(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原水が導入される嫌気槽と、
該嫌気槽の嫌気処理液が導入される好気槽と、
該好気槽の好気処理液を固液分離して得られた分離汚泥を前記嫌気槽へ返送する返送汚泥の一部が導入される汚泥可溶化手段と、
該汚泥可溶化手段で可溶化された汚泥を前記嫌気槽に返送する手段と、
前記嫌気槽内液が導入される脱リン反応塔とを備えてなることを特徴とする生物脱リン装置。
【請求項２】
請求項１において、前記嫌気槽の嫌気処理液が導入される脱窒素槽を有し、該脱窒素槽の脱窒素処理液が前記好気槽に導入され、かつ該好気槽の好気処理液の一部を該脱窒素槽に返送する手段を有することを特徴とする生物脱リン装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記脱リン反応塔の流出液が前記嫌気槽に戻されることを特徴とする生物脱リン装置。
【請求項４】
請求項２において、前記嫌気槽の嫌気処理液が前記脱リン反応塔で処理された後前記脱窒素槽に導入されることを特徴とする生物脱リン装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、嫌気好気法により生物的に脱リンを行う装置に、汚泥減容化手段を適用した生物脱リン装置において、リンの効率的な除去を可能とした生物脱リン装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の一般的な生物脱リン装置、特に生物脱リンと共に生物脱窒素を行う処理装置は、嫌気槽、脱窒素槽（無酸素槽）、硝化槽（好気槽）及び沈殿槽から構成されている。この処理装置では、下水等のリンと窒素を含む有機廃水を嫌気槽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に返送する。硝化槽では好気条件で活性汚泥中にリンが過剰摂取される。
【０００３】
このような生物脱リン装置では窒素とリンとの同時除去が可能であるが、通常の活性汚泥法と同様に余剰汚泥が発生する。
【０００４】
一方、生物処理で発生する余剰汚泥をオゾン処理により可溶化して汚泥量を低減する汚泥減容法が提案されており（特開平６−２０６０８８号公報、同７−９６２９７号公報）、この方法を上記の生物処理プロセスに適用することにより、余剰汚泥が全く発生しないか、或いは、余剰汚泥の発生量を通常の嫌気好気法の場合より大幅に低減することができる。
【０００５】
しかし、従来の生物脱リン装置に、この汚泥減容法を適用した場合には、余剰汚泥が系外に排出されないか或いはその排出量が少ないために、汚泥内に取り込んだリンを系外へ全く排出することができないか或いは排出できてもその排出量が少なくなる。このため系内にリンが蓄積され、結果として処理水のリン濃度が高くなり、リンの効率的な除去ができないという問題が生じる。
【０００６】
このため、従来、嫌気好気法に汚泥減容法を組み合せた方法において、処理水を更に凝集沈殿又はアルミナ吸着処理することでリンを除去する方法が提案されている。
【０００７】
一方、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。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、処理水を更に凝集沈殿、アルミナ吸着で処理する方法は、処理工程が煩雑となり好ましいことではない。
【０００９】
また、リンをＭＡＰとして回収するには、ＭＡＰ生成反応の平衡関係から、リン濃度が２０ｍｇ／Ｌ以上であることが必要とされるが、嫌気好気法と汚泥減容法とを組み合せた処理法で得られる処理水のリン濃度は２０ｍｇ／Ｌより相当に低いため、このような処理水からはＭＡＰを効率的に生成させてリンを回収することが難しい。
