JPH0470079B2 - - Google Patents

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、農水産廃棄物等の有機性
汚泥を嫌気性消化する方法に関するものである。 〔従来の技術〕 下水処理場において発生する初沈汚泥、余剰汚
泥、消化汚泥等は、そのまま脱水後、焼却された
り廃棄されることもあるが、近年、嫌気性消化法
により処理されることが多くなつた。嫌気性消化
法は、嫌気状態でいわゆるメタン菌を増殖させる
ことにより汚泥中の有機物を主としてメタンガス
に分解させ、汚泥固形物の減量を行うものであ
る。汚泥の嫌気性消化処理は、燃料として利用可
能なメタンガスが得れること、消費エネルギーが
少ないこと、病原菌の死滅率が高いこと、消化済
み汚泥の処分が容易なことなど、多くの利点を持
つ。しかしながら、メタン菌の増殖がきわめて遅
いため、処理に長時日をを要するという問題があ
つた。たとえば活性汚泥槽から発生する余剰汚泥
をこの方法で処理する場合、アルカリ処理、熱処
理、超音波処理など汚泥を可溶化する前処理を施
した場合においても、50％前後の消化率（有機物
分解率）を達成するのに15〜20日という長い滞留
日数が必要であつた。また、それ以上滞留日数を
延ばしても、達成可能な消化率は約45％が上限で
あつた。 同様の問題は、製あんなど農水産物加工工場か
らの廃棄物、家畜糞尿、畜体処理廃棄物、魚腸骨
などを嫌気性消化処理しようとする場合にもあ
り、したがつて、これらの分野における嫌気性消
化法の普及率はまだ極めて低い。 〔発明が解決しようとする課題〕 上述のように、従来の嫌気性消化法は能率が悪
く、そのため大型の消化槽を必要とし、固形物の
減量効果も満足できるものではなかつた。 そこで本発明は、従来の嫌気性消化法における
上述の問題点を解決し、より短時日でより高い消
化率を達成できるよう、嫌気性消化法を改良する
ことを目的とするものである。 〔課題を解決するための手段〕 本発明が提供することに成功した嫌気性消化法
においては、有機性汚泥にまず汚泥中微生物の細
胞壁を破砕することができる処理を施す（以下、
この処理を細胞壁破砕処理という。細胞壁破砕処
理は、生物的な可溶化処理を包含しない。）次い
で、細胞壁破砕により可溶化した汚泥を、下水汚
泥中に存在しPH7.8〜8.5で旺盛に増殖するメタン
菌を主要メタン菌叢として存在させた嫌気性消化
槽に供給し、PHを7.8〜8.5、滞留日数を５日以下
とする条件下に、種汚泥の返送を行うことなく嫌
気消化する。 以下、本発明の嫌気性消化法について更に詳し
く説明する。 本発明の方法において嫌気性消化の前処理とし
て行う細胞壁破砕処理は、湿式ミル処理、超音波
処理、熱処理など、汚泥中微生物の細胞壁破砕に
有効なことが知られている周知の方法を適宜採用
して行うことができる。しかしながら、中でも好
ましい方法は湿式ミル処理である。この処理は、
水中に懸濁している固形物と主として剪断摩擦力
を作用させることにより固形物の微細化を行う処
理であつて、具体的には、回転円筒式ミル、振動
ボールミル、遠心式ボールミル、媒体撹拌式ミ
ル、コロイドミル等を用いて高度の摩砕を行うも
のである。湿式ミル処理の中でも、媒体撹拌式ミ
は処理効果の点で最もすぐれているので、特に好
ましい。この媒体撹拌式ミルは、円筒状容器に挿
入した撹拌用デイスクを高速で回転させることに
よつて容器内の小ボール・ビーズを激しく撹拌
し、ビーズ間に剪断摩擦力を生じさせて摩砕を行
うものであつて、用途に応じて大小様々なビーズ
が使われるが、汚泥可溶化に好ましいビーズは、
粒径が0.05〜１mmのものである。その場合、撹拌
用デイスクの回転数は1000〜3000rpm（周速10〜
30ｍ／sec）程度、被処理汚泥の滞留時間は通常
の汚泥を処理する場合で５〜60分程度が適当であ
る。 細胞壁破砕処理を施した後の汚泥の嫌気性消化
処理は、単一の嫌気性消化槽において次のように
して行われる。 可溶化した汚泥は、アルカリを加えてPHを7.8
〜8.5に調整して消化槽に供給する。あるいは、
消化槽にアルカリを継続的に注入して、槽内汚泥
のPHを上記範囲内に維持する。通常、下水汚泥中
のメタン菌の増殖に好適なPHは８未満の弱アルカ
リ性とされているが、酸生成菌とメタン菌とを共
存させる単一槽消化の場合、PHは７〜7.6が適当
とされており、したがつて、本発明の消化法にお
いてPHは従来よりもかなり高い値に設定される。
