JPS59154200A - スラツジの処理方法 - 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】 本発明は産業廃水、下水、し尿処理場等より生ずる難濾
過性の生物処理汚泥を凝集剤の作用と常圧下での加熱処
理とにより高濾過性の汚泥に改質させて脱水するもので
脱水機において著しく低含水率の脱水ケーキが得られる
ようにするとともに熱処理における省エネルギー化を割
ることができ′るスラッジの処理方法に関するものであ
る。

一般的に生物処理汚泥は粒子の表面が多糖類、蛋白質等
のゾル状コロイドで覆われているため周囲に大量の水を
結合させておわ、そのため生物処理汚泥中の自由水ｋ　
？？過しようとしても重なり合ったゾル状コロイドが大
きな濾過折抗となり自由水の通過が著しく妨害されてし
丑う。

一方、生物処理汚泥に高分子凝集剤を添加反応させて巨
大フロックとしたものは巨大７０ツク間に大きな水道を
つくるために自由水の通過が著しく早くなり濃縮機での
自由水の分離が容易に行われる。　しかし生物処理汚泥
の間にはさまれた間隙水やノ°ル状コロイド中の水分を
分離するために巨大フロックに圧力を加えた場合には生
物処理汚泥が密に重なり合うためゾル状コロイドによっ
て水道がふさがり濾過抵抗が急激に上昇し、またゾル状
コロイド中の水も脱水することが難しいために脱水機で
かなりの圧力を加えても脱水の効果が殆んど上らない。

このため生物処理汚泥を脱水しやすく改質する方法とし
・て圧力容器中で空気（酸素）の存在下に温度１５０“
Ｃ以上、圧力５　ｋｇ／ｃｄｔ以上の条件で生物処理汚
泥を高温高圧の加熱処理することによりゾル状コロイド
をゲル化（または無機化）して汚泥の性状を改質し、易
濾過性汚泥として脱水機にて脱水する方法が提案されて
いる。このように生物処理汚泥を易濾過性汚泥に改質さ
せることにより水を含んだゾル状コロイドが破壊されゲ
ル化するとともに固形分密度の高い固い汚泥となって加
圧脱水が容易になるものである。

すなわち、生物処理汚泥を凝集処理してそのまま脱水機
で脱水する従来の脱水方法では、通常含水率８０〜８５
％程度の脱水ケーキしか得られないが、上記高温高圧の
熱処理によって改質した汚泥を脱水するとケーキの含水
率を５ｏ％〜７０％にすることも可能である。

しかるに上記高温高圧の熱処理法においては汚泥の全量
を高温度高圧力下に保持するものなので処理設備が大型
になること、熱エネルギーの消費が大きいこと、設備の
維持管理が難しいこと、高温高圧の影響により生物処理
汚泥が熱分解されてＰ液中にＢＯＤ、ＣＯＤ成分として
排出されＰ液のＢＯＤ、ＣＯＤ濃度が数千〜１万ｍｇ／
Ａ　　の値に寸で増大する二次汚染を生ずるのでＦ液の
再処理が必要になること等の問題点を有しているため実
用上米だあまり普及するに至っていないのが実状である
。

本発明は上記の問題点を解消しようとするもので生物処
理汚泥を濃縮し、該濃縮汚泥に凝集剤を添加混合して常
圧（大気圧下）で６０’Ｃ〜１００’Ｃの温度にて加熱
処理することにより、熱エネルギー使用量をできるだけ
少なく、かつｒ液の量を少なくしてしかもＰｔＬのＢＯ
Ｄ、ＣＯＤの増加をおさえたうえで生物処理汚泥を易濾
過性汚泥に改質させて脱水機における脱水効率を格段に
向上しうるスラッジの処理方法を提供することを目的と
している。

