JPS6349560B2

JPS6349560B2 -

Info

Publication number: JPS6349560B2
Application number: JP56098824A
Authority: JP
Inventors: Toshio Iwase; Kazuo Sugaya; Hidehiro Tango
Original assignee: Niigata Engineering Co Ltd
Current assignee: Niigata Engineering Co Ltd
Priority date: 1981-06-25
Filing date: 1981-06-25
Publication date: 1988-10-05
Also published as: JPS58300A

Description

【発明の詳細な説明】

「技術分野」本発明は、下水系汚泥、し尿系汚泥等の有機汚
泥の処理方法に係り、特に高酸化処理された湿式
酸化分離液を嫌気消化法で処理することにより汚
泥処理機能を有効に作用させる有機汚泥の処理方
法に関するものである。「従来技術とその問題点」一般に、下水処理設備等から排出される有機汚
泥の処理は、嫌気性消化処理、湿式酸化処理、焼
却処理等により行なわれている。しかしながら、
これらの処理方法には次のような種々の問題があ
る。 (1) 嫌気性消化処理においては、嫌気性消化槽を
加温するのに多大のエネルギーを要し、発生す
る消化ガスを消化槽の加温に利用すると消化ガ
スの有効利用が難しくなる。更に、消化汚泥の
焼却に多大のエネルギーを要する。 (2) 焼却処理においては、多大のエネルギーを要
すると共に、焼却時に重金属等の飛散により大
気汚染を生じる。 (3) 湿式酸化処理後に生ずる処理液は未だ多くの
有機物を含むので、直接放流することは難し
く、更にこれを処理する施設への汚濁物質負荷
が大きくなる。ところで、従来上記の問題の一部を解決し得る
汚泥処理方法が、特公昭46−1511号において提案
されている。第１図に、この汚泥の処理方法の工程を示す。
この処理方法は、まず、下水処理工程１から排出
される有機汚泥を、第１濃縮槽２にて濃縮し、次
いで嫌気性消化槽３に導入して消化処理する。次
いで、消化汚泥を沈降槽４に導入して沈降分離
し、これによる分離液は下水処理工程１に返送さ
れ、一方沈降汚泥は湿式酸化処理装置５に送られ
る。次に湿式酸化処理装置５にて処理された湿式
酸化物は、酸化分離液Ｌと灰査Ａとに固液分離さ
れ、前記酸化分離液Ｌの少くとも一部が前記嫌気
性消化槽３に返送され、また排出された灰査Ａ
は、更に水分を除去された後に廃棄される。ところでこのような汚泥処理工程では、従来湿
式酸化処理におけるCODcr消費率（酸化度）を
高くすると（高酸化処理すると）、生成する酸化
分離液が消化槽生物に対して養分の乏しいものと
なり、また酸化分離液中に阻害物質が含まれるこ
ととなる。このような酸化分離液を嫌気性消化槽
３に返送すると当該槽３内での消化処理が阻害さ
れて、有機汚泥の処理効率が低下する。このた
め、上記の汚泥処理方法は、湿式酸化処理温度を
150〜175℃にして酸化度を55％以下に抑える低酸
化処理を行い、これにより生成する酸化分離液の
少なくとも一部を嫌気性消化槽３に返送すること
を特徴としている。このように、この方法にあつては、湿式酸化処
理装置５で低酸化処理しか行えないため湿式酸化
処理によつて生ずる灰査中の熱しやく減量を我国
における廃棄物の投棄許容基準である15％以下と
することは困難であり、投棄する為には、更に何
等かの処理を施す必要が生ずるという問題があつ
た。また、この方法では、低酸化処理を行うため酸
化処理工程で有機汚泥の自燃が生じない。このた
め、酸化処理工程にたえず熱を供給する必要があ
り、汚泥処理に多大のエネルギを要する欠点があ
つた。本発明は上記事情に鑑み、前述した各問題を解
決すると同時に、前記従来方法の欠点を改善しこ
れにより、灰査中の熱しやく減量を廃棄物の投棄
許容基準である15％以下とし、かつ、消費エネル
ギーが少なく、しかも生じる酸化分離液を高度に
浄化できる効率的な汚泥処理方法を提供すること
を目的としている。「問題点を解決するための手段」本発明の処理方法にあつては、湿式酸化処理工
程で高酸化処理を行い、ここから発生する酸化分
離液をSS濃度2.0％以上の有機汚泥と0.8：１以下
の範囲で混合して嫌気性消化処理工程に導き、こ
の嫌気性消化処理工程のCODcr負荷を2.0〜5.7
Kg／m³日の範囲に維持して運転することによつて、
