(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下水汚泥に薬品を注入し濃縮して脱水汚泥ケーキを作り、この脱水汚泥ケーキに好気性超高温菌の菌体培養物を添加して通気発酵を行なって発酵物を作り、得られた発酵物の一部を好気性超高温菌の菌体培養物として次回の脱水汚泥ケーキに添加して通気発酵を行なう工程を繰り返し、残りの発酵物を有機肥料に仕上げる一連の下水汚泥処理法において、得られた発酵物の一部を次回の脱水汚泥ケーキに添加する他、下水汚泥にも添加することとした下水汚泥の循環式処理方法。
【請求項２】
請求項１に記載する下水汚泥の循環式処理方法において、得られた発酵物の一部を、下水汚泥に薬品を注入する前の工程で下水汚泥に添加することとした下水汚泥の循環式処理方法。
【請求項３】
請求項１に記載する下水汚泥の循環式処理方法において、得られた発酵物の一部を、下水汚泥に薬品を注入し濃縮して脱水汚泥ケーキを作る工程で下水汚泥に添加することとした下水汚泥の循環式処理方法。
【請求項４】
請求項１に記載する下水汚泥の循環式処理方法において、得られた発酵物の一部を、下水汚泥に薬品を注入する前の工程と下水汚泥に薬品を注入し濃縮して脱水汚泥ケーキを作る工程の両方で下水汚泥に添加することとした下水汚泥の循環式処理方法。
【請求項５】
請求項１に記載する下水汚泥の循環式処理方法において、得られた発酵物を下水汚泥に添加する際に、該発酵物の一部又は全部に代えて、他の方法で製した好気性菌の菌体培養物を下水汚泥に添加することとした下水汚泥の循環式処理方法。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載の下水汚泥の循環式処理方法において、好気性超高温菌として、８５℃以上の温度帯で生育できる菌を用いる下水汚泥の循環式処理方法。
【請求項７】
請求項１から５のいずれかに記載の下水汚泥の循環式処理方法において、好気性超高温菌として、工業技術院生命工学工業技術研究所に寄託している受託番号  ＦＥＲＭＰ−１５０８５、  ＦＥＲＭＰ−１５０８６、  ＦＥＲＭＰ−１５０８７、  ＦＥＲＭＰ−１５５３６、  ＦＥＲＭＰ−１５５３７、  ＦＥＲＭＰ−１５５３８、  ＦＥＲＭＰ−１５５３９、  ＦＥＲＭＰ−１５５４０、  ＦＥＲＭＰ−１５５４１、  ＦＥＲＭＰ−１５５４２の菌から選択される少なくとも１種の菌体又はこれらの混合菌体もしくはこれらの菌体培養物を用いる下水汚泥の循環式処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、都市などの下水から得られる下水汚泥を、好気性超高温菌を用いて有機肥料に転換することによって処理する下水汚泥処理方法の改良に関する。詳しくは、従来から行なわれている、下水汚泥を原料として有機肥料を生産する一連の下水汚泥の処理方法を改良し、かつ得られる有機肥料の品質と歩留り及びその生産効率を向上させる方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
下水汚泥を原料として有機肥料を生産する従来の下水汚泥の処理方法では、まず下水汚泥に薬品を注入し濃縮して脱水汚泥ケーキを作り、次いでこの脱水汚泥ケーキに、その他の有機廃棄物を添加するか又は添加しない状態で、好気性超高温菌の菌体培養物を添加して通気発酵を行なって発酵物を作り、得られた発酵物の一部を次回の原料である脱水汚泥ケーキに好気性超高温菌の菌体培養物として添加して発酵を繰り返して行ない、残りの発酵物を有機肥料に仕上げる一連の工程を採っている。以下、従来から行なわれている、下水汚泥を原料として有機肥料を生産する下水汚泥の処理方法を、下水汚泥から脱水汚泥ケーキを作る方法と得られた脱水汚泥ケーキを原料として有機肥料を生産する方法とに分けて、図面に基づいて詳しく説明する。
【０００３】
