JPS62500009A - 有機および／または無機の物質によつて汚染された下水から懸濁した物質、生物の栄養素および溶解した金属化合物を除去する方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 イ１８１　ａ３よび／まｌζは魚目の物′Ｃ１によってｉｌｉ染された下水から 懸濁した物質、生物の栄養素および溶解した金属化合物を除　する方法および装 置 技術分野 本発明は有機Ｊ３よび／または無機の物質によって汚染されている水から懸濁し た物質、生物の栄改素Ｊ３よび溶解した金属化合物を除去するための方法に関し 、ならびに本発明による方法を実施するだめの装置に関する。

背量の技術 本発明において、生物の栄養素と呼ぶものは植物を栽培するために有用な窒素お よびリンを含む生物の栄養素を意味する。

工業化、都市化およびＢ業の強化のために水の汚染はますま１増大する世界的問 題である。

一般に、最近まで使用されてきた下水処理の諸方法は完全な浄化を達成しないの で、溶解およびコロイド状になっている汚染物、その上、懸濁した固体粒子の可 成の部分が受入れ側に人って来る。

しかし、投資の＆Ｉノ限を絶えず」け加するエネルギーコストは完全な浄化の技 術の実現を許さない。

Ｄ化されたと考えられている水は通常まだ、一般に窒素Ｊ３よびリンの化合物か ら成る溶解した物質を可成の出に含んでいる。これらの物質は植物にとって最も 重要な栄養素である。それ故、それらの物質を回収して直接農業に利用すれば下 水浄化の経済を改善する。

その上、主に工業的出所の廃水があるが、その場合に溶解した物質は主として重 金属の塩から成る。一般に、これらの物質は生物圏に対してｎ性がある。しかし 、従来の方法によるそれらの物質の回収は余りに高価につく。

下水処理の間に下水スラッジが生じる。現在最も議論される問題は下水スラッジ の利用とその条件である。

今日、下水スラッジ中の１べての有機物質は円型な腐植質を形成する材料である ことが公知であるが、その栄Ｉ！索としての価値に関しては議論は別れる。その ＩＭ業における使用に関して最も重要な保留意見はｍＩｌ属含加Ｊ３よび下水ス ラッジが起す可能性のある感染のためにその使用の衛生に関する。世界中の研究 計画はｍ金属の植物中への取り込みとそれを通して動物組織中への取り込みに集 注されているが、この問題はまだ結着していない。

最近、若干の国では暫定的規則が各重金属について土壌の許容される含有旦の上 限を規定している。

有機物質によって汚染された下水の処理のための３つの主な公知の方法は次の通 りである。

−機械的 一生物学的 一物理化学的 いわゆる礪械的分離法は水Ｊ３よび下水の処理技術においてｇ：Ｘ要な工程であ る。固体懸濁物が比重の差によりは械的に分離される場合には、３０〜４０％の 浄化が達成される。

第２の浄化または生物学的工程の目的はコロイドおよび溶解した右別物質を除く ことである。微生物による１１機物質の除去は、例えば溶解した窒素およびリン の塩のＪ：うな、無別物質の生成を結果する。

スラッジの仕込みに関して次のド水処理方式を区別することが′Ｃきる。

ａ１部分的生物学処理、 ｂ。完全生物学処理、 Ｃ８硝化を伴う完全生物学処理、 （」、スラッジ安定化を伴う完全生物学処理〜いわゆる全酸化法 上ｕＬの方式について主な相違点の−・つは、曝気時間のである。すなわら、 ａの場合　０．７５−１．５時間、 ｂの場合　３．００時間、 Ｃの場合　Ｓ、ＯＯ時間、 ｄの場合２４．００時間。

曝気に必要なエネルギーは時間と共に増すが、酸素消費効率は酸化の進１ｉのた め時間と共に減少する。下水処理工場にＪ３いて曝気は最も多くのエネルギーを 必要とするので、酸化の程度はそれ故経済的観点から考慮されなければならない 。

物理化学的浄化法は分散した固体が沈殿ヒず、また例えばコロイド状態ＦＱ液（ 粒子の人ぎさ０．０１〜１．０μｍ）のように別械的にも分Ｎ１できない場合か 、またはその物質の生物学的分解が余りに高価につくかまたは不可能でさえある 場合に使用される。凝析、沈殿、１３よび線通は本発明に関連する主な物理化学 的方法である。物理化学的方法の固有コス１へは、就中高価な薬品を必要とηる ために比較的高い。物理化学的方法は、懸濁物質の残りと、以前の生物学的処理 の間に一部生成した無機の窒素Ｊ３よび耐化化合物を除去するための第３処理工 程に大抵使用される。このようにして下水処理工場から排出される水は良好な品 質である。１ｊなわら、それは工業ブ０セスに再使用できるし、また表面水にお 【ノる何らの富栄養化を起さずに単に放出することもできる。一般に第３３処理 工程は完全な生物学的浄化とそれに（ｌ随する硝化の後に続く。しかし、それは 投資と操業コス］−の両方を可成増加させる。

