JP2655006B2 - 廃水および汚泥の処理方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、廃水および汚泥の処理方法に関し、より詳
しくは、厨芥類（生ごみ、プラスチック類、紙類などを
含む）の破砕物を含む廃水および廃水に由来する汚泥を
同時に処理する方法に関する。

従来技術とその問題点 近時生活水準、特に食生活水準の向上とともに、他の
家庭ごみとともに、厨芥類の量の増加が著るしくなって
いる。現在厨芥類は、いわゆる生ゴミとして、他の家庭
ごみとともに回収され、埋立て乃至焼却処分されてい
る。しかるに、厨芥類は、水分含有量が極めて高いとい
う特徴を有しているので、その処理には種々の問題を呈
している。例えば、家庭、集合住宅、ビルなどでの保管
に際して環境汚染問題を引き起こしたり、搬出が煩雑で
あったり、埋立て地での腐敗により悪臭源となったり、
蝿などの衛生害虫の発生源となったり、或いは焼却が困
難であったりする。また、厨芥類は、その高い水分含有
量のために、焼却により回収されるエネルギーの増大を
阻む一因ともなっている。生ゴミを分別収集して、コン
ポスト化する試みもなされているが、季節的な質的変動
（例えば、夏期における含水量の極めて高いスイカ皮の
集中的廃棄）、分別収集に対する一般市民の関心の低
さ、堆肥としての市場性の不安定などの問題点があり、
広く普及するには至っていない。

したがって、厨芥類を効果的に処理することは、保
管、収集、輸送、焼却などの多くの点で、ごみ処理技術
上の重要課題の一つとなっている。

厨芥類の処理方法としては、欧米で行われているよう
に、ディスポーザーにより破砕して、排水とともに下水
道に排出し、下水とともに処理する方法も存在する。し
かしながら、わが国では、既存廃水処理設備に対する負
荷の増大、水質保全などの観点から、この様な処理方法
は、むしろ抑制されている。

一方では、すでに現在においても、下水処理場などか
ら多量に発生する汚泥の処理も重大な問題になってお
り、厨芥類の処理と下水処理及び汚泥処理とを経済的に
行なう技術の確立が切望されている。

問題点を解決するための手段 本発明者らは、厨芥類などの処理に関する上記の如き
問題点に鑑みて鋭意研究を進めた結果、ディスポーザー
により破砕泥状化された厨芥類を排水とともに下水道ま
たは廃水処理設備に連絡された専用排水管に排出した
後、下水処理場における処理または廃水処理設備におけ
る処理に先立って上記混合物中の固形物と液状成分とを
分離し、固形物と液状成分とを別個に処理する場合に
は、廃水処理設備に対する負荷の増大、水質の悪化など
の事態を回避しつつ、厨芥類によりもたらされるごみ処
理における種々の問題点をも軽減し得ることを見出し
た。

特に、上記のようにして分離された固型物と下水処理
場などからの汚泥とを合わせて湿式酸化処理することに
より、経済的にも優れた結果が得られることを見出し
た。

すなわち、本発明は、下記の廃水および汚泥の処理方
法を提供するものである： 廃水および汚泥の処理方法であって、 （１）厨芥類を粉砕泥状化し、生活廃水および／または
産業廃水と混合して下水道または廃水処理設備に連絡さ
れた専用排水管に排出する工程、 （２）下水処理場における処理または廃水処理設備にお
ける処理に先立って上記混合物中の固形物と液状成分と
を分離する工程、 （３）上記（２）で分離された液状成分を活性汚泥処理
する工程、 （４）上記（２）で分離された固形物と下水処理場また
は廃水処理設備において発生するか或いは回収される固
形物とを下水または廃水に混合する工程、 （５）上記（４）で得られた混合物を酸素の存在下にpH
約１〜11.5、温度100〜370℃で湿式酸化分解する工程、
および （６）上記（５）で得られた処理液を貴金属および卑金
属の少なくとも一種を活性成分とするハニカム状担持触
媒の存在下且つ処理液中のアンモニア、有機性物資およ
び無機性物質を分解するに必要な理論酸素量の１〜1.5
倍量の酸素の存在下にpH約１〜11.5、温度100〜370℃で
湿式酸化分解する工程 を備えたことを特徴とする廃水および汚泥の処理方法。

廃水および汚泥の処理方法であって、 （１）厨芥類を粉砕泥状化し、生活廃水および／または
産業廃水と混合して下水道または廃水処理設備に連絡さ
れた専用排水管に排出する工程、 （２）下水処理場または廃水処理設備における処理に先
立って上記混合物中の固形物と液状成分とを分離する工
程、 （３）上記（２）で分離された液状成分を活性汚泥処理
する工程、 （４）上記（２）で分離された固形物と下水処理場また
は廃水処理設備において発生するか或いは回収される固
形物とを下水または廃水に混合する工程、 （５）上記（４）で得られた混合物を酸素の存在かにpH
約１〜11.5、温度100〜370℃で湿式酸化する工程、 （６）上記（５）で得られた処理液を貴金属および卑金
属の少なくとも一種を活性成分とするハニカム状担持触
媒の存在下且つ処理液中のアンモニア、有機性物資およ
び無機性物質を分解するに必要な理論酸素量の１〜1.5
倍量の酸素の存在下にpH約１〜11.5、温度100〜370℃で
湿式酸化分解する工程、および （７）上記（６）で得られた処理液を嫌気メタン発酵処
理する工程を備えたことを特徴とする廃水および汚泥の
処理方法。

