JPH0367759B2 - - Google Patents

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JPH0367759B2
JPH0367759B2 JP61241519A JP24151986A JPH0367759B2 JP H0367759 B2 JPH0367759 B2 JP H0367759B2 JP 61241519 A JP61241519 A JP 61241519A JP 24151986 A JP24151986 A JP 24151986A JP H0367759 B2 JPH0367759 B2 JP H0367759B2
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JP
Japan
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sludge
methane
methane fermentation
digestion
anaerobic digestion
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JP61241519A
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English (en)
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JPS6397299A (ja
Inventor
Katsuyuki Kataoka
Kaneaki Endo
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Ebara Corp
Ebara Research Co Ltd
Original Assignee
Ebara Research Co Ltd
Ebara Infilco Co Ltd
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/30Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、下水汚泥などの有機性汚泥を高速で
メタン発酵するとともに汚泥を著しく省エネルギ
ー的に脱水乾燥できる新規な嫌気性消化プロセス
を提供するものである。
〔従来の技術〕 下水汚泥処理の分野において、嫌気性消化法は
次のような利点があるため古くから採用されてき
た。
(イ) 低コストで大量の希薄有機性スラリーを安定
化(Stabilization)できる。
(ロ) 処分すべき汚泥量を減少できる。
(ハ) 病原菌が殺菌される。
(ニ) 消化汚泥を土壌改良剤として利用できる。
(ホ) 汚泥中の有機炭素をメタンを主成分とするガ
スに転換できるという魅力がある。
このような数多くの利点が存在するにも拘ら
ず、従来の嫌気性消化プロセスは、未だその潜在
的能力を充分発揮させ得る段階には到達していな
い。これは次のような理由によるものである。
(イ) メタン発酵プロセスにおける物理的、化学的
および生化学的相互作用に関する研究が十分に
行われていないこと、及び (ロ) 嫌気性消化工程の設計および運転が慣習的方
法に捉われていること。
本発明は、このような問題意識に基づいて検討
を進めた結果、完成されたもので、1975年に
Gosh(米国によつて提案された二相消化法(酸発
酵とメタン発酵工程の二相に明確に分離して嫌気
性消化する方法)を新視点を導入することによつ
て改善し、合理的かつ高速に有機性汚泥を嫌気性
消化するとともに、消化汚泥を極めて省エネルギ
ー的に乾燥できる新プロセスを提供しようとする
ものである。
〔発明が解決しようとする課題〕
Goshの提案した二層消化法(J.W.P.C.F
Vol47.No.1.1975)を含め従来の下水汚泥の嫌気性
消化法で多きな問題点になつているのは、大容量
の嫌気性消化層および沈降分離槽を必要とする点
のほかに嫌気性消化工程からSSが下水処理工程
に返流されるという現象である。即ち、嫌気性消
化汚泥の沈降分離槽からもはやガス発生ポテンシ
ヤルのないSSが流出し、下水処理用の最初沈澱
