JPS59395A - アンモニア性窒素含有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り、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倍量添加して生物処理（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おる（以下、これを従来
プロセスと呼ぶ）。

この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
セスが複雑であり維持管理性も悪い。

■　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、資源多量消費型プロセスと
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チ程度と高い
ため、脱水ケーキの乾燥焼却工程に重油などのエネルギ
ーを多量（２００ｔ〜３ｏｏｚ／　ｔｏｎ−Ｄ・８　）
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処理し、氷
酸環境の汚染を防止するために必要な高度の処理水質を
得るためには、やむを得ないと考えられがちであった。

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、驚くべきものといってよく、従来プロ
セスの凝集沈殿、砂を過、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９になり、しかもその処理水質は従来
プロセスよシ格段に秀れており、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、アンモニア性窒素含有有機性廃液を
生物学的硝化脱窒素工程にて硝化脱窒素ン 処理したのち、該生物処理水を蒸発工程にて蒸発処理し
、該蒸発水蒸気の凝縮水中の残留アンモニア性窒素をア
ンモニア性窒素除去工程にて除去することを特徴とする
アンモニア性窒素含有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に流入せし７め主としてＢＯＤ、アン
モニアなどの窒素成分を除去する。生物学的硝化脱窒素
工程２としては、し尿中のＢＯＤ成分を脱窒素菌のため
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、回分処理方式な害を採用
することができる。この工程でアンモニア性窒素成分は
９９チ以上除去されるが、１００％除去を行なうことは
困難で、数十■／を程度のアンモニアが残留する。

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にリサイクルされる。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。

尚、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３００００〜４００００　ｋ１ｘ１１／ｋｌ−Ｌ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（通常これが１００℃になるように
蒸発缶８′内の圧力を設定する）Ｋ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
のことは徽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１０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１０と
なって熱交換器９を経由したのち、凝縮水１０中の残留
アンモニア性窒素を除去するアンモニア除去工程１５＆
こ流入する。すなわち、凝縮水１０の水質はＢＯＤ、　
ＣＯＤ、　８８．　　’Ｊン酸、色度のいずれもほぼゼ
ロと極めて高度の水質を示すが、生物学的硝化脱窒素工
程２にて除去しきれなかった数十ｒｔｑ／を程度のアン
モニア性皆素が凝縮水１０中に含まれてくるので、アン
モニア除去工程１５にて凝縮水１ｏ中のアンモニア性窒
素を徹底的に除去するのである。

アンモニア除去工程１５としてはゼオライト、クリノプ
チライトもしくは合成イオン交換樹脂（カチオン系）Ｋ
よるイオン交換吸着法、ＮＨ５をＮ２に酸化して除去す
ることを骨子とする塩素酸化法（ブレークポイントクロ
リネージ田ン）又は生物学的硝化脱窒素性（生物膜プロ
セスが好ましい）が採用できるが、最も推奨できるのは
イオン交換吸着法によるものである。すなわち、凝縮水
ｌｏ中にはアンモニアのイオン交換において強い妨害と
なるＮａｓＫｓＣａｓＭｇ　　などの陽イオンが存在し
ないので、最高度の効率で極めて容易にアンモニア性、
ｔ　７　（ＮＨ：　）　カイ、ｔ　７交換され、はｔ！
１００％　（９９，９チ以上）除去され高度処理水１７
となる。

この効果は本発明独自のものであシ、従来プロセスのよ
うな数千ｐｐｍもの塩類濃度をもつし尿処理水にイオン
交換を適用してもＮＨ↓を効率的に除去することは不可
能である。尚、１６ハプレークポイントクロリネーシヨ
ンによってＮＨ４を酸化除去する場合の塩素薬剤である
。

しかして、蒸発缶８′から排出される濃縮液１１は、上
記分離液７すなわち生物学的硝化脱窒素工程２による生
物処理水の水量の一０程度に濃縮され濃褐色の高００Ｄ
濃度の液となっており、これを蒸発乾固後、焼却処分す
る。また、余剰活性汚泥１８は脱水、乾燥、コンポスト
化、焼却など適当な方法によって処分される。

