JP2000279969A - 排水処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 流入水中に含まれるリンを効率よく除去する
ことができ、リン負荷が高い場合でも二次処理水中にリ
ンが漏出することを確実に防止できる排水処理装置を提
供する。 【解決手段】 排水処理設備の流入水中に含まれるアン
モニア性窒素を吸着するイオン交換手段２１と、排水処
理設備の返送汚泥の固液分離を行う固液分離手段２２
と、前記イオン交換手段の再生排水と前記固液分離手段
の分離水とを導入して再生排水中のアンモニア及び分離
水中のリンをリン酸マグネシウムアンモニウム六水和物
として除去する脱リン手段２３とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、排水処理装置に関
し、詳しくは、生物学的脱リン法を採用した排水処理設
備におけるリンの除去を効率よく行うとともに、リンを
有用なリン酸マグネシウムアンモニウム六水和物として
回収するための排水処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】近年、
図３の系統図に示すように、沈砂池１１，除塵機１２，
最初沈殿池１３，処理槽１４及び最終沈殿池１５により
形成される標準活性汚泥法の処理槽１４として、流入側
から嫌気槽１６，脱窒槽１７及び好気槽１８を連設し、
最終沈殿池１５から嫌気槽１６に返送汚泥Ａを循環させ
るとともに、好気槽１８から脱窒槽１７へ硝化液Ｂを循
環させることにより、ＢＯＤ等の除去だけでなく、リン
や窒素も除去するようにした排水処理設備が採用されて
いる。

【０００３】リンの除去は、嫌気−好気状態で体内にポ
リリン酸を蓄積する細菌を利用した生物脱リン法により
行われるが、この方法では、余剰汚泥を濃縮する工程及
び汚泥の貯留時に汚泥からリン酸塩（オルトリン酸イオ
ン）が放出されるので、これらからの返流水中に高濃度
のリンが溶出した状態になり、これが水処理系に戻され
ることになるため、設備全体で見たリン除去率は必ずし
も良いとはいえなかった。

【０００４】さらに、流入水中のリン負荷が高い場合、
返送汚泥中の含有リン量が４〜６％にもなり、リンを放
出し易い状態となる。これらの一部は最終沈殿池でリン
を放出することがあるため、二次処理水中にリンが漏出
するおそれがあった。

【０００５】そこで本発明は、流入水中に含まれるリン
を効率よく除去することができ、リン負荷が高い場合で
も二次処理水中にリンが漏出することを確実に防止でき
る排水処理装置を提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の排水処理装置は、排水処理設備の流入水中
に含まれるアンモニア性窒素を吸着するイオン交換手段
と、排水処理設備の返送汚泥の固液分離を行う固液分離
手段と、前記イオン交換手段の再生排水と前記固液分離
手段の分離水とを導入して再生排水中のアンモニア及び
分離水中のリンをリン酸マグネシウムアンモニウム六水
和物として除去する脱リン手段とを備えていることを特
徴としている。

【０００７】

【発明の実施の形態】図１は本発明の排水処理装置の一
形態例を示す系統図である。この排水処理装置は、従来
と同様の、沈砂池１１と、除塵機１２と、最初沈殿池１
３と、嫌気槽１６，脱窒槽１７及び好気槽１８を連設し
た処理槽１４と、最終沈殿池１５とを備えるとともに、
流入水中のアンモニア性窒素を吸着するイオン交換手段
２１と、最終沈殿池１５からの返送汚泥の固液分離を行
う固液分離手段２２と、前記イオン交換手段２１の再生
排水と前記固液分離手段２２の分離水とを導入して再生
排水中のアンモニア及び分離水中のリンをリン酸マグネ
シウムアンモニウム六水和物として除去する脱リン手段
２３とを備えたものである。

【０００８】イオン交換手段２１は、例えばナトリウム
とアンモニアとをイオン交換させるイオン交換剤を用い
たものであり、ナトリウムイオンを流入水中に放出する
ことによって流入水中のアンモニウムイオン（アンモニ
ア性窒素）を吸着する。アンモニウムイオンを吸着した
イオン交換剤の再生は、ナトリウムイオン含有水、通常
は水酸化ナトリウム又は塩化ナトリウムの水溶液、ある
いは海水を再生液として使用することにより行われ、イ
オン交換剤に吸着しているアンモニウムイオンを再生排
水中に放出し、イオン交換剤はナトリウムイオンを吸着
した状態に再生される。

【０００９】固液分離手段２２は、汚泥濃縮工程や汚泥
貯留時に汚泥から放出されたリン酸塩を含む分離水と、
リン酸塩を放出した汚泥とを分離するものであって、例
えば膜分離装置を使用することにより効率よく固液分離
を行うことができる。

