JPH0367760B2 - - Google Patents
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- JPH0367760B2 JPH0367760B2 JP61258151A JP25815186A JPH0367760B2 JP H0367760 B2 JPH0367760 B2 JP H0367760B2 JP 61258151 A JP61258151 A JP 61258151A JP 25815186 A JP25815186 A JP 25815186A JP H0367760 B2 JPH0367760 B2 JP H0367760B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sludge
- methane
- digestion
- acid
- gas
- Prior art date
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
- Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel
Landscapes
- Treatment Of Sludge (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、下水汚泥などの有機性汚泥を合理的
かつ高速に嫌気性消化し、かつ消化汚泥を極めて
省エネルギ的に乾燥することが可能な嫌気性消化
方法に関するものである。
かつ高速に嫌気性消化し、かつ消化汚泥を極めて
省エネルギ的に乾燥することが可能な嫌気性消化
方法に関するものである。
嫌気性消化法は、下水汚泥容積の減少と汚泥の
安定化を目的として下水汚泥の処理に古くから採
用されてきた。
安定化を目的として下水汚泥の処理に古くから採
用されてきた。
現在、我国の下水処理場で採用されている嫌気
消化方法は、建設省下水道施設基準に記載されて
いる中温２段消化法である。
消化方法は、建設省下水道施設基準に記載されて
いる中温２段消化法である。
この中温消化法は多数の実績をもつておりそれ
なりに評価すべき技術であるが、次のような問題
点をかかえているのが現状である。
なりに評価すべき技術であるが、次のような問題
点をかかえているのが現状である。
反応速度が遅いため滞留日数が長い。
汚泥の脱水性がむしろ悪化する場合が多い。
消化脱離液にSSと溶解性有機物、NH3−Ｎ、
PO4 3-が残留し、その濃度も高いため、水処理
施設、汚泥処理施設に悪影響を与える。
PO4 3-が残留し、その濃度も高いため、水処理
施設、汚泥処理施設に悪影響を与える。
消化汚泥が単に慣習的な方法で機械的に脱水
され、高水分の脱水ケーキが処分されている。
このため、処分すべき脱水ケーキが多量である
という最大の問題点が解決されていない。
され、高水分の脱水ケーキが処分されている。
このため、処分すべき脱水ケーキが多量である
という最大の問題点が解決されていない。
即ち、従来の汚泥の嫌気性消化プロセスは、
消化汚泥の合理的処理がまつたく確立されてい
ない。
消化汚泥の合理的処理がまつたく確立されてい
ない。
消化槽表面積が大きいので放散熱量が多く、
寒冷期においては発生消化ガスだけでは、消化
槽加温熱量が不足し、補助的に重油などの燃料
を併用しなければならない。
寒冷期においては発生消化ガスだけでは、消化
槽加温熱量が不足し、補助的に重油などの燃料
を併用しなければならない。
本発明は、このような従来法の問題点〜を
解決することを目的とする。
解決することを目的とする。
すなわち、1975年に米国のGoshが提案した二
相消化法（酸発酵とメタン発酵の二相に分離して
嫌気性消化する方法；J.W.P.C.F.Vol47、No.１、
1975）に新規な知見を導入することによつて極め
て高速に嫌気性消化すると共に、消化汚泥を低コ
ストで乾燥することが可能な新規なプロセスを確
立することを目的としている。
相消化法（酸発酵とメタン発酵の二相に分離して
嫌気性消化する方法；J.W.P.C.F.Vol47、No.１、
1975）に新規な知見を導入することによつて極め
て高速に嫌気性消化すると共に、消化汚泥を低コ
ストで乾燥することが可能な新規なプロセスを確
立することを目的としている。
本発明は、有機性汚泥を酸発酵させたのち固液
分離し、該分離液を固定化されたメタン生成菌に
よつてメタン発酵せしめ、該メタン発酵工程から