すなわち本発明者等は汚泥のヂ過抵抗を小さくし、脱水
性を向上させるために、生物処理汚泥に高分子凝集剤な
どを適用して容易に分離される自由水の大訊分を濃縮機
によって分離し濃縮されて著しく、容積の減少した汚泥
を加熱反応槽に連続的に供給して該反応槽において無機
凝集剤または高分子凝集剤溶液を添加混合しつつ６０°
Ｃ〜１００°Ｃに昇温加熱することにより短時間で汚泥
の濾過性状が改善され、加圧脱水が容易な性状に改質さ
れることを見出し本発明を完成したものである。

本発明において濃縮に使用する高分子凝集剤（−次疑集
剤）にはポリジアルキルアミノエチルメタクリレート、
ポリアミノメチルアクリルアミド、ポリジゲルキル四級
アンモニウム塩、ポリビニルイミダシリン、ポリエチレ
ンイミン、ポリアミドポリアミン、キトサンなど一般に
使用されるカチオン性高分子凝集剤が挙げられるが、ア
クリルアミド・アクリル酸共重合物、ポリアクリル酸ソ
ーダ、ポリスルホメチル化ポリアクリルアミドなどのア
ニオン性ポリマーと前記カチオン性ポリマーとの併用も
可能である。

また加熱反応時に添加する凝集剤（二次凝集剤）として
は無機凝集剤または高分子凝集剤が使用され無機凝集剤
としては塩化第二鉄、硫酸第二鉄、塩基性ポリ硫酸鉄、
硫酸アルミニウム、塩化アルミニウム等の多価金属塩で
あり、高分子凝集剤としては濃縮に使用する高分子凝集
剤と同じものでもよいが特にポリエチレンイミン。

ポリアミドポリアミン、キトサン等比較的低分子量のポ
リマーが好ましい。

なお、上記二次凝集剤に木粉、紙粉、フライアッシュ、
珪藻土、消石灰などの泥過助剤を併用すると脱水性を向
上させることができる。

濃縮機としてはＦ布走行式スクリーン、回転円筒式スク
リーン、遠心式濃縮機などの装置を使用でき、脱水機と
してはベルトプレス・フィルタープレス、真空脱水機、
遠心脱水機等を使用することができる。

加熱反応の温度は６０°Ｃ〜１００°Ｃで特に８０°Ｃ
〜９０”Ｃが好ましい。加熱温度が６０°Ｃ未満である
と易濾過性汚泥に改質ｔ、る効果が充分でなく、また１
００°Ｃを越えると汚泥が熱で分解し易くなり、Ｐ液中
にＢＯＤ、Ｃ！ＯＤが増加するので好まし　く　ない、
。

次に本発明の処理方法を第１図の工程図により説明する
。

生物処理汚泥（固形分濃度０５〜５．０％）（１）に高
分子凝集剤（−次凝集剤）（２）を添加して凝集反応槽
（６）にて汚泥を凝集させて巨大フロック化しこの汚泥
フロック（４）を濃縮機（５）にて速かに自由水を分離
して濃縮汚泥（固形分濃度４〜１５％）（６）とする。

このとき濃縮機として遠心式のものを使用する場合には
破線で示すごとく汚泥（１）は凝集反応槽（３）を経ず
に直接、濃縮機（５）に供給する。この濃縮汚泥（６）
を加熱反応槽（８）に送りそこで二次凝集剤（７）を添
加してのち乾燥機（１２）または焼却炉（１３）からの
高温廃ガス（１６）との熱交換によって汚泥を６０°Ｃ
〜１００“Ｃに加熱して二次凝集剤と反応させる。この
とき必要であれば破線で示すごとく重油、灯油、石炭等
の燃料による燃焼熱（熱ガスまたは蒸気）を熱源（１７
）として使用することもできる。こうして加熱反応と凝
集剤の作用により濃縮汚泥（６）はゲル化されて汚泥自
身の密度が高められ、固く脱水し易い性状に改質される
。改質された汚泥（９）は脱水機（１０）に導入されて
脱水される。このとき加熱改質された汚泥（９）を新に
加熱反応槽（８）に入る濃縮汚泥（６）と熱交換するな
どにより冷却してもよい。また必要ならば改質汚泥（９
）にさらに高分子凝集剤（図示せず）を添加して再び巨
大フロック化してから脱水してもよい。

