JP2000210696A

JP2000210696A - 廃水処理装置

Info

Publication number: JP2000210696A
Application number: JP11013288A
Authority: JP
Inventors: Kensuke Matsui; 謙介松井
Original assignee: Kurita Water Industries Ltd
Current assignee: Kurita Water Industries Ltd
Priority date: 1999-01-21
Filing date: 1999-01-21
Publication date: 2000-08-02

Abstract

(57)【要約】【課題】脱窒素槽と脱窒素槽の処理液が導入されるＭ
ＡＰ反応槽とＭＡＰ反応槽の処理液が導入される硝化槽
とを備える廃水処理装置において、ＭＡＰの回収率を高
めると共に、回収ＭＡＰの純度を高める。【解決手段】脱窒素槽４Ａと、脱窒素処理液が導入さ
れるＭＡＰ反応槽６と、ＭＡＰ反応処理液が導入される
硝化槽５とを備える廃水処理装置。脱窒素槽４Ａ及び硝
化槽５は生物膜式のものであるため、各槽からの汚泥の
流出、ＭＡＰ反応槽６への汚泥の流入が防止される。こ
のため、汚泥の取り込みによる回収ＭＡＰ純度の低下、
汚泥を取り込んだＭＡＰの流出が防止される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、リンと窒素を含む
廃水の処理装置に係り、特に廃水中のリンと窒素の除去
を行うと共に、これらを結晶として回収することができ
る廃水処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の一般的な生物脱リン処理装置は、
図３に示す如く、嫌気槽１、好気槽２及び沈殿槽３から
構成されている。この処理装置では、リンを含む有機廃
水を嫌気槽１に流入させて活性汚泥中のリンを放出させ
た後、好気槽２に流入させてＢＯＤ除去を行う際に活性
汚泥中にリンを過剰摂取させてリンを除去する。

【０００３】また、従来の一般的な生物脱リン脱窒素処
理装置は、図４に示す如く、嫌気槽１、脱窒素槽４、硝
化槽５及び沈殿槽３から構成されている。この処理装置
では、リンと窒素を含む有機廃水を嫌気槽１に流入させ
て活性汚泥中のリンを放出させた後、脱窒素槽４に流入
させて廃水中のＢＯＤを利用した脱窒素を行わせ、更に
硝化反応を行わせた液の一部を脱窒素槽４に返送する。
硝化槽５では好気条件で活性汚泥中にリンが過剰摂取さ
れる。

【０００４】リン含有廃水の処理方法としては、リン含
有廃水にマグネシウム（Ｍｇ）塩を添加した後生物処理
を行う方法も提案されており、この方法では、廃水中の
リンをリン酸マグネシウムアンモニウム６水塩（ＭＡ
Ｐ）として除去し、回収したＭＡＰをリン及びアンモニ
アを含む肥料等として有効に再利用することができる。

【０００５】図３，４に示す従来の処理装置は、廃水中
のリンを活性汚泥中に過剰摂取することでリンを除去す
ることはできるが、リンの固定法としては不安定であ
り、余剰汚泥を汚泥濃縮槽などの嫌気条件に置くと、再
びリンを放出してしまうという欠点があった。また、こ
の方法では、廃水から除去したリンをＭＡＰとして有効
利用することはできない。

【０００６】一方、廃水中にマグネシウム塩を添加して
リンをＭＡＰとして回収する方法では、通常の廃水中に
含まれるリンには、ＭＡＰとして回収可能な正リン酸以
外の形態のものも多いために、ＭＡＰの生成効率及び回
収効率が悪いという欠点がある。

【０００７】上記従来の問題点を解決し、廃水中のリン
と窒素を効率的に除去すると共に、その一部をＭＡＰと
して効率的に回収することができる廃水処理装置とし
て、本出願人は先に脱窒素処理槽（以下「脱窒素槽」と
称す。）と、該脱窒素槽の処理液が導入されるＭＡＰ反
応槽と、該ＭＡＰ反応槽の処理液が導入される硝化処理
槽（以下「硝化槽」と称す。）とを備えてなる廃水処理
装置を提案した（特開平１１−１０１９４号公報）。

