DE69814317T2

DE69814317T2 - Verfahren für die Reduzierung von Klärschlamm aus den aeroben Abwasserkläranlagen

Info

Publication number: DE69814317T2
Application number: DE1998614317
Authority: DE
Inventors: Susumu Kobe-shi Hasegawa; Akira Kobe-shi Akashi; Takahiro Kawanishi-shi Fukui; Kenji Kobe-shi Katsura; Masahiko Miura
Original assignee: Shinko Pantec Co Ltd
Current assignee: Shinko Pantec Co Ltd
Priority date: 1997-12-19
Filing date: 1998-11-09
Publication date: 2004-02-19
Anticipated expiration: 2018-11-10
Also published as: EP0924168A1; DK1302446T3; EP1302446A1; MY116289A; EP1464625A1; DE69834147D1; JP3267935B2; JPH11235598A; DE69834147T2; MY138611A; EP1464625B1; DE69814317D1; US6383387B2; MY138610A; US6383378B2; DE69834439T2; EP1302446B1; DK1464625T3; US20010000008A1; EP0924168B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung von organischem Abwasser. Insbesondere betrifft sie ein Verfahren zur Behandlung von organischem Abfall mittels biologischer Zersetzung, enthaltend organischen Klärschlamm, wie er bei einem Abwasserbehandlungsverfahren in einer Kläranlage, einer Nacht-Boden-Behandlungsanlage oder ähnlichem, einem Herstellungsverfahren, wie in einer Nahrungsmittelfabrik, einer chemischen Fabrik oder ähnlichem, anfällt.
Herkömmlicherweise wurde zur Behandlung von organischem Abwasser ein aerobes, biologisches Behandlungsverfahren durchgeführt, das als aktiviertes Klärschlammverfahren bezeichnet wird. Dieses Verfahren wird wie in 8 gezeigt durchgeführt, wobei organisches Abwasser, wie Schmutzwasser, das aus dem Reservoir für organisches Abwasser l in den Tank für biologische Behandlung 3 eingeführt wird, unter aeroben Bedingungen in dem Tank für biologische Behandlung 3 durch biologische Oxidation, die eine durch Mikroorganismen durchgeführte oxidative Zersetzung in anorganisches Material, wie Kohlendioxid oder Wasser, ist, zersetzt wird. Das Abwasser, das in dem Tank für biologische Behandlung 3 behandelt worden ist, wird in dem Fällungstank 5 in behandeltes Wasser C und Klärschlamm D fest-flüssig getrennt. Im allgemeinen wird ein Teil des Klärschlamms D als eine Mikroorganismenquelle in den Tank für biologische Behandlung 3 rückgeführt, und der restliche Klärschlamm wird als überschüssiger Klärschlamm E behandelt.
In diesem Fall jedoch wird gefällter und konzentrierter, organische Feststoffe enthaltender Klärschlamm, der in dem Fällungstank 5 fest-flüssig aufgetrennt wurde, durch die Schritte Konzentrierung, Zersetzung, Dehydrierung, Kompostierung und Verbrennung behandelt. Daher ist eine solche Behandlung ist daher nicht bevorzugt, da sie eine große Menge an Arbeit, Zeit und Kosten benötigt.
Aus diesem Grund wurden Verfahren zur Verminderung des Klärschlamms so weit wie möglich vorgeschlagen und kommerziell eingesetzt, wie ein ausgedehntes Belüftungsverfahren zur Erhöhung der Verweilzeit des Klärschlamms und ein Festbettoxidationsverfahren, bei welchem eine Biomasse, die auf einer katalytischen Materialoberfläche eines Mediums befestigt ist, um eine große Menge eines Mikroorganismus in einem Reaktionstank zu halten (siehe „Sewage Service Project – Design Guide and Explanation", herausgegeben von der Japan Sewage Works Agency, editiert von der Sewage Works Divison, Municipal Department of the Ministry of Construction, Band 2, 1994) Diese Verfahren haben jedoch einen großen Platzbedarf, um die Verweilzeit zu erhöhen. Bei dem ausgedehnten Belüftungsverfahren wird der Klärschlamm verteilt, wenn eine Beladung vermindert wird, wodurch die Fest-Flüssig-Trennung gestört wird. Bei dem Festbettoxidationsverfahren wird eine Verschmutzung des Klärschlamms bewirkt wenn die Beladung erhöht wird. Daher sind diese Verfahren nicht wünschenswert. Um diese Probleme zu lösen wurde des weiteren ein Verfahren vorgeschlagen, bei welchem überschüssiger Klärschlamm vorübergehend gelagert und der Klärschlamm durch ein anaerobes Zersetzungsverfahren vermindert wird, um die Menge des Klärschlamms zu reduzieren und die Abfallbehandlungsbelastung zu vermindern. Bei diesem Verfahren ist die Behandlungszeit lang, beispielsweise 20 bis 30 Tage, und der Abbau des organischen Klärschlamms ist nicht ausreichend, beispielsweise 30 bis 50 %.
Die vorläufige japanische Patentveröffentlichung Nr. 6-206088 beschreibt ein Verfahren zur Durchführung einer aeroben biologischen Behandlung von organischem Abwasser, und anschließendem Oxidieren eines fest-flüssig abgetrennten Klärschlamms mit einer Ozon-Oxidationssäule, um überschüssigen Klärschlamm zu reduzieren. Diese Verfahren benötigt jedoch Bedienungspersonen, die in der Handhabung der Ozon-Oxidationssäule gut ausgebildet sind, und weist das Problem der Behandlung von restlichem Ozon auf. Außerdem ist die Zersetzungsrate des überschüssigen Klärschlamms in der Ozon-Oxidationssäule nicht ausreichend.
Die vorläufige japanische Patentveröffentlichung Nr. 9-10791 beschreibt ein aktiviertes Klärschlammbehandlungsverfahren, welches in der Lage ist, die Menge des erzeugten überschüssigen Klärschlamms erheblich zu reduzieren, umfassend die Schritte des Unterwerfens organischen Abwassers einer aeroben biologischen Behandlung in einem Belüftungstank, Fest-Flüssig-Trennung des in dem Belüftungstank behandelten Abwassers in behandeltes Wasser und Klärschlamm in einer Fällungsvorrichtung, Rückführung eines Teils des in der Fällungsvorrichtung abgetrennten Klärschlamms in den Belüftungstank durch eine Recycleleitung, Aufschließen des in der Fällungsvorrichtung abgetrennten überschüssigen Klärschlamms bei einer hohen Temperatur in einer Aufschluß-Behandlungs-Vorrichtung und Rückführung des behandelten, in der Aufschluß-Behandlungs-Vorrichtung aufgeschlossenen Klärschlamis in den Belüftungstank über eine Rückleitung. Gemäß des in der Veröffentlichung beschriebenen Verfahrens ist es jedoch notwendig, die Größe der Aufschluß-Behandlungs-Vorrichtung gemäß der Maximalmenge des überschüssigen Klärschlamms, der in die Aufschluß-Behandlungs-Apparatur fließt, zu erhöhen. Weiterhin wird eine große Menge des behandelten Klärschlamms, der in der Aufschluß-Behandlungs-Vorrichtung aufgeschlossen wird, in den Belüftungstank rückgeführt. Daher wird die wesentliche Verweilzeit in dem Belüftungstank verkürzt. Folglich ist die Qualität des behandelten Wassers manchmal verschlechtert.
Die vorläufige japanische Patentveröffentlichung Nr. 9-276887 offenbart, wie in 9 gezeigt, eine Vorrichtung zur Behandlung von organischem Abwasser mit einem Tank 21 zur Behandlung von aktiviertem Klärschlamm, einer Fest-Flüssig-Trennvorrichtung 22 zum Fest-Flüssig-Trennen eines Klärschlamms, der nach einer aktivierten Klärschlammbehandlung erhalten wird, einer Klärschlammrückführungseinrichtung 23 zum Rückführen eines Teils des abgetrennten Klärschlamms in den Tank 21 zur Behandlung von aktivieriem Klärschlamm, eine Klärschlammkonzentrierungseinrichtung 24 zur Konzentrierung von restlichem Klärschlamm, einer Heizeinrichtung 25 zur Erwärmung des konzentrierten Klärschlamms auf eine Temperatur von 40 bis 100°C, und einer Klärschlammrückführungseinrichtung 26 zur Rückführung des erwännten Klärschlamms zu dem Tank 21 zur Behandlung von aktiviertem Klärschlamm. Gemäß der Behandlungsvorrichtung wird der in der Fest-Flüssig-Trennvorrichtung 22 abgetrennte überschüssige Klärschlamm in der Klärschlammkonzentrierungseinrichtung 24 konzentriert und dann zu der Heizvorrichtung 25 geschickt. Es ergibt sich somit der Vorteil, daß die Menge des zu der Heizvorrichtung 25 geschickten Klärschlamms verringert werden kann. In der Behandlungsvorrichtung wird der Klärschlamm jedoch nur bei einer Wärmebehandlung aufgeschlossen. Daher ist das Aufschlußverhältnis des Klärschlamms gering, beispielsweise 20 bis 25%. Es wird eine lange Zeit dauern, um eine große Menge an Klärschlamm unter Verwendung eines Aufschlußtanks mit großer Kapazität aufzuschließen. Folglich wird der Umfang der Ausrüstung vergrößert. Somit weist die Behandlungsvorrichtung den Nachteil auf, daß die laufenden Kosten für die Erwärmung, die Unterhaltskosten und ähnliches erhöht sind.
