JP2007038166A - 有機性廃液処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】有機性廃液を生物処理するに当り、処理水の窒素濃度を減少させると共に余剰汚泥を減容化する。
【解決手段】有機性廃液を生物処理槽１で生物処理し、沈殿槽２で固液分離して処理水を得る。返送汚泥の一部を余剰汚泥として抜き出し、脱窒槽３、硝化槽４で処理し、硝化槽４内の汚泥を固液分離膜５で分離する。膜５を透過した液分は生物処理槽１に戻し、濃縮汚泥はオゾン反応塔６で可溶化し可溶化汚泥を脱窒槽３に戻す。硝化槽４の硝化処理液の一部を脱窒槽３に循環させて脱窒する。
【選択図】図１

Description

本発明は、し尿、産業排水、下水などを処理する有機性廃液処理装置に係り、特に、余剰汚泥を減少させるようにした有機性廃液処理装置に関する。

活性汚泥法などのように、有機性廃液を微生物の作用で処理する生物処理では、有機物の分解に伴って増殖する菌体が余剰汚泥として大量に排出される。このような余剰汚泥は、脱水、焼却などの処理を施した後投棄処分されており、そのための汚泥処理コストや処分場の確保が問題となっている。

余剰汚泥が全く発生しない活性汚泥法として、余剰汚泥に対してオゾン処理を行い、再び曝気槽に戻す方法が実用化されている（特開平６−２０６０８８号公報）。しかしこの方法では、曝気槽において、余剰汚泥の約３倍量ものオゾン処理汚泥を分解させることとなるため、曝気槽にかかる負荷が大きく増加し、曝気動力を増加させる必要がある上に、ＣＯＤの上昇など処理水質に影響を及ぼすという問題がある。

また、余剰汚泥を減容化する方法として、好気性消化法や嫌気性消化法が知られている。この方法は、好気性或いは嫌気性微生物の働きを利用して汚泥を消化させる方法であるが、最終的な消化率は５０％程度が限界であり、汚泥の減容化も３〜５割程度であるため、やはり投棄処分すべき汚泥が残される。

本出願人は、上記従来の問題点を解決し、有機性廃液を好気的に生物処理するに当り、系外に排出される余剰汚泥を減容化すると共に、この余剰汚泥の減容化のためのオゾン使用量を低減することができる有機性廃液処理装置を特開２０００−２４６２８０号で提案している。

同号公報記載の有機性廃液処理装置は、有機性廃液を好気的に生物処理する好気性生物処理手段と、該好気性生物処理手段から排出される有機性汚泥を嫌気的に生物消化する嫌気消化手段と、該嫌気消化手段から排出される嫌気消化液を好気的に生物消化する好気消化手段と、該好気消化手段から排出される好気消化液を液分と濃縮汚泥分とに分離する濃縮手段と、該濃縮手段から排出される液分を前記好気性生物処理手段に返送する液分返送手段と、該濃縮手段から排出される濃縮汚泥分をオゾンと接触させて汚泥を可溶化する汚泥可溶化手段と、該汚泥可溶化手段から排出される可溶化汚泥を前記嫌気消化手段へ返送する汚泥返送手段とを有することを特徴とする。

かかる特開２０００−２４６２８０号公報の有機性廃液処理装置では、処理系統を有機性廃液処理系と余剰汚泥減容系とに分け、余剰汚泥減容系においてオゾン処理し、オゾン処理された汚泥は汚泥減容系で循環処理し、液分のみを有機性廃液処理系に戻すようにしたので、有機性廃液処理系への汚泥減容化処理の導入に伴う悪影響、即ち、負荷の増大、処理水質への影響、汚泥沈降性の変化などが軽減され、良好な水質の処理水を得ることができる。

また、余剰汚泥減容系において、有機性廃液処理系からの余剰汚泥の嫌気性消化と好気性消化を行い、生物的に汚泥を減容化すると共に、排出される消化汚泥を更にオゾン処理して汚泥固形分を可溶化し、可溶化汚泥を消化工程に循環して再度消化処理するので、汚泥を著しく効果的に減容化することができ、余剰汚泥を全く排出することなく処理を行うこともできる。
特開平６−２０６０８８号 特開２０００−２４６２８０号

