JP5519898B2 - リンの回収方法 - Google Patents

Description

この発明は、リンの回収方法およびリンの回収装置に関し、特に、容易にリンが回収できる、リンの回収方法に関する。

従来の、リン回収方法が、たとえば、特開２００３−７１４９５号公報（特許文献１）に開示されている。同公報によれば、リンを含有する生活排水等の有機性汚水を活性汚泥で処理し、発生した汚泥を水処理系から除去して、汚水と汚泥とを処理していた。
特開２００３−７１４９５号公報（要約）

従来のリンの回収は上記のように行われていた。活性汚泥法によって処理が行われるため、汚泥の濃縮や、発生汚泥の貯留等が必要で、これらの汚泥の処理コストが高くつくという問題があった。

この発明は上記のような問題点に鑑みてなされたもので、処理コストを下げて、容易にリンの回収が可能なリン回収方法を提供することを目的とする。

この発明に係るリンの回収方法は、汚水処理装置の内部に微生物保持材を保持し、汚水処理装置に汚水を流入させて、微生物保持材で汚水を処理することによって、処理後の汚泥を付着させ、汚泥の付着した微生物保持材を回収し、回収された微生物保持材からリンを回収する。

汚水処理装置の内部に設けた微生物保持材に汚水を流入させて、微生物保持材で汚水を処理して、処理後の汚泥を付着させ、汚泥の付着した微生物保持材を回収し、回収された微生物保持材からリンを回収するため、微生物保持材に付着したリンを回収できる。

その結果、処理コストを下げて、容易にリンの回収が可能なリン回収方法を提供できる。

汚水処理装置は、循環式トイレであってもよいし、合併浄化槽であってもよいし、下水処理場内に設けられたエアレーションタンクであってもよい。

好ましくは、循環式トイレは汚水が循環する貯水槽を有し、貯水槽からリンを回収してもよいし、循環式トイレは活性炭を有する脱色槽を有し、活性炭からリンを回収してもよい。

以下、この発明の一実施の形態を、図面を参照して説明する。図１はこの発明の一実施の形態に係るリン回収方法が実行される汚水処理装置の一例としての、合併浄化槽を示す図である。（Ａ）は平面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）において、矢印Ｂ-Ｂで示す部分の断面図である。

図１を参照して、この実施の形態に係るリン回収方法が実行される合併浄化槽は１０は、ほぼ直方体の形状を有し、その中が３つの槽に分かれている。それらの槽は、相互に壁１４，１８で分離された第１、第２および第３槽１１，１５，１９を含む。第１〜第３槽１１，１５，１９のそれぞれは、その幅方向寸法は同じであり、その長手方向の寸法は、５：４：１から６：３：１程度に分割されているのが好ましい。

第１槽は、図１（Ａ）に示すようにマトリックス状に配置された複数の微生物保持材１２と、その中央部に設けられた発泡器１３とを含み、入口１１ａから流入された汚水を処理して、孔１４ａを介して、処理された汚水を第２槽へ送る。汚水中の大小粒子からなる汚物は、微生物保持材１２に付着し、微生物が付着した汚物等を処理する（分解する）。発泡器（曝気装置）１３は微細な泡を噴出し、この勢いで水流が発生するとともに微生物に酸素が供給され、これによって、微生物の分解作用が加速される。

第２槽１５も、第１槽１１と同様にマトリックス状に配置された複数の微生物保持材１２と、その中央部に設けられた発泡器１７とを含み、第１槽から送られた処理水に対してさらに処理を行い、孔１８ａを介して処理水を第３槽に送る。ここでは、第１槽で完全に浄化されなかった「微細スカム」が浄化される。また、第２槽１５に設けられた発泡器１７の曝気量（発泡容量）は、第１槽１１に設けられた発泡器１３の曝気量より小さい。すなわち、第１槽では、曝気量を多くして、処理量を上げ、第２槽では、曝気を緩やかにして、微細なスカムを微生物保持材の緯糸に付着させ、確実に微生物で処理している。

第３槽１９は、消毒液を保持する消毒槽２０を有し、第２槽で浄化された処理水を殺菌する。殺菌後の処理水は、出口１９ａを介して外部へ放流される。

第１槽および第２槽に設けられた微生物保持材１２は、特開２００１−１９１０９０号公報などで公知の排水処理用の接触材で、その表面に保持された微生物の働きによって汚泥処理するとともに、リン回収装置として機能する。微生物保持材１２は、芯材となる経糸と、その経糸から螺旋放射状にかつ揺動可能に突出された多数の緯糸とによって構成されている。この緯糸が辺材となって処理範囲を広げている。また、緯糸の先端は固定されていないので、処理水の流れ等によって先端部に揺らぎが与えられる。すなわち、接触材が水中で揺動することにより、付着汚泥が先端部から徐々に剥離し、そのため接触材は安定した付着汚泥量を維持できる。

