JP6307403B2 - 下水汚泥の消化汚泥の保管方法及び処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、下水汚泥の消化汚泥の保管方法及び処理方法に関し、特に、下水汚泥の消化汚泥を衛生的に保管してセメント原燃料等に有効利用する方法に関する。

下水処理場で発生する下水汚泥等の有機汚泥は、主に、埋立地に投棄したり、焼却炉で焼却して処分されていたが、近年、埋立地の不足や、環境汚染の防止等の観点から、セメント原燃料として利用したり、好気性発酵させて堆肥化されている。

上記セメント原燃料として利用する技術として、例えば、特許文献１には、下水汚泥を脱水・乾燥させ、乾燥した汚泥を生石灰と混合し、この混合物をセメント原燃料として用いる方法が提案されている。特許文献２には、好気性発酵させた有機汚泥をセメント焼成炉に投入して処理する方法が提案されている。特許文献３には、下水汚泥をセメント原燃料として用いる際の密閉タンクに保管する設備について提案されている。特許文献４には、下水汚泥をセメント原燃料として用いる際の受入時の処理について提案されている。

特開平９−２４８６００号公報 特許第４２４７８９２号公報 特開平１１−１３０４８７公報 特開２００９−１９５８８６号公報

上記特許文献１に記載の技術では、下水汚泥を密閉保管し、アンモニア主体の臭気の漏洩を防止した上で下水汚泥を乾燥させるため、設備コストが高くなるという問題があった。また、上記特許文献２等の有機汚泥を好気性発酵させる技術においても、臭気を除去するための脱臭設備が必要となるため設備コストが高くなるという問題があった。さらに、有機汚泥の堆積層に空気を供給しないと、堆積層内部に可燃性ガスが蓄積する問題があった。上記特許文献３に記載の技術では、セメント原燃料として用いるために、臭気の発生しやすい下水汚泥をそのまま密閉タンクに保管する際に、保管時に内部が嫌気性になるため、発生する硫化水素やメタンガスの対策が必要であるという問題があった。上記特許文献４に記載の技術では、下水汚泥脱水ケーキの含水率が低いことに起因する流通性の悪さのため、工場での下水汚泥の受入時に流通性を向上させるために廃液を混合して、含水率が増加するという問題があった。

そこで、本発明は、上記従来技術における問題点に鑑みてなされたものであって、設備コストを低く抑えながら、下水汚泥の消化汚泥を衛生的に保管してセメント原燃料等に有効利用することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の下水汚泥の消化汚泥の保管方法は、堆積した下水汚泥の消化汚泥に、木くず、繊維くず、ゴムくず、紙くず、廃プラスチック、廃タイヤ、廃ＰＥＴボトル、プラスチック製容器包装、発泡スチロール、稲麦わら、おが屑、籾殻、バーク、パーライト、バーミュキュライト、軽量骨材、及び廃ＡＬＣからなる群より選択される１種以上の通気性改善材及び廃活性炭を混合し、該堆積した消化汚泥の温度を４８℃以下に維持しながら、１分間当たり該堆積した消化汚泥の体積の８分の１以上の空気を送気することを特徴とする。ここで、廃活性炭とは、浄水場において水の浄化等に用いたり、ガス処理設備でガスや空気の浄化に使用された後廃棄された活性炭をいう。

本発明によれば、受入保管する際の下水汚泥の消化汚泥の周辺の雰囲気を好気性雰囲気にすることにより、嫌気性雰囲気で消化汚泥の内部より発生する可燃性ガスであるメタンガス、有毒ガスである硫化水素の発生を抑制することができる。また、下水汚泥の消化汚泥を好気性雰囲気にした場合、消化汚泥の内部よりアンモニアを主体とする臭気が発生しやすくなるが、好気性雰囲気下における堆肥化の条件よりも過剰に空気を送気することにより、好気性発酵を抑制して臭気を減少させることができる。また、好気性雰囲気下における堆肥化の条件よりも過剰に空気を送気しつつも、空気量を調整することにより、堆積した下水汚泥の消化汚泥内部の温度を調整して病原菌の増加を抑制することができる。さらに、通気性改善材を混合することで、堆積した消化汚泥の通気性を改善し、送気効率の低下を防止することができる。また、廃活性炭を混合することで、廃活性炭に臭気成分等を吸着させることができる。

上述のようにして保管した下水汚泥の消化汚泥をセメント原燃料として利用することができる。

以上のように、本発明によれば、設備コストを低く抑えながら、下水汚泥の消化汚泥を衛生的に保管し、処理することが可能となり、廃棄物である下水汚泥の消化汚泥の再利用を図ることができる。

本発明に係る下水汚泥の消化汚泥の保管方法を実施するための設備の一例を示す概略図である。 本発明に係る下水汚泥の消化汚泥の保管方法に用いる保管槽を示す平面図である。 図２の保管槽の送風口の拡大図である。

