(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機性汚水の生物処理工程から発生する余剰汚泥を濃縮・脱水した脱水汚泥を、発酵槽において発酵させ、発酵によって乾燥した汚泥を溶融炉にて溶融する汚泥処理方法において、
前記発酵槽からの回収水と、前記溶融工程において発生するマグネシウムを含む排煙処理排水もしくは集塵機排水、あるいは排煙処理排水及び集塵機排水の両方とを混合してリン回収槽へ供給し、リン回収槽内でリン酸マグネシウムアンモニウムにしてリンを回収する汚泥処理方法。
【請求項２】
リン回収槽へ、発酵槽からの回収水と、排煙処理排水及び集塵機排水に加え、脱水処理工程から出る脱離水も供給する請求項１に記載の汚泥処理方法。
【請求項３】
前記リン回収槽から出るリン除去水を前記生物処理工程へ返送する請求項１または２記載の汚泥処理方法。
【請求項４】
有機性汚水の生物処理工程から発生する余剰汚泥を濃縮・脱水した脱水汚泥を、発酵槽において発酵させ、発酵によって乾燥した汚泥を溶融炉にて溶融する汚泥処理システムにおいて、
前記発酵槽からの回収水と、前記溶融工程において発生するマグネシウムを含む排煙処理排水もしくは集塵機排水、あるいは排煙処理排水及び集塵機排水の両方とを混合してリン回収槽へ供給し、リン回収槽内でリン酸マグネシウムアンモニウムにしてリンを回収する汚泥処理システム。
【請求項５】
リン回収槽へ、発酵槽からの回収水と、排煙処理排水及び集塵機排水に加え、脱水処理工程から出る脱離水も供給する請求項４に記載の汚泥処理システム。
【請求項６】
前記リン回収槽から出るリン除去水を前記生物処理工程へ返送する請求項４または５記載の汚泥処理システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機性汚水の活性汚泥処理等に代表される生物処理工程から発生する余剰活性汚泥等の有機性汚泥を溶融によって処理する技術に関し、汚泥処理工程からリンを除去する新規な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
汚泥を溶融することによってスラグ化し、減量化、有効利用を図る従来型の汚泥処理システムでは、汚泥溶融炉により発生するスラグは、プロセス外における処理に委ねられるとともに、この汚泥溶融炉から発生する排煙処理排水及び集塵機排水（この２つを混合したものを、以後「混合排水」と呼ぶ）は、再び生物処理工程へ返送されていた。この混合排水には、溶融の際に汚泥中から揮散するリン酸が含まれる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来手法にあっては、リン酸が排煙処理排水及び集塵機排水の中に回収され、この混合排水が再び生物処理工程へ返送されるため、一連の工程からリンが除去されず、リンがプロセス内に蓄積するという問題があった。
【０００４】
水溶液からリンを分離・回収する方法として、従来から、リン酸マグネシウムアンモニウムにして分離・回収する方法が知られている。この方法は、リン酸イオン、マグネシウムイオン、アンモニアイオンを、アルカリ性条件下で各１モルずつ反応させてリン酸マグネシウムアンモニウムを生成し、これを水溶液から分離して回収するものであり、リン酸回収率を上げるには、過剰のマグネシウムイオンとアンモニウムイオンが必要になる。
【０００５】
そこで、リンの処理にあたって、前記したリン酸マグネシウムアンモニウムにして混合排水中のリンを回収することが考えられるが、混合排水中には、通常、水酸化マグネシウム水溶液による排煙処理を伴うためマグネシウムイオンは十分に含まれているが、アンモニウムイオンがほとんど含まれておらず、外部よりアンモニウムイオンを添加しないとリン酸マグネシウムアンモニウムが生成できず、リンの回収は不可能である。
【０００６】
本発明は上記問題点に鑑みなされたもので、混合排水中のリンを回収するにあたり、混合排水中のアンモニウムイオン濃度が非常に低いという問題を解決することを目的とする。
