JP2000288579A - バクテリアを用いたリン回収方法 - Google Patents

バクテリアを用いたリン回収方法

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JP2000288579A
JP2000288579A JP11103434A JP10343499A JP2000288579A JP 2000288579 A JP2000288579 A JP 2000288579A JP 11103434 A JP11103434 A JP 11103434A JP 10343499 A JP10343499 A JP 10343499A JP 2000288579 A JP2000288579 A JP 2000288579A
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tank
phosphorus
bacteria
apatite
calcium
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Yoshio Nakayama
善雄 中山
Hideaki Hamada
英明 浜田
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Hitachi Kiden Kogyo Ltd
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Hitachi Kiden Kogyo Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 下水中に存在する有用物質であるリン化合物
を、汚泥処理過程で生じる濃縮分離液、消化脱離液、若
しくは脱水濾液中からバクテリアを用いて効率的に回収
し、再利用を図ることができるバクテリアを用いたリン
回収方法を提供すること。 【解決手段】 下水汚泥処理施設から水処理施設へ返流
するカルシウムとリン酸が共存する返流水に、リン灰石
を菌体内に生成するバクテリア種を用いて、該返流水中
からリン灰石としてリンを回収する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、バクテリアを用い
たリン回収方法、特に、下水等の有機性汚水を活性汚泥
により生物処理する曝気槽から生じる汚泥の処理過程で
発生する濃縮分離液、消化脱離液、若しくは脱水機から
の濾液等の曝気槽への返流水に含むリンを、バクテリア
を用いてリン灰石(アパタイト)として効率的に回収す
るようにしたバクテリアを用いたリン回収方法に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】従来、下水処理場に流入する有機性汚水
は、活性汚泥により生物処理され、沈殿槽で固液分離さ
れ、上澄水は処理水として放流され、一方沈殿槽で固液
分離された汚泥は、一部は曝気槽へ返送され、残りは一
般的に濃縮・消化・脱水された後、処分されている。こ
の汚泥処理は、汚泥処分の規模・最終処分方法・立地条
件・維持管理費等を考慮して決定されるもので、図6に
示す汚泥処理プロセスのフローシートは、現在、多くの
処理場で採用されている代表的な汚泥処理プロセスのフ
ローシートであり、濃縮槽(又はタンク)、消化槽(又
はタンク)及び脱水施設からリンを高濃度に含んだ排液
がそのまま水処理施設に返流されている。また、図7に
示すものは、脱水施設を有する小規模下水処理施設での
代表的な汚泥処理プロセスのフローシートを示してお
り、図6に示すフローシートと同様に、濃縮槽・脱水施
設からリンを高濃度に含んだ排液が、そのまま水処理施
設に返流されている。ここで、リン化合物は汚泥に含ま
れたまま処分されたり、又は汚泥濃縮・消化・脱水工程
においては、汚泥が嫌気化し、菌体内に取り込んだリン
化合物を液中に放出する現象があり、その濃度は全リン
として、200〜450mg/Lである(建設省都市下
水道部、日本下水道事業団「下水汚泥広域処理処分事業
にかかる技術開発に関する報告書」昭和56年度〜昭和
57年度)。従来、これらの濃縮分離液、消化脱離液、
脱水濾液等の返流水は、図6、図7に示すフローシート
のように、一旦、水処理施設に戻されるものの、最終的
には汚泥と共に系外に引き抜かれ、系内のリン化合物濃
度を一定の値に留めている。このように、下水処理場に
流入したリンは、最終的に系外に引き抜かれるが、殆ど
は処理水として流出し、有効利用される量は僅かであっ
た。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来の汚
泥処理においては、下水等の有機性汚水中に含まれてい
