JPS6168197A - 腐植化による屎尿等の浄化方法 - 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】 ［発明の目的１ ｉｌＬへ４肚光」 本発明は、活性腐植質の酸化、還元機能を利用して、床
法のＢＯＤ、ＣＯＤ成分を腐植化し、固形化して除去す
る屎尿等の浄化方法に関するものである。

従来のＩ１忙 従来の屎尿等の浄化方法としては、微生物、原生虫等を
増殖させ、その同化及び異化作用によるもの、好気、嫌
気と環境を変えることによるりん酸塩の取り込み、窒素
成分の〃ス化等の好ましい代讃への誘導、並ゾに７０ツ
ク形成機能の増大への誘導浄化によるもの等種々のもの
がある。

発明が解決しようとする１題点 しかし、上記のような方法では、浄化方法の工程を停止
した場合、有害微生物が増殖し、浄化方法の最終廃棄物
汚泥を、強制乾燥、焼却等の後処理の必要があった。

本発明は、上記従来の欠点を解消するためになされたも
ので、その目的とするところは、酸化機能を主体にして
吸着機能をも合わせ持ち、分散状態で表面積が大きく、
屎尿と混和し易く、均一な酸化反応をする培養汚泥を使
用した屎尿等の浄化方法を提供することにある。

［発明の構成］ 問題点を弔′するための手７ 本発明の腐植化による屎尿等の浄化方法は、固液分離工
程、濃縮工程、酸化工程、凝集分離工程、コンポスト工
程等から成る各浄化処理工程の前に、屎尿その他有磯性
排水に脂質吸着性物質と活性腐植質を加えて混合し、こ
れに空気酸化及Ｖ装置還元を繰り返し行ってその溶解成
分の大部分をＳＳ化する調整工程と、高濃度活性腐植質
と屎尿を混合攪拌して培養汚泥を作る培養工程と、前記
調整工程からの調整屎尿に、上記培養工程からの培養汚
泥を混合攪拌してＳＳ成分を腐植化しその溶解成分を活
性腐植複合物として上記固液分離工程に供給すると共に
、その高濃度活性腐植質の一部を上記培養工程に返還す
る反応工程から成る前処理工程を設けたことを特徴とす
るものであり、屎尿濃度が薄く有機物の少ない排水を浄
化する場合には、上記調整工程を省略し得るものである
。

東１目Ｉ 以下、本発明をその実施例について図面を参照しながら
説明する。

第１図は各処理工程を示すブロック図であって、１は７
１１′Ｉｉ工程、２は培養工程、３は反応工程、４は固
液分離工程、５は濃縮工程、６は酸化工程、７は凝集分
離工程および８はコンポスト工程である。

該調整工程１は、破砕してスクリーンを通した屎尿に、
脱水汚泥やコミユニティプラント汚泥又は硅藻上等の脂
質吸着性物質を２％以上（無水物として）加え、次いで
活性腐植質を１　／１０，０００以上（５〜１４℃）又
は１／１，０００以上（１５℃以上）を加え、通気によ
る空気酸化（４〜２４時間）と静置による還元（１０〜
２４時間）の組合せ操作を３回以上繰り返すことにより
、屎尿組成中の溶解成分の７０％以上をＳＳ化する。

上記活性腐植質としては、天然物では植物及び動物の遺
体よりな８腐植が酸化分解したもの、人工物では石炭系
腐植（石炭、亜炭、褐炭、草炭等）により抽出、酸化分
解加工したもの、あるいは天然と人工物を混合したもの
で、ヒューミン、腐植酸、フルボ酸及び粘土鉱物を５％
以上含有する混合物であり、その水抽出物のｐＨが４．
０以下、及び酸化電位が＋２００よりプラス側のものと
する。

上述のように本調整工程１では、反応を妨害する脂質及
びそのエマルジョンを吸着剤（脱水汚泥、コミユニティ
プラント汚泥、硅藻土等）により吸着、固定する際に添
加した活性腐植質のアルカリ溶解成分（アルカリ可溶ヒ
エーミン、腐植酸等）の　　　−界面活性剤としての作
用により、脂質及びそのエマルジョンを分散させる。

