(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応槽の活性汚泥により有機性汚水を生物処理する活性汚泥処理におけるリン除去方法において、反応槽、又は反応槽から最終沈殿槽への流入部で汚水に鉄塩等の金属塩系凝集剤を添加してリンを不溶化させた後、反応槽から発生する汚泥に酸を添加して、汚泥の可溶化とリンの溶出を行うとともに、該可溶化汚泥の固液分離を行い、該分離液にアルカリ剤を添加してリンを再び不溶化させ、該分離液中の不溶化したリンを固液分離することにより、リンを分離し排出することを特徴とする活性汚泥処理におけるリン除去方法。
【請求項２】
酸の添加後に固液分離した汚泥と、アルカリ剤によるリンの不溶化後に固液分離した分離液とを、反応槽に返送することを特徴とする請求項１記載の活性汚泥処理におけるリン除去方法。
【請求項３】
反応槽で処理された汚水を、最終沈殿槽又は膜分離装置で固液分離を行うことにより汚泥と処理水とに分離することを特徴とする請求項１又は２記載の活性汚泥処理におけるリン除去方法。
【請求項４】
酸を添加して汚泥のｐＨを２以下とし、アルカリ剤を添加して分離液のｐＨを３以上とすることを特徴とする請求項１、２又は３記載の活性汚泥処理におけるリン除去方法。
【請求項５】
酸を添加した汚泥に対し、１時間以上、３０℃以上の加熱処理を行うことを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の活性汚泥処理におけるリン除去方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、活性汚泥処理におけるリン除去方法に関し、特に、下水等の有機性の汚水を、凝集剤添加活性汚泥法と汚泥の可溶化とを組合せて処理することにより、最小限の汚泥を余剰汚泥として引抜くだけで、有機物の除去と脱リンを行うとともに、発生する汚泥量を最小限にすることができる活性汚泥処理におけるリン除去方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、下水処理場等に流入する汚水を処理するために、活性汚泥の曝気槽に汚水を流入し、これを曝気、攪拌して生物処理を行う活性汚泥法が用いられている。水処理工程で発生する余剰汚泥は、通常、脱水を行った後、埋立処分されているが、処分地が次第になくなりつつあることから、余剰汚泥に対し、オゾン等を添加して汚泥を可溶化し、系内で生物分解することにより、汚泥発生量をゼロにする方法が試みられている。
【０００３】
しかしながら、このような汚泥をゼロにする技術は、汚泥として回収していたリンが全く除去できなくなるため、処理水中のリン濃度が高くなるという問題を招来する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来の活性汚泥処理におけるリン除去方法が有する問題点に鑑み、有機性汚水を、凝集剤添加活性汚泥法と汚泥の可溶化とを組合せて処理することにより、最小限の汚泥を余剰汚泥として引抜くだけで、有機物の除去と脱リンを行うとともに、発生する汚泥量を最小限にすることができる活性汚泥処理におけるリン除去方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の活性汚泥処理におけるリン除去方法は、反応槽の活性汚泥により有機性汚水を生物処理する活性汚泥処理におけるリン除去方法において、反応槽、又は反応槽から最終沈殿槽への流入部で汚水に鉄塩等の金属塩系凝集剤を添加してリンを不溶化させた後、反応槽から発生する汚泥に酸を添加して、汚泥の可溶化とリンの溶出を行うとともに、該可溶化汚泥の固液分離を行い、該分離液にアルカリ剤を添加してリンを再び不溶化させ、該分離液中の不溶化したリンを固液分離することにより、リンを分離し排出することを特徴とする。
