CN100412013C - 污泥的处理方法及处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供在有机性废水的生物学的处理***之中，可以从含有有机物、磷及氮的废水中，将磷等作为MAP结晶而有效地回收，并且可以大幅度地改善生物学的脱氮、脱磷法的处理性能的方法及装置。本发明涉及污泥的处理方法及用于实施该方法的装置，该方法是处理在利用了微生物代谢的有机性废水的生物学的处理工序中产生的污泥的方法，其特征是，对该污泥进行以利用通性厌氧性菌的酸发酵为主体的生物学的处理，使磷酸离子和铵离子从污泥中溶出，并且通过向该污泥中添加镁源，而由溶出的磷酸离子及铵离子生成磷酸镁铵粒子，从含有所生成的磷酸镁铵粒子的污泥中将磷酸镁铵粒子分离。

Description

污泥的处理方法及处理装置
技术领域
本发明涉及处理在利用了微生物代谢的有机性废水的生物学的处理工序中产生的污泥的方法及处理装置，更具体来说，涉及从含有磷及氮的废水中，将磷等作为磷酸镁铵(Magnesium Ammonium Phosphate：取首字母也称作「MAP」；化学式为MgNH4PO4·6H2O)的结晶有效地回收的方法及装置。
背景技术
迎来21世纪之际，废水处理技术不仅是简单地将水净化，将净化后的水作为资源回收的必要性在增加。其中，就产生了从下水等有机性废水中将磷除去、回收的技术。
磷的除去法虽然已经开发、应用了药品凝聚沉淀法，还取得了实际效果，然而由于药品成本和大量的污泥的产生，因而在实际设备中的应用还处于被回避的状况中。进入20世纪70年代以来，作为生物学的磷除去法，开发出并实用化了着眼于活性污泥的磷过度摄取的厌氧-好氧法、以与氮同时除去为目标的方法。其中，厌氧无氧好氧法由于巧妙地利用微生物的代谢作用，可以在繁殖的微生物的细胞内大量地蓄积磷，因此在日本国内已经广泛地普及。但是，厌氧无氧好氧法因水质的变化或伴随着季节变化而产生的外部环境的变化，而有处理性能不稳定等问题，此种情况下，就需要组合了凝聚沉淀法等的方法。其结果是，处理工序烦杂、药品费用等运行成本高的情况成为问题。
另一方面，作为从废水中回收磷的尝试，在20世纪70年代开发出了使磷作为磷灰石析出的接触脱磷法或结晶法。近年来，以在屎尿处理或下水处理的工序中产生的回流水或厌氧性消化脱离液等作为对象，尝试了MAP结晶法等。所谓MAP结晶法是利用了在水中磷酸离子、铵离子、镁粒子分别等摩尔反应而生成MgNH4PO4的6水合盐的结晶(MAP结晶)的现象的方法。将MAP结晶的生成反应表示在下式中。
[化1]
PO4 3-+NH4 ++Mg2++6H2O→MgNH4PO4·6H2O  (1)
通常的下水污泥中，一般来说与镁离子相比，磷酸离子、铵离子的浓度更高，然而通过向此种废水中添加镁离子，将pH从中性附近设为碱性附近，就会生成MAP的结晶。此后，通过将长成了的MAP结晶粒子从反应体系中提取出来，就可以从废水中除去磷，并且还可以除去部分铵离子。
MAP结晶法的运转操作的烦杂性很少，特别是可以稳定地进行磷的回收。所回收的MAP由于在重量上含有13％的磷，因而具有作为优良的肥料的附加价值，从资源的有效利用的观点考虑，可以说是优良的磷及氮的除去、回收技术。
但是，对于MAP结晶法的情况，也仍然存在以下等问题，即，(1)作为pH调整剂的氢氧化钠或作为Mg源而添加的氯化镁等药品成本高；(2)当以30分钟左右的较短的滞留时间急速地使MAP析出(以下称作「急速MAP反应」)时，就会生成微细的MAP粒子，由于微细MAP粒子被夹带地向从MAP反应槽中流出的处理水中排出，因此MAP回收率降低为6～7成左右；(3)急速MAP反应中，当在液体中混和存在约为大于等于1000mg/L的SS时，则由于SS与MAP结晶物络合，因此无法作为高纯度的MAP结晶回收；(4)当在MAP处理工序的前段中采用了厌氧性消化工序等时，在厌氧性消化工序中就已经产生了MAP反应。由此，由于所生成的MAP粒子难以直接与有机性SS分离，因此仍然未被回收，被直接以与污泥混和的状态处理。