池に流入して沈降分離され、この沈澱汚泥が再度
嫌気性消化工程に供給されてしまうという悪循環
現象である。
Goshの提案した二相消化法においても、彼は
→酸発酵槽→沈澱槽→メタン発酵槽→
沈澱槽→というフローを採用しているため、沈
澱槽からSSがキヤリオーバーするというトラブ
ルを回避することは困難である。特にメタン生成
相を経た汚泥は沈降分離性が悪化する場合が多
い。
本発明の第1の課題はこのようなSSの返流ト
ラブルを解決することである。次に、従来の下水
汚泥嫌気性消化法では消化汚泥の合理的処理に関
する検討がまつたく不十分であり、消化汚泥は単
に慣習的な方法で脱水されたのち脱水ケーキが処
分されているに過ぎなかつた。即ち、従来法はい
ずれも消化汚泥の合理的処分を考慮に入れたトー
タルプロセスが確立されていなかつた。
本発明は、合理的な消化汚泥の処理法を含めた
トータルプロセスの確立を第2の課題としてい
る。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は、有機性汚泥を酸発酵せしめたのちカ
チオンポリマーなどの凝集剤を添加して固液分離
し、該分離液を固定化されたメタン生成菌を利用
してメタン発酵せしめると共に該メタン発酵工程
から発生する消化ガスを用いて前記固液分離され
た汚泥を乾燥することを特徴とする嫌気消化方法
である。
以下に図面を参照しながら本発明の一実施例を
下水汚泥への適用を例にとりあげて詳しく説明す
る。
下水汚泥1は必要に応じて濃縮されたのち、酸
発酵槽2に導入され温度35〜37℃、PH5.0〜5.8、
滞留日数1〜3日の条件下に、酸発酵菌(Acid
forming bacteria)によつて、汚泥固形物の可
溶化と揮発性有機酸の生成反応が進行する。
酸発酵槽から流出する汚泥3はカチオンポリマ
ーなどの凝集剤4が添加されたのち、遠心脱水
機、ベルトプレスなどの汚泥脱水機5に導入し、
脱水ケーキ6と脱水分離水7に固液分離される。
脱水分離水7には酸発酵槽において生成した酢
酸、酪酸などの有機酸が高濃度に含まれており、
SSはほとんど含まれていない。このように、本
発明では酸発酵汚泥にカチオンポリマーなどの凝
集剤を添加してSSを凝集分離するのでSSの除去
率が高く、後続するメタン発酵槽8には常にSS
濃度数100mg/以下のSS濃度の低い液を供給で
きる。
この点はとくに重要であり、下水汚泥などの高
濃度のSSを含む液には適用困難な固定化微生物
によるメタン発酵法(UASBなど)を効果的に
適用することを可能にした。
メタン発酵法としては、メタン生成菌の自己固
定化作用を利用するUASB法が最適であるが、
粒状セラミツク、粒状活性炭などの微生物付着担
体を用いる嫌気性流動層法、嫌気性固定床法を採
用するのも好適である。
図面にはUASB法を例示してある。
しかして、脱水分離水7は、後述する汚泥脱水
ケーキ6の乾燥機9から排出される乾燥排ガス1
0とスクラバー11において直接接触せしめ、乾
燥排ガスの凝集潜熱によつて脱水分離水7は加温
される。加温された脱水分離水12は前記
UASBリアクターに上向流で導入されリアクタ
ー内に高濃度のブランケツトを形成しているメタ
ン生成菌によつて高速度でメタン発酵される。
UASBリアクター内でブランケツト8′を形成
している粒径2〜3mm程度のメタン菌グラニユー
ル(走査型電子顕微鏡による観察によれば、グラ
ニユール内部は高密度のMethanothrix属のメタ
ン菌で構成され、その表面をメタン菌自身が分泌
した粘質物が覆つている)の濃度は75000〜80000
mg/と極めて高濃度に維持されており、このこ
とが高速メタン発酵を可能ならしめている原因で
あると考えられる。
本発明の実験結果によれば、UASBリアクタ
ーにおいては約40KgCODcr/m3という著しい高
負荷が可能であり、固形物濃度3%の下水混合生
汚泥を図示のフローによつて嫌気性消化処理する
場合、35〜37℃の中温消化USABリアクターの
所要滞留日数は余裕をみても1日で充分であるこ
とが認められた。
酸発酵槽2とUASBリアクター8の合計所要
滞留日数は2〜4日であり、コンベンシヨナルな
プロセスの20〜30日の滞留日数と比較して著しく
縮少することが可能であつた。13は消化ガスコ
