JP4736012B2 - 汚泥脱水ケーキの臭気発生防止方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、汚泥脱水ケーキの臭気発生防止方法に関する。さらに詳しくは、本発明は、下水処理場、し尿処理場などの汚泥脱水ケーキから発生する硫化水素、メチルメルカプタン、アンモニア、アミンなどに由来する臭気を長時間にわたって効果的に防止することができる汚泥脱水ケーキの臭気発生防止方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
下水処理場、し尿処理場や、食品工場、紙パルプ工場などの有機性産業排水の処理工程などにおいては、各種の汚泥が発生する。例えば、下水を最初沈殿池で固液分離すると初沈生汚泥が発生し、最初沈殿池の上澄水を曝気槽などを用いて浮遊生物方式により処理すると、活性汚泥の量が増加する。曝気槽などで処理された水は最終沈殿池に導かれ、活性汚泥が分離され、その一部は返送汚泥として曝気槽などに返送され、残余は余剰汚泥とされる。初沈生汚泥と余剰汚泥は、汚泥濃縮槽に導かれ、その後、汚泥貯留槽にいったん貯留される。汚泥貯留槽内の汚泥は、次いで脱水機により脱水され、得られた汚泥脱水ケーキは埋め立てや、焼却のために搬出される。
脱水後の汚泥脱水ケーキは、腐敗により悪臭物質を発生する。下水処理場で発生する悪臭物質として頻繁に検出される物質は、硫化水素、メチルメルカプタンなどのイオウ化合物、アンモニア、トリメチルアミンなどの窒素化合物、吉草酸、イソ酪酸などの低級脂肪酸などである。これらの中で、硫化水素とメチルメルカプタンの量が特に多い。
汚泥貯留槽や脱水機の多くは密閉系となっているが、脱水により得られる汚泥脱水ケーキは開放系で運搬、保管される場合が多いので、臭気対策は重要である。すなわち、汚泥脱水ケーキの運搬には、通常コンベアやトラックなどが使われ、臭気発生源である汚泥脱水ケーキが移動するので、覆蓋、臭気の吸引などによる処理が困難であり、臭気対策がむつかしい。また、最終埋め立て地においても、発生する臭気が拡散し、付近の住民に不快感を与えるなど、環境に悪影響を及ぼす。このために、汚泥脱水ケーキから発生する臭気自体を抑制する必要があり、従来よりさまざまな脱臭方法が提案されている。
本発明者らは、亜硝酸塩のような、汚泥脱水ケーキに２５℃において水１００mLに２０ｇ以上溶解する静菌剤を添加する汚泥脱水ケーキの臭気発生防止方法を先に提案した。この方法によれば、汚泥脱水ケーキの臭気発生を効果的に防止することができるが、汚泥脱水ケーキの臭気抑制は４８時間が限界であり、汚泥性状等によっては、あるいは、夏季においては、４８時間の臭気抑制が困難になる場合もあった。このために、さらに長時間にわたって臭気の発生を防止し得る汚泥脱水ケーキの臭気発生防止方法が求められていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、下水処理場、し尿処理場などの汚泥脱水ケーキから発生する硫化水素、メチルメルカプタン、アンモニア、アミンなどに由来する臭気を長時間にわたって効果的に防止することができる汚泥脱水ケーキの臭気発生防止方法を提供することを目的としてなされたものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記の課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、汚泥脱水ケーキにドライアイスと静菌剤を共存させることにより、臭気発生防止効果が長時間にわたり安定して持続することを見いだし、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、
