JPH07503178A - 排出物処理方法 - 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】 排出物処理方法 本発明は生物由来の排出廃棄物：例えば下水、酪農産業からの排出物または予め 処理したバイオマスの形態物の処理に関する。

かかるバイオマス排出物は通常沈殿処理し沈降固体画分を嫌気的に消化して農場 に噴霧しあるいは海洋に投棄することにより廃棄する安定化スラッジを生成させ ることにより処理される。その後液体画分はしばしば処理されずに沿岸あるいは 河口域の水に排出され、あるいはまた、河川に排出する前にさらに好気的に処理 される。かかる処理により病原生物および環境の観点から好ましくない重金属に 汚染された排出物が発生する。さらに、陸地または海洋への廃棄物の投棄は法律 によりますます一層制限されてきている。また、燃費すなわち運搬費用の増大か 廃棄貸用の著しい上昇を起こす。

液状スラッジの処理のために種々の従来技術が提案されている。例えば、欧州特 許第００４８７２３号明細書には、スラッジのｐ）Ｉを８より高くするための塩 基を含む少なくとも２重量％の固体含量を有する濃縮した液状スラッジを処理し 、ｐＨ１〜４の活性化した凝集化スラッジを生成させるために処理スラッジを酸 性化し、酸性化した凝集化スラッジを脱水しさらに得られる固形物質を回収する ことで得た活性汚泥または腐植スラッジから動物飼料、魚類飼料または肥料とし て使用するための固形物質を製造する方法が開示されている。しかし、かかる方 法では若干の農業分野に対し十分量の窒素または少量の金属含量を有する生成物 を元のバイオマス排出物から製造することができない。

産業排出物に関する限り、高割合の排出物、特に食品および飲料産業により生産 される排出物は、大量の生物分解性有機物質を含んでいることを特徴とする。

かかる排出物の代表例は醸造所からのもの、農場排出物、屠殺場および精肉業廃 棄物、肉および野菜缶詰工場排出物、パーム曲ミル廃棄物および菓子類および菓 子製造廃棄物である。１０．０００以上の化学的酸素消費量（ＣＯＤ）値は通常 かかる排出物で見出される。

一般に、この種類の排出物は嫌気的消化および活性汚泥法のような生物学的シス テムにより処理するのが適当である。これらの処理はいずれも最終生成物として 少量の固体を含む液状スラッジを生成する。このことは液状スラッジを陸地また は海洋あるいは河川または湖沼に投棄することを制限しまたは防止する環境保護 を目的とした新しい法律の点では不利である。

さらに、液状スラッジの廃棄費用は輸送費用の増加により上昇する。消化スラッ ジおよび活性汚泥か有意な鳳のタンパク質および他の栄養物を含むという事実か らは、たとえば、肥料のような用途にこれらのものを乾燥形態で回収する場合、 種々の最終生成物を生成することが可能である。

本発明の目的は実質的に液状スラッジ廃棄を排除する１次沈降させた固体を処理 する排出物処理システムを提供することにある。

したがって、本発明により、次の工程からなるバイオマス排出物の処理に関する 方法を提供する： 排出物を１次処理して固体画分を生成する；固体画分を脱水する； 脱水により抽出した液体画分を処理して処理固体画分を生成する：処理固体画分 を凝集させさらに脱水し：さらに、乾燥して固体副生成物を生成する。

有意な不溶性固体画分を含む１つの配置では、１次処理は固体画分を沈降させる 最初の沈殿操作を含みその後固体画分を脱水する前に嫌気的消化機で処理するこ とからなる。あるいはまた、沈降させた固体画分を機械的に脱水する場合がある 。

さらにあるいは、固体画分か主として可溶性であり、沈殿操作が省略される場合 があり、さらに排出物を嫌気的消化機に直接適用する。

液体画分の処理は活性汚泥法または腐植スラッジ処理から選択した方法を含むの が好ましい。

生成物を乾燥するのに必要な熱は嫌気的消化段階で生成するバイオガスまたは機 械的に脱水した固体画分の焼却から得ることができる。

重金属は含まれるが、病原体を含まない場合、凝集を酸性条件下に行うことがあ る。次に酸性濾液またはこの方法からの濃縮物を石灰または他のアルカリを用い て処理し重金属を水酸化物として沈殿させ酸性の脱水処理した固体画分を乾燥前 に中和する。さらに熱を酸性の凝集させた活性化画分に適用し画分を熱凝固させ 濾過または遠心分離による脱水を促進する。