まず、下水汚泥から脱水汚泥ケーキを作る一般的な方法を説明する。図１は、公共下水道で下水汚泥を処理して脱水汚泥ケーキを作る一般的な設備の模式図である。図１において、家庭や工場などの炊事場、風呂場、作業場、水洗便所などからの汚水は汚水管１０を介して沈砂池１１に集められ、フィルターで大きなゴミを除去した後汚水ポンプ室１２に送られ、ポンプによってプリエアレーションタンク１４を通って一次沈殿池１５に送り込まれる。１３はフロートバルブ、１６は計量器である。プリエアレーションタンク１４では、送風機１７から送風管１８を介して汚水に空気を吹き込んで汚水中の小さなゴミなどを一次沈殿池１５で沈殿しやすくする。一次沈殿池１５に送り込まれた汚水は、ゴミなどの浮遊物を沈殿させた後反応タンク１９に送られる。反応タンク１９は曝気槽の役目をしており、ここでは、送風機１７からの空気を汚水に通気すると共に、二次沈殿池２０からの返送汚泥（活性汚泥）を加えて汚水中の有機物を返送汚泥中に生息するバクテリアなどの好気性微生物によって処理させる。二次沈殿池２０では、汚泥（微生物の固まりを含む）を沈殿させて上澄水を作り、その上澄水を塩素混和池２１に送り込んで、塩素を加えて滅菌し、河川２２に放流する。上澄水の一部は雑用水供給設備２４で濾過して冷却水や水洗便所の用水などとして供給し、上水道水の節約を図っている。一次沈殿池１５と二次沈殿池２０で沈殿させた余剰の汚泥は、加圧浮上式又は重力式の汚泥濃縮タンク２３に送られ、含水率９７％程度のヘドロに濃縮された後、薬品注入装置２５に送られて、脱水剤（乾燥剤）としての消石灰又は含水ポリマー、中和剤としてのエンテツなどの薬品が注入された後脱水装置２６に送られて脱水され、含水率６５％程度の脱水汚泥ケーキが作られる。得られた脱水汚泥ケーキは、適宜の輸送手段によって有機肥料生産設備（図２）へ供給される。
【０００４】
図２は、脱水汚泥ケーキを主原料として有機肥料を生産する一般的な設備の模式図である。図２において、公共下水道（図１）で作られた脱水汚泥ケーキは、トラックなどの適宜の輸送手段によって有機肥料生産設備（図２）へ送られ、まず、その原料ホッパー３０に投入され、さらに混合破砕機３１に送られる。混合破砕機３１では、脱水汚泥ケーキの他、必要に応じて各種の有機廃棄物、例えば、落ち葉、わら、おが屑、ヌカ、籾殻、樹皮、切端材などの植物廃棄物、家畜類や家禽類の糞尿、動物の死体や臓物、血液、羽毛、表皮、魚介類とその臓物などの動物廃棄物、し尿、スラッヂ、家庭の生ごみ、食品廃棄物（残飯、調理屑など）、食用廃油などの生活廃棄物や工業廃棄物などを適宜混入させてもよい。尚、これらの有機廃棄物がない場合には脱水汚泥ケーキだけを原料としてもよいことは勿論である。混合破砕機３１には、返送コンベア３２によって返送され返送品ホッパー３３に貯留してある、先に生産された発酵物の一部も投入して混合し、混合物を細かく破砕して粒度を調整する。破砕された脱水汚泥ケーキと発酵物の混合物（脱水汚泥ケーキと発酵物の他に上記の有機廃棄物が添加されて混合物を形成している場合も含む。以下、有機廃棄物を添加して混合物を形成する場合の説明は省略する。）は、発酵槽投入コンベアー３４によって発酵槽３５に運ばれその上方から投入される。またこのとき、有機肥料原料として必要な窒素、燐、カリの量に不足がある場合には適宜これらを補添する。
【０００５】
発酵槽３５では、送気ファン３６によって空気を送り込みながらこの混合物を７日間ほど発酵させると、原料の温度は７０〜８０℃くらいに上昇する。この段階で発酵物を発酵槽３５から排出し、適宜の手段で後熟ヤード３７に移す。後熟ヤード３７では送気ファン３８からの空気を送り込みながらさらに熟成させる。ときどき切り返し（攪拌）を行ないながら約３０日間熟成を続けると、引き続き発酵温度は８０℃以上となり、この間に熟度の安定した、乾燥状態の発酵物が得られる。得られた発酵物の一部は、返送品投入ホッパー３９へ投入し返送コンベアー３２によって返送品ホッパー３３へ戻す。残りの発酵物は、発酵物受入ホッパー４０に入れ、発酵物コンベアー４１によってふるい分け機４２に送り、ふるい分けして粒度の不備の発酵物４４を返送品投入ホッパー３９へ戻した後、計量袋詰機４３によって一定量ごとに計量・袋詰めされて有機肥料製品となり、出荷される。
