(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機性廃水の活性汚泥処理施設から排出される余剰汚泥を好気性消化槽に導入して好気性消化した後、好気性消化した汚泥の一部又は全部を前記好気性消化槽に返送して汚泥を減量化するに際し、返送する汚泥の一部又は全部を湿式媒体攪拌式ミルで処理した後に前記好気性消化槽に返送するものであって、前記湿式媒体攪拌式ミルで処理する汚泥量が前記好気性消化槽に導入される余剰汚泥に対して１〜４倍の固形物量であることを特徴とする余剰汚泥の好気性消化方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機性廃水の活性汚泥処理施設から排出される余剰汚泥を減量化する方法に関するものであり、さらに詳しくは、余剰汚泥を好気性消化処理することによって減量化する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、下水処理施設などの活性汚泥処理施設から大量に発生する余剰汚泥は脱水後、産業廃棄物として埋め立て処分したり、焼却処分している。しかし、近年、埋め立て地の確保が困難になるとともに、大量の余剰汚泥を焼却処分すると設備費、維持管理費が高くなるため、余剰汚泥の減量化が求められている。
【０００３】
余剰汚泥の生物的な減量化法としては、好気性消化法や嫌気性消化法によって処理する方法や、余剰汚泥を機械的手段によって破砕した後、廃水の生物処理槽へ返送して分解する方法などが知られている。しかしながら、好気性消化法や嫌気性消化法は、１０日間以上という長時間の滞留時間を必要とする割に、減量化率が低いという問題点があり、近年はほとんど用いられていない。好気性消化法による汚泥の減量化率を向上させる方法として、特公昭５７−１９７１９号公報では、余剰汚泥を分解槽において、ホモジナイザーによる摩砕、ミキサーによる摩砕などにより可溶化した後、好気性消化する方法が提案されているが、この方法では、汚泥を可溶化して生成したＢＯＤ成分から、新たな汚泥が好気性消化槽において多量に発生し、この新たに発生した汚泥については可溶化されないために、好気性消化は進行しにくく、汚泥の減量効果があまり向上しないという問題がある。また、特公昭５７−２４６９７号公報には、余剰汚泥を機械的手段により破砕して可溶化した後、廃水の生物処理槽へ返送して分解し、余剰汚泥の発生量を減量する方法が提案されているが、この方法では、汚泥を可溶化して生成したＣＯＤ成分は生物処理槽で十分に分解されないため、廃水処理した水質が悪化するとともに、既存の施設に用いる場合には、生物処理槽の曝気装置改造が必要であるなどの問題がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、有機性廃水の活性汚泥処理水質を悪化させずに、排出される余剰汚泥を経済的に好気性消化法により大幅に減量化する余剰汚泥の好気性消化方法を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、このような問題を解決するために鋭意検討した結果、廃水処理施設から発生した余剰汚泥を好気性消化法により処理した後、好気性消化した汚泥の一部又は全部を湿式媒体攪拌式ミルで破砕して、前記好気性消化槽へ返送することによって、余剰汚泥を大幅に減量化することができるということを見出し、本発明に到達した。
