(57)【要約】      （修正有）【課題】燃焼時に蒸発するリン成分の量を減らし、燃焼炉に与える悪影響を抑制することができる汚泥の処理方法および汚泥の処理システムを提供すること。【解決手段】本発明の汚泥の処理方法は、汚泥の消化液に析出剤を添加し、前記消化液に含まれるリン成分の少なくとも一部を析出させる析出工程と、前記析出工程で処理された前記消化液から得られる消化汚泥を燃焼する燃焼工程とを有することを特徴とする。前記析出工程で、カルシウム系物質を含む析出剤を用いることが好ましい。特に、前記カルシウム系物質は、塩化カルシウム、水酸化カルシウムおよび炭酸カルシウムよりなる群から選択される少なくとも１種であることが好ましい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚泥の消化液に析出剤を添加し、前記消化液に含まれるリン成分の少なくとも一部を析出させる析出工程と、
前記析出工程で処理された前記消化液から得られる消化汚泥を燃焼する燃焼工程とを有することを特徴とする汚泥の処理方法。
【請求項２】
前記析出工程で析出したリン成分の少なくとも一部を、前記燃焼工程より前に系外に除去する析出物除去工程を有する請求項１に記載の汚泥の処理方法。
【請求項３】
前記析出工程で、カルシウム系物質を含む析出剤を用いる請求項１または２に記載の汚泥の処理方法。
【請求項４】
前記カルシウム系物質が、塩化カルシウム、水酸化カルシウムおよび炭酸カルシウムよりなる群から選択される少なくとも１種である請求項３に記載の汚泥の処理方法。
【請求項５】
前記析出工程で、前記析出剤として、前記カルシウム系物質とアルミニウム系物質とを併用する請求項３または４に記載の汚泥の処理方法。
【請求項６】
前記析出剤中に含まれるカルシウムの物質量をＸＣａ［ｍｏｌ］、アルミニウムの物質量をＸＡｌ［ｍｏｌ］としたとき、０．１≦ＸＣａ／ＸＡｌ≦１０の関係を満足する請求項５に記載の汚泥の処理方法。
【請求項７】
前記アルミニウム系物質が、ポリ塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム、硝酸アルミニウムおよび酢酸アルミニウムよりなる群から選択される少なくとも１種である請求項５または６に記載の汚泥の処理方法。
【請求項８】
前記燃焼工程における燃焼温度は、５００℃以上１５００℃以下である請求項１ないし７のいずれか１項に記載の汚泥の処理方法。
【請求項９】
汚泥の消化液に析出剤を添加し、前記消化液に含まれるリン成分の少なくとも一部を析出させる析出処理部と、
前記析出処理部で処理された前記消化液から得られる消化汚泥を燃焼する燃焼炉とを備えることを特徴とする汚泥の処理システム。
【請求項１０】
汚泥の処理システムが、メタン発酵処理を行う嫌気槽と、硝化脱窒素処理を行う無酸素槽と、好気菌消化処理を行う好気槽とを含む消化処理部を備えており、
前記析出処理部は、前記無酸素槽より下流側で、かつ、前記好気槽より上流側に設けられている請求項９に記載の汚泥の処理システム。
【請求項１１】
汚泥の処理システムが、メタン発酵処理を行う嫌気槽と、硝化脱窒素処理を行う無酸素槽と、好気菌消化処理を行う好気槽とを含む消化処理部を備えており、
前記嫌気槽および前記無酸素槽のうち少なくとも一方が、前記析出処理部としても機能する請求項９または１０に記載の汚泥の処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、汚泥の処理方法および汚泥の処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
下水処理場から排出される下水汚泥等の含水汚泥の処理法として、環境汚染防止上の制約や埋め立て処分場の枯渇の問題等から、燃焼炉での燃焼処理が多く採用されている。
【０００３】
下水汚泥を消化処理した脱水汚泥（以下、単に「汚泥」とも言う）には、高濃度（灰換算約３０％）でリンが含まれている。このため、汚泥を燃焼処理する際に、汚泥に含まれるリン成分が蒸発し、リン酸化合物として燃焼炉の壁等に付着し、燃焼炉の炉壁を傷めたり、排気管を詰まらせたり、熱交換管を腐食させたりする等の問題が生じている。
【０００４】
そこで、汚泥の処理において、汚泥中に含まれるリンの量を低減させるための研究がなされている。
【０００５】
リンの除去技術としては、リン酸マグネシウムアンモニウム（ＭＡＰ）を用いた方法が知られているが、このような方法では、アンモニア成分が必要であること、反応時間の長さの問題もあり、上記の問題を十分に解決できなかった。
【０００６】
また、汚泥中の微粒子、浮遊物を凝集させる凝集剤あるいはリン回収剤として、ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）、ポリ硫酸第二鉄が知られている（例えば非特許文献１）。
【０００７】
しかしながら、ポリ塩化アルミニウム、ポリ硫酸第二鉄を用いた場合、上記のような燃焼炉等に対する悪影響の問題を十分に解決することができなかった。特に、消化処理を施した汚泥がリンを比較的高い含有率（例えば、焼却灰中の含有率が１０質量％以上となるような含有率）で含まれる場合に、上記のような問題がより顕著に発生していた。また、これらは、高価であり、コスト上の問題や灰発生量の増加の問題もあった。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】下水道における効率的なリン回収と凝集剤の循環利用、高橋康弘、堀康弘、Journal of the Society of Inorganic Materials, Japan 12, 200-206 (2005)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、燃焼時に蒸発するリン成分の量を減らし、燃焼炉に与える悪影響を抑制することができる汚泥の処理方法および汚泥の処理システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の汚泥の処理方法は、汚泥の消化液に析出剤を添加し、前記消化液に含まれるリン成分の少なくとも一部を析出させる析出工程と、
前記析出工程で処理された前記消化液から得られる消化汚泥を燃焼する燃焼工程とを有することを特徴とする。
【００１１】
本発明の汚泥の処理方法では、前記析出工程で析出したリン成分の少なくとも一部を、前記燃焼工程より前に系外に除去する析出物除去工程を有することが好ましい。
【００１２】
本発明の汚泥の処理方法では、前記析出工程で、カルシウム系物質を含む析出剤を用いることが好ましい。
【００１３】
本発明の汚泥の処理方法では、前記カルシウム系物質が、塩化カルシウム、水酸化カルシウムおよび炭酸カルシウムよりなる群から選択される少なくとも１種であることが好ましい。
【００１４】
本発明の汚泥の処理方法では、前記析出工程で、前記析出剤として、前記カルシウム系物質とアルミニウム系物質とを併用することが好ましい。
【００１５】
本発明の汚泥の処理方法では、前記析出剤中に含まれるカルシウムの物質量をＸＣａ［ｍｏｌ］、アルミニウムの物質量をＸＡｌ［ｍｏｌ］としたとき、０．１≦ＸＣａ／ＸＡｌ≦１０の関係を満足することが好ましい。
【００１６】
本発明の汚泥の処理方法では、前記アルミニウム系物質が、ポリ塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム、硝酸アルミニウムおよび酢酸アルミニウムよりなる群から選択される少なくとも１種であることが好ましい。
【００１７】
本発明の汚泥の処理方法では、前記燃焼工程における燃焼温度は、５００℃以上１５００℃以下であることが好ましい。
【００１８】
本発明の汚泥の処理システムは、汚泥の消化液に析出剤を添加し、前記消化液に含まれるリン成分の少なくとも一部を析出させる析出処理部と、
前記析出処理部で処理された前記消化液から得られる消化汚泥を燃焼する燃焼炉とを備えることを特徴とする。
【００１９】
本発明の汚泥の処理システムでは、汚泥の処理システムが、メタン発酵処理を行う嫌気槽と、硝化脱窒素処理を行う無酸素槽と、好気菌消化処理を行う好気槽とを含む消化処理部を備えており、
前記析出処理部は、前記無酸素槽より下流側で、かつ、前記好気槽より上流側に設けられていることが好ましい。
【００２０】
発明の汚泥の処理システムでは、汚泥の処理システムが、メタン発酵処理を行う嫌気槽と、硝化脱窒素処理を行う無酸素槽と、好気菌消化処理を行う好気槽とを含む消化処理部を備えており、
