(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
生物処理工程からの低濃度有機性汚泥を沈降分離により濃縮する沈殿槽での沈降分離工程とは別工程に、生物処理工程からの低濃度有機性汚泥の一部を濾過膜で濾過処理して濃縮汚泥と清澄水を得る汚泥濃縮工程と、汚泥濃縮工程で濃縮された濃縮汚泥を高温好気性生物処理して汚泥を可溶化処理する可溶化処理工程と、可溶化処理された汚泥を生物処理工程に循環する汚泥循環工程を設けたことを特徴とする汚泥減容化処理方法。
【請求項２】
生物処理工程が活性汚泥処理工程であり、低濃度有機性汚泥が活性汚泥処理工程からの汚泥である請求項１記載の汚泥減容化処理方法。
【請求項３】
ＵＡＳＢ処理工程の後段に活性汚泥処理工程を設けて排水処理する排水処理方法において、活性汚泥処理工程からの汚泥を濾過膜で濾過処理して濃縮汚泥と清澄水を得る汚泥濃縮工程と、汚泥濃縮工程で濃縮された濃縮汚泥及びＵＡＳＢ処理工程からの余剰な自己造粒汚泥を高温好気性生物処理して汚泥を可溶化処理する可溶化処理工程と、可溶化処理された汚泥を活性汚泥処理装置に循環する汚泥循環工程を設けたことを特徴とする汚泥減容化処理方法。
【請求項４】
生物処理工程の後段に嫌気性消化工程を設けて排水処理する排水処理方法において、生物処理工程からの汚泥を濾過膜で濾過処理して濃縮汚泥と清澄水を得る汚泥濃縮工程と、汚泥濃縮工程で濃縮された濃縮汚泥及び嫌気性消化工程からの循環汚泥を高温好気性生物処理して汚泥を可溶化処理する可溶化処理工程と、可溶化処理された汚泥を嫌気性消化工程に循環する汚泥循環工程を設けたことを特徴とする汚泥減容化処理方法。
【請求項５】
汚泥濃縮工程で濃縮された汚泥のＭＬＳＳが３００００〜１０００００ｍｇ／Ｌである請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の汚泥減容化処理方法。
【請求項６】
可溶化処理工程の液温が５５〜８０℃である請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の汚泥減容化処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機性排水を生物学的に処理し、発生した有機性汚泥（以下単に汚泥という。）を減容化する汚泥減容化処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、下水、食品排水、厨房排水又は浄化槽汚泥などの有機性排水の処理方法としては、活性汚泥処理法、ＵＡＳＢ法（上向流嫌気性自己造粒生物床式処理法）、固定床式接触酸化法又は流動床式接触酸化法などの生物処理方法が用いられている。
【０００３】
活性汚泥法にあっては、好気性微生物である活性汚泥の浮遊する処理槽内に排水（以下原水という。）を供給し、空気で曝気することにより、活性汚泥の生物学的作用で原水中の有機物を酸化分解処理する方法であり、また、ＵＡＳＢ法にあっては、嫌気性のメタン生成菌を自己造粒させた微生物粒子で流動床を形成させ、原水を上向流で流通させてメタン生成菌の生物学的作用で原水中の有機物を分解処理する方法である。
【０００４】
更に、固定床式接触酸化法にあっては、処理槽内に生物担体の固定床を設け、空気を散気することにより微生物を担体の表面に付着増殖させ、付着した微生物の生物学的作用で原水中の有機物を酸化分解処理する方法であり、また、流動床式接触酸化法は、好気性生物処理槽内の液中に流動可能に生物担体を充填し、原水を供給して空気で曝気することにより、生物担体の表面に付着増殖した微生物の生物学的作用で原水中の有機物を酸化分解処理する方法である。
【０００５】
