(57)【要約】【課題】回収したリン成分のリン含有率を高くすることができるとともに、凝集剤あるいは脱リン剤の添加量が少なくて済む回収方法を提供する。【解決手段】有機性廃水Ａを嫌気−好気活性汚泥法で処理して一次汚泥ｘを生成する工程と、一次汚泥ｘを加熱処理して一次汚泥ｘに摂取されたリン成分を液相中に溶出させて二次汚泥ｄとする工程と、二次汚泥ｄをろ過してろ液ｅを生成する工程と、ろ液ｅに凝集剤Ｂを添加して固形リン成分を生成する工程と、を含むことを特徴とする有機性廃水からリンを回収する方法とした。【選択図】        図１
2004188381.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（１）有機性廃水を嫌気−好気活性汚泥法で処理して一次汚泥を生成する工程と、
（２）一次汚泥を加熱処理して一次汚泥に摂取されたリン成分を液相中に溶出させて二次汚泥とする工程と、
（３）二次汚泥をろ過してろ液を生成する工程と、
（４）ろ液に凝集剤を添加して固形リン成分を生成する工程と
を含むことを特徴とする有機性廃水からリンを回収する方法。
【請求項２】
（１）有機性廃水を嫌気−好気活性汚泥法で処理して一次汚泥を生成する工程と、
（２）一次汚泥を加熱処理して一次汚泥に摂取されたリン成分を液相中に溶出させて二次汚泥とする工程と、
（３）二次汚泥をろ過してろ液を生成する工程と、
（４）ろ液を脱リン剤に接触させて固形リン成分を生成する工程と
を含むことを特徴とする有機性廃水からリンを回収する方法。
【請求項３】
（１）有機性廃水を嫌気−好気活性汚泥法で処理して一次汚泥を生成する工程と、
（２）一次汚泥を加熱処理して一次汚泥に摂取されたリン成分を液相中に溶出させて二次汚泥とする工程と、
（３−１）二次汚泥を固液分離して二次処理水を生成する工程と、
（３−２）二次処理水をろ過してろ液を生成する工程と、
（４）ろ液に凝集剤を添加して固形リン成分を生成する工程と
を含むことを特徴とする有機性廃水からリンを回収する方法。
【請求項４】
（１）有機性廃水を嫌気−好気活性汚泥法で処理して一次汚泥を生成する工程と、
（２）一次汚泥を加熱処理して一次汚泥に摂取されたリン成分を液相中に溶出させて二次汚泥とする工程と、
（３−１）二次汚泥を固液分離して二次処理水を生成する工程と、
（３−２）二次処理水をろ過してろ液を生成する工程と、
（４）ろ液を脱リン剤に接触させて固形リン成分を生成する工程と
を含むことを特徴とする有機性廃水からリンを回収する方法。
【請求項５】
前記ろ過が膜ろ過であることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の有機性廃水からリンを回収する方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は下水や産業廃水等の有機性廃水からリンを回収する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の有機性廃水からリンを回収する方法は、有機性廃水中のリンを嫌気−好気活性汚泥法で汚泥にポリリン酸として蓄積し、濃縮汚泥とし、５０〜９０℃で加熱処理することで、リン成分を液相中に放出させて、これを金属塩等の凝集剤を加えて凝集させて回収している。この方法によって放出されるリン成分は主としてポリリン酸の形態であるから、凝集沈殿させるために必要な金属塩などの凝集剤の必要量が格段に小さくなるとされている。これは、リンの原子数に対する、凝集剤が結合可能なフリーのリン酸残基数が、ポリリン酸では低値であることによるものである（例えば特許文献１参照。）。
