(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機性廃水を生物処理工程で生物処理することにより発生した生物汚泥を反応槽内に導き、反応槽内の生物汚泥を所定空気量で通常曝気して好気性処理し、この好気性処理を通常の好気性消化に要する固形物滞留時間と同等以上に長い所定固形物滞留時間を確保して行うことで生物汚泥の自己分解と可溶化を促進し、次いで反応槽内の生物汚泥をオゾンで曝気してオゾン処理し、生物難分解性汚泥を可溶化して可溶化汚泥を生成し、次いで反応槽内に生物処理工程から新たな生物汚泥を導入するとともに、無酸素状態を形成し得る制限空気量で制限曝気して、前記好気性処理およびオゾン処理によって生成した可溶化汚泥を生物学的に分解し、再び好気性処理に戻るサイクルを繰り返し汚泥を減容化することを特徴とする汚泥の処理方法。
【請求項２】
有機性廃水を生物処理工程で生物処理することにより発生した生物汚泥を反応槽内に導き、反応槽内のｐＨ値を継続して計測する下で、反応槽内の生物汚泥を所定空気量で通常曝気して好気性処理し、この好気性処理を通常の好気性消化に要する固形物滞留時間と同等以上に長い所定固形物滞留時間を確保して行うことで生物汚泥の自己分解と可溶化を促進し、次いで反応槽内の生物汚泥をオゾンで曝気してオゾン処理し、生物難分解性汚泥を可溶化して可溶化汚泥を生成し、次いで反応槽内に生物処理工程から新たな生物汚泥を導入するとともに、無酸素状態を形成し得る制限空気量で制限曝気して、前記好気性処理およびオゾン処理によって生成した可溶化汚泥を生物学的に分解し、前記所定好気性処理時間内でｐＨ値が下限設定値を下回った場合に、オゾン処理を行うことなく反応槽内に生物処理工程から新たな生物汚泥を導入するとともに、無酸素状態を形成し得る空気量で制限曝気して、前記好気性処理によって生成した可溶化汚泥を生物学的に分解し、制限曝気下でｐＨ値が上限設定値に達した時に通常曝気の好気性処理に戻ることを特徴とする汚泥の処理方法。
【請求項３】
反応槽内に設けたオゾン耐性浸漬膜からなる膜分離手段によって槽内混合液を膜分離して処理液を反応槽外へ取り出し、槽内混合液中の固形物を反応槽内に残留させて固形物滞留時間を長く維持することを特徴とする請求項１又は２記載の汚泥の処理方法。
【請求項４】
有機性廃水を生物処理することによって発生した生物汚泥を反応槽に供給する汚泥供給手段と、前記反応槽内に設けたオゾン耐性浸漬膜からなる膜分離手段と、前記反応槽内に設けられた散気管と、前記散気管に空気を供給する空気供給手段と、前記散気管にオゾンを供給するオゾン供給手段と、前記反応槽内のｐＨを計測するｐＨ計と、前記ｐＨ計で計測したｐＨ値に基づいて前記汚泥供給手段と空気供給手段及びオゾン供給手段とを制御する制御手段とを有することを特徴とする汚泥の処理設備。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、汚泥の処理方法及び処理設備に関する。
【０００２】
【従来の技術】
下水、し尿・浄化槽汚泥などの有機性廃水は、従来より、活性汚泥の存在下で生物処理されている。このような処理方法では、大量の生物汚泥、いわゆる余剰汚泥が生成することから、余剰汚泥の減容化が必要となる。余剰汚泥は、一般的には、好気的または嫌気的に消化され、減容化される。好気性消化では余剰汚泥を反応槽で単純に曝気しており、嫌気性消化では余剰汚泥を反応槽に投入し嫌気性細菌の作用で分解させているが、いずれの消化方法も、汚泥の分解率を向上させるためには極端に処理時間を長くする必要があり、その結果、反応槽の施設容量が大きくなるという問題がある。
【０００３】
