专利名称：剩余污泥处理方法及其设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种连续处理剩余污泥的循环型剩余污泥处理系统，尤其是涉及在有机性排水的活性污泥处理中，连续抽出活性曝气槽中产生的剩余污泥对其进行处理并返还到活性污泥槽中的循环型剩余污泥处理方法及其设备。
背景技术：
在有机性排水的活性污泥处理设备的活性污泥曝气槽中，会产生大量的剩余污泥。历来，所产生的剩余污泥经脱水后，将脱水污泥扔弃于处理场或焚烧后扔弃。但是，由于存在处理场不足和处理成本昂贵等问题，因此需要开发剩余污泥减容化的技术。
最近，提出了一种剩余污泥减容化系统，该系统使用各种方法及装置使剩余污泥的性状和成分变质并液化一部分(以下称“改质”或“可溶化”)，而且通过将改质的污泥返还到活性污泥处理设备的曝气槽中进行好氧消化，从而降低剩余污泥排出量，根据条件可使其产生量变为零。
其中，有望实现，利用对剩余污泥进行臭氧处理后在曝气槽内使其消化的方法进行减容化的系统。
然而，以往的剩余污泥减容化系统，尽管其优异的污泥减容化效果已被证实，但因为下述理由，却很少有实用化的事例。
即，上述方式中，在产生该剩余污泥的排水的活性污泥处理设备的曝气槽内进行改质剩余污泥的好氧消化，所以，该曝气槽的实际负荷量中增多了改质剩余污泥的消化量，成为不进行好氧消化改质剩余污泥时的1.3～1.5倍。由此导致现有曝气槽的容量不足。并且，因好氧消化需要大量空气，向曝气槽供给的氧气量也是不进行好氧消化改质剩余污泥时的1.3倍以上，因此用现有的鼓风机(blower)是很难应付的。
使剩余污泥变质并液化一部分、在曝气槽中再次进行好氧消化的剩余污泥减容化系统(专利文献1)，尽管其效果非常好，但紧迫需要处理剩余污泥的如今，必须增设曝气槽、增强鼓风机(blower)却成为许多处理设备很难采用的主要原因。
专利文献1日本特开2002-224699号并且，供给臭氧需要高价的臭氧发生器，因此也存在处理设备费用昂贵的问题。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种剩余污泥的处理方法，其在有机性排水的活性污泥处理中，无需增设曝气槽或增强鼓风机(blower)，且在不使用臭氧的情况下，有效地处理在活性曝气槽中产生的剩余污泥，并谋求剩余污泥大幅度减容化。
根据本发明的剩余污泥处理，其特征在于，连续取出生物处理中产生的剩余污泥，在pH大于等于4且小于7的酸性条件下，进行次氯酸处理并可溶化，而且使该次氯酸处理后的污泥水中残留氯浓度基本上达到非活性范围后返还到活性污泥槽并减容化。根据本发明，如图4所示，在活性污泥槽中处理流入的污水或污泥等有机性排水，但也可以经过，①一旦将有机性排水在最终沉淀池中沉淀之后作为剩余污泥抽出，并引向污泥可溶化槽；②在此，使用生物活性液(pH值大于等于4且小于7的1000～50000ppm的弱酸性次氯酸水溶液)进行可溶化(使其变为可生物分解的有机物)之后；③再次送回活性污泥槽；④在活性污泥槽中进行氧化分解，从而使有机性排水减容化。
而且，本发明的特征在于，剩余污泥减容化设备包括供给弱酸性次氯酸水溶液的装置，其中弱酸性次氯酸水溶液是含有无机酸和次氯酸苏打并将其稀释调整的pH值大于等于4且小于7的1000～50000ppm弱酸性次氯酸水溶液；设置在上述供给通道上的装置，该装置将由次氯酸供给装置供给的弱酸性次氯酸水溶液，相对剩余污泥以50～2000ppm的混合比率调整后投入上述剩余污泥处理槽；测量装置，该装置测量由上述剩余污泥处理槽送回的可溶化污泥中残留氯浓度；以及控制装置，该装置基于该测量装置的测量信号，调整上述剩余污泥处理槽中的次氯酸水溶液相对剩余污泥的混合比率，或者在上述可溶化剩余污泥中使其残留氯浓度基本上为非活性化的剩余污泥的混合比率。
