JPH0141398B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は下水、し尿などの有機性廃水および廃
水処理に伴なつて発生する汚泥の処理方法に関す
るものである。

〔従来の技術〕

以下、有機性廃水の代表例として下水を例にと
つて説明する。

従来の代表的な下水処理プロセスは、下水を最
初沈殿池を経由させたのち活性汚泥処理し、最初
沈殿池から排出される汚泥（生汚泥と呼ばれる）
と上記活性汚泥処理工程から排出される汚泥（余
剰汚泥と呼ばれる）の両者を直接又は嫌気性消化
処理したのち脱水助剤を添加して脱水し、脱水ケ
ーキを乾燥・焼却するというプロセスである。

しかしながら、この従来プロセスは次のような
重大な欠点をもつており、エネルギーを極めて多
量に消費するプロセスとなつているのが実状であ
る。

活性汚泥処理のための曝気ブロワーの消費エ
ネルギーが非常に多く、下水処理場全体で使用
する電力の50％以上を占めている。

汚泥脱水ケーキの乾燥・焼却処理に多量の補
助燃料（重油など）を必要としている。従来の
実績では、重油を乾燥固形物（D.S）1tonあた
り200〜300と多量の重油を消費しているのが
実状である。

〔発明の目的〕

本発明は、このような省エネルギー的見地上の
重大な欠点を新規な発想によつて完全に解決する
ことができるプロセスを提供するものである。

〔発明の構成〕

すなわち本発明は、有機性廃水を曝気ブロワー
によりエアレーシヨンして生物処理する方法にお
いて、少なくとも該生物処理工程から発生する有
機性汚泥を脱水機により処理して得た脱水ケーキ
を前記曝気ブロワーの吐出側に接続配備した密閉
可能な容器に供給して充填層を形成せしめ、前記
曝気ブロワーの吐出空気と直接接触させて通気乾
燥し、前記容器からの流出ガスを前記生物処理工
程に供給してエアレーシヨンに用いると共に該流
出ガスの脱臭処理を行う一方、前記通気乾燥によ
る乾燥物を焼却処理し、その排熱によつて前記ブ
ロワーの吐出空気を加熱することを特徴とする有
機性廃水の処理方法である。

次に、本発明の一実施態様を下水処理を例にと
りあげて図面を参照しながら説明する。

下水１は最初沈殿池２を通つたのち、活性汚泥
処理工程の曝気槽（エアレーシヨンタンク）３に
て生物処理され、次いで最終沈殿池４で固液分離
され処理水５となる。生汚泥６と余剰汚泥７は汚
泥濃縮工程８（浮上濃縮、遠心濃縮、沈降濃縮な
ど）で構成されたのち、種々の汚泥改質法（例え
ばFeCl₃、ポリマーなどの脱水助剤の添加、熱処
理、凍結融解、微粉炭添加などの各法）によつて
脱水性が改善され、機械脱水工程９（フイルタプ
レスまたはスクリユープレスが最も好適である）
にて含水率50〜60％程度に脱水され脱水ケーキ１
０を得る。

この脱水ケーキ１０を適当な粒径（0.3〜２cm
程度が好適）の粒状又は塊状に調整して、曝気槽
３の曝気ブロワー１１の吐出側と曝気槽３内の散
気部１４を結ぶ曝気空気管路系内に設けた脱水ケ
ーキ１０の通気乾燥部１５内に供給する。

この通気乾燥部１５は本発明の技術的ポイント
の一つであり、曝気ブロワー１１の吐出空気１３
を脱水ケーキ１０を直接接触させて、これを通気
乾燥し、通気乾燥部１５からの流出ガス１６を曝
気槽３に供給するものである。

ブロワー吐出空気１３の温度は、熱力的の断熱
圧縮の理論から明らかなように、曝気槽３の散気
水深を５ｍとするとおよそ80℃にも達し膨大な熱
エネルギーを保有するのであるが、従来は曝気ブ
ロワー吐出空気は単に曝気槽のエアレーシヨンと
いう単一の目的にしか利用されていなかつたので
あり、このことはごく当然のこととして認識され
ており何らの疑問ももたれていなかつた。

これに対し本発明は、曝気ブロワーの吐出空気
に脱水ケーキの乾燥およびエアレーシヨンという
複合機能を発揮させることに成功したものであ
る。

脱水ケーキ１０の通気乾燥部１５の構造は、吐
出空気１３の流入・流出口および脱水ケーキ１０
の供給・排出口以外は容器内圧力が大気圧以上に
保持される密閉型としておくことが重要であり、
さもないと通気乾燥部１５から空気のリークを招
くことになるので好ましくない。

なお、空気をコンプレツサーによつて空気中の
酸素以外のN₂ガス、CO₂ガスをモレキユラーシ
ーブによつて吸着除去する吸着塔に供給して高濃
度酸素ガスを製造し、これをエアレーシヨン工程
に利用する、いわゆる酸素曝気法においては、空
気コンプレツサー部において圧縮熱が発生するの
で、この圧縮熱を利用して汚泥を乾燥したのち、
温度降下した空気を高濃度酸素ガス発生用の前記
吸着塔に供給すればよいことはいうまでもない。
つまりエアーレーシヨンには空気、酸素のいずれ
でも本発明の目的を達成することができる。

