JPS6328000B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、し尿あるいは水産加工廃水、食品廃
水、農産物加工廃水などにおける窒素や燐を含み
高濃度に有機性物質を含有する廃水に関する極め
て高効率な処理方法に関するものであり、更にそ
の高度な処理に関するものである。

従来、高濃度に有機性汚染物を含む廃水処理法
は、BODとして3000〜1000mg／程度に希釈し
て、活性汚泥法によつて処理するのが主流であつ
たが、最近、希釈用水確保の困難性、製造規模の
問題などから、できる限り希釈度を下げて処理す
る方法に関する提案が行なわれている。また放流
を可とする処理水水質の規制もきびしく、COD
として30mg／以下、窒素として10mg／以下、
燐として１mg／以下である。このような問題点
を解決すべく、幾多の検討を重ねたところ、生物
処理における反応を促進し、かつ濃縮度を上げる
ことが困難とされる生物処理時に発生する汚泥の
濃縮を十分可能にしてBOD，窒素を除去すべく、
生物処理系に透過膜プロセスを設け、その透過膜
の特性として、汚泥やコロイド性物質などの固形
物の濃縮が可能でありながら、残留する溶解性
CODを膜透過させるようなマイクロポーラス膜
乃至限外濾過膜を利用し、濃縮液を生物反応系に
返送し、系内の栄養源および生物群の濃度を高め
ることによつて、生物処理の効率を高めると共
に、その膜透過液を化学的脱燐ならびにマイクロ
ポーラス膜乃至限外濾過膜を通すことを特徴とす
る高濃度有機廃水の高度処理方法を提案するもの
である。

本発明においては生物処理に直結させる透過膜
として、ポアサイズの大きな溶解性COD，BOD
濃縮特性の低いマイクロポーラス膜乃至限外濾過
膜を利用し、生物反応系へ常に高濃度の活性汚泥
を送り、系内の汚泥濃度を高濃度に保ち、被処理
水をあらかじめ希釈せず、そのBOD，COD濃度
が高くても十分生物反応が進行できるような状態
に維持し得る。即ち、ここで利用する透過膜は、
生物反応における活性汚泥濃度を上昇させ得る目
的を有しており、塩分、溶解性COD，BODの濃
度上昇能力はほとんどない透過膜を利用するわけ
である。その目的に合致する膜としては数μ〜
0.4μ程度のマイクロポーラス膜がよく利用できる
が、分画分子量数万乃至数10万程度の限外濾過膜
も有利に利用することができる。即ち本発明にお
いては、生物処理系に対しては、系内の活性汚泥
濃度を高めるに十分な透過膜を直結せしめて、生
物反応系内の反応を促進せしめ、しかも従来管理
が容易でなかつた汚泥濃度の制御を透過膜を利用
して強制的に実施すると共に生物処理系で処理困
難な溶解性成分の蓄積を抑制するものであり、膜
透過液中にリークする溶解性のCOD、色度、燐
等の成分については化学的脱燐をしてマイクロポ
ーラス膜乃至限外濾過膜を通して不溶性物を除去
しようとするものである。

化学的脱燐法としては、不溶乃至難溶性燐酸化
合物を接触媒体として利用する化学的脱燐法がよ
り高い効果が得られるが、鉄塩、アルミニウム
塩、カルシウム化合物、バリウム化合物、マグネ
シウム化合物を添加して、不溶乃至難溶性の燐酸
化合物を生成せしめて分離すると、燐不溶化の際
に溶解性CODや色度の一部も不溶化除去できる
ため好適である。不溶化した燐やCODの分離に
あたつては、マイクロポーラス膜乃至限外濾過膜
を用いるのが極めて有効である。

