JPS6363280B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、下水汚泥の処理方法に関するもので
ある。

ここ２〜３年来の省エネルギ、石油節約のブー
ムにのつて下水処理においても、処理場で発生す
る汚泥の処理方法として、該汚泥を嫌気性消化し
発生するガスをエネルギ源として回収することが
随所で行われるようになつてきた。そして、その
方法も従来の方法に加えてできるだけ多くのガス
を回収するべく様々な工夫がなされるようになつ
た。

しかしながら、嫌気性消化法はエネルギ回収を
するための手段である前に汚泥処理法の主流を占
める一つの方法であることを再認識する必要があ
る。

その汚泥処理法の一つとしての嫌気性消化法を
評価するにあたり、永きにわたつて、汚泥を嫌気
性消化すると固液分離性が改善されると書物に記
されているようであるが、実際はそうではなく、
少なくとも嫌気性消化をする前の汚泥（普通には
混合生汚泥と称している）に比べて固液分離性が
良くなるということはない。このことは外国の出
版物にははつきり数字で表わされている。このよ
うな嫌気性消化法の短所ともいうべき、固液分離
性の悪化を克服しなければならない。

本発明は、極めて簡単なプロセスにより従来の
嫌気性消化法の長所を生かしつつ、その短所を、
改善できる合理的な下水汚泥の処理方法を提供す
ることを目的とするものである。

すなわち本発明は、下水処理施設において発生
する最初沈殿池汚泥及び余剰活性汚泥を処理する
方法において、前記最初沈殿池汚泥についてはこ
れに含まれる有機物の60〜75％を分解するまで嫌
気性消化し、余剰活性汚泥についてはこれに含ま
れる有機物の40〜55％を分解するまで嫌気性消化
したのち、最初沈殿池汚泥の消化汚泥、余剰活性
汚泥の消化汚泥を別個に、又は一緒に固液分離す
ることを特徴とする下水汚泥の処理方法である。

一般に下水処理場でいう混合生汚泥とは、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
化の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。このような性質の異なる
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、とりわけ消化の状況を
うまく生かした消化法を採用する必要がある。

これら二種類の汚泥の消化の状況や消化汚泥の
性状を記すと、一般に最初沈殿池汚泥では全固形
物（以下、TSと記すが、これは本発明における
有機物分解率の数値限定の対象となる「有機物」
に該当するものである。）に占める揮発性固形物
（以下、VSと記す）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も少し低い
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く、蛋白質が少ないのでVS
の分解速度がかなり早く、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
は重力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
沈降濃縮性の欠け、脱水時の薬注率が高く固形物
処理量が少ない。

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、これらを一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かして消
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べガス発生に
よるエネルギ回収という嫌気性消化法の持つ長所
を失うことなく、更にかねて問題となつていた消
化汚泥の固液分離性という点においてもそれを十
分に克服する消化法を得ることができる。汚泥に
含まれる有機物の分解率は汚泥量の減少量につな
がる。最初沈殿池汚泥の有機物の分解率が60％未
満であれば、汚泥固形分の減少が少ないため汚泥
濃度の顕著な低下がなく、そのために固液分離
性、とりわけ沈降濃縮性の改善は得られない。同
様に余剰活性汚泥の有機物の分解率が40％未満で
あれば、余剰活性汚泥の固液分離性の悪い原因物
質と考えられる高分子有機物質の分解が不十分で
あるために固液分離性の改善は期待できない。

また、汚泥の有機物の分解が進んで、最初沈殿
池汚泥の有機物が75％を超えて分解すると汚泥の
凝集性がなくなり、そのために固液分離は却つて
悪化する。同様のことは余剰活性汚泥についても
見られ、余剰活性汚泥の場合、有機物の分解率が
55％より高くなると固液分離は再び悪化する。こ
のように、本発明の主目的である、消化汚泥の固
液分離性の改善を実現するには、最初沈殿池汚
泥、余剰活性汚泥のいずれも有機物を分解すれば
するほどよい、というものではなく、最初沈殿池
汚泥の場合、その有機物分解率は40〜55％の範
囲、余剰活性汚泥の場合、有機物分解率60〜75％
の範囲でなければならない。

