JP2023099269A - 残留汚泥の加水分解・酸性化効果を高効率・低エネ消費で向上させる装置およびその運転方法 - Google Patents
残留汚泥の加水分解・酸性化効果を高効率・低エネ消費で向上させる装置およびその運転方法 Download PDFInfo
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
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- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
- Y02W10/10—Biological treatment of water, waste water, or sewage
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- Treatment Of Sludge (AREA)
Abstract
【課題】本発明は、残留汚泥の加水分解・酸性化効果を高効率・低エネ消費で向上させる装置およびその運転方法を提供する。【解決手段】この装置は、順次接続された汚泥調節プール１、汚泥注入ポンプ２、汚泥加水分解・酸性化タンク３および外部循環弱アルカリ性急速攪拌タンク８を含み、従来技術と比較すると、本発明の汚泥加水分解・酸性化タンクは体積が小さく、汚泥中の有機物の加水分解・酸性化効率が高く、低エネルギー消費および低薬品消費の条件下で、安定で、経済的かつ効率的な運転効果を達成できる。【選択図】図１
Description
本発明は、残留汚泥の処理の技術分野に関し、具体的に残留汚泥の加水分解・酸性化効果
を高効率・低エネ消費で向上させる装置およびその運転方法に関する。
を高効率・低エネ消費で向上させる装置およびその運転方法に関する。
残留な汚泥には、病原微生物、大量の有機物、窒素、リンの栄養素が含まれているため、
適切に処理しないと、生態環境や人間の健康に大きな脅威をもたらす。
汚泥嫌気性消化は、汚泥の「削減、無害、資源利用」を実現するために最も一般的に使用
されている技術であり、資源とエネルギーを回収でき、低コストと高い環境経済的利益と
いう利点がある。汚泥嫌気性発酵は主に加水分解酸性化とメタン生成の２段階であるが、
汚泥嫌気性消化工程の主な律速段階である汚泥加水分解は比較的遅いため、汚泥の加水分
解・酸性化効果の向上が急務である。
例えば、特許番号ＣＮ１１０７３４９３３Ａの中国発明特許では、廃棄物活性汚泥の嫌気
性発酵における中鎖脂肪酸の収量を改善するための方法が開示され、この方法は、ゼロ価
鉄粉を添加することにより、汚泥嫌気性消化による中鎖脂肪酸の生産を改善できるが、ゼ
ロ価鉄粉のコストが非常に高く、普及と適用が困難である。
特許番号ＣＮ１１３４６１２８４Ａの中国発明特許では、硝酸塩の熱加水分解を強化して
都市汚泥を処理する方法が開示され、汚泥に硝酸塩化学物質を添加して熱加水分解するこ
とにより、汚泥フロックなどの耐火性有機物の分解効率を向上させることができるが、こ
の方法は多くの化学物質とエネルギー消費を必要とし、嫌気性消化システムの安定性に影
響を与える可能性がある。
適切に処理しないと、生態環境や人間の健康に大きな脅威をもたらす。
汚泥嫌気性消化は、汚泥の「削減、無害、資源利用」を実現するために最も一般的に使用
されている技術であり、資源とエネルギーを回収でき、低コストと高い環境経済的利益と
いう利点がある。汚泥嫌気性発酵は主に加水分解酸性化とメタン生成の２段階であるが、
汚泥嫌気性消化工程の主な律速段階である汚泥加水分解は比較的遅いため、汚泥の加水分
解・酸性化効果の向上が急務である。
例えば、特許番号ＣＮ１１０７３４９３３Ａの中国発明特許では、廃棄物活性汚泥の嫌気
性発酵における中鎖脂肪酸の収量を改善するための方法が開示され、この方法は、ゼロ価
鉄粉を添加することにより、汚泥嫌気性消化による中鎖脂肪酸の生産を改善できるが、ゼ
ロ価鉄粉のコストが非常に高く、普及と適用が困難である。
特許番号ＣＮ１１３４６１２８４Ａの中国発明特許では、硝酸塩の熱加水分解を強化して
都市汚泥を処理する方法が開示され、汚泥に硝酸塩化学物質を添加して熱加水分解するこ
とにより、汚泥フロックなどの耐火性有機物の分解効率を向上させることができるが、こ
の方法は多くの化学物質とエネルギー消費を必要とし、嫌気性消化システムの安定性に影
響を与える可能性がある。
本発明は、残留汚泥の加水分解・酸性化効果を高効率・低エネ消費で向上させる装置およ
びその運転方法を提供し、汚泥の加水分解・酸性化効率の向上を確保することに加えて、
処理工程のエネルギー消費と薬品消費を効果的に削減し、操作と管理が便利で、プロセス
運転が安定する。
びその運転方法を提供し、汚泥の加水分解・酸性化効率の向上を確保することに加えて、
処理工程のエネルギー消費と薬品消費を効果的に削減し、操作と管理が便利で、プロセス
運転が安定する。
本発明の技術的解決策としての残留汚泥の加水分解・酸性化効果を高効率・低エネ消費で
向上させる装置は、順次接続された汚泥調節プール、汚泥注入ポンプ、汚泥加水分解・酸
性化タンクおよび外部循環弱アルカリ性急速攪拌タンクを含み、
前記調節プール（１）には、汚泥加水分解・酸性化タンク（３）に注入された汚泥の濃度
が６０ｇ／Ｌ以下になるように使用される清水プール（１５）がさらに接続され、
前記汚泥加水分解・酸性化タンク（３）中の下部に機械攪拌パドル（４）が設けられ、汚
泥加水分解・酸性化タンク（３）中の上部にバッフルプレート（５）が設けられ、前記バ
ッフルプレート（５）の表面上に軟質生物学的担体が固定され、
前記外部循環弱アルカリ性急速攪拌タンク（８）上に汚泥注入管と汚泥返送管が設けられ
、前記汚泥注入管、汚泥返送管はいずれも汚泥加水分解・酸性化タンク（３）に接続され
、汚泥注入管に一方向タイミングバルブ（６）が設けられ、前記一方向タイミングバルブ
（６）は汚泥加水分解・酸性化タンク（３）中の汚泥の一部を、定期的に外部循環弱アル
カリ性急速攪拌タンク（８）に一方向で送り込み、汚泥返送管に外部循環ポンプ（１２）
が設けられ、前記外部循環ポンプ（１２）は外部循環弱アルカリ性急速攪拌タンク（８）
内の汚泥を一定時間を経った後汚泥加水分解・酸性化タンク（３）に再び送り込むために
使用され、外部循環弱アルカリ性急速攪拌タンク（８）にアルカリ投与タンク（９）とｐ
Ｈ計（１１）がさらに接続され、外部循環弱アルカリ性急速攪拌タンク（８）の底部に急
速攪拌機（７）が設けられ、前記急速攪拌機（７）に回転速度コントローラー（１０）が
接続される。
向上させる装置は、順次接続された汚泥調節プール、汚泥注入ポンプ、汚泥加水分解・酸
性化タンクおよび外部循環弱アルカリ性急速攪拌タンクを含み、
前記調節プール（１）には、汚泥加水分解・酸性化タンク（３）に注入された汚泥の濃度
が６０ｇ／Ｌ以下になるように使用される清水プール（１５）がさらに接続され、
前記汚泥加水分解・酸性化タンク（３）中の下部に機械攪拌パドル（４）が設けられ、汚
泥加水分解・酸性化タンク（３）中の上部にバッフルプレート（５）が設けられ、前記バ
ッフルプレート（５）の表面上に軟質生物学的担体が固定され、
前記外部循環弱アルカリ性急速攪拌タンク（８）上に汚泥注入管と汚泥返送管が設けられ
、前記汚泥注入管、汚泥返送管はいずれも汚泥加水分解・酸性化タンク（３）に接続され
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カリ性急速攪拌タンク（８）に一方向で送り込み、汚泥返送管に外部循環ポンプ（１２）
が設けられ、前記外部循環ポンプ（１２）は外部循環弱アルカリ性急速攪拌タンク（８）
内の汚泥を一定時間を経った後汚泥加水分解・酸性化タンク（３）に再び送り込むために
使用され、外部循環弱アルカリ性急速攪拌タンク（８）にアルカリ投与タンク（９）とｐ
Ｈ計（１１）がさらに接続され、外部循環弱アルカリ性急速攪拌タンク（８）の底部に急
速攪拌機（７）が設けられ、前記急速攪拌機（７）に回転速度コントローラー（１０）が
接続される。
本発明の一側面として、前記バッフルプレート（５）と垂直面の夾角は１５～３０°であ
り、前記軟質生物学的担体はアルデヒドセルロース繊維で形成されたフィラメント状の軟
質繊維束であり、使用される軟質生物学的担体は従来技術の通常製品であり、単位重量が
１．６～２．０ｋｇ／ｍ３であり、繊維束の長さが６０～１００ｍｍであり、束の直径が
０．３～０．４５ｍｍであり、束間距離が１０～２５ｍｍであり、気孔率＞９９％である
。
本発明の一側面として、前記機械攪拌パドル（４）は３羽根攪拌パドルを採用し、前記３
