(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
排水の活性汚泥処理より発生する有機性の余剰汚泥を処理する方法において、湿式ミル処理により余剰汚泥を破砕し、次いで処理後のｐＨが１１を超えるようにアルカリを添加してアルカリ処理し、活性汚泥処理に戻すことを特徴とする余剰汚泥の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排水の活性汚泥処理より発生する有機性の余剰汚泥を減量化処理する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、排水の活性汚泥処理より大量の有機性の余剰汚泥が発生しており、その処理（後始末）が問題となっている。そのため、このような大量に発生する有機性の余剰汚泥の減量化が緊急の課題となっており、有機性の余剰汚泥を減量化する方法として、種々の方法が提案されている。
【０００３】
まず、余剰汚泥を分解槽に送って、超音波による破壊、ホモジナイザーによる摩砕、高圧と瞬間的な減圧膨張による破壊及びオゾンによる酸化分解の少なくとも１種の手段で該余剰汚泥を構成する微生物体細胞を破壊して有機溶液に変換する工程と、得られた有機溶液に対し好気性消化を行う工程とを組合せた方法が提案されている（特公昭５７−１９７１９号公報）。
しかしながら、この方法では、微生物分解しにくい物質がまだ多く残存しているため、ＣＯＤ等処理水質が改善されないという問題点があった。
【０００４】
次に、有機物を含有する汚泥を湿式媒体攪拌式ミル処理によって破砕するに際し、破砕のための媒体として真比重が５．０以上のビーズを用いる方法が提案されている（特開平１１−１５６３９４号公報）。
この方法では、比重の大きい破砕ビーズを用いて、破砕効率を上げており、汚泥の微細化の効率はやや向上するものの、ＣＯＤ等処理水質が改善されないという問題点は依然として残っている。
【０００５】
また、濃縮汚泥に鉱酸を添加し、ｐＨ２．５以下に維持し、温度５０℃以上で数時間以上の条件にて汚泥中の有機物を可溶化し、好気性生物処理工程に戻す方法が提案されている（特開平２−２７７５９７号公報）。
しかしながら、この方法の場合、加熱により水温を５０℃以上に維持しなければならず、エネルギーコストがかさんでしまうという欠点がある。
【０００６】
さらに、有機汚泥に、そのｐＨが９〜１１になるまでアルカリを添加した後、湿式ミル処理を施し、該処理後の汚泥にｐＨ９〜１１で嫌気性消化処理を施し、該嫌気性消化処理後の汚泥から分離されたアルカリ性の水を好アルカリ性微細藻類により好気性処理することを特徴とする汚泥の処理方法が提案されている（特公平４−７００８０号公報）。
しかしながら、嫌気性消化は、汚泥の分解速度が非常に遅く、３０日程度の滞留時間が必要であるため、設備が大型になってしまうという問題点がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来技術の問題点を悉く解消し、極めて効率良く有機性の余剰汚泥を溶解し、余剰汚泥を減量化させることのできる方法を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
すなわち、請求項１に係る本発明は、排水の活性汚泥処理より発生する有機性の余剰汚泥を処理する方法において、湿式ミル処理により余剰汚泥を破砕し、次いで処理後のｐＨが１１を超えるようにアルカリを添加してアルカリ処理し、活性汚泥処理に戻すことを特徴とする余剰汚泥の処理方法を提供するものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明を詳細に説明する。
請求項１に係る本発明は、排水の活性汚泥処理より発生する有機性の余剰汚泥を処理する方法において、湿式ミル処理により余剰汚泥を破砕し、次いで処理後のｐＨが１１を超えるようにアルカリを添加してアルカリ処理し、活性汚泥処理に戻すことを特徴とするものである。
【００１０】
請求項１に係る本発明の処理対象は、排水の活性汚泥処理より発生する有機性の余剰汚泥である。
図１は、請求項１に係る本発明の方法の１例を示すフローシートである。また、図２は、従来の活性汚泥処理設備の１例を示すフローシートである。
図２中、処理すべき原排水は、曝気槽１において活性汚泥と共に混合・曝気されながら、好気的に生物処理された後、沈澱槽２に送られ、清澄な上澄水が処理水として排出されている。一方、沈澱槽２の底に沈澱している汚泥は、返送汚泥として曝気槽１に戻されるが、このときに大量の余剰汚泥が発生する。一般には、ここで発生した余剰汚泥を引き抜き、脱水した後、産業廃棄物として処理する。請求項１に係る本発明の処理対象は、このような排水の活性汚泥処理より発生する有機性の余剰汚泥である。活性汚泥処理は、常法により行われる。
【００１１】
