JPS5870896A

JPS5870896A - 下水汚泥の嫌気性消化法

Info

Publication number: JPS5870896A
Application number: JP56170146A
Authority: JP
Inventors: Koichi Kiriyama; 桐山　光市; Yoshitaka Matsushima; 松島　吉高; Kaneaki Endo; 銀朗遠藤
Original assignee: Ebara Infilco Co Ltd
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 1981-10-26
Filing date: 1981-10-26
Publication date: 1983-04-27

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】本発明は、下水汚泥の嫌気性消化法の改良に関するもの
である。

ここ数年来の省エネルギ、石油節約のブームにのって下
水処理の分野においても処理場で発生する汚泥を嫌気性
消化し１発生するガスを何らかのエネルギ源として回収
するということが随所で計画されるようになってきた。

そして。

従来から行なわれている下水汚泥の嫌気性消化システム
に加えてできるだけ多くのエネルギを回収するべ（様々
な工夫がなされるようになってきている。

しかしながら、Ｉｌ気性消化法を単にエネルギ回収の面
だけで評価するのでなく、一つの汚泥処理法として見た
場合、そこには自と消化汚泥の固液分離性というのが考
慮に入ってこなければならない。

かねてより書物などには、汚泥を嫌気性消化すると固液
分離性が改善されると記されているようであるが、実際
はそうではなく、嫌気性消化をする前の汚泥（以下、混
合生汚泥と記す）に比べて固液分離性が良くなるという
ことはない。このことは外国書物にもはっきり数字で表
わされている。固液分離の良し悪しは固液分離過程で消
費する薬品の量や電力に影ｗなおよぼし、このように嫌
気性消化汚泥の固液分離が混合生汚泥のそれに比べて悪
（なるようであれば。

嫌気性消化法の評価はエネルギ回収という長所と、固液
分離過程で逆に多くのエネルギを消費するという短所と
を総合して行なう必要がある。

しかし、これまで嫌気性消化法について成されてきた工
夫はエネルギ回収という点に向けられ、固液分離性を改
善しようということははとんど考えられていなかった。

嫌気性消化法を再評価せんとする今、固液分離の改善を
避けて通ることは許されずｌも重要な課題であるといえ
る。

この消化汚泥の固液分離の改善という点について消化槽
から出る消化汚泥に対し、何らかの外的要因を与えるこ
とによって固液分離の改善な図るのでなく、消化プロセ
スの範囲内で従来のものに比べて固液分離の向上する消
化汚泥を得ようとするところに本発明の目的がある。

すなわち本発明は、消化槽からの消化汚泥の固液分離性
を改善すると共に、エネルギ回収という点で従来法と同
等以上にすぐれた下水汚泥の消化処理方法を提供するこ
とを目的とするものであり、下水処理施設において発生
する余剰汚泥と最初沈殿池汚泥を消化処理する方法にお
いて、余剰汚泥を２つ以上の直列に連結された様気性消
化槽にて処理するに際し、最初沈殿池汚泥を酸発酵槽に
て酸発酵せしめたのち、核酸発酵汚泥量の十未満を前記
消化槽のうち最終消化槽を除（各消化槽にそれぞれ分配
投入すると共に前記酸発酵汚泥の残存弁を前記最終消化
槽に投入し、これら各消化槽において余剰活性汚泥を前
記酸発酵汚泥の共存下で様気性消化処理し、該棹気性消
化汚泥な固液分離することを特徴とする下水汚泥の嫌気
性消化法である。

一般に下水処理場でいう混合生汚泥とは１発生する最初
沈殿池汚泥と余剰活性汚泥とを発生量比で混合したもの
である。しかるに、この最初沈殿池汚泥と余剰活性汚泥
とは本来の性状が大変異なるのみならず、これらを嫌気
性消化した場合の消化状況、そして得られる消化汚泥の
性状においてもかなりの差異を示す。このように性質の
異なる二種類の汚泥を一緒にして同じ消化槽で消化する
ことはエネルギの効率的な利用５上からも、また消化汚
泥の固液分離という点からも好ましいものではなく、そ
れぞれの性状。

