JPH01503764A - 下水処理 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 下水処理 この発明は、新規下水処理方法に関するものである。この発明の方法は、細かい 鉱物または粘土粒子を用いた物理化学的浄化と濃縮されｆこ下水の嫌気性消化を 組み合わせｋものである。

下水汚物は、人間のもＴ；らした水に浮かぶ廃棄物と考えられ得る。

人間が大集団を形成し始めてから、下水の有効な処理および処分はさらに重大な 関心事となってきｆ二。最初、この問題は、海洋ま１こは内陸の水路への排出に より解決された。しかしながら、人口密度の増加に従い、この選択は実行不可能 となり、何等かの処理形態が必要となった。

下水処理の主目的は、下水の生物学的酸素要求量（ＢＯＤ）および病原性生物数 の両方を大きく減少させることである。最近ではまに、無機栄養素（燐および窒 素）の除去が重要になっている。歴史的には、沈澱槽における浄化および生物学 的酸化の両方が使用されている。

生物学的酸化は、ラグーン、散水ろ床または活性スラッジ・プラントにおいて行 なわれ、選ばメーる特定の方法は、土地利用能、下水濃度および電力コスト等の 要因により異なり得ろ。産業化経済においては、土地の必要面積が小さく比較的 電力が安いため、普通は活性スラッジ方法が選ばれる。

活性スラッジ・プラントに対する時代に適った資本コストおよび運転経費を得る ことは困難であるが、歴史的コストを取り上げ、現代的コストに更新することに より、コストに関する何等かの認識を得ることはできる。１９６８年から１９７ ７年までのコスト情報分析によると、１９８６年にスライドさせた場合、約１ｏ ζ／π３の直接運転経費が得られ、３８ＭＬ／日プラントの資本コストはＡＳＩ ６Ｘ１０’であると評価さ２−ることか示さＺ−でいる。１年につき１５％での ２５年間に及ぶ資本コスト償却の結果、分担額は約２ｏご／　ｙ　３の総処理コ ストに達する。す戸ゎう、下水の総処理コストは３０ζ／　Ｋ３程度である。

工業化か進むに従い、下水汚物が流出し、その結果、総コストは劇的に増加した 。これらのコストの大部分は収集システム（下水施設、下水道等）に帰し得るが 、特により厳しい排水基準が強制されている場合には、処理コストはまだかなり の部分を占める。結果として、処理コストの低減化が大いに奨励されており、下 水処理ｔこ嫌気性技術を適用する最近の努力はこの目的を狙つ１こものである。

この発明は家庭下水の処理方法の提供を目的としており、総処理コストを著しく 低減化するものである。従来の方法は一般に好気性生物学的酸化に依存している が、この方法は、効果的な物理化学的浄化と急速な嫌気性生物学的消化との組み 合わせの使用を提案している。処理コストの低減化：よ資本コストを大幅に減ら すことにより達成され得、運転コストは在来方法におけるコストより低く抑えら れる。資本コストは総処理コストの約３分の２を示すにめ、コストが著しく低減 化されるべきである。

この方法の第１段階は、未処理下水または１次沈澱下水の物理化学的浄化を含む 。この方法のこの部分は、水の浄化に関するいわゆる「サイロフロック：方法に 由来するものである。この方法の様々な実施態様はオーストラリア国特許第５１ ２５５３号、同第５１８１５９号および同第５５０７０２号に記載されており、 これらの全内容をこの明細書に引用して説明の一部とする。基本的には、サイロ フロック方法は、細かく分割されγ三位状鉱物まには粘土材料（凝集／吸着剤と して称す）で水を処理することによる、水からの浮遊不純物および着色物質（混 濁および着色コロイド）の迅速で効果的な除去を提供する。凝集／吸着剤の個々 の粒子は１０ミクロンまにはそれ以下の粒径を有し、薄いヒドロキシル化表面層 を有する。凝集／吸着剤粒子の表面上の陽性ジータ電位はこの方法に必要である とは考えられない。

処理下の水に適当な凝集剤、例えば明ばんまには塩化鉄、および／まｒ二は多価 電解質（カチオン性、アニオン性または非イオン性）を加えることにより、サイ ロフロック方法の効力はしばしば高められる。この方法における好ましい凝集／ 吸着剤は磁鉄鉱である。必要とされるヒドロキシル化表面層か容易に磁鉄鉱上に 形成（および再生）され得る点に加えて、鉱物の磁気特性を有効利用することに より処理水からの凝集／吸着剤の分離を促進することかできる。

