JP3356206B2 - 排水処理方法 - Google Patents
排水処理方法Info
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- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
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- Y02W10/10—Biological treatment of water, waste water, or sewage
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- Activated Sludge Processes (AREA)
- Treatment Of Sludge (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、下水などの排水処
理方法にかかり、特に沈殿させた汚泥を超臨界水中にお
いて酸化処理する排水処理方法に関する。
理方法にかかり、特に沈殿させた汚泥を超臨界水中にお
いて酸化処理する排水処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、下水汚泥などの有機性廃棄物を超
臨界水中で酸化処理する技術の開発が盛んに行われてい
る（例えば、特公平１−３８５３２号公報）。そして、
従来、窒素化合物を含有する有機性廃棄物を超臨界水酸
化処理する場合、圧力を２２ＭＰａ以上にし、かつ反応
温度を６００℃以上に維持することにより行っている。
これは、炭素化合物は水の臨界点（３７４．２℃）付近
において分解することが可能であるが、アンモニアなど
の窒素化合物は４００℃程度の比較的低温の超臨界水中
では分解速度が小さいく、実用的な分解速度を得るため
には６００℃以上の高温に保持する必要があることによ
る。図３と図４は、下水汚泥を酸化処理した際の有機炭
素と窒素化合物との分解率を示したものである。
臨界水中で酸化処理する技術の開発が盛んに行われてい
る（例えば、特公平１−３８５３２号公報）。そして、
従来、窒素化合物を含有する有機性廃棄物を超臨界水酸
化処理する場合、圧力を２２ＭＰａ以上にし、かつ反応
温度を６００℃以上に維持することにより行っている。
これは、炭素化合物は水の臨界点（３７４．２℃）付近
において分解することが可能であるが、アンモニアなど
の窒素化合物は４００℃程度の比較的低温の超臨界水中
では分解速度が小さいく、実用的な分解速度を得るため
には６００℃以上の高温に保持する必要があることによ
る。図３と図４は、下水汚泥を酸化処理した際の有機炭
素と窒素化合物との分解率を示したものである。
【０００３】図３は、下水汚泥中に含まれる全有機炭素
量（ＴＯＣ）の酸化分解実験の結果であって、横軸が℃
で示した反応温度であり、縦軸が％で表したＴＯＣの分
解率である。また、図４は、横軸が反応温度（℃）を示
し、縦軸が下水汚泥中の全窒素化合物量（Ｔ−Ｎ）の分
解率（％）である。そして、下水汚泥は、酸化剤として
酸素が添加され、２２ＭＰａ以上の圧力に加圧してあ
る。
量（ＴＯＣ）の酸化分解実験の結果であって、横軸が℃
で示した反応温度であり、縦軸が％で表したＴＯＣの分
解率である。また、図４は、横軸が反応温度（℃）を示
し、縦軸が下水汚泥中の全窒素化合物量（Ｔ−Ｎ）の分
解率（％）である。そして、下水汚泥は、酸化剤として
酸素が添加され、２２ＭＰａ以上の圧力に加圧してあ
る。
【０００４】これらの図からわかるようにＴＯＣは、３
００℃程度の湿式酸化においても９７．５％程度分解す
ることができるが、Ｔ−Ｎの場合は５５％程度しか分解
できない。そして、ＴＯＣの場合、４００℃の超臨界水
による酸化処理によってほぼ１００％分解できる。しか
し、Ｔ−Ｎの場合は、超臨界水による酸化処理をしたと
しても、６００℃以上の高温でないと１００％分解する
ことができない。
００℃程度の湿式酸化においても９７．５％程度分解す
ることができるが、Ｔ−Ｎの場合は５５％程度しか分解
できない。そして、ＴＯＣの場合、４００℃の超臨界水
による酸化処理によってほぼ１００％分解できる。しか
