JP2001029993A - 廃水処理方法、及び廃水処理装置 - Google Patents
廃水処理方法、及び廃水処理装置Info
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Abstract
素供与体として高価なメタノールを必要とせず、厨芥等
の有機性廃棄物も有効に活用できる硝化脱窒素処理方法
を提供する。 【解決手段】 有機性廃棄物62を破砕機64により粗
砕し、粉砕選別機70により、粗砕した有機性廃棄物と
水とを受け入れて混合しながら、前記有機性廃棄物を粉
砕すると共に、重量不適物76及び軽量不適物80を除
去して重質有機スラリーを得、固液分離機88により、
得られた重質有機スラリーから固形分を一部除去して軽
質有機スラリーを得、得られた軽質有機スラリーを水素
供与体として用いて、廃水2中に含まれる窒素含有物質
を硝化脱窒素処理する。
Description
棄物を用いてアンモニア等の窒素含有物質含有廃水を生
物学的に硝化脱窒素処理する廃水処理方法及び廃水処理
装置に関する。
水中に含まれるアンモニア等の窒素成分を除去するため
に、生物学的に硝化脱窒素処理をする方法が行われてい
る。
図1に示す。原水2は硝化槽4に送られ、この原水2に
活性汚泥が加えられ、これに曝気することによって硝化
反応が行われ窒素酸化物が生じる。即ち、亜硝酸菌及び
硝酸菌の働きにより、次式の反応が行われる。
とする。これらの反応においては、水中の有機物(BO
D)が消費される。
槽8に送られる。脱窒素槽8では、曝気を行わず、嫌気
状態で、必要により撹拌することにより脱窒素反応が行
われる。即ち、亜硝酸還元菌及び硝酸還元菌の働きによ
り、次式の反応が行われ、これによって硝化反応により
生じた原水中の窒素酸化物の除去が行われる。
る有機物によって与えられる水素であり、この水素を与
える有機物を水素供与体と呼ぶ。同時に、菌のエネルギ
ー源として有機物(BOD)も必要である。従って、上
記の反応を完結させるためには、原水中に少し余剰の有
機物を残した状態にしておく必要がある。
は、再曝気槽12に送られ、ここで再び曝気され、上記
の余剰の有機物(BOD)の残りが除去される。窒素成
分及びBODが除去された原水は、沈殿槽16に送ら
れ、ここで活性汚泥と処理水18に分離される。活性汚
泥の一部は返送汚泥として硝化槽4に戻される。残りは
余剰汚泥20として系外に排出される。
水素供与体、22は返送汚泥輸送ラインである。
ロセスを示す。プロセスの初段に脱窒素槽34を追加す
るとともに、処理する水を初段の脱窒素槽34と硝化槽
38との間で循環させるようになっている。
と、脱窒素槽34における脱窒素反応とを短時間に繰り
返し行うことになる。そのため、高濃度の窒素成分を効
率的に処理することができる。その後、図1に示すプロ
セスの場合と同様に最終的なプロセス処理が行われる。
は空気、36及び46は水素供与体、40は循環水送液
ライン、44は脱窒素槽、48は再曝気槽、52は沈殿
槽、54は処理水、56は余剰汚泥、58は返送汚泥輸
送ラインである。
もに有機物(BOD)が含まれている。しかし、し尿処
理等において充分な脱窒素処理を行うには相対的に有機
物量が不足する。
素供与体としての有機物が原水中には不足する。そこ
で、不足している有機物を補うために原水中に新たに有
機物を添加する必要がある。添加する有機物としては、
窒素成分含量が少ないものが好ましい。
定して入手することは意外に難しい。そのため、多くの
場合、窒素成分含量が少ない有機物としてメタノールが
使用されている。
実験的に求めた結果によると、NOx−窒素1kgに対
して2.8kg以上のメタノールが必要とされている。
即ち、脱窒素反応を進めるためには、高価なメタノール
が大量に必要となり、そのため運転コストが高いものと
なる。
