JPS60220189A - し尿系汚水の処理装置 - 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】 〔発明の技術分野〕 この発明はし尿系汚水を凝集処理および硝化脱窒処理に
より処理する装置に関するものである。

〔従来技術〕

し尿処理では生物処理が主流を占め、その−墳として硝
化脱窒処理が行われているが、Ｓ釈水の・ド足、用地難
、放流規制の強化などにより、低希釈、重負荷、高度処
理が要望されている。しかｌ−ながら、低希釈、高貝荷
で生物学的に硝化ＩｉＱ室処理を行うと、硝化槽内で発
泡や発熱が起こり、これを防止して硝化脱窒処理を正常
に行わせるためには、消泡剤の添ＩＪＤや大がかりな消
泡および冷却装置令必要とし、装置の維持管理も複雑に
なるとともに、処理水のＣＯＤが高くなり、安定した処
理を行えないという問題点があった。

このような問題点を解消するために、し尿を酸性域で凝
集処理したのち、分離液を生物学的に硝化脱窒する方法
が提案されている（特願昭５８−１３６５６２号）。し
かしながら、この方法によれば、低希釈、高負荷で発泡
や発熱を伴うことなく、分離液を生物学的硝化脱窒する
ことができるが、高い窒素除去率を安定して維持するに
は溶存酸素や−４を適度な値に維持しなければならない
という問題点があった。

〔発明の目的〕

この発明は通常の生物学的硝化脱窒において安定した窒
°素除去率を得るためのもので、し尿系汚水を、分離液
のＢＯＤ／Ｎ比またはＣれと等価の値が所定範囲となる
ように凝集分離を行い、分離液を生物学的硝化脱窒処理
することにより、低希釈、高負荷で効率よく生物学的硝
化脱窒を行い、ＣＯＤ除去率および窒素除去率を尚くす
ることができるし尿系汚水の処理装置を提案することを
目的としている。

〔発明の構成〕 この発明は、し尿系汚水に凝集剤を添加して凝集分離を
行う凝集分離装置、この凝集分離装置の分離液を生物学
的硝化脱窒処理する生物処理袋＋ｆｉ、前記分離液のＳ
Ｓを測定する測定装置、およびこの測定装置の測定値か
ら分離液のＢＯＩ）／Ｎ比甘せけこれと等価の値が所定
値になるように凝集分離条件を演算し制御する演算制御
装置を備えたことを特徴とするし尿系汚水の処理装置で
ある。

この発明においてし尿系汚水とは、し尿を含む汚水であ
り、例えば汲取りし尿、その除渣物、これらと余剰汚泥
等の他の汚水との混合物などがある。

汲取し尿の全窒素は６０００〜５０００＃１９／６であ
り、その大部分はアンモニア性窒素である。このような
し尿を従来法のように酸性域で凝集分ｌｌ１１１し、分
離液を生物学的硝化脱窒処理する方法において、窒素除
去率が低ドする原因を調べたところ、凝集分離による分
離液のＢＯＩ）／Ｎ比が低いためであることがわかった
。

すなわち、酸性域で凝集分離を行うと、し尿中のＳＳ性
および高分子のＢ　ＯＤが除去されて１３　（’）Ｄが
低くなり、ＢＯＤ／Ｎ比が１６程壌になる。

一般にし尿の硝化脱窒処理におけるＢＯＤ、／Ｎ比は硝
酸型で６、亜硝酸型で１８程度である。上記分離液は脱
窒細菌に利用されやすい低分子の溶解性ＢＯＤが主体と
なるため硝化脱窒を行うことはできるが、亜硝酸型の脱
窒条件に保持する必要があり、硝化槽で曝気量が多くな
ったりして硝酸型になると、窒素除去率は低くなる。

そこで本発明では、し尿系汚水中のＳＳ性および高分子
ＢＯＤをすべて凝集分離で除去するのではなく、汚水中
のＳＳを分離液側に約１０００〜１１００００Ｉｎ／ｌ
Ｋなる程度にリークさせ、分離液のＳＳを測定して、分
離液のＢ　ＯＤ／Ｎ比が所定値例えば２５〜３．５にな
るように凝集分離条件を制御して凝集分離を行い、後続
の生物学的硝化脱窒処理を効率よく行うものである。上
記の凝集分離は相当量のＳＳを分離液側にリークさせる
ものであるから不完全な凝集分離であり、凝集剤の添加
率は完全脱水に必要な添加率より低くなる。