羽根攪拌パドルの攪拌パドル羽根と水平面の夾角が４５°であり、３羽根攪拌パドルの直
径と汚泥加水分解・酸性化タンク（３）のタンク径の比が０．５～０．８：１であり、３
羽根攪拌パドルと汚泥加水分解・酸性化タンク（３）底部間の距離が汚泥加水分解・酸性
化タンク（３）本体の高さの１５％よりも小さい。
り、前記軟質生物学的担体はアルデヒドセルロース繊維で形成されたフィラメント状の軟
質繊維束であり、使用される軟質生物学的担体は従来技術の通常製品であり、単位重量が
１．６～２．０ｋｇ／ｍ３であり、繊維束の長さが６０～１００ｍｍであり、束の直径が
０．３～０．４５ｍｍであり、束間距離が１０～２５ｍｍであり、気孔率＞９９％である
。
本発明の一側面として、前記機械攪拌パドル（４）は３羽根攪拌パドルを採用し、前記３
羽根攪拌パドルの攪拌パドル羽根と水平面の夾角が４５°であり、３羽根攪拌パドルの直
径と汚泥加水分解・酸性化タンク（３）のタンク径の比が０．５～０．８：１であり、３
羽根攪拌パドルと汚泥加水分解・酸性化タンク（３）底部間の距離が汚泥加水分解・酸性
化タンク（３）本体の高さの１５％よりも小さい。
本発明の一側面として、前記急速攪拌機（７）は４羽根攪拌パドルであり、前記４羽根攪
拌パドルの直径と外部循環弱アルカリ性急速攪拌タンク（８）のタンク径の比が０．４～
０．６：１であり、４羽根攪拌パドルの攪拌パドルの羽根は逆三角形であり、攪拌パドル
羽根の根部と水平面の夾角が１０～１５°であり、攪拌パドル羽根の頂部と水平面の夾角
が３０～４５°であり、攪拌パドル羽根の根部の長さと攪拌パドル羽根の根部の厚さの比
が２５～３５：１であり、攪拌パドル羽根の頂部の長さと攪拌パドル羽根の頂部の厚さの
比が５０～１００：１であり、４羽根攪拌パドルと外部循環弱アルカリ性急速攪拌タンク
（８）底部の間の距離が外部循環弱アルカリ性急速攪拌タンク（８）本体の高さの１０％
よりも小さい。
拌パドルの直径と外部循環弱アルカリ性急速攪拌タンク（８）のタンク径の比が０．４～
０．６：１であり、４羽根攪拌パドルの攪拌パドルの羽根は逆三角形であり、攪拌パドル
羽根の根部と水平面の夾角が１０～１５°であり、攪拌パドル羽根の頂部と水平面の夾角
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比が５０～１００：１であり、４羽根攪拌パドルと外部循環弱アルカリ性急速攪拌タンク
（８）底部の間の距離が外部循環弱アルカリ性急速攪拌タンク（８）本体の高さの１０％
よりも小さい。
本発明の一側面として、前記汚泥加水分解・酸性化タンク（３）の上部に汚泥排出管が設
けられ、前記汚泥排出管がプレートアンドフレームフィルタープレス（１３）または汚泥
メタン生成タンク（１４）に接続され、前記プレートアンドフレームフィルタープレス（
１３）は、圧力ろ過により生成された汚泥発酵液を下水脱窒による窒素除去に必要な炭素
源として使用するために使用され、前記汚泥メタン生成タンク（１４）は汚泥を利用して
バイオガスを生成するために使用される。
けられ、前記汚泥排出管がプレートアンドフレームフィルタープレス（１３）または汚泥
メタン生成タンク（１４）に接続され、前記プレートアンドフレームフィルタープレス（
１３）は、圧力ろ過により生成された汚泥発酵液を下水脱窒による窒素除去に必要な炭素
源として使用するために使用され、前記汚泥メタン生成タンク（１４）は汚泥を利用して
バイオガスを生成するために使用される。
本発明の別の側面によれば、本発明は、上記装置と協力して残留汚泥の加水分解・酸性化
効果を向上させるための運転方法をさらに提供し、この方法は、
Ｓ１：まず汚泥を調節プール（１）に注入し、調節プール（１）に接続された清水プール
（１５）により、汚泥加水分解・酸性化タンク（３）に入った汚泥の濃度が６０～８０ｇ
／Ｌ以下になるように制御するステップと、
Ｓ２：汚泥を汚泥注入ポンプ（２）を通って汚泥加水分解・酸性化タンク（３）に注入し
、このとき機械攪拌パドル（４）の攪拌を開始し、汚泥濃度が３０ｇ／Ｌ未満の場合、９
０ｒｐｍの攪拌速度で攪拌し、汚泥濃度が３０ｇ／Ｌを超えた場合、１２０ｒｐｍの攪拌
速度で攪拌し、汚泥が汚泥加水分解・酸性化タンク（３）での滞在時間が１．５～３ｄで
あり、この間バッフルプレート（５）表面上に固定された軟質生物学的担体により加水分
解・酸性化機能細菌を濃縮し、汚泥と加水分解・酸性化機能細菌の接触効率を高め、安定
的かつ効率的な加水分解・酸性化効果を確保するステップと、
Ｓ３：毎回汚泥加水分解・酸性化タンク（３）中の２０～３０ｗｔ％の汚泥混合液が重力
により外部循環弱アルカリ性急速攪拌タンク（８）に流入すると、急速攪拌機（７）を始
動させ、まず２００～４００ｒｐｍで５分間攪拌した後、アルカリ投与タンク（９）をオ
ンにして、外部循環弱アルカリ性急速攪拌タンク（８）中の汚泥のｐＨを８～８．５に調
節し、次に継続的に２０～３０分間攪拌し、回転速度コントローラー（１０）により急速
攪拌機（７）の回転速度を４００～６００ｒｐｍに調節して５～１０分間攪拌し、３００
～４００ｒｐｍの攪拌により溶解した一部のＣＯ２をオーバフローさせ、ｐＨを調節して
形成された揮発性脂肪酸を解離させ、酸性環境による加水分解・酸性化菌の阻害を緩和し
て、微生物の活性を改善し、４００～６００ｒｐｍの急速攪拌により汚泥フロックを粉砕
および破壊する可能性があり、分解されていない汚泥有機物が加水分解・酸性化菌と接触
し、汚泥有機物がＳＣＯＤと揮発性脂肪酸に効率的に変換されることを確保するステップ
と、
Ｓ４：汚泥加水分解・酸性化タンク（３）によって加水分解・酸性化された汚泥をプレー
トアンドフレームフィルタープレス（１３）に注入して汚泥と水を分離し、得られた汚泥
発酵液を窒素とリンの回収後下水処理場の脱窒による窒素除去の炭素源として使用し、ま
たは汚泥メタン生成タンク（１４）に注入してバイオガスを生成し、得られたバイオガス
を浄化した後熱電併給、グリッド組込または下水処理場に使用するステップと、を含む。
効果を向上させるための運転方法をさらに提供し、この方法は、
Ｓ１：まず汚泥を調節プール（１）に注入し、調節プール（１）に接続された清水プール
（１５）により、汚泥加水分解・酸性化タンク（３）に入った汚泥の濃度が６０～８０ｇ
／Ｌ以下になるように制御するステップと、
Ｓ２：汚泥を汚泥注入ポンプ（２）を通って汚泥加水分解・酸性化タンク（３）に注入し
、このとき機械攪拌パドル（４）の攪拌を開始し、汚泥濃度が３０ｇ／Ｌ未満の場合、９
０ｒｐｍの攪拌速度で攪拌し、汚泥濃度が３０ｇ／Ｌを超えた場合、１２０ｒｐｍの攪拌
速度で攪拌し、汚泥が汚泥加水分解・酸性化タンク（３）での滞在時間が１．５～３ｄで
あり、この間バッフルプレート（５）表面上に固定された軟質生物学的担体により加水分
解・酸性化機能細菌を濃縮し、汚泥と加水分解・酸性化機能細菌の接触効率を高め、安定
的かつ効率的な加水分解・酸性化効果を確保するステップと、
Ｓ３：毎回汚泥加水分解・酸性化タンク（３）中の２０～３０ｗｔ％の汚泥混合液が重力
により外部循環弱アルカリ性急速攪拌タンク（８）に流入すると、急速攪拌機（７）を始
動させ、まず２００～４００ｒｐｍで５分間攪拌した後、アルカリ投与タンク（９）をオ
ンにして、外部循環弱アルカリ性急速攪拌タンク（８）中の汚泥のｐＨを８～８．５に調
節し、次に継続的に２０～３０分間攪拌し、回転速度コントローラー（１０）により急速
攪拌機（７）の回転速度を４００～６００ｒｐｍに調節して５～１０分間攪拌し、３００
～４００ｒｐｍの攪拌により溶解した一部のＣＯ２をオーバフローさせ、ｐＨを調節して
形成された揮発性脂肪酸を解離させ、酸性環境による加水分解・酸性化菌の阻害を緩和し
て、微生物の活性を改善し、４００～６００ｒｐｍの急速攪拌により汚泥フロックを粉砕
および破壊する可能性があり、分解されていない汚泥有機物が加水分解・酸性化菌と接触
し、汚泥有機物がＳＣＯＤと揮発性脂肪酸に効率的に変換されることを確保するステップ
と、
Ｓ４：汚泥加水分解・酸性化タンク（３）によって加水分解・酸性化された汚泥をプレー
トアンドフレームフィルタープレス（１３）に注入して汚泥と水を分離し、得られた汚泥
発酵液を窒素とリンの回収後下水処理場の脱窒による窒素除去の炭素源として使用し、ま
たは汚泥メタン生成タンク（１４）に注入してバイオガスを生成し、得られたバイオガス
を浄化した後熱電併給、グリッド組込または下水処理場に使用するステップと、を含む。
本発明は以下の有益な効果を有する。
（１）本発明の汚泥加水分解・酸性化タンクは、３羽根機械攪拌パドルが設けられ、一定
攪拌戦略で汚泥を均一に分布させる効果を達成し、微生物フロック構造の形成を促進して
