JP2015077551A - リン除去型排水処理プロセス、及びリン除去型排水処理システム - Google Patents

Abstract

【課題】有機排水中からのリン除去を行なう。
【解決手段】実施形態に係るリン除去型排水処理システムは、嫌気処理部、好気性処理部、及びリン処理部を有する。好気性処理部は、好気性微生物を付着させた担体部、及び嫌気処理部からの処理水を担体部に散水する散水部を含む。リン吸着剤はカルシウム系リン吸着物質を含み、リン処理部では、好気性処理部からの処理水中のリンとカルシウム系リン吸着物質とを反応させてヒドロキシアパタイトの結晶を生成させる。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、リン除去型排水処理プロセス、及びこれに用いられるリン除去型排水処理システムに関する。

従来、有機性排水を浄化処理する手段として、嫌気性微生物を利用する嫌気リアクタと好気性微生物を利用する好気リアクタの組合せからなる排水処理装置が数多く提案されている。

嫌気性微生物を利用した処理方法としては嫌気性ろ床法、ＵＡＳＢ法（Ｕｐｆｌｏｗ Ａｎａｅｒｏｂｉｃ Ｓｌｕｄｇｅ Ｂｌａｎｋｅｔ：上向流式嫌気汚泥床法）、ＥＧＳＢ法（Ｅｘｐａｎｄ Ｇｒａｎｕｌａｒ Ｓｌｕｄｇｅ ｂｌａｎｋｅｔ：膨張粒状汚泥床法）などがある。これら嫌気処理は、以下の利点を有する。

（１）有機汚濁物質を分解する際に酸素を必要としない嫌気性微生物により水処理を行うため、好気性微生物を利用した処理方法よりも低コストで処理ができる
（２）好気性微生物は有機物１ｇ除去あたり約０．４〜０．６ｇ増殖するのに対し、嫌気性微生物は有機物１ｇ除去あたり約０．１ｇ程度の増殖であることから、有機物除去あたりの汚泥発生量を大幅に削減できる
ただし、一方のデメリットとして、嫌気処理のみでＢＯＤを１０〜１５（ｍｇ／Ｌ）以下の水準まで処理するのは困難であり、河川や湖沼に直接放流するような処理施設においては、後段処理に好気リアクタを設置するのが一般的である。

好気性微生物を利用した処理方法としては、活性汚泥法、好気ろ床法、散水ろ床法、回転円板法などの方法がある。好気処理は、浸漬型、非浸漬型に分類することができる。浸漬型の処理方法は常時、好気性微生物が水に浸かっているプロセスで、活性汚泥法、好気ろ床法がこれにあたる。これらプロセスでは、好気微生物が利用する酸素を曝気処理（水中に空気や純酸素などを吹き込む）により供給する必要があるが、この曝気処理のための動力費が水処理プロセスに占めるコストの大半を占める。

一方で、非浸漬型の処理方法は、常時好気性微生物が水に浸かっている方法ではなく、気液の接触面を大きくとることによって、大気中の空気を液中に溶解させる方法であり、曝気処理が不必要のため動力費が低く抑えることができるという特徴を有する。

水処理にかかる動力費の大幅削減できるプロセスとして、例えば嫌気リアクタと非浸漬型好気リアクタ（散水型の好気リアクタ）を組合せた水処理方式が提案されている。しかしながら、嫌気リアクタと非浸漬型好気リアクタ（散水型の好気リアクタ）を組合せた水処理方式では、有機性排水中のリンを除去することができなかった。

東京湾などの内湾、琵琶湖などの湖沼の閉鎖性水域においては、リンを原因物質とする富栄養化の問題が顕在化してきており、排水中からのリンの除去が求められている。また、一方で、リンは特に農作物の肥糧源として重要な資源であるが、我が国はリン鉱石を生産せず、１００％輸入に頼っている状況であり、排水中からのリン回収・リサイクルが求められている状況である。

排水中からのリン回収技術として、リン吸着剤を使う方法がある。しかしながら、下水処理水に適用する場合、下水処理水中のリン濃度が低いため、使用したリン吸着剤をそのまま肥料として再利用しようとした場合、吸着剤のリン吸着量が少なく、肥料等に再利用することが困難となっている。

特開２０１０−２７４２０６号公報

本発明の実施形態は、有機排水中からのリン除去を可能とし、さらにリン除去に使用したリン吸着剤を肥料として再利用可能とするリン除去型排水処理システム及びこれを用いたリン除去型排水処理プロセスを提供することを目的とする。