所以，本发明人等为了解决所述的以往的问题，提出了将废水中的磷有效地作为MAP回收的技术(参照特开2002-45889号公报、国际申请PCT/JP 03/04909)。即，提出了具有以下的工序的有机性排出液的处理方法和处理装置，对在有机性废水处理工序中产生的剩余污泥(一般来说是指，将在最初沉淀池中沉降分离了的初沉淀污泥、从在最终沉淀池中进行了沉降分离的活性污泥中除去了回送污泥的剩余污泥混和了的污泥。)进行厌氧性消化处理，并且在该工序中供给镁源而使反应槽内积极地生成MAP，将所生成的MAP从消化污泥中分离而回收。通过实施该方法，就可以大幅度地提高从废水中的磷回收率。
但是，这些技术中，虽然有药剂成本的降低和不需要特别的反应器的优点，然而有作为反应时间需要25天左右的很长天数的问题。所以，本发明人等进一步地反复进行了研究，确立了在不是特别以污泥的厌氧性消化处理为前提的排出水处理***中，将污泥或废水中的磷作为MAP有效地回收的技术。
发明内容
本发明以解决所述的以往技术的问题作为目的。即，本发明的课题在于，提供如下的方法及装置，即，在有机性排出水处理***中，从含有磷及氮的废水中，将磷等作为MAP结晶有效地回收，并且大幅度地改善生物学的脱氮、脱磷法的处理性能。即，本发明提供除了实现价廉的药剂成本以外还将用于磷回收的反应时间缩短并且合理化的有机性排出水处理***。
以往的MAP回收技术中，虽然有药剂成本的降低和不需要特别的反应器的优点，然而有作为反应时间需要25天左右的很长时间的缺点。为了消除该缺点，本发明人等进一步进行了实验和研究，在不以污泥的厌氧性消化处理作为前提的排出水处理***中，成功地确立了将污泥或废水中的磷作为300～1000μm的尺寸的颗粒状的MAP而有效地回收的技术。
本发明能够利用以下的手段来解决所述问题。
1.一种污泥的处理方法，是处理在利用了微生物代谢的有机性废水的生物学的处理工序中产生的污泥的方法，其特征是，对该污泥进行以利用通性厌氧性菌的酸发酵为主的生物学处理，使磷酸离子和铵离子从污泥中溶出，并且通过向该污泥中添加镁源，而由溶出的磷酸离子及铵离子生成磷酸镁铵粒子，从含有所生成的磷酸镁铵粒子的污泥中将磷酸镁铵粒子分离。
2.根据所述第1项所记载的污泥的处理方法，其特征是，具有：(A)将分离了磷酸镁铵粒子后的污泥导向脱水工序的工序；及/或(B)将分离了磷酸镁铵粒子后的污泥送回有机性废水的生物学处理工序，并且将在有机性废水的生物学处理工序中产生的污泥脱水的工序。
3.根据所述第1项或第2项所记载的污泥的处理方法，其特征是，将从含有磷酸镁铵粒子的污泥中分离出的磷酸镁铵粒子或分离了磷酸镁铵粒子后的污泥送回磷酸镁铵粒子的生成工序。
4.一种污泥的处理装置，是处理在利用了微生物的代谢的有机性废水的生物学处理工序中产生的污泥的装置，其特征是，具备：磷酸、铵离子溶出兼磷酸镁铵生成槽，其对该污泥进行以利用通性厌氧性菌的酸发酵为主的生物学处理而使磷酸离子和铵离子从污泥中溶出，并且通过向该污泥中添加镁源，而由溶出的磷酸离子及铵离子生成磷酸镁铵粒子；分离装置，其从含有在该磷酸、铵离子溶出兼磷酸镁铵生成槽中生成的磷酸镁铵粒子的污泥中将磷酸镁铵粒子分离。
5.根据所述第4项所记载的装置，其特征是，具备送回机构，其将利用所述分离装置得到的分离了磷酸镁铵粒子后的污泥送回所述磷酸、铵离子溶出兼磷酸镁铵生成槽。
本发明在有机性排出水处理***中，特别是在从含有有机物、氮、磷的废水中回收磷的***中，可以发挥如下所示的效果。
(1)可以作为高纯度MAP将磷回收。具体来说，可以作为纯度大于等于70％、最高纯度为92％的MAP将磷回收。
(2)可以将有机物中所含的磷的大部分，具体来说是大于等于35％的量回收。
(3)还可以适用于未采用污泥的厌氧性消化处理(滞留天数为25天左右)的处理***。另外，在已经设有污泥消化槽的***中，由于也能产生抑制消化槽中的MAP生成的结果，因此消化槽自身的保持管理变得容易。
(4)所使用的药品量与现有类型MAP回收装置相比更少(这是因为，为了在pH中性区域进行反应，因此碱的添加可以被抑制为最小必需限度)。
(5)生物学的脱氮、脱磷的处理性能提高。
(6)能够实现从生物学的处理***中排出的污泥的减少化。
(7)在焚烧、熔融脱水滤饼的情况下，可以避免磷所导致的飞灰问题。
附图说明
图1是本发明的处理装置的一个实施方式的流程图。
图2是本发明的处理装置的另一个实施方式的流程图。
