JPH1157791A

JPH1157791A - 有機性汚泥のりん除去方法

Info

Publication number: JPH1157791A
Application number: JP23203197A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Nakamura; 中村　　剛; Masahiro Fujii; 正博藤井
Original assignee: Unitika Ltd
Current assignee: Unitika Ltd
Priority date: 1997-08-28
Filing date: 1997-08-28
Publication date: 1999-03-02
Anticipated expiration: 2017-08-28
Also published as: JP3853922B2

Abstract

(57)【要約】【課題】有機性汚泥の効率的な減容化、可溶化と共に
汚泥中のりんを除去することができ、水処理系へのりん
負荷の軽減や汚泥処理系工程でのりん負荷の軽減が可能
な有機性汚泥のりん除去方法を提供する。【解決手段】有機性汚泥を機械的方法により破砕
（２）して、有機性汚泥中のりんをりん酸イオンとして
溶出させた後、マグネシウム化合物（４）を添加して、
りん酸イオンをりん酸マグネシウムアンモニウムの固体
粒子（５）として回収することを特徴とする有機性汚泥
のりん除去方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、有機性汚泥を減容
化するとともに汚泥中のりんを除去する方法に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】下水処理場等から発生する有機性汚泥
は、廃棄物として埋め立て処分されてきたが、近年、埋
め立て処分地の不足問題や環境破壊問題により汚泥の減
容化が望まれている。汚泥の減容化方法としては、従来
より嫌気性消化法や汚泥溶融法等が検討されており、多
くの実施設が稼働している。また最近では、汚泥を可溶
化することにより生物分解性を向上させ、生物反応槽で
ガスに変換する方法が検討されている。汚泥の可溶化法
としては、湿式酸化、熱アルカリ処理、オゾン処理、超
音波処理、機械的破砕等が行われており、特に、余剰汚
泥をオゾン処理することにより、細胞膜を破壊して有機
物を溶出させ、生物反応槽に返送することにより余剰汚
泥の発生しないプロセスも実現可能であることが示唆さ
れている（「ＰＰＭ」1996年６月号17〜23頁、特開平９
−９４５９６号公報参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】嫌気性消化法や汚泥溶
融法においては、原汚泥が生物脱りん汚泥のように高濃
度のりんを含有している場合には、消化槽内にりん化合
物のスケールが発生したり、汚泥溶融プロセスの煙道中
にりん化合物が付着するなど、維持管理の上で大きな障
害となっていた。一方、汚泥を可溶化した後生物反応に
供するシステムにおいては、可溶化有機物は生物反応に
有効に利用されるものの、過剰に可溶化したりんや窒素
は十分に生物反応で利用されず、結果として放流水中の
りんや窒素濃度の上昇を招いたり、返流りん負荷や窒素
負荷を増大させるという問題点があった。また、上記し
た汚泥の可溶化法のうち、湿式酸化や熱アルカリ処理
は、汚泥可溶化後のｐＨ調整等の後処理が必要となると
いう問題点があり、オゾン処理については大規模なオゾ
ン発生機の設置やランニングコストがかさむ等の問題点
があり、超音波処理に関しては可溶化効果が低いという
問題点があった。

【０００４】また、循環脱窒法に代表される生物学的脱
窒法においては、しばしば脱窒槽における炭素源不足が
生じ、十分な脱窒効果が得られないことがあった。この
場合、可溶化脱りんされた汚泥処理液を脱窒槽に供給す
れば、脱窒菌の炭素源として有効に利用できることが示
唆されていた。

【０００５】本発明は、汚泥の減容化及び可溶化を容易
に達成すると同時に、汚泥中のりんをりん酸マグネシウ
ムアンモニウムとして回収することにより、水処理系へ
の返流りん負荷を軽減できる方法を提供することを目的
とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、このよう
な課題を解決するため鋭意検討の結果、有機性汚泥を機
械的に破砕してりんを溶出させ、このりん酸イオンを含
んだ可溶化汚泥にマグネシウム化合物を添加してりん酸
マグネシウムアンモニウムの固体粒子として有機性汚泥
に含まれていたりんを回収することで、汚泥の減容化と
りん除去が達成できるという事実を見出し、本発明に到
達した。

