JPH04131197A - し尿系汚水の処理方法および装置 - 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、浄化槽汚泥等のし尿系汚水の革新的な
処理方法に関し、特に汚泥発生量を著しく減少可能な新
プロセスを提供するものである。

〔従来の技術〕

従来のし尿系汚水処理技術のなかて最も進んた方式とし
て高く評価されているプロセスは高負荷脱窒素方式と呼
はれる方式である。′これはし尿系汚水を無希釈、高負
荷で硝化脱窒素した後、ＵＦ膜（限外濾過膜）により膜
分離し、分離液を凝集、活性炭処理するというプロセス
である。

しかし、この最新プロセスは次のような大きな欠点かあ
り、到底理想的プロセスとは呼へないことを本発明者は
認識するに到った。

１・　汚泥発生層−力用Ｏ〜Ｉ　５ｋｇ５Ｓ／ｋｒど極
めて多量であり、しつ１二の汚泥は難脱水性なので、汚
泥脱水、焼却工程への負担か多大である。

・？　この結果、汚泥脱水機、焼却炉の設備費か非常に
高額であり、しかもラシニシクコスト（脱水助剤、重油
代、電気代）か高い。

」二記２点は重大問題へてあり、この点を解決したプロ
セスてなけれは、理想プロセスとは全く言えない。

前記の従来プロセスは水を浄化する工程は合理的である
ものの、汚泥処理工程か旧態依然であるＩすか最大の問
題である。

〔発明か解決しようとする課題〕

本発明は、前記欠点を完全に解決し、汚泥の発生を顕著
に減少できる画新的なプロセスを提供するものである。

即ち、汚泥発生量を大幅に減少させ汚泥脱水、脱水汚泥
の焼却工程、設備を著しくコシパクトにてきる新プロセ
スを確立することを課題とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、し尿系汚水に高分子凝集剤を添加して凝集分
離して凝集分離汚泥と凝集分離液を得る工程、該分離汚
泥をメタン発酵したのち、膜分離して膜透過水を得る膜
分離工程、該膜透過水と前記凝集分離液とを生物学的硝
化脱窒素処理する生物学的硝化脱窒製工程からなること
を特徴とするし尿系汚水の処理方法であり、また、し尿
系汚水に高分子凝集剤を添加して凝集分離して凝集分離
汚泥と凝集分離液を得るための凝集分離装置、該分離汚
泥をメタン発酵せしめるメタン発酵装置、メタン発酵液
を膜分離して膜透過水を得る膜分離装置、該膜分離透過
液と前記凝集分離液とを生物学的硝化脱窒素処理する生
物学的硝化脱窒素装置からなることを特徴とするし尿系
汚水の処理装置であり、これらにより上記課題を解決で
きる。

本発明は、し尿系汚水に高分子凝集剤を添加して生成し
た凝集分離汚泥を凝集分離し、これをメタン発酵したの
ち、膜分離してその膜透過液を前記凝集分離した液と共
に生物学的硝化脱窒製工程に移送して処理することによ
り、廃棄すべき汚泥の量を著しく減少することかできる
ことを特徴とするものである。

即ち、本発明において、メタン発酵工程からの流出液を
膜分離する工程では、膜分離透過液を除（ＳＳ、コロイ
ド、繊維分等からなる凝集分離工程こて分離された有機
物を主体とする凝集分離汚泥は、メタン発酵工程内に滞
留され、該有機物の約９０％以上か消化されるように、
ＨＲＴ　ｃ水理的滞留時間）およびＳＲＴ　＜汚泥等の
固形物滞留時間）を調整することかできるように構成さ
れ、廃棄すべき汚泥の量を極力低減化する。

本発明においては、ＨＲＴは１０〜３０日、好まし・；
は、１５〜２０日の範囲（こ、ＳＲＴは、１００〜３０
０日、好ましくは、２００−２５０日の範囲に設定する
ことか望ましい。また、メタン発酵工程での処理温度は
３５〜３８°Ｃか好ましいか、常温でも高温でもかまわ
ない。

また、従来繊維分の消化は不可能か非常に低効率であっ
たか、本発明では、メタン発酵工程の可溶化菌、生成酵
素等か該工程内に保持されるため繊維分をも他の有機物
と共に高効率の消化かできると言う効果もある。