るリン化合物は汚泥として系外に引き抜かれ、コンポス
ト等、他の有機及び無機成分と混合した形以外で再利用
されることはほとんどなく、リンの回収及びその利用効
率が悪いという問題点があった。
【0004】本発明は、上記従来の汚泥処理方法の有す
る問題点を解決し、下水中に存在する有用物質であるリ
ン化合物を、汚泥処理過程で生じる濃縮分離液、消化脱
離液、若しくは脱水濾液中からバクテリアを用いて効率
的に回収し、再利用を図ることができるバクテリアを用
いたリン回収方法を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のバクテリアを用いたリン回収方法は、下水
汚泥処理施設から水処理施設へ返流するカルシウムとリ
ン酸が共存する返流水に、リン灰石(アパタイト)を菌
体内に生成するバクテリア種を用いて、該返流水中から
リン灰石(アパタイト)としてリンを回収するようにし
たことを特徴とする。なお、ここで言う「リン灰石(ア
パタイト)を菌体内に生成するバクテリア種」とは、Ba
cterionema matruchotii(バクテリオネマ属)、レン
サ球菌、コリネバクテリウム、放線菌及び腸内細菌等の
一種又は組合せを含むものである。
【0006】この発明のバクテリアを用いたリン回収方
法は、Bacterionema matruchotii(バクテリオネマ
属)等のバクテリアが、カルシウムとリン酸が周囲に存
在すると、それらを積極的に菌体内に取り込み、リン酸
カルシウムの結晶をつくる性質を持っていることを利用
しているので、一旦、結晶ができるとそれを核として石
灰化がはじまり、その後は物理・化学的過程で進み、細
胞全体に石灰化が広がり、さらに細胞を破ってこの結晶
の成長が進むため、カルシウムとリン酸の存在下で、リ
ン灰石(アパタイト)を菌体内に生成するバクテリアを
用いることにより、水処理系への返流水中のリンを効率
的に回収できる効果がある。
【0007】この場合、返流水としての汚泥の濃縮分離
液、消化脱離液、若しくは脱水機からの脱水濾液を増殖
槽内に貯留し、かつリン灰石(アパタイト)を菌体内に
生成するバクテリア種を培養、増殖した後、その一部を
回収槽にて回収することができる。
【0008】これにより、カルシウムとリン酸の存在し
た濃縮分離液、消化脱離液、若しくは脱水濾液等の返流
水を一旦貯留し、ここでリン灰石(アパタイト)を菌体
内に生成するバクテリア種を増殖させているので、高濃
度のバクテリアの形態にてリン灰石(アパタイト)を回
収槽で簡易に回収することができるため、リン資源とし
て再利用することができる。
【0009】また、この場合、返流水中のカルシウムが
希薄な場合、増殖槽にカルシウムを添加することができ
る。
【0010】これにより、返流水中のカルシウムが希薄
で、増殖槽にてのバクテリア種の培養、増殖が促進し難
い場合でも、カルシウムを添加することにより、リン灰
石(アパタイト)の菌体への生成を人為的に、かつ簡易
に促進してリンの回収率を向上させることができる。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明のバクテリアを用い
たリン回収方法の実施の形態を図面に基づいて説明す
る。
【0012】図1は、本発明の第1実施例を示す。汚水
処理場に流入する生汚泥は、図1に示すフローシートの
ように、調整槽1、濃縮槽2、調整槽3、消化槽4、洗
浄槽5、貯留槽6、脱水設備7、焼却設備8、貯留ホッ
パ9を順次経て最終処分されるとともに、濃縮槽2で分
離発生する濃縮分離液21、消化槽4で分離発生する消
化脱離水41、及び脱水設備7で生じる脱水濾液71は
返流水としてそれぞれ単独で、或いは合流して増殖槽1
0へ返流させる。
【0013】この濃縮分離液、消化脱離液、脱水濾液等
の返流水中には、カルシウムとリン酸が存在、特にリン
を高濃度に含んでおり、これを増殖槽10内に返流され
て、ここで一時貯留するとともに、リン灰石(アパタイ
ト)を菌体内に生成するバクテリア種、例えば、Bacter
ionema matruchotii(バクテリオネマ属)、レンサ球
菌、コリネバクテリウム、放線菌及び腸内細菌等の一種
又は組合せたものからなるバクテリア群を、排液と増殖
槽で接触させる。この増殖槽10内は、このバクテリア
の生育に至適な環境、例えば、pH値、水温等が保たれ
ているため、増殖しつつ廃液中のリンを回収する。
【0014】次いで、増殖槽10で増殖し、リンを体内
に蓄積させたこのバクテリア群は、回収槽11に移送さ
れ、この回収槽11内で重力沈殿され、上澄液は水処理
施設に返流されるとともに、重力沈殿したバクテリア群
の一部は、回収されてリン資源として再利用され、ま