また有機性廃水中のリンを好気状態で活性汚泥に摂取させ、濃縮後、嫌気状態にして汚泥中のリンを液中に放出させ、リン含有液と汚泥とを膜分離し、リン含有液にカルシウム化合物等の脱リン剤を添加してリンを不溶性のリン酸塩にして回収している。この方法は装置を小型化でき、かつ回収品のリンの含有率を高くできるとされている（例えば特許文献２参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−３０１１８７号公報
【特許文献２】
特開２０００−３１７４９２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１に開示された濃縮汚泥を加熱処理する方法では、濃縮汚泥中のリン成分は簡易にしかも低いランニングコストで放出させることができる。しかし、リン成分を液相中に放出させて、これを金属塩等の凝集剤を加えて凝集させて回収する工程において、添加された凝集剤は濃縮汚泥中の懸濁物質にも吸着されその分、凝集剤の添加量が増大するとともに、固形リン成分に混入する懸濁物質の割合も大きくなり、回収した固形リン成分のリンの含有率が低下するという不都合を生じていた。回収したリン成分を肥料等の工業原料として有効利用しようとしたときには、リン成分のリン含有率を出来るだけ高くすることが望ましいが、前記不都合によりこの含有率に関しては未だ充分といえるものではなかったし、凝集剤の添加量が多くなるという問題点があった。
【０００５】
また特許文献２に開示されたリン含有液と汚泥とを膜分離する方法では、装置を小型化でき、かつ回収品のリンの含有率を高くできる。しかし、液中に放出されるリンがポリリン酸の形態ではないため、リンを不溶性のリン酸塩にするための脱リン剤の添加量が多くなるという問題点があった。
【０００６】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、回収したリン成分のリン含有率を高くすることができるとともに、凝集剤あるいは脱リン剤の添加量が少なくて済む回収方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、
（１）有機性廃水を嫌気−好気活性汚泥法で処理して一次汚泥を生成する工程と、
（２）一次汚泥を加熱処理して一次汚泥に摂取されたリン成分を液相中に溶出させて二次汚泥とする工程と、
（３）二次汚泥をろ過してろ液を生成する工程と、
（４）ろ液に凝集剤を添加して固形リン成分を生成する工程、又はろ液を脱リン剤に接触させて固形リン成分を生成する工程と
を含むことを特徴とする有機性廃水からリンを回収する方法である。
【０００８】
本発明の有機性廃水からリンを回収する方法は、前記（３）のろ過工程において二次汚泥中の懸濁物質の内、粒径が比較的粗大なものが除去されるので、ろ液中に含有される懸濁物質は極めて少量となり、前述の不都合を解消できる。更に前記（４）の工程において、ろ液に溶出したリン成分はポリリン酸の形態であるので、固形リン成分を生成するための凝集剤あるいは脱リン剤も少量で済む。
【０００９】
本発明は前記（３）の工程を
（３−１）二次汚泥を固液分離して二次処理水を生成する工程と、
（３−２）二次処理水をろ過してろ液を生成する工程と、
にすることが好ましい。
二次汚泥を予め固液分離してから二次処理水をろ過することにより、ろ過工程の負荷を減らせるのでろ過手段を小型化でき、ろ過手段の維持管理も簡便となる。
【００１０】
本発明は前記ろ過が膜ろ過であることが好ましい。膜ろ過とすることにより、二次処理水中から除去される懸濁物質の割合を大きくすることができるので、ろ液中の懸濁物質が少なくなり、その分、ろ液中のリン含有率を大きくすることができる。また、膜ろ過とすることにより、比較的小規模な装置で効率良くろ過することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
