JPH06296978A - 消化汚泥脱水濾液のリン除去装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 下水汚泥処理装置における脱水濾液を対象と
してリンを除去することにより、処理水のリン濃度を低
減することを目的とする。 【構成】 脱水機１５の脱水濾液排出管路１８を介して
脱水機１５に接続された脱水濾液一時貯留槽１９と、こ
の脱水濾液排出管路１８からサンプリングされた脱水濾
液のリン濃度を測定するリン濃度自動測定装置２１と、
該脱水濾液の流量を測定する流量計２２と、測定された
脱水濾液のリン濃度と流量からリン除去用薬品との化学
量論的関係に基づいて最終薬品注入率を演算する薬品注
入制御演算装置２３と、演算された最終薬品注入率に基
づいて前記脱水濾液一時貯留槽１９に所定量の薬品を注
入する薬品注入装置２４とを具備した消化汚泥脱水濾液
のリン除去装置の構成にしてある。脱水濾液一時貯留槽
１９に沈澱槽２５を付設して、沈澱物を脱水機１５に戻
して処理する構成を付設してある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は消化汚泥脱水濾液を対象
として、薬品注入によりリンを除去する手段において、
リン濃度を測定して薬品注入量を制御するようにしたリ
ン除去装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】リンは地中に広く存在する元素であって
自然水中にも含まれているが、特に屎尿とか汚泥，肥料
等に多量に含まれているため、これらが自然水に混入す
る場合が多い。水中におけるリンは、オルトリン酸塩，
メタリン酸塩，ピロリン酸塩，ポリリン酸塩とか、リン
酸エステル，リン脂質等の有機性リン化合物等種々の形
態で存在する。リンの形態はリン酸イオン態リンと加水
分解性リン及び全リンの３種類に分けられ、これらは更
に溶解性と不溶解性とに分けられる。

【０００３】これら種々のリン化合物は、前処理によっ
て最終的にすべてオルトリン酸とし、リン酸イオン固有
の反応を利用して測定し、リンの量で表わしている。リ
ン自体は生物の増殖活動に重要な役割を果たしており、
且つ下水等の生物処理においては必須の元素であるが、
他方でリンは湖沼とか海域の富栄養化を促進する一因と
もなっており、水中におけるリン化合物の増加は好まし
くない。

【０００４】他方で下水汚泥の嫌気性消化手段は、固相
からリンが溶解する現象が見られる。そのため消化汚泥
の液相には比較的高濃度，例えば１００〜３００ｍｇ・
Ｐ／ｌ程度のリン酸イオン態リンを含むことが知られて
いる。上記のリン酸イオン態リンとは水中のリン酸イオ
ンをリン（Ｐ）の量で表したものである。

【０００５】従来の下水汚泥に対する水処理系の具体例
を図２に基づいて説明すると、流入水１が最初沈澱池２
からエアレーションタンク３及び最終沈澱池４を経由し
て処理水５として放流される間に、最初沈澱池２の初沈
汚泥６が最終沈澱池４の余剰汚泥７とともに汚泥濃縮槽
８に送り込まれる。尚、この余剰汚泥７の一部はエアレ
ーションタンク３に戻されている。汚泥濃縮槽８の上澄
液９は、返流水１０とともに最初沈澱池２に還流され、
汚泥濃縮槽８の濃縮汚泥１１は汚泥消化槽１２に送り込
まれて嫌気性の消化処理が行われる。

【０００６】そして汚泥消化槽１２の消化汚泥１３に、
高分子凝集剤注入装置１４から高分子凝集剤が注入され
て凝集処理され、凝集後に脱水機１５にかけて脱水ケー
キ１６を得て廃棄処分される一方、脱水濾液１７は返流
水１０として前記上澄液９とともに最初沈澱池２に返流
される。通常高分子凝集剤としてリン除去能力がない薬
品が用いられる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながらこのよう
な従来の下水汚泥処理装置では、脱水機の脱水濾液を対
象としてリンを除去する適当な方法がないため、処理水
のリン濃度が高くなってしまうという課題があった。

