JPH0114836B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は有機性廃液、特にし尿などの濃厚有機
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、代表廃液としてし尿処
理を例にとつて説明する。

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10倍程度添加して生物処理（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（以下、これを従
来プロセスと呼ぶ）。

この従来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されていることを、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
剤を多量に必要とする。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（200〜300／ton−Ｄ・Ｓ）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
水を高度に処理し、水域環境の汚染を防止するた
めには、ある程度やむ得ないと考えられがちであ
つたが、本発明者は、このような現状の技術レベ
ルに強い疑問をもち、前記の従来プロセスの諸欠
点を合理的に解決できるプロセスを実現するため
に検討を進め、本発明を完成するに到つたもので
ある。

本発明の効果は、驚くべきものといつてよく、
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。

すなわち本発明は、有機性廃液を生物処理した
のち、該生物処理水を蒸気圧縮法および／または
多重効用法による間接加熱式蒸発処理し、該蒸発
水蒸気の凝縮水を前記有機性廃液の処理水となす
と共に、少なくとも前記生物処理工程から発生す
る余剰活性汚泥に水より高沸点の油を添加混合し
て蒸発乾燥処理したのち、該乾燥汚泥を焼却処理
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、本発明の実施例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（硝化工程、又は脱窒
素工程としてもよい）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、回分処理方
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。一方、固液分離工程４
からの分離液７は蒸気圧縮法による蒸発工程８に
流入する。

なお、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℃になるように蒸発缶８′内の圧力を設定す
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、し尿の高度処理水である）
１２′によつて温度80℃程度に予熱されたのち、
蒸発工程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ンコン
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１
４にて水蒸気は凝縮し、上記凝縮水１２′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
理水として最高度の水質を示す。なお、１６は蒸
発工程８のスタートアツプ用の水蒸気である。蒸
発工程８としては、図示例の蒸気圧縮法によるも
ののほか、多重効用蒸発法あるいは蒸気圧縮法と
多重効用蒸発法との併用法によるものとしてもよ
い。

しかして、上記濃縮液１１は上記流入液の流量
の1/40〜1/50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、これを蒸
発乾燥処理、又は液中燃焼焼却などの焼却処理に
よつて処分する。

一方、生物学的硝化脱窒素工程２から発生する
余剰活性汚泥１７は、混和槽１８にて重油、廃油
など水より高沸点の油１９が添加され、汚泥と油
との混合スラリー２０となる。混合スラリー２０
は、多重効用蒸発缶２１，２１′，２１″を備えた
蒸発乾燥工程１０の１号缶２１に流入する。ボイ
ラ２２から水蒸気２３を１号缶２１内の間接加熱
部２４に供給し混合スラリー２０中の水分を蒸発
せしめ、蒸発水蒸気２５を２号缶２１′内の間接
加熱部２４′に流入せしめるとともに、水分の減
少した混合スラリー２０′を１号缶２１から２号
缶２１′にポンプ移送し、蒸発水蒸気２５の凝縮
潜熱を利用して混合スラリー２０′中の水分をさ
らに蒸発せしめる。２号缶２１′からの混合スラ
リー２０″も同様の方法で蒸発乾燥される。

しかして、３号缶２１″からの蒸発水蒸気２
５″はコンデンサ（凝縮器）２６にて凝縮し２号
缶２１′、３号缶２１″からの凝縮水２７′，２
７″とともに図示されていない油分離工程（コア
レツサー）を経由して処理水１５に合流される。
なお、２４″は間接加熱部、２５′は蒸発水蒸気、
２７は凝縮水、２８は非凝縮性ガス排出用の真空
ポンプ、３４は別途供給するボイラ給水であり、
凝縮水２７はボイラ２２を経由して上記水蒸気２
３となる。

さて、３号缶２１″から排出される混合スラリ
ー２９は水分が大部分蒸発除去され含水率10％程
度となつた油と汚泥との混合スラリーになつてい
るので、スクリユープレスなどの搾油機３０にて
混合スラリー２９中の油と汚泥と分離し、分離油
３１を混和槽１８にリサイクルする。一方、脱油
された汚泥３２をボイラ２２にて焼却し水蒸気２
３を回収する。なお、し渣・ゴミなどをボイラ２
２にて混焼してもよい。３３は焼却残渣である。

上記蒸発工程８から排出される濃縮液１１の処
分については、ドラムドライヤーなどの蒸発乾固
機にて処理したのち乾固物をボイラ２２にて焼却
するか、直接噴霧燃焼させたりしてもよいが、蒸
発乾固せずに流動性を保持する程度まで濃縮した
のち、図示例のように余剰活性汚泥１７に混合し
て、油を媒体とする上記蒸発乾燥工程１０にて処
理するのが最も好適である。この方法によれば、
濃縮液１１の別個の処理工程が不要になるからで
ある。

さらに、ボイラ２２にて発生した上記水蒸気２
３の量は上記多重効用蒸発缶で必要とする水蒸気
量より多量となることが多いので、残部の水蒸気
２３′を蒸発工程８、熱交換器９用の加熱源、管
理棟の暖房などに供給するのがよい。また、し尿
から除去されたし渣を搾油機３０に供給すると搾
油効率が向上する。

