JPH07124571A

JPH07124571A - 有機性排水の処理方法

Info

Publication number: JPH07124571A
Application number: JP5275196A
Authority: JP
Inventors: Masao Sofugawa; 正夫曽布川; Atsushi Miyata; 篤宮田
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 1993-11-04
Filing date: 1993-11-04
Publication date: 1995-05-16

Abstract

(57)【要約】【目的】有機性排水中のアンモニア性窒素及びオルト
リン態リンを効率よく除去することができる実用性に優
れた有機性排水の処理方法を提供する。【構成】オルトリン態リン及びモル比でオルトリン態
リンよりも高濃度にアンモニア性窒素を含む有機性排水
にアルカリを添加し、Mg²⁺、PO₄ ^3-の一方または双方を
加えてリン酸マグネシウムアンモニウム塩を結晶させ
る。これをストラバイト生成槽３に充填されたリン酸マ
グネシウムアンモニウム塩結晶をろ過層として固液分離
し、有機性排水中のオルトリン態リンまたはアンモニア
性窒素を除去する。更に残存するアンモニア性窒素は、
有機性排水中のアルカリ度を利用して硝化される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、下水、産業排水、ゴミ
埋め立て地からの浸出水、下水処理場の汚泥処理系から
生ずる下水返流水等の有機性排水から、リン及びアンモ
ニアを効果的に除去することができる有機性排水の処理
方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】有機性排水の処理方法として一般に用い
られている生物学的硝化方法においては、アルカリ度が
不足するために、液中の濃度がアンモニア性窒素濃度の
7.16倍(gCaCO₃(アルカリ度)/gNH₄ ⁺-N) のアルカリ度を
持つようにアルカリを添加する必要があった。当然のこ
とながら、この硝化過程においてはほとんどオルトリン
態リンの除去はできず、アンモニア性窒素を除去するた
めだけにアルカリを加えることとなるので、ランニング
コストが多大となるという問題があった。

【０００３】また、オルトリン態リンの除去を目的とし
て有機性排水中にリン酸マグネシウムアンモニウム塩を
生成させる方法も試みられているが、リン酸マグネシウ
ムアンモニウム塩の結晶が小さいために固液分離するこ
とが難しく、実用化するには問題が残されていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記した従来
の問題点を解決して、有機性排水中のアンモニア性窒素
及びオルトリン態リンを効率よく除去することができる
実用性に優れた有機性排水の処理方法を提供するために
なされたものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めになされた本発明は、オルトリン態リン及びモル比で
オルトリン態リンよりも高濃度にアンモニア性窒素を含
む有機性排水をアルカリ性とし、Mg²⁺、PO₄ ^3-の一方ま
たは双方を加えてリン酸マグネシウムアンモニウム塩を
結晶させ、これを固液分離することにより有機性排水中
のオルトリン態リンまたはアンモニア性窒素を除去し、
残存するアンモニア性窒素を硝化させることを特徴とす
るものである。

【０００６】また、リン酸マグネシウムアンモニウム塩
を結晶させた後、造粒剤を添加して造粒したうえ固液分
離を行うことが好ましい。また、造粒物を含む有機性排
水をリン酸マグネシウムアンモニウム塩からなるろ過層
によりろ過することが好ましい。なお、有機性排水を凝
集した後、その上澄水を後段の硝化槽より流出する硝化
液とともに脱窒槽に投入し、脱窒処理したうえでアルカ
リ性とするとともに、Mg²⁺、PO₄ ^3-の一方または双方を
加えてリン酸マグネシウムアンモニウム塩を結晶させ、
これを固液分離することにより有機性排水中のオルトリ
ン態リンまたはアンモニア性窒素を除去し、残存するア
ンモニア性窒素を硝化させることもできる。

【０００７】

【実施例】以下に本発明を実施例のフローに基づいて
更に詳細に説明する。図１は本発明の第１の実施例のフ
ローシートであり、１は第１混和槽、２は第２混和槽、
３はストラバイト生成槽、４は硝化槽、５は脱窒槽、６
は余剰ストラバイト貯留槽である。

【０００８】まず、オルトリン態リン及びモル比でオル
トリン態リンよりも高濃度にアンモニア性窒素を含む有
機性排水に対して、アルカリ貯留槽７からアルカリが添
加され、第１混和槽１においてpH８以上のアルカリ性と
する。また除去を目的とする成分に応じて、Mg²⁺、PO₄
^3-の一方または双方をマグネシウム貯留槽13またはオ
ルトリン態リン貯留槽14から第１混和槽１に加えて混和
する。本発明では、リン酸マグネシウムアンモニウム塩
（例えばストラバイト）を結晶させて排水中からリンや
窒素を除去するのであるが、除去を目的とする成分に応
じて結晶生成に不足する成分を添加する必要がある。

