(57)【要約】      （修正有）【課題】大量に発生する余剰汚泥から有用な資源を効率的に回収して効果的に減容化可能な有機性排水処理方法及び有機性排水処理システムを提供する。【解決手段】有機性排水を生物処理する生物処理工程と、前記生物処理工程で生じた余剰汚泥を嫌気性消化処理する嫌気性消化処理工程と、を備え、前記嫌気性消化処理工程の前段で、前記余剰汚泥からリンを回収処理するリン回収処理工程と、前記リン回収処理工程でリンが回収された後の余剰汚泥を可溶化処理する可溶化処理工程と、が実行される有機性排水処理方法及びシステム。【選択図】図１
2018103091.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機性排水を生物処理する生物処理工程と、
前記生物処理工程で生じた余剰汚泥を嫌気性消化処理する嫌気性消化処理工程と、
を備え、
前記嫌気性消化処理工程の前段で、前記余剰汚泥からリンを回収処理するリン回収処理工程と、前記リン回収処理工程でリンが回収された後の余剰汚泥を可溶化処理する可溶化処理工程と、が実行されることを特徴とする有機性排水処理方法。
【請求項２】
前記可溶化処理工程で可溶化された余剰汚泥の一部が前記嫌気性消化処理工程へ供給されて嫌気性消化処理され、残部が前記リン回収処理工程へ返送されてリンが回収されることを特徴とする請求項１記載の有機性排水処理方法。
【請求項３】
前記可溶化処理工程で加温処理された余剰汚泥が前記リン回収処理工程へ返送されることを特徴とする請求項２記載の有機性排水処理方法。
【請求項４】
前記可溶化処理工程でアルカリ剤が添加された余剰汚泥が前記リン回収処理工程へ返送されることを特徴とする請求項３記載の有機性排水処理方法。
【請求項５】
前記リン回収処理工程は、カルシウム化合物を晶析反応で析出させて回収する晶析脱リン法が用いられることを特徴とする請求項１から４の何れかに記載の有機性排水処理方法。
【請求項６】
有機性排水が懸濁性有機物を含有し、前記生物処理工程の前段において前記有機性排水から懸濁性有機物を分離する懸濁性有機物分離工程が実行され、
前記懸濁性有機物分離工程で分離された懸濁性有機物の一部が前記リン回収処理工程へ供給され、残部が前記嫌気性消化処理工程へ供給されることを特徴とする請求項１から５の何れかに記載の有機性排水処理方法。
【請求項７】
有機性排水を生物処理する生物処理装置と、
前記生物処理装置で生じた余剰汚泥を嫌気性消化処理する嫌気性消化処理装置と、
前記余剰汚泥からリンを回収処理するリン回収処理装置と、
前記リン回収処理装置でリンが回収された後の余剰汚泥を可溶化処理する可溶化処理装置と、
を備え、
前記生物処理装置で生じた余剰汚泥を、前記リン回収処理装置及び前記可溶化処理装置に順に供給した後に前記嫌気性消化処理装置に供給する余剰汚泥供給路を備えていることを特徴とする有機性排水処理システム。
【請求項８】
前記可溶化処理装置で可溶化された余剰汚泥の一部が前記嫌気性消化処理装置へ供給されて嫌気性消化処理され、残部が前記リン回収処理装置へ返送されてリンが回収される余剰汚泥返送路を備えていることを特徴とする請求項７記載の有機性排水処理システム。
【請求項９】
有機性排水に含有される懸濁性有機物を前記生物処理装置の前段で分離する懸濁性有機物分離装置と、
前記懸濁性有機物分離装置で分離された懸濁性有機物の一部を前記リン回収処理装置へ供給し、残部を前記嫌気性消化処理装置へ供給する懸濁性有機物供給路を備えていることを特徴とする請求項７または８記載の有機性排水処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機性排水処理方法及び有機性排水処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、有機性廃水を活性汚泥処理する過程で排出される初沈汚泥と余剰汚泥とを、効率よくメタン発酵処理して汚泥の減容化を図ることが可能な有機性廃水の処理方法及び処理装置が提案されている。
【０００３】
