JPH0217238B2 - - Google Patents
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- JPH0217238B2 JPH0217238B2 JP62033411A JP3341187A JPH0217238B2 JP H0217238 B2 JPH0217238 B2 JP H0217238B2 JP 62033411 A JP62033411 A JP 62033411A JP 3341187 A JP3341187 A JP 3341187A JP H0217238 B2 JPH0217238 B2 JP H0217238B2
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Landscapes
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Description
〔産業上の利用分野〕
本発明は、し尿系汚水、下水、各種廃水等のリ
ン酸イオン（PO4 3-）を含有する有機性汚水の処
理方法に関し、特に生物処理工程と膜分離工程を
備えた処理方法の改良に関するものである。 〔従来の技術〕 従来より、有機性汚水の処理には活性汚泥法等
の生物処理法が最も広く採用されており、活性汚
泥と処理水とを分離するためには沈殿池が採用さ
れていた。 しかし最近では、沈殿池を設置することなく、
活性汚泥を直接限外過（UF）膜等で固液分離
するという方法が中水道、し尿処理の分野で実用
化されるに至り、そのなかでも、し尿のような高
濃度のPO4 3-を含有する有機性汚水の処理とし
て、汚水を生物処理したのち膜分離し、その膜透
過水を活性炭吸着処理後に水和酸化ジルコニウム
（ZrO2・nH2O）によつてPO4 3-を吸着除去すると
いうプロセスが提案されていた（昭和61年２月全
国都市清掃会議研究発表会要旨集参照）。 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかしながら、このような従来プロセスでは次
の諸問題が未解決であり、理想的プロセスには程
遠いと言わざるを得ない。 UF膜などの膜分離ではPO4 3-はほとんど透
過してしまうので、膜透過水に対してPO4 3-吸
着剤（ZrO2・nH2O）を用いた吸着除去工程を
設けなければならないが、吸着除去すべき
PO4 3-が高濃度（し尿処理の場合はUF膜透過
水中のPO4 3-濃度は500〜600mg／にも達す
る）であると、PO4 3-吸着剤はすみやかに飽和
吸着量に達してしまう。 この結果、頻繁な再生操作を必要とし、維持
管理が面倒でかつ運転コストが高額になつてい
た。 しかも、ZrO2・nH2に吸着されたPO4 3-を離
脱させて再生するために、NaOH溶液と接触
させているが、この結果Na3PO4を多量に含ん
だ再生廃液が多量に発生する。 この再生廃液を処理するために、再生廃液か
らNa3PO4の結晶を晶析させて遠心分離機等で
分離して系外に排出しているが、これらの操作
は煩雑であり、回収したNa3PO4をどうするか
という問題点もあつた。 本発明は、このような従来プロセスの問題点を
根本的に解決することを課題としており、具体的
には、 (イ) PO4 3-の吸着除去工程を不要にするか、又は
PO4 3-吸着除去工程の再生頻度を著しく少なく
する。 (ロ) PO4 3-吸着剤の再生廃液の処分を不要にす
る。 ことを解決課題としている。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明は、前記課題を解決するための手段とし
て、リン酸イオンを含有する有機性汚水にマグネ
シウムイオンを添加したのちに生物処理し、該生
物処理工程内あるいは該生物処理工程から流出す
るスラリにアルミニウムイオン又は鉄イオンを添
加して膜分離することを特徴とするリン酸イオン
を含有する有機性汚水の処理方法を提供するもの
