JPS63175699A

JPS63175699A - 有機性汚水の処理方法

Info

Publication number: JPS63175699A
Application number: JP62004896A
Authority: JP
Inventors: Katsuyuki Kataoka; 克之片岡
Original assignee: Ebara Research Co Ltd; Ebara Infilco Co Ltd
Current assignee: Ebara Corp; Ebara Research Co Ltd
Priority date: 1987-01-14
Filing date: 1987-01-14
Publication date: 1988-07-20
Also published as: JPH0445235B2

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】〔産業上の利用分野〕本発明は、し尿系汚水、下水等の有機性汚水を省エネル
ギー、省スペース的に高度に処理する方法に関するもの
である。

〔従来の技術およσ発明が解決しようとする問題点〕従
来、有機性汚水処理、例えばその典型的例であるし尿処
理をとりあげると、その最も代表的なプロセスは次のよ
うに生物学的硝化脱窒素性を中核とするものであった。

すなわち、という構成からなり、それなりにかなり合理的処理プロ
セスと評価することができる。

しかしながら、より厳しい視点からこのプロセスを評価
すると、次のような大きな問題点が浮かびあがり、従来
プロセスでは理偲的プロセスには程遠いと言わざるを得
ない。

■　生物処理槽の容積が大きい。例えば、し尿処理ｆｆ
１ｌｏｏｉ／ｄの場合、現時点での最も進歩した無希釈
高負荷処理方式を採用しても７００〜９００ｄの生物処
理槽を必要とし、設置面積や建設費がかさむ。

■　生物処理工程において、ＮＨ，−Ｎの硝化、ＢＯＤ
の酸化に多大の曝気動力を消費する。すなわち、エネル
ギー多消費型プロセスである。

■　曝気不要で省エネルギー的な嫌気性消化法（メタン
発酵法）は、ＢＯＤ除去が可能なだけで、ＮＨ３−Ｎを
全く除去できないため、高度の窒素成分除去を必要とす
る処理施設には採用できない。

本発明は前記従来プロセスの問題点を根本的に解決でき
る新規なプロセスを確立することを目ｎ勺としている。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、本発明者自身の先願である特開昭５４−１２
７１４８号公報に開示されている技術をさらに発展改良
させて完成したものであり、リン酸マグネシウムアンモ
ニウム（ＮＨ，ＭｇＰＯ，）沈殿生成反応を新規な態様
によって応用することによって、前記従来の問題点を解
決することに成功したものであすなわち本発明は、有機
性汚水にリン酸イオンとマグネシウムイオンを添加した
のち固液分離し、該分離液を嫌気性消化工程を前置した
生物学的硝化脱窒素工程からなる生物処理工程で処理し
、該生物処理工程で発生した余剰汚泥と前記固液分離で
得られた分離汚泥の両者または該固液分離で得られた分
離汚泥を焼却し、該焼却残渣中のリン分とマグネシウム
分を前記有機性ｌη水に添加するリン酸イオンとマグネ
シウムイオンとして利用することを特徴とする有機性汚
水の処理方法を提供するものである。

〔作　用〕

本発明の作用を、その一実施態様を示す図面を参照しな
がら、有機性＞’Ｆ；水の典型的例として、し尿を例に
とりあげて説明する。

まず、し尿１はスクリーン２によってし渣３が除去され
、除渣し尿４を得る。次いで除渣し尿４に対し、ｉｇｌ
およびＰｏ、３−５を添加し、攪拌槽６で混合してリン
酸マグネシウムアンモニウム（ＮＨａＭｇＰＯｎ　）の
沈殿を生成せしめることによって、除渣し尿４中に高４
度に含まれているＮＨａｏおよびｐｏ、”−を固相に転
換させて、遠心分離機などの固液分離装置７によってＮ
Ｈ４ＭｇＰＯ４の結晶状沈殿を含有するスラッジ８を分
離する。

