JP4164906B2 - 有機性汚泥の処理装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は有機性汚泥をメタン醗酵処理し、このメタン醗酵処理で得られた分離液を活性汚泥処理する有機性汚泥の処理装置に係り、特に、メタン醗酵汚泥を炭化させて得られた炭化物を活性汚泥処理手段に投入し、この炭化物を含む余剰汚泥を有機性汚泥と混合して濃縮し、濃縮汚泥をメタン醗酵処理することにより、処理効率の向上を図った有機性汚泥の処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の有機性汚泥の処理装置の典型的な構成を図2に示す。図2に示す通り、有機性汚泥をまずメタン醗酵槽1でメタン醗酵処理し、得られたメタン醗酵汚泥を脱水機2で脱水処理し、脱水ケーキを焼却装置6で焼却処理する。この脱水機2の分離液は曝気槽3で活性汚泥処理した後、沈殿槽4で固液分離し、分離液を処理水として系外へ排出する。沈殿槽4の分離汚泥の一部は曝気槽3に返送し、余剰汚泥は脱水機5で脱水処理し、脱水ケーキは焼却装置6で焼却処理する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
図2に示す従来の有機性汚泥の処理装置では次のような問題があった。
【0004】
▲1▼ 有機性汚泥や余剰汚泥の沈降性、脱水性が悪いことが多いが、このような場合沈殿槽が大型となり、脱水コストや焼却コストが高くつく。
▲2▼ メタン醗酵槽や曝気槽から菌体が流出し易く、高濃度に菌体を保持することができない。また、このため、処理効率が低く、大型のメタン醗酵槽や曝気槽が必要となる。
▲3▼ 難分解性の有機物が除去されにくい。
【0005】
本発明は上記従来の問題点を解決し、系内の菌体保持量を多くしてメタン醗酵処理効率及び活性汚泥処理効率を高めると共に、難分解性有機物をも効率的に除去し、更に、汚泥の分離性、脱水性、コンポスト化特性等を向上させることができる有機性汚泥の処理装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明の有機性汚泥の処理装置は、有機性汚泥を濃縮分離処理する濃縮分離手段と、該濃縮分離手段で分離された濃縮汚泥をメタン醗酵処理して固液分離するメタン醗酵手段と、該メタン醗酵手段で分離されたメタン醗酵分離液及び前記濃縮分離手段で分離された濃縮分離液が導入される活性汚泥処理手段とを備える有機性汚泥の処理装置であって、前記メタン醗酵手段で分離されたメタン醗酵汚泥を炭化し、得られた炭化物を該活性汚泥処理手段に添加する手段と、該活性汚泥処理手段で発生する余剰汚泥の一部を前記濃縮分離手段に返送する手段とを設けたことを特徴とする。
【0007】
かかる本発明の有機性汚泥の処理装置では、メタン醗酵汚泥を炭化して得られた炭化物が難分解性有機物の吸着能力を有するため、活性汚泥処理手段にこの炭化物を添加することにより、該活性汚泥処理手段において難分解性有機物が除去されるようになる。
【0008】
また、活性汚泥処理手段から分離された炭化物を含む余剰汚泥を混合することにより、有機性汚泥の濃縮性が向上し、高濃度濃縮汚泥に対して高濃度メタン醗酵を行える。
【0009】
この炭化物は、活性汚泥処理手段から濃縮分離手段に返送される余剰汚泥中に混在して系内を循環することとなるが、この炭化物に菌体が付着するようになるところから、メタン醗酵手段や活性汚泥処理手段の菌体保持量が多くなる。
【0010】
更に、この炭化物が混在する汚泥は比重が大きく沈降性に優れ、しかも水抜けが良いため脱水性も良好である。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【0012】
図1は本発明の実施の形態を示す系統図である。
【0013】
I この実施の形態では、有機性汚泥を、後段の沈殿槽4で分離された余剰汚泥と共に濃縮分離手段7に導入し、必要に応じて凝集剤や凝集助剤を添加して濃縮分離処理する。
【0014】
この濃縮分離手段7としては、自然沈降濃縮槽、凝集分離槽、遠心分離機、ベルトプレス脱水機、スクリュープレス脱水機、凝集スクリーン等を用いることができる。
【0015】
濃縮分離手段7においては、後述の炭化物を含む余剰汚泥を混合することにより、有機性汚泥の濃縮性が高められ、効率的に濃縮分離することができる。この濃縮分離手段7からの濃縮汚泥は、次工程のメタン醗酵槽1で高濃度メタン醗酵を行うために、5〜20%程度に濃縮されたものであることが好ましい。