た、残りのバクテリア群は増殖槽10に返送され再度、
濃縮分離液、消化脱離液、脱水濾液と接触し、増殖しつ
つリンをバクテリア体内に蓄積するようにする。
【0015】なお、この場合、リンを回収する為の増殖
槽内でのバクテリアの働きがあまり促進されない程カル
シウムが不足するときは、例えば、カルシウムを貯留し
たカルシウム槽12からこの増殖槽10内にカルシウム
を添加し、バクテリアの働きを活発化してリンの回収を
促進するようにする。
【0016】また、図2に示すものは、本発明の第2実
施例で、図1と同様に図7の小規模下水処理施設への適
応例を示したものである。この実施例では、汚水処理場
に流入する生汚泥は、濃縮槽2、貯留槽6、脱水設備
7、貯留ホッパ9を順次経て最終処分されるとともに、
濃縮槽2で分離発生する濃縮分離液21、及び脱水設備
7で生じる脱水濾液71は返流水として合流して増殖槽
10へ返流させる。この濃縮分離液、脱水濾液等の返流
水中には、カルシウムとリン酸が存在、特にリンを高濃
度に含んでおり、これを増殖槽10内に返流されて、こ
こで一時貯留するとともに、リン灰石(アパタイト)を
菌体内に生成するバクテリア群をこれらの排液と増殖槽
で接触させる。この増殖槽10内は、図1に示す第1実
施例と同様に、このバクテリアの生育に至適な環境、例
えば、pH値、水温等が保たれているため、増殖しつつ
廃液中のリンを回収する。
【0017】次いで、増殖槽10で増殖し、リンを体内
に蓄積させたこのバクテリア群は、回収槽11に移送さ
れ、この回収槽11内で重力沈殿され、上澄液は水処理
施設に返流されるとともに、重力沈殿したバクテリア群
の一部は、回収されてリン資源として再利用され、また
残りのバクテリア群は増殖槽10に返送され再度、濃縮
分離液、脱水濾液と接触し、増殖しつつリンをバクテリ
ア体内に蓄積するようにする。
【0018】なお、この増殖槽から回収槽内に送られた
返流水中のカルシウムが不足して、リンを回収する為の
バクテリアの働きがあまり促進されない場合、例えば、
カルシウムを貯留したカルシウム槽12からこの回収槽
11内にカルシウムを添加し、バクテリアの働きを活発
化してリンの回収を促進するようにする。
【0019】図3は、本発明の第3実施例を示し、処理
場内に脱水施設等を持たない極小規模の下水処理施設へ
の適応例で、濃縮分離液等のリンを高濃度に含んだ排液
が、常時水処理施設に流出せず、かつその排液量が少な
い場合に有効である。このような場合、回分処理により
リンを回収する方法が好ましい。この実施例では、汚水
処理場に流入する生汚泥は、濃縮槽2、貯留槽6を経て
場外で処分されるとともに、濃縮槽2で分離発生する濃
縮分離液21は返流水として増殖・回収槽13へ返流さ
せる。
【0020】この濃縮分離液21の返流水はリンを高濃
度に含んだ排液であり、これに場外で増殖したリン灰石
(アパタイト)を菌体内に生成するバクテリアを必要に
応じ、増殖・回収槽13内に添加して接触させ、リンを
回収する。この増殖・回収槽13内で重力沈殿によりバ
クテリア群は回収されるが、上澄液は水処理施設に返流
される。また、この場合も増殖・回収槽13でカルシウ
ム(Ca)が不足気味の時は、添加し、このバクテリア
のリンの回収を促進する。なお、リンを固定化する場合
は、該増殖・回収槽13内にリンを固定化するバクテリ
アを、バクテリア槽14から添加する。
【0021】次に、回収後のこのバクテリア群の処理方
法等について、図4、図5に示す。図4では、回収槽1
1にて分離され、リン資源として再利用されるリン灰石
(アパタイト)を菌体内に生成したバクテリア群は、バ
クテリア濃縮・貯留タンク14で貯留し、その後、脱水
設備15で脱水を行い、脱水ケーキとして取り出し、リ
ン資源としての再利用を容易にする。この時生じるバク
テリア濃縮・貯留タンク14からの分離液・脱水設備か
らの脱水濾液は増殖槽10に返流され、再度バクテリア
によりリンが回収される場合もあるが、返流水タンク1
6を設け,汚泥処理プロセスで生じた排液と、リン回収
プロセスで生じた排液を一時貯留し、増殖槽10への流
量を調節するタンクを設ける場合もある。
【0022】図5は、図4と同様に増殖・回収槽にて分
離され、リン資源として再利用されるリン灰石(アパタ
イト)を菌体内に生成したバクテリア群はバクテリア濃
縮・貯留タンク14で貯留し、その後、脱水設備で脱水
を行い、脱水ケーキとして取り出し、リン資源としての
再利用を容易にする。この時生じるバクテリア濃縮・貯
留タンク14からの分離液・脱水設備からの脱水濾液は
直接,増殖・回収槽13に返流され、再度バクテリアに
よりリンが回収される場合もあるが、返流水タンク16
を設け、汚泥処理プロセスで生じた排液と、リン回収プ
