JP4714350B2

JP4714350B2 - 有機性廃水の処理方法

Info

Publication number: JP4714350B2
Application number: JP2001033721A
Authority: JP
Inventors: 俊一水上; 勉木下; 健治桂; 輝領謹糠信; 久夫大竹; 章夫黒田; 純一加藤
Original assignee: Kobelco Eco Solutions Co Ltd
Current assignee: Shinko Pantec Co Ltd
Priority date: 2001-02-09
Filing date: 2001-02-09
Publication date: 2011-06-29
Anticipated expiration: 2021-02-09
Also published as: JP2002233887A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、下水処理場、屎尿処理場などの下水処理プロセス、または食品工場、化学工場などから排出される有機性廃水を処理する方法において、余剰汚泥の発生量をゼロにするとともに、低コスト、高収率でリン成分を分離、回収することができる、経済性に優れたシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
如上の有機性廃水を処理するための方法として、従来より好気的処理プロセスが繁用されており、当該プロセスから発生する余剰汚泥の約７０％は、脱水、焼却処理の後、埋立処分に付されてきた。しかしながら、近年、埋め立て地の確保が困難になってきたことに鑑み、余剰汚泥を極めて低減し、その発生量をゼロに近づけることができる有機性廃水処理方法が提案されている（例えば、特開平６−２０６０８８号公報、特開平９−１０７９１号公報など）。これらの方法では、好気的処理プロセスで生じる余剰汚泥をオゾンや好熱菌によって可溶化し、可溶化された汚泥の全量を好気処理槽に返送することにより、余剰汚泥の減量化が達成される。しかしながら、従来の好気的処理プロセスにおいては余剰汚泥として処理廃水から除去されていたリン成分が、汚泥の可溶化を採用した当該方法の場合には再溶出してしまうため、処理水からのリン成分の除去率が極めて低下し、リン成分を多く含有する処理廃水が生じうるという問題点があった。
【０００３】
この問題を解決するために、生物学的嫌気・好気処理方法によってリン成分を除去し、余剰汚泥をオゾンや好熱菌等の手段を用いて可溶化処理する前段で、嫌気状態とすることによりリン成分を液相へ放出させ、これを凝集剤を用いて凝集沈殿処理することによって、効率的に回収する方法が提案されている（例えば、特開２０００−８４５９６号公報、特開２０００−５９２号公報など）。これらの方法では、汚泥からのリン成分の放出手段として、常温下での嫌気的撹拌を採用しているが、リン成分の放出率は約４０〜５０％と低く、また反応時間も４〜５時間と長いことから、大容量の反応槽を必要とするという問題点があった。また、汚泥中にポリリン酸として蓄積されていたリン成分が、リン酸の濃縮液として回収されるので、次いでリン成分を凝集沈殿させるにはｐＨを約９〜９．５の塩基性に調整して水酸化カルシウム等の凝集剤を添加しなければならず、従って、ｐＨ調整のための試薬や、生じた塩基性廃液を中和するための試薬を必要とし、操作面でもコスト面でも問題のあるものであった。
【０００４】
