JPS5959289A - リン含有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、し尿などのリン酸含有有機性廃水の処理プロ
セスに関するものである。

従来のし尿処理プロセスのなかで最も進歩した合理的プ
ロセスとして評価されているのは、し尿を生物学的硝化
脱窒素処理したのち、活性汚泥を沈殿池で固液分離し上
澄水を凝集沈殿、砂沢過しさらにオゾン処理、活性炭処
理するプロセスである。

しかし、この従来プロセスには次のような重大な問題点
が残されている。

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が悪い。設置面積も太きい。

■　凝集沈殿（又は浮上）処理に硫酸ばん土などの凝集
剤を多葉に必要とし、資源多消費型であるほか、難脱水
性の凝集汚泥（Ａｔ（ＯＨ）ｘなど）が発生し、その処
理・処分が難点となると同時に多大のエネルギー及び経
費を要する。

■　オゾン発生電力に約２０〜３０　ＫＷＨ／ＫＰ　（
ｈという多量の電力を必要とし、又活性炭処理にも５０
０〜６００円／ｎ−し尿　という高額な経費を要する。

■　廃活性炭の再生にも多量のエネルギーを必要とする
。

■　し尿中のリンを有価物として回収できない。

本発明は、上記従来プロセスの問題点を根本的に解消し
、簡潔なプロセスにより′高度に良質の処理水を極めて
省資源的・省エネルギー的に得ることができる革新的方
法を提供するものであって、リン含有有機性廃水を生物
処理工程で処理したのち、該生物処理水を蒸発工程で蒸
発濃縮すると共に該蒸発濃縮液忙カルシウム化合物及び
／又はマグネシウム化合物を添加して固液分離すること
を特徴とするリン含有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代表
廃水としてし尿処理を例にとって説明する。

除渣したし尿１（浄化槽汚泥が混入している場合が多い
）を、これに希釈水を添加することなく生物学的硝化脱
窒床法による生物処理工程２に流入せしめ主としてＢＯ
Ｄ、　ＣＯＤ、窒素成分を生物的に除去する。生物処理
工程２としては硝化液循環型、し尿のステップ供給型、
好気的脱窒素型、回分処理型などのし尿中のＢＯＤを脱
窒素菌の水素供与体として利用できる方法を採用する。

生物処理工程２番で従来の如く希釈水を多量（１０倍が
通常）に添加することは水温の低下を招き、微生物の活
性が劣化するだけでなく蒸発処理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−に程２から流出する活性汚泥ス
ラリー３は遠心濃縮機、沈殿槽、浮上分離装置などの固
液分離工程４にて固液分離され、分離汚泥５の大部分は
返送汚泥５′としてリサイクルされ、余剰活性汚泥６は
汚泥脱水工程７にて処理さｉしる。

しかして、固液分離工程４から流出する生物処理水８は
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、有機性情床が多量に
残留している。このため従来プロセスでは、生物処理水
８に対し凝集沈殿、砂を過、オゾン処理および循性炭処
理によってＣＯＤ、　色度、リン酸、有機性窒素を除去
しているのである。

しかし、本発明はこのような常套手段をやめて、全く新
しい技術思想を導入する。

すなわち、生物処理水８を熱交換器９にて予熱したのち
、蒸発工程１ｏの蒸発缶１０′内に供給し蒸発せしめた
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。

凝縮水１４は温度が１００　’Ｃ程度（蒸発缶１０’内
はほぼ常圧とする）であるので、熱交換器９の高温熱源
として利用されたのち超高度処理水１５として流出する
。

この凝縮水１４は蒸留水であるので水質は極めて良好で
あり、ｓｓゼロ、色度ゼロ、リン酸、ＢＯＤ、ＣＯＤ、
窒素成分け０〜数グ／ｌと、し尿の無希釈処理水として
最高級の水質を示す。

生物処理水８中に多量（８００−１０００９／を程度）
に含まれるリン酸イオンは蒸発缶１０′にて水蒸気中に
逸出することなく濃縮され、蒸発濃縮液１６中のリン酸
濃度は４０倍濃縮時忙は一３２０００〜４００００ダ／
ｌと高濃度になる。

この現象を利用して蒸発濃縮液１６にＣａ（ＯＨ）２、
ＣａＯ、Ｍｇ（ＯＨ）２、ＭｇＯなどのカルシウム化合
物またはマグネシウム化合物１７を添加（併用も可能）
すると、 ３Ｃａ　　＋３ＰＯ４＋ＯＨ−＋Ｃａ５（ＯＨ）（ＰＯ
４）３↓３Ｃａ　　＋２ＰＯ４→Ｃａ３（ＰＯ４）２↓
３Ｍｇ　　＋２ＰＯａ　−＊Ｍｇ５（ＰＯａ）２↓など
の反応が生起し、これを固液分離工程１８にて処理する
と肥料として価値の高いリン酸カルシウムまたはリン酸
マグネシウム１９が回収でキル。

