JPH0651199B2 - 有機性汚水の処理方法 - Google Patents

有機性汚水の処理方法

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JPH0651199B2
JPH0651199B2 JP20483389A JP20483389A JPH0651199B2 JP H0651199 B2 JPH0651199 B2 JP H0651199B2 JP 20483389 A JP20483389 A JP 20483389A JP 20483389 A JP20483389 A JP 20483389A JP H0651199 B2 JPH0651199 B2 JP H0651199B2
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克之 片岡
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荏原インフイルコ株式会社
株式会社荏原総合研究所
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/10Biological treatment of water, waste water, or sewage

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  • Biological Treatment Of Waste Water (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
  • Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)

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
留し無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29分
からなる固形分と膜透過水30を得る。UF膜透過水3
0に対し、FeCl3,Alum(明ばん)などの無機凝集剤3
1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
広く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UF膜方式は、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。
(b) 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、未知の領域が多く、も
しもいったん硝化脱窒素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) FeCl3あるいはAlumによる凝集に伴って、難脱水性
のFe(OH)3あるいはAl(OH)3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問題点> 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
ものであることである。
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程度の回転色ウェッジ
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1に比べBODが約1/2の5000mg/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
日あたりの搬入量の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ならびに部分的に窒素を除去してしまう。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%程度が除去されると
共に部分的に硝化脱窒素がおこり、T−N成分もかなり
の比率で除去されてしもうことを確認した。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に対応する量)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、UF膜透過液9は、逆浸透膜(RO)11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NH3-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12は、BOD、色度、PO4 3-
CODは高度に除去されており、塩分は約100mg/
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NH3-N、NOX-Nの除去率は、NaCl
などの塩分の除去率よりやや劣るので、数10mg/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、部分的な硝化脱窒素処理にとどめ、(すなわち好気
性微生物処理工程においてBOD除去だけでなく硝化
菌、脱窒素菌による窒素成分の粗どり)しかも、RO膜
処理を、最終段に配置しないで、RO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10mg/
のNH3-N、NOX-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)濃
度として10mg/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、RO膜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・脱窒素法は、増殖速
度が小さい硝化菌のウオ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250mg/添加し
て、1min攪拌したところ、強くて大きなフロックが形
成され、回転式微細目ドラムウェジワイヤスクリーン
(目開き1mm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。
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1〜1.5mg/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(硝化菌を含む)、
脱窒素菌が増殖していた。これを限外濾過膜分離装置
(公称分画分子量10万、膜材質ポリスルホン、クロス
フロー膜分離方式によるチュ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UF膜透過水を得た。表−2をみると、B
OD、CODはもちろんのこと、T−Nも1200〜1350mg
/と大巾に減少しており、貯留槽での曝気により部分
的な硝化脱窒素処理が行われたことが明らかである。
次に、表−2の水質を示すUF膜透過水を逆浸透膜(R
O)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1/6に濃縮した。RO膜は、(株)東レの高
脱塩膜Su−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。
次に、粒径0.3〜0.4mmの粒状活性炭の表面に硝化
菌および脱窒素菌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塔直列に設け、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、6hr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。
<発明の効果> 従来方式(第2図)のUF膜前段の高度に窒素成分
を除去するための生物学的硝化脱窒素工程(し尿滞留日
数10日)が不要になるので、設置面積、建設費が大幅
に節減でき、し尿処理施設の用地所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
学的硝化脱窒素法のみによらないで、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、FeCl3などに
よる凝集分離工程が不要なので離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:し尿、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間、11:逆浸透膜、15,26:生物学的硝化脱窒素
工程、25:除渣し尿貯留槽、27,32:UF膜、35:粒状
活性炭

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項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
    水に固液分解する膜分離工程、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。
JP20483389A 1989-08-09 1989-08-09 有機性汚水の処理方法 Expired - Lifetime JPH0651199B2 (ja)

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