JPS58210900A - 有機性廃液の処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、し尿などの有機性廃液を極めて簡潔なプロセ
スにより、かつ省資源的・省エネルギー的に処理できる
方法に関するものである。

以下、本発明の詳細を、し尿処理を例にとって説明する
。

従来のし尿処理において最も進歩したプロセスとして評
価され最も実施例の多いプロセスは、し尿に希釈水を添
加して生物処理（活性汚泥処理が最も一般的）したのち
、活性汚泥を沈殿池で固液分離し、上澄水を、凝集沈殿
及び砂濾過し、さらに、色度、ＣＯＤを除去するために
オゾン処理、活性炭処理を行なう一方、汚泥に脱水・乾
燥・焼却するという方法である。

このプロセスは一見合理的にみえるか、厳しい視点から
技術評価すると、次のような重大な問題点か本質的に内
在していることを、本発明者は認識するに到った。

即ち、 ■　数多くの単位操作を直列的に並べているため、プロ
セスが複雑であり維持管理性も悪い。

■　凝集沈殿工程などの凝集固液分離工程に禁集剤を必
要とする。また、汚泥の脱水工程にも多量の脱水助剤の
添加を必要とする。

従って、資源多葉消費型プロセスとなっている。

０　　オゾン処理にはオゾン発生のための多量の電力を
必要とし、活性炭処理にも高価な活性炭を多量に必要と
する。また、活性炭の再生に多量の熱エネルギーを必要
とするなど、エネルギー多量消費型プロセスである。

■　生物処理１稈から発生する余剰生物汚泥および凝集
沈殿工程から発生する凝集汚泥の脱水処理にカチオンポ
リマー、ｍ化１２鉄、消石灰などの脱水助剤を多量に必
要とするほか、脱水ケーキの含水率が８０％程度と高い
ため、脱水ケーキの乾燥焼却工程に重油などのエネルギ
ーを多量に消費する。

したがって上記■、０項とあいまって、資源・エネルギ
ーの消費量が非常に多いプロセスである。

このような本発明者が指摘した問題点は、　。

極めて重大なものであるにも拘らず、従来は有機性廃水
を処理し、水域環境の汚泥を防止するために必要な高度
の処理水質を得るためには、ある程度やむを得ないと考
えられがちであったが、本発明者は、このような現状の
技術レベルに強い疑問をもち、前記の従来プロセスの諸
欠点を合理的に解決できるプロセスを実現するために検
討を進め、本発明を完成するに到ったものである。

本発明の効果は、驚くべきものといってよく、従来プロ
セスの凝集沈殿、砂濾過、オゾン処理、活性炭吸着、滅
菌の各工程および汚泥の機械脱水工程、脱水助剤の添加
工程のすべてが不要になり、しかもその処理水質は従来
プロセスより、格段に秀れており、運転経費も著しく低
減することができる。

すなわち本発明は、有機性廃液を生物処理１稈で生物処
理し、その処理水を蒸気圧縮法および／又は多重効用蒸
発法による蒸発濃縮工程に導き濃縮処理すると共に、該
蒸発濃縮工程から排出される濃縮液をさらに蒸気圧縮法
および／又は多重効用蒸発法による間接加熱式蒸発乾燥
工程及び／又は焼却工程にて処理することを特徴とする
有機性廃液の処理方法である。

以下に、本発明の実施例を図面を参照しながら説明する
。

＃渣し尿１をこれに希釈水を添加することなく生物学的
硝化脱窒素工程２に流入せしめＢ（ＪＤ、窒素成分など
を除去する。生物学的硝化脱窒素工稈２としてはし尿中
のＢＯＤ成分を脱窒累かのための有機炊累源として利用
する硝化液循環方式、ステップ流入方式、好気性脱窒素
方式、回分処理方式なとを採用することができる。

しかして、生物学的硝化脱窒素工程２から流出する活性
汚泥スラリー３は遠心濃縮機などの固液分離工程４にお
いて固液分離され、分離汚泥５の大部分は返送汚泥６と
して生物学的硝化脱窒素Ｔ稈２にリサイクルされる。