下水有機物が凝集／吸着剤、例えば磁鉄鉱と共凝集する強い傾向の存在すること が判った。それらの材料による急速な吸着および凝集は、活性スラッジ方法の長 い接触時間および緩慢な浄化と強い対照を示す。

また、驚くべきことに、凝集／吸着剤は、下水中に存在する可溶性化学的酸素要 求量（ＣＯＤ）のかなりの部分を吸着し、懸濁およびコロイド材料を除去し得る ことが判った。凝集／吸着剤、および特に磁鉄鉱の可溶性有機物質除去能は、サ イロフロック方法に関する研究から予想される事柄とは相反し、下水の高度な浄 化を達成させ得るものである。

濃縮しん下水スラッジの嫌気性消化は、処理前ノこスラッジを安定させる手段と して長く実用化されているが、近年、嫌気性処理方法においてこれに対する関心 が強く再燃している。しかしながら、未処理下水は嫌気性消化により処理され得 るが、処理された下水の質は許容し得ない場合が多い。周囲温室での未処理下水 の嫌気性消化は、特にこの方法が機能不可能であり得る冷たい気候の場合には緩 慢である。さらに、処理すべき希釈物質は大量でめるｆ二め、高温で未処理下水 の嫌気性消化を実施することにより消化を促進し、必要とされる滞留時間を低減 化するのは一般に非実用的または不経済である。例えば、未処理下水の嫌気性発 酵において生成されるメタンは、大量の希釈物質の加熱用燃料として使用するに は不充分で、補充燃料の使用は一般に極端に高くつく。

この発明は、物理化学的浄化法を用いて高品質の排出水を提供すると同時に下水 中の有機物質を急速な嫌気性消化に適したスラッジに濃縮することによりこれら の制限を克服するものである。

この発明によると、 （ａ）未処理下水または１次沈澱下水と、細かく分割された粒状鉱物または粘土 物質（個々の粒子は薄いヒドロキシル化表面層を有する）でめる凝集／吸着剤と を、少なくとも下水中の有機物質のかなりの部分を凝集／吸着剤に付着させる条 件下で混合し、（ｂ）混合物から有機物質の付着し几凝集／吸着剤を分離するこ とにより、処理された液状排出物を残し、そして（ｃ）こうして分離されｆ二有 機物質を嫌気性消化に付す段階から成る下水処理方法が提供される。

下記内容から明らかｔ通り、有機物質がまだ凝集／吸着剤に付着している間に段 階（ｃ）は実施され得、または好ましくは、有機物質は嫌気性消化前に凝集／吸 着剤から除去され得る。

嫌気性消化は、中温性まｆ詔マ好熱性消化に適した公知タイプのダイジェスタ− において遂行され得る。

この発明に従い使用され得る凝集／吸着剤は、２種の概念的に異なるタイプ、す なわち（１）ヒドロキシル化層が粒子物質から直接的に誘導されるタイプ、およ び（Ｉｔ）層が別の物質から誘導さメ−るタイプに属し得る。

好ましい凝集／吸着剤物質はタイプ（＋）の方であり、鉱物の性質がヒドロキシ ル化表面を速やかに形成させ得るものであれば、これらは広範を種類の鉱物およ び粘土から誘導され得る。この点ては、酸化物およびシリケートが特に有用であ る。それらの鉱物の例には、酸化亜鉛、シリカおよび石英質物質、例えば砂およ びガラス並びに粘土鉱物、例えば雲母、陶土および葉蝋石がめる。しかしなから 、これらに限定されるわけてはなく、多くの他の鉱物もこの発明における使用に 適している。

この発明の最も好ましい実施態様において、粒状物質は磁性または磁化可能物質 である。この用途の場合、酸化鉄、例えばガンマ酸化鉄もしくは磁鉄鉱（これら は非常に適している）、またはフェライト、例えばバリウムフェライトらしくは スピネルフェライトが使用され得る。

凝集／吸着剤粒子は、２０ミクロンまたはそれ未満、好ましくは１−１０ミクロ ンの粒子サイズを有するべきである。この方法の好ましい実施方法における最適 サイズ範囲は、１〜５ミクロンである。

タイプ（１）の細かく分割された凝集／吸着剤粒子の各々に薄いヒドロキシル化 表面層を与える製造工程は、通常、粒子を塩基性、好ましくはアルカリ性溶液に 短時間、好ましくは空気の存在下で懸濁することにより容易に実施さｊ−る。水 酸化ナトリウムは適当であるが、水酸化カリウム、石灰まには水性アンモニアも まに使用され得る。一般に、アルカリ濃度は、少なくとも０．０ＩＮ、好ましく は約０．０５Ｎ〜０．ＩＮ、すなわち約１０分後に処理が有効となるレベルとす べきである。高温および／ま１；は高アルカリ濃度を用いることにより、処理時 間を短くすることができる。温度範囲は４０−６０℃がよいと思われる。例えば 、満足すべき物質は、１０分間室温（すなわち約２０℃）で０．Ｉ　Ｎ水酸化ナ トリウム、または５分間約６０℃で０．０５Ｎ水酸化ナトリウム溶液を用いて製 造される。