（１）汚泥脱水ケーキに、ドライアイスと静菌剤とを共存させることを特徴とする汚泥脱水ケーキの臭気発生防止方法、
（２）ドライアイスの平均粒径が、０.１〜１０cmである第１項記載の汚泥脱水ケーキの臭気発生防止方法、
（３）ドライアイスを、汚泥脱水ケーキのホッパーに供給する第１項記載の汚泥脱水ケーキの臭気発生防止方法、
（４）ドライアイスを汚泥脱水ケーキのホッパーに供給したのち、ホッパー内部を大気と遮断する第３項記載の汚泥脱水ケーキの臭気発生防止方法、及び、
（５）静菌剤が、亜硝酸塩である第１項記載の汚泥脱水ケーキの臭気発生防止方法、
を提供するものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明の汚泥脱水ケーキの臭気発生防止方法においては、汚泥脱水ケーキにドライアイスと静菌剤を共存させる。通常、汚泥を脱水するには、汚泥貯槽から汚泥スラリーが脱水機に供給され、脱水された汚泥脱水ケーキがコンベアなどで移送されて汚泥脱水ケーキのホッパーに供給され、一時貯蔵される。貯蔵された汚泥脱水ケーキは、定期的に搬出され、処分される。多くの場合、汚泥の脱水は日中、例えば、９時から１６時の間連続的に行われ、汚泥脱水ケーキの搬出は、翌日ないし翌々日に行われる。汚泥の脱水が行われている間、脱水されて生じた汚泥脱水ケーキは、ホッパーに連続的に供給される。汚泥脱水ケーキにドライアイスと静菌剤を共存させることにより、ドライアイスと静菌剤の相乗効果が顕著に発現して、臭気発生防止効果が長時間にわたって安定的に持続する。
本発明方法において、汚泥脱水ケーキに供給するドライアイスの大きさに特に制限はなく、塊状のドライアイスを破砕し、任意の大きさの破砕物を使用することができるが、平均粒径として０.１〜１０cmであることが好ましく、１〜５cmであることがより好ましい。ドライアイスの粒径は、破砕されたドライアイスの重量を測定し、密度１.５６ｇ／cm³で除して体積を求め、仮想的な球形として求めた粒径である。ドライアイスの平均粒径が０.１mm未満であると、ドライアイスの気化が速すぎて、臭気発生防止効果の持続時間が短くなるおそれがある。ドライアイスの平均粒径が１０cmを超えると、汚泥脱水ケーキに均等に混合することが困難となるおそれがある。
【０００６】
本発明方法において、ドライアイスは、汚泥脱水ケーキのホッパーに供給することが好ましい。ドライアイスを汚泥脱水ケーキのホッパーに供給する方法に特に制限はなく、例えば、ドライアイスを汚泥脱水ケーキのホッパーに直接供給することができ、あるいは、コンベアなどにより脱水機からホッパーに移送される汚泥脱水ケーキにドライアイスを添加して汚泥脱水ケーキとともにホッパーに供給することもできる。また、ドライアイスは、ホッパーに汚泥脱水ケーキが供給されている間、連続的に供給することができ、あるいは、間欠的に供給することもできる。汚泥脱水ケーキのホッパーへの供給が終了したとき、ホッパー内部を大気と遮断し、ドライアイスの気化により生成した二酸化炭素の逃散を少なくすることが好ましい。
本発明方法において、汚泥脱水ケーキへのドライアイスの供給量に特に制限はないが、汚泥脱水ケーキ１kgあたり１０〜１００ｇであることが好ましく、汚泥脱水ケーキ１kgあたり２０〜５０ｇであることがより好ましい。ドライアイスの供給量が、汚泥脱水ケーキ１kgあたり１０ｇ未満であると、臭気発生防止効果が不十分となるおそれがある。ドライアイスの供給量が汚泥脱水ケーキ１kgあたり１００ｇを超えても、臭気発生防止の目的は達成されるが、経済的に不利となるおそれがある。
【０００７】
