JPH03221200A - 有機性汚水の処理方法 - Google Patents

有機性汚水の処理方法

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JPH03221200A
JPH03221200A JP2013647A JP1364790A JPH03221200A JP H03221200 A JPH03221200 A JP H03221200A JP 2013647 A JP2013647 A JP 2013647A JP 1364790 A JP1364790 A JP 1364790A JP H03221200 A JPH03221200 A JP H03221200A
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Katsuyuki Kataoka
克之 片岡
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    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/10Biological treatment of water, waste water, or sewage

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】 り産業上の利用分野〕 本発明は、し尿、浄化槽肩泥、下水、各種育機性産業廃
水などの有機性汚水を著しく省エネルギー的に処理する
ことができる新規な処理方法に関するものである。
〔従来の技術〕
従来、有機性汚水の代表的なし尿を例にとれば、し尿を
嫌気性消化した脱離液に対し、Ca (OH) 2など
のアルカリ剤を添加し、pHを1)以上に上昇させてア
ンモニアストリップ(NJストリップ)する方l去が知
られている。また、し尿に直接アルカリ剤を添加して、
高pH下でNLストリップしたのち、酸を加えてpHを
下げ、生物学的硝化脱窒素処理する方法も知られている
しかし、これらの従来法では、し尿又はし尿の嫌気性消
化脱N液のMアルカリ度が約10000■/1と極めて
高濃度であるため、pull衝性が高く、その結果、ア
ルカリ剤を数百■/eと多量に添加しないとpHをNH
,ストリップに好適なpH1)以上に上昇させることが
できず、アルカリ剤のランニングコストが高額となり、
到底実用化できなかったのが現状である。このため、現
在で二よ、し尿処理は完全に生物学的硝化脱窒製処理が
上清となっている。
また、NH,ストリフ・ブを行うにしても、その工程5
よし尿の嫌気性消化処理の直後、あるいはし尿の生物学
的硝化脱窒製処理の直前に限られており、それ以外の位
置でNH3スト′ノ、プを行うという概會(マ全くなか
った。即ち、従来のN)I3ストリップ峡のし尿処理へ
の通用は、次の2フローに限定されており、それら以外
の試みは今まで存在しなかった。
一処理水 !発明が解決5ようとする課題] しかろうこ、前記フロー(al、 ibl共に、NH□
ストリ7ブ用のアルカリ剤の所要コストが高額であると
いう欠点があり、さらにフローfblではNH3ストリ
ップではBODが全く除去されないので、後続する生物
学的硝化脱窒製工程でのエアレーシヲン動力が大きいと
いう致命的な欠点があるため、フローfblは実用化に
値する技術ではないと認識されており、実際実用化され
ていない。
また、前記フローfatでは、嫌気性消化の反応速度が
著しく小さく、しかも加温に要するエネルギーも多大で
あるという欠点もある。
本発明は、前記従来技術の欠点を完全に解決することを
課題とするもので、具体的には、NH3ストリップ用の
アルカリ剤のランニングコストを大幅に部域し、しかも
、BODを極めて省エネルギー的に除去し、かつ、CO
O、色度、 PO4’−も高度に除去可能な新プロセス
を提供することを課題としている。
(課題を解決するための手段〕 本発明は、固定化メタン生成菌によるメタン発酵処理の
前段に、脱炭酸処理とNH,ストリップ処8!を直列結
合じて配列するという新概念に基づいている。
固定化メタン生成菌;こよるメタン発酵処理とは、従来
の消化槽による1)!気性消化と異なり、微生物自身の
凝集1a9能を利用して、メタン生成菌の占めろ割合が
高い嫌気性菌体の粒状凝集体を生成させるか、ゼオライ
トなどの粒状媒体の表面にメタン生成菌の生物iを生育
させ、これでプランケア・ト層(流動層)を形FIiL