なお、ボイラ２２の排ガスの保有熱を直接又は
これにより温水を調製して熱交換器９、蒸気圧縮
機１３、混和槽１８、搾油機３０などの熱源に利
用したり、し尿処理場にゴミ焼却場が隣接してい
る場合は、ゴミ焼却場からの余熱を蒸発工程８、
上記多重効用蒸発缶などに利用してもよいことは
申すまでもない。

さらに、図示はしないが、蒸発乾燥工程１０を
蒸気圧縮法、もしくはこれと多重効用蒸発法との
併用法により行なつてもよく、本発明の効果を充
分発揮できることは言うまでもない。また、蒸発
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。

以上述べたような本発明によれば、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、滅菌処理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、臭気成分及びSS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、ま
たスケール生成もはげしい。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、発生水蒸気の凝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、硫化物などのスケール生成成分を除
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スケール生成もほとんどな
く、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）処理を行なえば必ず凝集汚
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/にするにはランニングコストが
著しく高くなる（500〜600円／Kl−し尿）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０〜0.5mg/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80〜85％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然
領域にある乾燥物を得ることができる。

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。

余剰活性汚泥に重油などの油を添加して蒸発
処理するため水分蒸発によつても流動性が失な
われないので、容易に蒸発缶にて水分を蒸発缶
できるし、添加した油も大部分が回収再利用さ
れるので、重油所要量も非常に少なくてすむ。

次に、本発明の実施例について記す。

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20000〜21000
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゜〜45℃、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（スクリユーデカンター型）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
濃縮分離液中の残留SSを沈殿又は過機によつ
て充分除去したのち自己蒸気圧縮式蒸発缶に供給
し、濃縮比40倍以上に濃縮せしめた。

この蒸発缶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550〜680mg/
、溶解性COD430〜520mg/、色度2500〜3000
度、塩素イオン3000〜3200mg/であつた。

上記蒸発缶には小型実験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高度処理水
となる）の水質はPH7.0、SSなし、色度なし、
COD0〜0.5mg/、BOD1〜３mg/、リン酸検出
せず、NH₃−N5mg/以下と極めて良好であつ
た。

一方、上記蒸発缶からの濃縮液と無希釈生物学
的硝化脱窒素工程から発生する余剰汚泥（5.5Kg
−Ｄ・Ｓ／Kl−し尿）との混合スラリーにＡ重油
を加え、荏原インフイルコ(株)社製品CGプロセス
に従い多重効用蒸発缶にて乾燥後、焼却処理し
た。このCGプロセスで必要とした油の補給量は
CGプロセスに供給する混合スラリー中の固形物
１Kgあたり0.15と極めて少量であつた。すなわ
ち、し尿１Kg処理するのに必要な重油コストは82
円／Kg−し尿であつた。

また、生物処理水を蒸気圧縮法で蒸発するに要
するコストは、生物処理水１m³あたり25KWHす
なわち375円／Kl−し尿と安価であつた。さらに、
生物学的硝化脱窒素工程で必要とするエアレーシ
ヨンブロワーの動力コストは約300円／Kl−し尿
となり、プロセス全体の運転経費は種々のポンプ
などの電力代を含めて約1000〜1100円／Kl−し尿
であり、従来の低希釈二段活性汚泥法で必要とさ
れる維持管理費の実績3500〜4000円／Kl−し尿と
比較すると、本発明は運転経費が格段に安価で、
しかも従来プロセスより圧倒的に秀れた処理水質
であつた。

【図面の簡単な説明】

図面は、本発明の一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
工程、８′…蒸発缶、９…熱交換器、１０…蒸発
乾燥工程、１１…濃縮液、１２，１６，２３，２
３′…水蒸気、１２′，２７，２７′，２７″…凝縮
水、１３…蒸気圧縮機、１４，２４，２４′，２
４″…間接加熱部、１５…処理水、１７…余剰活
性汚泥、１８…混和槽、１９…油、２０，２０′，
２０″，２９…混合スラリー、２１…１号缶、２
１′…２号缶、２１″…３号缶、２２…ボイラ、２
５，２５′，２５″…蒸発水蒸気、２６…コンデン
サ、２８…真空ポンプ、３０…搾油機、３１…分
離油、３２…汚泥、３３…焼却残渣、３４…ボイ
ラ給水。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 有機性廃液を生物処理したのち、該生物処理
   水を蒸気圧縮法および／または多重効用法による
   間接加熱式蒸発処理し、該蒸発水蒸気の凝縮水を
   前記有機性廃液の処理水となすと共に、少なくと
   も前記生物処理工程から発生する余剰活性汚泥に
   水より高沸点の油を添加混合して蒸発乾燥処理し
   たのち、該乾燥汚泥を焼却処理することを特徴と
   する有機性廃液の処理方法。 ２ 前記余剰活性汚泥に前記間接加熱式蒸発処理
   して得られた濃縮液を混合し、これに前記油を添
   加混合して蒸発乾燥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 前記生物処理工程が、希釈水を添加すること
   なく行なわれるものである特許請求の範囲第１
   項、第２項又は第３項記載の方法。