(57)【要約】【課題】下廃水中の鉄を利用してリンを固形化して除去することができるリン固定化装置を提供する。【解決手段】下排水処理で発生する汚泥を有機酸発酵させて発酵物を回収する酸発酵槽６の後段に、酸発酵槽６から排出する発酵汚泥８に対して空気又は酸素含有ガスの給気、もしくは酸化剤の添加を行うリン固形化槽９を設けた。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
下排水処理で発生する汚泥を酸発酵槽で有機酸発酵させて発酵物を回収するのに際し、酸発酵槽から排出する発酵汚泥に空気又は酸素含有ガスの給気、もしくは酸化剤の添加を行うことにより発酵汚泥に含まれた溶解性リンを固形性リンにする手段を設けたことを特徴とするリン除去装置。
【請求項２】
下排水処理で発生する汚泥を有機酸発酵させて発酵物を回収する酸発酵槽の後段に発酵汚泥を固液分離する固液分離装置を設け、分離液に空気又は酸素含有ガスの給気、もしくは酸化剤の添加を行うことにより発酵汚泥に含まれた溶解性リンを固形性リンにする手段を設け、さらに固形化したリンを分離する固液分離手段を具備することを特徴とするリン除去装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はリン除去装置に関し、下排水処理全般において原水中のリンを固形化する技術に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に下排水は、最初沈殿池、生物処理槽、最終沈殿池をこの順序に経て処理される。しかし昨今、公共用水域の富栄養化防止等を目的とする高度処理の必要性が高まっており、有機物と併せて窒素、リンの高度な除去が求められるようになりつつある。
【０００３】
この具現化の一例として、最初沈殿池で下排水中のＳＳと併せてリンを凝集沈殿処理により除去することや、また生物処理槽で脱窒素処理により窒素を除去することがある。一方、最初沈殿池で発生する最初沈殿池汚泥を酸発酵させ、その発酵汚泥または発酵汚泥を固液分離した発酵ろ液を生物処理槽での脱窒素処理のための有機炭素源として添加する方式がある。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３０１５００
【０００５】
【非特許文献１】第３９回下水道研究発表会講演集
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記した構成においては以下の問題があった。すなわち酸発酵槽内では嫌気的条件となるために、最初沈殿池汚泥の加水分解に伴い、固形性リンの一部が溶解性リンとして発酵汚泥中に溶出する。したがって、リン除去プロセスのない生物処理槽に発酵汚泥もしくは発酵ろ液を添加すると、処理水中の溶解性リン濃度が高まるため、リンの放流水質基準が厳しい場合、これを満足できないことになる。
【０００７】
本発明は上記課題を解決するもので、下排水中の鉄を利用してリンを固形化して除去することができるリン除去装置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】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１に係るリン除去装置は、下排水処理で発生する汚泥を酸発酵槽で有機酸発酵させて発酵物を回収するのに際し、酸発酵槽から排出する発酵汚泥に空気又は酸素含有ガスの給気、もしくは酸化剤の添加を行うことにより発酵汚泥に含まれた溶解性リンを固形性リンにする手段を設けたものである。
【０００９】
本発明の請求項２に係るリン除去装置は、下排水処理で発生する汚泥を有機酸発酵させて発酵物を回収する酸発酵槽の後段に発酵汚泥を固液分離する固液分離装置を設け、分離液に空気又は酸素含有ガスの給気、もしくは酸化剤の添加を行うことにより発酵汚泥に含まれた溶解性リンを固形性リンにする手段を設け、さらに固形化したリンを分離する固液分離手段を具備するものである。
【００１０】
上記した構成において、下排水処理で発生する汚泥中には固形性の鉄（３価）が嫌気的条件下で還元されて溶解性鉄イオン（２価）として溶出しており、下排水処理で発生する汚泥中に含まれた固形性リンは酸発酵槽の嫌気的条件下（還元性の環境下）で溶解性リンとして発酵汚泥中に溶出する。