【０００９】リン酸マグネシウムアンモニウム塩として
最も一般的に生成されるのは、MgNH₄PO₄・6H₂Oを分子式
とする結晶で、ストラバイトと呼ばれる。この組成が示
すようにＰが12.6％(w/w) 、Mgが9.9 ％(w/w) 、Ｎが5.
7 ％(w/w) の割合で含まれる。Ｎに対するＰの割合は2.
2 倍であり、モル比でオルトリン態リンよりも高濃度に
アンモニア性窒素を含む有機性排水ならば、このストラ
バイト結晶を生成させるためには少なくともオルトリン
態リンをストラバイト結晶の組成割合になるように添加
する必要がある。

【００１０】この実施例では、さらに次に造粒剤貯留槽
９から造粒剤を添加し、第２混和槽２で混和したうえで
直ちにストラバイト生成槽３に投入する。造粒剤として
は、例えばアニオン系の高分子凝集剤を用いることがで
きる。ストラバイト生成槽３の内部には、予めリン酸マ
グネシウムアンモニウム塩の結晶が充填されており、投
入される有機性排水中のオルトリン態リン、アンモニア
性窒素、マグネシウムイオンはリン酸マグネシウムアン
モニウム塩として結晶化し、さらに上記造粒剤により造
粒したのち、この充填された結晶をろ過層として溜ま
り、更にこの層中の結晶を核としてリン酸マグネシウム
アンモニウム塩の結晶が成長する。この実施例では、リ
ン酸マグネシウムアンモニウム塩の結晶によって閉塞が
生ずることを防止するために、循環ポンプ10により槽内
液の循環を行っている。

【００１１】図３に示すように、溶液のpHは高いほど溶
解性リン酸マグネシウムアンモニウムの溶解度が低くな
るので、リン酸マグネシウムアンモニウム塩結晶の量を
増大させ、ストラバイト生成槽３から流出する有機性排
水中のオルトリン態リンとアンモニア性窒素、特にオル
トリン態リンの濃度を低下させることができる。本発明
ではストラバイト生成槽３において固液分離を行い、リ
ン酸マグネシウムアンモニウム塩結晶と処理後の有機性
排水を分離することにより、有機性排水中のアンモニア
性窒素またはオルトリン態リンの除去を行う。このよう
な反応の結果、ストラバイト生成槽３内のリン酸マグネ
シウムアンモニウム塩からなる層は徐々に厚くなる。そ
こで図１に示すように一定の層厚みとなるように層をな
すリン酸マグネシウムアンモニウム塩の取り出し口を設
け、余剰ストラバイト貯留槽６へ貯留される構造とする
ことが好ましい。

【００１２】このようにして処理された有機性排水は次
に硝化槽４に導かれ、曝気ブロア11で曝気する。ストラ
バイト生成槽３ではストラバイト結晶の生成を促すた
め、アルカリ性となるように必要に応じてpH調整を行っ
ているため、ここの硝化槽４に導かれる有機性排水はア
ルカリ度の高い液体となっている。アルカリ度とはその
液体を仮にpHを4.8 まで低下させるべく強酸を加え、そ
れに要する酸の量を求めることにより、その液体の持つ
塩基度を炭酸カルシウム濃度表示したものである。一般
に硝化反応において化学量論的に１mgのNH₄-N を硝化さ
せるのに、7.1mg(CaCO₃)のアルカリ度を要する。従って
硝化槽３では、残存するアンモニア性窒素を有機性排水
に含まれているアルカリ度を利用して硝化させることが
可能になる。硝化後の有機性排水は更に脱窒槽５に導か
れ、有機物貯留槽12から有機物を脱窒のための水素供与
体として添加し、脱窒処理する。以上の工程によって、
有機性排水中のアンモニア性窒素及びオルトリン態リン
を効率よく除去することができる。

【００１３】図２は第２の実施例のフローを示すもの
で、図１のフローでは最後に配置されていた脱窒槽５を
第１混和槽１の前段に配置し、硝化液循環ポンプ11によ
り硝化液循環を行わせるとともに、更に脱窒槽５の前段
に凝集沈殿槽15と、これに凝集剤を添加するための凝集
剤貯留槽16とを配置したものである。図１のフローでは
有機物貯留槽12から有機物を脱窒のための水素供与体と
して添加する必要があったが、図２のフローでは硝化槽
４からの硝化液循環を行うことにより、原水の有機性排
水中に含まれる有機物を利用できるので、脱窒のための
有機物の添加を必要としない利点がある。