タイプ（ＩＩ）凝集／吸着剤のヒドロキシル化層は異なる物質により鉱物または 粘土粒子の物質に与えられるｒ；め、出発物質の範囲はさらに広い。鉱物または 粘土の性質がその表面に水酸化物のゲルを容易に堆積させ得るものであれば、広 範な種類の鉱物および粘土が使用され得る。この点で、酸化物、硫酸塩、珪酸塩 および炭酸塩は特に有用である。それらの鉱物の例には、硫酸カルシウム、炭酸 カルシウム、酸化亜鉛、硫酸バリウム、シリカおよび石英質物質、例えば砂およ びガラス並びに粘土鉱物、例えば雲母、陶土および葉蝋石カする・しかしながら 、これで全てではなく、他の多くの鉱物もこの発明における使用に適している。

場合により、水酸化物層の満足すべき堆積を行わせるために、鉱物表面の前処理 か必要とされることもあり得る。さらに別の代替策は、沈澱ではなく浮選による 、段階（ａ）での有機物質の吸着後に液状排水から分離され得るゲル粒子の製造 用の例えばガラスでできた中空微小球体の使用である。

タイプ（Ｉｔ）の凝集／吸着剤粒子のヒドロキシル化層は、幾つかの金属水酸化 物により形成されるが、その場合、必要条件は、水に実質的に不溶性であり、好 ましくは３価またはそれ以上の原子価を有することである。

この特性を有する適当な金属は、鉄（Ｉ［［）、アルミニウム、ジルコニウムお よびトリウムである。水酸化第二鉄は安価であるため好ましく、広いｐ）ｌ範囲 にわｆコって例外的に不溶性である。例えば、それは高ｐＨては容易に溶解しＺ 　Ｌ　ｌ　（この場合水酸化アルミニウムは溶解する）。

また、タイプ（ｎ）の被覆粒子の製造は、普通、粒子を水に懸濁させ、適当な金 属の塩、次いでアルカリ性物質を好ましくは水溶液として加え、金属水酸化物を 沈澱させ、次いで粒子上にコーティングを形成させることにより容易に行なわれ る。一般には、金属の塩化物、硫酸塩、硝酸塩または他の無機酸塩類か適当であ る。例え：ｆ、塩化第二鉄ま几は硫酸アルミニウムがある。アルカリ性物質は、 水酸化ナトリウム、水酸化カルシウム、アンモニアま几は類似の可溶性物質であ り得る。製造実施濃度および温度は一般的に厳密ではｔい。

磁鉄鉱または他の鉄酸化物物質をタイプ（Ｉｌ）粒子の基剤として使用する場合 、水酸化物層の生成に使用される金属塩は、まず酸を粒子の懸濁液に加え（酸化 鉄から第二鉄および／または第一鉄塩溶液を得る）、次いでアルカリ性物質を加 えることにより製造され得る。

タイプ（Ｉ］）の粒子を形成する場合水酸化物層のポリマー化度を高める手段を 提供することが有益であることが判っｌ二。ポリマー化は、水の排除および金属 原子間の酸素（［オールニ）結合の確立の結果行なわれる。　２ＭＯＨＳ　ＭＯ Ｍ−Ｈ，０この方法は放置状態で行なわれるが、加熱により加速され得る。

製造後、被覆粒子が完全乾燥されていなければ最善である。これは被覆粒子を水 分下に保つことにより回避され得る。凝集ま１こは凝固は表面作用ではないにめ 、粒子上のヒドロキシル化層の厚さは重要ではない。

この発明の方法の重要な利点は、凝集／吸着剤粒子が何回も再利用され得ること である。これを行うｌ二めに、吸着剤および水から成る懸濁液のｐＨを上げるこ とにより吸着物質を除去する。タイプ（１）凝集／吸着剤の場合、凝集特性はア ルカリ性溶液を用いた処理により再生され得る。これら２つの処理を組み合わせ ることかできる。

