JPH0698360B2 - し尿系汚水の処理方法および装置 - Google Patents

し尿系汚水の処理方法および装置

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JPH0698360B2
JPH0698360B2 JP24883790A JP24883790A JPH0698360B2 JP H0698360 B2 JPH0698360 B2 JP H0698360B2 JP 24883790 A JP24883790 A JP 24883790A JP 24883790 A JP24883790 A JP 24883790A JP H0698360 B2 JPH0698360 B2 JP H0698360B2
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克之 片岡
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荏原インフイルコ株式会社
株式会社荏原総合研究所
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  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
  • Separation Of Suspended Particles By Flocculating Agents (AREA)
  • Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)
  • Treatment Of Sludge (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、し尿、浄化槽汚泥等のし尿系汚水の革新的な
処理方法に関し、特に汚泥発生量を著しく減少可能な新
プロセスを提供するものである。
〔従来の技術〕
従来のし尿系汚水処理技術のなかで最も進んだ方式とし
て高く評価されているプロセスは高負荷脱窒素方式と呼
ばれる方式である。これはし尿系汚水を無希釈、高負荷
で硝化脱窒素した後、UF膜(限外濾過膜)により膜分離
し、分離液を凝集、活性炭処理するというプロセスであ
る。
しかし、この最新プロセスは次のような大きな欠点があ
り、到底理想的プロセスとは呼べないことを本発明者は
認識するに到った。
汚泥発生量が10〜15kgSS/klと極めて多量であり、し
かもこの汚泥は難脱水性なので、汚泥脱水、焼却工程へ
の負担が多大である。
この結果、汚泥脱水機、焼却炉の設備費が非常に高額
であり、しかもランニングコスト(脱水助剤、重油代、
電気代)が高い。
上記2点は重大問題点であり、この点を解決したプロセ
スでなければ、理想プロセスとは全く言えない。
前記の従来プロセスは水を浄化する工程は合理的である
ものの、汚泥処理工程が旧態依然である点が最大の問題
である。
〔発明が解決しようとする課題〕
本発明は、前記欠点を完全に解決し、汚泥の発生を顕著
に減少できる画新的なプロセスを提供するものである。
即ち、汚泥発生量を大幅に減少させ汚泥脱水、脱水汚泥
の焼却工程、設備を著しくコンパクトにできる新プロセ
スを確立することを課題とする。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は、し尿系汚水に高分子凝集剤を添加して凝集分
離して凝集分離汚泥と凝集分離液を得る工程、該分離汚
泥をメタン発酵したのち、膜分離して膜透過水を得る膜
分離工程、該膜透過水と前記凝集分離液とを生物学的硝
化脱窒素処理する生物学的硝化脱窒素工程からなること
を特徴とするし尿系汚水の処理方法であり、また、し尿
系汚水に高分子凝集剤を添加して凝集分離して凝集分離
汚泥と凝集分離液を得るための凝集分離装置、該分離汚
泥をメタン発酵せしめるメタン発酵装置、メタン発酵液
を膜分離して膜透過水を得る膜分離装置、該膜分離透過
液と前記凝集分離液とを生物学的硝化脱窒素処理する生
物学的硝化脱窒素装置からなることを特徴とするし尿汚
水の処理装置であり、これらにより上記課題を解決でき
