(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
脱窒素処理槽と、該脱窒素処理槽の処理液が導入されるＭＡＰ反応槽と、該ＭＡＰ反応槽の処理液が導入される硝化処理槽とを備えてなることを特徴とする廃水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リンと窒素を含む廃水の処理装置に係り、特に廃水中のリンと窒素の除去を行うと共に、これらを結晶として回収することができる廃水処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の一般的な生物脱リン処理装置は、図５に示す如く、嫌気槽１、好気槽２及び沈殿槽３から構成されている。この処理装置では、リンを含む有機廃水を嫌気槽１に流入させて活性汚泥中のリンを放出させた後、好気槽２に流入させてＢＯＤ除去を行う際に活性汚泥中にリンを過剰摂取させてリンを除去する。
【０００３】
また、従来の一般的な生物脱リン脱窒素処理装置は、図６に示す如く、嫌気槽１、脱窒素槽４、硝化槽５及び沈殿槽３から構成されている。この処理装置では、リンと窒素を含む有機廃水を嫌気槽１に流入させて活性汚泥中のリンを放出させた後、脱窒素槽４に流入させて廃水中のＢＯＤを利用した脱窒素を行わせ、更に硝化反応を行わせた液の一部を脱窒素槽４に返送する。硝化槽５では好気条件で活性汚泥中にリンが過剰摂取される。
【０００４】
リン含有廃水の処理方法としては、リン含有廃水にマグネシウム（Ｍｇ）塩を添加した後生物処理を行う方法も提案されており、この方法では、廃水中のリンをリン酸マグネシウムアンモニウム６水塩（ＭＡＰ）として除去し、回収したＭＡＰをリン及びアンモニアを含む肥料等として有効に再利用することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
図５，６に示す従来の処理装置は、廃水中のリンを活性汚泥中に過剰摂取することでリンを除去することはできるが、リンの固定法としては不安定であり、余剰汚泥を汚泥濃縮槽などの嫌気条件に置くと、再びリンを放出してしまうという欠点があった。また、この方法では、廃水から除去したリンをＭＡＰとして有効利用することはできない。
【０００６】
一方、廃水中にマグネシウム塩を添加してリンをＭＡＰとして回収する方法では、通常の廃水中に含まれるリンには、ＭＡＰとして回収可能な正リン酸以外の形態のものも多いために、ＭＡＰの生成効率及び回収効率が悪いという欠点がある。
【０００７】
本発明は上記従来の問題点を解決し、廃水中のリンと窒素を効率的に除去すると共に、その一部をＭＡＰとして効率的に回収することができる廃水処理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】
請求項１の廃水処理装置は、脱窒素処理槽と、該脱窒素処理槽の処理液が導入されるＭＡＰ反応槽と、該ＭＡＰ反応槽の処理液が導入される硝化処理槽とを備えてなることを特徴とする。
【０００９】
請求項１の廃水処理装置では、脱窒素処理槽（以下「脱窒素槽」と称す。）に、リン及び窒素を含む廃水と後段の硝化処理槽（以下「硝化槽」と称す。）からの循環液を流入させて、窒素を除去する。
【００１０】
この脱窒素槽において、廃水中のリンの大部分は生物処理を受けて正リン酸の形態となる。また、廃水中の有機性窒素の大部分も生物処理を受けてアンモニアの形態となる。
【００１１】
従って、ＭＡＰ反応槽には、正リン酸とアンモニアを含有する脱窒素処理液が導入されるため、ＭＡＰ反応槽でのＭＡＰ生成効率が高い。
【００１２】
ＭＡＰ反応槽の処理液は硝化槽で硝化処理される。
【００１３】
このように、請求項１の廃水処理装置では、リン及び窒素の除去が可能であり、しかも、ＭＡＰ反応槽に、生物処理を受けて正リン酸の形態となったリンが導入されるため、リンを効率的にＭＡＰとして回収できる。特に、脱窒素槽の後段にＭＡＰ反応槽を設けたため、生物処理を受けたリンを直ちにＭＡＰ化することができることからも、ＭＡＰ生成効率はより一層高められる。
【００１４】
【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。
【００１５】
まず、図７を参照して本発明に好適なＭＡＰ反応槽の構成を説明する。
