JPS5919598A - 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】 本発明は有機性廃液、とくに好適には、し尿などの濃厚
有機性廃液な極めて簡潔なプロセスにより省資源・省エ
ネルギ的に超高度に処理できる革新的方法に関するもの
である。

以下、本発明の詳細を代表的廃液としてし尿を例にとっ
て説明する。

従来のし尿処理プロセスのなかで最も合理的なものとし
て高い評価を受は実施例が急増しているプロセスは、低
希釈二段活性汚泥法である。

このプロセスは、し尿に希釈用水を１０倍量程度添加し
て生物学的硝化脱窒素処理したのち活性汚泥を沈殿池で
固液外＠し、上澄水を凝集沈殿・砂ろ過し、さらにオゾ
ン処理活性炭処即する一方、余剰活性汚泥と凝集沈殿汚
泥を機械脱水・乾燥・焼却するというプロセスである（
以下、これを従来プロセスと呼ぶ）。

しかしながら、この従来プロセスを厳しい視点から技術
評価すると、次のような重大問題を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であるためプロセ
スが複雑であり、維持管理性も悪い。

■　凝集沈殿工程に硫酸ばん土、ポリマーなとの凝集剤
を多量に必要とする。従って資源多消費型であるほか、
難脱水性のａ集沈殿汚泥が多量に発生する。

■　オゾン処理にはオゾン発生用の電力を２０ｋｗｈ／
　　　程度と多量に要し、活性炭処理ｇ−ｏａ にも高価な活性炭（６０”／＊ｇ＃ｒ！；性炭）を多量
に必要とする。また、活性炭の再生にも多額のコスト（
３００〜ろ５０　Ｒ／に、、　、活性炭）を必要とする
。

■　余剰活性汚泥および凝集沈殿汚泥の機械脱水処理に
カチオンポリマー、塩化第２鉄、消石灰などの脱水助剤
を多量に必要とするだけでなく月餐水ケーキの含水率が
７５〜８２％と高いプこめ、乾燥焼却工程に重りなどの
補助燃料を多量（２００〜６ｏｏ４／−６ｎ［）、　３
　）　　に消費する。

このような問題点は、いずれも極めて重大であるにも拘
らず、従来はし尿を高度に処理し水域環境の汚染を防止
するためには必然的に必要なことであると認識されがち
であった。

本発明は、このような従来がらの固定概念を完全に打破
し、上記の諸欠点を兄事に解決できルプロセスを提供す
るものである。

本発明の効果は驚（べきものであり、従来プロセスの凝
集沈殿、砂ρ過、オゾン処理、活性炭処理２滅菌処理の
各工程および汚泥の機械脱水工程、脱水助剤の添加工程
の凡てが不要になり、しかもその処理水質は従来プロセ
スよりも圧倒的に秀れており、維持管理費も著しく低減
することができる。

即ち、本発明は有機性廃液を生物処理したのち、該生物
処理工程の処理液と余剰生物汚泥との混合スラリーに油
を添加混合してから、少なくとも蒸気圧縮法による蒸発
工程に流入せしめ、蒸発水蒸気の凝縮水を前記有機性廃
液の高度処理水となすことを％徴とする有機性廃液の処
理方法である、 本発明の技術的骨子は、有機性廃液を生物処理したのち
、該生物処理液と余剰生物汚泥の混合スラリーという特
定の対象物を蒸気圧縮蒸発せしめることにあり、本発明
とは逆に有機性廃液を生物処理せずに直接蒸発する方法
では後述するように本発明の秀れた効果は全く得られな
い。

次に、本発明の一実施態様を図面を参１１０シながら、
し尿処理を例にとって説、明してゆく。

除渣し尿１（浄化槽汚泥が１０−３０％程度混入してい
る場合が多い）を、これに希釈用水を添加することなく
生物学的硝化脱窒素］二程などの生物処理工程２に流入
せしめ＋３０１）　、窒素成分、臭気成分を生物学的に
除去する。なお、生物処理工程２としてはし尿の場合は
生物学的硝化脱窒素工程又は生物学的硝化工程が最適で
あるが、アンモニア性窒素成分をあまり含まない有機性
廃液を対象とする場合は、単なるＢＯＤ除去のみな行な
う活性汚泥処理工程で充分である。

