JPS58196897A

JPS58196897A - 有機性汚泥の嫌気性消化処理方法

Info

Publication number: JPS58196897A
Application number: JP57076642A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Shibazaki; 柴崎　和夫; Ryosuke Miura; 良輔三浦; Itaru Takase; 高瀬　格; Yukio Toya; 遠矢　幸男
Original assignee: Toshiba Corp; Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1982-05-10
Filing date: 1982-05-10
Publication date: 1983-11-16

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】〔発明の接衝分野〕本発明は、下水、産業廃水等の有様性汚水を浄化処理す
る際に発生する有機性汚泥の嫌気性消化処理方法に関す
る。

〔発明の技術的背景およびその問題点〕下水や産業廃水
等の有機性汚水を、活性汚泥法で処理すると生汚泥や余
剰汚泥が発生する。これを処理する方法として、嫌気性
消化処理がよく知られており、国内では、約半数の下水
処理場で嫌気性消化処理が行なわれている。

嫌気性消化処理は細菌の作用で行なわれるもので（１）
有機性汚泥中の炭水化物、脂肪、タンパク質を主に低級
脂肪酸に分解する流化段階、１）低級脂肪酸を主にメタ
ンと炭酸ガスに分解するガス化段階、の二段階の反応か
らなると考えられている。

この二段階の反応のうち、ガス化段階が律速段階である
と考えられている。

嫌気性消化処理の一般的なフローを第１図に示す。

被処理物である有機性汚泥は管路１を介して、第一消化
槽２に投入される。ここで有機性汚泥を１５〜２０日間
程度滞留させ、前述し丸液化、ガス化反応により、最終
的にメタンと炭酸ガスに分解させる。を九第−消化槽２
では、細菌の活性を高く維持させるために一般的には３
０〜４０°Ｃ１１度に加温している。また投入された有
機性汚泥と細菌を均一に分布させるために、機械撹拌し
たり、あるいは発生した消化ガスをブロワ−などＫよっ
て吹き込んで撹拌している（その九めの機構は図示を省
略）。次に有機性汚泥拡管路４．を溢流し第二消化種へ
導入される。ここで有機性汚泥會５〜ｌＯ日間程度滞留
させ、重力誤縮させる。上澄み液は管路５を介して、通
常は水処理システムへ返送させている。濃縮した有機性
汚泥は、管路６を介して次の汚泥処理工程へ送られる。

第一、第二消化槽から発生した消化ガスは、管路７′ｔ
−介してガスタンク８に貯留される。消化ガスの組成は
、メタンが６０〜６５−１炭酸ガスが３５〜４０−１そ
の地価化水素、アンモニア、水素が微１．含まれている
。このように消化ガスは可燃性のメタンが主成分なので
、第一消化槽の加温は消化ガスから得られるエネルギー
で行なっているのが一般的である。

このような従来の嫌気性消化処理方法には、次のような
間賄点があった。

（１）反応が遅いため、長時間の滞留時間が必要であっ
た。一般的には２０〜３０日の滞留時間で処理されるが
、それでも消化率は３０〜５０ｓと低く、このため、嫌
気性消化槽は大きいものとなっていた。

（１い　低級脂肪酸の過剰の蓄積によりＰＨが低゛ト１
７、ガス化細菌の活動を阻害し、適切な処理ができなく
なることがある。このような場合には、水酸化ナトリウ
ム等のアルカリ剤を添加（７てＰＨ調節を行なうためア
ルカリ剤のコストがかかるという欠点があった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、反応速度を高め、１つ長期間安定した
処理を行なうことができ、さらにアルカリ剤コストが不
要である嫌気性消化方法を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明の有機性汚泥の嫌気性消化処理方法は、石灰また
は塩化第二鉄などの鉄塩を添加し脱水した脱水汚泥を焼
却することにより発生する焼却灰を、嫌気性消化槽へ添
加して消化処理することを特徴とする。

〔発明の実施例〕

次に本発明を図面に示す一実施例を参照して詳細に説明
するが、その前に、本発明の基本概念を説明する。

前述したように、低級脂肪酸の過剰な蓄積によりＰＨが
低下すると適切な処理を行なうことはできない。従って
、長期間安定した処理を行なうためには、アルカリ剤を
添加して常に適正なＰＨになるように調節する必要があ
る。またガス化細菌の好適なＰＨ（通常は７．０〜７．
６）に調節してガス化、ａｍの活性を最も高くすること
により、ガス化段階の反応速度を高められ、消化処理全
体の反応速度を高めることができる。

