JP5457620B2 - Sludge volume reduction carbonization device and method and organic waste water treatment system - Google Patents
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- Treatment Of Sludge (AREA)
Description
本発明は、有機性産業排水処理設備から排出される多量の余剰汚泥から効率的に水分を除去することにより余剰汚泥を大幅に減容し、さらにリサイクル可能な炭化物に変換することができる汚泥減容炭化装置とその方法及び有機性排水処理システムに関する。 The present invention reduces the amount of excess sludge by efficiently removing water from a large amount of excess sludge discharged from organic industrial wastewater treatment equipment, and further reduces sludge that can be converted into recyclable carbides. TECHNICAL FIELD The present invention relates to a carbonization apparatus and method, and an organic wastewater treatment system.
下水処理やし尿処理あるいは有機性産業排水処理においては、有機性排水に含まれる有機物、栄養塩、窒素、リン酸等を除去するために微生物の消化作用を利用して、好気条件下又は嫌気条件下、あるいはこれらを組み合わせて有機性排水を処理する方法が広く実施されている。
そして、このような微生物を利用した有機性産業排水処理においては、排水中の有機物の分解処理に伴う活性汚泥が大量に発生し、これらの活性汚泥の一部は新たな有機性産業排水処理のためにリサイクルさせる一方で、その大部分は最終的に脱水・乾燥して廃棄物として埋立処分等する必要があり、そのために必要な設備の建設や維持にはコストがかかり、その結果、下水道やし尿処理を請け負う自治体の財政を圧迫したり、住民の経済的な負担が大きくなるという課題があった。
そこで、これまでにも様々な活性汚泥の処理方法に関する技術が開示されている。
In sewage treatment, human waste treatment or organic industrial wastewater treatment, the digestive action of microorganisms is used to remove organic matter, nutrient salts, nitrogen, phosphoric acid, etc. contained in organic wastewater, under aerobic conditions or anaerobic conditions. A method of treating organic wastewater under conditions or a combination thereof is widely practiced.
In organic industrial wastewater treatment using such microorganisms, a large amount of activated sludge is generated due to the decomposition of organic matter in the wastewater, and a part of these activated sludge is used for new organic industrial wastewater treatment. However, most of them need to be finally dehydrated and dried and disposed of in landfills as waste, and the construction and maintenance of the necessary equipment is costly. There were problems such as squeezing the finances of local governments that contracted human waste treatment and increasing the economic burden on residents.
Therefore, techniques relating to various activated sludge treatment methods have been disclosed so far.
例えば特許文献１には、「汚泥の処理方法」という名称で、汚泥中のリン及び汚泥自体を凝集及び脱水させるための方法が開示されている。
上記特許文献１に記載の方法によれば、リンを含む汚泥にカチオン性及び／又は両性有機高分子架橋ゲルを添加して汚泥に含まれるリン分を吸着し、続いて、カチオン性及び／又は両性高分子凝集剤を添加して、リン分を凝集・脱水処理することを特徴とするものであり、カチオン性及び／又は両性有機高分子架橋ゲルや、カチオン性及び／又は両性高分子凝集剤の具体的な組成が開示されている。
上記構成の特許文献１に記載される方法によれば、製紙排水、化学工業排水、食品工業排水などの生物処理したときに発生する余剰汚泥、あるいは都市下水の生汚泥、混合生汚泥、余剰汚泥、消化汚泥など一般の有機汚泥からリン分を除去することができ、特に、汚泥減容化生物処理システムで発生するリン分が濃縮された汚泥から効率よくリン分を分離・除去することができるという効果を有する。
For example, Patent Document 1 discloses a method for agglomerating and dewatering phosphorus in sludge and sludge itself under the name of “sludge treatment method”.
According to the method described in Patent Document 1, a cationic and / or amphoteric organic polymer cross-linked gel is added to sludge containing phosphorus to adsorb phosphorus contained in the sludge, followed by cationic and / or An amphoteric polymer flocculant is added to agglomerate and dehydrate the phosphorus component, and the cationic and / or amphoteric organic polymer cross-linked gel and the cationic and / or amphoteric polymer flocculant The specific composition of is disclosed.
According to the method described in Patent Document 1 having the above-described configuration, surplus sludge generated when biological treatment such as papermaking wastewater, chemical industrial wastewater, food industry wastewater, or municipal sewage raw sludge, mixed raw sludge, surplus sludge is generated. It is possible to remove phosphorus from ordinary organic sludge such as digested sludge, and in particular, it is possible to efficiently separate and remove phosphorus from sludge enriched with sludge-reducing biological treatment systems. It has the effect.
また、特許文献２には、「有機性汚泥残渣の処理方法」という名称で、既設又は、新設の排水処理施設から排出される余剰汚泥を有機肥料等のリサイクル可能な資源に変換するための方法が開示されている。
上記特許文献２に記載の方法は、有機性産業排水処理のための設備である非連続型処理装置から出た余剰汚泥は凝沈汚泥濃縮貯留槽へ送られて濃縮され、濃縮された余剰汚泥は凝集剤タンクへ送られて凝集剤と混合され、さらに、凝集した余剰汚泥は脱水機において脱水された後に、有機汚泥処理槽において木質系チップ剤と混合されて微生物の消化作用により減容され、減容された余剰汚泥は最終的に、焼却，炭化，乾燥されて無公害の産業廃棄物や、土壌改良剤や、土壌肥料に変換されることを特徴とするものである。
特許文献２に記載の方法によれば、有機性産業排水処理設備から排出される大量の余剰汚泥を減容しかつ無公害な産業廃棄物や、リサイクル可能な資源に変換することができる。
Patent Document 2 discloses a method for converting surplus sludge discharged from an existing or newly installed wastewater treatment facility into a recyclable resource such as organic fertilizer under the name of “treatment method of organic sludge residue”. Is disclosed.
In the method described in Patent Document 2, surplus sludge discharged from a discontinuous treatment apparatus that is an equipment for organic industrial wastewater treatment is sent to a condensed sludge concentration storage tank to be concentrated and concentrated. Is sent to the flocculant tank and mixed with the flocculant, and the agglomerated excess sludge is dehydrated in a dehydrator and then mixed with a wooden chip agent in an organic sludge treatment tank to reduce the volume due to the digestive action of microorganisms. The surplus sludge reduced in volume is finally incinerated, carbonized and dried to be converted into pollution-free industrial waste, soil conditioner, and soil fertilizer.
According to the method described in Patent Document 2, a large amount of excess sludge discharged from an organic industrial wastewater treatment facility can be reduced and converted into non-polluting industrial waste and recyclable resources.
しかしながら、上述の従来技術である特許文献１に開示された発明においては、汚泥中のリン分の分離や回収を容易にすることができるものの、有機性産業排水処理設備から排出される余剰汚泥を実質的に減容したり、余剰汚泥自体を凝集する技術に関するものではなかった。 However, in the invention disclosed in Patent Document 1 which is the above-described prior art, the excess sludge discharged from the organic industrial wastewater treatment facility can be easily separated, although the separation and recovery of the phosphorus content in the sludge can be facilitated. It did not relate to technology that substantially reduced the volume or agglomerates excess sludge itself.
また、特許文献２に記載の発明においては、有機性産業排水処理設備から排出される余剰汚泥を減容して無公害の産業廃棄物やリサイクル可能な資源に変換することができるものの、当該発明においては余剰汚泥が有機汚泥処理槽に送給されるまでの間に余剰汚泥を破砕あるいは可溶化する工程を備えていない。
そもそも有機性産業排水処理設備から排出される余剰汚泥は、そのほとんどが微生物体を構成する細胞であり、このような細胞から成る余剰汚泥をさらに微生物の消化作用により減容する場合には、細胞壁が容易に分解されず余剰汚泥が十分に減容されるまで時間がかかるという課題があった。
さらに、特許文献２に記載の方法により余剰汚泥を減容する場合、木質系チップ剤と脱水された余剰汚泥を混合撹拌する必要があり、そのための撹拌機構を備えた有機汚泥処理槽を設置するためのコストや、稼動させるためのコストがかさむという課題もあった。
Further, in the invention described in Patent Document 2, excess sludge discharged from organic industrial wastewater treatment equipment can be reduced in volume and converted into pollution-free industrial waste and recyclable resources. Does not include a step of crushing or solubilizing the excess sludge before the excess sludge is fed to the organic sludge treatment tank.
In the first place, most of the excess sludge discharged from organic industrial wastewater treatment equipment is the cells that make up the microbial organisms, and if the excess sludge consisting of such cells is further reduced by the digestive action of microorganisms, the cell wall However, there is a problem that it takes time until the excess sludge is sufficiently reduced without being easily decomposed.
Furthermore, when reducing the volume of excess sludge by the method described in Patent Document 2, it is necessary to mix and stir the wood-based chip agent and the dehydrated excess sludge, and an organic sludge treatment tank equipped with a stirring mechanism for that purpose is installed. There is also a problem that the cost for the operation and the cost for the operation are increased.