【0016】
なお、凝集助剤を用いる場合、例えば、カチオン性高分子凝集剤等を有機性汚泥と余剰汚泥との合計に対して0.3〜1.0重量%添加すれば良いが、本発明においては、上述の如く、炭化物を含む余剰汚泥を混合することにより有機性汚泥の濃縮性が向上するため、凝集助剤の添加は必須ではない。
【0017】
なお、有機性汚泥と余剰汚泥との混合割合は、通常の場合、有機性汚泥:余剰汚泥=1:0.1〜0.5(固形物比)程度とするのが好ましい。
【0018】
II この濃縮分離手段7で分離した濃縮汚泥をメタン醗酵槽1に送給してメタン醗酵処理し、分離液は後段の曝気槽3に送給する。
【0019】
メタン醗酵槽1では、濃縮分離手段7で濃縮された高濃度濃縮汚泥を高濃度メタン醗酵することができる。しかも、このメタン醗酵槽1内には、後段の沈殿槽4からの余剰汚泥中に含有されている炭化物が導入され、この炭化物に菌体が付着することで槽内に多量の菌体を保有することが可能となり、メタン醗酵効率が高められる。
【0020】
なお、メタン醗酵槽1には、上記濃縮汚泥の他、生ごみなどを投入しても良い。
【0021】
III このメタン醗酵槽1のメタン醗酵で得られたメタン醗酵汚泥を、脱水機2で好ましくは含水率60〜80%程度に脱水処理する。この脱水処理に当り、メタン醗酵汚泥に炭化物が混在することで水抜けが良くなり、汚泥脱水性が高められ、効率的に脱水処理することができる。
【0022】
IV この脱水機2で得られた脱水ケーキを炭化装置8で炭化処理し、得られた炭化物の所要量を曝気槽3に供給し、残部は系外へ排出する。
【0023】
炭化処理は、例えば空気を供給せずに600〜800℃に20〜60分加熱することにより行うことができる。
【0024】
この炭化処理で得られる炭化物は、5〜20mm程度の粒状であることが望ましく、このような粒状の炭化物とするために、必要に応じて脱水ケーキは造粒又は解砕しても良い。
【0025】
なお、この炭化処理されるメタン醗酵汚泥中にも炭化物が含有されており、この炭化物を含有する汚泥は、炭化物を含有しない汚泥に比べて粘着性が低いため、容易に炭化させることができる。
【0026】
V 上記の脱水機2の脱水分離液を曝気槽3に導入し、濃縮分離手段7からの分離液と共に活性汚泥処理する。この曝気槽3においては、メタン醗酵汚泥を炭化して得られる炭化物が投入されることにより、メタン醗酵槽1の場合と同様に多量の菌体が保持されるようになり、効率的な生物処理が行われる。
【0027】
また、この曝気槽3に添加された上記の炭化物は、難分解性有機物の吸着能を有するため、曝気槽3内で難分解性有機物が吸着除去される。この炭化物は市販の活性炭に比べて有機物の吸着量は少ないが、この炭化物は系内で発生するメタン醗酵汚泥から容易に製造できるため、多量に添加することができ、難分解性有機物を十分に除去することができる。炭化物に吸着した難分解性有機物は、曝気槽3から沈殿槽4で分離された汚泥に混在して系内を循環し、炭化装置8で炭化される。
【0028】
曝気槽3への炭化物の添加量は、系内の難分解性有機物量等によっても異なるが、通常の場合処理水量に対して1〜3%程度とするのが好ましい。
【0029】
VI この曝気槽3の活性汚泥処理液は沈殿槽4で固液分離され、分離液は処理水として系外へ排出される。分離汚泥の一部は曝気槽3に返送され、残部は濃縮分離手段7に返送される。
【0030】
この沈殿槽4では、炭化物が混在し、比重が大きく、沈降性の高い汚泥を効率的に固液分離することができる。
【0031】
なお、この曝気処理液の固液分離には、沈殿槽に限らず、膜分離装置を用いても良い。
【0032】
炭化装置8から系外へ排出される余剰の炭化物は、土壌改良材等として有効利用することができる。
【0033】
本発明において、メタン醗酵汚泥を脱水して得られる脱水ケーキの一部を抜き取ってコンポスト化しても良く、この場合において、炭化物を含有する脱水汚泥は通気性が良く、コンポスト化に適し、添加物を特に添加することなく、高品質のコンポスト製品とすることができる。
【0034】
【実施例】
以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
【0035】
実施例1
図1に示す有機性汚泥の処理装置により、浄化槽から排出された有機性汚泥の処理を行った。各部の装置仕様は次の通りである。
