JP6878461B2 - 廃水処理のスラッジ脱水性およびエネルギー収支の向上 - Google Patents

Description

発明の分野

本発明は、廃水処理からの一次スラッジの処理に関する。

廃水を処理することは、周辺環境に排出されたときまたは水流に戻ったときにできる限り害の少ない排液を生成し、それによって、未処理廃水を環境へ放出した場合と比べて汚染が防止されることを目的としている。また、廃水処理に関する多くのパラメータが管轄官庁により規制されており、目的はその要件を満たすことである。

都市廃水または汚水処理は、一次、二次、および三次処理と呼ばれる三段階を通常含む。

都市廃水は、水中には望ましくない多くの様々な物質を含有している。都市廃水処理の流入水は、下水および生活雑廃水であり得る。

前処理は、一次処理装置のあらゆるポンプおよび汚水ラインを損壊または詰まらせる前に生汚水または廃水から容易に集めることができる材料をすべて除去する。前処理中に一般に除去される物としては、ごみ、大枝、葉、枝状物、および他の大きな物が挙げられる。

一次処理は、生汚水から、嵩高い、懸濁している、かつ浮遊している固体を除去するように設計されている。それには、固体物を捕捉するスクリーニング、および懸濁固体を除去する重力による沈降分離が含まれる。このレベルは時々「機械的処理」と呼ばれるが、沈降分離法を加速させるために化学物質がしばしば使用される。一次処理は、流入廃水の生化学的酸素要求量（ＢＯＤ）を２０〜３０％、総懸濁固体量（ＴＳＳ）を約５０〜６０％減少させることができる。一次処理は、通常、廃水処理の第１段階である。一次処理で得られたスラッジ、すなわち、一次スラッジにさらなる処理および再使用を施してもよい。スラッジを、堆肥にする、埋立処分する、脱水もしくは乾燥させて水含量を減少させる、かつ／またはメタン生成のために消化させることができる。

一次処理の後、廃水を二次処理に向かわせるが、二次処理には生物学的処理が含まれ、一次処理を逃れた溶解性有機物、リン、および窒素が除去される。これは、微生物に有機物を消費させ、それを二酸化炭素、水、ならびに微生物自体の成長および繁殖のためのエネルギーに変換させることによって実現される。

あるいは、一次処理の後、廃水に強化生物脱リン（ＥＢＰＲ）を施してもよい。

二次処理は、排出または三次処理の前に、処理された水から微生物およびさらに多くの懸濁固体を除去するための分離法（「二次沈降分離」）を必要とする場合がある。二次処理を含むウェルランニングプラントによって懸濁固体およびＢＯＤの８５％以上を除去することができる。

三次処理は時々、非常に敏感または脆弱な生態系（河口、低流川、サンゴ礁など）へ排出できるようにするために一次および二次処理以上のものとして定義される。処理された水は時々、受領側および再使用に送り出す前に化学的または物理的に（たとえば、汚水処理用貯水池および精密ろ過によって）殺菌される。典型的な三次処理方法の一例は、さらなるリンおよび／または窒素を除去するための従来の二次処理プラントの変形である。

一次処理で得られたスラッジは、好ましくは、有効に活用される。スラッジはさらに分解されて、バイオガスをもたらすことができ、得られた消化残渣（digestate）を脱水して、得られた最終固体塊の含水量を最小にすることができる。スラッジの下流加工、たとえば、搬送、堆肥化、焼却、および廃棄のために、乾燥固体含量をできるだけ高くすることが望ましい。

一次スラッジを効率的に処理する手順の向上が依然として必要とされている。

本発明の一目的は、廃水の一次スラッジを処理する方法を提供することである。本発明の別の一目的は、一次スラッジの脱水性を向上させる方法を提供することである。本発明のさらに別の一目的は、廃水処理プラントのエネルギー収支を向上させる方法を提供することである。

本発明の方法は、下流加工のために、脱水がより良好かつより容易であり、そのため、乾燥固体分がより高くなる、改良されたスラッジを提供する。さらに、この方法は、一次排液のさらなる処理の必要性を低減する。