発生する消化ガスを燃料として、前記固液分離さ
れた酸発酵汚泥の脱水ケーキを乾燥処理するとと
もに、該乾燥排ガスを前記酸発酵工程からのスラ
リーと直接接触せしめる方法であつて、酸発酵工
程とメタン発酵とを明確に区分して嫌気性消化処
理する二相消化法（Two phase digestion）の
特性をたくにみに利用して消化汚泥の乾燥処理を
ほぼ無燃費で行うとともに、乾燥排ガスのエンタ
ルピーを合理的に回収することを可能にしたもの
である。
分離し、該分離液を固定化されたメタン生成菌に
よつてメタン発酵せしめ、該メタン発酵工程から
発生する消化ガスを燃料として、前記固液分離さ
れた酸発酵汚泥の脱水ケーキを乾燥処理するとと
もに、該乾燥排ガスを前記酸発酵工程からのスラ
リーと直接接触せしめる方法であつて、酸発酵工
程とメタン発酵とを明確に区分して嫌気性消化処
理する二相消化法（Two phase digestion）の
特性をたくにみに利用して消化汚泥の乾燥処理を
ほぼ無燃費で行うとともに、乾燥排ガスのエンタ
ルピーを合理的に回収することを可能にしたもの
である。
以下第１図を参照しながら本発明の一実施例を
下水汚泥を例にとりあげて、詳しく説明する。
下水汚泥を例にとりあげて、詳しく説明する。
下水汚泥１は必要に応じて濃縮されたのち、酸
発酵槽２に導入され、温度34〜37℃、PH5.0〜
5.8、滞留日数１〜３日の条件下に酸発酵菌
（acid forming bacteria）によつて汚泥中の有機
性SSの可溶化と酢酸、酪酸、プロピオン酸など
の有機酸の生成反応が行なわれる。
発酵槽２に導入され、温度34〜37℃、PH5.0〜
5.8、滞留日数１〜３日の条件下に酸発酵菌
（acid forming bacteria）によつて汚泥中の有機
性SSの可溶化と酢酸、酪酸、プロピオン酸など
の有機酸の生成反応が行なわれる。
酸発酵槽から流出する汚泥３はスクラバー１８
を経由したあとカチオンポリマーなどの凝集剤１
４が添加されたのち、遠心脱水機、ベルトプレス
などの汚泥脱水機５に導かれ脱水ケーキ６と脱水
分離水７に分離される。
を経由したあとカチオンポリマーなどの凝集剤１
４が添加されたのち、遠心脱水機、ベルトプレス
などの汚泥脱水機５に導かれ脱水ケーキ６と脱水
分離水７に分離される。
脱水分離水７には酢酸などの有機酸が高濃度に
含まれており、SSがほとんど含まれないという
重要な特性を示す。
含まれており、SSがほとんど含まれないという
重要な特性を示す。
この特性は極めて重要であり、本発明は下水汚
泥など高濃度のSSを含むスラリーには適用不適
な、固定化微生物によるメタン発酵法（UASB
法など）を適用可能にした。
泥など高濃度のSSを含むスラリーには適用不適
な、固定化微生物によるメタン発酵法（UASB
法など）を適用可能にした。
脱水分離水７は、ついで固定化されたメタン生
成菌を利用するメタン発酵槽８に導入され高速度
で各種有機酸がメタンと炭酸ガスに転換される。
成菌を利用するメタン発酵槽８に導入され高速度
で各種有機酸がメタンと炭酸ガスに転換される。
固定化メタン生成菌によるメタン発酵槽８とし
ては微生物担体が不要で、極めて高い負荷をとる
ことが可能なUASB法（Upflow Anaerobic
Sludge Blanketの略称で、メタン生成菌を自己
固定化によるグラニユール形成現象を利用する）
が最適であるが、砂、セラミツク、活性炭などの
粒状担体を利用する嫌気性流動層法、嫌気性固定
床法を採用することも可能である。
ては微生物担体が不要で、極めて高い負荷をとる
ことが可能なUASB法（Upflow Anaerobic
Sludge Blanketの略称で、メタン生成菌を自己
固定化によるグラニユール形成現象を利用する）
が最適であるが、砂、セラミツク、活性炭などの
粒状担体を利用する嫌気性流動層法、嫌気性固定
床法を採用することも可能である。
第１図においてはUASB法を利用する方法が
示されている。
示されている。
UASBリアクター８内には、MLSS75000〜
90000mg／の非常に高濃度のメタン生成菌グラ
ニユール（粒径２〜３mm程度）ブランケツト９が
維持されている。
90000mg／の非常に高濃度のメタン生成菌グラ
ニユール（粒径２〜３mm程度）ブランケツト９が
維持されている。
SEMによる観察によれば、グラニユール内部
は高密度のMethanotrix属のメタン菌で構成さ
れ、その表面をメタン菌自身が分泌した粘質物が
覆つているのが認められる。