一般に汚泥の脱水処理の場合、脱水に必要な凝集剤の最
適添加率があり、これより低い添加率ではＳＳ回収率が
低くなるとともに、脱水性も悪化し、機械的脱水が不能
となるが、し尿系汚水の場合はＳＳ成分の６０〜５０％
は繊維質であるため、不十分な凝集でも固液分離が容易
に行えることがわかった。本発明ではこのような性質を
利用するものであり、不十分な凝集により分離液中にＢ
ＯＤの一部をリークさせるように凝集分離し、分離液を
効率的に生物学的硝化脱窒処理できるようにする。

本発明では上記処理を行うために、し尿に凝集剤を添加
して凝集分離を行う凝集分！装置、およびその分離液を
生物学的硝化脱窒処理する生物処理装置を上記順序で設
け、その中間に分離液のＳＳを測定する測定装置を設け
るとともに、その測定値から分離液のＢＯＩ）／Ｎ比ま
たはこれと等１曲の値が所定値となるように凝集分離条
件を演算し制御する演算制御装置を設けている。

分離液中のＢＯＩ）／Ｎ比を生物処理に適した値に維持
するためには、Ｂ　ＯＩ）および窒素を測定する必要が
あるが、し尿系汚水中の窒素はほぼ一定値であるため、
常に測定する必要はない。これに対してＢＯＤは凝集条
件により変化するために常にこれをチェックする必要が
ある。

ところでＢＯＩ）は測定操作が複雑で長時間を喪するが
、分離液ではＢＯＤとＳＳが比例関係にあるため、ＳＳ
を測定することによりＢＯＤを測定できることがわかっ
た。これはし銀系汚水のＢＯＤが溶解性ＢＯＤおよびＳ
Ｓ性ＢＯＤからなり、溶解性ＢＯＤは凝集分１ｌ１１１
乗件に係わらずほぼ一定であり、ＳＳ性ＢＯＤは凝集分
離によって除去されあるいはリークするＳＳと対応関係
にあるためである。

そこで分離液のＳＳを測定することにより、ＢＯＤの値
を測定することができ、これによりＢＯＤ／Ｎ比を算出
することができる。ＢＯＩ）／Ｎ比は生物処理の指標で
あるから、これと等価の値により実際の凝集分離条件を
制御することもできる。

凝集分離条件を制御する方法としては、凝集剤の添加率
を制（ａｌｌ（、たり、固液分離の条件を制御したシす
ることができる。凝集剤の添加率は凝集分離効率に直接
影響を与えるから、その制御によりＳＳのリーク量を制
御することができる。添加率を変えるためには凝集剤の
注入量を変える方法と、原水の供給量を変える方法があ
る。また固液分離条件の制御は固液分離におけるフロッ
ク捕捉率の制御を意味し、例えば遠心脱水機の場合の回
転数の制御等によって可能である。

〔発明の実施例Ｊ 以下、本発明を図面の実施例によシ説明する。

第１図は実施例の系統図である。図面において、Ａは凝
集分離装置であって、第１反応槽１、第２反応槽２およ
び同液分離手段６を有する。１）、は原水ポンプ、Ｐ２
〜Ｐ４は薬注ポンプである。

Ｂは生物処理装置であって、貯留槽４、脱窒槽５、硝化
槽６および固液分離ＷＩ７を有し７、凝集分離装置への
後に配置されている。１）、は絽液ポンプである。Ｃけ
脱水装置であって、第６反応槽８および脱水機９を有し
、凝集分離装置ｆＡの分離汚泥を脱水処理し、分離液を
生物処理装［＋３に送るように配置されている。

凝集分離効率人および生物処理装置Ｂの中間には、凝集
分離装置Ａの分離液のｓｓおよびアンモニアを測定する
測定装置りが設けられ、演算制御装置Ｅに信号を送るよ
うに配置されている。演算制御装置Ｅは測定装置りのＳ
Ｓ信号から、分離液のＢＯＤ／Ｎ比を所定値、例えば２
５〜６５になるように凝集剤の添加率を演算して薬注ポ
ンプＰ２の注入量を制御するか、あるいは固液分離条件
を演算して固液分離手段６を制御し、またアンモニア信
号から給液ポンプＰ、の給液量を制御するように配置さ
れている。

