JP2009501075A - 有機汚泥の処理 - Google Patents

Abstract

有機汚泥の処理方法は、有機汚泥と粒子状滅菌有機物とを混合して有機混合物を形成する混合工程を含む。この混合物は、乾燥工程において乾燥され、均一な粒子状有機産物が得られる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、有機汚泥の処理に関するものである。特に、有機汚泥を処理する方法、並びに、該方法に好適な粒子状滅菌有機物の生産物に関するものである。

本発明の第一の側面によれば、有機汚泥の処理方法であって、有機汚泥と粒子状滅菌有機物とを混合して有機混合物を形成する混合工程と、該有機混合物を乾燥し均一な粒子状有機産物を得る乾燥工程とを含む有機汚泥の処理方法が提供される。

有機汚泥は、液体又は泥状有機肥料であり得る。有機肥料は、滅菌された無菌濃縮汚泥であり得る。

本発明の一形態において、有機肥料又は滅菌された濃縮無菌汚泥は、本明細書において参照により取り込まれるＺＡ８９／６１６０の方法により得られるものであり得る。したがって、質量基準で２％から５０％、典型的には２％から２５％の固形汚物を含有する未処理下水、活性汚泥、消化スラッジ中に、無水アンモニアガスを導入して下水汚泥中間体を形成し、充分な量の無水アンモニアガスを加えて下水汚泥のｐＨを約１１．６まで上げ、且つ温度を３０℃から６０℃に上げ、アンモニアを下水汚泥中間体と少なくとも５分間、典型的には少なくとも１１分間反応させる。アンモニア及び／又は下水汚泥中に形成されたアンモニウム複合体／中間体と発熱反応することができる充分な量の無機酸を加えてアンモニア（中間体）を約ｐＨ７に中和し、加えられたアンモニアガスとの化学両論的反応に必要とされる量よりも少ない量の酸を用い、中間体の温度を少なくとも６５℃に上げることにより得ることができる。したがって、アンモニアは滅菌及び無菌剤として作用する。

しかしながら、代わりに、他のいずれの好適な有機物をも使用することができる。例えば、有機物は、汚泥が製紙用パルプのような紙系であってもよいし、家畜（例えば豚）の液状糞尿であってもよい。

原則として、好適なすべての粒子状滅菌有機物を使用することができる。したがって、本発明の一形態において、粒子状滅菌有機物は、均一な粒子状有機生産物であり得る。換言すれば、均一な粒子状有機生産物の一部は再循環され、汚泥と混合される。このように、滅菌有機物は、乾燥した固形物の粒子形態である。

しかしながら、本発明の他の形態において、粒子状滅菌有機物は、代わりとしてあるいは追加として、特に開始状態においては、好適な滅菌有機汚泥を乾燥し、得られる乾燥有機物を粉砕して得られる粒子状滅菌有機物であってもよい。そのときの有機物は下水であってもよいし、代わりに、汚泥が製紙用パルプの形態である場合の紙や、家畜（例えば、豚）の糞尿など何れの好適な有機物をも使用することができる。滅菌有機汚泥は、好ましくは用途に適したｐＨにされ、滅菌剤を未処理の有機汚泥に加えることにより得られたものであり得る。汚泥の乾燥は、天日乾燥床においてなされ得、天候や床の表面積に応じて２日から６ヶ月の期間において実行される。乾燥有機物は、例えばミルを通過させるなどにより粉砕することができる。

粒子状滅菌有機物の粒子は、汚泥を凝固させ凝集させるための核として作用し、故に汚泥は成分が混合される際に核を被覆する。存在する滅菌剤は、凝固及び凝集において直接的又は間接的に、すなわち中間体として、役立ち得る。混合により、乾燥前に成分がむらなく且つ均一に確実に混合される。

有機汚泥は、質量基準において、典型的には１６％〜３０％の固形分を含有し得る。有機汚泥と粒子状滅菌有機物との質量比は、１：１〜７：３であり得る。

混合工程には、好適な混合器のいずれもが含まれ得、故に、混合器は標準的な混合器であってもよいし、高せん断混合器であってもよい。混合器中における有機汚泥と粒子状滅菌有機物の保持時間は、５秒〜２分であり得る。保持時間は、とりわけ汚泥と粒子状有機物の割合に依存し得る。

乾燥工程には、回転式ドラム乾燥器、流動床乾燥器、又は噴霧乾燥器など、好適な乾燥器のいずれもが含まれ得る。本発明の一形態において、乾燥は、乾燥剤として空気が混合物に対して逆流して通過する回転式ドラム乾燥器内で行われ得る。しかしながら、代わりに、空気及び混合物が並流して乾燥器中を通過してもよい。

乾燥温度は、例えば回転式ドラム乾燥器で用いられる温風の場合、９０℃を超えるものではなく、好ましくは７５℃を超えず、そのため、産物に内在する生物価は危険にさらされない。したがって、乾燥剤として空気が使用される場合には、空気温度は、５０℃〜７５℃であり得、その相対湿度は、５％〜０．０５％（質量基準）であり得る。

