JPS649276B2

JPS649276B2 -

Info

Publication number: JPS649276B2
Application number: JP56016868A
Authority: JP
Inventors: Masanori Hashimoto; Yasuhiko Ishii; Yasuhiro Ooi
Original assignee: Kurita Water Industries Ltd
Current assignee: Kurita Water Industries Ltd
Priority date: 1981-02-09
Filing date: 1981-02-09
Publication date: 1989-02-16
Also published as: JPS57135790A

Description

【発明の詳細な説明】

この発明は、し尿処理場あるいは下水処理場な
どから発生する有機物を含む汚泥を堆肥化する方
法に関するものである。消化汚泥、余剰汚泥など、前述の処理場から発
生する汚泥は多量の有機物を含むため、そのまま
では腐敗するので、好気的に発酵させて堆肥化す
る方法（コンポステイング）が行われている。こ
の方法では汚泥に十分の通気性を与え、通気性を
保持する必要があるが、通常処理場から排出され
る汚泥は含水率80％前後の脱水ケーキであり、こ
のままでは通気性がなく、また堆肥化するには含
水率が高すぎる。このため通常はこれらの脱水汚
泥にオガクズやもみがらまたは含水率20％程度の
乾燥汚泥を混合して通気性を改善するとともに、
含水率を調整し、発酵させることが行われてい
る。しかし、オガクズなどの通気材を安定供給す
ることは困難であり、また汚泥を含水率20％程度
にまで乾燥するには大型の装置を必要とし好まし
くない。しかも他の添加物を添加する方法は処理
場を増大させ、処理装置を大型化するとともに、
生成物の量を増大するなどの不都合があり、廃棄
物処理法としては好ましくない。この発明は、以上のような従来法の欠点を改善
するためのもので、汚泥にカチオン性高分子凝集
剤を添加したのちアニオン性高分子凝集剤を添加
して脱水し、含水率76％以下の破砕性の良好な脱
水ケーキを得ることにより、効率よく堆肥化を行
うことのできる汚泥の堆肥化方法を提案すること
を目的としている。この発明は有機物を含む汚泥を堆肥化する方法
において、汚泥にカチオン性高分子凝集剤を添加
し、フロツクの生成が認められないか、またはフ
ロツク径が２mm以下となるような強い攪拌を行
い、次いでアニオン性高分子凝集剤を添加し、糸
状の凝固物質を生成させることなくフロツクを生
成させて脱水することにより含水率76％以下の脱
水ケーキを得、これを発酵させて堆肥化すること
を特徴とする汚泥の堆肥化方法である。有機物を含む汚泥は種堆肥と混合して空気など
の酸素含有ガスを通気し、好気性に保つて発酵さ
せ堆肥化することができるが、この場合堆肥化に
適した汚泥の含水率は約50〜70％、好ましくは約
55〜65％であるとされている。その理由は、この
範囲を越えると汚泥が嫌気性になり未発酵部分が
できやすく、またこの範囲より低いと発酵速度が
低下するためとされている。本発明者の研究結果によれば、従来の汚泥の脱
水法では、汚泥にカチオン性高分子凝集剤を単独
添加しているため、含水率が高く、そのままでは
発酵できなかつたが、カチオン性高分子凝集剤を
添加し、混合撹拌して電荷を中和したのち、アニ
オン性高分子凝集剤を添加し、混合撹拌してフロ
ツクを生成させ、生成したフロツクを濾布による
圧搾脱水等により脱水すると、含水率76％以下の
脱水ケーキを得ることができ、この脱水ケーキは
粘着性が少ないため、そのまま破砕機で破砕して
通気性を高めることができ、そのまま、または種
堆肥等と混合して発酵させ、堆肥化することがで
きる。特にカチオン性凝集剤またはアニオン性凝
集剤の少なくとも一方が天然物またはその誘導体
である場合は脱水性が良好で、得られる脱水ケー
キの含水率、粘着性はさらに低く、堆肥化に適し
ている。この発明において処理対象とする汚泥は有機物
を含み、堆肥化可能なものであればよく、例え
ば、下水、し尿、産業廃水等の生汚泥、最初沈殿
汚泥、消化汚泥、余剰活性汚泥、三次処理汚泥、
これらの混合物、またはこれらと他の汚泥との混
