JPS58143900A - 有機性汚泥の処理方法 - 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】 本発明は、下水、廃水などの処理において発生する有機
性汚泥の脱水処理する方法に関するものである。

従来、有機性汚泥の処理としては、その減量化、安定化
をはかり、かつメタンガスを回収する目的で嫌気性消化
（メタン発酵）処理か行なわれている。しかしながら、
その減蓋分は消化槽投入汚泥の３０〜４０％にすぎず、
消化汚泥と脱離液からなる嫌気性消化残物が大量に生じ
、これらをさらに処理、処分しなければならない。特に
下水処理などでは大量の嫌気性消化残物の処理、処分に
要する費用は莫大なものであるが、これら嫌気性消化残
物の処理として従来がら実施されている方法は、脱ｌ１
ｉＩＦ液を分離した消化汚泥にカチオンポリマーなどの
高分子凝集剤を添加凝集させたのち脱水して脱水ケーキ
として、これを乾燥統却したり、或いは消化汚泥に脱水
助剤として塩化第２鉄や消石灰を添加して脱水後脱水ケ
ーキを乾燥、焼却する方法であり、脱離液や脱水炉液は
下水処理工程などへ混入して処理されていた。

しかしながら、このような高分子凝集剤による脱水方法
では低含水率の脱水ケーキを得ることが困難であるため
、脱水ケーキの乾燥、焼却に要する燃料を大量に必要と
する。また塩化第２鉄や消石灰添加による脱水はきわめ
て低含水率の脱水ケーキを得ることかできる反面、嫌気
性消化残物のアルカリ度は４０００−５０００　ｗ／ｌ
　ａｓ　Ｃａｅ０３トキｂｌ＞テ高イタメに緩衝性が高
く、塩化第２鉄や消石灰等の薬品を多量に要する。しか
も、脱水ケーキ中の無機分（水酸化鉄、石灰）が多くな
り、見掛１−１上脱水ケーキの水分か低下してもケーキ
の発熱量は少なく、焼却灰の発生量が多くなるなどの不
便かある。

本発明はこれら従来の間顕点を解消し、有機性汚泥を嫌
気性消化して、その消化残物、特に消化汚泥を脱水する
に際し、使用薬品量を節減し、脱水ケーキの含水率を低
減し、さらに爾後の乾燥、焼却処分に要する燃料の大巾
な節減をもはかることができる、有用な処理方法を提供
することを目的とするものである。

本発明は、有機性汚泥を嫌気性消化処理し。

たのち、該嫌気性消化残物を生物学的硝化あるいは生物
学的硝化脱窒処理し、次いで無機凝集剤を添加して脱水
することを特徴とするものである。

すなわち、有機性汚泥の嫌気性消化残物をのように容易
に脱炭酸され、アルカリ度は大巾に減少する。したがっ
て、その後の脱水処理時に添加される無機凝集剤、例え
ばＦｅＣ１３やＣａ（ＯＨ）２などの添加量は著しく少
なくてすむ。もし生物学的硝化処理することなく、アル
カリ度の高い嫌気性消化残物にＦｅＣｌ３やＣａ（ＯＨ
）２などを添加すれば、それらの最適凝集域（ＦｅＣｌ
　３．ｐｉ−１３，５−５，０；　Ｃａ（ＯＨ：）、；
ｐＨ１１程度）にｐＨを低下あるいは上昇させる前に次
式に示すようにこれらの薬品は脱炭酸のために多量に消
費さｔｌてしまり。

ＦｅＣｌ、　： ３ＮＨ，ＨＣＯｓ　＋ｈ’ｅＣ１ｓ　　→）ｅ　（（Ｊ
Ｈ）Ｊ　＋３ＮＨ４ＣＩ　＋３ｃｏｚＣａ（ＯＨ）２： ＮＩ（、ＨＣ（〕３＋Ｃａ（ＯＨ）２　−ＮＨ，ＯＨ＋
ＣａＣ０，＋Ｈ，２０すなわち、ｈ’ｅｃ１ｓ　、Ｃａ
（ＯＨ）ｚ　ハ’Ｊ　素ニ対し　ソｔ’Ｌそれ３．９倍
、５，３倍が脱炭酸のために消費されてしまう。

