JPH11277096A - 脱リン方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 メタン発酵を阻害することなく十分に脱リン
できるようにする。 【解決手段】 生物処理工程＃３より導出された生物処
理水５を凝集膜分離工程＃４に導き、無機凝集剤７およ
びｐＨ調整剤８を添加して、生物処理水５中のリンを所
定範囲内のｐＨにおいて凝集させ、発生したリン含有凝
集汚泥１０を膜分離手段により分離するとともに、嫌気
性発酵工程＃６で発生した消化汚泥１３をｐＨ調整剤１
４によってリン含有凝集汚泥１０をと同一範囲内のｐＨ
に調整する。この消化汚泥１３とリン含有凝集汚泥１０
とを脱水工程＃７に導き、有機高分子凝集剤１５を添加
し、脱水して、脱水汚泥１６として分離する。この方法
によれば、リン含有凝集汚泥１０中のリンは、消化汚泥
１３と混合された時もｐＨ変化しないため液側に放出さ
れることなく汚泥側に残留する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、有機性廃棄物を処
理する際の脱リン方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より有機性廃棄物の再資源化が図ら
れており、たとえば特開平９−２０１６９９号には、し
尿、浄化槽汚泥、下水汚泥、農集汚泥、家畜ふん尿、生
ごみ、食品廃棄物など、性状や濃度が異なる有機性廃棄
物を同一システムにおいて処理して有用物質を回収し、
資源化する方法が開示されている。

【０００３】この方法は、図２に示したようなものであ
り、し尿、浄化槽汚泥、農集汚泥、下水汚泥、家畜ふん
尿を除渣工程＃３１において除渣し、固液分離工程＃３
２において液状廃棄物３１と脱水汚泥３２とに分離し、
液状廃棄物３１は、生物処理工程＃３３でＢＯＤ分解並
びに必要に応じて脱窒素し、固液分離工程＃３４で懸濁
質を除去し、高度処理工程＃３５でＣＯＤや色素成分や
鉄・マンガンなどの重金属類を除去し、消毒して放流水
または再利用水としている。

【０００４】一方、生ごみや食品廃棄物は、破砕・分別
工程＃３６において破砕し、プラスチック袋やトレーな
どを分別した後に、上記した脱水汚泥３２と混合して、
嫌気性発酵工程＃３７においてメタン発酵させ、発生し
たメタンガス３３を回収して、発電工程＃３８などによ
り電気や熱の形態として使用に供するとともに、消化汚
泥３４を脱水工程＃３９で脱水汚泥３５とし、コンポス
ト化工程＃４０などに送って肥料や固形燃料や乾燥汚泥
として回収しており、脱水濾液３６は生物処理工程＃３
３へ送って処理している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、し尿や浄化
槽汚泥などには比較的多量のリンが含まれているため、
通常は固液分離工程＃３２で凝集剤を添加することによ
ってリンを脱水汚泥３２側に移行させ、この脱水汚泥３
２が供給される嫌気性発酵工程＃３７の後段で、消化汚
泥３４に再び凝集剤を添加してリンを脱水汚泥３５側に
移行させ、肥料などとして系外へ導出したり、あるいは
脱水濾液３６に対して晶析法などを行ってリンを回収す
るようにしている。

【０００６】しかし、固液分離工程＃３２で凝集剤を添
加するに際しては、たとえばアルミニウム系や鉄系の凝
集剤はメタン発酵を阻害するので、凝集剤の種類、添加
量を考慮しなければならず、そのために十分な凝集効果
が発揮されない場合には、液状廃棄物３１側にリンが移
行して放流に至る恐れがある。

【０００７】本発明は上記問題を解決するもので、メタ
ン発酵を阻害することなく十分に脱リンできるようにす
ることを目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
に、本発明の脱リン方法は、し尿、浄化槽汚泥、生ごみ
など、性状や濃度が異なる有機性廃棄物を、液状の有機
性廃棄物を生物処理する生物処理工程と、固形分を含ん
だ有機性廃棄物を嫌気性条件下でメタン発酵させてメタ
ンガスを回収する嫌気性発酵工程とを有した処理系で処
理するに際し、前記生物処理工程より導出された生物処
理水を凝集膜分離工程に導き、無機凝集剤およびｐＨ調
整剤を添加して、生物処理水中のリンを所定範囲内のｐ
Ｈにおいて凝集させ、発生したリン含有凝集汚泥を膜分
離手段により分離するとともに、前記嫌気性発酵工程で
発生した消化汚泥をｐＨ調整剤によって前記リン含有凝
集汚泥と同一範囲内のｐＨに調整し、この消化汚泥と前
記リン含有凝集汚泥とを脱水工程に導き、有機高分子凝
集剤を添加し、脱水して、脱水汚泥として分離するよう
にしたものである。

【０００９】上記した構成によれば、リン含有凝集汚泥
中のリンは、消化汚泥と混合された時もｐＨ変化しない
ため液側に放出されることなく汚泥側に残留し、消化汚
泥中のリンは有機高分子凝集剤により凝集するので、こ
れらの汚泥を脱水し、脱水汚泥として分離・排出するこ
とで、リンを系外へ排出できる。