【０００６】
脱水汚泥ケーキから有機肥料を生産する上記従来の工程（図２）においては、初回の発酵では、原料である脱水汚泥ケーキに好気性超高温菌の菌体培養物を添加して発酵を行ない、次回の発酵からは、先の回で製した発酵物の一部を好気性超高温菌の菌体培養物として原料である脱水汚泥ケーキに添加・混合して発酵を開始する。従来の方法では、脱水汚泥ケーキの重量（その他の有機廃棄物を添加している場合はその合計重量。以下同じ。）の１０〜６０％に相当する量の発酵物を原料である脱水汚泥ケーキに添加している。
また本発明では、好気性超高温菌としては、８５℃以上の温度帯で生育できる菌を用いるのが好ましい。尚、本発明の全説明において、菌が生育し発酵活動をなし得る温度帯に応じて、５５℃未満の温度帯で生育するものを中温菌、５５℃以上７５℃未満の温度帯で生育するものを高温菌、７５℃以上の温度帯で生育するものを超高温菌と称する。
【０００７】
本発明者らは、下水汚泥を有機肥料として処理する上記従来の下水汚泥処理法のうち、後半の、脱水汚泥ケーキから有機肥料を生産する方法の改良及び得られて有機肥料の活用方法について研究を続け、その成果を特願平７−２３４６９０、特願平９−５２３２１２、特願平１０−１０８５３１  、特願平１０−１０８５３２  、特願平１１−４８４４７、特願平１１−２０９１１６  として特許出願している。本発明は、下水汚泥を有機肥料として処理する一連の下水汚泥処理法のうち、前半の、下水汚泥から脱水汚泥ケーキを作る工程を改良することによって、一連の下水汚泥処理法の全体を改良しようとするものである。
【０００８】
下水汚泥から脱水汚泥ケーキを作る従来の方法では、上記のとおり、下水汚泥に薬品を注入し濃縮して脱水汚泥ケーキを作る方法を採っているので、脱水剤としての消石灰又は含水ポリマー及び中和剤としてのエンテツなどの薬品を下水汚泥に多量に添加している。これらの薬品の添加量は濃縮汚泥の量に対して消石灰又は含水ポリマー１５〜２０％、エンテツ  ３〜  ５％にも及んでいる。すなわち従来の方法では、含水率９７％の濃縮汚泥に上記の石灰やエンテツなどの薬品を併せて１５〜２５％程度添加した状態で脱水装置にかけて、含水率６５％程度の脱水汚泥ケーキを作っている。しかし、この方法では、下水汚泥に薬品を添加することによって脱水汚泥ケーキが多量の薬品を含有した状態となるので、このような状態の脱水汚泥ケーキに好気性菌の菌体培養物である先の回の発酵物を添加して通気発酵を行なうと発酵の立ち上がりが遅くなり、完全発酵（完熟）までに長期間を要し、それが汚泥処理のコストアップ要因となっている。また従来の方法では、前記のように、脱水汚泥ケーキの１０〜６０％に相当する量の発酵物を原料として戻しているので、有機肥料の生産効率が低く抑えられている。本発明者らは、下水汚泥から有機肥料を生産することで下水汚泥を処理する従来の方法におけるこれらの問題点に着目して、その改良方法を研究し、本発明を完成するに至った。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記の状況に鑑み、本発明は、従来から行なわれている、下水汚泥を原料として有機肥料を生産する一連の下水汚泥の処理方法を改良し、かつ得られる有機肥料の品質と歩留り及びその生産効率を向上させる方法を提供することを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を達成するために、本発明のうち請求項１に記載する発明は、下水汚泥に薬品を注入し濃縮して脱水汚泥ケーキを作り、この脱水汚泥ケーキに好気性菌の菌体培養物を添加して通気発酵を行なって発酵物を作り、得られた発酵物の一部を好気性超高温菌の菌体培養物として次回の脱水汚泥ケーキに添加して通気発酵を行なう工程を繰り返し、残りの発酵物を有機肥料に仕上げる一連の下水汚泥処理法において、得られた発酵物の一部を次回の脱水汚泥ケーキに添加する他、下水汚泥にも添加することとした下水汚泥の循環式処理方法である。
【００１１】