生物処理工程２がら流出する活性汚泥スラリー　（Ｍｉ
ｘｅｄ　１ｉｑｕｏｒ　）　３は遠心濃縮機などの固液
分離工程４において濃縮汚泥５と分離水５′に分離され
、濃縮汚泥５は生物処理］二程２にリサイクルされる。

一方、分ｋｌ水５′には余剰活性汚泥を含むスラリー６
を混合し、混合スラＩＪ−７とする。この混合スラリー
７は、し尿中のＢＯＤおよび窒素成分が生物処理工程２
で除去されてはいろが、生物分解不司能な色度成分。

非生物分解性のＣＯＤ成分、リン酸を多量に含有す７．
）　ＭＬＳＳ　５５００〜７０００ｍ９／１　（７）　
スーｙリー状のものである。

この混合スラリー７に重？１１」などの／ｌｂ　８を添
加し混相槽９にて充分混和してから蒸気圧縮蒸発工程１
０（１０′は蒸発缶）に流入させる。なお、生物処理工
程２ではし尿を無希釈処理するので、し尿中のＢＯＤ、
窒素成分を生物学的に酸化する際に発生する酸化反応生
成熱（３００００〜４００００　ＫＣａ１／に１−Ｌ尿
）　Ｋよって生物処理工程２内の液温か４０℃以上に上
昇し、蒸発工程１０への流入スラ！Ｊ−（７）の水温も
４０°Ｃ以上となる結果、蒸発缶１０′内温度（通常１
０１１に’Ｃとなるように、蒸発缶内圧力をほぼ常圧に
設定ずろ）に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。この事実は、微生
物酸化反応生成熱を間接的に蒸発工程１０に利用すると
いう新規な技術的概念を意味する。

しかして、油懸濁スラリー１１は熱交換器１２にて水蒸
気の凝縮水１３（これが、除渣し尿１の高度処理水に相
当する）によって温度８０〜８５℃に予熱されたのち、
上記蒸発工程１０に流入して蒸発ａ縮され、浦懸濁濃縮
スラリー１４として排出される。

一方、蒸発工程’ＩＯＫで蒸発した水蒸気１５ば、蒸気
圧縮機１６において圧縮昇温されてから蒸発工程１０の
間接加熱部１７に流入し、加熱源として再利用される。

間接加熱部１７にて凝縮した水蒸気は凝縮水１６となっ
て熱交換器１２を経由したのち、凝縮水１ろ中に混入し
た少量の低沸点の油分を油除去工程（浮上分離。

コアレソサーなど）１８にて除去し、超高度の処理水１
９として放流される。処理水１９は蒸留水とほぼ同等の
無色・透明でＣＯＤ、ＢＯＤ、窒素、リン酸がほぼゼロ
かつ高温殺菌されているもので、し尿処理水として最高
度の水質を示す。

なお、蒸発□工程１０としては蒸気圧線法単独法のほか
、蒸気圧縮法と多重効用法の併用法も勿論採用できる。

か（て油懸濁濃縮スラリー１４中の水分は蒸発除去され
、混合スラリー７中の水分量のおよそ１／４ｏ以下に減
少しており、これをさらに別個の蒸発缶２０′に導いて
水分を蒸発せしめ、油に懸濁している汚泥を乾燥処理す
る（この工程を油懸濁濃縮スラリー１４の蒸発乾燥工程
２０と呼ぶ）。

次に、商含有乾燥汚泥２１をスクリュープレス、遠心分
離機などの脱油工程２２に流入せしめて浦を分離回収し
、回収油２３と油除去工程１８からの回収／Ｆ４３２３
’を混相槽９にリサイクルし再使用する。

なお、蒸発工程１０における水分蒸発量をさらに増大さ
せれば、油懸濁濃縮スラリー１４中の水分量がさらに少
なくなるので上記蒸発乾燥工程２０は不要に７ｒ！２、
油懸濁濃縮スジソー１４を一挙シて脱油工程２２に供給
することもできる。

この場合、ボイラー２５から発生ずる水蒸気２６は蒸発
乾燥工程２Ｕの間接加熱部２０”に供給するようにする
。

しかして、脱油工程２２から排出される脱油汚泥２４中
には、脱油工程２２にて分離しきれなかった微量の油分
が残存しており（７５０〜１８０　’−０１１／１ｏｎ
−Ｄ、　Ｓ　）　、シかも含水率１０％程度の低水分子
ｑσ己になつ（いるので、発熱量は約４００　ｏ　Ｋｃ
ａｌＡ−ｐ、ｓ　と高く、燃料的性状が極めて秀れてい
る。したがって、ボイラー２５の燃料用として利用でき
る。