本発明方法において、静菌剤とは、細菌の発育あるいは増殖を阻止する薬剤である。本発明方法においては、一般に殺菌剤と称されている薬剤も、低濃度で用いることにより静菌作用を発現させ、静菌剤として使用することができる。本発明方法に用いる静菌剤としては、例えば、亜硝酸塩、次亜塩素酸塩、第四級アンモニウム塩、エタノール、ホルムアルデヒド、ピリチオン（２−ピリジンチオール−１−オキシド）、そのナトリウム塩、亜鉛塩、二量体などの誘導体、ソルビン酸などを挙げることができる。これらの静菌剤は、１種を単独で用いることができ、あるいは、２種以上を組み合わせて用いることもできる。これらの中で、亜硝酸塩を好適に用いることができ、例えば、亜硝酸アンモニウム、亜硝酸リチウム、亜硝酸ナトリウム、亜硝酸カリウム、亜硝酸セシウム、亜硝酸マグネシウム、亜硝酸カルシウム、亜硝酸ストロンチウム、亜硝酸バリウム、亜硝酸ニッケル、亜硝酸鉛などを挙げることができる。これらの中で、亜硝酸ナトリウム、亜硝酸カリウム及び亜硝酸カルシウムは、取り扱いと入手が容易であり、汚泥脱水ケーキの二次利用の支障とならないので、特に好適に使用することができる。
【０００８】
本発明方法において、汚泥脱水ケーキ中に静菌剤を存在させる方法に特に制限はなく、例えば、脱水前の汚泥スラリーに静菌剤を添加することができ、あるいは、脱水後の汚泥脱水ケーキに静菌剤を添加することもできる。静菌剤が水不溶性又は難溶性の化合物である場合は、脱水前の汚泥スラリーに静菌剤を添加することにより、汚泥脱水ケーキ中に静菌剤を均一に分散させることができる。また、水不溶性又は難溶性の静菌剤は、汚泥スラリーに添加しても、脱水工程においてろ過水中に失われる割合が少ない。静菌剤が水易溶性の化合物である場合は、静菌剤をそのまま又は静菌剤の水溶液を調製して汚泥脱水ケーキに添加し、撹拌することにより、汚泥脱水ケーキ中に静菌剤をほぼ均一に存在させることができる。また、静菌剤を高濃度の水溶液とし、例えば、噴霧器を用いて、汚泥脱水ケーキの搬送部、ケーキホッパーへの落ち口などに散布することもできる。あるいは、水易溶性の静菌剤であっても、脱水前の汚泥スラリーに添加することもできる。静菌剤を水溶液として汚泥脱水ケーキに添加する場合は、希釈倍率が大きいと、水分を多く加えることになり、ケーキ含水率を上昇させることになる。したがって、水溶液の濃度は２０重量％以上であることが好ましく、３０重量％以上であることがより好ましい。
【０００９】
本発明方法において、汚泥脱水ケーキにドライアイスと静菌剤を共存させると両者の相乗効果が顕著に発現し、臭気発生防止効果が長時間にわたって持続する理由は明らかではないが、概略下記のごとき機構によると推定される。汚泥脱水ケーキのホッパー内では、亜硝酸イオンなどの静菌剤が、含イオウ蛋白質などの腐敗に関与する微生物活動を抑制し、この効果により、その分解生成物である硫化水素、メチルメルカプタンなどの臭気物質の発生が防止される。しかし、亜硝酸イオンなどは、汚泥脱水ケーキ中の微生物により分解され、いずれは消失して、その後は急激に臭気が発生する。亜硝酸イオンなどの分解は、温度が高く、pHが高いほど、進行しやすい。汚泥脱水ケーキのホッパー内では、微生物活動により温度が上昇し、汚泥の蛋白分解で発生するアンモニアなどによりpH上昇が進行し、さらに亜硝酸イオンなどの分解速度を速めるために、経時的な亜硝酸イオンの分解は加速度的に進行する。
汚泥脱水ケーキ層内でドライアイスの気化により発生した二酸化炭素で酸素が駆逐されると、発熱量の大きいケーキ中の有機物の酸素による酸化反応が起こらないために、汚泥脱水ケーキのホッパー内の熱発生が少なくなる。また、二酸化炭素自体が微生物活動を抑制し、亜硝酸イオンなどの分解に係わる微生物活動が抑制される。さらに、ドライアイスの気化により、ホッパー内の温度をわずかでも低下させ、微生物活性を抑制する。汚泥脱水ケーキ１kgあたりドライアイス２０ｇを添加することにより、約３℃の温度低下が期待される。これらの作用により、亜硝酸イオンなどの静菌剤の分解を促進する要素である温度、分解微生物活性を分解しない方向に導き、また臭気発生微生物の活動に関しても、活動しない方向に導いている。また、数℃ではあっても、初期冷却と二酸化炭素雰囲気の環境激変により、微生物活動開始の導入時間を遅らせていると考えられる。
