JPH02222795A - 空き缶を利用した汚水のリン化合物の除去方法 - 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］ この発明は、下水・産業廃水等の廃水処理方法に関する
ものである。

［従来の技術］ 近年、家庭等から排出する下水により湖沼、閉鎖海域の
富栄養化が進み、富栄養化の原因物質であるリン、窒素
、有機性汚濁物質等を除去することが重要な課題になっ
ている。

下水・産業廃水のＢＯＤＡによって表示される汚濁物質
（以下ＢＯＤと略記）は、好気性活性汚泥処理により、
またアンモニア化合物等の窒素化合物は、硝化・脱窒法
によりそれぞれ除去されている。

リン化合物は凝集沈澱法、生物化学的脱リン法。

晶析法、あるいは活性汚泥処理設備の曝気槽に製鉄濾過
材を配置し、鉄イオンを溶出させて廃水のリン化合物と
鉄イオンとを反応させ、不溶解性のリン−鉄化合物に変
換して除去する方法等が知られている。

［発明が解決しようとする課題］ 従来の下水・産業廃水からのリンの除去方法には、多く
の問題点が包含されている６例えば凝集沈澱法は、下水
・産業廃水にポリ塩化アルミ、塩化鉄等の凝集剤を添加
し、凝集剤の金属イオンとリン化合物とを反応させて不
溶性のリン化合物に変換し、これを凝集沈澱させて除去
する方法である。この方法は、下水・産業廃水のリン化
合物を効率良（除去することが出来るが、凝集剤を使用
するためコスト的に問題があり、また大量のスラッジが
発生する。

生物化学的処理脱リン法の場合、例えば特開昭６３−１
２６５９９号公報に見られるように、活性汚泥処理設備
の生物化学的リアクターを嫌気工程（１）、好気工程（
１）、嫌気工程（２）、好気工程（２）と区分し、活性
汚泥に嫌気的環境と好気的環境を交互に与えることによ
り嫌気工程（１）において活汚泥からリンを過剰放出さ
せ、次の好気工程（１）においてリンを過剰摂取させ、
リンを過剰摂取した活性汚泥を余剰汚泥として抜き取る
ことにより下水・産業廃水のリンを除去する方法である
。なおりＯＤは、好気工程（１）において酸化分解によ
り、またアンモニア化合物等の窒素化合物は、硝化反応
を好気工程（１）で行い、脱窒反応を嫌気工程（２）で
行ってそれぞれを除去する。

この方法は凝集剤などを使用しないので経済的であるが
、下水・産業廃水のアンモニアなどの窒素化合物を硝化
・脱窒法によりリン化合物ＲＯＤと同時に除去する場合
、好気工程（１）の硝化反応で生成した窒素酸化物、例
えば亜硝酸化合物、硝酸化合物が返送汚泥に残存してい
ると、嫌気工程（１）の窒素酸化物の濃度が高くなり、
この工程における活性汚泥からのリンの放出を抑制し、
次の好気工程（１）におけるリンの過剰摂取が十分に行
われず、その結果処理水のリン化合物の濃度が高くなる
欠点がある。

晶析法の場合、効率的にリン化合物を除去するためには
処理条件を厳密に整える必要があり、これらに必要な設
備、例えば前処理設備１反応槽沈澱槽などを設置する必
要があり、このため設置コスト及びランニングコストが
かなりかかる欠点がある。

また特−開閉６１−２６８３９７号公報に見られるよう
に、活性汚泥処理の曝気槽に鉄製のろ材を設置し、この
ろ材より鉄イオンを溶出させ、これと廃水のリン化合物
とを反応させて不溶性の鉄−リン化合物を形成させ、沈
澱法により除去する方法が知られている。

この方法に於ける不溶性の鉄−リン化合物を、Ｆｅ５（
ＰＯ４）ｚ　・８ｆ１２０．ＦｅＰＯ４−２Ｈｚｏある
いはＦｅＰＯ４−×■２０と仮定すると、下水はリン化
合物を２〜１０■／２（リンとして）含有しているので
、これに／軟鋼ｄＩＩ＋！　　・日であることが知られ
ている。

これらのことから下水を１・日に１０，０００ｍ処理す
る下水処理場にこの方法を適用した場合、約２，５００
〜３，０００　ｒｒｆの曝気槽に約３６，０００〜２７
１．０００　ｒａの広い面積を有した鉄製ろ材を必要と
する。

