JPS5851996A - 下水汚泥の嫌気性消化法 - Google Patents

下水汚泥の嫌気性消化法

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JPS5851996A
JPS5851996A JP56149479A JP14947981A JPS5851996A JP S5851996 A JPS5851996 A JP S5851996A JP 56149479 A JP56149479 A JP 56149479A JP 14947981 A JP14947981 A JP 14947981A JP S5851996 A JPS5851996 A JP S5851996A
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acid
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桐山 光市
Yoshitaka Matsuo
松尾 吉高
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銀朗 遠藤
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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、下水汚泥の嫌気性消化法の改良に関するもの
である。
ここ2〜3年来の省エネルギー、石油節約のブームにの
って下水処理においても処理場で発生する汚泥を嫌気性
消化し1発生するガスを何らかのエネルギ源として回収
するということが随所で行なわわるようlこなってきた
。そして、従来からの嫌気性消化法に飽き足らず、でき
るだけ多くのガスを回収するべく様々な工夫がなさn、
るようtこなった。
しかしながら、嫌気性消化法を単lこエネルギ回収の面
だけで評価するのでなく、一つの汚泥処理法として見た
場合、そこには自と消化汚泥の脱水性というものが考慮
1こ入ってこなけnばならない。
かねてより書物などには汚泥を嫌気性消化すると脱水性
fJs改善される。と記されているようである−3− QS、実際はそうではなく少なくとも嫌気性消化をする
前の汚泥(以下、混合生汚泥と記す)に比べて脱水性が
良くなるということはない。このことG;l[It#A
+cもはっきり数字で表わされている。
脱水性の良し悪しは脱水過程で消費する薬品の量や電力
に影響をおよぼし、9のようIこ嫌気性消化汚泥の脱水
性が混合生汚泥のそれに比べて悪くなるようであれば嫌
気性消化法の評価はエネルギ回収という長所と脱水過程
で逆1こ多くのエネルギを消費するという短所とを総合
して行なう必要がある。しかしこnまで嫌気性情イーに
関して成され。
できた工夫はエネルギ回収という点にだけ向けられ、脱
水性を改善しようということは一切考えらnず、長所を
更番こ長所たらしめることにのみ奔走してきた。
こnlこ対し、本発明は脱水過程での短所を改善し、そ
のことによって嫌気性消化法]こ対する総合的な評価を
一段と高いものとすることD3できる有効な方法を提供
することを目的とするものである。
すなわち本発明は嫌気性消化処理工程を酸生成特開8B
58− 51996 (2) 相(第一段階)とカス比相(第二段階)からなる二相消
化方式とし、前記酸生成を成す第一段階を経た汚泥の一
部分を前記カス化を成す第二段階へ導くと共に残部を濃
縮工程蔽こ導き#紬汚泥と分離液lこ分離し該分離液を
前記第二段階Eこ導き、前記濃縮汚泥と第二段階からの
流出汚泥とを混合して脱水処理することを特徴とするF
水汚泥の嫌気性消化法であって、通常得らn、る嫌気性
消化汚泥に酸生成段階で得られる汚泥を混合して脱水す
るようにしたことtこよって消化汚泥の脱水性改善を図
った点lこ特徴がある。
ガス化が十分1こ行なわれた通常の消化汚泥は凝集性b
5失なわれ、PH+ Mアルカリ度とも1こ高く、これ
を脱水するには凝集剤を多く必要とするばかりでなく脱
水ケーキの含水率が高いうえ固形物処理量モ少ない。こ
わに比べ酸生成段階のみを経た汚泥は凝集性を失なうこ
となく、才だ、H、Mアルカリ度ともfこ混合生汚泥よ
りも低いので、混合生汚泥を脱水するときよりも凝集剤
は少なくてすみ、脱水ケーキQ)含水率、固形物処理量
iこおいても優 5− 位である。したがって酸生成段階の汚泥のみを脱水する
ならば脱水性05悪いという短所もないのであるυ5.
