JPH0114832B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 本発明は、し尿などの有機性廃液の処理方法、
詳しくは、処理プロセスの著しい簡素化、合理化
及び省資源・省エネルギー効果が得られる処理方
法に関するものである。 以下本発明を、有機性廃液の代表例として、し
尿を例にとつて説明する。 〔従来技術〕 現在最も進歩したし尿処理プロセスとして評価
されているプロセスは、し尿に希釈水を添加して
生物処理したのち活性汚泥を固液分離し、生物処
理水を凝集沈殿、砂ろ過、オゾン処理、活性炭処
理するという方法である。ところが、この代表的
プロセスを厳しい視点から評価してみると、次の
ような重大な問題点が本質的に内在していること
を、本発明者は認識するに至つた。 すなわち、 凝集沈殿工程に無機凝集剤（硫酸アルミニウ
ム、塩化第２鉄など）、および高分子凝集剤の
添加を必要とする。しかも、凝集汚泥が生成
し、その処理・処分のためさらに汚泥脱水助
剤、機械脱水機を必要とする。 オゾン処理にはオゾン発生のため多重の電力
を必要とし、また、活性炭処理には高価な活性
炭を多量に必要とする。 生物処理工程から発生する余剰生物汚泥の処
理にカチオンポリマーなどの高価な脱水助剤を
必要とするほか、含水率80％程度の脱水ケーキ
を乾燥・焼却するために重油などの貴重なエネ
ルギー源を多量に消費する。 数多くの単位操作が直列的に並んでおり、プ
ロセスが複雑である。 これら、本発明者が認識した問題点は極めて重
要なものであるにもかかわらず従来は、良好な処
理水質を得るためには当然必要な事項であると考
えられていたのが実状である。 〔発明の目的〕 本発明は、このような認識にもとづき全く新し
い視点から検討を進めて完成されたもので、従来
の処理プロセスのもつ上記諸欠点を合理的に解決
できる新規・有効なプロセスを提供することを目
的とするものである。 〔発明の構成〕 すなわち本発明は、有機性廃液を返送汚泥の共
存下で生物学的硝化脱窒素処理したのち、少なく
とも該生物処理水を、蒸気圧縮法および／または
多重効用法による間接加熱式蒸発乾燥工程にて処
理し、該蒸発水蒸気の凝縮水を前記有機性廃液の
処理水となすと共に、該有機性廃液処理施設から
生ずる雑排水を前記有機性廃液と一緒に処理する
ことなく、別途処理することを特徴とする有機性
廃液の処理方法である。 本発明の技術思想の骨子は有機性廃液を生物処
理したのち、該生物処理液を多重効用缶又は蒸気
圧縮式蒸発缶による蒸発工程によつて蒸発し、該
蒸発水蒸気の凝縮水を処理水となすというプロセ
スにあり、有機性廃液を生物処理せずに直接蒸発
する方法では本発明の効果は全く得られない。 以下に本発明の一実施態様を図面を参照しなが
ら、し尿処理を例にとつて説明する。 し尿１は、希釈水を加えることなく生物学的硝
化脱窒素工程２に流入し、BODおよび窒素など
が除去される。この生物学的硝化脱窒素工程２に
は、し尿中のBOD成分を脱窒素菌の有機炭素源
として利用する硝化液循環方式、ステツプ流入方
式、好気性脱窒素方式、回分方式などを採用する
のが省資源の見地からみて極めて好ましい。 なお、し尿を嫌気性消化もしくは好気性消化処
理してから生物学的硝化脱窒素処理すると、消化
処理工程においてBODが除去されるため、脱窒
素菌のための有機炭素源が不足し、外部からメタ
ノール、エタノール、酢酸などの高価な有機炭素
源を添加しなくてはならず、極めて不合理な結果
をもたらすので、し尿をこのような消化処理をす
ることなく、直接生物学的硝化脱窒素処理するこ
とが望ましい。 しかして、生物学的硝化脱窒素槽２′からの流
出スラリーの一部３は、遠心濃縮機などの固液分
離工程４にて固液分離され、濃縮汚泥は返送汚泥
５として生物学的硝化脱窒素槽２′に返送される。
一方、流出スラリーの残部３′は固液分離工程４
の分離液５′すなわち生物処理水と混合され密閉
型間接加熱式の蒸発乾燥槽６（内部はほぼ常圧）
に流入してゆく。このように蒸発乾燥槽６への流
入スラリー７を、生物学的硝化脱窒素槽２′から
の流出液から返送汚泥５を分離した残余の、生物