このため曝気槽にこのような大きい鉄製ろ材を設置する
と、下水のゴミなどが引っ掛かり、ゴミなどの除去が大
変である。更に致命的な問題点は、長期間使用している
と鉄製ろ材の表面にスライムが付着し、このため鉄イオ
ンの溶出が抑制され、リンの除去性が低下する。したが
って、鉄製ろ材を用いたこの方法はゴミ、スライムの除
去が大変であり、またリンの除去性が不安定等の問題点
がある。

その対策として本願発明者等は、以前に特開昭６２−２
８２６９２号公報として提案した。即ちこの方法は、活
性汚泥処理設備の曝気槽に電気化学的に貴したセルを侵
清し、電気化学的に卑な金属板（この場合鉄板）よりの
金属イオンの溶出を電気化学的に促進させることにより
浸漬するセルを小型にし、更に下水・産業廃水からのリ
ン化合物を効率良く、しかも安定に除去する方法である
。

しかしこの方法にも問題点がある。即ちこの方法は、卑
な金属板が溶解により減少した時にセルを引き上げ、こ
の金属板を交換する必要がある。

また空き缶は、有効利用技術、処理技術等が十分に確立
していないため、社会的に大きな公害問題を引き起こし
ている。

本発明は、下水・産業廃水のリンの除去及び空き缶処理
の問題点を解決するためになされたもので、金属面が露
出した空き缶を用いることにより、下水又は産業廃水か
ら効率良くリン化合物を除去する方法と空き缶の有効利
用法を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、下水・産業廃水から効率よくリン化合物を除
去する方法であって、廃水の活性汚泥処理装置の活性汚
泥が存在するリアクター及び／または汚泥沈降槽に、金
属面が露出した空き缶を存在させて曝気を行い、空き缶
の金属を溶解させ。

この溶解した金属イオンと下水・産業廃水のリン化合物
とを反応させてリン化合物を金属とリンとの不溶性化合
物に変換させ、これを汚泥沈降槽において沈降させて余
剰汚泥と一緒に抜き取ることを特徴とし、また金属面が
露出した空き缶が１種類または２種類以上の金属よりで
きている空き缶、及び／又は金属面が露出した空き缶が
材質の異なる２種類以上の空き缶の混合物である空き缶
を使用し、またリアクターの酸化還元電位（ＯＲＰ）を
空き缶の金属が溶解し易い電位に維持し、またリアクタ
ーに廃水の有機性リン化合物を無機性リン化合物に変換
させることができる反応工程を有し、また空き缶の金属
よりも電気化学的に貴のイオン化電位を有する金属材料
を空き缶と共存させ、空き缶の溶解性を促進させるよう
にした空き缶を利用した汚水のリン化合物の除去方法で
ある。

（作　用） 空き缶の大部分は、表面及び内面を有機皮膜によるコー
ティング、印刷等を行っており、金属面がほとんど露出
していないので、曝気槽に浸漬しても金属イオンは溶解
しない。本発明において用いる空き缶は、活性汚泥が存
在するリアクターに金属を浸漬して溶解させるので、金
属面を露出させる必要がある。空き缶の金属面の露出方
法は、空き缶を４００〜７００℃程度で焼却すると容易
に有機皮膜、印刷等が除去され、金属面が露出する。

このような金属面が露出した空き缶を活性汚泥が存在す
るリアクターに浸漬すると、空き缶より金属イオンが溶
出する。この場合、空き缶より金属イオンを効率良く溶
出する方法として、本願発明の発明者等が既に出願して
いる特願昭６２〜２８２６９の考え方の適用が可能であ
る。即ち、鉄板の溶解接続して鉄板の溶解を促進する。

この方法を空き缶の溶解に適用した場合、１種の金属よ
り出来ている空き缶よりも２種以上の金属より出来てい
る空き缶、例えばアルミと鉄等の空き缶の方が金属の溶
解速度が早い。この場合アルミは、表面に不動態化膜が
形成されて電気化学一方１種の金属で出来ている空き缶
、例えばアルミ、鉄、ブリキ等の空き缶は、活性汚泥処
理のリアクターに浸漬した場合、鉄の空き缶は鉄イオン
が溶解し、下水・産業廃水のリン化合物除去に効果があ
るが、アルミ缶、ブリキ缶は溶解しに（く、リン化合物
の除去に効果がほとんどない。