は高密度のMethanotrix属のメタン菌で構成さ
れ、その表面をメタン菌自身が分泌した粘質物が
覆つているのが認められる。
本発明者の実験結果によれば、UASBリアク
ターはBOD除去率90％を満足させる条件におい
て35〜40Kg／CODcr／m3・日という著しい高負荷
が可能であり、固形物濃度３％の下水混合生汚泥
を本発明のフローによつて嫌気性消化する場合、
UASBリアクター（温度35℃の中温消化）の所
要滞留日数は１日で充分であることが確認され、
メタン発酵槽の著しいコンパクトが可能になつ
た。
ターはBOD除去率90％を満足させる条件におい
て35〜40Kg／CODcr／m3・日という著しい高負荷
が可能であり、固形物濃度３％の下水混合生汚泥
を本発明のフローによつて嫌気性消化する場合、
UASBリアクター（温度35℃の中温消化）の所
要滞留日数は１日で充分であることが確認され、
メタン発酵槽の著しいコンパクトが可能になつ
た。
酸発酵槽２とUASBリアクター８の合計滞留
日数は２〜４日であり、下水道施設基準記載のコ
ンベンシヨナルプロセスの滞留日数20〜30日と比
較して著しく短い。
日数は２〜４日であり、下水道施設基準記載のコ
ンベンシヨナルプロセスの滞留日数20〜30日と比
較して著しく短い。
なお、１０はガスコレクター、１１は消化ガ
ス、１２はUASB処理水である。
ス、１２はUASB処理水である。
しかして水分80％程度の汚泥脱水ケーキ６は、
汚泥乾燥機１３に供給され、消化ガス１１を燃料
とする熱風発生炉１４から供給される熱風１５に
よつて乾燥されて水分20％以下の乾燥ケーキ１６
となる。
汚泥乾燥機１３に供給され、消化ガス１１を燃料
とする熱風発生炉１４から供給される熱風１５に
よつて乾燥されて水分20％以下の乾燥ケーキ１６
となる。
脱水ケーキ６の乾燥用熱量は、UASBリアク
ター８から発生する消化ガス１１の熱量でほぼま
かなうことが可能であり、重油などの購入燃料は
ほとんど必要としない。
ター８から発生する消化ガス１１の熱量でほぼま
かなうことが可能であり、重油などの購入燃料は
ほとんど必要としない。
汚泥乾燥機１３の型式としては、撹拌流動層の
作用によつて、汚泥の造粒と乾燥を同時に遂行で
きる造粒乾燥機が好適である。
作用によつて、汚泥の造粒と乾燥を同時に遂行で
きる造粒乾燥機が好適である。
なぜなら、撹拌流動層による造粒乾燥機は、熱
利用効率が高く、乾燥排ガスが湿球温度計で温度
70〜80℃、湿度100％を示すので、凝縮潜熱を回
収するために、極めて好ましい特性を示すからで
ある。
利用効率が高く、乾燥排ガスが湿球温度計で温度
70〜80℃、湿度100％を示すので、凝縮潜熱を回
収するために、極めて好ましい特性を示すからで
ある。
しかして、乾燥排ガス１７はスクラバー１８に
流入し、酸発酵槽２内のスラリー３と直接気液接
触し、温度34〜37℃の酸発酵スラリーによつて温
度70〜80℃程度の乾燥排ガスが冷却除湿され、凝
縮潜熱が回収される。この工程は本発明の最重要
ポイントであり、従来プロセスでは実現不可能な
効果である。
流入し、酸発酵槽２内のスラリー３と直接気液接
触し、温度34〜37℃の酸発酵スラリーによつて温
度70〜80℃程度の乾燥排ガスが冷却除湿され、凝
縮潜熱が回収される。この工程は本発明の最重要
ポイントであり、従来プロセスでは実現不可能な
効果である。
なぜならば、従来のプロセスでは、酸発酵とメ
タン発酵工程が同一の槽内にて行なわれ、この槽
から消化ガスが発生するので、汚泥乾燥排ガス
を、メタンが飽和溶解状態にある、消化槽内スラ
リーと直接接触させると、メタンを主成分とする
消化ガスに無価値な乾燥排ガスが混入してしまう
だけでなく、乾燥排ガスとともにメタンガスが系
外に散逸されてしまうという重大欠点があるため
である。
タン発酵工程が同一の槽内にて行なわれ、この槽
から消化ガスが発生するので、汚泥乾燥排ガス
を、メタンが飽和溶解状態にある、消化槽内スラ
リーと直接接触させると、メタンを主成分とする
消化ガスに無価値な乾燥排ガスが混入してしまう
だけでなく、乾燥排ガスとともにメタンガスが系
外に散逸されてしまうという重大欠点があるため
である。
これに対し、本発明は、意図的にメタンガスを
生成させずに、有機酸生成反応だけを進行させる
酸発酵槽２内のスラリー３と汚泥乾燥排ガス１７
とを直接接触させるという新規な方法を採用する
ので、上記のような重大な欠点がなく、極めて合
理的かつ容易に乾燥排ガスの凝縮潜熱を回収し、
