JP2004016844A

JP2004016844A - Wastewater treatment method

Info

Publication number: JP2004016844A
Application number: JP2002171720A
Authority: JP
Inventors: Koichi Iwasaki; 岩崎　公一
Original assignee: Hitachi Zosen Corp; Hitachi Shipbuilding and Engineering Co Ltd
Current assignee: Kanadevia Corp
Priority date: 2002-06-12
Filing date: 2002-06-12
Publication date: 2004-01-22
Anticipated expiration: 2022-06-12
Also published as: JP3911591B2

Abstract

【課題】有機性排水を生物学的処理する排水処理方法において、余剰汚泥の濃縮、脱水という煩雑な操作をなくす。余剰汚泥の可溶化処理を行なう際の予熱と、可溶化処理後の汚泥からの熱回収・冷却とを効率よく行なう。必要熱量を大幅に削減して、運転コストが低廉なものとする。埋め立て地の確保や、焼却エネルギーを不要とする。汚泥の減容化率を大幅にアップし得る方法を提供する。
【解決手段】有機物除去槽１からの汚泥混合液を沈殿槽２に導入する。沈殿槽２の底部から汚泥を含む汚泥混合液を取り出して、汚泥混合液の所要部分を有機物除去槽１に返送する一方、汚泥混合液の残部を汚泥可溶化槽３に導き、そこで汚泥混合液を所要時間加熱して、汚泥を生物学的に分解容易な形態に変化させる可溶化処理を行なう。可溶化処理された汚泥を含む汚泥混合液を有機物除去槽１に再導入して、可溶化処理された汚泥と有機性排水中の有機物とを同時に生物学的処理する。
【選択図】　　図１A wastewater treatment method for biologically treating organic wastewater eliminates complicated operations such as concentration and dehydration of excess sludge. The preheating during the solubilization of excess sludge and the heat recovery and cooling from the sludge after the solubilization are efficiently performed. The required amount of heat is greatly reduced, and the operating cost is reduced. Eliminates the need for landfill and incineration energy. Provided is a method capable of significantly increasing the sludge volume reduction rate.
A sludge mixture from an organic matter removing tank is introduced into a sedimentation tank. The sludge mixed liquid containing sludge is taken out from the bottom of the settling tank 2 and a required portion of the sludge mixed liquid is returned to the organic matter removing tank 1, while the remaining sludge mixed liquid is guided to the sludge solubilization tank 3, where the sludge mixed liquid is introduced. Is heated for a required time to carry out a solubilization treatment for changing the sludge into a biologically easily decomposable form. The sludge mixture containing the solubilized sludge is re-introduced into the organic matter removing tank 1, and the solubilized sludge and the organic matter in the organic wastewater are biologically treated at the same time.
[Selection diagram] Fig. 1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、下水、産業排水、生活排水などの有機性物質を含む原排水（以下、有機性排水という）を、生物学的処理する排水処理方法、さらに詳しくは、有機性排水と排水処理装置から発生する余剰汚泥とを同時に処理する排水処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
