JP3526141B2 - 有機性汚泥の減量化およびリン資源回収方法並びに装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、有機性汚水の活性
汚泥処理など生物処理工程から発生する余剰活性汚泥な
どの有機性汚泥を完全に分解消滅できる減量化方法およ
びリン資源回収方法並びに装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】下水の活性汚泥処理施設などから大量の
余剰汚泥が発生しており、この汚泥の処理処分が現在最
大の問題になっている。余剰汚泥は難脱水性であるため
多量の脱水助剤（ポリマなど）を添加し脱水機で水分８
０％程度に脱水したのち重油を補助燃料として焼却処分
しているが、汚泥が大量な場合、脱水助剤、重油コスト
が高く、脱水機、焼却炉が大規模なものになり設備費、
維持管理費が多大になっている。焼却灰の処分も難題で
ある。

【０００３】このような問題を解決するため「オゾンを
利用した汚泥減量化法」が特開平６−２０６０８８号公
報に開示されている。この方法は、図２に示すような構
成の設備を使用したものである。すなわち、有機性汚水
１は活性汚泥処理施設などの生物処理工程２２に供給さ
れ、生物処理される。生物処理された有機性汚水は、固
液分離工程２３にて液分と固形分とに固液分離され、液
分は処理水４として放出され、固形分の一部はオゾン酸
化工程２７に供給される余剰汚泥２５であり、その残部
は、生物処理工程２２に返送される返送汚泥２６であ
る。オゾン酸化工程で処理されたオゾン酸化汚泥２８
は、生物処理工程２２に返送される。

【０００４】しかし、本発明者は、前記公報に開示され
た処理方法を追試した結果、次のような重大な問題点が
あることを見いだした。 1) 汚泥の減量化に伴い必然的にリンの除去ができなく
なり、処理水リン濃度が悪化する。汚泥を１００％減量
化するとリン除去率がゼロになってしまう。またリン資
源がまったく回収できない。 2) 汚泥のオゾン処理にともなって汚泥から難分解性の
ＣＯＤが生成し、生物処理水のＣＯＤが悪化する。 3) 汚泥をオゾン酸化しＢＯＤ物質に転換し、排水の生
物処理工程に供給し汚泥を生物学的に酸化分解するた
め、曝気槽のＢＯＤ負荷が高負荷になりやすい。高負荷
になると当然余剰汚泥生成率が大きくなり、この結果オ
ゾン添加量が増加するという悪循環を招く。

【０００５】また、公共用水域の富栄養化が重大問題に
なっている現在、汚水処理水のリン、ＣＯＤの悪化を引
き起こすことは従来技術の致命的欠点である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記問題点
に鑑みてなされたものであり、前記の問題点を完全に解
決する新技術を提供するものである。すなわち、本発明
の目的は、汚泥を大幅に減量化でき、かつ処理水のリン
濃度の悪化を確実に防止でき、リン資源を回収でき、有
機性汚水の生物処理工程のＢＯＤ負荷が高負荷になるの
を防止できる新規な有機性汚泥の減量化方法及び減量化
装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の上記目的は、有
機性汚水の生物処理工程から発生する余剰汚泥をオゾン
処理したのち、前記生物処理工程とは別個の曝気槽で曝
気し、曝気槽流出スラリを固液分離し、該分離汚泥また
は曝気槽内の汚泥の一部をオゾン処理工程に返送すると
ともに、該固液分離における分離水に石灰を添加し、リ
ンをアパタイトとして回収することを特徴とする有機性
汚泥の減量化およびリン資源回収方法によって達成する
ことができる。

【０００８】また、本発明の上記目的は、有機性汚水の
生物処理工程から発生する余剰汚泥をオゾン処理するオ
ゾン処理手段と、前記生物処理工程とは処理系が別の曝
気手段と、前記曝気槽からの流出スラリを固液分離する
固液分離手段と、前記分離汚泥を曝気槽に返送し、該曝
気槽内の汚泥を前記オゾン処理工程に返送する返送系
と、前記固液分離手段から排出された分離水に含まれる
リンに石灰を添加する手段と、除去されたリンを回収す
る手段と、を具備したことを特徴とする有機性汚泥の減
量化およびリン資源回収装置によっても達成することが
できる。

【０００９】上記の本発明においては、汚水の生物処理
工程からの余剰汚泥量よりも多い量の汚泥をオゾン処理
して汚水の生物処理工程の曝気槽に返送するのではな
く、余剰汚泥相当量を汚水の曝気槽とは別個の曝気槽に
て好気性処理し、この好気性処理工程から汚泥をオゾン
酸化工程に供給し余剰汚泥を減量化し、この工程から生
成するリンを化学的手段によって除去回収することによ
り、汚泥を高度に減量化し、かつ汚水の生物処理水の処
理水リン濃度の悪化を完全に防止できる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施形態
について図１を参照して詳細に説明する。なお、図１
は、本発明の有機性汚泥の減量化およびリン資源回収装
置の全体的な構成並びに処理工程の流れを示す図であ
る。

