JP2537082B2 - 有機性汚泥の処理方法 - Google Patents

有機性汚泥の処理方法

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【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は下水汚泥、し尿浄化槽汚泥および産業有機性
汚泥等の有機性汚泥類について、腐植化を進めることに
より、汚泥自体に脱臭力と変質防止機能をもたせること
ができる有機性汚泥の処理方法に関するものである。
[従来の技術] 従来の脱臭技術は、下水、し尿および産業排水施設の
末端設備として、収集した臭気の洗浄、活性炭吸着又は
洗浄、活性炭+展着剤等の併用式脱臭が多用され、燃焼
脱臭は大規模施設に見られ、オゾン脱臭法も検討されて
いる。多くの場合、汚泥貯溜槽と脱水設備の臭気の脱臭
は行われていない。
汚泥類の変質防止については、低圧蒸気で60〜70℃、
30分間の低温殺菌のほか、消石炭でpH11以上、70℃に上
昇させる例があるが、臭気の増加は避けられない。
[発明が解決しようとする課題] 本発明は、従来の脱臭技術が汚泥類から発生する臭気
を吸集して脱臭する方式を採り、変質防止については通
性嫌気性細菌の菌体や寄生虫を死滅させる等、個々の方
式はあるが、脱臭と変質防止には関連性がない技術であ
ることに対して、脱臭と変質防止とを同じ方法で、汚泥
の組成を誘導し、汚泥自体で行うことができることを特
徴とす腐植化による脱臭および変質防止のための有機性
汚泥の処理方法を提供することを目的とするものであ
る。
[課題を解決するための手段・作用] 上記目的を達成するための本願第1の発明の有機性汚
泥の処理方法は、下水汚泥、し尿浄化槽汚泥および産業
有機性汚泥等の有機性汚泥に、フルボ酸の硫酸付加物
(pH2.2以下)、金属鉄粉、および水酸化第1鉄イオン
を、各々0.5%、1%、および500ppm加え、通気撹拌に
よる酸素の供給下で、pHを5.8〜7.0の範囲に維持しなが
ら、ヒドロキシル基や過酸化酸素等の活性酸素を発生せ
しめると共に、酸化電位を+200mV以上に高めて、有機
性汚泥を腐植化した機能汚泥とすることを特徴とする。
上記通気撹拌により、フルボ酸の硫酸付加物に酸化的
縮合を開始させて、汚泥成分による酸化的縮合を誘発さ
せる。この縮合時に発生するヒドロキシ基や過酸化水素
等の活性酸素により、汚泥臭気を酸化脱臭せしめたり、
臭気発生や汚泥変質の原因となる微生物を死滅させる。
また、上記活性酸素により、汚泥中の水溶性成分を酸化
的縮合させて高分子の複合構造物を生成せしめ、これに
より臭気の結合吸着作用による脱臭を継続的に行わせ
る。さらに、上記活性酸素により、汚泥中の有機・無機
成分を還元型から酸化型に変化させて、その酸化電位を
+200mV以上に上昇せしめることにより、残存する臭気
発生や汚泥変質の原因となる微生物の増殖を抑制する。
また、本願第2の発明の有機性汚泥の処理方法は、上
記第1発明の方法により得られた機能汚泥を、未処理の
新たな有機性汚泥に30%加えると共に、通気撹拌による
酸素の供給下で、pHを5.8〜7.0の範囲に維持せしめなが
ら、ヒドロキシル基や過酸化酸素等の活性酸素を発生せ
しめると共に、酸化電位を+200mV以上に高めて上記未
処理の新たな有機性汚泥を腐植化した機能汚泥とするこ
とを特徴とする。この機能汚泥による再生サイクルは、
5回以上繰り返すことが望ましい。
上記機能汚泥を使用することにより、フルボ酸の硫酸
付加物や金属鉄粉および水酸化第1鉄イオンを新たに加
えることなく機能汚泥を効果的に再生することができ
る。
さらに、本願第3の発明の有機性汚泥の処理方法は、