また、少量のアルカリ溶解性活性腐植質の還元作用によ
り、製果ＳＳ成分の表面に付加し、空気酸化で生成した
粒子が静止時にＳＳに吸引され、吸着されるようになっ
ている。

尚、屎尿濃度が低く有機物の少ない排水を浄化する場合
には、本調整工程は省略することが出来る。

次に、上記培養工程２では、高濃度の活性腐植質（１；
３％以上）と１呆尿を６日間以上混合攪袢して、屎尿及
び前記調整屎尿のＳＳを汚泥状に腐植化し、溶解成分を
腐植化コロイド（以下培養汚泥とする）とする。

ここに腐植化とは、培養汚泥、反応液、脱水汚泥中のＳ
Ｓのように、それぞれ酸化ｒｌｉ能をもち、有機物及び
粘土鉱物と無酸素でも、その表面に解離しているフェノ
ール性０　）［基によって異種重合（性質の異なった分
子との重合）を起し、安定な腐植になろうとすることを
云う。異種重合の開始剤であり反応を促進する酸素及び
塩化第２鉄のような鉄塩類を加えれば、腐植になる速度
はさらに加速される。なお、酸化力の強さは、培養液１
反応液、脱水汚泥の順に強く、活性腐植質（粉体）の強
さに比べて、それぞれ１／１０，１／１００並びに１　
／１，０００以下である。

上記培養汚泥の性状はｐＨ６、８〜７．６、酸化電位は
−１８０よりプラス側で、空気を混合しなければ３力月
以上安一定な状態を保つ。

このように、この培養工程２においては、活性腐植質の
激しい自己酸化重合のｐＨ領域３．６以下及び９．８以
上を避け、最低ｐＨが４．０以下にならない範囲の高濃
度活性腐植質と床法又は＄！４整沫尿屎尿合攪拌し、屎
尿中に粉体の活性腐植質が溶解するにともないｐＨが４
．０まで下ってから、徐々にｐＨが７．６、最高７．８
に上昇して、分散状の腐植化汚泥（培養汚泥）を生成さ
せる。

この培養汚泥は、酸化機能を活性腐植質の１／１０以下
に保持するとともに、吸Ｎ機能も保持している。上記の
酸化力は、酵素や鉄塩が存在しなくても屎尿中の蛋白質
、尿素等の窒素成分及びグルコース等のｔｌＭ等と異種
重合し、固形物とする能力を持つ。

また、尿酸、りん酸等の溶解性有機酸、アンモニア等の
塩基類と複合物を生成し、一部面形化する。

また、上記反応工程３においては、（調整）屎尿にその
ＣＯＤと使用活性腐植換算で同量の培養汚泥を混合し、
１５℃以下で４時間、２５℃で１時間攪拌反応させる。

これにより、屎尿ＳＳ成分は腐植化し、溶解成分はさら
に高分子コロイドとしての活性腐植質複合物となるに の上°うに本反応工程３においては、脂質の妨害作用を
除き、溶解成分を最小にしたＷＩ４整尿尿屎尿養汚泥を
短時間（５℃以上であれば可能）混合攪拌するだけで、
酸素や反応促進剤を使用することなく、屎尿ＳＳ成分を
腐植化し、溶解成分を以後の工程で酸素を送入すればＳ
Ｓ又は粒子化できる活性腐植質複合物とすることが出来
る。

さらに、上記固液分離工程４で１よ、反応液中のＳＳを
９０％以上除去する。走行ろ布と減圧ろ過装置の組み合
わせ、ＳＬセパレーター又はフィルタープレスでは塩化
＠２鉄等の鉄扇凝集剤から活性腐植質による異種重合の
開始剤を前処理とする組合せ処理により、ＳＳを５００
　ｐｐｍ以下とする。

