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公開番号2024121215
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-09-06
出願番号2023028183
出願日2023-02-27
発明の名称有機性排水又は有機性汚泥を含む処理対象物の処理方法及び装置
出願人水ing株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類C02F 3/12 20230101AFI20240830BHJP(水,廃水,下水または汚泥の処理)
要約【課題】従前のOSAプロセスを実施するために必要であった大きな槽容積や装置を不要としながら十分なSRTを維持もしくは増大することができ、脱水汚泥量の減容化効果が大きく、臭気の発生を低減できる有機性排水の処理方法及び装置を提供する。
【解決手段】少なくとも有機性汚泥又は有機性排水を含む処理対象物を貯留槽10にて貯留した後、生物処理槽20にて生物処理し、生物処理後の汚泥含有水を固液分離槽30にて分離汚泥と分離水とに固液分離した余剰汚泥を微曝気処理槽40にて鉄の存在下にて微曝気処理して、汚泥を分解して再基質化し、再基質化された汚泥を貯留槽10及び生物処理槽20に返送する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
少なくとも有機性汚泥又は有機性排水を含む処理対象物の処理方法であって、
当該処理対象物を貯留する貯留工程と、
貯留後の処理対象物を生物処理する生物処理工程と、
生物処理後の汚泥含有水を分離汚泥と分離水とに固液分離する固液分離工程と、
当該分離汚泥を鉄の存在下にて微曝気処理して、当該汚泥を分解して再基質化する微曝気処理工程と、を含み、
微曝気処理後の再基質化された汚泥を当該貯留工程及び当該生物処理工程に返送することを特徴とする処理方法。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記微曝気処理工程において、前記処理対象物の処理施設内で発生する臭気成分を含む気体を用いて微曝気処理することを特徴とする、請求項１に記載の処理方法。
【請求項３】
前記生物処理工程において、微曝気処理時に発生する微曝気処理排ガスを用いることを特徴とする、請求項１又は２に記載の処理方法。
【請求項４】
前記微曝気処理工程において、前記分離汚泥を濃縮した濃縮汚泥又は脱水した脱水汚泥を添加して微曝気処理することを特徴とする、請求項１又は２に記載の処理方法。
【請求項５】
前記微曝気処理工程において処理される汚泥は、全蒸発物残留物ＴＳが１０ｇ／Ｌ以上５０ｇ／Ｌ以下であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の処理方法。
【請求項６】
前記微曝気処理工程において処理される汚泥は、下水試験方法において定められたＢ型回転粘度計による２５℃での測定による粘度が２０ｍＰａ・ｓ以上２００ｍＰａ・ｓ以下であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の処理方法。
【請求項７】
少なくとも有機性汚泥又は有機性排水を含む処理対象物の処理装置であって、
当該処理対象物を貯留する貯留槽又は中継槽と、
貯留後の処理対象物を生物処理する生物処理槽と、
生物処理後の汚泥含有水を分離汚泥と分離水とに固液分離する固液分離槽と、
分離汚泥を鉄イオンの存在下で微曝気処理して、当該汚泥を分解して再基質化する微曝気処理槽と、
微曝気処理後の再基質化された汚泥の一部を、当該貯留槽又は中継槽に返送する第１の再基質化汚泥返送ラインと、
微曝気処理後の再基質化された汚泥の残部を、当該生物処理槽に返送する第２の再基質化汚泥返送ラインと、
を含むことを特徴とする処理装置。
【請求項８】
前記微曝気処理槽と前記生物処理槽との間に、前記微曝気処理槽にて発生する微曝気処理排ガスを前記生物処理槽に導入する微曝気処理排ガス導入ラインが設けられていることを特徴とする請求項７に記載の処理装置。
【請求項９】
前記微曝気処理槽に、処理対象物の処理施設内で発生する臭気成分を含む気体を導入する臭気成分含有気体導入ラインが設けられていることを特徴とする請求項７又は８に記載の処理装置。
【請求項１０】
前記分離汚泥を濃縮する汚泥濃縮装置と、
当該汚泥濃縮装置からの濃縮汚泥を前記微曝気処理槽に導入する濃縮汚泥導入ラインと、
をさらに具備することを特徴とする請求項７又は８に記載の処理装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも有機性排水又は有機性汚泥を含む処理対象物の処理方法及び処理装置に関し、特にし尿処理施設、下水処理場、バイオマス処理施設などで発生する上記処理対象物の処理方法及び処理装置に関する。
続きを表示（約 3,000 文字）【背景技術】
【０００２】
有機性排水又は有機性汚泥を含む処理対象物処理における汚泥の減容化方法は、オゾン酸化処理、酸化剤処理、アルカリ処理、超音波処理、電解処理、熱処理など多数の物理化学的処理があり、余剰汚泥を可溶化して再基質化、または分解処理することで汚泥の減容化が図られている。しかし、この物理化学的処理の多くは汚泥単位容積当たり多量の不活性な難分解性有機物量が発生することも多いため、処理水質に影響を生じるなどの問題がある。また、好気性または嫌気性消化処理、酵素処理、食物連鎖処理、嫌気好気生物処理などの生物学的処理があり、処理槽内の滞留時間や酸素条件を主なパラメータとして余剰汚泥発生量の抑制や嫌気的または好気的分解を促進することで汚泥の減容化が図られている。消化処理の場合には大きな消化槽設備や敷地面積が必要となること、微生物または酵素処理の場合には固定化担体や高価な酵素を使用するためにコストが高いこと、食物連鎖処理の場合には高等生物相の安定的な維持が困難となること、などの問題がある。