処理水と汚泥との混合液とし、汚泥の蒸発乾燥と
生物処理水の蒸発処理を同時に行なうことが特に
好ましい。 なお、流出スラリー３′を流出スラリー３と一
緒に固液分離工程４に導き、得られる余剰活性汚
泥は別途手段により処理し、分離液５′（生物処
理水）のみを前記蒸発乾燥工程で処理するように
してもよい。 上記流入スラリー７の水温は生物学的硝化脱窒
素工程２において微生物の酸化熱によつて40℃程
度に昇温されているが、この温度のままさらに水
蒸気の凝縮水８によつて熱交換器９において80℃
程度に予熱される。このように、し尿などの有機
性廃液を無希釈で生物処理し、その微生物酸化熱
（例えばし尿１m³から40000kcalの微生物酸化熱が
発生する）を有効利用することにより、上記蒸発
乾燥工程の著しい省エネルギー化が達成できる。 上記蒸発乾燥槽６内には中空回転ドラム１０が
設けられており、その内部には加熱用の水蒸気１
１が供給される。流入スラリー７は中空回転ドラ
ム１０の外表面に薄膜状に付着し、その回転につ
れて水分が蒸発し、スラリー中の固形物が乾燥さ
れる。乾燥物１２はスクレーパー１３によつてド
ラム表面からはく離され、貯留部１４に落下した
のち、ロータリーバルプなどの排出機構を介して
槽外に排出される。 一方、流入スラリー７から蒸発した水蒸気は管
１５から排出され、蒸気圧縮機１６に流入し、圧
縮昇温された水蒸気１１は再び中空回転ドラム１
０内部に流入し、加熱源として利用される。尚、
１７は蒸発乾燥槽６のスタートアツプ用の水蒸気
である。また、中空回転ドラム１０内部では水蒸
気が凝縮し、凝縮水８となるが、これは100℃弱
の温度をもつているので、前述したように流入ス
ラリー７の予熱に利用されたのち処理水８′とな
つて放流される。 上記乾燥物１２はボイラー焼却炉１８にて焼却
されるが、このとき発生する熱によつて水蒸気を
つくり、これをスタートアツプ用の水蒸気１７な
ど、流入スラリー７の蒸発乾燥用熱源として併用
するのも合理的である。また、図示していないが
蒸発乾燥槽６を複数基設け、一方の蒸発乾燥槽内
圧力を他方のそれよりも低く設定し、高圧側から
の排出水蒸気を低圧側の中空回転ドラム内に供給
する多重効用缶を採用してもよい。 し尿などの有機性廃水処理施設において、搬入
し尿などの本来の処理対象汚水の他に、車輛洗浄
排水、床洗浄排水、前処理用し渣除去スクリーン
の洗浄排水、送風機（ブロワー）の冷却用水など
の雑排水が大量に発生し、たとえば、し尿処理量
をＱm³／日とすると、雑排水発生量は0.7〜1.1Q
m³／日に達する。従来、これらの雑排水はし尿に
混合され、雑排水混入し尿として処理されている
が、本発明では、雑排水をし尿の処理系統に混入
させないで別途処理することが不可欠な要件であ
る。すなわち、し尿などの有機性汚水に雑排水を
混入させると、BOD、NH₃―Ｎ濃度が希薄にな
るため、微生物の酸化反応による生物反応熱量が
著しく減少し、蒸発乾燥工程に流入する液温が低
下するという極めて好ましくない事態を招くと共
に、蒸発対象水量が増加するので、蒸発の各設備
の所要規模と所要エネルギーの増加をもたらす。
しかもこれらの雑排水の汚染度は、し尿などの有
機性汚水に比べて著しく小さく、生物膜処理、
過処理などの簡便な設備で容易に処理可能であ
り、雑排水をし尿の処理工程に加えることなく、
雑排水を別途処理することが合理的であり、別途
処理された処理水を再度雑用水として使用すると
いう方法を採用する。 また、蒸発乾燥槽６内の圧力は、上記のように
ほぼ常圧とするのも好ましく、こうすると流入ス
ラリー７からの水蒸気の温度は100℃となり、大
腸菌などの病原菌が自動的に殺菌されてしまうの
で、従来のような塩素滅菌工程が不要になる。従
つて、従来問題となつていたトリハロメタンの生
成はあり得ない。 〔発明の効果〕 以上述べたように本発明によれば、次のような
顕著な効果が得られ従来プロセスの種々の問題点
を極めて合理的に解決することができる。 し尿などの有機性廃液中には有機酸とアンモ
ニアが含まれていることが多いため、本発明に
よらず原液を直接蒸発乾燥処理すると、発生水
