JPH03254900A - 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、下水、し尿、畜産排水等のリン酸イオンを含
む有機性汚水の新規な処理方法に関するものである。

〔従来の技術〕

従来の典型例は、原水をｐＨ中性領域で活性汚泥処理し
たのち、生物処理水にＨ２ＳＯ，またはＨＣＩを添加し
、ｐＨを３〜４に調整後、曝気することによって脱Ｃ０
２（脱炭酸）し、その後リン鉱石を充填したカラムにＣ
ａ”、叶−共存下で通水し晶析脱リンする方法である。

ＨＣＯ３−イオンは晶析脱リン反応を妨害するので脱Ｃ
Ｏ２工程は不可欠である。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、この従来技術は次のような大きな欠点がある。

■　脱Ｃ０２のための酸コストが高額で処理対象水量が
少ない場合以外は実用性が乏しい。

■　脱ＣＯ２のための空気ブロワ動力も多い。

■　晶析脱リンの前段の活性汚泥処理工程から発生する
余剰活性汚泥の脱水性が悪く、発生量も多い。

本発明は、前項の従来技術の欠点を適確に改善すること
を目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、好酸性微生物を利用して前記問題点を解決し
たもので、第１に、リン酸イオンを含む有機性汚水を酸
性ｐＨ下で気液接触させ脱炭酸しながら好酸性微生物に
より生物処理し、生物処理された生物処理水のｐＨをア
ルカリ性としたのち、晶析脱リンすることを特徴とする
有機性汚水の処理方法、及び第２に、リン酸イオンを含
む有機性汚水を酸性ｐＨ下でかつＣａ　２　＋を添加し
て、気液接触させ脱炭酸しながら好酸性微生物により生
物処理し、生物処理された生物処理水を晶析脱リンする
ことを特徴とする有機性汚水の処理方法である。

本発明に言う好酸性微生物とは酸性ｐＨ１即ち、ｐＨ７
以下の酸性領域のｐＨ（例えば、ｐＨ３〜５）を好む、
あるいは失活しない微生物を意味し、従来ｐＨ領域の活
性汚泥処理に好んで出現する細菌等の微生物とは、分類
学上のカテゴリーを異にする微生物である。

例えば、カビ類、酵母等の真菌類は、酸性ｐＨに活動の
至適ｐＨをもつ好酸性微生物である。

本発明における脱炭酸（脱Ｃ０２）処理は、好酸性微生
物の存在により必然的にＨＣＯ３−が生成されるので、
好酸性微生物処理と同時に進行するが、好酸性微生物処
理前に予約有機性汚水に含まれるＨＣＯ３−を酸性ｐＨ
下、好酸性微生物の非存在下に気液接触すること、即ち
、空気等の気体を散気手段等から汚水に接触させること
により脱ＣＯ２処理した有機性汚水を好酸性微生物処理
することも包含する。

好酸性微生物処理されたスラリーを分離する手段は、膜
、遠心、沈澱等公知の手段が利用できる。

その際、固体分として含まれる微生物の大部は、好酸性
微生物槽にリサイクルされ、余剰のものは脱水処理され
、系外に移される。

分離された液分である生物膜処理水は、酸性ｐＨである
ので、晶析脱リン処理前にｐＨをアルカリ性、即ち、ｐ
Ｈ７以上に調整される。この場合のｐＨ調整において、
アルカリ、即ち、叶−含有化合物が添加される。

該アルカリとしては、後続の晶析脱リン工程において、
リン酸イオンと塩を生成する陽イオンを少なくとも含有
することが好ましく、例えば、金属イオン、（：　ａ　
２　＋、Ｍｇ２−１Ｂａ２゛、等ノアルカリ土類金属イ
オン、Ｋ　”　、Ｎａ”等のアルカリ金属イオン等、そ
の他の金属イオン等、とＤＨ−との塩が挙げられる。

又、晶析脱リン工程における上記リン酸イオンと塩を形
成する陽イオンとしてＤＨ−との塩でなく、ハロゲン、
硫酸基等を陰イオン成分とした上記陽イオンとの金属塩
と上記叶−を含む塩と併用して添加してもよい。