前記生物処理方法では、いずれも有機物を生物学的に分解処理するのに伴い、増殖した微生物が汚泥として大量に発生する。発生した汚泥の一部は生物処理工程に循環されるが、残部は余剰汚泥として適宜な方法で処分されている。なお、その余剰汚泥量は生物処理工程に導入された原水中の有機物量（ＢＯＤ）の３０〜４０％といわれている。それら余剰汚泥の処分方法としては、汚泥を濃縮、脱水したのち焼却や埋め立てにより処分したり、又は嫌気性消化処理により減容化されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来の余剰汚泥の処分方法で、汚泥を濃縮、脱水したのち焼却又は埋め立て処分する方法にあっては、汚泥の濃縮、脱水後においても含水率が７０〜８０ｗｔ％と高いため嵩が大きく、廃棄物業者に処分を依頼する場合には、引き取りコストが高くなり、排水処理全体にかかるコストの多くを占めているのが現状である。更に、埋め立て処分においては、産業廃棄物埋立処分場の残余年数が少なくなっており、引き取りコストも年々高騰している。また、焼却処分においては、含水率が高いため燃料消費量が多く燃料費が嵩み、更に、排出ガスや焼却灰の処理が必要であり、近年はダイオキシン問題等から焼却処理自体が困難になってきている状況である。
【０００７】
また、嫌気性消化法により減容化処理する方法にあっては、メタン菌等の嫌気性微生物が浮遊する処理槽内に汚泥を供給し、嫌気性ガスで曝気することにより、嫌気性微生物の生物学的作用で汚泥中の有機物をメタンガスや炭酸ガス等に分解処理する方法であるが、メタンガスを燃料等に有効活用できるため好ましいが、処理に時間がかかり、消化槽等の設備が過大となり、また、最終的に発生する汚泥量も多く、その処分には前記の問題点が付き纏うことになる。
【０００８】
本発明は、前記従来の汚泥処分及び処理における問題点に鑑みて成されたものであり、比較的小型で容易な運転操作の設備を付設することで効率の高い汚泥の減容化を図ることができ、運転コストや設備コストなどが低廉となり、最終処分コストも低廉化できる汚泥減容化処理方法を提供する目的で成されたものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するための本発明の要旨は、請求項１に記載した発明においては、生物処理工程からの低濃度有機性汚泥を沈降分離により濃縮する沈殿槽での沈降分離工程とは別工程に、生物処理工程からの低濃度有機性汚泥の一部を濾過膜で濾過処理して濃縮汚泥と清澄水を得る汚泥濃縮工程と、汚泥濃縮工程で濃縮された濃縮汚泥を高温好気性生物処理して汚泥を可溶化処理する可溶化処理工程と、可溶化処理された汚泥を生物処理工程に循環する汚泥循環工程を設けたことを特徴とする汚泥減容化処理方法である。
【００１０】
また、請求項２に記載した発明においては、請求項１記載の汚泥減容化処理方法において、生物処理工程が活性汚泥処理工程であり、低濃度有機性汚泥が活性汚泥処理工程からの汚泥であることを特徴とする汚泥減容化処理方法である。
【００１１】
請求項３に記載した発明においては、ＵＡＳＢ処理工程の後段に活性汚泥処理工程を設けて排水処理する排水処理方法において、活性汚泥処理工程からの汚泥を濾過膜で濾過処理して濃縮汚泥と清澄水を得る汚泥濃縮工程と、汚泥濃縮工程で濃縮された濃縮汚泥及びＵＡＳＢ処理工程からの余剰な自己造粒汚泥を高温好気性生物処理して汚泥を可溶化処理する可溶化処理工程と、可溶化処理された汚泥を活性汚泥処理装置に循環する汚泥循環工程を設けたことを特徴とする汚泥減容化処理方法である。
【００１２】
請求項４に記載した発明においては、生物処理工程の後段に嫌気性消化工程を設けて排水処理する排水処理方法において、生物処理工程からの汚泥を濾過膜で濾過処理して濃縮汚泥と清澄水を得る汚泥濃縮工程と、汚泥濃縮工程で濃縮された濃縮汚泥及び嫌気性消化工程からの循環汚泥を高温好気性生物処理して汚泥を可溶化処理する可溶化処理工程と、可溶化処理された汚泥を嫌気性消化工程に循環する汚泥循環工程を設けたことを特徴とする汚泥減容化処理方法である。