蒸気の凝縮水中に多量のBOD及びアンモニア
臭気成分が含まれることになる。従つて、蒸発
乾燥槽からの臭気のリーク対策に細心の考慮を
要するほか凝縮水をさらに生物処理する必要が
あり、しかもアンモニア性窒素を除去するため
には多量のメタノール、酢酸などの高価な有機
炭素源を添加しないと生物学的脱窒素処理が困
難となる。 これに対し本発明によれば、し尿などについ
てはあらかじめ生物学的硝化脱窒素処理により
BOD、アンモニア性窒素、臭気成分を除去し
たのち生物処理液を蒸気圧縮式又は多重効用蒸
発法によつて蒸発乾燥処理するので、発生水蒸
気の凝縮水中にはBOD、アンモニア性窒素、
臭気成分がなく無色・透明の蒸留水なみの水質
が得られる。また蒸発乾燥槽からの臭気成分の
リークも問題にならない。 この結果、従来プロセスでは不可欠となつて
いた生物処理液の凝集沈殿、砂過、オゾン処
理、活性炭処理のすべての工程が不要になり、
しかも従来プロセスの処理水質よりもはるかに
秀れた処理水質が得られる。従つて、プロセス
が著しく簡潔化され、さらに凝集剤の添加、オ
ゾン発生電力、活性炭のすべてが不要になる。 さらに、従来プロセスにおける余剰活性汚泥
と凝集沈殿汚泥の機械脱水機による脱水処理工
程が不要になるので、脱水助剤の添加が不要に
なり、機械脱水機の設置も不要になる。 凝集沈殿（浮上）処理を行なえば必ず凝集汚
泥が発生し、その処理・処分が必然的に必要に
なるが、凝集汚泥は脱水性が非常に悪く大きな
問題になつている。これに対し本発明では、凝
集処理工程が全く不要なため、凝集汚泥そのも
のが発生しないので、このような問題は起り得
ない。 従来プロセスにおいては処理水のCOD、色
度成分は凝集処理工程では完全に除去すること
ができず、そのためオゾン処理、活性炭処理工
程が不可欠となるが、本発明では生物処理液を
蒸発処理するので、処理水は完全に無色で、
CODも極めて少ない。 従来プロセスの汚泥処理工程では、余剰活性
汚泥と凝集沈殿汚泥との混合汚泥にカチオンポ
リマーなどの脱水助剤を添加して、ベルトプレ
スなどの機械脱水機で脱水しているため、脱水
ケーキの含水率が80％程度と極めて高く、また
脱水ケーキ中に水酸化アルミニウムなどの無機
物が共存するので脱水ケーキの発熱量が低い。
従つて、脱水ケーキの乾燥・焼却に多量（通常
200〜300／ton―D.S）の補助燃料を必要
とする。 これに対し本発明では、凝集沈殿汚泥が発生
せず、また機械脱水工程が不要であり、乾燥物
の水分を容易に低下させることができ、自燃領
域にある乾燥物を得ることができるので、焼却
処理時に重油などの補助燃料を一切必要としな
い。 従来のし尿処理水の塩素イオン濃度は300〜
3000mg／と高いため、山林、田畑のかんがい
用水にすることは困難であつたが、本発明の処
理水は蒸留水に近いため塩素イオン濃度は数
ppm程度にすぎない。したがつて、かんがい用
水に容易に使用することができる。 従来、懸濁固形物を多量に含んだスラリーは
蒸発濃縮が進むにつれ懸濁固形物が伝熱面に付
着するため適用できないと考えられ、海水など
懸濁固形物をほとんど含まない種々の溶液に対
してのみ適用されていた蒸気圧縮式又は多重効
用蒸発法を本発明はスラリー状のものに対して
も容易に適用できるように工夫したので、スラ
リーの極めて省エネルギー的な蒸発乾燥処理が
可能となる。 以上の如く本発明は省資源、省エネルギー効果
が大きくプロセスも非常に簡潔であり、処理水質
も極めて良好であるなど、従来プロセスに比べ多
大の利点を有するものである。 〔実施例〕 神奈川県某し尿処理場に搬入されるし尿を、処
理量100／日の規模で硝化液循環生物学的脱窒
素プロセスにより無希釈処理した。無希釈処理の
結果、硝化槽の発泡が激しかつたが、消泡用水を
添加することは処理水量の増加と水温の低下を招
くため行なわなかつた。このため、発泡対策とし
ては消泡機（泡の界面に回転翼を設けて破泡する
もの）を設けることによつて解決した。 上記生物処理工程のMLSSは20000〜25000mg／
、滞留日数は７日間とした。この結果、微生物
酸化熱により生物処理槽内すなわち生物処理液の