【０００６】
この活性汚泥処理におけるリン除去方法は、反応槽、又は反応槽から最終沈殿槽への流入部で汚水に鉄塩等の金属塩系凝集剤を添加してリンを不溶化させた後、反応槽から発生する汚泥に酸を添加して汚泥の可溶化とリンの溶出を行うとともに、該可溶化汚泥の固液分離を行い、該分離液にアルカリ剤を添加してリンを再び不溶化させ、該分離液中の不溶化したリンを固液分離することによりリンを分離し排出することから、可溶化した汚泥を反応槽に返送して生物処理をすることにより、有機汚泥の排出をほとんど無くすとともに、酸により溶出したリンをアルカリ剤により不溶化し、リンを含む無機物主体の汚泥として排出することができ、これにより、場外に排出する汚泥を従来の活性汚泥法の１割程度に削減しながら、処理水の脱リンを実現することができる。
さらに、排出する汚泥は、無機物が主体であるため、一時貯留する間にも嫌気腐敗して悪臭を発生するなどの問題が生じることがない。
【０００７】
この場合において、酸の添加後に固液分離した汚泥と、アルカリ剤によるリンの不溶化後に固液分離した分離液とを、反応槽に返送することができる。
【０００８】
これにより、酸添加後に分離した汚泥と、アルカリ剤のリン不溶化後に分離した分離液とを、反応槽にて活性汚泥により生物処理することができる。
【０００９】
また、反応槽で処理された汚水を、最終沈殿槽又は膜分離装置で固液分離を行うことにより汚泥と処理水とに分離することができる。
【００１０】
これにより、酸を添加する汚泥を、最終沈殿槽より得たり、反応槽より直接得たりすることができる。
【００１１】
さらに、酸を添加して汚泥のｐＨを２以下とし、アルカリ剤を添加して分離液のｐＨを３以上とすることができる。
【００１２】
これにより、汚泥の可溶化性能を高め、リンの溶出を効率よく行うとともに、その後、リンを不溶化することができる。
【００１３】
そして、酸を添加した汚泥に対し、１時間以上、３０℃以上の加熱処理を行うことができる。
【００１４】
これにより、汚泥の可溶化性能を高めることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の活性汚泥処理におけるリン除去方法の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１６】
この活性汚泥処理におけるリン除去方法は、活性汚泥法又は膜分離活性汚泥法において、リンの凝集剤を反応槽又は最終沈殿槽への流入部に添加して、汚水中のリン酸を不溶化させるとともに、最終沈殿槽又は反応槽から所定量の汚泥を汚泥可溶化槽に導き、酸を添加して汚泥の可溶化とリンの溶出を促進する。
そして、所定の反応時間の後、この可溶化汚泥を第１沈殿槽に送泥して固液分離を行い、沈殿した汚泥は反応槽へと返送する。
一方、分離液は、オーバーフロー又はポンプにより引抜き、これにアルカリ剤を添加、混合することにより、リンを再び不溶化させて第２沈殿槽に導く。
この第２沈殿槽で沈殿分離した汚泥は、一時貯留の後、場外に搬出し、また、分離液は反応槽に返流し、生物処理を行う。なお、汚泥可溶化槽において、可溶化性能を高めるために、酸の添加後に３０℃以上に加熱し、１時間以上かけて反応させることも可能である。
【００１７】
活性汚泥法又は膜分離活性汚泥法において、汚水中に含まれるリンの内、固形物状のものは、活性汚泥に付着又は吸着され、汚水から除去される。