【０００３】
一方、嫌気好気生物処理は、主に下等生物相からなる菌叢の維持を行う方法であり、既設槽の改良による対応も可能であることから、上述の問題を解決できる。嫌気好気生物処理の一つとして知られるOSAプロセス（Oxic Anaearobic Process）は、汚泥を好気性雰囲気下で生物処理した後に得られる余剰汚泥を嫌気性雰囲気下で滞留させ、その後当該余剰汚泥を生物処理に再度供する方法である。このOSAプロセスにおいては、細胞外高分子化合物（EPS）の高次構造を構成する補因子の一つであるFe(III)がFe(II)に還元されることでEPSの崩壊が起こることが汚泥発生量低減の要因の一つであると報告されている（非特許文献１）。
【０００４】
OSAプロセスの課題として、汚泥の反応を進めるために汚泥滞留時間（SRT）を十分に確保する必要があり、そのために水理学的滞留時間（HRT）を長くとると、OSAプロセスを実施するための反応槽及び装置が大きくなることが挙げられる。本出願人は、OSAプロセスを実施するために必要であった大きな槽容積や装置を不要とすることを目的として、図７に示すように、有機性排水を活性汚泥槽１２０で生物処置した後、最終沈殿槽１３０で汚泥と処理水とに分離し、汚泥の一部を微曝気槽１４０に導入し、鉄の存在下で微曝気処理して汚泥を分解して再基質化させた後、再基質化された汚泥を活性汚泥槽１２０で再び生物処理する処理方法を提案している（特許文献１：特開２０２０―１４２１６８号公報）。
【０００５】
しかし、さらに研究を進めた結果、特許文献１の技術では、再基質化後の汚泥の全量を活性汚泥槽１２０に返送するため、生物処理前の有機性排水からの悪臭の発生、たとえばし尿・浄化槽汚泥貯留槽１１０及び除さ装置１１２からの臭気成分は、臭気成分回収ライン１１５及び１１７をそれぞれ介して脱臭設備へ送られて処理されるが、悪臭の発生を防止できないこと、及び活性汚泥槽１２０の活性汚泥濃度（MLSS）を維持することが困難となり、また、嫌気槽へ導入する汚泥濃度が低濃度となることがあり、汚泥滞留時間（SRT）にまだ改善の余地があることがわかった。また、OSAプロセスでは、嫌気性雰囲気下で汚泥分解を促進する際、発生ガス中には温暖化係数が二酸化炭素よりも25倍高いメタンガスを含有する可能性も考えられることから、2030年までにメタンの排出量を2020年と比べて30％削減する目標が世界的に掲げられる中では、その排出防止対策も施す必要がある。
【０００６】
浄化槽汚泥の処理方法において余剰汚泥の発生量を低減させるとともに脱水ケーキの悪臭発生を抑制する技術として、浄化槽汚泥を脱水処理して固形分が除去された有機性排水を微生物によって生物処理する過程で、生物処理助剤（腐植、腐植抽出物、フミン酸、フルボ酸、珪砂、珪石等のうちの一種または複数種）と接触させて特定微生物群（通性嫌気性菌であるバチルス属細菌のような土壌微生物群）を優占化する特定微生物群優占化処理と、前記特定微生物群優占化処理によって前記生物処理の過程で優占化された特定微生物群を含む汚泥を前記脱水処理前の有機性排水に供給して接触させる接触処理と、を含む排水処理方法を実施するための排水処理装置が提案されている（特許文献２：特開２０１５－１８８８１７号公報）。
【０００７】
特許文献２には、脱水処理される前の有機性排水が優占化された特定微生物群と接触するので、浄化槽汚泥に含まれる僅かな有機性固形成分であるタンパク質、デンプン、脂質等が悪臭の発生を伴うことなく効率的に分解され減容化されるとともに、余剰の特定微生物群の自己分解が促進され、その結果、脱水設備で固液分離された固形分、つまり脱水ケーキの大幅な減量化が達成できるとともに、その脱水ケーキが悪臭を放つことも回避できるようになることが記載されている。特許文献２には、装置構成の説明と、８００ｇ－Ｏ
２
／ｍ
３
・日の吹き込み空気量で２日以上曝気する好気条件下で、優占化された特定微生物群と浄化槽汚泥とを接触させると、接触処理しない場合に比べて汚泥量が３０％減少することは記載されている。しかし、好気条件で曝気するか、あるいは、まったく曝気しないという両極端かつ一般的な条件は記載されているものの、微曝気条件は記載されていない。また、接触処理した後の汚泥は、脱水処理で固液分離され、生物処理に導入されずに系外に排出される形態が示されているに過ぎない。また、脱水ケーキからの悪臭防止は記載されているが、処理施設全般から発生する悪臭を防止することは記載されていない。さらに、生物処理助剤を充填したリアクターを用いることから、処理汚泥を高濃度化するとリアクター内に閉塞や発泡が生じやすく、高濃度運転やリアクター小型化は難しい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
特開２０２０－１４２１６８号公報
特開２０１５－１６０１８８号公報
【非特許文献】
【０００９】
WATER ENVIRONMENT RESERCH, January 2018, p42-47
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
これまで報告されているＯＳＡプロセスにおける嫌気性雰囲気の制御パラメータは、酸化還元電位（ＯＲＰ）、水理学的滞留時間（ＨＲＴ）、汚泥滞留時間（ＳＲＴ）、及び活性汚泥浮遊物質（ＭＬＳＳ）であり、これらのパラメータを成立させるための大きな槽容積や装置又は長い滞留時間が必要であった。本発明は、従前のＯＳＡプロセスを実施するために必要であった大きな槽容積や装置を不要としながら十分なＳＲＴを維持もしくは増大することができ、脱水汚泥量の減容化効果が大きく、臭気の発生を低減できる有機性排水の処理方法及び装置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】
（【００１１】以降は省略されています）

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