である。 〔作用〕 以下に本発明の作用を、一実施態様を示す図面
を参照しながら、リン酸イオンを含有する有機性
汚水の典型例であるし尿を例にとりあげて説明す
る。 図示しないスクリーン等で除渣されたし尿１に
マグネシウムイオン（Mg2+）２、例えばMg2+を
解離する化合物〔Mg（OH）2，MgO，MgCl2，
MgSO4など）を添加したのち、生物処理工程３
へ導く。Mg2+２の添加量はPO4 3-に対してモル
比で１以上が良く、Mg2+を添加することによつ
て、し尿中のPO4 3-の大部分はMg2+と反応し、 Mg2+＋PO4 3-＋NH4 +→NH4MgPO4↓ なる沈殿反応を起こし、リン酸マグネシウムアン
モニウム（NH4MgPO4）沈殿物という固相に転
換される。そして、このNH4MgPO4沈殿を含む
し尿１は生物処理工程３において、BOD成分、
COD成分などが除去されるが、なおし尿中には
窒素分が残留しているので、生物処理工程３とし
ては生物学的硝化脱窒素工程とするのが好まし
い。 この生物学的硝化脱窒素工程においてBOD成
分、COD成分、窒素分等が除去されるが、本発
明者は実験の過程で次のような非常に興味深い現
象を見いだした。 すなわち、本発明者は、し尿中のNH3-Nは生
物学的硝化脱窒素工程内に高濃度に存在する硝化
菌によつてNO2-N又はNO3-Nに酸化される結
果、工程内でのNH4 +濃度は数mg／程度と非常
に低レベルになり、NH4MgPO4沈殿が次の化学
平衡関係、 NH4MgPO4↓→NH4 +＋Mg2+＋PO4 3- の反応によつて大部分が再溶解してしまうのでは
ないかと予想していたのであるが、実験の結果は
予想に反し、NH4MgPO4沈殿は生物学的硝化脱
窒素工程において長時間滞留していても、一部が
溶解してくるだけで完全に溶解することはないこ
とが認められた。このことは、生物学的硝化脱窒
素工程から流出する活性汚泥スラリ４のなかに多
量のNH4MgPO4の微細結晶が含まれていたこと
から確認された。 なお、Mg2+２の添加ポイントは、生物学的硝
化脱窒素工程内の脱窒素槽部にしてもよい。 次に、生物処理工程３から流出する活性汚泥ス
ラリ４に対し、硫酸アルミニウム、ポリ塩化アル
ミニウムなどにより、アルミニウムイオン
（Al3+）又は塩化第２鉄、ポリ硫酸鉄などにより
鉄イオン（Fe3+）５を添加することによつて、
活性汚泥スラリ４中の液側に含まれるPO4 3-をリ
ン酸アルミニウム（AlPO4）又はリン酸第２鉄
（FePO4）の沈殿に転換し、活性汚泥フロツクと
共に精密過（MF）膜、限外過（UF）膜な
どを装着した膜分離装置６によつて固液分離し、
SSゼロの極めて清澄な膜透過水７と濃縮分離ス
ラリ８とに分離する。 この濃縮分離スラリ８の大部分は返送スラリ９
として生物処理工程３にリサイクルされ、残りの
部分は余剰スラリ１０として汚泥処理工程（図示
せず）に送られる。 余剰スラリ１０中には、NH4MgPO4沈殿と
AlPO4沈殿又はFePO4沈殿が含まれており、本発
明はこのように汚水中に含まれているPO4 3-を２
種類のリン酸含有沈殿として余剰スラリ１０と共
に系外に排出するという技術思想に大きな特徴を
もつている。従来、有機性汚水中のPO4 3-を前記
本発明のような処理によつてNH4MgPO4沈殿、
AlPO4沈殿又はFePO4沈殿、および生物細胞内に
とりこまれたＰとして除去するという技術は存在
しない。 一方、膜透過水７は、PO4 3-として10mg／以
下になつているので、そのまま放流７′すること
もできるが、所望に応じてリン酸吸着除去工程１
１に導き、膜透過水７中の残留PO4 3-を吸着除去
したのち放流水１２としてもよい。使用するリン
酸吸着除去剤としては、公知の水酸化鉄、骨炭、
活性アルミナ、水和酸化ジルコニウム、水和酸化
チタンなどから適宜選択することができる。 PO4 3-を吸着したリン酸吸着除去剤を再生する
には、NaOH，Mg（OH）2などのアルカリ剤１３
を接触させることによつて、PO4 3-を容易に脱離
させることが可能である。この結果、排出される
