余剰汚泥の減量方法及び減量化システム
【課題】既設の活性汚泥処理施設に容易に組み込むことも可能で小型の設備で余剰汚泥の減量化に効果的な汚泥の減量方法及び減量化システムの提供を目的とする。
【解決手段】有機性排水の活性汚泥処理方法により発生する汚泥に硫酸塩を投入して硫酸塩還元菌による可溶化処理をすることを特徴とする。
【解決手段】有機性排水の活性汚泥処理方法により発生する汚泥に硫酸塩を投入して硫酸塩還元菌による可溶化処理をすることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は活性汚泥処理システムにおける余剰汚泥の減量方法及び減量化システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
有機性廃棄物の排水処理方法として下水処理場等において活性汚泥処理方法が広く採用されている。
活性汚泥処理方法は微生物の呼吸、増殖を利用した有機物の分解処理方法であり、処理水とともに流出した汚泥は最終沈澱池にて浄化水と汚泥に分離される。
分離した汚泥は好気槽に返送され、一部は余剰汚泥として処理される。
この余剰汚泥は微生物の細胞にて堅固な膜を形成しているために不溶化している。
この余剰汚泥の発生量が多く社会問題化している。
余剰汚泥の減量化方法としては、従来からミルによる破砕を利用したもの、アルカリ処理をするもの、超音波を利用するもの等があり、特開２００２−３６１２９３号公報には嫌気性処理としてメタン醗酵を利用したものを開示する。
しかし、同公報に開示する技術は処理時間が長く、大きな装置になる問題がある。
また、特開平５−１１５８６４号公報には生ゴミ等の有機性廃棄物を対象にして、アルカリ加水分解、中和処理、硫酸塩還元反応処理、脱窒処理する技術を開示するが一連の処理にて発生した汚泥は同公報に余剰汚泥処理装置に送り込み、不溶解物として処理すると記載してあるとおり、余剰汚泥の減量化に関するものではない。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３６１２９３号公報
【特許文献２】特開平５−１１５８６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は既設の活性汚泥処理施設に容易に組み込むことも可能で小型の設備で余剰汚泥の減量化に効果的な汚泥の減量方法及び減量化システムの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る技術的要旨は、有機性排水の活性汚泥処理方法により発生する汚泥に硫酸塩を投入して硫酸塩還元菌による可溶化処理をすることを特徴とする。
【０００６】
本発明においては、微生物を硫酸塩還元菌で分解し、可溶化した点に特徴があることから、活性汚泥処理方法にシステムとして組み込む例としては、好気性微生物による好気処理をするための好気槽と次に脱窒処理する無酸素槽と、その後に曝気処理する後曝気槽と、浄化水と汚泥を分離する最終沈澱池を有し、最終沈澱池で沈澱した好気槽への返送汚泥の一部を回収し、それに硫酸塩を投入する硫酸塩還元槽を有し、硫酸塩還元槽からの流出汚泥を無酸素槽に返送することを特徴とする。
本発明においては、硫酸塩還元反応槽で発生した硫化水素を脱窒工程における電子供与体として利用できる。
従って、請求項３記載のように脱気処理し、硫化水素を無酸素槽に投入し残りの流出汚泥等を好気槽に戻してもよい。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る余剰汚泥の減量化方法においては、活性汚泥処理にて発生した返送汚泥を硫酸塩還元反応処理にて可溶化し、無酸素槽又は好気槽に返送することで余剰汚泥の減量化を図ることができ、硫酸塩還元反応とメタン醗酵は競合することから本発明においては嫌気性条件下でのメタン醗酵を抑える効果もある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明に係る余剰汚泥の減量化方法を活性汚泥処理装置に組み込む前に、実験装置を用いて効果を検証したので、まずはそれについて説明をする。
【０００９】
図３に示す実験装置を２系列ドラフト内に設置して、連続運転を行った。
硫酸塩還元槽は容積５００ｍｌのガラス製吸引ビンをホットスターラー上に設置したものであり、金沢市下水処理場嫌気性消化汚泥を５００ｍｌ添加して運転を開始した。
比較例としてのＲｕｎ１では、同処理場の返送汚泥を６，０００ｍｇ／ｌになるように濃縮し、滞留時間１日になるようにぺリスターポンプで装置内に供給した。
両装置とも、８ヶ月の連続運転を行った。
本発明に係るＲｕｎ２では同様に調整した返送汚泥に硫酸ナトリウムを硫酸塩で５００ｍｇ／ｌになるように添加して供給した。
