JP2006075815A

JP2006075815A - 脱窒脱リン用成型体及び汚水・排水の脱窒脱リン処理方法

Info

Publication number: JP2006075815A
Application number: JP2004300739A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Wakatsuki; 利之若月; Kazuyuki Masunaga; 二之増永; Go Inada; 郷稲田; Toshiyuki Tanaka; 利幸田中
Original assignee: KANATSU GIKEN KOGYO KK; Shimane University
Current assignee: KANATSU GIKEN KOGYO KK; Shimane University
Priority date: 2004-09-13
Filing date: 2004-09-13
Publication date: 2006-03-23

Abstract

【課題】有機性窒素やアンモニア態窒素、硝酸態窒素など窒素の形態に係わらず窒素の除去が高効率ででき、アルミパックや塩素などの薬品を添加せずに高効率でリン酸の除去ができ、しかも通水量の大きな汚水・排水処理の方法や装置を提供する。
【解決手段】金属鉄粒或いは鉄粉と有機性資材にバンイダーを加えて成型した脱窒脱リン用成型体、この脱窒脱リン用成型体単体或いは脱窒脱リン用成型体と通水資材を混合充填した脱窒脱リン槽、及びこの脱窒脱リン槽に汚水や排水を湛水或いは非湛水状態で供給して処理する脱窒脱リン処理方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、汚水や排水中の窒素及びリンを効率良く除去できる脱窒脱リン用成型体、該脱窒脱リン用成型体を用いた高速処理可能な脱窒脱リン方法や装置に関する。

汚水や排水中の窒素やリンは、富栄養化の原因になるため、汚水や排水処理装置で十分に低減させることが求められている。現在、窒素除去方法には生物処理、化学処理、イオン交換法アンモニアストリッピング法などがある。この内、有機性窒素やアンモニア態窒素、硝酸態窒素など窒素の形態に係わらず処理できるものとしては、生物学的脱窒法がある。リンの除去方法としては、生物・化学的同時処理方法、嫌気−好気活性汚泥法、凝集沈殿法、凝集剤添加活性汚泥法、鉄接触材リン除去法など多くの方法がある。この内、嫌気−好気法は除去率が物理的、化学的な方法に比べて除去率が劣り、また凝集剤を使用するものはコストがかかる上に汚泥の処理に問題が生じる。

このような観点から、本発明者らは生物処理の一種である土壌浄化法に改良を加え、多段土壌法を開発した（特許文献１）。そして、土壌中に金属鉄粒と有機物を添加して窒素やリンの除去効率を向上させる技術も開発した（特許文献２）。

この改良された多段土壌法は、汚水や排水中のＢＯＤやＣＯＤ成分は勿論のこと、窒素やリンの除去率も９９％前後の優れた効果をもたらした。多段土壌法における汚水や排水の処理量は、当初１００Ｌ／ｍ^２程度であったが、その後、多段土壌法の土壌の組み合わせや構造に工夫を重ねた結果、１〜２ｔｏｎ／ｍ^２でもＢＯＤやＣＯＤ成分を実用的な濃度にまで除去できることとなった。例えば、ＢＯＤ２０ｍｇ／１Ｌ程度の水を７．５ｔｏｎ／日処理でＢＯＤ５ｍｇ／１Ｌ以下に高速処理することが可能である。

ところが、１〜２ｔｏｎ／ｍ^２もの高速処理になると、窒素やリンの除去効率が大きく低下した。またこの多段土壌法では有機物や鉄粒を土壌中に添加する構造となっているためその量は有限であり、この面からも限界が生じた。

そこで本発明者らは、非特許文献１に示すように、金属鉄粒とジュートをカラムに充填して汚水中の窒素及びリンを除去する実験を行った。その結果、高速処理でも十分な窒素及びリンの除去効果を示すことが確認された。これは、いわば多段土壌から金属鉄粉とジュートを抜き出したものである。
特公平０７−１１５０２２号公報特許第２８３５３９０号公報日本土壌肥料学雑誌第６２巻第４号４１７頁〜４２３頁「非湛水下における硝酸態窒素とリン酸の同時除去に対する金属鉄粒とジュート資材の効果」

