JP6685060B1

JP6685060B1 - 汚泥排水の処理設備及びその処理方法

Info

Publication number: JP6685060B1
Application number: JP2019151090A
Authority: JP
Inventors: 一身谷
Original assignee: JFILS CO., LTD.
Current assignee: JFILS CO., LTD.
Priority date: 2019-08-21
Filing date: 2019-08-21
Publication date: 2020-04-22
Anticipated expiration: 2039-08-21
Also published as: JP2021030130A; WO2021033369A1; CN113939480A

Abstract

【課題】従来よりも環境負荷を低減、更には防止しながら、有機物を含む汚泥排水を川や海に排水できる程度に処理可能な汚泥排水の処理設備及びその処理方法を提供する。【解決手段】有機汚泥を含む汚泥排水を曝気槽１３に入れると共に、有機汚泥の分解を促進する酵素と有機汚泥を分解する好気性菌を担持可能な木材パウダーを、曝気槽１３に供給し曝気して、好気性菌処理を行う第１工程と、第１工程で処理された汚泥排水を沈殿槽１５に入れて沈殿物と処理水に分離する第２工程と、第２工程で発生した沈殿物を再生槽１６に入れて曝気処理を行う第３工程とを有し、第３工程で処理された処理物を曝気槽１３に供給し、木材パウダーを循環使用する。【選択図】図１

Description

本発明は、ＢＯＤ（生物化学的酸素要求量）の高い汚泥排水（下水も含む）の処理に係り、特に酵素が使用されている曝気槽を用いた汚泥排水の処理設備及びその処理方法に関する。

従来、一般家庭やオフィスビル、各種工場等から排出される、有機汚泥を含む汚泥排水の処理設備や処理方法が種々提案されている。
例えば、特許文献１には、汚泥排水を受け入れ処理する曝気槽と、処理された汚泥排水を受け入れる第１の沈殿槽と、微生物を保持する担体を多数含み、第１の沈殿槽の処理水を受け入れて曝気処理する担体流動槽と、担体流動槽で処理された処理水を受け入れる第２の沈殿槽と、第１、第２の沈殿槽に溜まった沈殿物を受け入れ曝気処理する汚泥再生槽とを有する汚泥排水の処理設備が開示されている。

特許第５９２５０２３号公報

上記した微生物を保持する担体には、多数の微小穴を有する樹脂製（プラスチック製）のものを使用できるが、汚泥排水の曝気処理に際し、この担体同士が互いに衝突等を繰り返すため、多数の樹脂粉が発生し易かった。
このため、処理設備で処理された処理水を川や海等へ放流するときに、この処理水と共に上記した樹脂粉も放流され、環境に影響を及ぼすおそれがあった。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、従来よりも環境負荷を低減、更には防止しながら、有機物を含む汚泥排水を川や海に排水できる程度に処理可能な汚泥排水の処理設備及びその処理方法を提供することを目的とする。

前記目的に沿う本発明に係る汚泥排水の処理設備は、有機汚泥を含む汚泥排水を受け入れ、該汚泥排水を曝気処理する曝気槽と、該曝気槽によって曝気処理された汚泥排水を受け入れ、該汚泥排水を沈殿物と処理水に分離する沈殿槽と、該沈殿槽に溜まった沈殿物を受け入れ、該沈殿物を更に曝気処理する再生槽と、該再生槽で処理された処理物を前記曝気槽に供給する循環路とを有する汚泥排水の処理設備において、
前記曝気槽では、前記有機汚泥の分解を促進する酵素、及び、前記有機汚泥を分解する好気性菌の担持体となる粒径が１ｍｍ以下の木材パウダーが使用されている。
ここで、前記木材パウダーは前記酵素を含むことができる。

なお、循環使用される前記木材パウダーの前記曝気槽への供給量の不足分を補う新たな木材パウダーを前記曝気槽に供給することができる。
また、循環使用される前記酵素の前記曝気槽への供給量の不足分を補う新たな酵素を前記曝気槽に供給することができる。