し、Ｔ−Ｎの場合は、超臨界水による酸化処理をしたと
しても、６００℃以上の高温でないと１００％分解する
ことができない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、超臨界水に
よる酸化処理をする超臨界水酸化処理槽は、インコネル
やハステロイ等の耐熱耐腐食性を有する材料によって形
成してあるが、このような材料は、６００℃以上の温度
になると強度が急激に小さくなる。このため、超臨界水
酸化処理によって窒素化合物を酸化分解する場合、６０
０℃以上の温度でも充分な強度を有するように処理槽の
肉厚を大きくしなければならず、設備費が増大したり、
また汚泥などの反応物を６００℃以上という高温に維持
するため、外部からのエネルギー投入量が多くなるなど
の課題がある。
よる酸化処理をする超臨界水酸化処理槽は、インコネル
やハステロイ等の耐熱耐腐食性を有する材料によって形
成してあるが、このような材料は、６００℃以上の温度
になると強度が急激に小さくなる。このため、超臨界水
酸化処理によって窒素化合物を酸化分解する場合、６０
０℃以上の温度でも充分な強度を有するように処理槽の
肉厚を大きくしなければならず、設備費が増大したり、
また汚泥などの反応物を６００℃以上という高温に維持
するため、外部からのエネルギー投入量が多くなるなど
の課題がある。
【０００６】本発明は、前記従来技術の欠点を解消する
ためになされたもので、窒素化合物を含む有機性廃棄物
を超臨界水酸化処理のための設備費、維持費を削減する
ことを目的としている。また、窒素化合物を含む排水の
処理を安価に行えるようにすることを目的としている。
ためになされたもので、窒素化合物を含む有機性廃棄物
を超臨界水酸化処理のための設備費、維持費を削減する
ことを目的としている。また、窒素化合物を含む排水の
処理を安価に行えるようにすることを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明に係る排水処理方
法は、原水を生物処理槽において生物処理したのちに汚
泥を沈殿させ、前記汚泥を、反応温度を４００℃程度の
超臨界水中において酸化処理し、その後、反応生成物を
冷却して窒素化合物を含む廃水を反応生成物から取り出
して前記生物処理槽にそのまま供給する構成となってい
る。
法は、原水を生物処理槽において生物処理したのちに汚
泥を沈殿させ、前記汚泥を、反応温度を４００℃程度の
超臨界水中において酸化処理し、その後、反応生成物を
冷却して窒素化合物を含む廃水を反応生成物から取り出
して前記生物処理槽にそのまま供給する構成となってい
る。
【０００８】前記超臨界水による酸化処理は、沈殿池か
ら抜き出した下水汚泥に酸素を添加し、前記下水汚泥と
酸素との混合流体を２５ＭＰａ程度に加圧したのち、２
００℃程度に加熱して超臨界水酸化処理槽に導入して行
なう。
ら抜き出した下水汚泥に酸素を添加し、前記下水汚泥と
酸素との混合流体を２５ＭＰａ程度に加圧したのち、２
００℃程度に加熱して超臨界水酸化処理槽に導入して行
なう。
【０００９】
【作用】上記のごとく構成した本発明は、窒素化合物を
超臨界水中で酸化処理せず、超臨界水酸化処理後の反応
生成物からアンモニアなどの窒素化合物を含んだ廃水を
取り出し、この廃水を生物処理して窒素化合物を分解す
るようにしているため、下水汚泥などの有機性廃棄物を
超臨界水による酸化処理をする場合、比較的低温の超臨
界水によって分解可能な炭素化合物だけを分解すればよ
く、また反応物である有機性廃棄物を６００℃以上に保
持する必要がないため、超臨界水酸化処理槽の設備費用
を低減することができるとともに、反応物に与えるエネ
ルギーが少なくなって維持費を低減することができる。
超臨界水中で酸化処理せず、超臨界水酸化処理後の反応
生成物からアンモニアなどの窒素化合物を含んだ廃水を
取り出し、この廃水を生物処理して窒素化合物を分解す
るようにしているため、下水汚泥などの有機性廃棄物を
超臨界水による酸化処理をする場合、比較的低温の超臨
界水によって分解可能な炭素化合物だけを分解すればよ
く、また反応物である有機性廃棄物を６００℃以上に保
持する必要がないため、超臨界水酸化処理槽の設備費用
を低減することができるとともに、反応物に与えるエネ
