JP3865081B2 - 下水道流入汚水の清澄方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
快適生活のための下水道化が進むことによりその処理施設の建設が課題となり、処理後の残査として排出される汚泥の処分方法が問題となる。処理としては各家庭や公共施設、工場など事業所から下水道の管を介して、処理場の貯水槽に流入し砂濾過、凝集沈殿、脱水、曝気処理、微生物処理、消毒などのプロセスで処理され放流または中水として利用するなどの方法が使用されている。
本発明は下水道流入汚水の清澄処理方法を、下水道の汚泥脱水ケーキを乾留炭化処理して得られたカーボン粉末を有効利用することにより経済的で簡単な方法として提供する。
【０００２】
【従来の技術】
下水道汚水は先ず無機系または高分子系凝集剤により固形物が凝集濾過脱水され脱水ケーキとして固液分離を行い、次に水の清澄処理が行われる。清澄工程はＢＯＤ，ＣＯＤの含有率を低下させるために曝気処理し、微生物による栄養富化成分の含有率を低下させ、次亞鉛素サ酸による消毒を行い、かかる方法で処理された水を河川へ放流するとか、中水へと送られ使用されている。また脱水ケーキの大部分はそのまま埋立処分されている。一部は最終処分場の確保のため焼却または溶融し、減容して埋立または建設資材として利用されている。この脱水ケーキの処分のための用地確保の問題とか焼却炉、溶融炉の建設費用などの問題が発生して、行政としても財政、用地などの多難な問題をかかえ、長期的な解決方法の模索、環境問題、リサイクル問題などの解決を必要とする緊急事態となってきている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は下水道汚泥の有効な処理方法を研究開発する過程で発生したものである。即ち汚泥の処理処分地の確保が困難になりつつあることと処分費用が高騰してきていることにより、環境、リサイクル、行政などの要求に答えるために、汚泥脱水ケーキを乾留してカーボンにすることにより新しい用途の開発をおこなった。この一つとしてカーボンを汚水の清澄に使用する方法である。汚泥を乾留して得られたカーボンを粉砕処理して微粉末にし、汚水の清澄処理ようの主な材料にして、汚泥の有効利用としての価値を生み出す。また、この方法により下水流入汚水を清澄させる方法は、従来の汚水処理場のプロセスを全く変えるものである。即ち、本発明の方法による汚水の清澄は、従来のような複数のプロセスを必要とせず主要な１工程で汚水の清澄を完了するものである。
汚泥からえられたカーボンと無機系凝集剤を複合した清澄処理剤を、汚水を撹拌しながら添加投入することにより、汚水中のＳＳ，ＣＯＤ，色度を同時に基準値以下に低下させることができる方法である。清澄効作用が良好なために固液の分離が容易であり、脱水が従来の方法、例えば高分子凝集させた汚泥からの固液分離に比較して、早く搾ることができるため動力が大幅に軽減される。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
下水道の汚泥脱水ケーキの乾留炭化処理は、連続式乾留炭化ができるロータリー式の炭化炉を使用した。ロータリー炉は外加熱式で乾留ガスはロータリーの管体に設けられた貫通孔をもつ複数の小管から排出され、この排出ガスも燃料として有効に使用するために完全燃焼を可能にしている。脱水ケーキ管体に投入されて、外熱温度６５０℃〜９００℃で乾留されるために汚泥はカーボン化される。カーボン化されたところで炉の管体の後半のカーボン排出孔側で水蒸気を吹き込むことにより、カーボンが水蒸気酸化されるためにカーボンの微構造部分に微細な空隙をもつ組織になる。このカーボンは吸着特性をもちしかも汚泥中に含有される無機質成分がＳｉ，Ａｌ，Ｐなどの金属非結晶で存在するためにカーボンは親水性が確保されている。このカーボンを１００ミクロン以下の粒子に粉砕し目的の清澄材料の主成分とする。無機系の凝集剤としては、塩化アルミニウム、石灰、塩化カルシウム、炭酸カルシウム、蓚酸カルシウム、酢酸カルシウム、アルミ酸カルシウムなどが使用される。これらの凝集剤の一種または二種以上を複合させた１００ミクロン以下の粉末状の無機系凝集剤を調合し、この凝集性粉末に汚泥からつくられたカーボンを混合する。この混合比率はカーボン粉末が重量比５％〜９０％、無機系凝集剤を１０％〜９５％とする。かくして造られた清澄添加剤は汚水中の固形分散物の凝集を行う。カーボンは吸着核となり凝集剤と複合作用して効果的に固形分散物を取り込み、フロックを形成する。カーボンは親水性であるため水に分散した汚水の固形物と凝集結合したフロックが大きい。これはフロック自身の粒子結合力であるワンデアワールス力とカーボン中の無機系化合物のイオンによる電気引力の作用によるものと考える。この清澄材料は固形分散物の凝集と同時に汚水中に溶存している色素を吸着し、ＣＯＤ吸着除去する。これはカーボンと無機系凝集剤の複合作用によものである。なぜなら、カーボンが存在しない凝集方法では、色素、ＣＯＤを効果的に下げることが出来ないからである。
