JPH0263600A - 有機性汚泥の脱水方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、下水、し尿、産業廃水又はそれに類する有機
性廃液などの有機物とリンを含む廃液の処理に際し、生
成する初沈汚泥、余剰汚泥を嫌気性消化した嫌気性消化
汚泥の脱水方法に関するもので、脱水性の向上と脱水Ｐ
液中のリン、窒素の軽減法に関するものである。

〔従来の技術〕

下水などの有機性廃水処理においては、有機物の除去だ
けでなく、リン、窒素等の栄養塩の除去の念めの活性汚
泥処理が用いられている。

そして、活性汚泥処理においては、最初沈殿池から初沈
汚泥が、最終沈殿池からは余剰汚泥が生成する。この有
機性汚泥の処理方式としては、汚泥の減量化や脱水ケー
キの処分の容易さを考慮して、嫌気性消化が多く用いら
れている。

この嫌気性消化汚泥の脱水方法において、高分子凝集剤
を使用して脱水機に掛ける場合、脱水ｆ液を水処理系へ
返流しているが、この沢液中には高濃度のリン、窒素が
含まれているため、水処理系（活性汚泥処理系）でのリ
ン、窒素の除去率が低下することや、脱水ケーキの含水
率が嫌気性消化を行なわない汚泥に比べて高いという問
題が生じていた。

また、消化汚泥を脱水するにあたシ、水酸化マグネシウ
ム、酸化マグネシウム又は難溶性マグネシウム塩のスラ
リーと塩化第二鉄を脱水助剤とし、脱水機には高分子凝
集剤を使用せずに真空脱水機や加圧式脱水機（フィルタ
ープレス）を用いる方法も公知でめった。

この方法では、消化汚泥中のアルカリ度成分が高い念め
に、水酸化マグネシウム等の使用量はＳＳあたり少くと
も１０％以上の添加が必要となシ、脱水時における汚泥
の発生量が多くなシ、嫌気性消化の主たる目的である汚
泥の減量化ができないだけでなく、無機凝集剤の費用は
美大であった。したがって、今までは通常、消化汚泥を
洗浄し前記公知の脱水方法を採用するのが一般的であっ
た。しかし、消化汚泥を洗浄すると、消化汚泥中に含ま
れるリン、アンモニアだけでなく、微細の汚泥が水処理
系へ多量に返流し、生物反応槽でのリン、窒素除去を安
定させることができないという欠点があった。

また、特開昭５６−１５０４９４号公報や特開昭５６−
１５０５００号公報のように消化槽にマグネシウム化合
物を添加する方法においては、消化槽における滞留時間
が長いことや、消化槽内の汚泥濃度が高く、攪拌が弱い
ために、リン酸マグネシウムアンモンの結晶が肥大化し
すぎて消化槽内に大量に沈積し、消化槽の実質的容量が
縮少することや、消化槽脱離液管が閉塞する等の障害が
頻繁に生じておシ、安定した嫌気性消化処理を維持する
ことが困難であった。

〔発明が解決しようとする課題〕

前記したように、従来の技術においては消化汚泥の脱水
技術は、どの方式をとるにしてもまだ種々の問題点があ
った。

そこで、本発明は、消化汚泥の脱水において、水処理系
へのリン、窒素量の軽減とベルトプレス等の脱水機によ
る消化汚泥の脱水効率の向上（ケーキ含水率の低下と汚
泥の処理量の増大）ができる脱水方法を提供することを
目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者らは、上記の目的を達成するために鋭意検討の
結果、消化汚泥にそのまま高分子凝集剤と易溶性マグネ
シウム化合物とを添加することにより、好適に脱水でき
ることを見い出し、本発明を完成するく致った。

すなわち、本発明は、リン、窒素、有機物を含む有機性
廃水の嫌気槽ならびに好気槽からなる生物脱リン処理で
発生したリン、窒素を含む有機性汚泥を、嫌気性消化し
、得られた消化汚泥を洗浄せずに、高分子凝集剤と易溶
性マグネシウム化合物とを添加したのちに、該消化汚泥
を脱水することを特徴とする有機性汚泥の脱水方法に関
するものである。