上記の構成において、凝集分離装置Ａでは、原水ポンプ
Ｐ１によりし銀系汚水１０を第１反応槽１に導入し、薬
注ポンプＰ２により無機凝集剤および／甘たけカチオン
性有機凝集剤１１を注入するとともに、必要によシ薬注
ポンプＰ３によりｐｔ’＋調整剤１２を注入し撹拌して
凝集反応を行い、次に第２反応槽２において必要により
薬注ポンプＰ４によりノニオン性またはアニオン性有機
凝集剤１６を注入し撹拌してフロックを成長させ、濃縮
機等の固液分離条件乙において固液分離を行う。

凝集処理に使用する凝集剤１１としては無機凝集剤、有
機凝集剤のいずれでもよく、また両者を併用することも
できる。好ましくはカチオン性の有機凝集剤を使用する
のがよく、少量の添加量で効果的１ｃｓｓ、ｌｌ０Ｉ）
成分を除去できる。無機凝集剤としては塩化アルミニウ
ム、ポリ塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム、塩化鉄
（■）、硫酸鉄（口、塩化鉄（ｍ）、硫酸鉄（ＩＩＩ）
、塩化コノ・ξラス、ポリ塩化鉄、ポリ硫酸鉄などがあ
り、１　ｆ＊または数棟の使用が可能である。

有機凝集剤としては、アミノアルキルアクリレートもし
くけアミノアルキルメタクリレートの単独嵌合体または
アクリルアミドあるいは他のモノマーとの共重合体、構
成単位としてアクリルアミドもしくはメタクリルアミド
を含む重合体のマ／ニソヒ変性物まだはホフマン分解物
、ポリアミドポリアミン、ポリビニルイミタゾリン、ポ
リエチレンイミン、ポリジアルキルジアリルアンモニウ
ム塩などのカチオン性有機凝集剤が使用でき、これらは
１稙塘たは数棟の使用かり能である。

これらの無機凝集剤および／またはカチオン性の有機凝
集剤を生し尿に添加し、中性または酸性域で撹拌を行う
と凝集が起こり、フロックが生成する。このとき７０ツ
クを成長させるために、さらにノニオン性またはアニオ
ン性の有機凝集剤１６を添加して撹拌を行うことができ
る。ノニオン性またはアニオン性の有機凝集剤としては
、ポリアクリルアミド、ポリアクリルアミド部分加水分
解物、ポリアクリル酸ナトリウムなどがある。

凝集剤の添加率は、無機凝集剤の場合は５〜３０重ｔ％
／ＳＳ、カチオン性有機凝集剤の場合は１ろｉｔ％／Ｓ
Ｓ以下、好ましくは０３〜１重量％／ＳＳ程裏であり、
両者を併用する場合はその比率に応じて添加率を減少す
る。

凝集処理のｐＨは特に限定されないが、中性または酸性
域（ｐｔｌ　４．５〜８）とするのが好せしい。すなわ
ちし尿系汚水はｐｉ＋調整を行うことなく凝集処理を行
ってもよいが、ｐｌｉ調整剤１２を添加して上記範囲に
調整することができる。撹拌条件その他の凝集条件は通
常の凝集処理と同様でよい１、固液分離手段６としては
、沈殿槽、加圧浮−ト僧、濃縮機等があるが、ロータリ
ースクリ−／、ウェッジワイヤースクリーン、遠心分離
機などの一綱機が好ましい。遠心分離機を用いるときは
遠ノし力Ｇを小さくして分離液のＳＳ電をコン］・ロー
ルすることができる。

生物処理装置ｔＢでは、固液分離手段乙の分離液１４を
貯留槽４に一時貯留したのち、給敲ポ／ゾ１）５により
脱窒槽５に導入し、このとき返送汚泥１５および返送硝
化液１６をともに脱窒槽５に導入１１、槽内の脱望ａｌ
菌を含む活性汚泥と混合して、酸素を遮断した状態で緩
やかに撹拌し、脱窒処理を行う。ここでは分離液中のＨ
ＯＤを水素供与体として、返送硝化液中の硝散筐たは！
Ｉ１１硝酸イオンを窒素に還元する脱窒細菌が優勢とな
り１分離液中の窒素成分が除去される。

脱窒処理を行った混合液は硝化槽６にｗ人し、硝化細菌
を含む活性汚θ１と混合して曝気することにより、残留
するＢＯＤを除去するとともに、窒素成分を硝酸または
亜硝酸イオンにまで硝化する。

