有機性汚泥の処理装置および処理方法
【課題】 生物易分解性物質および生物難分解性物質のいずれをも効率的かつ確実に分解することができ、排水基準を満たす処理液を排水する有機性汚泥の処理を実現する。
【解決手段】 有機性汚泥を消化処理するための消化処理装置と、消化処理装置において得られた消化汚泥を脱水するための脱水装置と、脱水装置において得られた脱離液を生物学的に処理するための生物処理装置と、を具備する有機性汚泥の処理装置において、生物処理装置における生物学的処理の後に脱離液を電気化学的に酸化処理するための電気化学処理装置を設ける。
【解決手段】 有機性汚泥を消化処理するための消化処理装置と、消化処理装置において得られた消化汚泥を脱水するための脱水装置と、脱水装置において得られた脱離液を生物学的に処理するための生物処理装置と、を具備する有機性汚泥の処理装置において、生物処理装置における生物学的処理の後に脱離液を電気化学的に酸化処理するための電気化学処理装置を設ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機性汚泥の処理装置および処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば、下水処理場および屎尿処理場などの下水処理プロセスから生じる有機性固形物を含む汚泥、ならびに食品工場および化学工場の排水処理プロセスなどから排出される有機性固形物を含む汚泥などの有機性汚泥の処理方法としては、種々の技術が提案されている。
【０００３】
例えば特許文献１においては、有機性汚泥を嫌気性消化処理して得られた消化汚泥を脱水処理し、脱水によって得られた脱離液を生物化学的処理する方法が提案されているが、上記脱離液には生物難分解性物質が含まれていることから、生物化学的処理したとしても、得られる生物化学的処理液に当該生物難分解性物質が残存してしまう。
【０００４】
したがって、上記生物化学的処理液を廃水処理系に返送した場合、当該廃水処理系において良好な処理水質を維持することができないおそれがある。特に嫌気性消化処理の前に熱処理などの可溶化処理を行った場合には、生物難分解性物質の量が増加するため、良好な処理水質を得ることは益々困難になると考えられる。
【０００５】
これに対し、例えば特許文献２においては、図３に示すような構成を有する有機性廃棄物の処理システムが提案されている。図３は、特許文献２において提案されている有機性廃棄物処理システムの概略構成図である。
【０００６】
図３に示す有機性廃棄物処理システムは、生ごみを主体とした有機性廃棄物の処理に適しているとされ、メタン発酵槽１０１と、メタン発酵槽１０１から排出される消化汚泥を遠心分離機などで機械的脱水する脱水機１０２と、汚泥固形物を脱水分離した後の分離液を脱窒する電解槽１０３と、アルカリ剤の添加により脱窒後の処理液を中和する還元槽１０４と、中和された分離液に生物処理を施す硝化・脱窒処理槽１０５とを備えている。
【０００７】
そして、上記有機性廃棄物処理システムによれば、電解槽１０３において上記分離液に含まれるＢＯＤおよび窒素分の成分比率をＢＯＤ／窒素分＝約１〜３となるまで窒素分を低減させた場合、処理液中に水素供与体が好適な量で含まれるため、高効率で脱窒を行うことができるとしている。
【特許文献１】特開２００４−９７９０３号公報
【特許文献２】特開２００４−２０２４８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記特許文献２記載の有機性廃棄物処理システムにおいては、メタン発酵槽１０１から排出される消化汚泥から脱水分離された分離液を、そのまま電解槽１０３に供給しているため、例えば易分解性有機物質が残存したりしてしまい、未だ改善の余地があった。
【０００９】
そこで、本発明は、電気化学的反応を利用して有機性汚泥を処理する装置およびその処理方法において、生物易分解性物質および生物難分解性物質のいずれをも効率的かつ確実に分解することができ、さらに排水基準を満たす処理液や処理水を排水する装置および方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決すべく、本発明者らは鋭意研究を行った結果、電気化学的反応を利用して有機性汚泥を処理する方法において、消化処理および生物処理につづいて電気化学的処理を行えば、生物易分解性物質および生物難分解性物質のいずれをも効率的かつ確実に分解することができ、さらに排水基準を満たす処理液や処理水を排出することができることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１１】
すなわち、本発明は、
有機性汚泥を消化処理するための消化処理装置と、
前記消化処理装置において得られた消化汚泥を脱水するための脱水装置と、
前記脱水装置において得られた脱離液を生物学的に処理するための生物処理装置と、
前記生物処理装置における生物学的処理の後に前記脱離液を電気化学的に酸化処理するための電気化学処理装置と、
を具備する有機性汚泥の処理装置を提供する。
【００１２】
本構成によれば、生物易分解性物質をあらかじめ消化装置および生物処理装置において分解することができるとともに、つづく電気化学処理装置において生物難分解性物質を効果的に分解することができるため、生物易分解性物質および生物難分解性物質の両方を効率的かつ確実に分解することができる。また、最終的な処理を電気化学処理装置において行うため、排水基準を満たす処理液や処理水を排出することが可能である。すなわち、運転コストの低い生物処理により生物分解可能な物質を分解した後に、残留する生物難分解性物質を電気化学的処理するので、電気化学的処理（電気分解処理）の電力量（ランニングコスト）が低減できるのである。
【００１３】
上記本発明の有機性汚泥の処理装置は、前記消化処理装置における消化処理の前に、前記有機性汚泥を可溶化するための可溶化処理装置を具備するのが好ましい。本構成によれば、有機性汚泥が消化し易い状態となるため、消化装置でのメタン生成量が増加し、脱水ケーキの含水率を低減することができ、脱水ケーキの処分費も削減することができる。
前記電気化学処理装置における酸化処理の前に、前記生物処理を経た後の脱離液中の固形物を分離するための膜分離装置を具備するのも好ましい。本構成によれば、汚泥などの固形物の電極への付着が防止され、安定的に電気化学処理を行うことができる。
また、上記本発明の有機性汚泥の処理装置が可溶化処理装置および濃縮装置の両方を具備する場合には、前記可溶化処理装置における可溶化処理の前に、前記有機性汚泥を濃縮するための濃縮装置を具備するのが好ましい。本構成によれば、可溶化装置がコンパクト化できるとともに、可溶化処理のランニングコストも低減できる。
【００１４】
本発明は、上記有機性汚泥の処理装置を用いた処理方法をも提供する。すなわち、本発明は、
有機性汚泥を消化処理する消化処理工程Ａと、