とりわけ消化状況をうまく生かした消化法が望まれる。

これら二種類の汚泥の消化状況や消化汚泥の性状を記す
と、一般に最初沈殿池汚泥では全固形物（以下、　Ｔ８
と記す）Ｋ占める揮発性固形物（以下、　ＶＳと配す）
の割合が余剰活性汚泥とほぼ同じか、もしくは余剰活性
汚泥より少し低いが、ＶＳの構成物質において炭水化物
、脂肪が余剰活性汚泥よりも多（蛋白資が少ないので、
ＶＳの分解速度がかなり早く１分解した単位重量のＶＳ
あたりのガス発生量も多い。また。

消化汚泥の固液分離性では最初沈殿池汚泥を消化したも
のは沈降濃縮性に富み、脱水するときの薬注率は低く、
固形物処理量も大きい。それに比べて同じ消化時間であ
れば余剰活性汚泥を消化したものは沈降濃縮性に欠け、
脱水時の薬注率が高く、固形物処理量が小さい。

最初沈殿池汚泥と余剰活性汚泥はこのような差異を示し
、これらを−緒に消化することは好ましくなく、それぞ
れの消化状況の特徴を生がして消化プロセスを組む必要
がある。そして。

このように消化すれば、最初沈殿池汚泥と余剰活性汚泥
の区別なく一緒に消化する従来法に比ベカス発生による
エネルギ回収という嫌気性消化法の持つ特長を失なうこ
となく、更にかねて問題となっていた消化汚泥の固液分
離性という点においてもそれを十分圧克服する消化法を
得ることができる。そして、これらの効果は最初沈殿池
汚泥の発生量の余剰活性汚泥のそれに対する比率が高い
はと大きい。

以下１本発明の実施態様を図面にしたがって説明すると
、　Ａ＋　、　Ａｔ・・曲ＡＭ（Ｍ≧２）は余剰活性汚
泥の消化槽列、Ｂは最初沈殿池汚泥を酸発酵させる消化
槽である。最初沈殿池汚泥なりに投入し、いわゆる酸発
酵を成す時間だけＢ内にて攪拌しつつ滞留させる。一般
に酸発酵すれば投入前の状態に比べてｐＨ，アルカリ度
が低下し、揮発性有機酸が蓄積するが１本発明にあって
はＢの出口において揮発性有機酸濃度が少なくとも５０
００　”９／１以上であることが望ましく。

これが満たされるような酸発酵を成すに足るだけの時間
、最初沈殿池汚泥をＢに滞留させる。

そして、Ｂから出る酸発酵汚泥を、余剰活性汚泥を嫌気
性消化するためのＮ個（Ｎ２２）の連らなる消化槽のそ
れぞれに一部分ずつ分配するのである。但し、この分配
量は最初沈殿池汚泥の酸発酵汚泥に含まれる菌体によっ
て分解し難い余剰活性汚泥の可溶化が促進されるに足る
量であって０分配量を上げることによって後段の固液分
一工程で従来法と何ら差違が生じなくなるというような
逆効果を生じさせる量であってはならず、全量の少なく
とも＋は余剰活性汚泥を消化する前記消化槽列の最後の
消化槽に移送し、この量が多ければ多いほど望ましい。

ところで、嫌気性消化圧て起こる反応を段階的に記述す
ると、まずｖ８が溶解する可溶化、そして揮発性有機酸
が生成する酸発酵、最後にこの揮発性有機酸がメタン化
細菌によってメタンガス等へ変換するガス化の１以上３
つの過程から成っている。これらの中１反応の律速段階
はＶＳの可溶化であると考えられるようになってきた。

本発明では、最初沈殿池汚泥を酸発酵する槽から出た酸
発酵汚泥忙はＶＳを可溶化して揮発性有機酸に変える反
応に与る菌体が数多く含まれており、これを余剰活性汚
泥を嫌気性消化する消化槽に順次投入することにより分
解。

とりわけその第一段階である可溶化の遅い余剰活性汚泥
の可溶化を促進することができるのである。

そして、そのことで余剰活性汚泥の消化時間を短かくす
ることができ、最初沈殿池汚泥に含まれていた有機物の
６０〜７５チが分解する消化日数だけＮ番目の消化槽に
滞留させることで余剰活性汚泥に含まれていた有機物の
４０〜５５チを分解することができるのである。また、
Ｎ番目の消化槽内では滞留時間が従来法に比べて十〜十
と短いため、消化汚泥の固液分離が従来法のように悪く
なることはなく、結局のところ固液分離の改善につなが
るのである。ところで消化槽の滞留時間であるが、最・
初沈殿池汚泥は中温消化で７〜１−５日でその含まれる
有機物の６０〜７５％が分解するので、Ｎ番目の消化槽
の滞留時間は最大限７〜１５日でよい。一方。