Um die Kosten für die Ausrüstung zu reduzieren ist es des weiteren von Vorteil, die Anzahl der benötigten Anlagen und den durch die Anlagen benötigten Platz zu reduzieren.
Das US-Patent 4915840 beschreibt ein Abwasserbehandlungsverfahren, bei welchem organisches Abwasser in einer Belüftungszone einer aeroben biologischen Behandlung unterzogen wird, die behandelte Flüssigkeit wird dann geklärt, um einen schweren Klärschlamm und ein gereinigtes Abwasser zu bilden, wobei der Wassergehalt des Klärschlamms in einem Eindickgefäß angepaßt wird. Zumindest ein Teil des Klärschlamms wird chemisch hydrolysiert, bevor er in eine autothermische Zersetzungseinheit überführt wird. Solch eine Einheit verbraucht selbst Mikroorganismen, die verwendet werden, um den Klärschlamm aufzuschließen, was zu einer erheblichen hydraulischen Verweilzeit führt, die benötigt wird, sowie einer sehr großen Vorrichtung.
Die vorläufige japanische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungs-Nr. 09-253691 beschreibt ein Verfahren zur Identifizierung thermophiler Bakterien, die ein klärschlammaufschließendes Enzym bilden.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Behandlung von organischem Abwasser zur Verfügung zu stellen, welches mit kompakter Ausrüstung einsetzbar ist, die Menge des zu behandelnden Klärschlamms reduziert wird.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Behandlung von organischem Abwasser zur Verfügung zu stellen, welches die Verbesserung der Qualität des behandelten Wassers ermöglicht.
Es ist noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein effizientes und mit niedrigen Kosten verbundenes Verfahren zur Behandlung von organischem Abwasser zur Verfügung zu stellen.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Behandlung von organischem Abwasser zur Verfügung zu stellen, welches es ermöglicht, die Behandlungszeit der Aufschlußreaktion zu spezifizieren und zu verkürzen und effizient einen ausreichenden Aufschluß durchzuführen.
Zur Lösung der oben genannten Aufgaben stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur biologischen Behandlung organischen Abwassers zur Verfügung, mit den Schritten: oxidative Zersetzung des organischen Abwassers durch Mikroorganismen in einer Vorrichtung für biologische Behandlung (3); Fest-Flüssig-Trennung des in der biologischen Behandlungsvorrichtung behandelten Abwassers in behandelte Flüssigkeit und einen Klärschlamm durch eine Fest-Flüssig-Trennvorrichtung (5, 13); Konzentrierung von zumindest einem Teil des Klärschlamms auf einen Wassergehalt von 90 bis 99% mittels einer Konzentrierungsvorrichtung (8), um Nährstoffbedingungen zu schaffen, die für das Wachstum thermtophiler Bakterien und die Erzeugung eines aufschließenden Enzyms geeignet sind; Aufschluß des konzentrierten Klärschlamms durch eine physikalischchemische, thermische Zersetzung nur durch Wärme und ein von dem thermophilen Bakterium Bacillus stearothermophilus SPT 2-1[FERM P-15395] unter aeroben oder mikroaeroben Bedingungen bei einer Temperatur von 60 bis 70°C und einem pH-Wert von 7– 9 in einen Aufschlußtank (10) abgeschiedenes, klärschlammaufschließendes Enzym, wobei der konzentrierte Klärschlamm für eine hydraulische Verweilzeit von 18 bis 22 Stunden in dem Aufschlußtank gehalten wird, wodurch aufgeschlossene, behandelte Flüssigkeit erzeugt wird; und Rückführung der aufgeschlossenen, behandelten Flüssigkeit zu der biologischen Behandlungsvorrichtung (3).
Folglich haben wir gefunden, daß die Menge des in den Aufschlußtank überführten, behandelten Klärschlamms vermindert werden kann. Somit kann die Größe des Aufschlußtanks reduziert werden. Insbesondere wird der konzentrierte Klärschlamm in den Aufschlußtank überführt, so daß für das Wachstum der thermophilen Bakterien geeignete Ernährungsbedingungen erhalten werden können. Daher kann ein hohes Aufschlußverhältnis erhalten werden, indem eine Aufschlußbehandlung unter Verwendung der thermophilen Bakterien in dem Aufschlußtank durchgeführt wird.
Durch Konzentrierung des Klärschlamms in der Konzentrierungsvorrichtung derart, daß er einen Wassergehalt von 90 bis 99% aufweist (eine Klärschlammkonzentration von 1 bis 10 %), können Ernährungsbedingungen erhalten werden, die geeigneter für das Wachstum thermophiler Bakterien sind. Daher kann die Aufschlußbehandlung effizienter durchgeführt und die Größe des Aufschlußtanks weiter reduziert werden. Wenn der Klärschlamm so konzentriert wird, daß er einen Wassergehalt von weniger als 90% aufweist, werden die oben genannten Vorteile nicht sehr gut erreicht. Umgekehrt verschlechtern sich die Fließeigenschaften und ein Schäumungsphänomen wird durch die Belüftung verursacht. Daher wird der Klärschlamm durch die Konzentrierungsvorrichtung auf einen Wassergehalt von 90 bis 99% konzentriert.
Der fest-flüssig-getrennte Klärschlamm wird konzentriert und dann in die Vorrichtung für biologische Behandlung zurückgeführt. Folglich wird die Menge der in Vorrichtung für biologische Behandlung rückgeführten Mikroorganismen erhöht. Somit kann die Menge der Mikroorganismen in der Vorrichtung für biologische Behandlung bei einer hohen Konzentration gehalten werden, so daß das organische Material vollständig durch die Mikroorganismen oxidativ zersetzt wird. Als Ergebnis davon wird die Klärschlammbeladung reduziert, wodurch die Qualität des behandelten Wassers verbessert werden kann.
Weiterhin wird die Aufschlußbehandlung des Klärschlamms durch eine physikalischchemische, thermische Zersetzung mittels Wärme und einem klärschlammaufschließenden Enzym, das von den thermophilen Bakterien unter aeroben oder mikroaeroben Bedingungen bei einer Temperatur von 60 bis 70°C abgeschieden wird, durchgeführt. Die für die Aufschlußbehandlung benötigte Zeit wird bestimmt auf der Basis einer hydraulischen Verweilzeit (nachfolgend als „HRT" bezeichnet) des behandelten Klärschlamms in der Aufschlußbehandlungsvorrichtung. Es ist folglich möglich eine redundante Aufschlußreaktion zu vermeiden. Daher kann, selbst wenn die Größe des Aufschlußtanks reduziert wird, Aufschlußbehandlung gut durchgeführt werden.
1 ist ein strukturelles Diagramm, welches schematisch eine Vorrichtung zur Behandlung von organischem Abwasser zeigt, die zur Durchführung eines Verfahrens zur Behandlung organischen Abwassers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung geeignet ist;
2 ist ein strukturelles Diagramm, welches schematisch eine Vorrichtung zur Behandlung von organischem Abwasser zeigt, die zur Durchführung eines Verfahrens zur Behandlung organischen Abwassers gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung geeignet ist;
3 ist ein strukturelles Diagramm, welches schematisch eine Vorrichtung zur Behandlung von organischem Abwasser gemäß dem Stand der Technik zeigt;
