JPH0647118B2 - 有機性汚水の処理方法 - Google Patents

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、ごみ埋立て滲出汚水など
の窒素分を含む有機性汚水を生物学的硝化脱窒素処理を
含む処理工程で処理する際に、生物学的硝化脱窒素処理
工程での発泡現象が生じないようにするとともに高度に
浄化された処理水を安定して得る有機性汚水の処理方法
に関する。特に、本発明は、本出願人が先に出願した特
願昭62-266214（特開昭63-214397）「高濃度有機性廃水
の処理方法」の発明を改良したものである。

〔従来技術〕

し尿などの窒素、リンを多量に含む有機性汚水を処理す
るための従来の最も代表的な処理方法は、第２図に示す
フローシートからなるプロセスを有するもので、実際に
多く用いられている。このプロセスは「高負荷脱窒素プ
ロセス」と呼ばれている。

しかしながら、このプロセスは、硝化脱窒素処理工程で
の発泡が激しいので、多量の消泡剤を添加しないと、同
処理工程において活性汚泥の付着した泡が槽外に溢れ出
し、硝化脱窒素処理が全く不可能となるという重大な欠
点があった。また、ここで使用される消泡剤は一般にシ
リコーン系あるいはアルコール系のものが使用されてい
て、このものは気泡の合一を促進するため酸素吸収効率
を悪化させるほか高濃度のＣＯＤ含有物質でもあるの
で、その消泡剤の添加によって処理水のＣＯＤが悪化し
やすいという問題もあった。さらに、このプロセスで
は、活性汚泥スラリーの固液分離が一般に沈殿法によっ
ているため、固液分離工程でのＳＳのキャリオーバーが
起きやすく、また活性炭吸着塔、活性炭再生炉が不可欠
であるため、メンテナンスが煩雑で、装置費も高いとい
う問題点もあった。

これに対応して、この高負荷脱窒素プロセスにおける沈
殿工程の代りに、限外濾過膜（ＵＦ膜）又は精密濾過膜
（ＭＦ膜）による膜分離を用いることによりＳＳのキャ
リオーバーを完全に防止するという新技術が最近開発さ
れ、数ヶ所の実施設で採用されるようになった。

この膜分離方式を利用した有機性汚水の処理方法は「Ｕ
Ｆ膜分離リン吸着プロセス」と呼ばれ、その工程は第３
図のフローシートに示す通りである。

この方式は、沈殿工程が完全に不要なので、固液分離工
程の維持管理性が従来より大幅に向上するという特長を
もっているが、やはり、無希釈硝化脱窒素処理工程にお
いて多量の消泡剤を必要とし、活性炭吸着塔と活性炭再
生炉を必要とすることは、第２図の高負荷脱窒素プロセ
スと同様であり、これらの面ではなんら改善されていな
い。しかお、このＵＦ膜分離リン吸着プロセスはＰＯ_４
^３−吸着除去工程を必要とするので、その吸着剤の再生
操作が煩雑であり、再生廃液の処分問題にも直面すると
いう大きな欠点があった。

次に、本出願人が先に出願した特願昭62-266214（特開
昭63-214397）「高濃度有機性廃水の処理方法」は、第
４図のフローシートに示すように、凝集処理と膜分離と
を結合したものであって、ＵＦ膜分離リン吸着プロセス
におけるＰＯ_４ ^３−吸着除去工程が不要であるという長
所をもっているが、前記両プロセスと同様に消泡剤、活
性炭吸着塔、活性炭再生炉の三者を必要とするという欠
点をもっており、理想的なプロセスとはいえなかった。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は、以上のような従来技術の欠点を根本的に解決
することを課題とするもので、具体的には次の点を解決
課題とするものである。

(1)生物学的硝化脱窒素処理工程への消泡剤の添加を不
要あるいは大巾に削減出来る無発泡プロセスを確立する
こと。これにより、処理コストを高くしていた消泡剤費
用をゼロあるいは僅少にすること。

(2)活性炭吸着塔、活性炭再生炉を不要にすること。こ
れにより、建設費を大幅に削減し、プロセスを簡潔化
し、維持管理性を高めること。

(3)Ｆｅ（ＯＨ）_３、Ａｌ（ＯＨ）_３などの難脱水性凝
集汚泥の発生量を大幅に減少させ、汚泥脱水工程を合理
化すること。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、有機性汚水にＭｇ^２＋イオンを添加したのち
分離スラッジと固液分離液とに固液分離する工程、該固
液分離液を生物学的硝化脱窒素処理する工程、該生物学
的硝化脱窒素処理液に無機凝集剤と粉末活性炭を添加す
ると共に酸性条件下で膜透過水と粉末活性炭共存凝集汚
泥とに膜分離する工程、および該生物学的硝化脱窒素処
理する工程に該粉末活性炭共存凝集汚泥を供給する工程
からなることを特徴とする有機性汚水の処理方法であ
る。

