(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機物を含んだ被処理排水を曝気槽を使用して活性汚泥処理する曝気処理工程と、前記曝気処理工程の実施により発生する汚泥に、次亜塩素酸ソーダ水溶液に希塩酸を混合して得られる、有効塩素濃度が５００〜１５０００ｍｇ／Ｌ、ｐＨ値が４．０〜７．０の弱酸性の次亜塩素酸水溶液を添加して曝気せずに攪拌しながら所定時間滞留させて前記汚泥を可溶化する可溶化処理工程と、前記可溶化処理工程の実施により可溶化された汚泥を有機物を含んだ被処理排水で希釈する希釈工程と、可溶化され希釈された汚泥を所定時間滞留させる滞留工程と、可溶化され希釈され滞留された汚泥を前記曝気槽に戻して活性汚泥処理する曝気処理工程とからなり、
各工程は連続的に実施すると共に、
前記可溶化処理工程は、直列に設けられている複数個の反応槽のうち、最上流側の反応槽に、汚泥濃度２０００〜３００００ｍｇ／Ｌの汚泥を供給すると共に、前記濃度の弱酸性の次亜塩素酸水溶液を塩素濃度１００〜３０００ｍｇ／Ｌになるように添加して攪拌し、以下順次下流側の反応槽へと送り、これらの反応層においても攪拌して、全体として５分以上かけて実施し、
前記希釈工程と滞留工程は、流量調整槽において５〜２４時間かけて実施する、ことを特徴とする、有機物を含んだ排水の処理方法。
【請求項２】
請求項１に記載の処理方法において、前記可溶化処理工程により可溶化する汚泥は、前記曝気処理工程の実施により得られる汚泥の一部で、残りの汚泥は前記曝気槽に返送して再活性汚泥処理する、有機物を含んだ排水の処理方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の処理方法において、有機物を含んだ被処理排水にヤシ油脂肪酸を主体とするエステルまたはエーテルからなる界面活性剤を添加して前記各工程を実施する、有機物を含んだ排水の処理方法。
【請求項４】
有機物を含んだ被処理排水が滞留する流量調整槽と、前記流量調整槽から流入する前記有機物を含んだ被処理排水を活性汚泥処理するための曝気槽と、該曝気槽により処理される汚泥を処理水から分離するための沈殿槽と、該沈殿槽から引き抜かれる汚泥を曝気しないで可溶化するための可溶化反応装置とからなり、
前記可溶化反応装置は、攪拌装置が設けられている複数個の反応槽からなり、これらの反応槽は直列に設けられ、最上流側の反応槽に、前記沈殿槽から引き抜かれる汚泥の一部と、次亜塩素酸ソーダ水溶液に希塩酸を混合して得られる弱酸性の次亜塩素酸水溶液とが添加されるようになっており、前記最上流側の反応槽に供給される汚泥と次亜塩素酸水溶液は、順次下流側の反応槽へと送られるように構成され、
前記反応槽の最下流側の反応槽は、前記流量調整槽に接続され、可溶化された汚泥は、該流量調整槽において有機物を含んだ被処理排水によって残留塩素濃度が３ｍｇ／Ｌ以下になる希釈率に希釈されるようになっている、有機物を含んだ排水の処理装置。
【請求項５】
請求項４に記載の装置において、前記曝気槽には、ヤシ油脂肪酸を主体とするエステルまたはエーテルからなる界面活性剤が添加された有機物を含んだ被処理排水が供給されるようになっている、有機物を含んだ排水の処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、汚泥の減容化方法および減容化装置に関するもので、さらに詳しくいえば、有機物を含んだ排水を曝気槽を使用して活性汚泥処理する曝気処理工程と、この曝気処理工程の実施により発生する汚泥を次亜塩素酸ソーダ水溶液に希塩酸を混合して得られる弱酸性の次亜塩素酸を添加して攪拌しながら所定時間滞留させて汚泥を可溶化する可溶化処理工程と、この可溶化処理工程の実施により可溶化された汚泥を前記曝気槽に戻して活性汚泥処理する曝気処理工程とからなる、有機物を含んだ排水の処理方法およびこの処理方法の実施に直接使用される処理装置に関するものである。
一般に、有機物を含んだ排水は曝気処理される。そして、曝気処理された排水は沈殿槽に導かれ、沈殿槽において沈殿汚泥と処理水とに分離される。沈殿汚泥の大部分は、返送汚泥として曝気槽に戻され、そして繰り返し曝気処理される。一方、沈殿汚泥の一部は減容化処理される。減容化処理された汚泥は曝気槽に送られ再度曝気処理される。また、沈殿汚泥の一部は、余剰汚泥として廃棄される。本発明は、一般的な汚泥も減容化できるが、特に上記したような沈殿汚泥の一部を減容化処理する点に特徴を有する有機物を含んだ排水の処理方法およびこの処理方法の実施に直接使用される処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
有機物を含んだ排水の処理法の一つとして、活性汚泥法が知られている。この活性汚泥法は、従来周知のように、好気性細菌、原生動物等が生息する浮遊性有機汚泥すなわち活性汚泥を曝気槽に供給し、そして十分な空気を送り込むと共に、処理する有機物を含んだ排水を投入して、排水中に含まれる有機物を活性汚泥中に棲息する好気性細菌等の微生物に捕食させる方法である。曝気槽で処理された水と活性汚泥の混合物は、沈殿槽に流下され、そこで活性汚泥と処理水に分離される。処理水は公共水域等に放流される。沈降した活性汚泥は返送汚泥として曝気槽に戻される。この方法によると排水中の有機物は水と炭酸ガスに分解されるので、有機物をほとんど含まない処理水が得られるという利点がある。
しかしながら、好気性細菌等の微生物は曝気槽で大量に増殖するので、そのまま放置すると活性汚泥が増えすぎ、沈殿槽において活性汚泥と処理水の分離ができなくなる。そこで、曝気処理により発生する余剰な活性汚泥は、沈殿槽から余剰汚泥として定期的に引き抜かれている。引き抜かれた余剰汚泥は、例えば脱水装置により脱水ケーキにされ、そして焼却等の処理がなされた後に、処分場等に適宜廃棄されている。ところで、このような処分場は近年不足しつつあり、また余剰汚泥の処理コストは高騰し、さらには焼却に伴うダイオキシン等の有害物質の発生の問題もあるので、余剰汚泥の減容化が強く求められている。また、このような余剰汚泥の中には、本来水と炭酸ガスに分解されるべき未処理の有機物および細菌等が多量に含まれて残っている。これらの汚泥に含まれている有機物も適切に分解する技術が求められている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３０５２２２号公報
【特許文献２】特開２００７−２０９８８９号公報
【０００４】
特許文献１には、沈殿槽から引き抜かれた汚泥にオゾンを添加処理して、再び曝気槽に返送する汚泥の減容化方法が記載されている。汚泥にオゾンを添加すると、汚泥を構成している微生物の細胞壁が酸化により破壊され細胞内部の細胞質が溶出したり、微生物の集合体すなわちフロックが細分化される、いわゆる汚泥の可溶化が起こる。可溶化した汚泥は、細菌等の微生物に捕食されやすいので、再び曝気槽に返送して活性汚泥処理をすることができる。これにより、汚泥を減容化することができるといわれている。また、特許文献１にはオゾンの他に、さらに酸化剤としての次亜塩素酸ソーダ、すなわち次亜塩素酸ナトリウムを添加して汚泥の可溶化を促進させる方法も記載されている。
