(57)【要約】【課題】し尿等を簡易なシステムにより下水道放流レベルに処理する。【解決手段】被処理物１に凝集剤４を添加してリンを不溶化する凝集工程５と、凝集工程から送られる被処理物に生物的処理を施して窒素及び有機物を分解、除去する脱窒素・硝化６，７、８工程と、脱窒素・硝化工程から送られる脱窒素・硝化処理物を、固液分離装置を用いて汚泥を分離する汚泥分離工程９と、汚泥を分離した分離液を適法なレベルに調整して下水道１３に放流する調整工程２と、分離汚泥の０〜１００重量％を返送汚泥として脱窒素工程に返流する返流配管１４と、返流残汚泥を脱水機により脱水して脱水ケーキ１８とする汚泥脱水工程１７とからなる。小規模なシステムで構成され、下水道の負担が小さく、処理費用が低減され、かつ廃水の富栄養化を回避できる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
し尿等からなる被処理液に、凝集剤を添加して被処理液に含まれているリンを不溶化させ、ついで、生物的処理を施して含まれる窒素及び有機物を脱窒素し硝化した後、固液分離装置に導入して液と汚泥とを分離し、分離液は適法な下水道放流水に調整して下水道に放流し、分離汚泥はその０〜１００重量％を返送汚泥として前記の生物的脱窒素の工程に返送し、残りの余剰汚泥を排出することを特徴とするし尿等の処理方法。
【請求項２】
し尿等からなる被処理液（１）に、凝集剤（４）を添加して被処理液に含まれるリンを不溶化する凝集工程（５）と、
凝集工程から送られる被処理液に生物的処理を施して窒素化合物及び有機物を分解、除去する、脱窒素槽（６）、硝化槽（７）及び消化液返送配管（８）とからなる脱窒素・硝化工程と、
脱窒素・硝化工程から送られる脱窒素・硝化処理液を、固液分離装置を用いて分離液（１０）と分離汚泥（１５）とに分離する汚泥分離工程（９）と、
分離汚泥（１５）の０〜１００重量％を返送汚泥として脱窒素槽に返送する汚泥返送配管（１４）と、からなることを特徴とするし尿等の処理システム。
【請求項３】
分離液を希釈水等（１１）により適法な下水道放流水に調整して下水道（１３）に放流する調整工程（１２）を有することを特徴とする請求項２に記載のし尿等の処理システム。
【請求項４】
返送汚泥の残りの余剰汚泥（１６）を脱水機により脱水して脱水ケーキ（１８）とし、脱水分離液（１９）を調整工程に送る汚泥脱水工程（１７）を有することを特徴とする請求項２又は３に記載のし尿等の処理システム。
【請求項５】
汚泥分離工程において、凝集剤（４’）を添加して汚泥を分離させることを特徴とする請求項２、３又は４に記載のし尿等の処理システム。
【請求項６】
汚泥脱水工程における脱水分離液（１９）を脱窒素槽に返送することを特徴とする請求項２〜５のいずれかに記載のし尿等の処理システム。
【請求項７】
凝集工程の後に、固液分離工程（２０）を設けて汚泥を分離し、汚泥（２１）を汚泥脱水工程に送ることを特徴とする請求項２〜６のいずれかに記載のし尿等の処理システム。
【請求項８】
固液分離工程及び／又は汚泥分離工程において、重力沈降槽、遠心濃縮機及びスクリーン濃縮機の中から選ばれた１又は複数種の分離装置を用いたことを特徴とする請求項２〜７のいずれかに記載のし尿等の処理システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、し尿、浄化槽汚泥、畜糞、生ごみバイオガスプラントの排水など（以下、し尿等という）を、下水道放流に適合するレベルにまで効率よく処理する、し尿等の処理方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のし尿等の処理は、大半が、いわゆる「標準脱窒素法」、「高負荷脱窒素法」、「膜分離・高負荷脱窒素法」のいずれかを採用している。これらの方式は、いずれも放流先を河川等の公共水域に想定しているために、処理工程が多く複雑であって建設費、ランニングコストが高く、多くの操業人員が必要であった。また、その多くが固液分離に分離膜を利用し装置の維持管理コストを押し上げる要因ともなっている。
【０００３】