しかして、し尿ｌ中のＮＨ，’　、ＰＯ，’−の大部分
（約９０％程度）が除去された分離液９は、メタン発酵
処理工程１０に供給されてＢＯＤ成分がＣＬ、Ｃ０２を
主成分とする消化ガス１）に転換される。

このメタン発酵処理工程１０としては、上向流嫌気性ス
ラッジプランケット法（ＵＡＳＢ法）が最適である。な
ぜなら、ＵＡＳＢ法は極めて高負荷の処理が可能な反面
、高濃度のＮ　Ｈ４，”を含む有機性液にはＮＨ４°毒
性、ｐＨの過剰上昇という問題が起きるために通用でき
なかったが、本発明ではあらかじめＮＵ、°をＮＩＩＪ
ｇＰＯ４沈殿生成反応によって除去しておくため、前記
ＵＡＳＢ法の問題点を克服し、ＵＡＳＢ法の利点のみを
発揮できるからである。

かくて、メタン発酵処理工程１０において、ＢＯＤの大
部分がメタン発酵菌によって除去された流出液１２を生
物学的硝化脱窒素工程１３に流入させ、流出液１２中に
少量残留しているＢｏＤ、ＮＨ，”を硝化菌、脱窒素菌
の働きによって除去する。ここで、生物学的硝化脱窒素
工程１３に流入するメタン発酵処理工程１０からの流出
液１２の水質は、前段のＮＨａＭｇＰＯａ沈殿生成反応
およびメタン発酵処理においてＮＨ，”　、ＰＯ，’−
２ＢＯＤ、ＣＯＤが大部分除去されているから、低ＮＨ
４”、低５ｏＤｔｚ度となっている。従って、Ｎ　Ｉ（
、、”の硝化、ＢＯＤの除去に必要な曝気動力は、前述
した従来のプロセスの１７１０以下ですみ、著しい省エ
ネルギー効果が表れる。

次に、生物学的硝化脱窒素工程１３から流出する活性汚
泥スラリ１４は、限外が過（ＵＦ）膜などの膜分離工程
１５に供給され、懸濁粒子、コロイド粒子が完全に捕捉
されてＳＳゼロの清澄な処理水１６が得られる。また、
膜分離工程１５にて分離された活性汚泥１７の大部分は
返送汚泥１８として生物学的硝化脱窒素工程１３にリサ
イクルされ、一部が余剰ｌη泥１９として汚泥脱水工程
２０に送られて脱水ケーキ２１となる。

次いで、この脱水ケーキ２１と固液分離装置７で分離さ
れ、必要に応じて汚泥脱水工程２０で脱水されたＮＨＪ
ｇＰＯａ沈殿を含有するスラッジ８の両者またはＮＩｌ
、ＭｇＰＯ４含有スラッジ８は、焼却炉２２において焼
却されて加熱酸化分解を受ける。

すなわち、ＮｔｌＪｇＰＯａ沈殿を含有するスラッジ８
は、脱水ケーキ２１中の有機炭素分の燃焼生成熱によっ
て熱分解を受け、ＮＨａＭｇＰＯ４−−→　ＮＨ，↑＋ＭｇＯ＋ＰＪｓの
反応を起こし、ＮＨ４分が離脱し、焼却残渣２３中にマ
グふシウム分とリン分が残る。なお、離脱したＮＨ４分
は酸化されてＮ２となる。２４は燃焼用空気と補助燃料
、２５は排ガスである。

しかして、マグネシウム分とリン分を多量に含む焼却残
渣２３を、除渣し尿４に対して添加するＭ　ｇ　２　゛
、ｐｏａ’−５の代替として利用することによって、新
鮮なＭ　ｇ　Ｚ−１ＰＯ，’−５の添加が不要もしくは
大幅に節減される。

