JP2002320992A - 有機性廃水の処理方法及び装置 - Google Patents
有機性廃水の処理方法及び装置Info
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Abstract
要がなく、更に汚泥からのリンを液側へ放出するための
リン放出槽を設けることなく、リンを活性汚泥から効果
的に回収し、余剰汚泥減容化とリン回収を両立できる方
法を提供する。 【解決手段】 有機性廃水を微生物によって浄化する生
物処理部及び固液分離部より構成する活性汚泥処理方法
において、生物処理部で好気性生物処理を行い、前記固
液分離部で分離される活性汚泥の一部を汚泥可溶化工程
に供給し、前記汚泥可溶化工程の可溶化汚泥にカルシウ
ム又はマグネシウムを添加してリン回収槽に供給し、ヒ
ドロキシアパタイト又はリン酸マグネシウムアンモニウ
ムを析出回収し、リンが回収された活性汚泥を前記生物
処理部に返送する。前記可溶化汚泥を固液分離し、分離
液をリン回収槽に供給することが好ましい。
Description
に関するもので、活性汚泥法における余剰汚泥の減容化
とリン除去、リン資源回収を可能にしたものであり、特
に、下水、有機性食品廃水などの有機性廃水の処理方法
及び装置に関する。
・好気法がある。この方法の特徴としては、活性汚泥中
のリン含率を高くすることができ、余剰汚泥として排出
すれば、処理水のリン濃度を低くすることが可能であ
る。しかし、余剰汚泥の処理処分法としては、濃縮、脱
水、焼却等の工程を経て系外に排出しなければならない
ため、その費用がかなり莫大なものであり、全体のラン
ニングコストの増大を招く。更に、汚泥脱水処理におい
ても、適切な薬注率等の管理に伴うメンテナンスの煩雑
さも残る。
泥減容化処理として、余剰汚泥量以上の汚泥を沈殿池ま
たは生物反応曝気槽から引き抜き、オゾンを注入する別
個のオゾン反応槽に導入し、オゾン処理を受けた汚泥を
再び生物反応曝気槽へ返送することにより、曝気槽でオ
ゾン処理汚泥の一部が生物処理によって分解することに
より汚泥を減容化することができる方法が知られてい
る。しかし、汚泥減容化処理では、余剰汚泥量の発生が
少なくなるか、或いはなくなる一方で、菌体増殖に伴う
リンの蓄積がなくなるため、リンが汚泥などでに伴われ
て外部に出るルートがなくなるので、リンがすべて処理
水の方へ行くことになり、その結果処理水のリン濃度が
原水とほぼ同程度であり、生物処理によるリン除去が不
可能であった。
う処理法として、図4に示す「嫌気好気法による生物脱
リン装置において、沈殿汚泥の一部が導入される汚泥可
溶化手段と、可溶化された汚泥の一部を嫌気槽に返送す
る手段と、可溶化汚泥の他の一部が導入されるリン放出
槽と、該リン放出槽の流出液が導入されるMAP反応塔
からなる生物脱リン装置」が提案されている。
示すような、嫌気好気活性汚泥法と、オゾンによる汚泥
可溶化手段と、リン放出槽、MAP反応塔を組み合わせ
た生物脱リン装置では、活性汚泥法の好気部の前段に嫌
気部を設け、かつ、新たに嫌気条件下で活性汚泥からリ
ンを放出させる為のリン放出槽を設ける必要があり、プ
ロセスが複雑化し、装置設備費、設置面積の増大を招く
という問題点があった。本発明は、上記の課題に鑑みて
なされたもので、活性汚泥法の(好気槽の前に嫌気槽を
