JP4871384B2 - リン含有廃水の処理装置 - Google Patents
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Description
その改善策として、(1)汚泥返流水に鉄系やアルミ系の凝集剤を添加して凝集沈殿処理し、次いで、(2)その処理水を脱窒、硝化処理する技術(特許第2704109号明細書)が提案されている。この技術においても、生物処理の前段の凝集沈殿処理でSS、BOD、リンの処理を行い、後段の生物処理の負荷を軽減しているが、前段の凝集沈殿では、凝集汚泥の沈降濃縮性が良くないため、コンパクトな処理設備にならず、後段の生物処理においても、基本的には活性汚泥処理を行うため、コンパクトな返流水処理を行う解決策には至っていない。
本発明で処理できる有機汚泥及びリン含有廃水は、下水処理場から発生する余剰汚泥、初沈汚泥等の汚泥、又は、それらの汚泥を、濃縮、消化、脱水等の汚泥処理工程により処理して排出される返流水や、食品廃棄物を濃縮、消化、脱水等の固形性廃棄物処理工程より処理して排出される廃水などがある。その他、下水分野や食品分野に限定することなく、有機性汚泥(固形物ともいう)と溶解性のリンを含んだ廃水が対象となる。
ペレット形成槽Aは、攪拌機が設置され、所定の攪拌速度で攪拌されている。攪拌速度は、ペレットが形成しやすい条件を設定するが、目安として周速が10〜40m/s、好ましくは20〜30m/sとする。
ペレット形成槽Aで所望のpHが得られない場合には、ペレット形成槽AにpH計を設置して、pH計で得られた指示値に応じて、pH調整剤を供給する機構を備えるとよい。pH調整剤には硫酸、塩酸、苛性ソーダなどを用いることができる。
被処理水に汚泥が1000mg/L〜数%含まれているような場合には、ペレット形成槽Aの前段で、汚泥(有機汚泥、固形物、SSともいう)を除去し、汚泥が1000mg/L以下、好ましくは500mg/Lにするのがよい。前処理の方法としては、カチオン性の高分子凝集剤を添加した後固液分離して、上澄み液を得て、これをペレット形成槽Aの原水とする。
特に、ペレット形成槽Aの原水のSSとリン酸態リン濃度の比率(以下SS/P比という)は、ペレット形成槽A、高速造粒沈殿装置B、脱水機C、熱処理装置Dの効率を変化させる重要な因子であり、SS/P比が50以下、好ましくは25以下、もっと好ましくは5以下となるようにSSを除去するのがよい。
ちなみに、SS/P比が50以上の場合は、高速造粒沈殿装置Bの上部に設置された流出管から、リンを含むペレットが流出しやすいのでリン回収率が低下し、熱処理装置Dで有機物が残留し、回収したリン酸カルシウムの純度が低下する。
ペレット形成槽Aでは、リン酸カルシウムを選択的に凝集させる高分子凝集剤を使用しているので、リン酸カルシウムのペレットとペレットに取り込まれなかった微細な有機物が生成している関係で、前記のペレットは、粒径数mmで沈降速度は0.1〜5m/minであり、また、微細な有機物は、数μmで沈降速度は10mm/min以下なので、両者の沈降速度は圧倒的な差が生じている。このため、高速造粒沈殿装置Bでは、沈降速度が速いペレットが沈降する水面積負荷を設定することで、微細な有機物は処理水と共に系外に排出することができる。
燃焼温度は任意の時間を取ることができるが、概ね1〜4時間とする。
種晶をペレット形成槽に返送する際に、ある一定の粒径を得るために、粉砕工程や分級工程、洗浄工程を設けるとなお一層好ましい。
また、熱処理装置Dでは、高速造粒沈殿装置Bで、沈降速度が速いペレットが沈降する水面積負荷を設定することで、微細な有機物は処理水と共に系外に排出している関係で、比較的有機物が少ないリン含有ペレットを熱処理するので、純度の高いHAPを得ることができる。
実施例1
