JP4294540B2 - 有機性汚泥の処理方法及び処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、下水処理場や各種廃水処理施設等において有機性汚泥を処理するシステムに係わり、更に詳しくは、廃水処理により発生する有機性汚泥を嫌気性消化する工程において発生するリン化合物や重金属含有粒子等の粒子を、有機性汚泥から効率良く分離・回収又は除去する方法及び装置に関するものである。

従来の廃水処理や汚泥処理システムにおけるリン等の回収技術としては、リンを含む排水にアルミニウム系の凝集剤を添加してリンを不溶化させた沈殿汚泥に対し、アルカリ処理を施してリンを液中に溶出させた後、固液分離し、分離液中のリンを不溶化するカルシウム系の薬品を添加してリンを回収する方法（「排水中のリンおよび凝集剤回収再利用方法」：特許文献１参照）や、リン及びアンモニアを含有する廃液をろ過したろ液に、マグネシウム化合物を添加してリン酸マグネシウムアンモニウム（以下「ＭＡＰ」ともいう）の結晶を生成させ、これを回収する方法（「廃液処理方法及び装置」：特許文献２参照）等がある。

特開２００２−３３６８７０号公報 特開２００３−３４０４６６号公報

しかし、従来の一般的な汚泥処理システムでは、有機物汚泥を嫌気性消化した汚泥（以下「消化汚泥」ともいう）中に発生して分散する、有価物であるリン化合物の粒子や、汚泥を肥料等に有効利用する際に問題となる重金属含有粒子等の粒子を、選択的に有機性ＳＳから分離し、回収あるいは除去することが困難であることから、消化汚泥に混在した状態で汚泥とともに処分されているなどの問題点が存在する。

本発明は、このような従来の課題に鑑みてなされたものであり、廃水処理により発生する有機性汚泥を嫌気性消化する工程において発生するリン化合物や重金属含有粒子等の粒子を、汚泥から効率良く分離・回収する方法及び装置を提供することを目的とする。

本発明は、以下に示す手段によって上記課題を解決することができた。
（１）嫌気性処理工程を組み入れた有機性汚泥処理システムにおいて、夾雑物分離工程を嫌気性消化工程の前段に設けて有機性汚泥から該汚泥中に含まれる夾雑物を分離し、嫌気性消化工程の後の無機性化合物粒子分離工程で嫌気性消化工程において生成した無機性化合物粒子を系外に取り出した後、該分離工程からの無機性化合物粒子を取り除いた後の汚泥に前記夾雑物分離工程で分離された夾雑物を添加混合した後、脱水することを特徴とする有機性汚泥の処理方法。
（２）リン酸マグネシウムアンモニウムを主成分とする粒子を、嫌気性消化工程において新たに生成した無機性化合物粒子として系外に取り出すことを特徴とする前記（１）に記載の有機性汚泥の処理方法。

（３）有機性汚泥中に含まれる夾雑物を汚泥から分離する手段として、振動ふるい、バースクリーン、ドラムスクリーンの内少なくとも１つを使用することを特徴とする前記（１）又は（２）に記載の有機性汚泥の処理方法。
（４）有機性汚泥から分離回収した夾雑物を破砕してから、無機性化合物粒子を取り除いた後の汚泥に添加し、その汚泥を脱水することを特徴とする前記（１）〜（３）のいずれか１項に記載の有機性汚泥の処理方法。
（５）嫌気性消化槽を組み入れた有機性汚泥の処理装置において、嫌気性消化槽の前段に設けた、有機性汚泥から該汚泥中に含まれる夾雑物を分離する夾雑物除去装置、嫌気性消化槽、嫌気性消化汚泥から無機性化合物粒子を系外に取り出す無機性化合物粒子分離濃縮機、前記濃縮機からの該無機性化合物粒子を取り除いた後の汚泥に、前記夾雑物を添加混合する混合装置、夾雑物を混合した汚泥を脱水する脱水装置を具備することを特徴とする有機性汚泥の処理装置。

本発明は、嫌気性消化槽で生成するＭＡＰ等の無機化合物の粒子を効率よく分離、回収する技術において、嫌気性消化槽に投入する濃縮汚泥から異物や繊維状物質等の夾雑物を除去することにより、ＭＡＰ粒子の回収率が向上するとともに、ＭＡＰ分離濃縮機や、嫌気性消化槽内、移送ポンプでの詰まりを防止する効果がある。また、嫌気性消化槽の前段で分離した夾雑物を、ＭＡＰ脱離汚泥に混ぜることで、脱水工程において脱水性が向上する効果がある。

本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。以下の形態は本発明の一実施形態であり、本発明は本実施の形態に限定されるものではない。

