JPS58223498A - 有機性廃水の処理方法 - 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、し尿系汚水、下水その他の有機性廃水の処理
方法に関するものである。

従来のし尿系汚水処理において最も進歩したプロセスと
して評価され、実施例が近年急増しているプロセスは、
し尿に希釈水を添加して生物学的硝化脱窒未処理したの
ち活性汚泥を沈殿池で固液分離し、上澄水を凝集沈殿、
砂濾過し、さらにオゾン処理、活性炭処理するという方
法である。

このプロセスは、−見かなり妥当なプロセスにみえ、秀
れた方式として評価されやすいが、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を本質的に内在し
ていることを本発明者は認識するに至った。、、。

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

■　凝集沈殿又は凝集浮上工程に多量の凝集剤の添加を
必要とし資源消費型であるほか、難脱水性の凝集沈殿汚
泥が発生し、その処理・処分が難点となると同時に処理
・処分に多大の経費を要する。

■　オゾン処理のためのオゾン発生電力に約２０〜３Ｑ
ＫＷＨ／ｙ９．オゾンという多量の電力を必要とし、又
活性炭処理に５００〜６００円／紛・活性炭という高価
な活性炭を使用するので、活性炭処理コストが多大にな
る。

■　活性炭の使いすてをやめるためには廃活性炭の再生
を必要とするが、再生には多量の熱エネルギーを使用す
ることになり、結局のところ省エネルギー的でない。

本発明者は、以上のような問題点を内在する従来プロセ
スの技術レベルに強い疑問をもち、検討を進め本発明を
完成した。本発明プロセスの効果は驚くべきものと言っ
てよく、従来プロセスの凝集沈殿・砂濾過・オゾン処理
、活性炭吸着の各工程が全く不要になり、しかも処理水
質は従来イ°ロセスより著しく秀れており、維持管理費
も節減される。

すなわち、本発明は有機性廃水を生物処理工程で生物処
理し、該生物処理水を蒸発濃縮工程にて濃縮処理したの
ち、該濃縮液を焼却工程を含む後処理工程により処理す
ると共に、前記生物処理工程から排出される余剰汚泥を
機械脱水工程にて脱水処理することを特徴とする有機性
廃水の処理方法である。

以下に、本発明の一実施態様を図面を参照しながら説明
する。

除渣したし尿（浄化槽汚泥が混入している場合が多い）
１を、これに希釈水を添加することなく生物学的硝化脱
窒未洗による生物処理工程２に流入せしめ主としてＢＯ
Ｄ、アンモニアなどの窒素成分を充分除去する。生物処
理工程２としては、し尿１中のＢＯＤ成分を脱窒素菌の
ための水素供与体として利用する硝化液循環型、し尿の
ステップ的流入型、好気性脱窒型、回分処理型などを採
用する。生物処理工程２に希釈水を多量に添加すること
は、水温の低下を招くばかりでなく蒸発対象水量が増加
するので好ましくない。

しかして、生物処理工程２から流出する活性汚泥スラリ
ー３は遠心濃縮機などを使用する固液分離工程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５′と
して生物処理工程２にリサイクルされる。一方、余剰（
活性）汚泥６けフィルタプレス、スクリュープレスなど
の機械脱水工程７、によって脱水され、脱水分離水７′
と含水率（イ）〜６５チ前後の脱水ケーキ８となる。

しかして、固液分離工程４にて分離された生物処理水９
けＢＯＤ　、窒素成分、ＳＳは良好に除去されているが
非生物分解性ＣＯＤ、色度、リン酸、有機性窒素が多量
に残留している。このため従来プロセスでは生物処理水
９に対し凝集沈殿、砂ｒ過、オゾン処理、活性炭処理を
行ないＣＯＤ、色度、リン酸、有機性窒素を除去してい
るのであるが、本発明では、このような常套手段を廃し
、生物処理水９を蒸気圧縮法及び／又は多重効用法によ
る蒸発濃縮工程１０にて濃縮し、発生する水蒸気の凝縮
水を生物処理水９の高度処理水とする新しい方法を導入
する。

すなわち、蒸気圧縮法による蒸発濃縮法について図示例
で説明すれば、生物処理水９を予熱したのち、常圧条件
下にある蒸発缶１０′内に供給し、蒸発した水蒸気１１
を蒸気圧縮機１２にて圧縮昇温させたのち、蒸発缶１０
′内の間接加熱部１３に導き、水蒸気の凝縮潜熱を蒸発
用加熱源として再利用する。

