(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚泥にカチオン性有機高分子凝集剤を添加する第１の凝集手段と、該第１の凝集手段で得られた凝集汚泥を濃縮する重力濃縮手段と、該重力濃縮手段の濃縮汚泥に無機凝集剤を添加する第２の凝集手段と、該第２の凝集手段で得られた凝集汚泥に両性有機高分子凝集剤を添加する第３の凝集手段と、該第３の凝集手段で得られた凝集汚泥を脱水処理する脱水手段と、該脱水手段の脱水濾液と前記重力濃縮手段からの分離水とを処理するＭＡＰ生成手段とを備えてなることを特徴とする汚泥処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は汚泥処理装置に係り、特に、嫌気性消化汚泥の脱水性を改善すると共に、効率的なリン処理を行う汚泥処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、下水、し尿又は有機性産業廃水などの処理工程で発生する有機性汚泥の処理方法としては、
▲１▼  汚泥にカチオン性有機高分子凝集剤（以下「カチオンポリマー」と称す。）を添加した後、ベルトプレス又は遠心脱水機で脱水する方法
▲２▼  汚泥にカチオンポリマーを添加して重力濃縮し、濃縮汚泥に更にカチオン強度が高いカチオンポリマーと無機凝集剤を添加してベルトプレス等で脱水する方法
▲３▼  汚泥に無機凝集剤を添加した後両性有機高分子凝集剤（以下「両性ポリマー」と称す。）を添加して脱水機で脱水する方法
などがある。また、これらの処理方法よりも更に汚泥処理効率の向上、脱水ケーキ含水率の低減等が可能な汚泥処理方法として、汚泥に無機凝集剤を添加した後、両性ポリマーを添加し、得られた凝集汚泥を重力脱水し、次いで、重力脱水汚泥に無機凝集剤を添加した後、遠心脱水機内に両性ポリマーを注入しながら該遠心脱水機で遠心脱水する方法も提案されている。
【０００３】
一方、リン含有排水の処理法として、リン含有排水にマグネシウムイオンを添加して、排水中のリン、アンモニア及びマグネシウムイオンの反応でリンをＭＡＰ（リン酸マグネシウムアンモニウム）として除去、回収する方法が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の汚泥処理方法を嫌気性消化汚泥に適用した場合、凝集、脱水効率が悪く、低含水率の脱水ケーキを得ることができない。また、汚泥から放出されたリンが脱水濾液中に含まれて系外へ排出されてしまうため、放流水の水質が悪化するという問題もあった。
【０００５】
一方、リン含有排水のリンをＭＡＰとして除去、回収する方法は、従来、消化汚泥を固液分離して得られる分離液に適用されており、消化汚泥の脱水性の改善をも考慮した上で汚泥処理の一貫としてのリンの除去、回収は行われていない。
【０００６】
本発明は上記従来の問題点を解決し、嫌気性消化汚泥等のリン含有汚泥を、効率的に脱水処理すると共に、リンを効率的に除去、回収する装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の汚泥処理装置は、汚泥にカチオン性有機高分子凝集剤（カチオンポリマー）を添加する第１の凝集手段と、該第１の凝集手段で得られた凝集汚泥を濃縮する重力濃縮手段と、該重力濃縮手段の濃縮汚泥に無機凝集剤を添加する第２の凝集手段と、該第２の凝集手段で得られた凝集汚泥に両性有機高分子凝集剤（両性ポリマー）を添加する第３の凝集手段と、該第３の凝集手段で得られた凝集汚泥を脱水処理する脱水手段と、該脱水手段の脱水濾液と前記重力濃縮手段からの分離水とを処理するＭＡＰ生成手段とを備えてなることを特徴とする。
【０００８】