余剰活性汚泥は最初沈殿池汚泥よりも有機物の分解が遅
く、その含まれる有機物の４０〜５５％が分解するのに
最初沈殿池汚泥よりも長い時間。

望ましくは２０日以上を要するのであるが１本発明では
先述のごとく消化時間を短くすることができ、２０日未
満でよい。

すなわち１本発明においては、余剰活性汚泥に含まれる
有機物の６０〜７５％が分解し得るように全消化槽での
消化日数を設定すること。

最初沈殿、池汚泥に含まれる有機物の６０〜７５％が分
解し得るように前記酸発酵槽と最終消化槽での消化日数
を設定するのが望ましい。

余剰汚泥の消化槽列ＡＩ、　Ａｍ　ｒ・・・・・・Ａｌ
１−１　の滞留時間は余剰汚泥に含まれる有機物の４０
〜５５チが分解されるに足る滞留時間すなわち２０日未
満から、Ｎ番目の消化槽での滞留時間を差し引いたもの
とされるべきである。また、この滞留時間から、単に従
来法においても得られるような発生ガスによるエネルギ
回収のみならず。

省エネルギ形である点も本発明には付加されるべきであ
る。なぜならば１発生量の多い最初沈殿池汚泥の消化時
間が７〜１５日であるため。

従来法のように余剰活性汚泥と混合した状、態で２０〜
３０日消化するのに比べて消化槽が小さくなり、消化槽
の加温に要するエネルギを従来法よりも少なくすること
ができ、ここにおいても最初沈殿池汚泥の発生量の余剰
活性汚泥のそれに対する比率が高いはと効果が大きい。

以上述べてきたように１本発明では、最初沈殿池汚泥と
余剰活性汚泥の性状や消化状況の違いを生かして、最初
沈殿池汚泥を酸発酵させる檜からその一部分を余剰活性
汚泥を消化するＮ個（Ｎ２２）の連なる嫌気性消化槽に
分配して投入し、全量の少なくとも十をＮ番目の消化槽
に投入し、消化汚泥を固液分離することを基本的なプロ
セスとすることにより、従来の様気性消化汚泥における
最大の問題点であった固液分離の悪さを十分圧克服する
ことができるだけでなく、ガス発生によるエネルギ回収
効果もすぐれ、さらに、最初沈殿池汚泥の消化時間が従
来法におけるそれよりも短いため消化槽が小さくて済み
、したがって、消化槽の加温に要するエネルギを少なく
することができる。などの効果がある。

次に６本発明の実施例を述べる。

実施例ＩＴＳ　４．５％　、　ＶＢ　３．４％　、　ＶＳ／Ｔ８
７７．５％の最初沈殿池汚泥をｔ９ｚ、”Ｂで嫌気性消
化槽に３日間滞留サセルト酸発酵１．．’Ｉ’Ｓ３．７
ｑｂ　、　ｖｓ　２．７％　。

”Ｓ／Ｔ８７　ｓ、６％　、　揮発性有機酸１　、、Ｏ
９５０Ｑ／１　トなった。最初沈殿池汚泥の十の発生量
であるＴＳ２．８％、　ＶＢ　２．０％　、　Ｖ８／Ｔ
８７４．２％の余剰活性汚泥１．５４／８に、酸発酵し
た最初沈殿池汚泥を０．２１／ｓで合わせ３゛５℃の消
化槽に１０日間滞留させるとガスが１０．６３／！／ａ
発生し、ＴＳ２，１ｑｂ。

ＶＢ　１．４％　、　ＶＢ／Ｔ８６５．５％となった。

これに先の酸発酵した最初沈殿池汚泥を１．７４／Ｂで
合わせ別の消化槽（３５℃）Ｋ８日間滞留させるとガス
が４４．１５２ＬＡ３発生し、　’Ｉ’８１．７％　、
　ＶＳ　０．８％　、ＶＢ／Ｔｓ４ｅ、７ｔｓとなった
。結局のところ、余剰活性汚泥を１８日消化し最初沈殿
池汚泥の大部分を１１日　消化したことになり、最初沈
殿池汚泥の酸発酵過程を除いた全体ではガスが５５．２
５１／ａ発生し、３つの消化槽の総容量は４９９ｔであ
った。