前記目的に沿う本発明に係る汚泥排水の処理方法は、有機汚泥を含む汚泥排水を曝気槽に入れると共に、前記有機汚泥の分解を促進する酵素と前記有機汚泥を分解する好気性菌を担持可能な粒径が１ｍｍ以下の木材パウダーを、前記曝気槽に供給し曝気して、好気性菌処理を行う第１工程と、
前記第１工程で処理された汚泥排水を沈殿槽に入れて沈殿物と処理水に分離する第２工程と、
前記第２工程で発生した沈殿物を再生槽に入れて曝気処理を行う第３工程とを有し、
前記第３工程で処理された処理物を前記曝気槽に供給し、前記木材パウダーを循環使用する。
ここで、前記木材パウダーは前記酵素を含むことができる。

なお、循環使用される前記木材パウダーの前記曝気槽への供給量が不足する際には、前記曝気槽に新たな木材パウダーを供給することができる。
また、循環使用される前記酵素の前記曝気槽への供給量が不足する際には、前記曝気槽に新たな酵素を供給することができる。

本発明に係る汚泥排水の処理設備及びその処理方法は、木材パウダーに有機汚泥を分解する好気性菌を担持させるので、従来のように樹脂製の担体を使用しなくてよい。
また、再生槽で処理された処理物を曝気槽に供給するので、木材パウダーや酵素を循環使用でき、更に、好気性菌が作り出した酵素や死んだ好気性菌自身の酵素も使用できる。
従って、従来よりも環境負荷を低減、更には防止しながら、有機物を含む汚泥排水を川や海に排水できる程度に処理できる。

本発明の一実施の形態に係る汚泥排水の処理設備及びその処理方法の説明図である。

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
図１に示すように、本発明の一実施の形態に係る汚泥排水の処理設備１０は、原水槽１１、流量調整槽１２、第１、第２の曝気槽１３、１４、沈殿槽１５、再生槽１６、放流槽１７、及び、循環路１８を有し、従来よりも環境負荷を低減、更には防止しながら、有機物を含む汚泥排水を川や海に排水できる程度に処理可能な設備である。以下、詳しく説明する。

原水槽１１は、有機汚泥を含む処理対象となる汚泥排水（単に「排水」又は「原水」とも記載）を受け入れる槽である。なお、汚泥排水は、活性汚泥浮遊物濃度（ＭＬＳＳ）が、例えば、３０００〜６０００ｍｇ／Ｌのものである。
この原水槽１１には、曝気ブロワー１９から送られる圧縮空気を噴き出す散気手段２０が設けられ、内部の排水を撹拌可能な構成となっている。

原水槽１１で撹拌処理された汚泥排水は、スクリーン手段２１を介して流量調整槽１２へ供給される。
スクリーン手段２１は、オープニング（開口）が、例えば、１ｍｍ（１〜１０ｍｍ程度が好ましい）の網を有し、原水槽１１からポンプ２２で汲み上げられた排水から１ｍｍを超えるごみを除去するものである。なお、スクリーン手段のオープニングは、処理対象となる汚泥排水に含まれるごみの大きさに応じて種々変更できる。

流量調整槽１２は、スクリーン手段２１によってごみが除去された汚泥排水を貯留する槽である。
この流量調整槽１２に貯留された汚泥排水は、ポンプ２３で汲み上げられ、計量槽２４を介して第１の曝気槽１３へ供給される。なお、計量槽２４は、通過する排水の量を一定量に制御でき、余分な排水を流量調整槽１２に戻すことが可能な槽であり、例えば、特許文献１に記載の計量槽を使用できるが、汚泥排水の供給量を調整可能な構成であれば、特に限定されない。

第１、第２の曝気槽１３、１４は直列配置され、流量調整槽１２から受け入れた汚泥排水を曝気処理する槽である。なお、第１、第２の曝気槽１３、１４は計量槽２４でその流量を調整しながら、常時汚泥排水を少量ずつ入れて連続運転することができ、この場合、第１の曝気槽１３からオーバーフローした汚泥排水が第２の曝気槽１４に流れ込む。
第１、第２の曝気槽１３、１４には、曝気ブロアー１９から供給される圧縮空気を噴き出す散気手段２５、２６がそれぞれ設けられ、内部に供給された有機物を含む汚泥排水に空気（酸素）を送り込むと共に内部を撹拌し（即ち、曝気処理）、排水中に含まれる有機物を、排水中に含まれる微生物である好気性バクテリア（好気性菌の一例）が食して分解する（即ち、好気性菌処理）ようになっている。