図１は、一次スラッジ処理を示す廃水処理方法の概略図を示す。 図２は、嫌気性工程を含む一次スラッジ処理を示す廃水処理方法の概略図を示す。 図３は、異なる処理を施したスラッジを使用した場合の嫌気性消化槽からの累積メタン量のグラフを示す。 図４は、異なる処理を施したスラッジの消化および遠心分離の後の写真を示す。

詳細な説明

本発明の方法は、一次スラッジのより良好な脱水性を実現する方法を提供している。一次処理における主な重点領域は、有機物および懸濁固体の除去であった。一次処理に有機凝集剤またはポリマーを供給することによって、一次排液中の懸濁固体および有機含有量が低くなる。一態様では、消化済み一次スラッジ、すなわち、消化残渣は、嫌気性消化槽において生成される。一次スラッジを消化残渣へ分解することによって、メタンならびにバイオガスの高収量化が実現される。

本発明による一目的は、廃水処理プラントにおいて一次スラッジを処理する方法であって、
有機凝集剤および／またはポリマーを廃水に混合する工程と、
有機凝集剤またはポリマーの存在下で廃水を一次処理させる工程と、
前記一次処理から一次スラッジとして固体を分離する工程と、
一次スラッジを脱水する工程と
を含む、方法を提供することである。

一次スラッジを嫌気性消化させて、消化済み一次スラッジおよびバイオガスを提供することができる。一次スラッジは、消化させてから脱水してもよい。

廃水処理の一次処理は、機械的処理工程である。この一次処理をまた、一次沈降分離段階として示してもよい。この処理では、廃水または汚水は、スラッジの沈降に使用される大きなタンクに流れ込む。

有機凝集剤および／またはポリマーを、一次処理の前および／または最中に廃水に混合することができる。一例として、有機凝集剤またはポリマーを、前記一次処理に先行する廃水の前処理の前および／または最中および／または後に添加することができる。一態様では、有機凝集剤またはポリマーを、一次処理中に混合するか、または一次処理、任意には、後続のいずれかの前処理工程への流入水に添加する。

前述したように、前処理は一次処理に先行してもよい。このような前処理は、一次処理において望ましくない大きな物および材料、たとえば、砂、グリース、油などをすべて除去するために行われる。

廃水に混合することができる有機凝集剤またはポリマーの量は、約０．５〜１５ｐｐｍ、たとえば、１〜１０ｐｐｍ、２〜７ｐｐｍ、または２〜５ｐｐｍの量であり得る。

一次処理の後、有機凝集剤またはポリマーは、一次スラッジの全固体中に約０．２〜２５重量％、たとえば、０．４〜１７重量％、０．８〜１２重量％、０．８〜８．３重量％、または０．８〜４．２重量％の量で存在し得る。

追加の有機凝集剤またはポリマーを一次スラッジおよび／または消化済み一次スラッジに添加できることに注意されたい。追加は、好ましくは、後続の脱水工程の前および／または最中に行うことができる。追加は、たとえば、嫌気性消化の前に一次スラッジに行われてもよく、ならびに／または嫌気性消化工程に添加されてもよく、ならびに／または後続の脱水工程の前および／もしくは最中に消化残渣に添加されてもよい。このような追加有機凝集剤またはポリマーは、一次水処理工程で使用する有機凝集剤またはポリマーと同じでも異なっていてもよい。

有機凝集剤またはポリマーおよび／または追加有機ポリマーは、ポリアクリルアミド、ポリアミン、ポリＤＡＤＭＡＣ、メラミンホルムアルデヒド、天然ポリマー、たとえば、タンニンおよびリグニン、天然多糖、たとえば、澱粉、セルロース、ヘミセルロース、アルギネート、グアーガム、ペクチン、キチンおよびキトサン、ならびにそれらのカチオンまたはアニオン誘導体、ならびにそれらの任意の組合せから選択することができる。たとえば、化合物は、ポリアクリルアミド、ポリアミン、およびポリＤＡＤＭＡＣ、ならびにそれらの任意の組合せから選択することができる。

