JP2001276809A - 有機性排液の処理方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な装置と操作により短時間で、少ないエ
ネルギーで効率よく、し尿、浄化槽汚泥、その他の有機
性排液を高分解率で処理して無害化することができ、発
生汚泥量を少なくできる有機性排液の処理方法および装
置を提案する。 【解決手段】 有機性排液からなる被処理液１０を被処
理液槽１から濃縮装置２に導入して濃縮し、濃縮液１３
を焼却炉４等の浄化装置により浄化する際、被処理液１
０および濃縮液１３の電気伝導度、ＴＯＣ、窒素濃度、
イオン濃度等を測定装置３１で測定し、制御装置３５で
濃縮液が所定の濃縮状態となるように被処理液の供給
量、濃縮液の取出量等の濃縮条件を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はし尿、浄化槽汚泥、
その他の有機性排液を濃縮して浄化する処理方法および
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】し尿は家庭、施設等からバキューム車で
汲み取ってし尿処理場に集められ、集中的に処理されて
いる。家庭、施設等にし尿の浄化槽が設置される場合は
浄化槽汚泥をバキューム車で汲み取ってし尿処理場に集
められ、し尿と混合して処理されている。このようなし
尿処理場におけるし尿、浄化槽汚泥、その他の有機性排
液の処理方法は、嫌気性処理、好気性処理等の生物学的
処理方法が一般的である。

【０００３】し尿は糞由来の固形物を含む他、種々の有
機物、アンモニア、リン酸やカルシウム、マグネシウ
ム、ナトリウム、カリウム等の塩分が溶解しており、ｐ
Ｈが７〜９、ＴＯＣが数千ｐｐｍが一般的である。この
ようなし尿を生物処理する場合、高濃度であるため、嫌
気性処理では長期間の処理が必要であり、好気性処理で
は高希釈が必要であり、この装置も大型化する。

【０００４】このようなし尿、浄化槽汚泥、その他の有
機性排液は燃焼するには有機物濃度が低いため、これを
脱水して焼却する試みもあるが、脱水のためには多量の
凝集剤を必要とし、また脱水液は生物処理等により別途
処理する必要がある。下水等に適用されている液中燃焼
による有機物の分解方法等をし尿、浄化槽汚泥、その他
の有機性排液に適用する場合でも、有機物濃度が低いた
め、効率は低く実用的でない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、簡単
な装置と操作により短時間で、少ないエネルギーで効率
よくし尿、浄化槽汚泥、その他の有機性排液を高分解率
で処理して無害化することができ、発生汚泥量を少なく
できる有機性排液の処理方法および装置を提案すること
である。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は次の有機性排液
の処理方法および装置である。 （１） 有機性排液を濃縮する濃縮工程と、濃縮液の電
気伝導度、ＴＯＣ、窒素濃度およびイオン濃度から選ば
れる測定項目の測定を行う測定工程と、測定値から所定
の濃縮状態となるように濃縮条件を制御する制御工程
と、濃縮液を浄化する浄化工程とを含む有機性排液の処
理方法。 （２） 濃縮工程が蒸発濃縮工程である上記（１）記載
の方法。 （３） 有機性排液を濃縮する濃縮装置と、濃縮液の電
気伝導度、ＴＯＣ、窒素濃度およびイオン濃度から選ば
れる測定項目の測定を行う測定装置と、測定値から所定
の濃縮状態となるように濃縮条件を制御する制御装置
と、濃縮液を浄化する浄化装置とを含む有機性排液の処
理装置。 （４） 濃縮装置が蒸発濃縮装置である上記（３）記載
の装置。

【０００７】本発明において処理する有機性排液は比較
的高濃度に有機物を含む排液であり、ＴＯＣとして１０
００〜１２０００ｍｇ／ｌのものが処理に適している。
このような有機性排液としてはし尿、浄化槽排液、食品
排液などがあげられる。このような有機性排液は一般に
塩分、窒素、イオン特にカチオンなどを含んでいる。