１、（お、嫌気性消化残物の脱炭酸のためにＨ２ＳＯ，
を添加することも考えられるが、２ＮＨイＨＣＯ，＋Ｈ
２Ｓｏイ　→（ＮＨイ）２Ｓ０４＋ｚＣＯ□＋２Ｈ２０
のようにＨ２ＳＯ，の添加量はＮｆ−１、−Ｎの２．９
倍（ν鳥）を要すると同時に脱炭酸後に多量のＳ０４　
　が残留することになるから不利である。

さらに本発明の一実施態様を図面を１照しながら説明す
れば、例えば下水処理施設において発生した最初沈殿池
汚泥と余剰活性汚泥などの有機性汚泥ｌを、要すれば遠
心濃縮その他の濃縮工程にて濃縮し、嫌気性消化槽２に
導いて嫌気性消化（メタン発酵）を行なう。

この嫌気性消化槽２としては、これを２段に分け、第１
消化槽において主として汚泥の可溶化、メタン発酵を行
ない、第２消化槽において主として汚泥の熟成と沈降分
離を行なうようにするもよい。このような嫌気性消化に
よって、有機性汚泥１はメタンを主成分とする消化ガス
３と消化汚泥と脱離液からなる嫌気性消化残物４に変換
され、消化ガス３は回収利用され、一方、嫌気性消化残
物４は、硝化槽５に導入されてエアレーションなトニよ
って酸素が供給され、多量に含まれているアンモニア性
窒素は亜硝酸、銅酸ｒＮＯｘ）に硝化される。そのとき
ｐＨは硝化菌の阻害されるｐＨ域の約５．５前後まで低
下するが、このｐＨでエアレーションを行なうと炭酸イ
オン、重炭酸イオンはほとんど大気中に放散されてアル
カリ度が大幅に減少する。このようにして前記硝化槽５
においてアンモニア性窒素はＮＯｘに硝化されると同時
にアルカリ度の除去が行なわれたスラリ６は、そのまま
又は委すればこれを濃縮して濃縮汚泥としこのち、混合
改質槽７に導かれて無機凝集剤８例えば、塩化第２鉄、
ポリ硫酸鉄、硫酸パン十のような酸性の鉄系又はアルミ
ニウム系の無機凝集剤を添加して、酸性条件下で攪拌処
理される。この場合無機凝集剤としてＦｅＣｌ　３を用
いるときには、スラリ６に対し２−３０％（ＦｅＣＩ　
Ｊ　／乾燥固形物＝０．０２〜０．３　Ｋｐ／ｂ　）添
加したのち、その最適凝集域であるｐ）１３．５〜５．
０に消石灰あるいは他のアルカリ剤で調整するが、Ｆｅ
Ｃ１３添加でそのｐＨが３．５〜５．０になれば特にア
ルカリ剤を添加する必要なない。このようにして前記ス
ラリ６の改質を行なったのち、これをフィルタプレスの
如き加圧脱水機その他の適当な脱水機９によって脱水し
、脱水ケーキ］０と枦ｉｌｌとに分離する。

また、混合改質槽７で添加する無機凝集剤８としてはア
ルカリ性のもの単独でもよいか、その場合消石灰、生石
灰などのアルカリ性カルシウム化合物を使用すれば、価
格も安く、脱水ａ９で得られる脱水ケーキ１０の含水率
は他のアルカリにくらべて低くなるから有利であり、乾
燥固形物当り５〜３０％添加するだけでその後のｐＨＭ
整は必要なく脱水処理できる。

また、この実施態様においては、有機性汚泥の嫌気性消
化残物をすべて硝化槽５に導いたものを示したか、消化
脱離液を分離した消化汚泥を硝化槽５に導いて同様に処
理し１、消化脱にトを別途処理するようにすることもで
きる。

ｈお、前記有機性汚泥１をあらがじめ高濃度（通常３％
以上）に濃縮してから嫌気性消化を行なう場合には、嫌
気性消化残物も高濃度になるから、これを直接エアレー
ションして硝化を行なおうとすると、酸素供給動力効率
が悪化する。したがって、嫌気性消化残物のアルカリ度
より低いアルカリ度をもつ水を添加し、１．５倍程度に
希釈するとよい。