合物などがあげられる。本発明では、このような汚泥に対して、まず最
初にカチオン性有機高分子凝集剤を添加し、次い
でアニオン性有機高分子凝集剤を添加して凝集を
行い、フロツクを生成させるが、前述のとおりこ
のうち少なくとも一方は天然の高分子またはその
誘導体であるのが望ましい。天然高分子またはその誘導体としては、例え
ば、カチオン性のものではキトサン、カチオン化
スターチ、カチオン化セルロース、カチオン化グ
アーガムなどがあり、またアニオン性のものでは
カルボキシメチルセルロース、カルボキシメチル
スターチ、アルギン酸ナトリウムなどがあり、そ
れぞれ１種または２種以上の組合せ使用が可能で
ある。高分子凝集剤としては、カチオン、アニオ
ンとも天然高分子またはその誘導体を使用するこ
とができるが、一方または双方に合成高分子凝集
剤を使用してもよい。合成高分子凝集剤としては、例えばカチオン性
のものではアミノアルキル（メタ）アクリレート
の単独重合体またはアクリルアミドもしくは他の
モノマーとの共重合体、ポリアクリルアミドのマ
ンニツヒ変性物、ポリアクリルアミドのホフマン
分解物、ポリアミドポリアミン、ポリビニルイミ
ダゾリン、ポリエチレンイミン、ポリジアルキル
ジアリルアンモニウム塩などがあり、またアニオ
ン性のものではポリアクリル酸・ナトリウム、ポ
リアクリルアミド部分加水分解物などがあり、そ
れぞれ１種または２種以上の組合せ使用が可能で
ある。高分子凝集剤の添加量は、汚泥の性状（PH、
SS、VSS、電気伝導度など）によつて異なるが、
一般的にはカチオン性有機高分子凝集剤では0.5
〜6wt％（対SS）程度、アニオン性有機高分子凝
集剤では0.2〜3wt％（対SS）程度とする。凝集方法は、まずカチオン性有機高分子凝集剤
を余剰汚泥に添加し、十分混合撹拌を行つて、電
荷の中和をはかる。この場合、撹拌の目的は電荷
の中和であつてフロツクの生成ではないので、汚
泥全体が均一に反応するように通常の撹拌より強
い撹拌を行う。すなわち、フロツクの生成が認め
られないか、またはフロツク径が２mm以下となる
ような強い撹拌を行うと、これにより汚泥の脱水
性が良くなり、脱水ケーキの含水率および粘着性
が低下する。次にアニオン性有機高分子凝集剤を
添加し、撹拌により糸状の凝固物質を生成させる
ことなくフロツクを生成させる。この場合撹拌は
できるだけ大形のフロツクを生成するような通常
の撹拌でよい。撹拌は撹拌槽における撹拌羽根による撹拌に限
らず、配管中の流れによるものや、渦巻ポンプ等
のポンプを通過させることによるものでもよい。
撹拌機を備えた撹拌槽の場合、目安として強い撹
拌は撹拌羽根の周速を１〜５ｍ／sec、通常の撹
拌のそれは0.1〜0.5ｍ／secとすることができる。以上の凝集により生成したフロツクをそのま
ま、または分離水を除去したのち、脱水機に供給
し、従来法と同様にして脱水を行う。脱水機とし
ては遠心脱水機、真空脱水機、ベルトプレス型脱
水機、スクリユープレスまたはフイルタプレス等
の従来より使用されている脱水機が使用可能であ
る。ベルトプレス型脱水機の場合、従来は剥離性
や濾布からのはみ出しの点から圧搾圧を0.5Kg／
cm²以上にできなかつたが、本発明法では１Kg／cm²
以上の高圧がかけられ、圧搾圧に応じて低い含水
率の脱水ケーキが得られる。以上のようにして含水率76％以下の脱水ケーキ
を得、これを破砕機により破砕する。含水率76％
以下の脱水ケーキは粘着性がなく、破砕性が良好
であり、乾燥あるいは他の混合物なしに、そのま
ま破砕することが可能である。破砕機としては例
えば、衝撃型の破砕機が使用でき、これにより破
砕すると大きさ１〜５mm、かさ比重0.4〜0.6の不
定形の破砕物が得られる。含水率が低いほど粒
径、かさ比重とも小さくなる。かさ比重は通気性
の指標となるもので、上記範囲は通気性が良いこ
とを示し、破砕物はそのままで堆肥化可能であ
る。また破砕により、種堆肥等と混合する場合の
混合性が良くなる。堆肥化の方法は前記破砕物をそのまま、または
必要に応じて種堆肥あるいは他の有機物と混合し
て発酵槽において通気して発酵させる。破砕物の
含水率は約70％以下の方がよいため、76％に近い
ときは種堆肥あるいはオガクズ、もみがら、木材
チツプ、わら等の有機物を混合して含水率を調整
してもよいが、必ずしも調整する必要はなく、通
気性がよいため、そのままでも発酵は可能であ