第１、第２の曝気槽１３、１４（いずれか一方でもよい）には、酵素を供給する酵素添加手段２７が設けられている。
酵素は、汚泥排水中に含まれる有機物を低分子化合物に消化し、好気性バクテリアによる有機物の分解を促進するものである。即ち、好気性バクテリアによる汚泥排水の処理（有機物の分解）は時間がかかるが、酵素を入れることによって有機物は低分子化され、好気性バクテリアにより分解され易くなり、好気性バクテリアの活動をより促進でき、処理時間を短くできる。この好気性バクテリアも活動によって酵素を作り出し、有機汚泥の分解を助ける。なお、酵素の一部は処理された水内に残る。

ここでは、曝気槽を２台直列配置しているため、好気性バクテリアによる有機物分解処理がより完全となるが、例えば、処理する汚泥排水の量や活性汚泥浮遊物濃度、曝気槽の規模（容積）等に応じて、１台でもよく、３台以上の複数台を直列配置してもよく、また、２台以上の曝気槽を並列配置することもできる。
酵素の種類としては、例えば、油分分解酵素（例えば、リパーゼ）、蛋白質分解酵素（例えば、プロテアーゼ）、澱粉分解酵素（例えば、アミラーゼ）、植物繊維分解酵素（例えは、ペクチナーゼ）、多糖類分解酵素（ヘミセルラーゼ）等があり、これらの１又は２以上を主成分とするのが好ましい。なお、酵素の量は、排水の量に対して、例えば、１／１０００００〜１／１００００程度がよいが、特に限定されるものではなく、例えば、河川又は海に放流する際の活性汚泥浮遊物濃度（ＭＬＳＳ）やＢＯＤ等に応じて種々変更できる。

また、第１の曝気槽１３（及び／又は第２の曝気槽１４）には、木材パウダーを供給する木材パウダー添加手段２８が設けられている。
木材パウダーは、汚泥排水に含まれる好気性バクテリアを担持する（好気性バクテリアの生息場所（担持体）になる）と共に、この好気性バクテリアに対する耐朽性を備えたものである。ここで、耐朽性とは、好気性バクテリアによる木材パウダーの分解速度が、汚泥排水中の有機物の分解速度よりも遅くなる性質を意味する。このように、耐朽性を備えた木材パウダーの種類としては、例えば、スギ、ヒノキ、ヒバ、カラマツ、ベイヒ、ベイスギ、ベイマツ、ケヤキ、クヌギ、クリ、チーク、ピンカド、メルバウ、イペ等があり、これらの１又は２以上を使用できるが、特にスギが好ましい。
なお、木材パウダーには、前記した酵素が含まれるもの（酵素を含浸させたもの）を使用することができる。この場合、前記した酵素添加手段２７はあっても無くてもよい。

この木材パウダーの大きさは、水に供給した場合に浮遊することなく沈降する程度に細かくした粉体であればよく、木材の種類等により、例えば、１ｍｍ以下（好ましくは０．５ｍｍ以下、更に好ましくは０．２ｍｍ以下）程度のものがよく、下限値は特に限定されないが、例えば、０．０１ｍｍ（好ましくは０．０３ｍｍ）程度のものを使用できる。
なお、木材パウダーの排水への添加は、木材パウダーを予め水に投入し撹拌して、水分を吸収させた状態で行うことが好ましいが、木材パウダーをそのままの状態で汚泥排水に添加することもできる。例えば、ＢＯＤが１０００ｍｇ／Ｌ程度の汚泥排水１ｍ^３に、木材パウダーが混合された５０〜１００Ｌ程度の水（木材パウダーの濃度：例えば、１〜２０質量％程度、更には下限が３質量％程度、上限が１５質量％程度）を供給することができるが、特に限定されるものではなく、例えば、河川又は海に放流する際の活性汚泥浮遊物濃度（ＭＬＳＳ）やＢＯＤ等に応じて種々変更できる。