前記嫌気槽および前記無酸素槽のうち少なくとも一方が、前記析出処理部としても機能することが好ましい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、燃焼時に蒸発するリン成分の量を減らし、燃焼炉に与える悪影響を抑制することができる汚泥の処理方法および汚泥の処理システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の汚泥の処理システムの第１実施形態を模式的に示す図である。
【図２】本発明の汚泥の処理方法の第１実施形態を示す工程図である。
【図３】本発明の汚泥の処理システムの第２実施形態を模式的に示す図である。
【図４】本発明の汚泥の処理システムの第３実施形態を模式的に示す図である。
【図５】図４に示す処理システムが備える吸着処理部の一例を模式的に示す図である。
【図６】本発明の汚泥の処理方法の第３実施形態を示す工程図である。
【図７】本発明の汚泥の処理システムの第４実施形態を模式的に示す図である。
【図８】図７に示す処理システムが備える吸着処理部と嫌気槽との関係を模式的に示す図である。
【図９】析出剤として塩化カルシウムを用いた場合の析出剤の添加量とリンの析出率との関係を示すグラフである。
【図１０】析出剤として水酸化カルシウムを用いた場合の析出剤の添加量とリンの析出率との関係を示すグラフである。
【図１１】析出剤として塩化マグネシウムを用いた場合の析出剤の添加量とリンの析出率との関係を示すグラフである。
【図１２】析出剤としてポリ塩化アルミニウムを用いた場合の析出剤の添加量とリンの析出率との関係を示すグラフである。
【図１３】消化汚泥の燃焼温度と、燃焼により得られる汚泥灰中のリン含有率との関係を示すグラフである。
【図１４】吸着剤表面でリン成分を吸着させ、吸着剤一成分と反応させ析出させる工程で、吸着剤としてドロマイトを用いた場合の吸着剤の添加量とリンの吸着率との関係を示すグラフである。
【図１５】吸着剤として水酸化ドロマイトを用いた場合の吸着剤の添加量とリンの吸着率との関係を示すグラフである。
【図１６】吸着剤として軽焼ドロマイト（平均粒径：１ｍｍ）を用いた場合の吸着剤の添加量とリンの吸着率との関係を示すグラフである。
【図１７】吸着剤として軽焼ドロマイト（平均粒径：３ｍｍ）を用いた場合の吸着剤の添加量とリンの吸着率との関係を示すグラフである。
【図１８】吸着剤としてドロマイトを用いた場合のｐＨとリンの吸着率との関係を示すグラフである。
【図１９】吸着剤として水酸化ドロマイトを用いた場合のｐＨとリンの吸着率との関係を示すグラフである。
【図２０】吸着剤として軽焼ドロマイト（平均粒径：１ｍｍ）を用いた場合のｐＨとリンの吸着率との関係を示すグラフである。
【図２１】吸着剤として軽焼ドロマイト（平均粒径：３ｍｍ）を用いた場合のｐＨとリンの吸着率との関係を示すグラフである。
【図２２】被処理物の吸着剤との接触時間と、リンの吸着率との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
≪第１実施形態≫
以下、汚泥の処理方法、汚泥の処理システムの第１実施形態について説明する。
【００２４】
図１は、本発明の汚泥の処理システムの第１実施形態を模式的に示す図である。図２は、本発明の汚泥の処理方法の第１実施形態を示す工程図である。以下の説明では、図１中の下側を「下側」または「下部」とし、図１中の上側を「上側」または「上部」とする。後に説明する図３、図４、図５、図７についても同様である。
【００２５】
本発明の汚泥の処理方法は、汚泥の消化液Ｓに析出剤４１を添加し、消化液Ｓに含まれるリン成分の少なくとも一部を析出させる析出工程と、析出工程で処理された消化汚泥ＳＳを燃焼する燃焼工程とを有する。
【００２６】
また、本発明の汚泥の処理システム１は、汚泥の消化液Ｓに析出剤４１を添加し、消化液Ｓに含まれるリン成分の少なくとも一部を析出させる析出処理部（析出槽）４０と、析出処理部４０で処理された消化液Ｓおよび残渣汚泥から得られる消化汚泥ＳＳを燃焼する燃焼炉６０とを備える。
【００２７】
このような本発明によれば、燃焼時に蒸発するリン成分の量を減らし、燃焼炉に与える悪影響を抑制することができる汚泥の処理方法、汚泥の処理システムを提供することができる。
【００２８】
特に、本発明では、汚泥（消化汚泥ＳＳ）の燃焼工程（燃焼炉６０での燃焼処理）に先立って、汚泥の消化液Ｓ中に含まれているリン成分を、析出工程（析出処理部４０）で処理し、消化液Ｓに溶解状態で含まれるリン成分の濃度を低くする。
【００２９】
消化液Ｓに溶解状態で含まれるリン成分の濃度が高いと、燃焼により、リン成分が蒸発し、燃焼炉６０の炉壁、排気管、熱交換管等に悪影響を及ぼしやすいが、本発明では、消化液Ｓ中に含まれているリン成分を析出させることにより、上記のような悪影響を抑えることができる。より具体的には、消化液Ｓに含まれていたリン成分を析出物として析出させることにより、当該析出物を固液分離等の方法で系外に除去すること（回収すること）ができる。また、リン成分を、分解温度が高く、より安定性の高い析出物とすることにより、析出物を系外に除去しない場合であっても、上記のような悪影響を抑えることができる。
【００３０】
なお、被処理物の元である汚泥は、リン成分を含んでいれば、いかなるものであってもよく、家庭等からの下水、し尿の処理あるいは工場廃水の浄化に伴って多量に排出される、有機質の最終生成物が凝集してできた固形物を含み、固形と液状の中間性状を示す泥状の廃棄物を含む概念である。
【００３１】
また、被処理物である消化液Ｓ中において、リンは、通常、主形態であるリン酸イオンやリン酸塩、酸化物等の形態で含まれている。本明細書では、これらの形態を含めてリンを含む化合物（イオン性物質を含む）や当該化合物中に含まれるリン原子のことを、単にリンということがある。また、本明細書では、リン酸塩とは、リン酸イオン（ＰＯ４３−）やピロリン酸イオン（Ｐ２Ｏ７４−）等のポリリン酸等のリン酸系の陰イオンと、陽イオンとを含む塩のことを指す。
【００３２】
また、本実施形態の汚泥の処理方法では、汚泥Ｓ１の消化を行う消化工程で、メタン発酵処理、硝化脱窒素処理、および、好気菌消化処理の各処理を行う。
【００３３】
そして、本実施形態の汚泥の処理システムは、汚泥Ｓ１の消化を行う消化処理部２０が、メタン発酵処理を行う嫌気槽（メタン発酵処理部）２１と、硝化脱窒素処理を行う無酸素槽（硝化脱窒素処理部）２２と、好気菌消化処理を行う好気槽（好気菌消化処理部）２３とを備えている。
【００３４】
メタン発酵処理（嫌気槽２１）では、主に、嫌気性微生物によって汚泥Ｓ１を分解するメタン発酵を行う。
【００３５】
硝化脱窒素処理（無酸素槽２２）では、メタン発酵処理（嫌気槽２１）で発生したアンモニア性窒素を、硝化により硝酸性窒素、亜硝酸性窒素とした後に、還元反応により窒素ガスに変化させる。
【００３６】
好気菌消化処理（好気槽２３）では、好気菌により、被処理物（汚泥Ｓ１についての消化処理が一部進行した消化液Ｓ）中に含まれている有機物を消化させたり、溶解状態で含まれているリン成分を脱リン菌（好気菌の種類）に取り込ませたりする。
【００３７】
また、本実施形態の汚泥の処理方法は、消化工程および析出工程の後であって、燃焼工程の前のタイミングで、消化汚泥ＳＳを脱水する脱水工程、および、乾燥する乾燥工程を有している。
【００３８】
そして、本実施形態の汚泥の処理システムは、消化処理部２０および析出処理部４０よりも下流側であり、燃焼炉６０よりも上流側に、消化汚泥ＳＳを脱水する脱水装置５０、および、脱水装置５０により脱水された消化汚泥ＳＳを乾燥する乾燥装置７０を備えている。
【００３９】
このような構成により、汚泥の処理をより効率よく行うことができるとともに、本発明による効果をより顕著に発揮することができる。
【００４０】
また、本発明の汚泥の処理システムは、被処理物である汚泥（固形分としての汚泥、および、消化液のような液体分）を各装置間で移送する移送手段（図示略）を備えていてもよい。
【００４１】
本発明の汚泥の処理方法は、本発明の汚泥の処理システムを用いて好適に実施することができる。
【００４２】
＜消化工程（消化処理部）＞
［メタン発酵処理（嫌気槽）］
まず、メタン発酵処理（嫌気消化処理）では、嫌気槽２１において、有機性廃棄物である汚泥Ｓ１を嫌気性微生物によって分解し、メタンガスを生産しながら、減容化する。
【００４３】
嫌気槽２１には、嫌気性微生物群を高濃度に保持する微生物の固定床が設けられているのが好ましい。例えば、発酵槽内に微生物担体（例えば、ガラス繊維性、炭素繊維製の微生物担体等）を充填して固定床（図示せず）とすることができる。