、このフランテッド層に通液:て高効率に有機物の分解
除去を行うことが化皮的な方法であり、内部にm械的設
備を殆ど必要と仕ず、維持管理容易なメタン発酵処理方
法であり、例え;よ:tlASBillと呼ばれる方法
もその一例である。
即ち、本発明は、有機性汚水に水素イオン解離物質を添
加し、酸性条件下で脱炭酸処理し、該脱炭酸処理液にア
ルカリ剤を添加してアルカリ性条件下でアンモニアスト
′I、・ピングを(〒ったのち、固定化メタン生1i3
2菌シこよって、(・7〉・発酵処理するこよ仝特徴よ
丁ら庁機性・′5水の処理方法であり、さらに前記脱炭
酸処理する前段又は後段で固液分離を行うようにしたこ
とも特徴とし、また、これらの処理において、前記固定
メタン生成菌によってメタン発酵処理したのち、生物学
的硝化脱窒製処理することを特徴とする有機性汚水の処
理方法である。
〔作 用] 本発明の作用を、一実施態様を示す系統を説明する第1
図を参照しながら有機性汚水の代表的なものであるし家
系汚水を例にとって以下に説明する。
し尿、浄化槽汚泥なとのし家系汚水lに、カチオン系ポ
リマ、又はカチオン系とアニオン系ポリマの両者のポリ
マ2を添加して、汚水中のSS、コロイドを凝集フロッ
ク化し、スクリーンなどの任意の固層分離工程3により
凝集フロックを分離し、汚泥4と分jilli5とに分
ける。
分離液5は、汚水中のl容解性BODを除< SS、 
 コロイド性のRODか効果的に除去されているが、+
ICθ3−によるアルカリ度、  po、’−イオンな
どの−1オン類及び低分子蟹の溶解性1)00は除去さ
れていない。特に、flc1)3−イオンに基づくアル
カリ度成分は、し尿の場合8000〜10000■、/
1と極めて多量に残留しているので、次二こ、FeC1
),AlCl3.1(CIなどのH゛イオン解漏吻質6
を添り口し、pi(を3〜4シこ低下させ(例えばFe
3°イオンはFe:l−+ 3 H,0−Fe(OH)
3  ニー1−3H”により、またAI3°イオノは八
R’ +3820−AI (OH) 3  ↓+3H’
によりHo イオンを加水分解反応によって解離する)
、次の化学反応を進行させてHCO1−イオンをCO□
に移行させる。
HCO3−+H”   −COz  i  +HzO”
”””’  (+1その後、気濱接触などの脱炭酸工程
7において気曝し、CO,を放散する。8は脱炭酸工程
7内に吹き込乙気曝用空気である。この時、汚水中の1
)2sも同時に放散除去される。なお、H゛イオン解離
物質としてFe’°を使う場合は、H2SはFeS  
↓として沈殿除去される。これは、後記するようにメタ
ン発酵処理のうえで大きな効果をちたらすこと二こなる
なa、H’ イオン解離物t6として、H2SO。
Fez(SOa)i、 Alz(SOa)i、ポリ硫酸
第2鉄のよう二コso、3−イオンを含む化合物はあま
り好ましくない。
なぜなら、5O13−イオンが添加されると、後述する
メタン発酵処理工程19で、SO,コーイオンが硫酸還
元菌の作用によっ二、嫌気性下でHzSに還元されてし
まい、メタン生成菌にとって毒性となるほか、発生する
CI、カスのなかに多量のH2SガスがI昆人してしま
い、CHJガスの有効利用にとって障害を招くからであ
る。ポリ塩化アルミ(PAC)もpH低下刃がFeCl
3に比べて著5く弱いのですすめられない。また、あら
かしめポリマにより房水中のSSを凝集除去したのちに
Fe”又はAI”を添加すると、SSの凝集にFe”又
はAI”が消費されなくなるので、より少ないFe″°
又はAt”でpH低下、 COO。
po、’−、色度の除去が効果的に行えるという利点が
ある。
しかるのち、Fe (OH) z 、 A I (OH
) 、などのフロ、りを主体とするSSを沈殿などの任
意の固康分離工程9で分離し、HCO3−(アルカリ度
)1)’On’−5/容容性性C001度か除去され、
外観は清、fなl#澄液10を得る。Itは分、d汚泥
である− 清澄i′&I Oの外観;よ清・豐であるが
、汚水中の〜H,’ 、 i容解性BODがそのままI
IS留している。
次に、清1豐液lOを30℃以上二こ加息し、NaOH
Ca (OH) Z 、 Mg (OH) 2なとのア
ルカリ1II1)2を添ID0L、pHをアルカリ性(
好まじくはpH1O〜1))に上昇させ、 NH4゛′−0H−−NH3:十020(2)の化学反
応Sこよって、NH,°を遊離NH3に移行させ、充填
塔、棚段塔1 もれ開基なとの気液接触によるNH3ス
