JPS58193794A - 有機性廃棄物の処理方法 - 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】 本発明は下水汚泥、厨芥、アルコール廃液、パルプ廃液
などメタン発酵（ｗ１気性消化）可能な各檀有機性廃棄
物の極めて省エネルギ、省資源型処理プロセスに関する
。

以下、本発明を有機性廃棄物の代表例として、下水汚泥
などの有機性汚泥を例にとって説明する。

有機性汚泥の処理法として従来より最も広〈実施されて
いる方法は、有機性汚泥にカチオンポリマーなどの高分
子凝集剤、ＦｅＣＬｓなどの無機凝集剤を添加して脱水
性を改善したのち、ベルトプレス、スクリュープレス、
フィルタプレスなどの機械脱水機によって脱水し、脱水
ケーキを乾燥・焼却・埋立て・肥料化などを行なうもの
である。

また、有機性汚泥を嫌気性消化する場合も、同様に消化
汚泥に対して上記の処理プロセスを適用している。

しかしながら、このような従来プロセスは以下に記すよ
うな重大な問題をかかえている。

■　脱水助剤として高分子凝集剤、無機凝集剤などの貴
重な有価資源を２〜６万円／１ｏｎ−ｎ、ｓと多量に必
要とし、資源浪費型プロセスとなっている。

■　脱水ケーキ水分が高水分（７８〜８５チ程度）であ
る走め、乾燥、焼却又はコ／ボスト化工程に重油などの
燃料を４００〜６００　Ｌ／１ｏｎ−ｄ、ｓと極めて多
量に消費し、エネルギ浪費型プロセスとなっている。

■　フィルタプレスで脱水するには高分子凝集剤は不向
きなため、ＦｅＣＬｓ　、Ｃａ　（ＯＨ）　２などの無
機脱水助剤を使用する必要があるが、みかけ上は脱水ケ
ーキの含水率は低下してもケーキ中の灰分が増加するた
め、発熱量が低下してしまう。しかも、焼却灰発生量が
多くなシ、さらに焼却時に汚泥中にＣｒ　　が存在する
と６価クロムＣｒ　　の生成を招きやすい。

などの大きな問題点が未解決となっている。しかしなが
ら画期的な解決策が見当らないので、やむを得ず従来プ
ロセスを採用しているのが実状である。

本発明は、このような従来プロセスの欠点をすべて的確
に解決することが可能な新プロセスを提供することを目
的とするものである。

すなわち本発明は、有機性廃棄物を圧力容器にて１００
℃以上で熱処理したのち、該熱処理物をメタン発酵可能
温度まで減温せしめて嫌気性消化処理し、その発生消化
ガスの燃焼エネルギを機械的エネルギ又は電気的エネル
ギに変換してエネルギ消費工程で利用すると共に消化残
物を少なくとも一つの密閉型間接加熱式乾燥工程にて乾
燥し、該工程で発生する水蒸気を蒸気圧縮機にて圧縮し
たのち前記密閉型間接加熱式乾燥工程の加熱源とするこ
とを特徴とする有機性廃棄物の処理方法である。

次に本発明の一実施態様を図面を参照して説明する。

有機性汚泥ｉ＃ｉ沈殿濃縮、浮上濃縮、遠心濃縮などの
任意の濃縮工程２を経由したのち汚泥予熱器３に流入し
、（資）℃〜１００℃程度に加温される。

次に、加温汚泥４は圧力容器５Ｋｆｉ人し、スチーム２
９′などの熱源によって温度１００℃〜２００℃（最適
範囲１５０℃〜１８０℃）に加熱して有機性汚泥１中の
有機物が熱処理され、メタン菌によって資化されやすい
形ＩＩＩＫ変化する（熱処理によってｖＳＳ単位重量あ
たりのメタンガス発生量が、熱処理を行なわない場合に
比べて約４倍に増大するという重要な効果がある）。

しかして、熱処理汚泥６は減圧弁７によって減圧され７
ラツシ工蒸発冷却槽８に流入し、熱処理汚泥６中の水分
がフラッシュ蒸発される一方、汚泥自身はエンタルピー
が減少し冷却される。