PO4 3-を高濃度に含むアルカリ性の再生廃液１４
を処分するには、再生廃液１４を少量ずつし尿１
中にリサイクルし、再生廃液１４中のPO4 3-を
Mg2+２やAl3+又はFe3+５によつてNH4MgPO4
およびAlPO4又はFePO4という固相に転換させる
ことによつて容易に可能である。そのために、従
来プロセスのように再生廃液１４に対する晶析、
遠心分離などの操作が不要になる。 〔実施例〕 図示例の本発明のフローに基づいて次のように
実験を行つた。 表−１の水質を示す除渣し尿に水酸化マグネシ
ウムを1000mg／as Mg2+添加して撹拌したの
ち、硝化液循環型生物学的硝化脱窒素工程（第１
脱窒素槽、硝化槽、第２脱窒素槽、再曝気槽から
成るもの）に流入させ、活性汚泥MLSS 14000
mg／、滞留日数10日間に設定した。
ン酸イオン（PO4 3-）を含有する有機性汚水の処
理方法に関し、特に生物処理工程と膜分離工程を
備えた処理方法の改良に関するものである。 〔従来の技術〕 従来より、有機性汚水の処理には活性汚泥法等
の生物処理法が最も広く採用されており、活性汚
泥と処理水とを分離するためには沈殿池が採用さ
れていた。 しかし最近では、沈殿池を設置することなく、
活性汚泥を直接限外過（UF）膜等で固液分離
するという方法が中水道、し尿処理の分野で実用
化されるに至り、そのなかでも、し尿のような高
濃度のPO4 3-を含有する有機性汚水の処理とし
て、汚水を生物処理したのち膜分離し、その膜透
過水を活性炭吸着処理後に水和酸化ジルコニウム
（ZrO2・nH2O）によつてPO4 3-を吸着除去すると
いうプロセスが提案されていた（昭和61年２月全
国都市清掃会議研究発表会要旨集参照）。 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかしながら、このような従来プロセスでは次
の諸問題が未解決であり、理想的プロセスには程
遠いと言わざるを得ない。 UF膜などの膜分離ではPO4 3-はほとんど透
過してしまうので、膜透過水に対してPO4 3-吸
着剤（ZrO2・nH2O）を用いた吸着除去工程を
設けなければならないが、吸着除去すべき
PO4 3-が高濃度（し尿処理の場合はUF膜透過
水中のPO4 3-濃度は500〜600mg／にも達す
る）であると、PO4 3-吸着剤はすみやかに飽和
吸着量に達してしまう。 この結果、頻繁な再生操作を必要とし、維持
管理が面倒でかつ運転コストが高額になつてい
た。 しかも、ZrO2・nH2に吸着されたPO4 3-を離
脱させて再生するために、NaOH溶液と接触
させているが、この結果Na3PO4を多量に含ん
だ再生廃液が多量に発生する。 この再生廃液を処理するために、再生廃液か
らNa3PO4の結晶を晶析させて遠心分離機等で
分離して系外に排出しているが、これらの操作
は煩雑であり、回収したNa3PO4をどうするか
という問題点もあつた。 本発明は、このような従来プロセスの問題点を
根本的に解決することを課題としており、具体的
には、 (イ) PO4 3-の吸着除去工程を不要にするか、又は
PO4 3-吸着除去工程の再生頻度を著しく少なく
する。 (ロ) PO4 3-吸着剤の再生廃液の処分を不要にす
る。 ことを解決課題としている。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明は、前記課題を解決するための手段とし
て、リン酸イオンを含有する有機性汚水にマグネ
シウムイオンを添加したのちに生物処理し、該生
物処理工程内あるいは該生物処理工程から流出す
るスラリにアルミニウムイオン又は鉄イオンを添
加して膜分離することを特徴とするリン酸イオン
を含有する有機性汚水の処理方法を提供するもの
である。 〔作用〕 以下に本発明の作用を、一実施態様を示す図面
を参照しながら、リン酸イオンを含有する有機性
汚水の典型例であるし尿を例にとりあげて説明す
る。 図示しないスクリーン等で除渣されたし尿１に
