(57)【要約】【課題】汚泥集約処理場から発生する汚泥処理返流水（濃縮分離液、脱水分離液等）中の窒素、リンを除去、回収する処理方法を提供する。【解決手段】汚泥集約処理場から発生する汚泥処理返流水（濃縮分離液、脱水分離液等）中に高濃度に含有している窒素（アンモニア性窒素）とリンを、前段で造粒脱リン法つまりマグネシウム化合物を供給しリン酸マグネシウムアンモニウムとして除去、回収し、後段で担体添加活性汚泥法により除去する。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚泥処理返流水にマグネシウム化合物を添加して該返流水中に含有する窒素とリンからリン酸マグネシウムアンモニウム粒子を形成した後、該リン酸マグネシウムアンモニウム粒子を除去、回収し、その処理水中に残存する窒素とリンを担体添加活性汚泥法により除去することを特徴とする汚泥処理返流水の処理方法。
【請求項２】
リン酸マグネシウムアンモニウム粒子を形成した後、該リン酸マグネシウムアンモニウム粒子を除去、回収するに際し、該リン酸マグネシウムアンモニウム粒子を含む処理水を液体サイクロンに送り、微細粒径のリン酸マグネシウムアンモニウムの流出を防止しながら除去、回収することを特徴とする請求項１に記載の汚泥処理返流水の処理方法。
【請求項３】
担体添加活性汚泥法により処理された水にさらに凝集剤処理を行うことを特徴とする請求項１または２記載の汚泥処理返流水の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば汚泥集約処理場から発生する汚泥処理返流水の処理方法に関するものであり、さらに詳しくは汚泥処理返流水中に存在する窒素、主にアンモニア性窒素とリンを効率よく除去する汚泥処理返流水の処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
汚泥処理の経済性、エネルギ−回収及び資源化と利用に当たっての効率性や処理場の立地条件等から、複数箇所からの汚泥を集約して処理する自治体が増えている。一般に大規模になると、集約処理はスケ−ルメリットが働き、建設コスト及び維持管理コストが有利になる。汚泥集約処理の各プロセスで生じる濃縮分離液、脱水分離液等の排水（以下、この水を「返流水」と称す）は、処理することなく隣接する下水処理場の沈砂池又は最初沈殿池の流入側に移送されていた。
【０００３】
しかし、汚泥集約処理場から排出される返流水量は、数千ｍ３／日〜数万ｍ３／日発生し、隣接する下水処理場流入水の数十％になる場合があり、また、汚泥集約処理場から排出される返流水質は、窒素（アンモニア性窒素）、リンが高濃度に含有されているため、返流水が移送される下水処理場では、良好な活性汚泥処理を行うための運転管理が困難となっている。特に、放流先に窒素、リン規制がある場合は、従来の標準活性汚泥法を高度処理法（凝集剤添加循環式硝化脱窒法、嫌気−無酸素−好気活性汚泥法）に変更する必要がある。よって、近年、返流水を単独処理、つまりその処理水質を下水処理場の流入水程度まで処理する方法と直接放流が可能な程度まで処理する方法のどちらかを採用する汚泥集約処理場が増えてきている。
【０００４】
返流水の単独処理方法としては、従来、窒素を対象とした循環式硝化脱窒法、リンを対象とした凝集沈殿法、またはこれらを組み合わせた方法が導入されていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、汚泥集約処理場から排出される返流水中の窒素、リン濃度はそれぞれ数百ｍｇ／Ｌ、数十ｍｇ／Ｌ以上（特に汚泥集約処理方法に嫌気性消化法が採用されている処理場では、返流水中のリン濃度が数百ｍｇ／Ｌ以上）含有しているため、従来法である窒素を除去する循環式硝化脱窒法では２４時間以上の滞留時間が必要であり敷地面積が課題となっていた。また、従来法であるリンを除去する凝集沈殿法では添加する凝集剤の費用や発生する凝沈汚泥の処分方法、処分費用等が課題となっていた。
【０００６】
また、現在導入されている処理方法は返流水中に窒素（アンモニア性窒素）、リンが高濃度に含有されているため、高度な運転管理が必要である。特に窒素、リンを直接放流が可能な程度まで処理する必要がある汚泥集約処理場では、処理水質の安定性を維持するためより高度な運転管理が課題となっていた。
【０００７】