請求項１に係る本発明においては、図１に示したように、まずこのような余剰汚泥を湿式ミル処理により破砕する。余剰汚泥は、通常は、一旦、クッションタンク３に納められ、その後、湿式ミル処理により破砕される。図１中、符号４が湿式ミルである。湿式ミル処理は、水中に懸濁している固形物を剪断摩擦力の作用によって微細化する処理法であって、例えば媒体攪拌式ミル、回転円筒式ミル、コロイドミル等を用いて行われる。請求項１に係る本発明においては、これらの中でも、特にガラスビーズやジルコニアビーズなどのビーズを使用して行う媒体攪拌式ミル（ビーズミル）を用いることが処理効率からみて最も好ましい。ビーズ径、ビーズ充填率、ディスク周速、被処理余剰汚泥の滞留時間などについては、特に制限はないが、好ましくはビーズ径０．３〜１ｍｍ、ビーズ充填率８０〜９０％、ディスク周速１０〜１６ｍ／sec、被処理余剰汚泥の滞留時間は１〜２０分間である。なお、被処理余剰汚泥は、通常加温する必要はないが、媒体攪拌式ミル（ビーズミル）では、破砕容器内で破砕用ビーズの衝突により摩擦熱を生ずるため、この熱源を利用して、加温させた状態で処理しても差し支えない。
【００１２】
請求項１に係る本発明においては、上記したように湿式ミル処理により余剰汚泥を破砕した後、破砕した余剰汚泥に対して、処理後のｐＨが１１を超えるようにアルカリを添加してアルカリ処理することが必要である。ここで湿式ミル処理とアルカリ処理のいずれかを行わない場合には、請求項１に係る本発明の目的を達成することはできない。また、請求項１に係る本発明においては、上記したように湿式ミル処理を施した後に、アルカリ処理を施すことが必要である。たとえ両処理を併用したとしても、アルカリ処理を先に行った場合には、溶液の粘度が増大し、送液が困難となり、また、ビーズによる剪断摩擦力が低下し、破砕効率が低下するため好ましくない。なお、図１中、符号５は、アルカリ処理を行うアルカリ処理槽である。
【００１３】
アルカリ処理としては、破砕した余剰汚泥に対して、処理後のｐＨが１１を超えるように、好ましくはｐＨが１２以上となるように行えばよい。ここでｐＨが１１以下であると、余剰汚泥中の有機物の溶解性及びその溶解物の易分解性が低下するため、好ましくない。アルカリ処理は、水酸化ナトリウム水溶液等を用いて常法により行えば良く、特に制限はない。アルカリ処理は、５分以上、好ましくは１時間以上行う。なお、被処理余剰汚泥は、通常加温する必要はない。
【００１４】
上記のようにアルカリ処理を施し、次いで中和した後、活性汚泥処理に戻す。図１においては、アルカリ処理槽５でアルカリ処理を行い、次いで中和槽６で硫酸などを用いて中和した後、曝気槽１に戻して、常法により活性汚泥処理している。
【００１５】
以上の如き請求項１に係る本発明によれば、極めて効率良く有機性の余剰汚泥を溶解し、余剰汚泥を減量化させることができる。なお、図１，２中、符号７は脱水機である。また、従来の活性汚泥処理設備を示す図２中、符号８は原水調整槽であり、図１では省略してある。
【００１６】
【実施例】
以下、本発明を実施例に基づいて、より具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００１７】
実施例１（湿式ミル処理→アルカリ処理）
活性汚泥施設より得た余剰汚泥（汚泥濃度：11000ｍｇ/Ｌ）を、請求項１に係る本発明方法により処理した。
即ち、食品工場排水処理設備の返送汚泥の一部をサンプリングし、その内、約３Ｌ程度を湿式ミルにより処理した。湿式ミル処理は、Dyno-Mill KDL-A型の湿式媒体攪拌式ミル（破砕部の容積：０．６Ｌ）を用い、ガラスビーズ径０．５ｍｍ、ガラスビーズ充填率８０％、ディスク周速１１ｍ/ｓ、滞留時間３分間、処理時の水温２５℃という条件で行った。
次いで、アルカリ処理槽に導入し、アルカリ処理を行った。アルカリ処理は、ｐＨが１２となるように水酸化ナトリウム溶液を添加し、１時間攪拌して行った。
アルカリ処理を行った後、中和槽において硫酸を用いて中和し、次いで曝気槽に戻した。
上記中和処理後の余剰汚泥について、単位汚泥当りの溶解性ＣＯＤ濃度と溶解性ＢＯＤ濃度とを、それぞれ以下のようにして測定した。結果をそれぞれ図３、図４に示す。
【００１８】
・単位汚泥当りの溶解性ＣＯＤ濃度（ｍｇ−ＣＯＤ／ｇ−ＭＬＳＳ）：処理後の余剰汚泥を遠心分離（10000rpm,10分間）し固形物を取り除いた上澄液を中和した後のＣＯＤcr（ＣＯＤクロム）の値を、処理前の汚泥濃度で割った値。
・単位汚泥当りの溶解性ＢＯＤ濃度（ｍｇ−ＢＯＤ／ｇ−ＭＬＳＳ）：処理後の余剰汚泥を遠心分離（10000rpm,10分間）し固形物を取り除いた上澄液を中和した後のＢＯＤ5の値を、処理前の汚泥濃度で割った値。
【００１９】
比較例１（湿式ミル処理のみ）