レクター、14は消化ガス、15はガスタンクで
ある。
汚泥脱水ケーキ乾燥機9には、消化ガス14を
燃料とする熱風発生炉16から発生する熱風17
が吹きこまれ、水分80%程度の脱水ケーキ6が乾
燥され、水分20%以下の乾燥ケーキ18となる。
脱水ケーキの乾燥は、UASBリアクターにお
いて発生する消化ガスの熱量だけでまかなうこと
ができ、重油、都市ガスなどの購入燃料は必要と
しない。この効果は、本発明の重要な効果の一つ
である。
乾燥機9の型式としては、撹拌流動層の作用に
よつて乾燥と造粒とを同時に遂行する造粒乾燥機
が好適である。なぜなら、撹拌流動層による造粒
乾燥機は熱利用効率が高く、乾燥排ガスが例えば
温度70〜80℃、湿度100%の如く湿球温度で示さ
れるので、凝縮潜熱を回収するのには非常に好都
合な特性をもつているからである。
乾燥排ガス10は、前述のように脱水分離水7
と直接接触させて凝縮潜熱を回収するほか、排ガ
スの一部10′を酸発酵槽2内に散気して、酸発酵
槽2内のスラリーと直接接触させて凝縮潜熱を回
収する方法も好ましい実施態様である。19,2
0は凝縮潜熱が回収された乾燥排ガスであり、脱
臭工程(図示せず)に導かれて脱臭される。
酸発酵槽2から流出する汚泥の脱水ケーキは、
一般にH2S臭、有機酸臭を有するのでそのまま埋
立て処分すると悪臭を発散するという問題がある
が、本発明では、プロセス系内から発生する消化
ガスを利用して乾燥することによつて脱水ケーキ
6中の悪臭成分を揮散させることが出来る。この
結果、乾燥物18は、ほとんど悪臭が発生しなく
なり臭気問題を生ずることなく、処分または有効
利用できる。
〔発明の効果〕
本発明によれば次のような重要な効果を得るこ
とができる。
1 有機性汚泥を著しく高速に(所要滞留日数2
〜4日)、嫌気性消化することが出来る結果、
設置面積および装置建設費を従来法に比べて節
減できる。
2 汚泥脱水ケーキを重油などの購入燃料を使用
することなく、乾燥処理することができる。こ
の結果、処分汚泥量を顕著に減少できる。
3 汚泥脱水ケーキの悪臭を低コストで除去する
ことができる。
4 乾燥排ガスの凝縮潜熱を回収するのに、スケ
ール除去作業を要し、維持管理がやつかいで設
備費が高価な間接加熱型熱交換器を必要としな
い。
5 UASB法などの固定化メタン生成菌をもち
いるメタン発酵工程に確実に低SSの液を供給
することが出来るので、UASB法をトラブル
なく運転することができる。(SSが多量に流入
すると、UASB法ではグラニユールの生成が
困難になり、しかもスカム発生トラブルを招
く。)
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明方法を説明するための工程図で
ある。 1……下水汚泥、2……酸発酵槽、4……脱水
助剤、5……汚泥脱水機、6……脱水ケーキ、8
……メタン発酵槽、9……乾燥機、10……乾燥
排ガス、11……スクラバー、13……消化ガス
コレクター、15……ガスタンク、16……熱風
発生炉。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 下水汚泥などの有機性汚泥を酸発酵せしめた
    のち、凝集剤を添加して固液分離して汚泥と分離
    液に分離し、該分離液を固定化されたメタン菌を
    利用してメタン発酵せしめると共に、分離された
    汚泥をメタン発酵工程において発生する消化ガス
    を燃料として乾燥することを特徴とする有機性汚
    泥の嫌気性消化方法。 2 前記固定化されたメタン菌によるメタン発酵
    工程として上向流嫌気性スラツジブランケツト法
    (UASB法)を用いる特許請求の範囲第1項記載
    の嫌気性消化方法。 3 前記汚泥乾燥工程から排出される乾燥排ガス
    を前記固液分離液と道接接触させて、乾燥排ガス
    の凝縮潜熱を回収する特許請求の範囲第1項又は
    第2項記載の嫌気性消化方法。
JP61241519A 1986-10-13 1986-10-13 有機性汚泥の嫌気性消化方法 Granted JPS6397299A (ja)

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