JPS60129193A - 汚泥の処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の利用分野） 本発明は、下水、産業戻水などのリンを含有する有機性
廃水（以下汚水という）を対象として、嫌気−好気式活
性汚泥によシ汚水中のりンを除去する汚水処理法におい
て、発生する余剰汚泥を処理する方法に関する。

（発明の背景） 一般に、活性汚泥を利用した生物学的汚水処理法は、汚
水（原水）を、最初沈澱池（以下初沈と略称する）に通
して固形分、ＢＯＤの一部を沈降除去し、次いで二次処
理工程に送給してＢＯＤを分解させ、この曝気槽出口混
合液を最終沈澱池（以下終沈と略称する）に送給して汚
泥を沈降分離させ、分離後の上澄液は処理水として排水
系に送シ、他方沈降分離された汚泥は、その一部を前記
曝気槽のＢＯＤ分解に必要な返送汚泥として曝気槽入口
側に返送し、またその余の汚泥は余剰汚泥として終沈よ
シ引き抜いて脱水固形化の処理工程に送るようにした方
法としてよく知られている。特に、この方法は、前記二
次処理の工程中で、初沈より流入する一次処理水と返送
汚泥を、嫌気槽−好気槽の順に通すようにした場合には
、汚水中のＢＯＤ除去と同時に脱リンも行なえる方法（
なお、前記嫌気槽と好気槽の間に脱窒素槽を設けて、前
記好気槽からの循還水を与え゛る場合には、脱リンに加
え脱窒素をも行なえる方法となるが、以下の説明では、
これらの両者を含めて脱リン能力を有する生物処理法を
Ａ１０法と総称する）となるため、二次処理工程の段階
で、薬品を使用することなく、処理水排出水域の富栄養
化源の一つとなるリンを除去できる処理法として近時注
目されてきている。

ところで前記Ａ１０法でいうリン除去とは、液中のリン
を汚泥に蓄積させることをいい、その後この混合液を嫌
気条件下に置くと、汚泥はリンを再び液中に放出してし
まう性質がめる。このため、終沈から引き抜いた余剰汚
泥の処理を嫌気の条件下で行なう場合には、該余剰汚泥
中のリンの多くは液中に放出され、余剰汚泥の処理に伴
って生ずる脱離水を介して前記汚水処゛里系に戻シ、結
局リンが回帰する悪循環を招いてしまうことになる。

これらのことから、前記Ａ１０法による汚水処理系につ
いては回帰リンを防止、低減させる必要が望まれ、例え
ば特開昭５６−１５０４８７号公報、特開昭５６−１５
０５００号公報等の提案がされているが、いずれも実用
性、特に運転コストならびに汚泥処理処分等の面で難点
がある０ そこで本発明者等は、Ａ１０法に従った二次処理工程の
好気槽から排出される、一般に溶存酸素の高い混合液を
、そこに含まれる汚泥を余剰汚泥として処理すべき相当
分だけ、直接、遠心型又は濾過型の機械濃縮機に送給し
、ここで、溶存酸素の経時的低下による嫌気条件の現出
前に迅速濃縮を行ない、更に脱水処理工程に送るように
した新規な余剰汚泥処理方法を提案した。

かかる方法によれば、１時間以内程度の迅速濃縮にて汚
泥から液中に放出するリン濃度を０．４〜０．８■／ｌ
に抑えることができ、従来の終沈よシ余剰汚泥を引き抜
く方式の場合にリン濃度が通常２０〜ａ０ｙ／を程度と
なっていることに比べて、回帰リンの低減に極めて有効
なものとなる効果があり、また脱水工程に送給する汚、
泥の濃縮程度も従来法の場合に比べて数倍程度とできる
ため、脱水の前処理として添加する凝集剤の量も大幅に
低減されるなどの様々な効果が得られた。