ーパー等で発生する厨芥等の有機性廃棄物、或は芝刈り
や植栽の剪定等により発生する有機性廃棄物は、従来、
その一部が家庭等でコンポスト化されているものの、主
に焼却や埋立により処分されている。しかし、焼却によ
る有機性廃棄物の処分についてはダイオキシン発生の問
題等があり、環境保護の面からより良い対策が求められ
ている。また、資源としての有効活用の面からも有機性
廃棄物の処分についてはより良い対策が求められるよう
になった。
物を有効活用するためには、これに含まれる雑多な混在
物、例えば、金属、ガラス、プラスチック、木屑等を有
機性廃棄物から選別除去して有機物を分離することが必
要である。
る。しかし、厨芥等のように有機性廃棄物の多くは多量
の水分を含んでいる。そのため、有機物は、混在物に付
着し、混在物からの分離操作を困難にしている。或は、
分離操作後も、混在物に付着した有機物の一部は、混在
物に付着したまま残っている。この残っている有機物に
よって悪臭の発生や不衛生な作業環境がもたらされる。
在物を選別除去することは多くの未解決の問題を残して
いた。また、有機性廃棄物を乾燥した後に有機物と混在
物との分離操作を行うことも考えられる。しかし、有機
性廃棄物を乾燥させた後、混在物を選別除去すること
は、更に多大な設備とエネルギーを必要とすることにな
る。
諸問題を解決すべく、厨芥等の有機性廃棄物を有効活用
する技術について鋭意研究した結果、有機性廃棄物を水
と混合した状態で粉砕処理及び選別処理を行う湿式処理
方法の採用に至った。この湿式処理方法を用いることに
より、有機性廃棄物から混在物を選別除去した有機スラ
リーが得られる。この有機スラリーは、窒素成分含量が
少ない。そのため、この有機スラリーは、硝化脱窒素処
理を行う廃水処理方法において水素供与体として添加す
るメタノールの代替物とすることができるという知見を
得た。
に至ったものである。
を解決し、硝化脱窒素処理を行う廃水処理において、水
素供与体として高価なメタノールを必要とせず、厨芥等
の有機性廃棄物も有効に活用できる硝化脱窒素処理方法
を提供することを目的とするものである。
に、本発明は、〔1〕 廃水中に含まれる窒素含有物
質を、水素供与体を用いて生物学的に硝化脱窒素処理す
る廃水処理方法において、前記水素供与体として、有機
性廃棄物を湿式粉砕して得られる有機スラリーを用いる
ことを特徴とする廃水処理方法を提案するものであり、
〔2〕 〔1〕に記載の有機性廃棄物の湿式粉砕選別
処理が、有機性廃棄物と水との混合液中の前記有機性廃
棄物を粉砕するとともに重量不適物及び軽量不適物を除
去して重質有機スラリーを得る粉砕選別工程と、前記粉
砕選別工程で得られる重質有機スラリーから固形分を一
部除去して軽質有機スラリーを得る固形物分離工程とか
らなることを含み、〔3〕 〔1〕に記載の有機性廃
棄物の湿式粉砕選別処理が、有機性廃棄物と水との混合
液中の前記有機性廃棄物を粉砕するとともに重量不適物
を除去する粉砕重量物選別工程と、軽量不適物を除去し
て重質有機スラリーを得る軽量物選別工程と、前記軽量
物選別工程で得られる重質有機スラリーから固形分を一
部除去して軽質有機スラリーを得る固形物分離工程とか
らなることを含み、〔4〕 〔1〕に記載の有機性廃
棄物を湿式粉砕選別処理して得られる有機スラリーを5
0〜60℃の温度で攪拌して得られる、有機物の加水分
解が促進した有機スラリーを、水素供与体として用いる
ことを含み、〔5〕 〔1〕に記載の有機性廃棄物の
湿式粉砕選別処理の前処理として、有機性廃棄物の破袋
処理及び破砕処理を行うことを含み、〔6〕 〔2〕
に記載の重質有機スラリーの一部を嫌気性醗酵させてメ
タンガスを回収することを含む。
を粗砕する破砕部と、粗砕した有機性廃棄物と水とを受
け入れて混合しながら、前記有機性廃棄物を粉砕すると
