(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
最初沈澱池からの流入水を浄化処理する嫌気槽、脱窒槽及び好気槽を連設した処理槽と、該処理槽で浄化処理された処理水から汚泥を分離する最終沈澱池とを備え、該最終沈澱池から抜き出された前記汚泥の少なくとも一部を返送汚泥として前記嫌気槽に循環させる排水処理装置において、前記流入水の一部に含まれるアンモニア性窒素を吸着して、吸着処理後の脱アンモニア水を前記流入水に合流させるイオン交換手段段と、前記返送汚泥の少なくとも一部を固液分離によりリン放出汚泥と分離水とに分離する固液分離手段と、前記イオン交換手段の再生排水と前記固液分離手段の前記分離水とを導入して再生排水中のアンモニア及び分離水中のリンをリン酸マグネシウムアンモニウム六水和物として除去する脱リン手段とを備えていることを特徴とする排水処理装置。
【請求項２】
前記返送汚泥を前記嫌気槽に循環させる循環路から分岐して前記固液分離手段に向かう経路に、汚泥濃縮槽とリン放出槽とを設けたことを特徴とする請求項１記載の排水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排水処理装置に関し、詳しくは、生物学的脱リン法を採用した排水処理設備におけるリンの除去を効率よく行うとともに、リンを有用なリン酸マグネシウムアンモニウム六水和物として回収するための排水処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
近年、図３の系統図に示すように、沈砂池１１，除塵機１２，最初沈殿池１３，処理槽１４及び最終沈殿池１５により形成される標準活性汚泥法の処理槽１４として、流入側から嫌気槽１６，脱窒槽１７及び好気槽１８を連設し、最終沈殿池１５から嫌気槽１６に返送汚泥Ａを循環させるとともに、好気槽１８から脱窒槽１７へ硝化液Ｂを循環させることにより、ＢＯＤ等の除去だけでなく、リンや窒素も除去するようにした排水処理設備が採用されている。
【０００３】
リンの除去は、嫌気−好気状態で体内にポリリン酸を蓄積する細菌を利用した生物脱リン法により行われるが、この方法では、余剰汚泥を濃縮する工程及び汚泥の貯留時に汚泥からリン酸塩（オルトリン酸イオン）が放出されるので、これらからの返流水中に高濃度のリンが溶出した状態になり、これが水処理系に戻されることになるため、設備全体で見たリン除去率は必ずしも良いとはいえなかった。
【０００４】
さらに、流入水中のリン負荷が高い場合、返送汚泥中の含有リン量が４〜６％にもなり、リンを放出し易い状態となる。これらの一部は最終沈殿池でリンを放出することがあるため、二次処理水中にリンが漏出するおそれがあった。
【０００５】
そこで本発明は、流入水中に含まれるリンを効率よく除去することができ、リン負荷が高い場合でも二次処理水中にリンが漏出することを確実に防止できる排水処理装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の排水処理装置は、最初沈澱池からの流入水を浄化処理する嫌気槽、脱窒槽及び好気槽を連設した処理槽と、該処理槽で浄化処理された処理水から汚泥を分離する最終沈澱池とを備え、該最終沈澱池から抜き出された前記汚泥の少なくとも一部を返送汚泥として前記嫌気槽に循環させる排水処理装置において、前記流入水の一部に含まれるアンモニア性窒素を吸着して、吸着処理後の脱アンモニア水を前記流入水に合流させるイオン交換手段段と、前記返送汚泥の少なくとも一部を固液分離によりリン放出汚泥と分離水とに分離する固液分離手段と、前記イオン交換手段の再生排水と前記固液分離手段の前記分離水とを導入して再生排水中のアンモニア及び分離水中のリンをリン酸マグネシウムアンモニウム六水和物として除去する脱リン手段とを備えていることを特徴としている。また、当該排水処理装置おいて、前記返送汚泥を前記嫌気槽に循環させる循環路から分岐して前記固液分離手段に向かう経路に、汚泥濃縮槽とリン放出槽とを設けたことを特徴としている。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の排水処理装置の一形態例を示す系統図である。この排水処理装置は、従来と同様の、沈砂池１１と、除塵機１２と、最初沈殿池１３と、嫌気槽１６，脱窒槽１７及び好気槽１８を連設した処理槽１４と、最終沈殿池１５とを備えるとともに、流入水中のアンモニア性窒素を吸着するイオン交換手段２１と、最終沈殿池１５からの返送汚泥の固液分離を行う固液分離手段２２と、前記イオン交換手段２１の再生排水と前記固液分離手段２２の分離水とを導入して再生排水中のアンモニア及び分離水中のリンをリン酸マグネシウムアンモニウム六水和物として除去する脱リン手段２３とを備えたものである。
