JPH03278900A - 下水汚泥等の処理方法 - 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】 〔産業上の利用分舒〕 この発明は、下水処理場等で発生する汚泥の処理方法の
改良に関するもので、特に脱水汚泥の溶融処分を行なう
に際し、従来の塩鉄、消石灰を用いて調質した脱水汚泥
に比べて、溶融処理がし易い脱水汚泥を得ることができ
る下水汚泥等の処理方法を提案するものである。

〔従来技術とその問題点〕

近年、流入下水量の増大、水処理の高度化に伴ない処理
場より発生する汚泥量は増加する傾向にある。この増大
する汚泥の適正な処理処分法の確立は下水処理にとって
必要かつ緊急な課題の一つである。

現在は、主として汚泥は、濃縮・消化・脱水及び焼却な
どの各プロセスを組合せることにより処理され、減量化
・減容化ボ図ｔ・られたのち、埋立処分する方法が実施
されている。

しかし、最近埋立処分地での二次公害に係わる新たな間
−の発生と、処分地の確保が困ＩＫなってきたことより
、二次公害の懸念が少なく、生成スラブの有効利用が図
かられる汚泥の溶融処理方法が注目され実施されつつあ
る。

この汚泥の溶融処理方法は、従来実施されていた汚泥焼
却法に比べると処理温度が高温となるために、被溶融物
の量と溶融特性温度等によって、その運転操作条件・必
要熱量・炉壁耐火度等で操業フストボ大きく左右される
ものとなる。

溶融処理における被溶融物の好ましい条件は（υ　被溶
融物の質量及び容量が極力原汚泥に基づくもので、すな
わち、溶融しにくい消石灰等の添加物が少ないものであ
ること。

（２）　　脱水汚泥の保有熱量が大きいこと。

（３）　　軟化点・溶融点・溶流点などの溶流特性温度
が極力低いこと。

（４）　　生成スラブが資源として有効利用が可能な物
性であり、かつ安定して生成されること。

等である。

これに対し、従来の脱水前の汚泥調質に際して、調質薬
剤として塩化第二鉄と消石灰を用いる方法は、汚泥固形
物当り３０〜６０％添加する消石灰Ｉ： ツリ脱水汚泥は、溶融に当って次のような現象が生じる
ものとなっている。すなわち、 （１）　消石灰添加により、脱水汚泥の重量及び容積が
増大する。

（２）　　汚泥中の有機分を希釈し、脱水汚泥単位質量
当りの発熱量を低下させる。

（３）　　添加物によって塩基度が上昇し、溶融特性温
度を引き上げる。

このように、従来法には消石灰が固形物当り３０〜６０
％添加され１おり、その脱水汚泥は溶融処理にとっては
好ましくないものとなっている。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、上記した従来の塩化第二鉄と消石灰を用いて
調質した脱水汚泥の問題点を改善するためになされたも
ので、従来方法で処理した汚泥が持つ問題点を次のよう
な方法で解決したものである０ （１１下水処理場等で発生する汚泥を調質脱水し、焼却
したのち溶融処理あるいは直ちに溶融処理するようにし
た汚泥の処理方法において、上記汚泥を調質するに当り
、これを陽極に鉄材電極または不溶性金属電極を用いて
電解するか、または前半を不溶性金属電極で後半を鉄材
電極で電解処理するＸうにした。

（２１上記（１１項記載の調質する汚泥液に金属塩とし
て塩化鉄、塩化アルミニューム、硫酸鉄、硫酸吻アルミ
ニュームのうち、少なくともその一つを添加し、ＰＨ２
〜７の条件のもとで電解するようにし九〇 （３）　　また、上記（１１項記載の方法で電解処理し
た後、脱水する汚泥に、その塩基度（Ｃａ　ｏ　／　Ｓ
　ｉ　ｏ。

の重量比）が０．５〜１．５の範囲となるように１消石
灰を添加混合した。

すなわち、本発明では、従来の処理方法にお−て大量に
用いていた消石灰を添加しての処理手段に代えて電解処
理手段を採用し、脱水汚泥の減量・減容を図るとともに
、汚泥中の無機物の増加を押えて脱水汚泥の発熱量の減
少を抑止して溶融を容易にしたものであり、また、電解
中に金属塩類を添加し、汚泥液をＰＨ２〜７に調整する
ことによって、電解時に汚泥が凝集および酸化するのを
助長して以後の脱水性を向上させ、さらに、脱水後の汚
泥に消石灰を添加してその塩基度ＩＣａ。

／Ｓ　ｉ　０２　）が０．５〜１．５の範囲になるよう
に調整することによって、溶融処理時における軟化点温
度・融点・溶流点温度等を低下させたものである。

なお、上記の溶融特性温度は、従来法で処理した汚泥で
は、塩基度が３．０以上にもなっているのが実状であり
、本発明では消石灰を使用しないので、上述のように調
整しなくとも従来に比較して、上記温度特性ははるかに
低いものである。