本発明の種々の観点によれば、若干の排出物、食肉加工排出物およびピグスラリ ー、ならびに菓子類または醸造屑排出物のような毒性を示さない物質を含む排出 物に存在するような病原生物および重金属を含む排出物間を区別することができ る。

このように、病原生物または重金属に汚染された排出物の場合、本発明には処理 した固体画分をまずアルカリ条件下で次いで酸性条件下で凝集させさらにさらな る脱水をすることおよび凝集させたスラッジから存在する重金属をほとんどの部 分除去することが含まれる。

次にアルカリ処理で得られた固体画分を脱水する前に酸で処理するのが好ましい 。分離し消化した固体を乾燥しあるいは酸で処理し、中和して別々にあるいは脱 水した凝集化固体と共に乾燥する。

酸を添加する温度が得られる固体の濃度に著しく影響を及ぼず場合があることを 見出した。温度が高くなると固体１度が上昇すると考えられる。したがって、酸 の添加を２０〜９０℃の範囲の温度、さらにを利には８０℃で行うのが好ましい 。さらにかかる温度は濾過速度を改善することができる。

さらに、正確なｐＨ条件か若干の処理に重要であると思われる。特に、アルカリ 性ｐＨの上昇はバイオマスの１縮を起こす場合がある。アルカリは冷えた状態で 、すなわち環境条件で添加するのが好ましいことを見出した。

好適な組み合わせでは、アルカリを冷えたバイオマスに添加してｐＨ１０，７± ０．２とし次に８０℃で酸を添加してｐＨ１，８±０．１とする。

このシステムはほぼエネルギーを自給でき病原体を含まず金属が含まれない環境 に受け入れられる有機肥料として有用な固体生成物を生じる。

毒性を示さない排出物は種々の下水処理法ではあるが滅菌および重金属除去のた めにアルカリまたは無機酸の使用を含まない方法により処理することができるこ のように、毒性を示さない排出物に向けられた本発明のこの観点の目的は実質的 に液状スラッジを廃棄することかなく有用な副生成物を提供しほぼエネルギーを 自給できるａ機物質を含む毒性を示さない排出物のための排出物処理システムを 提供することにある。

したがって、本発明のこの観点によれば、可溶性または不溶性の生物分解可能な 有機物質を含む毒性を示さない排出物を処理するための、次の工程からなる方法 が提供される。

排出物を嫌気的消化により１次処理し消化したスラッジを生成させ、消化したス ラッジを脱水して固体画分および液体画分を生成し、活性汚泥法または腐植スラ ッジ処理あるいは同等のものから選択した方法で液体画分を処理して処理固体画 分を生成させ、また処理した固体画分を凝集させさらに脱水し、そして脱水した 処理固体画分を、脱水した消化スラッジ固体画分と共に、あるいは別々に、乾燥 して固体副生成物を生成する。

１次処理を有機物質の主要部分が可溶性の形態のすべての排出物に、あるいは有 機物質のバルクが水に不溶性である沈降固体画分に適用することができる。

凝集およびさらなる脱水は適当な化学物質例えば多価電解質の添加その後のベル ト濾過または同等のものを含むのか好ましい。消化しさらに処理した固体を乾燥 するだめの熱は嫌気的消化段階で生したバイオガスから得ることができる。

本発明のこの観点のシステムによりほぼエネルギーを自給でき有機肥料または動 物飼料成分として本質的に安全で環境に受け入れられる最終生成物か得られる。

また熱は凝集した処理固体画分に適用して脱水を促進することができる。この方 法からの濾液または上清をプラント入口、活性汚泥段階に通じる入口に戻しある いはＣＯＤが適当な値である場合Ｕ［出することができる。

次に本発明を３つの具体的な一般的方法の組み合わせを示すブロックダイヤグラ ムである添付図面を参照して実施例により説明する：図１は生物学的廃棄物の処 理のための本発明の排出物処理方法の第１の例である： 図２はバイオマス処理のための本発明の排出物処理方法の第２の例であり、さら に、 図３は醸造屑排出物の処理のための本発明の排出物処理方法の第３の例である第 １の組み合わせでは原料下水を１次浄化機（１）に導入しそこでスラッジ固体を 液状スラッジ画分から沈降させる。このスラッジ固体を１次浄化機（１）から消 化機（２）に送りスラッジ固体を嫌気的に消化する。消化の生成物は消化スラッ ジおよび、主としてメタンおよび一酸化炭素からなるバイオガスである。生成し たバイオガスを収集し説明するようなこの処理方法に用いるための発電機（３） で電力発生用燃料として用い過剰の電気は高圧送電線網に用いられる。消化スラ ッジを遠心分離機（４）に送り脱水しさらに一般に（５）で示される混合機およ び乾燥装置に導入し、消化スラッジを熱アルカリで処理して細菌およびウィルス を絶滅させ、熱酸で処理して金属を除去しその後乾燥前に中和する。