また、汚泥の嫌気性消化処理の利点であるガス
発生によるエネルギ回収という点から見ると、有
機物分解率に比例してガス発生量が増加するので
あるが、一方、そのために消化温度を、通常の消
化温度である35℃に比べてかなり高い温度に設定
しなければならなかつたり、あるいは消化時間を
長くする必要があつて消化槽の容積が大きくな
り、消化槽の放熱を補う熱量を要する。発生する
ガスの持つ熱量から、これら汚泥や消化槽を加温
するに必要な熱量を差し引くと、回収されるエネ
ルギ量は有機物分解率に比例するのでなく、回収
エネルギ量の極大値を示す有機物分解率が存在す
る。最初沈殿池汚泥の場合、有機物分解率60〜75
％でエネルギ回収量が最大となり、余剰汚泥の場
合、40〜55％の有機物分解で最大のエネルギ回収
を得ることができる。そして、これらの効果がよ
り大なることを期待できる意味で、最初沈殿池汚
泥の発生量が余剰活性汚泥のそれに等しいか又は
それ以上であることが望ましい。

しかして、本発明の実施態様を図面によつて説
明すると、第１図例においては、消化槽Ａに余剰
活性汚泥１を投入し、その含まれる有機物の40〜
55％が分解されるに足る時間だけ滞留させ、消化
する。消化槽A′には最初沈殿池汚泥２を投入し、
その有機物の60〜75％が分解されるに足る時間だ
け消化する。その後、それぞれ一緒に又は別個に
固液分離工程Ｂ又はB′で処理する。

また、第２図例では消化槽Ａに余剰活性汚泥１
を投入し、消化槽A′での滞留も含めてその有機
物の40〜55％が分解するに足る消化日数だけ予め
消化した後、最初沈殿池汚泥２と一緒にして消化
槽A′に投入する。消化槽A′では最初沈殿池汚泥
２に含まれる有機物の60〜75％が分解されるに足
る時間消化し、その後固液分離工程B″で処理す
る。なお、これらの固液分離工程により得られる
濃縮汚泥は、所望により脱水工程Ｃ，C′又は
C″により処理する。

本発明にあつては、そのエネルギ回収という点
での長所は、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
ルギという形にもあらわれる。なぜならば、最初
沈殿池汚泥は通常言われるところの高温消化では
勿論のこと中温消化でも７〜15日でその含まれる
有機物の60〜75％が分解し、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
るからである。すなわち、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
ることができるのである。また、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
対する比率が高いほど効果が大きい。

以上述べてきたように、本発明では、その性状
や消化の状況の異なる最初沈殿池汚泥と余剰活性
汚泥を、その有機物分解率をそれぞれ60〜75％、
40〜55％として消化することにより、従来の嫌気
性消化汚泥における最大の問題点であつた固液分
離性の悪さを十分に克服できるばかりでなく、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
がつて、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。

次に本発明の実施例について記す。

実施例 １ TS2.8％、VS2.0％、VS／TS74.2％の余剰活
性汚泥を1.5／日の割合で槽内温度35℃の嫌気
性消化槽に投入し、20日間滞留させると、投入し
たVSの51％が分解し（余剰活性汚泥の有機物分
解率51％）、ガスが11.28／日発生した。そし
て、消化した余剰活性汚泥はTS1.7％、VS1.0％、
VS／TS58.7％となつた。一方、TS4.3％、
VS3.4％、VS／TS77.5％の最初沈殿池汚泥を、
余剰活性汚泥との固形物あたりの発生量比に相当
するように1.9／日の割合で35℃の嫌気性消化
槽に投入し９日間滞留させると、投入したVSの
71％が分解（最初沈殿池汚泥の有機物分解率71
％）しガスが42.96％／日発生した。そして、
消化した最初沈殿池汚泥はTS1.9％、VS1.0％、
VS／TS50％となつた。

