JP2004267978A

JP2004267978A - 下水二次処理水のｐＨ低下方法

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Publication number: JP2004267978A
Application number: JP2003065542A
Authority: JP
Inventors: Katsumi Moriyama; 克美森山; Toshihiro Kojima; 利広小島; Masaroku Kawauchi; 正六川内
Original assignee: HANSHIN DORYOKU KIKAI; Hanshin Engineering Co Ltd; Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: HANSHIN DORYOKU KIKAI; Hanshin Engineering Co Ltd; Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2003-03-11
Filing date: 2003-03-11
Publication date: 2004-09-30

Abstract

【課題】下水二次処理水のｐＨ低下の処理コストが低減し、しかもその処理作業の安全性も高まる下水二次処理水のｐＨ低下方法を提供する。
【解決手段】下水二次処理水を、二酸化炭素を含むガスにより曝気すると、ガス中の二酸化炭素が水に溶解する。これにより、下水二次処理水の中の水素イオン（Ｈ^＋）濃度が高まり、下水二次処理水のｐＨが低下する。よって、従来法のように硫酸などのｐＨ調整剤を使用せずとも、二酸化炭素を含むガスにより下水二次処理水のｐＨを低下することができる。この結果、ｐＨ低下処理の設備コストおよびランニングコストを低減可能である。しかも、その処理作業の安全性も高められる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は下水二次処理水のｐＨ低下方法、詳しくは二酸化炭素を含むガスを用いて下水二次処理水を曝気し、下水二次処理水の水素イオン濃度を高め、そのｐＨを低下させる下水二次処理水のｐＨ低下技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
汚水処理方法としては、大量の汚水を安定して処理することができるため、活性汚泥法が汎用されている。活性汚泥方法では、まず一次処理により汚水中の粗大固形物（ＳＳ）を除去し、その後、活性汚泥を使用して一次処理水を生物学的に処理する。これは、二次処理と呼ばれている。
【０００３】
二次処理後の処理水（以下、二次処理水）は、そのまま河川に放流すると、湖沼や内湾などの閉鎖性水域で赤潮などの富栄養化現象が発生するおそれがある。そのため、近年では生物学的方法あるいは化学的方法により窒素およびリンを除去している。そのような処理法の一つである晶析脱リン法の操作ｐＨは、９〜１０程度である。このため、脱リン処理水のｐＨを排水基準値８．６以下に低下させる後処理が必要となっている。
従来、二次処理水のｐＨの低下方法として、例えば非特許文献１のようなものが知られている。従来方法は、ｐＨ自動制御方式の硫酸注入施設において、脱リン処理水に所定量の硫酸を自動的に添加し、ｐＨを８．６以下に低下させる方法である。
【０００４】
【非特許文献１】「高度処理施設設計マニュアル（案）、平成６年５月２５日発行、発行者：社団法人日本下水道協会、３−２−１４（その他の前処理、後処理設備容量（２））１４３頁」
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来法では、このように大がかりなｐＨ自動制御方式の硫酸注入施設を必要としたため、設備コストが高騰していた。また、ｐＨ低下剤として硫酸を使用するので、ランニングコストがかかり、取り扱いの安全性からも注意を要していた。
【０００６】
そこで、発明者は、鋭意研究の結果、下水二次処理水を、二酸化炭素を含むガス、例えば０．０３％の二酸化炭素が含まれる空気を用いて曝気すれば、下水二次処理水の水素イオン濃度が高まってｐＨが低下することを知見し、この発明を完成させた。