【００４４】
嫌気槽２１内に導入された汚泥Ｓ１を嫌気性微生物群により消化させ、メタンガスにまで分解する。
【００４５】
また、嫌気槽２１には、汚泥Ｓ１を嫌気性微生物群の活性温度に保持する保温装置（図示せず）が設けられているのが好ましい。
【００４６】
これにより、嫌気槽２１内の汚泥Ｓ１をメタン生成微生物に適する発酵温度、例えば、中温域から高温域（３７℃以上５５℃以下程度）に維持することができ、メタン生成をさらに効率よく行うことができる。
なお、嫌気槽２１は、例えば、固定床に代えて浮遊床方式とすることもできる。
【００４７】
メタン生成嫌気性微生物により、汚泥Ｓ１中に含まれる有機酸等の有機物質は分解され、メタンガスおよび炭酸ガスが生成される。なお、メタン発酵処理により発生したメタンは、回収してエネルギー資源として再利用することができる。
【００４８】
そして、メタン発酵処理（嫌気消化処理）された汚泥Ｓ１（消化液Ｓにも）は、有機残渣を含んでいる。メタン発酵処理（嫌気消化処理）を経て得られた消化液Ｓにはアンモニア性窒素およびリンが多く含まれているので、消化液をこのまま放流することは、環境に影響を与えることから規制されている。そこで、本実施形態では、析出処理部４０を設けることで消化液Ｓからリン成分を析出させ、焼却処理される消化汚泥ＳＳ中に、炉に悪影響を与えやすい形態で含まれるリン成分の含有量を減らし、焼却の際に、過剰なリン成分の蒸発による焼却炉内の腐食等の問題の発生を効果的に防止することができる。
【００４９】
嫌気槽２１でメタン発酵処理された汚泥Ｓ１と消化液Ｓは、硝化脱窒素処理部である無酸素槽２２に供給される。言い換えると、メタン発酵処理に供された汚泥（消化液Ｓ）は、その後、硝化脱窒素処理に供される。
【００５０】
［硝化脱窒素処理（無酸素槽）］
硝化脱窒素処理では、無酸素槽２２において、メタン発酵処理で発生したアンモニア性窒素を窒素ガスに変化させる。
【００５１】
図示の構成では、無酸素槽（硝化脱窒素処理部）２２は、被処理物である消化液Ｓ（嫌気槽２１で処理された液相）に含まれている硝酸性窒素、亜硝酸性窒素を微生物（脱窒菌）処理で窒素に還元する無酸素部２２１と、好気性条件下でアンモニア性窒素を微生物（硝酸菌、亜硝酸菌）処理することで硝酸性窒素、亜硝酸性窒素を生成する好気部２２２を備えている。
【００５２】
まず、無酸素部２２１において、無酸素の状態を好む硝化細菌（脱窒菌）によって、消化液Ｓ中に含まれる硝酸性窒素、亜硝酸性窒素を窒素ガスに変化させる（脱窒素処理）。次に、消化液Ｓは好気部２２２に送られる。好気部２２２においては、消化液Ｓ中に含まれるアンモニア性窒素を微生物（硝酸菌、亜硝酸菌）によって、硝酸性窒素、亜硝酸性窒素へ変化させる。次いで、消化液Ｓは無酸素部２２１に送られる。このようにして、消化液Ｓは無酸素部２２１と好気部２２２の間を内部循環する。
【００５３】
これにより、消化液に含まれるアンモニア性窒素、硝酸性窒素、亜硝酸性窒素の量を少なくすることができる。
【００５４】
なお、図示の構成では、無酸素槽２２および好気槽２３を１つずつ備えているが、無酸素槽２２および好気槽２３の組み合わせを複数段備えていてもよい。また、消化液Ｓを、同一の無酸素槽２２および好気槽２３を、繰り返し循環させるように構成してもよい。
【００５５】
嫌気槽２１および無酸素槽２２では、脱リンされるので消化液Ｓ中のリン濃度は高くなる。
【００５６】
［好気菌消化処理（好気槽）］
好気菌消化処理では、好気槽２３において、好気菌により、被処理物（汚泥Ｓ１についての消化処理が一部進行した消化液Ｓ）中に含まれている有機物を消化させたり、脱リン菌（好気菌の一種）により、溶解状態で含まれているリン成分を取り込むようにする。
【００５７】
これにより、例えば、消化液Ｓ中に溶解状態で含まれるリン成分の含有率を十分に低くすることができるため、本処理後の消化液Ｓを排水として処理することができる。
【００５８】
＜析出工程（析出処理部）＞
嫌気槽２１と無酸素槽２２で消化処理された汚泥Ｓ１に脱水処理（固液分離）を施して、消化汚泥ＳＳと消化液Ｓとに分離する。
【００５９】
消化汚泥ＳＳは脱水工程、燃焼工程に供され、消化液Ｓは析出処理部４０での析出工程に供される。
【００６０】
析出工程では、析出処理部４０において、消化液Ｓを析出剤４１と接触させ、消化液Ｓに含まれるリン成分の少なくとも一部を、リン酸塩として析出させる。
【００６１】
特に、本実施形態では、析出処理部４０が、無酸素槽２２よりも下流側で好気槽２３よりも上流側に設けられており、析出工程を硝化脱窒素処理と好気菌消化処理との間のタイミングで行う。すなわち、本実施形態では、消化工程中において析出工程を行う。
【００６２】
これにより、好気槽２３（好気菌消化処理）に供される消化液Ｓ中における溶解状態で含まれるリンの含有率を十分に低くすることができ、最終的に燃焼炉６０に供給される消化汚泥ＳＳ中に、炉に悪影響を与えやすい形態で含まれるリン成分の含有量をより低くすることができる。その結果、焼却の際に、過剰なリン成分の蒸発による燃焼炉６０内の腐食等の問題の発生をより効果的に防止することができる。
【００６３】
また、析出処理部４０を好気槽２３よりも上流側に配置することにより、好気槽２３で消化処理時に発生する消化汚泥ＳＳ（新しい菌）に、分解温度の低いリン成分が含まれることを効果的に防止することができる。すなわち、新しく発生する消化汚泥ＳＳに含まれているリン濃度を低下させることができる。
【００６４】
析出処理部４０は、消化液Ｓに対して析出剤４１を添加する析出剤添加手段４２を備え、消化液Ｓ中に溶解状態で含まれるリン成分をリン酸塩として析出させる。
【００６５】
析出剤添加手段４２としては、例えば、ホッパー等を用いることができる。
析出剤添加手段４２は、析出剤４１を固体として添加してもよいし、液体（例えば、析出剤４１の水溶液）として添加してもよい。
【００６６】
また、析出処理部４０は、図示のように、消化液Ｓと添加された析出剤４１とを混合する撹拌手段４３を備えているのが好ましい。
これにより、消化液Ｓと析出剤４１とをより効率よく接触させることができる。
【００６７】
析出剤４１の添加により析出したリン成分（析出物）の少なくとも一部を、後に詳述する燃焼工程より前のタイミングで、系外に除去する（回収する）析出物除去工程を有していてもよい。
【００６８】
析出物除去工程で除去（分離）される析出物は、通常、リン酸塩を主成分としており、その純度が比較的高く、不純物の含有率が低い。したがって、除去（分離）した析出物は、資源として利用しやすい形態である。
【００６９】
このように、析出したリン成分（リン酸塩）を再利用することで、最終的な産業廃棄物量を減量することができる。
【００７０】
析出物は、固液分離により好適に除去することができる。
析出物の具体的な除去方法としては、例えば、濾過、遠心分離、デカンテーション、スクリュープレス、ローラープレス、ロータリードラムスクリーン、ベルトスクリーン、振動スクリーン、多重板振動フィルター、真空脱水、加圧脱水、ベルトプレス、遠心濃縮脱水、多重円板脱水等の方法が挙げられ、これらから選択される１種または１種以上を組み合わせて用いることができる。
【００７１】
析出剤４１は、リン酸塩等の析出を促進する機能を有していればよく、例えば、塩化カルシウム（ＣａＣｌ２）、水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）２）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）等のカルシウム系物質、塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ２）、水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）２）、炭酸マグネシウム（ＭｇＣＯ３）等のマグネシウム系物質、ポリ塩化アルミニウム（〔Ａｌ２（ＯＨ）ｎＣｌ６−ｎ〕ｍ（ただし、１≦ｎ≦５であり、ｍ≦１０の関係を満足するのが好ましい。））、硫酸アルミニウム、硝酸アルミニウム、酢酸アルミニウム等のアルミニウム系物質、ポリ硫酸第二鉄、鉄塩等の鉄系物質等を用いることができるが、カルシウム系物質、マグネシウム系物質およびアルミニウム系物質よりなる群から選択される少なくとも１種を用いるのが好ましく、カルシウム系物質を用いるのがより好ましい。
【００７２】
カルシウム系物質、マグネシウム系物質およびアルミニウム系物質よりなる群から選択される少なくとも１種を用いることにより、融点が特に高いリン酸塩を形成することができ、析出物除去工程を省略した場合や、析出物除去工程を簡略化して析出物除去工程後の消化汚泥ＳＳ中に比較的多くの析出物が含まれる場合であっても、前述したような問題の発生を効果的に防止することができる。