【０００８】このような有機性排液は好気性生物処理を
行うには高濃度であり、燃焼、液中酸化等の処理を行う
には低濃度である。このため燃焼、液中酸化等の浄化処
理を行うためには濃縮する必要がある。濃縮には蒸発濃
縮のほか、膜分離、遠心分離などがあげられるが、排液
中に含まれる有機物は熱源になるから、蒸発濃縮が好ま
しい。

【０００９】濃縮工程で使用する濃縮装置はそれぞれの
濃縮方法に対応する濃縮装置が使用でき、例えば蒸発濃
縮には蒸発濃縮装置、膜分離には膜分離装置、遠心分離
には遠心分離装置などが使用できる。蒸発濃縮装置とし
ては被処理物を蒸発により濃縮できるものであれば制限
なく、液膜式、浸管式、フラッシュ式など、任意の濃縮
装置を用いることができるが、加熱した被処理物を熱交
換部を通して循環し、発生蒸気を必要によりミストを除
去して圧縮し、熱交換部に供給することにより、循環す
る被処理物を加熱する循環式のものが好ましい。このよ
うな循環式の濃縮装置は最初に加熱を行えば、その後は
圧縮のためのエネルギーを加えるだけで蒸発濃縮を行う
ことができ好ましい。被処理物の加熱に必要な熱は濃縮
装置および／または浄化装置から排出される処理物から
回収して使用することができる。

【００１０】被処理物としての有機性排液が固形物を含
む場合は粉砕装置により粉砕して均質化し、蒸発濃縮を
行うのが好ましい。粉砕手段としてはポンプや粉砕機が
使用できる。通常１ｍｍ程度に粉砕することにより伝熱
管の閉塞を防止できる。このような被処理物を塩酸、硫
酸等の酸や酸性塩の添加によりｐＨ６以下、好ましくは
５以下に調整して蒸発濃縮を行うと、アンモニアの蒸発
を防止するとともに、発泡を防止して消泡剤の使用量を
少なくすることができる。ｐＨの下限はないが、腐食防
止および薬剤使用量の点からｐＨ４以上が好ましく、ｐ
Ｈ５付近で濃縮を行うのが最も好ましい。

【００１１】濃縮工程において種晶を添加して蒸発濃縮
を行うと、被処理物中のリン酸、カルシウム、マグネシ
ウム等が種晶上に析出するため、濃縮装置および浄化装
置のスケール化を防止することができる。種晶としては
特に制限はなく、硫酸カルシウム、リン酸カルシウムな
どが使用できる。このような種晶その他の固形物は濃縮
工程後に除去してもよく、また除去することなく浄化工
程を行い、その後除去してもよい。

【００１２】濃縮工程における濃縮倍率は任意である
が、浄化工程において、含まれる有機物の燃焼により燃
焼を維持できる程度、または補助燃料を制限できる程度
の濃度まで濃縮するのが好ましく、これにより処理コス
トを低減することができる。濃縮倍率を高めすぎると濃
縮物の流動性が低下する場合があるので、この場合は濃
縮倍率を低くし、補助燃料を増加することができる。

【００１３】本発明ではこのような濃縮工程において、
所定の濃縮状態を維持するために、測定工程として濃縮
液の電気伝導度、ＴＯＣ、窒素濃度およびイオン濃度か
ら選ばれる測定項目の測定を行う。濃縮液の濃度が高く
て測定できないときは、超純水等で希釈して測定するこ
とができる。上記の測定値は濃縮状態、特に濃縮度と一
定の関係を有する。例えば電気伝導度は塩分と高い相関
関係にあり、濃縮度が高くなって塩分濃度が高くなると
電気伝導度も高くなる。他の測定項目の測定値も同様に
濃縮度と高い相関関係にあり、測定値から濃縮度を知る
ことができる。従って上記それぞれの測定値を一定に保
つように制御工程において濃縮条件を制御することによ
り、所定の濃縮度で濃縮を行うことができる。被処理液
の濃度が変化する場合は、所定の測定値を保つように制
御することにより、所定の成分濃度にまで濃縮を行うこ
とができる。

