JPH11285698A - 生物学的脱リン方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 有機性廃棄物を生物処理工程と嫌気性発酵工
程とを有した処理系で処理するに際し、凝集剤の添加量
を低減し、汚泥発生量を低減するとともに、メタン発酵
の阻害を防止する。 【解決手段】 生物処理工程＃３で発生した余剰汚泥５
ａの一部を嫌気性発酵工程＃５に導入し、消化汚泥８と
ともに好気性脱窒素工程＃６へ移送して、余剰汚泥５ａ
中に含まれる通性嫌気性菌にリンを摂取させ、この通性
嫌気性菌を含んだ余剰汚泥１１を分離する。このように
して生物学的脱リンすることにより、嫌気性発酵工程＃
５の後段における凝集剤の添加量および汚泥発生量を低
減することができ、返送される凝集剤に起因する発酵阻
害も防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、性状や濃度が異な
る複数種類の有機性廃棄物を生物処理工程と嫌気性発酵
工程とを有した処理系で処理して有用物質を回収する際
の生物学的脱リン方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より有機性廃棄物の再資源化が図ら
れており、たとえば特開平９−２０１６９９号には、し
尿、浄化槽汚泥、下水汚泥、農集汚泥、家畜ふん尿、生
ごみ、食品廃棄物など、性状や濃度が異なる有機性廃棄
物を同一システムにおいて処理して有用物質を回収し、
資源化する方法が開示されている。

【０００３】この方法は、図３に示したようなものであ
り、し尿、浄化槽汚泥、農集汚泥、下水汚泥、家畜ふん
尿を除渣工程＃３１において除渣し、固液分離工程＃３
２において液状廃棄物３１と脱水汚泥３２とに分離し、
液状廃棄物３１は、生物処理工程＃３３でＢＯＤ分解並
びに必要に応じて脱窒素し、固液分離工程＃３４で浮遊
物を除去し、高度処理工程＃３５でＣＯＤや色素成分や
鉄・マンガンなどの重金属類を除去し、消毒して放流水
または再利用水としている。

【０００４】一方、生ごみや食品廃棄物は、破砕・分別
工程＃３６において破砕し、プラスチック袋やトレーな
どを分別した後に、上記した脱水汚泥３２と混合して、
嫌気性発酵工程＃３７においてメタン発酵させ、発生し
たメタンガス３３を回収して、発電工程＃３８などによ
り電気や熱の形態として使用に供するとともに、消化汚
泥３４を脱水工程＃３９で脱水汚泥３５とし、コンポス
ト化工程＃４０などに送って肥料や固形燃料や乾燥汚泥
として回収しており、脱水濾液３６は生物処理工程＃３
３へ送って処理している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、生ごみや食
品廃棄物中に含まれているリンは、嫌気性発酵工程＃３
７の後段で消化汚泥３４に凝集剤を添加することによっ
て脱水汚泥３５側に移行させ、系外へ導出するようにし
ているが、この凝集剤処理によって、脱水汚泥３５の発
生量が増大してしまうという問題がある。

【０００６】また、脱水濾液３６を生物処理工程＃３３
へ送っているので、通常はこの生物処理工程＃３３から
固液分離工程＃３２を経て嫌気性発酵工程＃３７へ導入
される余剰汚泥に含まれて、嫌気性発酵工程＃３７に凝
集剤が持ち込まれることになり、リン凝集効果の高いＡ
ｌ系、Ｆｅ系の凝集剤の場合にはメタン発酵が阻害され
るという問題がある。

【０００７】本発明は上記問題を解決するもので、凝集
剤の添加量を低減し、汚泥発生量を低減できるととも
に、メタン発酵の阻害を防止できるようにすることを目
的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
に、本発明の生物学的脱リン方法は、し尿、浄化槽汚
泥、生ごみなど、性状や濃度が異なる有機性廃棄物を、
液状の有機性廃棄物を生物処理する生物処理工程と、固
形分を含んだ有機性廃棄物を嫌気性条件下でメタン発酵
させてメタンガスを回収する嫌気性発酵工程とを有した
処理系で処理するに際し、前記生物処理工程で発生した
汚泥の一部を嫌気性発酵工程に導入し、嫌気性発酵工程
で発生した消化汚泥とともに、好気性条件下に生物学的
脱窒素を行う好気性脱窒素工程へ移送して、消化汚泥中
に含まれる有機物の一部を分解し、脱窒素する状態にお
いて、生物処理工程より導入した汚泥中に含まれる通性
嫌気性菌にリンを摂取させ、この通性嫌気性菌を含んだ
余剰汚泥を分離するようにしたものである。

