JPH03229695A - アンモニアを含有する有機性汚水の処理方法 - 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】 〔産業上の利用分野］ 本発明は、し尿、下水、浄化槽汚泥および各種排水等の
、ＮＨ，”を含む有機性汚水の新規概念にもとすく処理
方法に関するものである。

〔従来の技術〕

ＮＨ４”含有有機性汚水の典型例であるし尿を高度に浄
化する技術は、全ての排水処理のなかで技術的に最先端
に位置する水処理技術であるので、このし尿処理を従来
技術の代表的方法として例に挙げて説明する。従来、し
尿は第２図のプロセスによって極めて高度に浄化されて
いる。

即ち、処理プロセスの中枢に硝化菌、脱窒素菌を利用し
た窒素除去工程をおき、そのあとＦｅＣｌ３あるいはＡ
ｌｕｍによる凝集分離と活性炭により、ＣＯＤ、色度、
ＰＯ４３−の高度除去を行うプロセスである。

尚、最近は固液分離に限外濾過（ＵＦ）膜を適用する方
法が最新技術として注目されている。

この従来技術は、当業界のあいだで最も進んだ技術とし
て高い評価を受けており、もうこれ以上の大きな改善の
余地がないと考えられていた。

（発明が解決しようとする課題〕 しかしながら、本発明者は、技術の本質的視点から従来
技術を評価した結果、次のような大きな欠点があり、理
想的プロセスとは到底評価できないことを認識するに到
った。

■　生物学的硝化脱窒素工程から発生する余剰汚泥の脱
水性が極めて悪く、また発生量も多い。

従って、汚泥処理が非常に厄介でコストもかかる。

■　生物学的硝化脱窒素の反応速度が小さいので、最新
の無希釈高負荷処理方式でもし尿の滞留日数７日という
大容量の槽を必要とし設置面積と建設費が非常に大きい
。また硝化槽の発泡が激しい ■　硝化脱窒素処理の運転管理が難しく、最新の注意を
払って運転していても、しばしばＮＨ，−ＮとＮ０ｘ−
Ｎの残留を招く。

■　硝化脱窒素処理用のエアレーション動力コストが極
めて高額でありエネルギー浪費型になっている。

以上４点は極めて重大な欠点と言わざるを得ない 本発明は、従来みられない新概念によって、し尿等のア
ンモニア含有有機性汚水を非常に合理的に浄化処理する
ことを目的とするものであり、前項の諸欠点を完全に解
決することを課題としている。

〔課題を解決するための手段］ 本発明の新概念の中核は「汚水を汚水中の）ｌｃＯ３イ
オンの脱ＣＯ□反応が進行する酸性条件下かつ好酸性微
生物の共存下でエアレーションし、酸性下での生物学的
ＢＯＤ除去と脱ＣＯ□によりＨＣＯ，−除去を行い、ア
ルカリ度が減少した該生物処理水をアルカリ条件下でＮ
Ｈ３ストリップするＪという新概念にある。

即ち、本発明は、有機性汚水を酸性条件下で好酸性微生
物を共存せしめた槽に導入して、エアレーションし、該
汚水に含まれるアルカリ度をＣＯ□放散により除去せし
めると共に該汚水に含まれるＢＯＤを生物学的に除去せ
しめ、前記処理された汚水のｐＨをアルカリ性として、
該汚水に含まれるアンモニアをストリップすることを特
徴とするアンモニアを含有する有機性汚水の処理方法で
ある。

又、本発明は、有機性汚水を酸性下で固液分離した後、
該分離液のｐＨを酸性に維持したまま、該分離液を好酸
性微生物を共存せしめた槽に導入してエアレーションし
、酸液に含まれるアルカリ度をＣＯ□放散により除去せ
しめると共に酸液に含まれるＢＯＤを生物学的に除去せ
しめ、前記処理された液のｐＨをアルカリ性として、該
液に含まれるアンモニアをストリップすることを特徴と
するアンモニアを含有する有機性汚水の処理方法である
。