本発明はかかる従来の事情に対処してなされたものであり、有機性産業排水処理設備から排出される多量の余剰汚泥から効率的に水分を除去することにより余剰汚泥を大幅に減容し、さらにリサイクル可能な炭化物に変換することができる汚泥減容炭化装置とその方法と有機性排水処理システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in response to such a conventional situation, drastically reduced the excess sludge by efficiently removing water from a large amount of excess sludge discharged from organic industrial wastewater treatment equipment, Furthermore, it aims at providing the sludge volume reduction carbonization apparatus which can be converted into a recyclable carbide, its method, and an organic waste water treatment system.
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明である汚泥減容炭化装置は、有機性排水処理装置から余剰汚泥を取出して処理する汚泥減容炭化装置であって、微生物細胞からなる余剰汚泥を沈降させて上澄み液と分離する汚泥貯留槽と、沈降した余剰汚泥に第１の凝集剤を添加して第１の脱離水の除去により固液分離して濃縮状態にした余剰汚泥を，剪断により破砕して，余剰汚泥を有機質からなる懸濁粒子と水との懸濁液にする可溶化装置と、可溶化装置の下流側に設けられ，懸濁液状の余剰汚泥に，懸濁粒子を凝結させて凝結粒子にする凝結剤，及び，凝結粒子を凝集させて粗大粒子にする第２の凝集剤を添加して，粗大粒子の集合体からなる余剰汚泥フロックを形成させる造粒設備と、造粒設備の下流側に設けられ余剰汚泥フロックから第１の脱離水を分離する脱水機と、脱水機の下流側に設けられ脱水された余剰汚泥を乾燥した後炭化する炭化処理設備とを有することを特徴とする汚泥減容炭化装置。
上記構成の汚泥減容炭化装置において、汚泥貯留槽は余剰汚泥の沈降作用により上澄み液と沈降汚泥とに簡易分離するように作用する。可溶化装置は、汚泥貯留槽で上澄み液から分離された余剰汚泥に含まれる水分の一部をさらに除去して濃縮した余剰汚泥を構成する微生物細胞の堅固な膜又は細胞壁を破壊して低分子糖や有機酸などの細胞質を溶出させると同時に、微生物細胞内の水分を余剰汚泥中に放出させるという作用を有する。
さらに、可溶化された余剰汚泥を造粒設備に導いて凝結剤及び第２の凝集剤を添加して可溶化された余剰汚泥中の懸濁粒子を凝結・凝集させて余剰汚泥フロックを形成させることで、余剰汚泥中の水分を容易に分離させるという作用を有する。
続く、脱水機では凝集した余剰汚泥から水分を分離するという作用を有する。さらに、炭化処理設備は脱水された余剰汚泥を炭化物に変換するという作用を有する。
In order to achieve the above object, the sludge volume reducing carbonization apparatus according to the first aspect of the present invention is a sludge volume reduction carbonization apparatus that takes out and treats excess sludge from an organic waste water treatment apparatus, and is an excess sludge comprising microbial cells. was allowed to settle and the sludge storage tank to separate the supernatant, the excess sludge to the solid-liquid separation was concentrated state by removal of the first eliminated water was added to the first flocculant excess sludge settled, shear Solubilizing surplus sludge into suspension of organic suspended particles and water, and provided on the downstream side of the solubilizing device, A granulating facility for adding a coagulant to agglomerate particles and a second aggregating agent to agglomerate the agglomerated particles to form coarse particles to form an excess sludge floc composed of aggregates of coarse particles; Is excess sludge floc installed downstream of the granulation facility? First and dehydrator to separate the eliminated water, dewatering machine Sludge Reduction carbonization apparatus characterized by having a carbonizing facility carbonizing After drying excess sludge dehydrated provided downstream of.
In the sludge volume reducing carbonization apparatus having the above-described configuration, the sludge storage tank acts so as to easily separate the supernatant liquid and the settled sludge by the sedimentation action of the excess sludge. The solubilizer is a low-molecular-weight membrane that destroys the solid membranes or cell walls of the microbial cells that make up the excess sludge that is concentrated by further removing some of the water contained in the excess sludge separated from the supernatant in the sludge storage tank. It has the effect of eluting the cytoplasm such as sugar and organic acid and at the same time releasing the water in the microbial cells into the excess sludge.
Furthermore, the solubilized surplus sludge is guided to a granulation facility, and a coagulant and a second flocculant are added to condense and aggregate suspended particles in the solubilized surplus sludge to form surplus sludge flocs. By this, it has the effect | action of isolate | separating the water | moisture content in excess sludge easily.
The subsequent dehydrator has the effect of separating water from the aggregated excess sludge. Furthermore, the carbonization equipment has the effect | action of converting the dehydrated excess sludge into a carbide | carbonized_material.
請求項２記載の発明である汚泥減容炭化装置は、請求項１記載の汚泥減容炭化装置であって、汚泥減容炭化装置は、可溶化装置の上流にアルカリ剤添加設備及び／又は加温装置を備えることを特徴とするものである。
上記構成の汚泥減容炭化装置は、請求項１記載の発明と同様の作用に加え、アルカリ剤添加設備は、余剰汚泥にアルカリ剤を添加することで、アルカリ剤と、微生物細胞膜を構成するタンパク質や糖質との化学反応により微生物細胞膜の分解あるいは破壊を促進するという作用を有する。
また、加温装置は余剰汚泥を加温することで、微生物細胞膜を構成するタンパク質や糖質を変性させて分解あるいは破壊を促進するという作用を有する。
A sludge volume reducing carbonization apparatus according to a second aspect of the present invention is the sludge volume reduction carbonization apparatus according to the first aspect, wherein the sludge volume reduction carbonization apparatus is equipped with an alkali agent addition facility and / or an addition device upstream of the solubilization apparatus. A temperature device is provided.
The sludge volume reducing carbonization apparatus having the above-described configuration has the same action as that of the first aspect of the invention, and the alkaline agent addition facility adds the alkaline agent to the excess sludge so that the alkaline agent and the protein constituting the microbial cell membrane It has the effect of accelerating the degradation or destruction of the microbial cell membrane by chemical reaction with saccharides.
In addition, the heating device has the effect of promoting decomposition or destruction by heating excess sludge to denature proteins and carbohydrates constituting the microbial cell membrane.
請求項３記載の発明である汚泥減容炭化装置は、請求項１又は請求項２に記載の汚泥減容炭化装置であって、汚泥減容炭化装置は、可溶化装置の上流に減圧装置を備えることを特徴とするものである。
上記構成の汚泥減容炭化装置は、請求項１又は請求項２に記載の発明と同様の作用に加え、減圧装置は余剰汚泥を減圧するという作用を有する。
この結果、可溶化装置内においてキャビテーションを促進し、このキャビテーションにより可溶化装置に作用する負荷を軽減するという作用を有する。
The sludge volume reducing carbonization device according to claim 3 is the sludge volume reduction carbonization device according to claim 1 or claim 2, wherein the sludge volume reduction carbonization device is provided with a pressure reducing device upstream of the solubilization device. It is characterized by comprising.
The sludge volume reducing carbonization device having the above-described configuration has an operation of reducing the excess sludge in addition to the same operation as that of the first or second aspect of the invention.
As a result, cavitation is promoted in the solubilizer, and the load acting on the solubilizer is reduced by this cavitation.
請求項４記載の発明である汚泥減容炭化方法は、有機性排水処理装置から微生物細胞からなる余剰汚泥を、貯留し沈降させ上澄み液と分離させて取出す取出工程と、微生物細胞からなる余剰汚泥に第１の凝集剤を添加して脱離水の除去により固液分離して余剰汚泥を濃縮する濃縮工程と、濃縮状態にした余剰汚泥を剪断により破砕して，余剰汚泥を有機質からなる懸濁粒子と水との懸濁液にする可溶化工程と、懸濁液状の余剰汚泥に，懸濁粒子を凝結させて凝結粒子にする凝結剤，及び，凝結粒子を凝集させて粗大粒子とする第２の凝集剤を添加して，粗大粒子の集合体からなる余剰汚泥フロックを形成させる造粒工程と、余剰汚泥フロックから余剰水を分離する脱水工程と、脱水された余剰汚泥を乾燥した後炭化する炭化工程とを有することを特徴とするものである。
上記構成の汚泥減容炭化方法は、請求項１に記載された発明を方法発明として捉えたものであるため、請求項１に記載された発明と同様の作用を有する。
なお、上記請求項４記載の発明における取出工程、濃縮工程、可溶化工程、造粒工程、脱水工程、炭化工程のそれぞれは、請求項１記載の発明における、「余剰汚泥を沈降させて上澄み液と分離する」、「微生物細胞からなる余剰汚泥に凝集剤を添加して脱離水の除去により固液分離して濃縮状態にした」、「可溶化装置」、「造粒設備」、「脱水機」、「炭化設備」のそれぞれ対応するものである。
The sludge volume reduction carbonization method according to claim 4 is a method for removing excess sludge composed of microbial cells from an organic waste water treatment device, taking out the stored sludge and separating it from a supernatant, and surplus sludge composed of microbial cells. The first flocculant is added to the liquid, and the concentrated sludge is concentrated by solid-liquid separation by removing the desorbed water, and the surplus sludge in a concentrated state is crushed by shearing , and the surplus sludge is suspended from an organic substance. A solubilization step to form a suspension of particles and water, a coagulant to coagulate the suspended particles on the surplus sludge in the form of suspension, and agglomerate the coagulated particles into coarse particles . (2 ) adding a flocculant to form a surplus sludge floc composed of aggregates of coarse particles; a dehydration step for separating excess water from the surplus sludge floc; and carbonization after drying the dehydrated surplus sludge Carbonization process The one in which the features.