均一な有機産物は、このように固形の粒子形状であり、肥料としての使用に好適である。

本発明の第二の側面によれば、粒子状滅菌有機物の製造方法であって、有機汚泥に滅菌剤を加えて滅菌有機汚泥を形成すること、該滅菌有機汚泥を乾燥して乾燥滅菌有機物を得ること、該乾燥滅菌物質を粉砕し粒子状滅菌有機物を得ることを含む方法が提供される。

このようにして得られる粒子状滅菌有機物は、本発明の第一の側面による方法における使用に好適である。
滅菌剤、汚泥へのその添加、汚泥の乾燥、及び乾燥有機物の粉砕は上記に記載の通りである。

以下に、添付の図面を参照しながら本発明をより詳細に説明する。
図１において、参照番号１０は、液体又は泥状の有機肥料を処理するための本発明による方法を概略的に示す。プロセス１０は、混合器１４に通じる有機肥料のフローライン１２を含む。フローライン１６は、混合器１４から回転式ドラム乾燥器１８に通じ、回転式ドラム乾燥器１８は、該ドラム１８から通じている粒子状有機産物の回収ライン２０を備える。

フローライン２０は、篩い及び仕分け工程２２に通じ、該工程２２は、該工程２２から通じている産物の回収ライン２４を備える。
産物の再循環ライン２６が工程２２からミル２８に通じ、ミル２８は、混合器１４に通じるライン３０を備える。

温風ライン３２が熱源３４（例えば、ヒートポンプシステム）から乾燥器１８に通じ、該乾燥器１８は、ヒートポンプシステムへ戻る使用済み空気ライン３６を備える。
有機肥料はプロセス１０において処理される。該有機肥料は、液体又は泥状である。

有機肥料は、本明細書において参照により取り込まれるＺＡ８９／６１６０に記載の方法により製造されるような、滅菌された濃縮無菌汚泥であり得る。このように、本発明の一形態において、有機肥料は、以下により得られるものであり得る。すなわち、０．０１〜５質量％の固体濃度から約１５質量％の固体濃度まで下水汚泥を濃縮し、得られた濃縮下水汚泥を、パイプ反応装置内で１〜３バール（ｇ）の圧力において緊密混合剤と共に充分なガス状アンモニアを加えて処理し、汚泥温度を約４０℃まで上げながらそのｐＨを約１１．６まで上げる。汚泥をアンモニアと約１０分間反応させた後、任意に過酸化水素又はオゾンなどの滅菌剤を添加し、次いで緊密混合剤と共に充分なリン酸を加え、アンモニアとリン酸の発熱反応により少なくとも６５℃〜７０℃に汚泥温度を上げながら、スラリー中のアンモニアをｐＨが約７になるよう中和し、滅菌された濃縮無菌汚泥又は有機肥料を得る。任意に、有機肥料に硝酸塩などの栄養剤を添加してもよい。

上述したように液体又は泥状の有機肥料は、使用の際に、フローライン１２に沿い混合器１４に入る。有機肥料は固形物の含有率が約５質量％〜３０質量％である。混合器１４中で、有機肥料は、フローライン２６、ミル２８、及びフローライン３０に沿い混合器に再循環される均一な粒子状有機産物と共に混合される。有機肥料と再利用される有機産物との質量比は、典型的には６：４である。混合器１４中における保持時間は、典型的には約１０〜２０秒である。

混合器１４中において再利用される、上記のように実質的に固体粒子形態である均一な粒子状有機産物は、該有機産物粒子を有機肥料が覆うことにより、有機肥料の核として作用する。本明細書に記載したように、有機粒子は、このように有機肥料を凝固し凝集する核として作用する。混合器により、成分が確実にむらなく均一に混合される。

得られる混合物は、フローライン１６に沿い回転式乾燥器１８を通り、ここで、温度が約６５℃〜７５℃且つ相対湿度が約２％〜０．５％である、ライン３２に沿い入ってくる温風と向流的に接触する。使用済み空気は、ライン３６に沿って乾燥器１８から回収され、熱源３４（典型的にはヒートポンプシステム）において再加熱される。
乾燥器１８に入る混合物は、水分含有率が約４０質量％〜５０質量％である。

均一であり（すなわち、均一な組成を有する）、且つ微粒子状又は粒子状形態である有機産物は、乾燥器１８内で製造され、フローライン２０に沿い、篩い及び仕分け工程２２を通る。ドラム乾燥器１８の使用により、粒子は丸められ、これによりその篩い及び仕分けが促進されることが理解されよう。