実施形態によれば、有機性排水を嫌気微生物を用いて処理する嫌気処理部、
好気性微生物を付着させた担体部、及び該嫌気処理部からの処理水を該担体部に散水する散水部を含み、該嫌気処理部からの処理水を該好気性微生物を用いて処理する好気性処理部、及び
カルシウム系リン吸着物質を含む第１のリン吸着剤を有し、該好気性処理部からの処理水中のリンと該カルシウム系リン吸着物質とを反応させてヒドロキシアパタイトの結晶を生成させる第１のリン処理部を具備することを特徴とするリン除去型排水処理システムが提供される。

第１の実施形態に係る排水処理システムの構成を表す図である。 第２の実施形態に係る排水処理システムの構成を表す図である。 第３の実施形態に係る排水処理システムの構成を表す図である。 第４の実施形態に係る排水処理システムの構成を表す図である。 第５の実施形態に係る排水処理システムの構成を表す図である。 第６の実施形態に係る排水処理システムの構成を表す図である。 第７の実施形態に係る排水処理システムの構成を表す図である。

実施形態にかかるリン除去型排水処理システムは、
有機性排水を嫌気微生物を用いて処理する嫌気処理部、
嫌気処理部からの処理水を好気性微生物を用いて処理する好気性処理部、及び
第１のリン吸着剤を有し、好気性処理部からの処理水中のリンを除去する第１のリン処理部を具備する。

好気性処理部は、好気性微生物を付着させた担体部、及び嫌気処理部からの処理水を担体部に散水する散水部を含む。

実施形態に用いられるリン吸着剤はカルシウム系リン吸着物質を含み、第１のリン処理部では、好気性処理部からの処理水中のリンとカルシウム系リン吸着物質とを反応させてヒドロキシアパタイトの結晶を生成させることにより、処理水中からリンを除去することができる。

また、実施形態にかかるリン除去型排水処理プロセスは、
有機性排水を嫌気処理部に導入し、嫌気微生物を用いて嫌気処理する工程、
嫌気処理部からの処理水を、好気性微生物を付着させた担体部、及び嫌気処理部からの処理水を該担体部に散水する散水部を含む好気性処理部に導入し、好気性微生物を用いて好気処理する工程、及び
好気性処理部からの処理水を、カルシウム系リン吸着物質含む第１のリン吸着剤を有する第１のリン処理部に導入し、カルシウム系リン吸着物質と好気性処理部からの処理水中のリンとを反応させてヒドロキシアパタイトの結晶を生成させる工程を具備する。

実施形態によれば、好気性微生物を付着させた担体部に処理水を散水して担体部を曝気させるので、曝気のための動力費を低減することができる。また、カルシウム系リン吸着物質を含むリン吸着剤を有し、好気性処理部からの処理水中のリンとカルシウム系リン吸着物質とを反応させてヒドロキシアパタイト（ＨＡＰ）の結晶を生成させることにより、処理後のリン吸着剤をそのまま肥料として使用できる。

カルシウム系リン吸着物質は好ましくはマグネシウム系リン吸着物質と併用することができる。カルシウム系リン吸着物質とマグネシウム系リン吸着物質を使用することにより、リン処理部は、好気性処理部からの処理水をカルシウム系リン吸着物質及びマグネシウム系リン吸着物質と接触することにより、処理水中のリンと反応させてＨＡＰの結晶を生成させると共に、処理水中のリンとアンモニアと反応させてリン酸マグネシウムアンモニウム（ＭＡＰ）の結晶を生成させることができる。

リンを回収する方法として、処理液中のリンを上述のように、ヒドロキシアパタイト（ＨＡＰ）として晶析する方法や、ストラバイト（ＭＡＰ）として晶析する方法がある。

ＨＡＰとして晶析する方法では、処理液中のＰＯ_４ ^３-、Ｃａ^２＋及びＯＨ⁻との反応によって生成するＨＡＰ；Ｃａ_１０（ＯＨ）_２（ＰＯ_６）（ＨＡＰ）の晶析現象を利用する。反応式は下記式（１）の通りである。

１０Ｃａ^２＋＋２ＯＨ⁻＋６ＰＯ_４ ^３−⇔Ｃａ_１０（ＯＨ）_２（ＰＯ_４）_６…（１）
この方法では、リンを含む排水にＣａ^２＋及びＯＨ⁻を添加し、過飽和状態（準安定域）で種晶と接触させることで、種晶表面にＨＡＰを晶析させ、処理液中のリンを除去・回収する。リン濃度が低い場合には、炭酸カルシウムと競合反応するため、脱炭酸等の処理が必要となることがある。種晶には、リン鉱石、骨炭、珪酸カルシウム水和物などを使用することができる。

