JPS643156B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は有機性廃液の合理的な処理プロセスに
関するものである。 従来法による有機性廃液の処理の代表例を、し
尿処理プロセスを例にとつて第１図により説明す
ると、生し尿１は生物処理工程２で処理され、処
理液は最終沈澱池３により上澄水と引抜汚泥４に
分離され、引抜汚泥４の一部は返送汚泥５、残部
は余剰汚泥６となる。前記上澄水は撹拌槽７に流
入し、ここで無機凝集剤８及び高分子凝集剤９を
添加されたのち凝集沈澱池１０に流入し凝集分離
水１１と凝沈汚泥１２に分離される。凝集分離水
１１は砂過装置１３により過され、オゾン処
理装置１４においてオゾン１５により酸化処理さ
れ、最後に活性炭吸着装置１６で吸着処理され、
高度処理水１７として系外に排出される。一方、
前記凝沈汚泥１２は、余剰汚泥６と共に助剤混合
槽１８で高分子凝集剤（カチオンポリマー）１９
を添加されたのち、機械脱水機２０により脱水分
離水２１と脱水ケーキ２２に分離される。 このような従来法のプロセスにおいては、次の
ような大きな問題点が残されている。 活性汚泥法、嫌気性消化法などの生物処理に
おいては、し尿中の色度成分、難生物分解性の
COD成分、リン酸が殆ど除去できないので、
生物処理水（第１図例では最終沈澱池３の上澄
水がこれに該当する。）に硫酸ばん土などの無
機凝集剤を多量に添加して、凝集沈澱する必要
がある。従つて、ランニングコストが高額とな
り、しかも、難脱水性凝集スラツジの発生量が
多く、その処理、処分が容易でない。 生物処理工程から発生する余剰生物汚泥の脱
水性も悪く、脱水ケーキ含水率を85％以下に低
下させるのが難しい。 汚泥脱水のためにカチオンポリマーなどの脱
水助剤を多量に必要とするため、汚泥脱水工程
のランニングコストが高い（この点については
従来当然のことと考えられ、問題点であるとの
認識さえなかつたのが実状である）。 本発明は、このような従来プロセスにおける問
題点を根本的に解決することができる有機性廃液
の処理方法を提供することを目的とするものであ
る。 本発明は、有機性廃液を生物処理工程にて生物
処理し、該生物処理工程の余剰汚泥と処理水との
混合スラリーを得、該混合スラリーを嫌気的条件
下で滞留せしめると共に、少なくとも第２鉄系凝
集剤を添加して第２鉄イオンの一部又は全部を第
１鉄イオンに還元し、濃縮工程にて濃縮汚泥と分
離水に分離し、該分離水を酸化工程に導き該分離
水中の第１鉄イオンを第２鉄イオンに酸化せし
め、さらに該酸化処理液を固液分離することを特
徴とする有機性廃液の処理方法である。 すなわち本発明は、一旦添加したFe³⁺を汚泥
の脱水性改質用と生物処理水の高度処理用の薬剤
とに使用できるように、また、嫌気的条件下に保
持することにより汚泥の改質はFe³⁺で、濃縮分
離水の高度処理はFe²⁺の状態で反応させること
ができるように構成したものである。 これを具体的に説明すれば、生物処理工程から
発生する余剰生物汚泥を生物処理水に混和した状
態となし、この混合スラリーを嫌気的条件下に保
持したのち、該混合スラリーに少なくとも塩化第
２鉄、硫酸第２鉄などの第２鉄系凝集剤を添加し
て、混合スラリー中の汚泥の改質（汚泥の脱水性
向上処理）を行うと共に第２鉄の少なくとも一部
を第１鉄に還元せしめ、好ましくは酸性条件下で
濃縮工程（重力沈澱、スクリーン脱水など）にて
汚泥（混合スラリー）を濃縮し、第１鉄（Fe²⁺）