一方、固液分離工程４からの分離液７は蒸気圧縮法もし
くは多重効用蒸発法、又は両者の併用による蒸発濃縮工
程８に流入する。

尚、生物学的硝化脱窒素工稈２ではし尿を謬希釈で処理
するので、し尿中のＢＯＤ　、アンモニア性窒素などを
生物学的に酸化する際に発生する微生物酸化反応生成熱
（通常３００００〜４００００　Ｋｃａ　ｌ／Ｋｔ−Ｌ
尿）によって生物学的硝化脱窒素工程２内の活性汚泥ス
ラリー３の水温が上昇し４０℃以上になる。従って、蒸
発濃縮工程８への流入液すなわち上記分離液７も４０℃
程度となるので、蒸発温度（通常１００℃に設定する）
にまで加熱するのに必要な熱量が節減できるという重要
な効果が得られる。

このことは微生物酸化反応生成熱を間接的に蒸発濃縮工
程８に利用するという重要な技術的概念を意味する。

しかして、上記流入液は熱交換器９にて、水蒸気の凝縮
水（これが、し尿処理水である）１０によって温度８０
℃程度に予熱されたのち、蒸発濃縮工程８に流入して蒸
発濃縮され、濃縮液１１として排出される。一方、蒸発
濃縮工程８にて蒸発した水蒸気１２は、機械的圧縮機又
はサーモコンプレッサーによる蒸気圧縮機１３において
圧縮昇温されたのち再ひ蒸発濃縮工程８の間接加熱部１
４に流入し加熱源とじて再利用される。間接加熱部１４
にて水蒸気は凝縮し、上記凝縮水１０と゛なって、熱交
換器９を経由したのち、処理水１５となって放流される
。

処理水１５は蒸留水とほぼ向等の無色、透明で水質は極
めて良好であり、し尿処理水として最高級の水質を示す
。尚、１６は蒸発濃縮工程８のスタートアップ用の水ｍ
、１％である。

しかして、上記濃縮液１１は上記流入液の流量の１／１
０〜１／２０に濃縮さねており、極めて濃い褐色を示す
高ＣＯＤ濃度の液となっており、これを蒸発乾燥又は液
中燃焼焼却などの焼却処理によって処分するや最も好ま
しい実施態様としては、図示例のように固液分離工程４
かも排出される余剰汚泥１７と濃縮液１１を回転ドラム
などを使用する密閉型間接加熱式の蒸発乾燥工程１８に
流入せしめ蒸発乾燥処理し、乾燥固形物１９を得るよう
にするプロセスが推奨される。なお余剰汚泥１７を蒸発
乾燥工程１８で別途乾燥してもよい。

この蒸発乾燥工程１８から蒸発した水蒸気１８′も蒸気
圧縮＄２０にて圧縮し、回転ドラムなどの間接加熱部内
に循環せしめ水蒸気１８′の蒸発潜熱を回収することが
１要である。尚、２１は凝縮水、２２は熱交換器、１５
’は熱交換後の凝縮水であり、上記処理水１５と合流し
て放流される。

上記蒸発濃縮工程８及び蒸発乾燥工程１８は大気圧で行
なうことが好ましく、これにより、生物処理液が１００
℃程度の加熱処理を受けるので、大腸菌などの病原菌が
自動的に殺菌され、従来行なわれている塩素滅菌工程が
不要ニナル。従って、塩素注入によるトリ／’　Ｐ　メ
タンの生成はあり得ない。

また、乾燥固形物１９をボイラー又は熱分解炉２３に供
給し、回収した熱二不ルギー２４を蒸気圧縮機１３．２
０の駆動用、蒸発濃縮工程８、蒸発乾燥工程１８の加熱
源として、および上記流入液の予熱用などに利用するよ
うにすることも当然可能である。２５は残渣（焼却灰な
ど）である。

さらに、図示はしないが、蒸発乾燥工程１８を蒸気圧縮
法もしくは多重効用蒸発法により行なう方法又はこれら
を併用して行なう方法も本発明の効果を充分発揮できる
ことは言うまでもない。また、蒸発濃縮工程８への流入
法をあらかじめ逆浸透膜、限外濾過膜などによって濃縮
する方法も採用可能である。