上記特開２０００−２４６２８０号の有機性廃液処理装置では、汚泥減容系において余剰汚泥を嫌気消化処理した後、好気消化処理しているが、余剰汚泥処理液の脱窒処理ができておらず、生物処理手段への返送液中の窒素濃度が高い。

本発明は、余剰汚泥減容系において硝化脱窒反応をも効率よく進行させ、余剰汚泥減容系から生物処理手段に返送される液中の窒素濃度を低下させ、これにより処理水中の窒素濃度も低下させるようにした有機性廃液処理装置を提供することを目的とする。

請求項１の有機性廃液処理装置は、有機性廃液を生物処理する生物処理手段と、該生物処理手段から排出される余剰汚泥を生物消化する消化手段と、該消化手段の消化液を液分と汚泥分とに分離する分離手段と、消化液の少なくとも一部及び／又は分離された汚泥分の少なくとも一部を可溶化する汚泥可溶化手段と、該汚泥可溶化手段で可溶化された汚泥を前記消化手段へ返送する汚泥返送手段とを有する有機性廃液処理装置において、該消化手段は、硝化槽及び脱窒槽を備えた硝化脱窒装置であることを特徴とするものである。

請求項２の有機性廃液処理装置は、有機性廃液を生物処理する生物処理手段と、該生物処理手段から排出される余剰汚泥を生物消化する消化手段と、該消化手段の消化液を液分と汚泥分とに分離する分離手段と、消化液の少なくとも一部及び／又は分離された汚泥分の少なくとも一部を可溶化する汚泥可溶化手段と、該汚泥可溶化手段で可溶化された汚泥を前記消化手段へ返送する汚泥返送手段とを有する有機性廃液処理装置において、該消化手段は、間欠曝気槽を有した硝化脱窒装置であることを特徴とするものである。

請求項３の有機性廃液処理装置は、有機性廃液を生物処理する生物処理手段と、該生物処理手段からの余剰汚泥の少なくとも一部を可溶化する可溶化手段と、該可溶化手段からの可溶化汚泥を生物消化する消化手段と、該消化手段の消化液を液分と汚泥分とに分離する分離手段と、消化液の少なくとも一部及び／又は分離された汚泥分の少なくとも一部を可溶化手段に循環させる循環手段とを有する有機性廃液処理装置において、該消化手段は、硝化槽及び脱窒槽を備えた硝化脱窒装置であることを特徴とするものである。

請求項４の有機性廃液処理装置は、有機性廃液を生物処理する生物処理手段と、該生物処理手段からの余剰汚泥の少なくとも一部を可溶化する可溶化手段と、該可溶化手段からの可溶化汚泥を生物消化する消化手段と、該消化手段の消化液を液分と汚泥分とに分離する分離手段と、消化液の少なくとも一部及び／又は分離された汚泥分の少なくとも一部を可溶化手段に循環させる循環手段と、を有する有機性廃液処理装置において、該消化手段は、間欠曝気槽を有した硝化脱窒装置であることを特徴とするものである。

請求項５の有機性廃液処理装置は、請求項１において、前記生物処理手段からの余剰汚泥が前記脱窒槽に供給され、該脱窒槽からの脱窒処理液が前記硝化槽に導入され、該硝化槽内の汚泥含有液の一部が該脱窒槽に導入されるよう構成されていることを特徴とするものである。

請求項６の有機性廃液処理装置は、請求項１又は３において、前記可溶化手段で可溶化された汚泥が前記脱窒槽に導入され、該脱窒槽からの脱窒処理液が前記硝化槽に導入され、該硝化槽内の汚泥含有液の一部が該脱窒槽に導入されるよう構成されていることを特徴とするものである。

請求項７の有機性廃液処理装置は、請求項１ないし６のいずれか１項において、前記固液分離手段は、前記消化手段の液の内部に浸漬配置された固液分離膜であることを特徴とするものである。

請求項１，３の有機性廃液処理装置にあっては、消化手段において、余剰汚泥が硝化処理と脱窒処理とを受ける。これにより、硝化脱窒反応が進行し、処理水の窒素濃度が低下する。

請求項２，４の有機性廃液処理装置にあっては、消化手段において余剰汚泥が間欠曝気されるため、曝気工程で硝化反応が進行し、非曝気工程で脱窒反応が進行する。このようにして、汚泥減容系において脱窒処理が行われる。