4 ist eine graphische Darstellung, welche einen Übergang von Proteaseproduktion durch Bakterien für die HRT bei dem Aufschlußschritt gemäß des Verfahrens der vorliegenden Erfindung zeigt;
5 ist eine graphische Darstellung, welche einen Übergang von Proteaseproduktion durch einen überschüssigen Klärschlamm für die HRT bei dem Solubilisierungschritt gemäß des Verfahrens der vorliegenden Erfindung zeigt;
6 ist ein strukturelles Diagramm, welches schematisch eine Vorrichtung zur Behandlung von organischem Abwasser zeigt, die zur Durchführung eines Verfahrens zur Behandlung von organischem Abwasser gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung geeignet ist;
7 ist ein strukturelles Diagramm, welches schematisch eine andere Vorrichtung zur Behandlung von organischem Abwasser nach dem Stand der Technik zeigt; und
8 ist ein strukturelles Diagramm, das schematisch eine weitere Vorrichtung zur Behandlung von organischem Abwasser nach dem Stand der Technik zeigt.
Eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist auf ein Verfahren zur biologischen Behandlung von organischem Abwasser gerichtet, welches die Schritte einer biologischen Behandlung des organischen Abwassers mittels einer Vorrichtung für biologische Behandlung, eine Fest-Flüssig-Trennung des in der Vorrichtung für biologische Behandlung behandelten Abwassers in behandeltes Wasser und einen Klärschlamm mittels einer Fest-Flüssig-Trennvorrichtung, Rückführung eines Teils der in der Fest-Flüssig-Trennvorrichtung abgetrennten Klärschlamms in die Vorrichtung für biologische Behandlung, Konzentration von zumindest einem Teil des restlichen Klärschlamms mittels einer Konzentrierungsvorrichtung und Aufschluß des konzentrierten Klärschlamms durch thermophile Bakterien in einem Aufschlußtank, umfaßt. Gemäß dieses Verfahrens wird zumindest ein Teil des in der Fest-Flüssig-Trennvorrichtung abgetrennten Klärschlamms durch die Konzentrierungsvorrichtung konzentriert und dann in den Aufschlußtank verbracht. Es ist daher möglich, die für ein Wachstum der thermophilen Bakterien geeigneten Ernährungsbedingungen sicherzustellen und ein hohes Aufschlußverhältnis durch die Produktion eines aufschließenden Enzyms zu erreichen. Da weiterhin zumindest ein Teil des Klärschlamms konzentriert und dann in den Aufschlußtank eingebracht wird, wird die Menge des in den Aufschlußtank verbrachten behandelten Klärschlamms verringert, so daß die Größe des Aufschlußtanks verringert werden kann.
Eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfaßt ein Verfahren zur Behandlung von organischem Abwasser gemäß des ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung, wobei zumindest ein Teil der behandelten Flüssigkeit, die in dem Aufschlußtank aufgeschlossen wurde, in die Vorrichtung für biologische Behandlung rückgeführt wird. Folglich wird die aufgeschlossene, behandelte Flüssigkeit in der Vorrichtung für biologische Behandlung gleichzeitig mit dem Abbau des Klärschlamms biologisch zersetzt.
Eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur biologischen Behandlung organischen Abwassers, welches die Schritte einer biologischen Behandlung organischen Abwassers mittels einer Vorrichtung für biologische Behandlung, eine Fest-Flüssig-Trennung des in der Vorrichtung für biologische Behandlung behandelten Abwassers in behandeltes Wasser und einen Klärschlamm mittels einer Fest-Flüssig-Trennvorrichtung, Konzentrierung des in der Fest-Flüssig-Trennvorrichtung abgetrennten Klärschlamms in einer Konzentrierungvorrichtung, Rückführung zumindest eines Teils des Klärschlamms in die Vorrichtung für biologische Behandlung und Aufschließen von zumindest einem Teil des restlichen Klärschlamms durch thermophile Bakterien in einem Aufschlußtank. Gemäß dieses Verfahrens wird der gesamte, durch die Fest-Flüssig-Trennvorrichtung abgetrennte Klärschlamm konzentriert und ein Teil des konzentrierten Klärschlamms wird in den Aufschlußtank verbracht. Daher können die folgenden Vorteile zusätzlich zu dem Vorteil erzielt werden, daß ein hohes Aufschlußverhältnis sichergestellt und die Größe des Aufschlußtanks in der gleichen Weise wie beim ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung vermindert werden kann. Insbesondere wird ein Teil des mittels der Fest-Flüssig-Trennvorrichtung abgetrennten Klärschlamms konzentriert und dann in die Vorrichtung für biologische Behandlung verbracht. Daher wird die Menge der Mikroorganismen in der Vorrichtung für biologische Behandlung stärker als beim ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung erhöht. Folglich kann die Menge der Mikroorganismen in der Vorrichtung für biologische Behandlung bei einer hohen Konzentration gehalten werden, und ein organisches Material wird durch die Mikroorganismen vollständig abgebaut. Daraus ergibt sich, daß die Klärschlammbeladung vermindert wird, so daß die Qualität des behandelten Wassers in vorteilhafter Weise verbessert werden kann.
Eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung von organischem Abwasser gemäß des dritten Aspekts der vorliegenden Erfindung, wobei zumindest ein Teil der behandelten Flüssigkeit, die in dem Aufschlußtank aufgeschlossen worden ist, in die Vorrichtung für biologische Behandlung rückgeführt wird. Folglich können die oben genannten Vorteile erzielt werden.
Eine fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur biologischen Behandlung von organischem Abwasser, welches die Schritte einer biologischen Behandlung des biologischen Abwassers in einer Vorrichtung für biologische Behandlung, die eine in einem Tank angeordnete Membrantrenneinrichtung aufweist, die Konzentrierung von mindestens einem Teil des Klärschlamms in der Vorrichtung für biologische Behandlung mittels einer Konzentrierungsvorrichtung und das Aufschließen des konzentrierten Klärschlamms mittels thermophiler Bakterien in einem Aufschlußtank, umfaßt. Gemäß dieses Verfahrens werden der zersetzende Abbau des organischen Abwassers und die auf Membrantrennung basierende Fest-Flüssig-Trennung gleichzeitig durchgeführt. Somit kann das Abwasser effizient behandelt werden. Mindestens ein Teil des Klärschlamms in der Vorrichtung für biologische Behandlung wird durch die Konzentrierungsvorrichtung konzentriert und dann in den Aufschlußtank verbracht. Daher kann der folgende Vorteil zusätzlich zu dem Vorteil erzielt werden, daß ein hohes Aufschlußverhältnis sichergestellt und die Größe des Aufschlußtanks in der gleichen Weise reduziert werden können wie beim ersten und dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung. Insbesondere gibt es bei der Fest-Flüssig-Trennung keine Beeinträchtigung, die durch eine Verschlechterung der Sedimentierungseigenschaften des Klärschlamms in einem Gravitations-Sedimentationstank verursacht wird. Daher kann die Menge an Biomasse in der Vorrichtung für biologische Behandlung leicht auf eine hohe Konzentration festgesetzt werden, so daß die Qualität des behandelten Wassers verbessert werden kann.
Eine sechste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung organischen Abwassers gemäß des fünften Aspekts der vorliegenden Erfindung, wobei zumindest ein Teil der behandelten Flüssigkeit, die in dem Solubilisierungstank solubilisiert worden ist, in die biologische Behandlungsvorrichtung rückgeführt wird. Folglich können die oben genannten Vorteile erzielt werden.
