(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機性排液を嫌気処理槽において嫌気性微生物を含む生物汚泥の存在下に嫌気処理する嫌気処理工程と、
１日あたり嫌気処理槽に導入する有機性排液中の汚泥の２倍以上の量（固形分重量）であって、かつ１日あたり嫌気処理槽の全保有汚泥量の１／１５以下の量（固形分重量）に相当する嫌気処理槽内の混合液または濃縮液を引抜き、この引抜汚泥を６０〜１００℃未満の温度で３０分間以上加熱処理した後、嫌気処理槽に移送する加熱処理工程と
を含むことを特徴とする有機性排液の嫌気処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は有機性排液を嫌気処理し、生成する汚泥を加熱処理により減容化するようにした有機性排液の嫌気処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
有機性排液を活性汚泥の存在下に好気的に生物処理する方法では、難脱水性の余剰活性汚泥が大量に生成する。また有機性排液を嫌気性汚泥の存在下に嫌気的に処理する方法でも、大量の余剰消化汚泥が生成する。このような余剰汚泥の減容化のために、余剰汚泥を好気的または嫌気的に消化する方法が行われている。このうち好気的消化では、余剰汚泥を消化槽で単純に曝気して消化し、曝気汚泥を固液分離して分離汚泥を消化槽に返送している。また嫌気性消化では、余剰汚泥を消化槽に投入し、嫌気性細菌の作用で消化している。
【０００３】
このような消化方法は、好気性または嫌気性生物の作用を利用して消化するものであるが、余剰汚泥自体生物処理を経て生物学的に安定した汚泥であるため、汚泥の減容化には限度があり、通常余剰汚泥の３０〜４０％が減容化されるにすぎない。
【０００４】
このような点を改善するために、特公平５−６１９９４号には、余剰汚泥をｐＨ２．５以下、温度５０℃以上で可溶化したのち曝気槽に返送する有機性汚水の処理方法が記載されている。
また特開平１−２２４１００号には、嫌気性消化した汚泥を１００〜１８０℃で加熱処理した後、この加熱処理汚泥を嫌気消化槽に返送する有機性汚泥の処理方法が記載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような従来の方法では汚泥の減容化は可能であるが、可溶化処理の条件が高温で厳しいため、難生物分解性の有機物が生成して処理液の色度やＣＯＤが上昇して処理水質が悪化し、しかも耐熱性、耐圧性の高い装置を必要とし、エネルギー消費量が多く、コスト高になるという問題点がある。
【０００６】
本発明の目的は、上記問題点を解決するため、処理水質の悪化を抑制し、しかも低温の加熱により、低コストで汚泥の減容化を行うことができる有機性排液の嫌気処理方法を提案することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、有機性排液を嫌気処理槽において嫌気性微生物を含む生物汚泥の存在下に嫌気処理する嫌気処理工程と、
１日あたり嫌気処理槽に導入する有機性排液中の汚泥の２倍以上の量（固形分重量）であって、かつ１日あたり嫌気処理槽の全保有汚泥量の１／１５以下の量（固形分重量）に相当する嫌気処理槽内の混合液または濃縮液を引抜き、この引抜汚泥を６０〜１００℃未満の温度で３０分間以上加熱処理した後、嫌気処理槽に移送する加熱処理工程と
を含むことを特徴とする有機性排液の嫌気処理方法である。
【０００８】
