JP2003200199A - 下水の処理方法 - Google Patents
下水の処理方法Info
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
- Y02W10/10—Biological treatment of water, waste water, or sewage
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- Treatment Of Sludge (AREA)
- Biological Treatment Of Waste Water (AREA)
- Activated Sludge Processes (AREA)
- Removal Of Specific Substances (AREA)
- Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 下水処理場の嫌気性消化槽から排出される、
沈降性、濾過性が非常に悪い余剰汚泥を含む嫌気性消化
槽排水を温和な条件下で処理し、汚泥、リン、窒素を容
易に除去することができ、下水処理場からのリンや窒素
の放流を回避し、河川等の富栄養化を、安価に効率よく
防止できる下水の処理方法を提供すること。 【解決手段】 嫌気性消化槽から排出される未消化汚泥
を含む嫌気性消化槽排水について、低圧湿式酸化又はフ
ェントン酸化による前処理をし、該前処理をした前処理
済下水の上澄液を、その中に残存するリンを回収・除去
し、生物学的脱窒・硝化により窒素及び有機物を除去し
た後、活性汚泥槽に返送し、前処理済下水の沈殿物を脱
灰処理した後灰分を除去し、脱灰沈殿物を嫌気性消化槽
に返送し、脱灰処理後の脱灰上澄液に残存するリンを回
収・除去する。
沈降性、濾過性が非常に悪い余剰汚泥を含む嫌気性消化
槽排水を温和な条件下で処理し、汚泥、リン、窒素を容
易に除去することができ、下水処理場からのリンや窒素
の放流を回避し、河川等の富栄養化を、安価に効率よく
防止できる下水の処理方法を提供すること。 【解決手段】 嫌気性消化槽から排出される未消化汚泥
を含む嫌気性消化槽排水について、低圧湿式酸化又はフ
ェントン酸化による前処理をし、該前処理をした前処理
済下水の上澄液を、その中に残存するリンを回収・除去
し、生物学的脱窒・硝化により窒素及び有機物を除去し
た後、活性汚泥槽に返送し、前処理済下水の沈殿物を脱
灰処理した後灰分を除去し、脱灰沈殿物を嫌気性消化槽
に返送し、脱灰処理後の脱灰上澄液に残存するリンを回
収・除去する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、下水処理において
下水処理場から汚泥や窒素を排出することなく、且つリ
ンを回収し、処理された排水の放流による河川等の富栄
養化を防止することができる下水の処理方法に関する。
下水処理場から汚泥や窒素を排出することなく、且つリ
ンを回収し、処理された排水の放流による河川等の富栄
養化を防止することができる下水の処理方法に関する。
【０００２】
【従来技術】下水処理場における下水については、以下
のような処理がなされている。図４に示すように、沈砂
池１に流入された下水は、初発沈殿槽２（初沈）におい
て初沈汚泥が除去され、活性汚泥槽３において微生物に
より有機成分（ＢＯＤ）が酸化分解され、下水に含まれ
るリンや窒素の一部が微生物に取り込まれた後、最終沈
殿槽４（終沈）に導かれた下水から発生する余剰汚泥の
一部は返送汚泥として活性汚泥槽３へ返送され、微生物
を含む残りの余剰汚泥が除去された後、滅菌が行なわ
れ、浄化された排水が放流される。そして、初沈汚泥と
余剰汚泥を混合したものは、一般に下水汚泥又は混合汚
泥と呼ばれ、濃縮槽５で懸濁物質（ＳＳ、suspended so
lids）濃度が２〜３％程度になるように濃縮された後、
嫌気性消化槽６において、４０〜６０％が消化されて発
生するバイオガスはボイラや、発電への有効利用が図ら
れるが、残り約半分の消化されなかった未消化汚泥は脱
水工程７に送られ、凝集剤や消石灰が加えられ脱水汚泥
とされ、その殆どはリサイクルされることなく埋立地等
の処分場に送られるか、焼却処分された後、埋め立てら
れている。最近では一部がコンポスト化され街路樹の肥
料として、あるいはロータリーキルンで消却されセメン
ト原料として使用されるようになってきているが、その
リサイクル率は約３０％程度であり、経済性はほとんど
ない。近年、下水汚泥の年間排出総量は、８５，００
０，０００トンにも及ぶため、東京や大阪など大都市で
は下水汚泥をできるだけ濃縮し直接燃焼している所もあ
り、ダイオキシンの発生等二次公害が問題となってい
る。
のような処理がなされている。図４に示すように、沈砂
池１に流入された下水は、初発沈殿槽２（初沈）におい
て初沈汚泥が除去され、活性汚泥槽３において微生物に
より有機成分（ＢＯＤ）が酸化分解され、下水に含まれ
るリンや窒素の一部が微生物に取り込まれた後、最終沈
殿槽４（終沈）に導かれた下水から発生する余剰汚泥の
一部は返送汚泥として活性汚泥槽３へ返送され、微生物
を含む残りの余剰汚泥が除去された後、滅菌が行なわ
れ、浄化された排水が放流される。そして、初沈汚泥と
余剰汚泥を混合したものは、一般に下水汚泥又は混合汚
泥と呼ばれ、濃縮槽５で懸濁物質（ＳＳ、suspended so
lids）濃度が２〜３％程度になるように濃縮された後、
嫌気性消化槽６において、４０〜６０％が消化されて発
生するバイオガスはボイラや、発電への有効利用が図ら
れるが、残り約半分の消化されなかった未消化汚泥は脱
水工程７に送られ、凝集剤や消石灰が加えられ脱水汚泥
とされ、その殆どはリサイクルされることなく埋立地等
の処分場に送られるか、焼却処分された後、埋め立てら
れている。最近では一部がコンポスト化され街路樹の肥
料として、あるいはロータリーキルンで消却されセメン
ト原料として使用されるようになってきているが、その
リサイクル率は約３０％程度であり、経済性はほとんど
ない。近年、下水汚泥の年間排出総量は、８５，００
０，０００トンにも及ぶため、東京や大阪など大都市で
は下水汚泥をできるだけ濃縮し直接燃焼している所もあ
り、ダイオキシンの発生等二次公害が問題となってい
る。
【０００３】一方、脱水濾液は、上記嫌気性消化槽６か
らの消化槽脱離液と、濃縮槽５から排出される濃縮槽分
離液と共に、沈砂池１に導入される下水のうち約６％を
占める返流水として沈砂池１に返送されている。これら
の返流水には窒素やリンが多量に含まれている。これは
下水に含まれる有機成分（ＢＯＤ成分）が、活性汚泥槽
３で微生物により酸化分解されるが、このとき下水に含
まれる窒素やリンの一部が栄養源として微生物に取り込
まれる。しかし有機物を酸化分解するときに増殖する微
生物は最終沈殿槽４で余剰汚泥として引き抜かれ、上述
したように嫌気性消化槽６で約半分が消化される際に、
微生物に吸収された窒素やリンは、ここで吐き出され返
流水に含有され沈砂池１に戻される。その結果下水の放
流水には窒素やリンが含まれており、閉鎖区域では富栄
養化の原因となっている。そこで一部の下水処理場では
返流水中のリンをＭＡＰ（ＭｇＮＨ４ＰＯ４）法による
晶析で回収している所がある。また、窒素に関しては活
性汚泥の代わりに汚泥をゲルに包括した状態で活性汚泥
槽に入れ好気的に有機物を酸化分解しながら窒素も除去
しようとする、例えばペガサスと言った方法が一部の下
水処理場で実用化されているにすぎない。
らの消化槽脱離液と、濃縮槽５から排出される濃縮槽分
離液と共に、沈砂池１に導入される下水のうち約６％を
占める返流水として沈砂池１に返送されている。これら
の返流水には窒素やリンが多量に含まれている。これは
下水に含まれる有機成分（ＢＯＤ成分）が、活性汚泥槽
３で微生物により酸化分解されるが、このとき下水に含
まれる窒素やリンの一部が栄養源として微生物に取り込
まれる。しかし有機物を酸化分解するときに増殖する微
生物は最終沈殿槽４で余剰汚泥として引き抜かれ、上述
したように嫌気性消化槽６で約半分が消化される際に、
微生物に吸収された窒素やリンは、ここで吐き出され返
流水に含有され沈砂池１に戻される。その結果下水の放
流水には窒素やリンが含まれており、閉鎖区域では富栄
養化の原因となっている。そこで一部の下水処理場では
返流水中のリンをＭＡＰ（ＭｇＮＨ４ＰＯ４）法による
晶析で回収している所がある。また、窒素に関しては活
性汚泥の代わりに汚泥をゲルに包括した状態で活性汚泥
槽に入れ好気的に有機物を酸化分解しながら窒素も除去
しようとする、例えばペガサスと言った方法が一部の下
水処理場で実用化されているにすぎない。
【０００４】また、下水返流水に含有されるＳＳ、ＣＯ
Ｄ、ＢＯＤ、窒素、リン等を除去して蓄積を防止し、負
荷の増大や処理水質の低下をなくすため、下水処理場か
ら発生する余剰汚泥、初沈汚泥、消化汚泥等の汚泥に対
し脱水、濃縮等の処理をすることにより発生する下水返
流水に、凝集剤を添加して凝集沈殿処理する下水返流水
の処理方法（特開平７−２５６２９５号公報）や、下水
汚泥を最終沈殿池から排出して、濃縮処理、脱水処理を
行う過程で、汚泥中のポリリン酸がオルトリン酸として
水中に放出されることを抑えるため、生物学的にリンを
除去している下水処理場から発生する下水汚泥の処理方
法において、少なくとも、微生物が活動を停止する温度
範囲に保持する処理過程、脱水処理過程、乾燥又は焼却
処理過程を備えた下水汚泥の処理方法（特開２００１−
２０５２９８号公報）や、生石灰の添加により、下水汚
泥から乾粉を製造する工程において、下水の高度処理
（窒素、リンの除去）も同時に行われ、さらに汚泥脱水
工程の改善、生石灰の添加により生ずるアンモニア臭の
軽減及び生石灰所要量の削減をするため、下水の生物処
理工程で生じる汚泥を脱水し、該脱水汚泥に生石灰を添
加し混練しながら乾燥して得た粉体をセメント製造原料
とする下水処理方法において、生物処理前の下水に少な
くともゼオライト系鉱物を添加してから固液分離し、該
固液分離汚泥を脱水してから生石灰を添加する下水処理
方法（特開平１０−２０２２８６号公報）があった。
