JPH01270999A

JPH01270999A - 下水汚泥の液化処理方法

Info

Publication number: JPH01270999A
Application number: JP10168588A
Authority: JP
Inventors: Shinya Yokoyama; 横山　伸也; Katsuya Oguchi; 小口　勝也; Tomoko Ogi; 知子小木; Tadashi Nakamura; 忠中村; Akira Suzuki; 明鈴木; Akio Urata; 浦田　昭雄
Original assignee: Agency of Industrial Science and Technology
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 1988-04-25
Filing date: 1988-04-25
Publication date: 1989-10-30

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】〔技術分野〕本発明は、下水汚泥の液化処理方法に関するものである
。

〔従来技術〕

下水処理場から排出される汚泥（下水汚泥）は、全国で
年間約５０００万ｒｒｔ’／年（含水率９８％）という
莫大な斌であり１年々増加の傾向にある。従来、このよ
うな下水汚泥の処理に関しては、その８０％前後が脱水
後埋立処分されているが、しかし、この場合には埋立地
確保の問題があり、都市化の発展により、その埋立地確
保は年々困難になってきている。また、下水汚泥は焼却
処理することも可能であり、この方法は、その処理生成
物が、被処理原料である下水汚泥の量に比して著しく減
容化された焼却灰であり、被処理原料の減容化という点
からは非常に有効な方法である。しかしながら。

この方法の場合、下水汚泥中の水分の蒸発に多大の熱エ
ネルギーを要するために、ランニングコストが高く、経
済的ではないという問題を有している。

このような現状に対し、本発明者らは、特願昭６０−１
７９６７９号において、下水汚泥の液化処理方法を提案
している。この方法は、下水汚泥中の有機物をアルカリ
性条件下、高められた温度において、該温度の飽和水蒸
気圧以上の加圧下で加熱反応処理した後、得られた反応
処理生成物を冷却処理するというものである。しかしな
がら、この方法は、２５０〜３５０℃という高温な条件
下で６０分間以上処理が行われるために、やはり多大な
熱エネルギーを要し、ランニングコストの増大を導き、
更には、操作圧力が高いために設置投資が著しく増大す
る。

これらのことは、実用上、大変大きな問題である。

〔構　　成〕

本発明によれば、下水汚泥を、アルカリ性条件下、反応
温度１５０〜２５０℃未満において、該反応温度の飽和
水蒸気圧以上の加圧下で６０分間以上反応処理した後、
得られた反応処理生成物を冷却処理することを特徴とす
る下水汚泥の液化処理方法が提供される。

本発明において被処理原料として用いる下水汚泥として
は、通常の下水処理場から排出される各種の汚泥があり
、このようなものには、例えば。

最初沈殿池汚泥や、余剰汚泥及びそれらの混合汚泥等が
包含される。また、下水汚泥は、消化処理後のものでも
よいが、好ましくは消化処理を受けていない生汚泥の使
用が有利である。

本発明の方法を実施するには、下水汚泥を、アルカリ性
条件下で高温高圧条件に保持すればよい。

この場合、アルカリ性条件の形成には、通常、アルカリ
性物質が用いられるが、このアルカリ性物質としては、
例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナト
リウム、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素
カリウム、ギ酸ナトリウム、ギ酸カリウム等のアルカリ
金属化合物や、酸化カルシウム、水酸化カルシウム、水
酸化マグネシウム等のアルカリ土類金属化合物等が挙げ
られる。このようなアルカリ性物質の使用量は、下水汚
泥１重量部（乾燥物基準）に対し、０．００１〜０．５
重量部、好ましくは０．０１〜０．２重量部の割合であ
る。下水汚泥の含水率は、６０〜８５重量％、好ましく
は７０〜８０重量％である。

本発明における反応処理は高温高圧下で実施されるが、
この場合、反応温度は一般には１５０〜２５０℃未満、
好ましくは２００〜２５０℃未満であり、反応圧力は、
その反応温度における飽和水蒸気圧以上であればよい０
反応時間は反応温度との関連で決められ、反応温度を高
くすることにより反応時間を短くすることができ、また
反応時間を長くすることにより反応温度を下げることが
できる０本発明の場合、例えば、２００〜２５０℃未満
の反応温度においては、６０分以上の反応時間を、１５
０−２００℃未満の反応温度においては、１２０分以上
の反応時間を持たせればよい。