この汚泥温度はフラッシュ蒸発室の圧力を設定すること
によって容易にコントロールできるが通常は１気圧で行
なえばよく、フラッシュ蒸発室にて発生するスチーム９
およびフラッシュ蒸発による冷却汚泥１０の温度は約１
００℃になる。上記水蒸気９の保有する熱量は汚泥予熱
器３に供給することによって回収される。また、圧力容
器５及び汚泥予熱器３から発生する非凝縮性の悪臭ガス
１３はメタン発酵槽１２に流入し、嫌気性菌によって生
物脱果される。

しかして、冷却汚泥１０は温度コントローラー１１によ
ってメタン発酵に好適な温度（中温消化の場合３５℃前
後とし、高温消化の場合は５０℃〜５５℃程度とする。

同　本発明方法においては上記冷却汚泥１０の温度は通
常、高温消化温度より高いので、減温の程度が小さくて
すむ高温消化法を採用するのが効率的である）Ｋまで減
温されたのち、メタン発酵槽１２に流入しメタン発酵を
受け、通常１０日〜１５日間滞留する過程で多墓の消化
カスｌτが発生する。

一方、メタン発酵にあずからなかった消化残物１４は遠
心濃縮機などの固液分離工程１５にて固液分離され、消
化脱離液１６と消化汚泥１７に分離され、消化汚泥１７
を密閉型間接加熱式の乾燥器１８（例えばドラムドライ
ヤーが好適である）に供給する。

尚、固液分離工程１５を省略し、消化残物１４を直接乾
燥器】８に供給することも可能である。

一方、消化ガス１２′はガスエンジン１９又はガスター
ビン（ガスエンジンのほうが熱効率がすぐれているので
好ましい）に供給され回収動力、又は発電機を介した回
収電力２０（消化ガスＩＦＦ／から２．０〜２．５　ｋ
ｗｈ発電可能＞’５ｒ：蒸気圧縮機２１、濃縮工程２、
固液分離工程１５などの動力・電力消費工程に供給する
。余剰電力ｎは、例えば下水処理場の場合は活性汚泥処
理の曝気槽のプロワ−１水中エアレータ−のモータなど
に供給し利用するようにする。

さらに、ガスエンジン１９から排出される燃焼排ガス２
３を廃熱ボイラー２４に供給し、発生するスチーム２５
を圧力容器５、乾燥器１８などの加熱所要工程に供給す
るようにすることも有効である（従来は消化ガスのガス
エンジンからの廃熱は消化槽すなわちメタン発酵槽の加
温に利用されているにスキない）。

また、冷却用水２６をガスエンジン１９に通し、その廃
熱を回収して得た温水２７も（従来は消化槽の加温用に
しか使われていなかったが）、乾燥器１８による乾燥固
形物詔′の焼却ボイラー２９（及び／又＃ｉ消化汚泥１
７の加温用）に供給し、得られるスチームぎを圧力容器
５の加熱用に有効利用する。冑、２３′は消化ガスの燃
焼用空気、２５′は廃熱ボイラー２４への給水である。

さて、消化汚泥１７金上記乾燥器１８（ドラムドライヤ
ーを例にとって説明する）内に供給する一方、発生する
メチ２人（資）を蒸気圧縮機２１（圧縮機動力は前述の
ように消化ガス１２′から回収した動力、又は電力を利
用するのが最適であるが、買電した電力を蒸気１縮機２
１に使用する場合でも全体の電力収支を考慮すれば、結
局のところ間接的に消化ガス１２′から回収したエネル
ギを圧縮機動力に利用しているととＫなることは言うま
でもない）によって昇圧昇温したスチーム３０′を乾燥
器１８内に設けた間接加熱部３１内に供給し、消化汚泥
１７中の水分を蒸発せしめるのに再利用し汚泥を乾燥す
る。得られた乾燥物２８Ｆｉ貯槽３３がらコンポスト化
、そのま捷肥料化または焼却ボイラー２９に供給され焼
却されるが、乾燥物路の含水率を５０１以下に低くする
ことが極めて容易であるので、コンポスト化、又ｆ１焼
却用に重油などの補助燃料は全く必要なく、そのままコ
ンポスト化、焼却が可能である。