これに対し、溶解性のリン酸は、一部が微生物体内に取込まれるが、残りは処理水とともに流出するため、鉄塩等の金属塩系凝集剤を反応槽又は最終沈殿槽への流入部に添加することにより、リン酸化合物として不溶化させる。
最終沈殿槽や反応槽から、所定量の汚泥とともに汚泥可溶化槽に導かれたリン酸化合物や固形物状のリンは、酸を添加してｐＨを５以下、好ましくは２以下に下げることにより、微生物体内から溶出したり、液中に溶解した状態となる。
このとき、汚泥微生物も酸により死滅し、細胞壁や細胞膜の一部が破壊されるため、微生物体内の成分が液中に溶け出す。さらに３０℃以上に加熱し、１時間以上かけて反応させれば、汚泥の可溶化を促進することができる。
【００１８】
次に、可溶化した汚泥を第１沈殿槽に導いて固液分離を行い、沈殿した汚泥分を反応槽に返送すると、可溶化していない汚泥微生物も、死滅したり細胞壁や細胞膜の一部が傷つけられているため、反応槽内の汚泥微生物の作用により、分解処理される。
一方、この第１沈殿槽の分離液には、溶出したリンやリン酸が含まれているが、これを第２沈殿槽に導く間にアルカリ剤を添加し、ｐＨを３以上に上げることにより、リンの大半は再び固形物状となり、リン酸も金属塩と反応して不溶化する。
このとき、酸によって溶解していた無機物も、ｐＨ上昇に伴い固形物に戻るため、第２沈殿槽で沈殿した汚泥は、リン酸化合物などの無機物主体の汚泥となる。
なお、第２沈殿槽の分離液には、可溶化処理により溶出した有機物が含まれているため、沈殿分離液として反応槽に返流し、生物学的に処理を行う。
【００１９】
以上により、反応槽で増加する汚泥は、可溶化処理により他の微生物の栄養源として分解処理され、また、第２沈殿槽で沈殿し場外に搬出される汚泥は、凝集したリン酸化合物と、酸で可溶化した後アルカリ剤で再度不溶化した無機物主体の汚泥となるため、汚泥量が従来の１／１０程度となるのに加え、脱リンも可能なプロセスとなる。
【００２０】
（実施例）
図１に、本発明の活性汚泥処理におけるリン除去方法の一実施例を処理フローにより示す。
下水処理場のような汚水の処理施設に流入した汚水Ａは、前処理設備１で砂分やし渣を除去した後、反応槽２へと送水され、活性汚泥により生物的に処理される。
反応槽２で処理された汚水は、汚泥混合液として、最終沈殿槽３へと送水され、固液分離されて処理水Ｂとしてオーバーフローし、消毒等の処理を施した後、外部に放流される。
この場合、４は凝集剤供給装置であり、汚水中のリン酸と反応し化合物を生成する、鉄やアルミ等の金属塩系の凝集剤を反応槽２に添加する。この凝集剤供給装置４の位置は、反応槽２に直接注入する以外に、反応槽２から最終沈殿槽３に送水する間で注入することも可能である。
【００２１】
一方、沈殿した汚泥Ｃは、汚泥移送ポンプ５により間欠的又は連続的に引抜かれ、反応槽２へと返送される。
また、沈殿汚泥Ｃの一部は、余剰汚泥として、汚泥投入ポンプ６により汚泥可溶化槽７に投入され、酸供給装置８から供給された硫酸等の酸により、汚泥の可溶化とリンの溶出が行われる。
このとき、汚泥可溶化槽７の汚泥を３０℃以上に加熱し、１時間以上反応させることにより、さらに汚泥の可溶化を促進することができる。
【００２２】
汚泥可溶化槽７で所定の時間反応を行った後、可溶化汚泥Ｄを第１沈殿槽９に導く。
汚泥可溶化槽７で加熱処理を行わない場合は、汚泥の沈殿に時間を要するが、加熱処理を行った汚泥は、汚泥濃度が低く、沈降性も良いため、より短い時間で沈殿分離することができる。
この第１沈殿槽９で沈殿した可溶化濃縮汚泥Ｆは、汚泥移送ポンプ５等を用いて、反応槽２に返送し、再び生物処理を行う。