一方で、酸生成段階では汚泥中の有機物の分解が少なく
嫌気性消化の長所である汚泥量の減少とエネルギ回収を
十分に図ることができない。
そこで本発明lこおいては前記のように、嫌気性消化過
程を酸生成槽とガス比相とよりなる二相消化方式とし、
酸生成を成す第一 段階を経た汚泥を、ガス化を成す第
二段階に直接流入する部分と第二段階(こは行わないで
沈降あるいは浮上分離などの濃縮工程に行く部分とtこ
分け、該償縮工程で得られた濃縮汚泥と第二段階からの
汚泥を混合して脱水する。すなわち、前述のようlこ下
水汚泥の嫌気性消化ではエネルギ回収ができるという長
所と脱水性fJs良くないという短所とを合わせ持ち、
これを評価する1こあたっては、この長所と短所とを総
合的に判断しなくてはならず、長所を生かし、短所をで
きるたけ小さくする目的で、ガス化も十分(こ成すよう
1こ酸生成槽からカス比相へ進む部分も得、また良い脱
水性を確保することができるよう 6− lこ酸生成のみで終わった部分と、ガス化まで行なった
部分とを混合して脱水するのである。
本発明の@徴を更に明確番こするため、第1図に示すよ
うな従来の二相消化方式について説明する。
この方式は混合生汚泥aを酸生成槽1で処理したのち、
流出汚泥の全量を沈降分離工程1′1こ導き分離液dを
ガス化槽2で処理し、得られる汚泥をざらIこ沈降分離
工程2′で処理し、沈降分離工程1′からの濃縮汚泥e
の一部を酸生成槽11こ返送すると共に、該濃縮汚泥e
の残部と沈降分離工程2′から濃縮汚泥e′を系外に排
出するというものである。
しかしながら、本発明法は第1図の従来法1こ比べて、
その構成および効果1こおいて著しく相異している。
すなわち、先ず第一1こ、第1図例の方法tこおいては
ガス化を受けるのは沈降分離液た゛けであって。
汚泥中の有機物の分解を帥生成段階番このみ因っており
、酸生成段階ののち一部υS直接ガス化段階へ雌大して
更に肴機物分解とガス化を受ける本発明に比べて、有機
物の分解ひいては汚泥量の減少と−7− いう点において劣る。前述のように酸生成段階のみでは
有機物の分解が少ないので嫌気性消化プロセスシこ投入
された汚泥の固形物が酸生成段階1こしか介在しない公
知技術では汚泥中の有機物の分解は当然少ないのである
。汚泥量の減少はこの汚泥中の有機物の分解tこ因るも
のであり、分解が少なけわ5ば汚泥量の減少も少なく、
これは自と嫌気性消化プロセスの大きな長所を過少にす
るものでしかない。また、もう一つの長所であるエネル
ギ回収という点についても本発明は公知技術よりも著し
く優nたものである。なぜなら、エネルギ回1(52と
はガス発生lこばかならず、このガス発生量は汚泥中の
有機物の分解帯1こ因るものであるからである。絶対的
に有機物の分解量の少ない公知技術ではガス発生量も少
なく、シたがってエネルギ回収量も少なくなる。
とのようiこ二相消化方式で酸生成を成す第二段階のの
ち全量を沈降分離過程に導き分離液をガス化槽に流入さ
せ、沈降分離汚泥を酸生成段階lこ返送するという公知
の技術と1本発明とでは嫌気性)柵BR58−5199
6(3) 消化プロセスの長所である汚泥量の減少とエネルギ回収
という点で顕著な差異を示しており、こ2tらの長所を
保持しつつ、かつ短所である消化汚泥の処理の□容易さ
を改善することfこよって嫌気性消化法の総合的な評価
の向上を図った本発明は上述の公知技術とは本質的1こ
異なるものである。
本発明tこおいては、酸生成を成す第一段階からの流出
汚泥についてはガス化を我す第二段階6と直接流入する
部分と沈降、浮上など5こよる分離過程を経る部分との
流量化は任意であり、汚泥の減少量、ガス発生fおよび
汚泥の脱水性などを考慮した上で約合的な立場1こ立っ
て決めればよい。
さて、既述のように本発明は嫌気性消化汚泥の脱水性を