これらの消化汚泥を一緒にして１日重力沈降濃
縮すると濃縮汚泥の容量は63％となり、その濃度
は2.9％になつた。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試験機で脱水し
た。その結果、塩化第二鉄をTSあたり15％、消
石灰を70％添加すると脱水ケーキの含水率77.3
％、固形物処理量（Net）21.8Kg／m²・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％となつた。このとき２つ
の消化槽の容量の合計は47、合計のガス発生量
は54.24／日であつた。

実施例 ２ TS2.8％、VS2.0％、VS／TS74.2％の余剰活
性汚泥を1.5／日の割合で槽内温度35℃の嫌気
性消化槽に投入し30日間滞留させると、投入した
VSの54％が分解し、ガスが12.05／日発生し
た。そして、消化した余剰活性汚泥はTS1.7％、
VS0.9％、VS／TS57.0％となつた。一方、
TS4.3％、VS3.4％、VS／TS77.5％の最初沈殿
池汚泥を余剰活性汚泥との固形物あたりの発生量
比に相当するように1.9／日で35℃の嫌気性消
化槽に投入し15日間滞留させると、投入したVS
の74.5％が分解し、ガスが45.13／日発生した。
そして、消化した最初沈殿池汚泥はTS1.8％、
VS0.9％、VS／TS46.7％となつた。

これらの消化汚泥を一緒にして１日重力沈降濃
縮すると濃縮汚泥の容量は60％となり、その濃度
は2.9％になつた。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試験機で脱水し
た。その結果、塩化第二鉄をTSあたり15％、消
石灰を70％添加すると脱水ケーキの含水率77.2
％、固形物処理量（Net）21.3Kg／m²・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78.7％となつた。このとき２つ
の消化槽の容量の合計は73.5、合計のガス発生
量は57.18／日であつた。

実施例 ３ TS3.1％、VS2.3％、VS／TS71.9％の余剰活
性汚泥を1.5／日の割合で35℃の嫌気性消化槽
に投入し20日間滞留させると、投入したVSの
50.5％が分解し、ガスが12.48／日発生した。
そしてこの消化槽出口でのTSは2.0％、VS1.1％、
VS／TS55.8％であつた。20日間消化したこの余
剰活性汚泥にTS4.1％、VS3.2％、VS／TS79.0
％の最初沈殿池汚泥を、余剰活性汚泥との固形物
あたりの発生量比に相当するように1.75／日の
割合で加え、これらを次の嫌気性消化槽（35℃）
に投入したところ、投入したVSの57.0％（最初
沈殿池汚泥のVSの72％に相当）が分解し、39.37
／日のガスが発生した。かくて12日間消化の結
果、TS1.9％、VS1.0％、VS／TS52.6％の消化
汚泥が得られ、この消化汚泥を１日重力沈降濃縮
すると濃縮汚泥の容量は71％となり、その濃度は
26％となつた。

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15％、消石灰を70％添加すると脱水
ケーキの含水率77.8％、固形物処理量（Net）
19.9Kg／m²・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79.3％と
なつた。このとき２つの消化槽の合計は69、合
計のガス発生量は51.85／日であつた。

次に比較例の成績を掲げる。ここで、比較例
１、２は最初沈殿池汚泥、余剰活性汚泥の双方の
有機物分解率が本発明の有機物分解率の限定範囲
外にある場合のものであり、比較例３は従来例に
該当するものである。

比較例 １ TS2.8％、VS2.0％、VS／TS74.2％の余剰活
性汚泥を1.5／日の割合で槽内温度35℃の嫌気
性消化槽に投入し15日間滞留させると、投入した
VSの25％が分解し、ガスが7.37／日発生した。
そして、消化した余剰活性汚泥はTS2.3％、
VS1.5％、VS／TS65.2％となつた。一方、
TS4.3％、VS3.4％、VS／TS77.5％の最初沈殿
池汚泥を余剰活性汚泥との固形物あたりの発生量
比に相当するように1.9／日の割合で35℃の嫌
気性消化槽に投入し、７日間滞留させると、投入
したVSの48％が分解し、ガスが37.34／日発生
した。そして、消化した最初沈殿池汚泥はTS2.7
％、VS1.8％、VS／TS66.7％となつた。