生物学的脱窒技術は、それ以前に高価かつ複雑な方法を使用して畠エネルギー消 費によりアンモニアから硝酸塩に酸化されている窒素を下水から除くことを含む 。

脱窒の普通の方法は合成樹脂に基づくイオン交換技術である。その特別な性質の ためにこの技術は主に飲料水の浄化に使用される。

その他の方法、例えば逆浸透法、はさらに８価につく。

従って、それらの実際との使用はむしろ制限される。

可溶性無纒リン化合物（主に正リン１１！塩）は、アルミニウムまたは鉄の化合 物を使用する化学沈殿による第３処理工程において除かれる。

懸濁物質を除くために、鉄とアルミニウムの塩、石灰、多価電解質およびそれら の組合せが使用される。そのような諸方法はデグレモント（Ｄｅｇｒｅｍｏｎｔ ）の「ウォーター・［−リートメント・ハンドブックＪ（”１４ａｔｅｒｔｒｅ ａ１ｍｅｎｔ　ｈａｎｄ　ｂｏｏｋ　”　、　５ｔｈ　Ｅｄｉｔｉｏｎ、Ｈａｌ ｓｂｅｄ　ＰｒｅｓｓＢｏｏｋ、　Ｊｏｈｎ　Ｗｉｌｅｙ　ａｎｄ　５ｏｎｓ、 Ｎｅｗ　Ｙｏｒｋ、１９７９　（■）　）、「ゲベツセルシュツツ、バラセル、 アブバラセル」（Ｇｅｗａｓｓｅｒｓｃｈｕｔｚ、Ｗａｓｓｅｒ、Ａｂｗａｓｓ ｅｒ″（Ｖｏｌ　、　１７゜八ａｃｈｅｎ、１９７５　）　）、「アンベンドラ ング・フォノ・フエルングスフ］二ルファーレン・ツール・フエルベツセルング ・デル・ライストラングスフニーイカイト・ごオロギツシエル・アンラーゲンＪ 　（”　Ａｎｗｅｎｄｕｎｇ　ｖｏｎＦａｌｌｕｎｇｓｖｅｒｆａｈｒｅｎ　ｚ ｕｒ　Ｖｅｒｂｅｓｓｅｒｕｎｇ　ｄｅｒ　Ｌｅｉｓｔｕｎｇｓｒａｈｉｇｋｅ ｉｔ　ｂｉｏｌｏｇｉｓｃｈｅｒ　Ａｎｌａｇａｎ″（Ｉｎ５ｔｉｔｕｔ　ｆｉ Ｊｒ８ａｕｉｎｇｅｎｉｅｕｒｗｅｓｅｎ　Ｖ　丁ｅｃｈｎｉｓｃｈｅ　Ｕｎｉ ｖｅｒｓｉｔｉｔ。

Ｈｊｎｃｂｅｎ、　１９７８））などの書籍テ取扱われている。

上記の化学処理は不溶性水酸化物の生成により２〇−９０％の金属を除く結果に なる。ｐＨ５と８の間の普通のρ１１範囲においてはアンモニウム含出は変らな い。

ハンガリー特許公報第１７５５５８号によると、約９０％の正リン酸が２００− ３００■の６Ａｆａアルミニウムを１１の水に加えることにより除くことができ るが、アンモニウム含Ｇは変らない。

ハンガリー特許公報第１８０，６１３Ｆ′ｉに、木炭処理によりＣＯＤが３０− ４０％減少する方法が記載されているが、しかし懸濁物質のｍもアンモニウム含 量も変らの望ましくない蓄積を赴けるために硝化に続いて脱窒することにより実 施される。

要約すると、上記の諸方法は次の不利な点を有する。

硝化は全体の生物学的酸化によって遂行づることができるが、多くの投資と操業 コス１−を必要とする。ＩＩ」１様の難点は脱窒にも生じる。その上、脱窒は温 度および水に吸収された酸素の濃度に非常に敏感ｒある。ざらにまた、媒体を脱 窒バイオマスに加えな【ノればならないので、それはさらに費用を増しかつ操作 を複雑にツる。

廃水処理に使用される薬品と添加剤はむしろ固有の効果を及ぼ１．、それらはさ らに比較的高価であり（例えば、木炭）、腐食をもたらすこともあり（例えば、 硫酸アルミニウム）。

