JPH0994600A - リン含有汚水の処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の凝集剤添加活性汚泥法等、凝集剤添加
生物処理法に新規着想を加え、下水などのリン含有有機
性汚水からリンを資源として回収すると共に、汚泥の発
生を大幅に削減すること。 【解決手段】 リン含有有機性汚水を生物処理する工程
に鉄系もしくはアルミニウム系リン除去剤を添加しリン
を除去した後、生物処理工程流出液を沈殿分離し、沈殿
汚泥の一部を生物処理工程に返送し、前記沈殿汚泥の他
部はアルカリ性条件下でオゾン酸化して可溶化し、可溶
化汚泥を固液分離し、分離液にカルシウムイオンまたは
マグネシウムイオンを添加してリンを回収し、回収後の
分離液は、濃縮された可溶化汚泥と共に生物処理工程に
返送する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、下水等のリン含有
有機性汚水を生物処理する新技術に関するものであり、
特に汚水からリンを肥料資源として回収でき、余剰汚泥
発生量を著しく削減できる新技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、活性汚泥法の曝気槽にアルミ
ニウム系あるいは鉄系の無機凝集剤を添加して生物処理
とリン除去を同時に行う「凝集剤添加活性汚泥法」は公
知である。しかし、「凝集剤添加活性汚泥法」はリンを
除去できるだけで、除去したリンを資源として回収する
ことはできず、難脱水性の凝集汚泥が発生し余剰汚泥発
生量が増えることになった。その結果この方法では、生
物汚泥の他、リン酸アルミスラッジやリン酸鉄スラッジ
などの難脱水性の凝集汚泥が発生するので、汚泥処理が
困難でその問題の解決が望まれていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来の「凝
集剤添加活性汚泥法」に新規着想を加え、下水などのリ
ン含有有機性汚水からリンを資源として回収すると共
に、汚泥の発生を大幅に削減することを課題とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の上記課題は、
（１）生物処理工程において、先ずリン含有有機性汚水
に鉄系もしくはアルミニウム系リン除去剤を添加して汚
水からリンをリン除去剤に吸着・除去した後、前記生物
処理工程からのリン除去剤を含む流出液を沈殿分離し、
該沈殿汚泥の一部を生物処理工程に返送し、前記沈殿汚
泥の他部または生物処理槽から引き抜いた汚泥にアルカ
リ性条件下でオゾン酸化して固液分離し、該分離液にカ
ルシウムイオンまたはマグネシウムイオンを添加してリ
ンを除去し、前記固液分離されたオゾン酸化汚泥と共に
前記生物処理工程に返送することを特徴とするリン含有
汚水の処理方法。 （２）前記生物処理工程が硝化脱窒素処理法または生物
脱リン法であり、前記オゾン酸化後の分離液を嫌気的脱
窒素槽または嫌気的リン吐き出し工程に返送することを
特徴とする前記（１）に記載のリン含有汚水の処理方
法。

【０００５】

【発明の実施の形態】前記（１）に記載の本発明のリン
含有汚水の処理工程のフローを図１に示す。

【０００６】図１において、例えば活性汚泥法の曝気槽
のような生物処理工程１に下水などのリン含有有機性汚
水を原水２として供給し、生物処理する。生物処理工程
１の曝気槽または曝気槽から流出するスラリー３（スラ
リー状リン含有活性汚泥であり、以下スラリーと呼ぶこ
とがある。）に鉄系リン除去剤４、またはアルミニウム
系リン除去剤を添加し、原水２中のリンを凝集、吸着作
用によって除去する。以下の説明は、煩雑を避けるため
鉄系リン除去剤を用いた場合として説明するが、アルミ
ニウム系リン除去剤を用いても同様の作用が生じる。な
おここで、鉄系リン除去剤としてはポリ鉄、塩化第２
鉄、水酸化鉄などが、アルミニウム系リン除去剤として
は硫酸アルミ、ＰＡＣ、水酸化アルミ、活性アルミナな
どが挙げられる。