このように本発明の重要ポイントは、有機性廃水をまず
生物処理し生物処理水という特定の対象水を蒸発処理し
蒸発水蒸気の凝縮水を得て、この凝縮水を超高度処理水
となすとともに、蒸発濃縮液にＣａ、Ｍｇ　　を添加す
ることにある。

さらに、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ｌを生物処理する際に発
生する微生物酸化反応生成熱（約４００００　ｋｃａｌ
／　Ｊｃｔ　−Ｌ、尿）によって生物処理槽内液温した
がって生物処理水８の温度が、し尿ｌ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８を蒸発処理すること
が重要ポイントの一つである。

この結果、蒸発缶１０′内の蒸発温度（通常９０〜１０
０℃）にまで加熱するのに必要な熱量が節減できるとい
う省エネルギー効果がある。

しかして、蒸発濃縮液１６（生物処理水が数十倍に濃縮
されたもの）はリン資源が回収されたのち噴霧燃焼など
任意の焼却処分工程２０にて処分される。

以上のような一実施態様では蒸発工程１０として蒸気圧
縮法によるものを採用した場合を説明したが、多重効用
蒸発法又はこれと蒸気圧縮蒸発法の併用法によるものを
採用してもよいことは云うまでもない。

なお、熱交換器９から流出してくる凝縮水１４は未だ水
温が５０℃程度であるので、そのまま放流することなく
脱水ケーキ７′の乾燥工程の熱源として利用する方法を
採用することが極めて望ましい。

また、有機性廃水がし尿のようにアンモニア性窒素成分
を多量に含んでいる場合は、生物処理工程２を生物学的
硝化工程又は生物学的硝化脱窒素工程とするのが非常に
重要で、もしも生物処理工程２が単なるＢＯＤ除去機能
しかないと、生物処理水中のアンモニア性窒素が蒸発水
蒸気とともに蒸発し、凝縮水１４中に多量のアンモニア
が混入してしまう。

以上のような本発明によれば、次のような数多くの重要
効果を得ることができる。

■　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、１過、オゾン酸化、活性炭吸着によるＣＯＤ、
色度の除去工程、滅菌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。

この結果、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。

■　リン含有有機性廃水中のリンを合理的に売料として
価値の高いリン酸カルノウムまたはリン酸マグネシウム
として回収できるという極めて重要な効果を得ることが
できる。この効果は従来プロセスでは全く認められない
ものである。

■　凝集剤、オゾン発生電力、活性炭及びこれの再生費
、滅菌用塩素が不要となるので、省資源・省エネルギー
効果が大きい。

■　凝集沈殿処理が不要であるので、汚泥処理は余剰活
性汚泥だけを処理すればよい。この結果、汚泥処理コス
トが軽減され、汚泥処理施設も節減される。

■　脱水ケーキ中に無機物を主体とする凝集沈殿汚泥が
混入していないので、脱水ケーキの発熱量が４０００　
ｋｃＦＬｔ／’？−ＤＳ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。この効果は大きく省エネルギーに寄与する。またコ
ンポスト化にも有利である。

■　し尿中には高濃度のアンモニア、有機酸、臭気成分
が極めて多量に含まれているため、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
凝縮水中に極めて多量のアンモニア、揮発性有機酸およ
び臭気成分が含まれるので、本発明の如く到底水蒸気の
凝縮水を高度処理水となすことは不可能である。しかも
、し尿の蒸発工程で生し尿の臭気よりも強い耐えがたい
悪臭が発生するという問題もある。

あまつさえ、し尿中には１００００〜２００００ダ／ｌ
という高濃度のＳＳが含まれているので、蒸発濃縮によ
ってＳＳ濃度が極度に増加し流動性を失い蒸発缶が閉塞
してしまうという木質的な問題点がある。

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、臭気成分を充分生物的に除去した
のち蒸発処理を行なうので、蒸発水蒸気の凝縮水中の１
３０Ｄ、　ＣＯＤ、窒素、リン酸、色度成分、ＳＳがゼ
ロ又は数〜／ｌとなり、極めて秀れた水質を示す。また
、蒸発工程からの臭気発生も無視し得る程度である。さ
らに、ＳＳによる蒸発缶の閉塞のトラブルも起きない。