次に、本発明に係る下水汚泥の消化汚泥の保管方法の一実施の形態について図面を参照しながら説明する。

図１に示すように、天蓋付ダンプトラック１によって受け入れられた下水汚泥の消化汚泥（以下「消化汚泥」と略称する。）Ｓを土間２に一時的に貯留する。

そして、バラ車３、４によって受け入れられた木くずＣ等の通気性改善材と、廃活性炭
Ｗを土間２に添加し、パワーシャベル等の重機５により、消化汚泥Ｓ、木くずＣ及び廃活性炭Ｗを混合撹拌し、消化汚泥Ｍとする。

木くずＣの添加量は、消化汚泥Ｓ１００容積部に対して５０〜２００容積部とすることが好ましい。木くずＣの添加量が少なすぎると、堆積した消化汚泥Ｐの通気性が悪化し、好気性発酵の抑制が不十分となる。一方、木くずＣの添加量が多すぎると、消化汚泥Ｓの保管スペースが狭まり再利用量が減少するなどの不具合がある。

木くずＣ以外の通気性改善材としては、繊維くず、ゴムくず、紙くず、廃プラスチック、廃タイヤ、廃ＰＥＴボトル、プラスチック製容器包装、発泡スチロール、稲麦わら、おが屑、籾殻、バーク、パーライト、バーミュキュライト、軽量骨材、及び廃ＡＬＣが挙げられ、これら（木くずを含む）を１種又は複数種添加してもよい。

一方、廃活性炭Ｗの添加量は、消化汚泥Ｓ１００容積部に対して２０〜１５０容積部が好ましく、３０〜８０容積部とすることがより好ましい。添加量を少なくする場合には、送気量を増加させる必要がある。一方、添加量が多過ぎると、廃活性炭Ｗは通気性改善材よりも粒子が小さいため、堆積した消化汚泥Ｐの通気性が悪化する。そのため、通気性改善材の添加量を増加させる必要がある。

また、廃活性炭Ｗは、浄水用や排ガス用のものを用いることができるが、排ガス用の廃活性炭を用いると、セメント原燃料として利用した場合に、セメント製造設備内に重金属が凝縮するため、浄水用のものを用いることが好ましい。

次に、ダンプトラック６を介して、木くずＣと廃活性炭Ｗを含む消化汚泥Ｍを、セメント工場等の敷地内に設けられた保管槽７に１．５ｍ〜３．０ｍ程度の高さに堆積させ、堆積した消化汚泥Ｐとする。保管槽７は、用壁７ａに囲繞された保管領域に堆積した消化汚泥Ｐの下方から空気Ａを送気するための送気装置８と、送風管９とを備え、図２に示すように、送風口９ａは、１〜５ｍおきに並設され、図３に示すように、堆積した消化汚泥Ｐの落下や詰まりを防止するため金網等でメッシュ状に構成される。送気装置８には、リングブロアー、シロッコファン、ラジアルファン、ターボファン等の市販の送気装置を好適に用いることができる。

次に、１分間当たりの時間に、堆積した消化汚泥Ｐの体積の９分の１以上の空気Ａを、上記送風口９ａから約２週間送気し続ける。尚、送気は堆積した消化汚泥Ｐの下方全面から行ってもよい。この際、堆積した消化汚泥Ｐの温度が６０℃以下を維持するように送気量を制御する。空気Ａの送気量の上限については、特に限定しないが、送気量に比例して保管槽７の規模を拡大する必要があるため、消化汚泥Ｍの処理量や保管槽７の規模を考慮して適宜設定する。

消化汚泥Ｍは、図２に示すように、保管槽７にローダ、ユンボ、シャベル等の重機で日々堆積させ、図２（ａ）に示すように、１日目から５日目まで数字で示した順番に堆積させる。そして、例えば７日目に堆積した消化汚泥Ｐの天地を逆転させる切り返し作業を行って図２（ｂ）の状態とし（堆積した消化汚泥Ｐに付した数字は、図２（ａ）の消化汚泥Ｐの数字に各々対応）、その後、図２（ｃ）の数字に示す順序で堆積させる。尚、切り返し作業は必ずしも行う必要はないが、著しく堆積した消化汚泥Ｐが圧密し、通気装置の負荷が過剰になった場合には適宜実施してもよい。

上記処理により、好気性雰囲気下における堆肥化の条件よりも過剰に空気を送気するため、好気性発酵を抑制して臭気を減少させると共に、堆積した消化汚泥Ｐの内部の可燃性ガス及び病原菌の増加を抑制することができる。

