JPS6366593B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、し尿などのリン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が悪い。設置面
積も大きい。 凝集沈殿（又は浮上）処理に硫酸ばん土など
の凝集剤を多量に必要とし、資源多消費型であ
るほか、難脱水性の凝集汚泥（Al（OH）₃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20〜30KWH／Kg−O₃と
いう多量の電力を必要とし、又活性炭処理にも
500〜600円／Kl−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つて、
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つて説明す
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
生物学的硝化脱窒素法による生物処理工程２に流
入せしめ主としてBOD，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、し尿のステツプ供給型、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に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、生物処理工程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
される。 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
機性窒素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
過、オゾン処理および活性炭処理によつて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１０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℃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、窒素成分は０〜数mg／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（800〜1000mg／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１
６中のリン酸濃度は40倍濃縮時には32000〜40000
mg／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、 3Ca²⁺＋3PO^3- ₄＋OH^- →Ca₅（OH）（PO₄）₃↓ 3Ca²⁺＋2PO^3- ₄→Ca₃（PO₄）₂↓ 3Mg²⁺＋2PO^3- ₄→Mg₃（PO₄）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が回収でき
る。 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Ca²⁺，Mg²⁺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１を生物
処理する際に発生する微生物酸化反応生成熱（約
40000kcal／Kl−し尿）によつて生物処理槽内液
温したがつて生物処理水８の温度が、し尿１の温
度よりも20〜30℃上昇するという効果に着目し、
微生物酸化熱によつ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
〜100℃）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中の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つていた生物処理
液の凝集沈殿、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、環境汚染防止上著しい効果がある
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4000kcal／Kg−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されているため、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10000〜20000mg／
という高濃度のSSが含まれているので、蒸発
濃縮によつて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本質的な問
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BOD，COD、窒
素、リン酸、色度成分、SSがゼロ又は数mg／
となり、極めて秀れた水質を示す。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。 従来の無希釈し尿処理水の塩素イオンCl^-濃
度は3000mg／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
によつて不可能に近かつたが、本発明の処理水
のCl^-イオン濃度は０〜数mg／と極めて微量
であるため山林散布水、かんがい用水に容易に
使用することができる。 揮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の関連機器が有機酸
によつて腐蝕する可能性が大きいが、本発明で
は微生物によつ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％混入してる）をロータリスク
リーンによつて除渣したのち、し尿処理量１Kl／
日の規模で硝化液循環生物学的脱窒素法により無
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19000〜20000mg／、
滞留数は７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つて夏季は42℃、冬季は
33〜34℃に維持された。生物処理槽流出スラリー
の固液分離には無薬注型遠心濃縮機を使用し、濃
縮汚泥（濃度５〜６％）の大部分を脱窒素槽にリ
サイクルし、余剰活性汚泥はフイルタプレスで脱
水し含水率65〜67％の脱水ケーキを得た。 しかして、遠心濃縮分離水（SS300〜400mg／
）を沈殿槽に流入させてさらにSSを除去し、
SS100mg／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、25／日の濃縮液と
975／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。 除渣し尿、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
つた。

【表】 ＊ 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、SV1.0cm²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、Cl^-，PO₄がいずれもゼロ、
COD0〜１mg／、BOD0〜２mg／、Ｔ−N1〜
３、臭気強度ゼロであつた。 活性炭の悪臭成分除去容量は極めて大きく、
6000／（−carbon）通水しても活性炭処理
水の臭気強度はゼロであつた。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シート
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、１０′…蒸発缶、
１１…水蒸気、１２…蒸発圧縮機、１３…間接加
熱部、１４…凝縮水、１５…超高度処理水、１６
…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、１９…リン酸カルシウムまた
はリン酸マグネシウム、２０…焼却処分工程。

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。