【００１０】また、脱リン手段２３は、前記イオン交換
手段２１からの再生排水中に含まれるアンモニウムイオ
ンと、固液分離手段２２からの分離水中のリン酸イオン
と、必要に応じて添加されるマグネシウム化合物のマグ
ネシウムイオンとを、所定のｐＨで反応させることによ
って結晶状態のリン酸マグネシウムアンモニウム六水和
物（ＭＡＰ：ストラバイト：ＭｇＮＨ_４ＰＯ_４・６Ｈ_２
Ｏ）を生成させ、これを分離回収するものである。

【００１１】以下、処理手順に基づいて説明する。ま
ず、流入水Ｃは、沈砂池１１で沈砂Ｄが、除塵機１２で
しさＥが、さらに、最初沈殿池１３で初沈汚泥Ｆがそれ
ぞれ分離された後、処理槽１４に向かう流れＧと、イオ
ン交換手段２１に向かう流れＨとに分岐する。処理槽１
４に向かった流れＧは、嫌気槽１６で返送汚泥Ａと混合
し、脱窒槽１７で硝化液Ｂと混合した後、好気槽１８に
流入する。この各槽を経ることにより、リンがポリリン
酸を蓄積する細菌の体内に取り込まれて流入水中から除
去され、硝化脱窒作用により流入水中の窒素も除去され
る。処理槽１４で所定の浄化処理が行われ、最終沈殿池
１５で汚泥を分離した処理水Ｊが殺菌後に河川等に放流
される。

【００１２】また、イオン交換手段２１に向かった流れ
Ｈは、必要に応じて設けられる夾雑物除去手段２４でイ
オン交換手段２１に悪影響を与える夾雑物がしさＫとし
て分離除去された後、イオン交換手段２１に流入し、流
入水中のアンモニア性窒素のアンモニウムイオンをイオ
ン交換剤に吸着させてナトリウムイオンを取り込んだ脱
アンモニア水Ｌとなり、処理槽１４に向かう前記流れＧ
に合流して処理される。

【００１３】また、イオン交換手段２１は、ナトリウム
イオン含有水Ｍの導入により再生され、イオン交換剤か
らアンモニウムイオンを脱着するとともに、イオン交換
剤にナトリウムイオンを吸着させてイオン交換剤の再生
を終えた再生排水Ｎは、アンモニウムイオンを多量に取
り込んだ状態で脱リン手段２３に送り込まれる。なお、
イオン交換手段２１の処理量は、脱リン手段２３のアン
モニウムイオン必要量により適宜設定することができ
る。

【００１４】一方、最終沈殿池１５から抜き出された汚
泥Ｐは、その一部が返送汚泥Ａとして循環し、残部が余
剰汚泥Ｑとして処理される。返送汚泥Ａの一部Ｒは、固
液分離手段２２に分岐して固液分離されることにより濃
縮し、一部はリン放出汚泥Ｓとして返送汚泥Ａに戻さ
れ、残部は余剰汚泥Ｔとして処理される。固液分離手段
２２で汚泥から分離した分離水Ｕは、リン酸イオンを多
量に含有した状態で脱リン手段２３に送り込まれる。

【００１５】アンモニウムイオンを含む再生排水Ｎとリ
ン酸イオンを含む分離水Ｕとが流入した脱リン手段２３
では、前述のＭＡＰの生成反応に不足するマグネシウム
イオンが添加され、また、ｐＨ調整剤が添加されて所定
のｐＨに調節されることによりＭＡＰが生成する。沈殿
したＭＡＰは、回収物Ｖとして取り出され、ＭＡＰの生
成反応でアンモニウムイオン及びリン酸イオンが除去さ
れた脱リン水Ｗは、最初沈殿池１３に戻されて再処理さ
れる。

【００１６】このとき、ＭＡＰの生成反応に必要なアン
モニウムイオンを、下水等の流入水中に含まれているア
ンモニア性窒素から得るようにしているため、アンモニ
ウムイオンを別途添加する必要がなくなるので、リンの
除去に要するコスト（薬品費）を削減することができ
る。さらに、イオン交換手段２１の再生液として海水を
使用すると、再生液としてのナトリウムイオン含有水Ｍ
を特別に用意する必要がなくなるだけでなく、海水中に
含まれるマグネシウムイオンをＭＡＰ生成用として利用
することができるので、脱リン手段２３で添加するマグ
ネシウムイオン量を少なくあるいは無くすことができ、
より経済的な運転を行うことができる。また、固液分離
手段２２として膜分離を採用した場合は、脱リン水Ｗと
して固形物をほとんど含まないものが得られるので、こ
れを処理槽１４に戻すことができ、最初沈殿池１３の負
担を軽減することができる。

【００１７】脱リン手段２３から回収したＭＡＰは、例
えば緩効性肥料として使用することができ、さらに、カ
リウム塩を混合して造粒等の加工を施すことにより、植
物の三大栄養素を含む肥料として有効に利用することが
できる。