ＭＡＰとして晶析する方法では、処理液中のＰＯ_４ ^３-、ＮＨ_４ ^＋、及びＭｇ^２＋の反応によって生成するリン酸マグネシウムアンモニウム；ＭｇＮＨ_４ＰＯ_４・６Ｈ_２Ｏ（ＭＡＰ）の晶析現象を利用する。反応式は次式の通りである。

Ｍｇ^２＋＋ＮＨ_４ ^＋＋ＰＯ_４ ^３−＋６Ｈ_２Ｏ⇔ＭｇＮＨ_４ＰＯ_４・６Ｈ_２Ｏ…（２）
この方法では、リンとアンモニアを含む排水が対象となる。一例として、嫌気性処理部の処理水にＭｇ^２＋を添加し、弱アルカリ領域でＭＡＰを生成させることができる。

以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。

（実施例１）
図１に、第１の実施形態に係る排水処理システムの構成を表す図を示す。

第１の実施形態に係る排水処理システム１０１において、送水装置２は、ライン１中の有機性排水を嫌気性処理槽３の底部へ供給する。

嫌気性処理槽３は、嫌気性微生物のメタン発酵細菌、硫酸還元細菌を有する。有機性排水１中の有機物は、嫌気性処理槽３内で、メタン発酵細菌、硫酸還元細菌により分解されると同時に、それぞれメタンガス、硫化水素ガスが生成する。これらバイオガス４を、嫌気性処理槽３の上方に設けられた硫化水素除去装置５に送り、硫化水素ガスを除去した後、メタンガスを主成分とした処理ガス６として硫化水素除去装置５から排出する。

次に、嫌気性処理槽３で処理された嫌気処理水をライン７により好気性処理槽８に導入する。好気性処理槽８には、上から順に、散水部９、好気性微生物を付着させた担体部１０、及び処理後の汚泥を沈殿させる汚泥沈殿部１１が設けられている。

嫌気処理水を、上部の散水部９から散水すると、この散水の際に大気中の酸素が処理水中に溶解する。好気性処理槽８内には担体１０が充填されており、好気性処理槽８下部の汚泥沈殿部１１に達するまでは常時、担体１０の合間を縫って、水がしたたりおちている状態である。散水時および水が担体１０の合間を縫ってしたたり落ちていく間で、空気と液体との気液接触によって、処理水中に酸素が供給される。担体１０に付着している好気性微生物はこの液中に溶解した酸素（以下、溶存酸素）を利用しつつ、嫌気性処理槽３で処理しきれなかった有機物を分解除去する。好気性処理槽８に流入する有機物濃度のレベルによっては、自然の空気対流レベルで十分量の酸素が供給されるが、必要に応じて、換気ファンによって強制的に好気性処理槽内に空気を送気するよう構成することができる。

なお、好気性処理槽内に充填する担体１０は表面に微生物が付着しやすいものであれば何でもよく、例えばポリプロピレン、ポリエチレンなどを主とするプラスチック系のものや、セラミック、金属などどのような素材を使用することができる。担体１０の形状として、例えば球状、円筒状、ひも状、及びハチの巣状などが使用できる。担体１０の大きさは、例えば、長さ１ｃｍ〜５ｃｍ程度であり、比表面積が大きいものを使用することができる。

下水処理場で主流となっている浸漬型好気処理方法いわゆる標準活性汚泥法を排水処理に適用する場合、好気処理水中の妨害イオン（炭酸イオン）を除去するために、脱炭酸塔を設ける必要があり、その分コスト増となってしまう。しかしながら、図１に示すように、嫌気処理槽と非浸漬型好気処理槽（散水型の好気リアクタ）を組合せた水処理方法の場合は、嫌気処理水７を好気性処理槽８上部の散水部から散水する際に、嫌気処理水７中から炭酸イオンが放散するため、脱炭酸塔を設けることなくリンを除去することが可能となる。

続いて、好気性処理槽４で処理された好気処理水をライン１２により第１のリン処理槽１５に導入する。

第１のリン処理槽１５では、カルシウム塩例えば珪酸カルシウム水和物を注入することでＨＡＰの結晶としてリンを回収することができる。リンを除去した後、リン処理水１６として第１のリン処理槽１５から排出することができる。

第１のリン処理槽１５で処理されたリン処理水を、ライン１６により処理水貯留槽１３に導入し、貯留した後、最終処理水１４として河川などへ放流される。

このように、第１の実施形態によれば、嫌気性処理槽と非浸漬型好気性処理槽（散水型の好気性処理槽）を組合せた水処理方式において、散水型の好気性処理槽後段にＨＡＰ結晶析出による第１のリン処理槽を配することで、有機性排水中からリンを除去することが可能となる。