ところで、前記の改良とは別に、近年、脱水工程の処理
方法についても棟々の改善がなされてきており、特に脱
水機の前段において行なう凝集剤添加による汚泥の調質
処理については、高分子凝集剤のめざましい発展があっ
て、これが使用される機会が多くなってきており、また
こｎに伴って、使用される脱水機の型も真空脱水機から
ベルトプレス脱水機、遠心脱水機等に変ってきている現
状がある。

しかし、このような高分子凝集剤を用いる処理は、前記
の本発明者等の開発した、機械濃縮機によるＡ１０法の
好気槽出口混合液の迅速鎖線方式に基づく余剰汚泥処理
法との有機的関連性において改良発展されてきたもので
ないために、前記各段階の処理、すなわち機械濃縮機を
用いた迅速濃縮と、高分子凝集剤を用いた脱水処理を組
合せて行なう場合には、これら両者の処理の優れた効果
をそれぞれ発揮させる上で、更に改善すべきいくつかの
問題のあることが認められる。

例えば、前記高分子凝集剤は、汚泥から液中にリンが放
出される場合に、その固定（不溶化）に格別の効果を示
すものではないから、脱離水を介してのリン回帰を充分
低減させるためには、脱水処理を迅速に行い、あるいは
リン固定の別途の工夫が望まれる。他方、前記機械濃縮
機による迅速濃縮で得られた濃縮汚泥は、高分子凝集剤
等を加えて調質処理しなければその１までは脱水不可能
である。

（発明の目的） 本発明は、これらの種々の点に鑑み、Ａ１０法における
余剰汚泥を好気槽出口混合液の迅速濃縮によシ濃縮汚泥
として得た後、これを高分子凝集剤で調質して脱水処理
するようにした汚泥処理法において、これら一連の工程
の効果をそれぞれ有効に発揮させることができるように
した新規なる汚泥処理法を提供せんとするもの。

である。

また本発明の別の目的は、前記した目的を達成した上で
、機械濃縮の処理と脱水処理の２つを、時間的に連続す
ることなく行なうことを可能とし、これにより脱水処理
設備の稼動を夜間あるいは休日において停止できるよう
にすることにある。

（発明の概要） 前記した目的を達成するための本願発明の基本的要旨と
するところは、Ａ１０法の好気槽出口混合液を濃縮した
濃縮汚泥Ａに対し、繊維分の多い初沈からの初沈汚泥Ｂ
を合流させ、これにより脱水処理時における濾過速匿の
増大、ケーキ含水率の低下を図るようにしたのであシ、
具体的には本願の第１番目の発明の要旨は、初沈　１に
よる一次処理の次段に、被処理水を嫌気槽−好気槽の順
に通してリンを汚泥中に蓄積させる二次処理の工程をも
つ汚水処理法において、前記好気槽出口混合液の一部を
、直接、遠心型又は濾過型機械濃縮機で迅速濃縮した濃
縮汚泥（以下汚泥Ａという）と、前記最初沈澱池からの
初沈汚泥（以下汚泥Ｂという）とを、合流させた俊速や
かに脱水処理の工程に送給させると共に、機械濃縮後の
脱水前処理として高分子凝集剤により調質処理すること
を特徴とする汚泥の処理方法にある。

また本願第２番目の発明は、前記方法における効果を担
保しつつ、実際の汚水処理施設においてみられる設備の
稼動状況、すなわち特に脱水処理設備の夜間、休日での
停止を実現するために、前記第１番目発明における機械
濃縮後の濃縮汚泥Ａを、汚泥から溶出するリンの固定に
有効なＣａ塩の塩加を条件として、貯溜槽に溜めておく
（ただし汚泥の調質処理は貯溜後に行なう）ことを可能
とした点に特徴がある。

なお、Ｃａ塩添加を条件とした汚泥Ａの貯溜は、汚泥Ｂ
との合流時であってもよいし、汚泥Ｂとの合流前におい
て行なってもよく、特に後者の場合は汚泥Ａと汚′泥Ｂ
を脱水処理の直前において合流させるという好ましい態
様が実現できる利点がある。