上記問題点の解決を図つた。「実施例」以下、図面に示す実施例に沿つて本発明を詳細
に説明する。第２図は、本発明を下水汚泥に対し
て実施する工程を示す図である。この図中、符号
１０は下水処理工程を示す。この下水処理工程１
０に導入された生下水は、最初沈殿槽、曝気槽、
最終沈殿槽等からなる通常の処理手段により順次
処理され、汚泥と処理水とに分離される。そして
処理水は放流され、汚泥は、汚泥濃縮工程１１に
送られる。この汚泥濃縮工程１１では、汚泥濃度
を上げ、汚泥絶対量を減らすために、加圧浮上
法、遠心分離法等の濃縮手段により、Ｓ・Ｓ濃度
２％未満の汚泥を２〜６％程度好ましくは２〜４
％程度に濃縮する。尚、生し尿等の様にＳ・Ｓ濃
度が初めから２〜６％程度あるものは、汚泥濃縮
は行なわない。又、最初沈殿池汚泥等の様なＳ・
Ｓ濃度が６％をこえるものは汚泥濃縮を行なわず
直接次の嫌気性消化処理工程１２に導入しても良
い。ただし経済的には希釈を行ないＳ・Ｓ濃度を
２〜６％にするのが好ましい。さらにここでの有
機汚泥は、有機物を多少なりとも含んでいれば嫌
気性消化処理は可能であるが、処理効率、経済性
等を考慮すると、有機物含有率（懸濁物質中の懸
濁物の強熱減量の割合）は60％以上のものが好ま
しい。この様に調整された有機汚泥は次いで嫌気
性消化処理工程１２に導入される。嫌気性消化処
理工程１２では、消化温度30〜37℃、消化日数15
〜30日の条件で消化処理されて、有機物は40〜60
％減少する。この嫌気性消化工程12において生成
する消化ガスは捕捉されて後述するガスホルダー
に送られ、また消化汚泥は、消化汚泥濃縮工程１
３に送出される。消化汚泥濃縮工程１３は、遠心
分離機や加圧浮上、場合によつては重力分離等の
濃縮手段からなる。ここに導入された消化汚泥
は、適宜濃度に調整されて、懸濁物質濃度３〜４
％の消化汚泥と分離液とに分離される。この分離
液は、有機汚泥を湿式酸化処理する時に排出され
る分離液に比べて有機物質濃度が低いものである
ので、これは前記下水処理工程１０へ返送されて
処理されるか、又は別途処理を行う。一方、濃縮された消化汚泥は湿式酸化処理工程
１４に送られ、ここで、200〜280℃、55〜100Kg/
cm²の条件下で酸化度60〜85％の高酸化処理が施さ
れる。そして湿式酸化処理後の酸化混合液は、固
液分離槽で、酸化分離液と酸化スラリーに分離さ
れる。この酸化スラリーは脱水機（フイルタープ
レス）で含水率約45％の灰渣として脱水される。このように高酸化処理を施すことによつて得ら
れた灰査は、熱しやく減量が15％以下のものとな
つている。この灰渣中の熱しやく減量は、JIS−
K0102.14.5に記載されているようにまず、100℃
で約１時間以上の条件で乾燥して水分を蒸発さ
せ、全固型物量を算出し、更に600℃、30分〜40
分で焼却して求めるものである。灰渣中の熱しやく減量／灰渣中の全固型物量×100 上記、湿式酸化処理工程１４に導入される消化
汚泥は、前段階で嫌気性消化処理を施されている
ので、固型物量が約2/3程度に減少され、また有
機物含有率が40〜60％に低減されたものである。
このため、湿式酸化処理工程１４の規模を小さ
く、また処理条件も低くすることができる。この
様な湿式酸化処理工程１４にて生成された湿式酸
化物は、上記のごとく灰査A′と酸化分離液L′と
に分離され、灰査A′は排出される。一方、酸化分離液L′はその全量が前記嫌気性消
化処理工程１２へ返送され、ここで前記有機汚泥
と混合されて処理される。この際に、酸化分離液
L′の生成量は、前述した消化汚泥濃縮工程１３に
おける消化汚泥濃度を調整することによつて調整
される。そして、嫌気性消化処理工程１２に導入
される酸化分離液L′の液量は有機汚泥との容量混
合比で0.8：１以下、好ましくは0.4：１〜0.8：１
の範囲とされる。酸化分離液と有機汚泥の溶量混
合比が0.8：１を越えると、後述する実験例１か
らも明らかなように、嫌気性消化処理工程１２の
消化処理効率の大巾な低下を招く。また、容量混
合比を0.4：１未満にすると湿式酸化処理工程１
４から流出する酸化分離液を全量返送できなくな
る不都合が生じる。また、これと同時に、嫌気性消化処理工程１２
に対するCODcr（重クロム酸カリウムによる酸素
消費量）負荷は２〜5.7Kg/m³・日となるように調
整する。このCODcr負荷が5.7Kg/m³・日を越える
と、後述する実験例２から明らかなように、消化
処理工程１２の処理効率の大巾な低下を招く。ま
たCODcr負荷が２Kg/m³未満になると、消化処理