本発明の主な目的は次の通りである。

−浄化処理の結果として、再使用できる水、または地表水あるいは地下水に許容 できない０害な効果を及ぼしてはならない水を生産しなければならない。

＝１１種学０最新のＴｉ１ｌ究結果に基づき、生物の栄養素は農業のための浄化 処理によって生産されなければな１うない。

−無害の下水スラッジをａ業に利用する可能性を実現する。さらに一つの目的は 、現在不純物の除去にのみ限られている下水処理工場の役割を、新しい紅湾的観 点を示す副生成物の使用により変更フることにある。

上記に要約された目的を達成づるために次のことが必要である。

一汚染した水の強力な浄化を実施することであり、その浄化処理には懸濁物質と 窒素、リンＪ３よび金属の汚染物の總体を従来の方法におけるよりも少ない行程 で沈殿させることによる、固体の、コロイドのおよび溶解した物質の除去および ／／または回収を含む。従って、投資および操業コストが低減される。

一現在の下水処理工場をＰｊ単に改良強化すること。種々な特別な要求に対応し かつ新しい経演的観点を聞くための解答を与える一つの方法を以下に要約する。

発明の開示 本発明は、ある特定の鉱物、特にある秤の天然ぜオライ１−が下水に物理化学的 効果を及ばずという認識に基づくものであって、浄化の効率と工程の経済性を基 本的に改良するｂのである。

発明者らは、クライノタイロフツ石またはモルデン７ツＧのような天然のゼオラ イ１−を含む岩石を破砕してから物理化学的の処理したものの適当な分聞を、一 つには選択的イオン交換と吸着に基づいて凝析しかつ副作用として化学的に沈殿 させる月利として、また一つには選択的イオン交換と吸着によりアンモニウムと 重金属のイオンを除去し、そしてざらに懸濁した物質を鑓過ゴる８料として使用 することにより、＋ｉθ記の１」的をｊヱ成し得ることを発見した。

弁明者らの実験に使用された岩石中にはクライノタイロフツ石とモルデンフッ石 が微結晶の形で存在した。その微結晶は０１１〜１０μｍの大きさである。それ らの質量％に含み、その残りは無定形の火山ガラスである。

ゼオライｌ−はその結晶格子が堅い多アニオン性のアルミノシリケート構造によ って形成されているために、ビオライトがカチオン交換無機ポリマーであること は公知である。

クライノタイロフツ石またはモルデンフッ石のゼオライト細孔の他に、それらの 岩石は不均一分散鉱物成分の間に微細孔を含んでいる。その原材料中でＮａ、Ｋ 。

ＩＶＨＪおよびＧａのカチオンはアニオン格子に結合してＪブつ、他のカチオン と大なり小なりの程度に交換されることができる。

これらの特性を考ｒａすることにより発明者らは、適当な粒の大ぎさの原材料は 、その元の形で、すなわら何らの予備的イオン交換なしに、下水中の懸濁物質お よびコロイドに沈殿作用を及ぽずことができるという結論に達した。その上、そ のイオン交換特性のために、それはアンモニウムおよび重金属イオン（鉛、ニッ ケル、銅、カドミウム、水銀、銀その他）の除去をもたらす。選択的イオン交換 効果はぜＡライｌ−についてＪ３よび従来クライノタイロフツ石についての文献 にＪ３いて公知である。これらの期待は発明者らの実験によって確かめられた。

さらに、発明者らは実験により、ビオライトがＮＨ４＋と交換して不溶の正リン 酸塩沈殿を形成することのできるカチオンを含有づるならば、ゼオライトを正リ ンｌ’［沈殿に使用できることを認めた。従って、本発明の基本的概念は、ビオ ライトを適当な方法で適当な速度で、そして適当な粒の大ぎさで連続供給するこ とにより、凝析により生成する綿状沈殿物の形成と同時におよび綿状沈殿物の形 成の後に、既にゼオライトを含有するスラッジの吸収能ツノは懸濁物質ならびに コロイド粒子の除去のために、ぞしてイオン交換によるアンモニウムと重金属イ オンの除去のために増加する効率をもってよく使用できるという認識に基づいて いる。

その上、天然ゼオライトを予め改質することにより正すンＭ塩の沈殿を増進さＶ ることおよびかくして生成した正リン酸塩沈殿物を確実に除くことを可能にする 。

本発明による方法は予備のおよび同時のリンＭ塩沈殿のすべての利点を結合する ものであり、それにより活性汚泥曝気中に生成する微細な綿状沈殿物が浄化され た下水と共に排出され、従ってその懸濁物倉出を増加させるという有害な現象を 避けることができる。