Ｄ、ＢＯＤ、窒素、リン等を除去して蓄積を防止し、負
荷の増大や処理水質の低下をなくすため、下水処理場か
ら発生する余剰汚泥、初沈汚泥、消化汚泥等の汚泥に対
し脱水、濃縮等の処理をすることにより発生する下水返
流水に、凝集剤を添加して凝集沈殿処理する下水返流水
の処理方法（特開平７−２５６２９５号公報）や、下水
汚泥を最終沈殿池から排出して、濃縮処理、脱水処理を
行う過程で、汚泥中のポリリン酸がオルトリン酸として
水中に放出されることを抑えるため、生物学的にリンを
除去している下水処理場から発生する下水汚泥の処理方
法において、少なくとも、微生物が活動を停止する温度
範囲に保持する処理過程、脱水処理過程、乾燥又は焼却
処理過程を備えた下水汚泥の処理方法（特開２００１−
２０５２９８号公報）や、生石灰の添加により、下水汚
泥から乾粉を製造する工程において、下水の高度処理
（窒素、リンの除去）も同時に行われ、さらに汚泥脱水
工程の改善、生石灰の添加により生ずるアンモニア臭の
軽減及び生石灰所要量の削減をするため、下水の生物処
理工程で生じる汚泥を脱水し、該脱水汚泥に生石灰を添
加し混練しながら乾燥して得た粉体をセメント製造原料
とする下水処理方法において、生物処理前の下水に少な
くともゼオライト系鉱物を添加してから固液分離し、該
固液分離汚泥を脱水してから生石灰を添加する下水処理
方法（特開平１０−２０２２８６号公報）があった。
【０００５】しかしながら、下水から窒素、リンを高精
度に除去することは困難であり、また、汚泥は汚泥、窒
素は窒素、リンはリンといったように個々に処理するこ
とだけを考えており、処理コストや焼却等に伴う二次汚
染が大きな問題となっている。更に、窒素、リン対策を
していない下水処理場は、富栄養化対策として今後強化
されていく規制値の対応に追われることになることは明
白である。
度に除去することは困難であり、また、汚泥は汚泥、窒
素は窒素、リンはリンといったように個々に処理するこ
とだけを考えており、処理コストや焼却等に伴う二次汚
染が大きな問題となっている。更に、窒素、リン対策を
していない下水処理場は、富栄養化対策として今後強化
されていく規制値の対応に追われることになることは明
白である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】返流水の水量や成分を
調査した結果、返流水の下水量に対する割合は約６％
で，濃縮槽分離液、消化槽脱離液及び脱水濾液のそれぞ
れの割合は約６０％，５〜１０％、３０〜４０％であっ
た。濃縮槽分離液には主として有機成分(ＢＯＤ成分)が
含まれ、返流水の有機成分の約６０％が含有され、消化
槽脱離液及び脱水濾液には返流水中のリンや窒素の約８
０％が含まれていることがわかった。また最近では、多
くの下水処理場で消化槽脱離液はほとんど排出されてい
ないので、嫌気性消化槽から排出される下水量に対して
１〜２％程度の未消化汚泥を対象に、汚泥及び窒素、リ
ンを除去する研究を実験室規模で行った。
調査した結果、返流水の下水量に対する割合は約６％
で，濃縮槽分離液、消化槽脱離液及び脱水濾液のそれぞ
れの割合は約６０％，５〜１０％、３０〜４０％であっ
た。濃縮槽分離液には主として有機成分(ＢＯＤ成分)が
含まれ、返流水の有機成分の約６０％が含有され、消化
槽脱離液及び脱水濾液には返流水中のリンや窒素の約８
０％が含まれていることがわかった。また最近では、多
くの下水処理場で消化槽脱離液はほとんど排出されてい
ないので、嫌気性消化槽から排出される下水量に対して
１〜２％程度の未消化汚泥を対象に、汚泥及び窒素、リ
ンを除去する研究を実験室規模で行った。
【０００７】図５に示すように、嫌気性消化槽６から排
出される未消化汚泥を、８０ｋｇｆ／ｃｍ2・Ｇ、２５０
℃条件下、２時間保持する湿式酸化処理をした後、沈殿
として無機汚泥を除去し、１．５倍希釈した後、湿式酸
化処理水に残存する、主として酢酸等の有機酸、及びア
ンモニウムイオンを循環式生物学的脱窒・硝化により除
去した。この処理水には、表１に示すように、硝酸イオ
ンが約２３００ｍｇ／Ｌ含まれていたので、下水処理場
の既設の活性汚泥槽３に相当する実験室規模で試作した
活性汚泥槽の前半部に返送することにより完全に脱窒す
ることができた。また、最終沈殿槽４の流水に含まれる
硝酸イオン約２０ｍｇ／Ｌを実験室規模で試作した流動
床型リオクター８を用いてメタノールをＣ／Ｎ比で１．
５になるように添加し水理学的滞留時間１．２５時間で
処理することにより、ほぼ完全に窒素を除去することが
できた。一方、リンに関しては湿式酸化処理により沈殿
物として８０％以上が除去され、循環式生物学的脱窒酸
化、活性汚泥槽３でほぼゼロにすることが可能になっ
た。
出される未消化汚泥を、８０ｋｇｆ／ｃｍ2・Ｇ、２５０
℃条件下、２時間保持する湿式酸化処理をした後、沈殿
として無機汚泥を除去し、１．５倍希釈した後、湿式酸
化処理水に残存する、主として酢酸等の有機酸、及びア
ンモニウムイオンを循環式生物学的脱窒・硝化により除
去した。この処理水には、表１に示すように、硝酸イオ
ンが約２３００ｍｇ／Ｌ含まれていたので、下水処理場
の既設の活性汚泥槽３に相当する実験室規模で試作した
活性汚泥槽の前半部に返送することにより完全に脱窒す
ることができた。また、最終沈殿槽４の流水に含まれる
硝酸イオン約２０ｍｇ／Ｌを実験室規模で試作した流動
床型リオクター８を用いてメタノールをＣ／Ｎ比で１．
５になるように添加し水理学的滞留時間１．２５時間で
処理することにより、ほぼ完全に窒素を除去することが
できた。一方、リンに関しては湿式酸化処理により沈殿
物として８０％以上が除去され、循環式生物学的脱窒酸
化、活性汚泥槽３でほぼゼロにすることが可能になっ
た。
【０００８】
【表１】
【０００９】しかし、湿式酸化条件は上述のように過酷
であり、しかも本装置は高圧容器になることから下水処
理場に高圧容器管理者が必要となる、またメインテナン
スが大変であるなど多くの問題点を有することがわかっ
た。
であり、しかも本装置は高圧容器になることから下水処
理場に高圧容器管理者が必要となる、またメインテナン
スが大変であるなど多くの問題点を有することがわかっ
た。
【００１０】
【課題の解決するための手段】本発明者らは、下水処理
場を一つのシステムとして捉え、湿式酸化処理法に代わ
る方法として穏和な条件で、汚泥及び窒素、リンを排出
しないように処理できる方法に関して鋭意検討した結
果、フェントン酸化や低圧湿式酸化により前処理した
後、再度メタン発酵により嫌気性処理することにより未
消化汚泥中の有機性懸濁物質（ＶＳＳ）は、それぞれ７
１％、８３％分解されることがわかった。すなわち下水
汚泥の嫌気性消化槽３でのＶＳＳ分解率を５０％とする
と、残りのＶＳＳの３５％、４１％が分解されたことに
なるので、全下水汚泥中のＶＳＳはそれぞれ８５％、９
１％が分解されることになり、ＶＳＳのほとんどが分解
されることがわかった。前処理した後、再度メタン発酵
により嫌気性処理したが、前処理した汚泥を下水処理場
の既設の嫌気性消化槽に返送することにより処理するこ
とも可能である。
場を一つのシステムとして捉え、湿式酸化処理法に代わ
る方法として穏和な条件で、汚泥及び窒素、リンを排出
しないように処理できる方法に関して鋭意検討した結
果、フェントン酸化や低圧湿式酸化により前処理した
後、再度メタン発酵により嫌気性処理することにより未
消化汚泥中の有機性懸濁物質（ＶＳＳ）は、それぞれ７
１％、８３％分解されることがわかった。すなわち下水
汚泥の嫌気性消化槽３でのＶＳＳ分解率を５０％とする
と、残りのＶＳＳの３５％、４１％が分解されたことに
なるので、全下水汚泥中のＶＳＳはそれぞれ８５％、９
１％が分解されることになり、ＶＳＳのほとんどが分解
されることがわかった。前処理した後、再度メタン発酵
により嫌気性処理したが、前処理した汚泥を下水処理場
の既設の嫌気性消化槽に返送することにより処理するこ
とも可能である。
【００１１】そこで実験室規模で試作した高温嫌気性消
化槽で下水汚泥（全有機物濃度（TVS)約３０ｇ／L）を
有機物負荷１ｇ／Ｌ／日の条件で処理し、そこで消化さ
れなかった未消化汚泥をフェントン酸化処理した後、こ
の高温嫌気性消化槽に全量返送した。その結果、図６に
示すように、返送後徐々にＳＳが増加し、処理水質も悪
化した。未消化汚泥を低圧湿式酸化及びフェントン酸化
処理した後の汚泥の分析をした結果、表２に示すよう
に、フェントン酸化処理ではＳＳの５２％が灰分であ
り、低圧湿式酸化処理でもＳＳ中の５４％が灰分であっ
た。これらのＳＳを塩酸溶液で脱灰した後、残存した汚
泥を既設の嫌気性消化槽に返送し、さらに脱灰上澄液中
のリンを水酸化カルシウムで凝集沈殿させることにより
回収し、前処理上澄液（軽液）に残存するリンはＭＡＰ
法もしくは水酸化カルシウムによる凝集沈殿で回収し、
その後、循環式生物学的脱窒・硝化法によりアンモニウ
ムイオンを除去し、残存する硝酸イオンを既設の活性汚
泥法槽に返送して除去することにより、下水処理場から
排出する放水中にリン、窒素が含まれず、放水領域の富
養化を防止することができる知見を得て、本発明を完成
するに至った。
化槽で下水汚泥（全有機物濃度（TVS)約３０ｇ／L）を
有機物負荷１ｇ／Ｌ／日の条件で処理し、そこで消化さ
れなかった未消化汚泥をフェントン酸化処理した後、こ
の高温嫌気性消化槽に全量返送した。その結果、図６に
示すように、返送後徐々にＳＳが増加し、処理水質も悪
化した。未消化汚泥を低圧湿式酸化及びフェントン酸化
処理した後の汚泥の分析をした結果、表２に示すよう
に、フェントン酸化処理ではＳＳの５２％が灰分であ
り、低圧湿式酸化処理でもＳＳ中の５４％が灰分であっ
た。これらのＳＳを塩酸溶液で脱灰した後、残存した汚
泥を既設の嫌気性消化槽に返送し、さらに脱灰上澄液中
のリンを水酸化カルシウムで凝集沈殿させることにより
回収し、前処理上澄液（軽液）に残存するリンはＭＡＰ
法もしくは水酸化カルシウムによる凝集沈殿で回収し、
その後、循環式生物学的脱窒・硝化法によりアンモニウ
ムイオンを除去し、残存する硝酸イオンを既設の活性汚
