(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機性汚泥を濃縮脱水し乾燥して汚泥乾燥物を製造するに際し、初沈プロセスから濃縮汚泥供給プロセスまでの汚水又は汚泥に低石炭化度炭乾留粉末を添加し、さらその脱水汚泥にアルカリ土類金属の酸化物及び／又は水酸化物の粉末を添加して乾燥することを特徴とする汚泥乾燥物の悪臭を抑制する方法。
【請求項２】
低石炭化度炭乾留粉末が、褐炭及び／又は亜炭を粉砕・乾燥・圧縮成型し９００℃以下の温度で乾留し３００μふるい残分１０％未満に粒度調整したもで、その添加量が濃縮汚泥の乾燥固形分に対して１０〜１００重量％であることを特徴とする請求項１記載の汚泥乾燥物の悪臭を抑制する方法。
【請求項３】
アルカリ土類金属の酸化物及び／又は水酸化物の粉末が、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウムのいずれか一種又は二種以上で、その添加量が原濃縮汚泥の乾燥固形分に対して５〜１２重量％であることを特徴とする請求項１記載の汚泥乾燥物の悪臭を抑制する方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業の属する技術分野】
この発明は、下水汚泥に代表される有機性汚泥の汚泥乾燥物の悪臭を抑制する方法に関する。特に、脱水工程で発生する悪臭を押さえて汚泥処理環境を改善するとともに、乾燥工程を経て得られる汚泥乾燥物の悪臭も、不快感を感じない程度にまで抑制する方法に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
従来、下水，し尿，家畜ふん尿などの有機性汚泥を濃縮脱水後、水分を４０％程度以下にした乾燥生成物が、肥料あるいは燃料として用いられている。しかし、この汚泥処理工程中の濃縮汚泥，脱水汚泥及び汚泥乾燥物から強い悪臭が発生していた。さらに、汚泥乾燥物の臭気は時間の経過に伴い増大して強烈になり、これまでその輸送及び使用の際に強い不快感を与えていた。
【０００３】
この悪臭対策としては、▲１▼汚泥に微粉炭や粉末活性炭などを混合して悪臭を抑制する方法，▲２▼悪臭ガスを吸引除去し、粒状活性炭などの吸着剤を充填した脱臭塔に導入する方法，▲３▼悪臭ガスを水洗或いは微生物分解などで処理する方法，▲４▼乾燥時に発生する高濃度臭気を燃焼して脱臭する方法などが知られている。
【０００４】
しかし、これらの方法は、脱水工程や脱水汚泥あるいは乾燥工程の防臭にはある程度の効果があるが、最終的に得られた乾燥生成物そのものの悪臭は抑えきれず、その取扱の際は依然として悪臭に悩まされていた。また、発明者らは先に特開平３−１６５８３６として褐炭などの乾留物からなる脱臭剤を、また特開平２−１９１５２３として汚水処理で発生する悪臭ガスを集め、これを炭素系粉粒体とケイ酸系粉粒体の混合物からなる粉粒体を充填した吸着塔内に通過させるとともに、この吸着塔内の粉粒体をその後取り出して汚泥処理槽に供給する方法などを提案しているが、これらの方法でも依然として乾燥生成物の悪臭を十分に抑えることは出来なかった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、汚泥の濃縮脱水工程及び脱水汚泥から発生する主として硫化物系の悪臭、さらに乾燥工程及び乾燥生成物から発生する主として脂肪酸系並びにアルデヒド系の悪臭を長期にわたり抑制し、乾燥汚泥を肥料、燃料などとして流通させるに差支えないように悪臭を抑制しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、有機性汚泥を濃縮脱水し乾燥して汚泥乾燥物を製造するに際し、初沈プロセスから濃縮汚泥供給プロセスまでの汚水または汚泥に低石炭化度炭乾留粉末を添加し、さらその脱水汚泥にアルカリ土類金属の酸化物及び／又は水酸化物の粉末を添加して乾燥することを特徴とする汚泥乾燥物の悪臭を抑制する方法（請求項１）、低石炭化度炭乾留粉末が、