【００１０】凝集膜分離工程では、硫酸バン土、塩化ア
ルミニウム、硫酸アルミニウム、ＴＫフロック等のアル
ミニウム系凝集剤、ポリ鉄、硫酸第１鉄、硫酸第２鉄、
塩化第２鉄等の鉄系凝集剤、塩化マグネシウム、消石灰
など、リン凝集効果の高い無機凝集剤を使用し、脱水工
程では、先に使用した無機凝集剤が作用するｐＨ範囲で
リン凝集効果を示す両性ポリマーなどの有機高分子凝集
剤を選択する。無機凝集剤が効果的に作用するｐＨ範囲
は通常酸性側なので、ｐＨ調整剤として、塩酸、硫酸な
どを使用する。

【００１１】たとえば、塩化第２鉄である無機凝集剤を
添加する場合は、生物処理水および消化汚泥をｐＨ４〜
５に調整し、そのｐＨ範囲で凝集効果を示す両性ポリマ
ーなどの有機高分子凝集剤を添加し、硫酸アルミニウム
である無機凝集剤を添加する場合は、生物処理水および
消化汚泥をｐＨ５〜６に調整し、そのｐＨ範囲で凝集効
果を示す両性ポリマー、カチオンポリマーなどの有機高
分子凝集剤を添加する。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照しながら説明する。図１において、し尿、浄化槽汚
泥、下水汚泥、農集汚泥、家畜ふん尿などのスラリー状
の有機性廃棄物は、除渣工程＃１において、含まれるし
渣の大きさに応じた適当なスクリーンで除渣する。この
除渣工程＃１は後段の脱水機等の保護のために行うもの
で、必要のない場合は省略可能である。

【００１３】除渣した有機性廃棄物１を固液分離工程＃
２に導き、性状によっては有機高分子凝集剤２を添加し
て固液分離し、脱水汚泥３と分離液４とする。この固液
分離工程＃２は、所望の汚泥含水率に応じて、遠心脱水
機、ベルトプレス型脱水機、フィルタープレス、回転円
盤型脱水機等の脱水機、あるいは濃縮スクリーンや重力
濃縮槽などによって行うもので、必要のない場合は省略
可能である。

【００１４】分離液４（あるいは液状の有機性廃棄物
１'）を生物処理工程＃３へ導入して、ＢＯＤ分解並び
に必要に応じて脱窒素し、生物処理水５は凝集膜分離工
程＃４へ導き、余剰汚泥６は適宜に引き抜いて固液分離
工程＃２へ返送する。

【００１５】凝集膜分離工程＃４では、生物処理水５
に、塩化第２鉄などの無機凝集剤７を添加するととも
に、塩酸などのｐＨ調整剤８を添加して生物処理水５を
無機凝集剤７が効果的に作用するｐＨ範囲（すなわちｐ
Ｈ４〜５）内のｐＨに調整し、生物処理水５中のリンや
微生物などの汚濁物質を凝集させる。また膜分離手段に
より固液分離を行い、膜面を透過した凝集処理水９は必
要に応じて高度処理および消毒した後に放流し、リンを
含んだ凝集汚泥１０はメタン発酵率が低いこともあっ
て、後述する如く処理する。

【００１６】一方、生ごみ、食品廃棄物など、プラスチ
ック類などの発酵不適物を含んでいたり、不均質であっ
たりする、その他の有機性廃棄物は、破砕・分別工程＃
５において破砕し、プラスチック袋やトレーなどを分別
する。

【００１７】破砕分別した破砕物１１と上記した脱水汚
泥３とを混合し、ＴＳ（全蒸発残留物）濃度を調整し
て、嫌気性発酵工程＃６において発酵槽内でメタン発酵
させ、発生したメタンガス１２を回収する。このときに
は、破砕物１１と脱水汚泥３とは、互いに異質の成分、
たとえば微量元素（Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｏ等）が混合される
ことによる効果もあって、短い日数で効率よくメタン発
酵する。

【００１８】嫌気性発酵工程＃６で発生した消化汚泥１
３（通常ｐＨ７〜８）を、塩酸などのｐＨ調整剤１４に
より上記凝集汚泥１０と同じ範囲内のｐＨに調整し、脱
水工程７へ導くとともに、上記凝集汚泥１０を脱水工程
７へ導き、互いに混合しつつ、両性ポリマーなどの有機
高分子凝集剤１５を添加し、遠心脱水機、ベルトプレス
型脱水機、フィルタープレス、回転円盤型脱水機等の脱
水機で脱水して、脱水汚泥１６と脱水濾液１７とする。

【００１９】このとき、凝集汚泥１０中のリンは、混合
された消化汚泥１３によってｐＨ変化しないため液側に
放出されることなく汚泥側に残留し、消化汚泥１３中の
リンなどは有機高分子凝集剤１５により凝集するので、
リンを含んだ脱水汚泥１６を、コンポスト化工程（図示
せず）などを経て、あるいはそのまま系外へ搬出する。