沈殿槽１５は、第２の曝気槽１４からオーバーフローした汚泥排水、即ち、曝気されて好気性菌処理が行われた汚泥排水を自然流で受け入れ、汚泥（沈殿物）と上澄み液（処理水）に分離する槽である。
汚泥排水を入れた沈殿槽１５を撹拌しないで放置すると、底部に汚泥が沈降し、非沈殿の上澄み液と沈降する汚泥とに分離されるため、沈殿槽１５は、底部に汚泥が溜まり易いように、下部に下側に向かって徐々に小径となる円錐部２９を備え、その上に円筒部３０が形成されている。
この沈殿槽１５は、その軸心位置に（エアリフト）ポンプ３１を有している。このポンプ３１は、エアブローによって底部から吸入する汚泥を上方に搬送し、汚泥と空気を分離するものである。

沈殿槽１５で沈降した汚泥は、ポンプ３１によって抜き取られ、汚泥計量槽３２を介して再生槽１６へ送られる。なお、汚泥計量槽３２は、通過する汚泥の量を測定できるものであり、例えば、特許文献１に記載の汚泥計量槽を使用できるが、これに限定されるものではない。
一方、沈殿槽１５で分離された上澄み液は、放流槽１７に溜めて定期的に系外（下水又は河川）に流される。この上澄み液は、例えば、活性汚泥浮遊物濃度（ＭＬＳＳ）が２５０ｍｇ／Ｌ以下で、ＢＯＤが１６０ｍｇ／Ｌ以下（更に詳細には、１０〜５０ｍｇ／Ｌ）となって、外部に放水できる状態となっている。

再生槽１６は、沈殿槽１５に溜まった汚泥を受け入れ、この汚泥を更に曝気処理する槽である。
この再生槽１６は、散気手段３３を有し、曝気ブロアー１９によって発生する圧縮空気を槽内に噴き出している（バブリングをしている）ので、更に好気性バクテリアが作用して、有機汚泥の分解を進めることができる。
再生槽１６の処理はバッチ処理で行い、一定時間エアによる曝気処理を行った後、散気手段３３による曝気を止めて、中の汚泥（処理物）を静止状態で保持する。この汚泥には、第１の曝気槽１３に投入され残存する酵素（以下、残存酵素とも記載）及び木材パウダーと、汚泥排水に含まれていた好気性バクテリア（生きたものと死んだもの）、好気性バクテリアが作り出した酵素等が含まれている。

循環路１８は、再生槽１６で処理された汚泥（処理物）を、第１の曝気槽１３に供給する配管である。具体的には、再生槽１６内の汚泥はポンプ３４によって抜き取られ、循環路１８に設けられた汚泥計量槽３５を介して第１の曝気槽１３へ送られる。
ここで、木材パウダーと、残存酵素と、好気性バクテリアが作り出した酵素や死んだ好気性バクテリア自身の酵素（以下、好気性バクテリア由来の酵素とも記載）が、循環使用されることになる。
このため、酵素添加手段２７により第１の曝気槽１３に供給され、前記した上澄み液と共に流出した酵素は、好気性バクテリア由来の酵素と残存酵素で補われ、また、木材パウダー添加手段２８により第１の曝気槽１３に供給された木材パウダーは、耐朽性を備えているため消費されずらく残存するため、第１の曝気槽１３への新たな酵素及び／又は木材パウダーの添加量を低減できる。

なお、上記した循環使用される酵素の第１の曝気槽１３への供給量が不足する場合、例えば、沈殿槽１５で分離された上澄み液に含まれる酵素の量が多い場合や、好気性バクテリア由来の酵素の量が少ない場合には、供給量の不足分を補う新たな酵素を、酵素添加手段２７により第１の曝気槽１３に供給することができる（木材パウダーが酵素を含む場合は木材パウダーの添加により不足分を補ってもよい）。
また、上記した循環使用される木材パウダーの第１の曝気槽１３への供給量が不足する場合、例えば、好気性バクテリアにより木材パウダーが分解した場合には、供給量の不足分を補う新たな木材パウダーを、木材パウダー添加手段２８により第１の曝気槽１３に供給することができる。

