JP2001104965A - 廃水処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 標準活性汚泥法やオキシデーションディッチ
法では除去が困難なリンを効率よく除去することができ
る廃水処理装置を提供する。 【解決手段】 リンを含む液（汚泥Ｑ）に脱リン材Ｒを
加えて脱リン材上にリン化合物を析出させて分離回収す
る廃水処理装置であって、有底筒状の反応槽２４内に、
下部流入口２５ａが槽内に開口し、上部溢流口２５ｂが
液面より上方に突出した筒体２５を配置し、該筒体内に
上昇流を発生させるためのブロワー２６を設けるととも
に、上部溢流口から溢流した液中に含まれる脱リン材を
捕捉して反応槽内に戻し、脱リン材を分離した液を液受
２７を介して反応槽外に流出させるスクリーン２８を設
ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、廃水処理装置に関
し、詳しくは、下水処理における生物学的脱リン法で発
生する汚泥処理分離液のようなリン酸イオンを含む廃水
や、下水処理場の他、農村集落排水設備、食品排水処理
設備等における標準活性汚泥法やオキシデーションディ
ッチ法による排水処理設備の最終沈殿池から引き抜いた
リンを含む汚泥を処理してリンを除去するための廃水処
理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図９に示すように、流入下水Ａに含まれ
る砂等を沈砂Ｂとして分離する沈砂池１と、し渣Ｃを分
離する除塵機２と、初沈汚泥Ｄを分離する最初沈殿池３
と、最初沈殿池３からの初沈流出水Ｅに曝気処理を行う
曝気槽４と、処理水Ｆから汚泥Ｇを分離する最終沈殿池
５と、返送汚泥Ｋを除いた汚泥Ｇの一部（余剰汚泥Ｈ）
及び初沈汚泥Ｄを濃縮する汚泥濃縮槽６とを備えた標準
活性汚泥法による排水処理設備は、下水中の有機物を効
率よく除去できる点で広く採用されている。しかしなが
ら、この方法では、リンを含む汚泥濃縮槽脱離液Ｌが循
環するため、汚泥濃縮槽６から取出されて処分される濃
縮汚泥Ｊに含まれるリン量よりも処理場に流入する全リ
ン量が上回る場合には、その差が最終沈殿池５から流出
して殺菌後に放流される放流水Ｍと共に放流されること
があり、放流水Ｍの放流先によっては、放流水Ｍ中のリ
ンにより富栄養化が進行することが懸念される。

【０００３】一方、図１０に示すように、酸素補給用の
ローター１１を有するディッチ１２と最終沈殿池１３と
を備え、流入下水Ａをディッチ１２で循環させて処理を
行い、最終沈殿池１３でディッチ１２から引き抜いた活
性汚泥Ｆａの汚泥（返送汚泥Ｋ及び余剰汚泥）を分離し
て放流水Ｍを取出すオキシデーションディッチ法による
排水処理設備は、下水道の小規模化に伴い、標準活性汚
泥法に比べて維持管理が容易で、かつ、良好な処理水が
得られることから、近年は盛んに導入されるようになっ
てきている。このオキシデーションディッチ法も、下水
中の有機物の除去に優れており、さらに、滞留時間が長
く、循環流におけるローター１１の下流側に好気ゾーン
Ｎを設け、上流側に嫌気ゾーンＰを設けることにより、
窒素除去も可能であるという利点を有している。また、
リンについても、嫌気ゾーンＰでリンを吐き出した微生
物が、吐き出した量以上のリンを好気ゾーンＮで吸収す
る、いわゆる生物学的脱リンによって汚泥中にリンが移
行するため、リンの除去も可能ではある。

【０００４】しかしながら、リンを吸収した汚泥は、嫌
気化状態に置かれると再びリンを放出するため、汚泥濃
縮槽（図示せず）で脱離液中にリンを放出することにな
る。したがって、このリンを高濃度で含む脱離液が水処
理系に戻されると、次第に活性汚泥中に蓄積されてリン
濃度が４〜８％程度にまで上昇してしまうことがある。
このように高濃度にリンを含有した汚泥は、環境の変化
によって容易にリンを放出するという報告もあり、例え
ば、雨天時等において放流水質が極端に悪化する場合が
ある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このような標準活性汚
泥法やオキシデーションディッチ法において、処理水中
のリンを除去する方法として、凝集剤を添加する方法が
知られている。この方法は、例えば標準活性汚泥法のエ
アレーションタンクに第２鉄塩や硫酸アルミニウム（ば
ん土）のような金属塩及び石灰のような凝集剤を添加
し、下水中のリンを凝集させてこれを沈殿除去する方法
である。しかしながら、凝集剤の添加により余剰汚泥量
が増加し、また、脱水性が悪化する場合もあるため、コ
スト面及び維持管理面で問題があり、普及には至ってい
ない。