カーボン５％より少ないと色素、ＣＯＤ除去効果が少なくなり、また９０％を超えると凝集力が極端に低下するため本発明の方法として有効でない。無機系凝集剤は１０％以下では凝集力が極端に低下し、９５％より多くなるとカーボンの吸着核の効果が少なくなり本発明の方法として効果的でない。
【０００５】
清澄処理剤は流入汚水に対して直接的に、汚水を撹拌しながら添加する。撹拌は処理剤を汚水が均一に混ざることと強い乱流撹拌を行うと効果的にフロック形成がおこなわれる。約３０秒から６０秒の撹拌で良好なフロックとなる。撹拌を止めると速やかにフロックが沈澱を開始する。沈澱が完了して静置中も約８時間から２４時間以上でも清澄作用が継続する。これは吸着性能を有するカーボンがその機能を継続するからである。
清澄処理剤の添加量は汚水の性状にも左右されるが流入汚水１トンに対して添加量１０ｇから３０００ｇを使用する。添加量が１００ｇより少ないと清澄効果が少なく本発明の方法として効果的でない。また３０００ｇを超えると経済的でなく、また生成フロック量が多くなり、フロックの処分が問題となる。
【０００６】
凝集沈澱したフロックは比較的粗な、例えば０．１ｍｍ間隙のフィルターにても固液の分離が容易に出来て、得られた液体の清澄度、透明度は非常に満足的であり、ＣＯＤ基準を始めとする排水基準を十分満足するものである。
得られたフロックは汚泥乾留炉にてカーボンとして再生する。汚泥の排出量を最小にすることは、使用する清澄処理剤の量を最小にすることであり、最も経済的に汚水を清澄することである。従って汚水の性状により適正使用量を選択する必要がある。
【０００７】
【実施例】
某市の下水道処理場から採取した汚泥脱水ケーキを乾留炭化装置にて８００℃にて乾留水蒸気処理してできたカーボンを７４ミクロン以下に振動ミルにて粉砕してできたカーボン粉末５０重量％、これに対して無機系凝集剤として石灰５０重量％と塩化アルミニウム３０重量％とアルミン酸カルシウム２０重量％の複合凝集剤粉末を５０重量％混合配合した清処理剤を某市の下水道流入汚水１トンに対し５００ｇ添加しミキサーにて１分撹拌し、静置してフロックを沈澱させた。沈殿したフロックと清澄水とをフィルターにて搾り分離した。流水汚水と清澄水を分析して比較した。流水汚水から清澄水への成分比較ではＳＳ５５ｐｐｍから１ｐｐｍ以下、ＣＯＤは６５ｐｐｍから１０ｐｐｍ、ＢＯＤ７０ｐｐｍから１５ｐｐｍ色度は黄土色の半透明から無色透明に変化した。この清澄処理された水は排水基準を満足するものであった。
脱水残査は乾留炭化炉にて処理し、清澄処理剤および農業用人口培土として使用された。
【０００８】
【発明の効果】
１．下水道汚泥の脱水ケーキを乾留炭化炉にてできたカーボンの有効利用ができた。
２．下水道の流入汚水の浄化清澄が従来のプロセスよりも極めて簡単にできた。
３．これから建設される下水処理施設のごとく、複雑な処理工程を設ける必要がなくなることから建設費を下げることができる。国、自治体の経費節減となる。
４．汚水を清澄処理した残査は乾留炭化することにより、リサイクル有効利用ができる。一般廃棄物の循環型有効利用化への貢献は大きいと考える。

Claims (1)

1. 下水道処理場から採取した汚泥脱水ケーキを乾留炭化装置にて８００℃にて乾留水蒸気処理してできたカーボンを７４ミクロン以下に振動ミルにて粉砕してできたカーボン粉末５０重量％、これに対して無機系凝集剤剤として石灰５０重量％と塩化アルミニウム３０重量％とアルミン酸カルシウム２０重量％の複合凝集剤粉末を５０重量％混合配合した清処理剤を下水道流入汚水１トンに対し５００ｇ添加しミキサーにて１分攪拌し、静置してフロックを沈殿させ沈殿したフロックと清澄水とをフィルターにて搾り分離して流水汚水から清澄水への成分比較ではＳＳ５５ｐｐｍから１ｐｐｍ以下、ＣＯＤは６５ｐｐｍから１０ｐｐｍ、ＢＯＤ７０ｐｐｍから１５ｐｐｍ色度は黄土色の半透明から無色透明に変化させたことを特徴とする下水道流入汚水の清澄方法。