JP2006281001A - 水処理方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 し尿、浄化槽汚泥を含む被処理液の処理に際してリン回収率を高めることができる水処理方法および装置を提供する。
【解決手段】 し尿、浄化槽汚泥を含む被処理液を処理する前脱水工程（前脱水設備２２）、リン回収工程（リン回収設備２３）、生物処理工程（生物処理設備２４）を含むものであって、前脱水工程においてポリマーを添加し、主として被処理液中のＳＳ分を除去し、リン回収工程において前脱水工程の脱水ろ液にカルシウムイオンおよびｐＨ調整剤を添加し、脱水ろ液中のリンをヒドロキシアパタイトとして晶析させて沈殿・分離除去し、生物処理工程においてリン回収工程を経たリン回収処理液を生物処理する。
【選択図】 図１

Description

本発明は水処理方法および装置に関し、汚泥再生処理センター、水処理設備等におけるリンの回収技術に係るものである。

従来、この種の技術には、汚水の処理方法として、図２に例示するものがある。これは、し渣除去設備１、前脱水設備２、生物処理設備３、活性炭吸着塔４からなり、し尿、浄化槽汚泥をし渣除去した後に無機凝集剤、ポリマーを添加して前脱水し、前脱水ろ液を生物処理して後に活性炭吸着して放流し、生物処理３における余剰汚泥を前脱水２に戻すものであり、前脱水ろ液を生物処理することで、浄化槽汚泥比率が高い場合にあっても生物処理を安定して行うものである。

あるいは、アパタイト法によるリン回収システムがある。このリン回収システムによる汚泥再生処理センターの基本フローを図３に例示する。図３に示す構成は、し渣除去設備１１、生物処理設備１２、リン回収設備１３、凝集分離設備１４、活性炭吸着塔１５、および脱水設備１６からなり、し尿、浄化槽汚泥をし渣除去した後に生物処理し、リン回収設備１３において生物処理水にカルシウムイオンを添加し、ｐＨを調整してリンをヒドロキシアパタイトとして晶析して沈降分離し、リンを回収するものである。

また、特許文献１に記載するものは、リン酸イオンを含み、ヒドロキシアパタイトの結晶が晶析材として懸濁された被処理水を処理するものであり、この被処理水を貯留する反応槽においてｐＨ調整手段により被処理水のｐＨを６．０以上とし、カルシウム供給手段によりカルシウムイオンを加えて被処理水中のリンとカルシウムとのモル比が３：５よりも前記カルシウムイオンが２０ｍｇ／Ｌ以上多くなるように調整して晶析材にリン酸イオンを晶析させる。そして、固液分離部において晶析材を被処理水から固液分離することで被処理水からリン酸イオンを除去した処理水を取り出すものである。

このとき、この固液分離部での処理水の滞留時間を１０分以上２時間以下としたことにより、この固液分離部での晶析材の詰まりを防止し、反応槽でのリン除去性能を長期に渡って安定させ、品質が安定して純度が高いヒドロキシアパタイトの結晶としてリンを回収するものである。

また、特許文献２に記載するものは、反応塔においてリン酸イオンとアンモニア性窒素とカルシウムイオンとを含む排水を上向流で流通させ、マグネシウム化合物の存在下で排水からリン酸イオンをＭＡＰの不溶化物として生成させて分離する排水の脱リン方法であり、反応塔にＭＡＰ粒子とＨＡＰ粒子との流動床（流動層）を形成し、ＭＡＰ法とＨＡ晶折法による不溶化物の生成を同時に進行させてリン除去を行うと共に、排水中のリンをＭＡＰとして回収するものである。
特開２００４−３２１９９２号公報 特開２０００−３３４４７４号公報

ところで、近年では、し尿、浄化槽汚泥を処理する汚泥再生処理センターにおいて水洗トイレの普及に伴い浄化槽汚泥の投入率が高くなっている。この浄化槽汚泥の比率が高まると、被処理液の成分濃度が不安定になるために、処理が安定しない問題がある。

