(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機性汚泥を濃縮した後又は濃縮することなく脱水して分離液と脱水ケーキとを得る脱水工程と、
該分離液の脱リン工程と、
該脱水ケーキの溶融又は焼却工程と、
該溶融又は焼却工程の排ガスをアルカリ吸収液で湿式処理する排ガス処理工程とを備えてなる有機性汚泥の処理方法において、
前記排ガス処理工程のアルカリ吸収液として水酸化マグネシウムスラリーを用い、その吸収排液を前記脱リン工程において分離液と混合して該分離液中のリンからリン酸マグネシウムアンモニウムの不溶化物を生成させ、これを分離する有機性汚泥の処理方法であって、
該脱リン工程の処理ｐＨを８．７〜８．９とし、該吸収排液と分離液とを、脱リン工程の被処理水中のＭｇ／Ｐ比が１．８〜４．５となるように混合することを特徴とする有機性汚泥の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は有機性汚泥の処理方法に係り、特に、有機性汚泥の濃縮、脱水工程から排出される濃縮分離液や脱水濾液中のリンを、ＭＡＰ（リン酸マグネシウムアンモニウム）として除去、回収する有機性汚泥の処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
下水処理汚泥等の有機性汚泥は、必要に応じて濃縮した後脱水処理し、得られた脱水ケーキを、含有金属類の安定化のために溶融するか、或いは減溶化のために焼却処理した後、再利用又は投棄処分されている。この溶融又は焼却工程で発生する排ガスは硫黄酸化物等の酸性ガスを含むため、この排ガスは、アルカリ剤で処理した後、大気中に放出される。この排ガス処理法としては、排ガスをアルカリ溶液と接触させてガス中の酸性物質を吸収させる湿式処理法がある。
【０００３】
一方、このような有機性汚泥の濃縮、脱水処理で得られた濃縮分離液や脱水濾液（以下、これらをまとめて「汚泥分離液」と称す。）については、前段の生物処理工程へ返送するなどして処理されている。
【０００４】
ところで、リン含有水からリンを除去する方法として、従来、リン含有水中にマグネシウムイオンを添加して、該水中に含有されるアンモニア及びリンとマグネシウムとからＭＡＰを生成させ、生成したＭＡＰ粒子を分離回収する方法が提案されている。このＭＡＰ法の処理対象水は、嫌気消化槽脱離液（特公平７−７７６４０号公報）、活性アルミナ脱離液（特開平９−８５２６３号公報）等であり、また生し尿にマグネシウム塩を添加する（特公昭５８−４５３２０号公報）の場合のように、ＰＯ4−Ｐ濃度が１００ｍｇ／Ｌ以上の高濃度リン含有水とされている。なお、従来、嫌気消化槽脱離液をＭＡＰ法で脱リン処理する場合、その処理ｐＨは通常８．０〜８．３程度とされている。また、被処理水中のＭｇ／Ｐ比は１．０〜１．２程度となるようにマグネシウム塩の添加制御が行なわれている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
有機性汚泥の濃縮、脱水工程で得られる汚泥分離液は、リンを含有するものであるが、従来、この汚泥分離液についてはＭＡＰ法によるリンの除去、回収は行なわれていない。これは、従来一般にＭＡＰ法の処理対象水とされているリン含有水に比べて、有機性汚泥の濃縮、脱水工程で得られる汚泥分離液はＰＯ4−Ｐ濃度が低く、また、共存物質としてＭＡＰ法に必要なＮＨ4−Ｎ濃度も低いためである。例えば、ＭＡＰ法が適用されるリン含有水として代表的な嫌気消化槽脱離液のＰＯ4−Ｐ濃度は１００〜１５０ｍｇ／Ｌ程度であるのに対し、汚泥分離液のＰＯ4−Ｐ濃度は２５〜５０ｍｇ／Ｌ程度と格段に低く、ＮＨ4−Ｎ濃度も嫌気消化槽脱離液の５００ｍｇ／Ｌ以上に対し、汚泥分離液では５０〜８０ｍｇ／Ｌである。