【０００６】そこで本発明は、標準活性汚泥法やオキシ
デーションディッチ法では除去が困難なリンを効率よく
除去することができる廃水処理装置を提供することを目
的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の廃水処理装置は、リンを含む液に脱リン材
を加えて脱リン材上にリン化合物を析出させて分離回収
する廃水処理装置であって、有底筒状の反応槽内に、下
部流入口が槽内に開口し、上部溢流口が液面より上方に
突出した筒体を配置し、該筒体内に上昇流発生手段を設
けるとともに、前記上部溢流口に、該上部溢流口から溢
流した液中に含まれる脱リン材を捕捉して反応槽内に戻
し、脱リン材を分離した液を液受を介して反応槽外に流
出させるスクリーンを設けたことを特徴とし、特に、前
記リンを含む液が、最終沈殿池から引抜いた汚泥である
ことを特徴としている。

【０００８】

【発明の実施の形態】図１は、標準活性汚泥法による排
水処理設備に本発明の廃水処理装置をリン回収槽として
組み込んだ形態例（第１形態例）を示す系統図、図２は
廃水処理装置の一形態例を示す断面図、図３は同じく平
面図である。なお、以下の説明において、前記図９及び
図１０に示した従来例の構成要素と同一の構成要素には
同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

【０００９】この排水処理設備は、沈砂池１、除塵機
２、最初沈殿池３、曝気槽４、最終沈殿池５及び汚泥濃
縮槽６に加えて、最終沈殿池５から引抜いた汚泥Ｇの一
部（余剰汚泥）Ｈを嫌気状態に保つ脱リン槽２１と、該
脱リン槽２１でリンを放出した汚泥Ｑに、カルシウム化
合物等の脱リン材Ｒ及びｐＨ調整剤Ｓを混合する薬液混
合槽２２と、脱リン材とリンとを反応させて汚泥から分
離回収するためのリン回収槽２３とを備えている。

【００１０】脱リン槽２１は、槽内が嫌気状態に保たれ
ており、活性汚泥中のリンの内、生物学的にポリリンと
して微生物体内に蓄積されたリン量が、オルトリンとし
て汚泥中から放出される。リンを放出した汚泥Ｑは、薬
液混合槽２２で所定量の脱リン材Ｒと混合され、所定の
ｐＨ値に調整された後、リン回収槽２３に送られる。

【００１１】薬液混合槽２２からリン回収槽２３に送ら
れた汚泥は、脱リン材、例えばカルシウムと接触するこ
とにより、ｐＨがアルカリ側では次の反応が進行してリ
ン酸ヒドロキシアパタイトが脱リン材表面に析出（晶
析）し、 １０Ｃａ^２＋＋６ＰＯ_４ ^３−＋２ＯＨ⁻→Ｃａ_１０（Ｏ
Ｈ）_２（ＰＯ_４）_６ また、ｐＨが４〜５の場合は、下記反応が進行して第二
リン酸カルシウムが脱リン材表面に析出する。 Ｃａ^２＋＋ＨＰＯ_４ ^２−→ＣａＨＰＯ_４

【００１２】このようにリンを表面に析出させた脱リン
材Ｒを、リン回収槽２３で汚泥中から分離することによ
り、汚泥中からリンを除去できるとともに、リンを有用
物として回収することができる。

【００１３】リン回収槽２３は、底面が漏斗状の有底円
筒体からなる反応槽２４と、該反応槽２４の中心部に配
置され、下部流入口２５ａが槽内底部近傍に開口し、上
部溢流口２５ｂが液面より上方に突出した筒体２５と、
該筒体２５内に空気を導入して上昇流を発生させる上昇
流発生手段としてのブロワー２６と、前記上部溢流口２
５ｂの周囲に設けられ、該上部溢流口２５ｂから溢流し
た液（汚泥）中に含まれる脱リン材Ｒを捕捉して反応槽
２４内に戻し、かつ、脱リン材を分離した汚泥を液受２
７を介して反応槽２４外に流出させるスクリーン２８
と、汚泥の一部を反応槽２４の底部に循環させる循環ポ
ンプ２９と、前記薬液混合槽２２からの汚泥を槽外周部
に流入させるリング状の流入管３０とを備えている。