一方、リン成分の除去および回収方法として、生物学的嫌気・好気処理方法と熱処理方法とを組み合わせることにより、８０％以上と高いリン回収率を達成することができる、経済性にも優れたシステムが提案されている（特開２０００−３０１１８７号公報）。しかしながら、かかる方法によればリン成分が効率的に回収されても余剰汚泥が発生してしまうので、上述したような余剰汚泥に関わる問題を回避できないこととなっていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような現状に鑑みてなされたものであり、その目的は、余剰汚泥の発生量をゼロにするとともに、高収率でリン成分を分離、回収することができる、経済性に優れた有機性廃水の処理システムを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本願は、（１）廃水が好気的処理に付される曝気処理工程、（２）曝気処理後の廃水を一次処理水と一次汚泥とに分離する固液分離工程、（３）一次汚泥の少なくとも一部が、リン成分を液相に放出させるために６０〜９０℃で１０〜１２０分間加熱処理するリン放出工程、（４）リン放出後の処理液を、二次処理水と二次汚泥とに分離する第二固液分離工程、（５）二次汚泥を６０〜７０℃で３〜４８時間、好気的に加熱処理することにより可溶化させる可溶化工程、および（６）前記二次処理水中のリンを３０〜４０℃で凝集剤を撹拌下に添加することによって液相から沈殿させるリン凝集工程を含む有機性廃水の処理方法（本願第一発明）、ならびに（１）廃水が好気的処理に付される曝気処理工程、（２）曝気処理後の廃水を一次処理水と一次汚泥とに分離する固液分離工程、（３）一次汚泥の少なくとも一部が、リン成分を液相に放出させるために６０〜９０℃で１０〜１２０分間加熱処理されるリン放出工程、（４）リン放出後の処理液の少なくとも一部を、二次処理水と二次汚泥とに分離する第二固液分離、（５）リン放出後の処理液の残部を６０〜７０℃で３〜４８時間、好気的に加熱処理することにより可溶化させる可溶化工程、および（６）前記二次処理水中のリンを３０〜４０℃で凝集剤を撹拌下に添加することによって液相から沈殿させるリン凝集工程を含む有機性廃水の処理方法（本願第二発明）を提供する。これらの方法によれば、好気的処理により廃水中の微生物内にリン成分が蓄積されると共に好気性微生物による有機化合物の消化分解が行なわれ、この処理水は一次処理水と、リン成分が濃縮された一次汚泥とに分離され、次いで、短時間の加熱という特段の設備も試薬も必要としない方法によって、一次汚泥に含まれるリン成分が、主にポリリン酸として液相に放出される。固液分離後に、実質的にリン成分を含有しない二次汚泥が可溶化され、リン成分を含有する一次処理水はリン凝集工程に付されてポリリン酸として回収される。従って、従来余剰汚泥として破棄しても処理水として排出しても、土壌や海洋、河川、湖沼等の富栄養化をもたらすこととなっていたリン成分による環境汚染を確実に防止でき、しかも余剰汚泥の発生量を低減し、場合によっては余剰汚泥がまったく発生しないシステムとすることも可能になる。さらに、二次処理水中のリン成分は、ほとんどがポリリン酸の形態を保っているので、従来の処理方法に比較して、凝集、沈殿させるために必要な金属塩などの凝集剤の必要量も低くなる。
【０００７】
これらの方法において、前記可溶化工程が、汚泥または処理液を好ましくは５０〜８０℃に加熱することにより、さらに好ましくは６０〜７０℃に、３〜４８時間、好気的に加熱処理することにより、簡便且つ低コストの方法によって、充分な汚泥の可溶化を成し遂げることができる。かかる条件は、汚泥中の好熱性微生物反応と、熱による物理化学的な分解反応との双方によって固形物の可溶化が行われるのに最適なものであるので、処理に伴って発生する余剰汚泥をゼロにすることもできる。ここで、リン放出工程で高温処理に曝された後に得られる二次汚泥は、固液分離工程に付されることによって一旦その温度が低下し、次いで可溶化工程において再度高温に曝される。従って、急激な温度変化による熱ショックを受けることで汚泥の可溶化がより促進されることとなり、結果的に従来の汚泥処理法におけるよりも可溶化率が向上する。
【０００８】
また、本願第二発明で、可溶化工程に加熱処理が採用される場合、すなわち、リン放出工程後の処理液の一部が、温度低下することなく可溶化工程（５）に導入される場合においては、汚泥の可溶化に先だってリン放出工程にて汚泥の加熱がなされるため、好気的処理後に休眠状態にあった汚泥中の好熱性微生物がリン放出工程の短時間加熱で休眠状態から脱して活性体となるので、可溶化工程でより良好な可溶化能がもたらされることとなる。
【０００９】