以下、本発明を実施する装置の模式図を示した第１図を
参照しながら、し尿処理を例に挙げて、本発明を詳しく
説明する。

し尿１にＭｇ^２＋イオン（Ｍｇ（ＯＨ）_２の利用が好
適）２を添加混和し、ＮＨ_４ＭｇＰＯ_４の沈殿を生成さ
せたのち遠心分離機、スクリーンなどの固液分離工程３
で、ＮＨ_４ＭｇＰＯ_４およびし尿１中のＳＳを分離す
る。固液分離工程３にスクリーンを採用する場合は、Ｍ
ｇ^２＋添加後にカチオン系高分子凝集剤４を添加し、し
尿中のＳＳ、コロイドとＮＨ_４ＭｇＰＯ_４を共凝集させ
フロックを分離するようにする。５は分離スラッジ、６
は固液分離液である。尚、Ｍｇ^２＋イオンの添加量は処
理量に対して500〜1500mg／の範囲が好ましい。

次いで、ＳＳ、コロイド、ＰＯ_４ ^３−が高度に除去され
た固液分離液６は無希釈型の生物学的硝化脱窒素処理工
程７に流入し、そこで硝化脱窒素され、同時にＢＯＤも
除去される。同処理工程としては、硝化液循環型、ステ
ップ流入型、一槽型、好気的脱窒素型などの公知の任意
の方式を適用して差し支えない。

前記の生物学的硝化脱窒素処理工程７から流出する処理
液、即ち、活性汚泥スラリー８に、塩化第２鉄、ポリ硫
酸第２鉄などの鉄系凝集剤９ａ、もしくは硫酸ばん土、
ポリ塩化アルミニウムなどのアルミニウム系凝集剤９ｂ
を添加し、必要により、苛性ソーダ、消石灰などのアル
カリ剤をpH調整剤20として添加しpHを弱酸性条件に維持
して混和槽10で撹拌し、凝集フロック形成を行うことに
よって、活性汚泥スラリー８中に高濃度に含まれる非生
物分解性ＣＯＤ、色度成分、イオンを凝集不溶化する。
そのさいのpHは4.0〜6.0が好適で、ＣＯＤ、色度の除去
率が向上するとともに後記のＵＦ膜の透過流束も増加す
る。なお、混和槽10は省略し、管路撹拌でもかわまな
い。

しかして、凝集処理を受けた活性汚泥スラリー11に粉末
活性炭12を添加し、接触槽13にて所定時間滞留させ、凝
集処理によってもなお水中に残留するＣＯＤ、色度を活
性炭に吸着させる。図示の接触槽13は空気撹拌を行うも
のである。14は空気である。接触槽13内における滞留時
間は、通常30〜90分で良い。尚、無機凝集剤と粉末活性
炭の添加順序は、実施例のように無機凝集剤添加を先
に、粉末活性炭添加を後にするのが好ましいが、同時で
もかまわない。

次に、上記凝集及び吸着処理した液、即ち、粉末活性炭
が共存する凝集スラリー15を限外濾過膜又は精密濾過膜
を用いる膜分離装置16にポンプ圧送し、膜分離し、ＳＳ
ゼロの無色透明な膜透過水（高度処理水）17を得る。膜
分離装置16は、チューブラー型、平膜型のクロスフロー
タイプのものを用いるのが好ましい。

膜透過水17は無菌であり、ＣＯＤ、色度、窒素成分、Ｐ
Ｏ_４ ^３−、ＳＳが極めて高度に除去されているので、そ
のまま公共用水域に放流あるいは再利用することができ
る。なお、再利用する場合には、膜透過水を逆浸透又は
電気透析によってあらかじめ脱塩することが好ましい。

一方、膜分離工程で分離された粉末活性炭共存凝集汚泥
18の一部は混和槽10に返送汚泥18aとして循環され、残
部は返送汚泥18bとして生物学的硝化脱窒素処理工程７
に供給される。

