(57)【要約】【課題】下水汚泥処理事業は処理に対して完全処理を要求されるものであるから、今日に至って従来からの技術改善は大きくされていない。木炭粉の物性が吸着能ならびに生物能があって下水汚泥処理分野に適っていることが分り、研究開発に取り組んできた。【解決手段】自然物である木炭粉を使用することは、無限の環境材料であることを第一に、公共事業である処理場側に環境課題を解決すること。経営上の収支を大きく改善できることになる。それは農業資材としての用途を狙ったものから一転して焼却発電という手段に、同じ脱水ケーキを使うことによって可能になったことである。従って本件のポイントは木炭粉と高分子凝集剤との併用で含水率６５％の脱水ケーキが可能となり生産されることである。【選択図】    なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
下水処理場に入る下水汚泥に対し、活性汚泥法たる生物処理をはじめとして、加圧浮上処理又重力濃縮汚泥処理を経た含水率９６前後の汚泥に対し、凝集剤として木炭粉と高分子凝集剤を併用し、次に脱水機械にフィルタープレスを採用することによって脱臭された含水率６５％の木炭粉入り脱水ケーキを生産する下水汚泥の処理方法。
【請求項２】
本発明の木炭粉入り脱水ケーキは、農業資材としてコンポスト化を必要とせず直接土壌に施すことを特長とする。又脱臭資材となることによって他所への運搬と貯蔵を可能にすることを特長とする。
【請求項３】
下水汚泥に限らずあらゆる粘結性あるだんご状を形成する難不燃物に対し、木炭粉を乾物計算で５０％以下の採算に合せ混入攪拌による脱水ケーキは、木炭粉の凝集能と木炭粉自身の熱量によって焼却によりタービン発電までの余力が存在することを特長とする。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
下水汚泥に対し木炭粉を投入させる。固液分理と凝集、脱水、焼却、発電の技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
下水汚泥処理の今日までの技術は全国的に温暖地区と寒冷地区では消化槽の嫌気性発酵に対する加温に差がある外は、大体大きく変らず１００％の原水の中にある１パーセントに満たない固形物を固液分離して、水を浄化して外部に流出できるものにし、固形物は最終的に地方では有機物としてリサイクルして農業資材え、市街区では焼却を主体にセメント材料等に処理されている。その処理技術の中心は活性汚泥法たる生物処理であり、固液分離が効率よくなされている。その後の固形分の処理には直接機械脱水の工程にゆくか、減容積と熱源確保のため消化槽工程を経て同じく機械脱水を行い脱水ケーキとして運搬可能な含水率８０％前後にして、後は外部の処理業者に処理料を払って渡している。内部処理としては焼却処理が主体である。いづれも莫大な経費をかけての設備が必要である。又従来からの処理方法で世界的に共通しているのは脱水工程前に有機、無機の化学薬品を凝集のために使用していることである。この凝集剤に自然物を使っての処理が無いのが実状である。そして次の脱水工程で使用する機械は遠心分離機、プレスコンベヤー、加圧フィルタープレス等多々各種あるが、一般に８０％以下の含水率にするのは難しく、完全処理とならないので外部業者に処理料を添えて最終処理しているのである。本件処理は悪臭を供うので環境上処理場の面積は広く、建造物又直接脱臭装置でその悪臭対策に苦慮しているのが実状である。
要するに従来の技術は各地区の厄介者と位置づけ完全処理のためには、経営収支に関係なく公共事業としての立場をとって無難な技術に終始している。今日の如く環境問題のトータルとして考える余有もないまま、増え続ける量に対処する技術で今日に至っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