即ち、反応液のＳＳが不足し、固液分離における汚泥回
収率が悪く、ＳＳ除去が不十分な場合には、塩化第２鉄
の鉄系凝゛−集剤を用い、分散性の汚泥から沈降性の汚
泥に変えることが可能である。この際、脱水汚泥の価値
に無害な鉄化合物を液中に残存させないで、ＳＳに結合
した活性腐植質の酸化機能の消耗を最少にするｐＨ４，
０にすることにより、前記目的を達成することができる
。又、ＳＳを少なくする必要があるときは、ｐＨを通気
により上昇させ、分散性を高めることができる。

前反応工程３における反応液、脱水汚泥はともに酸化機
能を残し、吸着ａｍをも合わせ持つので、酸化機能も多
く持つ反応液は、培養工程に使用した培養汚泥量だけ戻
し、吸着機能をより多くもつ脱水汚泥は、前記調整工程
１で再使用することがより合理的となる。

また、本固液分離工程４では、装置の特徴に合わせて前
処理を行なうことが出来る。

次に、２ｉ１１１１工程５は、固液分離工程４の前又は
後処理工程として、ＳＳを最小にするための固液分離の
一環として使用する。本工程は、固液分離装置固有の至
適ＳＳ量にするための調節工程である。

また次に、酸化工程６においては、固液分離工程４及び
濃縮工程５からの脱離液又は上澄液中の溶解性活性腐植
質複合物コロイド（尿酸、馬尿酸腐植質複合物等）を散
気管９からの通気による空気酸化によＩ）ＳＳ化又は粒
子化させる。脱離液又は上澄液のＳＳ量が多い場合には
、通気量はり。

が０．５以下、少ない場合には０．１以下に調整し、Ｓ
Ｓ粒子を大型化する。

この酸化工程６では、酸化機能を持つ脱離液中のＳＳ量
及び水温に応じて送入する空気量を調整する。ＳＳ量が
５００　ｐｐｍ程度であれば、Ｄｏが０　、５　ｐｐｍ
で１６時間（１２℃以下）、８時間（２４℃以下）及び
４時間（２５℃以上）であり、ＳＳが５０ｐｐｒ６以下
であれば、微量の通気で８時間（１２℃以下）、４時間
（２４℃以下）及び２時間（２５℃以上）である。

通気量が過剰で、粒子又は汚泥の再溶解が起り、酸化工
程６又は次の凝集分離工程７で、上澄液が甚だしく着色
し、粘性が高く、泡の形状が小さくならない場合には、
塩化第２鉄等の鉄系凝集剤を１００〜２００　ｐｐｍ加
え、２時間微量空気を送入すれば、水酸化鉄を生じつつ
ｐＨは中性に近づき、沈降分離が可能な再酸化工程を設
ければ清澄な上澄液が得られる。

次の凝集分離工程７では、酸化工程６で生成した粒子を
対象に凝集剤により凝集させた後、沈降分離を行い、上
澄液を放流するようになっている。

凝集剤としては；硫酸バンド又は鉄系凝集剤を使用する
。酸化工程６で酸化が過剰になり、上述のようにＳＳ成
分から溶解成分が再溶出し、処理液の粘性が高く、甚だ
しく着色している場合には、後処理として再酸化工程を
設け、鉄系凝集剤を再粒子化するための開始剤として１
００〜２００　ｐｐｍの酸化第２鉄を加え、硝石灰溶液
でｐＨを９〜１０にし、微量空気を１〜４時間送大して
再粒子化し、生成した鉄水酸化物に吸着沈降させ、上澄
液を放流する。

最後に、コンポスト工程８では脱水汚泥をコンポスト化
する。脱水汚泥（水分８０％以下）を１日１回切り返し
を行い、空気を接触させるだけで、放線菌が増殖して３
日間以上で腐植となり、最良のコンポストとなる。水分
を６０％以下に調整す゛れば、コンポストになる時間は
さらに短縮され“る。

さらに、脱水汚泥に、５％以上の鶏糞（含水又は乾燥物
）又は尿素等の窒素成分、第２燐酸塩、金属塩及び粘土
鉱物又は粘土成分に富む土壌を混合し、１日１回以上の
切り返しを行い、空気と接触させ腐植とする。なお、植
物の種類に応じて、窒素、燐酸、カリウム、モリブデン
等の金属含有量を調整し、粘土鉱物に上り団粒化を促進
し、最良の腐植とすることが出来る。

