(57)【要約】【課題】添加する酸の量及び処理コストを抑制し、かつ短期間に処理することができるようにした汚泥の処理方法を提供すること。【解決手段】下水を生物処理することによって発生する余剰な活性汚泥微生物の処理において、汚泥に対して酸を加え、ｐＨが５以下になるように調整し、これを６０℃以上に加熱処理する酸加熱法を適用した後、嫌気性消化処理を行う。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
下水を生物処理することによって発生する余剰な活性汚泥微生物の処理において、汚泥に対して酸を加え、ｐＨが５以下になるように調整し、これを６０℃以上に加熱処理する酸加熱法を適用した後、嫌気性消化処理を行うようにしたことを特徴とする汚泥の処理方法。
【請求項２】
嫌気性消化を２段階で行い、第１段階の酸発酵において生成した有機酸を、酸加熱法の酸として利用するようにしたことを特徴とする請求項１記載の汚泥の処理方法。
【請求項３】
嫌気性消化を第２段階で行い、第２段階のメタン発酵において発生するメタンガスを、前段の酸加熱法及び後段の嫌気性消化法の熱源の燃料として利用するようにしたことを特徴とする請求項１又は２記載の汚泥の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、汚泥の処理方法、特に、下水等の汚水中の有機物等を活性汚泥と混合させることにより生物処理し、その後段で行われる固液分離により得られる分離液を処理水として放流し、分離汚泥を生物反応槽に返送するとともに一部の余剰汚泥を処理・処分するようにした汚泥の処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、汚泥処理方法として採用されている嫌気性消化法は、下水処理によって発生した余剰活性汚泥微生物を適切な濃度まで濃縮した後、嫌気状態に保たれたタンクヘ投入し、適切な温度条件下で嫌気性微生物によって消化・分解させるようにしたもので、このとき、タンク内の温度が処理効率に大きな影響を与えるので、現在用いられている方法では、一般的に３５℃程度の中温処理法が用いられているが、さらに効率を良くするために、温度を上げ、６０℃程度で処理を行う高温処理法とがある。
さらに、嫌気性消化法では、第１段階で有機物が有機酸や低級アルコールに分解され、次いで第２段階でこれらの物質がメタンや二酸化炭素などの最終生成物に分解されるので、この処理を通して汚泥量の減少と質の安定化を図ることができるとともに、一方、最終生成物として発生するメタンは回収され、タンク内を加温するためのボイラー燃料の一部として用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の嫌気性消化法については、第１段階で有機物が有機酸や低級アルコールに分解され、次いで第２段階でこれらの物質がメタンや二酸化炭素などの最終生成物に分解されるが、代謝活性が極めて緩やかな嫌気性微生物を使用するため、処理に要する時間が長くかかり、一般的に、中温処理法で３０日程度、高温処理法でもその半分程度の日数を必要とし、このため処理装置が必要以上に大きくなるという問題があった。
また、処理時間を短縮するために高温処理法を用いる場合には、６０℃程度まで温度を上げるために大きなエネルギーが必要となり、最終生成物として得られるメタンを燃焼させるだけでは十分のエネルギーを得ることができず、新たに別途エネルギーを添加する必要があり、燃料代が高く処理コストが大となるという問題があった。
【０００４】
本発明は、上記従来の嫌気性消化法の有する問題点に鑑み、添加する酸の量及び処理コストを抑制し、かつ短期間に処理することができるようにした汚泥の処理方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の汚泥の処理方法は、下水を生物処理することによって発生する余剰な活性汚泥微生物の処理において、汚泥に対して酸を加え、ｐＨが５以下になるように調整し、これを６０℃以上に加熱処理する酸加熱法を適用した後、嫌気性消化処理を行うようにしたことを特徴とする。
