JPH072240B2 - 下水汚泥の油化処理方法 - Google Patents

下水汚泥の油化処理方法

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JPH072240B2
JPH072240B2 JP62069636A JP6963687A JPH072240B2 JP H072240 B2 JPH072240 B2 JP H072240B2 JP 62069636 A JP62069636 A JP 62069636A JP 6963687 A JP6963687 A JP 6963687A JP H072240 B2 JPH072240 B2 JP H072240B2
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sewage sludge
sludge
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伸也 横山
勝也 小口
知子 小木
忠 中村
明 鈴木
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工業技術院長
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  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は、下水汚泥の油化処理方法に関するものであ
る。
〔従来技術〕
下水処理場から排出される汚泥(下水汚泥)は、全国で
年間約5000万m3(含水率98%)という莫大な量であり、
年々増加の傾向にある。従来、このような下水汚泥の処
理に関しては、その80%前後が脱水後、埋立処分されて
いるが、しかし、この場合には埋立地確保の問題があ
り、都市化の発展により、この埋立地確保は年々困難に
なってきている。また、下水汚泥は焼却処理することも
可能であり、この方法は、その処理生成物が被処理原料
である下水汚泥の量に比して著しく減容化された焼却灰
であり、被処理原料の減容化という点からは非常に有効
な方法である。しかしながら、この方法の場合、下水汚
泥中の水分の蒸発に多大の熱エネルギーを要するため
に、ランニングコストが高く、経済的でないという問題
を有している。このような現状に対し、本発明者らは、
特願昭60−279679号において、下水汚泥の液化処理方法
を提案している。この方法は、下水汚泥中の有機物をア
ルカリ性条件下、高められた温度において、該温度の飽
和水蒸気圧以上の加圧下で加熱反応処理した後、得られ
た反応処理生成物を冷却処理するというものである。し
かしながら、この方法は、触媒としてアルカリ金属化合
物を使用していることから、生汚泥、例えば、初汚生汚
泥や混合生汚泥に対して、油化反応中に発泡現象が観察
された。このような発泡現象は、油化処理物の分離性を
悪化させるばかりではなく、ガスラインに侵入して、圧
力制御性を著しく阻害するので、実用上、大変な問題で
ある。
〔目的〕
本発明は、前記下水汚泥の油化処理に見られる油化処理
物の発泡の問題を解決することを目的とする。
〔構成〕
本発明によれば、発泡性下水汚泥を油化処理するに際
し、処理中の発泡を抑制するに十分な量のアルカリ土類
金属化合物を添加した後、反応温度150〜350℃、その反
応温度における飽和水蒸気圧以上の条件下で該発泡性下
水汚泥を油化させることを特徴とする下水汚泥の油化処
理方法が提供される。
本発明において被処理原料として用いる発泡性下水汚泥
としては、通常の下水処理場から排出される各種の汚泥
があり、このようなものには、例えば、最初沈殿池汚泥
や、余剰汚泥及びそれらの混合汚泥等が包含される。
なお、本発明で言う発泡性下水汚泥とは、前記の下水汚
泥のうち、乾燥有機物基準で、脂肪分を少なくとも8重
量%含むもので、この下水汚泥に対し、炭酸ナトリウム
などのアルカリ金属化合物を外部から触媒として添加
し、または添加しないで、150〜350℃で油化処理を行う
ときに、反応温度が150℃をこえると、油化処理中の反
応物から泡が生じ、これが飛散する発泡現象を示す下水
汚泥を意味するものである。
下水汚泥の油化処理は、下水汚泥をそのまま又はアルカ
リ金属化合物を添加して高温高圧下に保持することによ
り行われる。ところが、本発明者らの研究によれば、特
定の下水汚泥を油化処理する場合、油化反応中に発泡現
象が観察された。この現象は、汚泥中に多く含まれてい
る脂肪分と汚泥中に含まれるアルカリ金属化合物又は外
部から加えたアルカリ金属化合物との間で脂肪酸のアル
カリ金属塩、すなわち、石鹸が形成されたためと考えら