る。また、含水率調整の目的でなく、接種の目的
で種堆肥を混合するものも好ましい方法である
が、汚泥中には好気性菌が存在するため、そのま
ま通気を行つても堆肥化は可能であり、また発酵
槽ですき返しを行う場合には槽内で接種も行われ
るので、予め種堆肥との混合を行う必要はない。
種堆肥を混合する場合は、発酵槽から取出される
発酵済の堆肥を返送し、10〜50％程度混合する。発酵槽の型式、構造は特に限定されないが、す
き返し装置を有するものが望ましい。たて型の発
酵槽では、発酵槽の上から原料である破砕汚泥を
供給して汚泥層を構成し、ブロアにより下から通
気して、十分な空気（酸素）の存在のもとで発酵
を行う。この間必要に応じて汚泥層のすき返しを
行つて通気性をよくする。発酵済堆肥は発酵槽の
下部から一部づつ抜出し、この抜出量に相当する
量の破砕汚泥を汚泥層の上部に層状に供給する。
このため供給された汚泥は層状を保つたまま順次
下へ移行し、その間発酵して堆肥となる。発酵槽
内の汚泥の滞留時間は約10〜15日間とする。発酵
槽から抜出された発酵済堆肥はそのままでも堆肥
として利用できるが、さらに発酵させて完成堆肥
とする場合には熟成場に送つて熟成する。また発
酵済堆肥の一部は種堆肥定量供給装置へ返送して
種堆肥として使用する。熟成場に送られた堆肥は１〜３ケ月間野積され
て熟成され、未発酵部分のない完全な堆肥として
完成する。完成した堆肥は最終製品として田畑の
堆肥として使用されるが、その一部を種堆肥とし
て返送してもよい。堆肥化のためには、好気性発酵を維持する必要
があり、このためには連続的な酸素の供給が必要
であるが、前記により得られる破砕汚泥は粒径が
小さく、また通気性が高いため、均一かつ効率的
に堆肥化が進み、未発酵部分が残らず、堆肥とし
ての価値も高い。本発明の方法では、汚泥にカチオン性高分子凝
集剤を添加し、次いでアニオン性高分子凝集剤を
添加して脱水することにより、フロツクの脱水性
が良くなり、脱水ケーキの含水率が低く、濾布か
らの剥離性もよいので、汚泥処理量が高くなり、
またSS回収率も高くなり、汚泥処理法として極
めて有効な方法であるが、さらにこれにより含水
率76％以下の脱水ケーキを得ると、この脱水ケー
キは粘着性が少なくて破砕性が良く、このためこ
れを直接破砕して通気性の良好な破砕汚泥とする
ことができ、乾燥あるいは他の有機物の混合によ
る含水率の調整を行わなくても堆肥化が可能であ
り、堆肥の製造方法として極めて効率的な方法で
ある。高分子凝集剤としてキトサン等の天然物または
その誘導体を使用すると、脱水ケーキの含水率お
よび粘着性はさらに低くなり、このため堆肥化に
際して含水率の調整を全く必要とせず、さらに効
率的に発酵を行うことができるとともに、これら
の天然物等は発酵に際して生物により資化され、
堆肥の有効成分となるので好ましい。またカチオ
ン性高分子凝集剤としてキトサン等を使用する場
合、アニオン性高分子凝集剤にポリアクリル酸ナ
トリウムを使用すると含水率低下にとつて好まし
いことのほかに、低毒性のため堆肥化した場合の
安全性を高めることになり好ましい。次に本発明を実施例および実施例について説明
する。実験例し尿酸化処理における余剰汚泥（PH6.7、SS：
2.13％、VSS：67.8％〔対SS〕）を200mlとり、表
―１に示す有機高分子凝集剤を添加して凝集さ
せ、脱水試験を行つた。凝集撹拌条件はカチオン
性高分子凝集剤単独添加の場合はハンドミキサー
（１ピーター）により250rpm（周速0.5ｍ／sec）
で20秒間通常撹拌した。またカチオンおよびアニ
オン性凝集剤併用の場合は、汚泥にカチオン性高
分子凝集剤を添加してハンドミキサー（２ビータ
ー）により500rpm（周速１ｍ／sec）で30秒間強
撹拌したのち、アニオン性高分子凝集剤を添加し
てハンドミキサー（１ビーター）により250rpm
で20秒間通常撹拌しフロツクを生成させた。以上
により凝集した汚泥を100メツシユのナイロン濾
布を敷いたブフナーロート上に注ぎ、20秒後の濾
液量を測定した。また濾過後の汚泥を15ｇ採取
し、ベルトプレス型脱水機用濾布（ポリエステ
ル、杉綾織）およびスポンジではさみ、0.5Kg／
cm²の圧力で２分間圧搾したのちの汚泥の剥離性お
よび含水率を測定した。剥離性は濾布を剥がした
とき剥離し得る湿ケーキ重量の全体に対する割合
（％）である。以上の結果をまとめて表―２に示
す。