本発明では離脱水性の凝集沈殿汚泥が全く発生しないの
で、脱水は容易で脱水すべき汚泥世も少ないという重要
な効果がある。さらに、図示はしないが蒸発工程８を蒸
気圧縮法に代えて多重効用法及び両者の併用法によシ行
なうことも可能である。

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
集法ＰＧ（又は浮上）、砂ｐ過、オゾン処理、活性炭吸
着のすべでの工程が不要になり、しかも従来プロセスよ
り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
要になシ、大きな省資源・省エネルギー効果が得られる
。

■　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、臭気成分および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、しかも蒸発缶の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脱
窒素工程において揮発性有機成分、アンモニア、臭気成
分およびＳＳを除去したのち、蒸気圧縮法などによる蒸
発濃縮処理を行なうので、発生水蒸気およびこれの凝縮
水中に残留するＢＯＤ成分、アンモニア性窒素、臭気成
分は非常に少なく、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リークがなくＳＳ
が少ないので、極めて容易に蒸発操作を行なうことが可
能となる。

■　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り
得ない。

■　従来プロセスにおいては処理水のＣＯＤ　、色度成
分、有機性窒素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
、不可欠となる。しかも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／Ａ／−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、Ｃ
ＯＤもθ〜０．５ｑ／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どの脱
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俤程度と極
めて高く、また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２００１
〜３００　ｔ／１ｏｎ−Ｄ　＠ｓ　）の補助燃料を必要
とする。

これに対し本発明では、凝集沈殿汚泥が全く発生しない
ので、乾燥物の水分を容易に６５チ以下に低下させるこ
とができ自燃領域にある乾燥物を得ることができる。し
たがって、焼却処理時に重油などの補助燃料を一切必要
としない。

■　従来法によるし尿処理水の塩素イオンａｔは５００
〜３０００ｍ？／ｌと高いため山林、田畑などの散水用
水、かんがい用水にすると土壌の塩蓄積を招くため使用
できなかった。しかし、本発明による処理水は蒸留水に
ほぼ等しいもので、塩類濃度は数ｐｐｍ以下にすぎない
ので散水、かんがい用水として有効利用できる。

■　蒸発水蒸気およびその凝縮水中に数十Ｉｌｌ？／を
程度のアンモニアが残留してくるが、アンモニアのポリ
ッシング除去工程を設けであるので全く問題なく対処で
きる。しかも、この構成によって蒸発工程の前段の生物
処理でアンモニアを１００チ除去する必要性がないので
、生物処理工程の運転−管理の柔軟性が大いに増すだけ
でなく、生物処理工程の所要槽容量も減少できるという
１賛な効果がある。

次に、本発明の実施例を記す。

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）のし漬を除去したのち、処理量１００ｔ
／ｍｉｎの規模で硝化液循環生物学的脱窒素工程により
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
。

生物学的脱窒素工程ＯＭＬＶＳＳは１８０００〜２００
００η／１　、滞留日数は５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４２″
〜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莱注型遠心濃
縮機（スクリューデカンタ−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、一部全余剰生物
汚泥として排出した。遠心濃縮分離液は、自己蒸気圧縮
蒸発缶に供給し、濃縮比４０倍以上に濃縮せしめた。

し尿の水質は水温１２°〜２５℃、ＳＳ　９０００〜１
２０００１１９μ、ＢＯＤ　９０００〜１１０００岬／
ｌ　、　ＣＯＤ　３８００〜４２００■／ｌｓアンモニ
ア性窒素３６００〜３９００　ｍｙ／ｌ、リン酸８５０
〜１１００＃ｖ／ｌ、塩素イオン３０００〜３２００１
１ｖ／ｌでｓｂ、生物処理水すなわち蒸発缶流入液の水
質は水温菊°〜４２℃、ｐＨ７，０〜？、２、アンモニ
ア性窒素１５〜３０！ｌｖ／１１溶゛解性ＢＯＤ１０Ｗ
Ｉｇ／を以下、溶解性リン酸５５０〜６８０ｍｙ／ｌ　
、溶解性ＣＯＤ　４３０〜５２０　Ｔｌｋ！／ｌ、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
機にはルーツ大金それぞれ用いた。蒸発水蒸気の凝縮水
（これがし尿の無希釈処理水となる）の水質はｐＨ７，
０、ＳＳなし、色度なし、ＣＯＤ　１ｗａｉｔ／Ｌ以下
、ＢＯＤ５１９／を以下、リン酸検出セス、ＮＨｓ　　
ＮＩＯ〜２０η／ｌと極めて良好であった。