間接加熱部１３にぷいて水蒸気は凝縮水１４となるが、
この凝縮水１４は温度が１００℃程度で多量の熱量をも
っているので、熱交換器１５において、生物処理水９の
予熱に利用したのち、処理水１４′となって放流される
。処理水１４′は蒸留水とほぼ同等であり無色透明、Ｃ
０Ｄ−ＢＯＤ・リン酸・窒素が極めて少なく　（０〜１
■／を程度）、シ尿処理水として最高級の水質を示す。

また、この実施態様には重要な概念の一つとして次の点
が含まれる□。すなわち、し尿１を生物処理する際に発
生する微生物酸化反応生成熱（３００００〜４００００
　Ｂ７１／ｋｔ・し尿の発熱量がある）Ｋよって生物処
理槽内液温、したがって生物処理水９の温度が、原し尿
１の温度よりも２０〜３０℃上昇するという効果に着目
し、微生物酸化熱によって温度上昇された生物処理水９
を蒸発濃縮処理することが重要ポイントの−っである。

この結果、蒸発缶１０′内の蒸発温度（通常１００℃）
Ｋまで加熱するのに必要な熱量が節減できるという極め
て重要な効果が得られる。

しかして、蒸発缶１０′内で蒸発濃縮された濃縮液１６
（生物処理水９が数十倍に濃縮されたもの）は、別個の
蒸発乾燥工程１７（ドラムドライヤーが好適である）に
て蒸発乾固され、乾固物１８（組成はＣＯＤ成分、Ｎａ
Ｃ１などの塩類）は焼却工程１９において焼却される。

一方、し漬８′と脱水ケーキ８は排熱ボイラー付の流動
床焼却炉などを適用する上記焼却工程１９で自燃焼却さ
れ、回収熱エネルギー２０は蒸発濃縮工程１０及び／又
は蒸発乾燥工程１７に供給され有効利用される。２１は
焼却残渣である。上記蒸発濃縮工程１０及び蒸発乾燥工
程１７のスタートアップに当たっては系外から供給され
る水蒸気２６又は焼却工程１９からの水蒸気２６′が使
用される。

なお、本発明においては「焼却」という術語は、熱分解
処理も焼却処理の範ちゅうに入るものとして使用してい
る。また、ゴミ焼却場がし尿処理場に隣接設置又は併設
されている場合は、ゴミ焼却工程から発生する余剰熱を
蒸発濃縮工程１０および／又は蒸発乾燥工程１７に供給
することが極めて望ましい。余剰熱からタービンなどで
電力を発生させて蒸気圧縮機１２の駆動電力に利用する
方法も推奨できる。

本発明において濃縮液１６の蒸発乾燥工程１７として特
に推奨できる方法は次のものである。すなわち、濃縮液
１６を予熱したのち常圧条件下にある密閉型間接加熱式
蒸発乾燥器、例えば図示例のように密閉型ドラムドライ
ヤー２２に供給し、回転ドラムの表面に濃縮液１６をフ
ィルム状に付着させ、ドラム内部に供給されたスチーム
によってフィルム状液を蒸発乾固させて、乾固物１８を
スクレーパーによってドラム表面からかき取ってホッパ
ーから槽外に排出させる。一方、フィルム状液膜から蒸
発した水蒸気２３を蒸気圧縮機２４にて圧縮昇温させた
のちドラム内にリサイクルさせ、蒸発乾燥用加熱源とし
て再利用するという方法である。この場合ドラムドライ
ヤ−２２内部で凝縮した凝縮水５の水質も極めて良好で
あるので、処理水１４′に合流される。

以上のような本発明の一実施態様では蒸気圧縮法を採用
した場合について説明したが、蒸発濃縮工程１０および
蒸発乾燥工程１７に多重効用蒸発法または多重効用蒸発
法と蒸気圧縮法の併用法を採用してもよいことは云うま
でもない。

蒸発乾燥工程１７は、いかなるタイプでよく、また濃縮
液１６の供給方法としては、図示例では回転ドラムが浸
漬されている汚泥貯留部２２′に供給されるが、回転ド
ラムの表面に１直接噴霧もしくは流下させる方法でもよ
い。また、濃縮液１６は蒸発乾燥工程１７で処理せず直
接焼却工程１９により噴霧焼却してもよい。

さらに、熱交換器１５から流出してくる凝縮水（し尿の
高度処理水）１４は、未だ水温が５０℃程度であり多大
の保有熱量をもっているので、そのまま放流せずに脱水
ケーキ８の通気乾燥工程（図示せず）の空気加熱源とし
て利用する方法を採用することによって、焼却工程１９
からの回収熱エネルギー２０を増加させることができる
。