【０００５】
上記特許文献１の汚泥減容化メカニズムの説明は不充分と思われ、補足説明すると次の通りである。すなわち、活性汚泥には細菌の他、生物難分解性有機物と無機物が存在する。長時間曝気法を実施した活性汚泥においては、細菌は全体の一部でしかない。もちろん無機物はオゾンなどの酸化剤では全く減容化できない。細菌等の微生物と生物難分解性有機物が汚泥減容化の対象物である。微生物は長時間曝気することによって大幅に減少させることができる。実際、排水処理施設では長時間曝気法を採用しているところが少なくない。これは汚泥減容化のために行っているのであり、余剰汚泥は標準法により処理したときの数分の１になる。以上のことから、減容化の課題は生物難分解性有機物ということもできる。
【０００６】
特許文献１に記載の汚泥の減容化方法によっても、汚泥を可溶化して再び曝気槽で活性汚泥処理をすることができるので、汚泥を減容化できる効果は認められる。しかしながら、問題もある。例えば、汚泥を可溶化するためには大量のオゾンを必要とするので、格別に大型のオゾン発生装置を設ける必要がある。また、大量のオゾンを発生させるためには多大な電力を必要とし、初期コストとランニングコストが共に高くなるという問題がある。
【０００７】
そこで、オゾンに代えて次亜塩素酸ソーダで汚泥を可溶化する汚泥の減容化法も考えられる。この方法によると、高価なオゾン発生装置は不要で、安価な次亜塩素酸ソーダを使用できるので、初期コストもランニングコストも安くて済む。しかしながら、次亜塩素酸ソーダには次のような４つの問題点があり、当業者にとってオゾンに代えて次亜塩素酸ソーダを採用することは考えにくいという事情がある。
［問題点１］次亜塩素酸ソーダ（NaOCl）は水中では大部分がマイナスイオン（ClO-）で存在し、安定化している。そのため貯蔵にあたっては１２％（１２００００ｍｇ／Ｌ）あるいは６％塩素濃度とし、アルカリ性にして１００％イオン化させている。安定していることは逆にいえば反応性が低いことを意味する。イオン化されていると、汚泥中のマイナスに帯電している微生物と電気的に反発し合い、微生物を効率よく殺菌、酸化することができない。つまり、次亜塩素酸ソーダは、アルカリ性下ではイオン化されているので反応性が低いという問題点がある。
通常の使用の場合、例えば水道水に次亜塩素酸を注入する場合、塩素濃度を１ｍｇ／Ｌ程度にして、大幅に希釈するので、消毒前の水道水のｐＨに近くなり、アルカリ性は低下する。しかし、汚泥を効率よく減容化させたいとき、塩素濃度を１００ｍｇ／Ｌ以上にする場合もあるので、ｐＨは高くアルカリ性になってしまう。
［問題点２］従って、次亜塩素酸ソーダの多くは消費されずに残留して、下流側の曝気槽に混入し、曝気槽中の大切な微生物に悪影響を及ぼす可能性が高い。このような残留塩素は、塩素（Cl2）と次亜塩素酸（HOCl）とが平衡状態で共存している遊離塩素と、アンモニアと結合したクロロアミン類、すなわち結合塩素とからなるが、殺菌力の強い遊離塩素が曝気槽に混入されると特に影響が心配される。
［問題点３］次亜塩素酸ソーダが有機物と反応すると、有害物質のトリハロメタンが発生する。
［問題点４］次亜塩素酸ソーダの酸化力はオゾンに比べると弱く、汚泥を構成している生物難分解性有機物や微生物は破壊されず、汚泥を十分に減容化できない可能性がある。
【０００８】
次亜塩素酸ソーダの水溶液は弱アルカリ性を示すが、本発明者等は、特許文献２に記載されているように、次亜塩素酸ソーダに酸を添加して、ｐＨ４〜７の弱酸性中で汚泥を可溶化した後に活性汚泥処理して汚泥を減容化する、余剰汚泥減容化方法を提案している。次亜塩素酸ソーダ溶液を弱酸性にすると、以下に説明するように上記したような問題点１〜３はある程度解決される。そして、実際のデータからも汚泥の減容化が十分に行われていることが示され、問題点４で指摘した懸念も払拭されている。
【０００９】
次亜塩素酸ソーダ（NaOCl）を汚泥可溶化に必要な次亜塩素酸相当量を水に溶解した水溶液は、ｐＨ９近傍の弱アルカリ性を呈し、次亜塩素酸ソーダはイオン化していない分子（HOCl）と次亜塩素酸イオン（OCl-）とで、下記式で表される化学平衡を保っている。
HOCl  ⇔  H+ + OCl-
イオン化されていない次亜塩素酸（HOCl）の濃度は、図２の（ア）にその濃度曲線に示されているように、ｐＨ９近傍の領域Ｒ１では、約３％であり、残りは全て次亜塩素酸イオン（OCl-）になっている。従って、このような次亜塩素酸ソーダ水溶液をそのまま汚泥に添加しても、問題点１で指摘したように、次亜塩素酸イオンは安定化しており次亜塩素酸の濃度が低く反応が弱い。また、マイナスに帯電している微生物には作用し難く、約３％のイオン化していない次亜塩素酸のみが実質上汚泥に作用するだけで、酸化が十分になされない。未消費の次亜塩素酸イオンは、濃度の平衡を保ちながら、少しずつ殺菌、酸化作用のある次亜塩素酸に変化し、ゆっくりと消費はされる。しかし、次亜塩素酸イオンは安定化しており時間がかかるので、問題点２で指摘されているように消費されないまま次亜塩素酸イオンが曝気槽に混入して悪影響を及ぼす。
【００１０】
特許文献２に記載の弱酸性の次亜塩素酸、すなわちバイオマスター液（ＢＭ液）は、次亜塩素酸ソーダ水溶液に希塩酸（HCl）を加えて得られる。このようなバイオマスター液は、図２の（ア）の領域Ｒ２に示されているように、イオン化されていない次亜塩素酸の濃度は８０％以上となっている。従って、汚泥にバイオマスター液を添加すると、効率よく次亜塩素酸が微生物や生物難分解性有機物に作用して酸化する。反応が進行すると、次亜塩素酸が塩酸に変化するためｐＨが低下する。ｐＨの低下は次亜塩素酸の割合を１００％に近づけるため反応性はさらに向上する。仮に汚泥のｐＨが高くバイオマスター液を加えた時点でｐＨが７を越えていても、反応が進むとｐＨが７以下に低下して反応が加速するようになる。また、効率よく次亜塩素酸が消費されるので、曝気槽に次亜塩素酸が混入する可能性は比較的低くなる。従って、問題点１は解決され、問題点２についても危険性は低くなっている。さらに、弱酸性下においては、アルカリ性下と比べて次亜塩素酸が有機物と反応してトリハロメタンが生成される危険が遙かに小さく、問題点３についての危険性も低い。
【００１１】
特許文献２には記載されていないが、７０日間、テストプラントを使用してバイオマスター液で汚泥を可溶化した後に曝気槽に返送して再処理したところ、後で説明する実施例３に示されているように、汚泥の発生量が、バイオマスター液を添加する前の約１１〜２１％になったことが確認されている。すなわち、問題点４で指摘した懸念に拘わらず、汚泥が顕著に減容化されることが確認された。問題点４の指摘のように、バイオマスター液の主成分である次亜塩素酸は、オゾンに比べると酸化力が弱いが、汚泥の減容化には十分の酸化力を有していることが判明した。バイオマスター液によって処理された汚泥は、再び曝気槽で分解されて活性汚泥処理されるのである。このようにバイオマスター液の次亜塩素酸は、生物難分解性有機物や微生物を部分的に酸化・破壊する。これが曝気槽に戻されたとき、部分的に壊された有機物が生分解性有機物として細菌などに分解される。また壊された細胞は速やかに他の微生物に捕食される。バイオマスター液はこのように部分的酸化分解をする役割を担っており、結果としてわずかな酸化で大きな成果をもたらすのである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
