JPS5949079B2 - 下水スラッジのコンディショニング方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は下水処理方法に関し、更に詳しくは、下水スラ
ッジのコンディショニング方法に関する。

本発明は都市下水、パルプおよび製紙廃棄物、並びに酪
農、食肉およびその他の食料設備の廃棄物などのスラッ
ジ（この明細書においてこれらの、そしてこれらに類似
したスラッジを総称して下水スラッジと呼ぶ）の処理に
もつとも有利に使用することができる。

今日、スラッジのコンディショニングは普通スラツジの
構造および水の結合の形体を変化させ、それによってス
ラッジの脱水を改良することができるような処理を意味
する。

コンディショニングの程度は脱水装置の効率、流出液の
透明度および脱水されたスラッジ中の水分含量を規定す
る。

コンディショニングは主として薬剤又はスラッジの熱処
理によって実施され、処理の形式はスラッジの性質およ
び地域的な条件に従って選定される。

もつとも広く行なわれているコンディショニングの方法
は圧倒的に多量の下水スラッジを脱水できる様なスラッ
ジの薬剤処理を用いて実施されている。

薬剤処理は無機および有機の化合物、すなわち凝固剤お
よび凝集剤を用いる。

従来技術において広く知られているのは無機の薬剤、す
なわち凝固剤によって下水スラッジをコンディショニン
グする方法である （ Ａ、Ｉ、Ｚｈｕｋｏｖ 、 Ｉ、Ｌ、Ｍｏｎｇ
ａｉｔ ａｎｄＩ Ｄ Ｒｏｄｚｉｌｌｅｒ 、”
Ｍｅｔｏｄｙ ｏｃｈｉｓｔｋｉｐｒｏｉｚｖｏｄｓ
ｔｖｅｎｎｙｋｈ ５ｔｏｃｈｎｙｋｈ ｖｏｄ”／Ｍ
ｅｔｈｏｄｓＯｆ″Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｓｅｗａｇ
ｅ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ／ＳｔｒｏｙｉｚｄａｔＰｕｂ
ｌｉｓｈｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ、 Ｍｏｓｃｏｗ、
１９７７、ｐ、１８０参照）。

この方法は処理すべきスラッジに鉄およびアルミニウム
塩並びに石灰の１０％溶液を添加することからなる。

もつとも効率的な凝固剤は塩化鉄であり、そして一般に
は石灰と組合わせて使用される。

塩化鉄の割合は平均して５〜８％であり、そして石灰の
割合は１５〜３０％である（処理すべき下水の乾固分基
準）。

このような処理の間に、凝固がおこり、すなわち微細に
分散した粒子およびコロイド粒子の凝結、溶媒分子のシ
ース（外装）が破れて大きなサイズのフロックの生成並
びに水分結合の型の変化を来たすプロセスがおこる。

この方法は効率的ではあるが、多量の割合の試薬を使用
すること、それらの試薬が不足することおよび高い腐蝕
性をもつことの故に高価でありかつ実施が難しい。

従来技術において知られている別の方法は有機薬剤、す
なわち凝集剤によってスラッジのコンディショニングを
する方法であり、この方法は前述の方法に比較しである
長所を有する （Ａ、Ｉ、Ｚｈｕｋｏｖ １．Ｌ、Ｍｏ
ｎｇａｉｔ ａｎｄＩ、 Ｄ、 Ｒｏｄｚｉｌ
ｌｅｒ 、”Ｍｅｔｏｄｙ ｏｃｈｉｓｔｋｉ
ｐｒｏｉｚｖｏｄｓｔｖｅｎｎｙｋｈ ５ｔｏｃｈｎｙ
ｋｈ ｖｏｄ”／ Ｍｅｔｈｏｄｓｏｆ Ｉｎｄｕｓｔ
ｒｉａｌ Ｓｅｗａｇｅ Ｔｒ（＝ａｔｍｅｎｔ／ Ｓ
ｔｒｏｙｉｚｄａｔＰｕｂｌｉｓｈｉｎｇ Ｃｏｍｐａ
ｎｙ、 Ｍｏｓｃｏｗ、 １９７７、ｐ、 １８１参照
）。