トリップ玉程13に供給する。
NH,ストリノプ工程I3に流人する4を澄液10にア
ルカリ度成分が多量に存在すると、IfCOx−+OH
−−CO,” −II□O−−31なる反応が進行して
OH−イオンが消費されてしまうので、多量のアルカリ
剤を添加しない限り、上記12)式の反応を進めること
がてきないか、本発明ては、前設で独自の方性て脱炎酸
処理を行ってMl”O□−を除去−rるので、上記−3
)式の妨害反応力・生しない。この結果、著しく装置の
アルカリ剤の添加によって、(2)式のNHy ti離
反応が効果的に進む。
しかして、NH3ストリノプ工程13では、空気14を
供給し、清澄を夜10と気渣接触させ、NH3↑をスト
リップ(放散)除去する。15は放散されたNH,ガス
であり、触媒燃焼によるN2への酸化16、あるいはH
,SO□u、po、fiへの吸収16′によって処分す
る。17は?fl浄ガスであり、大気中へ排出される。
次に、Nll:lストリノブ工程13で[3が高度に除
去され(除去率90%以上)たNll、ストリップ魔出
濱18を、固定化されたメタン生成菌による中温のメタ
ン発酵工程19へ供給しくBOO負荷30〜50 kg
BOn / n? ・日)、溶解性BODを極めて高速
にメタン発酵処理し、1j14 とC02ガスに分解し
て除去する。この「固定化メタン生成菌:とは、メタノ
スリノクス系のメタン生成菌が自己を凝集体に造粒する
現象を利用したもの(自己固定化と呼ばれる)、ゼオラ
イト、砂1粒状セラξツク粒状活性炭、ハニカニナユー
ブt、!:′の微生物付着媒体のB、面にメタン生成菌
9付着せしめた1)の、及びアルギン酸カルソウ去、ポ
リビニルアルコール、ポリアクリルアミド、光硬化性樹
脂fiどのf機高分子ケル内にメタン生成菌を包括固定
化し戸。
ものの総称をぎ味する。図示例は、最も好適な一法の自
己固定化メタン生成菌のブラケット層を耳いる七昇膚嫌
気性スラノジフろンケノト法(UaS法とも呼;よれる
)である。
20はメタン発酵処理工程19内に形成され六粒径05
〜2關の自己固定化メタン生成菌凝集Oのフ゛ランケノ
ト層であり、メタン生成菌が極めて高L′aK (50
000−100000w Z 1 !!LSS) LZ
”lft持すRTいる。、21は発生したCHaを玉成
分とするガスに捕集室、22は沈殿分離部、23は発生
ガスをカス捕集室215こ導くためのバッフルである。
本発明者;よ実験の結果、次のような重要知見を得た。
即ち、 T)固定化メタン生成菌による高速メタン発酵処理では
、流入液のSS、  ’ill、’か高、信度てあろ≧
メタン菌の固定化が阻害される。
■ 流人液中の硫化物ち、メタン菌二こ対して有害作用
をもつ。
しかるに、本発明で:よ、固定化メタン生成菌による処
理の前段でSSの除去、脱炭酸部での1).Sの同時除
去および改善されたNH3ストリップ庄によるNH,除
去を行っておくので、固定化メタン生成菌への阻害要因
を充分解消することができ、理想的状況のもとでIIA
sBなどの固定化メタン生成菌による高速処理が進行す
ることが実験的に確認された。これは、本発明のプロセ
ス構成のうえで極めて!9なポイントのひとつである。
し力・して、発生したメタンガス24を回収し、NH3
ストリノブ工程13へ流入するif if 掖10の加
温執源、汚泥脱水ケーキの乾燥、焼却用の補助燃料、ス
トリップされたNl、ガス15の触媒燃焼用の補助燃料
などに有効利用する。
メタン発酵処理工程I9からのメタノ発酵流出液25二
よ、既乙こ35. BOD、 PI’)4’−、COD
、 NL  の大部:J)・が除去されているので、公
共用水域に放流可能な処理木賃となっているが、所望乙
こ応・′、−二さらに高度処理する場合は、メタン発酵
流出e、25を生物学的硝化脱窒素処浬工程26、もし
く:ま云知の活性汚泥処理や好気性生物1戸床(図示せ
ず)0こ導き メタン発酵流出/佼25中乙こ装置残留
するBOD窒素成分tど全生物学的5こ除去すれ:よよ
い。
なお、27は活性汚泥を分離する限外lp過膜<L!p
膜)などの固液分離工程であり、好気性生物1戸床を適
用する鳴きは必要としない。281よ返送汚泥、2つは
余剰汚泥、30は高度処理水であるまた、31:よ余剰
メタン菌であり、余剰汚泥29と同様二こその発生量(
ま著しく少ない。
また、メタン発酵l衆出液25の非生物分解性COO。
色度をきわめて高度Sこ除去することをねらう場合:よ
、粉末活性炭32を後続する活性汚泥処理工程の曝気槽
