JPH0314519B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、下水、し尿、産業廃水などの有機性
廃水を生物学的に脱窒素処理するプロセスの改良
に関するものである。

〔従来の技術〕

近年、下水、し尿、産業廃水などの有機性廃水
を活性汚泥処理などで生物処理するだけでは処理
水質（とくにリン酸、窒素、COD、色度）が十
分良質とならない場合、凝集沈殿、凝集浮上など
の凝集分離処理を生物処理と組合せて処理する、
いわゆる高度処理が多大の関心を集め、一部では
実プラント規模で実施されはじめている。

この従来の高度処理は、第１図に示したように
まことに単純な形態の寄せ集めプロセスであり、
特記する程の創意は認められないものである。

すなわち、有機性廃水１が生物処理工程２に導
かれて生物処理を受け、沈殿池３にて活性汚泥が
分離された後、その上澄水４に硫酸バンド、パツ
ク（PAC）、塩化第２鉄などの無機凝集剤及びCa
（OH）₂、NaOH、CaCO₃などのアルカリ剤６と
高分子凝集剤（ポリマー）７を添加してフロキユ
レーター５にてフロツク形成され、凝集沈殿池８
で凝集沈殿汚泥９と生物処理水１０に沈降分離さ
れる。そして、生物処理系からの余剰汚泥１１と
前記凝集沈殿汚泥９は濃縮された後、脱水工程１
２において高分子凝集剤又は塩化第２鉄と消石灰
などが添加され、ベルトプレス、遠心脱水機、フ
イルタプレスなどで機械脱水されるというもので
ある。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、このような従来方法には、次の
ような重大な問題点があり、これらの問題点を効
果的に解決できる新処理プロセスが切望されてい
る現状である。

凝集処理工程に多量の凝集剤を使用するので
処理コストが膨大なものになる。

多量の凝集スラツジが発生するうえ、このス
ラツジの濃縮性、脱水性はきわめて悪い。

脱水ケーキの含水率が85％程度と高く、汚泥
処分が困難であり処分コストも高い。

汚泥処理工程でも多量の脱水助剤を添加しな
ければならないので薬品代が高額となる。

凝集沈殿池で分離された生物処理水及び汚泥
脱水分離水の塩類濃度が高くなり装置に腐食ま
たはスケール析出などの障害を起こしやすく、
生物処理水等を再利用する場合に、溶存塩が問
題となる。

汚泥中に無機凝集剤に由来するC1^-、SO₄ ^2-
が残存するので、脱水汚泥を焼却する際に排ガ
ス中のHCl、SO_X濃度が高くなり、焼却炉に著
しい腐食を生ずるほか排ガスの処理が困難にな
る。

以上の問題点はいずれも極めて重大なものであ
るにもかかわらず、従来効果的な解決策がなかつ
たためにある程度やむを得ないと考えられ、これ
らの問題点をかかえたまま実施せざるを得なかつ
たのが実状である。

本発明は斬新な発想によつて前記の問題点を解
決することを可能にすることを目的とするもので
あり、有機性廃水を生物学的脱窒素処理を含む生
物処理で処理する方法において、生ずる余剰汚泥
の脱水性を良好にして汚泥処理、処分を容易にす
ると共に、生物学的脱窒素処理を極めて効果的に
し、また本来の生物処理では除去しきれない色度
成分、COD成分、リン酸などの化学的除去をも
可能にするものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、有機性廃水を生物学的脱窒素処理を
含む生物処理で処理する方法において、前記生物
処理で発生した余剰汚泥へ、鉄系、アルミニウム
系、カルシウム、マグネシウムのうちの少なくと
も１種の金属とギ酸、酢酸、シユウ酸、プロピオ
ン酸、コハク酸、リンゴ酸などの生物学的に分解
されやすいカルボン酸とのカルボン酸金属塩を添
加して機械脱水し、得られたカルボン酸金属塩を
含有する脱水分離水を前記生物処理の脱窒素工程
へ返送することを特徴とする有機性廃水の処理方
法である。