【表】

【表】表―２の結果より、カチオン性高分子凝集剤を
添加したのち、アニオン性高分子凝集剤を添加し
て脱水した場合は脱水性がよく、脱水ケーキの含
水率が76％以下で低く、剥離性もよいことがわか
る。含水率および剥離性は粘着性の指標となり、
これから破砕性の良いことがわかる。実施例し尿処理場の消化汚泥と余剰汚泥の混合汚泥
（PH7.1、SS：2.42％、VSS：69.2％〔対SS〕）に
対して、実装置により脱水したのち、堆肥化の試
験を行つた。凝集撹拌条件はカチオン性高分子凝
集剤単独添加の場合は滞留時間２分の反応槽にお
いて25rpm（周速0.5ｍ／sec）で通常撹拌した。
またカチオンおよびアニオン性凝集剤併用の場合
は、汚泥にカチオン性高分子凝集剤を添加して滞
留時間２分の反応槽で125rpm（周速2.5ｍ／sec）
で強撹拌したのち、アニオン性高分子凝集剤を添
加して同じ滞留時間２分の反応槽で25rpmで通常
撹拌しフロツクを生成させた。以上により凝集し
た汚泥をベルトプレス型脱水機ハイドプレス
pA1250（栗田工業〓商標）により脱水した。濾布
はポリエステル、杉綾織で通気度16000c.c.／
min／cm²、濾布緊張力10Kg／cm、濾布幅125cm、
走行速度0.73ｍ／min、汚泥処理量は単位濾布
幅、単位時間あたりの乾燥汚泥処理量として95Kg
−DS／ｍ・hrである。次に得られた脱水ケーキを、衝撃作用を使つた
中間破砕機により破砕し、返送堆肥と混合しまた
は混合することなく発酵槽に供給し、15日間発酵
させ堆肥化した。発酵槽はたて型で、上にすき返
し装置を有する多段棚板式の１次発酵部と、下に
通気装置を有するサイロ型の２次発酵部を備え、
すき返し時に上から順次汚泥が下に移動し、通気
は下から上に全槽にわたつて行われる構造のもの
である。通気は堆肥１m³１分あたり200air、発
酵槽の温度は約70℃であり、１日に１回すき返し
を行つた。以上の結果をまとめて表―３に示す。なお、か
さ比重は１のメスシリンダに充填された汚泥の
重量（Kg／）で表わした。

【表】

【表】表―３において、試験番号１のものはカチオン
凝集剤の単独添加の場合を示し、脱水ケーキは含
水率が高くて、破砕不可能であり、このため種堆
肥の混合も行えず、堆肥化の結果は好ましくなか
つた。これに対し試験番号２および３のものは本
発明によるものを示し、脱水ケーキの含水率は低
く、破砕によりかさ比重を小さくするとともに種
堆肥との混合が可能となり、乾燥を行うことなく
堆肥化でき、生成した堆肥も良好なものであるこ
とがわかる。特に、試験番号３は天然物としての
キトサンを使用した場合であり、脱水ケーキの含
水率が低くて、破砕後のかさ比重も小さく、種堆
肥を混合しなくても良好に発酵を行えることがわ
かる。以上のとおり本発明によれば、有機物を含有す
る汚泥を効率的に処理し、その脱水汚泥を使用し
て効率よく堆肥化を行うことができ、得られる堆
肥も良好であるという効果がある。

Claims

【特許請求の範囲】

１有機物を含む汚泥を堆肥化する方法におい
て、汚泥にカチオン性高分子凝集剤を添加し、フ
ロツクの生成が認められないか、またはフロツク
径が２mm以下となるような強い攪拌を行い、次い
でアニオン性高分子凝集剤を添加し、糸状の凝固
物質を生成させることなくフロツクを生成させて
脱水することにより含水率76％以下の脱水ケーキ
を得、これを発酵させて堆肥化することを特徴と
する汚泥の堆肥化方法。