サイロフロック方法の場合と同様、この発明の方法は、処理下の液体に、適当な 凝集剤、例えば多価電解質（カチオン性、アニオン性または非イオン性）および ／または多価カチオン、例えばＦｅ’→を供与する無機凝集剤（例、硫酸第一鉄 ）を加えることにより促進され得る。さらに普通は、多価カチオンは３まｆ二は それ以上の原子価を有する（例、Ｆｅ”÷まにはＡＩ３？、例えば明ばんまには 塩化第二鉄から）にれらの凝集剤は不可欠ではないが、両タイプ（すなわち、多 価電解質および無機凝集剤）が存在する場合、それらは互いに補い合う。多価電 解質は、０〜１（１＋ｙ／Ｌ、好ましくは２〜Ｏｘ９／　Ｌの範囲で存在し得る 。無機凝集剤は、０〜１００π９／Ｌ、好ましくは２０〜５０／Ｌの範囲で存在 し得る。

好ましい凝集／吸着剤ｊは磁鉄鉱であり、以下の詳細な記載ではその材料を指す ものとする。しかしながら、磁鉄鉱に関する事項は、必要な変更を加えることに より他の凝集／吸着剤に関する事項を包含するものとする。

以下、添付図面の説明を行う。

第１図は、この発明の方法の基本的および代替的形態を示す工程図である。

第２図および第３図は、この方法の代替的形態の目標達成機能の詳細（後記実施 例において記載）を示すグラフである。

第４図は、この発明の方法の好ましい実施態様の詳細な工程図である。

第５図は、好ましい嫌気性ダイジェスタ−を示す。

二の発明の基本的方法は、第１図における実線で結んだ線により示される。

未処理または１次沈澱下水を、苛性ソーダ溶液に懸濁して薄いヒドロキシル化表 面層を生成させることにより再生された細かく分割され浄化されに再利用磁鉄鉱 粒子と混合し、混合物を撹はんすることにより、好ましくは１〜ｌＯミクロンの サイズ範囲である再生磁鉄鉱粒子と下水とを充分に接触させる。ｐＨレベルは酸 を加えることにより５〜９、好ましくは５．５〜６．５に調節され得、ま１ニ無 機凝集剤および／または凝集補助剤（例、多価電解質）の添加は、未処理下水の 濃度および組成に左右される満足すべき高品質排水の達成に必要であり得る。２ 〜２０分、好ましくは１０〜１５分の接触後、磁鉄鉱スラリーは処理排水から分 離され、処理排水は放出前に最終処理用の精製貯水槽に送られ得る。下水中に元 々存在していた有機物質の大部分が現在付着している磁鉄鉱粒子は、有機物質の 濃度が高いため３５°〜４０℃の高温での急速な消化が達成され得る嫌気性グイ ジェスターに通され得る。消化は周囲温度前後ないし約７０℃の範囲の温度で行 なわれ得るが、約３０℃未満の温度ではあまり速い消化は行なわれず、４０℃な いし約７０℃の温度の場合このプロセスは加速され得るが追加加熱が必要となる 。グイジエスタニから出した後、磁鉄鉱は、水酸化ナトリウム、アンモニアもし くは水酸化カリウムの希釈液または例えば石灰スラリー（これはまた磁鉄鉱を再 生させる）を用いて消化スラッジをストリッピングすることにより浄化され得る 。次いで磁鉄鉱は再利用され得、ストリッピングされたスラッジは処理用乾燥床 に送られる。

活性スラッジ・プラントの場合の約８時間と比べて、このプラントにおける主下 水流の滞留時間は３０分間を越えることはないため、上記手順に基づく有効な下 水処理方法により、資本コスト減少の大きな展望が得られる。嫌気性消化段階を 通る流れは主下水流の約１−２％に過ぎず、高速消化が達成され得ると思われ、 グイジエスターの大きさは、慣用の活性スラッジ・プラントに伴うスラッジダイ ジェスタ−よりも小型にすべきである。

別法、および第１図において点線で示されｆ二さらに好ましい工程では、嫌気性 消化前に有機物質を磁鉄鉱からストリッピングする。

前記と同様に、磁鉄鉱を回収し、再生し、再利用する。

さらに、以下、この発明の方法の様々な態様の記載および検討を行う。この資料 は発明の性質または範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。

ム 浄化工程の効率に影響を与え得る様々なパラメーターが存在する。

しかしながら、一旦混合および沈澱条件が規定されると、排水の質を制御するの は化学薬剤（ヒドロキシル化磁鉄鉱粒子を含む）の添加である。乾燥重量に基づ くヒドロキシル化磁鉄鉱の好ましい用量は、５〜４（１／Ｌ（下水）の範囲であ る。ジャー試験を浄化方法の予備試験に用いた。結果のサンプルを第１表に示す 。単に化学薬剤の用量を増すことにより、活性スラッジ・プラントの場合と同様 に高品質の排水を得ることが可能でめった。例えば、ｌＯご／、３の化学（薬剤 ）コストては、得らｉｚ　ｆ二排水○ＢＯＤは２５に９／Ｌおよび浮遊固体は１ ｉｌｉ’／Ｌ未満であったが、５φ／１という手頃な化学（薬剤）コストでは、 排水のＢＯＤおよび浮遊固体レベルは各々３８および３゜４ｒ、ｇ／Ｌであった 。第１表におけるＣＯＤの除去レベルは７０〜９０％の範囲で変動しており、未 処理下水の完全嫌気性処理に関して報告されたレベルに比べて優るとも劣らない 。

