JP7478053B2 - 下水汚泥発酵原料 - Google Patents
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下水汚泥の好気発酵の促進に関して本発明者が鋭意検討したところ、発酵系全体のpH(マクロ的なpH)を均一に調整することを目的として消石灰の含有量を決定するのではなく、発酵系内の消石灰の存在領域での微視的な(ミクロ的な)環境条件を考慮して消石灰の含有量を決定することによって、意外にも、下水汚泥の好気発酵を簡便に且つ安定的に促進させることができ、また処理コストを顕著に低減できることを見出した。消石灰の含有量を本技術分野で用いられる典型的な含有量よりもはるかに低くした場合であっても下水汚泥の好気発酵を促進できることは、従来の技術では何ら検討されておらず、本発明者によって初めて見出されたものである。
消石灰の添加量が上述した範囲よりも少ない場合は、アルカリの供給が不足して、下水汚泥の微視的なpHを上昇させることが困難となる。また添加量が消石灰の添加量が上述した範囲よりも多い場合は、消石灰が占める部分が下水汚泥や微生物に比べて過剰となり、pHが過剰に高い領域を局所的に且つ複数形成してしまい、好気発酵が促進されにくくなる。したがって、消石灰の含有量を上述の範囲に制御することによって、下水汚泥発酵原料全体のpHはほぼ変化していないが、pHが有機物の分解に適する値となった微視的な領域が適切に下水汚泥発酵原料中に均一に分布しているので、下水汚泥の好気発酵を簡便に且つ効率良く進行させることができる。
これらのうち、栄養助材として肉骨粉を用いることが、下水汚泥と混合した際の栄養成分(油脂、たんぱく質、窒素等の成分)を好気性微生物の活動に最適な条件となるように簡便に調整しやすくして、下水汚泥の好気発酵を更に促進できる点で好ましい。また、栄養助材として堆肥を用いることが、堆肥中に存在する多様な好気性微生物を下水汚泥発酵原料中に十分に供給して、下水汚泥の好気発酵を更に促進できる点で好ましい。特に、好気発酵の進行を栄養面及び好気性微生物の多様性の面の双方から最適な範囲に簡便に調整しやすくして、下水汚泥の好気発酵をより一層促進させる観点から、栄養助材として肉骨粉及び堆肥を組み合わせて用いることが一層好ましい。
このような範囲にあることによって、発酵開始から終了までの長い期間にわたって、下水汚泥発酵原料が過度の圧縮状態となることを抑制しつつ通気性を均一に確保することができ、下水汚泥の好気発酵を安定的かつ効果的に進行させることができる。特に、石炭灰は下水汚泥と同様に廃棄物として扱われるところ、石炭灰を下水汚泥とともに再利用することによって、資源の有効利用及び環境保護に寄与するという利点も奏される。
詳細には、下水汚泥発酵原料は、これを堆肥舎内に堆積させたり、これを開放系又は密閉系の発酵槽に収容したりして、下水汚泥を好気発酵させることができる。下水汚泥発酵原料を発酵槽に供給して好気発酵処理に供する場合、発酵槽内の撹拌設備の有無あるいは撹拌方法は問わず、発酵初期から長期間にわたり安定的に好気発酵を行い、下水汚泥を効率良く処理することができる。悪臭などの周囲環境への悪影響を低減する観点から、下水汚泥発酵原料中の下水汚泥を好気発酵処理させる場合、密閉系の発酵槽内で好気発酵させることが好ましい。密閉系とは、好気発酵時において固体及び液体の進入が防止され、且つ空気等の気体の進入が妨げられない反応系を指し、開放系とは、好気発酵時において固体、液体及び気体の進入が妨げられない反応系を指す。
図1に示す攪拌設備50は、例えば槽部20内に設けられた攪拌翼51と、該攪拌翼51に接続された攪拌軸52と、槽部20外に設けられたモータ(図示せず)とを備えている。攪拌翼51は、攪拌軸52を介して槽部20外に設けられたモータに接続されており、モータを駆動源として一定方向に回転するようになっている。攪拌設備50を更に備えることによって、下水汚泥発酵原料の好気発酵効率を一層向上させることができる。
図1に示す形態では、酸素含有気体Fは、槽部20外に設けられた空気流通設備60から、好ましくは中空の攪拌軸52及び攪拌翼51の各内部を介して、攪拌翼51の鉛直方向下方側に供給できるようになっている。攪拌翼51の鉛直方向下方側には、酸素含有気体Fを流通可能な気体流通孔(図示せず)を複数備えていることも好ましい。槽部20内に存在する酸素含有気体及び好気発酵によって生じたガスは、排気口70を介して、排気空気として槽部20の上部から排気される。
[下水汚泥発酵原料の調製]
以下に示す下水汚泥及び消石灰と、資材としての栄養助材(肉骨粉及び堆肥)、並びに通気助材(石炭灰)とを以下の表1に示す含有割合でそれぞれ混合して、含水量が62.8質量%~65.2質量%の下水汚泥発酵原料を調製した。
(1)下水汚泥:下水処理場から入手した未消化汚泥(含水率80.35質量%)
(2)消石灰:園芸用消石灰市販品
(3)肉骨粉:肥料用肉骨粉(含水率0.7質量%、発熱量3600kcal/kg)
(4)堆肥:農業用堆肥市販品(含水率28質量%)
(5)石炭灰:石炭火力自家発電所より採取した石炭灰(宇部興産株式会社製、含水率16.18質量%)
実施例及び比較例の下水汚泥発酵原料を好気発酵処理に供して、下水汚泥の好気発酵の進行度合を試料の温度変化として評価した。発酵容器として500mL容量のポリビーカーと、該ビーカーの側面および底面を覆う簡易断熱容器を用いた。これらの配置位置及び寸法は、図2(a)に示すとおりとした。実施例1並びに比較例1~3の下水汚泥発酵原料を、ポリビーカーへ約400mLずつ収容し、試料を調製した。
Claims (8)
- 下水汚泥と消石灰とを含み、該消石灰を下水汚泥100質量部に対して1質量部以上4質量部以下含む、好気発酵処理用の下水汚泥発酵原料。
- 栄養助材をさらに含む,請求項1に記載の下水汚泥発酵原料。
- 前記栄養助材を、前記下水汚泥100質量部に対して5質量部以上50質量部以下含む,請求項2に記載の下水汚泥発酵原料。
- 通気助材をさらに含む,請求項1~3のいずれか一項に記載の下水汚泥発酵原料。
- 前記通気助材を、前記下水汚泥100質量部に対して5質量部以上50質量部以下含む,請求項4に記載の下水汚泥発酵原料。
- 下水汚泥及び消石灰を含む下水汚泥発酵原料を好気発酵させて、該下水汚泥を処理する工程を備え、
前記消石灰は、前記下水汚泥100質量部に対して1質量部以上4質量部以下含む、下水汚泥の処理方法。 - 栄養助材及び通気助材を更に含む前記下水汚泥発酵原料を用い、
前記栄養助材は、前記下水汚泥100質量部に対して5質量部以上50質量部以下含み、
前記通気助材は、前記下水汚泥100質量部に対して5質量部以上50質量部以下含む、請求項6に記載の下水汚泥の処理方法。 - 前記下水汚泥発酵原料を密閉式且つ縦型の発酵槽内で好気発酵させる、請求項6又は7に記載の下水汚泥の処理方法。
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