本発明において処理の対象となる有機性排液は、嫌気処理によって処理される有機物を含有する排液（汚泥を含む）であるが、難生物分解性の有機物、無機物、セルロース、紙、綿、ウール布、し尿中の固形物などが含有されていてもよい。このような有機性排液としては下水、下水初沈汚泥、し尿、浄化槽汚泥、食品工場排水、ビール廃酵母その他の産業排液、これらの排液を処理した際に生じる余剰汚泥等の汚泥などがあげられる。
【０００９】
このような有機性排液を嫌気処理する嫌気処理工程としては、嫌気性消化法、高負荷嫌気性処理法などがあげられる。
嫌気処理の処理条件は特に制限されず、通常の嫌気性生物処理の条件が採用できる。例えば、嫌気処理槽内のＭＬＳＳ濃度５，０００〜１００，０００ｍｇ／ｌ、好ましくは３０，０００〜６０，０００ｍｇ／ｌ、嫌気処理温度３０〜３８℃または４５〜６０℃の条件で嫌気処理することができる。本発明は、加熱処理工程を含んでいるので、嫌気処理槽の保温を十分に行えば、特に加熱しなくても４５〜６０℃の温度を維持することができる。
【００１０】
本発明では、このような嫌気処理における処理系から生物汚泥の一部を引抜き、この引抜汚泥を加熱処理する。生物汚泥を引抜く場合、濃縮装置で濃縮された濃縮液を引抜いてもよいし、嫌気処理槽から混合液の状態で引抜いてもよいが、加熱処理が小さい容量の処理槽で行うことができ、しかも加熱エネルギーが少なくてもよいので前者の方が好ましい。濃縮装置としては、沈殿装置、遠心分離装置、膜分離装置などの公知の装置が使用できる。これらの中では、汚泥を高濃縮でき、加熱処理する汚泥量を前記の２倍以上、１／１５以下の所定量に容易に調整できるので、遠心分離装置、膜分離装置が好ましい。
【００１１】
加熱処理する引抜汚泥の量は、１日あたり嫌気処理槽に導入する有機性排液中の汚泥（以下、投入汚泥という場合がある）の２倍以上、好ましくは２．５〜４倍の量（固形分重量）であって、かつ１日あたり嫌気処理槽の全保有汚泥量の１／１５以下、好ましくは１／１５〜１／５０の量（固形分重量）に相当する量である。上記の加熱処理する引抜汚泥の量は１日あたりの量である。加熱処理する汚泥の量を投入汚泥の２倍以上の量とすることにより、処理系全体としての汚泥の減容化を高くすることができる。また嫌気処理槽の全保有汚泥量の１／１５以下とすることにより、嫌気処理槽全体としての汚泥活性を高く維持した状態で嫌気処理することができる。
【００１２】
加熱処理の条件は、処理温度が６０〜１００℃未満、好ましくは９０〜９５℃である。処理時間は処理温度と関連し、処理温度が９０℃以上１００℃未満の場合は３０分間以上、好ましくは４０〜６０分間、処理温度が６０℃以上９０℃未満の場合は３０分間以上、好ましくは６０〜１２０分間である。加熱処理は連続式で行うこともできるし、バッチ式で行うこともできる。連続式で行う場合、上記処理時間は滞留時間である。
【００１３】
汚泥中の生きている生物は他の生物に資化されないため減容化は困難であるが、加熱処理により死亡すると、他の生きている生物により資化されて減容化が可能となる。この場合、加熱処理により汚泥を完全に可溶化する必要はない。このように加熱処理することにより汚泥は改質され、この改質汚泥をさらに嫌気処理することにより、消化が促進されて汚泥の固形分は分解、液化し、これにより余剰汚泥が減容化する。加熱処理した汚泥の嫌気処理は、汚泥を引抜いた処理系の嫌気処理槽に返送（循環）して行うこともできるし、別の処理系の嫌気処理槽に導入して行うこともできる。
【００１４】