第　１　表 微細磁鉄鉱粒子による未処理下水の浄化未処理下水の特性 ５Ｓ７８＋ｎｇ／Ｉ Ｃ０Ｄ　５００ｍｇ／Ｉ ＢＯＤ　２２０ｍｇ／ｌ 処理条件　化学薬剤コスト　処理済下水の質浮遊固体　ＣＯＤ　ＢＯＤ ｍｇ／ｌ　ｍｇ／ｌ　ｍｇ／　１ １、ＦｅＣ１５−２０ｍｇ／ｌ　４　ｇ　ｍ’　８　１５０　４３多価電解質− ４ｍｇ／］ 酸−０，５ｍｍｏ＋／１ 磁鉄鉱−１０ｇ／１ ２、ＦｅＣｌ２−２０ｍｇ／ｌ　５ｃｍ３３．４　１２０　３８多価電解質−４ ｍｇ／ｌ 酸−１ｍｍｏｌ／］ 磁鉄鉱−２０ｇ／１ ３、ＦｅＣ１５−５０ｍｇ／ｌ　ＩＨｍ’　０．９　４４　２５多価電解質−５ Ｂ／１ 酸−１開ｏ１／］ 磁鉄鉱−１０ｇ／ｌ 嫌気性消化 この方法の主な利点は、未処理下水中の有機物質濃度を、有機物質を迅速に嫌気 性消化させ得るレベルに到達させ得る点に存す乞。

この濃縮物質は、浄化で使用された磁鉄鉱粒子に付着しｆ；状態または磁鉄鉱粒 子からのストリッピングおよび分離後の濃縮スラリーとしてグイジェスターに送 り込まれ得る。両場合とも、物質は、未処理下水について約６０倍に濃縮さメ− る。ストリッピングされ几スラリーにおいて測定さ？−ｙ：　ｃ　ＯＤは平均す ると約３００００π９／Ｌであり、中温性まには好熱性姥気性ダイジェスタ−へ の給送に理想的なレベルである。濃縮廃棄物の嫌気性消化：よ、現在、様々なグ イジエスター設計が利用され得る商業的に有望な方法である。

グイジエスターの操作 嫌気性消化の最初の研究では、液状排水かみ分離されｆ二濃縮磁鉄鉱スラリーが 給送物質として使用さメー几。この状況では、下水物質は、１〜１０ミクロンの 粒径を有する微細磁鉄鉱粒子に付着しｋままであり、グイジエスターにおいてこ れらの粒子を嫌気性細菌により迅速にコロニー化し、確実に食物および微生物を 極めて接近させることが望まれｆ二。磁鉄鉱スラリーの含水率は約９０％〜・／ 〜であった（ｓｐ、ｇｒ、１　、４　）。

しかしながら、常用嫌気性スラブジダイジエスターからのシード物質による、４ 週間のｐＨ７および３５℃の温度でのグイジエスター操作から得られ几結果は期 待外れのものであつｆ二。５に？ＣＯＤ／ｘ”ｄの給送速度では、気体分析は満 足すへさものと思わｉ７に。この方法の場合、メタンおよび二酸化炭素か蓼／蓼 ベースで各々５５および２５％に達する定常状態に到達するのに約２週間を要し ｙ＝ｅ　２週間の操作の後、水素濃度は検出不可能ｔレベルに達しに。しかしな がら、気体発生速度は約０．１２π３／、３６、すなわち高速ダイジェスタ−か み予想される値より低い大きざであり、増加兆候を全く示さなかっに。この粗末 な結果を説明する様々な理由を挙げることかできる。嫌気性細菌は、同等のサイ ズを有する微細磁鉄鉱粒子（１−１０Ｘｘ）に付着し得なかつ几可能性がある。

その結果、それるの食物供給源への接近は制限さｆ−ｊ二可能性かあるか、これ は最大粒子サイズを２０ｉｚに増加させることにより軽減された可能性がある。

また、栄養素の点で特に磁鉄鉱粒子により吸着され得る燐酸塩が不足していに可 能性もこの粗末な結果の原因まには一因であり得る。ダイジェスタ−における磁 鉄鉱粒子の滞留時間が限られていたｆこめ、細菌による充分なコロニー化が行な われなかった可能性がある。

