JPH0368498A - 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、浄化槽汚泥などのし尿系汚水および下
水等の有機性汚水の革新的な処理プロセスに関する。

〈従来の技術〉 現在、最も進歩していると認識され、実績が増えつつあ
るし尿処理プロセスは膜分離方式と呼ばれる第２図に示
したプロセスである。

このプロセスは、し尿２１を微細目スクリーン２２でし
渣２３を除いて得た除渣し尿２４をし尿貯留槽２５に貯
留しｗ！、希釈で生物学的硝化脱窒素工程２６に供給し
て処理したのち、限外濾過（ＵＦ）膜２７で、活性汚泥
を固液分離し、生物学的硝化脱窒素工程へ返送される返
送汚泥２８部分及び汚泥脱水機で処理される余剰汚泥２
９分からなる固形分と膜透過水３０を得る。ＵＦ膜透過
水３０に対し、ＦｅＣｌ３．　Ａｌｕｍ（明ばん）など
の無機凝集剤３１を添加後、生成フロックを第２のＵＦ
膜３２で凝集汚泥３３と膜透過水３４に分離し、さらに
、膜透過水３４を粒状活性炭３５で吸着し、ＣＯＤ、色
度を除去し、放流水３６を得るものである。

しかしながら、上記の従来最新技術を冷静な目で評価す
ると、次のような重大な問題点が存在し、とうてい理想
的なプロセルと言えない。

すなわち、 ■　処理プロセスの中核工程は、無希釈タイプの生物学
的硝化脱窒素工程であり、膜分離方式が登場する以前に
広〈実施されている技術となんら変るところがない。

■　生物学的硝化脱窒素処理水を凝集分離→活性炭吸着
する工程も、従来技術と同一であり、何ら改良が加えら
れていない。

要するに、現在、最新の技術として認識されている膜分
離方式の本質は膜分離方式登場以前のプロセスに用いら
れていた沈澱などの固液分離工程にＵＦ膜を適用しただ
けに過ぎない。

この結果、現時点で最新方式のＵＦＪ１９方式は、次の
ような重大問題が何ら解決されていない。

（ａ）　　無希釈タイプの生物学的硝化脱窒素槽の所要
滞留日数がし尿流入量に対し１０日間という大容量の槽
を必要とし、その土木費、建設費、設置面積が非常に大
きい。ユーザーである自治体は、し尿処理施設用地の取
得に苦慮しており、また財政的に必ずしも余裕があると
は限らないので、この点は重大な問題となっていた。

（ハ）し尿処理水〈放流水〉の窒素濃度が、生物学的硝
化脱窒素工程の処理成績のみによって決定されてしまう
ため、常に良好な放流水質に維持するためには、生物学
的硝化脱窒素工程の細心、緻密な運転管理を要求される
。従って熟練した技術者に必ずしもめぐまれないし尿処
理施設にとって運転管理が難かしい。

しかも、このような細心の運転を行っても、硝化・脱窒
素にあづかる微生物の挙動には、未知の頌域が多く、も
しもいったん硝化脱窒反応が悪化した場合、回復までに
長時間を要し、その間は、水質が悪化した処理水をやむ
を得ず公共用水域に放流しなければならない。これは非
常に大きな問題である。

（Ｃ）　　ＦｅＣ１，あるいはＡｌｕｍによる凝集に伴
って、難脱水性のＦｅ（ＯＨ）：＋あるいはＡ　Ｉ　（
０１０３を主体とするスラッジが多量に発生する。

（ｄ）　　活性炭吸着が不可欠であるので、廃活性炭の
再生操作が煩雑である。活性炭吸着処理それ自体の運転
費も高額である。

〈発明が解決しようとする課題〉 本発明は、前記した従来の最新技術（ＵＦ膜分離方式）
の欠点（ａ）〜（ｄ）を、完全に解決可能な新規プロセ
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、有機性汚水を好気性微生物の存在下で曝気す
る好気性微生物処理工程、該好気性微生物処理工程内液
を限外濾過膜または精密濾過膜で膜分離汚泥と膜透過水
に固液分離する膜分離工程、該膜透過水を逆浸透膜で逆
浸透膜濃縮液と逆浸透膜透過水に分離する逆浸透膜処理
工程および該逆浸透膜透過水を生物学的硝化脱窒素処理
する生物学的硝化脱窒素工程からなることを特徴とする
有機性汚水の処理方法であり、更に、本発明の好ましい
実施態様としては、本発明の該処理方法において、該好
気性微生物処理工程の曝気を除渣し尿貯留槽で行うこと
及び該生物学的硝化脱窒素工程が固定化微生物を用いた
ものでことである。