マグネシウムイオン（Mg2+）２、例えばMg2+を
解離する化合物〔Mg（OH）2，MgO，MgCl2，
MgSO4など）を添加したのち、生物処理工程３
へ導く。Mg2+２の添加量はPO4 3-に対してモル
比で１以上が良く、Mg2+を添加することによつ
て、し尿中のPO4 3-の大部分はMg2+と反応し、 Mg2+＋PO4 3-＋NH4 +→NH4MgPO4↓ なる沈殿反応を起こし、リン酸マグネシウムアン
モニウム（NH4MgPO4）沈殿物という固相に転
換される。そして、このNH4MgPO4沈殿を含む
し尿１は生物処理工程３において、BOD成分、
COD成分などが除去されるが、なおし尿中には
窒素分が残留しているので、生物処理工程３とし
ては生物学的硝化脱窒素工程とするのが好まし
い。 この生物学的硝化脱窒素工程においてBOD成
分、COD成分、窒素分等が除去されるが、本発
明者は実験の過程で次のような非常に興味深い現
象を見いだした。 すなわち、本発明者は、し尿中のNH3-Nは生
物学的硝化脱窒素工程内に高濃度に存在する硝化
菌によつてNO2-N又はNO3-Nに酸化される結
果、工程内でのNH4 +濃度は数mg／程度と非常
に低レベルになり、NH4MgPO4沈殿が次の化学
平衡関係、 NH4MgPO4↓→NH4 +＋Mg2+＋PO4 3- の反応によつて大部分が再溶解してしまうのでは
ないかと予想していたのであるが、実験の結果は
予想に反し、NH4MgPO4沈殿は生物学的硝化脱
窒素工程において長時間滞留していても、一部が
溶解してくるだけで完全に溶解することはないこ
とが認められた。このことは、生物学的硝化脱窒
素工程から流出する活性汚泥スラリ４のなかに多
量のNH4MgPO4の微細結晶が含まれていたこと
から確認された。 なお、Mg2+２の添加ポイントは、生物学的硝
化脱窒素工程内の脱窒素槽部にしてもよい。 次に、生物処理工程３から流出する活性汚泥ス
ラリ４に対し、硫酸アルミニウム、ポリ塩化アル
ミニウムなどにより、アルミニウムイオン
（Al3+）又は塩化第２鉄、ポリ硫酸鉄などにより
鉄イオン（Fe3+）５を添加することによつて、
活性汚泥スラリ４中の液側に含まれるPO4 3-をリ
ン酸アルミニウム（AlPO4）又はリン酸第２鉄
（FePO4）の沈殿に転換し、活性汚泥フロツクと
共に精密過（MF）膜、限外過（UF）膜な
どを装着した膜分離装置６によつて固液分離し、
SSゼロの極めて清澄な膜透過水７と濃縮分離ス
ラリ８とに分離する。 この濃縮分離スラリ８の大部分は返送スラリ９
として生物処理工程３にリサイクルされ、残りの
部分は余剰スラリ１０として汚泥処理工程（図示
せず）に送られる。 余剰スラリ１０中には、NH4MgPO4沈殿と
AlPO4沈殿又はFePO4沈殿が含まれており、本発
明はこのように汚水中に含まれているPO4 3-を２
種類のリン酸含有沈殿として余剰スラリ１０と共
に系外に排出するという技術思想に大きな特徴を
もつている。従来、有機性汚水中のPO4 3-を前記
本発明のような処理によつてNH4MgPO4沈殿、
AlPO4沈殿又はFePO4沈殿、および生物細胞内に
とりこまれたＰとして除去するという技術は存在
しない。 一方、膜透過水７は、PO4 3-として10mg／以
下になつているので、そのまま放流７′すること
もできるが、所望に応じてリン酸吸着除去工程１
１に導き、膜透過水７中の残留PO4 3-を吸着除去
したのち放流水１２としてもよい。使用するリン
酸吸着除去剤としては、公知の水酸化鉄、骨炭、
活性アルミナ、水和酸化ジルコニウム、水和酸化
チタンなどから適宜選択することができる。 PO4 3-を吸着したリン酸吸着除去剤を再生する
には、NaOH，Mg（OH）2などのアルカリ剤１３
を接触させることによつて、PO4 3-を容易に脱離
させることが可能である。この結果、排出される
PO4 3-を高濃度に含むアルカリ性の再生廃液１４
を処分するには、再生廃液１４を少量ずつし尿１
中にリサイクルし、再生廃液１４中のPO4 3-を
Mg2+２やAl3+又はFe3+５によつてNH4MgPO4