【０００７】すなわち、本発明の第一は、有機性汚泥を
機械的方法により破砕して、有機性汚泥中のりんをりん
酸イオンとして溶出させた後、マグネシウム化合物を添
加して、りん酸イオンをりん酸マグネシウムアンモニウ
ムの固体粒子として回収することを特徴とする有機性汚
泥のりん除去方法を要旨とするものである。

【０００８】また、本発明の第二は、有機性汚泥を機械
的方法により破砕して、有機性汚泥中のりんをりん酸イ
オンとして溶出させたるとともに残留汚泥を除いた後、
マグネシウム化合物を添加して、りん酸イオンをりん酸
マグネシウムアンモニウムの固体粒子として回収するこ
とを特徴とする有機性汚泥のりん除去方法を要旨とする
ものである。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
本発明のりん除去方法は、有機性汚泥を機械的に破砕し
て、汚泥中のりんをりん酸イオンとして溶出させた後、
マグネシウム化合物を添加してりん酸マグネシウムアン
モニウムの固体粒子として有機性汚泥に含まれていたり
んを回収する方法である。

【００１０】先ず、有機性汚泥を機械的に破砕して汚泥
中のりんをりん酸イオンとして溶出させる工程について
説明する。本発明における有機性汚泥とは、下水処理場
の最初沈殿池から発生する汚泥や最終沈殿池から発生す
る余剰汚泥、尿処理場や浄化槽から発生する有機性汚泥
または産業排水処理から発生する有機性汚泥など、有機
性の汚泥であればどのようなものでもよく、その性状な
どは特に限定されない。

【００１１】本発明で用いられる機械的破砕手段として
は、従来から汚泥の破砕に用いられている方法が良好に
用いられるが、その中でもディスポーザーと一般に呼ば
れている金属羽根を高速回転させる方法やミルビーズを
高速回転させる湿式ビーズミル法等が適している。ディ
スポーザーを用いる方法において、金属羽根の回転数と
しては、1,000 〜10,000ｒｐｍが好ましく、2,000 〜4,
000 ｒｐｍがより好ましい。汚泥の滞留時間としては、
金属羽根の回転数や汚泥の性状に影響され一概に決まら
ないが通常、０．５〜２０分が好ましく、１〜５分がよ
り好ましい。

【００１２】湿式ビーズミル法においては、ガラスおよ
び／またはＺｒＯ₂より形成された０．２５〜０．５ｍ
ｍ、好ましくは０．３〜０．４ｍｍのミルビーズを、回
転円板が設置されたミル室に充填率８０〜９０％程度、
好ましくは約８５％で充填し、ミル室内に汚泥を投入し
た後、回転円板を1,000 〜10,000ｒｐｍ、好ましくは2,
000 〜4,000 ｒｐｍで回転させ、汚泥を０．５〜２０分
間、好ましくは１〜５分間滞留させることによって汚泥
を破砕することができる。このようにして有機性汚泥を
破砕することにより、汚泥中のりんがりん酸イオンとし
て溶出してくる。

【００１３】次に、上記の破砕工程を経た可溶化汚泥に
対して、マグネシウム化合物を添加してりん酸マグネシ
ウムアンモニウムを形成させる。この造粒脱りん工程
は、りん含有廃水に対して従来行われていた方法が良好
に用いられる（特許第２５７８１３６号公報参照）。こ
こで用いられるマグネシウム化合物としては、特に限定
されないが、塩化マグネシウム、酢酸マグネシウム、水
酸化マグネシウム等の水中でイオン化するマグネシウム
塩が用いられ、海水中のマグネシウムイオンを利用する
ことも可能である。マグネシウム化合物の添加量として
は、可溶化汚泥中のりん酸イオンとのモル比が０．５〜
３となるようにすることが好ましく、さらに好ましく
は、０．８〜１．３である。添加量がモル比で３以上に
上昇してもりん除去率の向上は見られず、一方、０．５
以下の場合は、りん除去率が低い値を示すので、好まし
くない。