【００１３】
請求項５に記載した発明においては、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の汚泥減容化処理方法において、汚泥濃縮工程で濃縮された汚泥のＭＬＳＳが３００００〜１０００００ｍｇ／Ｌであることを特徴とし、請求項６に記載した発明においては、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の汚泥減容化処理方法において、可溶化処理工程の液温が５５〜８０℃であることを特徴とする汚泥減容化処理方法である。
【００１４】
前記構成の装置において汚泥を処理する作用について述べると、活性汚泥処理工程からの汚泥等のＭＬＳＳが１０００〜２００００ｍｇ／Ｌである低濃度有機性汚泥を濾過膜で濾過処理する汚泥濃縮工程により、ＭＬＳＳが３００００〜１０００００ｍｇ／Ｌに濃縮された濃縮汚泥と清澄水を得ることができる。汚泥のＭＬＳＳが３００００〜１０００００ｍｇ／Ｌであることにより、装置を小型化でき、可溶化処理も効率よく行うことができる。
【００１５】
濃縮された濃縮汚泥、ＵＡＳＢ処理工程からの自己造粒汚泥や嫌気性消化処理工程からの汚泥を可溶化処理工程に供給し、５５〜８０℃の液温、滞留時間が１２〜７２時間で高温好気性生物処理し可溶化処理することにより、汚泥の１０〜４０ｖｏｌ％が液化される。可溶化された汚泥を汚泥循環工程で生物処理工程に循環することにより、液化された有機物は再度生物学的作用で処理され、最終的に汚泥の２０〜５０ｖｏｌ％が減容化されるとともに、汚泥自体も沈降し易く濾過膜の目詰まりがし難い汚泥とすることができる。また、液温を５５〜８０℃に保持して可溶化処理することにより、常温で成育する活性汚泥微生物を殺菌し、高温状態で成育する微生物を優位に繁殖させることができ、汚泥を効率よく液化することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態について図面に基づいて説明する。図１は本発明の一実施の形態である活性汚泥処理装置における系統図、図２は本発明の他の実施の形態であるＵＡＳＢ処理装置における系統図、図３は本発明の他の実施の形態である嫌気性消化処理装置における系統図、図４は本発明の要部である汚泥濃縮工程と可溶化処理工程の系統図である。
【００１７】
図１において、１は好気性微生物である活性汚泥が浮遊し空気で曝気することにより、活性汚泥の生物学的作用で原水中の有機物を酸化分解処理する生物処理工程の活性汚泥処理槽であり、該活性汚泥処理槽１は、一般的な活性汚泥処理槽であるが、処理槽内に生物担体の固定床を設け、空気を散気することにより微生物を担体の表面に付着増殖させ、付着した微生物の生物学的作用で原水中の有機物を酸化分解処理する固定床式接触酸化処理槽や好気性生物処理槽内の液中に流動可能に生物担体を充填し、原水を供給して空気で曝気することにより、生物担体の表面に付着増殖した微生物の生物学的作用で原水中の有機物を酸化分解処理する流動床式接触酸化処理槽であってもよい。更に、排水中の窒素分を生物学的に硝化脱窒処理する硝化脱窒処理槽であってもよく、また、処理槽１内に濾過膜装置を配置し、汚泥を濾過して処理水を排出する構成であってもよい。
【００１８】
