JP2003300095A - 下水処理方法及び装置 - Google Patents
下水処理方法及び装置Info
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- JP2003300095A JP2003300095A JP2002104159A JP2002104159A JP2003300095A JP 2003300095 A JP2003300095 A JP 2003300095A JP 2002104159 A JP2002104159 A JP 2002104159A JP 2002104159 A JP2002104159 A JP 2002104159A JP 2003300095 A JP2003300095 A JP 2003300095A
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
- Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- 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
Abstract
(57)【要約】
【課題】 下水からのエネルギ（メタンガス）回収量が
増加でき、リンを資源回収でき、活性汚泥処理工程の余
剰活性汚泥量が減少し、かつリン除去に起因する無機汚
泥の発生量が減少できる新規下水処理方法及び装置を提
供する。 【解決手段】 下水に鉄系凝集剤を添加した後、凝集分
離し、該処理水を生物処理するとともに、凝集分離汚泥
を嫌気性消化することによって汚泥中のリン酸鉄を、硫
化鉄及びリン酸イオンに変化させたのち、嫌気性消化脱
離液にＭｇイオンを添加してＭＡＰを晶析させることを
特徴とする下水処理方法、及び装置。
増加でき、リンを資源回収でき、活性汚泥処理工程の余
剰活性汚泥量が減少し、かつリン除去に起因する無機汚
泥の発生量が減少できる新規下水処理方法及び装置を提
供する。 【解決手段】 下水に鉄系凝集剤を添加した後、凝集分
離し、該処理水を生物処理するとともに、凝集分離汚泥
を嫌気性消化することによって汚泥中のリン酸鉄を、硫
化鉄及びリン酸イオンに変化させたのち、嫌気性消化脱
離液にＭｇイオンを添加してＭＡＰを晶析させることを
特徴とする下水処理方法、及び装置。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、エネルギ回収量の
増加、リンの回収、及び難脱水性汚泥発生量の減少が可
能な下水の新規な処理プロセスに関する。
増加、リンの回収、及び難脱水性汚泥発生量の減少が可
能な下水の新規な処理プロセスに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の下水処理方法は、下水を最初沈殿
池に流入させ、ＳＳを４０〜５０％程度沈殿させた後、
活性汚泥処理を行うという方法がとられている。最初沈
殿池の沈殿汚泥は、嫌気性消化工程に供給され、消化汚
泥が脱水されている。
池に流入させ、ＳＳを４０〜５０％程度沈殿させた後、
活性汚泥処理を行うという方法がとられている。最初沈
殿池の沈殿汚泥は、嫌気性消化工程に供給され、消化汚
泥が脱水されている。
【０００３】この従来の代表的下水処理法の大きな問題
点としては、次の点がある。 １）リンが資源として回収できない。 ２）嫌気性消化工程でのガス発生量が少ないので、エネ
ルギ回収量が少ない。 ３）活性汚泥処理からの難脱水性の余剰汚泥の発生量が
多い。 ４）リン除去率が悪く、下水処理水が放流される公共用
水域の富栄養化を招く。 ５）硫酸アルミニウムなどの無機凝集剤を下水に添加す
れば、リンは効果的に除去されるが、難脱水性の水酸化
アルミニウム汚泥が大量に発生し、その処分が極めて難
しい。
点としては、次の点がある。 １）リンが資源として回収できない。 ２）嫌気性消化工程でのガス発生量が少ないので、エネ
ルギ回収量が少ない。 ３）活性汚泥処理からの難脱水性の余剰汚泥の発生量が
多い。 ４）リン除去率が悪く、下水処理水が放流される公共用
水域の富栄養化を招く。 ５）硫酸アルミニウムなどの無機凝集剤を下水に添加す
れば、リンは効果的に除去されるが、難脱水性の水酸化
アルミニウム汚泥が大量に発生し、その処分が極めて難
しい。
【０００４】すなわち、従来の下水の凝集沈殿法は、下
水に対して硫酸アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム、
塩化第２鉄、ポリ硫酸鉄等の無機凝集剤を添加し、撹拌
することによって、リン酸アルミニウムもしくはリン酸
第２鉄のフロック状沈殿を生成させて、リンを除去する
方法である。凝集沈殿法は、操作が簡便であり、維持管
理性も優れており、実用性が高いが、従来の凝集沈殿法
は、以下に記載するような致命的欠点を有する。すなわ