本発明は、比較的短時間でコストが安く、しかも運転管理が容易である、汚泥集約処理場から排出される返流水中の窒素（アンモニア性窒素）、リンを除去、回収する処理方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、このような課題を解決するために鋭意検討の結果、汚泥集約処理場から発生する汚泥処理返流水を処理する方法において、返流水中に高濃度に含有している窒素（アンモニア性窒素）とリンを、造粒脱リン法つまりマグネシウム化合物を添加することによりリン酸マグネシウムアンモニウムとして除去、回収した後、その処理水中に残存する窒素とリンを担体添加活性汚泥法により処理することで、返流水を下水処理場の流入水または直接放流が可能な程度まで処理できることを見出し、本発明に到達した。
【０００９】
すなわち、本発明は、汚泥処理返流水にマグネシウム化合物を添加して該返流水中に含有する窒素とリンからリン酸マグネシウムアンモニウム粒子を形成した後、該リン酸マグネシウムアンモニウム粒子を除去、回収し、その処理水中に残存する窒素とリンを担体添加活性汚泥法により除去することを特徴とする汚泥処理返流水の処理方法を要旨とするものである。
本発明においては、好ましくは、リン酸マグネシウムアンモニウム粒子を形成した後、該リン酸マグネシウムアンモニウム粒子を除去、回収するに際し、該リン酸マグネシウムアンモニウム粒子を含む処理水を液体サイクロンに送り、微細粒径のリン酸マグネシウムアンモニウムの流出を防止しながら除去、回収するものであり、さらに好ましくは、担体添加活性汚泥法により処理された水にさらに凝集剤処理を行うものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
先ず、返流水中に高濃度に含有している窒素（主にアンモニア性窒素）とリンを、造粒脱リン法つまりマグネシウム化合物を添加することによりリン酸マグネシウムアンモニウムとして除去、回収する技術（工程）について説明する。この造粒脱リン工程は、リン含有排水に対して従来行われていた方法が良好に用いられる（特許第２５７８１３６号公報参照）。
【００１１】
ここで用いられるマグネシウム化合物としては、特に限定されないが、水酸化マグネシウム、塩化マグネシウム、酢酸マグネシウム等の水中でイオン化するマグネシウム塩が用いられ、海水中のマグネシウムイオンを利用することも可能である。マグネシウム化合物の添加量としては、返流水中のリン酸イオンとのモル比が０．５〜３となるようにすることが好ましく、さらに好ましくは、０．８〜１．３である。
【００１２】
本発明においては、マグネシウム化合物を添加した際に、返流水のｐＨを苛性ソ−ダのようなアルカリ剤を添加してｐＨ８〜１１に調整することが望ましい。さらに、この造粒脱リン工程においては、曝気により装置本体内を攪拌混合することが望ましい。
【００１３】
この造粒脱リン工程により、返流水中に含まれていたリン酸イオンの８０〜９０％、アンモニアイオンの１５〜２５％が除去され、リン酸マグネシウムアンモニウムの固体粒子として生成される。窒素とリンが除去された処理水は装置本体上部より排出される。装置内に生成してくるリン酸マグネシウムアンモニウムは５〜１４日間装置本体内に滞留し、粒径０．５〜１．０ｍｍ程度にまで造粒した後、装置本体下部より引き抜くことにより固体粒子として回収され、化成肥料として有効利用される。
【００１４】
なお、回収するリン酸マグネシウムアンモニウムの回収率を上げるためには、上記造粒脱リン工程後段に液体サイクロン工程を併設させることが望ましい。液体サイクロンとしては、例えば特開平８−１５５４６９号公報に記載されたようなものが挙げられる。液体サイクロン工程を併設することにより、二工程全体でリン酸イオンの８５〜９５％、アンモニアイオンの２０〜３０％が除去され、リン酸マグネシウムアンモニウムの固体粒子として生成される。
【００１５】
特に、返流水中に高濃度の浮遊物質（ＳＳ＝５００ｍｇ／Ｌ以上）を含む場合、造粒脱リン工程でのリン酸マグネシウムアンモニウム結晶の成長を浮遊物質が阻害し、生成するリン酸マグネシウムアンモニウム固体粒子が微細化する傾向があり、微細化した結晶は造粒脱リン装置から流出しやすく、リン酸マグネシウムアンモニウム回収率を低下させる傾向があった。しかし、液体サイクロンを併設することにより、微細化した結晶の流出を防止し、リン酸マグネシウムアンモニウムの回収率を維持することが可能である。なお、液体サイクロンで回収した微細なリン酸マグネシウムアンモニウム粒子は、そのまま回収しても良いが、造粒脱リン装置へ戻し種汚泥として使用することも可能である。
