JP5855845B2 - 汚泥処理剤、それを用いた汚泥処理方法、及び汚泥処理装置 - Google Patents
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Description
汚泥の含水率を低下させる手段として、汚泥に繊維状物又はおが屑や籾殻等の植物素材を混合した後、高分子凝集剤を添加し脱水する方法が提案されている。
例えば、一次脱水汚泥と古紙等の繊維を含むものを裁断して得られた脱水助剤とを混合し、二次脱水する方法(特許文献1)、有機性汚泥に、合成繊維と凝集剤を添加した後脱水処理する方法(特許文献2)、機械的裁断によりメカノケミカル活性が付与されたセルロースファイバーを主成分とする脱水助剤(特許文献3)などである。
汚泥に合成繊維を混合する方法では、ある程度のケーキ含水率の低減が可能であるが、合成繊維の汚泥への親水性が不十分な場合には、合成繊維を汚泥貯留槽などへ投入する場合に槽内全体を十分攪拌できる装置がない限り、汚泥中での開繊が困難で汚泥へ均一に混合することがでないこと、また、均一に混合できたとしても、脱水機内中で圧搾される時に汚泥から分離し、脱水に寄与しないため安定した処理ができない場合があるという問題がある。
この方法は、汚泥スラリーや脱水ケーキの臭気抑制を長期間にわたって持続できる点で効果的な方法である。しかしながら、臭気抑制効果を長時間持続させる目的で亜硝酸塩を多量に添加した場合には、脱水ろ液中の亜硝酸イオンが増加し、水処理工程に返送させたろ液中の亜硝酸イオンの殺菌効果により、生物処理工程に悪影響を与える可能性があり好ましくない。また、一般の脱水施設においては、亜硝酸塩と脱水用の高分子凝集剤とを、二液型として、別個に添加するので亜硝酸塩用のタンク及びポンプが更に必要となり、2種の薬品の添加量の制御をしなければならないというデメリットが発生するという問題があった。
本発明は、上記従来の技術の問題点を解消し、有機性汚泥に添加された亜硝酸塩等の静菌剤を有効に利用することができ、しかも有機性汚泥と静菌剤の接触時間が短くても脱水ケーキを消臭ことができ、且つ脱水ケーキ含水率を低減できる汚泥処理方法を提供することを課題とする。
1)吸水性繊維素材に静菌剤が含浸され、含水率が15〜80質量%であることを特徴とする汚泥処理剤。
2)前記吸水性繊維素材はセルロース系繊維であることを特徴とする上記1)の汚泥処理剤。
3)前記吸水性繊維素材の長さが1mm〜20mmであることを特徴とする上記1)又は2)の汚泥処理剤。
4)前記静菌剤は亜硝酸塩、亜硫酸塩、ソルビン酸塩のいずれかであることを特徴とする上記1)〜3)のいずれか1項の汚泥処理剤。
5)汚泥に、上記1)〜4)のいずれか1項の汚泥処理剤を添加し、次いで凝集剤を添加して凝集させた後、脱水処理することを特徴とする汚泥処理方法。
6)汚泥に、上記1)〜4)のいずれか1項の汚泥処理剤と、凝集剤を同時に添加して凝集させた後、脱水処理することを特徴とする汚泥処理方法。
7)汚泥を貯留する汚泥貯留槽と、
吸水性繊維素材に静菌剤を含浸させた状態の汚泥処理剤を汚泥に注入する注入装置と、
汚泥及び前記汚泥処理剤を混合し、混合物を得る混合装置と、
前記混合物と凝集剤溶液とを混合し、凝集汚泥を調製する凝集装置と、
前記凝集汚泥を脱水し、分離液と、臭気が抑制され含水率が低減された脱水ケーキを得る脱水装置と、
を備え、
前記凝集汚泥を前記脱水装置により固液分離した時、該静菌剤が該分離液側へ移行するのを低減したことを特徴とする汚泥処理装置。
(1)汚泥と汚泥処理剤の接触時間が短くても抑臭効果が発現する。
(2)汚泥処理剤から静菌剤が除放されるので効果が長時間持続する。
(3)ケーキ含水率が低下する。
初めに、本発明の汚泥処理剤について説明する。
本発明の汚泥処理剤は、吸水性繊維素材に静菌剤が含浸され、含水率が15〜80質量%である。
本発明において、汚泥処理剤の含水率とは、以下の測定方法で得られる値である。
下水道試験法に準拠して、試料(汚泥処理剤)を蒸発乾固し105〜110℃で2時間加熱乾燥したときに残留する蒸発残留物の質量を測定して、試料に対する蒸発残留物の割合を算出し、以下の式から質量百分率で表す。