本発明のうち請求項２に記載する発明は、請求項１に記載の下水汚泥の循環式処理方法において、得られた発酵物の一部を、下水汚泥に薬品を注入する前の工程で下水汚泥に添加することとした下水汚泥の循環式処理方法である。
【００１２】
本発明のうち請求項３に記載する発明は、請求項１に記載の下水汚泥の循環式処理方法において、得られた発酵物の一部を、下水汚泥に薬品を注入し濃縮して脱水汚泥ケーキを作る工程で下水汚泥に添加することとした下水汚泥の循環式処理方法である。
【００１３】
本発明のうち請求項４に記載する発明は、請求項１に記載の下水汚泥の循環式処理方法において、得られた発酵物の一部を、下水汚泥に薬品を注入する前の工程と下水汚泥に薬品を注入し濃縮して脱水汚泥ケーキを作る工程の両方で下水汚泥に添加することとした下水汚泥の循環式処理方法である。
【００１４】
本発明のうち請求項５に記載する発明は、請求項１に記載する下水汚泥の循環式処理方法において、得られた発酵物を下水汚泥に添加する際に、該発酵物の一部又は全部に代えて、他の方法で製した好気性菌の菌体培養物を下水汚泥に添加することとした下水汚泥の循環式処理方法である。
【００１５】
本発明のうち請求項６に記載する発明は、請求項１から４のいずれかに記載の下水汚泥の循環式処理方法において、好気性超高温菌として、８５℃以上の温度帯で生育できる菌を用いる下水汚泥の循環式処理方法である。
【００１６】
本発明のうち請求項７に記載する発明は、請求項１から４のいずれかに記載の下水汚泥の循環式処理方法において、好気性超高温菌として、工業技術院生命工学工業技術研究所に寄託している受託番号  ＦＥＲＭＰ−１５０８５、  ＦＥＲＭＰ−１５０８６、  ＦＥＲＭＰ−１５０８７、  ＦＥＲＭＰ−１５５３６、  ＦＥＲＭＰ−１５５３７、  ＦＥＲＭＰ−１５５３８、  ＦＥＲＭＰ−１５５３９、  ＦＥＲＭＰ−１５５４０、  ＦＥＲＭＰ−１５５４１、  ＦＥＲＭＰ−１５５４２の菌から選択される少なくとも１種の菌体又はこれらの混合菌体もしくはこれらの菌体培養物を用いる下水汚泥の循環式処理方法である。
【００１７】
以下、本発明に係る下水汚泥の循環式処理方法について、さらに詳細に説明する。尚、本発明の全説明において、「％」表示は、特に断らないかぎり、重量比率を示す。
【００１８】
本発明は、前記のとおり、下水汚泥に薬品を注入し濃縮して脱水汚泥ケーキを作り、この脱水汚泥ケーキに好気性菌の菌体培養物を添加して通気発酵を行なって発酵物を作り、得られた発酵物の一部を好気性超高温菌の菌体培養物として次回の有機廃棄物に添加して通気発酵を行なう工程を繰り返し、残りの発酵物を有機肥料に仕上げることによって下水汚泥を処理する一連の方法において、得られた発酵物の一部を次回の脱水汚泥ケーキに添加する他、下水汚泥にも添加することとした下水汚泥の循環式処理方法である。得られた発酵物の一部を下水汚泥に添加する方法としては、下水汚泥に薬品を注入する前の工程で下水汚泥に添加する方法と下水汚泥に薬品を注入し濃縮して脱水汚泥ケーキを作る工程で下水汚泥に添加する方法とがあるが、本発明では、そのいずれか一方でも又はその両方でも採ることができる。以下、本発明に係る下水汚泥の循環式処理方法を、実施例に基づき図面を用いて詳細に説明する。
【００１９】
【実施例１】
図３は、本発明に係る下水汚泥の循環式処理方法の一実施例に使用する設備の模式図である。図３の設備は、図１の公共下水道設備の一部を改良したものであり、両図に共通の符号は、それぞれ共通の装置を示す。
図３において、家庭や工場などからの汚水は、汚水管１０を介して沈砂池１１に集められ、フィルターで大きなゴミを除去した後汚水ポンプ室１２に送られ、ポンプによってプリエアレーションタンク１４を通って一次沈殿池１５に送り込まれる。１３はフロートバルブ、１６は計量器である。プリエアレーションタンク１４では、送風機１７から送風管１８を介して汚水に空気を吹き込んで汚水中の小さなゴミなどを次の一次沈殿池１５で沈殿しやすくする。一次沈殿池１５に送り込まれた汚水は、ゴミなどの浮遊物を沈殿させた後、反応タンク１９に送られる。