【０００７】スラリー３は沈殿槽５において固液分離さ
れ、リン、ＢＯＤ、ＳＳが高度に除去された処理水６が
得られ、処理水６は系外に排出される。一方、生物汚
泥、リン酸鉄や水酸化鉄が共存する沈殿槽５からの沈殿
汚泥７は、曝気槽（生物処理工程１）内から引き抜いた
引抜汚泥１０と共に、その大部分の汚泥８は生物処理工
程１に返送する。本発明ではこの時曝気槽（生物処理工
程１）内にＭＬＳＳ自動測定器を設置して生物処理工程
１内に常に所定濃度範囲のＭＬＳＳが維持されているよ
うに返送汚泥８の量を制御する。この生物処理工程１内
のＭＬＳＳの濃度の管理範囲は通常３０００〜４０００
ｍｇ／リットルである。このように常に、生物処理工程
１内のＭＬＳＳの濃度を前記管理範囲に制御し、余剰の
汚泥のみを次工程のオゾン酸化槽１０に移送するという
制御によって、最小限の移送汚泥９のみをオゾン酸化し
汚泥の可溶化を行うのでオゾンの消費も経済的になる。

【０００８】オゾン酸化槽１０に移送された移送汚泥９
（沈殿汚泥７と曝気槽からの引抜汚泥１０から返送汚泥
８を引いたもの）は、オゾン酸化槽１１内でアルカリ性
条件下でオゾン酸化する。系のｐＨの調整は苛性ソーダ
を添加した行い、ｐＨは１０〜１２の範囲とするのが好
ましい。移送汚泥９がオゾン酸化槽１１内でアルカリ性
条件下にオゾン添加により受ける変化は、汚泥中の生物
細胞など生物酸化され難いＳＳが可溶化され可溶性有機
物（ＢＯＤ）化される他、鉄系リン除去剤に吸着してい
たリン酸基が共存する水酸基イオンとの下記のイオン反
応により燐酸イオンとして脱着する。

【０００９】

【数１】

【００１０】ここで、汚泥中のＳＳを可溶化するために
添加するオゾンの必要量は、汚泥中のＳＳの１０〜２０
重量％が好適である。オゾン量が少なすぎると汚泥可溶
化が充分に進まず、また過剰であるとオゾンが無駄にな
りコスト高になる。

【００１１】以上説明したように、オゾン酸化槽１０で
移送汚泥９をアルカリ性条件下でオゾン酸化することに
より、水酸化鉄吸着リン酸からのリンの脱着、汚泥の可
溶化及びオゾン酸化の促進の複合効果が得られる。この
時加温するとさらに可溶化を促進させることができる。
オゾン酸化槽１０でオゾン酸化処理された可溶化汚泥を
沈殿、遠心分離または膜分離などを備えた固液分離部１
２で固液分離を行う。分離された分離液１６（リンが高
濃度に含まれている。）にカルシウム塩１３（またはマ
グネシウム塩）を添加してリン酸カルシウム（リン酸マ
グネシウムアンモニウム）を析出させる。これら析出物
は易脱水性の沈殿で容易に固液分離でき、分離された固
体成分は肥料として価値の高いリン化合物１４からなる
ものである。リン化合物１４の析出反応は早い反応で、
１０〜３０分間で良い。添加するカルシウムイオンある
いはマグネシウムイオンはリンのモル濃度に対し１〜２
等量で良い。

【００１２】図１に示す本発明のリン含有汚水の処理工
程の特徴のひとつは、鉄系リン除去剤やアルミニウム系
リン除去剤を回収することができるようにしたものであ
る。すなわち、固液分離部１２からの可溶化汚泥１５に
は前記アルカリ性条件下でリンが脱着し、リン吸着力が
再生された水酸化鉄が含まれているので、生物処理工程
１に返送すると、再び原水２中のリンを吸着除去でき
る。従って、新鮮な鉄系リン除去剤４の添加量は大きく
削減でき、場合によっては添加が不要となる。