処理水１４′を任意のポリッシング工程（例えばイオン
交換、吸着、化学酸化処理、限外ｆ過膜処理など）にて
さらに超高度処理を行なうことは随意である。また、上
記図示例では蒸発濃縮工程１０、蒸発乾燥工程１７を共
に常圧条件下で行なうようにしたが、このようにすると
、し尿１の生物処理水９が１００℃程度の加熱工程を経
由した凝縮水が処理水１４′となるので、これには大腸
菌群などの細菌が全く残在しなくなる。従って、特別の
滅菌工程が不要になる。

なお、上記両工程のうち少なくとも一方を常圧条件下で
なく、減圧下で行なったり、生物処理工程２を生物学的
硝化工程もしくは生物学的硝化工程としてもよい。

以上のような本発明によれば、次のような数多くの重要
効果が得られる。

■　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（浮上）・濾過・オゾン酸化・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
るかに秀れた水質の処理水が得られる。

従って、環境汚染防止上着しい効果があるほか、プロセ
スも簡潔化される。

■　凝集剤、オゾン発生電力、活性炭の補給、活性炭の
再生用エネルギーのすべてが不要となり、大きな省資源
・省エネルギーが達成される。

■　凝集沈殿（又は浮上）汚泥が発生しないので、処理
すべき汚泥は余剰生物汚泥だけですみ、処理・処分の経
費が大幅に節減できる。

■　脱水ケーキ中に凝集沈殿（浮上）汚泥などの無機水
酸化物（Ａｔ（ＯＨ）ｓ　、　Ｆｅ　（ＯＨ）３など）
が混入していないので、脱水ケーキの発熱量が４０００
〜４５００ｋｄ／々、乾燥物と高く燃料的性状に秀れて
おり、容易に自燃するので、重油などの補助燃料を必要
としない。この点が省エネルギー効果に大きく寄与する
。

■　し尿中には高濃度のアンモニア、有機酸、臭気成分
が含まれているため、本発明によらず、し尿を直接蒸発
処理すると発生水蒸気および水蒸気の凝縮水中に多量の
アンモニア、揮発性有機酸および臭気成分が含まれるの
で、列置水蒸気の凝縮水をし尿の処理水として放流する
ことはできない。しかも、し尿中には１ｏｏｏｏ〜２０
０００’Ｆ／ｌという高濃度のＳＳが含まれているので
、通常の蒸発操作では水分蒸発によってＳＳ濃度が増加
し、また粘性が極度に増加し蒸発缶が閉塞するので、重
油などの油を予めし尿に混合し、水分蒸発によっても流
動性が失なわれないようにする方法が従来採用されてい
る。

これに対し本発明では、し尿をまず生物処理しアンモニ
ア、揮発性有機成分、臭気成分を充分除去したのち活性
汚泥など微生物を固液分離し、この分離水に対し蒸気圧
縮法などによる蒸発処理を行なうので、蒸発水蒸気およ
びこれの凝縮水中ＫＢＯＤ、　ＣＯＤ、窒素、リン酸、
色度成分、臭気成分がほとんど全く存在しない極めて清
澄な蒸留水なみの水質が得られる。また、蒸発缶からの
臭気成分のリークもないし、蒸発対象液ＶＣ８Ｓが殆ど
無いので、従来のような油を添加して流動媒体処すると
いう面倒な操作を必要とせずに容易に蒸発濃縮できると
いう重要な利点がある。

■、従来のし尿処理水の塩素イオン濃度は３００〜３０
００″ｖ／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、本発明の処理水は蒸留水に近
いため塩素イオン濃度は数ｐｐｍ程度にすぎない。した
がって、かんがい用水に容易に使用することができる。

■　さらに、し尿を直接蒸発処理すると、し尿中に存在
する硫化物などのスケール生成成分及びＳＳのため蒸発
缶内の伝熱面へのスケール付着がはげしいが、本発明で
はし尿の生物処理水に対し蒸発処理するので、スケール
生成が非常に少ないことが実験的に確認された。

次に本発明の実施例について記す。

実施例 神奈川県某し尿処理場に搬入されるし尿（浄化槽汚泥１
０％混入）をロータリスクリーンによって除渣してし渣
を除去したのち、し尿処理量１ｋｌ／日の規模で硝化液
循環生物学的膜窒素工程により無希釈処理した。無希釈
処理した理由は蒸発工程流入水の量を減少させるためと
、微生物反応熱によって水温を上昇させるためである。