【００１０】
本発明は上記従来の問題点を解決し、嫌気好気法に汚泥減容法を組み合せた生物脱リン装置において、リンの効率的な除去を可能とした生物脱リン装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の生物脱リン装置は、原水が導入される嫌気槽と、該嫌気槽の嫌気処理液が導入される好気槽と、該好気槽の好気処理液を固液分離して得られた分離汚泥を前記嫌気槽へ返送する返送汚泥の一部が導入される汚泥可溶化手段と、該汚泥可溶化手段で可溶化された汚泥を前記嫌気槽に返送する手段と、前記嫌気槽内液が導入される脱リン反応塔とを備えてなることを特徴とする。
【００１２】
本発明の生物脱リン装置では、返送汚泥の一部を可溶化して再び生物処理することにより、汚泥を減容化することができる。また、返送汚泥を可溶化し、可溶化汚泥に含まれるリンを嫌気槽を経て脱リン反応塔（以下、ＭＡＰ反応塔ということもある。）でＭＡＰとして除去、回収することにより、リンを系外へ排出することができる。
【００１３】
この可溶化汚泥中のリンは、生物処理を経たものであり、ＭＡＰ生成反応に有利な正リン酸の割合が高い。従って、ＭＡＰ反応塔には、廃水由来のリンと、可溶化汚泥からの正リン酸の割合が多くかつ高濃度のリンと、廃水由来のアンモニアとを含有する嫌気処理液が導入されるため、ＭＡＰ反応塔でのＭＡＰ生成効率が高い。
【００１４】
本発明では、ＭＡＰ反応塔が嫌気槽の後段に設けられるため、可溶化汚泥に含まれる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。
【００１５】
【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。
【００１６】
図１は本発明の生物脱リン装置の実施の形態を示す系統図である。
【００１７】
図１の廃水処理装置は、嫌気槽１、ＭＡＰ反応塔２、脱窒素槽３、硝化槽（好気槽）４、沈殿槽５及び可溶化槽６で構成され、廃水は後段の可溶化槽６からの可溶化汚泥と共に嫌気槽１に導入される。嫌気槽１では、嫌気条件下、可溶化汚泥中のリン（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反応塔２に導入される。この嫌気処理液は通常の場合リン濃度１５〜２５ｍｇ／Ｌ程度であり、ＭＡＰ生成反応が円滑に進行する。
【００１８】
ＭＡＰ反応塔２では、ＭＡＰが析出するｐＨ条件、好ましくはｐＨ８〜１０、より好ましくはｐＨ８〜９となるように、ＮａＯＨ等のアルカリが注入されると共に、ＭＡＰの析出にマグネシウムが不足する場合には、ＭｇＣｌ2 ，Ｍｇ（ＯＨ）2 等のマグネシウム化合物（マグネシウム化合物を含有するものであれば良く、海水であっても良い。）が添加され、液中のリン及びアンモニアとマグネシウムとの反応でＭＡＰが生成、析出し、これにより、液中のリンが除去される。特に、可溶化汚泥中のリンは、生物処理を受けることによりＭＡＰの生成に有利な正リン酸の形態となっており、ＭＡＰ反応塔２でのＭＡＰ生成反応効率が高く、このため、効率的なリンの除去を行える。
【００１９】
ＭＡＰ反応塔２の滞留時間は、通常の場合２〜６０分程度であり、これにより粒径０．５〜３ｍｍ程度のＭＡＰ粒子を回収することができる。このＭＡＰ粒子はリン及び窒素を含む肥料として有効利用することができる。
【００２０】
ＭＡＰ反応塔２の流出液は、通常リン濃度１０ｍｇ／Ｌ程度の液であり、この流出液は次いで脱窒素槽３に導入される。この脱窒素槽３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。
【００２１】
脱窒素処理液は好気槽４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。
【００２２】