本発明の方法は、無機凝集剤を一次スラッジの脱水工程におよび／またはその前に混合することによってさらに向上させることができる。無機凝集剤は、嫌気性消化の前に一次スラッジに添加されてもよく、ならびに／または嫌気性消化工程に添加されてもよく、ならびに／または後続の脱水工程の前および／もしくは最中に消化済み一次スラッジに添加されてもよい。

無機凝集剤を使用する場合、無機凝集剤は、鉄、アルミニウム、およびマグネシウムの塩、ならびにそれらの任意の組合せから選択することができる。いくつかの態様では、無機凝集剤は、亜鉛、ジルコニウム、チタン、ケイ素などの塩から選択することができる。無機凝集剤は、上記金属の塩でもよく、塩化物、硫酸塩、水酸化物、酸化物、および硝酸塩、ならびにそれらの任意の組合せから選択してもよい。このような化合物の例は、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、ポリ硫酸アルミニウム、ポリ硝酸アルミニウム、塩化水和アルミニウム、塩化第二鉄、硫酸第二鉄、クロロ硫酸第二鉄、塩化第一鉄、硫酸第一鉄、クロロ硫酸第一鉄、水酸化第二鉄、水酸化第一鉄、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、および塩化マグネシウムであり、また、それらの任意の組合せで使用してもよい。

一次処理工程において形成されかつ存在する固体は、一次スラッジとして、沈降分離、浮選、ろ過、および遠心分離、ならびにそれらの任意の組合せのうちのいずれか１種によって分離することができる。一態様では、ハイドロサイクロンを分離に使用してもよい。

嫌気性工程の一次スラッジまたは消化残渣は、脱水工程を使用して液体および固体に分離することができる。消化残渣の脱水は、沈降分離、浮選、加圧、遠心分離、およびろ過、ならびにそれらの任意の組合せから選択される分離によって行うことができる。分離方法は、デカンタ型遠心分離機、スクリュープレス、円盤型フィルタープレス、フィルタープレス、チャンバーフィルタープレス、およびベルトフィルタープレス、ならびにそれらの任意の組合せのうちのいずれか１種を使用して行うことができる。

好ましくは、懸濁固体の除去は、１〜１０％、たとえば、化学物質をまったく添加せずに通常使用される純機械的一次廃水処理と比較しておよび無機凝集剤を添加している一次廃水処理と比較して４〜６％向上される。

好ましくは、リジェクト水中の懸濁固体含有量は、約３０〜８０％、たとえば、化学物質をまったく添加せずに通常使用される純機械的一次廃水処理と比較して約４０〜５０％、または、たとえば、無機凝集剤を添加している一次廃水処理と比較して約６０〜７０％低減される。

廃水処理の初期段階で有機凝集剤またはポリマーを添加することによって、有機凝集剤またはポリマーが一次処理工程中に存在するようになり、有機物の除去が増大される。一次廃水処理工程で有機凝集剤またはポリマーを使用することにより、除去される有機物の量は２倍になり得る。好ましくは、廃水から除去される有機物の量は、化学物質をまったく添加せずに通常使用される純粋な機械的一次廃水処理と比較して、少なくとも２５重量％、たとえば、５０重量％、７５重量％、または１００重量％増大される。また、消化槽で形成されるメタンの量は、単に機械的に処理された通常の一次スラッジと比較して増大されるが、無機凝集剤が存在する一次スラッジと比較しても増大または少なくとも同じままである。好ましくは、嫌気性消化槽から得られるメタンの量は、化学物質をまったく添加せずに通常使用される純粋な機械的一次廃水処理と比較して、少なくとも２５重量％、たとえば、５０重量％、６０重量％、７０重量％増大される。

好ましくは、嫌気性消化槽から得られるメタンの量は、無機凝集剤が添加されている一次廃水処理と比較して、少なくとも２重量％、たとえば、４重量％、６重量％、１０重量％増大される。