【００１３】以上説明したように、本発明の方法では、
下水などリン含有有機性汚水は、先ず生物処理工程１で
ＢＯＤ成分が分解され、オゾン酸化槽１０でアルカリ性
条件下でオゾン酸化することで、リンは脱着され、さら
に生物細胞など生物酸化され難いＳＳが可溶化される。
従って可溶化汚泥を固液分離すると、分離液にはリンが
イオンとして存在し既に前記したようにリン酸カルシウ
ムなどとして優れた肥料として資源化される。また、オ
ゾン酸化後の固形汚泥は生物分解性が向上しているので
生物処理工程１に返送されることでさらに生物学的に分
解され、リン除去剤も再生循環使用でき、本来的に余剰
汚泥化するものはほとんど発生しない。

【００１４】なお、本発明の別の方法として、生物処理
工程に生物学的硝化脱窒素法や嫌気好気法による生物脱
リン法が採用できる。生物処理工程に生物学的硝化脱窒
素法を適用した場合は、脱窒素槽と硝化槽の間を循環す
る汚泥の一部汚泥をアルカリ性オゾン酸化槽に移送し、
アルカリ性条件下でオゾン酸化して移送汚泥を可溶化
し、続いて可溶化汚泥を固液分離し、分離汚泥は、リン
吸着力が再生された水酸化鉄を含んで、脱窒素が行われ
る嫌気槽に返送しされる。一方遊離しているリンを含む
分離液からはリンが前記のようにリン酸カルシウムなど
として析出され、析出物は優れた肥料として資源化され
る。リンが除去され、なおＢＯＤを含む分離液は脱窒素
菌のための有機炭素源として活用するため嫌気槽に返送
される。生物処理工程に、嫌気好気法による生物脱リン
法を適用した場合も、前記生物学的硝化脱窒素法の場合
と同様、嫌気槽と好気槽の間をリンを含んだ原水と汚泥
を循環し、原水からリンを除去する工程において、循環
する汚泥から、その一部汚泥を好気槽からアルカリ性オ
ゾン酸化槽に移送し、以下前記生物学的硝化脱窒素法の
場合と同様にして、リンの再資源化、可溶化汚泥の返送
によるリン吸着剤の循環及びＢＯＤを含む分離液の嫌気
槽に返送による脱リン菌のリン吐き出し作用の促進等を
行いつつ本発明のリン含有汚水の処理が有利に実施され
る。

【００１５】

【実施例】図１の工程に基づいて、下水を対象として、
本発明のリン含有汚水の処理を行った。 実施例１ 処理に使用した下水の水質を第１表に示す。 第１表 水温 ： ２１ ℃ ＳＳ ： １１０ ｍｇ／リットル ＢＯＤ ： ９５ ｍｇ／リットル リン ： ３．８ｍｇ／リットル 生物処理槽（曝気槽）の容積、ＭＬＳＳ及び下水の供給
量は第２表の通りである。 第２表 曝気槽容積 ： ６ リットル 曝気槽ＭＬＳＳ： ３２００ ｍｇ／リットル 下水供給量 ： ２４ リットル／日 曝気槽から沈殿槽に生物処理汚泥を移送する際に曝気槽
の出口付近で塩化第２鉄の水溶液を添加する。この塩化
第２鉄の水溶液の添加量は、運転開始当初は生物処理汚
泥１リットルあたり１２０ｍｇの割合で添加し、定常状
態では生物処理汚泥１リットルあたり３０ｍｇとする。

【００１６】曝気槽における沈殿汚泥および沈殿槽にお
いて沈殿した汚泥の大部分は曝気槽に返送する。この返
送量は曝気槽に備えたＭＬＳＳ自動測定器により、曝気
槽内のＭＬＳＳ量を管理しながら行った。その結果オゾ
ン酸化処理を行わず、曝気槽に返送する返送汚泥量は２
０リットル／日であった。一方アルカリ性オゾン酸化を
行うための移送汚泥量は、本処理の場合１．３〜１．５
ｇ・ｓｓ／日である。アルカリ性オゾン酸化の条件を第
３表に示す。 第３表 アルカリ性オゾン酸化槽容積 ： １リットル アルカリ性オゾン酸化槽ｐＨ ： １１ オゾン添加量 ： １５％（流入ＳＳ
当たり）