前記消化処理工程Ａにおける消化処理によって得られた消化汚泥を脱水する脱水工程Ｂと、
前記脱水工程Ｂにおける脱水によって得られた脱離液を生物学的に処理する生物処理工程Ｃと、
前記生物処理工程Ｃにおける生物処理を経た後の前記脱離液を電気化学的に酸化処理する電気化学処理工程Ｄと、
を具備する有機性汚泥の処理方法を提供する。
【００１５】
本構成によれば、生物易分解性物質をあらかじめ消化工程および生物処理工程において分解することができるとともに、つづく電気化学処理工程において生物難分解性物質を効果的に分解することができるため、生物易分解性物質および生物難分解性物質の両方を効率的かつ確実に分解することができる。また、最終的な処理を電気化学処理工程において行うため、排水基準を満たす処理液や処理水を排出することが可能である。
【００１６】
上記本発明の有機性汚泥の処理方法は、前記消化処理工程Ａにおける消化処理の前に、前記有機性汚泥を可溶化する可溶化処理工程ａ1を具備するのが好ましい。前記電気化学処理工程Ｄにおける酸化処理の前に、前記生物処理を経た後の脱離液中の固形物を分離する膜分離工程ｃ1を具備するのも好ましい。
また、上記本発明の有機性汚泥の処理方法が、可溶化処理工程ａ1および濃縮工程ａ2の両方を具備する場合には、前記可溶化処理工程ａ1の前に前記濃縮工程ａ2を行うのが好ましい。
【００１７】
ここで、本発明の有機性汚泥の処理装置および処理方法による処理の対象となる「有機性汚泥」とは、例えば下水処理場および屎尿処理場などの下水処理プロセス、ならびに食品工場および化学工場の排水処理プロセスなどから排出される生物分解性有機性廃水（原廃水ともいう）を処理した際に発生した有機性固形物を含む汚泥を含むものをいう。
【００１８】
また、「汚泥」とは、有機廃水を固液分離して得られる有機性固形物、有機廃水に本来的に含まれる微生物および有機排水を好気性生物処理または嫌気性生物処理する過程で発生した微生物を含み、排水処理の目的上必要とされる微生物量（好気性生物処理に必要とされる微生物量）を上回る量の微生物を含むものを意味する。すなわち、「汚泥」とは、有機廃水中の生ゴミ、し渣などの有機性固形物、有機廃水に含まれる有機物に対する資化能や酸化能の高い種々の好気性細菌、酸素のない状態で含有有機物を分解する嫌気性細菌、さらには嫌気または好気のどちらの状態でも有機物を分解できる通性嫌気性細菌などの微生物、ならびにこの微生物を増殖させて得られる泥状の物質や有機性の懸濁物からなるものであり、微生物を含むものであれば、無機物や多少の未処理状態の有機物を含むものであってもよい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、電気化学的反応を利用して有機性汚泥を処理する装置およびその処理方法において、生物易分解性物質および生物難分解性物質のいずれをも効率的かつ確実に分解することができ、さらに排水基準を満たす処理液や処理水を排水することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明する。なお、以下の説明では、同一または相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略することもある。
【００２１】
［第一の実施形態］
図１は、本発明の有機性汚泥の処理装置の第一の実施形態の構成を示す概略図である。図１に示すように、本発明の有機性汚泥の処理装置においては、原廃水である下水などの有機廃水が最初沈殿槽１に導入されて固液分離され、ここで得られた初沈汚泥は濃縮装置２ａに供給される。そして、濃縮装置２ａからの濃縮汚泥は消化槽（本発明における消化処理装置）３に供給される。
【００２２】
ついで、消化槽３において得られた消化汚泥は脱水装置４において脱水され、ここで得られた脱水汚泥は系外に排出される一方、脱離液は生物処理装置５に供給される。生物処理装置５は脱窒槽５ａおよび硝化槽５ｂで構成され、前記脱離液は脱窒・硝化された後、膜分離装置６に供給され固液分離され、固形分が除去された脱離液はついで電気化学処理装置７に供給される。膜分離装置６で得られた汚泥の一部は、濃縮装置２ａからの濃縮汚泥とともに消化槽３に供給され、汚泥の残りの一部は、返送汚泥として脱窒槽５ａに返送される。また、電気化学処理装置７で得られた処理液は有機廃水とともに最初沈殿槽１に供給される。
【００２３】
また、最初沈殿槽１で得られた上澄み水は、生物処理槽８で生物処理された後に最終沈殿槽９に供給される。最終沈殿槽９における処理水は系外へ排出され、汚泥の一部は返送汚泥として生物処理槽８に供給され、他の一部は余剰汚泥として濃縮装置２ｂを経て、濃縮装置２ａからの濃縮汚泥とともに消化槽３に供給される。
【００２４】
最初沈殿槽１としては、有機廃水、または当該有機廃水と電気化学処理装置７からの処理液との混合物を、処理水と初沈汚泥とに固液分離できるものであれば特に制限なく用いることができる。本実施形態においては通常水処理に利用される沈殿槽により固液分離を行う沈殿装置を利用するものとするが、これに限定されず、例えば浮上分離装置、遠心分離装置、膜分離装置などを利用することができる。なお、最初沈殿槽１としては、バッチ式および連続方式のいずれも使用可能である。
【００２５】
つぎに、濃縮装置２ａとしても、本発明においては特に制限なく用いることができ、例えば膜濃縮、遠心濃縮、浮上濃縮、ベルト濃縮および遊動リング積層方式の濃縮などの濃縮装置を用いることができる。なお、濃縮装置２ｂも濃縮装置２ａと同様のものを使用することができ、濃縮装置２ａおよび２ｂとしてはバッチ式および連続方式のいずれも使用可能である。
【００２６】
また、消化槽３では、初沈汚泥および余剰汚泥に含まれる生物分解性物質のうち生物易分解性物質を主として分解する。かかる消化槽３としては、好気性および嫌気性のいずれに基づく消化を行う消化槽を選択してもよいが、エネルギー消費の面から嫌気的によって行う方がより有利である。なかでも、嫌気性菌の作用によって有機物をメタン発酵し、二酸化炭素、メタン、アンモニアなどに分解させるのが好ましい。得られたメタンは例えば発電装置などにおいて有効利用することができる。
【００２７】
本発明における消化工程Ａは、例えば１０〜７０℃の温度範囲、好ましくは嫌気性消化で３５〜４０℃の範囲または５３〜５５℃の範囲で操作するのが好ましい。ここで消化槽３内のｐＨは、中性付近の条件とすることが好ましい。ｐＨ値を適性値とするために、酸または塩基を添加して調整することもできる。消化の時間は、初沈汚泥に含まれる有機物の分解性および濃度などに応じて適宜選択すべきであるが、好ましくは１０〜４０日間、さらに好ましくは中温嫌気性消化（約３７℃）で２０〜３０日間行う。
【００２８】
消化反応は常圧下で、撹拌しながら行うのが好ましい。撹拌は、通常の撹拌装置を消化槽３内に設けることにより行われることができる。なお、消化槽３としてはバッチ式および連続方式のいずれを使用することも可能であるが、後続する装置の運転状況から連続方式で行われる。