硝化を終った混合液の一部は返送硝化液１６として脱窒
４１ｂに返送し、残部は固液分離槽７において固液分離
する。固液分離槽７の分離液は処理水１７としてその捷
ま放流するか、あるいは凝集処理等の三次処理をしたの
ち再利用される。分離した活性汚泥１８は一部を返送汚
泥１５として脱窒槽５へ返送し、残部は余剰汚泥１９と
して排出する。

凝集分離装置Ａの処理条件を、分離液１４のｌ３０Ｄ／
Ｎ比が所定値、例えば２５〜３５となるように予め設定
しておけば、得られる分離液１４は原則的にはＢＯＤ／
Ｎ比が上記範囲になり、かつ含まれるＢＯＤは溶解性の
ものが中心で生物分解性が良いから、生物処理装置Ｂに
おいて無希釈で効率よく生物学的硝化脱窒を行うことが
できる。

この場合、無希釈でも曝気に隙して発泡や発熱が起らず
、＋３０　Ｄおよび窒素が除去される。ここで希釈とは
、意図的に工業用水、河川水、海水、処理水等を分離液
に混合することをいい、曝気時における消泡水、ポンプ
のソール水、冷却水、雑用水等の系内混入や、汚泥脱水
の濾液、脱水機の洗浄廃水等の系内返送は許容される。

脱水装置Ｃにおいては、固液分離手段６の分離汚泥２０
を第６反応槽８に導入して、カチオン性有機凝集剤等の
凝集剤２１を注入して凝集処理を行う。凝集フロックは
脱水機９に供給して脱水処理を行い、分離液２２は脱窒
槽すに導入し７、脱水ケーキ２６は乾燥、焼却、堆肥化
等の後処理を行う。

分離汚泥２０は凝集剤２１を冷加することなく脱水して
もよいが、さらに凝集剤ン１を６５加して凝集を行い脱
水処理するのが好ましい。冷加する凝集剤は前記と同じ
ものが使用できるが、ｑｓにカチオン性有機凝集剤が好
ましい。凝集剤の添υ＋＋　４′はカチオン性有機凝集
剤として０１〜０８車１１％／ＳＳ（原し尿系汚水のＳ
Ｓ、以下間）、好捷しくけ０２〜０４Ｎ量チ／ＳＳ程度
である。凝集条件は通常の汚泥脱水と同様である。脱水
機９としてはベルトプレス、フィルタプレス、遠心脱水
機、スクリュウプレス、真空脱水機等が使用でき、予め
濃縮して脱水してもよい。余剰汚泥１９および三次処理
汚泥はｉ３反応槽８に導入してもよいが、第１反応槽１
に導入してし尿系汚水１０と混合処理するのが好ましい
。

以上の処理は、分離液１４のＢＯＤ／Ｎ比が所定値とな
るような凝集分離条件を予め設定しておけば、原則的に
は所期の処理効果をあげることができるが、実際の処理
ではし尿系汚水１０中のＳＳが経時的に変動するため、
分離液中のＳＳも大幅に変動し、これに伴ってＢＯＤ／
Ｎ比も変動し、生物処理の効率が低下する。

そこで測定袋［Ｄにより分離液１４のＳＳおよびアンモ
ニアを測定し、演算制御装置Ｅにより演算制御を行う。

測定袋ＷｔＤは図面上は１個だけ図示されているが、Ｓ
Ｓ用およびアンモニア用のものが別々に設けられている
。ＳＳ用の測定装置りとしては、汚泥濃度計クリえは反
射光または透過光を利用した光電式濁度計が使用可能で
ある。第２図はし尿の凝集分離液のＳＳとＢＯＤを測定
した結果の一例を示す関係図であり、分離液のＳＳとＢ
ＯＤが比例関係にあることがわかる。このため分離液の
ＳＳを測定すればＢ　０１）を測定することがＣｉｆ能
である。

またアンモニア測定用の測定袋＠　Ｉ）はイオンノータ
、比色計などがあり、これらにより分離液中のアンモニ
アを測定し、この値から分離液中の窒素量を得ることが
できる。し尿系汚水中のアノモニアの量はほぼ一定であ
るので、アンモニアの酸は必ずしも測定しなくてもよい
が、これを測定することによりさらに精度の高い制＠を
行うことができる。