上記の既存処理システムの問題を解決するため、例えば特開２００１−１７９２８４号公報には、し尿と浄化槽汚泥とを含むし尿廃水に活性汚泥を混合し、さらに鉄系凝集剤とシリカ系凝集剤とを添加して酸化還元電位を調整し、凝集ばつ気して固液分離し、分離された処理水を生物処理する方法が開示されている。
【０００４】
また、下水道放流を取り入れ、処理システムの簡素化を図るのも一つの有力な手段である。例えば、特開２００１−０９６９２７号公報には、し尿等を生物学的に硝化・脱窒素、さらに脱リン処理して再ばつ気した後、凝集剤を添加して固液分離し、分離液を下水道放流する手段が開示されている。また、生物処理を使用しないで脱水分離のみを実施し、分離水が下水道放流基準を満たすように大量の希釈水を用いて希釈し、下水道放流する手段もある。後者の例をフローチャートにより図５に示した。しかし上記のいずれの方法も立地上の制約、設備規模がそれほど簡素化されない、大量の水を必要とし下水道料金等の操業費が膨大なものになる等の課題が残されている。
【０００５】
【特許文献】特開２００１−１７９２８４号公報
【特許文献】特開２００１−０９６９２７号公報
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記したし尿処理手段の実状に鑑み、畜糞、生ごみバイオガスプラントの排水を含むし尿等を、簡易な手段によって下水道放流に適合するレベルにまで合理的に効率よく処理することのできる、かつ、設置条件の制約が少ない、し尿等の処理方法及びその処理システムを目的に研究した結果、完成されたものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明について図面を参照してその概要を説明する。前記の課題を解決するために本発明は、し尿等からなる被処理液に、凝集剤を添加して被処理液に含まれているリンを不溶化させ、ついで、生物的処理を施して含まれる窒素及び有機物を脱窒素し硝化した後、固液分離装置に導入して液と汚泥とを分離し、分離液は適法な下水道放流水に調整して下水道に放流し、分離汚泥はその０〜１００重量％を返送汚泥として前記の生物的脱窒素の工程に返送し、残りの余剰汚泥を排出することを特徴とするし尿等の処理方法を開示する。
【０００７】
さらに本発明は、し尿等からなる被処理液１に、凝集剤４を添加して被処理液に含まれるリンを不溶化する凝集工程５と、凝集工程から送られる被処理液に生物的処理を施して窒素化合物及び有機物を分解、除去する、脱窒素槽６、硝化槽７及び消化液返送配管８とからなる脱窒素・硝化工程と、脱窒素・硝化工程から送られる脱窒素・硝化処理液を、固液分離装置を用いて分離液１０と分離汚泥１５とに分離する汚泥分離工程９と、分離汚泥１５の０〜１００重量％を返送汚泥として脱窒素槽に返送する汚泥返送配管１４と、からなることを特徴とするし尿等の処理システムを開示する。
【０００８】
前記のし尿等の処理システムでは、想定される分離液の組成あるいは組成変動に対処できるように、希釈水等１１により適法な下水道放流水に調整して下水道１３に放流できるように調整工程１２を備えることが望ましい。さらに、返送汚泥の残りの余剰汚泥１６を脱水機により脱水して脱水ケーキ１８とし、脱水分離液１９を調整工程に送る汚泥脱水工程１７を設けておくとよい。
【０００９】
また、汚泥の分離をすすめる必要のある場合には、前記汚泥分離工程９に凝集剤４’を添加するとよい。そして、好ましくは汚泥脱水工程１７において分離された脱水分離液１９を脱窒素槽６に返送する。さらに完全に処理して下水道放流水量を削減するためには、前記の処理システムにおいて、凝集工程の後に、固液分離工程２０を設けて汚泥２１を分離し汚泥脱水工程１７に送ることもできる。固液分離工程及び／又は汚泥分離工程においては、重力沈降槽、遠心濃縮機及びスクリーン濃縮機の中から選ばれた１又は複数種の分離装置を好ましく利用できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明に係るし尿等の処理方法および処理システムについて図面を参照し具体例を挙げながら詳しく説明する。本発明は、畜糞、生ごみバイオガスプラントの排水などを含む、し尿、浄化槽汚泥等を、効率よく合理的に処理してその廃水が下水道に放流できるレベルにするものである。図１は本発明の代表的な実施形態を例示するフローチャートであり、図２〜図４はその他の実施形態を例示するフローチャートである。図中、点線で囲った工程、貯槽等は、必要により設けられる。