本発明において、圧力は、下水汚泥からの水蒸気発生に
よる自己発生圧を利用することができるが、必要に応じ
１例えば、窒素ガス、炭酸ガス、アルゴンガス等を用い
て加圧することもできる。

本発明においては、前記のようにして得られた反応処理
生成物は、これを冷却処理する。冷却処理は、通常、反
応器から抜出された高温の反応処理生成物を、１００℃
以下の温度まで可及的迅速に冷却することが好ましい。

前記で得られた冷却処理生成物は、通常、水相と、スラ
リー相とからなり、水相に対し、スラリー相が上部相を
形成する。そして、下水汚泥の液化処理により生成した
油状物質は、スラリー相に含まれる。

冷却処理生成物は、相分離性の良好なもので、静置によ
り、スラリー相と水相とに容易に分離させることができ
る。この生成物の相分離性の良いことは、本発明の大き
な特徴の１つである。冷却処理生成物の分離処理には、
通常の固液分離手段が適用されるが、一般には、スラリ
ー相と水相との間の密度差を利用した分離手段、例えば
、前記静置による重力分離の他、遠心分離等を採用する
ことができる０本発明において、相分離性の良好な反応
処理生成物を得るには、分離された水相のｐＦ＋が４〜
１１、好ましくは６〜１０になるようにアルカリ性物質
の添加量や、反応条件を調節するのがよｓ本発明において、下水汚泥の液化処理により生成された
油状物質は、スラリー相において、固形分に対する分散
媒として存在する。このスラリー相から液状の油状物質
を分離回収するには、通常の固液分離手段が用いられる
が、固形分中に残存する油状物質量を減少させ、油状物
質の回収率を高めるためには、スラリー相を、スクリュ
ープレスや加圧濾過等の加圧を伴った固液分離処理や、
遠心分離等の加重を伴った固液分離処理に付すのがよい
、この場合、必要に応じ、温度５０〜１００℃程度の加
熱を併用することができる。スラリー相からの油状物質
の回収は、抽出や蒸留処理によっても可能であるが、こ
の場合、多量の熱エネルギーを要することから、余り好
ましい方法とはいうことができない。

本発明方法を好まし〈実施する場合１反応装置としては
、外部加熱型又は熱交換型反応装置、即ち、外部に電熱
ヒータや、熱媒体による加熱機構を備えた流通反応器を
用いるのが有利である。このような反応装置では、下水
汚泥は、その反応器を流通する間に所定の反応温度に加
熱されると共に、その反応温度に所定時間保持された後
１反応器から抜出される。

次に、本発明の好ましい実施態様について、第１図にそ
のフローシートを示す、第１図において、１は脱水装置
、２は反応装置、３は冷却装置、４は第１分離装置、５
は第２分離装置を各示す。

水分９０重量％以上の下水汚泥はライン２ｏを介して脱
水装置１に供給され、ここで脱水処理され。

得られた分離水はライン６により除去される。この脱水
処理には高分子凝集剤の併用が好ましい。

一方、脱水処理された水分８５重量％以下、通常７０〜
８０重量％の下水汚泥はライン８によりアルカリ性物質
が添加された後、ライン７を通って反応器！２に導入さ
れる。この反応装置は、熱交換型反応装置であり、加熱
媒体がライン９がら導入され、ライン１０から排出され
、その間に反応装置内の内容物を加熱する。

反応装Ｗ１２内に導入された下水汚泥及びアルカリ性物
質は反応装置内を、押出流れとして、所定速度で流通し
、ライン１１より抜出されるが、その間に下水汚泥は反
応処理を受け、油状物質に液化される。ライン１１によ
って抜出された反応処理生成物は、冷却装置３内に導入
され、ここで１００℃以下に冷却された後、ライン１２
を通って第１分離装置４に導入される。この第１分離装
置４ｔ４としては、密度差を利用するものが好ましく用
いられ、静置槽や、遠心分離機等が用いられる。第１分
離装置４！４からは、密度の小さな水相がライン１３を
通って抜出され、一方、密度の大きなスラリー相がライ
ン１４を通って抜出され、第２分離装置５に導入される
。

第２分離装置としては、スクリュープレスや、加圧濾過
機等の固液分離装置が好ましく用いられ。

この第２分離装置５に導入されたスラリー相は、ここで
固形分と油状物質とに分離され、固形分はライン１６を
通って抜出され、一方、油状物質はライン１５を通って
回収される。

