(57)【要約】【課題】生物処理槽の汚泥に薬剤を供給することによって、汚泥の自己酸化・酸化・硝化・脱窒反応を平行してバランスよく進めさせ、汚泥の分解速度全体を速くすることで、安定した汚泥削減率が得られる汚泥処理装置を提供することを目的としている。【解決手段】排水の浄化処理を行う活性汚泥処理装置１０から発生する窒素含有量が所定値よりも少ない余剰汚泥を再基質化手段によって破砕し、生物処理を行う汚泥処理装置２０であって、汚泥処理装置２０は、汚泥処理部３０と薬剤投入部５０からなり、汚泥処理部３０は、生物処理槽４３と再基質化手段３３から構成され、生物処理槽４３は、汚泥を均一に撹拌する撹拌手段３２と、汚泥の濃縮を行う膜分離手段３６と、膜分離手段３６下方に曝気手段３７とを備え、薬剤投入部５０は、薬剤タンク５１と、薬剤を移送する薬剤移送管５３を有し、薬剤移送管５３は、汚泥処理部３０へ薬剤を移送するようにしたものである。【選択図】図３
2009119331.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排水の浄化処理を行う活性汚泥処理装置から発生する窒素含有量が所定値よりも少ない余剰汚泥を再基質化手段によって破砕し、生物処理槽内で生物処理を行う汚泥処理装置であって、前記汚泥処理装置は、汚泥処理部と薬剤投入部からなり、前記汚泥処理部は、前記生物処理槽と前記再基質化手段から構成され、前記生物処理槽は、汚泥を均一に撹拌する撹拌手段と、汚泥の濃縮を行う膜分離手段と、前記膜分離手段下方に膜の洗浄と曝気撹拌を行う曝気手段と、前記活性汚泥処理装置から前記生物処理槽へ余剰汚泥を移送する余剰汚泥移送管と、前記生物処理槽から前記再基質化手段へ汚泥を移送する未再基質化汚泥移送管と、前記未再基質化汚泥移送管に未再基質化汚泥移送ポンプと、前記再基質化手段から前記生物処理槽へ汚泥を返送する再基質化汚泥返送管と、前記膜分離手段の膜透過水を前記生物処理槽から排出する膜透過水移送管と、前記膜透過水移送管に膜吸引ポンプとを備え、前記薬剤投入部は、薬剤タンクと、薬剤を移送する薬剤移送管と、前記薬剤移送管に薬剤移送ポンプを有し、前記薬剤移送管は、前記汚泥処理部へ薬剤を移送することを特徴とする汚泥処理装置。
【請求項２】
前記薬剤移送管は、前記生物処理槽に薬剤を移送することを特徴とする請求項１記載の汚泥処理装置。
【請求項３】
前記生物処理槽は、好気処理槽と前記好気処理槽よりも液位が高い嫌気処理槽からなり、前記膜分離手段と、前記曝気手段と、前記余剰汚泥移送管を前記好気処理槽に設け、前記未再基質化汚泥移送管は、前記好気処理槽から前記再基質化手段へ汚泥を移送し、前記再基質化汚泥返送管は、前記再基質化手段から前記好気処理槽へ汚泥を返送し、前記膜透過水移送管は、前記膜分離手段の膜透過水を前記好気処理槽から排出し、前記好気処理槽から前記嫌気処理槽へ汚泥を移送する好気汚泥移送管と、前記好気汚泥移送管に好気汚泥移送ポンプと、前記嫌気処理槽から前記好気処理槽へ汚泥を移送する嫌気汚泥移送管とを有し、前記撹拌手段が前記嫌気処理槽に配置され、前記薬剤移送管は、前記好気処理槽に薬剤を移送することを特徴とする請求項１記載の汚泥処理装置。
【請求項４】
前記薬剤移送管は、前記再基質化手段に薬剤を移送することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の汚泥処理装置。
【請求項５】
前記薬剤が界面活性剤であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の汚泥処理装置。
【請求項６】
前記薬剤が窒素源であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の汚泥処理装置。
【請求項７】
前記膜透過水移送管に膜透過水の全窒素量を計測する全窒素計測手段を配置することを特徴とする請求項６記載の汚泥処理装置。
【請求項８】