Eine siebte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung von organischem Abwasser gemäß irgendeinem der obigen Ausführungsformen, wobei die für die Aufschlußbehandlung eingesetzte Zeit basierend auf der HRT (hydraulischen Verweilzeit) des behandelten Klärschlamms in der Aufschlußbehandlungsvorrichtung bestimmt wird. Folglich wird der Aufschluß unter der Bedingung ausgeführt, daß das Aufschlußenzym hergestellt werden und den Aufschluß durchführen kann. Somit kann eine redundante Aufschlußreaktion vermieden werden. Daher kann die Größe des Aufschlußtanks vermindert und die Aufschlußbehandlung vorteilhaft durchgeführt werden.
Eine Aufschlußbehandlungszeit wird ausgewählt ±2 Stunden der hydraulischen Verweilzeit der behandelten Lösung, bei welcher die Produktion und Absonderung und/oder Aktivität des Enzyms bei einem Maximum liegt, d. h. bei etwa 20 Stunden.
Eine achte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung von organischem Abwasser gemäß des achten Aspekts der vorliegenden Erfindung, wobei die HRT 18 bis 22 Stunden beträgt. Folglich kann der Klärschlamm effizient aufgeschlossen werden.
Um die vorliegende Erfindung auszuführen bevorzugen wir die Verwendung einer Vorrichtung zur biologischen Behandlung organischen Abwassers, wobei die Vorrichtung eine Vorrichtung für biologische Behandlung zum biologischen Behandeln des organischen Abwassers, eine Fest-Flüssig-Trennvorrichtung zur Fest-Flüssig-Trennung des mittels der Vorrichtung für biologische Behandlung behandelten Abwassers in behandeltes Wasser und einen Klärschlamm, eine Konzentrierungsvorrichtung zum Konzentrieren von zumindest einem Teil des restlichen Klärschlamms um einen Wassergehalt von 99% oder weniger zu ergeben, und einen Aufschlußtank zum Aufschließen des in der Konzentrierungsvorrichtung konzentrierten Klärschlamms durch physikalisch-chemische, thermische Zersetzung, die durch Wärme und ein abgeschiedenes, klärschlammaufschließendes Enzym durch thermophile Bakterien unter aeroben oder mikroaeroben Bedingungen bei einer Temperatur von 60 bis 70°C durchgeführt wird, umfaßt. Es ist demgemäß möglich, das erfindungsgemäße Behandlungsverfahren durchzuführen, wobei ein hohes Aufschlußverhältnis sichergestellt und die Größe des Tanks reduziert werden kann. Eine Leitung zur Rückführung eines Teils des mittels der Fest-Flüssig-Trennvorrichtung abgetrennten Klärschlamms zu der Vorrichtung für biologische Behandlung kann ebenfalls zur Verfügung gestellt werden.
Eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung zur Behandlung organischen Abwassers umfaßt eine Leitung zur Rückführung zumindest eines Teils der behandelten Flüssigkeit, die in dem Aufschlußtank aufgeschlossen wurde, zu der Vorrichtung für biologische Behandlung. Folglich ist es möglich, das Behandlungsverfahren gemäß des zweiten Aspekts der vorliegenden Erfindung, bei dem der Klärschlamm reduziert werden kann, durchzuführen.
Eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung beinhaltet eine Leitung zur Rückführung eines Teils des in der Konzentrierungsvorrichtung konzentrierten Klärschlamms zu der Vorrichtung für biologische Behandlung. Gemäß dieses Merkmals ist es möglich, das Behandlungsverfahren gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform durchzuführen.
Die Vorrichtung kann eine Leitung zur Rückführung zumindest eines Teils der behandelten Flüssigkeit, die mittels des Aufschlußtanks aufgeschlossen wurde, zu der Vorrichtung für biologische Behandlung aufweisen. Folglich ist es möglich, das Behandlungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung durchzuführen, bei dem der Klärschlamm reduziert werden kann.
Die Vorrichtung kann ebenfalls eine Vorrichtung für biologische Behandlung enthalten, die eine Membran-Trenneinrichtung in einem Tank aufweist. Gemäß dieser Ausführungsform ist es möglich, das Behandlungsverfahren gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform der Erfindung durchzuführen, bei welchem die Qualität des behandelten Wassers mittels der eine vergleichsweise einfache Struktur aufweisenden Vorrichtung verbessert und die Behandlung effizient bei niedrigen Kosten durchgeführt werden kann. Eine solche Vorrichtung kann auch eine Leitung für die Rückführung zumindest eines Teils der behandelten Flüssigkeit, die in dem Aufschlußtank aufgeschlossen wurde, in die biologische Behandlungsvorrichtung enthalten. Es ist folglich möglich das Behandlungsverfahren gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auszuführen, bei welchem eine Verminderung des Klärschlamms durchgeführt werden kann.
Bei dem Verfahren der vorliegenden Erfindung kann die Fest-Flüssig-Trennvorrichtung beispielsweise eine Fällungsvorrichtung und/oder eine Membrantrennvorrichtung enthalten. Als Konzentrierungsvorrichtung kann Zentrifugalkonzentration, Schwimmkonzentration, Eindampfkonzentration, Membrankonzentration oder ähnliches eingesetzt werden. Eine Konzentrierungseinrichtung eines schwimmenden Ringlaminierungstyps kann ebenso eingesetzt werden.
Die Vorrichtung für biologische Behandlung, die einen Teil der Vorrichtung bildet, die gemäß der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden kann, wird für eine aerobe biologische Behandlung verwendet. Es ist bevorzugt, daß der für die aerobe biologische Behandlung verwendete Belüftungstank mit Belüftungsmitteln versehen ist. Die Belüftungsbehandlung wird bei Raumtemperatur vorzugsweise bei einem Luftfluß von 0,1 bis 0,5 vvm in solch einer Weise durchgeführt, daß der aerobe Zersetzungsabbau ermöglicht wird. Sie kann auch bei einer höheren Temperatur mit einem größeren Luftfluß durchgeführt werden, abhängig von der Beladung. Es ist bevorzugt, daß der pH-Wert in dem Belüftungstank auf pH 5,0 bis 8,0 gesteuert wird. Um den aeroben Zersetzungsabbau zu unterstützen, kann ein Mikroorganismus, wie Hefe, und ein Flockulierungsmittel zur Förderung der Flockenbildung, wie Aluminiumsulfat, polychloriertes Aluminium, Eisenchlorid oder Eisensulfat, dem Belüftungstank zugegeben werden. Die aerobe biologische Behandlung kann mittels anderer Vorrichtungen, die eine aerobe Behandlung ausführen können, als dem Belüftungstank durchgeführt werden.
Es ist wünschenswert, daß beispielsweise eine Membran mit einer Pore von 0,1 bis 2,5 μm, vorzugsweise 0,3 bis 0,5 μm, in der in dem Belüftungstank angeordneten Membrantrennvorichtung verwendet wird. Des weiteren ist eine Membrantrennvorrichtung mit einem oder mehreren Membranmodulstrukturen geeignet. Beispiele für die bevorzugte Membrantrennvorrichtung umfassen Membrantrennvorrichtungen vom Eintauchtyp, die ein Filterelement vom T-Typ enthalten, hergestellt von der Yuasa Corporation. Es ist bevorzugt, daß die Membrantrennvorrichtung eine Struktur aufweist, bei der Mittel zum Waschen unter Verwendung von Druckhaltung durch hydraulischen Druck, Luftdruck oder ähnliches, Abrieb, Vibration, chemische Injektion oder ähnliches in der Membrantrennvorrichtung eingebaut oder darauf angeordnet sind, so daß Substanzen, die nicht durch die Membran hindurchgehen, die Membranoberfläche so wenig wie möglich verstopfen.
Der Klärschlamm wird durch thermophile Bakterien zersetzt und eine Biomasse des Bacillus stearothermophilus kann dem Aufschlußschritt zugegeben werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung stellt das Folgende die „physikalisch-chemische, thermische Zersetzung, durchgeführt mittels Wärme und eines klärschlammaufschließenden Enzyms, hergestellt und abgeschieden von thermophilen Bakterien" dar:

➀ Temperatur: 60 bis 70°C;
➁ Konzentration des Klärschlamms: 10000 bis 100000 mg/l oder mehr (= ein Wassergehalt von 90 bis 99 %);
➂ pH-Wert: 7 bis 9, vorzugsweise 7,5 bis 8,5;
➃ Umgebung: Aerobc oder mikroaerobe Bedingungen, und
➄ Zeit: Bestimmt anhand einer HRT des in dem Aufschlußtank zu behandelnden Klärschlamms.

In dem Fall, wenn der Klärschlamm kontinuierlich aufgeschlossen wird, wird die HRT basierend auf der Menge einer einfließenden Lösung und der effektiven Kapazität eines Reaktors erhalten. Mit anderen Worten kann die HRT (hydraulische Verweilzeit) basierend auf der Gleichung HRT = V / Q (V: Kapazität des Reaktors (m³), Q: Menge der einfließenden Lösung (m³/Stunde)) berechnet werden.
Wenn der Aufschluß bis zu einem gewünschten Ausmaß erreicht werden kann, ist es klar, daß das Volumen des Reaktors reduziert werden kann, wenn die HRT verkürzt wird. Unter Berücksichtigung der Aufgabe der vorliegenden Erfindung, d. h. der Reduzierung der Größe der Apparatur, wird die Aufschlußzeit basierend auf der HRT bestimmt, so daß eine redundante Aufschlußbehandlung vermieden werden kann.
Es ist bevorzugt, daß die Produktions- und Sekretionsmengen des klärschlammaufschließenden Enzyms überwacht werden, um eine HRT auszuwählen, bei welcher die Produktions- und Sekretionsmengen optimiert werden. Wenn die HRT so festgesetzt ist, kann die durch das produzierte und abgeschiedene, klärschlammaufschließende Enzym durchgeführte Reaktion effektiv genutzt werden. Üblicherweise ist es bevorzugt, wenn die HRT auf 18 bis 22 Stunden festgesetzt wird.
Beispiele
Beispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend beschrieben.
1. Effekt der Konzentration des Klärschlamms
(1) Beispiel 1
1 ist ein strukturelles Diagamm, das schematisch eine Vorrichtung zur Behandlung von organischem Abwasser zeigt, die geeignet ist, ein Verfahren der vorliegenden Erfindung zur Behandlung von organischem Abwasser durchzuführen.
Wie in 1 gezeigt, wird das in dem Reservoir für organisches Abwasser 1 gelagerte ursprüngliche Abwasser A durch die Leitung 2 in den Tank für biologische Behandlung 3 eingeführt. Das ursprüngliche Abwasser A, das organisches Abwasser ist, wird in dem Tank für biologische Behandlung 3 einer aeroben biologischen Behandlung unterzogen. Die aerobe biologische Behandlung stellt dar, daß organisches Material durch biologische Oxidation in anorganisches Material, wie Kohlendioxid oder Wasser, zerlegt wird. Der verwendete aerobe Mikroorganismus ist ein gram-negativer oder gram-positiver Bacillus, beispielsweise die Pseudomonas-Arten und die Bacillus-Arten, die in aktivierten Klärschlammverfahren für die Abwasserbehandlung verwendet wurden. Diese Beimpfungsbakterien werden von einer üblichen Abwasserbehandlungsanlage erhalten. In diesem Fall wird der Vorgang so durchgeführt, daß die Temperatur des Tanks für biologische Behandlung 3 auf einen Bereich von 10 bis 50°C, üblicherweise 20 bis 30°C, gesetzt wird. Um die Behandlung effizienter durchzuführen, wird eine hohe Temperatur bevorzugt. Für den Fall, daß mesophile Bakterien verwendet werden, die aus dem überschüssigen Klärschlamm von Abwasser abgetrennt wurden, sollte der Vorgang bei einer Temperatur von 35 bis 45°C durchgeführt werden. Auf jeden Fall sollte der Vorgang unter Auswahl einer optimalen Temperaturbedingung aus dem oben angegebenen Temperaturbereich durchgeführt werden, so daß der Mikroorganismus die oxidative Zersetzung effizient und vollständig ausführen kann. In diesem Fall kann der Tank für biologische Behandlung vom diskontinuierlichen oder kontinuierlichen Typ sein.
Danach wird in dem Tank für biologische Behandlung 3 behandeltes Wasser B durch die Leitung 4 in den Fällungstank 5 eingeführt, der als Fest-Flüssig-Trennvorrichtung arbeitet und darin fest-flüssig Abgetrenntes enthält. Die durch die Fest-Flüssig-Trennung erhaltene, überstehende Lösung C wird, falls nötig, einer dritten Behandlung unterzogen, wie einer Denitrifizierung oder einer Ozonbehandlung gemäß den Bestimmungen der Ablagerungsstätte. Die so behandelte Lösung wird wiederverwendet oder verwendet.
Andererseits wird ein Teil des in dem Fällungstank 5 abgetrennten Klärschlamms D durch die Leitung 6 in den Tank für biologische Behandlung 3 eingeführt. Die Menge des durch die Leitung 6 geschickten Klärschlamms wird bestimmt durch die Menge der Rückhaltung des Mikroorganismus in dem Tank für biologische Behandlung 3.
Weiterhin wird in dem Fällungstank 5 abgetrennter, überschüssiger Klärschlamm E durch die Leitung 7 in den Konzentrationstank 8 eingeführt. In Abhängigkeit von den Umständen kann ein Teil des restlichen, in dem Fällungstank 5 abgetrennten Klärschlamms E aus einem System herausgezogen werden. Der Konzentrationstank 8 konzentriert den Klärschlamm durch Schwerkraft-Sedimentierung. Als Konzentrierungsverfahren kann auch ein Verfahren eingesetzt werden, welches Fließkonzentrierung, Abdampfkonzentrierung, Membrankonzentrierung, Zugabe eines Flockulierungsmittels oder die Zentrifugalkraft verwendet. Wie oben beschrieben wird der Klärschlamm konzentriert, damit er einen Wassergehalt von 90 bis 99% aufweist (eine Klärschlammkonzentration von 1 bis 10% oder mehr). Die nach der Konzentrierung erhaltene Lösung wird durch die Leitung 9 in den Aufschlußtank 10 eingeführt. Der Aufschlußtank 10 schließt einen organischen Klärschlamm aerob bei einer hohen Temperatur auf. In diesem Fall werden beispielsweise Beimpfungsbakterien (d. h. thermophile Bakterien) eines aeroben Mikroorganismus, welche bei einer hohen Temperatur verwendet werden, durch Inkubierung des Mikroorganismus in einem anaeroben oder aeroben Zersetzungstank gemäß des Standes der Technik erhalten. Während der Vorgang so durchgeführt wird, daß die optimale Temperatur des Aufschlußtanks 10 60 bis 70°C ist, wird die optimale Temperatur in Abhängigkeit vom Typ des thermophilen Bakteriums variiert, um den in dem bei einer hohen Temperatur zu behandelnden Klärschlamm E enthaltenen organischen Feststoff zu zersetzen. Beispielsweise sollte, im Fall von thermophilen Bakterien, die aus einem überschüssigen Klärschlamm einer Abwasserbehandlungsanlage abgetrennt wurden, der Vorgang vorzugsweise bei etwa 65°C in solch einer Weise durchgeführt werden, daß die Aufschlußreaktion, die durch den Mikroorganismus (thermophile Bakterien) ausgeführt wird, und die physikalisch-chemische, thermische Zersetzung, die durch Wärme ausgeführt wird, effizient und vollständig gleichzeitig durchgeführt werden können.