当該有機性廃水の処理方法は、有機性廃水から初沈汚泥を除去する初沈汚泥除去工程と、初沈汚泥が除去された有機性廃水を活性汚泥処理する活性汚泥処理工程と、活性汚泥処理後の処理液から余剰汚泥を除去する余剰汚泥除去工程と、初沈汚泥及び余剰汚泥をメタン発酵槽に導入してメタン発酵処理するメタン発酵処理工程とを含み、余剰汚泥を６０〜９０℃で可溶化処理し、可溶化処理された余剰汚泥の熱を利用して、直接的又は間接的に初沈汚泥を加熱すると共に、初沈汚泥を３０〜４０℃で３〜４日酸発酵処理し、可溶化処理された余剰汚泥と、酸発酵処理された初沈汚泥とを混合して混合汚泥とし、該混合汚泥をメタン発酵槽に導入するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５４４１７８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、活性汚泥処理によって生じた余剰汚泥には好気性微生物に取り込まれたリン成分が含まれており、初沈汚泥とともに消化処理（メタン発酵処理）する際にリン酸として溶出し、消化汚泥に含まれるアンモニアやマグネシウムと反応してリン酸マグネシウムアンモニウム（ＭＡＰ）が析出して、設備の配管が閉塞する虞があるという問題があった。
【０００６】
そこで、余剰汚泥に含まれるリン成分をリン酸カルシウム（ＨＡＰ）として事前に回収することも考えられるが、リンの回収効率を高めるに余剰汚泥を固液分離した液分に対してカルシウム剤を添加したり、好ましい晶析温度に加温する必要があったため、手間を要するとともに設備コストが嵩むという問題があった。
【０００７】
本発明の目的は、上述した問題点に鑑み、大量に発生する余剰汚泥から有用な資源を効率的に回収して効果的に減容化可能な有機性排水処理方法及び有機性排水処理システムを提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の目的を達成するため、本発明による有機性排水処理方法の第一の特徴構成は、特許請求の範囲の書類の請求項１に記載した通り、有機性排水を生物処理する生物処理工程と、前記生物処理工程で生じた余剰汚泥を嫌気性消化処理する嫌気性消化処理工程と、を備え、前記嫌気性消化処理工程の前段で、前記余剰汚泥からリンを回収処理するリン回収処理工程と、前記リン回収処理工程でリンが回収された後の余剰汚泥を可溶化処理する可溶化処理工程と、が実行される点にある。
【０００９】
有機性排水が生物処理工程で生物処理されることにより生じた余剰汚泥に対して、リン回収処理工程が実行されて余剰汚泥に含まれるリン成分が再生資源として効率よく回収される。さらに可溶化処理工程が実行されて易分解性成分に改質され、その後、嫌気性消化処理工程が実行されるので、嫌気性消化処理工程を含む後のプロセスでＭＡＰの生成が抑制され、配管の閉塞を招くような不都合な事態の発生が効果的に回避される。
【００１０】
同第二の特徴構成は、同請求項２に記載した通り、上述の第一の特徴構成に加えて、前記可溶化処理工程で可溶化された余剰汚泥の一部が前記嫌気性消化処理工程へ供給されて嫌気性消化処理され、残部が前記リン回収処理工程へ返送されてリンが回収される点にある。
【００１１】
可溶化処理工程で可溶化された余剰汚泥の一部が嫌気性消化処理工程に供給されてメタンガスなどの再生資源として回収され、可溶化処理工程でリン成分が溶出した余剰汚泥がリン回収処理工程へ返送されることでリンがさらに効率的に回収される。
【００１２】
同第三の特徴構成は、同請求項３に記載した通り、上述の第二の特徴構成に加えて、前記可溶化処理工程で加温処理された余剰汚泥が前記リン回収処理工程へ返送される点にある。
【００１３】
可溶化処理工程で加温処理された余剰汚泥がリン回収処理工程へ返送されることにより、リン回収処理工程において特段の熱源を設けなくてもリン回収対象となる余剰汚泥の温度が上昇して効率的にリンが回収可能な温度に調温される。
【００１４】
同第四の特徴構成は、同請求項４に記載した通り、上述の第三の特徴構成に加えて、前記可溶化処理工程でアルカリ剤が添加された余剰汚泥が前記リン回収処理工程へ返送される点にある。
【００１５】
効果的に可溶化処理するために余剰汚泥にアルカリ剤が添加されてｐＨが調整される。そのようなアルカリ剤が添加され加温処理された余剰汚泥がリン回収処理工程へ返送されることにより、リン回収処理工程において特段のアルカリ剤を添加しなくてもリンの回収に好適なｐＨに調整できる。
【００１６】