反応タンク１９では、送風機１７からの空気を汚水に通気すると共に、二次沈殿池２０からの返送汚泥（活性汚泥）を加えて汚水中の有機物を返送汚泥中に生息するバクテリアなどの好気性微生物によって処理させる。二次沈殿池２０では汚泥を沈殿させて上澄水を作り、その上澄水を塩素混和池（図示を省略）に送り込んで塩素を加えて滅菌し、河川２２に放流する。一次沈殿池１５と二次沈殿池２０で沈殿させた余剰の汚泥は、加圧浮上式又は重力式の汚泥濃縮タンク２３に送られ、含水率９７％程度のヘドロに濃縮された後、薬品注入装置２５に送られ、脱水剤としての消石灰や含水ポリマー、中和剤としてのエンテツなどの薬品が注入された後脱水装置２６に送られて脱水され、含水率６５％程度の脱水汚泥ケーキとなる。得られた脱水汚泥ケーキは、適宜の輸送手段によって有機肥料生産装置へ供給される。ここまでは図１の工程（従来の方法）と同様である。
【００２０】
本実施例の下水汚泥処理方法を実施するための設備は、図３に示すとおり、押し出し機５１を備えた発酵物投入ホッパー５０と一次沈殿池１５との間及び発酵物投入ホッパー５０と薬品注入装置２５との間を、それぞれバルブ５４を有する発酵物移送管５２及びバルブ５５を備えた発酵物移送管５３とを介して結続させた構成にしてある。本実施例の方法では、図２に示す有機肥料生産設備によって得られた発酵物の一部を、図２の返送品ホッパー３３へ戻す他、任意の手段によって図３に示す発酵物投入ホッパー５０へも戻し、バルブ５５を閉めバルブ５４を開けて、戻された発酵物を押し出し機５１を作動させて発酵物移送管５２を介して一次沈殿池１５へ送り込むか又は戻された発酵物を、バルブ５４を閉めバルブ５５を開けて、発酵物移送管５３を介して薬品注入装置２５を経由して脱水装置２６へ送りこむ。また本実施例では、これらの両方を同時に行なうこともできる。発酵物の一次沈殿池１５への送り込みや脱水装置２６への送り込みは連続的に行なうことが好ましい。ついてはまず、好気性超高温菌の菌体培養物である発酵物を発酵物移送管５２を介して一次沈殿池１５へ送り込む方法とその効果について説明する。
【００２１】
本実施例（図３）のように、押し出し機５１を作動させ、バルブ５５を閉めバルブ５４を開けて、好気性超高温菌の菌体培養物である発酵物４４を発酵物移送管５２を介して一次沈殿池１５へ送り込むと、薬品を添加する前の下水汚泥に上記の発酵物４４が混和された状態となって一次沈殿池１５から反応タンク１９に送られ、送風機１７から空気を吹き込まれた状態のままで二次沈殿池２０に送られるので、この間に下水汚泥の発酵が進み、二次沈殿池２０での汚泥の沈降が促進され、上澄水と汚泥の分離が容易となる。さらにこのような状態で二次沈殿池２０に沈殿した汚泥は、汚泥濃縮タンク２３に送られ、含水率９７％程度に濃縮された後、薬品注入装置２５に送られ、脱水剤としての消石灰や含水ポリマー、中和剤としてのエンテツなどの薬品が注入された後脱水装置２６に送られて脱水され、含水率６５％程度の脱水汚泥ケーキとなるが、本実施例の方法によると、上澄水と汚泥の分離が進行しているので、従来に比べて、脱水に要するこれらの薬品の使用量が著しく少なくて済む。すなわち本実施例の方法によれば、従来の方法に比べて、薬品の使用量を節約できると共に、薬品含量の少ない脱水汚泥ケーキを作ることができる。
【００２２】
さらに、本実施例の方法で作った脱水汚泥ケーキは、薬品の含量が少ない上、発酵が進んだ状態の下水汚泥で作られているので、この脱水汚泥ケーキを原料として有機肥料を生産すると、従来の方法よりも、先の回の発酵物の一部を脱水汚泥ケーキへ戻す量（すなわち発酵物の添加量）が少なくて済み、その上従来よりも発酵が早く進行するので、原料の投入から有機肥料として完熟するに至るまでの生産所要期間が著しく短縮される。また得られる有機肥料は、原料である脱水汚泥ケーキの薬品含量が少ないので、従来に比べてきわめて良質のものである。
【００２３】
さらに本実施例の方法によれば、図３の反応タンク１９や二次沈殿池２０などにおいて、下水汚泥と発酵物４４との混和物が沈殿している余剰の汚泥の発酵を促進させるので、汚泥の沈降が早くなり、下水と汚泥の分離が容易となる。そして図３の全工程において、下水特有の臭気が少なくなる。
