JPH10235398A

JPH10235398A - 汚泥の処理方法

Info

Publication number: JPH10235398A
Application number: JP4600597A
Authority: JP
Inventors: Itaru Sakai; 至坂井; Tatsuo Takechi; 辰夫武智; Kenichiro Mizuno; 健一郎水野
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1997-02-28
Filing date: 1997-02-28
Publication date: 1998-09-08
Anticipated expiration: 2017-02-28
Also published as: JP3339352B2

Abstract

(57)【要約】【課題】浄水場での酸処理法による浄水処理におい
て、酸処理槽での濃縮汚泥の酸処理によって得られるア
ルミニウム塩を含有する混合液中のアルミニウム分を、
下水処理場での下水処理に利用できると共に、さらに浄
水場における酸処理プロセスの簡略化をも図り得る汚泥
の処理方法を提供する。【解決手段】上水および下水における汚泥の処理方法に
おいて、酸処理槽２１で、上水原液にアルミニウムを含
む無機系凝集剤を添加して得られる上水汚泥に硫酸を添
加する。これにより得られる硫酸アルミニウムおよび汚
泥を含有する硫酸アルミニウム混合液を、下水処理場に
運搬し、最終沈殿池３３からの越流水４０に脱リン用凝
集剤として添加する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、上水処理および下
水処理における汚泥の処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、一般的な浄水場では、河川、貯水
池、湖沼または井戸から取水された原水に、混和池でポ
リ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）または硫酸アルミニウム
（硫酸ばん土）を加えて混合し、フロック形成池で懸濁
質をフロック化し、沈殿池で沈降せしめる。沈降処理上
澄水は、さらに急速ろ過池で砂ろ過し、滅菌槽で塩素滅
菌を行って、上水として供給される。一方、沈殿池より
引き抜いた汚泥は汚泥濃縮槽で重力沈降濃縮処理を行
い、得られた濃縮汚泥は汚泥貯留槽に貯留された後、脱
水機で脱水され、脱水ケーキが得られる。

【０００３】凝集沈殿池より引き抜かれた汚泥は、凝集
剤に起因する水酸化アルミニウムを含むため、非常に難
脱水性である。脱水性を改善する汚泥の処理方法の一つ
が、酸処理法である。酸処理法は、沈殿池で堆積した汚
泥を引き抜き、汚泥濃縮槽で重力濃縮を行って濃縮汚泥
を得る。ここで得られる濃縮汚泥は、通常、固形物濃度
で約０．５〜０．３％の濃度で、スラリー状である。次
にこの濃縮汚泥を酸処理槽に送り、ここで硫酸を加えて
ｐＨをおおよそ２として撹拌し、汚泥中のアルミニウム
分を硫酸アルミニムとして溶出させる。溶出した硫酸ア
ルミニウムは、硫酸アルミニウム溶液として取り出し、
再生ばん土貯留槽に貯留して、再生ばん土として浄水場
内において水処理用凝集剤として再利用される。一方、
酸処理槽内において沈降した活性汚泥に対して消石灰を
添加した後、汚泥貯留槽に貯留し、脱水機を用いて脱水
して、脱水ケーキを得る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述の酸処理
法は以下に説明する欠点を有する。すなわち、汚泥濃縮
槽で得られる濃縮汚泥の濃度が低いために、酸処理槽の
必要容量が大きくなり、かつ、酸処理槽での酸処理によ
り得られる硫酸アルミニウム溶液は、アルミニウム濃度
がＡｌ₂ Ｏ₃ 換算でおおよそ０．３％と希薄であり、し
かも大量に生成されるため、再生ばん土貯留槽の必要量
も大きくしなければらない。酸処理槽および再生ばん土
貯留槽の材質は、いずれも耐酸性でなければならない。
このため、必要容量が大きくなることは経済的に不利で
ある。