改善し、そのことによって嫌気性消化法に対する総合的
な評価を一段と高くするものであるが、酸生成段階のみ
を経た汚泥は混合生汚泥よりも脱水性に冨むことから、
嫌気性消化汚泥の持つ短所を克服する意味ではできるだ
け酸生成段階の汚泥を脱水処理することが好ましく、一
方汚泥量の減少とガス発生量の増大をも合わせて図るな
 9− らば、この酸生成段階でできるだけ汚泥中の有機物を分
解して有機酸に変えることを図る必要がある。
次lこ本発明の一実施態様1こついて、第2図により説
明する。下水の混合生汚泥aは酸生成槽IIこ投入され
、酸生成り5終了するまで滞留したのち、処理後の汚泥
は流出汚泥すとCに分かれ、流出汚泥すは直接ガス化槽
2に、流出汚泥Cは沈降分離槽、浮上分離槽などの濃縮
工程3に流入し、分離液dは流出汚泥すと共lこガス化
槽2で処理される。
濃縮汚泥eはガス化槽2からの流出汚泥fと混合され、
脱水工程(図示せず)Iこよって処理される。
この場合、流出汚泥fはそのまま濃縮汚泥eと混合して
もよいし、予め沈降濃縮又は浮上濃縮してもよいが、い
ずれ1こするかは流出汚泥fの濃度や脱水機の処理能力
などlこよって決定すべきであって1本発明の必須要件
ではない。なお、酸生成槽1で発生するガスiは脱炭酸
装置4で処理されたのち、酸生成槽1に循環される。図
中、jは生成するガスである。
−10− 一方、第3図は本発明の別の実施態様を示すものである
が、この場合、前記分離−i(dは凝集剤kを添加され
てから沈降分離、遠心分離など1こよる固液分離工程5
で処理され分離液gはガス化槽2に、分離汚泥りは酸生
成槽IIこ返送される。その他の点は第2図例と同様で
ある。   ゛本発明Iこおいては、第2図例のように
酸生成槽1で発生するガスから炭酸ガスを除去したもの
を酸生成槽1に循環して該槽汚泥を攪拌することによっ
て、酸生成反応を促進させることができる。
これは、酸生成段階より発生するガスの組成はおよそメ
タン35%、二酸化炭素65%で、通常の嫌気性消化ガ
スのメタン65%、二酸化炭素35%と比べてその組成
比O3逆転しており、炭酸ガスを除去することによって
炭酸ガス分圧が丁θ5るからである。このことは、そn
だけ汚泥中の有機物分解の促進、ひいては次のガス化槽
でガス化される有機酸生成の促進を意味しJ生成された
有機酸濃度の十分lこ高い液がガス化槽lこ流入するた
めガス発生量も単lこ酸生成槽を経た液がガス化槽Eこ
流大して得られる量よりもはるかに多い。そして汚泥中
の有機物分解が促進されているので汚泥量の減少も牢番
こ酸生成相のみを経た場合よりも大きい。
才た、本発明においては酸生成菌の濃度を高めることに
よって酸生成反応を促進することもできる。すなわち第
3図例のようlこ、酸生成を成す第一段階を経た後、沈
降あるいは浮上による分離過程多こて生じる分離液に凝
集剤を添加し、沈降分離あるいは遠心分離して得られる
沈殿汚泥を第一段階の酸生成相に返送することにより酸
生成菌の濃度を高めることができる。
嫌気性消化した汚泥は酸生成のみでも、またガス化まで
進行したものでもよいが、これを沈降分離あるいは浮上
分離して得られる分離液は活性汚泥混合液を沈降分離あ
るいは浮上分離して得られる分離液とは異なって大変沈
み、あるいは浮上しlこくい微細でコロイダルな粒子を
多数含んでいる。
酸生成段階のみを終えた汚泥lこついて沈降分離あるい
は浮上分離して得られる分離液Eこも微細にしてコロイ
ダルな粒子が多数含まれており、この中特開昭58= 
 5)、996 (4)Iこ酸生成に関与する菌体がこ
の沈降分離あるいは浮上分離過程で得られた汚泥部分よ
りも高い率で存在している。この菌体もしくは微細1こ
してコロイダルな粒子を伺らかの手段で捕捉し、酸生成
段階疹こ返送すれば酸生成菌の濃度を高くすることo5