【００１４】また、図１のフローでは有機性排水中に有
機物が多く含まれる場合には、（有機物が酸化分解を受
けたのち、アンモニア性窒素が硝化されるため）硝化槽
４の設備規模を大きく取る必要があった。しかし図２の
フローでは、原水である有機性排水に凝集剤貯留槽16か
ら凝集剤を添加し、凝集沈殿槽15において凝集沈殿させ
ることにより、（脱窒槽５で必要な分の有機物を除い
て）有機物の大部分を除去することができるので、最終
段となる硝化槽４の設備規模を縮小し、硝化槽４におけ
る曝気ブロア11等の電気代等を節約することができる利
点がある。

【００１５】以下に図２のフローによって、1000m³／日
の有機性排水を処理した例を示す。まず流入する有機性
排水は、BOD:1500mg/L、アンモニア性窒素:120mg/L、オ
ルトリン態リン50mg/L、硝酸性窒素:0mg/Lの水質のもの
で、凝集剤貯留槽16から凝集剤を2kg/日の割合で添加し
た。アルカリ貯留槽７からのアルカリ添加量は70kg/ 日
であり、脱窒槽５の出口の水質は、BOD:250mg/L 、アン
モニア性窒素:60mg/L 、オルトリン態リン28mg/L、硝酸
性窒素:0mg/Lであった。

【００１６】この脱窒後の有機性排水に対して、22mg/L
となるようにMg²⁺を添加し、リン酸マグネシウムアンモ
ニウム塩を生成させた。リン酸マグネシウムアンモニウ
ム塩結晶を分離した後の有機性排水の性状は、BOD:250m
g/L 、アンモニア性窒素:45mg/L 、オルトリン態リン3m
g/L 、硝酸性窒素:0mg/Lであり、リンの除去率は89％、
窒素の除去率は25％であった。

【００１７】この排水を500m³ の容積の硝化槽４に導い
て硝化し、硝化液を返送比１：１（循環量1000m³／日）
で脱窒槽５へ返送した。硝化槽４の出口の処理水の水質
はBOD:5mg/L 、アンモニア性窒素:45mg/L 、オルトリン
態リン3mg/L 、硝酸性窒素:45mg/L であり、原水に対す
るリンの除去率は94％、窒素の除去率は62.5％であっ
た。

【００１８】

【発明の効果】以上に詳細に説明したように、本発明の
有機性排水の処理方法によれば、添加するアルカリをリ
ン酸マグネシウムアンモニウム塩の結晶化とその後の硝
化に利用することができるので、有機性排水中のアンモ
ニア性窒素及びオルトリン態リンを効率よく除去するこ
とができる。またリン酸マグネシウムアンモニウム塩の
結晶を確実に固液分離して回収することができる。更に
第２の実施例によれば、硝化槽の設備規模を小さくする
ことができるとともに、脱窒に要する有機物添加を不要
とすることができるので、低コストに有機性排水を処理
することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施例を示すフローシートである。

【図２】第２の実施例を示すフローシートである。

【図３】溶液のpHとリン酸マグネシウムアンモニウム塩
の結晶の溶解度との関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１第１混和槽、２第２混和槽、３ストラバイト生
成槽、４硝化槽、５脱窒槽、６余剰ストラバイト
貯留槽、７アルカリ貯留槽、８硝化液循環ポンプ、
９造粒剤貯留槽、10 循環ポンプ、11 曝気ブロア、
12 有機物貯留槽、13 マグネシウム貯留槽、14 オル
トリン態リン貯留槽、15凝集沈殿槽、16 凝集剤貯留槽

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】オルトリン態リン及びモル比でオルトリ
ン態リンよりも高濃度にアンモニア性窒素を含む有機性
排水をアルカリ性とし、Mg²⁺、PO₄ ^3-の一方または双方
を加えてリン酸マグネシウムアンモニウム塩を結晶さ
せ、これを固液分離することにより有機性排水中のオル
トリン態リンまたはアンモニア性窒素を除去し、残存す
るアンモニア性窒素を硝化させることを特徴とする有機
性排水の処理方法。
【請求項２】リン酸マグネシウムアンモニウム塩を結
晶化させた後、造粒剤を添加して造粒したうえ固液分離
を行うことを特徴とする請求項１に記載の有機性排水の
処理方法。
【請求項３】造粒物を含む有機性排水をリン酸マグネ
シウムアンモニウム塩からなるろ過層によりろ過するこ
とを特徴とする請求項２に記載の有機性排水の処理方
法。
【請求項４】有機性排水を凝集した後、その上澄水を
後段の硝化槽より流出する硝化液とともに脱窒槽に投入
し、脱窒処理したうえでアルカリ性とすることを特徴と
する請求項１に記載の有機性排水の処理方法。