最初の方法の失敗原因が何であれ、磁鉄鉱粒子から濃縮下水物質をストリッピン グおよび分離し、次いで嫌気性グイジェスターに生成したスラリーを給送する代 替的方法により消化の改良は達成され得る。次いで、再生された磁鉄鉱粒子は、 別の浄化段階において直接再利用され得る。

この方法において、嫌気性グイジェスターか、例えば細菌の付着および生長部位 として有用な大きさ５Ｏ−１００ｉｉの大きな磁鉄鉱粒子を含むことは有利でみ るが、不可欠ではない。二メーらの粒子は、例えば取り付けられた沈澱コーンか らの再循環によりグイジエスター内に永久に保持される。嫌気性ダイジェスタ− は中温性また：ま好熱性消化に適した他のあらゆるタイプに属し得るが、大きな 磁鉄鉱粒子はＨｔ　Ｓを反応器環境から除去するｋめ、そメーらの存在は有利で ある。

給送物質として濃縮再生排水を用い１こ前記ダイジェスタ−の最初の６日間の操 作から得られた結果を第２図および第３図に示す。第１週目の間、給送物質のＣ ＯＤは！４０００π？／Ｌ前後であっｆ二が、さらに希釈した洗浄排水を加える ことにより、第１週後にこのレベルは９ないし１００００γＩｉＩ／Ｌに低下し 几。名目上の液体滞留時間は２．５日であっに。このグイジェスターは、バンジ ・ピティ・リミテッドにより供給された物質からシードされ１こ。最初のｌＯ日 日間操作中、ＣＯＤの８０ｔいし１００％除去が達成され、最初の気体放出速度 は０４π３／、３．ｄであり、メタン含有量は約５０％であった。不運なことに 、第１週の間、試料気体採取ラインに未検出の妨害物が存在したため、この期間 中における気体割合のそ２−以上の測定は阻まれた。しかしながら、この期間に 観察された高いＣＯＤ除去率は、物理的吸着および微生物性消化を組み合わせた 結果であったと思われる。１０日口の後、最初０　、８　ｘ’／ｉ３．ｄ以下の 気体放出速度が観察されたが、ＣＯＤ除去率は約４０％に下がり、操作期間中こ のレベルのままであっｆ二。メタン含有量は５０％より低くはならず、５０日後 には７０％まで増加しｔか、気体放出速度はゆ４（つと下降し１こ。

第４図は、本質的に第１図の代替的方法に従った、現時点ては好ましい総括的方 法のプロセス・フローチャートである。１０の未処理下水を、未処理下水ＩＱ当 ｆ二り５〜４０９（乾燥重量）の割合（好ましくはｌＯ〜２０９／Ｌ）で１２の 浄化、再利用および再生され７′：磁鉄鉱粒子と混合し、水性混合物を撹はんす ることにより、下水およびヒドロキシル化磁鉄鉱粒子間の良好な接触を生じさせ る。この撹はん接触は、図示されｆこ一連の４つの撹はんタンク１４．１６．１ ８および２０において、２〜２０分間、好ましくは１０−１５分間にわにって行 なわれ得る。タンク１４では酸が加えらｊ−ることにより、ｐＨが５〜９、好ま しくは５．５〜６．５の範囲内に調整され、タンク１６では無機凝集剤、例えば 明ばんが加えられ、タンク１８ては多価電解質が加えられる。加えられる最後の ２成分の量は、要求される処理下水の質並びに未処理下水の濃度および組成によ り異なるが、これら２成分は必要とされ；い場合もめり得る。最終ミキシング・ タンク１８の後、下水／磁鉄鉱混合物は浄化器２２へ進むが、途中で、磁鉄鉱は 、浄化器２２への入口バイブ２６の周囲に置かれた凝集磁石２４により磁化され る。浄化器は適当な公知タイプのものでよいが、本出願人によるオーストラリア 国特許明細書第５５３４２３号（この内容を引用して説明の一部とする）記載の 改良を取り入れたものか有利である。浄化器において、負荷され１こ磁鉄鉱粒子 は、浄化されに下水から急速に分離し、この液状排水は２８におけるプロセスか ら排出される。負荷され１；磁鉄鉱粒子は３０において浄化器２２から抽出され る。次に、例え：Ｉそれらを苛性ソーダ希釈液と混合し、３２のシステムに導入 することにより前記粒子を再生しｔければならない。別法として、石灰スラリー が加えられ得る。この再生プロセスは、＋　００００−２００００π９／Ｌの範 囲の化学的酸素要求量（ｃ、ｏ、Ｄ、）を有する下水濃縮物の液流３４を生成し 得る。前記範囲は、中温性嫌気性ダイジェスタ−アセンブリ３６への給送に理想 的な範囲である。