【０００８】図５はこの廃水処理装置の実施の形態を示
す系統図である。図５に示す如く、この廃水処理装置
は、第１脱窒素槽４Ａ、ＭＡＰ反応槽６、硝化槽５、第
２脱窒素槽４Ｂ、再曝気槽７及び沈殿槽３で構成され
る。

【０００９】廃水は、後段の硝化槽５からの硝化循環液
及び沈殿槽３からの返送汚泥と共に、第１脱窒素槽４Ａ
に導入される。第１脱窒素槽４Ａでは、嫌気条件下、廃
水中のＢＯＤを利用して硝化循環液中のＮＯ₃やＮＯ₂が
脱窒素される。また、廃水中のリン酸以外のリンの大部
分は生物処理を受けて正リン酸の形態となると共に、廃
水中の有機性窒素の大部分も生物処理を受けてアンモニ
アの形態となる。

【００１０】第１脱窒素槽４Ａの脱窒素処理液はＭＡＰ
反応槽６に導入されてＭＡＰ生成により、リン及び窒素
の除去が行われるが、第１脱窒素槽４Ａの脱窒素処理液
中には、リンはその大部分が正リン酸の形態として存在
し、また、窒素はその大部分がアンモニアの形態として
存在するため、このＭＡＰ反応槽６におけるＭＡＰ生成
反応効率は非常に高いものとなり、リン及び窒素の除去
効率が高い。しかも、脱窒素反応はアルカリ放出反応で
もあるため、脱窒素処理液のｐＨは若干上昇し、ＭＡＰ
生成に好適なｐＨ条件に容易に調整可能となる。

【００１１】ＭＡＰ反応槽６のＭＡＰ反応処理液は、硝
化槽５、第２脱窒素槽４Ｂ、再曝気槽７及び沈殿槽３に
順次送給され、処理が行われる。即ち、硝化槽５の硝化
処理液の一部は第１脱窒素槽４Ａに返送され、残部は第
２脱窒素槽４Ｂに導入される。この第２脱窒素槽４Ｂで
はメタノールなどを添加して更に窒素除去を行うこと
で、液中の窒素濃度を低減する。第２脱窒素槽４Ｂの処
理液は再曝気槽７で再びリンの取り込みが行われた後、
沈殿槽３で固液分離される。この沈殿槽３の分離液は処
理水として系外へ排出され、分離汚泥は返送汚泥として
第１脱窒素槽４Ａに返送される。

【００１２】このように、この廃水処理装置では、ま
ず、第１脱窒素槽４Ａに、リン及び窒素を含む廃水と後
段の硝化槽５からの循環液を流入させて、窒素を除去す
る。この際、第１脱窒素槽４Ａにおいて、廃水中のリン
の大部分は生物処理を受けて正リン酸の形態となる。ま
た、廃水中の有機性窒素の大部分も生物処理を受けてア
ンモニアの形態となる。従って、ＭＡＰ反応槽６には、
正リン酸とアンモニアを含有する脱窒素処理液が導入さ
れるため、ＭＡＰ反応槽６でのＭＡＰ生成効率が高い。
このＭＡＰ反応槽６の処理液は硝化槽５で硝化処理さ
れ、更に脱窒、再曝気、固液分離処理される。

【００１３】従って、リン及び窒素の除去が可能であ
り、しかも、ＭＡＰ反応槽に、生物処理を受けて正リン
酸の形態となったリンが導入されるため、リンを効率的
にＭＡＰとして回収できる。特に、脱窒素槽４Ａの後段
にＭＡＰ反応槽６を設けたため、生物処理を受けたリン
を直ちにＭＡＰ化することができることからも、ＭＡＰ
生成効率はより一層高められる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】特開平１１−１０１９
４号公報記載の廃水処理装置によれば、リンと窒素を含
む廃水からＭＡＰを回収することが可能であるが、ＭＡ
Ｐ反応槽に脱窒素処理液を導入してＭＡＰを生成させる
場合、ＭＡＰ反応槽中に汚泥が流入する恐れがあり、こ
の場合、生成ＭＡＰ中に汚泥が取り込まれてＭＡＰの純
度が低くなるという欠点がある。また、汚泥を取り込ん
だＭＡＰは比重が軽くなり、ＭＡＰ反応槽から流出しや
すいので、ＭＡＰ回収率が低くなるという欠点もある。

