(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
し尿、浄化槽汚泥の処理系統から排出される有機性汚泥及び生ごみを、有機物の生物酸化熱だけで、処理槽内温度よりも４０℃以上昇温できる供給条件で供給されて、生物酸化を行う自己発熱攪拌槽、該攪拌槽からの生物酸化された処理汚泥を脱水する汚泥脱水装置、該脱水装置からの脱水分離水を、し尿または浄化槽汚泥と混合して、生物学的硝化脱窒素処理を行う処理装置を有することを特徴とする生ごみ、し尿、浄化槽汚泥の統合処理装置。
【請求項２】
前記自己発熱攪拌槽の昇温汚泥を物理化学的に可溶化する可溶化装置、前記可溶化装置から可溶化物を自己発熱攪拌槽に返送する配管を有することを特徴とする請求項１記載の統合処理装置。
【請求項３】
前記生物学的硝化脱窒素処理装置の余剰活性汚泥を物理化学的に可溶化する可溶化装置、前記可溶化装置から可溶化物を前記自己発熱攪拌槽に供給する配管を有することを特徴とする請求項１記載の統合処理装置。
【請求項４】
前記自己発熱攪拌槽からの排ガスを、前記生物学的硝化脱窒素槽に吸収させるための配管を有することを特徴とする請求項１記載の統合処理装置。
【請求項５】
脱水装置供給スラリに、ＭｇまたはＦｅイオン源物質を添加する手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の統合処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、し尿、浄化槽汚泥、生ごみをきわめて簡単な設備で統合処理する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、し尿、浄化槽汚泥、生ごみを、メタン発酵を中核装置として統合処理する図２のような装置が、実用化されている。
図２の従来の統合処理装置においては、生ごみ１はメタン発酵設備２に供給されてメタン発酵が行われ、発生するメタンガス含有消化ガス４は、ガスホルダ５に貯蔵され、前記発酵設備２でガス４と分離された分離汚泥５は、汚泥脱水機６で脱水され、脱水ケーキ７を系外へ排出するとともに、分離液８は生物学的硝化脱窒素装置９へ供給される。一方、し尿、浄化槽汚泥１０は凝集剤１１を添加されて、スクリーン濃縮装置１２で濃縮され、濃縮汚泥１３は前記メタン発酵設備２へ供給され、分離液１４は前記生物学的硝化脱窒素装置９へ供給され、前記分離液８とともに硝化脱窒素処理が行われ、その分離液は高度処理設備１５で処理を施された後、清浄な処理水１６として系外へ排出される。前記硝化脱窒素装置９からの余剰汚泥１７は、スクリーン濃縮装置１２への配管の凝集剤１１添加前の位置へ返送される。
【０００３】
この従来システムは、現時点で最先端の技術であり、生ごみ、し尿、浄化槽汚泥を統合的に処理し、メタンガスというエネルギを回収できる合理的システムである。
しかし、設備費的に見ると、メタン発酵槽、メタンガスホルダの設備費が比較的高額なため、生ごみの処理量が多量のケースでないと、設備費的に不利になる場合がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記従来技術の問題点を解決し、非常に簡単な設備で、し尿、浄化槽汚泥、生ごみなどの有機性廃棄物を、きわめて合理的に統合処理でき、かつ肥料価値の大きいコンポストを、短時間で製造できる技術を提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、下記の手段により上記課題を解決できる。
（１）し尿、浄化槽汚泥の処理系統から排出される有機性汚泥及び生ごみを、有機物の生物酸化熱だけで、処理槽内温度よりも４０℃以上昇温できる供給条件で供給されて、生物酸化を行う自己発熱攪拌槽、該攪拌槽からの生物酸化された処理汚泥を脱水する汚泥脱水装置、該脱水装置からの脱水分離水を、し尿または浄化槽汚泥と混合して、生物学的硝化脱窒素処理を行う処理装置を有することを特徴とする生ごみ、し尿、浄化槽汚泥の統合処理装置。
【０００６】
（２）前記自己発熱攪拌槽の昇温汚泥を物理化学的に可溶化する可溶化装置、前記可溶化装置から可溶化物を自己発熱攪拌槽に返送する配管を有することを特徴とする前記（１）記載の統合処理装置。