【００２４】
以上、図３に基づいて、本実施例の一方法、すなわち好気性超高温菌の菌体培養物である発酵物を、押し出し機５１を作動させて発酵物移送管５１を介して一次沈殿池１５へ送り込む方法とその効果について説明したが、別の一方法、すなわち好気性超高温菌の菌体培養物である発酵物４４を、発酵物移送管５３を介し薬品注入装置２５を通って脱水装置２６へ送りこむようにしてもよい。この方法を採ると汚泥濃縮タンク２３で含水率９７％程度に濃縮された汚泥と薬品注入装置２３から送り込まれた薬品と発酵物移送管５３からの発酵物４４とが脱水装置２５で混和され、脱水汚泥ケーキになる前に好気性超高温菌の菌体培養物である発酵物４４が脱水剤として加えられるので、従来の方法よりも発酵が早く進み、消石灰やエンテツなど従来の脱水剤の所要量が少なくて済む。また発酵物４４を混合した状態の脱水汚泥ケーキが作られ、この脱水汚泥ケーキは、図２に示す有機肥料生産設備の原料ホッパー３０に運ばれる間に発酵を開始しているので、この脱水汚泥ケーキを原料として有機肥料を生産すると、従来の方法よりも先の回の発酵物の一部を脱水汚泥ケーキへ戻す量（すなわち発酵物の添加量）が少なくて済み、その上、  従来よりも発酵が早く進行するので、原料の投入から有機肥料として完熟するに至るまでの生産所要期間が著しく短縮される。また得られる有機肥料は、原料である脱水汚泥ケーキの薬品含量が少ないので、従来に比べてきわめて良質のものである。このように、発酵物４４を発酵物移送管５３を介して薬品注入装置２５へ送り込む方法は、主に消石灰の添加量を減らし、発酵物を発酵物移送管５２を介して一次沈殿池１５へ送り込む方法は、曝気汚泥の沈殿を促進するので、両方法とも、有機肥料生産工程での発酵を待たずに、下水汚泥処理工程において発酵を開始するものである。すなわち本実施例では、発酵物を発酵物移送管５３を介して薬品注入装置２５へ送り込む方法を採っても、発酵物を発酵物移送管５２を介して一次沈殿池１５へ送り込む方法を採っても、またその両方を併用してもよい。
【００２５】
したがって本発明では、図２に示す有機肥料生産設備によって得られた発酵物の一部を、図２の返送品ホッパー３３へ戻す他、任意の手段によって図３に示す発酵物投入ホッパー５０へも戻し、戻された発酵物４４を押し出し機５１を作動させて、発酵物移送管５２介して一次沈殿池１５へ送り込む方法を採ってもよいし、また発酵物移送管５３を介して薬品注入装置２５を経由して脱水装置２６へ送りこむ方法を採ってもよく、さらにその両方の併用してもよい。
尚、図３の発酵物投入ホッパー５０へ投入する発酵物としては、図２のふるい分け機４２ではねられた粒度不備の発酵物４４を戻すのが好ましいが、これに限るものではなく、有機肥料として仕上がったものを発酵物投入ホッパー５０から投入しても差し支えない。
また発酵物投入ホッパー５０から発酵物移送管５２又は同５３を経て下水汚泥処理設備の内部へ戻す発酵物４４は乾燥状態のものである必要はなく、液状のものでも差し支えない。すなわち発酵物を水溶液の状態にして送り込んでもよい。発酵物を溶液の状態にしておくと、これを輸送や保管するのに便利である。
【００２６】
本実施例では、図３に示すように、押し出し機５１を備えた発酵物投入ホッパー５０と一次沈殿池１５との間及び発酵物投入ホッパー５０と薬品注入装置２５との間を、それぞれ、バルブ５４を有する発酵物移送管５２及びバルブ５５を有する発酵物移送管５３とを介して結続させた装置を用いて、発酵物４４を、一次沈殿池１５へ送り込む方法と薬品注入装置２５を経由して脱水装置２６へ送りこむ方法について説明したが、本発明は、これらの方法にかぎるものではない。本発明は、発酵物の一部を下水汚泥に戻して添加し下水汚泥と混和できればよいのであり、その具体的な方法としては、下水汚泥に薬品を注入する前の工程で下水汚泥に添加する方法、すなわち発酵物を一次沈殿池１５へ戻す方法の他、反応タンク１９へ戻したり、二次沈殿池２０へ戻すなど種々な方法を採ることができる。つまり本発明は、下水汚泥に薬品を注入する前の工程で下水汚泥に添加すればよいのであり、また下水汚泥に薬品を注入し濃縮して脱水汚泥ケーキを作る工程で下水汚泥に添加してもよく、その両方を同時に実行してもよい。