廃水および汚泥の処理方法であって、 （１）厨芥類を粉砕泥状化し、生活廃水および／または
産業廃水と混合して下水道または廃水処理設備に連絡さ
れた専用排水管に排出する工程、 （２）下水処理場における処理または廃水処理設備にお
ける処理に先立って上記混合物中の固形物と液状成分と
を分離する工程、 （３）上記（２）で分離された液状成分を活性汚泥処理
する工程、 （４）上記（２）で分離された固形物と下水処理場また
は廃水処理設備において発生するか或いは回収される固
形物とを下水または廃水に混合する工程、 （５）上記（４）で得られた混合物を酸素の存在下にpH
約１〜11.5、温度100〜370℃で湿式酸化分解する工程、 （６）上記（５）で得られた処理液を貴金属および卑金
属の少なくとも一種を活性成分とするハニカム状担持触
媒の存在下且つ処理液中のアンモニア、有機性物資およ
び無機性物質を分解するに必要な理論酸素量の１〜1.5
倍量の酸素の存在下にpH約１〜11.5、温度100〜370℃で
湿式酸化分解する工程、 （７）上記（６）で得られた処理液を常圧または加圧下
に活性汚泥処理する工程、および （８）上記（７）からの余剰汚泥を前記（５）に返送す
る工程 を備えたことを特徴とする廃水および汚泥の処理方法。

廃水および汚泥の処理方法であって、 （１）厨芥類を粉砕泥状化し、生活廃水および／または
産業廃水と混合して下水道または廃水処理設備に連絡さ
れた専用排水管に排出する工程、 （２）下水処理場における処理または廃水処理設備にお
ける処理に先立って上記混合物中の固形物と液状成分と
を分離する工程、 （３）上記（２）で分離された液状成分を活性汚泥処理
する工程、 （４）上記（２）で分離された固形物と下水処理場また
は廃水処理設備において発生するか或いは回収される固
形物とを下水に混合する工程、 （５）上記（４）で得られた混合物を酸素の存在下にpH
約１〜11.5、温度100〜370℃で湿式酸化分解する工程、 （６）上記（５）で得られた処理液を貴金属および卑金
属の少なくとも一種を活性成分とするハニカム状担持触
媒の存在下且つ処理液中のアンモニア、有機性物資およ
び無機性物質を分解するに必要な理論酸素量の１〜1.5
倍量の酸素の存在下にpH約１〜11.5、温度100〜370℃で
湿式酸化分解する工程、 （７）上記（６）で得られた処理液を嫌気メタン発酵処
理する工程、 （８）上記（７）で得られた処理液を活性汚泥処理する
工程、および （９）上記（７）および／または（８）からの余剰汚泥
を前記（５）に返送する工程 を備えたことを特徴とする廃水および汚泥の処理方法。

以下においては、上記乃至項に示す発明をそれぞ
れ本願第一方法乃至本願第四方法といい、添付図面を参
照しつつ、それぞれを詳細に説明する。

I.本願第一方法 第１図に示すように、本願第一方法においては、ま
ず、家庭、飲食店などで発生する厨芥類（１）をディス
ポーザー（３）により粉砕泥状化（粉砕物として、5mm
以下、より好ましくは1mm以下）した後、し尿、浄化槽
汚泥水などを含む生活廃水（５）および産業廃水（７）
と併せて、専用排水管（９）により固形分（以下SSとい
う）分離機（11）に送る。ここで分離された液状成分
は、活性汚泥槽（13）に送られ、常法に従って、活性汚
泥処理される。但し、液状成分からは、SSが予め分離さ
れているので、活性汚泥槽（13）の容量は、従来のもの
に比して、小さくすることができる。SS分離機（11）で
形成された固形分（15）と活性汚泥槽（13）からの余剰
汚泥（17）とは、汚泥濃縮機（19）に送られ、濃縮され
る。

第１図に示す方法は、下水道未整備地域または下水処
理場以外の廃水処理設備（例えば、工場に付属する廃水
処理設備など）での実施に好適である。

第２図に示す方法では、厨芥類（１）をディスポーザ
ー（３）により破砕した後、し尿、浄化槽汚泥水などを
含む生活廃水（５）および産業廃水（７）と併せて、下
水道（21）に流す。初沈槽（23）において混合液から粗
大な固型物、砂などを沈降などにより分離した後、SS分
離機（11）において廃水中のSSを回収する。SSを含まな
い液状成分は、活性汚泥槽（13）に送り、常法に従っ
て、活性汚泥処理する。この場合にも、液状成分から
は、SSが分離されているので、活性汚泥槽（13）の容量
は、従来のものに比して、小さくすることができる。次
いで、液状成分を終沈槽（25）に送り、沈降分離を行な
う。SS（27）、SS（15）、活性汚泥槽（13）からの余剰
汚泥（29）および終沈槽（25）からのSS（31）は、汚泥
濃縮機（19）に集められ、濃縮される。