を含む分離水と濃縮汚泥に分離するようにしたこ
とが第１の要点である。 なお、前記混合スラリーに第２鉄系凝集剤を添
加してから、この混合スラリーを嫌気的条件下に
保持してもよく、同一の作用効果が得られるもの
である。 本発明では、後記するように（第２図を参照）
混合スラリー３７を嫌気的滞留槽３８に滞留させ
酸化還元電位を低下させた余剰生物汚泥中に第２
鉄系凝集剤が共存するため、この凝集剤のFe³⁺
からFe²⁺への還元量を増大でき、したがつてこ
の凝集剤をより有効に利用することができる利点
がある。 なお、前記第２鉄系凝集剤と併用して消石灰、
水酸化マグネシウムなどのアルカリ剤と高分子凝
集剤を添加することにより濃縮工程の濃縮効果を
高め、装置材料の腐食を防止すことができる。 しかして、第１鉄Fe²⁺を含有する前記分離水
に空気、酸素、オゾン、塩素、過酸化水素などの
酸化剤を加えて、分離水（生物処理水）のフエン
トン処理による高度処理を行うと共にFe²⁺を
Fe³⁺に酸化しFe（OH）₃、FePO₄などのSS性沈澱
物に変化させたのち沈澱、過などの固液分離工
程にて前記沈澱物を除去するようにしたことが第
２の要点である。 次に、本発明の一実施態様を図面を参照しつつ
説明すれば、第２図において生し尿３１は生物学
的硝化脱窒素法などの生物処理工程３２に流入す
る。生物処理工程３２内に所望濃度の活性汚泥を
維持するためにMLSSの一部が汚泥濃縮部３３に
流入し、濃縮汚泥３４と濃縮分離水３５に分離さ
れ、濃縮汚泥３４は生物処理工程３２に返送され
る。 一方、濃縮分離水３５は生物処理工程３２から
の流出スラリー３６に混合され混合スラリー３７
となる。この混合スラリー３７は、生物処理工程
３２にて発生する余剰汚泥を含有するスラリーを
意味している。なお、生物処理工程３２に回転円
板法などの生物膜プロセスを採用する場合は、当
然返送汚泥用の汚泥濃縮部３３は不要となり、流
出スラリー３６がそのまま混合スラリー３７に相
当することになる。 しかして混合スラリー３７は、嫌気的滞留槽３
８にて所定時間滞留されたのち、撹拌槽３９にて
塩化第２鉄（FeCl₃）４０が添加され、好ましく
は次いでアルカリ剤と高分子凝集剤が加えられ、
スクリーン、重力沈澱濃縮などの凝集汚泥濃縮工
程４１にて濃縮汚泥４２と分離水４３に分離され
る。この濃縮工程４１は酸性条件下（PH４〜５が
最適）で行なうのが好ましい。この理由は、PH４
〜５の酸性条件下では分離水４３の有機物に起因
するCOD成分が最も少なくなり、かつFe²⁺がイ
オンのままで残留し易いからである。 続いて分離水４３は酸化槽４５に流入し、ここ
で空気、酸素、過酸化水素、オゾン、塩素などの
酸化剤４４を添加されFe²⁺がFe³⁺に酸化される。
このときFe³⁺＋3OH^-→Fe（OH）₃↓の反応が生起
し、ちようど分離水４３に新鮮な塩化第２鉄凝集
剤を添加したのと同一の効果が得られる。この場
合、酸化剤４４として過酸化水素（H₂O₂）又は
オゾン（O₂）を使用するとFe²⁺がこれらの酸化
剤の酸化反応触媒となり、酸化槽４５において凝
集反応と同時にいわゆるフエントン化学酸化反応
などの化学酸化が同一工程で達成できるという極
めて重要な効果が得られる。 前記酸化槽４５からの流出水は砂過、沈澱な
どによるSS除去工程４６にてSSが除去されたの
ち、高度処理水４７となる。 一方、濃縮汚泥４２は塩化第２鉄４０の添加に
よつて脱水性が顕著に改善されており、そのまま