悪臭対策、凝集対策に木炭粉を使い環境的に全工程を改善する。リサイクルのために５０日から７０日かけての長期コンポスト化工程にしない。脱臭、脱水後のケーキを粒状化又は粉状化に加工し直ちに作物に施せる農業資材化が第一にある。又本件は完全処理を必要とする性質上農業資材化のルートには昨今になって無理があり、木炭粉入り脱水ケーキのカロリーの高さを利用した燃焼、そして発電まで課題が大きくクローズアップされてきた。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
木炭粉を使用することである。木炭粉によって脱臭は解決するが、凝集には木炭粉だけでは時間が掛るので、その時間を連続工程にするために高分子系凝集剤を併用する。脱水機械にフィルタープレスを使用して磨耗を防ぎランニングコストを下げる。脱水ケーキ後の粒状化又は粉状化によって使い安く、貯蔵することもできる資材化にする。又燃料化の場合は木炭粉使用により、含水率６５％の脱水ケーキとなっているので、従来からの砂入り流動床炉によって燃焼させることである。砂入り流動床炉の中に水管を入れたボイラー装置が既に実現しているので可能なことである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明は下水汚泥処理の目的である水の浄化と固形物である有機物処理の２つであって、本件はその後者である。有機物処理は悪臭を伴い、そして現在機械脱水では高分子凝集剤の力を借りて実施されているが、その結果含水率は８０％前後になる。８０％では燃焼しにくいので一部消化槽のメタンガスを使った乾燥機による含水率６５％のものを混入し７５％〜７８％にして燃やしている。この形態は都市部に多い。又無機系凝集剤を使ったフィルタープレス処理の場合は含水率が６５％になるが、燃えないものにしているので、又悪臭もあるので、コンポストの方向に向け、多くは外部のコンポスト業者に処理料をつけて処理されている。これは地方の市町村に多い。本件の木炭粉を使用した場合は、脱臭されるので、コンポスト化する必要はなく、土壌に直接投入することが可能なのである。この形態は肥料化部分が出てくるので処理場側として処理料を支払うことなく有利である。又燃料化の形態は、脱水ケーキとして含水率６５％のままボイラー兼用の砂入り流動床炉に投入することができて、そのまま発電までゆくのである。この形態は灰分のみ残って主たる汚泥は無くなるのであるから、例え発電量が処理場側の従来からの動力費の半分であっても脱水ケーキなるものが全部無くなり処理料を支払うものが無くなるのである。この形態になることは管理費の大きい消化槽も不必要になる。又従来から使用されている無機系凝集剤もゼロとなるのである。従って新たに木炭粉購入の費用は支出されるが、新しい設備費とそれに合った管理費を含めて、大きく経営収支がプラスになるのである。環境上も化石燃料による発電と自然物の発電の相違となる。
【０００６】
【実施例１】
木炭粉は樹種は問わないが、針葉樹が容積重が小さく有利である。又木炭粉の粒度は容積重に関係があり、汚泥との接触面積から２ミリメートルアンダーのものとしている。粒子の細かいもの、乾燥度の高いものは飛散りの原因となるので、含水率２０％までは許容範囲である。さりとて使用目的の一つが含水率を下げるためのものであるから２０％までとした。又木炭粉の製造温度は５００℃から７５０℃の中温炭が非表面積が大きく、その他ミネラルの含有量が中温炭が多いからである。木炭粉の投入方法は水に混ぜる必要なくそのまま混入すればよい、スラリーに対する投入量は含水率９６％スラリーに対し２％〜３％が適量である。２％以下では脱水ケーキに悪臭が残るのと、凝集、脱水に至る工程が充分と言えないからである。
【０００７】
【実施例２】
本発明の木炭粉と共に副用する高分子凝集剤はカチオン系ポリマーを使用する。溶液度は０．２パーセント溶液として使用するのが、作業性よく適切な溶液度である。スラリーに対しての混入度はスラリーに対し前記溶液度に換算して０．３パーセントから０．５％とする。これは次工程の濾化、圧搾結果から産み出したものである。ポリマー凝集剤は環境上は毒性はないが土壌に入ってからの通気性を損うとされているが、同時に使用する相手が木炭粉であるから土壌に入ってからの物理性を損うことは減少されるからである。燃焼化の場合ポリマー凝集剤使用は従来からの実績では特に排ガス等に弊害はない。