ち、多量に生成する凝集剤由来汚泥の沈降濃縮性、及び
濃縮脱水性が極めて悪いということである。このため、
汚泥は、処理・処分する面で著しい不利益をもたらす。
水に対して硫酸アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム、
塩化第２鉄、ポリ硫酸鉄等の無機凝集剤を添加し、撹拌
することによって、リン酸アルミニウムもしくはリン酸
第２鉄のフロック状沈殿を生成させて、リンを除去する
方法である。凝集沈殿法は、操作が簡便であり、維持管
理性も優れており、実用性が高いが、従来の凝集沈殿法
は、以下に記載するような致命的欠点を有する。すなわ
ち、多量に生成する凝集剤由来汚泥の沈降濃縮性、及び
濃縮脱水性が極めて悪いということである。このため、
汚泥は、処理・処分する面で著しい不利益をもたらす。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来技術の
諸欠点を完全に解決することを課題としており、具体的
には、以下に記載するすべて克服できる下水処理の新技
術を提供することにある。すなわち、 Ａ）リンが有価資源として回収できる。 Ｂ）難濃縮性、難脱水性の凝集沈殿汚泥発生量が減少す
る。 Ｃ）リン除去速度が大きい。 Ｄ）リン除去効果が優れている。 Ｅ）リン回収効率が優れている。 Ｆ）嫌気性消化工程からのメタンガス発生量が増加す
る。 Ｇ）活性汚泥処理工程の消化が進む。 Ｈ）活性汚泥処理工程から発生する余剰活性汚泥量を減
少できる。
諸欠点を完全に解決することを課題としており、具体的
には、以下に記載するすべて克服できる下水処理の新技
術を提供することにある。すなわち、 Ａ）リンが有価資源として回収できる。 Ｂ）難濃縮性、難脱水性の凝集沈殿汚泥発生量が減少す
る。 Ｃ）リン除去速度が大きい。 Ｄ）リン除去効果が優れている。 Ｅ）リン回収効率が優れている。 Ｆ）嫌気性消化工程からのメタンガス発生量が増加す
る。 Ｇ）活性汚泥処理工程の消化が進む。 Ｈ）活性汚泥処理工程から発生する余剰活性汚泥量を減
少できる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記解決
すべき課題について鋭意研究した結果、次の知見を得て
本発明に達した。すなわち、本発明者らの研究によれ
ば、アルミニウム系凝集剤ではなく鉄系凝集剤を、下水
に添加撹拌して生成させた凝集フロックを沈殿、浮上な
どの手段で固液分離し、該凝集分離汚泥を嫌気性消化す
ると、下水中の有機性ＳＳがメタンガスに転換されると
ともに、リン酸鉄が嫌気性消化工程における極めて嫌気
的条件下で長時間（通常７から１０日程度）滞留する間
に、嫌気性消化工程の硫酸還元菌によって生成される硫
化水素と反応して硫化鉄に変化し、その結果として、そ
れまで鉄に固定化されていたリンがリン酸イオンとして
液側に溶出してくることが認められた。さらに、嫌気性
消化工程から排出される嫌気性消化汚泥に、塩酸、硫酸
などの鉱酸を添加して強酸性にすると、硫化鉄が溶解
し、第１鉄イオンが溶出してくることが認められた。
すべき課題について鋭意研究した結果、次の知見を得て
本発明に達した。すなわち、本発明者らの研究によれ
ば、アルミニウム系凝集剤ではなく鉄系凝集剤を、下水
に添加撹拌して生成させた凝集フロックを沈殿、浮上な
どの手段で固液分離し、該凝集分離汚泥を嫌気性消化す
ると、下水中の有機性ＳＳがメタンガスに転換されると
ともに、リン酸鉄が嫌気性消化工程における極めて嫌気
的条件下で長時間（通常７から１０日程度）滞留する間
に、嫌気性消化工程の硫酸還元菌によって生成される硫
化水素と反応して硫化鉄に変化し、その結果として、そ
れまで鉄に固定化されていたリンがリン酸イオンとして
液側に溶出してくることが認められた。さらに、嫌気性
消化工程から排出される嫌気性消化汚泥に、塩酸、硫酸
などの鉱酸を添加して強酸性にすると、硫化鉄が溶解
し、第１鉄イオンが溶出してくることが認められた。
【０００７】これに対し、硫酸ばんど、ポリ塩化アルミ
ニウムなどのアルミニウム系凝集剤を、下水に添加して
凝集分離し、分離汚泥を嫌気性消化する方法では、本発
明のような反応は進まず、除去されたリンがリン酸アル
ミニウムとして固体のまま嫌気性消化汚泥内に閉じ込め
られ、嫌気性消化脱離液に全く溶出してこないため、リ
ン酸マグネシウムアンモニウム（ＭＡＰ、以下簡単のた
め「ＭＡＰ」ともいう）として回収する上で、極めて不
適であることが認められた。
ニウムなどのアルミニウム系凝集剤を、下水に添加して
凝集分離し、分離汚泥を嫌気性消化する方法では、本発
明のような反応は進まず、除去されたリンがリン酸アル
ミニウムとして固体のまま嫌気性消化汚泥内に閉じ込め
られ、嫌気性消化脱離液に全く溶出してこないため、リ
ン酸マグネシウムアンモニウム（ＭＡＰ、以下簡単のた
め「ＭＡＰ」ともいう）として回収する上で、極めて不