ＴＳ　１．７％　、　ＶＳ　Ｏ，８％　、　ＶＳ／Ｔ８
４８．７％の消化汚泥を１日沈降濃縮すると濃縮汚泥の
容量は５８チとなり、その濃度は２．９％となった。こ
の濃縮汚泥を塩化第二鉄と消石灰を凝集助剤として真空
脱水機で脱水したとこす、塩化第二鉄をＴＳあたり１５
チ、消石灰を７０チ添加すると脱水ケーキの含水率７６
．５％、固形物処理量（Ｎｅｔ）２１、５１’Ｃｆ／、
１．ｈを得た。また、この濃縮汚泥をカチオン系高分子
凝集剤を用いてベルトプレス型加圧脱水機で脱水すると
高分子凝集剤をＴＳあたり０．７％必要とし、脱水ケー
キの含水率は７８．９チとなった。

実施例２余剰活性汚泥に対してその発生量が１．６倍であるＴＳ
５．７％、　ＶＳ　５．０％　”Ｖ８／Ｔ８７９．５Ｔ
ｏ　ｌ＆初沈殿池汚泥を１４／８で嫌気性消化槽に３日
間滞留サセると酸発酵し、　ＴＳ　３．２％　、　ＶＢ
　２．４％　、　ＶＢ／Ｔ８７６．１％、揮発性有機酸
９１４０ｗｔとなった。

ＴＳ　２．ｓ９６．　ＶＢ　１．８％　ｅ　ｖ８／Ｔ８
７８％の余剰活性汚泥１４／８に、酸発酵した最初沈殿
池汚泥を０１４巾で合流し、３５℃の消化槽に３日間滞
留させるとガスが１．８５４／８発生し、　’Ｉ’８２
．３％ｖｓ　１．７１　ｖ８／’ｒｓ　７５．８’１６
　　トナツタ。これに先の酸発酵した最初沈殿池汚泥を
０．１４／８で合流し別の消化槽（５５℃）に５日間滞
留させるとガスが５．２２　ＬＡ３発生し、　ＴＳ　２
．０％　、　ＶＳ　１．４％　。

ＶＳ／Ｔ８６７、８　％となった。夏に、これに先の酸
発酵した最初沈殿池汚泥をαｆ３　ｔ／Ｆ３で合流し、
また別の消化槽（３５℃）で１０日間消化するとガスが
１９．６９１／Ｂ発生し、　ＴＳ　１．５％　、　ＶＢ
　０．８％。

ＶＢ／４ｒＢ　５３．１　％　トナツ？、：。

この消化汚泥を１日沈降濃縮すると濃縮汚泥の容量は５
６チとなり、その濃度は２．７チとなった。この濃縮汚
泥を塩化第二鉄と消石灰を凝集助剤として真空脱水機で
脱水したところ、塩化第二鉄を’ｒｅあたり１５％、消
石灰を７０％添加すると脱水ケーキの含水率７６．８％
、固形物処理量（Ｎｅｔ）２１．１ｋＶＰＸ”・ｈを得
た。また。

この濃縮汚泥はカチオン系高分子凝集剤をＴＳあたり０
．７　％必要とし、脱水ケーキの含水率は７９０％とな
った。ここでは余剰活性汚泥を１８日消化し、最初沈殿
池汚泥の大部分を１６日消化したことになり、最初沈殿
池汚泥の酸発酵過程を除いた全体ではガスが２４．７４
４／８発生し。

４つの消化槽の総容量は３２．６１であった。

実施例３余剰活性汚泥に対してその発生量が１．６倍である’Ｉ
’８３．７％、　ＶＳ　３．０％、　■Ｓ／Ｔ８７９．
　ｓチの最初沈殿池汚泥を１４／８で嫌気性消化槽に６
日間滞留させると酸発酵し、ＴＳ５．２％、ＶＳ２・４
チ、　■Ｓ／ＴＳ　７６、１チ、揮発性有機酸９１４０
”９／ｌとなった。ＴＳ２．３％、　ｖｓ　１．８％　
、　ＶＳ／’ｒ８７８　％の余剰活性汚泥１伯に酸発酵
した最初沈殿池汚泥を０．２４／Ｅｌで合流し、３５℃
の消化槽に２日間滞留させるとガスが５．０２　ｔＡ３
発生し、ＴＳ２．７％、　ＶＢ　２．　Ｏ％　、　ＶＳ
／Ｔ８７４．５優となった。これに先の酸発酵した最初
沈殿池汚泥を０．　Ｉ　Ｌ／Ｂで合流し、別の消化槽（
３５℃）に５日間滞留させるとガスが５．１８４／８発
生し。