ロセスで生じた排液を一時貯留し、増殖・回収槽13へ
の流入を調節するタンクを設ける場合もある。
【0023】
【発明の効果】本発明のバクテリアを用いたリン回収方
法によれば、Bacterionema matruchotii(バクテリオ
ネマ属)等のバクテリアが、カルシウムとリン酸が周囲
に存在すると、それらを積極的に菌体内に取り込み、リ
ン酸カルシウムの結晶をつくる性質を持っていることを
利用しているので、いったん、結晶ができるとそれを核
として石灰化がはじまり、その後は物理・化学的過程で
進み、細胞全体に石灰化が広がり、さらに細胞を破って
この結晶の成長が進むため、カルシウムとリン酸の存在
下で、リン灰石(アパタイト)を菌体内に生成するバク
テリアを用いることにより、水処理系への返流水中のリ
ンを効率的に回収できる効果がある。
【0024】また、カルシウムとリン酸の存在した濃縮
分離液、消化脱離液、若しくは脱水濾液等の返流水を一
旦貯留し、ここでリン灰石(アパタイト)を菌体内に生
成するバクテリア種を増殖させているので、高濃度のバ
クテリアの形態にてリン灰石(アパタイト)を回収槽で
簡易に回収することができるため、リン資源として再利
用することができる。
【0025】また、返流水中のカルシウムが希薄な場
合、増殖槽にカルシウムを添加するようにしているの
で、返流水中のカルシウムが希薄で、増殖槽にてのバク
テリア種の培養、増殖が促進し難い場合でも、添加した
カルシウムにより、リン灰石(アパタイト)の菌体への
生成を人為的に、かつ簡易に促進してリンの回収率を向
上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例を示す汚泥処理プロセスの
説明図である。
【図2】本発明の第2実施例を示し、小規模下水処理施
設に適応した汚泥処理プロセスの説明図である。
【図3】本発明の第3実施例を示し、極小規模の下水処
理施設に適応した汚泥処理プロセスの説明図である。
【図4】回収したバクテリア群の処理方法を示す説明図
である。
【図5】回収したバクテリア群の処理方法を示す説明図
である。
【図6】従来の代表的な汚泥処理のフローシートであ
る。
【図7】従来の小規模下水処理施設の代表的な汚泥処理
のフローシートである。
【符号の説明】
1 調整槽 2 濃縮槽 21 濃縮分離液 3 調整槽 4 消化槽 41 消化脱離水 5 洗浄槽 6 貯留槽 7 脱水設備 71 脱水濾液 8 焼却設備 9 貯留ホッパ 10 増殖槽 11 回収槽 12 カルシウム槽 13 増殖・回収槽 14 バクテリア濃縮・貯留タンク 15 脱水設備 16 返流水タンク

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下水汚泥処理施設から水処理施設へ返流
    するカルシウムとリン酸が共存する返流水に、リン灰石
    を菌体内に生成するバクテリア種を用いて、該返流水中
    からリン灰石としてリンを回収するようにしたことを特
    徴とするバクテリアを用いたリン回収方法。
  2. 【請求項2】 返流水としての汚泥の濃縮分離液、消化
    脱離液、若しくは脱水機からの脱水濾液を増殖槽内に貯
    留し、かつリン灰石を菌体内に生成するバクテリア種を
    培養、増殖した後、その一部を回収槽にて回収するよう
    にしたことを特徴とする請求項1記載のバクテリアを用
    いたリン回収方法。
  3. 【請求項3】 返流水中のカルシウムが希薄な場合、増
    殖槽にカルシウムを添加することを特徴とする請求項1
    又は2記載のバクテリアを用いたリン回収方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105502619A (zh) * 2015-11-23 2016-04-20 安徽国祯环保节能科技股份有限公司 一种气提式化学除磷反应装置
CN105776551A (zh) * 2016-03-11 2016-07-20 温州大学 一种污水处理装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105502619A (zh) * 2015-11-23 2016-04-20 安徽国祯环保节能科技股份有限公司 一种气提式化学除磷反应装置
CN105502619B (zh) * 2015-11-23 2018-06-26 安徽国祯环保节能科技股份有限公司 一种气提式化学除磷反应装置
CN105776551A (zh) * 2016-03-11 2016-07-20 温州大学 一种污水处理装置

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