【００１４】前記ブロワー２６を作動させると、リン回
収槽２３の中央部に設置された筒体２５がエアリフトポ
ンプとして機能し、槽底部の汚泥及び脱リン材が筒体２
５内を上昇するとともに、流入管３０からの汚泥の流入
によって筒体２５の外部に下降流が発生する。さらに、
循環ポンプ２９を作動させると、槽底部の汚泥や脱リン
材が流動化して汚泥と脱リン材との接触が促進される。

【００１５】前記スクリーン２８は、脱リン材を通過さ
せない微細目スクリーンを適当な傾斜角度で設置したも
のであって、筒体２５上端の上部溢流口２５ｂから汚泥
及び脱リン材がスクリーン２８上に溢流すると、脱リン
材は、スクリーン２８上を滑り落ちて再度リン回収槽２
３内に戻され、汚泥は、スクリーン２８を通り抜けて液
受２７内に落下し、流出管３１を通って貯留槽３２に送
られる。貯留槽３２内の汚泥は、一部が返送脱リン汚泥
Ｔとして曝気槽４に戻され、一部が前記循環ポンプ２９
により循環汚泥Ｕとしてリン回収槽２３に循環し、残部
が処理汚泥Ｖとして汚泥濃縮槽６に送られる。

【００１６】また、前記循環ポンプ２９からの循環汚泥
Ｕの流入量を調節し、反応槽２４の底部における汚泥の
上昇速度を適切に設定することにより、表面に十分な量
のリンが析出した脱リン材（肥大結晶）はほとんど上昇
させずに、リン晶析量の少ない脱リン材（微細結晶）を
汚泥と共に上昇させることができ、脱リン材の流動化と
同時にリンの析出量に応じた結晶（脱リン材）の分級操
作を行うことができる。

【００１７】リン回収槽２３内での反応が進行すると、
肥大化した脱リン材が反応槽２４の底部に沈降した状態
になるので、洗浄管３３から洗浄水を導入して脱リン材
を洗浄した後、脱リン材回収管３４から脱リン材を引き
抜いて回収する。また、回収に先立って脱リン材を洗浄
することにより、脱リン材間の汚泥を除去することがで
きるので、回収した脱リン材の取扱性を向上できるとと
もに、脱リン材中への不純物の混入を防止することがで
きる。回収した脱リン材は、リン肥料等として再利用す
ることができる。

【００１８】なお、脱リン材Ｒとしては、その表面でリ
ン化合物を生成できる物質であればよく、特に限定され
るものではないが、例えば、リン鉱石、骨炭あるいは珪
酸カルシウム等を用いることができ、これらを種結晶と
して別途カルシウム化合物を添加することもできる。ま
た、脱リン材Ｒには、回収した脱リン材を破砕したもの
や、破砕後に分級したもの、あるいは破砕後に、微細な
結晶を造粒したものを使用することもできる。

【００１９】このようにして汚泥中からリンを除去する
ことにより、汚泥中にリンが大量に蓄積されることを防
止でき、放流水Ｍにリンが流出することを防止できると
ともに、配管中へのスケールの付着を防止でき、汚泥量
が増加することもなく、排水処理設備の負荷も軽減でき
る。特に、本形態例では、リン回収槽２３の前段に、汚
泥の脱リン処理を行う脱リン槽２１と、脱リン材等を添
加混合する薬液混合槽２２とを設け、あらかじめリンを
放出させて薬液を混合した状態の汚泥をリン回収槽２３
に流入させるように形成し、しかも、リン回収槽２３内
では汚泥と脱リン材とを並流状態で接触させることがで
きるため、高濃度汚泥の脱リン処理にも対応することが
できる。さらに、リン回収槽２３に流入した汚泥の流れ
を、プラグフロー状態にできるため、脱リン材との接触
で晶析反応が終了した汚泥を効率よく分離することがで
き、リンの除去効果をより向上させることができるとと
もに、汚泥中に残留するリン濃度をより低くすることが
できる。

【００２０】図４は、本発明の第２形態例を示す系統図
であって、最初沈殿池３からの初沈流出水Ｅの一部Ｅａ
を脱リン槽２１に供給する経路を付加したものである。
このように、初沈流出水Ｅの一部Ｅａや流入下水Ａの一
部を脱リン槽２１内に添加することにより、脱リン槽２
１内を効率よく嫌気化することができるので、汚泥Ｈか
らのリンの放出を促進することができる。また、初沈汚
泥Ｄの一部を脱リン槽２１に投入しても、同様の効果を
期待することができる。