【００２７】
本発明では、好気性超高温菌であれば如何なる菌種でも使用して差し支えないが、８５℃以上の温度帯で生育できる超高温菌を用いるのが好ましい。また好気性超高温菌としては、工業技術院生命工学工業技術研究所に寄託している受託番号  ＦＥＲＭＰ−１５０８５、  ＦＥＲＭＰ−１５０８６、  ＦＥＲＭＰ−１５０８７、  ＦＥＲＭＰ−１５５３６、  ＦＥＲＭＰ−１５５３７、  ＦＥＲＭＰ−１５５３８、  ＦＥＲＭＰ−１５５３９、  ＦＥＲＭＰ−１５５４０、  ＦＥＲＭＰ−１５５４１、  ＦＥＲＭＰ−１５５４２の菌から選択される少なくとも１種の菌体又はこれらの混合菌体もしくはこれらの菌体培養物を用いるのが好ましい。これらの菌は、本発明者らが、鹿児島県姶良郡牧園町の霧島火山帯の土壌とその付近の水田の土壌から見いだして試験を行ない、工業技術院生命工学工業技術研究所に寄託しているものである。以下、試験例によって、本発明の効果をさらに説明する。
【００２８】
また本発明では、下水汚泥に戻す発酵物としては、好気性超高温菌の菌体培養物としての有機肥料であることが望ましいが、その一部又は全部に代えて、他の方法で製した好気性菌の菌体培養物、例えば好気性中温菌を種菌として製した通常の有機肥料を下水汚泥に添加する方法を採ってもよい。この方法を採ると、好気性超高温菌を種菌として製した有機肥料を下水汚泥に戻す量が少なくて済むので、該有機肥料の生産効率を高めることができる。
【００２９】
【試験例１】
＜従来の方法で下水汚泥を処理した場合＞
従来は、図１の設備を使用して処理した含水率９７％の濃縮汚泥１００ｔに消石灰２０ｔ  とエンテツ６ｔを混入したものを脱水装置にかけて脱水し、含水率６５％の脱水汚泥ケーキを作り、この脱水汚泥ケーキを図２の設備に移し、この脱水汚泥ケーキ１００ｔに対して、好気性超高温菌の菌体培養物として下記の菌体培養物を添加して作った発酵物を添加して発酵を開始し、約４５日間かけて完熟状態の有機肥料を生産し、得られた発酵物１００ｔのうちの６０ｔ  を次回の発酵の原料として戻し、残りの４０ｔ  を有機肥料として仕上げる下水汚泥処理法を繰り返していた。
＜本発明の方法によって下水汚泥を処理した場合＞
図３の設備を使用して、先の回で作ったが粒度不備ではねられた発酵物５ｔ（上記と同じ好気性超高温菌の菌体培養物を添加して発酵したもの）を一次沈殿池に供給して、含水率９７％の濃縮汚泥１００ｔを作り、これに従来と同じ薬品を同量添加したものを脱水装置にかけて脱水し脱水汚泥ケーキを作った。この脱水汚泥ケーキ１００ｔを原料として、先の回で作った発酵物６０ｔ  を添加して発酵を繰り返して行なったところ、３回目の発酵から、濃縮汚泥１００ｔに対して消石灰７ｔとエンテツ２ｔを添加するだけで含水率６５％の脱水汚泥ケーキを作ることができた。したがって本試験例の方法では、薬品の使用量を従来の約３分の１程度に節減できることが確認された。またこのようにして作った脱水汚泥ケーキを使って発酵を続けたところ、さらに３回目の発酵から脱水汚泥ケーキ１００ｔに対して、先の回で作った発酵物を１０〜２０ｔ  添加するだけで良質の有機肥料が生産できるようになった。しかも発酵を開始してから２５日間で完熟有機肥料を得ることができるようになった。したがって、本試験例の方法によると、有機肥料の生産効率が大幅に向上できることが確認された。さらに本試験例の方法によれば、反応タンクや二次沈殿池などにおいて、下水特有の臭気がほとんどなくなった他、発酵設備の全てにおいて従来よりも臭気が大きく減少したことが確認された。
＜好気性超高温菌の菌体培養物の製造法＞
鹿児島県姶良郡牧園町で採取した霧島火山帯の３７〜４０℃の硫黄地帯の土壌と同郡の青苔の生育している水田から採取した土壌とを混合し、この混合物に蔗糖水溶液を添加して４０〜６０℃で通気しながら３  〜１５日間発酵させた。次いで、この発酵物を下水汚泥と混合して高温下で通気しながら発酵させ菌体培養物とした。この培養物の中から８５℃以上の温度で発酵する菌体培養物を選択的に採取して使用した。
