JPS6143117B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、し尿、その他産業廃液などの
BOD、アンモニア、リン酸を含む有機性廃液を
処理する方法、詳しくは生物学的に処理する方法
を含む効果的なし尿汚水の処理方法に関するもの
である。

一般にし尿処理プロセスでは、生物学的処理が
効果ある一つとして提唱され、多く採用されてい
る。例えば代表的には活性汚泥プロセスや生物学
的硝化脱窒素プロセスがあるが、従来の活性汚泥
法などの生物処理工程においては、し尿中のリン
酸（600〜1000mg/が通常の値）および色度成分
が、ほとんど除去できないので生物処理水に対
し、硫酸アルミニウム、塩化第２鉄などのリン酸
イオン、色度成分と不溶性の沈殿を生ずる無機凝
集剤を添加して除去する必要があつた。しかし、
し尿の10倍希釈生物処理水に対しても、硫酸アル
ミニウムの所要薬注率が500〜1000mg/と極めて
多量に要し、その結果多量の難脱水性の無機スラ
ツジが発生し、しかもこのスラツジは、肥料など
には有効でないので、いたずらに廃棄処分をせざ
るを得ず、あまつさえ処分他の確保にも困難にな
つている。しかも通常生物処理工程においては、
し尿に対し10〜20倍の希釈水を要するので、希釈
水不足に悩まされやすく、且つ、処理場の放流水
質が一見良好になつていても、これは多量の希釈
水で希釈されたからにほかならないのであつて、
理想的には、し尿を無希釈で処理しても、従来と
同等以上の水質になることが最も好ましいことな
のであり、少なくとも希釈水の使用量をできるだ
け削減することである。一方従来の生物学的硝化
脱窒素プロセスは、し尿など原水中のNH₃−Ｎを
多量のエネルギーを消費して最終的にN₂ガスと
して大気中に放出してしまい、せつかくのNH₃−
Ｎを肥料などの有価資源として回収することがで
きないという根本的な欠点をもつている。いずれ
にしても従来のし尿処理法の代表的なプロセスで
ある活性汚泥法は、汚泥返送、バルキング、発
泡、消泡水の散水、SVIの測定、最終沈殿池から
のSSのキヤリオーバなど維持管理上、多くの問
題点を本質的にかかえている。

本発明は、これら従来のし尿などの有機性廃水
の処理方法の重大な諸欠点を一挙に解決すること
のできるようにしたもので、BOD、アンモニ
ア、リン酸を含む有機性廃液の著しい省資源、省
スペース、資源回収、維持管理の容易化を可能に
する革新的な処理方法を提供することを目的とし
たものである。

すなわち、本発明は、BOD、NH₃−Ｎ、PO₄を
含むし尿などの有機性廃水にマグネシウム化合
物、または、これとリン酸化合物を添加したの
ち、砂などの任意の粒状固体を懸濁させた曝気槽
内に導いて生物処理し該曝気槽から流出する粒状
固体が分離された曝気槽流出スラリーに、少なく
ともカチオン性高分子凝集剤を添加して固液分離
することを特徴とするし尿系汚水の処理方法であ
る。

この場合前記生物処理が、し尿系汚水を無希釈
若しくは希釈されても６倍以下の希釈培率で処理
されるものであつて、生物学的硝化脱窒素工程で
行なうのが効果的であり、且つ固液分離工程とし
ては遠心脱水を含む機械的脱水処理で、この脱水
分離液を凝集固液分離又は生物処理したのち固液
分離して必要に応じ排出汚泥を生物処理工程流出
液にリサイクルして脱水することが合理的な処理
となる。

本発明の一実施例を図面を参照しながら説明す
ると、生し尿などのBOD、NH₃−Ｎ、PO₄を含む
原液１を希釈することなく、また、やむを得ず、
消泡などの目的で、希釈するときは、６倍以上に
希釈することなくそれ以下で希釈して曝気槽４に
流入させる。この曝気槽４ではエアリフト管３な
どの流動化機構を備えて砂などの粒状固体２が槽
内に懸濁流動している。この際原液１もしくは、
曝気槽４内の液に酸化マグネシウムなどのマグネ
シウム化合物１４または、これとリン酸乃至リン
酸化合物の両者を添加量原水中のリン酸濃度に対
してモル比で0.5〜５、好ましくは1.5〜4.0の範囲
で添加して処理される。該曝気槽４内ではエアリ
フト管３に空気１５又は酸素を含む他のガスが圧
入されて粒状固体２を流動化しつつ曝気作用が与
えられ粒状固体表面に付着している微生物および
粒状固体には付着していない浮遊状の微生物の作
用によつて高速に原水中のBOD成分を除去し、
NH₃−Ｎの硝化作用が生起すると共に添加された
Mg²⁺もしくはMg²⁺とPO₄によるリン酸マグネシ
ウムアンモニウムの沈殿が、原液中のNH₄−Ｎ、
PO₄との沈殿生成反応によつて効率よく進行す
る。

