JPS63112000A - 有機性汚泥の嫌気性消化方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、下水汚泥などの有機性汚泥全合理的かつ高速
に嫌気性消化し、かつ消化汚泥を極めて省エネルギ的に
乾燥することが可能な嫌気性消化方法に関するものであ
る。

〔従来の技術〕

嫌気性消化法は、下水汚泥容積の減少と汚泥の安定化を
目的として下水汚泥の処理に古くから採用されてきた。

現在、我国の下水処理場で採用されている嫌気性消化方
法は、建設省下水道施設基準に記載されている中温２段
消化法である。

この中温消化法は多数の実績をもっておりそれなりに評
価すべき技術であるが、次のような問題点をかかえてい
るのが現状である。

■　反応速度が遅いため滞留日数が長い。

■　汚泥の脱水性がむしろ悪化する場合が多い。

■　消化脱ｆａ液に１３３と溶解性有機物、ＮＨ，−Ｎ
、ＰＯ４が残留し、その濃度も高いため、水処理施設、
汚泥処理施設に悪影響を与える。

■　消化汚泥が単に慣習的な方法で機械的に脱水され、
高水分の脱水ケーキが処分されている。このため、処分
すべき脱水ケーキが多量であるという最大の問題点が解
決されていない。

即ち、従来の汚泥の嫌気性消化プロセスは、消化汚泥の
合理的処理がまったく確立されていない。

■　消化槽表面積が大きいので放散熱量が多く、寒冷期
においては発生消化ガスだけでは、消化槽加温熱量が不
足し、補助的に重油などの燃料を併用しなければならな
い。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は、このような従来法の問題点Ｏ〜■を解決する
ことを目的とする。

すなわち、１９７５年に米国のＧｏａｈ　　が提案し友
二相消化法（酸発酵とメタン発酵の二相に分離して嫌気
性消化する方法；　Ｊ、Ｗ、Ｐ、Ｉ：ｊ、Ｆｊ１０／４
７、Ａ１．１９７５）に新規な知見を導入することによ
って極めて高速に嫌気性消化すると共に、消化汚泥を低
コストで乾燥することが可能な新規なプロセスを確立す
ることを目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、有機性汚泥を酸発酵せしめ念のち固液分離し
、該分離液を固定化されたメタン生成菌によってメタン
発酵せしめ、該メタン発酵工程から発生する消化ガスを
燃料として、前記固液分離された酸発酵汚泥の脱水ケー
キを乾燥処理するとともに、該乾燥排ガスを前記酸発酵
工程からのスラリーと直接接触せしめる方法であって、
酸発酵工程とメタン発酵とを明確に区分して嫌気性消化
処理する二相消化法（Ｔｗ。

ｐｈａｓｅ　ｄｌｇｅｓｉｔｉｏｎ　）の特性をたくみ
に利用して消化汚泥の乾燥処理をほぼ無燃費で行うとと
もに、乾燥排ガスのエンタルピーを合理的に回収するこ
とを可能にしたものである。

以下第１図を参照しながら本発明の一実施例を下水汚泥
を例にとりあげて、詳しく説明する。

下水汚泥１は必要に応じて濃縮されたのち、酸発酵槽２
に導入され、温度３４〜３７Ｃ１…５．０〜５．８、滞
留日数１〜３日の条件下に酸発酵菌（ａｏｉｄ　ｆｏｒ
ｍｉｎｇ　ｂａｏｔａｒｉａ　）によって汚泥中の有機
性ＳＳの可溶化と酢酸、酪酸、プロピオン酸などの有機
酸の生成反応が行なわれる。

酸発酵槽から流出する汚泥３はスクラバー１８を経由し
たあとカチオンポリマーなどの凝集剤１４が添加された
のち、遠心脱水機、ベルトプレスなどの汚泥脱水機５に
導かれ脱水ケーキ６と脱水分離水７に分離される。

脱水分離水７には酢酸などの有機酸が高濃度に含まれて
おり、ＳＳがほとんど含まれないという重要な特性を示
す。

この特性は極めて重要であり、本発明は下水汚泥など高
濃度のＳＳを含むスラリーには適用不適な、固定化微生
物によるメタン発酵法（ＵｋｓＢ法など）ｔ−適用可能
にした。