【００１５】本発明は上記特開平１１−１０１９４号公
報記載の廃水処理装置の問題点を解決し、脱窒素槽と脱
窒素槽の処理液が導入されるＭＡＰ反応槽とＭＡＰ反応
槽の処理液が導入される硝化槽とを備える廃水処理装置
において、ＭＡＰの回収率を高めると共に回収ＭＡＰの
純度を高めることができる廃水処理装置を提供すること
を目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明の廃水処理装置
は、脱窒素槽と、該脱窒素槽の処理液が導入されるＭＡ
Ｐ反応槽と、該ＭＡＰ反応槽の処理液が導入される硝化
槽とを備えてなる廃水処理装置において、該脱窒素槽及
び硝化槽は生物膜式のものであることを特徴とする。

【００１７】本発明の廃水処理装置では、脱窒素槽及び
硝化槽が生物膜式のものであるため、脱窒素槽及び硝化
槽から汚泥が流出し難い。このため、脱窒素槽に流入す
る硝化槽からの循環液中にも、また、脱窒素槽からＭＡ
Ｐ反応槽に流入する脱窒素処理液中にも汚泥が殆ど含ま
れることがなく、従って、ＭＡＰ反応槽において、ＭＡ
Ｐが汚泥を取り込むことによる回収ＭＡＰ純度の低下、
ＭＡＰの流出が防止され、高純度のＭＡＰを効率的に回
収することができる。

【００１８】なお、本発明において、生物膜式の脱窒素
槽又は硝化槽としては、固定床型或いは担体付着型の槽
を用いることができ、固定床型としては、ハニカムチュ
ーブ型や回転円板型などの型式を採用することができ
る。また、担体付着型としては、スポンジ担体型やアル
ギン酸ソーダ担体型、スチレン担体型など、脱窒素汚泥
や硝化汚泥を付着可能な様々な型式のものを採用するこ
とができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下に図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。

【００２０】図１は本発明の廃水処理装置の実施の形態
を示す系統図、図２（ａ），（ｂ）は図１の要部拡大図
である。

【００２１】図１の廃水処理装置は、生物膜式の第１脱
窒素槽４Ａ、ＭＡＰ反応槽６、生物膜式の硝化槽５、第
２脱窒素槽４Ｂ、再曝気槽７及び沈殿槽３と、第１脱窒
素槽４ＡからＭＡＰ反応槽６に流入する脱窒処理液を除
濁するための除濁器８Ａ，８Ｂで構成される。

【００２２】廃水は、後段の生物膜式の硝化槽５からの
硝化循環液と共に、生物膜式の第１脱窒素槽４Ａに導入
される。第１脱窒素槽４Ａでは、嫌気条件下、廃水中の
ＢＯＤを利用して硝化循環液中のＮＯ₃やＮＯ₂が脱窒素
される。また、廃水中のリン酸以外のリンの大部分は生
物処理を受けて正リン酸の形態となると共に、廃水中の
有機性窒素の大部分も生物処理を受けてアンモニアの形
態となる。

【００２３】第１脱窒素槽４Ａの脱窒素処理液は、除濁
器８Ａ又は除濁器８Ｂで除濁処理された後、ＭＡＰ反応
槽６に導入されてＭＡＰ生成により、リン及び窒素の除
去が行われるが、第１脱窒素槽４Ａの脱窒素処理液中に
は、リンはその大部分が正リン酸の形態として存在し、
また、窒素はその大部分がアンモニアの形態として存在
するため、このＭＡＰ反応槽６におけるＭＡＰ生成反応
効率は非常に高いものとなり、リン及び窒素の除去効率
が高い。しかも、脱窒素反応はアルカリ放出反応でもあ
るため、脱窒素処理液のｐＨは若干上昇し、ＭＡＰ生成
に好適なｐＨ条件に容易に調整可能となる。

