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JP3410866B2 - し尿系汚水の処理方法 - Google Patents
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JP3410866B2 - し尿系汚水の処理方法 - Google Patents

し尿系汚水の処理方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はし尿、浄化槽汚泥などの
し尿系汚水の処理方法に関し、特に光触媒を用いてし尿
系汚水を低コストで高度に浄化する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】現在最も進歩した処理方法は、し尿系汚
水を無希釈で生物学的硝化脱窒素したのちUF膜等で膜
分離し、膜透過水に無機凝集剤(硫酸アルミニウム、塩
化第2鉄など)を添加しリン、COD等を凝集除去し凝
集フロックを更にUF膜で膜分離し、膜透過水に残留す
るCODを粒状活性炭吸着して高度処理水とする方法で
ある。この技術はし尿系汚水の膜分離プロセスと呼ばれ
ている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のし尿系
汚水の膜分離プロセスは次のような問題点がある。 1.凝集処理によって除去できない低分子量CODが活
性炭処理工程にかなり多量に流入するため、活性炭のラ
ンニングコストが高い。 2.活性炭再生頻度が多くなり維持管理が煩雑である。 本発明の課題は、し尿系汚水の処理には従来適用された
ことがなかった光触媒による化学酸化手段を新規な態様
で適用しこれらの問題点を解決することである。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明の上記課題は、下
記構成により達成される。 (1)し尿系汚水を生物学的硝化脱窒素処理を含む工程
により処理する方法において、し尿系汚水を生物学的硝
化脱窒素処理したのち無機凝集剤により凝集分離し、該
凝集分離により得られた凝集分離水を光照射下で光触媒
と接触させ化学酸化を行ったのち、活性炭吸着すること
を特徴とするし尿系汚水の処理方法。 (2)前記凝集分離水に微粒子状の光触媒を添加懸濁さ
せ、光照射しながら化学酸化を行ったのち光触媒を固液
分離し、該固液分離により得られた分離水を活性炭吸着
する前記(1)記載のし尿系汚水の処理方法。
【0005】本発明技術思想の骨子は次の点である。 1.し尿系汚水を生物学的硝化脱窒素処理したのち無機
凝集剤により凝集分離し、該凝集分離により得られた凝
集分離水に対して酸化チタン、酸化カドミウム、酸化鉄
などの光触媒を接触させ光を照射し、化学酸化する。 2.光触媒処理して化学酸化した処理水を、更に活性炭
で処理する。 本発明の実施工程例を図1に示す。本発明における生物
学的硝化脱窒素処理は従来公知の方法を用いることがで
きる。本発明における生物学的硝化脱窒素処理は、し尿
系汚水を無希釈で行っても、適宜希釈して行ってもよい
が、のちに行う光触媒酸化反応の効率を考慮すると無希
釈で行うことが好ましい。また本発明の方法において、
し尿系汚水を生物学的硝化脱窒素処理するまえに、公知
の前処理等を行うことができる。本発明における生物学
的硝化脱窒素処理の後に行う凝集分離は、従来公知の方
法を用いることができる。該凝集分離に用いる無機凝集
剤としては従来公知のものを使用することができる。前
記凝集分離は、無機凝集剤の添加による凝集作用後沈
澱、遠心、膜分離のいかなる方法によっても良い。
【0006】
【作用】し尿系汚水を生物学的硝化脱窒素処理(以下、
単に生物処理ともいう)した処理水(以下、単に生物処
理水ともいう)を光触媒に接触させ光照射すると生物処
理水中のなんらかの物質が光触媒による化学酸化作用を
著しく妨害するが、生物処理水を凝集分離すると光触媒
効果の阻害因子が除去されCODが効果的に酸化分解す
ることが見いだされた。おそらく生物処理水中の光触媒
阻害物質は燐酸イオン、高分子量の有機物と推測され