泥法槽に返送して除去することにより、下水処理場から
排出する放水中にリン、窒素が含まれず、放水領域の富
養化を防止することができる知見を得て、本発明を完成
するに至った。
【００１２】
【表２】
【００１３】即ち、本発明は、下水処理場の嫌気性消化
槽から排出される未消化汚泥を処理するにあたり、低圧
湿式酸化又はフェントン酸化による前処理をし、前処理
済み未消化汚泥の上澄液については、その中に残存する
リンを回収・除去し、循環式生物学的脱窒・硝化処理に
より窒素及び有機物を除去した後、活性汚泥槽に返送
し、前処理済み未消化汚泥の沈殿物については、脱灰処
理することにより灰分を除去し、灰分除去後の脱灰沈殿
物は嫌気性消化槽に返送し、灰分除去後の脱灰上澄液は
その中に残存するリンを回収・除去することを特徴とす
る下水の処理方法に関し、前記未消化汚泥には、１０〜
２０ｇ／Ｌの懸濁物質が含まれていることを特徴とする
請求項１記載の下水処理方法（請求項１）や、低圧湿式
酸化が、未消化汚泥中の有機性炭素を完全に酸化するた
めに必要な酸素量の計算値の２０％以上の酸素が供給さ
れ、処理圧５〜１５ｋｇｆ／ｃｍ2・Ｇ、処理温度１０
０〜２００℃、処理時間３０分以上で行われることを特
徴とする請求項１又は２記載の下水の処理方法（請求項
３）や、低圧湿式酸化が、回分処理又は連続処理で行な
われ、酸素又は必要量の空気を供給して行なわれること
を特徴とする請求項１〜３のいずれか記載の下水処理方
法（請求項４）や、低圧湿式酸化が、処理圧５〜１０ｋ
ｇｆ／ｃｍ2・Ｇ、処理温度１３０〜１７０℃、処理時
間１時間以上で行われることを特徴とする請求項３又は
４記載の下水の処理方法（請求項５）や、フェントン酸
化が、未消化汚泥量に対して５ｇ／Ｌ以上の過酸化水素
が添加され、処理温度８０℃以上、処理時間３０分以上
で行われることを特徴とする請求項１又は２記載の下水
の処理方法（請求項６）や、フェントン酸化が、未消化
汚泥量に対して１０ｇ／Ｌ以上の過酸化水素が添加さ
れ、処理温度１００℃以上、処理時間１時間以上、処理
ｐＨ６以下で行われることを特徴とする請求項６記載の
下水の処理方法（請求項７）や、フェントン酸化が、２
価の鉄イオンを添加せずに行うことを特徴とする請求項
６又は７記載の下水の処理方法（請求項８）や、前処理
済み未消化汚泥の上澄液に残存するリンの回収が、ＭＡ
Ｐ法又は水酸化カルシウム法を用いる方法であることを
特徴とする請求項１〜８のいずれか記載の下水の処理方
法（請求項９）や、ＭＡＰ法を用いる方法が、リンに対
する２価のマグネシウムイオンの添加量がモル比で１．
０以上、リンに対するアンモニウムイオンの添加量がモ
ル比で１．０以上、反応ｐＨが７．５以上であることを
特徴とする請求項９記載の下水の処理方法（請求項１
０）や、ＭＡＰ法又は水酸化カルシウム法を用いる方法
が、回分式又は連続式で行われ、連続式における水理学
的滞留時間が０．７時間以上であることを特徴とする請
求項９又は１０記載の下水の処理方法（請求項１１）
や、前処理済み未消化汚泥の沈殿物の脱灰処理が、酸処
理であることを特徴とする請求項１又は２記載の下水の
処理方法（請求項１２）や、酸処理が、前処理未消化汚
泥の沈殿物のｐＨが２以下になるように塩酸溶液を加え
て、1時間以上浸漬処理することを特徴とする請求項１
２記載の下水の処理方法（請求項１３）や、塩酸溶液
が、１０Ｎであって懸濁物質１ｇに対して０．３５ｍＬ
以上添加されることを特徴とする請求項１２又は１３記
載の下水の処理方法（請求項１４）や、灰分除去後の脱
灰上澄液の中に残存するリンの回収・除去処理が、水酸
化カルシウムを用いてｐＨを５以上にすることにより回
収除去する処理であることを特徴とする請求項１２記載
の下水の処理方法（請求項１５）や、灰分除去後の脱灰
上澄液の中に残存するリンの回収・除去処理が、水酸化
ナトリウムを用いてｐＨを４以上に上げた後、塩化カル
シウムを加えることにより回収することを特徴とする請
求項１２記載の下水の処理方法（請求項１６）や、塩化
カルシウムの添加量が、リンに対する添加量がモル比で
１．５以上であることを特徴とする請求項１６記載の下
水の処理方法（請求項１７）や、前処理済み未消化汚泥
の上澄液と灰分除去後の脱灰上澄液とを混合した後、リ
ンの回収・除去及び窒素の除去を行うことを特徴とする
請求項１〜１１のいずれか記載の下水の処理方法（請求
項１８）や、前処理した未消化汚泥を重力沈降又は遠心
分離若しくは圧搾濾過により、上澄液と沈殿物とを分離
することを特徴とする請求項１記載の下水の処理方法
（請求項１９）や、前処理済み未消化汚泥の上澄液と脱
灰除去後の脱灰上澄液の混合液、又は脱灰上澄液からリ
ンを回収した後の上澄液の生物学的脱窒・硝化処理が、
脱窒槽と硝化槽との間で順次循環して行う循環式脱窒・
硝化処理であり、かかる循環式脱窒・硝化処理により窒
素及び有機物を同時に除去することを特徴とする請求項
１記載の下水の処理方法（請求項２０）や、生物学的脱
窒・硝化処理が、嫌気性消化で残存する有機酸を水素供
給体とする脱窒・硝化処理であることを特徴とする請求
項２０記載の下水の処理方法（請求項２１）や、硝化槽
として付着用担体を充填した固定床を用いる場合、脱窒
槽と硝化槽の間に浮遊式の好気性処理槽を設置し、有機
成分を酸化分解して増殖する微生物による固定床の閉塞
を防止することを特徴とする請求項２０又は２１記載の
下水の処理方法（請求項２２）や、硝化槽から流出する
硝化処理水を活性汚泥槽に返送することにより、硝化処
理水に残存する硝酸イオンと下水に含まれる有機物を同
時除去することを特徴とする請求項１記載の下水の処理
方法（請求項２３）や、活性汚泥槽で好気的に処理され
た処理水に含まれている硝酸イオンを脱窒槽にメタノー
ルを添加して窒素ガスとして除去するにあたり、メタノ
ールの添加量が硝酸イオンの窒素原子に対してＣ／Ｎ比
で１以上であることを特徴とする請求項１記載の下水の
処理方法（請求項２４）や、脱窒槽が、浮遊型、固定床
型、流動床型、又はグラニュール形式型のリアクターで
あることを特徴とする請求項２４に記載の下水の処理方
法（請求項２５）や、流動床型リアクターによる脱窒処
理が、水理学的滞留時間を１時間以上とする脱窒処理で
あることを特徴とする請求項２５記載の下水の処理方法
（請求項２６）や、浸水濾床反応槽などの好気性処理槽
を用いて脱窒処理水を好気的に処理することにより残存
有機物の除去を図り及び／又は酸化還元電位の上昇を図
ることを特徴とする請求項２６記載の下水の処理方法
（請求項２７）に関する。
槽から排出される未消化汚泥を処理するにあたり、低圧
湿式酸化又はフェントン酸化による前処理をし、前処理
済み未消化汚泥の上澄液については、その中に残存する
リンを回収・除去し、循環式生物学的脱窒・硝化処理に
より窒素及び有機物を除去した後、活性汚泥槽に返送
し、前処理済み未消化汚泥の沈殿物については、脱灰処
理することにより灰分を除去し、灰分除去後の脱灰沈殿
物は嫌気性消化槽に返送し、灰分除去後の脱灰上澄液は
その中に残存するリンを回収・除去することを特徴とす
る下水の処理方法に関し、前記未消化汚泥には、１０〜
２０ｇ／Ｌの懸濁物質が含まれていることを特徴とする
請求項１記載の下水処理方法（請求項１）や、低圧湿式
酸化が、未消化汚泥中の有機性炭素を完全に酸化するた
めに必要な酸素量の計算値の２０％以上の酸素が供給さ
れ、処理圧５〜１５ｋｇｆ／ｃｍ2・Ｇ、処理温度１０
０〜２００℃、処理時間３０分以上で行われることを特
徴とする請求項１又は２記載の下水の処理方法（請求項
３）や、低圧湿式酸化が、回分処理又は連続処理で行な
われ、酸素又は必要量の空気を供給して行なわれること
を特徴とする請求項１〜３のいずれか記載の下水処理方
法（請求項４）や、低圧湿式酸化が、処理圧５〜１０ｋ
ｇｆ／ｃｍ2・Ｇ、処理温度１３０〜１７０℃、処理時
間１時間以上で行われることを特徴とする請求項３又は
４記載の下水の処理方法（請求項５）や、フェントン酸
化が、未消化汚泥量に対して５ｇ／Ｌ以上の過酸化水素
が添加され、処理温度８０℃以上、処理時間３０分以上
で行われることを特徴とする請求項１又は２記載の下水
の処理方法（請求項６）や、フェントン酸化が、未消化
汚泥量に対して１０ｇ／Ｌ以上の過酸化水素が添加さ
れ、処理温度１００℃以上、処理時間１時間以上、処理
ｐＨ６以下で行われることを特徴とする請求項６記載の
下水の処理方法（請求項７）や、フェントン酸化が、２
価の鉄イオンを添加せずに行うことを特徴とする請求項
６又は７記載の下水の処理方法（請求項８）や、前処理
済み未消化汚泥の上澄液に残存するリンの回収が、ＭＡ
Ｐ法又は水酸化カルシウム法を用いる方法であることを
特徴とする請求項１〜８のいずれか記載の下水の処理方
法（請求項９）や、ＭＡＰ法を用いる方法が、リンに対
する２価のマグネシウムイオンの添加量がモル比で１．
０以上、リンに対するアンモニウムイオンの添加量がモ
ル比で１．０以上、反応ｐＨが７．５以上であることを
特徴とする請求項９記載の下水の処理方法（請求項１
０）や、ＭＡＰ法又は水酸化カルシウム法を用いる方法
が、回分式又は連続式で行われ、連続式における水理学
的滞留時間が０．７時間以上であることを特徴とする請
求項９又は１０記載の下水の処理方法（請求項１１）
や、前処理済み未消化汚泥の沈殿物の脱灰処理が、酸処
理であることを特徴とする請求項１又は２記載の下水の
処理方法（請求項１２）や、酸処理が、前処理未消化汚
泥の沈殿物のｐＨが２以下になるように塩酸溶液を加え
て、1時間以上浸漬処理することを特徴とする請求項１
２記載の下水の処理方法（請求項１３）や、塩酸溶液
が、１０Ｎであって懸濁物質１ｇに対して０．３５ｍＬ
以上添加されることを特徴とする請求項１２又は１３記
載の下水の処理方法（請求項１４）や、灰分除去後の脱
灰上澄液の中に残存するリンの回収・除去処理が、水酸
化カルシウムを用いてｐＨを５以上にすることにより回
収除去する処理であることを特徴とする請求項１２記載
の下水の処理方法（請求項１５）や、灰分除去後の脱灰
上澄液の中に残存するリンの回収・除去処理が、水酸化
ナトリウムを用いてｐＨを４以上に上げた後、塩化カル
