JPS59392A - 有機性廃液の処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は有機性廃液、特にし尿などの濃厚有機性廃液を
極めて簡潔なプロセスによシ、かつ省資源的・省エネル
ギー的に処理できる方法に関するものである。

以下、本発明の詳細を、代表廃液としてし尿処理を例に
とって説明する。

従来のし尿処理において最も進歩したプロセスとして評
価され最も実施例の多いプロセスは、し尿に希釈水を１
０倍程度添加して生物処理（活性汚泥処理が最も一般的
）したのち、活性汚泥を沈殿池で固液分離し、上澄水を
凝集沈殿及び砂濾過し、さらに色度、ＣＯＤを除去する
ためにオゾン処理、活性炭処理を行なう一方、汚泥を脱
水・乾燥・焼却するという方法である（以下、これを従
来プロセスと呼ぶ）。

この従来プロセスは一見合理的にみえるが、厳しい視点
から技術評価すると、次のような重大な問題点が本質的
に内在されていることを、本発明者は認識するに到った
。

即ち、 ■　数多くの単位操作を直列的に並べているため、プロ
セスが複雑であシ維持管理性も悪い。

■　凝集沈殿工程などの凝集固液分離工程に凝集剤を多
量に必要とする。また、汚泥の脱水工程にも多量の脱水
助剤の添加を必要とする。従って、資源多葉消費型プロ
セスとなっている。

■　オゾン処理にはオゾン発生のための多量の電力を必
要とし、活性炭処理にも高価な活性炭を多量に必要とす
る。また、活性炭の再生に多量の熱エネルギーを必要と
するなど、エネルギー多量消費型プロセスである。

■　生物処理工程から発生する余剰生物汚泥および凝集
沈殿工程から発生する凝集汚泥の脱水処理にカチオンポ
リマー、塩化第２鉄、消石灰などの脱水助剤を多量に必
要とするほか、脱水ケーキの含水率が８０−程度と高い
ため、脱水クーキの乾燥焼却工程に重油などのエネルギ
ーを多ｆｉｒ　（２００ｔ〜３００ｔ／１ｏｎ−ｎｓｓ
　）に消費する。したがって上記■、■項とあいまって
、資源・エネルギーの消費量が非常に多いプロセスであ
る。

このような本発明者が指摘した問題点は、極めて重大な
ものであるにも拘らず、従来は有機性廃水を高度に処理
し、水域環境の汚染を防止するためＫは、おる程度やむ
を得ないと考えられがちであったが、本発明者は、この
ような現状の技術レベルに強い疑問をもち、前記の従来
プロセスの諸欠点を・合理的に解決できるプロセスを実
現するために検討を進め、本発明を完成するに到ったも
のである。

本発明の効果は、篤くべさものといってよく、従来プロ
セスの凝集沈殿、砂沢過、オゾン処理、活性炭吸着、滅
菌の各工程および汚泥の機械脱水工程、脱水助剤の添加
工程のすべてが不要になり、しかもその処理水質は従来
プロセスより格段に秀れており、運転経費も著しく低減
することができる。

すなわち本発明は、有機性廃液を生物処理したのち、該
生物処理水を蒸発処理すると共に、少なくとも前記生物
処理工程から発生する余剰活性汚泥に、水より高沸点の
油を添加混合して蒸発乾燥処理したのち、該乾燥汚泥を
焼却処理することを特徴とする有機性廃液の処理方法で
ある。

以下に、本発明の実施例を図面を参照しながら説明する
。

除渣し尿１をこれに希釈水を添加することなく生物学的
硝化脱窒素工程２（硝化工程、又は脱窒素工程としても
よい）に流入せしめＢＯＤ、窒素成分などを除去する。

生物学的硝化脱窒素工程２としては、し尿中のＢＯＤ成
分を脱窒素菌のだめの有機炭素源として利用する硝化液
循環方式、ステップ流入方式、好気性脱窒素方式、回分
処理方式などを採用することができる。