有機性排水を生物学的に処理する場合、排水中の有機物は分解されると同時に、その一部は排水処理に関与する微生物の増殖に利用される。排水処理に必要な量以上に増殖した微生物は、余剰汚泥として処理されている。
【０００３】
余剰汚泥の処理方法としては、従来から、濃縮、脱水後に埋め立て、焼却、あるいは嫌気性消化などの方法が実施されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来の方法によれば、余剰汚泥の濃縮、脱水という煩雑な操作が必要な上に、埋め立てを行なう場合には、埋め立て地の確保が困難、焼却を行なう場合には、多大なエネルギーが必要であるという問題があった。また、嫌気性消化を行なう場合には、約３０日間という長期間の処理日数を必要とし、汚泥の減容化率も約５０％と低いという問題があった。
【０００５】
本発明の目的は、有機性排水を生物学的処理する排水処理方法において、余剰汚泥の濃縮、脱水という煩雑な操作が必要でなく、余剰汚泥の可溶化処理を行なう際の予熱と、可溶化処理後の汚泥からの熱回収・冷却とを効率よく行なうことできて、必要熱量を大幅に削減することができ、運転コストが非常に低廉であり、しかも埋め立て地の確保や、焼却のエネルギーが必要でなく、比較的短期間の処理日数ですむうえに、汚泥の減容化率を大幅にアップすることができる、排水処理方法を提供しようとすることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段と発明の効果】
本発明は、有機性排水を生物学的処理する排水処理方法であって、有機性排水を曝気槽などの有機物除去槽に導入して、生物学的処理を行なうことにより、排水中の有機物を除去し、有機物除去槽からの汚泥混合液を汚泥沈殿槽に導入し、ついで汚泥沈殿槽の上澄み水を処理水として排出するとともに、汚泥沈殿槽の底部から汚泥を含む汚泥混合液を取り出して、汚泥混合液の所要部分を有機物除去槽に返送する一方、汚泥混合液の残部を汚泥可溶化槽に導き、そこで汚泥混合液を所要時間加熱して、汚泥を生物学的に分解容易な形態に変化させる可溶化処理を行ない、ついで可溶化処理された汚泥を含む汚泥混合液を有機物除去槽に再導入して、可溶化処理された汚泥と有機性原排水中の有機物とを同時に生物学的処理することを特徴としている。
【０００７】
上記において、汚泥可溶化槽で汚泥混合液は加熱され、汚泥を生物学的に分解容易な形態に変化させる。一般的に汚泥が生物学的に分解されにくい理由は、汚泥が堅い細胞壁に囲まれており、その細胞壁が生物学的に分解困難であるからである。従って、その細胞壁を生物学的に分解容易な形態に変化させれば、これを再び有機物除去槽へ返送することによって、有機物除去槽で汚泥を生物処理して減容化することができるものである。
【０００８】
上記において、汚泥可溶化槽の温度は、５０〜１２０℃、好ましくは６５〜９５℃の範囲であり、加熱時間は、０．５〜１２時間、好ましくは２〜８時間の範囲である。なお、ここで言う「加熱時間」とは、連続処理の場合は汚泥可溶化槽における汚泥混合液の滞留時間を意味する。
【０００９】
沈殿槽から取り出した汚泥混合液を、予熱用熱交換器を介して汚泥可溶化槽に導き、また、可溶化処理後の汚泥を、冷却用熱交換器を介して有機物除去槽に再導入する。
【００１０】
この時、可溶化汚泥の冷却によって回収される熱を、汚泥の予熱に利用すると外部からの投入する熱量を低減することができるが伝熱面を介して一方に高温可溶化汚泥を流し、他方に低温汚泥を流して直接熱回収する方式では、伝熱面の両側がスケーリングしやすい汚泥に接触して、伝熱面の汚れや流路の詰まりを起こしてしまう。一般に、熱交換器の高温流体側と低温流体側の両方の流路と伝熱面の洗浄を効率的に行なうことは困難であるので、従来の技術では、可溶化処理後の汚泥から効率的に熱回収することは困難であった。
【００１１】
本発明では、冷却用熱交換器において可溶化汚泥の冷却に使用されて温度が上昇した温水を、予熱用熱交換器に循環してその保有する熱を予熱に使用し、これによって温度が低下した水を再び冷却用熱交換器に循環して冷却水として使用する。２つの熱交換器を使って、その間に温水を循環させることよって、効率的に汚れや詰まりを防止しながら、汚泥の熱回収・冷却と予熱を効率よく行なうことを可能にした。従って、必要熱量を大幅に削減することができ、運転コストが非常に低廉となるものである。
【００１２】
これによって、沈殿槽からの汚泥混合液を汚泥可溶化槽へ導くときの汚泥混合液の加熱、および汚泥可溶化槽から有機物除去槽へ返送（再導入）するときの汚泥混合液の冷却が、それぞれ効率よく行なわれ、結果として外部からの投入熱量を低減することができる。
【００１３】
なお、これらの予熱用熱交換器および冷却用熱交換器としては、例えば２重管式熱交換器あるいはシェルアンドチューブ式の熱交換器のような汎用熱交換器でも使用が可能となり、その場合、管内に汚泥混合液を通すことにより、汚泥混合液の流れがスムーズで、かつ均一となり、流速が大となって、汚泥が詰まりにくい。また仮に、管内に汚泥が詰まった場合でも、洗浄により清掃が容易である。一方、シェルアンドチューブ式の熱交換器の胴側には、清缶剤、脱酸剤等を加えた脱イオン水よりなる清浄剤を通すのが、好ましい。
【００１４】
上記汚泥可溶化槽に導く汚泥混合液のｐＨは５〜１４、より好ましくは７〜１０に調整する。汚泥の構成成分は有機物が中心であるため、ｐＨは中性からアルカリ性で操作すると可溶化に効果的である。
【００１５】
汚泥可溶化槽から排出された汚泥混合液のｐＨは５〜８に調整した後に、有機物除去槽へ返送する。これは有機物除去槽が、通常、ｐＨ中性の条件で運転されるため、その条件を維持するためのものである。
【００１６】