【０００５】また、再生ばん土を上水処理用凝集剤とし
て再利用する場合、再生ばん土のアルミニウム濃度が希
薄であるために、さらに希釈して濃度を一定にするため
には大量の希釈用水が必要となり、また、注入ポンプの
必要容量も大きくなる。また、汚泥中に含まれていた、
鉄（Ｆｅ）、マンガン（Ｍｎ）が再生ばん土中にも含有
されたまま凝集沈殿処理工程に投入されるため、上水が
着色してしまう。

【０００６】一方、再生ばん土を浄水場とは別の場所に
設置される下水処理場で、下水の脱リン処理に用いる場
合、下水処理水に対する色度の要求は上水の場合に比べ
て寛容であるが、浄水場から下水処理場へ輸送すべき再
生ばん土の液量が多いため、輸送コストが高くついてし
まう。

【０００７】本発明は、かかる点に鑑みてなされたもの
であり、浄水場での酸処理法による汚泥処理において、
酸処理槽での濃縮汚泥の酸処理によって得られるアルミ
ニウム塩を含有する混合液中のアルミニウム分を、下水
処理場での下水処理に利用することができると共に、さ
らに浄水場における酸処理プロセスの簡略化をも図るこ
とができる汚泥の処理方法を提供する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するために、酸処理によって回収される硫酸アル
ミニウムの高濃度化を図るため、固形物濃度で５％以上
に濃縮または脱水した汚泥または脱水ケーキに対して酸
処理を行うことによって高濃度の硫酸アルミニウム混合
液を生成させ、この硫酸アルミニウム混合液の硫酸アル
ミニウム溶液と残渣汚泥とに分離し、得られた高濃度の
硫酸アルミニウム溶液を浄水場での水処理用凝集剤また
は下水処理場での下水の脱リン処理用凝集剤として利用
する方法を提案している（特願平８−１９４６９２号、
特願平８−３０７９号、特願平８−１９４６９３）。

【０００９】これらの方法のうち、得られた高濃度の硫
酸アルミニウム溶液を下水処理場での下水の脱リン処理
用凝集剤として利用する方法について、工業的規模での
運転を実現するためにさらに研究開発を進めたところ、
次のような幾つかのさらに改善すべき課題が知見され
た。

【００１０】その課題の第一は、硫酸アルミニウム混合
液を硫酸アルミニウム溶液と残渣汚泥とに分離する際
に、濾過処理または遠心分離処理を用いても残渣汚泥側
に硫酸アルミニウム溶液が残ってしまうため、アルミニ
ウムの回収率（硫酸アルミニウム混合液中の全アルミニ
ウム量に対して硫酸アルミニウム溶液中として回収され
るアルミニウム量の割合）を１００％にすることができ
ないという点である。

【００１１】特に、回収硫酸アルミニウム溶液中のアル
ミニウム濃度を高めることを目的として、酸処理を施す
汚泥の固形物濃度を５％以上に高めて酸処理を行なった
場合、得られる回収硫酸アルミニウム混合溶液中のアル
ミニウム濃度は酸処理を施す汚泥の固形物濃度に比例し
て高くなる。しかし、逆にアルミニウムの回収率は低下
してしまう。例えば、固形物濃度が１０％および２０％
の濃縮汚泥に対して硫酸処理を施して加圧脱水機による
濾過処理で硫酸アルミニウム含有液と残渣汚泥とに分離
した場合、得られる硫酸アルミニウム含有液中のＡｌ₂
Ｏ₃ 濃度は、それぞれ２．３％および４．５％になるの
に対し、アルミニウムの回収率は、それぞれ９３％およ
び８５％になる。アルミニウムの回収率が低くなると下
水の脱リン処理用凝集剤としての硫酸アルミニウム溶液
のコストが高くなって下水処理場側での経済性が薄れる
ばかりでなく、浄水場側においても残渣汚泥中に硫酸ア
ルミニウム溶液が残ると脱水性の改善が不充分となり、
かつ後工程での中和処理に必要なアルカリ剤の量が増え
て経済的に不利であるし、また残渣汚泥を減容化して農
業利用する場合においてもアルミ分を多く含むことは好
ましくない。