請求項５では、生物処理手段からの汚泥がまず脱窒槽へ導入された後、硝化槽にて硝化処理され、この硝化処理液を脱窒処理槽に循環させる。したがって、生物処理手段からの汚泥を脱窒処理における有機炭素源として使用でき、効率よく脱窒することができる。

請求項６の有機性廃液処理装置では、可溶化処理された汚泥が脱窒槽に導入される。この可溶化汚泥は生分解性が高いので、効率よく有機炭素源として脱窒反応に利用される。

請求項７の有機性廃液処理装置によると、固液分離手段は消化手段の槽内に浸漬配置した固液分離膜よりなるため、この槽内の汚泥濃度を高くし、効率よく消化することができる。また、処理装置の小型化を図ることができる。

以下、図面を参照して実施の形態について説明する。

図１は請求項１の発明の有機性廃液処理装置の実施の形態を示す系統図である。

この有機性廃液処理装置において、原水（有機性廃液）は生物処理槽１で生物処理された後、沈殿槽２で固液分離され、分離水（上澄水）が処理水として系外へ排出される。

この有機性廃液処理系における生物処理槽１の処理形式には特に制限はなく、曝気槽等の好気方式であってもよく、好気・嫌気方式等であってもよい。生物処理槽１は、浮遊方式、固定床式、流動床式、生物膜式などのいずれでも良い。また、沈殿槽２の代りに膜分離装置や加圧浮上装置を用いても良い。

沈殿槽２の分離汚泥の一部は返送汚泥として生物処理槽１に返送されるが、残部が余剰汚泥として汚泥減容系で減容化処理される。

この汚泥減容系では、余剰汚泥はまず脱窒槽３へ導入され、次いで、散気管４ａを備えた硝化槽４で好気性微生物による消化を受ける。脱窒槽３及び硝化槽４において処理された汚泥は、固液分離膜５で固液分離され、膜を透過した液分（溶解性成分）は生物処理槽１に返送される。この固液分離膜としては、ＵＦ膜やＭＦ膜が好適である。

この硝化槽４内の液の一部は、返送用配管４ｂ及びポンプ４ｃを介して脱窒槽３へ循環され、これにより、硝化処理で生じたＮＯ_２ ⁻やＮＯ_３ ⁻成分がＮ_２に還元され、脱窒処理される。

固液分離膜５を透過しなかった汚泥の一部は、配管６ａ及びポンプ６ｂを介してオゾン反応塔６に送給され、オゾン発生器（図示略）から供給されるオゾンにより固形物成分が酸化され、生分解性が高められた可溶化汚泥とされた後、配管６ｃを介して脱窒槽３に戻され再度脱窒処理を受ける。

この実施の形態では、上記の通り、脱窒槽３では、硝化槽４からの硝化処理液が循環導入されて脱窒反応が進行する。この脱窒反応では、硝酸又は亜硝酸成分が脱窒菌の作用によって可溶性ＢＯＤ成分を酸化しつつＮ_２に還元される。このように、硝化槽４から循環される硝酸又は亜硝酸によってＢＯＤ成分の一部が酸化され、汚泥減容系において脱窒処理が行われることから、その膜分離液が生物処理槽１に返送された場合の沈殿槽２から得られる処理水の窒素濃度が低くなる。

本発明では、脱窒工程において、硝酸又は亜硝酸成分がＢＯＤ成分の酸化に使われ、その分だけ硝化工程における曝気量（酸素供給量）を減少させることができ、その結果、汚泥減容系全体での曝気量を減少させることができる。

図１では汚泥減容系を脱窒槽３と硝化槽４との２槽で構成しているが、請求項２の実施の形態に係る図２のように、脱窒槽３を省略し、硝化槽４の代替として設置した間欠曝気槽４Ａに余剰汚泥を導入するようにしてもよい。図２では硝化処理液の循環用の配管４ｂ及びポンプ４ｃは省略される。また、汚泥可溶化のための配管６ａ、ポンプ６ｂ、オゾン反応塔６、配管６ｃは、槽４Ａ内の液を取り出してオゾン処理した後、再度該槽４Ａに戻すように構成されている。図２のその他の構成は図１と同じであり、同一符号は同一部分を示している。