以下、本発明を具体的に説明する。

本発明において処理する汚泥は、下水処理場等で発生す
る汚泥であり、これを重力沈降、加圧浮上等によって濃
縮したのち、処理を行なうものであり、この濃縮汚泥に
石灰等の無機物を添加することなく、電解によって調質
したのち、脱水し、これを溶融することを最大の特長と
するものであム上述の電解に当っては、直流電源に接続
した鉄材または不溶性金属を陽極とし、陰極にはステン
レス等の適宜の金属材を用−る。そして、これら電極板
を設置した電解槽に導入する汚泥には、塩化鉄等の金属
塩を添加して通電が行なわれる。これをさらに詳述する
と、添加する金属塩は、主に汚泥に作用してフロックを
形成させるためのもので、塩化鉄（Ｆｅｃｌｌ、Ｆｅｃ
１３）−塩化アルミニュー　Ａ　（Ａ　Ｉ　ｃ　Ｉｓ　
）　・硫酸鉄（Ｆ　ｅ　ＳＯ４，Ｆｅｗ（Ｓｏ＝　）ｉ
　）等が好適である。これらの金属塩類は汚泥中で加水
分解して金属の水酸化物を形成し、汚泥の凝集・フロッ
ク化を促進するとともに、汚泥を酸性にし、汚泥の酸化
作用を容易にするものである。そして、さらに通電する
ことによって酸素・塩素・次亜塩が生成することによっ
て、汚泥は酸化作用を受け、濾過脱水し易い汚泥となる
ものである。この電解時には、汚泥をＰＨ２〜７に調整
することが好ましい。

次に、電極材として陽極に鉄材または不溶性金属電極を
用いるが、鉄材は溶出消耗するが安価である。不溶性金
属電極としては、導電性及び耐蝕性に優れた各種のもの
が使用可能であるが、白金等の白金族金属又は、その酸
化物を含有する被覆をチタン等の耐蝕性金属基体に被覆
したものが好適である。

陽極に対向する陰極は、電解的に腐蝕されないので、鉄
拳ステンレスＱニッケル・チタン等の材料を用いること
ができる。

これ等の陽極及びに陰極は、電解槽容器内に対向して配
置し、十分な通電面積を得るために、通常は板状体を適
宜の枚数、平行して交互に配置することが望ましい。

電解処理における電圧は、低電圧の方が設備的にも安全
上からも有利であるが、実際には１．５〜３５Ｖｉｉ！
囲が好適である。又、通電電流値は、汚泥の種類・成分
などにより異なるが、原汚泥に対して０．５〜５Ａｌｌ
程度で制御し電解処理時間は、３０〜１２０分程度で十
程度効果が得られる。

例えば、鉄材または不溶性金属電極を陽極として、ステ
ンレス陰極と対向して配置した電解処理槽に予め塩化第
二鉄を添加混合して、ＰＨを５〜６に調整した汚泥を供
給し、電解処理槽にて汚泥を攪拌、循環させながら直流
電流を通電すると、添加された塩化第二鉄が加水分解し
て、汚泥の凝集作用をなして汚泥フロ・ツクを生成する
。

更に、°生成した汚泥フロ・ツクは、陽極に発生する塩
素又は酸素及び生成する次亜塩によって酸化及び脱水作
用を受けて濾過脱水性の良好な疎水性汚泥に改質される
。

このようＫして改質された汚泥は、従来法のように大量
の消石灰を添加することなく、容易に脱水することがで
きるものであるが、このように処理した脱水ケーキに若
干の滑石・灰を添加すれば、溶融に対する適性もさらに
高めることができる。

すなわち、溶融処理における軟化点温度・融点・溶流点
温度等が低くなる脱水汚泥の組成は、シリカ（Ｓ　ｉ　
０２　）含有率が約３０％近くであることと、同時に、
塩基度（Ｃａ　ｏ　／　Ｓ　ｉ　ｃＨの重量比）が極力
１に近くであることが報告されている。この点、この発
明に係る方法では、脱水後の汚泥後に若干（１５％程度
）の消石灰を添加すると溶融処理する上で有利であるこ
とが確認されている。

すなわち、汚泥の電解処理において、陽極材として鉄材
を用いる場合は、処理汚泥の濾過脱水性は高いものとな
るが、陽極材からの溶出鉄により汚泥中のＳｉｏ２含有
量を希釈し、比較的高融点物質である酸化鉄（Ｆｅｏｊ
、Ｆｅｏ）などの含有量を上げるものとなり、溶融点降
下作用が充分とならないことになるのであるが、このよ
うな場合、前述のように若干の消石灰を添加することに
よって溶融処理時における温度を下げ得るものである。