適であることが認められた。
【０００８】上記研究の結果に従って、前記の課題の解
決は、以下に記載の本発明によって達成される。すなわ
ち、本発明は次の構成からなるものである。 （１）下水に鉄系凝集剤を添加した後、凝集分離し、該
処理水を生物処理するとともに、凝集分離汚泥を嫌気性
消化することによって汚泥中のリン酸鉄を、硫化鉄およ
びリン酸イオンに変化させたのち、嫌気性消化脱離液に
Ｍｇイオンを添加してＭＡＰを晶析させることを特徴と
する下水処理方法。 （２）前記嫌気性消化工程の嫌気性消化汚泥に鉱酸を添
加し、硫化鉄を溶解して得た第１鉄イオン含有液を下水
に添加することを特徴とする前記（１）記載の下水処理
方法。
決は、以下に記載の本発明によって達成される。すなわ
ち、本発明は次の構成からなるものである。 （１）下水に鉄系凝集剤を添加した後、凝集分離し、該
処理水を生物処理するとともに、凝集分離汚泥を嫌気性
消化することによって汚泥中のリン酸鉄を、硫化鉄およ
びリン酸イオンに変化させたのち、嫌気性消化脱離液に
Ｍｇイオンを添加してＭＡＰを晶析させることを特徴と
する下水処理方法。 （２）前記嫌気性消化工程の嫌気性消化汚泥に鉱酸を添
加し、硫化鉄を溶解して得た第１鉄イオン含有液を下水
に添加することを特徴とする前記（１）記載の下水処理
方法。
【０００９】（３）下水を導入し鉄系凝集剤を添加して
凝集分離する凝集分離槽、該凝集分離槽からの処理水を
導入して生物処理する生物処理槽、該凝集分離槽からの
凝集分離汚泥を導入して嫌気性消化して汚泥中のリン酸
鉄を、硫化鉄及びリン酸イオンに変化させ嫌気性消化
槽、該嫌気性消化槽からの嫌気性消化脱離液を導入しＭ
ｇイオンを添加してＭＡＰを晶析させる晶析槽を有する
ことを特徴とする下水処理装置。
凝集分離する凝集分離槽、該凝集分離槽からの処理水を
導入して生物処理する生物処理槽、該凝集分離槽からの
凝集分離汚泥を導入して嫌気性消化して汚泥中のリン酸
鉄を、硫化鉄及びリン酸イオンに変化させ嫌気性消化
槽、該嫌気性消化槽からの嫌気性消化脱離液を導入しＭ
ｇイオンを添加してＭＡＰを晶析させる晶析槽を有する
ことを特徴とする下水処理装置。
【００１０】
【発明の実施の形態】次に、図１に基づいて本発明の具
体的な実施態様について説明する。先ず、本発明の下水
処理方法のフローシート（図１）について、全体的構成
及びフローを説明する。下水１に、鉄系凝集剤２と高分
子凝集剤３を添加して生成したフロックを、最初沈殿池
４で沈殿させ、分離した処理水５を曝気槽７で生物処理
してから最終沈殿池９で固液分離し、上澄水を処理水１
０として流出する。（ＢＯＤ及びＳＳの除去）
体的な実施態様について説明する。先ず、本発明の下水
処理方法のフローシート（図１）について、全体的構成
及びフローを説明する。下水１に、鉄系凝集剤２と高分
子凝集剤３を添加して生成したフロックを、最初沈殿池
４で沈殿させ、分離した処理水５を曝気槽７で生物処理
してから最終沈殿池９で固液分離し、上澄水を処理水１
０として流出する。（ＢＯＤ及びＳＳの除去）
【００１１】一方、最初沈殿池４で凝集沈殿された凝集
分離汚泥６は、最終沈殿池９で固液分離された汚泥１１
の一部である余剰汚泥１３（汚泥の残部は返送汚泥１２
として曝気槽７へ戻される）と合わされ、混合汚泥１４
として嫌気性消化槽１５へ送られ、そこで消化されて、
混合汚泥１４中の有機物を消化ガス（メタンガス）１６
に転換し、次いで固液分離手段１７でリン酸イオン含有
嫌気性消化脱離液１８と硫化鉄を含む分離汚泥１９に固
液分離される。（エネルギの回収）
分離汚泥６は、最終沈殿池９で固液分離された汚泥１１
の一部である余剰汚泥１３（汚泥の残部は返送汚泥１２
として曝気槽７へ戻される）と合わされ、混合汚泥１４
として嫌気性消化槽１５へ送られ、そこで消化されて、
混合汚泥１４中の有機物を消化ガス（メタンガス）１６
に転換し、次いで固液分離手段１７でリン酸イオン含有
嫌気性消化脱離液１８と硫化鉄を含む分離汚泥１９に固
液分離される。（エネルギの回収）
【００１２】次に、分離汚泥１９は鉱酸２４を添加され
て硫化鉄を溶解して第１鉄イオンを溶出し、固液分離手
段２５で分離液２６と汚泥２７に固液分離される。第１
鉄イオン含有分離液２６は、再生凝集剤として下水１に
添加され、新鮮な鉄系凝集剤２の添加量を大きく削減す
る。（難脱水性汚泥発生量の減少） 一方、嫌気性消化脱離液１８はＭＡＰ晶析槽２０でＭｇ
２１を添加され、脱離液１８中のリンがＭＡＰとして晶
析され、回収ＭＡＰ２２を得るとともに、ＭＡＰ晶析槽
２０の処理水２３は曝気槽７へ返送される。（リンの除
去、回収）
て硫化鉄を溶解して第１鉄イオンを溶出し、固液分離手
段２５で分離液２６と汚泥２７に固液分離される。第１
鉄イオン含有分離液２６は、再生凝集剤として下水１に
添加され、新鮮な鉄系凝集剤２の添加量を大きく削減す