【００２０】脱水濾液１７は、有機高分子凝集剤１５に
よっては凝集しなかったリンをも含んでいるので、生物
処理工程＃３へ返送して引き続き処理を行う。なお、凝
集膜分離工程＃４のための装置としては、セラミック管
状膜や平板状有機膜などの膜エレメントを有する外圧型
膜分離装置を処理槽内に浸漬設置したタイプのものが、
凝集処理を行いながら清澄な凝集処理水９が得られるた
め好都合であるが、処理槽の外部に外圧型あるいは内圧
型の膜分離装置を配置したタイプのものでもよい。生物
処理工程＃３において前者のタイプの装置を用いてもよ
く、その場合は処理槽内に微生物が保持されるため、生
物処理効率が高まるとともに、その後段の凝集膜分離工
程＃４における凝集剤の添加量や凝集汚泥の発生量を低
減できる。

【００２１】嫌気性発酵工程＃６へ供給する有機性廃棄
物の前処理は、上記した方法に限定されることなく、処
理対象物の性状に応じて適宜に変更可能である。しかし
ながら、破砕・分別工程＃５において、有機性廃棄物
を、一軸破砕機などの粗破砕機で粗破砕し、次いで圧縮
破砕機で２００〜２５０ｋｇ／ｃｍ² の高圧にて圧縮破
砕するのが望ましい。その場合には、生ごみ、食品廃棄
物などだけでなく、除渣工程＃１で分離したし渣を混合
してもよく、上記した脱水汚泥３をこの段階で混合する
ことも可能である。

【００２２】この方法によれば、有機性廃棄物やそれに
随伴するプラスチック類等は、一軸破砕機で粒径２０〜
１００ｍｍ以下に粗破砕された後に、圧縮破砕機で高圧
にて圧縮破砕されて、破砕排出孔の孔径に応じた粒径１
〜２ｍｍ以下の細粒子状の破砕物と、破砕不能なし渣、
プラスチック類、金属類、石・砂などの発酵不適物とに
自動的に分別される。

【００２３】分別された破砕物は細粒子化され、細胞膜
も一部破壊されているため、生物分解性が非常に大きく
なり、従来は破砕困難であったために排除されていた有
機性廃棄物や、発酵不適物に付着して排除されていた有
機性廃棄物も破砕物の中に含まれることもあって、メタ
ンガスなどとしての有機成分の回収率が非常に高くな
る。

【００２４】嫌気性発酵工程＃６における有機性廃棄物
の濃度は、発酵槽内で流動性を保つことができる程度で
あればよく、したがって、たとえば消化汚泥１３の一部
を脱水機や槽内外に配置した濾過膜などで濃縮して発酵
槽内へ返送（残留）させることでメタン菌濃度を高めた
り、あるいは脱水汚泥３を約７０〜８０℃で３日間維持
すること等によって可溶化しておけば、発酵効率はより
高まる。

【００２５】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、生物処
理水中に含まれるリンを無機凝集剤により凝集させ、発
生したリン含有凝集汚泥を、この凝集汚泥と同じ範囲内
のｐＨに調整した消化汚泥ともに脱水工程に導いて、有
機高分子凝集剤を添加し、脱水汚泥として分離するよう
にしたことにより、リン含有凝集汚泥中のリンを、消化
汚泥との混合時も液側に放出させることなく汚泥側に残
留させることができ、消化汚泥中のリンとともに系外へ
排出できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態における脱リン方法を説明
するフローチャートである。

【図２】従来の有機性廃棄物の処理方法を説明するフロ
ーチャートである。

【符号の説明】

５ 生物処理水 ７ 無機凝集剤 ８ ｐＨ調整剤 10 凝集汚泥 12 メタンガス 13 消化汚泥 14 ｐＨ調整剤 15 有機高分子凝集剤 16 脱水汚泥

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柴田 敏行 大阪府大阪市浪速区敷津東一丁目２番47号 株式会社クボタ内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 し尿、浄化槽汚泥、生ごみなど、性状や
   濃度が異なる有機性廃棄物を、液状の有機性廃棄物を生
   物処理する生物処理工程と、固形分を含んだ有機性廃棄
   物を嫌気性条件下でメタン発酵させてメタンガスを回収
   する嫌気性発酵工程とを有した処理系で処理するに際
   し、前記生物処理工程より導出された生物処理水を凝集
   膜分離工程に導き、無機凝集剤およびｐＨ調整剤を添加
   して、生物処理水中のリンを所定範囲内のｐＨにおいて
   凝集させ、発生したリン含有凝集汚泥を膜分離手段によ
   り分離するとともに、前記嫌気性発酵工程で発生した消
   化汚泥をｐＨ調整剤によって前記リン含有凝集汚泥と同
   一範囲内のｐＨに調整し、この消化汚泥と前記リン含有
   凝集汚泥とを脱水工程に導き、有機高分子凝集剤を添加
   し、脱水して、脱水汚泥として分離することを特徴とす
   る脱リン方法。