【００１７】アルカリ性オゾン酸化した可溶化汚泥は沈
殿法により固液分離した。固形汚泥は曝気槽に返送し
た。一方分離液はリン回収槽に移送し、そこでカルシウ
ム塩（塩化カルシウム）を分離液１リットルあたり２０
００〜３０００ｍｇ添加した。以上の条件で１年間処理
を行った結果、処理水の水質は第４表の通りである。 第４表 ＳＳ ： ５ ｍｇ／リットル ＢＯＤ ： ６ ｍｇ／リットル リン ： ０．２３ｍｇ／リットル また、余剰汚泥発生量は下水１ｍ³ あたり１２ｇ・ｓｓ
と極めてすくなかった。

【００１８】比較例１ 処理に使用した下水の水質は、前記実施例の第１表に示
した水質と同じであり、この下水をアルカリ性オゾン酸
化による汚泥の可溶化、固液分離およびリン回収の工程
を除去した以外は図１の工程に基づき、第２表に示した
と同じ条件で比較試験を行った。その結果処理水の水質
は前記第４表に記載のものと同等であったが、塩化第２
鉄の所要注入率が常時生物処理汚泥１リットルあたり１
２０ｍｇの割合が必要であり、本発明の実施例のそれに
較べて著しく大きな注入率が必要であった。

【００１９】

【発明の効果】本発明により下水などリン含有汚水を生
物処理、アルカリ性オゾン酸化可溶化処理を行った結
果、 （１）処理工程から余剰生物汚泥が殆ど発生しない。 （２）リンを除去するための鉄またはアルミニウム系リ
ン除去剤の添加量を著しく削減することができるので、
難脱水性の無機汚泥が殆ど発生しない。 （３）前記（１）及び（２）の本発明の効果から、汚泥
処理工程が著しく簡単化された。 （４）回収されたリンは優れたリン肥料として利用でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のリン含有汚水の生物処理のフローの１
例を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 生物処理槽 ２ 原水 ３ スラリー ４ 鉄系リン除去剤 ５ 沈殿槽 ６ 処理水 ７ 沈殿汚泥 ８ 返送汚泥 ９ 移送汚泥 １０ 引抜汚泥 １１ オゾン酸化槽 １２ 固液分離部 １３ カルシウム １４ リン化合物 １５ 汚泥 １６ 分離液 １７ リン回収後の分離液

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 9/00 ５０２ Ｃ０２Ｆ 9/00 ５０２Ｐ ５０４ ５０４Ａ ５０４Ｅ 1/28 1/28 Ｐ 3/12 3/12 Ｓ 11/06 11/06 Ａ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 生物処理工程において、先ずリン含有有
   機性汚水に鉄系もしくはアルミニウム系リン除去材を添
   加して汚水からリンをリン除去剤に吸着・除去した後、
   前記生物処理工程からのリン除去剤を含む流出液を沈殿
   分離し、該沈殿汚泥の一部を生物処理工程に返送し、前
   記沈殿汚泥の他部または生物処理槽から引き抜いた汚泥
   にアルカリ性条件下でオゾン酸化して固液分離し、該分
   離液にカルシウムイオンまたはマグネシウムイオンを添
   加してリンを除去し、前記固液分離されたオゾン酸化汚
   泥と共に前記生物処理工程に返送することを特徴とする
   リン含有汚水の処理方法。
2. 【請求項２】 前記生物処理工程が硝化脱窒素処理法ま
   たは生物脱リン法であり、前記オゾン酸化後の分離液を
   嫌気的脱窒素槽または嫌気的リン吐き出し工程に返送す
   ることを特徴とする請求項１に記載のリン含有汚水の処
   理方法。