しかして、通気乾燥部１５にて脱水ケーキ１０
が所定時間滞留する過程で脱水ケーキ１０はブロ
ワー圧縮空気すなわち吐出空気１３の圧縮熱と、
乾燥物の焼却排熱の両者の併用によつて効果的に
乾燥され含水率数％の乾燥物１７となる。

一方、通気乾燥部１５からの流出ガス１６は曝
気槽３に供給され、生物処理用のエアレーシヨン
に使用される。なお、散気部１４の空気吐出孔の
口径を大きくすれば散気部１４がダストによつて
目詰まりするおそれはない。ただし、流出ガス１
６をサイクロン（図示せず）などの除じん工程を
経由させてから曝気槽３に供給してもよいことは
言うまでもない。

しかして、乾燥物１７は極めて低水分になつて
いるので焼却工程１８又は熱分解工程（以後、両
者を含む意味として焼却工程と略記する）にて容
易に熱的に分解され、灰などの残渣１９と燃焼生
成ガスなどの熱エネルギー２０に変換される。

焼却工程１８として最も好適なのはボイラー焼
却炉であり、熱エネルギー２０をスチームの形態
でとり出し、スチームタービン２１で動力２２又
は電力に変換して曝気ブロワー１１、機械脱水工
程９その他の動力消費工程の駆動エネルギーとす
る。

また、乾燥物を熱分解（ガス化）し、発生ガス
をガスエンジンに供給し、動力、電力に変換する
と共にガスエンジンの排ガスの保有熱を汚泥の乾
燥に併用する方法も有利な一方法である。

このようなエネルギー回収が可能なのは、本発
明では補助燃料（重油など）又は熱エネルギー２
０を利用することなく脱水ケーキ１０を極めて低
水分の乾燥物１７とすることができるため、汚泥
自身をボイラーの固形燃料とすることができ、し
かも発生熱エネルギーのほぼ全量をスチームター
ビン２１などの動力変換工程に供給できるためで
ある。なお、動力変換工程はスチームタービン２
１に限らずフロンタービン、油・フロンタービン
など任意のタイプを使用できる。これを脱水ケー
キ１０の乾燥用熱源として吐出空気１３の保有エ
ネルギーと併用することも効果的である。

なお、ブロワーに代りにコンプレツサーなどの
空気圧縮機を利用してもよく、本発明では曝気ブ
ロワーの吐出空気とは空気圧縮機からの吐出空気
も含む意味に用いている。

以上のようなエネルギー回収を最も効率的に遂
行するのに機械脱水工程９の脱水機種の選定は重
要でありフイルタプレス、スクリユープレスより
も原理的に脱水効果の劣る遠心脱水機、真空脱水
機、ベルトプレスを採用することは推奨できな
い。すなわち、これらの機種よりも強大な圧力の
かけられる圧搾機構付フイルタプレス又はスクリ
ユープレスによつて機械的に可能な限り脱水し低
水分の脱水ケーキ（65％以下が好ましい）を得る
ようにするのが好ましい。もしも遠心脱水機を採
用すると脱水ケーキ含水率が80〜85％となり、乾
燥物１７を自燃させることは可能であつても回収
する熱エネルギー２０および回収動力が減少する
ことになる。もつとも遠心脱水機、ベルトプレス
などの脱水機を使用しても本発明の効果が失われ
るわけではない。

なお、スチームタービン２１からの排気の排熱
２３の利用方法の具体例としては、通気乾燥部１
５または吐出空気１３を間接的に加熱するように
するのが好適である。図中、１５′は加熱用のジ
ヤケツトである。

〔発明の効果〕

以上のような本発明によつて、次の如き重要効
果が得られる。

曝気ブロワー吐出空気のもつ圧縮熱と乾燥物
の焼却排熱の両者を脱水ケーキの乾燥に利用す
るので、重油などの補助燃料をいつさい用いる
ことなく有機性廃水処理工程から発生する汚泥
を乾燥・焼却でき、省エネルギー効果が大き
い。

しかも、有機性廃水処理によつて発生する有
機性汚泥自身からエネルギーを回収し、エアレ
ーシヨン動力を生みだすことができ、省エネル
ギーのみならず創エネルギーが可能になる。

このことは有機性廃水中のBOD成分などの
有機性汚濁物質そのものによつて有機性廃水そ
れ自身を処理できるという驚くべき効果を意味
する。

従来の乾燥法では乾燥機から排出される乾燥
排ガス中のダスト及び悪臭の除去工程を設ける
ことが必須要件となるが、本発明では脱水ケー
キの乾燥部から排出される排ガスはもともと曝
気用の空気であるため、自動的にダスト及び臭
気は有機性廃水の曝気槽内に供給され、ここで
除じんおよび脱臭が行われる。この結果、格別
の除じん工程及び脱水工程が不要となるので除
じん及び脱臭のための装置建設費および維持費
が不要となる。