即ち、生物反応後の固液分離にマイクロポーラ
ス膜乃至限外濾過膜を用い、懸濁物質を完全に除
去することによつて、化学的脱燐における接触効
率の向上や不溶乃至難溶性燐酸化合物生成のため
の脱燐剤の節減が図られるが、一方、一旦SSを
除去しているため、単なる凝集沈澱では熱対流な
どの阻害要因ともあいまつてコロイドを含む不溶
化した燐を完全に除去することが困難で、過剰の
脱燐剤又は凝集剤及び凝集助剤が必要となる。

不溶化した燐の固液分離に、更にマイクロポー
ラス膜乃至限外濾過膜を適用し、その濃縮スラリ
を一部循環すると、脱燐剤等を節減できるだけで
なく、微細なコロイドまでも完全に除去でき、水
質の向上を図ることもできる。

この処理を行うと、この処理の後に吸着処理を
行う場合、砂濾過等の前処理を行うことなく直接
通液することが可能となる。更に、充填式の吸着
処理においてSSの流入が全くないため、逆洗を
する必要がなく、吸着帯が乱れないため、処理可
能量を増加する利点がある。また燐酸は生物処理
においても条件によつては高い除去率が得られる
が、なお、残存する希薄な燐を含有することがあ
るから、やはり化学的脱燐を行う必要がある。

生物反応系とマイクロポーラス膜乃至限外濾過
膜とを組合せ、生物反応系内のスラリ濃度を高濃
度に維持するという方法は公知の事実であるが、
し尿等の窒素、燐を含有する高濃度有機性廃水を
希釈せずに処理しようとする場合には生物化学的
硝化脱窒素処理に透過膜処理を組合せたとして
も、窒素やBODは低減できても、なお燐やCOD、
色度成分が残留し、選択性の高い膜を採用すると
膜透過液水質が向上するが、なお十分ではなく、
かつ溶解性成分が生物処理系に蓄積される弊害が
生じる。

本発明においては、生物処理系においてはスラ
リ濃度を高めるための透過膜として、溶解性
COD，BODを殆んど濃縮し得ない程度の細孔を
有する透過膜を利用して、生物反応系の反応を促
進し、かつ、膜透過液中にリークするCOD、色
度成分や燐を更に化学的脱燐し、さらにそれを同
様な透過膜を利用して処理するところに特徴があ
る。

透過膜利用に当つては、系内を酸化雰囲気に制
御すると膜透過性が改善できるから、酸化剤の添
加、酸化反応促進効果を与える触媒の添加は有効
であり、凝集剤の添加は、溶解性のCOD、色度、
燐の不溶化によつて透過水質が向上し、かつ膜汚
染を防ぐ意味からも有効である。

次に本発明の一実施態様について図面を参照し
ながら説明する。

高濃度の有機性廃水１は生物化学的硝化脱窒素
槽Ａに流入する。生物化学的硝化脱窒素槽Ａには
酸素又は空気２を送給して曝気処理し、好気性硝
化を行うと共に嫌気性化で脱窒素処理をする。こ
の反応は槽を仕切つて連続的に行わせてもよく、
また１槽で回分式に行わせてもよい。生物化学的
硝化脱窒素槽Ａにおいて所定の反応時間経過後、
活性汚泥スラリ３は加圧された後、マイクロポー
ラス膜乃至限外濾過膜装着セルＢに流入する。な
お膜分離装置へ流入する流体に無機および／また
は有機性凝集助剤あるいは系内を酸化雰囲気とな
す酸化剤、触媒１２を注入してもよい。圧力は通
常0.5KgＦ／cm²乃至数KgＦ／cm²で十分である。装
着セルＢにおいて濃縮された活性汚泥４は排出さ
れ、その大部分は生物化学的硝化脱窒素槽Ａへ返
送される。残部の活性汚泥８は固液分離装置Ｄに
至り、ここで固液分離を行う。なお要すれば、分
離助剤９を添加することができる。固液分離装置
Ｄとしては濾過、遠心分離、沈降分離、浮上分離
など公知の手段の内、適宜一つ又は二つ以上選定
して組合せ利用することができる。固液分離装置
Ｄからは分離液１０とスラツジ又はケーキ１１が
排出される。一方装着セルＢの膜透過液５は脱燐
処理装置Ｃへ送られて化学的脱燐が行われ、そこ
では膜透過液５に脱燐剤１５、例えばカルシウム
化合物、鉄塩などを添加して溶解性燐を不溶性燐
化合物として固定化できる。