第４図に示されに通り、好ましい再生方法は２段階向流式洗浄操作を含む方法で あり、磁気ドラム分離器３８および４０（公知タイプのものであり得る）を用い ることにより、２段階において再生洗浄水から磁気粒子を分離させる。第１磁気 ドラム分離器３８からの液状排出物４２は嫌気性ダイジェスタ−アセンブリ３６ に進み、そこで下水有機物は分解されてメタンを発生し、４４において排出され る。ダイジェスタ−アセンブリ３６からの排出物４６は、スラッジ沈澱！１４８ に進むが、そこで粒状バイオマスは沈澱し、５０において乾燥スラッジとして処 理され得る。沈澱槽４８からの溢流水５２は比較的透明および無色であり、嫌気 性ダイジェスタ−アセンブリへの給送の場合の２０％未満のＣ，Ｏ，Ｄ、を有す ることが判った。

実験は、この液状溢流水が洗浄水５４としての再利用に適していることを示した 。３２における廃液５４に加えられた苛性ソーダ（ＮａＯＨ）は、磁鉄鉱再生用 にｐ）ｌレベルをｌＯより犬に上昇させる。まにこの結果、アンモニア（嫌気性 グイジェスターアセンブリ３６において生成される）が５６における曝気により 再循環流からストリッピングされる。この段階は、洗浄水におけるアンモニアの 蓄積を軽減するため、洗浄水を無期限に循環させ得る。そ７７はま１；、未処理 下水と一緒になって過剰状態のアンモニアか浄化された下水排出物中へ出て行く のを妨げる。すなわち、このプロセスからの液体ま１こは固体排出物のみが浄化 された下水２８および嫌気的に安定化した乾燥スラッジ５０となる。

アンモニアが除去されｆ二再生洗浄水５４を、磁気ドラム分離器３８および４０ 間の磁鉄鉱フローラインに位置する撹はんタンク５８中て部分浄化および再生さ れ几磁鉄鉱と混合する。タンク５８からの溢流水は分離器４０に流れ、そこで水 酸化物層を有する充分に浄化および再生された磁鉄鉱は抽出され、再利用される 。分離器の洗浄水は、フローライン６０に沿って、浄化器２２および磁鉄鉱ドラ ム分離器３８間の磁鉄鉱フローラインに位置する撹はんタンク６２中へ向かう。

再生水および浄化器２２から除去された負荷磁鉄鉱をタンク６２において充分混 合すると、溢流水は磁気ドラム分離器３８中に進む。前述しに通り、分離器３８ からの液状排出物は、第５図で示され得る嫌気性ダイジェスタ−アセンブリ３６ に進む。

現時点で好ましい嫌気性ダイジェスタ−アセンブリの操作技術は、苛性ソーダ希 釈液を用いて下水物質を磁鉄鉱粒子からストリッピングすることにより、下水濃 縮物を生成し、次いで前述の嫌気性ダイジェスタ−アセンブリ３６に給送する方 法である。現在まで、最善のダイジェスタ−結果は、上方流嫌気性スラッジ・ブ ランケットダイジェスタ−６４により得られた。この方法は、実験室規模では直 径１０ｃπのガラスカラム６６において機能する。このダイジェスタ−の前には 磁気スターシー７０か入れられ１こ５，５Ｌの撹はんポット６８が置かれ、その 中でフィードタンク７２から供給され乙下水濃縮物の酸性化がｐＨ約５．７で行 なわれる。嫌気性スラッジ・ブランケットダイジェスタ−６４はｐＨ約７．２で 操作されγ二。下水濃縮物は約ｌＯのｐＨレベルを有してい几が、酸性化反応器 ６８は二〇給送によりまだそのｐＨレベルを維持し得に。ダイジェスタ−操作の 幾つかの代表的結果を第２表に示す。