さらに、前記リン放出工程（３）および可溶化工程（５）が、共通の加熱手段により加熱可能な、隔壁を有する一槽内で行なわれると、熱を有効に利用でき、ランニングコストを低減することができる。本願発明においてもやはり、リン放出工程（３）で一旦加熱されることで好熱性微生物が脱休眠状態の活性体となるため、好適な可溶化能を達成することができる。
【００１０】
また、前記リン放出工程（３）が、一次汚泥の少なくとも一部を、８０〜９０℃で１０〜６０分間加熱処理することにより実施されると、リン成分がポリリン酸の形態で回収できる効率を高めることができ、その上、上記の熱ショックによる効果も確実に達成される。特に、可溶化工程が、汚泥または処理液を６０〜７０℃に、３〜４８時間、好気的に加熱処理すると、休眠状態にあった汚泥中の好熱菌がより活性化されるため、可溶化工程でさらに良好な可溶化状態がもたらされることになる。
【００１１】
上記本願発明で、固液分離工程（２）の後に、一次汚泥をさらに濃縮するための濃縮工程を行なうことにより、一次汚泥が低容量となり、続くリン放出工程（３）および可溶化工程（５）に必要とされる槽の減容化が可能となる。そうすれば当該工程での加熱に要するエネルギーの低減、その後の処理槽の減容化にもつながり、設備・維持費を大幅に削減することができる。また、濃縮された一次汚泥が可溶化槽に送られることになるので、可溶化槽で好熱菌の生育に適した栄養条件が得られ、可溶化酵素の生成も好適に行われることになり、高い可溶化効率を達成することができる。
【００１２】
前記曝気処理工程（１）の前に、嫌気処理工程（７）をさらに含むと、微生物へのリン成分の過剰摂取に先駆けて嫌気的条件にすることにより、微生物への有機物の摂取と微生物から液相へのリン成分の放出が行われるので、曝気処理におけるリン成分の過剰摂取がさらに効率よく行われると共に、嫌気性微生物による有機化合物の分解も行なえることになる。
【００１３】
また、前記可溶化工程（５）後の処理液が再度曝気処理工程（１）または嫌気処理工程（７）に付され、循環系によって処理が行われるようにシステムを循環系とすれば、可溶化槽から排出される可溶化液中の好熱性微生物が再び可溶化工程へ流入することになり、可溶化工程における可溶化能も良好に維持させられるので、より確実に余剰汚泥をゼロにし、リン成分をすべて回収することができる。
【００１４】
また、本発明は、有機性廃水処理装置であって、曝気処理槽、固液分離手段、第二固液分離手段、リン放出槽、可溶化槽およびリン凝集槽、ならびにそれらを連結する経路を含み、以上説明した本願第一乃至第九発明にかかる有機性廃水の処理方法を実施するための装置を提供するものである。この処理装置を用いると、最終的に余剰汚泥を生じることなく、リン成分を実質的に含有しない処理水と固形のリン成分にまで、有機性廃水を低コストで変換することができ、しかもリン成分を利用性に優れたポリリン酸として高い効率をもって回収することが可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の有機性廃水の処理方法における実施の形態を図１〜４のフローに基づき説明する。
【００１６】
すなわち、図１に示す実施態様では、リンを含有する有機性廃水である原廃水Ａを先ず嫌気処理槽７に導入し、嫌気的条件下にて微生物体内に有機物を摂取せしめると共に、微生物体内にポリリン酸の顆粒として貯留されているリン成分を放出させる。また同時に、嫌気性微生物による有機化合物の消化分解も行なわれる。この際リン成分は概ね、加水分解されて正リン酸として液相へと放出されることになる。この際の処理温度は特に限定されず、好ましくは常温下に行えばよい。ここで、嫌気処理槽７に攪拌手段を備えて、微生物と被処理水中の有機物を効率的に接触させリン放出を促進させるようにすることが好ましい。
【００１７】
次いで、この処理液をエアポンプの曝気手段１２を備えた曝気処理槽１に付し、ここで好ましくは常温下に好気性微生物による有機物を分解すると共に微生物によりリン成分を摂取させ、主にポリリン酸の形態で体内に貯留させる。嫌気処理で放出されたリン成分および有機性廃水中のリン成分が、この工程において微生物体内に摂取され、濃縮されるのである。また同時に、好気性微生物による有機化合物の消化分解も行なわれる。