リン酸塩の除去を促進する物質をいくつかの方法によリゼオライト中に導入する ことができる。例えば、イオン交換、吸着、含浸またはそれらの組合せによる。

特定の下水処理の要求事ＪＨに応じて、これらの方法を組合せて最も便利なよう に改質したぜオ”ライトを１！することができる。

ゼオライトを含有する岩石を粉砕して篩分けした侵、すなわち単なる救械的処理 の後に、その岩石は天然の形で凝析の他に次のような紅汎的効果を及ぼす。

−沈殿効率が向上して、その結果用２の沈降装置の動きを強化しかつ浄化水の懸 濁物含聞を可成減少させる。

−アンモニウムおよび重金属イオン含聞が減少する。

−さらに、水のリン含ｍをこの改質添加物によってかなり減少さＶることができ る。

さらにまた、この複雑な効果をイｉｇる８料は既知の添加物に比較してさらに次 のような物理化学的効果の利点を含む本発明の広い応用範囲を与える。

−ゼオライトを仕込む結果として、活性汚泥システムの生物学活性が向上する。

それは分解性バクテリアが住みつく特定の表面の面積を増加させ、従って容積当 りのバクテリアの濃度をより大にするからである。

−このようにて形成されたスラッジは既知のプロセスの途中で得られるいかなる ものよりも良好な品質なものであるが、それは次の理由による。

−それは容易に脱水することができる。

−土ｔｇの栄養価と保水力を改善し、同時に下水スラツジの使用にＩＩｔ測され る危険を少なくする農業用の肥料を１１１ることができる。

タライ、ノタイＵノツ（ｉはＩンしニウムに対する公知のイオン交換）バＩＪ＜ 　＋ｉをイｉ４るのぐ、可成のり７ンモニウム除去を達成Ｊることができ、そし −Ｃ（Ｌ成りだアンモニウムクライノタイロフツ石は１畏業に使用することがで きる。

従って第２の浄化工程ならびに第３の脱窒工程の投資とエネルギー」ス１〜を減 少さけることがＣきる。

１１ａ述のような向上されたゼオライトの沈陪効果の他に、さらに利益が選択的 イオン交換によって’ＡＩられる。１なわら、浄化された水は懸濁物を含まない で、溶解した物質のみを含む。

それ以前の処理の後に微開に残る懸濁物を本発明に従いアンモニウムイオン交換 ゼオライ１−床の追加する濾過効果により浄化さ１１だ水から除くことができる 。

従って、本発明に４３いて示唆される方法のさらに主たる特徴は、生物学処理は 硝化をゼず、唯汚染性炭素化合物の完全な生物学的酸化まで行なわれるべきで、 その後溶解したアンモニウムを含む水は適当に調製されたタライノタイロノツ石 を充填した濾床を通過させて、そこにアンモニウムはイオン交換によって捕捉さ れる、という認識にｌ（づいている。従って、硝化と脱窒の工程が省かれるので 、脱アンモニアのコストはこれら二つの工程の一つのコスｉ−よりも箸しく少な い。

天然および合成のゼオライトのアンモニウムと重金属イオン交換特性ならびにこ れらの特性の利用は技術ならびに特許文献において公知である。しかし、天然ゼ オライ１−またはその改質形を使用することにより生物学的プロセスの効率を高 めかつ好演性を改善するための解決法（ままだ与えられていない。それ故、例え ば、ドイツ特許公開公報用２５　３１　３８８号は、イオン交換充填材どしてゼ オライトフィリップスフッ石とギスモンフツ石を示唆しており、これらの７１ｊ 　’ｌは８０℃まで加熱した塩溶液よって実施できる。下水ｔｆ１化のためのア ンモニウムイオン交換の詳細は論じられていないし、またゼオライ］−床の再生 の過程に生成する溶出液の処理についても引用文献が示されていない。

米国特許公報用３７　２３　３０８号（、ｔ、アルカリまたはアルカリ土類金属 を含イｊ′ＩＩ−ろ水溶液からアンモニウムが合成ぜイライｌ−Ｆによって除去 される方法を記載している。水溶液どして特に都市下水浄化工場の第２次流出水 が処理されている。、後者の特許はその前の特；αよりも詳細に技術を説明して いる。実例の態様によると、その都市下水は濾過され、好気性条件の下に活性汚 記により処理されてから、凝析剤硫酸アルミニウムにより処理されている。流出 水の一部からアンモニウムがゼオライト「を充填した床の中でイオン交換により 除かれる。充填材は、塩化す１−リウムと塩化カルシウムを含有する飽和石灰溶 液により再生される。空気で洗浄することにより、前記のｐＨ１２の溶液は脱ア ンモニアされる。