ところが、この実験では金属鉄粒とジュートをバラバラに充填したため、充填の仕方によって結果にバラツキが生じるし、実際の装置に組み込む場合取扱いが非常に困難である。

そこで、本発明者らは、更に研究を続けて本発明を完成させたものである。即ち本発明は、金属鉄粒又は鉄粉と有機性資材にバンイダーを加えて成型した脱窒脱リン用成型体、この脱窒脱リン用成型体単体或いは脱窒脱リン用成型体と通水資材を混合充填した脱窒脱リン槽、及びこの脱窒脱リン槽に汚水や排水を湛水或いは非湛水状態で供給して処理する脱窒脱リン処理方法である。また、この脱窒脱リン槽ではＢＯＤやＣＯＤは十分には除去できないし、鉄イオンが流出することもある。この場合、後工程として、上記した多段土壌法やその他の生物処理法などと組み合わせることにより、高速でも窒素やリンが十分に処理された処理水を得ることができる。

本発明で使用する鉄としては、０．１〜０．５ｍｍの金属鉄粒やこれよりも細かな金属鉄粉が好ましく用いられる。この金属鉄が物理化学的或いは微生物の働きで錆び（水酸化鉄）、これが強力なリン酸吸着能力を発揮する。

有機性素材は、おが屑、ジュート、稲藁、バガス等の植物体、或いは高級脂肪酸などの化学物質など、微生物の作用で炭素（Ｃ）を放出するものであれば使用できる。この場合、ジュート、稲藁、バガス等はおが屑程度に小さく裁断粉砕することが必要である。

バインダーとしては、この金属鉄粒や粉と粉砕された有機性素材を結合させるとともに、親水性を与えるものが使用される。具体的には、ＰＶＡや水ガラスが挙げられる。

これら各素材の混合割合は、金属鉄と有機性素材が８：２〜６：４程度であり、７：３程度が最も好ましい。ＰＶＡはこれらに対し０．１〜１より好ましくは０．５程度である。成型は、ディスクペレッターによる押圧成型や回転造粒などで行う。水分は、成型方法に応じて添加する。脱窒脱リン用成型体の大きさは、数ｍｍ程度で、例えばディスクペレッターによるペレットは直径０．５〜２ｍｍ長さが３〜５ｍｍ程度、回転造粒では２〜６ｍｍφ程度とする。通水量を確保するためには、これらのペレットや球の大きさは揃っていることが望ましい。

得られた脱窒脱リン用成型体は槽や容器に充填して使用されるが、その際大きな通水量を確保するために、粒状のゼオライトや軽石等の通水資材と併用するとよい。これは、特にペレットの場合角張っているので通水量が確保しにくいことによる。脱窒脱リン用成型体と通水資材の混合割合は、脱窒脱リン用成型体の寸法形状にもよるが、１：０〜１：２程度であり、ペレットの場合１：１程度が好ましい。

本発明の脱窒脱リン用成型体は、上記したように槽や容器に充填して用いる（脱窒脱リン槽）が、実際の水処理工程では、ＳＳなどを除去する前処理工程及び後処理工程が必要となる。これは、脱窒脱リン槽ではＢＯＤやＣＯＤは十分に処理できず残ること、及び金属鉄が汚水や排水中の酸素濃度、温度、ｐＨ等の影響で必要以上に溶出するので、これらＢＯＤやＣＯＤ及び鉄分を除去するために後処理が必要になることによる。後処理としては、上記した多段土壌法その他の生物処理装置、化学的物理的処理装置などがいずれも用いられる。多段土壌装置は、処理にコストが低くしかも長期間手入れ無しで連続運転できるので、本発明の脱窒脱リン槽との組み合わせに最も効果を発揮する。

以上詳述したように、本発明の脱窒脱リン用成型体は、金属鉄粒或いは鉄粉と有機性資材にバンイダーを加えて成型したものである。従って、金属鉄粒又は鉄粉と有機性資材の割合が一定でしかも取扱いに便利なうえ、汚水や排水でも流出したり偏在化したりせず安定的に使用できる。また、この脱窒脱リン用成型体は容器や槽に充填するだけで優れた脱窒脱リン槽となり、また通水速度も速く、従来の多段土壌に鉄や有機物を添加したものに比べて多くの利点を有するものである。通水資材を混合充填すると、大きな通水速度を確保することができる。

更に、本発明の脱窒脱リン槽の後工程として生物処理槽を組み合わすと、残余のＢＯＤやＣＯＤは勿論のこと、流出した鉄イオンの除去も行われ、一貫した水処理装置とすることができる。

金属鉄粒や鉄粉と有機性資材にバンイダーを加えて成型した脱窒脱リン用成型体単独或いは脱窒脱リン用成型体と通水資材を混合充填した槽に、汚水・排水を湛水或いは非湛水状態で供給して処理する。