る。(凝集処理によって燐酸イオン、高分子量有機物は
除去される) またし尿系汚水を通常の活性汚泥法によってBODを除
去した後(窒素は除去されない)、凝集分離した処理水
を光触媒処理すると、凝集処理水中に多量のアンモニア
性窒素が残留しているため光触媒酸化反応がアンモニア
性窒素の硝酸化反応を優先的に生起させるためCOD除
去効果が著しく減少してしまうことが認められた。以上
の知見から光触媒による化学酸化を効果的に行なうには
し尿系汚水を生物学的に窒素を除去した後更に凝集処理
したものに対して光触媒処理を実施することが重要であ
ることが判明した。
【0007】光触媒酸化反応によるCOD除去速度はか
なり小さいので一日以上の反応時間を設けるのが好まし
い。光触媒作用を発揮させるには紫外線照射ランプでも
当然可能であるが電力、紫外線ランプ交換などランニン
グコストが著しく高くなるので極力低コストで処理する
必要があるし尿処理にはあまり実用的でなく、太陽光を
利用することが好ましい。例えばし尿処理施設の屋上、
または屋外に池を設け太陽光を照射しながら凝集処理水
が長時間滞留できるようにし充分光触媒反応を進行させ
るようにする方法が好適である。池の水深はあまり深く
すると太陽光の照射不足を招くので50cm程度とするこ
とが好ましい。勿論、建設費的に余裕があれば集光機と
光ファイバー導光体、放散体の組合せにより太陽光をよ
り深い水中に導入することを妨げない。またし尿系汚水
に多量の希釈水を添加して生物処理すると水量が増加し
光触媒反応槽の容量が大きくなりすぎ実際上実施困難に
なるので理想的には無希釈生物処理することが望まし
い。
【0008】しかしながら太陽光を用いると、冬季、雨
天時、夜間に光触媒反応による効果が減少、消失するの
で安定して良好な処理水質が得られないという欠点があ
るが、本発明はこの欠点を次のように解決した。すなわ
ち太陽光による光触媒処理水を更に活性炭吸着処理する
ことにより、冬季、雨天時、夜間にはCODが高い水が
活性炭工程に供給され活性炭によりこのCODが除去さ
れ、太陽光が十分に照射される時間帯はCODがほとん
ど含まれない水が活性炭工程に供給されることになり常
に安定して良好な処理水を得られる。この結果年間平均
の活性炭へのCOD負荷量も従来法(凝集処理水を活性
炭処理する方法)より大きく減少できる。上記のよう
に、し尿系汚水を生物学的硝化脱窒素処理した後に凝集
分離を行い、次いで該凝集分離により得られた凝集分離
水を光触媒酸化反応を行い、更に該光触媒酸化反応によ
り得られた光触媒処理水を活性炭処理するという概念は
従来全くなかったものである。
【0009】光触媒の形状としては微粒子状、粒状担体
に光触媒を付着させたもの、板状もしくは、棒状物の表
面に光触媒を付着させたものなど公知のものを利用でき
る。光触媒を担体に固定化すると光触媒の表面積が減少
し反応速度が減少することがあるので、その場合は光触
媒を微粒子状のままで凝集分離水に懸濁して使用するの
がよい。微粒子状光触媒の凝集分離水への懸濁濃度は5
00〜20000mg/l程度で良く、好ましくは1000
〜5000mg/l程度とすると良い。光触媒微粒子は凝集
ろ過、UF膜などのろ過手段により分離回収し再利用す
る。光触媒の経時的な劣化はほとんど認められないが、
触媒能力を保証するため年間10%程度の光触媒の補給
ができるようにしておくのが好ましい。
【0010】
【実施例】以下に、本発明を実施例を用いてさらに詳細
に説明するが、本発明はこの実施例により制限されるも
のではない。 〔実施例1〕し尿を無希釈で生物学的硝化脱窒素した処
理水(以下生物処理水と言う)を実施設(静岡県F市)
から採取し本発明方法により試験を行ない本発明効果を
検証した。生物処理水(COD530mg/l、色度280
0)に塩化第2鉄を1500mg/l添加し凝集分離した処
理水(COD92mg/l、色度120)に酸化チタン光触
媒粉末(富士チタン(株)製,粒径0.15〜0.3μ
m,アナターゼ型の結晶型を持つもの)を5000mg/l
添加懸濁させ、晴天時の屋外に設置した水深50cmの槽