褐炭及び／又は亜炭を粉砕・乾燥・圧縮成型し９００℃以下の温度で乾留し３００μふるい残分１０％未満に粒度調整したもで、その添加量が濃縮汚泥の乾燥固形分に対して１０〜１００重量％であることを特徴とする請求項１記載の汚泥乾燥物の悪臭を抑制する方法（請求項２）及びアルカリ土類金属の酸化物及び／又は水酸化物の粉末が、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウムのいずれか一種又は二種以上で、その添加量が原濃縮汚泥の乾燥固形分に対して５〜１２重量％であることを特徴とする請求項１記載の汚泥乾燥物の悪臭を抑制する方法（請求項３）である。
【０００７】
この発明で用いる汚泥は、有機物質を含有する下水、し尿、家畜ふん尿などの有機性汚泥である。従来から、有機性汚泥を濃縮脱水して乾燥し、その水分を４０％以下にした乾燥汚泥は悪臭がひどくその使用が限られていた。そのため、従来から種々の悪臭対策が講じられて来たが、これまで満足すべきものは得られなかった。特に、従来の方法では乾燥工程を経た汚泥の悪臭が、時間の経過ととも増大し、強烈になる点が問題とされていた。
【０００８】
そこで、発明者らは種々実験をして、こうした悪臭の抑制方法を検討したところ、乾燥汚泥の製造工程の前段のプロセスの、初沈プロセスから濃縮汚泥供給プロセスまでの汚水又は汚泥に低石炭化度炭乾留粉末を添加しておくと、その後これを脱水、乾燥したものは脂肪酸系の悪臭の発生が大きく抑制されることを見出したものである。
【０００９】
この場合の低石炭化度炭乾留粉末は、汚水ないし汚泥に対して添加することが重要で、脱水汚泥又は乾燥汚泥に対して添加しても、悪臭抑制の期待した効果は得られない。低石炭化度炭乾留粉末は、初沈プロセスから濃縮汚泥供給プロセスまでの汚水又は汚泥のいずれに添加してもよいが、初沈流入水に添加すると汚水処理工程の初期の段階から脱臭を行うことが出来て有利である。
【００１０】
ここに用いる低石炭化度炭乾留粉末は、低炭化度炭を粉砕，乾燥し、これを圧縮成型して９００℃以下の温度で乾留したもので、３００μふるい残分１０％未満に粒度調整したもが好ましい。乾留の温度が９００℃を超えると低石炭化度炭乾留粉末の脱臭性能が低下して好ましくない。粒度調整に当たっては３００μふるい残分１０％を超えると、粗粒となって添加量を多くしなければ所期した脱臭効果が得られない。
【００１１】
ここに使用する低石炭化度炭は、JIS M 1002  の無水無硬質ベースで発熱量が5800 Kcal/Kg以上，7300 Kcal/Kg未満に該当する褐炭，亜炭がよい。一般に、褐炭，亜炭は中生代白亜紀以降に形成され、木質と炭質に分類される。木質の褐炭，亜炭は、原料植物が原位置のまま形成され、灰分は比較的少なくなるのに対し、炭質の褐炭，亜炭は、原料植物が流水などによって流積し、石炭層になり、灰分は比較的多くなるといわれている。
【００１２】
本発明で使用する褐炭，亜炭は、木質の褐炭，亜炭が好ましい。これは、一般に、木質の褐炭，亜炭は、原料植物の組織が多く残っており、この中に水分，揮発性ガス，フミン酸等の有機酸を多量に含んでいて、加圧成型，乾留すると多くの微細孔が形成され、物理的化学的吸着能とくに酸性の悪臭物質にすぐれた吸着能を有するためである。
【００１３】
低石炭化度炭乾留物の添加量は、汚水又は汚泥に濃縮汚泥の乾燥固形分（ＴＳ）に対し１０重量％以上１００重量％未満、好ましくは範囲３０〜７５重量％になるように添加混合する。低炭化度炭乾留物の添加量が汚水または汚泥に濃縮汚泥の乾燥固形分（ＴＳ）に対し１０％未満では脱臭効果が十分でなく、またこれが１００％を超えると、汚泥を乾燥した際にアンモニア系臭気が発生するようになる。
【００１４】
本発明で低石炭化度炭乾留粉末を初沈プロセスから濃縮汚泥供給プロセスまでの汚水又は汚泥に添加すると、臭気の抑制の他に脱水工程における固液分離の促進効果もある。即ち、脱水汚泥の濾布からの剥離性を改善して脱水汚泥の含水率を引き下げ、ろ液のＳＳや透明度などの水質を改善して返流水の水質の水処理工程への負荷を軽減することもできる。