【００１６】
このＭＡＰ反応槽６は、下部に被処理水の導入管１１、上部に処理水の取出管１２を有し、頂部が開放した反応槽である。この反応槽６は小径部６Ａ、拡径部６Ｂ及び大径部６Ｃで構成され、小径部６ＡはＭＡＰの造粒反応部、大径部６Ｃは沈殿部、拡径部６Ｂは移行部とされている。小径部６Ａの下部には散気管１３が設けられ、反応槽６内に空気を散気するように構成されている。また、小径部６Ａの下部にはＭｇＣｌ2等のマグネシウム塩溶液（マグネシウム塩を含有するものであれば良く、海水であっても良い。）の供給管１４及び上部にはＮａＯＨ等のアルカリ剤の供給管１９が設けられている。１０はＭＡＰ粒子である。
【００１７】
大径部６Ｃにはドラフト管１５が設けられており、散気管１３より曝気された空気が沈殿部の液を乱すことがないように、その排気を案内するよう構成されている。また、大径部６Ｃには、処理水を抜き出して反応槽６下部の導入口２に循環するためのポンプＰを備える配管１６が設けられている。１７は溢流堰、１８はＭＡＰ結晶の排出管である。
【００１８】
ＭＡＰ反応槽６においては、ＭＡＰが析出するｐＨ条件、即ちｐＨ７．７〜９．０、好ましくはｐＨ８．３〜８．５となるように、供給管１５よりＮａＯＨ等のアルカリ剤が注入されている。また、ＭＡＰの析出にマグネシウムが不足する場合には、供給管１４よりＭｇＣｌ2等のマグネシウム塩溶液が注入される。
【００１９】
小径部６Ａ、即ちＭＡＰ造粒反応部では、既に析出しているＭＡＰ粒子１０を種晶として被処理水中のリン、アンモニア及びマグネシウムイオンの反応でＭＡＰが造粒される。即ち、散気管１３からの曝気と導入管１１からの被処理水の流入によりＭＡＰ粒子１０が流動状態となり、このＭＡＰ粒子１０の表面に新たなＭＡＰが析出して、大粒のＭＡＰ粒子が造粒される。
【００２０】
このＭＡＰの析出において、被処理水のリン濃度が過度に高いと、種晶の不存在下でＭＡＰの微小結晶が自己析出し、大粒のＭＡＰ粒子が得られない場合があるが、図７のＭＡＰ反応槽６の如く、処理液を大径部６Ｃから配管１６及びポンプＰにより抜き出して循環することにより、反応槽６内のＭＡＰ造粒反応部のリン濃度を低下させることができる。これにより反応槽内のＭＡＰの過飽和度が低下し、ＭＡＰは微小結晶として自己析出することなく、種晶のＭＡＰ粒子１０の表面でのみ析出するようになりＭＡＰ粒子の大粒子化を促進することかできる。
【００２１】
この処理水の循環は、反応槽６内のＭＡＰ造粒反応部のリン濃度をリン酸塩濃度１００ｍｇ／Ｌ以下、特に４０〜８０ｍｇ／Ｌとなるように行うのが望ましい。ただし、この処理水の循環は必須ではなく、汚泥は流出するがＭＡＰ粒子は流出しないような条件下でＭＡＰ反応処理液を取り出すと共に、ＭＡＰ結晶の引き抜き量を制御すれば良く、これにより、結晶の大きさを制御することができる。
【００２２】
ＭＡＰの析出により、リン濃度が低下した液は反応槽６内を上昇して取出管１２より排出される。この際、ＭＡＰ粒子は大粒子化しているため、多量の汚泥固形物を含む原水を処理する場合においても、ＭＡＰ粒子が固形物と共に排出されることなく、良好に沈殿分離される。即ち、ＭＡＰ粒子は、汚泥固形物よりも十分に大きい比重、粒度であるため、良好な分離性にて沈殿分離し、汚泥固形物のみが処理水中に含有されて溢流堰１７を越流して排出される。
【００２３】
なお、散気管１３による曝気で生じた気泡２０は、ドラフト管１５に案内されて、大径部６Ｃの沈殿部の液を乱すことなく、液中から分離排気される。
【００２４】
一方、小径部６Ａの反応造粒部で粗大化したＭＡＰ粒子は、反応槽６下部の排出管１８より間欠的に取り出される。
【００２５】
次に、図１〜３を参照して参考例に係る廃水処理装置の実施の形態を説明する。なお、図１〜３及び後述の図４において、ＭＡＰ反応槽６は構成を簡略化して示してあり、一部の配管等の図示は省略されている。
【００２６】
図１の廃水処理装置は、嫌気槽１、ＭＡＰ反応槽６、好気槽２及び沈殿槽３で構成され、廃水は、後段の沈殿槽３からの返送汚泥と共に嫌気槽１に導入される。嫌気槽１では、嫌気条件下、返送汚泥中のリンが液側へ放出される。この嫌気処理液はＭＡＰ反応槽６に導入される。
【００２７】