(実施例２)
図２に、第２の実施形態に係る排水処理システムの構成を表す図を示す。

図示するように、第２の実施形態に係る排水処理システム１０２は、第１のリン処理槽１５と処理水貯留槽１３との間に設けられた沈殿槽１７をさらに有すること以外は、図１と同様の構成を有する。沈殿槽１７では、リン処理槽１５からの処理水をライン１６により導入して貯留し、ＨＡＰ結晶を固形分として沈殿させる。

リン処理槽１５で析出したＨＡＰ結晶は、一部流出し、リン処理水中に含有する場合があるため、沈殿槽１７では、リン処理槽１５から流出したリン処理水中のＨＡＰ結晶を固形分として沈殿させた後、沈殿処理水をライン１８を介して処理水貯留槽１３へ導入し、貯留した後、最終処理水１４として河川などへ放流される。

実施例２によれば、嫌気性処理槽と非浸漬型好気性処理槽（散水型の好気性処理槽）を組合せた水処理方式において、散水型の好気性処理槽後段にＨＡＰ結晶析出によるリン処理槽、リン処理槽後段に沈殿槽を配することで、有機性排水中からより多くのリンを除去することが可能となる。

（実施例３）
第１のリン処理槽１５において、実施例１のカルシウム塩を注入する代わりに、Ｃａ系吸着剤を投入することで、Ｃａ系吸着剤へＨＡＰの結晶を析出させてＨＡＰ結晶としてリンを回収すること以外は、実施例１と同様にして、有機性排水の処理を行った。

このように、実施例３によれば、嫌気性処理槽と非浸漬型好気性処理槽（散水型の好気性処理槽）を組合せた水処理方式において、散水型の好気性処理槽後段にＨＡＰ結晶析出による第１のリン処理槽を配することで、第１のリン処理槽にカルシウム塩を注入する代わりに、Ｃａ系吸着剤を投入しても、有機性排水中からリンを除去することが可能となる。

（実施例４）
第１のリン処理槽１５において、実施例１のカルシウム塩を注入する代わりに、Ｃａ系／Ｍｇ系吸着剤を投入することで、Ｃａ系／Ｍｇ系吸着剤へＨＡＰの結晶とＭＡＰの結晶とを析出させ、ＨＡＰ／ＭＡＰ結晶としてリンを回収することができること以外は、実施例１と同様にして、有機性排水の処理を行った。

このように、実施例４によれば、嫌気性処理槽と非浸漬型好気性処理槽（散水型の好気性処理槽）を組合せた水処理方式において、散水型の好気性処理槽後段にＨＡＰ結晶析出による第１のリン処理槽を配することで、第１のリン処理槽にカルシウム塩を注入する代わりに、Ｃａ系／Ｍｇ系吸着剤を投入しても、有機性排水中からリンを除去することが可能となる。

（実施例５）
第１のリン処理槽１５において、カルシウム塩を注入する代わりに、Ｃａ系吸着剤またはＣａ系／Ｍｇ系吸着剤を投入することで、Ｃａ系吸着剤へＨＡＰの結晶、あるいはＣａ系／Ｍｇ系吸着剤へＨＡＰの結晶とＭＡＰの結晶とを析出させてリンを回収すること以外は、実施例２と同様にして、有機性排水の処理を行った。

実施例５によれば、嫌気性処理槽と非浸漬型好気性処理槽（散水型の好気性処理槽）を組合せた水処理方式において、散水型の好気性処理槽後段にＨＡＰ結晶析出によるリン処理槽、リン処理槽後段に沈殿槽を配することで、Ｃａ系吸着剤、Ｃａ系／Ｍｇ系吸着剤を投入しても、より多くのリンを除去することが可能となる。

（実施例６）
図３に、第３の実施形態に係る排水処理システムの構成を表す図を示す。

図示するように、第３の実施形態に係る排水処理システム１０３は、嫌気性処理槽３の前段に最初沈殿池１９、最初沈殿池１９からの上澄み液からなる最初沈殿池処理水を嫌気性処理槽３に送るライン２０、最初沈殿池１９からの汚泥をライン２１を介して導入し、嫌気処理する汚泥消化槽２２、汚泥消化槽２２からの処理水をライン２３を介して導入し、汚泥を脱水処理する汚泥脱水槽２４、汚泥脱水槽２４からの汚泥を排出するライン２８、及びＨＡＰ結晶の種晶、あるいはリン吸着物質を有し、汚泥脱水槽２４からの処理水をライン２５を介して導入し、処理水中のリンとＨＡＰ結晶の種晶、あるいはＣａ系吸着剤、Ｃａ系／Ｍｇ系吸着剤とを反応させてＨＡＰの結晶、ＭＡＰの結晶を生成させる第２のリン処理部２６を有すること以外は、実施例１と同様の構成を有する。必要に応じて、第２のリン処理部２６からの処理水を嫌気性処理槽３に送るライン２７をさらに設けることができる。

