【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]
〔産業上の利用分野〕
本発明は、下水汚泥、農水産廃棄物等の有機性
汚泥の廃棄処分を容易にするための減量方法に関
するものである。
〔従来の技術〕
下水処理場において発生する初沈汚泥、余剰汚
泥、消化汚泥等の有機性汚泥は、含水率が高く、
しかも脱水、乾燥も困難な性状のものであるか
ら、廃棄するにしても焼却処分するにしても、そ
のままでは多くの技術的困難が伴い、処分費用も
かさむ。したがつて、焼却や廃棄処分に先立つ
て、なるべくその量を減らし、且つ処分容易な状
態にすることが望ましい。
従来、もつとも効果的な減量法の一つとして
は、嫌気性消化法（いわゆるメタン発酵法）があ
つた。しかしながら、この方法によつても有機物
の40〜50％程度までしか分解することができず、
減量効果は満足できるものではない。また、処理
後の汚泥は以前として60％前後の分離困難な有機
物を含み、その後の処分は容易でない。
汚泥を完全に脱水しない状態で湿式酸化する方
法も知られている。この方法は、200〜220℃に加
熱した汚泥に高圧空気を圧入し、85〜127Kg／cm2
程度の高温加圧状態で有機物の酸化分解を行うも
のである。しかしながら、この方法は、空気圧縮
機の動力費が全動力費の60％にも達し、エネルギ
ー消費量が多いこと、高温高圧の反応を行うた
め、危険度が高く、装置費用や保安のための費用
がかさむこと、し尿には比較的好結果が得られる
が下水汚泥にはあまり効果がないことなど、問題
点が多い。
〔発明が解決しようとする課題〕
そこで本発明は、従来の嫌気性消化法よりもさ
らに効果的に汚泥中の有機物を分解し、処分困難
な汚泥の量を顕著に減らすことのできる方法を提
供しようとするものである。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成することに成功した本発明は、
有機性汚泥を過酸化水素とともに媒体撹拌式ミル
に供給し、該ミル中で磨砕処理しながら汚泥中有
機物を過酸化水素により酸化分解することを特徴
とする。
この本発明の方法において用いる媒体撹拌式ミ
ルは、円筒状容器に挿入した撹拌用デイスクを高
速で回転させることによつて容器内の小ボール・
ビーズを激しく撹拌し、ビーズ間に剪断摩擦力を
生じさせて摩砕を行うものであるが、汚泥中の固
形物、とくに他のミルでは破砕困難な微生物細胞
の破砕にきわめて有効である。ビーズとしては用
途に応じて大小様々なもの使われるが、本発明の
処理に適当なビーズは、粒径が0.05〜１mmのもの
である。その場合、撹拌用デイスクの回転数は
1000〜3000rpm（周速10〜30m／sec）程度、被処
理汚泥の滞留時間は通常の汚泥を処理する場合で
５〜60分程度が適当である。
汚泥に添加する過酸化水素としては、30〜35％
過酸化水素水をそのまま用いることができる。添
加量は、汚泥中の過酸化水素濃度が３〜10％程度
になるようにすることが望ましい。
処理する汚泥は、なるべく固形分濃度を５〜６
％程度に濃縮しておく。濃縮した汚泥を過酸化水
素とともに媒体撹拌式ミルに供給して磨砕処理す
ると、汚泥中の微生物や固形有機物が破砕され
る。これにより溶出した微生物細胞成分や表面積
が増した固形有機物は、ミル処理を受ける前より
もはるかに反応し易い状態になつており、またミ
ルの磨砕による発熱もあるため、汚泥有機物は過
酸化水素で速やかに酸化され、種々のカルボン酸
類を経て最終的には炭酸ガスまで分解される（こ
の処理中に発生するガスを抜くための排気口を、
ミルの適当な箇所に設けておく。）過酸化水素の
添加量が汚泥中有機物の量に対して十分多けれ
ば、有機物はほとんどが酸化分解し、ミルから排
出される処理済み汚泥は事実上無機質のものとな
る。
本発明の処理法においては、有機物の約90％以
上を上述のようにして酸化分解することが望まし
いが、完全な無機質化が生じなくても汚泥の減量
効果は顕著であり、また脱水し易い汚泥になるた
め、その後の処理も容易である。無機質化した汚
泥は、適当な沈澱槽を用いて容易に固液の分離を
行うことができる。分離された固形分は、埋め立
てに使用するほか、骨材等に利用することができ
る。水層は、その水質に応じて、２次処理または
３次処理する。
〔実施例〕
都市下水処理場から採取した余剰汚泥（TS：
６％，VS：4.8％）に過酸化水素濃度が10％にな
るように30％過酸化水素水を添加し、湿式媒体撹
拌ミルで５分間処理した。ミルのビーズは直径１
mmのガラス球、デイスク回転数は3000rpmとし
た。処理により、汚泥温度は70℃まで上昇した。
処理後の汚泥は沈降し易く、重力沈降で容易に
固液分離が可能であつた。
処理による汚泥組成の変化は次のとおりであつ
た。比較のため、過酸化水素を添加しただけでミ
ル処理をしない汚泥の組成もあわせて示した。
[Industrial Field of Application] The present invention relates to a method for reducing the amount of organic sludge such as sewage sludge, agricultural and fishery waste, etc. to facilitate its disposal. [Conventional technology] Organic sludge such as primary sludge, surplus sludge, and digested sludge generated in sewage treatment plants has a high moisture content.
Moreover, it is difficult to dehydrate and dry, so whether it is disposed of or incinerated, many technical difficulties arise and disposal costs increase. Therefore, before incineration or disposal, it is desirable to reduce the amount as much as possible and to make it easier to dispose of. In the past, one of the most effective weight loss methods was anaerobic digestion (so-called methane fermentation). However, even with this method, only about 40-50% of organic matter can be decomposed.