【００２１】図５は、本発明の排水処理装置の第３形態
例を示す系統図であって、最終沈殿池５と脱リン槽２１
との間に、汚泥Ｈ中の比較的粗大な固形物を除去するた
めの予備スクリーン４０を設けたものである。このよう
に、汚泥Ｈ中の粗大固形物を予備スクリーン４０であら
かじめ除去してから脱リン槽２１乃至リン回収槽２３で
処理することにより、リン回収槽２３から取出す回収物
中への粗大固形物の混入を防止でき、生成物の純度を向
上させることができる。なお、本形態例においても、流
入下水の一部や初沈流出水Ｅの一部あるいは初沈汚泥Ｄ
の一部を脱リン槽２１に添加することにより、脱リン槽
２１内を安定した嫌気状態に保つことができる。

【００２２】図６は、本発明の第４形態例を示す系統図
であって、本発明を循環式硝化脱窒法による排水処理設
備に適用したものである。この循環式硝化脱窒法は、前
段の無酸素槽７ａと後段の好気槽７ｂとからなる生物反
応槽７で初沈流出水Ｅを処理するようにしたものであっ
て、好気槽７ｂで流入下水中のアンモニア性窒素を硝酸
性窒素に酸化し、その一部を硝化液Ｗとして無酸素槽７
ａに返送することで、脱窒反応を行う方法である。

【００２３】この循環式硝化脱窒法による排水処理にお
いても、最終沈殿池５から引抜いた汚泥Ｇの一部Ｈを脱
リン槽２１乃至リン回収槽２３で処理することにより、
窒素を効率よく除去できるだけでなく、汚泥Ｈからリン
を除去して系内にリンが大量に蓄積されることを防止
し、かつ、リンを有用物として回収することができる。

【００２４】さらに、窒素除去率を向上させるために循
環法を多段化したものにも同様に適用することができ
る。また、生物反応槽を好気槽（硝化槽）、無酸素槽
（脱窒槽）及び好気槽（再曝気槽）の順に配置した硝化
−内生脱窒法への適用も可能である。これらの方式にお
いても、初沈流出水Ｅの一部や初沈汚泥Ｄの一部を脱リ
ン槽２１に添加することにより、脱リン槽２１内を安定
した嫌気状態に保つことができる。

【００２５】図７は、本発明の第５形態例を示す系統図
であって、生物反応槽８として嫌気槽８ａ、無酸素槽８
ｂ及び好気槽８ｃを設け、好気槽８ｃからの流出水Ｆの
一部を硝化液Ｘとして無酸素槽８ｂに循環させることに
より、下水中の窒素及びリンを効率よく除去するように
した嫌気−無酸素−好気法に本発明を適用したものであ
る。

【００２６】この方法で発生する汚泥Ｇには、例えば４
〜８％といった高濃度のリンを含有するものがあり、こ
のようにリンを高濃度に含有した汚泥は、嫌気状態下で
速やかにリンを放出する。したがって、このままでは、
汚泥濃縮槽６からの汚泥濃縮槽脱離液Ｌや汚泥脱水ろ液
中のリン濃度が上昇し、これらが汚泥処理設備からの返
流水として再度水処理系へ返送されるため、生物学的リ
ン除去能力を超え、放流水質の悪化につながるおそれが
ある。

【００２７】そこで、前記同様に、最終沈殿池５から引
抜いた汚泥Ｇの一部Ｈを脱リン槽２１に導入して嫌気状
態とし、高濃度にリンを含む汚泥Ｈからリンを放出さ
せ、リン回収槽２３で脱リン材と反応させて除去するこ
とにより、汚泥中のリン濃度を低くすることができる。
さらに、このようにしてリン濃度が低下した汚泥の一部
を返送脱リン汚泥Ｔとして生物反応槽８（嫌気槽８ａ）
に戻すことにより、汚泥中のリン濃度を全体として低く
することができ、嫌気−無酸素−好気法を安定して運転
することができる。この方式においても、初沈流出水Ｅ
の一部や初沈汚泥Ｄの一部を脱リン槽２１に添加するこ
とにより、脱リン槽２１内を安定した嫌気状態に保つこ
とができる。

【００２８】図８は、本発明の第６形態例を示す系統図
であって、オキシデーションディッチ法に本発明を適用
したものである。この方式では、ローター１１の回転数
制御により、ディッチ１２に供給する酸素を制御し、デ
ィッチ内を好気ゾーンＮと−無酸素（嫌気）ゾーンＰと
に分けることができる。好気ゾーンＮではアンモニア性
窒素の硝化が行われ、続く無酸素ゾーンＰで脱窒が行な
われる。このように、オキシデーションディッチ法にお
いては、ロータ１１の回転数制御による窒素の除去が可
能であるが、リンの除去は不十分である。