そして最も好ましくは、原液１を希釈しない状
態で処理するのがよく、曝気槽４内の滞留時間を
極めて長くとることが可能でNH₄・Mg・PO₄↓
の貯殿生成反応が充分進行する。この場合、原液
１のPHを８前後に調整することもあるが、生し尿
を処理する場合は、通常PH調整は不要である。も
し、PH調整を行なう場合には、マグネシウム化合
物としてアルカリ剤でもある酸化マグネシウム、
水酸化マグネシウムを使用するのが好都合であ
り、この結果、他のNaOH、Ca（OH）₂、などの
アルカリ剤の添加は不要となる。

また、原液１にMg化合物、PO₄を添加する場
合には、曝気槽４内に原液を流入させる前に生成
したNH₄・Mg・PO₄の沈殿を固液分離すること
も可能である。さらに原液中のNH₃−Ｎを生物学
的に除去するには、曝気槽４を、例えば公知の硝
化液循環生物学的脱窒素プロセスに設定すればよ
いが、図示のエアリフト管３を利用した曝気槽４
を使用すると、エアリフト管３内は溶存酸素濃度
が高く、エアリフト管３の外側の下向流部の底部
は溶存酸素濃度が低下する結果エアリフト管３内
で硝化作用が生起し、下向流部で脱窒素作用が生
起し、単一の曝気槽内で、同時に硝化脱窒素反応
がおきるので、図示例の曝気槽４で、充分目的を
達成することができる。

このようにし、し尿などの原水中の大部分の
NH₄−Ｎ、PO₄を肥料として著効のあるNH₄・
Mg・PO₄を回収することができるので、残留す
る微量のNH₄−ＮだけをNO_x−Ｎに酸化すればす
むため、エアレーシヨン動力が大幅に節減でき
る。

一方、曝気槽４内で、BODおよびNH₃−Ｎ、
PO₄が生物および化学反応によつて除去された流
出液６は、粒状微生物付着固体を沈降分離部５で
分離したのち、流出管を通つて、貯留槽７に流入
される。この沈降分離部５の分離面積は微生物の
付着した粒状固体即ち、微生物ブロツクに比べ著
しく沈降速度の大きなものを分離すればよく、し
かも原液を通常の場合、無希釈で処理するので、
極めて小さなもので済む。なおNH₄・Mg・PO₄
↓の沈殿生成反応によつてPO₄を主として除去す
ることを目的とする場合は、原液にMg化合物の
みを添加すればよく、原液中のNH₄−Ｎをも化学
的に除去するには、Mg化合物とリン酸化合物を
添加して処理する。

さらに、粒状固体懸濁曝気槽４からの流出液６
は、貯留槽７にいつたん貯留するか、又は直接、
遠心脱水機、ベルトプレスなどの機械脱水機８に
流入し、流出液６のSSが固液分離され、脱水ケ
ーキ９と脱水分離液１０を得る。

なお流出液６をそのままの状態で脱水機８に流
入させるとSS回収率が悪いので、機械脱水用凝
集剤、少くともカチオン性高分子凝集剤１７（以
下カチオンポリマー）を混合槽１１に添加し、混
合して凝集させる手段をとるのが非常に好まし
い。例えばSSに対して0.5〜５％好ましくは1.5〜
３％の範囲で混合し、凝集させる手段をとるのが
よい。この場合カチオンポリマーにはアニオン性
もしくはノニオン性高分子凝集剤を併用したり、
無機凝集剤と併用したりすることもできる。

いずれにしても粒状固体懸濁曝気槽４と、機械
脱水機８とを結合させ、従来の生物処理プロセス
のように、曝気槽に後続する最終沈殿池を不要と
することが容易に可能となる。また機械脱水機８
からの脱水分離液１０は、すでに大部分の
BOD、NH₄−Ｎ、PO₄、CODが除去され、相当清
澄になつており、目標水質によつては、そのまま
放流することも可能となるが、一般的な実施例で
は、残留するCOD、色度を除去するために硫酸
パン土、塩化第２鉄などの無機凝集剤１８と必要
に応じ高分子凝集剤（アニオン性、もしくはノニ
オン性）を添加して凝集沈殿槽１２で処理され処
理水１３として導出される。

さらに、前記粒状固体懸濁曝気槽４の前後に任
意の生物処理工程を設けてもよいことは当然であ
り、とくに後段に生物処理工程を追加する場合、
万が一曝気槽４から粒状固体２がトラブルによつ
て流出しても、次の生物処理工程の曝気槽（図示
せず）底部に沈降するため、粒状固体２が脱水機
に流入し、脱水機の故障を招くという事態を未然
に防止できる。

他の手段として、貯留槽７を流出粒状固体の回
収槽とすることも有効な手段である。

また、前記機械脱水機８からの脱水分離液１０
の凝集固液分離工程を経て出きた排出汚泥１６
は、前記生物処理工程が行なわれる曝気槽４また
は生物処理工程流出液６にリサイクルし、該生物
処理工程から発生する余剰汚泥と混合状態で機械
脱水するようにすることも有効な手段である。