ともに、重量不適物及び軽量不適物を除去して重質有機
スラリーを得る粉砕選別部と、前記粉砕選別部で得られ
た重質有機スラリーから固形分を一部除去して軽質有機
スラリーを得る固形物分離部と、窒素成分を含む廃水を
活性汚泥を用いて硝化処理する硝化部と、前記固形物分
離部で得られた軽質有機スラリーと前記硝化部で硝化処
理された廃水とを混合して脱窒素処理をする脱窒素部と
から成る廃水処理装置を提案するものであり、〔8〕
〔7〕に記載の粉砕選別部が、有機性廃棄物を粉砕す
るとともに、重量不適物を除去する粉砕重量物選別手段
と、軽量不適物を除去する軽量物選別手段とを備えたも
のであることを含む。
メタノールに代わる水素供与体として用いる有機スラリ
ーは、原料の有機性廃棄物を湿式粉砕選別処理して得
る。
ば、図3乃至6に示すようなフローに沿って行う。以
下、主として図3のフローに沿って、本発明における有
機性廃棄物の湿式粉砕選別処理を説明する。
庭の台所やレストランの厨房から排出される生ごみ、ス
ーパーから排出される食品廃棄物、芝刈りや植栽の剪定
により排出される草木類、食品工場や醸造工業の廃棄物
等を用いることができる。
ス、砂、小石等の高密度の混在物(以下、重量不適物と
いう。)及び/又はフィルム状プラスチック、固形のプ
ラスチック、木屑等の低密度の混在物(以下、軽量不適
物という。)が含まれている。
要に応じて破砕機64で破砕処理される。
リュー66、68を備えたもので、破砕処理物である有
機性廃棄物62をスクリュー66、68の間に挟み込ん
で圧し潰すような形式のものが好ましい。
袋に詰められていることがあるので、この場合は破砕機
64によりごみ袋を破袋するとともに、大きな形状の廃
棄物を破砕する。
は、25mm以下に破砕することが好ましい。破砕され
た有機性廃棄物は、次工程である湿式粉砕選別工程の粉
砕選別機70に送られる。
央部に高速回転する撹拌機74が備えられている。処理
槽72の下部には重量不適物76の排出口78が設けら
れている。更に、処理槽72の上部には軽量不適物80
を排出するレーキ装置82が設けられている。なお、8
4は軽量不適物を洗浄する用水である。
72に、用水84と、上記破砕機64により破砕された
有機性廃棄物とを入れて撹拌し、粉砕処理して有機スラ
リーを得る(この有機スラリーは、高粘度であって粥状
をしていて重質感があるので、以下「重質有機スラリ
ー」という。また、後述する固形物分離方法等によって
濃度調整された有機スラリーを特に「軽質有機スラリ
ー」という。)。このとき、剪断力の強い撹拌機74を
選定することにより、有機性廃棄物が更に細かく粉砕さ
れた重質有機スラリーが得られる。剪断力の強い撹拌機
としては、例えばスクリュー条の羽根を備えた攪拌機が
挙げられる。その攪拌機の場合、スクリュー条の羽根が
高速回転するものが好ましい。また、回転数が可変であ
るものは更に好ましいものである。
水とを混合する前に、前処理工程として上述した破袋処
理及び破砕処理工程を粉砕選別工程の前段に付加しても
良い。この場合は、粉砕選別工程における粉砕処理を一
層効率的に行うことができる。
属、ガラス、砂、小石等の重量不適物は、沈降して処理
槽72の下部に堆積する。堆積した重量不適物は、適宜
排出口78から系外に排出する。
ック、木屑等の軽量不適物は、液面付近に浮上する。浮
上した軽量不適物は、処理槽72の上部に設けられたレ
ーキ装置82により選別除去して処理槽72外に排出す
ることができる。この軽量不適物の排出操作の際、攪拌
機74は停止してもよい。なお、回転数が可変である攪
拌機を用いる場合は、低速回転にしてもよい。
及び軽量不適物には、若干の有機物が付着している。こ
の付着有機物は水洗することによって容易に除去するこ
とができる。
れた軽量不適物は、用水84を用いて水洗することによ
って、付着有機物を容易に除去することができる。ま