でき、酸生成反応を促進することができる。酸生成反応
を促進できるということはとりも直さず汚泥中の有機物
分解の促進、ガス化可能な有機酸生成の促進そして、有
機酸濃度の十分tこ高い液がガス仕組に流入するためl
こカス発生量が増大することを意味することは前述のと
おりである。
菌体もしくは微細lこしてコロイダルな粒子を捕捉する
手段として5本発明では具体的lこは凝集剤を添加し、
沈降分離あるいは遠心分離するという方法を採り、沈殿
した部分こそ酸生成に関与する菌体濃度が非常に高いの
で、こnを酸生成相に返送する。一方、沈降分離あるい
は遠心分離して得られる分離液部は有機酸濃度も十分多
こ高く、ガス化すれば多量のガスを発生するのでガス仕
組−こ流入せしめる。
− 15− 前述の公知技術でも酸生成相での酸生成菌体濃度を高め
るためlこ、酸生成過程ののち全量を沈降分離し沈降汚
泥を酸生成相膓こ返送しているが、嫌気性消化汚泥の沈
降あるいは浮上分離の特色として、このような沈降汚泥
中よりも分離液中tこ浮遊する微細lこしてコロイダル
な粒子の中の方fこ高い率で菌poi存在するので、酸
生成菌を酸生成相Iこ返送してその中の菌体濃度を高く
するという目的からすれば、公知技術よりも本発明の方
が効率がよい。また、菌体の回収方法の相違などから見
ても本発明と公知技術では内容の異なるものである。
なお、本発明で用いる凝集剤は無機凝集剤、高分子凝集
剤のいずれでもよいが望才しくは高分子凝集剤である。
以上述べてきたように、本発明は、汚泥量の減少とガス
発生−こよるエネルギ回収という嫌気性消化のもつ長所
を最大限に生かし、一方で消化汚泥0>脱水性05悪い
という短所をできるだけ小さくする目的で、ガス化も十
分成し得るようにF水汚泥について酸生成相での有機酸
の生成を促進させる− 14− 工夫をともなった酸生成相を経てガス仕組へ流入させ、
ガス化した汚泥と酸生成段階のみを経た汚泥とを適当な
比率で混合して脱水することを特徴とするものである。
そして、こnは同じ二相消化方式を採るものであっても
既tこ公知技術となっている酸生成を成す第一段階の後
、全量を沈降分離過程1こ導き、分離液をガス仕組に流
入させ、沈降分離汚泥を酸生成段階iこ返送するという
ものとは、その目的1手段、効果Iこおいて著しい相違
をなすものである。
次に5本発明に基く実施例と従来法による比較例1こつ
いて述べる。
実施例16 固形物濃度(以下TS  と記す)3.5%、揮発性固
形物濃度(以下■S と記す)2.7%。
VS/T877.1 % %pi 5.7 、揮発性有
機酸、 1450my/l  の混合生汚泥を酸生成槽
に11/日の割合で半連続的1こ投入し、この酸生成槽
より発生するガスからCOlを除去したガスを循環しっ
つ槽内の攪拌を行ない4日間滞留させた。この酸−15
− 生成段階を終えたところでTS2.4%、VS 1.6
%、VS/T867%、 p115.0.41発性有機
酸14700m9/lとなった。酸生成段階を終えた汚
泥を等量の50(1/すつ、直接ガス化槽Eこ流入する
部分と沈降分離槽tこ流入する部分とtこ分けた。沈降
分離槽で4日間沈降濃縮したところ分離液O1250m
lでき、沈降濃縮汚泥の濃度は48%lこなった。そし
て分離液と直接ガス化槽1こ流入した部分が10日間槽
内で十分な攪拌を受けつつ滞留することlこよって14
.91/日のガス05出た。
ガス化槽の汚泥を3〜4日間沈降濃縮するとTS2.4
%の消化汚泥が250m/得られ、こnと酸生成のみを
終えて沈降濃縮槽から出た汚泥250j、/と混合する
とTS4.0%、VS 2.4X。
VS/T860.7 %の汚泥500m/となった。こ
nを塩化第二鉄と消石灰を凝集助剤とする真空脱水試験
機で脱水した結果、塩化第二鉄を固形物比10%、消石
灰を50%添加したところ、脱水ケーキの含水率75.