【００１６】
次に、上記工程を経た返流水は、次工程である担体添加活性汚泥法に供給される。担体添加活性汚泥法に適用される活性汚泥法は、返流水水質や処理水質の目標値により方法を選定する。窒素、リンを同時除去したい場合には嫌気無酸素好気法（Ａ２Ｏ法）、窒素を主体として除去したい場合には循環式硝化脱窒法（循環法）を選定するがいずれも担体を利用するものである。
【００１７】
ここで用いられる担体は、微生物を担持できるものであれば特に限定されない。
具体的には、（財）下水道新技術推進機構発行の「担体利用処理法技術マニュアル−１９９４年度版−」に担体の種類として記載されているものなどを用いることができる。担体添加に関しては、Ａ２Ｏ法における嫌気槽、無酸素槽、好気槽、循環法における無酸素槽、好気槽それぞれに関して担体の添加が可能である。返流水水質、処理水質の目標値や、敷地面積、全体建設費等を考慮して担体を添加する槽及び担体の添加率を選定する。なお、特に処理水質のリン濃度が厳しい場合（Ｔ−Ｐ＝１ｍｇ／Ｌ以下）には、凝集剤（ＰＡＣ、硫酸バンド、塩化鉄等）添加工程を併設することが望ましい。
【００１８】
【実施例】
以下、本発明を実施例により具体的に説明する。
実施例において用いた、汚泥集約処理場から発生した汚泥処理返流水の窒素、リン濃度の平均値は表１の通りであった。
【００１９】
【表１】
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【００２０】
実施例１
実効容積４５０Ｌのリン酸マグネシウムアンモニウム造粒塔の底部に、４２０Ｌ／ｈｒの流量で上記返流水を供給した。空気による攪拌を行いながら、１０％の水酸化マグネシウムを返流水中のリン酸と等モルになるように造粒塔内部に注入し、また４８％の苛性ソーダを造粒塔内内部に注入して、造粒塔内部のｐＨを８．８に調整した。造粒塔底部には、直径０．３〜１．０ｍｍのリン酸マグネシウムアンモニウムの固体粒子が生成、蓄積された。この固体粒子は１〜２週間の間隔で造粒塔より引く抜き、回収した。
【００２１】
次に、造粒脱リン工程処理水を循環法（好気槽担体添加）に供給した。循環法（好気槽担体添加）を適用した装置は、無酸素槽＋好気槽からなりそれぞれの滞留時間は１２時間、１２時間、循環比１．５とした。無酸素槽の攪拌方式はパドル方式、好気槽の攪拌は全面ばっき方式とし、担体の分離装置としては３ｍｍ目幅のスクリ−ンを設置した。なお、好気槽への担体の添加率は２０％投入した。実験に使用した担体は異形断面柱状でポリエステル繊維製の担体を用いた。
造粒脱リン工程＋循環法（好気槽担体添加）を上記表１の返流水に適用した結果（平均値）を表２に示す。
その結果、造粒脱リン工程を経た処理水及び循環法による担体添加活性汚泥法による処理を経た処理水の水質は表２に示した通りであった。
【００２２】
【表２】
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【００２３】
上記処理水の結果より、隣接下水処理場の全体処理水量を考慮する必要があるが、隣接下水処理場の沈砂池又は最初沈殿池の流入側に移送可能な処理水質であった。
【００２４】
実施例２
実効容積４５０Ｌのリン酸マグネシウムアンモニウム造粒塔の底部に、４２０Ｌ／ｈｒの流量で上記返流水を供給した。空気による攪拌を行いながら、１０％の水酸化マグネシウムを返流水中のリン酸と等モルになるように造粒塔内部に注入し、また４８％の苛性ソーダを造粒塔内内部に注入して、造粒塔内部のｐＨを８．８に調整した。造粒塔底部には、直径０．３〜１．０ｍｍのリン酸マグネシウムアンモニウムの固体粒子が生成、蓄積された。この固体粒子は１〜２週間の間隔で造粒塔より引く抜き、回収した。
【００２５】
次に、造粒脱リン工程処理水をＡ２Ｏ法（無酸素槽、好気槽担体添加）に供給した。Ａ２Ｏ法（無酸素槽、好気槽担体添加）を適用した装置は、嫌気槽＋無酸素槽＋好気槽からなりそれぞれの滞留時間は４時間、６時間、１２時間、循環比１．５とした。嫌気槽、無酸素槽の攪拌方式はパドル方式、好気槽の攪拌は全面ばっき方式とし、担体の分離装置としては３ｍｍ目幅のスクリ−ンを設置した。なお、無酸素槽、好気槽への担体の添加率は２０％投入した。実験に使用した担体は異形断面柱状でポリエステル繊維製の担体を用いた。