前記生物処理槽のｐＨを測定するｐＨ測定手段を配置したことを特徴とする請求項１記載の汚泥処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、活性汚泥処理装置から発生する余剰汚泥を生物処理する汚泥処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
有機性排水の生物処理工程で生じる余剰汚泥の排出量は、７６００万トン／年（平成１２年統計、濃縮汚泥ベース）と、全産業廃棄物の２０％を占める膨大な量となっており、今後の下水道普及率の向上に伴い、更なる増加が見込まれている。このことから、余剰汚泥をコンポスト（肥料）等の有効利用が試みられてきたが、その利用割合は６割弱に留まっており、残りは埋立て処分されているのが現状である。
【０００３】
一方で、汚泥埋立適地は年々減少しており、余剰汚泥の処分費は高騰しつつある。このような状況下、環境改善、コスト削減の両面から、余剰汚泥をオンサイトで生物処理できる各種汚泥処理装置が開示されている。
【０００４】
従来の汚泥処理装置としては、好熱細菌装置やオゾン酸化装置、ビーズミル装置等によって汚泥を再基質化し、生物処理する方法が知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００５】
ここで再基質化とは、オゾン処理等により汚泥を破砕し、微生物が吸着・同化・分解可能な状態に変換することを指す。図１は汚泥の再基質化処理を概念的に示した図である。
【０００６】
図１に示すように、再基質化処理を受けた汚泥は、その一部が生物処理可能な３８μｍ以下の再基質化汚泥となり、残りは生物処理が困難な３８μｍ以上の未基質化汚泥となる。更に、３８μｍ以下の再基質化汚泥は、余剰汚泥を構成する微生物や菌体の細胞膜の破砕により細胞質などが溶出した１μｍ以下の可溶化成分と、細胞壁、細胞膜あるいは死滅菌体、及び活性度の低下した菌体などの３８μｍ〜１μｍの再基質化懸濁成分で構成される。また、１μｍ以下の可溶化成分は、溶解成分とガス成分に分けられる。
【０００７】
表１は各種の汚泥の再基質化装置（オゾン酸化装置、ビーズミル装置、好熱最近装置、超音波装置）による、余剰汚泥１ｔあたり（乾物重量：Ｄｓ）の処理に伴うエネルギー消費量（ＬＣＥ）及び再基質化率、可溶化率、汚泥削減率を比較したものである。
【０００８】
【表１】
2009119331.tif 000003
【０００９】
ここで、再基質化率とはこの値が大きいほど、汚泥中に占める３８μｍ以下の成分が多いことを示しており、可溶化率とはこの値が大きいほど、汚泥中に占める１μｍ以下の成分が多いことを示している。表１から明らかなように、各種の汚泥の再基質化装置によって汚泥削減率（ここでは生活下水由来の余剰汚泥）は７０％以上、再基質化率は６０％〜８０％と大きな差異はないが、可溶化率ではオゾンが３０％、超音波が１％と桁違いの差となっていることが分かる。
【００１０】
また、ＬＣＥでは、オゾン７５ＧＪ／ｔ−ＤＳであり、超音波では１８ＧＪ／ｔ−ＤＳとなっている。つまり、超音波は可溶化率・ＬＣＥが低い一方で、汚泥削減率は大きく、低環境負荷、低ランニングコストの汚泥処理装置であることが分かる（例えば非特許文献１参照）。
【００１１】
図２は、再基質化処理によって生成した汚泥の可溶化成分と再基質化懸濁成分の微生物による分解経路を模式的に表したものである。図２に示すように、汚泥を微生物によって分解するためには、酸化・自己酸化・硝化・脱窒・嫌気的消化の各反応が相互に関わっている。
【００１２】
例えば、オゾン処理のように再基質化汚泥中に含まれる可溶化成分が多い場合は、可溶化成分⇒酸化反応→硝化反応→脱窒反応が主たる汚泥の分解経路であり、可溶化成分がオゾン処理によって安定的に供給されるため反応が安定しているという利点を有するが、オゾン処理によって汚泥を可溶化すると汚泥を構成する細菌等が死滅し、生物処理系が破綻するという欠点を有している。
【００１３】
一方、超音波処理のように再基質化汚泥中に含まれる懸濁成分が多い場合は、再基質化懸濁成分⇒自己酸化反応→硝化反応→脱窒反応が主たる分解経路となり、オゾン処理等に較べると汚泥を構成する細菌等へのダメージが少なく、生物処理系は破綻し難いという利点を有するが、理論上は分解速度の遅い自己酸化反応が律速となり、汚泥の分解速度は遅いという欠点を有する。