この図２の有機性廃液処理装置では、間欠曝気槽４Ａにおいて散気管４ａから間欠的に曝気が行われ、この曝気工程において槽４Ａ内で余剰汚泥の硝化処理が行われる。曝気工程同士の間の曝気停止工程では、槽４Ａ内で脱窒処理が行われる。

オゾン処理用のポンプ６ｂの作動及びオゾン反応塔６へのオゾン供給は、曝気工程においてのみ行われるようにするのが好ましく、これにより、曝気停止工程において槽４Ａ内を速やかに無酸素状態とすることができる。

なお、間欠曝気槽４Ａにおける曝気工程は１０〜１６時間、曝気停止工程は８〜１４時間程度が好適である。

図１，２ではオゾン反応塔６によって汚泥を可溶化しているが、酸アルカリ方式、ミルによる破砕方式あるいは熱処理方式の可溶化装置などを用いてもよい。

図３は請求項３の実施の形態に係る有機性廃液処理装置の系統図である。この有機性廃液処理装置は、図１の有機性廃液処理装置において汚泥可溶化のための配管６ａ，６ｃ、ポンプ６ｂ及びオゾン反応塔６を省略し、代わりに沈殿槽２からの余剰汚泥をまず可溶化槽７で可溶化した後、脱窒槽３へ導入するとともに、硝化槽４において固液分離膜５を透過しなかった汚泥の一部を可溶化槽７に循環させるようにしたものである。

図４は請求項４の実施の形態に係る有機性廃液処理装置の系統図である。

この有機性廃液処理装置は、図２の有機性廃液処理装置において汚泥可溶化のための配管６ａ，６ｃ、ポンプ６ｂ及びオゾン反応塔６を省略し、代わりに沈殿槽２からの余剰汚泥をまず可溶化槽７で可溶化した後、間欠曝気槽４Ａへ導入するとともに間欠曝気槽４Ａにおいて固液分離膜５を透過しなかった汚泥の一部を可溶化槽７に循環させるようにしたものである。可溶化槽７としては、オゾンを用いたものの他、酸アルカリ方式、破砕方式、熱処理方式などを用いることができる。

図３，４のその他の構成はそれぞれ図１，２と同一である。

図１〜４では、固液分離膜５で分離された液分は生物処理槽１に返送されているが、別途設けた排水処理設備で処理後、生物処理槽１に返送してもよいし、そのまま系外へ排出してもよい。また、消化手段の消化液を液分と汚泥分とに分離する分離手段としては、固液分離膜５を図１及び図３では硝化槽４に、図２及び図４では間欠曝気槽４Ａにそれぞれ浸漬配置したものであるが、硝化槽４や間欠曝気槽４Ａ外に別途膜分離装置、沈殿分離装置や遠心分離装置などの固液分離装置を備えるものであってもよい。

なお、図１及び図３のように硝化槽４に固液分離膜５を浸漬配置した装置にあっては、オゾン反応塔６或いは可溶化槽７へ導入される消化液は脱窒槽３からのものであってもよい。

これらの有機性廃液処理装置においても、余剰汚泥の減容系において、図１，２の場合と同じく、余剰汚泥が減容されると共に、硝化脱窒反応が進行することにより固液分離膜５の膜透過水中の窒素濃度が低くなり、沈殿槽２からの処理水（上澄水）中の窒素濃度も低いものとなる。

以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明する。

実施例１
下水処理場から排出される余剰汚泥を図１の汚泥減容系Ａに記載の装置で汚泥減量処理した。

汚泥源容系の運転条件は下記の通りとした。
脱窒槽：１０ｍ^３
硝化槽：１０ｍ^３
余剰汚泥濃度：１％
余剰汚泥投入量：１ｍ^３／日（１０ｋｇＤＳ／日）
余剰汚泥窒素含有率：８％（対ＳＳ）
槽内汚泥濃度：２０，０００ｍｇ／Ｌ
オゾン処理量：１ｍ^３／日
オゾン消費率：０．０５ｋｇ−Ｏ_３／ｋｇ−ＳＳ

