JPH0114833B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、し尿などの有機性廃液を極めて簡潔
なプロセスにより、かつ省資源的・省エネルギー
的に処理できる方法に関するものである。

以下、本発明の詳細を、し尿処理を例にとつて
説明する。

〔従来技術〕

従来のし尿処理において最も進歩したプロセス
として評価され最も実施例の多いプロセスは、し
尿に希釈水を添加して生物処理（活性汚泥処理が
最も一般的）したのち、活性汚泥を沈殿池で固液
分離し、上澄水を凝集沈殿及び砂過し、さら
に、色度、CODを除去するためにオゾン処理、
活性炭処理を行なう一方、汚泥を脱水・乾燥・焼
却するという方法である。

このプロセスは一見合理的にみえるが、厳しい
視点から技術評価すると、次のような重大な問題
点が本質的に内在していることを、本発明者は認
識するに到つた。

即ち、 数多くの単位操作を直列的に並べているた
め、プロセスが複雑であり維持管理性も悪い。

凝集沈殿工程などの凝集固液分離工程に凝集
剤を必要とする。また、汚泥の脱水工程にも多
量の脱水助剤の添加を必要とする。従つて、資
源多量消費型プロセスとなつている。

オゾン処理にはオゾン発生のための多量の電
力を必要とし、活性炭処理にも高価な活性炭を
多量に必要とする。また、活性炭の再生に多量
の熱エネルギーを必要とするなど、エネルギー
多量消費型プロセスである。

生物処理工程から発生する余剰生物汚泥およ
び凝集沈殿工程から発生する凝集汚泥の脱水処
理にカチオンポリマー、塩化第２鉄、消石灰な
どの脱水助剤を多量に必要とするほか、脱水ケ
ーキの含水率が80％程度と高いため、脱水ケー
キの乾燥焼却工程に重油などのエネルギーを多
量に消費する。したがつて上記、項とあい
まつて、資源・エネルギーの消費量が非常に多
いプロセスである。

このような本発明者が指摘した問題点は、極め
て重大なものであるにも拘らず、従来は有機性廃
水を処理し、水域環境の汚泥を防止するために必
要な高度の処理水質を得るためには、ある程度や
むを得ないと考えられがちであつた。

〔発明の目的〕

本発明は、このような現状の技術レベルに対す
る本発明者の強い疑問に基づいて完成されたもの
であつて、前記従来プロセスの諸欠点を合理的に
解決できる有機性廃液の処理方法を提供すること
を目的とするものである。

本発明の効果は、驚くべきものといつてもよ
く、従来プロセスの凝集沈殿、砂過、オゾン処
理、活性炭吸着、滅菌の各工程および汚泥の機械
脱水工程、脱水助剤の添加工程のすべてが不要に
なり、しかもその処理水質は従来プロセスより、
格段に秀れており、運転経費も著しく低減するこ
とができる。

〔発明の構成〕

すなわち本発明は、有機性廃液を生物処理工程
で生物処理し、その処理水を蒸気圧縮法および／
または多重効用蒸発法による間接加熱式蒸発濃縮
工程に導き濃縮処理すると共に、該蒸発濃縮工程
から排出される濃縮液をさらに焼却工程を含む後
処理工程にて処理することを特徴とする有機性廃
液の処理方法である。

以下に、本発明の実施態様を図面を参照しなが
ら説明する。

除渣し尿１をこれに希釈水を添加することなく
生物学的硝化脱窒素工程２に流入せしめBOD、
窒素成分などを除去する。生物学的硝化脱窒素工
程２としてはし尿中のBOD成分を脱窒素菌のた
めの有機炭素源として利用する硝化液循環方式、
ステツプ流入方式、好気性脱窒素方式、回転処理
方式などを採用することができる。

しかして、生物学的硝化脱窒素工程２から流出
する活性汚泥スラリー３は遠心濃縮機などの固液
分離工程４において固液分離され、分離汚泥５の
大部分は返送汚泥６として生物学的硝化脱窒素工
程２にリサイクルされる。

なお、し尿を嫌気性消化もしくは好気性消化処
理してから生物学的硝化脱窒素処理すると、消化
処理工程においてBODが除去されるため、脱窒
素菌のための有機炭素源が不足し、外部からメタ
ノール、エタノール、酢酸などの高価な有機炭素
源を添加しなくてはならず、極めて不合理な結果
をもたらすので、し尿をこのような消化処理をす
ることなく、直接生物学的硝化脱窒素処理するこ
とが望しい。