含水率(%)=100−蒸発残留物(%)
本発明では、含水率は15〜80%が好ましく、20〜40%が更に好ましい。
また、本発明では、静菌剤を吸水性繊維素材に含浸させることにより、吸水性繊維素材の少なくとも繊維内部に上記含水率にて静菌剤が水とともに該繊維と十分に吸着されているので、汚泥あるいは水に投与したときに15〜60分間程度はほぼ溶出されないか、溶出しても微量である状態が可能である状態にさせることができる。
本発明の汚泥処理剤を保管する場合、汚泥処理剤は、温度、湿度が管理された低温、高湿環境に保管するか、汚泥処理剤の水分が蒸発しないように包装がされていることが望ましい。
中でもセルロース系の繊維は吸水力が大きく静菌剤を高濃度に保持できるので好ましい。また、長さ等の形状が均質化された短繊維状物に加工できるので静菌剤を含浸させた状態での定量供給が可能となる利点を有している。短繊維状物とはフィラメントのように一本ずつの繊維の単位が区別できるものを言う。材質としてはビスコースレーヨンが最も好ましい。ポリエステルやアクリルのような合成繊維では吸水力が不十分で静菌剤が表面に付着しただけで繊維内部にまで含浸されず静菌剤を直接汚泥に添加したと同じになり、本発明の効果が発揮できない。
汚泥処理剤の長さは、0.1〜30mm、好ましくは1〜20mm程度としておくことが、汚泥への添加、混合また脱水時の作業性から好ましい。また、太さは0.1μm〜1mm程度でよい。
汚泥処理剤の汚泥への添加方法は、汚泥濃縮槽や汚泥貯留槽に上記範囲となるように一括投入すればよい。また、常時又は間欠的に汚泥の流入、引抜きがある場合には、汚泥の流入量、引抜き量に対して汚泥処理剤を追加添加すればよい。また、脱水機前で添加する場合には、脱水機への汚泥流量に対して汚泥処理剤が上記範囲となるように添加すればよい。汚泥処理剤の添加は、凝集剤の添加前後どちらでも構わないが、汚泥中への均一な混合の点からは凝集剤の添加前の方が好ましい。凝集剤の添加後の汚泥処理剤の添加場所としては、凝集槽内、造粒濃縮槽内、凝集ろ過後の何れも可能である。近年、ろ過濃縮機を有するスクリュープレス脱水機が開発されているが、このタイプの脱水機の場合には、ろ過濃縮後、凝集汚泥が脱水機本体に供給される箇所に、同時に汚泥処理剤を添加しても汚泥への汚泥処理剤の均一混合は可能である。汚泥処理剤は、繊維状のまま添加しても良いし、水などを使用してスラリー状にして添加しても良い。何れの場合も、形状にあった供給装置を用いて定量添加が可能である。
本発明の汚泥処理装置1は、汚泥貯留槽2と、汚泥処理剤5を汚泥3に注入する注入装置6と、汚泥3及び前記汚泥処理剤5を混合する混合装置7と、凝集剤溶解装置8と、汚泥3及び前記汚泥処理剤5の混合物9と凝集剤溶解装置8にて調製された凝集剤溶液10とを混合し、凝集汚泥12を調製する凝集装置11と、前記凝集汚泥12を脱水し、分離液15と脱水ケーキ14を調製する脱水装置13とを備える。
上記装置を用いた本発明法の具体的態様としては、以下が挙げられる。
汚泥3を汚泥貯留槽2から引抜き、混合装置7に移送し、汚泥処理剤を汚泥に注入する注入装置6から汚泥処理剤を混合装置7に注入する。混合装置7にて汚泥3と汚泥処理剤5とを混合した混合物9を凝集装置11へ移送する。凝集装置11には、凝集剤溶解装置8にて調製された凝集剤溶液10が注入されるとともに前記混合物9を凝集剤により凝集処理が施され、凝集汚泥12が調製される。調製された凝集汚泥12は、脱水装置13にて脱水され、分離液15と臭気が抑制された脱水ケーキ14が調製される。上記汚泥等の移送手段としては、管、ポンプ、バルブ、コンプレッサー、等が適宜各装置間に用いられ、適宜、それら装置の制御装置が用いられる。
セルロース繊維として市販のビスコースレーヨンフィラメント(ダイワボウレーヨン社製、1.7デシテックス)を用意した。このセルロース繊維を亜硝酸ナトリウム質量40%水溶液に1時間浸漬させた後、ローラーで挟んで水切りし含水率36%に調整後、長さ10mmに切断した汚泥処理剤A(本発明例)および長さ5mmに切断した汚泥処理剤B(本発明例)を得た。また、亜硝酸ナトリウム質量40%水溶液に1時間浸漬させた後、ローラーで挟んで水切りし含水率24%に調整後、長さ10mmに切断した汚泥処理剤C(本発明例)を得た。