工程の槽の容量を増さねばならず、不経済とな
る。さらに、この嫌気性消化処理工程１２に導入す
る有機汚泥は、上述したようにSS濃度が2.0％以
上のものでなければならない。SS濃度が2.0％未
満になると、消化槽の養分が不充分となり、消化
処理効率の大巾な低下を招く。これらの３つの運転条件は、嫌気性消化処理工
程１２における処理効率、及び本発明の処理系全
体のエネルギー的な効率を高めるという見地から
選択されたもので、湿式酸化処理工程１４におけ
る高酸化処理と組合せた場合、これらの条件を満
足したときにのみ一般的な運転条件によつて嫌気
性消化槽を運転することが可能となる。本発明の処理方法では湿式酸化処理工程で高酸
化処理が行われるので、そこから得られる酸化分
離液の温度は65〜70℃となる。そして、この実施
例の方法ではこれを嫌気性消化処理工程１２へ全
量返送するので、当該消化処理工程１２の処理温
度を、通常の30日消化においては、他の熱源なし
に年間を通じて常時30℃以上に維持することがで
きる。次に、前記嫌気性消化処理工程１２において生
成された消化ガスから、エネルギーを回収する一
方法を説明する。消化ガスは、まずガスホルダ１
５に一時貯留される。このガスホルダ１５に貯留
された消化ガスの一部は、前記湿式酸化処理工程
１４の排ガス脱臭燃焼処理、及び始動用ボイラの
燃料として使用され、残りはすべてガスエンジン
１６に送られ、この動力燃料として使用される。
ガスエンジン１６は、発電機を備えており、これ
により消化ガスから電力を回収するものである。
ガスエンジン１６から排出される高温の排ガスＥ
は、排ガスボイラ１７に導入され、これに同時に
導入される水Ｗと熱交換して水Ｗを加温する。加
温された温水HWは、前記嫌気性消化処理工程１
２に送られ、この工程１２において酸化液を嫌気
性消化槽に返送しても所定の温度（一般的には37
℃程度）にならない時の加熱源として用いられ
る。このようにして、消化ガスを有効利用するこ
とにより、本発明による汚泥の処理方法は、重油
等の補助燃料を全く必要とせず、汚泥処理に要す
る消費エネルギーの大幅な低減を図り得るもので
ある。「作用」以上説明したように、本発明の汚泥の処理方法
は、湿式酸化処理工程で高酸化処理を行い、ここ
から発生する酸化分離液をSS濃度2.0％以上の有
機汚泥と0.8：１以下の範囲で混合して嫌気性消
化処理工程に導き、この嫌気性消化処理工程の
CODcr負荷を2.0〜5.7Kg/m³日の範囲に維持して
運転する方法なので次のような利点を有する。 (1) 嫌気性消化処理と組み合わせたうえで、湿式
酸化処理における酸化度を60％以上にする高酸
化処理を行うことが可能となり、これによつて
処理後の灰査中の熱しやく減量を、投棄許容基
準である15％以下に減少することができるので
灰査の処理が容易となる。 (2) 湿式酸化処理により生成する酸化分離液（65
〜70℃）のもつ熱的エネルギーを嫌気性消化処
理工程の加温用エネルギーとして利用できる。
しかも、湿式酸化処理自体が高酸化処理で行な
われるため自燃し、その結果外部から加熱する
必要がないので、この処理方法は、重油等の補
助燃料を必要としない省資源、省エネルギープ
ロセスを可能とすることも出来る。 (3) 従来、廃水処理工程に返送される等の方法で
処理されていた酸化分離液を嫌気性消化処理工
程で有機汚泥と共に処理することにより、酸化
液中の有機物濃度を低減できると共に発生消化
ガス量の増加が図れる。以上の観点から本発明による汚泥の処理方法
は、より効果的で、かつ省エネルギー型の汚泥処
理を実現するものである。〔実験例〕次に、実験例を示し、本発明を更に具体的に説
明する。 30の嫌気性消化槽を用い、下水処理設備から
の有機汚泥を嫌気性消化し、これを遠心分離機を
用いて汚泥濃度を調整し、次いでこれを振盪式回
分型オートクレーブを用いて湿式酸化処理し、湿
式酸化処理後の酸化分離液を嫌気性消化槽に返送
して処理した。この結果得られた消化効率、消化
ガス発生量、消化脱離液の性状、及び湿式酸化処
理性向等について、一般的な処理法である有機汚
泥のみを嫌気性消化処理した場合、及び有機汚泥
を直接に湿式酸化処理した場合、および酸化分離
液のみを嫌気性消化処理した場合を比較しながら
述べる。実験例の処理条件と、有機汚泥及び得ら
れた酸化分離液の性状は、次に示すとおりであ
る。 Γ処理条件嫌気性消化温度 35℃ 消化日数 15日濃縮消化汚泥濃度約3.5％湿式酸化処理温度 210℃ 湿式酸化処理圧力 70Kg/cm² Γ有機汚泥及び酸化分離液の性状