つぎに本発明方法の運転事例について説明する。

ＬＬＬ燵 Ｂ　ＯＤ　１０，０００ｐｐｍの屎尿１０ｍコにツいて
以下の工程で浄化運転を行った。

（１）調整工程１において、２０％の汚泥を加え、３０
分間通気攪拌を行った後、１０ｋｇの活性腐植質（粉体
）を加えた。

ＤＯが５　ｐｐＩｌｌの通気量で、上記３０℃の混合屎
尿を２４時間空気酸化を継続した後、１７時間通気を停
止し静置した。

次いで８時間通気した後１６時静置し、さらに８時間の
通気後１６時間静置し、通気中の酸化電位が−１２０よ
りプラス側に、静置中では−５２０になった時点で調整
を終了した。

（２）培養工程２で下記の方法で培養汚泥を作成した。

１．２ｔの活性腐植質を４．８１ｍ３の屎尿と混合した
後、その２６℃混合液を２　、５　ｐｐｍで６日間攪拌
し、ｐＨ７，６、酸化電位が−１６０で回松を停止した
。これを次の反応工程に使用する際には５分間攪拌した
。

（３）反応工程３では、上記ｉ１！１９ｊＫ尿に５％の
培養汚泥を混合し、１時間攪拌を行い反応させた。

（４）固液分離工程４では、走行ろ布で反応液の固液分
離を行い（洗浄水は反応液の５倍使用）、次いで濃縮工
程５の濃縮機でさらにＳＳを濃縮除去し、ＳＳを５００
とした。

固液分離工程４からの脱水汚泥はコンポスト工程８で風
紋しコンポストとした。

（５）酸化工程６において、上記濃縮工程５から脱離液
を４時間、ＤＯが５　ｐｐｍになるまで通気した。

（６）凝集分離工程７では、前記酸化工程６での酸化液
に塩化ｔＩｆＩ２鉄１．５００ｐｐｍを使用して凝集さ
せた後、シックナーで２時間滞溜させ沈降分離を行い、
上澄液を放流した。当該工程における工程別の水質変化
を表１に示す。

亀」」臼Ｉ ＢＯＤ　３００ｐｐｍの総合排水については、以下の工
程で浄化運転を行った。

（１）反応工程３で、総合排水に０．５％の培養汚泥を
加え、１０分間混合、攪拌を行い反応させた。

（２）反応液を塩化第２鉄でｐＨ４に調整した後、３０
分間の滞溜時間で濃縮工程５で沈降分離を行った。

（３）上記濃縮工程５上澄液を酸化工程６に移し、Ｄｏ
が０．１以下になるまで２時間の空気酸化を行った。

（４）上記酸化液は凝集分離工程７において、硫酸バン
ドで凝集させた後、滞溜時間２時間で沈降分離を行い、
上澄液を放流した。上記工程における工程別水質の変化
を表２に示す。

［本発明の効果１ （ア）　本浄化法による全工程には、微生物並びに微小
動物は存在することができない。存在し得たとしても、
活動は出来ない。

（イ）全工程は無臭である。

（つ）　全工程は、何時でも運転を停止し、再開ができ
る。

従って、８時間稼動を厳守でき、休日、祭日には運転を
停止することができるので直接運転に要する人件費の節
約が期待できる。また、原水屎尿の入荷量の変動にも堪
えることができ、運転に必要な人件費を節約することが
できる。

（、工）汚泥は無臭で腐敗せず、強制乾燥又は焼却すゐ
必要もなく、埋立場所に苦労することもない。

脱水状態の＊ま、化学肥料、有効金属と結合させ、団粒
化した土壌改良剤としての腐植を作成することができる
。さらに、河川、湖沼、海底のヘドロの改良剤とする等
、有効利用することができる。