る。
本発明は、し尿系汚水に高分子凝集剤を添加して生成し
た凝集分離汚泥を凝集分離し、これをメタン発酵したの
ち、膜分離してその膜透過液を前記凝集分離した液と共
に生物学的硝化脱窒素工程に移送して処理することによ
り、廃棄すべき汚泥の量を著しく減少することができる
ことを特徴とするものである。
即ち、本発明において、メタン発酵工程からの流出液を
膜分離する工程では、膜分離透過液を除くSS、コロイ
ド、繊維分等からなる凝集分離工程にて分離された有機
物を主体とする凝集分離汚泥は、メタン発酵工程内に滞
留され、該有機物の約90%以上が消化されるように、HR
T(水理的滞留時間)およびSRT(汚泥等の固形物滞留時
間)を調整することができるように構成され、廃棄すべ
き汚泥の量を極力低減化する。
本発明においては、HRTは10〜30日、好ましくは、15〜2
0日の範囲に、SRTは、100〜300日、好ましくは、200〜2
50日の範囲に設定することが望ましい。また、メタン発
酵工程での処理温度は35〜38℃が好ましいが、常温でも
高温でもかまわない。
また、従来繊維分の消化は不可能か非常に低効率であっ
たが、本発明では、メタン発酵工程の可溶化菌、生成酵
素等が該工程内に保持されるため繊維分をも他の有機物
と共に高効率の消化ができると言う効果もある。
また、本発明は、前記生物学的硝化脱窒素工程から発生
する余剰汚泥を前記メタン発酵工程に供給することがで
き、メタン発酵処理により該硝化脱窒素工程で消化でき
なかった汚泥等を嫌気性消化することができ、汚泥の低
減化が計られる。
更に、汚泥の低減化は、前記メタン発酵工程からの流出
液を膜分離する工程により分離された汚泥の一部を前記
生物学的硝化脱窒素工程に供給する方法によっても寄与
できる。
本発明における凝集分離工程において、使用される凝集
分離装置としては、回転スクリーン、傾斜スクリーン、
遠心分離等の公知の分離手段が挙げられる。
また、該凝集分離工程にて添加される高分子凝集剤とし
ては、公知のものが使用できるが、一例を例示すれば、
カチオン系ポリマーとしては、例えば、アミノエチルメ
タクリレート系、アニオン系ポリマーとしては、例え
ば、ポリアクリルアミド系が挙げられる。
本発明におけるメタン発酵工程からの流出液を膜分離す
る装置としては、公知の限外濾過膜または精密濾過膜が
使用でき、好ましくは外圧型の中空糸膜装置が挙げられ
る。
本発明における生物学的硝化脱窒素工程の装置構成は、
特に制限がなく従来公知のものが使用できるが、硝化液
循環型が好ましい。
また、生物学的硝化脱窒素工程にて処理された活性汚泥
スラリーは固液分離されるが、その分離手段は任意であ
るが、好ましくは限外濾過膜または精密濾過膜により膜
分離されることが望ましい。
本発明のフローの一例を示した第1図を参照しながら実
施態様を詳述する。
毛髪、ゴム製品などの粗大異物が除去されたし尿1(浄
化槽汚泥が混合されていてもかまわない)に高分子凝集
剤2(カチオン系、両性ポリマ、またはカチオンとアニ
オンポリマの併用が好適)を添加し、混合してフロック
形成を行った後、スクリーンなどの凝集分離工程3にお
いて凝集分離液4と凝集分離汚泥5に分離する。
分離汚泥5(し尿、浄化槽汚泥中のSS、コロイド、繊維
分が凝集フロック化している)をメタン発酵槽6に供給
し、汚泥5中の有機物を嫌気性消化し、最終的にCH4とC
O2を主成分とする消化ガス18に転換する。メタン発酵槽
6のHRT(水理的滞留時間)は10〜15日間以上が適して
おり、有機物の90%以上が分解される。19は少量の消化
残渣である。消化残渣19を生物学的硝化脱窒素工程11に
供給すると消化残渣がさらに好気的に分解、減量化す
る。メタン発酵槽6からの流出液7は膜分離槽8(限外
濾過膜または精密濾過膜)により、SSが完全に分離さ
れ、SSゼロの膜透過水9と膜分離汚泥10とに分離され
る。この結果、メタン発酵槽6内のSRT(固形分滞留時
間)を極めて長く維持することが可能であり、例えば、
SRT200日以上にすることもできる。
驚くべきことに、このように長時間のSRTを維持するこ