嫌気性消化工程の加温源に有効利用できる。
生成させずに、有機酸生成反応だけを進行させる
酸発酵槽２内のスラリー３と汚泥乾燥排ガス１７
とを直接接触させるという新規な方法を採用する
ので、上記のような重大な欠点がなく、極めて合
理的かつ容易に乾燥排ガスの凝縮潜熱を回収し、
嫌気性消化工程の加温源に有効利用できる。
１９は凝縮潜熱が回収された乾燥排ガスであ
り、脱臭装置（図示せず）に導かれて脱臭され
る。
り、脱臭装置（図示せず）に導かれて脱臭され
る。
この際、次のような本発明独特の効果を得るこ
とが出来る。即ち、酸発酵スラリーは、H2Sを主
体とする強い腐敗臭がするのであるが、スクラバ
ー１８において、乾燥排ガス１７と直接接触する
過程で、悪臭成分がストリツピングされる結果、
汚泥脱水ケーキ６の腐敗臭が軽減されるという大
きな効果が得られる。
とが出来る。即ち、酸発酵スラリーは、H2Sを主
体とする強い腐敗臭がするのであるが、スクラバ
ー１８において、乾燥排ガス１７と直接接触する
過程で、悪臭成分がストリツピングされる結果、
汚泥脱水ケーキ６の腐敗臭が軽減されるという大
きな効果が得られる。
なお、乾燥排ガス１７を酸発酵槽２内に直接吹
きこんでもよいが、乾燥排ガス１７の圧力を高く
する必要があるので、第２図に示したスクラバー
方式のほうが好ましい。
きこんでもよいが、乾燥排ガス１７の圧力を高く
する必要があるので、第２図に示したスクラバー
方式のほうが好ましい。
さらに酸発酵槽２の滞留時間は１〜３日であ
り、槽がコンパクトであるため槽壁からの放散熱
量が少くこの結果乾燥排ガス１７の保有熱量が過
剰になるので、乾燥排ガスの一部１７′を脱水分
離水７と直接接触させて凝縮潜熱を回収し、
UASBリアクターの加温源として利用するのが
好ましい。
り、槽がコンパクトであるため槽壁からの放散熱
量が少くこの結果乾燥排ガス１７の保有熱量が過
剰になるので、乾燥排ガスの一部１７′を脱水分
離水７と直接接触させて凝縮潜熱を回収し、
UASBリアクターの加温源として利用するのが
好ましい。
以上述べたような本発明によれば、次のような
重要な効果を得ることができ、従来の汚泥嫌気性
消化方法の問題点をことごとく解決できる。
重要な効果を得ることができ、従来の汚泥嫌気性
消化方法の問題点をことごとく解決できる。
有機性汚泥を著しく高速に（所要滞留日数２
〜４日）嫌気性消化することが可能となる結果
設置面積、建設費をコンベンシヨナルプロセス
に比較して大幅に節減できる。
〜４日）嫌気性消化することが可能となる結果
設置面積、建設費をコンベンシヨナルプロセス
に比較して大幅に節減できる。
汚泥脱水ケーキを乾燥するのに、処理系内か
ら回収した消化ガスを燃料として使用するの
で、重油などの購入燃料をほぼ不要にできるの
で顕著な省エネルギー効果があり、乾燥ケーキ
を肥料などに活用しやすい。
ら回収した消化ガスを燃料として使用するの
で、重油などの購入燃料をほぼ不要にできるの
で顕著な省エネルギー効果があり、乾燥ケーキ
を肥料などに活用しやすい。
酸性発酵せしめたあとの汚泥の悪臭を軽減で
きるので汚泥脱水工程の作業環境が改善され
る。
きるので汚泥脱水工程の作業環境が改善され
る。
汚泥脱水ケーキの乾燥排ガスを酸発酵槽内ス
ラリーと直接接触させて、乾燥排ガスの凝縮潜
熱を回収し、酸発酵槽を加温するという新規な
方法を採用したのでメタンガスの散逸を防ぐこ
とができる。また維持管理の面倒な間接加熱型
熱交換器も不要にできる。
ラリーと直接接触させて、乾燥排ガスの凝縮潜
熱を回収し、酸発酵槽を加温するという新規な
方法を採用したのでメタンガスの散逸を防ぐこ
とができる。また維持管理の面倒な間接加熱型
熱交換器も不要にできる。
UASBなどの固定化メタン生成菌をもちい
るメタン発酵工程に確実に低SSの液を供給で
きるのでメタン発酵をトラブル無くで運転でき
る（SSがUASBリアクター内に多重に流入す
るとグラニユールの生成が困難になり、さらに
スカム発生トラブルを招く）。
るメタン発酵工程に確実に低SSの液を供給で
きるのでメタン発酵をトラブル無くで運転でき
る（SSがUASBリアクター内に多重に流入す
るとグラニユールの生成が困難になり、さらに
スカム発生トラブルを招く）。
メタン発酵槽からのSSのキヤリオーバーが
おきないので、SSの返流トラブルを未然に防
止できる。
おきないので、SSの返流トラブルを未然に防
止できる。
酸発酵槽およびメタン発酵槽の槽容量がコン
パクトであるため、槽壁面積も小さく、放散熱