第２表 ＣＯ’Ｄ　ＣＯＤの　負荷速度ＣＯＤｇ／　液　圧ｍｇ／ｌ　除去率−乾燥重量 ｇ＋＋”　４　ｔ　７ス　保持時間り゛イン゛Ｘスター 給送量　６，８００　−　− 酸性化　５．８５０　１４％　０．１１　６．１日反応器　（放出時） 嫌気性スラッジ゛・　１．２００　８２ｍ、　０．０８　２．２日フ゛ランケブ ト・　（放出時） り゛イン゛Ｉスター 気体発生速度：　０．７ｍ３＋’ｍ３り゛イシ゛ニスター１上表：タ゛イノ゛ニ スター装置テ゛−ターこれらの結果：よ、全く無理のない負荷割合でＣ，Ｏ，Ｄ 、がダイジエスターンステムを通って非常に効率良く（８２％）除去されている ことを示す。沈澱槽（図示せず）における浄化後のスラッジ・ブランケット・ダ イジェスタ−６４からの排出物は、充分に透明であるにめ、この物質は、第４図 に示されｆ二磁鉄鉱再生プロセスにおける洗浄水として再循環および再使用され 得る。ダイジェスタ−かろ２４において放出された気体の７５％はメタンであり 、２０％は二酸化炭素であった。

得られ１こ結果は、明らかに、磁気粒子をストリッピングすることにより得られ た下水濃縮物は迅速に嫌気性消化され得ることを証明している。

Ｃ０Ｄ（ｒ＝？／り（ｘ＋ｏｏｏ）　−一一気体書・奢（１−’）　ｉ口）− 圃Ｔ調査報告 −１＋・−８１６，、，１１，ｌｌ＋、、□、、＋、ロー二、−Ｕ３７ノＱＣ二 −二Ｏ５４０７６６１５ＪＰＳＯ１２４４６７

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. （１） （ａ）未処理下水または１次沈澱下水と、細かく分割された粒状鉱物または粘土 物質である凝集／吸着剤（これらの個々の粒子は薄いヒドロキシル化表面層を有 する）とを、少なくとも下水中の有機物質のかなりの部分を凝集／吸着剤に付着 させる条件下で混合し、（ｂ）有様物質が付着している凝集／吸着剤を混合物か ら分離することにより、処理された液状排出物を残し、そして（ｃ）こうして分 離された有機物質を嫌気性消化に付す段階を含むことを特徴とする、下水処理方 法。
2. （２）凝集／吸着剤粒子が磁鉄鉱を成分とするものである、請求項１記載の方法 。
3. （３）各凝集／吸着剤粒子が２０ミクロンまたはそれ未満の粒子サイズを有する ものである、請求項１記載の方法。
4. （４）凝集／吸着剤粒子が、前サイクルのプロセスから再生され、薄いヒドロキ シル化表面層が供与されたものである、請求項１記載の方法。
5. （５）凝集／吸着剤粒子を下水１リットル当たり５〜４０ｇ（乾燥重量）の範囲 の量で加える、請求項１記載の方法。
6. （６）多価カチオンを供与する無機凝集剤を、下水１リットルに対し０〜１００ ｍｇの量で下水および凝集／吸着剤と混合する、請求項１記載の方法。
7. （７）多価カチオンがＦｅ２＋、Ｆｅ３＋および／またはＡｌ３＋から選ばれた ものである、請求項６記載の方法。
8. （８）多価電解質を、下水１リットルに対し０〜１０ｍｇの量で下水および凝集 ／吸着剤と混合する、請求項１記載の方法。
9. （９）下水および凝集／吸着剤混合物のｐＨを５〜９の範囲に調節する、請求項 １記載の方法。
10. （１０）（ｂ）段階の前の下水および凝集／吸着剤混合物の接触時間が２〜２０ 分の範囲である、請求項１記載の方法。
11. （１１）凝集／吸着剤粒子が磁気物質でできており、粒子が段階（ａ）および（ ｂ）の間で磁化される、請求項１記載の方法。
12. （１２）有機物質を凝集／吸着剤に付着した状態で嫌気性消化に付す、請求項１ 記載の方法。
13. （１３）嫌気性消化前に有機物質を凝集／吸着剤から分離させる、請求項１記載 の方法。
14. （１４）凝集／吸着剤粒子が２段階分離および逆洗処理により浄化および再生さ れる方法であり、ｐＨを少なくとも１０に高め、粒子流動通路における第１分離 器において有機物質を粒子から分離する、請求項１３記載の方法。
15. （１５）水酸化ナトリウム、水酸化カリウムもしくはアンモニアの希釈液または 石灰スラリーを用いて凝集／吸着剤粒子を有機物質から分離させる、請求項１記 載の方法。
16. （１６）嫌気性消化が３０〜４０℃の範囲の温度で行なわれる、請求項１記載の 方法。
17. （１７）嫌気性消化が上向流式嫌気性スラッジ・ブランケット・ダイジュスター 中で行なわれる、請求項１記載の方法。
18. （１８）この明細書に記載された特徴もしくは段階または一連の特徴もしくは段 階。