JP3916697B2

JP3916697B2 - 汚水処理方法

Info

Publication number: JP3916697B2
Application number: JP23028096A
Authority: JP
Inventors: 良則久芳; 徹太郎木原; 正一郎森谷
Original assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd; Mitsui E&S Holdings Co Ltd
Current assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd; Mitsui E&S Holdings Co Ltd
Priority date: 1996-08-30
Filing date: 1996-08-30
Publication date: 2007-05-16
Anticipated expiration: 2016-08-30
Also published as: JPH1071398A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は汚水処理方法に関し、特に、し尿系及び浄化槽汚泥系の汚水を同時に効率的に処理することのできる汚水処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来技術およびその問題点】
一般に、地域の多くのし尿処理施設は、次の▲１▼〜▲５▼ような工程から構成されている。
▲１▼「前処理工程」……し尿に含まれる紙、布等の夾雑物や砂等の固形物を除去する工程
▲２▼「生物学的処理工程」……し尿に含まれる有機物、アンモニア及びリンを微生物を用いて除去する工程
▲３▼「固液分離工程」……汚泥（微生物）と処理水とを分離する工程
▲４▼「高度処理工程」……活性炭処理、オゾン処理等により残存ＣＯＤを除去する工程（ここで凝集脱リンを行うこともある）
▲５▼「その他の工程」……汚泥処理工程、脱臭工程等
【０００３】
以下、上記の各工程の内容について簡単に説明する。
し尿処理施設に搬入されるし尿は「生し尿」といわれ、前処理工程で処理されたし尿は「除渣し尿」といわれる。「し尿」や「浄化槽汚泥」は、代表的な「高濃度有機性廃水」であり、「生物処理」によって「有機物」と「アンモニア」及び「リン」が除去される。「有機物」の濃度は、「ＢＯＤ」又は「ＣＯＤ」で表される。
【０００４】
「有機物」、すなわち「ＢＯＤ」は「生物処理」によって炭酸ガスと水に分解される。動物が食物を食べるように、「微生物」が「有機物」を食べるわけである。この結果、「有機物」はなくなり、「微生物」は増加することになる。
【０００５】
生物学的処理において、「微生物」は「活性汚泥」と呼ばれている。この「汚泥」は、固液分離によって除去することができる。分離された「汚泥」の一部は「生物処理」に戻され（返送汚泥）、一部は廃棄される（余剰汚泥）。浄化槽汚泥は、大部分が家庭等の浄化槽で発生する余剰汚泥である。
【０００６】
固液分離は、「汚泥」を沈降分離するので、「汚泥」の分離性を保持することが重要となる。分離性が悪い場合を「バルキング」現象といい、分離性の善し悪しは「微生物」の種類による。「微生物」の種類は食べ物に左右され、ＢＯＤ１００に対して、窒素５、リン１を食べさせると良いといわれている。
【０００７】
「アンモニア（窒素）」の除去は次の二段階の生物処理で行われる。
▲１▼「硝化反応」；ＮＨ₄ ⁺を酸化してＮＯ₂ ^-又はＮＯ₃ ^-とする。通常、空気を曝気して酸素を供給する。
▲２▼「脱窒反応」；ＮＯ₂ ^-又はＮＯ₃ ^-を還元してＮ₂ガスとする。通常、ＢＯＤが還元剤となるが、必要に応じてメタノールを添加する。
【０００８】
生物学的処理では、ＢＯＤと窒素とを同時に除去しようとしているので、先にＢＯＤがなくなると、残った窒素を除去するためにメタノールの添加が必要となる。
【０００９】
「リン」の除去については、ＢＯＤや窒素ほど明確にされていないが、「微生物」を嫌気性状態にすると、体内に保有している「リン」を一旦放出し、好気性状態に戻すと再度「リン」を吸収し、このとき放出前よりも多量に吸収する、といわれている。要するに、「リン」は「汚泥」に吸収され、余剰汚泥として系外に排出される。