ルギーが少なくなって維持費を低減することができる。
【００１０】そして、廃水中にアンモニアなどの揮発性
窒素化合物が多い場合、揮発性窒素化合物を処理水から
抽出したのちに廃水を生物処理して窒素化合物の分解を
行うようにすると、廃水の生物処理を行う生物処理槽に
過大な負荷を与えることがなく、有機性廃棄物の分解処
理を円滑に行うことができる。また、超臨界水による酸
化処理の反応温度は、３７４℃より高く、６００℃未満
である。水の臨界温度は、３７４．２℃であるから、反
応温度が３７４℃以下であると臨界水を得ることができ
ない。そして、反応温度は、６００℃を超えると超臨界
水酸化反応槽を形成している材料の強度が低下するとこ
ろから、６００℃を超えないようにする。
窒素化合物が多い場合、揮発性窒素化合物を処理水から
抽出したのちに廃水を生物処理して窒素化合物の分解を
行うようにすると、廃水の生物処理を行う生物処理槽に
過大な負荷を与えることがなく、有機性廃棄物の分解処
理を円滑に行うことができる。また、超臨界水による酸
化処理の反応温度は、３７４℃より高く、６００℃未満
である。水の臨界温度は、３７４．２℃であるから、反
応温度が３７４℃以下であると臨界水を得ることができ
ない。そして、反応温度は、６００℃を超えると超臨界
水酸化反応槽を形成している材料の強度が低下するとこ
ろから、６００℃を超えないようにする。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明に係る排水処理方法の好ま
しい実施の形態を添付図面に従って詳細に説明する。図
１は、本発明の実施の形態に係る排水処理方法の説明図
である。図１において、原水である下水１０は、生物処
理槽１２に投入され、活性汚泥法などの微生物による浄
化処理が行われ、また汚泥フロックが形成される。その
後、下水１０は、沈殿池１４に流入し、処理水１６と下
水汚泥１８とに分離される。そして、処理水１６は、消
毒などの処理をしたのちに河川などに放水される。
しい実施の形態を添付図面に従って詳細に説明する。図
１は、本発明の実施の形態に係る排水処理方法の説明図
である。図１において、原水である下水１０は、生物処
理槽１２に投入され、活性汚泥法などの微生物による浄
化処理が行われ、また汚泥フロックが形成される。その
後、下水１０は、沈殿池１４に流入し、処理水１６と下
水汚泥１８とに分離される。そして、処理水１６は、消
毒などの処理をしたのちに河川などに放水される。
【００１２】一方、沈殿池１４から抜き出された有機性
廃棄物である下水汚泥１８は、図示しない酸素供給装置
によって酸素２０が添加される。そして、下水汚泥１８
と酸素２０との混合流体は、２５ＭＰａ程度の圧力に加
圧されたのち、ヒータ２２によって２００℃程度まで加
熱され、超臨界水酸化処理槽２４に導入される。超臨界
水酸化処理槽２４に供給された混合流体は、酸化処理槽
２４内において発熱を伴う酸化反応が進行し、下水汚泥
１８に含まれていた水が超臨界水となる。超臨界水酸化
処理槽２４内は、温度が４００℃程度、圧力が２５ＭＰ
ａ程度に維持されている。そして、下水汚泥中の有機物
は酸素と反応し、炭素が二酸化炭素になる。また、下水
汚泥１８中の窒素は、アンモニアに変換される。超臨界
水酸化処理槽２４において超臨界水酸化処理された汚泥
（反応生成物）は、冷却器２６において冷却されたの
ち、気固液分離器２８に送られ、アンモニア含有廃水３
０と排ガス３２と灰３４とに分離される。
廃棄物である下水汚泥１８は、図示しない酸素供給装置
によって酸素２０が添加される。そして、下水汚泥１８
と酸素２０との混合流体は、２５ＭＰａ程度の圧力に加
圧されたのち、ヒータ２２によって２００℃程度まで加
熱され、超臨界水酸化処理槽２４に導入される。超臨界
水酸化処理槽２４に供給された混合流体は、酸化処理槽
２４内において発熱を伴う酸化反応が進行し、下水汚泥
１８に含まれていた水が超臨界水となる。超臨界水酸化
処理槽２４内は、温度が４００℃程度、圧力が２５ＭＰ
ａ程度に維持されている。そして、下水汚泥中の有機物
は酸素と反応し、炭素が二酸化炭素になる。また、下水
汚泥１８中の窒素は、アンモニアに変換される。超臨界