【００１８】
曝気処理槽１および嫌気処理槽７のそれぞれの構造ならびに以下の種々の反応槽等を結ぶ経路は特に限定されるものではなく、本質的に、従来より利用されているものを用いることができる。本発明の装置のため、曝気処理槽１にはエアポンプ、ブロアなどの曝気手段１２から送られる空気を曝気処理槽１内に行き渡らせることができる散気装置１３を、そして嫌気処理槽７においては好ましくは攪拌手段などを具備するものであればよい。またこれらの工程における各々の条件等も、従来知られている処理方法に従って行うとよい。
【００１９】
次に、曝気処理液を固液分離手段２に付し、リン成分が濃縮された一次汚泥ｘと、一次処理水ａとに分ける。この固液分離手段２としては、従来より知られている、沈殿、膜分離を含む濾過等の手段が選択される。これらのうち、設備および維持費が安価ですみ、且つ操作にも殆ど手間を必要としないことから沈殿が好ましい。なお、膜分離装置を固液分離手段２として用いる場合、これを曝気処理槽１に併設することも可能であり、この場合一次汚泥ｘは曝気処理槽１から回収される。
【００２０】
また、一次汚泥ｘの一部は、リン放出槽中の汚泥量に鑑み、直接可溶化槽５に導入してもよく、あるいは図示しないが、適宜嫌気処理槽７に返送して、リン放出および可溶化の工程に付される汚泥量を調節すると共に嫌気および好気処理での有機化合物の分解および微生物によるリン成分の摂取を十分に行うようにしてもよい。
【００２１】
次いで、得られた一次汚泥ｘを、汚泥に含まれる微生物からリン成分を液相に放出させるために、リン放出槽３において、ヒーター、スチーム発生装置などの加熱手段１０を用いて６０〜９０℃で１０〜１２０分間、好ましくは８０〜９０℃で１０〜６０分間の加熱処理を行うことにより、リン成分を主にポリリン酸として微生物より放出させる。ポリリン酸としてリン成分が放出されると、液相から沈澱としてリン成分を回収するためのリン凝集槽６での処理に必要な、金属塩などの凝集剤の使用量が低減される。これは、リンの原子数に対する、凝集剤が結合可能なフリーのリン酸残基数が、ポリリン酸では低値であることによるものである。また、ポリリン酸の金属塩の方が、リン酸の金属塩よりも大きな顆粒状の沈澱塊を形成するので、その後の回収処理において、例えば沈澱分離や遠心分離での所要時間を短縮し、容量を減容化し、遠心分離の回転数を抑えることなどが可能となるので好都合である。この工程における処理温度が低すぎると、ポリリン酸としてのリン成分の放出が遅延されがちであるうえ、休眠状態の微生物の活性が起きにくくなり可溶化効率の上昇の程度が劣るようになる。また、処理温度が９５℃を越えるとポリリン酸の放出後速やかにリン酸へと分解されることがあるので、回収のための凝集剤必要量が高まるだけでなく、加熱のコストも高騰するので好ましくない。
【００２２】
リン放出後の処理液は、次いで固液分離手段４によって比較的小容量のリン成分高含有処理水（二次処理水）ｂと二次汚泥ｚとに分離される。固液分離手段４は、沈澱槽、遠心分離器、膜分離器、浮上分離器、ベルトプレス、フィルタープレス等の固液分離装置を広く利用できる。しかし、４％汚泥濃度以上の十分な濃縮が実現されるので、浮上濃縮を採用することが好ましい。浮上濃縮を実施する場合の好ましい条件は、汚泥容量の約４倍量の循環水を用いた循環系において、かかる循環水に対して約２〜３％の空気を溶解させるというものである。空気を溶解させるために、コンプレッサ１４を用いて通気するとよい。
【００２３】