この対策に、浄化槽汚泥対応型の処理として、被処理液に無機凝集剤とポリマーを添加して前脱水を行い、前脱水処理液を生物処理して河川等に放流するか、もしくは希釈、簡易曝気して下水道に放流する処理が普及しはじめている。

また、上述したように、排水処理プロセスにおいて化学的にリン酸を回収する技術としては、特許文献１に開示するＨＡＰ（ヒドロキシアパタイト）法や特許文献２に開示するＭＡＰ（リン酸マグネシウムアンモン）法が存在する。

しかし、浄化槽汚泥対応型の処理では、無機凝集剤を加えるために、リンが前脱水の段階でほぼ除去されてしまうので、リン回収設備を付加してもリン回収率が上がらないという問題があった。

また、図２に示したように、前脱水において無機凝集剤とポリマーを用いて脱水を行い、脱水ろ液を生物処理する場合には、脱水ろ液中のリン含有量は低濃度であるために、生物処理後の生物処理水をリン回収設備において処理しても、リン回収を行うことができず、非合理的であった。

本発明は上記した課題を解決するものであり、し尿、浄化槽汚泥を含む被処理液の処理に際してリン回収率を高めることができる水処理方法および装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の水処理方法は、し尿、浄化槽汚泥を含む被処理液を処理する前脱水工程、リン回収工程、後処理工程を含むものであって、前脱水工程においてポリマーを添加し、主として被処理液中のＳＳ分を除去し、リン回収工程において前脱水工程の脱水ろ液にカルシウムイオンおよびｐＨ調整剤を添加し、脱水ろ液中のリンをヒドロキシアパタイトとして晶析させて沈殿・分離除去し、後処理工程においてリン回収工程を経たリン回収処理液を後処理するものである。

上記した構成により、前脱水工程をポリマーのみで行うことで、リン分の除去率を抑制し、固形物中にリンを取り込まない状態でＳＳ分を被処理液から除去することができる。このため、リン回収工程には脱水ろ液が不要なＳＳ分を伴うことなくリン濃度を高く維持した状態で流入するので、リン回収工程が安定的に稼動するとともに、リン回収率が高くなる。

リン回収工程を経たリン回収処理液は、後処理工程で後処理として生物処理を行った後に河川等へ放流するか、または希釈処理もしくは簡易曝気のみの処理等を行って下水道へ放流する。

後処理として生物処理を行う場合には、リン回収工程を経たリン回収処理液は若干のリンが残存しているので、生物処理でのリン欠乏が起こらず、生物処理においてＢＯＤ、Ｔ−Ｎなどの汚濁成分の処理を安定的に稼動することができる。また、生物処理においてリンを活性汚泥が取り込むことで後処理工程を経た処理水中に残存するリンは微少となり、凝集分離工程を省略することが可能となる。

本発明の水処理方法は、し尿、浄化槽汚泥を含む被処理液を処理する前脱水工程、生物処理工程、リン回収工程を含むものであって、前脱水工程においてポリマーを添加し、主として被処理液中のＳＳ分を除去し、生物処理工程において前脱水工程の脱水ろ液を生物処理し、リン回収工程において生物処理工程を経た生物処理水にカルシウムおよびｐＨ調整剤を添加し、生物処理水中のリンをヒドロキシアパタイトとして晶析させて沈殿・分離除去するものである。

本発明の水処理装置は、し尿、浄化槽汚泥を含む被処理液にポリマーを添加するポリマー供給手段を有し、主として被処理液中のＳＳ分を除去する前脱水設備と、前脱水設備の脱水ろ液にカルシウムを添加するカルシウム供給手段およびｐＨ調整剤を添加するｐＨ調整剤供給手段を有し、脱水ろ液中のリンをヒドロキシアパタイトとして晶析させて沈殿・分離除去するリン回収設備と、リン回収手段を経たリン回収処理液を後処理する後処理設備を備えたものである。