（３）前記生物学的硝化脱窒素処理装置の余剰活性汚泥を物理化学的に可溶化する可溶化装置、前記可溶化装置から可溶化物を前記自己発熱攪拌槽に供給する配管を有することを特徴とする前記（１）記載の統合処理装置。
（４）前記自己発熱攪拌槽からの排ガスを、前記生物学的硝化脱窒素槽に吸収させるための配管を有することを特徴とする前記（１）記載の統合処理装置。
（５）脱水装置供給スラリに、ＭｇまたはＦｅイオン源物質を添加する手段を設けたことを特徴とする前記（１）記載の統合処理装置。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図１を参照して本発明の実施の形態を詳しく説明する。なお、図１で示した部分と同一機能を有する部分は同一符号を用いて示す。
図１において、生ごみ１、及びし尿、浄化槽汚泥処理系統から発生する有機性汚泥１０を濃縮した濃縮汚泥１３を、自己発熱攪拌槽１８に供給し、機械的に攪拌しながら酸素含有ガス３で３日から４日間程度曝気する。供給原料温度が２０℃の場合、攪拌槽１８内温度が、石油などの燃料を使用して外部から加温しなくても、有機物が無機化するときに発生する生物酸化熱によって、６０〜７０℃となり、４０〜５０℃の昇温が起きるように、生ごみ１と有機性汚泥１０の供給条件と攪拌時間を設定する。
【０００８】
この結果、生ごみ１、有機性汚泥１０中の有機物がメタン発酵の所要時間（通常１５日程度）よりも大幅に短い時間で、高温好気的状態で高速度に酸化分解され、無機化されてＳＳ量が大幅に減少する。
攪拌槽１８からアンモニアを含んだ排ガス１９が排出されるので、これを、し尿、浄化槽汚泥１０の生物学硝化脱窒素処理装置９に吹き込んで、アンモニアを水に溶解させ生物学的に硝化脱窒素処理する。
【０００９】
なお、自己発熱攪拌槽１８はショートパスを防ぐため、１槽ではなく３〜４槽の多段直列槽にすることが好ましい。曝気に用いる酸素含有ガス３としては空気で十分であるが、排ガス量が少なく、排熱が少なくできる酸素富化空気、純酸素を使用しても良い。自己発熱攪拌槽１８からの放熱を極力少なくするために、保温工事を施工しておくことが好ましい。
【００１０】
し尿、浄化槽汚泥１０の処理系統から排出される汚泥としては、次の２種類がある。
１）浄化槽汚泥、し尿１０中のＳＳ分をスクリーン濃縮装置１２などで分離した分離汚泥１３。
２）し尿、浄化槽汚泥１０の生物学的硝化脱窒素処理工程９から発生する余剰活性汚泥１７。
【００１１】
これらの汚泥を、前記した自己発熱攪拌槽１８に供給する。この供給汚泥は濃縮して汚泥濃度を高めておく。すなわち、余剰活性汚泥１７をそのまま自己発熱攪拌槽１８に供給するのではなく、図２の場合と同様に高分子凝集剤１１を添加して、スクリーン１２あるいは多重円盤型脱水機で濃縮したり、遠心濃縮機、浮上分離などの機械的手段で濃縮してから、固形物濃度を好ましくは３％以上に高めた濃縮汚泥１３を、自己発熱攪拌槽１８に供給する。余剰活性汚泥１７、浄化槽汚泥１０を、重量沈殿濃縮法で高濃度に濃縮することは困難なので、上記のように機械的濃縮手段を適用することが好ましい。
【００１２】
次に、有機物を高温生物酸化によって無機化させ、その際に発熱する生物酸化熱によって温度上昇した攪拌槽流出汚泥２０に、高分子凝集剤を添加し、凝集汚泥をスクリュウプレスなどの機械脱水機６で脱水し、水分６０％以下の低水分脱水ケーキ７を得る。
【００１３】
本発明の高温生物酸化攪拌処理の過程において、汚泥中の病原菌は完全に死滅すること、腐敗しやすい有機物は、高温酸化の過程ですべて分解されていることから、この脱水ケーキ７はそのまま農地に施用でき、悪臭もなく土臭を持ち、衛生学的にも安全なコンポスト製品である。
なお、汚泥を脱水する場合に、鉄系凝集剤又はマグネシウム化合物を添加すると、リンがリン酸鉄またはリン酸マグネシウムアンモニウム（ＭＡＰ）として固定化されたコンポストが製造できる。固定化リンを含有するコンポストは、コンポストを施肥した場合に、降雨によってリンが溶出しないので、植物へのリン吸収効果が向上する。通常のコンポストに含まれるリンは固定化されていないので、降雨によってリンが溶出してしまい、植物のリン利用率が悪い。
