(57)【要約】【課題】生し尿、浄化槽汚泥、合併浄化槽汚泥、濃集汚泥等のし尿系汚水、下水等、または、これらの混合物の廃液中に含まれるリンまたは窒素を、再資源化可能なリン酸マグネシウムアンモニウムまたはリン酸カルシウムとして回収できる。【解決手段】リン含有有機性汚水の受入貯留手段と、前記受入貯留手段から導入されたリン含有有機性汚水を硝化脱窒素処理する生物処理手段と、リン、ＣＯＤ、色度成分等を除去する高度処理手段を備えた高負荷脱窒素処理型のリン含有有機性汚水処理装置において、前記生物処理手段から一部引き抜いた汚水を分離水と汚泥とに分離する固液分離手段と、前記固液分離手段により分離された分離水からリン酸塩を生成させるリン酸塩生成手段と、前記リン酸塩生成手段において得られたリン酸塩を回収するリン酸塩回収手段とを備えている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
リン含有有機性汚水の受入貯留手段と、前記受入貯留手段から導入されたリン含有有機性汚水を硝化脱窒素処理する生物処理手段と、リン、ＣＯＤ、色度成分等を除去する高度処理手段を備えた高負荷脱窒素処理型のリン含有有機性汚水処理装置において、
前記生物処理手段から一部引き抜いた汚水を分離水と汚泥とに分離する固液分離手段と、前記固液分離手段により分離された分離水からリン酸塩を生成させるリン酸塩生成手段と、前記リン酸塩生成手段において得られたリン酸塩を回収するリン酸塩回収手段とを備えたことを特徴とするリン含有有機性汚水処理装置。
【請求項２】
前記リン酸塩生成手段において生成されるリン酸塩がリン酸マグネシウムアンモニウムまたはリン酸カルシウムであることを特徴とする、請求項１に記載されたリン含有有機性汚水処理装置。
【請求項３】
リン酸塩を回収した後に、リン酸塩分級手段を設けることを特徴とする、請求項１または２に記載されたリン含有有機性汚水処理装置。
【請求項４】
前記リン酸塩分級手段において分級したリン酸塩の一部を、前記リン酸塩生成手段において再利用することを特徴とする、請求項３記載のリン含有有機性汚水処理装置。
【請求項５】
前記固液分離手段において分離した汚泥を、前記生物処理手段に返送または脱水処理することを特徴とする、請求項１から４の何れか１つに記載されたリン含有有機性汚水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、リン含有有機性汚水、特に、生し尿、浄化槽汚泥、合併浄化槽汚泥、濃集汚泥等のし尿系汚水、下水等、または、これらの混合物の廃液中に含まれるリンまたは窒素を、再資源化可能なリン酸マグネシウムアンモニウムまたはリン酸カルシウムとして回収でき、また、リンまたは窒素の除去効率を大幅に改善できるリン含有有機性汚水処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、リン含有有機性汚水の処理方法において、リンや窒素を除去するための手段としては、生物学的硝化脱窒素処理方法や、嫌気好気法、凝集沈殿法等を組み合わせた方法が多く、その一例として高負荷脱窒素処理プロセスが挙げられる。また、高負荷脱窒素処理プロセスからリンを回収する手段として、特公平１−２４５５８号公報には、生物処理手段の前段でマグネシウム化合物を添加し、生成したリン酸マグネシウム化合物を添加し、生成したリン酸マグネシウムアンモニウムを濃縮汚泥と共に固液分離して、コンポスト化するプロセスが開示されている。
【特許文献】
特公平１−２４５５８号公報
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の高負荷脱窒素処理プロセスは、生物処理手段に係る負荷変動が大きいために運転操作が煩雑であること、脱リンのために多量の薬剤を使用せざるを得ないこと等の問題があった。また、上記特公平１−２４５５８号公報に開示されたリン回収を伴うプロセスは、回収されたリンと汚泥とが混合された状態で分離されるために、回収されたリンの再資源化用途がコンポストに限られるので、リンを効率的に回収できないといった問題があった。
【０００４】