【００２９】
消化槽３において得られた消化汚泥は脱水装置４において固液分離する（脱水工程Ｂ）。ここで得られる脱水汚泥は、例えば堆肥化されたり炭化されたりし、場合によっては焼却処分してもよいが、脱離液は生物処理装置５に供給される。かかる脱水装置４としては、ベルトプレス式、フィルタープレスなどの濾布を使用した加圧式脱水機や真空脱水機、遠心脱水機、スクリュープレス、回転式加圧脱水機など、種々の脱水装置を使用することが可能である。
【００３０】
上記脱水装置４で得られた脱離液は、生物処理装置５において脱窒・硝化処理される（生物処理工程Ｃ）。脱窒槽５ａおよび硝化槽５ｂとしては、従来公知のものを使用することができ、ここで脱窒菌および硝化菌などの作用によって上記脱離液を脱窒する。具体的には、前記脱離液中のアンモニアは硝化槽５ｂにて亜硝酸または硝酸まで亜硝酸酸化細菌などにより生物学的に硝化され、硝化槽５ｂで得られた硝化液の一部は、脱窒槽５ａに返送することにより、脱離液中の有機物を水素供与体として脱窒菌によって亜硝酸や硝酸を窒素ガスまで還元されるとともに有機物もある程度分解される。
【００３１】
生物処理装置５において脱窒・硝化された上記脱離液は、ついで膜分離装置６に送られて固液分離され、得られた固形分である汚泥は、その一部が返送汚泥として脱窒槽５ａに再度供給され、他の一部が濃縮汚泥とともに消化槽３に供給されてもよい。このように、脱窒工程および消化工程のサイクルが繰り返されることによって、効率よく汚泥を処理してその生成を低減することのできる有機性汚泥の処理を実現することができる。なお、上記膜分離装置６としては、例えばＭＦ膜やＵＦ膜を用いることができ、平膜式、中空糸膜式、スパイラル式、管状式など、種々の膜形状のものを使用することができ、生物処理槽の液中内に膜を浸漬させる浸漬型や生物処理槽外に設けた圧力容器に膜を内装した加圧型など、種々のものを使用することが可能である。
【００３２】
上記脱離液からの分離液は電気化学処理装置７に供給され、電気化学処理装置７では上記分離液を電気化学的に酸化処理する（電気化学処理工程Ｄ）。これによって、消化槽３における消化工程および生物処理装置５における生物処理工程によっても分解されなかった生物難分解性物質を確実に分解するとともに、生物処理装置５において残留したアンモニア（ＮＨ3）をも分解することができる。
【００３３】
電気化学処理装置７としては、従来から用いられている陰極と、陽極と、陰極および陽極を接続する電源装置とを具備する電解槽を用いることができ、上記分離液を電気化学的に酸化処理することによって次亜塩素系の強酸化物質を生成し、当該強酸化性物質によって主として上記分離液に含まれる生物難分解性物質（ＣＯＤ成分およびＢＯＤ成分を含む）ならびにアンモニア成分を分解する。
【００３４】
ここで、上記分離液には、電解質であるＮａＣｌなどの塩を添加するのが好ましい。そうすると、上記分離液中に含有されるＣｌ−イオン、水および硝酸イオンに起因して、電気化学処理装置７の陽極および陰極においては以下のような反応が代表的に起こる。
陽極：２Ｃｌ- →Ｃｌ2＋２ｅ-
Ｃｌ2＋Ｈ2Ｏ → ＨＣｌＯ＋ＨＣｌ（酸性）
２ＮａＯＨ＋Ｃｌ2→ＮａＣｌＯ＋ＮａＣｌ＋Ｈ2Ｏ（アルカリ性）
陰極：ＮＯ3-＋６Ｈ2Ｏ＋８ｅ-→ＮＨ3＋９ＯＨ-
２Ｈ2Ｏ＋２ｅ- →２ＯＨ-＋Ｈ2
【００３５】
陽極では、塩素が生成し、さらにその塩素が水と反応し、強力な酸化力を有する次亜塩素酸（ＨＣｌＯ）を生成する。一方、陰極では、上記分離液中に硝酸イオンが含まれる場合は、アンモニアへ還元される。また、硝酸イオンが含まれない場合は、水の分解により水素が発生する。また、上記分離液中に含まれるアンモニアおよび電気分解によって生成したアンモニアは、陽極で生成した次亜塩素酸によって、以下の式によって分解し除去される。
２ＮＨ3＋３ＨＣｌＯ → Ｎ2＋３ＨＣｌ＋３Ｈ2Ｏ（酸性）
２ＮＨ3＋３ＮａＣｌＯ → Ｎ2＋３ＮａＣｌ＋３Ｈ2Ｏ（アルカリ性）
【００３６】
また、上記分離液のｐＨは、ｐＨが低くなると（２以下）塩素ガスが発生するので、２を超えるのが好ましい。したがって、電気化学処理装置７に供される分離液のｐＨが上記範囲外にある場合には、あらかじめ、分離液のｐＨを２を超えるように調整しておくのが好ましい。この場合、ｐＨの調整方法としては特に制限はなく、例えば、水酸化ナトリウム、塩酸や硫酸などを分離液に添加すればよい。
【００３７】
電気化学処理装置７に含まれる電解槽には、陽極および陰極に付着する物質などを除去するために処理を停止して洗浄したり、一定期間毎に逆電圧をかけたりして電解効率を維持してもよい。また、電気分解の時間、温度、電圧、電気量および処理量(滞留時間)などは、処理対象物の分解性などに依存するが、適宜選択することによって、本発明の効果を得ることができる。また、電気伝導率が１０００μＳ／ｍ以上となるように制御するのが好ましい。
【００３８】
なお、陽極および陰極としては、従来のものを用いることができ、例えば金属チタン板の表面を導電性の酸化ルテニウム、酸化イリジウムまたは白金が主成分の層で被覆した電極などが挙げられる。また、導電性セラミックスからなる基材と、前記基材に添加または分散された金属触媒や酸化物触媒とを含む複合電極を用いることもできる。
【００３９】
生物処理槽８としては、活性汚泥を用いた一般的な好気性生物処理が用いられるが、これに限定されるものではなく、好気性生物処理および嫌気性生物処理を組み合わせた硝化脱窒処理やリン除去処理などの高度処理であってもよい。
【００４０】
最終沈殿槽９としては、最初沈殿槽１と同様のものを用いることができ、生物処理槽８における生物処理後に得られる処理液を、処理水と汚泥とに固液分離できるものであれば特に制限なく用いることができる。ここで得られた処理水は系外に排出することができ、汚泥の一部は、余剰汚泥として濃縮装置２ｂに供給された後、濃縮装置２ａからの濃縮汚泥とともに消化槽３に供給される。また、他の一部は返送汚泥として最初沈殿槽１からの上澄み液ととともに生物処理槽８に供給される。
【００４１】
この際の返送量（流量）は、生物処理槽８での微生物の保持量に応じて適宜調整することが可能である。具体的には、生物処理槽８の微生物量を汚泥濃度計などにより測定し、流量調整弁の開度調整あるいは返送ポンプの運転時間の調整などによって調整すればよい。
【００４２】
なお、上記の処理水は、放流先の排出基準にしたがい、必要に応じて硝化脱窒素またはオゾン処理などの三次処理を施し、河川に放流したり、修景用水などとして利用したりすることによって、本発明の有機性汚泥の処理装置から外部に排出される。
【００４３】
以上のような本発明の第一の実施形態によれば、生物易分解性物質をあらかじめ消化槽３および生物処理槽５において分解することができるとともに、つづく電気化学処理槽７において生物難分解性物質を効果的に分解することができるため、生物易分解性物質および生物難分解性物質の両方を効率的かつ確実に分解することができる。また、最終的な処理を電気化学処理槽７において行うため、排水基準を満たす処理液や処理水を排出することが可能である。