こうして脱水された生物処理汚泥は脱水ケーキ（１１）
として乾燥機（１２）に導入されて乾燥ケーキ（１４）
とされ、あるいは直接に焼却炉（１３）に導入され焼却
されて焼却灰（１５）となる。この場合、脱水ケーキ（
１１）は著しく低含水率（５０％〜７０％）となってい
るために短時間で乾燥が行われ、また焼却する場合にも
ほぼ自燃領域に入っているので重油などの補助燃料の使
用量が少なくて済むばかりでなく、そのとき発生する廃
ガス（１６）の熱を熱交換により加熱反応槽（８）の熱
源として有効に活用することができる。

以上のごとく本発明処理方法によれば産業廃水、下水、
し尿処理場等より生ずる生物処理汚泥の処理において汚
泥を濃縮機にて濃縮して濃縮汚泥とし該汚泥に無機凝集
剤または高分子凝集剤を添加混合して６０°Ｃ〜１００
°Ｃに加熱することにより濃縮汚泥を易濾過性の汚泥に
改質させて脱水するようにしたから凝集剤の作用と常圧
下での加熱反応とによって汚泥の粘性が低下して濾過性
及び脱水性が著［７く改善され、濾過速度が早くなり、
しかも著しく含水率の低い脱水ケーキが得られる。

また汚泥をある程度まで濃縮してから加熱反応させるの
で処理設備が小さくてよく、設備費も安価で、作業性が
よく、連続処理かり能でしかも熱エネルギーの消費量が
少なくて済む。

さらに高温高圧処理ではないので、？ｐ液液中ＢＯＤ、
ＣＯＤの増加が極めて少ないなどの種々の利点がある。

次に本発明の効果を実証するための実施例を示す（なお
各実施例において係は重量％を示し、ＳＳは汚泥の固形
分を指す）。

実施例１゜ 醸−造工業の活性汚泥（濃度１．１％）にカチオン性高
分子凝集剤を０．８％／ＳＳ添加して濾過した濃縮汚泥
に■無処理　０８０°Ｃに加熱処理■塩化化第銑鉄４％
／ＳＢ添加■塩化第二鉄を４％／Ｓ　Ｓ添加して８０°
Ｃに加熱処理した場合の脱水機での加圧力と脱水ケーキ
含水車の関係を第２図に示す。

■の結果より濃縮汚泥そのままでは加圧力４　ｋｇ／ｃ
ｄ程度で含水率の低下がなくなり、さらに圧力を増して
も脱水効果は期待できない。　また含水率は８０％程度
の高含水率にとどま゛る。

■の加熱処理を行った場合は逆に濾過抵抗が増加してし
まい■の結果より逆に悪化し２　ｋｆｌＡｄ以上の加圧
力での操作が不可能であった。

■の塩化第二鉄を添加した場合は濾過抵抗が減り加圧力
を増す程合水率は低下するがそれも６Ｈ／ｃｄ以上では
あまり含水率の低下が認められない。

■の塩化第二鉄を添加してさらに加熱処理した場合はさ
７らに含水率の低下を示し汚泥の性状が著しく改善され
たことが判る。

実施例２ 繊維工業の活性汚泥と凝集沈澱汚泥との混合汚泥（濃度
１．６％）にカチオン性高分子凝集剤を０．７％／＠Ｓ
添加して濾過した濃縮汚泥に■無処理■硫酸ばん土を添
加して８０°Ｃに加熱処理■ポリ硫酸鉄を添加して８０
°Ｃに加熱処理　■塩化化第銑鉄添加して８０゛Ｃに加
熱処理した場合の脱水機による加圧力と脱水ケーキ含水
率の関係を第６図に示す。