図1に示す処理フローを用いて、下水濃縮分離水を対象とした処理を行った。処理量は10m3/dとした。原水は、ペレット形成槽Aの底部より上向流で通水すると共に、消石灰、アニオンポリマーを原水の導入管に注入した。アニオンポリマーの注入位置は、消石灰注入位置よりペレット形成槽側に接続し、両注入管の間隔は、原水の線速度に対して5秒離れた位置とした。消石灰の添加量は270mg/L、ポリマーの添加量は3mg/Lとした。ペレット形成槽A内は、機械的な攪拌を行った。なお、ペレット形成槽Aの有効容積は35Lとした。ペレット形成槽Aでは、約3cmの緻密なペレットが生成した。ペレットとリン濃度が低下した液は、沈殿槽を用いた高速造粒沈殿装置Bに流入し、ペレットは沈降し、処理水は上部より流出した。なお、沈殿槽Bの水面積負荷は150m/dであった。沈殿槽で濃縮したペレットは、脱水機Cで脱水された後、乾燥装置を用いた熱処理装置Dで600℃に熱して、残った残留物を回収した。残留物は、リン酸カルシウムの一種であるヒドロキシアパタイトであった。
原水のpH6.5、SSが800mg/L、PO4−Pが40mg/L、SS/P比が20、T−Pが50mg/Lに対して、処理水のpHは8.8、SSが300mg/L、PO4−Pは5mg/L、T−Pは8mg/Lであった。また、回収したリン酸カルシウムの純度は80%であり、リン鉱石と同等の品質を得ることができた。
実施例2は、原水性状が実施例1と異なり、原水のSS濃度が2000mg/L、PO4−Pが40mg/L、SS/P比が50の例である。その他の条件は実施例1と同様である。
原水のpH6.5、SSが2000mg/L、PO4−Pが40mg/L、T−Pが60mg/Lに対して、処理水のpHは8.8、SSが800mg/L、PO4−Pは5mg/L、T−Pは15mg/Lであった。また、熱処理装置から回収したリン酸カルシウムの純度は78%であり、実施例1同等の品質を得ることができた。
実施例3は、原水性状が実施例1と異なり、原水のSS濃度が200mg/L、PO4−Pが40mg/L、SS/P比が5の例である。その他の条件は実施例1と同様である。
原水のpH6.5、SSが200mg/L、PO4−Pが40mg/L、T−Pが60mg/Lに対して、処理水のpHは8.8、SSが20mg/L、PO4−Pは5mg/L、T−Pは6mg/Lであった。また、熱処理装置から回収したリン酸カルシウムの純度は83%であり、実施例1同等の品質を得ることができた。
実施例4は、熱処理装置Dの温度が実施例1と異なり、200℃で処理した例である。その他の条件は実施例1と同じとした。
熱処理から回収したリン酸カルシウムの純度は75%であり、実施例1と概ね同等の品質を得ることができた。
実施例5は、熱処理装置Dの温度が実施例1と異なり、400℃で処理した例である。その他の条件は実施例1と同じとした。
熱処理から回収したリン酸カルシウムの純度は78%であり、実施例1と概ね同等の品質を得ることができた。
実施例6は、熱処理装置Dの温度が実施例1と異なり、900℃で処理した例である。その他の条件は実施例1と同じとした。
熱処理から回収したリン酸カルシウムの純度は82%であり、実施例1と概ね同等の品質を得ることができた。
実施例1に対して熱処理温度を100℃で行った場合の回収したリン酸カルシウムの純度は30%であった。100℃では有機物が除去されず純度の向上は確認できなかった。
実施例1におけるペレット形成槽Aが、原水を上部から添加する完全混合型のリアクタで、更に高速造粒沈殿槽Bの水面積負荷を、実施例1に比べて10倍にして通水を行った。熱処理装置Dの熱処理温度は実施例1同様に600℃とした。ペレット形成槽Aでは、凝集はするものの実施例1に見られたような緻密なペレットは生成せず、ふわふわしたフロックが得られた。また、高速造粒沈殿槽Bでは、ふわふわした沈降速度の遅いフロックを沈降させる関係で、水面積負荷を低く設定せざるを得ないが、微細な有機物も同時に沈降した。