しかして、生物学的硝化脱窒素工程２から流出する活性
汚泥スラリー３は遠心濃縮機などの固液分離工程４にお
いて固液分離され、分離汚泥５の大部分は返送汚泥６と
して生物学的硝化脱窒素工程２にリザイクルされる。一
方、固液分離工程４からの分離液７は蒸気圧縮法による
蒸発工程８に流入する。

なお、生物学的硝化脱窒素工程２ではし尿を無希釈で処
理するので、し尿中のＢＯＤ、アンモニア性窒素などを
生物学的に酸化する際に発生する微生物酸化反応生成熱
（通常３００００〜４０００旧−／ｎ−シ尿）によって
生物学的硝化脱窒素工程２内の活性汚泥スラリー３の水
温が上昇し４０℃以上になる。従って、蒸発工程８への
流入液すなわち上記分離液７も４０℃程度となるので、
蒸発温度（通常１００℃になるように蒸発缶８′内の圧
力を設定する）にまで加熱するのに必要な熱量が節減で
きるという重要な効果が得られる。このことは微生物酸
化反応生成熱を間接的に蒸発工程８に利用するという重
要な技術的概念を意味する。

しかして、上記流入液は熱交換器９にて、水蒸気の凝縮
水（これが、し尿の高度処理水である）１２′によって
温度８０℃程度に予熱されたのち、蒸発工程８に流入し
て蒸発濃縮され、濃縮液１１として排出される。一方、
蒸発工程８にて蒸発した水蒸気１２は、機械的圧縮機又
はサーモコンプレッサーによる蒸気圧縮機１３において
圧縮昇温されたのち再び蒸発工程８の間接加熱部１４に
流入し加熱源として再利用される。間接加熱部１４にて
水蒸気は凝縮し、上記凝縮水１２′となって、熱交換器
９を経由したのち、処理水１５となって放流される。処
理水１５は蒸留水とほぼ同等の無色、透明で水質は極め
て良好であり、し尿処理水として最高度の水質を示す。

なお、】６は蒸発工程８のスタートアップ用の水蒸気で
ある。蒸発工程８としては、図示例の蒸気圧縮法による
もののほか、多重効用蒸発法あるいは蒸気圧縮法と多重
効用蒸発法との併用法によるものとしてもよい。

しかして、上記濃縮液１１は上記流入液の流量の１／４
０〜１１５０に濃縮されており、極めて濃い褐色を示す
高ＣＯＤ濃度の液となっておシ、これを蒸発乾燥処理、
又は液中燃焼焼却などの焼却処理によって処分する。

一方、生物学的硝化脱窒素工程２から発生する余剰活性
汚泥１７は、混和槽１８にて重油、廃油など水より高沸
点の油１９が添加され、汚泥と油との混合スラリー２０
となる。混合スラリー加は、多重効用蒸発缶（２１，２
ｆ、２１７）を備えた蒸発乾燥工程１００１号缶２１に
流入する。ボイラ２２から水蒸気２３を１号缶２１内の
間接加熱部２４に供給し混合スラリー２０中の水分を蒸
発せしめ、蒸発水蒸気２５を２号缶２１′内の間接加熱
部２４′に流入せしめるとともに、水分の減少した混合
スラリー２０’を１号缶２１から２号缶２ｆにポンプ移
送し、蒸発水蒸気２５の凝縮潜熱を利用して混合スラリ
ー　２０’中の水分をさらに蒸発せしめる。２号缶２１
′からの混合スラリー２０′も同様の方法で蒸発乾燥さ
れる。

しかして、３号缶２ｒからの蒸発水蒸気２５′はコンデ
ンサ（凝縮器）２６にて凝縮し２号缶２１′、３号缶２
１′からの凝縮水２７’、２γとともに図示されていな
い油分離工程（コアレッサー）を経由して処理水Ｊ５に
合流される。なお、２４″は間接加熱部、２５′は蒸発
水蒸気、２７は凝縮水、２８は非凝縮性ガス排出用の真
空ポンプ、３４は別途供給するボイラ給水であり、凝縮
水２７けボイラ２２を経由して上記水蒸気２３となる。