图3是特愿2000-231633号中所记载的实施方式的流程图。
图4是现有的处理装置的一个实施方式的流程图。
在各附图中，符号分别具有以下的含义。
1 流入水，2 最初沉淀池流出水，3 生物学的水处理反应槽流出水，4 处理水，5 初沉淀污泥，6 剩余污泥，7 浓缩污泥，8 磷酸、铵离子溶出兼MAP生成槽流出污泥，9 回收MAP，10 MAP脱离污泥，11 最初沉淀池，12 生物学的水处理反应槽，13 最终沉淀池，14 流出水，15 送回污泥，21 污泥浓缩装置，22 磷酸、铵离子溶出兼MAP生成槽，23 MAP分离回收机，24 污泥脱水装置，25 MAP生成槽，31 脱水滤饼，32 脱水滤液
具体实施方式
依照图1、图2对本发明的实施方式进行说明。图1及图2是本发明的一个实施方式，本发明并不限定于这些实施方式。而且，本发明中所说的「剩余污泥」是以在有机性废水处理工序中产生的全部的污泥作为对象。
有机性排出水(流入水)1被导入最初沉淀池11，容易沉淀的悬浮物质被沉降、分离。固液分离后的上清液2被导向生物学的水处理反应槽12，BOD或氮、磷等被净化。在生物学的水处理反应槽12中，一般来说配备有用于供给对于好氧性微生物的活动来说所必需的氧的空气供给装置。该反应槽虽然可以是单一槽，但是一般来说优选由多个槽构成。近年来的废水处理中，实施了不仅将BOD而且将氮或磷也有效地净化的方法。具体来说，采用将一部分的槽设为厌氧状态而人为地控制生物代谢功能的手段，该控制手段可以称作循环式硝化脱氮法或厌氧-无氧-好氧法等。本发明中，也可以将此种形式的厌氧-无氧-好氧槽作为生物学的水处理反应槽12使用。
生物学的水处理反应槽12的流出水3被导入最终沉淀池13，被固液分离。固液分离后的上清液作为处理水4向体系外排出。被固液分离了的污泥当中的一部分被作为送回污泥15向生物学的水处理反应槽12送回，这样就可以维持生物学的水处理反应槽12的细菌量。另外，残留的污泥被作为剩余污泥6与在最初沉淀池11中被固液分离了的初沉淀污泥5一起被送回污泥浓缩装置21。
污泥浓缩装置21既可以是沉淀方式，也可以是机械浓缩方式，另外只要不与溶解性磷或氨结合，可以是添加药品的方式，只要基本上可以将初沉淀污泥5和剩余污泥6浓缩即可。如此得到的浓缩污泥7被导入磷酸、铵离子溶出兼MAP生成槽22。浓缩污泥7也可以在进行了超声波处理或臭氧处理后导入磷酸、铵离子溶出兼MAP生成槽22。
厌氧条件下的一般的污泥的分解可以分为2个阶段。作为第1阶段，首先产生高分子有机物的水解，生成单糖、氨基酸等，它们被分解为有机酸或醇、H2、CO2等(酸发酵)。其后，当进入第2阶段时，则产生利用绝对厌氧性菌的反应。
在利用酸发酵将污泥中的有机物分解为醋酸或丙酸等有机酸时，就会产生磷或氨的溶出。磷的溶出是由如下的因素造成的，即，由水解造成的磷酸的放出、由酸性代谢产物(有机酸或硝酸、硫酸)造成的磷酸钙的可溶化及由硫化氢造成的磷酸铁的溶解等。另外，氨的溶出是由如下等因素造成的，即，伴随着蛋白质的由通性厌氧性菌群造成的分解而产生的氨放出，即由从蛋白质分解而生成的氨基酸上的脱羧基、脱氨基造成的氨生成。
磷酸、铵离子溶出兼MAP生成槽22(以下也称作「反应槽22」)中，进行以利用通性厌氧性菌的酸发酵为主体的生物学的处理，即，利用由通性厌氧性菌群造成的有机物分解的第1阶段，即利用酸发酵等手段，使磷和氨从污泥中溶出，同时由所生成的磷酸离子和铵离子合成MAP，这构成本发明方法的核心。
与作为绝对厌氧性的甲烷菌的成长极为缓慢不同，由于通性厌氧性菌群的成长很快，因此与滞留天数为20天左右的甲烷发酵相比，能够用2小时到7天左右，理想情况下能够用5小时～60小时的短时间进行处理。但是，有时会因反应槽22的通气条件或温度条件，在通性厌氧性菌中产生一部分绝对厌氧性菌，参与磷酸或铵离子的溶出反应，然而基本上设想为是利用通性厌氧性菌的磷酸·铵离子溶出而使用反应槽22。
