JPS594500A - 有機汚泥の改質方法 - 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、廃水処理設備（製紙・食品加工）、下水処理
設備及びし尿処ＩＩ脛備等より発生する有機汚泥のｔｈ
質方法に係り、特に低含水率でかつ衛生的な脱水ｔ−キ
として回収することＱ〕できる有機汚泥の改質方法を提
供しようとするものである。

従来、有機物含有汚泥の改質方法としては、塩化第２鉄
又は硫＠第１鉄等の鉄系の金践塩と消石灰の併用法、お
よび高分子凝集剤の添加による方法が良く知られている
。しかし、上記鉄塩と消石灰の併用法は、消石灰を多量
に添加する（汚泥乾燥固形物当り３０〜５０％）ため、
脱水後のケーキ量が増大しその処分地の確保がｒ＃Ｊ題
になっている。

又、消石灰等の無機物か脱水ケーキ中に長短に残留する
ため脱水ケーキの発熱量が相対的に低下することにより
、これを焼却処分しようとする場合に多量の燃料を消費
し処理コストの増大をまねく。

さらに、脱水ケーキ中にクロムが含まれていると焼却時
に消石灰の作用により６価クロムが生成され焼却灰中に
残留する等、他めて真人な問題点のあることか強く詔瓢
されている。

最近これらの問題点を解消した高分子凝集剤か開発され
、広〈実施されてきている。しかし、高分子凝集剤添加
による改質法にも、■高分子凝集剤が奢しく高価である
こと。■脱水ろ液中に残留する高分子凝集剤の生命体に
与える影暢が明確でないこと。等の問題点か残されてい
る。さらに、塩化第２鉄と消石灰の併用法及び高分子凝
集剤による改質法により得られる脱水ケーキの含水率は
７０％が限界であり、それ以下の含水率をうろことは極
めて困難である。

しかしなから、さらに底−含水率の脱水ケーキを得よう
とすれは、熱処理法あるいは凍結融解法等の手段に頼ら
ざるを得ない。熱処理法は、汚泥を反応缶内にて１５０
〜２００　Ｕの温度組曲において密閉状態にて煮沸処理
するもので、処理汚泥の脱水性が著しく改善され、得ら
れる脱水ケーキ含水率は６０％以下となる。これは、高
温、高圧条件のもとで１汚泥を処理するため、汚泥の脱
水性をＦ！Ｆｉ害している活性汚泥等の生物細胞か破壊
され内部に含まれている水分か分離される。その結果低
含゛水率（５０〜６０％）の脱水ケーキか得られる。し
かし、熱処理法は上記の長所を有する反面、■固形分よ
り分ｌ離した液体が着色すると共に多量の溶解性有機物
を含有するため、その再処理設備を必殺とする。

■運転・維持管理に熟練を要する。■連続州転をし、熱
回収を行わないとエネルギー的に不利となる。等の大き
な欠点があり、殆んど普及していない。又、凍結融解法
は、■処理が回分式であること。■多量の電気エネルギ
ーを必要とすること。

■有機汚泥では改質効果が低い等の欠点があるため、有
機汚泥の改質法としては利用でれていない。

一方、オゾンはフッ素に次ぐ強い酸化力を有する気体で
殺菌、脱臭、脱法作用を持つことか知られており、上水
の殺菌、下水臭気＆Ｊｋ臭、廃水の処理等に広く用いら
れているが、有機汚泥の改質を目的として使用されてい
る例は少ない。

特に％ｗａｒｄｓによるａｇｒｙ！Ｉｒ　（特開昭５Ｏ
−４５４４７）で提集された下水処理方法があるが、こ
れは醗累の１に皇な雰囲気の密閉容器内に下水を流通さ
せ生物学的化学的作用により浄化した後、オゾンにより
殺菌脱色・脱法しようとするもので、オゾンの酸化力を
下水処理に応用したものであり１鳴機汚泥の改。

質を１郎とした本発明とは不質的に弐なるものである。

本発明は上記従来技術の欠点に亀み、簡便な設備と操作
により極めて低含水率でかつ衛生的な脱水ケーキを得る
ことを可能とする有機汚泥の改質方法を担供することを
目的とする。

本発明は、廃水処理設備、下水処理設備及びし尿処理設
備等より発生する有機汚泥を改質する方法に係り、沈殿
槽から供帽された汚泥に、硫酸・塩酸等の酸を添加し汚
泥のＰＨを３〜６に調整した後密閉容器である反応装置
に投入し、３〜５晰伽禽の加圧雰囲気１においてオゾン
をα５％以上含有し残部が実質的に酸素である気体と該
ＰＨ調整汚泥を３　Ｑ−１２０分間接触混合しオゾンに
よる汚泥の改質を促進し、しかる後浮上濃縮することに
よりｉｂ汚泥の脱水性を改善しようとするものである。