【００１５】
上記のようにして低石炭化度炭乾留粉末を添加した初沈プロセスから濃縮汚泥供給プロセスまでの汚水又は汚泥は、その後常法によって処理して脱水汚泥とし、これにさらにアルカリ土類金属の酸化物及び／又は水酸化物を添加して乾燥する。
【００１６】
ここでアルカリ土類金属の酸化物及び／又は水酸化物とは、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウムのいずれか一種又は二種以上である。アルカリ土類金属の酸化物及び／又は水酸化物は、脱水汚泥に添加することが必要で、上記の低石炭化度炭乾留物粉末のように初沈プロセスから濃縮汚泥供給プロセスまでの汚水又は汚泥に添加することは出来ない。これらが添加混合された脱水汚泥は、その後常法によって乾燥して乾燥汚泥とするが、この乾燥汚泥の含水率は２０％以下が好ましい。
【００１７】
ここに得られた乾燥汚泥は、脂肪酸系臭気、アルデヒド系臭気及びアンモニア系臭気のいずれも長時間にわたって大幅に抑制されたものとなる。
アルカリ土類金属の酸化物又は水酸化物である水酸化カルシウム，水酸化マグネシウム，酸化カルシウム，酸化マグネシウムなどは、原濃縮汚泥（低石炭化度炭乾留粉末の未添加）の乾燥固形分に対し５〜１２重量％添加する。これによって乾燥汚泥はその後２週間程度経過しても脂肪酸系臭気及びアルデヒド系臭気はみられない。これが５重量％未満では脂肪酸系及びアルデヒド系臭気の除去に効果が十分でなく、またこれが１２重量％を超えるとアンモニア系悪臭が強くなってくる。
【００１８】
以上によって、ここに得られた乾燥汚泥は脂肪酸系臭気、アルデヒド系臭気及びアンモニア系臭気のいずれも長時間にわたって大幅に抑制されたものとなって、これを肥料又は燃料などとして利用するときの臭気の問題を大きく改善した汚泥乾燥物を得ることが出来る。以下に実験例を示してこの発明をさらに説明する。
実験例１
濃縮汚泥の脱臭について試験を行った。標準活性汚泥法を用いる公共下水道（Ａ市）の終末処理場の濃縮汚泥を採取し、供試料とした。この濃縮汚泥の乾燥固形分濃度（ＴＳ）は１．５％であった。この濃縮汚泥の５００ｍｌをビーカーに採取し、各種材料を防臭剤として所定の濃度で添加して混合し、官能試験を行った。官能試験は、５人がビーカー上部より臭気を嗅ぎ、６段階臭気強度表示法（２．５および３．５を含む）で判定し、最大および最小を除く３つの値の中央値て評価した。結果は表１の通りであった。
【００１９】
なお、６段階臭気強度表示法は、強烈な臭い（５）、強い臭い（４）、らくに感知できる臭い（３）、何の臭いか分かる弱い臭い（２）、やっと感知できる（１）及び無臭（０）で示される。
【００２０】
【表１】
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実験例２
脱水汚泥の脱臭について試験を行った。標準活性汚泥法を用いる公共下水道の終末処理場（Ａ市）の濃縮汚泥を採取し、供試料とした。この濃縮汚泥の乾燥固形分濃度（ＴＳ）は１．５％であった。この濃縮汚泥の１０００ｍｌに、褐炭乾留物粉末を濃縮汚泥のＴＳ比で種々の濃度で添加し、回分加圧濾過試験機にて脱水し、この含炭脱水汚泥ビーカーに採取し、官能試験を行った。官能試験は、５人がビーカー上部より臭気を嗅ぎ、六段階臭気強度表示法（２．５および３．５を含む）で判定し、最大および最小を除く３つの値の中央値で評価した。結果は表２の通りであった。
【００２１】
【表２】
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実験例３
脱水汚泥の脱臭について試験を行った。標準活性汚泥法を用いる公共下水道終末処理場（Ａ市）において、初沈流入水に褐炭乾留物微粉末を４０ｐｐｍの濃度で添加した。これは、原濃縮汚泥のＴＳ比２５％相当量添加になる。さらに、カチオン系高分子凝集剤を添加しベルトプレス脱水機で脱水した。微粉末添加前と添加開始１０日後の脱水機室の悪臭をガスクロマトグラフィーで測定し臭気強度に換算するとともに、脱水汚泥の含水率を測定した。結果は表３の通りであった。