【表】 (1) 消化効率及び消化ガス発生量について前記した実施例の方法に従つて有機汚泥処理
を行ない、これを２ケ月以上継続して処理工程
全体が定常状態になつたときの消化効率、及び
消化ガス発生量等と、酸化分離液と有機汚泥と
の容量混合比（酸化分離液混合比）との関係を
第１表に示す。

【表】この表中、(イ)は有機汚泥のみを嫌気性消化処
理した場合に相当する。第１表のVSS除去率
から分かるように、酸化分離液混合比が0.8：
１以下であれば、(イ)の有機汚泥のみを処理した
場合と比較して同等な消化効率が得られてい
る。更に、消化ガス発生量については、(ロ)、(ハ)
の場合のほうが(イ)の場合より優れていることが
分かる。そして、第３図に示すように消化ガス
発生量は0.8：１を境に急激に低下している。
これらの結果から、本発明の方法を用いて(ロ)、
(ハ)の条件である酸化分離液混合比を0.8：１以
下とすることにより、VSS除去率を低下され
ることなく消化ガス発生量を約１割増加させる
ことが可能となる。これは酸化分離液中に残存
する有機物が消化ガスに分解されるためであ
る。なお、(ニ)の条件、即ち、酸化分離液投入量を
有機汚泥投入量と等しくした場合では、ガス発
生量が(イ)の条件の場合に比較して減少している
こと、及び(ホ)の条件、即ち有機汚泥を消化槽に
投入せずに酸化分離液のみを消化槽に投入した
場合は消化ガスがまつたく発生しなくなると言
う結果より、酸化液と汚泥の混合比を0.8：１
以下に設定することは、本システムを成立させ
るために、重要な因子であることが確認でき
る。実験例２ (2) 嫌気性消化槽のCODcr負荷について嫌気性消化槽の酸化分離液混合比0.8：１の
条件で、消化日数を変化させることにより、
CODcr負荷を変化させたときの消化効率、消
化ガス発生量等を第２表に示す。