る。（難脱水性汚泥発生量の減少） 一方、嫌気性消化脱離液１８はＭＡＰ晶析槽２０でＭｇ
２１を添加され、脱離液１８中のリンがＭＡＰとして晶
析され、回収ＭＡＰ２２を得るとともに、ＭＡＰ晶析槽
２０の処理水２３は曝気槽７へ返送される。（リンの除
去、回収）
【００１３】以下に、主要な工程について詳細に説明す
る。下水処理場に流入する下水１に、塩化第２鉄、ポリ
硫化鉄などの鉄系凝集剤２と高分子凝集剤３（アニオ
ン、ノニオン又は両性ポリマが好適）を添加し、数分撹
拌すると速やかに下水１中のＳＳ、リンが凝集して大粒
径のフロックが形成されるので、これを凝集沈殿又は浮
上分離又は粗大粒径ろ材が充填されたろ過層に供給し、
フロックを分離することによって、下水１のＳＳ、リン
の９５％以上が除去された清澄処理水１０が流出する。
る。下水処理場に流入する下水１に、塩化第２鉄、ポリ
硫化鉄などの鉄系凝集剤２と高分子凝集剤３（アニオ
ン、ノニオン又は両性ポリマが好適）を添加し、数分撹
拌すると速やかに下水１中のＳＳ、リンが凝集して大粒
径のフロックが形成されるので、これを凝集沈殿又は浮
上分離又は粗大粒径ろ材が充填されたろ過層に供給し、
フロックを分離することによって、下水１のＳＳ、リン
の９５％以上が除去された清澄処理水１０が流出する。
【００１４】従って下水１中の有機性ＳＳ、リンが高度
に除去でき、分離汚泥を嫌気性消化槽１５においてメタ
ン発酵させ、メタンガス１２の回収量を従来の下水処理
方式（下水に凝集剤を添加せずに、最初沈殿池にて沈降
性の良いＳＳだけを沈殿させ、沈殿汚泥を嫌気性消化す
る方法。この方式では、最初沈殿池のＳＳ除去率は４０
％程度に過ぎないので、嫌気性消化工程への有機性汚泥
の供給量が非常に少ない）よりも２倍以上に増加でき、
下水１からのエネルギ回収量が向上する。
に除去でき、分離汚泥を嫌気性消化槽１５においてメタ
ン発酵させ、メタンガス１２の回収量を従来の下水処理
方式（下水に凝集剤を添加せずに、最初沈殿池にて沈降
性の良いＳＳだけを沈殿させ、沈殿汚泥を嫌気性消化す
る方法。この方式では、最初沈殿池のＳＳ除去率は４０
％程度に過ぎないので、嫌気性消化工程への有機性汚泥
の供給量が非常に少ない）よりも２倍以上に増加でき、
下水１からのエネルギ回収量が向上する。
【００１５】次にＳＳ、リンが除去された凝集分離処理
水（清澄処理水）５を生物処理工程（活性汚泥法、生物
学的消化脱窒素法等任意の生物処理）７に供給して、凝
集分離された下水中の溶解性ＢＯＤ、ＣＯＤ、窒素、残
留リン等を生物学的に除去する。
水（清澄処理水）５を生物処理工程（活性汚泥法、生物
学的消化脱窒素法等任意の生物処理）７に供給して、凝
集分離された下水中の溶解性ＢＯＤ、ＣＯＤ、窒素、残
留リン等を生物学的に除去する。
【００１６】一方、凝集分離汚泥６、さらにはこれと沈
殿汚泥からの余剰汚泥１３を嫌気性消化槽１５に供給
し、嫌気性消化処理する。この結果、凝集分離汚泥中の
有機物がメタンガスの消化ガス１６に転換され、かつ、
リン酸鉄が、嫌気性消化槽１５内の硫酸還元菌によって
生成する硫化水素と、次式の化学反応式によって反応
し、硫化鉄とリン酸イオンが生成する（化学式１）。
殿汚泥からの余剰汚泥１３を嫌気性消化槽１５に供給
し、嫌気性消化処理する。この結果、凝集分離汚泥中の
有機物がメタンガスの消化ガス１６に転換され、かつ、
リン酸鉄が、嫌気性消化槽１５内の硫酸還元菌によって
生成する硫化水素と、次式の化学反応式によって反応
し、硫化鉄とリン酸イオンが生成する（化学式１）。
【００１７】
【化１】
【００１８】この結果、嫌気性消化脱離液１８（嫌気性
消化汚泥の脱水分離液を含む意味）中に多量のリン酸イ
オンが溶出する。したがって、嫌気性消化脱離液１８に
Ｍｇイオンを添加すると、リン酸マグネシウムアンモニ
ウム（ＭＡＰ）結晶が晶析し、下水１中のリンが有価物
（ＭＡＰは価値の大きい肥料）として回収できる。
消化汚泥の脱水分離液を含む意味）中に多量のリン酸イ
オンが溶出する。したがって、嫌気性消化脱離液１８に
Ｍｇイオンを添加すると、リン酸マグネシウムアンモニ
ウム（ＭＡＰ）結晶が晶析し、下水１中のリンが有価物
（ＭＡＰは価値の大きい肥料）として回収できる。
【００１９】一方、嫌気性消化汚泥１９には硫化鉄が含
まれているので、これに塩酸、硫酸などの鉱酸２４を添
加して強酸性にすると、次の化学式２の化学反応が進
み、硫化鉄が溶け、第１鉄イオンが溶出する。
まれているので、これに塩酸、硫酸などの鉱酸２４を添
加して強酸性にすると、次の化学式２の化学反応が進
み、硫化鉄が溶け、第１鉄イオンが溶出する。
【００２０】
【化２】
【００２１】したがって、第１鉄イオンをそのまま、あ
るいはオゾン、過酸化水素などで化学酸化して第２鉄イ
オンに酸化した状態で、下水１又は活性汚泥処理工程の
曝気槽７に添加すると、鉄系凝集剤２として作用し、新
鮮な鉄系凝集剤２添加量を大きく削減でき、汚泥処理量
