JPS63200899A - リン酸イオンを含有する有機性汚水の処理方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、し尿系汚水、下水、各種廃水等のリン酸イオ
ン（ＰＯ４ｆｆ−）を含有する有機性汚水の処理方法に
関し、特に生物処理工程と膜分離工程を備えた処理方法
の改良に関するものである。

〔従来の技術〕

従来より、有機性汚水の処理には活性汚泥法等の生物処
理法が最も広く採用されており、活性汚泥と処理水とを
分離するためには沈殿池が採用されていた。

しかし最近では、沈殿池を設置することなく、活性汚泥
を直接限外が過（ＵＰ）ＩＩ！等で固液分離するという
方法が中水道、し尿処理の分野で実用化されるに至り、
そのなかでも、し尿のような高濃度のＰＯ，’−を含有
する有機性汚水の処理として、汚水を生物処理したのち
膜分離し、その膜透過水を活性炭吸着処理後に水和酸化
ジルコニウム（Ｚｒ（ｈ・ｎ１１ｇ０）によってＰＯ２
−を吸着除去するというプロセスが提案されていた（昭
和６１年２月全国都市ｔｌｔ掃会議研究発表会要旨集参
照）。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、このような従来プロセスでは次の諸問題
が未解決であり、理想的プロセスには程遠いと言わざる
を得ない。

■　ＵＰ膜などの膜分離ではｒ’ｏ、’−はほとんど透
過してしまうので、Ｍｉ３通水に対してＰＯ４”−吸着
剤（ＺｒＯｚ　−ｎＨｌｏ）を用いた吸着除去工程を設
けなければならないが、吸着除去すべきＰＯ４’−が高
濃度（し尿処理の場合はＵＦ膜透過水中のＰＯａ′−濃
度は５００〜６００■／ｌにも達する）であると、ＰＱ
ａ’−吸着剤はすみやかに飽和吸着量に達してしまう。

この結果、頻繁な再生操作を必要とし、維持管理が面倒
でかつ運転コストが高額になっていた。

■　しかも、Ｚｒ０ｔ・ｎＨｔに吸着されたＰＯ４３−
を離脱させて再生するために、Ｎａ０ＨｔＩ液と接触さ
せているが、この結果Ｎａ２ＰＯ４を多量に含んだ再生
廃液が多量に発生する。

この再生廃液を処理するために、再生廃液からＮａ３Ｐ
Ｏ４の結晶を晶析させて遠心分離機等で分離して系外に
排出しているが、これらの操作は煩雑であり、回収した
Ｎａ３ＰＯ４をどうするかという問題点もあった。

本発明は、このような従来プロセスの問題点を根本的に
解決することを課題としており、具体的には、 ＜４）　ＰＯ４”−の吸着除去工程を不要にするか、又
はｐｏ、”吸着除去工程の再生頻度を著しく少なくする
。

（ｏ）　Ｐｏ、３−吸着剤の再生廃液の処分を不要にす
る。

ことを解決課題としている。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、前記課題を解決するための手段として、リン
酸イオンを含有する有機性汚水にマグネシウムイオンを
添加したのちに生物処理し、該生物処理工程内あるいは
該生物処理工程から流出するスラリにアルミニウムイオ
ン又は鉄イオンを添加して膜分離することを特徴とする
リン酸イオンを含有する有機性汚水の処理方法を提供す
るものである。

〔作　用〕

以下に本発明の作用を、一実施態様を示す図面を参照し
ながら、リン酸イオンを含有する有機性汚水の典型例で
あるし尿を例にとりあげて説明す図示しないスクリーン
等で除渣されたし尿ｌにマグネシウムイオンＣＭ、”）
　２、例えばＨ，Ｒ−を解離する化合物（Ｍｇ（ＯＨ）
ｔ、　ＭｇＯ，ＭｇＣｌ１．　Ｍｇ５Ｏ＊など）を添加
したのち、生物処理工程３へ導く。

Ｍｇｚ′″２の添加量はＰＯ４３−に対してモル比で１
以上が良＜　、Ｍｇ”を添加することによって、し尿中
のＰ０４′−の大部分はＨｇｔｏと反応し、Ｍｇ”＋　
Ｐｏ、３−＋　Ｎｌ、”→ＮＨＪｇＰＯ４↓なる沈殿反
応を起こし、リン酸マグネシウムアンモニウム（Ｎａ３
ＰＯ４）沈殿物という同相に転換される。そして、この
ＮＨ４ＭｇＰＯｎ沈殿を含むし尿ｌは生物処理工程３に
おいて、ＢＯＤ成分、ＣＯＤ成分などが除去されるが、
なおし尿中には窒素分が残留しているので、生物処理工
程３としては生物学的硝化脱窒素工程とするのが好まし
い。