すなわち、本発明は、有機性廃水の活性汚泥処理施設から排出される余剰汚泥を好気性消化槽に導入して好気性消化した後、好気性消化した汚泥の一部又は全部を前記好気性消化槽に返送して汚泥を減量化するに際し、返送する汚泥の一部又は全部を湿式媒体攪拌式ミルで処理した後に前記好気性消化槽に返送するものであって、前記湿式媒体攪拌式ミルで処理する汚泥量が前記好気性消化槽に導入される余剰汚泥に対して１〜４倍の固形物量であることを特徴とする余剰汚泥の好気性消化方法を要旨とするものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
なお、以下、活性汚泥処理施設から余剰に発生する汚泥を「余剰汚泥」、好気性消化した汚泥を「生物処理汚泥」、湿式媒体撹拌式ミル処理した汚泥を「可溶化汚泥」という。
【０００７】
本発明においては、まず、下水、食品工場廃水、化学工場廃水などの有機性廃水を活性汚泥処理して発生した余剰汚泥を好気性消化槽に導入して好気性消化する。
導入する余剰汚泥の量としては、通常の好気性消化処理の条件が採用でき、例えば、好気性消化槽１ｍ3 に対して一日当たり０．１〜１０ｋｇの汚泥を投入すればよい。
導入する余剰汚泥は、予め破砕しておいてもよく、破砕は、湿式媒体撹拌式ミル、超音波、ホモジナイザー、ミキサー等による機械処理の他、オゾン処理、アルカリ処理、熱処理等によって行うことができる。
【０００８】
好気性消化処理の処理条件としては、特に限定されず、通常の好気性消化処理と同様の条件が採用でき、例えば、好気性処理槽内の汚泥濃度としては、４〜５０ｇ／ｌが好ましく、処理温度としては、５〜６５℃が好ましく、処理槽内の酸素濃度としては、１〜５ｍｇ／ｌが好ましい。
【０００９】
次に、このようにして好気性消化処理した生物処理汚泥を、固液分離槽で処理水を分離した後、前記好気性消化槽に返送する。
返送する生物処理汚泥の量としては、特に限定されるものではないが、導入する余剰汚泥の０．５〜２０倍量が好ましい。
【００１０】
本発明においては、この好気性消化槽に返送する生物処理汚泥の一部又は全部を湿式媒体撹拌式ミルで破砕してから好気性消化槽に返送する。
本発明でいう湿式媒体攪拌式ミル処理とは、破砕媒体（ビーズ）を充填したミル室に汚泥を導入し、ディスクやピンを備えた撹拌軸を回転させることによりビーズを撹拌し、撹拌されたビーズ間に生じる剪断摩擦力により汚泥を破砕することを指し、破砕された汚泥とビーズはミル内のスリットやスクリーンによって分離され、破砕された汚泥は系外に排出させる。
【００１１】
湿式媒体撹拌式ミル処理する生物処理汚泥の量としては、好気性消化槽に導入される余剰汚泥に対して１〜４倍の固形物量が好ましく、特に１〜３倍の固形物量が好ましい。湿式媒体撹拌式ミル処理する生物処理汚泥の量が余剰汚泥に対して１倍の固形物量より少ないと汚泥減量の効果が少なくなり、また、４倍の固形物量より多くしても消費電力が増大するだけで、汚泥減量の効果はさほど向上しない。
【００１２】
ミル室に導入する生物処理汚泥としては、好気性消化処理後の生物処理汚泥やこれを固液分離した分離汚泥をそのまま用いてもよいが、通常、好気性消化処理後の生物処理汚泥の汚泥濃度は０．５〜１重量％程度であり、固液分離後の分離汚泥の汚泥濃度は１〜２重量％程度と低いため、これらの汚泥を汚泥濃縮装置を用いて濃縮しておくことが望ましい。汚泥を濃縮して汚泥濃度を高くしてから湿式媒体撹拌式ミル処理を行うことにより、生物処理汚泥を直接導入する場合と比べて、処理量が減り、処理時間を大幅に短縮することができるので運転費を大幅に低減することができる。濃縮装置としては、特に限定されるものではなく、遠心分離機、浮上濃縮機などが挙げられる。濃縮後の汚泥濃度としては、流動性を示す濃度であれば特に限定されるものではないが、７重量％以下であることが好ましく、特に２〜７重量％が好ましい。汚泥濃度が７重量％より高くなると流動性がほとんどなくなるため湿式媒体撹拌式ミル処理によって破砕することが困難となる。