また、本発明は、発酵の過程で生成する、アンモニウムイオンを高濃度に含む回収水を有効に利用することを他の目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本願出願人は、発酵槽から回収される回収水のアンモニウムイオン濃度が非常に高いことに注目し、この回収水を混合排水と混合することにより、リンをリン酸マグネシウムアンモニウムの形態で分離・回収することができることを見出し、本願を完成した。即ち、リン回収工程を含む本願構成を採用することにより、リン回収槽において十分なアンモニウムイオン濃度を達成することができる。
本願構成としては、請求項１及び請求項３に記載されている様に、
（１）  脱水汚泥を発酵させる発酵槽を設け、発酵熱によって溶融炉に供給するにふさわしい含水率まで汚泥の含水率を下げるとともに、発酵槽から蒸発してくる水分を回収する。この汚泥発酵槽からは、アンモニアイオン濃度の高い回収水が得られる。
（２）  適度な含水率まで下がった汚泥を溶融炉へ供給し、汚泥を溶融する。
（３）  溶融炉から発生する排煙を、水酸化マグネシウム水溶液で処理し、粉塵を集塵機によって処理する。この排煙を処理する排煙処理装置からの排煙処理排水及び集塵機からの集塵排水は、リン及びマグネシウムを含有する。
（４）  （１）及び（３）の工程で得られる水を、リン回収槽へ供給し、リン酸マグネシウムアンモニウムの形態でリンを回収する。
（５）  （４）の工程の処理水を生物処理工程へ返送する。
以上の工程により、外部からアンモニウムイオンを添加することなくリンを回収できるプロセスを得ることができる。また、これにより、発酵槽からの回収水を有効利用することも可能になる。ここで、リンの回収のみを目的とする場合は、上記（５）の工程を省略してもよい。
ここで、（１）〜（４）に示す工程を備えた、有機性汚水の生物処理工程から発生する余剰汚泥を濃縮・脱水した脱水汚泥を、発酵槽において発酵させ、発酵によって乾燥した汚泥を溶融炉にて溶融する汚泥処理システムを構成するには、請求項４に記載されているように、前記発酵槽からの回収水と、前記溶融工程において発生する排煙処理排水及び集塵機排水とを混合してリン回収槽へ供給し、リン回収槽内でリン酸マグネシウムアンモニウムにしてリンを回収する構成をとればよい。
さらに、このようなシステム構成を取る場合に、請求項６に記載されているように、前記リン回収槽から出るリン除去水を前記生物処理工程へ返送する構成とすると、リン除去水の有効利用を図ることができる。
【０００８】
さらに、前記（１）〜（５）に示す工程に加えて、請求項２のように、脱水工程から出る脱離水をもリン回収槽へ供給することにより、リンの除去をより有効に達成することが可能になる。
この方法を採用する場合は、請求項５に記載されているように、リン回収槽へ、発酵槽からの回収水と、排煙処理排水及び集塵機排水に加え、脱水処理工程から出る脱離水も供給する構成とすることで、請求項２の方法を実施できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図１のフロー図を用いて詳細に説明する。
本汚泥処理工程は、脱水汚泥の乾燥工程に、汚泥の好気発酵による乾燥を採用し、この工程によって乾燥した乾燥汚泥を溶融炉にて溶融する汚泥処理方法で、発酵工程から得られるアンモニウムイオンを高濃度に含む回収水と溶融工程から得られる混合排水をともにリン回収槽へ供給し、リン回収槽においてリン酸マグネシウムアンモニウムの形態でリンを分離・回収する工程よりなるものである。
（１）  有機性汚水生物処理工程
本工程は、外部より流入する有機性汚水１と、脱水槽７から出る脱離水８と、リン回収槽１５からのリン除去水１６を、生物処理槽２において活性汚泥法によって処理する工程である。本工程で処理されたスラリは、流出スラリ３として、汚泥沈降槽４へ全量送られる。
（２）  汚泥沈降工程
本工程は、生物処理槽２において処理された流出スラリ３を受け入れ、重力沈降によって処理水５と濃縮汚泥６に分離する工程である。本工程において分離された処理水５は、処理水として外部へ放出される。また、本工程において分離された濃縮汚泥６は、汚泥脱水槽７へ送られる。
（３）  汚泥脱水工程
本工程Ｈ、汚泥沈降槽４において分離された、含水率９６〜９９％の濃縮汚泥６を受け入れ、遠心、またはフィルタープレスなどの方法いより、含水率７５〜８０％の脱水汚泥９と、脱離水８に分離する工程である。