尚、この発明に係る方法で処理した脱水汚泥の融点等の
溶融処理時の処理温度は、従来の処理方法による石灰石
を４０％（対乾ケーキ重量比）に比較すれば３００℃も
低いものである。（表１一実施例参照） また、電解処理する際、陽極材として不溶性金属電極を
用−る場合、不溶性金属電極として、従来、塩素製造用
電極として用いられているものを使用すると塩素の生成
能が高く、電解処理後の汚泥のＰＨが３〜４となり、消
石灰での中和が必要となるが、この中和に要する消石灰
の添加量は、従来法（塩鉄−消石灰添加）に比較して１
／３〜１／４となり、脱水汚泥の溶融特性温度に悪影響
を及ぼすことはない。

上述のようなことから、従来の塩鉄−消石灰法以上の脱
水性能を有し、汚泥組成中のＳｉｏ２の含有量の低下を
抑制し、脱水汚泥の塩基度を適正な範囲となる調質法は
電解処理の前半を不溶性金属電解を用いて、主として汚
泥の酸化作用を行わしめ疎水性汚泥としたのち、後半を
陽極材に鉄材を用いて電解処理を行ない、汚泥液の溶出
鉄による凝集と中和作用を行なわしめ、脱水性良好な調
質汚泥としたのち、塩基度が０．５〜１．５範囲におさ
まる程度に消石灰を添加したのち脱水処理して生成した
脱水汚泥は、従来法脱水汚泥の溶流点温度に比べて大巾
に低いものとすることができる０以上の如く、電解調質
を行なうことによって、従来法と同等以上の脱水性能が
発揮出来る汚泥の調質が可能であると同時に溶融処理す
るのに非常に適性の高い脱水汚泥を得ることができるも
のである。

〔実施例〕

表−１に本発明の方法と従来の塩鉄−消石灰法により、
汚泥濃度２．０％の混合生汚泥２５０１を電解処理し、
フィルタープレス脱水機で濾過脱水したのち、溶融特性
温度を測定した実施例の結果をまとめて示す。

表−１実施例 ）　不溶性金属電極として番号３は、主成分が白金族金
属酸化物である被覆をチタン上に設けたものを用いた。

）　濾過条件は、圧入圧力５　ｋｆｌ　／　ｅｊ・圧入
時間５分・圧搾圧力１５＆ＩＦ／ｅ４・圧搾時間１５分
とした。

（注３　）　　Ｆ　ｅ　ｃ　ｌ＋　Ｃａ　（０Ｈ）２ノ
添加率は対乾燥固形物重量比である。

１の実施例に示されるように、陽極に鉄材、（注２ （注１ 表 まだは不溶性金属電極または、前半を不溶性電極を用い
後半を鉄電極を用いて電解処理した調質汚泥の脱水性能
は、濾過速度におりて従来法と同等またはこれ以上とす
る結果が得られた。

また、電解処理後の脱水汚泥の溶融特性温度は、従来法
に比べていづれも低いものとなった。

〔発明の効果〕

下水処理場等で発生する脱水汚泥を焼却したのち溶融処
理行うか、または脱水汚泥をそのｉｔ直ちに溶融処理を
行なうに際し、従来法（金属塩と消石灰を添加）にて調
質された脱水汚泥は大量（固形物当り３０〜６０％程度
）に添加されている消石灰のために、発生脱水汚泥量が
増大し被溶融物量が増加する。また、添加される消石灰
は不燃性であるために、汚泥中の有機分を希釈し、汚泥
の発熱量を低下きせるとともに、塩基度を上昇させるこ
とにより、溶融特性温度を引き上げるものとなる。

この様に脱水調質のために大量に添加された消石灰は溶
融処理にとっては、種々の弊害となっているのである。

これに対して、この発明に係る処理方法により生成され
る脱水汚泥は、上記の問題点となる消石灰量を減量制御
することが可能となり、被溶融物の生成量が少なく保有
発熱量が高く、溶融特性温度が低い脱水汚泥が生成され
、溶融処理の運転操作条件が容易となるとともに使用す
る燃料の節減及び炉壁耐大物の延命化が図られ、経済的
な溶融処理が出来るものである。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）下水処理場等で発生する汚泥を調質脱水し、焼却
   したのち、溶融処理あるいは直ちに溶融処理するように
   した汚泥の処理方法において、上記汚泥を調質するに当
   り、これを陽極に鉄材電極または不溶性金属電極を用い
   て電解するか、または前半を不溶性電極で後半を鉄材電
   極で電解処理することを特長とする下水汚泥等の処理方
   法。
2. （２）請求項（１）において、調質する汚泥に金属塩と
   して塩化鉄、塩化アルミニューム、硫酸鉄、硫酸アルミ
   ニュームのうちの少なくともその一つを添加し、ＰＨ２
   〜７の条件のもとで電解処理することを特長とする下水
   汚泥等の処理方法。
3. （３）請求項（１）の記載の方法で電解処理した後、脱
   水する汚泥にその塩基度（Ｃａｏ／Ｓｉｏ＿２の重量比
   ）が０．５〜１．５の範囲となるように、消石灰を添加
   混合して脱水することを特長とする下水汚泥等の処理方
   法。