設ける必要がなく)、更に汚泥からのリンを液側へ放出
するためのリン放出槽を設けることなく、リンを活性汚
泥から効果的に回収し、余剰汚泥減容化とリン回収を両
立できる新規方法及び装置を提供することを課題とす
る。
題を解決すべく鋭意研究を行い、生物処理部及び固液分
離部より構成する活性汚泥処理において、生物処理部を
好気性生物処理のみを行う処理部としても、その処理部
から出る活性汚泥の一部をオゾンにより処理すれば、活
性汚泥の一部がオゾンなどの汚泥可溶化による細胞膜の
変質、分解を受け汚泥の液化が進行し、有機物の溶出と
同様に活性汚泥菌体からリン溶出が起り、液中のリン濃
度が増加することを発見し、この可溶化処理汚泥もしく
は該汚泥の固液分離液にCaもしくはMgイオンを添加
し、リンをHAP又はMAPとして析出させる脱リン反
応槽へ供給すれば、リンを効果的に回収できることを見
出した。しかも、可溶化処理によってリンが放出され、
かつ、化学的にリンが回収された活性汚泥を廃水の生物
処理槽に返送すると、リン含有率が減少した活性汚泥が
リン含有原水と接触するため、その好気的生物処理部に
おいて、活性汚泥細胞内に原水中のリンを効果的に吸収
する現象が起きることも見出した。
れたものであり、次の構成により前記課題を解決した。 (1)有機性廃水を微生物によって浄化する生物処理部
及び固液分離部より構成する活性汚泥処理方法におい
て、生物処理部で好気性生物処理を行い、前記固液分離
部で分離される活性汚泥の一部を汚泥可溶化工程に供給
し、前記汚泥可溶化工程の可溶化汚泥にカルシウム又は
マグネシウムを添加してリン回収槽に供給し、ヒドロキ
シアパタイト又はリン酸マグネシウムアンモニウムを析
出回収し、リンが回収された活性汚泥を前記生物処理部
に返送することを特徴とする有機性廃水の処理方法。 (2)前記可溶化汚泥を固液分離し、分離汚泥を前記生
物処理部に返送するとともに、分離液にカルシウム又は
マグネシウムを添加してリン回収槽に供給し、脱リン反
応槽処理液を前記生物処理部に返送することを特徴とす
る請求項1記載の有機性廃水の処理方法。
る生物処理槽及び固液分離部より構成する活性汚泥処理
装置において、有機性廃水を供給し好気性生物処理を行
う生物処理槽、前記生物処理槽からの活性汚泥混合液を
固液分離する固液分離部、前記固液分離部で分離される
活性汚泥の一部を供給する汚泥可溶化装置、前記汚泥可
溶化装置の可溶化汚泥を供給し、カルシウム又はマグネ
シウムを添加してヒドロキシアパタイト又はリン酸マグ
ネシウムアンモニウムを析出回収させるリン回収槽、及
びリン回収槽からリンが回収された活性汚泥を前記生物
処理部に返送する配管を設けたことを特徴とする有機性
廃水の処理装置。
図4の従来法において不可欠であった、活性汚泥処理工
程前段の嫌気槽1及びリン放出槽7が不要になるという
顕著な効果がある。本発明では、可溶化処理によってリ
ンが放出され、かつ、化学的にリンが回収された活性汚
泥を廃水の生物処理槽に返送すると、リン含有率が減少
した活性汚泥がリン含有原水と接触するため、その好気
的生物処理部において、活性汚泥細胞内に原水中のリン
を効果的に吸収する現象が起きるものである。この面か
ら前記の活性汚泥の可溶化処理においては、活性汚泥か
らリンが放出されるが、処理された活性汚泥が好気的生