汚泥可溶化槽においては、沈殿槽からの汚泥混合液を、上記熱交換器を用いて間接的に加熱するか、または蒸気などにより直接加熱するか、両加熱を併用すると良い。
【００１７】
なお、有機物除去槽が、通常、曝気槽よりなる好気性処理槽であるのが、好ましい。
【００１８】
上記の本発明の方法によれば、有機物除去槽（排水処理装置）で、可溶化処理された余剰汚泥と、有機性原排水中の有機物とを同時処理することが可能であり、従来法における余剰汚泥の濃縮、脱水という煩雑な操作が必要でなく、排水処理プロセスが簡略化されるとともに、従来の余剰汚泥の埋め立て処理におけるような埋め立て地の確保が不要であり、また従来の余剰汚泥の焼却のための多大なエネルギーの消費を必要とせず、さらに従来の余剰汚泥の嫌気性消化を行なう場合のような長い処理日数を必要とせず、汚泥の減容化率を大幅にアップすることができて、排水処理を効率よく実施することができるという効果を奏する。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
【００２０】
図１は、本発明の排水処理方法の実施形態を示すフローシートである。なお、本発明は、図示の実施形態に何ら限定されるものではない。
【００２１】
同図において、例えば下水、産業排水、および生活排水などの有機性物質を含む原排水を、排水供給ポンプ（１１）によって好気性処理槽である曝気槽（有機物除去槽）（１）　に導入する。曝気槽（１）　の底部には、ブロア（１３）から空気を送り込む散気装置（１０）が具備されており、該曝気槽（１）　における曝気処理によって、排水中の有機物が生物学的に分解される。
【００２２】
こうして、曝気槽（１）　において生物学的処理を行なうことにより、排水中の有機物を除去する。そして、曝気槽（１）　からの汚泥混合液を汚泥沈殿槽（２）　に導入し、汚泥沈殿槽（２）　の上澄み水を引抜きポンプ（１２）によって処理水として排出するとともに、汚泥沈殿槽（２）　の底部から汚泥を含む汚泥混合液を取り出して、汚泥混合液の所要部分を流送ポンプ（１４）によって曝気槽（１）　に返送する。
【００２３】
一方、汚泥沈殿槽（２）　の底部からの汚泥混合液の残部を、流送ポンプ（１５）によって汚泥可溶化槽（３）　に導き、そこで汚泥混合液を所要時間加熱して、汚泥を生物学的に分解容易な形態に変化させる可溶化処理を行なう。
【００２４】
なお、汚泥沈殿槽（２）　の底部から取り出した汚泥混合液は、例えば２重管式熱交換器あるいはシェルアンドチューブ式の予熱用熱交換器（４）　を介して汚泥可溶化槽（３）　に導く。
【００２５】
また、上記汚泥可溶化槽（３）　に導く汚泥混合液のｐＨは５〜１４、より好ましくは７〜１０に調整する。汚泥の構成成分は有機物が中心であるため、ｐＨは中性からアルカリ性で操作すると可溶化に効果的である。
【００２６】
ついで、汚泥可溶化槽（３）　において可溶化処理された汚泥を含む汚泥混合液を、曝気槽（１）　に再導入して、可溶化処理された汚泥と、有機性原排水中の有機物とを同時に生物学的処理するものである。
【００２７】
なお、汚泥可溶化槽（３）　において可溶化処理された汚泥を含む汚泥混合液は、例えば２重管式熱交換器あるいはシェルアンドチューブ式の冷却用熱交換器（５）　を介して曝気槽（１）　に再導入する。
【００２８】
また、汚泥可溶化槽（３）　から排出された汚泥混合液のｐＨは５〜８に調整した後に、曝気槽（１）　へ返送する。これは曝気槽（１）　が、通常、ｐＨ中性の条件で運転されるため、その条件を維持するためである。
【００２９】
すなわち、本発明では、冷却用熱交換器（５）　において可溶化汚泥の冷却に使用されて温度が上昇した温水を、予熱用熱交換器（４）　に循環してその保有する熱を予熱に使用し、これによって温度が低下した水を再び冷却用熱交換器（５）　に循環して冷却水として使用する。２つの熱交換器を使って、その間に温水を循環させることよって、効率的に汚れや詰まりを防止しながら、汚泥の熱回収・冷却と予熱を効率よく行なうものである。
【００３０】
その他、図１において、（６）　は蒸気ボイラであり、汚泥可溶化槽（３）　において汚泥沈殿槽（２）　からの汚泥混合液の加熱に足りない熱を、この蒸気ボイラ（６）　から蒸気を供給して直接加熱する。また（７）　は温水加熱器で、冷却用熱交換器（５）　の冷却水排出側と予熱用熱交換器（４）　の予熱水導入側との中間に介在されており、循環冷却用熱交換器（５）　において可溶化汚泥の冷却に使用されて温度が上昇した温水を予熱用熱交換器（４）　に循環させるさい、この温水加熱器（７）　において足りない熱を蒸気ボイラ（６）　から供給された蒸気により補充して、予熱水を加熱するものである。（８）　は温水タンクで、予熱用熱交換器（４）　の予熱水排出側と冷却用熱交換器（５）　の冷却水導入側との中間に介在されていて、温水を一時貯留するためのものである。
【００３１】
なお、温水加熱器（７）　においては、蒸気ボイラ（６）　からの蒸気により予熱用温水が加熱されるが、これにより生じるドレン水は、給水ユニット（９）　に送られて、この給水ユニット（９）　からポンプ（１６）によって蒸気ボイラ（６）　に戻される。また給水ユニット（９）　には、適宜、補給水が給水されるものである。
【００３２】
これによって、沈殿槽からの汚泥混合液を汚泥可溶化槽へ導くときの汚泥混合液の加熱、および汚泥可溶化槽から有機物除去槽へ返送（再導入）するときの汚泥混合液の冷却が、それぞれ効率よく行なわれ、結果として外部からの投入熱量を低減することができる。
【００３３】