硫酸塩はカリウム塩等他の硫酸塩でもよい。
脱窒槽は容積８００ｍｌの円筒形カラムに発泡ＰＰ担体を投入し、脱窒条件で６ヶ月間馴養した活性汚泥を種汚泥として添加して実験を開始した。
硫酸塩還元槽の流出水と、硝化液を想定した硝酸溶液を装置下層部に連続的に供給し、上向流のろ床とした。
硝酸排水の流入速度は硫酸塩還元槽の４倍とすることにより、滞留時間を７．７時間とした。
【００１０】
図４は硫酸塩還元槽における硫酸塩、アンモニアおよび有機酸と重炭酸塩の変化を示したものである。
ややばらつきがあるが、硫酸塩還元槽で硫酸塩が還元され、汚泥の無機化が進行していることがわかる。
硫酸塩を添加したＲｕｎ２の方が添加しないＲｕｎ１よりも重炭酸塩の生成量とアンモニアの生成量が多いことから、汚泥の分解が進行していたと考えられる。
図５は脱窒槽における硝酸塩濃度と硫酸塩濃度を示している。
Ｒｕｎ１，２ともに脱窒が進行しているが、硫酸塩を添加したＲｕｎ２のほうが脱窒率が高いことがわかる。
また、Ｒｕｎ２では硫酸塩濃度が理論値（１００ｍｇ／ｌ）まで回復していることから、脱窒槽において硫黄脱窒が進行していたことがわかる。
ＶＳＳ減量率は、Ｒｕｎ１で３３％、Ｒｕｎ２で４２％であった。
本実験によって得られた、硫酸塩還元速度および脱窒素速度は、それぞれ４００ｍｇ／ｌ．ｄａｙ、６１０ｍｇ／ｌ．ｄａｙであった。
【００１１】
上記実験により、硫酸塩還元条件での汚泥の可溶化と脱窒を組み合わせた最適な処理フローを得ることが確認できた。
その例を図１及び図２に示す。
図１及び図２において、好気槽１、無酸素槽２、後曝気槽３は従来から実施されている処理槽であり、好気槽１は好気性微生物による有機物の分解工程であり、曝気処理がされている。
無酸素槽は脱窒細菌による脱窒素工程である。
これにより、富栄養化の原因となる窒素を取り除く脱窒素化がなされる。
硫酸塩還元槽１０が上記実験で確認した硫酸塩還元槽に相当する。
図１に示したシステムは、硫酸塩還元槽１０での滞留時間は１２時間程度とし、流量比で０．１の返送汚泥を硫酸塩還元条件で可溶化し、脱窒槽に返送し、返送汚泥の残りは好気槽に返送することができる。
本システムでは、余剰汚泥が従来法より２割以上削減され、硝化液循環法では６０％であった脱窒率を９０％程度に向上させることが可能である。
図２に示したシステムでは硫酸塩還元槽からの流出水及び流出汚泥を脱気装置１１を用いて回収したＨ２Ｓを無酸素槽に投入し、残りは好気槽に返送するシステム例である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る汚泥の減量方法を組み込んだ余剰汚泥減量システムの例を示す。
【図２】脱窒槽に硫化水素のみを投入する例を示す。
【図３】実験装置と運転方法を示す。
【図４】硫酸塩還元槽における硫酸塩、アンモニアおよび有機酸と重炭酸塩の変化を示す。
【図５】脱窒槽における硝酸塩および硫酸塩の変化を示す。
【符号の説明】
【００１３】
１ 好気槽（有機物分解，硝化）
２ 無酸素槽（脱窒）
３ 後曝気槽
４ 最終沈澱池
１０ 硫酸塩還元槽
１１ 脱気装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は活性汚泥処理システムにおける余剰汚泥の減量方法及び減量化システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
有機性廃棄物の排水処理方法として下水処理場等において活性汚泥処理方法が広く採用されている。
活性汚泥処理方法は微生物の呼吸、増殖を利用した有機物の分解処理方法であり、処理水とともに流出した汚泥は最終沈澱池にて浄化水と汚泥に分離される。
分離した汚泥は好気槽に返送され、一部は余剰汚泥として処理される。
この余剰汚泥は微生物の細胞にて堅固な膜を形成しているために不溶化している。
この余剰汚泥の発生量が多く社会問題化している。
余剰汚泥の減量化方法としては、従来からミルによる破砕を利用したもの、アルカリ処理をするもの、超音波を利用するもの等があり、特開２００２−３６１２９３号公報には嫌気性処理としてメタン醗酵を利用したものを開示する。
しかし、同公報に開示する技術は処理時間が長く、大きな装置になる問題がある。
また、特開平５−１１５８６４号公報には生ゴミ等の有機性廃棄物を対象にして、アルカリ加水分解、中和処理、硫酸塩還元反応処理、脱窒処理する技術を開示するが一連の処理にて発生した汚泥は同公報に余剰汚泥処理装置に送り込み、不溶解物として処理すると記載してあるとおり、余剰汚泥の減量化に関するものではない。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３６１２９３号公報