【００２３】
これに対し、第１沈殿槽９の分離液Ｅは、オーバーフローさせるか、又はポンプにより第２沈殿槽１１に導くが、この間にアルカリ剤供給装置１０により、アルカリ剤を注入してｐＨを調整する。
第２沈殿槽１１で沈殿した汚泥Ｈは、汚泥排出ポンプ１２により、汚泥濃縮貯留槽１３に送泥し、一時貯留する。
貯留した汚泥Ｉは、バキューム車等により処理場外に搬出するが、汚泥濃縮貯留槽１３に脱水設備等の設備を設け、定期的に引抜いて後処理を行うことも可能である。
なお、第２沈殿槽１１の沈殿分離液Ｇは、反応槽２へと返流させるが、汚泥濃縮貯留槽１３でも、一時貯留する間に上澄液ができるため、分離液を返流させる配管を設けることが望ましい。
【００２４】
次に、本実施例の活性汚泥処理におけるリン除去方法の作用について説明する。
汚泥投入ポンプ６により、汚泥可溶化槽７に投入された汚泥には、微生物体内に取込まれたリン酸、凝集剤により不溶化したリン酸化合物、及び固形物状のリンが含まれている。
汚泥可溶化槽７では、酸供給装置８により、酸を所定量、又は汚泥可溶化槽７内に設けたｐＨセンサーにより５以下、好ましくは２以下の所定の値になるまで、酸を注入する。
この汚泥可溶化槽７には、攪拌機を設け、緩やかに攪拌しながら１時間以上反応させるが、このとき、槽内を加熱して汚泥の温度を３０℃以上とすれば、汚泥の可溶化が促進される。
すなわち、酸と温度の作用で、微生物は死滅し、微生物を構成する細胞壁や細胞膜の一部が加水分解されて、細胞内の細胞質が溶出する。
また、このとき、微生物体内に取込まれていたリンが可溶化汚泥の液中に溶出するとともに、酸の作用により、リン酸化合物や固形物状のリンが液中に溶解する。
【００２５】
所定の時間、可溶化処理を施された可溶化汚泥Ｄは、全量が第１沈殿槽９へと送水され、固液分離が行われる。
この固液分離により沈殿した可溶化濃縮汚泥Ｆは、大部分が死滅した微生物であるが、これを汚泥移送ポンプ５等により、反応槽２に返送すると、活性汚泥の微生物が分泌する酵素の作用により、徐々に炭酸ガス等に分解される。
【００２６】
一方、固液分離された第１沈殿槽９の分離液Ｅは、オーバーフロー又はポンプにより、第２沈殿槽１１へと移送される。
そして、この移送の間に、アルカリ剤供給装置１０により、アルカリ剤を注入してｐＨを３以上に上昇させると、溶解していたリンの大半は再び固形物状となり、リン酸も凝集剤の金属塩と反応してリン酸化合物となり不溶化する。
このとき、酸によって溶解していた無機物も、ｐＨ上昇に伴い固形物に戻るため、第２沈殿槽１１で沈殿した汚泥は、リン酸化合物などの無機物主体の汚泥となる。
なお、第２沈殿槽１１の分離液には、可溶化処理により溶出した有機物が含まれているため、沈殿分離液Ｇとして反応槽２に返流し、活性汚泥により再び生物学的に処理を行う。
【００２７】
このように、本実施例の活性汚泥処理におけるリン除去方法は、活性汚泥法又は膜分離活性汚泥法において、凝集剤を反応槽２又は最終沈殿槽３への流入部に添加して、汚水中のリン酸を不溶化させるため、従来の凝集剤添加方式と同等の安定したリン除去性能を得ることができる。
また、最終沈殿槽３又は反応槽２から汚泥を引抜いて汚泥可溶化槽７に導き、酸を添加するとともに、必要により加熱処理を行って可溶化を促進した後、反応槽２に返送して、活性汚泥により生物処理を行うため、発生する余剰汚泥をほとんどゼロにすることができる。
さらに、汚泥可溶化槽７で、汚泥から溶出したリンや溶解したリン酸化合物は、沈殿分離後、アルカリ剤を添加してｐＨを調整することにより、再度不溶化して無機物主体の汚泥Ｈとして沈殿分離するため、場外に排出する汚泥量を、従来の活性汚泥法の１／１０程度に削減でき、埋立処分する際にも必要な用地が少なくて済み、一時貯留する間にも、嫌気腐敗して悪臭を発生するなどの問題が生じないという効果を有する。