本発明において、有機性汚水のｐＨ低下作用物質として
は、多価金属塩の単独あるいは組合せ使用が例示される
が、１（２Ｓｏ４等の鉱酸との併用も包含される。

該物質を添加されて酸性化した汚水を必要により分離液
と固形分に固液分離する手段としては、特に限定されず
公知手段が用いられるが、例示すれば、ウェッジワイヤ
スクリーン、遠心、自然沈降分離、膜分離等の単独また
はそれらの組合せが挙げられる。

上記酸性条件下に維持された有機汚水または上記固液分
離手段により分離された液は、ｐｌ（酸性を維持しつつ
好酸性微生物を有する槽に導入されエアレーションされ
る。この場合の槽手段は、導入液と好酸性微生物が接触
可能に設計されていれば、特に、限定されず任意の公知
手段が適用される。

該好酸性微生物としては、ｐＨ酸性で繁殖可能な生物な
ら特に限定されないが、好ましくは、真菌類、細菌類（
例えば、キャンディダ属、トリコスポロン属、サツカロ
マイセス属、ハンセヌラ属、チオバチルス属等）が例示
される。

上記好酸性微生物によってＢＯＤを除去され、かつエア
レーションによってＨＣＯ３−を除去された処理液は、
次いで、アルカリ剤の添加によりｐＨアルカリ性とされ
、該処理液中に存在するＮＨ４−ＮはＮＨ３として気相
に放散、即ち、ストリップされる。

この場合の、ストリップ手段としては、任意の公知手段
が適宜適用できる。

［作用〕 第１図を参照しながら、本発明の一実施態様を説明する
と共に本発明の詳細な説明する。

し尿、下水などの有機性汚水１にｐ）Ｉ低下のためＨ°
イオン解離吻質２を添加し、ｐＨを３〜５程度の酸性に
し、固液分離工程３に供給し、分離液４と汚泥７に分離
する。８は汚泥脱水機、９は脱水分離液、１０は脱水ケ
ークである。

物質２としては、ＦｅＣｌ３　、Ａ１２（５０４）３等
の多価金属塩等が例示されるが、それらとＨ２ＳＯ，な
ど鉱酸の併用が最も好適である。例えば、ＦｅＣ１：＋
　、Ｆｅｚ（ＳＯａ）：＋などのｐ　ｅ　３　＋イオン
は、水中で、Ｆｅ”　　＋　　３）１２０　→Ｆｅ（０
）１）ｚ　　↓　÷　３）１”　　（１）の反応により
、Ｈ゛イオン解離するため、ｐ）Ｉ低下作用をもつほか
、凝集作用によって汚水中のＳＳ、有機コロイド、ｐｏ
、’−イオンを除去することができる。なお、ＰＡＣ（
ポリ塩化アルミ）、ポリ鉄（ポリ硫酸第２銖）は、ｐｌ
＋低下刃が小さいので、あまり好ましくない。また、凝
集剤として著名のＣａ　（ＯＨ）　ｚはｐＨを上昇させ
てしまうので本発明には使用できない。しかして、ｐＨ
酸性で、雑菌、コロイド、ＣＯＯなどが除去された分離
液４と脱水分離液９とを、好酸性微生物（真菌類など）
を共存せしめた微生物反応工程５に供給し、ｐＨが３〜
５程度ＣｐＨ３未満では好酸性微生物の活性が低下（失
活はしないが）するので、あまり好ましくなく、ｐＨ５
以上では、雑菌が繁殖しやすくなり、脱炭酸も起きにく
くなる〕のかなりの酸性条件で、空気６を供給し、エア
レーションする。エアレーションにより、微生物反応工
程５において、本発明では次の反応を進行させる。

脱炭酸反応： ＨＣＯ，−＋　　　）Ｉ＋　　　→　　　ＣＯｚ↑　　
＋　　Ｈ２Ｏ・・・（２）有機物の生物分解反応： 原水のＢＯＤ＋　好酸性微生物　＋　０□→ＣＯ□↑　
＋　ＨｚＯ・・・　（３）この両反応によって、有機性
汚水中のＢＯＤ成分が高速で除去されると同時にアルカ
リ度成分（ＨＣＯ３−イオン）が極めて効果的に除去さ
れる。１１は高濃度のＣＯ□ガスを含むエアレーション
排ガスである。

