【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]
〔産業上の利用分野〕
本発明は、有機性汚泥の消化効率向上のための
超音波処理法の改良に関するものである。
〔従来の技術〕
都市下水、有機性産業廃水等を活性汚泥法によ
り浄化処理すると、初沈汚泥、余剰汚泥などと呼
ばれる大量の汚泥が発生する。初沈汚泥は、汚水
を受け入れる最初の設備である最初沈殿池におい
て発生し、自然沈降するような固形物からなる。
一方、余剰汚泥は、活性汚泥槽で処理された水か
ら最終沈殿池において沈降分離された活性汚泥の
うちいわゆる返送汚泥としてエアレーシヨン槽に
戻される部分を除いた残りの部分であつて、汚水
中の溶存成分を基質にして増殖した微生物から主
としてなる。これらの汚泥、特に余剰汚泥は、含
水率が高く、廃棄処分も燃焼処分も困難なもので
あるから、初沈汚泥と余剰汚泥とは混合されて混
合汚泥となり、嫌気性消化槽で処理されることが
多い。嫌気性消化槽では嫌気性菌による汚泥中有
機物の分解が行われ、分解した有機物からは、メ
タン、二酸化炭素等のガスが発生する。従来の一
般的な嫌気性消化法（中温消化、温度30〜35℃、
平均滞留日数20〜30日）によるVS分解率
（Volatile Solidsすなわち有機物の分解率）は40
〜50％程度であり、それ以上の分解率を達成する
ことは滞留日数を増やしても困難である。
上述のような嫌気性消化法による汚泥処理の効
率を高め、排出される消化汚泥の量を一層少なく
するための手段として、嫌気性消化に先立つて汚
泥を超音波で処理しておく方法が提案されている
（特開昭58−76200号公報）。この方法は、数十Ｋ
Hz程度の超音波により汚泥を処理し、キヤビテー
シヨンおよび圧力波によつて汚泥中のフロツクや
細菌類細胞を破砕・可溶化し、その後の生物学的
処理を受け易くするものである。しかしながら、
従来の超音波処理による汚泥の消化促進は、多大
のエネルギーを要する割りには能率が悪く、実用
性において問題があつた。
〔発明が解決しようとする課題〕
本発明の目的は、汚泥の超音波処理における上
述のような問題点を解決し、汚泥を従来よりも能
率よく超音波処理してその後の生物学的処理にお
いて高い消化率を達成し得るようにすることにあ
る。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成することに成功した本発明は、
生物学的処理に先立つて有機性汚泥を超音波で処
理するに当たり、超音波処理する汚泥に粒径0.1
mm以下、真比重1.0以上の水不溶性無機質微粒子
を混入しておくことを特徴とする。
この方法において、水不溶性無機質微粒子は、
超音波処理を受けたときランダムな運動を起こし
て汚泥中の菌体など固形物と衝突し、その衝突の
エネルギーによつて、菌体細胞壁をも速やかに破
砕する。上記衝突のエネルギーを大きくして細胞
壁破砕の効率を高める観点から、無機質微粒子と
して真比重が1.0以上のものが使われる。また、
粒径が小さすぎると、いかに比重の大きい粒子を
使つても十分な衝突のエネルギーが得られないの
で、粒径は少なくとも数十μｍでなければならな
いが、大きくなるほど超音波処理で加速されにく
くなるから大きさには制限があり、0.1mm程度が
粒径の上限になる。無機質微粒子の混入量は、汚
泥に対して約１〜数十重量％が適当である。
この発明において使用する水不溶性無機質微粒
子としては、価格を考慮すると、ガラスビーズ、
砂などが最も適当であるが、これらに限定される
ものではない。
無機質微粒子を混入した汚泥の超音波処理は、
無機質微粒子を混入しない従来の汚泥超音波処理
と同様にして、かつ同じ条件で行うことができ
る。超音波処理終了後、無機質微粒子は、後段の
嫌気性消化等における汚泥の分解を妨げるもので
はないのでそのまま汚泥中に存在させておいても
よいが、任意の段階で汚泥から分離してもよい。
〔実施例〕
食品工場排水処理装置より採取した余剰汚泥
（活性汚泥法における最終沈殿池より採取；汚泥
）および都市下水処理場より採取した同様の余
剰汚泥（汚泥）に、前処理として下記条件によ
る超音波処理を施しまたは施さず、嫌気性消化を
施した。
超音波処理
超音波出力：200W
周波数：20KHz
処理時間：10分
汚泥量：300ml（回分式）
無機質微粒子混入超音波処理：粒径0.05mmのガラ
スビーズを汚泥に対して10重量％混入したほかは
上記超音波処理と同じ
嫌気性消化処理
消化温度：37℃
消化日数：10日
処理方法：回方式
種汚泥全固形分量：処理汚泥全固形分量＝
２：１
上記処理における未処理汚泥および超音波処理
後の汚泥の化学分析結果および嫌気性消化処理に
おける消化の進行を調べた結果を、表１〜表３に
示す。
表 １
固形分(%) 強熱減量(VS)(%)
未処理汚泥1.1 0.95
未処理汚泥1.2 0.97
[Industrial Application Field] The present invention relates to an improvement in an ultrasonic treatment method for improving the digestion efficiency of organic sludge. [Prior Art] When urban sewage, organic industrial wastewater, etc. are purified by the activated sludge method, a large amount of sludge called primary sludge, surplus sludge, etc. is generated. Initial settling sludge is generated in the initial settling tank, which is the first facility that receives sewage, and consists of solids that naturally settle.
