JPH0143600B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、有機性汚泥の脱水・乾燥方法に関す
るものである。

〔従来の技術〕

一般に下水、し尿などの有機性廃水を活性汚泥
法などの生物処理プロセスによつて処理する場
合、第１図のように曝気槽２２に酸素を供給する
ための曝気用ブロワー２８が配置される。この曝
気用ブロワー２８の機能は従来、単に曝気槽２２
への酸素供給という単一機能しか発揮されておら
ず、このことはごく当り前のこととして何ら疑問
をいだかれずに現在に至つている。

一方下水汚泥、し尿汚泥、余剰汚泥２４などの
有機性汚泥は各種の脱水機２５で脱水され、含水
率80％前後の脱水ケーキ２６となるが、このまま
では含水率が高いため焼却、コンポスト化、埋立
などの処分を行うのには非常に不都合なため、各
種の乾操機２７で乾操する必要がある。しかし、
従来の乾燥機２７は多量の燃料を消費し、エネル
ギー多消費工程となつているのが実状である。し
かも、この乾燥工程から強烈な悪臭排ガス３７が
排出され、悪臭排ガス３７の脱臭工程３５に多額
の設備費、維持費を要しているのが、まぎれもな
い当業界の現状となつている。

なお、第１図において２１は有機性廃水、３２
は沈殿池、３３は返送汚泥、３４は処理水、３６
は乾操機２７用の油、３８は脱臭ガスである。

〔発明の目的〕

本発明は、従来技術の上記問題点を排除し、有
機性汚泥の乾燥工程を大副に省エネルギー化しう
ると共に乾操排ガス中の悪臭成分の脱臭処理も同
時に遂行できる、極めて合理的な汚泥処理方法を
提供することを目的とするものである。

〔発明の構成〕

本発明は、従来単に曝気槽への酸素供給として
しか利用されていなかつた曝気ブロワー吐出空気
のもつエネルギーを、新規な実施態様で汚泥脱水
ケーキなどの含水物の乾燥にも利用するという技
術思想にもとづくものであり、曝気ブロワー吐出
側と廃水処理工程又は有機性汚泥処理工程の散気
部とを連絡する配管経路の途中に堅型乾燥工程を
設け、活性汚泥を主体とする有機性汚泥を機械脱
水工程で液性限界以下の含水率になるように脱水
し、得られた脱水ケーキを塊状又は粒状化し、前
記乾燥工程に該塊状又は粒状化された脱水ケーキ
の充填層を形成せしめ、該乾燥工程充填層に曝気
ブロワー圧縮空気を通気して脱水ケーキを通気乾
操すると共に、該乾燥工程から流出する空気を、
前記充填層から同伴されるダストによつて閉塞を
しない口径を有する前記散気部へ供給してエアレ
ーシヨンに利用することを特徴とする有機性汚泥
の処理方法である。

なお、本発明における有機性汚泥とは、汚泥中
に有機物を含むものであり、下水の三次処理にお
ける凝集沈殿汚泥、凝集浮上汚泥を含む意味とし
て用いてある。

次に、本発明の一実施態様を第２図を参照しな
がら説明すると、有機性廃水１の曝気槽２内の水
面下に散気部３が設けられ、余剰汚泥４の機械脱
水工程５（ベルトプレス、フイルタプレス、スク
リユープレスなど）から排出される、液性限界以
下の含水率に脱水された脱水ケーキ６を粒径数cm
程度の塊状または粒状にしたものを脱水ケーキ充
填部７′を備えた乾燥工程７に供給する。

しかして、曝気用ブロワー８の吐出空気９を乾
燥工程７内に通気して吐出空気９を脱水ケーキ６
と直接接触せしめ、その排出空気１０を散気部３
に供給し、曝気槽２内のエアレーシヨンに利用す
る。

曝気用ブロワー８の吐出空気９は、気体の断熱
圧縮の理論から明らかなように散気部３の水深が
５ｍ程度の場合、吐出空気９の温度は70〜80℃に
上昇する。

この吐出空気９の持つ熱エネルギーは従来何ら
有効利用されていなかつたが、本発明では、この
ように脱水ケーキ６の通気乾燥に有効利用する。
これにより曝気用ブロワー８が曝気槽２への酸素
供給と脱水ケーキ６の乾燥という重要な複合機能
を発揮する。