〔効　　果〕

本発明によれば、従来産業廃棄物として取扱われていた
下水汚泥を、液体燃料（発熱量約８０００ｋｃａＱ　／
ｋｇ）として有用な油状物質に変換させることができる
。しかも、この場合、油状物質の収率は、乾燥有機物基
準でほぼ４０〜４５％もの高い値に達する。更に、　１
５０−２５０℃未満という、これまでよりも低い温度で
の処理が可能になるため、ランニングコスト及び設置コ
ストを大幅に削減することができる。その上１本発明に
より得られる油状物質を含むスラリー相は水相から容易
に相分離し、またスラリー相からの油状物質の分離回収
も容易であるため、生成物からの油状物質の分離回収は
容易である。それ故、本発明の下水汚泥処理法は。

技術的、経済的に非常に有利な方法であるということが
できる。

〔実施例〕

次に本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。

参考例下水汚泥として標準活性汚泥法の処理場から排出された
混合生汚泥の脱水ケーキを選び、試験に用いた。この汚
泥は高分子凝集剤を添加された後。

ベルトプレスにて脱水されたものである。その脱水汚泥
の性状は表−１の通りである。なお、表−１に示したｖ
、Ｓは有機物比を示す。

表−１含水率：８０％Ｖ、Ｓ、：８２％発熱量：　　４６７６ｋｃａ　Ｑ　／ｋｇ上記脱水汚泥
１００ｇに、５％ＤＳ（乾燥物）基準のＮａ、Ｃｏ３１
．０ｇを添加し、内容量３００ｍ　ｎのオートクレーブ
に充填し、所定の温度まで加熱した。この際、圧力は反
応温度における飽和水蒸気圧＋３０ｋｇ／ｃｄＧに制御
した。温度が反応温度に到達後、ただちに１００℃以下
まで冷却し１反応を終了させた。なお反応温度は２００
，２２５，２５０，２７５及び３００℃の５通りとした
。

その後１反応物を室温まで冷却し、ガラス製のサンプル
ビンに採取して一昼夜静置したところ、反応物は上部に
水相、下部にスラリー相の２相に分離した０反応物中の
油状物質の量を測定するため。

反応物の全量を有機溶媒（ＣＨ，ＣＩ２．）で抽出処理
し、油分を分離し、その重量を測定した。実験結果を第
２図に示す、その結果、保持時間を持たない場合には、
油状物質の生成は反応温度を高く操作するとともに上昇
した。

実施例１参考例と同じ脱水汚泥を１００ｇとり、これにＮａ□Ｃ
Ｏ，を１．０ｇ添加して、オートクレーブに充填し、所
定の温度まで加熱し、その温度で６０分間保持した。こ
の際、圧力は、反応温度における飽和水蒸気圧＋３０ｋ
ｇ／ｃｄＧに制御した。反応温度は、１７５．２００、
２２５．２５０及び２７５℃の５通りとした。６０分間
その温度を保持した後に、ただちに１００℃以下まで冷
却し、反応を終了させた。その後の操作は参考例と同様
とした。実験結果を第３図に示す。

その結果、油状物質の生成は保持時間を持たない時と比
べ著しく改善され、２２５℃以上においてオイル収率は
４０〜４５％にも達し、飽和傾向を示した。

実施例２参考例と同じ脱水汚泥を１００ｇとり、これにＮａ、　
Ｃｏ、を１．０ｇ添加して、オートクレーブに充填し。

１５０．１７５，２００，２２５及び２５０℃まで加熱
し、その温度で１２０分間保持した。この時、圧力は、
反応第２図反応温度（Ｃ）第３図反応温度（］

Claims

【特許請求の範囲】

（１）下水汚泥を、アルカリ性条件下、反応温度１５０
〜２５０℃未満において、該反応温度の飽和水蒸気圧以
上の加圧下で６０分間以上反応処理した後、得られた反
応処理生成物を冷却処理することを特徴とする下水汚泥
の液化処理方法。
（２）下水汚泥を、アルカリ性条件下、反応温度１５０
〜２５０℃未満において、該反応温度の飽和水蒸気圧以
上の加圧下で６０分間以上反応処理した後、得られた反
応処理生成物を冷却処理し、得られた冷却処理生成物を
水相とスラリー相とに分離し、次いで分離されたスラリ
ー相をさらに固形分と油状物質とに分離することを特徴
とする下水汚泥の液化処理方法。