【０００７】
【発明の目的】
この発明は、下水二次処理水のｐＨ低下の処理コストを低減することができ、しかもその処理作業の安全性を高めることができる下水二次処理水のｐＨ低下方法を提供することを、その目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、下水二次処理水を、二酸化炭素を含むガスを用いて曝気することで、前記下水二次処理水のｐＨを低下させる下水二次処理水のｐＨ低下方法である。
下水二次処理水は、脱リン処理された水でもよいし、脱リン処理されていない水でもよい。
二酸化炭素を含むガスとしては、例えば炭酸ガスを採用することができる。その他、活性汚泥を用いて生物学的に一次処理水を処理する際に使用される二重ふく蓋槽から排出されたガスを採用することができる。このガスは、空気よりもＣＯ_２濃度が高い。
【０００９】
ここでいう曝気とは、下水二次処理水と二酸化炭素を含むガスとを接触させ、二酸化炭素を下水二次処理水中に供給することである。
曝気装置としては、例えば二酸化炭素を含むガスを下水二次処理水中に吹き込む散気式曝気装置、攪拌部材により攪拌して二酸化炭素を含むガスを下水二次処理水と攪拌する機械攪拌式曝気装置などを採用することができる。散気式では、多孔質の散気板または散気管を採用することができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、前記下水二次処理水は、種結晶を接触させてリン分を除去する晶析脱リンが施された脱リン処理水である請求項１に記載の下水二次処理水のｐＨ低下方法である。
晶析脱リン法とは、種結晶の表面で晶析反応によりヒドロキシアパタイト（Ｃａ_５（ＯＨ）（ＰＯ_４）_３）の結晶を成長させる方法である。この方法の特徴は種結晶の成長であるため、汚泥は生成せず、また成長した結晶はリン資源として回収、再利用も可能である。この晶析反応は以下の通りである。
５Ｃａ^２＋＋ＯＨ⁻＋３ＰＯ_４→Ｃａ_５（ＯＨ）（ＰＯ_４）_３
【００１１】
晶析反応は、過飽和下水二次処理水中のリンを難溶性のヒドロキシアパタイトとして析出させるものである。ヒドロキシアパタイトの溶解度積はきわめて小さく（Ｋｓ＝１０〜５５．９）、低いリン濃度の処理水を得ることができる。そのため、低濃度排水への運用が多い。
晶析脱リン装置としては、不足イオン種を添加、ｐＨ調整した後、種結晶の充填塔に通水、または種結晶の流動床に通水するものの２種類が知られている。
晶析脱リンされた下水処理水のｐＨは９〜１０である。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、前記二酸化炭素を含むガスが空気である請求項１または請求項２に記載の下水二次処理水のｐＨ低下方法である。
空気中には、０．０３％の二酸化炭素が含まれる。
【００１３】
【作用】
この発明によれば、二酸化炭素を含むガスを用いて下水二次処理水を曝気すると、ガス中の二酸化炭素が水に溶解する。
Ｈ_２Ｏ＋ＣＯ_２→Ｈ_２ＣＯ_３
さらに、アルカリ側では、次式のように右方向に反応が進む。
Ｈ_２ＣＯ_３→Ｈ^＋＋ＨＣＯ_３ ⁻
これにより、下水二次処理水の中の水素イオン（Ｈ^＋）濃度が高まり、下水二次処理水のｐＨが低下する。ｐＨ８〜８．５のとき、水中の全無機炭素の約９５％がＨＣＯ_３ ⁻であるので、ｐＨがこの領域まで低下した後は、ｐＨの低下速度は鈍化し、酸性側までｐＨが低下するような不都合は生じない。例えば、ｐＨ９．５の２リットルの下水二次処理水（水温１５〜３０℃）に対して、５リットル／分で空気を曝気すれば、約２０分間で下水二次処理水のｐＨが８．６まで低下する。
このように、従来の硫酸などのｐＨ調整剤を使用しなくても、安価で取り扱いが容易な二酸化炭素を含むガスにより下水二次処理水のｐＨを低下させることができる。その結果、ｐＨ低下処理の設備コストおよびランニングコストを低減することができる。しかも、その処理作業の安全性を高めることができる。
【００１４】
特に、請求項３に記載の発明によれば、二酸化炭素を含むガスとして空気を採用したので、下水二次処理水のｐＨ低下の処理コストをさらに低下することができる。しかも、この処理作業の安全性もさらに高めることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明の実施例に係る下水二次処理水のｐＨ低下方法を説明する。