この結果、脱水ケーキ６の乾燥用のエネルギー
は実質的に不要になり、その省エネルギー効果は
著大なものがある。しかも、従来の乾燥機は悪臭
排ガスの脱臭工程を必要としていたが、乾燥排ガ
スすなわち排出空気１０が曝気槽２に自動的に供
給され、曝気槽２内に存在する膨大な量の微生物
によつて生物学的に脱臭されるので、何ら特別な
脱臭工程は必要でないという重要な効果もある。

さらに、従来の乾燥機は乾燥排ガス中のダスト
の除じん工程が不可欠となつているが、本発明で
はダストが含まれる排出空気１０は曝気槽２に供
給されるので曝気槽２が一種の集じん機として機
能するため、特別な除じん工程が不要となる。こ
のために、散気部３の吐出空気孔径を数mm以上
と、なるべく大きくし、ダストによつて目詰まり
を起こさないようにしてある。

なお、充填部７′は一搭でもよいが、第３図の
ように充填部７′を並列に複数基設けておき、脱
水ケーキ６が乾燥してから乾燥物１１を取り出す
場合は、吐出空気９をもう一つの別の充填部７′
のほうに切り替えて送るようにバルブ操作を行え
ば運転上の管理が極めて容易となる。

しかして、前記乾燥工程では脱水ケーキの含水
率を水分の絶対値を規制するのではなく液性限界
以下にすることが必須である。すなわち、液性限
界以下の脱水ケーキは塊状又は粒状化が容易（べ
たつきがない）であり、充填層を形成させるため
に積層しても汚泥の相互のゆ着がなく、充填層下
部の汚泥も支持力が強いため圧密されることがな
く、充分な空隙率を維持することができる。した
がつて、充填層厚さ１ｍ〜２ｍにしても汚泥相互
の空隙を充分維持できるので均一な通気が容易で
通気抵抗も小さくなり、乾燥ムラが発生しない
し、乾燥物の取出しも簡便であるという効果、な
らびに充填層厚さを高く設定できるので通気する
曝気ブロワー吐出空気９と脱水ケーキの接触時間
が充分とれるため、従来の熱風乾燥機における数
百℃の供給熱風温度よりもはるかに低い60〜75℃
程度という低温の温風であるブロワー吐出空気９
の保有熱を最大限に利用することができ、乾燥物
の水分を効果的にさげることができる。

なお、前記脱水ケーキの液性限界の含水率は、
第４図に示したフオールコーン法によつて求めら
れたものである。すなわち、先端角60℃で重量60
ｇのコーン１０１をコーン先端が試料１０２の表
面に接触するようにセツトしたのち、自重によつ
て落下させ、コーン１０１の貫入深さを測定す
る。このコーン１０１貫入深さが10mmのときの含
水率が液性限界の含水率と定義される。つまり、
脱水ケーキを採取してコーンの貫入深さが10mm以
下であれば、この脱水ケーキは液性限界以下の含
水率であることを意味する。なお第４図中１０３
はノブ、１０４は目盛板、１０５は試料容器でで
ある。

しかして、曝気層２は有機性廃水１の生物処理
工程のみならず余剰活性汚泥の好気性消化用など
の曝気槽、返送汚泥の再曝気槽またはFe²⁺イオ
ンなど還元性イオンの酸化用曝気槽であつても当
然よい。

有機性廃水１がアンモニア性窒素を含有してい
る場合、曝気槽２においてBOD除去だけでなく
アンモニア性窒素の硝酸化を行なうようにすると
アンモニア性窒素１KgをNo.₃に酸化するのに約4.5
Kgの酸素を必要とするから、曝気槽２へ供給すべ
きBOD除去だけを行う場合よりも多量となり、
この結果、充填部７′において脱水ケーキ６から
蒸発する水分量も著しく増大できるという極めて
重要な効果が発揮される。

このように、上記実施態様によれば、乾燥排ガ
ス中のダストおよび悪臭成分の除去のための特別
な装置および維持費が一切不要となるばかりでな
く、曝気ブロワー吐出空気を直接被乾燥物充填部
内に通気するようにしたので熱交換器が不要とな
り、しかも被乾燥物充填部の熱容量係数が2000〜
4000Kcal／m³・hr・℃と極めて大きいので充填
部の容積が小さくてよい。この結果、乾燥のため
の設備費が著しく安価となる。