物処理部に返送されたときにその生物学的活性を十分に
有するものであるようにすることが好ましい。活性汚泥
の減容化が主目的である場合には活性汚泥細胞壁が破壊
されて生物処理部でBOD成分として生物学的に分解で
きるように可溶化処理する割合を高くするが、ここでは
活性汚泥の減容化も目的の一つとはしているが、それほ
どに可溶化処理を進めることは好ましくない。
行った脱リン処理液中には、汚泥から液化した有機物が
高濃度に残留しているため、これを再び生物処理槽に返
送すれば、有機物が活性汚泥処理によって分解し、水及
び二酸化炭素となる。この結果、系内汚泥量の増加が抑
制されるとともに、最終的に得られる放流水として、リ
ン及び有機物濃度のともに低いものとなる。この結果、
原水中のリンも高度に除去可能な汚泥減容化処理システ
ムとなる。
公知の各種化学的、物理的、熱的、電気的手段(オゾ
ン、過酸化水素などの酸化剤による可溶化、酸、アルカ
リによる可溶化、ミルによる汚泥磨り潰し、超音波、ウ
オータジェットによる汚泥微細化・可溶化、加熱による
汚泥可溶化、水中パルスによる汚泥微細化・可溶化な
ど)が使用できる。この中で、最も代表的な可溶化手段
はオゾン酸化であるので、以下に本発明の実施態様の一
例をオゾンによる汚泥可溶化を例に挙げて、図1及び2
を用いて詳細に説明する。なお、実施例及び比較例を説
明するための全図において、同一機能を有するものは同
一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
込んだ処理施設の運転結果の一例を挙げて詳細に説明す
る。なお、本発明はこれらの実施例により何等制限され
るものではない。
をフローシートで示す。図1に示す如く、原水1を生物
処理槽2に流入し、返送汚泥7を生物処理槽2に返送す
る活性汚泥処理プロセスにおいて、沈殿池(固液分離
槽)4より沈殿汚泥6の一部をオゾン処理供給汚泥8と
してオゾン反応槽9に供給し、オゾンガス10をオゾン
反応槽9に注入する。
泥11を晶析脱リン反応槽(リン回収槽)13に送り、
MgCl2 注入ライン12よりMgCl2 が注入され、
Mgの供給及びpH調整により、液中のリン及びアンモ
ニアとマグネシウムとの反応で、リン酸マグネシウムア
ンモニウム(MAP)を回収リン14として生成させ
る。また、リン回収槽13の流出活性汚泥15を生物処
理槽2に返送し、生物処理反応槽2の活性汚泥の一部と
して有機物の分解を行う。
理汚泥11を固液分離槽16に供給し、分離汚泥18及
び分離液19に分離する。分離液19を晶析脱リン反応
槽(リン回収槽)13に送り、Ca(OH)2 注入ライ
ン12よりCa(OH)2 が注入され、Caの供給及び
pH調整により、ヒドロキシアパタイト(HAP)を回
収リン14として生成させる。また、固液分離槽16の
オゾン処理残汚泥(分離汚泥)18を生物処理槽2に返
送し、生物処理槽2の活性汚泥の一部として有機物の分
解を行う。ここで、晶析脱リン反応槽13からの脱リン
液20も生物処理槽2に供給し、活性汚泥による分解を
行い水及び二酸化炭素に酸化する。このようにして得ら
れる生物処理槽2の処理液を沈殿池(固液分離槽)4に
流入し、固液分離後、上澄液を処理水5として得る一
方、沈殿汚泥6の一部を返送汚泥7として生物処理槽2
に返送する。