以下、本発明の一実施態様を第１図を参照しながら説明
する。

搬入し尿１に、凝集剤２（カチオン系ポリマーまたはカ
チオンとアニオンポリマーの併用が好ましい）を添加し
、強くて、大きなフロックを形成したのち、微細目スク
リーン３（目開き０．５〜１ｍｍ程度の回転式ウェッジ
ワイヤスクリーンの適用が好適である）に供給し凝集フ
ロックをスクリーンに分離する。

４はスクリーン３によって分離された凝集汚泥であり、
し尿１に含まれていた繊維分がフロック内に共存してい
るため、脱水性が優れておりスクリュープレスによって
容易に６０％前後の水分にまで脱水できる。

５はスクリーンで分離されたし尿であり、ＳＳ性、コロ
イド性物質の大部分が凝集除去されているので、搬入し
尿ｌに比べＢＯＤが約Ａの５０００ｍｇ／ｌ程度に低下
している。スクリーン分離し尿５は除渣し尿貯留槽６に
供給され、貯留される。厚生省のし尿処理施設構造指針
にも明記されているように、貯留槽の容量は、搬入し尿
の一日あたりの殿大量の３日分に設定しておく。

従来の除渣し尿貯留槽の役割は、単に搬入し尿量の日間
変動を吸収平均化するだけのものであったが、本発明で
は、貯留槽６内に好気性微生物を存在せしめて、散気装
置７から、空気を積極的に供給し、スクリーン分離し尿
５が貯留槽に貯留されている間の時間を有効利用して、
ＢＯＤを除去してしまう。これは本発明の特徴のひとつ
である。

本発明の実験の結果、凝集分離し尿のＢＯＤは、貯留槽
６で充分な空気を供給すると９５％程度が除去されてし
まうことを１ＩＩＬｙ！、シた。また、後続する限外濾
過（ＵＦ）膜又は精密濾過（ＭＦ）膜８による膜分離工
程の膜分離性が向上することも認められた。

しかして、貯留槽６内液をポンプでＵＦ膜又はＭＦ膜８
に圧送し、貯留槽６内のエアレーションによって増殖し
た好気性微生物を完璧に膜分離し、ＳＳゼロの膜透過水
９と膜分離汚泥１０に分離する。

膜分離汚泥１０の一部は返送汚泥１０ａとして、貯留槽
６に返送され、汚泥１０の他部は余剰活性汚泥１０ｂ　
（第２図の余剰汚泥２９に対応する星）として、搬入し
尿１の凝集剤２の添加及びスクリーン３による分離から
なる凝集分離工程の前段に供給され、し尿１と共に、凝
集分離される。

しかして、Ｕ　、Ｆ膜透過液９は、逆浸透膜（ＲＯ）１
１に高圧ポンプにより圧送され、逆浸透処理し、ＵＦ膜
透過液９に残留する有機物と塩分とＮ　Ｉ＋　１−　Ｎ
などの窒素成分および色度を逆浸透の原理によって膜分
離する。

１２は、ＲＯ膜透過水、１３はＲＯ膜濃縮液であり、Ｒ
Ｏ膜供給液９の流量は約１／６に濃縮される。

１４はＲＯ膜濃縮液の貯留槽であり、ＲＯ膜濃縮液は蒸
発乾固、あるいは汚泥脱水ケーキとの混焼などの手段に
よって処分する。

しかして、ＲＯ膜透過水■２は、ＢＯＤ、色度、ＰＯ４
’＼ＣＯＤは高度に除去されており、塩分は約１００■
／ｆ！、程度しか含まれていず、（ＳＳはもちろんゼロ
）極めて清澄であるが、ＲＯ膜のＮ）Ｉｓ−Ｎ、　Ｎ０
ｘ−Ｎの除去率は、ＮａＣｌなとの塩分の除去率よりや
や劣るので、数１０■／ｊ２の窒素成分が残留してくる
。