なお、これらの予熱用熱交換器および冷却用熱交換器としては、例えば２重管式熱交換器あるいはシェルアンドチューブ式の熱交換器のような汎用熱交換器でも使用が可能となり、その場合、管内に汚泥混合液を通すことにより、汚泥混合液の流れがスムーズで、かつ均一となり、流速が大となって、汚泥が詰まりにくい。また仮に、管内に汚泥が詰まった場合でも、洗浄により清掃が容易である。一方、シェルアンドチューブ式の熱交換器の胴側には、清缶剤、脱酸剤等を加えた脱イオン水よりなる清浄剤を冷却水として通すのが、好ましい。
【００３４】
【実施例】
実施例
つぎに、上記図１に示す装置を用いて実施した本発明の具体的な実験例について説明する。
【００３５】
まず、曝気槽（１）　に、有機性物質を含む２０℃の原排水を、排水供給ポンプ（１１）によって導入した。この曝気槽（１）　において生物学的処理を行なうことにより、排水中の有機物を除去する。そして、曝気槽（１）　からの汚泥混合液を汚泥沈殿槽（２）　に導入した。また、汚泥沈殿槽（２）　の上澄み水を処理水として引抜きポンプ（１２）によって排出した。
【００３６】
一方、汚泥沈殿槽（２）　の底部からの汚泥混合液の残部を、流送ポンプ（１５）によって汚泥可溶化槽（３）　に導いた。汚泥可溶化槽（３）　での加熱温度は９０℃、加熱時間は５時間、汚泥混合液のｐＨは７の条件で実施し、この汚泥可溶化槽（３）　において、汚泥を生物学的に分解容易な形態に変化させる可溶化処理を行なった。
【００３７】
なお、汚泥沈殿槽（２）　の底部から取り出した汚泥混合液の温度は２０℃であり、シェルアンドチューブ式の予熱用熱交換器（４）　から汚泥可溶化槽（３）　に導入する汚泥混合液の温度は８０℃とした。
【００３８】
ついで、汚泥可溶化槽（３）　において可溶化処理された汚泥を含む汚泥混合液を、曝気槽（１）　に再導入して、可溶化処理された汚泥と、有機性原排水中の有機物とを同時に生物学的処理した。
【００３９】
なお、汚泥可溶化槽（３）　において可溶化処理された汚泥を含む汚泥混合液の温度は９０℃であり、シェルアンドチューブ式の冷却用熱交換器（５）　から曝気槽（１）　に再導入する汚泥混合液の温度は４０℃とした。
【００４０】
すなわち、本発明では、冷却用熱交換器（５）　において可溶化汚泥の冷却に使用されて温度が上昇した８０℃の温水を、温水加熱器（７）　において蒸気ボイラ（６）　からの蒸気により９０℃に加熱した後、これを予熱用熱交換器（４）　に循環してその保有する熱を汚泥混合液の予熱に使用する。そして、予熱によって温度が低下した３０℃の水を、再び冷却用熱交換器（５）　に循環して冷却水として使用しており、２つの熱交換器（４）（５）を使って、その間に温水を循環させることよって、効率的に汚れや詰まりを防止しながら、汚泥の熱回収・冷却と予熱を効率よく行なうものである。
【００４１】
比較例
汚泥可溶化槽（３）　を設置せず、従来の曝気槽（１）　を用いて、実施例と同じ操作を行なった。
【００４２】
性能評価
実施例および比較例において、曝気槽（１）　内のＭＬＳＳ（汚泥濃度）の経時変化をそれぞれ測定した。得られた測定結果を図２に示す。実施例および比較例ともに系外への余剰汚泥の引き抜きは実施していない。
【００４３】
上記図２から明らかなように、汚泥濃度は比較例では上昇しているのに対し、本発明の実施例ではほとんど変化がなく、これは曝気槽（１）　内の有機物である余剰汚泥が減容化され、結果として汚泥の有機物含量が低下しているためである。
【００４４】
このように、本発明の実施例によれば、既存の活性汚泥処理施設に、汚泥減容化装置を組み込み、余剰汚泥の発生を抑制することができた。
【００４５】
また、本発明の実施例においては、冷却用熱交換器（５）　において可溶化汚泥の冷却に使用されて温度が８０℃に上昇した温水を、予熱用熱交換器（４）　に循環してその保有する熱を予熱に使用し、これによって温度が３０℃に低下した水を再び冷却用熱交換器（５）　に循環して冷却水として使用するもので、２つの熱交換器を使って、その間に温水を循環させることよって、効率的に汚れや詰まりを防止しながら、汚泥の熱回収・冷却と予熱を効率よく行なうものであり、従って、予熱水は、２０℃昇温相当熱量を必要とするのみである。これに対し、汚泥沈殿槽（２）　の底部から汚泥可溶化槽（３）　に導いた２０℃の汚泥混合液を、例えば蒸気ボイラ（６）　からの蒸気により直接９０℃に加熱する場合には、７０℃昇温相当熱量を必要とし、本発明の実施例によれば、必要熱量が７１％減少するという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の排水処理方法の実施形態を示すフローシートである。
【図２】
図１に示す装置を用いて実施した具体的な実験例の結果を示し、曝気槽内のＭＬＳＳ（汚泥濃度）の経時変化を表すグラフである。
【符号の説明】
１：曝気槽（有機物除去槽）
２：汚泥沈殿槽
３：汚泥可溶化槽
４：予熱用熱交換器
５：冷却用熱交換器
６：蒸気ボイラ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a wastewater treatment method for biologically treating raw wastewater (hereinafter referred to as “organic wastewater”) containing organic substances such as sewage, industrial wastewater, and domestic wastewater. The present invention relates to a wastewater treatment method for simultaneously treating surplus sludge generated from wastewater.