このような１種類の金属より出来ている空き缶より、空
き缶の金属の溶解を促進することが出来る。具体的には
、金属面が露出したこれらの空き缶を、この空き缶の金
属よりも電気化学的に責な金属よりできているカセット
（［）に入れてリアクターに浸漬することにより、空き
缶の金属の溶解が促進される。

また金属の材質が異なる空き缶、例えば鉄製の空き缶、
アルミ製の空き缶、或はブリキ製の空きる。

この他に金属が露出した空き缶の溶解を効率的に行うた
めには、活性汚泥が存在するリアクターの環境が重要で
ある。即ち水中における金属の溶解（１！ｉ食）速度は
、ｐＨ，溶存酸素濃度、酸化還元電位（ＯＲＰ）　、塩
素イオン濃度、撹拌速度等が影響する。例えば、ρ■が
低い程、溶存酸素濃度が高い程、ＯＲＰが高い程、撹拌
速度が高い程、金属の溶解速度は促進される。

しかし活性汚泥処理の場合、空き缶の金属の溶解を促進
する条件が活性汚泥の機能を阻害する条件では適用する
ことが出来ないので、両者を円滑に進める事の出来る条
件を見いだすことが重要である。

従って金属面が露出した空き缶が共存した活性汚泥処理
は、曝気槽のｐＦＩ、　ＯＲＰ　、溶存酸素濃度及び撹
拌速度の管理が重要であり、実際にはｐ＋＋が６゜５〜
７．５程度、ＯＲＰが−２８０〜＋２００ｍＶ　　（Ａ
ｇ／ＡｇＣ１電極基準）、溶存酸素濃度は０．５〜３■
／ｌが、また撹拌速度は、空気曝気、又は機械撹拌、又
は水中エアレイターなどによりリアクターの水流が５〜
４０ｃ＋ａ／秒程度になるよう撹拌するのがそれぞれ適
切である。

次に空き缶から溶出した金属イオンと、下水または廃水
のリン化合物との反応性には、リン化合物の形態が著し
く影響する。即ち溶解した金属がリン化合物と反応する
場合、リン化合物は有機性よりも無機性の方が、例えば
正リン酸塩であると容易に反応して、不溶性の金属−リ
ン酸化物を形成する。

下水及び産業廃水のリン化合物は、有機性と無機性リン
化合物とが混合して存在する場合が多いので、有機性リ
ン化合物を無機性リン化合物に変換するのが好ましい。

変換する方法は、好気性活性汚泥処理により有機性リン
化合物を分解して無機性リン化合物にする方法が最も簡
便である。

また湖沼や閉鎖海域の富栄養化を防止するためには、リ
ン化合物の他に窒素化合物及びＢＯＤをも除く必要があ
る。このため発明者等は鋭意研究した結果、金属面が露
出した空き缶を用いて、リン化合物、窒素化合物及びＢ
ＯＤを同時に除去する方法を見いだした。

そのプロセスを第１図に示す。

第１図の３は、活性汚泥が存在するリアクターであり、
仕切板１１を介して４分割されており、以下各種の機能
について説明する。

嫌気槽−１４は、嫌気性状態に維持して活性汚泥からリ
ンを過剰に放出させる。この時のリンの放出量を適性量
に維持するため、槽内のＯＲＰが−２８０ｍＶ（Ａｇ／
ＡｇＣ１電極基準、以下にｌｉ）　以下＆Ｚｆ、にらな
いように制御する。

好気槽−■５は、好気性状態に維持して活性汚泥にリン
を過剰に摂取させると共に、８０口を分解し、またアン
モニア等の窒素化合物を硝酸及び又は亜硝酸化合物に酸
化する。これらの３つの反応を円滑に行わせるために、
槽内のＯＲＰを＋５０〜２００ａ＋Ｖに制御する。

好気槽−■６は、好気槽−■５で生成した窒素酸化物を
嫌気性状態で窒素ガスに還元する。この時リンの再放出
を抑制して、しかも窒素酸化物の還元を順調に行わせる
ため、槽内のＯＲＰを一１５０ｍＶに制御する。

好気槽−■７は、嫌気槽−■６で生成した窒素ガスが汚
泥に付着して、汚泥沈降槽８において汚泥を浮上させる
原因になるため曝気を行い、窒素ガスを除去すると共に
更に活性汚泥にリンを再摂取させる。