同第五の特徴構成は、同請求項５に記載した通り、上述の第一から第四の何れかの特徴構成に加えて、前記リン回収処理工程は、カルシウム化合物を晶析反応で析出させて回収する晶析脱リン法が用いられる点にある。
【００１７】
このようなリン回収処理工程としてリン酸カルシウムを晶析反応で析出させる晶析脱リン法、所謂ＨＡＰ法が好適に用いられる。
【００１８】
同第六の特徴構成は、同請求項６に記載した通り、上述の第一から第五の何れかの特徴構成に加えて、有機性排水が懸濁性有機物を含有し、前記生物処理工程の前段において前記有機性排水から懸濁性有機物を分離する懸濁性有機物分離工程が実行され、前記懸濁性有機物分離工程で分離された懸濁性有機物の一部が前記リン回収処理工程へ供給され、残部が前記嫌気性消化処理工程へ供給される点にある。
【００１９】
懸濁性有機物をＢＯＤ源としてリン回収処理工程へ供給するとともに、嫌気状態を維持することにより、余剰汚泥中の微生物からより多くのリンが吐き出されて、リン成分が溶出するようになる。
【００２０】
本発明による有機性排水処理システムの第一の特徴構成は、同請求項７に記載した通り、有機性排水を生物処理する生物処理装置と、前記生物処理装置で生じた余剰汚泥を嫌気性消化処理する嫌気性消化処理装置と、前記余剰汚泥からリンを回収処理するリン回収処理装置と、前記リン回収処理装置でリンが回収された後の余剰汚泥を可溶化処理する可溶化処理装置と、を備え、前記生物処理装置で生じた余剰汚泥を、前記リン回収処理装置及び前記可溶化処理装置に順に供給した後に前記嫌気性消化処理装置に供給する余剰汚泥供給路を備えている点にある。
【００２１】
同第二の特徴構成は、同請求項８に記載した通り、上述の第一の特徴構成に加えて、前記可溶化処理装置で可溶化された余剰汚泥の一部が前記嫌気性消化処理装置へ供給されて嫌気性消化処理され、残部が前記リン回収処理装置へ返送されてリンが回収される余剰汚泥返送路を備えている点にある。
【００２２】
同第三の特徴構成は、同請求項９に記載した通り、上述の第一または第二の特徴構成に加えて、有機性排水に含有される懸濁性有機物を前記生物処理装置の前段で分離する懸濁性有機物分離装置と、前記懸濁性有機物分離装置で分離された懸濁性有機物の一部を前記リン回収処理装置へ供給し、残部を前記嫌気性消化処理装置へ供給する懸濁性有機物供給路を備えている点にある。
【発明の効果】
【００２３】
以上説明した通り、本発明によれば、大量に発生する余剰汚泥から有用な資源を効率的に回収して効果的に減容化可能な有機性排水処理方法及び有機性排水処理システムを提供することができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明による有機性排水処理方法の説明図
【図２】本発明による有機性排水処理システムの説明図
【図３】本発明による有機性排水処理システムの別実施形態の説明図
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明による有機性排水処理方法及び有機性排水処理システムの実施形態を説明する。
【００２６】
図１に示すように、本発明による有機性排水処理方法は、懸濁性有機物を含有する有機性排水から懸濁性有機物を分離する懸濁性有機物分離工程と、懸濁性有機物分離工程で懸濁性有機物が分離された有機性排水を生物処理する生物処理工程と、懸濁性有機物分離工程で分離された懸濁性有機物と、生物処理工程で生じた余剰汚泥とを、共に嫌気性消化処理する嫌気性消化処理工程が実行されるように構成されている。
【００２７】
さらに、嫌気性消化処理工程の前段で、余剰汚泥からリンを回収処理するリン回収処理工程と、リン回収処理工程でリンが回収された後の余剰汚泥を可溶化処理する可溶化処理工程と、が実行され、可溶化処理工程で可溶化処理された余剰汚泥の一部が嫌気性消化処理工程に供給され、残部がリン回収処理工程に循環返送される。
【００２８】
以下、懸濁性有機物を含有する有機性排水が下水の場合を例に詳述する。下水は、最初沈澱池に導かれて固液分離され、上澄み液が生物処理工程に供給されて生物処理されるとともに、最初沈澱池で沈殿した懸濁性有機物、つまり生汚泥（初沈汚泥）は嫌気性消化処理工程に供給される。
【００２９】