【０００６】
しかし、有価物の回収、再利用の点からは、汚泥分離液についても含有されるリンをＭＡＰとして除去、回収することが望まれる。
【０００７】
本発明は、上記従来の実状に鑑みてなされたものであって、有機性汚泥の濃縮、脱水工程から排出される濃縮分離液や脱水濾液中のリンを、ＭＡＰとして効率的に除去、回収する有機性汚泥の処理方法を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の有機性汚泥の処理方法は、有機性汚泥を濃縮した後又は濃縮することなく脱水して分離液と脱水ケーキとを得る脱水工程と、該分離液の脱リン工程と、該脱水ケーキの溶融又は焼却工程と、該溶融又は焼却工程の排ガスをアルカリ吸収液で湿式処理する排ガス処理工程とを備えてなる有機性汚泥の処理方法において、前記排ガス処理工程のアルカリ吸収液として水酸化マグネシウムスラリーを用い、その吸収排液を前記脱リン工程において分離液と混合して該分離液中のリンからリン酸マグネシウムアンモニウムの不溶化物を生成させ、これを分離する有機性汚泥の処理方法であって、該脱リン工程の処理ｐＨを８．７〜８．９とし、該吸収排液と分離液とを、脱リン工程の被処理水中のＭｇ／Ｐ比が１．８〜４．５となるように混合することを特徴とする。
【０００９】
本発明では、ＭＡＰ法による脱リン工程の処理ｐＨを８．７〜８．９と、従来の嫌気消化槽脱離液等をＭＡＰ処理する場合の処理ｐＨよりも若干高ｐＨ域とし、添加するマグネシウム塩量を被処理水中のＭｇ／Ｐ比が１．８〜３．０程度と従来の嫌気消化槽脱離液等をＭＡＰ処理する場合のＭｇ／Ｐ比よりも若干高くすることにより、ＭＡＰ法による低ＰＯ4−Ｐ濃度で低ＮＨ4−Ｎ濃度の汚泥分離液からのリンの除去、回収を可能とする。
【００１０】
このように高ｐＨ、高Ｍｇ／Ｐ比とすることが必要な理由は、ＭＡＰの析出は溶解度積に依存するためである。即ち、ＭＡＰの析出における溶解度積は
［Ｍｇ2+］［ＮＨ4+］［ＨＰＯ42-］［ＯＨ-］＝７．８×１０-15（モル／リットル）4
で表わされ（京大・宗宮ら）、上式の左辺からもわかるように、被処理水である汚泥分離液中のＮＨ4+，ＨＰＯ42-が低濃度である分をＭｇ2+，ＯＨ-で補う必要があるためである。
【００１１】
本発明では、脱水ケーキの溶融又は焼却工程での排ガス処理を安価な水酸化マグネシウムを使用した湿式法で行うと共に、その排ガス処理で生じた吸収排液中のマグネシウムイオンをＭＡＰ法による脱リン工程において、高Ｍｇ／Ｐ比とするためのマグネシウム源として利用することにより、有機性汚泥の濃縮、脱水、脱水ケーキの溶融又は焼却、排ガス処理及び汚泥分離液の脱リンの一連の処理を低コストにて工業的に有利に行うことができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１３】
図１は本発明の有機性汚泥の処理方法の脱リン工程で用いられる脱リン装置の実施の形態を示す系統図である。
【００１４】