なお、上記したように、第１の曝気槽１３には汚泥排水が流量調整槽１２を介して所定流量ずつ供給され、沈殿槽１５から再生槽１６に汚泥計量槽３２を介して汚泥が供給され、また、再生槽１６から第１の曝気槽１３に汚泥計量槽３５を介して所定流量の汚泥が供給されることにより、各装置の処理量を限定することができ、オーバー負荷をかけることがなく、確実に汚泥排水を処理できる。

続いて、本発明の一実施の形態に係る汚泥排水の処理方法について、図１を参照しながら説明する。
（準備工程）
まず、原水槽１１に有機汚泥を含む汚泥排水を受け入れ、散気手段２０によって撹拌処理する。
この汚泥排水は、活性汚泥浮遊物濃度（ＭＬＳＳ）が、例えば、３０００〜６０００ｍｇ／Ｌを有するものである。なお、ＭＬＳＳ濃度が３０００ｍｇ／Ｌ未満の場合は、有機物の量が少なく浄化作用が円滑に進まず、ＭＬＳＳ濃度が６０００ｍｇ／Ｌを超える場合は、沈殿槽１５での沈殿分離が効率よく行えない。
次に、原水槽１１で撹拌処理された汚泥排水をポンプ２２で汲み上げ、この汚泥排水に混入したごみをスクリーン手段２１によって除去した後、流量調整槽１２に貯留する。

（第１工程）
流量調整槽１２に貯留された汚泥排水をポンプ２３で汲み上げ、計量槽２４を介して第１の曝気槽１３へ供給する。
また、第１の曝気槽１３（及び／又は第２の曝気槽１４）には、酵素添加手段２７から有機汚泥の分解を促進する酵素を、木材パウダー添加手段２８から汚泥排水に含まれる好気性バクテリアを担持可能な耐朽性を備えた木材パウダーを、それぞれ供給する。なお、木材パウダーには、前記した酵素が含まれるものを使用することができ、この場合、前記した酵素添加手段２７からの酵素の供給はあっても無くてもよい。
そして、第１、第２の曝気槽１３、１４に散気手段２５、２６からそれぞれ空気（酸素）を送り込むと共に、内部を撹拌する（曝気処理）ことで、好気性菌処理を行う。

（第２工程）
第１、第２の曝気槽１３、１４で順次曝気処理された汚泥排水を沈殿槽１５へ供給する。
ここでは、沈殿槽１５に入れた汚泥排水を撹拌することなく一定時間放置することで、底部に汚泥を沈降させ、上澄み液と沈降する汚泥とに分離させる。
この上澄み水は、有機物を殆ど含まない水であり、活性汚泥浮遊物濃度（ＭＬＳＳ）が２５０ｍｇ／Ｌ以下で、ＢＯＤが１６０ｍｇ／Ｌ以下（更に詳細には、１０〜５０ｍｇ／Ｌ）となっているため、そのままの状態で、放流槽１７に溜めて定期的に河川又は海に放流できる。なお、上澄み液は酵素を含んでいるので、これ自体で洗浄効果、有機物分解効果を有し、そのまま利用できる。
また、沈殿槽１５で沈降した汚泥は、ポンプ３１によって抜き取られ、再生槽１６へ送られる。

（第３工程）
沈殿槽１５から抜き取った汚泥を再生槽１６に入れる。
この再生槽１６では、散気手段３３から空気を送り込む（曝気処理）ことで、更に好気性バクテリアが作用して、汚泥の分解を進めることができる。
再生槽１６の処理で発生した汚泥には、前記したように、残存酵素及び木材パウダーと、汚泥排水に含まれていた好気性バクテリア（生きたものと死んだもの）、好気性バクテリアが作り出した酵素等が含まれている。