【００１２】またその第二は、残渣汚泥の脱水処理に際
して脱水ケーキを無害化するために中和処理設備が必要
であり、通常の無薬注脱水処理による汚泥の処理方法に
比べてプロセスが複雑となってしまうという点である。

【００１３】本発明者らは、かかる新たに見出された課
題を解決すべく鋭意検討した結果、上水原水にアルミニ
ウムを含む無機系凝集剤を添加して得られる上水汚泥に
酸処理を行って硫酸アルミニウム等のアルミニウム塩を
回収する汚泥の処理方法において、当該汚泥に酸を加え
て得られるアルミニウム含有混合液から残渣汚泥を分離
することなく、その少なくとも一部を下水の脱リン処理
に用いることにより、アルミニムを高効率で利用し、設
備が小規模で済みかつ低コストな上水および下水処理を
実現できることを見出し、本発明を完成した。

【００１４】すなわち、本発明は、上水および下水にお
ける汚泥の処理方法において、上水原液にアルミニウム
を含む無機系凝集剤を添加して得られる上水汚泥に酸を
添加して得られるアルミニウム塩および汚泥を含有する
混合液の少なくとも一部を、下水の脱リン処理のための
脱リン用凝集剤として利用することを特徴とする汚泥の
処理方法を提供する。

【００１５】この汚泥の処理方法は、上水汚泥を固形物
濃度が５％以上になるように濃縮および／または脱水し
た後に、濃縮および／または脱水された上水汚泥に酸を
添加することが好ましい。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。本発明の汚泥の処理方法の実施形態は、例え
ば、以下のような上水処理および下水処理に適用され
る。

【００１７】＜上水処理＞（１）混和池において、上水原液（原水）に少なくとも
アルミニウムを含有する無機系凝集剤を添加し、原水中
の懸濁粒子を凝集させて、懸濁質とする。

【００１８】（２）フロック形成池において、無機系凝
集剤を添加した原水中の懸濁質をフロック化する。（３）沈殿池において、原水中のフロック化した懸濁質
を沈殿させて、第１上澄水と、上水汚泥とに分離する。

【００１９】（４）上水汚泥を濃縮および／または脱水
して濃縮汚泥を得る。この濃縮処理または脱水処理は、
汚泥の固形物濃度が５％未満である場合に、アルミニウ
ム濃度がＡｌ₂ Ｏ₃ 換算で１％以上のアルミニウム塩を
含有する混合液を回収することが困難になる。このた
め、圧縮汚泥の固形物濃度が５％以上、好ましくは約５
〜４０％になるように、濃縮および／または脱水するこ
とが好ましい。

【００２０】濃縮処理は、例えば、汚泥濃縮槽での重力
沈降または遠心濃縮機により行なわれる。脱水処理に
は、例えば、遠心脱水機、加圧脱水機、真空脱水機また
はベルトプレス脱水機が使用される。ここで分離された
第２上澄水は、混和池に戻される。

【００２１】無機系凝集剤の添加量が多く、汚泥中のア
ルミニウム濃度が十分に高い場合には、濃縮および脱水
は行わなくとも良いが、無機系凝集剤のコストが高くな
るため経済的でない。

【００２２】（５）酸処理槽において、濃縮汚泥に酸、
例えば硫酸または塩酸を添加し、濃縮汚泥中のアルミニ
ウム分を酸と反応させ、水溶性の塩を形成させる。これ
により、このアルミニウム塩および酸処理後の濃縮汚泥
（以下、残渣汚泥という）を含む混合液（以下、アルミ
ニウム塩含有混合液という）が得られる。

【００２３】酸処理に硫酸を用いる場合、硫酸として
は、濃度９０％以上の濃硫酸、好ましくは濃度９６％以
上の濃硫酸を用い、ｐＨを５以下、好ましくは１〜３に
調整する。この場合、汚泥中のアルミニウム分が硫酸と
反応して硫酸アルミニウムが形成される。