た、水洗除去された有機物は、処理槽72内に戻すこと
により有効に活用できる。しかも、処理槽72外に排出
された軽量不適物80は、付着していた有機物が除去さ
れているので、衛生的な作業環境で後処理を行うことが
できる。
有機物の除去処理と同様に、処理することができる。
も本発明において用いる有機スラリーとして使用するこ
とができる。
高く取扱い難い面がある。そこで、図3に示すように必
要に応じ中間貯槽86に蓄えられた後、固形物分離工程
において固液分離機88により重質有機スラリーから固
形分をスラッジ90として一部除去して粘度の低い軽質
有機スラリー94を得るものである。この軽質有機スラ
リー94を前記水素供与体として用いることがより好ま
しい。また、この軽質有機スラリー94は、必要に応じ
スラリー貯槽92に蓄えられる。
等を用いることができる。前記軽質有機スラリー中の固
形物濃度は、5000mg/L以下が好ましい。
有機スラリーの加水分解を行うことも有効である。具体
的には、スラリー貯槽92において、50〜60℃の温
度条件下で攪拌することにより、加水分解が促進され、
水素供与体として有効な有機酸が蓄積される。スラリー
貯槽92における滞留時間は、特に限定されるものでは
ないが、実用上5〜100時間が好ましく、10〜50
時間が更に好ましい。
は、し尿等を含む廃水と比較し有機物(BOD)含量に
対する窒素成分含量(以下、N/BODと略す。)が小
さいことが好ましい。具体的には、有機スラリーのN/
BODは、0.1以下が好ましく、0.05以下がより
好ましい。よって、N/BODが小さい有機スラリー
は、水素供与体としてメタノールと同等に使用すること
ができる。
る場合は、水素供与体として用いる有機スラリー自体に
含まれる窒素成分が多くなるため、有機スラリーの添加
量が多くなるので好ましくない。ただし、アンモニア性
窒素が多い場合には、アンモニアストリッピング法など
により窒素成分を除去することも可能である。
されるように、必要に応じ中間貯槽112に蓄えられた
後、嫌気性醗酵槽114に送られ、メタンガス116を
回収することができる。図4中、102は有機性廃棄物
であり、破砕機104によって粗砕された後、湿式粉砕
選別装置106に送られる。この湿式粉砕選別装置10
6において、108は排出された軽量不適物を、110
は排出された重量不適物を示す。前記中間貯槽112に
蓄えられた重質有機スラリーの一部は、固液分離機11
8に送られる。この固液分離機118で分離されたスラ
ッジは、スラッジ輸送ライン120を通して前記嫌気性
醗酵槽114に送られる。前記固液分離機118で固形
分の一部をスラッジとして除去された重質有機スラリー
は、必要に応じスラリー貯槽122に蓄えられた後、軽
質有機スラリー124として例えば図1又は2に示され
るような廃水処理設備において水素供与体として用いら
れる。前記嫌気性醗酵槽114において嫌気性醗酵処理
後のスラリーは、固液分離機126に送られる。この固
液分離機126では、スラリーを固形分と液状物とに分
離する。固形分はスラッジ128として排出され、液状
物は循環水として循環水送液ライン130を通して前記
湿式粉砕選別装置106に送られる。
目的とした有機性廃棄物の処理設備を示すフロー図であ
る。図5中、132は有機性廃棄物であり、破砕機13
4によって粗砕された後、湿式粉砕選別装置136に送
られる。この湿式粉砕選別装置136において、138
は排出された軽量不適物を、140は排出された重量不
適物を示す。必要に応じ中間貯槽142に蓄えられた重
質有機スラリーは、嫌気性醗酵槽144に送られ、メタ
ンガス146を回収することができる。前記嫌気性醗酵
槽144において嫌気性醗酵処理後のスラリーは、固液
分離機148に送られる。この固液分離機148では、
スラリーを固形分と液状物とに分離する。固形分はスラ