シウムを加えることにより回収することを特徴とする請
求項１２記載の下水の処理方法（請求項１６）や、塩化
カルシウムの添加量が、リンに対する添加量がモル比で
１．５以上であることを特徴とする請求項１６記載の下
水の処理方法（請求項１７）や、前処理済み未消化汚泥
の上澄液と灰分除去後の脱灰上澄液とを混合した後、リ
ンの回収・除去及び窒素の除去を行うことを特徴とする
請求項１〜１１のいずれか記載の下水の処理方法（請求
項１８）や、前処理した未消化汚泥を重力沈降又は遠心
分離若しくは圧搾濾過により、上澄液と沈殿物とを分離
することを特徴とする請求項１記載の下水の処理方法
（請求項１９）や、前処理済み未消化汚泥の上澄液と脱
灰除去後の脱灰上澄液の混合液、又は脱灰上澄液からリ
ンを回収した後の上澄液の生物学的脱窒・硝化処理が、
脱窒槽と硝化槽との間で順次循環して行う循環式脱窒・
硝化処理であり、かかる循環式脱窒・硝化処理により窒
素及び有機物を同時に除去することを特徴とする請求項
１記載の下水の処理方法（請求項２０）や、生物学的脱
窒・硝化処理が、嫌気性消化で残存する有機酸を水素供
給体とする脱窒・硝化処理であることを特徴とする請求
項２０記載の下水の処理方法（請求項２１）や、硝化槽
として付着用担体を充填した固定床を用いる場合、脱窒
槽と硝化槽の間に浮遊式の好気性処理槽を設置し、有機
成分を酸化分解して増殖する微生物による固定床の閉塞
を防止することを特徴とする請求項２０又は２１記載の
下水の処理方法（請求項２２）や、硝化槽から流出する
硝化処理水を活性汚泥槽に返送することにより、硝化処
理水に残存する硝酸イオンと下水に含まれる有機物を同
時除去することを特徴とする請求項１記載の下水の処理
方法（請求項２３）や、活性汚泥槽で好気的に処理され
た処理水に含まれている硝酸イオンを脱窒槽にメタノー
ルを添加して窒素ガスとして除去するにあたり、メタノ
ールの添加量が硝酸イオンの窒素原子に対してＣ／Ｎ比
で１以上であることを特徴とする請求項１記載の下水の
処理方法（請求項２４）や、脱窒槽が、浮遊型、固定床
型、流動床型、又はグラニュール形式型のリアクターで
あることを特徴とする請求項２４に記載の下水の処理方
法（請求項２５）や、流動床型リアクターによる脱窒処
理が、水理学的滞留時間を１時間以上とする脱窒処理で
あることを特徴とする請求項２５記載の下水の処理方法
（請求項２６）や、浸水濾床反応槽などの好気性処理槽
を用いて脱窒処理水を好気的に処理することにより残存
有機物の除去を図り及び／又は酸化還元電位の上昇を図
ることを特徴とする請求項２６記載の下水の処理方法
（請求項２７）に関する。
【００１４】
【発明の実施の態様】本発明の下水の処理方法は、下水
処理場の嫌気性消化槽から排出される未消化汚泥（嫌気
性消化槽排水のこと）を処理するにあたり、低圧湿式酸
化又はフェントン酸化による前処理をし、前処理済み未
消化汚泥の上澄液については、その中に残存するリンを
回収・除去し、生物学的脱窒・硝化により窒素及び有機
物を除去した後、活性汚泥槽に返送し、前処理済み未消
化汚泥の沈殿物については、脱灰処理することにより灰
分を除去し、灰分除去後の脱灰沈殿物は嫌気性消化槽に
返送し、灰分除去後の脱灰上澄液はその中に残存するリ
ンを回収・除去する方法であれば、特に、制限されるも
のではなく、本発明の嫌気性消化槽から排出される未消
化汚泥を処理するにあたりなされる前処理は、未消化汚
泥に含有される灰分を除去すると、未消化汚泥に含有さ
れる窒素、リン、有機物の除去を容易とするために行な
われるものであり、低圧湿式酸化又はフェントン酸化に
よることが好ましい。ここで、嫌気性消化槽から排出さ
れる未消化汚泥には、懸濁物質が約１．５重量％含まれ
るものである。
処理場の嫌気性消化槽から排出される未消化汚泥（嫌気
性消化槽排水のこと）を処理するにあたり、低圧湿式酸
化又はフェントン酸化による前処理をし、前処理済み未
消化汚泥の上澄液については、その中に残存するリンを
回収・除去し、生物学的脱窒・硝化により窒素及び有機
物を除去した後、活性汚泥槽に返送し、前処理済み未消
化汚泥の沈殿物については、脱灰処理することにより灰
分を除去し、灰分除去後の脱灰沈殿物は嫌気性消化槽に
返送し、灰分除去後の脱灰上澄液はその中に残存するリ
ンを回収・除去する方法であれば、特に、制限されるも
のではなく、本発明の嫌気性消化槽から排出される未消
化汚泥を処理するにあたりなされる前処理は、未消化汚
泥に含有される灰分を除去すると、未消化汚泥に含有さ
れる窒素、リン、有機物の除去を容易とするために行な
われるものであり、低圧湿式酸化又はフェントン酸化に
よることが好ましい。ここで、嫌気性消化槽から排出さ
れる未消化汚泥には、懸濁物質が約１．５重量％含まれ
るものである。
【００１５】本発明の低圧湿式酸化は、未消化汚泥中の
有機性炭素を酸化するために必要な酸素量の計算値の２
０％以上の量の酸素が供給されて行なわれるのが好まし
く、未消化汚泥中の有機性炭素を酸化するために必要な
酸素量の計算値の４０％以上の量の酸素が供給されて行
なわれると、嫌気性消化槽での有機性炭素の除去を更に
高度に行なうことができ、より好ましい。また、低圧湿
式酸化は、処理圧が、５〜１５ｋｇｆ／ｃｍ2・Ｇの範
囲で行なわれるのが好ましく、より好ましくは、５〜１
０ｋｇｆ／ｃｍ2・Ｇの範囲で行なわれ、更に好ましく
は、８〜１０ｋｇｆ／ｃｍ2・Ｇの範囲で行なわれるの
が好ましい。また、低圧湿式酸化の処理温度は、１００
〜２００℃であるのが好ましく、より好ましくは、１３
０〜１７０℃であり、更に好ましくは、１５０℃であ
り、処理時間は、３０分以上、好ましくは、１時間以上
で行われることが、未消化汚泥の約半分を低圧湿式酸化
で消化（分解）し、その結果、嫌気性消化槽での有機性
炭素の分解を促進できるため好ましい。
有機性炭素を酸化するために必要な酸素量の計算値の２
０％以上の量の酸素が供給されて行なわれるのが好まし
く、未消化汚泥中の有機性炭素を酸化するために必要な
酸素量の計算値の４０％以上の量の酸素が供給されて行
なわれると、嫌気性消化槽での有機性炭素の除去を更に
高度に行なうことができ、より好ましい。また、低圧湿
式酸化は、処理圧が、５〜１５ｋｇｆ／ｃｍ2・Ｇの範
囲で行なわれるのが好ましく、より好ましくは、５〜１
０ｋｇｆ／ｃｍ2・Ｇの範囲で行なわれ、更に好ましく
は、８〜１０ｋｇｆ／ｃｍ2・Ｇの範囲で行なわれるの
が好ましい。また、低圧湿式酸化の処理温度は、１００
〜２００℃であるのが好ましく、より好ましくは、１３
０〜１７０℃であり、更に好ましくは、１５０℃であ
り、処理時間は、３０分以上、好ましくは、１時間以上
で行われることが、未消化汚泥の約半分を低圧湿式酸化
で消化（分解）し、その結果、嫌気性消化槽での有機性
炭素の分解を促進できるため好ましい。
【００１６】また、本発明の未消化汚泥の処理の前処理
として行われるフェントン酸化は、過酸化水素、鉄イオ
ンを供給し、加熱により、未消化汚泥の消化（分解）を
行うものであり、過酸化水素の添加量が未消化汚泥量に
対して５ｇ／Ｌ以上添加されるのが好ましく、より好ま
しくは、１０ｇ／Ｌ以上、更に好ましくは、１５ｇ／Ｌ
以上添加されるのが、未消化汚泥の消化（分解）を行な
うことができるため好ましい。更に、フェントン酸化
は、処理温度が８０℃以上が好ましく、より好ましく
は、１００℃以上であり、処理時間は３０分以上が好ま
しく、より好ましくは、１時間以上であり、処理ｐＨが
約７．８の未調整でもよく、好ましくは、６以下で行わ
れるのが、未消化汚泥の約半分を消化（分解）し、その
結果、嫌気性消化槽での有機性炭素の分解を促進できる
ため好ましい。このフェントン酸化は、２価の鉄イオン
が未消化汚泥中に含まれている場合は、２価の鉄イオン
を添加せずに行うこともできる。
として行われるフェントン酸化は、過酸化水素、鉄イオ
ンを供給し、加熱により、未消化汚泥の消化（分解）を
行うものであり、過酸化水素の添加量が未消化汚泥量に
対して５ｇ／Ｌ以上添加されるのが好ましく、より好ま
しくは、１０ｇ／Ｌ以上、更に好ましくは、１５ｇ／Ｌ
以上添加されるのが、未消化汚泥の消化（分解）を行な
うことができるため好ましい。更に、フェントン酸化
は、処理温度が８０℃以上が好ましく、より好ましく
は、１００℃以上であり、処理時間は３０分以上が好ま
しく、より好ましくは、１時間以上であり、処理ｐＨが
約７．８の未調整でもよく、好ましくは、６以下で行わ
れるのが、未消化汚泥の約半分を消化（分解）し、その
結果、嫌気性消化槽での有機性炭素の分解を促進できる
ため好ましい。このフェントン酸化は、２価の鉄イオン
が未消化汚泥中に含まれている場合は、２価の鉄イオン
を添加せずに行うこともできる。
【００１７】上記未消化汚泥の前処理後、灰分を含む沈
殿が除去された前処理済み未消化汚泥の上澄液に残存す
るリンの回収・除去は、ＭＡＰ法又は水酸化カルシウム
を用いることが好ましい。ＭＡＰ法によるリンの回収・
除去は、２価のマグネシウムイオンと、アンモニウムイ
オンとを添加することにより凝集されるリンを回収する
ものであり、２価のマグネシウムイオンの添加量はリン
に対してモル比で１．０以上、好ましくは、１．２以
上、アンモニウムイオンはモル比で１．０であり、但
し、前処理済み未消化汚泥の上澄液にアンモニウムイオ
ンを含む場合はこの濃度を考慮して添加、反応ｐＨは
７．５以上、好ましくは、８〜９であり、反応方法は全
体量をいくつかに分割して反応を行なう回分式でも、あ
るいは全体を１つとして連続式で反応を行ってもよく、
連続式における水理学的滞留時間は０．７時間以上、好
ましくは、１時間以上であることが、リンの回収率を上
昇できるため好ましい。
殿が除去された前処理済み未消化汚泥の上澄液に残存す
るリンの回収・除去は、ＭＡＰ法又は水酸化カルシウム
を用いることが好ましい。ＭＡＰ法によるリンの回収・
除去は、２価のマグネシウムイオンと、アンモニウムイ
オンとを添加することにより凝集されるリンを回収する
ものであり、２価のマグネシウムイオンの添加量はリン
に対してモル比で１．０以上、好ましくは、１．２以
上、アンモニウムイオンはモル比で１．０であり、但
