JPH09150193A

JPH09150193A - 有機性汚水の処理方法

Info

Publication number: JPH09150193A
Application number: JP7331186A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Fujimura; 宏幸藤村; Katsuyuki Kataoka; 克之片岡
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 1995-11-28
Filing date: 1995-11-28
Publication date: 1997-06-10
Anticipated expiration: 2015-11-28
Also published as: JP3521034B2

Abstract

(57)【要約】【課題】リン、窒素を高速に除去し、余剰汚泥の発生
をなくし、汚泥の専用の焼却設備を不要にすると共に、
焼却灰からの重金属の溶出を失くした有機性汚水の処理
方法を提供する。【解決手段】下水などの有機性汚水８に凝集剤１０を
添加して凝集分離２したのち、該分離液１２を固定化微
生物の充填層を用いた生物処理工程３により硝化脱窒素
し、該生物処理工程の余剰汚泥１５はオゾン４を添加し
て脱窒素工程前段に返送１６するとともに、前記凝集分
離汚泥の脱水ケーキ１１を都市ゴミなどの有機性廃棄物
１８と混合して、流動床ガス化炉６により熱分解・ガス
化したのち流動床炉からの飛灰を溶融・分離１９する有
機性汚水の処理方法であり、前記流動床ガス化炉６は、
流動媒体として前記汚水の沈砂池から排出される沈砂９
を前記脱水汚泥及び都市ゴミなどの廃棄物ともに流動床
ガス化炉に供給して利用できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、有機性汚水の処理
方法に係り、特に、下水又は屎尿等の有機性汚水と都市
ゴミ、各種産業廃棄物などの廃棄物を合理的に処理する
方法に属する。

【０００２】

【従来の技術】従来、下水は、下水処理施設において広
大な設置面積を必要とする活性汚泥法により生物学的に
浄化され、難脱水性の下水汚泥は、下水処理施設内に設
けられた専用の汚泥脱水設備、焼却設備で処理されてい
る。そのため、水処理工程、汚泥処理工程に多大の設備
費、維持管理費が必要になっている。屎尿処理の場合
も、まったく同様の問題が起きている。さらに、下水汚
泥焼却灰には、鉛、水銀などの有害重金属がかなり高濃
度に含まれているため、灰の処分に苦慮している。ま
た、下水の沈砂池から排出される砂は、屎尿などの有機
物で汚染されているため、従来は下水処理水を使って砂
を充分洗浄したのち、埋め立て処分していた。しかし、
砂の洗浄が面倒で、洗浄後の砂の埋め立て処分場所も不
足している。

【０００３】また、近年、下水の処理水質の高度化が強
く要求されているため、リン、窒素の除去が重要である
が、窒素の生物学的除去速度が小さいため、従来は広大
な生物処理施設が必要であった。下水を硝化菌、脱窒素
菌を固定化したアンスラサイトなどの粒状ろ材の充填層
によって、生物学的に硝化脱窒素する技術も知られてい
るが、下水には多量にＳＳが含まれているため、充填層
の目詰りが著しく早いという大きな問題点が有るため、
実用的でなかった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来技
術の問題点を解決し、リン、窒素を高速に除去し、汚水
の生物処理槽の所要面積を大幅に削減でき、汚泥処理を
著しく難しくする難脱水性の余剰汚泥の発生をなくし、
下水処理施設、屎尿処理施設の汚泥の専用の焼却設備を
不要にし、また、焼却灰からの重金属の溶出を起きなく
すると共に沈砂の洗浄、洗浄砂の処分を不要にできる有
機性汚水の処理方法を提供することを課題とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では、下水などの有機性汚水に凝集剤を添加
して凝集分離したのち、該分離液を固定化微生物の充填
層を用いた生物処理工程により硝化脱窒素するととも
に、前記凝集分離汚泥の脱水ケーキを都市ゴミなどの有
機性廃棄物と混合して、流動床ガス化炉により熱分解・
ガス化したのち流動床炉からの飛灰を溶融・分離するこ
とを特徴とする有機性汚水の処理方法としたものであ
る。