加水分解・酸性化微生物の活性およびその富集を強化し、汚泥加水分解・酸性化タンクの
本体の上部のバッフルプレート面上に軟質生物学的担体が固定されており、活性微生物が
汚泥加水分解・酸性化タンク本体から直接持ち出さないようにすることができ、さらに加
水分解・酸性化機能細菌を濃縮し、残留汚泥と加水分解・酸性化機能細菌の接触効率を高
め、汚泥加水分解・酸性化タンクの耐衝撃性を大幅に向上させ、安定かつ効率的な加水分
解・酸性化効果を得ることができる。
（２）本発明の外部循環弱アルカリ性急速攪拌タンクは、まずＣＯ２をオーバフローさせ
ｐＨを調節することにより、形成された揮発性脂肪酸を解離させ、酸性環境と加水分解・
酸性化生成物による加水分解・酸性化機能細菌の阻害を緩和し、加水分解・酸性化機能細
菌活性を高め、次に４羽根逆三角形の攪拌パドル羽根により急速攪拌して汚泥フロックを
粉砕および破壊して、分解されていない汚泥有機物が加水分解・酸性化菌と接触してコロ
ニーを形成でき、汚泥加水分解・酸性化タンクに注入された後、加水分解・酸性化機能細
菌の活性をさらに向上させ、汚泥有機物がＳＣＯＤと揮発性脂肪酸に効率的に変換される
のを確保する。
（３）本発明の汚泥加水分解・酸性化タンク中の発酵混合液のｐＨ値が大幅に増減するこ
となく、その後のメタン生成または脱窒素炭素源としての発酵液に悪影響を及ばず、その
後のバイオガス収量を大幅増加させ、または下水脱窒素と炭素源の投入量を効果的に削減
し、汚泥のエネルギーと資源化利用の効率を向上させる。
（４）本発明の装置は構造が簡単で、設備要件が少なく、操作が便利であり、本発明の運
転方法は、汚泥嫌気性加水分解・酸性化の効率と安定性を効果的に向上させ、汚泥有機物
の加水分解・酸性化効率が高く、エネルギー消費が低く、汚泥嫌気性加水分解・酸性化プ
ロセスが安定で、高効率かつ低エネルギー消費という優れた効果が得られる。
（１）本発明の汚泥加水分解・酸性化タンクは、３羽根機械攪拌パドルが設けられ、一定
攪拌戦略で汚泥を均一に分布させる効果を達成し、微生物フロック構造の形成を促進して
加水分解・酸性化微生物の活性およびその富集を強化し、汚泥加水分解・酸性化タンクの
本体の上部のバッフルプレート面上に軟質生物学的担体が固定されており、活性微生物が
汚泥加水分解・酸性化タンク本体から直接持ち出さないようにすることができ、さらに加
水分解・酸性化機能細菌を濃縮し、残留汚泥と加水分解・酸性化機能細菌の接触効率を高
め、汚泥加水分解・酸性化タンクの耐衝撃性を大幅に向上させ、安定かつ効率的な加水分
解・酸性化効果を得ることができる。
（２）本発明の外部循環弱アルカリ性急速攪拌タンクは、まずＣＯ２をオーバフローさせ
ｐＨを調節することにより、形成された揮発性脂肪酸を解離させ、酸性環境と加水分解・
酸性化生成物による加水分解・酸性化機能細菌の阻害を緩和し、加水分解・酸性化機能細
菌活性を高め、次に４羽根逆三角形の攪拌パドル羽根により急速攪拌して汚泥フロックを
粉砕および破壊して、分解されていない汚泥有機物が加水分解・酸性化菌と接触してコロ
ニーを形成でき、汚泥加水分解・酸性化タンクに注入された後、加水分解・酸性化機能細
菌の活性をさらに向上させ、汚泥有機物がＳＣＯＤと揮発性脂肪酸に効率的に変換される
のを確保する。
（３）本発明の汚泥加水分解・酸性化タンク中の発酵混合液のｐＨ値が大幅に増減するこ
となく、その後のメタン生成または脱窒素炭素源としての発酵液に悪影響を及ばず、その
後のバイオガス収量を大幅増加させ、または下水脱窒素と炭素源の投入量を効果的に削減
し、汚泥のエネルギーと資源化利用の効率を向上させる。
（４）本発明の装置は構造が簡単で、設備要件が少なく、操作が便利であり、本発明の運
転方法は、汚泥嫌気性加水分解・酸性化の効率と安定性を効果的に向上させ、汚泥有機物
の加水分解・酸性化効率が高く、エネルギー消費が低く、汚泥嫌気性加水分解・酸性化プ
ロセスが安定で、高効率かつ低エネルギー消費という優れた効果が得られる。
［符号の説明］
１ 汚泥調節プール
２ 汚泥注入ポンプ
３ 汚泥加水分解・酸性化タンク
４ 機械攪拌パドル
５ バッフルプレート
６ 一方向タイミングバルブ
７ 急速攪拌機
８ 外部循環弱アルカリ性急速攪拌タンク
９ アルカリ投与タンク
１０ 回転速度コントローラー
１１ ｐＨ計
１２ 外部循環ポンプ
１３ プレートアンドフレームフィルタープレス
１４ 汚泥メタン生成タンク
１５ 清水プール
１ 汚泥調節プール
２ 汚泥注入ポンプ
３ 汚泥加水分解・酸性化タンク
４ 機械攪拌パドル
５ バッフルプレート
６ 一方向タイミングバルブ
７ 急速攪拌機
８ 外部循環弱アルカリ性急速攪拌タンク
９ アルカリ投与タンク
１０ 回転速度コントローラー
１１ ｐＨ計
１２ 外部循環ポンプ
１３ プレートアンドフレームフィルタープレス
１４ 汚泥メタン生成タンク
１５ 清水プール
以下、本発明の利点をより具体化するために、具体的な実施形態により本発明をより詳し
く説明する。
実施例１
図１に示すように、残留汚泥の加水分解・酸性化効果を高効率・低エネ消費で向上させる
装置は、順次接続された汚泥調節プール１、汚泥注入ポンプ２、汚泥加水分解・酸性化タ
ンク３および外部循環弱アルカリ性急速攪拌タンク８を含み、
調節プール（１）には、汚泥加水分解・酸性化タンク（３）に注入された汚泥の濃度が６
０ｇ／Ｌ以下になるように使用される清水プール（１５）がさらに接続され、
前記汚泥加水分解・酸性化タンク（３）中の下部に機械攪拌パドル（４）が設けられ、汚
泥加水分解・酸性化タンク（３）中の上部にバッフルプレート（５）が設けられ、バッフ
ルプレート５と垂直面の夾角が２０°であり、バッフルプレート５の高さと汚泥加水分解
・酸性化タンク３本体の高さの比が１０％であり、バッフルプレート５の表面上に軟質生
物学的担体が固定され、軟質生物学的担体はアルデヒドセルロース繊維で形成されたフィ
ラメント状の軟質繊維束であり、この軟質生物学的担体は従来技術の製品であり、単位重
量１．８ｋｇ／ｍ３、繊維束長さ８０ｍｍ、束の直径０．４ｍｍ、束間距離１５ｍｍ、気
孔率＞９９％の軟質生物学的担体を採用し、
機械攪拌パドル（４）は３羽根攪拌パドルを採用し、前記３羽根攪拌パドルの攪拌パドル
羽根と水平面の夾角が４５°であり、３羽根攪拌パドルの直径と汚泥加水分解・酸性化タ
ンク（３）のタンク径の比が０．６：１であり、３羽根攪拌パドルと汚泥加水分解・酸性
化タンク３の底部間の距離が３ｃｍであり、
汚泥加水分解・酸性化タンク（３）の上部に汚泥排出管が設けられ、前記汚泥排出管がプ
レートアンドフレームフィルタープレス（１３）または汚泥メタン生成タンク（１４）に
接続され、前記プレートアンドフレームフィルタープレス（１３）は、圧力ろ過により生
成された汚泥発酵液を下水脱窒による窒素除去に必要な炭素源として使用するために使用
され、前記汚泥メタン生成タンク（１４）は汚泥を利用してバイオガスを生成するために
使用され、
外部循環弱アルカリ性急速攪拌タンク８上に汚泥注入管と汚泥返送管が設けられ、汚泥注
入管、汚泥返送管はいずれも汚泥加水分解・酸性化タンク３に接続され、汚泥注入管上に
一方向タイミングバルブ６が設けられ、一方向タイミングバルブ６は汚泥加水分解・酸性
化タンク３中の汚泥の一部を、定期的に外部循環弱アルカリ性急速攪拌タンク８に一方向
で送り込み、一方向タイミングバルブ６は、汚泥が汚泥加水分解・酸性化タンク３から外
部循環弱アルカリ性急速攪拌タンク８のみに流れるのを許可し、汚泥返送管上に外部循環
ポンプ１２が設けられ、外部循環ポンプ１２は外部循環弱アルカリ性急速攪拌タンク８内
の汚泥を一定時間を経った後汚泥加水分解・酸性化タンク３に再び送り込むために使用さ
れ、外部循環弱アルカリ性急速攪拌タンク８にアルカリ投与タンク９とｐＨ計１１がさら
に接続され、外部循環弱アルカリ性急速攪拌タンク８の底部に急速攪拌機７が設けられ、
急速攪拌機７に回転速度コントローラー１０が接続され、
急速攪拌機７は４羽根攪拌パドルであり、４羽根攪拌パドルの直径と外部循環弱アルカリ
性急速攪拌タンク８のタンク径の比が０．５：１であり、４羽根攪拌パドルの攪拌パドル
羽根は逆三角形であり、攪拌パドル羽根の根部と水平面の夾角が１２°であり、攪拌パド
ル羽根の頂部と水平面の夾角が４０°であり、攪拌パドル羽根の根部の長さと攪拌パドル
羽根の根部の厚さの比が３０：１であり、攪拌パドル羽根の頂部の長さと攪拌パドル羽根
の頂部の厚さの比が８０：１であり、４羽根攪拌パドルと外部循環弱アルカリ性急速攪拌
タンク８の底部間の距離が１．５ｃｍである。
上記の装置と協力して残留汚泥加水分解・酸性化効果を高めるための運転方法は、以下の
ステップを含む。