なお、脱燐処理装置Ｃでは合せて溶解性の
CODや色度成分も不溶化し、PH４〜6.5の酸性で
行うと処理は一層良好に行われる。脱燐剤１５と
しては脱燐に必要な沈澱生成剤、例えばマグネシ
ウム、鉄、アルミニウムの塩化物、硫酸塩、マグ
ネシウム、カルシウム、バリウムの酸化物、水酸
化物、過酸化物などを利用することができる。過
酸化物を利用すれば、酸化分解装置Ｆにおいて実
施する酸化分解処理と脱燐をも兼ねることが可能
であり、なお有効な処理が期待できる。また、脱
燐処理装置Ｃに流入する流体中の燐酸濃度が高い
場合には反応装置、沈澱分離装置が必要である
が、低濃度の場合には充填層を利用し、充填体と
して、前記燐酸沈澱生成剤によつて生成される燐
酸含有沈澱と同系種の化合物を利用すれば有効に
脱燐が可能である。

脱燐処理装置Ｃからの流出液は、マイクロポー
ラス膜乃至限外濾過膜装着セルＥに流入する。脱
燐処理装置Ｃで生成した不溶性燐化合物で脱燐処
理装置Ｃから流出した分は膜装着セルＥにおいて
固液分離される。

膜装着セルＥからの分離液は必要により酸化分
解装置Ｆなどに送られる。酸化分解装置Ｆにおい
ては、化学的酸化分解剤１７、例えば過酸化物が
添加される。ここでは他に触媒を添加してもよ
く、例えば酸化鉄、酸化コバルト、酸化ニツケ
ル、酸化銅、二酸化マンガン、活性炭など必要に
より選定して利用することもできる。過酸化物の
主なものとしては、過酸化水素、過酸化ソーダ、
過酸化カルシウム、過酸化バリウム、過硫酸およ
びその塩、過ほう酸およびその塩、その他塩素酸
化合物である。また、酸化分解装置Ｆにおいては
要すれば紫外線照射により、光化学的酸化分解を
も同時に行うこともできる。

かくて処理された低COD，BOD，色度含有廃
水１３は吸着処理装置Ｇに至り、ここでわずかに
残るCOD，BOD，色度が除去される。ここでは
活性炭が有効に利用できるが、その他吸着樹脂、
天然あるいは合成粘土鉱物をも利用し得る。かく
て清澄に処理された液１４は排出される。

次に本願発明の実施例を示す。

実施例 COD区分として、5000mg／含有する有機性
廃水に空気を導入して、生物化学的硝化脱窒素処
理を行い、懸濁固形物濃度として15000mg／の
反応スラリを分画分子量として20万の限外濾過膜
装置に圧力２KgＦ／cm²の条件下に通液して膜分離
を行つた。この膜分離においては溶解性CODの
濃縮はあまりおこらず、ほぼ全部が膜を通過し
た。膜側残留側のスラリ濃度は懸濁固形物濃度と
して25000mg／で、その50％を生物化学的硝化
脱窒素処理系へ返送し、他部を固液分離に服す
る。固液分離に当つては高分子凝集剤を固形物に
対して１〜1.2％添加し3200〜3500rpmで遠心分
離に服した。その分離液は前記限外濾過膜装置の
供給側へ回送した。