第２図に示す方法は、下水道整備地域における実施に
好適である。

第１図または第２図に示す処理工程において得られた
濃縮汚泥（水分含量90％以上）は、第３図に示すよう
に、廃水・汚泥貯槽（101）に送られ、ここで混合され
た後、ポンプ（103）によりライン（105）を経て圧送さ
れ、圧縮機（107）により昇圧されてライン（109）から
圧送される酸素含有ガスと混合された後、ライン（11
1）、熱交換器（113）を経てライン（115）に至る。濃
縮汚泥は、熱交換器（113）における熱交換により所定
温度以上となつている場合には、ライン（117）多び（1
19）を経て第１の反応ゾーン（121）に送給され、所定
温度に達していない場合には、ライン（123）、加熱炉
（125）、ライン（127）及びライン（119）を経て第１
の反応ゾーン（121）に送給される。濃縮汚泥には、必
要に応じて、そのpHを１〜11.5程度、より好ましくは、
３〜９程度とするために、通常水溶液の形態で、アルカ
リ物質または酸性物質が、pH調整物質貯槽（129）から
ライン（131）、ポンプ（133）、ライン（135）及びラ
イン（131）、ポンプ（133）、ライン（135）及びライ
ン（137）を経て添加される。また、ライン（131）から
分岐するライン（132）を経てpH調整物質を廃水・汚泥
貯槽（101）に送り、予め濃縮汚泥のpH調整を行なって
も良い。第１の反応ゾーン（121）内では、触媒を使用
することなく、酸素含有ガスの存在下に濃縮汚泥の液相
酸化が行なわれる。使用する酸素含有ガスとしては、空
気、酸素富化ガス、酸素、さらにはシアン化水素、硫化
水素、アンモニア、硫黄酸化物、有機硫黄化合物、窒素
酸化物、炭化水素などの１種または２種以上を含有する
酸素含有廃ガスなどがあげられる。これ等ガスの供給量
は、濃縮汚泥中のSS、有機物成分（COD成分）、アンモ
ニアなどを窒素、炭酸ガス、水などに酸化分解するに必
要な理論酸素量の１〜1.5倍量、より好ましくは1.05〜
1.2倍量の酸素が供給される様にするのが良い。酸素含
有廃ガスを酸素源とする場合には、ガス中の有害成分も
同時に処理し得るという利点が得られる。酸素含有廃ガ
スを使用する場合に酸素の絶対量が不足であれば、空
気、酸素富化空気又は酸素により不足量を補うのが良
い。

なお、酸素含有ガスは、第１の反応ゾーンとしての本
湿式酸化工程に供給される濃縮汚泥に対して全量供給す
る必要はなく、本湿式酸化工程と第２の反応ゾーンとし
ての次工程とに分散して供給しても良い。例えば、第１
の反応ゾーンとしての本湿式酸化工程においては、通常
SSの10〜90％程度が分解乃至可溶化され、COD成分の10
〜60％程度及びアンモニアの０〜15％程度が分解される
ので、理論酸素量の0.4〜0.8倍量に相当する酸素含有ガ
スを供給し、残余を第２の反応ゾーンとしての次工程で
供給しても良い。第１の反応ゾーンとしての本湿式酸化
工程における反応時の温度は、通常100〜370℃、より好
ましくは200〜300℃程度である。反応時の温度が高い
程、供給ガス中の酸素分率・分圧が高い程、また操作圧
力が高い程、SSの可溶化をも含めた被処理成分の分解率
が高くなり、反応器内での濃縮汚泥滞留時間が短縮され
且つ次工程での反応条件が緩和されるが、反面において
設備費が大となるので、濃縮汚泥の種類、次工程におけ
る反応条件との兼ね合い、要求される処理の程度、全体
としての運転費及び設備費等を総合的に考慮して定めれ
ば良い。反応時の圧力は、所定の反応温度において濃縮
汚泥が液相を保つ最低限の圧力以上であれば良い。反応
時間は、反応器の大きさ、濃縮汚泥の水質、温度、圧力
等により変り得るが、通常15〜120分程度であり、好ま
しくは30〜60分程度である。

次いで、本願第一方法では、第１の反応ゾーン（12
1）からの処理水は、ハニカム状担体上に触媒有効成分
を担持させた触媒体を充填する第２の反応ゾーン（13
9）に送られ、ここで再度液相酸化に供される。ハニカ
ム状担体の構造としては、開口部が四角形、六角形、円
形などの任意の形状のものでよい。単位容量当りの面
積、開口率なども特に限定されるものではないが、通常
単位容量当りの面積200〜800m²/m³程度、開口率40〜80
％程度のものを使用する。ハニカム構造体の材質として
は、チタニア、ジルコニアなどが例示される。触媒有効
成分としては、貴金属および卑金属の少なくとも一種が
使用される。貴金属系触媒活性成分としては、ルテニウ
ム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム、
白金、金などが例示される。卑金属系触媒活性成分とし
ては、鉄、銅、コバルト、マンガン、ニツケル、マグネ
シウム、タングステンなどが挙げられる。また、必要に
応じて、これらの触媒活性成分には、テルル、ランタ
ン、セリウム、セレンなどの助触媒成分を併用すること
により、触媒活性成分の活性増大、触媒体の耐熱性、耐
久性、機械的強度の向上などを図ることができる。触媒
有効成分および助触媒成分は、常法に従って、触媒活性
成分の担持量は、通常担体重量の0.05〜25％程度、好ま
しくは0.5〜３％程度である。また、助触媒成分の使用
量は、触媒活性成分に対し、0.01〜30％程度である。反
応塔容積は、固定床の場合には、液の空間速度が0.5〜1
0 1/hr（空塔基準）、より好ましくは１〜4 1/hr（空塔
基準）となる様にするのが良い。

第２の反応ゾーン（139）における反応時の温度およ
び圧力条件は、第１の反応ゾーン（121）におけるそれ
らと同様で良い。

第１の反応ゾーン（121）からの処理水には、圧縮機
（107）からの酸素含有ガスをライン（141）を経て供給
しても良く、またpH調整物質貯槽（129）からのpH調整
物質をライン（131）、ポンプ（133）、ライン（135）
及びライン（143）を経て第２の反応ゾーン（139）下部
に添加しても良い。尚、アルカリ物質は、第１の反応ゾ
ーン（121）及び第２の反応ゾーン（139）の適宜の位置
（図示せず）に供給しても良い。