【００１４】
しかし、実際の多くの排水処理施設では余剰汚泥中に窒素が相当量含有されている場合が多いので、自己酸化反応と同時に硝化反応も進行し、自己酸化反応が律速とはなっていない。この結果、超音波では可溶化率・ＬＣＥが低い一方で、汚泥削減率が大きく、低環境負荷、低ランニングコストの汚泥処理を実現できている。
【特許文献１】特開平１１−２７７０９５号公報
【非特許文献１】見手倉幸雄著「超音波・活性汚泥法における余剰汚泥削減法に関する研究」、大阪工業大学大学院工学研究科博士課程学位論文、２００４年６月
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、窒素の含有量が少ない余剰汚泥に対して、超音波のように再基質化処理後の可溶化率が低い再基質化処理装置を用いる場合、生物処理槽における酸化・自己酸化・硝化・脱窒の各反応は、分解速度の遅い自己酸化反応が律速となり、汚泥の分解速度全体が遅くなり、汚泥削減率が低下するという課題があった。
【００１６】
そこで、本発明は生物処理槽の汚泥に薬剤を供給することによって、汚泥の自己酸化・酸化・硝化・脱窒反応をバランスよく進めさせ、汚泥の分解速度全体を速くすることで、安定した汚泥削減率が得られる汚泥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】
【００１７】
本発明の汚泥処理装置は上記目的を達成するために、排水の浄化処理を行う活性汚泥処理装置から発生する窒素含有量が所定値よりも少ない余剰汚泥を再基質化手段によって破砕し、生物処理を行う汚泥処理装置であって、汚泥処理装置は、汚泥処理部と薬剤投入部からなり、汚泥処理部は、生物処理槽と再基質化手段から構成され、生物処理槽は、汚泥を均一に撹拌する撹拌手段と、汚泥の濃縮を行う膜分離手段と、膜分離手段下方に曝気手段と、活性汚泥処理装置から生物処理槽へ余剰汚泥を移送する余剰汚泥移送管と、生物処理槽から再基質化手段へ汚泥を移送する未再基質化汚泥移送管と、未再基質化汚泥移送管に未再基質化汚泥移送ポンプと、再基質化手段から生物処理槽へ汚泥を返送する再基質化汚泥返送管と、膜分離手段の膜透過水を生物処理槽から排出する膜透過水移送管と、膜透過水移送管に膜吸引ポンプとを備え、薬剤投入部は、薬剤タンクと、薬剤を移送する薬剤移送管と、薬剤移送管に薬剤移送ポンプを有し、薬剤移送管は、汚泥処理部へ薬剤を移送するようにしたものである。
【００１８】
この汚泥処理装置により、窒素含有量の低い余剰汚泥を低ランニングコスト、低環境負荷の再基質化手段で再基質化して汚泥の生物処理を行う場合、生物処理槽の汚泥に薬剤を供給することで、汚泥を構成する細菌の自己酸化反応、硝化反応、脱窒反応をバランスよく駆動させ、安定した汚泥削減率を得ることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、窒素含有量の低い余剰汚泥を低ランニングコスト、低環境負荷の再基質化手段で再基質化して汚泥の生物処理を行う場合でも、生物処理槽の汚泥中に薬剤を供給することで、自己酸化反応および脱窒反応を促進させ、安定した汚泥削減率が得られる汚泥処理装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の第１の実施の形態による汚泥処理装置は、排水の浄化処理を行う活性汚泥処理装置から発生する窒素含有量が所定値よりも少ない余剰汚泥を再基質化手段によって破砕し、生物処理を行う汚泥処理装置であって、汚泥処理装置は、汚泥処理部と薬剤投入部からなり、汚泥処理部は、生物処理槽と再基質化手段から構成され、生物処理槽は、汚泥を均一に撹拌する撹拌手段と、汚泥の濃縮を行う膜分離手段と、膜分離手段下方に曝気手段と、活性汚泥処理装置から生物処理槽へ余剰汚泥を移送する余剰汚泥移送管と、生物処理槽から再基質化手段へ汚泥を移送する未再基質化汚泥移送管と、未再基質化汚泥移送管に未再基質化汚泥移送ポンプと、再基質化手段から生物処理槽へ汚泥を返送する再基質化汚泥返送管と、膜分離手段の膜透過水を生物処理槽から排出する膜透過水移送管と、膜透過水移送管に膜吸引ポンプとを備え、薬剤投入部は、薬剤タンクと、薬剤を移送する薬剤移送管と、薬剤移送管に薬剤移送ポンプを有し、薬剤移送管は、汚泥処理部へ薬剤を移送するようにしたものである。