【００２４】本発明では、生物膜式であるため、汚泥の
流出が殆どない硝化槽５からの硝化循環液が第１脱窒素
槽４Ａに導入され、更に生物膜式であるため汚泥の流出
が殆どない第１脱窒素槽４Ａの脱窒素処理液が除濁器８
Ａ又は８Ｂで除去された後、ＭＡＰ反応槽６に流入する
ため、ＭＡＰ反応槽６における汚泥の取り込みによる回
収ＭＡＰの純度低下、ＭＡＰの流出は防止される。

【００２５】ＭＡＰ反応槽６のＭＡＰ反応処理液は、硝
化槽５、第２脱窒素槽４Ｂ、再曝気槽７及び沈殿槽３に
順次送給され、図５に示す特開平１１−１０１９４号公
報記載の廃水処理装置と同様に、処理が行われるが（た
だし、沈殿槽３の分離汚泥は第２脱窒素槽４Ｂに返送さ
れる。）、ＭＡＰ反応処理液は硝化槽５に流入するに先
立ち除濁器８Ｂ又は８Ａを通過することにより、わずか
に流出したＭＡＰが除濁器８Ｂ又は８Ａで捕足されるこ
とになり、ＭＡＰ反応槽６からのＭＡＰの流出はより一
層確実に防止される。

【００２６】以下に、図１に示す廃水処理装置の除濁器
８Ａ，８Ｂの流路切り換えによる除濁−洗浄・ＭＡＰ捕
捉機構について図２（ａ），（ｂ）を参照して説明す
る。なお、図２（ａ），（ｂ）において、太実線は液の
流通している配管を示し、破線は液の流通していない配
管を示す。

【００２７】まず、図２（ａ）に示す如く、バルブ
Ｖ₁，Ｖ₄，Ｖ₅，Ｖ₈を開、バルブＶ₂，Ｖ₃，Ｖ₆，Ｖ₇を
閉として、第１脱窒素槽４Ａからの脱窒素処理液を除濁
器８Ａに上向流で通液して除濁する。また、ＭＡＰ反応
槽６からのＭＡＰ反応処理液を除濁器８Ｂに下向流で通
液して除濁器８Ｂを洗浄すると共に、ＭＡＰ反応槽６か
ら流出するＭＡＰ粒子を捕捉する。次いで、図２（ｂ）
に示す如く、バルブＶ₂，Ｖ₃，Ｖ₆，Ｖ₇を開、バルブＶ
₁，Ｖ₄，Ｖ₅，Ｖ₈を閉として、第１脱窒素槽４Ａからの
脱窒素処理液を除濁器８Ｂに上向流で通液して除濁す
る。また、ＭＡＰ反応槽６からのＭＡＰ反応処理液を除
濁器８Ａに下向流で通液して除濁器８Ａを洗浄すると共
に、ＭＡＰ反応槽６から流出するＭＡＰ粒子を捕捉す
る。

【００２８】このように、２機の除濁器８Ａ，８Ｂを設
け、脱窒素処理液の除濁と、ＭＡＰ反応処理液中のＭＡ
Ｐ粒子の捕捉及び除濁器の洗浄とを交互に行うことによ
り、ＭＡＰ反応槽６からのＭＡＰ粒子の流出を確実に防
止することができると共に、除濁器の目詰まりを防止す
ることができる。なお、脱窒素処理液の除濁処理で除濁
器に捕捉された汚泥は、次の洗浄時にＭＡＰ反応処理液
により洗い流されて硝化槽５に送給される。また、ＭＡ
Ｐ反応処理液から捕捉されたＭＡＰ粒子は、次の脱窒素
処理液の除濁処理時に脱窒素処理液と共にＭＡＰ反応槽
６に戻される。