が減少する。式（２）の第１鉄イオンの状態で、活性汚
泥曝気槽７ではなく下水１に添加する場合は、下水１を
空気などの酸素含有ガスで曝気しながら添加すると、水
酸化第２鉄に酸化され、効果的な凝集が行える。
るいはオゾン、過酸化水素などで化学酸化して第２鉄イ
オンに酸化した状態で、下水１又は活性汚泥処理工程の
曝気槽７に添加すると、鉄系凝集剤２として作用し、新
鮮な鉄系凝集剤２添加量を大きく削減でき、汚泥処理量
が減少する。式（２）の第１鉄イオンの状態で、活性汚
泥曝気槽７ではなく下水１に添加する場合は、下水１を
空気などの酸素含有ガスで曝気しながら添加すると、水
酸化第２鉄に酸化され、効果的な凝集が行える。
【００２２】従来下水汚泥の嫌気性消化脱離液１８に、
Ｍｇイオンを添加してＭＡＰ２２を回収する技術は知ら
れており、下水１に硫酸ばんどなどの無機凝集剤を添加
してリンを除去する技術も知られているが、本発明のポ
イントは、下水１中のリンを、まずアルミニウム系凝集
剤ではなく鉄系凝集剤２に特定して、リン酸鉄（水酸化
鉄に吸着したリンも含む意味）として高度に除去し、そ
の凝集分離汚泥８、余剰汚泥１３を嫌気性消化し、嫌気
性消化の過程１５で生物学的に生成する硫化水素によっ
て、リン酸鉄を硫化鉄とリン酸イオンに化学変化させ、
リン酸鉄からリン酸イオンを溶出せしめ、溶出リンをＭ
ＡＰ２２として回収するという技術思想にある。
Ｍｇイオンを添加してＭＡＰ２２を回収する技術は知ら
れており、下水１に硫酸ばんどなどの無機凝集剤を添加
してリンを除去する技術も知られているが、本発明のポ
イントは、下水１中のリンを、まずアルミニウム系凝集
剤ではなく鉄系凝集剤２に特定して、リン酸鉄（水酸化
鉄に吸着したリンも含む意味）として高度に除去し、そ
の凝集分離汚泥８、余剰汚泥１３を嫌気性消化し、嫌気
性消化の過程１５で生物学的に生成する硫化水素によっ
て、リン酸鉄を硫化鉄とリン酸イオンに化学変化させ、
リン酸鉄からリン酸イオンを溶出せしめ、溶出リンをＭ
ＡＰ２２として回収するという技術思想にある。
【００２３】このように、
１）鉄系凝集剤に特定した下水からのリン除去、
２）鉄系凝集分離汚泥の嫌気性消化処理による硫化鉄と
リン酸イオンの生成、 ３）工程１）、２）を前工程とする汚泥嫌気性消化脱離
液からのＭＡＰの回収、 ４）凝集剤の再生、 の４技術を有機的に統合した技術に本発明の独自思想が
ある。
リン酸イオンの生成、 ３）工程１）、２）を前工程とする汚泥嫌気性消化脱離
液からのＭＡＰの回収、 ４）凝集剤の再生、 の４技術を有機的に統合した技術に本発明の独自思想が
ある。
【００２４】
【実施例】以下、本発明を実施例により具体的に説明す
るが、本発明はこの実施例により何等限定されるもので
はない。
るが、本発明はこの実施例により何等限定されるもので
はない。
【００２５】（実施例１）ＳＳ １２０ｍｇ／リット
ル、ＢＯＤ １０５ｍｇ／リットル、リン ５．６ｍｇ
／リットルの下水に対して、本発明を適用する試験を行
った。先ず下水に塩化第２鉄を６０ｍｇ／リットル添加
し、１分撹拌したのちアニオン系ポリマ（エバグロース
Ａ１５１；荏原製品）を３ｍｇ／リットル添加して１分
間撹拌した結果、粒径１ｃｍ程度の大粒径フロックが生
成し、沈降速度３５０ｍｍ／ｍｉｎという大きな沈降性
が得られた。５分静置後の上澄み水のＳＳは３．６ｍｇ
／リットル、リンは０．３ｍｇ／リットルと少なく、下
水中のＳＳ、リンが高度に除去された。
ル、ＢＯＤ １０５ｍｇ／リットル、リン ５．６ｍｇ
／リットルの下水に対して、本発明を適用する試験を行
った。先ず下水に塩化第２鉄を６０ｍｇ／リットル添加
し、１分撹拌したのちアニオン系ポリマ（エバグロース
Ａ１５１；荏原製品）を３ｍｇ／リットル添加して１分
間撹拌した結果、粒径１ｃｍ程度の大粒径フロックが生
成し、沈降速度３５０ｍｍ／ｍｉｎという大きな沈降性
が得られた。５分静置後の上澄み水のＳＳは３．６ｍｇ
／リットル、リンは０．３ｍｇ／リットルと少なく、下
水中のＳＳ、リンが高度に除去された。
【００２６】次に、凝集沈殿処理水を標準活性汚泥処理
施設に流入させた。この際、リンが少なすぎて活性汚泥
がリン不足になるのを防止するため、下水の一部を分岐
して活性汚泥処理曝気槽に流入させ、曝気槽流入水のリ
ンが０．３ｍｇ／リットルになるようにした。この結
果、活性汚泥処理水のリンは安定して０．１ｍｇ／リッ
トル以下であった。また、下水のＳＳが先に凝集除去さ
れているので、生物処理工程に流入するＳＳおよびＢＯ
Ｄは大きく減少しているため、余剰活性汚泥の発生量は
下水１ｍ3当たり、２２ｇ・ＳＳと非常に少なかった。
ちなみに従来の下水処理方式では、余剰活性汚泥発生量
は９７ｇ・ＳＳ／ｍ3下水である。
施設に流入させた。この際、リンが少なすぎて活性汚泥
がリン不足になるのを防止するため、下水の一部を分岐
して活性汚泥処理曝気槽に流入させ、曝気槽流入水のリ