このため、従来の考え方は、ＵＦ膜峠ＲＯ膜処理する以
前の工程すなわち、除渣し尿貯留槽６のあとに、生物学
的硝化脱窒素処理槽を設け、充分窒素成分を除去したの
ち、ＵＦ膜→ＲＯ膜処理し、ＲＯ膜処理水に窒素成分を
残留させてはならないと強く考えられていた。

つまり、従来は、ＲＯ膜工程を必ず一連の水処理工程の
最終段におかなければならないと認識されていた。これ
に対し、本発明は、ＲＯ膜の前段に、窒素を高度に除去
するための生物学的硝化脱窒素工程を、意図的に設置せ
ず、しかも、ＲＯ膜処理を、最終段に配置しないで、Ｒ
Ｏ膜処理水への窒素成分への流出を、あえてこだわらな
いようにする。このようなＲＯ膜の適用法は、従来に類
例をみない本願独自の技術思想である。

しかして、ＲＯ膜透過水１２中に残留する数１０■／ｌ
のＮＨｚ−Ｎ、　Ｎ０ｘ−Ｎを、固定化微生物による生
物学的硝化脱窒素工程１５に流入させて除去し、総窒素
（Ｔ−Ｎ）ｅ度として１０■／ｌ以下に低下せしめる。

従って処理水１６は公共用水域に放流あるいは地下浸透
処分して、全く問題ないほどの良好な水質となる。

なお、ＲＯｇ透過水の生物学的硝化脱窒素工程として固
定化微生物を利用しない浮遊微生物フロックによる方法
も、原理的には適用可能であるが、後工程として微生物
の固液分離工程を必要とするという欠点があるので、固
液分離工程を必要としない固定化微生物法を推奨できる
。

固定化微生物法としては、公知の種々の手段を採用する
ことができる。たとえば、砂、アンスラサイト、活性炭
などに硝化菌、脱窒素菌の微生物膜を付着させたもの、
ハニカムチューブなどの面部材に微生物膜を発達させた
もの、あるいは、ポリアクリルアマイド、ポリビニルア
ルコール、光硬化性樹脂、カラギーナン、アルギン酸カ
ルシウムなどの親水性ポリマゲル内に、硝化菌、脱窒素
菌を包括固定化したものなどが適用できる。

なお、固定化微生物膜による硝化・脱窒素性は、増殖速
度が小さい硝化菌のウォッシュアウトを招かないので、
運転管理が容易であるという重要な特徴もある。また、
活性汚泥法と異なり、硝化脱窒菌が多量に処理水にキャ
リオーバすることがないという大きな利点もある。

〔実施例〕

第１図のフローに従って、実験した結果の一例を以下に
記す。

表−１に示す水質を有する搬入し尿に、余剰活性汚泥１
０＃を混合後カチオンポリマー（エバグロースＣ１０４
Ｇ、荏原インフィルコ社製品）を２５０■／１添加して
、１　ｗｉｎ撹拌したところ、強くて大きなフロックが
形成され、回転式微細目ドラムラニジワイヤスクリーン
（目開きＩｎｎ目）に供給したところ、ポリマー凝集フ
ロックは、容易にスクリーンで分離でき、表−１の右欄
のスクリーン分離し尿が得られた。

以下　余白 表−１ このスクリーン分離し尿を、除渣し尿貯留槽（し尿最大
貯留可能容量３．５日分）に貯留し、空気を、貯留槽内
液の溶存酸素がｌ〜１．５■７１に維持されるように曝
気供給した。２日間、貯留槽内で、曝気されたスクリー
ン分離し尿には、多量の好気性微生物が増殖していた。