本発明においては、特に、陽イオンとして（：　ａ　２
　＋イオンが好ましい。

又、本発明においては、Ｃａ２＋等の陽イオンの添加時
期は、（：　ａ　２　＋専念有塩の解離でアルカリを生
じないもの（例えば、ＣａＣ１□、Ｃａ５Ｏ，）であれ
ば、好酸性微生物の処理時でもよい（ＯＨ−はＮａ０）
１等の形で晶析脱リン時に添加する）。即ち、脱Ｃ０２
及び有機性汚水含有有機物の生物処理（有機物の好酸性
微生物によるエネルギー化）された液分の晶析脱リンす
る工程において液分にＣａ２＋等の陽イオン及び叶−が
存在していれば良＜　Ｃａ２＋の添加時期は、本発明に
反しない限り任意である。

本発明における該晶析脱リン処理は、脱ＣＯ２及び生物
処理された生物処理水に含有されるリン酸イオン（即ち
、Ｐｏ、３−　、ＨＦＯ２”−等Ｐ含有酸化物イオン）
と少なくとも該Ｃａ　２　＋および叶−とからなる塩を
生成晶出させるものである。

該晶析脱リン処理の具体的手段は、前記条件を満足する
なら特に限定されないが、例示すれば、鉄塩を効率的に
生成・担持する機能を有する固体粒子、好ましくは、リ
ン含有無機化合物粒子からなる充填層に通水すること等
が挙げられる。

本発明の一実施例を図面を参照しながら詳しく説明する
。

第１図において、本発明プロセスの主要工程は３つから
成り立っている。まず、第１番目が、好酸性微生物の微
生物反応工程である生物処理工程１であり、２番目が微
生物の固液分離手段２．３番目がリン鉱石などのリン除
去材の充填層を形成した晶析脱リン工程である。このよ
うな主要工程をもつ本発明プロセスの作用を以下説明す
る。

下水、し尿、畜産排水などＰＯ４３−を含む有機性汚水
４に、Ｈ２ＳＯ４、ＨＣＩ　、等のＨ＋角ｑ離化合物（
即ち、酸）５を添加し、汚水４のｐＨを例えば、ｐＨ２
，５〜５．０の下記の脱ＣＯ２反応が効果的に進むｐＨ
領域に調整する。

ＨＣＯ３−＋　　　Ｈ＋　→　　Ｈ２Ｏ＋　［：０゜↑
　（１）しかるのち、真菌類などの好酸性微生物を存在
せしめた生物処理槽１に供給し、空気６を散気管７によ
って通気して、気液接触すると、上記の脱ＣＤ。反応が
効果的に進み、Ｃ０２が大気中に放散する。この結果、
原水４のアルカリ度が大きく減少し、ｐＨ緩衝性が著し
く減少する。

生物処理工程１内には、酸性領域（例えば、ｐＨ３〜４
程度）に増殖至適ｐＨをもつ真菌類等の好酸性微生物が
存在しており、原水４中のＢＯＤ成分が酸性ｐＨ下で極
めて高速度で除去される。このような現象は、通常の活
性汚泥では全く望めない。

即ち、通常の活性汚泥は、ｐＨ３〜４程度では失活し、
ＢＯＤ除去能力を失ってしまう。

尚、生物処理工程１内に好酸性微生物を存在せしめるに
は、あらかし給別個に培養しておいた菌を運転初期に接
種すればよいが、酸性ｐＨ条件下で汚水を供給しつつエ
アレーションを継続していると、野性菌が自然発生的に
増殖することが多い。

従って、菌の接種は必ずしも不可欠ではない。ただし、
菌接種を行ったほうがスタートアップ性が良好であり、
速やかに良好な処理が可能になる。

生物処理工程１内に維持する好酸性微生物の濃度には、
特に限定はないが、処理速度を増加させるため、Ｍ　Ｌ
　Ｓ　３１００００〜２００００　ｍｇ／　Ｉｔの高濃
度に維持するのが好ましい。

しかして、好酸性微生物による生物処理工程１から流出
するスラリー８　（原水４のＢＯＤとアルカリ度が高度
に除去されている）を限外濾過、沈澱、遠心分離など任
意の固液分離手段２に供給し、菌体９と生物処理水１０
に分離する。菌体９の大部分は生物処理工程１にリサイ
クルされ、一部９ａが余剰菌体として排出されて処分さ
れる。好酸性微生物の脱水性は従来の余剰活性汚泥より
も非常に良好であることが判明した。