さて、３号缶２ｒから排出される混合スラリー２９は水
分が大部分蒸発除去され含水率１０ｑ６程度となった油
と汚泥との混合スラリー罠なっているので、スクリュー
プレスなどの搾油機３０にて混合スラリー２９中の油と
汚泥と分離し、分離油３１を混和槽１８にリサイクルす
る。一方、脱油された汚泥３２をボイラ２２にて焼却し
、水蒸気２３を回収する。なお、し漬・ゴミなどをボイ
ラ２２にて混焼してもよい。３３け焼却残渣である。

上記蒸発工程８から排出される濃縮液１１の処分につい
ては、ドラムドライヤーなどの蒸発乾固機にて処理し７
たのち乾固物をボイラ２２にて焼却するか、直接噴霧燃
焼させたりしてもよいが、蒸発乾固せずに流動性を保持
する程度まで濃縮したのち、図示例のように余剰活性汚
泥１７に混合して、油を媒体とする上記蒸発乾燥工程１
０＆Ｃて処理するのが最も好適である。この方法によれ
ば、濃縮液１１の別個の処理工程が不要になるからであ
る。

さらに、ボイラ２２にて発生した上記水蒸気２３の量は
上記多重効用蒸発缶で必要とする水蒸気量よシ多量とな
ることが多いので、残部の水蒸気３′を蒸発工程８、熱
交換器９用の加熱源、管理棟の暖房などに供給するのが
よい。また、し尿から除去されたし渣を搾油機３０に供
給すると搾油効率が向上する。

なお、ボイラ２２の排ガスの保有熱を直接又はこれによ
シ温水を調製して熱交換器９、蒸気圧縮機１３、混和槽
１８、搾油機３０などの熱源に利用したシ、し尿処理場
にゴミ焼却場が隣接している場合は、ゴミ焼却場からの
余熱を蒸発工程８、上記多重効用蒸発缶などに利用して
もよいことは申すまでもない。

さらに、図示はしないが、蒸発乾燥工程１０を蒸気圧縮
法、もしくはこれと多重効用蒸発法との併用法によυ行
なってもよく、本発明の効果を充分発揮できることは言
うまでもない。また、蒸発工程８への流入法をあらかじ
め逆浸透膜、限外濾過膜などによって濃縮する方法も採
用可能である。

以上述べたような本発明によれば、次のような数多くの
重要な効果が得られ、従来プロセスの諸欠点を根本的に
解決することができる。

■　従来プロセスで不可欠となっていた生物処理液の凝
集沈殿（又は浮上）、砂ｒ過、オゾン処理、活性炭吸着
、滅菌処理のすべての工程が不要になり、しかも従来プ
ロセスよシもはるかに秀れた処理水質を得ることができ
る。

従って、環境汚染防止上着しい効果が得られるほか、プ
ロセスも極めて簡略化され、さらに凝集剤、オゾン発生
電力、活性炭の補給、活性炭再生エネルギーのすべてが
不要になり、大きな省資源・省エネルギー効果が得られ
る。

■　また、従来プロセスにおいて不可欠となっていた余
剰活性汚泥と凝集沈殿（浮上）汚泥の機械脱水機による
脱水工程を不要にできると同時に、カチオンポリマーな
どの脱水助剤の添加も不要になるので、省資源効果が大
きい。

■　し尿などの濃厚有機性廃液中には、多量のアンモニ
アと有機酸、臭気成分及びＳＳが含まれているため、本
発明プロセスによらず原液を直接蒸発処理すると、発生
水蒸気中に多量のアンモニア、揮発性有機酸、臭気成分
が含まれ、またスケール生成もはげしい。従って、蒸発
槽からの臭気のリーク対策に細心の注意を要するほか、
発生水蒸気の凝縮水を本発明のように処理水として放流
することはできない。

これに対し本発明によれば、あらかじめ生物学的硝化又
は硝化脱窒素処理などの生物処理によって生物的に揮発
性有機成分、アンモニア、臭気成分、硫化物などのスケ
ール生成成分を除去したのち蒸気圧縮法などＫよる蒸発
濃縮・乾燥処理を行なうのでスケール生成もほとんどな
く、発生水蒸気およびこれの凝縮水中にＢＯＤ成分、ア
ンモニア性窒素、臭気成分がなく無色透明の蒸留水なみ
の水質が得られる。また、蒸発槽からの悪臭成分のＩＪ
、−−りがない。