【００１１】
本発明の基本的な流れを概論的に説明すると、処理するため受け入れたし尿等１は、必要により、受入・前処理段階２においてビニール袋や繊維類などのし渣がスクリーンなどを用いて除去され、被処理液として貯留３される。そして、し渣を取り除いた被処理液は、凝集工程５に送られ、ついで脱窒素６・硝化７工程、汚泥分離工程９を経て分離液１０と汚泥１５とに分離される。分離液１０は、必要により調整工程１１において希釈水等１１を加え、下水道放流に適合するレベルに希釈、調整されて下水道１３に放流される。他方、分離汚泥１５は、脱窒素・硝化工程に返送１４され、或いは脱水１７されて脱水ケーキ１８として取り出される。
【００１２】
順を追って前記各工程を具体的に説明する。受け入れたし尿等の被処理液１は、必要により前処理２によりし渣を取り除いた後、凝集工程５に送られて凝集剤４を添加・混合される。凝集剤４としては鉄系、アルミニウム系等の無機凝集剤や高分子凝集剤を適宜に選択し、必要があれば２種類以上の凝集剤を混合して用いる。凝集剤４の添加、混合によって、リン化合物の多くが凝集汚泥側に移行し凝集、不溶化される。従来、液中に存在するリン化合物は、生物処理において微生物の体内に取り込まれ、沈殿槽底部などの酸素濃度が低い状態で再溶解し、富栄養化の原因になっていた。本発明においてリン化合物は、生物処理に先立つ凝集処理により、凝集物中に取り込まれて液中に再溶解するおそれがなくなり、凝集物として確実に分離され除去される。そして、本発明システムから下水道中に放出される廃水中のリン含有量を低減させ、富栄養化を防止する効果を奏する。使用する凝集剤濃度や混合装置は、し尿等の組成や濃度などに基づき、従来の経験、先行試験等を参考にして適宜に選択し決めればよい。
【００１３】
ついで、脱窒素・硝化工程（６，７，８）では、通常、脱窒素槽６と硝化槽７とをこの順に配置して前工程からの被処理液を生物的に処理し、脱窒素、硝化する。具体的には、硝化槽７から硝酸化反応が完了した硝化液を抜き出して脱窒素槽６に返送・循環８し、脱窒素槽６に投入されているし尿等と混合し、し尿中のＢＯＤを有機炭素源とする脱窒素反応を起こさせ、し尿等中の有機物及び窒素を除去する。また、両槽における被処理液の平均処理時間は、被処理液に含まれる被処理成分濃度により適宜に決められるが、一般的にはそれぞれ０．５〜３日程度である。硝化液の脱窒素槽６への返送率は、被処理液量の２〜５０倍程度である。被処理液は、さらに汚泥分離工程９に送られる。
【００１４】
汚泥分離工程９では被処理液（硝化液）中の汚泥１５と液１０とを分離する。汚泥分離には重力沈降槽が好ましく利用されるが、この他、遠心濃縮機やスクリーン濃縮機なども利用し、或いは前記装置を適宜に組合せて利用することができる。通常、分離液１０は、調整工程１２において希釈水等１１を加えて適法に放流が許容される状態に水質を調整し下水道１３に放流される。条件によっては汚泥脱水工程１７からの脱水分離液１９を併合して水質を調整し放流する。分離液１０等がすでに下水道放流に適合するレベルにある場合は、そのまま希釈水等を加えずに下水道１３に放流してもよい。
【００１５】
一方、分離汚泥１５は、０〜１００％を脱窒素槽６に返送１４する。残った余剰汚泥１６はそのまま系外に排出してもよいが、搬送や次工程の処理のためには汚泥脱水工程１７を設けて脱水、減容し脱水ケーキ１８にしておくことが望ましい。脱水機には、遠心脱水機、スクリュープレス脱水機、ベルトプレス脱水機などを適宜に選択して利用すればよい。
【００１６】
以上は本発明の代表的な流れを説明したものであるが、本発明は適宜に実地の条件に合わせて編成することができるので、その実施形態を例示し説明する。例えば、図２に示されるように汚泥分離工程９での汚泥の分離性能を高める目的で凝集剤添加設備を設け、凝集剤４’を添加してもよい。凝集剤４’の種類や添加量等は被処理液の特性等に合わせて適宜に選定すればよい。また、下水道放流水の水質を向上する目的では、図３に示されるように、汚泥脱水工程１７からの脱水分離液１９を下水道に放流する分離液１０に併合させないで、脱窒素槽６に返送することができる。ＳＳ成分やリンを確実に除去する必要のある場合には、図４に示されるように、凝集工程５と次工程との間に固液分離工程２０を設け、分離汚泥２１を汚泥脱水工程１７に導いて脱水処理を施こす。図１〜４に示された形態は、本発明の目的を逸脱しない限り本発明として適宜に組み合わせて実施することができる。
