JPS6350079B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、有機性汚水を好気性生物処理して得
られる汚泥の処理方法に関するものである。

近年、下水道等の整備が進み、大規模な下水処
理場等も続々と建設され、この処理結果として、
多量の下水汚泥等が発生している。この汚泥を発
生系統別に分けると、(イ)流入汚水中の粗大な浮遊
物を沈殿除去する最初沈殿池より発生した最初沈
殿池汚泥と(ロ)汚水中の微細浮遊物、コロイド状粒
子及び溶解性有機物を処理する好気性生物処理工
程からの汚泥を濃縮する為の最初沈殿池より発生
した余剰汚泥（余剰活性汚泥）の二種に大別する
ことができる。

前記最初沈殿池汚泥は粗大な粒子、繊維質を主
体とする汚泥である。一方、前記余剰汚泥は微細
な生物群を主体とし、周辺に微細浮遊物を吸着又
は付着したもので、生体の細胞水及び結合水を包
含した汚泥である。

下水汚泥の処分は法的には85％W.B（以下％は
重量基準である。またW.Bは湿量基準を意味す
る）以下の含水率に脱水すれば埋立処分が可能で
あるが、実際には、この様な状態で埋立処分を行
うことができる場所は極めて少ない。一般には汚
泥の最終処分は、コンポスト化し資源として再利
用に供するか、焼却処理するかのいずれかによつ
ており、この含水汚泥を経済的に処理するには、
焼却方法及びこの熱の回収、利用の効率化も必要
であるが、根本的には、この汚泥の含水率を可能
な限り少なくすることが前提である。

これまで多くの下水処理場では予め最初沈殿池
汚泥と余剰汚泥を混合して混合汚泥としてから濃
縮、脱水などの処理を行つている。

このように混合汚泥とする理由は、 (1) 余剰汚泥を最初沈殿池に返送し、余剰汚泥を
流入下水に返送・混合することによつて流入下
水に含まれるコロイド粒子あるいは溶解性有機
物などが汚泥に吸着され、最初沈殿池でこれら
物質の一部を除去することができる、 (2) 混合汚泥として濃縮・脱水した方が工程およ
び装置などが簡単で、しかも運転管理が容易で
ある、 などの利点があり、汚泥処理よりも水処理に重点
がおかれていたためであり、最初沈殿池に余剰汚
泥を返送して混合汚泥として処理するのが通例で
あつた。

本発明は汚泥の含水率を可能な限り少なくする
べく、有機性汚泥を濃縮、機械脱水及び蒸発乾
燥、焼却、熱回収などを効率よく行い、大量の処
理に適し、著しく経済的な処理コストで処分でき
るトータル的に有用な汚泥の処理方法を提するこ
とを目的としたものである。

本発明は、有機性汚水を最初沈殿池を経て好気
性生物処理する方法において、前記最初沈殿池で
発生する最初沈殿池汚泥をスクリユープレス型脱
水機で脱水すると共に、前記好気性生物処理工程
で発生する余剰汚泥を濃縮したのち蒸発乾燥処理
し、前記脱水処理によるケーキと前記蒸発乾燥処
理によるケーキを混合して焼却し、ここで発生す
る熱エネルギーを前記蒸発乾燥処理用の熱源とす
ると共に、該蒸発乾燥処理において生じる凝縮水
を前記好気性生物処理工程に返送することを特徴
とする汚泥処理法である。

すなわち、本発明者らは、前記混合汚泥の脱水
性は余剰汚泥の性状に支配され、全体として十分
に脱水率を高めることができないこと、ならびに
汚泥の濃縮、機械脱水において濃縮、機械脱水の
容易な汚泥と、濃縮、機械脱水の難しい汚泥を混
合した場合、濃縮、機械脱水の難しい汚泥の性状
に支配され、濃縮、機械脱水の難しい汚泥として
の性質を示すようになることに着目すると共に、
最初沈殿池汚泥には流入汚水中の粗大な浮遊物、
すなわち繊維分（149μｍ以上の大きさの有機物）
が全固形物量の10〜30wt％程度含まれており、
この繊維分が脱水助剤として、特にスクリユープ
レス型脱水機には効果的に作用することに着目し
た。

そして、最初沈殿池汚泥をスクリユープレス型
脱水機で実際に脱水したところ、予測をはるかに
超えて効率よく脱水できることを確認したことに
より、余剰汚泥だけを蒸発乾燥処理し、その後、
これら脱水処理、蒸発乾燥処理で得られるケーキ
を混合して焼却し、その熱的エネルギーを余剰汚
泥の前記蒸発乾燥処理装置の熱源とする、新しい
汚泥処理システムを見い出した。