尚、本発明に言う「好酸性微生物」とはｐＨが例えば３
〜４というかなりの酸性条件下においても代謝機能が失
活せず、活発な生命活動をする微生物であり、例えば、
カビ、酵母などの真菌類とある種の細菌類が挙げられる
。いわゆる通常の活性汚泥法において侵出的に出現する
微生物（中性ｐＨに至適ｐＨをもつ）とはカテゴリーを
異にする微生物である。

本発明ではあらかじめ固液分離工程３で雑菌が除去され
ているので微生物反応工程５において容易に好酸性微生
物を侵出できることが確認された。

しかして、微生物反応工程５から流出する処理液１２を
ＵＰ膜、沈澱、遠心分離などの固液分離工程１３に導き
、好酸性微生物スラリー１４と清澄処理水１５に分離す
る。

微生物スラリー１４の大部分１６は、微生物反応工程５
内の好酸性微生物を高濃度に維持するためにリサイクル
される。１７は余剰微生物であり、脱水工程８に供給し
て脱水する。

本発明において生成する余剰微生物は、極めて脱水性が
良好であり、無薬注脱水ができることが確認された。

尚、微生物反応工程５内にハニカムチューブあるいは粒
状固体などの微生物付着担体を装填しても当然よく、こ
の場合は必ずしも固液分離工程１３を設けなくともよい
。

しかして、微生物反応工程５から固液分離工程を経た清
澄処理水１５（アルカリ度とＢＯＤが高度に除去されて
いる）に、ＮａＯＨ，Ｃａ（ＯＨ）ｚなどのアルカリ１
８を添加し、ｐＨを９以上（好ましくは、ｐＨ１０〜１
１）上昇させ、好ましくは加温下で充填塔などの気液接
触工程１９に導き、空気またはスチーム２０と気液接触
し、清澄処理水１５中に残存するＮＨＪ−Ｎ（アンモニ
ア性窒素）を下記反応（４）によってＮＨ３ガスとして
ストリッピングする。

ＮＨ４“　＋　　ＯＨ−→　ＮＨ，↑　＋Ｈ２０（４）
アンモニアストリッピング対象液にアルカリ度成分（ｆ
ｌＣ（ｈ−）が存在していると、ＨＣＯ３−＋　　ＯＨ
−→　ＣＯ３”−＋　Ｈ２Ｏ（５）の反応によりＯＨ−
が消費され、ＮａＯＨなどのアルカリ１８がＨＣＯ、−
の濃度に比例して多量に消費されてしまう。この結果、
式（４）のＮＨＩ遊離反応が著しく抑制され、効果的に
ＮＨｉストリップするには、多量のアルカリ１８を必要
として、ランニングコストの増加をもたらす。

しかし、本発明では、好酸性微生物の微生物反応工程５
において、同時に脱炭酸を行うので、ＮＨ３ストリンプ
工程流入液のアルカリ度が極めて少ない。この結果、式
（５）の反応が起きず、非常の少量のアルカリ剤１８の
添加により、式（４）の反応を優先的に進ませることが
できる。この点は本発明における最重要ポイントのひと
つである。

従来、し尿処理において、し尿の嫌気性消化脱離液にＣ
ａ　（ＯＨ）　ｚを添加し、ｐＨを１０以上に上昇させ
て、Ｎｌｈストリップする方法が試みられることがあっ
た。しかし、し尿の嫌気性消化脱離液のアルカリ度が９
０００〜１２０００■／ｌと極めて高濃度であるため、
膨大な量のＣａ　（ＯＨ）　ｚを添加しない限り、効率
よくアンモニアストリップをおこなうことは不可能で、
結局この試みは完全な失敗に終わっている。

本発明は、この従来の試みとは対照的に非常に少量のア
ルカリで効果的なアンモニアストリップが行える点に重
要な特徴がある。

ストリップされたＮＨ，ガス２１は、触媒燃焼によるＮ
２への酸化あるいは、Ｈ２ＳＯ４、Ｈ３ＰＯ４などの酸
による吸収工程２２によって処分され、清浄ガス２３が
大気中に排出される。