二次汚泥ｚと一次汚泥ｘの残部は、次いで可溶化槽５に導入され、ここで、５０〜８０℃、好ましくは６０〜７０℃にて、常圧下に、好ましくは中性から弱アルカリ性付近のｐＨにおいて、３〜４８時間、好ましくは１２〜２４時間の加熱処理に付される。この処理において、ヒーター、スチーム発生装置などの加熱手段１１による加熱と、コンプレッサ１４よる、好ましくは０．０１〜０．４ｖｖｍの通気を行ない、好気性微生物（好気性好熱菌）による分解反応と、熱による物理化学的な分解反応とによって、固形物が可溶化される。また、可溶化処理は常圧下で攪拌しながら行なうことが好ましい。これら可溶化処理における条件は、その処理対象である有機性固形廃棄物の種類及び濃度及び当該固形廃棄物を分解しうる微生物の可溶化至適温度等に依存して変動可能であり、微生物反応と物理化学的分解反応の双方が良好に進行するように設定される。すると、リン放出槽３で高温処理に曝された後に固液分離手段４でその温度が低下した汚泥は、可溶化槽５にて再度高温に曝されるので、急激な温度変化による熱ショックを受けることとなり、汚泥の可溶化率が向上する。かくして固形物を含有しない状態にまで汚泥を可溶化し、可溶化液ｙは嫌気処理槽７に返送される。
【００２４】
なお、可溶化を促進するために、好気性好熱菌であるバチルス・ステアロサーモフィラス等（例えば、バチルス・ステアロサーモフィラスＳＰＴ２−１；平成８年１月１８日付にて、茨城県つくば市東町１丁目１番３号に所在の通商産業省工業技術院生命工学工業技術研究所に寄託され受託番号ＦＥＲＭ−１５３９５が付与された）や、プロテアーゼ、リパーゼ、グリコシダーゼ等の酵素を単独または組み合わせて配合してもよい。
【００２５】
なお、可溶化工程には、好気性微生物による反応を意図した上記のような加熱処理以外に、オゾン分解、電気分解、熱アルカリ分解等を採用することも可能であり、また、好気性微生物による処理とこれらの分解処理を併用してもよい。
【００２６】
一方、固液分離手段４にて得られた二次処理水ｂは、リン凝集槽６に導入され、好ましくは２０〜７０℃、より好ましくは２０〜５０℃、特に好ましくは３０〜４０℃、最も好ましくは３０℃にて、凝集剤を攪拌下に添加することによってリン成分を凝集、沈殿させる。このような条件で凝集工程を実施すれば、ポリリン酸を効率よく、また凝集後に特段に遠心分離等の操作を行わなくとも、自然沈降によって分離が容易な顆粒形状として回収することができる。従って、被処理汚泥中のリン成分をポリリン酸として回収する効率を高めると共に、作業の簡素化も実現できる。この温度が上記範囲を下回ると、凝集塊が形成されないため、遠心分離等によってリン成分を回収するようにせざるをえず、たとえそのような手段を講じても回収率が劣る場合もある。また。上記範囲を上回るということは別途加熱を行う必要が生じることになり実用的でない。
【００２７】
ここで凝集剤としては、例えばポリ塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム、塩化第二鉄、硫酸第一鉄、塩化カルシウム、酸化カルシウム、水酸化カルシウム、塩化マグネシウム、硫酸マグネシウム、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム等を用いることができ、このなかでも塩化カルシウム、酸化カルシウムおよび水酸化カルシウム等のカルシウム塩が、最終生成物の使用性、価格、環境に対する影響に鑑みて好ましい。
【００２８】
こうしてリン放出後の処理液からポリリン酸を凝集させ沈殿として回収するために、従来と同様の工程での凝集剤必要量の半分以下を添加すれば十分であるので、コストの低減だけでなく、金属含有化合物の産生量を抑制でき、環境保全の観点からも好ましいと云える。沈殿後、得られた固形リン成分ｐを回収するが、かかるリン成分ｐは、汚泥から分離濃縮されているだけでなくかなり純化されているので、必要に応じて精製処理を施し、肥料や、合成洗剤、洗浄剤、金属イオン封鎖剤、食品添加剤の原料として、また、製紙、染色、写真技術などに用いる試薬原料、リン化合物、薬剤製造のための原料などに利用することができる。
【００２９】
凝集剤の添加量は、二次処理水ｂに含まれる全リン成分およびポリリン酸の量から遊離リン酸残基数を割り出して、これに足るモル数の量だけ用いることが最も好ましい。なお、リン凝集槽６での凝集反応に際して固形成分としてのリン成分を回収するために、二次処理水ｂのｐＨは、リン酸を回収する場合と異なり、５〜１０、好ましくは６〜９とするとよい。かような温和な条件下でリン成分を回収することが可能となるので、塩基性物質をあえて添加する必要もなく、リン酸として回収する場合よりもコストを低く抑えることができ、また２次的な塩基性廃水の発生をも阻止することができる。リン凝集工程を経た三次処理水ｃは、再度嫌気処理槽７に返送される。