上記第1または第2の方法により得られた機能汚泥の液
相を、未処理の新たな有機性汚泥に30%加えると共に、
通気撹拌による酸素の供給量を調節して酸化電位を−10
0〜+50mVの範囲に維持せしめ、上記未処理の新たな有
機性汚泥を腐植化した機能汚泥とすることを特徴とす
る。
上記機能汚泥中の液相を使用することにより、これを
未処理汚泥中に均一かつ迅速に拡散させることができ
る。
有機酸を産生し、酸性および中性臭気を発生する特徴
を有する通性嫌気性細菌群が優勢な汚泥類、ならびに塩
基性分解生産物を産生し、塩基性臭気を特徴とする嫌気
性細菌群の増加が目立つ汚泥類の脱臭と変質、腐敗の進
行を止め、臭気を除き、脱水性を含めた好ましい汚泥に
するために、先づフルボ酸成形物と金属鉄粉成形物を加
え、通気攪拌による酸素の供給を行う。
これは、低分子フルボ酸(分子量1500以下)、高分子
フルボ酸(分子量1500以上)および水酸化第1鉄を上記
原汚泥類中に溶出させ、有機物と反応させて腐植化を進
めることにある。
低分子フルボ酸の作用機能については、硫酸付加物と
して溶出した後、同時に金属鉄粉形成物から由来する第
1鉄イオン、水酸化第1鉄と結合して還元され、活性化
されて周囲の有機物と集団縮合する。通常は速度が速過
ぎて巨大構造になり難しいが、原汚泥類に多く含まれる
糖類酸化物および糖蛋白質類が集団縮合速度を落とすの
で、巨大複合構造物となり、腐植化が進む。糖類酸化物
および糖蛋白質類が鉄イオン、水酸化第1鉄およびその
重合物と優先的に結合し、フルボ酸との初期結合を阻害
するためである。
高分子フルボ酸については、金属鉄粉成形物の作成中
に金属鉄の還元および触媒作用により自己縮合して生成
されるが、溶出後はフルボ酸鉄錯体から水酸化第1鉄集
合体結合物となり、凝集し難い糖類酸化物および糖蛋白
質類を凝集させ、凝集物を結合させて汚泥とする。これ
により生成汚泥の結合部位が増加し、吸着力と脱水性が
向上する。
上記のフルボ酸による腐植化の至適pHは、原汚泥類に
含まれる糖類、糖類酸化物又は糖蛋白質類の構成糖類の
種類、量、分子量および構造等によって異なるが、有機
質汚泥類では5.8〜7.0の範囲にあり、この範囲に維持す
るには、フルボ酸成形物から由来する酸類と金属鉄粉成
形物由来のアルカリ類によって調整する。
ただし、アルカリ金属類による調整はフルボ酸の縮合
妨害剤(pH8.5までは凝集させない)であり、除去が困
難であるため好ましくない。
また、高、低分子フルボ酸、鉄イオン、第1水酸化鉄
イオンおよび第1水酸化鉄重合体、ならびにそれ等の結
合物と原汚泥類有機質とにおける通気攪拌中の反応に
は、糖類、糖類酸化物および糖蛋白質類の構成糖類の種
類、分子量および構造によって、生成する巨大複合構造
物が液状と汚泥状に別れる。
液状巨大複合構造物の構造の詳細は不明であるが、有
機性汚泥に由来する酸性、塩基性および中性の何れの臭
気も吸着脱臭し、液状物本体も無臭である。これが原汚
泥から誘導され、脱臭機能を有した液相である。
腐植化の進行にともなって汚泥類に変質防止の機能が
生ずるのは、高分子フルボ酸の縮合時に発生する活性酸
素(過酸化水素、ヒドロキシル基等)と汚泥類の持続性
高酸化電位の作用によるものである。
高酸化電位は固液両相の複合構造物中の鉄の酸化が主
体となり、その酸化電位が+200mV以上になると、3価
の鉄が2価の鉄の2倍以上になる。
低分子フルボ酸はミセルコロイドの単位であり、分子
量に比べて多くの活性基を有し、集団縮合の仲立ち後を
生成した構造物の表面にその活性基を失うことなく結合
しているが、構造物が酸化されるとともに自身も酸化さ
れて結合力を失い遊離する。