【００１０】
そして、上記のような工程を備えた地域のし尿処理施設には、し尿だけでなく浄化槽汚泥も搬入されるため、それらを同一の設備で処理する必要がある。最近では、トイレの水洗化の普及、下水道の普及の遅れ等の理由から、し尿よりも浄化槽汚泥の比率が高い場合が多く、それに対応できるし尿処理施設が必要となっている。浄化槽汚泥の比率が高くなると、浄化槽汚泥中のＳＳ濃度が大幅に変動するため、処理施設の負荷変動が大きくなり、安定した処理ができなくなるからである。
【００１１】
浄化槽汚泥の比率が高い場合の汚水処理方法の一例が特開平６−３２０１９０号公報に記載されている。この汚水処理方法は、浄化槽汚泥の前処理工程において凝集脱リンを行い、その上で除渣し尿と混合して生物学的処理を行うようにしたものである。
【００１２】
しかしながら、生物学的処理においても再度脱リンを行う必要があるため、処理工程が非常に複雑となる。また、浄化槽汚泥は、その水質の変動が非常に大きいために、これに対応する運転管理が非常に難しい。さらに、ＢＯＤの不足を補うために、メタノールを添加しなければならず、コストが高くなる。
【００１３】
この発明は前記のような従来のもののもつ問題点を解決したものであって、処理工程が簡単で、運転管理が容易であり、しかもコストが安くて済み、浄化槽汚泥の比率が高い場合であっても、安定した処理を行うことのできる汚水処理方法を提供することを目的とするものである。
【００１４】
【問題点を解決するための手段】
上記の問題点を解決するためにこの発明は、次の（ａ）〜（ｄ）の工程からなることを特徴とする汚水処理方法としたものである。
（ａ）し尿に含まれる紙、布等の夾雑物や砂等の固形物を除去するし尿系の前処理工程、（ｂ）浄化槽汚泥等に含まれる紙、布等の夾雑物や砂等の固形物を除去する浄化槽汚泥系の前処理工程、（ｃ）前記し尿系の前処理工程の処理水と前記浄化槽汚泥系の前処理工程の処理水とを混合して無機凝集剤を添加すると共に曝気処理を行った後、固液分離処理を行う前曝気・分離工程、（ｄ）前記前曝気・分離工程の処理水から主としてＢＯＤ及び窒素を除去する生物学的処理工程。
【００１５】
【作用】
この発明は前記のような手段を採用したことにより、し尿処理施設に搬入される汚水のうち、し尿系の汚水は、し尿系の前処理工程において、紙、布等の夾雑物や砂等の固形物が取り除かれ、浄化槽汚泥系の汚水は、浄化槽汚泥系の前処理工程において、紙、布等の夾雑物や砂等の固形物が取り除かれる。そして、前処理工程を経たし尿系および浄化槽汚泥系の処理水は、前曝気・分離工程において混合され、無機凝集剤が添加されると共に曝気処理が行われ、続いて沈降分離によって固液分離が行われる。この一連の操作によって、ＳＳ及びリンが９５％以上除去されると同時にＢＯＤ及び窒素も５０％程度除去されるが、曝気処理によってＢＯＤが増加するので、生物学的処理で窒素を除去するのに十分なＢＯＤの量を確保することができる。そして、前曝気・分離工程を経た処理水は、生物学的処理工程において、ＢＯＤ及び窒素が除去される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明による汚水処理方法の一実施の形態について説明する。
本願出願人らは、前述した問題点を解決するために以下のような研究を行った。
【００１７】
（１）生物学的処理について
し尿等の汚水処理においては、ＢＯＤが多く含まれているので、勿論これを除去しなければならないが、同時に窒素及びリンも非常に多く含まれているので、これも除去しなければならない。そして、窒素及びリンを生物学的に除去するためには、窒素及びリンに対して一定量以上のＢＯＤを必要とする。すなわち、窒素を除去するためには、窒素に対して３倍以上のＢＯＤが必要とされ、リンを除去するためには、リンに対して２５〜３０倍以上のＢＯＤが必要とされる。したがって、これらの生物学的処理における第１の問題点は、処理に必要なＢＯＤが不足することが多いことであり、第２の問題点は、水質の変動により処理の過程にこれらの過不足を生じ、必然的に処理操作が複雑となることである。
【００１８】
（２）ＢＯＤの不足について