【０００８】
イオン交換手段２１は、例えばナトリウムとアンモニアとをイオン交換させるイオン交換剤を用いたものであり、ナトリウムイオンを流入水中に放出することによって流入水中のアンモニウムイオン（アンモニア性窒素）を吸着する。アンモニウムイオンを吸着したイオン交換剤の再生は、ナトリウムイオン含有水、通常は水酸化ナトリウム又は塩化ナトリウムの水溶液、あるいは海水を再生液として使用することにより行われ、イオン交換剤に吸着しているアンモニウムイオンを再生排水中に放出し、イオン交換剤はナトリウムイオンを吸着した状態に再生される。
【０００９】
固液分離手段２２は、汚泥濃縮工程や汚泥貯留時に汚泥から放出されたリン酸塩を含む分離水と、リン酸塩を放出した汚泥とを分離するものであって、例えば膜分離装置を使用することにより効率よく固液分離を行うことができる。
【００１０】
また、脱リン手段２３は、前記イオン交換手段２１からの再生排水中に含まれるアンモニウムイオンと、固液分離手段２２からの分離水中のリン酸イオンと、必要に応じて添加されるマグネシウム化合物のマグネシウムイオンとを、所定のｐＨで反応させることによって結晶状態のリン酸マグネシウムアンモニウム六水和物（ＭＡＰ：ストラバイト：ＭｇＮＨ４ＰＯ４・６Ｈ２Ｏ）を生成させ、これを分離回収するものである。
【００１１】
以下、処理手順に基づいて説明する。まず、流入水Ｃは、沈砂池１１で沈砂Ｄが、除塵機１２でしさＥが、さらに、最初沈殿池１３で初沈汚泥Ｆがそれぞれ分離された後、処理槽１４に向かう流れＧと、イオン交換手段２１に向かう流れＨとに分岐する。処理槽１４に向かった流れＧは、嫌気槽１６で返送汚泥Ａと混合し、脱窒槽１７で硝化液Ｂと混合した後、好気槽１８に流入する。この各槽を経ることにより、リンがポリリン酸を蓄積する細菌の体内に取り込まれて流入水中から除去され、硝化脱窒作用により流入水中の窒素も除去される。処理槽１４で所定の浄化処理が行われ、最終沈殿池１５で汚泥を分離した処理水Ｊが殺菌後に河川等に放流される。
【００１２】
また、イオン交換手段２１に向かった流れＨは、必要に応じて設けられる夾雑物除去手段２４でイオン交換手段２１に悪影響を与える夾雑物がしさＫとして分離除去された後、イオン交換手段２１に流入し、流入水中のアンモニア性窒素のアンモニウムイオンをイオン交換剤に吸着させてナトリウムイオンを取り込んだ脱アンモニア水Ｌとなり、処理槽１４に向かう前記流れＧに合流して処理される。
【００１３】
また、イオン交換手段２１は、ナトリウムイオン含有水Ｍの導入により再生され、イオン交換剤からアンモニウムイオンを脱着するとともに、イオン交換剤にナトリウムイオンを吸着させてイオン交換剤の再生を終えた再生排水Ｎは、アンモニウムイオンを多量に取り込んだ状態で脱リン手段２３に送り込まれる。なお、イオン交換手段２１の処理量は、脱リン手段２３のアンモニウムイオン必要量により適宜設定することができる。
【００１４】
一方、最終沈殿池１５から抜き出された汚泥Ｐは、その一部が返送汚泥Ａとして循環し、残部が余剰汚泥Ｑとして処理される。返送汚泥Ａの一部Ｒは、固液分離手段２２に分岐して固液分離されることにより濃縮し、一部はリン放出汚泥Ｓとして返送汚泥Ａに戻され、残部は余剰汚泥Ｔとして処理される。固液分離手段２２で汚泥から分離した分離水Ｕは、リン酸イオンを多量に含有した状態で脱リン手段２３に送り込まれる。
【００１５】
アンモニウムイオンを含む再生排水Ｎとリン酸イオンを含む分離水Ｕとが流入した脱リン手段２３では、前述のＭＡＰの生成反応に不足するマグネシウムイオンが添加され、また、ｐＨ調整剤が添加されて所定のｐＨに調節されることによりＭＡＰが生成する。沈殿したＭＡＰは、回収物Ｖとして取り出され、ＭＡＰの生成反応でアンモニウムイオン及びリン酸イオンが除去された脱リン水Ｗは、最初沈殿池１３に戻されて再処理される。
【００１６】
このとき、ＭＡＰの生成反応に必要なアンモニウムイオンを、下水等の流入水中に含まれているアンモニア性窒素から得るようにしているため、アンモニウムイオンを別途添加する必要がなくなるので、リンの除去に要するコスト（薬品費）を削減することができる。さらに、イオン交換手段２１の再生液として海水を使用すると、再生液としてのナトリウムイオン含有水Ｍを特別に用意する必要がなくなるだけでなく、海水中に含まれるマグネシウムイオンをＭＡＰ生成用として利用することができるので、脱リン手段２３で添加するマグネシウムイオン量を少なくあるいは無くすことができ、より経済的な運転を行うことができる。また、固液分離手段２２として膜分離を採用した場合は、脱リン水Ｗとして固形物をほとんど含まないものが得られるので、これを処理槽１４に戻すことができ、最初沈殿池１３の負担を軽減することができる。