さらに本発明の利点は、アンモニウムイオン選択性のタライノタイロフツ石充填 月が植物の栄養素ひある薬品にＪ、って７１４生されることである。高濃度のＮ Ｈ４の溶液中の余分の再生剤は員重な肥料になる。これはタライノタイロフツ石 充填材をカリウム塩水溶液で再生することにより達成される。その再生の後に得 られた溶液はアンモニウムとカリウムを含有し、そしてその両者とも有用な植物 栄養素である。上記の溶液は直接農業に利用することができる。

本発明による方法の非常にｍＭな利点は、イオン交換により脱窒流みの処理され た水は富栄養化物質または環境に’Ｉｉ害な不純物を持たないことＪ３よび消耗 したイオン交換体再生は空気汚染を起さないことである。再生のために使用され たカリウム塩溶液は空気を吹き込むことと（のｐｌ＋値を上げることにより脱ア ンモニアすることができる。リン酸溶液中にガス状アンモニウムを吸収した後、 複合効果を有づる液体肥料が得られる。この場合に再生用塩溶液はカリウム減聞 分だ参りを補給することにより繰返して使用できる。

消耗したゼオライ１〜のアンモニウム捕捉能力はまたゼオライトに捕捉されたア ンモニウムイオンの生物学的分解により、すなわら生物学的再生により回復する ことができる。

生物学的再生は、酸素の存在においである種のバクテリア、例えば、アエロバク タ−・アエロジェネス（Ａｅｒｏｂａｃｔｅｒ　ａｅｒｏｇｅｎｅｓ）が直接ア ンモニアを同化でき、そして同時に他の公知のアンモニア分解、すなわち硝化と 脱窒が起こるという事実に基づく。ニド［Ｊソモプス（Ｎｉｔｒｏｓｏｍｏｎａ ｓ）　（７ンモニウム塩を唯一のエネルギー源として使用する）はアンモニウム 塩を亜６ｒｌＡｌｉイオンに酸化するが、ニトロバクタ−（Ｎ１ｔｒｏｂａｃｔ ｅｒ　）はニトロソモナスにより生産された亜硝酸塩を硝酸塩に酸化して自己の エネルギー要求に供給する。その後、酸素の不在において、硝酸塩は＋１１２窒 素バクテリアにより元素の窒木に還元される。この一連の生物学的プロセスが結 果としてゼオライトに捕捉されたアンモニウムを除去ブる。

適当な開操作、例えば、曝気、接種、リンの精密な濃度水準を確保すること、反 応生成物の除去などにより、生物学的再生の期間を可成短縮することができる。

生物学的再生の結果としてアンモニウムイオンはプロトンにＦ！１換されて、生 成した１」−ゼオライトはアンモニウムに対して優れたイオン交換能ツノを有す る。

クライノタイロフツ石濾過床の技術は工業廃水からの高濃度のアンモニウムを除 くためにのみ生物学的処理の前にまたはその処理なしに使用することがでさる。

適当に前処理されたクライノタイロツフ石を充填したイオン交換床は下水に含ま れている小金属イオン、例えば鉛、ニッケル、銅、カドミウム、水銀、銀など、 の除去に都合好く使用でき、その結果の流出水は生態系に無害である。

本発明によると前記の複雑な要求条ｆ′１はＩＪ木的に解決されるが、そのため には汚染した水は、１価、２（ＩｌｌＩまたは３１１ｆｌ＋の金属の塩、すなわ ちぞれらの陽イオン、を最大５０質聞％と、少なくとも２５′ｄ吊％のビオライ ト、好ましくはクライノタイロフツｂおよび／／またはモルデンフッ石の形のゼ オライトを含イ１′りる粒状化した岩石を最小５０″ｔ１吊％含む薬剤と接触さ けられる。

前記薬剤中の金属塩の吊またはさらに正確には陽イオンの量は所望の効果により 決定される。１８体のゼオライ１へを含む岩石中のこれらの成分の偵は、沈殿を 増加させて一部のリン酸塩、アンモニウムイオンおよび重金属化合物を除入りる ために十分である。

好ましくは、その使用される薬剤は各金属間イオンにつき一定の含ｆｆｉの金属 塩を含有し、その際前記薬剤中の金属含用は未処理のまたはｌｌＩ２水された小 さな粒から成るゼオライト中にＩ３いてイオン交換、吸着または９浸によって、 またはこれらの方法の組合せにより増加され、かくして得られた金属（工均質化 される。