【００３０】
図２に示す実施態様では、前記の固液分離手段２から得られた一次汚泥ｘを、さらに濃縮して高濃度とするため、濃縮手段８に付する。この濃縮手段８によって１％以上、好ましくは２〜１０％の高濃度の汚泥を得ると、続く加熱処理以降の工程に要する装置の減容化やエネルギーの低減を図ることができる。この濃縮手段８には、沈殿、膜分離を含めた濾過、遠心、浮上濃縮等が利用可能であるが、前記固液分離手段４と同様、実質的に汚泥を好気的状態に保つことができ、リン成分の再放出を防ぎつつ４％汚泥濃度以上の十分な濃縮が実現されるので、コンプレッサ１５を備えた浮上濃縮を採用することが好ましい。濃縮手段８を経て得られる、リン成分を多含しない分離水ａ’は、前記一次処理水ａと共に放流することができる。
【００３１】
図３に示す本発明のさらなる実施態様では、図２に示すと同様の態様においてリン放出槽３を経た処理液の一部が、固液分離手段４を経ることなく可溶化槽５に導入される。従って、曝気処理槽１での好気的処理中は休眠状態にあった汚泥中の好気性好熱菌がリン放出工程の短時間加熱で充分に加熱されるため、休眠状態から脱して活性体となったものが可溶化工程にもたらされ、より良好な可溶化能を達成することが可能となる。この場合、リン放出工程の温度は可溶化工程の温度より高い方が、好気性好熱菌の活性化がより促進されるので好ましい。なお、固液分離手段４から得られる、リン成分不含の二次汚泥ｚは嫌気処理槽７に返送されるが、一部を可溶化槽５に導入することが、図１に示す実施態様で述べた熱ショックに伴う可溶化率の向上が期待できるので好ましい。
【００３２】
図４に示す本発明のさらなる実施態様では、図３に示すと同様の態様において、リン放出槽３と可溶化槽５が、共通の加熱手段１０によって加熱可能である、隔壁９を有する一槽内で行なわれるので、加熱に伴うコストを抑えることができるという点で好都合である。リン放出槽３と可溶化槽５の内部温度はそれぞれ、好適な温度範囲となるように温度調節装置等で制御する。リン放出槽３からの処理液は、一部がリン成分を高濃度に含む二次処理水ｂと二次汚泥ｚを得るための固液分離手段４（コンプレッサ１４から通気される浮上濃縮手段）に導入されてリン回収に至る一方、残部は好気的条件下での加熱が行なわれる可溶化槽５（コンプレッサ１４より通気される）にも、隔壁９下部の解放部を経て導入される。かくして、ポリリン酸としてのリン成分の回収と汚泥の可溶化の双方が平行して成し遂げられる。従って、曝気処理槽１での好気的処理中は休眠状態にあった汚泥中の好気性好熱菌がリン放出工程の短時間加熱で充分に加熱されるため、休眠状態から脱して活性体となったものが可溶化工程にもたらされ、より良好な可溶化能を達成することが可能となる。この場合、リン放出工程の温度は可溶化工程の温度より高い方が、好気性好熱菌の活性化がより促進されるので好ましい。なお、固液分離手段４から得られる、リン成分不含の二次汚泥ｚは嫌気処理槽７に返送されるが、上記と同様、一部を可溶化槽５に導入してもよく、一方可溶化液ｙは嫌気処理槽７に返送される。
【００３３】
【実施例】
以下に本発明の実施例を説明するが、本発明の範囲はもとより、これら実施例によって限定的に解釈されるべきものではない。
【００３４】
［参考例］
実験室内回分式嫌気好気活性汚泥プロセスにて、１Ｌ容量の三角フラスコ中に、下水処理場由来の活性汚泥５００ｍｌを入れ、次いで以下の表１に示す組成を有する、リン成分を含有した有機性廃水５００ｍｌを投入した。
【００３５】
【表１】

【００３６】
この原廃水１Ｌに対して、嫌気処理を２０℃、ｐＨ７にて滞留時間２時間にわたって行い、続いて２０℃、曝気量２ｖｖｍ（エアレーションポンプを使用）、ｐＨ７にて滞留時間５時間にわたり好気処理を実施した。この処理の間、液体をスターラーで攪拌し続け、液量は１Ｌに維持するようにした。
【００３７】