本発明において、機械濃縮機による迅速濃縮の程度は一
般に出来るだけ高濃度となるようにすることが望ましい
が、濃縮機に送給される混合液の流量、濃縮機の容量、
能力、嫌気性条件となることの悪影響防止のために滞溜
時間を出来るだけ短かくすること（通常装置内滞溜時間
を１時間以内とすることが望ましい）、等々の関係にお
いて設定され、汚泥濃度が好ましくは３〜８重量％、最
適には４〜６ｔｉ％程度とすることがよい。

本発明において、好気槽出口混合液の２方向への送給量
配分制御は、例えば、好気槽から終沈への流出渠より、
ポンプによって機械濃縮機に汲み上げる好気槽出口混合
液の量を制御することで行なえばよい。この場合、前記
ポンプの汲み上げ量制御は、好気槽からの二次処理水排
出量、該処理水中の汚泥濃度等によって、終沈において
沈降分離して得られる汚泥量が変化することに関連、対
応し、返送汚泥分を終沈において常に確保する必要から
、例えば、終沈で沈降分離した汚泥の界面レベルを所定
の一定範囲内にあるように、前記各送給量を制御してな
される。具体的には、例えば終沈の汚泥界面レベル検知
器を設置し、該検知器と前記ポンプの駆動機構を連動さ
せて行なうようにすればよい。

本発明において、機械濃縮機が遠心型および濾過型のも
のに特定されているのは、処理水の装置内滞溜時間を短
かくして嫌気条件の現出を防ぎ、高濃度の濃縮を達成し
、更に設備的な大きさ、操作性等々を考慮した上で、本
発明の効果を充分発揮させるためである。

機械的濃縮機としては、例えば横型遠心濃縮機、竪型遠
心濃縮機、特開昭５８−１３８５９６号公報に提案され
たＦ布筒濃縮機等を代表的に挙げることができる。

本発明において、機械濃縮機にょシ迅速濃縮された濃縮
汚泥Ａに対して合流される初沈汚泥Ｂは、最初沈澱池で
沈降分離して得られたものを、濃縮槽で更に沈降分離し
た汚泥を用いることがよい。この汚泥Ｂの濃縮程度は、
濃縮槽の容量、滞溜時間、原水の種類等々に応じて変化
するが、一般には高濃度とされることがよく、好ましく
は固形分として３〜８重量％、最適には４〜６重量重量
％色することが望ましい。

本発明において使用さｆＬる高分子凝集剤は、汚泥Ａと
汚泥Ｂを別々に調質処理する場合においても同種のもの
を用いることが望ましく、高分子凝集剤としては、既知
のカチオンポリマーあるいはカチオンとアニオンのポリ
マーを併用して使用することができる。具体的には、例
えばカチオン性有機高分子凝集剤としてはＮ、Ｎ’−ジ
メチルアミノアルキルアクリレ−トあるいはメタクリレ
ートでアルキル基の炭素数が２あるいは３のものの酸塩
、ビニルベンジルモノジトリメチルアンモニウムの酸塩
、アクリルアミドのカチオン変性物の酸塩、ビニルピリ
ジンおよびその置換誘導体、アクリルアミンおよびその
置換誘導体のようなカチオン性単量体の単−重合体およ
び共重合体などが使用できる。

また上記のようなカチオン性単量体とアクリルアミド、
アクリロニトリル、アクリル酸アルキルエステルのよう
な単量体との共重合物、さらにポリビニルイミダシリン
の酸塩、キトサンの酸塩、澱粉のカチオン化物なども使
用できる。

またカチオン性有機高分子凝集剤、アニオン性有機高分
子凝集剤を併用する場合には、上記カチオン性有機高分
子凝集剤と共に、アニオン性有機高分子凝集剤としてア
クリル酸、メタクリル酸およびそれらのアルカリ金属塩
、アクリルアミドのスルホメチル化物およびそのアルカ
リ金属塩、ビニルベンゼンスルフォン酸、スチレンスル
ホン酸およびそのアルカリ金属塩、ビニルスルフォン酸
およびそのアルカリ金属塩、無水マレイン酸などの単一
重合体および共重合体などが使用される。また上記のよ
うなアニオン性単量体とアクリルアミド、アクリロニト
リル、アクリル酸アルキルエステルのように単量体との
共重合物、さらにアルギン酸ソーダ、キチンのアニオン
変性物なども使用できる。