ＮＨ４−Ｎが除去された処理水２４は、公共用水域に放
流２４ａされる。

アンモニアストリップ工程１９から流出する処理水２４
は、既に、 （ａ）　　ＦｅＣｌ：＋等の凝集作用とＨ゛イオン解離
作用を併せ持つ凝集・解離物質２の添加によって、リン
酸イオン、非生物分解性ＣＯＤ、色度が除去され、（ｂ
）　　好酸性微生物の微生物反応工程５において、生物
学的に溶解性ＢＯＤ　、　Ｃ０Ｄ（生分解性）が除去さ
れ、 （Ｃ）　　さらに、固液分離工程１３において、ＳＳが
除去され、 （ｄ）　　引き続き、アンモニアストリップ工程１９に
おいて、ＮＨ，−Ｎが除去されるので、極めて清浄な水
質となっている。

尚、さらに高度な放流水質を要求される場合は、処理水
２４を活性汚泥処理２５（微生物膜法が望ましい）で、
残留ＢＯＤを除去したり、活性炭吸着、オゾン酸化処理
（図示せず）すれば良い。

次に、本発明において好適な他の実施態様を説明する。

■　汚水１に色度が含まれている場合（し尿がその典型
例）、粉末活性炭２６を好酸性微生物の微生物反応工程
５に添加すると、色度、ＣＯＤの吸着除去と同時に真菌
類等の好酸性微生物が粉末活性炭の表面で固定化され、
侵出種となりやすく、極めて好ましい実施例である。

■　汚水１のごく一部を分岐して、凝集分離工程３をバ
イパスさせて微生物反応工程５に供給することによって
微生物にとってのｐｏ、’−不足を防くことができる。

■　最終段の活性汚泥処理２５を生物学的硝化脱窒素工
程とすることによって、アンモニアストリンピングを実
施する気液接触工程１９の運転管理をらくにすることが
できる。

■　固液分離液４（即ち微生物反応工程５への流入液）
を紫外線照射またはオゾン処理することによって雑菌の
微生物反応工程５における繁殖を防止することができる
。

〔発明の効果〕

■　ｐｉ酸性条件にある微生物反応工程５で好酸性微生
物によるＢＯＤ除去と、脱炭酸によるアルカリ度の除去
を行った後、アンモニアストリップ処理するように構成
したので、アンモニアストリップに要するアルカリ剤の
添加量を激減させることが可能である。

■　好酸性微生物を増殖させるために、汚水１のｐＨを
酸性に調整するためＨ２ＳＯ４などの薬品代が大幅に減
少する。なぜなら、汚水中のＣＯＤ、色度、燐酸を凝集
除去するためのＦｅ’°またはＡＩ３′の添加によって
１１”イオンが解離し、ｐｔ＋が酸性領域に低下するか
らである。

■　汚水中に多数存在する雑菌をあらかしめ凝集除去す
るので、微生物反応工程５内に好酸性微生物、特に、酵
母を擾占的に維持しやすい。

■　アンモニアストリソプ工程の前段に、好酸性微生物
による微生物反応工程を設けたので、ＢＯＤの生物学的
酸化熱によって、アンモニアストリソプ工程への流入液
の温度が３０〜４０°Ｃに上昇するため、ますます効率
良いアンモニアストリップを行える。（温度が高いほど
アンモニアはストリップしやすい。） ■　好酸性微生物によるＢＯＤ除去反応速度は、従来の
ｐＨ中性領域での活性汚泥によるＢＯＤ除去反応よりも
著しく早いことが確かめられた。従って、微生物反応工
程の所要容積が大幅（１／７〜ｌ／１０程度）に縮小で
きる。

■　好酸性微生物の微生物反応工程から発生する余剰微
生物の脱水性が極めて優れており、無薬注脱水ができる
。

■　生物処理工程での発砲トラブルが起きない。

〔実施例］ 以下、本発明の具体的実施例を説明するが、本発明はこ
れに限定されるものではない。

し尿を対象にした本発明の実験結果の一例を記す。

表−１左欄の水質を有するし尿にＦｅＣ１，を４５００
■／！とＨ２ＳＯ４を２０００ｍｇ／　１添加、１分間
攪拌したのち、ノニオン系ポリアクリルアミド（荏原イ
ンフィルコ■製エバグロースＮ　２００）を５０■／ｌ
添加、３０秒攪拌し、大きなフロックを形成させ、目開
き０．７ｍｍのウェッジワイヤスクリーンでフロックを
分離した。