無薬注でフイルタープレス４９によつて脱水さ
れ、低含有率（通常60〜65％）の脱水ケーキ５１
が得られる。なお、図中４８は分離汚泥、５０は
脱水分離水である。 以上のように本発明の効果は驚くべきものであ
り、これは生物処理工程３２からの処理水の色
度、COD、リン酸を除去する高度処理と、生物
処理工程３２から発生する余剰生物汚泥の脱水性
向上処理が同一の薬剤で達成されることを意味す
る。 生物処理工程３２においては、単にBOD除去
を行うプロセスを採用した場合、しばしば処理水
中に亜硝酸性窒素NO₂−Ｎが多量に生成し、こ
れが酸化槽４５に添加するH₂O₂やO₃と反応し、
H₂O₂、O₃の消費量の増大を招き、また、処理水
中にアンモニア性窒素NH₃−Ｎが残留している
場合は酸化槽４５に塩素を添加したときにクロラ
ミンを生成し、Cl₂を多量に消費する現象をもた
らすので、生物処理工程３２としては生物学的硝
化脱窒素プロセスを採用し確実にNO₂−Ｎ、
NH₃−Ｎの残留を防止することが非常に好まし
い。このようにすれば、生物学的硝化反応によつ
てアルカリ度を消費するため混合スラリー３７の
PH緩衝性が弱まり、第２鉄系凝集剤による凝集反
応の最適PH（４〜５）に設定するのが容易となる
という見逃せない効果も得られる。 以上述べたように本発明によれば、生物処理水
の高度処理（COD成分、色度成分、リン酸など
の除去）と余剰生物汚泥の脱水性の改善処理が、
同一の薬品（本発明では第２鉄系凝集剤）によつ
て遂行されるので、従来プロセスのように高度処
理用凝集剤と別個にカチオンポリマーなどの汚泥
脱水剤を添加する必要がなくなる結果、プロセス
の合理化、維持管理費の大幅な節減が可能にな
り、したがつて濃縮工程（酸化工程の前段の）か
ら排出される濃縮汚泥はそのまま無薬注でも脱水
でき、また、混合スラリーの濃縮のための前処理
剤として加えられる第２鉄イオンFe³⁺が、生物
処理工程から流出する余剰生物汚泥を嫌気的に維
持したものと接触すると、高い効率で還元され
Fe²⁺イオンに変化するという新しい現象を見出
し、このFe²⁺イオンを前記濃縮工程による濃縮
分離水のフエントン処理用の酸化触媒として利用
するので、外部から新たにFeイオンを添加する
ことなく処理水質を向上できるなど工業上重要な
利益を得ることができる。 次に本発明の実施例について説明する。 実施例 第１表の水質を有する除渣生し尿を公知の硝化
液循環生物学的脱窒素工程により希釈水を添加せ
ずに処理した。

【表】 また、生物学的硝化脱窒素工程の運転条件は第
２表のように設定した。

【表】

【表】 この生物学的硝化脱窒素工程からの処理液と余
剰生物汚泥を混合した混合スラリー（SS8000〜
12000mg／、Ｍアリカリ度800〜1000mg／、PH
8.2）を４時間嫌気的に滞留させ、次いでFeCl₃を
3000mg／添加し10分間撹拌したのち（このとき
PHは2.5であつた）、Ca（OH）₂を加えてPH5.0に調
整し、さらにノニオンポリマー（アコフロツク
N100）を40mg／添加し大粒径のフロツクを形
成させたのち、傾斜式ウエツジワイヤスクリーン
（目開き0.3mm、スクリーン長さ60cm、スクリーン
幅20cm）に流入させたところ、効果的に水切りが
なされスクリーン上の濃縮汚泥の濃度は3.8％と
高濃度であつた。一方、スクリーン分離水中には
Fe²⁺イオンが50〜100mg／が含まれていた。こ
れはFeCl₃中のFe³⁺の一部が生物汚泥によつて還