【００２１】
本実施の形態によれば、窒素含有量の低い余剰汚泥の生物処理を行う汚泥処理部に対し、汚泥の活性を高める薬剤を添加することによって、汚泥の自己酸化・酸化・硝化・脱窒反応をバランスよく進めさせ、汚泥の分解速度全体を速くすることで、安定した汚泥削減率が得られる汚泥処理槽を実現することができる。
【００２２】
また、本発明の第２の実施の形態による汚泥処理装置は、第１の実施の形態による汚泥処理装置において、薬剤移送管が生物処理槽に薬剤を移送するようにしたものである。
【００２３】
本実施の形態によれば、生物処理槽に薬剤を添加することによって、配管等への薬剤の付着を防ぎ、薬剤の損失を最小限に抑えることが可能となる。また、生物処理を行う汚泥中の細菌等に直接薬剤を添加することにより、無駄なく薬剤の効果を生物処理に利用することが可能となる。
【００２４】
また、本発明の第３の実施の形態による汚泥処理装置は、第１の実施の形態による汚泥処理装置において、生物処理槽が好気処理槽と前記好気処理槽よりも液位が高い嫌気処理槽からなり、膜分離手段と、曝気手段と、余剰汚泥移送管を好気処理槽に設け、未再基質化汚泥移送管は、好気処理槽から再基質化手段へ汚泥を移送し、再基質化汚泥返送管は、再基質化手段から好気処理槽へ汚泥を返送し、膜透過水移送管は、膜分離手段の膜透過水を好気処理槽から排出し、好気処理槽から嫌気処理槽へ汚泥を移送する好気汚泥移送管と、好気汚泥移送管に好気汚泥移送ポンプと、嫌気処理槽から好気処理槽へ汚泥を移送する嫌気汚泥移送管とを有し、撹拌手段が前記嫌気処理槽に配置され、薬剤移送管は、好気処理槽に薬剤を移送するようにしたものである。
【００２５】
本実施の形態によれば、好気処理槽に汚泥の活性を高める薬剤を添加することによって、汚泥の自己酸化・酸化・硝化反応を優先的に進めて、嫌気処理槽での脱窒反応を促すことで、汚泥の自己酸化・酸化・硝化・脱窒反応を並行してバランスよく進めさせ、汚泥の分解速度全体を速くすることで、安定した汚泥削減率が得られる汚泥処理槽を実現することができる。また、硝化・脱窒反応を連続的に行うことができるため、生物処理槽内のｐＨを安定させることが容易となる。
【００２６】
また、本発明の第４の実施の形態による汚泥処理装置は、第１の実施の形態による汚泥処理装置において、再基質化手段に薬剤を移送するようにしたものである。
【００２７】
本実施の形態によれば、汚泥の活性を高める薬剤を再基質化手段に添加し、汚泥を微細化しつつ、薬剤との混合撹拌を行うことによって、薬剤と汚泥との接触効率を上げ、薬剤の添加効果を向上させることができる。
【００２８】
また、本発明の第５の実施の形態による汚泥処理装置は、第１から第４の実施の形態による汚泥処理装置において、薬剤を界面活性剤としたものである。
【００２９】
本実施の形態によれば、界面活性剤の添加によって汚泥の液相の表面張力を低下させることにより曝気手段から発生した気泡の気相から汚泥の液相へ酸素の溶解を促進することができる。その結果、細菌への酸素供給量を増やし、自己酸化反応を優先的に促進することで、溶出する可溶化成分やアンモニアによって酸化・硝化・脱窒反応をバランスよく進めさせ、汚泥の分解速度全体を速くし、安定した汚泥削減率が得られる汚泥処理槽を実現することができる。
【００３０】
また、本発明の第６の実施の形態による汚泥処理装置は、第１から第４の実施の形態による汚泥処理装置において、薬剤を窒素源としたものである。
【００３１】
本実施の形態によれば、硝化・脱窒反応をバランスよく進めさせ、汚泥の分解速度全体を速くすることで、安定した汚泥削減率が得られる汚泥処理槽を実現することができる。