【０００６】
本発明の汚泥の処理方法は、第１段階の酸加熱法で、汚泥にｐＨが５以下となるように酸を添加し、かつ６０℃以上に加熱する化学的処理を行い、第２段階に嫌気性消化法で嫌気性微生物にて消化処理する生物学的処理を行うようにして、酸加熱法と嫌気性消化とを組み合わせ一連として処理しているため、酸加熱法において汚泥を構成する微生物の細胞壁や細胞膜、細胞質に損傷を与えたり、微生物そのものを殺傷することができるので、微生物によって分解しやすい形になっており、続く嫌気性消化法において嫌気性微生物が消化する速度を早くすることができ、処理に要する時間を減少させることが可能となる。
【０００７】
また、嫌気性消化法を２段階で行い、第１段階の酸発酵において生成した有機酸を、酸加熱法の酸として利用することができる。
【０００８】
これにより、嫌気性消化法における中間生成物として生成される有機酸を分離し、第１段階の酸加熱法に利用することによって新たに添加する酸の量を少なくすることができる。
【０００９】
また、嫌気性消化法を第２段階で行い、第２段階のメタン発酵において発生するメタンガスを、前段の酸加熱法及び後段の嫌気性消化の熱源の燃料として利用することができる。
【００１０】
これにより、嫌気性消化法の最終生成物として得られるメタンガスを、酸加熱法の加温用熱源及び嫌気性消化での保温用熱源として利用することで、新たに添加する熱エネルギーの量を少なくすることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の汚泥の処理方法の実施の形態を図面に基づいて説明する。
本発明の汚泥の処理方法は、酸加熱法と嫌気性消化法とを組み合わせ、さらに、嫌気性消化を、前段の有機酸生成と、後段のメタン生成の２段階で行い、これらを一連の方法として組み合わせることにより、中間生成物として生成される物質の有機酸を有効利用し、使用する酸の量を抑制できるだけでなく、従来の嫌気性消化単独処理よりも処理に要する時間を減少させるようにするものである。
【００１２】
水処理系において発生した余剰汚泥Ａは、まず酸加熱槽１に導かれ、ここで酸Ｂが添加されてｐＨが５以下となるように調整されるとともに、汚泥を構成する微生物の細胞壁や細胞膜、細胞質に損傷を与えたり、微生物そのものを殺傷することができるように加熱する。
この酸Ｂを添加した汚泥の加熱は、特に限定されるものではないが、例えば熱蒸気Ｃによって６０℃以上に、好ましくは８０℃程度に加熱されるようにする。このようにして、余剰汚泥Ａは、酸加熱槽１において一定時間経過するようにすることにより処理された後、酸加熱処理汚泥Ｄとして第１消化槽２へ導入する。
【００１３】
このように酸加熱処理を行ったものは、微生物によって分解しやすい形になっており、続く嫌気性消化法において嫌気性微生物が消化する速度を早くしたり、発生するメタンガスの量を増加させることが可能となる。
また、酸加熱処理された汚泥は、まず有機酸等に分解されるが、これを固液分離することによって有機酸を含む溶液が得られる。酸加熱法ではｐＨを下げるとともに、その酸化力を利用するために硫酸等の強酸を用いるが、この有機酸についてはｐＨを下げることができるので、添加する強酸の量を減らすことができる。
【００１４】
この第１消化槽２では、酸加熱処理汚泥Ｄは酸性で反応が行われるが、場合によってはｐＨが低くなりすぎると、逆に反応が遅くなるので必要に応じてアルカリＥを添加し、これにより酸加熱処理汚泥Ｄの酸性反応が効率的に行われるよう適切なｐＨが保たれるように調節する。
また、第１消化槽２は、６０℃程度に保温されており、酸加熱処理汚泥Ｄが持ち込む熱量のほか、必要に応じて熱蒸気Ｃによって加温されるようにする。このときの加熱用熱源としては、後段の嫌気性消化法で発生するメタンガスを燃焼させて利用することが可能である。