次に１蒸発缶で蒸発し熱交換器を経由してきた上記凝縮
水を天然産ゼオライトを充填したカラムに５Ｖ１２で流
過せしめたところ、カラム処理水のＮＨ４は検出できな
かった。

また、ゼオライトによるイオン交換法の代わりにプレー
クポイントクロリーネーションを検討した。塩素剤とし
てＮａ０Ｃｔを流入ＮＨ４−Ｎ　１１１１１／ｌあたＤ
　８　ｑ／ｌ　ａｓ　ｃｔ　２添加して１０分間接触攪
拌した結果、処理水のアンモニア性窒素は０．５〜／を
以下となった。

ブレークポイントクロリ〜ネーション対象水中にはアン
モニア以外の還元性汚染物質が殆ど存在しないため、非
常に効果的に酸化反応が進行した。

【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・・・除渣し尿、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・・・凝縮水、１１・・・濃縮液、１２・・・
水蒸気、１３・・・蒸気圧縮機、１４・・・間接加熱部
、１５・・・アンモニア除去工程、１６・・・塩素薬剤
、１７・・・高度処理水、１８・・・余剰活性汚泥。 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５’１年１０月　６　目 特許庁兼官　若杉和夫殿 １、事件の表示　　昭和５７年　特　許　願ｑ−１０７
６２６号２、発　明　の名称　　アンモニア性窒素含有
有機性廃液の処理方法３、補正をする者 事件との関係　　　　特許出願人 住所（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り訂正する。 ２、第５頁、第６行〜第１２行を次のように訂正する。 ［すなわち本発明は、アンモニア性窒素含有有機性廃液
を生物処理工程にて生物処理したのち、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
蒸発工程にて蒸発処理し、該蒸発水蒸気の凝縮水中の残
留アンモニア性窒素をアンモニア性窒素除去工程にて除
去することを特徴とするアンモニア性窒素含有有機性廃
液の処理方法である。」以上 特許請求の範囲 ｔ　アンモニア性窒素含有有機性廃液を生物処理加熱式
蒸発工程にて蒸発処理し、該蒸発水蒸気の凝縮水中の残
留アンモニア性窒素をアンモニア性窒素除去工程にて除
去することを特徴とするアンモニア性窒素含有有機性廃
液の処理方法。 ６、　前記アンモニア性窒素除去工程が、イオン交換吸
着法による本のである特許請求の範囲第１４、前記アン
モニア性窒素除去工程が、塩素酸化法によるものである
特許請求の範囲第１項又は第２項記載の方法。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　アンモニア性窒素含有有機性廃液を生物学的硝化
   脱窒素工程にて硝化脱窒素処理したのち、該生物処理水
   を蒸発工程にて蒸発処理し、該蒸発水蒸気の凝縮水中の
   残留アンモニア性窒素をアンモニア性窒素除去工程にて
   除去することを特徴とするアンモニア性窒素含有有機性
   廃液の処理方法。 ２、　前記蒸発工程が、蒸気圧縮法によるものである特
   許請求の範囲第１項記載の方法。 五　前記蒸発工程が、多重効用蒸発法によるものである
   特許請求の範囲第１項記載の方法。 ４、　前記蒸発工程が、蒸気圧縮法と多重効用蒸発法の
   併用によるものである特許請求の範囲第１項記載の方法
   。 ５、　前記アンモニア性窒素除去工程が、イオン交換吸
   着法によるものである特許請求の範囲第２項、第３項又
   は第４項記載の方法。 ６、　前記アンモニア性窒素除去工程が、塩素酸化法に
   よるものである特許請求の範囲第２項。 第３項又は第４項記載の方法。 ｌ　前記アンモニア性窒素除去工程が、生物学的硝化脱
   窒素性によるものでちる特許請求の範囲第２項、第３項
   又は第４項記載の方法。