−例として、ハンガリー産の！Ｉｔｉ型的タライノタイロフツＧとモルデンフッ 石を含む試料の化学組成（１１ｄ％）は次の通りである。

成　分　クライノタイロフッ　モンデルフッ右石を３有する岩石　を含有する岩 石 Ｓ　ｉ　０２６８．３５　７０．６Ｏ Ｎａ２０　０．３２　１．４６ に、、　０　４．１５　、　４．８９ Ｍ　ｇＯＯ，２１０，０４ Ｃａ　Ｑ　Ｌ６４　１．８０ 強熱減ｆｆ１（ＨＯ）　１２．２２　８．５７機械的および／または生物学的下 水処理の間のリン酸端、アンモニウムおよび重金属の含有分の除去ならびに沈降 を背進するために廃水および／または第２沈降単位からの再循環スラッジを２０ ０μｍ以下の粒子の大きさの薬剤と接触させるべきである。

もし生物学的下水処理が硝化を行なわずに炭素化合物の完全酸化まで実施され、 そして第２次沈降の善の水を直列または並グーに接続された一つまたはそれより 多くのゼオライト床を通過させて、そこでアンモニウムが完全に除かれるならば 、さらに利益を得ることができる。ゼオライトの粒の大きさは１Ｍと１０Ｉｎｌ Ｒの間、好ましくは２Ｍと５ｍの間であるべきである。

消耗したゼオライトをカリウム塩水溶液で再生させることは右利である。再生後 アンモニウムに富んだ溶液は植物の栄養のために直接使用することができるし、 あるいは第１次沈降槽から期用される第１次Ｊ３よび余剰のスラツヂ混合物の適 当に処理されたものと混合して高品質の肥料とづることができる。

植物栄養の要求条件に応じて、アンモニウムを含む使用されたカリウム塩溶液は 高いｐＨ値において一気することによって脱アンモニアすることができる。この ようにしてカリウムＪ！！ＦＦＪ液ｔよ再生され、そして発生したアンモニアを リン酸溶液に吸収させると窒素とリンの高含量の液体肥料を１０ることができる 。

本発明による方法の好ましい実施態様によると、消耗したぜオライ１−１よまた 生物学的に再生、す゛なわら脱アンモニアすることもできる。

本発明による方法は、処理の目的に従って使用されかつ適当に改質されたゼオラ イ１〜のいくつかの有利な特性を利用づるものであり、それによって既知の浄化 方法の効率を向上さ「ることができるし、その上さらに大抵イオン交換により捕 捉された汚染物を分離して利用づることが可能になる。既知の方法と比較して、 投資と操業コス１〜が可成り減少リ−る。

本発明による方法を適用することにより、処理された水を再び使用することがで きるか、または自然水系に放出しても環境に有害な効果を何ら与えない程度にま で汚染物を除くことができる。

処理の間に溶解した物？１と生成したスラッジの両方の性質は非常に変化させら れて、イｉ用な植物栄養素を得ることができ、また有毒な重金属イオンは水に不 溶の状態に固定されて植物に到達し難くなる。

本発明による方法は、機械的、生物学的Ｊ３よび物理化学的処理によって浄化し 得る。都市下水、工業廃水または希薄な下肥と（）て生成したすべての秒類の廃 水の処理に使用することができる。

本発明による装置において、下水は第１沈降（ａに供給され、そこからバイブが ｕ金種に導いでおり、その１合の中へ調製容器からの薬剤と第２沈降槽からの再 循環スラッジが尋人される。、混合４ａは、酸素を）り人するように設備されて いる曝気槽と通じている吸着帯と連結されている。ここからバイブが第２沈降相 へ導いており、そこからスラッジの一部がバイブラインを通って混合槽へと循環 される。余分のスラッジは第１沈降４１ケへ送り返され、そこからスラッジは除 去される。処理された水は出口を通って第２沈降冶を離れる。　゛ 本発明の好ましい態様において、第２沈降槽の出口は一つまたはそれより多くの ぜオライ１〜床へ導いている。

もしゼオライト床が一つより多くある場合には、直列または四列に連結されてい る。さらに１！オライド床のＫＪ　＃１と底部の両方は夫々バイブによって再生 用溶液の容器と連結されている。１井出は、出口配管とゼオライ１−床への再流 水バイブを備えた緩山（０の中へできる。そこから流し水が高ｒ：導管を通つ− Ｃ第１沈降槽に入る。前記の芥おからアンモニウムを多量に含んだカリウム塩水 溶液が他のパイプラインを通っで排出される。

図面の簡Ｉｌｌな説明 本発明を、そのグーましい装置のｆぶ様を図によって操作と配置の仕方を示ずご とにより、以下に詳細に説明する。

発明の大箱態様 １０．０００ＴｒＬ３／日能力の下水処理工場のＨｔ造配置と操作を図面に示す 。没入水は都市Ｆ水であり、その汚染度は ３００　ｇＢ　ＯＤ　／　ｒｎ　および５０　ＳＪ　Ｎ　１−１４”　／ｒｒｔ ３である。