Weiterhin kann eine Vorrichtung für die Zersetzung durch aerobe Mikroorganismen in dem Aufschlußtank 10 mit einem Diffusor nach dem Stand der Technik ausgerüstet sein, und eine Vorrichtung für Zersetzung durch anaerobe Mikroorganismen kann ein Verfahren zur Zirkulation einer Lösung in einem Tank zum Mischen, ein Verfahren zum Zirkulieren und Hindurchperlen eines erzeugten Gases zum Mischen, ein Verfahren mit einem Rührwerk, wie einem Rührblatt, und einem Verfahren mit Befestigungsmitteln für aktive Mikroorganismen, d. h. Mitteln zum effektiven Bewirken, daß ein aktiver Mikroorganismus mit einem zu behandelnden Klärschlamm in Kontakt kommt, verwenden. In diesem Fall kann der Aufschlußtank vom diskontinuierlichen oder kontinuierlichen Typ sein.
Somit wird die in dem Aufschlußtank 10 behandelte Lösung F durch die Leitung 11 in den Tank für biologische Behandlung 3 eingeführt, so daß die aerobe biologische Behandlung dort durchgeführt wird. Danach wird der oben genannte Behandlungszyklus wiederholt.
(2) Beispiel 2
2 ist ein strukturelles Diagramm, das schematisch eine Vorrichtung zur Behandlung organischen Abwassers zeigt, die zur Durchfhrung eines Verfahrens zur Behandlung von organischem Abwasser gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung geeignet ist. Die in 2 gezeigte Vorrichtung unterscheidet sich von der in 1 gezeigten Vorrichtung darin, daß keine Leitung 6 vorhanden ist, der gesamte in dem Fällungstank 5 abgetrennte Klärschlamm in den Konzentrierungstank 8 eingeführt wird, ein Teil des Klärschlamms, der in dem Konzentrierungstank 8 konzentriert wurde, um einen Wassergehalt von 99% oder weniger (eine Klärschlammkonzentration von 1% oder mehr) aufzuweisen, durch die Leitung 12 in den Tank für biologische Behandlung 3 eingeführt wird, ein restlicher Klärschlamm in den Aufschlußtank 10 eingeführt und durch thermophile Bakterien aufgeschlossen wird, die aufgeschlossene Lösung durch die Leitung 11 in den Tank für biologische Behandlung 3 eingeführt wird, und eine aerobe biologische Behandlung des konzentrierten Klärschlamms und der aufgeschlossenen Lösung in dem Tank für biologische Behandlung 3 durchgeführt wird. Danach wird der oben genannte Behandlungszyklus wiederholt. Ein Teil des in dem Konzentrierungstank 8 konzentrierten Klärschlamms kann aus einem System herausgezogen werden.
Um die Vorteile der vorliegenden Erfindung zu bestätigen, wurde ein winkeliger Tank als Tank für biologische Behandlung verwendet, der aus transparentem Polyvinylchloridharz hergestellt war und ein effektives Volumen von 40 Litern mit einer Schnittfläche von 800 cm³ und einer Höhe von 60 cm aufwies, und der Tank für biologische Behandlung wurde mit einem Luftfluß von 0,3 vvm belüftet, ein winkeliger Tank vom niedrigen Pyramidentyp wurde als Fällungstank verwendet, der aus einem transparenten Polyvinylchloridharz hergestellt war und ein effektives Volumen von 10 Litern mit einer Querschnittfläche von 400 cm² und einer Höhe von 40 cm aufwies, ein zylindrischer Tank vom niedrigen Konustyp wurde als Konzentrierungstank verwendet, der aus einem transparenten Polyvinylchloridharz hergestellt war und ein effektives Volumen von 2 Litern mit einem Innendurchmesser von 10 cm und einer Höhe von 40 cm aufwies, ein Glaszylinder wurde als Aufschlußtank verwendet, der ein effektives Volumen von 2 Litern mit einem Innendurchmesser von 13 cm und einer Höhe von 25 cm aufwies, und der Aufschlußtank wurde mit einem Luftfluß von 0,5 vvm belüftet, organisches Abwasser (originales Abwasser) mit den Eigenschaften Pepton Glucose : Hefeextrakt = 4 : 4 : 1 wurde verwendet, und die in 1 gezeigte Vorrichtung wurde betrieben, indem die Menge des in die Leitung 6 fließenden Klärschlamms mit einer Beladung von 0,4 kg BOD/m³/Tag derart reguliert wurde, daß der Tank für biologische Behandlung 3 eine Klärschlammkonzentration von 3000 mg/Liter aufwies. Die in 2 gezeigte Vorrichtung wurde betrieben, indem die Menge des Klärschlamms derart reguliert wurde, daß die Menge des in die Leitung 12 fließenden Klärschlamms gleich der Menge des in die in 1 gezeigte Leitung 6 fließenden Klärschlamms ist. 1 vvm bedeutet „ 1 Liter Luftvolumen/1 Liter Reaktorvolumen/min". Während in dem oben genannten Beispiel der Fällungstank für die Fest-Flüssig-Trennung verwendet wurde, ist es klar, daß beispielsweise eine Vorrichtung wie sie für übliche Fest-Flüssig-Trennung verwendet wird, wie eine Membrantrenneinrichtung, eingesetzt werden kann.
(3) Vergleichsbeispiel
Zum Vergleich wurde, wie in 3 gezeigt, eine Vorrichtung zur Behandlung von organischem Abwasser, bei welcher von der in 1 gezeigten Vorrichtung der Konzentrierungstank 8 entfernt wurde, unter Verwendung des oben genannten organischen Abwassers mit dem oben genannten Luftfluß und der oben genannten BOD Beladung betrieben, und die durch die Leitung 6 fließende Menge eines Klärschlamms wurde so reguliert, daß der biologische Tank für biologische Behandlung 3 eine Klärschlammkonzentration von etwa 3000 mg/Liter aufwies.
Als Folge davon wurden die in der folgenden Tabelle 1 aufgelisteten Ergebnisse erzielt.