２は汚泥濃縮工程の濾過膜式汚泥濃縮槽、３は可溶化処理工程の可溶化処理槽であるが、それらを図５により詳述する。濾過膜式汚泥濃縮槽２の内部には濾過膜装置５が内設されており、濾過膜式汚泥濃縮槽２の形状は、上面が開放された槽や密閉構造の槽のいずれでもよいが、構造が簡易となる開放槽が好ましい。また、内設される濾過膜装置５は、濾過体が不織布成形体の表面に、セルロ−スアセテ−ト系、芳香族ポリアミド系及びポリスフォン系等の孔径が０．１〜数μの精密濾過膜や分画分子量数万〜数１０万程度の限外濾過膜等を貼着して成るモジュ−ルや不織布成形体のみから成るダイナミック膜モジュ−ルが用いられるが、精密濾過膜を用いるのが好ましい。
【００１９】
また、濾過体の形状は円盤状や矩形板状の平膜が複数水平方向に所定の間隔で併設された平膜形状が好ましいが、円筒状であってもよく、本発明はそれらには限定されない。また、濾過膜装置５の濾過体の下方には、図示しないが、気体を被処理液流路に散気する散気手段が配置されている。
【００２０】
可溶化処理槽３は汚泥濃縮工程で濃縮された濃縮汚泥を高温好気性生物処理して汚泥を可溶化処理する処理槽であり、上面が開放された槽や密閉構造の槽のいずれでもよいが、加熱効果や防臭効果をあげるためには密閉構造槽が好ましい。
【００２１】
また、可溶化処理槽３は、外側面がジャケット７構造となり、ジャケット７内部に蒸気や温水等を流通させて槽を加熱する構造となっているのが好ましいが、電気ヒ−タを内設又は外部に付設して加熱する構造であってもよい。更に、可溶化処理槽３内には、下部に空気や高濃度酸素を吹き込む散気手段６が設けられ、軸心部には攪拌手段８が付設されている。また、可溶化処理槽３内に流動可能に生物担体を充填して流動床式槽とすることにより、酸素と汚泥の接触効率が高まるため、より一層の可溶化処理を行なうことができる。なお、種菌としては、他の同一装置から発生した汚泥を用いるのが好ましいが、コンポスト汚泥を用いることもできる。
【００２２】
図２は、嫌気性のメタン生成菌を自己造粒させた微生物粒子で流動床を形成させ、原水を上向流で流通させてメタン生成菌の生物学的作用で原水中の有機物を分解処理するＵＡＳＢ処理工程のＵＡＳＢ処理槽１０を設け、後段に活性汚泥処理工程の活性汚泥処理槽１ａを設けた構成であり、図３は生物処理工程等で発生した余剰汚泥を、メタン菌等の嫌気性微生物が浮遊する処理槽内に汚泥を供給し、嫌気性ガスで曝気することにより、嫌気性微生物の生物学的作用で汚泥中の有機物をメタンガスや炭酸ガス等に分解処理する嫌気性消化工程の嫌気性消化槽１１を設けた構成である。
【００２３】
前記構成の装置により有機性排水を処理する方法について以下詳述する。図１の生物処理工程として活性汚泥処理槽１を設けた方法にあっては、原水供給管ａから活性汚泥処理槽１に供給された有機性排水の原水は、好気性微生物である活性汚泥が浮遊し空気で曝気されることにより、活性汚泥の生物学的作用で原水中の有機物が酸化分解される。この活性汚泥処理におけるＭＬＳＳは、一般的に１０００〜２００００ｍｇ／Ｌである。
【００２４】
生物処理工程で処理された低濃度汚泥である汚泥混合液は汚泥混合液排出管ｂから後段の沈殿槽４に供給されるが、一部は汚泥混合液供給管ｃから汚泥濃縮工程の濾過膜式汚泥濃縮槽２に供給されて、汚泥が濃縮処理される。なお、濃縮処理された濃縮汚泥のＭＬＳＳは３００００〜１０００００ｍｇ／Ｌであり、濃縮汚泥は濃縮汚泥供給管ｄから汚泥減容化処理工程の可溶化処理槽３に供給され、濾過膜を透過した濾過水は処理水として濾過水排出管ｆから系外に排出される。なお、汚泥のＭＬＳＳが３００００〜１０００００ｍｇ／Ｌであることにより、装置を小型化でき、可溶化処理も効率よく行うことができる。
【００２５】
前記沈殿槽４に供給された汚泥混合液は汚泥が沈降分離され、上澄水は処理水として処理水排出管ｈから系外に排出され、沈降汚泥は活性汚泥処理槽１の汚泥濃度を維持するため沈降汚泥供給管ｇから循環される。なお、前記濾過膜式汚泥濃縮槽２に供給される汚泥混合液に換えて、沈降汚泥供給管ｇに分岐管を設け、分岐管を濾過膜式汚泥濃縮槽２に接続して活性汚泥処理槽１に循環される低濃度汚泥である沈降汚泥の一部を供給してもよい。