本願の渠１番目の発明において、汚泥Ａと汚泥Ｂを合流
させる場合に、高分子凝集剤の添加による調質処理は、
合流の前に各汚泥について行なってもよいし、合流後に
行なってもよいが、合流によって一般に汚泥Ａの嫌気化
は促進されることになるので、脱水処理時の脱離水中に
含まれる回帰リンを出来るだけ低減させるためには、調
質処理後で脱水処理装置に導く直前において汚泥Ａ、Ｂ
（ｉｌ−合流させることが望ましい。

合流させた汚泥Ａ、Ｂは攪拌して部分的な汚泥の偏在を
なくすことが実用上望ましい。

本願第２番目の発明において、汚泥Ａを貯溜するのは、
一般的には機械濃縮機で迅速濃縮された状態のまま貯溜
槽で行なうことがよいが、貯溜槽には初沈汚泥Ｂを合流
させてもよい。

汚泥Ａを貯溜する場合、この汚泥Ａは初沈汚泥Ｂとは異
ってリンを蓄積したものであるから、貯溜時間が長くな
９溶存酸素（ＤＯ）の低下が進むに従って嫌気条件が現
出すると、蓄積したリンを液中に放出することになる。

したがってこのような放出されたリンを固定することに
より、脱水処理時の脱離水を介して汚水処理系にリンが
回帰することを可及的小ならしめるため、Ｃａ塩が添加
される。このＣａ塩の添加量は、汚泥Ａの貯溜時間、汚
泥濃度、温度、二次処理水中のＤｏの量等々との関係に
応じて選択されるが、一般的には汚泥Ａの固形物比で５
〜１０重量％であることが好ましい。Ｃａ塩として具体
的には、例えば消石灰ＣＣａ　（ＯＨ）２］　、生石灰
〔ＣａＯ３を挙げることができる。

（発明の実施例） 実施例１ 第１図は本発明の一実施例の概要フローを示したもので
あり、原水の流入さｎる初沈１で一次処理を行ない、−
次処理水を次段のＡ１０法に従って構成された二次処理
設備ｌに送給する。

二次処理設備ｇは、流入水をまず嫌気槽３に入れ、次い
で下流側の好気槽４に移送して、嫌気−好気処理によシ
汚泥を生分解処理すると共に、リンを汚泥中に蓄積する
形で液中から除去する。

この後、混合液は好気槽４の出口より流出渠５を経て、
主には終沈６に送給され、また混合液の一部は流出果５
から図示しないポンプにより機械濃縮機７に汲み上げ送
給される。この機械濃縮機７は遠心型（又は加圧沖過型
）の濃縮機として構成され、通常１時間程度以内、好ま
しくは３０分程度の滞溜時間で、二次処理水を好ましく
は３〜８重量重量量適には４〜６重量重量角泥濃度まで
濃縮する。この濃縮処理においては処理が極めて迅速で
あるため溶存酸素ＤＯの低下か進行する前に濃縮が進行
し、脱離水として初沈１の入口に戻される液の中に含ま
れるリンは、処理水のリン濃度と略同程度である。

濃縮後の汚泥Ａはクッションタンク８を経由して、ポン
プ９によシ調質槽１０に送給され、ポリマー添加による
所定の調質がなされた後、後記する初沈汚泥Ｂと合流さ
れ、混合槽１１で攪拌後直ちにベルトプレス脱水機１２
に導かれる。脱水時の脱離水Ｓ米は初沈入口に戻される
。