水酸化処理槽２４において超臨界水酸化処理された汚泥
（反応生成物）は、冷却器２６において冷却されたの
ち、気固液分離器２８に送られ、アンモニア含有廃水３
０と排ガス３２と灰３４とに分離される。
【００１３】ところで、下水汚泥１８は、乾燥重量比で
約８％の窒素を含んでいる。このため、下水汚泥を４０
０℃で超臨界水酸化処理した場合、アンモニア含有廃水
３０の窒素濃度は、図４より約４８００ｍｇ−Ｎ／Ｌと
なる。そして、アンモニア含有廃水３０は、生物処理槽
１２に返送され、再び生物処理されてアンモニアが分解
される。
約８％の窒素を含んでいる。このため、下水汚泥を４０
０℃で超臨界水酸化処理した場合、アンモニア含有廃水
３０の窒素濃度は、図４より約４８００ｍｇ−Ｎ／Ｌと
なる。そして、アンモニア含有廃水３０は、生物処理槽
１２に返送され、再び生物処理されてアンモニアが分解
される。
【００１４】このように、本発明の実施の形態において
は、超臨界水酸化処理槽２４を４００℃程度の比較的低
い温度に保持して炭素化合物のみを酸化分解し、アンモ
ニアの分解を生物処理槽１２において行うようにしてい
るため、超臨界水酸化処理槽２４の設備費を低減するこ
とができ、また外部から反応物（下水汚泥と酸素との混
合流体）に与えるエネルギー量を少なくすることがで
き、維持費の低減を図ることができる。
は、超臨界水酸化処理槽２４を４００℃程度の比較的低
い温度に保持して炭素化合物のみを酸化分解し、アンモ
ニアの分解を生物処理槽１２において行うようにしてい
るため、超臨界水酸化処理槽２４の設備費を低減するこ
とができ、また外部から反応物（下水汚泥と酸素との混
合流体）に与えるエネルギー量を少なくすることがで
き、維持費の低減を図ることができる。
【００１５】そして、前記実施の形態においては、ヒー
タ２２によって下水汚泥１８と酸素２０との混合流体を
加熱する場合について説明したが、冷却器２６において
反応生成物と熱交換させた処理液を用いて混合流体を加
熱する場合、熱交換器の容量を小さくすることができる
とともに、下水汚泥１８の濃度を下げることが可能とな
って、下水汚泥１８の圧送が容易となる。また、前記実
施の形態においては、有機性廃棄物が下水汚泥１８であ
る場合について説明したが、有機性廃棄物は飲食店や食
品加工工場などから排出されるいわゆる生ゴミ等であっ
てもよい。
タ２２によって下水汚泥１８と酸素２０との混合流体を
加熱する場合について説明したが、冷却器２６において
反応生成物と熱交換させた処理液を用いて混合流体を加
熱する場合、熱交換器の容量を小さくすることができる
とともに、下水汚泥１８の濃度を下げることが可能とな
って、下水汚泥１８の圧送が容易となる。また、前記実
施の形態においては、有機性廃棄物が下水汚泥１８であ
る場合について説明したが、有機性廃棄物は飲食店や食
品加工工場などから排出されるいわゆる生ゴミ等であっ
てもよい。
【００１６】図２は、他の実施の形態を示したものであ
る。この実施の形態においては、気固液分離器２８にお
いて分離したアンモニア含有廃水３０をストリッピング
槽４０に流入させ、アンモニア含有廃水３０中のアンモ
ニアを一部気化させて触媒処理槽４２に送り、アンモニ
アを触媒によって分解するようになっている。そして、
アンモニアを一部気化させたアンモニア含有廃水３０
は、ストリッピング槽４０から前記実施の形態と同様に
生物処理槽１２に戻すようになっている。他の構成は、
前記の実施形態と同様である。このように構成した本実
施の形態においては、アンモニア含有廃水３０中のアン
モニアの濃度が高い場合であっても、生物処理槽１２に
過大な負荷を与えることがない。
る。この実施の形態においては、気固液分離器２８にお
いて分離したアンモニア含有廃水３０をストリッピング
槽４０に流入させ、アンモニア含有廃水３０中のアンモ
ニアを一部気化させて触媒処理槽４２に送り、アンモニ
アを触媒によって分解するようになっている。そして、
アンモニアを一部気化させたアンモニア含有廃水３０
は、ストリッピング槽４０から前記実施の形態と同様に
生物処理槽１２に戻すようになっている。他の構成は、
前記の実施形態と同様である。このように構成した本実
施の形態においては、アンモニア含有廃水３０中のアン
モニアの濃度が高い場合であっても、生物処理槽１２に
