JPH0692000B2

JPH0692000B2 - 有機性汚泥の脱水方法

Info

Publication number: JPH0692000B2
Application number: JP63213808A
Authority: JP
Inventors: 俊博田中; 昭一郷田
Original assignee: 荏原インフイルコ株式会社; 株式会社荏原総合研究所
Priority date: 1988-08-30
Filing date: 1988-08-30
Publication date: 1994-11-16
Anticipated expiration: 2009-11-16
Also published as: JPH0263600A

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
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ための活性汚
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、脱水液を水処理系へ
返流しているが、この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り、水酸化マグネシウ
ム、酸化マグネシウム又は難燃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（フイルタ
ープレス）を用いる方法も公知であつた。

この方法では、消化汚泥中のアルカリ度成分が高いため
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り、脱水時における汚泥の発
生量が多くなり、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莫大
であつた。したがつて、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つた。
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つた。

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
り、安定した嫌気性消化処理を維持することが困難であ
つた。

〔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
つた。

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、本発明を完成するに致つた。

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成脱リン処理で
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、かつ易溶性マグネ
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
性廃液11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13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う）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13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（濃縮、嫌気性消化、脱水）に移送される。

最初沈殿池汚泥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TS濃度で1.5％以上となつた場合）
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、混和槽７に移送さ
れ、高分子凝集剤31と易溶性マグネシウム化合物32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、強カチオン
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100g中に含まれる無水化合物の質
量であり重量％）が、水温20℃において、５％以上のも
のが使用でき、例えばMgCl₂（塩化マグネシウム）、MgS
O₄・7H₂O（硫酸マグネシウム）、Mg(NO₃)₂（硝酸マグネ
シウム）等である。一方、Mg(OH)₂、MgO等のマグネシウ
ム化合物は、溶解度が５％未満であり、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77
7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18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0.3〜
３、好ましくは1.0〜1.5とすることで、脱水液中のリ
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つて
の消化汚泥のpHは、6.5〜9.5好ましくは7.0〜8.5であ
る。pHの範囲は、pHが6.5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
ツ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
ストリツピングする方法が効果的である。

脱水機８からの脱水液22のリン濃度、窒素濃度は消化
汚泥18の間隙水の濃度に比較して、はるかに低濃度とな
り、最初沈殿池１あるいは生成反応槽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つた。

最初沈殿池： 500m³ 生物反応槽嫌気槽: 200m³ 好気槽: 600m³ 最終沈殿池: 500m³ 初沈汚泥濃縮機： 50m³ 余剰汚泥濃縮機： 50m³ 嫌気性消化槽:1000m³ ベルトプレス脱水機：ろ布幅1m 処理能力120kg/m/h このような施設を用いて、被処理液量5000m³/d、返送汚
泥1500m³/dで処理したところ、表−１に示すような処理
液が得られた。

被処理液１m³あたりの最初沈殿池汚泥の発生量は100g/m
³、余剰汚泥の発生量は105g/m³であつた。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３％が得られ、嫌気性消化を行つた。

消化汚泥のpHは7.5、SS濃度は1.5％、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315mg/l、9
80mg/lであつた。

この消化汚泥にカチオン系ポリマーをSSあたり２％添加
し同時にMgSO₄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80kg/m.hとした時のケーキの含水率
は82％であり、脱水液中の全リン濃度は5mg/l、アン
モニア性窒素は840mg/lとなつた。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
つた。

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SS
あたり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％であり、脱水液中の全リン濃
度は330mg/l、アンモニア性窒素の濃度は980mg/lであつ
た。

この状態で脱水液を最初沈殿池へ返送すると、処理液
の全リン濃度は3mg/l、全窒素は24mg/lまで上昇した。

実施例−２実施例−１の消化汚泥のpHを硫酸あるいはカ性ソーダを
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
つた。

脱水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。

pHが6.5未満の場合と9.5以上の場合は、汚泥の含水率が
高くなるとともに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6.5〜9.5好ましくは7.0〜8.5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り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）式に従い、リン酸マグネシウ
ムアンモン(MgNH₄PO₄)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。

Mg²⁺＋NH₄ ⁺＋PO₄ ^3-→MgNH₄PO₄↓ （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。したがつて、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
より、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、脱水時において、脱水機の処
理速度が20％〜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。

したがつて、本発明方法によつ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。１…最初沈殿池、２…生物反応槽、３…最終沈殿池、４
…初沈汚泥濃縮機、５…余剰汚泥濃縮機、６…嫌気性消
化槽、７…混和槽、８…脱水機、11…有機性廃液、11′
…生物被処理液、12…処理液、13…返送汚泥、14…初沈
汚泥、15…余剰汚泥、16…濃縮初沈汚泥、17…濃縮余剰
汚泥、18…消化汚泥、19…薬注汚泥、21…脱水ケーキ、
22…脱水液、23…初沈汚泥濃縮分離水、24…余剰汚泥
濃縮分離水、31…高分子凝集剤、32…易溶性マグネシウ
ム化合物

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者郷田昭一神奈川県藤沢市本藤沢４丁目２番１号株式会社荏原総合研究所内 (56)参考文献特開昭59−92100（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−289300（ＪＰ，Ａ) 特開昭53−15277（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項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、かつ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としたのち、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。
【請求項２】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とする請求項１記載の脱水方法。