The weight loss effect is not satisfactory. In addition, the sludge after treatment still contains around 60% organic matter, which is difficult to separate, and subsequent disposal is not easy. A method of wet oxidizing sludge without completely dehydrating it is also known. This method involves injecting high-pressure air into sludge heated to 200-220°C, producing 85-127 kg/cm 2 of sludge.
This method performs oxidative decomposition of organic matter under high pressure and high temperature conditions. However, this method consumes a lot of energy, with the power cost of the air compressor reaching 60% of the total power cost, and because it involves a reaction at high temperature and high pressure, it is highly dangerous, and requires equipment costs and safety. There are many problems, such as high cost and relatively good results for human waste, but not very effective for sewage sludge. [Problems to be Solved by the Invention] Therefore, the present invention provides a method that can decompose organic matter in sludge more effectively than conventional anaerobic digestion methods and can significantly reduce the amount of sludge that is difficult to dispose of. This is what I am trying to do. [Means for solving the problem] The present invention, which has succeeded in achieving the above object, has the following features:
The method is characterized in that organic sludge is fed together with hydrogen peroxide to a media stirring type mill, and organic substances in the sludge are oxidized and decomposed with hydrogen peroxide while being subjected to grinding treatment in the mill. The media stirring type mill used in the method of the present invention rotates a stirring disk inserted into a cylindrical container at high speed to generate small balls inside the container.
Grinding is carried out by vigorously stirring the beads to create a shearing frictional force between them, and it is extremely effective in crushing solids in sludge, especially microbial cells that are difficult to crush with other mills. Beads of various sizes can be used depending on the purpose, but beads suitable for the treatment of the present invention have a particle size of 0.05 to 1 mm. In that case, the rotation speed of the stirring disk is
Approximately 1000 to 3000 rpm (peripheral speed 10 to 30 m/sec) and residence time of the sludge to be treated is approximately 5 to 60 minutes when treating normal sludge. 30-35% hydrogen peroxide added to sludge
Hydrogen peroxide solution can be used as is. The amount added is preferably such that the hydrogen peroxide concentration in the sludge is approximately 3 to 10%. The sludge to be treated should have a solid content concentration of 5 to 6 if possible.