本発明は、廃水処理プラントにおいて一次スラッジの脱水性を向上させる方法であって、一次スラッジを本発明の方法に従って処理する、方法を提供する。

さらに、廃水処理プラントのエネルギー収支を向上させる方法であって、本発明の方法による嫌気性消化工程で得られたバイオガスを電気に変換し、かつ／または本発明の方法で得られた脱水済み一次スラッジ塊を燃焼させてエネルギーを生成させる、方法を提供する。得られたバイオガスをそのままもしくは電気に変換して廃水処理プラント内で使用してもよく、またはいずれの形態で販売してもよい。同様のやり方で、脱水済み一次スラッジ塊を焼却して、熱および／または電気の形でエネルギーを生成させ、それをプラント内で使用しても、または販売してもよい。

以下の非限定的な例は、本発明の態様で得られる利点を単に説明することを意図するものである。

［実施例］
基質および接種材料
嫌気性消化で使用する一次スラッジ基質は、都市廃水処理プラントからの３種の異なる沈降廃水スラッジであった。スラッジを毎週収集した。

第１スラッジを、化学物質をまったく添加せずに４００Ｌ容器中に沈降させた（Ｒｅｆと称す）。

第２スラッジを、対照標準スラッジに無機凝集剤処理を施して、塩化第二鉄（Ｋｅｍｉｒａ ＰＩＸ−１１１）３６ｍＬの添加後に収集し、２００Ｌ容器中に沈降させた（Ｆｅと称す）。

第３スラッジを、ポリマー（Ｋｅｍｉｒａ Ｓｕｐｅｒｆｌｏｃ Ｃ−４９２）（０．１重量／重量％）１５００ｍＬの添加後に収集し、全体沈降量を３００Ｌ（２００Ｌおよび１００Ｌの容器）とした（Ｐｏｌと称す）。

沈降バッチの均質性を確実にするために、４並列工程において容器に廃水を充填した。廃水を充填かつ混合した後、混合試料（０分）を収集した。すべてのスラッジを１時間４５分沈降させた。続いて、上澄水を容器から排水した。ＰｏｌおよびＦｅ容器では、上澄液をフィルタークロスを通して排水して、約１〜２Ｌのスラッジを収集した。Ｐｏｌスラッジと異なり、Ｆｅスラッジは、フィルタが詰まり、加圧してさらに脱水した。Ｒｅｆスラッジでは、沈降させた一部分（約４０Ｌ）を研究室に移動させ、金属ふるいを通して排水した。

一次スラッジ試料の嫌気性消化用接種材料は、都市廃水処理プラントからの一次および二次スラッジの混合物を消化させて、中温性嫌気性消化槽から収集した。

反応器実証実験
３個の連続式撹拌槽型反応器（ＣＳＴＲ）、それぞれ大きさが２Ｌかつ液体容積が１．５Ｌのものを使用した。ＣＳＴＲは、ガラスで造られており、バイオガス収集、供給、および消化残渣取出しのために反応器の頂部に排出口が取り付けられた。バイオガスは、アルミニウムホイルバッグに収集した。反応器は、マグネティックスターラーを用いて３００ｒｐｍで連続撹拌した。

１日目に、反応器に接種材料１．５Ｌを接種し、供給を開始した。７０日間すべての平日（月曜日から金曜日まで）に、ＣＳＴＲに供給した。１個の反応器には化学物質なしの対照標準スラッジ（Ｒｅｆ）を供給し、１個の反応器には対照標準第二鉄スラッジ（Ｆｅ）を供給し、１個の反応器にはポリマー（Ｐｏｌ）スラッジを供給した。全反応器を３５℃で操作した。反応器に供給し、１〜１３日では水理学的滞留時間（ＨＲＴ）が４０日、１４〜７０日では一定ＨＲＴが２０日であった。対応する有機物負荷率（ＯＬＲ）は、１．９〜２．９ｋｇ・ＶＳ・ｍ^−３・ｄ^−１の間で変化した。