【００２６】
可溶化処理槽３に供給された濃縮汚泥は、液温が５５〜８０℃に保持されて滞留時間を１２〜７２時間として、高温好気性生物の生物学的な酸化作用で可溶化処理される。これにより、汚泥の１０〜４０ｖｏｌ％が液化され、可溶化された汚泥を汚泥循環工程の可溶化処理汚泥供給管ｅから活性汚泥処理槽１に循環することにより、液化された有機物は再度生物学的作用で処理され、最終的に汚泥の２０〜５０ｖｏｌ％が減容化されるとともに、汚泥自体も沈降し易く濾過膜の目詰まりがし難い汚泥とすることができる。また、液温を５５〜８０℃に保持して可溶化処理することにより、常温で成育する活性汚泥微生物を殺菌し、高温状態で成育する微生物を優位に繁殖させることができ、汚泥を効率よく液化することができる。
【００２７】
図２のＵＡＳＢ処理槽１０の後段に活性汚泥処理槽１ａを設けて排水処理する排水処理方法において、活性汚泥処理槽１ａからの汚泥を汚泥濃縮工程の濾過膜式汚泥濃縮槽２に供給して汚泥が濃縮処理され、濃縮された濃縮汚泥及びＵＡＳＢ処理工程からの余剰な自己造粒汚泥は汚泥減容化処理工程の可溶化処理槽３に供給され、濾過膜を透過さた濾過水は処理水として系外に排出される。可溶化処理槽３に供給された濃縮汚泥は、高温好気性生物の生物学的な酸化作用で可溶化処理されて汚泥の１０〜４０ｖｏｌ％が液化され、可溶化された汚泥を汚泥循環工程から活性汚泥処理槽１ａに循環することにより、液化された有機物は再度生物学的作用で処理され、最終的に汚泥の２０〜５０ｖｏｌ％が減容化される。
【００２８】
図３の生物処理工程等で発生した余剰汚泥を嫌気性消化処理する嫌気性消化槽１１を設け設けて排水処理する排水処理方法において、生物処理工程からの低濃度汚泥である余剰汚泥を汚泥濃縮工程の濾過膜式汚泥濃縮槽２に供給して汚泥が濃縮処理され、濃縮された濃縮汚泥及び嫌気性消化工程の嫌気性消化槽１１からの循環汚泥は汚泥減容化処理工程の可溶化処理槽３に供給され、濾過膜を透過さた濾過水は処理水として系外に排出される。可溶化処理槽３に供給された濃縮汚泥は、高温好気性生物の生物学的な酸化作用で可溶化処理されて汚泥の１０〜４０ｖｏｌ％が液化され、可溶化された汚泥を汚泥循環工程から嫌気性消化槽１１に循環することにより、液化された有機物は再度生物学的作用で処理され、最終的に汚泥の２０〜５０ｖｏｌ％が減容化される。
【００２９】
前記汚泥濃縮工程及び可溶化処理工程について図５により更に詳述する。汚泥濃縮槽２に供給された汚泥は、汚泥濃縮槽２の内部に設けられた濾過膜装置５により減圧された濾過膜により濾過処理され、濾過膜を透過した濾過水は処理水として濾過水排出管ｆから系外に排出され、非透過側に濃縮された濃縮汚泥は濃縮汚泥供給管ｄから汚泥減容化処理工程の可溶化処理槽３に供給される。
【００３０】
可溶化処理槽３に供給された濃縮汚泥は、ジャケット７に蒸気や温水を流通させて処理槽を加熱することにより加熱され、攪拌機８で攪拌されるとともに、散気手段６から空気や高濃度酸素が供給され、液温が５５〜８０℃に保持されて、滞留時間を１２〜７２時間として、高温好気性生物の生物学的な酸化作用で可溶化処理される。なお、余分な気体は排気管ｊから排気する。これにより、汚泥の１０〜４０ｖｏｌ％が液化され、可溶化された汚泥を汚泥循環工程の可溶化処理汚泥供給管ｅから生物処理工程の活性汚泥処理槽１等に循環することにより、液化された有機物は再度生物学的作用で処理され、最終的に汚泥の２０〜５０ｖｏｌ％が減容化されるとともに、汚泥自体も沈降し易く濾過膜の目詰まりがし難い汚泥とすることができる。
【００３１】
以下に本発明の一実施の形態の汚泥減容化処理方法を用いて有機性排水を処理した実施例について詳述する。
【００３２】