【００１４】濃縮液の浄化工程として焼却、液中燃焼等
の酸化を行う場合は、濃縮液中のＴＯＣのような被酸化
性物質の濃度が高濃度であることが好ましいが、あまり
高濃度にすると、濃縮コスト、操作性の面で好ましくな
い。そこで浄化工程における補助燃料の使用量が可能な
限り低く、濃縮コストが低くかつ濃縮物の粘度等の操作
性が良い範囲で可能な限り高濃度に濃縮することが好ま
しい。被処理液の濃度が一定している場合には、濃縮倍
率が一定となるように濃縮条件を制御することができる
が、被処理液濃度が変動するときは所定の濃縮状態（成
分濃度）となるように濃縮条件を制御するのが好まし
い。この場合濃縮度等の濃縮状態は電気伝導度等の測定
値と高い相関関係にあるから、これらの測定値が一定と
なるように濃縮条件を制御することにより、一定の濃縮
状態となるように制御することが可能である。

【００１５】濃縮条件を制御する方法としては、それぞ
れの濃縮方法において採用可能な方法を採用することが
でき、被処理液の供給量および／または濃縮液の取出量
を変える方法、あるいは被処理液に加える熱等のエネル
ギーを変える方法などがあげられる。例えば蒸発濃縮の
場合、熱入力その他の条件を一定としておいて被処理液
の供給量を変化させると濃縮度が変化する。逆に被処理
液の供給量および／または濃縮液の取出量を一定として
おいて熱入力を変化させることによっても濃縮度は変化
する。前者の方が制御が容易で、応答も速いが、長期的
な変更には後者の方が有利である。

【００１６】具体的な制御方法としては、濃縮液の電気
伝導度、ＴＯＣ、窒素濃度およびイオン濃度から選ばれ
る測定項目を測定装置で測定し、その測定値から所定の
濃縮状態となるように制御装置で被処理液の供給量およ
び／または濃縮液の取出量、またはエネルギー量を制御
する。この場合測定値の上限と下限を設定しておき、下
限に達したときに被処理液供給量を減少させるかエネル
ギー量を増加し、上限に達したときに被処理液の供給量
および／または濃縮液の取出量を増加するか、エネルギ
ー量を減少させる。このように制御することにより、所
定の濃縮状態の濃縮液が得られ、次の浄化工程において
効率よく浄化を行うことができる。

【００１７】浄化工程は濃縮液を浄化して無害化する工
程であり、それぞれの排液の特性に合った浄化方法が採
用できるが、一般的には焼却、液中燃焼のような酸化を
行う方法が好ましい。すなわち有機性排液を濃縮するこ
とにより、有機物その他の被酸化性物質が濃縮され、補
助燃料を少なくしても自己発熱による酸化が進行し高分
解率で効率よく浄化が行われる。ここで発生する熱を回
収して濃縮工程に利用することも可能である。

【００１８】

【発明の効果】本発明によれば、有機性排液を濃縮して
浄化する際、濃縮液の電気伝導度、ＴＯＣ、窒素濃度、
イオン濃度等を測定し、その測定値から所定の濃縮状態
となるように制御することにより、簡単な装置と操作に
より短時間で、少ないエネルギーで効率よくし尿、浄化
槽汚泥、その他の有機性排液を高分解率で処理して無害
化することができ、発生汚泥量を少なくできる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
により説明する。図１は実施形態の処理装置のフロー図
である。

