離手段を設けず、図３に示す如く、沈殿槽２の分離汚泥の一部を返送汚泥として生物処理槽１に返送し、残部をオゾン処理槽３で処理した後生物処理槽１に返送したこと以外は同様にして処理を行った。なお、分離汚泥の一部は必要に応じて余剰汚泥として系外に排出した。この処理において原水のＣＯＤに対する余剰汚泥発生量、生物処理槽１内のＭＬＳＳ濃度、沈殿槽２の分離汚泥のＭＬＳＳ濃度は、表１に示す通りであった。
【００４５】
【表１】
0003969144.tif 000002
【００４６】
表１より、本発明によれば余剰汚泥の発生量を低減できることが明らかである。
【００４７】
実施例２
図２の処理で汚泥の減容化を行った。原水（ペプトン、酵母エキスを有機物源とした合成排水）は生物処理槽（容量１０Ｌ）で好気的に生物処理された後、沈殿槽２で固液分離され、分離水は系外へ排出される。生物処理槽１の負荷は１．０ｋｇ／ｍ３・ｄａｙであり、ＳＲＴは１０日である。
【００４８】
分離汚泥の８０ｇ／ｄａｙのうちの４．５ｇ／ｄａｙを消化槽４（水温３５℃）で嫌気的に消化処理した後、固液分離手段（遠心濃縮装置）５で固液分離した。分離水は処理水として系外へ排出し、分離汚泥の一部３ｇ／ｄａｙをオゾン処理槽３へ送給した。オゾン処理槽３では、０．０３ｇ−Ｏ３／ｇ−ＶＳＳのオゾン使用量でオゾン処理し、改質汚泥のうちの一部０．１５ｇ／Ｌを生物処理槽１に戻し、残部２．８５ｇ／ｄａｙを消化槽４に戻した。
【００４９】
このときの消化槽４のＳＲＴは４０日であった。
【００５０】
なお、消化槽からは必要に応じて汚泥の一部を余剰汚泥として系外へ排出した。この処理において消化槽のＴＶＳ／ＴＳ比、消化槽のＭＬＳＳ濃度、システム全体のＴＳ分解効率及び生物反応槽のＭＬＳＳ濃度は表２に示す通りであった。なお、一日当たりに可溶化処理した汚泥量ηは消化槽の保有汚泥量Ｓの１／２０倍であった。
【００５１】
比較例２
実施例２において、オゾン処理槽３の改質汚泥を生物処理槽１に送給せず、全量を図４に示す如く、消化槽４のみに返送したこと以外は同様にして処理を行った。なお、固液分離手段５の分離汚泥の一部は必要に応じて余剰汚泥として系外に排出した。また、消化槽４へは沈殿槽２の分離汚泥を４．５ｇ／ｄａｙで送給した。
【００５２】
この処理において消化槽のＴＶＳ／ＴＳ比、消化槽のＭＬＳＳ濃度、システム全体のＴＳ分解効率及び生物反応槽のＭＬＳＳ濃度は表２に示す通りであった。
【００５３】
【表２】
0003969144.tif 000003
【００５４】
表２より、本発明によれば無機ＳＳ成分の系内蓄積を防止して汚泥を効率的に減容化することができることがわかる。
【００５５】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明の生物学的処理方法及び生物学的処理装置によれば、有機性排水の生物学的処理で発生する汚泥を効果的に減容化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  請求項１〜７に係る生物学的処理方法及び生物学的処理装置の実施の形態を示す系統図である。
【図２】  請求項８〜１４に係る生物学的処理方法及び生物学的処理装置の実施の形態を示す系統図である。
【図３】  従来例を示す系統図である。
【図４】  従来例を示す系統図である。
【符号の説明】
１  生物処理槽
２  沈殿槽
３  オゾン処理槽
４  消化槽
５  固液分離手段
【図１】
0003969144.tif 000004
【図２】
0003969144.tif 000005
【図３】
0003969144.tif 000006
【図４】
0003969144.tif 000007