【００３２】
また、本発明の第７の実施の形態による汚泥処理装置は、第６の実施の形態による汚泥処理装置において、膜透過水移送管に膜透過水の全窒素量を計測する全窒素計測手段を配置したものである。
【００３３】
本実施の形態によれば、膜透過水の全窒素を常時監視することが可能となり、窒素源の添加が過剰となった場合は窒素源の添加を停止することが可能となり、窒素による環境汚染を未然に防ぐことが可能となる。
【００３４】
また、本発明の第８の実施の形態による汚泥処理装置は、第１の実施の形態による汚泥処理装置において、生物処理槽のｐＨを測定するｐＨ測定手段を配置したものである。
【００３５】
本実施の形態によれば、生物処理槽内のｐＨを常時監視することが可能となり、何らかの原因でｐＨが低下した場合に、急激なｐＨの低下による汚泥の死滅を未然に防止することが可能となる。
【実施例】
【００３６】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【００３７】
まず、実験装置の構成について説明する。図３は活性汚泥処理装置１０と本発明の汚泥処理装置２０の構成図である。
【００３８】
排水を活性汚泥法によって処理する活性汚泥処理装置１０は、排水貯留槽１１と、曝気槽１２と、沈殿槽１３と、汚泥貯留槽１４から構成されている。ここで、曝気槽１２は間欠曝気やＡ2Ｏ法による硝化・脱窒素工程を備えたもの、又は揺動担体のような担体を配置して、担体内部の嫌気条件にて脱窒を行う機能を備えたものである。
【００３９】
原水は排水貯留槽１１へ流入し、曝気槽１２内の活性汚泥によって原水中のＢＯＤが除去、汚泥が生成される。また、曝気槽１２内の硝化・脱窒素工程によって、活性汚泥中の窒素が窒素ガスとして除去される。曝気槽１２内でＢＯＤ及び窒素を除去した活性汚泥は沈殿槽１３へと移送され、重力沈降によって固液分離され、清澄な上澄みは処理水として排出される。
【００４０】
一方、沈殿槽１３に沈んだ活性汚泥は汚泥返送管１７を通じて曝気槽１２へと再利用されるが、ＢＯＤを除去して増加した汚泥は余剰汚泥として余剰汚泥引抜管１８を通じて汚泥貯留槽１４へと移送されるようになっている。汚泥貯留槽１４内の余剰汚泥は一定量を超えると余剰汚泥移送ポンプ１５によって、余剰汚泥移送管１６を通じて汚泥処理装置２０の生物処理槽４３へと移送されるため、活性汚泥処理装置１０内の活性汚泥量は一定に保たれるようになっている。
【００４１】
汚泥処理装置２０は、汚泥処理部３０と薬剤投入部５０から構成されている。汚泥処理部３０は、生物処理槽４３と再基質化手段３３から構成され、生物処理槽４３は、汚泥を均一に撹拌する撹拌手段３２と、汚泥の濃縮を行う膜分離手段３６と、膜分離手段下方に曝気ブロア３８によって膜の洗浄と曝気撹拌を行う曝気手段３７と、活性汚泥処理装置１０から生物処理槽４３へ余剰汚泥を移送する余剰汚泥移送管１６と、生物処理槽４３から再基質化手段３３へ汚泥を移送する未再基質化汚泥移送管３４と、未再基質化汚泥移送管３４に未再基質化汚泥移流ポンプ３１と、再基質化手段３３から生物処理槽４３へ汚泥を返送する再基質化汚泥返送管３５と、膜分離手段３６の膜透過水を生物処理槽４３から排出する膜透過水移送管４２と、膜透過水移送管４２に膜吸引ポンプ３９とを備えている。また、薬剤投入部５０は、薬剤タンク５１と、薬剤を移送する薬剤移送管５３と、薬剤移送管５３に薬剤移送ポンプ５２を有し、薬剤移送管５３は、生物処理槽４３へ薬剤を移送する構成となっている。
【００４２】
活性汚泥処理装置１０より生物処理槽４３へ移送された余剰汚泥は、生物処理槽４３と再基質化手段３３との間を循環することで、微生物によって分解可能な再基質化汚泥となる。
【００４３】
生物処理槽４３内の余剰汚泥と再基質化汚泥の混合液は曝気手段３７によって曝気撹拌され、好気処理が行われる。
【００４４】
膜分離手段３６は曝気手段３７によって曝気しつつ、膜吸引ポンプ３９を運転することで、生物処理槽４３内の汚泥と再基質化汚泥の混合液を濃縮し、混合液中の水分をろ過して膜透過水として活性汚泥処理装置１０の排水貯留槽１１へと排出するようになっている。