特許文献２に記載の汚泥の減容化方法によっても、安価なバイオマスター液で汚泥を可溶化し、曝気槽で活性汚泥処理して汚泥を大幅に減容化できる利点は認められる。また、曝気槽に返送される可溶化された汚泥中に残留する次亜塩素酸の量は少なく、比較的安全でもある。しかしながら、改良すべき問題点も認められる。
【００１３】
すなわち、特許文献２に記載の汚泥の減容化装置には、引き抜かれた沈殿汚泥にバイオマスター液を添加して可溶化する、次亜塩素酸反応槽すなわちバイオマスター反応槽が設けられているが、可溶化された汚泥が曝気槽に返送される際に格別の考慮が払われていないので、バイオマスター液中の次亜塩素酸の一部が未処理のまま、残留塩素を含む可溶化汚泥が下流側の曝気槽に返送されて、曝気槽中の大切な細菌等の微生物に悪影響を及ぼす恐れが完全には無くなっていない。特に、殺菌力の強い遊離塩素が曝気槽に返送される可能性についての考慮が無いので、安全が十分に保証されているとは言えない。残留塩素の曝気槽への混入を防ぐため、可溶化汚泥にチオ硫酸ナトリウム（Ｎａ２Ｓ２Ｏ３）や亜硫酸ナトリウム（Ｎａ２ＳＯ３）等の従来周知の還元剤を注入して、残留塩素を分解する方法も考えられるが、薬品コストが嵩むし、将来汚泥を脱水する等したときに嫌気性分解されて、還元剤に含まれる硫黄分から有害で腐敗臭のする硫化水素（Ｈ２Ｓ）が発生するので好ましくはない。
【００１４】
また、有機物を含む排水中には油脂あるいは油成分が混入している可能性もあるが、混入している油成分は凝集して排水表面に浮いてしまい、曝気槽中の微生物に捕食させることは難しい。このような油脂塊は、比重は小さく沈殿しにくいので、沈殿槽において沈殿汚泥として引き抜いて、可溶化することができない。特許文献２に記載の汚泥の減容化方法には、このような油脂あるいは油成分を含んでいる排水の処理については格別に考慮されていない。
【００１５】
本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたものであって、具体的には活性汚泥処理により生じる汚泥を可溶化するとき、より安価で取り扱いの簡単なバイオマスター液すなわち次亜塩素酸ソーダ水溶液に希塩酸を混合して得られる弱酸性の次亜塩素酸を使用するにも拘わらず、格別に還元剤を注入しなくても、遊離塩素が確実に消費されると共に、結合塩素の濃度も十分に低くなり、その後の活性汚泥処理に悪影響を及ぼす恐れのない、有機物を含んだ排水の処理方法およびこの方法の実施に使用される処理装置を提供することを目的としている。また、他の発明は、上記のような目的に加えて、有機物を含んだ排水中に油脂あるいは油成分が含まれていても、効率よく排水中の有機物を分解、処理できる、有機物を含んだ排水の処理方法および処理装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、上記目的を達成するために、汚泥濃度２０００〜３００００ｍｇ／Ｌの汚泥に対して、有効塩素濃度が５００〜１５０００ｍｇ／Ｌ、ｐＨ値が４〜７の弱酸性の次亜塩素酸水溶液を１００〜３０００ｍｇ／Ｌになるように添加して可溶化処理するとき、直列に設けられている複数個の反応槽からなる可溶化装置のうち、最上流の反応槽において汚泥汚泥を供給すると共に弱酸性の次亜塩素酸水溶液を添加して攪拌し、順次下流の前記反応槽へ送りながら攪拌して、５分以上かけて実施する。そして、流量調整槽において可溶化処理された汚泥を有機物を含んだ排水によって希釈して、５〜２４時間滞留した後に曝気槽に返送するように構成される。可溶化処理した後に有機物を含んだ排水で希釈するので、残留塩素のうち遊離塩素は速やかに反応して消費され、結合塩素の濃度および塩酸の濃度は所定の濃度に減らすことができる。次亜塩素酸ソーダに添加する酸には塩酸の他、酢酸、硫酸など各種の酸が使用できるが、塩酸が最も好ましいので、本発明では代表して全て塩酸で記述する。減容化する汚泥は余剰汚泥に限定されない。活性汚泥法では余剰汚泥だけでは汚泥減容化に限界がある。処理量を増やすため曝気槽汚泥の一部や返送汚泥の一部を対象とする。また、他の発明は、有機物を含んだ排水に界面活性剤を添加して活性汚泥処理、可溶化処理等を実施するように構成される。
【００１７】
すなわち、請求項１に記載の発明は、上記目的を達成するために、有機物を含んだ被処理排水を曝気槽を使用して活性汚泥処理する曝気処理工程と、前記曝気処理工程の実施により発生する汚泥に、次亜塩素酸ソーダ水溶液に希塩酸を混合して得られる、有効塩素濃度が５００〜１５０００ｍｇ／Ｌ、ｐＨ値が４．０〜７．０の弱酸性の次亜塩素酸水溶液を添加して曝気せずに攪拌しながら所定時間滞留させて前記汚泥を可溶化する可溶化処理工程と、前記可溶化処理工程の実施により可溶化された汚泥を有機物を含んだ被処理排水で希釈する希釈工程と、可溶化され希釈された汚泥を所定時間滞留させる滞留工程と、可溶化され希釈され滞留された汚泥を前記曝気槽に戻して活性汚泥処理する曝気処理工程とからなり、各工程は連続的に実施すると共に、前記可溶化処理工程は、直列に設けられている複数個の反応槽のうち、最上流側の反応槽に、汚泥濃度２０００〜３００００ｍｇ／Ｌの汚泥を供給すると共に、前記濃度の弱酸性の次亜塩素酸水溶液を塩素濃度１００〜３０００ｍｇ／Ｌになるように添加して攪拌し、以下順次下流側の反応槽へと送り、これらの反応層においても攪拌して、全体として５分以上かけて実施し、前記希釈工程と滞留工程は、流量調整槽において５〜２４時間かけて実施するように構成される。
【００１８】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の処理方法において、前記可溶化処理工程により可溶化する汚泥は、前記曝気処理工程の実施により得られる汚泥の一部で、残りの汚泥は前記曝気槽に返送して活性汚泥処理するように構成され、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の処理方法において、有機物を含んだ被処理排水にヤシ油脂肪酸を主体とするエステルまたはエーテルからなる界面活性剤を添加して前記各工程を実施するように構成される。
【００１９】