在活性污泥法的剩余污泥处理中，转换为不对微生物除菌或杀菌的氧的臭氧氧化处理，能够使用于剩余污泥处理，但是令人吃惊的是通过对微生物除菌或杀菌的弱酸性次氯酸处理，可进行可溶化，并且使其基本上达到非活性范围，而对活性污泥处理不会引起障碍。由此1)无需高价的臭氧供给装置，可进行低成本的减容化。
2)能够用简单的设备进行剩余污泥的大幅度减容化，并且能够实现通过连续处理来使产生剩余污泥为零的目的。
3)由于通过污泥的消化，次氯酸被分解、消失，因此对处理水的水质不会造成坏影响。
4)并且，也无需进行臭气处理。
图1是表示本发明系统整体的概略图。
图2是表示本发明系统中的次氯酸发生装置和次氯酸处理槽的组合的概略图。
图3是表示本发明第二实施例的系统整体的概略图。
图4是表示本发明的剩余污泥减容化原理的说明图。
具体实施例方式
以下，参照附图详细说明本发明的实施方式。
图1是表示本发明的剩余污泥处理装置的实施方式的系统图。
图1的剩余污泥处理装置包括活性污泥槽1、沉淀槽2及剩余污泥槽3，对从沉淀槽2抽出的剩余污泥进行可溶化处理并使其循环。
在该活性污泥处理设备中，原水(有机性排水)是在活性污泥槽1中进行活性污泥处理，在沉淀槽2中固液分离，并且分离液作为处理排水排出到系统外。另一方面，为了将活性污泥槽1的污泥浓度调整到例如2000～5000mg/L的适宜浓度，将分离出的污泥的一部分作为回送污泥回送到活性污泥槽1，而剩余部分作为剩余污泥被抽出。
在图1的剩余污泥处理装置中，将从沉淀槽2抽出的剩余污泥作为0.5～5％浓度的剩余污泥水，转移到次氯酸处理槽3，通过由次氯酸发生装置4供给弱酸性次氯酸水溶液(3000～15000ppm)进行次氯酸处理而进行可溶化，并将处理水回送到活性污泥槽1。回送时，需要使处理水中的残留氯浓度基本上达到非活性范围后再回送，因此，例如，根据使用氧化还原电位计等能测量处理前后的剩余污泥和可溶化污泥中的氧化还原电位而构成的残留氯计5测量的测量电位，检测残留氯浓度。接着，根据其测量值，往残留氯处理槽中投入剩余污泥水，或在邻接于活性污泥槽1的预备槽7里积存一部分剩余污泥，并将处理水回送到该处，使处理水中的残留氯浓度基本上达到非活性范围。
以下，说明图1中各主要装置的功能及目的等。
次氯酸处理槽3用于消化、减容化剩余污泥使其可溶化，其目的在于，通过次氯酸处理将形成污泥的微生物块的稳定糖脂质、糖蛋白(生物生成聚合体)分解消化使其可溶化(使其变为可生物分解的有机物)。
关于该次氯酸处理，是在次氯酸处理槽3中，在搅拌的同时向污泥混合液中注入弱酸性次氯酸水溶液并混合，由此实现连续进行。为了提高次氯酸处理的效率，槽内pH值保持为大于等于4的弱酸性为佳。向次氯酸处理槽3投入的次氯酸投入量为相对混合时的每1升剩余污泥，次氯酸量为50～2000mg，即50～2000ppm的有效氯浓度，不过，根据次氯酸处理槽3的槽内移动时间，可以调整或改变次氯酸量。如图2所示，本发明使用的处理槽包括多个纵向较长的第一、第二及第三搅拌槽31、32、33，并将其串联连接，在投入口31a、32a、33a一侧洒次氯酸水溶液，搅拌的同时使次氯酸与剩余污泥颗粒接触，并在槽内进行移送。在上游侧将次氯酸水溶液的混合浓度调整为高浓度，而在下游侧将次氯酸水溶液的混合浓度调整为低浓度为佳。为此，使用控制盘34。该控制盘34根据残留氯计测量的测量信号，可以调整投入到各搅拌槽31、32、33的次氯酸水溶液量。