に添加するか、又はNH3ストリップ流出I&18に添
加することて発泡防止を併せて効果的に目的を遺戒でき
る。
さらごこ、極力で興味深いことうこ:よ、固定化lタン
士或菌によ−、=、メタン発酵処理ε行つ場合、粉末活
性炭32をIIAsB法などのメタン発酵処理工程19
内二こ供給すると、メ・タン生成菌の自己固定化二こよ
る凝集体形成力・著しく促進されることが認められた。
これは今まで知られていなかった知見である。
以上、本発明の作用を一実16襟;こついて説明した乃
・、さらに本発明の他の実9fiQ3i様を補足説明す
る。
即ち、 ■ 固液分離工程3の前段に、Fe”などのH゛イオン
解離吻質6を添加することによって、第1図の固、・夜
分離工程9を不要にする方法。
■ 固液分離工程3の前段に、H゛イオン解M物質6の
添加と脱炭酸工程7を設ける方法。
■ 第1図のポリマ2の添加と固液分離工程3を省略し
、汚水Iに直接H°イオン解H物質6を添加して脱炭酸
処理する方法。(この方法は汚水1のSSか下水のよう
に高4度でないケースに適す) ■ 第1図の脱Ra工程7からの放散ガス中の悪臭(H
zsなど)を、生物脱臭によって除去する方法。
■ し尿と浄化槽汚泥を併合処理する場合、浄化槽汚泥
の脱水分#渣を、メタン発酵処理工程19のあとの生物
処理工程へ加える方法。浄化槽汚泥の溶解性BODは、
し尿に比べてl/10程度にすぎないので、これをメタ
ン発酵処理工程19に流入させるのは不利となる。
■ 下水なとのように原水SSが比較的少ない場合(S
S数100■/l)は、第1図の3と9の固液分離工程
を省略し、脱炭酸工程7後、直接NH3ストリノプ工程
13に魔人させてもよい。ただし、H゛イオン解離物賞
6として、Fe”、 AI”を用いる場合は、固1&分
離工程9を設けてフロックを分離し、pH低下とともに
coo、 po、3−を除去したほうがはるかに好まし
い。
などが、本発明の実施143探として推奨できる。
〔実施例〕
第1図の実yf!態様に従って、本発明の実験を行った
下記の表−1左欄の水質を有するし尿に、カチオンポリ
マを250■/ff (エバグロースCl04G(商品
名〉〕添加、1分間攪拌したところ大粒径のフロックが
生成したので、これを目開きla+のウェアシワイヤス
クリーンで分離した。この分離液にFeCl3を400
0* / t!とHCIを1000mg//添加し、気
泡筒で1時間エアレーションして脱炭酸処理したのち、
沈殿槽で0.5時間静置沈降させたところ、表−1右横
の水質となり、し尿のアルカリ度、 SS、 COD、
 BOD、  PO−”、 Hisが大幅に除去された
以下余白 表 次に、表−1右欄の脱炭酸処理液を55℃に加温5たの
ち、NaOHを添加したところ、わずか800■7′1
でpHが容易に1O15に上昇シ、Nil、ストリップ
に最適なpn:こ設定できた。このアルカリ添加ぶ;ま
従来のNHl ストリップ法の約1,710であったつ
NH,ストソ5・ブに::、テラレットを充填5た高さ
Tmの充填塔を用い、気櫃向、大によるエアストリフ′
:ン、7法を法用−γ二。気、長比:;;l量/空気看
)−:)、25’−二;二。
この結果、%■3ストリノプ工程から流出したNH。
ストリップ処理液は、下記の表−2の左欄の水質となっ
た。この液を、自己固定化メタン生成菌を用いたUAS
B法によって、温習時間0.7日でメタン発#(FL度
30℃)処理した辷ころ、極めて高速にBOOが除去さ
れ、表−2右欄の水質を示す処理層を得た。なお、UA
SB法凛人液に、微量の前記スクリーン分離液を添加し
、UASB処理におけるPO43不足を防いだ。
表−2 色 度 (度) 00 00 なお、温度52℃のN1).ストリップ処理源を脱炭酸
処理水と熟交換し、中層メタ〉・発酵処理に通した30
℃〜35℃に冷却し、UASB処理槽に供給した。  
      \ 次二こ、表−215欄のUASB処理渣を、公知の生物
学的硝化脱窒製法により処理した。この硝化脱窒製法は
、硝化疲vt1環型を用い、札SS嬉度1000f)〜
12000■/1、滞留時間0.48二こ設定し、活性
汚泥の固液分Nには限外iPA膜(分画分子量lO万)
を使用した。なお、硝化脱窒製処理には粉末活性突を6
00@/iと、FeCl3を300mg/j!添加した
この結果、下記表−3の極めて良質の水質をもつ高度処
理水を得た。
以下余白 表 なお、エアレーションには、限外I過膜への鷹の供給ポ
ンプの残圧を利用し、水面へのポンプ吐出岐の落下によ