本発明における加熱処理温度は６０〜１００℃未満であり、従来の可溶化処理するための加熱温度に比べると低温であるが、このような比較的低温で加熱処理した場合でも生物が死滅するため、嫌気処理槽における消化作用は促進される。例えば投入汚泥量と同程度の汚泥を加熱処理した場合は消化率は７０％程度である。この７０％の消化率は１００℃以上の温度で可溶化処理した場合に比べると小さいが、本発明の方法では加熱処理する汚泥の量を多くし、投入汚泥量の２倍以上としているので、ほぼ１００％の消化率を達成することができる。ここで消化率とは、投入汚泥の有機固形分が嫌気処理（消化）により分解された率であり、消化率が１００％ということは嫌気処理系から余剰汚泥が発生しないことを意味する。
【００１５】
本発明の方法では、６０〜１００℃未満の低温で加熱処理しているので、難生物分解成分の生成を抑制することができる。しかも従来に比べて低い耐熱性、耐圧性の装置を使用することができるとともに、エネルギー消費量を少なくすることもでき、かつ臭気も抑制することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面により説明する。図１および図２はそれぞれ別の実施の形態の嫌気処理装置を示す系統図であり、図１は嫌気処理液を濃縮装置により濃縮した濃縮汚泥を加熱処理する例、図２は嫌気処理槽内の混合液を加熱処理する例を示している。
【００１７】
図１において、１は嫌気処理槽、２は膜分離装置、３は加熱処理槽である。
図１の処理装置による処理方法は、被処理液路４から有機性の排液または汚泥を嫌気処理槽１に導入し、返送汚泥路５を通して返送される返送汚泥および嫌気処理槽１内の生物汚泥と混合し、攪拌器６により緩やかに攪拌しながら嫌気処理を行う。これにより、被処理液中の有機物は酸生成菌およびメタン発酵菌により分解される。生成するメタンガスを含む消化ガスは排ガス路７から排出する。
【００１８】
嫌気処理槽１内の混合液の一部は連絡路１１から取出し、ポンプ１２で加圧して膜分離装置２に導いて、分離膜１３により膜分離する。これにより透過液１４と濃縮液１５とに分離する。透過液１４は処理液として処理液路１６から系外に排出する。濃縮液１５の一部は濃縮液取出路１７から取出して加熱処理槽３に導入し、残部の一部または全部は返送汚泥路５から嫌気処理槽１に返送する。余剰汚泥が生じる場合は余剰汚泥排出路１８から系外へ排出する。
【００１９】
加熱処理槽３では、濃縮液１５を加熱器２１により加熱し、攪拌器２２により緩やかに攪拌しながら加熱処理する。これにより汚泥が改質される。加熱処理汚泥は加熱処理汚泥路２３から嫌気処理槽１に戻し、嫌気処理する。これにより、加熱処理により改質された固形分が消化され、処理系から生じる余剰汚泥が減容化する。
【００２０】
図２の装置による処理方法は、嫌気処理槽１内の混合液の一部を引抜汚泥として汚泥引抜路２４から引抜き、この引抜汚泥を加熱処理槽３に導入して加熱処理を行う。他の操作は図１の場合と同様である。
【００２１】
図１および図２では、濃縮装置として膜分離装置２を使用しているが、沈殿装置、遠心分離装置などの他の濃縮装置を採用することもできる。また図１では、返送汚泥路５からの汚泥の返送を省略することもできる。
【００２２】
【実施例】
比較例１
６ literの嫌気処理槽を３７℃に加温し、下水嫌気消化汚泥を２０，０００ｍｇ／ｌに濃縮して３ liter添加した。次に下水の余剰汚泥および初沈汚泥の余剰汚泥：初沈汚泥＝１：１の混合汚泥を１００ｍｌ毎日添加し、嫌気処理した。このＭＬＳＳ濃度は１２，０００〜１７，０００ｍｇ／ｌであった。なお、土曜日分については金曜日、日曜日分については月曜日に添加した。また流入水量に相当する嫌気処理液を排出したが、濃縮装置からの汚泥の返送は行わなかった。
１か月経過後、嫌気処理槽内のＭＬＳＳ濃度は８，２００ｍｇ／ｌであった。処理条件および結果を表１にまとめる。
【００２３】