次に、上配間接加熱部３１内にて水蒸気から凝縮した凝
縮水３４Ｆｉまだ１００℃程度の温度を保有しているの
で、流入する消化汚泥１７の予熱に利用する。

冑、３５は非凝縮性ガスの排出管である。また、消化残
物１４の固液分離工程１５にて分離された消化脱離液１
６ｆ′ｉ、熱処理工程（汚泥予熱器３、圧力容器５及び
フラッシュ蒸発冷却槽８を含む工程）にて有機性汚泥ｌ
から分解溶出した高度着色成分（褐色を帯びている）を
高濃度に含んでおり、これをそのまま無処理で放流また
は水処理工程に混入させると処理水質の悪化を招くので
、生物処理後オゾン脱色処理工程藁にて脱色を行なった
のち、例えは下水処理王権の最初沈殿池又は曝気槽に流
入させるようにする。本発明ではオゾン発生機３７０所
費電力（約２０　ｋｗｈ　／Ｅｒａｓ　）は上記余剰電
力２２を利用することによって系外からのエネルギ供給
なしにオゾンを発生することができるという大きな利点
がある。

しかして、乾燥固形物四′は焼却ボイラー２９または熱
分解炉（図示せず）に供給して燃焼、又は乾留され、残
渣側が排出される。伺、３２はスクリューコンベヤー、
３９Ｆｉ燃焼用空気、４０は燃焼排ガスである。上記焼
却ボイラー四から発生するスチーム２９′は上記圧力容
器５に供給される。乾燥器１８の間接加熱部３１へのス
タートアップ用スチームは廃熱ボイラー冴にて作られた
スチーム６を利用すればよいが、他のスチーム（２９′
など）の一部も当然供給ロエ能である。

なお、本実施態様のように汚泥予熱器３、圧力容器５の
加熱方法として水蒸気を有機性汚泥１に混合する方法を
採用することにより、これらの熱処理工程から伝熱面を
介する熱交換方法が排除され、したがって熱交換伝熱面
への汚泥の焼付き（ベーキング現象）の問題が起らない
というオリ点が得られる。

以上のような本発明によれば、次のよりなｌ簀な効果が
得られ、従来プロセスの諸欠点をすべて解決できる。す
なわち、 ■　下水汚泥などの有機性廃棄物に脱水助剤を全く添加
することなく乾燥物ＫＮ換できるので、無薬注プロセス
が実現し、著しい省資源効果が得られる。

■　有機性廃棄物それ自身に本来内在するエネルギを利
用して高水分物から乾燥物に変換できるので、処理プロ
セス系外からの重油、電力などのエネルギ補給が不要に
なるが又は著しく少なくてよいので顕著な省エネルギ効
果が得られる。

■　有機性廃棄物を熱処理すると消化ガス発生量が増大
するという現象に着目し、熱処理・メタン発酵後の消化
残物を蒸気圧縮による乾燥工程に供給するという新しい
プロセスを開発し、さらに消化ガスの燃焼エネルギによ
って蒸気圧縮機の動力をまかなうようにシステム化した
ので上記Ｏ）項のように大きな省エネルギ化が達成でき
る。

■　熱処理・メタン発酵後の消化残物を間接加熱式乾燥
工程に供給するようＫＬＩので、原有機性廃棄物自体を
乾燥する場合に比べ、供給固形物量が１／、〜１４に減
少し、この結果、蒸発すべき水分量が大幅に減少するの
で省エネルギ効果だけでなく、乾燥器所要容積が顕著に
減少する。

■　上記乾燥工程に供給されるものが、温度５５℃程度
でメタン発酵工程から流出する消化残物であるので、こ
の保有熱量を殆どすべて乾燥操作に利用できる。従って
、該乾燥工程への供給汚泥の加温所要熱量が少なくて済
む。

（６）　　フィルタプレス、ベルトプレス、スクリュー
プレスなどの機械脱水工程が不１１’になる。

従って、難機械脱水性汚泥として庵知の余剰活性汚泥も
極めて容易に処理できる。

■　脱水助剤として高分子凝集剤は勿論のことＦｅＣ１
５、Ｃａ（ＯＨ）２などの無機脱水助剤を添加する必要
がないので、乾燥物の灰分が少なくなり、従って発熱量
が高く、焼却灰の発生量も少なく、６価クロムＣｒ　　
の発生も起り得ない。