第２の反応ゾーン（139）において液相酸化された高
温の処理水は、ライン（145）を経て熱交換器（113）に
入り、ここで未処理の濃縮汚泥に熱エネルギーを与えた
後、ライン（147）を経て冷却器（149）に入り、冷却さ
れる。また、必要ならば、高温の処理水を廃水・汚泥貯
槽（101）に導き（図示せず）、熱交換によって濃縮汚
泥の予熱を行なってもよい。この予熱により、濃縮汚泥
の粘度が大巾に低下するので、その処理が容易となる。
ライン（147）からの冷却水の温度が50℃前後となって
いる場合には、冷却器（149）を使用する必要はない。
冷却器（149）を出た処理水は、ライン（151）を経て気
液分離器（153）においてライン（155）からの気体とラ
イン（157）からの液体とに分離される。第２の反応ゾ
ーン（139）で得られた処理水中に不燃性灰分が含まれ
ている場合にはライン（157）上に分離膜、重力沈降分
離槽など（図示せず）を設け、灰分の除去を行なっても
良い。

ライン（157）からの液体は、その清浄度の度合いに
応じて、中水としてそのまま利用したり、河川などに直
接放流したり、活性汚泥槽（13）に返送して更に処理し
たり、或いは廃水・汚泥貯槽（101）に返送して更に処
理したりする。

II.本願第二方法 本願第二方法における厨芥類の処理は、本願第一方法
と同様にして第１図または第２図に示すフローにしたが
って、行なえば良い。

また、本願第二方法における濃縮汚泥の処理も、本願
第一方法とほぼ同様にして行なわれる。但し、本願第二
方法においては、第４図に示すように、ライン（157）
からの暖かい液体成分が、公知の嫌気性メタン発酵槽
（159）に送られ、効率の高い高温条件下に経済的に有
利に消化処理された後、ライン（161）から処理水が取
り出される。嫌気性メタン発酵の条件は、特に限定され
ないが、通常温度35〜60℃程度、消化日数0.5〜30日程
度、汚泥濃度0.5〜５％程度である。

嫌気メタン発酵槽（159）で生成する余剰汚泥は、例
えば、ライン（105）上で廃水と混合されて、第１の反
応ゾーン（121）に返送され、濃縮汚泥とともに処理さ
れる。

また、嫌気メタン発酵槽（159）からの処理液は、中
水として利用したり、直接河川に放流したり、活性汚泥
槽（13）または廃水・汚泥槽（101）に返送することが
できる。

III.本願第三方法 本願第三方法における厨芥の処理は、本願第一方法と
同様にして第１図または第２図に示すフローにしたがっ
て、行なえば良い。

また、本願第三方法における濃縮汚泥の処理は、最終
段階での処理を除いては、本願第二方法とほぼ同様にし
て行なわれる。即ち、第４図に示すフローにおいて、嫌
気メタン発酵槽（159）に代えて、活性汚泥法による好
気処理槽（162）を設けることにより（第５図参照）、
ライン（157）からの液体成分を処理することができ
る。この場合、ライン（155）からの気体を圧力調整し
た後、好気処理槽（162）に供給し、常圧下又は加圧下
に酸素源の少なくとも一部として利用することができ
る。好気処理槽（162）で生成した余剰汚泥も、第１の
反応ゾーン（121）に返送され、濃縮汚泥とともに処理
される。

また、好気処理槽（162）からの処理液も、中水とし
て利用したり、直接河川に放流したり、活性汚泥槽（1
3）または廃水・汚泥槽（101）に返送することができ
る。

IV.本願第四方法 本願第四方法における厨芥の処理は、本願第一方法と
同様にして第１図または第２図に示すフローにしたがっ
て、行なえば良い。

また、本願第四方法における濃縮汚泥の処理も、最終
段階での処理を除いて、本願第一方法とほぼ同様にして
行なわれる。即ち、第６図に示すように、ライン（18
5）からの液体成分を先ず嫌気メタン発酵槽（159）にお
いて処理し、次いでライン（161）を経て活性汚泥法に
よる好気処理槽（162）に送り、活性汚泥処理する。

なお、第６図に示す装置においては、第２の反応ゾー
ン（139）に引き続いて気液分離器（153）を設けてお
り、気体成分は、ライン（177）、熱交換器（113）及び
ライン（181）を経て、必要ならば、冷却および圧力調
整された後（図示せず）、好気処理槽（162）に供給さ
れる。活性汚泥処理は、常圧または加圧下に行なわれ
る。一方、気液分離器（153）からの液体成分は、ライ
ン（179）、熱交換器（165）、ライン（183）、冷却器
（149）およびライン（185）をへて嫌気メタン発酵槽
（159）に入り、次いで、好気処理槽（162）に送られ
る。

メタン発酵槽（159）および好気処理槽（162）で生成
した余剰汚泥も、第１の反応ゾーン（121）に返送さ
れ、濃縮汚泥とともに処理される。

また、好気処理槽（162）からの処理液も、中水とし
て利用したり、直接河川に放流したり、活性汚泥槽（1
3）または廃水・汚泥槽（101）に返送することができ
る。

発明の効果 本発明によれば、ごみ処理と廃水処理において以下の
ような効果が達成される。

（１）厨芥類のディスポーザーによる粉砕泥状化によ
り、生ごみ類の処理を衛生的、経済的に且つ効率的に行
うことが出来る。より具体的には、以下のような成果が
得られる。