また、余剰汚泥をオゾン処理して生物易分解化した後、生物処理系へ返送して繰り返し処理することで汚泥を減容化させる技術が報告されている。しかし、高い汚泥減容化率を得るためには、多量のオゾン注入が必要となり、経済性に劣るだけでなく、生物処理水質が低下するなどの問題点がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は前記問題点を解決し、設備の小型化が実現でき、維持管理が容易で、オゾンの注入量を低減して生物処理水質の低下を抑制し、汚泥を減容化することが可能な汚泥の処理方法及び処理設備を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために請求項１に係る本発明の汚泥の処理方法は、有機性廃水を生物処理工程で生物処理することにより発生した生物汚泥を反応槽内に導き、反応槽内の生物汚泥を所定空気量で通常曝気して好気性処理し、この好気性処理を通常の好気性消化に要する固形物滞留時間と同等以上に長い所定固形物滞留時間を確保して行うことで生物汚泥の自己分解と可溶化を促進し、次いで反応槽内の生物汚泥をオゾンで曝気してオゾン処理し、生物難分解性汚泥を可溶化して可溶化汚泥を生成し、次いで反応槽内に生物処理工程から新たな生物汚泥を導入するとともに、無酸素状態を形成し得る制限空気量で制限曝気して、前記好気性処理およびオゾン処理によって生成した可溶化汚泥を生物学的に分解し、再び好気性処理に戻るサイクルを繰り返し汚泥を減容化するものである。
【０００６】
請求項２に係る本発明の汚泥の処理方法は、有機性廃水を生物処理工程で生物処理することにより発生した生物汚泥を反応槽内に導き、反応槽内のｐＨ値を継続して計測する下で、反応槽内の生物汚泥を所定空気量で通常曝気して好気性処理し、この好気性処理を通常の好気性消化に要する固形物滞留時間と同等以上に長い所定固形物滞留時間を確保して行うことで生物汚泥の自己分解と可溶化を促進し、次いで反応槽内の生物汚泥をオゾンで曝気してオゾン処理し、生物難分解性汚泥を可溶化して可溶化汚泥を生成し、次いで反応槽内に生物処理工程から新たな生物汚泥を導入するとともに、無酸素状態を形成し得る制限空気量で制限曝気して、前記好気性処理およびオゾン処理によって生成した可溶化汚泥を生物学的に分解し、前記所定好気性処理時間内でｐＨ値が下限設定値を下回った場合に、オゾン処理を行うことなく反応槽内に生物処理工程から新たな生物汚泥を導入するとともに、無酸素状態を形成し得る空気量で制限曝気して、前記好気性処理によって生成した可溶化汚泥を生物学的に分解し、制限曝気下でｐＨ値が上限設定値に達した時に通常曝気の好気性処理に戻るものである。
【０００７】
請求項３に係る本発明の汚泥の処理方法は、反応槽内に設けたオゾン耐性浸漬膜からなる膜分離手段によって槽内混合液を膜分離して処理液を反応槽外へ取り出し、槽内混合液中の固形物を反応槽内に残留させて固形物滞留時間を長く維持するものである。
【０００８】
請求項４に係る本発明の汚泥の処理設備は、有機性廃水を生物処理することによって発生した生物汚泥を反応槽に供給する汚泥供給手段と、前記反応槽内に設けたオゾン耐性浸漬膜からなる膜分離手段と、前記反応槽内に設けられた散気管と、前記散気管に空気を供給する空気供給手段と、前記散気管にオゾンを供給するオゾン供給手段と、前記反応槽内のｐＨを計測するｐＨ計と、前記ｐＨ計で計測したｐＨ値に基づいて前記汚泥供給手段と空気供給手段及びオゾン供給手段とを制御する制御手段とを有するものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１において、有機性廃水を生物処理する生物処理槽１には、有機性廃水を供給する廃水流入系１ａと、処理水を放出する放流系１ｂと、生物汚泥を引き抜く汚泥引抜ポンプ３を有する汚泥引抜系２とを接続している。この汚泥引抜系２は、反応槽としての汚泥減容化槽４へ生物汚泥を供給する汚泥供給手段をなす。
【００１０】
汚泥減容化槽４には散気管４ａを設けており、散気管４ａに散気気体を供給する散気気体供給装置５を接続している。散気気体供給装置５は、散気管４ａに空気を供給する空気供給手段としての空気供給装置５ａと、散気管４ａにオゾンを供給するオゾン供給手段としてのオゾン供給装置５ｂとからなる。