従って、この発明の目的は、リン含有有機性汚水の処理に際し、リン含有有機性汚水中に含まれるリンまたは窒素を再資源化可能なリン酸マグネシウムアンモニウムまたはリン酸カルシウムの結晶として回収すると共に、リンまたは窒素の除去効率を大幅に改善することにより、生物反応手段にかかる負荷を軽減して、脱リンのために必要な薬剤を大幅に軽減することができるリン含有有機性汚水処理装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載された発明は、リン含有有機性汚水の受入貯留手段と、前記受入貯留手段から導入されたリン含有有機性汚水を硝化脱窒素処理する生物処理手段と、リン、ＣＯＤ（化学的酸素要求量）、色度成分等を除去する高度処理手段を備えた高負荷脱窒素処理型のリン含有有機性汚水処理装置において、前記生物処理手段から一部引き抜いた汚水を分離水と汚泥とに分離する固液分離手段と、前記固液分離手段により分離された分離水からリン酸塩を生成させるリン酸塩生成手段と、前記リン酸塩生成手段において得られたリン酸塩を回収するリン酸塩回収手段とを備えたことに特徴を有するものである。
【０００６】
請求項２に記載された発明は、前記リン酸塩生成手段において生成されるリン酸塩がリン酸マグネシウムアンモニウムまたはリン酸カルシウムであることに特徴を有するものである。
【０００７】
請求項３に記載された発明は、リン酸塩を回収した後に、リン酸塩分級手段を設けることに特徴を有するものである。
【０００８】
請求項４に記載された発明は、前記リン酸塩分級手段において分級したリン酸塩の一部を、前記リン酸塩生成手段において再利用することに特徴を有するものである。
【０００９】
請求項５に記載された発明は、前記固液分離手段において分離した汚泥を、前記生物処理手段に返送または脱水処理することに特徴を有するものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に、この発明のリン含有有機性汚水処理装置の一実施態様を、図面を参照しながら説明する。
【００１１】
図１は、この発明のリン含有有機性汚水処理装置の一例を示すブロック図であり、生し尿１と浄化槽汚泥２との両方を受け入れる例である。この発明の処理対象となるリン含有有機性汚水は、特に、生し尿、浄化槽汚泥、合併浄化槽汚泥、農集汚泥等のし尿系汚水、下水等、または、これらの混合物を含むことができる。また、この発明において、リン含有有機性汚水には、雑廃水等を含んでも良い。
【００１２】
図１において、３は、生し尿１を導入して來雑物を除去する第一前処理手段であり、４は、浄化槽汚泥２を導入して夾雑物を除去する第二前処理手段である。
【００１３】
第一および第二前処理手段３および４は、髪の毛、砂、石、紙、繊維、ゴム製品、その他、ゴミ等の夾雑物を除去する手段であり、その構成は限定されない。
【００１４】
５は、第一および第二前処理手段３および４において処理された各々の汚水を、攪拌翼等の攪拌手段を用いて均一に混合する混合手段である。６は、生物反応脱窒素手段であり、混合手段５からの汚水、後述する第一固液分離手段７からの汚泥８、後述するリン酸塩回収手段１１からの脱離液１４および後述する生物反応硝化手段１６からの返送水１５を脱窒素処理する。
【００１５】
７は、第一固液分離手段であり、生物反応脱窒素手段６から引き抜かれた汚泥および後述するリン酸塩生成手段１０にてリン酸マグネシウムアンモニウムを生成するときの窒素成分量が低い場合の、窒素供給のための混合手段５からの導入汚水を固液分離する。第一固液分離手段７は、効率良く固液分離が行えるように、必要に応じて凝集剤を添加し混合攪拌する機能を備えている。凝集剤には、高分子凝集剤の他、リンが多量に凝集しない範囲で無機凝集剤を用いることができる。固液分離された汚泥８は、生物反応脱窒素手段６および後述する脱水手段２２の少なくとも一方に返送される。
【００１６】
１０は、リン酸塩生成手段であり、第一固液分離手段７において分離された分離水９にマグネシウム塩またはカルシウム塩を添加して、リン酸マグネシウムアンモニウムまたはリン酸カルシウムの結晶を析出し、成長させる。１１は、リン酸塩回収手段であり、リン酸塩生成手段１０において生成したリン酸マグネシウムアンモニウムまたはリン酸カルシウムの結晶を回収する。回収されたリン酸塩１２は、肥料原料として利用可能である。リンまたは窒素が除去された脱離液１４は、生物反応脱窒素工程６へ返送される。
【００１７】
１６は、生物反応硝化手段であり、生物反応脱窒素手段６からの脱窒素処理水を生物反応硝化する。１７は、第二固液分離手段であり、生物反応硝化手段１６により生物反応が完了した汚泥を固液分離する。第二固液分離手段１７により固液分離された汚泥１８は、脱水手段２２に導入され、脱水される。１９は、凝集剤混和手段であり、第二固液分離手段１７によって固液分離された分離水に、凝集剤を添加し、攪拌混和する。凝集剤には、ポリ塩化アルミニウム、硫酸バンド、塩化第二鉄、ポリ硫酸第二鉄等の無機系凝集剤および高分子凝集剤のうちの少なくとも１つを用いる。