図１に示される本発明の有機性汚泥の処理装置において、流入する原水１は、最初沈殿池１７、エアレーションタンク１８及び最終沈殿池１９からなる有機性排水処理装置で処理され、それから排出される初沈汚泥５と余剰活性汚泥６は汚泥濃縮装置２０で濃縮分離され、濃縮汚泥７は夾雑物除去装置２１に導かれて、濃縮汚泥７中に含まれる異物や繊維状物質等の夾雑物が除去される。夾雑物除去装置としては、振動ふるい、バースクリーン、ドラムスクリーンや、それらの装置原理を組み合わせた装置等を使用することができる。夾雑物除去装置２１において嫌気性消化槽２２に投入する濃縮汚泥７から異物や繊維状物質等の夾雑物を除去することにより、後段の嫌気性消化槽２２内における夾雑物へのＭＡＰ粒子の付着を防止することによるＭＡＰ粒子の回収率の向上、更に後段のＭＡＰ分離濃縮機２３における夾雑物による閉塞の防止等の効果がある。

また、夾雑物は、嫌気性消化槽２２内で堆積したり、移送ポンプの詰まりの原因となることがあるので、プロセスを運転管理する上でも、除去することは有益である。夾雑物除去装置２１において夾雑物を除去された消化槽投入汚泥８は、消化槽２２において嫌気的に生物分解される。同時に、嫌気的生物分解における代謝成分であるアンモニアイオン、リン酸イオン、及びマグネシウムイオンを基質成分として嫌気性消化槽２２内においてＭＡＰ粒子が晶析する場合がある。ＭＡＰ粒子を含む消化汚泥９はＭＡＰ分離濃縮機２３において、粒径約１００μｍ以上で比重約１．５ｇ／ｃｍ^３以上のＭＡＰを主体とする粒子を多く含むＭＡＰ濃縮汚泥１５とＭＡＰ脱離汚泥１０に分離される。ＭＡＰ分離濃縮機２３としては、液体サイクロン、電動式のふるいやスクリーン状の分離体、沈殿分離装置、及びＭＡＰ洗浄装置やそれらの装置原理を組み合わせた装置等を使用することができる（「有機性廃水及び汚泥の処理方法及び処理装置」：特願２００２−３２８３３６号に開示したようなプロセスにより）。

消化汚泥９に夾雑物が残っている場合は、ＭＡＰ分離濃縮装置２３に導入する前に、再度、夾雑物除去装置でこれを除去してもよい。また、ＭＡＰ分離濃縮装置２３では、ＭＡＰの他、嫌気性消化槽２２内で生成した金属硫化物の粒子も除去できる場合があるので、意図的に、該金属硫化物を分離する手段として該装置を用いても良い。

夾雑物除去装置２１により濃縮汚泥７から分離された夾雑物１６は、繊維状のものが絡みあって大きな塊になっている場合があるため、ＭＡＰ脱離汚泥１０に添加したときに均一に混ざるよう、破砕機２４で破砕した後、ＭＡＰ脱離汚泥１０に添加、混合する方法も有効である。破砕機２４において夾雑物１６を流動し易くするために、必要であれば破砕する前に、夾雑物１６にＭＡＰ脱離汚泥１０を一部混ぜてもよい。嫌気性消化槽２２の前段で分離後、破砕された夾雑物破砕汚泥１１を、ＭＡＰ脱離汚泥１０に混ぜることで、夾雑物破砕汚泥１１中の繊維状物質が汚泥脱水助剤の役割を果たし、後段の脱水装置２５における脱水性が向上し、脱水ケーキ１２の含水率を低下させる効果がある。ＭＡＰ脱離汚泥１０と夾雑物破砕汚泥１１を混合した汚泥は、脱水装置２５において脱水され、脱水ケーキ１２は排出され、脱水ろ液１３は最初沈殿池１７に返送される。

以上に説明したように、嫌気性消化槽２２で生成するＭＡＰ等の無機化合物の粒子を効率よく分離、回収する技術において、嫌気性消化槽２２に投入する濃縮汚泥から異物や繊維状物質等の夾雑物を除去することにより、ＭＡＰ粒子の回収率が向上するとともに、ＭＡＰ分離濃縮機２３や、嫌気性消化槽２２内、移送ポンプでの詰まりを防止する効果がある。また、嫌気性消化槽２２の前段で分離した夾雑物を、ＭＡＰ脱離汚泥に混ぜることで、脱水工程において脱水性が向上する効果がある。

次に、本発明の廃水処理技術を実際に組み込んだ実験プラントの運転結果の一例について説明する。ただし、本発明は本実施例に限定されるものではない。

実施例１
本実施例は、Ａ下水処理場の汚泥を使用して行ったパイロットプラント実験による実施例であり、フローは先に示した図１のフローと同じである。Ａ処理場は嫌気好気法による活性汚泥処理を採用している。実施例パイロットプラントではＡ処理場から採取した初沈汚泥と余剰汚泥を約１：１で混合し、遠心濃縮機により濃縮する。嫌気性消化槽２２は、３５℃中温消化で、滞留時間は２５日とした。脱水装置２５はスクリュープレス型脱水機を使用した。

