JP2005161110A - 有機性汚泥の処理方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】含水率の非常に高い有機性汚泥(約99%)を嫌気性グラニュール汚泥や無機質粒子の担体が投入された曝気槽に導入し、汚泥を分解すると共に新たに生成する生物汚泥を担体に担持させて、沈降性のよい汚泥として分離する。分離される汚泥の濃度が約2〜5%と高く、通常の引き抜き汚泥量の約1/2〜1/5に削減されるので、その後の汚泥の改質処理等を容易にすることができる。
【選択図】 図1
Description
る有機性汚泥を減量化する有機性汚泥の処理方法及び装置に関する。
従来からこれらの有機性汚泥は、脱水機で脱水処理された後、埋立て処分されるか、焼却処理されている。しかし、埋め立てを行うには用地の確保が必要であり、焼却を行う場合には多大のエネルギーが必要である。また、焼却灰の処理やダイオキシン等の有害物質の排出といった問題がある。
しかし、通常の活性汚泥法などの生物処理で生成する有機性の余剰汚泥は沈殿槽による通常の固液分離では汚泥濃度が約1%程度と低く、沈殿槽の引き抜き汚泥を直接、改質処理等を施して減量化する場合、大量の薬品や電気・熱エネルギー等が必要になり、非効率的である。
使用する反応器なども大きなものになる。
この方法では沈殿槽の引き抜き汚泥の濃度が通常の活性汚泥の引き抜き汚泥の濃度より高くなるので、汚泥の改質を小型の装置で行えるという利点を有しているが、砂などの無機質粒子がアルカリ処理、酸処理あるいはオゾン処理等によって溶解したり、あるいは変質して汚泥の凝集力が低下するという問題や使用する薬剤が高価であるという問題を有している。
しかし、この方法は添加物質によって曝気槽内の汚泥濃度を高くして、効率的に廃水を処理することを目的にしたもので、汚泥を易生物分解性に改質することなく単に曝気槽に戻すだけで汚泥の減量化を図るものではない。
有機性汚泥の処理方法であって、水処理工程等で発生する有機性汚泥を好気性微生物と結合する担体が投入された好気性生物処理槽に供給して、有機物を分解すると共に担体に汚泥を担持させ、担持された汚泥を担体と共に分離して、嫌気性条件下、酸生成菌による改質処理を施した後、前記好気性生物処理槽に戻して処理するようにした。
図1は本発明による有機性汚泥の処理装置の好適な一実施形態を模式的に示す構成図である。
曝気槽1内で投入された生物汚泥や新たに生成した生物汚泥は曝気槽1内に存在する担体Pの表面に結合して担体Pを核として凝集やグラニュール化(造粒)が起こる。
担体Pに結合した汚泥は沈降性がよいため、沈殿槽2の底部より引き抜かれる汚泥の濃度(約2〜5%)は高く、通常の活性汚泥などの有機性汚泥に比べて約2〜5倍になる。このため沈殿槽2の底部より引き抜かれる汚泥は通常の引き抜き汚泥の量に比べて約1/2〜1/5に減量化される。
残部は汚泥送液管106を介して、嫌気性条件に保たれた酸生成菌を含む酸生成槽3に供給され、嫌気性グラニュール汚泥や無機質粒子の担体表面に結合した汚泥は有機酸等に分解されて改質される。
生成した有機酸等の溶解物及び未分解を含む処理物は担体Pと共に送液管107を介して曝気槽1へ戻され、有機酸等の可溶化物及び未分解物は曝気槽1内で処理される。また、嫌気性グラニュール汚泥や無機質粒子は生物汚泥を凝集させる担体Pとして再利用される。
また、酸生成の温度条件としては、中温酸生成菌を利用する場合は約30〜40℃、高温酸生成菌を利用する場合には約50〜60℃が適している。酸生成槽での好ましい汚泥滞留時間としては3〜10日程度である。酸生成を常温、例えば、20℃程度で行う場合には、汚泥滞留時間として7〜20日間程度が好ましい。