最初沈殿池１９では、ライン１により導入される有機性排水中の固形分を沈殿させ、ライン２１により最初沈殿池汚泥を最初沈殿池１９下部から抜き取り、汚泥消化槽２２へ供給する。最初沈殿池１９で有機性排水１中の固形分を沈殿させた後の上澄水は、初沈殿池処理水としてライン２０を介して排出され嫌気性処理槽３へ供給される。

汚泥消化槽２２では、嫌気性微生物のメタン発酵細菌、硫酸還元細菌により、最初沈殿池汚泥２１が分解されると同時に、それぞれメタンガス、硫化水素ガスが生成される。分解後の最初沈殿池汚泥２１は、消化汚泥２３として排出され汚泥脱水槽２４へ供給される。

汚泥脱水槽２４では、消化汚泥２３を脱水し、汚泥脱水槽２４下部からライン２８を介して脱水汚泥として排出される。脱水後の上澄水は、ライン２５を介して脱離液として第２のリン処理槽２６へ供給される。

第１のリン処理槽１５及び第２のリン処理槽２６では、例えば、Ｃａ系／Ｍｇ系吸着剤を投入することで、Ｃａ系／Ｍｇ系吸着剤へＨＡＰとＭＡＰの結晶を析出させ、ＨＡＰ／ＭＡＰ結晶として処理水中のリンを回収することができる。

第１のリン処理槽１５では、ライン１２により送り出される好気処理水中からのリン除去を行っても、処理水中のリン濃度が低い傾向があり、排水処理後のリン吸着剤をそのまま肥料として再利用することが困難である。このため、好気性処理槽後段の第１のリン処理槽１５から少なくとも一部のリン吸着剤を回収して第２のリン処理槽２６に投入し、ライン２５により送り出される脱離液中のリンを、ＨＡＰ結晶及びＭＡＰ結晶としてさらに析出させ、有機性排水中のリンを除去する。このようにして、より高い濃度のリンをリン吸着剤に吸着させることにより、リン吸着剤をそのまま肥料として再利用することが可能となる。このほか、図示しないが、汚泥消化槽２２で最初沈殿池汚泥２１分解後の上澄水をリン処理槽２６へ供給し、リン除去を行なうこともできる。

第３の実施形態によれば、嫌気性処理槽と非浸漬型好気性処理槽（散水型の好気性処理槽）を組合せた水処理方式において、嫌気性処理槽の前段に最初沈殿池を設けて、汚泥と上澄み液を分離し、上澄み液は、第１のリン処理槽を用いて、汚泥は、第２のリン処理槽２６を用いて、それぞれリンを除去することが可能となる。また、第１のリン処理槽にてＨＡＰ結晶そのもの、あるいはＨＡＰ結晶とＭＡＰ結晶が析出されたリン吸着物質の少なくとも１部を第２のリン処理槽に移動し、第２のリン処理槽のＨＡＰ結晶の種晶、あるいはリン吸着物質として使用して、ＨＡＰ結晶とＭＡＰ結晶をさらに析出させることにより、リン吸着物質により高い濃度のリンを吸着させることが可能となる。高濃度のリンを吸着させた吸着剤は肥料として再利用することが可能となる。

（実施例７）
図４に、第４の実施形態に係る排水処理システムの構成を表す図を示す。

図示するように、第４の実施形態に係る排水処理システム１０４は、第１のリン処理槽１５と処理水貯留槽１３との間に設けられた沈殿槽１７をさらに有すること以外は、図３と同様の構成を有する。沈殿槽１７では、リン処理槽１５からの処理水をライン１６により導入して貯留し、ＨＡＰ結晶そのもの、あるいはＣａ系吸着剤、Ｃａ系／Ｍｇ系吸着剤を固形分として沈殿させる。

好気性処理槽４で処理された好気処理水はライン１２により第１のリン処理槽１５に送られる。第１のリン処理槽１５でリンを除去した後、ライン１６を通ってリン処理水として沈殿槽１７に導入される。