BOD: Biochemischer Sauerstoffbedarf

S-TOC: Gesamtlöslicher, organischer Kohlenstoff

SS: Suspendierter Feststoff
Tabelle 1
Aus Tabelle 1 ergeben sich die folgenden Beziehungen.

➀ Gemäß Beispiel 1 wird der im Konzentrierungstank konzentrierte Klärschlamm in den Aufschlußtank eingeführt. Daher kann die Menge des im Aufschlußtank zu behandelnden Klärschlamms stärker als im Vergleichsbeispiel vermindert werden. Folglich kann die Größe des Aufschlußtanks reduziert werden.
➁ Gemäß Beispiel 2 wird der gesamte in dem Fällungstank abgetrennte Klärschlamm in den Konzentrierungstank eingeführt. Daher kann, zusätzlich zu dem Vorteil, daß die Größe des Fällungstanks in dem selben Maße wie in Beispiel 1 reduziert werden kann, die Qualität des behandelten Wassers verbessert werden, weil die Konzentration des Klärschlamms in dem Tank für biologische Behandlung erhöht wird, das heißt, daß die Menge der Mikroorganismen in dem Tank für biologische Behandlung erhöht wird.
➂ Gemäß des Vergleichsbeispiels wird eine große Menge des Klärschlamms in dem Aufschlußtank behandelt. Außerdem ist die Qualität des behandelten Wassers am geringsten.

2. Spezifizierung der Behandlungszeit für die Aufschlußreaktion
(4) Beispiel 3: Effekt der Verweilzeit auf die Enzymproduktion durch Mikroorganismen
Ein Hefe-Pepton-Medium (hergestellt von DIFCO Co., Ltd. (4 g Hefeextrakt, 8 g Pepton und 1 Liter Wasser, pH 6,8) wurde in ein Reaktionsgefäß aus Glas gegeben, und Bacillus stearothermophilus SPT 2-1[FERM P-15395], erhalten aus dem überschüssigen Klärschlamm einer Abwasserbehandlungsanlage und präinkubiert, wurde bei einer Temperatur von 65°C aufgezogen und unter Schütteln inkubiert. Zuerst wurde eine HRT von 36 Stunden eingestellt, während kontinuierlich eine Inkubationslösung zugegeben wurde. Um die HRT mit der Menge eines konstant gehaltenen organischen Materials auf eine vorbestimmte Zeit zu verkürzen wurde für die Inkubation eine geeignete Menge an Wasser zur Verdünnung zugegeben. Eine überstehende Lösung wurde zu jeder Verweilzeit als Probe entnommen, und jede Proteaseaktivität wurde wie folgt bestimmt. Genauer gesagt wurde eine Äquivalentprobe zu 0,7 ml einer Lösung (5 mg/ml), erhalten durch Suspendieren von Azocoal (Handelsname, hergestellt von Sigma Co., Ltd.), das als Substrat für einen nicht-spezifischen Proteasetest wirkt, in eine Phosphorsäurepufferlösung mit einem pH-Wert von 7,0, zugegeben. Die Mischung wurde 30 Minuten lang bei einer Temperatur von 70°C inkubiert. Nachdem die Reaktion abgeschlossen war, wurde die Absorption bei 520 nm gemessen. Wenn unter Verwendung von 30 μg/ml Trypsin (etwa 400 BAEE U/mg, hergestellt von Wako Junyaku Co., Ltd.) in der Phosphorsäurepufferlösung (pH 7,0) als Probe eine ähnliche Messung durchgeführt wurde, wurde eine Absorption von 1,0 bei 520 nm erhalten.
Das erhaltene Ergebnis ist in 4 gezeigt. Es wurde gefünden, daß die Enzymaktivität eine Spitze bei einer HRT von 12 Stunden erreichte und dann vor einer HRT von 20 Stunden auf ein niedriges Niveau erniedrigt wurde. Es wurde somit klar, daß die für den Stamm unter diesen Umständen für die Enzymproduktion geeignete HRT etwa 12 Stunden beträgt.
(5) Beispiel 4: Effekt der Enzymproduktion durch überschüssigen Klärschlamm auf die Verweilzeit
Nachdem Bacillus stearothermophilus SPT 2-1 (FERM P-15395], der aus dem überschüssigen Klärschlamm einer Abwasserbehandlungsanlage gewonnen und präinkubiert wurde, aufgezogen wurde, wurde aus der Abwasserbehandlungsanlage gewonnener überschüssiger Klärschlamm, der einen organischen Feststoffgehalt (vss: flüchtige, suspendierte Feststoffe) von 3 Gewichts-% aufwies, in einen aus Glas hergestellten Gefäßfermenter mit einem effektiven Volumen von 5 Litern gegeben und bei einer Temperatur von 65°C mit einem Luftfluß von 0,3 vvm und einer Rührgeschwindigkeit von 300 rpm behandelt. In gleicher Weise wie in Beispiel 3 wurde zuerst eine HRT von 36 Stunden eingestellt, Wasser zur Verdünnung wurde in geeigneter Weise injiziert, um eine vorbestimmte HRT festzusetzen, und eine Proteaseaktivität wurde nach jeder HRT gemessen. Der überschüssige Klärschlamm der Abwasserbehandlungsanlage wurde durch Ausfällen und Abtrennen des Klärschlamms in einem End-Fällungstank erhalten und es wurde weiterhin bewirkt, daß der abgeschiedene Klärschlamm einer Fließkonzentrierung unterworfen wurde.
Das erhaltene Ergebnis ist in 5 gezeigt. Es wurde gefunden, daß die Enzymaktivität bei einer HRT von 15 bis 20 Stunden eine Spitze erreichte und dann vor einer HRT von 25 Stunden auf ein niedrigeres Niveau reduziert wurde. Es wurde somit klar, daß die unter diesen Umständen für die Enzymproduktion geeignete HRT etwa 20 Stunden beträgt.
3. Durch einen Tank für biologische Behandlung, enthaltend eine Membranabtrennvorrichtung, durchgeführte Behandlung des Abwassers
(7) Beispiel 5
In Beispiel 5 wurde die Leitung 6 von der in 1 gezeigten Anlage entfernt, die selben Tanks wie der Konzentrierungstank 8 und der Aufschlußtank 10 wie in 1 verwendet, und der Tank für biologische Behandlung 3, ausgerüstet mit einer Membrantrennvorrichtung vom Eintauchtyp (hergestellt von der Yuasa Corporation, ein Filterelement vom T-Typ) 13, wurde anstelle des Tanks für biologische Behandlung 3 und des Fällungstanks 5 verwendet. 6 zeigt schematisch die Struktur einer Vorrichtung zur Behandlung von organischem Abwasser gemäß des Beispiels 5. Die Vorrichtung wurde unter Verwendung des oben genannten Abwassers mit dem oben genannten Luftfluß und der oben genannten BOD Beladung und Regulieren der Menge des Klärschlammflusses in die Leitung 7 derart betrieben, daß der Tank für biologische Behandlung 3 eine Klärschlammkonzentration von etwa 12000 mg/Liter aufwies.
(8) Vergleichsbeispiel
Zu Vergleichszwecken wurde die in 3 gezeigte Vorrichtung zur Behandlung organischen Abwassers unter Verwendung des oben genannten Abwassers mit dem oben genannten Luftfluß und der oben genannten BOD Beladung durch Regulierung der Menge eines durch die Leitung 6 fließenden Klärschlamms in solch einer Weise betrieben, daß der biologische Tank für biologische Behandlung 3 eine Klärschlammkonzentration von etwa 3000 mg/Liter aufwies. Als Folge davon wurden die in der folgenden Tabelle 2 aufgeführten Ergebnisse erhalten.
Tabelle 2