【００７３】
中でも、上記のカルシウム系物質は、イオン性物質であり、析出剤４１として好適に機能させることができ、リン酸塩の一部となるカルシウム成分を系内に効率よく供給しつつ、混合物のｐＨを好適に調整することができる。その結果、本工程で、消化液Ｓに混合される析出剤４１の使用量を抑制し、本工程を効率よく進行させることができる。また、このようなカルシウム系析出剤（カルシウム系物質）を用いることにより、比較的大きな析出物を容易に形成することができる。したがって、析出物除去工程での析出物の除去が容易である。また、このようなカルシウム系析出剤（カルシウム系物質）を用いることにより、析出物として、融点が比較的高いリン酸塩（例えば、Ｃａ３（ＰＯ４）２（融点１６７０℃）、Ｃａ２Ｐ２Ｏ７（融点１３５３℃）等）を好適に析出させることができる。
【００７４】
以下に、析出剤４１としてカルシウム系物質を用いた場合の反応式の例を示す。
ＣａＣｌ２＋２Ｈ３ＰＯ４→Ｃａ（Ｈ２ＰＯ４）２＋２ＨＣｌ
Ｃａ（Ｈ２ＰＯ４）２→Ｃａ（ＨＰＯ４）＋Ｈ３ＰＯ４
２Ｃａ（ＨＰＯ４）→Ｃａ２Ｐ２Ｏ７＋Ｈ２Ｏ
ＣａＣｌ２＋Ｈ４Ｐ２Ｏ７→Ｃａ２Ｐ２Ｏ７＋４ＨＣｌ
Ｃａ（ＯＨ）２＋２Ｈ３ＰＯ４→Ｃａ（Ｈ２ＰＯ４）２＋２Ｈ２Ｏ
Ｃａ（Ｈ２ＰＯ４）→Ｃａ（ＨＰＯ４）＋Ｈ３ＰＯ４
２Ｃａ（ＨＰＯ４）→Ｃａ２Ｐ２Ｏ７＋Ｈ２Ｏ
ＣａＣＯ３＋Ｈ２Ｏ→Ｃａ（ＯＨ）２＋ＣＯ２
Ｃａ（ＯＨ）２＋２Ｈ３ＰＯ４→Ｃａ（Ｈ２ＰＯ４）２＋２Ｈ２Ｏ
Ｃａ（Ｈ２ＰＯ４）→Ｃａ（ＨＰＯ４）＋Ｈ３ＰＯ４
２Ｃａ（ＨＰＯ４）→Ｃａ２Ｐ２Ｏ７＋Ｈ２Ｏ
【００７５】
特に、析出剤４１としては、塩化カルシウム、水酸化カルシウムおよび炭酸カルシウムよりなる群から選択される少なくとも１種であるのが好ましく、塩化カルシウムが好ましい。
【００７６】
これにより、前述したような効果がより顕著に発揮される。特に、塩化カルシウムは、水に対する溶解度が高く、析出反応がより速く進行し、本工程をより効率よく行うことができる。また、塩化カルシウムは、容易かつ安定的に入手することができ、他の析出剤に比べて比較的安価である。このようなことから、汚泥の処理コストの低減や安定的な処理の観点等からも有利である。
【００７７】
なお、本明細書中において、リン酸のカルシウム塩とは、カルシウムイオン（Ｃａ２＋）と、リン酸系の陰イオン（リン酸イオン（ＰＯ４３−）やピロリン酸イオン（Ｐ２Ｏ７４−）等のポリリン酸等）とを含む塩を総称するものである。
【００７８】
このようなリン酸のカルシウム塩としては、例えば、Ｃａ２Ｐ２Ｏ７、Ｃａ３（ＰＯ４）２、リン酸三カルシウム（Ｃａ（Ｈ２ＰＯ４）２）、無水リン酸水素カルシウム（ＣａＨＰＯ４）、ヒドロキシアパタイト（ＨＡＰ）（Ｃａ１０（ＰＯ４）６（ＯＨ）２）、やこれらの水和物等が挙げられる。
【００７９】
また、本工程では、析出剤４１として、２種類以上の物質を組み合わせて用いてもよい。
【００８０】
これにより、例えば、析出剤４１の使用量を抑制しつつ、消化液Ｓ中に含まれるリン酸塩の析出率をより高くすることができる。また、例えば、析出工程で析出する析出物をより大きく成長させることができ、析出物除去工程での析出物の除去がより容易となる。また、析出するリン酸塩全体としての組成を調整し、燃焼炉６０等に対する悪影響の発生をさらに効果的に防止することができる。
【００８１】
析出剤４１として、２種類以上の物質を組み合わせて用いる場合、これら複数の物質は、例えば、混合物として添加してもよいし、異なる組成の物質を異なるタイミングで付与してもよい。
【００８２】
例えば、析出剤４１として、カルシウム系物質とアルミニウム系物質とを併用してもよい。
【００８３】
これにより、析出剤４１の使用量を抑制しつつ、消化液Ｓ中に含まれるリン酸塩の析出率をさらに高くすることができる。また、析出工程で析出する析出物をさらに大きく成長させることができ、析出物除去工程での析出物の除去がさらに容易となる。また、析出物の熱安定性をより向上させることができ、析出物除去工程を省略したとしても、燃焼炉６０等に対する悪影響の発生をより効果的に防止することができる。また、析出物除去工程を省略することにより、汚泥の処理効率をより向上させることができる。
【００８４】
カルシウム系物質とアルミニウム系物質を併用する場合、当該アルミニウム系物質は、ポリ塩化アルミニウムおよびアルミニウム塩よりなる群から選択される少なくとも１種であるのが好ましい。
これにより、前述した効果がさらに顕著に発揮される。
【００８５】
本工程において、析出剤４１として、カルシウム系物質とアルミニウム系物質とを併用する場合、以下の条件を満足するのが好ましい。すなわち、本工程で用いる析出剤４１中に含まれるカルシウムの物質量をＸＣａ［ｍｏｌ］、アルミニウムの物質量をＸＡｌ［ｍｏｌ］としたとき、１．０≦ＸＣａ／ＸＡｌ≦４．０の関係を満足するのが好ましく、１．３≦ＸＣａ／ＸＰ≦３．０の関係を満足するのがより好ましく、１．５≦ＸＣａ／ＸAl≦２．５の関係を満足するのがさらに好ましい。
これにより、前述した効果がさらに顕著に発揮される。
【００８６】
析出物の組成は、析出剤４１の組成によって異なる。
例えば、析出剤４１としてカルシウム系物質を用いると、析出物は、Ｃａ３（ＰＯ４）２、Ｃａ（Ｈ２ＰＯ４）２、ＣａＨＰＯ４等のカルシウム系の塩を含むものとなる。
【００８７】
また、析出剤４１としてアルミニウム系物質を用いると、析出物は、ＡｌＰＯ４等のアルミニウム系の塩を含むものとなる。
【００８８】
また、析出剤４１として鉄系物質を用いると、析出物は、ＦｅＰＯ４、Ｆｅ３（ＰＯ４）２等の鉄系の塩を含むものとなる。
【００８９】
また、本工程での消化液Ｓと析出剤４１とを含む混合物のｐＨ（本工程終了時におけるｐＨ）は、３以上１３以下であるのが好ましく、５以上１０以下であるのがより好ましい。
【００９０】
これにより、固体状のリン酸塩をより効率よく析出させることができるとともに、析出した塩が再溶解してしまうことをより効果的に防止することができる。
【００９１】
本工程の処理温度は、特に限定されないが、０℃以上９０℃以下であるのが好ましく、１０℃以上８０℃以下であるのがより好ましく、１５℃以上６０℃以下であるのがさらに好ましい。
【００９２】
これにより、リン酸塩を析出剤４１により効率よく析出させることができ、短時間で効率よく本工程を行うことができる。
【００９３】
本工程（析出工程）終了時における、消化液Ｓ中に含まれる溶解成分としてのリンの除去率（何ら処理が施されていない被処理物である消化液Ｓからのリンの除去率で、元素Ｐに換算した値。析出率。）は、特に限定されず、燃焼炉６０での状況によってかわるが、１０質量％以上９８質量％以下であるのが好ましく、５０質量％以上９０質量％以下であるのがより好ましい。
【００９４】
これにより、本発明による効果がより顕著に発揮され、燃焼炉６０等に与える悪影響をより効果的に抑制することができる。
【００９５】
これに対し、溶解成分としてのリンの除去率が低すぎると、前述したような本発明による効果が十分に発揮されない可能性がある。
【００９６】
一方、溶解成分としてのリンの除去率を必要以上に高くしても、焼却炉等に対する悪影響の程度はほとんど変化せず、析出剤４１の使用量が増大する等の問題を生じ、汚泥の処理効率、コスト等の観点から好ましくない。
【００９７】
析出処理部４０で析出処理された消化液Ｓは、消化処理部２０の好気槽（好気菌消化処理部）２３に供給され、前述したような好気菌による好気菌消化処理と、脱リン菌による脱リン処理が施される。
【００９８】
＜脱水工程（脱水装置）＞
消化処理、析出処理後、処理済みの消化液Ｓを含む消化汚泥ＳＳは、脱水装置５０に供給される。
【００９９】
脱水工程では、脱水装置５０を用いて、消化汚泥ＳＳに脱水処理を施し、消化汚泥ＳＳの含水率を低くする。
【０１００】
これにより、燃焼炉６０における燃焼温度を低下させず、燃焼工程をより効率よく行うことができる。
【０１０１】
脱水装置５０としては、例えば、ベルトプレス型脱水装置、遠心分離型脱水装置、フィルタプレス等の脱水装置を採用することができる。
【０１０２】
ここで、もともとの消化液Ｓ中に含まれていたリンは、析出工程（析出処理部４０）を経て、その多くが、分解温度が高く、より安定性に優れるリン酸塩に変換されていたり、系外に除去されたりしており、好気槽（好気菌消化処理）で脱リン菌（好気菌の一種類）に取り込まれるリンの量も比較的少なく、好気槽２３で発生する消化汚泥ＳＳ（余剰汚泥）も、燃焼時に蒸発するリン成分の含有率が低い。