ンが０．３ｍｇ／リットルになるようにした。この結
果、活性汚泥処理水のリンは安定して０．１ｍｇ／リッ
トル以下であった。また、下水のＳＳが先に凝集除去さ
れているので、生物処理工程に流入するＳＳおよびＢＯ
Ｄは大きく減少しているため、余剰活性汚泥の発生量は
下水１ｍ3当たり、２２ｇ・ＳＳと非常に少なかった。
ちなみに従来の下水処理方式では、余剰活性汚泥発生量
は９７ｇ・ＳＳ／ｍ3下水である。
【００２７】次に、凝集沈殿汚泥を、３５℃の中温消
化、消化日数２０日で嫌気性消化したところ、汚泥の消
化率は６５％、消化ガス発生量は１ｋｇ・ＳＳ当たり６
２０リットルであった。従って、下水１０００ｍ3当た
り７３ｍ3の消化ガスが回収できた。従来の下水処理の
最初沈殿池汚泥を嫌気性消化する場合は、下水１０００
ｍ 3当たり、消化ガスを２４ｍ3しか回収できなかったの
で、下水からのエネルギ回収量は約３倍に増加した。
化、消化日数２０日で嫌気性消化したところ、汚泥の消
化率は６５％、消化ガス発生量は１ｋｇ・ＳＳ当たり６
２０リットルであった。従って、下水１０００ｍ3当た
り７３ｍ3の消化ガスが回収できた。従来の下水処理の
最初沈殿池汚泥を嫌気性消化する場合は、下水１０００
ｍ 3当たり、消化ガスを２４ｍ3しか回収できなかったの
で、下水からのエネルギ回収量は約３倍に増加した。
【００２８】嫌気性消化脱離液中のリン酸イオン濃度
は、リンとして７５０ｍｇ／リットルと高濃度であっ
た。下水に鉄系凝集剤を添加せずに単に沈殿処理し、沈
殿汚泥を嫌気性消化処理した場合の嫌気性消化脱離液の
リン濃度は、４４０ｍｇ／リットルであったので、本発
明における式（１）の反応によって下水の希薄リンが、
嫌気性消化脱離液に高濃度に濃縮できたことが確認され
た。
は、リンとして７５０ｍｇ／リットルと高濃度であっ
た。下水に鉄系凝集剤を添加せずに単に沈殿処理し、沈
殿汚泥を嫌気性消化処理した場合の嫌気性消化脱離液の
リン濃度は、４４０ｍｇ／リットルであったので、本発
明における式（１）の反応によって下水の希薄リンが、
嫌気性消化脱離液に高濃度に濃縮できたことが確認され
た。
【００２９】次に、嫌気性消化脱離液中のリンを回収す
るために、消化脱離液に水酸化マグネシウムを、リンに
対しＭｇ元素としてモル比１．５倍量添加し、１０分撹
拌した結果、ＭＡＰ沈殿が析出した。このあとＭＡＰを
沈殿分離した上澄水のリン濃度は、７ｍｇ／リットルで
あった。この結果、下水中のリンが肥料価値の大きいＭ
ＡＰとして効率良く回収できた。
るために、消化脱離液に水酸化マグネシウムを、リンに
対しＭｇ元素としてモル比１．５倍量添加し、１０分撹
拌した結果、ＭＡＰ沈殿が析出した。このあとＭＡＰを
沈殿分離した上澄水のリン濃度は、７ｍｇ／リットルで
あった。この結果、下水中のリンが肥料価値の大きいＭ
ＡＰとして効率良く回収できた。
【００３０】次に、嫌気性消化汚泥に塩酸を添加し、ｐ
Ｈ２に調整して、２時間撹拌したところ、消化汚泥中の
硫化鉄が溶解し、塩化第１鉄が生成した。酸に溶けなか
ったＳＳは沈殿分離して、下水処理の活性汚泥曝気槽に
投入した結果、酸によって有機性汚泥が加水分解されて
生分解性が向上し、曝気槽で生物分解された。
Ｈ２に調整して、２時間撹拌したところ、消化汚泥中の
硫化鉄が溶解し、塩化第１鉄が生成した。酸に溶けなか
ったＳＳは沈殿分離して、下水処理の活性汚泥曝気槽に
投入した結果、酸によって有機性汚泥が加水分解されて
生分解性が向上し、曝気槽で生物分解された。
【００３１】上記で得られた塩化第１鉄液を、下水に対
し、鉄元素として１５ｍｇ／リットル添加し、空気で１
５分曝気後、新鮮な塩化第２鉄を３０ｍｇ／リットル添
加し、さらに高分子凝集剤を３ｍｇ／リットル添加して
撹拌した結果、良好なフロックが形成され、凝集沈殿処
理水のＳＳ、リン濃度はそれぞれ、４．５ｍｇ／リット
ル、０．８２ｍｇ／リットルであった。
し、鉄元素として１５ｍｇ／リットル添加し、空気で１
５分曝気後、新鮮な塩化第２鉄を３０ｍｇ／リットル添
加し、さらに高分子凝集剤を３ｍｇ／リットル添加して
撹拌した結果、良好なフロックが形成され、凝集沈殿処
理水のＳＳ、リン濃度はそれぞれ、４．５ｍｇ／リット
ル、０．８２ｍｇ／リットルであった。
【００３２】
【発明の効果】本発明の下水処理法によれば、以下に示
す顕著な効果が得られる。 （１）下水中のリンを、シンプルなシステムでＭＡＰと
してリン資源回収できる。リンは世界的に枯渇資源であ
り、日本はリン鉱石を１００％輸入しなければならない
ので、農作物収穫の必須元素であるリンを、下水から大
量に回収できる本発明の意義は非常に大きい。 （２）本発明の方法では、凝集沈殿法によるリン除去に
おける最大の問題点（難脱水性無機水酸化物汚泥）の発
生量が大きく減少する。従って、リン除去に起因する汚
泥の処理・処分が合理化される。 （３）下水中の有機性ＳＳが高度に分離された嫌気性消