請求項４に記載の発明は、有機物を含んだ被処理排水が滞留する流量調整槽と、前記流量調整槽から流入する前記有機物を含んだ被処理排水を活性汚泥処理するための曝気槽と、該曝気槽により処理される汚泥を処理水から分離するための沈殿槽と、該沈殿槽から引き抜かれる汚泥を曝気しないで可溶化するための可溶化反応装置とからなり、前記可溶化反応装置は、攪拌装置が設けられている複数個の反応槽からなり、これらの反応槽は直列に設けられ、最上流側の反応槽に、前記沈殿槽から引き抜かれる汚泥の一部と、次亜塩素酸ソーダ水溶液に希塩酸を混合して得られる弱酸性の次亜塩素酸水溶液とが添加されるようになっており、前記最上流側の反応槽に供給される汚泥と次亜塩素酸水溶液は、順次下流側の反応槽へと送られるように構成され、前記反応槽の最下流側の反応槽は、前記流量調整槽に接続され、可溶化された汚泥は、該流量調整槽において有機物を含んだ被処理排水によって残留塩素濃度が３ｍｇ／Ｌ以下になる希釈率に希釈されるようになっている、有機物を含んだ排水の処理装置として構成され、請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の装置において、前記曝気槽には、ヤシ油脂肪酸を主体とするエステルまたはエーテルからなる界面活性剤が添加された有機物を含んだ被処理排水が供給されるようになっている、有機物を含んだ排水の処理装置として構成される。
【発明の効果】
【００２０】
以上のように、本発明によると、汚泥の可溶化処理工程に次亜塩素酸ソーダ水溶液に希塩酸を混合して得られる有効塩素濃度が５００〜１５０００ｍｇ／Ｌ、ｐＨ値が４〜７の弱酸性の次亜塩素酸水溶液が使用されるので、オゾンあるいはオゾン水により可溶化する場合に比べて初期設備費およびランニングコストが低いという利点が得られる。そして、汚泥の可溶化は、直列に設けられている複数個の反応槽内を順次下流側へ送りながら実施するので、連続運転が可能である。特に、バッチ式に処理するときは、反応槽は大きくなり設備費は高く、また汚泥および次亜塩素酸水溶液の供給、停止の制御が困難になるが、本発明によると、連続運転が可能であるので、反応槽は安価になり、汚泥および次亜塩素酸水溶液の供給、停止の制御は簡単になる効果が、さらに得られる。さらには、本発明は、汚泥を可溶化処理した後に有機物を含んだ排水で希釈するように構成されている。従って、可溶化された汚泥に残留塩素が残留していても、殺菌力の強い遊離塩素は有機物と速やかに反応して消費されると共に、結合塩素は希釈されて残留塩素の濃度が低下するので、可溶化された汚泥に格別に還元剤を注入しなくても曝気槽に悪影響を与える恐れが無く、曝気槽で活性汚泥処理をすることができるという、本発明に特有の効果が得られる。また、後で詳しく説明するように、可溶化された汚泥を流量調整槽に返送して排水で希釈して滞留させる滞留工程においては、結合塩素も排水中の有機物と反応して十分に消費されるので、さらに安全に活性汚泥処理をすることができる。
【００２１】
また、他の発明によると、有機物を含んだ排水に界面活性剤を添加して曝気処理工程、可溶化処理工程等を実施するので、油分は乳化され、油分を含んでいても通常の排水と同様に微生物により分解、処理できる効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態を説明する。本実施の形態に係る有機物を含んだ排水の処理装置は、図１に示されているように、活性汚泥処理装置Ａと、汚泥の可溶化装置Ｂと、バイオマスター生成装置Ｃとから構成されている。
【００２３】
活性汚泥処理装置Ａは、図１のプロセスフロー図に示されているように、概略的には、排水供給管１から有機物を含んだ排水を受け入れる流量調整槽２、この流量調整槽２の下流側に設けられて排水中の有機物を生物学的に分解する曝気槽３、この曝気槽３の下流側に設けられ、汚泥と処理水を分離する沈殿槽４等から構成されている。流量調整槽２は、その排水流入側には排水供給管１が、排出端には曝気槽３が接続され、さらに、可溶化汚泥送泥管２９と、バイオマスター補助液注入管４０とが接続されている。詳しくは後述するように、可溶化汚泥送泥管２９からは可溶化された汚泥が、注入管４０からは必要に応じてバイオマスター補助液等の界面活性剤が、それぞれ注入されるようになっている。流量調整槽２は、一種のバッファ用の槽であり、排水供給管１から供給される有機物を含んだ排水は、流量調整槽２で所定時間滞留滞して均一化され適切な流量にコントロールされて、曝気槽３に送られる。
【００２４】
曝気槽３は、従来周知のように、その底部には多数の空気噴出孔が明けられている。これらの空気孔に外部に設けられているブロワから加圧空気が供給されるようになっている。また、曝気槽３内には必要に応じて攪拌羽根が設けられている。このように構成されている曝気槽３の排出端に沈殿槽４が接続されている。曝気槽３内には、好気性細菌等の微生物が生育している。
【００２５】
沈殿槽４は、本実施の形態では重力により汚泥が沈殿する沈殿槽として構成され、全体として漏斗状を呈し、その下端部に沈殿汚泥を引き抜く汚泥引き抜管５が接続されている。汚泥引き抜管５には計量槽６が接続されている。計量槽６の具体的な構造は、図１には示されていないが、箱状を呈する容器から構成されている。この容器の内部は所定の切欠が設けられている複数枚の仕切り板で複数個の室に仕切られ、最下流側の仕切り板に三角堰が形成されている。また、最上流側の室に沈殿槽４から引き抜かれた沈殿汚泥が供給されるようになっている。この最上流側の室には、上下方向にスライドするゲートが設けられ、このゲートの高さ位置は設定高さになるように調整される。このゲートからオーバーフローする沈殿汚泥が汚泥返送管７により曝気槽３に戻されるようになっている。また、三角堰から出る汚泥は、汚泥供給管２６により、詳しくは後述する汚泥の可溶化装置Ｂの方へ送られるようになっている。
【００２６】
本発明の実施の形態に係る汚泥の可溶化装置Ｂは、１個の反応槽のみで構成されても良いが、図１に示されている実施の形態では２個の独立した反応槽すなわちバイオマスター反応槽１７、１８から構成されている。そして、２個の反応槽は直列的に接続されて、上流から１段目のバイオマスター反応槽１７、２段目のバイオマスター反応槽１８となっている。１段目のバイオマスター反応槽１７と２段目のバイオマスター槽１８との間には所定の段差があり、下流側に向かって低くなっている。従って、１段目のバイオマスター反応槽１７に汚泥が供給されると、１段目のバイオマスター反応槽１７内に滞留していた汚泥は、押し出されて接続管２１を介して、２段目のバイオマスター反応槽１８に送泥される。このようなバイオマスター反応槽１７、１８には、それぞれ攪拌翼２４、２４が設けられ、槽内の汚泥は適宜攪拌されるようになっている。なお、攪拌装置は攪拌翼である必要はなく、汚泥ポンプ等による攪拌でもよい。
【００２７】
