説明

脱窒脱リン用成型体及び汚水・排水の脱窒脱リン処理方法

【課題】有機性窒素やアンモニア態窒素、硝酸態窒素など窒素の形態に係わらず窒素の除去が高効率ででき、アルミパックや塩素などの薬品を添加せずに高効率でリン酸の除去ができ、しかも通水量の大きな汚水・排水処理の方法や装置を提供する。
【解決手段】金属鉄粒或いは鉄粉と有機性資材にバンイダーを加えて成型した脱窒脱リン用成型体、この脱窒脱リン用成型体単体或いは脱窒脱リン用成型体と通水資材を混合充填した脱窒脱リン槽、及びこの脱窒脱リン槽に汚水や排水を湛水或いは非湛水状態で供給して処理する脱窒脱リン処理方法。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、汚水や排水中の窒素及びリンを効率良く除去できる脱窒脱リン用成型体、該脱窒脱リン用成型体を用いた高速処理可能な脱窒脱リン方法や装置に関する。
【背景技術】
【0002】
汚水や排水中の窒素やリンは、富栄養化の原因になるため、汚水や排水処理装置で十分に低減させることが求められている。現在、窒素除去方法には生物処理、化学処理、イオン交換法アンモニアストリッピング法などがある。この内、有機性窒素やアンモニア態窒素、硝酸態窒素など窒素の形態に係わらず処理できるものとしては、生物学的脱窒法がある。リンの除去方法としては、生物・化学的同時処理方法、嫌気−好気活性汚泥法、凝集沈殿法、凝集剤添加活性汚泥法、鉄接触材リン除去法など多くの方法がある。この内、嫌気−好気法は除去率が物理的、化学的な方法に比べて除去率が劣り、また凝集剤を使用するものはコストがかかる上に汚泥の処理に問題が生じる。
【0003】
このような観点から、本発明者らは生物処理の一種である土壌浄化法に改良を加え、多段土壌法を開発した(特許文献1)。そして、土壌中に金属鉄粒と有機物を添加して窒素やリンの除去効率を向上させる技術も開発した(特許文献2)。
【0004】
この改良された多段土壌法は、汚水や排水中のBODやCOD成分は勿論のこと、窒素やリンの除去率も99%前後の優れた効果をもたらした。多段土壌法における汚水や排水の処理量は、当初100L/m程度であったが、その後、多段土壌法の土壌の組み合わせや構造に工夫を重ねた結果、1〜2ton/mでもBODやCOD成分を実用的な濃度にまで除去できることとなった。例えば、BOD20mg/1L程度の水を7.5ton/日処理でBOD5mg/1L以下に高速処理することが可能である。
【0005】
ところが、1〜2ton/mもの高速処理になると、窒素やリンの除去効率が大きく低下した。またこの多段土壌法では有機物や鉄粒を土壌中に添加する構造となっているためその量は有限であり、この面からも限界が生じた。
【0006】
そこで本発明者らは、非特許文献1に示すように、金属鉄粒とジュートをカラムに充填して汚水中の窒素及びリンを除去する実験を行った。その結果、高速処理でも十分な窒素及びリンの除去効果を示すことが確認された。これは、いわば多段土壌から金属鉄粉とジュートを抜き出したものである。
【特許文献1】特公平07−115022号公報
【特許文献2】特許第2835390号公報
【非特許文献1】日本土壌肥料学雑誌第62巻第4号417頁〜423頁「非湛水下における硝酸態窒素とリン酸の同時除去に対する金属鉄粒とジュート資材の効果」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
ところが、この実験では金属鉄粒とジュートをバラバラに充填したため、充填の仕方によって結果にバラツキが生じるし、実際の装置に組み込む場合取扱いが非常に困難である。
【課題を解決するための手段】
【0008】
そこで、本発明者らは、更に研究を続けて本発明を完成させたものである。即ち本発明は、金属鉄粒又は鉄粉と有機性資材にバンイダーを加えて成型した脱窒脱リン用成型体、この脱窒脱リン用成型体単体或いは脱窒脱リン用成型体と通水資材を混合充填した脱窒脱リン槽、及びこの脱窒脱リン槽に汚水や排水を湛水或いは非湛水状態で供給して処理する脱窒脱リン処理方法である。また、この脱窒脱リン槽ではBODやCODは十分には除去できないし、鉄イオンが流出することもある。この場合、後工程として、上記した多段土壌法やその他の生物処理法などと組み合わせることにより、高速でも窒素やリンが十分に処理された処理水を得ることができる。
【0009】
本発明で使用する鉄としては、0.1〜0.5mmの金属鉄粒やこれよりも細かな金属鉄粉が好ましく用いられる。この金属鉄が物理化学的或いは微生物の働きで錆び(水酸化鉄)、これが強力なリン酸吸着能力を発揮する。
【0010】