量が少い。この結果、汚泥脱水ケーキの乾燥排
ガスのエンタルピーのみで年間を通じて嫌気性
消化工程の加温熱量を充分まかなうことができ
る。
パクトであるため、槽壁面積も小さく、放散熱
量が少い。この結果、汚泥脱水ケーキの乾燥排
ガスのエンタルピーのみで年間を通じて嫌気性
消化工程の加温熱量を充分まかなうことができ
る。
第１図は本発明方法を説明するための概略工程
図である。 １……下水汚泥、２……酸発酵槽、４……凝集
剤、５……汚泥脱水機、６……脱水ケーキ、８…
…UASBメタン発酵槽、９……メタン生成菌グ
ラニユールブランケツト、１０……ガスコレクタ
ー、１１……消化ガス、１３……汚泥乾燥機、１
４……熱風発生炉、１６……乾燥ケーキ、１８…
…スクラバー。
図である。 １……下水汚泥、２……酸発酵槽、４……凝集
剤、５……汚泥脱水機、６……脱水ケーキ、８…
…UASBメタン発酵槽、９……メタン生成菌グ
ラニユールブランケツト、１０……ガスコレクタ
ー、１１……消化ガス、１３……汚泥乾燥機、１
４……熱風発生炉、１６……乾燥ケーキ、１８…
…スクラバー。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 下水汚泥などの有機性汚泥を酸発酵せしめた
のち固液分離し、該分離液を固定化されたメタン
生成菌によつてメタン発酵せしめ、該メタン発酵
工程から発生する消化ガスを燃料として前記固液
分離された酸発酵汚泥の脱水ケーキを乾燥処理す
るとともに、該乾燥排ガスを前記酸発酵工程から
のスラリーと直接接触せしめることを特徴とする
有機性汚泥の嫌気性消化方法。 ２ 前記固定化されたメタン生成菌によるメタン
発酵が、UASB（上向流嫌気性スラツジブランケ
ツト）法を用いるものである特許請求の範囲第１
項記載の方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61258151A JPS63112000A (ja) | 1986-10-31 | 1986-10-31 | 有機性汚泥の嫌気性消化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61258151A JPS63112000A (ja) | 1986-10-31 | 1986-10-31 | 有機性汚泥の嫌気性消化方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63112000A JPS63112000A (ja) | 1988-05-17 |
| JPH0367760B2 true JPH0367760B2 (ja) | 1991-10-24 |
Family
ID=17316231
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61258151A Granted JPS63112000A (ja) | 1986-10-31 | 1986-10-31 | 有機性汚泥の嫌気性消化方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63112000A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0483598A (ja) * | 1990-07-24 | 1992-03-17 | Kubota Corp | 汚泥乾燥機排ガスからのメタンガス回収方法 |
| JP2002292394A (ja) * | 2001-03-30 | 2002-10-08 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | 廃水処理設備 |
| JP4225866B2 (ja) * | 2003-09-01 | 2009-02-18 | 株式会社栗本鐵工所 | 有機汚泥の処理方法 |
| CN103787559A (zh) * | 2013-08-27 | 2014-05-14 | 上海新纯新能源科技有限公司 | 一种资源化处置污泥的方法 |
-
1986
- 1986-10-31 JP JP61258151A patent/JPS63112000A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63112000A (ja) | 1988-05-17 |
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