とによって、難分解性として周知の紙繊維分(セルロー
ス)も高度に消化されることが確かめられた。この原因
はセルロースの可溶化菌、酵素が膜により捕捉され系外
に流出しないためであると推定される。
尚、従来よりし尿そのものを直接嫌気性消化する方式が
周知であるが、し尿の大部分は単なるH2Oであり、し尿
を直接嫌気性消化すると反応に無関係な水が大量に嫌気
性消化槽に流入するため、また、し尿中の高濃度のアン
モニアと硫化水素が消化槽に流入し、メタン菌の活動の
毒となるため、消化槽の容量を非常に大きくしないと効
果的にメタン発酵を行うことができない。
しかもこの方法ではし尿中の繊維分(セルロース)は殆
ど分解されないことも知られている。
これに対し、本発明はし尿系汚水に高分子凝集剤を加え
てSS、コロイド状有機物および繊維分が一体化したフロ
ックを形成し、これを固液分離したものをメタン発酵−
膜分離する新方式を採用した結果、消化槽へのアンモニ
アと硫化水素の流入量が減少し、またメタン発酵反応に
無関係なH2Oが大量にメタン発酵反応部に流入しない。
従って、小容量の反応槽でもSRTを極めて大きく維持で
き、し尿から凝集分離した有機性固形分を徹底的に可溶
化菌、メタン発酵菌がアタックするチャンスを与えるこ
とができ、前記のようにセルロースさえも分解される。
しかして、し尿系汚水の凝集分離液4とメタン発酵処理
流出液の膜透過水9の両者を無希釈剤の生物学的硝化脱
窒素工程11に供給し、高濃度(MLSS:15000〜20000mg/
l)の活性汚泥によって、BOD、T−N等を生物学的に分
解する。しかる後、生物学的硝化脱窒素工程11から流出
する活性汚泥スラリー12を限外濾過膜13に供給して固液
分離し、分離汚泥14と膜透過処理水15に分離する。分離
汚泥14は硝化脱窒素工程11にリサイクルする。
本発明ではし尿汚水1中のコロイド、SS,繊維分を予め
高分子凝集剤2により凝集させて汚泥を高度に除去した
凝集分離液4を該凝集分離汚泥をメタン発酵処理した
後、膜分離処理したSSゼロの膜透過水9と共に生物学的
硝化脱窒素工程11に移送するようにプロセスを構築した
結果、該工程11にはSSが極めて少なく、かつ溶解性有機
物とT−Nを含む液が供給されることとなり、該工程11
内の活性汚泥MLSSは生物反応にあずからない不活性SS
(菌体以外のSS分)の比率が極めて少なくなる。従っ
て、生物学的硝化脱窒素工程11のSRTを長時間に維持す
ることができ、該工程11からの余剰汚泥発生量も従来よ
り著しく減少でき、余剰汚泥の発生をゼロにすることも
不可能ではなくなる。
16は生物学的硝化脱窒素工程11から少量余剰汚泥が発生
する場合の引き抜き管路であり、し尿系汚水1に混合す
るか、あるいはライン17から直接メタン発酵槽6に供給
し、メタン菌、酸発酵菌により余剰汚泥中の菌体を分解
する。
また、膜分離汚泥10はメタン発酵に循環、利用される
が、余剰となった膜分離汚泥は消化残渣19となる。消化
残渣19は、そのまま脱水処理後、廃棄処理又は肥料化し
ても良いが、その一部もしくは全部を生物学的硝化脱窒
素工程11に移送、処理することができ、更に廃棄処理す
べき汚泥量の減少化に寄与できるので好ましい。
以上が本発明を実施する場合の代表的例であり、高度に
色度、COD、Pを除去する場合には生物学的硝化脱窒素
工程11あるいは活性汚泥スラリー12にFeCl3、ポリ硫酸
第2鉄、ポリ塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム等の
周知の無機凝集剤あるいはこれと粉末活性炭を添加する
のが好適である。
〔実施例〕
以下本発明の具体的実施例を説明するが、本発明はこれ
に限定されない。
実施例 し尿70%、浄化槽汚泥30%の混合比率のし尿系汚水中の
粗大異物(毛髪、ゴム、ビニール片)等を目開き5mmの
粗目スクリーンで除去した後、カチオン系高分子凝集剤
(荏原インフィルコ(株)製エバグロースC104G)を250
mg/l添加し、30秒攪拌した。その結果、強くて大きな
(粒径8〜10mm程度)のフロックが形成され目開き1mm
のウエッジワイヤスクリーンで容易にフロックが分離さ