これを限外濾過膜分離装置（公称分画分子Ｍ２Ｏ万、膜
材質ポリスルホン、クロスフロー膜分離方式によるデユ
ーブラー型モジュールを使用）にポンプ圧送し、膜透過
せしめたところ、表−２の水質を有するＯＦＦ！透過水
全過水。

表−２ 次に、表−２の水質を示すＵＦ膜透過水を、逆浸透膜（
ＲＯ）に高圧ポンプで圧送し、逆浸透処理し、ＵＦ膜透
過水を流量で１７６に濃縮した。ＲＯ膜は、■東しの高
脱塩膜５ｕ−７００（スパイラル型）を使用した。

表−３にＲＯ膜透過水の水質を示す。

表−３ 次に、粒径０．３〜０．４　ｍｍの粒状活性炭の表面に
硝化菌および脱窒素部を付着せしめた固定化微生物の固
定層を硝化部→脱窒素部の順序で２塔底列に設け、これ
に表−３の水質を示すＲＯ膜透過水を供給した。また脱
窒素部には窒素成分の３倍量のメタノールを添加した。

硝化部と脱窒素部の液滞留時間は、各々、８ｈｒ、６ｈ
ｒに設定した。硝化菌の呼吸用酸素の供給には純酸素を
使用した。

上記固定化微生物による硝化脱窒素工程の処理水質を表
−４に示す。

表−４ 〈発明の効果〉 ■　従来方式（第２図）のＵＦ膜前段の生物学的硝化脱
窒素工程（し尿温留日数１０日）が不要になるので、設
置面積、建設費が大幅にｉｆｆ減でき、し尿処理施設の
用地取得と予算の確保に苦慮している地方自治体にとっ
て、極めて望ましいシステムを提供できる。

■　し尿中の窒素成分の除去を、従来方式のような生物
学的硝化脱窒素性のみによらないで、ＲＯ膜という純粋
に物理化学的手段を中核とする方法によって行うので、
処理効果が確実であり、運転管理も大幅に容易になる。

第２図の従来方式は、放流水の窒素濃度は生物学的硝化
脱窒素工程の処理成績に左右されるため、緻密で熟練し
たメンテナンスを必要とするが、本発明法は、熟練技術
者を必要としない。

■　生物学的硝化脱窒素工程後の、Ａｌｕｍ、　ＦｅＣ
１ｚなどによる凝集分離工程が不要なので難脱水性の凝
集汚泥が発生しない。

■　活性炭吸着処理が不要になるので、活性炭の再生と
いう煩雑な操作が不要になり、メンテナンスが容易であ
る。

以上のように、維持管理性、放流水質の安定性、設置面
積、建設費のすべての面で、従来方式よりも改善するこ
とができ、本発明の意義は非常に大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のフローシートを示す図、第２図は従来
の最新膜分離方式のフローシートを示す図である。 符号の説明： １．２１：　Ｌ尿、３，２２：微細目スクリーン６：除
渣し尿貯留槽（好気性微生物処理工程）、７：散気装置
、８：ＵＦ又はＭＦ膜、　１１：逆浸透膜、１、２６：
生物学的硝化脱窒素工程、２５：除渣し尿貯留槽、２７
．３２　：　Ｕ　ＦＭ、３５：粒状活性炭（イｔ！１３
名） 素処理が行われたことが明らかである。Σ１σｘ−Ｖｓ
。 ６０回書第１４頁最下行の「生物学的」の前に「高度に
窒素成分を除去するための」を加入する。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 有機性汚水を好気性微生物の存在下で曝気する好気性微
   生物処理工程、該好気性微生物処理工程内液を限外濾過
   膜または精密濾過膜で膜分離汚泥と膜透過水に固液分離
   する膜分離工程、該膜透過水を逆浸透膜で逆浸透膜濃縮
   液と逆浸透膜透過水に分離する逆浸透膜処理工程および
   該逆浸透膜透過水を生物学的硝化脱窒素処理する生物学
   的硝化脱窒素工程からなることを特徴とする有機性汚水
   の処理方法。