図2に示す実施形態は図1の実施形態に、処理すべき汚泥を予め前処理するための工程である酸生成槽4を曝気槽1の前段に設けたものである。すなわち、図1の実施形態においては、処理すべき汚泥を汚泥供給管100を介して直接、曝気槽1へ供給したが、図2の実施形態では、予め汚泥を酸生成槽4で改質処理を施した後、送液管108を介して曝気槽1に供給して処理するものである。
このように汚泥を予め嫌気性条件下、酸生成菌で改質しておくと、曝気槽1内での有機物の分解反応及び新たに生成した生物汚泥の担体への結合をより効果的に進めることができる。
近年、下水の高度処理では生物処理によってBOD(生物化学的酸素要求量)物質やN(窒素)、P(リン)の処理が行われている。例えば、図3の下部に示したような処理が知られている。この処理では、最初に沈殿池A(単なる自然沈降や凝集剤を添加する凝集沈殿など)で固形物が取り除かれ、次いで無酸素槽(あるいは嫌気槽)Bで有機物除去及び硝酸態や亜硝酸態窒素の脱窒が行われ、続いて好気槽Cではアンモニア態窒素の硝酸態や亜硝酸態窒素への酸化が行われ、好気槽Cの処理液の大部分が無酸素槽Bへ循環されて脱窒が行われる。好気槽Cの処理液の残部は、残存する硝酸態や亜硝酸態の窒素を除去するために後段の無酸素槽(あるいは嫌気槽)Dへ供給される。
曝気槽1の流出液は送液管102を介して沈殿槽2へ供給されて固液分離される。汚泥は必要に応じて一部は汚泥送液管Rを介して曝気槽1へ返送され、残部は汚泥送液管106を介して酸生成槽3へ供給され、次いで送液管107を介して酸生成槽3の後段に設けられた沈殿槽等の固液分離槽5へ供給される。
汚泥送液管110より引き抜かれた固液分離槽5の汚泥は、一部は汚泥送液管112及び113を介して曝気槽1に戻され、未分解物が再処理されると同時に担体Pとして利用された嫌気性グラニュール汚泥あるいは無機質の粒子が再利用される。残部は必要に応じて汚泥排出管111を介して系外へ排出される。
実施例1
図1に示す装置を用い、下水処理設備の最終沈殿池汚泥(汚泥濃度MLSS:約8,000mg/L)を毎時1.5Lの割合で曝気槽(有効容積100L)に供給し、また、空気をエアリフト管の下部より毎分5Lの割合で供給した。なお、曝気槽にはメタン醗酵処理設備(UASB)から得られた嫌気性グラニュール汚泥(粒度約1〜4mm)を4g/L投入した。曝気槽からの流出水を沈殿槽(有効容積4.5L)に導入して固液分離を行い、沈殿槽底部から汚泥を引き抜いた。この汚泥の濃度は約24,000mg/Lで汚泥の濃縮は良好であった。
次に、この汚泥を酸生成槽に供給して温度50℃、pH約4〜8、ORP(酸化還元電位)−150mV以下の条件で5日間、改質処理を行い、嫌気性グラニュール汚泥及び有機酸等を含有する酸生成処理物を前記の曝気槽に戻して処理した。なお、運転は20日間連続で行った。
その結果、酸生成槽で汚泥を改質処理した後も嫌気性グラニュール汚泥は当初投入したものの形状を維持していた。また装置の運転が安定した時点での系外への引き抜き汚泥量(汚泥排出量)はほとんどなく、投入汚泥量の約100%が減量化された。
実施例2
その結果、沈殿槽底部から引き抜いた汚泥の濃度は約23,000〜26,000mg/Lで汚泥の濃縮はいずれも良好であった。また、酸生成槽で汚泥を改質処理した後も、いずれの無機質粒子は変化がなく、安定していた。また、装置の運転が安定した時点での系外への汚泥排出量はほとんどなく、投入汚泥量の約100%が減量化された。