【００１１】
汚泥減容化槽４には減容化処理汚泥を排出する汚泥排出系４ｂを接続しており、この汚泥排出系４ｂは脱水機６に接続している。脱水機６には脱水分離された脱離液を排出する脱離液系７を接続しており、この脱離液系７は生物処理槽１に接続している。
【００１２】
制御装置１２は内蔵するタイマーによる設定時間、もしくは汚泥減容化槽４に設けた水質計１３で計測するｐＨ値に基づいて汚泥引抜ポンプ３と散気気体供給装置５とを制御する手段をなし、後述の汚泥処理を行う。
【００１３】
以下、上記構成における作用を説明する。生物処理槽１では、廃水流入系１ａからの有機性廃液を活性汚泥で生物処理し、処理水を放流系１ｂを経て処理設備の外部へ放出し、生物汚泥を汚泥引抜系２を経て汚泥減容化槽４に供給する。
【００１４】
汚泥減容化槽４では制御装置１２が汚泥引抜ポンプ３、空気供給装置５ａ、オゾン供給装置５ｂを駆動して以下の処理を行って生物汚泥を減容化処理する。
（ステップＳ１）  空気供給装置５ａから散気管４ａに空気を供給して生物汚泥２を所定空気量で通常曝気して好気性処理する。この好気性処理では生物汚泥を好気性消化して有機性汚泥の自己分解と可溶化を促進する。好気性処理はタイマー設定により通常の好気性消化に要する固形物滞留時間と同等以上に長い所定固形物滞留時間を確保して行う。
【００１５】
（ステップＳ２）  所定好気性処理時間の経過後に、空気による通常曝気に代えて、オゾン供給装置５ｂから散気管４ａにオゾンを供給し、生物汚泥２をオゾン化空気で曝気してオゾン処理する。このオゾン処理ではオゾン曝気により生物汚泥２とオゾン化空気とを効率良く接触させることで、生物難分解性汚泥の一部または全部がオゾン酸化反応により可溶化し、微生物に利用されやすい可溶化汚泥が生成する。オゾン処理はタイマー設定により所定オゾン処理時間にわたって行う。
【００１６】
（ステップＳ３）  所定オゾン処理時間経過後に、汚泥減容化槽４内に、汚泥引抜ポンプ３により生物処理槽１から新たな生物汚泥を導入するとともに、オゾン曝気に代えて、微生物による酸素消費によって無酸素状態を形成し得る制限空気量に抑制した制限曝気を行って脱窒素処理する。この脱窒素処理では無酸素状態下で好気性処理（ステップＳ１）およびオゾン処理（ステップＳ２）によって生成した可溶化汚泥を生物学的に分解して脱窒を促進する。脱窒素処理はタイマー設定により所定脱窒素処理時間にわたって行う。
【００１７】
所定脱窒素処理時間経過後に、通常曝気の好気性処理（ステップＳ１）に復帰し、上述した処理工程を繰り返し実行することで、生物汚泥を効果的に分解して大幅な減容化を図る。
【００１８】
上述の処理工程を施した処理液は、汚泥減容化槽４から汚泥排出系４ｂを通して脱水機６へ供給し、脱水機６によって脱水ケーキと分離液に脱水分離処理する。分離液は脱離液系７によって生物処理槽１へ返送し、再度生物処理される。
【００１９】
このように、単一反応槽内で好気性処理、オゾン処理、脱窒素処理を回分的に繰り返し行うことで高い汚泥減容化率を得ることができ、装置の小型化とともにオゾン注入量を低減してコストダウンを図ることができる。
【００２０】
また、汚泥減容化槽４では上述した処理工程において制御装置１２が水質計１３で計測するｐＨ値に基づいて汚泥引抜ポンプ３、空気供給装置５ａ、オゾン供給装置５ｂを駆動して以下の処理を行うこともできる。
【００２１】
全処理工程を通して水質計１３で汚泥減容化槽４のｐＨ値を継続して計測する。通常曝気の好気性処理（ステップＳ１）において所定好気性処理時間内でｐＨ値が下限設定値（例えば３もしくは４）を下回った場合に、タイマーに設定した所定好気性処理時間の全期間経過を待たずに、かつオゾン処理（ステップＳ２）を行うことなく脱窒素処理（ステップＳ３）に移行する。そして、脱窒素処理（ステップＳ３）の制限曝気下でｐＨ値が上限設定値（例えば６）に達した時に、タイマーに設定した所定脱窒素処理時間の全期間経過を待たずに、通常曝気の好気性処理（ステップＳ１）に戻る。