【０００６】また、本発明では、下水などの有機性汚水
に凝集剤を添加して凝集分離したのち、該分離液を固定
化微生物の充填層を用いた生物処理工程により硝化脱窒
素し、該生物処理工程の余剰汚泥はオゾンを添加して凝
集分離工程前段に返送するとともに、前記凝集分離汚泥
の脱水ケーキを都市ゴミなどの有機性廃棄物と混合し
て、流動床ガス化炉により熱分解・ガス化したのち流動
床炉からの飛灰を溶融・分離することを特徴とする有機
性汚水の処理方法としたものである。前記方法におい
て、流動床ガス化炉は、流動媒体として前記汚水の沈砂
池から排出される沈砂を前記脱水汚泥及び都市ゴミなど
の廃棄物ともに流動床ガス化炉に供給して利用すること
ができる。

【０００７】

【発明の実施の形態】次に、本発明を詳細に説明する。
図１は本発明の処理方法のフローを示した全体工程図で
あり、図１を参照しながら下水を対象にした場合の本発
明の処理方法を説明する。下水８は沈砂池１を経由した
のち、凝集剤（無機及び有機凝集剤）１０が添加され、
凝集分離装置２で凝集フロックが高速に分離される。凝
集分離装置２としては浮上性の中空円筒ろ材を充填した
上向流ろ過槽、又はブランケット型の高速造粒沈殿装置
が適している。無機凝集剤には硫酸アルミウニム、塩化
第２鉄、ポリ硫酸鉄が適している。無機凝集剤の注入率
は２００〜４００ｍｇ／ｌ程度で充分である。

【０００８】高分子凝集剤にはポリアクリルアミド系の
アニオン性高分子凝集剤が適している。この凝集分離工
程で下水のＳＳ性ＢＯＤ、ＳＳ、リンが高度に（９０％
以上）除去される。凝集分離装置２に中空円筒型ろ材を
用いるろ過装置を適用する場合はろ材の粒径として１０
〜４０ｍｍ、充填層厚は２〜３ｍとし、ろ過速度は１０
０〜３００ｍ／ｄに設定するのが良い。また、高速造粒
沈殿装置（商品名ＰＢＳ−（株）荏原製品）を適用す
る場合は分離速度５００〜１０００ｍ／ｄに設定でき
る。

【０００９】リン、ＳＳが除去された凝集分離水（ＳＳ
１０ｍｇ／ｌ、ＢＯＤ３０ｍｇ／ｌ、リン０．５ｍｇ／
ｌ、窒素２５ｍｇ／ｌが平均的な水質）１２はアンスラ
サイト、プラスチック粒子、粒状活性炭、ゼオライト、
粒状ゼオライトなどの粒状ろ材の表面に脱窒素菌、硝化
菌を固定化した充填層からなる生物ろ床３に流入し、高
速度で硝化脱窒素されＳＳ、ＢＯＤ、リン、窒素が各々
９０％以上除去された清澄な処理水１４が得られる。ろ
材の粒径は３〜６ｍｍ、充填層厚は１．５〜２ｍが適切
である。充填層への通水速度は１００〜１２０ｍ／ｄと
いう高い値が設定できるので滞留時間は３０分程度と著
しく短時間で窒素が除去出来る。なお、従来の活性汚泥
法で生物学的に窒素を除去する場合は、７〜８時間の滞
留時間が必要である。