原水のpH6.5、SSが800mg/L、PO4−Pが40mg/L、T−Pが50mg/Lに対して、処理水のpHは8.8、SSが50mg/L、PO4−Pは5mg/L、T−Pは7mg/L、回収したリン酸カルシウムの純度は70%であった。実施例1に比べ、熱処理装置の熱処理温度が同じにも関わらず純度は10%低下した。低下した理由は、ペレット形成槽の違いであり、実施例1では緻密なペレットを生成した結果、比較的有機性固形物濃度が低い回収物が得られたのに対して、比較例2では有機性固形物濃度が高い回収物であったためと考えられる。
比較例3は、実施例1の比較例である。処理フローを図5に示す。処理フローは、SS除去のための前凝集沈殿槽、晶析槽からなる。
原水は、実施例1の原水と同じである。前凝集沈殿槽では、カチオンポリマーを20mg/Lとなるように添加して処理を行った。晶析槽ではリン鉱石を充填し、消石灰を270mg/Lとなるように添加した。なお、晶析槽の有効容積は400Lとした。
原水のpH6.5、SSが800mg/L、PO4−Pが40mg/L、T−Pが50mg/Lに対して、前凝集沈殿槽流出水のSSは100mg/L、PO4−Pは40mg/L、晶析槽の流出水のpHは8.8、PO4−Pは6mg/L、T−Pは15mg/Lであった。実施例1に比べて、高分子凝集剤の使用量が約6倍、反応槽容積が11倍と、ランニングコストが高く、装置容量も大きいにもかかわらず、リン回収率は低下した。
比較例4は、実施例1の比較例である。実施例1との違いは、消石灰とアニオンポリマーの注入位置のみであり、比較例4は両者を同時に原水導入管に注入した。
実施例1ではペレット形成槽Aで緻密なペレットが生成されたが、比較例4では緻密なペレットは生成されず、ふわふわした凝集フロックであった。原水のpH6.5、SSが800mg/L、PO4−Pが40mg/L、T−Pが50mg/Lに対して、処理水のpHは8.8、SSが400mg/L、PO4−Pは10mg/L、T−Pは25mg/Lであり、実施例1にくらべ処理水質が悪化した。
比較例5は、実施例1、実施例2の比較例である。実施例1との違いは、原水のSS濃度が3000mg/Lと高く、SS/P比が、実施例1の20、実施例2の50に対して、75と高い点で相違する。
原水のpH6.5、SSが3000mg/L、PO4−Pが40mg/L、T−Pが78mg/Lに対して、処理水のpHは8.8、SSが1500mg/L、PO4−Pは5mg/L、T−Pは40mg/Lであり、実施例1のリン回収率84%にくらべリンの回収率が35ポイント低下し49%となった。更に、熱処理装置から回収したリン酸カルシウムの純度は60%であり、実施例1に比べて20ポイント、実施例2に比べて18ポイントも低下した。
Claims (3)
- 有機汚泥及びリン酸態リンを含む廃水に、カルシウム化合物及び高分子凝集剤を添加してリン酸塩を含むペレットを形成させる、上向流で通水する手段と機械的な攪拌装置とを備えたペレット形成槽Aと、該ペレット形成槽Aのペレットを流入させてペレットを濃縮する濃縮部と処理水の流出管とを備えた高速造粒沈殿装置Bと、該高速造粒沈殿装置Bで濃縮したペレットを流入させてリン酸塩を含む脱水ケーキと脱水ろ液に分離する脱水機Cと、該脱水ケーキを加熱して有機物及び水分を除去する熱処理装置Dとを備え、前記ペレット形成槽Aには、有機性汚泥及びリン酸態リンを含む廃水を導入する配管が接続され、該配管には、カルシウム化合物及び高分子凝集剤の注入管を接続すると共に、該高分子凝集剤の注入管は、前記カルシウム化合物の注入管よりも前記廃水の流れ方向の後の位置に接続したことを特徴とするリン含有廃水の処理装置。
- 前記ペレット形成槽Aに流入する廃水は、有機汚泥濃度(SS)と、リン酸態リン濃度(P)の比率SS/p比が50以下であることを特徴とする請求項1記載のリン含有廃水の処理装置。
- 前記熱処理装置Dは、熱処理温度が200℃以上であることを特徴とする請求項1又は2記載のリン含有廃水の処理装置。
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