ＭＡＰ反応槽６では、嫌気槽１で放出されたリン（このリンは、後段の好気槽２で生物処理を受けたものであり、殆どのものがＭＡＰの生成に有利な正リン酸の形態となっている。）及び廃水由来のリンと、廃水由来のアンモニアと、廃水由来のＭｇ化合物及びＭＡＰ反応槽６に添加されたＭｇ化合物とが前述のｐＨ条件下に反応してＭＡＰが生成する。
【００２８】
ＭＡＰ反応槽６におけるＭＡＰの生成により、リン及びアンモニアが除去されたＭＡＰ反応処理液は、次いで好気槽２に導入され、曝気下ＢＯＤの除去が行われる。また、この好気槽２では好気条件下にリンの過剰摂取が行われ、液中のリン濃度は更に低減される。
【００２９】
好気処理液は次いで沈殿槽３に導入され、固液分離され、分離液は処理水として系外へ排出される。この処理水は、ＭＡＰ反応槽６でのＭＡＰ生成でリン及び窒素が除去され、更に好気槽２での生物処理でＢＯＤが除去されると共にリンが除去された、良好な水質の処理水である。
【００３０】
一方、生物処理により正リン酸の形態としてリンを取り込んだ分離汚泥は、返送汚泥として嫌気槽１に返送される。
【００３１】
図２の廃水処理装置は、嫌気槽１、ＭＡＰ反応槽６、脱窒素槽４、硝化槽５及び沈殿槽３で構成され、廃水は後段の沈殿槽３からの返送汚泥と共に嫌気槽１に導入される。嫌気槽１では、嫌気条件下、返送汚泥中のリン（このリンは、生物処理により殆どのものがＭＡＰ生成に有利な正リン酸の形態となっている。）が液側へ放出される。この嫌気処理液はＭＡＰ反応槽６に導入される。
【００３２】
ＭＡＰ反応槽６では、図１の廃水処理装置と同様にＭＡＰの生成によりリン及びアンモニアが除去される。
【００３３】
ＭＡＰ反応処理液は、次いで脱窒素槽４に導入される。この脱窒素槽４では、廃水中のＢＯＤを利用して硝化循環液中のＮＯ3やＮＯ2が脱窒素される。
【００３４】
脱窒素処理液は硝化槽５に導入され、曝気により、液中のアンモニアがＮＯ3やＮＯ2に酸化される。また、好気条件下でリンの活性汚泥への取り込みが行われ、液中のリン濃度が低減される。
【００３５】
この硝化処理液の一部は、ＮＯ3，ＮＯ2を供給するために脱窒素槽４に返送され、残部は沈殿槽３に送給され固液分離される。
【００３６】
沈殿槽３の分離液は処理水として系外へ排出される。この処理水は、ＭＡＰ反応槽６でのＭＡＰ生成でリン及び窒素が除去され、更に脱窒素槽４で窒素が除去され、硝化槽でリンが除去された、良好な水質の処理水である。
【００３７】
一方、分離汚泥は、返送汚泥として嫌気槽１に返送される。
【００３８】
図２に示す廃水処理装置は、高い窒素除去率が要求されない場合の例であって、ＮＯ3やＮＯ2を含む硝化処理液をそのまま沈殿槽３で固液分離して処理水を得るが、高い窒素除去率が要求される場合には、図３に示す如く、脱窒素槽を２槽設け、更に仕上げの脱窒素を行う。
【００３９】
図３の廃水処理装置は、嫌気槽１、ＭＡＰ反応槽６、第１脱窒素槽４Ａ、硝化槽５、第２脱窒素槽４Ｂ、再曝気槽７及び沈殿槽３で構成され、硝化槽５までは、上記図２に示す廃水処理装置と同様に処理が行われる。
【００４０】
この硝化槽５の硝化処理液の一部は第１脱窒素槽４Ａに返送され、残部は第２脱窒素槽４Ｂに導入される。この第２脱窒素槽４Ｂではメタノールなどを添加して更に窒素除去を行うことで、液中の窒素濃度を低減する。第２脱窒素槽４Ｂの処理液は再曝気槽７で再びリンの取り込みが行われた後、上記と同様に沈殿槽３で固液分離される。
【００４１】
次に、図４を参照して請求項１の廃水処理装置の実施の形態を説明する。
【００４２】
図４の廃水処理装置は、第１脱窒素槽４Ａ、ＭＡＰ反応槽６、硝化槽５、第２脱窒素槽４Ｂ、再曝気槽７及び沈殿槽３で構成される。
【００４３】
廃水は、後段の硝化槽５からの硝化循環液及び沈殿槽３からの返送汚泥と共に、第１脱窒素槽４Ａに導入される。第１脱窒素槽４Ａでは、嫌気条件下、廃水中のＢＯＤを利用して硝化循環液中のＮＯ3やＮＯ2が脱窒素される。また、廃水中のリン酸以外のリンの大部分は生物処理を受けて正リン酸の形態となると共に、廃水中の有機性窒素の大部分も生物処理を受けてアンモニアの形態となる。
【００４４】
第１脱窒素槽４Ａの脱窒素処理液はＭＡＰ反応槽６に導入されてＭＡＰ生成により、リン及び窒素の除去が行われるが、第１脱窒素槽４Ａの脱窒素処理液中には、リンはその大部分が正リン酸の形態として存在し、また、窒素はその大部分がアンモニアの形態として存在するため、このＭＡＰ反応槽６におけるＭＡＰ生成反応効率は非常に高いものとなり、リン及び窒素の除去効率が高い。しかも、脱窒素反応はアルカリ放出反応でもあるため、脱窒素処理液のｐＨは若干上昇し、ＭＡＰ生成に好適なｐＨ条件に容易に調整可能となる。
