(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
生物反応槽及び沈殿池を有する活性汚泥処理装置で有機性廃水を処理する方法において、前記生物反応槽の活性汚泥の一部を沈殿池又は生物反応槽から引き抜き、直列に配置した２つ以上のアルカリ反応槽に供給し、第１アルカリ反応槽は、ｐＨが１０．５〜１１．５となるようにアルカリ剤の添加量を制御し、第２アルカリ反応槽以降はｐＨが８．０〜１０．５となるように汚泥の供給量を制御すると共に、最終アルカリ反応槽の処理汚泥を生物反応槽の前段調整槽又は生物反応槽に返送することを特徴とする有機性廃水の処理方法。
【請求項２】
前記アルカリ反応槽に供給する活性汚泥量は、生物反応槽汚泥量の５〜２０％であることを特徴とする請求項１記載の有機性廃水の処理方法。
【請求項３】
原水調整槽と、生物反応槽と、沈殿池と、該生物反応槽及び／又は沈殿池からの活性汚泥を処理する直列に配置した２つ以上のアルカリ反応槽とを有する有機性廃水を活性汚泥処理する処理装置において、前記生物反応槽及び／又は沈殿池から抜き出した活性汚泥を前記各アルカリ反応槽に供給する導入経路を設け、前記第１アルカリ反応槽にはアルカリ剤を添加してｐＨを１０．５〜１１．５に調整する調整手段を有し、前記第２アルカリ反応槽以降の反応槽にはｐＨを８．０〜１０．５となるように前記汚泥の供給量を制御する制御手段を有すると共に、最終アルカリ反応槽の処理汚泥を前記原水調整槽又は生物反応槽に返送する経路を設けたことを特徴とする有機性廃水の処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機性廃水の処理に係り、特に、有機性工業廃水や生活排水などの有機性廃水を活性汚泥処理する際に生じる余剰汚泥を減容化することができる処理方法と装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、活性汚泥による廃水処理では、処理に伴なう余剰汚泥の処理処分法としては、引き抜き、濃縮、脱水、焼却等の工程を得て系外に排出しなければならない。その費用がかなり莫大なものであり、全体のランニングコスト増大を招いていた。更に、汚泥脱水処理においても、適切な薬注率等の管理に伴なうメンテナンスの煩雑さも残る。最近、活性汚泥処理と組み合わせた汚泥減容化処理として、余剰汚泥量以上の汚泥を沈殿池又は生物反応曝気槽から引き抜き、オゾンを注入する別個のオゾン反応槽に導入して処理し、オゾン処理を受けた汚泥を、再び生物反応曝気槽へ返送すると、曝気槽でオゾン処理汚泥の一部が生物処理によって分解することが知られている（特開平６−２０６０８８号公報）。また、アルカリ添加による汚泥可溶化処理方法としては、返送汚泥の一部を別個のアルカリ添加の処理槽に返送し、汚泥の可溶化処理を行った後、中和することなく曝気槽に返送する方法が知られている（特公平６−６１５５０号公報）。
【０００３】
しかし、オゾン注入による汚泥可溶化処理では、新たにオゾンガス発生器の設置が必要なだけでなく、排オゾン処理の必要も生じる。また、アルカリ添加による汚泥可溶化処理では、アルカリ反応槽のｐＨが過度に高いとアルカリ処理汚泥の曝気槽での分解が不十分となり、処理水質の悪化、ｐＨ上昇及び減容化効果の低下を招く。また、アルカリ反応槽が１段のみの場合、添加アルカリ剤中の汚泥可溶化に寄与するアルカリ消費率が低下し、アルカリ処理汚泥の液化量が少なくなり、汚泥減容化効果が低下するといった問題点が残る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来技術の問題点を解決し、アルカリで可溶化する際のアルカリ消費率を上げて、汚泥減溶化効果を向上させた有機性廃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、生物反応槽及び沈殿池を有する活性汚泥処理装置で有機性廃水を処理する方法において、前記生物反応槽の活性汚泥の一部を沈殿池又は生物反応槽から引き抜き、直列に配置した２つ以上のアルカリ反応槽に供給し、第１アルカリ反応槽は、ｐＨが１０．