On the other hand, surplus sludge is the remaining part of the activated sludge that is sedimented and separated in the final settling tank from the water treated in the activated sludge tank, excluding the part that is returned to the aeration tank as so-called return sludge. It mainly consists of microorganisms that grow using dissolved components as substrates. These sludges, especially surplus sludge, have a high moisture content and are difficult to dispose of or burn, so the primary sludge and surplus sludge are mixed to form mixed sludge, which is then treated in an anaerobic digestion tank. There are many things. In the anaerobic digestion tank, organic matter in sludge is decomposed by anaerobic bacteria, and gases such as methane and carbon dioxide are generated from the decomposed organic matter. Conventional general anaerobic digestion method (mesothermic digestion, temperature 30-35℃,
The VS decomposition rate (decomposition rate of volatile solids, i.e. organic matter) is 40
The decomposition rate is approximately ~50%, and it is difficult to achieve a higher decomposition rate even if the residence time is increased. As a means of increasing the efficiency of sludge treatment using the anaerobic digestion method described above and further reducing the amount of digested sludge discharged, a method has been proposed in which sludge is treated with ultrasound prior to anaerobic digestion. (Japanese Unexamined Patent Publication No. 1976-76200). This method uses tens of thousands of kilograms.
The sludge is treated with ultrasonic waves at around Hz, and the flocs and bacterial cells in the sludge are crushed and solubilized by cavitation and pressure waves, making them easier to undergo subsequent biological treatment. however,
Conventional ultrasonic treatment to promote digestion of sludge requires a large amount of energy, is inefficient, and has problems in practicality. [Problems to be Solved by the Invention] The purpose of the present invention is to solve the above-mentioned problems in the ultrasonic treatment of sludge, and to treat sludge with ultrasonic waves more efficiently than before in the subsequent biological treatment. The aim is to achieve high digestibility. [Means for solving the problem] The present invention, which has succeeded in achieving the above object, has the following features:
When organic sludge is treated with ultrasound prior to biological treatment, the sludge to be sonicated has a particle size of 0.1.
It is characterized in that water-insoluble inorganic fine particles with a true specific gravity of 1.0 mm or less and a true specific gravity of 1.0 or more are mixed. In this method, water-insoluble inorganic fine particles are
When subjected to ultrasonic treatment, it causes random movement and collides with solid matter such as bacterial cells in the sludge, and the energy of the collision quickly crushes the bacterial cell walls. From the viewpoint of increasing the energy of the collision and increasing the efficiency of cell wall fragmentation, inorganic fine particles having a true specific gravity of 1.0 or more are used. Also,
If the particle size is too small, sufficient collision energy will not be obtained no matter how high specific gravity particles are used, so the particle size must be at least several tens of micrometers, but the larger the particle size, the more difficult it is to be accelerated by ultrasonic treatment. Therefore, there is a limit to the particle size, and the upper limit of the particle size is about 0.1 mm. The appropriate amount of inorganic fine particles mixed in is about 1 to several tens of percent by weight based on the sludge. Considering the price, the water-insoluble inorganic fine particles used in this invention include glass beads,
The most suitable material is sand, but the material is not limited thereto. Ultrasonic treatment of sludge mixed with inorganic particles is
It can be carried out in the same manner and under the same conditions as conventional sludge ultrasonic treatment without mixing inorganic fine particles. After the ultrasonic treatment, the inorganic fine particles may be left in the sludge as they are since they do not interfere with the decomposition of the sludge in the subsequent anaerobic digestion, but they may be separated from the sludge at any stage. . [Example] Surplus sludge (collected from the final settling tank in the activated sludge method; sludge) collected from a food factory wastewater treatment equipment and similar surplus sludge (sludge) collected from a municipal sewage treatment plant were subjected to pretreatment under the following conditions. Anaerobic digestion was performed with or without sonication. Ultrasonic treatment Ultrasonic output: 200W Frequency: 20KHz Treatment time: 10 minutes Sludge volume: 300ml (batch type) Ultrasonication treatment with inorganic particles mixed in: Glass beads with a particle size of 0.05 mm were mixed in at 10% by weight of the sludge. Anaerobic digestion treatment same as the above ultrasonic treatment Digestion temperature: 37℃ Digestion days: 10 days Treatment method: Seed sludge total solid content: Treated sludge total solid content =
2:1 Tables 1 to 3 show the chemical analysis results of the untreated sludge and the sludge after ultrasonic treatment in the above treatment, and the results of examining the progress of digestion in the anaerobic digestion treatment. Table 1 Solid content (%) Loss on ignition (VS) (%) Untreated sludge 1.1 0.95 Untreated sludge 1.2 0.97
【表】【table】
〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕
実施例の結果から明らかなように、本発明の方
法は汚泥の超音波処理による可溶化率を顕著に向
上させ、それにより嫌気性消化における超過効率
を大幅に改善し、処分困難な消化汚泥の発生量を
顕著に減少させることができる。
したがつて、本発明の方法は排水、下水などの
活性汚泥法による処理において発生する余剰汚泥
のほか、アルコール発酵など、各種発酵工程より
発生する汚泥および富栄養化湖沼などに発生する
植物性プランクトンなどを嫌気性消化法など生物
学的処理する場合の前処理としてきわめて効果的
なものである。
As is clear from the results of the examples, the method of the present invention significantly improves the solubilization rate of sludge by ultrasonic treatment, thereby greatly improving the excess efficiency in anaerobic digestion, and making it possible to improve the efficiency of digested sludge, which is difficult to dispose of. The amount generated can be significantly reduced. Therefore, the method of the present invention can be applied to wastewater, sewage, and other waste sludge generated in the treatment of activated sludge, as well as sludge generated from various fermentation processes such as alcohol fermentation, and phytoplankton generated in eutrophic lakes and marshes. It is extremely effective as a pretreatment for biological treatment such as anaerobic digestion.