ボイラー２５にて発生した上記水蒸気２６は主に蒸発乾
燥工程２０用の加熱源として利用されるほか、蒸発工程
１０のスタートアップ用。

脱油工程２２などに利用される。図中２７は燃焼用空気
、２８は排ガス、２９は焼却残渣である。

なお、蒸発乾燥工程２０から蒸発した水蒸気６０は蒸気
圧縮機１６のザクジョン側に導入せしめ、熱の有効利用
を図るようにするのが好適である。また、当然ではある
が所望により蒸発乾燥工程２０を多重効用法及び／又は
蒸気圧縮法によるものとしてもよいことは申すまでもな
い。さらに、し尿の除液工程か１：）排出されるし渣６
１をボイラー２５しこで混焼することが好ましく、水蒸
気２６の発生用が増大する。なお、８′は脱油汚泥２４
に付着している油分相当量を系外から補給するためのメ
イクアップ用の浦である。

以」二詳述した本発明によれば、次のような顕著な効果
が得られ、従来プロセスの重大欠点を完全に解決するこ
とができる。

■　従来プロセスでは不可欠な凝集沈殿、砂１過２オゾ
ン処理、活性炭吸着、滅菌処理のすべての工程が不要と
なり、しかも従来プロセスでは望むべくもない最高級の
超高度処理水が得られる。

従って、環境汚染防止上著しい効果が得られるほかプロ
セスも極めて簡略化される。さらに凝集剤、オゾン発生
電力、活性炭のすべてが不要になり、大きな省資源効果
が得られる。

■　また、従来プロセスで不可欠な余剰活性汚泥と凝集
沈殿汚泥の機械脱水工程が不要になると同時に脱水助剤
が全く不要になるので、省資源効果とプロセスの合理化
効果が太きい。

■　従来プロセスで悩みの鍾になっている凝集沈殿汚泥
が全く発生しない。

■　除渣し尿を生物処理せずに直接多重効用蒸に多量の
アンモニアと揮発性有機成分、臭気成分が含まれている
ため、蒸発水蒸気及びこれの凝縮水中に多量（数１ｏｏ
ｏｍｇ／／ｌ）のアンモニア、、ＢＯＤ、臭気成分が含
まれてくるので、本発明のように凝縮水を高度処理水と
して放流することは全く不可能となる。

（ロ）さらに、蒸発工程からの臭気のリークに細心の対
策を要するほか、し尿中の硫化物などによるスケール生
成も発生しやすい。あまつさえ、蒸発水蒸気中に腐蝕性
成分（Ｈ２Ｓ、有機酸など）が含まれてくるため蒸気圧
縮機内の腐蝕の可能性が著しく大きいので蒸気圧縮法は
適用困難である。

（）Ｊまた、凝縮水中のアンモニア、ＢＯＤ成分を除去
するために凝縮水に対し生物学的硝化脱窒素処理を行お
うとすると、し尿中のＳＳ性ＢＯＤおよびリン酸が蒸発
工程で濃縮液側てすべで移行してしまうため、凝縮水の
ＮＺＢｏＤ比が大きくなり、有価物であるメタトル、酢
酸などの水素供与体（有機炭素源）とリン酸を外部から
多量に添加しないと効率的な生物学的膜窒素処理が行な
えない。

これに対し本発明では、し尿をあらかじめ充分生物学的
に処理してがら該処理液と余剰活性汚泥の混合スラリー
という特定の対象に対し蒸気圧縮蒸発処理するので、上
記のような欠点が全く発生しない。

なぜならば、し尿中のアンモニア性窒素。

揮発性有機成分などのＢＯＤ成分、臭気成分。

硫化物などのスケール生成及び腐蝕性成分をあらかじめ
生物学的に充分除去してから蒸気圧縮蒸発工程に供給す
るように構成したので、蒸発水蒸気及び凝縮水中のＢＯ
Ｄ、アンモニア、臭気成分、揮発性有機酸はほぼゼロと
なり、また生物学的硝ｒヒ脱窒素工程ではし尿中のリン
酸、ＳＳ性ＢＯＤ成分を充分利用できるので、リン酸お
よびメタノール、酢酸の添加は完全に不要となる。