アパタイト(Hydroxyapatite:Ca
5 (PO4 )3 OH)生成の晶析脱リン方式(HAP
法)としたが、実施例1のように、Mg、アンモニウム
を共存させて晶析させるリン酸マグネシウムアンモニウ
ム(MAP)法等を用いて、同様な効果が得られる。
動し、この種晶HAP、MAPの晶析反応を進行させる
晶析装置13を利用する場合は、図1に示す如く、オゾ
ン処理汚泥を固液分離することなく、オゾン処理汚泥1
1をそのままこのタイプの晶析装置13に供給しても差
し支えない。なぜなら、晶析したHAP、MAPの沈降
性は、活性汚泥粒子よりも格段に沈降性が大きいので、
晶析装置11に沈降分離部を付設すれば、活性汚泥をH
AP、MAP粒子と容易に分級できるからである。分級
された活性汚泥は生物処理部に供給し生物学的に分解さ
れる。
を示す。オゾン反応槽において、O 3 ガスを流量6.0
リットル/min、O3 濃度50mg/リットルの注入
を行い、O3 注入率35mg−O3 /g−SS、滞留時
間を3.0時間とした条件で処理を行った。オゾン処理
汚泥量は14.0kg/dであり、系内汚泥量に対する
比率は約31%となった。
オゾン反応槽入口のSSが11000mg/リットルで
あるのに対し、処理後のSSが9000mg/リットル
に低下し、汚泥の液化率としては約18%となった。な
お、汚泥の液化率は以下の式より算出した。 液化率=〔(処理前SS−処理後SS)/(処理前S
S)〕×100%
ぞれ12.1mg/リットルと5.0mg/リットルで
あるのに対し、オゾン処理後でそれぞれ、590mg/
リットルと630mg/リットルに増加した。また、P
O4 −P及びS−T−Pが処理前の1.5mg/リット
ルと2.1mg/リットルであるにの対し、処理後でそ
れぞれ59.0mg/リットルと65.0mg/リット
ルに増加し、菌体中のリン酸がオゾン処理により多量に
溶出した。溶出リンの形態は大部分がオルトリン酸の形
態であった。
トリン酸ではなく、一部がポリリン酸の形態で溶出する
場合がある(オゾン以外の可溶化手段を適用すると、ポ
リリン酸の形で溶出する傾向が大きい)が、この場合、
単にCa、Mgイオンを添加すると、オルトリン酸以外
のポリリン酸はHAP、MAP生成反応に関与せずに除
去されにくいことが認められた。このような状況に対し
ては、可溶化処理汚泥を酸素含有ガスで数時間曝気する
と、ポリリン酸が生物学的オリトリン酸に変化するの
で、これにCa、Mgイオンを添加すると良い。また、
可溶化処理汚泥を酸素含有ガスで数時間曝気する際に、
生物処理槽18から可溶化処理を受けていない活性汚泥
を引き抜き添加すると、更に高速にポリリン酸がオルト
リン酸に変化することが認められた。このような得られ
たオゾン処理汚泥を固液分離槽にて固液分離し、SSの
少ない上澄水を晶析脱リン反応槽にて処理した処理結果
を第3表に示す。なお、実施例2では、オゾン処理汚泥
の固液分離槽を沈殿槽としたが、膜分離槽、ろ材による
ろ過槽等を用いても同様な効果が得られる。
5〜0.3mmのリン鉱石粒子を充填し、Ca/P約
5.0となるようにCa(OH)2 を注入し、上向流式
でLV29m/h、反応槽内pHを8.8に制御し、処
理水循環比率600%の条件で処理を行った。その結
果、反応槽入口でPO4 −PとT−Pがそれぞれ59.