５〜１１．５となるようにアルカリ剤の添加量を制御し、第２アルカリ反応槽以降は、ｐＨが８．０〜１０．５となるように汚泥の供給量を制御すると共に、最終アルカリ反応槽の処理汚泥を生物反応槽の前段調整槽又は生物反応槽に返送することとしたものである。
前記処理方法において、アルカリ反応槽に供給する活性汚泥量は、生物反応槽汚泥量の５〜２０％とするのがよい。
【０００６】
また、本発明では、原水調整槽と、生物反応槽と、沈殿池と、該生物反応槽及び／又は沈殿池からの活性汚泥を処理する直列に配置した２つ以上のアルカリ反応槽とを有する有機性廃水を活性汚泥処理する処理装置において、前記生物反応槽及び／又は沈殿池から抜き出した活性汚泥を前記各アルカリ反応槽に供給する導入経路を設け、前記第１アルカリ反応槽にはアルカリ剤を添加してｐＨを１０．５〜１１．５に調整する調整手段を有し、前記第２アルカリ反応槽以降の反応槽にはｐＨを８．０〜１０．５となるように前記汚泥の供給量を制御する制御手段を有すると共に、最終アルカリ反応槽の処理汚泥を前記原水調整槽又は生物反応槽に返送する経路を設けたことを特徴とする有機性廃水の処理装置としたものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明によれば、生物反応槽及び沈殿池より構成する活性汚泥処理装置において、沈殿池又は生物反応槽より活性汚泥の一部を第１アルカリ反応槽に供給し、該槽のｐＨが１０．５〜１１．５となるようにアルカリ剤を添加すると、第１アルカリ反応槽内において、ＯＨ-濃度の高い状態で汚泥中の有機物が比較的短時間内で効果的に加水分解され、低分子化することによって、汚泥の液化効果が促進される。なお、第１アルカリ反応槽においてｐＨを１１．５以上にすると、活性汚泥中の微生物が死滅してしまう。さらに、第１アルカリ反応槽を経た処理液を第２アルカリ反応槽に供給し、第２以降のアルカリ反応槽のｐＨが８．０〜１０．５となるように汚泥を供給し、第１アルカリ反応槽で残留するＯＨ-が、新たに供給される活性汚泥と接触して、汚泥中の有機物を加水分解し、汚泥の液化量がさらに増加する。同様にして、第２以降のアルカリ反応槽の混合液を後段のアルカリ反応槽に供給し、残留ＯＨ-が新たに導入される活性汚泥と接触混合して、汚泥中の有機物を加水分解し、汚泥の液化量がさらに増加する。
【０００８】
この結果、汚泥の液化に寄与するアルカリの消費率が高く、処理汚泥のｐＨを従来より低く抑えることができる。上記のようにして得られたアルカリ処理汚泥を、例えば生物反応槽前段の原水調整槽に供給することによって、調整槽の嫌気状態を促進し、流入原水及びアルカリ処理汚泥の液化有機物の酸醗酵が促進されるのみでなく、調整槽のｐＨ変動が少なく、酸醗酵に伴なう必要アルカリ度の不足を、アルカリ処理汚泥のアルカリ度により補給することができる。さらに、アルカリ処理汚泥の液化有機物が、生物反応槽においての分解効率を向上し、処理水への残留がほとんどなく、処理水質を良好に維持することができる。
【０００９】
また、アルカリ処理汚泥を生物反応槽に供給しても、該アルカリ処理汚泥中の残留ＯＨ-が少なく、液化有機物の生分解性が高いことから、生物反応槽のｐＨ上昇がほとんどなく、生物反応槽において液化有機物が高効率で分解除去される。