【００１８】
２０は、第三固液分離手段であり、凝集剤が攪拌混和された液をＣＯＤ成分および残留するリン成分等が移行した汚泥２１と分離水とに固液分離する。分離された汚泥２１は、第二固液分離手段１７からの汚泥１８と同様に、脱水手段２２に導入され、脱水される。２２は、脱水手段であり、脱水によって減容化された脱水汚泥２３は、焼却処理されるか、生ゴミと混合してメタン発酵用原料もしくはコンポスト用原料として利用される。
【００１９】
２４は、砂ろ過手段であり、第三固液分離手段２０によって分離された分離水を砂ろ過処理し、僅かに存在するＳＳ分を分離除去する。２５は、活性炭処理手段であり、砂ろ過手段２４からの砂ろ過処理水中の残留ＣＯＤ成分、色度成分および臭気成分等を吸着分離する。
【００２０】
なお、図１に示すように、リン酸塩回収手段１１の後にリン酸塩分級手段１３を設けて、粒子径の小さいリン酸塩結晶をリン酸塩生成手段１０へ供給することにより、リン酸塩生成における種結晶として再利用が可能であり、これにより効率的且つ良質なリン酸塩の製造が可能となる。
【００２１】
さらに、この発明における第一固液分離手段７は、重力沈降装置、遠心分離装置、浮上分離装置、膜ろ過装置、ろ布ろ過装置等を用いることができる。例えば、ろ布ろ過装置を用いた場合、使用されるろ布は、濁質成分等を除去することのできるろ布であり、主に通気度１〜１００００ｍＬ／ｃｍ２／分のろ布が用いられる。さらに、ろ布ろ過装置形式は、加圧打込み式、加圧圧搾式、走行式、ドラム式、多段ディスク式等が用いられる。
【００２２】
また、ろ布ろ過への通水方式は、外圧型と内圧型があり、どちらの通水方式でも問題ない。得られるろ過液のＳＳ濃度は、濁質分がろ布表面上に堆積したケーキを用いてろ過するため、１ｍｇ／Ｌ程度まで除去することが可能である。また過大な加圧ポンプを用いる必要はなく、安価なろ布を使用するため、経済的にも有利である。
【００２３】
また、この発明における第二固液分離手段１７および第三固液分離手段２０は、重力沈降装置、遠心分離装置、浮上分離装置、膜分離装置、ろ布ろ過装置等を用いることかでき、処理水の性状の要求によって選択すれば良い。例えば、膜分離手段を第二固液分離手段１７に適用する場合には、生物反応硝化手段１６から送られる汚泥は、既に脱窒素および硝化処理がなされているので、膜の目詰まりも減少し、洗浄による膜フラックスの回復効果も安定し、安定的な運転が可能である。膜分離手段に用いる膜の種類は、限外ろ過膜、精密ろ過膜、逆浸透膜等の何れでも良く、その使用方法は、槽内設置型（液中膜式等）でも槽外設置型でも良い。また、膜の形式は、平膜、中空糸、管状等の何れでも良い。
【００２４】
以上の構成からなるこの発明のリン含有有機性汚水処理装置によれば、以下のようにして、生し尿と浄化槽汚泥とが処理される。
【００２５】
生し尿１は、第一前処理手段３、浄化槽汚泥２は、第二前処理手段４においてそれぞれ処理されて種々の夾雑物が除去される。夾雑物が除去された汚水は、混合手段５に送られて均一に混合される。
【００２６】
混合手段５からの汚水は、生物反応脱窒素手段６に送られて脱窒素処理される。生物反応脱窒素手段６からの汚泥は、第一固液分離手段７に送られて固液分離される。第一固液分離手段７からの分離水９は、リン酸塩生成手段１０に送られ、ここで、マグネシウム塩またはカルシウム塩が添加されて、リン酸マグネシウムアンモニウムまたはリン酸カルシウムの結晶が析出し、成長する。なお、リン酸塩生成手段１０にてリン酸マグネシウムアンモニウムを生成するときの窒素成分量が低い場合には、窒素供給のために混合手段５からの汚水を第一固液分離手段７に送る。
【００２７】
リン酸塩生成手段１０において生成されたリン酸マグネシウムアンモニウムまたはリン酸カルシウムの結晶は、リン酸塩回収手段１１おいて回収される。回収されたリン酸塩１２は、肥料原料として利用が可能である。リン酸塩回収手段１１からのリンまたは窒素が除去された脱離液１４は、生物反応脱窒素手段６へ返送される。
【００２８】
一方、第一固液分離手段７により固液分離された汚泥８は、生物反応脱窒素手段６および脱水手段２２の少なくとも一方に返送される。
【００２９】
なお、リン酸塩分級手段１３を設ける場合には、リン酸塩回収手段１１により回収されたリン酸塩は、リン酸塩分級手段１３に送られて分級され、粒子径の小さいリン酸塩結晶は、リン酸塩生成手段１０へ供給されて、リン酸塩生成における種結晶として再利用される。
【００３０】