本发明中，所谓「进行以利用通性厌氧性菌的酸发酵为主体的生物学的处理」是指「不以利用绝对厌氧性菌的处理为主体」，可以如下所示地说明。在通常的厌氧性消化处理中滞留天数为25天左右的消化槽内，绝对厌氧性的甲烷菌成为主体而将丙酸等有机酸分解为甲烷，然而在本过程中，由于滞留天数比较短，根据需要进行通气，因此认为成为主体的微生物群为通性厌氧性菌。但是，根据运转条件，也要考虑一部分甲烷生成菌等的绝对厌氧性菌的产生。考虑到该层意思，在所述说明中使用了「不以利用绝对厌氧性菌的处理为主体」的说法。换言之，可以描述为「不加入实质上仅利用绝对厌氧性菌的厌氧性处理工序」。本反应槽的处理***的目的始终是「分解有机物而增多有机酸或溶解性磷」，而不是将该生成的有机酸进一步分解而产生甲烷。虽然会由一部分产生的绝对厌氧性菌生成甲烷，然而这不会成为问题。这是因为，甲烷发酵的进行处于促进磷酸或铵离子的溶出的方向，完全不会妨碍MAP的生成。
当然，本发明中为了实现有机物分解的有效化，可以根据需要适当地添加pH调整剂，或进行温度调节、适度的搅拌及适度的通风等。
另外，作为磷酸和铵离子的溶出方法，既可以采用在污泥减少化中所使用的臭氧、超声波、电化学的处理等物理化学处理，也可以将以酸发酵为代表的生物学的反应和这些物理化学的反应同时使用。
像这样，就可以将混入污泥的SS(suspended solid：悬浊固形成分)性磷或SS性氮转变为磷酸态磷或氨性氮这样的溶解状态。与此同时，调整反应槽内的条件，使得在该反应槽22内在污泥之中分离性良好地生成纯度高的MAP。具体来说，可以实施氢氧化镁或氯化镁等Mg源的添加或用于长成MAP结晶的缓慢的搅拌，另外作为晶种，也可以实施后段的回收MAP9当中的一部分的循环。
在酸发酵时，由于生成很多醋酸或丙酸等有机酸，因此通过补充碱成分，可以防止由碱成分不足造成的酸发酵效率的降低。先前所述的氢氧化镁既是碱源，又是MAP生成反应中所使用的Mg源，具有一石二鸟的效果。另外，以往的MAP脱磷法中，为了将pH维持在8.0～9.0的区域而经常添加碱试剂等，然而本过程由于设想为pH7.0左右，因此可以降低pH调整剂等的药品使用量。
所添加的Mg由于与酸发酵了的污泥中所含的磷酸离子以等摩尔生成MAP，因此作为Mg的添加量，相对于磷酸离子从等摩尔到2倍摩尔的范围是合适的。当考虑磷酸离子的减少和Mg的利用效率两方面时，从1.1倍摩尔到1.4倍摩尔为Mg的最佳的添加量。
在添加Mg源而生成MAP时，pH是重要的条件。无论是对于酸发酵还是对于MAP生成，酸性区域都不太理想，对于哪一种都是碱性的一方更为理想。但是，当pH过高时，则过饱和度上升，促进结晶化的力过强地作用，从而有可能导致微细MAP的生成。pH优选处于6.8～7.7的范围，另外如果在7.1～7.4之间，则更为理想。
作为Mg源，只要是不阻碍酸发酵，将Mg2+相对于磷酸离子或铵离子以大于等于等摩尔程度添加而可以引起MAP反应即可，无论是药品，还是海水等水都可以使用，根据场合，即使是废水也可以使用。从结晶的原理上考虑，磷酸或铵离子的基质浓度越高，则MAP生成量就越多。药品当中，由于氯化镁溶解度比较高，因此可以溶于水而作为高浓度的Mg注入。从成本方面考虑，氢氧化镁最为廉价，将更为廉价的工业用的氢氧化镁的料浆直接注入的方法无论是在成本上还是在操作上都是理想的。
在注入Mg源之时，可以向酸发酵槽直接注入。但是，该方法中，由于Mg浓度局部地急速上升，Mg的过饱和度变高而在瞬间进行MAP生成，因此有可能导致无法完全回收的微细的MAP结晶的生成。考虑到此种情况，Mg的注入采用在加入酸发酵槽之前混入原污泥中的方法，可以防止急速的MAP反应，因而是有效的。如果将Mg化合物之中溶解度低的氢氧化镁的料浆混入了原污泥后注入酸发酵槽，则在进一步提高MAP的回收率方面是有效的。为了提高MAP的回收率，最好将暂时回收的MAP粒子作为晶种而再次送回MAP生成槽，通过增大MAP所析出的晶种的表面积，来防止微细MAP的生成。作为晶种送回MAP生成槽的MAP粒子优选粒径大于等于Φ150μm的粒子，另外Φ250～800μm的范围的粒子最佳。
在对某个下水处理厂的剩余污泥，进行了酸发酵MAP生成过程的实验室规模的实验后，得到了如下表所示的结果。
[表1]
  晶种   酸发酵前(Mg刚添加后)   MAP生成后
  NH<sub>4</sub>·N(mg/L)   800   700
  PO<sub>4</sub>·P(mg/L)   200   50
  Mg(mg/L)   170   50
  PH   7.3   7.3
  MAP生成(mg/L)   -   1200