ッジ150として排出され、液状物は循環水として循環
水送液ライン152を通して前記湿式粉砕選別装置13
6に送られる。
様を示すフロー図である。この方法により、軽量不適物
の選別除去をより厳密に行うことができる。
いては重量不適物176のみの除去を行い、軽量不適物
184の除去は別途に設けられたスクリーン182等で
行うようにしたものである。即ち、図6に示すように、
粉砕選別工程が、有機性廃棄物を粉砕するとともに、重
量不適物を除去する粉砕重量物選別工程と、軽量不適物
を除去する軽量物選別工程とからなるようにしたもので
ある。この方法においては、破砕機164及び/又は粉
砕選別機170により、有機性廃棄物162を一層細か
く粉砕しても、スクリーンの目を適宜選択する等を行う
ことにより軽量不適物184の除去をより完全にするこ
とができるので、より好ましいものである。図6中、1
66及び168はスクリュー、172は処理槽、174
は攪拌機、178は排出口、180は用水、186は中
間貯槽、188は固液分離機、190はスラッジ、19
2はスラリー貯槽、194は軽質有機スラリーである。
てのフローの一例を示すフロー図である。図7中の符号
は、96の軽質有機スラリー輸送ライン以外は、前記の
図1及び3中に記載した符号と同一部分を示している。
するが、本発明は実施例により限定されるものではな
い。
処理して軽質有機スラリー194を得た。得られた軽質
有機スラリーの分析結果を表1に示す。
N/BODは0.017であり、0.1以下である。よ
って、この軽質有機スラリーは水素供与体としてメタノ
ールの代替品として十分に使用できるものである。
で150mg/Lに調整した。この濃度調整した軽質有
機スラリーを水素供与体として硝化処理廃水に添加して
脱窒素試験を行った。前記硝化処理廃水としては、図2
に示すフローで実際に運転されている設備の硝化槽38
からサンプリングした液を用いた。なお、この硝化処理
廃水の汚泥濃度は9000mg/Lであった。この脱窒
素試験の結果を表2に示す。
タノールを水素供与体として用いた以外は、実施例1に
準じて脱窒素試験を行った。この脱窒素試験の結果を表
2に示す。
濃度から求めた脱窒素速度は、 軽質有機スラリー : 5.9mg/g−MLSS・h メタノール : 5.6mg/g−MLSS・h であった。この脱窒素速度の結果から、軽質有機スラリ
ーがメタノールと同等の脱窒素性能を有することが確認
された。
を水と混合した状態で粉砕処理及び選別処理をすること
により、窒素成分含量が少ない有機スラリーを得ること
ができる。よって、この有機スラリーを、硝化脱窒素処
理を行う廃水処理方法において水素供与体として添加す
るメタノールの代替物とすることができる。
水処理において、水素供与体として高価なメタノールを
必要とせず、厨芥等の有機性廃棄物の有効に活用も可能
にしたものである。
物と水とを混合する前に、前処理として上述した破袋処
理及び破砕処理を行うことにより、粉砕選別工程におけ
る粉砕処理を一層効率的に行うことができる。
は、嫌気性醗酵槽に送り、嫌気性醗酵させることによっ
て、メタンガスを回収することができる。
例を示すフロー図である。
型のプロセスの一例を示すフロー図である。
性廃棄物の湿式粉砕選別処理設備の一例を示すフロー図
である。
性廃棄物の湿式粉砕選別処理工程の一例を示すと共に、
メタンガスを回収する工程をも示すフロー図である。
有機性廃棄物の湿式粉砕選別処理工程の一例を示すと共
に、メタンガスを回収する工程をも示すフロー図であ
る。
性廃棄物の湿式粉砕選別処理設備の別の一例を示すフロ
ー図である。
一例を示すフロー図である。
Claims (8)
- 【請求項1】 廃水中に含まれる窒素含有物質を、水素
供与体を用いて生物学的に硝化脱窒素処理する廃水処理