実施例１において、アルカリ処理を行わず、湿式ミル処理のみを行ったこと以外は、実施例１と同様にして行い、単位汚泥当りの溶解性ＣＯＤ濃度と溶解性ＢＯＤ濃度とを測定した。結果をそれぞれ図３、図４に示す。
【００２０】
比較例２（アルカリ処理→湿式ミル処理）
実施例１において、処理の順序を変え、アルカリ処理を行った後に湿式ミル処理を行ったこと以外は、実施例１と同様にして行い、単位汚泥当りの溶解性ＣＯＤ濃度と溶解性ＢＯＤ濃度とを測定した。結果をそれぞれ図３、図４に示す。
【００２１】
図３、図４の結果によれば、以下のことが分かる。
余剰汚泥を効率良く破砕すると、溶液中に存在する単位汚泥当りの溶解性ＣＯＤ濃度（図３参照）が増加する。
湿式ミル処理後にアルカリ処理している実施例１によれば、湿式ミル処理のみを行っている比較例１に比べて、単位汚泥当りの溶解性ＣＯＤ濃度が著しく高く、余剰汚泥は効率良く破砕されていることが分かる。
一方、比較例２は、実施例１と同様にアルカリ処理と湿式ミル処理とを併用しているにもかかわらず、単位汚泥当りの溶解性ＣＯＤ濃度は不十分である。これは、比較例２では、アルカリ処理を先に行っているため、余剰汚泥の粘度が増大し、ビーズによる衝突・摩擦力が低下し、破砕効率も低下してしまうためと考えられる。なお、この比較例２は、後に述べる単位汚泥当りの溶解性ＢＯＤ濃度（図４参照）の値が低く、湿式ミル処理のみの場合（比較例１）とあまり変わらない。
【００２２】
次に、単位汚泥当りの溶解性ＢＯＤ濃度（図４参照）は、微生物易分解性の指標である。
単位汚泥当りの溶解性ＢＯＤ濃度が最も高い実施例１によれば、湿式ミル処理後にアルカリ処理することによって分解された物質（汚泥）を活性汚泥中で微生物処理することにより、通常発生する余剰汚泥（菌体増殖分）を著しく低減することができることが分かる。
【００２３】
これに対して、湿式ミル処理のみの比較例１は、単位汚泥当りの溶解性ＢＯＤ濃度の値が低い。また、アルカリ処理と湿式ミル処理とを併用しているものの、アルカリ処理を先に行っている比較例２は、単位汚泥当りの溶解性ＢＯＤ濃度の値が低く、湿式ミル処理のみの比較例１とあまり変わらず、分解しにくい有機物が多く残っていることが窺える。
従って、これをこのまま好気性処理すると、難分解有機物が処理水として出て行ってしまい、結果として処理水ＣＯＤを悪化させてしまうことになる。分解させた際に、ＢＯＤ濃度が高くないと、次工程に与える影響は大きい。
【００２４】
試験例１
アルカリ処理後のｐＨを種々変えたこと以外は、実施例１と同様にして行い、単位汚泥当りの溶解性ＣＯＤ濃度と溶解性ＢＯＤ濃度とを測定した。結果をそれぞれ図５、図６に示す。
【００２５】
図５と図６の結果によれば、ｐＨが１１を超えるようにアルカリ処理を行うことによって、余剰汚泥の溶解度を向上させることができることが明らかである。図６の単位汚泥当りの溶解性ＢＯＤ濃度の結果によれば、ｐＨが１１を超えるようにアルカリ処理を行うことによって、単位汚泥当りの溶解性ＢＯＤを上昇させ、汚泥を消化しやすくなることが分かる。
【００２６】
【発明の効果】
本発明によれば、極めて効率良く有機性の余剰汚泥を溶解し、余剰汚泥を減量化させることができる。
これは、本発明によれば、有機性汚泥を湿式ミルで処理して菌体を物理的破砕することで、菌体内のタンパク質等が隔壁を破られて溶出し、さらに溶出した物質などが、アルカリ処理或いは酵素処理によって化学的に分解されるため、好気性微生物（活性汚泥）がこれら分解した汚泥を消化しやすくなるためと考えられる。
即ち、本発明によれば、余剰汚泥は効率良く破砕され、また、好気性微生物（活性汚泥）が消化しやすい程度に分解され、水中に溶解しているものと考えられる。
従って、このようにして分解された物質（汚泥）を活性汚泥中で微生物処理することにより、通常発生する余剰汚泥（菌体増殖分）を著しく低減することができることになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  請求項１に係る本発明の方法の１例を示すフローシートである。
【図２】  従来の活性汚泥処理設備の１例を示すフローシートである。
【図３】  実施例及び比較例における単位汚泥当りの溶解性ＣＯＤ濃度を示すグラフである。
【図４】  実施例及び比較例における単位汚泥当りの溶解性ＢＯＤ濃度を示すグラフである。
【図５】  試験例１における各種ｐＨ値での単位汚泥当りの溶解性ＣＯＤ濃度を示すグラフである。
【図６】  試験例１における各種ｐＨ値での単位汚泥当りの溶解性ＢＯＤ濃度を示すグラフである。
【符号の説明】
１  曝気槽
２  沈澱槽
３  クッションタンク
４  湿式ミル
５  アルカリ処理槽
６  中和槽
７  脱水機
８  原水調整槽
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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