【００２９】なお、除濁器としては、特に制限はなく、
目開き５０〜３００μｍ程度のスクリーンやストレーナ
ー等を用いることができる。

【００３０】以下に、図６を参照して本発明に好適なＭ
ＡＰ反応槽の構成を説明する。

【００３１】このＭＡＰ反応槽６は、下部に被処理水の
導入管１１、上部に処理水の取出管１２を有し、頂部が
開放した反応槽である。この反応槽６は小径部６Ａ、拡
径部６Ｂ及び大径部６Ｃで構成され、小径部６ＡはＭＡ
Ｐの造粒反応部、大径部６Ｃは沈殿部、拡径部６Ｂは移
行部とされている。小径部６Ａの下部には散気管１３が
設けられ、反応槽６内に空気を散気するように構成され
ている。また、小径部６Ａの下部にはＭｇＣｌ₂ 等のマ
グネシウム塩溶液（マグネシウム塩を含有するものであ
れば良く、海水であっても良い。）の供給管１４及び上
部にはＮａＯＨ等のアルカリ剤の供給管１９が設けられ
ている。１０はＭＡＰ粒子である。

【００３２】大径部６Ｃにはドラフト管１５が設けられ
ており、散気管１３より曝気された空気が沈殿部の液を
乱すことがないように、その排気を案内するよう構成さ
れている。また、大径部６Ｃには、処理水を抜き出して
反応槽６下部の導入口２に循環するためのポンプＰを備
える配管１６が設けられている。１７は溢流堰、１８は
ＭＡＰ結晶の排出管である。

【００３３】ＭＡＰ反応槽６においては、ＭＡＰが析出
するｐＨ条件、即ちｐＨ７．７〜９．０、好ましくはｐ
Ｈ８．３〜８．５となるように、供給管１５よりＮａＯ
Ｈ等のアルカリ剤が注入されている。また、ＭＡＰの析
出にマグネシウムが不足する場合には、供給管１４より
ＭｇＣｌ₂等のマグネシウム塩溶液が注入される。

【００３４】小径部６Ａ、即ちＭＡＰ造粒反応部では、
既に析出しているＭＡＰ粒子１０を種晶として被処理水
中のリン、アンモニア及びマグネシウムイオンの反応で
ＭＡＰが造粒される。即ち、散気管１３からの曝気と導
入管１１からの被処理水の流入によりＭＡＰ粒子１０が
流動状態となり、このＭＡＰ粒子１０の表面に新たなＭ
ＡＰが析出して、大粒のＭＡＰ粒子が造粒される。

【００３５】このＭＡＰの析出において、被処理水のリ
ン濃度が過度に高いと、種晶の不存在下でＭＡＰの微小
結晶が自己析出し、大粒のＭＡＰ粒子が得られない場合
があるが、図６のＭＡＰ反応槽６の如く、処理液を大径
部６Ｃから配管１６及びポンプＰにより抜き出して循環
することにより、反応槽６内のＭＡＰ造粒反応部のリン
濃度を低下させることができる。これにより反応槽内の
ＭＡＰの過飽和度が低下し、ＭＡＰは微小結晶として自
己析出することなく、種晶のＭＡＰ粒子１０の表面での
み析出するようになりＭＡＰ粒子の大粒子化を促進する
ことかできる。

【００３６】この処理水の循環は、反応槽６内のＭＡＰ
造粒反応部のリン濃度をリン酸塩濃度１００ｍｇ／Ｌ以
下、特に４０〜８０ｍｇ／Ｌとなるように行うのが望ま
しい。ただし、この処理水の循環は必須ではなく、ＭＡ
Ｐ粒子が流出しないような条件下でＭＡＰ反応処理液を
取り出すと共に、ＭＡＰ結晶の引き抜き量を制御すれば
良く、これにより、結晶の大きさを制御することができ
る。

【００３７】ＭＡＰの析出により、リン濃度が低下した
液は反応槽６内を上昇して取出管１２より排出される。
この際、ＭＡＰ粒子は大粒子化しているため、ＭＡＰ粒
子の流出は殆どなく、良好に沈殿分離される。

【００３８】なお、散気管１３による曝気で生じた気泡
２０は、ドラフト管１５に案内されて、大径部６Ｃの沈
殿部の液を乱すことなく、液中から分離排気される。

【００３９】一方、小径部６Ａの反応造粒部で粗大化し
たＭＡＰ粒子は、反応槽６下部の排出管１８より間欠的
に取り出される。

【００４０】なお、図１，２に示す廃水処理装置は本発
明の廃水処理装置の一実施例であって、本発明はその要
旨を超えない限り、何ら図示のものに限定されるもので
はない。