図１において、１はＭＡＰ反応塔であり、下部にポンプＰ1を有した原水（汚泥分離液と吸収排液との混合水）の導入配管２が接続され、反応塔１の上部に処理水の取出配管３が接続されている。また、処理水の一部を塔底部に循環させるためのポンプＰ2を有する循環配管４が設けられている。反応塔１の頂部は開放しており、塔下部には被処理水の流通孔を有するＭＡＰ粒子Ｍの支持板１０が設けられている。５はｐＨ計、６は原水貯槽である。７はｐＨ調整用のＮａＯＨ（水酸化ナトリウム）貯槽であり、ＮａＯＨ水溶液は配管８より反応塔１の下部に注入される。９はＮａＯＨ水溶液の希釈水として、必要に応じて砂濾過水等が導入される配管である。この脱リン装置へは、後述の汚泥分離液及び吸収排液がそれぞれ配管１１，１２より導入される。
【００１５】
本発明では、下水処理工程等から排出される有機性汚泥を必要に応じて濃縮した後、脱水処理し、得られた脱水ケーキを溶融又は焼却工程へ送給する。また、汚泥分離液、即ち、濃縮分離液及び／又は脱水濾液は図１に示す脱リン装置へ送給する。
【００１６】
なお、この濃縮手段としては、自然沈降濃縮槽、凝集分離槽等を用いることができ、脱水手段としては、遠心分離機、ベルトプレス脱水機、スクリュープレス脱水機、凝集スクリーン等を用いることができる。
【００１７】
本発明では、脱水ケーキの溶融又は焼却工程で発生した排ガスの処理に水酸化マグネシウムスラリーを用いるが、この水酸化マグネシウムスラリーとしては、処理効率、取り扱い性、後段の脱リン工程へのＭｇの供給効率等の面から４０〜４８重量％濃度のものを用いるのが好ましい。この排ガス処理は、通常の湿式吸収塔を用いて行うことができ、その処理条件は、排ガスの浄化の程度に応じて適宜決定される。
【００１８】
排ガス処理工程の吸収排液は、前述の汚泥分離液と共に図１に示す脱リン装置へ送給する。
【００１９】
汚泥分離液及び吸収排液は、それぞれ配管１１，１２より、原水貯槽６に導入されて混合される。この汚泥分離液と吸収排液との混合液よりなる原水は、配管２よりＭＡＰ反応塔１の下部に導入される。塔内では、前述の如く、低ＰＯ4−Ｐ濃度、低ＮＨ4−Ｎ濃度の原水からＭＡＰを効率的に生成させるために、ｐＨ８．７〜８．９となるようにＮａＯＨ水溶液が注入される。なお、ｐＨ調整はアルカリ剤であれば良く、何らＮａＯＨ水溶液に限定されるものではない。
【００２０】
反応塔１内では、既に析出しているＭＡＰ粒子Ｍを種晶としてＭＡＰが造粒される。即ち、原水の流入と処理水の循環によりＭＡＰ粒子が流動状態となり、このＭＡＰ粒子の表面に新たなＭＡＰが析出し、ＭＡＰ粒子が粒成長する。ＭＡＰの析出によりリンの濃度が低下した処理水は取出配管３より排出される。また処理水の一部は循環配管４により塔下部へ循環される。
【００２１】
本発明において、汚泥分離液と吸収排液とは、ＭＡＰ反応塔１に導入される原水のＭｇ／Ｐ比が、前述の如く、１．８〜５の範囲、特に２．５〜３．５の範囲となるように混合するのが好ましい。Ｍｇ／Ｐ比が１．８未満では、低ＰＯ4−Ｐ濃度、低ＮＨ4−Ｎ濃度の汚泥分離液からＭＡＰを効率的に生成させることができず、また、汚泥分離液に対する吸収排液の水量を大きくとり、Ｍｇ／Ｐ比を大きくとることもできるが、Ｍｇ／Ｐ比が４．０を超えると、超えた分はＭＡＰ生成反応に対して無駄な分となり、好ましくない。このようなＭｇ／Ｐ比となる汚泥分離液と吸収排液との混合割合は、有機性汚泥の性状や、濃縮、脱水工程及び排ガス処理工程の処理条件等によっても異なるが、一般的には汚泥分離液：吸収排液＝１：０．０２〜０．０５（容量比）とするのが好ましい。
【００２２】
このように汚泥分離液に吸収排液を混合することによりＭＡＰ法による脱リン処理を効率的に行うことが可能となる。この脱リン処理で得られる処理水は、前段の活性汚泥槽等へ返送されて処理される。
【００２３】
