JP3521035B2 - 有機性汚水の処理方法 - Google Patents

有機性汚水の処理方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、有機性汚水の処理
方法に係り、特に、下水又は屎尿等の有機性汚水と都市
ゴミ、各種産業廃棄物などの廃棄物を合理的に処理する
方法に属する。
【0002】
【従来の技術】従来、下水は、下水処理施設において広
大な設置面積を必要とする活性汚泥法により生物学的に
浄化され、難脱水性の下水汚泥は、下水処理施設内に設
けられた専用の汚泥脱水設備、焼却設備で処理されてい
る。そのため、水処理工程、汚泥処理工程に多大の設備
費、維持管理費が必要になっている。屎尿処理の場合
も、まったく同様の問題が起きている。さらに、下水汚
泥焼却灰には、鉛、水銀などの有害重金属がかなり高濃
度に含まれているため、灰の処分に苦慮している。ま
た、下水の沈砂池から排出される砂は、屎尿などの有機
物で汚染されているため、従来は下水処理水を使って砂
を充分洗浄したのち、埋め立て処分としていた。しか
し、砂の洗浄が面倒で、洗浄後の砂の埋め立て処分場所
も不足している。下水を好気性微生物を固定化したアン
スラサイトなどの粒状ろ材の充填層によって、生物学的
に浄化する技術も知られているが、下水には多量にSS
が含まれているため、充填層の目詰りが著しく早いとい
う大きな問題点が有るため実用的でなかった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来技
術の問題点を解決し、汚水を高速に浄化し、汚水の生物
処理槽の所要面積を大幅に削減でき、汚泥処理を著しく
難しくする難脱水性の余剰汚泥の発生をなくし、下水処
理施設、屎尿処理施設の汚泥の専用の焼却設備を不要に
し、また、焼却灰からの重金属の溶出が起きないように
すると共に、沈砂の洗浄、洗浄砂の処分を不要にできる
有機性汚水の処理方法を提供することを課題とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では、下水などの有機性汚水に凝集剤を添加
して凝集分離したのち、該分離液を好気性固定化微生物
の充填層を用いた固定化微生物ろ床により溶解性BOD
を除去し、該微生物ろ床の充填層洗浄排水中の微生物汚
泥にオゾンを添加して前記凝集分離工程に返送するとと
もに、前記凝集分離した汚泥の脱水ケーキを都市ゴミな
ど有機性廃棄物と混合して流動床ガス化炉により熱分
解・ガス化したのち、該流動床ガス化炉からの飛灰を溶
融・分離することを特徴とする有機性汚水の処理方法と
したものである。
【0005】記方法において、流動床ガス化炉は、流
動媒体として前記汚水の沈砂池から排出される沈砂を
前記脱水汚泥及び都市ゴミなどの有機性廃棄物ともに
流動床ガス化炉に供給して利用することができる。
【0006】
【発明の実施の形態】次に、本発明を詳細に説明する。
図1は、本発明の処理方法のフローを示した全体工程図
であり、図1を参照しながら、下水を対象にした場合の
本発明の処理方法を説明する。下水8は沈砂池1を経由
したのち、凝集剤(無機及び有機凝集剤)10が添加さ
れ、凝集分離装置2で凝集フロック11が高速に分離さ
れる。凝集分離装置2としては浮上性の中空円筒ろ材を
充填した上向流ろ過槽、又はブランケット型の高速造粒
沈殿装置が適している。無機凝集剤には硫酸アルミウニ
ム、塩化第2鉄、ポリ硫酸鉄が適している。無機凝集剤
の注入率は200〜400mg/l程度で充分である。
【0007】高分子凝集剤にはポリアクリルアミド系の
アニオン性高分子凝集剤が適している。この凝集分離工
程2で下水のSS性BOD、SS、リンが高度に(90
%以上)除去される。凝集分離装置2に中空円筒型ろ材
を用いるろ過装置を適用する場合は、ろ材の粒径とし
て、10〜40mm、充填層厚は2〜3mとし、ろ過速
度は、100〜300m/dに設定するのが良い。ま