以往方法的污泥消化处理中，在滞留时间约为25天的消化槽中，构成有机物的碳被分解为甲烷和二氧化碳，磷和氮被分解为磷酸和氨性氮，磷酸和氨的一部分在消化槽的25天的滞留时间期间缓慢地充分地被合成为MAP，生成分离性良好的MAP粒子。本发明人等通过在利用有机物的分解而使「NH4 +」和「HPO4 2-」溶出，利用氢氧化镁等的添加而供给了「Mg2+」、「OH-」的反应槽22中，进行了降低Mg的过饱和度的各种工作，在3小时～7天这样的酸发酵的反应时间期间成功地合成了分离性良好的MAP。即，找到了可以将合成在污泥中分离性良好的MAP粒子的时间从以往的25天左右变为其大约1/4左右的方法。这样，就可以容易地从该反应槽22的污泥中回收MAP粒子，即使是不具有污泥消化设备的设施，也可以实现从污泥中的高效率的磷回收。
另外，通过恰当地进行通气等，就可以将污泥中的有机物分解进行至以酸发酵为主体的分解反应，而不会使反应积极地进行至甲烷发酵，从而可以在污泥中残留较多的有机酸，通过将因MAP生成而使磷及氮浓度减少的污泥送回生物学的水处理工序，就可以例如作为脱氮处理的氢给体或脱磷处理的BOD源利用。在没有消化槽的设施中，本发明当然极为有效，然而本发明在已经有消化槽的设置中也是有效的。该情况下，由于MAP在消化槽的前段被除去，因此就产生容易进行消化槽的维持管理的优点。另外，此时，因将消化槽的污泥的一部分送回反应槽22，从而还能够缓和伴随着酸发酵产生的pH降低。
另外，在没有消化槽的设施中，利用本发明还可以产生实现污泥的减少化的优点。像这样，在磷酸、铵离子溶出兼MAP生成槽22中有效地生成的含有MAP的流出污泥8被导入MAP分离回收机23。在这里，可以回收污泥中的MAP粒子的大约大于等于95％。作为MAP分离回收机23，优选特愿2002-328336号或特愿2002-326968号等中所记载的分离装置，也可以使用液体旋风分离器、电动式的筛子或筛网状的分离体、沉淀分离装置及MAP清洗装置或将它们组合了的***。
利用MAP分离回收机23分离、回收了的MAP可以作为含磷有价物而用于肥料原料等中。另外，根据需要，MAP的一部分可以送回磷酸、铵离子溶出兼MAP生成槽22，作为MAP合成的晶种使用。在MAP分离回收机23中除去了MAP的MAP脱离污泥10可以如图1所示，直接利用污泥脱水装置24进行脱水处理，作为脱水滤饼31排出。脱水滤液32可以向最初沉淀池11等回流。
但是，根据污泥的种类，当将MAP脱离污泥10原样地导向脱水工序时，会使脱水性能降低，从而有需要大量的凝聚剂等药剂或滤饼含水率上升的情况。此种情况下，也可以如图2所示，将MAP脱离污泥10的一部分送回生物学的水处理工序12。此时，也可以将剩余污泥6或浓缩污泥7的一部分导向污泥脱水装置24(未图示)。另外，如前所述，在MAP脱离污泥10中，与以往类型的标准活性污泥处理方式的送回污泥不同，液体中所含的磷含有率大幅度地降低，由此就具有可以将其富含的有机酸等易分解性有机物作为生物学的水处理的脱氮的氢给体、脱磷处理的BOD源而有效地使用的优点。但是，该情况下，虽然污泥脱水性能或生物学的水处理性能提高，然而MAP回收率有降低的倾向。另外，本发明中，也可以将MAP脱离污泥10的一部分送回磷酸、铵离子溶出兼MAP生成槽22。这样，未回收干净的污泥中的微小的MAP粒子就会起到晶种的作用，生长成足够的大小，从而有可以作为MAP粒子回收的优点。
本发明中，并不限定导向污泥脱水装置24的污泥的种类，也可以采取将图1和图2并用的方法。特别是，当像下水处理那样，在夏季和冬季原水性状或污泥性状不同时，或者在工厂废水中因产品的变化而使原水性状或污泥性状明显地变动等情况下，预先进行两方的操作是上策。
在污泥脱水装置24中被脱水了的脱水滤饼31既可以原样地向体系外搬出，也可以实施干燥、焚烧、熔融处理而减少容积。特别是，在焚烧、熔融处理之时，由于脱水滤饼中的含磷率降低，因此可以避免由磷造成的飞灰问题。