19は余剰汚泥であり、汚泥脱水工程へ供給される。余剰
汚泥は粉末活性炭共存凝集汚泥18から抜き出してもよ
い。

なお、余剰汚泥19は、し尿１に混合し、固液分離工程３
を利用して、濃縮脱水する方法も推奨できる。

本発明は、し尿中の高濃度のＰＯ_４ ^３−を生物処理する
以前に、ＮＨ_４ＭｇＰＯ_４として化学的に除去してしま
うので、無機凝集剤９ａ，９ｂの所要添加量が大きく減
少し、500〜1500mg／という少量で充分、ＣＯＤ、色
度が除去できる。（なおＭｇ^２＋イオン２を添加しない
場合は、無機凝集剤９ａ，９ｂの所要注入率は1500〜45
00mg／と多量に必要になる）。

この結果、難脱水性として周知のＦｅ（ＯＨ）_３，Ａｌ
（ＯＨ）_３スラッジの発生量が大きく減少する。これは
汚泥脱水工程の合理化を意味する。

また粉末活性炭の添加量は通常100〜800mg／、好まし
くは150〜500mg／の範囲とするのがよい。本発明で使
用する粉末活性炭は、市販されているものをそのまま使
用することができ、その粒度は平均粒径が100メッシュ
以下のものが好ましい。

また、前記粉末活性炭共存凝集汚泥18から生物学的硝化
脱窒素処理工程７へ送る返送汚泥18bの量については、
この硝化脱窒素処理工程への返送量をＶ_１、凝集処理工
程へ送る返送汚泥18aの返送量をＶ_２とするとき、Ｖ_１
は硝化脱窒素処理工程７のＭＬＳＳを所定濃度に維持す
るのに必要な量に設定され、ほぼ一定であるのに対し、
Ｖ_２は任意の量に設定される。従って（Ｖ_２／Ｖ_１）の
値は0.5〜数100と広範囲の値をとりうる。通常は200程
度に設定される。

〔作用〕

本発明においては、生物学的硝化脱窒素処理工程２に凝
集処理後の残留ＣＯＤ成分などを吸着した粉末活性炭を
含んだ凝集汚泥20を供給すると、驚くべきことに、同処
理工程での発泡が著しく抑止あるいは全くなくなり、消
泡剤の添加が不必要になり、消泡機が完全に不要になる
ことが見出された。このような作用が生じる機構につい
ては、粉末活性炭と凝集汚泥とのどのような共同作用に
よるものかはっきりしないが、いずれにしてもその添加
により上記の作用が顕著に生じる。すなわち、し尿の無
希釈生物学的処理プロセスの最大の懸案が解決すること
が見出された。

さらに、粉末活性炭共存凝集汚泥18を混和槽10での凝集
処理に循環すると、塩化第２鉄などの無機凝集剤の所要
薬注率がさらに20％ほど節減できることが認められた。
このことは重要な意味をもっており、汚泥発生量が減少
し、汚泥処理が合理化できるという大きな効果が出る。

もう一つの重要な作用としては、粉末活性炭が共存する
凝集スラリーを膜分離する場合、粉末活性炭無共存時に
比べ、膜透過流束（フラックス）（ｍ^３／ｍ^２・膜・
日）が向上することも発見された。

〔実施例〕

以下、実施例によって本発明を具体的に説明する。ただ
し、本発明はこの実施例にのみ限定されるものではな
い。

実施例１ 第１表の左欄に示すし尿にＭｇ（ＯＨ）_２を1000mg／
添加し、５分間撹拌後、カチオン系高分子凝集剤（エバ
グロースＣ１０４Ｇ荏原インフィルコ製品）を300mg／
添加、30sec攪拌したところ、良好なフロックが形成
され、目開き１mm目の回転ウェッジワイヤスクリーンで
容易にフロックを分離できた。分離液の水質は第１表の
右欄となった。

し尿の凝集分離液を後記する粉末活性炭共存凝集汚泥を
循環しつつ一槽型の無希釈タイプ硝化脱窒素処理を行っ
た。その処理における運転条件は第２表に示すとおりで
ある。

次に、生物学的硝化脱窒素処理工程からの活性汚泥スラ
リーにＦｅＣ_３を800mg／し尿添加し、pH4.0〜4.5
の弱酸性条件下で５分間撹拌した後、粉末活性炭をし尿
１ｍ^３あたり400ｇ添加し、60分空気撹拌した。

しかるのち、粉末活性炭共存凝集スラリーをクロスフロ
ーによるチューブラモジュール限外濾過膜（ＵＦ膜）
（公称分画分子量10万）によって脱分離した結果、第３
表に示す水質の膜透過水、すなわち高度処理水を得た。

前記運転条件下による運転結果によれば、８ヶ月間にわ
たる試験期間中、生物学的硝化脱窒素処理工程に消泡剤
を添加しなくても、発泡はほとんど認められず、円滑な
処理が可能であった。そのさい生物処理槽では泡はその
層の水面上10〜５cmのところにとどまっていた。このた
め消泡機も不要であった。