約２週間経過後の堆積した消化汚泥Ｐは、セメント原燃料として利用する他、電力発電用の燃料として利用することもできる。

次に、上記設備を用いた実施例及び比較例について説明する。

消化汚泥脱水ケーキ１０ｍ³、通気性改善材１０ｍ³、浄水場より発生した廃活性炭６．５ｍ³を混合し、消化汚泥Ｍとし、保管槽７に２．５ｍの高さで堆積させて、保管槽７の下部より１分間当たり、堆積した消化汚泥Ｐの１／８量の空気を送気し保管した。堆積した消化汚泥Ｐの到達温度は４１℃であった。堆積した消化汚泥Ｐの内部の可燃性ガス、硫化水素の発生はみられず、臭気濃度の値も低く、保管施設内部では体感できないレベルの臭気であった（表１参照）。堆積した消化汚泥Ｐ中の病原菌（大腸菌群）は経過時間とともに低減した（表２参照）。尚、図１中の消化汚泥、通気性改善剤、廃活性炭の数値は、体積比を示し、通気量は、消化汚泥、通気性改善剤、廃活性炭の全量に対する体積比を示す。

消化汚泥脱水ケーキ１０ｍ³、通気性改善材１０ｍ³、浄水場より発生した廃活性炭３．９ｍ³を混合し、消化汚泥Ｍとし、保管槽７に２．５ｍの高さで堆積させて、保管槽７の下部より１分間当たり、堆積した消化汚泥Ｐの１／８量の空気を送気し保管した。堆積した消化汚泥Ｐの到達温度は４８℃であった。堆積した消化汚泥Ｐの内部の可燃性ガス、硫化水素の発生はみられず、臭気濃度の値も低く、保管施設内部では体感できないレベルの臭気であった（表１参照）。堆積した消化汚泥Ｐ中の病原菌（大腸菌群）は経過時間とともに低減した（表２参照）。

〔比較例１〕
消化汚泥脱水ケーキ１０ｍ³、通気性改善材１０ｍ³を混合して消化汚泥Ｍとし、保管槽７に２．５ｍの高さで堆積させて保管した。翌日には可燃性ガスが爆発下限界値（１００ＬＥＬ％）を超過したため、安全面から保管を取りやめた。

〔比較例２〕
消化汚泥脱水ケーキ１０ｍ³、通気性改善材１０ｍ³、浄水場より発生した廃活性炭６．５ｍ³を混合し、消化汚泥Ｍとし、保管槽７に２．５ｍの高さで堆積させて保管した。翌日には可燃性ガスが爆発下限界値（１００ＬＥＬ％）に達したため、安全面から保管を取りやめた。

〔比較例３〕
消化汚泥脱水ケーキ１０ｍ³、通気性改善材１０ｍ³、浄水場より発生した廃活性炭６．５ｍ³を混合し、消化汚泥Ｍとし、保管槽７に２．５ｍの高さで堆積させて、保管槽７の下部より１分間当たり、堆積した消化汚泥Ｐの１／２０量の空気を送気し保管した。堆積した消化汚泥Ｐの到達温度は７１℃であった。７日目には可燃性ガスが爆発下限界値（１００ＬＥＬ％）に達したため、安全面から保管を取りやめた。また臭気濃度が高く、保管施設内部で、悪臭が体感できるレベルであった。

〔比較例４〕
下水濃縮汚泥脱水ケーキ１０ｍ³、通気性改善材１０ｍ³を混合して下水濃縮汚泥Ｍとし、保管槽７に２．５ｍの高さで堆積させて、保管槽７の下部より１分間当たり、堆積した下水濃縮汚泥Ｐの体積の１／１０量の空気を送気し保管した。堆積した下水濃縮汚泥Ｐの到達温度は７７℃であった。堆積した下水濃縮汚泥Ｐの内部の可燃性ガスは低く、硫化水素の発生もみられないが、臭気濃度の値が高く、保管施設内部では明らかにアンモニア臭のような悪臭を感じた（表１参照）。

１ 天蓋付ダンプトラック
２ 土間
３、４ バラ車
５ 重機
６ ダンプトラック
７ 保管槽
７ａ 用壁
８ 送気装置
９ 送風管
９ａ 送風口
Ａ 空気
Ｃ 木くず
Ｓ （受け入れた）消化汚泥
Ｍ （木くず等と混合した）消化汚泥等
Ｐ 堆積した消化汚泥等
Ｗ 廃活性炭

Claims (2)

1. 堆積した下水汚泥の消化汚泥に、木くず、繊維くず、ゴムくず、紙くず、廃プラスチック、廃タイヤ、廃ＰＥＴボトル、プラスチック製容器包装、発泡スチロール、稲麦わら、おが屑、籾殻、バーク、パーライト、バーミュキュライト、軽量骨材、及び廃ＡＬＣからなる群より選択される１種以上の通気性改善材及び廃活性炭を混合し、該堆積した消化汚泥の温度を４８℃以下に維持しながら、１分間当たり該堆積した消化汚泥の体積の８分の１以上の空気を送気することを特徴とする下水汚泥の消化汚泥の保管方法。
2. 請求項１に記載の下水汚泥の消化汚泥の保管方法を用いて保管した消化汚泥をセメント原燃料として利用することを特徴とする下水汚泥の消化汚泥の処理方法。