相对于所述的本发明，将以往的方法的例子表示于图3及图4中。图3是特愿2000-231633号中所记载的实施方式的流程图。这里，MAP生成槽25变为厌氧性消化槽。厌氧性消化槽的滞留时间非常长，达到25天，需要巨型且大规模的设备，空间或成本上的制约大。另外，还有产生H2S或CH4等气体的问题，需要烦杂的维护。由此，能够导入的件数受到限制。另外，图4是以往的处理装置的一个实施方式的流程图。这里，经过厌氧性消化槽25中的Mg添加，来自厌氧性消化槽的流出污泥不穿过MAP分离回收机而被导入脱水机24。所以，在厌氧性消化槽内产生的MAP粒子未被回收而混入脱水滤饼中，对脱水机或传送带由于磨损造成损伤。虽然脱离液的磷浓度降低，对水处理的负荷减轻，然而由于在消化污泥中作为T-P含有高浓度的磷，因此在焚烧时就会导致磷飞灰问题。另外，该流程与添加铁盐等凝聚剂的方法相同，有增大污泥产生量的缺点。
实施例
下面，对将本发明的废水处理技术用于实际后的实验设备的运转结果的一个例子进行说明。但是，本发明并不限定于本实施例。
实施例1
本实施例是使用A下水处理厂的污泥而进行的利用中试实验装置得到的实验例，流程与先前所示的图1的流程相同。A下水处理厂采用了利用厌氧无氧好氧法的活性污泥处理。本实施例中，将从A下水处理厂中采取的初沉淀污泥和剩余污泥以约1∶1混和，利用离心浓缩机浓缩。浓缩污泥导入了磷酸、铵离子溶出兼MAP生成槽22。该槽22的槽底部为料斗状，槽内用搅拌机搅拌，通过将从槽底部搅出的污泥向槽上部连续地循环，而使槽底部的MAP粒子在整个槽内流动。该槽22的其他的条件设定为，水力学的滞留时间：60小时，水温：45度，通气量：0.12vvm，pH：7.3，MAP(6水合盐)浓度：1.5g/L。导入该槽22的Mg源及pH调整剂设为35％氢氧化镁料浆及氢氧化钠溶液。MAP浓度调整设为将利用液体旋风分离器浓缩了的MAP浓缩料浆的一部分向该槽22送回的方式。MAP分离装置23使用了将孔径2mm的振动筛、液体旋风分离器、旋转圆筒型分级清洗机串联组合了的装置。脱水机使用了螺旋压榨机型脱水机。另外，作为比较例，利用不适用本发明的已设设备，即，利用对于来自最初沉淀池的初沉淀污泥5和来自最终沉淀池的剩余污泥6不进行消化处理而脱水，将脱离液送回最初沉淀池11的流程的设备的废水处理实验。
将运转开始后30天的处理成绩表示于表2中。从表2中看到，在排放水质的特别是T-N、T-P方面，实施例一方的处理成绩明显优良。作为该结果的主要原因，可以举出如下的方面，即，与以往方式的回流水相比时的回流水中所含的磷及氮负荷的减轻，以及利用较多地含有有机酸的回流水的对水处理***的脱氮、脱磷反应的有效化等。此外，通过将利用以往方式无法回收的磷作为MAP回收，能够将流入下水中的磷的约43％作为MAP回收。另外，污泥产生量以固形物基础表示减少了约3成。这被认为是由以下原因导致的，即，在实施例方式的磷酸、铵离子溶出兼MAP生成槽22中有机物的一部分可溶化，以及从污泥中去除了MAP粒子。在将MAP脱离污泥10的一部分送回厌氧槽后，虽然处理水的磷浓度为0.2～0.6mg/L，然而有降低至0.1～0.4mg/L的倾向，确认在厌氧性菌放出磷酸时可以作为取入有机物而有效地利用。
[表2]
表2：实施例1的实验结果
  项目   实施例设备   已设设备(比较例)
  流入下水1的BOD(mg/L)   101～205(145)   同左
  SS(mg/L)   125～260(175)   同左
  T-N(mg/L)   21～49(31)   同左
  T-P(mg/L)   3.1～5.2(4.4)   同左
  排放水4的BOD(mg/L)   3.7～7.9(5.9)   2.5～8.0(6.2)
  SS(mg/L)   3.7～12.0(5.8)   0.9～11.5(5.9)
  T-N(mg/L)   7.5～9.2(8.3)   8.5～15.0(10.8)
  T-P(mg/L)   0.2～0.6(0.5)   0.4～1.6(0.7)
  磷回收率(％)   31～55(43)   0
  污泥产生量相对比(固形物基础)   60～75(69)   100
  脱水滤饼含水率(％)   75.9～79.8(77.6)   74.5～78.8(76.5)
注1)()表示平均值
注2)磷回收率表示回收MAP中的磷相对于流入水中的磷负荷量的比例
实施例2