一方、石灰または塩化第二鉄などの鉄塩を添加し脱水し
た脱水汚泥を焼却すると焼却灰が発生するが、この焼却
灰中には、生石灰が多量に含まれている。そのため、焼
却灰を溶液中に懸濁させれば、その溶液はかなり高いア
ルカリ性を示す１、従って、第一消化槽のＰＨが設定ｆ
＃Ｌ（目標値）になるように焼却版上添加することによ
り、消化反応速度は高くなり、またＰＨの低下は起らな
いので常に安定した処理を行ない得るようになる。

さらに、ガス化細菌の多くは固着性であイ）ため、焼却
灰を添加することにより、固着できる［場所！（以下ニ
ラチェと記す）￥ｒ与えることになり、ガス細菌の菌体
濃度を増すことができる。従って、消化反応の律速段階
であるガス化反応速度を高めることができ、消化反応全
体の速度を高くすることができる。

ここで、本発明に使用する焼却灰は、次のようにして作
られる。すなわち有機性汚泥を嫌気性消化処理した嫌気
性消化汚泥に対し、薬注工程にて石灰または塩化第二鉄
などの鉄塩上添加して混和し、この薬注汚泥を真空式脱
水機あるいは加圧式脱水機などで脱水する。そしてこの
脱水汚泥を立型多段炉あるいは流動床炉なとで焼却する
ことにより、前記焼却灰を得ることができる。

次に本発明の一実施例を説明する。

第２図は本発明方法を実行する処理装ｆ′を示す。

図において、１５は消化槽で、恒温槽１４内に設置され
る。１１は汚泥投入ポンプで、消化槽１５内に達する管
路９の中間部に設置され、この管路９を介して被処理汚
泥を消化槽１５内に投入する。

１２は汚泥引抜きポンプで、消化槽１５内の低部に開口
する管路ｌＯの中間部に設置され、この管路１ｏｔ−介
して処理後の汚泥を消化槽１５円から引抜く。１３はタ
イマーで、上記汚泥投入ポンプ１１および汚泥引抜ポン
プ１２を所定時間毎に運転し、消化槽１５内における汚
泥量、およびその滞溜時間を制御する。１８は消化ガス
管路で、その一端は消化槽１５の上部に開口し、その内
部に生じる消化ガスを排気させる。またこの消化ガス管
路１８の中間部には湿式ガスメータ１９を設ける。２０
は記録針で、消化槽１５内のＰＨ計１６および湿式ガス
メータ１９の測定値を入力し、これを記録する。

上記処理装置に対し、被処理物の有機性汚泥としては、
都市下水処理場の初沈汚泥と余剰汚泥を体積比で１対ｌ
に混合したものを用いる１、そしてこの汚泥を第２図に
示した消化槽１５（容積ｔ１消化温度は３６℃）に投入
し、嫌気性消化処理を行ない、消化槽ＰＨ１消化ガス発
生−１消化ガス組成、消化効率を測定した７、ＰＨ計１
６としてはガラス電極を用い、また消化ガス発生ｉｇＦ
ｉ湿式ガスメータ１９で測定した。消化ガス組成はガス
クロマトグラフ（検出器＃′１ＴｃＤ）により一日−回
測定し念。また消化効率は次式によって算出した３、Ｄ
　−（１−７，ｘＶｎ）　Ｘ　１００Ｄ；消化効率（イ
）Ａｎ；投入汚泥の無機分（＠ｖＳ；消化汚泥の有機分（４）ＡＩ；投入汚泥の有機分（６）ｖｎ：消化汚泥の無機分（６）Ａｎ、Ａｓ、Ｖｎ、Ｖｓ　ｕ下水道試験方法によって分
析し友。

投入し九有機性汚泥濃＃１ま３．５％　、消化槽での滞
留時間は１５日の条件で試験全行なった１、汚泥の投入
は一日一日（約１０分間）行ない、投入する直前に投入
汚泥量と同量の消化汚泥量を引抜い友。

焼却灰は上記都市下水処理場で発生した屯のを使用し友
。消化槽への焼却灰の添加は、焼却灰５ｔに対して水道
水１００−で懸濁させて（ＰＨは１１．３　）汚泥投入
直後にＰＲが設定値になるように行なっ友。