また、硝化菌の増殖速度は４０℃近傍まで水温の高いほ
ど大きくなるから、硝化槽５におけるエアレーションに
よる放熱を考慮し、嫌気性消化残物をできるだけ高温の
まま硝化槽５へ導入することが望ましいし、さらに前記
混合改質槽７での滞留時間は、汚泥の改質が十分に行な
われるように１０分前後とすればよいが、さらにアルカ
リ剤による中和時間は長いと一旦凝集したフロックが崩
解して微細化し濾過抵抗が増加するから、５分以内にす
ることが望ましい。このようにして、改質されたのち脱
水前に一旦貯留される場合には、貯留時間はできるだけ
短い方がよく、長くても２日以内、理想的には数時間以
内がよい。

これは腐敗すると汚泥の凝集状態が劣化し、汚泥の脱水
性が悪化するからである。

さらにまた前記脱水機９としては加圧脱水機が好ましく
、特に圧搾機構付のフィルタプレスが効果的で、濾過時
間３０分、圧搾時間２０分で含水率６５％前後の脱水ケ
ーキを得ることかできる。

また、本発明はＦｅＣｌ３による汚泥改質の薬品節減に
寄与するだけでなく、消石灰による汚泥改質にもきわめ
て効果的である。即ち、消石灰による汚泥改質はｐＨ１
１程度で行なわれるか、嫌気性消化残物を硝化処理する
ことによってそのアルカリ度をほとんど除去できるから
、少娼゛の消石灰で容易にｐＨを上昇させることができ
る。また重炭酸、炭酸イオンが消失するから、消石灰を
添加しても炭酸カルシウムを生ずことなく、脱水機の炉
布の目詰りを防止することができる。さらに硝化によっ
てＮＨ３か減少しているため、ｐＨ上昇に際して放散さ
れるＮ１１３量が少なくなり、脱水機室の環境も保全さ
れる利益がある。

前記硝化槽５におけるアルカリ度は、ｐ）１５．０にな
ればほぼ全音放出されるが、ｐＨ５，０においてＮＨ３
はすべて硝化されているわけではなく、低ｐＨのために
硝化菌の硝化反応が進まず残留している状態である。消
石灰を添加してｐＨが１１近傍にまで」１昇した際にＮ
Ｈ３の放散を完全に防止するためには、ＮＨ，？を完全
に硝化すれはよいが、そのためには硝化槽５にアルカリ
剤を添加してｐＨを中性付近に制御して残留ＮＨ３の硝
化を促進するとよい。あるいは、硝化槽５の前段に脱窒
槽を設けて、硝化液の一部を循環して循環液中のＮＯｘ
を脱窒し、次式に示すように、 ２ＮＯ，、＋５Ｈｚ−へ２ｉ＋４Ｈ２０＋２０Ｈ−とな
り、脱窒で生ずるＯＨ−が硝化槽５に流入するようにす
れば、硝化槽５：におけるｐＨ低下が緩和されるから好
都合である。

また、脱水処理前に高分子凝集剤その他の助剤を添加、
濃縮し、その濃縮汚泥を脱水処理するのも有利である。

以上述べたように本発明によれは、従来法では全く達成
することかできない次のような卓越した効果を期待する
ことかできる。

（ト）嫌気性消化残物のアルカリ度分は生物学的硝化又
は硝化脱窒処理によって低減されるから、凝集時のｐＨ
低下、ｐｌＩ上昇に使用する薬品量を大幅に減少させる
ことができる。

■　生物学的硝化又は硝化脱窒処理によってＮＨ３が減
少すると同時にＢ（ＪＤ酸成分除去され、さらに凝集に
よってリンも除去されるから、脱水炉液その他の分離液
の性状がきわめて良好になる。

■　きわめて低含水率の脱水ケーキが得られ、しかも脱
水ケーキ中の無機分が少なくなりケーキ発熱量の低下が
防止でき、乾燥、焼却に要する燃料が節減され、焼却灰
発生量の増加を防止できる。