【００４４】
［第二の実施形態］
つぎに、本発明の有機性汚泥の処理装置の第二の実施形態について説明する。この第二の実施形態の有機性汚泥の処理装置は、図１に示した第一の実施形態の有機性汚泥の処理装置における濃縮装置２ａと消化槽３との間に、上流側から下流側に向けて順に、追加の濃縮装置２ｃおよび可溶化槽１０を設けたものであり、これら濃縮装置２ｃおよび可溶化槽１０以外の構成は第一の実施形態の有機性汚泥の処理装置と同様である。
【００４５】
以下、第二の実施形態の有機性汚泥の処理装置に備えられる可溶化槽１０を中心に、本実施形態を説明する。図２は、本発明の第二の実施形態の有機性汚泥の処理装置の構成を示す概略図である。
【００４６】
本実施形態においては、濃縮装置２ａで濃縮された濃縮汚泥がさらに濃縮装置２ｃで高濃度（好ましくは、固形物濃度１０〜１５％）に濃縮され、可溶化槽（本発明における可溶化処理装置）１０に供給される。なお、濃縮装置２ｃとしては脱水装置４と同様のものを使用することができる。
【００４７】
濃縮装置２ｃにおいて得られた濃縮汚泥は可溶化槽１０に供給される。可溶化槽１０では、高温高圧条件下で濃縮汚泥の可溶化を行う（可溶化処理工程）。高温高圧条件下としては、温度１２０〜２２０℃、圧力０．２〜１．５ＭＰａ、時間０．２〜２時間、好ましくは、温度１５０〜１８０℃、圧力０．４〜０．９ＭＰａ、時間０．５〜１時間とする。加熱は、汚泥にスチームを吹き込む直接加熱方法や間接的にスチームなどで加熱する間接加熱方式の両方を採用することができる。なお、可溶化に際し、若干の酸素添加することも可能である。
なお、可溶化槽１０としてはバッチ式および連続方式のいずれも使用可能である。
【００４８】
可溶化槽１０で可溶化により得られた可溶化処理液は消化槽３に供給され、第一の実施形態と同様に脱水装置４における脱水工程Ｂ、生物処理装置５における生物処理、膜分離装置６における固液分離、および電気化学処理装置７における電気化学処理に供される。なお、膜分離装置６で得られた汚泥は、脱窒槽５ａおよび／または可溶化槽１０に供給され、可溶化処理のサイクルが繰り返されることによって、効率よく汚泥を処理してその生成を低減することのできる有機性汚泥の処理を実現することができる。
【００４９】
以上のような本発明の第二の実施形態によれば、生物易分解性物質をあらかじめ消化槽３および生物処理槽５において分解することができるとともに、つづく電気化学処理槽７において生物難分解性物質を効果的に分解することができるため、生物易分解性物質および生物難分解性物質の両方を効率的かつ確実に分解することができる。また、最終的な処理を電気化学処理槽７において行うため、排水基準を満たす処理液や処理水を排出することが可能である。
【００５０】
さらに本実施形態によれば、消化槽３における消化工程Ａの前に可溶化槽１０による可溶化処理を行うことから、消化槽３において有機物を効果的に分解し、メタンを効率的に生成することができるとともに、脱水装置４により得られる脱水ケーキの含水率を低減できるので、系外に排出する脱水ケーキの重量を極めて低減できる。
【００５１】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の有機性汚泥の処理装置は消化槽３、脱水装置４、生物処理槽５および電気化学処理装置７を具備していれば、上述のような効果を得ることができ、他の構成要素については適宜変更することが可能である。それぞれの実施形態において他の実施形態の構成の一部を採用することも可能である。
【００５２】
また、電気分解処理に必要な電解質の使用量を低減するために、電気化学処理装置７の後段に処理液から電解質であるＮａＣｌやＫＣｌなどの塩を回収するための電解質回収装置を設け、回収電解質を電気化学処理装置７に返送するようにしてもよい。電解質回収装置としては、逆浸透膜装置や蒸発濃縮装置などを用いることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明の有機性汚泥の処理装置および処理方法は、下水処理場や屎尿処理場などの下水処理プロセス、食品工場や化学工場などの排水処理プロセスなどから排出される生物分解性有機廃水を処理する有機性汚泥の処理に好適に用いることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の有機性汚泥の処理装置の第一の実施の形態の構成を示す概略図である。
【図２】本発明の有機性汚泥の処理装置の第二の実施形態の構成を示す概略図である。
【図３】従来の有機性廃棄物の処理システムの構成を示す概略図である。
【符号の説明】
【００５５】
１ 最初沈殿槽
２ａ、２ｂ、２ｃ 濃縮装置
３ 消化槽
４ 脱水装置
５ 生物処理装置
５ａ 脱窒槽
５ｂ 硝化槽
６ 膜分離装置
７ 電気化学処理装置
８ 生物処理槽
９ 最終沈殿槽
１０ 可溶化槽
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機性汚泥の処理装置および処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば、下水処理場および屎尿処理場などの下水処理プロセスから生じる有機性固形物を含む汚泥、ならびに食品工場および化学工場の排水処理プロセスなどから排出される有機性固形物を含む汚泥などの有機性汚泥の処理方法としては、種々の技術が提案されている。
【０００３】
例えば特許文献１においては、有機性汚泥を嫌気性消化処理して得られた消化汚泥を脱水処理し、脱水によって得られた脱離液を生物化学的処理する方法が提案されているが、上記脱離液には生物難分解性物質が含まれていることから、生物化学的処理したとしても、得られる生物化学的処理液に当該生物難分解性物質が残存してしまう。
【０００４】
したがって、上記生物化学的処理液を廃水処理系に返送した場合、当該廃水処理系において良好な処理水質を維持することができないおそれがある。特に嫌気性消化処理の前に熱処理などの可溶化処理を行った場合には、生物難分解性物質の量が増加するため、良好な処理水質を得ることは益々困難になると考えられる。
【０００５】
これに対し、例えば特許文献２においては、図３に示すような構成を有する有機性廃棄物の処理システムが提案されている。図３は、特許文献２において提案されている有機性廃棄物処理システムの概略構成図である。
【０００６】
図３に示す有機性廃棄物処理システムは、生ごみを主体とした有機性廃棄物の処理に適しているとされ、メタン発酵槽１０１と、メタン発酵槽１０１から排出される消化汚泥を遠心分離機などで機械的脱水する脱水機１０２と、汚泥固形物を脱水分離した後の分離液を脱窒する電解槽１０３と、アルカリ剤の添加により脱窒後の処理液を中和する還元槽１０４と、中和された分離液に生物処理を施す硝化・脱窒処理槽１０５とを備えている。
【０００７】