およびAlPO4又はFePO4という固相に転換させる
ことによつて容易に可能である。そのために、従
来プロセスのように再生廃液１４に対する晶析、
遠心分離などの操作が不要になる。 〔実施例〕 図示例の本発明のフローに基づいて次のように
実験を行つた。 表−１の水質を示す除渣し尿に水酸化マグネシ
ウムを1000mg／as Mg2+添加して撹拌したの
ち、硝化液循環型生物学的硝化脱窒素工程（第１
脱窒素槽、硝化槽、第２脱窒素槽、再曝気槽から
成るもの）に流入させ、活性汚泥MLSS 14000
mg／、滞留日数10日間に設定した。
【表】
生物学的硝化脱窒素工程中の最終段に位置する
再曝気槽から流出した活性汚泥スラリ中の液側に
含まれる溶解性PO4 3-濃度を分析したところ、30
〜45mg／であり、流入除渣し尿中のPO4 3-濃度
960mg／に対して大幅に低下しており、し尿中
のPO4 3-の大部分がNH4MgPO4沈殿として、ま
た活性汚泥内にとりこまれて除去された。 次に、前述の再曝気槽から流出した活性汚泥ス
ラリに対し、硫酸アルミニウムを800〜1000mg／
添加し、PH5.8〜6.1の条件で凝集処理したの
ち、分画分子量10万のチユーブラ型UF膜〔日東
電工(株)製〕で固液分離したところ、このUF膜透
過水の水質は表−２に示す通りであり、放流可能
な極めて清澄な処理水が得られた。
再曝気槽から流出した活性汚泥スラリ中の液側に
含まれる溶解性PO4 3-濃度を分析したところ、30
〜45mg／であり、流入除渣し尿中のPO4 3-濃度
960mg／に対して大幅に低下しており、し尿中
のPO4 3-の大部分がNH4MgPO4沈殿として、ま
た活性汚泥内にとりこまれて除去された。 次に、前述の再曝気槽から流出した活性汚泥ス
ラリに対し、硫酸アルミニウムを800〜1000mg／
添加し、PH5.8〜6.1の条件で凝集処理したの
ち、分画分子量10万のチユーブラ型UF膜〔日東
電工(株)製〕で固液分離したところ、このUF膜透
過水の水質は表−２に示す通りであり、放流可能
な極めて清澄な処理水が得られた。
以上述べたように本発明によれば、次のような
極めて重要な効果を得ることができるものであ
る。 膜分離で得られた膜透過水中のPO4 3-濃度を
従来プロセスより著しく低減できるので、その
後のPO4 3-吸着除去工程を不要にすることがで
きるか、もしくはPO4 3-吸着工程を設ける場合
でも、吸着剤の再生頻度を非常に少なくするこ
とができ、再生廃液の処分も従来必要としてい
た晶析操作や遠心分離操作等が不要になり、極
めて容易になる。 Mg2+の添加によるNH4MgPO4の結晶性沈殿
生成反応とAl3+又はFe3+の添加によるAlPO4
又はFePO4沈殿生成反応の両反応を新規な態様
で利用するようにした結果、Al3+又はFe3+の
所要添加量を少なくすることができるため、汚
泥処理の際に厄介なバルキーな水酸化アルミニ
ウムスラツジ又は水酸化鉄スラツジの発生量を
低減することができる。 排出される余剰スラリ中に緻密な結晶性の
NH4MgPO4沈殿が共存するので、濃縮脱水性
がよく、汚泥処理を合理化することができる。
極めて重要な効果を得ることができるものであ
る。 膜分離で得られた膜透過水中のPO4 3-濃度を
従来プロセスより著しく低減できるので、その
後のPO4 3-吸着除去工程を不要にすることがで
きるか、もしくはPO4 3-吸着工程を設ける場合
でも、吸着剤の再生頻度を非常に少なくするこ
とができ、再生廃液の処分も従来必要としてい
た晶析操作や遠心分離操作等が不要になり、極
めて容易になる。 Mg2+の添加によるNH4MgPO4の結晶性沈殿
生成反応とAl3+又はFe3+の添加によるAlPO4
又はFePO4沈殿生成反応の両反応を新規な態様
で利用するようにした結果、Al3+又はFe3+の
所要添加量を少なくすることができるため、汚
泥処理の際に厄介なバルキーな水酸化アルミニ
ウムスラツジ又は水酸化鉄スラツジの発生量を