（実施例１）
図１の装置を用いて食品系有機排水（ＢＯＤ：１４００ｍｇ／Ｌ）を活性汚泥処理槽に供給して処理し、ＭＬＳＳが１０００〜２００００ｍｇ／Ｌである汚泥混合液を汚泥濃縮槽に供給し、ＭＬＳＳが４００００〜６００００ｍｇ／Ｌに濃縮された濃縮汚泥が得られた。その濃縮汚泥を可溶化処理槽に供給し、６０℃の液温で２４時間可溶化処理した結果、汚泥の１０〜４０ｖｏｌ％が液化された。可溶化された汚泥を活性汚泥処理槽に循環して再度生物学的処理した結果、最終的に汚泥の２０〜５０ｖｏｌ％が減容化され、沈殿槽から引き抜く余剰汚泥は殆ど発生しなかった。また、沈殿槽の上澄水である処理水はＢＯＤが１０ｍｇ／Ｌ以下であった。
【００３３】
【発明の効果】
本発明は、比較的小型で容易な運転操作の設備を付設することにより汚泥の減容化効果が高い方法であり、運転コストや設備コストなどが低廉で、最終処分コストも低廉化できる汚泥減容化処理方法である。
請求項１に記載の発明においては、汚泥濃縮工程の濾過膜で濾過処理して濃縮汚泥を得て濃縮汚泥を可溶化処理し、生物処理工程に循環することにより、汚泥の２０〜５０ｖｏｌ％を減容化することができる。
【００３４】
請求項２に記載の発明においては、請求項１記載の汚泥減容化処理方法において生物処理工程が活性汚泥処理工程であり、低濃度有機性汚泥が活性汚泥処理工程からの汚泥であることにより、活性汚泥処理工程から排出される余剰汚泥を殆どなくすことができる。
【００３５】
請求項３に記載の発明においては、ＵＡＳＢ処理工程の後段に活性汚泥処理工程を設けて排水処理する排水処理方法において、活性汚泥処理工程の汚泥を汚泥濃縮工程の濾過膜で濾過処理して濃縮汚泥を得て濃縮汚泥を及びＵＡＳＢ処理工程からの余剰な自己造粒汚泥を可溶化処理し、生物処理工程に循環することにより、汚泥の２０〜５０ｖｏｌ％を減容化することができる。
【００３６】
請求項４に記載の発明においては、生物処理工程の後段に嫌気性消化工程を設けて排水処理する排水処理方法において、活性汚泥処理工程の汚泥を汚泥濃縮工程の濾過膜で濾過処理して濃縮汚泥を得て濃縮汚泥及び嫌気性消化工程からの循環汚泥を可溶化処理し、生物処理工程に循環することにより、汚泥の２０〜５０ｖｏｌ％を減容化することができる。
【００３７】
請求項５に記載の発明においては、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の汚泥減容化処理方法で、汚泥濃縮工程で濃縮された汚泥のＭＬＳＳが３００００〜１０００００ｍｇ／Ｌであることにより、装置を小型化でき、可溶化処理も効率よく行うことができる。
【００３８】
請求項６に記載の発明においては、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の汚泥減容化処理方法で、可溶化処理工程の液温が５５〜８０℃であることにより、装置を小型化でき、可溶化処理も効率よく行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態である活性汚泥処理装置における系統図
【図２】本発明の他の実施の形態であるＵＡＳＢ処理装置における系統図
【図３】本発明の他の実施の形態である嫌気性消化処理装置における系統図
【図４】本発明の要部である汚泥濃縮工程と可溶化処理工程の系統図
【符号の説明】
１：活性汚泥処理槽
２：濾過膜式汚泥濃縮槽
３：可溶化処理槽
４：沈殿槽
５：濾過膜装置
６：散気手段
７：ジャケット
８：攪拌機
１０：ＵＡＳＢ処理槽
１１：嫌気性消化槽
【図１】
0004199369.tif 000002
【図２】
0004199369.tif 000003
【図３】
0004199369.tif 000004
【図４】
0004199369.tif 000005