【００１１】
このため、発酵汚泥もしくは発酵汚泥を固液分離した発酵ろ液に空気または酸素含有ガスを給気して攪拌混合し、あるいは酸化剤を添加して好気的条件下（酸化性の環境下）に保つことにより、溶解性鉄イオン（２価）を３価の鉄に酸化して凝集剤としての能力を発現させ、溶出した溶解性リンをリン酸鉄として固形化する。酸化によって凝集剤としての能力を発現させる溶解性鉄イオン（２価）は、流入下水中の固形物、最初沈殿池、又は同時凝集で添加した鉄系凝集剤等のいずれに由来するものでも構わない。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１において、流入下水１は最初沈殿池２で重力沈降により固液分離し、最初沈殿池２の分離上層水３を下排水処理設備４に導き、最初沈殿池汚泥５を酸発酵槽６へ導く。
【００１３】
最初沈殿池２では流入下水１に鉄系の凝集剤を添加することもでき、流入下水１に含まれたリン酸を凝集剤で固形化する。この反応は次式に示すものである。
Ｆｅ３＋＋ＰＯ４３−→Ｆｅ（ＰＯ４）↓
Ｆｅ３＋＋３ＯＨ−→Ｆｅ（ＯＨ）３↓
下排水処理設備４には種々の形式があるが、本実施の形態では無酸素槽、好気槽等を備え硝化・脱窒処理するものであり、流入下水を生物処理して処理水として排出する。
【００１４】
酸発酵槽６では下排水処理で発生した最初沈殿池汚泥５、下排水処理設備４の余剰汚泥７を有機酸発酵させて発酵物である有機酸を回収する。
ところで、流入下水１に含まれた固形性の鉄（３価）は最初沈殿池汚泥５とともに酸発酵槽６に流入し、酸発酵槽６の嫌気的条件下で還元されて溶解性鉄イオン（２価）として溶出する。一方、最初沈殿池汚泥５、下排水処理設備４の余剰汚泥７などの下排水処理で発生する汚泥中に含まれた固形性リンは酸発酵槽６の嫌気的条件下で溶解性リンとして発酵汚泥中に溶出する。
【００１５】
このため、酸発酵槽６から排出する発酵汚泥８をリン固形化槽９に導き、給気手段９ａにより発酵汚泥８に空気又は酸素含有ガスを給気して攪拌混合し、あるいは薬剤供給手段（図示省略）により酸化剤を添加して好気的条件下（酸化性の環境下）に保つ。
【００１６】
このことにより、溶解性鉄イオン（２価）を３価の鉄に酸化して凝集剤としての能力を発現させ、溶出した溶解性リンをリン酸鉄として固形化する。この反応は次式に示すものである。
【００１７】
Ｆｅ２＋→Ｆｅ３＋＋ｅ−
Ｆｅ３＋＋ＰＯ４３−→Ｆｅ（ＰＯ４）↓
この酸化によって凝集剤としての能力を発現させる溶解性鉄イオン（２価）は、流入下水１に含まれた固形物、最初沈殿池２で添加する鉄系凝集剤などのいずれに由来するものでも構わない。
【００１８】
本実施の形態において、発酵汚泥８に空気又は酸素含有ガスを給気し、あるいは酸化剤を添加する手段は、リン固形化槽９と給気手段９ａ、もしくはリン固形化槽９と薬剤供給手段（図示省略）とにより構成するが、配管途中において、発酵汚泥８に空気又は酸素含有ガスを給気し、あるいは薬剤供給手段（図示省略）により酸化剤を添加することも可能である。
【００１９】
リン固形化槽９を経た発酵汚泥８を固液分離装置をなす脱水機１０おいて脱水し、脱水ケーキを系外へ排出し、有機酸を含む分離液（発酵ろ液）１１を有機酸ろ液貯留槽１２に貯留し、有機酸ろ液貯留槽１２から有機酸ろ液１３を下排水処理設備４に供給し、生物処理（硝化・脱窒処理）における水素供与体、有機炭素源に供する。固液分離装置は脱水機１０に限らず、沈殿分離槽又は後述する浮上分離槽の使用が可能である。
【００２０】
図４は発酵汚泥８に空気を曝気した実験結果を示すものであり、ビーカーにサンプル量２００ｍＬの発酵汚泥８を入れて曝気量１Ｌ／ｍｉｎで２時間の曝気を行った。図４に示すように、実験前において４０ｍｇ／Ｌであった溶解性リン濃度が給気後において１０ｍｇ／Ｌ以下に低下した。
【００２１】
図５は分離液（発酵ろ液）１１に空気を曝気した実験結果を示すものであり、ビーカーにサンプル量２００ｍＬの分離液（発酵ろ液）１１を入れて曝気量１Ｌ／ｍｉｎで２時間の曝気を行った。図５に示すように、実験前において４０ｍｇ／Ｌであった溶解性リン濃度が給気後において１０ｍｇ／Ｌ以下に低下した。