生物処理工程で処理された被処理水は消毒処理された後に河川に放流され、或いは処理場内の処理水として再利用される。生物処理工程で生じた余剰汚泥は晶析脱リン法を採用するリン回収工程に供給されて、余剰汚泥に含まれるリン成分がリン酸カルシウム（ＨＡＰ）として析出される。
【００３０】
リン回収工程では余剰汚泥にカルシウム剤と必要に応じて種晶が混入され、反応が促進されるように、ｐＨ値及び温度が調整される。好ましくはｐＨ値が７．５程度、温度が約３５℃となる。但し、適正な範囲は、これらの値を中心にある程度の幅は許容される。
【００３１】
次段の回収リン分離工程では湿式サイクロン装置などを用いて余剰汚泥からリン酸カルシウム（ＨＡＰ）が分離回収され、リンが分離された余剰汚泥は可溶化処理工程に供給されて可溶化処理される。
【００３２】
可溶化処理工程では、熱源を備えた熱交換装置などによって７０℃前後の温度範囲に加温されるとともに、アルカリ剤が添加されてｐＨ１０程度に調整される。但し、適正な範囲は、これらの値を中心にある程度の幅が許容されることは前述と同様である。可溶化処理によって難分解性の有機物が分子量の小さな易分解性の有機物に改質される。
【００３３】
可溶化処理工程で改質された余剰汚泥の一部が嫌気性消化処理工程に供給され、懸濁性有機物とともに嫌気性消化処理され、嫌気性消化処理で生じたメタンガスが再生資源として回収され、処理後に固液分離され、固形分は脱水ケーキとして処理され、液分は返流水として生物処理工程に返流される。
【００３４】
可溶化処理工程で余剰汚泥が易分解性の有機物に改質されているので、可溶化処理を行なわずに余剰汚泥を嫌気性消化処理する場合に比べて十分な消化処理が行なわれるようになる。
【００３５】
可溶化処理工程で改質された余剰汚泥の残部にはリンが溶出しているので、リン回収工程に循環返送されて、再度リンが回収される。リン回収工程に循環返送される余剰汚泥は、７０℃前後の温度範囲に加温され、ｐＨ１０程度に調整されているため、生物処理工程で生じた余剰汚泥と混合されて、効率的な晶析反応によって好ましいｐＨ値７．５程度、温度約３５℃程度に調整される。リン回収工程で余剰汚泥が適切なｐＨ値に調整されるように、可溶化処理工程で改質された余剰汚泥のリン回収工程への循環返送量が調整される。
【００３６】
生物処理工程で生じた余剰汚泥が貯留槽に貯留され、嫌気状態となっている間に、余剰汚泥に含まれる微生物に取り込まれたリンが放出されるので、リン回収工程で効率的にリンが回収されるようになる。
【００３７】
また、可溶化処理工程でも加熱等によって微生物からリンが放出されるので、可溶化処理工程で改質された余剰汚泥の残部がリン回収工程に循環返送されることによって、さらに効果的にリンが回収される。
【００３８】
従って、嫌気性消化処理工程を含む後のプロセスでＭＡＰの生成が抑制され、配管の閉塞を招くような不都合な事態の発生が効果的に回避されるようになる。
【００３９】
懸濁性有機物分離工程で分離された懸濁性有機物の一部がリン回収処理工程へ供給されるように構成すると、懸濁性有機物をＢＯＤ源としてリン回収処理工程へ供給するとともに、嫌気状態へ維持した結果、余剰汚泥中の微生物からより多くのリンが吐き出されるようになる。
【００４０】
図２には、上述した有機性排水処理方法が実行される有機性排水処理システムが示されている。有機性排水処理システムは、懸濁性有機物分離装置１０として機能する最初沈澱池、生物処理装置４０として機能する生物処理槽、嫌気性消化処理装置２０として機能する消化槽、リン回収処理装置５０として機能する晶析槽及びＨＡＰ分離装置、可溶化処理装置７０として機能する可溶化槽等を備えている。
【００４１】
懸濁性有機物分離装置１０で懸濁性有機物分離工程が実行され、生物処理装置４０で生物処理工程が実行され、嫌気性消化処理装置２０で嫌気性消化処理工程が実行され、リン回収処理装置５０でリン回収処理工程が実行され、可溶化処理装置７０で余剰汚泥の可溶化処理が実行される。
【００４２】
さらに、嫌気性消化処理装置２０で処理された被処理物を固液分離する脱水機３０、生物処理装置４０で生じた余剰汚泥を、リン回収処理装置５０及び可溶化処理装置７０に順に供給した後に嫌気性消化処理装置２０に供給する余剰汚泥供給路９０などを備えている。
【００４３】
懸濁性有機物分離装置１０は、下水や食品工場排水などの懸濁性有機物を含有する被処理水から懸濁性有機物を分離する装置であり、下水の場合には最初沈澱池が用いられる。