別途セルロース繊維を純水に1時間浸漬させた後、ローラーで挟んで水切りし含水率60%に調整後、長さ10mmに切断した亜硝酸ナトリウムが含浸していない汚泥処理剤D(比較例)を得た。
セルロース繊維を10mmに切断したものに、含水率が12%となるように亜硝酸ナトリウム質量40%水溶液を均一に噴霧し汚泥処理剤E(比較例)を得た。
汚泥処理剤Aに、水道水を更に噴霧して加湿し含水率を90%に調整し汚泥処理剤F(比較例)を得た。
市販のポリエステルフィラメント(含水率1%)を10mmに切断したものの含水率が36%となるように亜硝酸ナトリウム質量40%水溶液を噴霧し汚泥処理剤G(比較例)とした。繊維は水分を吸収せず、繊維と水分が分離した状態であった。
下水処理場から発生する混合生汚泥スラリー(pH5.5、SS:33200mg/リットル、VSS:81.3%)200mlを300mlのビーカーに入れ、上記汚泥処理剤AをSSに対して2質量%添加してスパチュラで30秒間攪拌し混合させた。次に、高分子凝集剤としてジメチルアミノエチルメタクリレート4級塩の重合体(エバグロースC−104G(商品名:水ing(株)製品、溶解濃度0.2%))をSSに対して1質量%添加した後、ビーカー間の移し変えを10回行い凝集させた。引き続き、凝集汚泥を重力脱水した後、2枚のろ布に挟みピストン型脱水機を用いて、2分間圧搾して脱水ケーキを得た。臭気測定用袋(容量:700ml)に上記脱水ケーキを入れ、ゴム栓で密栓しシリンジで600mlの無臭空気を注入した後30℃の恒温槽に保管し、所定時間毎に北川式検知管で硫化水素、メチルメルカプタンを測定する。結果を表1に記載する。
添加する汚泥処理剤の種類と量を変更した以外は実施例1と同様に試験を行った。結果を表1に記載する。
汚泥処理剤を添加せずに脱水試験を行った(比較例3)。また、汚泥処理剤に代えて亜硝酸ナトリウム40%水溶液を亜硝酸ナトリウムとして318ppmになるよう添加して試験を行った(比較例4)。なお、この亜硝酸ナトリウム(NaNO2)添加量としてのppmは、単位容量あたりの亜硝酸ナトリウムの質量の濃度であり、汚泥処理剤を用いた場合はそれに含まれる亜硝酸ナトリウム相当量の同濃度である。
汚泥処理剤Eを使用して脱水試験を行った(比較例5、6)。汚泥処理剤Gを使用して脱水試験を行った(比較例7、8)
結果を表1に記載する。
高分子凝集剤として前記エバグロースC−104Gを水に0.2質量%濃度に溶解中に、前記汚泥処理剤Aを0.4質量%、0.6質量%、1質量%濃度となるように添加し、30分間撹拌することで混合溶液を作製した。以下、溶解液ア、イ、ウと称する。
別途、前記汚泥処理剤Dを1%濃度になるように添加した混合溶液を作製した。以下、溶解液エと称する(後述の比較例9で使用)。いずれの場合も汚泥処理剤は均一に混合されていた。
下水処理場から発生する混合生汚泥スラリー(pH5.3、SS:29600mg/リットル、VSS:84.1%)200mlを300mlのビーカーに入れ上記作製した高分子凝集剤と汚泥処理剤の混合溶液(溶解液ア、イ、ウ)を、高分子凝集剤添加率がSSに対して1質量%となるよう添加した後、実施例1と同様に脱水試験を行った。結果を表2に記載する。
溶解液エを使用して上記実施例7〜9と同様に脱水試験を行った(比較例9)。また、実施例7〜9において、汚泥処理剤を添加せずに脱水試験を行った(比較例10)。また、汚泥処理剤に代えて亜硝酸ナトリウム40%水溶液を亜硝酸ナトリウムとして142ppmまたは355ppmになるよう添加して試験を行った(比較例11、12)。なお、この亜硝酸ナトリウム(NaNO2)添加量としてのppmは、上記と同義であり、汚泥処理剤を用いた場合も同様である。結果を表2に記載する。
前記高分子凝集剤エバグロースC−104Gを水に0.2%濃度に溶解中に、汚泥処理剤Eを0.4%、0.6%、1%濃度となるように添加し、30分間撹拌することで混合溶液を作製したが、分散状態は不均一で繊維の塊状が見られ、実用性に欠けるとともに汚泥処理剤分の正確な分取が困難と判断されたため脱水試験は実施しなかった。