３ｍｍから５ｍｍの範囲にある正しいサイズの製品粒子は、フローライン２４から回収され、肥料として袋詰めされ、貯蔵され、市販される。

標準より小さい製品粒子、すなわち約３ｍｍより小さい粒子は、ライン２６に沿って回収され、標準より大きい製品粒子、すなわち約５ｍｍより大きい粒子も同様である。標準より大きな粒子はミルを通過し、そこで粒子は、典型的には約０．５ｍｍ〜０．０５ｍｍの大きさに挽かれ、その後混合器１４に再循環され、上述したように核として作用する。当然ながら、篩い及び仕分け工程２２から回収された標準より小さな粒子は、ミル２８を通過する必要はなく、代わりに直接混合器１４を通る。

混合器１４に再循環される粒子産物は、有機肥料を凝固し凝集させるのに役立つ滅菌剤（アンモニア）を含有するだけでなく、乾燥器１８中で粒子を形成するのに役立つ好適な混合剤とする内在的な化学／生物成分を有すると考えられる。したがって、予期されるよりも水分含有率が多い混合物を、乾燥器１８の壁に混合物が付着する可能性を高めることなく乾燥器１８に送り込むことが可能となり、故に乾燥粒子状肥料として使用するのに好適な質の高い又は付加価値のある最終製品を生産する。

必要に応じ、起動又は通常操作の間に、追加的に外部から粒子状滅菌有機物を、破線で示されるようにライン３８に沿い混合器１４に加えてもよい。したがって、この粒子状滅菌有機物は、混合器１４中の汚泥に加えられる合計粒子状滅菌有機物の一部となる。

上述したように使用される外部からの粒子状滅菌有機物は、図２に示されるプロセス５０により得られ得る。

プロセス５０には、混合工程５４に導く未処理有機汚泥ライン５２、また混合工程５４に滅菌剤を導く追加ライン５６が含まれる。滅菌有機物移送ライン５８は、混合器５４から天日乾燥床６０に導く。回収ライン６２は、乾燥器６０からミル６４へ導き、そこから粒子状滅菌有機物ライン３８を導く。使用時に、未処理の有機汚泥、すなわち未処理の下水汚泥、製紙用パルプ、ブタ糞尿及び水などは、ライン５２に沿い混合器５４に導入される。アンモニアや無機酸などの充分な滅菌剤が、汚泥を滅菌するためにライン５６に沿い混合器５４に導入される。滅菌された汚泥は、ライン５８に沿い天日乾燥床６０に導入され、典型的には約１０週間、天日乾燥される。汚泥の水成分が実質的に蒸発し残渣乾燥産物が残ったとき、乾燥産物はミルを通り、典型的には約０．５ｍｍ〜０．０５ｍｍの大きさの粒子状滅菌有機物に粉砕され、次いで混合器１４に送られる。

このように思いがけず、プロセス１０により、液体有機肥料を脱水し粒子状にする、すなわち、液体有機肥料を固体粒子状有機肥料に転換するのに特に有効な方法が見出された。特に、乾燥固体粒子又は核を有機汚泥に加えることにより、汚泥の水含有率が減少し、また、汚泥が乾燥したときに通常は到達し、且つ使用される乾燥装置の障害となる高い粘度となることは大きく回避される。

図１は、本発明に係る有機肥料の処理方法を示す簡略化した流れ図である。 図２は、図１の方法における使用に好適な粒子状滅菌有機物の製造方法を示す簡略化した流れ図である。

Claims (11)

1. 有機汚泥の処理方法であって、有機汚泥と粒子状滅菌有機物とを混合して有機混合物を形成する混合工程と、該有機混合物を乾燥し均一な粒子状有機産物を得る乾燥工程とを含む、処理方法。
2. 有機汚泥が有機肥料である、請求項１に記載の方法。
3. 有機汚泥が製紙用パルプ、又は液体家畜糞尿である、請求項１に記載の方法。
4. 均一な粒子状有機産物の一部を混合工程に再循環させ、これにより再循環した均一な粒子状有機産物の形態において粒子状滅菌有機物と一緒になることを含む、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の方法。
5. 粒子状滅菌有機物が、有機汚泥に滅菌剤を加えて滅菌有機汚泥を形成し、該滅菌有機汚泥を乾燥して乾燥滅菌有機物を得、該乾燥滅菌物質を粉砕することにより得られる、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の方法。
6. 有機汚泥における固形分含有率が、質量基準で１６％から３０％である、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の方法。
7. 有機汚泥と粒子状滅菌有機物との質量比が１：１から７：３である、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の方法。
8. 混合工程が混合器を含み、該混合器中の有機汚泥と粒子状滅菌有機物の保持時間が５秒から２分である、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の方法。
9. 乾燥工程が乾燥器を含み、乾燥温度が９０℃を超えない、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の方法。
10. 乾燥温度が７５℃を超えない、請求項９に記載の方法。
11. 乾燥器が、有機混合物を乾燥する温風が送り込まれる回転式ドラム乾燥器であり、温風は注入口における空気温度が５０℃から７５℃である、請求項９又は１０に記載の方法。

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