【００１３】
湿式媒体撹拌式ミル処理に使用される破砕のための媒体としては、ガラス、ジルコニアなどのビーズが挙げられ、真比重２．０〜７．０のビーズであることが好ましい。真比重が７．０より大きいとビーズを撹拌するためのコストが高くなり、２．０より小さいと微生物の破砕が十分にできなくなる。また、ミル室に導入する汚泥濃度が高くなると真比重が小さい場合には十分に汚泥を破砕できないので、汚泥濃度が高い場合には真比重が５．０〜７．０のビーズを使用することが望ましい。
【００１４】
破砕のためのビーズの粒径としては、０．０５〜２．０ｍｍφが好ましく、特に０．０５〜１．０ｍｍφが好ましい。ビーズの粒径が２．０ｍｍφより大きいと、ビーズ間の空隙が大きくなるため汚泥を構成する数μｍ〜数十μｍのバクテリアなどの微生物を破砕しにくくなり、０．０５ｍｍφより小さいと、ビーズ分離部で分離することが困難になる。
【００１５】
湿式媒体撹拌式ミル処理の条件のうち、ビーズ充填率としては、破砕効果及び消費電力から５０〜１００％、特に７０〜９０％が好ましく、ディスク（ピン）先端周速としては、３〜３０ｍ／秒、特に５〜２０ｍ／秒が好ましい。また、ミル室の向きとしては、縦型、横型のいずれでもよく、破砕媒体を撹拌するための撹拌装置としては、ディスク型、ピン型、ピンディスク型などが挙げられる。
【００１６】
湿式媒体撹拌式ミル処理における汚泥の滞留時間は、導入する汚泥濃度や用いる破砕媒体などによって適宜設定するものであり、特に限定されるものではないが、通常２０秒〜２０分が好ましく、特に３０秒〜１０分が好ましい。滞留時間が２０秒よりも短いと汚泥が十分に破砕されていない可能性があり、また、２０分より長くしても消費電力が増大するだけで、破砕効果はさほど向上しない。
【００１７】
また、処理温度は６０℃以下が好ましく、特に４〜４０℃が好ましい。処理温度が６０℃より高いと、汚泥成分の一部が熱変性して難分解性物質となり、処理水の水質が悪化する可能性があるために好ましくない。通常、ミル処理により破砕された汚泥の温度は、処理前の汚泥に比べて１０〜３０℃程度上昇するため、夏場のように温度が高い場合は冷却水を用いて冷却することが好ましい。冷却は湿式媒体攪拌式ミルのミル室は、通常、二重ジャケット構造になっているので、この間に冷却水を通すことにより容易に行うことができる。
【００１８】
以上のような本発明の余剰汚泥の好気性消化方法の工程の概略の例を示すと図１、図２、図３にようになる。
図１において、下水、食品工場廃水、化学工場廃水などの有機性廃水の活性汚泥処理施設から排出された余剰汚泥１は好気性消化槽２に導入され好気性消化される。好気性消化槽２においては、効率的に好気性消化処理を行うために汚泥濃度はほぼ一定に維持され、汚泥濃度が高くなると引抜汚泥３として引き抜かれる。好気性消化後の生物処理汚泥４の一部は湿式媒体撹拌式ミル５に送られ、残りは固液分離槽６で分離水７と分離汚泥８に分離される。湿式媒体撹拌式ミル５に送られた生物処理汚泥４は湿式媒体撹拌式ミル５によって処理され、可溶化汚泥９となり、分離汚泥８の大部分と共に好気性消化槽２に返送する。図２においては、生物処理汚泥４は全て固液分離槽６に送られており、分離汚泥８の一部を湿式媒体撹拌式ミル５に移送している。また、図３においては、分離汚泥８の一部を汚泥濃縮装置１０において濃縮した後、湿式媒体撹拌式ミル５に移送している。
【００１９】
本発明においては、廃水処理施設から発生した余剰汚泥を好気性消化法により処理した後、好気性消化槽で新たに発生した汚泥を湿式媒体撹拌式ミルで破砕して可溶化し、さらに前記好気性消化槽で好気性消化することにより、余剰汚泥は炭酸ガスと水に分解され、余剰汚泥の大幅な減量化が実現する。その結果、汚泥の埋め立て地の延命が可能となり、汚泥の焼却施設を大幅に小さい規模とすることが可能となる。また、廃水処理と汚泥処理を分離することにより廃水処理施設の水質悪化を招かず、既存の施設に用いる場合には、生物処理槽の曝気装置改造などが不必要であり、比較的小型の設備で余剰汚泥を減量化できるため経済的である。