これにより、汚泥成分の可溶化が更に進み、メタ
ン発酵を生じ易くなる。ただし、8.5よりも高い
PHにすることは、可溶化促進の点では有利でも、
旺盛に増殖するメタン菌の十分量を槽内に蓄積さ
せることが困難になるので、好ましくない。 上述のようにPHが高い状態の汚泥中で旺盛に増
殖する好アルカリ性高速メタン菌は、通常の下水
汚泥や従来の嫌気性消化槽からの消化汚泥の中に
は少ないが、嫌気性消化槽の運転開始に当たりた
とえば次のような馴養期間を設けることにより、
槽内メタン菌菌叢の大部分を占めるものとするこ
とができる。すなわち、種汚泥とする消化汚泥を
下水処理場から採取して消化槽に入れ、有機性汚
泥の供給を開始する。PHが上記高い範囲に保たれ
るよう、継続的にアルカリを添加する。滞留日数
を約10日以上とする運転条件をしばらく（たとえ
ば２週間程度）続けた後、徐々に滞留日数を短く
し、最終的に滞留日数を５〜２日程度まで短くす
る。この間、消化槽から排出される汚泥を種汚泥
として返送することはしない。これにより、好ア
ルカリ性高速メタン菌が優位に、且つ高い菌数で
存在する嫌気性消化槽を用意することができる。
上述のような滞留日数を徐々に短くする馴養期間
を設けることなしに、かつ種汚泥返送を行いなが
ら、所定のPHに馴化させるだけの馴養を行つたの
では、好アルカリ性高速メタン菌の“濃縮”は遅
く、かつ低い水準にとどまる。 馴養が終わつた後は、引続き被処理汚泥を供給
して正常運転としての嫌気性消化を開始すること
ができる。この処理において、滞留日数は５日を
越えないようにする。特に好ましい滞留日数は、
２〜３日である。滞留日数がこれより長すぎる
と、槽内メタン菌のうち好アルカリ性高速メタン
菌が占める割合が低下し、消化率の低下を招く。
また、従来の嫌気性消化法において普通に行われ
ている種汚泥の供給（消化汚泥の一部を返送す
る）も、槽内の好アルカリ性高速メタン菌の比率
低下を招くので行わない。本発明の消化法におい
ては、用いるメタン菌が増殖旺盛な好アルカリ性
高速メタン菌であるため、上述のような短い滞留
日数でしかも種汚泥の供給なしに運転を続けて
も、高率の消化を可能にする十分な菌数を槽内に
維持することができる。 〔実施例〕 都市下水処理場より採取した余剰汚泥および混
合汚泥（余剰汚泥と初沈汚泥との混合物）につい
て、本発明による嫌気性消化とその比較実験を行
なつた。汚泥の組成および実験条件は次のとおり
である。なお、滞留日数はいずれも３日であり、
種汚泥の返送はしていない。 汚泥組成： TS（％） VS（％） 余剰汚泥 3.9 3.2 混合汚泥 4.1 3.3 実験条件： 細胞壁破砕処理※ ａ（比較例） なし ｂ（比較例） あり Ａ（実施例） あり 消化槽内PH ａ（比較例）無調整（6.3〜6.8） ｂ（比較例）同 上 Ａ（実施例）8.0（カセインソーダで調整） ※ 細胞壁破砕処理は、媒体攪拌式ミル・パー
ルミル（アシザワ株式会社、型式PMISTS）
をビーズ径0.2mm、デイスク回転数1300rpm、
周速度６ｍ／secで用いて行い、滞留時間は
５分とした。 消化槽：完全混合型 実験開始時の馴養はは下水処理場から採取した
消化汚泥を最初の種汚泥に用い、次のようにして
都合６週間行なつた。 最初の２週間：滞留日数10日 次の２週間：滞留日数５日 最後の２週間：滞留日数３日 馴養終了後10日間、消化率、ガス発生量および
ガス中メタン濃度を測定した。測定値の平均値を
表１および表２に示す。

【表】

〔発明の効果〕

本発明の嫌気性消化法によれば、上述のように
極めて短い滞留日数で従来の最高の水準と同等ま
たはそれ以上の高い消化率を達成することができ
るから、従来と比べて消化槽の単位体積当たりの
処理能力の大幅な向上、あるいは消化槽の著しい
小型化が可能になるとともに、消化汚泥発生量が
減少してその後処理が容易になるという、顕著な
効果が奏される。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 有機性汚泥に汚泥中微生物の細胞壁を破砕す
   ることができる処理を施し、細胞壁破砕により可
   溶化した汚泥を、下水汚泥中に存在しPH7.8〜8.5
   で旺盛に増殖するメタン菌を主要メタン菌叢とし
   て存在させた嫌気性消化槽に供給し、PHを7.8〜
   8.5、滞留日数を５日以下とする条件下に、種汚
   泥の返送を行うことなく嫌気性消化することを特
   徴とする汚泥の嫌気性消化法。