このような１段目のバイオマスター反応槽１７の上方には、汚泥供給管２６と、バイオマスター液生成装置１２から配管されたバイオマスター液注入管２７とがそれぞれ開口している。これらの管２６、２７により、１段目のバイオマスター反応槽１７内に汚泥が供給されると共にバイオマスター液が注入される。２段目のバイオマスター反応槽１８には、可溶化汚泥送泥管２９が接続され、可溶化された汚泥が流量調整槽２に返送されるようになっている。このように構成されている反応槽の、最上流側の１段目のバイオマスター反応槽１７内に本実施の形態によると、監視用ｐＨ計３１が設けられている。また、２段目のバイオマスター反応槽１８には、図１には示されていないが、ｐＨ計と、酸化還元電位計すなわちＯＲＰ計とが設けられ、これらの計器により、可溶化された汚泥のｐＨと酸化還元電位が計測されて、処理が適切に行われているか否かを監視できるようになっている。なお、装置の故障等による処理の異常が発生したときに備えて、安全を確保する為に、２段目のバイオマスター反応槽１８にｐＨ調整液や還元剤の注入口が設けられていても良いし、処理が正常に行われている時にも、酸化還元電位の計測値によっては、還元剤の注入を適宜行っても良いが、本発明の構成上必須ではない。
【００２８】
バイオマスター液生成装置Ｃは、図１に示されている実施の形態によると、バイオマスター液生成装置１２、次亜塩素酸ソーダ槽１４、塩酸槽１５等から構成されている。このバイオマスター液生成装置１２に、給水管１３からは例えば水道水を、次亜塩素酸ソーダ槽１４から次亜塩素酸ソーダを、そして塩酸槽１５から希塩酸をそれぞれ供給すると、後で説明するように所定濃度のバイオマスター液が生成される。次亜塩素酸ソーダ槽１４と塩酸槽１５には、それぞれの薬液タンク１４’、１５’から亜塩素酸ソーダと希塩酸が適宜補給されるようになっている。
【００２９】
次に、本実施の形態に係る有機物を含んだ排水の処理装置の作用について説明する。本実施の形態によると、システム制御盤すなわち制御装置ＳＣを備えているので、有機物を含んだ排水の供給量、汚泥の沈殿槽４から曝気槽３への戻し量、汚泥の１段目のバイオマスター反応槽１７への供給量、汚泥のバイオマスター反応槽１７、１８中に滞留する時間、各管路に設けられているポンプＰ、Ｐの起動および停止、また各管路に介装されている開閉弁Ｖ、Ｖの操作が、制御装置ＳＣにより自動的に制御されるが、一部は手動的に操作することもできる。また、制御装置ＳＣによって、バイオマスター反応槽１７、１８中のｐＨ値、酸化還元電位等が監視されている。以下、説明を簡単にするために、制御装置ＳＣによる自動運転ではなく、手動的に操作する例について説明する。
【００３０】
定常運転に入った状態から説明する。有機物を含んだ排水が流量調整槽２に流入すると、排水は流量調整槽２で５〜２４時間程度滞留した後に、適切な流量にコントロールされて曝気槽３に送られる。曝気槽３において、従来周知のように活性汚泥により処理される。すなわち、ブロワから供給される空気が気泡状に噴出して活性汚泥中の微生物に酸素を供給するので、排水中に含まれる有機物は微生物に捕食され、水と二酸化炭素に分解される。微生物は細胞分裂して増殖するので、増殖した微生物は分解されていない有機物等と共に、フロックを形成して新たな汚泥となる。このようにして発生した汚泥は、処理水と共に次の沈殿槽４に送られる。
【００３１】
沈殿槽流入口において、必要に応じて凝集剤を注入する。フロック等は凝集し、比重の違いと重力により汚泥と処理水とに分離される。このような分離により、沈殿槽４の上方位置では上澄み水すなわち処理水が得られる。処理水はほとんど有機物を含んでいないので河川等に適宜排水する。一方、沈殿した汚泥は、沈殿槽４の底部に設けられた汚泥引き抜管５から計量槽６に引き抜かれる。
【００３２】
計量槽６のゲートは、所定高さに駆動されているので、三角堰からは所定量宛の沈殿汚泥がオーバーフローし、汚泥供給管２６を介して次の汚泥の可溶化装置Ｂに送られる。一方、ゲートをオーバーフローした沈殿汚泥は、汚泥返送管７から曝気槽３に返送汚泥として返送される。これにより、有機物濃度が適正に保たれ、活性汚泥の活性は低下しない。他の余剰汚泥は余剰汚泥貯留槽８に送られて、脱水された後に処分場等に適宜搬送される。
【００３３】
排水供給管１から流量調整槽２に流入する排水に油脂あるいは油成分が含まれているときには、バイオマスター補助液供給管４０からバイオマスター補助液などの界面活性剤を適量供給する。このバイオマスター補助液は、ヤシ油脂肪酸を主体とするエステルまたはエーテルである。バイオマスター補助液は優れた界面活性性を有するので、排水の表面に凝集している油脂を分散させ、排水中に一様に混濁あるいは乳化させる。従って、細菌等の微生物は油脂を効率よく分解することができる。
【００３４】
計量槽６から排出される可溶化する汚泥は、汚泥の可溶化装置Ｂの１段目のバイオマスター反応槽１７に供給される。このとき、バイオマスター液も１段目のバイオマスター反応槽１７に注入される。
【００３５】
バイオマスター液は、バイオマスター液生成装置１２によって次のように生成されている。１２％以下の次亜塩素酸ソーダ水溶液と、３５％の塩酸を９％まで希釈し、これを混合して、有効塩素濃度が５００〜１５０００ｍｇ／Ｌになるように水で希釈して生成されている。１５０００ｍｇ／Ｌ以上になると取扱が難しくなる。このようにして生成されるバイオマスター液は、ｐＨ値は４．０以上７．０未満の弱酸性の次亜塩素酸水溶液である。上記のようにしてバイオマスター液を生成するとき、ｐＨ値が４．０以下になると塩素ガスが発生する危険があるので、バイオマスター液生成時には、ｐＨをチェックしなければならない。
【００３６】
このようなバイオマスター液は、汚泥の性状や浮遊物質すなわちＳＳの濃度、汚泥を可溶化させたい度合等によっても異なるが、汚泥１Ｌに対して例えば１００〜２００ｍＬのバイオマスター液を１段目のバイオマスター反応槽１７に注入する。
【００３７】
１段目のバイオマスター反応槽１７において、攪拌翼２４によって汚泥とバイオマスター液とが攪拌される。バイオマスター液中の次亜塩素酸は既に説明されているように、汚泥中の生物難分解性有機物や細菌等を酸化して可溶化する。消費された次亜塩素酸は希塩酸に変化する。１段目のバイオマスター反応槽１７内で所定時間滞留して可溶化が進んだ汚泥は、未消費の次亜塩素酸を含むバイオマスター液と共に、接続管２１から２段目のバイオマスター反応槽１８に送られる。このとき、攪拌翼２４によって槽内は混合されており、送られた汚泥と注入されたバイオマスター液は、ショートして２段目のバイオマスター反応槽１８に送られることはなく、十分に反応した後に送泥されることになる。しかし、反応槽内が完全に混合されていても、短時間で流出する部分は存在する。これは連続式である以上やむを得ないことである。反応槽の数は多いほど短時間で流出する部分は少ないので、反応槽は複数個で実施されることが好ましく、本実施の形態では２個の反応槽から構成されている。
【００３８】
２段目のバイオマスター反応槽１８でも同様に、攪拌翼２４によって汚泥とバイオマスター液とが攪拌される。２段目のバイオマスター反応槽１８内で所定時間滞留すると、次亜塩素酸の大部分が消費されて、汚泥の可溶化も十分に行われる。
【００３９】