【０００８】例えば図２に示した例では、脱水濾液１７
を最初沈澱池２に返流水１０としてそのまま返流してい
るため、これが処理水５のリン濃度を高める原因とな
る。特にリンの排出規制が実施された場合を想定する
と、生物学的リン除去方法として知られる嫌気好気活性
汚泥法を採用した装置であっても、嫌気性消化槽から排
出される消化汚泥の脱水濾液を含む返流水によって水処
理系へのリンの負荷が高くなってしまい、上記排出規制
をクリヤできないことが予想される。

【０００９】上記の生物学的リン除去方法で規制をクリ
ヤできない場合には、薬品の注入によってリンを沈澱除
去する方法が考慮される。前記例の場合にはエアレーシ
ョンタンク３に対して直接薬品を注入する手段とか、二
次処理水もしくは返流水１０に薬品を注入する手段が考
えられる。しかしこのような薬品注入手段は、リン濃度
に応じて過不足なく薬品を注入することが要求されるも
のであって、単に一定量の薬品を注入するとか、定注入
率流量比例注入制御手段を採用すると、リン濃度が高い
場合には薬品注入量が不足してしまい、リン濃度が低い
場合には薬品の注入過剰となって該薬品の無駄が生じて
しまうという問題があった。

【００１０】特に前記処理水５のリン濃度を低減させる
ためには、脱水濾液１７に溶解しているリンを除去する
ことが望ましい。そのためには、上記脱水濾液１７にア
ルミニウム塩とか石灰等のリン不溶化試薬を注入してリ
ンを沈澱分離して除去する手段が有効であるものと考え
られるが、リン濃度を自動的に測定する方法が開発され
ていないため、リン除去を目的とした薬品注入制御は実
施されていない現状にある。

【００１１】そこで本発明はこのような従来の下水汚泥
処理装置等におけるリン除去に関する課題を解消して、
脱水濾液を対象としてリンを除去することにより、処理
水のリン濃度を低減することができるリン除去装置を提
供することを目的とするものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するために、嫌気性の汚泥消化槽によって処理された
消化汚泥に、高分子凝集剤を注入してから脱水機により
脱水処理し、該脱水濾液を返流水として再度水処理系に
よって処理するようにして下水汚泥処理装置において、
脱水濾液排出管路を介して上記脱水機に接続された脱水
濾液一時貯留槽と、この脱水濾液排出管路からサンプリ
ングされた脱水濾液のリン濃度を測定するリン濃度自動
測定装置と、該脱水濾液の流量を測定する流量計と、測
定された脱水濾液のリン濃度と流量からリン除去用薬品
との化学量論的関係に基づいて最終薬品注入率を演算す
る薬品注入制御演算装置と、演算された最終薬品注入率
に基づいて前記脱水濾液一時貯留槽に所定量の薬品を注
入する薬品注入装置とを具備した消化汚泥脱水濾液のリ
ン除去装置の構成にしてある。

【００１３】更に請求項２により、上記脱水濾液一時貯
留槽に沈澱槽を付設して、該沈澱槽の底部から薬品の注
入処理によって不溶化された沈澱物を引き抜いて脱水機
に戻し、該沈澱槽の上澄液は返流水として水処理系に返
流するようにしたリン除去装置の構成にしてある。

【００１４】

【作用】かかる消化汚泥脱水濾液のリン除去装置によれ
ば、流入水が水処理系により処理水として放流される間
に、嫌気性の汚泥消化槽によって嫌気性の消化処理が行
われ、且つ消化汚泥中に高分子凝集剤が注入されて凝集
処理されて、凝集後に脱水機にかけて脱水ケーキが得ら
れるが、この脱水機の脱水濾液が脱水濾液一時貯留槽に
送り込まれて一時貯留される。