【００１１】本実施形態においては、図１に示すよう
に、有機性汚水Ａ１は活性汚泥処理施設などの生物処理
工程２２に供給されて生物処理される。この生物処理工
程２２において生物処理された有機性汚水は、沈殿槽な
どの固液分離工程２３にて液分と固形分とに固液分離さ
れ、液分は処理水Ａ２として放出される一方、固形分
は、返送汚泥２６として生物処理工程２２に返送され
る。また、返送汚泥２６の一部を余剰汚泥２５として下
記する余剰汚泥処理装置１０に供給する。

【００１２】図１に示した余剰汚泥処理装置１０は、有
機性汚水の生物処理工程から発生する余剰汚泥２５をオ
ゾン処理するオゾン処理手段であるオゾン酸化槽２と、
前記生物処理工程とは処理系が別の曝気手段である曝気
槽３と、この曝気槽３からの流出スラリを固液分離する
固液分離手段である固液分離槽４と、固液分離槽４から
の分離汚泥または曝気槽３内の汚泥の一部をオゾン酸化
槽２に返送する返送系５、７と、固液分離槽４から排出
された分離水に含まれるリンに石灰を添加して化学的手
段により除去回収するリン除去回収手段８とを備えた構
成である。

【００１３】図１に示した本実施形態の処理装置による
汚水処理工程について、詳細に説明する。下水などの有
機性排水の生物処理工程（活性汚泥処理施設など）から
排出される余剰汚泥２５をオゾン酸化したのち、汚水の
生物処理工程とは別個の曝気槽３に供給し、酸素含有ガ
ス（空気など）でオゾン酸化汚泥を好気性微生物の存在
下で曝気し生物処理する。この生物処理工程でオゾン酸
化された汚泥は生分解性が向上しているので、好気性微
生物により例えば４０％程度が炭酸ガス、水に分解し、
６０％程度が再び活性汚泥に転換される。

【００１４】このあと曝気槽流出スラリを沈殿、膜分離
などの固液分離槽４によって固液分離４し、分離汚泥を
返送系５を介して曝気槽３に返送することができる。

【００１５】また、オゾン酸化槽２に供給する汚泥とし
ては、曝気槽３から汚泥を引き抜き、返送系７を介して
オゾン酸化槽２に供給する。この結果、曝気槽３におい
て分解されなかった汚泥は、再びオゾン処理されて生分
解性が向上するので、曝気槽３に流入すると再び炭酸ガ
ス、水に分解され、最終的に供給汚泥２５が完全に生物
学的に分解される。そして、余剰汚泥処理装置１０の処
理系外に排出する汚泥がゼロになる。なお、オゾン酸化
汚泥の曝気槽としては汚水の生物処理工程２２の曝気槽
の一部を隔壁で区画し、その部分を利用してよいことは
勿論である。（この区画部分には汚水は流入させな
い）。

【００１６】このように、オゾン酸化汚泥が曝気槽３で
生物学的に酸化分解される結果、汚泥から難生分解性Ｃ
ＯＤ、リンが溶出、生成するが、本発明ではオゾン処理
汚泥を汚水処理系曝気槽に返送しないので、その水量が
著しく少ない（供給汚泥２５の流量と等しい）ため、例
えば極めて小さな凝集沈殿槽を設けるだけで容易にリン
を石灰添加による化学的手段によって除去回収できる。

【００１７】リン除去手段としては凝集処理（凝集剤と
しては、石灰を適用する。石灰は、リンを脱水性が良く
肥料価値のあるアパタイトとして回収できるので最適で
ある）、なおヒドロキシアパタイトを種晶として利用す
る晶析脱リン法を適用することもできる。

【００１８】「晶析脱リン法」はリンを晶析させる種晶
としてリン鉱石、骨炭などを必要とするが、本発明では
処理水量が著しく少ないので、種晶所要量が大幅に少な
くなり晶析脱リン設備の建設費、運転費が極めて少なく
できる。また晶析脱リン法ではあらかじめ原水に酸を添
加しｐＨをさげて脱炭酸処理する必要があるが、本発明
では水量が少ないので脱炭酸コストが非常に少なくでき
る。

【００１９】 本発明に比較し、従来技術（オゾン酸化汚
泥の生物分解を汚水の生物処理工程の曝気槽で行なう方
法）では、図２の大水量（原水流量に等しい）の生物処
理水そのものの水質（ＣＯＤ，リン）が悪化するため、
例えば凝集沈殿処理によりＣＯＤ、リンを除去使用とす
ると、凝集沈殿装置として非常に大きな設備が必要にな
るという大きな欠点がある。これに対して、本発明を下
水処理に適用する場合、オゾン酸化汚泥の曝気槽の後の
沈殿槽からの流出水量は下水水量の１／１００程度と著
しく少ないので種々の化学的リン回収手段を容易に適用
できる。さらに、本発明は従来技術とは逆に、オゾン酸
化汚泥を汚水の生物処理工程に返送しないため、汚水処
理工程が高ＢＯＤ負荷になって余剰汚泥生成率が増加し
てしまう欠点が無い。