〔作用〕

本発明の作用を一実施態様を示す図面を参照し
つつ説明すれば、第２図において有機性廃水２１
は最初沈殿池（図示せず）を通るかまたはそのま
ま生物処理工程２２へ流入する。生物処理工程２
２としては、生物学的硝化脱窒素法を採用し、空
気２４により曝気される硝化工程と該硝化工程か
ら流出する硝化液中のNO_XをN₂ガスに還元する
ための脱窒素工程とからなり、この脱窒素工程へ
後述する余剰汚泥の脱水工程３６で得られたカル
ボン酸金属塩を含有する脱水分離水３８を供給す
る。

このようにして処理が行われた後、沈殿池２５
にて沈殿汚泥２６と生物処理水２７に分離され、
生物処理水２７は適時後処理（凝集沈殿、生物
過、砂過、オゾン処理、活性炭処理など）工程
３９を通るかまたはそのまま放流、あるいは再利
用される。

一方、沈殿池２５の沈殿汚泥２６の一部は返送
汚泥２８として生物処理工程２２へ返送され、余
剰汚泥２９及び最初沈殿池汚泥（図示せず）は汚
泥濃縮工程３０で濃縮され、分離水３２は生物処
理工程２２へ返送され、濃縮汚泥３１は汚泥貯槽
３３へ導かれる。なお、濃縮汚泥３１を嫌気性消
化槽（図示せず）へ投入してから、汚泥貯槽３３
へ流入させることも多い。次いで、汚泥貯槽３３
の汚泥３４にカルボン酸金属塩２３を、場合によ
つてポリマーなどの脱水助剤３５を併用して加え
た後、ベルトプレス、遠心脱水機、加圧脱水機な
どを使用した機械脱水工程３６で脱水し、脱水ケ
ーキ３７は埋立、乾燥、焼却、コンポスト化など
により最終的に処分されるが、カルボン酸金属塩
２３を脱水助剤として添加して機械脱水してある
から、汚泥処理をする上で利点が多い。

カルボン酸金属塩２３としては、Fe²⁺、Fe³⁺、
Al³⁺、Ca²⁺、Mg²⁺のうちの少なくとも１種、好
ましくはFe³⁺の金属と、ギ酸、酢酸、シユウ酸、
プロピオン酸、コハク酸、リンゴ酸などの生物学
的に分解されやすいカルボン酸とのカルボン酸金
属塩であり、かつ水に溶けやすいものを用いる。

すなわち従来のように、塩鉄及び消石灰のよう
な無機凝集剤を汚泥の脱水助剤に用いた場合、生
成するケーキ量及び焼却後の灰量が増えるうえ、
焼却時にCr⁶⁺を生じること、HClガスを生じて装
置を腐食することなどの問題点があり、また、ポ
リマー法の場合、このような問題点は少ない反
面、ケーキ含水率が高く、乾燥、焼却、コンポス
ト化などのランニングコストが高くなること、ま
たケーキの剥離性が悪くフイルタプレスなどには
適用できないことなどの欠点があつた。

しかるにカルボン酸金属塩２３を脱水助剤とし
て用いることにより、含水率が低く、また剥離性
も良好で、焼却時にCr⁶⁺やHClガスを生じない脱
水ケーキ３７を得ることができる。また、脱水分
離水３８は、カルボン酸金属塩を含んでいるの
で、これを生物処理工程２２の脱窒素工程へ戻し
て前記のように処理すれば、注入したカルボン酸
金属塩を無駄なく使用できる上に、脱窒素工程で
は、脱水分離水３８中に含まれるカルボン酸金属
塩の有機酸基が脱窒反応に必要な水素供与体（窒
素還元剤）の役目をするから、従来脱窒素工程で
必要としていたメタノール、酢酸等の薬剤添加量
が大幅に削減される。さらに、カルボン酸金属塩
の有機酸基が廃水中の基質とともに生物学的に分
解または吸着されるにつれて、徐々に金属イオ
ン、金属水酸化物、金属硫化物などのコロイドを
生じ、これらの金属イオン及び金属コロイドによ
り、本来生物処理工程２２では除去されない色度
成分、COD成分、リン酸などが凝集される。