■　従来プロセスでは余剰活性汚泥と凝集沈殿汚泥（両
者とも離脱水性汚泥として周知である）に対しカチオン
ポリマーなとの脱水助剤を添加してベルトプレスなどの
脱水機で脱水しているため、脱水助剤の経費が約３００
円／Ｋｌ−Ｌ、Ｗ　　と高額てなっている他、含水率８
０チ程度の脱水ケーキの乾燥・焼却に多量の補助燃料を
要している（８００〜９００　円／Ｋｔ程度）。

また、脱水ケーキ中に凝集沈殿汚泥ｄ起因する水酸化ア
ルミニウムなどの無機物が共存するので、脱水ケーキの
発熱量が少ないというマイナス点も見逃せない。

これに対し本発明では、脱水機および脱水助剤の添加工
程が□完全に不要になるので、上記の欠点が兄事に解決
されている。従って、汚泥の焼却について補助燃料はい
っさい不要であり、逆にｔり泥そのものをボイラー用の
燃料として利用できる。

■　従来プロセスによるし尿処理水は、その塩素イオン
濃度が５００〜３　Ｄ　ＯＤ　ｍ９／１と高いため山林
、田畑のかんがい用水に使用することば塩類障害のため
困難であるが、本発明による処理水は蒸留水であるため
塩類濃度はゼロからトレースと極めて微量である。した
がって、容易にかんがい用水とし−Ｃ有効利用できる。

■　本発明による処理水は清澄な温水であるため処理施
設の暖房用、福祉センターなどの温水プール及び入浴用
として有効に利用できるため、さらに省エネルギー的な
プロセスが実現される。

次に本発明の実施例を記す。

実施例 神奈川県逗子市し尿処理場Ｑｃ搬入される生し尿（浄化
槽汚泥が５〜８％混入している）をロークリスクリーン
で除渣したのち、処理量１０に４／／Ｂ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。希釈用
水を添加すると蒸気圧縮蒸発処理対象水量の増大および
液温の低下を招くため好ましくないので無希釈処理を行
ったものである。硝化槽の発泡対策としては消泡機を設
置した。

生物学的膜窒素工程のｖｉＬＶＳＳは２００００〜２１
０００ｍＶｔ、滞留日数は５〜７日間に設定した。

微生物が、ＢＯＤ除去反応および硝化反応を遂行すると
きに発生する酸化反応生成熱によって生物処理槽内の液
温は夏期は４０〜４５℃、冬期は６６〜５５℃に維持さ
れ流入し尿し）液温まり２０℃以上上昇した。

次に生物処理工程流出スラリーの大部分を無薬注型遠心
濃縮機（スーパーデカンタ−型使用）に供給し、分離液
と濃縮汚泥（固形物濃度５〜６％）に分離し、濃縮汚泥
を生物処理工程にリサイクルした。次に遠心濃縮分離液
に生物処理工程流出スラリーの一部分を混合し余剰活性
汚泥発生量に相当すルＭＬＳ８６０００〜７０００”２
／ｚ濃度の混合スラリーに調整−し、これにＡ重油を該
混合スラリー中の固形物量ｉ　ｋｇあたり１０に７添加
混合し、温度１００℃のａ細氷と熱交換して温度８０℃
程度に予熱したのち、プレート式の蒸気圧縮蒸発缶（フ
ローシートの符号１０′に相当する、伝熱面積２７　ｍ
’　）に供給し４０〜５０倍に蒸発濃縮した。この蒸発
缶内のスケール及び腐蝕は、油膜によって伝熱面が保護
されるため全く認められなかった。蒸発水蒸気は蒸気圧
縮機でｉ、　４ｋｑｆ／ｃｒｉ　に圧縮し昇温ぜしめた
のち再び蒸発缶の加熱源に利用し、水蒸気の凝縮水を、
傾斜板浮上分離式油分離装置およびコアレッサーによる
油除去工程を経由せしめ、次表の水質を有するし尿の無
希釈高度処理水を得た。