このようにリアクター３を嫌気槽、好気槽に区分して、
リン、窒素、　ＢＯＤを同時に除去する方法は、流入す
る下水の汚濁物の濃度が薄かったり、或は返送汚泥２に
嫌気槽−■６における未反応の窒素酸化物が存在すると
、嫌気槽−Ｉ４のＯＲＰが十分に下がらないためリンの
放出が十分に起こらず、このため好気槽−１５における
リン摂取が十分に行われず、その結果、処理水９のリン
濃度が高くなる問題点がある。もう１つの問題点は、汚
泥沈降槽８がＯＲＰ　−１５０ｍＶ以下の嫌気性になる
と、活性汚泥からのリンの再放出が起こり、処理水９の
リン濃度を高める原因になる。

しかし、このような生物化学的に下水又は産業廃水のリ
ンを除去する方法において、第１図に示去する場合、空
き缶は第１図に示すリアクター３に入れるのが良く、特
に好気性のリアクター１即ち好気槽−１５、又は好気槽
−■７に空き缶を入れると金属が良く溶解し、リン化合
物と反応する。

また嫌気槽４．６、或は汚泥沈降槽８に金属面が露出し
た空き缶を入れた場合、好気槽の場合に比べて金属の溶
解速度は遅いが、金属が溶解してリン化合物と反応し、
下水又は産業廃水からリン化合物を除去することが出来
る。

なお金属面が露出した空き缶は、ステンレス等セルを設
置すると、鉄イオンが溶出してリン化合物と反応して不
溶性の鉄−リン化合物を形成し、下水又は産業廃水から
リン化合物を安定に除去することができる。

次に下水又は産業廃水の活性汚泥処理において、金属面
が露出した空き缶の入れ方について説明する。

金属面が露出した空き缶によりリン化合物を除たカセッ
トに入れて、これを下水又は産業廃水等の汚水の活性汚
泥処理設備のリアクターにセットすれば良い。また金属
面が露出した空き缶は、使用している内に金属が溶解し
て補充が必要になるが、この場合、焼成した金属面が露
出した空き缶をリアクターのカセットに投入すれば良く
、非常に簡便である。

［実施例］ 以下に本発明の実施例を示す。

実施例１ 缶の上部がアルミ蓋で胴部が鉄から形成されているビー
ル、清涼飲料等の空き缶を５００〜７００　’Ｃで焼い
た後、これをステンレスのカセット（１）に入れて都市
下水の均一混合型好気性活性汚泥処理の曝気槽に浸漬し
、通常の方法で活性汚泥処理を行った。

その結果活性汚泥処理水のリン化合物の濃度は、リンと
して平均１．Ｉｎ＋ｇ／ｎ程度で、リン化合物の除去率
は約８０％であった。なお空き缶を入れない場合の処理
水のリン化合物の濃度は約２．３ＩＩ１ｇ／　１で、除
去率は約５８％であった。この事から、活性汚泥処理の
曝気槽に金属面が露出した空き缶に入れると、下水のリ
ン化合物の除去に効果があることが明らかになった。

実施例２ 車中から回収した空き缶を５００〜７００　’Ｃで焼い
た後、これをステンレスのカセット（Ｉｔ）に入れて、
第１図に示す活性汚泥処理設備の好気槽−Ｉ５に入れて
、都市下水の活性汚泥処理を行った。

なお各種（７）ＯＲＰは、嫌気槽−Ｉ４を−２８０ｍＶ
ニ、好気槽−１５を＋１００ｍＶに、嫌気槽−■６を１
５０　ｍＶに、また好気槽−■７を＋５０ｍＶに、それ
ぞれ制御した。

処理性能を表１に示す。

第１表　処理性能（ｍｇ／ｆ） （注） Ｋ−Ｎ　、ケルダール窒素化合物（ａｓ　Ｎ）Ｔ−Ｐ　
　；全リン化合物（ａａ　Ｐ）第１表の結果から、リア
クターに流入する下水の水質が変動しても、本発明の方
法は下水の汚濁成分の除去性能が優れており、特に、Ｂ
ＯＤ　、全リン化合物の除去性が優れている。