【０１０３】
脱水処理された消化汚泥ＳＳは、さらに、加熱乾燥機等を用いて乾燥処理を施してもよい。
【０１０４】
加熱乾燥機としては、例えば、熱風乾燥機、ベルト乾燥機、キルン乾燥機等の乾燥機を採用することができる。
【０１０５】
これにより、消化汚泥ＳＳの含水率をより低くすることができ、燃焼工程をさらに効率よく行うことができる。
【０１０６】
脱水装置５０で脱水処理された消化汚泥ＳＳは燃焼炉６０に供給される。言い換えると、脱水工程に供された消化汚泥ＳＳは、その後、燃焼工程に供される。
【０１０７】
＜燃焼工程（燃焼炉）＞
燃焼工程では、燃焼炉６０において、上述した処理が施された消化汚泥ＳＳを燃焼する。
【０１０８】
このとき、消化汚泥ＳＳが、脱水処理により含水率が低くなされていると、燃焼温度の不本意な低下をより効果的に防止しつつ、より効率よく本工程を行うことができる。また、燃焼温度の制御も容易となる。
【０１０９】
燃焼炉６０としては、例えば、流動層燃焼炉、回転型燃焼炉、固定層燃焼炉、ストーカー式燃焼炉、ガス化溶融炉等を採用することができる。
【０１１０】
燃焼炉６０は、高温の流動媒体（砂）６１からなる流動媒体層を有する流動層燃焼炉であるのが好ましい。高温の流動媒体（砂）６１に消化汚泥ＳＳを投入することで、流動する砂の熱量を利用して消化汚泥ＳＳをムラなく、より短時間で燃焼することができる。
【０１１１】
図１に示す例において、流動層燃焼炉としての燃焼炉６０は、鉛直方向に延びる筒状の形状をしており、その内部が、ガスの上側への移動を許容する分散板６２によって仕切られて、分散板６２より下側がガス供給部６３とされている。分散板６２の上側には、流動媒体６１である砂からなる流動媒体層を有する。ガス供給部６３は、外部から供給された高温のガスを、分散板６２を介して、上側の流動媒体層へ向かって送ることができるようになっている。流動媒体層は、ガス供給部６３から供給されるガスにより流動するようになっている。
【０１１２】
そして、高温の流動媒体６１に消化汚泥ＳＳを投入することで、流動砂の熱量を利用して消化汚泥ＳＳをムラなく、より短時間で燃焼することができる。
【０１１３】
燃焼工程において、燃焼時の炉内温度（最高炉内温度）は、５００℃以上１５００℃以下であるのが好ましく、５５０℃以上９００℃以下であるのがより好ましい。
【０１１４】
これにより、燃焼処理に要するエネルギー量を削減しつつ、短時間で効率よく本工程を行うことができる。また、燃焼炉６０等への悪影響をより効果的に防止することができる。
【０１１５】
本工程の処理時間（５００℃以上での燃焼時間）は、１分以上１２０分以下であるのが好ましく、５分以上３０分以下であるのがより好ましい。
【０１１６】
これにより、燃焼処理に要する費用を削減しつつ、効率よく本工程を行うことができる。
本工程で燃焼された消化汚泥ＳＳは、処理生成物である燃焼灰となる。
【０１１７】
≪第２実施形態≫
図３は、本発明の汚泥の処理システムの第２実施形態を模式的に示す図である。
【０１１８】
以下、この図を参照して本発明の汚泥の処理方法、汚泥の処理システムの第２実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
【０１１９】
本実施形態は、消化工程（消化処理部２０）と析出工程（析出処理部４０）との関係が異なる以外は前記第１実施形態と同様である。
【０１２０】
より具体的には、前述した実施形態では、析出処理部４０が消化処理部２０を構成する嫌気槽２１および無酸素槽２２よりも下流側に設けられており、嫌気消化処理および硝化脱窒素処理の後に、析出処理を行うように構成されていたが、本実施形態では、嫌気槽２１および無酸素槽２２に、それぞれ、析出剤添加手段４２および撹拌手段４３が設けられており、嫌気処理（メタン発酵処理）中および無酸素処理（硝化脱窒素処理）中に析出処理を施すように構成されている。言い換えると、嫌気槽２１および無酸素槽２２が、析出処理部としても機能するように構成されている。
【０１２１】
このような構成にすることにより、消化処理および析出処理をより効率よく行うことができ、汚泥の処理方法全体としての効率のさらなる向上を図ることができる。
【０１２２】
なお、図示の構成では嫌気槽２１および無酸素槽２２の両方で、析出処理を行っているが、析出処理は、これらのうちの一方のみで行ってもよい。
【０１２３】
≪第３実施形態≫
図４は、本発明の汚泥の処理システムの第３実施形態を模式的に示す図である。図５は、図４に示す処理システムが備える吸着処理部の一例を模式的に示す図である。図６は、本発明の汚泥の処理方法の第３実施形態を示す工程図である。
【０１２４】
以下、これらの図を参照して本発明の汚泥の処理方法、汚泥の処理システムの第３実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
【０１２５】
本実施形態は、前述した工程（構成）に加えて、さらに、吸着工程（吸着処理部３０）を有している以外は、前記第１実施形態と同様である。
【０１２６】
より具体的には、本実施形態では、消化処理部２０を構成する嫌気槽２１および無酸素槽２２よりも下流側で、かつ、析出処理部４０よりも上流側に、吸着処理部３０が設けられており、析出工程に先立って、吸着工程を行うように構成されている。
【０１２７】
このような構成により、燃焼工程（燃焼炉６０）に供される消化汚泥ＳＳ中におけるリン成分の含有率をより低くすることができる。その結果、燃焼時に蒸発するリン成分の量をさらに減らし、燃焼炉に与える悪影響をさらに効果的に抑制することができる。
【０１２８】
＜吸着工程（吸着処理部）＞
吸着工程では、吸着処理部３０において、消化液Ｓを吸着剤３６と接触させ、消化液Ｓに含まれるリン成分の少なくとも一部を、吸着剤３６に吸着させ、吸着剤成分と反応させることでリン酸カルシウム又はリン酸マグネシウムとして析出して除去する。
【０１２９】
特に、本実施形態では、吸着処理部３０が、無酸素槽２２よりも下流側で好気槽２３よりも上流側に設けられており、吸着工程を硝化脱窒素処理と好気菌消化処理との間のタイミングで行う。すなわち、本実施形態では、消化工程中において吸着工程を行う。
【０１３０】
これにより、好気槽２３（好気菌消化処理）に供される消化液Ｓ中におけるリンの含有率をより低くすることができ、最終的に燃焼炉６０に供給される消化汚泥ＳＳ中に含まれるリンの含有率をより低くすることができる。その結果、焼却の際に、過剰なリン成分の蒸発による燃焼炉６０内の腐食等の問題の発生をより効果的に防止することができる。
【０１３１】
吸着剤３６は、消化液Ｓ中のリン成分を吸着することができればよいが、例えば、ドロマイト類、水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）２）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）等が挙げられ、これらから選択される１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
中でも、吸着工程では、吸着剤３６としてドロマイト類を用いるのが好ましい。
【０１３２】
これにより、消化液Ｓ中に含まれるリン成分をドロマイト類により効率よく吸着させることができる。また、リン成分とともに、消化液Ｓ中に含まれる重金属も効率よく除去することができる。
【０１３３】
本工程で用いるドロマイト類としては、ドロマイト、水酸化ドロマイト（消化ドロマイト。ドロマイトプラスターを含む）、軽焼ドロマイト、ドロマイトクリンカー等が挙げられ、これらから選択される１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【０１３４】
中でも、水酸化ドロマイトを用いることにより、消化液Ｓ中に含まれるリン成分をドロマイト類にさらに効率よく吸着させることができる。また、消化液Ｓ中に含まれる重金属もより効率よく除去することができる。
【０１３５】
また、ドロマイトを用いることにより、吸着剤３６としてのドロマイト類の選択の幅が広がり、ドロマイト類の粒径や細孔径等の条件を最適な条件に調整することができる。また、吸着剤３６がより安価であるため、汚泥の処理コストのさらなる低減の観点からも有利である。
【０１３６】
本工程で用いる吸着剤３６は、通常、多孔質である。
これにより、吸着剤３６の単位質量（単位体積）当たりの表面積を大きくすることができ、リン成分の除去効率をさらに向上させることができる。
【０１３７】