た、高速造粒沈殿装置(商品名PBS−(株)荏原 製
品)を適用する場合は、分離速度500〜1000m/
dに設定できる。
【0008】リン、SSが除去された凝集分離水(SS
10mg/l、BOD30mg/l、リン0.5mg/
l、窒素25mg/lが平均的な水質)12はアンスラ
サイト、プラスチック粒子、スポンジ、粒状活性炭、粒
状ゼオライトなどの粒状ろ材の表面にBOD資化菌を固
定化した充填層(例えば、商品名バイオパック、又はバ
イオエクセル−(株)荏原 製品)である固定化微生物
ろ床3に流入し、高速度でBODが90%以上除去され
た清澄な処理水13が得られる。ろ材の粒径は、2〜1
5mm、充填層厚は1.5〜2mが適切である。充填層
への通水速度は、200〜240m/dという高い値が
設定できるので、滞留時間は20分程度と著しく短時間
で下水を浄化できる。なお、従来の活性汚泥法では、7
〜8時間の滞留時間が必要である。
【0009】凝集分離によってSSが除去されているの
で、充填層の目詰りは著しく緩慢であるが、長時間運転
すると、微生物の増殖により充填層のろ過抵抗が次第に
増加するので、定期的(5日に一回程度で充分)に充填
層を洗浄し、洗浄排水14を排出する。洗浄排水14に
は微生物汚泥が含まれているが、微生物汚泥に対し、オ
ゾン16を添加しオゾン酸化槽4で微生物汚泥を可溶化
し、BODを含む可溶化汚泥15を凝集分離工程2に返
送し、可溶化しなかった汚泥を固液分離する。オゾン添
加量は、微生物汚泥SS重量あたり、20〜30%が適
切な値であり、この添加量で生物汚泥を80〜90%程
度と高度に可溶化できる。本発明によれば、難脱水性の
余剰汚泥がオゾンにより可溶化されるので、余剰生物汚
泥がほとんど発生しなくなるという大きな効果が有る。
【0010】従って、脱水工程5に供給される汚泥は、
実質的に生汚泥の凝集分離汚泥(余剰生物汚泥に比較し
脱水性が大幅に優れている)11だけになるので、極め
て効果的に脱水でき、ベルトプレス型脱水機のような低
圧力の脱水機5でも、容易に低水分の脱水ケーキ(水分
60%台)17が得られ、ケーキ発熱量が向上するの
で、後続するガス化・溶融工程の燃料費削減につなが
る。また、沈砂9は洗浄せずに脱水汚泥17、都市ゴミ
18などと共にガス化工程6に供給することによって、
砂に付着した汚染物を熱分解することが出来るため、従
来の沈砂洗浄設備が不要になる。さらにガス化工程6
は、砂を流動媒体とする流動床ガス化炉を用いるので、
下水からの沈砂が沈流動層炉の補給砂として利用でき
る。
【0011】次に、ガス化・溶融工程を詳細に示した図
2に基づいて説明する。下水汚泥脱水ケーキ17、沈砂
9は都市ゴミなどの廃棄物(バイオマス廃棄物、プラス
チック廃棄物、自動車解体廃棄物−例えばシュレッター
ダストなど)18と共に流動床ガス化炉6に供給され熱
分解ガス化を受ける。ガス化の反応温度は450〜80
0度の比較的低温範囲に設定する。ガス化炉6の流動層
部に落下した原料は流動化ガス(空気、酸素富化空気、
酸素−水蒸気混合物から選択)23と接触し、速やかに
熱分解ガス化される。この結果、ガス、タール、炭化
物、水蒸気が生成するが、炭化物は流動層の攪乱運動に
より粉砕されてチャーとなる。これら24は一括して後
段の旋回溶融炉7の一次燃焼室に供給され、酸素と旋回
流中で混合しながら1300度以上の高温で高速酸化さ
れる。このためチャーに含まれる灰分はスラグミストに
なり、旋回流の遠心力により炉壁上に捕捉され、炉壁を
流れ下って2次燃焼室に入り、スラグ19としてスラグ
分離部の炉底から排出される。
【0012】酸化反応は2次燃焼室で完結し、水素、一
酸化炭素、炭酸ガスと水蒸気からなるガス25となる。
溶融炉7を出たガス25は、排熱ボイラー20でスチー
ムを回収し、バグフィルター21で灰を分離後、水酸化
ナトリウム水溶液を用いたスクラバー22で冷却・洗浄
し、ガス中の硫化水素などが除去される。こうして精製