The sludge volume reduction carbonization method having the above configuration has the same effect as that of the invention described in claim 1 since the invention described in claim 1 is regarded as a method invention.
Incidentally, removal process in the invention of the fourth aspect, the concentration step, solubilization step, granulating step, dehydration step, each of the carbonization step, in the invention of claim 1, wherein, allowed to settle "excess sludge supernatant ”, “ A flocculant is added to surplus sludge consisting of microbial cells, and solid-liquid separation is performed by removing the desorbed water to make it concentrated. ”“ Solubilizer ”,“ Granulating equipment ”,“ Dehydrator ” ”And“ carbonization equipment ”respectively.
請求項５記載の発明である汚泥減容炭化方法は、請求項４記載の汚泥減容炭化方法であって、汚泥減容炭化方法は、可溶化工程の前に、余剰汚泥にアルカリ剤を添加するアルカリ剤添加工程及び／又は余剰汚泥を加温する加温工程を備えることを特徴とするものである。
上記構成の汚泥減容炭化方法は、請求項２に記載された発明を方法発明として捉えたものであるため、請求項２に記載された発明と同様の作用を有する。
The sludge volume reduction carbonization method according to claim 5 is the sludge volume reduction carbonization method according to claim 4 , wherein the sludge volume reduction carbonization method adds an alkali agent to excess sludge before the solubilization step. It comprises an alkali agent adding step and / or a heating step for heating excess sludge.
The sludge volume reduction carbonization method having the above configuration has the same effect as that of the invention described in claim 2 since the invention described in claim 2 is regarded as a method invention.
請求項６記載の発明である汚泥減容炭化方法は、請求項４又は請求項５記載の汚泥減容炭化方法であって、汚泥減容炭化方法は、可溶化工程の前に、濃縮された余剰汚泥を減圧する減圧工程を備えることを特徴とするものである。
上記構成の汚泥減容炭化方法は、請求項３に記載された発明を方法発明として捉えたものであるため、請求項３に記載された発明と同様の作用を有する。
The sludge volume reduction carbonization method according to claim 6 is the sludge volume reduction carbonization method according to claim 4 or 5 , wherein the sludge volume reduction carbonization method is concentrated before the solubilization step . It is characterized by including a decompression step for decompressing excess sludge.
The sludge volume reduction carbonization method having the above configuration has the same effect as that of the invention described in claim 3 since the invention described in claim 3 is regarded as a method invention.
請求項７記載の発明である有機性排水処理システムは、有機性排水処理装置と、この有機性排水処理装置に接続され余剰汚泥を引き抜く処理ラインと、この処理ラインに接続され余剰汚泥の一部を減容しかつ余剰汚泥の一部を引抜いて炭化処理する請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の汚泥減容炭化装置とを有することを特徴とするものである。
上記構成の有機性排水処理システムにおいては、請求項１乃至請求項３に記載された汚泥減容炭化装置を含む有機性排水処理システムであり、有機性排水処理装置は有機性の排水を浄化するという作用を有し、処理しきれなかった余剰汚泥は処理ラインの作用によって引き抜かれ、その後、請求項１乃至請求項３に記載された汚泥減容炭化装置は、既に説明したようにそれぞれ作用する。
The organic waste water treatment system according to claim 7 is an organic waste water treatment device, a treatment line connected to the organic waste water treatment device and extracting excess sludge, and a part of the excess sludge connected to the treatment line. The sludge volume reduction carbonization apparatus of any one of Claim 1 thru | or 3 which carries out carbonization treatment by extracting a part of excess sludge and reducing the volume of the sludge.
The organic wastewater treatment system having the above-described configuration is an organic wastewater treatment system including the sludge volume reducing carbonization device according to any one of claims 1 to 3 , wherein the organic wastewater treatment device purifies organic wastewater. The surplus sludge that could not be treated is extracted by the action of the treatment line, and then the sludge volume reducing carbonization device described in claims 1 to 3 acts as described above. .
以上説明したように、本発明の請求項１記載の汚泥減容炭化装置によれば、可溶化装置において余剰汚泥を可溶化することで、余剰汚泥内の微生物細胞膜を破壊することができ、この結果、微生物細胞内の水分を余剰汚泥内に放出させると同時に、余剰汚泥を有機物と水分との懸濁液にすることができるという効果を有する。
また、このような懸濁液を、凝結剤及び凝集剤を用いて凝結・凝集させることで、余剰汚泥中の有機物と水分の分離を容易にできるという効果を有する。
さらに、余剰汚泥中の有機分が凝集したものを脱水することで、余剰汚泥を大幅に減容することができるという効果を有する。
最後に、脱水された余剰汚泥を炭化することで、余剰汚泥をリサイクル可能な資源に、例えば、燃料や土壌改良剤等に変換できるという効果を有する。
この結果、余剰汚泥からなる最終産物を埋立処分等の最終処分する必要がないので、余剰汚泥からなる最終産物による環境への悪影響の心配がない。
さらに、余剰汚泥の最終処分を担う自治体の財政負担を軽減できるという効果を有する。
As described above, according to the sludge volume reducing carbonization device of claim 1 of the present invention, the microbial cell membrane in the excess sludge can be destroyed by solubilizing the excess sludge in the solubilizer, As a result, the moisture in the microbial cells is released into the excess sludge, and at the same time, the excess sludge can be made into a suspension of organic matter and moisture.
Moreover, it has the effect that the organic substance in excess sludge and a water | moisture content can be easily isolate | separated by coagulating and aggregating such a suspension using a coagulant and a flocculant.
Furthermore, it has the effect that the volume of surplus sludge can be reduced significantly by dehydrating what the organic content in surplus sludge aggregated.
Finally, by carbonizing the dehydrated surplus sludge, the surplus sludge can be converted into a recyclable resource, for example, a fuel or a soil conditioner.
As a result, there is no need for final disposal such as landfill disposal of the final product made of excess sludge, so there is no concern about adverse environmental effects due to the final product made of excess sludge.
Furthermore, it has the effect of reducing the financial burden of the local government responsible for final disposal of excess sludge.
本発明の請求項２記載の汚泥減容炭化装置によれば、請求項１に記載の発明と同じ効果に加え、アルカリ剤添加設備又は加温装置／これら両方を備えることで、可溶化装置における微生物細胞膜の分解あるいは破壊を促進することができるという効果を有する。
この結果、以後の工程において余剰汚泥中の有機分と水分の分離を促進することができ、余剰汚泥の減容効率を高めることができるという効果を有する。
さらに、可溶化装置における微生物細胞膜の分解あるいは破壊が容易となるため、可溶化装置の負荷を軽減することができ、この結果、可溶化装置の破損や不具合を防止することができるので、本発明の請求項２記載の汚泥減容炭化装置のメンテナンスに係るコストを引き下げることができるという効果を有する。
According to the sludge volume reduction carbonization apparatus of the second aspect of the present invention, in addition to the same effect as the first aspect of the invention, in addition to the alkaline agent addition facility or the heating device / both, in the solubilization apparatus It has the effect that the decomposition or destruction of the microbial cell membrane can be promoted.
As a result, it is possible to promote the separation of the organic component and moisture in the excess sludge in the subsequent steps, and to increase the volume reduction efficiency of the excess sludge.
Furthermore, since the microbial cell membrane can be easily decomposed or destroyed in the solubilizer, the load on the solubilizer can be reduced. As a result, the solubilizer can be prevented from being damaged or malfunctioned. It has the effect that the cost which concerns on the maintenance of the sludge volume reduction carbonization apparatus of Claim 2 can be reduced.
本発明の請求項３記載の汚泥減容炭化装置によれば、請求項１又は請求項２記載の発明と同じ効果に加え、可溶化装置の上流側に減圧装置を備えることで、可溶化装置に送給する余剰汚泥を減圧することができるという効果を有する。
この結果、余剰汚泥内の微生物細胞が膨張して微生物細胞壁の破壊が促進されると同時に、余剰汚泥が可溶化装置に送給された際に、可溶化装置内においてキャビテーションを促進するという効果を有する。
また、このキャビテーションの作用により可溶化装置において余剰汚泥を可溶化する際の負荷が軽減され、可溶化装置を作動させるための動力を節約できるという効果を有する。
この結果、請求項３記載の汚泥減容炭化装置の稼動やメンテナンスにかかるコストを削減できるという効果が期待できる。
この結果、以後の工程において余剰汚泥中の有機分と水分の分離を促進することができ、余剰汚泥の減容効率を高めることができるという効果を有する。
According to the sludge volume reducing carbonization apparatus of claim 3 of the present invention, in addition to the same effect as that of the invention of claim 1 or claim 2, the solubilization apparatus is provided with a decompression device upstream of the solubilization apparatus. It has the effect that the excess sludge sent to can be decompressed.