遊離した低分子フルボ酸が5ppm以上および酸化型フル
ボ酸を還元し、集団縮合時の助剤として働く水酸化第1
鉄イオンが100ppm以上共存すると、酸素の供給があれば
何回でも集団縮合の仲立ちができる。
酸化型機能汚泥の液相を原汚泥に30%内外加え、通気
攪拌による酸素供給を制御して、−100〜+50mVの範囲
に酸化電位を維持することは、汚泥中の好気性菌膜形成
菌および原虫類等の活性汚泥菌群を増殖させ、活性化す
ることにある。
即ち、低分子フルボ酸の生理活性機能を引き出すため
の手段であって、鉄含有量が多い固相を除いた液相を使
用し、集団縮合能力を下げて、活性酸素の発生を制限
し、酸化電位を至適範囲に維持することにより変質関与
微生物の生育を抑制する環境作りを行い、低分子フルボ
酸の生理活性作用を主体にすることにある。
低分子フルボ酸の生理活性機能の詳細は不明である
が、微生物中に吸収され、生育能力が低下した活性汚泥
菌群を活性化することにより、その増殖能力が高まるこ
とは事実である。この事実は、土壌関係では耕地の地力
の向上、栽培関係では葉菜、根菜類を問わずに発芽、生
育および収穫量を通して違いが見られ、魚類の大型化等
についても実証されている。
本発明で使用する活性腐植質粉体は、総フルボ酸が10
%以上、その内で低分子フルボ酸が2%以上、フミン質
が10%、水溶性リグニンが2%以上、粘土鉱物等無機質
が20%ならびに水分55%で構成し、フルボ酸が殆んど遊
離状態で存在し、その一部はフルボ酸鉄錯体(2価およ
び3価の鉄を含む)として存在する。その水抽出液に
は、フルボ酸と一部の錯体が溶出し、フミン酸は溶出し
ない、そのpHは3.0以下、酸化電位は+300mV以上であ
る。
[実施例] 下水の標準活性汚泥処理で生成した汚泥について、貯
溜17〜30時間、酸性および中性臭気を帯びた汚泥にフル
ボ酸成形物2.5%、金属鉄粉成形物2.5%(総フルボ酸量
9,000ppm、低分子フルボ酸450ppmおよび高分子フルボ酸
450ppm相当)を加え、1.5m3/m3時の通気攪拌を行い、腐
植化を進めた結果は以下のとおりである。
上記の処理で得られた機能汚泥を原汚泥に30%加えて
1.5m3/m3時の通気攪拌を行い、得られた汚泥を再び原汚
泥に30%加えて通気攪拌を行うことを繰り返し、遊離の
低分子フルボ酸が5ppm相当になるよう4回繰り返した結
果は次のとおりである。
以上の通り、機能汚泥を添加後、30分間で脱臭される
が、原汚泥が脱臭と変質防止機能をもつようになるまで
には7日以上必要とする。機能汚泥から遊離するフルボ
が少なくなっても脱臭および変質防止機能(3週間以上
酸化電位は変化しない)は変化しない。
また、上記で原汚泥として使用したものは、何れも有
機酸の産性を特徴とする通性嫌気性細菌が優勢な汚泥で
あったが、この試験を通じて酸化電位が−400mV付近か
ら−100mVに上昇しても通性嫌気細菌が優勢で、0付近
で消失し、菌膜形成菌および原虫類はそれ以後に見出さ
れるようになった。
沈澱槽で沈降直後の汚泥を使用し、繰り返し4回目に
生成した機能汚泥の液相を30%加え、1.5m3/m3時の通気
攪拌を行った結果を以下に示す。
上記の通り、通気攪拌日数の経過とともに酸化電位は
徐々に上昇するが、その間好気性菌膜形成菌および原虫
類は対照無添加汚泥に比べて菌数が増加した。この汚泥
を原下水に40%加え、3m3/m3時の通気攪拌を行い、8時
間後より生成汚濁の沈降性、液相の透明度が対照区より
良好な結果を得た。
[発明の効果] 1)下水汚泥、し尿浄化槽汚泥および産業有機性汚泥等
の有機性汚泥に、フルボ酸の硫酸付加物(pH2.2以
下)、金属鉄粉、および水酸化第1鉄イオンを、各々0.