脱水分離水７は、ついで固定化され之メタン生成菌を利
用するメタン発酵槽８に導入され高速度で各種有機酸が
メタンと炭酸ガスに転換される。

固定化メタン生成菌によるメタン発酵槽８としては微生
物担体が不要で、極めて高い負荷をとることが可能なＵ
ＡＳＢ法（Ｕｐｆｌｏｗ　Ａｎａａｒｏｂｚａ８１ｕ（
１ｇ６　Ｂｌａｎｋｅｔ　　の略称で、メタン生成菌の
自己固定化によるグラニユール形成現象を利用する）が
最適であるが、砂、セラミック、活性炭などの粒状担体
を利用する嫌気性流動層法、嫌気性固定末法を採用する
ことも可能である。

第１図においてはＵＡＳＢ法を利用する方法が示されて
いる。

Ｕ４８Ｂリアクター８内には、Ｍｒ、３３７５０００〜
９００００ｒｎ９／４３の非常に高濃度のメタン生成菌
グラニユール（粒径２〜３ｎ程度）ブランケット９が維
持されている。

ＳＫＭによる観察によれば、グラニユール内蔀は高密度
のＭｅｔｈａｎｏｔｒｌｘ属のメタン菌で構成され、そ
の表面をメタン菌自身が分泌した粘質物が覆っているの
が認められる。

本発明者の実験結果によれば、ＵＡＳＢ＋Ｊアクタ−は
ＢＯＤ除去率９０％を満足させる条件において３５〜４
０　ｋｇｃｏｏｃｒ／　ｍ３・日という著しい高負荷が
可能であり、固形物濃度３％の下水混合生汚泥を本発明
のフローによって嫌気性消化する場合、ＵＡＳＢリアク
ター（温度３５Ｃの中温消化）の所要滞留日数は１日で
充分であることが確認され、メタン発酵槽の著しいコン
パクトが可能になった。

酸発酵槽２とＵＡＳＢ　！Ｊアクター８の合計滞留日数
は２〜４日であり、下水道施設基準記載のコンベンショ
ナルプロセスの滞１ｆｆ日数ｚｏ〜３０日と比較して著
しく短い。

なお、１０はガスコレクター、１１は消化ガス、１２は
Ｕ　ＡＳＢ処理水である。

しかして水分８０Ｘ程度の汚泥脱水ケーキ６は、汚泥乾
燥機１３に供給され、消化ガス１１を燃料とする熱風発
生炉１４から供給される熱風１５によって乾燥されて水
分２０％以下の乾燥ケーキ１６となる。

脱水ケーキ６の乾燥用熱量は、ＵＡＳＢＩＪアクタ−８
から発生する消化ガス１１・の熱量でほぼまかなうこと
が可能であり、重油などの購入燃料はほとんど必要とし
ない。

汚泥乾燥機１３の型式としては、攪拌流動層の作用によ
って、汚泥の造粒と乾燥を同時に遂行できる造粒乾燥機
が好適である。

なぜなら、攪拌流動層による造粒乾燥機は、熱利用効率
が高く、乾燥排ガスが湿球温度計で温度７０〜８０Ｃ，
湿［１００Ｘｔ−示スノテ、凝縮潜熱を回収するために
、極めて好ましい特性を示すからである。

しかして、乾燥排ガス１７はスクラバー１８に流入し、
酸発酵槽２内のスラリー３と直接気液接触し、温度３４
〜Ｓ７Ｃの酸発酵スラリーによって温度７０〜８０Ｃ程
度の乾燥排ガスが冷却除湿され、凝縮潜熱が回収される
。この工程は本発明の最重要ポイントであり、従来プロ
セスでは実現不可能な効果である。

なぜならば、従来のプロセスでは、酸発酵とメタン発酵
工程が同一の槽内にて行なわれ、この槽から消化ガスが
発生するので、汚泥乾燥排ガスを、メタンが飽和溶解状
態にある、消化槽内スラリーと直接接触させると、メタ
ンを主成分とする消化ガスに無価値な乾燥排ガスが混入
してしまうだけでなく、乾燥排ガスとともにメタンガス
が系外に散逸されてしまうという重大欠点があるためで
ある。