As a result, the microbial cells in the excess sludge expand and the destruction of the microbial cell wall is promoted. At the same time, when the excess sludge is fed to the solubilizer, cavitation is promoted in the solubilizer. Have.
In addition, the cavitation action reduces the load when solubilizing excess sludge in the solubilizer and has the effect of saving power for operating the solubilizer.
As a result, it is possible to expect an effect that the cost for operation and maintenance of the sludge volume reducing carbonization apparatus according to claim 3 can be reduced.
As a result, it is possible to promote the separation of the organic component and moisture in the excess sludge in the subsequent steps, and to increase the volume reduction efficiency of the excess sludge.
本発明の請求項４記載の汚泥減容炭化方法は、請求項１に記載の発明の効果と同じ効果を有する。 The sludge volume reduction carbonization method according to claim 4 of the present invention has the same effect as the effect of the invention according to claim 1.
本発明の請求項５記載の汚泥減容炭化方法は、請求項２に記載の発明の効果と同じ効果を有する。 The sludge volume reduction carbonization method according to claim 5 of the present invention has the same effect as the effect of the invention according to claim 2.
本発明の請求項６記載の汚泥減容炭化方法は、請求項３に記載の発明の効果と同じ効果を有する。 The sludge volume reduction carbonization method according to claim 6 of the present invention has the same effect as the effect of the invention according to claim 3.
本発明の請求項７記載の有機性排水処理システムは、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の汚泥減容炭化装置を備える有機性排水処理システムであり、有機性排水処理システムから排出される余剰汚泥を高効率で減容することができ、しかも、最終生産物である減容汚泥をリサイクル可能な炭化物に変換することができるという効果を有する。 An organic wastewater treatment system according to a seventh aspect of the present invention is an organic wastewater treatment system including the sludge volume reducing carbonization device according to any one of the first to third aspects. It is possible to reduce the volume of excess sludge discharged from the wastewater with high efficiency and to convert the reduced volume sludge as the final product into a recyclable carbide.
本発明の実施の形態に係る汚泥減容炭化装置およびそれを用いた有機性排水処理システムについて図１及び図２を参照しながら説明する。
有機性排水を微生物の消化作用を利用して排水中の有機物を生分解すると、微生物細胞により構成された余剰汚泥が大量に発生する。
そこで、本発明の実施の形態に係る有機性排水処理システムは、大量に発生した余剰汚泥から水分を高効率で除去して大幅に減容し、さらにこのように減容された汚泥を最終的にリサイクル可能でかつ無公害な炭化物に変換することができるよう構成されるものである。
以下に、図１を参照しながら本発明の実施の形態に係る有機性排水処理システムについて詳細に説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る汚泥減容炭化装置とそれを備える有機性排水処理システムの構成図である。
図１に示すように、本発明の実施の形態に係る汚泥減容炭化装置２及びそれを備える有機性排水処理システム１は主に、余剰汚泥２４を減容するための汚泥減容部２ａとそれに並設される汚泥炭化部２ｂにより構成されている。
本実施の形態に係る汚泥減容炭化装置２において、有機性排水を生分解した際に大量に発生する余剰汚泥２４は、まず、処理済みの排水を多量に含んだ状態で余剰汚泥引抜ライン１２を通じて汚泥貯留槽３へと導入され、汚泥貯留槽３において余剰汚泥２４の沈降作用により上澄み液と沈降汚泥とにまず簡易分離され、その後、沈降した余剰汚泥２４が余剰汚泥流入配管１３を通じて濃縮設備４に導入される。
一方、汚泥貯留槽３において生じた上澄み液は、図示しない放水配管を通じて放流水として外部に放出される。もちろん、放出される際には消毒剤などが添加され環境に対する影響を十分に小さくするための処置が施される。なお、以下に記載される、本実施の形態に係る汚泥減容炭化装置２から放出される脱離水２５，２６に対しても同様な処置が施されている。
A sludge volume reducing carbonization apparatus and an organic wastewater treatment system using the same according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
When organic wastewater is biodegraded by utilizing the digestive action of microorganisms, excess sludge composed of microbial cells is generated in large quantities.
Therefore, the organic wastewater treatment system according to the embodiment of the present invention removes moisture from a large amount of surplus sludge generated with high efficiency and greatly reduces the volume, and finally reduces the sludge thus reduced in volume. It can be converted into a recyclable and non-polluting carbide.
Hereinafter, an organic wastewater treatment system according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG.
FIG. 1 is a configuration diagram of a sludge volume reducing carbonization apparatus according to an embodiment of the present invention and an organic wastewater treatment system equipped with the apparatus.
As shown in FIG. 1, the sludge volume reducing carbonization apparatus 2 and the organic waste water treatment system 1 including the sludge volume reducing carbonization apparatus 2 according to the embodiment of the present invention mainly include a sludge volume reducing portion 2 a for reducing excess sludge 24. It is comprised by the sludge carbonization part 2b installed in parallel with it.
In the sludge volume reducing carbonization apparatus 2 according to the present embodiment, surplus sludge 24 generated in a large amount when organic wastewater is biodegraded, firstly, the surplus sludge extraction line 12 contains a large amount of treated wastewater. Is introduced into the sludge storage tank 3 through the sludge storage tank 3, the supernatant sludge 24 is first separated into the supernatant liquid and the settled sludge by the sedimentation action of the excess sludge 24, and then the surplus sludge 24 that has settled is concentrated through the excess sludge inflow pipe 13. 4 is introduced.
On the other hand, the supernatant liquid generated in the sludge storage tank 3 is discharged to the outside as discharge water through a discharge pipe (not shown). Of course, when it is released, a disinfectant or the like is added to take measures to sufficiently reduce the influence on the environment. In addition, the same treatment is applied to the desorbed waters 25 and 26 discharged from the sludge volume reducing carbonization apparatus 2 according to the present embodiment described below.
そして、濃縮設備４においては、導入された余剰汚泥２４に、図示しない凝集剤添加装置により、例えば、高分子化合物からなる凝集剤２７が添加される。この凝集剤２７の作用により、余剰汚泥２４中に分散する微生物細胞同士が凝集し粗大粒子３４が形成されると同時に、余剰水（脱離水２５）の分離が可能となり、脱離水２５を取り除くことで、余剰汚泥２４を濃縮汚泥にすることができる。
なお、凝集剤２７は以下に記載の凝集剤３０の作用と同じであるため、凝集剤２７についての詳細な説明は省略する。
また、脱離水２５は放水配管１４を通じて外部に放出される。
In the concentration facility 4, for example, a flocculant 27 made of a polymer compound is added to the introduced excess sludge 24 by a flocculant addition device (not shown). By the action of the flocculant 27, microbial cells dispersed in the excess sludge 24 are aggregated to form coarse particles 34, and at the same time, the excess water (desorbed water 25) can be separated and the desorbed water 25 is removed. Thus, the excess sludge 24 can be made into concentrated sludge.
In addition, since the coagulant 27 has the same action as the coagulant 30 described below, a detailed description of the coagulant 27 is omitted.
The desorbed water 25 is discharged to the outside through the water discharge pipe 14.
そして、濃縮設備４において濃縮された余剰汚泥２４は、濃縮汚泥流入配管１５を通じてアルカリ剤添加設備５へと導かれ、図示しないアルカリ剤添加装置により、例えば、アルカリ剤として水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）が添加される。
このように、濃縮汚泥にアルカリ剤を添加することで、濃縮汚泥微生物細胞膜が破壊され易くなり、後述の可溶化装置７において濃縮汚泥の可溶化効率を高めることができるという効果を有する。
あるいは、アルカリ剤添加設備５に代えて加温設備を設けるか、又はアルカリ剤添加設備５と加温設備を併設してもよい。
なお、図１に示す汚泥減容炭化装置２及びそれを備えた有機性排水処理システム１において、アルカリ剤添加設備５に代えて加温設備を設けた場合の汚泥減容炭化装置２及びそれを備える有機性排水処理システム１については図３に示す通りである。
通常、微生物細胞膜は主にタンパク質やセルロース等により構成されており、化学処理と同様に加熱処理を施した場合も、後述の可溶化装置７における微生物細胞膜の高い破壊効果を期待できる。この場合、可溶化装置７に濃縮汚泥は６０℃〜８０℃の範囲内に保たれることが望ましい。これは、濃縮汚泥の温度が６０℃よりも低い場合には、熱によるタンパク質の変性や、セルロースの熱分解による細胞膜の破壊が十分に期待できない可能性があり、また、濃縮汚泥を８０℃以上に保つのは費用対効果の観点から不経済であるためである。さらに、濃縮汚泥の加熱方法は、たとえば、電熱器を用いて加熱しても良いし、電磁波を用いて加熱しても良い。
なお、本実施の形態においては、微生物細胞膜の破壊効果を高める目的で、水酸化ナトリウムを添加しているが、水酸化ナトリウム以外にも、オゾン、あるいは、過酸化水素等の酸化剤を添加しても同様の効果が期待できる。
このように、アルカリ剤等の添加や加温は、減容が必要な余剰汚泥２４の量が特に多い場合に有効であり、後述の可溶化装置７において濃縮汚泥を十分に可溶化できる場合には、必ずしもアルカリ剤添加設備５や加温設備を設ける必要はない。
Then, the excess sludge 24 concentrated in the concentration facility 4 is led to the alkaline agent addition facility 5 through the concentrated sludge inflow pipe 15 and, for example, sodium hydroxide (NaOH) is used as an alkaline agent by an alkaline agent addition device (not shown). Added.