第１のリン処理槽１５及び第２のリン処理槽２６では、例えば、Ｃａ系吸着剤、あるいはＨＡＰ／ＭＡＰ結晶を投入することで、Ｃａ系／Ｍｇ系吸着剤へＨＡＰとＭＡＰの結晶を析出させ、ＨＡＰ／ＭＡＰ結晶としてリンを回収することができる。

リン処理槽１５でＨＡＰ結晶そのもの、ＨＡＰ結晶を析出させたＣａ系吸着剤、あるいはＨＡＰ／ＭＡＰ結晶を析出させたＣａ系／Ｍｇ系吸着剤は、一部流出してリン処理水１６中に混入する場合があるため、沈殿槽１７では、リン処理槽１５から流出したリン処理水１６中のＨＡＰ結晶そのもの、Ｃａ系吸着剤、Ｃａ系／Ｍｇ系吸着剤を固形分として沈殿させた後、沈殿処理水１８として処理水貯留槽１３へ排出し、貯留した後、最終処理水１４として河川などへ放流される。

第４の実施形態によれば、リン処理槽後段に沈殿槽を配することで、実施例６よりも有機性排水中からより多くのリンを除去することが可能となる。

（実施例８）
図５に、第５の実施形態にかかる排水処理システムの構成を表す図を示す。

図示するように、第５の実施形態にかかる排水処理システム１０５は、好気性処理槽８からの処理水を第１のリン処理槽１５に導入する第１のライン１２、第１のライン１２に設けられた第１の配管切替弁２９、好気性処理槽８からの処理水を第２のリン処理槽２６に送る第２のライン４１、及び第２のライン４１に設けられた第２の配管切替弁３６、汚泥脱水槽２４からの処理水を第２のリン処理部２６に導入する第３のライン２５、第３のライン２５に設けられた第３の配管切替弁３１、汚泥脱水槽２４からの処理水を第１のリン処理槽１５に導入する第４のライン４２、及び第４のライン４２に設けられた第４の配管切替弁３０をさらに有すること以外は、図３と同様の構成を有する。

この排水処理システム１０５において、まず、通常の通水ラインで未使用のリン吸着剤をリン処理槽１５へ投入する。通常の通水ラインでは、第１の配管切替弁２９を開、第２の配管切替弁３６を閉、第３の配管切替弁３１を開、及び第４の配管切替弁３０を閉とすることにより、好気性処理槽８からの処理水を第１のリン処理槽１５に導入し、かつ汚泥脱水槽２４からの処理水を第２のリン処理槽２６に導入することができる。

一定時間、好気処理水１２中のリンを吸着させた後、第１の配管切替弁２９を閉、第２の配管切替弁３６を開、第３の配管切替弁３１を閉、及び第４の配管切替弁３０を開とすることにより水処理系ラインと汚泥処理系ラインとを切替て、好気性処理槽８からの処理水を第２のリン処理槽２６に導入し、かつ汚泥脱水槽２４からの処理水を第１のリン処理槽１５に導入することができる。

一定時間、脱離液２５中のリンを吸着させた後、リン吸着剤槽１５からリン吸着剤を回収し、そのまま肥料として利用する。リン吸着剤をリン吸着剤槽１５から取り出した後、未使用のリン吸着剤をリン吸着剤槽２６へ投入する。以後、この操作を繰り返す。

このように、第５の実施形態によれば、第１ないし第４の配管切替弁の開閉を制御することにより、２つのリン処理槽に各々導入される水処理系ラインと汚泥処理系ラインとを切り替えることができる。このため、嫌気性処理槽と非浸漬型好気性処理槽（散水型の好気性処理槽）を組合せた水処理方式において、Ｃａ系吸着剤、Ｃａ系／Ｍｇ系吸着剤を回収することがなく、また、この回収のために、有機性排水の処理、及び最初沈殿池などの汚泥の処理等を停止する必要なくなるので、効率よくリンの吸着を行うことができる。

（実施例９）
図６に、第６の実施形態にかかる排水処理システムを示す。

図示するように、第６の実施形態に係る排水処理システム１０６は、第１のリン処理槽１５と処理水貯留槽１３との間に設けられた沈殿槽１７をさらに有すること以外は、図５と同様の構成を有する。沈殿槽１７では、リン処理槽１５からの処理水をライン１６により導入して貯留し、ＨＡＰ結晶そのもの、あるいはＣａ系吸着剤、Ｃａ系／Ｍｇ系吸着剤を固形分として沈殿させる。