Ｓ１：ある都市下水処理場の二次沈殿槽の残留汚泥から汚泥を収集し、汚泥濃度が２３．
２１±０．６２ｇ／Ｌであり、揮発性浮遊固体濃度が１４．３４±０．４１ｇ／Ｌであり
、ＳＣＯＤ３１７．９±３６．０３ｍｇ／Ｌ,ＴＣＯＤ２０．８８±１．１３ｇ／Ｌ、ｐ
Ｈ７．３であり、汚泥をまず調節プール１に注入し、調節プール１に接続された清水プー
ル１５により、汚泥加水分解・酸性化タンク３に入った汚泥の濃度が６０～８０ｇ／Ｌ以
下になるように制御する。
Ｓ２：汚泥を汚泥注入ポンプ（２）を通って汚泥加水分解・酸性化タンク（３）に注入し
、このとき機械攪拌パドル（４）の攪拌を開始し、汚泥濃度が３０ｇ／Ｌ未満の場合、９
０ｒｐｍの攪拌速度で攪拌し、汚泥濃度が３０ｇ／Ｌを超えた場合、１２０ｒｐｍの攪拌
速度で攪拌し、この攪拌戦略により汚泥を均一に分布させる効果を達成する同時に、微生
物フロック構造の形成を確保して加水分解・酸性化微生物の活性を高め、汚泥の汚泥加水
分解・酸性化タンク３での滞在時間が２ｄである。
Ｓ３：毎回汚泥加水分解・酸性化タンク（３）中の２５ｗｔ％の汚泥混合液が重力により
外部循環弱アルカリ性急速攪拌タンク（８）に流入すると、急速攪拌機（７）を始動させ
、まず３５０ｒｐｍで５分間攪拌した後、アルカリ投与タンク（９）をオンにして、外部
循環弱アルカリ性急速攪拌タンク（８）中の汚泥のｐＨを８．２に調節し、次に継続的に
２５分間攪拌し、回転速度コントローラー（１０）により急速攪拌機（７）の回転速度を
５００ｒｐｍに調節して７分間攪拌した後、再び汚泥加水分解・酸性化タンク３に注入し
、最初に汚泥加水分解・酸性化タンク３に注入された汚泥の平均粒子径が８２μｍである
ことに対して、再び汚泥加水分解・酸性化タンク３に注入された汚泥の平均粒子径が５８
μｍになり、反応器が継続的に２０ｄ運転した後、汚泥加水分解・酸性化タンク３の汚泥
排出口の発酵液のＳＣＯＤが２９１４±９７ｍｇ／Ｌに達し、揮発性脂肪酸濃度が１８６
６±１０５ｍｇＣＯＤ／Ｌである。
Ｓ４：汚泥加水分解・酸性化タンク（３）によって加水分解・酸性化された汚泥をプレー
トアンドフレームフィルタープレス（１３）に注入して汚泥と水を分離し、遠心分離によ
り汚泥と水を分離した後、得られた発酵液が窒素とリン除去、下水脱窒による窒素除去と
炭素源として使用され、進水ＣＯＤ１４５ｍｇ／Ｌ、総窒素濃度３２ｍｇ／Ｌの下で、Ｃ
ＯＤを２５０ｍｇ／Ｌに調節し、排水総窒素濃度が安定して１５ｍｇ／Ｌよりも低い。
く説明する。
実施例１
図１に示すように、残留汚泥の加水分解・酸性化効果を高効率・低エネ消費で向上させる
装置は、順次接続された汚泥調節プール１、汚泥注入ポンプ２、汚泥加水分解・酸性化タ
ンク３および外部循環弱アルカリ性急速攪拌タンク８を含み、
調節プール（１）には、汚泥加水分解・酸性化タンク（３）に注入された汚泥の濃度が６
０ｇ／Ｌ以下になるように使用される清水プール（１５）がさらに接続され、
前記汚泥加水分解・酸性化タンク（３）中の下部に機械攪拌パドル（４）が設けられ、汚
泥加水分解・酸性化タンク（３）中の上部にバッフルプレート（５）が設けられ、バッフ
ルプレート５と垂直面の夾角が２０°であり、バッフルプレート５の高さと汚泥加水分解
・酸性化タンク３本体の高さの比が１０％であり、バッフルプレート５の表面上に軟質生
物学的担体が固定され、軟質生物学的担体はアルデヒドセルロース繊維で形成されたフィ
ラメント状の軟質繊維束であり、この軟質生物学的担体は従来技術の製品であり、単位重
量１．８ｋｇ／ｍ３、繊維束長さ８０ｍｍ、束の直径０．４ｍｍ、束間距離１５ｍｍ、気
孔率＞９９％の軟質生物学的担体を採用し、
機械攪拌パドル（４）は３羽根攪拌パドルを採用し、前記３羽根攪拌パドルの攪拌パドル
羽根と水平面の夾角が４５°であり、３羽根攪拌パドルの直径と汚泥加水分解・酸性化タ
ンク（３）のタンク径の比が０．６：１であり、３羽根攪拌パドルと汚泥加水分解・酸性
化タンク３の底部間の距離が３ｃｍであり、
汚泥加水分解・酸性化タンク（３）の上部に汚泥排出管が設けられ、前記汚泥排出管がプ
レートアンドフレームフィルタープレス（１３）または汚泥メタン生成タンク（１４）に
接続され、前記プレートアンドフレームフィルタープレス（１３）は、圧力ろ過により生
成された汚泥発酵液を下水脱窒による窒素除去に必要な炭素源として使用するために使用
され、前記汚泥メタン生成タンク（１４）は汚泥を利用してバイオガスを生成するために
使用され、
外部循環弱アルカリ性急速攪拌タンク８上に汚泥注入管と汚泥返送管が設けられ、汚泥注
入管、汚泥返送管はいずれも汚泥加水分解・酸性化タンク３に接続され、汚泥注入管上に
一方向タイミングバルブ６が設けられ、一方向タイミングバルブ６は汚泥加水分解・酸性
化タンク３中の汚泥の一部を、定期的に外部循環弱アルカリ性急速攪拌タンク８に一方向
で送り込み、一方向タイミングバルブ６は、汚泥が汚泥加水分解・酸性化タンク３から外
部循環弱アルカリ性急速攪拌タンク８のみに流れるのを許可し、汚泥返送管上に外部循環
ポンプ１２が設けられ、外部循環ポンプ１２は外部循環弱アルカリ性急速攪拌タンク８内
の汚泥を一定時間を経った後汚泥加水分解・酸性化タンク３に再び送り込むために使用さ
れ、外部循環弱アルカリ性急速攪拌タンク８にアルカリ投与タンク９とｐＨ計１１がさら
に接続され、外部循環弱アルカリ性急速攪拌タンク８の底部に急速攪拌機７が設けられ、
急速攪拌機７に回転速度コントローラー１０が接続され、
急速攪拌機７は４羽根攪拌パドルであり、４羽根攪拌パドルの直径と外部循環弱アルカリ
性急速攪拌タンク８のタンク径の比が０．５：１であり、４羽根攪拌パドルの攪拌パドル
羽根は逆三角形であり、攪拌パドル羽根の根部と水平面の夾角が１２°であり、攪拌パド
ル羽根の頂部と水平面の夾角が４０°であり、攪拌パドル羽根の根部の長さと攪拌パドル
羽根の根部の厚さの比が３０：１であり、攪拌パドル羽根の頂部の長さと攪拌パドル羽根
の頂部の厚さの比が８０：１であり、４羽根攪拌パドルと外部循環弱アルカリ性急速攪拌
タンク８の底部間の距離が１．５ｃｍである。
上記の装置と協力して残留汚泥加水分解・酸性化効果を高めるための運転方法は、以下の
ステップを含む。
Ｓ１：ある都市下水処理場の二次沈殿槽の残留汚泥から汚泥を収集し、汚泥濃度が２３．
２１±０．６２ｇ／Ｌであり、揮発性浮遊固体濃度が１４．３４±０．４１ｇ／Ｌであり
、ＳＣＯＤ３１７．９±３６．０３ｍｇ／Ｌ,ＴＣＯＤ２０．８８±１．１３ｇ／Ｌ、ｐ
Ｈ７．３であり、汚泥をまず調節プール１に注入し、調節プール１に接続された清水プー
ル１５により、汚泥加水分解・酸性化タンク３に入った汚泥の濃度が６０～８０ｇ／Ｌ以
下になるように制御する。
Ｓ２：汚泥を汚泥注入ポンプ（２）を通って汚泥加水分解・酸性化タンク（３）に注入し
、このとき機械攪拌パドル（４）の攪拌を開始し、汚泥濃度が３０ｇ／Ｌ未満の場合、９
０ｒｐｍの攪拌速度で攪拌し、汚泥濃度が３０ｇ／Ｌを超えた場合、１２０ｒｐｍの攪拌
速度で攪拌し、この攪拌戦略により汚泥を均一に分布させる効果を達成する同時に、微生
物フロック構造の形成を確保して加水分解・酸性化微生物の活性を高め、汚泥の汚泥加水
分解・酸性化タンク３での滞在時間が２ｄである。
Ｓ３：毎回汚泥加水分解・酸性化タンク（３）中の２５ｗｔ％の汚泥混合液が重力により
外部循環弱アルカリ性急速攪拌タンク（８）に流入すると、急速攪拌機（７）を始動させ
、まず３５０ｒｐｍで５分間攪拌した後、アルカリ投与タンク（９）をオンにして、外部
循環弱アルカリ性急速攪拌タンク（８）中の汚泥のｐＨを８．２に調節し、次に継続的に
２５分間攪拌し、回転速度コントローラー（１０）により急速攪拌機（７）の回転速度を
５００ｒｐｍに調節して７分間攪拌した後、再び汚泥加水分解・酸性化タンク３に注入し
、最初に汚泥加水分解・酸性化タンク３に注入された汚泥の平均粒子径が８２μｍである
ことに対して、再び汚泥加水分解・酸性化タンク３に注入された汚泥の平均粒子径が５８
μｍになり、反応器が継続的に２０ｄ運転した後、汚泥加水分解・酸性化タンク３の汚泥
排出口の発酵液のＳＣＯＤが２９１４±９７ｍｇ／Ｌに達し、揮発性脂肪酸濃度が１８６
６±１０５ｍｇＣＯＤ／Ｌである。
Ｓ４：汚泥加水分解・酸性化タンク（３）によって加水分解・酸性化された汚泥をプレー
トアンドフレームフィルタープレス（１３）に注入して汚泥と水を分離し、遠心分離によ
り汚泥と水を分離した後、得られた発酵液が窒素とリン除去、下水脱窒による窒素除去と
炭素源として使用され、進水ＣＯＤ１４５ｍｇ／Ｌ、総窒素濃度３２ｍｇ／Ｌの下で、Ｃ
ＯＤを２５０ｍｇ／Ｌに調節し、排水総窒素濃度が安定して１５ｍｇ／Ｌよりも低い。
実施例２
本実施例は以下のことを除いて実施例１と基本的に同様であり、処理する汚泥がある都市