（ａ）厨房およびその近辺における清潔さが確保され
る。

（ｂ）家事労働及び厨房での作業が軽減される。

（ｃ）ごみ収集時の清潔さの維持及び悪臭の防止が達成
され、収集作業が容易となる。

（ｄ）ごみ収集量及び輸送量が減少する。

（ｅ）ごみ焼却場におけるエネルギー回収量が増加す
る。

（ｆ）生ごみを埋め立てる際に発生する二次公害が軽減
される。

（２）また、粉砕泥状化した厨芥類と廃水中のSSとを分
離回収した後、廃水処理を行なうので、SSを含んだ状態
で廃水処理を行なう従来技術とは異なって、可溶化され
たBOD成分およびCOD成分などを処理することになり、デ
ィスポーザーの導入によっても、廃水処理設備に対する
負荷の増大、水質の悪化などの問題は生じない。

例えば、下水処理場での処理に際し、従来好気性処理
での曝気容量が、建設省基準により、下水通水量に対し
６〜８時間必要とされていたのに対し、厨芥類粉砕泥状
物と廃水中のSSとをさらに生成する余剰汚泥とともに本
発明方法により処理する場合には、処理時間を約1/3程
度に短縮することができる。

（３）また、廃水から分離した厨芥類粉砕物を含む懸濁
物と廃水処理系からの余剰汚泥とを同時処理することに
より、アンモニア、COD成分のみならず、懸濁成分をも
効率よく処理することができる。

即ち、本発明においては、汚泥の脱水工程を必要とす
ることなく、まず触媒の不存在下且つ酸素含有ガスの存
在下に液相状態で行われる濃縮汚泥の第一段階酸化によ
り、濃縮汚泥中のSSの可溶化が進行する。次いで、触媒
の存在下且つ酸素の存在下に行われる第二段階の液相酸
化により、アンモニアなどの含窒素酸化物の分解が行な
われ、またSS成分を含むCOD成分も、反応条件の選定に
より完全に分解されるか、あるいは一部分解されるとと
もに、高分子物質の大部分が触媒の作用により、酢酸な
どの低級脂肪族カルボン酸に変換される。そして、上記
の如く液相酸化分解処理された被処理液中の低分子量の
生物学的に易分解性の生成物は、嫌気メタン発酵処理お
よび／または好気性処理により、極めて効率よく分解さ
れる。

従って、ディスポーザーの導入により、廃水中の汚濁
成分量が一時的に増大しても、廃水処理設備自体の負荷
を増大させることなく、廃水を効果的に処理することが
できる。

実 施 例 以下に参考例および実施例を示し、本発明の特徴とす
るところをより一層明らかにする。

参考例１ 厨芥類の発生量とその組成の把握とを目的として、50
世帯の厨芥類を２日分収集し、分析を行なった。分析に
際しては、全厨芥を四分法により調整し、組成分析用の
試料とディスポーザー処理用の試料とに分けた後、分析
を行なった。

ディスポーザー処理用の試料は、厨芥類1kgを継続的
に投入破砕し、これに水道水を加えて、液量を10とし
た。次いで、液の濃度から厨芥100g当りの負荷量を求め
た。その結果を第１表に示す。なお、粉砕泥状物の粒径
分布は、0.15mm未満＝47％、0.15〜1mm＝40％、１〜5mm
＝残余であった。

また、分析の結果から、１日一人当たりの厨芥発生量
は、平均約240gであると推定され、これに基いて、１日
一人当たりの負荷量を求めた。結果を第２表に示す。

なお、以下の各表において、“Ｔ−N"とあるのは、全
窒素量を意味する。

第 １ 表 BOD COD_Mn SS Ｔ−Ｎ 最大（ｇ） 14.0 8.25 18.5 0.94 平均（ｇ） 9.5 6.3 12.4 0.77 最小（ｇ） 6.6 4.0 0.45 0.55 第 ２ 表 BOD COD_Mn SS Ｔ−Ｎ 最大（ｇ） 33.6 19.8 44.4 2.26 平均（ｇ） 22.8 15.1 29.8 1.85 最小（ｇ） 16.6 9.6 10.8 1.32 上記の結果に基いて、１日25万人当たりの負荷量を求
めた。結果を第３表に示す。

なお、ディスポーザー使用による１万25万人当たりの
下水増加量は、約４％、即ち、約5000m³（19／人・
日）と推定される。

第 ３ 表 BOD COD_Mn SS Ｔ−Ｎ 最大（ｇ） 8400 4950 11100 565 平均（ｇ） 5700 3775 7450 462.5 最小（ｇ） 4150 2400 2700 330 さらに、上記第１〜３表の平均値を用いて、既存の終
末下水処理場（処理人口25万人：下水処理量125000m³/
日）におけるディスポーザーの使用前後における各成分
の濃度および負荷の状況について試算した結果を第４表
に示す。

第４表に示す結果から、ディスポーザーの使用によ
り、BODおよびCOD_Mnで約30〜35％程度、SSで約38％程
度、全窒素成分で約15％程度の負荷の増大が予測され
る。

実施例１ 第２図に示すフローに従つて、初沈槽（23）および終
沈槽（25）から回収した懸濁物ならびに活性処理槽（1
3）からの余剰汚泥の混合物１部に対し、厨芥類をディ
スポーザーで破砕した泥状物0.38部（いずれも乾燥重
量）を加えた混合物を下水と併せ、下水汚泥濃縮液とし
て、下記の処理に供した。

該下水汚泥濃縮液の組成および性状は、以下の通りで
ある。

第 ５ 表 pH 6.7 COD_Mn（mg/） 18000 COD_Cr（mg/） 38000 NH₃−Ｎ（mg/） 600 Ｔ−Ｎ（mg/） 3200 BOD（mg/） 13000 SS（mg/） 40000 VSS（mg/） 28000 TOD（mg/） 64000 TOC（mg/） 13300 次いで、第５表に示す組成の下水汚泥濃縮液を空間速
度1.0 1/Hr（空塔基準）及び質量速度7.96t/m²Hrで第１
の第３図に示す装置の反応ゾーン（121）の下部に供給
した。一方、空間速度227 1/Hr（空塔基準、標準状態換
算）で空気を第１の反応ゾーン（121）の下部に供給し
た。この状態で温度250℃、圧力90kg/cm²・Ｇの条件下
に廃水の無触媒液相酸化処理を行なつた。