図２は、図１に示した第１および第２槽の発泡器１３周りの詳細を示す図である。図２に示すように、発泡器１３の上部には、円筒状のガイドパイプ１３ａが設けられ、これによって、発泡された空気が水面近くへ送られ、汚物が有効に攪拌され、その周囲に設けられた微生物保持材１２ａ，１２ｂ，１２ｃ等に付着する。

次に各槽における浄化度合いについて説明する。浄化度合いは通常ＢＯＤ（Biological Oxygen Demand)等で測定されるが、その値は、第１槽で８５％〜９０％が除去され、第２槽で９５％以上除去され、１０mg／Ｌ（リットル）以下となる。なお、汚泥も微生物によって分解され、ＳＳ値で１０ｍｇ／Ｌ以下となる。

このように構成された合併浄化槽１０においては、汚泥が各槽内で微生物によって処理され（食され）てしまうため、従来のように、定期的に汚泥を取り出して処理する必要がない。たとえ、汚泥が残留したとしても、年１回程度の排出処理で十分である。また、定期的な汚泥の循環も不要である。さらに、富栄養化の原因となる「リン」も微生物保持材１２に付着するため、微生物保持材１２を回収してそこから高濃度のリンが付着した汚泥を回収することにより、リンを容易に回収できる。

次に、この発明の他の実施の形態について説明する。図３はこの発明に係るリンの回収方法が適用される汚水処理装置を、下水処理装置に適応した場合の下水処理装置の全体構成を示す模式図である。図３を参照して、下水処理装置３０は、下水が流入される最初沈殿池３１と、最初沈殿池からの上澄み液を受けるエアレーションタンク３２と、エアレーションタンク３２によって処理された処理水を受ける最終沈殿池３７と、最終沈殿池３７で処理された処理水の上澄み液を処理する砂濾過器３８とを含み、砂濾過器３８で処理された処理水が管３９を介して放流される。

エアレーションタンク３２には、リン回収装置として機能する微生物保持材３３と、曝気を行うためのブロワ３４と、エアレーションタンク３２内の溶存酸素量（ＢＯＤ等）を測定するための溶存酸素計３６が設けられている。ブロワ３４からの空気は、散気管３５を介してエアレーションタンク３２内に供給される。また、これらのブロワ３４および溶存酸素計３６は制御装置３８で制御される。なお、曝気は、ブロワに接続された散気管に限らず、エアレーションタンク内に複数のブロワを設け、ブロワから直接行ってもよい。

また、最終沈殿池３７の下部からは、一部の汚泥がエアレーションタンク３２に汚泥返送路４２を介して戻されてもよい。また、余剰汚泥は最終沈殿池３７の下部から経路４１を経て取り出されてもよい。砂濾過器３８からエアレーションタンク３２に洗浄水が逆洗水返流管４０を介して戻されてもよい。

次に、エアレーションタンク３２の詳細について説明する。図４はエアレーションタンク３２の詳細を示す図である。図４（Ｂ）はエアレーションタンク３２の長手方向の断面図であり、図４（Ａ）は、ブロワ４３が設けられた位置における、図４（Ｂ）に直交する方向の断面図である。図４（Ａ）および（Ｂ）を参照して、エアレーションタンク３２は、上記したように、複数の微生物保持材３３と、ブロワ４３とが設けられている。ここでも、ブロワ４３の上部には、図２と同様に、円筒状のガイドパイプ４３ａが設けられる。

以上のように、この実施の形態においては、エアレーションタンク３２に曝気が行われると共に、微生物保持材３３に保持された微生物によって下水中の汚物等が分解されるため、汚泥の発生量が削減されるとともに、付着した汚泥に含まれるリンの濃度を高めることができる。したがって、微生物保持材１２を回収してそこから高濃度のリンが付着した汚泥および微生物保持材１２そのものに付着したリンを容易に回収できる。

次に、具体的なリンの回収率の一例について説明する。上記実施の形態で述べた下水処理場において、２４時間連続運転をした結果、当初４０．４ｍｇ／ｌであったものが、２８．０ｍｇ/ｌになった。すなわち、微生物保持材によって、約１２ｍｇ／ｌのリンを回収することができた。このときの処理容量は２トンであったため、１２ｍｇ×１０００＝１２ｇ、すなわち、１日に１２ｇのリンが回収可能である。

次に、この実施の形態の変形例について説明する。図５は、この実施の形態の変形例を示す図である。図５を参照して、この実施の形態においては、従来の下水処理装置５０に微生物処理装置４５が接続されて、リンの回収が行われる。

図５の上段部分は基本的に図３に示した下水処理装置３０とエアレーションタンク４４のみが異なっている。すなわち、図５の下水処理装置においては、エアレーションタンク４４は、従来のものと同様の構成を有し、散気管３５のみが設けられ、微生物保持材は設けられていない。それ以外の構成については、図２と同様であるので、その説明を省略する。