【００１５】この時に脱水機の脱水濾液排出管路からか
らサンプリングされた脱水濾液のリン濃度が自動測定装
置によって自動的に測定され、この測定値から薬品注入
制御演算装置によってリンとリン除去用薬品との化学量
論的関係に基づく薬品注入率が演算され、且つこの薬品
注入率に、流量計によって測定された脱水濾液の流量の
データを乗じて最終薬品注入率を決定される。この最終
薬品注入率に基づいて薬品注入装置から脱水濾液一時貯
留槽に薬品の注入が行われ、リン不溶化処理が実施され
る。

【００１６】このように薬品処理により不溶化された沈
澱物は脱水機に戻され、再度脱水処理され、上澄液は返
流水として水処理系に返流される。

【００１７】

【実施例】以下図１により本発明にかかる消化汚泥脱水
濾液のリン除去装置の具体的な実施例を、前記従来の構
成部分と同一の構成部分に同一の符号を付して詳述す
る。２は流入水１が流入する最初沈澱池、３はエアレー
ションタンク、４は最終沈澱池、８は汚泥濃縮槽、１２
は汚泥消化槽、１４は高分子凝集剤注入装置、１５は脱
水機である。

【００１８】そして上記脱水機１５から導出された脱水
濾液排出管路１８が脱水濾液一時貯留槽１９に接続され
ている。２０は撹拌機構、２１は脱水濾液のリン濃度自
動測定装置、２２は流量計、２３は脱水濾液に対する薬
品注入制御演算装置、２４は脱水濾液一時貯留槽１９へ
の薬品注入装置、２５は沈澱槽である。

【００１９】本実施例の基本的な動作態様を以下に説明
する。即ち、流入水１が最初沈澱池２からエアレーショ
ンタンク３及び最終沈澱池４を経由して処理水５として
放流される間に、最初沈澱池２の初沈汚泥６が最終沈澱
池４の余剰汚泥７とともに汚泥濃縮槽８に送り込まれ
る。この余剰汚泥７の一部はエアレーションタンク３に
戻される。又、汚泥濃縮槽８の上澄液９は、返流水１０
とともに最初沈澱池２に還流され、汚泥濃縮槽８の濃縮
汚泥１１は、汚泥消化槽１２に送り込まれて嫌気性の消
化処理が行われる。

【００２０】この汚泥消化槽１２の消化汚泥１３中に高
分子凝集剤注入装置１４から凝集剤が注入されて凝集処
理される。尚、この凝集剤はリン除去能力がない高分子
凝集剤が採用される。そして凝集後に脱水機１５にかけ
て脱水ケーキ１６を得る一方、脱水機１５の脱水濾液
は、脱水濾液排出管路１８を経由して脱水濾液一時貯留
槽１９に送り込まれる。

【００２１】この時に脱水濾液排出管路１８からサンプ
リングされた脱水濾液がリン濃度自動測定装置２１に供
給されてリン濃度が自動的に測定され、この測定値が電
気信号に変換されて薬品注入制御演算装置２３に入力さ
れ、同時に流量計２２によって脱水濾液の流量が測定さ
れて、この測定値が同様に電気信号に変換されて薬品注
入制御演算装置２３に入力される。

【００２２】薬品注入制御演算装置２３は、脱水濾液の
リン濃度に関するデータからリンとリン除去用薬品との
化学量論的関係に基づく薬品注入率を演算し、この薬品
注入率に流量計２２によって測定された流量のデータを
乗じて最終薬品注入率を決定し、この最終薬品注入率に
基づいて薬品注入装置２４を駆動することによって脱水
濾液一時貯留槽１９に薬品の注入が行われる。そして撹
拌機構２０の駆動に伴って脱水濾液の撹拌が行われてリ
ン不溶化処理が実施される。