曝気ブロワー吐出空気を直接脱水ケーキ充填
部内に通気するため熱交換器が不要であるこ
と、および従来脱水ケーキのホツパーとして利
用されているものを本発明の脱水ケーキ充填部
としてホツパーを兼ねて使用することができる
ので、乾燥のための特別な装置が不要となり乾
燥工程の建設費を著しく節減できる。

乾燥が進行している間、脱水ケーキ充填容器
内はブロワー吐出圧（大気圧よりも高圧になつ
ている）と等しい加圧条件下にあるので、乾燥
が終了し乾燥物の取り出し口を開放するだけで
空気圧によつて乾燥物が自動的に押し出され
る。このため、乾燥物取り出し用のスクリユー
コンベヤーなどの特別な機械が不要となり実用
上の効果が大きい。

従来の熱風乾燥機では熱風を供給するための
フアンが必要であるが、本発明では曝気ブロワ
ー吐出空気の流れと圧力を利用するので、フア
ンが不要となり、さらに省エネルギー効果があ
る。

〔実施例〕

次に、本発明の実施例について記す。

実施例 し尿処理量400Kl／日の某し尿処理場では、し
尿を生物学的硝化脱窒素プロセスで処理してい
る。この生物処理工程の曝気槽の散気水深は5.5
ｍであり、孔径10mmの気泡吐出部をもつスタテイ
ツクエアレーターで曝気を行つている。

曝気ブロワーの吐出空気量は400Nm³／min.で
あり、吐出空気温度は80〜85℃である。含水率60
％のし渣と生物処理工程から発生する余剰汚泥を
フイルタプレス又はスクリユープレスで脱水した
含水率62％の脱水ケーキを粒径５mm程度にしたの
ち、ブロワー吐出空気管路に設けた脱水ケーキ充
填部に充填しブロワー吐出空気を通気せしめた。

し渣および脱水ケーキの発生量は乾燥固形物
（D.S.）として約8.0tonD.S.／日であつた。

脱水ケーキ充填部の容積は50m³とし、発生脱水
ケーキの１日分を貯留し回分的に脱水ケーキを通
気乾燥せしめた。すなわち、脱水ケーキ発生量１
日分貯留→１日通気乾燥→乾燥物取り出しという
サイクルを繰返した。

得られた乾燥物の含水率は５〜６％であり、乾
燥物の低位発熱量は3000〜3100kcal／Kg・乾燥物
であつた。この結果、乾燥物は排熱ボイラー付流
動層焼却炉の燃料として使用できた。排熱ボイラ
ーからのスチーム発生量は約25000Kg／日であつ
た。このスチームを曝気ブロワーを直結した復水
型スチームタービンに供給した結果、生物処理工
程の曝気空気量400Nm³／min.の48％にあたる
194Nm³／min.を生産することが可能となり、エ
アレーシヨン動力の著しい節減が達成できた。

【図面の簡単な説明】

図面は、本発明の一実施態様を示すフローシー
トである。 １……下水、２……最初沈殿池、３……曝気
槽、４……最終沈殿池、５……処理水、６……生
汚泥、７……余剰汚泥、８……汚泥濃縮工程、９
……機械脱水工程、１０……脱水ケーキ、１１…
…曝気ブロワー、１３……吐出空気、１４……散
気部、１５……通気乾燥部、１５′……ジヤケツ
ト、１６……流出ガス、１７……乾燥物、１８…
…焼却工程、１９……残渣、２０……熱エネルギ
ー、２０′，２３……排熱、２１……スチームタ
ービン、２２……動力。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 有機性廃水を曝気ブロワーによりエアレーシ
   ヨンして生物処理する方法において、少なくとも
   該生物処理工程から発生する有機性汚泥を脱水機
   により処理して得た脱水ケーキを前記曝気ブロワ
   ーの吐出側に接続配備した密閉可能な容器に供給
   して充填層を形成せしめ、前記曝気ブロワーの吐
   出空気と直接接触させて通気乾燥し、前記容器か
   らの流出ガスを前記生物処理工程に供給してエア
   レーシヨンに用いると共に該流出ガスの脱臭処理
   を行う一方、前記通気乾燥による乾燥物を焼却処
   理し、その排熱によつて前記ブロワーの吐出空気
   を加熱することを特徴とする有機性廃水の処理方
   法。 ２ 前記脱水機として圧搾機構付フイルタプレス
   又はスクリユープレスのいずれかを使用する特許
   請求の範囲第１項記載の方法。 ３ 前記焼却処理工程をボイラー焼却炉により行
   う特許請求の範囲第１項又は第２項記載の方法。 ４ 前記ボイラー焼却炉で発生するスチームをス
   チームタービンに供給して動力に変換し、その排
   出スチームを前記通気乾燥工程に利用する特許請
   求の範囲第３項記載の方法。