【００１５】
このように第１消化槽２において数日間、分解処理を受けた半消化汚泥Ｆは、次に固液分離槽３に導入される。この固液分離槽３において半消化汚泥Ｆは、有機酸Ｇと残留汚泥Ｈに分離される。
また、有機酸Ｇは酸加熱槽１へ戻すようにして供給され、酸加熱法における酸性成分として利用される。
なお、有機酸Ｇを酸加熱槽１へ返送しない場合には、２段階の消化を行う必要はなく、１槽の消化槽で処理を行うことも可能である。
【００１６】
また、固液分離後の固形物において、完全に分離されなかった有機酸Ｇと残留汚泥Ｈとは、第２消化槽４へ導かれ、ここで嫌気性消化法の嫌気性微生物によって分解され、最終的にメタン等にまで分解されるようにする。
酸加熱法に続く嫌気性消化法でも、嫌気性微生物による有機物の消化・分解が行われるが、その効率を高めるためにも、第１消化槽２と同様に、６０℃程度に保温され、６０℃以上での高温で処理を行うようにする。
この場合、酸加熱処理された汚泥は死滅しており、また細胞壁の破壊等によって分解しやすい形になっているため、処理に要する時間を半分程度に減らすことも可能である。
この第２消化槽４で有機酸Ｇは、メタンガスＩにまで分解され、残留汚泥はさらに分解され安定した消化汚泥Ｊとして系外に排出され、脱水、焼却等の適切な処理が行われる。
【００１７】
一方、生成されたメタンガスＩは、回収されてボイラー５に供給され、該ボイラー５において他の燃料、例えば重油Ｋなどと共に燃焼させ、酸加熱法の加熱用熱源として、また嫌気性消化法における保温用熱源として利用し、酸加熱槽１、第１消化槽２及び第２消化槽４の加温に用いる熱蒸気Ｃを生成するようにする。
なお、この場合、必要によりメタンガスを一時貯留するためのガスタンク（図示省略）を設けることがある。
【００１８】
このように、嫌気性消化と酸加熱法を組み合わせ、嫌気性消化によって生成する有機酸やメタンガスを酸加熱法に利用することにより、汚泥処理に要する酸の量や加熱用燃料を減らすことができ、また、酸加熱法が嫌気性消化の前処理になるため、嫌気性消化に要する処理時間を短縮することもでき、よって処理装置を従来より小さくすることができる。
【００１９】
【発明の効果】
本発明の汚泥の処理方法によれば、第１段階の酸加熱法で、汚泥にｐＨが５以下となるように酸を添加し、かつ６０℃以上に加熱する化学的処理を行い、第２段階に嫌気性消化法で嫌気性微生物にて消化処理する生物学的処理を行うようにして、酸加熱法と嫌気性消化とを組み合わせているため、酸加熱法において汚泥を構成する微生物の細胞壁や細胞膜、細胞質になんらかの損傷を与えたり、微生物そのものを殺傷することができるので、微生物によって分解しやすい形になっており、続く嫌気性消化法において嫌気性微生物が消化する速度を早くなり、処理に要する時間を減少させたり、発生するメタンガスの量を増加させることが可能となる。
【００２０】
また、嫌気性消化法における中間生成物として生成される有機酸を分離し、第１段階の酸加熱法に利用することによって新たに添加する酸の量を少なくすることができる。
【００２１】
また、嫌気性消化法の最終生成物として得られるメタンガスを、酸加熱法の加温用熱源及び嫌気性消化での保温用熱源として利用することで、新たに添加する熱エネルギーの量を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の汚泥の処理方法の１実施例のフロー図である。
【符号の説明】
１    酸加熱槽
２    第１消化槽
３    固液分離槽
４    第２消化槽
５    ボイラー
Ａ    余剰汚泥
Ｂ    酸
Ｃ    熱蒸気
Ｄ    酸加熱処理汚泥
Ｅ    アルカリ
Ｆ    半消化汚泥
Ｇ    有機酸
Ｈ    残留汚泥
Ｉ    メタンガス
Ｊ    消化汚泥
Ｋ    重油
【図１】
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