【０００９】一般に、生物処理工程で発生する汚泥には
通性嫌気性菌が含まれており、この通性嫌気性菌は、Ｂ
ＯＤ豊富な嫌気性条件下で体内のリンを放出し、好気性
条件下でリンを過剰に摂取する性質がある。一方、メタ
ン発酵を行う嫌気性発酵工程には通常、通性嫌気性菌は
存在しない。

【００１０】このため、生物処理工程で発生した汚泥を
嫌気性発酵工程に導入すると、汚泥中に含まれる通性嫌
気性菌はリン飢餓状態となり、このリン飢餓状態の通性
嫌気性菌が、その後に導入される好気性脱窒素工程にお
いて、消化汚泥によって持ち込まれるリンを過剰に取り
込む。したがって、この通性嫌気性菌を含んだ余剰汚泥
を分離することで、処理系からリンを除去できる。

【００１１】このような生物学的脱リン方法によれば、
嫌気性発酵工程の後段における凝集剤の添加量および汚
泥発生量を低減することができ、返送される凝集剤に起
因するメタン発酵の阻害も防止できる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照しながら説明する。図１において、し尿、浄化槽汚
泥、下水汚泥、農集汚泥、家畜ふん尿などのスラリー状
の有機性廃棄物は、除渣工程＃１において、含まれるし
渣の大きさに応じた適当なスクリーンで除渣する。この
除渣工程＃１は後段の脱水機等の保護のために行うもの
で、必要のない場合は省略可能である。

【００１３】除渣した有機性廃棄物１を固液分離工程＃
２に導き、性状によっては有機高分子凝集剤２を添加し
て固液分離し、脱水汚泥３と分離液４とする。ここで、
固液分離工程＃２は、所望の汚泥含水率に応じて、遠心
脱水機、ベルトプレス型脱水機、フィルタープレス、回
転円盤型脱水機等の脱水機、あるいは濃縮スクリーンや
重力濃縮槽などによって行うもので、必要のない場合は
省略可能である。

【００１４】分離液４（あるいは液状の有機性廃棄物
１’）を生物処理工程＃３へ導入して、ＢＯＤ分解およ
び必要に応じて脱窒素し、生物処理水５を図示を省略し
た後段の処理に導く。

【００１５】一方、生ごみ、食品廃棄物など、プラスチ
ック類などの発酵不適物を含んでいたり、不均質であっ
たりする、その他の有機性廃棄物は、破砕・分別工程＃
４において破砕し、プラスチック袋やトレーなどを分別
する。

【００１６】破砕分別した破砕物６と上記した脱水汚泥
３とを混合し、ＴＳ（全蒸発残留物）濃度を調整し、嫌
気性発酵工程＃５に導入して、発酵槽内に１０〜１５日
間滞留させる状態においてメタン発酵させ、発生したメ
タンガス７を回収する。

【００１７】このとき、生物処理工程＃３で発生した余
剰汚泥５ａの一部を、槽内滞留日数が１〜2日間となる
ように、発酵槽内に浸漬設置した内筒の内部を通過させ
る。そして、この余剰汚泥５ａを含んで槽外へ排出され
る消化汚泥８（ほぼ液状）を後述する脱水濾液９で希釈
し、好気性脱窒素工程＃６へ移送して、好気性条件下で
微生物の作用によって水溶性有機物を分解し、脱窒素す
る状態において、余剰汚泥５ａ中の通性嫌気性菌にリン
を摂取させる。脱窒素処理水１０は生物処理水５と同様
にして処理する。

【００１８】リン摂取した通性嫌気性菌を含んだ余剰汚
泥１１は適宜に引き抜き、脱水工程７へ導いて、無機凝
集剤１２，有機高分子凝集剤１３を添加し、遠心脱水
機、ベルトプレス型脱水機、フィルタープレス、回転円
盤型脱水機等の脱水機で脱水して、脱水汚泥１４と上述
した脱水濾液９とに分離する。脱水汚泥１４は従来と同
様にして処理する。

【００１９】上記したような生物学的脱リン方法によれ
ば、無機凝集剤１２，有機高分子凝集剤１３の添加量お
よび脱水汚泥１４の発生量を低減することができる。別
法として、生物処理工程＃３を、好気性脱窒素を行うよ
うに構成している場合には、図２に示したように、消化
汚泥８を生物処理工程＃３に導入してもよい。

【００２０】この場合、生物学的脱リンを行うことで、
無機凝集剤１２，有機高分子凝集剤１３の添加量および
脱水汚泥１４の発生量を低減できるのは上記と同様であ
り、逆に、無機凝集剤１２，有機高分子凝集剤１３とし
て、従来のように脱リン効果の高いものを多量に添加す
る必要がないので、脱水濾液９を生物処理工程＃３へ返
送しても嫌気性発酵を阻害する凝集剤が持ち込まれる恐
れは少なく、生物処理工程＃３の余剰汚泥５ａを上記し
たようにして嫌気性発酵工程＃５へ導入できる。脱水濾
液９を、嫌気性発酵工程＃５の濃度調整や、破砕・分別
工程＃４の圧力調整のための希釈水として使用すること
もできる。