【００１７】
脱リン手段２３から回収したＭＡＰは、例えば緩効性肥料として使用することができ、さらに、カリウム塩を混合して造粒等の加工を施すことにより、植物の三大栄養素を含む肥料として有効に利用することができる。
【００１８】
また、汚泥から分離した分離水Ｕは、リン酸塩を高濃度で含んでいるため、この分離水Ｕに対して脱リン操作を行うことにより、効果的な脱リン処理を行うことができる。
【００１９】
そして、固液分離手段２２でリン酸塩を分離水Ｕ中に放出したリン放出汚泥Ｓを返送汚泥として循環させるとともに、脱リン手段２３で脱リン処理された脱リン水Ｗを水処理系に戻すようにしたことにより、微生物中のポリリン酸塩蓄積量を減少させることができるので、安定した生物脱リン運転を行うことができ、流入水中のリン負荷が高い場合でも、二次処理水中にリンが漏出することを確実に防止することができる。
【００２０】
図２は、本発明の排水処理装置の他の形態例を示す系統図である。この排水処理装置は、図１に示す装置において、返送汚泥Ａから分岐して固液分離手段２２に向かう汚泥Ｒの経路に、汚泥濃縮槽２５とリン放出槽２６とを設けたものである。
【００２１】
汚泥濃縮槽２５は、流入した汚泥Ｒを濃縮してリン放出槽２６でのリンの放出を促進するためのものであって、適宜な濃縮手段を用いることができるが、濃縮分離液中へのリンの放出が少ないものが好ましく、例えば、濃縮時間の短い遠心濃縮法を使用することができる。汚泥濃度を、例えば３％程度に濃縮された濃縮汚泥Ｘはリン放出槽２６に送られ、濃縮分離液Ｙは最初沈殿池１３に戻される。
【００２２】
リン放出槽２６は、濃縮汚泥Ｘを緩やかな撹拌状態あるいは静置状態に保持することによって濃縮汚泥Ｘからリン酸塩を放出させるものであって、十分にリン酸塩を放出した状態の汚泥Ｚが固液分離手段２２に送られて固液分離される。
【００２３】
このように形成することにより、前記図１に示した形態例に比べて、返送汚泥Ａが低濃度である場合や、固液分離手段２２での滞留時間が長くとれない場合でも、効率よくリンを除去することができる。
【００２４】
さらに、最終沈殿池１５から抜き取った汚泥Ｐから余剰汚泥Ｑを取り出すことなく、全量を返送汚泥Ａ及びリン放出槽２６へ送る汚泥Ｘとして処理することにより、リン含有量の少ない余剰汚泥Ｔを固液分離手段２２から取り出すことができるので、汚泥処理先でのリンの処理が不要となる。
【００２５】
また、リン放出槽２６において、例えば３％程度に濃縮した汚泥を、ＤＯ，ＯＲＰ，水温，撹拌強度等の環境を概ね一定とした状態に長時間保持することにより、微生物の自己酸化作用で固形物量を減少させることもできる。すなわち、高濃度で安定した生活環境下ではあるが、栄養源には乏しい環境におくことにより、活性汚泥中の微生物が自己酸化を行い、これによって汚泥量が減少するとともに、汚泥中の有機物は、微生物の自己酸化により消費されて水と二酸化炭素とになり、リン酸塩が液中に放出されることになる。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の排水処理装置によれば、安定した生物脱リン運転を行うことができ、流入水中のリン負荷が高い場合でも、二次処理水中にリンが漏出することを確実に防止することができる。しかも、回収したリンをそのまま肥料として利用することができ、さらに、リンを除去するための反応に必要な薬品のコストも最小限に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の排水処理装置の一形態例を示す系統図である。
【図２】  本発明の排水処理装置の他の形態例を示す系統図である。
【図３】  生物脱リン法による排水処理設備の一例を示す系統図である。
【符号の説明】
１１…沈砂池、１２…除塵機、１３…最初沈殿池、１４…処理槽、１５…最終沈殿池、１６…嫌気槽、１７…脱窒槽、１８…好気槽、２１…イオン交換手段、２２…固液分離手段、２３…脱リン手段、２４…夾雑物除去手段、２５…汚泥濃縮槽、２６…リン放出槽
【図１】
0004335354.tif 000002
【図２】
0004335354.tif 000003
【図３】
0004335354.tif 000004