れた。
スクリーン分離汚泥(凝集汚泥)の固形物濃度は3.5〜
3.8%であり、し尿系汚水中の繊維分、SS分、コロイド
が一体化してフロック化していた。
このスクリーン分離汚泥を温度37℃のメタン発酵槽(槽
内汚泥の攪拌は外部に設けたポンプによる循環によっ
た)に供給し、HRT15日間で汚泥の可溶化とメタン発酵
反応を進行させた。
メタン発酵槽からの流出液は、中空糸膜(分画分子量2
万)で完全に固液分離し、膜分離汚泥はメタン発酵槽に
返送し、膜透過水は前記し尿の凝集分離液と共に生物学
的硝化脱窒素工程に供給した。メタン発酵の膜透過水の
水質を表−1に示す。
メタン発酵−膜分離工程のSRTは180日と極めて長時間に
設定でき、この結果メタン発酵槽から系外に排出すべき
消化汚泥はし尿系汚水1m3あたり1.6kgSSと極めて少量
となった。
このことは、スクリーン分解汚泥中の有機物(繊維分を
含む)の90%以上が消化されたことを意味する。
また消化残渣19を生物学的硝化脱窒素工程に供給すると
さらに減容化されることも認められた。
次に表−2の水質をもつ液(スクリーン分離された凝集
分離液4とメタン発酵膜分離液9との混合液)を生物学
的硝化脱窒素槽に供給し、硝化脱窒素処理した。
表−3に硝化脱窒素処理工程の運転条件を示す。
UF膜透過処理水の水質を表−4に示す。
生物学的硝化脱窒素工程から発生する余剰汚泥は0.2〜
0.8kgSS/klと従来より著しく少量であった。
〔発明の効果〕
本発明は次のような卓越効果を発揮する。
従来プロセスよりも汚泥発生量が著しく減少し、し尿
系汚水1m3当たり1〜3kgSSに過ぎない。従来プロセス
の汚泥発生量は10〜15kgSS/m3であることと比較する
と、本発明の優れた効果が明らかである。
この結果、汚泥脱水、脱水ケーキの焼却工程のランニ
ングコスト、設備費が大幅に減少する。
し尿系汚水中の繊維分さえも消化、減容化できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明を説明するためのフローチャートの一例
を示す図である。 符号の説明 1:し尿、2:高分子凝集剤 3:凝集分離工程、4:凝集分離液 5:凝集分離汚泥、6:メタン発酵槽 7:流出液、8:膜分離装置 9:膜透過水、10:膜分離汚泥 11:生物学的硝化脱窒素工程 12:活性汚泥スラリー 13:UF膜、14:分離汚泥 15:膜透過処理水、16:引き抜き管路 17:ライン、18:消化ガス 19:消化残渣
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C02F 11/04 A 7446−4D

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】し尿系汚水に高分子凝集剤を添加して凝集
    分離して凝集分離汚泥と凝集分離液を得る工程、該分離
    汚泥をメタン発酵したのち、膜分離して膜透過水を得る
    膜分離工程、該膜透過水と前記凝集分離液とを生物学的
    硝化脱窒素処理する生物学的硝化脱窒素工程からなるこ
    とを特徴とするし尿系汚水の処理方法。
  2. 【請求項2】前記生物学的硝化脱窒素工程から発生する
    余剰汚泥を前記メタン発酵工程に供給することを特徴と
    する請求項1記載のし尿系汚水の処理方法。
  3. 【請求項3】前記膜分離工程により分離された汚泥の一
    部を前記生物学的硝化脱窒素工程に供給することを特徴
    とする請求項1または2記載のし尿系汚水の処理方法。
  4. 【請求項4】し尿系汚水に高分子凝集剤を添加して凝集
    分離して凝集分離汚泥と凝集分離液を得るための凝集分
    離装置、該分離汚泥をメタン発酵せしめるメタン発酵装
    置、メタン発酵液を膜分離して膜透過水を得る膜分離装
    置、該膜分離透過液と前記凝集分離液とを生物学的硝化
    脱窒素処理する生物学的硝化脱窒素装置からなることを
    特徴とするし尿系汚水の処理装置。
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