そして、上記有機性廃棄物処理システムによれば、電解槽１０３において上記分離液に含まれるＢＯＤおよび窒素分の成分比率をＢＯＤ／窒素分＝約１〜３となるまで窒素分を低減させた場合、処理液中に水素供与体が好適な量で含まれるため、高効率で脱窒を行うことができるとしている。
【特許文献１】特開２００４−９７９０３号公報
【特許文献２】特開２００４−２０２４８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記特許文献２記載の有機性廃棄物処理システムにおいては、メタン発酵槽１０１から排出される消化汚泥から脱水分離された分離液を、そのまま電解槽１０３に供給しているため、例えば易分解性有機物質が残存したりしてしまい、未だ改善の余地があった。
【０００９】
そこで、本発明は、電気化学的反応を利用して有機性汚泥を処理する装置およびその処理方法において、生物易分解性物質および生物難分解性物質のいずれをも効率的かつ確実に分解することができ、さらに排水基準を満たす処理液や処理水を排水する装置および方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決すべく、本発明者らは鋭意研究を行った結果、電気化学的反応を利用して有機性汚泥を処理する方法において、消化処理および生物処理につづいて電気化学的処理を行えば、生物易分解性物質および生物難分解性物質のいずれをも効率的かつ確実に分解することができ、さらに排水基準を満たす処理液や処理水を排出することができることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１１】
すなわち、本発明は、
有機性汚泥を消化処理するための消化処理装置と、
前記消化処理装置において得られた消化汚泥を脱水するための脱水装置と、
前記脱水装置において得られた脱離液を生物学的に処理するための生物処理装置と、
前記生物処理装置における生物学的処理の後に前記脱離液を電気化学的に酸化処理するための電気化学処理装置と、
を具備する有機性汚泥の処理装置を提供する。
【００１２】
本構成によれば、生物易分解性物質をあらかじめ消化装置および生物処理装置において分解することができるとともに、つづく電気化学処理装置において生物難分解性物質を効果的に分解することができるため、生物易分解性物質および生物難分解性物質の両方を効率的かつ確実に分解することができる。また、最終的な処理を電気化学処理装置において行うため、排水基準を満たす処理液や処理水を排出することが可能である。すなわち、運転コストの低い生物処理により生物分解可能な物質を分解した後に、残留する生物難分解性物質を電気化学的処理するので、電気化学的処理（電気分解処理）の電力量（ランニングコスト）が低減できるのである。
【００１３】
上記本発明の有機性汚泥の処理装置は、前記消化処理装置における消化処理の前に、前記有機性汚泥を可溶化するための可溶化処理装置を具備するのが好ましい。本構成によれば、有機性汚泥が消化し易い状態となるため、消化装置でのメタン生成量が増加し、脱水ケーキの含水率を低減することができ、脱水ケーキの処分費も削減することができる。
前記電気化学処理装置における酸化処理の前に、前記生物処理を経た後の脱離液中の固形物を分離するための膜分離装置を具備するのも好ましい。本構成によれば、汚泥などの固形物の電極への付着が防止され、安定的に電気化学処理を行うことができる。
また、上記本発明の有機性汚泥の処理装置が可溶化処理装置および濃縮装置の両方を具備する場合には、前記可溶化処理装置における可溶化処理の前に、前記有機性汚泥を濃縮するための濃縮装置を具備するのが好ましい。本構成によれば、可溶化装置がコンパクト化できるとともに、可溶化処理のランニングコストも低減できる。
【００１４】
本発明は、上記有機性汚泥の処理装置を用いた処理方法をも提供する。すなわち、本発明は、
有機性汚泥を消化処理する消化処理工程Ａと、
前記消化処理工程Ａにおける消化処理によって得られた消化汚泥を脱水する脱水工程Ｂと、
前記脱水工程Ｂにおける脱水によって得られた脱離液を生物学的に処理する生物処理工程Ｃと、
前記生物処理工程Ｃにおける生物処理を経た後の前記脱離液を電気化学的に酸化処理する電気化学処理工程Ｄと、
を具備する有機性汚泥の処理方法を提供する。
【００１５】
本構成によれば、生物易分解性物質をあらかじめ消化工程および生物処理工程において分解することができるとともに、つづく電気化学処理工程において生物難分解性物質を効果的に分解することができるため、生物易分解性物質および生物難分解性物質の両方を効率的かつ確実に分解することができる。また、最終的な処理を電気化学処理工程において行うため、排水基準を満たす処理液や処理水を排出することが可能である。
【００１６】
上記本発明の有機性汚泥の処理方法は、前記消化処理工程Ａにおける消化処理の前に、前記有機性汚泥を可溶化する可溶化処理工程ａ1を具備するのが好ましい。前記電気化学処理工程Ｄにおける酸化処理の前に、前記生物処理を経た後の脱離液中の固形物を分離する膜分離工程ｃ1を具備するのも好ましい。
また、上記本発明の有機性汚泥の処理方法が、可溶化処理工程ａ1および濃縮工程ａ2の両方を具備する場合には、前記可溶化処理工程ａ1の前に前記濃縮工程ａ2を行うのが好ましい。
【００１７】
ここで、本発明の有機性汚泥の処理装置および処理方法による処理の対象となる「有機性汚泥」とは、例えば下水処理場および屎尿処理場などの下水処理プロセス、ならびに食品工場および化学工場の排水処理プロセスなどから排出される生物分解性有機性廃水（原廃水ともいう）を処理した際に発生した有機性固形物を含む汚泥を含むものをいう。
【００１８】
また、「汚泥」とは、有機廃水を固液分離して得られる有機性固形物、有機廃水に本来的に含まれる微生物および有機排水を好気性生物処理または嫌気性生物処理する過程で発生した微生物を含み、排水処理の目的上必要とされる微生物量（好気性生物処理に必要とされる微生物量）を上回る量の微生物を含むものを意味する。すなわち、「汚泥」とは、有機廃水中の生ゴミ、し渣などの有機性固形物、有機廃水に含まれる有機物に対する資化能や酸化能の高い種々の好気性細菌、酸素のない状態で含有有機物を分解する嫌気性細菌、さらには嫌気または好気のどちらの状態でも有機物を分解できる通性嫌気性細菌などの微生物、ならびにこの微生物を増殖させて得られる泥状の物質や有機性の懸濁物からなるものであり、微生物を含むものであれば、無機物や多少の未処理状態の有機物を含むものであってもよい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、電気化学的反応を利用して有機性汚泥を処理する装置およびその処理方法において、生物易分解性物質および生物難分解性物質のいずれをも効率的かつ確実に分解することができ、さらに排水基準を満たす処理液や処理水を排水することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明する。なお、以下の説明では、同一または相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略することもある。