次に、生物処理水１０に（：　ａ　２　＋イオン１２と
ＤＨイオン１３を添加し、晶析脱リン工程３に供給し、
生物処理水中のＰＯ４３−イオンをヒドロキシアパタイ
トとして晶析し、Ｐｏ、３−を除去する。１４は、ＰＯ
４３−が除去された処理水である。晶析脱リン工程３に
は、リン鉱石の粒状物または粒状の骨炭等のリン除去材
が充填されている。

本発明においては、前記のように、生物処理工程１内に
好酸性微生物を活発に増殖させるために、酸５を添加し
、例えば、ｐＨを３〜４に設定するので、有機性汚水４
中のアルカリ度（ＨＣＯ３−）が、同時に脱ＣＯ２され
て除去され、実質的にノーコストで脱〔０２が行える。

即ち、脱ＣＤ□用の酸のランニングコストがゼロになる
。これは、本発明独自の効果で、従来存在しない概念で
ある。

従って、晶析脱リン法にとって最大の妨害因子となるア
ルカリ度が、ノーコストで高度に除去され、効果的に晶
析脱リン反応が進行する。

尚、晶析脱リン法において、アルカリ度（ＨＣ［１３−
）が妨害するのは、 Ｃａ”＋　　　ＣＯ３２−十　〇）Ｉ−−ＣａＣＯ３↓
　＋　Ｈ２Ｏの炭酸カルシウム沈澱生成反応が晶析脱リ
ン反応の主役のヒドロキシアパタイト生成反応と競合し
てしまうからである。

ヒドロキシアパタイト生成反応とは、次の反応である。

５Ｃａ”　＋　３Ｐ０．３−　＋ＤＨ−−Ｃａｓ（ＤＨ
）（ＰＯｌ）３　↓ヒドロキシアパタイト 次に他の実施態様を説胡する。

■　本発明の固液分離手段２に限外濾過膜等の膜分離を
採用の場合は、生物処理水１０のＳＳはゼロになるので
直接、晶析脱リン工程３に生物処理水１０を供給できる
が遠心分離、沈澱などを採用すると、ＳＳが生物処理水
にリークする。この場合は、晶析脱リン工程の前段に砂
濾過工程を設けるとよい。

■　（：　ａ　２　＋とじて、Ｃａ（叶）２　、Ｃａｎ
を用いる場合は、Ｃａ　２　＋イオンの添加位置は好酸
性微生物処理水に対して添加する部分に限定される。

（なぜなら、Ｃａ（ＯＨ）２−、　Ｃａｎを生物処理工
程１に添加すると酸性ｐＨに維持すべき好酸性微生物の
反応工程に叶−も供給されてしまい、ｐＨ上昇を招いて
しまうので、好ましくない。） しかし、Ｃａ”として、ＣａＣｌ２　、ＣａＳＯ４を用
いる場合は、Ｃａ　２＋を生物処理工程１に添加してよ
い。

［ａＣ１２、ＣａＳＯ４を添加しても生物処理工程１の
ｐＨ上昇を招かないからである。Ｃａ”を生物処理工程
に添加すると、真菌類等の好酸性微生物の凝集フロック
化が促進し、固液分離が容易になる。この場合、晶析脱
リン反応に必要なＯＨ−は、生物処理水１０に対してＮ
ａＯＨを添加して供給すればよい。

■　脱Ｃ０２を促進するために、Ｈ゛イオン５添加され
た原水を、好酸性微生物を有する生物処理工程１の前段
に設けた気液接触部（充填塔、もれだな塔、棚段塔など
）で、空気と接触させ脱ＣＯ２したあと、さらに生物処
理工程１で脱ＣＯ２を進行させるようにしてもよい。

■　好酸性微生物を有する生物処理工程１のあとに、従
来の中性領域での生物処理工程（活性汚泥法、接触酸化
法など）を設け、好酸性微生物処理による処理水８に、
Ｃａ　（ＯＨ）　２などのアルカリを添加し、ｐＨ６〜
８で生物処理すると、ＢＯＤが高度に除去され、しかも
晶析脱リンのた約のＣａ”ＯＨ−も同時に供給できると
いう複合効果があるので、極ｔで好適である。