好気処理終了後に、汚泥を１ｍｌずつエッペンドルフチューブ２５本に分取し、それぞれ５本ずつを５０℃、６０℃、７０℃、８０℃および９０℃に設定した恒温槽に静置した。２０分毎に１チューブずつサンプリングし、各試料を８，０００×ｇにて５分間遠心分離してから、上清に含まれる全リン量、ポリリン酸量およびリン酸量を以下の方法に従って定量した。
全リン量：過硫酸アンモニウム存在下に熱水分解（１２１℃、３０分間）した後、下記方法によりリン酸として定量
ポリリン酸量：１Ｎ塩酸の存在下に加熱分解（１００℃、７分間）した後、下記方法によりリン酸として定量
リン酸量：ＪＩＳＫ０１０２によるモリブデン青（アスコルビン酸還元）吸光光度法に基づくリン酸イオン量測定
次いで、これらの上清中のリン成分が凝集沈殿によって分離できるか否かを調べるため、塩化カルシウム（ＣａＣｌ₂）を最終濃度が５０ｍＭとなるように添加し、８，０００×ｇにて５分間遠心分離することによって得られる沈殿物の全リン量を上記全リン定量法により測定した。
【００３８】
こうして得られた結果を図５に示す。図５において、（ａ）は５０℃、（ｂ）は６０℃、（ｃ）は７０℃、（ｄ）は８０℃、（ｅ）は９０℃での加熱処理による各定量値の経時変化を示し、（ｆ）には、上記加熱処理前の活性汚泥中のリン組成（▲１▼：リン酸、▲２▼：ポリリン酸および▲３▼：その他のリン酸化合物量）を示す。
【００３９】
図５より、活性汚泥試料の加熱処理を５０℃で行った場合、汚泥から放出されるリン成分の量はすべて少なく、しかもポリリン酸よりもリン酸として放出される量が多いことが判る（図５（ａ））。この温度では、汚泥中のポリリン酸顆粒は殆ど遊離して来ないようであった。処理温度７０℃では（図５（ｃ））、加熱開始後１時間で活性汚泥中に存在していたポリリン酸量（図５（ｆ）、▲２▼）の約９０％が遊離、放出されていた。そしてこの時点では、ポリリン酸の約２０％に該当する量が、リン酸にまで分解されている。加熱開始２時間後に塩化カルシウムを添加して遠心分離を行うと、遊離していた全リン量のほとんどが、沈殿物として回収できた。処理温度を９０℃とすると（図５（ｅ））、ポリリン酸の放出は急速に進行し、この条件下では約１０分で終了した。この時点でリン酸に分解していた量は約１０％であった。
【００４０】
［実施例１］
図３に示すと同様の方法に従って、人口下水（ＢＯＤ：２００ｍｇ／Ｌ、総リン濃度５ｍｇ／Ｌ）の処理を行った。嫌気処理槽と曝気処理槽（内容量合計１０Ｌの透明塩化ビニル製の角型槽）に、２０Ｌ／日の量で廃水を投入し、室温（２５℃）下に、曝気処理槽においては０．３ｖｖｍの通気量で、混合液懸濁固体（ＭＬＳＳ）濃度：３，０００ｍｇ／Ｌ、総リン濃度５０ｍｇ／ｇ・懸濁固形物（ＳＳ）となるように維持した。処理液は、内容量１０Ｌの透明塩化ビニル製の角型沈殿槽を用い、第一固液分離手段にて一次汚泥と一次処理水とに分離した。一次処理水の排出量は２０Ｌ／日であった。
【００４１】
次いで、得られた一次汚泥を、リン放出槽（内容量１０Ｌの透明塩化ビニル製の角型槽）において、汚泥濃度６，０００ｍｇ・ＳＳ／Ｌ、通液量０．７Ｌ／日、滞留時間３０分にて、９０℃、６０ｒｐｍでの加熱処理に付した。リン放出に供しない一次汚泥の一部は曝気槽に返送して、リン放出槽への負荷量を維持した。
【００４２】
リン放出のための加熱処理後、処理液の一部を、３７５ｍＬ／日（リン成分として、１１２．５ｍｇ／日の量に相当する）を第二固液分離に付し、二次汚泥と二次処理水とに分離した。固液分離への導入量は、加熱処理に伴うリン成分の抽出効率及び下記リン凝集槽における回収率を考慮して、リン放出槽及び可溶化槽における処理を実施しない場合の余剰汚泥発生量（約３００ｍＬ／日）の約１．２５倍に設定した。
【００４３】
こうして得られた二次汚泥（７５ｍＬ／日）と、リン放出後の処理液の残部（３２５ｍＬ／日）は、合計４００ｍＬ／日、滞留時間２４時間にて可溶化槽（内容量２Ｌのガラス製円筒型槽）に導入し、通気量０．５ｖｖｍで６５℃にて好気性好熱菌ＳＴＰ２−１を用いて可溶化処理した。一方、沈殿分離後の、リン成分を含む二次処理水は、３００ｍＬ／日で凝集沈殿に付した。凝集沈殿槽（内容量２Ｌの角型槽）で、前記二次処理水に含まれる全リン量（上記全リン量測定の方法により定量）を正リン酸に換算した値と等しいモル数の塩化カルシウムを添加してリン成分を凝集させた後、固液分離してほとんどリン成分を含まない三次処理水（３００ｍＬ／日）と固形リン成分（９０ｍｇ／日）とを得た。