の下水処理場の二次沈殿槽の残留汚泥から収集され、汚泥濃度１９．７±０．７ｇ／Ｌ、
汚泥総ＣＯＤ１７．１±１．１ｇ／Ｌ、ｐＨ６．８～７．２、溶解性ＣＯＤ１６９～２６
４ｍｇ／Ｌであり、汚泥が調節プール１を通って汚泥加水分解・酸性化タンク３に直接注
入され、汚泥加水分解・酸性化タンク３のバッフルプレート５と垂直面の夾角が１５°で
あり、バッフルプレート５の高さと汚泥加水分解・酸性化タンク３本体の高さの比が１５
％であり、バッフルプレート５表面上に固定された軟質生物学的担体の単位重量２．０ｋ
ｇ／ｍ３、繊維束長さ６０ｍｍ、束の直径０．３ｍｍ、束間距離１０ｍｍ、気孔率＞９９
％であり、機械攪拌パドル４の羽根傾斜角度が４５°であり、直径とタンク径の比が０．
５：１であり、汚泥加水分解・酸性化タンク３の底部からの距離が２ｃｍであり、外部循
環弱アルカリ性急速攪拌タンク８の急速攪拌機７の直径とタンク径の比が０．５：１であ
り、羽根の根部の傾斜角度が１０°であり、羽根の頂部の傾斜角度が３０°であり、根部
の長さと厚さの比が２５：１であり、頂部の長さと厚さの比が６０：１であり、外部循環
弱アルカリ性急速攪拌タンク８の底部からの距離が１ｃｍであり、機械攪拌パドル４をオ
ンにして、攪拌速度を９０ｒｐｍに設定し、汚泥滞在時間が２ｄであり、反応器が１０ｄ
運転した後、４ｈごとに約２０ｗｔ％の汚泥が汚泥加水分解・酸性化タンク３から外部循
環弱アルカリ性急速攪拌タンク８に流入し、急速攪拌機７をオンにして、まず２００ｒｐ
ｍで５分間攪拌した後、アルカリ投与タンク９をオンにして、ｐＨを８に調節した後継続
的に２５分間攪拌し、回転速度コントローラー１０により回転速度を４００ｒｐｍに調節
し、１０分間攪拌した後再び汚泥加水分解・酸性化タンク３に注入し、汚泥が最初に汚泥
加水分解・酸性化タンク３に注入されたときの平均粒子径が６４μｍであることに対して
、再び汚泥加水分解・酸性化タンク３に注入されたときの平均粒子径が４７μｍであり、
反応器が継続的に２０ｄ運転した後、汚泥加水分解・酸性化タンク３の汚泥排出口の発酵
液ＳＣＯＤが２６８１±１０２ｍｇ／Ｌに達し、揮発性脂肪酸濃度が１６８９±９６ｍｇ
ＣＯＤ／Ｌであり、遠心分離により汚泥と水を分離した後、得られた発酵液が窒素とリン
除去、下水脱窒による窒素除去と炭素源として使用され、進水ＣＯＤ１６８ｍｇ／Ｌ、総
窒素濃度３５ｍｇ／Ｌの下で、ＣＯＤを２７０ｍｇ／Ｌに調節し、排水総窒素濃度が安定
して１５ｍｇ／Ｌよりも低い。
本実施例は以下のことを除いて実施例１と基本的に同様であり、処理する汚泥がある都市
の下水処理場の二次沈殿槽の残留汚泥から収集され、汚泥濃度１９．７±０．７ｇ／Ｌ、
汚泥総ＣＯＤ１７．１±１．１ｇ／Ｌ、ｐＨ６．８～７．２、溶解性ＣＯＤ１６９～２６
４ｍｇ／Ｌであり、汚泥が調節プール１を通って汚泥加水分解・酸性化タンク３に直接注
入され、汚泥加水分解・酸性化タンク３のバッフルプレート５と垂直面の夾角が１５°で
あり、バッフルプレート５の高さと汚泥加水分解・酸性化タンク３本体の高さの比が１５
％であり、バッフルプレート５表面上に固定された軟質生物学的担体の単位重量２．０ｋ
ｇ／ｍ３、繊維束長さ６０ｍｍ、束の直径０．３ｍｍ、束間距離１０ｍｍ、気孔率＞９９
％であり、機械攪拌パドル４の羽根傾斜角度が４５°であり、直径とタンク径の比が０．
５：１であり、汚泥加水分解・酸性化タンク３の底部からの距離が２ｃｍであり、外部循
環弱アルカリ性急速攪拌タンク８の急速攪拌機７の直径とタンク径の比が０．５：１であ
り、羽根の根部の傾斜角度が１０°であり、羽根の頂部の傾斜角度が３０°であり、根部
の長さと厚さの比が２５：１であり、頂部の長さと厚さの比が６０：１であり、外部循環
弱アルカリ性急速攪拌タンク８の底部からの距離が１ｃｍであり、機械攪拌パドル４をオ
ンにして、攪拌速度を９０ｒｐｍに設定し、汚泥滞在時間が２ｄであり、反応器が１０ｄ
運転した後、４ｈごとに約２０ｗｔ％の汚泥が汚泥加水分解・酸性化タンク３から外部循
環弱アルカリ性急速攪拌タンク８に流入し、急速攪拌機７をオンにして、まず２００ｒｐ
ｍで５分間攪拌した後、アルカリ投与タンク９をオンにして、ｐＨを８に調節した後継続
的に２５分間攪拌し、回転速度コントローラー１０により回転速度を４００ｒｐｍに調節
し、１０分間攪拌した後再び汚泥加水分解・酸性化タンク３に注入し、汚泥が最初に汚泥
加水分解・酸性化タンク３に注入されたときの平均粒子径が６４μｍであることに対して
、再び汚泥加水分解・酸性化タンク３に注入されたときの平均粒子径が４７μｍであり、
反応器が継続的に２０ｄ運転した後、汚泥加水分解・酸性化タンク３の汚泥排出口の発酵
液ＳＣＯＤが２６８１±１０２ｍｇ／Ｌに達し、揮発性脂肪酸濃度が１６８９±９６ｍｇ
ＣＯＤ／Ｌであり、遠心分離により汚泥と水を分離した後、得られた発酵液が窒素とリン
除去、下水脱窒による窒素除去と炭素源として使用され、進水ＣＯＤ１６８ｍｇ／Ｌ、総
窒素濃度３５ｍｇ／Ｌの下で、ＣＯＤを２７０ｍｇ／Ｌに調節し、排水総窒素濃度が安定
して１５ｍｇ／Ｌよりも低い。
実施例３
本実施例は以下のことを除いて実施例１と基本的に同様であり、処理する汚泥がある都市
下水処理場の汚泥濃縮溝の残留汚泥から収集され、汚泥濃度５３．１７±２．０４ｇ／Ｌ
、揮発性浮遊固体濃度２７．１９±１．４３ｇ／Ｌ、ＳＣＯＤ６３９．４±５１．２８ｍ
ｇ／Ｌ,ＴＣＯＤ３９．６２±２．９１ｇ／Ｌ、ｐＨ６．８であり、汚泥が調節プール１
を通って汚泥加水分解・酸性化タンク３に直接注入され、汚泥加水分解・酸性化タンク３
のバッフルプレート５と垂直面の夾角が３０°であり、バッフルプレート５の高さと汚泥
加水分解・酸性化タンク３本体の高さの比が１０％であり、バッフルプレート５表面上に
固定された軟質生物学的担体の単位重量２．０ｋｇ／ｍ３、繊維束長さ８０ｍｍ、束の直
径０．３５ｍｍ、束間距離２５ｍｍ、気孔率＞９９％であり、機械攪拌パドル４の羽根傾
斜角度が４５°であり、直径とタンク径の比が０．８：１であり、汚泥加水分解・酸性化
タンク３の底部からの距離が１．５ｃｍであり、外部循環弱アルカリ性急速攪拌タンク８
の急速攪拌機７の直径とタンク径の比が０．６：１であり、羽根根部の傾斜角度が１５°
であり、羽根頂部の傾斜角度が４５°であり、根部の長さと厚さの比が２５：１であり、
頂部の長さと厚さの比が１００：１であり、外部循環弱アルカリ性急速攪拌タンク８の底
部からの距離が１．５ｃｍであり、機械攪拌パドル４をオンにして攪拌速度を１２０ｒｐ
ｍに設定し、汚泥滞在時間が３ｄであり、反応器が１５ｄ運転した後、８ｈごとに約３０
ｗｔ％の汚泥が汚泥加水分解・酸性化タンク３から外部循環弱アルカリ性急速攪拌タンク
８に流入し、急速攪拌機７をオンにし、まず４００ｒｐｍで５分間攪拌した後、アルカリ
投与タンク９をオンにして、ｐＨを８．５に調節した後、継続的に３０分間攪拌し、回転
速度コントローラーにより回転速度を６００ｒｐｍに調節し、１０分間攪拌した後再び汚
泥加水分解・酸性化タンク３に注入し、汚泥が最初に汚泥加水分解・酸性化タンク３に注
入されたときの平均粒子径が９７μｍであることに対して、再び汚泥加水分解・酸性化タ
ンク３に注入されたときの平均粒子径が７４μｍであり、反応器が継続的に３０ｄ運転し
た後、汚泥加水分解・酸性化タンク３の汚泥排出口の発酵液ＳＣＯＤが４８９４±２０１
ｍｇ／Ｌに達し、揮発性脂肪酸濃度が２４５２±１３２ｍｇＣＯＤ／Ｌであり、汚泥加水
分解・酸性化タンク３からの汚泥が汚泥メタンに注入されてタンク生成に使用され、汚泥
滞在時間が２０ｄであり、メタン収量が２２１～２４７ｍｌ／ｇＶＳであり、汚泥有機物
のメタン生成率が大幅に向上する。
本実施例は以下のことを除いて実施例１と基本的に同様であり、処理する汚泥がある都市
下水処理場の汚泥濃縮溝の残留汚泥から収集され、汚泥濃度５３．１７±２．０４ｇ／Ｌ
、揮発性浮遊固体濃度２７．１９±１．４３ｇ／Ｌ、ＳＣＯＤ６３９．４±５１．２８ｍ
ｇ／Ｌ,ＴＣＯＤ３９．６２±２．９１ｇ／Ｌ、ｐＨ６．８であり、汚泥が調節プール１
を通って汚泥加水分解・酸性化タンク３に直接注入され、汚泥加水分解・酸性化タンク３
のバッフルプレート５と垂直面の夾角が３０°であり、バッフルプレート５の高さと汚泥
加水分解・酸性化タンク３本体の高さの比が１０％であり、バッフルプレート５表面上に
固定された軟質生物学的担体の単位重量２．０ｋｇ／ｍ３、繊維束長さ８０ｍｍ、束の直
径０．３５ｍｍ、束間距離２５ｍｍ、気孔率＞９９％であり、機械攪拌パドル４の羽根傾
斜角度が４５°であり、直径とタンク径の比が０．８：１であり、汚泥加水分解・酸性化
タンク３の底部からの距離が１．５ｃｍであり、外部循環弱アルカリ性急速攪拌タンク８