造粒脱リン工程＋Ａ２Ｏ法（無酸素槽、好気槽担体添加）を上記表１の返流水に適用した結果（平均値）を表３に示す。
その結果、造粒脱リン工程を経た処理水及びＡ２Ｏ法による担体添加活性汚泥法による処理を経た処理水の水質は表２に示した通りであった。
【００２６】
【表３】
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【００２７】
上記処理水の結果より、隣接下水処理場の沈砂池又は最初沈殿池の流入側に移送可能であり、及び直接放流が可能な処理水質であった。
【００２８】
実施例３
実効容積４５０Ｌのリン酸マグネシウムアンモニウム造粒塔の底部に、４２０Ｌ／ｈｒの流量で上記返流水を供給した。空気による攪拌を行いながら、１０％の水酸化マグネシウムを返流水中のリン酸と等モルになるように造粒塔内部に注入し、また４８％の苛性ソーダを造粒塔内内部に注入して、造粒塔内部のｐＨを８．８に調整した。造粒塔底部には、直径０．３〜１．０ｍｍのリン酸マグネシウムアンモニウムの固体粒子が生成、蓄積された。この固体粒子は１〜２週間の間隔で造粒塔より引く抜き、回収した。
【００２９】
次に、造粒脱リン工程処理水を液体サイクロンへ１．６２ｍ３／ｈｒで供給した。ここで、使用した液体サイクロンのサイクロン円筒部の直径は２０４ｍｍ、高さ２１０ｍｍ、サイクロン円錐部の高さ５６０ｍｍで円錐部２０度、処理水入口の直径は５１ｍｍ、上流上昇管の直径は５３ｍｍである。下流出口より、引き抜いたリン酸マグネシウムアンモニウムの微粒子は造粒脱リン工程に返流した。
【００３０】
次に、液体サイクロン工程処理水をＡ２Ｏ法（無酸素槽、好気槽担体添加）に供給した。Ａ２Ｏ法（無酸素槽、好気槽担体添加）を適用した装置は、嫌気槽＋無酸素槽＋好気槽からなりそれぞれの滞留時間は４時間、６時間、１２時間、循環比１．５とした。嫌気槽、無酸素槽の攪拌方式はパドル方式、好気槽の攪拌は全面ばっき方式とし、担体の分離装置としては３ｍｍ目幅のスクリ−ンを設置した。なお、無酸素槽、好気槽への担体の添加率は２０％投入した。実験に使用した担体は異形断面柱状でポリエステル繊維製の担体を用いた。
【００３１】
次に、Ａ２Ｏ法処理水を凝集剤添加工程に供給した。凝集剤としてＰＡＣをＡ２Ｏ法処理水中のリン濃度（Ｔ−Ｐ＝約５ｍｇ／Ｌ）に対してモル数で２倍になるように添加した。
造粒脱リン工程＋液体サイクロン工程＋Ａ２Ｏ法（無酸素槽、好気槽担体添加）＋凝集剤添加工程を上記表１の返流水に適用した結果（平均値）を表４に示すその結果、造粒脱リン工程を経た処理水、液体サイクロンにより処理を行った処理水、Ａ２Ｏ法による処理を経た処理水及び凝集剤添加処理を経た処理水の水質は表４に示した通りであった。
【００３２】
【表４】
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【００３３】
上記処理水の結果より、隣接下水処理場の沈砂池又は最初沈殿池の流入側に移送可能であり、及び直接放流が可能な水質であった。
【００３４】
【発明の効果】
本発明の汚泥処理返流水の処理方法によれば、返流水中に高濃度に含有している窒素（アンモニア性窒素）とリンを除去、回収し、その処理水質を下水処理場の流入水または直接放流が可能な程度まで処理することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１での処理工程を示す工程図である。
【図２】本発明の実施例２での処理工程を示す工程図である。
【図３】本発明の実施例３での処理工程を示す工程図である。
【符号の説明】
１．返流水
２．造粒脱リン工程
３．液体サイクロン工程
４．循環法（担体添加）
５．Ａ２Ｏ法（担体添加）
６．凝集剤添加工程
７．下水処理場の沈砂池又は最初沈殿池の流入側
８．直接放流
【図１】
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【図２】
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【図３】
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