次氯酸水溶液尤其是指使用盐酸等无机酸、pH大于等于4且小于7的有效氯浓度(作为次氯酸或次氯酸离子浓度)为1000～50000ppm、最好是3000ppm～15000ppm的次氯酸盐水溶液，通常使用次氯酸苏打的盐酸性溶液。
上述次氯酸水溶液可以使用HSP(股份公司)制造的sterimixer(杀菌剂发生装置)等来在现场制备。在现场制备并投入时，制备pH为4～6.5、3000～15000ppm的浓度，将其直接或稀释后使用。如图2所示，发生装置包括搅拌机41、向该搅拌机41供给稀盐酸的盐酸槽42、向上述搅拌机41供给次氯酸苏打药液的药液槽43，并形成1000～50000ppm、通常为3000～15000ppm的盐酸性次氯酸水溶液，且可以对应于要处理的剩余污泥浓度及性质选择效率好的浓度，并从供给线45供给到上述次氯酸处理槽3中。并且，在搅拌机发生故障等时使其能够供给次氯酸水溶液，将其一部分溶液通过供给线46存储在储液槽44中。
通常，以盐酸性制备次氯酸水溶液时，如果pH值降至4以下，就可认为产生了氯气，所以，使用小于等于30％、最好是小于等于15％、更好是小于等于10％的稀盐酸，并与小于等于20％、最好为小于等于12％的次氯酸苏打水溶液混合，且在pH大于等于4且小于等于6.5、最好是在pH大于等于5且小于等于6的范围内，用水稀释至有效氯浓度为3000～15000ppm，由此，在不产生氯气的情况下，可制备适合于剩余污泥处理的次氯酸水溶液。特别是在调制次氯酸水溶液时，为了不使pH过于降低，使用pH调整剂为佳，适当使用醋酸-醋酸钠水溶液、酒石酸缓冲液及酞酸氢钾-氢氧化钠水溶液等pH调整剂，可以稳定地调整至规定的pH范围内。而且，也可以添加碳酸氢钾或钠盐等许可使用于食品添加剂的、对有效氯无影响的无机物。
活性污泥槽1的目的是利用微生物对改质剩余污泥(改质污泥)进行分解消化。假设剩余污泥的污泥浓度为20000mg/L时，虽与剩余污泥的性状有关，但通常在活性污泥处理中产生的剩余污泥的TOC换算浓度约为10000mg/L、CODCr换算浓度约为27000mg/L的高浓度。并且，为了提高次氯酸处理效率，且为了使次氯酸处理槽3中的pH值大于等于4，选择可在活性污泥槽1中生长的微生物。
消化处理液的温度通常是25～40℃，但是对处理水进行膜分离时，用冷却设备(无图示)冷却处理液为佳。
根据本发明的剩余污泥的处理方法，可以通过次氯酸处理将剩余污泥消化并进行可溶化，而且可以使向活性污泥槽回送的剩余污泥量变为零。可是，根据污泥性状，会出现无机物或难分解性有机物质逐渐蓄积的情况，而且还存在无需使污泥可溶化率为100％的情况。
图1所示的剩余污泥的处理装置只表示本发明实施方式的一个例子，而本发明不局限于任何图示的结构，可以进行如下述变形、改进。
在从次氯酸处理槽到活性污泥槽的返还通道上设置残留氯处理槽时，对应于处理水中的残留氯浓度投入来自活性污泥槽的剩余污泥水，使处理水中的残留氯浓度基本上达到非活性范围为佳。
并且，在上述活性污泥槽的循环返还侧设置预备槽时，在该预备槽里准备剩余污泥，将次氯酸处理后的处理水返还到上述预备槽，使返还到活性污泥槽的可溶化污泥中的残留氯浓度基本上达到非活性范围为佳。
在从次氯酸处理槽到活性污泥槽的返还通道上设置残留氯计，测量处理水中的残留氯浓度时，根据上述残留氯计测量的残留氯浓度，调整次氯酸处理槽中次氯酸溶液相对剩余污泥的混合比率、向上述残留氯处理槽投入的剩余污泥的投入量、或预备槽中的污泥浓度为佳。
图3是表示本发明第二实施例的概略图。