【００２４】本発明の汚泥の処理方法では、このアルミ
ニウム塩含有混合液の少なくとも一部を、下水処理場に
輸送し、後述の下水処理で脱リン処理用凝集剤として利
用する。

【００２５】（７）一方、第１上澄水は、急速濾過池に
おいて濾過される。（８）滅菌槽において、濾過された第１上澄水が滅菌処
理され、上水として各家庭に供給される。

【００２６】＜下水処理＞（１）最初沈殿池において、下水中の懸濁質を沈殿させ
て、第１下水汚泥を得る。

【００２７】（２）残された下水を曝気槽に導入し、曝
気処理を行う。（３）曝気処理後の下水を最終沈殿池に導入し、上澄水
と第２下水汚泥とに分離する。

【００２８】（４）第１下水汚泥および第２下水汚泥を
下水処理用の汚泥濃縮槽に導入し、濃縮し、下水側濃縮
汚泥を得る。下水側濃縮汚泥を必要に応じて汚泥貯留槽
に貯留する。第２下水汚泥の一部は曝気槽に返送され
る。

【００２９】（５）下水側濃縮汚泥を、脱水機により脱
水して、脱水ケーキを得る。（６）一方、上澄水は、滅菌槽において滅菌処理され、
処理水として環境中に排出される。

【００３０】本発明に係る汚泥の処理方法の実施形態で
は、上述の下水処理において、上記上水処理で得られた
アルミニウム塩含有混合液の全部または一部を、脱リン
処理用凝集剤として利用する。具体的には、最終沈殿液
から流出する上澄水にアルミニウム塩含有混合液を添加
するかまたは曝気槽中の下水に添加する。

【００３１】下水に対するアルミニウム塩含有混合液の
添加量は、下水中の溶解性リン１モルに対してアルミニ
ウム塩含有混合液中のアルミニウムのモル比が、例えば
０．５〜１０、好ましくは１〜２になるように調整す
る。

【００３２】ここで、アルミニウム塩混合液の一部を脱
リン処理用混合液に利用した場合、残ったアルミニウム
塩混合液に濾過処理および／または遠心分離処理を施す
ことによって硫酸アルミニウム溶液と残渣汚泥とに分離
する。この濾過処理または遠心分離処理には、加圧脱水
機、真空脱水機、ベルトプレス脱水機、遠心濃縮機、遠
心脱水機、などの装置を用いることができ、アルミニウ
ム塩を含有する水溶液はこれらの装置から排出される分
離液として回収できる。一方、アルミニウム円が分離さ
れた残渣汚泥に対してアルカリ剤を添加することによっ
て中和処理を行い、加圧脱水機、真空脱水機になどよっ
て脱水処理し、脱水ケーキを得ることができる。

【００３３】以上説明した本発明の汚泥の処理方法の実
施形態によれば、ＰＡＣ等のアルミニウムを含有する無
機系凝集剤を使用する浄水場において発生する上水汚泥
に対して酸処理を施すことにより得られるアルミニウム
塩含有混合液は、アルミニウム濃度がＡｌ₂ Ｏ₃ 換算で
１〜８％であり、アルミニウム塩含有混合液から残留汚
泥が分離されたアルミニウム塩を含有する水溶液に比べ
て約２０倍以上に高濃度のものを得ることができる。こ
の高濃度でアルミニウム塩を含有する硫酸アルミニウム
混合液を、下水処理における脱リン処理用凝集剤として
利用することにより、酸処理によって回収されるアルミ
ニウム分の大部分を利用できる。従って、浄水場側にお
いては酸処理に用いる酸処理槽および再生ばん土貯留槽
の大きさを約１０分の１に小型化でき、さらに残渣汚泥
の処理のための設備が不要になるか非常に小規模のもの
で済むこととなる。

【００３４】また、本実施形態に係る汚泥の処理方法に
よれば、処理回収されるアルミニウム塩含有混合液中の
アルミニウム塩の濃度が高く、かつ、アルミニウムの回
収率が高いので、安価な下水用脱リン処理剤の提供が可
能となり、下水処理場側での下水脱リン処理費用の大幅
な削減を図ることができる。