バイオマスター液中の次亜塩素酸は、注入する割合にもよるが、後で説明する実施例１から明らかなように、５分〜３０分間でほとんどが消費される。従って、汚泥は、バイオマスター反応槽１７、１８中で５分間以上、好ましくは３０分間以上滞留させるのが良い。処理する汚泥量に応じて、バイオマスター反応槽１７、１８の必要な容量が決定される。なお、設置スペースに余裕があれば、バイオマスター反応槽１７、１８の容量を大きくしたり、３槽以上設けたりして、滞留時間が１時間以上になるようにするのもよい。
【００４０】
このように処理されて可溶化された汚泥は、通常は２段目のバイオマスター反応槽１８から流出する際には、遊離塩素のほとんどは消費され、結合塩素も相当消費されているはずであるが、バイオマスター液の注入割合や、バイオマスター反応槽１７、１８での滞留時間によっては若干残留して、曝気槽の微生物に影響を与える恐れもある。殺菌効果の高い遊離塩素が曝気槽に混入すると、特に危険である。安全を確保するために、可溶化された汚泥中の遊離塩素を確実に消費させると共に、結合塩素の濃度も十分に低下させる必要がある。例えば、可溶化汚泥にチオ硫酸ナトリウム（Ｎａ２Ｓ２Ｏ３）や亜硫酸ナトリウム（Ｎａ２ＳＯ３）等の従来周知の還元剤を注入して、遊離塩素および結合塩素を完全に分解するようにしても良いが、前記したように、還元剤の薬品コストが嵩むし、余剰汚泥貯留槽８に貯蔵されたり、汚泥を脱水する等したときに嫌気性分解されて、このような還元剤に含まれる硫黄分から有害で腐敗臭のする硫化水素（Ｈ２Ｓ）が発生して好ましくはない。従って、還元剤を使用するとしても、２段目のバイオマスター反応槽１８に設けられているＰＨ計とＯＲＰ計（または手計測）の計測値により判断して、必要と認められる時に限られるべきである。本発明においては、可溶化された汚泥中に残留している残留塩素の消費は、次に説明する流量調整槽２によって行われて、安全が確保されることになる。
【００４１】
可溶化された汚泥は、２段目のバイオマスター反応槽１８から、可溶化汚泥送泥管２９を経由して、流量調整槽２に返送される。返送されると、可溶化された汚泥は有機物を含んだ大量の排水で希釈される。可溶化された汚泥中にはほとんど遊離塩素は含まれていないはずであるが、万一残留していても、排水中の有機物と反応して速やかに消費される。そして、結合塩素として残留している残留塩素も、希釈の割合に従って濃度が低下する。さらに、結合塩素は排水中の有機物によっても消費される。排水の流動性は汚泥よりも高いので、排水で希釈された可溶化汚泥は流動性が高くなり、結合塩素と有機物との反応は比較的速やかに行われ、所定の時間流量調整槽２で滞留するうちにほとんどの結合塩素は消費される。その後、排水で希釈された可溶化汚泥は、曝気槽３に送られて、再び活性汚泥によって処理されて、可溶化された汚泥は水と二酸化炭素に分解される。以下、同様に処理して汚泥を減容化する。
【００４２】
本実施の形態に係る汚泥の可溶化装置Ｂにおいても、汚泥を完全に可溶化できるとは限らない。すなわち、沈殿槽４に次第に分解され難くなった汚泥が溜まることがあり得る。そこで、沈殿槽４から引き抜かれた汚泥の内所定量は、定期的に別に設けられている余剰汚泥貯留槽８に送られて、既に説明したように脱水して、処分場に搬送される。
【００４３】
本実施の形態に係る排水の処理装置は、色々な変形が可能である。例えば、実施の形態に係るバイオマスター反応槽は２槽で構成されているが、１槽でも実施できるし、３槽以上で実施することもできる。また、流量調整槽が設けられていない場合、バイオマスター反応槽１７、１８において可溶化された汚泥を、従来周知の原水ピットに返送することも可能である。原水ピットは、流量調整槽のように排水の滞留時間は長くはないので、可溶化された汚泥中の残留塩素と排水中の有機物との反応時間は短いが、大量の排水で希釈される点では流量調整槽と違いはなく、残留塩素のうち遊離塩素は確実に消費されると共に、結合塩素の濃度は希釈されて低下するので、曝気槽に影響を与えず、安全を確保することができる。また、バイオマスター液は、バイオマスター液生成装置によって生成するように説明されているが、予め生成されたバイオマスター液を専用の貯蔵槽に用意しておいて、注入するように実施することもできる。ただし、この場合バイオマスター液は活性が高く分解しやすいので低温管理、貯留日数を短くするなど留意が必要である。
【実施例１】
【００４４】
汚泥とバイオマスター液の適切な反応時間を調べるため、次の実験を行った。
ｐＨ８．１の返送汚泥１Ｌを２個の容器に採り、塩素濃度３０００ｍｇ／Ｌ、ｐＨ６．５のバイオマスター液を一方には１００ｍＬ、他方には２００ｍＬ入れ、混合液をろ過し、ろ液の残留塩素濃度を測定した。その結果を表１に示す。
【００４５】
【表１】
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【００４６】
表１によれば、いずれの容器においても５分でほとんどの次亜塩素酸が反応によって消費され、残留塩素濃度が約１０ｍｇ／Ｌになっていることがわかる。しかし、残りの１０ｍｇ／Ｌの残留塩素が十分に消費されるには１５分以上、実質的にほぼ全てが消費されるには３０分〜６０分程度必要であることが分かる。残留塩素は、遊離塩素と結合塩素とからなるが、殺菌効果の非常に高い遊離塩素は、従来周知の様に速やかに反応して消費されるが、殺菌効果が比較的低い結合塩素は消費に時間がかかる。このような結合塩素は、従来、アンモニアと反応してクロロアミン類になっていると説明されてきたが、実験の結果から見ると、さらに複雑であることが窺える。クロロアミン類は溶解性が高く、消費に時間がかかるとは言っても３０分以上低濃度のままで残留することは考えにくいが、実験では６０分経っても残留塩素が検出されている。従来知られていた結合塩素とは異なり、汚泥と直接結合する等して、分解されにくい状態になっている可能性が高い。本実験では、汚泥のろ液の残留塩素を測定しているので、汚泥に直接結合している塩素が分解されずに残っており、測定する度にろ液中に流出して、残留塩素が検出されたと考えられる。このような残留塩素は分解に時間がかかるので、殺菌力も相当低いはずであり、曝気槽に返送されても曝気槽に影響を与える恐れはほとんど無い。
従って、５分以上反応させた後に流量調整槽で排水で希釈すれば、十分に残留塩素濃度が低下すると共に、万一、遊離塩素が残っていたとしても排水中の有機物と反応して速やかに消費されるので、曝気槽への影響はほとんどないと考えられる。しかし、前述したように、次亜塩素酸が消費される反応は単純でないことが予想され、解明されていない現象を考慮すると、好ましくは１５分以上、より好ましくは３０分以上反応させると、より安全である。
ｐＨは反応後低下していることが分かる。汚泥のｐＨが８．１であったが、バイオマスター液によって酸性に変化している。これは酸化反応により塩酸が発生したためである。このｐＨの低下は反応を加速するため好ましいものである。仮に、塩酸等でｐＨ調整をしていない次亜塩素酸ソーダ水溶液を使う場合、ｐＨは９程度になり、酸化反応は１／３０程度に低下すると考えられる。
【実施例２】
【００４７】