本工程で得られた処理水の組成を第６表に示す。

第 ６ 表 pH 6.3 COD_Mn（mg/） 2000 COD_Cr（mg/） 10790 NH₃−Ｎ（mg/） 2500 Ｔ−Ｎ（mg/） 2770 BOD（mg/） 9555 SS（mg/） 12280 VSS（mg/） 280 TOD（mg/） 20800 TOC（mg/） 4320 第５表と第６表との対比から明らかな如く、無触媒液
相酸化によるCOD_Mn、COD_Cr、TOD及びTOCの分解率は、そ
れぞれ88.9％、71.6％、67.5％および67.5％である。ま
た、含窒素化合物がアンモニアに転化されたことによ
り、アンモニア濃度は、約４倍となっている。

次いで、開口形状が正方形（一辺の長さ3.5mm）であ
り、セルピッチ4.5mm、カイコウリツ59.3％のチタニウ
ムハニカム担体に担体重量の２％のルテニウムを担持さ
せたハニカム触媒体を前工程での空塔容積量の3/4量
（触媒層での反応時間として45分）となる様に充填した
第２の反応ゾーン（139）に上記無触媒湿式酸化工程か
らの処理水及び空気を供給し、液相酸化を行なつた。反
応温度は270℃とし、圧力は、上記無触媒湿式酸化工程
と同様とした。

本工程で得られた処理水の組成を第７表に示す。

第 ７ 表 pH 3.0 COD_Mn（mg/） 412 COD_Cr（mg/） 4824 NH₃−Ｎ（mg/） 26 Ｔ−Ｎ（mg/） 65 BOD（mg/） 2207 SS（mg/） 8410 VSS（mg/） 95 TOD（mg/） 6656 TOC（mg/） 1630 第５表と第７表との対比から明らかな如く、COD_Crお
よびTODの廃水１当りの分解量は、それぞれ33176mgお
よび57344mgである。これら成分の分解による反応熱と
アンモニア成分の分解による反応熱とにより、反応は、
外部からの熱供給なしに行なうことができた。即ち、第
３図に示すフローにおいて、加熱炉（125）を使用する
必要はなかった。

実施例２ 実施例１と同様にして下水汚泥濃縮液の処理を行なっ
た後、触媒湿式酸化工程からの処理水を熱交換器（11
3）及び冷却器（149）により冷却し、さらに気液分離器
（153）に送り、排気ガスと処理水とに分離した。な
お、処理水の温度は、次工程の嫌気メタン発酵槽のでの
温度が約55℃となる様に冷却器（149）で調節した。

気液分離器（153）からの排気ガス中には、NH₃、SOx
及びNOxは検出されなかった。

次いで、上記工程からの処理水を重力沈降分離槽（図
示せず）に導き、残存SSを分離除去した。分離されたSS
の99％以上は、不燃性灰分であった。重力沈降分離槽か
らの液を10％水酸化ナトリウム溶液によりpH約7.5に調
節した後、嫌気メタン発酵槽（159）に送入した。嫌気
メタン発酵槽は、流動床形式のものであり、粒径300μ
ｍの多孔質セラミック粒子に菌体を付着させ、循環ポン
プにより流動床を形成させた。

嫌気性消化後の消化液の水質（第４図に相当する本願
第２方法の結果）を第８表に示す。

なお、嫌気性消化後の余剰汚泥は、最初の無触媒湿式
酸化工程に返送して、処理した。

第 ８ 表 pH 7.1 COD_Mn（mg/） 46 COD_Cr（mg/） 480 NH₃−Ｎ（mg/） 12 Ｔ−Ｎ（mg/） 25 BOD（mg/） 220 SS（mg/） 45 TOC（mg/） 163 実施例３ 実施例２で得られた処理水（SSは分離除去済み、約35
℃）をさらに活性汚泥法により好気処理した。

好気処理後の水質（第６図に相当する本願第四方法の
結果）を第９表に示す。

第 ９ 表 pH 7.0 COD_Mn（mg/） ５ NH₃−Ｎ（mg/） ８ Ｔ−Ｎ（mg/） 10 BOD（mg/） ９ SS（mg/） １ TOC（mg/） ９ なお、好気処理後の余剰汚泥は、最初の無触媒湿式酸
化工程に返送して、処理した。

実施例４〜７ 実施例１と同様の下水汚泥濃縮物を実施例１と同様に
して無触媒湿式酸化処理した後、反応時間を第10表に示
すように変えた以外は実施例１と同様にして処理液をさ
らに触媒湿式酸化処理に供した。

結果を第10表に示す。

実施例８〜11 実施例１と同様の下水汚泥濃縮物を空間速度を2.0 1/
hrとする以外は実施例１と同様にして無触媒湿式酸化処
理した。

この無触媒湿式酸化により得られた処理液の結果を第
11表に（Ｉ）として示す。

次いで、上記無触媒湿式酸化処理工程からの処理液を
反応時間を第11表に示すように変えた以外は実施例１と
同様にしてさらに触媒湿式酸化処理に供した。

結果を第11表に示す。

実施例12 実施例１と同様の下水汚泥濃縮物を実施例１と同様に
して無触媒湿式酸化処理した。

次いで、上記無触媒湿式酸化処理工程からの処理液を
実施例２と同様にしてさらに触媒湿式酸化処理に供し
た。

次いで、上記無触媒湿式酸化処理工程からの処理液を
第５図に示すフローにしたがって、活性汚泥処理槽（16
2）において好気処理した。好気処理は、35℃、2kg/cm²
の条件下に行ない、曝気に必要な気体は、上記触媒湿式
酸化処理工程からの排ガスを圧力制御して使用した。