無希釈処理の結果、硝化槽水面の発泡が激しかったが、
硝化槽水面の泡沫層に消泡機を設置することによって解
決した。生物学的硝化脱窒工程のＭＬ　Ｓ　Ｓは２００
００”ｆ／ｌ〜２３０００″ｖ／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（ＢＯＤ資化菌、硝化菌、
脱窒素菌など）の微生物反応生成熱によって夏季は４５
〜４６℃冬期は３３〜３５℃、春・秋季３７〜４２℃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
薬注型遠心濃縮機を使用し、′濃縮汚泥（濃度５〜６チ
）の大部分を脱窒紫檀Ｋ　ＩＪプサイルさせ、一部を余
剰活性汚泥として排出した。

しかして、遠心濃縮分離水（ＳＳ　３００〜５００Ｖｔ
程度）を沈殿槽に流入させてさらに残留ＳＳを除去し、
５Ｓ２０〜３０Ｖｔの分離水を蒸気圧縮式蒸発缶に供給
し、濃縮比５０倍に濃縮し、２０ｔ／日の濃縮液と１８
０ｔ／日の水蒸気凝縮水（し尿の高度処理水）を得た。

上記蒸発缶には小型規模の流下液膜式を使用し、蒸気圧
縮機にはルーツ式を用いた。蒸発缶流入液および凝縮水
の水質は次表のとおりであった。

蒸発缶から排出された濃縮液を、本発明者が開発した密
閉型自己蒸気圧縮式ドラムドライヤーに供給して蒸発乾
固しＣＯＤ成分、リン酸、色度成分と塩類との混合物を
得た。

一方、余剰汚泥に塩化第２鉄を対ＳＳあたり１２％添加
したのちＣａ（ＯＲ）ｚでｐＨ４〜５に中和し、次いで
圧搾機構付フィルタプレスにて脱水し、含水率６４〜６
５％、低位発熱量的４０００　ｋ、ｄ／３ｇ−Ｄ・８の
脱水ケーキを得た。また、し渣はスクリュープレスで脱
水し、水分６０〜６１チの脱水し渣を得た。

脱水ケーキ、脱水し渣および上記濃縮液の蒸発乾固物な
らびに処理場管理棟及び付近の団地から出るゴミを排熱
ボイラー付流動床焼却炉で自燃焼却させ、回収熱量を上
記蒸発缶のスタートアップ用と定常運転用及び蒸発缶流
入液の予熱に利用した。

なお、余剰汚泥の脱水には、前記フィルタプレスの他に
高分子凝集剤添加後スクリュープレスで脱水する方法を
検討した結果、含水率６２〜６４チの脱水ケーキが得ら
れフィルタプレス脱水法と同等の好結果を得た。以上の
ような本発明によってし尿１対あたりの処理経費は９０
０〜１０００円であり、従来プロセスの約務の経費で最
高度の処理水質が得られた。

