JPH01224100A - 有機性汚泥の処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、下水・し原汚泥、畜産関係汚泥や産業排水を
生物処理した汚泥などの有機性汚泥の処理方法に関する
。

〔従来の技術〕

従来、下水・し原汚泥や産業排水を生物処理した汚泥な
どの有様性汚泥の処理方法には、汚泥の安定化とメタン
ガスの回収を目的として嫌気性消化法が多く用いられて
おり、この従来の嫌気性消化法の基本フローは、第７図
に示すように、消化タンク１内に汚泥Ａが供給されて嫌
気性消化がなされた後に、沈降ＷＪ２内で消化汚泥Ｂと
脱離液Ｃとに沈降分離されると共に、消化タンク１及び
沈降槽２内で発生したガスＤが回収されるようになって
いる。

ところで、上記消化タンク１内での嫌気性消化の反応は
、大別して、炭水化物などの有機分が有機酸に分解して
いく酸発酵過程である前段と、該有機酸が分解してメタ
ンガスを発生するメタン発酵過程である後段とに分けら
れる。そして、一般に、汚泥中にある酢酸、蟻酸などの
有機酸は勿論、メタノール、単糖類、アミノ酸、低級脂
肪酸などの比較的分子量の少ない有機分も容易に有ｉ酸
となり、メタン発酵過程に進む。しかしながら、たんば
く質、セルロース、脂質、菌体など分子８が多く複雑な
構造の有機分は、多くの微生物や酵素が関与して前述の
分解し易い有機分に変化していくため、通常の嫌気性分
解では汚泥中有製分の内、分解可能な物質全てがメタン
発酵過程まで達するのに長い時間を要する。従って、例
えば、下水汚泥の場合、一般的には２０〜３０日の消化
日数であるが、前記分解しにくい有機分の分解反応が主
として進行する６〜１０日以降はガス発生量、有機分分
解率ともに大幅に減少する（　”ＴｈｅｒｍａｌＣｏｎ
ｄｉｔｉｏｎｉｎｇ　Ｔｅ５ｔｓ　ｏｆ　Ａｃｔｉｖａ
ｔｅｄ　Ｓｌｕｄｇｅ　ａｎｄＡｎａｅｒｏｂｉｃ　Ｄ
ｉｇｅｓｔｉｏｎ　Ｔｅ５ｔｓ　ｏｆ　Ｔｈｅ　Ｆｉｌ
ｔｒａｔｅｓ”ｂｙ　Ｏｒ、Ｉｎｇ、に、１１．Ｋａｌ
ｂｓｋｏｐ４　、　Ｗａｔｅｒ　Ｒｅ５ｅａｒｃｈ、　
６゜１９７２．５１７および発明者らの実験結果より）
このように分解の遅い難分解性有機分の反応を促進する
ために、特に分解率の低い余剰活性汚泥を嫌気性消化す
る前に熱処理を行なうことにより、約３０％の分解率の
向上とメタンガスの発生量の増大を図ることができる方
法が提案されている（［熱変性メタン発酵システムのパ
イロットブラント研究」下水過温会誌ＶＯＬ、２３　　
ＮＱ　２６４１９８６１５参照）。そして、前記熱処理
によって汚泥の有機分が低分子化していること、有機酸
が増加することなどから、前述の難分解性有機分の分解
が進むことは確かめられているが（「嫌気性消化プロセ
スにおける消化ガス発生量増大対策と消化ガス発電シス
テム」環境技術　ＶＯＬ、１４　　ＮＧ　３〜５１９８
５参照）、その分解システムの詳細については、現在の
ところ明らかにされていない。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、嫌気性消化の前に熱処理のような可溶化処理
を行なうと、汚泥中の難分解性有機分の分解も進行する
反面、その反応が生物化学的なものではないところから
、微生物が分解不可能な物質も出現する（「汚泥の処理
処分に関する設計マニュアル（邦訳）　Ｊ　　（ＥＰＡ
　６２５　／　１−７４００６）より日本下水道事業団
編集　原典Ｃｏｒｒｉｅ、に、Ｄ、　ａｎｄＷｙｃｏａ
＋ｂｅ、　Ｒ，Ｄ、、　　“Ｕｓｅ　ｏｆ　Ａｃｔｉｖ
ａｔｅｄ　Ｃａｒｂｏｎ　１ｎｔｈｅ　Ｔｒｅａｔｍｅ
ｎｔ　ｏｆ　Ｈｅａｔ　Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　Ｐｌａｎ
ｔＬｉｑｕｏｒ”）。また、熱処理した場合、ＢＯＤｓ
（生物化学的酸素要求量）とＣ０ＤＣｒ（化学的酸素要
求ｆｆ１）の比が原汚泥に比べて下がる（「汚泥熱処理
に関する基礎的研究」平岡正勝ら　下水過温会誌　ＶＯ
Ｌ、９　ｋ　１００１９７２／　９　）　コとから、微
生物が分解可能な有機分より分解不可能な有機分の増加
割合が大きいことが推定される。