１次浄化機（１）からの液状スラッジ画分および遠心分離機（４）からの液体成 分または濃縮物を活性汚泥タンク（６）に送る。活性汚泥タンク（６）で液状ス ラッジ画分および他の成分を、既知の方法で、好気条件下に微生物の増殖により 処理する。次に得られた活性汚泥の固体を２次浄化機（７）に送り固体をさらに 沈殿により濃縮する。沈降した活性汚泥固体を遠心分離機（８）に送り浄化した 液体画分を排出する。

遠心分離機（８）で活性汚泥を濃縮し液体を除去しあるいは濃縮物を活性汚泥タ ンク（６）に戻す。次に１縮した活性汚泥をブロック（９）に一般的に示された 欧州特許第００４８７２３号に開示された方法により処理する。この方法では活 性汚泥を塩基で処理しｐＨを８より高くし、次に処理したスラッジをその後の酸 の添加により自発的にに凝集させる。得られた処理スラッジを熱凝固し圧搾濾過 機、例えばベルト濾過機または真空濾過機によるさらなる脱水を促進する。この 観点は既知の方法であるため、欧州特許第００４８７２３号の一層詳細な開示を 参照。酸性濾液を石灰、アンモニアまたは他のアルカリで処理し重金属を水酸化 物として沈殿させ、処理した濾液を排出するかあるいは処理プラント入口に戻ず 。酸性濾液が高いｃ。

Ｄ値を有する場合、このＣＯＤ値は有機物質を沈殿させることができるリグノス ルホン酸のような化合物を添加することおよび石灰の添加前に沈殿を除去するこ とによりあるいは石灰の添加前に可溶性リン酸塩化合物を添加することにより減 少させることができる。あるいはまた、中和した濾液を嫌気的濾過機に通すこと ができる。酸性活性汚泥固体を分離した消化スラッジのｐＨ値を低下させるのに 用いあるいは固体を消化スラッジ固体と混合して乾燥することができる混合およ び乾燥装置（５）に通す前に中和することができる。また物質を例えばトウモロ コシおよびビタミンまたはリン酸塩および酸化カリウム化合物のような他の材料 と混合し、次に乾燥しさらに粒状化して飼料または肥料として有用な顆粒化製品 を製造することができる。

遠心分離機（８）の代わりに起泡分離（ＤＡＦ）プラントを用いて液体を活性汚 泥から除去することができる。

図２の他の組み合わせでは、１０で始まる一連の同一の番号は対応する部分を示 すのに用い、１次浄化機（ＩＩ）からの沈降１次スラッジを機械的ベルト濾過機 （２０）により脱水し液状原料バイオマス画分および脱水からの液体を活性汚泥 タンク（１６）に送る。次に脱水１次下水固体を焼却炉（２１）で燃焼させ乾燥 用に熱を提供しさらに埋立地に灰分を廃棄する。

この方法の残り部分は第１の組み合わせに関して上述したように行う、すなわち 熱アルカリ条件下に濃縮活性汚泥を凝集させ脱水し細菌を絶滅させ熱酸性条件下 に重金属を除去し次いで中和および乾燥を行う。

活性汚泥法を組み合わせることが好ましいが、他に好気的条件下に微生物が増殖 する濾床を介して液体画分を濾すことにより腐植スラッジを生成させることがで きる。任意に、還元または酸化剤および／またはキレート剤を酸性化処理スラッ ジに添加して重金属の除去ならびに細菌およびウィルスの不活化を促進すること ができる。また、欧州特許第００４８７２３号明細書に開示されている方法を組 み合わせることが好ましいが、他方、濃縮活性汚泥を酸性条件下に簡単に脱水す ることができる。