この方法は処理されるスラッジに活性成分濃度０．０１
〜０．５％の濃度の凝集剤溶液を添加することからなり
、凝集剤としてはカチオン、アニオンおよびソニオン凝
集剤を使用する。

この凝集剤の種類は下水の組成に従って選ばれる。

すなわち、相当量の有機物（灰分含量２５〜５０％）を
含むスラッジの処理の場合には普通カチオン凝集剤のみ
を使用し、中間量の有機物（灰分含量５５〜６５％）を
含むスラッジの場合にはカチオンおよびアニオン凝集剤
を併用し、そして少量の有機物（灰分含量６５〜７０％
）を含むスラッジの場合には主としてアニオン凝集剤を
用いる。

凝集剤の使用割合は、用いる凝集剤の種類にもよるが、
０．０５〜０．４％（スラッジの乾固分基準）である。

この方法の前に述べた方法に比較しての長所は使用する
凝集剤が腐蝕性でないことであり、このことはスラッジ
処理に使用する装置にとって有利である。

しかしながら、上に述べた方法と同じように、この方法
は相当量の凝集剤の使用を必要とし、そして脱水された
スラッジの水分含量がかなりあり（例えば、真空フィル
ターにおけるその後のスラッジ処理において、スラッジ
中の水分含量は約８５％である）、このことはその後の
スラッジ処理のコストを増大しかつ下水処理プラントの
利用度を高める。

本発明の原型は無機および有機の薬剤を用いてスラッジ
処理することからなるスラッジコンディショニング方法
にある（フランス特許第２２６６５３４号参照）。

この方法によれば、スラッジは無機の薬剤（塩化鉄、硫
酸鉄、石灰）と有機の凝集剤の組み合わせ効果によって
処理される。

この方法は懸濁固形物を実質上球状の粒子の固りに変化
させることができる。

この方法に従えば、スラッジコンディショニング品質管
理は比濾過抵抗又は媒質の両値によって行なわれる。

しかしながら、比沢過抵抗に従ったコンディショニング
プロセスの品質管理はプロセスを長引かし、その他にこ
の測定手段とプロセスの最適性との間にはっきりとした
関係がない。

品質管理のために媒質白惺値を用いることも非効率的で
ある。

なぜなら、異なる凝固剤および凝集剤に対してプロセス
の最適性は異なった両値にあり、そしてこの測定手段と
プロセスの最適性との間に厳密な関係がないからである
。

これらの要素を一緒に考慮すればコンディショニングプ
ロセスの十分な効率は得られず、使用する薬剤の量が増
大する。

本発明の主たる目的は、下水スラッジコンディショニン
グ方法の効率を改良し、かつ使用する薬剤の消費量を少
なくするようなパラメーターの値に従って、かつこのパ
ラメーターをそのような範囲に保持することによって下
水スラッジコンディショニング操作を実施する下水処理
コンディショニング方法を提供することにある。

かかる本発明の主目的の観点から、金属塩および有機凝
集剤を用いてスラッジを処理することを含んでなる下水
スラッジのコンディショニング方法が提供され、本発明
に従えば、スラッジを金属塩で処理する前にスラッジの
コロイド電荷（ｃｏｌｌｏｉｄ ｃｈａｒｇｅ）値を測
定し、次いで−３〜＋３ ｍｇ−ｅｑｕｉｖ、 ／ １
の範囲のコロイド電荷値を得ることができる量の金属塩
を添加してスラッジを処理し、その後スラッジを６５〜
８５℃の温度まで加熱し、そしてコロイド電荷値を再び
測定し、その後、加熱後のスラッジのコロイド電荷が−
３，０〜−ｏ、１ｍｇ−ｅｑｕｉｖ、 ７１（７）範囲
の場合ニハカチオン凝集剤、コロイド電荷が−０，１〜
＋０．１ ｍｇ −ｅｑｕｉｖ、 ／ ｌの範囲の場合
にはノニオン凝集剤、そしてコロイド電荷が＋０．１〜
＋ ３ ｍｇ−ｅｑｕｉｖ、 ／ １の範囲の場合には
アニオン凝集剤の各有機凝集剤を用いて、スラッジを処
理する。