０〜１７日の間、すべてのスラッジを同じ全固体（ＴＳ）含有量（約５〜８％）に調節したが、揮発性固体（ＶＳ）はスラッジのＶＳ含有量が異なるために供給物間で異なり、ＯＬＲにわずかな違いをもたらした。１８〜７０日の間、供給したＴＳは変動したが、スラッジを同じＶＳに調節した。これは、ＯＬＲがすべての反応器において等しかったことを意味する。１〜３４日の間、供給物の濃度を、設計ＯＬＲが２．８ｋｇ ＶＳ ｍ−３ ｄ−１に達するように調節したが、３５〜７０日の間、供給物（ＴＳ ４．３〜５．８％）を希釈することによって、設計ＯＬＲを２．２ｋｇ ＶＳ ｍ−３ ｄ−１に低下させた。

分析および計算
反応器実証実験で生成させたバイオガスのメタン含有量を、Ｓｈｉｍａｄｚｕ ＧＣ−２０１４ ＴＣＤガスクロマトグラフで測定した。バイオガスの体積は、水置換を使用して測定した。すべての結果は、研究室の温度および大気圧を標準温度および圧力（ＮＴＰ）と同じにして毎日監視したものを示してる。ＴＳおよびＶＳは、標準方法ＡＰＨＡ ２５４０に従って分析した。

全有機炭素（ＴＯＣ）は、Ｓｈｉｍａｄｚｕ ＴＯＣ−Ｖ分析計を使用して、ＳＦＳ−ＥＮ １４８４に従って分析した。固体試料に関しては、固体試料燃焼装置を使用した。

ここでは、４４日後（残り２６日）の結果のみを考慮に入れた。この時点で、実験はおよそ２種のＨＲＴに関して実施しており、したがって、結果は代表的なものである。４４日後のこの期間は集中的に監視した期間であり、ほとんどの分析を毎日行った。

結果
一次沈降および嫌気性消化実験の結果
表１〜４では、一次沈降から嫌気性消化後の脱水までの毎工程におけるマスフローを示している。表では、値はすべて、処理済み廃水１立方メートル当たりのｇとして計算されている。

バイオガス生成に関する結果
図３では、すべての反応器において集中的に監視した期間中の累積メタン生成を示している。監視期間の最後部から分かるように、ポリマーを含む反応器（Ｐｏｌ）および無機凝集剤を含む対照標準反応器（Ｆｅ）からの結果は、化学物質を含まない反応器（Ｒｅｆ）よりもメタン収量が多くなっている。

表３から分かるように、ポリマーを含む反応器（Ｐｏｌ）は、処理済み廃水１立方メートル当たりのメタンを最も多く生成している。これは、処理済み廃水１ｍ^３当たり５８ｇのＣＨ_４を生成している。無機凝集剤を含む対照標準反応器（Ｆｅ）は、メタンを２番目に多く生成していた：処理済み廃水１ｍ^３当たり５４ｇのＣＨ_４。化学物質を含まない対照標準反応器（Ｒｅｆ）は、明らかにメタンの生成が一番低く、処理済み廃水１ｍ^３当たりわずか２９ｇのＣＨ_４であった。明らかに低いメタン生成は、低ＶＳおよび一次スラッジへの炭素回収から主に説明される。

すべての反応器を、それらの最大供給速度近くで操作していた。図３では、すべての反応器において集中的に監視した期間中の累積メタン生成を示している。前記図面では、Ｆｅ反応器がＰｏｌ反応器より常にメタン生成が低いことも分かる。

集中的に監視した期間中、Ｐｏｌ反応器は、Ｆｅ反応器よりも７％高くメタンを生成した。これは極めて有意な差であり、廃水処理方法の総合的経済性に影響を及ぼしている。Ｐｏｌ反応器はまた、Ｒｅｆ反応器よりも１０１％高くメタンを生成していた。