本発明の水処理装置は、し尿、浄化槽汚泥を含む被処理液にポリマーを添加するポリマー供給手段を有し、主として被処理液中のＳＳ分を除去する前脱水設備と、前脱水設備の脱水ろ液を生物処理する生物処理設備と、生物処理設備を経た生物処理水にカルシウムを添加するカルシウム供給手段およびｐＨ調整剤を添加するｐＨ調整剤供給手段を有し、生物処理水中のリンをヒドロキシアパタイトとして晶析させて沈殿・分離除去するリン回収設備とを備えたものである。

以上のように本発明によれば、し尿、浄化槽汚泥を含む被処理液の処理に際して、リン回収工程の前段において行う前脱水工程をポリマーのみで行うことにより、リン回収工程へ流入する脱水ろ液のリン濃度を高く維持し、リン回収工程でのリン回収率を高めることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１において、水処理装置は、し尿、浄化槽汚泥を含む被処理液２０ａを処理するものであり、し渣除去設備２１と、前脱水工程をなす前脱水設備２２と、リン回収工程をなすリン回収設備２３と、後処理工程をなす生物処理設備２４および活性炭吸着塔２５を備え、生物処理設備２４の余剰汚泥を前脱水設備２２へ返送する返送系２６を有している。

本実施の形態においては後処理工程を生物処理設備２４で行う構成であるが、後処理工程としては他に希釈処理もしくは簡易曝気のみの処理等があり、後処理として生物処理を行って後に河川等へ放流するか、または希釈処理もしくは簡易曝気のみの処理等を行って下水道へ放流することも可能である。

し渣除去設備２１は、スクリーン等からなり、し渣を除去したし尿、浄化槽汚泥を含むし渣除去液２０ｂを、返送系２６により生物処理設備２４から返送する余剰汚泥とともに、前脱水設備２２に導入する。

前脱水工程をなす前脱水設備２２は、遠心脱水機、多重円板脱水機、スクリュープレス、ベルトプレス等からなり、し渣除去液２０ｂにポリマーを添加するポリマー供給手段としてのポリマー供給系２７を有しており、主として被処理液中のＳＳ分を除去する。

この前脱水設備２２では、ポリマーのみの添加によってリン分の除去率を抑制し、汚泥中にリンを取り込まない状態でＳＳ分をし渣除去液２０ｂから除去することができる。このため、脱水ろ液３０が不要なＳＳ分を伴うことなくリン濃度を高く維持した状態でリン回収設備２３に流入する。

リン回収工程をなすリン回収設備２３は、前脱水設備２２の脱水ろ液３０にカルシウムイオンを添加するために塩化カルシウム等を供給するカルシウム供給手段をなすカルシウム供給系２８およびアルカリ、酸等のｐＨ調整剤を添加するｐＨ調整剤供給手段をなすｐＨ調整剤供給系２９を有している。

このリン回収設備２３では、ｐＨを７以上に調整することでカルシウムイオンとの反応により脱水ろ液中のリン酸イオンをヒドロキシアパタイトとして晶析させて沈殿・分離除去する。

このリン回収設備２３は、前脱水設備２２から脱水ろ液３０が不要なＳＳ分を伴うことなくリン濃度を高く維持した状態で流入することで安定的に稼動することができ、リン回収率が高くなる。リン回収した後のリン回収処理液３１には１０〜２０ｍｇ／Ｌ程度のＴ−Ｐ（全リン濃度）が残留し、このリン回収処理液３１を生物処理設備２４に導入する。

後処理工程をなす生物処理設備２４は、膜分離型活性汚泥法を行う生物処理槽等からなり、リン回収設備２３を経たリン回収処理液３１を生物処理し、リン回収処理液３１に含まれたＢＯＤ、Ｔ−Ｎなどの汚濁成分を除去し、膜透過液を生物処理水３２として取り出す。

この生物処理設備２４は、リン回収処理液に１０〜２０ｍｇ／Ｌ程度の若干のリンが残存していることで、リン欠乏が起こらずに安定的に稼動することができる。生物処理設備２４において活性汚泥がリン酸イオンを資化して取り込むことで、生物処理水３２に残存するＴ−Ｐは約１０ｍｇ／Ｌ以下の微少な濃度となり、従来において生物処理設備２４の後段に設ける凝集分離設備を省略することが可能となる。