好気処理後の水質（本願第三方法の結果）を第12表に
示す。

第 12 表 pH 7.2 COD_Mn（mg/） ８ NH₃−Ｎ（mg/） ９ Ｔ−Ｎ（mg/） 11 BOD（mg/） 12 SS（mg/） １ TOC（mg/） 10 実施例13 （ａ）実施例１と同様の組成の下水汚泥濃縮物を温度を
260℃、圧力を95kg/cm²・Ｇとした以外は実施例１と同
様にして無触媒湿式酸化処理した。

（ｂ）次いで、上記無触媒湿式酸化処理工程からの処理
液を温度280℃、圧力を95kg/cm²・Ｇとした以外は実施
例１と同様にして、さらに触媒湿式酸化処理に供した。

（ｃ）次いで、上記触媒湿式酸化処理工程からの処理液
を水酸化ナトリウム溶液でpHを6.8に調整し、限外濾過
膜を用いて濾過し、SSを分離除去した後、第５図に示す
フローにしたがって、活性汚泥処理槽（162）において
で好気性処理した。好気性処理は、35℃、2kg/cm²の条
件下に行ない、曝気に必要な気体は、上記触媒湿式酸化
処理工程からの排ガスを圧力制御して使用した。分離し
たSSの99％は不燃性の灰分であっので、系外に取り出し
た。

各工程終了後の水質を第13表に示す。

なお、気液分離器（153）からの排気中には、NH₃、SO
x及びNOxは検出されなかった。

また、高濃度のSSを含む実施例１と同様の下水汚泥濃
縮液の処理を延べ6000時間行なった後にも、各工程での
各成分の分解率の低下は認められず、廃水処理を引続き
支障なく行なうことができた。

実施例14〜26 第５図に示すフローに従つて本願第三方法により、実
施例１と同様の下水汚泥濃縮液を処理した。

無触媒湿式酸化工程および触媒湿式酸化工程での液空
間速度は、それぞれ1.01 1/Hr（空塔基準）および0.67
1/Hr（空塔基準）とした。

触媒湿式酸化工程で使用したハニカム状触媒は、第14
表に示す通りである。

上記以外の条件は、実施例１と同様とした。

第14表に触媒湿式酸化工程および好気性汚泥処理工程
で得られた処理水の水質を示す。

実施例27および比較例１〜２ 前記第４表に示すディスポーザー使用後の下水の水質
に対応するように、下水に厨芥類の破砕物を加えて、処
理試料を調製した。

この様に調製された処理試料からSS成分を分離した
後、温度35℃、滞留時間２時間の条件下に活性汚泥法に
より、好気処理を行なった。

また、SS成分は、実施例１と同様にして二段階の湿式
酸化処理に供して、同様の結果を得た。

なお、比較のために、SS成分を分離すること無く、直
接温度35℃、滞留時間２時間の条件下に（比較例１）、
或いは直接温度35℃、滞留時間８時間の条件下に（比較
例２）活性汚泥法により好気処理を行なった。

好気処理による結果を第15表に示す。

実施例28 実施例１〜３及び実施例４〜７の触媒湿式酸化工程か
らの各処理水を第２図に示す当初の下水処理系の生物処
理槽（13）に返送し、それぞれ好気性汚泥処理（常圧、
温度35℃、滞留時間２時間）を行なった。返送量は、下
水量に対して、0.53％であった。

好気性処理後のそれぞれの水質は、第16表に示す範囲
内にあった。

第 16 表 SS（mg/） １〜5 BOD（mg/） ７〜15 Ｔ−Ｎ（mg/） ７〜18 COD Mn（mg/） ４〜17 参考例２ 本願実施例の結果を参考として、１日25万人当りの厨
芥類を下水とともに本発明方法により処理した場合のエ
ネルギー収支を算出したところ、第17表に示す結果が得
られた。現状による結果を（Ｉ）として示し、本発明方
法による結果を（II）として示し、両者の差を（III）
として示す。

第17表に示す結果は、ギガカロリー／年で表してあ
る。

第17表において、△を付した数値は、処理のために消
費されるエネルギーを表わし、＋を付した数値は、処理
により得られる回収エネルギーを表わす。

第17表に示す結果から、本発明方法によれば、全体と
して大幅な省エネルギーが達成されることが明らかであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第６図は、本発明の実施態様を示すフローチ
ヤートである。 （１）……厨芥類 （３）……ディスポーザー （５）……生活排水 （７）……産業排水 （９）……専用排水管 （11）……SS分離機 （13）……活性汚泥槽 （15）……SS （17）……余剰汚泥 （19）……汚泥濃縮機 （21）……下水道 （23）……初沈槽 （25）……終沈槽 （27）……SS （29）……余剰汚泥 （31）……SS （101）……廃水・汚泥貯槽 （103）……ポンプ （107）……圧縮機 （113）……熱交換器 （121）……第１の反応ゾーン （125）……加熱炉 （129）……pH調整物質貯槽 （133）……ポンプ （139）……第２の反応ゾーン （149）……冷却器 （153）……気液分離器 （159）……嫌気メタン発酵槽 （162）……好気処理槽

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０２Ｆ 9/00 ５０１ Ｃ０２Ｆ 9/00 ５０２Ｒ ５０２ ５０２Ｚ ５０３Ｆ ５０３ ５０４Ｅ ５０４ 11/00 Ｂ 11/00 11/04 Ａ 11/04 11/08 11/08 Ｂ０９Ｂ 5/00 Ｐ