4N、固形物処理量磐−ff38= 5199G (5
) (Ne t )  23.4 kt/dh 、汚泥量2
0.2g/日を得た。なお、酸生成槽、ガス化槽ともに
槽内温度は35〜37℃であった。
実施例 2 TS 3.5 %、 vs 2.7%、VS/TS 7
7.1 X 。
pH5,7、揮発性有機酸1450F+1p/A’  
の混合生汚泥を酸生成41!IIこ11/日の割合で半
連続的に投入し、この酸生成槽より発生するガスからC
O2を除去したガスを循環しつつ槽内の攪拌を行ない4
日間滞留させた。この酸生成段階を終えたところでTS
 2゜4%、 vs i、 6 % 、、vS/’rs
 67%、p115.0.揮発性有機酸14700■/
lとなった。酸生成段階を終えた汚泥を2対1の割合で
直接ガス化柚に流入する部分と沈降分離槽Iこ流入する
部分とtこ分けた。すなわち、直接ガス化槽に670m
1流入させ、沈降分離槽Iこ330m/流入させた。沈
降分離槽で4日間沈降濃縮したところ1分離液が180
m/でき、沈降濃縮汚泥の濃度は5.3%lこなった。
そして、分離液と直接ガス化槽に流入した部分が10日
間槽内で−17− 十分な攪拌を受けつつ滞留することIこよって18.0
7/日のガスが出た。
カス化槽から出た汚泥を3〜4日間沈降濃縮するとTS
3.3%の消化汚泥が400m1得られ、こnと酸生成
のみを終えて沈降濃縮槽から出た汚泥150m/と混合
すると’rsa、4x、VS 2.0%、VS/TS 
 57.391;の汚泥550m/とナツタ。
これを塩化第二鉄と消石灰を凝集助剤とする真空脱水試
験機で脱水した結果、塩化第二鉄を固形物比10%、消
石灰を50%添加することIこより、脱水ケーキの含水
率76.7Fl、固形物処理量(Ne t )、20.
3 kp/ m h  汚泥量x8.9g/日を得た。
なお、酸生成槽、ガス化槽とも1こ槽内は35〜37℃
であった。
実施例 3 実施例1,2と同じ混合生汚泥を同じく11/日の割合
で数m/の遠心沈降汚泥と共lこ酸生成槽に投入し4日
間滞留させた。この酸生成段階を終えたところでTS2
.5%、vsl、’yx。
VS/T868%、pH5,1,揮発性有機酸、125
00−18− my/l となった。#生成段階を終えた汚泥を等量の
500m/ずつ直接ガス化槽に流入する部分と、沈降分
離槽に流入する部分と薯こ分けた。沈降分離槽で4日間
沈降濃縮したところ分離液が250、mlでき、沈降濃
縮汚泥の濃度は5.Oxになった。分離液薯こカチオン
系の高分子凝集剤を10卿添加し、G値2000で10
分間遠心沈降すると沈降汚泥数mlと分離液24011
1に分かれた。この遠心沈降汚泥は酸生成槽に返送し、
分離液は酸生成段階後直接ガス化111こ流入する部分
と一緒lこガス化槽に流入させた。ここで十分な攪拌を
受け10日間滞留することによって14、217日 の
ガスθS出た。
ガス化槽の汚泥を3〜4日間沈降濃縮すると。
TS2.5%の消化汚泥01250m/得らnl、これ
と酸生成のみを終えて沈降濃縮槽から出た汚泥250m
/と混合すると、TS4.2%、VS2.6XVS/T
861.5 %’の汚泥500m/となり、これを塩化
第二鉄と消石灰を凝集助剤とする真空脱水機で脱水した
結果、塩化第二鉄を固形物比10−19− X、消石灰を50%’添加することにより脱水ケーキの
含水率74.5%、固形物処理t(Net)25、2 
kIf/7FLlh汚泥量20.8g/日を得た。なお
酸生成槽、ガス化槽ともに槽内は35〜37℃であった
比較例 第1図の70−シートにより従来法について実施した。
’rs3.5%、VS 2.7 %%VS/’rs 7