過大な負荷を与えることがない。
【００１７】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、窒素化合物を超臨界水中で酸化処理せず、超臨界水
酸化処理後の反応生成物からアンモニアなどの窒素化合
物を含んだ廃水を取り出し、この廃水を生物処理して窒
素化合物を分解するようにしているため、下水汚泥など
の有機性廃棄物を超臨界水による酸化処理をする場合、
比較的低温の超臨界水によって分解可能な炭素化合物だ
けを分解すればよく、また反応物である有機性廃棄物を
６００℃以上に保持する必要がないため、超臨界水酸化
処理槽の設備費用を低減することができるとともに、反
応物に与えるエネルギーが少なくなって維持費を低減す
ることができる。
ば、窒素化合物を超臨界水中で酸化処理せず、超臨界水
酸化処理後の反応生成物からアンモニアなどの窒素化合
物を含んだ廃水を取り出し、この廃水を生物処理して窒
素化合物を分解するようにしているため、下水汚泥など
の有機性廃棄物を超臨界水による酸化処理をする場合、
比較的低温の超臨界水によって分解可能な炭素化合物だ
けを分解すればよく、また反応物である有機性廃棄物を
６００℃以上に保持する必要がないため、超臨界水酸化
処理槽の設備費用を低減することができるとともに、反
応物に与えるエネルギーが少なくなって維持費を低減す
ることができる。
【００１８】そして、廃水中にアンモニアなどの揮発性
窒素化合物が多い場合、揮発性窒素化合物を処理水から
抽出したのちに廃水を生物処理して窒素化合物の分解を
行うようにすると、廃水の生物処理を行う生物処理槽に
過大な負荷を与えることがなく、有機性廃棄物の分解処
理を円滑に行うことができる。また、超臨界水による酸
化処理の反応温度を３７４℃より高く、６００℃未満と
することにより、超臨界水酸化処理を行えるとともに、
超臨界水酸化処理を行わせる超臨界水酸化処理槽の設備
費用を低減することができる。
窒素化合物が多い場合、揮発性窒素化合物を処理水から
抽出したのちに廃水を生物処理して窒素化合物の分解を
行うようにすると、廃水の生物処理を行う生物処理槽に
過大な負荷を与えることがなく、有機性廃棄物の分解処
理を円滑に行うことができる。また、超臨界水による酸
化処理の反応温度を３７４℃より高く、６００℃未満と
することにより、超臨界水酸化処理を行えるとともに、
超臨界水酸化処理を行わせる超臨界水酸化処理槽の設備
費用を低減することができる。
【図１】本発明の実施の形態に係る排水処理方法の説明
図である。
図である。
【図２】他の実施形態の説明図である。
【図３】下水汚泥を超臨界水酸化処理したときの処理温
度と全有機炭素量の分解率との関係を示す図である。
度と全有機炭素量の分解率との関係を示す図である。
【図４】下水汚泥を超臨界水酸化処理したときの処理温
度と全窒素化合物の分解率との関係を示す図である。
度と全窒素化合物の分解率との関係を示す図である。
１０ 原水（下水） １２ 生物処理槽 １４ 沈殿池 １８ 有機性廃棄物（下水汚泥） ２０ 酸素 ２２ ヒータ ２４ 超臨界水酸化処理槽 ２６ 冷却器 ２８ 気固液分離器 ３０ 廃水（アンモニア含有廃水） ４０ ストリッピング槽 ４２ 触媒処理槽
フロントページの続き (72)発明者 麻生 伸二 東京都千代田区内神田一丁目１番14号 日立プラント建設株式会社内 (72)発明者 本地 章夫 茨城県ひたちなか市堀口832番地の２ 株式会社日立製作所 日立研究所内 (56)参考文献 特開 平８−197039（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−276900（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−226583（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−52698（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−294969（ＪＰ，Ａ) 特表 平９−502390（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C02F 3/12 C02F 11/00 - 11/20 B09B 3/00 - 5/00 B01J 3/00 B01J 19/00