【表】第２表及び第４図より、本発明の方法の嫌気
性消化処理においては、湿式酸化分離液の混合
比0.8：１以下の条件で、CODcr負荷5.7Kg−
CODcr／m³・日以下の運転条件でのみ、従来
法である酸化液混合比０：１の有機汚泥のみの
嫌気性消化処理と同等のV.S.S.除去率を得て、
更に消化ガス発生量を従来法よりも増大出来る
ことが分かる。実験例３ (3) 嫌気性消化槽に流入する有機汚泥のSS濃度
について嫌気性消化槽の酸化分離液混合比０：１およ
び0.8：１の条件で、前記有機汚泥を水で希釈
してSS濃度を変化させることにより、嫌気性
消化槽に流入する有機汚泥のSS濃度を変化さ
せた時の消化効率、消化ガス発生量等を第３表
に示す。

【表】第３表および第５図より、本発明の方法の嫌
気性消化処理においては、湿式酸化分離液の混
合比0.8：１以下の条件で、嫌気性消化槽に流
入する有機汚泥のSS濃度２％以上の運転条件
でのみ、従来法である酸化液混合比０：１の有
機汚泥のみの嫌気性消化処理と同等のV.S.S除
去率を得て、更に消化ガス発生量を従来法より
も増大出来ることが分かる。実験例４ (4) 湿式酸化処理について上記実験例において、湿式酸化処理の酸化温
度を210℃、反応圧力を70Kg/cm²に設定し、その
実験期間中に得られた湿式酸化後の酸化スラリ
ーの灰査を分析した結果、熱しやく減量は全て
15％以下であり、平均は13.9％であつた。ま
た、酸化度は61％であつた。ちなみに、従来法
である有機汚泥を直接湿式酸化処理する方法に
よつて酸化温度210℃、反応圧力70Kg/cm²の条件
で処理を行なうと、灰査中の熱しやく減量は28
％となつた。従来方法によつて廃棄物の投棄許
容基準である15％以下にするためには、酸化温
度を250℃にしなければならないので、熱しや
く減量を15％以下にできる本発明の処理方法を
用いることにより、消費エネルギーの節約が可
能であることが分かる。実験例５ (5) 消化脱離液の性状前述したように、本発明は、汚泥処理工程に
おいて湿式酸化分離液を嫌気性消化処理工程に
送ることによつて、酸化分離液中の有機物質濃
度を減少させ、これを処理する設備への負荷を
小さく出来るという特徴を有する。したがつ
て、ここでは、本処理工程から発生する消化脱
離液と、有機汚泥の湿式酸化分離液（温度260
℃、圧力90Kg/cm²での処理による）との性状を
第４表に示した。