前記充填部７′の構造は第３図に示したものが
最も好適であるが、その他例えば横方向に通気す
るもの、流動層のタイプのものなど任意のものが
使用でき、要するに脱水ケーキ６と吐出空気９が
直接接触できるものであればどのようなものでも
よい。

なお、直接通気方法としては流動床でも固定床
でもよい。また、本発明にいう曝気ブロワーと
は、エアレーシヨン工程に酸素含有ガスを供給す
る空気圧縮機を意味するものである。

第２図中、１２は沈殿池、１３は返送汚泥、１
４は処理水である。

〔発明の効果〕

本発明工業上重要な効果は次の通りである。

重油などの熱料を一切使用することなく汚泥
脱水ケーキなどの含水物を省エネルギー的に乾
燥することが可能である。

予め液性限界以下に脱水した脱水ケーキを塊
状化又は粒状化し、これにより乾燥工程で充填
層を形成せしめて通気乾燥するので、当該乾燥
工程を極めて簡便かつ効率良く処理することが
できる。

乾燥物の水分を要易に40％以下にできるの
で、焼却の場合自然焼却が可能となるだけでな
く、ボイラー焼却炉を用いることによつてエネ
ルギー回収が可能となるという驚くべき効果が
ある。

乾燥工程から流出する排出空気は悪臭を帯び
ているので、従来は薬液洗浄、吸着、直火燃焼
脱臭などの脱臭工程が不可欠であつたが、脱臭
用の設備費、維持費がかなりの高額になるとい
う問題点があつた。

しかし、本発明では曝気ブロワーの吐出空気
を利用して脱水ケーキを乾燥するので、乾燥工
程から流出する悪臭を帯びた空気は、自動的に
エアレーシヨンタンクに供給され、生物学的に
脱臭される。したがつて特別の脱臭工程が不要
となり、建設費、維持費が大幅に節減でき、し
かも乾燥排空気をエアレーシヨンタンクに供給
するブロワーを曝気ブロワーと別個に必要とし
ないので生物脱臭のためのブロワー動力が不要
となり省エネルギー的な効果も大きい。又、同
様な原理によつて乾燥排空気の除塵設備も不要
になる。

しかも、前記散気部はその空気供給口の口径
をダストによつて閉塞しない値に設定してある
ので、該散気部の目詰まりが防止できるうえ、
空気吐出抵抗が小さいため充分な散気効果（散
気空気量）を得ることができる。

曝気ブロワー圧縮空気の熱を回収するのに、
熱交換器を必要としないので著大な設備費の低
減が可能である。すなわち、曝気ブロワー圧縮
空気を直接乾燥工程内に通気するようにしたの
で、脱水ケーキと直接的な熱交換、熱移動が進
行し、熱交換器によつて曝気ブロワー圧縮空気
の保有熱を回収する必要がないためである。

この事実は、従来プロセスが多量の補助燃料
を消費して乾燥焼却していることと比較すると
真に本発明の効果の卓越性を明示するものであ
る。

〔実施例〕

実施例 １ し尿処理量100Kl／日の某し尿処理工場では、
し尿を生物学的硝化脱窒素プロセス（当分野では
低希釈二段活性汚泥法と呼ばれる）で処理してい
る。このプロセスにおいて硝化用の曝気槽の散気
水深は５ｍであり、ブロワーによつて吐出量
100Nm³／minの空気を曝気槽に送気している。

一方、上記プロセスからの余剰活性汚泥および
該工程処理水を硫酸ばん土によつて凝集沈殿処理
する工程から発生する凝沈汚泥（両者の汚泥発生
量の合計は8.5Kg・DS／Kl・し尿）を圧搾機構付
全自動フイルタプレスで脱水した（過圧力５Kg
ｆ／cm²、圧搾圧力15Kgｆ／cm²）結果、含水率68％
（液性限界率以下）の脱水ケーキを得た。