图3的剩余污泥减容化设备包括通过活性污泥法处理流下污水即有机性排水的活性污泥槽10；沉积活性污泥槽的一部分污泥的沉淀槽20；对从沉淀槽抽出的剩余污泥进行可溶化的处理槽30；将剩余污泥投入到上述处理槽30的供给通道Ch(1)；将在上述剩余污泥处理槽30中处理的可溶化污泥回送到上述活性污泥槽1的返还通道Ch(3)；还包括装置40，供给含有无机酸和次氯酸、并将其稀释调整的pH值大于等于4且小于7的1000～50000ppm弱酸性次氯酸水溶液；
设置在上述供给通道上的装置，该装置对应于以料位传感器(level sensor)8测量的上述剩余污泥处理槽中的剩余污泥量，将由次氯酸供给装置40供给的弱酸性次氯酸水溶液，从次氯酸供给装置40并通过设置在投入通道Ch(3)上的比例控制阀9调整为50～2000ppm的混合比率后投入；测量装置50，测量由上述剩余污泥处理槽回送的可溶化污泥中残留氯浓度；以及控制装置100，基于该测量装置50的测量信号，调整上述剩余污泥处理槽中次氯酸水溶液相对剩余污泥的混合比率、或者调整使上述可溶化剩余污泥的残留氯浓度基本上为非活性化的剩余污泥的混合比率。
具体而言，活性污泥槽10中包括有具有潜水泵的流量调整槽11，由此调整流入活性污泥槽10的污水量。其次，供给从沉淀槽20抽出的剩余污泥的供给通道Ch(1)，将一部分剩余污泥通过分支通道Ch(1)-1回送到活性污泥槽10中，还将一部分剩余污泥通过分支通道Ch(1)-2存积在污泥存积槽21中，而剩下的剩余污泥则投入到污泥可溶化槽30中。而且可由料位传感器(levelsensor)8检测投入量。
另一方面，通过设置在投入通道Ch(3)上的比例控制阀9，将来自次氯酸供给装置40的生物活性液(pH值大于等于4且小于7的1000～50000ppm弱酸性次氯酸水溶液)调整为50～2000ppm的混合比率之后投入到该污泥可溶化槽30中，并对应于由上述残留氯计50测量的残留氯浓度，决定次氯酸处理槽中次氯酸溶液相对剩余污泥的混合比率。
上述残留氯计50包括第一ORP装置51-1和第二ORP装置51-2，并通过比较投入到污泥可溶化槽30中的剩余污泥的氧化还原电位(ORP)和回送到活性污泥槽10中的可溶化污泥的氧化还原电位，测量可溶化污泥中的残留氯浓度。第一ORP装置包括设置在返还通道Ch(3)上的取样装置52，取出从取样装置52过滤的被测液的管道泵55，清洗取样装置52的一对电磁阀53、54，以及ORP传感器56。另一方面，第二ORP装置包括设置在剩余污泥供给通道Ch(1)上的取样装置52，取出从取样装置52过滤的被测液的管道泵55，清洗取样装置52的一对电磁阀53、54，以及ORP传感器56。并通过比较两者的氧化还原电位，可检测出可溶化污泥中的残留氯浓度。
上述控制装置100，根据残留氯浓度测量装置50的信号，不仅控制生物活性液的浓度、剩余污泥的投入量、生物活性液的混合比率，而且还可以进行上述取样装置的清洗时间、已设鼓风机32的调整等本设备所需的控制。另外，虽然第二实施例采用了分批(batch)方式，但对于所属领域技术人员来说，将污泥可溶化槽30改成第一实施例那样的连续处理方式是很容易的。
如上所述，根据本发明的剩余污泥的循环型处理系统，在有机性排水的活性污泥处理，无需增设该曝气槽或增强鼓风机(blower)，通过次氯酸处理有效地处理在活性污泥曝气槽中产生的剩余污泥，并通过连续处理可达到剩余污泥的大幅度减容化。
符号说明1 活性污泥槽 2 淀槽3 次氯酸处理槽4 次氯酸发生装置5 残留氯计6 残留氯处理槽7 预备槽 8 料位传感器(level sensor)9 比例控制阀 100 控制装置