本発明の汚泥処理装置では、カチオンポリマー、無機凝集剤、両性ポリマーを順次添加して凝集ないし濃縮、脱水することにより、低含水率の脱水ケーキを効率的に得ることができる。即ち、汚泥をカチオンポリマーで凝集処理して重力濃縮した後、無機凝集剤を添加すると、荷電中和が完全に行われ、その後の両性ポリマーの添加で強固なフロックを形成できるため、汚泥の回収率、脱水効率が格段に向上する。
【０００９】
また、重力濃縮手段からの分離水と脱水手段の脱水濾液とをＭＡＰ生成手段で処理することにより、汚泥から放出されたリンを効率的に除去、回収することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。
【００１１】
図１は本発明の汚泥処理装置の実施の形態を示す系統図である。
【００１２】
図中、１は第１凝集槽、２は重力濃縮機、２Ａは分離水槽、３は第２凝集槽、４は第３凝集槽、５はベルトプレス脱水機、６はＭＡＰ反応塔、７はカチオンポリマー貯槽、８は無機凝集剤貯槽、９は両性ポリマー貯槽、Ｐ１  ，Ｐ２  ，Ｐ３  ，Ｐ４  はポンプ、Ｍ１  ，Ｍ２  ，Ｍ３  ，Ｍ４  ，Ｍ５  は攪拌機である。
【００１３】
嫌気性消化汚泥等のリン含有汚泥は、まず、第１凝集槽１において、カチオポリマー貯槽７からカチオンポリマーが添加され、凝集処理される。
【００１４】
凝集汚泥は重力濃縮機２で重力濃縮され、濃縮汚泥は次いで第２凝集槽３において無機凝集剤貯槽８から無機凝集剤が添加される。無機凝集剤は、汚泥の荷電を中和して汚泥を調質すると共に、溶解性リンの固定化を行う。
【００１５】
第２凝集槽３の凝集汚泥は、更に、第３凝集槽４において両性ポリマー貯槽９から両性ポリマーが添加され、造粒凝集される。この凝集汚泥は、ポンプＰ４  によりベルトプレス脱水機５に送給され、脱水処理される。このベルトプレス脱水機では、給泥される汚泥が既に十分に濃縮凝集されており、フロックの強度が強く、固形分含有量が多いため、含水率が十分に低い脱水ケーキを効率的に得ることができる。得られた脱水ケーキは系外へ排出される。
【００１６】
重力濃縮機２での汚泥の濃縮で分離された分離水は、分離水槽２Ａから抜き出され、ＭＡＰ反応塔６で処理される。また、ベルトプレス脱水機５の脱水濾液もＭＡＰ反応塔６で処理される。
【００１７】
ＭＡＰ反応塔６では、ＭＡＰが析出するｐＨ条件、好ましくはｐＨ７．５〜１０、より好ましくはｐＨ８〜９となるように、ＮａＯＨ等のアルカリが注入されると共に、ＭＡＰの析出にマグネシウムが不足する場合には、ＭｇＣｌ２  ，Ｍｇ（ＯＨ）２  等のマグネシウム化合物（マグネシウム化合物を含有するものであれば良く、海水であっても良い。）が添加され（ＭＡＰの析出にアンモニアが不足する場合には更にアンモニアを添加する。）、液中のリン及びアンモニアとマグネシウムとの反応でＭＡＰが生成、析出し、これにより、液中のリンが除去される。なお、ＭＡＰ反応塔６のマグネシウム化合物の添加量は、液中のＰに対して、液中のＭｇがモル比で１．２〜１．５程度となるような量とするのが好ましい。
【００１８】
ＭＡＰ反応塔６の処理水は、通常リン濃度１０〜４０ｍｇ／Ｌ程度であり、返流水として汚泥の流入点に戻される。
【００１９】
このＭＡＰ反応塔６で生成したＭＡＰ粒子はＭＡＰ反応塔底部から抜き出され、リン及び窒素を含む肥料として有効利用される。
【００２０】
本発明において、第１凝集槽１で添加するカチオンポリマーとしては、ジメチルアミノエチルアクリレート、ジメチルアミノ（メタ）アクリレート（ＤＡＭ）、ジメチルアミノプロピル（メタ）アクリレートなどの１種又は２種以上のホモポリマー又はコポリマーが挙げられる。
【００２１】
カチオンポリマーの添加量は、汚泥性状や添加するカチオンポリマーの種類によっても異なるが、通常の場合、汚泥の乾燥ＴＳに対して１〜１．５重量％とされる。この第１凝集槽１の凝集反応は、緩速撹拌下に行うのが好ましく、凝集反応時間は２〜３分程度で良い。
【００２２】