【００２１】
［第一の実施形態］
図１は、本発明の有機性汚泥の処理装置の第一の実施形態の構成を示す概略図である。図１に示すように、本発明の有機性汚泥の処理装置においては、原廃水である下水などの有機廃水が最初沈殿槽１に導入されて固液分離され、ここで得られた初沈汚泥は濃縮装置２ａに供給される。そして、濃縮装置２ａからの濃縮汚泥は消化槽（本発明における消化処理装置）３に供給される。
【００２２】
ついで、消化槽３において得られた消化汚泥は脱水装置４において脱水され、ここで得られた脱水汚泥は系外に排出される一方、脱離液は生物処理装置５に供給される。生物処理装置５は脱窒槽５ａおよび硝化槽５ｂで構成され、前記脱離液は脱窒・硝化された後、膜分離装置６に供給され固液分離され、固形分が除去された脱離液はついで電気化学処理装置７に供給される。膜分離装置６で得られた汚泥の一部は、濃縮装置２ａからの濃縮汚泥とともに消化槽３に供給され、汚泥の残りの一部は、返送汚泥として脱窒槽５ａに返送される。また、電気化学処理装置７で得られた処理液は有機廃水とともに最初沈殿槽１に供給される。
【００２３】
また、最初沈殿槽１で得られた上澄み水は、生物処理槽８で生物処理された後に最終沈殿槽９に供給される。最終沈殿槽９における処理水は系外へ排出され、汚泥の一部は返送汚泥として生物処理槽８に供給され、他の一部は余剰汚泥として濃縮装置２ｂを経て、濃縮装置２ａからの濃縮汚泥とともに消化槽３に供給される。
【００２４】
最初沈殿槽１としては、有機廃水、または当該有機廃水と電気化学処理装置７からの処理液との混合物を、処理水と初沈汚泥とに固液分離できるものであれば特に制限なく用いることができる。本実施形態においては通常水処理に利用される沈殿槽により固液分離を行う沈殿装置を利用するものとするが、これに限定されず、例えば浮上分離装置、遠心分離装置、膜分離装置などを利用することができる。なお、最初沈殿槽１としては、バッチ式および連続方式のいずれも使用可能である。
【００２５】
つぎに、濃縮装置２ａとしても、本発明においては特に制限なく用いることができ、例えば膜濃縮、遠心濃縮、浮上濃縮、ベルト濃縮および遊動リング積層方式の濃縮などの濃縮装置を用いることができる。なお、濃縮装置２ｂも濃縮装置２ａと同様のものを使用することができ、濃縮装置２ａおよび２ｂとしてはバッチ式および連続方式のいずれも使用可能である。
【００２６】
また、消化槽３では、初沈汚泥および余剰汚泥に含まれる生物分解性物質のうち生物易分解性物質を主として分解する。かかる消化槽３としては、好気性および嫌気性のいずれに基づく消化を行う消化槽を選択してもよいが、エネルギー消費の面から嫌気的によって行う方がより有利である。なかでも、嫌気性菌の作用によって有機物をメタン発酵し、二酸化炭素、メタン、アンモニアなどに分解させるのが好ましい。得られたメタンは例えば発電装置などにおいて有効利用することができる。
【００２７】
本発明における消化工程Ａは、例えば１０〜７０℃の温度範囲、好ましくは嫌気性消化で３５〜４０℃の範囲または５３〜５５℃の範囲で操作するのが好ましい。ここで消化槽３内のｐＨは、中性付近の条件とすることが好ましい。ｐＨ値を適性値とするために、酸または塩基を添加して調整することもできる。消化の時間は、初沈汚泥に含まれる有機物の分解性および濃度などに応じて適宜選択すべきであるが、好ましくは１０〜４０日間、さらに好ましくは中温嫌気性消化（約３７℃）で２０〜３０日間行う。
【００２８】
消化反応は常圧下で、撹拌しながら行うのが好ましい。撹拌は、通常の撹拌装置を消化槽３内に設けることにより行われることができる。なお、消化槽３としてはバッチ式および連続方式のいずれを使用することも可能であるが、後続する装置の運転状況から連続方式で行われる。
【００２９】
消化槽３において得られた消化汚泥は脱水装置４において固液分離する（脱水工程Ｂ）。ここで得られる脱水汚泥は、例えば堆肥化されたり炭化されたりし、場合によっては焼却処分してもよいが、脱離液は生物処理装置５に供給される。かかる脱水装置４としては、ベルトプレス式、フィルタープレスなどの濾布を使用した加圧式脱水機や真空脱水機、遠心脱水機、スクリュープレス、回転式加圧脱水機など、種々の脱水装置を使用することが可能である。
【００３０】
上記脱水装置４で得られた脱離液は、生物処理装置５において脱窒・硝化処理される（生物処理工程Ｃ）。脱窒槽５ａおよび硝化槽５ｂとしては、従来公知のものを使用することができ、ここで脱窒菌および硝化菌などの作用によって上記脱離液を脱窒する。具体的には、前記脱離液中のアンモニアは硝化槽５ｂにて亜硝酸または硝酸まで亜硝酸酸化細菌などにより生物学的に硝化され、硝化槽５ｂで得られた硝化液の一部は、脱窒槽５ａに返送することにより、脱離液中の有機物を水素供与体として脱窒菌によって亜硝酸や硝酸を窒素ガスまで還元されるとともに有機物もある程度分解される。
【００３１】
生物処理装置５において脱窒・硝化された上記脱離液は、ついで膜分離装置６に送られて固液分離され、得られた固形分である汚泥は、その一部が返送汚泥として脱窒槽５ａに再度供給され、他の一部が濃縮汚泥とともに消化槽３に供給されてもよい。このように、脱窒工程および消化工程のサイクルが繰り返されることによって、効率よく汚泥を処理してその生成を低減することのできる有機性汚泥の処理を実現することができる。なお、上記膜分離装置６としては、例えばＭＦ膜やＵＦ膜を用いることができ、平膜式、中空糸膜式、スパイラル式、管状式など、種々の膜形状のものを使用することができ、生物処理槽の液中内に膜を浸漬させる浸漬型や生物処理槽外に設けた圧力容器に膜を内装した加圧型など、種々のものを使用することが可能である。
【００３２】
上記脱離液からの分離液は電気化学処理装置７に供給され、電気化学処理装置７では上記分離液を電気化学的に酸化処理する（電気化学処理工程Ｄ）。これによって、消化槽３における消化工程および生物処理装置５における生物処理工程によっても分解されなかった生物難分解性物質を確実に分解するとともに、生物処理装置５において残留したアンモニア（ＮＨ3）をも分解することができる。
【００３３】
電気化学処理装置７としては、従来から用いられている陰極と、陽極と、陰極および陽極を接続する電源装置とを具備する電解槽を用いることができ、上記分離液を電気化学的に酸化処理することによって次亜塩素系の強酸化物質を生成し、当該強酸化性物質によって主として上記分離液に含まれる生物難分解性物質（ＣＯＤ成分およびＢＯＤ成分を含む）ならびにアンモニア成分を分解する。
【００３４】
ここで、上記分離液には、電解質であるＮａＣｌなどの塩を添加するのが好ましい。そうすると、上記分離液中に含有されるＣｌ−イオン、水および硝酸イオンに起因して、電気化学処理装置７の陽極および陰極においては以下のような反応が代表的に起こる。