【００２１】なお、生物処理工程＃３や好気性脱窒素工
程＃６のための装置としては、セラミック管状膜や平板
状有機膜などの膜エレメントを有する外圧型膜分離装置
を生物処理槽内に浸漬設置したタイプのものが、微生物
を高濃度に維持でき、清澄な処理水が得られ、後段の沈
殿池などによる固液分離工程が不要になるため好都合で
あるが、種々変更可能である。

【００２２】嫌気性発酵工程＃５では、破砕物６と脱水
汚泥３とが、互いに異質の成分、たとえば微量元素（Ｆ
ｅ，Ｎｉ，Ｃｏ等）が混合されることによる効果もあっ
て、短い日数で効率よくメタン発酵するが、これらの前
処理は、上記した方法に限定されることなく、処理対象
物の性状に応じて適宜に変更可能である。しかしなが
ら、破砕・分別工程＃４において、有機性廃棄物を、一
軸破砕機などの粗破砕機で粗破砕し、次いで圧縮破砕機
で２００〜２５０ｋｇ／ｃｍ² の高圧にて圧縮破砕する
のが望ましい。その場合には、生ごみ、食品廃棄物など
だけでなく、除渣工程＃１で分離したし渣を混合しても
よく、上記した脱水汚泥３をこの段階で混合することも
可能である。

【００２３】この方法によれば、有機性廃棄物やそれに
随伴するプラスチック類等は、一軸破砕機で粒径２０〜
１００ｍｍ以下に粗破砕された後に、圧縮破砕機で高圧
にて圧縮破砕されて、破砕排出孔の孔径に応じた粒径１
〜２ｍｍ以下の細粒子状の破砕物と、破砕不能なし渣、
プラスチック類、金属類、石・砂などの発酵不適物とに
自動的に分別される。

【００２４】分別された破砕物は細粒子化され、細胞膜
も一部破壊されているため、生物分解性が非常に大きく
なり、従来は破砕困難であったために排除されていた有
機性廃棄物や、発酵不適物に付着して排除されていた有
機性廃棄物も破砕物の中に含まれることもあって、メタ
ンガスなどとしての有機成分の回収率が非常に高くな
る。

【００２５】嫌気性発酵工程＃５における有機性廃棄物
の濃度は、発酵槽内で流動性を保つことができる程度で
あればよく、したがって、たとえば消化汚泥８の一部を
脱水機や槽内外に配置した濾過膜などで濃縮して発酵槽
内へ返送（残留）させることでメタン菌濃度を高めた
り、あるいは脱水汚泥３を約７０〜８０℃で３日間維持
すること等によって可溶化しておけば、発酵効率はより
高まる。

【００２６】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、生物処
理工程で発生した汚泥の一部を嫌気性発酵工程に導入
し、嫌気性発酵工程で発生した消化汚泥を好気性脱窒素
工程へ導入することにより、微生物の性質を有効に利用
して脱リンすることができ、凝集剤を用いる従来の脱リ
ン方法に比べて、嫌気性発酵工程の後段での凝集剤の添
加量を低減し、汚泥発生量を低減できるとともに、返送
によって嫌気性発酵工程へ持ち込まれる凝集剤量を低減
できるため、メタン発酵の阻害を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態における生物学的脱リン
方法を説明するフローチャートである。

【図２】本発明の第２実施形態における生物学的脱リン
方法を説明するフローチャートである。

【図３】従来の有機性廃棄物の処理フローを示したフロ
ーチャートである。

【符号の説明】

5a 余剰汚泥 ７ メタンガス ８ 消化汚泥 11 余剰汚泥

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柴田 敏行 大阪府大阪市浪速区敷津東一丁目２番47号 株式会社クボタ内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 し尿、浄化槽汚泥、生ごみなど、性状や
   濃度が異なる有機性廃棄物を、液状の有機性廃棄物を生
   物処理する生物処理工程と、固形分を含んだ有機性廃棄
   物を嫌気性条件下でメタン発酵させてメタンガスを回収
   する嫌気性発酵工程とを有した処理系で処理するに際
   し、前記生物処理工程で発生した汚泥の一部を嫌気性発
   酵工程に導入し、嫌気性発酵工程で発生した消化汚泥と
   ともに、好気性条件下に生物学的脱窒素を行う好気性脱
   窒素工程へ移送して、消化汚泥中に含まれる有機物の一
   部を分解し、脱窒素する状態において、生物処理工程よ
   り導入した汚泥中に含まれる通性嫌気性菌にリンを摂取
   させ、この通性嫌気性菌を含んだ余剰汚泥を分離するこ
   とを特徴とする生物学的脱リン方法。