また、本発明は、前記生物学的硝化脱窒製工程から発生
する余剰汚泥を前記メタン発酵工程に供給することかで
き、メタン発酵処理により該硝化説窒素工程て消化でき
なかった汚泥等を嫌気性消化することかでき、汚泥の低
減化か計られる。

更に、汚泥の低減化は、前記メタン発酵工程からの流出
液を膜分離する工程により分離された汚泥の一部を前記
生物学的硝化脱窒製工程に供給する方法によっても寄与
できる。

本発明における凝集分離工程において、使用される凝集
分離装置としては、回転スクリーン、傾斜スクリーン、
遠心分離等の公知の分離手段か挙げられる。

また、該凝集分離工程にて添加される高分子凝集剤とし
ては、公知のものか使用できるか、−例を例示すれは、
カチオン系ポリマーとしては、例えは、アミノエチルメ
タクリレート系、アニ才ン系ポ１．１マーとしては、例
えは、ポ１．ｌアク１ｊルアミド系か挙げら第１る。

本発明におけるメタン発酵工程からの流出液を膜分離す
る装置としては、公知の限外濾過膜または精密濾過膜か
使用でき、好ましくは外圧型の中空糸膜装置か挙げられ
る。

本発明における生物学的硝化脱窒製工程の装置構成は、
特に制限かな〈従来公知のものか使用できるか、硝化液
循環型か好ましい。

また、生物学的硝化脱窒製工程にて処理さ第１た活性汚
泥スラリーは固液分離されるか、その分離手段は任意で
あるか、好ましくは限外濾過膜または精密濾過膜により
膜分離されることか望ましい。

本発明のフローの一例を示した第１図を参照しながら実
施態様を詳述する。

毛髪、ゴム製品なとの粗大異物か除去されたし尿１　（
浄化槽汚泥か混合されていてもかまわない）に高分子凝
集剤２（カチオン系、両性ポリで、またはカチオシとア
ニオシポ１１７の併用か好適）を添加し、混合してフロ
ック形成を行った後、スクリーシなとの凝集分離工程３
においで凝集分離液４ど凝集分離汚泥５に分離でる。

分離汚泥５（し尿、浄化槽汚泥中のＳＳ、コロイド、繊
維分か凝集フロック化している）をｌタン発酵槽６に供
給し、汚泥５中の有機物を嫌気性消化し、最終的にＣＨ
４とＣＯ２を主成分とする消化ガス１８ｆ′ニー転換す
る。メタン発酵槽６のＨＲＴ　（水理的滞留時間）は１
０〜１５日間以上か適しており、有機物の９００を以上
か分解される。１９は少量の消化残渣である。消化残渣
１９を生物学的硝化脱窒製工程１１に供給すると消化残
渣かさらに好気的に分解、′ｔＸ量化する。メタン発酵
槽６からの流出液７は膜分離装置８（限外濾過膜または
精密濾過膜）により、ＳＳか完全に分離され、ＳＳセロ
の膜透過水９と膜分離汚泥１０とに分離される。

この結果、メタン発酵槽６内のＳＲＴ　（固形分滞留時
間）を極めて長く維持することか可能であり、例えは、
５Ｒ７２００日Ｊｕｌ二にすることもてきる。

驚くへきことに、このように長時間のＳＲＴを維持する
ことによって、難分解性として周知○紙繊維分（セルロ
ース）も高度に消化されることか確かめられた。この原
因はセルロースの可溶化菌、酵素か膜により捕捉さね系
外に流量しないためであると推定される。

尚、従来よりし尿そのものを直接嫌気性消化する方式か
周知であるか、し尿の大部分は単なる１（２０であり、
し尿を直接嫌気性消化すると反応に無関係な水か大量に
嫌気性消化槽に流入するため、また、し尿中の高濃度の
アンモニアと硫化水素か消化槽に流入し、メタン菌の活
動の毒となるため、消化槽の容量を非常に大きくしない
と効果的にメタン発酵を行うことかできない。