しかして、固液分離工程４からの分離液７は蒸
気圧縮法もしくは多重効用蒸発法、又は両者の併
用による蒸発濃縮工程８に流入する。

尚、生物学的硝化脱窒素工程２ではし尿を無希
釈で処理するので、し尿中のBOD、アンモニア
性窒素などを生物学的に酸化する際に発生する微
生物酸化反応生成熱（通常30000〜40000kcal／Kl
―し尿）によつて生物学的硝化脱窒素工程２内の
活性汚泥スラリー３の水温が上昇し40℃以上にな
る。従つて、蒸発濃縮工程８への流入液すなわち
上記分離液７も40℃程度となるので、蒸発温度
（通常100℃に設定する）にまで加熱するのに必要
な熱量が節減できるという重要な効果が得られ
る。このことは微生物酸化反応生成熱を間接的に
蒸発濃縮工程８に利用するという重要な技術的概
念を意味する。

しかして、上記流入液は熱交換器９にて、水蒸
気の凝縮水（これが、し尿処理水である）１０に
よつて温度80℃程度に予熱されたのち、蒸発濃縮
工程８に流入して蒸発濃縮され、濃縮液１１とし
て排出される。一方、蒸発濃縮工程８にて蒸発し
た水蒸気１２は、機械的圧縮機又はサーモコンプ
レツサーによる蒸気圧縮機１３において圧縮昇温
されたのち再び蒸発濃縮工程８の間接加熱部１４
に流入し加熱源として再利用される。間接加熱部
１４にて水蒸気は凝縮し、上記凝縮水１０となつ
て、熱交換器９を経由したのち、処理水１５とな
つて放流される。処理水１５は蒸留水とほぼ同等
の無色、透明で水質は極めて良好であり、し尿処
理水として最高級の水質を示す。尚、１６は蒸発
濃縮工程８のスタートアツプ用の水蒸気である。

上記濃縮液１１は上記流入液の流量の1/10〜1/
２０に濃縮されており、極めて濃い褐色を示す高
COD濃度の液となつており、しかも塩分濃度が
数％以上に増加しているので、この濃縮液は最終
的に焼却処理し、COD成分を酸化分解すること
が不可欠な工程である。すなわち、この濃縮液の
まま、あるいは乾燥物の状態で処分することは、
処分地におけるCOD汚染および塩分溶出という
２次公害を引き起こす。最も好ましい実施態様と
しては、図示例のように、固液分離工程４から排
出される余剰汚泥１７と濃縮液１１を回転ドラム
乾燥機などの蒸発乾燥工程１８に導いて乾燥させ
たのち、乾燥固形物１９を焼却処理するものであ
る。

この蒸発乾燥工程１８から蒸発した水蒸気１
８′も蒸気圧縮機２０にて圧縮し、回転ドラムな
どの間接加熱部内に循環せしめ水蒸気１８′の蒸
発潜熱を回収することが重要である。尚、２１は
凝縮水、２２は熱交換器、１５′は熱交換後の濃
縮水であり、上記処理水１５と合流して放流され
る。

上記蒸発濃縮工程８及び蒸発乾燥工程１８は大
気圧で行なうことが好ましく、これにより、生物
処理液が100℃程度の加熱処理を受けるので、大
腸菌などの病原菌が自動的に殺菌され、従来行な
われている塩素滅菌工程が不要になる。従つて、
塩素注入によるトリハロメタンの生成はあり得な
い。

また、乾燥固形物１９をボイラー又は熱分解炉
２３に供給し、回収した熱エネルギー２４を蒸気
圧縮機１３，２０の駆動用、蒸発濃縮工程８、蒸
発乾燥工程１８の加熱源として、および上記流入
液の予熱用などに利用するようにすることも当然
可能である。２５は残渣（焼却灰など）である。

さらに、図示はしないが、蒸発乾燥工程１８を
蒸気圧縮法もしくは多重効用蒸発法により行なう
方法又はこれらを併用して行なう方法も本発明の
効果を充分発揮できることは言うまでもなく、通
常の乾燥（熱風）でもよい。また、蒸発濃縮工程
８への流入法をあらかじめ逆浸透膜、限外過膜
などによつて濃縮する方法も採用可能である。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明によれば、次のような
数多くの重要な効果が得られ、従来プロセスの諸
欠点を根本的に解決することができる。

従来プロセスで不可欠となつていた生物処理
液の凝集沈殿（又は浮上）、砂過、オゾン処
理、活性炭吸着のすべての工程が不要になり、
しかも従来プロセスよりもはるかに秀れた処理
水質を得ることができる。