权利要求
1.一种剩余污泥处理方法，其特征在于包括如下工序从活性污泥槽或其沉淀槽中取出剩余污泥，并通过投入通道将剩余污泥投入到次氯酸处理槽中；相对所述剩余污泥以有效氯换算浓度为50～2000ppm的混合比率，混合包含弱酸性次氯酸的水溶液，处理一部分或者全部污泥；使处理后的可溶化污泥中的残留氯浓度基本上达到非活性范围后，进行排出或返还到活性污泥槽中。
2.根据权利要求1所述的剩余污泥处理方法，其特征在于在利用弱酸性次氯酸处理污泥的工序中，使用pH值大于等于4且小于7的1000～50000ppm的盐酸性次氯酸水溶液。
3.根据权利要求1或2所述的剩余污泥处理方法，其特征在于依次连通多个处理槽，使由次氯酸处理槽处理的剩余污泥在所述多个处理槽中流通；降低从上游侧到下游侧依次投入到各处理槽中的弱酸性次氯酸水溶液的有效氯浓度。
4.根据权利要求1所述的剩余污泥处理方法，其特征在于在从次氯酸处理槽到活性污泥槽的返还通道上设置残留氯处理槽，并对应于可溶化污泥中的残留氯浓度，使其能够投入来自活性污泥槽的剩余污泥，并使处理后的可溶化污泥中的残留氯浓度基本上达到非活性范围。
5.根据权利要求1所述的剩余污泥处理方法，其特征在于在所述活性污泥槽的进行所述水循环的处理水返还侧设置预备槽，且在该预备槽中准备剩余污泥，将弱酸性次氯酸处理后的处理水返还到所述预备槽，并使处理水中残留氯浓度基本上达到非活性。
6.根据权利要求1所述的剩余污泥处理方法，其特征在于在从次氯酸处理槽到活性污泥槽的返还通道上设置残留氯计，并测量处理水中残留氯浓度。
7.根据权利要求1所述的剩余污泥处理方法，其特征在于对应于所述残留氯计测量的残留氯浓度，调整次氯酸处理槽中的弱酸性次氯酸溶液相对剩余污泥的混合比率、投入到所述残留氯处理槽中的剩余污泥的投入量、或预备槽中的污泥浓度。
8.一种剩余污泥减容化设备，包括通过活性污泥法处理有机性排水的活性污泥槽、将活性污泥槽的一部分污泥沉淀的沉淀槽、将从活性污泥槽或者沉淀槽中取出的剩余污泥进行可溶化的剩余污泥处理槽、将剩余污泥投入所述处理槽的供给通道、将在所述剩余污泥处理槽中处理的可溶化污泥送回所述活性污泥槽的返还通道，其特征在于，包括供给弱酸性次氯酸水溶液的装置，其中弱酸性次氯酸水溶液是在所述剩余污泥槽中混合稀释无机酸和次氯酸而调整的pH值大于等于4且小于7的1000～50000ppm弱酸性次氯酸水溶液；设置在所述供给通道上的装置，该装置将由次氯酸供给装置供给的弱酸性次氯酸水溶液，相对剩余污泥以50～2000ppm的混合比率调整后投入到所述剩余污泥处理槽中；测量装置，该装置测量由所述剩余污泥处理槽送回的可溶化污泥中残留氯浓度；控制装置，该装置基于所述测量装置的测量信号，调整所述剩余污泥处理槽中的次氯酸水溶液相对剩余污泥的混合比率、或者使所述可溶化剩余污泥中的残留氯浓度基本上为非活性化的剩余污泥的混合比率。
全文摘要
本发明公开了一种剩余污泥处理系统，在有机性排水的活性污泥处理中，无需增设曝气槽或增强鼓风机(blower)，且在不引起处理水水质恶化的情况下，有效地处理活性曝气槽中产生的剩余污泥，并谋求剩余污泥的大幅度减容化。该剩余污泥处理系统将有机性排水的活性污泥处理中产生的剩余污泥，在次氯酸处理槽(3)中以pH值大于等于4且小于7的酸性条件下，进行次氯酸处理后使其可溶化，并回送而使其减容化。
文档编号C02F11/00GK101045597SQ200610087039
公开日2007年10月3日 申请日期2006年6月12日 优先权日2006年3月27日
发明者立川二男, 立川浩史, 立川英夫 申请人:株式会社阿卡迈托