<実施形態１>
図１は本発明の有機性廃水からリンを回収する方法の実施形態１の処理設備の概略フローである。図中６は嫌気処理槽で１は曝気処理槽である。これに続いて固液分離手段２が設けられ、更に熱交換器１０、リン放出槽３、固液分離手段４が連設される。固液分離手段４の液体側は熱交換器１０へ連設され更にろ過手段１２、リン凝集槽５、固液分離手段７、リン回収手段８が連設される。
【００１２】
嫌気処理槽６は攪拌手段（図示せず）を具備することが好ましい。曝気処理槽１はブロア等の曝気手段１１を具備する。固液分離手段２、７としては例えば沈殿、遠心又はろ過等の手段があるが、価格又は操作性の点から沈殿又は遠心の手段が好ましく、分離性能が確保できれば沈殿の手段（例えば沈殿槽）が最も好ましい。固液分離手段４としては、例えば、遠心分離、脱水機等による分離手段が好適である。ろ過手段１２としては砂ろ過、膜ろ過等任意の手段とすることができる。
【００１３】
上記のような処理設備により有機性廃水からリンを回収する方法について以下に説明する。有機性廃水Ａを嫌気処理槽６中に導入して嫌気的消化を行なうと共に、微生物体内に貯留されたリン成分を液相中に放出させる。微生物の周囲に放出されたリン成分が滞留するとリン成分放出の障害になるので、前述の攪拌手段により前記滞留を防止することが好ましい。前記嫌気的消化の温度は任意であるが、常温であることが好ましい。この有機性廃水Ａを曝気処理槽１へ導入する。ここで有機性廃水Ａは曝気手段１１により好気処理されて、液相中に放出されたリン成分は微生物の体内に過剰摂取（体内過剰蓄積）される。好気処理されて微生物体内にリン成分が濃縮された有機性廃水を固液分離手段２へ送り、ここで微生物の塊である懸濁物質は沈殿濃縮されて、濃度が２．５質量％程度の一次汚泥ｘとなる。このような処理が嫌気−好気活性汚泥法である。
【００１４】
固液分離手段２より引き抜かれた一次汚泥ｘは熱交換器１０へ送られて、ここで後述する二次処理水ｂと熱交換して加熱されてリン放出槽３へ送られる。
【００１５】
リン放出槽３では加熱手段９により一次汚泥ｘは更に加熱され、一次汚泥中に摂取されたリン成分をポリリン酸として放出し、液相中に溶出させる。このようにすると、従来の方法によりオルトリン酸やその他のリン酸誘導体等としてリン成分が放出された場合に比較して、液相から沈澱物としてリン成分を回収するために必要な金属塩などの凝集剤の必要量が格段に低減する。これは、リンの原子数に対する、凝集剤が結合可能なフリーのリン酸残基数が、ポリリン酸では低値であることによるものである。また、ポリリン酸の金属塩の方が、リン酸の金属塩よりも大きな顆粒状の沈澱塊を形成し易いので、その後の回収処理において、例えば沈澱分離や遠心分離での所要時間を短縮し、容量を減容化し、遠心分離の回転数を抑えること等の可能性が高くなるので好ましい。
【００１６】
リン放出槽３における一次汚泥ｘの加熱処理条件はおおむね６０〜９０℃で１０〜１２０分間、好ましくは７０〜８０℃で２０〜６０分間である。上記処理温度が６０℃より低いとポリリン酸としてのリン成分の放出が困難であり、９０℃を越えるとポリリン酸の放出後速やかにリン酸へと分解されてしまうので回収のための凝集剤必要量が高まる上、加熱のコストも増大するので好ましくない。
【００１７】
リン放出槽３でリン成分を液相中に放出した一次汚泥ｘは、二次汚泥ｄとなって固液分離手段４へ送られて、ここで比較的小容量のリン成分高含有処理水である二次処理水ｂと三次汚泥ｚとに分離される。
【００１８】
二次処理水ｂは熱交換器１０へ送られて、ここで前記したように一次汚泥ｘと熱交換して一次汚泥ｘを加熱し、また二次処理水ｂは冷却されてろ過手段１２へ送られる。
【００１９】