【００２０】図１において、１は被処理液槽、２は濃縮
装置、３は濃縮液槽、４は焼却炉、５は排煙処理装置で
ある。被処理液槽１にはし尿、浄化槽汚泥、その他の有
機性排液からなる被処理液１０を供給するための被処理
液供給路６とともに、ｐＨ調整剤供給路７および種晶供
給路８が連絡している。また被処理液槽１から系路９が
ポンプ１１、熱交換器１２を介して濃縮装置２の下部に
連絡している。

【００２１】濃縮装置２は循環式の蒸発濃縮装置であ
り、濃縮液１３と蒸気１４を収容する本体１５の上部
に、複数の熱交換管１６を垂直方向に配置した熱交換部
１７、およびさらにその上に分配部１８を有し、本体１
５の下部から系路１９を通してポンプ２１により濃縮液
１３を分配部１８に送り、分配器２２により被処理液を
熱交換管１６の内壁に沿って膜状に流下させて循環する
ように構成されている。また本体１５の上部と熱交換部
１７間に設けられたミスト除去部材２３を通して、本体
１５上部から蒸気を系路２４に吸引し、コンプレッサ２
５で圧縮して熱交換部１７の熱交換管１６の外側に供給
するように構成されている。本体１５からポンプ２７を
有する系路２６が濃縮液槽３に連絡している。濃縮装置
２の熱交換部１７から系路２８が熱交換器１２を通して
系外に連絡している。

【００２２】３１は測定装置であり、被処理液槽１の被
処理液１０の電気伝導度を測定するセル３２、および濃
縮装置２の濃縮液１３の電気伝導度を検出するセル３３
から検出信号ａ、ｂが入力されるように接続している。
３５は制御装置であって、濃縮装置２の濃縮液１３の液
面を検出するセル３６の検出信号ｃ、ならびに測定装置
３１の測定信号ｄ、ｅが入力され制御信号ｆ、ｇがポン
プ１１、２７に出力するように接続している。

【００２３】濃縮液槽３から濃縮液３０を供給するポン
プ３７を有する系路３８が浄化装置としての焼却炉４に
設けられた供給装置４１に連絡している。供給装置４１
には空気供給路４２および燃料供給路４３が連絡してい
る。この供給装置４１は濃縮物と空気および補助燃料の
混合流を焼却炉４に供給して燃焼させるように焼却炉４
に取付けられている。

【００２４】焼却炉４から煙道４４が排煙処理装置５に
連絡している。排煙処理装置５はスクラバからなり、洗
煙水路５１、排ガス路５２および洗煙排水路５３が連絡
している。なお上記の装置においてポンプ、弁等が必要
であるが、省略して図示されている。

【００２５】上記の装置における処理は以下のように行
われる。まずし尿、浄化槽汚泥、その他の有機性排液等
の被処理液を被処理液供給路６から供給し、被処理液槽
１に導入する。被処理液槽１にはｐＨ調整剤供給路７か
らｐＨ調整剤を供給してｐＨ６以下に調整し、また種晶
供給路８から種晶を供給して被処理液１０と混合する。

【００２６】被処理液槽１内の被処理液１０は系路９か
らポンプ１１により熱交換器１２を通して加熱し、濃縮
装置２の本体１５に導入する。濃縮装置２ではポンプ２
１を駆動することにより系路１９を通して濃縮液１３を
分配部１８に送り、分配器２２により熱交換管１６の内
壁に膜状に分配して流下させることにより水分を蒸発さ
せ、蒸気および濃縮液を本体１５に循環させる。

【００２７】一方、蒸気１４はミスト除去部材２３を通
してミストを除去し、コンプレッサ２５により圧縮して
系路２４から熱交換部１７に供給する。圧縮により温度
上昇した蒸気は熱交換管１６の外側に至り、熱交換管１
６の内壁を膜状に流下する被処理液を加熱して蒸発さ
せ、自身は凝縮して凝縮水となり、系路２８から熱交換
器１２に入って新しい被処理液と熱交換して系外に排出
し、必要により精製を行って回収水として利用する。