有機性素材は、おが屑、ジュート、稲藁、バガス等の植物体、或いは高級脂肪酸などの化学物質など、微生物の作用で炭素(C)を放出するものであれば使用できる。この場合、ジュート、稲藁、バガス等はおが屑程度に小さく裁断粉砕することが必要である。
【0011】
バインダーとしては、この金属鉄粒や粉と粉砕された有機性素材を結合させるとともに、親水性を与えるものが使用される。具体的には、PVAや水ガラスが挙げられる。
【0012】
これら各素材の混合割合は、金属鉄と有機性素材が8:2〜6:4程度であり、7:3程度が最も好ましい。PVAはこれらに対し0.1〜1より好ましくは0.5程度である。成型は、ディスクペレッターによる押圧成型や回転造粒などで行う。水分は、成型方法に応じて添加する。脱窒脱リン用成型体の大きさは、数mm程度で、例えばディスクペレッターによるペレットは直径0.5〜2mm長さが3〜5mm程度、回転造粒では2〜6mmφ程度とする。通水量を確保するためには、これらのペレットや球の大きさは揃っていることが望ましい。
【0013】
得られた脱窒脱リン用成型体は槽や容器に充填して使用されるが、その際大きな通水量を確保するために、粒状のゼオライトや軽石等の通水資材と併用するとよい。これは、特にペレットの場合角張っているので通水量が確保しにくいことによる。脱窒脱リン用成型体と通水資材の混合割合は、脱窒脱リン用成型体の寸法形状にもよるが、1:0〜1:2程度であり、ペレットの場合1:1程度が好ましい。
【0014】
本発明の脱窒脱リン用成型体は、上記したように槽や容器に充填して用いる(脱窒脱リン槽)が、実際の水処理工程では、SSなどを除去する前処理工程及び後処理工程が必要となる。これは、脱窒脱リン槽ではBODやCODは十分に処理できず残ること、及び金属鉄が汚水や排水中の酸素濃度、温度、pH等の影響で必要以上に溶出するので、これらBODやCOD及び鉄分を除去するために後処理が必要になることによる。後処理としては、上記した多段土壌法その他の生物処理装置、化学的物理的処理装置などがいずれも用いられる。多段土壌装置は、処理にコストが低くしかも長期間手入れ無しで連続運転できるので、本発明の脱窒脱リン槽との組み合わせに最も効果を発揮する。
【発明の効果】
【0015】
以上詳述したように、本発明の脱窒脱リン用成型体は、金属鉄粒或いは鉄粉と有機性資材にバンイダーを加えて成型したものである。従って、金属鉄粒又は鉄粉と有機性資材の割合が一定でしかも取扱いに便利なうえ、汚水や排水でも流出したり偏在化したりせず安定的に使用できる。また、この脱窒脱リン用成型体は容器や槽に充填するだけで優れた脱窒脱リン槽となり、また通水速度も速く、従来の多段土壌に鉄や有機物を添加したものに比べて多くの利点を有するものである。通水資材を混合充填すると、大きな通水速度を確保することができる。
【0016】
更に、本発明の脱窒脱リン槽の後工程として生物処理槽を組み合わすと、残余のBODやCODは勿論のこと、流出した鉄イオンの除去も行われ、一貫した水処理装置とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0017】
金属鉄粒や鉄粉と有機性資材にバンイダーを加えて成型した脱窒脱リン用成型体単独或いは脱窒脱リン用成型体と通水資材を混合充填した槽に、汚水・排水を湛水或いは非湛水状態で供給して処理する。
【実施例1】
【0018】
以下、本発明を、図面に基づいて詳細に説明する。図1は、本発明に係わる脱窒脱リン用成型体1の一例を示す。符号2は0.3mm程度の金属鉄粒、符号3は0.5/2mm程度ののこ屑、符号4はPVAである。混合割合は、鉄:のこ屑:PVAが7:3:0.5である。この場合、ディスクペレッターで成型したので、水は殆ど加えなかった。
【実施例2】
【0019】
図2は、カラム7にこの脱窒脱リン用成型体1と直径3〜5mmの軽石粒を1:1で混合した混合体8を充填した脱窒脱リン実験装置6を示す。カラム7の下部から原水10を自然圧で流入させ、上部からオーバーフローした脱窒脱リン水11を流出させるものである。符号。9は漏斗、符号12は曝気管である。
【0020】
図3は、図2に示す脱窒脱リン実験装置6からの処理水11を受けて水11無しの鉄イオンを除去する砂濾過装置13である。符号14は容器、15は砂、16はポンプである。
【0021】
ここで、表1に示す割合で脱窒脱リン用成型体と通水素材をカラム7に充填し、HRT2〜6で測定した結果を表2〜表5に示す。尚、実験期間は、HRT4が平成15年10月14日〜11月5日、HRT3が11月6日〜12月14日、HRT2が12月15日〜平成16年1月15日、HRT6が1月16日〜2月2日である。
【表1】