方法において、前記水素供与体として、有機性廃棄物を
湿式粉砕して得られる有機スラリーを用いることを特徴
とする廃水処理方法。 - 【請求項2】 有機性廃棄物の湿式粉砕選別処理が、有
機性廃棄物と水との混合液中の前記有機性廃棄物を粉砕
するとともに重量不適物及び軽量不適物を除去して重質
有機スラリーを得る粉砕選別工程と、前記粉砕選別工程
で得られる重質有機スラリーから固形分を一部除去して
軽質有機スラリーを得る固形物分離工程とからなる請求
項1に記載の廃水処理方法。 - 【請求項3】 有機性廃棄物の湿式粉砕選別処理が、有
機性廃棄物と水との混合液中の前記有機性廃棄物を粉砕
するとともに重量不適物を除去する粉砕重量物選別工程
と、軽量不適物を除去して重質有機スラリーを得る軽量
物選別工程と、前記軽量物選別工程で得られる重質有機
スラリーから固形分を一部除去して軽質有機スラリーを
得る固形物分離工程とからなる請求項1に記載の廃水処
理方法。 - 【請求項4】 有機性廃棄物を湿式粉砕選別処理して得
られる有機スラリーを50〜60℃の温度で攪拌して得
られる、有機物の加水分解が促進した有機スラリーを、
水素供与体として用いる請求項1に記載の廃水処理方
法。 - 【請求項5】 有機性廃棄物の湿式粉砕選別処理の前処
理として、有機性廃棄物の破袋処理及び破砕処理を行う
請求項1に記載の廃水処理方法。 - 【請求項6】 重質有機スラリーの一部を嫌気性醗酵さ
せてメタンガスを回収する請求項2に記載の廃水処理方
法。 - 【請求項7】 有機性廃棄物を粗砕する破砕部と、粗砕
した有機性廃棄物と水とを受け入れて混合しながら、前
記有機性廃棄物を粉砕するとともに、重量不適物及び軽
量不適物を除去して重質有機スラリーを得る粉砕選別部
と、前記粉砕選別部で得られた重質有機スラリーから固
形分を一部除去して軽質有機スラリーを得る固形物分離
部と、窒素成分を含む廃水を活性汚泥を用いて硝化処理
する硝化部と、前記固形物分離部で得られた軽質有機ス
ラリーと前記硝化部で硝化処理された廃水とを混合して
脱窒素処理をする脱窒素部とから成る廃水処理装置。 - 【請求項8】 粉砕選別部が、有機性廃棄物を粉砕する
とともに、重量不適物を除去する粉砕重量物選別手段
と、軽量不適物を除去する軽量物選別手段とを備えたも
のである請求項7に記載の廃水処理装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20980899A JP4554009B2 (ja) | 1999-07-23 | 1999-07-23 | 廃水処理方法、及び廃水処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20980899A JP4554009B2 (ja) | 1999-07-23 | 1999-07-23 | 廃水処理方法、及び廃水処理装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JP2001029993A true JP2001029993A (ja) | 2001-02-06 |
JP4554009B2 JP4554009B2 (ja) | 2010-09-29 |
Family
ID=16578955
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP20980899A Expired - Lifetime JP4554009B2 (ja) | 1999-07-23 | 1999-07-23 | 廃水処理方法、及び廃水処理装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4554009B2 (ja) |
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