[0002]
[Prior art]
When biologically treating organic wastewater, organic matter in the wastewater is decomposed and a part of the organic matter is used for the growth of microorganisms involved in wastewater treatment. Microorganisms that have multiplied beyond the amount required for wastewater treatment are treated as excess sludge.
[0003]
As a method for treating excess sludge, methods such as concentration, dehydration, landfill, incineration, and anaerobic digestion have been conventionally used.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
According to the above-mentioned conventional method, a complicated operation of concentrating and dewatering excess sludge is required.In addition, when performing landfill, it is difficult to secure a landfill site, and when performing incineration, a large amount of energy is required. There was a problem that it was necessary. Further, when performing anaerobic digestion, a long treatment time of about 30 days is required, and there is a problem that the volume reduction rate of sludge is as low as about 50%.
[0005]
An object of the present invention is to provide a wastewater treatment method for biologically treating organic wastewater, in which a complicated operation of condensing and dewatering excess sludge is not required, and a preheating and a solubilization process for performing a solubilization treatment of excess sludge. Heat recovery and cooling from the sludge after treatment can be performed efficiently, the required amount of heat can be greatly reduced, the operation cost is extremely low, and the landfill and incineration energy can be secured. It is an object of the present invention to provide a wastewater treatment method that is not necessary and requires only a relatively short treatment time, and can greatly increase the sludge volume reduction rate.
[0006]
Means for Solving the Problems and Effects of the Invention
The present invention relates to a wastewater treatment method for biologically treating organic wastewater, in which organic wastewater is introduced into an organic matter removal tank such as an aeration tank and biological treatment is performed to remove organic matter in the wastewater. The sludge mixture from the organic matter removal tank is introduced into the sludge sedimentation tank, the supernatant water of the sludge sedimentation tank is discharged as treated water, and the sludge mixture containing sludge is taken out from the bottom of the sludge sedimentation tank. The required part of the sludge mixture is returned to the organic matter removal tank, while the remaining part of the sludge mixture is guided to the sludge solubilization tank, where the sludge mixture is heated for a required time to convert the sludge into a form that is easily biodegradable. The solubilization treatment is performed, and the sludge mixed solution containing the solubilized sludge is re-introduced to the organic matter removal tank, and the solubilized sludge and the organic matter in the organic raw wastewater are simultaneously subjected to biological treatment. Characterized by processing There.
[0007]
In the above, the sludge mixture is heated in the sludge solubilization tank to change the sludge into a biologically easily degradable form. Generally, sludge is not easily degraded biologically because sludge is surrounded by hard cell walls, and the cell walls are difficult to degrade biologically. Therefore, if the cell wall is changed to a form that can be easily decomposed biologically, the sludge can be biologically treated in the organic matter removal tank to reduce the volume by returning it to the organic matter removal tank again. is there.
[0008]
In the above, the temperature of the sludge solubilization tank is in the range of 50 to 120C, preferably 65 to 95C, and the heating time is in the range of 0.5 to 12 hours, preferably 2 to 8 hours. In addition, the "heating time" here means the residence time of the sludge mixture in the sludge solubilization tank in the case of continuous treatment.
[0009]
The sludge mixture taken out of the sedimentation tank is led to a sludge solubilization tank via a preheating heat exchanger, and the sludge after the solubilization treatment is re-introduced to an organic matter removal tank via a cooling heat exchanger. .
[0010]
At this time, if the heat recovered by cooling the solubilized sludge is used for preheating the sludge, the amount of heat input from the outside can be reduced, but the high-temperature solubilized sludge is flowed to one side through the heat transfer surface, and In the method of recovering heat by flowing low-temperature sludge to the heat transfer surface, both sides of the heat transfer surface come into contact with the sludge which is easily scaled, causing dirt on the heat transfer surface and clogging of the flow path. In general, it is difficult to efficiently clean both the flow path and the heat transfer surface on both the high-temperature fluid side and the low-temperature fluid side of the heat exchanger. It was difficult to recover heat.