以下に、本発明を更に詳しく図面に基づいて説明する。

第１図は本発明の一実施態様を示す工程図である。

第１図において、家庭下水などのリン、窒素を含む有機
性廃ｉｌ＋は、最初沈殿池１で生物被処理液１１′と最
初沈殿池汚泥１４に固液分離されたのち、該処理液１１
′は生物反応槽２に導入され、返送汚泥１５と共に生物
学的な処理が行なわれ、最終沈殿池３で処理水１２と汚
泥に分離される。

生物反応槽２は、処理の目的により処理方式を選定でき
る。すなわち、ＢＯＤ除去を主目的とする場合は、好気
性処理を行い、ＢＯＤ、リン及び窒素除去を目的とする
場合は嫌気処理（空気を吹き込まず攪拌を行５）と好気
処理（空気を吹き込む処理）とを組み合わせた処理が合
理的である。

最終沈殿池３からの汚泥は返送汚泥１５として、生物反
応槽２に大半が返送されるが一部は余剰汚泥１５として
汚泥処理工程（！Ｉ縮、嫌気性消化、脱水）Ｋ移送され
る。

港初沈殿池汚泥１４は初沈汚泥濃縮機４で濃縮され、余
剰汚泥１５は余剰汚泥濃縮機５で個別に濃縮され、嫌気
性消化槽６に移送される。

最初沈殿池汚泥１４や余剰汚泥１５が沈殿池で十分濃縮
された場合（おおむねＴ８濃度でｔ５慢以上となった場
合）は、汚泥濃度に応じて濃縮工程を省略し、そのまま
嫌気性消化槽６に移送される。

また、最初沈殿池汚泥１４と余剰汚泥１５とを混合して
濃縮し、嫌気性消化槽６に移送することも可能である。

嫌気性消化処理された消化汚泥１８は、混和［７ＶＣ移
送され、高分子凝集剤５１と易溶性ｉグネシウム化合物
５２とが添加混合され、薬注汚泥１９として脱水機８に
移送されて脱水処理される。高分子凝集剤と易溶性マグ
ネシウム化合物の添加順序は任意に設定でき、高分子凝
集剤の添加と同時に、又は添加の前あるいは後に易溶性
マグネシウム化合物を添加できる。

本発明に使用できる高分子凝集、剤としては、強力チオ
ン系、弱カチオン系、ノニオン系、アニオン系のものが
、単一種あるいは複数種用いられる。

本発明で使用できる易溶性マグネシウム化合物としては
、溶解度（飽和溶液１００ｆ中に含まれる無水化合物の
質量であシ重量％）が、水温２０℃において、５％以上
のものが使用でき、例えばＭｇｃｔ、　（塩化マグネシ
ウム）　、Ｍｇ８０ａ・７Ｈ，０（（ｉｉ！！酸マグネ
シウム）、Ｍｇ　（ＮＯｘ　）ｓ　（硝酸マグネシウム
）等である。一方、ｎｇ（ＯＨ）ｔ　％　Ｍｇ。

等のマグネシウム化合物は、溶解度が５％未溝で、ｌ、
難溶性マグネシウム塩として区別できる。この点は、日
本化学会編の化学便覧　基礎編（改定２版）昭和５０年
６月２０日発行の７７７頁と７８４頁に記載されている
事項を参照すれば明確となる。

本発明においては、上記の易溶性マグネシウム化合物を
、消化汚泥の性状に応じて一種類あるいは二種類混合し
て用いることができる。

また、脱水機８は、従来の高分子凝集剤を添加して用い
るベルトプレス脱水機及び遠心脱水機等が使用できる。

混和槽７の設置方法を述べると、単一種の高分子凝集剤
と易溶性マグネシウム塩を同時に添加する場合は混和槽
７は１槽設置すればよい。

単一の凝集剤の添加混合の前後に易溶性マグネシウム化
合物を添加する場合や、複数種の高分子凝集剤を用いて
易溶性マグネシウム化合物を添加混合する場合は混和槽
７を複数槽設けて、前半の槽に高分子凝集剤を添加混合
し、後半の槽に易溶性マグネシウム化合物を添加すると
か、逆に前半の槽に易溶性マグネシウム化合物を添加し
、後半の槽に高分子凝集剤を添加することで目的を達成
できる。