生物処理設備２４の余剰汚泥は返送系２６を通して前脱水設備２２に導入することで、水処理装置の処理系内で発生する生物体フロックからなるＳＳ分を前脱水設備２２において被処理液中のＳＳ分とともに系外へ除去することができる。

生物処理設備２４を経た膜透過液からなる生物処理水３２は、凝集分離設備を経ずに活性炭吸着塔２５へ導入し、高度処理して生物処理水中のＣＯＤ、色度成分を除去した後に放流する。

本発明は他の本実施の形態として、前脱水設備２２の脱水ろ液３０を生物処理設備２４に導入して後にリン回収設備２３に導入することも可能である。この場合には、前脱水設備２２においてポリマーを添加し、主として被処理液中のＳＳ分を除去し、生物処理設備２４において前脱水設備２２の脱水ろ液を生物処理し、リン回収設備２３において生物処理処理設備２４を経た生物処理水にカルシウムおよびｐＨ調整剤を添加し、生物処理水中のリンをヒドロキシアパタイトとして晶析させて沈殿・分離除去し、リン回収設備２３を経たリン回収処理液は凝集処理設備および高度処理設備を経て放流する。

本発明の実施の形態における水処理装置を示すブロック図 従来の水処理のフローを示すブロック図 従来の水処理のフローを示すブロック図

符号の説明

２０ 被処理液
２１ し渣除去設備
２２ 前脱水設備
２３ リン回収設備
２４ 生物処理設備
２５ 活性炭吸着塔
２６ 返送系
２７ ポリマー供給系
２８ カルシウム供給系
２９ ｐＨ調整剤供給系
３０ 脱水ろ液
３１ リン回収処理液
３２ 生物処理水

Claims (4)

1. し尿、浄化槽汚泥を含む被処理液を処理する前脱水工程、リン回収工程、後処理工程を含むものであって、前脱水工程においてポリマーを添加し、主として被処理液中のＳＳ分を除去し、リン回収工程において前脱水工程の脱水ろ液にカルシウムおよびｐＨ調整剤を添加し、脱水ろ液中のリンをヒドロキシアパタイトとして晶析させて沈殿・分離除去し、後処理工程においてリン回収工程を経たリン回収処理液を後処理することを特徴とする水処理方法。
2. し尿、浄化槽汚泥を含む被処理液を処理する前脱水工程、生物処理工程、リン回収工程を含むものであって、前脱水工程においてポリマーを添加し、主として被処理液中のＳＳ分を除去し、生物処理工程において前脱水工程の脱水ろ液を生物処理し、リン回収工程において生物処理工程を経た生物処理水にカルシウムおよびｐＨ調整剤を添加し、生物処理水中のリンをヒドロキシアパタイトとして晶析させて沈殿・分離除去することを特徴とする水処理方法。
3. し尿、浄化槽汚泥を含む被処理液にポリマーを添加するポリマー供給手段を有し、主として被処理液中のＳＳ分を除去する前脱水設備と、前脱水設備の脱水ろ液にカルシウムを添加するカルシウム供給手段およびｐＨ調整剤を添加するｐＨ調整剤供給手段を有し、脱水ろ液中のリンをヒドロキシアパタイトとして晶析させて沈殿・分離除去するリン回収設備と、リン回収手段を経たリン回収処理液を後処理する後処理設備を備えたことを特徴とする水処理装置。
4. し尿、浄化槽汚泥を含む被処理液にポリマーを添加するポリマー供給手段を有し、主として被処理液中のＳＳ分を除去する前脱水設備と、前脱水設備の脱水ろ液を生物処理する生物処理設備と、生物処理設備を経た生物処理水にカルシウムを添加するカルシウム供給手段およびｐＨ調整剤を添加するｐＨ調整剤供給手段を有し、生物処理水中のリンをヒドロキシアパタイトとして晶析させて沈殿・分離除去するリン回収設備とを備えたことを特徴とする水処理装置。

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