（４）脱水に際して消石灰などを用いてｐＨが」１昇し
ても、汚泥より放散するＮＨ３が減少しているから悪臭
に悩まされることがない。

リ　重炭酸、炭酸が消失しているから、炭酸カルシウム
による配管のスケール、炉布の目詰りがない。

次に実施例を示す。

実施例　１゜ 某下水処理場の最初沈殿池から排出される混合生汚泥（
ＳＳ濃度　１．５〜２３％）を無薬注で遠心濃縮機によ
ってＳＳ濃度５．５％にまで濃縮した汚泥を、回分式嫌
気性消化槽に供給し、構内温度３５℃にて２０日嫌気性
消化を行なった。

２０日経過後嫌気性消化槽から取り出した消化物のＳＳ
濃度は３．２％、Ｍアルカリ度４９００ｗ／ＬＮＨ３−
Ｎ　１３００ｍ？／ｌ　でｔｂっだ。これ（温度３２℃
）を生物学的硝化脱窒処理（滞留時間５日）した結果、
Ｍアルカリ度は１００ダ／を以下となった。

さらにこの低Ｍアルカリ度となったｔｌのにＦｅＣｌ３
を］　０００　ｗ／を添加したのち（このときｃＤ　ｐ
Ｈ２−１）、Ｃａ（ＯＲ）２を３００　ｗ／を添加して
ｐＨ４・０に調整し、圧搾機構付フィルタプレスにて、
濾過圧４　Ｋｐｆ／！で濾過時間３０分、圧搾圧１５１
５ｆ／、Ｊで圧搾時間３０分で脱水した。この結果含水
率６１％の脱水ケーキが得られ、脱水ケーキはロータリ
キルン又は多段炉にて自燃することができた。

なお、ＦｅＣ１３の代りに硫酸パン土を用いた場合には
その添加量４０００　呼／ｌで脱水ケーキ含水率は６９
％とかなり良い結果であった。

また、」１記の生物学的硝化脱窒処理をせずに、ＦｅＣ
ｌ３トＣａ（ＯＨ，）２を使用したところ、ＦｅＣ１３
３０００ｖ／ｌ　　　ｅａ（ＯＨ）２６０００　　■／
ノ以上添加しないと脱水が困難であった。

また、脱水か液の性状は次表に示すように良好であり、
下水処理場の最初沈殿池に戻しても下水処理過程への負
荷増大にはならず、むしろそのまま下水処理水に混入し
て放流することができた。

ＢＯＤ　　　　　　　　　１０−１８　　　Ｍ９／ｌＣ
ＯＤＭｎ　　　　４０−４６　　　ｔｒＰｏ、　　　　
　　　　０．２〜０．４〃Ｎ１（、〜Ｎ　　　　　　５
〜１０　　〃Ｎ０ｘ−Ｎ　　　　　　　６０〜１００　
　〃Ｓ５　　　　　　　　　　　６〜ｌ　５　　　　ｔ
ｒ実施例　２ 有機性汚泥を嫌気性消化し、その消化汚泥を２０１の曝
気槽を使用して温度２５℃で１日５を生物学的硝化処理
した結果は次表に示す通りであった。

消化汚泥　　硝化汚泥 ｐ１４　　　　　　７．５　　　　５．６Ｍアルカリ度
　　４６８０呼／ｌ　　　　１９０叩／ｌＮＨ，、−Ｎ
　　　　１３２０　ｎ　　　　４４．３１ＢＯ１，、）
Ｍｎ６５９０　ｔｒ　　　１５７０　＃ＰＯ９２１２０
１’　　　１９２０　ｐ、・： Ｓ　Ｓ　　　　　　　３．８％　　　３６９にの硝化汚
泥を洗浄ぜずに、ＦｅＣ１，を対ＳＳ７％（Ｃａ　（０
１−１）　２でｐＨ４−０に調整）添加したものと、（
、ａ（０１−ｉ）２ヲ％ＪＳＳ２０％添加Ｌ　ｆニー　
（ｐｈｉｌｌ・５）ものを、それぞれ圧搾ａ　’ｍ　ｒ
ｌフィルタプレスにて、濾過比４　”！□ｆ／ｃ＋＋ｔ
　　で濾過時間３０分圧搾［９１（、ｆ肩　で圧搾時間
３０分で脱水したところ、次の結果を得た。