消化汚泥１Ｂには、初沈汚泥、余剰汚泥の分解でアンモ
ニア性窒素、リン、アルカリ度成分、コロイド物質等が
高濃度に含有されている。

易溶性マグネシウム化合物の添加量は、消化汚泥の間隙
水中の全リン濃度に対してモル比（Ｍｇ／Ｔ−Ｐ　）で
１５〜５、好ましくは１．０〜１．５とすることで、脱
水Ｆ液中のリン、窒素濃度を低下し、脱水性の向上をは
かることが可能である。

また、易溶性マグネシウム化合物を添加するにあたって
の消化汚泥のｐＨは、６．５〜９．５好ましくは１０〜
ａ５である。ｐＨの範囲は、ｐＨが６５未満であると、
リン酸マグネシウムアンモンの溶解度が高く、リン、窒
素除去が不十分であること、　ｐＨが９．５以上である
と汚泥の凝集性が不十分で、リン酸マグネシウムアンモ
ンが生成しても、脱水ケーキの含水率は逆に高くなる知
見からもとめられた。

消化汚泥中のｐＨが低い時は、アルカリ剤の添加だけで
なく、消化汚泥を曝気して溶存している炭酸ガスをスト
リッピングする方法で解決できる。またｐＨが高い時は
、硫酸等の酸の添加を行うと共に、溶存している炭酸ガ
スをストリッピングする方法が効果的である。

脱水機８からの脱水ｆ液２２のリン濃度、窒素濃度は消
化汚泥１日の間隙水の濃度に比較して、はるかに低濃度
とな９、最初沈殿池１あるいは生物反応槽２に返送され
る。また、脱水ケーキ２１は乾燥・焼却処分されたり、
農地還元の方法で処分される。

〔実施例〕

以下に本発明を実施例と比較例を用いて具体的に説明す
るが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。

実施例−１ 都市下水を被処理液として第１図示例の方法で処理した
。第１図の生物反応槽には嫌気槽（槽の前端部）と好気
槽（槽の後端部）を設けた。嫌気槽は水中攪拌機で被処
理液と返送汚泥を混合した。

それぞれの装置仕様は次の通りであった。

最初沈殿池　二　５００　ｍ” 生物反応槽 嫌気ｐｌ　：　　２００ｍ’ 好気槽：　　ｂｏｏｍ” 最終沈殿池　：　　５００ｍ！ 初沈汚泥濃縮機：５〇− 余剰汚泥濃縮機：　　　５０ｍ” 嫌気性消化槽：　　１０００ｍ” ベルトプレス脱水機　：　ろ布＠１ｍ　　　処理能力１
２　ｏｋｇ／＊〆ｈこのような施設を用いて、被処理液
量５０００ｍ”　／　（Ｌ　ｓ返送汚泥１５００　ｍ”
／６で処理したところ、表−１に示すような処理液が得
られた。

表　−１ 被処理液１ｍ”あたりの最初沈殿池汚泥の発生量は１０
０９７ｍ”、余剰汚泥の発生量は１０５ｆ　／？Ｒ”で
あった。最初沈殿池汚泥濃縮機で汚泥濃度は４％、余剰
汚泥濃縮機での汚泥濃度は５うが得られ、嫌気性消化を
行った。

消化汚泥のｐＨは７．５．５Ｓ１１１度はｔ５％、間隙
水中の全リン濃度およびアンモニア性窒素濃度はそれぞ
れ５１５ダ／ｌ、９ＢＯ■／ｌであった。

この消化汚泥にカチオン系ポリマーを８８あたり２％添
加し同時にＭｇ５Ｏ，の溶液をＭｇ／Ｔ−Ｐのモル比が
１．０になるように添加した。

脱水機の処理速度を８０１ｙ／ｍ、　ｈ　　とした時の
ケーキの含水率は８２１であり、脱水Ｐ液中の全リン濃
度はｓ　ｒｔｕｐ　／　ｔ　、アンモニア性窒素は８４
０〜／ｌとなった。またＭｇＳＯ４の添加をカチオン系
ポリマーの混合の前に添加した場合とカチオンポリマー
の後に添加した場合でも上記の結果と同等であった。