【００４５】
曝気手段３７は所定時間間隔でＯＮとＯＦＦを繰り返すようになっており、曝気手段３７がＯＮの時は、膜吸引ポンプ３９もＯＮとなって、膜分離手段３６で濃縮を行い、曝気手段３７がＯＦＦの時は、膜吸引ポンプ３９はＯＦＦとなり、撹拌手段３２がＯＮとなるように制御される。
【００４６】
なお、膜分離手段３６の細孔径は０．４μｍのＭＦ膜であり、膜透過水にＳＳは全く流出しない。膜の形状は平膜でも中空糸膜でもよいが、平膜の方が閉塞し難かった。
【００４７】
なお、再基質化手段３３としては、可溶化率の低い再基質化手段として、超音波を用いたが、他にもミル破砕処理等でもよい。
【００４８】
図４は汚泥処理部７１の生物処理槽４３ａを好気処理槽７３と嫌気処理槽７２の２槽式とした好気嫌気汚泥処理装置７０の構成図である。この好気嫌気汚泥処理装置７０へ余剰汚泥を供給する活性汚泥処理装置は図３中の活性汚泥処理装置１０と同じものである。生物処理槽４３ａは、好気処理槽７３と好気処理槽７３よりも液位が高い嫌気処理槽７２からなり、膜分離手段３６ａと、曝気手段３７ａと、余剰汚泥移送管１６ａを好気処理槽７３に設け、未再基質化汚泥移送管３４ａは、好気処理槽７３から再基質化手段３３ａへ汚泥を移送し、再基質化汚泥返送管３５ａは、再基質化手段３３ａから好気処理槽７３へ汚泥を返送し、膜透過水移送管４２ａは、膜分離手段３６ａの膜透過水を好気処理槽７３から排出し、好気処理槽７３から嫌気処理槽７２へ汚泥を移送する好気汚泥移送管７５と、好気汚泥移送管７５に好気汚泥移送ポンプ７７と、嫌気処理槽７２から好気処理槽７３へ汚泥を移送する嫌気汚泥移送管７６とを有し、嫌気槽撹拌手段７４が嫌気処理槽７２に配置され、薬剤移送管５３ａは、好気処理槽７３に薬剤を移送する構成となっている。
【００４９】
このように、好気処理槽７３内へ移送した余剰汚泥を再基質化手段３３ａで再基質化し、好気処理槽７３内を曝気撹拌することで再基質化した汚泥を生分解し、アンモニアの生成から硝化までを行うことができる。
【００５０】
また、膜分離手段３６ａによって汚泥を濃縮し、得られた膜透過水は好気処理槽７３から排出し、汚泥の生分解が進んでも好気処理槽７３内の汚泥の濃度を一定に保つことができる。
【００５１】
また、好気処理槽７３と嫌気処理槽７２の間で汚泥を循環することにより、再基質化処理によって生分解可能となった汚泥を電子供与体として利用することで、好気処理槽７３で生成した硝酸を窒素と水に分解し、汚泥のｐＨを６〜７の中性近傍で維持することが可能となる。
【００５２】
また、好気処理槽７３は間欠曝気をすることなく、連続で曝気することが可能となり、膜分離手段３６ａによる濃縮も連続で行うことが可能となり、膜分離手段３６ａに要する分離膜の枚数を削減することができる。
【００５３】
次に、実験条件及び実験方法について説明する。
【００５４】
表２に実験処理条件及び再基質化処理条件を示す。
【００５５】
【表２】
2009119331.tif 000004
【００５６】
汚泥処理装置は図３の構成のものを使用し、薬剤を添加しない場合（ＲＵＮ１）、薬剤として窒素源を添加する場合（ＲＵＮ２）、薬剤として界面活性剤のサポニンを添加する場合（ＲＵＮ３）と実験条件を変更し、汚泥削減効果への影響を検討した。
【００５７】
次に、再基質化率及び可溶化率の算出方法について説明する。
【００５８】
再基質化とは超音波処理等により汚泥を破砕し、微生物が吸着・同化・分解可能な状態に変換することを指し、再基質化が進むほど微生物による分解は促進されることが知られている。再基質化率とは、汚泥中に３８μｍ未満のＳＳ（Ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ  Ｓｏｌｉｄ）が含まれる割合であり、式（１）より算出した。なお、可溶化率は式（２）より算出した。
ε＝（Ａ2／Ａ1）×１００・・・（１）
η＝（Ａ3／Ａ1）×１００・・・（２）
ε：汚泥の再基質化率（％）
η：汚泥の可溶化率（％）