これらの消化汚泥を一緒にして１日重力沈降濃
縮すると濃縮汚泥の容量は75％となり、その濃度
は3.3％になつた。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試験機で脱水し
た。その結果、塩化第二鉄をTSあたり15％、消
石灰を70％添加すると脱水ケーキの含水率78.0
％、固形物処理量（Net）17.2Kg／m²・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％添加したとき、
脱水ケーキの含水率は80.5％となつた。

比較例 ２ TS2.8％、VS2.0％、VS／TS74.2％の余剰活
性汚泥を1.5／日の割合で槽内温度52℃の嫌気
性消化槽に投入し20日間滞留させると、投入した
VSの59％が分解し、ガスが19.75／日発生し
た。そして、消化した余剰活性汚泥はTS1.6％、
VS0.8％、VS／TS50.6％となつた。一方、
TS4.3％、VS3.4％、VS／TS77.5％の最初沈殿
池汚泥を余剰活性汚泥との固形物あたりの発生量
比に相当するように1.9／日で52℃の嫌気性消
化槽に投入し10日間滞留させると、投入したVS
の79％が分解し、ガスが71.78／日発生した。
そして、消化した最初沈殿池汚泥はTS1.6％、
VS0.7％、VS／TS44.1％となつた。

これらの消化汚泥を一緒にして１日重力沈降濃
縮すると濃縮汚泥の容量は67％となり、その濃度
は2.4％となつた。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試験機で脱水し
た。その結果、塩化第二鉄をTSあたり15％、消
石灰を70％添加すると脱水ケーキの含水率78.7
％、固形物処理量（Net）18.3Kg／m²・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％添加したとき、
脱水ケーキを含水率は80.1％となつた。

比較例 ３ TS3.4％、VS2.6％、VS／TS76.4％の混合生
汚泥を3.6／日で35℃の嫌気性消化槽に投入し、
25日間滞留させると投入したVSの49％が分解し、
ガスが39.45／日発生した。その結果、消化汚
泥はTS2.1％、VS1.3％、VS／TS62.4％となり、
これを３日間重力沈降濃縮すると濃縮汚泥の容量
は60％となり、濃度は3.5％となつた。

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15％、消石灰を100％添加すると脱水
ケーキの含水率79.3％、固形物処理量（Net）9.0
Kg／m²・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0.8％
必要とし、脱水ケーキの含水率は82.7％となつ
た。このとき消化槽の容量は90であつた。

以上の実施例１と比較例１との比較、実施例２
と比較例２との比較から、本発明の数値限定範囲
内にあれば、この範囲を外れるものに比べて濃縮
汚泥の容量が小さく、固形物処理量が多く、また
脱水ケーキ含水率が低くなること、一方、比較例
２のように有機物分解率を過大に設定した場合に
は消化槽内温度を高くする（52℃）必要があるだ
けでなく、エネルギ回収量の点でも有利な結果は
得られないことがわかる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施態様を示す系統説明
図、第２図は本発明の別の実施態様を示す系統説
明図である。 １……余剰活性汚泥、２……最初沈殿池汚泥、
Ａ，A′……消化槽、Ｂ，B′，B″……固液分離工
程、Ｃ，C′，C″……脱水工程。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 下水処理施設において発生する最初沈殿池汚
   泥及び余剰活性汚泥を処理する方法において、前
   記最初沈殿池汚泥についてはこれに含まれる有機
   物の60〜75％を分解するまで嫌気性消化し、余剰
   活性汚泥についてはこれに含まれる有機物の40〜
   55％を分解するまで嫌気性消化したのち、最初沈
   殿池汚泥の消化汚泥、余剰活性汚泥の消化汚泥を
   別個に、又は一緒に固液分離することを特徴とす
   る下水汚泥の処理方法。 ２ 前記最初沈殿池汚泥を余剰活性汚泥の嫌気性
   消化工程の中途に混入し、これらを一緒に嫌気性
   消化して両者の嫌気性消化終了時点を同一にする
   特許請求の範囲第１項記載の方法。