図1に示すような構成の処理装置にて実施した。
汚泥3として下水処理場から発生する混合生汚泥スラリー(pH5.3、SS:24900mg/リットル、VSS:85.1%)を汚泥貯留槽2から引抜き、混合装置4に移送し、汚泥処理剤5として前記汚泥処理剤Bを、注入装置6のスクリューフィーダーを用いて表3の量を混合装置4に注入する。混合装置4にて汚泥3と汚泥処理剤5とを混合した混合汚泥を凝集装置11へ移送する。凝集剤溶液10として、高分子凝集剤のジメチルアミノエチルアクリレート4級塩とアクリルアミド共重合体(エバグロースC−109(商品名:(株)荏原エンジニアリングサービス社製品、溶解濃度0.2%))溶液を凝集装置11にSSに対して0.8質量%となるよう添加して汚泥を凝集させた後、凝集装置11にて調製された凝集汚泥12を脱水装置11のスクリュープレス脱水機(スクリーン径300mmΦ)に供給し、スクリュー回転数0.6rpmの条件で脱水を行い、分離液12と脱水ケーキ13を得た。得られた脱水ケーキ50gを臭気測定用袋(容量:700ml)に入れ、ゴム栓で密栓しシリンジで600mlの無臭空気を注入した後30℃の恒温槽に保管し、所定時間毎に北川式検知管で硫化水素、メチルメルカプタンを測定した。結果を表3に記載する。
汚泥処理剤Bに代えて汚泥処理剤F(含水率:90%)を使用した以外は、実施例10と同様に試験を行ったが、汚泥処理剤Fは、遊離した水分が多くホッパーやフィーダー内での付着し供給が困難であった。
汚泥処理剤Bに代えて第1凝集槽に亜硝酸ナトリウム40%水溶液を所定量添加して脱水試験を行った(比較例15、16)。また、高分子凝集剤のみで脱水試験を行った(比較例17)。結果を表3に記載する。なお、NaNO2添加量は、上記と同義である。
Claims (7)
- 吸水性繊維素材に亜硝酸塩、亜硫酸塩及びソルビン酸塩から選ばれる少なくとも1種の静菌剤が含浸され、含水率が20〜80質量%であり、前記吸水性繊維素材の少なくとも繊維内部に前記含水率にて静菌剤が水とともに繊維に吸着され、汚泥または水に投与したときに15〜60分間は溶出されない状態であることを特徴とする汚泥処理剤。
- 前記吸水性繊維素材はセルロース系繊維であることを特徴とする請求項1記載の汚泥処理剤。
- 前記吸水性繊維素材の長さが1mm〜20mmであることを特徴とする請求項1又は2に記載の汚泥処理剤。
- 汚泥に、請求項1〜3のいずれか1項に記載の汚泥処理剤を、静菌剤の汚泥に対する添加量が10〜2000mg/リットルとなるように添加し、次いで凝集剤を添加して凝集させた後、脱水処理することを特徴とする汚泥処理方法。
- 汚泥に、静菌剤の汚泥に対する添加量が10〜2000mg/リットルとなる量の請求項1〜3のいずれか1項に記載の汚泥処理剤と、凝集剤とを同時に添加して凝集させた後、脱水処理することを特徴とする汚泥処理方法。
- 汚泥に対する汚泥処理剤の添加率が、汚泥中のSS成分に対して0.1〜20質量%であることを特徴とする請求項4または5記載の汚泥処理方法。
- 汚泥を貯留する汚泥貯留槽と、
吸水性繊維素材に亜硝酸塩、亜硫酸塩及びソルビン酸塩から選ばれる少なくとも1種の静菌剤が含浸され、含水率20〜80質量%であり、前記吸水性繊維素材の少なくとも繊維内部に前記含水率にて静菌剤が水とともに該繊維に吸着され、汚泥または水に投与したときに15〜60分間はで溶出されない状態である汚泥処理剤を汚泥に注入する注入装置と、
汚泥及び前記汚泥処理剤を混合し、混合物を得る混合装置と、
前記混合物と凝集剤溶液とを混合し、凝集汚泥を調製する凝集装置と、
前記凝集汚泥を脱水し、分離液と、臭気が抑制され含水率が低減された脱水ケーキを得る脱水装置と、
を備え、
前記凝集汚泥を前記脱水装置により固液分離した時、該静菌剤が該分離液側へ移行するのを低減したことを特徴とする汚泥処理装置。
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