■　熱処理・メタン発酵後の脱離液の高着色成分を、消
化ガスから回収した電力によってオゾンを発生させオゾ
ン脱色を行なうことによって合理的に除去できる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施態様を示すフローシートである。 １・・・有機性汚泥、２・・・濃縮工程、３・・・汚泥
予熱器、４・・・加温汚泥、５・・−圧力容器゛、６・
・・熱処理汚泥、７・・・減圧弁、８・・・フラッシュ
蒸発冷却槽、９．２５　、２９’、　３０　、３０’・
−・スチーム、１０・・・冷却汚泥、１１・・・温度コ
ントローラー、１２・・・メタン発酵槽、１２′・・・
消化ガス、１３・・・悪臭ガス、１４・・・消化残物、
１５・・・固液分離工程、１６・・・消化脱離液、１７
・・・消化汚泥、１８・・・乾燥器、１９・・・ガスエ
ンジン、加・・・回収電力、２１・・・蒸気圧縮機、２
２・・・余剰電力、２３・・・燃焼排ガス、２３’、３
９・・・燃焼用空気、刺・・・廃熱ボイラー、δ′・・
・給水、怒・・・冷却用水、２７・・・温水、あ・・・
乾燥物、あ′・・・乾燥固形物、四・・・焼却ボイラー
、３１・・・間接加熱部、３２・・・スクリューコンベ
ヤー、３３・・・貯槽、Ｕ・・・凝縮水、３５・・・排
出管、％・・・オゾン脱色処理工程、３７・・・オゾン
発生機、詔・・・残渣、４０・・−燃焼排ガス。 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　　五　　− 同　　弁理士　千　　１）　　　稔

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　有機性廃棄物を圧力容器にて１００℃以上で熱処理
   したのち、該熱処理物をメタン発酵可能温度まで減温せ
   しめて嫌気性消化処理し、その発生消化ガスの燃焼エネ
   ルギを機械的エネルギ又は電気的エネｉギに変換してエ
   ネルギ消費工程で利用すると共に消化残物を少なくとも
   一つの密閉型間接加熱式乾燥工程にて一乾燥し、該工程
   で発生する水蒸気を蒸気圧縮機にて圧縮したのち前記密
   閉型間接加熱式乾燥工程の加熱源とすることを特徴とす
   る有機性廃棄物の処理方法。 ２、前記エネルギ変換工程による機械的エネルギ又は電
   気的エネルギを、前記蒸気圧縮機の駆動用エネルギとし
   て利用する特許請求の範囲第１項記載の方法。 五　前記乾燥工ｌ！による乾燥ｑｊｌＪを焼却ボイラー
   に供給する一方、前記エネルギ変換工程からの廃熱によ
   って該焼却ボイラー用給水を予熱すると共Ｋ、該焼却ボ
   イラーにて発生する水蒸気のもつ熱量を前記圧力容器に
   よる熱処理工程の加熱源とする特許請求の範囲第１項又
   は第２項記載の方法。 ４、　前記エネルギ変換工程から排出される燃焼排ガス
   を廃熱ボイラーに供給し、発生する水蒸気を、前記圧力
   容器による熱処理工程、前記乾燥工程の少なくとも一方
   の加熱源とする特許請求の範囲第１項、第２項又は第３
   項記載の方法。 ５、　前記嫌気性消化処理によシ得られる消化残物を固
   液分離処理して消化汚泥と消化脱離液に分離し、該消化
   汚泥を前記乾燥工程に供給する一方、該消化脱離液をオ
   ゾン処理すると共に＃オゾンの発生用エネルギとして、
   前記エネルギ変換工程で得られる電気エネルギを利用す
   る特許請求の範囲第１項、第２項、第３墳又は第４項記
   載の方法。 ６　前記圧力容器による熱処理工程を、温度１５０℃〜
   １８０℃で行なう特許請求の範囲第１項。 第２項、第３項、第４項又は第５項記載の方法。 Ｚ　前記圧力容器による熱処理物の前記減温処理をフラ
   ッシュ蒸発により行なうと共に、該フラッジ−蒸発処理
   により発生する水蒸気を前記圧力容器による熱処理工程
   に供給する有機性廃棄物の予熱に利用する特許請求の範
   囲第６項記載の方法。