【表2】

【表3】

【表4】

【表5】

【0022】
さらに、表6は脱窒脱リン用成型体の他の割合を示し、表7〜表9はその測定結果である。
【表6】

【表7】

【表8】

【表9】

【実施例3】
【0023】
図4に示す処理装置30は、実際の水処理装置(テストプラント)を模式化したもので、脱窒脱リン槽6Aは槽18の内部に混合体8を充填したものである。符号19は曝気管である。この脱窒脱リン槽6Aで脱窒脱リン処理を行うが、その前処理として原水10中に含まれているSS成分や大きなゴミを除去する。符号31は前処理槽である。脱窒脱リン槽6Aで窒素とリンがほぼ除去されるが、処理されなかった残余のBODやCOD及び流出した鉄イオンを、多段土壌装置などの後処理装置で除去し、処理水として排出する。尚、図4は、脱窒脱リン槽6Aで湛水処理しているが、これは、硝酸態窒素の脱窒に必要な還元雰囲気を作るのに役立つものである。
【0024】
表10(表10−1、表10−2)は、図4に示す屋外テストプラントにおける実証試験結果を示す。これら表1〜表10に示すように、本発明方法を用いれば、通水量が多いにもかかわらず窒素で50〜90%、リンで90%前後除去出来る。
【実施例4】
【0025】
図5は、図4において脱窒脱リン槽6Aが脱で非湛水処理する処理装置33の模式図である。
【図面の簡単な説明】
【0026】
【図1】本発明の脱窒脱リン用成型体の一例を示す斜視図である。(実施例1)
【図2】脱窒脱リン実験装置6の模式基図である。(実施例2)
【図3】砂濾過装置の模式である。(実施例2)
【図4】本発明の水処理装置の一例を示す模式図である。(実施例3)
【図5】本発明の水処理装置の他の例を示す模式図である。(実施例4)
【符号の説明】
【0027】
【0047】
1 脱窒脱リン用成型体
2 金属鉄粒
3 のこ屑
4 PVA
5 軽石粒
6 脱窒脱リン実験装置
6A 脱窒脱リン槽
7 カラム
8 混合体
9 漏斗
10 原水
11 脱窒脱リン水
12 曝気管
13 砂濾過装置
14 容器
15 砂
16 ポンプ
17 処理水
18 槽
19 曝気管
20 処理水
21 ポンプ
30 処理装置
31 前処理槽
32 後処理装置
33 処理装置
【表10−1】

【表10−2】


【特許請求の範囲】
【請求項1】
金属鉄粒や鉄粉と有機性資材にバンイダーを加えて成型したことを特徴とする汚水・排水中の脱窒脱リン用成型体。
【請求項2】
槽内に、金属鉄粒や鉄粉と有機性資材にバンイダーを加えて成型した脱窒脱リン用成型体単体或いは脱窒脱リン用成型体と通水資材を混合充填したことを特徴とする脱窒脱リン槽。
【請求項3】
金属鉄粒や鉄粉と有機性資材にバンイダーを加えて成型した脱窒脱リン用成型体単独或いは脱窒脱リン用成型体と通水資材を混合充填した槽に、汚水・排水を湛水或いは非湛水状態で供給して処理することを特徴とする汚水・排水の脱窒脱リン処理方法。
【請求項4】
金属鉄粒や鉄粉と有機性資材にバンイダーを加えて成型した脱窒脱リン用成型体単独或いは脱窒脱リン用成型体と通水資材を混合充填した槽に、汚水・排水を湛水或いは非湛水状態で供給し、得られた脱窒脱リン処理水中の残留BODやCOD成分を、生物処理法等の後処理施設で除去することを特徴とする汚水・排水の浄化方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【公開番号】特開2006−75815(P2006−75815A)
【公開日】平成18年3月23日(2006.3.23)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2004−300739(P2004−300739)
【出願日】平成16年9月13日(2004.9.13)
【出願人】(504155293)国立大学法人島根大学 (113)
【出願人】(000104191)カナツ技建工業株式会社 (3)
【Fターム(参考)】