【００４５】
ＭＡＰ反応槽６のＭＡＰ反応処理液は、硝化槽５、第２脱窒素槽４Ｂ、再曝気槽７及び沈殿槽３に順次送給され、前述の図３の廃水処理装置と同様に、処理が行われる。
【００４６】
なお、この廃水処理装置において、高い窒素除去率が要求されない場合は、第２脱窒素槽４Ｂ及び再曝気槽７を省略して、硝化槽５の硝化処理液を、図２の廃水処理装置と同様に直接沈殿槽３に送給して固液分離するようにしても良い。
【００４７】
なお、図４に示す廃水処理装置は本発明の廃水処理装置の一実施例であって、本発明はその要旨を超えない限り、何ら図示のものに限定されるものではない。
【００４８】
例えば、ＭＡＰ反応槽は、図７に示すような、ＭＡＰ結晶の取り出しを行う晶析槽に限らず、微小なＭＡＰ粒子を含む液をそのまま後段の槽に送給するものであっても良い。この場合でも、微小なＭＡＰ粒子を含んだ液が最終的に沈殿槽で固液分離されることで、ＭＡＰの分離が行われる。
【００４９】
【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。
【００５０】
実施例１
図４に示す廃水処理装置により表１に示す水質の廃水を下記条件で処理した。
【００５１】
処理条件
ＭＡＰ反応槽でのＭｇ塩添加量：塩化マグネシウムをＰＯ4−Ｐに対して
モル比で１．２倍
ＭＡＰ反応槽のｐＨ：８．２〜８．７
硝化循環液量：２００ｍ3／日
返送汚泥量：１００ｍ3／日
各槽の処理液の水質及び流量を表１に示す。
【００５２】
【表１】
0003876489.tif 000002
【００５３】
表１より明らかなように、全体での除去率はＴ−Ｎ９９．４％、Ｔ−Ｐ８７．５％、ＢＯＤ９９．３％と高い値であった。
【００５４】
特にＭＡＰ反応槽でのリン除去率が高く、ＭＡＰ結晶（リン酸マグネシウムアンモニウム６水塩）が８５ｋｇ／日回収された。
【００５５】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明の廃水処理装置によれば、廃水中のリンと窒素の一部とをＭＡＰとして効率的に回収し、処理水のリン濃度或いは更に窒素濃度を低減することができる。
【００５６】
本発明では、ＭＡＰ反応槽の前段に脱窒素槽を設け、嫌気性生物処理により正リン酸の形態とされたリンをＭＡＰ反応槽に導入するため、廃水を直接ＭＡＰ反応に供する場合に比べて、ＭＡＰ生成効率が高く、従って、リン及び窒素の除去効率が高く、良好な水質の処理水を得ることができると共に、ＭＡＰ回収効率も向上する。
【００５７】
特に、ＭＡＰ反応槽の前段に脱窒素槽を設けた場合には、廃水中の窒素及びリンをそれぞれアンモニア及び正リン酸の形態でＭＡＰ反応槽に送給することができ、ＭＡＰ生成反応に有利である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  参考例の廃水処理装置の実施の形態を示す系統図である。
【図２】  参考例の廃水処理装置の他の実施の形態を示す系統図である。
【図３】  参考例の廃水処理装置の別の実施の形態を示す系統図である。
【図４】  請求項１の廃水処理装置の実施の形態を示す系統図である。
【図５】  従来の生物脱リン処理装置を示す系統図である。
【図６】  従来の生物脱リン脱窒素処理装置を示す系統図である。
【図７】  ＭＡＰ反応槽の構成を示す系統図である。
【符号の説明】
１  嫌気槽
２  好気槽
３  沈殿槽
４  脱窒素槽
４Ａ  第１脱窒素槽
４Ｂ  第２脱窒素槽
５  硝化槽
６  ＭＡＰ反応槽
７  再曝気槽
【図１】
0003876489.tif 000003
【図２】
0003876489.tif 000004
【図３】
0003876489.tif 000005
【図４】
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【図５】
0003876489.tif 000007
【図６】
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【図７】
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