ところで、鉄、アルミニウム、カルシウム、マ
グネシウムなどの金属塩を用いた凝集沈殿処理
と、生物処理を組合せる方法は公知であるが、こ
のような従来法では、塩化鉄、ポリ硫酸鉄、
PACなどの無機金属塩を用いていたので、例え
ば生物処理工程でこれらの無機金属塩を単独で添
加するとPHが著しく低下して生物処理を阻害する
うえ、凝集反応も起こりにくい。

また、生物処理工程でこれらの無機金属塩とア
ルカリ剤を併用すると、ただちに金属水酸物コロ
イドを生じるため、本来、生物学的に処理される
べき有機性基質までが金属水酸化物コロイドを消
費するため、きわめて膨大の凝集剤注入量を要
し、また活性汚泥の生物活性が低下してしまう。
このため従来法では、どうしても生物処理工程の
後に、巨大な凝集沈殿池を設ける必要があり、該
凝集沈殿池での薬注量は膨大なもので、難沈降性
でかつ難脱水性の凝集汚泥を大量に生ずるなどの
欠点があつた。

また、余剰汚泥を脱水する際に、鉄、アルミニ
ウム、カルシウム、マグネシウムなどの金属塩を
単独またはポリマーと併用して脱水することも公
知であるがこのような従来法では、塩化鉄、ポリ
硫酸鉄、PACなどの無機金属塩を用いていたの
で、脱水分離水及び脱水ケーキ中に鉱酸イオン
（Cl^-、SO₄ ^-2）が残留し、これが装置の腐食原因
となる上、例えば脱水ケーキを焼却処分する際に
排ガス中のHClガス、SO_Xの濃度が高まるので、
焼却炉の腐食や、排ガス処理などに問題があつ
た。

しかるにカルボン酸金属塩２３を単独またはポ
リマー３５と併用して脱水助剤として用いると、
脱水ケーキ３７を焼却した場合でも、カルボン酸
金属塩は金属酸化物または金属水酸物とCO₂と
H₂Oに分解されるので、排ガス中のHCl、SO_Xは
増えない。一方、脱水分離水３８の腐食性は少な
く、脱水分離水３８を生物処理工程２２の脱窒素
工程へ戻すことにより、脱水分離水３８中に残留
するカルボン酸金属塩の有機酸基が前述したよう
に脱窒素反応に必要な水素供与体の役目をし、著
しいPHの低下も起こらず、従つて生物処理を阻害
しない。また、生物処理の進行にともなつて金属
イオンや、金属水酸化物コロイドを徐々に生じる
ため、これらのイオンやコロイドが、生物学的に
除去しにくい基質との反応に有効に使われる。さ
らに、生物処理水中の溶存無機塩も、無機凝集剤
を用いる従来法に比べて少ないので、生物処理水
の再利用が可能になるなど、きわめて効果の大き
い方法である。

なお、生物処理水２７の後処理工程３９として
凝集沈殿処理工程を採用する場合には、凝集剤と
して公知のものを使用することができるが、凝集
剤としてカルボン酸金属塩２３を使用するのも有
効であり、何れも凝集剤の添加量を大幅に減らす
ことができる。

〔実施例〕

次に実施例について記す。

比較例（従来法） Ｆ県Ｉ市Ｊし尿処理場では第１図に示すように
し尿を20倍希釈し、生物学的硝化脱窒素処理した
のち、最終沈殿池から流出する生物処理水の色
度、COD成分を除去するため硫酸ばん土500〜
1000mg／とアニオンポリマー（商品名、アコフ
ロツクA100）2.0ppmを加え凝集沈殿処理してい
た。また、この凝集沈殿汚泥と前記生物学的硝化
脱窒素処理で発生した余剰汚泥とは、混合したの
ちカチオンポリマー（商品名、サンポリCF−
900）を汚泥中のSSあたり2.0％添加して遠心脱水
していたが、脱水ケーキ含水率が85〜86％と高
く、しかも脱水ケーキ発生量が多く、かつ硫酸ば
ん土、カチオンポリマーの使用量が多いためラン
ニングコストが高いことに頭を痛めていた。