以上述べたように本発明によれば、次のような数多くの
重要な効果が得られ、従来ブーセスの諸欠点を根本的に
解決することができる。

■　従来プロセスで不可欠となっていた生物処理液の凝
集沈殿（又は浮上ハ、砂か過、オゾン処理、活性炭吸着
のすべての工程が不要になり、しかも従来プロセスより
もはるかに秀れた処理水質を得ることができる。

従って、環境汚染防止上著しい効果が得られるほか１．
プロセスも極めて簡略化されさらに凝集剤、オゾン発生
電力、活性炭の補給、活性炭再生エネルギーのすべてが
不要になり、大きな省資源・省エネルギー効果が得られ
る。

■　また、従来プロセスにおいて不可欠となっていた余
剰活性汚泥と凝集沈殿（浮上）汚泥の機械脱水機による
脱水工程を不要に１できると同時に、カチオンポリマー
などの脱水助剤の添加も不要になるので、省資源効果が
大きい。

■　し尿などの濃厚有機性廃液中には、多量のアンモニ
アと有機酸、臭気成分が含まれているため、本発明プロ
セスによらず、原液を直接蒸発処理すると、発生水蒸気
中に多量のアンモニア、揮発性有機酸、臭気成分が含ま
れてくる。従って蒸発槽からの臭気のリーク対策に細心
の注意を要するほか、発生水蒸気の凝縮水を本発明のま
うに処理水として放流することはできない。

これに対し本発明によれは、あらかじめ生物学的硝化又
は硝化脱窒素処理などの生物処理によって生物的に揮発
性有′桝成分、アンモニア、臭気成分を除去したのち、
蒸気圧縮法などによる蒸発濃縮・乾燥処理を行なうので
、発生水蒸気およびこれの凝縮水中にＢＵＤ成分、アン
モニア性窒素、臭気成分がなく無色透明の蒸留水なみの
水質が得られる。また、蒸発槽からの悪臭成分のリーク
がない。

■　凝集性Ｈ（浮上）処理を行えば必ず凝集汚泥が発住
し、その処理・処分が必然的に必要になるが、凝集汚泥
は脱水性が非常に悪、く大きな問題になっている。これ
に対し本発明では、凝集処理工程が全く不要なため凝集
汚泥そのものか発生しないので、このような問題は起り
得ない。

■　従来プロセスにおいては処理水のＣＯＤ　。

色度成分は凝集処理工程では完全に除去することができ
ず、そのためオゾン処理、活性ｐ処理工程が、不可欠と
なり、活性炭処理によってＣＯＤ　ｔ−数ｗｅ／２にす
るにもランニングコストが著しく高くなるが、本発明で
は生物処理液を蒸発処理するので処理水は完全に無色で
、ＣＯＤもθ〜ｌ　ｑ／Ｌと極めて少ない。

■　従来プルセスの汚泥処理工程は、余剰活性汚泥と凝
集沈殿汚泥との混合汚泥に、カチオンポリマーなどの脱
水助剤を添加してベルトプレスなどの機械脱水機で脱水
しているため、脱水ケーキの含水率が８０％程度と極め
て高く、また脱水ケーキ中に水酸化アルミニウムなどの
無機物が共存するので、脱水ケーキの発熱量が低い。従
って、脱水ケーキの乾燥・焼却に多量（通常２００１〜
３００ｔ／１ｏｎ−Ｄ、Ｓ）　ｆ）補助燃料ヲ必要トス
ル。

これに対し本発明では、凝集沈殿汚泥が発生しないこと
及び機械脱水工程が不要なので、乾燥物の水分を容易に
低下させることができ自燃領域にある乾燥物を得ること
ができる。したがって、焼却処理時に重油などの補助燃
料を一切必要としない。

の　従来法によるし尿処理水の塩素イオン濃度は３００
〜３０００＊／ｌと高いため山林・田畑のかんがい用水
にすることは困難であったが、本発明による処理水は蒸
留水に近いため塩紫イオン濃度は数ｐｐｍ程度にすぎな
い。