【００４１】例えば、高い窒素除去率が要求されない場
合は、第２脱窒素槽４Ｂ及び再曝気槽７を省略して、硝
化槽５の硝化処理液を、直接沈殿槽３に送給して固液分
離するようにしても良い。

【００４２】

【実施例】以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をよ
り具体的に説明する。

【００４３】まず、説明の便宜上比較例を挙げる。

【００４４】比較例１図５に示す廃水処理装置により表１に示す水質の廃水を
下記条件で処理した。

【００４５】［処理条件］ＭＡＰ反応槽でのＭｇ塩添加量：塩化マグネシウムをＰＯ₄−Ｐに対してモル比で１．２倍ＭＡＰ反応槽のｐＨ：８．２〜８．７硝化循環液量：２００ｍ³／日返送汚泥量：１００ｍ³／日なお、第１脱窒素槽４Ａとしては浮遊汚泥式のものを用
い、硝化槽５としても浮遊汚泥式のものを用いた。

【００４６】各槽の処理液の水質及び流量を表１に示
す。

【００４７】

【表１】

【００４８】表１より明らかなように、全体での除去率
はＴ−Ｎ９９．４％、Ｔ−Ｐ８７．５％、ＢＯＤ９９．
３％と高い値であり、また、ＭＡＰ反応槽６からの回収
ＭＡＰ結晶（リン酸マグネシウムアンモニウム６水塩）
は８５ｋｇ／日であり、その純度は９５％であった。

【００４９】実施例１図１に示す廃水処理装置により比較例１で処理した廃水
と同水質の廃水を比較例１と同様の処理条件で処理し
た。なお、第１脱窒素槽４Ａとしては、固定床式のもの
を用い、硝化槽５としては担体付着式のものを用いた。
また、沈殿槽３の返送汚泥は第２脱窒素槽４Ｂに返送し
た。除濁器８Ａ，８Ｂとしては、目開き１００μｍのス
クリーンを用い、６０分毎にバルブの切り換えを行っ
て、交互に除濁−洗浄・ＭＡＰ捕捉の処理を行った。そ
の結果、各槽の処理水の水質は表２に示す通りであっ
た。

【００５０】

【表２】

【００５１】表２より明らかなように、全体での除去率
はＴ−Ｎ９９．５％、Ｔ−Ｐ９２．５％、ＢＯＤ９９．
３％と比較例１よりも一層高い値であり、また、ＭＡＰ
反応槽６からの回収ＭＡＰ結晶（リン酸マグネシウムア
ンモニウム６水塩）は８６ｋｇ／日であり、その純度は
９８％で良好な結果が得られた。

【００５２】

【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の廃水処理装
置によれば、廃水中のリンと窒素から効率的にＭＡＰを
生成させ、良好な水質の処理水を得ると共に、高純度の
ＭＡＰを高い回収効率で回収することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の廃水処理装置の実施の形態を示す系統
図である。

【図２】図１の廃水処理装置の除濁手段を説明する要部
拡大図である。

【図３】従来の生物脱リン処理装置を示す系統図であ
る。

【図４】従来の生物脱リン脱窒素処理装置を示す系統図
である。

【図５】特開平１１−１０１９４号公報記載の廃水処理
装置を示す系統図である。

【図６】ＭＡＰ反応槽の構成を示す系統図である。

【符号の説明】

１嫌気槽２好気槽３沈殿槽４脱窒素槽４Ａ第１脱窒素槽４Ｂ第２脱窒素槽５硝化槽６ＭＡＰ反応槽７再曝気槽８Ａ，８Ｂ除濁器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】脱窒素処理槽と、該脱窒素処理槽の処理
液が導入されるＭＡＰ反応槽と、該ＭＡＰ反応槽の処理
液が導入される硝化処理槽とを備えてなる廃水処理装置
において、該脱窒素処理槽及び硝化処理槽は生物膜式の
ものであることを特徴とする廃水処理装置。
【請求項２】請求項１において、ＭＡＰ反応槽への流
入液を除濁する手段を有することを特徴とする廃水処理
装置。