この処理水質は従来のし尿の無希釈処理でけ到底達成不
可能な極めて高度な水質である。

しかして、上記蒸気量から流出する含水率７５〜８０％
の油懸濁濃縮スラリー（Ｄｆｆｉ計４００〜５００　ｔ
／日）　’に蒸発乾燥缶（フローシートの２０′に相当
する）に導入し、含水率１０〜１５％の油懸濁乾燥汚泥
を得た。これをスクリュープレスにて搾油し分離された
油を油混和槽にリサイクルし、スクリュープレス排出汚
泥（油含有量１５０〜１７　Ｄ　ｔ／１ｏｎ−Ｄ、　ｓ
であった）をボイラーに供給し燃料として利用した。ス
クリュープレス排出汚泥の低位発熱量（３５００−５９
００ＫｃａｌＡ、、ケーキ）が高いため容易に自燃した
。また、し尿の除渣工程から発生ずるし渣をスクリュー
プレス（産出機械（株）製）にして脱水した含水率６０
〜６６チの脱水し渣な上記ボイラーにて混焼させた。ボ
イラーから発生した圧力２ｋｑｆ／ｃｒ１．温度１３３
℃、蒸気量４７００１（９／／日のスチームを上記蒸発
乾燥缶に供給し、Ａｂ　！￥！濁濃縮スラリーの蒸発乾
燥用に利用した。

以上のように本発明プロセスにおいては、従来プロセス
で必要とされた生物学的膜窒素用のアルコール、凝集沈
殿用の凝集剤、オゾン、活性炭および汚泥脱水用の脱水
助剤は全く必要とせず、必要なものは蒸発工程（１０’
）に供給す６　Ａ　重油（添加量８０〜９０　’／Ｂ、
シ尿ＩＫｔあたり０．８〜１．Ｏｔ、コスト６０〜８０
町Ｋｔ）だけであったっまた、蒸発工程（１０’）に必
要な電力はし尿Ｉ　Ｋｔあたり２０〜２２Ｋｗｈ、コス
ト４００〜４４０円／Ｋｔ　　で極ｄ）て安イ曲であり
、その他各種ポンプ、曝気用のプロワ−１，【どの電気
機器全体の電力コストは１１ｏ　ｏ　円／ｘｉ、、合計
１５６０〜１６２０円／Ｋｔ−１−尿であり、従来プロ
セスの維持管理費の実績値３５００〜４０００円／Ｋｔ
　　に比べ著しく節減された。

【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・・・除渣し尿、２・・・生物処理工程、６・・・活
性汚泥スラリー、４・・・固液分離工程、５・・・濃縮
汚泥、５′・・・分離水、６・・・スラＩＪ　’　　、
７・・・混合スラリー、８，８′・・・油、ソ・・・混
和槽、１０・・・蒸発工程、１０’、　２０’・・・蒸
発缶、１１′・・・油懸濁スラリー、１２・・・熱交換
器、１６・・・凝縮水、１４・・・油懸濁濃縮スラリー
、１５，２６．５０・・・水蒸気、１６・・・蒸気圧縮
機、１７．２０”・・・間接加熱部、１８・・・油除去
工程、１９・・・処理水、２０・・・蒸発乾燥工程、２
１・・・油含有乾燥汚泥、２２・・・脱油工程、２３．
２３’・・・回収油、２４・・・脱油汚泥、２５・・・
ボイラー、２７・・・燃焼用空気、２８・・・排カス、
２９・・・焼却残渣、６１・・・し渣。 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　
　日　　　稔

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、有機性廃液を生物処理工程で処理したのち、該生物
   処理液と余剰汚泥との混合スラリーに油を添加混合し、
   少なくとも蒸気圧縮法による蒸発工程にて蒸発処理する
   ことを特徴とする有機性廃液の処理方法。 ２、　前記生物処理工程が、生物学的硝化工程である特
   許請求の範囲第１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項記載の方法。 ４、前記蒸発工程が、前記混合スラリー中の水分の一部
   を除去して濃縮するための前記蒸気圧縮法による蒸発工
   程と、該蒸発工程からのａ縮’Ｆ５１ｆＱ中に残留する
   水分を除去して乾燥するための蒸発乾燥工程とからなる
   ものである特許請求の範囲第１項、第２項又は第３項記
   載の方法。 ５、前記蒸気圧縮法による蒸発工程、前記蒸発乾燥工程
   の少なくとも一方が、該蒸発乾燥工程による乾燥汚泥を
   脱晶処理したのちボイラーにて焼却処理して得られる水
   蒸気を、その加熱用熱源として使用して行なわれるもの
   である特許請求の範囲第４項記載の方法。