余剰汚泥は最初沈殿池で沈降しなかつた微細浮
遊物あるいは好気性生物など微細粒子が主成分で
あるため、従来の混合汚泥を熱的脱水処理する場
合に比べ熱交換器の摩耗、閉塞などの問題点も改
善されるという付加的な効果もあることがわかつ
た。

前記蒸発乾燥処理法は、汚泥中の水分を蒸発缶
（例えば減圧下で運転される多重効用缶）で蒸発
する方法の一つであるが、通常の方法と異なる点
は、全水分を蒸発除去してもなお汚泥が流動性を
保つことができるように予め汚泥に流動媒体とし
て油（後記の流動用油）を添加混合することであ
る。

次に、本発明の実施態様を図面を参照しつつ説
明すれば家庭、工場等より発生した下水１４はま
ず最初沈殿池１で粗大な粒子、繊維など沈降性の
良いものが沈殿分離され、最初沈殿池汚泥１６と
なる。最初沈殿池汚泥１６は最初沈殿池１より引
き抜かれて、汚泥濃縮槽２４でさらに濃縮され濃
縮汚泥２５として引き抜かれ、スクリユープレス
型脱水機２６で脱水され含水率の低い脱水ケーキ
２７となり、さらに乾燥機２８で乾燥され乾燥固
形物２９となる。

一方、最初沈殿池１の上澄水２０は最終沈殿池
３からの返送汚泥１８と混合され、曝気槽２に流
入し、ブロア１５からの気泡２３によつて供給さ
れる酸素を呼吸源として活性汚泥が活動し、下水
中の有機物を消費し、BODを低下させ活性汚泥
が増殖する。活性汚泥は処理水２１と共に最終沈
殿池３に流入する。最終沈殿池３に流入した処理
水２１は活性汚泥が沈降し、上澄水は放流水２２
となり、沈降した活性汚泥は引き抜かれ、一部は
余剰汚泥１７に、残部は返送汚泥１８となり、そ
れぞれ浮上濃縮槽４と曝気槽２へ送られる。

浮上濃縮槽４で濃縮された汚泥は引き抜かれ流
動化槽５に流入し、遠心分離機（あるいはスクリ
ユープレス型脱油機）７及び脱油装置８で分離さ
れた流動用油３１が混合され、蒸発乾燥装置６に
流入する。蒸発乾燥装置６に流入した汚泥は減圧
下で加熱され、比較的低温で汚泥中に含まれる水
分が蒸発し、次第に乾燥され、遠心分離機７に流
入し汚泥中に含まれる流動用油３１の一部が分離
され、さらに脱油装置８で流動用油３１が分離回
収される。

この場合、蒸発乾燥装置６の表面凝縮器６−２
で回収される凝縮水３４は前記最初沈殿池１には
返送されず、実質的全量が曝気槽２へ返送され
る。

しかして、脱油装置８で回収されなかつた流動
用油３１を含み、水分を殆ど含まない脱油汚泥３
０すなわち蒸発乾燥処理により得られたケーキ
は、乾燥機２８より排出された最初沈殿池汚泥１
６の乾燥固形物２９すなわちスクリユープレス型
脱水機２６からのケーキと混合され、焼却炉９で
焼却され、ここで発生した熱は廃熱ボイラ１０で
回収スチーム３２として回収され、蒸発乾燥装置
６、脱油装置８、スクリユープレス型脱水機２
６、乾燥機２８の熱源として使用される。

図中６−１は多重効用缶、６−３は真空発生装
置、１１は電気集塵器、１２は誘引フアン、１３
は煙突であり、３３は冷却水である。

なお、遠心分離機７及び脱油装置８は前記蒸発
乾燥装置６の付属装置となつており、いずれも流
動用油３１の回収装置である。

前記凝縮水３４には、余剰汚泥に含まれるアン
モニア性窒素、揮発性有機酸などのBOD成分が
含まれている。このBOD成分は、生物処理の容
易なアンモニア性窒素、揮発性有機酸などであ
り、これを最初沈殿池１に返送した場合、ここに
滞留する間、好気性生物処理され脱水の難しい好
気性生物処理汚泥が最初沈殿池汚泥１６に含まれ
る結果となる。したがつて本発明ではこれを防止
するため、前記のように凝縮水３４は一切最初沈
殿池１に返送せず、その実質的全量を曝気槽２に
返送して生物処理するプロセスを採用している。
このため、最初沈殿池１より引き抜かれた濃縮汚
泥２５には粗大な粒子、繊維分が多く含まれ固形
物濃度が高く、これをスクリユープレス型脱水機
２６で脱水した際、粒大な粒子、繊維分が脱水助
剤としての役目を果たし、他の脱水機に比較して
含水率が著しく低い脱水ケーキ２７を得ることが
できる。