なお、あらかしめ焼却残渣２３をｌＩＬ和漕２６におい
て、水または鉱酸水溶液と充分混和せしめたのちに、除
渣し尿４に添加することも推奨できる方法である。

また、焼却残渣２３のすべてを長時間にわたってリサイ
クルし続けると、次第に不活性分が増加してくるので、
随時焼却残渣の一部分２３′を系外に排出して処分する
。

〔実施例〕

次に本発明の実施例を示す。

以ド余白表−１表−１に示す除渣し尿に、−ｇ（０１））ｚを１３００
０■／１、ｎ、ｐｏ、を２００００■／２添加して、１
０分間攪拌したのち遠心分離機〔巴工業Ａｍ）類シャー
プレス・スーパー・デカンタ−〕で固液分離したところ
、表−１の第２欄に示すような水質の遠心分離液とＮＩ
＋４ＭｇＰＯａを主成分とする遠心分離スラッジとを得
た。

次に、Ｎｌ＋４”とｐｏ、３−の大部分が除去された遠
心分離液を、メタン菌グラニユールがプランケット状で
高濃度（ＭＬＳＳ　７００００■／１）に維持されたＵ
ＡＳＢリアクター内に、上向流で滞留日数０．５日の条
件で流入せしめてメタン発酵処理したところ、表−１の
第３欄に示すような水質のＩＩＡＳＢ処理液を得た。

ＵＡＳＢ処理液に少量残留しているＮＨ，−ＮとＢＯＯ
を除去するために、硝化液循環型生物学的硝化脱窒素処
理槽（運転条件：　ＭＬＳＳ　１５０００■／ｐ、滞留
時間０．６日、硝化槽０００．２〜０．３呵／７りで硝
化　・脱窒素処理を行ったのち、流出した活性汚泥スラ
リをＩＩＰ膜〔日東電工■製チューブラー型モジュール
、分画分子量４００００　）で膜分離処理した。この［
ＩＦ膜を透過したＵＦ処理液の水質を表−１の第４＆１
に示す。

また、生物学的硝化脱窒素処理槽から発生した余剰汚泥
にカチオンポリマー〔荏原インフィルコ■製エバグロー
スＣ１０４Ｇ）を１．０（％ｔｏ　ＳＳ）添加して凝集
せしめたのち、ベルトプレス脱水機で脱水し、水分８２
％の脱水ケーキとした。この脱水ケーキとＮＨａＭｇＰ
Ｏａを主成分とする遠心分離スラッジとの混合物を流動
炉で焼却（焼却温度６５０〜６８０℃）し、得られた焼
却残渣の組成分析を行ったところ、ＭｇＯ、ＭｇｚＰｚ
Ｏｔ　、Ｍｇ５（ＰＯａ）ｚを主成分とするもので、そ
のほかに微量の５ｉｆｔ、＾１□０゜が検出された。

次に、この焼却残渣をよく粉砕したのち、水を加えてサ
スペンション状とし、４８時間にわたりよく攪拌し、焼
却残渣微粒子の表面を充分水和させた。このサスペンシ
ョンを、新鮮なＭｇ　（Ｏｆｔ）　ｔ、１）３ＰＯａの
代わりに表−１の除渣し尿に添加したところ、Ｎｌｌ、
ＭｇＰＯ，沈殿生成反応およびＮｌｌ、”とｐｏ、’−
の吸着反応が進行し、除渣し尿中のＮ１）．’　、ＰＯ
４’−が効果的に除去され、遠心骨＃機で分離された遠
心骨Ｈ？＆の水質は、表−１とほとんど同等であった。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明は、（イ）有機性ｌη水にリン酸イオンおよびマグネシウム
イオンを解離する物質を添加して、有機性汚水中のＮＨ
ａ”　とＰＯ４３−をＮＩＩａＭｇＰＯｍの沈殿とした
のち固液分離する工程、（ａ）前記固液分離工程で得られた分離液をＵＡＳＢ法
などのメタン発酵でＢＯ（１を除去したのち、生物学的
硝化脱窒製工程によって残留窒素成分および残留ＢＯＤ
を除去する生物処理工程、（ハ）前記生物処理工程で発
生した余剰汚泥と前記固液分離で得られた分ｉ！１汚泥
の両者または前記固液分離工程で得られたＮＩＩＪｇＰ
Ｏａ沈殿を含有するスラッジを焼却し、有機物の燃焼生
成熱によってＮＨ４ＭｇＰＯａ沈殿中のＮ１）４分を熱
的に酸化分解する工程、（ニ）前記酸化分解工程で得られた焼却残渣中のＭｇ分
、Ｐ分を有機性汚水中のＮＨ，”　、Ｐｏ、３−の沈殿
除去剤ないし吸着除去剤として再利用する工程、という
新規な技術思想を骨子とするものであり、次のような産
業上重要な効果を得ることができる。