【００２２】
【表３】
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【００２３】
【実施例】
（実施例１）
標準活性汚泥法を用いる公共下水道終末処理場（Ｂ市）の濃縮汚泥を採取し試料とした。この濃縮汚泥の乾燥固形分濃度（ＴＳ）は１．５％であった。この濃縮汚泥の１０００ｍｌに、褐炭乾留粉末をＴＳ２０％の濃度で添加し、凝集剤を添加，加圧脱水して含水率８５％の含炭脱水汚泥とした。この含炭脱水汚泥に表４に示す各種添加材を添加後、１５〜２０％の含水率になるように乾燥した。これらの乾燥生成物をそれぞれポリびんに入れ、検知管にて各種悪臭物質の濃度を測定した。結果を表４に示した。測定した悪臭物質はアンモニア，硫化水素，メルカプタン類，アルデヒド類および脂肪酸類とした。Ｃａ、Ｍｇの酸化物又は水酸化物無添加時の生成物は、強烈な臭いがして、脂肪酸類が６．０ ppm  及びアンモニアが１．２ ppm  検知されたが、その他の悪臭物質は検出限界値以下であった。
【００２４】
表中のＮ．Ｄ．とは検知限度以下を示し、検知限度は脂肪酸類が０．０５ｐｐｍ，アンモニアが０．２ｐｐｍ，アルデヒド類は０．５ｐｐｍである。
なお、表中の添加濃度（Wt% ）は、原濃縮汚泥（褐炭乾留粉末の未添加）の乾燥固形分に対する割合である。
【００２５】
【表４】
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（実施例２）
乾燥汚泥の脱臭について、低石炭化度炭乾留粉末と消石灰の添加した場合の試験を行った。標準活性汚泥法を用いる公共下水道の終末処理場（Ｂ市）の濃縮汚泥を採取し供試料とした。この濃縮汚泥の乾燥固形分濃度（ＴＳ）は１．５％であった。この濃縮汚泥の１０００ｍｌに、褐炭乾留粉末をＴＳ２０％の濃度で添加し、凝集剤を添加，加圧脱水して含水率８０％の含炭脱水汚泥とした。この含炭脱水汚泥に消石灰を原濃縮汚泥のＴＳ比７％になるように添加混合して乾燥し、含水率２０％の乾燥生成物とした（本発明）。これをポリびんにいれ、検知管にて各種悪臭物質の濃度を測定した。測定した臭気物質はアンモニア，硫化水素，メルカプタン類，アルデヒド類及び脂肪酸類とした。
【００２６】
また、添加材料の量を同一にし、褐炭乾留粉末と消石灰とを同時に濃縮汚泥に添加する方法（比較例▲１▼）および褐炭乾留粉末と消石灰とを同時に脱水汚泥に添加する方法（比較例▲２▼）で乾燥生成物を得たときの各種臭気物質の濃度を測定した結果を記した。
【００２７】
【表５】
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（実施例３）
乾燥汚泥の脱臭について試験を行った。標準活性汚泥法を用いる公共下水道終末処理場（Ｂ市）の濃縮汚泥を採取し供試料とした。この濃縮汚泥の乾燥固形分濃度（ＴＳ）は１．５％であった。この濃縮汚泥の１０００ｍｌに、褐炭乾留粉末をＴＳ２０％の濃度で添加し、凝集剤を添加，加圧脱水して含水率８０％の含炭脱水汚泥とした。さらに、この含炭脱水汚泥に、消石灰を原濃縮汚泥のＴＳ比７％の濃度で添加混練した。この時の未乾燥脱水汚泥及び所定の含水率になるように乾燥した生成物の試料について、各種臭気物質の濃度を検知管にて測定した。なお、褐炭乾留粉末及び消石灰のいずれも添加しないで同様に操作したときの測定を比較例として記した。
【００２８】
【表６】
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【００２９】
【発明の効果】
以上のように、本発明により濃縮汚泥，脱水汚泥および乾燥汚泥から発生する悪臭を抑制することができるようになった。このため、乾燥汚泥を肥料や燃料として使用する際の不快感が取り除かれ、乾燥生成物の需用が増大してその循環資源としての利用の道が拡がり、廃棄物の減量化に資することとなった。