元されたものと推定される。 次に、スクリーン分離水に過酸化水素H₂O₂を
200mg／添加し１時間撹拌したのちPH5.0に再中
和し、生成したFe（OH）₃を主体とするSSを砂
過によつて除去した結果、砂過処理水水質は第
３表のように極めて良好であつた。

【表】 生物学的硝化脱窒素工程から流出する前記混合
スラリーにFeCl₃を3000mg／添加した場合に、
スクリーン分離水中のFe²⁺が前記混合スラリー
のSS濃度によつてどのように変化するかを調べ
た結果を第３図の実線のグラフＡで示した。この
グラフから、混合スラリーのSS濃度が高くなる
ほどスクリーン分離水中のFe²⁺イオン濃度も増
大することが認められる。なお、第３図の破線グ
ラフＢは前記混合スラリーを嫌気的に滞留させ
ず、逆に空気で４時間曝気処理してからFeCl₃を
3000mg／添加した場合のスクリーン分離水中の
Fe²⁺濃度を示したものである。これらの結果か
ら、スクリーン分離水に積極的にFe²⁺を還元溶
出せしめ、これを凝集剤又は酸化触媒として利用
するためには、混合スラリーを嫌気的に滞留せし
めることが効果的であることが判明した。 次に、スクリーン分離水のFe²⁺を酸化する酸
化剤として各種物質を利用したときの砂過処理
水のCOD−Mnを第４表に示す。

【表】 一方、ウエツジワイヤスクリーン上の前記濃縮
汚泥（濃度3.8％）は約12時間以上放置すると脱
水性が顕著に悪化し、無薬注では脱水困難となる
傾向が見られたが、放置時間が数時間以内であれ
ば、そのまま無薬注でフイルタープレスによつて
容易に脱水でき、過圧４Kg／cm²、過時間10
分、圧搾圧12Kgｆ／cm²、圧搾時間20分の条件で脱
水した結果、含水率65〜68％という極めて低含水
率の脱水ケーキが得られ、このケーキは流動床焼
却炉で自燃が可能であつた。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来法の代表例を示す系統説明図、第
２図は本発明の実施態様を示す系統説明図、第３
図は本発明の実施例における混合スラリーのSS
濃度とスクリーン分離水のFe²⁺イオン濃度との
関係を示したグラフである。 ３１……生し尿、３２……生物処理工程、３３
……汚泥濃縮部、３４……濃縮汚泥、３５……濃
縮分離水、３６……流出スラリー、３７……混合
スラリー、３８……嫌気的滞留槽、３９……撹拌
槽、４０……塩化第２鉄、４１……濃縮工程、４
２……濃縮汚泥、４３……分離水、４４……酸化
剤、４５……酸化槽、４６……SS除去工程、４
７……高度処理水、４８……分離汚泥、４９……
フイルタープレス、５０……脱水分離水、５１…
…脱水ケーキ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 有機性廃液を生物処理工程にて生物処理し、
   該生物処理工程の余剰汚泥と処理水との混合スラ
   リーを得、該混合スラリーを嫌気的条件下で滞留
   せしめると共に、少なくとも第２鉄系凝集剤を添
   加して第２鉄イオンの一部又は全部を第１鉄イオ
   ンに還元し、濃縮工程にて濃縮汚泥と分離水に分
   離し、該分離水を酸化工程に導き該分離水中の第
   １鉄イオンを第２鉄イオンに酸化せしめ、さらに
   該酸化処理液を固液分離することを特徴とする有
   機性廃液の処理方法。 ２ 前記濃縮工程がPH４〜５の酸性条件下で行な
   われるものである特許請求の範囲第１項記載の方
   法。