■　従来の有機性汚水処理プロセスでは、ｌη氷水中含
まれるＮＨｉ−Ｎのすべてを生物学的に硝化する必要が
あるので、ＮＯ，−ＮをＮｏ、−Ｎにまで酸化するのに
必要なエアレーション動力が非常に大きいという欠点を
もっている。例えば３００（１ｗ／＋２のＮＨ，−Ｎを
含むし尿１００　ｉ／ｄを硝化するのに必要な曝気ブロ
ワ−動力は、約１５００ｋＷｈ／ｄという非常に大きな
消費エネルギーとなる。

これに対して本発明では、し尿中のＮＦｌ、−Ｎを化学
反応によって大部分除去することができるので、生物学
的硝化脱窒製工程への流入液には数１００■／ｌ程度の
ＮＨ３−Ｎが含まれているにすぎない。この結果、硝化
用エアレーション動力は従来プロセスより９０％以上節
減でき、著しい省エネルギー効果がある。

■　ＮＨＪｇＰＯ４沈殿含有スラッジと有機性汚泥との
焼却残渣中のＰ分とＭｇ分を、再度有機性汚水からのＮ
Ｈｚ−Ｎ除去剤として有効利用するという新規な方法を
採用したので、系外から新鮮なＰ分およびＭｇ分を多量
に添加する必要がなくなり、顕著な省資源効果があり、
またＮｌｌＪＮ１）Ｊｌｌ中のＮＨａ分を酸化分解する
ための特別な装置、経費も不要になる（汚泥焼却炉をこ
の目的に利用できるためである。、） ■　生物学的硝化脱窒製工程に流入する液のＮＨ，〜Ｎ
濃度が従来プロセスに比べて約１／１０以下に減少して
いるので、硝化脱窒素処理槽の所要容積が従来の１７１
０以下になり、著しい省スペース効果がある。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施態様を示すフローシートである。１・・・し尿、２・・・スクリーン、３・・・し渣、４
・・・除渣し尿、５・・・−ｇトおよびｐｏ４’−１６
・・・残７拌槽、７・・・固液分離装置、８・・・スラ
ッジ、９・・・分離液、１０・・・メタン発酵処理工程
、１）・・・消化ガス、１２・・・流出液、１３・・・
生物学的硝化脱窒製工程、１４・・・活性汚泥スラリ、
１５・・・膜分離工程、１６・・・処理水、１７・・・
活性汚泥、１８・・・返送汚泥、１９・・・余剰汚泥、
２０・・・汚泥脱水工程、２Ｉ・・・脱水ケーキ、２２
・・・焼却炉、２３・・・焼却残渣、２３′・・・焼却
残渣の一部分、２４・・・燃焼用空気と補助燃料、２５
・・・排ガス、２６・・・混和槽。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）有機性汚水にリン酸イオンとマグネシウムイオン
を添加したのち固液分離し、該分離液を嫌気性消化工程
を前置した生物学的硝化脱窒素工程からなる生物処理工
程で処理し、該生物処理工程で発生した余剰汚泥と前記
固液分離で得られた分離汚泥の両者または該固液分離で
得られた分離汚泥を焼却し、該焼却残渣中のリン分とマ
グネシウム分を前記有機性汚水に添加するリン酸イオン
とマグネシウムイオンとして利用することを特徴とする
有機性汚水の処理方法。
（２）前記嫌気性消化工程が上向流嫌気性スラッジブラ
ンケット法によるものである特許請求の範囲第１項記載
の有機性汚水の処理方法。