Concentrate it to about %. Microorganisms and solid organic matter in the sludge are crushed by supplying the concentrated sludge together with hydrogen peroxide to a media stirring type mill and grinding it. As a result, the eluted microbial cell components and solid organic matter whose surface area has increased are now in a state that is much more reactive than before the mill treatment, and because of the heat generated by the grinding of the mill, the sludge organic matter becomes peroxidized. It is quickly oxidized with hydrogen, and is finally decomposed into carbon dioxide gas through various carboxylic acids (an exhaust port is installed to remove the gas generated during this process).
Set it up at an appropriate location in the mill. ) If the amount of hydrogen peroxide added is sufficiently large compared to the amount of organic matter in the sludge, most of the organic matter will be oxidized and decomposed, and the treated sludge discharged from the mill will be essentially inorganic. In the treatment method of the present invention, it is desirable to oxidize and decompose about 90% or more of the organic matter as described above, but even if complete mineralization does not occur, the sludge reduction effect is significant and it is easy to dehydrate. Since it becomes sludge, subsequent treatment is easy. Mineralized sludge can be easily separated into solid and liquid using a suitable settling tank. The separated solids can be used for landfill, as well as for aggregate, etc. The aqueous layer is subjected to secondary or tertiary treatment depending on its water quality. [Example] Surplus sludge (TS:
6%, VS: 4.8%) was added with 30% hydrogen peroxide solution so that the hydrogen peroxide concentration was 10%, and treated in a wet media stirring mill for 5 minutes. Mill beads have a diameter of 1
mm glass bulb, disk rotation speed was 3000 rpm. As a result of the treatment, the sludge temperature rose to 70℃. The sludge after treatment was easy to settle, and solid-liquid separation was easily possible by gravity settling. Changes in sludge composition due to treatment were as follows. For comparison, the composition of sludge with only hydrogen peroxide added and no mill treatment is also shown.
〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕
本発明は上述のようにきわめて効果的な汚泥磨
砕装置である媒体撹拌式ミルによる処理と過酸化
水素による酸化処理を併用するものであり、しか
もその際ミルの発熱を過酸化水素による酸化反応
の促進に利用できるので、汚泥中有機物をきわめ
て短時間で分解し、顕著に減量させることができ
る。
排出される汚泥はほぼ無機質に近く、沈降分離
し易いから、その後の処理はきわめて容易であ
る。また、酸化処理によつて病原性微生物はすべ
て死滅するので、病原菌による環境汚染の恐れな
く処理後の水層および汚泥を廃棄処分することが
できる。使用する装置が小型で、空間利用効率が
よいことも、本発明の特長である。
本発明の減量方法は、汚泥の性状にほとんど制
限されないから、下水汚泥、し尿、農畜産廃棄物
など、あらゆる有機性汚泥の処理に広く適用可能
な有利な方法である。
As mentioned above, the present invention uses a combination of treatment using a media agitation mill, which is an extremely effective sludge grinding device, and oxidation treatment using hydrogen peroxide. Since organic matter in sludge can be decomposed in an extremely short period of time, the amount of organic matter in sludge can be significantly reduced. The discharged sludge is almost inorganic and easy to settle and separate, so subsequent treatment is extremely easy. In addition, since all pathogenic microorganisms are killed by the oxidation treatment, the treated water layer and sludge can be disposed of without fear of environmental contamination by pathogenic bacteria. Another feature of the present invention is that the device used is small and the space utilization efficiency is high. The weight reduction method of the present invention is hardly limited by the properties of sludge, so it is an advantageous method that can be widely applied to the treatment of all kinds of organic sludge, such as sewage sludge, human waste, and agricultural and livestock waste.