Thus, by adding an alkali agent to the concentrated sludge, the concentrated sludge microbial cell membrane is easily destroyed, and the solubilization efficiency of the concentrated sludge can be increased in the solubilizer 7 described later.
Alternatively, a heating facility may be provided instead of the alkaline agent addition facility 5, or the alkaline agent addition facility 5 and the heating facility may be provided side by side.
In addition, in the sludge volume reduction carbonization apparatus 2 shown in FIG. 1 and the organic waste water treatment system 1 provided with the same, the sludge volume reduction carbonization apparatus 2 when the heating equipment is provided instead of the alkaline agent addition equipment 5 and the same. The organic wastewater treatment system 1 provided is as shown in FIG.
Usually, the microbial cell membrane is mainly composed of protein, cellulose or the like, and even when heat treatment is performed in the same manner as the chemical treatment, a high destruction effect of the microbial cell membrane in the solubilizer 7 described later can be expected. In this case, it is desirable that the concentrated sludge is kept in the range of 60 ° C. to 80 ° C. in the solubilizer 7. This is because when the temperature of the concentrated sludge is lower than 60 ° C, there is a possibility that protein denaturation due to heat and cell membrane destruction due to thermal decomposition of cellulose cannot be sufficiently expected. This is because it is uneconomical from the viewpoint of cost effectiveness. Furthermore, the heating method of concentrated sludge may be heated using an electric heater, for example, and may be heated using electromagnetic waves.
In this embodiment, sodium hydroxide is added for the purpose of enhancing the destruction effect of the microbial cell membrane. However, in addition to sodium hydroxide, an oxidizing agent such as ozone or hydrogen peroxide is added. However, the same effect can be expected.
Thus, the addition or heating of an alkali agent or the like is effective when the amount of surplus sludge 24 that needs to be reduced is particularly large, and when the concentrated sludge can be sufficiently solubilized in the solubilizer 7 described later. It is not always necessary to provide the alkali agent addition equipment 5 or the heating equipment.
そして、アルカリ剤２８として水酸化ナトリウムが添加された濃縮汚泥（余剰汚泥２４）は、減圧装置入口配管１６からタンク状の減圧装置６に送給され、タンク内の空気を強制的に排気するなどして、濃縮された余剰汚泥２４が減圧される。
このように、余剰汚泥２４を減圧することで、後述の可溶化装置７に余剰汚泥２４を送給した際に、可溶化装置７の駆動に必要な動力を節約できるという効果が期待できる。
これは、濃縮された余剰汚泥２４を０.２〜０．５気圧、より具体的には２０．２６〜５０．６６ｋＰａにまで減圧した場合、濃縮汚泥中の水分が蒸発したり、あるいは、濃縮汚泥中の溶存気体の遊離が生じる等の理由により、濃縮汚泥中に多数の気泡が生じるキャビテーションが促進される。
そしてこのキャビテーションにより、可溶化装置７内において、余剰汚泥２４を破砕するための機構が作動する際の動摩擦力が低減されると同時に、可溶化装置７への負荷も軽減できる。よって、可溶化装置７を駆動するための動力を節約することができ、この結果、本実施の形態に係る有機性排水処理システム１の維持管理にかかるコストを節約できるという効果が期待できる。
なお、有機性排水処理システム１において、減圧装置６は必ずしも設ける必要はなく、可溶化装置７の作動時における負荷が軽微な場合や、可溶化装置７と上述のアルカリ剤添加設備５や加温設備との組み合わせにより、余剰汚泥２４を容易に可溶化できる場合には、減圧装置６を設けなくともよい。
また、アルカリ剤添加設備５と減圧装置６の配置において、いずれを上流側にするか、いずれを下流側にするかは適宜選択されてよい。
Then, the concentrated sludge (excess sludge 24) to which sodium hydroxide is added as the alkaline agent 28 is fed from the pressure reducing device inlet pipe 16 to the tank-shaped pressure reducing device 6 to forcibly exhaust the air in the tank. Then, the concentrated excess sludge 24 is decompressed.
Thus, by depressurizing the excess sludge 24, when surplus sludge 24 is fed to the solubilizer 7 described later, an effect of saving power necessary for driving the solubilizer 7 can be expected.
This is because when the concentrated excess sludge 24 is depressurized to 0.2 to 0.5 atm, more specifically to 20.26 to 50.66 kPa, the water in the concentrated sludge evaporates or is concentrated. Cavitation in which a large number of bubbles are generated in the concentrated sludge is promoted for reasons such as the release of dissolved gas in the sludge.
And by this cavitation, the dynamic friction force at the time of the mechanism for crushing the excess sludge 24 in the solubilizer 7 is reduced, and at the same time, the load on the solubilizer 7 can be reduced. Therefore, the power for driving the solubilizer 7 can be saved, and as a result, the effect of saving the cost for maintenance of the organic wastewater treatment system 1 according to the present embodiment can be expected.
In the organic waste water treatment system 1, the decompression device 6 is not necessarily provided. When the load during operation of the solubilizer 7 is light, the solubilizer 7 and the above-described alkaline agent addition equipment 5 and heating are performed. If the excess sludge 24 can be easily solubilized by the combination with the equipment, the decompression device 6 may not be provided.
Moreover, in arrangement | positioning of the alkaline agent addition equipment 5 and the decompression device 6, which is made into an upstream side and which is made into a downstream side may be selected suitably.
続いて、濃縮された後にアルカリ剤が添加され、さらに減圧された余剰汚泥２４は、可溶化装置入口配管１７から可溶化装置７へと送給される。
このとき、可溶化装置入口配管１７に、単位時間当たりの送給量を厳密に制御可能な電動ポンプを設置して、たとえば、図示しないモーノポンプを用いて可溶化装置７に余剰汚泥２４を供給することで、可溶化装置７に処理能力を超える余剰汚泥２４が送給されるのを防止することができる。
この結果、可溶化装置７の処理能力の範囲内で可溶化装置７を稼動させることができるので、余剰汚泥２４を確実に可溶化することができると同時に、可溶化装置７の故障や不具合を防止できるという効果を有する。
Subsequently, the excess sludge 24 that has been concentrated and then added with an alkali agent and further depressurized is fed from the solubilizer inlet pipe 17 to the solubilizer 7.
At this time, an electric pump capable of strictly controlling the supply amount per unit time is installed in the solubilizer inlet pipe 17 and, for example, surplus sludge 24 is supplied to the solubilizer 7 using a MONO pump (not shown). Thus, it is possible to prevent the surplus sludge 24 exceeding the processing capacity from being supplied to the solubilizer 7.
As a result, since the solubilizer 7 can be operated within the range of the processing capacity of the solubilizer 7, the surplus sludge 24 can be reliably solubilized, and at the same time, troubles and malfunctions of the solubilizer 7 can be prevented. It has the effect that it can be prevented.
そして、可溶化装置７に送給された余剰汚泥２４は、可溶化装置７において物理的処理が施され、すなわち、ミル等により破砕され、あるいは、磨砕装置等により磨砕されて水中に有機質が懸濁粒子状に分散した可溶化汚泥となる。
なお、このとき、濃縮された余剰汚泥２４に予めアルカリ剤２８を添加したり、さらに、可溶化装置７においてキャビテーションが促進されるよう濃縮汚泥を減圧することで、可溶化装置７内において余剰汚泥２４を構成する微生物細胞膜が破壊され易くなり、余剰汚泥２４の可溶化を促進することができるという効果が発揮されるのである。
このように、余剰汚泥２４を一旦可溶化することで、余剰汚泥２４内の微生物体細胞内に含まれる水分を余剰汚泥２４中に放出させることができ、この結果、以後の脱水工程において有機質と水分の分離が極めて容易になり、余剰汚泥２４を迅速にかつ大幅に減容することができるのである。
なお、本実施の形態においては、可溶化装置７として、特許３７３１２０４号公報に開示される、モーター駆動によって周速３０ｍ／ｓの高速で回転させることができる回転ディスクを備える汚泥破砕装置を採用している。
このように余剰汚泥２４を十分に可溶化させることで、たとえば、可溶化装置７の下流に微生物の消化作用を利用して余剰汚泥２４を減容するための反応槽を設けた場合には、生分解により余剰汚泥２４の大部分を消滅させることができ、余剰汚泥２４の減容効率を飛躍的に高めることができる。
また、このような反応槽を設けない場合でも、可溶化された余剰汚泥２４に凝結剤及び凝集剤を添加することで、余剰汚泥２４から容易に水分を除去することが可能となり、余剰汚泥２４の減容にかかる時間を短縮することができるという優れた効果が発揮される。
The surplus sludge 24 fed to the solubilizing device 7 is subjected to physical treatment in the solubilizing device 7, that is, crushed by a mill or the like, or crushed by a grinding device or the like to be organic in water. Becomes solubilized sludge dispersed in suspended particles.