演算制御装置Ｅでは、測定装置りからの信号を受け、そ
の測定値からＢＯＩ）／Ｎ比を演算して設定値と比較し
、設定値から外れた場合には設定値に戻すのに必要な６
Σ加率または固液分離条件の抽圧量を演算し、薬注ポン
プＰ２または固液分離手段５を制御する。添加率を変え
るためＫは原水ポンプＰ１を制御してもよい。絹６図は
壱磯凝集剤弔独冷加の場合、ならびに無機有機凝集剤併
用の場合について、凝集剤添加率と分離液ＳＳおよび分
離液ＢＯＤの関係の一例を示す関係図であり、この関係
図に従って凝集条件の演算制御を行うことができる。

測定装置りでアンモニアを測定した場合は、その測定値
によシ凝集条件の制御が行えるほか、分離液のアンモニ
ア蓋の変動の場合に、生物処理装置Ｂの負荷を一定にす
るように給液ポンプＰ、の給液量を演算し制御する。こ
のとき、給液ポンプＰ。

がない場合には原水ポンプＰ１を制御してもよい。

なお、以上の説明において、Ｂ　ＯＤ／Ｎ比による演算
制御について説明したが、これと等価の値であってもよ
く、例えばＳ　Ｓ／Ｎ比、ＢＯＤ／ＮＨ４−Ｎ比、場合
によってはＳＳの値を一定にするように演算制御しても
よい。また凝集分離装置Ａ、生物処理袋［Ｂ等の構成は
任意に変更可能である。

次に運転例について説明する。

除渣し尿（ＳＳ二１２５００１ｉ１９７＃、ＢＯＤ二１
２１００１＋１９／ｌ、　Ｎ二２７４０〜／／）を、第
１図に従ってカチオン性有機凝集剤（アミノアルキルメ
タクリレートのメチルクロライド４級化物とアクリルア
ミドとの共重合体）を０〜２００〜／ｌの範囲で添加し
、ロータリースクリーンで固液分離し、分離液を硝化脱
窒処理し、Ｂ　ＯＤ　／　Ｎ比を２５〜６５にするよう
に凝集剤注入量を制御したところ、処理水のＣＯＤＭｎ
は２　ｓ　ｏ　ｔｕ９／　ｌ、窒素除去率は９５％であ
った。

比較例として上記凝集剤の添加Ｉを２５０１Ｒ９／ｌと
して制御を行うことなく処理を行ったところ、処理水の
ＣＯＤＭｌｌは２’１０ｍ９／ｌ、窒素除去率は８０チ
であった。

〔発明の効果〕

本発明によれば、分離液のＳＳを測定して凝集分離条件
を演算制御するようにしたので、分１ｌｉｌ液のＢＯＩ
）／Ｎ比を一定に保ち、これにより生物学的硝化脱窒を
効率よく行い、Ｃ０１）除去率および窒素除去率を高く
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示す系統図、第２図は分離
液のＳＳとＢＯＤの関係図、第６図は凝集剤添加率と分
離液ＳＳおよび分離液ＢＯＤの関係図であり、Ａは凝集
分離装置、Ｂは生物処理装置、Ｃは脱水装置、Ｊ〕は測
定装置、Ｅは演算制御装置、１は第１反応槽、２は第２
反応槽、６は固液分離手段、４は貯留槽、５は脱窒槽、
６け硝化槽、７は固液分離槽、８は第６反応槽、９は脱
水機である。　゛ 代理人　弁理士　柳　原　成

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）シ尿糸汚水に凝集剤を添加して凝集分離を行う凝
   集分離装置、この凝集分離装置の分離液を生物学的硝化
   脱窒処理する生物処理装置、前記分離液のＳＳを測定す
   る測定装置、およびこの測定装置の測定値から分離液の
   Ｂ　ＯＤ／Ｎ比址たはこれと等価の値が所定値になるよ
   うに凝集分離条件を演算し制御する演算制御装置を備え
   たことを特徴とするし尿系汚水の処理装置。
2. （２）測定装置がＳＳおよびアンモニアを測定するもの
   である特許請求の範囲第１項記載のし尿系汚水の処理装
   置Ｉｔ。
3. （３）凝集分離条件が凝集剤の添加率または固液分離条
   件である特許請求の範囲第１項または第２項記載のし尿
   系汚水の処理装置。
4. （４）演算制御装置が凝集分離条件および負荷量の演算
   制御を行うものである特許請求の範囲第１項ないし第６
   項のいずれかに記載のし尿系汚水の処理装置。