これに対し、本発明は、意図的にメタンガスを生成させ
ずに、有機酸生成反応だけを進行させる酸発酵槽２内の
スラリー３と汚泥乾燥排ガス１７とを直接接触させると
いう新規な方法全採用するので、上記のような重大な欠
点がなく、極めて合理的かつ容易に乾燥排ガスの凝縮潜
熱を回収し、嫌気性消化工程の加温源に有効利用できる
。

１９は凝縮潜熱が回収された乾燥排ガスであり、脱臭装
置（図示せず）に導かれて脱臭される。

この際、次のような本発明独特の効果金得ることが出来
る。即ち、酸発酵スラリーは、Ｈ２Ｓを主体とする強い
腐敗臭がするのであるが、スクラバー１８において、乾
燥排ガス１７と直接接触する過程で、悪臭成分がストリ
ッピングされる結果、汚泥脱水ケーキ６の腐敗臭が軽減
されるという大きな効果が得られる。

なお、乾燥排ガス１７ｔ−酸発酵槽２内に直接吹きこん
でもよいが、乾燥排ガス１７の圧力を高くする必要があ
るので、第２図に示したスクラバ一方式のほうが好まし
い。

さらに酸発酵槽２の滞留時間は１〜３日であり、槽がコ
ンパクトであるため槽壁からの放散熱量が少くこの結果
乾燥排ガス１７の保有熱量が過剰になるので、乾燥排ガ
スの一部１７′ヲ脱水分離水７と直接接触させて凝縮潜
熱を回収し、ＵＡＳＢリアクターの加温源として利用す
るのが好ましい。

〔発明の効果〕

以上述べたような本発明によれば、次のような重要な効
果を得ることができ、従来の汚泥嫌気性消化方法の問題
点をことごとく解決できる。

■　有機性汚泥を著しく高速に（所要滞留日数２〜４日
）嫌気性消化することが可能となる結果設置面積、建設
費をコンベンショナルプロセスに比較して大幅に節減で
きる。

■　汚泥脱水ケーキを乾燥するのに、処理系内から回収
した消化ガスを燃料として使用するので、重油などの購
入燃料をほぼ不要にできるので顕著な省エネルギー効果
があり、乾燥ケー：？を肥料などに活用しやすい。

■　酸性発酵せしめたあとの汚泥の悪臭を軽減できるの
で汚泥脱水工程の作業環境が改善される。

■　汚泥脱水ケーキの乾燥排ガスを酸発酵槽内スラリー
と直接接触させて、乾燥排ガスの凝縮潜熱を回収し、酸
発酵槽を加温するという新規な方法を採用したのでメタ
ンガスの散逸を防ぐことができる。また維持管理の面倒
な間接加熱型熱交換器も不要にできる。

■　ＵＡＳＲなどの固定化メタン生成菌をもちいるメタ
ン発酵工程に確実に低ＳＳの液を供給できるのでメタン
発酵をトラブル無くて運転できる（ＳＳがＵＡＳＢリア
クター内に多量に流入するとグラニユールの生成が困難
になり、さらにスカム発生トラブルヲ招く）。

■　メタン発酵槽からのＳＳのキャリオーバーがおきな
いので、ＳＳの返流トラブルを未然に防止できる。

■　酸発酵槽およびメタン発酵槽の槽容量がコンパクト
であるため、槽壁面積も小さく、放散熱量が少い。この
結果、汚泥脱水ケーキの乾燥排ガスのエンタルピーのみ
で年間を通じて嫌気性消化工程の加温熱量を充分まかな
うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を説明するための概略工程図である
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、下水汚泥などの有機性汚泥を酸発酵せしめたのち固
   液分離し、該分離液を固定化されたメタン生成菌によつ
   てメタン発酵せしめ、該メタン発酵工程から発生する消
   化ガスを燃料として前記固液分離された酸発酵汚泥の脱
   水ケーキを乾燥処理するとともに、該乾燥排ガスを前記
   酸発酵工程からのスラリーと直接接触せしめることを特
   徴とする有機性汚泥の嫌気性消化方法。 ２、前記固定化されたメタン生成菌によるメタン発酵が
   、ＵＡＳＢ（上向流嫌気性スラッジブランケット）法を
   用いるものである特許請求の範囲第１項記載の方法。