➀ Gemäß Beispiel 5 wird der gesamte, in dem Tank für biologische Behandlung abgetrennte Klärschlamm in den Konzentrierungstank eingeführt. Daher kann, zusätzlich zu dem Vorteil, daß die Größe des Aufschlußtanks reduziert werden kann, die Qualität des behandelten Wassers verbessert werden, da die Konzentration des Klärschlamms in dem Tank für biologische Behandlung erhöht ist, das heißt, daß die Menge der Mikroorganismen in dem Tank für biologische Behandlung erhöht ist.
➁ Gemäß des Vergleichsbeispiels würde eine große Menge des Klärschlamms in dem Aufschlußtank behandelt. Zusätzlich ist die Qualität des behandelten Wassers gering.

Da die vorliegende Erfindung den oben genannten Aufbau aufweist, können die folgenden Vorteile erhalten werden.

(1) Der konzentrierte Klärschlamm wird zu dem Aufschlußtank geschickt. Daher weist der Aufschlußtank für das Wachstum von thermophilen Bakterien geeignete Nährstoffbedingungen auf, und auch das Aufschlußenzym wird produziert. Daher kann ein hohes Aufschlußverhältnis erzielt werden. Da die Menge des in dem Aufschlußtank zu behandelnden Klärschlamms reduziert werden kann, kann die Größe des Aufschlußtanks reduziert werden.
(2) Der folgende Vorteil kann zusätzlich zu den Vorteilen, daß ein hohes Aufschlußverhältnis sichergestellt und die Größe des Aufschlußtanks reduziert werden kann, erhalten werden. Insbesondere wird der durch die Fest-Flüssig-Trennvorrichtung abgetrennte Klärschlamm konzentriert und ein Teil des konzentrierten Klärschlamms wird zu der Vorrichtung für biologische Behandlung geschickt. Daher kann die Menge der zu der Vorrichtung für biologische Behandlung geschickten bei einer hohen Konzentration gehalten werden, so daß die Qualität des behandelten Wassers verbessert werden kann.
(3) Zusätzlich zu dem Vorteil, daß ein hohes Aufschlußverhältnis sichergestellt und die Größe des Aufschlußtanks reduziert werden kann, kann Abwasser effizient behandelt werden, weil die abbauende Zersetzung des organischen Abwassers und die auf Membrantrennung basierende Fest-Flüssig-Trennung gleichzeitig durchgeführt werden. Weiterhin gibt es keine durch die Verschlechterung der Sedimentationseigenschaften des Klärschlamms verursachte Behinderung der Fest-Flüssig-Trennung in dem Schwerkraft-Fällungstank. Daher kann die Menge der biologischen Rückhaltung in der Vorrichtung für biologische Behandlung bei einer hohen Konzentration gehalten werden. Als Folge davon kann die Qualität des behandelten Wassers verbessert werden.
(4) Der Klärschlamm kann reduziert werden.
(5) Der Aufschlußtank weist Nährstoffbedingungen auf, die geeigneter für das Wachstum der thermophilen Bakterien sind. Folglich kann die Aufschlußbehandlung effizienter durchgeführt und die Größe des Aufschlußtanks noch mehr reduziert werden.
(6) Die redundante Aufschlußreaktion kann vermieden werden. Daher kann die Größe des Aufschlußtanks reduziert werden und die Aufschlußreaktion gut durchgeführt werden.
(7) Der Klärschlamm kann effizient aufgeschlossen werden.

Claims

Verfahren zur biologischen Behandlung organischen Abwassers, mit den Schritten: oxidative Zersetzung des organischen Abwassers durch Mikroorganismen in einer Vorrichtung für biologische Behandlung (3); Fest-Flüssig-Trennung des in der Vorrichtung für biologische Behandlung behandelten Abwassers in behandelte Flüssigkeit und einen Klärschlamm durch eine Fest-Flüssig-Trennvorrichtung (5, 13); Konzentrierung von zumindest einem Teil des Klärschlamms auf einen Wassergehalt von 90 bis 99% mittels einer Konzentrierungsvorrichtung (8), um Nährstoffbedingungen zu schaffen, die für das Wachstum thermophiler Bakterien und die Erzeugung eines aufschließenden Enzyms geeignet sind; Aufschluß des konzentrierten Klärschlamms durch eine physikalisch-chemische, thermische Zersetzung, durchgeführt nur durch Wärme und ein von dem thermophilen Bakterium Bacillus stearothermophilus SPT 2-1[FERM P-15395] unter aeroben oder mikroaeroben Bedingungen bei einer Temperatur von 60 bis 70°C und einem pH-Wert von 7–9 in einen Aufschlußtank (10) abgeschiedenes, klärschlammaufschließendes Enzym, wobei der konzentrierte Klärschlamm für eine hydraulische Verweilzeit von 18 bis 22 Stunden in dem Aufschlußtank gehalten wird, wodurch aufgeschlossene, behandelte Flüssigkeit erzeugt wird; und Rückführung der aufgeschlossenen, behandelten Flüssigkeit zu der Vorrichtung für biologische Behandlung (3).
Verfahren zur Behandlung von organischem Abwasser nach Anspruch 1, wobei zumindest ein Teil des in der Fest-Flüssig-Trennvorrichtung abgetrennten Klärschlamms in der Konzentrierungsvorrichtung konzentriert wird und ein Teil des konzentrierten Klärschlamms zu der Vorrichtung für biologische Behandlung (12) zurückgeführt wird.
Verfahren zur Behandlung von organischem Abwasser nach Anspruch l, wobei die Fest-Flüssig-Trennvorrichtung eine Membrantrenneinrichtung (13) ist und die Vorrichtung für biologische Behandlung die Membrantrenneinrichtung in einem Tank angeordnet hat und mindestens ein Teil des aus der biologischen Vorrichtung für biologische Behandlung bezogenen Klärschlamms durch die Konzentrierungsvorrichtung konzentriert wird.