に2日間滞留させたのち、UF膜(日東電工(株)製、
公称分画分子量10000)で酸化チタン微粒子を分離
した。このUF膜透過水はCOD11mg/l、色度8)で
あった。これを粒状活性炭吸着カラムに空間速度(S
V)2で通水したところ、カラム流出水はCOD3mg/
l、色度0であった。次に雨天時に同様の実験を行なっ
た結果、光触媒処理後のUF膜透過水のCODは43mg
/l、色度40)であり放流水質基準(COD15mg/l以
下)を満足できなかったが、UF膜透過水の活性炭処理
水はCOD8mg/l、色度2であった。以上の条件で1年
間(雨天時合計112日)連続試験を行なった結果、活
性炭流入水の平均CODは22mg/lであった。活性炭処
理水は6カ月通水後もCOD15mg/l以下を維持し、こ
の間活性炭再生は不要であった。
【0011】〔比較例1〕前記実施例1の凝集分離した
処理水(COD92mg/l)を光触媒処理することなく直
接活性炭処理(SV2)したところ20日後の活性炭処
理水はCOD18mg/lに悪化し20日に1度の活性炭再
生が必要であった。 〔比較例2〕前記実施例1の生物処理水(COD530
mg/l、リン632mg/l)に直接、実施例1に使用したも
のと同じ酸化チタン光触媒を10000mg/l添加し、晴
天時の屋外に2日間滞留させたのち膜分離したところ、
膜透過水CODは495mg/lでありほとんどCODが除
去されなかった。このことから、生物処理後凝集分離さ
せたものを光触媒酸化処理することが重要であることが
わかる。
【0012】
【発明の効果】し尿系汚水を、生物学的硝化脱窒素処
理、無機凝集剤による凝集分離、光触媒酸化反応、活性
炭吸着の順で行うことにより、以下の効果が得られた。 1.活性炭の再生頻度がおよそ1/6に減少する。 2.太陽光を利用する場合、夜間、雨天時に光触媒の効
果が大きく減少するが、この際も問題なく、常に良好な
処理水が得られる。 3.紫外線照射ランプが不要にできるので維持管理コス
トが安価である。 4.生物処理水を凝集分離することにより光触媒を阻害
する物質を除去することができ光触媒作用を効果的に発
揮させることが可能である。 また、光触媒として微粒子状のものを用いることによ
り、CODの化学酸化をさらに効率のよく行うことがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施工程例を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI C02F 9/00 503 C02F 9/00 503D 504 504A 504E 1/28 1/28 D 1/32 1/32 1/52 1/52 E 3/34 101 3/34 101A (56)参考文献 特開 昭64−75098(JP,A) 特開 昭55−44361(JP,A) 特開 昭53−16454(JP,A) 特開 昭63−214398(JP,A) 特開 平2−172597(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C02F 9/00 501 C02F 9/00 502 C02F 1/28 C02F 1/32 C02F 1/52 C02F 3/34 101

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 し尿系汚水を生物学的硝化脱窒素処理を
    含む工程により処理する方法において、し尿系汚水を生
    物学的硝化脱窒素処理したのち無機凝集剤により凝集分
    離し、該凝集分離により得られた凝集分離水を光照射下
    で光触媒と接触させ化学酸化を行ったのち、活性炭吸着
    することを特徴とするし尿系汚水の処理方法。
  2. 【請求項2】 前記凝集分離水に微粒子状の光触媒を添
    加懸濁させ、光照射しながら化学酸化を行ったのち光触
    媒を固液分離し、該固液分離により得られた分離水を活
    性炭吸着する請求項1記載のし尿系汚水の処理方法。
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