【００２８】上記の濃縮工程では、運転開始時に熱交換
器１２に蒸気等の熱源を供給して被処理液を加熱して蒸
発を開始すれば、その後はコンプレッサ２５の圧縮によ
って温度上昇させて蒸発を行い、被処理液を効率よく濃
縮することができる。濃縮液は系路２６から濃縮液槽３
に送られる。ミスト除去部材２３で除去されたミストは
そのまま本体１５に戻り、凝縮水の汚染を防止する。濃
縮工程においてｐＨ６以下の条件で被処理液から水を蒸
発させることによりアンモニアの気化を防止することが
できる。

【００２９】上記の濃縮工程においてセル３２、３３で
被処理液１０および濃縮液１３の電気伝導度を検出し、
その検出信号ａ、ｂを測定装置３１に入力する。測定装
置３１は検出信号ａ、ｂからそれぞれの電気伝導度を測
定し、測定信号ｄ、ｅを制御装置３５に入力する。一方
セル３６で濃縮液１３の液面を検出し、その検出信号ｃ
を制御装置３５に入力する。制御装置３５は測定信号
ｄ、ｅから濃縮度を演算し、濃縮度が一定となるように
制御信号ｇを送ってポンプ２７を制御し、濃縮液１３の
引抜量を制御する。一方セル３６からの検出信号ｃによ
り、液面を一定に保つように制御信号ｆを送ってポンプ
１１を制御し、被処理液１０の供給量を制御する。これ
により濃縮液１３は所定の濃縮度に維持される。この場
合、濃縮倍率を一定にしてもよく、また濃縮液１３のＴ
ＯＣ濃度等に換算した測定値を得、この値を維持するよ
うに制御を行うこともできる。

【００３０】ポンプ２７により系路２６から取り出され
て濃縮液槽３に入った濃縮液３０はポンプ３７により系
路３８から供給装置４１に送り、ここで空気供給路４２
から送られる空気および必要により燃料供給路４３から
送られる補助燃料と混合し、混合流を焼却炉４に供給し
て燃焼を行う。

【００３１】供給装置４１から供給される混合流は高温
の焼却炉内で着火して燃焼する。これにより濃縮液中の
有機物、アンモニアその他の可燃物は焼却される。この
焼却工程では前の濃縮工程で濃縮されて熱量の高くなっ
た濃縮液が燃焼するため、濃縮液の持つ熱量だけで燃焼
可能なときは補助燃料を使うことなく燃焼を行い、有機
物とともにアンモニアも分解することができる。燃焼炉
の燃煙ガスは煙道４４から排煙処理装置５に入り、ここ
で洗煙水路５１から入る洗煙水と接触して洗煙され、有
害物を除去された排ガスは排ガス路５２から排出され、
洗煙排水は洗煙排水路５３から排出され、別途処理され
る。

【００３２】上記の実施形態において、濃縮装置２とし
て循環式の蒸発濃縮装置を示したが液膜式、浸管式、フ
ラッシュ式など他の蒸発形式の蒸発濃縮装置を用いても
よい。また測定装置３１による測定項目として電気伝導
度を測定したが、ＴＯＣ、窒素濃度、イオン濃度あるい
はこれらの組合せ項目を測定してもよい。また焼却炉４
に代えて液中燃焼法その他の浄化装置が使用できる。