の急速攪拌機７の直径とタンク径の比が０．６：１であり、羽根根部の傾斜角度が１５°
であり、羽根頂部の傾斜角度が４５°であり、根部の長さと厚さの比が２５：１であり、
頂部の長さと厚さの比が１００：１であり、外部循環弱アルカリ性急速攪拌タンク８の底
部からの距離が１．５ｃｍであり、機械攪拌パドル４をオンにして攪拌速度を１２０ｒｐ
ｍに設定し、汚泥滞在時間が３ｄであり、反応器が１５ｄ運転した後、８ｈごとに約３０
ｗｔ％の汚泥が汚泥加水分解・酸性化タンク３から外部循環弱アルカリ性急速攪拌タンク
８に流入し、急速攪拌機７をオンにし、まず４００ｒｐｍで５分間攪拌した後、アルカリ
投与タンク９をオンにして、ｐＨを８．５に調節した後、継続的に３０分間攪拌し、回転
速度コントローラーにより回転速度を６００ｒｐｍに調節し、１０分間攪拌した後再び汚
泥加水分解・酸性化タンク３に注入し、汚泥が最初に汚泥加水分解・酸性化タンク３に注
入されたときの平均粒子径が９７μｍであることに対して、再び汚泥加水分解・酸性化タ
ンク３に注入されたときの平均粒子径が７４μｍであり、反応器が継続的に３０ｄ運転し
た後、汚泥加水分解・酸性化タンク３の汚泥排出口の発酵液ＳＣＯＤが４８９４±２０１
ｍｇ／Ｌに達し、揮発性脂肪酸濃度が２４５２±１３２ｍｇＣＯＤ／Ｌであり、汚泥加水
分解・酸性化タンク３からの汚泥が汚泥メタンに注入されてタンク生成に使用され、汚泥
滞在時間が２０ｄであり、メタン収量が２２１～２４７ｍｌ／ｇＶＳであり、汚泥有機物
のメタン生成率が大幅に向上する。
実施例４
様々なバッフルプレート５の設置による残留汚泥の加水分解・酸性化の向上効果を比較す
る。
配置されたバッフルプレート５と垂直面の夾角を１５°、２５°、３０°に調整すること
を除いて、他のパラメータや運転方法ステップおよびパラメータはすべて実施例１と同様
であり、
バッフルプレート５と垂直面の夾角が１５°に調整されると、反応器が継続的に２０ｄ運
転した後、汚泥加水分解・酸性化タンク３の汚泥排出口の発酵液ＳＣＯＤが２７１２±６
７ｍｇ／Ｌに達し、揮発性脂肪酸濃度が１７３５±８９ｍｇＣＯＤ／Ｌであり、
バッフルプレート５と垂直面の夾角が２５°に調整されると、反応器が継続的に２０ｄ運
転した後、汚泥加水分解・酸性化タンク３の汚泥排出口の発酵液ＳＣＯＤが２８２４±１
０１ｍｇ／Ｌに達し、揮発性脂肪酸濃度が１７９２±７５ｍｇＣＯＤ／Ｌであり、
バッフルプレート５と垂直面の夾角が３０°に調整されると、反応器が継続的に２０ｄ運
転した後、汚泥加水分解・酸性化タンク３の汚泥排出口の発酵液ＳＣＯＤが２７４４±９
３ｍｇ／Ｌに達し、揮発性脂肪酸濃度が１７５５±８３ｍｇＣＯＤ／Ｌであり、
結論：バッフルプレート５と垂直面の夾角が１５～３０°である場合、残留汚泥加水分解
・酸性化効果を向上でき、そのうちに、実施例１ではバッフルプレート５と垂直面の夾角
が２０°である場合、残留汚泥加水分解・酸性化の向上効果が最良であることが示されて
いる。
様々なバッフルプレート５の設置による残留汚泥の加水分解・酸性化の向上効果を比較す
る。
配置されたバッフルプレート５と垂直面の夾角を１５°、２５°、３０°に調整すること
を除いて、他のパラメータや運転方法ステップおよびパラメータはすべて実施例１と同様
であり、
バッフルプレート５と垂直面の夾角が１５°に調整されると、反応器が継続的に２０ｄ運
転した後、汚泥加水分解・酸性化タンク３の汚泥排出口の発酵液ＳＣＯＤが２７１２±６
７ｍｇ／Ｌに達し、揮発性脂肪酸濃度が１７３５±８９ｍｇＣＯＤ／Ｌであり、
バッフルプレート５と垂直面の夾角が２５°に調整されると、反応器が継続的に２０ｄ運
転した後、汚泥加水分解・酸性化タンク３の汚泥排出口の発酵液ＳＣＯＤが２８２４±１
０１ｍｇ／Ｌに達し、揮発性脂肪酸濃度が１７９２±７５ｍｇＣＯＤ／Ｌであり、
バッフルプレート５と垂直面の夾角が３０°に調整されると、反応器が継続的に２０ｄ運
転した後、汚泥加水分解・酸性化タンク３の汚泥排出口の発酵液ＳＣＯＤが２７４４±９
３ｍｇ／Ｌに達し、揮発性脂肪酸濃度が１７５５±８３ｍｇＣＯＤ／Ｌであり、
結論：バッフルプレート５と垂直面の夾角が１５～３０°である場合、残留汚泥加水分解
・酸性化効果を向上でき、そのうちに、実施例１ではバッフルプレート５と垂直面の夾角
が２０°である場合、残留汚泥加水分解・酸性化の向上効果が最良であることが示されて
いる。
実施例５
様々な軟質生物学的担体のパラメータによる残留汚泥加水分解・酸性化の向上効果を比較
する。
軟質生物学的担体のパラメータを調整することを除いて、他のパラメータや運転方法ステ
ップおよびパラメータはすべて実施例１と同様であり、
軟質生物学的担体の単位重量１．６ｋｇ／ｍ３、繊維束長さ６０ｍｍ、束の直径０．３ｍ
ｍ、束間距離１０ｍｍ、気孔率＞９９％であるとき、反応器が継続的に２０ｄ運転した後
、汚泥加水分解・酸性化タンク３の汚泥排出口の発酵液ＳＣＯＤが２６５７±７６ｍｇ／
Ｌに達し、揮発性脂肪酸濃度が１６９６±９７ｍｇＣＯＤ／Ｌであり、
軟質生物学的担体の単位重量２．０ｋｇ／ｍ３、繊維束長さ１００ｍｍ、束の直径０．４
５ｍｍ、束間距離２５ｍｍ、気孔率＞９９％であるとき、反応器が継続的に２０ｄ運転し
た後、汚泥加水分解・酸性化タンク３の汚泥排出口の発酵液ＳＣＯＤが２７５４±７３ｍ
ｇ／Ｌに達し、揮発性脂肪酸濃度が１７７５±１０１ｍｇＣＯＤ／Ｌであり、
結論：軟質生物学的担体の単位重量１．６～２．０ｋｇ／ｍ３、繊維束長さ６０～１００
ｍｍ、束の直径０．３～０．４５ｍｍ、束間距離１０～２５ｍｍ、気孔率＞９９％である
とき、残留汚泥加水分解・酸性化効果を向上でき、そのうちに、実施例１では軟質生物学
的担体のパラメータの残留汚泥加水分解・酸性化の向上効果が最良であることが示されて
いる。
様々な軟質生物学的担体のパラメータによる残留汚泥加水分解・酸性化の向上効果を比較
する。
軟質生物学的担体のパラメータを調整することを除いて、他のパラメータや運転方法ステ
ップおよびパラメータはすべて実施例１と同様であり、
軟質生物学的担体の単位重量１．６ｋｇ／ｍ３、繊維束長さ６０ｍｍ、束の直径０．３ｍ
ｍ、束間距離１０ｍｍ、気孔率＞９９％であるとき、反応器が継続的に２０ｄ運転した後
、汚泥加水分解・酸性化タンク３の汚泥排出口の発酵液ＳＣＯＤが２６５７±７６ｍｇ／
Ｌに達し、揮発性脂肪酸濃度が１６９６±９７ｍｇＣＯＤ／Ｌであり、
軟質生物学的担体の単位重量２．０ｋｇ／ｍ３、繊維束長さ１００ｍｍ、束の直径０．４
５ｍｍ、束間距離２５ｍｍ、気孔率＞９９％であるとき、反応器が継続的に２０ｄ運転し
た後、汚泥加水分解・酸性化タンク３の汚泥排出口の発酵液ＳＣＯＤが２７５４±７３ｍ
ｇ／Ｌに達し、揮発性脂肪酸濃度が１７７５±１０１ｍｇＣＯＤ／Ｌであり、
結論：軟質生物学的担体の単位重量１．６～２．０ｋｇ／ｍ３、繊維束長さ６０～１００
ｍｍ、束の直径０．３～０．４５ｍｍ、束間距離１０～２５ｍｍ、気孔率＞９９％である
とき、残留汚泥加水分解・酸性化効果を向上でき、そのうちに、実施例１では軟質生物学
的担体のパラメータの残留汚泥加水分解・酸性化の向上効果が最良であることが示されて
いる。
実施例６
様々な機械攪拌パドル４の設置による残留汚泥加水分解・酸性化の向上効果を比較する。
機械攪拌パドル４の設置パラメータを調整することを除いて、他のパラメータや運転方法
ステップおよびパラメータはすべて実施例１と同様であり、
機械攪拌パドル４の攪拌パドル羽根と水平面の夾角が４５°であり、機械攪拌パドル４の
直径と汚泥加水分解・酸性化タンク３のタンク径の比が０．５：１であるとき、反応器が
継続的に２０ｄ運転した後、汚泥加水分解・酸性化タンク３の汚泥排出口の発酵液ＳＣＯ
Ｄが２８６７±１０５ｍｇ／Ｌに達し、揮発性脂肪酸濃度が１８０４±８３ｍｇＣＯＤ／
Ｌであり、
機械攪拌パドル４の攪拌パドル羽根と水平面の夾角が４５°であり、機械攪拌パドル４の
直径と汚泥加水分解・酸性化タンク３のタンク径の比が０．８：１であるとき、反応器が
継続的に２０ｄ運転した後、汚泥加水分解・酸性化タンク３の汚泥排出口の発酵液ＳＣＯ
Ｄが２８０５±９５ｍｇ／Ｌに達し、揮発性脂肪酸濃度が１７８６±８７ｍｇＣＯＤ／Ｌ
であり、
結論：機械攪拌パドル４の直径と汚泥加水分解・酸性化タンク３のタンク径の比が０．５
～０．８：１に調整されると、残留汚泥加水分解・酸性化効果を向上でき、そのうちに、
実施例１では機械攪拌パドル４の設置パラメータによる残留汚泥加水分解・酸性化の向上
効果が最良であることが示されている。
様々な機械攪拌パドル４の設置による残留汚泥加水分解・酸性化の向上効果を比較する。
機械攪拌パドル４の設置パラメータを調整することを除いて、他のパラメータや運転方法