【００１０】
従来より用いられているピリチオン系などの静菌剤は、微生物分解し難いとされているが、このような静菌剤を用いても、４８時間以上の臭気発生防止は非常に困難であった。本発明の汚泥脱水ケーキの臭気発生防止方法によれば、汚泥脱水ケーキにドライアイスと静菌剤を共存させることにより、ドライアイスと静菌剤の強い相乗効果が発揮され、７２時間以上にわたってケーキからの臭気の発生を防止することができる。本発明方法は、汚泥脱水ケーキに従来用いられている静菌剤とドライアイスを共存させるという簡単な操作で臭気発生を防止することができ、ドライアイスの供給には複雑な設備を必要とせず、また、ドライアイスの供給は随時開始又は停止することができるので、例えば、汚泥脱水ケーキのホッパーからのケーキ搬出スケジュールに合わせて、必要なときのみ本発明方法を実施し、経済的に汚泥脱水ケーキからの臭気の発生を防止することができる。
【００１１】
【実施例】
以下に、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によりなんら限定されるものではない。
なお、実施例及び比較例において、硫化水素の分析は、ガステック社製ガス検知管４Ｍ、４Ｌ又は４ＬＬを用い、メチルメルカプタンの分析は、ガステック社製ガス検知管７１Ｈ又は７１を用いて行った。硫化水素とメチルメルカプタンの検出下限濃度は、ともに０.２５ppm（容量比）である。
実施例１
下水処理場の混合生汚泥（pH５.２、懸濁物質濃度２.１重量％）に、汚泥１Ｌあたり脱水剤［栗田工業(株)、クリフィックスＣＰ６０４、カチオンポリマー］１２０mgを添加して凝集したのち、回分式ベルトプレス脱水機で脱水した。得られた汚泥脱水ケーキの含水率は平均７５.２重量％であり、汚泥濃度は約１２倍に濃縮されていた。
得られた汚泥脱水ケーキ４０kgを、容積１００Ｌのダイライトタンクに投入し、３８重量％亜硝酸ナトリウム水溶液１２６ｇと、粒径０.１〜２cmに破砕したドライアイス１,２００ｇを添加して混合し、ケーキを軽く圧縮した。ダイライトタンクの容積のうち、約半分を汚泥脱水ケーキが占めた。ダイライトタンクの開口部を塩化ビニルシートと粘着テープを用いて封鎖し、２５℃の恒温室に保管した。
２４時間後、４８時間後及び７２時間後に、ダイライトタンク内の気体をテトラバックに採取し、分析を行った。硫化水素とメチルメルカプタンは、いずれの場合も検出されなかった。
実施例２
汚泥脱水ケーキに亜硝酸ナトリウム水溶液を添加する代わりに、汚泥脱水ケーキ１kgあたり亜硝酸ナトリウム１,８００mgとなる割合で、脱水前の汚泥スラリーに亜硝酸ナトリウムを添加した以外は、実施例１と同じ操作を行い、ダイライトタンク内の気体の分析を行った。
実施例３
亜硝酸ナトリウムの代わりに、汚泥脱水ケーキ１kgあたりピリチオンナトリウム（Ｎａピリチオン）１２０mgとなる割合で、脱水前の汚泥スラリーにピリチオンナトリウムを添加した以外は、実施例１と同じ操作を行い、ダイライトタンク内の気体の分析を行った。
実施例４
亜硝酸ナトリウムの代わりに、汚泥脱水ケーキ１kgあたりピリチオン亜鉛（Ｚｎピリチオン）１２０mgとなる割合で、脱水前の汚泥スラリーにピリチオン亜鉛を添加した以外は、実施例１と同じ操作を行い、ダイライトタンク内の気体の分析を行った。