【００３０】
【発明の効果】
以上詳細に説明のとおり、本発明は、下水汚泥から有機肥料を生産することによって下水汚泥を処理する従来の方法において、好気性菌の菌体培養物である発酵物の一部を、次回の原料である脱水汚泥ケーキに添加する他、下水汚泥にも添加することにしたので、下水汚泥に上記の発酵物が混和された状態で空気を吹き込まれるので、下水汚泥の段階で発酵が進み、汚泥の沈降と分離が促進され、汚泥の濃縮と脱水が容易となる結果、脱水に要する消石灰や含水ポリマー、エンテツなどの薬品の使用量が従来の３分の１程度で済むようになる。すなわち、本発明の方法によれば、従来の方法に比べて、薬品の使用量を著しく節約できると共に薬品含量の著しく少ない脱水汚泥ケーキを作ることができる。したがって、本発明の方法は、従来の方法に比べて、下水汚泥処理のコストを低く抑えることができると共に、良質の有機肥料を生産できる。
【００３１】
さらに、本発明の方法で作った脱水汚泥ケーキは、薬品の含量が少ない上、発酵が進んだ状態の下水汚泥で作られているので、この脱水汚泥ケーキを原料として有機肥料を生産すると、先の回で作った発酵物の一部を脱水汚泥ケーキへ戻す量が従来の３分の１程度済み、その上、従来よりも発酵が早く進行するので、原料の投入から有機肥料として完熟するに至るまでの生産所要期間を著しく短縮できる。したがって、本発明の方法は、従来の方法に比べて、有機肥料の生産効率を大幅にアップでき、生産コストを低減できる。
さらに本発明の方法によれば、下水汚泥と上記の発酵物との混和物が従来より高温になるため、上澄水や汚泥の発酵が脱水汚泥ケーキが作られる前に進行し、脱水汚泥ケーキを原料として発酵させ、有機肥料を作る工程での発酵物の熟成を促進する。さらに本発明の方法によれば、下水処理の全工程において下水特有の臭気を少なくできる。
このように本発明は、きわめてすぐれた効果を揚げることができるので、産業上きわめて有用な方法である。
【図面の簡単な説明】
【図１】公共下水道で下水汚泥を処理して脱水汚泥ケーキを作る一般的な設備の模式図である。
【図２】脱水汚泥ケーキを主原料として有機肥料を生産する一般的な設備の模式図である。
【図３】本発明に係る下水汚泥の循環式処理方法の一実施例に使用する設備の模式図である。
【符号の説明】
１０：汚水管      １１：沈砂池      １２：汚水ポンプ室      １３：フロートバルブ
１４：エアレーションタンク      １５：一次沈殿池        １６：計量器
１７：送風機      １８：送風管      １９：反応タンク        ２０：二次沈殿池
２１：塩素混和池                ２２：河川              ２３：汚泥濃縮タンク
２４：雑用水供給設備          ２５：薬品注入装置    ２６：脱水装置
３０：原料ホッパー            ３１：混合破砕機        ３２：返送コンベア
３３：返送品ホッパー          ３４：発酵槽投入コンベア
３５：発酵槽                                    ３６：送気ファン        ３７：後熟ヤード
３８：送気ファン                  ３９：返送品投入ホッパー
４０：発酵物受入ホッパー      ４１：発酵物コンベア  ４２：ふるい分け機
４３：計量袋詰機              ４４：粒度不備の発酵物
５０：発酵物投入ホッパー      ５１：押し出し機      ５２：発酵物移送管
５３：発酵物移送管            ５４：バルブ          ５５：バルブ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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