【００２３】このように処理された脱水濾液は沈澱槽２
５に送り込まれ、上記薬品の注入によって不溶化された
沈澱物２６が槽の底部から引き抜かれて脱水機１５に戻
され、再度脱水処理される。この沈澱槽２５の上澄液２
７は返流水１０として前記上澄液９とともに最初沈澱池
２に返流される。

【００２４】本実施例のように消化汚泥１３の脱水濾液
に薬品を注入してリンを除去する手段は、エアレーショ
ンタンク３に直接薬品を注入して手段に比して脱水性不
良に起因する薬品スラッジの発生量が低減されるという
作用がある。

【００２５】上記リン濃度自動測定装置２１の測定手段
に関しては、本願出願人が先に提案した特願平４−３１
７５９０号に開示した滴定方式による装置を採用すれば
良いが、この測定原理を簡単に説明すると、検体を凝集
分離槽に取り入れて凝集剤の注入により固形物の凝集を
行い、開口部を下向きにして挿入したロートを用いて液
だけをゆっくり吸引して試料溶液とし、この一定量を反
応槽内でリン不溶化試薬注入によってリンを沈澱させ、
この反応槽の下方に配備した自動真空濾過機構を用いて
液体だけを吸引除去した後、沈澱物を濃塩酸で溶解し、
窒素ガスの通気によって溶解炭酸を揮散した後、蒸留水
を加えて滴定用試料溶液とし、電導ビュレットによるア
ルカリの滴定を行って滴定に要したアルカリ溶液の量か
ら計算式を用いて試料溶液中のリン酸イオン態リンの濃
度を算出するものである。この装置によれば、検体中の
高濃度のリン測定する際に、試料を無希釈で測定し、且
つ全操作の自動化を可能にするという特徴を有してい
る。

【００２６】上記リン濃度自動測定装置２１によって測
定されたリンの濃度から最終薬品注入率を算出する演算
手段は以下の通りである。一般にアルミニウム系の凝集
剤を用いた場合には、Ａｌ³⁺とＰＯ₄ ^3-の反応により、
ＡｌＰＯ₄（リン酸アルミニウム）が沈澱する。リン除
去のために使用されるＡｌ／Ｐのモル比は１、重量比は
１．０４０であるが、実際には過剰のＡｌ³⁺が必要であ
って、希望リン分除去率（％）によっても異なってく
る。具体的には、表１に示されるＡｌ硫酸バンド量が使
用される。この硫酸バンドとはＡｌ₂（ＳＯ₄）₃・１４
Ｈ₂Ｏ表わされる。

【００２７】

【表１】

【００２８】実施に際し、上記表１から希望リン分除去
率を指定して、Ａｌ／Ｐの重量比、もしくは硫酸バンド
のとリンの重量比Ａｌ₂（ＳＯ₄）₃・１４Ｈ₂Ｏ／Ｐを求
めてそれぞれｋ，ｋ′とすると、最終薬品注入率は以下
の式で表わされる。

【００２９】 Ａｌ注入率（ppm）＝リン酸イオン態リン濃度測定値(mg/l)×ｋ・・・・（１） Ａｌ₂（ＳＯ₄）₃・１４Ｈ₂Ｏ／Ｐ注入率（ppm）＝ リン酸イオン態リン濃度測定値(mg/l)×ｋ′・・（２） 上記の式（１）（２）を用いてアルミニウム系の凝集剤
もしくはＡｌ硫酸バンド量が決定される。

【００３０】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明にか
かる消化汚泥脱水濾液のリン除去装置によれば、汚泥消
化槽によって嫌気性の消化処理が行われた後の消化汚泥
が、高分子凝集剤の注入により凝集処理されてから脱水
機によって脱水処理され、この脱水機の脱水濾液が脱水
濾液一時貯留槽に送り込まれて一時貯留されるとともに
該脱水濾液のリン濃度が自動測定装置によって自動的に
測定され、この測定値から薬品注入制御演算装置によっ
てリンとリン除去用薬品との化学量論的関係に基づく薬
品注入率が演算されて、この薬品注入率に流量計によっ
て測定された脱水濾液の流量のデータを乗じて決定され
た最終薬品注入率によって脱水濾液一時貯留槽に薬品の
注入が行われて、リン不溶化処理を実施することができ
る。