以下、本発明を、図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明に係わる脱窒脱リン用成型体１の一例を示す。符号２は０．３ｍｍ程度の金属鉄粒、符号３は０．５／２ｍｍ程度ののこ屑、符号４はＰＶＡである。混合割合は、鉄：のこ屑：ＰＶＡが７：３：０．５である。この場合、ディスクペレッターで成型したので、水は殆ど加えなかった。

図２は、カラム７にこの脱窒脱リン用成型体１と直径３〜５ｍｍの軽石粒を１：１で混合した混合体８を充填した脱窒脱リン実験装置６を示す。カラム７の下部から原水１０を自然圧で流入させ、上部からオーバーフローした脱窒脱リン水１１を流出させるものである。符号。９は漏斗、符号１２は曝気管である。

図３は、図２に示す脱窒脱リン実験装置６からの処理水１１を受けて水１１無しの鉄イオンを除去する砂濾過装置１３である。符号１４は容器、１５は砂、１６はポンプである。

ここで、表１に示す割合で脱窒脱リン用成型体と通水素材をカラム７に充填し、ＨＲＴ２〜６で測定した結果を表２〜表５に示す。尚、実験期間は、ＨＲＴ４が平成１５年１０月１４日〜１１月５日、ＨＲＴ３が１１月６日〜１２月１４日、ＨＲＴ２が１２月１５日〜平成１６年１月１５日、ＨＲＴ６が１月１６日〜２月２日である。

さらに、表６は脱窒脱リン用成型体の他の割合を示し、表７〜表９はその測定結果である。

図４に示す処理装置３０は、実際の水処理装置（テストプラント）を模式化したもので、脱窒脱リン槽６Ａは槽１８の内部に混合体８を充填したものである。符号１９は曝気管である。この脱窒脱リン槽６Ａで脱窒脱リン処理を行うが、その前処理として原水１０中に含まれているＳＳ成分や大きなゴミを除去する。符号３１は前処理槽である。脱窒脱リン槽６Ａで窒素とリンがほぼ除去されるが、処理されなかった残余のＢＯＤやＣＯＤ及び流出した鉄イオンを、多段土壌装置などの後処理装置で除去し、処理水として排出する。尚、図４は、脱窒脱リン槽６Ａで湛水処理しているが、これは、硝酸態窒素の脱窒に必要な還元雰囲気を作るのに役立つものである。

表１０（表１０−１、表１０−２）は、図４に示す屋外テストプラントにおける実証試験結果を示す。これら表１〜表１０に示すように、本発明方法を用いれば、通水量が多いにもかかわらず窒素で５０〜９０％、リンで９０％前後除去出来る。

図５は、図４において脱窒脱リン槽６Ａが脱で非湛水処理する処理装置３３の模式図である。

本発明の脱窒脱リン用成型体の一例を示す斜視図である。（実施例１）脱窒脱リン実験装置６の模式基図である。（実施例２）砂濾過装置の模式である。（実施例２）本発明の水処理装置の一例を示す模式図である。（実施例３）本発明の水処理装置の他の例を示す模式図である。（実施例４）

符号の説明

１脱窒脱リン用成型体
２金属鉄粒
３のこ屑
４ＰＶＡ
５軽石粒
６脱窒脱リン実験装置
６Ａ脱窒脱リン槽
７カラム
８混合体
９漏斗
１０原水
１１脱窒脱リン水
１２曝気管
１３砂濾過装置
１４容器
１５砂
１６ポンプ
１７処理水
１８槽
１９曝気管
２０処理水
２１ポンプ
３０処理装置
３１前処理槽
３２後処理装置
３３処理装置

Claims

金属鉄粒や鉄粉と有機性資材にバンイダーを加えて成型したことを特徴とする汚水・排水中の脱窒脱リン用成型体。
槽内に、金属鉄粒や鉄粉と有機性資材にバンイダーを加えて成型した脱窒脱リン用成型体単体或いは脱窒脱リン用成型体と通水資材を混合充填したことを特徴とする脱窒脱リン槽。
金属鉄粒や鉄粉と有機性資材にバンイダーを加えて成型した脱窒脱リン用成型体単独或いは脱窒脱リン用成型体と通水資材を混合充填した槽に、汚水・排水を湛水或いは非湛水状態で供給して処理することを特徴とする汚水・排水の脱窒脱リン処理方法。
金属鉄粒や鉄粉と有機性資材にバンイダーを加えて成型した脱窒脱リン用成型体単独或いは脱窒脱リン用成型体と通水資材を混合充填した槽に、汚水・排水を湛水或いは非湛水状態で供給し、得られた脱窒脱リン処理水中の残留ＢＯＤやＣＯＤ成分を、生物処理法等の後処理施設で除去することを特徴とする汚水・排水の浄化方法。