【００２９】このようなオキシデーションディッチ法に
おける好気ゾーンＮでは、活性汚泥がリンを吸収した状
態になっているため、この部分から活性汚泥Ｆａを抜出
し、最終沈殿池１３で沈殿分離した汚泥Ｇの一部Ｈを脱
リン槽２１乃至リン回収槽２３に導入して処理すること
により、前記同様にして汚泥中のリン濃度を低下させる
ことができる。リン回収槽２３で脱リン処理された汚泥
は、一部が余剰汚泥Ｖとして汚泥濃縮槽６に送られ、残
部が返送脱リン汚泥Ｔとしてディッチ１２に返送され
る。なお、汚泥濃縮槽６からの脱離液Ｌもディッチ１２
に返送される。これにより、活性汚泥中のリン濃度の過
度の上昇を防ぐことができる。なお、本方式において
も、脱リン槽２１に流入下水の一部等を導水することに
より、脱リン槽２１内の嫌気状態を安定化させることが
できる。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の廃水処理
装置によれば、下水処理場等で発生するリン含有液、特
にリン含有汚泥中のリンを効率よく除去することがで
き、放流水と共にリンが高濃度で放流されることを防止
できるとともに、リンを肥料等の有用物として回収する
ことができる。また、本発明は、下水処理場の他、農村
集落排水設備、食品排水処理設備等にも適用が可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 標準活性汚泥法による排水処理設備に本発明
の廃水処理装置をリン回収槽として組み込んだ形態例を
示す系統図である。

【図２】 本発明の廃水処理装置の一形態例を示す断面
図である。

【図３】 同じく平面図である。

【図４】 本発明の第２形態例を示す系統図である。

【図５】 本発明の第３形態例を示す系統図である。

【図６】 本発明の第４形態例を示す系統図である。

【図７】 本発明の第５形態例を示す系統図である。

【図８】 本発明の第６形態例を示す系統図である。

【図９】 標準活性汚泥法による排水処理設備の一例を
示す系統図である。

【図１０】 オキシデーションディッチ法による排水処
理設備の一例を示す系統図である。

【符号の説明】

１…沈砂池、２…除塵機、３…最初沈殿池、４…曝気
槽、５…最終沈殿池、６…汚泥濃縮槽、７…生物反応
槽、７ａ…無酸素槽、７ｂ…好気槽、８…生物反応槽、
８ａ…嫌気槽、８ｂ…無酸素槽、８ｃ…好気槽、１１…
ローター、１２…ディッチ、１３…最終沈殿池、２１…
脱リン槽、２２…薬液混合槽、２３…リン回収槽、２４
…反応槽、２５…筒体、２５ａ…下部流入口、２５ｂ…
上部溢流口、２６…ブロワー、２７…液受、２８…スク
リーン、２９…循環ポンプ、３０…流入管、３１…流出
管、３２…貯留槽、３３…洗浄管、３４…脱リン材回収
管、４０…予備スクリーン Ａ…流入下水、Ｂ…沈砂、Ｃ…し渣、Ｄ…初沈汚泥、Ｅ
…初沈流出水、Ｆ…処理水、Ｇ…汚泥、Ｈ…余剰汚泥、
Ｊ…濃縮汚泥、Ｋ…返送汚泥、Ｌ…汚泥濃縮槽脱離液、
Ｍ…放流水、Ｎ…好気ゾーン、Ｐ…嫌気ゾーン、Ｑ…リ
ン放出汚泥、Ｒ…脱リン剤、Ｓ…ｐＨ調整剤、Ｔ…返送
脱リン汚泥、Ｕ…循環汚泥、Ｖ…処理汚泥、Ｗ，Ｘ…硝
化液

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4D038 AA08 AB29 AB45 AB51 BA04 BB13 BB17 BB18 BB19 4D059 AA06 AA19 BA01 BA11 BA32 BE31 BE55 BH03 BH05 BJ12 CB27 DA03 DA13

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 リンを含む液に脱リン材を加えて脱リン
   材上にリン化合物を析出させて分離回収する廃水処理装
   置であって、有底筒状の反応槽内に、下部流入口が槽内
   に開口し、上部溢流口が液面より上方に突出した筒体を
   配置し、該筒体内に上昇流発生手段を設けるとともに、
   前記上部溢流口に、該上部溢流口から溢流した液中に含
   まれる脱リン材を捕捉して反応槽内に戻し、脱リン材を
   分離した液を液受を介して反応槽外に流出させるスクリ
   ーンを設けたことを特徴とする廃水処理装置。
2. 【請求項２】 前記リンを含む液が、最終沈殿池から引
   抜いた汚泥であることを特徴とする請求項１記載の廃水
   処理装置。