この生物学的硝化脱窒素工程においてＢＯＤ成分、ＣＯ
Ｄ成分、窒素分等が除去されるが、本発明者は実験の過
程で次のような非常に興味深い現象を見いだした。

すなわち、本発明者は、し尿中のＭＨｚ−Ｎは生物学的
硝化脱窒素工程内に高濃度に存在する硝化閑によってＮ
Ｏ，−Ｎ又はＮ０ｓ−Ｈに酸化される結果、工程内での
Ｎｔ１４゜濃度は数■／ｉ程度と非常に低レベルになり
、ＮＨａＭｇＰＯｉ沈殿が次の化学平衡関係、ＮＨＪｇ
ＰＯａ　ｊ→ＮＨ＊”　”　Ｍｇ”　＋　ＰＯ４３−の
反応によって大部分が再溶解してしまうのではないかと
予想していたのであるが、実験の結果は予想に反し、Ｎ
ＨｎＭｇＰＯ４沈殿は生物学的硝化脱窒素工程において
長時間滞留していても、一部が溶解してくるだけで完全
に溶解することはないことが認められた。このことは、
生物学的硝化脱窒素工程から流出する活性汚泥スラリ４
のなかに多量のＮＩＩＪｇＰＯ４の微細結晶が含まれて
いたことから確認された。

なお、ｙｊ　ｇ　ｌ　−２の添加ポイントは、生物学的
硝化脱窒素工程内の脱窒素槽部にしてもよい。

次に、生物処理工程３から流出する活性汚泥スラリ４に
対し、硫酸アルミニウム、ポリ塩化アルミニウムなどに
より、アルミニウムイオン（＾Ｉ”）又は塩化第２鉄、
ポリ硫酸鉄などにより鉄イオン（Ｆｅ３４）　　５を添
加することによって、活性汚泥スラリ４中の法例に含ま
れる２０４′−をリン酸アルミニウム（ＡＩＰＯ４）又
はリン酸第２ｔ＆（ＦｅＰＯａ）の沈殿に転換し、活性
汚泥フロックと共に精密濾過（ＭＦ）膜、限外が遇（Ｏ
Ｆ）膜などを装着した膜分離装Ｍ６によって固液分離し
、ＳＳゼロの極めて清澄な膜透過水７と濃縮分離スラリ
８とに分離する。

この濃縮分離スラリ８の大部分は返送スラリ９として生
物処理工程３にリサイクルされ、残りの部分は余剰スラ
リＩＯとして汚泥処理工程（図示せず）に送られる。

余剰スラリｌＯ中には、ＮＨＪｇｒ’％沈殿とＡｌＰＯ
４沈殿又はＦｅＰＯｎ沈殿が含まれており、本発明はこ
のように汚水中に含まれているＰＯｅ−を２種類のリン
酸含有沈殿として余剰スラリ１０と共に系外に排出する
という技術思想に大きな特徴をもっている。従来、有機
性汚水中のＰｏ、３−を前記本発明のような処理によっ
てＮＨａＭｇＰＯｎ沈殿、ＡＩＰＯ＊沈殴又はＦｅＰＯ
４沈殿、および生物細胞内にとりこまれたＰとして除去
するという技術は存在しない。

一方、膜ｉ３過水７は、ＰＯ４３−として１０ｗ／Ｊ以
下になっているので、そのまま放流７′することもでき
るが、所望に応じてリン酸吸着除去工程１１に導き、膜
透過水７中の残留ＰＯｅ−を吸着除去したのち放流水１
２としてもよい、使用するリン酸吸着除去剤としては、
公知の水酸化鉄、骨炭、活性アルミナ、水和酸化ジルコ
ニウム、水和酸化チタンなどから適宜選択することがで
きる。