下面，对将本发明的废水处理技术用于实际的其他的方式的实验设备的运转结果的一个例子进行说明。但是，本发明并不限定于本实施例。本实施例是使用A食品废水处理厂的污泥而进行的利用中试实验装置得到的实验例，流程与先前所示的图2的流程相同。A处理厂作为生物学的水处理工序12，采用了利用厌氧无氧好氧法的活性污泥处理。本实施例中，将从A处理厂中采取的初沉淀污泥和剩余污泥以约2∶1混和，利用重力浓缩机浓缩。浓缩污泥导入了磷酸、铵离子溶出兼MAP生成槽22。该槽22在污泥投入配管部设有超声波处置装置，浓缩污泥在被实施了超声波处理后，被投入磷酸、铵离子溶出兼MAP生成槽22。该槽22的槽底部为料斗状，槽内用搅拌机搅拌，通过将从槽底部搅出的污泥向槽上部连续地循环，而使槽底部的MAP粒子在整个槽内流动。该槽22的其他的条件设定为，水力学的滞留时间：45小时，水温：40度，通气量：0.15vvm，pH：7.2，MAP(6水合盐)浓度：1.0g/L。导入该槽22的Mg源、pH调整剂、MAP分离装置23及脱水机24使用了与实施例1相同的物质。
另外，作为比较例，集中进行了利用不适用本发明的已设设备，即，利用对于来自最初沉淀池的初沉淀污泥5和来自最终沉淀池的剩余污泥6不进行消化处理而脱水，将脱离液送回最初沉淀池11的流程的设备的废水处理实验。
将MAP脱离污泥10的一部分向厌氧无氧好氧槽12的厌氧槽的入口及无氧槽的入口送回，根据需要调节了各送回量。残留的MAP脱离污泥10与初沉淀污泥5的一部分混和，利用脱水机24进行了脱水处理。将运转开始后30天的处理成绩表示于表3中。从表3中看到，与实施例1相同，在排放水质的特别是T-N、T-P方面，实施例一方的处理成绩明显优良。另外，本实施例中，由于对浓缩污泥实施了超声波处理，因此与通常相比，污泥的可溶化进一步进行，溶解性的磷或氮增加，然而由于该增加部分的大部分被作为MAP回收，因此不会对处理水质的磷及氮浓度造成不良影响。可以将流入水中的磷的大约55％作为MAP回收。另外，污泥产生量以固形物基础表示也减少了大约35％。另外，由于向MAP脱离污泥10中添加了初沉淀污泥5的一部分，因此污泥的脱水性也提高，能够获得与已设设备的脱水滤饼同等程度以上的脱水性。
[表3]
表3：实施例2的实验结果
  项目   实施例设备   已设设备(比较例)
  流入下水1的BOD(mg/L)   220～325(260)   同左
  SS(mg/L)   195～350(240)   同左
  T-N(mg/L)   45～62(53)   同左
  T-P(mg/L)   5.9～11.0(8.0)   同左
  排放水4的BOD(mg/L)   8.0～16.3(11.9)   7.5～19.3(12.2)
  SS(mg/L)   5.7～19.0(10.2)   6.7～21.6(10.9)
  T-N(mg/L)   4.5～12.2(8.9)   7.9～25.0(18.8)
  T-P(mg/L)   0.4～1.1(0.8)   1.7～2.6(1.6)
  磷回收率(％)   45～60(55)   0
  污泥产生量相对比(固形物基础)   58～70(65)   100
  脱水滤饼含水率(％)   77.9～80.8(79.2)   79.5～82.0(80.3)
注1)()表示平均值
注2)磷回收率表示回收MAP中的磷相对于流入水中的磷负荷量的比例
实施例3
另外，对将本发明的废水处理技术用于实际的其他的方式的实验设备的运转结果的一个例子进行说明。但是，本发明并不限定于本实施例。
本实施例是使用A食品工厂的废水处理厂的污泥而进行的利用中试验装置得到的实验例，流程与先前所示的图2的流程相同。A工厂的废水处理厂采用了利用厌氧无氧好氧法的活性污泥处理。本实施例中，将从A工厂的处理厂中采取的初沉淀污泥和剩余污泥以约2∶1混和，利用重力浓缩机浓缩。浓缩污泥首先被导入臭氧处理槽(在图2中未图示)，在实施了利用臭氧的可溶化处理后，导入了磷酸、铵离子溶出兼MAP生成槽22。该槽22的槽底部为料斗状，槽内用搅拌机搅拌，通过将从槽底部搅出的污泥向槽上部连续地循环，而使槽底部的MAP粒子在整个槽内流动。该槽22的其他的条件设定为，水力学的滞留时间：45小时，水温：40度，通气量：0.15vvm，pH：7.2，MAP(6水合盐)浓度：1.0g/L。导入该槽22的Mg源、pH调整剂、MAP分离装置23及脱水机24使用了与实施例1相同的物质。