【００１４】本発明においては、マグネシウム化合物を
添加した際に、可溶化汚泥のｐＨを８〜１１に調整する
ことが望ましい。可溶化汚泥のｐＨや使用するマグネシ
ウム化合物によっては、ｐＨ調整剤を添加する必要がな
い場合もあるが、通常は苛性ソーダのようなアルカリ剤
を添加して、ｐＨを８〜１１に調整する。ｐＨが１１以
上に上昇するとりん酸マグネシウムアンモニウム以外の
成分が生成してくるので好ましくなく、一方、８以下の
場合は、りん除去率が著しく低下するので好ましくな
い。さらにこの造粒脱りん工程においては、曝気により
装置本体内を攪拌混合するのが好ましい。

【００１５】この造粒脱りん工程により、可溶化汚泥に
含まれていたりん酸イオンの８０〜９０％がりん酸マグ
ネシウムアンモニウムの固体粒子として生成され、りん
酸が除かれた処理液は装置本体上部より排出される。装
置内に生成してくるりん酸マグネシウムアンモニウムは
１〜２週間装置本体内に滞留し、粒径０．５〜１．０ｍ
ｍ程度にまで造粒した後、装置本体下部より引き抜くこ
とにより固体粒子として回収され、化成肥料として有効
利用される。

【００１６】なお、回収するりん酸マグネシウムアンモ
ニウムの純度を上げるためには、可溶化汚泥を造粒脱り
ん工程に導入する前に、機械的破砕後の固形残渣である
残留汚泥と分離液に分離し、分離液のみを造粒脱りん工
程に導入することが有効である。可溶化汚泥から残留汚
泥を分離する方法としては、種々考えられるが、薬注ま
たは無薬注の凝集加圧浮上法、機械脱水法（フィルター
プレス、ベルトプレス、遠心分離機等）、膜分離法等が
適している。

【００１７】本発明の方法により、りんが除去された処
理液は、次に続く生物処理工程に返送されてもよいし、
また従来の汚泥減容化法である嫌気性消化工程、汚泥溶
融工程に供されてもよい。

【００１８】次に、本発明をフロー概略図により説明す
る。図１において、最初沈殿池あるいは余剰汚泥から供
給される有機性汚泥１は、機械的破砕工程２に供されて
りん酸イオンが溶出した後、造粒脱りん工程３に供され
る。造粒脱りん工程３においては、マグネシウム化合物
４を添加することにより、可溶化汚泥中のりん酸イオン
はりん酸マグネシウムアンモニウム５の固体粒子として
回収される。図１の例は、本発明の方法で得られた処理
液をさらに生物処理（特に脱窒処理）での炭素源として
利用する一例であって、生物反応工程６の原汚泥として
供給することによって、生物処理水中のりん濃度が低減
される。

【００１９】図２は、本発明の他の態様を示す例であっ
て、可溶化され、かつ、りんが除去された処理液を、嫌
気性消化工程７の原汚泥として供給することによって、
消化槽内での消化率が向上し、消化槽内でのりん化合物
によるスケーリングを低減することができる。

【００２０】図３は、可溶化され、かつ、りんが除去さ
れた処理液を汚泥溶融工程８に供給した例であって、こ
れにより汚泥溶融において煙道に付着するりん化合物を
低減することができる。

【００２１】

【実施例】以下、本発明を実施例により具体的に説明す
る。実施例１有機性汚泥として、下水処理場最初沈殿池濃縮汚泥を用
いた。この有機性汚泥の性状を表１の左欄に示した。機
械的破砕手段として、家庭用ディスポーザーを用いた。
使用したディスポーザーは、全高３７０ｍｍ、直径２０
０ｍｍの円筒型で、１回あたりの処理量は５Ｌである。
有機性汚泥５Ｌを家庭用ディスポーザーに投入し、8,00
0 ｒｐｍで３分間破砕を行った。この破砕により得られ
た可溶化汚泥の性状を表１の中欄に示した。この破砕工
程により溶解性のＢＯＤは破砕前に比べて約１０％、溶
解性のＣＯＤは約３０％、アンモニウムイオンは約２０
％、りん酸イオンは約４０％それぞれ上昇した。