【００１４】
しかして、脱水分離水８を、し尿、浄化槽汚泥１０処理工程の生物学的硝化脱窒素装置９に流入させ、脱水分離水８中の、ＳＳ、窒素成分（アンモニア性窒素、有機性窒素）、ＣＯＤを除去する。生物学的硝化脱窒素処理装置９で膜分離ユニット２２により得た水は通常、活性炭などを用いる高度処理装置１５でＣＯＤが高度に除去されたのち、滅菌、放流される。
し尿、浄化槽汚泥１０、脱水分離水８の生物学的硝化脱窒素工程からは、余剰活性汚泥１７が発生するので、これをスクリーン濃縮装置１２で濃縮した後、前記の自己発熱攪拌槽１８に供給して生物分解する。
【００１５】
余剰活性汚泥を濃縮した濃縮汚泥１３をオゾン酸化、超音波照射、次亜塩素酸による酸化、過酸化水素による酸化、アルカリ処理、機械的すりつぶしなどの公知の物理化学的可溶化装置２１によって汚泥可溶化処理をしたのち、自己発熱攪拌槽１８に供給すると、可溶化汚泥の生分解性が向上しているので、無機化率が向上し、さらに生物発熱量が増加できるので好適である。
あるいは、余剰活性汚泥１７を物理化学的に可溶化したのち、生物学的脱窒素装置９に供給し、ここで可溶化汚泥の生物学的分解を行ってもよい。
【００１６】
また、コンポストの需要量は既設変動が大きいが、需要が減少する季節などには次のようにして、生ごみ、汚泥の受け入れ量は減少せずに、コンポスト生産量を減少することができる。
すなわち、図１において、自己発熱攪拌槽１８で生物酸化した温度が高い（６０℃程度）汚泥を引き抜き、温度が高い状態でオゾン酸化、超音波照射、次亜塩素酸による酸化、過酸化水素による酸化、アルカリ処理、機械的すりつぶしなどの物理化学可溶化装置２１によって、汚泥可溶化処理をしたのち、自己発熱攪拌槽１８に返送する。この結果、生分解性が顕著に向上した可溶化汚泥が生物酸化を受け、無機化して消滅する。物理化学的可溶化処理の汚泥可溶化効果は、温度が高いほど向上するが、本発明では、人為的加温をすることなく昇温できるので、高温条件での物理化学的可溶化処理を適用できる重要効果がある。
【００１７】
汚泥消滅量は、可溶化工程（可溶化装置２１）に供給する汚泥量を調整することによって、任意に制御できるので、コンポスト製品の需要量に応じて、コンポスト生産量を制御できる。したがって、コンポスト製品の需要が少ないときに、余剰のコンポストを廃棄処分する必要がなくなる
【００１８】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、次のような優れた効果が得られる。
（１）メタン発酵槽よりも格段に簡便、かつコンパクトな設備で、生ごみ、し尿、浄化槽汚泥を統合処理でき、設備費が削減できる。
（２）物理化学的に可溶化した汚泥からも生物酸化熱を発生できるので、自己発熱量が増加し、高温生物酸化を効果的に進行できる。
（３）有機性廃棄物の自己酸化熱によって温度を上昇させた汚泥を、オゾン、超音波などの物理化学的可溶化（温度が高いほど可溶化効果が大きい）を行うので、可溶化効果が向上する。
（４）リンが固定化されたコンポストを製造できるので、施肥時の植物へのリン吸収効果を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の有機性廃棄物の統合処理装置の一実施態様のブロック図である。
【図２】従来の統合処理装置の一例のブロック図である。
【符号の説明】
１  生ごみ
２  メタン発酵設備
３  酸素含有ガス（空気）
４  メタン含有消化ガス
５  分離汚泥
６  汚泥脱水機
７  脱水ケーキ
８  脱水分離液
９  生物学的硝化脱窒素装置
１０  し尿、浄化槽汚泥
１１  凝集剤
１２  スクリーン濃縮装置
１３  濃縮汚泥
１４  分離液
１５  高度処理装置（活性炭吸着等）
１６  処理水
１７  余剰活性汚泥
１８  自己発熱攪拌槽
１９  排ガス（アンモニア含有ガス）
２０  攪拌槽流出汚泥
２１  物理化学的可溶化装置
２２  膜分離ユニット
２３  ガスホルダ
【図１】
0003632914.tif 000002
【図２】
0003632914.tif 000003