従つて、環境汚染防止上著しい効果が得られ
るほか、プロセスも極めて簡略化されさらに凝
集剤、オゾン発生電力、活性炭の補給、活性炭
再生エネルギーのすべてが不要になり、大きな
省資源・省エネルギー効果が得られる。

また、従来プロセスにおいて不可欠となつて
いた余剰活性汚泥と凝集沈殿（浮上）汚泥の機
械脱水機による脱水工程を不要にできると同時
に、カチオンポリマーなどの脱水助剤の添加も
不要になるので、省資源効果が大きい。

し尿などの濃厚有機性廃液中には、多量のア
ンモニアと有機酸、臭気成分が含まれているた
め、本発明プロセスによらず、原液を直接蒸発
処理すると、発生水蒸気中に多量のアンモニ
ア、揮発性有機酸、臭気成分が含まれてくる。
従つて蒸発槽からの臭気のリーク対策に細心の
注意を要するほか、発生水蒸気の濃縮水を本発
明のように処理水として放流することはできな
い。

これに対し本発明によれば、あらかじめ生物
学的硝化又は硝化脱窒素処理などの生物処理に
よつて生物的に揮発性有機成分、アンモニア、
臭気成分を除去したのち、蒸気圧縮法などによ
る蒸発濃縮・乾燥処理を行なうので、発生水蒸
気およびこれの凝縮水中にBOD成分、アンモ
ニア性窒素、臭気成分がなく無色透明の蒸留水
なみの水質が得られる。また、蒸発槽からの悪
臭成分のリークがない。

凝集沈殿（浮上）処理を行えば必ず凝集汚泥
が発生し、その処理・処分が必然的に必要にな
るが、凝集汚泥は脱水性が非常に悪く大きな問
題になつている。これに対し本発明では、凝集
処理工程が全く不要なため凝集汚泥そのものが
発生しないので、このような問題は起り得な
い。

従来プロセスにおいては処理水のCOD、色
度成分は凝集処理工程では完全に除去すること
ができず、そのためオゾン処理、活性炭処理工
程が、不可欠となり、活性炭処理によつて
CODを数mg／にするにもランニングコスト
が著しく高くなるが、本発明では生物処理液を
蒸発処理するので処理水は完全に無色で、
CODも０〜１mg／と極めて少ない。

従来プロセスの汚泥処理工程は、余剰活性汚
泥と凝集沈殿汚泥との混合汚泥に、カチオンポ
リマーなどの脱水助剤を添加してベルトプレス
などの機械脱水機で脱水しているため、脱水ケ
ーキの含水率が80％程度と極めて高く、また脱
水ケーキ中に水酸化アルミニウムなどの無機物
が共存するので、脱水ケーキの発熱量が低い。
従つて、脱水ケーキの乾燥・焼却に多量（通常
200〜300／ton―D.S）の補助燃料を必要
とする。

これに対し本発明では、凝集沈殿汚泥が発生
しないこと及び機械脱水工程が不要なので、乾
燥物の水分を容易に低下させることができ自燃
領域にある乾燥物を得ることができる。したが
つて、焼却処理時に重油などの補助燃料を一切
必要としない。

従来法によるし尿処理水の塩素イオン濃度は
300〜3000mg／と高いため山林・田畑のかん
がい用水にすることは困難であつたが、本発明
による処理水は蒸留水に近いため塩素イオン濃
度は数ppm程度にすぎない。したがつて、かん
がい用水、山林散布用水として使用することが
できる。

従来、懸濁固形物を多量に含んだスラリーは
蒸発濃縮が進むにつれ懸濁固形物が伝熱面に付
着するため適用できないと考えられ海水など懸
濁固形物を殆ど含まない種々の溶液に対しての
み適用されていた蒸気圧縮法又は多重効用蒸発
法を、本発明はスラリー状のものに対しても容
易に適用できるように工夫したので、スラリー
の極めて省エネルギー的な蒸発乾燥処理が可能
となつた。

濃縮液を最終的に焼却処分し、濃縮液中の
COD成分、色度成分を完全に熱的に分解する
ので、濃縮液からの２次公害を招かないと同時
に、濃縮液中のCOD成分、色度成分の発熱量
を有効利用することができる。