吸着剤３６（特に、ドロマイト類）の平均細孔径は、特に限定されないが、１ｎｍ以上１００μｍ以下であるのが好ましく、２ｎｍ以上１００μｍ以下であるのがより好ましく、５０ｎｍ以上３０μｍ以下であるのがさらに好ましい。
【０１３８】
これにより、吸着剤３６の耐久性を確保しつつ、吸着剤３６によるリン成分の吸着効率をさらに向上させることができる。また、消化液Ｓ中に含まれる重金属もより効率よく除去することができる。
【０１３９】
吸着剤３６（特に、ドロマイト類）のＢＥＴ比表面積は、特に限定されないが、１０ｍ２／ｇ以上であるのが好ましく、４０ｍ２／ｇ以上１０００ｍ２／ｇ以下であるのがより好ましい。
【０１４０】
これにより、吸着剤３６によるリン成分の吸着効率をさらに向上させることができる。また、消化液Ｓ中に含まれる重金属もより効率よく除去することができる。
【０１４１】
吸着剤３６（特に、ドロマイト類）の形状、大きさは特に限定されないが、吸着剤３６が粒子状をなしている場合、その平均粒径は、３μｍ以上２００ｍｍ以下であるのが好ましく、１００μｍ以上１００ｍｍ以下であるのがより好ましく、１ｍｍ以上５０ｍｍ以下であるのがさらに好ましい。
【０１４２】
これにより、吸着剤３６の単位質量（単位体積）当たりの粒子表面積を大きくすることや吸着剤３６にリン成分を均一に吸着させることができるとともに、粒子状の吸着剤３６が不本意に凝集してしまうこと等が効果的に防止され、吸着剤３６の流動性、取り扱いのしやすさが向上する。また、容器（例えば、カラム３５）への充填性（充填のしやすさ、容器の形状に対する追従性）を向上させることができる。
【０１４３】
吸着工程で吸着剤３６に吸着させるリン成分は、少なくともその一部が消化液Ｓに溶解状態で含まれていればよい。
【０１４４】
本工程で吸着剤３６に吸着されるリン成分としては、例えば、リン酸イオンやその塩（例えば、リン酸アンモニウム、リン酸水素二アンモニウム、リン酸二水素アンモニウム、リン酸三ナトリウム、リン酸水素二ナトリウム、リン酸二水素ナトリウム、リン酸三カリウム、リン酸水素二カリウム、リン酸二水素カリウム、リン酸二水素カルシウム等）、亜リン酸やその塩、ペルオキソ一リン酸やその塩、ホスホン酸やその塩、ホスフィン酸やその塩、五酸化二リン等のリンの酸化物、五塩化リン等のリンのハロゲン化物、塩化ホスホリル等のハロゲン化ホスホリル、一リン化カルシウム、二リン化酸カルシウム等のリン化カルシウム等が挙げられる。
【０１４５】
本工程での消化液Ｓと吸着剤３６とを含む混合物のｐＨ（本工程終了時におけるｐＨ）は、３以上１３以下であるのが好ましく、５以上１０以下であるのがより好ましい。
【０１４６】
これにより、リン成分を吸着剤３６により効率よく吸着させることができ、本工程をより効率よく行うことができる。
【０１４７】
以下、吸着処理部３０について詳細に説明する。
図５に示すように、吸着処理部３０は、消化液Ｓが入れられた処理槽３１と、吸着剤３６が充填されたカラム（容器）３５と、処理槽３１とカラム３５の下部とを接続して配され、処理槽３１からカラム３５に消化液Ｓを供給する第１の配管３２と、カラム３５の上部と処理槽３１とを接続して配され、カラム３５を通過した消化液Ｓを処理槽３１に戻す第２の配管３３とを有している。
【０１４８】
図示の構成では、消化液Ｓは、処理槽３１の下部から、第１の配管３２を通じてカラム３５に供給される。なお、消化液Ｓは、処理槽３１の上部からカラム３５に供給される構成であってもよい。
【０１４９】
カラム３５に消化液Ｓを通す場合に、図示のように、カラム３５の下側から上側に向けて消化液Ｓを通すのが好ましい。
【０１５０】
これにより、カラム３５の内部に消化液Ｓを行き渡らせることができ、カラム３５に充填された吸着剤３６と消化液Ｓとをより効率よく接触させて、消化液Ｓ中に含まれるリン成分を、吸着剤３６により効率よく吸着させることができる。特に、吸着剤３６としてドロマイト類を用いる場合、ドロマイト類の空孔内においてもリン成分をドロマイト類により効率よく吸着させることができる。
【０１５１】
カラム３５を通過した消化液Ｓは、カラム３５の上部から、第２の配管３３を通じて処理槽３１に戻される。
【０１５２】
吸着剤３６による吸着作用により、カラム３５を通過した後の消化液Ｓは、カラム３５を通過する前の消化液Ｓに比べて、リンの濃度が低下している。
【０１５３】
また、処理槽３１とカラム３５との間で消化液Ｓを循環させることで、繰り返し吸着処理を行い、より効率よく吸着剤３６にリン成分を吸着させることができる。
【０１５４】
吸着剤３６が充填されたカラム３５に消化液Ｓを通すことにより、吸着剤３６と接触させた後の吸着剤３６からの消化液Ｓの分離が容易になる。
【０１５５】
また、カラム３５を着脱可能なカートリッジとすることにより、吸着剤３６の交換を容易に行うことができる。また、リン成分を吸着した吸着剤３６の回収も容易に行うことができる。
【０１５６】
なお、消化液Ｓは多くの固形分（夾雑物）を含む場合があり、消化液Ｓをそのままカラム３５に通すと、固形分によりカラム３５が目詰まりを起こしてしまう可能性がある。
【０１５７】
そこで、カラム３５に供給される消化液Ｓから、カラム３５が目詰まりしない程度に、比較的大きな固形分（夾雑物）を除去しておくのが好ましい。例えば、図５に示すように、フィルター、スクリーン、トロンメル、渦流式分水槽（スワール分水槽）等の夾雑物除去手段３４を、第１の配管３２の入り口または中途部に配しておくのが好ましい。
【０１５８】
これにより、カラム３５の目詰まりを効果的に防止しつつ、長期間にわたってより安定的に、消化液Ｓと吸着剤３６とを接触させることができる。また、処理システム１のメンテナンス（吸着剤３６の交換を含む）の頻度を減らすことができ、消化液Ｓの処理の効率をより向上させることができる。
【０１５９】
本工程の処理時間（消化液Ｓがカラム３５に入り、吸着剤３６との接触時間、即ち滞留時間）は、特に限定されないが、１分以上１日以下であるのが好ましく、１０分以上３時間以下であるのがより好ましい。
【０１６０】
これにより、消化液Ｓの処理効率の低下を効果的に防止しつつ、吸着剤３６によるリン成分の吸着効率をさらに向上させることができる。
【０１６１】
本工程の処理温度は、特に限定されないが、０℃以上９０℃以下であるのが好ましく、１０℃以上８０℃以下であるのがより好ましく、１５℃以上６０℃以下であるのがさらに好ましい。
【０１６２】
これにより、リン成分を吸着剤３６により効率よく吸着させることができ、短時間で効率よく本工程を行うことができる。
【０１６３】
本工程（吸着工程）終了時における、消化液Ｓ中に含まれる溶解成分としてのリンの除去率（何ら処理が施されていない被処理物である消化液Ｓからのリンの除去率で、元素Ｐに換算した値）は、特に限定されず、燃焼炉６０での状況によってかわるが、１０質量％以上９８質量％以下であるのが好ましく、５０質量％以上９０質量％以下であるのがより好ましい。
【０１６４】
これにより、吸着工程を行うことによる効果がより顕著に発揮され、燃焼炉６０等に与える悪影響をより効果的に抑制することができる。
【０１６５】
これに対し、溶解成分としてのリンの除去率が低すぎると、前述したような吸着工程を行うことによる効果が十分に発揮されない可能性がある。
【０１６６】
一方、溶解成分としてのリンの除去率を必要以上に高くしても、焼却炉等に対する悪影響の程度はほとんど変化せず、吸着剤３６の使用量が増大し、吸着工程に要する時間が必要以上に長くなる等の問題を生じ、消化液Ｓの処理効率、コスト等の観点から好ましくない。
【０１６７】
本実施形態では、吸着工程に供された消化液Ｓは、析出処理部４０に供給され、前述したような析出処理が施される。
【０１６８】
≪第４実施形態≫
図７は、本発明の汚泥の処理システムの第４実施形態を模式的に示す図である。図８は、図７に示す処理システムが備える吸着処理部と嫌気槽との関係を模式的に示す図である。
【０１６９】
以下、これらの図を参照して本発明の汚泥の処理方法、汚泥の処理システムの第４実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
【０１７０】
本実施形態は、消化工程（消化処理部２０）と吸着工程（吸着処理部３０）との関係が異なる以外は前記第３実施形態と同様である。
【０１７１】
より具体的には、前述した第３実施形態では、吸着処理部３０が消化処理部２０を構成する嫌気槽２１および無酸素槽２２よりも下流側に設けられており、嫌気消化処理および硝化脱窒素処理の後に、吸着処理を行うように構成されていたが、本実施形態では、吸着処理部３０’が、嫌気槽２１および無酸素槽２２にそれぞれ付設されており、嫌気処理（メタン発酵処理）中および無酸素処理（硝化脱窒素処理）中に吸着処理を施すように構成されている。