【０００８】
【実施例３】
次は脱水工程であるが、本件ではフィルタープレスを特定するのは木炭粉が硬い物質であるから磨耗損の少ない機械にしなければランニングコストを大きく左右するからである。フィルタープレスは圧送、濾化、圧搾、剥離、水洗の５工程をスムーズに流れなければならない。そのために前記混入率がある。その結果含水率６５％の脱水ケーキとなる。前記５工程の中の剥離に関しては木炭粉使用の場合著しく良好である。
【０００９】
【実施例４】
脱水が終ればケーキヤードに移しそのまま場外に搬出して作物に施す体制に移すことができる。現状処理場側の仕事はこの工程で終わりであるが、一歩進めて粒状又は粉状に脱水ケーキを勧める場合は、新しく造粒機械を使って希望サイズにすることができる。造粒には脱水ケーキを燃やす別途焼却が必要で、その熱源をもって乾燥度を４５％までに落す必要がある。粉状化も同じく脱水ケーキ熱源にした焼却炉の熱をもって乾燥スクリューで粉状化する。
【００１０】
【実施例５】
木炭粉入り燃料化発電は、先づ脱水ケーキまで木炭粉投入量は農業資材と異なり脱臭に大きなポイントを置かないでよいので最低率２．５％としてもよい。要は６５％含水率のケーキを先づつくることである。木炭粉の粒度その他は実施例１のとおりである。ボイラー兼用の焼却炉は従来のストーカー方式ではなく難燃物焼却の砂入り流動床炉がよい。何故なら含水率６５％の材料となると一般には乾燥工程の必要性を問われることになるが、既に７５％から８０％の下水汚泥そのものを砂入り流動床炉で燃やしているからである。このことは外部での乾燥工程を必要としないからである。最終施設としての設計は専門メーカーに委ね、脱水ケーキの性質とカロリーに合した多くの築炉要素を取入れた計算で焼却炉兼ボイラーを構築すべきである。本件の如き木炭粉と下水汚泥の取組みは今日まで何処にも無く実証例はない。もともと木炭粉の使命は燃料とされているもので、今日は農業資材目的の研究開発から出てきたものであるが、凝集と脱水効果をもたらすことができたことが、下水汚泥の使命である完全処理の要求に合し、燃やす利点を考えたものである。発電までに至った根拠は既に７５％から８０％の含水率のものが燃える実績があるので、６５％とのその差は１０％を越えるものがあり、その差を埋めるエネルギーは大きく、又汚泥の発熱量全国平均４１５０カロリーに対し木炭粉の平均カロリー7０００カロリー前後あるので、この両者の配合比率はドライベースで汚泥６に対し木炭粉４の割合になるので、その発熱量の増加は発電可能な余力となるからである。又木炭粉添加の汚泥はひび割れ状態を起し乾燥度が早く進むことは長年の経験で分っているものである。
【発明の効果】
本発明は下水汚泥処理の構造改革とも言うべきもので、先ず環境問題として処理工程中に脱臭効果があり、処理場の中に脱臭設備等が不必要となる。脱水ケーキである菌体チャコールは土壌に入ってから、従来の化学薬品である無機系凝集剤と異り、物理的、化学的効果は透水性、通気性となってその効果は既に知られているもので、生物的効果は土壌菌を活性化させる点で大きなものがある。ところが近年の農業資材業界は「よいから」「安いから」で片付かない混迷の度合を増しており、完全処理のはけ口としての場では無いことになっている。其処で処理方法として焼却発電の方向に切り変えることにより、環境に優しく完全処理の役目を果たすことになる。又付帯的に本件は木炭粉の消費量は頗る多く、木炭粉製造のために要する森林の伐採は、今日の森林の課題である間伐材処理を第一に、CO２問題に寄興する森林再生の道につながるのである。本件発明の下水汚泥処理の材料として化学薬品からこの木炭粉に変ることになれば、山村の炭化化学工場が各地に一せいに出現することになるのである。一方処理場側も産業廃棄物として処理料を支払っての処理と一変して経営収支を動力費をはじめとして管理費全般に亘り大きくプラス方向に向ける利点があるのである。合せて環境問題に貢献することになる。