この実施の形態においては、従来のエアレーションタンク４４に微生物処理装置４５が接続され、この微生物処理装置４５でエアレーションタンク４４内の汚水が処理される。ここで、微生物処理装置４５は、図４に示したものと同じ構成を有している。すなわち、微生物処理装置４５は、３次元のタンク状であって、ブロワ（曝気装置）４３と、複数の微生物保持材３３とを有している。

微生物保持材３３に保持された微生物によって汚水中の汚物等が処理されるため、従来のエアレーションタンク４４内の汚水をこの微生物処理装置４５で処理することにより、汚泥の発生量を減らすことができる。

この実施の形態は、既設の下水処理場に追加できるため、既設の下水処理場を利用して、高濃度のリンが付着した汚泥を回収することにより、リンを容易に回収できる。

次に、この発明のさらに他の実施の形態について説明する。この実施の形態においては、リンを回収するために、循環式のトイレを用いる。図６は、リン回収を行う循環式トイレの構成を示す模式図である。図６を参照して、循環式トイレ６０は、トイレ建物６１内に設けられた便器６１ａからのし尿を受け、し尿からトイレットペーパ以外の異物を除去する異物除去槽６２と、し尿に対して空気を送り、脱臭と浄化を行う曝気槽６３と、蒸発反応槽６４と、ポンプ槽６５と、脱色層６６と、貯水槽６７と、予備貯水槽６８とを含み、し尿は、これらの槽をこの順に通過して処理される。

曝気槽６３は図１に示した合併浄化槽の第１および第２層と同様の構成を有し、図示のない微生物保持材と、エアブロワ６３ａとを有し、し尿に対して曝気を行う。蒸発反応槽６４には図示のない微生物保持材にバイオパウダを付着させており、それらに付着した微生物がし尿を浄化する。ポンプ槽６５には、脱色槽６６へし尿を送るポンプ６５ａが設けられる。脱色層６６には杉のおがくずの活性炭が含まれており、活性炭で杉の色を除去する。貯水槽６７にはポンプ６７ａと６７ｂとが設けられる。ポンプ６７ａは便器６１ａに、水洗のための水をリサイクル（循環）する。ポンプ６７ｂは、予備貯水槽６８に水を送る。この予備貯水槽６８は、トイレの使用人数が極端に多い日に、浄化済の水を一時的に貯水するために使用される。ここでは、し尿を処理する各槽が地下に設けられている。

この実施の形態においては、循環式トイレ６０を用いて汚水の循環を繰り返し、リンを濃縮する。そして、貯水槽６７に保持される汚水中のリン濃度を高める。このように濃度の高まった状態で貯水槽６７からリンを回収すれば、効率よくリンを回収可能になる。また、脱色槽６６内の活性炭からリンを回収するようにしてもよい。

以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示された実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。

この発明に係るリン回収方法は、簡単な構成で高濃度のリンを回収できるため、リンの回収方法として、有利に使用される。

この発明の一実施の形態に係るリンの回収方法が実行される、合併浄化槽の構成を示す図である。 発泡器周りの詳細を示す斜視図である。 この発明の他の実施の形態に係るリンの回収方法が実行される下水処理装置の構成を示す図である。 エアレーションタンクの構成を示す図である。 この発明のさらに他の実施の形態に係るリンの回収方法が実行される下水処理装置を示す図である。 この発明のさらに他の実施の形態に係るリンの回収方法が実行される循環式トイレを示す図である。

符号の説明

１０ 合併浄化槽、１１ 第１槽、１２，３３ 微生物保持材、１３，１７ 発泡器、１４，１８ 壁、１５ 第２槽、１７ １９ 第３槽、３２ エアレーションタンク、３５ 散気管、４３ ブロワ、４５ 微生物処理装置、６０ 循環式トイレ。

Claims (3)

1. 内部にリン回収装置として機能する微生物保持材および発泡器を有し、流入する汚水を処理する第１槽と、前記第１槽と隣接して設けられ、内部にリン回収装置として機能する微生物保持材および発泡器を有し、前記第１槽で処理された処理水に対してさらに処理を行う第２槽とを含む汚水処理装置において、
   前記汚水処理装置に汚水を流入させて、前記微生物保持材で汚水を処理することによって、処理後の汚泥を付着させ、
   前記第1槽及び第２槽に設けられた汚泥の付着した微生物保持材を回収し、
   回収された微生物保持材および付着した汚泥からリンを回収する、リンの回収方法。
2. 前記汚水処理装置は、循環式トイレである、請求項１に記載のリンの回収方法。
3. 前記汚水処理装置は、合併浄化槽である、請求項１に記載のリンの回収方法。

Images