■　凝集沈殿（浮上）処理を行なえば必ず凝集汚泥が発
生し、その処理・処分が必然的に必要になるが、凝集汚
泥は脱水性が非常に悪く大きな問題になっている。これ
に対し本発明では、凝集処理工程が全く不要なため凝集
汚泥そのものが発生しないので、このような問題は起シ
得ない。

■　従来プロセスにおいては処理水のＣＯＤ、　色度成
分は凝集処理工程では完全に除去することができず、そ
のためオゾン処理、活性炭処理工程が、不可欠となり、
活性炭処理によってＣＯＤを数ｍｙ／ｌにするにはラン
ニングコストが著しく高くなる（５００〜６００円／ｋ
ｌ−１．尿）が、本発明では生物処理液を蒸発処理する
ので処理水は完全に無色で、ＣＯＤもθ〜０．５η／ｌ
と極めて少ない。

■　従来プロセスの汚泥処理工程は、余剰活性汚泥と凝
集沈殿汚泥との混合汚泥に、カチオンポリマーなとの脱
水助剤を添加してベルトプレスなどの機械脱水機で脱水
しているため、脱水ケーキの含水率が８０〜８５％程度
と極めて高く、まり脱水ケーキ中に水酸化アルミニウム
などの無機物が共存するので、脱水ケーキの発熱量が低
い。従って、脱水ケーキの乾燥・焼却に多量（通常２０
０１〜３００ｔ／１ｏｎ−ｎ−ｓ　）の補助燃料を必要
とする。

これに対し本発明では、凝集沈殿汚泥が発生しないこと
及び機械脱水工程が不要なので、乾燥物の水分を容易に
低下させることができ自燃領域にある乾燥物を得ること
ができる。

■　従来法によるし尿処理水の塩素イオン濃度は３００
〜３０００１ｖ／ｌと高いため山林・田畑のかんがい用
水にすることは困難であったが、本発明による処理水は
蒸留水に近いため塩素イオン濃度は数ｐｐｍ程度にすぎ
ない。したがって、かんがい用水、山林散布用水として
使用するととができる。

■　余剰活性汚泥に重油などの油を添加して蒸発処理す
るため水分蒸発によっても流動性が失なわれないので、
容易に蒸発缶にて水分を蒸発できるし、添加した油も大
部分が回収再利用されるので、重油所要量も非常に少な
くてすむ。

次に、本発明の実施例について記す。

実施例 神奈川県逗子市し尿処理場に搬入されるし尿（浄化槽汚
泥１０チ混入）を除渣したのち、処理量１００ｔ／ｍｉ
ｎの規模で硝化液循環生物学的膜窒素工程により無希釈
処理した。無希釈処理の結果硝化槽の発泡が激しかった
が、消泡用水を添加することは蒸発対象水量の増加と水
温の低下を招くため好ましくないので行なわなかった。

発泡対策としては硝化槽液面上の泡沫層に消泡機（イン
ペラを回転させて泡を破泡するもの）を設置した。

生物学的膜窒素工程のＭＬＶＳ　Ｓは２００００〜２】
０００＋Ｉｖ／１％滞留日数は７日間とした。生物処理
槽内の水温は微生物の酸化反応生成熱によって夏期は４
２°〜４５℃、冬期は３３°〜３５℃に維持された。

生物処理槽流出スラリーの固液分離には無薬注型遠心濃
縮機（スクリーーデカンター型）を使用し、濃縮汚泥の
大部分を生物処理槽ヘリサイクルさせ、一部を余剰生物
汚泥として排出した。遠心濃縮分離液中の残留ＳＳを沈
殿又はｒ逸機によって充分除去したのち自己蒸気圧縮式
蒸発缶に供給し、濃縮比４０倍以上に濃縮せしめた。