比較例２
比較例１に続いて、嫌気処理槽内の混合液を１日２００ｍｌ引抜き、加熱処理槽において９５℃で３０分間加熱処理した後、嫌気処理槽へ戻した。濃縮装置からの汚泥の返送は行わなかった。この操作を１か月間続けたところ、嫌気処理槽内のＭＬＳＳ濃度は５，５００ｍｇ／ｌに低下し、安定した。処理条件および結果を表１にまとめる。
【００２４】
実施例１
比較例２に続いて、１日当り嫌気処理液２００ｍｌを遠心分離して上澄み１００ｍｌを捨て、残部の全量を嫌気処理槽へ返送した。他の操作は比較例２と同様に行った。この操作を６か月続けたところ、嫌気処理槽内のＭＬＳＳ濃度は２８，０００〜３２，０００ｍｇ／ｌで安定し、汚泥の系外への排出は不要となった。処理条件および結果を表１にまとめる。
【００２５】
実施例２
加熱処理する混合液の量を２００ｍｌ／日から６０ｍｌ／日に変更した以外は実施例１と同様にして行った。嫌気処理槽内のＭＬＳＳ濃度は４８，０００〜５２，０００ｍｇ／ｌとなった。この状態で３か月間安定していた。また汚泥の系外への排出は不要であった。処理条件および結果を表１にまとめる。
【００２６】
比較例３
加熱処理する混合液の量を２００ｍｌ／日から４０ｍｌ／日に変更した以外は実施例１と同様にして行った。その結果、嫌気処理槽内のＭＬＳＳ濃度は徐々に上昇し、一定値にはならなかった。処理条件および結果を表１にまとめる。
【００２７】
比較例４
比較例３において、嫌気処理槽内のＭＬＳＳ濃度が５０，０００ｍｇ／ｌとなるように、遠心分離装置から汚泥を嫌気処理槽に返送した。その結果、１日当り０．２ｇの余剰汚泥（乾燥重量）が発生した。処理条件および結果を表１にまとめる。
【００２８】
比較例５
加熱処理する混合液の量を３００ｍｌ／日に変更し、嫌気処理槽内のＭＬＳＳ濃度が１０，０００ｍｇ／ｌとなるように遠心分離装置から汚泥を返送した。その他は比較例３と同様にして行った。その結果、１日当り０．３ｇの余剰汚泥（乾燥重量）が発生した。処理条件および結果を表１にまとめる。
【００２９】
【表１】
0003814855.tif 000002
【００３０】
表１の結果から、加熱温度が１００℃未満の低温である場合でも、投入汚泥量に対する加熱処理汚泥量が２以上であり、かつ嫌気処理槽の全保有汚泥に対する加熱処理汚泥量が１／１５以下の場合には、消化率１００％を達成することができることがわかる。これに対して、加熱処理する汚泥の量が上記範囲外にある場合は、消化率が低いことがわかる。
【００３１】
【発明の効果】
本発明の有機性排液の処理方法は、汚泥の加熱処理を低温で行い、かつ特定の条件で行っているので、色度やＣＯＤが上昇するなどの処理水質の悪化を抑制し、かつ汚泥の減容化を行うことができる。また、加熱処理を低温で行っているので、エネルギー消費量を少なくすることができ、かつ耐熱性および耐圧性の高い装置を使用する必要がなくなり、このため低コストでの処理が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の嫌気処理装置を示す系統図である。
【図２】本発明の他の実施形態の嫌気処理装置を示す系統図である。
【符号の説明】
１  嫌気処理槽
２  膜分離装置
３  加熱処理槽
４  被処理液路
５  返送汚泥路
６、２２  攪拌器
７  排ガス路
１１  連絡路
１２  ポンプ
１３  分離膜
１４  透過液
１５  濃縮液
１６  処理液路
１７  濃縮液取出路
１８  余剰汚泥取出路
２１  加熱器
２３  加熱処理汚泥路
２４  汚泥引抜路
【図１】
0003814855.tif 000003
【図２】
0003814855.tif 000004