一方、膜透過液のBODは６〜８mg／、窒素
は17〜19mg／、CODは約450〜520mg／、燐
酸（PO₄）として720〜740mg／で、この膜透過
液中に塩化第二鉄750mg／を添加して反応せし
めた後、消石灰520mg／を添加して10分反応後、
分画分子量6000の限外濾過膜装置によつて圧力４
KgＦ／cm²、液温25℃の条件で処理し、体積濃縮率
で20倍に濃縮した。そして溶解性燐酸（PO₄）と
して３〜４mg／、CODとして170〜200mg／
の膜透過液を得た。次に過酸化水素10mg／を添
加し、活性炭の充填層に導入し、SV＝１で吸着
処理したところ、CODとして20〜25mg／の処
理水を得た。なお、活性炭は破過するまで抵抗が
上がらず、逆洗する必要がなかつた。

比較例 １ 実施例と同様にCOD区分として5000mg／を
含有する生し尿を生物化学的硝化脱窒素処理を行
い、懸濁固形物濃度として15000mg／の反応ス
ラリを3000rpmで遠心分離を行い、固形分は生物
化学的硝化脱窒素処理系に戻した。分離液にはな
お微細なコロイド状物質が残留し、COD濃度で
600〜800mg／、燐酸（PO₄）として740〜800
mg／であつた。上記分離液に実施例と同様に塩
化第二鉄750mg／を添加して反応せしめた後、
消石灰520mg／を添加して10分反応後、分画分
子量6000の限外濾過膜装置によつて圧力４KgＦ／
cm²、液温25℃の条件で処理し、体積濃縮率で20倍
に濃縮したところ、溶解性燐酸（PO₄）として10
〜15mg／、CODとして200〜250mg／の膜透
過液を得た。膜透過液の燐酸を３〜４mg／とす
るには塩化第二鉄を1000mg／以上の添加が必要
であつた。

比較例 ２ 実施例の膜透過液（CODとして450〜520mg／
、燐酸として720〜740mg／）に実施例と同一
の添加率及び反応条件で塩化第二鉄及び消石灰を
加えて反応させ、ポリマーを添加して凝集沈澱さ
せたところ、フロツクの沈降性が悪く、処理水の
燐酸は15〜20mg／残留していた。更に砂濾過処
理したところ、燐酸は10〜15mg／まで低減した
が、微細なコロイドは除去できなかつた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施態様を示す系統説明図
である。 Ａ：生物化学的硝化脱窒素槽、Ｂ：マイクロポ
ーラス膜乃至限外濾過膜装着セル、Ｃ：脱燐処理
装置、Ｄ：固液分離装置、Ｅ：マイクロポーラス
膜乃至限外濾過膜装着セル、Ｆ：酸化分解装置、
Ｇ：吸着処理装置、１：高濃度有機性廃水、２：
酸素又は空気、３：活性汚泥スラリ、４：活性汚
泥、５：膜透過液、６：処理液、７：膜透過液、
８：活性汚泥、９：分離助剤、１０：分離液、１
１：スラツジ又はケーキ、１２：無機又は有機性
凝集助剤等、１３：低COD，BOD，色度含有廃
水、１４：処理液、１５：脱燐剤、１６：燐酸含
有スラリ、１７：化学的酸化分解剤。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 高濃度有機性廃水を生物化学的分解反応処理
   工程で処理すると共に、該生物化学的分解反応処
   理工程の活性汚泥スラリをマイクロポーラス膜乃
   至限外濾過膜によつて膜透過液と濃縮液とに分離
   し、前記濃縮液の一部を前記生物化学的分解反応
   処理工程へ返送すると共に、前記膜透過液を化学
   的脱燐して別個のマイクロポーラス膜乃至限外濾
   過膜に通すことを特徴とする高濃度有機性廃水の
   処理方法。 ２ 前記化学的脱燐処理が無機凝集剤の添加によ
   る凝集であることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の高濃度有機性廃水の処理方法。 ３ 前記活性汚泥スラリを前記化学的脱燐ならび
   にマイクロポーラス膜乃至限外濾過膜に通した
   後、吸着処理することを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の高濃度有機性廃水の処理方法。 ４ 前記濃縮液の他部を固液分離工程に導くこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１項、第２項、第
   ３項のいずれかに記載の高濃度有機性廃水の処理
   方法。