【0036】
濃縮分離手段:凝集スクリーン
メタン醗酵槽:容量4m3
脱水機:遠心分離機
炭化装置:650℃×0.5hrの処理により炭化する炭化装置
曝気槽:容量3m3
沈殿槽:容量1m3
有機性汚泥1000L/日と後段の沈殿槽からの余剰汚泥100L/日とを濃縮分離手段7に導入し、10%の濃縮汚泥200L/日と分離液900L/日とに分離した。濃縮汚泥をメタン醗酵槽1に導入し、滞留時間20日で処理し、生じたメタン醗酵汚泥を脱水機2で脱水処理した。生じた含水率60%の脱水ケーキ30L/日を炭化装置8で炭化して炭化物4kg/日を得た。この炭化物のうち2kg/日を曝気槽3に添加した。
【0037】
濃縮分離手段7の分離液900L/日と脱水機2の分離液170L/日とを曝気槽3に導入し、滞留時間67時間で処理し、曝気処理液を沈殿槽4で固液分離した。得られた処理水の水質は表1に示す通りであった。
【0038】
この沈殿槽4の分離汚泥のうち500L/日を曝気槽3に返送し、残部は前述の割合で濃縮分離手段7に送給した。
【0039】
比較例1
実施例1において、炭化物を曝気槽3に添加しなかったこと以外は全く同様にして処理を行った。
【0040】
その結果、メタン醗酵効率、活性汚泥効率が低下すると共に難分解性有機物の除去も行われなくなり、加えて汚泥の固液分離性も低下したために、処理水の水質は表1に示す通り、実施例1と比べて格段に劣るものとなった。
【0041】
比較例2
実施例1において、沈殿槽4の分離汚泥を濃縮分離手段7へ供給しなかったこと以外は全く同様にして処理を行った。
【0042】
その結果、濃縮分離手段7での汚泥濃縮性が悪くなり、加温のための熱量を多く要した。また、メタン醗酵槽1に炭化物が供給されないことにより、メタン醗酵効率が低下し、処理水の水質は表1に示す通り低下した。
【0043】
また、メタン醗酵汚泥の脱水性も悪くなり、脱水機2での脱水効率も悪化すると共に、炭化処理効率も悪くなった。
【0044】
比較例3
実施例1において、濃縮分離手段を設けず、有機性汚泥及び余剰汚泥を直接メタン醗酵槽に導入したこと以外は全く同様にして処理を行った。
【0045】
その結果、メタン醗酵槽の滞留時間が4日弱となり、処理不能となった。
【0046】
【表1】
【0047】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明の有機性汚泥の処理装置によれば、次のような効果が奏される。
【0048】
▲1▼ 活性汚泥処理において難分解性有機物を吸着除去できる。
▲2▼ 有機性汚泥の濃縮性が向上し、高濃度メタン醗酵が可能となる。
▲3▼ 系内の菌体保持量が多くなるので、メタン醗酵手段や活性汚泥処理手段の容量を小さくできる。
▲4▼ 活性汚泥処理汚泥の固液分離性が向上するため、固液分離手段としての沈殿槽が小さくて済む。また、固液分離を膜分離装置で行う場合は、その透過流束が向上するため、膜面積が小さくて済む。
▲5▼ メタン醗酵汚泥の脱水性が向上するため、メタン醗酵手段の脱水機の処理量を大きくでき、また、脱水ケーキの含水率を低くすることができる。
▲6▼ 脱水汚泥の通気性が良いので、これをコンポスト化する場合もコンポスト化工程で添加物を必要とせず、高品質のコンポスト製品を製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の有機性汚泥の処理装置の実施の形態を示す系統図である。
【図2】従来の有機性汚泥の処理装置を示す系統図である。
【符号の説明】
1 メタン醗酵槽
2 脱水機
3 曝気槽
4 沈殿槽
5 脱水機
6 焼却装置
7 濃縮分離手段
8 炭化装置
Claims (1)
- 有機性汚泥を濃縮分離処理する濃縮分離手段と、該濃縮分離手段で分離された濃縮汚泥をメタン醗酵処理して固液分離するメタン醗酵手段と、該メタン醗酵手段で分離されたメタン醗酵分離液及び前記濃縮分離手段で分離された濃縮分離液が導入される活性汚泥処理手段とを備える有機性汚泥の処理装置であって、
前記メタン醗酵手段で分離されたメタン醗酵汚泥を炭化し、得られた炭化物を該活性汚泥処理手段に添加する手段と、
該活性汚泥処理手段で発生する余剰汚泥の一部を前記濃縮分離手段に返送する手段とを設けたことを特徴とする有機性汚泥の処理装置。
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