実施例３ 車中から回収した空き缶を５００〜７００°Ｃで焼いた
後、これをステンレスのカセット（籠）に入れて、第１
図に示す活性汚泥処理設備の嫌気槽−■６及び汚泥沈降
槽８に入れて、都市下水の活性汚泥処理を行った。なお
各種のＯＲＰは、嫌気槽−Ｉ４を−２８０ｍＶｋｍ、好
気槽−１５ｋｏｏｍＶ　ニ、嫌気槽−■６を一１５０ｍ
Ｖに、また、好気槽−■７を＋５０ｍＶに、それぞれ制
御した。

処理水のＢＯＤ、窒素化合物及びリン化合物の濃度は、
実施例２の表■とほぼ同じ性能が得られた。

また余剰汚泥のリン及び鉄の含有量は、リンが６〜２５
％、鉄が５〜３５％であった。この結果から下水のリン
化合物は、空き缶から溶出した鉄と反応して不溶性のリ
ン−鉄化合物を形成して汚泥沈降槽８において沈降し、
余剰汚泥１０として抜き取られて除去されることが推定
された。

実施例４ 車中から回収した空き缶を５００〜７００　’Ｃで焼い
た後、これをステンレスのカセット（籠）に入れ表 て、第１図に示す活性汚泥処理実験装置の各種及び汚泥
沈降槽８に入れ、乳業工場廃水の活性汚泥処理を行った
。なお各１ａのＯＲＰは、嫌気槽−１４を−２８０ｍＶ
に、好気槽−１５を＋１００ｍＶ　ニ、嫌気槽■６を−
１５０ｍＶニ、また好気Ｊｆｌ−０７を＋５０ｍＶに、
それぞれ制御した。また処理時間は約１２時間、汚泥返
送率は約１００％とした。

実験に用いた乳業工場の廃水及び活性汚泥処理水の性状
を表２にまとめて示す。

２　乳業工場廃水の性状 （単位：ｐ【１除いて■／１） 表２に示すように本発明の方法は、乳業廃水のようにリ
ン化合物、窒素化合物等の富栄養化物質を高濃度に含有
した産業廃水に適用し、リン、窒素、　ＲＯＤ等の汚濁
物質を効率良く除去できることが明らかになった。

（発明の効果） 以上説明したように零′発明の方法は、下水、産業廃水
等の汚水中のリン化合物を、金属面が露出した空き缶を
用いて、容易に除去することができ、また空き缶によっ
て引き起こされる多くの問題点も同時に解決する事がで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に用いるリン化合物、窒素化合物及びＢ
ＯＤを効率良く除去できる活性汚泥処理装置の一例を示
す概略図である。 １・・・流入下水、２・・・返送汚泥、３・・・リアク
ター４・・・嫌気槽−Ｉ、５・・・好気槽−Ｉ、６・・
・嫌気槽■、７・・・好気槽−■、８角泥沈降槽、９・
・・処理水、ｌＯ・・・余剰汚泥、１１・・・仕切り板
、才１図 代理人　弁理士　秋　沢　政　光 他１名

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）廃水の活性汚泥処理装置の活性汚泥が存在するリ
   アクター及び／または汚泥沈降槽に、金属面が露出した
   空き缶を存在させて空き缶の金属を溶解させ、この溶解
   した金属イオンと廃水のリン化合物とを反応させて廃水
   のリン化合物を金属とリンとの不溶性化合物に変換させ
   、廃水のリン化合物を除去することを特徴とする空き缶
   を利用した汚水のリン化合物の除去方法。
2. （２）金属面が露出した空き缶が１種類または２種類以
   上の金属よりできている空き缶、及び／又は金属面が露
   出した空き缶が材質の異なる２種類以上の空き缶の混合
   物である空き缶を使用することを特徴とする請求項（１
   ）記載の空き缶を利用した汚水のリン化合物の除去方法
   。
3. （３）リアクターの酸化還元電位（ＯＲＰ）を空き缶の
   金属が溶解し易い電位に維持することを特徴とする請求
   項（１）又は（２）記載の空き缶を利用した汚水のリン
   化合物の除去方法。
4. （４）リアクターに廃水の有機性リン化合物を無機性リ
   ン化合物に変換させることができる反応工程を有するこ
   とを特徴とする請求項（１）から（３）のいずれか１項
   に記載の空き缶を利用した汚水のリン化合物の除去方法
   。
5. （５）空き缶の金属よりも電気化学的に貴のイオン化電
   位を有する金属材料を空き缶と共存させ、空き缶の溶解
   性を促進させることを特徴とする請求項（１）記載の空
   き缶を利用した汚水のリン化合物の除去方法。