なお、生物アルカリ処理汚泥量を生物反応槽全汚泥量の５〜２０％とすれば、液化有機物の増加に伴う生物反応槽への有機物負荷の増加が少なく、生物反応槽での有機物分解能力が十分維持されており、原水とアルカリ処理汚泥の液化有機物を効率よく生物学的に分解除去し、一部をＣＯ2及びＨ2Ｏに分解することで、系内汚泥発生量を抑制することができ、処理水質も良好に維持することができる。
【００１０】
次に、本発明を図面を用いて詳細に説明する。
図１は、本発明の有機性廃水の処理方法の一例を示すフロー工程図である。
図１に示す如く、流入原水１は、原水調整槽２に一旦導入され、ここに、第２アルカリ反応槽１７からのアルカリ処理汚泥９も導入され、調整槽攪拌ポンプ３によって原水と均一混合され、嫌気状態において原水及びアルカリ処理汚泥中の有機物の酸醗酵が進行する。酸醗酵に伴なうアルカリ消費に必要なアルカリはアルカリ処理汚泥より補給でき、調整槽ｐＨの変動が少なく、調整槽出口原水４のｐＨはほぼ中性付近に維持できる。調整槽出口原水４は、生物反応槽７に導入され、活性汚泥によって原水中の有機物が分解除去され、混合液は生物反応槽出口１０を経て沈殿池１１に導入されて固液分離され処理水２０を得る。
【００１１】
一方、沈殿池１１からの返送汚泥の一部は、アルカリ反応槽流入汚泥１２として第１アルカリ反応槽１３に導入し、第１アルカリ反応槽ｐＨ計１５がｐＨ１０．５〜１１．５となるように、ＮａＯＨ注入ポンプ１４よりＮａＯＨの注入を行う。第１アルカリ反応槽１３で加水分解を受け、液化した第１アルカリ処理汚泥１６が第２アルカリ反応槽１７に導入される。第２アルカリ反応槽１７においては、第２アルカリ反応槽ｐＨ計１９が８．０〜１０．５となるように、第２アルカリ反応槽汚泥注入ポンプ１８より返送汚泥の注入を行い、第１アルカリ反応槽の処理汚泥１６中に残留するＯＨ-との反応で汚泥の加水分解が促進され、汚泥の液化がさらに進行する。第２アルカリ反応槽１７より得たアルカリ処理汚泥９は、原水調整槽２に送られる。
【実施例】
以下、本発明を実施例により具体的に説明する。
実施例１
図１に示した本発明のフロー工程図に従って処理した。まず、分離汚泥のアルカリ処理について説明する。
ＭＬＳＳ  １１０００ｍｇ／Ｌ、ｐＨ７．５、Ｓ−Ｍ−アルカリ度が２２０ｍｇ／Ｌ、Ｓ−ＣＯＤが１５ｍｇ／Ｌ、Ｓ−ＢＯＤが５ｍｇ／Ｌ以下の返送汚泥を第１アルカリ反応槽へ供給し、ＮａＯＨを注入してｐＨ１０．８として約２時間処理した結果、第１アルカリ反応槽出口で、ＭＬＳＳが９２００ｍｇ／Ｌに低下し、一方、Ｓ−ＣＯＤが４５０ｍｇ／Ｌ、Ｓ−ＢＯＤが４３０ｍｇ／Ｌに増加しており、汚泥中有機物の可溶化が認められた。
なお、Ｓ−Ｐ−アルカリ度が６２０ｍｇ／Ｌ残留し、添加ＮａＯＨ中のＯＨ-が十分に消費されていないと認められる。
【００１２】
次いで、第１アルカリ反応槽からの処理汚泥を第２アルカリ反応槽において、ＮａＯＨを添加せずに、返送汚泥を反応槽ｐＨが１０以上となるように添加し、滞留時間２．０時間で処理した。
その結果、第２アルカリ反応槽出口で、ＭＬＳＳが９００ｍｇ／Ｌとなり、流入汚泥に対し約１８％低下した。
さらに、ｐＨが９．８に低下し、Ｓ−Ｐ−アルカリ度が３１０ｍｇ／Ｌに低下したことから、添加ＮａＯＨ中のＯＨ-が第２アルカリ反応槽で消費された。これにより、Ｓ−ＣＯＤが４８０ｍｇ／Ｌ、Ｓ−ＢＯＤが５２０ｍｇ／Ｌとなり、いずれも第１アルカリ反応槽より増加したことから、汚泥中有機物の可溶化がさらに進行したものと認められる。
表１にアルカリ反応槽の処理条件と結果を示す。結果は、それぞれの反応槽の出口の数値である。
【００１３】
【表１】
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【００１４】
次に、原水の調整槽での処理について述べる。