【００１０】凝集分離によってＳＳが除去されているの
で、充填層の目詰りは著しく緩慢であるが、長時間運転
すると、微生物の増殖により充填層のろ過抵抗が次第に
増加するので、定期的（５日に一回程度で充分）に充填
層を洗浄し、洗浄排水１５を排出する。洗浄排水１５に
は微生物汚泥が含まれている。微生物汚泥に対し、オゾ
ンを添加しオゾン酸化槽４で微生物汚泥を可溶化し、Ｂ
ＯＤを含む可溶化汚泥１６を凝集分離工程２に循環す
る。オゾン添加量は、微生物汚泥ＳＳ重量あたり２０〜
３０％が適切な値である。下水のＳＳ性ＢＯＤが凝集除
去されているため、凝集分離水にはＢＯＤが少なくなっ
ており、脱窒素のための有機炭素源が不足しているが、
本発明では、余剰生物汚泥がオゾンにより可溶化しＢＯ
Ｄを生成させ、これを有機炭素源として利用するので、
この問題点が解決できる。また、難脱水性の余剰生物汚
泥がオゾンにより可溶化されるので、余剰生物汚泥がほ
とんど発生しなくなるという大きな効果が有る。

【００１１】従って、脱水工程５に供給される汚泥は、
凝集分離汚泥１１（余剰生物汚泥に比較し脱水性が大幅
に優れている）だけになるので極めて効果的に脱水で
き、ベルトプレス型脱水機のような低圧力の脱水機でも
容易に低水分の脱水ケーキ１７（水分７０％台）が得ら
れ発熱量が向上するので、後続するガス化・溶融工程の
燃料費削減につながる。また、沈砂９は洗浄せずに脱水
汚泥、都市ゴミなどと共にガス化工程６に供給すること
によって、砂に付着した汚泥物を熱分解することが出来
るため、従来の沈砂洗浄設備が不要になる。さらにガス
化工程６は、砂を流動媒体とする流動床ガス化炉を用い
るので、下水からの沈砂が沈流動層炉の補給砂として利
用できる。

【００１２】次に、ガス化・溶融工程を詳細に示した図
２に基づいて説明する。下水汚泥脱水ケーキ１７、沈砂
９は都市ゴミ１８などの廃棄物（バイオマス廃棄物、プ
ラスチック廃棄物、自動車解体廃棄物−例えばシュレッ
ターダストなど）と共に流動床ガス化炉６に供給され熱
分解ガス化を受ける。ガス化の反応温度は４５０〜８０
０度の比較的低温範囲に設定する。ガス化炉の流動層部
に落下した原料は、流動化ガス２３（空気、酸素富化空
気、酸素−水蒸気混合物から選択）と接触し、速やかに
熱分解ガス化される。この結果、ガス、タール、炭化
物、水蒸気が生成するが、炭化物は流動層の攪乱運動に
より粉砕されてチャーとなる。これら２４は一括して、
後段の旋回溶融炉７の一次燃焼室に供給され、酸素と旋
回流中で混合しながら１３００度以上の高温で高速酸化
される。このため、チャーに含まれる灰分はスラグミス
トになり、旋回流の遠心力により炉壁上に捕捉され、炉
壁を流れ下って２次燃焼室に入り、スラグ１９としてス
ラグ分離部の炉底から排出される。

【００１３】酸化反応は２次燃焼室で完結し、水素、一
酸化炭素、炭酸ガスと水蒸気からなるガス２５となる。
溶融炉７を出たガス２５は、排熱ボイラー２０でスチー
ムを回収し、バグフィルター２１で灰を分離後、水酸化
ナトリウム水溶液を用いたスクラバー２２で冷却・洗浄
しガス中の硫化水素などが除去される。こうして精製さ
れたエネルギー源２６としての合成ガスが得られる。こ
の合成ガスをガスタービンに供給して発電し、電力を下
水処理施設の生物処理用曝気ブロワーの電力などに利用
することが出来る。下水汚泥中の重金属は、溶融スラグ
１９に完全に固定化されるので環境への重金属再溶出問
題が根本的に解決できる。スラグ１９は路盤材、骨材、
などの土木建築用資材として利用できる。また、廃棄物
中のダイオキシン、フラン、ＰＣＢなどの有害物も１３
００度という高温の溶融炉で完全に分解される。