処理可能な汚泥の濃度の範囲、および注入するバイオマスター液の濃度の範囲を調べるため次の実験を行った。
汚泥濃度約３００００ｍｇ／Ｌという極めて高濃度の活性汚泥１Ｌを２個の容器に採り、バイオマスター液を異なる塩素濃度になるように注入した。注入後の汚泥の塩素濃度が２０００ｍｇ／Ｌになるようにバイオマスター液を注入した容器では、汚泥の色が塩素との反応によって次第に白みを増して、汚泥はある程度可溶化された。また、５分後には塩素臭はほとんど無く、残留塩素濃度は５ｍｇ／Ｌ以下であることが推定された。ただし、全ての汚泥が可溶化されてはいなかった。一方、注入後の汚泥の塩素濃度が３０００ｍｇ／Ｌになるようにバイオマスター液を注入した容器では、汚泥は、ほぼ白化した状態になり十分に可溶化はされた。しかしながら、反応の５分後でも塩素臭が残り、汚泥のろ液の残留塩素濃度は約１０ｍｇ／Ｌであった。これ以上の濃度の汚泥は、可溶化が比較的難しいので、嫌気性分解あるいは焼却などが行われるべきであろう。以上より、次亜塩素酸による汚泥可溶化の対象となる汚泥の汚泥濃度は、上限が３００００ｍｇ／Ｌであると考えられる。さらに、残留塩素濃度を考慮すると、汚泥に注入する次亜塩素酸については、バイオマスター液注入後の汚泥中の塩素酸濃度の上限が３０００ｍｇ／Ｌだと考えられる。
バイオマスター液注入後の汚泥中の塩素酸濃度の下限については、バルキング状態のときを考慮すべきである。バルキング状態、すなわち活性汚泥が沈殿槽で沈降し難くなる状態が、処理施設でしばしば発生し管理者を悩ますが、この時の沈殿汚泥の濃度は２０００〜３０００ｍｇ／Ｌと極めて低いものである。多くの実験の中でこのような状態も再現できた。実験によると、このような汚泥に対しては、バイオマスター液注入後の汚泥中の塩素酸濃度１００ｍｇ／Ｌで可溶化されることが判明した。従って、処理可能な汚泥の濃度の下限は２０００ｍｇ／Ｌ、バイオマスター液注入後の汚泥中の塩素酸濃度の下限は１００ｍｇ／Ｌであると考えられる。
【実施例３】
【００４８】
バイオマスター液注入による余剰汚泥減容化の効果を調べるため、下記の実験を行った。
バッチ式の活性汚泥法を行う、２００Ｌの曝気槽兼沈殿槽を、槽Ａ、槽Ｂ、槽Ｃの３槽用意して、最初に、所定量の沈降汚泥と上澄み水とからなる合計７０Ｌの汚泥を、槽Ａ〜Ｃに入れておいた。槽Ａ〜Ｃに対して、以下の一連の処理を１日に１回実施した。
まず、槽Ａ〜Ｃに有機性排水１１０Ｌを加えて、２２時間曝気する。次いで、曝気を止めて９０分間沈殿させた後、各槽に７０Ｌ汚泥を残して上澄み水を抜く。
槽Ｂについては、残された汚泥のうち沈降汚泥を１０Ｌ反応容器に採り、塩素濃度４０００ｍｇ／Ｌ、ｐＨ６．５のバイオマスター液を９００ｍｌ注入して、３０分間攪拌して反応させた後、槽Ｂに戻す。同様に、槽Ｃについては、残された汚泥のうち沈降汚泥を１０Ｌ反応容器に採り、塩素濃度４０００ｍｇ／Ｌ、ｐＨ６．５のバイオマスター液を１８００ｍｌ注入して、３０分間攪拌して反応させた後、槽Ｃに戻す。槽Ａについては、バイオマスター液の処理は行わない。
槽Ａ〜Ｃに対して、上記の一連の処理を２週間繰り返して、その間に増減した沈降汚泥量と、引き抜かれた上澄み水に含まれていた浮遊物質、すなわちＳＳの量を計量して、各槽毎に合計した。そして、実験の開始時の沈降汚泥量を減じて、汚泥の増加量を計算した。
バイオマスター液を使わない槽Ａの汚泥増加量を１００％とすると、槽Ｂの汚泥増加量は２１％であり、槽Ｃの汚泥増加量は１１％であった。なお、ＳＳとして流出した汚泥を加味せず、槽内に残留している沈降汚泥量だけでみると、槽Ｂにおいては汚泥増加量は１７％であり、槽Ｃでは汚泥増加量が−１２％であった。すなわち槽Ｃでは沈降汚泥の減少が起きた。
【実施例４】
【００４９】
残留塩素が曝気槽に及ぼす影響について調べる以下の実験を行った。
実施例３で使用した装置を使用して、実施例３とほぼ同様の条件で実験をした。ただし、槽Ｂにおいては、反応容器内で１０Ｌの汚泥をバイオマスター液で可溶化する際、３０分の反応後の残留塩素濃度が約１０〜１５ｍｇ／Ｌになるようにバイオマスター液を注入した。また、槽Ｃにおいては、反応容器内で１０Ｌの汚泥をバイオマスター液で可溶化する際、３０分の反応後の残留塩素濃度が約１００ｍｇ／Ｌになるようにバイオマスター液を注入した。
上記条件で運転したところ槽Ｂ内の汚泥は、一部が若干白くはなったが汚泥としての活性は消滅しなかった。しかしながら、排水処理は十分には行われなくなった。一方、槽Ｃ内の汚泥は白化しほぼ運転不可能になった。
以上のことから、多量のバイオマスター液を注入して反応させて、残留塩素が所定の濃度以上残った状態で、なんら処理を加えずに曝気槽に返送すると、曝気槽に影響を及ぼすことが分かった。
【実施例５】
【００５０】
曝気槽に対するｐＨの影響を評価するため、バイオマスター液を日々繰り返し注入したときの、槽内のｐＨの変化を調べる下記の実験を行った。
実施例３で使用した装置を使用して、実施例３とほぼ同様の条件で実験をした。ただし、槽Ｂにおいては、反応容器内で１０Ｌの汚泥をバイオマスター液で可溶化する際、３０分の反応後の汚泥ろ液中の残留塩素濃度が約１０〜１５ｍｇ／Ｌになるようにバイオマスター液を注入し、槽Ｂに戻す前にチオ硫酸ナトリウム水溶液で残留塩素がほぼ０になるようにした。また、槽Ｃにおいては、反応容器内で１０Ｌの汚泥をバイオマスター液で可溶化する際、３０分の反応後の汚泥ろ液中の残留塩素濃度が約１００ｍｇ／Ｌになるようにバイオマスター液を注入し、槽Ｃに戻す前にチオ硫酸ナトリウム水溶液で残留塩素がほぼ０になるようにした。
上記の処理を繰り返してｐＨを測定した。
【００５１】
【表２】
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【００５２】
表２に示されているように、処理対象の排水はｐＨが比較的低いが、処理された各槽Ａ〜ＣのｐＨは、ほぼ中性となっている。本来は、バイオマスター液を用いて汚泥減容化を行うと、酸化反応によって発生する塩素によって、曝気槽のｐＨを少し低下させる。実際に、槽Ｂおよび槽Ｃにおいて、反応容器内で１０Ｌの沈降汚泥をバイオマスター液で反応させたとき、反応後のｐＨはそれぞれ平均５．３と４．３であった。可溶化された汚泥は、このように若干酸性だが、表２の結果を見ると、前述のように各槽はほぼ中性を保っている。バイオマスター液注入による、ｐＨ低下の影響は小さく、活性汚泥がダメージを受けるほどではないことが分かる。従って、通常の場合は中和反応は不要と考えられる。ただし、処理前排水のｐＨも低い場合、中和させることも考慮すべきであろう。
【実施例６】
【００５３】
可溶化された汚泥に、高濃度の残留塩素が含まれている場合に、有機物を含んだ排水で希釈して所定時間経過したときに、残留塩素の濃度がどのように変化するかを調べる為、下記の実験を行った。