【００２２】
この制御によって、可溶化の進捗状況に応じて適宜にオゾン処理を省くことでオゾンの供給量を抑制できるとともに、状況に応じて処理時間の短縮を図ることができる。
【００２３】
次に本発明の他の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、先の実施の形態と同様の作用を行うものには同一の符号を用いることで説明を省略する。
図２において、汚泥減容化槽４の内部にはオゾン耐性浸漬膜を有する浸漬型膜分離装置９が設けられており、この浸漬型膜分離装置９には、膜ろ過ポンプ１０を有する透過液排出系１１が接続されている。透過液排出系１１は、放流系１ｂに接続しても良いし、生物処理槽１に接続しても良い。
【００２４】
以下に、上記構成における作用を説明する。先の実施の形態と同様に好気性処理（ステップＳ１）、オゾン処理（ステップＳ２）、脱窒素処理（ステップＳ３）の処理工程を行う。この間、汚泥減容化槽４では散気管４ａから散気する空気及びオゾンのエアリフト作用で上昇流が生じ、この上昇流が浸漬型膜分離装置９の膜表面をクロスフローで流れることで洗浄しつつ、減容化汚泥を膜分離する。この膜分離によって処理液を汚泥減容化槽４の外へ取り出し、汚泥減容化槽４の槽内に固形物を残留させて汚泥濃度を高めるとともに固形物滞留時間を長く維持する。このことで、好気性処理（ステップＳ１）及び脱窒素処理（ステップＳ３）における生物処理を促進でき、設備の小型化が図れる。
【００２５】
また、クロスフローによる物理的膜面洗浄に加えてオゾン処理（ステップＳ２）において曝気するオゾンによって膜面に堆積したケーキ層が酸化・分解されるため、膜の目詰まりが大幅に緩和される。
【００２６】
なお、浸漬型膜分離装置９によって処理された透過液は、透過液排出系１１によって処理水として外部へ排出しても良いし、生物処理槽１へ返却しても良い。
【００２７】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、単一反応槽内で所定空気量の通常曝気による好気性処理、オゾン曝気によるオゾン処理、無酸素状態を形成し得る制限空気量の制限曝気による脱窒素処理を回分的に順次に行うことで、生物汚泥の自己分解と可溶化を促進するとともに生物難分解性汚泥を可溶化して、その可溶化汚泥を生物学的に分解することができ、高い汚泥減容化率を得ることができる。
【００２８】
また、ｐＨ値に基づく制御によって、可溶化の進捗状況に応じて適宜にオゾン処理を省くことでオゾンの供給量を抑制できるとともに、状況に応じて処理時間の短縮を図ることができる。
【００２９】
また、オゾン耐性浸漬膜を用いて固液分離することで長い固形物滞留時間を確保して装置の小型化とともにオゾン注入量を低減してコストダウンを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における汚泥の処理方法を示すフローシート図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態における汚泥の処理方法を示すフローシート図である。
【符号の説明】
１      生物処理槽
１ａ      廃水流入系
１ｂ      放流系
２      汚泥引抜系
３      汚泥引抜ポンプ
４      汚泥減容化槽
４ａ      散気管
４ｂ      汚泥排出系
５      散気気体供給装置
５ａ      空気供給装置
５ｂ      オゾン供給装置
６      脱水機
７      脱離液系
９      浸漬型膜分離装置
１０      膜ろ過ポンプ
１１      透過液排出系
１２      制御装置
【図１】
0003836038.tif 000002
【図２】
0003836038.tif 000003