化がなされるので、下水からのメタンガス回収量が従来
より大幅に増加する。従って本発明は、エネルギ高回収
型下水処理技術である。 （４）下水中のＳＳが活性汚泥処理工程に流入しないの
で、余剰活性汚泥発生量が従来よりも大幅に減少する。
この結果、余剰汚泥処理工程が際立って改善される。
す顕著な効果が得られる。 （１）下水中のリンを、シンプルなシステムでＭＡＰと
してリン資源回収できる。リンは世界的に枯渇資源であ
り、日本はリン鉱石を１００％輸入しなければならない
ので、農作物収穫の必須元素であるリンを、下水から大
量に回収できる本発明の意義は非常に大きい。 （２）本発明の方法では、凝集沈殿法によるリン除去に
おける最大の問題点（難脱水性無機水酸化物汚泥）の発
生量が大きく減少する。従って、リン除去に起因する汚
泥の処理・処分が合理化される。 （３）下水中の有機性ＳＳが高度に分離された嫌気性消
化がなされるので、下水からのメタンガス回収量が従来
より大幅に増加する。従って本発明は、エネルギ高回収
型下水処理技術である。 （４）下水中のＳＳが活性汚泥処理工程に流入しないの
で、余剰活性汚泥発生量が従来よりも大幅に減少する。
この結果、余剰汚泥処理工程が際立って改善される。
【図１】本発明の下水処理方法を説明するブロック図で
ある。
ある。
１ 下水
２ 鉄系凝集剤
３ 高分子凝集剤
４ 最初沈殿池
５ 清澄処理水
６ 凝集分離汚泥
７ 曝気槽
８ 活性汚泥スラリー
９ 最終沈殿池
１０ 処理水
１１ 沈殿汚泥
１２ 返送汚泥
１３ 余剰汚泥
１４ 混合汚泥
１５ 嫌気性消化槽
１６ 消化ガス
１７ 固液分離手段
１８ 嫌気性消化脱離液
１９ 分離汚泥
２０ ＭＡＰ晶析槽
２１ Ｍｇ
２２ 回収ＭＡＰ
２３ 処理水
２４ 鉱酸
２５ 固液分離手段
２６ 分離液（再生凝集剤）
２７ 汚泥
─────────────────────────────────────────────────────
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）
Ｂ０１Ｄ 9/02 ６１５ Ｂ０１Ｄ 9/02 ６１５Ｚ
６１９ ６１９Ｚ
Ｃ０２Ｆ 1/52 Ｃ０２Ｆ 1/52 Ｅ
1/58 1/58 Ｓ
3/12 3/12 Ｂ
11/00 11/00 Ｚ
(72)発明者 田中 俊博
東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会社
荏原製作所内
Ｆターム(参考） 4D015 BA15 BA23 BB08 BB12 CA01
DA12 DA13 DB01 DC02 DC06
DC08 EA32 FA02 FA03 FA26
4D028 BA04 BC01 BC18 BC28 BD06
BD11 BD16
4D038 AA08 AB48 BA04 BB18 BB19
4D059 AA05 AA06 AA23 BA12 BA34
BE31 BE51 BK30 CA22 CA28
DA32 DA33
Claims (3)
- 【請求項１】 下水に鉄系凝集剤を添加した後、凝集分
離し、該処理水を生物処理するとともに、凝集分離汚泥
を嫌気性消化することによって汚泥中のリン酸鉄を、硫
化鉄及びリン酸イオンに変化させたのち、嫌気性消化脱
離液にＭｇイオンを添加してリン酸マグネシウムアンモ
ニウムを晶析させることを特徴とする下水処理方法。 - 【請求項２】 前記嫌気性消化工程の嫌気性消化汚泥に
鉱酸を添加し、硫化鉄を溶解して得た第１鉄イオン含有
液を下水に添加す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】 下水を導入し鉄系凝集剤を添加して凝集
分離する凝集分離槽、該凝集分離槽からの処理水を導入
して生物処理する生物処理槽、該凝集分離槽からの凝集
分離汚泥を導入して嫌気性消化して汚泥中のリン酸鉄
を、硫化鉄及びリン酸イオンに変化させ嫌気性消化槽、
該嫌気性消化槽からの嫌気性消化脱離液を導入しＭｇイ
オンを添加してリン酸マグネシウムアンモニウムを晶析
させる晶析槽を有することを特徴とする下水処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002104159A JP2003300095A (ja) | 2002-04-05 | 2002-04-05 | 下水処理方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002104159A JP2003300095A (ja) | 2002-04-05 | 2002-04-05 | 下水処理方法及び装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003300095A true JP2003300095A (ja) | 2003-10-21 |
Family
ID=29389570
