JPH0698359B2

JPH0698359B2 - 有機性汚水の処理方法

Info

Publication number: JPH0698359B2
Application number: JP2047352A
Authority: JP
Inventors: 克之片岡
Original assignee: 荏原インフイルコ株式会社; 株式会社荏原総合研究所
Priority date: 1990-03-01
Filing date: 1990-03-01
Publication date: 1994-12-07
Anticipated expiration: 2009-12-07
Also published as: JPH03254900A

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H₂SO₄またはHClを添加し、pHを３〜
４に調整後、曝気することによって脱CO₂（脱炭酸）
し、その後リン鉱石を充填したカラムにCa²⁺、OH^-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CO₂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CO₂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Ca²⁺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pH、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CO₂）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
予め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、pH7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、OH^-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、
リン酸イオンと沈澱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、Ca²⁺、Mg²⁺が挙げられ
る。

本発明においては、特に、陽イオンとしてCa²⁺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、Ca²⁺等含有塩の解離でアルカリを生じないもの（例
えば、CaCl₂、CaSO₄）であれば、好酸性微生物の処理時
でもよい（OH^-はNaOH等の形で晶析脱リン時に添加す
る）。即ち、脱CO₂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OH^-が存在していれば良く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、
PO₄ ^3-、HPO₄ ^2-等Ｐ含有酸化物イオン）と少なくとも該Ca
²⁺およびOH^-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、該塩を効率的に
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PO₄ ^3-を含む有機性汚水４
に、H₂SO₄、HCl、等のH⁺解離化合物（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＋CO₂↑（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CO₂反応が効果的に進
み、CO₂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、あらかじめ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、MLSS10
000〜20000mg/l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Ca²⁺イオン12とOH^-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PO₄
^3-イオンをヒドロキシアパタイトとして晶析し、PO₄ ^3-
を除去する。14は、PO₄ ^3-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CO₂が行える。

即ち、脱CO₂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（HCO₃ ^-）が妨
害するのは、 Ca²⁺＋HCO₃ ^-＋OH^-→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。

5Ca²⁺＋3PO₄ ^3-＋OH^-→Ca₅（OH）（PO₄）₃↓ヒドロキシ
アパタイト次の他の実施態様を説明する。

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。

Ca²⁺として、Ca（OH）₂、CaOを用いる場合は、Ca²⁺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、CaO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OH^-
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、Ca²⁺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。CaCl₂、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。Ca²⁺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NaOHを添加して供給すればよい。

脱CO₂を促進するために、H⁺イオン５が添加された原
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、もれたな塔、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め
のCa²⁺、OH^-も同時に供給できるという複合効果があるの
で、極めて好適である。

〔実施例〕

下水を対象に、本発明の方法を用いて行った一実験例を
以下詳述する。

BOD150mg/l、SS130mg/l、pH6.9、Ｍアルカリ度135mg/
l、PO₄ ^3-18mg/lの水質をもつ下水を、最初沈澱池に流入
させ、SSの65％を除去したのち、沈澱池越流水にH₂SO₄
を130mg/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（MLVSS 5000mg/
l、滞留時間2Hr以内、好ましくは１時間程度、溶存酸素
0.05〜0.1mg/l）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CO₂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
水法は極めて優れており、SSに対しカリオンポリマ（エ
バグロースＣ−104G,荏原インフィルコ（株）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、S
S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（OH）₂
をCa²⁺としてPO₄ ^3-濃度の５倍量（即ち、75mg/l）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SV＝2.5H
r^-1とした。晶析脱リン処理水のPO₄ ^3-は６ケ月間に実験
期間中0.5mg/l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CO₂↑として除去され
る。この結果、晶析脱リンのための脱CO₂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CO₂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CO₂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
難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

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｃ０２Ｆ 3/34 Ｚ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項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。
【請求項２】リン酸イオンを含む有機性汚水を酸性pH下
でかつCa²⁺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。