【表】第４表より分かるように、本発明の処理方法
を用いることによつて、酸化分離液中の高濃度
の有機物質を低減出来、これを処理する場合の
処理施設への有機物質負荷の低減が計れること
がわかる。実験例６ (6) 消化タンク、発電システムにおけるエネルギ
ー収支前記実施例における嫌気性消化処理による消
化ガス発生熱量、加温熱量、発電量等を含めた
エネルギー収支について、実施例をもとに生下
水処理量100000ton／日規模の下水処理場にお
ける汚泥処理を仮定して試算すると、第６図に
示すようになる。この場合、消化ガスの発生熱
量を100％としてある。上記実施例の処理方法によれば、湿式酸化分
離液（約70℃）の全量を嫌気性消化処理工程へ
戻すことにより、該工程への全投入汚泥の温度
を、年間を通じて30℃以上に保つことが可能と
なる。また、湿式酸化分離液を嫌気性消化処理
工程へ戻すだけでは37℃にならない場合にも、
消化温度（37℃）まで加温するに要する熱量と
消化タンクの放散熱量の合計加温熱量は最大
で、消化ガス発生熱量の20％で済む。したがつ
て発電システムを用いた排ガス回収熱量（40
％）で充分な熱量である。また、余剰熱量の用途としては、湿式酸化処
理工程の始動時補助燃料と排ガス脱臭用燃料が
ある。以上より、上記実施例では、重油等の補助燃料
を全く必要としないプロセスとする事も可能であ
る。なお、この100000ton／日の場合についての
試算で回収し得る電力量は500kwh／ｈとなり、
これは、一般の下水処理に要する総電力の約40％
に当る。なお、本発明の汚泥の処理方法は、上記実施例
に限られるものではない。例えば、湿式酸化処理
工程１４の前段では嫌気性消化処理以外の処理が
行われても良い。また、上記実施例では、消化汚
泥濃縮工程の濃縮比を調整して、酸化分離液と有
機汚泥の混合比を所定値に維持することとした
が、この混合比の維持は他の手段によつて行うこ
ともできる。「発明の効果」以上、説明したように本発明の汚泥の処理方法
では、湿式酸化処理工程で高酸化処理を行い、こ
こから発生する酸化分離液をSS濃度2.0％以上の
有機汚泥と0.8：１以下の範囲で混合して嫌気性
消化処理工程に導き、この嫌気性消化処理工程の
CODcr負荷を2.0〜5.7Kg/m³日の範囲に維持して
運転するので、次の利点を有する。従来、廃水処理工程に返送される等の方法で
処理されていた、高酸化処理の湿式酸化分離液
を、嫌気性消化処理工程で処理出来るから、廃
水処理工程の負荷を低減できる。しかも発生消
化ガスの増加が図れる。また湿式酸化処理後の
灰査は、そのまま投棄できる。湿式酸化処理工程が高酸化で行われるため、
湿式酸化が自燃出来、スタートアツプ以外外部
より加熱エネルギーを加える必要がない。ま
た、湿式酸化処理により生成する酸化分離液
（65〜70℃）のもつ熱的エネルギーを嫌気性消
化処理工程の加温用エネルギーとして利用出
来、更には消化ガスを他の用途に有効利用出
来、きわめて省資源、省エネルギーのプロセス
を可能とすることが出来る。特に、嫌気性消化処理工程からの消化汚泥を
湿式酸化処理工程で処理し、その酸化分離液を
上記嫌気性消化処理工程に返送するものにおい
ては、酸化分離液の全量を嫌気性消化処理工程
に返送出来て、下水処理設備等から排出される
有機汚泥を省エネルギー型の２次公害のないう
えに汚泥処理液の負荷の少ない効果的な処理が
出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の汚泥処理方法を示す工程図、
第２図は、本発明による汚泥処理方法を示す工程
図、第３図は、実験例１で得られた消化ガス発生
量と混合比の関係を示すグラフ、第４図は実験例
２で得られたV.S.S.除去率とCODcr負荷の関係を
示すグラフ、第５図は実験例３で得られたV.S.S.
除去率とSS濃度の関係を示すグラフ、第６図は、
実施例の汚泥処理方法について試算したエネルギ
ー収支を示すグラフである。１０…下水処理工程、１１…汚泥濃縮工程、１
２…嫌気性消化処理工程、１３…消化汚泥濃縮工
程、１４…湿式酸化処理工程、１５…ガスホルダ
ー、１６…ガスエンジン、１７…排ガスボイラ
ー。

Claims

【特許請求の範囲】１湿式酸化処理工程と、有機汚泥を消化処理す
る嫌気性消化処理工程とを有すると共に、前記湿
式酸化処理工程から排出される酸化分離液を前記
嫌気性消化処理工程で処理する汚泥処理方法にお
いて、前記湿式酸化処理工程で灰査中の熱しやく減量
を15％以下とする高酸化処理を行い、前記有機汚
泥のSS（懸濁物質）濃度を2.0％以上とし、前記嫌
気性消化処理工程に導入される酸化分離液量を前
記有機汚泥との容量混合比で0.8：１以下の範囲
に維持し、同時に前記嫌気性消化処理工程におけ
るCODcr（重クロム酸カリウムによる酸素消費
量）負荷を2.0〜5.7Kg/m³日の範囲に維持して運
転することを特徴とする汚泥の処理方法。