ここでオゾンの含有量を２〜３％にすると反応がより促
進される。

一般に汚泥の脱水性については汚泥の脱水性を阻害して
いる物質の代表的なものは、排水の浄化に使用される活
性汚泥であり処理汚泥の主成分である。活性汚泥はその
周囲及び内部にが量の水分を包含し、かつ活性汚泥を構
成している生物細胞へ強固に結合したゲル状物質を保有
しているため脱水が困難であると考えられている。

本発明において反応装置内で、オゾンは反応開始剤とし
て作用し酸性条件下では容易に汚泥中の水と反応して、
非常に反応性か冨むフリーラジカルを生成する。この生
成したフリーラジカルは汚泥粒子を連続的に攻撃をし、
分子レベルでは汚泥を構成している分子の二重結合等へ
激しく攻撃をして、該物質中の高分子を低分子化する。

その結果、汚泥の周囲に付珊したゲル状物質自身及びゲ
ル状物質と生物細胞を結合しているバインダーが破壊さ
れる。そして細胞膜が破壊されることにより内部に包含
された水分の脱離を容易にするので本反応装置に後続す
る浮上分離をして脱水工程の後には極めて低含水率の脱
水ケーキを得ることができる。さらに一連の反応におい
て活性なフリーラジカルのみならず、ゲル状物質及び生
物細胞を構成している分子の二重結合等へのオゾンの°
親電子性による付加力や酸素の酸化力により、一層反応
か促進されるのである。

図表１に従来法である部分子凝集剤添加により改質した
汚泥（同図の曲ｉ−で、高分子凝集剤添態率か０．８％
である）、塩化第２鉄及び消石灰の併用による改質法（
同図の曲ｈｂで、汚泥固形分に対して塩化第１鉄を１０
％、消石灰を４０％添加した）及び本発明による改質法
（同図の曲線０で処理圧力４に９／♂、オゾン濃度邸、
処理時間９０分で処理〕の各々により改質した汚泥（、
２００ｍ１　）のヌツチェテスト（真空度４５ｏｇｍＨ
ｇ）におけるＰ岐息の経時間化を示す。

本実表に用いた汚泥は、Ｓ下水処理場よりサンプリング
した混合汚泥で固形物濃度は、３．２％のものである。

本実験の結果によれば、局分子凝集剤により改質した汚
泥は極めて水分の抜ける速度は早いか、汚泥中に残留す
る水分は最も高い。一方、塩化第２鉄と消石灰の併用法
は、水分の抜ける速度は著しく遅いが残留水分は低くな
っている。

これらの従来法に比較して、本発明の改質法によれは、
尚分子凝集剤とほぼ同等の水抜は速度か得られると同時
に、岐路的に残留する水分か最も少なくなる。

図表１　ｅ液の経時に化 図表２にＴ市１水処理場の鯉初沈殿池より発生する混合
汚泥（汚泥固形分＠　ｙＬ２３％）を用いて従来法及び
本発明による改質法を実施した後に、脱水して得られた
脱水ケーキ性状により、その改質効果を比較して示す。

図表２に示すごとく、本発明の改質後に得られた脱水ケ
ーキの含水率は従来の薬剤添加法に比較して、著しく低
下する。その結果、脱水ケーキの容積は塩化第２鉄及び
消石灰併用法の約込３　、Ｑ分子凝集剤添加法の約１／
１．７と。

なり、脱水ケーキを埋立処分する糾合に、処分地のスペ
ースが小さくて済む。

又、ウェットベースの脱水ケーキの発熱量を比較すると
、本発明によって得られた脱水ケーキの発熱量が最も高
い。従って焼却処分する場合に、燃料的には最も有利で
ある。ちなみに本汚泥の固形分中に占める有機分の割合
か約４０％であり、本改質汚泥の脱水ケーキ含水率が４
７％であることを考慮すれは、焼却する燃料を必要とせ
ず充分自燃し得る熱量を有する。

さらに、本脱水ナーキはオゾンによる脱臭殺菌作用によ
り無臭となり、室温に約１週間放電して敗 も腐食及びかびの発生はなかった。

それに対して、高分子凝集剤によって得られた脱水ケー
キは腐敗して悪臭を発し、３日後にはかびを生じた。

又、脱水ｒ液中のＳＳ（懸濁物質）は、本発明では１５
０ＰＰｍ、　％分子凝集剤によった方法で・は、２００
乃であった。尚、浮上濃縮の後に得られる濃縮汚泥の濃
度は乾燥固形分として５〜１０％であった。

図表２　改質効果の比較 （注）発熱量はウェットベース 図表３に各棟の有機汚泥を本発明による改質法を適用し
た後、ベルトプレス型脱水他で脱水してイυられた脱水
ケーキの含水率を示す。

汚泥濃度、有機分距等の性状は汚泥の発生源によって異
るが、いずれの脱水ケーキも含水率５０％を下回ってい
る６゜ このことから、本発明の改質方法か有機汚泥の脱水性改
善に著しく寄与しているものと考えられる０ 処理条件としては次のことを一定として、各々の汚１７
ｆ！き度、有機発冷、脱水ケーキ含水率を示したのであ
る。