さらにまた、無希釈処理もしくは６倍以上に希
釈しないで処理するのはMg²⁺添加によるNH₄・
Mg・PO₄の沈殿生成反応を採用するため、６倍
以上に希釈すると原水中のNH₄・およびPO₄の濃
度が低下し、Mg²⁺＋PO₄ ^3-＋NH₄ ⁺→NH₄MgPO₄
↓の沈殿生成反応の進行上不利になるためである
こと、さらには流出液６を機械脱水機８で直接固
液分離するため、必要以上に希釈すると、脱水機
８の運転動力費および設備費がいたずらに増加す
るためである。

本発明は、粒状固体懸濁曝気による生物処理工
程と固液分離工程とを含む処理プロセスとし、
Mg化合物の添加によるPO₄の除去とカチオン性
高分子凝集剤の添加による機械的脱水によつて希
釈水は無となるか大巾に削減できるし最終沈殿池
が不要となり汚泥返送も不要でバルキングが起き
ないし、微生物の沈降性には無関係に確実にSS
の分離ができると共に、従来いたずらに廃棄され
ていた原液中のリン酸成分を肥料として著効のあ
るNH₄・Mg・PO₄として回収でき、しかも、こ
のNH₄・Mg・PO₄沈殿を微生物と混合状態で、
機械脱水機で分離できるので、NH₄・Mg・PO₄
を別個の固液分離装置を設けて回収するという、
不都合な方法を避けることができ、その上NH₄・
Mg・PO₄の沈殿は結晶性で緻密であり、この結
果、脱水ケーキの含水率も低下するという効果が
ある。

必要ならば、原液中のNH₄−ＮをもNH₄・
Mg・PO₄として回収可能なので、NH₄−ＮをNO_x
−Ｎに硝化するに要する大量のエアレーシヨンエ
ネルギーを節減するという著るしい省エネルギー
も可能となる。また粒状固体懸濁曝気槽からの流
出液に直接汚泥脱水に必要な量のカチオンポリマ
ーを添加するので、流出液中のコロイド性
COD、BOD、色度成分が、汚泥とともに凝集し
脱水ケーキ中に移行し、脱水分離液が極めて清澄
化できる結果、脱水分離液は、そのまま放流可能
の場合が多く、大量の無機凝集剤の添加による凝
集沈殿工程が不要となるので、難脱水性の無機水
酸化物スラツジの発生をさせることができる。ま
たさらに高度の処理を行なうために凝集沈殿を行
なう場合でも、前段ですでにリン酸が除去されて
いること、およびカオリンポリマーの添加による
ゼータ電位の低下によつて無機凝集剤の所要注入
率が、例えばし尿の無機釈処理の場合100〜200
mg/で充分となり、従来より1/10の所要量です
むなど、し尿系の廃水の著しい簡易な運転維持管
理で省資源、省スペース、省エネルギー的に処理
でき水質も大巾に良好となる利益がある。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明方法の実施例の系統説明図であ
る。 １……原液、２……粒状固体、３……エアリフ
ト管、４……曝気槽、５……沈降分離部、６……
流出液、７……貯留槽、８……脱水機、９……脱
水ケーキ、１０……脱水分離液、１１……混合
槽、１２……凝集沈殿槽、１３……処理水、１４
……マグネシウム化合物、１５……空気、１６…
…排出汚泥、１７……カチオン性高分子凝集剤、
１８……無機凝集剤。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ BOD、アンモニア、リン酸を含む、し尿系
   汚水を無希釈で又は希釈し、これにマグネシウム
   化合物またはマグネシウム化合物とリン酸化合物
   を添加して粒状固体を懸濁させた曝気槽内に導い
   て生物処理したのち、該曝気槽流出スラリーに少
   なくともカチオン性高分子凝集剤を添加して固液
   分離することを特徴とする、し尿系汚水の処理方
   法。 ２ 前記生物処理工程が、し尿系汚水を希釈して
   処理されるものであつて、少なくとも６倍以下の
   希釈倍率で行なう特許請求の範囲第１項記載の汚
   水処理方法。 ３ 前記生物処理工程が、生物学的硝化脱窒素処
   理で行なわれるものである特許請求の範囲第１
   項、又は第２項記載の汚水処理方法。 ４ 前記固液分離工程が、遠心脱水を含む機械的
   脱水による処理である特許請求の範囲第１項、第
   ２項、又は第３項記載の汚水処理方法。 ５ 前記固液分離工程が、機械脱水後に、その脱
   水分離液を凝集固液分離するものである特許請求
   の範囲第４項記載の汚水処理方法。 ６ 前記固液分離工程が、機械脱水後にその脱水
   分離液を生物処理したのち固液分離するものであ
   る特許請求の範囲第４項記載の汚水処理方法。 ７ 前記生物処理工程が、粒状固体懸濁曝気槽の
   前段もしくは後段に、他の生物処理工程を経て処
   理されるものである特許請求の範囲第４項、第５
   項又は第６項記載の汚水処理方法。 ８ 前記固液分離工程が、前記機械脱水分離液の
   凝集固液分離工程からの排出汚泥を前記生物処理
   工程または、生物処理工程流出液にリサイクル
   し、該生物処理工程から発生する余剰汚泥と混合
   状態で機械脱水するものである特許請求の範囲第
   ６項又は第７項記載の汚水処理方法。