図１に示すように、下水処理設備から排出されたリン分を含む下水二次処理水（以下、原水）を、種結晶を収納した晶析反応槽１０に供給する。このとき、晶析反応槽１０内の下水二次処理水のｐＨ値が９〜１０となるように水酸化カルシウムにより調整し、脱リン材と接触させる。水酸化カルシウムの添加により晶析に必要なカルシウムイオン濃度も同時に確保される。これにより、種結晶材の表面にヒドロキシアパタイトの結晶が生成され、原水が脱リンされる。
【００１６】
次に、晶析反応槽１０から排出された脱リン処理水は、ｐＨ低下槽２０に供給される。ｐＨ低下槽２０の下部には、散気管２１が設けられている。ブロアから圧送された空気は、散気管２１に形成された多数の孔を通して脱リン処理水中に噴出される。送気量は、ｐＨ低下槽２０の水深、および、ブロアから発生する空気泡の粒径などに依存するので、一概には定められない。これにより、曝気時間が現実的に設定可能な３０分程度でｐＨ８．６となる曝気量を求めることとなる。
空気中には、０．０３％の二酸化炭素が含まれている。そのため、曝気により空気中の二酸化炭素が脱リン処理水に溶解する。こうして、脱リン処理水の水素イオン（Ｈ^＋）濃度が高まりｐＨが低下する。
【００１７】
その結果、従来の硫酸などのｐＨ調整剤を使用しなくても、安価で取り扱いが容易な二酸化炭素を含むガスにより下水二次処理水のｐＨを低下させることができる。よって、ｐＨ低下処理の設備コストおよびランニングコストを低減することができ、その処理作業の環境を改善し、作業の安全性を高めることができる。
また、二酸化炭素を含むガスとして空気を採用したので、下水二次処理水のｐＨ低下の処理コストをさらに低下することができる。しかも、この処理作業の安全性がさらに高まる。
【００１８】
ここで、図２および図３のグラフを参照して、実際に脱リン処理水に空気を接触させて曝気し、ｐＨを低下する試験を行った際の結果を報告する。
水酸化カルシウムによりｐＨ９．５に調整された２リットルの脱リン処理水を、２リットル用メスシリンダに注入し、空気を散気球により５リットル／分で脱リン処理水の中に噴出した。
図２のグラフ（水温１５℃）および図３のグラフ（水温３０℃）のグラフから明らかなように、何れの場合でも２０分間前後の曝気によって脱リン処理水のｐＨは、河川への放流可能なｐＨ８．６程度まで低下した。
また、河川への排水基準のｐＨ８．６には、水温１５℃による試験（図２のグラフ）の方が水温３０℃での試験（図３のグラフ）よりも短い時間で到達した。これは、気体の溶解度が低い水温ほど高まるためと考えられる。
両グラフにおいて、初期値がｐＨ９．５でないのは、処理水タンクへの貯留中に、脱リン処理水のｐＨが低下したためである。
【００１９】
【発明の効果】
この発明によれば、下水二次処理水を、二酸化炭素を含むガスを用いて曝気して下水二次処理水のｐＨを低下させるので、下水二次処理水のｐＨ低下処理の設備コストおよびランニングコストを低減することができる。しかも、その処理作業の安全性も高まる。
【００２０】
特に、請求項３に記載の発明によれば、二酸化炭素を含むガスとして空気を採用したので、下水二次処理水のｐＨ低下の処理コストをさらに低減することができるとともに、この処理作業の安全性もさらに高めることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例に係る下水二次処理水のｐＨ低下方法が適用された下水処理設備を示す工程図である。
【図２】水温１５℃における脱リン処理水に対しての空気曝気によるｐＨ低下試験を示すグラフである。
【図３】水温３０℃における脱リン処理水に対しての空気曝気によるｐＨ低下試験を示すグラフである。

Claims

下水二次処理水を、二酸化炭素を含むガスを用いて曝気することで、前記下水二次処理水のｐＨを低下させる下水二次処理水のｐＨ低下方法。
前記下水二次処理水は、種結晶を接触させてリン分を除去する晶析脱リンが施された脱リン処理水である請求項１に記載の下水二次処理水のｐＨ低下方法。
前記二酸化炭素を含むガスが空気である請求項１または請求項２に記載の下水二次処理水のｐＨ低下方法。