At this time, the excess sludge is added in the solubilizer 7 by adding the alkali agent 28 to the concentrated excess sludge 24 in advance or by reducing the pressure of the concentrated sludge so that cavitation is promoted in the solubilizer 7. The microbial cell membrane which comprises 24 becomes easy to be destroyed, and the effect that the solubilization of the excess sludge 24 can be accelerated | stimulated is exhibited.
Thus, once the excess sludge 24 is solubilized, the water contained in the microbial cells in the excess sludge 24 can be released into the excess sludge 24. As a result, in the subsequent dehydration step, organic matter and Separation of moisture becomes extremely easy, and the volume of excess sludge 24 can be reduced rapidly and significantly.
In the present embodiment, as the solubilizer 7, a sludge crusher equipped with a rotating disk that is disclosed in Japanese Patent No. 3731204 and can be rotated at a high speed of a peripheral speed of 30 m / s by motor drive is adopted. ing.
By sufficiently solubilizing the excess sludge 24 as described above, for example, when a reaction tank for reducing the excess sludge 24 using the digestive action of microorganisms is provided downstream of the solubilizer 7, Most of the excess sludge 24 can be eliminated by biodegradation, and the volume reduction efficiency of the excess sludge 24 can be dramatically increased.
Even when such a reaction tank is not provided, it is possible to easily remove moisture from the excess sludge 24 by adding a coagulant and a flocculant to the solubilized excess sludge 24, and the excess sludge 24. The excellent effect of shortening the time required for volume reduction is exhibited.
また、本実施の形態に係る汚泥減容炭化装置２においては、図１には示さないが、可溶化装置７で可溶化された余剰汚泥２４を、微生物の消化作用により減容処理を行う反応槽に送給して、余剰汚泥２４の大部分を消滅させる減容処理を行なってもよい。
より具体的には、酸素が供給されない嫌気条件下において減容処理が行われる嫌気槽と、酸素が供給される好気条件下において減容処理が行われる好気槽を両方、或いは、いずれか一方を備える反応槽を可溶化装置７の下流に設置し、この反応槽において、可溶化された余剰汚泥２４内の有機酸や低分子糖を微生物のエサとして消費させ、余剰汚泥２４の大部分を消滅させてもよい。
一般に、水中に溶解する養分を摂取して生息する微生物の一部は、好気環境下及び嫌気環境下のいずれにおいても生息することが可能であり、その際には栄養源として異なる物質を摂取したり、あるいは、栄養源として同じ物質を摂取した場合でも好気環境下又は嫌気環境下における最終生産物（代謝物）が異なることが知られている。従って、反応槽では、このような微生物の性質を効果的に利用することで、多様な有機物により構成される可溶化汚泥を窒素や二酸化炭素、水にまで分解することができ、この結果、余剰汚泥２４の大部分を消滅させることができるので、余剰汚泥２４を一層確実に減容することができるという効果が期待できる。
なお、このように、可溶化汚泥を、微生物を利用して生分解させた場合に生じる最終生産物内には、再び微生物細胞が存在することになる。
このため、上述のような反応槽を用いた場合であって、最終生産物の量が、すなわち、新たに生成した余剰汚泥２４（減容汚泥）の量が多い場合には以後の工程における脱水効率が低下する恐れがあるため、脱水，炭化処理を行う前に再度、濃縮設備４に余剰汚泥２４（減容汚泥）を送給して、上述のような一連の可溶化処理を行い、微生物細胞膜を破壊しておくことが望ましい。
Moreover, in the sludge volume reduction carbonization apparatus 2 which concerns on this Embodiment, although not shown in FIG. 1, the reaction which carries out the volume reduction process of the excess sludge 24 solubilized with the solubilization apparatus 7 by the digestive action of microorganisms. You may perform the volume reduction process which sends to a tank and eliminates most of the excess sludge 24. FIG.
More specifically, either an anaerobic tank in which volume reduction is performed under anaerobic conditions in which oxygen is not supplied and an aerobic tank in which volume reduction processing is performed under aerobic conditions in which oxygen is supplied, or either A reaction tank having one side is installed downstream of the solubilizer 7, and in this reaction tank, the organic acid and low-molecular sugar in the solubilized excess sludge 24 are consumed as microbial food, and most of the excess sludge 24 is consumed. May disappear.
In general, some of the microorganisms that inhabit by ingesting nutrients that dissolve in water can live in both aerobic and anaerobic environments, in which case they ingest different substances as nutrient sources. It is known that even if the same substance is ingested as a nutrient source, the final product (metabolite) in an aerobic environment or an anaerobic environment is different. Therefore, in the reaction tank, solubilized sludge composed of various organic substances can be decomposed into nitrogen, carbon dioxide, and water by effectively utilizing the properties of such microorganisms. Since most of the sludge 24 can be eliminated, an effect that the volume of the excess sludge 24 can be more reliably reduced can be expected.
In this way, microbial cells are again present in the final product produced when the solubilized sludge is biodegraded using microorganisms.
For this reason, when the reaction tank as described above is used and the amount of the final product is large, that is, when the amount of newly generated surplus sludge 24 (volume-reduced sludge) is large, dehydration in the subsequent steps. Since there is a risk that the efficiency may decrease, before the dehydration and carbonization treatment, the surplus sludge 24 (volume-reduction sludge) is supplied again to the concentration facility 4, and the above-described series of solubilization treatments are carried out. It is desirable to destroy the cell membrane.
再び、図１に戻るが、可溶化装置７において十分に可溶化された余剰汚泥２４は、造粒設備入口配管１８から造粒設備８へと送給され、この造粒設備８において図示しない凝結剤添加装置及び凝集剤添加装置により、凝結剤２９及び凝集剤３０が添加される。 Returning again to FIG. 1, the excess sludge 24 sufficiently solubilized in the solubilizer 7 is fed from the granulation facility inlet pipe 18 to the granulation facility 8, and in the granulation facility 8, not shown in the figure The coagulant 29 and the coagulant 30 are added by the agent addition device and the coagulant addition device.
ここで、凝結剤添加装置及び凝集剤添加装置により添加される凝結剤２９と凝集剤３０の作用について図２を参照しながら説明する。
図２（ａ）は凝結剤の作用を示す概念図であり、（ｂ）は凝集剤の作用を示す概念図である。
図２（ａ）に示すように、造粒設備８に送給された余剰汚泥２４は、微生物の細胞が破壊され、細胞質成分である低分子糖や有機酸からなる懸濁粒子３２が水中にコロイド状に分散したものであり、このような余剰汚泥２４に凝結剤２９を添加すると、たとえば、偏った電荷を有して水中で互いに反発し合って分散している懸濁粒子３２が、凝結剤２９の作用により電気的に中和されて凝結し、微小フロック状の凝結粒子３３が形成される。
そして、図２（ｂ）に示すように、凝結粒子３３が形成された余剰汚泥２４中に、例えば、略直鎖状の高分子化合物から成る凝集剤３０を添加すると凝結粒子３３が凝集剤３０と絡み合ってより大きな粗大粒子３４が形成される。そして、このような粗大粒子３４が集合することで余剰汚泥フロックが形成されるのである。なお、本実施の形態においては、余剰汚泥２４に凝結剤２９や凝集剤３０を添加することで形成される余剰汚泥フロックは塊状であり、このような観点から凝結剤２９及び凝集剤３０を添加するための設備を造粒設備８としている。
すなわち、余剰汚泥２４中の懸濁粒子３２が凝集することで必然的に懸濁粒子３２と水分とが分離し、この結果、余剰汚泥２４から容易に水分を除去することができるという効果が発揮される。従って、余剰汚泥２４を飛躍的に減容できるという効果が発揮されるのである。
Here, the action of the coagulant 29 and the coagulant 30 added by the coagulant adding apparatus and the coagulant adding apparatus will be described with reference to FIG.
FIG. 2A is a conceptual diagram showing the action of the coagulant, and FIG. 2B is a conceptual diagram showing the action of the flocculant.
As shown in FIG. 2 (a), the surplus sludge 24 fed to the granulation facility 8 has microbial cells destroyed, and suspended particles 32 made of low-molecular sugars and organic acids, which are cytoplasmic components, are in the water. When the coagulant 29 is added to such excess sludge 24, the suspended particles 32 having a biased charge and repelling each other in water are coagulated. The agent 29 is electrically neutralized and condensed by the action of the agent 29 to form fine floc-like condensed particles 33.