実施例５
３８重量％亜硝酸ナトリウム水溶液１２６ｇの代わりに、ソルビン酸１６.０ｇを添加した以外は、実施例１と同じ操作を行い、ダイライトタンク内の気体の分析を行った。
【００１２】
比較例１
実施例１と同様にして得られた汚泥脱水ケーキ４０kgを、容積１００Ｌのダイライトタンクに投入し、３８重量％亜硝酸ナトリウム水溶液１２６ｇを添加して混合し、ケーキを軽く圧縮した。ダイライトタンクの開口部を塩化ビニルシートと粘着テープを用いて封鎖し、２５℃の恒温室に保管した。
２４時間後、ダイライトタンク内の気体をテトラバックに採取し、分析を行った。硫化水素とメチルメルカプタンは、検出されなかった。４８時間後、同様にして分析を行ったところ、硫化水素は１５０ppm、メチルメルカプタンは１００ppmであった。さらに、７２時間後には、硫化水素は６００ppm、メチルメルカプタンは１,２００ppmであった。
比較例２〜５
ドライアイスを添加しなかった以外は、実施例２〜５と同じ操作を行い、ダイライトタンク内の気体の分析を行った。
比較例６
亜硝酸ナトリウム水溶液を添加することなく、ドライアイスのみを添加した以外は、実施例１と同じ操作を行い、ダイライトタンク内の気体の分析を行った。
比較例７
亜硝酸ナトリウム水溶液も、ドライアイスも添加しなかった以外は、実施例１と同じ操作を行い、ダイライトタンク内の気体の分析を行った。
実施例１〜５及び比較例１〜７における使用した静菌剤の種類、添加場所と添加量及びドライアイスの添加量を第１表に、２４時間後、４８時間後及び７２時間後における気体中の臭気成分濃度を第２表に示す。
【００１３】
【表１】

【００１４】
【表２】

【００１５】
第２表に見られるように、汚泥脱水ケーキにドライアイスと静菌剤を共存させた実施例１〜５においては、７２時間後も臭気成分の濃度は数十ppm以下であり、臭気発生防止効果が長時間にわたって持続している。特に、汚泥脱水ケーキに亜硝酸ナトリウム水溶液とドライアイスを添加した実施例１では、７２時間後も、硫化水素とメチルメルカプタンが全く発生していない。これに対して、ドライアイスを添加することなく、静菌剤のみを添加した比較例１〜５では、４８時間後には臭気成分の濃度がほぼ１００ppm以上となり、静菌剤のみの添加による臭気発生防止は、４８時間が限界である。また、ドライアイスのみを添加した比較例６と、ドライアイスも静菌剤も添加しなかった比較例７を比べると、比較例６の方の臭気成分発生量が多い場合があり、ドライアイス単独では臭気発生防止効果がないか、あるいは、ドライアイスによって僅かながら臭気の発生が促進されている。単独では臭気発生防止効果のないドライアイスを併用することにより、静菌剤との間に顕著な相乗効果が発現し、臭気成分の発生が長時間にわたって抑制されることが分かる。
【００１６】
【発明の効果】
本発明の汚泥脱水ケーキの臭気発生防止方法によれば、汚泥脱水ケーキにドライアイスと静菌剤を共存させることにより、ドライアイスと静菌剤の強い相乗効果が発揮され、７２時間以上にわたって汚泥脱水ケーキからの臭気の発生を防止することができる。

Claims (5)

1. 汚泥脱水ケーキに、ドライアイスと静菌剤とを共存させることを特徴とする汚泥脱水ケーキの臭気発生防止方法。
2. ドライアイスの平均粒径が、０.１〜１０cmである請求項１記載の汚泥脱水ケーキの臭気発生防止方法。
3. ドライアイスを、汚泥脱水ケーキのホッパーに供給する請求項１記載の汚泥脱水ケーキの臭気発生防止方法。
4. ドライアイスを汚泥脱水ケーキのホッパーに供給したのち、ホッパー内部を大気と遮断する請求項３記載の汚泥脱水ケーキの臭気発生防止方法。
5. 静菌剤が、亜硝酸塩である請求項１記載の汚泥脱水ケーキの臭気発生防止方法。