この脱水ケーキをミートチヨツパーなどの破砕
機で粒径１〜２cm程度に破砕したものを、本発明
フロー（第２図）の充填部に充填し（充填部容量
８m³）、曝気ブロワー吐出空気（温度65〜80℃）
を空搭速度0.8〜1.0ｍ／secで通気し、充填部排出
空気を硝化用曝気槽に供給した。充填部排出空気
はダストを含み臭気濃度1000〜1500の臭気を示し
たが、曝気槽水面から排出される空気は臭気およ
びダストは極めて少なかつた。１日通気後、脱水
ケーキを充填部から取り出して含水率を測定した
結果、含水率15〜20％と極めて少なく、また発熱
量は3000kcal／Kg・DSと高いため、ボイラー焼
却炉で極めて容易に自燃しただけでなくスチーム
を回収でき、これを管理棟の暖房、風呂に利用し
てもまだ余剰スチームが残つた。

実施例 ２ 実施例１に記したし尿処理場において同一のし
尿処理量、処理プロセスから発生する余剰活性汚
泥と凝沈汚泥をフイルタプレスに替えて遠心脱水
機により脱水した結果、脱水ケーキ含水率は81％
（液性限界率以下）であつた（カチオンポリマー
添加率1.5％ to Dry solid）。この脱水ケーキを
１cm×２cmに造粒し、本発明フロー（第２図）の
充填部に充填した。脱水ケーキの充填容量は10m³
とした。これに曝気ブロワー吐出空気（温度75
℃）を空搭速度0.8ｍ／secで通気し、排出空気を
硝化用曝気槽に供給した。１日通気後の乾燥物の
水分は68％であり、多段炉で自燃可能であつた。

次に、遠心脱水機の遠心力を低下させて故意に
含水率86％（液性限界率より大）の脱水ケーキを
得、これを本発明法によつて乾燥させようとした
ところ脱水ケーキの粘着性が高く、また含水比が
6.14KgH₂O／Kg・DSと著しく大きいため造粒も
不可能で、かつ充填層内で脱水ケーキ相互が付着
し大きな塊状となつてしまい均一な通気は不可能
であつた。強いてこのような状況で通気したが１
日通気後の脱水ケーキ含水率はむらが大きく、78
〜83％というものであり自燃は不可能であつた。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の有機性廃水の処理プロセスを示
すフローシート、第２図は本発明の一実施態様を
示すフローシート、第３図は脱水ケーキの乾燥工
程のフローシート、第４図はフオールコーン法液
性限界測定器を示す説明図である。 １…有機性廃水、２…曝気槽、３…散気部、４
…余剰汚泥、５…機械脱水工程、６…脱水ケー
キ、７…乾燥工程、７′…充填部、８…曝気用ブ
ロワー、９…吐出空気、１０…排出空気、１１…
乾燥物、１２…沈殿池、１３…返送汚泥、１４…
処理水。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 曝気ブロワー吐出側と廃水処理工程又は有機
   性汚泥処理工程の散気部とを連絡する配管経路の
   途中に堅型乾燥工程を設け、活性汚泥を主体とす
   る有機性汚泥を機械脱水工程で液性限界以下の含
   水率になるように脱水し、得られた脱水ケーキを
   塊状又は粒状化し、前記乾燥工程に該塊状又は粒
   状化された脱水ケーキの充填層を形成せしめ、該
   乾燥工程充填層に曝気ブロワー圧縮空気を通気し
   て脱水ケーキを通気乾燥すると共に、該乾燥工程
   から流出する空気を前記充填層から同伴されるダ
   ストによつて閉塞をしない口径を有する前記散気
   部へ供給してエアレーシヨンに利用すること特徴
   とする有機性汚泥の処理方法。 ２ 前記廃水処理工程が、アンモニア性窒素含有
   廃水を処理するものであつて、該廃水中のアンモ
   ニアを前記エアレーシヨンにより生物学的に硝化
   せしめるものである特許請求の範囲第１項記載の
   方法。 ３ 前記乾燥工程を複数並列配備すると共に、そ
   れぞれに前記充填層を形成し、前記曝気ブロワー
   圧縮空気の各乾燥工程充填層への通気をバルブ操
   作にて切り替えて乾燥処理するものである特許請
   求の範囲囲第１項又は第２項記載の方法。