ろ過手段１２では二次処理水ｂがろ過されて、含有された懸濁物質の内、粒径が比較的粗大なものが除去されて分離懸濁物質ｗとなる。すなわち二次処理水ｂは、分離懸濁物質ｗとろ液ｅとに固液分離される。前述のようにリン放出槽３でリン成分は液相中に放出されたので、リン成分の大部分はろ液ｅに含有され、懸濁物質には殆ど含有されない。
【００２０】
このためろ液ｅは、二次処理水ｂに比べて分離懸濁物質ｗが除去された分、リン含有率が大きくなる。二次処理水ｂに凝集剤を添加して固形リン成分を生成する場合は、前述のように添加された凝集剤は懸濁物質にも吸着されその分、凝集剤の添加量が増大するとともに、固形リン成分に混入する懸濁物質の割合も大きくなり、回収した固形リン成分のリンの含有率が低下するという不都合を生じていた。これに対しろ液ｅは、分離懸濁物質ｗが除去された分、懸濁物質の含有量が少ないため凝集剤の添加量を抑制できるとともに、固形リン成分に混入する懸濁物質の割合も小さくなり、回収した固形リン成分のリンの含有率が増加するという効果を有する。
【００２１】
このろ液ｅは、従来の廃水処理法にて生じる、リン成分を含む処理水よりも格段にその容量が低減されているので、後述するリン成分回収を目的としたリン凝集工程のための設備が、非常に小規模なもので済む。
【００２２】
ろ液ｅはリン凝集槽５へ送られる。リン凝集槽５では凝集剤Ｂとして水酸化カルシウム又は塩化カルシウムをろ液ｅに加えて攪拌し、リン成分を難溶性のリン酸カルシウム等のリン酸塩として凝集させた凝集廃水ｆとする。凝集廃水ｆは固液分離手段７へ送られ、リン成分を殆ど含有しない三次処理水ｃと固形リン成分ｙとに分離される。固形リン成分ｙは汚泥は殆ど除去されていて、更に有機性廃水Ａに含有されていたその他の成分も殆ど除去されているので、肥料等の工業原料としての有効利用に有利である。
【００２３】
ろ液ｅが含有する全リン成分及びポリリン酸の量から遊離リン酸塩残基数を算出しこれを凝集させるのに必要最小限の量の凝集剤Ｂをろ液ｅに加えるようにすることが好ましい。
【００２４】
なお凝集剤Ｂは前記水酸化カルシウム又は塩化カルシウムに限定されず、例えばポリ塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム、塩化第二鉄、硫酸第一鉄、酸化カルシウム、塩化マグネシウム、硫酸マグネシウム、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム等リン成分を凝集させる任意の凝集剤とすることができる。なお、回収したリン成分を肥料として有効利用しようとしたときには、農作物への吸収性あるいは肥料効果の点から、凝集剤Ｂは水酸化カルシウム、塩化カルシウム、酸化カルシウム、塩化マグネシウム、硫酸マグネシウム、酸化マグネシウムあるいは水酸化マグネシウムとすることが好ましい。
【００２５】
この沈殿物を更にリン回収手段８へ送って、ここでリン酸カルシウム等のリン酸塩を実質的な乾燥固体であるリン回収物ｐとして分離することが好ましい。このリン回収手段８としては例えば脱水・乾燥などの手段が用いられる。
【００２６】
上記工程において固液分離手段４を設けず、二次汚泥ｄを熱交換器１０経由でろ過手段１２に直接送るようにしても良い。この場合はろ過手段１２のろ過負荷が大きくなるのでその分、ろ過手段１２のろ過容量を大きく設定すると良い。
【００２７】
<実施形態２>
実施形態２は実施形態１のリン凝集槽５及び固液分離手段７を無くしその代わりに後述する晶析槽１３等を設けたものである。図２は実施形態２の処理設備の概略フローであり、同一部分は図１と同じ参照符号を付す。
【００２８】
有機性廃水Ａを嫌気処理槽６中に導入して、以下順次実施形態１と同様な処理をして、ろ過手段１２で二次処理水ｂがろ過されて、分離懸濁物質ｗとろ液ｅとに固液分離される。