し、前処理済み未消化汚泥の上澄液にアンモニウムイオ
ンを含む場合はこの濃度を考慮して添加、反応ｐＨは
７．５以上、好ましくは、８〜９であり、反応方法は全
体量をいくつかに分割して反応を行なう回分式でも、あ
るいは全体を１つとして連続式で反応を行ってもよく、
連続式における水理学的滞留時間は０．７時間以上、好
ましくは、１時間以上であることが、リンの回収率を上
昇できるため好ましい。
【００１８】本発明の嫌気性消化槽から排出される未消
化汚泥の前処理後、前処理済み未消化汚泥の沈殿物の脱
灰処理は、酸処理によることが、その縣濁物質中の灰分
除去のため好ましく、酸処理は、１０Ｎの濃塩酸を懸濁
物質１ｇに対して０．３５ｍＬ以上、好ましくは、０．
６５ｍＬ以上添加し、塩酸溶液に浸漬させる時間は、１
時間以上、好ましくは３〜５時間であることが、縣濁物
質中の灰分を容易に除去できるため好ましい。しかし、
前処理済み未消化汚泥のｐＨによっても脱灰率が変わる
ので、その対策として、前処理未消化汚泥の沈殿物のｐ
Ｈが２以下、好ましくは１．７以下になるように塩酸溶
液を加えて、１時間以上浸漬し、好ましくは３〜５時間
浸漬することである。更に、このとき塩酸に浸漬する脱
灰処理によって脱灰上澄液に溶出したリンを、水酸化カ
ルシウムを用いてｐＨを５以上にすることにより回収し
たり、水酸化ナトリウムを用いてｐＨを４以上に上げた
後、塩化カルシウムを加えることにより回収することが
でき、このときの塩化カルシウムの添加量はリンに対す
るモル比が１．５以上となることが回収率を上昇させる
ため好ましい。また、脱灰処理後の脱灰上澄液は、前処
理済み未消化汚泥の上澄液と混合してリンの回収・除去
をし、窒素の除去を行うこともでき、工程数を省略する
ことができるため好ましい。
化汚泥の前処理後、前処理済み未消化汚泥の沈殿物の脱
灰処理は、酸処理によることが、その縣濁物質中の灰分
除去のため好ましく、酸処理は、１０Ｎの濃塩酸を懸濁
物質１ｇに対して０．３５ｍＬ以上、好ましくは、０．
６５ｍＬ以上添加し、塩酸溶液に浸漬させる時間は、１
時間以上、好ましくは３〜５時間であることが、縣濁物
質中の灰分を容易に除去できるため好ましい。しかし、
前処理済み未消化汚泥のｐＨによっても脱灰率が変わる
ので、その対策として、前処理未消化汚泥の沈殿物のｐ
Ｈが２以下、好ましくは１．７以下になるように塩酸溶
液を加えて、１時間以上浸漬し、好ましくは３〜５時間
浸漬することである。更に、このとき塩酸に浸漬する脱
灰処理によって脱灰上澄液に溶出したリンを、水酸化カ
ルシウムを用いてｐＨを５以上にすることにより回収し
たり、水酸化ナトリウムを用いてｐＨを４以上に上げた
後、塩化カルシウムを加えることにより回収することが
でき、このときの塩化カルシウムの添加量はリンに対す
るモル比が１．５以上となることが回収率を上昇させる
ため好ましい。また、脱灰処理後の脱灰上澄液は、前処
理済み未消化汚泥の上澄液と混合してリンの回収・除去
をし、窒素の除去を行うこともでき、工程数を省略する
ことができるため好ましい。
【００１９】前処理済み未消化汚泥の沈殿物を、脱灰処
理した後、嫌気性消化槽に返送する脱灰沈殿物は重力沈
降又は遠心分離若しくは圧搾濾過により濃縮することが
嫌気性消化槽における処理対象物の減容を図ることがで
きるため、好ましい。
理した後、嫌気性消化槽に返送する脱灰沈殿物は重力沈
降又は遠心分離若しくは圧搾濾過により濃縮することが
嫌気性消化槽における処理対象物の減容を図ることがで
きるため、好ましい。
【００２０】本発明の嫌気性消化槽から排水される未消
化汚泥からの窒素の除去は、生物学的脱窒・硝化が脱窒
槽と、硝化槽で順次行われるのが好ましく、リンの回収
済下水を硝化槽から脱窒槽へ循環させて行われ、脱窒槽
と、硝化槽との循環回数が２以上であればよく、窒素及
び有機物を同時に高精度に除去することができ、好まし
い。また、本発明での生物学的脱窒・硝化はメタノール
等の水素供給体の添加は必要なく、嫌気性消化で残存し
た有機酸を水素供与体として使用することを特徴とす
る。硝化槽として付着用担体を充填した浸水濾床（固定
床）を用いる場合、脱窒槽と硝化槽の間に浮遊式の好気
性処理槽を設置し、有機成分を酸化分解して増殖する微
生物による固定床の閉塞を防止することができるので、
好ましい。
化汚泥からの窒素の除去は、生物学的脱窒・硝化が脱窒
槽と、硝化槽で順次行われるのが好ましく、リンの回収
済下水を硝化槽から脱窒槽へ循環させて行われ、脱窒槽
と、硝化槽との循環回数が２以上であればよく、窒素及
び有機物を同時に高精度に除去することができ、好まし
い。また、本発明での生物学的脱窒・硝化はメタノール
等の水素供給体の添加は必要なく、嫌気性消化で残存し
た有機酸を水素供与体として使用することを特徴とす
る。硝化槽として付着用担体を充填した浸水濾床（固定
床）を用いる場合、脱窒槽と硝化槽の間に浮遊式の好気
性処理槽を設置し、有機成分を酸化分解して増殖する微
生物による固定床の閉塞を防止することができるので、
好ましい。
【００２１】本発明の下水の処理方法によれば、下水処
理場の嫌気性消化槽から排出される未消化汚泥は、沈降
性、濾過性が非常に悪いが、穏和な条件下で行なわれる
低圧湿式酸化や、フェントン酸化の前処理を行うことに
より、灰分を含む懸濁物質を重力沈降して除去できるよ
うに変換することができる。前処理済み未消化汚泥の上
澄液からのリン、窒素の除去が容易となり、硝化処理水
を既設の活性汚泥槽に返流することにより、残存する硝
酸イオンも除去することができ、下水処理場からリン
や、窒素が含有される排水の放流を回避することがで
き、河川等の富栄養化を、安価に、効率よく防止するこ
とができる。更に、前処理済み未消化汚泥から沈殿した
灰分を含む沈殿物について、脱灰処理を行ない脱灰上澄
液についてリンの回収・除去が行われ、あるいは前処理
済み未消化汚泥の上澄液と混合されてリンの回収・除去
が行なわれ、脱灰沈殿物は嫌気性消化槽に返流されるこ
とにより混合汚泥中の有機分はほぼ完全に分解され、バ
イオガスとして回収できる。以上、未消化汚泥に含有さ
れるリン、窒素が最初沈殿槽に返流水として返送されな
いため、下水処理場からの排水にリン、窒素が含有され
ず、これらの物質が環境へ放流されることはなく、河川
等の富栄養化を防止することができる。
理場の嫌気性消化槽から排出される未消化汚泥は、沈降
性、濾過性が非常に悪いが、穏和な条件下で行なわれる
低圧湿式酸化や、フェントン酸化の前処理を行うことに
より、灰分を含む懸濁物質を重力沈降して除去できるよ
うに変換することができる。前処理済み未消化汚泥の上
澄液からのリン、窒素の除去が容易となり、硝化処理水
を既設の活性汚泥槽に返流することにより、残存する硝
酸イオンも除去することができ、下水処理場からリン
や、窒素が含有される排水の放流を回避することがで
き、河川等の富栄養化を、安価に、効率よく防止するこ
とができる。更に、前処理済み未消化汚泥から沈殿した
灰分を含む沈殿物について、脱灰処理を行ない脱灰上澄
液についてリンの回収・除去が行われ、あるいは前処理
済み未消化汚泥の上澄液と混合されてリンの回収・除去
が行なわれ、脱灰沈殿物は嫌気性消化槽に返流されるこ
とにより混合汚泥中の有機分はほぼ完全に分解され、バ
イオガスとして回収できる。以上、未消化汚泥に含有さ
れるリン、窒素が最初沈殿槽に返流水として返送されな
いため、下水処理場からの排水にリン、窒素が含有され
ず、これらの物質が環境へ放流されることはなく、河川
等の富栄養化を防止することができる。
【００２２】
【実施例】以下、図面を参照して、本発明の下水の処理
方法を説明するが、本発明はこれら実施例に限定される
ものではない。図１に示すように、本発明の下水の処理
方法は、下水処理場における沈砂池１に流入された下水
は、初発沈殿槽２（初沈）において初沈汚泥が除去さ
れ、活性汚泥槽３において微生物により有機成分（ＢＯ
Ｄ）が酸化分解され、下水に含まれるリンや窒素の一部
が微生物に取り込まれた後、最終沈殿槽４（終沈）に導
かれた下水から発生する余剰汚泥の一部は返送汚泥とし
て活性汚泥槽３へ返送され、微生物を含む残りの余剰汚
泥は、除去された後、流動床型リアクターである流動床
型脱窒槽８においてメタノール付与され硝酸イオンとし
て残留する窒素が除去され、浸水濾床反応槽９で残存す
る有機成分（ＢＯＤ）を酸化分解し、その後滅菌が行な
われ、浄化された排水が放流される。そして、初沈汚泥
と混合され下水汚泥として濃縮槽５で濃縮された後、嫌
気性消化槽６において、メタン発酵によりその４０〜６
０％が消化され、ボイラや、発電に利用されるバイオガ
スが発生され有効利用が図られる。残りの約半分の消化
されなかった未消化汚泥は前処理工程１０において低圧
湿式酸化又はフェントン酸化がなされ、縣濁物質の重力
沈降が促進され、沈殿物は脱灰処理された後、残渣とし
て嫌気性消化槽６へ返送され、未消化汚泥中の有機成分
はほぼ完全に分解されバイオガスとなる。さらに脱灰済
みの上澄液や、前処理済み未消化汚泥の上澄液からそれ
ぞれ個別に、あるいは、混合されてリンの回収がなされ
る。リン回収後の上澄液中のアンモニウムイオンは、脱
窒槽１１、好気性処理槽１２を介して硝化槽１３での処
理により、硝酸イオンに酸化され、硝化槽１３から再度
脱窒槽１１へ循環され、脱窒槽において硝酸イオンと前
処理済み未消化汚泥中に残存する有機成分は同時除去さ
れる。脱窒処理水に残存する有機成分は好気性処理槽１
２で酸化分解されることから、アンモニウムイオン及び
有機物の除去が行なわれ、硝化処理水に残存する硝酸イ
オンは既設の活性汚泥槽３へ返送され、活性汚泥槽の上
段で下水の有機成分を水素供与体として脱窒される。活
性汚泥槽への有機成分の負荷（ＢＯＤ容積負荷）が軽減
されることから、下水に含まれるアンモニウムイオンは
活性汚泥槽中段から後段部で硝酸イオンに酸化され、最
終沈殿槽４をえつ流し、流動床型脱窒槽８においてメタ
ノールを水素供与体として添加することにより硝酸イオ
ンは脱窒され、残存するメタノールは浸水濾床槽９で酸
化分解された後、滅菌され窒素もリンも含まない排水が
放流される。尚、上記実施例では濃縮槽５には初沈汚泥