ここで、本発明法と従来法の、エネルギー収支
及び物質収支についての比較例を示す。

まず、本発明法については、図において最初沈
殿池１で沈殿分離した最初沈殿池汚泥１６は汚泥
濃縮槽２４で固形物濃度６〜10％W.Bに濃縮さ
れ、固形物にして400Kg−ds／ｈがスクリユープ
レス型脱水機２６に流入し、含水率75％W.Bま
で脱水された後、100℃以下に加温され、更に脱
水され、最終的に含水率50％W.Bでスクリユー
プレス型脱水機２６から排出され、乾燥機２８に
入り含水率10％W.Bまで乾燥され焼却炉９に投
入される。

一方、最終沈殿池３で発生した余剰汚泥１７は
浮上濃縮槽４で濃縮され、15000Kg／ｈ（固形物量
600Kg−ds／ｈ）、平均４％W.Bの固形物濃度で
排出され、流動化槽５で流動用油３１と混合さ
れ、四重効用缶型の蒸発乾燥装置６で蒸発乾燥さ
れ、遠心分離機７で流動用油３１を分離され、水
分14.4％D.B（乾量基準）、油分44.5％D.Bの汚泥
となり、更に脱油装置８で熱的操作により水分及
び油分が蒸発分離され、油分4.45％D.B、水分ゼ
ロの脱油汚泥３０となる。この固形物は最初沈殿
池１からの乾燥固形物２９と共に焼却炉９で混焼
される。

焼却炉９における固形物、付着油の発生発量の
割合はそれぞれ91.7％、7.0％である。

焼却炉９の排熱は廃熱ボイラ１０で回収スチー
ム３２として回収され、この回収スチーム３２は
必要な簡所に送られるが、これらの熱量割合は蒸
発乾燥装置６では67.6％、脱油装置８では4.6％、
スクリユープレス型脱水機２６では3.1％、乾燥
機２８においては6.1％、他に廃熱ボイラ１０の
放熱損失が5.0％、廃熱ボイラ１０の排ガス持出
熱が8.5％、さらにこの他に余剰蒸気が発生し、
これは4.1％相当になる。

次に従来法について述べる。この場合、比較の
便宜を考えて、上記本発明例と同一の装置、つま
り、図示した装置を使用し、最初沈殿池汚泥１６
をまず破線で示すように、余剰汚泥１７と混合し
て浮上濃縮槽４で濃縮し、以下上記本発明例と同
様の工程により汚泥処理を行つた。

さて、浮上濃縮槽４から約2230Kg／ｈ（1000Kg
−ds／ｈの固形物）の混合汚泥が平均4.5％W.B
の固形物濃度で引き抜かれ、流動化槽５で流動用
油３１と混合され蒸発乾燥装置６で蒸発乾燥され
る。乾燥された汚泥は遠心分離機７で流動用油３
１が分離され、油分44.5％D.B、水分14.4％D.B
の汚泥となり、更に脱油装置８で熱的操作により
水分及び油分を蒸発分離し、油分4.45％D.Bの脱
油汚泥３０となる。この固形物を焼却炉９で焼却
し、更に不足分の熱量を助燃油により補う。

焼却炉９での固形物、付着油及び助燃油の発生
熱量の割合は夫々75.3％、9.6％、14.0％で付着油
と助燃油の合計は約110Kg−oil／ｈであつた。

焼却炉９の排熱は廃熱ボイラ１０で回収され、
蒸気として必要な箇所に送られるが、これらの熱
量割合は、蒸発乾燥装置６に80.3％、脱油装置８
に6.2％、廃熱ボイラ１０の排ガス持出熱量が
（200℃として）8.5％、廃熱ボイラ１０の放熱損
失として５％となつている。