本工程で分離された脱離水８は、生物処理槽２へ返送され、再び生物処理を施される。また、本工程で分離された脱水汚泥９は、汚泥発酵槽１０へ送られる。
（４）  汚泥発酵工程
本工程は、汚泥脱水槽７において分離された、含水率７５〜８０％の脱水汚泥９と、本工程から出る含水率３８〜４３％の乾燥汚泥１２を混合し、含水率を５５〜６５％に調整したあと、強制通気により汚泥を発酵させる工程である。発酵により、汚泥は８０〜９０℃に発熱し、これにより水分が蒸発する。蒸発した水分は、冷却して回収し、回収水１１となる。回収水１１は、リン回収槽１５へ送られる。発酵後の汚泥は、含水率３８〜４３％の乾燥汚泥となり、一部は汚泥発酵槽１０へ返送され、残りは汚泥溶融炉１３へ送られる。
（５）  汚泥溶融工程
本工程は、汚泥発酵槽１０において、含水率３８〜４３％に乾燥された乾燥汚泥１２のうち、再び汚泥発酵槽１０へ返送されるものを除いた乾燥汚泥１２を受け入れ、１５００℃以上の温度で溶融し、スラグ１５として排出する。排出されたスラグ１５はさまざまな形態で有効利用される。また、溶融の工程で排出されるガスは、排煙処理工程で水酸化マグネシウム水溶液により洗浄され、また、粉塵は集塵機によって捕獲され、集塵機排水の中に入って排出される。この工程で出る混合排水１４は、リン回収槽１５へ送られる。
（６）  リン回収工程
本工程は、汚泥発酵槽１０から得られる回収水１１と、汚泥溶融炉１３から得られる混合排水１４を受け入れ、リン酸マグネシウムアンモニウム１７の形態で、水溶液中のリンを回収する工程である。回収されたリン酸マグネシウムアンモニウム１７は、肥料として有効利用される。また、リンを除去したリン除去水１６は、有機性汚水１とともに生物処理槽２へ返送され、再び生物処理が施される。以上のような工程により、有機性汚水、及び有機性汚泥の処理工程から有効にリンを分離するとともに、リンを回収し、有効利用することができることを、本発明は見出した。
上記リン回収工程（６）において、汚泥脱水工程（３）から得られる脱離水８をもリン回収槽１５に供給することにより、一連の処理工程からリンをより効果的に除去することができる。
【００１０】
〔実験例〕
脱水汚泥と乾燥汚泥を混合し、含水率５５％の汚泥を５０リットル（３０ｋｇ）調製し、これに強制通気することにより好気発酵させたところ、回収水が７．５リットル得られたが、その水質は、表１の通りであった。以下、リットルをＬにて記載する。
【００１１】
【表１】
0003792065.tif 000002
また、ある下水処理場における混合排水の水質は、表２の通りであった。
【００１２】
【表２】
0003792065.tif 000003
そこで、表１、表２の水質の水溶液を人工的に調製し、回収水：混合排水＝１：１０の割合で混合した後、１０分間振とうし、１０分間静置した後の上清の水質を分析したところ、リン濃度は４．０（ｍｇ／Ｌ）に減少した。
〔比較例〕
比較のために、表２の成分の人工混合排水のみについて同様の実験を実施したところ、リン濃度は３６（ｍｇ／Ｌ）であった。
【００１３】
〔別実施の形態〕
１）  上記の実施の形態においては、混合排水を回収水と混合してリンの回収をおこなう、最も好ましい例を示したが、リンの回収をおこなうという意味からは、必ずしも、混合排水を使用する必要はなく、排煙処理排水、集塵機排水のいずれか一方のみと、回収水とを混合する場合にあっても、リンの部分的な除去は可能となる。本願にあっては、このような形態を採用してもよい。
【００１４】
【発明の効果】
以上のことから、本発明により、発酵槽から出る回収水を有効に使いながら、汚泥の溶融工程から排出される混合排水中のリンを有効に分離・回収することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の汚泥処理方法を実施するためのフロー図を示す
【符号の説明】
１    有機性汚水
２    生物処理槽
３    流出スラリ
４    汚泥沈降槽
５    処理水
６    濃縮汚泥
７    汚泥脱水槽
８    脱離水
９    脱水汚泥
１０  汚泥発酵槽
１１  回収水
１２  乾燥汚泥
１３  汚泥溶融炉
１４  排煙処理排水、集塵機排水（混合排水）
１５  リン回収槽
１６  リン除去水
【図１】
0003792065.tif 000004