低減することができる。 排出される余剰スラリ中に緻密な結晶性の
NH4MgPO4沈殿が共存するので、濃縮脱水性
がよく、汚泥処理を合理化することができる。
図面は本発明の一実施態様を示すフローシート
である。 １……し尿、２……マグネシウムイオン、３…
…生物処理工程、４……活性汚泥スラリ、５……
アルミニウムイオン又は鉄イオン、６……膜分離
装置、７……膜透過水、７′……放流、８……濃
縮分離スラリ、９……返送スラリ、１０……余剰
スラリ、１１……リン酸吸着除去工程、１２……
放流水、１３……アルカリ剤、１４……再生廃
液。
である。 １……し尿、２……マグネシウムイオン、３…
…生物処理工程、４……活性汚泥スラリ、５……
アルミニウムイオン又は鉄イオン、６……膜分離
装置、７……膜透過水、７′……放流、８……濃
縮分離スラリ、９……返送スラリ、１０……余剰
スラリ、１１……リン酸吸着除去工程、１２……
放流水、１３……アルカリ剤、１４……再生廃
液。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ リン酸イオンを含有する有機性汚水にマグネ
シウムイオンを添加したのちに生物処理し、該生
物処理工程内あるいは該生物処理工程から流出す
るスラリにアルミニウムイオン又は鉄イオンを添
加して膜分離することを特徴とするリン酸イオン
を含有する有機性汚水の処理方法。 ２ 前記生物処理が生物学的硝化脱窒素処理であ
る特許請求の範囲第１項記載のリン酸イオンを含
有する有機性汚水の処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62033411A JPS63200899A (ja) | 1987-02-18 | 1987-02-18 | リン酸イオンを含有する有機性汚水の処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62033411A JPS63200899A (ja) | 1987-02-18 | 1987-02-18 | リン酸イオンを含有する有機性汚水の処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63200899A JPS63200899A (ja) | 1988-08-19 |
| JPH0217238B2 true JPH0217238B2 (ja) | 1990-04-19 |
Family
ID=12385847
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62033411A Granted JPS63200899A (ja) | 1987-02-18 | 1987-02-18 | リン酸イオンを含有する有機性汚水の処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63200899A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0729115B2 (ja) * | 1990-03-23 | 1995-04-05 | 荏原インフイルコ株式会社 | し尿系汚水の処理方法 |
| JPH0729117B2 (ja) * | 1990-04-18 | 1995-04-05 | 荏原インフイルコ株式会社 | し尿系汚水の処理方法 |
| GB2591282B (en) * | 2020-01-24 | 2024-05-29 | Hydrolize Ltd | Water remediation system |
-
1987
- 1987-02-18 JP JP62033411A patent/JPS63200899A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63200899A (ja) | 1988-08-19 |
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