バイブ１から列前づるＦ水は、有効容積９００ｍ３の１１１４ｆｆ２、’８ｖＸ ５０　ｉｔｒ、３（Ｄｕ合Ｍ！３　、６ｍ６［１１２０ＴＴＬ”を有しかつ曝気 槽４から仕切られている吸着帯５、Ｊ３よび最後に有効容積９００　ｒｒｔ　” のｉｔ降槽７を通過させられる。

曝気槽４中の下水の滞留時間は２．７詩間であり、３１５０而／日の酸素が酸素 供給単位６によつ′ＣＩ人される。第２沈降槽中で浄化された水と活性スラッジ とが分離される。沈殿したスラッジの一部【よパイプライン８を通して混合槽３ の中へ再循環され、一方余分のスラッジはパイプライン９を通して第１沈降［２ に導かれ、そこからそれはパイプライン１ｏを通して第１次スラッジと共に除去 される。

適当に調製された適当な粒子の大きさのゼオライトが調製容器１１から混合１イ ５３の中へ供給され、その結果として、出口１２を通り第２沈降槽を出る水の中 には懸濁物、アンモニウム、リン、従つｖＢＯＤ５．ＣＯＤ、ならびに重金属の 含量はｉｉＪ成誠少づる。

出口１２を通り第２沈降槽を出る前処理された水は交亙に動くゼオライ１一槽１ ３の一つを通される。床１３は適当な粒子の大きさの、そしてクライノタイロフ ツ石Ｊ３よび／またはモルデンフッ石の高９量の、特別に前処理された材料で充 填されている。その表面は２Ｘ１３０ｍ２ｔ、：なり、マタ容積１．１４００７ ｒＬ”ニ等シイ。

懸濁物とアンモニウムの残りはじオライ１−床１３中で除かれ、ｌｉ！ｌｙＪ！ された水は！１Ｉ４ｎ１４とパイプライン２１を通って受容器の中へ、または使 用の場所へと流れる。

げオライｌ−４ｆｆ　１３は緩肯ＩＱ１４からパイプライン１５を通る浄化され た水によって洗い流される。スラッジの綿状沈殿が」一層から除かれて、そのス ラッジと共に流し水は、流し水導管２２を通り第１沈降４’Ｊ　２へ送り返され る。沈降の後、スラッジは第１沈降槽２からパイプライン１０を通して除去され る。

消耗したゼオライト床１３は容器１７からパイプライン１８を通って来るカリウ ム塩水溶液により洗われる。

そのような方法で、ゼオライト床のアンモニウム除去能力を取戻すことができる 。再生用溶液はパイプライン１９を通って容器１７へ送り返すことができ、そし て繰返しで使用づることかできる。再生りる間、アンモニウムはＬ’′Ａライト の中でカリウムと交換され、そしてアンしニウムを多ＩＩ＋に含んだカリウム塩 水ＦＢ液はパイプライン２０を通つ−Ｃ放出されてから、植物の栄養素として良 く利用されることができる。

本発明による方法の利点を既知のかつ現在使用されている下水処狸法と比較する と、次のように要約される。

−ある！１ｌｌｌ！ｌ！能力に対して要求される構造と設備が著しく少ない。

一操業に必要なエネルギーがはるかに少ない。

−第３の処理工程を実施すると第１と第２の工程のための投資支出と操業コスト の両方共Ｉｉ′ｉ１様に著しく減じられる。

一硝化または全醇化をｔｉなう現存の完全に生物学的下水処１１１ｊ法に本発明 による方法を付加すると、現存の工場の能ツノを本質的に増加させることができ る。

−今日までイｊ害と考えられている環境汚染物質を生態系の利益と箭突すること なく農業に有用な材料として回収することができる。

一脱窒素により、何らそれ以上の処理を加えずに工業上利用できる純度の水が生 産される。

−処理の結果として、スラッジをより容易に脱水づることができ、安定化工程さ え省略してもよい。

−生成づるスラッチを農業に利用できるが、その理由は次の通りである。

−それは土壌の有機物質倉出を増加させる。

−それは土壌の栄養素含伍を増加させる。

−根の帯域における土壌の水経済を改善する。

−窒素とリンの栄養素は抑制される。

−上記の効果の結果として土壌の肥料要求ｍはより少なくなる。

一上記の効果の結果として窒素とリンの栄養素の流出を減少させることができ、 従って地下水の硝酸塩汚染と受容側の富栄養化を避けることができる。

−肥料をはげしく使用するための土壌の酸性化を抑制するかまたは避けることさ えできる。

−固定された重金属は有害な作用を及ぼすことができない。

本発明による方法の使用によるすべてこれらの利益を考慮すると、水の品質の恒 久的かつ広範囲に亘る低下を遅くさせたり、停止させたり、あるいは逆行させる ことさえできる。