【図面の簡単な説明】

図面は、本発明の実施態様を示すフローシートである。 １・・・し尿、２・・・生物処理工程、３・・・活性汚
泥スラリー、４・・・固液分離工程、５・・・分離汚泥
、５′・・・返送汚泥、６・・・余剰（活性）汚泥、７
・・・機械脱水工程、７′・・・脱水分離水、８・・・
脱水ケーキ、８′・・・し渣、９・・・生物処理水、１
０・・蒸発濃縮工程、１０′・・・蒸発缶、１１　、２
３　、２６　、２６’・・・水蒸気、１２　、２４・・
・蒸気圧縮機、１３・・・間接加熱部、１４　、２５・
・・凝縮水、１４′・・・処理水、１５・・・熱交換器
、１６・・・濃縮液、１７・・・蒸発乾燥工程、１８・
・・乾固物、１９・・・焼却工程、２０・・・回収熱エ
ネルギー、２１・・・−却残渣、２２・・・ドラムドラ
イヤー。 手続補正書 昭和６γ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　願第１０６７
０７号２、発　明　の名称　　　有機性廃水の処理方法
３、補市をする者 ＹｌＵ′１との関係　　　　特許出願人住所（居所） 品名に、舊（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６頁第２行〜第８行を次のように訂正する。 ［すなわち本発明は、有機性廃水を少なくとも生物学的
硝化反応が遂行される生物処理工程で生物処理し、該生
物処理水を蒸発濃縮工程にて濃縮処理したのち、該濃縮
液を焼却工程を含む後処理工程により処理することを特
徴とする有機性廃水の処理方法である。」５、　第１頁
第１１行の「窒素成分、」を「アンモニア窒素成分、」
と訂正する。 ４、　第７頁第１８行〜第１９行の「蒸発濃縮工程１０
」を「間接加熱式蒸准濃縮工程１０」と訂正する。 ５、　第７頁第２０行〜第８頁第１行を次のように訂正
する。 ［水を生物処理水９の高度処理水とするか、または硝化
された生物処理水を焼却炉の排熱によって蒸発濃縮せし
めるという新しい方法」　２− ６、第１２頁第１４行の「残在」を１残存」と訂正する
。 以上 特願昭５１−１０６’７０’７　　　　　　　　　　　
−１−特許請求の範囲 処理水を蒸発濃縮工程にて濃縮処理したのち、該濃縮液
を焼却工程を含む後処理工程により処理することを特徴
とする有機性廃水の処理方法。 ２０．前記後処理工程が、蒸発乾燥工程を前段工程、前
記焼却工程を後段工程として構成されているものである
特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３、　前記蒸発乾燥工程が、前記濃縮液を蒸発乾固処理
するものである特許請求の範囲第２項記載の方法。 ４、　前記蒸発濃縮工程、前記蒸発乾燥工程の少なくと
も一方が、焼却工程からの焼却排熱を利用して行なわれ
るものである特許請求の範囲第２項記載の方法。 上　前記蒸発濃縮工程からの水蒸気凝縮水を前記生物処
理水の予熱に利用する特許請求の範囲第１項、第２項又
は第３項記載の方法。 ６、　前記生物処理工程が、生物学的硝化脱窒素工程で
ある特許請求の範囲第１項、第２項、第３１　前記生物
処理工程が、し尿系汚水を、これに希釈水を加えること
なく行なわれるものである特許請求の範囲第６項記載の
方法。 以上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　有機性廃水を生物処理工程で生物処理し、該生物
   処理水を蒸発濃縮工程にて濃縮処理したのち、該濃縮液
   を焼却工程を含む後処理工程により処理すると共に、前
   記生物処理工程から排出される余剰汚泥を機械脱水工程
   にて脱水処理することを特徴とする有機性廃水の処理方
   法。 ２、　前記後処理工程が、蒸発乾燥工程を前段工程、前
   記焼却工程を後段工程として構成されているものである
   特許請求の範囲第１項記載の方法。 ６、　前記蒸発乾燥工程が、蒸気圧縮法処よるものであ
   る特許請求の範囲第２項記載の方法。 ４、　前記蒸発乾燥工程が、多重効用蒸発法によるもの
   である特許請求の範囲第２項記載の方法。 ５、　前記蒸発乾燥工程が、蒸気圧縮法と多重効用蒸発
   法を併用して行なわれるものである特許請求の範囲第２
   項記載の方法。 ６、　前記蒸発乾燥工程が、前記濃縮液を蒸発乾固処理
   するものである特許請求の範囲第２項。 第３項、第４項又は第５項記載の方法。 Ｚ　前記蒸発乾燥工程が、常圧下で行なわれるものであ
   る特許請求の範囲第６項記載の方法。 ８、　前記蒸発濃縮工程が、蒸気圧縮法によるものであ
   る特許請求の範囲第６項又は第７項記載の方法。 ９　前記蒸発濃縮工程が、多重効用蒸発法によるもので
   ある特許請求の範囲第６項又は第７項記載の方法。 １０、前記蒸発濃縮工程が、蒸気圧縮法と多重効用蒸発
   法を併用して行なわれるものである特許請求の範囲第６
   項又は第７項記載の方法。 １１、前記蒸発濃縮工程、前記蒸発乾燥工程の少なくと
   も一方が、前記焼却工程からの焼却排熱を利用して行な
   われるものである特許請求の範囲第８項、第９項又は第
   １０項記載の方法。 １２、前記蒸発濃縮工程からの水蒸気凝縮水を前記生物
   処理水の予熱に利用する特許請求の範囲第８項、第９項
   、第１０項又は第１１項記載の方法。 １５、前記蒸発濃縮工程が、常圧下で行なわれるもので
   ある特許請求の範囲第１２項記載の方法。 １４、前記焼却工程が、前記機械脱水工程から排出され
   る脱水物を焼却処理するものである特許請求の範囲第２
   項、第３項、第４項、第５項、第６項、第７項、第８項
   、第９項、第１０項、第１１項、第１２項又は第１３項
   記載の方法。 １５、前記生物処理工程が、生物学的硝化工程である特
   許請求の範囲第１４項記載の方法。 １６、前記生物処理工程が、生物学的膜窒素工程である
   ！許請求の範囲第１４項記載の方法。 １ｚ　　前記生物処理工程が、生物学的硝化脱窒素工程
   である特許請求の範囲第１４項記載の方法。 １８、前記生物処理工程が、し尿系汚水を、これに希釈
   水を加えることなく行なわれるものである特許請求の範
   囲第１７項記載の方法。