【特許文献２】特開平５−１１５８６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は既設の活性汚泥処理施設に容易に組み込むことも可能で小型の設備で余剰汚泥の減量化に効果的な汚泥の減量方法及び減量化システムの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る技術的要旨は、有機性排水の活性汚泥処理方法により発生する汚泥に硫酸塩を投入して硫酸塩還元菌による可溶化処理をすることを特徴とする。
【０００６】
本発明においては、微生物を硫酸塩還元菌で分解し、可溶化した点に特徴があることから、活性汚泥処理方法にシステムとして組み込む例としては、好気性微生物による好気処理をするための好気槽と次に脱窒処理する無酸素槽と、その後に曝気処理する後曝気槽と、浄化水と汚泥を分離する最終沈澱池を有し、最終沈澱池で沈澱した好気槽への返送汚泥の一部を回収し、それに硫酸塩を投入する硫酸塩還元槽を有し、硫酸塩還元槽からの流出汚泥を無酸素槽に返送することを特徴とする。
本発明においては、硫酸塩還元反応槽で発生した硫化水素を脱窒工程における電子供与体として利用できる。
従って、請求項３記載のように脱気処理し、硫化水素を無酸素槽に投入し残りの流出汚泥等を好気槽に戻してもよい。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る余剰汚泥の減量化方法においては、活性汚泥処理にて発生した返送汚泥を硫酸塩還元反応処理にて可溶化し、無酸素槽又は好気槽に返送することで余剰汚泥の減量化を図ることができ、硫酸塩還元反応とメタン醗酵は競合することから本発明においては嫌気性条件下でのメタン醗酵を抑える効果もある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明に係る余剰汚泥の減量化方法を活性汚泥処理装置に組み込む前に、実験装置を用いて効果を検証したので、まずはそれについて説明をする。
【０００９】
図３に示す実験装置を２系列ドラフト内に設置して、連続運転を行った。
硫酸塩還元槽は容積５００ｍｌのガラス製吸引ビンをホットスターラー上に設置したものであり、金沢市下水処理場嫌気性消化汚泥を５００ｍｌ添加して運転を開始した。
比較例としてのＲｕｎ１では、同処理場の返送汚泥を６，０００ｍｇ／ｌになるように濃縮し、滞留時間１日になるようにぺリスターポンプで装置内に供給した。
両装置とも、８ヶ月の連続運転を行った。
本発明に係るＲｕｎ２では同様に調整した返送汚泥に硫酸ナトリウムを硫酸塩で５００ｍｇ／ｌになるように添加して供給した。
硫酸塩はカリウム塩等他の硫酸塩でもよい。
脱窒槽は容積８００ｍｌの円筒形カラムに発泡ＰＰ担体を投入し、脱窒条件で６ヶ月間馴養した活性汚泥を種汚泥として添加して実験を開始した。
硫酸塩還元槽の流出水と、硝化液を想定した硝酸溶液を装置下層部に連続的に供給し、上向流のろ床とした。
硝酸排水の流入速度は硫酸塩還元槽の４倍とすることにより、滞留時間を７．７時間とした。
【００１０】
図４は硫酸塩還元槽における硫酸塩、アンモニアおよび有機酸と重炭酸塩の変化を示したものである。
ややばらつきがあるが、硫酸塩還元槽で硫酸塩が還元され、汚泥の無機化が進行していることがわかる。
硫酸塩を添加したＲｕｎ２の方が添加しないＲｕｎ１よりも重炭酸塩の生成量とアンモニアの生成量が多いことから、汚泥の分解が進行していたと考えられる。
図５は脱窒槽における硝酸塩濃度と硫酸塩濃度を示している。
Ｒｕｎ１，２ともに脱窒が進行しているが、硫酸塩を添加したＲｕｎ２のほうが脱窒率が高いことがわかる。
また、Ｒｕｎ２では硫酸塩濃度が理論値（１００ｍｇ／ｌ）まで回復していることから、脱窒槽において硫黄脱窒が進行していたことがわかる。
ＶＳＳ減量率は、Ｒｕｎ１で３３％、Ｒｕｎ２で４２％であった。
本実験によって得られた、硫酸塩還元速度および脱窒素速度は、それぞれ４００ｍｇ／ｌ．ｄａｙ、６１０ｍｇ／ｌ．ｄａｙであった。
【００１１】
上記実験により、硫酸塩還元条件での汚泥の可溶化と脱窒を組み合わせた最適な処理フローを得ることが確認できた。
その例を図１及び図２に示す。
図１及び図２において、好気槽１、無酸素槽２、後曝気槽３は従来から実施されている処理槽であり、好気槽１は好気性微生物による有機物の分解工程であり、曝気処理がされている。
無酸素槽は脱窒細菌による脱窒素工程である。
これにより、富栄養化の原因となる窒素を取り除く脱窒素化がなされる。
硫酸塩還元槽１０が上記実験で確認した硫酸塩還元槽に相当する。
図１に示したシステムは、硫酸塩還元槽１０での滞留時間は１２時間程度とし、流量比で０．１の返送汚泥を硫酸塩還元条件で可溶化し、脱窒槽に返送し、返送汚泥の残りは好気槽に返送することができる。