生物反応脱窒素手段６からの脱窒素処理水は、生物反応硝化手段１６に送られ硝化処理される。生物反応硝化手段１６によって生物反応が完了した汚泥は、第二固液分離手段１７に送られ固液分離される。生物反応硝化手段１６からの硝化処理後の汚水は、返送水１５として生物反応脱窒素手段６に返送される。
【００３１】
生物反応脱窒素手段６によって生物反応が完了した汚泥は、第二固液分離手段１７に送られて固液分離される。第二固液分離手段１７により固液分離された汚泥１８は、脱水手段２２に導入されて脱水され、一方、分離水は、凝集剤混和手段１９に送られ、ポリ塩化アルミニウム、硫酸バンド、塩化第二鉄、ポリ硫酸第二鉄等の無機系凝集剤および高分子凝集剤のうちの少なくとも１つ凝集剤が添加され、攪拌混合される。
【００３２】
凝集剤混和手段１９において凝集剤が添加され、攪拌混合された液は、第三固液分離手段２０に送られて固液分離される。第三固液分離手段２０により固液分離された、ＣＯＤ成分および残留リン成分等が移行した汚泥２１は、脱水手段２２に導入され脱水される。脱水手段２２によって減容化された脱水汚泥２３は、焼却処理されるか、生ゴミと混合してメタン発酵用原料もしくはコンポスト用原料として利用される。
【００３３】
第三固液分離手段２０によって分離された分離水は、砂ろ過手段２４に送られ、僅かに残存するＳＳ分が分離除去される。ＳＳ分が分離除去された処理水は、活性炭処理工程２５に送られ、砂ろ過処理水中の残留ＣＯＤ成分、色度成分および臭気成分等が吸着分離される。
【００３４】
このようにして処理された清澄な処理水２６は、次工程に送られる。
【００３５】
この発明は、新設されるリン含有有機性汚水処理装置として適用可能であるばかりでなく、既存のリン含有有機性汚水処理装置の生物処理手段またはその前段に付加することによって、リンまたは窒素の負荷を軽減でき、再資源化が可能なリンとして回収することができ、凝集剤の軽減、発生汚泥量の軽減が図られ、安定した運転を行うことが可能となる。
【００３６】
【実施例】
次に、この発明を実施例によりさらに説明する。
【００３７】
浄化槽汚泥と生し尿とからなる廃液を５０％ずつ均一に混合したし尿系汚水性状およびこのし尿系汚水に対して、カチオン系高分子凝集剤を１．０％対ｋｇ・ＳＳ添加および攪拌し、図１に示したリン含有有機性汚水処理装置の固液分離手段としてろ布ろ過固液分離装置を適用して固液分離したときの、分離水のリン回収前後の性状を表１にそれぞれ示す。
【００３８】
【表１】
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リン酸マグネシウムアンモニウムとしてリンを回収するために、分離水中のＰＯ４濃度と等モルとなる１７０ｍｇ／Ｌとなるように水酸化マグネシウムを添加して、リン酸マグネシウムアンモニウムを生成および回収した。
【００３９】
表１のリン回収前後の分離水性状比較の結果から、リンおよび窒素が有効に回収されていることが分かった。また、リン酸マグネシウムアンモニウム回収を伴わない処理フローの場合、高分子凝集剤添加量は、１．５％対ｋｇ・ＳＳであったため、高分子凝集剤の使用量を削減でき、リン濃度が低下したことから無機凝集剤のポリ硫酸第二鉄添加量も７０％程度、削減できることが分かった。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、生し尿、浄化槽汚泥、合併浄化槽汚泥、濃集汚泥等のし尿系汚水、下水等、または、これらの混合物の廃液中に含まれるリンまたは窒素を、再資源化可能なリン酸マグネシウムアンモニウムまたはリン酸カルシウムとして回収でき、また、リンまたは窒素の除去効率を大幅に改善できるので、生物反応工程にかかる負荷を軽減することができるといった有用な効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明のリン含有有機性汚泥処理装置の一実施態様を示すブロック図である。
【符号の説明】
１：生し尿
２：浄化槽汚泥
３：第一前処理手段
４：第二前処理手段
５：混合手段
６：生物反応脱窒素手段
７：第一固液分離手段
８：汚泥
９：分離水
１０：リン酸塩生成手段
１１：リン酸塩回収手段
１２：リン酸塩
１３：リン酸塩分級手段
１４：脱離液
１５：返送水
１６：生物反応硝化手段
１７：第二固液分離手段
１８：汚泥
１９：凝集剤混和手段
２０：第三固液分離手段
２１：汚泥
２２：脱水手段
２３：脱水汚泥
２４：砂ろ過手段
２５：活性炭処理手段
２６：処理水
【図１】
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