比較例1
その結果、酸生成槽での改質処理時間が短いために汚泥の減容化割合は約30〜40%であった。
比較例2
曝気槽からの流出水を沈殿槽(有効容積4.5L)に導入して固液分離を行い、沈殿槽底部から汚泥を引き抜いた。この汚泥の濃度は約24,000mg/Lで汚泥の濃縮は良好であった。次にこの汚泥をアルカリ処理槽へ供給し、水酸化ナトリウムでpH11に調整し、温度50℃の条件で5時間改質処理を行った。改質処理して得られた処理物を塩酸で中和したのち、曝気槽へ戻して処理した。
その結果、アルカリ処理槽で汚泥を改質処理する際に担体として使用した嫌気性グラニュール汚泥も大半が溶解し、当初投入したグラニュール汚泥の形状を維持できなかった。このため処理物を曝気槽に戻しても汚泥の凝集は起こらず、次の固液分離工程である沈殿槽で濃縮した汚泥は得られなかった。
実施例3
次に、この汚泥を酸生成槽に供給して温度50℃、pH約4〜8、ORP−150mV以下、滞留時間3.5日間の条件で改質処理を行った。改質処理後の嫌気性グラニュール汚泥は当初投入したものの形状を維持していた。嫌気性グラニュール汚泥及び有機酸等を含有する処理物を前記の曝気槽へ戻して処理した。なお運転は20日間連続で行った。
その結果、装置の運転が安定した時点での系外への汚泥排出量はほとんどなく、投入汚泥量の約100%が減量化された。
2 沈殿槽
3 酸生成槽
4 酸生成槽
5 固液分離槽
Claims (7)
- 有機性汚泥を好気性微生物と結合する担体が投入された好気性生物処理槽に供給して、有機物を分解すると共に担体に汚泥を担持させ、担持された汚泥を担体と共に分離して、嫌気性条件下、酸生成菌による改質処理を施した後、前記好気性生物処理槽に戻して処理することを特徴とする有機性汚泥の処理方法。
- 有機性汚泥を予め嫌気性条件下、酸生成菌による改質処理を施した後、好気性微生物と結合する担体が投入された好気性生物処理槽に供給することを特徴とする請求項1記載の有機性汚泥の処理方法。
- 嫌気性条件下、酸生成菌による汚泥の改質処理で得られる処理物を固液分離して液側を生物的脱窒脱リン工程における有機質原料として利用し、固形物は前記好気性生物処理槽に戻して処理することを特徴とする請求項1、請求項2記載の有機性汚泥の処理方法。
- 好気性微生物と結合する担体が嫌気性グラニュール汚泥あるいは石炭フライアッシュ、アルミナ、シリカ、ゼオライト、酸化鉄、二酸化チタン、炭素あるいは多孔性のセラミックス等の無機質粒子であることを特徴とする請求項1、請求項2、請求項3記載の有機性汚泥の処理方法。
- 有機性汚泥が供給される好気性微生物と結合する担体が投入された曝気槽、担体に担持され汚泥を担体と共に分離する固液分離槽、固液分離槽で分離された汚泥を嫌気性条件下、酸生成菌で改質処理する酸生成槽、それらを繋ぐ送液管及び酸生成槽の改質処理で得られる処理物を前記曝気槽に返送する送液管を備えることを特徴とする有機性汚泥の処理装置。
- 有機性汚泥を予め嫌気性条件下、酸生成菌による改質処理を施す酸生成槽を設けることを特徴とする請求項5記載の有機性汚泥の処理装置。
- 嫌気性条件下、酸生成菌による汚泥の改質処理で得られる処理物を固液分離する固液分離装置、固液分離装置で分離された液側を生物的脱窒・脱リン工程に供給する送液管、分離された固形物を前記曝気槽に供給する汚泥送液管を備えることを特徴とする請求項5、請求項6記載の有機性汚泥の処理装置。
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