このプロセスの操作をコロイド電荷に従って実施する場
合には、プロセスの過程の品質を確実に判断することが
でき、かつ最適の条件下においてプロセスを実施するこ
とができる。

特に、−３〜＋３ ｍｇ−ｅｑｕｉｖ、 ／ ｌの範囲
のコロイド電荷によって最適条件下における金属塩の作
用によって速い凝固プロセスが得られる。

このことは前記したようなコロイド電荷値の場合には、
スラッジのコロイド粒子の間の吸引力が反撥力を上回る
ことによって説明され、そして金属塩の消費が最小にな
る。

更に、スラッジを６５〜８５℃に加熱することによって
このプロセスは著しく強化される。

加熱後に凝固したスラッジを凝集剤で処理することによ
ってコンパクトで堅く引き締まったフロックが生成する
。

スラッジの加熱後のコロイド電荷の値に従って凝集剤の
種類を選定することは最小の凝集剤の消費量でもって本
プロセスを効率的に完結せしめる。

これらのすべての要素は本発明の方法を非常に効率的に
し、そして使用する薬剤の消費量を減少せしめる。

本発明の前記主目的は、添付図面を参照しながら以下に
詳細に説明する態様によって更に一層間らかになるであ
ろう。

本発明方法に従えば、まず最初に、スラッジのコロイド
電荷の値を求める。

この値は、例えば、コロイド滴定によって求められる。

次いで、測定したコロイド電荷の値に従って、−３〜＋
３ｍｇ−ｅｑｕｉｖ、／ １の範囲のコロイド電荷の値
を得るための金属塩の割合を添付図面の曲線から求める
。

金属塩としては、塩化鉄、硫酸鉄などを用いることがで
きる。

必要あれば、鉄塩をある種の酸薬剤、例えば硫酸と一緒
に用いることができ、又は酸薬剤によって完全に置き換
えることができることに注目されたい。

これらの場合に、−３〜＋３ｍｇ−ｅｑｕｉｖ、 ／
ｌの範囲のスラッジのコロイド電荷値を得るのに必要な
薬剤の割合は、スラッジのコロイド電荷とその処理に使
用する薬剤量の別の関係曲線から簡単に求められること
は言うまでもない。

前記曲線から求めた金属塩の量をスラッジに添加し、そ
して攪拌する。

コロイド電荷が−３〜＋３ ｍｇ−ｅｑｕｉｖ、 ／
１の範囲の値に到達した場合には、コロイド粒子間の吸
引力が反撥力を上回り始め、急速な凝固プロセスがおこ
る。

その後、スラッジを６５〜８５℃の温度まで加熱し、ス
ラッジの凝固プロセスを著しく強化せしめる。

加熱によって、鉄塩がコロイドが溶液になるのを防止す
る薬剤として作用するように思われる。

このスラッジ加熱温度は実験的に求めたものである。

スラッジの加熱が完了した後、スラッジのコロイド電荷
値を求める必要がある。

その後、最後の操作、すなわち凝集を行なわしめる。

この凝集操作はスラッジの冷却を待つことなく、または
スラッジを３５〜４５℃の温度に冷却した後実施する。

この選定は次のスラッジ処置に用いる装置の種類および
その６５〜８５℃の温度における操作性によってのみ定
められる。

凝集剤の種類はスラッジのコロイド電荷値に従って選ば
れる。

コロイド電荷が−３〜−〇、 １ｍｇ−ｅｑｕｉｖ、
／ ｌの範囲の場合には、カチオン凝集剤を用いる。

コロイド電荷が−０，１〜十〇、 １ｍｇ−ｅｑｕｉｖ
、 ／ ｌの範囲の場合ニハ、ノニオン凝集剤を用いる
。

コロイド電荷が＋０．１〜＋３ｍｇ −ｅｑｕｉｖ、
／ ｌの範囲の場合には、アニオン凝集剤を用いる。

コロイド電荷の値が前記範囲のそれぞれの場合には、前
記した凝集剤のそれぞれがもつとも効率的であり、それ
故に、凝集プロセスがもつとも効率の良い方法でかつ凝
集剤の最小の消費量で行なわれる。