この汚泥をポンプ３４によって抜き取り、循環路１８を経由して第１の曝気槽１３へ送る。ここで、木材パウダーと好気性バクテリア由来の酵素と残存酵素が、循環使用される（即ち、第１〜第３工程を繰り返し行う）。
なお、循環使用される酵素の第１の曝気槽１３への供給量が不足する場合は、酵素添加手段２７により新たな酵素を第１の曝気槽１３に供給することができ（木材パウダーが酵素を含む場合は木材パウダー添加手段２８により新たな木材パウダーを供給してもよく）、また、循環使用される木材パウダーの第１の曝気槽１３への供給量が不足する場合は、木材パウダー添加手段２８により新たな木材パウダーを第１の曝気槽１３に供給することができる。ここで、酵素及び／又は木材パウダーの供給量の不足は、例えば、沈殿槽１５から排出される上澄み液の活性汚泥浮遊物濃度（ＭＬＳＳ）とＢＯＤの測定結果等により判断できる。

以上のことから、本発明の汚泥排水の処理設備及びその処理方法により、従来よりも環境負荷を低減、更には防止しながら、有機物を含む汚泥排水を川や海に排水できる程度に処理できる。

以上、本発明を、実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。例えば、前記したそれぞれの実施の形態や変形例の一部又は全部を組合せて本発明の汚泥排水の処理設備及びその処理方法を構成する場合も本発明の権利範囲に含まれる。
前記実施の形態においては、汚泥排水の処理を、連続処理とバッチ処理とを組み合わせて行っているが、全部を連続処理のみ又はバッチ処理のみで行うこともできる。
また、前記実施の形態においては、沈殿槽で処理した処理水を放流槽を介して放流する場合について説明したが、放流槽を用いることなく、沈殿槽の処理水をそのまま放流することもできる。

１０：汚泥排水の処理設備、１１：原水槽、１２：流量調整槽、１３、１４：曝気槽、１５：沈殿槽、１６：再生槽、１７：放流槽、１８：循環路、１９：曝気ブロワー、２０：散気手段、２１：スクリーン手段、２２、２３：ポンプ、２４：計量槽、２５、２６：散気手段、２７：酵素添加手段、２８：木材パウダー添加手段、２９：円錐部、３０：円筒部、３１：ポンプ、３２：汚泥計量槽、３３：散気手段、３４：ポンプ、３５：汚泥計量槽

Claims

有機汚泥を含む汚泥排水を受け入れ、該汚泥排水を曝気処理する曝気槽と、該曝気槽によって曝気処理された汚泥排水を受け入れ、該汚泥排水を沈殿物と処理水に分離する沈殿槽と、該沈殿槽に溜まった沈殿物を受け入れ、該沈殿物を更に曝気処理する再生槽と、該再生槽で処理された処理物を前記曝気槽に供給する循環路とを有する汚泥排水の処理設備において、
前記曝気槽では、前記有機汚泥の分解を促進する酵素、及び、前記有機汚泥を分解する好気性菌の担持体となる粒径が１ｍｍ以下の木材パウダーが使用されていることを特徴とする汚泥排水の処理設備。
請求項１記載の汚泥排水の処理設備において、前記木材パウダーは前記酵素を含むことを特徴とする汚泥排水の処理設備。
請求項１又は２記載の汚泥排水の処理設備において、循環使用される前記酵素の前記曝気槽への供給量の不足分を補う新たな酵素が前記曝気槽に供給されることを特徴とする汚泥排水の処理設備。
有機汚泥を含む汚泥排水を曝気槽に入れると共に、前記有機汚泥の分解を促進する酵素と前記有機汚泥を分解する好気性菌を担持可能な粒径が１ｍｍ以下の木材パウダーを、前記曝気槽に供給し曝気して、好気性菌処理を行う第１工程と、
前記第１工程で処理された汚泥排水を沈殿槽に入れて沈殿物と処理水に分離する第２工程と、
前記第２工程で発生した沈殿物を再生槽に入れて曝気処理を行う第３工程とを有し、
前記第３工程で処理された処理物を前記曝気槽に供給し、前記木材パウダーを循環使用することを特徴とする汚泥排水の処理方法。
請求項４記載の汚泥排水の処理方法において、前記木材パウダーは前記酵素を含むことを特徴とする汚泥排水の処理方法。
請求項４又は５記載の汚泥排水の処理方法において、循環使用される前記酵素の前記曝気槽への供給量が不足する際には、前記曝気槽に新たな酵素を供給することを特徴とする汚泥排水の処理方法。