【００４４】
可溶化後の処理液及び三次処理水は、前記一次汚泥の一部と共に曝気槽に返送し、循環系にて１００日間処理を継続した。この系で余剰汚泥はまったく発生せず、また、一次処理水は、ＢＯＤ：２０ｍｇ／Ｌ、総リン濃度０．５ｍｇ／Ｌで、排出基準に適合するものであった。
【００４５】
以上の結果、原水からのリン成分の回収率は約９０％であり、そのうちポリリン酸は８０％であった。また、リン放出槽を設けない場合に比較して、この実施態様における方法では、可溶化槽に至る一次汚泥の引き抜き量は、約３０％減量することとなり、リン放出槽を併設することにより可溶化効率が向上して、可溶化槽の減容化を実現できることが明らかになった。
【００４６】
【発明の効果】
本発明によれば、有機性廃水中に含まれるリン成分を、短時間で分離回収でき、リンの再利用を容易にすることができ、しかも余剰汚泥はまったく発生しない。この際、リン成分がポリリン酸として濃縮されているので、必要とされる凝集剤の量は、従来知られている方法よりも極めて少量で十分である。
【００４７】
本発明の方法は、特に試薬や高価な設備を要さずリン成分を高率で回収でき、システムの簡素化が可能となるうえ、エネルギーの有効利用も行えるので、低コストでの処理が実現されるという点で有利なものであり、環境保全に利するところ大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の有機性廃水の処理方法の一実施態様の概略構成図である。
【図２】本発明の有機性廃水の処理方法の他の実施態様の概略構成図である。
【図３】本発明の有機性廃水の処理方法の他の一実施態様の概略構成図である。
【図４】本発明の有機性廃水の処理方法の他の一実施態様の概略構成図である。
【図５】活性汚泥を５０〜９０℃の範囲の温度で処理した場合の、種々のリン成分の放出量の経時的変化を示すグラフである。
【符号の説明】
１…曝気処理槽
２，４…固液分離手段
３…リン放出槽
５…可溶化槽
６…リン凝集槽
７…嫌気処理槽
８…濃縮手段
９…隔壁
１０，１１…加熱手段
１２…曝気手段
１３…散気手段
１４，１５…コンプレッサ
Ａ…原廃水
ａ…一次処理水
ａ’…分離水
ｂ…二次処理水
ｃ…三次処理水
ｘ…一次汚泥
ｙ…可溶化液
ｚ…二次汚泥
ｐ…リン成分

Claims

有機性廃水の処理方法において、以下の工程すなわち、
（１）廃水が好気的処理に付される曝気処理工程、
（２）曝気処理後の廃水を一次処理水と一次汚泥とに分離する固液分離工程、
（３）一次汚泥の少なくとも一部が、リン成分を液相に放出させるために６０〜９０℃で１０〜１２０分間加熱処理されるリン放出工程、
（４）リン放出後の処理液の少なくとも一部を、二次処理水と二次汚泥とに分離する第二固液分離、
（５）リン放出後の処理液の残部を６０〜７０℃で３〜４８時間、好気的に加熱処理することにより可溶化させる可溶化工程、および
（６）前記二次処理水中のリンを凝集剤の添加によって液相から沈殿させるリン凝集工程を含む有機性廃水の処理方法。
前記リン放出工程（３）および可溶化工程（５）が、共通の加熱手段により加熱可能な、隔壁を有する一槽内で行なわれる請求項１に記載の有機性廃水の処理方法。
前記リン放出工程（３）が、一次汚泥の少なくとも一部を、８０〜９０℃で１０〜６０分間加熱処理することにより実施される請求項１または２に記載の有機性廃水の処理方法。
前記固液分離工程（２）の後に、さらに一次汚泥を濃縮するための濃縮工程を含む請求項１乃至３のいずれかに記載の有機性廃水の処理方法。
前記曝気処理工程（１）の前に、嫌気処理工程（７）をさらに含む請求項１乃至４のいずれかに記載の処理方法。
前記可溶化工程（５）後の処理液が再度曝気処理工程（１）または嫌気処理工程（７）に付され、循環系によって処理が行われる請求項１乃至５のいずれかに記載の処理方法。