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】廃水および汚泥の処理方法であって、 （１）厨芥類を粉砕泥状化し、生活廃水および／または
   産業廃水と混合して下水道または廃水処理設備に連絡さ
   れた専用排水管に排出する工程、 （２）下水処理場における処理または廃水処理設備にお
   ける処理に先立って上記混合物中の固形物と液状成分と
   を分離する工程、 （３）上記（２）で分離された液状成分を活性汚泥処理
   する工程、 （４）上記（２）で分離された固形物と下水処理場また
   は廃水処理設備において発生するか或いは回収される固
   形物とを下水または廃水に混合する工程、および （５）上記（４）で得られた混合物を酸素の存在下にpH
   約１〜11.5、温度100〜370℃で湿式酸化分解する工程、
   および （６）上記（５）で得られた処理液を貴金属および卑金
   属の少なくとも一種を活性成分とするハニカム状担持触
   媒の存在下且つ処理液中のアンモニア、有機性物資およ
   び無機性物質を分解するに必要な理論酸素量の１〜1.5
   倍量の酸素の存在下にpH約１〜11.5、温度100〜370℃で
   湿式酸化分解する工程 を備えたことを特徴とする廃水および汚泥の処理方法。
2. 【請求項２】廃水および汚泥の処理方法であって、 （１）厨芥類を粉砕泥状化し、生活廃水および／または
   産業廃水と混合して下水道または廃水処理設備に連絡さ
   れた専用排水管に排出する工程、 （２）下水処理場または廃水処理設備における処理に先
   立って上記混合物中の固形物と液状成分とを分離する工
   程、 （３）上記（２）で分離された液状成分を活性汚泥処理
   する工程、 （４）上記（２）で分離された固形物と下水処理場また
   は廃水処理設備において発生するか或いは回収される固
   形物とを下水または廃水に混合する工程、 （５）上記（４）で得られた混合物を酸素の存在下にpH
   約１〜11.5、温度100〜370℃で湿式酸化分解する工程、 （６）上記（５）で得られた処理液を貴金属および卑金
   属の少なくとも一種を活性成分とするハニカム状担持触
   媒の存在下且つ処理液中のアンモニア、有機性物資およ
   び無機性物質を分解するに必要な理論酸素量の１〜1.5
   倍量の酸素の存在下にpH約１〜11.5、温度100〜370℃で
   湿式酸化分解する工程、 （７）上記（６）で得られた処理液を嫌気メタン発酵処
   理する工程、および （８）上記（７）からの余剰汚泥を前記（５）に返送す
   る工程 を備えたことを特徴とする廃水および汚泥の処理方法。
3. 【請求項３】廃水および汚泥の処理方法であって、 （１）厨芥類を粉砕泥状化し、生活廃水および／または
   産業廃水と混合して下水道または廃水処理設備に連絡さ
   れた専用排水管に排出する工程、 （２）下水処理場における処理または廃水処理設備にお
   ける処理に先立って上記混合物中の固形物と液状成分と
   を分離する工程、 （３）上記（２）で分離された液状成分を活性汚泥処理
   する工程、 （４）上記（２）で分離された固形物と下水処理場また
   は廃水処理設備において発生するか或いは回収される固
   形物とを下水または廃水に混合する工程、 （５）上記（４）で得られた混合物を酸素の存在下にpH
   約１〜11.5、温度100〜370℃で湿式酸化分解する工程、 （６）上記（５）で得られた処理液を貴金属および卑金
   属の少なくとも一種を活性成分とするハニカム状担持触
   媒の存在下且つ処理液中のアンモニア、有機性物資およ
   び無機性物質を分解するに必要な理論酸素量の１〜1.5
   倍量の酸素の存在下にpH約１〜11.5、温度100〜370℃で
   湿式酸化分解する工程、 （７）上記（６）で得られた処理液を常圧又は加圧下に
   活性汚泥処理する工程、および （８）上記（７）からの余剰汚泥を前記（５）に返送す
   る工程 を備えたことを特徴とする廃水および汚泥の処理方法。
4. 【請求項４】廃水および汚泥の処理方法であって、 （１）厨芥類を粉砕泥状化し、生活廃水および／または
   産業廃水と混合して下水道または廃水処理設備に連絡さ
   れた専用排水管に排出する工程、 （２）下水処理場における処理または廃水処理設備にお
   ける処理に先立って上記混合物中の固形物と液状成分と
   を分離する工程、 （３）上記（２）で分離された液状成分を活性汚泥処理
   する工程、 （４）上記（２）で分離された固形物と下水処理場また
   は廃水処理設備において発生するか或いは回収される固
   形物とを下水に混合する工程、 （５）上記（４）で得られた混合物を酸素の存在下にpH
   約１〜11.5、温度100〜370℃で湿式酸化分解する工程、 （６）上記（５）で得られた処理液を貴金属および卑金
   属の少なくとも一種を活性成分とするハニカム状担持触
   媒の存在下且つ処理液中のアンモニア、有機性物資およ
   び無機性物質を分解するに必要な理論酸素量の１〜1.5
   倍量の酸素の存在下にpH約１〜11.5、温度100〜370℃で
   湿式酸化分解する工程、 （７）上記（６）で得られた処理液を嫌気メタン発酵処
   理する工程、 （８）上記（７）で得られた処理液を活性汚泥処理する
   工程、および （９）上記（７）および／または（８）からの余剰汚泥
   を前記（５）に返送する工程 を備えたことを特徴とする廃水および汚泥の処理方法。