【００４４】
生物処理装置４０は、活性汚泥法を採用した汚水処理装置であり、標準活性汚泥法、嫌気好気法（ＡＯ法）、循環式嫌気好気法（Ａ２Ｏ法）、硝化液循環活性汚泥法、膜分離活性汚泥法などを採用した生物処理槽を備え、懸濁性有機物分離装置１０で懸濁性有機物が分離された有機性排水を生物処理する装置である。
【００４５】
嫌気性消化処理装置２０は、懸濁性有機物分離装置１０で分離された懸濁性有機物と生物処理装置４０で生じた余剰汚泥を共に導いて嫌気性消化処理する硝化槽を備え、再生資源としてメタンガスを生成分離する装置である。
【００４６】
リン回収処理装置５０は、リン酸カルシウムを晶析反応で析出させる晶析脱リン法を実行する晶析槽を備え、塩化カルシウムや消石灰などのカルシウム剤を添加することによりリン酸カルシウム（ＨＡＰ）を析出させて、余剰汚泥から析出したリン酸カルシウムを分離回収するＨＡＰ分離装置６０を備えている。ＨＡＰ分離装置６０として湿式サイクロン、篩装置、比重分離装置等を用いることができる。
【００４７】
可溶化処理装置７０は、リンが回収された後の余剰汚泥を可溶化処理する可溶化槽と、可溶化のために加熱する熱交換器８０を備えている。可溶化槽にはアルカリ剤が添加されて所定のｐＨ値に調整され、熱交換器８０により所定の温度に調整される。
【００４８】
生物処理装置４０で生じた余剰汚泥は、リン回収処理装置５０及び可溶化処理装置７０を経て一部が余剰汚泥供給路９０を介して嫌気性消化処理装置２０に供給され、残部が余剰汚泥返送路１００を介してリン回収処理装置５０に循環供給される。
【００４９】
図３に示すように、懸濁性有機物分離装置１０で分離された懸濁性有機物の一部をリン回収処理装置５０へ供給する懸濁性有機物供給路１１０を備えていることが好ましく、懸濁性有機物をＢＯＤ源としてリン回収処理工程へ供給するとともに、嫌気状態へ維持した結果、余剰汚泥中の微生物からより多くのリンが吐き出されるようになる。
【００５０】
以上説明した有機性排水処理方法及び有機性排水処理システムは、主に下水汚泥を対象とするものであるが、本発明の対象となる有機性排水は、懸濁性有機物を含有する被処理水であれば、し尿、食品工場の排水等に広く適用でき、また、活性汚泥を用いた生物処理工程で生じた余剰汚泥のみに対しても適用可能である。
【００５１】
上述した実施形態では、リン回収装置に採用されるリン回収処理法としてＨＡＰ法を説明したが、ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）などの凝集剤によるリン回収処理法やアンモニウムイオン及びマグネシウムイオンの添加によりＭＡＰとしてリンを回収するリン回収処理法を採用してもよい。但し、回収したリンを肥料や工業用のリン原料などとして再利用することを考えるとＨＡＰ法によるリン回収処理法の採用が最も好ましい。
【００５２】
上述した実施形態では、余剰汚泥の可溶化処理として加熱とアルカリ剤の添加を併用した熱アルカリ法を採用した例を説明したが、加熱のみにより余剰汚泥を可溶化し、リン回収処理でアルカリ剤添加によるｐＨ調整を行ってもよく、アルカリ剤の添加のみにより余剰汚泥を可溶化して、リン回収処理で加熱するように温度調整を行ってもよい。さらには、酸化剤の添加などの他の物理化学的な方法により余剰汚泥を可溶化し、リン回収処理で別途ｐＨ調整と温度調整を行なってもよい。但し、処理システムの簡略化の観点からは、余剰汚泥の可溶化処理として熱アルカリ法の採用が最も好ましい。
【００５３】
上述した実施形態は本発明の一例に過ぎず、該記載により本発明が限定されるものではない。各部の具体的構成や処理条件は本発明の作用効果が奏される範囲で適宜設計可能であることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００５４】
１０：懸濁性有機物分離装置
２０：嫌気性消化処理装置
３０：脱水機
４０：生物処理装置
５０：リン回収処理装置
６０：
７０：可溶化処理装置
９０：余剰汚泥供給路
１００：余剰汚泥返送路
１１０：懸濁性有機物供給路
【図１】
2018103091.tif 000003
【図２】
2018103091.tif 000004
【図３】
2018103091.tif 000005