【００２０】
【実施例】
次に、本発明を実施例により具体的に説明する。
実施例１〜３、比較例１
図１に示した処理フローに従って、下水処理施設で発生した余剰汚泥１（固形物濃度５ｇ／Ｌ）の好気性消化処理を行った。
すなわち、１０Ｌの好気性消化槽２に、下水処理施設の余剰汚泥１（固形物濃度５ｇ／Ｌ）を、１日当たり１Ｌ供給した。好気性消化槽２の水温は２５℃、曝気空気量は０．７〜０．８Ｌ／分とし、汚泥濃度は４〜５ｇ／Ｌになるように適宜汚泥を引き抜いた（引抜汚泥３）。好気性消化槽２で消化された生物処理汚泥４の一部は湿式媒体攪拌式ミル５へ送り、湿式媒体攪拌式ミル処理して可溶化し、好気性消化槽２へ返送した。また、残りの生物活性汚泥４は、沈殿槽（固液分離槽６）で固液分離し、分離水７は系外に排出し、分離汚泥８は好気性消化槽２に返送した。湿式媒体撹拌式ミル処理する生物処理汚泥４の量は、（余剰）汚泥処理量の１倍の固形物量（５ｇ／日：実施例１）、３倍の固形物量（１５ｇ／日：実施例２）、４倍の固形物量（２０ｇ／日、実施例３）とし、すべての生物処理汚泥４を湿式媒体撹拌式ミル処理しないで返送した系（比較例１）と比較した。湿式媒体撹拌式ミル処理は、湿式媒体撹拌式ミルとしてDYNO-MILL KDL （スイスBachofen社製）を用い、破砕媒体として０．６ｍｍφのガラスビーズ（Silibeads 社製、真比重  ２．５）を用い、ビーズ充填率８５％、ディスク先端周速８．５ｍ／秒、滞留時間２分、処理温度１０±２℃で処理を行った。
その結果を図４に示す。
【００２１】
図４は湿式媒体撹拌式ミル処理の好気性消化処理による汚泥減量化に対する影響を示す図であり、縦軸は供給余剰汚泥総重量に対する系外への汚泥排出量の割合を示している。
図４から、生物処理汚泥を湿式媒体撹拌式ミル処理せずに返送した場合（比較例１）には、汚泥の２８％しか減量化していないのに対して、生物処理汚泥の一部を湿式媒体撹拌式ミル処理することにより、それぞれ４９％（実施例１）、６５％（実施例２）、６４％（実施例３）減量化しており、生物処理汚泥の一部を湿式媒体撹拌式ミル処理して可溶化した後に好気性消化槽へ返送することにより、系外へ排出する汚泥量を大幅に減量することができることがわかる。
【００２２】
【発明の効果】
本発明によれば、有機性廃水の活性汚泥処理水質を悪化させずに、排出される余剰汚泥を経済的に好気性消化法により大幅に減量化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の余剰汚泥の好気性消化方法の工程の概略の一例を示す図である。
【図２】本発明の余剰汚泥の好気性消化方法の工程の概略の他の例を示す図である。
【図３】本発明の余剰汚泥の好気性消化方法の工程の概略の他の例を示す図である。
【図４】湿式媒体撹拌式ミル処理の好気性消化処理による汚泥減量化に対する影響を示す図である。
【符号の説明】
１    余剰汚泥
２    好気性消化槽
３    引抜汚泥
４    生物処理汚泥
５    湿式媒体撹拌式ミル
６    固液分離槽
７    分離水
８    分離汚泥
９    可溶化汚泥
１０    汚泥濃縮装置
【図１】
0003853971.tif 000002
【図２】
0003853971.tif 000003
【図３】
0003853971.tif 000004
【図４】
0003853971.tif 000005