7.1 %、p)l 5.7 、揮発性有機酸145 
om9/lの混合生汚泥を11/日の割合で、また酸生
成槽の後の沈降分離槽にて得られる沈降濃縮汚泥を10
0me1日の割合で一緒多こ酸生成槽に投入し、通常に
ガス攪拌を行ないつつ4日間滞留させた。この酸生成段
階を終えたところでTa2.7%、VS1.8、VS/
T867.5%、pH5,1、揮発性有機酸12100
■/lとなった。この汚泥全部を沈降分離槽に流入させ
4日間沈降濃縮したところ、分醗液500m/と濃縮汚
泥600m/に分かわだ。分#液部をガス化槽に流入し
、】0日間持m1昭58=  5f’3”6  (6)
槽内で十分な攪拌を受けつつ滞留すること(こよって6
61/日のガスが発生した。ガス化槽から500 m1
7’日で出る消化汚泥を1日沈降濃縮すると分離液と沈
殿汚泥1こ分かれ、沈殿汚泥量は120m1となり、そ
のTSa度は0.88%であった。− 先の沈□降分離槽より得らn5る濃縮汚泥はTa4.7
%’、VS 3.1%Fで600 m11日のうち前W
己のように1007n//日を酸生成槽に返送し、50
 o mt/日をガス化槽後の沈降分離槽より傅らnる
沈殿力1120m//日 と−緒1こして脱水した。こ
のときT83.9 %、 vs 2.7%であった。脱
水処理は塩化第二鉄と消石灰を凝集助剤として真空脱水
する方法を採った。塩化第二鉄をTS比15%、消石灰
を50%添加すると含水率74.8 %の脱水ケーキが
得られ、固形物処理t(Net)は25、Q kg/m
”h、汚泥−1i24.4g/日であった。なお酸生成
槽、カス化槽とも1こ槽内は35〜37℃であった。
【図面の簡単な説明】
−21− 第1図は従来法を示すフローシート、第2図は本発明の
一実゛施悟様を示すフローシート、第3図は本発明の別
の実施態様を示すフローシートである。 1・・・・・・酸生成槽、 2・・・・・・ガス化槽、
 3・・・・・・濃++lJ工程、 4・・・・・脱炭
酸装置、 5・・・・・・固液分離工程、 a・・・・
・混合生汚泥、 bl C1f ・・・・θL出汚泥、
 dlg ・・・分離液、 e・・・・・・濃縮汚泥、
 h・・・・・・・分離汚泥、  i、j・・・・・・
ガス、 k・・・・・・凝集剤。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、F水汚泥を嫌気性消化処理したのち脱水処理する方
    法lこおいη前記嫌気性消化処理工程を酸生成相(第一
    段階)とガス仕損(第二段階)からなる二相消化方式と
    し、前記酸生成を成す第一段階を経た汚泥の一部を前記
    ガス化を成す第二段階へ導゛くと共lこ残部を濃縮工程
    1こ導き濃縮汚泥と分離液に分離し該分離液を前記第二
    段階に導き、前記濃縮汚泥と第二段階からの流出汚泥と
    を混合して脱水処理することを特徴とするF水汚泥の嫌
    気性消化法。 2 前記第1段階tこて発生するガスを脱炭酸処理しな
    がら該第一段階lこ循環させること1こよって前記下水
    汚泥を攪拌せしめる特許請求の範囲第1項記載の方法。 3、 前記am工程で分離された分離液lこ凝集剤を添
    加して更に固液分離して濃縮物と分離水に 2− 分離し、該分離水を前記第二段階に導くと共に前記濃縮
    物を前記第一段階へ返送する特許請求の範囲第1項又は
    第2項記載の方法。
JP56149479A 1981-09-24 1981-09-24 下水汚泥の嫌気性消化法 Granted JPS5851996A (ja)

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