消化残渣の脱水
図４および表４では、３０００ｒｐｍで５分遠心分離機にかけた後の消化残渣試料を示している。この図面では、固体液体分離の明瞭な違いが分かる。ポリマーを含む消化残渣（Ｐｏｌ）は、より良好な脱水性を有するように見える。この試料は、無機凝集剤および対照標準の消化残渣を含む消化残渣と比較してかなり明るい色を有している。ポリマーを含む消化残渣は、試験管の底に固体の主要部分が見られ、良好な固体液体分離を示している。他の試料、すなわち、対照標準および無機凝集剤は、試験管全体に固相が依然として分散している。ポリマーは、消化後に少なくともいくらかの機能性が残っているように見える。消化残渣が良好な固体液体分離を有すると、後続の脱水工程中の特性が向上する。

結論
これらの実験では、本発明の一態様を２種の参照方法と比較した。その比較は、廃水処理方法のいくつかの工程で行った。実験では、本発明の態様を用いて、２種の参照方法と比較してバイオガス生成を増大させかつ一次排液ＶＳ負荷を低減させたことに注意されたい。したがって、廃水処理プラントのエネルギー収支が向上した。

驚くべきことに、本発明の態様によって、消化済みスラッジの固体−液体分離も２種の参照方法と比較して向上した。これは、遠心分離中のより高いＳＳ除去、また、遠心分離後のろ過水のより低い濁度において認められた。これらの要因は両方とも、廃水処理プラントの効率的な操作にとって重要である。