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３に返送され、残部は沈殿槽５に送給され固液分離される。
【００２３】
沈殿槽５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反応塔２でのＭＡＰ生成でリン及び窒素が除去され、更に脱窒素槽３で窒素が除去され、好気槽４でリンが除去された、良好な水質の処理水である。
【００２４】
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沈殿槽５の分離汚泥は、その一部が可溶化槽６に導入され、オゾンガスの吹き込みにより可溶化処理される。即ち、汚泥はオゾンによりＢＯＤ成分に酸化分解され、可溶化される。
【００２５】
この可溶化槽６のオゾン処理ガスとしては、純オゾンの他、オゾン含有空気、オゾン化空気等を使用することができる。
【００２６】
可溶化槽６のオゾン注入量は、少ないと汚泥の可溶化が十分に行われず、多いとコスト面で不利である。通常の場合、オゾン注入量は、可溶化槽６の流入汚泥量に対するオゾンの割合で０．０３〜０．１ｇ−Ｏ3 ／ｇ−ＳＳとするのが好ましい。
【００２７】
なお、このオゾン処理は、ｐＨ５以下で行うことによりオゾンの使用量を低減することができる。従って、本発明では、必要に応じて無機酸を添加することにより可溶化槽６内のｐＨを５以下、特にｐＨ１〜４、とりわけｐＨ２〜３程度に調整してオゾン処理を行うのが好ましい。このようにｐＨ調整することにより、オゾン注入量をｐＨ７程度の場合の１／３程度に、具体的には０．０１〜０．０５ｇ−Ｏ3 ／ｇ−ＳＳまで低減することが可能となる。このｐＨ調整は可溶化槽６で行っても良く、また可溶化槽６の前段にｐＨ調整槽を設けて行っても良い。
【００２８】
この可溶化槽６の滞留時間は、汚泥がオゾンにより十分に酸化分解を受けて可溶化される時間であれば良く、通常の場合、５分〜１．０時間程度である。可溶化槽６で可溶化処理された汚泥は、嫌気槽１に移送され、原水と共に処理される。
【００２９】
なお、本発明において、嫌気槽１内の嫌気混合液をＭＡＰ反応塔２に導入するため、嫌気混合液の通水でＭＡＰ反応塔２の閉塞が起きないようにすること及びＭＡＰの微細粒子が多量に発生し、これが活性汚泥反応槽に流入すると汚泥中の無機分が増加し、十分な汚泥減容化を図れなくなることから、ＭＡＰ反応塔としては、液で流動化させる流動床式のものが好ましい。
【００３０】
また、嫌気槽１から後段の脱窒素槽３への液の移送はすべてＭＡＰ反応塔２を経由するように行っても良く、嫌気槽１から脱窒素槽３へ移送する液の一部のみをＭＡＰ反応塔２を経由させ、残部は嫌気槽１から直接脱窒素槽３に移送するようにしても良い。
【００３１】
ところで、前述の如く、可溶化槽６では、ｐＨ１〜４、特に２〜３の酸性下で処理を行うのが好ましいが、このような酸性条件下で可溶化した汚泥を返送する場合、生物反応工程のｐＨ低下を防止するために、アルカリを添加する必要がある。
【００３２】
このような本発明の生物脱リン装置では、各槽の処理条件や汚泥ないし液の移送条件等を適宜調整することにより、余剰汚泥を全く排出させることなく、リンの効率的な除去を行うことができる。
【００３３】
なお、図１に示す生物脱リン装置は本発明の実施の形態の一例であって、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。
【００３４】
本発明の生物脱リン装置は、嫌気槽と好気槽を備えるものであれば良く、脱窒素槽３は必ずしも必要とされない。例えば、処理水の窒素濃度の要求レベルが低い場合には、脱窒素槽３を省略しても良い。また、好気槽は２槽直列に設けても良い。
【００３５】
また、図１ではＭＡＰ反応塔２の流出液を脱窒素槽３に送給しているが、ＭＡＰ反応塔２の流出液を嫌気槽１に戻すようにしても良い。