[0011]
In the present invention, the hot water used for cooling the solubilized sludge in the cooling heat exchanger and having an increased temperature is circulated to the preheating heat exchanger, and the retained heat is used for preheating, whereby the temperature decreases. The water thus obtained is circulated again to the cooling heat exchanger and used as cooling water. By using two heat exchangers and circulating hot water between them, the sludge can be efficiently recovered, cooled and preheated while preventing dirt and clogging efficiently. Therefore, the required amount of heat can be greatly reduced, and the operating cost becomes very low.
[0012]
Thereby, the heating of the sludge mixture when the sludge mixture from the sedimentation tank is led to the sludge solubilization tank, and the cooling of the sludge mixture when returning (re-introducing) the sludge mixture from the sludge solubilization tank to the organic matter removal tank, Each of them is performed efficiently, and as a result, the amount of heat input from the outside can be reduced.
[0013]
In addition, a general-purpose heat exchanger such as a double-tube heat exchanger or a shell-and-tube heat exchanger can be used as the preheating heat exchanger and the cooling heat exchanger. By passing the mixed sludge through the pipe, the flow of the mixed sludge is smooth and uniform, the flow velocity is increased, and the sludge is hardly clogged. Even if sludge is clogged in the pipe, cleaning is easy by cleaning. On the other hand, it is preferable to pass a cleaning agent composed of deionized water to which a cleaning agent, a deoxidizing agent, and the like are added, through the shell side of the shell-and-tube heat exchanger.
[0014]
The pH of the mixed sludge solution led to the above-mentioned sludge solubilization tank is adjusted to 5 to 14, more preferably 7 to 10. Since the constituent components of sludge are mainly organic substances, it is effective for solubilization when the pH is adjusted from neutral to alkaline.
[0015]
After adjusting the pH of the sludge mixture discharged from the sludge solubilization tank to 5 to 8, it is returned to the organic matter removal tank. This is because the organic matter removing tank is usually operated under a neutral pH condition, so that the condition is maintained.
[0016]
In the sludge solubilization tank, the mixed liquid from the settling tank may be heated indirectly by using the heat exchanger, directly by steam or the like, or by both.
[0017]
In addition, it is preferable that the organic matter removal tank is usually an aerobic treatment tank including an aeration tank.
[0018]
According to the method of the present invention described above, it is possible to simultaneously treat the excess sludge solubilized and the organic matter in the organic raw wastewater in the organic matter removal tank (drainage treatment device). The complicated operation of concentration and dewatering of excess sludge is not required, the wastewater treatment process is simplified, and it is not necessary to secure a landfill site as in the conventional landfill of excess sludge. It does not require large energy consumption for incineration and does not require long treatment days as in the case of conventional anaerobic digestion of excess sludge, and can greatly increase sludge volume reduction rate. As a result, there is an effect that the wastewater treatment can be efficiently performed.
[0019]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0020]
FIG. 1 is a flow sheet showing an embodiment of the wastewater treatment method of the present invention. The present invention is not limited to the illustrated embodiment.
[0021]
In FIG. 1, raw wastewater containing organic substances such as sewage, industrial wastewater, and domestic wastewater is introduced into an aerobic treatment tank (an organic matter removal tank) (1) by a wastewater supply pump (11). . At the bottom of the aeration tank (1), there is provided an aeration device (10) for sending air from a blower (13). By the aeration treatment in the aeration tank (1), organic matter in wastewater is biologically removed. Decomposed.
[0022]
Thus, the biological treatment is performed in the aeration tank (1) to remove the organic matter in the wastewater. Then, the sludge mixed solution from the aeration tank (1) is introduced into the sludge settling tank (2), and the supernatant water in the sludge settling tank (2) is discharged as treated water by a drawing pump (12), and the sludge settling tank ( 2) Take out the sludge mixed liquid containing sludge from the bottom of the step and return a required part of the sludge mixed liquid to the aeration tank (1) by the feed pump (14).
[0023]
On the other hand, the remaining sludge mixture from the bottom of the sludge sedimentation tank (2) is led to the sludge solubilization tank (3) by the feed pump (15), where the sludge mixture is heated for a required time to convert the sludge into biological fluid. A solubilization treatment is performed to change the form into a chemically degradable form.
[0024]
The sludge mixture taken out from the bottom of the sludge sedimentation tank (2) is passed through, for example, a double-tube heat exchanger or a shell-and-tube heat exchanger for preheating (4), and the sludge solubilization tank (3). Lead to.
[0025]
Further, the pH of the mixed sludge solution led to the above-mentioned sludge solubilization tank (3) is adjusted to 5 to 14, more preferably 7 to 10. Since the constituent components of sludge are mainly organic substances, it is effective for solubilization when the pH is adjusted from neutral to alkaline.
[0026]
Next, the sludge mixed solution containing the sludge solubilized in the sludge solubilization tank (3) is re-introduced into the aeration tank (1), and the solubilized sludge and the organic matter in the organic raw wastewater are removed. Are simultaneously subjected to biological treatment.