以上述べたように、本発明によれば、従来行わ
れている汚泥処理方法と比べ次のような利点が得
られる。

(i) 従来法においては、最初沈殿池汚泥と余剰汚
泥は例えば沈殿濃縮装置で混合されるが、この
場合この混合汚泥から得られる濃縮汚泥中の全
水分量と、本発明法によつてそれぞれ別個に沈
殿濃縮して得られた最初沈殿池汚泥の濃縮汚泥
中の水分量及び余剰汚泥の濃縮汚泥中の水分量
の合計量とを比較すると、後者の方が少ない
（別個に濃縮した方が全体的に見た濃縮性が優
れている）。また、混合汚泥全体の脱水性より
も前記別個に濃縮した汚泥全体の脱水性の方が
良好である。

したがつて、本発明法により最初沈殿池汚泥
と余剰汚泥を別個に脱水した方が、有機性汚水
の好気性生物処理工程で発生する汚泥の処理プ
ロセス全体から考えれば、はるかに効率良く、
経済的に汚泥処理が行なえるわけである。

(ii) 最初沈殿池には余剰汚泥の蒸発乾燥処理によ
り生じる凝縮水を返送せず、最初沈殿池汚泥に
ついてはこれを単独でスクリユープレス型脱水
機で脱水処理するため、濾過助剤あるいは凝集
剤を全く必要としないか、使用しても極くわず
かの量ですみ、しかも生成する脱水ケーキの含
水率が従来方法による前記の混合汚泥からの脱
水汚泥よりもはるかに低下し、これを例えば乾
燥機で乾燥する場合、使用する熱量が少なくて
すむ。

(iii) 余剰汚泥についてはこれを単独で蒸発乾燥処
理するため、所要熱量が従来法に比べ著しく削
減され省エネルギー的に処理できる。

(iv) 余剰汚泥だけを蒸発乾燥処理するので、従来
の混合汚泥を処理した場合にくらべ、熱交換器
の摩耗、閉塞などの問題点が大幅に改善され、
運転管理が容易となるうえ、伝熱面積の減少が
ないため熱エネルギーの回収率が高い。

(v) 焼却処理工程において、充分低含水率にした
最初沈殿池汚泥と余剰汚泥を共存状態で焼却す
るので、最初沈殿池汚泥中に燃焼しにくい物質
が含まれていても、これを円滑に焼却処理する
ことができるし、汚泥の取扱いも簡便となり、
熱回収を効率良く行うことができる。

(vi) 従来は、混合汚泥すなわち下水浄化工程で発
生した汚泥量全量に流動用油を添加混合し遠心
分離機あるいは脱油装置等で脱油しているが、
完全に脱油することはできず、一部流動用油が
脱油汚泥中に同伴されるため回収率が低い問題
点があつた。

しかし本発明によれば、蒸発乾燥処理工程に
おいて余剰汚泥にのみ流動用油を添加混合し、
蒸発乾燥遠心分離機（あるいはスクリユープレ
ス型脱水機）、及び脱油装置で流動用油を分離
回収するため、たとえここでの回収率が従来法
と同じでも、従来法とくらべ焼却炉に流入する
流動用油の量が少なくなり、全体的に見て回収
率が高くなつたのと同じ効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施態様を示す系統説明図であ
る。 １……最初沈殿池、２……曝気槽、３……最終
沈殿池、４……浮上濃縮槽、５……流動化槽、６
……蒸発乾燥装置、７……遠心分離機、８……脱
油装置、９……焼却炉、１０……廃熱ボイラ、１
１……電気集塵器、１２……誘引フアン、１３…
…煙突、１４……下水、１５……ブロア、１６…
…最初沈殿池汚泥、１７……余剰汚泥、１８……
返送汚泥、２０……上澄水、２１……処理水、２
２……放流水、２３……気泡、２４……汚泥濃縮
槽、２５……濃縮汚泥、２６……スクリユープレ
ス型脱水機、２７……脱水ケーキ、２８……乾燥
機、２９……乾燥固形物、３０……脱油汚泥、３
１……流動用油、３２……回収スチーム、３３…
…冷却水、３４……凝縮水。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 有機性汚水を最初沈殿池を経て好気性生物処
   理する方法において、前記最初沈殿地で発生する
   最初沈殿池汚泥をスクリユープレス型脱水機で脱
   水すると共に、前記好気性生物処理工程で発生す
   る余剰汚泥を濃縮したのち蒸発乾燥処理し、前記
   脱水処理によるケーキと前記蒸発乾燥処理による
   ケーキを混合して焼却し、ここで発生する熱エネ
   ルギーを前記蒸発乾燥処理用の熱源とすると共
   に、該蒸発乾燥処理において生じる凝縮水を前記
   好気性生物処理工程に返送することを特徴とする
   汚泥処理法。