本発明の例から分かるように、本発明の方法による有機凝集剤および／またはポリマーの使用は、廃水処理プラントの性能を著しく向上させる。

試験中、驚くべきことに、凝集剤鉄を用いた場合よりもポリマーを用いた場合により多くのバイオガスが生じることが分かった。同時に、思いがけないことに、空気混和に進む処理負荷を低減できるかもしれないことが分かった。一般に、物質除去に最も効果的なものとして、無機凝集剤（たとえば、Ｆｅ）が考えられる。しかし、本発明は、ポリマーを使用する性能向上を提供している。また、驚くべきことに、ポリマーの少なくともいくつかの機能性が消化２０日後でも依然として残っていることが分かった。
以下に、本発明の実施態様を付記する。
１． 廃水処理プラントにおいて一次スラッジを処理する方法であって、
有機凝集剤および／またはポリマーを廃水に混合する工程と、
前記有機凝集剤またはポリマーの存在下で前記廃水を一次処理させる工程と、
前記一次処理から一次スラッジとして固体を分離する工程と、
前記一次スラッジを脱水する工程と
を含む、方法。
２． 前記一次スラッジを嫌気性消化させて、消化済み一次スラッジおよびバイオガスを提供する工程をさらに含む、１に記載の方法。
３． 前記有機凝集剤および／またはポリマーを、前記一次処理の前および／もしくは最中に、好ましくは、前記一次処理に先行する前記廃水の前処理の前および／もしくは最中および／もしくは後に、ならびに／または前記一次処理の最中に前記廃水に混合する、１または２に記載の方法。
４． 前記有機凝集剤またはポリマーを、前記廃水に約０．５〜１５ｐｐｍ、好ましくは１〜１０ｐｐｍ、好ましくは２〜７ｐｐｍ、好ましくは２〜５ｐｐｍの量で混合する、１から３のいずれかに記載の方法。
５． 前記有機凝集剤またはポリマーが、前記一次スラッジの全固体中に約０．２〜２５重量％、好ましくは０．４〜１７重量％、好ましくは０．８〜１２重量％、好ましくは０．８〜８．３重量％、好ましくは０．８〜４．２重量％の量で存在する、１〜４のいずれか１項に記載の方法。
６． 追加の有機凝集剤および／またはポリマーを、前記脱水の前および／または最中に添加してもよい、１〜５のいずれか１項に記載の方法。
７． 前記有機凝集剤またはポリマーおよび／または追加有機ポリマーが、ポリアクリルアミド、ポリアミン、ポリＤＡＤＭＡＣ、メラミンホルムアルデヒド、天然ポリマー、たとえば、タンニンおよびリグニン、天然多糖、たとえば、澱粉、セルロース、ヘミセルロースアルギネート、グアーガム、ペクチン、キチンおよびキトサン、ならびにそれらのカチオンまたはアニオン誘導体、ならびにそれらの任意の組合せから；好ましくは、ポリアクリルアミド、ポリアミン、およびポリＤＡＤＭＡＣ、ならびにそれらの任意の組合せから選択されてもよい、１〜６のいずれか１項に記載の方法。
８． 前記脱水工程におよび／またはその前に無機凝集剤を混合することをさらに含む、１〜７のいずれか１項に記載の方法。
９． 無機凝集剤を前記嫌気性消化工程の前および／またはそこにおよび／またはその後に添加することをさらに含む、２〜７のいずれか１項に記載の方法。
１０． 前記無機凝集剤が、鉄、マグネシウム、およびアルミニウムの塩、ならびにそれらの任意の組合せ、好ましくは、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、ポリ硫酸アルミニウム、ポリ硝酸アルミニウム、塩化水和アルミニウム、塩化第二鉄、硫酸第二鉄、クロロ硫酸第二鉄、塩化第一鉄、硫酸第一鉄、クロロ硫酸第一鉄、水酸化第二鉄、水酸化第一鉄、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、および塩化マグネシウム、ならびにそれらの任意の組合せから選択される、８または９に記載の方法。
１１． 前記一次処理からの前記一次スラッジとしての固体の前記分離が、沈降分離、浮選およびろ過、遠心分離、ハイドロサイクロン、ならびにそれらの任意の組合せのうちのいずれか１種によって行われる、１〜１０のいずれか１項に記載の方法。
１２． 前記一次スラッジの前記脱水が、沈降分離、浮選、加圧、遠心分離、およびろ過、ならびにそれらの任意の組合せから選択される分離によって；好ましくは、デカンタ型遠心分離機、スクリュープレス、円盤型フィルタープレス、フィルタープレス、およびベルトフィルタープレス、ならびにそれらの任意の組合せのうちのいずれか１種を使用することによって行われる、１〜１１のいずれか１項に記載の方法。
１３． 廃水処理プラントにおいて一次スラッジの脱水性を向上させる方法であって、前記一次スラッジを１〜１２のいずれかに記載の方法に従って処理する、方法。
１４． 廃水処理プラントのエネルギー収支を向上させる方法であって、請求項２〜１２のいずれかに従って前記嫌気性消化で得られた前記バイオガスを電気に変換し、かつ／または１〜１２のいずれかに記載の方法で得られた脱水済み前記一次スラッジ塊を燃焼させてエネルギーを生成させる、方法。

Claims (21)