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002104159A Withdrawn JP2003300095A (ja) | 2002-04-05 | 2002-04-05 | 下水処理方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003300095A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011507673A (ja) * | 2007-09-03 | 2011-03-10 | ピーエムシー コリア カンパニー リミテッド | スラッジ処理装置及び方法 |
| JP2014024003A (ja) * | 2012-07-26 | 2014-02-06 | Nishihara Environment Co Ltd | 水処理システム |
| CN105967389A (zh) * | 2016-05-31 | 2016-09-28 | 江苏京源环保股份有限公司 | 脱硫废水分泥、分盐零排放预处理系统及工艺 |
| CN108059219A (zh) * | 2016-11-07 | 2018-05-22 | 天津壹新环保工程有限公司 | 一种利用污泥中的铁盐制备絮凝剂的方法及装置 |
| CN109071267A (zh) * | 2016-04-11 | 2018-12-21 | 凯米拉公司 | 改进废水处理的污泥脱水能力和能量平衡 |
| CN109665683A (zh) * | 2019-01-09 | 2019-04-23 | 广州嘉康环保技术有限公司 | 一种从养殖粪污中回收氮磷制备高纯度磷酸铵镁的方法 |
| JP2019118866A (ja) * | 2017-12-28 | 2019-07-22 | 株式会社東芝 | 水処理装置及び水処理方法 |
| EP3696142A1 (en) * | 2019-02-12 | 2020-08-19 | Stichting Wageningen Research | Method for extracting phosphorus from organic residues |
-
2002
- 2002-04-05 JP JP2002104159A patent/JP2003300095A/ja not_active Withdrawn
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011507673A (ja) * | 2007-09-03 | 2011-03-10 | ピーエムシー コリア カンパニー リミテッド | スラッジ処理装置及び方法 |
| JP2014024003A (ja) * | 2012-07-26 | 2014-02-06 | Nishihara Environment Co Ltd | 水処理システム |
| CN109071267A (zh) * | 2016-04-11 | 2018-12-21 | 凯米拉公司 | 改进废水处理的污泥脱水能力和能量平衡 |
| JP2019513552A (ja) * | 2016-04-11 | 2019-05-30 | ケミラ・オーワイジェイＫｅｍｉｒａ Ｏｙｊ | 廃水処理のスラッジ脱水性およびエネルギー収支の向上 |
| CN105967389A (zh) * | 2016-05-31 | 2016-09-28 | 江苏京源环保股份有限公司 | 脱硫废水分泥、分盐零排放预处理系统及工艺 |
| CN105967389B (zh) * | 2016-05-31 | 2019-04-05 | 江苏京源环保股份有限公司 | 脱硫废水分泥、分盐零排放预处理系统及工艺 |
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| JP2019118866A (ja) * | 2017-12-28 | 2019-07-22 | 株式会社東芝 | 水処理装置及び水処理方法 |
| JP7169067B2 (ja) | 2017-12-28 | 2022-11-10 | 株式会社東芝 | 水処理装置及び水処理方法 |
| CN109665683A (zh) * | 2019-01-09 | 2019-04-23 | 广州嘉康环保技术有限公司 | 一种从养殖粪污中回收氮磷制备高纯度磷酸铵镁的方法 |
| EP3696142A1 (en) * | 2019-02-12 | 2020-08-19 | Stichting Wageningen Research | Method for extracting phosphorus from organic residues |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20060628 |