一方、前記合流される初沈汚泥Ｂは、初沈１で沈降分離
された汚泥を濃縮槽１３に送り、ここで重力沈降により
更に沈降分離した汚泥として得られ、ポンプ１４により
これを前記とは別の調質槽１５に送給して、所定の調質
処理後汚泥Ａに合流される。

前記において２つの調質槽１０．１５で使用されるポリ
マー（高分子凝集剤）は凝集程度を揃える等のために同
種のものを用いることがよい。

なお、終沈６に送給された混合液は、該終沈においπ所
定の時間滞溜して汚泥を沈降分離させ、上澄みは処理水
として排水系に送られ、汚泥は返送汚泥として嫌気槽の
入口に送給される。

そしてこのような処理を行なう終沈６への二次処理水の
流入量は、例えば、図示しない、汚泥界面レベルの検知
手段を用いて、該レベルが一定範囲内にあるように前記
機械濃縮機へのポンプ汲み上げ量を制御することで行な
うことでなされる。

以上のフローに示される汚水処理系において行なった汚
泥処理の試験結果を、汚泥Ａを汚泥Ｂと合流させない場
合のものと比較して下記表１に示す。

表　Ｉ 前記衣よシ明らかな如く、汚泥Ａを単独に脱水処理する
場合に比べ、汚泥Ａ、Ｂを合流させて処理した場合には
、脱水処理に要する時間、ケーキの含水率等の点で優れ
ていることが認められた。

なお、前記第１図に示した実施例１では、機械濃縮機か
ら得た汚泥を途中貯溜することなく速やかにベルトプレ
ス機まで送給することで、嫌気状態の現出に伴うリンの
液中への放出を出来るだけ防止するが望ましく、シたが
って初沈汚泥Ｂの合流も出来るだけ脱水処理の直前で行
なうことがよいが、高分子凝集剤の添加による調質操作
の簡便化を図る上では、合流後の汚泥Ａ、Ｂを一つの調
質槽で攪拌させるようにしてもよく、この場合にも実用
上支障のない範囲に回帰リンの量を抑えて汚泥処理を行
なうことができる。

実施例２ 第２図に示す本実施例２は、第１図に比べて機械濃縮機
７で迅速濃縮した濃縮汚泥Ａを、貯溜槽８′に貯溜する
と共に所定量のＣａ塩を添加し、史に初沈汚泥Ｂをこの
貯溜槽８′に合流させた点に特徴がある。したがって調
質槽１０は、合流した汚泥Ａ、Ｂに対して一つのみとさ
れている。

このような構成によれば、第１図に示した汚泥処理の利
点を担保して更に実用的に優れた汚泥処理の設備を実現
できることになる。

すなわち、貯溜槽８′において、長時間の汚泥滞溜によ
り嫌気状態が現出し、汚泥からリンが液中に放出するこ
とがあっても、このリンは添加されたＣａ塩により固定
化され、脱水処理の際に脱離水Ｓ米中にリンが多量に含
まれることは有効に防止されることになり、他方汚泥Ａ
の貯溜によってベルトプレス脱水機の稼動を、夜間、休
日においては停止させることが可能となるからである。

下記表■はＣａ塩を添加して汚泥Ａ、Ｂを３６時間貯溜
した場合の結果を示している。

表　■ （発明の効果） 以上説明したように、本発明法によれば、Ａ１０法に従
った二次処理工程をもつ汚水処理系において、余剰汚泥
中のリンを放出させることなく濃縮脱水が可能となるた
め、汚水処理系へのリン回帰が大幅に低減され、Ａ１０
法の二次処理工程の機能を充分発揮させることが可能と
なり、しかも、機械濃縮機を用いた迅速濃縮の効果を充
分発揮させ、かつこれが近時汎用化されつつある高分子
凝集剤の調質処理を伴った脱水処理と組合せて用いられ
る場合の問題点も、初沈汚泥との合流という工夫にょシ
効果的に解消することができるなど、その有用性は極め
て大なるものである。

なお、本発明法は、付随的効果として、脱水処理された
余剰汚泥が高リン含有のものであるため、汚泥再利用の
一つであるコンポスト化において肥料効果の高いものが
得られる利点ももっている。