ｌ″ｅｃ１３ｅｃ１３処理ケーキ含水率　６２％Ｃａ　
（ＯＨ）　ｚ　　ａ　　　　　　　　　　　　ｂ　３％
また脱水炉液の性状を次表に示す。

ｐＨ４，８１１，２ ＮＨ，ｖＮ　　　４３０〜／Ｌ　　　　　　　３２０呼
／１ＢＵＤ　　　　　５２　ｔｒ　　　　　　　　８３
　＃ＰＯ，Ｑ、　　　　　　　　　０゜ ＳＳ　　　　’１２１１８ｚ ナオ、１イｅｃ１３ノ、代’ｌ　ｌ：　Ｆｅ２（ｂｏ４
）３を用イタとごろ、ＦｅＣ１３にくらべて脱水ケーキ
の含水率が約１％上昇したが、はぼ同等の結果というこ
とができた。

また、ＦｅＣｌ３を添加した硝化汚泥のｐＨを４．０ニ
調整するたｙ）　ニＮａＯＨを用いたが、Ｃａ（ＯＨ）
２で調整したものにくらべて含水率が２％程度上昇した
。ＮａＯＨはこのように含水率を高めるうλに価格ｑｌ
高いから、アルカリ剤としてはカルシウムを含むもの、
例えはＣａ（ＯＨ）２、ＣａＯなどが好ましい。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明方法のフローシートである。 １・・・有機性汚泥、２・・・嫌気性消化槽、３・・消
化ガス、４・・・妹気性消化残物、５・・・硝化枠１．
６　・スラリ、７・・・混合改質槽、８・・無機画集剤
、９・・脱水機、 １０・・・脱水ケーキ、　１１・・′ｌＰｌ液特許出願
人　荏原インフィルコ株式会社代理人弁理士　端　　山
　　７１− 同　　弁理士　千　　１）　　　　様。 手続補正書 昭和５７年４月１３日 ２、発　明　の名称　　　有機性汚泥の処理方法３、補
正をする者 事件との関係　　　　特許出願人 住所（居所）　　　　　　東京都千代田区−ツ欄１丁目
１査１号ＢＥ　ｊ　（”８縁）　　　（０４０）荏原イ
ンフィルコ体式会社代表者　吉　原　−部 ４、代理人 ６、補正により増加する発明の数 ７、補正の対象　　発明の詳細な説萌の欄８、補正の内
容　別紙の通り 補　　　　正　　　　書 本願明細書中 ｔ　第４頁第２？′Ｔと第３行との間に次の文を加入す
る。 ［また、従来は消化残物のアルカリ度を低下させるため
に水洗（エルトリエーンヨン）を行っているが、この操
作によって消化残物中の小粒径ＳＳ、コロイド性ＳＳが
洗い流され、これが最初沈殿池を経由して再び嫌気性消
化槽に流入してくるというメタン発酵能力のない不活性
ＳＳが悪循環するという重大な問題点會生じているのが
実状である。（この現象ヶ不ン占性Ｓ８のバックロード
という。）」２、第１３頁第５行と第６行との間に次の
文を加入する。 ［■　嫌気性消化残物全量を生物学的硝化又は硝化脱窒
処理したのち、無機凝集剤を添加して好筐しくは酸性条
件下でフィルタプレス等で脱水する方法を採用すること
によって、エルトリニージョン操作が不要になる。 　２− この結果、不活性ＳＳのバックロード現象を皆無にでき
る。」 以上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 α）　有機性汚泥を嫌気性消化処理したのち、該嫌気性
   消化残物を生物学的硝化あるいは生物学的硝化脱窒処理
   し、次いで無機凝集剤を添加して脱水することを特徴と
   する有機性汚泥の処理方法。 （２）　　前記嫌気性消化残物が脱離液を分離した消化
   汚泥である特許請求の範囲第１項記載の処理方法。 （３）　　前記無機凝集剤が少なくとも酸性の鉄系（４
   ）　　前記無機凝集剤が、アルカリ性化合物である特許
   請求の範囲第１項又は第２項記載の処理方法。 （５）　　前記無機凝集剤としてアルカリ性化合物を併
   用して処理するものである特許請求の範囲第３項又は第
   ４項記載の処理方法。 （６）　　前記アルカリ性化合物が、アルカリ性カルシ
   ウム化合物である特許請求の範囲第４項又は第５項記載
   の処理方法。