【００３３】以下、試験例について説明する。

【００３４】試験はし尿を蒸発濃縮し、その電気伝導
度、ＴＯＣ、Ｔ−Ｎ、カチオン濃度と濃縮度の相関を調
べた。試料にはＴＯＣ＝４，６５０ｍｇ／ｌ、Ｔ−Ｎ＝
１，８６０ｍｇ／ｌ、Ｃｌ＝１，７５０ｍｇ／ｌ、ＳＯ
₄ ^2-＜１．０ｍｇ／ｌ、ＰＯ₄ ^3-＝１４２ｍｇ／ｌを用い
た。試験方法は１．５ literのし尿を３ literのフラス
コに入れマントル・ヒーターにて加熱し、蒸発濃縮を行
った。蒸発液は冷却後、回収した。その回収液量からし
尿の濃縮度を算出し、濃縮し尿の一部を採取し各項目を
分析した。し尿には、突沸を防ぐために沸騰石を添加し
た。また加熱による発泡を抑えるために硫酸を用い、し
尿のｐＨを５．０に調整した。上記各測定項目の測定方
法は電気伝導度：電気伝導度計、ＴＯＣ：ＴＯＣメータ
ー、Ｔ−Ｎ：Ｔ−Ｎ分析器、カチオン濃度：イオンクロ
マトグラフィーによった。各測定項目の測定結果を図２
に示す。

【００３５】図２に示されるように、電気伝導度と濃縮
度は高い相関関係を示し、電気伝導度が濃縮度を測定す
るのに適した指標であった。また、その他指標について
も濃縮度と高い相関関係を示し、これら指標も濃縮度の
測定に使えると考えられるが、測定の迅速さ、簡便さか
ら電気伝導度が濃縮度の測定には最適である。また各測
定項目の測定値はいずれも高い相関関係にあるから、電
気伝導度から各測定項目の測定値を換算により得ること
ができる。従って、ＴＯＣ等の値を所定値に維持するた
めに、電気伝導度を測定してその測定値を一定に維持す
るように制御することができる。このように電気伝導度
を測定して濃縮条件を制御する方法は、迅速かつ簡便な
濃縮度の測定方法により測定し、測定結果をすぐさま装
置の運転に反映できることがわかる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態の処理装置のフロー図である。

【図２】（ａ）、（ｂ）は試験例における濃縮結果を示
すグラフである。

【符号の説明】

１ 被処理液槽 ２ 濃縮装置 ３ 濃縮液槽 ４ 焼却炉 ５ 非煙処理装置 ６ 被処理液供給路 ７ ｐＨ調整剤供給路 ８ 種晶供給路 １０ 被処理液 １１、２１、２７、３７ ポンプ １２ 熱交換器 １３、３０ 濃縮液 １４ 蒸気 １５ 本体 １６ 熱交換管 １７ 熱交換部 １８ 分配部 ２２ 分配器 ２３ ミスト除去部材 ２５ コンプレッサ ３１ 測定装置 ３２、３３、３６ セル ３５ 制御装置 ４１ 供給装置 ４２ 空気供給路 ４３ 燃料供給路 ４４ 煙道 ５１ 洗煙水路 ５２ 排ガス路 ５３ 洗煙排水路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ０２Ｆ 11/12 Ｃ０２Ｆ 11/12 Ｂ Ｆターム(参考） 4D034 AA16 AA26 BA01 CA17 CA21 4D059 AA01 AA02 BD25 EA20 EB20 4D076 BA13 EA02X EA04X EA11X EA20X HA06 HA09

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 有機性排液を濃縮する濃縮工程と、 濃縮液の電気伝導度、ＴＯＣ、窒素濃度およびイオン濃
   度から選ばれる測定項目の測定を行う測定工程と、 測定値から所定の濃縮状態となるように濃縮条件を制御
   する制御工程と、 濃縮液を浄化する浄化工程とを含む有機性排液の処理方
   法。
2. 【請求項２】 濃縮工程が蒸発濃縮工程である請求項１
   記載の方法。
3. 【請求項３】 有機性排液を濃縮する濃縮装置と、 濃縮液の電気伝導度、ＴＯＣ、窒素濃度およびイオン濃
   度から選ばれる測定項目の測定を行う測定装置と、 測定値から所定の濃縮状態となるように濃縮条件を制御
   する制御装置と、 濃縮液を浄化する浄化装置とを含む有機性排液の処理装
   置。
4. 【請求項４】 濃縮装置が蒸発濃縮装置である請求項３
   記載の装置。