一方、熱処理に使用するエネルギーを減らすため、その
熱処理の前処理として遠心力を利用した固液分離などの
汚泥の減伍化を行なう場合、特に非処理汚泥が余剰活性
汚泥の場合は、汚泥粘度が飛躍的に増大して、その結果
、撹拌効果が低下して、分解に影響を及ぼす、スカムの
発生が多くなるなどの問題が生じる。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的
とするところは、嫌気性消化に際して、前述したような
微生物が分解不可能な物質を産出したり、その処理過程
でスカムの発生が生じたりするなどの、二次的な不都合
性の出現を防止あるいは最少限に抑えることができかつ
、有機分分解率やガス発生量が増加するような有機性汚
泥の処理方法を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明は、６〜１０日間嫌
気性消化させる第１の短気性消化処理工程と、この第１
の嫌気性処理工程において嫌気性消化された汚泥を１０
０〜１８０℃にて可溶化処理する可溶化処理工程と、こ
の可溶化処理工程で可溶化処理された汚泥をさらに６〜
１０日間嫌気性消化させる第２の嫌気性処理工程とから
なるものである。

前記第１の嫌気性処理工程で処理された汚泥は、固液分
離して減量化した後に可溶化処理工程に導入するのが好
ましい。

つまり、本発明は、第４図に示すように、まず、一次タ
ンク１０内に供給汚泥Ａを投入して嫌気性消化を行なっ
た後に、可溶化槽１１内に導入して可溶化処理を行ない
、さらに、二次タンク１２に供給して嫌気性消化を行な
い、次いで、沈降槽１３内において消化汚泥Ｂと１ｌＩ
２！ｔｌ液Ｃとに沈降分離する。この場合、第５図に示
すように、一次タンク１０と可溶化槽１１との間に固液
分離機１４を設けてもよい。

さらに、本発明は、第６図に示すように、消化タンク１
５に供給力ＮＡを投入して嫌気性消化を行なった後に、
沈降槽１３内に導入して消化汚泥ＢとｌＢ２離液・Ｃと
に沈降分離し、さらに、この消化汚泥Ｂを可溶化槽１１
内に供給して可溶化処理を行ない、次いで、この可溶化
処理された汚泥を前記消化タンク１５内に戻す操作を行
なう。

ここで、上記可溶化処理とは、熱処理あるいはこれと酸
またはアルカリ処理、微細化処理などの操作を合わせた
ものを言う。

〔作用〕

本発明は、生物化学的に容易に分解できる、即ち、短期
間にメタン化する有機分については、可能なかぎり、微
生物によって分解させ、長時間をかけないとメタン化し
ない有機分などその残分については熱処理などの可溶化
処理を行なうことにより、効率的な有機物の分解とガス
回収の増加を意図するものである。

また、本発明によれば、−吹消化後の汚泥は粘度が低下
するため固液分離し易く、かつ、−吹消化タンクがクツ
ションタンクの役割をすることから、性状も安定するの
で、汚泥の減量化が容易に実現でき、エネルギーの効率
的使用も併せて期待することができる。

以下、第１図を参照して詳説する。まず、−膜内に下水
汚８２を嫌気性消化すると、２０日の消化日数で有機分
分解率は約４０％である。しかし、分解した有機分の約
７０％は６〜１０日の消化日数で分解している。従って
、消化日数の後半分は非常に効率の悪い反応を進めてい
ることとなる（第１図の破線参照）。また、余剰活性汚
泥を全品熱処理した侵に嫌気性消化した場合は、第１図
の一点鎖線に示すように、同一の消化日数で有機分分解
率が約３０％向上するが、分解パターンは同様に当初大
きく６〜１０日以降は効率が低下する。

これに対して、本発明にかかる方法では、効率が大幅に
低下する日数つまり回分実験において１日当たりのガス
発生ゲや有機分分解率が激減するような日数（６〜１０
日）を経過した汚泥を、易分解性有機分の反応がほぼ終
了したとみなし、これに熱処理などの可溶化処理を行な
う。そして、固形物中の難分解性有機分の分解を進めて
、さらに嫌気性消化を行なう（６〜１０日）。この実験
の結果からは、前段の処理によって約３５％、後段の処
理によって残りの有機分の約２５％が分解する。

従って、本発明にかかる方法では、第１図の実線に示す
ように准移し、全コ熱処理した後に嫌気性消化を行なっ
た場合に比べて、同一の有機分分解率では、消化日数が
約２０％短縮され、また、同一の消化日数では、有機分
分解率も約２０％向上する。

さらに、本発明では、一次消化していることにより、汚
泥中の無機分が多くなること、遠心力などを利用した固
液分離の際、−膜内な投入汚泥に比べ粘度が低いことな
どによって、分離性、操作性が向上する。その結果、熱
処理に消費するエネルギーを少なくすることを目的とし
て、遠心力などを利用した固液分離が有効である。

また、第６図に示すように、消化タンク１５にて６〜１
０日間消化された汚泥を沈降分離し、沈殿した汚泥を可
溶化１ｆ！ｉ１１にて可溶化処理した後、供給汚泥Ａと
ともに再び消化することにより、可溶化する汚泥の容量
が減少すると共に、供給汚泥Ａの種付けも兼ね、かつ供
給汚泥Ａに比べて可溶化汚泥の温度が高いために、供給
汚泥Ａの予備昇温の役割を果す。