〔実施例〕

神奈川県逗子市し尿処理場に搬入されるし尿
（浄化槽汚泥10％混入）を除渣したのち、処理量
100／minの規模で硝化液循環生物学的脱窒素
工程により無希釈処理した。無希釈処理の結果硝
化槽の発泡が激しかつたが、消泡用水を添加する
ことは蒸発対象水量の増加と水温の低下を招くた
め好ましくないので行なわなかつた。発泡対策と
しては硝化槽液面上の泡沫層に消泡機（インペラ
を回転させて泡を破泡するもの）を設置した。

生物学的脱窒素工程のMLVSSは20000〜25000
mg／、滞留日数は７日間とした。生物処理槽内
の水温は微生物の酸化反応生成熱によつて夏期は
42゜〜25℃、冬期は33゜〜35℃に維持された。

生物処理槽流出スラリーの固液分離には無薬注
型遠心濃縮機（スーパーデカンター）を使用し、
濃縮汚泥の大部分を生物処理槽へリサイクルさ
せ、一部を余剰生物汚泥として排出した。遠心濃
縮分離液は、自己蒸気圧縮蒸発罐に供給し、濃縮
比20倍以上に濃縮せしめた。

この蒸発罐流入液の水質は水温40゜〜42℃、PH
7.0〜7.2、アンモニア性窒素５mg／以下、溶解
性BOD10mg／以下、溶解性リン酸550〜680
mg／、溶解性COD430〜520mg／、色度2500
〜3000度、塩素イオン3000〜3200mg／であつ
た。

上記蒸発罐には小型実現規模の流下液膜式を、
蒸気圧縮機にはルーツ式をそれぞれ用いた。蒸発
水蒸気の凝縮水（これがし尿の無希釈処理水とな
る）の水質はPH7.0、SSなし、色度なし、COD1
mg／以下、BOD5mg／以下、リン酸検出せ
ず、NH₃―N5mg／以下と極めて良好であつ
た。

一方、上記蒸発罐からの濃縮液と余剰生物汚泥
を混合し、密閉型自己蒸気圧縮式のドラムドライ
ヤーに供給して蒸発乾燥し、含水率50％の乾燥物
として取り出した。乾燥物の低位発熱量は
4800kcal／KgD.Sと高く低水分のため、流動炉で
容易に自燃した。

以上のプロセスにおいては、薬品及び重油など
の燃料は全く使用する必要がなく、電力のみでプ
ロセスが順調に機能した。生物処理液の処理およ
び余剰生物汚泥の処理に必要な電力は、し尿１Kl
あたり40〜45kwhと非常に省エネルギー的であつ
た。また生物処理工程に必要な電力は曝気用のブ
ロワーのみについてであつたが、ブロワー所要動
力はし尿１Klあたり15〜20kwhで、プロセスの総
所要電力は55〜65kwhであり、処理コストの合計
値は1100円〜1300円／Klと、従来プロセスの実積
3500円〜4000円／Klにくらべ著しい経費節減がで
きた。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施態様を示すフローシートで
ある。 １…除渣し尿、２…生物学的硝化脱窒素工程、
３…活性汚泥スラリー、４…固液分離工程、５…
分離汚泥、６…返送汚泥、７…分離液、８…蒸発
濃縮工程、９，２２…熱交換器、１０，１５′，
２１…凝縮水、１１…濃縮液、１２，１６，１
８′…水蒸気、１３，２０…蒸気圧縮機、１４…
間接加熱部、１５…処理水、１７…余剰汚泥、１
８…蒸発乾燥工程、１９…乾燥固形物、２３…ボ
イラー又は熱分解炉、２４…熱エネルギー、２５
…残渣。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 有機性廃液を生物処理工程で生物処理し、そ
   の処理水を蒸気圧縮法および／または多重効用蒸
   発法による間接加熱式蒸発濃縮工程に導き濃縮処
   理すると共に、該蒸発濃縮工程から排出される濃
   縮液をさらに焼却工程を含む後処理工程にて処理
   することを特徴とする有機性廃液の処理方法。 ２ 前記生物処理工程から発生する余剰汚泥を前
   記濃縮液と混合せしめて、前記焼却工程を含む後
   処理工程へ導いて処理する特許請求の範囲第１項
   記載の方法。 ３ 前記生物処理工程が、少なくとも生物学的硝
   化反応が生起する工程である特許請求の範囲第１
   項又は第２項記載の方法。 ４ 前記焼却工程を含む後処理工程が、蒸発乾燥
   工程とその後段の焼却工程とからなるものである
   特許請求の範囲第１〜３項のいずれか一つの項記
   載の方法。