陽極：２Ｃｌ- →Ｃｌ2＋２ｅ-
Ｃｌ2＋Ｈ2Ｏ → ＨＣｌＯ＋ＨＣｌ（酸性）
２ＮａＯＨ＋Ｃｌ2→ＮａＣｌＯ＋ＮａＣｌ＋Ｈ2Ｏ（アルカリ性）
陰極：ＮＯ3-＋６Ｈ2Ｏ＋８ｅ-→ＮＨ3＋９ＯＨ-
２Ｈ2Ｏ＋２ｅ- →２ＯＨ-＋Ｈ2
【００３５】
陽極では、塩素が生成し、さらにその塩素が水と反応し、強力な酸化力を有する次亜塩素酸（ＨＣｌＯ）を生成する。一方、陰極では、上記分離液中に硝酸イオンが含まれる場合は、アンモニアへ還元される。また、硝酸イオンが含まれない場合は、水の分解により水素が発生する。また、上記分離液中に含まれるアンモニアおよび電気分解によって生成したアンモニアは、陽極で生成した次亜塩素酸によって、以下の式によって分解し除去される。
２ＮＨ3＋３ＨＣｌＯ → Ｎ2＋３ＨＣｌ＋３Ｈ2Ｏ（酸性）
２ＮＨ3＋３ＮａＣｌＯ → Ｎ2＋３ＮａＣｌ＋３Ｈ2Ｏ（アルカリ性）
【００３６】
また、上記分離液のｐＨは、ｐＨが低くなると（２以下）塩素ガスが発生するので、２を超えるのが好ましい。したがって、電気化学処理装置７に供される分離液のｐＨが上記範囲外にある場合には、あらかじめ、分離液のｐＨを２を超えるように調整しておくのが好ましい。この場合、ｐＨの調整方法としては特に制限はなく、例えば、水酸化ナトリウム、塩酸や硫酸などを分離液に添加すればよい。
【００３７】
電気化学処理装置７に含まれる電解槽には、陽極および陰極に付着する物質などを除去するために処理を停止して洗浄したり、一定期間毎に逆電圧をかけたりして電解効率を維持してもよい。また、電気分解の時間、温度、電圧、電気量および処理量(滞留時間)などは、処理対象物の分解性などに依存するが、適宜選択することによって、本発明の効果を得ることができる。また、電気伝導率が１０００μＳ／ｍ以上となるように制御するのが好ましい。
【００３８】
なお、陽極および陰極としては、従来のものを用いることができ、例えば金属チタン板の表面を導電性の酸化ルテニウム、酸化イリジウムまたは白金が主成分の層で被覆した電極などが挙げられる。また、導電性セラミックスからなる基材と、前記基材に添加または分散された金属触媒や酸化物触媒とを含む複合電極を用いることもできる。
【００３９】
生物処理槽８としては、活性汚泥を用いた一般的な好気性生物処理が用いられるが、これに限定されるものではなく、好気性生物処理および嫌気性生物処理を組み合わせた硝化脱窒処理やリン除去処理などの高度処理であってもよい。
【００４０】
最終沈殿槽９としては、最初沈殿槽１と同様のものを用いることができ、生物処理槽８における生物処理後に得られる処理液を、処理水と汚泥とに固液分離できるものであれば特に制限なく用いることができる。ここで得られた処理水は系外に排出することができ、汚泥の一部は、余剰汚泥として濃縮装置２ｂに供給された後、濃縮装置２ａからの濃縮汚泥とともに消化槽３に供給される。また、他の一部は返送汚泥として最初沈殿槽１からの上澄み液ととともに生物処理槽８に供給される。
【００４１】
この際の返送量（流量）は、生物処理槽８での微生物の保持量に応じて適宜調整することが可能である。具体的には、生物処理槽８の微生物量を汚泥濃度計などにより測定し、流量調整弁の開度調整あるいは返送ポンプの運転時間の調整などによって調整すればよい。
【００４２】
なお、上記の処理水は、放流先の排出基準にしたがい、必要に応じて硝化脱窒素またはオゾン処理などの三次処理を施し、河川に放流したり、修景用水などとして利用したりすることによって、本発明の有機性汚泥の処理装置から外部に排出される。
【００４３】
以上のような本発明の第一の実施形態によれば、生物易分解性物質をあらかじめ消化槽３および生物処理槽５において分解することができるとともに、つづく電気化学処理槽７において生物難分解性物質を効果的に分解することができるため、生物易分解性物質および生物難分解性物質の両方を効率的かつ確実に分解することができる。また、最終的な処理を電気化学処理槽７において行うため、排水基準を満たす処理液や処理水を排出することが可能である。
【００４４】
［第二の実施形態］
つぎに、本発明の有機性汚泥の処理装置の第二の実施形態について説明する。この第二の実施形態の有機性汚泥の処理装置は、図１に示した第一の実施形態の有機性汚泥の処理装置における濃縮装置２ａと消化槽３との間に、上流側から下流側に向けて順に、追加の濃縮装置２ｃおよび可溶化槽１０を設けたものであり、これら濃縮装置２ｃおよび可溶化槽１０以外の構成は第一の実施形態の有機性汚泥の処理装置と同様である。
【００４５】
以下、第二の実施形態の有機性汚泥の処理装置に備えられる可溶化槽１０を中心に、本実施形態を説明する。図２は、本発明の第二の実施形態の有機性汚泥の処理装置の構成を示す概略図である。
【００４６】
本実施形態においては、濃縮装置２ａで濃縮された濃縮汚泥がさらに濃縮装置２ｃで高濃度（好ましくは、固形物濃度１０〜１５％）に濃縮され、可溶化槽（本発明における可溶化処理装置）１０に供給される。なお、濃縮装置２ｃとしては脱水装置４と同様のものを使用することができる。
【００４７】
濃縮装置２ｃにおいて得られた濃縮汚泥は可溶化槽１０に供給される。可溶化槽１０では、高温高圧条件下で濃縮汚泥の可溶化を行う（可溶化処理工程）。高温高圧条件下としては、温度１２０〜２２０℃、圧力０．２〜１．５ＭＰａ、時間０．２〜２時間、好ましくは、温度１５０〜１８０℃、圧力０．４〜０．９ＭＰａ、時間０．５〜１時間とする。加熱は、汚泥にスチームを吹き込む直接加熱方法や間接的にスチームなどで加熱する間接加熱方式の両方を採用することができる。なお、可溶化に際し、若干の酸素添加することも可能である。
なお、可溶化槽１０としてはバッチ式および連続方式のいずれも使用可能である。
【００４８】
可溶化槽１０で可溶化により得られた可溶化処理液は消化槽３に供給され、第一の実施形態と同様に脱水装置４における脱水工程Ｂ、生物処理装置５における生物処理、膜分離装置６における固液分離、および電気化学処理装置７における電気化学処理に供される。なお、膜分離装置６で得られた汚泥は、脱窒槽５ａおよび／または可溶化槽１０に供給され、可溶化処理のサイクルが繰り返されることによって、効率よく汚泥を処理してその生成を低減することのできる有機性汚泥の処理を実現することができる。
【００４９】
以上のような本発明の第二の実施形態によれば、生物易分解性物質をあらかじめ消化槽３および生物処理槽５において分解することができるとともに、つづく電気化学処理槽７において生物難分解性物質を効果的に分解することができるため、生物易分解性物質および生物難分解性物質の両方を効率的かつ確実に分解することができる。また、最終的な処理を電気化学処理槽７において行うため、排水基準を満たす処理液や処理水を排出することが可能である。
【００５０】