この結果より■無処理の場合加圧力が２ｋｇ／ｃ己程度
でこれ以上の脱水は難しくなってしまうが■■■の処理
を行ったものでは著しく脱水性が良くなることが判る。

また脱水性と凝集剤の種類との関係では硫酸ばん土、ポ
リ硫酸鉄、塩化第二鉄の順で脱水性が良くなる。

実施例３゜ 発酵工業の活性汚泥（濃度４．１％）にカチオン性高分
子凝集剤を４．５％／ＳＳ添加して濾過し・た濃縮汚泥
に■無処理■ポリエチレンイミンを１％／ＳＳ添加■ポ
リエチレンイミン１％／ＳＳを添加して８０“Ｃに加熱
処理した場合の脱水機での加圧力と脱水ケーキ含水率の
関係を第４図に示す。

この結果より濃縮汚泥そのままでもかなり低含水率のケ
ーキが得られる汚泥であるがポリエチレンイミンを添加
しただけでは含水率の低下はそに程認められず、ポリエ
チレンイミシ添加後加熱処理した場合には著しく低含水
率のケーキが得られることが判る。

実施例４゜ 食品工業の活性余剰汚泥（濃度０．６％）にカチオン性
高分子凝集剤を１．１％／ＳＳ添加して濾過した濃縮汚
泥に塩化第二鉄を６％／ＳＳ添加してから、加熱処理を
行った場合の脱水Ｆ液中のＢＯＤ、ＣＯＤ成分の変化を
第５図に示す。

この結果、脱水Ｆ液中のＢＯＤ、ＣＯＤ値が５００ｍｇ
　／ＩＬ前後であり従来の高温高圧熱処理の場合のＢＯ
Ｄ、ＣＯＤ値（数千ｍｇ／１．〜１万ｍｇ／ｆｆ１）と
比べて著しく低いことが判る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を説明する工程図、第２図〜第５図は実
験結果を示す線図で、第２図は処理方法の相違による脱
水ケーキ含水率と加圧力の関係線図、第５図は二次凝集
剤の相違による脱水ケーキ含水率と加圧力の関係線図、
第４図は二次凝集剤としてポリエチレンイミンヲ使用し
た場合の脱水ケーキ含水率と加圧力の関係線図第５図は
脱水ろ液中のＢＯＤまたはＣＯＤの量と加熱温度との関
係線図である。 １・・・生物処理汚泥、２・・・高分子凝集剤（−次凝
集剤）、３・・・凝集反応槽、４・・・汚泥フロック、
５・・・濃縮機、６・・・濃縮汚泥、７・・・二次凝身
キ斉１ｊ、８８１．加熱反応槽、９・・・改質汚泥、１
０・・・）脱水機・１１・・・脱水ケーキ、１２・・・
乾燥機、１３・・・焼去ｐ炉、１４・・・乾燥ケーキ、
１５・・・焼却灰、１６・・・高温廃ガス。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）産業廃水、下水、し尿処理場等より生ずる生物処
   理汚泥の処理において、汚泥を濃縮機にて濃縮して濃縮
   汚泥とし、該汚泥に無機凝集剤または高分子凝集剤を添
   加混合して６０°Ｃ〜１００°Ｃに加熱することにより
   濃縮汚泥を高濾過性の汚泥に改質させて脱水することを
   特徴とするスラッジの処理方法。
2. （２）　　濃縮汚泥が生物処理汚泥に高分子凝集剤を添
   加混合して凝集してから濃縮機で濃縮したものである特
   許請求の範囲第（１）項記載のスラッジの処理方法。
3. （３）　　加熱するための熱源に脱水ケーキを乾燥また
   は焼却する際に発生する高温廃熱を利用する特許請求の
   範囲第（１）項または第（２）項記載のスラッジの処理
   方法。