また、その膜分離におけるＵＦ膜の透過流束（Ｆｕ
ｘ）は2.0〜2.1ｍ^３／ｍ^２・日という高い値が安定して
得られた。膜汚染防止のための亜塩素酸ソーダ（濃度10
0mg／）によるＵＦ膜の所要洗浄頻度は、５ヶ月に１
回とかなり少なくてしてすんだ。

比較例１ 第１図に示す処理装置により行われる実施例の処理方法
において粉末活性炭を添加しない以外は、同じ条件で処
理を行ったところ、生物学的硝化脱窒素処理工程での発
泡が激しく、シリコーン系消泡剤を常時150〜200mg／
添加しないと、汚泥が付着した泡が槽外に溢れだし、処
理不能となった。

また、上記の粉末活性炭を添加しない場合に、生物学的
硝化脱窒素処理工程に消泡剤を添加するようにして処理
し、同処理工程から得られる活性汚泥スラリーにＦｅＣ
_３を800mg／し尿添加し、pH4.0〜4.5の条件で凝集
処理し、実施例と同じクロスフローによるチューブラモ
ジュール限外濾過膜で膜分離したところ、膜透過水質は
第４表に示すように、ＣＯＤ、色度とＴ−Ｎが悪化し、
またＢＯＤもやや悪化した。

また、その膜分離におけるＵＦ膜の透過流束は1.75〜1.
88ｍ^３／ｍ^２・日であり、本発明法に比べて悪い。Ｎａ
ＣＯ（濃度100mg／）によるＵＦ膜の所要洗浄頻度
は３ヶ月に１回となり、洗浄頻度も本発明に比べて増加
した。

比較例２ 第１図に示す処理フローにより行われる実施例の処理方
法において、粉末活性炭１２とＭｇ^２＋イオン２を添加
しない以外は、実施例１と全く同じ条件で処理を行った
ところ、シリコーン系消泡剤を250〜270mg／添加しな
いと生物学的硝化脱窒素槽から泡が溢れだし、処理不能
となった。

また、活性汚泥スラリーにＦｅＣ_３を800mg／し尿
添加し、pH4.0〜4.5の条件で凝集処理し、ＵＦ膜で分離
した膜透過水の水質は第５表となり、ＣＯＤ、色度、Ｐ
Ｏ_４ ^３−が実施例１に比べて大幅に悪化した。

尚、本発明の実施例１の第３表の膜透過水の水質を得る
ためには、ＦｅＣ_３を2800mg／添加する必要があっ
た。

〔発明の効果〕

本発明は、次のような効果を有する。

(1)生物学的硝化脱窒素処理工程での発泡を効果的に抑
止することが可能であり、従来の処理プロセスで多量に
必要としていた消泡剤が不要、あるいは大巾に削減可能
となり、ランニングコストの低減、維持管理性の向上効
果があるほか、ＣＯＤ発現物質である消泡剤が添加され
ないので、処理水のＣＯＤが低減する。また、生物学的
硝化脱窒素反応の効率が向上し、安定して処理が行え
る。

(2)無機凝集剤の所要注入率が大きく低減し、汚泥の発
生量も減少する。

(3)活性炭吸着塔、活性炭再生炉が不要になり、プロセ
スの構成が簡単になり、維持管理性、設置面積、建設費
のすべての面で非常に有利になる。

(4)膜分離工程における膜の透過流束が向上し、膜汚染
も減少する。

【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〜第
４図は従来の処理法のフローシートを示す図である。 符号の説明： １：し尿、２：Ｍｇ^２＋イオン、３：固液分離工程、
７：生物学的硝化脱窒素処理工程、９ａ，９ｂ：無機凝
集剤、10：混和層、12：粉末活性炭、13：接触槽、16：
膜分離装置、17：膜透過水、18：粉末活性炭共存凝集汚
泥、１８ａ，１８ｂ：返送汚泥、19：余剰汚泥、20：pH
調整剤。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】有機性汚水にＭｇ^２＋イオンを添加したの
   ち分離スラッジと固液分離液とに固液分離する工程、該
   固液分離液を生物学的硝化脱窒素処理する工程、該生物
   学的硝化脱窒素処理液に無機凝集剤と粉末活性炭を添加
   すると共に酸性条件下で膜透過水と粉末活性炭共存凝集
   汚泥とに膜分離する工程、および該生物学的硝化脱窒素
   処理する工程に該粉末活性炭共存凝集汚泥を供給する工
   程からなることを特徴とする有機性汚水の処理方法。