【図面の簡単な説明】

図面第１図は本発明の実施例１のフローを示す図、第２
図は同実施例２のフローを示す図である。 １・・・初沈　ｇ・・・二次処理工程設備３・・・嫌気
槽　４・・・好気槽 ５・・・流出果　６・・・終沈 ７・・・機械濃縮機　８・・・クッションタンク８′・
・・貯溜槽　９．１４・・・ポンプ１０．１５・・・調
質槽　１１・・・混合槽１２・・・ベルトプレス脱水機
　１３・・・濃縮槽。 手続補正書 昭和４２年７２１１２２日 ３　補正をする考 事イ′１との関係　出　願　人 ４代Ｊ里人 イ］、所　東京都千代１］］区丸の内２丁１１６番２−
号丸の内式ｊＴｉ−洲ヒル３３０８　補正の内容　別紙
のとおり 補　正　書 本願明細曹中下記事項を補正いたします。 記 １、第９頁下から６行目に ［塩加を」とあるを 「添加を」と訂正する。 ２、第１１頁下から３行目と２行目の間に次文を挿入す
る。 「　脱水機としては、ベルトプレス脱水機、スクリュー
プレス脱水機、遠心脱水機等の迅速な処理（１時間程度
以下の脱水処理）を行なうことができるものが代表１つ
に挙げられる。」３、第２０頁の表の下に人文を挿入す
る。 「　な％　、Ｃａ塩添加の場合には、比較的脱水処理に
時間のかかるフィルタープレス脱水機を使用することも
５ｆ　能である。」 手続補正舎（５式つ １２１１件の表示 昭和９ｇ年１５　許願第２３．ｐ＋７９千号１＋件との
関係　出　願　人 ４代ｊ里人 イし＋すｉ　東バーｓ都千代ＩＩＩ区丸の内２丁ロ６番
２号丸の内へ手洲ヒル３３０−昭１　− −一　−ホケ故−−− ７、補止の＾・ｊ象 補　正　書 本願願書中下記事項を補正いたします。 記 １、願書の１枚目の上の余白部分に次の事項を加入する
。 「（特許法第３８条但し書の規定による特許出願）」 ２、願書の１枚目の「１、発明の名称」の項と、「２゜
発明者」の項の間に次の事項を加入する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　最初沈澱池による一次処理の次段に被処理水を嫌気
   槽−好気槽の順に通してリンを汚泥中に蓄積させる二次
   処理の工程をもつ汚水処理法において、前記好気槽出口
   混合液の一部を、直接、遠心型又は濾過型機械濃縮機で
   迅速濃縮した濃縮汚泥Ａと、前記最初沈澱池からの引抜
   汚泥Ｂとを、合流させた俊速やかに脱水処理の工程に送
   給させると共に、機械濃縮後の脱水前処理として高分子
   凝集剤によシ調質処理することを特徴とする汚泥の処理
   方法。 ２　最初沈澱池引抜汚泥Ｂは、濃縮槽を経たものである
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載した汚泥
   の処理方法。 ３　最初沈澱池による一次処理の次段に、被処理水を嫌
   気槽−好気槽の順に通してリンを汚泥中に蓄積させる二
   次処理の工程をもつ汚水処理法において、前記好気槽出
   口混合液の一部を、直接、遠心型又は濾過型機械濃縮機
   で迅速濃縮した濃縮汚泥Ａと、前記最初沈澱池からの引
   抜汚泥Ｂとを、合流させた後脱水処理の工程に送給させ
   ると共に、脱水前処理として高分子凝集剤により調質処
   理する方法であって、前記濃縮汚泥Ａは、前記汚泥Ｂと
   の合流時又は合流前においてＣａ塩の添加を条件として
   貯溜することを％徴とする汚泥の処理方法。 ４　最初沈澱池引抜汚泥は、濃縮槽を経たものであるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第３項に記載した汚泥の
   処理方法。