れる。発泡現象は、油化反応生成物の分離性を悪化させ
るばかりでなく、ガスラインに侵入し、圧力制御性を著
しく阻害するので、実用上、大変な問題である。このよ
うな現象を防止するために、本発明では、発泡防止剤と
して、酸化カルシウム、水酸化カルシウム、炭酸カルシ
ウム、炭酸マグネシウム等のアルカリ土類金属化合物を
添加する。これは、アルカリ土類金属化合物の添加によ
り、汚泥中の脂肪分と非発泡性の金属石鹸を形成させる
ものである。この場合、アルカリ土類金属化合物の使用
量は、下水汚泥の発泡を抑制するに十分な量であればよ
く、一般には、下水汚泥1重量部(乾燥固形物基準)に
対して、通常、0.01〜0.5重量部の割合である。
なお、本発明においては、アルカリ土類金属化合物は、
あくまでも油化処理物の発泡防止剤として添加されるも
ので、油化処理効率を向上させる触媒として添加される
ものではない。
即ち、本発明においては、その発泡性下水汚泥の油化処
理は、既にアルカリ金属化合物を含み、外部からのアル
カリ金属化合物を添加しなくても十分高効率で油化反応
が進行し、アルカリ土類金属化合物を添加しても、その
油化処理効率に格別の向上が見られない発泡性下水汚泥
や、発泡性汚泥に外部からアルカリ金属化合物を加えた
ことにより、十分に高効率や油化反応が進行し、アルカ
リ土類金属を添加しても、その油化処理効率に格別の向
上が見られない発泡性下水汚泥を対象とするもので、ア
ルカリ土類金属化合物によって油化処理効率が著しく向
上するような発泡性下水汚泥を対象とするものではな
い。本発明では、油化処理効率の向上の点からは、アル
カリ土類金属化合物の添加の必然性の全くない発泡性下
水汚泥に対し、アルカリ土類金属化合物を添加すること
により、従来の油化処理物に見られた発泡問題を解決し
たものである。
本発明における反応処理は高温高圧下で実施されるが、
この場合、反応温度は150〜350℃で十分であり、反応圧
力は、その反応温度における飽和水蒸気圧以上、例え
ば、250℃の場合、50kg/cm2、300℃の場合、90kg/cm2
上であればよい。この時、反応温度での保持時間(反応
時間)は、150〜250℃の場合、60分以上、250℃以上の
場合、60分以内であれば良いが、水相に移行する有機物
量を減らすためには、なるべく高い温度で長時間反応さ
せることが望ましい。但し、反応温度を高くすること
や、長い時間反応を行わせるということは、イニシャル
コストの増大をまねくので、反応温度は300℃以下、保
持時間は60分以下が妥当である。
本発明において、圧力は、下水汚泥からの水蒸気による
自己発生圧を利用することができるが、必要に応じ、例
えば、窒素ガス、炭酸ガス、アルゴンガス等を用いて加
圧することもできる。
本発明においては、前記のようにして得られた反応処理
生成物を冷却処理するが、そこで得られた冷却処理生成
物は、相分離性の良好なもので、上部の水性相と下部の
スラリー相とに容易に分離される。この生成物の相分離
性の良いこと及び水性相の透明度の高いことは、本発明
の大きな特徴の1つである。この冷却処理生成物の分離
処理には、通常の固液分離手段が適用されるが、一般に
は、スラリー相と水性相との間の密度差を利用した分離
手段、例えば、前記静置による重力分離の他、遠心分離
等を採用することができる。
本発明において、生成される油状物質は、下水汚泥中に
初めから含まれていた無機物等と共にスラリー相を形成
する。このスラリー相から液状の油状物質を分離回収す
るには、通常の固液分離手段が用いられるが、油状物質
の回収率を高めるためには、スクリュウプレスや加圧濾
過等の加圧を伴った固液分離処理や、遠心分離等の加重
を伴った固液分離処理に付すのがよい。この場合、必要
に応じ、温度30〜100℃程度の加熱を併用することがで
きる。
〔効果〕
本発明によれば、従来産業廃棄物として取り扱われてい
た下水汚泥を、液体燃料(発熱量約8000kcal/kg)とし
て有用な油状物質に交換させることができる。しかも、
この場合、油状物質の収率は、乾燥有機物基準で40〜50
%もの高い値に達する。その上、本発明では、水相に移
行する有機物の割合が少なく、かつ透明性が高いので、
下水処理場の水処理工程に与える影響も少ないと言え
る。さらに、本発明においては、油化反応中の発泡現象
を防止できるため、反応生成物の分離性の向上及び圧力
制御性の向上等が期待でき、実用上、非常に有利であ
る。この油化反応時の発泡現象並びに発泡防止方法は本
発明者らが初めて見出した意外な事実である。それ故、
本発明の下水汚泥処理方法は、技術的、経済的に非常有
利な方法であるということができる。