Then, as shown in FIG. 2 (b), for example, when the flocculant 30 made of a substantially linear polymer compound is added to the excess sludge 24 on which the condensed particles 33 are formed, the condensed particles 33 become the flocculant 30. And larger coarse particles 34 are formed. And the surplus sludge flocs are formed because such coarse particles 34 gather. In the present embodiment, the excess sludge floc formed by adding the coagulant 29 and the flocculant 30 to the excess sludge 24 is in the form of a lump. From this viewpoint, the coagulant 29 and the flocculant 30 are added. The facility for this is a granulation facility 8.
That is, the suspended particles 32 in the excess sludge 24 agglomerate to inevitably separate the suspended particles 32 and the moisture. As a result, the effect that the moisture can be easily removed from the excess sludge 24 is exhibited. Is done. Therefore, the effect that the excess sludge 24 can be drastically reduced is exhibited.
なお、本実施の形態に用いられる凝結剤２９は、大きく無機凝結剤又は有機凝結剤に大別され、そのうちの無機凝結剤においてイオン性が陰イオン性であるものとしては、たとえば、硫酸アルミニウム，塩化アルミニウム，ポリ塩化アルミニウムが適している。また、無機凝結剤において、イオン性が陽イオン性であるものとしては、たとえば、塩化第二鉄，ポリ硫酸第二鉄が適している。そして、陽イオン性の無機凝結剤であるポリ塩化第二鉄は、特に余剰汚泥３１の分散した液体中のリンや硫化水素の濃度を低減する効果が特に優れている。
また、有機凝結剤としては、たとえば、ポリアミン，ＤＡＤＭＡＣ（ポリジアリルジメチルアンモニウムクロライド），メラミン酸コロイド，ジシアンジアミド等が適しており、これらの有機凝結剤においてＤＡＤＭＡＣは、上澄浮遊物質を低減させる効果を有している。また、メラミン酸コロイドはＣＯＤ濃度を低減するという効果を有している。さらに、ジシアンジアミドは、添加対象物を脱色するという効果を有している。なお、これらの有機凝結剤は、上述のような無機凝結材に比べて、添加した際に沈殿物等であるスラッジが発生し難いというメリットを有している。
なお、これらの有機凝結剤は単独で用いるよりも無機凝結剤と併用することで、余剰汚泥２４中の懸濁粒子３２の高い凝結効果が期待できる。
The coagulant 29 used in the present embodiment is roughly classified into an inorganic coagulant or an organic coagulant. Among these inorganic coagulants, ionicity is anionic, for example, aluminum sulfate, Aluminum chloride and polyaluminum chloride are suitable. Moreover, as an inorganic coagulant, ionicity is cationic, for example, ferric chloride and polyferric sulfate are suitable. The ferric chloride, which is a cationic inorganic coagulant, is particularly excellent in reducing the concentration of phosphorus and hydrogen sulfide in the liquid in which the excess sludge 31 is dispersed.
Moreover, as the organic coagulant, for example, polyamine, DADMAC (polydiallyldimethylammonium chloride), melamic acid colloid, dicyandiamide, and the like are suitable. In these organic coagulants, DADMAC has an effect of reducing supernatant suspended matter. Have. Moreover, the melamic acid colloid has the effect of reducing the COD concentration. Furthermore, dicyandiamide has an effect of decolorizing the object to be added. In addition, these organic coagulants have the merit that sludges such as precipitates are less likely to be generated when added than the above-mentioned inorganic coagulants.
Note that these organic coagulants can be used in combination with an inorganic coagulant rather than being used alone, so that a high coagulation effect of the suspended particles 32 in the excess sludge 24 can be expected.
一方、本実施の形態に用いられる高分子化合物から成る凝集剤３０としては、陰イオン性，中性，陽イオン性，両性のものがあり余剰汚泥２４の性質により、高い凝集効果が得られるものを適宜選択すればよい。
通常、陰イオン性を有するものではカルボン酸系高分子物質やスルホン酸系高分子物質が、中性のものでは、たとえば、ポリアクリルアミド系高分子物質等が、陽イオン性を有するものではメタアクリル酸エステル系高分子物質やアクリル酸エステル系高分子物質が、陰イオン性および陽イオン性の両性を有するものでは、たとえば、アクリルアミノモノマー系高分子物質や、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルアクリレートモノマー系高分子物質や、アクリル酸共重合系高分子物質等がそれぞれ適している。これらの凝集剤３０のうち陰イオン性又は中性の凝集剤３０はいずれも、無機及び有機系のコロイド分散液に対する凝集効果が高く、処理対象液に添加した際に、懸濁物の凝集沈殿効果や、余剰汚泥２４を加圧した状態で汚泥の中に圧縮空気を送給し、大気圧と同等程度にまで余剰汚泥２４を減圧した際に、凝集した余剰汚泥２４に気泡状の空気が付着して浮力を生じさせ、余剰汚泥２４を浮上させる効果、いわゆる、加圧浮上効果や、さら脱水効果を発揮するものであり、特にスルホン酸系高分子物質は、処理対象液のｐＨ変動が大きい場合であっても凝集効果が安定しているという利点を有している。また、中性の高分子凝集剤は処理対象液が酸性の場合に特に安定した効果を発揮する。
On the other hand, as the coagulant 30 made of the polymer compound used in the present embodiment, there are anionic, neutral, cationic and amphoteric ones, and a high coagulation effect can be obtained depending on the properties of the excess sludge 24. May be appropriately selected.
In general, carboxylic acid-based polymer materials and sulfonic acid-based polymer materials are anionic and carboxylic acid-based polymer materials are neutral, for example, polyacrylamide-based polymer materials are cationic, and methacrylic materials are those that are cationic. In the case where the acid ester polymer material or the acrylate polymer material has both anionic and cationic properties, for example, an acrylic amino monomer polymer material, N, N-dimethylaminoethyl acrylate monomer Polymeric polymers and acrylic acid copolymerized polymeric materials are suitable. Among these aggregating agents 30, any of anionic or neutral aggregating agents 30 has a high aggregating effect on inorganic and organic colloidal dispersions, and when added to the liquid to be treated, agglomeration and precipitation of the suspension When the compressed air is fed into the sludge while the excess sludge 24 is pressurized and the excess sludge 24 is depressurized to the same level as the atmospheric pressure, the air bubbles are agglomerated in the aggregated excess sludge 24. The effect of adhering to generate buoyancy and levitation of surplus sludge 24, that is, the so-called pressurization levitation effect and further dehydration effect is exhibited. Even if it is large, it has the advantage that the aggregation effect is stable. The neutral polymer flocculant exhibits a particularly stable effect when the liquid to be treated is acidic.
また、陽イオン性及び両性の凝集剤３０はいずれも、有機系のコロイド分散液に対する凝集効果が高く、処理対象液に添加された際に、懸濁物の顕著な脱水効果を発揮する。そして、陽イオン性の凝集剤３０であるメタアクリル酸エステル系高分子物質は、後述の脱水機９の脱水機構がベルトプレス機構である場合に脱水効果が特に高いというメリットを、また、アクリル酸エステル系高分子物質は、後述の脱水機９の脱水機構が遠心分離機構である場合の脱水効果が特に高いというメリットをそれぞれ有している。さらに、両性の凝集剤３０は上述のような無機凝結剤と併用することで、難脱水性の余剰汚泥２４も好適に脱水することができるという効果を有する。
なお、上述の濃縮設備４において添加される凝集剤２７も造粒設備８において添加される凝集剤３０と同様の性質を有するものである。
Further, both the cationic and amphoteric flocculants 30 have a high aggregating effect on the organic colloidal dispersion, and exhibit a remarkable dehydrating effect on the suspension when added to the liquid to be treated. Further, the methacrylic ester polymer material that is the cationic flocculant 30 has a merit that the dehydrating effect is particularly high when the dehydrating mechanism of the dehydrator 9 described later is a belt press mechanism. The ester polymer substance has an advantage that the dehydration effect is particularly high when the dehydration mechanism of the dehydrator 9 described later is a centrifugal separation mechanism. Furthermore, when the amphoteric flocculant 30 is used in combination with the inorganic coagulant as described above, it has an effect that the hardly-dewaterable surplus sludge 24 can be suitably dehydrated.
In addition, the flocculant 27 added in the above-mentioned concentration equipment 4 has the same property as the flocculant 30 added in the granulation equipment 8.
さらに、図１に示すように、造粒設備８において凝結剤２９及び凝集剤３０の作用により形成された余剰汚泥フロックは、脱水機入口配管１９から、脱水機９へと導かれる。
この脱水機９においては、たとえば、ベルトプレス機構や、遠心分離機構等により余剰汚泥２４が凝集した余剰汚泥フロックから脱離水２６が分離されて一層減容された粒状の脱水余剰汚泥ケーキが残る仕組みになっている。
なお、脱離水２６は放水配管２０通じて放流水として外部に放出される。
そして、脱水余剰汚泥ケーキは乾燥機入口配管２１を通じて乾燥機１０へと導かれ、そこで、たとえば、加熱処理等により十分に乾燥され、最後に、炭化装置入口配管２２を通じて炭化装置１１に送給されて還元雰囲気中でさらに加熱処理されることで炭化物３１に変換されて炭化装置出口配管２３から放出される。
Further, as shown in FIG. 1, the excess sludge floc formed by the action of the coagulant 29 and the coagulant 30 in the granulation facility 8 is guided from the dehydrator inlet pipe 19 to the dehydrator 9.