と余剰汚泥の双方が流入され、その後の処理が行なわれ
るものであるが、初沈汚泥又は余剰汚泥のいずれか一方
のみを処理するものであってもよい。
方法を説明するが、本発明はこれら実施例に限定される
ものではない。図１に示すように、本発明の下水の処理
方法は、下水処理場における沈砂池１に流入された下水
は、初発沈殿槽２（初沈）において初沈汚泥が除去さ
れ、活性汚泥槽３において微生物により有機成分（ＢＯ
Ｄ）が酸化分解され、下水に含まれるリンや窒素の一部
が微生物に取り込まれた後、最終沈殿槽４（終沈）に導
かれた下水から発生する余剰汚泥の一部は返送汚泥とし
て活性汚泥槽３へ返送され、微生物を含む残りの余剰汚
泥は、除去された後、流動床型リアクターである流動床
型脱窒槽８においてメタノール付与され硝酸イオンとし
て残留する窒素が除去され、浸水濾床反応槽９で残存す
る有機成分（ＢＯＤ）を酸化分解し、その後滅菌が行な
われ、浄化された排水が放流される。そして、初沈汚泥
と混合され下水汚泥として濃縮槽５で濃縮された後、嫌
気性消化槽６において、メタン発酵によりその４０〜６
０％が消化され、ボイラや、発電に利用されるバイオガ
スが発生され有効利用が図られる。残りの約半分の消化
されなかった未消化汚泥は前処理工程１０において低圧
湿式酸化又はフェントン酸化がなされ、縣濁物質の重力
沈降が促進され、沈殿物は脱灰処理された後、残渣とし
て嫌気性消化槽６へ返送され、未消化汚泥中の有機成分
はほぼ完全に分解されバイオガスとなる。さらに脱灰済
みの上澄液や、前処理済み未消化汚泥の上澄液からそれ
ぞれ個別に、あるいは、混合されてリンの回収がなされ
る。リン回収後の上澄液中のアンモニウムイオンは、脱
窒槽１１、好気性処理槽１２を介して硝化槽１３での処
理により、硝酸イオンに酸化され、硝化槽１３から再度
脱窒槽１１へ循環され、脱窒槽において硝酸イオンと前
処理済み未消化汚泥中に残存する有機成分は同時除去さ
れる。脱窒処理水に残存する有機成分は好気性処理槽１
２で酸化分解されることから、アンモニウムイオン及び
有機物の除去が行なわれ、硝化処理水に残存する硝酸イ
オンは既設の活性汚泥槽３へ返送され、活性汚泥槽の上
段で下水の有機成分を水素供与体として脱窒される。活
性汚泥槽への有機成分の負荷（ＢＯＤ容積負荷）が軽減
されることから、下水に含まれるアンモニウムイオンは
活性汚泥槽中段から後段部で硝酸イオンに酸化され、最
終沈殿槽４をえつ流し、流動床型脱窒槽８においてメタ
ノールを水素供与体として添加することにより硝酸イオ
ンは脱窒され、残存するメタノールは浸水濾床槽９で酸
化分解された後、滅菌され窒素もリンも含まない排水が
放流される。尚、上記実施例では濃縮槽５には初沈汚泥
と余剰汚泥の双方が流入され、その後の処理が行なわれ
るものであるが、初沈汚泥又は余剰汚泥のいずれか一方
のみを処理するものであってもよい。
【００２３】実施例１ 下水汚泥の嫌気性消化後の未消
化汚泥の前処理 下水汚泥を嫌気性消化したあとの沈降性、濾過性が非常
に悪い未消化汚泥を、１５０℃、１０ｋｇｆ／ｃｍ2・
Ｇ、酸素添加の低圧湿式酸化、もしくはフェントン酸化
処理し、未消化汚泥の分解率や色度、沈降性及びガス発
生量を検出した。比較例として、未消化汚泥を１５０℃
加熱処理を行ない、同様に未消化汚泥の分解率や色度、
沈降性及びガス発生量を検出した。
化汚泥の前処理 下水汚泥を嫌気性消化したあとの沈降性、濾過性が非常
に悪い未消化汚泥を、１５０℃、１０ｋｇｆ／ｃｍ2・
Ｇ、酸素添加の低圧湿式酸化、もしくはフェントン酸化
処理し、未消化汚泥の分解率や色度、沈降性及びガス発
生量を検出した。比較例として、未消化汚泥を１５０℃
加熱処理を行ない、同様に未消化汚泥の分解率や色度、
沈降性及びガス発生量を検出した。
【００２４】尚、ガス発生試験については、図２に示す
回分式メタン発酵装置を用いた。メタン発酵装置は、総
容積５００ｍLの複数の反応槽２１のそれぞれに高温嫌
気性消化汚泥３５０ｍLと未消化汚泥（ブランク）もし
くは処理した汚泥５０ｍLを入れ５４℃の恒温槽２２に
設置し、反応槽２１には、ガスホルダ２３が配管２４を
介して接続され、反応槽２１で発生したガスはガスホル
ダーに貯留されるようになっており、緩速攪拌下でガス
発生試験を行なうものである。
回分式メタン発酵装置を用いた。メタン発酵装置は、総
容積５００ｍLの複数の反応槽２１のそれぞれに高温嫌
気性消化汚泥３５０ｍLと未消化汚泥（ブランク）もし
くは処理した汚泥５０ｍLを入れ５４℃の恒温槽２２に
設置し、反応槽２１には、ガスホルダ２３が配管２４を
介して接続され、反応槽２１で発生したガスはガスホル
ダーに貯留されるようになっており、緩速攪拌下でガス
発生試験を行なうものである。
【００２５】低圧湿式酸化装置には、図３に示すよう
に、配管３１を介して酸素の供給装置に接続されオート
クレーブ（ＴＡＳ−２型反応装置、ＴＡＩＡＴＵ ＴＥ
ＣＨＮＯ ＣＯ.ＬＴＤ）３２が設けられ、配管３１に
は、酸素の供給量を積算する積算流量計３３が接続され
る。オートクレーブ３２には、撹拌器３４と、内部の圧
力を測定する圧力計３５とが接続される。このような低
圧湿式酸化装置を用い、１５０℃、１０ｋｇｆ／ｃｍ2
・Ｇの条件下、添加した未消化汚泥中の有機性炭素を完
全酸化できる酸素量を理論量１００として０〜１２０％
添加し、２時間処理を行なった。オートクレーブ内を１
０ｋｇｆ／ｃｍ2・Ｇに保持するため、オートクレーブ
に添加する未消化汚泥量を変化させた。酸素添加率を理
論量の４０％以上にするとＶＳＳ分解率は約６０％に達
した。ガス発生速度および発生量は、酸素添加量を４０
％、８０％と増やすと無添加に比較して大きく向上した
ので、酸素添加量を１２０％にしたが８０％添加時とさ
ほど変わらずガス発生量は若干低下した。沈降速度は８
０％添加時において、約１．５ｍＬ／ｍｉｎであった。
界面沈降速度は１００ｍＬのメスシリンダーに低圧湿式
酸化した未消化汚泥を１００ｍＬ入れ均一に混合した
後、界面の沈降速度を求めた。
に、配管３１を介して酸素の供給装置に接続されオート
クレーブ（ＴＡＳ−２型反応装置、ＴＡＩＡＴＵ ＴＥ
ＣＨＮＯ ＣＯ.ＬＴＤ）３２が設けられ、配管３１に
は、酸素の供給量を積算する積算流量計３３が接続され
る。オートクレーブ３２には、撹拌器３４と、内部の圧
力を測定する圧力計３５とが接続される。このような低
圧湿式酸化装置を用い、１５０℃、１０ｋｇｆ／ｃｍ2
・Ｇの条件下、添加した未消化汚泥中の有機性炭素を完
全酸化できる酸素量を理論量１００として０〜１２０％
添加し、２時間処理を行なった。オートクレーブ内を１
０ｋｇｆ／ｃｍ2・Ｇに保持するため、オートクレーブ
に添加する未消化汚泥量を変化させた。酸素添加率を理
論量の４０％以上にするとＶＳＳ分解率は約６０％に達
した。ガス発生速度および発生量は、酸素添加量を４０
％、８０％と増やすと無添加に比較して大きく向上した
ので、酸素添加量を１２０％にしたが８０％添加時とさ
ほど変わらずガス発生量は若干低下した。沈降速度は８
０％添加時において、約１．５ｍＬ／ｍｉｎであった。
界面沈降速度は１００ｍＬのメスシリンダーに低圧湿式
酸化した未消化汚泥を１００ｍＬ入れ均一に混合した
後、界面の沈降速度を求めた。
【００２６】フェントン酸化処理は、３００ｍＬ三角フ
ラスコにｐＨ６に調整した未消化汚泥１００ｍＬを加
え、３０％過酸化水素溶液を無水換算で５、１０、１５
ｇ／Ｌ加え、アルミホイルで蓋をしたあとオートクレー
ブで１０５℃、２時間処理を行なった。尚、鉄イオンは
添加しなかった。過酸化水素濃度の増加に従い、未消化
汚泥の分解率は増加した。過酸化水素濃度１５ｇ／Ｌで
分解率は６０%に達した。ガス発生速度は未処理のもの
と比較して変わらなかったが、界面の沈降速度は１．１
ｃｍ／ｍｉｎであった。色度は２２５と脱色されてい
た。尚、色度は白金コバルト法で測定した。
ラスコにｐＨ６に調整した未消化汚泥１００ｍＬを加
え、３０％過酸化水素溶液を無水換算で５、１０、１５
ｇ／Ｌ加え、アルミホイルで蓋をしたあとオートクレー
ブで１０５℃、２時間処理を行なった。尚、鉄イオンは
添加しなかった。過酸化水素濃度の増加に従い、未消化
汚泥の分解率は増加した。過酸化水素濃度１５ｇ／Ｌで
分解率は６０%に達した。ガス発生速度は未処理のもの
と比較して変わらなかったが、界面の沈降速度は１．１
ｃｍ／ｍｉｎであった。色度は２２５と脱色されてい
た。尚、色度は白金コバルト法で測定した。
【００２７】比較例として、加熱処理を行なった。加熱
温度は、１７０℃や２００℃にすると色度が増加し、２
００℃ではガス発生速度も低下したため、１５０℃に設
定した。総容積２Ｌのオートクレーブに未消化汚泥１Ｌ
を入れ攪拌速度２３７ｐｐｍで昇温した。１２０℃に達
した後、１時間から３時間保持した。処理時間を３時間
に延ばしてもＶＳＳ消化率は約４４％でほとんどかわら
なかった。処理時間は、分解率及びガス発生量が最も高
い２時間とした。これらの結果を表３にまとめた。表か
ら明らかなようにＶＳＳ（volatile suspended solids,
揮発性（有機性）懸濁物質） 消化率、ガス発生量およ
び界面沈降速度は低圧湿式酸化処理が最もよかった。一
方フェントン酸化処理は、ガス発生量では低圧湿式酸化
に比較すると若干劣るものの、色度の点で優れていた。
温度は、１７０℃や２００℃にすると色度が増加し、２
００℃ではガス発生速度も低下したため、１５０℃に設
定した。総容積２Ｌのオートクレーブに未消化汚泥１Ｌ
を入れ攪拌速度２３７ｐｐｍで昇温した。１２０℃に達
した後、１時間から３時間保持した。処理時間を３時間
に延ばしてもＶＳＳ消化率は約４４％でほとんどかわら
なかった。処理時間は、分解率及びガス発生量が最も高
い２時間とした。これらの結果を表３にまとめた。表か
ら明らかなようにＶＳＳ（volatile suspended solids,
揮発性（有機性）懸濁物質） 消化率、ガス発生量およ
び界面沈降速度は低圧湿式酸化処理が最もよかった。一
方フェントン酸化処理は、ガス発生量では低圧湿式酸化
に比較すると若干劣るものの、色度の点で優れていた。
【００２８】
【表３】