另外，作为比较例，利用不适用本发明的已设设备，即，利用对于来自最初沉淀池的初沉淀污泥5和来自最终沉淀池的剩余污泥6不进行消化处理而脱水，将脱离液送回最初沉淀池11的流程的设备的废水处理实验。
将MAP脱离污泥10的一部分向厌氧无氧好氧槽12的厌氧槽的入口及无氧槽的入口送回，根据需要调节了各送回量。残留的MAP脱离污泥10与初沉淀污泥5的一部分混和，利用脱水机24进行了脱水处理。将运转开始后30天的处理成绩表示于表4中。从表4中看到，与实施例1相同，在排放水质的特别是T-N、T-P方面，实施例一方的处理成绩明显优良。另外，本实施例中，由于对浓缩污泥实施了臭氧处理，因此与通常相比，污泥的可溶化进一步进行，溶解性的磷或氮增加，然而由于该增加部分的大部分被作为MAP回收，因此不会对处理水质的磷及氮浓度造成不良影响。可以将流入水中的磷的大约49％作为MAP回收。另外，污泥产生量以固形物基础表示也减少了大约38％。另外，由于向MAP脱离污泥10中添加了初沉淀污泥5的一部分，因此污泥的脱水性也提高，能够获得与已设设备的脱水滤饼同等程度以上的脱水性。
[表4]
表4：实施例3的实验结果
  项目   实施例设备   已设设备(比较例)
  流入下水1的BOD(mg/L)   101～205(145)   同左
  SS(mg/L)   125～260(175)   同左
  T-N(mg/L)   21～49(31)   同左
  T-P(mg/L)   3.9～6.8(6.0)   同左
  排放水4的BOD(mg/L)   3.9～10.3(6.1)   2.5～8.0(6.2)
  SS(mg/L)   2.1～9.3(5.5)   0.9～11.5(5.9)
  T-N(mg/L)   4.2～9.1(7.4)   8.5～15.0(10.8)
  T-P(mg/L)   0.1～0.5(0.4)   0.4～1.6(0.7)
  磷回收率(％)   41～58(49)   0
  污泥产生量相对比(固形物基础)   57～71(62)   100
  脱水滤饼含水率(％)   76.2～79.4(77.9)   74.5～78.8(76.5)
注1)()表示平均值
注2)磷回收率表示回收MAP中的磷相对于流入水中的磷负荷量的比例
本发明作为在下水处理厂或各种废水处理设施等中，从含有磷及氮的废水中将磷等作为磷酸镁铵结晶而有效地回收的方法、装置是有用的技术。

Claims (5)

1. 一种污泥的处理方法，是处理在利用了微生物代谢的有机性废水的生物学的处理工序中产生的污泥的方法，其特征是，对该污泥进行以利用通性厌氧性菌的酸发酵为主体的生物学的处理，使磷酸离子和铵离子从污泥中溶出，并且通过向该污泥中添加镁源，而由溶出的磷酸离子及铵离子生成磷酸镁铵粒子，从含有所生成的磷酸镁铵粒子的污泥中将磷酸镁铵粒子分离。
2. 根据权利要求1所记载的污泥的处理方法，其特征是，具有：(A)将分离了磷酸镁铵粒子后的污泥导向脱水工序的工序；及/或(B)将分离了磷酸镁铵粒子后的污泥向有机性废水的生物学的处理工序送回，并且将在有机性废水的生物学的处理工序中产生的污泥脱水的工序。
3. 根据权利要求1或2所记载的污泥的处理方法，其特征是，将从含有磷酸镁铵粒子的污泥中分离出的磷酸镁铵粒子或分离了磷酸镁铵粒子后的污泥向磷酸镁铵粒子的生成工序送回。
4. 一种污泥的处理装置，是处理在利用了微生物的代谢的有机性废水的生物学的处理工序中产生的污泥的装置，其特征是，具备：
磷酸、铵离子溶出兼磷酸镁铵生成槽，其对该污泥进行以利用通性厌氧性菌的酸发酵为主体的生物学的处理而使磷酸离子和铵离子从污泥中溶出，并且通过向该污泥中添加镁源，而由溶出的磷酸离子及铵离子生成磷酸镁铵粒子；
分离装置，其从含有在该磷酸、铵离子溶出兼磷酸镁铵生成槽中生成的磷酸镁铵粒子的污泥中将磷酸镁铵粒子分离。
5. 根据权利要求4所记载的装置，其特征是，具备送回机构，其将利用所述分离装置得到的分离了磷酸镁铵粒子后的污泥送回所述磷酸、铵离子溶出兼磷酸镁铵生成槽。
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