したかつて、かんがい用水、山林散布用水として使用す
ることができる。

■　従来、懸濁固形物を多量に含んだスラリーは蒸発濃
縮が進むにつれ懸濁固形物が伝熱面に付着するため適用
できないと考えられ海水など懸濁固形物を殆ど含まない
種々の溶液に対してのみ適用されていた蒸気圧縮法又は
多重効用蒸発法を、本発明はスラリー状のものに対して
も容易に適用できるように工夫したので、スラリーの極
めて省エネルギー的な蒸発乾燥処理が可能となった。

次に、本発明の実施例について記すう 実施例′ 神奈川県逗子市し尿処理場に搬入されるし尿（浄化槽汚
泥１０％混入）を除渣したのち、処理量１００ｔＡｉｎ
　　の規模で硝化液循環生物学的膜窒素工程により無希
釈処理した。

無希釈処理の結果硝化槽の発泡が激しかったが、消泡用
水を添加することは蒸発対象水量の増加と水温の低下を
招くため好まし転させて泡を破泡するもの）を設置した
。

生物学的膜窒素工程のＭＬＶＳＳは２００００〜２５０
００ｑ／Ｚ　、　　滞留日数は７日間とした。生物処理
槽内の水温は微生物の酸化反応成熟によって夏期は４２
°〜４５℃、冬期は３３°〜３５℃　に維持された。

生物処理槽流出スラリーの固液分離には無薬注型遠心濃
縮機（スーパーデカンタ−）を使用し、濃縮汚泥の大部
分を生物処理槽ヘリサイクルさせ、一部を余剰生物汚泥
として排出した。遠心濃縮分離液は、自己蒸気圧縮蒸発
罐に供給し、濃縮比２０倍以上に濃縮せしめた。

この蒸発罐流入液の水質は水温４０°〜４２℃、ｐ）１
７．０〜７．２、アンモニア性窒素５■／を以下、溶解
性ＢＯＤ　ｌＯｑ／を以下、溶解性リン酸５５０〜６８
０ダ／１　、溶解性Ｃ（ＪＤ　４３０〜５２０■／１　
、色度２５００〜３０００度、塩素イオン３０００〜３
２００ダ／ｌであった。

上記蒸発離には小型実験規模の流下液膜式を、蒸気圧縮
機にはルーツ式をそれぞれ用いた。蒸発水蒸気の凝縮水
（これがし尿の無希釈処理水となる）の水質はｐＨ７，
０、ＳＳなし、色度なし、ＣＯＤ　１ｗ／ｌ以下、　Ｂ
ＯＤ５４／Ｌ以下、リン酸検出せず、ＮＨ，−Ｎ　５Ｔ
ｖ／Ｌａ以下と椿めて良好であった。