また、本実施例の対照系として、従来法としての図３に示す「混合濃縮＋嫌気性消化＋脱水」のプロセスと、図２に示す特許出願番号「２００２−３２８３３６」のプロセスも同時にて行った。運転結果を第１表に示す。表中の数値は、全て平均値である。

消化槽に投入した投入汚泥のＳＳは従来法と「特願２００２−３２８３３６号の方法」がともに４０．２ｇ／リットル、実施例が３８．３ｇ／リットルであった。実施例のＳＳが比較的小さいのは、夾雑物を、夾雑物除去装置２１で除去していることによる。消化汚泥に含まれるＭＡＰ量とＭＡＰ濃縮汚泥１５中に回収できたＭＡＰ量からＭＡＰ回収率を算出すると、「特願２００２−３２８３３６号の方法」８５．４％に対して、本実施例法では８９．６％となり本発明法の方が４．２ポイント高くなった。従来法ではＭＡＰ回収工程が無いため、ＭＡＰ回収率は０％である。また、脱水ケーキ含水率は、従来法８２．１％、特願「２００２−３２８３３６号の方法」８３．３％に対して、本実施例法では８０．４％であり、先に除去した夾雑物をＭＡＰ脱離汚泥１０に混合することで、脱水性が向上する結果となった。

本発明の有機性汚泥の処理方法及び処理装置は、ＭＡＰ粒子の回収率が向上するとともに、ＭＡＰ脱離汚泥の脱水性も向上し、ＭＡＰ分離濃縮機や、嫌気性消化槽内、移送ポンプでの詰まりを防止できるので、下水処理場や各種排水処理施設に広く利用される可能性を有する。

本発明の一実施例のフローシートである。 特願２００２−３２８３３６号の方法のフローシートである。 従来の汚泥処理方法のフローシートである。

符号の説明

１ 流入水
２ 最初沈殿池流出水
３ 生物反応装置流出水
４ 処理水
５ 初沈汚泥
６ 余剰汚泥
７ 濃縮汚泥
８ 消化槽投入汚泥
９ 消化汚泥
１０ ＭＡＰ脱離汚泥
１１ 夾雑物破砕汚泥
１２ 脱水ケーキ
１３ 脱水ろ液
１４ 濃縮装置脱離液
１５ ＭＡＰ濃縮汚泥
１６ 夾雑物
１７ 最初沈殿池
１８ エアレーションタンク
１９ 最終沈殿池
２０ 汚泥濃縮装置
２１ 夾雑物除去装置
２２ 嫌気性消化槽
２３ ＭＡＰ分離濃縮機
２４ 破砕機
２５ 脱水装置

Claims (5)

1. 嫌気性処理工程を組み入れた有機性汚泥処理システムにおいて、夾雑物分離工程を嫌気性消化工程の前段に設けて有機性汚泥から該汚泥中に含まれる夾雑物を分離し、嫌気性消化工程の後の無機性化合物粒子分離工程で嫌気性消化工程において生成した無機性化合物粒子を系外に取り出した後、該分離工程からの無機性化合物粒子を取り除いた後の汚泥に前記夾雑物分離工程で分離された夾雑物を添加混合した後、脱水することを特徴とする有機性汚泥の処理方法。
2. リン酸マグネシウムアンモニウムを主成分とする粒子を、嫌気性消化工程において新たに生成した無機性化合物粒子として系外に取り出すことを特徴とする請求項１に記載の有機性汚泥の処理方法。
3. 有機性汚泥中に含まれる夾雑物を該汚泥から分離する手段として、振動ふるい、バースクリーン、ドラムスクリーンの内少なくとも１つを使用することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の有機性汚泥の処理方法。
4. 有機性汚泥から分離回収した夾雑物を破砕してから、無機性化合物粒子を取り除いた後の汚泥に添加し、その汚泥を脱水することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の有機性汚泥の処理方法。
5. 嫌気性消化槽を組み入れた有機性汚泥の処理装置において、嫌気性消化槽の前段に設けた、有機性汚泥から該汚泥中に含まれる夾雑物を分離する夾雑物除去装置、嫌気性消化槽、嫌気性消化汚泥から無機性化合物粒子を系外に取り出す無機性化合物粒子分離濃縮機、前記濃縮機からの該無機性化合物粒子を取り除いた後の汚泥に、前記夾雑物を添加混合する混合装置、夾雑物を混合した汚泥を脱水する脱水装置を具備することを特徴とする有機性汚泥の処理装置。

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