図３において事実上すべてのＣＯＤ負荷が可溶性の形態である場合、浄化機（１ ）は任意でありさらに有意な量の不溶性固体か存在しない場合省略することかで きる。図面において、醸造用の排出液を予め決定された時間の間嫌気的消化を行 う嫌気的消化機（２）に直接導入する。消化の生成物は消化スラッジおよび、主 としてメタンおよび一酸化炭素からなるバイオガスである。バイオガスを収集し さらにプラント用に部分的にあるいは高圧送電線網への販売に用いさらに説明さ れているように脱水スラッジを乾燥するのに部分的に用いる。この消化スラッジ には液状画分および固形画分が含まれ脱水のために消化機（２）から遠心分離機 （４）に送られる。脱水固体画分を（５）で一般的に示される混合および乾燥装 置に通す。

遠心分離機（４）からの液体画分は液体画分を既知の方法で曝気条件下に微生物 の増殖により処理する活性汚泥タンク（６）に通し得られる活性汚泥固体をさら にその固体が沈殿により濃縮される２次浄化機（７）に通す。

次に沈降活性汚泥固体を混合タンク（８）に通して適当な多価電解質または他の 化学物質と混合し活性汚泥固体を凝集させる。次に遠心分離機またはＤＡＰプラ ント（９）で処理スラッジをａ縮する。濃縮物を排出しあるいは活性汚泥タンク （６）に戻す。遠心分離機またはＤＡＦプラント（９）からの濃縮スラッジを直 接に混合および乾燥プラント（５）に通ずか、あるいは任意にさらに熱処理およ びベルト濾過（１０）により脱水することができる。混合および乾燥プラント（ ５）において濃縮スラッジを消化スラッジ固体および／または他の成分と混合し 、嫌気的消化段階で生したバイオがスエネルギー源により乾燥することができる 。　乾燥プラント（５）は有機肥料または動物飼料成分として用いるのに適した 顆粒化生成物を生成する。

この方法は、例えば酸またはアルカリもしくは他の化学物質の導入のためのかき 混ぜタンク反応機を用いる連続したフローシステムとして操作するのが好ましい 。任意に、かき混ぜタンク反応機に温度を最適化するための加熱要素またはコイ ルを設ける。

次に下水処理に用いられる排出物処理の特定の例を示す：実施例 実質的な量の未処理の生物学的排出物を浄化機において１次沈殿にかけ４％の平 均固体含量を有する沈降スラッジを１２日の保持時間を用いて嫌気的消化機で処 理した。消化機で生成したバイオガスを部分的に電気の発生のために用い一部熱 源として用いた。

その後消化スラッジを遠心分離して３０〜３５％の乾燥固体を含む脱水スラッジ を得た。脱水した消化スラッジをｌｌＯｏＣの乾燥操作に通し３％の平均窒素含 量および３．５％のリン含量（Ｉ’、Ｏ，として）を有する乾燥生成物を得ｔこ 。乾燥生成物のカドミウム含量は２軸ｇ／ｋｇの農業上の最大限度より十分低い ３　ｍｇ／ｋｇであつｔこ。乾燥生成物は一般的な肥料のために有用である。

脱水した消化スラッジからの液体画分を活性汚泥法により処理した。次（こ活性 汚泥固体を２次浄化機で分離し浄化した処理排出物を海洋に排出しｔこ。

約０．５４’ｉｉの乾燥固体含量を有する余剰の沈降活性汚泥画分を起泡分離プ ラント（８）でａ縮し４〜５％の固体含量を有する濃縮スラ・ノジを得た。欧州 特許第００４８７２３号明細書に記載のように水酸化ナトリウム水溶液（４０％ Ｗ／Ｖ　）をｈｌき混ぜながら添加することにより濃縮活性汚泥のｐＨを１１． ５に上げアルカリ性スラ・ソシを環境温度に２時間静置した。その後硫酸（７５ ％Ｗ／Ｖ）の添加によりスラ・ソジのｐＨ値を２．２に下げ酸性凝集スラッジを 圧搾濾過機で脱水する前に一昼夜静置した。得られた濾過ケーク（２５％乾燥固 体）を圧搾濾過機から除去しＺブレード混合機中でアンモニア溶液（比重０．８ ８）を用いて中和し最後に１１０℃の温度で乾燥する乾燥機に通した。

乾燥生成物は１０００％の平均窒素含量、３．４％のリン含量（ＰｘＯｓとして ）および０、５ｍｇ／ｋｇのカドミウム含量を有する。種々の穀物の広範な農場 試験は植物の増殖および穀物収量の効果において乾燥樹液（ｄｒｉｅｄ　ｂｌｏ ｏｄ）に極めて類似して０ることを示した。