In the dehydrator 9, for example, the dewatered water 26 is separated from the excess sludge floc in which the excess sludge 24 is aggregated by a belt press mechanism, a centrifugal separation mechanism, or the like, so that a granular dehydrated excess sludge cake that is further reduced in volume remains. It has become.
The desorbed water 26 is discharged to the outside through the water discharge pipe 20 as discharged water.
Then, the dewatered surplus sludge cake is guided to the dryer 10 through the dryer inlet pipe 21, where it is sufficiently dried by, for example, heat treatment or the like, and finally fed to the carbonizer 11 through the carbonizer inlet pipe 22. By further heat treatment in a reducing atmosphere, it is converted into the carbide 31 and discharged from the carbonizer outlet pipe 23.
なお、本実施の形態に係る汚泥減容炭化装置２の汚泥炭化部２ｂにおいては、ベルトプレス機構又は、遠心分離機構を採用した脱水機９を利用する場合を例に挙げて説明しているが、脱水機９は必ずしもこれらの方式である必要はなく、たとえば、凝集した余剰汚泥２４（余剰汚泥フロック）を濾過して、余剰汚泥２４のみを濾し取る方法を採用して脱水しても良い。また、乾燥機１０においても、必ずしも加熱して乾燥する必要はなく、たとえば、余剰汚泥ケーキを収容した容器内の気圧を減圧して余剰汚泥ケーキに含まれる水分を蒸発させて乾燥してもよい。
さらに、必ずしも乾燥機１０と炭化装置１１を別々に設ける必要はなく、これらを兼用する炭化装置を用いてもよい。
このように、本実施の形態に係る汚泥減容炭化装置２によれば、脱水された余剰汚泥ケーキを、資源として再利用可能な炭化物３１へと変換することができるという効果を有する。
In the sludge carbonization unit 2b of the sludge volume reducing carbonization apparatus 2 according to the present embodiment, the case where the dehydrator 9 employing a belt press mechanism or a centrifugal separation mechanism is used is described as an example. The dehydrator 9 is not necessarily required to use these methods. For example, the dewatering unit 9 may be dehydrated by using a method in which the aggregated excess sludge 24 (surplus sludge floc) is filtered and only the excess sludge 24 is filtered. Also, in the dryer 10, it is not always necessary to heat and dry, for example, the pressure in the container containing the excess sludge cake may be reduced to evaporate the moisture contained in the excess sludge cake and dry. .
Furthermore, it is not always necessary to separately provide the dryer 10 and the carbonizing device 11, and a carbonizing device that also serves as these may be used.
Thus, according to the sludge volume reduction carbonization apparatus 2 which concerns on this Embodiment, it has the effect that the dehydrated excess sludge cake can be converted into the carbide | carbonized_material 31 which can be reused as a resource.
このように、本実施の形態に係る有機性排水処理システム１によれば、汚泥減容炭化装置２に送給される余剰汚泥２４の体積を０.４％以下にまで減容することができるという効果を有する。
しかも、最終生産物である炭化物３１は燃料としてリサイクル可能であるだけでなく、たとえば、農業用の肥料や土壌改良剤としても利用することができるという効果を有する。
さらに、このような本実施の形態に係る有機性排水処理システム１によれば、余剰汚泥２４を減容処理した場合でも、埋立処分等が必要な廃棄物が一切排出されないので環境への負荷が極めて小さく、しかも有機性排水処理を担う自治体の財政負担を低減するという優れた効果を発揮するのである。また、余剰汚泥２４を濃縮するための濃縮設備４やアルカリ剤添加設備５、さらに減圧装置６を備えることで、可溶化装置７の破砕効率を大幅に向上させることができるという優れた効果が期待できる。この結果、以降の工程において余剰汚泥２４を構成する有機質と水分を確実に分離することが可能となり、余剰汚泥２４を大幅に減容させることができるという効果が発揮されるのである。
Thus, according to the organic waste water treatment system 1 according to the present embodiment, the volume of the excess sludge 24 fed to the sludge volume reducing carbonization device 2 can be reduced to 0.4% or less. It has the effect.
In addition, the carbide 31 as the final product is not only recyclable as a fuel, but also has an effect that it can be used as, for example, an agricultural fertilizer or a soil conditioner.
Furthermore, according to the organic wastewater treatment system 1 according to the present embodiment, even when the excess sludge 24 is subjected to volume reduction treatment, waste that needs to be disposed of by landfill is not discharged, so there is no burden on the environment. It is extremely small and has the excellent effect of reducing the financial burden on the municipality responsible for organic wastewater treatment. In addition, an excellent effect that the crushing efficiency of the solubilizer 7 can be greatly improved by providing the concentrating equipment 4 for concentrating the excess sludge 24, the alkaline agent addition equipment 5, and the pressure reducing device 6 is expected. it can. As a result, it is possible to reliably separate the organic matter and moisture constituting the excess sludge 24 in the subsequent steps, and the effect that the volume of the excess sludge 24 can be greatly reduced is exhibited.
なお、本実施の形態において記載される余剰汚泥２４は、一般的な有機性排水処理設備において、最終沈殿池から引き抜かれる余剰汚泥のみを意味するものではなく、有機性排水を浄化処理した際に発生した、微生物細胞を主成分とする汚泥の全てを意味するものである。すなわち、一般的な有機性排水処理設備において、最初の沈殿槽から引抜かれる汚泥や、それに続く中間処理時の沈殿槽から引抜かれる汚泥についても上述のような汚泥減容炭化装置２やそれを備えた有機性排水処理システム１により減容することができる。 In addition, the excess sludge 24 described in this Embodiment does not mean only the excess sludge withdrawn from the final sedimentation basin in a general organic wastewater treatment facility, but when organic wastewater is purified. It means all the generated sludge mainly composed of microbial cells. That is, in a general organic wastewater treatment facility, the sludge withdrawn from the first settling tank and the sludge withdrawn from the settling tank during the subsequent intermediate treatment are also provided with the sludge volume reducing carbonization apparatus 2 as described above. The volume can be reduced by the organic wastewater treatment system 1.
本発明に係る請求項１乃至請求項９に記載された発明は、下水処理だけではなく、し尿処理、あるいは有機系の一般産業廃棄物の処理に用いることができる。 The inventions described in claims 1 to 9 according to the present invention can be used not only for sewage treatment, but also for human waste treatment or organic general industrial waste treatment.
１…有機性排水処理システム ２…汚泥減容炭化装置 ２ａ…汚泥減容部 ２ｂ…汚泥炭化部 ３…汚泥貯留槽 ４…濃縮設備 ５…アルカリ剤添加設備 ６…減圧装置 ７…可溶化装置 ８…造粒設備 ９…脱水機 １０…乾燥機 １１…炭化装置 １２…余剰汚泥引抜ライン １３…余剰汚泥流入配管 １４…放水配管 １５…濃縮汚泥流入配管 １６…減圧装置入口配管 １７…可溶化装置入口配管 １８…造粒設備入口配管 １９…脱水機入口配管 ２０…放水配管 ２１…乾燥機入口配管 ２２…炭化装置入口配管 ２３…炭化装置出口配管 ２４…余剰汚泥 ２５，２６…脱離水 ２７…凝集剤 ２８…アルカリ剤 ２９…凝結剤 ３０…凝集剤 ３１…炭化物 ３２…懸濁粒子 ３３…凝結粒子 ３４…粗大粒子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Organic waste water treatment system 2 ... Sludge volume reduction carbonizer 2a ... Sludge volume reduction part 2b ... Sludge carbonization part 3 ... Sludge storage tank 4 ... Concentration equipment 5 ... Alkaline agent addition equipment 6 ... Decompression equipment 7 ... Solubilization equipment 8 ... Granulation equipment 9 ... Dehydrator 10 ... Dryer 11 ... Carbonizer 12 ... Excess sludge extraction line 13 ... Excess sludge inflow pipe 14 ... Water discharge pipe 15 ... Concentrated sludge inflow pipe 16 ... Decompression equipment inlet pipe 17 ... Solubilizer inlet Pipe 18 ... Granulating equipment inlet pipe 19 ... Dehydrator inlet pipe 20 ... Water discharge pipe 21 ... Dryer inlet pipe 22 ... Carbonizer inlet pipe 23 ... Carbonizer outlet pipe 24 ... Excess sludge 25, 26 ... Desorbed water 27 ... Flocculant 28 ... Alkaline agent 29 ... Coagulant 30 ... Coagulant 31 ... Carbide 32 ... Suspended particles 33 ... Coagulated particles 34 ... Coarse particles
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