【００２９】実施例２ 前処理後の上澄液の成分組織及
びＭＡＰ法によるリンの回収 未消化汚泥を実施例１の結果に基づき、初発ｐＨ６．
０、鉄イオン 無添加、過酸化水素１５ｇ／Ｌ、１０５
℃、２時間でフェントン酸化、もしくは、酸素添加量８
０％、１５０℃、２時間ホールド、１０ｋｇｆ／ｃｍ2
・Ｇで低圧湿式酸化した後、その上澄液中に含有される
有機酸、アンモニアイオン及びリン酸を検出した。表４
に示すように、上澄液中には有機酸、アンモニアイオン
及びリン酸が多量に含まれていた。フェントン酸化後の
上澄液にマグネシウムイオンを３１６ｍｇ／Ｌとなるよ
うに添加し、ｐＨ８、温度２５℃の条件で連続反応を行
った。反応上澄液中のリン酸イオン及び全−Pはほぼゼ
ロとなった。
びＭＡＰ法によるリンの回収 未消化汚泥を実施例１の結果に基づき、初発ｐＨ６．
０、鉄イオン 無添加、過酸化水素１５ｇ／Ｌ、１０５
℃、２時間でフェントン酸化、もしくは、酸素添加量８
０％、１５０℃、２時間ホールド、１０ｋｇｆ／ｃｍ2
・Ｇで低圧湿式酸化した後、その上澄液中に含有される
有機酸、アンモニアイオン及びリン酸を検出した。表４
に示すように、上澄液中には有機酸、アンモニアイオン
及びリン酸が多量に含まれていた。フェントン酸化後の
上澄液にマグネシウムイオンを３１６ｍｇ／Ｌとなるよ
うに添加し、ｐＨ８、温度２５℃の条件で連続反応を行
った。反応上澄液中のリン酸イオン及び全−Pはほぼゼ
ロとなった。
【００３０】
【表４】
【００３１】実施例３ 低圧湿式酸化やフェントン酸化
処理後の汚泥の脱灰 フェントン酸化により前処理した未消化汚泥１００ｍＬ
を２００ｍＬビーカーに入れ、３０分間放置した後、上
澄液をデカンテーションにより捨てた。沈降した汚泥３
３ｍＬに０．６Ｎ塩酸溶液を３．３〜３３ｍＬ加えスタ
ーラーで緩速攪拌しながら一日放置した。各条件で処理
した残渣の重量と灰分含量を測定した。結果を表５に示
す。尚、沈降した汚泥量３３ｍＬの全乾量は０．７１ｇ
であった。
処理後の汚泥の脱灰 フェントン酸化により前処理した未消化汚泥１００ｍＬ
を２００ｍＬビーカーに入れ、３０分間放置した後、上
澄液をデカンテーションにより捨てた。沈降した汚泥３
３ｍＬに０．６Ｎ塩酸溶液を３．３〜３３ｍＬ加えスタ
ーラーで緩速攪拌しながら一日放置した。各条件で処理
した残渣の重量と灰分含量を測定した。結果を表５に示
す。尚、沈降した汚泥量３３ｍＬの全乾量は０．７１ｇ
であった。
【００３２】
【表５】
【００３３】実施例４ 脱灰時間
実施例３で得られた結果に基づき０．６Ｎ塩酸溶液８．
２５ｍＬを添加し、スターラーで攪拌し、脱灰処理を行
ない、脱灰処理後の上澄液中のリンの濃度を測定し、脱
灰処理の評価を行なった。結果を、表６に示す。結果か
ら脱灰時間は１時間で充分であった。
２５ｍＬを添加し、スターラーで攪拌し、脱灰処理を行
ない、脱灰処理後の上澄液中のリンの濃度を測定し、脱
灰処理の評価を行なった。結果を、表６に示す。結果か
ら脱灰時間は１時間で充分であった。
【００３４】
【表６】
【００３５】実施例５ 脱灰したリンの回収
脱灰後デカンテーションにより得た上澄液もしくは遠心
分離、あるいは圧搾濾過した濾液に、水酸化カルシムを
添加しリンを回収をした。ｐＨ７でリンはリン酸カルシ
ウムとして９０％以上回収された。脱灰工程で溶出する
リンのほとんどはリン酸イオンであった。
分離、あるいは圧搾濾過した濾液に、水酸化カルシムを
添加しリンを回収をした。ｐＨ７でリンはリン酸カルシ
ウムとして９０％以上回収された。脱灰工程で溶出する
リンのほとんどはリン酸イオンであった。
【００３６】実施例６ 脱灰後の残渣の処理
未消化汚泥をフェントン酸化や低圧湿式酸化した後、実
施例４に示した方法で脱灰した。脱灰工程で残った残渣
の成分組織を表７に示した。脱灰工程でＳＳはそれぞれ
３１％、３０％減少し、その残渣中のＶＳＳ及び灰分比
率はそれぞれ６９：３１及び７０：３０であった。表２
と表７から、前処理としてフェントン酸化を採用したと
き未消化汚泥中（上澄液＋懸濁物質）に含まれるリンの
９０％以上が、低圧湿式酸化を採用したとき８０％以上
が回収された。また、前処理および脱灰処理により未消
化汚泥の懸濁物質に含まれる灰分は、フェントン酸化で
６５％、低圧湿式酸化で６０％除去された。低圧湿式酸
化でのリン回収率が低かったので、沈降した汚泥のｐＨ
を塩酸溶液で１．７に調整して同様にして脱灰処理を行
ったところ、表７に併記しなかったが、脱灰後の汚泥
（残渣）にはリンは検出されず、ほぼ完全にリンを回収
できることが分かった。また、このときの未消化汚泥の
懸濁物質に含まれる灰分の除去率は７０％に向上してい
た。この残渣を洗浄した後、既設の嫌気性消化槽に返送
した。フェントン酸化後、脱灰した残渣の８７％を有機
物負荷１ｇ／Ｌ／日で運転している高温嫌気性消化槽に
長期間返送しても槽内のＶＳＳ濃度は増加することな
く、ＳＳ濃度は約１２ｇ／Ｌで一定した。一方、脱灰率
が７０％に達した低圧湿式酸化後、脱灰した残渣の場合
は、１００％高温嫌気性消化槽に長期間返送しても槽内
のＶＳＳ濃度は増加することなく、ＳＳ濃度も一定して
いた。この結果、下水汚泥中のＶＳＳを完全に分解除去
することができた。
施例４に示した方法で脱灰した。脱灰工程で残った残渣
の成分組織を表７に示した。脱灰工程でＳＳはそれぞれ
３１％、３０％減少し、その残渣中のＶＳＳ及び灰分比
率はそれぞれ６９：３１及び７０：３０であった。表２
と表７から、前処理としてフェントン酸化を採用したと
き未消化汚泥中（上澄液＋懸濁物質）に含まれるリンの
９０％以上が、低圧湿式酸化を採用したとき８０％以上
が回収された。また、前処理および脱灰処理により未消
化汚泥の懸濁物質に含まれる灰分は、フェントン酸化で
６５％、低圧湿式酸化で６０％除去された。低圧湿式酸
化でのリン回収率が低かったので、沈降した汚泥のｐＨ
を塩酸溶液で１．７に調整して同様にして脱灰処理を行
ったところ、表７に併記しなかったが、脱灰後の汚泥
（残渣）にはリンは検出されず、ほぼ完全にリンを回収
できることが分かった。また、このときの未消化汚泥の
懸濁物質に含まれる灰分の除去率は７０％に向上してい
た。この残渣を洗浄した後、既設の嫌気性消化槽に返送
した。フェントン酸化後、脱灰した残渣の８７％を有機
物負荷１ｇ／Ｌ／日で運転している高温嫌気性消化槽に
長期間返送しても槽内のＶＳＳ濃度は増加することな
く、ＳＳ濃度は約１２ｇ／Ｌで一定した。一方、脱灰率
が７０％に達した低圧湿式酸化後、脱灰した残渣の場合
は、１００％高温嫌気性消化槽に長期間返送しても槽内
のＶＳＳ濃度は増加することなく、ＳＳ濃度も一定して
いた。この結果、下水汚泥中のＶＳＳを完全に分解除去
することができた。
【００３７】
【表７】
【００３８】実施例７ 前処理液や脱灰上澄液に残存す
る窒素や有機物の除去 表４に示したように前処理上澄液や脱灰液には有機酸や
アンモニアイオンが含まれていることから、実施例２や
実施例５に示した方法でリンを回収した後、図１に示し
た循環式生物学的脱窒・硝化槽により前処理上澄液に残
存するアンモニウムイオンを硝酸イオンに酸化した後、
脱窒槽に循環し、脱窒槽において前処理上澄液に残存す
る有機酸を水素供与体として同時除去した。生物学的硝
化処理水には硝酸イオンが残存していたので、図１に示
した既設の活性汚泥槽で完全に脱窒した。また下水中の
アンモニアイオンは、活性汚泥槽で硝化され、その硝酸
イオンは流動床型脱窒槽にメタノールをＣ／Ｎ比で１．
５になるように添加することにより容易に除去された。
以上、下水量の1〜２％の未消化汚泥を前処理後、上澄
液を生物学的硝化・脱窒処理し、一方前処理残渣は脱灰
した後、既設の活性汚泥槽や嫌気性消化槽等を有効に利
用することにより、未消化汚泥からリンを回収し、しか
も未消化汚泥のＶＳＳを完全消化（分解）でき、窒素も
除去することができた。
る窒素や有機物の除去 表４に示したように前処理上澄液や脱灰液には有機酸や
アンモニアイオンが含まれていることから、実施例２や
実施例５に示した方法でリンを回収した後、図１に示し
た循環式生物学的脱窒・硝化槽により前処理上澄液に残
存するアンモニウムイオンを硝酸イオンに酸化した後、
脱窒槽に循環し、脱窒槽において前処理上澄液に残存す
る有機酸を水素供与体として同時除去した。生物学的硝
化処理水には硝酸イオンが残存していたので、図１に示
した既設の活性汚泥槽で完全に脱窒した。また下水中の
アンモニアイオンは、活性汚泥槽で硝化され、その硝酸
イオンは流動床型脱窒槽にメタノールをＣ／Ｎ比で１．
５になるように添加することにより容易に除去された。
以上、下水量の1〜２％の未消化汚泥を前処理後、上澄
液を生物学的硝化・脱窒処理し、一方前処理残渣は脱灰
した後、既設の活性汚泥槽や嫌気性消化槽等を有効に利
用することにより、未消化汚泥からリンを回収し、しか
も未消化汚泥のＶＳＳを完全消化（分解）でき、窒素も
除去することができた。
【００３９】
【発明の効果】本発明の下水の処理方法によれば、下水
処理場の嫌気性消化槽から排出される未消化汚泥は、沈
降性、濾過性が非常に悪いが、穏和な条件下で行なわれ
る低圧湿式酸化や、フェントン酸化の前処理を行なうこ
とにより、灰分を含む懸濁物質を重力沈降して除去でき
るように変換することができる。前処理済み未消化汚泥
の上澄液中のリンはＭＡＰ法などにより回収され、残る
アンモニウムイオンも循環式生物学的脱窒・硝化により
除去され、硝化処理水を既設の活性汚泥槽に返流するこ
とにより、残存する硝酸イオンも除去することができ、
下水処理場からリンや、窒素が含有される排水の放流を
回避することができ、河川等の富栄養化を、安価に、効
率よく防止することができる。更に、前処理済み未消化
汚泥から沈殿した灰分を含む沈殿物について、脱灰処理
を行ない脱灰処理後の脱灰上澄液についてリンの回収・
除去が行われ、あるいは前処理済み未消化汚泥の上澄液
と混合されてリンの回収・除去が行なわれ、脱灰処理後
の有機成分を含む残渣は嫌気性消化槽に返流されほぼ完
全に消化（分解）され、未消化汚泥に含有されるリン、
窒素が最初沈殿槽に返流水として返送されないため、下
水処理場からの排水にリン、窒素が含有されず、これら