【００２８】
以上、実施例では、反応槽２と最終沈殿槽３からなるフローにおいて、最終沈殿槽３から引抜いた汚泥を可溶化処理しているが、最終沈殿槽３での沈殿後にさらに濃縮を行い、この濃縮汚泥に対して可溶化処理を行うことも可能である。
また、固液分離は、重力式の沈殿槽を用いているが、遠心分離など、他の固液分離装置を用いることも可能である。
さらに、最終沈殿槽３の代わりに、反応槽２内に膜分離装置（図示省略）を設け、精密濾過膜、限外濾過膜等の膜により、汚水を濾過する膜分離活性汚泥法を採用し、膜を用いることにより汚泥濃度を高め、反応槽２から直接引抜いた汚泥に対し、可溶化処理を行うことも可能である。
【００２９】
【発明の効果】
本発明の活性汚泥処理におけるリン除去方法によれば、反応槽、又は反応槽から最終沈殿槽への流入部で汚水に鉄塩等の金属塩系凝集剤を添加してリンを不溶化させた後、反応槽から発生する汚泥に酸を添加して汚泥の可溶化とリンの溶出を行うとともに、該可溶化汚泥の固液分離を行い、該分離液にアルカリ剤を添加してリンを再び不溶化させ、該分離液中の不溶化したリンを固液分離することによりリンを分離し排出することから、可溶化した汚泥を反応槽に返送して生物処理をすることにより、有機汚泥の排出をほとんど無くすとともに、酸により溶出したリンをアルカリ剤により不溶化し、リンを含む無機物主体の汚泥として排出することができ、これにより、場外に排出する汚泥を従来の活性汚泥法の１割程度に削減しながら、処理水の脱リンを実現することができる。
さらに、排出する汚泥は、無機物が主体であるため、一時貯留する間にも嫌気腐敗して悪臭を発生するなどの問題が生じることがない。
【００３０】
また、酸の添加後に固液分離した汚泥と、アルカリ剤によるリンの不溶化後に固液分離した分離液とを、反応槽に返送することにより、酸添加後に分離した汚泥と、アルカリ剤のリン不溶化後に分離した分離液とを、反応槽にて活性汚泥により生物処理することができる。
【００３１】
また、反応槽で処理された汚水を、最終沈殿槽又は膜分離装置で固液分離を行うことによって汚泥と処理水とに分離することにより、酸を添加する汚泥を、最終沈殿槽より得たり、反応槽より直接得たりすることができる。
【００３２】
さらに、酸を添加して汚泥のｐＨを２以下とし、アルカリ剤を添加して分離液のｐＨを３以上とすることにより、汚泥の可溶化性能を高め、リンの溶出を効率よく行うとともに、その後、リンを不溶化することができる。
【００３３】
そして、酸を添加した汚泥に対し、１時間以上、３０℃以上の加熱処理を行うことにより、汚泥の可溶化性能を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の活性汚泥処理におけるリン除去方法の一実施例を示す汚水処理のフロー図である。
【符号の説明】
１    前処理設備
２    反応槽
３    最終沈殿槽
４    凝集剤供給装置
５    汚泥移送ポンプ
６    汚泥投入ポンプ
７    汚泥可溶化槽
８    酸供給装置
９    第１沈殿槽
１０  アルカリ剤供給装置
１１  第２沈殿槽
１２  汚泥排出ポンプ
１３  汚泥濃縮貯留槽
Ａ    汚水
Ｂ    処理水
Ｃ    沈殿汚泥
Ｄ    可溶化汚泥
Ｅ    分離液
Ｆ    可溶化濃縮汚泥
Ｇ    沈殿分離液
Ｈ    排出汚泥
Ｉ    貯留汚泥
【図１】
0003823222.tif 000002