【００２２】
図２に示すように、リン固形化槽９を脱水機１０の後段に配置する場合には、発酵汚泥８を脱水機１０で脱水し、分離液（発酵ろ液）１１をリン固形化槽９に貯留し、給気手段９ａにより分離液（発酵ろ液）１１に空気又は酸素含有ガスを給気して攪拌混合し、あるいは薬剤供給手段（図示省略）により酸化剤を添加して好気的条件下（酸化性の環境下）に保つことにより、溶解性鉄イオン（２価）を３価の鉄に酸化して凝集剤としての能力を発現させ、溶出した溶解性リンをリン酸鉄として固形化する。
【００２３】
したがって、発酵汚泥８もしくは分離液（発酵ろ液）１１の溶解性リンの大部分をリン酸鉄として固形化することで、有機酸ろ液貯留槽１２から下排水処理設備４へ供給する有機酸ろ液１３に含まれた溶解性リンの濃度は大幅に減少するので、下排水処理設備４の処理水中の溶解性リン濃度を大幅に減少させることができる。
【００２４】
本実施の形態において、分離液（発酵ろ液）１１に空気又は酸素含有ガスを給気し、あるいは酸化剤を添加する手段は、リン固形化槽９と給気手段９ａ、もしくはリン固形化槽９と薬剤供給手段（図示省略）とにより構成するが、配管途中において、分離液（発酵ろ液）１１に空気又は酸素含有ガスを給気し、あるいは薬剤供給手段（図示省略）により酸化剤を添加することも可能である。
【００２５】
図３に示すように、リン固形化槽９は加圧・減圧調整可能な密閉構造の加圧浮上分離槽とすることも可能である。この場合には、脱水機１０から排出する分離液（発酵ろ液）１１をリン固形化槽９に貯留し、所定圧力の加圧条件下において給気手段９ａにより分離液（発酵ろ液）１１に空気又は酸素含有ガスを給気して攪拌混合して後に圧力を大気圧程度に開放し、その後に固形性リンを含む固形物をリン固形化槽９において浮上分離させ、浮上分離物１４を発酵汚泥８とともに脱水機１０に戻す。また、加圧浮上分離槽を別途に設けずにスクリュープレス脱水機の付帯設備としてのＳＳ回収装置等を利用することも可能である。
【００２６】
上記した構成により、加圧条件下で給気することで空気もしくは酸素含有ガスの気泡を微細径となしてリン固形化の反応を促進し、脱水ろ液（発酵ろ液）中のＳＳ成分を微細気泡に吸着させて浮上分離する。
【００２７】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、発酵汚泥もしくは発酵汚泥を固液分離した発酵ろ液に空気または酸素含有ガスを給気して好気的条件に保つことにより、下排水処理で発生する汚泥中に含まれて嫌気的条件下で固形性の鉄（３価）から還元された溶解性鉄イオン（２価）を３価の鉄に酸化して凝集剤としての能力を発現させ、溶出した溶解性リンをリン酸鉄として固形化することができ、溶解性鉄イオン（２価）として、流入下水中の固形物、最初沈殿池、同時凝集で添加した鉄系凝集剤のいずれに由来するものでも利用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態におけるリン除去装置を示すフローシート図である。
【図２】本発明の他の実施の形態におけるリン除去装置を示すフローシート図である。
【図３】本発明の他の実施の形態におけるリン除去装置を示すフローシート図である。
【図４】発酵汚泥に空気を曝気した実験結果を示すグラフ図である。
【図５】発酵ろ液に空気を曝気した実験結果を示すグラフ図である。
【符号の説明】
１    流入下水
２    最初沈殿池
３    分離上層水
４    下排水処理設備
５    最初沈殿池汚泥
６    酸発酵槽
７    余剰汚泥
８    発酵汚泥
９    リン固形化槽
１０    脱水機
１１    分離液（発酵ろ液）
１２    有機酸ろ液貯留槽
１３    有機酸ろ液
１４    浮上分離物
【図１】
2005000844.tif 000003
【図２】
2005000844.tif 000004
【図３】
2005000844.tif 000005
【図４】
2005000844.tif 000006
【図５】
2005000844.tif 000007