mg/リットルと64.5mg/リットルであるのに対
し、出口でPO4 −PとT−Pがそれぞれ3.0mg/
リットルと5.6mg/リットルに低下した。また、S
−CODとS−BODについても、入口でそれぞれ59
0mg/リットルと630mg/リットルであるのに対
し、出口でそれぞれ550mg/リットルと570mg
/リットルとなり、若干低くなったものの、大部分の有
機物が残留し、リンのみが除去された。
ン処理水(脱リン液)20を活性汚泥処理装置の生物処
理槽2に供給すれば、流入原水1とともに活性汚泥処理
によって晶析脱リン処理水20中の有機物が生物学的に
分解される。第4表に生物処理槽の処理条件を、第5表
に流入原水及び放流水(生物処理水)の水質結果を示
す。
リットル、COD300mg/リットル、BOD350
mg/リットル、PO4 −P12.5mg/リットル、
T−P21mg/リットルであるのに対し、処理水で
は、SS8.0mg/リットル、COD14mg/リッ
トル、BOD6.5mg/リットル、PO4 −P1.5
mg/リットル、T−P2.5mg/リットルとなり、
安定した良好な処理水質が得られた。T−Pの除去率は
約90%であり非常に良い除去率であった。この結果本
発明により、汚泥減容化とともに原水中のリンが安定し
て除去されることが認められた。約2ヶ月の処理期間
中、系内汚泥量がほぼ一定で、約42〜45kgであ
り、ほとんど増加しなかったことから、オゾン処理を用
いた汚泥減容効果も顕著であると認められた。
化処理フローを、比較例として処理を行った。比較例で
は、オゾン処理に供する汚泥量を系内汚泥量の200%
とし、他の条件を実施例と同一とした。また、生物処理
槽の処理条件も実施例2と同一の条件とした。この場
合、原水の水質が実施例2と同一であるのに対し、処理
水はSS15mg/リットル、COD21mg/リット
ル、BOD12mg/リットルといずれも実施例2より
高くなった。さらにPO4 −PとT−Pはそれぞれ1
6.5mg/リットルと19.3mg/リットルとな
り、原水よりPO4 −Pが増加し、T−Pがやや減少す
る程度となった。
によれば、以下に示す顕著な効果が得られる。 (1)余剰汚泥を発生させることなく原水中のリンを高
度に除去でき、かつ、リンを資源として回収できる。 (2)活性汚泥処理工程を、必ずしも嫌気好気式生物脱
リン処理プロセスにする必要がなく、また、リンを吸収
した活性汚泥からリンを放出させるのに、嫌気的リン放
出槽を設ける必要が無いので、プロセス構成が大幅に簡
略になり、運転管理が容易になり、設備費も低減する。
ロック図である。
である。
Claims (3)
- 【請求項1】 有機性廃水を微生物によって浄化する生
物処理部及び固液分離部より構成する活性汚泥処理方法
において、生物処理部で好気性生物処理を行い、前記固
液分離部で分離される活性汚泥の一部を汚泥可溶化工程
に供給し、前記汚泥可溶化工程の可溶化汚泥にカルシウ
ム又はマグネシウムを添加してリン回収槽に供給し、ヒ
ドロキシアパタイト又はリン酸マグネシウムアンモニウ
ムを析出回収し、リンが回収された活性汚泥を前記生物
処理部に返送することを特徴とする有機性廃水の処理方
法。 - 【請求項2】 前記可溶化汚泥を固液分離し、分離汚泥
を前記生物処理部に返送するとともに、分離液にカルシ
ウム又はマグネシウムを添加してリン回収槽に供給し、
脱リン反応槽処理液を前記生物処理部に返送することを
特徴とする請求項1記載の方法。 - 【請求項3】 有機性廃水を微生物によって浄化する生
物処理槽及び固液分離部より構成する活性汚泥処理装置
において、有機性廃水を供給し好気性生物処理を行う生
物処理槽、前記生物処理槽からの活性汚泥混合液を固液
分離する固液分離部、前記固液分離部で分離される活性
汚泥の一部を供給する汚泥可溶化装置、前記汚泥可溶化
装置の可溶化汚泥を供給し、カルシウム又はマグネシウ
ムを添加してヒドロキシアパタイト又はリン酸マグネシ
ウムアンモニウムを析出回収させるリン回収槽、及びリ
ン回収槽からリンが回収された活性汚泥を前記生物処理
部に返送する配管を設けたことを特徴とする有機性廃水
の処理装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001127790A JP2002320992A (ja) | 2001-04-25 | 2001-04-25 | 有機性廃水の処理方法及び装置 |
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Publications (1)
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ID=18976593
Family Applications (1)
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JP2001127790A Pending JP2002320992A (ja) | 2001-04-25 | 2001-04-25 | 有機性廃水の処理方法及び装置 |
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