【００１７】
【実施例】
本発明について実験室的にその効果を確認したので説明する。本実験では、従来の下水道放流方式を採用する某処理場において、し渣を除去して処理中のし尿等を被処理液に使用した。この処理場では、し尿等に生物処理を行わず、図５に示したプロセス同様に、凝集剤を添加して固形分を脱水分離した後、分離液を希釈し下水道に放流していた。本実験に用いた被処理液には、約５０％のし尿と約５０％の浄化槽汚泥とが含まれ、２５リットル／日を連続流通方式で処理した。
【００１８】
まず、被処理水に凝集剤（ポリ硫酸第２鉄）を２，０００ｍｇ／ｌ添加し、ついで脱窒、硝化処理を施した。脱窒槽、硝化槽における平均滞留時間はそれぞれ１．５日、硝化槽から脱窒槽への硝化液の返送量は被処理液量に対し約５倍であった。硝化槽から抜き取った硝化液は、沈殿槽を用いて汚泥を分離した。分離された希釈前の分離液、原液に用いたし尿等の被処理液のＢＯＤ、ＳＳ、窒素含有量（ｍｇ／ｌ）、りん含有量（ｍｇ／ｌ）測定値を表１に示した。また、比較のために同処理場において同じし尿等を処理したときの希釈前における放流水の測定値、及び下水道法により定められた下水道放流基準値を共に表１に示す。なお、測定方法はいずれもＪＩＳ  Ｋ０１０２又は下水試験法に準拠した。
【００１９】
【表１】
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【００２０】
【発明の効果】
本発明し尿等の処理方法及びその処理システムは、順不同に
設備が下水道放流レベルの処理に必要な小規模設備のみで構成され、高価で複雑な膜分離等を必要としないこと、
生物処理工程を含むのでＢＯＤ等の汚濁成分が十分に除去され希釈水量の大幅な節約が可能であり、下水道設備にかける負担の小さいこと、
生物処理の前段階で凝集処理を実施するので確実にリンが除去され、廃水の富栄養化を防止できること
などの、顕著な効果を奏する。その結果、浄化槽汚泥、し尿汚泥など廃水処理を従来に較べて簡潔な手段を用い、建設費、用役等の操業費、労務費、設備の維持管理費等を節約することができ、かつ、放流水質の悪化を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明し尿等処理システムの代表的な実施形態を示すフローチャート
【図２】本発明し尿等処理システムの他の実施形態を例示するフローチャート
【図３】本発明し尿等処理システムの他の実施形態を例示するフローチャート
【図４】本発明し尿等処理システムの他の実施形態を例示するフローチャート
【図５】従来のし尿等下水道放流処理の実施形態を示すフローチャート
【符号の説明】
１：し尿等の被処理液                  ２：受入・前処理段階
３：貯留（槽、工程）                ４，４’：凝集剤
５：凝集工程                          ６：脱窒素工程（槽）
７：硝化工程（槽）                    ８：消化液返送配管
９：汚泥分離工程                    １０：分離液
１１：希釈水                          １２：調整工程
１３：下水道                          １４：返送汚泥（汚泥返送配管）
１５：分離汚泥                        １６：余剰汚泥（貯留槽）
１７，１７’：汚泥脱水工程            １８：脱水ケーキ
１９：脱水分離液（配管）              ２０：固液分離工程
２１：固液分離工程の排出汚泥（配管）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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