第１凝集槽１の凝集汚泥を重力濃縮する重力脱水機３としては、傾斜スクリ  ーン（ウェッジワイヤスクリーン）、濾布走行型（ベルトプレス）、ロータリースクリーン型などを採用することができるが、好ましくは目開き１〜２ｍｍ程度のスクリーン状のものが用いられる。
【００２３】
この重力濃縮機２では、一般に汚泥濃度３〜６％に脱水されるが、後工程の処理を安定に行うためには、必要に応じて分離水の一部を重力脱水機２の分離水槽２Ａから第２凝集槽３に溢流させることにより、第２凝集槽３における汚泥の濃度が３〜４％となるように調整するのが好ましい。
【００２４】
第２凝集槽３に添加する無機凝集剤としては、塩化第二鉄、硫酸アルミニウム、塩化アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）、硫酸第二鉄、ポリ硫酸鉄などを挙げることができる。その添加量は使用する無機凝集剤の種類等にもよるが、汚泥の乾燥ＴＳに対して２０〜３５重量％とするのが好ましい。この第２凝集槽３の凝集反応は急速撹拌で行うのが好ましく、凝集反応時間は１．５〜２分程度で良い。
【００２５】
第３凝集槽４で添加する両性ポリマーとしては、カチオン性構成単位（カチオン基）量（以下「カチオン量」と称す。）を示すｐＨ３でコロイド滴定したコロイド当量値（ａ値）が１．０〜３．７ｍｅｑ／ｇ、アニオン性構成単位（アニオン基）量（以下、「アニオン量」と称す。）とカチオン性構成単位量の差を示すｐＨ７でコロイド滴定したコロイド当量値（ｂ値）が−１．７〜０．７ｍｅｑ／ｇであり、かつアニオン量／カチオン量の比を示す（ａ−ｂ）／ａの値が０．８〜１．８の範囲にあるものが好ましく、このような両性ポリマーとしては、例えばアニオン性のモノマー成分及びカチオン性のモノマー成分の共重合体、アニオン性のモノマー成分、カチオン性のモノマー成分及びノニオン性のモノマー成分の共重合体、或いはアニオン性のモノマー成分とノニオン性のモノマー成分の共重合体のマンニッヒ変性物又はホフマン分解物などを挙げることができる。
【００２６】
ここで、アニオン性のモノマー成分としては、例えばアクリル酸（ＡＡ）、アクリル酸ナトリウム（ＮａＡ）、メタクリル酸、メタクリル酸ナトリウムなどを挙げることができる。カチオン性のモノマー成分としては、例えばジメチルアミノエチルアクリレート、ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレート（ＤＡＭ）、ジメチルアミノプロピル（メタ）アクリレート、及びそれらの四級化物などを挙げることができる。四級化物としては、具体的にはジメチルアミノエチルアクリレート四級化物（ＤＡＡ）などを挙げることができる。また、ジメチルアミノプロピルアクリルアミドの塩酸塩（ＤＡＰＡＡｍ）を用いても良い。ノニオン性のモノマー成分としては、例えばアクリルアミド（ＡＡｍ）、メタアクリルアミド、Ｎ，Ｎ’−ジメチル（メタ）アクリルアミドなどを挙げることができる。また、これらの化合物の共重合体として、具体的にはＤＡＡ／ＡＡ／ＡＡｍ共重合体、ＤＡＭ／ＡＡ／ＡＡｍ共重合体、ＤＡＰＡＡｍ／ＡＡ／ＡＡｍ共重合体、ＤＡＡ／ＡＡ共重合体、又はＮａＡ／ＡＡｍ共重合体のマンニッヒ変性物などを挙げることができる。
【００２７】
上記両性ポリマーの添加量は、汚泥の乾燥ＴＳに対して０．２〜０．３重量％とするのが好ましい。この第３凝集槽４の凝集反応は緩速撹拌で行うのが好ましく、凝集反応時間は３〜４分で良い。
【００２８】
第３凝集槽４の凝集汚泥を脱水処理する脱水機としては、ベルトプレス脱水機の他、スクリュープレス脱水機、遠心脱水機等を用いても良い。
【００３０】
本発明の汚泥処理装置は、嫌気性消化汚泥等のリン含有汚泥の処理に有効であるが、消化汚泥と余剰汚泥等との混合汚泥にも有効である。
【００３１】
【実施例】
以下に、実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。