5%、1%および500ppm加え、通気撹拌による酸素の供
給下で、pHを5.8〜7.0の範囲に維持しながら、ヒドロキ
シル基や過酸化酸素等の活性酸素を発生せしめると共
に、酸化電位を+200mV以上に高めて、有機性汚泥を腐
植化することにより、脱臭および変質防止の両機能を同
時に備えた機能汚泥を得ることができる。
すなわち、上記通気撹拌により、フルボ酸の硫酸付加
物に酸化的縮合を開始させて、汚泥成分による酸化的縮
合を誘発させ、この縮合時に発生するヒドロキシ基や過
酸化水素等の活性酸素により、汚泥臭気の酸化脱臭せし
めたり、臭気発生や汚泥変質の原因となる微生物を死滅
させることができる。また、上記活性酸素により、汚泥
中の水溶性成分を酸化的縮合させて高分子の複合構造物
を生成せしめ、これにより臭気の結合吸着作用による脱
臭を継続的に行わせることもできる。さらに、上記活性
酸素によ、汚泥中の有機・無機成分を還元型から酸化型
に変化させて、その酸化電位を+200mV以上に上昇せし
めることにより、残存する臭気発生や汚泥変質の原因と
なる微生物の増殖を抑制することができる。
2)第1の発明方法によって得られた機能汚泥を、未処
理の新たな有機性汚泥に30%加えると共に、通気撹拌に
よる酸素の供給下で、pHを5.8〜7.0の範囲に維持せしめ
ながら、ヒドロキシル基や過酸化酸素等の活性酸素を発
生せしめると共に、酸化電位を+200mV以上に高めて上
記未処理の新たな有機性汚泥を腐植化した機能汚泥とす
ることにより、フルボ酸の硫酸付加物、金属鉄粉、およ
び水酸化第1鉄イオン等を新たに加えることなく、機能
汚泥を容易に得ることができる。
3)第1又は2の発明方法によって得られた機能汚泥の
液相を、未処理の新たな有機性汚泥に30%加えると共
に、通気撹拌による酸素の供給量を調節して酸化電位を
−100〜+50mVの範囲に維持せしめ、上記未処理の新た
な有機性汚泥を腐植化した機能汚泥とすることにより、
未処理汚泥中に液相を均一かつ迅速に拡散させることが
できる。

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】下水汚泥、し尿浄化槽汚泥および産業有機
    性汚泥等の有機性汚泥に、フルボ酸の硫酸付加物(pH2.
    2以下)、金属鉄粉、および水酸化第1鉄イオンを、各
    々0.5%、1%および500ppm加え、通気撹拌による酸素
    の供給下で、pHを5.8〜7.0の範囲に維持しながら、ヒド
    ロキシル基や過酸化酸素等の活性酸素を発生せしめると
    共に、酸化電位を+200mV以上に高めて、有機性汚泥を
    腐植化した機能汚泥とすることを特徴とする有機性汚泥
    の処理方法。
  2. 【請求項2】請求項1記載の方法により得られた機能汚
    泥を、未処理の新たな有機性汚泥に30%加えると共に、
    通気撹拌による酸素の供給下で、pHを5.8〜7.0の範囲に
    維持せしめながら、ヒドロキシル基や過酸化酸素等の活
    性酸素を発生せしめると共に、酸化電位を+200mV以上
    に高めて、上記未処理の新たな有機性汚泥を腐植化した
    機能汚泥とすることを特徴とする有機性汚泥の処理方
    法。
  3. 【請求項3】請求項1または2記載の方法により得られ
    た機能汚泥の液相を、未処理の新たな有機性汚泥に30%
    加えると共に、通気撹拌による酸素の供給量を調節して
    酸化電位を−100〜+50mVの範囲に維持せしめ、上記未
    処理の新たな有機性汚泥を腐植化した機能汚泥とするこ
    とを特徴とする有機性汚泥の処理方法。
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