【００２９】
ろ液ｅは晶析槽１３に送られる。晶析槽１３には水酸化カルシウム、塩化カルシウム又はマグネシウムイオン等の脱リン剤Ｃと水酸化ナトリウム等のＰＨ調整剤Ｄが供給され、ろ液ｅ中のリン酸イオンと反応し不溶性のリン酸カルシウム等のリン酸塩の結晶１４を晶析させる。この結晶１４を晶析槽１３の下部から抜き取りリン回収物ｐ’とする。
【００３０】
<実施例>
実施形態１の方法により、汚泥濃度２．５％の一次汚泥ｘをリン放出槽３で７０℃、６０分間加熱して、リン成分を液相中に放出した二次汚泥ｄとし、固液分離手段４で遠心分離して二次処理水ｂとし、熱交換器１０を通し、規格５Ａのろ紙をろ過膜とするろ過手段１２で二次処理水ｂをろ過し、ろ液ｅと分離懸濁物質ｗとに固液分離した。ろ液ｅに含まれる固形リン成分のリンのＰ２Ｏ５換算の濃度Ｐ1を、ＪＩＳＫ０１０２モリブデン青吸光光度法により測定したところＰ1＝３０．３質量％となった。
【００３１】
＜比較例＞
ろ過手段１２を削除したこと以外は実施例と同じ条件で（すなわち従来の方法で）、一次汚泥ｘを処理して得られた二次処理水ｂの含有するリンのＰ２Ｏ５換算の濃度Ｐ2を測定したところＰ2＝１９．８質量％となった。
【００３２】
比較例では二次処理水に固液分離を行わなかったので、リン成分を殆ど保有しない懸濁物質も二次処理水ｂに含有されているためＰ2が小さい値となった。
【００３３】
これに対し実施例ではろ過手段１２で二次処理水ｂをろ過し、ろ液ｅと分離懸濁物質ｗとに固液分離したので懸濁物質のろ液ｅへの混入量は極めて少なく、Ｐ1はＰ2の略１．５倍という大きい値となった。後工程においてろ液に凝集剤を添加して固形リン成分を生成する時に、ろ液に含有されている懸濁物質が極めて少なく、しかもろ液ｅの含有するリンはポリリン酸の形態であるので、液相から沈澱としてリン成分を回収するために必要な金属塩などの凝集剤の量が少なくて済むとともに、固形リン成分に混入する懸濁物質の割合も小さくなり、リン回収物ｐのリンの含有率を大きくできる。
【００３４】
実施例のろ過手段は規格５Ａのろ紙をろ過膜としたがこれに限定されず、例えば金属膜、セラミック膜、樹脂膜、生物膜等をろ過膜としても良く、あるいはろ過手段として砂ろ過を用いても良い。
【００３５】
以上、本発明の実施形態及び実施例について説明したが本発明は前記実施形態及び実施例に限定されず、種々の形態とすることができ、本発明の趣旨に合致する任意の方法とすることができる。そして本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の改良ならびに設計の変更が可能であることは勿論である。
【００３６】
【発明の効果】
以上の説明のように本発明は、回収したリン成分のリン含有率を高くすることができるとともに、凝集剤あるいは脱リン剤の添加量が少なくて済むリン回収方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１の概略フローを示す。
【図２】本発明の実施形態２の概略フローを示す。
【符号の説明】
１  曝気処理槽
２，４，７  固液分離手段
３  リン放出槽
５  リン凝集槽
６  嫌気処理槽
８  リン回収手段
９  加熱手段
１０  熱交換器
１１  曝気手段
１２  ろ過手段
１３  晶析槽
１４  結晶
Ａ  有機性廃水
Ｂ  凝集剤
Ｃ  脱リン剤
Ｄ  ＰＨ調整剤
ｂ  二次処理水
ｃ  三次処理水
ｄ  二次汚泥
ｅ  ろ液
ｆ  凝集廃水
ｐ，ｐ’リン回収物
ｗ  分離懸濁物質
ｘ  一次汚泥
ｙ  固形リン成分
ｚ  三次汚泥
【図１】
2004188381.tif 000003
【図２】
2004188381.tif 000004