【０１７２】
吸着処理部３０’は、前記第１実施形態で説明したのと同様のカラム（容器）３５、吸着剤３６、第１の配管３２、第２の配管３３および夾雑物除去手段３４を備えている。
【０１７３】
このような構成にすることにより、消化処理および吸着処理をより効率よく行うことができ、汚泥の処理方法全体としての効率のさらなる向上を図ることができる。
【０１７４】
なお、吸着処理部３０’は、図示の構成では嫌気槽２１および無酸素槽２２の両方に付設されているが、これらのうちの一方のみに付設されていてもよい。
【０１７５】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、これらに限定されない。
【０１７６】
例えば、本発明の汚泥の処理方法は、前述した工程以外の工程（例えば、前処理工程、中間処理工程、後処理工程等）を有していてもよい。
【０１７７】
また、例えば、本発明の汚泥の処理システムは、前述した構成以外の構成（例えば、前処理装置、中間処理装置、後処理装置等）を有していてもよい。
【０１７８】
また、前述した実施形態では、析出処理部を、無酸素槽より下流側でかつ好気槽より上流側の部位に設けた構成、嫌気槽および無酸素槽のうち少なくとも一方が析出処理部としても機能する構成（嫌気槽および無酸素槽のうち少なくとも一方に析出剤を添加する構成）について説明したが、例えば、嫌気槽および無酸素槽のうち少なくとも一方（一方のみである場合には、無酸素槽がより効果的である）に、析出処理部を付設し、当該析出処理部に固液分離膜で分離した消化液を導入し、当該析出処理部において析出剤を添加する構成であってもよい。この場合、当該析出処理部で処理された消化液を嫌気槽、無酸素槽に戻すように構成してもよい。特に、この場合、処理済みの消化液から析出した析出物を分離、回収し、析出物が除去された消化液を嫌気槽、無酸素槽に戻すのが好ましい。また、嫌気槽、無酸素槽と析出処理部との間で消化液を循環させ、繰り返し析出処理を施してもよい。
【０１７９】
また、前述した実施形態では、析出処理の後に好気菌による処理を行う場合について代表的に説明したが、好気菌による処理は省略してもよい。より具体的には、例えば、析出処理により、十分にリンを析出させることができている場合等には、好気菌による処理を省略してもよい。
【０１８０】
また、析出工程に加えて吸着工程を行う場合、前述した実施形態（第３実施形態、第４実施形態）では、析出工程の前に吸着工程を行う場合について説明したが、析出工程の後に吸着工程を行ってもよい。
【０１８１】
また、析出工程に加えて吸着工程を行う場合、前述した実施形態（第３実施形態、第４実施形態）では、析出処理部の構成が第１実施形態と同様である場合について説明したが、析出処理部の構成は第２実施形態と同様であってもよい。
【実施例】
【０１８２】
以下、本発明を具体的な実施例に基づいて詳細に説明するが、本発明はこれに限定されない。
【０１８３】
《１》析出剤の量とリン析出率との関係
（実験例１）
リン酸を水に溶かしてリン酸溶液を調製した。比較のため、１Ｎの塩酸溶液（塩化水素水溶液）２００ｍＬに１０ｇの灰を添加し、８０℃、リン成分を完全に溶解させ、残渣と分離したリン酸溶液も調製した。次に、リン成分を溶解させた溶液２００ｍＬを撹拌しつつ、１Ｎ水酸化ナトリウム溶液を添加し、嫌気消化処理槽、消化脱窒処理槽内のｐＨ条件をｐＨ８に調節した。塩化カルシウム（析出剤）の添加量をリンとカルシウム比（Ｐ／Ｃａ）を変えながら、リン酸カルシウムの析出率を調べた。
【０１８４】
リン溶解液に塩化カルシウム（析出剤）を加え終わった後、さらに６０分間撹拌し、その後、析出したリン酸カルシウムを濾別した。
【０１８５】
得られた濾液（液体）について、モリブデンブルー法により、液体中に含まれるリン成分の濃度を求め、その結果から、析出剤によるリン成分の析出率を求めた。
【０１８６】
また、析出剤の使用量を種々変更した以外は、前記と同様にして、測定を行い析出剤によるリン成分の析出率を求めた。
この実験結果を図９に示す。
【０１８７】
（実験例２）
析出剤として、塩化カルシウムの代わりに、水酸化カルシウムを用いた以外は、前記実験例１と同様にして析出剤によるリン成分の析出率を求めた。
この実験結果を図１０に示す。
【０１８８】
（実験例３）
析出剤として、塩化カルシウムの代わりに、塩化マグネシウムを用いた以外は、前記実験例１と同様にして析出剤によるリン成分の析出率を求めた。
この実験結果を図１１に示す。
【０１８９】
（実験例４）
リン酸を水に完全に溶解させ、リン酸水溶液を調製した。次に、この溶液に、１Ｎ水酸化ナトリウム溶液を添加し、嫌気消化処理槽、消化脱窒処理槽内のｐＨ条件と同じになるようにｐＨ８に調節した。そこに、ポリ塩化アルミニウム（析出剤）の添加量を変えながら、リン酸アルミニウムとして析出率を調べた。その時、撹拌時間は６０分間に固定した。その後、析出したリン酸アルミニウムを濾別し、得られた濾液（液体）について、モリブデンブルー法により、液体中に含まれるリン成分の濃度を求め、その結果から、ポリ塩化アルミニウムによるリン成分の析出率を求めた。この実験結果を図１２に示す。
【０１９０】
図９〜図１２から明らかなように、汚泥と析出剤とを接触させることにより、汚泥の消化液中のリン成分を析出により効率よく析出させ、溶解成分としてのリンの含有率を効果的に低下させることができることがわかる。また、いずれの析出剤においても、析出剤の量が多くなるほど、リンの除去率（析出率）は増加した。
【０１９１】
なお、析出剤として、塩化カルシウムの代わりに、水酸化カルシウム、炭酸カルシウム、塩化カルシウムとポリ塩化アルミニウムとの混合物を用いた以外は、前記実験例と同様の処理を行ったところ、前記と同様に、リン成分の析出が確認された。
【０１９２】
上記の実験から明らかなように、消化液に含まれるリンイオンと析出剤とを接触させることにより、汚泥消化液中のリン成分を効率よく析出させ、溶解成分としてのリンの含有率を効果的に低下させることができることがわかる。また、リン成分の析出率は、リン成分と添加剤の量（Ｐ／添加剤比）に依存することも確認された。
【０１９３】
《２》燃焼温度とリン蒸発量との関係
まず、脱リン消化汚泥を用意した。
【０１９４】
その後、消化汚泥を脱水、乾燥した後、その一部について、前記と同様にしてリン成分の濃度を求めた。また、脱水、乾燥した消化汚泥の残部のうちの一部について、空気雰囲気で完全燃焼を行った。その時、炉内温度は、６００℃であった。得られた燃焼灰について、前記と同様にしてリン成分の濃度を求めた。これらの結果から、汚泥灰に含まれるリン成分量を求めた。また、燃焼によるリン成分の減少量を求めた。
【０１９５】
また、炉内温度を種々変更した以外は、前記と同様にして、消化汚泥を燃焼し、燃焼によるリン成分の減少量を求めた。
この実験結果を図１３に示す。
【０１９６】
図１３から明らかなように、汚泥の消化液に析出剤を添加することにより汚泥灰に含まれるリン含有率は３０％から２１％に低下した。また、消化汚泥の燃焼時の炉内温度が高くなることにより、燃焼灰に移行するリンの含有率が低下しており、燃焼工程においてリン成分が蒸発していることが分かる。特に、燃焼温度を高くするほど、燃焼灰のリン含有率が低下するので、リン成分の蒸発量が高くなることが分かる。
【０１９７】
以上の結果から、汚泥の消化液に析出剤を添加することにより、汚泥の消化液中に溶解成分として含まれているリン成分を、析出剤により析出させることができ、消化液中に溶解成分として含まれているリン成分の含有率を効果的に低下させることができることがわかった。
【０１９８】
また、燃焼時に、燃焼炉温度を下げることにより、燃焼炉に与える悪影響を少なくすることができると推測される。
【０１９９】
《３》吸着剤の量とリン除去率との関係
（実験例５）
吸着剤表面にリン成分を吸着させ、吸着剤の成分又は一部成分と反応させ、熱分解温度が高い物質（リン酸カルシウム、リン酸マグネシウム）として析出する実験を行うため、まず、０．５Ｎの塩酸を調製した。
【０２００】
次に、この塩酸２００ｍＬを分取し、ここにリン含有率３０質量％の汚泥灰１０ｇを添加し、リン成分を完全に溶解させた。
【０２０１】
次に、リン成分を溶解させた塩酸から、１００ｍＬ分取し、これに、０．３ｇの粒子状のドロマイト原石（平均粒径：１ｍｍ）を加え、３０分間撹拌した。
撹拌終了後に、吸着剤（ドロマイト原石）を濾別した。
【０２０２】