生物学的処理におけるＢＯＤの必要量は、汚水中に含まれる窒素又はリンの量に応じて相対的に決まるものである。したがって、第１の問題点を解決するには、生物学的処理を行う前に汚水中のＢＯＤそのものを増加させる方法と、これとは逆に、窒素又はリンを減少させてＢＯＤの必要量を減少させる方法とが考えられる。そこで、生物学的処理を行う前に汚水中のＢＯＤそのものを増加させる方法と、生物学的処理を行う前に汚水中のリンを凝集処理する方法とについて検討を行った。
【００１９】
（３）ＢＯＤの増加について
通常、除渣し尿には１００００ｐｐｍ以上のＳＳが含まれているが、その多くは、高分子量の有機物であり、潜在的なＢＯＤ源である。したがって、このように潜在しているＢＯＤを活用して、窒素及びリンを生物学的処理に有効なＢＯＤに変えることができれば、第１の問題点が解決することになる。そこで、鋭意研究を重ねた結果、除渣し尿を曝気処理すると、この高分子量の有機物が低分子化され、可溶化することを発見した。すなわち、除渣し尿に含まれるＳＳから多量のＢＯＤを得ることが、第１の問題点の解決に有効なことが明らかになった。
【００２０】
（４）凝集脱リンについて
第２の問題点を解決するために有力な方法としては、生物学的処理の中から脱リン処理を除くことが考えられる。つまり、リンの除去については全て凝集脱リンで処理することとし、生物学的処理においては、ＢＯＤ及び窒素だけを除去することとすれば、処理操作が簡単となる。しかし、浄化槽汚泥の変動が大きいために、安定した凝集脱リン処理が難しいという問題があった。そこで、この問題を解決するために研究を重ねた結果、前述の除渣し尿の曝気処理がＢＯＤの増加に有効であるばかりでなく、安定した凝集脱リン処理に対しても、極めて有効であることを発見した。すなわち、生物学的処理を行う前の汚水を曝気処理することにより、ＢＯＤの増加と凝集脱リン処理が可能となり、この結果、生物学的処理においてはＢＯＤと窒素だけを処理することになるので、第１の問題点と第２の問題点とを一挙に解決できることになる。
【００２１】
（５）曝気処理を伴う凝集脱リン処理について
そこで、曝気処理を伴う凝集脱リン処理について更に研究を行った結果、次のような優れた効果が確認された。
１）凝集脱リン処理が安定して行えるので、脱リン効率は９９％を維持することが可能であり、生物脱リンを不要とすることが可能となる。
２）汚水中に含まれるＢＯＤ及び窒素も同時に除去されるが、曝気処理によってＢＯＤは増加するので、生物学的処理における窒素除去に必要なＢＯＤを確保することが可能となる。したがって、生物学的処理においては、メタノールの添加を必要としない。
３）汚水中に含まれる窒素は、この段階で約５０％除去できるので、生物学的処理における負荷が大幅に削減されることになり、生物脱リン処理が不要であることと合わせて、生物学的処理工程の設備を極めてコンパクトにすることが可能となる。
【００２２】
（６）以上のことから、この実施の形態による汚水の処理方法は、次のようにまとめることができる。
１）し尿は、従来と同様の前処理工程で処理して、紙、布等の夾雑物や砂等の固形物を除去する。
２）浄化槽汚泥は、従来と同様の前処理工程で処理して、紙、布等の夾雑物や砂等の固形物を除去する。
３）除渣し尿と、浄化槽汚泥を処理して得られた汚水とを混合し、これに無機凝集剤を添加して曝気を行う。
４）曝気処理された汚水を固液分離することにより、リン及びＳＳを除去する。
５）固液分離された汚水を生物学的処理してＢＯＤ及び窒素を除去する。
そして、このように処理された汚水は、活性炭による吸着処理を行って、ＣＯＤと色度を除去するだけで放流することができることになる。
【００２３】
以下、この発明による汚水処理方法の一実施例について説明する。
図１は、この発明による汚水処理方法の一実施例の工程図であり、この実施例による汚水処理方法は、「前処理工程」、「前曝気・分離工程」、「生物学的処理工程」、「固液分離工程」、「高度処理工程」の５つの工程を備えている。以下、各工程の要点について説明する。
【００２４】
（１）前処理工程
し尿処理施設に搬入される生し尿（又は浄化槽汚泥）は、沈砂・受入槽に受入れられ、砂等の固形物が重力沈殿によって取り除かれる。沈砂槽の底に沈んだ砂等の固形物は、定期的に真空ポンプで抜き取られ、水洗された後、焼却処分されるか、埋立処分される。
【００２５】