この蒸発缶流入液の水質は水温４０°〜４２℃、ｐＨ７
，０〜７．２、アンモニア性窒素５ｔａｙ／を以下、溶
解性ＢＯＤ１ｏ■／を以下、溶解性リン酸５５０〜６８
０〜／ｌｓ溶解性ＣＯＤ　４３０〜５２０η／１％色度
２５００〜３０００度、塩素イオン３０００〜３２００
■／ｌであった。

上記蒸発缶には小型実験規模の流下液膜式を、蒸気圧縮
機にはルーツ式をそれぞれ用いた。蒸発水蒸気の凝縮水
（これがし尿の無希釈高度処理水となる）の水質はｐＨ
７，０，８８なし、色度なし、ＣＯＤ　Ｏ〜０．５岬／
ｌ、　ＢＯＤ　１〜３ｑ／１％リン酸検出せず、ＮＨｓ
　−Ｎ　５キ／を以下と極めて良好であった。

一方、上記蒸発缶からの濃縮液と無希釈生物学的硝化脱
窒素工程から発生する余剰汚泥（５，５Ｋｔ−Ｄ＠Ｂ／
Ｊｄ−シ尿）との混合スラリーにＡ重油を加え、荏原イ
ンフィルコ■社製品ＣＧプロセス■に従い多重効用蒸発
缶にて乾燥後、焼却処理した。このＣＧプロセスで必要
とした油の補給量はＣＧプロセスに供給する混合スラリ
ー中の固形物１ｊｌｆあた＃）０．１５ｔと極めて少量
であった。すなわち、し尿１ｋｔ処理するのに必要な重
油コストは８２円／ｋｌ−１．尿であった。

また、生物処理水を蒸気圧縮法で蒸発するに要するコス
トは、生物処理水１ｔｔ／あたｊｊ）　２５　ＫＷＨす
なわち３７５円／ｋｌ−Ｌ尿と安価であった。さらに、
生物学的硝化脱窒素工程で必要とするエアレーションブ
ロワーの動力コストは約３００円／ｋｌ−シ尿となシ、
プロセス全体の運転経費は種々のポンプなどの電力式を
含めて約１０００〜１１００円／）ｃｌ−Ａ、尿であり
、従来の低希釈二段活性汚泥法で必要とされる維持管理
費の実績３５００〜４０００円／Ｊｒｔ−シ尿と比較す
ると、本発明は運転経費が格段に安価で、しかも従来プ
ロセスより圧倒的に秀れた処理水質であった。