ステップおよびパラメータはすべて実施例１と同様であり、
機械攪拌パドル４の攪拌パドル羽根と水平面の夾角が４５°であり、機械攪拌パドル４の
直径と汚泥加水分解・酸性化タンク３のタンク径の比が０．５：１であるとき、反応器が
継続的に２０ｄ運転した後、汚泥加水分解・酸性化タンク３の汚泥排出口の発酵液ＳＣＯ
Ｄが２８６７±１０５ｍｇ／Ｌに達し、揮発性脂肪酸濃度が１８０４±８３ｍｇＣＯＤ／
Ｌであり、
機械攪拌パドル４の攪拌パドル羽根と水平面の夾角が４５°であり、機械攪拌パドル４の
直径と汚泥加水分解・酸性化タンク３のタンク径の比が０．８：１であるとき、反応器が
継続的に２０ｄ運転した後、汚泥加水分解・酸性化タンク３の汚泥排出口の発酵液ＳＣＯ
Ｄが２８０５±９５ｍｇ／Ｌに達し、揮発性脂肪酸濃度が１７８６±８７ｍｇＣＯＤ／Ｌ
であり、
結論：機械攪拌パドル４の直径と汚泥加水分解・酸性化タンク３のタンク径の比が０．５
～０．８：１に調整されると、残留汚泥加水分解・酸性化効果を向上でき、そのうちに、
実施例１では機械攪拌パドル４の設置パラメータによる残留汚泥加水分解・酸性化の向上
効果が最良であることが示されている。
実施例７
様々な急速攪拌機７の設置による残留汚泥加水分解・酸性化の向上効果を比較する。
急速攪拌機７の設置パラメータを調整することを除いて、他のパラメータや運転方法ステ
ップおよびパラメータはすべて実施例１と同様であり、
急速攪拌機７の直径と外部循環弱アルカリ性急速攪拌タンク８のタンク径の比が０．４：
１であり、急速攪拌機７の攪拌パドルの羽根根部と水平面の夾角が１０°であり、攪拌パ
ドルの羽根頂部と水平面の夾角が３０°であり、攪拌パドルの羽根根部の長さと攪拌パド
ルの羽根根部の厚さの比が２５：１であり、攪拌パドルの羽根頂部の長さと攪拌パドルの
羽根頂部の厚さの比が５０:１であるとき、反応器が継続的に２０ｄ運転した後、汚泥加
水分解・酸性化タンク３の汚泥排出口の発酵液ＳＣＯＤが２７５９±９３ｍｇ／Ｌに達し
、揮発性脂肪酸濃度が１７７３±１０１ｍｇＣＯＤ／Ｌであり、
急速攪拌機７の直径と外部循環弱アルカリ性急速攪拌タンク８のタンク径の比が０．６:
１であり、急速攪拌機７の攪拌パドルの羽根根部と水平面の夾角が１５°であり、攪拌パ
ドルの羽根頂部と水平面の夾角が４５°であり、攪拌パドルの羽根根部の長さと攪拌パド
ルの羽根根部の厚さの比が３５:１であり、攪拌パドルの羽根頂部長さと攪拌パドルの羽
根頂部の厚さの比が１００:１であるとき、反応器が継続的に２０ｄ運転した後、汚泥加
水分解・酸性化タンク３の汚泥排出口の発酵液ＳＣＯＤが２７２１±８５ｍｇ／Ｌに達し
、揮発性脂肪酸濃度が１７５３±９７ｍｇＣＯＤ／Ｌであり、
結論：急速攪拌機７の設置パラメータが調整されると残留汚泥加水分解・酸性化効果にあ
る程度影響を及ぼし、そのうちに、実施例１では急速攪拌機７の設置パラメータによる残
留汚泥加水分解・酸性化の向上効果が最良であることが示されている。
様々な急速攪拌機７の設置による残留汚泥加水分解・酸性化の向上効果を比較する。
急速攪拌機７の設置パラメータを調整することを除いて、他のパラメータや運転方法ステ
ップおよびパラメータはすべて実施例１と同様であり、
急速攪拌機７の直径と外部循環弱アルカリ性急速攪拌タンク８のタンク径の比が０．４：
１であり、急速攪拌機７の攪拌パドルの羽根根部と水平面の夾角が１０°であり、攪拌パ
ドルの羽根頂部と水平面の夾角が３０°であり、攪拌パドルの羽根根部の長さと攪拌パド
ルの羽根根部の厚さの比が２５：１であり、攪拌パドルの羽根頂部の長さと攪拌パドルの
羽根頂部の厚さの比が５０:１であるとき、反応器が継続的に２０ｄ運転した後、汚泥加
水分解・酸性化タンク３の汚泥排出口の発酵液ＳＣＯＤが２７５９±９３ｍｇ／Ｌに達し
、揮発性脂肪酸濃度が１７７３±１０１ｍｇＣＯＤ／Ｌであり、
急速攪拌機７の直径と外部循環弱アルカリ性急速攪拌タンク８のタンク径の比が０．６:
１であり、急速攪拌機７の攪拌パドルの羽根根部と水平面の夾角が１５°であり、攪拌パ
ドルの羽根頂部と水平面の夾角が４５°であり、攪拌パドルの羽根根部の長さと攪拌パド
ルの羽根根部の厚さの比が３５:１であり、攪拌パドルの羽根頂部長さと攪拌パドルの羽
根頂部の厚さの比が１００:１であるとき、反応器が継続的に２０ｄ運転した後、汚泥加
水分解・酸性化タンク３の汚泥排出口の発酵液ＳＣＯＤが２７２１±８５ｍｇ／Ｌに達し
、揮発性脂肪酸濃度が１７５３±９７ｍｇＣＯＤ／Ｌであり、
結論：急速攪拌機７の設置パラメータが調整されると残留汚泥加水分解・酸性化効果にあ
る程度影響を及ぼし、そのうちに、実施例１では急速攪拌機７の設置パラメータによる残
留汚泥加水分解・酸性化の向上効果が最良であることが示されている。
実施例８
様々な機械攪拌パドル４の攪拌方式による残留汚泥加水分解・酸性化の向上効果を比較す
る。
機械攪拌パドル４の攪拌方式を調整することを除いて、他のパラメータや運転方法ステッ
プおよびパラメータはすべて実施例１と同様であり、
汚泥濃度が２０ｇ／Ｌ未満である場合、９０ｒｐｍの攪拌速度で攪拌し、汚泥濃度が２０
ｇ／Ｌよりも高い場合、１２０ｒｐｍの攪拌速度で攪拌し、反応器が継続的に２０ｄ運転
した後、汚泥加水分解・酸性化タンク３の汚泥排出口の発酵液ＳＣＯＤが２６１４±１０
２ｍｇ／Ｌに達し、揮発性脂肪酸濃度が１６３０±９４ｍｇＣＯＤ／Ｌであり、
汚泥濃度が４０ｇ／Ｌ未満である場合、９０ｒｐｍの攪拌速度で攪拌し、汚泥濃度が４０
ｇ／Ｌよりも高い場合、１２０ｒｐｍの攪拌速度で攪拌し、反応器が継続的に２０ｄ運転
した後、汚泥加水分解・酸性化タンク３の汚泥排出口の発酵液ＳＣＯＤが２５４３±９６
ｍｇ／Ｌに達し、揮発性脂肪酸濃度が１６８９±１０１ｍｇＣＯＤ／Ｌであり、
結論：様々な機械攪拌パドル４の攪拌方式が残留汚泥加水分解・酸性化効果にある程度影
響を及ぼし、汚泥濃度が３０ｇ／Ｌである場合９０ｒｐｍ、１２０ｒｐｍで攪拌すると汚
泥を均一に分布させる効果を達成し、微生物フロック構造の形成を促進して加水分解・酸
性化微生物活性およびその濃縮を強化することが示されている。
様々な機械攪拌パドル４の攪拌方式による残留汚泥加水分解・酸性化の向上効果を比較す
る。
機械攪拌パドル４の攪拌方式を調整することを除いて、他のパラメータや運転方法ステッ
プおよびパラメータはすべて実施例１と同様であり、
汚泥濃度が２０ｇ／Ｌ未満である場合、９０ｒｐｍの攪拌速度で攪拌し、汚泥濃度が２０
ｇ／Ｌよりも高い場合、１２０ｒｐｍの攪拌速度で攪拌し、反応器が継続的に２０ｄ運転
した後、汚泥加水分解・酸性化タンク３の汚泥排出口の発酵液ＳＣＯＤが２６１４±１０
２ｍｇ／Ｌに達し、揮発性脂肪酸濃度が１６３０±９４ｍｇＣＯＤ／Ｌであり、
汚泥濃度が４０ｇ／Ｌ未満である場合、９０ｒｐｍの攪拌速度で攪拌し、汚泥濃度が４０
ｇ／Ｌよりも高い場合、１２０ｒｐｍの攪拌速度で攪拌し、反応器が継続的に２０ｄ運転
した後、汚泥加水分解・酸性化タンク３の汚泥排出口の発酵液ＳＣＯＤが２５４３±９６
ｍｇ／Ｌに達し、揮発性脂肪酸濃度が１６８９±１０１ｍｇＣＯＤ／Ｌであり、
結論：様々な機械攪拌パドル４の攪拌方式が残留汚泥加水分解・酸性化効果にある程度影
響を及ぼし、汚泥濃度が３０ｇ／Ｌである場合９０ｒｐｍ、１２０ｒｐｍで攪拌すると汚
泥を均一に分布させる効果を達成し、微生物フロック構造の形成を促進して加水分解・酸
性化微生物活性およびその濃縮を強化することが示されている。
実施例９
様々な急速攪拌機７の攪拌方式による残留汚泥加水分解・酸性化の向上効果を比較する。
急速攪拌機７の攪拌方式を調整することを除いて、他のパラメータや運転方法ステップお
よびパラメータはすべて実施例１と同様であり、
２００ｒｐｍで５分間攪拌した後、アルカリ投与タンク９をオンにして、外部循環弱アル
カリ性急速攪拌タンク８中の汚泥のｐＨを８．２に調節した後、継続的に２０分間攪拌し
、回転速度コントローラー１０により急速攪拌機７の回転速度を４００ｒｐｍに調節し、
５分間攪拌し、反応器が継続的に２０ｄ運転した後、汚泥加水分解・酸性化タンク３の汚
泥排出口の発酵液ＳＣＯＤが２７２５±１０５ｍｇ／Ｌに達し、揮発性脂肪酸濃度が１７
１２±８７ｍｇＣＯＤ／Ｌであり、
４００ｒｐｍで５分間攪拌した後、アルカリ投与タンク９をオンにして、外部循環弱アル
カリ性急速攪拌タンク８中の汚泥のｐＨを８．２に調節した後、継続的に３０分間攪拌し
、回転速度コントローラー１０により急速攪拌機７の回転速度を６００ｒｐｍに調節し、
１０分間攪拌し、反応器が継続的に２０ｄ運転した後、汚泥加水分解・酸性化タンク３の
汚泥排出口の発酵液ＳＣＯＤが２７７４±９３ｍｇ／Ｌに達し、揮発性脂肪酸濃度が１７
４６±９５ｍｇＣＯＤ／Ｌであり、