ｐｏ、”−を吸着したリン酸吸着除去剤を再生するには
、Ｎａ０ＩＬ　Ｍｇ（０１１）　ｔなどのアルカリ剤１
３を接触させることによって、ＰＯ，トを容易に脱離さ
せることが可能である。この結果、排出されるｐｏ、’
−を高濃度に含むアルカリ性の再生廃液１４を処分する
には、再生廃液１４を少量ずつし尿ｌ中にリサイクルし
、再生廃液１４中のＰＯ，”’をＭ　ｇ　ｔ　−２やＡ
Ｉ”又はｐｅ２＋５によってＮＨ＜ＭｇＰ（：ｈおよび
ＡＩＰＯ，又はＰｅＰＯａという固相に転換させること
によって容易に可能である。そのために、従来プロセス
のように再生廃液１４に対する晶析、遠心分離などの操
作が不要になる。

〔実施例〕

図示例の本発明のフローに基づいて次のように実験を行
った。

表−１の水質を示す除渣し尿に水酸化マグネシウムを１
０００■／　１　ａｓ　Ｍｇ”添加して攪拌したのち、
硝化液循環型生物学的硝化脱窒素工程（第２脱窒素槽、
硝化槽、第２脱窒素槽、再曝気槽から成るもの）に流入
させ、活性汚泥ＭＬＳ３１４０００■／１、滞留日数１
０日間に設定した。

表−１除渣し尿水質 生物学的硝化脱窒素工程中の最終段に位置する再曝気槽
から流出した活性汚泥スラリ中の法例に含まれる溶解性
ｐｏａ３−ｔｍ度を分析したところ、３０〜４５■／１
であり、流入除渣し尿中のＰＯ４’−濃度９６０＊／ｌ
に対して大幅に低下しており、し尿中のＰＯ−一の大部
分がＮＩｌ、ＭｇＰＯ，沈殿として、また活性汚泥内に
もとりこまれて除去された。

次に、前述の再曝気槽から流出した活性汚泥スラリに対
し、硫酸アルミニウムを８００−１０００■／ｌ添加し
、ρ■５．８〜６．１の条件で凝集処理したのち、分画
分子１１０万のチューブラ型ＵＦ膜〔日東電工■製〕で
固液分離したところ、このＵＦ膜透過水の水質は表−２
に示す通りであり、放流可能な極めて清澄な処理水が得
られた。

以下余白 表−２ＵＦ膜ｉ３通水の水質 〔発明の効果〕 以上述べたように本発明によれば、次のような極めて重
要な効果を得ることができるものである。

■　膜分離で得られる膜透過水中のＰＯ１′−濃度を従
来プロセスより著しく低減できるので、その後のＰＯ４
３−吸着除去工程を不要にすることができるか、もしく
はＰＯ４’−吸着工程を設ける場合でも、吸着剤の再生
頻度を非常に少なくすることができ、再生廃液の処分も
従来必要としていた晶析操作や遠心分離操作等が不要に
なり、極めて容易になる。

■　Ｈｇｔ＊の添加によるＮＨｓＭｇＰＯ＊の結晶性沈
殿生成反応とＡ１３゛又はＦｅ１の添加によるＡｌＰＯ
４又はＦｅＰＯｎ沈殿生成反応の両反応を新規な態様で
利用するようにした結果、ＡＩ”又はＦｅ”の所要添加
量を少なくすることができるため、１η泥処理の際に厄
介なバルキーな水酸化アルミニウムスラッジ又は水酸化
鉄スラッジの発生層を低減することができる。

■　排出される余剰スラリ中に緻密な結晶性のＮＩ１４
ＭｇＰＯｎ沈殿が共存するので、濃縮脱水性がよ（、汚
泥処理を合理化することができる。

【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・・・し尿、２・・・マグネシウムイオン、３・・・
生物処理工程、４・・・活性汚泥スラリ、５・・・アル
ミニウムイオン又は鉄イオン、６・・・膜分離装置、７
・・・ＩＩ￥透過水、７′・・・放流、８・・・濃縮分
離スラリ、９・・・返送スラリ、１０・・・余剰スラリ
、１１・・・リン酸吸着除去工程、１２・・・放流水、
１３・・・アルカリ剤、１４・・・再生廃液。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）リン酸イオンを含有する有機性汚水にマグネシウ
   ムイオンを添加したのちに生物処理し、該生物処理工程
   内あるいは該生物処理工程から流出するスラリにアルミ
   ニウムイオン又は鉄イオンを添加して膜分離することを
   特徴とするリン酸イオンを含有する有機性汚水の処理方
   法。
2. （２）前記生物処理が生物学的硝化脱窒素処理である特
   許請求の範囲第１項記載のリン酸イオンを含有する有機
   性汚水の処理方法。