リン処理槽１５で析出したＨＡＰ結晶そのもの、Ｃａ系吸着剤、Ｃａ系／Ｍｇ系吸着剤は、一部流出し、リン処理水中に含有する場合があるため、沈殿槽１７では、リン処理槽１５から流出したリン処理水中のＨＡＰ結晶、Ｃａ系吸着剤、Ｃａ系／Ｍｇ系吸着剤を固形分として沈殿させた後、沈殿処理水をライン１８を介して処理水貯留槽１３へ導入し、貯留した後、最終処理水１４として河川などへ放流される。

第６の実施形態によれば、嫌気性処理槽と非浸漬型好気性処理槽（散水型の好気性処理槽）を組合せた水処理方式において、散水型の好気性処理槽後段にＨＡＰ結晶析出によるリン処理槽、リン処理槽後段に沈殿槽を配することで、有機性排水中からより多くのリンを除去することが可能となる。

また、第６の実施形態によれば、嫌気性処理槽３と非浸漬型好気性処理槽８（散水型の好気性処理槽）を組合せた水処理方式において、Ｃａ系吸着剤、Ｃａ系／Ｍｇ系吸着剤を回収することなく、また有機性排水の処理と、最初沈殿池などの汚泥の処理を停止することなく、リンを除去することが可能となる。また、リン処理槽後段に沈殿槽を配することで、有機性排水中からできるだけ多くリンを除去し、吸着剤を肥料として再利用することが可能となる。

（実施例１０）
図７に、第７の実施形態に係る排水処理システムの構成を表す図を示す。

図示するように、第７の実施形態に係る排水処理システム１０７は、嫌気処理槽３と好気性処理槽８との間に硫黄脱窒槽３２、好気性処理槽８からの処理水の一部を硫黄脱窒槽３２に戻すライン３５、及びライン３５に設けられた循環装置３４をさらに有すること以外は、図１と同様の構成を有する。

嫌気性処理槽３では、嫌気性微生物のメタン発酵細菌、硫酸還元細菌により、排水中の有機物が分解されると同時に、それぞれメタンガス、硫化水素ガスなどのバイオガスが生成される。これらバイオガスはライン４を介して硫化水素除去装置５に送られ、硫化水素ガスが除去された後、メタンガスを主成分とした処理ガスとしてライン６より排出される。

一方、バイオガスの一部は、嫌気性処理槽３の液相中へ溶解し、溶解した硫化水素ガスは処理水の溶存硫化物としてＨＳ⁻やＳ^２−の形態をとる。

硫黄脱窒処理槽３２では、処理槽内に保持された硫黄脱窒細菌が、好気性処理槽１２から循環装置３４により循環される好気処理循環水３５中の硝酸性窒素を、嫌気性処理槽３からの溶存硫化物ＨＳ⁻を利用して窒素ガスに変換する。窒素ガスは系外へ排出される。

好気性処理槽８では、硫黄脱窒処理水３３を好気性処理槽８上部の散水部９から散水するさいに、液中に溶解した酸素を用いて、好気性微生物が排水中の有機物除去とアンモニア性窒素の酸化を行う。アンモニア性窒素は、まず亜硝酸性窒素へ酸化され、最終的に硝酸性窒素まで酸化される。

第７の実施形態によれば、嫌気性処理槽３と非浸漬型好気性処理槽８（散水型の好気性処理槽）を組合せた排水処理方式において嫌気性処理槽３と好気性処理槽８の中間への硫黄脱窒槽の配備による、有機性排水中の窒素除去を組合せることで、有機性排水中の窒素とリンを除去することが可能となる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

本発明に係る有機排水処理システムにおいて、有機排水中からのリン除去に使用したリン吸着物質は、肥料あるいは肥料の原料として再利用することができる。

２…送水装置、３…嫌気性処理槽、５…硫化水素除去装置、８…好気性処理槽、９…散水部、１０…担体部、１１…汚泥沈殿部、１３…処理水貯留槽、１４…最終処理水、１５…リン処理槽、１０１，１０２，１０３，１０４，１０５，１０６，１０７…排水処理システム

Claims (10)