【００２０】 本発明におけるオゾン酸化槽の滞留時間は
１〜２時間程度、オゾン酸化汚泥の曝気槽の滞留時間は
４８〜７２時間程度で十分であり、水量が少ないので設
置面積も小さくてすむ。また滞留時間をこのように長時
間に設定しても水量が少ないので曝気槽が小さなもので
すみ、分解速度の遅い難生物分解性ＣＯＤの除去効果も
向上する。

【００２１】

〔実施例〕

下水の活性汚泥処理設備から排出される余剰汚泥を対象
に実証試験を行なった。

【００２２】

【００２３】リン化学的除去回収工程 凝集沈殿槽沈降分離速度 ２０ｍ／ｄ 凝集剤種類 消石灰 凝集剤注入率 １０００ｍｇ／リットル

【００２４】 この条件で６カ月試験を続けた結果、供給
した汚泥総重量（９ｋｇ）が完全に分解消滅し系外への
汚泥排出量はゼロであった。曝気槽流出汚泥の沈殿分離
水の水質はＣＯＤ７６ｍｇ／リットル、リン２６．５ｍ
ｇ／リットルであり、凝集沈殿処理水の水質はＣＯＤ１
５ｍｇ／リットル、リン０．８ｍｇ／リットルであっ
た。従って汚水の生物処理水に混合させて放流させても
なんら水質を悪化させないことが判明した。

【００２５】 〔比較例１〕 図１の工程において、オゾン酸化槽２を省略した以外は
実施例と同じ条件で試験を行なった。この場合、汚泥消
滅効果が著しく少なく、供給した汚泥量の８％にすぎな
かった。 〔比較例２〕 図１の工程において、汚泥返送系５を省略した以外は実
施例と同じ条件で試験を行なった。この場合、汚泥消滅
効果は２６％に低下した。

【００２６】

【発明の効果】以上述べたように、本発明は、有機性汚
水の生物処理工程から発生する余剰汚泥をオゾン処理し
たのち、前記生物処理工程とは別個の曝気槽で曝気し、
該曝気槽からの流出スラリを固液分離し、該分離汚泥ま
たは該曝気槽内の汚泥の一部を前記オゾン処理の工程に
返送するとともに、該固液分離における分離水に含まれ
るリンを化学的手段により除去回収する。

【００２７】 したがって、下記するような効果を奏する
ことができる。 １．汚水の生物処理工程から排出される余剰汚泥を完全
に分解できるので、汚泥脱水機、汚泥焼却炉が不要であ
る。脱水ケーキ、焼却灰の処分も不要である。 ２．オゾン処理した汚泥を汚水の生物処理系の曝気槽に
返送しないようにし、かつ汚泥減量化工程流出水を化学
的リン除去手段で脱リンするようにしたので、汚泥を１
００％減量化しても汚水処理系の処理水リンの悪化を招
かない。またリンを資源回収できる。 ３．オゾン処理汚泥を汚水処理系の曝気槽に返送しない
ので汚水処理系の曝気槽のＢＯＤの高負荷を引き起こす
ことが無く余剰汚泥生成率を低く押さえることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の有機性汚泥の処理装置の全体的な構成
並びに処理工程の流れを示す図である。

【図２】従来の有機性汚泥の処理方法を示す概略図であ
る。

【符号の説明】

１ 余剰汚泥 ２ オゾン酸化槽 ３ 曝気槽 ４ 固液分離槽 ５、６、７ 返送系 ８ リン除去手段 ９ 処理水 １０ 余剰汚泥処理装置 ２２ 生物処理工程 ２３ 固液分離工程（沈殿） ２６ 返送汚泥

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 有機性汚水の生物処理工程から発生する
   余剰汚泥をオゾン処理したのち、前記生物処理工程とは
   別個の曝気槽で曝気し、曝気槽流出スラリを固液分離
   し、該分離汚泥または曝気槽内の汚泥の一部をオゾン処
   理工程に返送するとともに、該固液分離における分離水
   に石灰を添加し、リンをアパタイトとして回収すること
   を特徴とする有機性汚泥の減量化およびリン資源回収方
   法。
2. 【請求項２】 有機性汚水の生物処理工程から発生する
   余剰汚泥をオゾン処理するオゾン処理手段と、 前記生物処理工程とは処理系が別の曝気手段と、 前記曝気槽からの流出スラリを固液分離する固液分離手
   段と、 前記分離汚泥を曝気槽に返送し、該曝気槽内の汚泥を前
   記オゾン処理工程に返送する返送系と、 前記固液分離手段から排出された分離水に含まれるリン
   に石灰を添加する手段と、 除去されたリンを回収する手段と、 を具備したことを特徴とする有機性汚泥の減量化および
   リン資源回収装置。