調整槽に、表３に記載した水質の原水を１０００ｍ3／ｄ、第２アルカリ反応槽からの表１に記載した性状の処理汚泥１００ｍ3／ｄを流入した。その結果、約１０時間の滞留時間で、調整槽出口の水質は調整槽入口と比較すると、ｐＨが９．０から７．１に低下したのに対し、全有機酸が１０ｍｇ／Ｌから１５０ｍｇ／Ｌに増加し、調整槽において酸醗酵の進行が認めれた。また、入口のＳ−ＢＯＤ／Ｓ−ＣＯＤ比が約１．２であるのに対し、出口では２．０に上昇したことから、有機物の生分解性が向上したものと考えられる。
【００１５】
表２に原水調整槽の条件及び水質変化を示す。
【表２】
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【００１６】
次いで、調整槽で嫌気性処理された原水を生物反応槽で処理した。生物反応槽のＢＯＤ汚泥負荷が０．１４ｋｇ／ｋｇ・ｄ、槽内ＭＬＳＳ  ６１００ｍｇ／Ｌの条件下、流入原水ＢＯＤが約７２０ｍｇ／Ｌであるのに対し、処理水のＢＯＤが５．８ｍｇ／Ｌであり、生物処理が良好であると認められた。
表３に生物反応槽の処理条件及び原水、処理水の水質を示す。
【表３】
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【００１７】
比較例１
比較例１としてアルカリ反応槽を１槽のみとした処理例を示す。
まず、アルカリ反応槽において、ＮａＯＨ添加量及び供給汚泥量を実施例１と同じく、それぞれ、８０ｋｇ／ｄと１０００ｋｇ／ｄとし、滞留時間を２．０時間として処理した場合、流入汚泥ＭＬＳＳが１０２００ｍｇ／Ｌであるのに対し、アルカリ処理汚泥のＭＬＳＳが９７００ｍｇ／Ｌであり、わずか４．９％の減少率となり、実施例１より１３ポイント低くなった。また、Ｓ−ＣＯＤ、Ｓ−ＢＯＤとも実施例１より低く、Ｓ−Ｐ−アルカリ度は実施例１より高く、アルカリ処理が有効に行われていないと認められる。
【００１８】
表４に比較例１のアルカリ反応槽処理条件と結果を示す。
【表４】
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【００１９】
図２に系内の余剰汚泥排出を行わない条件での系内汚泥量の経過を示す。約２か月間において、実施例１の系内汚泥量はほぼ一定に維持でき、余剰汚泥の排出がなくても、系内汚泥量の増加はほとんどなく、アルカリ反応槽を２段とした実施例１のアルカリ注入による汚泥減容効果が顕著であった。
一方、比較例１では、系内汚泥量が処理経過とともに徐々に増加し、余剰汚泥の引き抜きを行わない場合、２か月経過後の系内汚泥量が初期の約１．４倍となり、実施例１より汚泥減容効果が低いと認められる。
【００２０】
比較例２
表５に実施例１と同様な処理フローでアルカリ処理槽の設定ｐＨが実施例１と異なり、第１槽でｐＨ１０．０、第２槽でｐＨ７．５とした場合の処理結果を示す。
【表５】
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【００２１】
表５に示すように比較例２において、アルカリ槽に供給する汚泥量を系内全汚泥量の１９．２％とした場合で、ＮａＯＨ添加量が実施例１と同様の８０ｋｇ／ｄとし、第１アルカリ反応槽への汚泥供給量が１５００ｋｇ／ｄ、滞留時間２時間とした。この結果、第１アルカリ反応槽入口のＭＬＳＳが１１０００ｍｇ／Ｌであるのに対し、出口のＭＬＳＳが１０５００ｍｇ／Ｌとなり、わずか４．５％の低下となり、実施例１より約１２ポイント低くなった。また、出口のＳ−ＣＯＤが１８０ｍｇ／Ｌ、Ｓ−ＢＯＤが８０ｍｇ／Ｌに止まり、実施例１と比べるとＳ−ＣＯＤが２７０ｍｇ／Ｌ、Ｓ−ＢＯＤが３５０ｍｇ／Ｌ低下し、汚泥の可溶化が不十分であると認められた。第２アルカリ反応槽においても、入口と出口のＭＬＳＳはほとんど変化が見られず、約１０５００ｍｇ／Ｌとなった。
【００２２】