【００２２】次に、可溶化汚泥中のりん酸イオンに対し
てモル比で１となるように水酸化マグネシウムを添加し
て、２４％苛性ソーダでｐＨを９に調整し、３０分間攪
拌混合を行った。造粒脱りん工程を経た処理液の性状を
表１の右欄に示した。この工程によりりん酸イオンの８
５％がりん酸マグネシウムアンモニウムの固体粒子とし
て回収されたことがわかる。一方、汚泥中の不溶成分を
表すＭＬＳＳは、本発明の方法を施すことにより20,000
ｍｇ／Ｌから11,000ｍｇ／Ｌに減少した。また、不溶成
分中のりん含有率は、１．０％から０．７％に低下し
た。

【００２３】

【表１】

【００２４】なお、本発明の方法を経た処理液を循環脱
窒工程の脱窒槽に供給した結果、循環脱窒処理水のＰＯ
₄−Ｐ濃度は常に０．５ｍｇ／Ｌ以下の低濃度を示し
た。

【００２５】実施例２有機性汚泥として、浄化槽汚泥を用いた。この有機性汚
泥の性状を表２の左欄に示した。機械的破砕手段として
は、ガラス製で粒径０．２５〜０．５ｍｍのミルビーズ
を８５％充填したミル室（容量１０Ｌ）を用いた。有機
性汚泥１．５Ｌをミル室に投入し、2,500 ｒｐｍで１０
分間破砕を行った。この破砕で得られた可溶化汚泥の性
状を表２の中欄に示した。溶解性のＢＯＤ、ＣＯＤ共に
破砕前に比べて約１０００％、アンモニウムイオン、り
ん酸イオン共に約５０％それぞれ上昇した。

【００２６】次に、可溶化汚泥中のりん酸イオンに対し
てモル比で１となるように水酸化マグネシウムを添加し
て、２４％苛性ソーダでｐＨを９に調整し、３０分間攪
拌混合を行った。造粒脱りん工程を経た処理液の性状を
表２の右欄に示した。この工程によりりん酸イオンの９
０％がりん酸マグネシウムアンモニウムの固体粒子とし
て回収されたことがわかる。一方、汚泥中の不溶成分を
表すＭＬＳＳは、本発明の方法を施すことにより21,000
ｍｇ／Ｌから12,000ｍｇ／Ｌに減少した。また、不溶成
分中のりん含有率は、２．１％から１．８％に低下し
た。また、汚泥のりん含有率は、りん除去処理により
２．１％から１．８％に低下した。

【００２７】

【表２】

【００２８】なお、造粒脱りん工程後の処理液を循環脱
窒工程の脱窒槽に供給した結果、循環脱窒処理水のＰＯ
₄−Ｐ濃度は常に０．５ｍｇ／Ｌ以下の低濃度を示し
た。

【００２９】

【発明の効果】本発明の有機性汚泥のりん除去方法によ
れば、有機性汚泥の効率的な減容化、可溶化と共に汚泥
中のりんを除去することができ、水処理系へのりん負荷
の軽減や汚泥処理系工程でのりん負荷の軽減が可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の有機性汚泥のりん除去方法と生物反応
工程を組み合わせた一例を示すフロー概略図である。

【図２】本発明の有機性汚泥のりん除去方法と嫌気性消
化工程を組み合わせた一例を示すフロー概略図である。

【図３】本発明の有機性汚泥のりん除去方法と汚泥溶融
工程を組み合わせた一例を示すフロー概略図である。

【符号の説明】

１有機性汚泥２機械的破砕工程３造粒脱りん工程４マグネシウム化合物５りん酸マグネシウムアンモニウム６生物反応工程７嫌気性消化工程８汚泥溶融工程

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】有機性汚泥を機械的方法により破砕し
て、有機性汚泥中のりんをりん酸イオンとして溶出させ
た後、マグネシウム化合物を添加して、りん酸イオンを
りん酸マグネシウムアンモニウムの固体粒子として回収
することを特徴とする有機性汚泥のりん除去方法。
【請求項２】有機性汚泥を機械的方法により破砕し
て、有機性汚泥中のりんをりん酸イオンとして溶出させ
たるとともに残留汚泥を除いた後、マグネシウム化合物
を添加して、りん酸イオンをりん酸マグネシウムアンモ
ニウムの固体粒子として回収することを特徴とする有機
性汚泥のりん除去方法。