【００３１】従って脱水濾液がそのまま水処理系に返流
されていないため、処理水のリン濃度を効果的に低減す
ることが出来て、嫌気性消化槽から排出される消化汚泥
の脱水濾液を含む返流水によって水処理系へのリンの負
荷が高くならず、リンの排出規制に対しても対処可能と
なる。

【００３２】上記薬品注入制御を実施することにより、
脱水濾液のリン濃度に応じて過不足なく薬品を注入する
ことが可能となり、特に薬品の注入過剰にともなう該薬
品の無駄が生じないという効果が得られる。

【００３３】又、上記脱水濾液の溶解性リンの濃度は、
消化状態によっても変動することが知られており、従っ
てリン濃度の測定によって消化状態の良否を判断する目
安にすることが出来る。特に溶解性リンの濃度が異常に
低い場合には消化不足であるものと考えることができ
る。

【００３４】従って本発明によれば、従来の下水汚泥処
理装置等における脱水濾液を対象としてリンを除去する
ことにより、処理水のリン濃度が効果的に低減されると
いう大きな効果が発揮される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかるリン除去装置を適用した下水汚
泥処理装置を全体的に示す概要図。

【図２】従来の下水汚泥処理装置の一例を示す概要図。

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【手続補正書】

【提出日】平成５年９月１４日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図面の簡単な説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明にかかるリン除去装置を適用した下水
汚泥処理装置を全体的に示す概要図。

【図２】 従来の下水汚泥処理装置の一例を示す概要
図。

【符号の説明】１…流入水 ２…最初沈澱池 ３…エアレーションタンク ４…最終沈澱池 ５…処理水 ６…初沈汚泥 ７…余剰汚泥 ８…汚泥濃縮槽 １０…返流水 １１…濃縮汚泥 １２…汚泥消化槽 １３…消化汚泥 １４…高分子凝集剤注入装置 １５…脱水機 １８…脱水濾液排出管路 １９…脱水濾液一時貯留槽 ２０…撹拌機構 ２１…リン濃度自動測定装置 ２２…流量計 ２３…薬品注入制御演算装置 ２４…薬品注入装置 ２５…沈澱槽

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 嫌気性の汚泥消化槽によって処理された
   消化汚泥に、高分子凝集剤を注入してから脱水機により
   脱水処理し、該脱水濾液を返流水として再度水処理系に
   よって処理するようにして下水汚泥処理装置において、 脱水濾液排出管路を介して上記脱水機に接続された脱水
   濾液一時貯留槽と、この脱水濾液排出管路からサンプリ
   ングされた脱水濾液のリン濃度を測定するリン濃度自動
   測定装置と、該脱水濾液の流量を測定する流量計と、測
   定された脱水濾液のリン濃度と流量からリン除去用薬品
   との化学量論的関係に基づいて最終薬品注入率を演算す
   る薬品注入制御演算装置と、演算された最終薬品注入率
   に基づいて前記脱水濾液一時貯留槽に所定量の薬品を注
   入する薬品注入装置とを具備して成ることを特徴とする
   消化汚泥脱水濾液のリン除去装置。
2. 【請求項２】 上記脱水濾液一時貯留槽に沈澱槽を付設
   して、該沈澱槽の底部から薬品の注入処理によって不溶
   化された沈澱物を引き抜いて脱水機に戻し、該沈澱槽の
   上澄液は返流水として水処理系に返流するようにした請
   求項１記載の消化汚泥脱水濾液のリン除去装置。