一方、上記蒸発罐からの濃縮液と余剰生物汚泥を混合し
、密閉型自己蒸気圧縮式のドラムドライヤーに供給して
蒸発乾燥し、含水率５０％の乾燥物として取り出した。

乾燥物の低位発熱量Ｉｔ　４８０（ｌＫｃａｌ／Ｋｆ−
Ｄ、８と高く低水分のため、流動炉で容易に自燃した。

以上のプロセスにおいては、薬品及び重油などの燃料は
全く使用する必要がなく、電力のみでプロセスが順調に
機能した。生物処理液の処理および余剰生物汚泥の処理
に必要な電力は、し尿ＩＫｔあたり４０〜４５Ｋｗｈと
非常に省エネルギー的であった。また生物処理工程に必
要な電力は曝気用のプロワ−のみについてであったが、
ブロワ−所要動力はし尿ＩＫｔあたり１５〜２０Ｋｗｈ
で、プロセスの総所要電力は５５〜６５　Ｋｗｈであり
、処理コストの合計値は１１００円〜１３００Ｍと、従
来プロセスの実績３５００円〜４０００　Ｆ３７に−１
にくらべ著しい経費節減ができた。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施態様を示す）−ｐ−シートである。 ｌ・・・・・・除査し尿　　　　　　　１３．２０・・
・・・・蒸気圧縮機２・・・・・・生物学的硝化脱窒素
工程３・・・・・・活性汚泥スラリー１４・・・・・・
間接加熱部４・・・・・・固液分離工程　　　　　１５
・・・・・・処理水５・・・・・・分離汚泥　　　　　
　１７・・・・・・余剰汚泥６・・・・・・返送汚泥　
　−１８・・・・・・蒸発乾燥工程７・・・・・・分離
液　　　　　　　１９・・曲乾燥固形物８・・・・・・
蒸発濃縮工程　　　　２３・・・・・・ボイラー又は熱
分解炉９．２２・・・・・・熱交換器２４・・・・・・
熱エネルギー１０．１５’、２１・・・・・・凝縮水　
　２５・・・・・・残渣１１・・・・・・濃縮液 １２．１６．１８’・・・・・・水蒸気特許出願人　荏
原インフィルコ株式会社代理人弁理士　端　　山　　五
　　− 同　　　弁理士　　千　　　　１）　　　　　　　稔手
続補正書 昭和５１年１０月　６　日 特許庁長官　若杉和夫殿 １、事件の表示　　昭和５７年　特　許　願オ９１１０
２７号２、発明　の名称　　　有機性廃液の処理方法３
、補正をする者 １１（件との関係　　　　特許出願人 住所（居所） 氏名銘称）　　　（０４０）　　荏原インフィルコ株式
会社４、代理人 補　　　　正　　　　書 本願明細書中 ｔ　特許請求の範囲の欄を別紙のとおり訂正する。 ２、第５頁、第１１行〜第１９行を次のとおり訂正する
。 ［すなわち本発明は、有機性廃液を生物処理工程で生物
処理し、その処理水を蒸気圧縮法および／または多重効
用蒸発法による間接加熱式蒸発濃縮工程に導き濃縮処理
すると共に、該蒸発濃縮工程から排出される濃縮液をさ
らに水分減少処理工程（蒸発濃縮処理、蒸発乾燥処理、
焼却処理などの単独まだは組合せ）にて処理することを
特徴とする有機性廃液の処理方法である。」 ６、第１５頁、第１１行の「酸化反応成熱」を「酸化反
応生成熱」と訂正する。 以上 特許請求の範囲 ｔ　有機性廃液を生物処理工程で生物処理し、その処理
水を蒸気圧縮法および／または多重効用蒸発法による間
接加熱式蒸発濃縮工程に導き濃縮処理すると共に、該蒸
発濃縮工程から排出される濃縮液をさらに水分減少処理
工程にて処理することを特徴とする有機性廃液の処理方
法。 ２、前記生物処理工程から発生する余剰汚泥を前程へ導
いて処理する特許請求の範囲第１項記載の方法。 １項又は第２項記載の方法。 ４、　前記生物処理工程が、有機性廃液に希釈水を添加
することなく行なわれるものである特許請求の範囲納１
項、第２項又は第３項記載の方法。 第４項記載の方法。 以”上　□ −【

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　有機性廃液を生物処理工程で生物処理し、その処
   理水を蒸気圧縮法および／又は多重効用蒸発法による蒸
   発濃縮工程に導き濃縮処理すると共に、該蒸発濃縮工程
   から排出される濃縮液をさらに蒸気圧縮法および／又は
   多重効用蒸発法による間接加熱式蒸発乾燥工程及び／又
   は焼却工程にて処理することを特徴とする有機性廃液の
   処理方法。 ２、　前記生物処理工程から発生する余剰汚泥を前記濃
   縮液と混合せしめて、前記間接加熱式蒸発乾燥工程及び
   ／又は焼却工程へ導いて処理する特許請求の範囲第１項
   記載の方法。 ３、　前記生物処理工程が、生物学的硝化脱窒素工稈で
   ある特許請求の範囲第１項又は第２項記載の方法。 ４、　前記生物処理工程が、有機性廃液に希釈水を添加
   することなく行なわれるものである特許請求の範囲ｖＰ
   １項、第２項又は第３項記載の方法。 ５、　前記蒸発濃縮工程及び前記蒸発乾燥工程が、大気
   圧下で行なわれるものである特許請求の範囲第１項、第
   ２項、第３９４又は第４項記載の方法。