【００３５】

【実施例】以下、本発明の実施例について、添付図面を
参照して具体的に説明する。実施例１図１に示すように、浄水場１１において、取水した原水
に対して、混和池１２で無機系凝集剤としてポリ塩化ア
ルミニウム（ＰＡＣ）を加えて混合し、次いで、フロッ
ク形成池１３で懸濁質をフロック化した後、沈殿池１４
で沈降分離処理して、上澄水と上水汚泥とに分離した。
ここで得られた上澄水はさらに急速ろ過池１５で砂ろ過
され、滅菌槽１６で塩素滅菌して、上水として供給し
た。

【００３６】一方、沈殿池１５より引き抜いた上水汚泥
を、汚泥濃縮槽１７で重力沈降させて濃縮汚泥１８を得
た。ここで得られた濃縮汚泥１８の固形物濃度は１％で
あった。この濃縮汚泥１８に対して遠心分離機１９で濃
縮処理を行った。この結果、固形物濃度１６％の濃縮汚
泥２０が得られた。

【００３７】この濃縮汚泥２０を酸処理槽２１に送り、
９８％の濃度の濃硫酸を加えてｐＨ２に調整し、１時間
撹拌を行って、硫酸アルミニウム混合液２２を得た。こ
の硫酸アルミニウム混合液２２のアルミニウム濃度を測
定したところ、Ａｌ₂ Ｏ₃ 換算値で２．９％であった。
この硫酸アルミニウム混合液２２のアルミニウム濃度
は、酸処理後の硫酸アルミニウム混合液２２から汚泥を
分離して得られる硫酸アルミニウム溶液よりも約１０倍
高かった。

【００３８】この硫酸アルミニウム混合液２２を、一
旦、再生ばん土貯留槽２３に貯留した後、下水処理場３
０に輸送した。下水処理場３０では、下水処理を行い、
下水の脱リン用凝集剤として硫酸アルミニウム混合液２
２を利用した。下水処理場３０での下水処理は以下の通
り行った。まず、最初沈殿池３１において、下水中の懸
濁質を沈殿させて、第１下水汚泥を得た。残された下水
を曝気槽３２に導入し曝気処理を行った。次いで、曝気
処理後の下水を最終沈殿池３３に導入して重力沈降処理
を施し、上澄水と第２下水汚泥とに分離した。第２下水
汚泥の一部は曝気槽３２に返送した。

【００３９】第１下水汚泥および第２下水汚泥を汚泥濃
縮槽３５に導入し、重力沈降処理により濃縮し、濃縮汚
泥３６を得た。この際に得られた上澄水３７を最初沈殿
池３１に返送した。濃縮汚泥３６を、汚泥貯留槽３８を
経て脱水機３９に導入し、脱水機３９により脱水して、
脱水ケーキを得た。

【００４０】一方、最終沈澱池３３の越流水４０に、越
流水４０中の溶解性リン１モルに対してアルミニウムの
モル比が２となるように、浄水場１１で得られた硫酸ア
ルミニウム混合液２３を添加した。この後、越流水４０
を滅菌槽３４に導入して塩素滅菌処理を行った後に処理
水として排出した。

【００４１】以上説明した上水および下水処理におい
て、下水中の溶解性リンの除去率は９２％となった。実施例２図２は、実施例２を行った浄水場１１および下水処理場
３０を示す概略図であり、実施例１の浄水場１１および
下水処理場３０と同様の構成については同じ符号を付与
し、説明を省略する。

【００４２】図２に示す通り、実施例１と同様にして得
られたの濃縮汚泥１８に対して、脱水機５１により脱水
処理を施した。これにより、得られた脱水ケーキ５２の
固形物濃度は４６％であった。