〔実施例〕
次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。
参考例1 下水汚泥として、標準活性汚泥法の処理場から排出され
た混合生汚泥の脱水ケーキを選び、試験に用いた。この
汚泥は高分子凝集剤を添加された後、ベルトプレスにて
脱水されたものである。その代表的な性状は表−1の通
りである。
上記脱水汚泥100gに、あらかじめ炭酸ナトリウムを乾燥
固形物に対し0.05重量部添加し、内容量300mlのオート
クレーブに充填し、300℃まで加熱した。この際、圧力
はあらかじめ窒素ガスで120kg/cm2まで加圧しておき、
温度上昇に伴う圧力増加を圧力調整弁を用いて、120kg/
cm2に制御した。しかし、温度が200℃を越えるころか
ら、圧力制御性が悪くなり、一定値とならなかった。そ
の後、反応は温度が300℃に到達後ただちに100℃以下ま
で冷却し、終了させた。
温度が室温まで下がってから、オートクレーブを開けた
ところ、発泡現象が観察され、その泡は一部ガスライン
にまで侵入しており、この泡が圧力制御性を著しく悪化
させていたものと考えられた。
さらに、反応生成物を静置分離したところ、スラリー相
と水性相とがきれいに分離せず、プロダクト分離性もこ
の発泡現象により、阻害されることが明らかとなった。
しかしながら、油化反応そのものは円滑に進行し、オイ
ル収率は約40%に達した。
参考例2 下水汚泥として、参考例1とは異なる複数の処理場から
汚泥脱水ケーキを採取し、試験に用いた。これらの汚泥
はすべて高分子凝集剤を添加された後、ベルトプレスに
て脱水されたものである。これらの汚泥に対し、参考例
1と同様の油化処理を行ない、表−2に示す結果を得
た。但し、反応前に炭酸ナトリウムの添加は行わなかっ
たが、この場合にも、油化反応は円滑に進行した。
上表に示したごとく、汚泥中の脂肪分が、乾燥有機固形
物当たりで8%以上含まれる汚泥の場合、油化反応中に
発泡現象が観察された。
実施例1 参考例2の汚泥Eに、あらかじめ炭酸カルシウムを乾燥
固形物に対し0.05重量部及び0.2重量部添加し、油化実
験を行った。この後の操作は参考例1と同様である。
その結果、0.05重量部と0.2重量部において、油状物質
の生成量は、無添加の時と比べて、特に差が認められ
ず、炭酸カルシウムは実質上触媒としての作用を何ら示
さなかった。発泡現象に関しては、0.05重量部の時は観
察されたが、0.2重量部においては、全く発泡は見られ
なかった。この結果より、炭酸カルシウム等のアルカリ
土類金属化合物を適切に添加すれば、油化反応中の発泡
現象は防止できることが明らかとなった。
実施例2 参考例1において、乾燥固形物100重量に対し、炭酸ナ
トリウム0.05重量部を油化処理用触媒として、炭酸カル
シウムを0.2重量部とともに下水汚泥に添加した以外は
同様にして実験を行った。この場合には、発泡現象は観
察されなかった。また、この場合の油状物質の生成量
は、炭酸カルシウムの添加によって実質上向上せず、炭
酸カルシウムは触媒として作用せず、発泡防止剤として
のみ作用していることが確認された。
フロントページの続き (72)発明者 小木 知子 茨城県筑波郡谷田部町小野川16番3 工業 技術院公害資源研究所内 (72)発明者 中村 忠 茨城県筑波郡谷田部町小野川16番3 工業 技術院公害資源研究所内 (72)発明者 鈴木 明 茨城県筑波郡谷田部町小野川16番3 工業 技術院公害資源研究所内 (56)参考文献 特開 昭61−238399(JP,A) 特開 昭61−66789(JP,A) 特開 昭61−225280(JP,A) 実開 昭60−262888(JP,U)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】発泡性下水汚泥を油化処理するに際し、処
    理中の発泡を抑制するに十分な量のアルカリ土類金属化
    合物を添加した後、反応温度150〜350℃、その反応温度
    における飽和水蒸気圧以上の条件下で該発泡性下水汚泥
    を油化させることを特徴とする下水汚泥の油化処理方
    法。
JP62069636A 1987-03-24 1987-03-24 下水汚泥の油化処理方法 Expired - Lifetime JPH072240B2 (ja)

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JPS63235396A JPS63235396A (ja) 1988-09-30
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