の物質が環境へ放流されることはなく、河川等の富栄養
化を防止することができる。
処理場の嫌気性消化槽から排出される未消化汚泥は、沈
降性、濾過性が非常に悪いが、穏和な条件下で行なわれ
る低圧湿式酸化や、フェントン酸化の前処理を行なうこ
とにより、灰分を含む懸濁物質を重力沈降して除去でき
るように変換することができる。前処理済み未消化汚泥
の上澄液中のリンはＭＡＰ法などにより回収され、残る
アンモニウムイオンも循環式生物学的脱窒・硝化により
除去され、硝化処理水を既設の活性汚泥槽に返流するこ
とにより、残存する硝酸イオンも除去することができ、
下水処理場からリンや、窒素が含有される排水の放流を
回避することができ、河川等の富栄養化を、安価に、効
率よく防止することができる。更に、前処理済み未消化
汚泥から沈殿した灰分を含む沈殿物について、脱灰処理
を行ない脱灰処理後の脱灰上澄液についてリンの回収・
除去が行われ、あるいは前処理済み未消化汚泥の上澄液
と混合されてリンの回収・除去が行なわれ、脱灰処理後
の有機成分を含む残渣は嫌気性消化槽に返流されほぼ完
全に消化（分解）され、未消化汚泥に含有されるリン、
窒素が最初沈殿槽に返流水として返送されないため、下
水処理場からの排水にリン、窒素が含有されず、これら
の物質が環境へ放流されることはなく、河川等の富栄養
化を防止することができる。
【図１】本発明の下水の処理方法の一実施例を示すブロ
ック図。
ック図。
【図２】本発明に使用した前処理済み未消化汚泥の回分
式メタン発酵によるガス発生装置を示す構成図。
式メタン発酵によるガス発生装置を示す構成図。
【図３】本発明の下水の処理方法の回分式低圧湿式酸化
装置を示す構成図。
装置を示す構成図。
【図４】従来例を示す構成図。
【図５】最初に研究開発した汚泥および窒素、リンを排
出しない下水処理構成図。
出しない下水処理構成図。
【図６】脱灰処理していない前処理済み未消化汚泥を高
温消化槽に返送し、嫌気性処理した時の経日変化を示す
説明図。
温消化槽に返送し、嫌気性処理した時の経日変化を示す
説明図。
３……活性汚泥槽
６……嫌気性消化槽
８……流動床型脱窒槽（流動床型リアクター）
９……浸水濾床反応槽
１０……前処理工程（フェントン酸化もしくは低圧湿式
酸化） １１……生物学的脱窒 １２……好気性処理 １３……硝化
酸化） １１……生物学的脱窒 １２……好気性処理 １３……硝化
─────────────────────────────────────────────────────
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(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｃ０２Ｆ 3/28 Ｃ０２Ｆ 3/28 Ａ
Ｂ
3/34 １０１ 3/34 １０１Ａ
１０１Ｄ
11/00 11/00 Ｚ
11/04 11/04 Ｚ
11/06 11/06 Ａ
11/12 11/12 Ｃ
Ｚ
Ｆターム(参考） 4D003 AA01 AA14 BA02 CA07 FA01
FA06 FA10
4D028 BD11 BD16 BE08
4D038 AA08 AB45 AB48 AB49 BA04
BB19
4D040 AA04 AA34 BB05 BB33 BB57
BB73
4D059 AA04 AA05 BA12 BA21 BC01
BC10 BE25 BE31 BE37 DA22
DA31 DA44 EB05 EB08 EB09
EB11 EB16
Claims (27)
- 【請求項1】 下水処理場の嫌気性消化槽から排出され
る未消化汚泥を処理するにあたり、低圧湿式酸化又はフ
ェントン酸化による前処理をし、前処理済み未消化汚泥
の上澄液については、その中に残存するリンを回収・除
去し、循環式生物学的脱窒・硝化処理により窒素及び有
機物を除去した後、活性汚泥槽に返送し、前処理済み未
消化汚泥の沈殿物については、脱灰処理することにより
灰分を除去し、灰分除去後の脱灰沈殿物は嫌気性消化槽
に返送し、灰分除去後の脱灰上澄液はその中に残存する
リンを回収・除去することを特徴とする下水の処理方
法。 - 【請求項２】 前記未消化汚泥には、１０〜２０ｇ／L
の懸濁物質が含まれていることを特徴とする請求項１記
載の下水処理方法。 - 【請求項３】 低圧湿式酸化が、未消化汚泥中の有機性
炭素を完全に酸化するために必要な酸素量の計算値の２
０％以上の酸素が供給され、処理圧５〜１５ｋｇｆ／ｃ
ｍ2・Ｇ、処理温度１００〜２００℃、処理時間３０分
以上で行われることを特徴とする請求項１又は２記載の
下水の処理方法。 - 【請求項４】 低圧湿式酸化が、回分処理又は連続処理
で行なわれ、酸素又は必要量の空気を供給して行なわれ
ることを特徴とする請求項１〜３のいずれか記載の下水
処理方法。 - 【請求項５】 低圧湿式酸化が、処理圧５〜１０ｋｇｆ
／ｃｍ2・Ｇ、処理温度１３０〜１７０℃、処理時間１
時間以上で行われることを特徴とする請求項３又は４記
載の下水の処理方法。 - 【請求項６】 フェントン酸化が、未消化汚泥量に対し
て５ｇ／Ｌ以上の過酸化水素が添加され、処理温度８０
℃以上、処理時間３０分以上で行われることを特徴とす
る請求項１又は２記載の下水の処理方法。 - 【請求項７】 フェントン酸化が、未消化汚泥量に対し
て１０ｇ／Ｌ以上の過酸化水素が添加され、処理温度１
００℃以上、処理時間１時間以上、処理ｐＨ６以下で行
われることを特徴とする請求項６記載の下水の処理方
法。 - 【請求項８】 フェントン酸化が、２価の鉄イオンを添
加せずに行うことを特徴とする請求項６又は７記載の下
水の処理方法。 - 【請求項９】 前処理済み未消化汚泥の上澄液に残存す
るリンの回収が、ＭＡＰ法又は水酸化カルシウム法を用
いる方法であることを特徴とする請求項１〜８のいずれ
か記載の下水の処理方法。 - 【請求項１０】 ＭＡＰ法を用いる方法が、リンに対す
る２価のマグネシウムイオンの添加量がモル比で１．０
以上、リンに対するアンモニウムイオンの添加量がモル
比で１．０以上、反応ｐＨが７．５以上であることを特
徴とする請求項９記載の下水の処理方法。 - 【請求項１１】 ＭＡＰ法又は水酸化カルシウム法を用
いる方法が、回分式又は連続式で行われ、連続式におけ
る水理学的滞留時間が０．７時間以上であることを特徴
とする請求項９又は１０記載の下水の処理方法。 - 【請求項１２】 前処理済み未消化汚泥の沈殿物の脱灰
処理が、酸処理であることを特徴とする請求項１又は２
記載の下水の処理方法。 - 【請求項１３】 酸処理が、前処理未消化汚泥の沈殿物
のｐＨが２以下になるように塩酸溶液を加えて、1時間
以上浸漬処理することを特徴とする請求項１２記載の下
水の処理方法。 - 【請求項１４】 塩酸溶液が、１０Ｎであって懸濁物質
１ｇに対して０．３５ｍＬ以上添加されることを特徴と
する請求項１２又は１３記載の下水の処理方法。 - 【請求項１５】 灰分除去後の脱灰上澄液の中に残存す
るリンの回収・除去処理が、水酸化カルシウムを用いて
ｐＨを５以上にすることにより回収除去する処理である
ことを特徴とする請求項１２記載の下水の処理方法。 - 【請求項１６】 灰分除去後の脱灰上澄液の中に残存す
るリンの回収・除去処理が、水酸化ナトリウムを用いて
ｐＨを４以上に上げた後、塩化カルシウムを加えること
により回収することを特徴とする請求項１２記載の下水
の処理方法。 - 【請求項１７】 塩化カルシウムの添加量が、リンに対
する添加量がモル比で１．５以上であることを特徴とす
る請求項１６記載の下水の処理方法。 - 【請求項１８】 前処理済み未消化汚泥の上澄液と灰分
除去後の脱灰上澄液とを混合した後、リンの回収・除去
及び窒素の除去を行うことを特徴とする請求項１〜１１
のいずれか記載の下水の処理方法。 - 【請求項１９】 前処理した未消化汚泥を重力沈降又は
遠心分離若しくは圧搾濾過により、上澄液と沈殿物とを
分離することを特徴とする請求項１記載の下水の処理方
法。 - 【請求項２０】 前処理済み未消化汚泥の上澄液と脱灰
除去後の脱灰上澄液の混合液、又は脱灰上澄液からリン
を回収した後の上澄液の生物学的脱窒・硝化処理が、脱
窒槽と硝化槽との間で順次循環して行う循環式脱窒・硝
化処理であり、かかる循環式脱窒・硝化処理により窒素
及び有機物を同時に除去することを特徴とする請求項１
記載の下水の処理方法。 - 【請求項２１】 生物学的脱窒・硝化処理が、嫌気性消
化で残存する有機酸を水素供給体とする脱窒・硝化処理
であることを特徴とする請求項２０記載の下水の処理方
法。 - 【請求項２２】 硝化槽として付着用担体を充填した固
定床を用いる場合、脱窒槽と硝化槽の間に浮遊式の好気
性処理槽を設置し、有機成分を酸化分解して増殖する微
生物による固定床の閉塞を防止することを特徴とする請
求項２０又は２１記載の下水の処理方法。 - 【請求項２３】 硝化槽から流出する硝化処理水を活性
汚泥槽に返送することにより、硝化処理水に残存する硝
酸イオンと下水に含まれる有機物を同時除去することを
特徴とする請求項１記載の下水の処理方法。 - 【請求項２４】 活性汚泥槽で好気的に処理された処理
水に含まれている硝酸イオンを脱窒槽にメタノールを添
加して窒素ガスとして除去するにあたり、メタノールの
添加量が硝酸イオンの窒素原子に対してＣ／Ｎ比で１以
上であることを特徴とする請求項１記載の下水の処理方
法。 - 【請求項２５】 脱窒槽が、浮遊型、固定床型、流動床
型、又はグラニュール形式型のリアクターであることを
特徴とする請求項２４に記載の下水の処理方法。 - 【請求項２６】 流動床型リアクターによる脱窒処理
が、水理学的滞留時間を１時間以上とする脱窒処理であ
ることを特徴とする請求項２５記載の下水の処理方法。 - 【請求項２７】 浸水濾床反応槽などの好気性処理槽を
用いて脱窒処理水を好気的に処理することにより残存有
機物の除去を図り及び／又は酸化還元電位の上昇を図る
ことを特徴とする請求項２６記載の下水の処理方法。
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