された合成ガス26が得られる。この合成ガス26をガ
スタービンに供給して発電し、電力を下水処理施設の生
物処理用曝気ブロワーの電力などに利用することが出来
る。下水汚泥中の重金属は、溶融スラグに完全に固定化
されるので、環境への重金属再溶出問題が根本的に解決
できる。スラグは路盤材、骨材、などの土木建築用資材
として利用できる。また、廃棄物中のダイオキシン、フ
ラン、PCBなどの有害物も、1300度という高温の
溶融炉で完全に分解される。
【0013】
【発明の効果】本発明によれば、次のような効果を奏す
ることができる。 (1)下水が、従来より著しく省スペース型の生物処理
装置で、短時間で高度に浄化でき、リン、窒素、SS、
BODが高度に除去された高度処理水が得られるので、
下水処理を革新できる。また、下水処理施設の汚泥焼却
設備が不要になり、大幅な合理化が出来る。 (2)汚泥処理が極めて困難な難脱水性の余剰生物汚泥
が、ほとんど発生しない。 (3)脱水性の良好な生汚泥(凝集分離汚泥)だけを脱
水すれば良いので、容易に低水分の脱水ケーキが得ら
れ、都市ゴミなどの各種廃棄物と混合して省エネルギー
的にガス化・溶融できる。 (4)沈砂を流動床ガス化炉の流動媒体に利用できるの
で、沈砂の洗浄、処分が不要になる。 (5)下水汚泥中に含まれる有害重金属が、都市ゴミな
どの灰分の溶融スラグ中に強固に固定化されるので、下
水汚泥の処分上の最大の難題(重金属問題)が解決され
る。 (6)下水汚泥、屎尿汚泥、都市ゴミなどの廃棄物から
エネルギーを回収できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の処理方法のフローを示した全体工程
図。
【図2】ガス化・溶融部分を示した部分工程図。
【符号の説明】
1:沈砂池、2:凝集分離装置、3:固定化微生物ろ
床、4:オゾン酸化槽、5:脱水装置、6:ガス化炉、
7:溶融炉、8:下水、9:沈砂、10:凝集剤、1
1:凝集汚泥、12:分離水、13:処理水、14:余
剰汚泥を含む洗浄排水、15:可溶化汚泥、16:オゾ
ン、17:脱水ケーキ、18:都市ゴミなどの廃棄物、
19:溶融スラグ、20:排熱ボイラ、21:バグフィ
ルター、22:スクラバー、23:流動化ガス、24:
ガス、タール、チャー、25:ガス、26:合成ガス、
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI C02F 11/10 C02F 11/10 Z (56)参考文献 特開 昭60−28885(JP,A) 特開 昭61−157400(JP,A) 特開 昭55−142576(JP,A) 特開 平7−116685(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C02F 1/00 - 11/20

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 機性汚水に凝集剤を添加して凝集分離
    したのち、該分離液を好気性固定化微生物の充填層を用
    いた固定化微生物ろ床により溶解性BODを除去し、該
    生物ろ床の充填層洗浄排水中の微生物汚泥にオゾンを
    添加して前記凝集分離工程に返送するとともに、前記凝
    集分離した汚泥の脱水ケーキを有機性廃棄物と混合し
    流動床ガス化炉により熱分解・ガス化したのち、該
    流動床ガス化炉からの飛灰を溶融・分離することを特徴
    とする有機性汚水の処理方法。
  2. 【請求項2】 前記流動床ガス化炉は、流動媒体として
    前記汚水の沈砂池から排出される沈砂を前記脱水汚泥
    及び有機性廃棄物ともに流動床ガス化炉に供給して利
    用することを特徴とする請求項1記載の有機性汚水の処
    理方法。
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