なお、ＭＡＰの生成にＭｇイオンが不足する場合には、別途Ｍｇ塩を添加する必要があるが、通常の場合、高価なＭｇ塩を系外から添加することなく、或いは添加する場合であっても極少量の添加でＭＡＰ生成による脱リン処理を行うことができる。また、ＭＡＰ生成にアンモニウムイオンが不足する場合には、反応塔に更にアンモニア又はアンモニウム塩を添加する必要がある。
【００２４】
図１に示す脱リン装置は、本発明の実施に好適な脱リン装置の一例であって、本発明は何ら図示のものに限定されるものではない。例えば、ＭＡＰ反応塔は、空気曝気により塔内の粒子を流動させる型式のものであってもよく、また、吸収排液は原水貯槽に導入せず、直接ＭＡＰ反応塔の下部に導入しても良い。また、この吸収排液に予めＮａＯＨ水溶液を混合してＭＡＰ反応塔に導入しても良い。
【００２５】
【実施例】
以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
【００２６】
実施例１
本発明方法に従って、下水処理場から排出された有機性汚泥を遠心濃縮することにより濃縮した後、さらに遠心脱水機で脱水する濃縮、脱水工程から排出された濃縮分離液と脱水濾液とからなる、下記平均水質の汚泥分離液の脱リン処理を行った。
【００２７】
［汚泥分離液平均水質］
ＰＯ4−Ｐ：  ４９．２ｍｇ／Ｌ
ＮＨ4−Ｎ：  ６４．０ｍｇ／Ｌ
ｐＨ      ：  ６．２
この濃縮、脱水工程で得られた脱水ケーキの焼却工程で発生した排ガスの処理工程からは、４０重量％のＭｇ（ＯＨ）2スラリーを用いて湿式処理したことにより、下記平均水質の吸収排液が排出された。
【００２８】
［吸収排液平均水質］
Ｍｇイオン：  ３４４０ｍｇ／Ｌ
ｐＨ      ：  ７．２
図１に示す脱リン装置を用いて、上記汚泥分離液及び吸収排液をそれぞれ１４４ｍ3／日，３ｍ3／日で原水貯槽６に導入し、原水貯槽６の原水（汚泥分離液と吸収排液との混合液）を５．９ｍ3／ｈｒでＭＡＰ反応塔１に導入した。循環水量は１１．０ｍ3／ｈｒとした。また、反応塔には、塔内のｐＨが８．７〜８．９の範囲となるように２４重量％ＮａＯＨ水溶液を注入した。
【００２９】
このようにして脱リン処理を行ったときの原水のＰＯ4−Ｐ濃度及びＭｇ濃度並びにＭｇ／Ｐ比と、処理水のＰＯ4−Ｐ濃度及びｐＨの経日変化は表１に示す通りであった。
【００３０】
【表１】
0004505878.tif 000002
【００３１】
表１より、脱水ケーキの焼却工程の排ガス処理の吸収排液を用いて、汚泥分離液からリンをＭＡＰとして効率的に除去、回収することができることがわかる。
【００３２】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明によれば、有機性汚泥の脱水ケーキの溶融又は焼却工程の排ガス工程の排ガス処理を、安価な水酸化マグネシウムを用いて低コストにて行うと共に、この排ガス処理の吸収排液を利用して、有機性汚泥の濃縮、脱水濾液中のリンをＭＡＰとして効率的にしかも安価に除去、回収することができる工業的に極めて有利な有機性汚泥の処理方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の有機性汚泥の処理方法の脱リン工程で用いられる脱リン装置の実施の形態を示す系統図である。
【符号の説明】
１  ＭＡＰ反応塔
２  原水導入配管
３  処理水取出配管
４  循環配管
５  ｐＨ計
６  原水貯槽
７  ＮａＯＨ貯槽
【図１】
0004505878.tif 000003