【００１８】また、汚泥から分離した分離水Ｕは、リン
酸塩を高濃度で含んでいるため、この分離水Ｕに対して
脱リン操作を行うことにより、効果的な脱リン処理を行
うことができる。

【００１９】そして、固液分離手段２２でリン酸塩を分
離水Ｕ中に放出したリン放出汚泥Ｓを返送汚泥として循
環させるとともに、脱リン手段２３で脱リン処理された
脱リン水Ｗを水処理系に戻すようにしたことにより、微
生物中のポリリン酸塩蓄積量を減少させることができる
ので、安定した生物脱リン運転を行うことができ、流入
水中のリン負荷が高い場合でも、二次処理水中にリンが
漏出することを確実に防止することができる。

【００２０】図２は、本発明の排水処理装置の他の形態
例を示す系統図である。この排水処理装置は、図１に示
す装置において、返送汚泥Ａから分岐して固液分離手段
２２に向かう汚泥Ｒの経路に、汚泥濃縮槽２５とリン放
出槽２６とを設けたものである。

【００２１】汚泥濃縮槽２５は、流入した汚泥Ｒを濃縮
してリン放出槽２６でのリンの放出を促進するためのも
のであって、適宜な濃縮手段を用いることができるが、
濃縮分離液中へのリンの放出が少ないものが好ましく、
例えば、濃縮時間の短い遠心濃縮法を使用することがで
きる。汚泥濃度を、例えば３％程度に濃縮された濃縮汚
泥Ｘはリン放出槽２６に送られ、濃縮分離液Ｙは最初沈
殿池１３に戻される。

【００２２】リン放出槽２６は、濃縮汚泥Ｘを緩やかな
撹拌状態あるいは静置状態に保持することによって濃縮
汚泥Ｘからリン酸塩を放出させるものであって、十分に
リン酸塩を放出した状態の汚泥Ｚが固液分離手段２２に
送られて固液分離される。

【００２３】このように形成することにより、前記図１
に示した形態例に比べて、返送汚泥Ａが低濃度である場
合や、固液分離手段２２での滞留時間が長くとれない場
合でも、効率よくリンを除去することができる。

【００２４】さらに、最終沈殿池１５から抜き取った汚
泥Ｐから余剰汚泥Ｑを取り出すことなく、全量を返送汚
泥Ａ及びリン放出槽２６へ送る汚泥Ｘとして処理するこ
とにより、リン含有量の少ない余剰汚泥Ｔを固液分離手
段２２から取り出すことができるので、汚泥処理先での
リンの処理が不要となる。

【００２５】また、リン放出槽２６において、例えば３
％程度に濃縮した汚泥を、ＤＯ，ＯＲＰ，水温，撹拌強
度等の環境を概ね一定とした状態に長時間保持すること
により、微生物の自己酸化作用で固形物量を減少させる
こともできる。すなわち、高濃度で安定した生活環境下
ではあるが、栄養源には乏しい環境におくことにより、
活性汚泥中の微生物が自己酸化を行い、これによって汚
泥量が減少するとともに、汚泥中の有機物は、微生物の
自己酸化により消費されて水と二酸化炭素とになり、リ
ン酸塩が液中に放出されることになる。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の排水処理
装置によれば、安定した生物脱リン運転を行うことがで
き、流入水中のリン負荷が高い場合でも、二次処理水中
にリンが漏出することを確実に防止することができる。
しかも、回収したリンをそのまま肥料として利用するこ
とができ、さらに、リンを除去するための反応に必要な
薬品のコストも最小限に抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の排水処理装置の一形態例を示す系統
図である。

【図２】 本発明の排水処理装置の他の形態例を示す系
統図である。

【図３】 生物脱リン法による排水処理設備の一例を示
す系統図である。

【符号の説明】

１１…沈砂池、１２…除塵機、１３…最初沈殿池、１４
…処理槽、１５…最終沈殿池、１６…嫌気槽、１７…脱
窒槽、１８…好気槽、２１…イオン交換手段、２２…固
液分離手段、２３…脱リン手段、２４…夾雑物除去手
段、２５…汚泥濃縮槽、２６…リン放出槽

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉野 正章 東京都中央区京橋１丁目３番３号 前澤工 業株式会社内 Ｆターム(参考） 4D025 AA09 AB09 BA08 BB19 CA03 DA02 DA05 DA10 4D038 AA08 AB29 AB48 BB06 BB08 BB09 BB13 BB17 BB18 BB19

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 排水処理設備の流入水中に含まれるアン
   モニア性窒素を吸着するイオン交換手段と、排水処理設
   備の返送汚泥の固液分離を行う固液分離手段と、前記イ
   オン交換手段の再生排水と前記固液分離手段の分離水と
   を導入して再生排水中のアンモニア及び分離水中のリン
   をリン酸マグネシウムアンモニウム六水和物として除去
   する脱リン手段とを備えていることを特徴とする排水処
   理装置。