比較例−１ 実施例−１の消化汚泥に同一のカチオン系ポリマーをＳ
Ｓあたシ２％添加し脱水した。

脱水機の処理速度を実施例１と同様に８０ｋｇ／　ｍ、
　ｈとした時のケーキの含水率は８６％であシ、脱水ｆ
液中の全リン濃度は３５０〜７ｔ。

アンモニア性窒素の濃度は９８０■／ｌであった。

この状態で脱水ｒ液を最初沈殿池へ返送すると、処理液
の全リン濃度は５〜７ｔ、全窒素は２４〜／ｌまで上昇
した。

実施例−２ 実施例−１の消化汚泥のｐＨを硫酸あるいは力性ソーダ
を用いて調整したのち、カチオンポリマーと易溶性マグ
ネシウムの添加量を実施例−１と同一にして脱水試験を
行った。

脱水Ｐ液の性状と脱水ケーキの含水率を各ｐＨに応じて
表−２に示す。

表　−２ ｐＨが６．５未満の場合と９５以上の場合は、汚泥の含
水率が高くなるとともにＰ液中のリン濃度やアンモニア
濃度が高くなる。

ｐＨが９．５以上になるとＰ液中のアンモニアが大気に
拡散して、作業環境が著るしく悪化した。この結果より
、本発明の至適ｐＨは＆５〜９．５好ましくはＺＯＮａ
５の範囲である。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明方法に従い、易溶性マグネシウム
化合物を添加することによ９次のような効果が得られる
。

第１の効果は、消化汚泥間隙水中（ろ紙目開き４μｍ以
下で得られる上澄液）のリン酸イオンは、マグネシウム
イオンの存在下で、（１）式（従い、リン酸マグネシウ
ムアンモン（ＭｇＮＨａ　ＰＯ４）の化合物が形成し、
脱水処理されると脱水ケーキ中に固定される。このため
、脱水ｆ液中のリン濃度およびアンモニア性窒素濃度は
低下する。

、ｇ２＋　＋　ＮＨ４”　”　ＰＯ４３−−Ｍｇ冊４Ｐ
Ｏ４↓　（１）一般に消化汚泥中にはモル濃度でみると
、アンモニア性窒素がリンより高い。したがって、易溶
性マグネシウム化合物の添加により、リンは完全に除去
されることとなる。

第２の効果は、易溶性マグネシウム化合物の添加混合に
よシ、薬注汚泥１９中にリン酸マグネシウムアンモンが
存在すると、リン酸マグネシウムアンモンの化合物が凝
集助剤の役割を果すために１脱水時において、脱水機の
処理速度が２０チ〜５０％高上するとともに、同一の処
理速度では脱水ケーキの含水率（真の含水率）が低下す
る。

したがって、本発明方法によって消化汚泥を脱水するこ
とにより、脱水機の処理量を増大させ脱水ケーキの含水
率を下げるとともに、脱水ろ液中のリン、窒素を除去し
、生物反応槽でのリン、窒素除去を常に安定化させるこ
とができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す工程図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、リン、窒素、有機物を含む有機性廃水の嫌気槽なら
   びに好気槽からなる生物脱リン処理で発生したリン、窒
   素を含む有機性汚泥を、嫌気性消化し、得られた消化汚
   泥を洗浄せずに、高分子凝集剤と易溶性マグネシウム化
   合物とを添加したのち、該消化汚泥を脱水することを特
   徴とする有機性汚泥の脱水方法。 ２、易溶性マグネシウム化合物の添加量を、マグネシウ
   ムイオンとして消化汚泥間隙水中の全リン濃度に対して
   モル比（Ｍｇ／Ｔ−Ｐ）で０．３〜３、好ましくは１．
   ０〜１．５とする請求項１記載の脱水方法。 ３、高分子凝集剤あるいは易溶性マグネシウム化合物を
   消化汚泥に添加するにあたり、該消化汚泥のｐＨを６．
   ５〜９．５、好ましくは７．０〜８．５とする請求項１
   又は２記載の脱水方法。