以下に、本発明のスラッジコンディショニング方法に従
って実施したいくつかの実験例を示す。

これらの実験を実施するために、以下の原性質をもつ中
温菌消化したスラッジ（ｍｅｓｏｐｈｉｌｅ −ｄｉｇ
ｅｓｔｅｄ ｓｌｕｄｇｅ）を用いた。

毛細管吸収時間 ４８秒比濾過抵
抗 ２３４０ Ｘ １０１０ｃｍ／ｇ例
１ 中温菌消化したスラッジの一部のコロイド電荷値を測定
した。

その値は一１２ｍｇ−ｅｑｕｉｖ、 ／ ｌであった。

次いで、このスラッジのコロイド電荷ヲ−３ｍｇ−ｅｑ
ｕｉｖ、 ／ １に低下させるのに必要な塩化鉄の割合
を、スラッジのコロイド電荷の変化と塩化鉄の量との関
係を示す前記曲線から求めた。

この割合はスラッジ１立方メートル当り２．５ｋｇであ
った。

この量の塩化鉄をスラッジに添加し、その後攪拌した。

その後、スラッジを７５℃の温度まで加熱し、そしてそ
のコロイド電荷の値を再び測定した。

その値は−２ｍｇ−ｅｑｕｉｖ、 ／ １であった。次
いで、カチオン凝集剤をスラッジの乾固分当り０．１％
の量で加熱されたスラッジに添加した。

すべてのコンディショニング操作の完了後、得られたス
ラッジは以下の性質を有するものであった。

ｐＦｆ ６
．１５毛細管吸収時間 ７〜８秒
比濾過抵抗 ２５ Ｘ １０”ｃ
ｍ／ｇＰ液の化学的酸素要求量 ６０５ｍ
ｇ７１沖液中の懸濁固形分含量 ４９ｍ
ｇ／ １スラツジの水分含量： 真空フィルターにおける脱水後 ７２％スラッ
ジ乾燥床で５日間脱水後 ７５．５％例２ 前記第１の実験におけるのと同じ中温菌消化したスラッ
ジの一部のコロイド電荷の値を測定した。

その結果、コロイド電荷の値は一１２ｍｇ −ｅｑｕｉ
ｖ、 ／ ｌであった。

次いで、第１の実験におけると同じように、コロイド電
荷の値をＯｍｇ−ｅｑｕｉｖ、 ／ ｌに低下せしめる
のに必要な塩化鉄の量を求めた。

それはスラッジ１立方メートル当り３．０ｋｇであった
。

この量の塩化鉄をスラッジに添加し、そして攪拌した。

その後スラッジを７５℃の温度まで加熱し、そしてその
コロイド電荷の値を再び測定した。

測定結果は＋０．０５ｍｇ−ｅｑｕｉｖ、 ／ ｌであ
った。

次いで、この加熱されたスラッジに、スラッジの乾固分
当り０．１％の量のノニオン凝集剤を添加した。

すべてのコンディショニング操作の完了後、得られたス
ラッジは以下の性質を有するものであった。

ｐＨ５，９０ 毛細管吸収時間 ７〜８秒比濾過
抵抗 ２４ Ｘ １０”ｃｍ／ｇ
涙液の化学的酸素要求量 ６００ｍｇ７１
枦液中の懸濁固形分含量 ４５ｍｇ／
１スラツジの水分含量： 真空フィルターにおける脱水後 ７１％スラッ
ジ乾燥床で５日間脱水後 ７５％例３ 第１の実験において用いたのと同じ中温菌消化したスラ
ッジの一部のコロイド電荷の値を測定した。

測定値は一１２ｍｇ−ｅｑｕｉｖ、 ／ ｌであった。
次いで、第一の実験におけると同じようにして、コロイ
ド電荷の値を＋３ ｍｇ−ｅｑｕｉｖ、／ ｌに低下せ
しめるのに必要な塩化鉄の量を求めた。