比較例１
実施例１において硝化脱窒槽の区別をせず、全槽曝気処理を行った。これにより、硝化槽・脱窒槽の循環は行わなかった。他の条件は実施例１と同様である。

実施例１及び比較例１で得られた汚泥減容系処理水質は下記表１の通りである。

上記のように実施例では、十分な脱窒処理が行われ、汚泥減容系処理水が生物処理槽１へ返送された場合に、生物処理槽１に及ぼす影響を小さくすることが可能であることが確認された。

請求項１の有機性廃液処理装置の実施の形態を示す系統図である。 請求項２の有機性廃液処理装置の実施の形態を示す系統図である。 請求項３の有機性廃液処理装置の実施の形態を示す系統図である。 請求項４の有機性廃液処理装置の実施の形態を示す系統図である。

符号の説明

１ 曝気槽
２ 沈殿槽
３ 脱窒槽
４ 硝化槽
５ 固液分離膜
６ オゾン反応塔
７ 可溶化槽

Claims (7)

1. 有機性廃液を生物処理する生物処理手段と、
   該生物処理手段から排出される余剰汚泥を生物消化する消化手段と、
   該消化手段の消化液を液分と汚泥分とに分離する分離手段と、
   消化液の少なくとも一部及び／又は分離された汚泥分の少なくとも一部を可溶化する汚泥可溶化手段と、
   該汚泥可溶化手段で可溶化された汚泥を前記消化手段へ返送する汚泥返送手段と
   を有する有機性廃液処理装置において、
   該消化手段は、硝化槽及び脱窒槽を備えた硝化脱窒装置であることを特徴とする有機性廃液処理装置。
2. 有機性廃液を生物処理する生物処理手段と、
   該生物処理手段から排出される余剰汚泥を生物消化する消化手段と、
   該消化手段の消化液を液分と汚泥分とに分離する分離手段と、
   消化液の少なくとも一部及び／又は分離された汚泥分の少なくとも一部を可溶化する汚泥可溶化手段と、
   該汚泥可溶化手段で可溶化された汚泥を前記消化手段へ返送する汚泥返送手段と
   を有する有機性廃液処理装置において、
   該消化手段は、間欠曝気槽を有した硝化脱窒装置であることを特徴とする有機性廃液処理装置。
3. 有機性廃液を生物処理する生物処理手段と、
   該生物処理手段からの余剰汚泥の少なくとも一部を可溶化する可溶化手段と、
   該可溶化手段からの可溶化汚泥を生物消化する消化手段と、
   該消化手段の消化液を液分と汚泥分とに分離する分離手段と、
   消化液の少なくとも一部及び／又は分離された汚泥分の少なくとも一部を可溶化手段に循環させる循環手段と
   を有する有機性廃液処理装置において、
   該消化手段は、硝化槽及び脱窒槽を備えた硝化脱窒装置であることを特徴とする有機性廃液処理装置。
4. 有機性廃液を生物処理する生物処理手段と、
   該生物処理手段からの余剰汚泥の少なくとも一部を可溶化する可溶化手段と、
   該可溶化手段からの可溶化汚泥を生物消化する消化手段と、
   該消化手段の消化液を液分と汚泥分とに分離する分離手段と、
   消化液の少なくとも一部及び／又は分離された汚泥分の少なくとも一部を可溶化手段に循環させる循環手段と、
   を有する有機性廃液処理装置において、
   該消化手段は、間欠曝気槽を有した硝化脱窒装置であることを特徴とする有機性廃液処理装置。
5. 請求項１において、前記生物処理手段からの余剰汚泥が前記脱窒槽に供給され、該脱窒槽からの脱窒処理液が前記硝化槽に導入され、該硝化槽内の汚泥含有液の一部が該脱窒槽に導入されるよう構成されていることを特徴とする有機性廃液処理装置。
6. 請求項１又は３において、前記可溶化手段で可溶化された汚泥が前記脱窒槽に導入され、該脱窒槽からの脱窒処理液が前記硝化槽に導入され、該硝化槽内の汚泥含有液の一部が該脱窒槽に導入されるよう構成されていることを特徴とする有機性廃液処理装置。
7. 請求項１ないし６のいずれか１項において、前記固液分離手段は、前記消化手段の液の内部に浸漬配置された固液分離膜であることを特徴とする有機性廃液処理装置。

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