１、　処理圧力　　　　４に９／ＣＭ”２　処理時間　
　　　９０分間 ３、　オゾン濃度　　　２％ 本　汚泥のＰＨ４６ ５、脱　水　像　　　　　　ベルトプレス型読水気図表
３　汚泥の翫類による改質効果の相異この発明の実施缶
を図と共に説明する。第１図は本発明による処理７ｐ−
チャートの図を示す。

図について説明すると、汚泥僧１において会議した汚泥
はＰＨ鯛整檜２へ供給し、この槽内に硫酸塩酸等の酸３
を汚泥性状に応じて添加する。Ｐ）Ｉは、−３〜６にな
るように攪拌混合をして均一に調整をするのである。こ
の時、嫌気性消化の一段階である酸性発　を利用し、Ｐ
Ｈを３〜６に１整してもよい。

次には、ＰＨ−整汚泥反応装臘４に供給し、３〜お ５ψ３の加圧雰囲気下にぬいてオゾンを２〜３％含有す
る気体と３０〜１２０分混合接触Ｖることにより改質を
する。

一方、空気、純酸素及び濃縮酸素等の酸素を含る。該オ
ゾン含有混合気体はオゾン加圧装置９にて３〜５に９／
−に加圧した後、反応装置４へ供和し前記オゾン含有加
圧雰囲気を保持する。反応装置４内において一定時間改
質された汚泥は、浮上−＠５へ供給し、浮上分離をした
後に脱水機６にて脱水をして脱水ケーキとして排出する
。

第２図において反応表−４の概念図を示す。反応槽１５
内部に汚泥を微粒子に分散させるための接触装置１２及
び下部に液相を攪拌しがっオゾン含有混合気体の溶解を
促進するための散気装置１３を備えた円筒形密閉圧力容
器である。汚泥供給ポンプ１１でＰＨ３〜６に調整した
汚泥の一定社を反応槽へ。

供給した後、液相上部空ｒｌ］をオゾンを含有した混□
合気体にて酸素を量真に含有し、かつ圧力３〜５に９゜
／ａｎ”の加圧雰囲気に保持する。該反応槽下部より汚
泥循環ポンプ１０にて引き抜き循城し、接触装置１２で
汚泥を極めて細かな微粒子にして反応指向全体に均等分
散させ気体相との界面接触面接を大きくシ、オゾン含有
気体と汚泥ＰＩＪ１．１粒子とオゾンとの接触を促進さ
せる。一方液相においては、この反応楕円を加圧状態に
保持することにより、さらにオゾン含有混合気体を散気
してオゾン含・有混合気体の溶解を促進させる。上記汚
泥循環により液相表面全体に汚泥粒子が円周方向に推進
力を保有した状態で噴霧され、かつオゾン含有気体を反
応槽下部にて散気することにより、液相表面はラジアル
方向の流れを起し、ざらに液相中には放射流を起して液
相の攪拌を十分に行い、汚泥粒子とオゾン・酸素等との
接触頻度を増し、反応を効串よくかつ迅速に進行させる
。

本発明により得られる効果を以下に列記する。

Ｌ　低含水率高発熱量の脱水ケーキか得られることによ
り、処分か従来の改質法に比較し著しく簡便となる。す
なわち、脱水ケーキ容積か従来法の約ｙ２となることか
ら、埋立処分に娶する用地面積か小さくて済む。又、脱
水ケーキに焼却処分しようとすれは、脱水ケーキの保菊
する熱量を利用することができるので、焼却燃料が不要
となる。

２　汚泥かオゾンの作用により殺菌されるため、。

脱水ケーキ中の殺菌か死減し、そのまま放置しても腐敗
せず極めて衛生的となる。と同時に、オゾンにより恕臭
も除夫され、脱水ケーキの取り扱い保￥ｒ等か容易とな
る。

３、　汚泥中の水分もオゾンの作用により浄化されるた
め、急臭、無菌化されるので衛生的にな゛る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の処理フ四−チヤード図、第２図は反応
表に概念図である。 ３：酸素供粕装瓢、１４ニオシン循堀ポンプ、１５＋反
応楕。 ！°）マ面の浄書（内容に変更なし） 悴１図 悴　２　図 手続補正書（方式） ％式％ 補１］：をする者 名　　Ｂ、　　　＋５０８１　　ｆｌ　ｉ’７：余属株
式会社′代ノイと河！ｌ：＋：　　典夫 代　　　理　　　人 二

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 供鞄された汚泥に硫酸、塩＃に等の酸を添加するかもし
   くは酸性係着によりｐＨを３〜ｄに調整した後、３〜５
   に９／αの加圧雰囲気丁においてオゾンを２〜３％含滴
   し、残存が実質的に際繁である気体と該の改質方法。