（オ）屎尿その他有機性排水中のＢＯＤ、ＣＯＤ成分の
濃度の違いに対しては、培養汚泥の使用量を加減するだ
けでよいため、複雑な管理を必要としない。

従って、汲取屎尿から下水に至る如何なる濃度の排水で
も、浄化可能で、ＢＯＤ、ＣＯＤ成分が少ないほど、工
程が簡略になる。

また、有機排水であればよく、その適用範囲は広い。

（力）本浄化法では、稀釈水は全く必要としない。

ただし固液分離方法より、それに固有な洗浄水、工程洗
浄水、雑用水が必要なことは云うまでもない。

従って、地下水揚水規制の対応に有効な方法である。そ
の他処理水の移動、揚水、排水用動力、並びに曝気用動
力を１７２以上節減することになり、省エネルギーから
も優れている。

（キ）本浄化法に要する設備規模は、従来の活性汚泥等
の処理方式に比べ、１７３以下で済み、また、従来の設
備を利用することもできる。

（り）脱水汚泥は、酸化機能をもつため、その利用範囲
は極めて広い。

また脱水汚泥は、乾燥をしなくても１日１回の切り返し
を什えば、空気と接触した部分から腐植となる。腐植部
分に放線菌が発育し、３日以上でコンポストになる。無
機肥料及び金属類ｉびに粘土鉱物（粘土質に富む土壌を
含む）を酸化機能を持つ脱水汚泥と混合することにより
、植物の品種に過しだ団粒を作ることができる。

（ケ）　従来、腐植酸ソーダ等の低分子の腐植アルカリ
抽出物を使い、硝石灰でＤＨを強アルカリ性（９，０以
上）にし、硫酸第２鉄塩でｐＨを７〜８の間に調整し、
鉄との錯化合物を生成させ、＃置分離する方法では、使
用した腐植酸は、その活性のすべてを失い、沈降物を工
程で再使用することも出来ず、コンポストとしての利用
価値も石炭の使用量から制約されるが、本発明方法は、
高分子の活性腐植質の酸化機能を酸化工程まで残し、薬
品類の使用を酸化工程以後に制限し、価値の高い汚泥を
作成すること並びにゾル状の粘土鉱物を予め活性腐植質
に混和し、固液分離し易い汚泥を生成させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

ｔｌ＆１図は本発明方法の一実施例を示す浄化工程のブ
ロック図、ｐＡ２図は別の実施例の浄化工程を示すブロ
ック図である。 １・−ａ整工程、２・・・培養工程、３・・・反応工程
、４・・・固液分離工程、５・・・濃縮工程、６・・・
酸化工程、７・・・凝集分離工程、８・・・コンポスト
工程、９・・・散気管

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）固液分離工程、濃縮工程、酸化工程、凝集分離工程
   、コンポスト工程等から成る各浄化処理工程の前に、次
   の工程から成る前処理工程を設けたことを特徴とする腐
   植化による屎尿等の浄化方法。 （イ）屎尿その他有機性排水に脂質吸着性物質と活性腐
   植質を加えて混合し、これに空気酸化及び静置還元を繰
   り返し行ってその溶解成分の大部分をＳＳ化する調整工
   程、 （ロ）高濃度活性腐植質と屎尿を混合攪拌して培養汚泥
   を作る培養工程、 （ハ）前記調整工程からの調整屎尿に、上記培養工程か
   らの培養汚泥を混合攪拌してＳＳ成分を腐植化しその溶
   解成分を活性腐植複合物として上記固液分離工程に供給
   すると共に、その高濃度活性腐植質の一部を上記培養工
   程に返還する反応工程。 ２）固液分離工程、濃縮工程、酸化工程、凝集分離工程
   、コンポスト工程等から成る各浄化処理工程の前に、次
   の工程から成る前処理工程を設けたことを特徴とする腐
   植化による屎尿等の浄化方法。 （イ）高濃度活性腐植質と屎尿を混合攪拌して培養汚泥
   を作る培養工程、 （ロ）屎尿その他有機性排水に、上記培養工程からの培
   養汚泥を混合撹拌してＳＳ成分を腐植化しその溶解成分
   を活性腐植複合物として上記固液分離工程に供給すると
   共に、その高濃度活性腐植質の一部を上記培養工程に返
   還する反応工程。