〔実施例〕

下水を対象に、本発明の方法を用いて行ったー実験例を
以下詳述する。

ＢＯＤ　１５０■／β、ＳＳ　１３０■ノ！、ｐＨ６，
９、Ｍアルカリ度１３５ｍｇ／Ａ、ＰＯ４３−１８ｍｇ
／　Ｉの水質をもつ下水を、最初沈澱池に流入させ、Ｓ
Ｓの６５％を除去したのち、沈澱池越流水にＨ２ＳＯ，
を１３０　ｍｇ／ｌ添加したところ、ｐＨが３．８に低
下した。この液を好酸性微生物を存在せしめた曝気槽（
ＭＬＶＳ３５０００ｍｇ／　ｌ　、滞留時間２Ｈｒ以内
、好ましくは１時間程度、溶存酸素０．０５〜０．１■
／ｊ２）に供給し、流入下水流量の３〜４倍容量の空気
を供給し、好酸性微生物によって、ＢＯＤを資化除去し
、同時に脱ＣＤ□を行った。

しかるのち、好酸性微生物を限外濾過膜で固液分離した
ところ表−１の処理水質を得た。

表−１好酸性微生物処理水 表−１の水質から明らかなように、下水がｐＨ３，５と
言う従来の活性汚泥法では考えられなかった低ｐＨ領域
において、効果的にＢＯＤが除去され、かつ充分な脱炭
酸がなされアルカリ度が高度に除去された。生物処理槽
内の微生物を検鏡したところ、真菌類（酵母、カビ）が
優占種であり、少量の細菌類が存在していた。

限外濾過膜で分離された菌体（固形物濃度２．４％）の
脱水性は極めて優れており、ＳＳに対しカチオンポリマ
（エバグロースＣ−１０４Ｇ、荏原インフィルコ■製）
添加率　０．４％と少量（通常の余剰活性汚泥を脱水す
るには、ＳＳに対し少なくとも１．０％以上のカチオン
ポリマ添加率を必要とする）で公知のベルトプレス脱水
機により、簡単に脱水でき、脱水ケーキ水分は、７６．
５〜７７．３％と良好であった（通常の余剰活性汚泥の
ベルトプレス脱水では、脱水ケーキ水分８２％以下には
できない）。

次に、表−１の処理水質を示す生物処理水にＣａ（Ｄ）
ｌ）　２を［ａ２゛としてＰＯ，”−濃度の５倍量（即
ち、７５ｍｇ／Ａ）になるように添加し、ｐＨ８〜８．
５でリン鉱石粒状物を充填したカラムに供給し、晶析脱
リンした。通水速度は５Ｖ＝２．５８ｒ’とした。晶析
脱リン処理水のＰＯ４３−は６ケ月間に実験期間中０．
５ｍｇ／βと安定しており、高度の晶析脱リンが継続し
た。

〔発明の効果〕

■　好酸性微生物を培養するために必要な酸性ｐＨを維
持するために、酸を添加するので、晶析脱リンの妨害因
子となるアルカリ度成分（ＨＣＯ３−）がＣＯ２７とし
て除去される。この結果、晶析脱リンのための脱Ｃ０２
用酸のコストが実質的にゼロになる。（即ち、従来は、
晶析脱リンの目的のみに酸を添加し、脱ＣＤ□　してい
るが、本発明では、好酸性微生物の培養に酸を添加し、
同時に脱Ｃ０２を行えるからである。） ■　従来の活性汚泥処理から発生する余剰汚泥は、極め
て離脱水性として有名であるが、本発明の好酸性微生物
による生物処理から発生する余剰汚泥は、脱水性が非常
に良く、汚泥処理工程が大幅に合理化される。以上２点
の重要効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施態様を説明するためのフロー
シートである。 １：生物処理工程°　　２：固液分離手段３：晶析脱リ
ン工程　　１４：処理水 手続補正書 平成２年　４月Ωｂ日

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）リン酸イオンを含む有機性汚水を酸性ｐＨ下で気
   液接触させ脱炭酸しながら好酸性微生物により生物処理
   し、生物処理された生物処理水のｐＨをアルカリ性とし
   たのち、晶析脱リンすることを特徴とする有機性汚水の
   処理方法。
2. （２）リン酸イオンを含む有機性汚水を酸性ｐＨ下でか
   つＣａ＾２＾＋を添加して、気液接触させ脱炭酸しなが
   ら好酸性微生物により生物処理し、生物処理された生物
   処理水を晶析脱リンすることを特徴とする有機性汚水の
   処理方法。