本システムでは、余剰汚泥が従来法より２割以上削減され、硝化液循環法では６０％であった脱窒率を９０％程度に向上させることが可能である。
図２に示したシステムでは硫酸塩還元槽からの流出水及び流出汚泥を脱気装置１１を用いて回収したＨ２Ｓを無酸素槽に投入し、残りは好気槽に返送するシステム例である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る汚泥の減量方法を組み込んだ余剰汚泥減量システムの例を示す。
【図２】脱窒槽に硫化水素のみを投入する例を示す。
【図３】実験装置と運転方法を示す。
【図４】硫酸塩還元槽における硫酸塩、アンモニアおよび有機酸と重炭酸塩の変化を示す。
【図５】脱窒槽における硝酸塩および硫酸塩の変化を示す。
【符号の説明】
【００１３】
１ 好気槽（有機物分解，硝化）
２ 無酸素槽（脱窒）
３ 後曝気槽
４ 最終沈澱池
１０ 硫酸塩還元槽
１１ 脱気装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機性排水の活性汚泥処理方法により発生する汚泥に硫酸塩を投入して硫酸塩還元菌による可溶化処理をすることを特徴とする余剰汚泥の減量化方法。
【請求項２】
好気性微生物による好気処理をするための好気槽と次に脱窒処理する無酸素槽と、その後に曝気処理する後曝気槽と、浄化水と汚泥を分離する最終沈澱池を有し、最終沈澱池で沈澱した好気槽への返送汚泥の一部を回収し、それに硫酸塩を投入する硫酸塩還元槽を有し、硫酸塩還元槽からの流出汚泥を無酸素槽に返送することを特徴とする余剰汚泥の減量化システム。
【請求項３】
好気性微生物による好気処理をするための好気槽と次に脱窒処理する無酸素槽と、その後に曝気処理する後曝気槽と、浄化水と汚泥を分離する最終沈澱池を有し、最終沈澱池で沈澱した好気槽への返送汚泥の一部を回収し、それに硫酸塩を投入する硫酸塩還元槽を有し、硫酸塩還元槽からの流出汚泥を脱気処理し、発生した硫化水素を無酸素槽に投入し、脱気処理後の流出汚泥を好気槽に返送することを特徴とする余剰汚泥の減量化システム。
【請求項１】
有機性排水の活性汚泥処理方法により発生する汚泥に硫酸塩を投入して硫酸塩還元菌による可溶化処理をすることを特徴とする余剰汚泥の減量化方法。
【請求項２】
好気性微生物による好気処理をするための好気槽と次に脱窒処理する無酸素槽と、その後に曝気処理する後曝気槽と、浄化水と汚泥を分離する最終沈澱池を有し、最終沈澱池で沈澱した好気槽への返送汚泥の一部を回収し、それに硫酸塩を投入する硫酸塩還元槽を有し、硫酸塩還元槽からの流出汚泥を無酸素槽に返送することを特徴とする余剰汚泥の減量化システム。
【請求項３】
好気性微生物による好気処理をするための好気槽と次に脱窒処理する無酸素槽と、その後に曝気処理する後曝気槽と、浄化水と汚泥を分離する最終沈澱池を有し、最終沈澱池で沈澱した好気槽への返送汚泥の一部を回収し、それに硫酸塩を投入する硫酸塩還元槽を有し、硫酸塩還元槽からの流出汚泥を脱気処理し、発生した硫化水素を無酸素槽に投入し、脱気処理後の流出汚泥を好気槽に返送することを特徴とする余剰汚泥の減量化システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００９−３９６２０（Ｐ２００９−３９６２０Ａ）
【公開日】平成２１年２月２６日（２００９．２．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２０５６６６（Ｐ２００７−２０５６６６）
【出願日】平成１９年８月７日（２００７．８．７）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り 国立大学法人金沢大学開催による「平成１８年度学位論文公聴会」において文書をもって発表。
【出願人】（５０４１６０７８１）国立大学法人金沢大学 (282)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年２月２６日（２００９．２．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年８月７日（２００７．８．７）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り 国立大学法人金沢大学開催による「平成１８年度学位論文公聴会」において文書をもって発表。
【出願人】（５０４１６０７８１）国立大学法人金沢大学 (282)
【Ｆターム（参考）】
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