そして、砂等の固形物が取り除かれた汚水は、沈砂槽を溢流して受入槽に流入し、受入槽から破砕機能を備えたポンプによって夾雑物除去装置に送られる。そして、夾雑物除去装置において、紙、布等の繊維類やプラスチック類等の夾雑物（固形ゴミ）が取り除かれる。取り除かれた夾雑物は、脱水され、砂等の固形物と同様に焼却処分されるか、埋立処分される。このように処理された汚水は、以降の工程を連続運転するために、貯溜槽に溜められる。
【００２６】
（２）前曝気・分離工程
砂等の固形物や紙、布等の夾雑物が取り除かれた汚水（生し尿又は浄化槽汚泥）は、貯溜槽から前曝気槽に供給される。前曝気槽には、他の設備からの洗浄水等も流入するので、もともとの汚水は１．５倍程度に稀釈される。前曝気槽では、無機凝集剤が添加されると共に曝気処理が行われる。
【００２７】
そして、前曝気槽で処理された汚水は分離槽に送られ、分離槽において沈降分離によって固液分離が行われる。これらの一連の操作によって、ＳＳ及びリンを９５％以上除去することができる。同時にＢＯＤ及び窒素も５０％程度除去されるが、曝気処理によってＢＯＤが増加するので、以降の生物学的処理で窒素を除去するのに必要なＢＯＤの量を確保することができる。
【００２８】
通常は、以上のような処理を行うが、場合によっては、し尿の一部を生物学的処理に直接供給しても良い。これは、生物学的処理工程において、ある程度リンが存在していた方がバルキングを起こしにくく、処理が安定する上に、ＢＯＤの増加にもなるからである。
【００２９】
（３）生物学的処理工程
生物学的処理工程は、第一反応槽、曝気槽、第二反応槽及び膜循環槽で構成される。第一反応槽及び第二反応槽は嫌気性状態として主に脱窒反応を行う。曝気槽は好気性状態として主に硝化反応を行う。膜循環槽は、好気性状態として主にＢＯＤの最終除去と、汚泥の分離に適した水質にすることを目的としている。
【００３０】
第一反応槽には汚水と返送汚泥が供給され、混合される。嫌気状態の第一反応槽と好気性状態の曝気槽との間には循環ラインがあり、処理している汚水の約２０〜３０倍の水量で強制循環させる。これによって、硝化反応と脱窒反応が繰り返され、窒素が除去される。
【００３１】
（４）固液分離工程
生物学的処理を終えた後、固液分離によって活性汚泥を分離する。固液分離の方法は、従来は、沈降分離が多かったが、最近では膜分離を行うことが多くなった。分離した汚泥は、一部は返送汚泥として第一反応槽に戻し、他の分は余剰汚泥として系外に取り出し、焼却処分等を行う。
【００３２】
（５）高度処理工程
固液分離によって得られた水は、ＢＯＤ、窒素及びリンについては十分に除去されているので、高度処理としては、活性炭処理によってＣＯＤ及び色度を除去すれば放流できる水質である。
【００３３】
なお、この実施例においては、し尿と浄化槽汚泥との比率をおよそ３：７とし、前曝気槽における稀釈を約１．５倍とした。そして、図２に示すように、ＢＯＤ、ＣＯＤ、ＳＳ、Ｔ−Ｎ、Ｔ−Ｐ及び色度の全てに良好な結果が得られた。
【００３４】
【発明の効果】
この発明は前記のように構成したことにより、以下のような効果を奏することになる。
１）し尿処理全体の工程をコンパクト化、単純化することができるので、建設費用を削減することができる。
２）特に、し尿処理施設のメインとなる生物学的処理工程を単純化することができ、運転管理を容易とすることができる。
３）生物学的処理においてＢＯＤが不足する問題を解消することができ、メタノールの添加が不要となり、運転コストを削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による汚水処理方法の一実施の形態を示した工程図である。
【図２】図１に示すものの各工程後の処理水のＢＯＤ、ＣＯＤ、ＳＳ、Ｔ−Ｎ、ＴＰ、色度を示した説明図である。

Claims

次の（ａ）〜（ｄ）の工程からなることを特徴とする汚水処理方法。
（ａ）し尿に含まれる紙、布等の夾雑物や砂等の固形物を除去するし尿系の前処理工程
（ｂ）浄化槽汚泥等に含まれる紙、布等の夾雑物や砂等の固形物を除去する浄化槽汚泥系の前処理工程
（ｃ）前記し尿系の前処理工程の処理水と前記浄化槽汚泥系の前処理工程の処理水とを混合して無機凝集剤を添加すると共に曝気処理を行った後、固液分離処理を行う前曝気・分離工程
（ｄ）前記前曝気・分離工程の処理水から主としてＢＯＤ及び窒素を除去する生物学的処理工程