しかもこの方法ではし尿中の繊維分（セルロース）は殆
ど分解されないことも知られている。

これに対し、本発明はし尿系汚水に高分子凝集剤を加え
てＳＳ、コロイド状有機物および繊維分か一体化したフ
ロックを形成し、これを固液分離したものをメタン発酵
−膜分離する新方式を採用した結果、消化槽へのアンモ
ニアと硫化水素の流入量か減少し、またメタン発酵反応
に無関係なＨ２Ｏか大量にメタン発酵反応部に流入しな
い。従って、小容量の反応槽てもＳＲＴを極めて大きく
維持でき、し尿から凝集分離した有機性固形分を徹底的
に可溶化菌、メタン発酵菌かアタックするチャンスを与
えることかでき、前記のようにセルロースさえも分解さ
れる。

しかして、し尿系汚水の凝集分離液４とメタン発酵処理
流出液の膜透過水９の両者を無希釈型の生物学的硝化脱
窒製工程１１に供給し、高濃度（ＭＬＳＳ　：１５００
０〜２００００■＃＞の活性汚泥に、よって、ＢＯＤ　
、　Ｔ−Ｎ等を生物学的に分解する。しかる後、生物学
的硝化脱窒製工程１１から流量する活性汚泥スラリー１
２を限外濾過膜１３に供給して固液分離し、分離汚泥１
４と膜透過処理水１５に分離する。分離汚泥１４は硝化
脱窒素工程１１にリサイクルする。

本発明ではし銀系汚水１中のコロイド、ｓｓ、　ｍ維分
を予め高分子凝集剤２により凝集させて汚泥を高度に除
去した凝集分離液４を該凝集分離汚泥をメタン発酵処理
した後、膜分離処理したＳＳセロの膜透過水９と共に生
物学的硝化脱窒素工程１１に移送するようにプロセスを
構築した結果、該工程１１にはＳＳか極めて少なく、か
つ溶解性有機物とＴ−Ｎを含む液か供給されることとな
り、該工程１１内の活性汚泥ＭＬＳＳは生物反応にあず
からない不活性ＳＳ　（菌体以外のＳＳ分）の比率か極
めて少なくなる。従って、生物学的硝化脱窒素工程１１
のＳＲＴを長時間に維持することかでき、該工程１１か
らの余剰汚泥発生量も従来より著しく減少てき、余剰汚
泥の発生をセロにすることも不可能ではなくなる。

１６は生物学的硝化脱窒素工程１１から少量余剰汚泥か
発生する場合の引き抜き管路であり、し尿系汚水１に混
合するか、あるいはライン１７から直接メタン発酵槽６
に供給し、メタン菌、酸発酵菌により余剰汚泥中の菌体
を分解する。

また、膜分離汚泥１０はメタン発酵に循環、利用される
か、余剰となった膜分離汚泥は消化残渣１９となる。消
化残渣１９は、そのまま脱水処理後、廃棄処理又は肥料
化しても良いか、その一部もしくは全部を生物学的硝化
脱窒素工程１１に移送、処理することかでき、更に廃棄
処理すべき汚泥量の減少化に寄与できるので好ましい。

以上か本発明を実施する場合の代表的例てあり、高度に
色度、ＣＯＤ、Ｐを除去する場合には生物学的硝化脱窒
素工程１１あるいは活性汚泥スラリー１２にＦｅＣｌ３
、ポリ硫酸第２鉄、ポリ塩化アルミニウム、硫酸アルミ
ニウム等の周知の無機凝集剤あるいはこれと粉末活性炭
を添加するのか好適である。

〔実施例〕

以下本発明の具体的実施例を説明するか、本発明はこれ
に限定されない。

実施例 し尿７０％、浄化槽汚泥３０％の混合比率のし尿系汚水
中の粗大異物（毛髪、ゴム、ビニール片）等を目開き５
ｍｍの粗目スクリーンで除去した後、カチオン系高分子
凝集剤（荏原インフィルコ（株）製エバグロースＣ１０
４Ｇ）を２５０■／ｌ添加し、３０秒攪拌した。その結
果、強くて太きな（粒径８〜１０ｍｒｎ程度）のフロッ
クか形成され目開き１ｍｍのウェッジワイヤスクリーン
で容易にフロックか分離された。