１で１ −軸 補装置の写しく翻訳文）提出書（特許法第１８４条の８）平成６年　８月　１日

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. １．未処理の生物学的排出物および産業排出物のような排出物を処理する方法で あって、次の工程： 排出物を１次処理して固体面分を生成し；固体画分を脱水し； 脱水により抽出した液体画分を処理して処理固体画分を生成し；処理固体画分を 凝集しさらに脱水し；さらに、乾燥して固体副生成物を生成する工程を含むこと を特徴とする排出物の処理方法。
2. ２．１次処理が固体面分を沈降させる最初の沈殿操作を含みその後この画分を脱 水する前に嫌気的消化機で処理する請求項１に記載の方法。
3. ３．１次処理が固体画分を沈降させる最初の沈殿操作を含みその後機械的に脱水 する請求項１に記載の方法。
4. ４．１次処理が脱水前の嫌気的消化を含む請求項１に記載の方法。
5. ５．液体画分の処理が活性汚泥法または腐植スラッジ法から選択した方法を含む 請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
6. ６．生成物を乾燥するのに必要な熱を嫌気的消化段階で生成したバイオガスから 得る請求項２または４に記載の方法。
7. ７．機械的に脱水した固体画分を焼却して乾燥工程用の熱を供給する請求項３に 記載の方法。
8. ８．重金属が存在する場合酸性条件下に処理固体面分を凝集することを含む請求 項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
9. ９．処理固体画分を第１にアルカリ条件下でさらにその後酸性条件下に凝集しさ らに脱水することを含む請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法。
10. １０．酸処理を２０〜９０℃の範囲の温度で実施する請求項９に記載の方法。
11. １１．アルカリ処理を環境温度で実施する請求項９に記載の方法。
12. １２．アルカリを環境温度でバイオマスに添加してｐＨを１０．７±０．２とし その後約８０℃の酸を添加してｐＨを１．８±０．１とする請求項９〜１１のい ずれか１項に記載の方法。
13. １３．脱水した処理固体画分からの濾液または濃縮物をアルカリで処理して重金 属を水酸化物として沈殿させさらに乾燥する前に酸性の脱水処理固体画分を中和 することよりなる請求項８に記載の方法。
14. １４．可溶性または不溶性の生物分解性有機物質を含む毒性を示さない排出物を 処理する方法であって、次の工程： 排出物を嫌気的消化により１次処理して消化スラッジを生成し、消化スラッジを 脱水して固体画分および液体画分を生成し、液体画分を活性汚泥法または腐植ス ラッジ法から選択した方法で処理して処理固体画分を生成し、処理固体面分を凝 集させさらに脱水し、次に脱水した処理固体画分を、脱水した消化スラッジ固体 画分と共に、あるいは別々に乾燥し固体副生成物を生成する工程を含むことを特 徴とする毒性を示さない排出物の処理方法。
15. １５．１次処理を有機物質の主要部分が可溶性の形態のすべての排出物に、ある いは有機物質の主要部分が水に不溶である沈降固体画分に適用する請求項１４に 記載の方法。
16. １６．凝集およびさらなる脱水の工程が多価電解質の添加とその後のベルト濾過 を含む請求項１４または１５に記載の方法。
17. １７．下水処理の方法であって、次の工程：下水固体を１次沈殿させて沈降スラ ッジおよび液状スラッジ画分を生成し；沈降スラッジを脱水し； 液状スラッジ画分および活性汚泥法、腐植スラッジ法または同等のものから選択 した方法で脱水することにより抽出した液状スラッジ画分を処理して処理固体画 分を生成する； 処理固体画分をアルカリおよび酸性条件下に凝集しさらにさらなる脱水を行い； 凝集したスラッジから存在する重金属のほとんどの量を除去し；さらに、乾燥し て有機肥料として用いるのに適当な物質を化成する工程を含むことを特徴とする 下水処理方法。
18. １８．沈降スラッジを脱水する前に消化機で処理し、分離した消化固体を乾燥し あるいは酸で処理し、中和してさらに脱水した凝集固体と別々にあるいは一緒に 乾燥する請求項１７に記載の方法。
19. １９．アルカリを環境温度でバイオマスに添加してｐＨを１０．７±０．２にし 次に約８０℃で酸を添加してｐＨを１．８±０．１にする請求項１７または１８ に記載の方法。
20. ２０．請求項１〜１９のいずれか１項の方法により製造した有機肥料。