水温は40゜〜42℃に維持された。また、生物処理
工程から排出される全汚泥から返送汚泥を除いた
残余の生物汚泥発生量は5.3〜6.5ｇ／（・し
尿）であつた。生物処理水の水質はアンモニア性
窒素はトレース〜８mg／、溶解性BOD5〜11
mg／、溶解性リン酸イオン550〜680mg／、
COD_Mo400〜460mg／、色度2500〜3000であつ
た。 次に、上記した残余の生物汚泥と生物処理水と
の混合スラリーを密閉槽型の直径500mmのドラム
ドライヤーに供給し、ドラムの筒表面にスラリー
を薄膜状に付着させて蒸発乾燥させ、水分60％の
乾燥物とした。乾燥物はスクレーパーでドラムか
らはく離し、ロータリーバルブを介して槽外に排
出し、実験規模の廃熱ボイラ付流動床焼却炉にて
焼却した。乾燥物の低位発熱量は4800kcal／Kg・
DSと高く、また水分60％という低水分のため容
易に自燃した。 一方、密閉槽型ドラムドライヤーにおいてスラ
リーから蒸発した水蒸気をロータリコンプレツサ
ーにて圧力1.5Kg／cm²まで圧縮したのち再びド
ラム内部に供給した。この結果、スラリー中の水
分を1ton蒸発させるのに必要なロータリコンプレ
ツサーの動力は20〜30kwhと極めて少なかつた。 ドラム内で水蒸気から凝縮した凝縮水（水温
100℃弱）は熱交換器に流入せしめ、凝縮水の保
有熱量を温度35゜〜45℃の供給スラリーの予熱に
利用し、温度75℃に加温し上記ドラムドライヤー
に供給した。 上記凝縮水は処理水として放流されるが、その
水質は下表のように、し尿の無希釈処理水として
極めて秀れたものであつた。 また、し尿処理施設から発生するバキユームカ
ー洗浄排水などの雑排水は、従来、し尿貯留槽に
流入されていたが、本発明の実施にあたり、これ
らの雑排水をし尿貯留槽に混入させることをやめ
て、雑排水を生物膜による接触酸化処理したのち
砂過し、砂過水を再度雑用水として利用する
ようにした。なお、砂過の逆洗排水と、生物膜
接触酸化処理施設から排出される余剰汚泥はシツ
クナーで濃縮後、濃縮汚泥をし尿の生物処理槽に
混入させて処理したが、量的に少であつたので、
蒸発乾燥処理工程に与える悪影響はとくに認めら
れなかつた。

【表】 以上の処理においては薬品、燃料は全く不要で
あり電力のみが必要であつた。また、し尿１Kl処
理に要する電力価格は1000円〜1300円であり、従
来プロセスのランニングコストの実績3500円〜
4500円／Klに比べ大幅な節減が可能であつた。

【図面の簡単な説明】

図面は、本発明の実施態様を示すフローシート
である。 １…し尿、２…生物学的硝化脱窒素工程、２′
…生物学的硝化脱窒素槽、３，３′…流出スラリ
ー、４…固液分離工程、５…返送汚泥、５′…分
離液（生物処理水）、６…蒸発乾燥槽、７…流入
スラリー、８…凝縮水、８′…処理水、９…熱交
換器、１０…中空回転ドラム、１１，１７…水蒸
気、１２…乾燥物、１３…スクレーパー、１４…
貯留部、１５…管、１６…蒸気圧縮機、１８…ボ
イラー焼却炉。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 有機性廃液を返送汚泥の共存下で生物学的硝
   化脱窒素処理したのち、少なくとも該生物処理水
   を、蒸気圧縮法および／または多重効用法による
   間接加熱式蒸発乾燥工程にて処理し、該蒸発水蒸
   気の凝縮水を前記有機性廃液の処理水となすと共
   に、該有機性廃液処理施設から生ずる雑排水を前
   記有機性廃液と一緒に処理することなく、別途処
   理することを特徴とする有機性廃液の処理方法。 ２ 前記蒸発乾燥工程が、前記生物処理工程の生
   物処理槽の流出液から前記返送汚泥分を分離した
   残余の生物処理水と汚泥との混合液を処理するも
   のである特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３ 前記蒸発乾燥工程が、その加熱源として、該
   蒸発乾燥工程から排出される乾燥物を焼却工程で
   焼却して得られる燃焼生成熱量を利用して行なわ
   れるものである特許請求の範囲第１項又は第２項
   記載の方法。