リ　従来の無希釈し尿処理水の塩素イオンＣｔ−濃度は
３０００ｑ／１程度と極めて高いので山林散布、田畑の
かんがい用水にすることは塩類障害によって不可能に近
かったが、本発明の処理水のＣｔ−イオン濃度は０〜数
ｍ９／ｌと極めて微量であるため山林散布水、かんがい
」水に容易に使用することができる。

゛■−２坪−発性有機酸を含む液を直接、蒸発処理する
と蒸発缶及び蒸気圧縮機等９関連機器が有機酸によって
腐蝕する可能性が大きいが、木廃明で−は微生物によっ
て資化されやすい有機酸をあらかじめ生物処理工程にお
いて除去するので、上記のようなトラブルはあり得ない
。

次に、本発明の実施例について記す。

実施例 神奈川県藤沢市Ｈし尿処理場に搬入されるし尿（浄化槽
汚泥が１５係混入してる）をロータリスクリーンによっ
て除渣したのち、し尿処理量ＪｋｅＺ日の規模で硝化液
循環生物学的膜窒素法により無希釈処理した。

無希釈処理した理由は、微生物酸化熱を利用して液温を
上昇させるためと、蒸発工程流入水量を減少して省エネ
ルギー化を図るためである。

生物処理工程のＭＬＳＳは１９０００〜２００００ダ／
１．滞留日数Ｆｉ７日間とした。

生物処理槽内の水温はＢＯＤ資化菌、硝化菌などの微生
物の酸化熱によって夏季は４２℃よ、冬季は３３〜３４
℃に維持された。生物処理槽流出スラリーの固液力ｌ１
ｉｌｔには無薬注型遠心濃縮機を使用し、濃縮汚泥−（
濃度５〜６チ）の大部分を脱窒素槽にリサイクルし、余
剰活性汚泥はフィルタプレスで脱水し含水率６５〜６７
チの脱水ケーキを得た。

しかして、遠心濃縮分離水（ＳＳ　３０（１−４００ｍ
９／ｌ　）を沈殿槽に流入させてさらにＳＳを除去し、
５Ｓ１００〜／を以下の上澄水を蒸気圧縮蒸発缶に供給
して濃縮比４０倍に濃縮し、２５ｔ／日の濃縮液と９７
５　ｔ１日の水蒸気圧縮水（これがし尿の無希釈超高度
処理水に相当する）を得た。

除清し尿、生物処理水（蒸発缶流入水）および凝縮水（
高度処理水）の水質は次表のとおりであった。

※　６段階強度表示法による この凝縮水を活性炭吸着塔（ツルミコールＧＬ　−３０
を使用し、ＳＶｌ、０で流通させた）に導入し、凝縮水
中の臭気成分を除去した。活性炭流出水の水質はＳＳ、
色度、（１、ＰＯ４がいずれもゼロ、Ｃ０ＤＯ〜１１ｔ
、　ＢＯＤＯ〜２ｍ９／ｌ、　Ｔ　−Ｎ　ｌ　〜３、臭
気強度ゼロであった。

活性炭の悪臭成分除去容量は極めて太きく、６０００　
ｔ／（１−ｃａｒｂｏｎ）通水しても活性炭処理水の臭
気強度はゼロであった。蒸発缶濃縮液は、リン資源を回
収したのち噴霧燃焼炉で焼却処分した。

【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ノートである。 １・・・し尿、２・・・生物処理工程、３・・・活性汚
泥スラリー、４．１８・・・固液分離工程、５・・・分
離汚泥、５′・・・返送汚泥、６・・・余剰活性汚泥、
７・・・汚泥脱水工程、７′・・・脱水ケーキ、８・・
生物処理水、９・・熱交換器、１０・・・蒸発工程、１
０′・・・蒸発缶、１１・・・水蒸気、１２・・・蒸気
圧縮機、１３・・・間接加熱部、１４・・凝縮水、１５
・・・超高度処理水、］６・・・蒸発濃縮液、１７・・
・カルシウム化合物またはマグネシウム化合物、】９・
・・リン酸力ルンウムまたはリン酸マグネシウム、２０
・・・焼却処分工程。 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

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、リン含有有機性廃水を生物処理工程で処理したのち
   、該生物処理水を蒸発工程で蒸発濃縮すると共に該蒸発
   濃縮液にカルシウム化合物及び／又はマグネシウム化合
   物を添加して固液分離することを特徴とするリン含有有
   機性廃水の処理方法。 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。 ３、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。