【００３６】
本発明の生物脱リン装置では、可溶化槽を設けて汚泥の減容化を行うと共に、ＭＡＰ反応塔を用いてリンをＭＡＰ粒子として系外へ除去するため、余剰汚泥を全く排出しない、或いは、余剰汚泥排出量を著しく低減した汚泥減容化処理システムにおいて、余剰汚泥が排出されないためにリンの除去が行えないという従来の不具合を解消して、効率的なリン除去を行うことができる。
【００３７】
【実施例】
以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
【００３８】
説明の便宜上まず比較例を挙げる。
【００３９】
比較例１
嫌気槽（２．５ｍ3 容量）、脱窒素槽（２．５ｍ3 容量）及び好気槽（５ｍ3 容量）で順次処理した後、沈殿槽（３．５ｍ3 容量）で固液分離し、分離汚泥の一部を返送汚泥として嫌気槽に返送し、残部を余剰汚泥として系外へ排出する生物脱リン装置により、下水処理場の最初沈殿池の流出水（ＢＯＤ：１０２ｍｇ／Ｌ，Ｔ−Ｐ：３．３ｍｇ／Ｌ，Ｔ−Ｎ：２７．４ｍｇ／Ｌ）を原水として２０ｍ3 ／日で処理した。なお、好気槽から脱窒素槽への循環液量は４０ｍ3 ／日とした。
【００４０】
運転開始から１ケ月後に処理水の水質及び系内のＭＬＳＳを測定し、結果を表１に示した。また、このときの余剰汚泥発生量は乾燥重量で１日当たり約１．３ｋｇであった。
【００４１】
比較例２
比較例１の生物脱リン装置に、更に５０Ｌ容量の可溶化槽を設け、返送汚泥を２６Ｌ／ｈｒの流速で可溶化槽に送給して可溶化した後嫌気槽に戻したこと以外は全く同様にして処理を行った（可溶化槽の滞留時間１２０分）。なお、可溶化槽の前段にｐＨ調整槽を設け、ｐＨ２〜３となるように自動制御した。また、好気槽にはｐＨ調整器を設け、ｐＨ７〜７．５に制御した。可溶化槽には４０ｇ／ｍ3 濃度のオゾンガスを１．１Ｌ／ｍｉｎで通気した（流入汚泥に対するオゾン注入量０．０１７ｇ−Ｏ3 ／ｇ−ＳＳ）。
【００４２】
その結果、２ケ月間、余剰汚泥の引き抜きなしで運転を行うことができ、系内のＭＬＳＳは２７００〜３２００ｍｇ／Ｌに維持された。
【００４３】
しかし、リンを殆ど除去し得ず、運転２ケ月後の処理水の水質は表１に示す通りで、リン濃度が高かった。
【００４４】
実施例１
比較例２において、更にＭＡＰ反応塔（直径２０ｃｍ，高さ３ｍ；粒径０．１〜０．５ｍｍのＭＡＰ粒子を５０Ｌ充填）を設けて図１に示す装置とし、嫌気槽内混合液を２ｍ3 ／ｍｉｎの速度で通液したこと以外は全く同様にして処理を行った。なお、嫌気槽内混合液はＭＡＰ反応塔の入口側で予めｐＨ９．０に調整し、また、ＭＡＰ反応塔の下端からは、５重量％ＭｇＣｌ2 水溶液を０．５Ｌ／ｍｉｎで供給した。ＭＡＰ反応塔の滞留時間は１２０分であった。ＭＡＰ反応塔の流出液は脱窒素槽へ供給した。
【００４５】
その結果、硝化槽のｐＨは常に７以上に維持され、余剰汚泥の引き抜きを行わずに、表１に示す通り、良好な水質の処理水を得ることができた。
【００４６】
【表１】
0003817850.tif 000002
【００４７】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明の生物脱リン装置によれば、嫌気好気法により生物的にリンを除去するに当り、汚泥を減容化して系外への余剰汚泥の排出を全く行わないか或いは余剰汚泥の排出量を著しく低減できると共に、リンを効率的に除去してＭＡＰ粒子として回収することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の生物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  嫌気槽
２  ＭＡＰ反応塔
３  脱窒素槽
４  好気槽
５  沈殿槽
６  可溶化槽
【図１】
0003817850.tif 000003