Claims (2)
- 【請求項１】 原水を生物処理槽において生物処理した
のちに汚泥を沈殿させ、前記汚泥を、反応温度を４００
℃程度の超臨界水中において酸化処理し、その後、反応
生成物を冷却して窒素化合物を含む廃水を反応生成物か
ら取り出して前記生物処理槽にそのまま供給することを
特徴とする排水処理方法。 - 【請求項２】 前記超臨界水による酸化処理は、沈殿池
から抜き出した下水汚泥に酸素を添加し、前記下水汚泥
と酸素との混合流体を２５ＭＰａ程度に加圧したのち、
２００℃程度に加熱して超臨界水酸化処理槽に導入して
行なうことを特徴とする請求項１に記載の排水処理方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24351898A JP3356206B2 (ja) | 1998-08-28 | 1998-08-28 | 排水処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24351898A JP3356206B2 (ja) | 1998-08-28 | 1998-08-28 | 排水処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000070896A JP2000070896A (ja) | 2000-03-07 |
| JP3356206B2 true JP3356206B2 (ja) | 2002-12-16 |
Family
ID=17105108
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24351898A Expired - Fee Related JP3356206B2 (ja) | 1998-08-28 | 1998-08-28 | 排水処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3356206B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103880122A (zh) * | 2014-03-17 | 2014-06-25 | 山东大学 | 一种制备抗板结粒状免烧铁碳微电解填料的方法 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4671520B2 (ja) * | 2001-03-23 | 2011-04-20 | 三菱重工環境・化学エンジニアリング株式会社 | 有機性固形物処理システム |
| CN1330589C (zh) * | 2003-12-17 | 2007-08-08 | 财团法人工业技术研究院 | 超临界水氧化*** |
| JP4846307B2 (ja) * | 2005-09-09 | 2011-12-28 | 公立大学法人大阪府立大学 | 連続または半連続処理装置および連続または半連続処理方法 |
| JP4951760B2 (ja) * | 2007-02-27 | 2012-06-13 | 国立大学法人静岡大学 | 水熱酸化分解処理装置および肥料の製造方法 |
-
1998
- 1998-08-28 JP JP24351898A patent/JP3356206B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103880122A (zh) * | 2014-03-17 | 2014-06-25 | 山东大学 | 一种制备抗板结粒状免烧铁碳微电解填料的方法 |
| CN103880122B (zh) * | 2014-03-17 | 2015-08-26 | 山东大学 | 一种制备抗板结粒状免烧铁碳微电解填料的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000070896A (ja) | 2000-03-07 |
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