【００４３】この脱水ケーキ５２を酸処理槽２１に送
り、９８％の濃度の濃硫酸を加えてｐＨ２に調整した
後、１時間撹拝を行って硫酸アルミニウム混合液２２を
得た。得られた硫酸アルミニウム溶液２２のアルミニウ
ム濃度を測定したところＡｌ₂ Ｏ₃ 換算値で８％であ
り、酸処理後の硫酸アルミニウム混合液２２から汚泥を
分離して得られる硫酸アルミニウム溶液よりも約２７倍
高濃度のものを得ることができた。

【００４４】この硫酸アルミニウム混合液２２の一部
を、一旦再生ばん土貯留槽２３に貯留した後、下水処理
場に輸送した。この一部の硫酸アルミニム混合液２２Ａ
を、溶解性リン１モルに対してアルミニウムのモル比が
２となるように曝気槽３２へを添加することに変更した
以外は、実施例１と同様に下水処理を行った。この結
果、溶解性リンの除去率は９１％となった。

【００４５】一方、残りの硫酸アルミニウム混合液２２
から分離された残渣汚泥５３に対してはカセイソーダ
（ＮａＯＨ）を添加して中和処理を行い、次いで脱水機
５４を用いて脱水して、含水率４５％の脱水ケーキ５５
を得た。

【００４６】以上説明したように、実施例１および２の
汚泥処理方法により、酸処理後の硫酸アルミニウム混合
液２２から汚泥を分離して得られる硫酸アルミニウム溶
液よりもアルミニウム濃度が高い硫酸アルミニウム混合
液２２が得られ、この硫酸アルミニウム混合液２２を、
下水処理場３０で脱リン用凝集剤として利用することに
より高い溶解性リンの除去率を実現できることが確認さ
れた。

【００４７】

【発明の効果】以上の説明したように、上水および下水
における汚泥の処理方法において、上水原液にアルミニ
ウムを含む無機系凝集剤を添加して得られる上水汚泥に
酸を添加して得られるアルミニウム塩および汚泥を含有
する混合液の少なくとも一部を、下水の脱リン処理のた
めの脱リン用凝集剤として利用することにより、酸処理
によって回収されるアルミニウム分の大部分を利用でき
る。従って、浄水場側においては酸処理に用いる酸処理
槽および再生ばん土貯留槽を小型化でき、さらに残渣汚
泥の処理のための設備が不要になるか非常に小規模のも
ので済むこととなる。また、処理回収されるアルミニウ
ム塩含有混合液中のアルミニウム塩の濃度が高く、か
つ、アルミニウムの回収率が高いので、安価な下水用脱
リン処理剤の提供が可能となり、下水処理場側での下水
脱リン処理費用の大幅な削減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の汚泥処理方法を適用した実施例１に係
る上水および下水処理設備を示す概略図。

【図２】本発明の汚泥処理方法を適用した実施例２に係
る上水および下水処理設備を示す概略図。

【符号の説明】

１１…浄水場、１２…混和池、１３…フロック形成池、
１４…沈殿池、１５…急速ろ過池、１６…滅菌槽、１７
…汚泥濃縮槽、１８、２０…濃縮汚泥、１９…遠心分離
器、２１…酸処理槽、２２…硫酸アルミニウム混合液、
２３…再生ばん土貯留槽、３０…下水処理場、３１…最
初沈殿池、３２…曝気槽、３３…最終沈殿池、３４…滅
菌槽、３５…汚泥濃縮槽、３８…汚泥貯留槽、３９、５
１、５４…脱水機、５５…脱水ケーキ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】上水および下水における汚泥の処理方法
において、上水原液にアルミニウムを含む無機系凝集剤
を添加して得られる上水汚泥に酸を添加して得られるア
ルミニウム塩および汚泥を含有する混合液の少なくとも
一部を、下水の脱リン処理のための脱リン用凝集剤とし
て利用することを特徴とする汚泥の処理方法。
【請求項２】上水汚泥を固形物濃度が５％以上になる
ように濃縮および／または脱水した後に、濃縮および／
または脱水された上水汚泥に酸を添加する請求項１記載
の汚泥の処理方法。