また、Ｓ−ＣＯＤ及びＳ−ＢＯＤもそれぞれ１２０ｍｇ／Ｌと５２ｍｇ／Ｌとなり、むしろ減少した。これは第２アルカリ反応槽に返送汚泥を１０００ｋｇ／ｄを供給し、希釈効果で濃度が減少し、可溶化効果がまったく認められなかったと考える。
比較例２における系内汚泥量の経過を同時に図２に示す。対照的に比較例２の系内汚泥量も処理経過と共に徐々に増加し、余剰汚泥の引き抜きを行わない場合、２か月経過後の系内汚泥量が初期の約１．４倍となり、実施例１より汚泥減容効果が低いと認められる。
【００２３】
【発明の効果】
上述の如く、本発明によれば、生物反応槽及び沈殿池より構成する活性汚泥処理装置において、沈殿池又は生物反応槽より活性汚泥の一部を、ｐＨが１０．５〜１１．５となるようにアルカリ剤を添加する第１アルカリ反応槽に供給し、第１アルカリ反応槽内において、ＯＨ-濃度の高い状態で汚泥へ中の有機物を比較的短時間内で効果的に加水分解し、低分子化することによって、汚泥の液化効果が促進される。さらに、第１アルカリ反応槽を出た処理液を第２アルカリ反応槽に供給し、第１アルカリ反応槽で残留するＯＨ-が新たに供給される活性汚泥との接触により、ｐＨを８．０〜１０．５となるようにして汚泥中の有機物を加水分解し、汚泥の液化量がさらに増加する。同様にして、第２以降のアルカリ反応槽混合液を後段のアル力リ反応槽に供給し、残留ＯＨ-が新たに導入される活性汚泥との接触混合により、ｐＨを８．０〜１０．５となるようにして汚泥中の有機物を加水分解し、汚泥の液化量がさらに増加する。この結果、汚泥の液化に寄与するアルカリの消費率が高く、処理汚泥のｐＨを従来より低く抑えることができる。
【００２４】
上記のようにして得られたアルカリ処理汚泥を、例えば生物反応槽前段の原水調整槽に供給することによって、調整槽の嫌気状態を促進し、流入原水及びアルカリ処理汚泥液化有機物の酸醗酵が促進されるのみでなく、調整槽のｐＨ変動が少なく、酸醗酵に伴なう必要アルカリ度の不足をアルカリ処理汚泥のアルカリ度より補給することができる。さらに、アルカリ処理汚泥の液化有機物は、生物反応槽において分解効率が向上し、処理水への残留がほとんどなく、処理水質を良好に維持することができる。また、アルカリ処理汚泥を同様に生物反応槽に供給しても、該アルカリ処理汚泥中の残留ＯＨ-が少なく、液化有機物の生分解性が高いことから、生物反応槽はｐＨ上昇がほとんどなく、生物反応槽において、液化有機物が高効率で分解除去される。
なお、生物アルカリ処理汚泥量を生物反応槽全汚泥量の５〜２０％とすれば、液化有機物の増加に伴う生物反応槽への有機物負荷の増加が少なく、生物反応槽での有機物分解能力が十分維持されており、原水とアルカリ処理汚泥の液化有機物を効率よく生物学的に分解除去でき、一部をＣＯ2及びＨ2Ｏに分解することで、系内汚泥発生量を抑制することができ、処理水質も良好に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の処理方法の一例を示すフロー工程図。
【図２】経過日数による系内汚泥量の変化を示すグラフ。
【符号の説明】
１：流入原水、２：原水調整槽、３：調整槽攪拌ポンプ、４：調整槽出口原水、５：返送汚泥、７：生物反応槽、８：散気ライン、９：第２アルカリ反応槽処理汚泥、１０：生物反応槽出口、１１：沈殿池、１２：第１アルカリ反応槽流入汚泥、１３：第１アルカリ反応槽、１４：第１アルカリ反応槽ＮａＯＨ注入ポンプ、１５：第１アルカリ反応槽ｐＨ計、１６：第１アルカリ反応槽処理汚泥、１７：第２アルカリ反応槽、１８：第２アルカリ反応槽汚泥注入ポンプ、１９：第２アルカリ反応槽ｐＨ計、２０：処理水
【図１】
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【図２】
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