試験期間は約２ケ月間で、定常状態でのデータによシ検
討した。試験結果の一例を第３図、および下表、こ示す
。

第３図は消化槽ＰＨの経時変化の一例を示した図である
。ａＦｉＰＨが７．６に、ｂは７．２になるように、−
日一回焼却灰懸濁液を添加した場合であり、Ｃは焼却灰
無添加の場合である。

＊　Ｃを１００とするまた上記表１中のａ、ｂ、ｃはそれぞれ第３図と対応す
るものであり、ｄはＰＨの調節を焼却灰ではなく水酸化
ナトリウムによって行なった場合である。ＰＨの設定値
はｂと同様７．２である（ＰＨの静時変化Ｆｉｂとほぼ
園様なので図示は省略し九）。

第３図および表に示したように、生石灰を含んでいる焼
却灰を消化槽に添加してＰＨを調節することにより、焼
却灰無添加の場合Ｃに比較して、消化効率およびメタン
発生量を増加させることができた。また、ＰＨの調節に
生石灰を含んだ焼却灰を使用した場合と水酸化す）　Ｉ
Ｊウムを使用した場合とで、消化効率、メタン発生量は
異なり、焼却灰全使用した方が高い値であった。これは
前述したように、焼却灰がガス化細菌のニラチェとなっ
たためであろうと推定される。

次に同様の試験装置を用いて、第４図に示したように汚
泥投入−１ｉｔｌ−急激に変化させて嫌気性消化処理の
安定性を、本発明方法と従来方法について比較検討した
。その試験結果の一例を第５図、第６図に示す。これら
の図において、・は本発明方法である生石灰を含む焼却
灰添加によりＰＨを７２に調節した場合の結果であり、
ｆはＰＨ調節を全く行なわない場合の結果である。焼却
灰の添加方法等については前述した方法と同様である　
第５図、第６図から判るように、投入汚泥負荷の急激な
増加に対しても消化槽ＰＨを設定値に調節でき、且つ安
定した処理ができた。これに対し、ＰＨを調節しない従
来方法ではＰＨ，メタン発生量は低下１〜、処理不能な
状態に陥った。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明方法によれば、薬品ｊストがか
からずに消化槽ＰＨを調節できるという利点がある。消
化槽ＰＨを設定値に調節−ｒることによって、消化反応
速度を高めることができ、且つ長期間安定した処理が可
能となる。また本発明方法では、ガス化細菌に対するニ
ラチェを与えることになるのでガス化細菌の菌体濃度を
高められ、水酸化ナトリウムなどのアルカリ剤でＰＨｉ
７１節する方法に比較して消化反応をより促進できると
いう利点もある。さらに、嫌気性消化処理の後工程であ
る脱水工程において、焼却灰が脱水助剤的な働き１行な
い脱水効率を向上させることができるなど種々の利点が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は嫌気性消化処理の一般的フロー紫示す図、第２
図は本発明の実施例ｔｂ明するための試験装置の概略図
、第３図、第４図、第５図、第６図はそれぞれ本発明の
詳細な説明するための消化槽ＰＨの経時変化図、汚泥投
入謳の経時変化図、消化槽ＰＨの経時変化図、およびメ
タン発生ｌの経時変化図である。１．４，５，６，７・・・管路　　２・・・−吹消化槽
３・・・二次消化槽　　　８・・・ガスタンク９・・・
汚泥投入管路　　１０・・・汚泥引抜き管路１１・・・
汚泥投入ポンプ　１２・・・汚泥引抜きポンプ１３・・
・タイマー　　　　１４・・・恒温槽１５・・・消化槽
　　　　　１６・・・Ｐ）Ｉ計１７・・・撹拌器　　　
　　１８・・・消化ガス管路１９・・・湿式ガスメータ
　加・・・記録計（７３１７）　　代理人弁理士　則　
近　憲　佑　（ほか１名）第１図第２図／Ｓ

Claims

【特許請求の範囲】

石灰または塩化第二鉄などの鉄塩を添加し脱水し友脱水
汚泥を焼却することにより生じる焼却灰を、嫌気性消化
槽に添加して嫌気性消化処理を行なうことを特徴とする
有機性汚泥の嫌気性消化処理方法。