1. 有機性排水を嫌気微生物を用いて処理する嫌気処理部、
   好気性微生物を付着させた担体部、及び該嫌気処理部からの処理水を該担体部に散水する散水部を含み、該嫌気処理部からの処理水を該好気性微生物を用いて処理する好気性処理部、及び
   カルシウム系リン吸着物質を含む第１のリン吸着剤を有し、該好気性処理部からの処理水中のリンと該カルシウム系リン吸着物質とを反応させてヒドロキシアパタイトの結晶を生成させる第１のリン処理部を具備することを特徴とするリン除去型排水処理システム。
2. 前記第１のリン処理部の後段に設けられ、該第１のリン処理部からの処理水を貯留して該ヒドロキシアパタイトの結晶を固形分として沈殿させる沈殿槽をさらに具備することを特徴とする請求項１に記載のリン除去型排水処理システム。
3. 前記第１のリン吸着剤は、さらにマグネシウム系リン吸着物質を含み、前記第１のリン処理部は、該好気性処理部からの処理水を前記カルシウム系リン吸着物質及び該マグネシウム系リン吸着物質と接触することにより、該処理水中のリンと反応させてヒドロキシアパタイトの結晶を生成させると共に、該処理水中のリンとアンモニアと反応させてリン酸マグネシウムアンモニウムの結晶を生成させることを特徴とする請求項１または２に記載のリン除去型排水処理システム。
4. 前記嫌気処理部の前段に設けられた最初沈殿槽、該最初沈殿槽からの上澄み液を前記嫌気処理部に送るライン、該最初沈殿槽からの汚泥を嫌気処理する汚泥処理部、及びカルシウム系リン吸着物質を含む第２の吸着剤を有し、該汚泥処理部からの処理水中のリンとカルシウム系リン吸着物質とを反応させてヒドロキシアパタイトの結晶を生成させる第２のリン処理部をさらに具備することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のリン除去型排水処理システム。
5. 前記好気性処理部からの処理水を前記第１のリン処理部に導入する第１のライン、前記第１のラインに設けられた第１の配管切替弁、該好気性処理部からの処理水を前記第２のリン処理部に送る第２のライン、及び該第２のラインに設けられた第２の配管切替弁、前記汚泥処理部からの処理水を前記第２のリン処理部に導入する第３のライン、該第３のラインに設けられた第３の配管切替弁、該汚泥処理部からの処理水を該第１のリン処理部に導入する第４のライン、及び該第４のラインに設けられた第４の配管切替弁をさらに具備する請求項４に記載のリン除去型排水処理システム。
6. 前記第２のリン吸着剤は、さらにマグネシウム系リン吸着物質を含み、前記第２のリン処理部は、該好気性処理部からの処理水を前記カルシウム系リン吸着物質及び該マグネシウム系リン吸着物質と接触することにより、該処理水中のリンと該カルシウム系リン吸着物質反応させてヒドロキシアパタイトの結晶を生成させると共に、該処理水中のリンとアンモニアと該マグネシウム系リン吸着物質とを反応させてリン酸マグネシウムアンモニウムの結晶を生成させることを特徴とする請求項４または５に記載のリン除去型排水処理システム。
7. 前記嫌気処理部と前記好気性処理部との間に、硫黄脱窒部をさらに具備することを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載のリン除去型排水処理システム。
8. 有機性排水を嫌気処理部に導入し、嫌気微生物を用いて嫌気処理する工程、
   該嫌気処理部からの処理水を、好気性微生物を付着させた担体部、及び該嫌気処理部からの処理水を該担体部に散水する散水部を含む好気性処理部に導入し、該好気性微生物を用いて好気処理する工程、及び
   該好気性処理部からの処理水を、カルシウム系リン吸着物質含む第１のリン吸着剤を有する第１のリン処理部に導入し、該カルシウム系リン吸着物質と該好気性処理部からの処理水中のリンとを反応させてヒドロキシアパタイトの結晶を生成させる工程を具備することを特徴とするリン除去型排水処理プロセス。
9. 有機性排水を嫌気微生物を用いて処理する嫌気処理部、
   好気性微生物を付着させた担体部、及び該嫌気処理部からの処理水を該担体部に散水する散水部を含み、該嫌気処理部からの処理水を該好気性微生物を用いて処理する好気性処理部、及び
   カルシウム塩を有し、該好気性処理部からの処理水中のリンと該カルシウム塩とを反応させてヒドロキシアパタイトの結晶を生成させる第１のリン処理部を具備することを特徴とするリン除去型排水処理システム。
10. 有機性排水を嫌気処理部に導入し、嫌気微生物を用いて嫌気処理する工程、
    該嫌気処理部からの処理水を、好気性微生物を付着させた担体部、及び該嫌気処理部からの処理水を該担体部に散水する散水部を含む好気性処理部に導入し、該好気性微生物を用いて好気処理する工程、及び
    該好気性処理部からの処理水を、カルシウム塩を有する第１のリン処理部に導入し、該カルシウム塩と該好気性処理部からの処理水中のリンとを反応させてヒドロキシアパタイトの結晶を生成させる工程を具備することを特徴とするリン除去型排水処理プロセス。

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