その量はスラッジ１立方メートル当り３．５ｋｇであっ
た。

この量の塩化鉄をスラッジに添加し、そして攪拌した。

その後、スラッジを７５℃の温度まで加熱し、そしてコ
ロイド電荷の値を再び測定した。

測定結果は＋２． Ｏｍｇ −ｅｑｕｉｖ、 ／ ｌで
あった。

次イテ、スラッジの乾固分当り０．１％の量のアニオン
凝集剤を前記加熱スラッジに添加した。

すべてのコンディショニング操作の完了後、得られたス
ラッジは以下の性質を有するものであつた。

Ｉ）Ｈ５，６５ 毛細管吸収時間 ７〜８秒比濾過
抵抗 ２５ Ｘ １０”ｃｍ／ｇ
涙液の化学的酸素要求量 ６１０ｍｇ７１
涙液中の懸濁固形分含量 ４７ｍｇ／ １
スラツジの水分含量： 真空フィルターにおける脱水後 ７１％スラッ
ジ乾燥床で５日間脱水後 ７５．１％さまざまな
スラッジは異った性質を有するので、前記した曲線によ
ってあられされる関係もまた異なるであろうことは明ら
かである。

従って、スラッジの種類によって個々の曲線を描く必要
があることは言うまでもない。

本発明方法に従って実施した実験のすべての結果を、実
施例をよりわかり易くするために、第１表に掲載した。

更に、スラッジ処理の効率に及ぼす加熱温度の影響を調
べた。

これらのデーターは第２表に示す。

第２表に示す結果から明らかなように、最適加熱温度は
６５〜８５℃の範囲である。

以上本発明の特定の態様について示しかつ説明してきた
が、それらのさまざまな改変が当業者に自明であること
は明らかであり、従って、この発明を上に説明したスラ
ッジの処理方法の記載又はその細部に限定するものでな
いことは言うまでもない。

そしてこれらの態様からの逸脱がこの明細書の特許請求
の範囲に規定した本発明の精神および゛範囲の中におい
てなされるであろうことも言うまでもない。

−この発明のスラッジコンディショニング方法の利点は
コンディショニングプロセスの効率の増大およびスラッ
ジ処置に使用する薬剤の消費量の減少にある。

これらの利点を説明するため１７８１下！１．−第３表
を示す。

第３表には、この発明の方法を実施するための、一日の
能力が下水１２００００ｍ”の下水処理プラントの操作
データー及び比較方法を実施する同様なプラントの操作
データーを載せる。

【図面の簡単な説明】

添付図面はスラッジのコロイド電荷の変化とスラッジ処
理に使用する金属塩の量との関係を示すグラフ図である
。 なお添付図面において縦軸はスラッジのコロイド電荷の
値（ｍｇ−ｅｑｕｉｖ、 ／ １ ）を示し、横軸はス
ラッジ処理に使用する金属塩（塩化鉄）の量（ｋｇ／ス
ラッジｍつを示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ スラッジを金属塩および有機凝集剤で処理すること
   を含んで成る下水スラッジのコンディショニング方法に
   おいて、 スラッジを金属塩で処理する前にスラッジのコロイド電
   荷値を測定し、次いで一３〜＋３ｍｇ−ｅｑｕｉｖ、
   ／ １の範囲のコロイド電荷値を得ることができる量の
   金属塩を添加してスラッジを処理し、その後、スラッジ
   を６５〜８５℃の温度まで加熱し、そしてコロイド電荷
   値を再び測定し、その後、加熱後のスラッジのコロイド
   電荷が−３，０〜−０，１ｍｇ−ｅｑｕｉｖ、／ ｌの
   範囲の場合にはカチオン凝集剤、コロイド電荷が−０，
   １〜＋０．１ ｍｇ −ｅｑｕｉｖ、 ／ １の範囲の
   場合にはノニオン凝集剤、そしてコロイド電荷が＋０．
   １〜＋ ３ ｍｇ−ｅｑｕｉｖ、 ／ １の範囲の場合
   にはアニオン凝集剤の各有機凝集剤を用いて、スラッジ
   を処理することを特徴とする下水スラッジのコンディシ
   ョニング方法。