沈殿汚泥を採取して、所定量のバイオマスター液を注入して６０分間攪拌して、可溶化させた。バイオマスター液の注入割合は、可溶化後の残留塩素濃度が３０ｍｇ／Ｌになるように調整した。残留塩素濃度が３０ｍｇ／Ｌの可溶化汚泥を、ＢＯＤ５００ｍｇ／Ｌ程度の食品製造排水、すなわち有機物を含んだ排水で希釈して、スターラーまたは曝気によって２４時間攪拌して、残留塩素濃度を測定した。残留塩素濃度は、ろ液だけでなく汚泥全体の濃度を測定した。なお、本実施例における曝気は攪拌の為であり、生物処理させる為のものではない。結果を表３に示す。
【００５４】
【表３】
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【００５５】
表３に示されているように、可溶化された汚泥を有機物を含んだ排水で希釈した後に攪拌して反応させると、希釈による濃度低下以外にも、反応によっても残留塩素の濃度の低下していることが分かる。このような反応により消費される残留塩素濃度は、約７０〜８０％と大きい。
【実施例７】
【００５６】
実際のプラントにおいて、可溶化させた汚泥を流量調整槽に返送して、有機物を含んだ排水で希釈されて滞留した後に、残留塩素濃度がどのように変化するかを調査する実験を行った。
実験は図３に示されている条件で実施した。有機物を含んだ排水は、流量調整槽に流入して、曝気槽に送られて曝気されて活性汚泥処理される。実験中、曝気槽内の活性汚泥浮遊物質、すなわちＭＬＳＳは３０００〜４０００ｍｇ／Ｌの範囲で運転する。活性汚泥処理された汚泥の一部は、沈殿槽に送られて、ＳＳが６０００〜８０００ｍｇ／Ｌの沈殿汚泥として沈殿されて抜き取られる。抜き取られた沈殿汚泥のうち、１分あたり１５Ｌの汚泥は、バイオマスター反応槽に送られて、他のほとんどの汚泥は曝気槽に返送汚泥として返送される。ただし、抜き取られた汚泥の一部は、定期的に余剰汚泥として外部に搬出される。バイオマスター反応槽に送られた汚泥は、バイオマスター液が注入されて、バイオマスター反応槽で60分間攪拌して可溶化された後に、流量調整槽に送られる。バイオマスター液の注入量は、流量調整槽に送られる可溶化された汚泥の残留塩素濃度が、３０〜５０ｍｇ／Ｌになるように調整される。流量調整槽に流入する、有機物を含んだ排水は、流量調整槽に送られた可溶化された汚泥を、２０倍に希釈する量になるように調節する。また、槽内の滞留時間は約１２時間になるように、流量調整槽の容量が決定されて、設計されている。
上記条件で２０日間運転して、流量調整槽の出口において、排水で希釈された可溶化された汚泥の残留塩素濃度を毎日１回測定した。測定では、汚泥のろ液ではなく、汚泥全体の残留塩素を測定した。測定回数２０回のうち、２回のみ、０．１ｍｇ／Ｌ以下の微量の残留塩素が検出されたが、１８回は残留塩素が全く検出されなかった。有機物を含む排水による希釈だけであれば、残留塩素濃度は１．５〜３ｍｇ／Ｌになるはずであるが、流量調整槽内で残留塩素のほとんどが分解されて消費されていることが分かった。
【実施例８】
【００５７】
本実施の形態に係る有機物を含んだ排水の処理装置を導入する場合に得られるコストメリットを評価するため、従来周知の処理装置とコストを比較する試算を行った。日量５０００トンの食品加工排水の処理を行う場合を想定して試算した。従来周知の処理装置においては汚泥は薬品等で可溶化することなく、余剰の汚泥は全て脱水されて脱水ケーキとして処分されるものとし、本実施の形態に係る処理装置においては、汚泥を可溶化して再び曝気槽で生物活性処理して減容化するものとして、減容化率を１００％、７０％、３０％の例で比較した。脱水ケーキの処分費は、１トン当たり１５０００円として試算した。表４は、月額のコスト比較表である。
【００５８】
【表４】
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【００５９】
表４から、従来周知の処理装置に本実施の形態に係る処理装置を導入したときに、総費用の低減が見られるポイント、すなわち損益分岐点は、汚泥減容化率が３０％であることが分かる。つまり、汚泥減容化率３０％を超えると、本実施の形態に係る処理装置を導入した場合に総コストが小さくなる。将来的には、汚泥埋め立て地は益々減少するので、脱水ケーキの処分費はさらに高くなることが予想され、汚泥減容化率の損益分岐点は、さらに小さくなり、本実施の形態にかかる処理装置の導入メリットが高まる。
本発明に係る有機物を含んだ排水の処理装置の特徴は、初期コストもランニングコストも共に安いことである。オゾン等を利用する従来の汚泥減容化の方法に比べてコストが安いので、汚泥減容化率の損益分岐点を小さく設定できる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の実施の形態に係る有機性排水の処理装置を模式的に示す図である。
【図２】次亜塩素酸の特性あるいは作用を示す図で、その（ア）は各ｐＨにおける次亜塩素酸ソーダの水溶液中に存在する有効塩素存在百分率を示すグラフ、その（イ）は細菌及び難分解性有機物に次亜塩素酸が作用している様子を模式的に示す図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る有機性排水の処理装置で実施した実験例を説明する図である。
【符号の説明】
【００６１】
Ａ      活性汚泥処理装置            Ｂ      汚泥の可溶化装置
Ｃ      バイオマスター液生成装置
１      排水供給管                  ２      流量調整槽
３      曝気槽                      ４      沈殿槽    
５      汚泥引き抜管
６      計量槽                      ７      汚泥返送管
１２      バイオマスター液生成装置    １３    給水管
１４      次亜塩素酸ソーダ槽          １５    塩酸槽
１７      １段目バイオマスター反応槽
１８      ２段目バイオマスター反応槽
２１      接続管
２４      攪拌翼                      ２６    汚泥供給管
２７      バイオマスター液注入管      ２９    可溶化汚泥返送管
３１      監視用ｐＨ計
【要約】
【課題】曝気槽で再処理する汚泥を、弱酸性の次亜塩素酸水溶液で可溶化する際、十分に可溶化できると共に、曝気槽に影響を与え無い、排水の処理方法を提供する。
【解決手段】汚泥濃度２０００〜３００００ｍｇ／Ｌの汚泥に対して、有効塩素濃度が５００〜１５０００ｍｇ／Ｌ、ｐＨ値が４〜７の弱酸性の次亜塩素酸水溶液を１００〜３０００ｍｇ／Ｌになるように添加して可溶化処理を実施する。可溶化された汚泥は、流量調整槽に返送して排水で希釈して、流量調整槽で滞留させた後に曝気槽に送る。
【選択図】図１【図１】
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【図２】
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【図３】
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