さらに本実施形態によれば、消化槽３における消化工程Ａの前に可溶化槽１０による可溶化処理を行うことから、消化槽３において有機物を効果的に分解し、メタンを効率的に生成することができるとともに、脱水装置４により得られる脱水ケーキの含水率を低減できるので、系外に排出する脱水ケーキの重量を極めて低減できる。
【００５１】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の有機性汚泥の処理装置は消化槽３、脱水装置４、生物処理槽５および電気化学処理装置７を具備していれば、上述のような効果を得ることができ、他の構成要素については適宜変更することが可能である。それぞれの実施形態において他の実施形態の構成の一部を採用することも可能である。
【００５２】
また、電気分解処理に必要な電解質の使用量を低減するために、電気化学処理装置７の後段に処理液から電解質であるＮａＣｌやＫＣｌなどの塩を回収するための電解質回収装置を設け、回収電解質を電気化学処理装置７に返送するようにしてもよい。電解質回収装置としては、逆浸透膜装置や蒸発濃縮装置などを用いることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明の有機性汚泥の処理装置および処理方法は、下水処理場や屎尿処理場などの下水処理プロセス、食品工場や化学工場などの排水処理プロセスなどから排出される生物分解性有機廃水を処理する有機性汚泥の処理に好適に用いることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の有機性汚泥の処理装置の第一の実施の形態の構成を示す概略図である。
【図２】本発明の有機性汚泥の処理装置の第二の実施形態の構成を示す概略図である。
【図３】従来の有機性廃棄物の処理システムの構成を示す概略図である。
【符号の説明】
【００５５】
１ 最初沈殿槽
２ａ、２ｂ、２ｃ 濃縮装置
３ 消化槽
４ 脱水装置
５ 生物処理装置
５ａ 脱窒槽
５ｂ 硝化槽
６ 膜分離装置
７ 電気化学処理装置
８ 生物処理槽
９ 最終沈殿槽
１０ 可溶化槽
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機性汚泥を消化処理するための消化処理装置と、
前記消化処理装置において得られた消化汚泥を脱水するための脱水装置と、
前記脱水装置において得られた脱離液を生物学的に処理するための生物処理装置と、
前記生物処理装置における生物学的処理の後に前記脱離液を電気化学的に酸化処理するための電気化学処理装置と、
を具備する有機性汚泥の処理装置。
【請求項２】
前記消化処理装置における消化処理の前に、前記有機性汚泥を可溶化するための可溶化処理装置を具備する請求項１記載の有機性汚泥の処理装置。
【請求項３】
前記電気化学処理装置における酸化処理の前に、前記生物処理を経た後の脱離液中の固形物を分離するための膜分離装置を具備する請求項１または２記載の有機性汚泥の処理装置。
【請求項４】
前記可溶化処理装置における可溶化処理の前に、前記有機性汚泥を濃縮するための濃縮装置を具備する請求項２記載の有機性汚泥の処理装置。
【請求項５】
有機性汚泥を消化処理する消化処理工程Ａと、
前記消化処理工程Ａにおける消化処理によって得られた消化汚泥を脱水する脱水工程Ｂと、
前記脱水工程Ｂにおける脱水によって得られた脱離液を生物学的に処理する生物処理工程Ｃと、
前記生物処理工程Ｃにおける生物処理を経た後の前記脱離液を電気化学的に酸化処理する電気化学処理工程Ｄと、
を具備する有機性汚泥の処理方法。
【請求項６】
前記消化処理工程Ａにおける消化処理の前に、前記有機性汚泥を可溶化する可溶化処理工程ａ1を具備する請求項５記載の有機性汚泥の処理方法。
【請求項７】
前記電気化学処理工程Ｄにおける酸化処理の前に、前記生物処理を経た後の脱離液中の固形物を分離する膜分離工程ｃ1を具備する請求項５記載の有機性汚泥の処理方法。
【請求項８】
前記可溶化処理工程ａ1における可溶化処理の前に、前記有機性汚泥を濃縮する濃縮工程ａ2を具備する請求項６記載の有機性汚泥の処理方法。
【請求項１】
有機性汚泥を消化処理するための消化処理装置と、
前記消化処理装置において得られた消化汚泥を脱水するための脱水装置と、
前記脱水装置において得られた脱離液を生物学的に処理するための生物処理装置と、
前記生物処理装置における生物学的処理の後に前記脱離液を電気化学的に酸化処理するための電気化学処理装置と、
を具備する有機性汚泥の処理装置。
【請求項２】
前記消化処理装置における消化処理の前に、前記有機性汚泥を可溶化するための可溶化処理装置を具備する請求項１記載の有機性汚泥の処理装置。
【請求項３】
前記電気化学処理装置における酸化処理の前に、前記生物処理を経た後の脱離液中の固形物を分離するための膜分離装置を具備する請求項１または２記載の有機性汚泥の処理装置。
【請求項４】
前記可溶化処理装置における可溶化処理の前に、前記有機性汚泥を濃縮するための濃縮装置を具備する請求項２記載の有機性汚泥の処理装置。
【請求項５】
有機性汚泥を消化処理する消化処理工程Ａと、
前記消化処理工程Ａにおける消化処理によって得られた消化汚泥を脱水する脱水工程Ｂと、
前記脱水工程Ｂにおける脱水によって得られた脱離液を生物学的に処理する生物処理工程Ｃと、
前記生物処理工程Ｃにおける生物処理を経た後の前記脱離液を電気化学的に酸化処理する電気化学処理工程Ｄと、
を具備する有機性汚泥の処理方法。
【請求項６】
前記消化処理工程Ａにおける消化処理の前に、前記有機性汚泥を可溶化する可溶化処理工程ａ1を具備する請求項５記載の有機性汚泥の処理方法。
【請求項７】
前記電気化学処理工程Ｄにおける酸化処理の前に、前記生物処理を経た後の脱離液中の固形物を分離する膜分離工程ｃ1を具備する請求項５記載の有機性汚泥の処理方法。
【請求項８】
前記可溶化処理工程ａ1における可溶化処理の前に、前記有機性汚泥を濃縮する濃縮工程ａ2を具備する請求項６記載の有機性汚泥の処理方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００７−３８０４３（Ｐ２００７−３８０４３Ａ）
【公開日】平成１９年２月１５日（２００７．２．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２２１８５１（Ｐ２００５−２２１８５１）
【出願日】平成１７年７月２９日（２００５．７．２９）
【出願人】（０００１９２５９０）株式会社神鋼環境ソリューション (534)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年２月１５日（２００７．２．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年７月２９日（２００５．７．２９）
【出願人】（０００１９２５９０）株式会社神鋼環境ソリューション (534)
【Ｆターム（参考）】
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