1. 廃水処理プラントにおいて一次スラッジを処理する方法であって、
   ポリマーを廃水に混合する工程と、
   ここで、ポリマーが、前記一次処理の前および／もしくは最中に混合し、また、ポリマーが、ポリアクリルアミド、ポリアミン、ポリＤＡＤＭＡＣ、メラミンホルムアルデヒド、天然ポリマー、澱粉、セルロース、ヘミセルロースアルギネート、グアーガム、ペクチン、キチンおよびそれらのカチオンまたはアニオン誘導体、ならびにそれらの任意の組合せから選択され；
   有機ポリマーの存在下で前記廃水を一次処理させる工程と、
   前記一次処理から一次スラッジとして固体を分離する工程と、
   前記一次スラッジを嫌気性消化させて、消化済み一次スラッジおよびバイオガスを提供する工程と
   前記一次スラッジを脱水し、一次スラッジ塊を提供する工程
   ここで、追加のポリマーを、前記脱水の前および／または最中に添加し、また、追加のポリマーが、ポリアクリルアミド、ポリアミン、ポリＤＡＤＭＡＣ、メラミンホルムアルデヒド、天然ポリマー、天然多糖、澱粉、セルロース、ヘミセルロースアルギネート、グアーガム、ペクチン、キチンおよびそれらのカチオンまたはアニオン誘導体、ならびにそれらの任意の組合せから選択される；
   を含む、方法。
2. 前記ポリマーを、前記一次処理に先行する前記廃水の前処理の前および／もしくは最中および／もしくは後に、ならびに／または前記一次処理の最中に前記廃水に混合する、請求項１に記載の方法。
3. 前記ポリマーを、前記廃水に０．５〜１５ｐｐｍの量で混合する、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記ポリマーを、前記廃水に１〜１０ｐｐｍの量で混合する、請求項３に記載の方法。
5. 前記ポリマーを、前記廃水に２〜７ｐｐｍの量で混合する、請求項４に記載の方法。
6. 前記ポリマーを、前記廃水に２〜５ｐｐｍの量で混合する、請求項５に記載の方法。
7. 前記有ポリマーが、前記一次スラッジの全固体中に０．２〜２５重量％の量で存在する、請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
8. 前記はポリマーが、前記一次スラッジの全固体中に０．４〜１７重量％の量で存在する、請求項７に記載の方法。
9. 前記ポリマーが、前記一次スラッジの全固体中に０．８〜１２重量％の量で存在する、請求項８に記載の方法。
10. 前記ポリマーが、前記一次スラッジの全固体中に０．８〜８．３重量％の量で存在する、請求項９に記載の方法。
11. 前記ポリマーが、前記一次スラッジの全固体中に０．８〜４．２重量％の量で存在する、請求項１０に記載の方法。
12. 前記ポリマーおよび／または追加ポリマーが、ポリアクリルアミド、ポリアミン、およびポリＤＡＤＭＡＣ、ならびにそれらの任意の組合せから選択されてもよい、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の方法。
13. 前記脱水工程におよび／またはその前に無機凝集剤を混合することをさらに含む、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の方法。
14. 無機凝集剤を前記嫌気性消化工程の前および／またはそこにおよび／またはその後に添加することをさらに含む、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の方法。
15. 前記無機凝集剤が、鉄、マグネシウム、およびアルミニウムの塩、ならびにそれらの任意の組合せから選択される、請求項１３または１４に記載の方法。
16. 前記無機凝集剤が、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、ポリ硫酸アルミニウム、ポリ硝酸アルミニウム、塩化水和アルミニウム、塩化第二鉄、硫酸第二鉄、クロロ硫酸第二鉄、塩化第一鉄、硫酸第一鉄、クロロ硫酸第一鉄、水酸化第二鉄、水酸化第一鉄、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、および塩化マグネシウム、ならびにそれらの任意の組合せから選択される、請求項１５に記載の方法。
17. 前記一次処理からの前記一次スラッジとしての固体の前記分離が、沈降分離、浮選およびろ過、遠心分離、ハイドロサイクロン、ならびにそれらの任意の組合せのうちのいずれか１種によって行われる、請求項１〜１６のいずれか１項に記載の方法。
18. 前記一次スラッジの前記脱水が、沈降分離、浮選、加圧、遠心分離、およびろ過、ならびにそれらの任意の組合せから選択される分離のうちのいずれか１種を使用することによって行われる、請求項１〜１７のいずれか１項に記載の方法。
19. 前記一次スラッジの前記脱水が、デカンタ型遠心分離機、スクリュープレス、円盤型フィルタープレス、フィルタープレス、およびベルトフィルタープレス、ならびにそれらの任意の組合せのうちのいずれか１種を使用することによって行われる、請求項１８に記載の方法。
20. 廃水処理プラントにおいて一次スラッジの脱水性を向上させる方法であって、前記一次スラッジを請求項１〜１９のいずれかに記載の方法に従って処理する、方法。
21. 廃水処理プラントのエネルギー収支を向上させる方法であって、請求項１〜１９のいずれかに従って前記嫌気性消化で得られた前記バイオガスを電気に変換し、かつ／または請求項１〜１９のいずれかに記載の方法で得られた脱水済み前記一次スラッジ塊を燃焼させてエネルギーを生成させる、方法。

Images