【００３２】
なお、以下の実施例及び比較例においては、原泥として下記性状の下水処理消化槽未洗浄消化汚泥の処理を行った。また、カチオンポリマー、無機凝集剤、両性ポリマーとしては、下記のものを用いた。
【００３３】
原泥性状
ｐＨ：７．０
電気伝導度（ｍｓ／ｍ）：３１０
ＴＳ（％）：１．１５
ＶＴＳ（％）：６５
繊維分（％）：７．５１
ＰＯ４  −Ｐ（ｍｇ／Ｌ）：３１
カチオンポリマー：栗田工業（株）製「クリフィックスＣＰ６０４」
無機凝集剤：ポリ硫酸鉄又は硫酸第二鉄
両性ポリマー：ｐＨ３におけるコロイド当量（ａ）値が２．６ｍｅｑ／ｇ、ｐＨ７におけるコロイド当量（ｂ）値が０ｍｅｑ／ｇで（ａ−ｂ）／ａの値が１のＤＡＡ／ＡＡ／ＡＡｍ共重合体
また、重力濃縮機としてのスクリーン濃縮機及びベルトプレス脱水機としては、下記のものを用いた。
【００３４】
スクリーン濃縮機：ウェッジワイヤ重力式スクリーン
ベルトプレス型脱水機：ベルトプレス脱水機
実施例１
図１に示す汚泥処理装置により、汚泥処理を行った。
【００３５】
まず、原泥に第１凝集槽１でカチオンポリマーを汚泥ＴＳに対して０．８７重量％添加して５０ｒｐｍで３分間撹拌し、重力濃縮機２で２倍濃縮した。
【００３６】
その後、第２凝集槽３でポリ硫酸鉄を汚泥ＴＳに対して３４．８重量％添加して１５０ｒｐｍで２分間撹拌した後、第３凝集槽４で両性ポリマーを汚泥ＴＳに対して０．２６重量％添加して４０ｒｐｍで４分間撹拌した。
【００３７】
第３凝集槽４からの凝集汚泥はベルトプレス脱水機で脱水した。
【００３８】
また、重力濃縮機２の分離水及びベルトプレス脱水機の脱水濾液はＭＡＰ反応塔６で処理した。なお、このＭＡＰ反応塔６の処理条件は次の通りとした。
【００３９】
ｐＨ：８．２
ＭｇＣｌ２  添加量：７７ｍｇ−Ｍｇ／Ｌ
ＬＶ：６０ｍ／ｈｒ
この処理で得られた脱水ケーキの含水率及び汚泥回収率と、処理速度を表１に示す。
【００４０】
また、表１にはＭＡＰ反応塔６に供給した分離水及び脱水濾液のリン濃度とＭＡＰ反応塔６の処理水のリン濃度を併記した。
【００４１】
実施例２
実施例１において、ポリ硫酸鉄の代りに、硫酸第二鉄を汚泥ＴＳに対して１５．７重量％添加したこと以外は同様に処理を行い、結果を表１に示した。
【００４２】
比較例１
実施例１において、カチオンポリマーの添加量を汚泥ＴＳに対して１．１３重量％とし、得られた凝集汚泥を直接ベルトプレス脱水機で脱水したこと以外は同様に処理を行い、結果を表１に示した（なお、脱水濾液からのＭＡＰの回収は行わなかった。）。
【００４３】
【表１】
0003550955.tif 000002
【００４４】
表１より明らかなように、カチオンポリマー、無機凝集剤及び両性ポリマーを併用する実施例１，２によれば、カチオンポリマーのみで処理を行う比較例１に比べて、処理速度は２倍以上となり、脱水ケーキ含水率は６〜７％、汚泥回収率は１０〜１５％も改善される。
【００４５】
しかも、本発明によれば、汚泥中のリンをＭＡＰとして効率的に除去、回収することができる。
【００４６】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明の汚泥処理装置によれば、嫌気性消化汚泥等のリン含有汚泥を、効率的に脱水処理すると共に、リンを効率的に除去、回収することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の汚泥処理装置の実施の形態を示す系統図である。
【符号の説明】
１  第１凝集槽
２  重力濃縮機
２Ａ  分離水槽
３  第２凝集槽
４  第３凝集槽
５  ベルトプレス脱水機
６  ＭＡＰ反応塔
７  カチオンポリマー貯槽
８  無機凝集剤貯槽
９  両性ポリマー貯槽
【図１】
0003550955.tif 000003