る滝効果によるエアレーションを行ったので、曝気ブロ
ワ−は不要であった。
以上のような実験により、本発明の卓越した効果が実証
された。即ち、固定化メタン生成菌によるメタン発酵の
阻害要因(SSとNil、−とH,S)がないため、極
めて高速のメタン発酵が行え、メタン発酵処理7夜中の
BODと!1+14−Nか著5く少なてなるので、小容
量の生物学的硝化脱窒素槽で高度の硝化脱窒素がjテわ
れた。また、〜H,ストリップ用のアルカリコストと脱
炭酸の酸コストも著しく安価にできる、二と力く確認さ
れた。
〔発明の効果] 以上述へたように、本発明シよ、従来7去とは全く逆↓
こ、rメタン発酵処理工程の前段でNH,ストリフ・フ
を行い、かつ、NH3ストリップの前段にアルカリ度除
去工程(脱炭酸による)を配置し、さらにメタン発酵処
理として、固定化メタ〉・生成菌を通用するj新W1念
を採用したプロセスを横FliLので、次のような重要
な効果か得られる。
@  [IASB法などの固定化メタン生成菌によるメ
タン発酵処理二よ、高、農度のNH,−とSS、 H2
S 二こよって悪影響を受シするが、本発明ではこのよ
うな71ナス要因を完全↓こ解消したため、固定化メタ
ン主戎菌;二辷って理想的環境のもとで、高速のメタン
発酵処理を行うここが可詣である。
■ その結果、往来技術とじて最先端の半希釈高負丙型
の生物f的硝化悦2幸法の生物処理4の所要容積の1/
10の槽で処理が可能となり、建設費とスペースの大幅
削減ができる。
■ goo #去にエアレーション動力が不要であり、
省エネルギー効果が大きい。
■ Nil、ストリップのためのGIH上昇用のアルカ
リコストか大幅に節減できる。
■ 脱炭酸のためのH°イオンミして、Fez”^L3
°の加水分解反応を利用することができるので、pH低
下と共にCOD、 PO,’−,SS、 ニロイドの凝
集除去か同時にできるという複合効果があり、脱炭酸の
ための薬剤コストを大きく削減できる。
[有] 固定化メタン生成菌による高速メタン発酵処理
(たとえぽeasBl去)二こよって、処理槽が著しく
小さくでき、二の結果、メタン発酵槽壁面からの放熱量
による飄ロスが減少する。従って、C1),ガスの余剰
量が増加し、この余剰分を汚泥の乾燥、焼却などに利用
できるのて、さぁに省エネルギー型のプロセスか実現す
る。
)固定化メタン生成菌二二よるメタン発酵処理か島の余
剰汚泥発生1力著5く少t5)ので、汚昆処理を合理的
に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実7iI!i態様を示す系統説明図
である。 1・・・し層系汚水、2・・・ポリマ、3,9・・・固
液分離手段、4・・・汚泥、5・・・分M液、6・・H
゛イオン解離物質、7・・脱炭酸工程、8・・気曝用空
気、lO・・・清澄液、1)・・・分#汚泥、12・・
アルカリ剤、i3・・・N)l□ストリノブ工程、14
・・・空気、15・・・NH3ガス、16・・・酸化、
16′・・・吸収、17・・・清浄カス、18・・・N
H,ストリップ流出液、19・・・メタン発酵処理工程
、20・・・プランケット層、21・・・捕集室、22
・・・枕殿分離部、23・・・バッフル、24・・・メ
タンガス、25・・・メタン発酵流出演、26・・・生
物学的硝化脱窒製処理工程、27・・・固液分離手段、
28・・・返区汚泥、29・・・余剰汚泥、30・・・
高度処理水、31・・余剰メタン菌、32・・・粉末活
性炭。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)有機性汚水に水素イオン解離物質を添加し、酸性
    条件下で脱炭酸処理し、該脱炭酸処理液にアルカリ剤を
    添加してアルカリ性条件下でアンモニアストリッピング
    を行ったのち、固定化メタン生成菌によってメタン発酵
    処理することを特徴とする有機性汚水の処理方法。
  2. (2)前記脱炭酸処理する前段又は後段で固液分離を行
    うようにした請求項1記載の有機性汚水の処理方法。
  3. (3)前記固定化メタン生成菌によってメタン発酵処理
    したのち、生物学的硝化脱窒素処理するようにした請求
    項1又は2記載の有機性汚水の処理方法。
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Cited By (9)

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