国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．汚染した水を、１価、２価または３価の金属の塩または陽イオンを最大量５ ０質量％に含みかつ少なくとも２５質量％のゼオライト、好ましくはクライノタ イロフツ石および／またはモルデンフツ石を含有する岩石の粒を最小量５０質量 ％に含む薬剤と接触させることを特徴とする有機および／または無機の物質によ つて汚染されている水から懸濁した物質、生物の栄養素むよひ溶解した金属化合 物を除去する方法。 ２．使用される薬剤が金属陽イオンにつき一定の含量の金属塩を有し、その際前 記薬剤中の金属含量は未処理のまたは脱水された小さな粒から成るゼオライト中 においてイオン交換、吸着または含浸によつて、またはこれらの方法の組合せに より増加されること、およびかくして得られた金属が均質化されることを特徴と する、請求の範囲第１項に記載の方法。 ３．機械的および／または生物学的下水処理の過程において廃水および／または 第２沈降槽からの再循環スラツジが２００μｍ以下の粒子の大きさを薬剤と接触 させられることを特徴とする、請求の範囲第１項または第２項に記載の方法。 ４．生物学的下水処理が硝化を行わずに炭素化合物の完全な酸化によつて実施さ れ、そして第２次沈降の後の水を、粒の大きさがｍｍと１０ｍｍの間、好ましく はｍｍと５ｍｍの間のゼオライトを充填した、直列または並列に連結された一つ またはそれより多い床を通過させて、そこで残りのアンモニウムを捕捉すること を特徴とする、請求の範囲第１項より第３項までのいずれか一つに記載の方法。 ５．ゼオライトが消耗した後、そのアンモニウムを捕捉する能力をカリウム塩水 溶液により再生させることを特徴とする請求の範囲第４項に記載の方法。 ６．ゼオライトの再生の過程においてアンモニウムを多量に含む再生用溶液を植 物の栄養素として直接使用に導くこと、または再生用溶液から追い出されたアン モニアガスをリン酸に吸収させてから、かくして得られた溶液を液体肥料として 使用することを特徴とする、請求の範囲第５項に記載の方法。 ７．再生後アンモニウムを多量に含む再生用溶液を結局必要になる添加剤と、お よび適当に前処理した第１次のスラツジならびに余分のスラツジとをスラツジの 品質に応じた割合に混合して、均質化の後有機肥料を製造することを特徴とする 、請求の範囲第５項に記載の方法。 ８．消耗したゼオライトを生物学的に再生させることを特徴とする、請求の範囲 第４項に記載の方法。 ９．下水がパイプ（１）を通して第１沈降槽（２）の中に供給され、そりからパ イプ（２ａ）が混合槽（３）へ導いており、その中へ調製容器（１１）からの薬 剤がパイプライン（１１ａ）を適して導入され、また第２沈降槽（７）からの再 循環スラツジがパイイプライン（８）を通して導入され、さらに混合槽（３）は パイプ（３ａ）により、酸素導入装置（６）を備えた曝気槽（４）とつながる吸 収帯（５）に連結され、ここからパイプ（４ａ）が第２沈降槽（７）へ導き、そ こからスラツジの一部がパイプライン（８）を通して混合槽（３）中に再循環さ れ、そして余分のスラツジはパイプライン（９）を通して第１沈降槽（２）へ送 り返され、そこからスラツジはパイプライン（１０）を通して除去され、処理さ れた水は出口パイプ（１２）を通つて第２沈降槽を去ることを特徴とする、請求 の範囲第１〜８項のいずれかに記載の方法を実施するための装置。 １０．第２沈降装（７）の出口（１２）は一つまたはそれより多いゼオライト床 （１３）に導いており、もしゼオライト床が一つより多い場合は直列または並列 に連結されており、さらにゼオライト床の頂部と底部の両方が夫々パイプライン （１８，１９）により、再生用溶液をいれた容器（１７）と連結され、さらに出 口（１３ａ）を通して、出口パイプライン（２１）およびゼオライト床（１３） への再流水パイプライン（１５）を備えた緩函槽（１４）の中へ排出が可能であ り、ゼオライト床から流し水が出て導管（２２）を通つて第１沈降槽（２）に入 り、そして終りに、容器（１７）からアンモニウムを多量に含むカリウム塩水溶 液をパイプライン（２０）を通して排出できることを特徴とする、請求の範囲第 ９項に記載の装置。