スクリーン分離汚泥（凝集汚泥）の固形物濃度は３．５
〜３．８％であり、し尿系汚水中の繊維分、ＳＳ分、コ
ロイドか一体化してフロック化していた。

このスクリーン分離汚泥を温度３７℃のメタン発酵槽（
槽内汚泥の攪拌は外部に設けたポンプによる循環によっ
た）に供給し、ＨＲＴ１５日間で汚泥の可溶化とメタン
発酵反応を進行させた。

メタン発酵槽からの流出液は、中空糸膜（分画分子量２
万）で完全に固液分離し、膜分離汚泥はメタン発酵槽に
返送し、膜透過水は前記し尿の凝集分離液と共に生物学
的硝化脱窒素工程に供給した。メタン発酵後の膜透過水
の水質を表−１に示す。

表−１ メタン発酵−膜分離工程のＳＲＴは１８０日と極めて長
時間に設定でき、この結果メタン発酵槽から系外に排出
すべき消化汚泥はし尿系汚水１ｍあたり１．６ｋｇ５Ｓ
と極めて少量となった。

このことは、スクリーン分離汚泥中の有機物（繊維分を
含む）の９０％以上か消化されたことを意味する。

また消化残渣１９を生物学的硝化脱窒素工程に供給する
とさらに減容化されることも認められた。

次に表−２の水質をもつ液（スクリーン分離さねた凝集
分離液４どメタン発酵膜分離液９との混合液） を生物学的硝化脱窒素槽に供給し、 硝化脱 窒素処理した。

表−２ 表 ３に硝化脱窒素処理工程の運転条件を示す。

表 ＩＦ膜透過処理水の水質を表−４に示す。

表−４ 生物学的硝化脱窒素工程から発生する余剰汚泥は０．２
〜０．８　ｋｇＳＳ／に７と従来より著しく少量てあっ
た。

〔発明の効果〕

本発明は次のような卓越効果を発揮する。

■　従来プロセスよりも汚泥発生量か著しく減少し、し
尿系汚水１．　ｒｎ’当たり１〜３ｋｇ５Ｓに過ぎない
。従来プロセスの汚泥発生量は１０〜１５ｋｇ　Ｓ　Ｓ
　／　ｒｎ’であることと比較すると、本発明の優れた
効果か明らかである。

■　この結果、汚泥脱水、脱水ケーキの焼却工程のラン
ニングコスト、設備費か大幅に減少する。

■　し尿系汚水中の繊維分さえも消化、減容化てきる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を説明するだめのフローチャートの一例
を示す図である。 符号の説明 １　し尿　　　　　２．高分子凝集剤 ３、凝集分離工程　４：凝集分離液 ５：凝集分離汚泥　６：メタン発酵槽 ７・流出液　　　　８：膜分離装置 ９：膜透過水　　　１０．膜分離汚泥 １１、生物学的硝化脱窒素工程 ２　活性汚泥スラリー ３・［ＪＦ膜　　　　　１４：分離汚泥５：膜透過処理
水　１６　　引き抜き管路７・ライン　　　　１８　　
消化ガス ９　消化残渣 代理人弁理士（８１０７）佐々木　清隆（ほか３名）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）し尿系汚水に高分子凝集剤を添加して凝集分離し
   て凝集分離汚泥と凝集分離液を得る工程、該分離汚泥を
   メタン発酵したのち、膜分離して膜透過水を得る膜分離
   工程、該膜透過水と前記凝集分離液とを生物学的硝化脱
   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
   徴とするし尿系汚水の処理方法。
2. （２）前記生物学的硝化脱窒素工程から発生する余剰汚
   泥を前記メタン発酵工程に供給することを特徴とする請
   求項１記載のし尿系汚水の処理方法。
3. （３）前記膜分離工程により分離された汚泥の一部を前
   記生物学的硝化脱窒素工程に供給することを特徴とする
   請求項１または２記載のし尿系汚水の処理方法。
4. （４）し尿系汚水に高分子凝集剤を添加して凝集分離し
   て凝集分離汚泥と凝集分離液を得るための凝集分離装置
   、該分離汚泥をメタン発酵せしめるメタン発酵装置、メ
   タン発酵液を膜分離して膜透過水を得る膜分離装置、該
   膜分離透過液と前記凝集分離液とを生物学的硝化脱窒素
   処理する生物学的硝化脱窒素装置からなることを特徴と
   するし尿系汚水の処理装置。