このスクリーン分離液を３０分曝気後、３０分沈澱させ
た上澄液は表−１右欄の水質となり、し尿のｐＨがｐＨ
４，６に低下し、アルカリ度も大幅に除去された。同時
にし尿１７）ＣＯＤ　、　ＳＳ、　ＰＯ４３−、ＢＯＤ
が効果的に除去された。

表 ■ 次に、表−１の凝集分離上澄液にＨ２ＳＯ，を２゜Ｏ■
／尼添加し、ｐＨ４，０に調整後、サツカロマイセス属
、ハンセヌラ属、キャンディダ属、トリコスポロン属な
どの真菌類（酵母）とカビを接種培養した好酸性微生物
の微生物反応槽に流量１　ｊ２　／Ｈｒで供給し、ｐＨ
４，０の条件でエアレーションした。

好酸性微生物の微生物反応槽の運転条件は表２に設定し
た。

表−２ この条件で２力月間運転を続けた結果、好酸性微生物の
微生物反応槽処理水質は表−３であった。

尚、微生物の固液分離には限外濾過膜を使用した。

表−３微生物反応槽処理水質 表−３の生物処理水に、ＮａＯＨを少量（７００〜９０
０■／Ｅ）添加し、ｐＨを１０〜１１に上昇させ、充填
塔を用いた気液接触塔の上部に供給し、下部がら空気を
供給してＮＨ，をストリップせしめた結果、表４の処理
水質となった。

気液接触塔の（液／気）比は３．５、液供給量は２００
０ｋｇ／　ｎ（−Ｈｒとした。

表 ４ 尚、好酸性微生物の微生物反応槽から排出される余剰菌
体の脱水性は、非常に良好であり、脱水助剤を加えるこ
となく、公知のベルトプレス脱水機によって、容易に脱
水でき、ケーキ水分は７８〜７９．８χとなった。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を説明するための一実施例のフローシ
ートを示す図、第２図は、従来の方法を説明するための
フローシートを示す図である。 符号の説明 １：有機性汚水　　２：凝集・解離物質３：固液分離工
程　４：分離液 ５：微性物反応工程 ６：空気　　　　　　７：汚泥 ８：汚泥脱水機　　　９：脱水分離液 １０：脱水ケーク　　　１１：ｃｏ□ガス１２：処理液
　　　　　１３：固液分離工程１４：好酸性微生物スラ
リー １５：清澄処理水 １６：好酸性微生物スラリーの大部分 １７：余剰微生物　　　１８：アルカリ１９：気液接触
工程　　２０：空気又はスチーム２１　：　ＮＨ３ガス
　　　　２２：吸着工程２３：清浄ガス ２４　：　ＮＨ，−Ｎが除去された処理水２４ａ：放流
　　　　　２５：活性汚泥処理２６：粉末活性炭

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、有機性汚水を酸性条件下で好酸性微生物を共存せし
   めた槽に導入して、エアレーションし、該汚水に含まれ
   るアルカリ度をＣＯ＿２放散により除去せしめると共に
   該汚水に含まれるＢＯＤを生物学的に除去せしめ、前記
   処理された汚水のｐＨをアルカリ性として、該汚水に含
   まれるアンモニアをストリップすることを特徴とするア
   ンモニアを含有する有機性汚水の処理方法。 ２、有機性汚水を酸性下で固液分離した後、該分離液の
   ｐＨを酸性に維持したまま、該分離液を好酸性微生物を
   共存せしめた槽に導入してエアレーションし、該液に含
   まれるアルカリ度をＣＯ＿２放散により除去せしめると
   共に該液に含まれるＢＯＤを生物学的に除去せしめ、前
   記処理された液のｐＨをアルカリ性として、該液に含ま
   れるアンモニアをストリップすることを特徴とするアン
   モニアを含有する有機性汚水の処理方法。