ＴＳ　２．４％、ＶＢｌ、７％、　ＶＳ／Ｔ８７１．３
％　となった。更に、これに先の酸発酵した最初沈殿池
汚泥を０．７４／Ｅ３で合流し、また別の消化槽（３５
℃）で７日間消化するとガスが１８．６５４／８発生し
、ＴＳ　１．７％、ＶＳｌ、０％、　ＶＳ／ＴＳ　５８
．５％となった。この消化汚泥を１日沈降ａｍすると濃
縮汚泥の容量５９％となり、その濃度は２．９チとなっ
た。

この濃縮汚泥を塩化第二鉄と消石灰を凝集助剤として真
空脱水機で脱水したとこす、塩化第二鉄をＴＳあたり１
５％、消石灰を７０チ添加すると脱水ケーキの含水率７
６．５％、固形物処理量（Ｎｅｔ）２１゜４　ｋｖ、ｒ
−ｈ　ヲ得り。ｔ　タ、　コノ濃縮汚泥をカチオン系高
分子凝集剤を用いてベルトプレス型加圧脱水機で脱水す
ると高分子凝集剤をＴＳあたり０．７　％必要とし、脱
水ケーキの含水率は７８．９−となった。ここでは余剰
活性汚泥を１４日消化し、最初沈殿池汚泥を１０日消化
したことになり、４つの消化槽の総容量は２５．９　ｔ
で、全体では２４．８５１，４３のガスが発生した。

次に比較例として従来法にて処理した場合の結果を示す
。

比較例ＴＳ　３．６ｑｂ　、　ＶＳ　２．８％　、　ＶＳ／Ｔ
８７６．３％　ｃｒ＞ｍ今生汚泥を３．６ｔＡ３で３５
℃の樋気性消化槽に投入し２５日間滞留させると、投入
されたＶＳの４９チが分解し、ガスが４２．４８ｔ／Ｅ
Ｅ発生した。その結ａｌ　Ｍ化汚ｉＭハＴ８２．３％、
　ＶＢ　１．４％、　ＶＳ／ＴＳ６０．８％となり、こ
れを３日間重力沈降濃縮子ると濃縮汚泥の容量は５８％
となり濃度は４．０％となった。

この濃縮汚泥を塩化第二鉄と消石灰を凝集助剤として真
空脱水機で脱水したところ、塩化第二鉄をＴＳあたり１
５チ、消石灰を１００％添加すると脱水ケーキの含水率
７８．１　％固形物処理量（Ｎｅｔ）１０．４欅臂、ｈ
を得た。また、この濃縮汚泥をカチオン系高分子凝集剤
を用いてベルトプレス型加圧脱水機で脱水すると高分子
凝集剤をＴＳあたりａ８ｇＩ必要とし、脱水ケーキの含
水率は８２．１−になった。このとき消化槽の容量は９
０ｔであった。

【図面の簡単な説明】

図面は１本発明の実施態様を示すフローシートである。特許出願人　　荏原インフィルコ株式会社代理人弁理士
　　端　　山　　五　　−同　弁理士　　千　　１）　
　　　捻

Claims

【特許請求の範囲】１、下水処理施設において発生する余剰汚泥と最初沈殿
池汚泥を消化処理する方法において。余剰汚泥を２つ以上の直列に連絡された嫌気性消化槽に
て処理するに際し、最初沈殿池汚泥を酸発酵槽にて酸発
酵せしめたのち、核酸発酵汚泥量の十未満を前記消化槽
のうち最終消化槽を除く各消化槽にそれぞれ分配投入す
ると共に前記酸発酵汚泥の残存分を前記最終消化槽に投
入し、これら各消化槽において余剰活性汚泥を前記酸発
酵汚泥の共存下で嫌気性消化処理し、該嫌気性消化汚泥
を固液分離することを特徴とする下水汚泥の嫌気性消化
法。２、前記余剰活性汚泥に含まれる有機物の６０〜７５％
が分解し得るように前記全消化槽での消化日数を設定す
ると共に、前記最初沈殿池汚泥に含まれる有機物の６０
〜７５％が分解し得るように前記酸発酵槽ならびに最終
消化槽での消化日数を設定する特許請求の範囲第１項記
載の方法。