[0027]
The sludge mixture containing the sludge solubilized in the sludge solubilization tank (3) is passed through an aeration tank via a double-tube heat exchanger or a shell-and-tube cooling heat exchanger (5), for example. Re-introduce to (1).
[0028]
The pH of the mixed sludge solution discharged from the sludge solubilization tank (3) is adjusted to 5 to 8 and then returned to the aeration tank (1). This is because the aeration tank (1) is normally operated under a neutral pH condition, so that the condition is maintained.
[0029]
That is, in the present invention, the warm water used to cool the solubilized sludge in the cooling heat exchanger (5) and whose temperature has risen is circulated to the preheating heat exchanger (4) and the retained heat is used for preheating. The water whose temperature has dropped due to this is again circulated to the cooling heat exchanger (5) and used as cooling water. By using two heat exchangers and circulating hot water between them, heat recovery / cooling and preheating of sludge are efficiently performed while preventing dirt and clogging efficiently.
[0030]
In addition, in FIG. 1, reference numeral (6) denotes a steam boiler. In the sludge solubilization tank (3), heat insufficient for heating the mixed sludge from the sludge settling tank (2) is supplied from the steam boiler (6). And heat it directly. Also, (7) is a hot water heater, which is interposed between the cooling water discharge side of the cooling heat exchanger (5) and the preheating water introduction side of the preheating heat exchanger (4). When the hot water whose temperature has been raised and used for cooling the solubilized sludge in the exchanger (5) is circulated to the preheating heat exchanger (4), the heat lacking in the hot water heater (7) is removed by the steam boiler (6). ) Is supplemented by steam supplied from) to heat the preheated water. (8) is a hot water tank which is interposed between the preheating water discharge side of the preheating heat exchanger (4) and the cooling water introduction side of the cooling heat exchanger (5) to temporarily store hot water. belongs to.
[0031]
In the hot water heater (7), the hot water for preheating is heated by steam from the steam boiler (6). Drain water generated by this is sent to a water supply unit (9), and the water supply unit (9) 9) is returned to the steam boiler (6) by the pump (16). The water supply unit (9) is supplied with make-up water as appropriate.
[0032]
Thereby, the heating of the sludge mixture when the sludge mixture from the sedimentation tank is led to the sludge solubilization tank, and the cooling of the sludge mixture when returning (re-introducing) the sludge mixture from the sludge solubilization tank to the organic matter removal tank, Each of them is performed efficiently, and as a result, the amount of heat input from the outside can be reduced.
[0033]
In addition, a general-purpose heat exchanger such as a double-tube heat exchanger or a shell-and-tube heat exchanger can be used as the preheating heat exchanger and the cooling heat exchanger. By passing the mixed sludge through the pipe, the flow of the mixed sludge is smooth and uniform, the flow velocity is increased, and the sludge is hardly clogged. Even if sludge is clogged in the pipe, cleaning is easy by cleaning. On the other hand, it is preferable to pass a cleaning agent composed of deionized water to which a cleaning agent, a deoxidizing agent, and the like are added as cooling water on the shell side of the shell-and-tube heat exchanger.
[0034]
【Example】
EXAMPLES Next, specific experimental examples of the present invention implemented using the apparatus shown in FIG. 1 will be described.
[0035]
First, raw water containing organic substances at 20 ° C. was introduced into the aeration tank (1) by a water supply pump (11). Biological treatment is performed in the aeration tank (1) to remove organic matter in the wastewater. Then, the sludge mixture from the aeration tank (1) was introduced into the sludge settling tank (2). Further, the supernatant water in the sludge settling tank (2) was discharged as treated water by a drawing pump (12).
[0036]
On the other hand, the remaining sludge mixture from the bottom of the sludge sedimentation tank (2) was led to the sludge solubilization tank (3) by the feed pump (15). The heating temperature in the sludge solubilization tank (3) was 90 ° C., the heating time was 5 hours, and the pH of the sludge mixture was 7. The sludge solubilization tank (3) was used to biologically convert sludge. A solubilization treatment was performed to change the form into an easily decomposable form.
[0037]
The temperature of the sludge mixture taken out from the bottom of the sludge sedimentation tank (2) is 20 ° C, and the sludge mixture introduced into the sludge solubilization tank (3) from the shell-and-tube type preheat heat exchanger (4). The temperature of the liquid was 80 ° C.
[0038]
Next, the sludge mixed solution containing the sludge solubilized in the sludge solubilization tank (3) is re-introduced into the aeration tank (1), and the solubilized sludge and the organic matter in the organic raw wastewater are removed. Were simultaneously biologically treated.
[0039]
The temperature of the sludge mixed solution containing the sludge solubilized in the sludge solubilization tank (3) is 90 ° C., and the temperature of the sludge mixture is returned from the shell-and-tube cooling heat exchanger (5) to the aeration tank (1). The temperature of the sludge mixture to be introduced was 40 ° C.