Ａ1：汚泥の全ＴＯＣ（ｍｇ／Ｌ）
Ａ2：汚泥中の３８μｍ未満のＳＳに含まれるＴＯＣ（ｍｇ／Ｌ）
Ａ3：汚泥中の１μｍ未満のＳＳに含まれるＴＯＣ（ｍｇ／Ｌ）
なお、ＴＯＣの測定は可溶化成分については、株式会社  島津製作所  型番ＴＯＣ−ＶＣＳＮ、固形成分については同社製  ＳＳＭ−５０００Ａ用いて測定を行った。
【００５９】
次に、汚泥削減率の算出方法について説明する。
【００６０】
汚泥削減率は余剰汚泥に含まれるＳＳがどれだけの割合分解されたかどうかを示す値であり、式（３）より算出した。
β＝（１−（（Ｘ2−Ｘ1）×Ｖａ×１０-6）÷（  Ｑ2×Ｘ2×１０-6））×１００・・・（３）
β：汚泥削減率（％）
Ｑ2：所定期間中に生物処理槽へ移送される余剰汚泥量（Ｌ）
Ｘ2：移送される余剰汚泥のＭＬＳＳ（ｍｇ／Ｌ）
Ｖａ：生物処理槽の有効容積（Ｌ）
Ｘ1：ＲＵＮ開始時の生物処理槽ＭＬＳＳ（ｍｇ／Ｌ）
Ｘ2：ＲＵＮ終了時の生物処理槽ＭＬＳＳ（ｍｇ／Ｌ）
なお、ＳＳの測定は「ＪＩＳ  Ｋ０１０２―１９９８  １４．１  懸濁物質」に従って行った。
【００６１】
次に実験結果について説明する。表３はＲＵＮ１、ＲＵＮ２、ＲＵＮ３の実験結果をまとめたものである。
【００６２】
【表３】
2009119331.tif 000005
【００６３】
表３から分かるように、薬剤の添加を行わない場合は汚泥削減率が４０％と最も低く、窒素源を添加すると５５％、サポニンを添加した場合が最も良好で６０％の汚泥削減率を達成することができた。
【００６４】
薬剤の添加を行わなかったＲＵＮ１では汚泥削減率が４０％と低い値であったが、過去に同様な実験を窒素除去工程を備えていない活性汚泥処理装置の余剰汚泥で行った際には汚泥削減率は８０％程度と良好な汚泥削減率であった。そこで、活性汚泥処理装置１０が窒素除去工程を備えている場合と、備えていない場合で汚泥削減率に差異が生じる原因の調査を行った。
【００６５】
表４は余剰汚泥中の窒素含有割合を示す下記の式（４）で算出されるＮＭ値及び酸素利用速度係数Ｋｒと汚泥削減率について窒素除去工程を備えた活性汚泥処理装置の余剰汚泥と、窒素除去工程を備えていない活性汚泥処理装置について比較をおこなったものである。
【００６６】
【表４】
2009119331.tif 000006
【００６７】
ＮＭ＝ＴＮ／ＭＬＳＳ・・・（４）
ここで、
ＮＭ：単位余剰汚泥中の窒素含有量
ＴＮ：汚泥中に含有される全窒素（ｍｇ／Ｌ）
ＭＬＳＳ：汚泥濃度（ｍｇ／Ｌ）
【００６８】
表４から分かるように、活性汚泥処理装置に窒素除去工程がある場合とない場合とで、余剰汚泥のＮＭ値に約７倍、Ｋｒ値についても約６倍もの差があることが分かった。また、ＮＭ値が低い場合はＫｒ値も低く、汚泥の活性が著しく低下していることが分かった。また、ＮＭ値及びＫｒ値が低い場合は汚泥削減率も低くなることが分かった。
【００６９】
つまり、窒素含有量の少ない余剰汚泥を処理対象として、ＲＵＮ１〜３のように再基質化処理条件が可溶化率３％以下と再基質化汚泥中に含まれる懸濁成分が多い場合は、再基質化懸濁成分⇒自己酸化反応→硝化反応→脱窒反応が主たる分解経路となり、分解速度の遅い自己酸化反応が律速となり、汚泥の分解速度全体が遅くなるということが分かった。
【００７０】
そこで、自己酸化反応が律速となった余剰汚泥に窒素源や界面活性剤等を添加することで、自己酸化や硝化・脱窒素反応を促し、Ｋｒ値の改善に寄与できるかどうかの検討を行った。表５はＮＭ値０．０１で活性が低下している汚泥に対して、ＭＬＳＳを約１０，０００ｍｇ／Ｌに調整し、各種窒素源および界面活性剤を添加し、Ｋｒ値を測定した結果を示したものである。Ｋｒ値は薬剤を添加しないネガティブコントロールに対する上昇率（％）として示している。
【００７１】
【表５】
2009119331.tif 000007
【００７２】
表５から分かるように、各種窒素源の添加によってＫｒ値が上昇することを確認でき、特に界面活性剤のサポニン含有物ではＫｒ上昇率は１１８％であった。
【００７３】