得られた濾液（液体）について、モリブデンブルー法により、液体中に含まれるリン成分の濃度を求め、その結果から、吸着剤（ドロマイト原石）によるリン成分の吸着率を求めた。
【０２０３】
また、吸着剤（ドロマイト原石）の使用量を種々変更した以外は、前記と同様にして、測定を行い吸着剤（ドロマイト原石）によるリン成分の吸着率を求めた。
この実験結果を図１４に示す。
【０２０４】
（実験例６）
吸着剤として、平均粒径：１ｍｍのドロマイト原石の代わりに、平均粒径：１ｍｍの水酸化ドロマイトを用いた以外は、前記実験例５と同様にして吸着剤によるリン成分の吸着率を求めた。
この実験結果を図１５に示す。
【０２０５】
（実験例７）
吸着剤として、平均粒径：１ｍｍのドロマイト原石の代わりに、平均粒径：１ｍｍの軽焼ドロマイトを用いた以外は、前記実験例５と同様にして吸着剤によるリン成分の吸着率を求めた。
この実験結果を図１６に示す。
【０２０６】
（実験例８）
吸着剤として、平均粒径：１ｍｍのドロマイト原石の代わりに、平均粒径：３ｍｍの軽焼ドロマイトを用いた以外は、前記実験例５と同様にして吸着剤によるリン成分の吸着率を求めた。
この実験結果を図１７に示す。
【０２０７】
図１４〜図１７から明らかなように、汚泥と吸着剤（特にドロマイト類）とを接触させることにより、汚泥中のリン成分を効率よく除去できることがわかる。
【０２０８】
また、いずれの吸着剤においても、吸着剤の量が多くなるほど、リンの除去率は増加し、特に、吸着剤として水酸化ドロマイト、軽焼ドロマイトを用いた実験例６〜８では、吸着剤１ｇでリンをほぼ１００％の割合で除去できている。
【０２０９】
《４》ｐＨとリン除去率との関係
（実験例９）
嫌気性微生物を用いた嫌気処理（メタン発酵処理）および無酸素処理（硝化脱窒素処理）時の消化液に準じるリンが含まれている溶液（消化液）に塩酸または水酸化ナトリウムを滴下し所定のｐＨに調整した。
【０２１０】
このようにしてｐＨが調整された消化液を１００ｍＬだけ分取し、これに、所定量の粒子状のドロマイト原石（平均粒径：１ｍｍ）を加え、３０分間撹拌した。
撹拌終了後に、吸着剤（ドロマイト原石）を濾別した。
【０２１１】
得られた濾液（液体）について、モリブデンブルー法により、液体中に含まれるリン成分の濃度を求め、その結果から、吸着剤（ドロマイト原石）によるリン成分の吸着率を求めた。なお、液体中におけるリン成分のうち８０質量％以上は、リン酸またはその塩であった。
【０２１２】
また、測定に用いる消化液のｐＨを種々変更した以外は、前記と同様にして、測定を行い吸着剤（ドロマイト原石２ｇ）によるリン成分の吸着率を求めた。
この実験結果を図１８に示す。
【０２１３】
（実験例１０）
吸着剤として、平均粒径：１ｍｍのドロマイト原石の代わりに、平均粒径：１ｍｍの水酸化ドロマイトを用いた以外は、前記実験例９と同様にして吸着剤によるリン成分の吸着率を求めた。
この実験結果を図１９に示す。
【０２１４】
（実験例１１）
吸着剤として、平均粒径：１ｍｍのドロマイト原石の代わりに、平均粒径：１ｍｍの軽焼ドロマイトを用いた以外は、前記実験例９と同様にして吸着剤によるリン成分の吸着率を求めた。
この実験結果を図２０に示す。
【０２１５】
（実験例１２）
吸着剤として、平均粒径：１ｍｍのドロマイト原石の代わりに、平均粒径：３ｍｍの軽焼ドロマイトを用いた以外は、前記実験例９と同様にして吸着剤によるリン成分の吸着率を求めた。
この実験結果を図２１に示す。
【０２１６】
図１８〜図２１から明らかなように、吸着剤の添加により、消化液中に含まれるリン成分を効率よく吸着除去することができ、吸着処理後の消化液（液体）中に含まれるリン成分の含有量を十分に低くできることが確認された。また、リン成分の吸着率は、吸着剤の条件、ｐＨ条件に依存することも確認された。
【０２１７】
《５》処理時間（接触時間）とリン除去率との関係
（実験例１３）
嫌気性微生物を用いた嫌気処理（メタン発酵処理）および無酸素処理（硝化脱窒素処理）時の消化液に準じるリンが含まれている溶液（消化液）を準備した。
【０２１８】
この消化液を１００ｍＬだけ分取し、これに、０．８ｇの粒子状の水酸化ドロマイト（平均粒径：１ｍｍ）を加え、３０分間撹拌した。
撹拌終了後に、吸着剤（水酸化ドロマイト）を濾別した。
【０２１９】
得られた濾液（液体）について、モリブデンブルー法により、液体中に含まれるリン成分の濃度を求め、その結果から、吸着剤（水酸化ドロマイト）によるリン成分の吸着率を求めた。
【０２２０】
また、消化液と吸着剤（水酸化ドロマイト）との接触時間を種々変更した以外は、前記と同様にして、測定を行い吸着剤（水酸化ドロマイト）によるリン成分の吸着率を求めた。
この実験結果を図２２に示す。
【０２２１】
図２２から明らかなように、吸着剤との接触により、消化液中に含まれるリン成分を効率よく吸着除去することができ、吸着処理後の消化液（液体）中に含まれるリン成分の含有量を十分に低くできることが確認された。特に、５分程度の接触時間で、リンをほぼ１００％の割合で除去できている。
【０２２２】
以上の結果から、汚泥の消化液に含まれているリン成分を、吸着剤（ドロマイト類）に吸着させ、吸着剤成分と反応させることで、効率よく除去できることがわかった。これにより、消化液中に含まれているリンの量を減らすことができ、消化汚泥に含まれるリン濃度も減らせることができる。その結果、燃焼時に蒸発しやすい状態のリン成分が低下し、燃焼炉に与える悪影響を抑制することができる。
【０２２３】
なお、前記実験例５〜１３で用いた吸着剤は、いずれも、多孔質で、平均細孔径が５ｎｍ以上３０ｎｍ以下の範囲内の値であり、ＢＥＴ比表面積が４０ｍ２／ｇ以上１０００ｍ２／ｇ以下の範囲内の値であった。
【０２２４】
また、吸着工程での処理温度を１５℃以上６０℃以下の範囲内で変更した以外は、前記各実験例と同様にして処理を行ったところ、前記と同様の結果が得られた。
【０２２５】
また、前記の実験例では、消化液に吸着剤を添加して混合することにより、消化液と吸着剤とを接触させたが、吸着剤を充填したカラムに消化液を通すことによっても、上記のような結果が得られると推察される。
【産業上の利用可能性】
【０２２６】
本発明の汚泥の処理方法は、汚泥の消化液に析出剤を添加し、前記消化液に含まれるリン成分の少なくとも一部を析出させる析出工程と、前記析出工程で処理された前記消化液から得られる消化汚泥を燃焼する燃焼工程とを有する。また、本発明の汚泥の処理システムは、汚泥の消化液に析出剤を添加し、前記消化液に含まれるリン成分の少なくとも一部を析出させる析出処理部と、前記析出処理部で処理された前記消化液から得られる消化汚泥を燃焼する燃焼炉とを備える。そのため、燃焼時に蒸発するリン成分の量を減らし、燃焼炉に与える悪影響を抑制することができる汚泥の処理方法、汚泥の処理システムを提供することができる。したがって、本発明の汚泥の処理方法、汚泥の処理システムは、産業上の利用可能性を有する。
【符号の説明】
【０２２７】
１…汚泥の処理システム
２０…消化処理部
２１…嫌気槽（メタン発酵処理部）
２２…無酸素槽（硝化脱窒素処理部）
２２１…無酸素部
２２２…好気部
２３…好気槽（好気菌消化処理部）
３０…吸着処理部（吸着槽）
３０’…吸着処理部
３１…処理槽
３２…第１の配管
３３…第２の配管
３４…夾雑物除去手段
３５…カラム（容器）
３６…吸着剤
４０…析出処理部（析出槽）
４１…析出剤
４２…析出剤添加手段
４３…撹拌手段
５０…脱水装置
６０…燃焼炉
６１…流動媒体（砂）
６２…分散板
６３…ガス供給部
７０…乾燥装置
Ｓ１…汚泥
Ｓ…消化液
ＳＳ…消化汚泥
【図１】
2019217475.tif 000003
【図２】
2019217475.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2019217475.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
2019217475.tif 000017
【図１６】
2019217475.tif 000018
【図１７】
2019217475.tif 000019
【図１８】
2019217475.tif 000020
【図１９】
2019217475.tif 000021
【図２０】
2019217475.tif 000022
【図２１】
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【図２２】
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