また、生成した脱水ケーキを試験炉で焼却した
ところ排ガス中のHCl濃度は200ppmであつた。

実施例（本発明） 上記比較例の現状を根本的に解決するため、第
２図に示す本発明の実施態様を適用したパイロツ
トプラントによる実験を行つた。すなわち、生物
学的硝化脱窒素法の脱窒素工程に後述の余剰汚泥
の脱水分離水を返送して処理した後沈殿分離して
得られた生物処理水の色度は25〜35度、CODは
10〜15mg／となり、上記比較例の凝集沈殿後の
生物処理水とほぼ同様で、処理後の再凝集沈殿処
理はほとんど不要となつた。この生物学的硝化脱
窒素処理でのＴ−Ｎ除去率は、前記比較例では98
％であつたのに対し、本実施例では99.7％であ
り、しかも脱窒素工程に添加したメタノールの量
も、前記比較例の半分程度でよかつた。

また、前記処理で発生した余剰汚泥に汚泥中の
SS当り酢酸第２鉄５％、カチオンポリマ0.8％を
添加し、ベルトプレスで脱水したところ、脱水ケ
ーキの含水率は78％になつた。また、脱水分離水
中には酢酸イオンが700mg／、鉄イオンが280
mg／残留しており、これを前記の脱窒素工程に
返送した。

さらに、得られた脱水ケーキを試験炉で焼却し
たところ排ガス中のHCl濃度は80ppmであつた。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明は、有機性廃水を生
物学的脱窒素処理を含む生物処理で処理する方法
において、生ずる余剰汚泥にカルボン酸金属塩を
添加することによりその脱水性が良くなつてケー
キ含水率が低下し、脱水ケーキを焼却する際の燃
料消費が少なくなり、また焼却排ガス中のHCl濃
度が低下し、さらに前記生物処理の脱窒素工程へ
カルボン酸金属塩を含む余剰汚泥の脱水分離水を
供給して処理することにより、脱窒素工程に添加
する従来の水素供与体としての薬剤添加量を大幅
に削減すると同時に、本来の生物処理では除去し
きれない色度成分、COD成分、リン酸などの化
学的除去をも可能にし、有機性廃水処理工程にお
ける凝集剤注入量の大幅な低減が可能となり、ま
た巨大な凝集沈殿設備がほとんど不要となるな
ど、多大の有益なる効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来法を示す系統説明図、第２図は本
発明の実施態様を示す系統説明図である。 ４……上澄水、５……フロキユレータ、６……
無機凝集剤及びアルカリ剤、７……高分子凝集
剤、８……凝集沈殿池、１，２１……有機性廃
水、２，２２……生物処理工程、２３……カルボ
ン酸金属塩、２４……空気、３，２５……沈殿
池、２６……沈殿汚泥、１０，２７……生物処理
水、２８……返送汚泥、１１，２９……余剰汚
泥、３０……汚泥濃縮工程、３１……濃縮汚泥、
３２……濃縮分離水、３３……汚泥貯槽、３４…
…貯留槽汚泥、３５……脱水助剤、１２，３６…
…脱水工程、３７……脱水ケーキ、３８……脱水
分離水。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 有機性廃水を生物学的脱窒素処理を含む生物
   処理で処理する方法において、前記生物処理で発
   生した余剰汚泥へ、鉄系、アルミニウム系、カル
   シウム、マグネシウムのうちの少なくとも１種の
   金属とギ酸、酢酸、シユウ酸、プロピオン酸、コ
   ハク酸、リンゴ酸などの生物学的に分解されやす
   いカルボン酸とのカルボン酸金属塩を添加して機
   械脱水し、得られたカルボン酸金属塩を含有する
   脱水分離水を前記生物処理の脱窒素工程へ返送す
   ることを特徴とする有機性廃水の処理方法。