結論：様々な急速攪拌機７の攪拌方式が残留汚泥加水分解・酸性化効果にある程度影響を
及ぼし、３００～４００ｒｐｍで攪拌すると、溶解した一部のＣＯ２をオーバフローさせ
、ｐＨを調節することで、形成された揮発性脂肪酸を解離でき、酸性環境による加水分解
・酸性化菌の阻害を緩和し、微生物活性を高め、４００～６００ｒｐｍで急速攪拌すると
、汚泥フロックを粉砕および破壊して、分解されていない汚泥有機物と加水分解・酸性化
菌を接触させ、汚泥有機物がＳＣＯＤと揮発性脂肪酸に効率的に変換され、そのうちに、
実施例１では急速攪拌機７の攪拌パラメータによる残留汚泥加水分解・酸性化の向上効果
が最良であることが示されている。
様々な急速攪拌機７の攪拌方式による残留汚泥加水分解・酸性化の向上効果を比較する。
急速攪拌機７の攪拌方式を調整することを除いて、他のパラメータや運転方法ステップお
よびパラメータはすべて実施例１と同様であり、
２００ｒｐｍで５分間攪拌した後、アルカリ投与タンク９をオンにして、外部循環弱アル
カリ性急速攪拌タンク８中の汚泥のｐＨを８．２に調節した後、継続的に２０分間攪拌し
、回転速度コントローラー１０により急速攪拌機７の回転速度を４００ｒｐｍに調節し、
５分間攪拌し、反応器が継続的に２０ｄ運転した後、汚泥加水分解・酸性化タンク３の汚
泥排出口の発酵液ＳＣＯＤが２７２５±１０５ｍｇ／Ｌに達し、揮発性脂肪酸濃度が１７
１２±８７ｍｇＣＯＤ／Ｌであり、
４００ｒｐｍで５分間攪拌した後、アルカリ投与タンク９をオンにして、外部循環弱アル
カリ性急速攪拌タンク８中の汚泥のｐＨを８．２に調節した後、継続的に３０分間攪拌し
、回転速度コントローラー１０により急速攪拌機７の回転速度を６００ｒｐｍに調節し、
１０分間攪拌し、反応器が継続的に２０ｄ運転した後、汚泥加水分解・酸性化タンク３の
汚泥排出口の発酵液ＳＣＯＤが２７７４±９３ｍｇ／Ｌに達し、揮発性脂肪酸濃度が１７
４６±９５ｍｇＣＯＤ／Ｌであり、
結論：様々な急速攪拌機７の攪拌方式が残留汚泥加水分解・酸性化効果にある程度影響を
及ぼし、３００～４００ｒｐｍで攪拌すると、溶解した一部のＣＯ２をオーバフローさせ
、ｐＨを調節することで、形成された揮発性脂肪酸を解離でき、酸性環境による加水分解
・酸性化菌の阻害を緩和し、微生物活性を高め、４００～６００ｒｐｍで急速攪拌すると
、汚泥フロックを粉砕および破壊して、分解されていない汚泥有機物と加水分解・酸性化
菌を接触させ、汚泥有機物がＳＣＯＤと揮発性脂肪酸に効率的に変換され、そのうちに、
実施例１では急速攪拌機７の攪拌パラメータによる残留汚泥加水分解・酸性化の向上効果
が最良であることが示されている。
Claims (6)
- 順次接続された汚泥調節プール（１）と、汚泥注入ポンプ（２）と、汚泥加水分解・酸性
化タンク（３）と、および外部循環弱アルカリ性急速攪拌タンク（８）とを含み、
前記調節プール（１）には、汚泥加水分解・酸性化タンク（３）に注入された汚泥の濃度
が６０ｇ／Ｌ以下になるように使用される清水プール（１５）がさらに接続され、
前記汚泥加水分解・酸性化タンク（３）中の下部に機械攪拌パドル（４）が設けられ、汚
泥加水分解・酸性化タンク（３）中の上部にバッフルプレート（５）が設けられ、前記バ
ッフルプレート（５）の表面上に軟質生物学的担体が固定され、
前記外部循環弱アルカリ性急速攪拌タンク（８）上に汚泥注入管と汚泥返送管が設けられ
、前記汚泥注入管、汚泥返送管はいずれも汚泥加水分解・酸性化タンク（３）に接続され
、汚泥注入管に一方向タイミングバルブ（６）が設けられ、前記一方向タイミングバルブ
（６）は汚泥加水分解・酸性化タンク（３）中の汚泥の一部を、定期的に外部循環弱アル
カリ性急速攪拌タンク（８）に一方向で送り込み、汚泥返送管に外部循環ポンプ（１２）
が設けられ、前記外部循環ポンプ（１２）は外部循環弱アルカリ性急速攪拌タンク（８）
内の汚泥を一定時間を経った後汚泥加水分解・酸性化タンク（３）に再び送り込むために
使用され、外部循環弱アルカリ性急速攪拌タンク（８）にアルカリ投与タンク（９）とｐ
Ｈ計（１１）がさらに接続され、外部循環弱アルカリ性急速攪拌タンク（８）の底部に急
速攪拌機（７）が設けられ、前記急速攪拌機（７）に回転速度コントローラー（１０）が
接続される、
ことを特徴とする残留汚泥の加水分解・酸性化効果を高効率・低エネ消費で向上させる装
置。 - 前記バッフルプレート（５）と垂直面の夾角は１５～３０°であり、前記軟質生物学的担
体はアルデヒドセルロース繊維で形成されたフィラメント状の軟質繊維束である、ことを
特徴とする請求項１に記載の装置。 - 前記機械攪拌パドル（４）は３羽根攪拌パドルを採用し、前記３羽根攪拌パドルの攪拌パ
ドル羽根と水平面の夾角が４５°であり、３羽根攪拌パドルの直径と汚泥加水分解・酸性
化タンク（３）のタンク径の比が０．５～０．８：１であり、３羽根攪拌パドルと汚泥加
水分解・酸性化タンク（３）底部間の距離が汚泥加水分解・酸性化タンク（３）本体の高
さの１５％よりも小さい、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。 - 前記急速攪拌機（７）は４羽根攪拌パドルであり、前記４羽根攪拌パドルの直径と外部循
環弱アルカリ性急速攪拌タンク（８）のタンク径の比が０．４～０．６：１であり、４羽
根攪拌パドルの攪拌パドルの羽根は逆三角形であり、攪拌パドル羽根の根部と水平面の夾
角が１０～１５°であり、攪拌パドル羽根の頂部と水平面の夾角が３０～４５°であり、
攪拌パドル羽根の根部の長さと攪拌パドル羽根の根部の厚さの比が２５～３５：１であり
、攪拌パドル羽根の頂部の長さと攪拌パドル羽根の頂部の厚さの比が５０～１００：１で
あり、４羽根攪拌パドルと外部循環弱アルカリ性急速攪拌タンク（８）底部の間の距離が
外部循環弱アルカリ性急速攪拌タンク（８）本体の高さの１０％よりも小さい、ことを特
徴とする請求項１に記載の装置。 - 前記汚泥加水分解・酸性化タンク（３）の上部に汚泥排出管が設けられ、前記汚泥排出管
がプレートアンドフレームフィルタープレス（１３）または汚泥メタン生成タンク（１４
）に接続され、前記プレートアンドフレームフィルタープレス（１３）は、圧力ろ過によ
り生成された汚泥発酵液を下水脱窒による窒素除去に必要な炭素源として使用するために
使用され、前記汚泥メタン生成タンク（１４）は汚泥を利用してバイオガスを生成するた
めに使用される、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。 - 請求項１～５のいずれか１項に記載の装置の運転方法であって、
Ｓ１：まず汚泥を調節プール（１）に注入し、調節プール（１）に接続された清水プール
（１５）により、汚泥加水分解・酸性化タンク（３）に入った汚泥の濃度が６０～８０ｇ
／Ｌ以下になるように制御するステップと、
Ｓ２：汚泥を汚泥注入ポンプ（２）を通って汚泥加水分解・酸性化タンク（３）に注入し
、このとき機械攪拌パドル（４）の攪拌を開始し、汚泥濃度が３０ｇ／Ｌ未満の場合、９
０ｒｐｍの攪拌速度で攪拌し、汚泥濃度が３０ｇ／Ｌを超えた場合、１２０ｒｐｍの攪拌
速度で攪拌し、汚泥が汚泥加水分解・酸性化タンク（３）での滞在時間が１．５～３ｄで
あり、この間バッフルプレート（５）表面上に固定された軟質生物学的担体により加水分
解・酸性化機能細菌を濃縮し、汚泥と加水分解・酸性化機能細菌の接触効率を高め、安定
的かつ効率的な加水分解・酸性化効果を確保するステップと、
Ｓ３：毎回汚泥加水分解・酸性化タンク（３）中の２０～３０ｗｔ％の汚泥混合液が重力
により外部循環弱アルカリ性急速攪拌タンク（８）に流入すると、急速攪拌機（７）を始
動させ、まず２００～４００ｒｐｍで５分間攪拌した後、アルカリ投与タンク（９）をオ
ンにして、外部循環弱アルカリ性急速攪拌タンク（８）中の汚泥のｐＨを８～８．５に調
節し、次に継続的に２０～３０分間攪拌し、回転速度コントローラー（１０）により急速
攪拌機（７）の回転速度を４００～６００ｒｐｍに調節して５～１０分間攪拌するステッ
プと、
Ｓ４：汚泥加水分解・酸性化タンク（３）によって加水分解・酸性化された汚泥をプレー
トアンドフレームフィルタープレス（１３）に注入して汚泥と水を分離し、得られた汚泥
発酵液を窒素とリンの回収後下水処理場の脱窒による窒素除去の炭素源として使用し、ま
たは汚泥メタン生成タンク（１４）に注入してバイオガスを生成し、得られたバイオガス
を浄化した後熱電コジェネレーションし、グリッド組込または下水処理場に使用するステ
ップと、を含む、ことを特徴とする運転方法。
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