【００１４】

【発明の効果】本発明によれば、次のような効果を奏す
ることができる。（１）下水が、従来より著しく省スペース型の生物処理
装置で、短時間で高度に浄化でき、リン、窒素、ＳＳ、
ＢＯＤが高度に除去された高度処理水が得られるので、
下水処理を革新できる。また、下水処理施設の汚泥焼却
設備が不要になり、大幅な合理化が出来る。（２）下水を凝集分離するとＳＳ性ＢＯＤが除去され、
脱窒素のための有機炭素源が不足するが、本発明ではオ
ゾンによって、生物汚泥を可溶化してＢＯＤを生成さ
せ、これを脱窒素のための有機炭素源に利用するので問
題がない。（３）汚泥処理が極めて困難な難脱水性の余剰生物汚泥
が、ほとんど発生しない。

【００１５】（４）脱水性の良好な生汚泥（凝集分離汚
泥）だけを脱水すれば良いので、容易に低水分の脱水ケ
ーキが得られ、都市ゴミなどの各種廃棄物と混合して、
省エネルギー的にガス化・溶融できる。（５）沈砂を流動床ガス化炉の流動媒体に利用できるの
で、沈砂の洗浄、処分が不要になる。（６）下水汚泥中に含まれる有害重金属が、都市ゴミな
どの灰分の溶融スラグ中に強固に固定化されるので、下
水汚泥の処分上の最大の難題（重金属問題）が解決され
る。（７）下水汚泥、屎尿汚泥、都市ゴミなどの廃棄物から
エネルギーを回収できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の処理方法のフローを示した全体工程
図。

【図２】ガス化・溶融部分を示した部分工程図。

【符号の説明】

１：沈砂池、２：凝集分離装置、３：充填層生物ろ床、
４：オゾン酸化槽、５：脱水装置、６：ガス化炉、７：
溶融炉、８：下水、９：沈砂、１０：凝集剤、１１：凝
集汚泥、１２：分離水、１３：循環液、１４：処理水、
１５：余剰汚泥を含む洗浄排水、１６：可溶化汚泥、１
７：脱水ケーキ、１８：都市ゴミなどの廃棄物、１９：
溶融スラグ、２０：排熱ボイラ、２１：バグフィルタ
ー、２２：スクラバー、２３：流動化ガス、２４：ガ
ス、タール、チャー、２５：ガス、２６：エネルギー
源、

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｃ０２Ｆ 11/10 Ｃ０２Ｆ 11/10 Ｚ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】下水などの有機性汚水に凝集剤を添加し
て凝集分離したのち、該分離液を固定化微生物の充填層
を用いた生物処理工程により硝化脱窒素するとともに、
前記凝集分離汚泥の脱水ケーキを都市ゴミなどの有機性
廃棄物と混合して、流動床ガス化炉により熱分解・ガス
化したのち流動床炉からの飛灰を溶融・分離することを
特徴とする有機性汚水の処理方法。
【請求項２】下水などの有機性汚水に凝集剤を添加し
て凝集分離したのち、該分離液を固定化微生物の充填層
を用いた生物処理工程により硝化脱窒素し、該生物処理
工程の余剰汚泥はオゾンを添加して脱窒素工程前段に返
送するとともに、前記凝集分離汚泥の脱水ケーキを都市
ゴミなどの有機性廃棄物と混合して、流動床ガス化炉に
より熱分解・ガス化したのち流動床炉からの飛灰を溶融
・分離することを特徴とする有機性汚水の処理方法。
【請求項３】前記流動床ガス化炉は、流動媒体として
前記汚水の沈砂池から排出される沈砂を前記脱水汚泥及
び都市ゴミなどの廃棄物ともに流動床ガス化炉に供給し
て利用することを特徴とする請求項１又は２記載の有機
性汚水の処理方法。