[0040]
That is, in the present invention, the hot water of 80 ° C., which has been used for cooling the solubilized sludge in the cooling heat exchanger (5) and whose temperature has risen, is heated by the steam from the steam boiler (6) in the hot water heater (7). After heating to 90 ° C., this is circulated to the preheating heat exchanger (4), and the retained heat is used for preheating the sludge mixture. Then, the water of 30 ° C., whose temperature has been lowered by the preheating, is circulated again to the cooling heat exchanger (5) and used as cooling water, and the two heat exchangers (4) and (5) By circulating hot water during that time, heat recovery / cooling and preheating of sludge are efficiently performed while preventing dirt and clogging efficiently.
[0041]
Comparative Example The same operation as in the example was performed using the conventional aeration tank (1) without installing the sludge solubilization tank (3).
[0042]
In the performance evaluation examples and the comparative examples, the changes over time of the MLSS (sludge concentration) in the aeration tank (1) were measured. FIG. 2 shows the obtained measurement results. In both the examples and the comparative examples, the extraction of excess sludge outside the system was not performed.
[0043]
As is clear from FIG. 2 above, the sludge concentration increased in the comparative example, but hardly changed in the example of the present invention. This was because excess sludge, which is an organic substance, in the aeration tank (1) was reduced. And the organic matter content of the sludge is reduced as a result.
[0044]
As described above, according to the embodiment of the present invention, the sludge volume reduction device was incorporated in the existing activated sludge treatment facility, and the generation of excess sludge could be suppressed.
[0045]
Further, in the embodiment of the present invention, hot water whose temperature has risen to 80 ° C., which is used for cooling the solubilized sludge in the cooling heat exchanger (5), is circulated to the preheating heat exchanger (4). The retained heat is used for preheating, and the water whose temperature has dropped to 30 ° C. is circulated again to the cooling heat exchanger (5) to be used as cooling water, using two heat exchangers. By circulating hot water in the meantime, heat recovery / cooling and preheating of sludge are efficiently performed while preventing dirt and clogging efficiently. Therefore, the preheated water has a heat equivalent to a temperature rise of 20 ° C. Just need it. On the other hand, when a 20 ° C. sludge mixed liquid guided from the bottom of the sludge sedimentation tank (2) to the sludge solubilization tank (3) is directly heated to 90 ° C. by steam from the steam boiler (6), for example, , 70 [deg.] C. equivalent to the temperature rise, and according to the embodiment of the present invention, the required amount of heat is reduced by 71%.
[Brief description of the drawings]
FIG.
It is a flow sheet showing an embodiment of a wastewater treatment method of the present invention.
FIG. 2
4 is a graph showing a result of a specific experimental example performed using the apparatus shown in FIG. 1 and showing a change with time of MLSS (sludge concentration) in an aeration tank.
[Explanation of symbols]
1: Aeration tank (organic matter removal tank)
2: Sludge settling tank 3: Sludge solubilization tank 4: Heat exchanger for preheating 5: Heat exchanger for cooling 6: Steam boiler

Claims

A wastewater treatment method for biologically treating organic wastewater, wherein the organic wastewater is introduced into an organic matter removal tank, and the organic matter in the wastewater is removed by performing biological treatment. The sludge mixture is introduced into the sludge sedimentation tank, the supernatant water of the sludge sedimentation tank is discharged as treated water, and the sludge mixture containing sludge is taken out from the bottom of the sludge sedimentation tank. While returning to the removal tank, the remaining part of the sludge mixture is led to the sludge solubilization tank, where the sludge mixture is heated for a required time to perform a solubilization treatment to change the sludge into a biologically easily decomposable form, Then, the sludge mixed solution containing the solubilized sludge is re-introduced into the organic matter removing tank, and the solubilized sludge and the organic matter in the organic wastewater are biologically treated at the same time. Processing method.

The wastewater treatment method according to claim 1, wherein the heating temperature in the sludge solubilization tank is 50C to 120C, and the heating time is 0.5 to 12 hours.

The sludge mixture taken out of the sedimentation tank is led to the sludge solubilization tank via the preheat heat exchanger, and the sludge after the solubilization treatment is re-introduced to the organic matter removal tank via the cooling heat exchanger. The wastewater treatment method according to claim 1, wherein the wastewater treatment method is characterized in that:

By circulating the cooling water used to cool the sludge mixture after the solubilization treatment in the cooling heat exchanger as preheating water in the preheating heat exchanger, the sludge mixture after the solubilization treatment in the cooling heat exchanger 4. The wastewater treatment method according to claim 3, wherein the heat recovery is performed and the recovered heat is used for preheating the sludge mixture from the sedimentation tank.

5. The wastewater treatment method according to claim 1, wherein the pH of the mixed sludge from the sedimentation tank led to the sludge solubilization tank is adjusted to 5 to 8. 8.

The wastewater treatment method according to any one of claims 1 to 5, wherein the sludge mixed solution from the settling tank is heated indirectly and / or directly in the sludge solubilization tank.

The wastewater treatment method according to any one of claims 1 to 6, wherein the organic matter removal tank is an aerobic treatment tank.