この結果より、窒素源を添加することで自己酸化反応と同時に硝化・脱窒反応も進行し、自己酸化反応が律速とはならず、Ｋｒ値が上昇することが推測された。また、サポニン含有物の添加では、サポニンの界面活性作用によって汚泥への酸素供給量が増加し、細菌の自己酸化反応を促進され、自己酸化反応の生成物として二酸化炭素と水およびアンモニアを生成が促進され、このアンモニアによって硝化・脱窒反応も進行し、Ｋｒ値が上昇することが推測された。
【００７４】
なお、利用できる界面活性剤としては、サポニンに代表されるバイオサーファクタントなどの界面活性作用の有する化合物、およびそれらを含有する混合物のいずれを用いても同様の効果を有するものである。
【００７５】
なお、図４の構成の汚泥処理装置の場合も薬剤添加による効果は図３の場合と同様であるが、図３の場合は、硝化反応で生成する硝酸が生物処理槽内に蓄積してｐＨが低下した後、曝気ブロアを停止することによって脱窒反応を行う必要があり、硝化反応と脱窒反応を同時に行うことができない。一方、図４の場合は、好気処理槽７３で酸化・自己酸化・硝化反応を行い、嫌気処理槽７２で脱窒反応を行うことによって、硝化反応で生成した硝酸が嫌気処理槽７２へ移送され、脱窒反応ですみやかに窒素と水に分解されることにより好気処理槽７３と嫌気処理槽７２のｐＨを安定させ易いという利点がある。
【００７６】
なお、図３、図４の構成の汚泥処理装置において窒素源を過剰に添加した場合は生物処理槽４３、４３ａのｐＨが５以下まで下がり、汚泥の活性が低下してしまう場合があるため、生物処理槽４３、４３ａ内のｐＨはｐＨ測定プローブ４４にて常時監視しておき、ｐＨが５以下（望ましくは６以下）となった場合は、制御装置４１からの指示により薬剤移送ポンプ５２を停止するようにすることが望ましい。また、膜透過水に含まれる全窒素を計測している全窒素計測手段４０の値が高い値（３０ｐｐｍ以上）となった場合も、生物処理槽４３、４３ａ内でなんらかの異常が発生していると考えられるので、制御装置４１からの指示により薬剤移送ポンプ５２を停止するようにすることが望ましい。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
本発明による汚泥処理装置は、工場や、排水処理施設などの活性汚泥法を用いた排水処理によって発生する余剰汚泥に対して適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】汚泥の再基質化処理を概念的に示した図
【図２】生物処理槽で起こっている細菌の各種反応を示した図
【図３】活性汚泥処理装置と本発明の汚泥処理装置の構成図
【図４】活性汚泥処理装置と本発明の他の汚泥処理装置の構成図
【符号の説明】
【００７９】
１０  活性汚泥処理装置
１１  排水貯留槽
１２  曝気槽
１３  沈殿槽
１４  汚泥貯留槽
１５  余剰汚泥移送ポンプ
１６、１６ａ  余剰汚泥移送管
１７  汚泥返送管
１８  余剰汚泥引抜管
２０  汚泥処理装置
３０  汚泥処理部
３１  未再基質化汚泥移流ポンプ
３２  撹拌手段
３３、３３ａ  再基質化手段
３４、３４ａ  未再基質化汚泥移送管
３５、３５ａ  再基質化汚泥返送管
３６、３６ａ  膜分離手段
３７、３７ａ  曝気手段
３８、３８ａ  曝気ブロア
３９、３９ａ  膜吸引ポンプ
４０、４０ａ  全窒素計測手段
４１、４１ａ  制御装置
４２、４２ａ  膜透過水移送管
４３、４３ａ  生物処理槽
４４、４４ａ  ｐＨ測定プローブ
５０、５０ａ  薬剤投入部
５１、５１ａ  薬剤タンク
５２、５２ａ  薬剤移送ポンプ
５３、５３ａ  薬剤移送管
７０  好気嫌気汚泥処理装置
７１  汚泥処理部
７２  嫌気処理槽
７３  好気処理槽
７４  嫌気槽撹拌手段
７５  好気汚泥移送管
７６  嫌気汚泥移送管
７７  好気汚泥移送ポンプ
【図１】
2009119331.tif 000008
【図２】
2009119331.tif 000009
【図３】
2009119331.tif 000010
【図４】
2009119331.tif 000011