〔実廁例〕

一般の下水処理場の嫌気性消化汚泥を約１週間３７℃に
て養生し、ガス発生の殆どなくなったものを無処理の原
汚泥とした。この汚泥を１５０℃。

３０分で熱処理したもの（Ｈ−１）と無処理のもの（Ｎ
−１）をそれぞれ基質として約１ケ月馴致した後、半連
続消化実験を行−った。その結果、第３図に示すように
、−旦ガス発生が殆どなくなった汚泥が熱処理によって
、再度、大幅なガスの発生がみられた。また、表１に示
すように有機分分解率も著しく向上した。この表におい
て、ＶＴＳは、蒸発残留物を強熱したときに揮散する物
質の割合をいい、主に有機物質の聞を示しており、ここ
では有機物質の吊の指標として用いている。

表１ また、第２図には、従来の消化法、熱処理後消化する方
法、及び本発明にかかる方法を比較した実験結果を示し
ている。この結果からも、本発明にかかる方法によれば
、有機分分解率が従来の方法に比べて優れていることが
わかる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明は、短期間にメタン化する
有機分については、可能なかぎり、微生物によって分解
させ、長時間をかけないとメタン化しない有曙分などそ
の残分については熱処理などの可溶化処理を行なうこと
により、効率的な有機物の分解とガス回収の増加を図る
ことができる。

また、本発明によれば、−取消化後の汚泥は粘度が低下
するため、固液分離し易く、かつ−取消化タンクがクツ
ションタンクの役割をすることから、性状も安定するの
で、汚泥の減量化を容易に実現できる。従って、消化日
数の短縮と固液分離による汚泥の減量化とが相俟って、
装置容量が小さくなり、設備の敷地面積も少なくて済む
。また、有機分分解率の向上はガス発生量の増加につな
がるが、本発明では、嫌気性消化の前に全最熱処理する
場合と同一消化日数では有機分分解率で上回り、固液分
離による汚泥の減量化の効果によって消費エネルギーが
少なくできることから、総合的にみるとエネルギーの回
収率が向上する。

さらに、消化タンクにて嫌気性消化された汚泥を沈降槽
によって沈降分離し、沈殿した汚泥を可溶化槽にて可溶
化処理した後に、消化タンクに再び戻すことにより、可
溶化処理する汚泥の容量が減少すると共に、供給汚泥の
種付けも兼ね、かつ供給汚泥の予備昇温の役割を果すこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明における消化日数と有機分分解率の関係
を概念的に示した説明図、第２図は本発明にかかる方法
と従来の消化法、熱処理後消化する方法を比較した説明
図、第３図は無処理消化汚泥と熱処理消化汚泥の累積発
生ガス量を示す特性図、第４図は本発明の基本フローの
一例を示す説明図、第５図は第４図の改良フローの一例
を示す説明図、第６図は第４図の変形フローの一例を示
す説明図、第７図は従来の嫌気性消化法の基本フローを
示す説明図である。 １０・・・一次タンク、１１・・・可溶化槽、１２・・
・二次タンク、１３・・・沈降槽、１４・・・固液分１
１１１１機、１５・・・消化タンク、Ａ・・・供給汚泥
、Ｂ・・・消化汚泥、Ｃ・・・脱離液、Ｄ・・・ガス。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）有機性汚泥を嫌気性消化する有機性汚泥の処理方法
   であって、６〜１０日間嫌気性消化させる第１の嫌気性
   処理工程と、この第１の嫌気性処理工程において嫌気性
   消化された汚泥を１００〜１８０℃にて可溶化処理する
   可溶化処理工程と、この可溶化処理工程で可溶化処理さ
   れた汚泥をさらに６〜１０日間嫌気性消化させる第２の
   嫌気性処理工程とからなる有機性汚泥の処理方法。 ２）前記第１の嫌気性処理工程において嫌気性消化され
   た汚泥を固液分離することを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の有機性汚泥の処理方法。 ３）有機性汚泥を嫌気性消化する有機性汚泥の処理方法
   であって、一次タンクに供給汚泥を投入して嫌気性消化
   を行なった後に、可溶化槽内に導入して可溶化処理を行
   ない、さらに、二次タンクに供給して嫌気性消化を行な
   い、次いで、沈降槽内において消化汚泥と脱離液とに沈
   降分離することを特徴とする有機性汚泥の処理方法。 ４）前記一次タンクにて嫌気性消化された汚泥を固液分
   離機によつて濃縮し減量化した後に前記可溶化槽内に導
   入することを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の有
   機性汚泥の処理方法。 ５）有機性汚泥を嫌気性消化する有機性汚泥の処理方法
   であつて、消化タンクに供給汚泥を投入して嫌気性消化
   を行なつた後に、沈降槽内に導入して消化汚泥と脱離液
   とに沈降分離し、さらに、この消化汚泥を可溶化槽内に
   供給して可溶化処理を行ない、次いで、この可溶化処理
   された汚泥を前記消化タンク内に戻すことを特徴とする
   有機性汚泥の処理方法。