【図面の簡単な説明】

図面は、本発明の一実施態様を示すフローシートである
。 １・・・除清し尿、２・・・生物学的硝化脱窒素工程、
３・・・活性汚泥スラリー、４・・・固液分離工程、５
・・・分離汚泥、６・・・返送汚泥、７・・・分離液、
８・・・蒸発工程、８′・・・蒸発缶、９・・・熱交換
器、１０・・・蒸発乾燥工程、１１・・・濃縮液、１２
　、１６　、２３　、２３’・・・水蒸気、１２’、　
２７　、２７’、　２γ・・・凝縮水、１３・・・蒸気
圧縮機、１４　、２４　、２４’　、　２４″・・・間
接加熱部、１５・・・処理水、１７・・・余剰活性汚泥
、１８・・・混和槽、１９・・・油、２０．２０’。 ２０’、　２９・・・混合スラＩＪ　　、、２１・・・
１号缶、２１′・・・２号缶、２１′・・・３号缶、２
２・・・ボイラ、２５　、２５’　、　２５’・・・蒸
発水蒸気、２６・・・コンデンサ、２８・・・真空ポン
プ、３０・・・搾油機、３１・・・分離油、３２・・・
汚泥、３３・・・焼却残渣、３４・・・ボイラ給水。 特許出願人　荏原インフィルコ株式会社代理人弁理士　
端　　山　　五　　− 同　　弁理士　千　　１）　　　稔 手続補正書 昭和５７年１０月　６　［」 特許庁長官　若杉和夫殿 １、事件の表示　　昭和５７年　特　許　願；４１０８
５９５号２、発　明　の名称　　　有機性廃液の処理方
法３、補ＩＦをする者 ・ＩＩ　Ｉ’ｌとの関係　　　　特許出願人（１：所（
居所） ４、代理人 補　　　　正　　　　書 本願明細書中 ｔ　特許請求の範囲の欄を別紙のとお９訂正する。 ２、第７頁、第３行〜第８行を次のように訂正する。 ［すなわち本発明は、有機性廃液を生物処理したのち、
該生物処理水を蒸気圧縮法および／または多重効用法に
よる間接加熱式蒸発処理し、該蒸発水蒸気の凝縮水を前
記有機性廃液の処理水となすと共に、少なくと屯前記生
物処理工程から発生する余剰活性汚泥に水より高沸点の
油を添加混合して蒸発乾燥処理したのち、該乾燥汚泥を
焼却処理することを特徴とする有機性廃液の処理方法で
ある。」以上 特許請求の範囲 ｔ　有機性廃液を生物処理したのち、該生物処理なくと
も前記生物処理工程から発生する余剰活性汚泥に水より
高沸点の油を添加混合して蒸発乾燥処理したのち、該乾
燥汚泥を焼却処理することを特徴とする有機性廃液の処
理方法。 以上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　有機性廃液を生物処理したのち、該生物処理水を
   蒸発処理すると共に、少なくとも前記生物処理工程から
   発生する余剰活性汚泥に、水より高沸点の油を添加混合
   して蒸発乾燥処理したのち、該乾燥汚泥を焼却処理する
   ことを特徴とする有機性廃液の処理方法。 ２、前記蒸発処理工程が、蒸気圧縮法により行なわれる
   ものである特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３、　前記蒸発処理工程が、常圧条件下で行なわれるも
   のである特許請求の範囲第２項記載の方法。 ４、　前記蒸発処理工程が、多重効用蒸発法により行な
   われるものである特許請求の範囲第１項記載の方法。 ５、　前記蒸発処理工程が、蒸気圧縮法と多重効用蒸発
   法を併用して行なわれるものである特許請求の範囲第１
   項記載の方法。 ＆　前記蒸発処理工程が、前記生物処理水を濃縮処理し
   て濃縮汚泥を得るものである特許請求の範囲第３項記載
   の方法。 ｌ　前記蒸発乾燥処理工程が、前記余剰活性汚泥と前記
   蒸発処理工程による濃縮汚泥との混合汚泥に前記油を添
   加混合して行なわれるものである特許請求の範囲第６項
   記載の方法。 ８、　前記蒸発乾燥処理工程が、蒸気圧縮法により行な
   われるものである特許請求の範囲第７項記載の方法。 ９　前記蒸発乾燥処理工程が、多重効用蒸発法によシ行
   なわれるものである特許請求の範囲第７項記載の方法。 １０、前記蒸発乾燥処理工程が、蒸気圧縮法と多重効用
   蒸発法を併用して行なわれるものである特許請求の範囲
   第７項記載の方法。 且　前記蒸発処理工程が、前記焼却処理工程で発生する
   焼却生成エネルギーを利用して行なわれるものである特
   許請求の範囲第７項、第８項、第９項又は第１０項記載
   の方法。 １２、前記蒸発乾燥処理工程が、前記焼却処理工程で発
   生する焼却生成エネルギーを利用して行なわれるもので
   ある特許請求の範囲第７項。 第８項、第９項、第１０項又は第１１項記載の方法。 １３、前記生物処理工程が、生物学的硝化工程である特
   許請求の範囲第１１項又は第１２項記載の方法。 １４、前記生物処理工程が、生物学的硝化工程である特
   許請求の範囲第１１項又は第１２項記載の方法。 １５、前記生物処理工程が、生物学的硝化脱窒素工程で
   ある特許請求の範囲第１１項又は第Ｐ項記載の方法。 １６、前記生物学的硝化脱窒素工程が、し尿系汚水をこ
   れに希釈水を添加することなく行なわれるものである特
   許請求の範囲第１５項記載の方法。 １Ｚ　　前記蒸発乾燥処理工程用の油として、前記乾燥
   汚泥中の油分を固液分離して得られた油分を特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の方法。