(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、森林再生の道につながることを考えると身近にあって構造改革的な手段となる。次に技術的に従来からの高分子系、無機系の凝集剤を主力にした世界から先ずその量を減らすには、本件処理の木炭粉の使用による以外にないと考え進めてきたものである。木炭粉の吸着能による脱臭と、固液分離のもととなる汚泥の凝集、架橋形成を助ける水中イオン形成は生化学的、物質的能力を解決の手段としている。【特許請求の範囲】
【請求項１】
下水処理場に入る下水汚泥は初波汚泥の重力濃縮汚泥をはじめとして、活性汚泥処理法を経た汚泥、又消化槽法を経た汚泥の総てに木炭粉を軸として固液分離の助剤として高分子凝集剤の副用により、脱臭された脱水ケーキを生産する木炭粉使用を特長とする下水汚泥の処理方法。
【請求項２】
本発明ではスラリー形成後脱水機械は木炭粉を使用するので磨耗度の少ないフィルタープレスを採用することにより含水率の少ない脱水ケーキを生産し、次工程の粒状化又は粉状化に好結果をもたらすことを特長とする。。
【請求項３】
本発明の木炭粉を使用した脱水ケーキは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。作物に対し木炭粉の物理性と水溶性ミネラルが生化学効果をもたらし、土壌改良効果ならびに地力増進効果、そして肥料効果を長期に果たすことを特長とする。
【請求項４】
脱水ケーキの燃料化を目的にする場合、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を容易に燃えやすく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混入させる固液分離と脱臭を目的にした下水汚泥の処理に関する。
【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パーセントの原水の中にある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パーセント前後にして、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パーセント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。
【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渋滞がある場合を考え、木炭粉入り脱水ケーキのカロリーの高さを利用して燃焼させ電力を起す材料にすることも課題である。
【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するために高分子系凝集剤を副用する。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、乾燥度が早く、又カロリーの高さから余熱を利用した乾燥工程の効率化をはかり、発電施設を含めコスト安の電力を造ることにする。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明は下水汚泥処理の主たる目的である水の浄化と固形物である有機物処理の２つである。本件はその後者である。有機物処理は悪臭を供いそして現状機械脱水では途中で高分子凝集剤の力を借りて実施されているが、その結果は含水率８０パーセント前後で悪臭が残っているので大型都市では焼却の方向に向けている。農業資材化のリサイクルが好まれる地方市町村クラスは悪臭除去のため脱水ケーキをコンポスト化に向けているので、処理場外の業者に別途産業廃棄物として引渡している。本発明の形態は自然物たる木炭粉を使用するので悪臭の除去が可能であるから、脱水ケーキの生産物を粒状化又は粉状化に加工してコンポスト化にせず直ちに作物に施せる形態にするものである。この形態の裏付けとなる根拠は、木炭粉の多孔質による吸着脱水となり、有機物分解は木炭粉入り脱水ケーキが土壌に入るや木炭粉の持つ水溶性ミネラルを中心に微生物が集中し土壌菌を活性化させ分解を促進させるからである。
【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、接触面積の関係から２ミリメートルアンダーのものとしている。乾燥度は含水率１５パーセントから２０パーセントの間とする。乾燥度が余り高いのは飛散りで作業性を悪くするからで、さりとて含水率を下げるためのものでもあるから２０％前後とした。又木炭粉の製造温度は５００℃から７５０℃の中温炭が比表面積大きく、その他ミネラルの含有量とバランスの関係で良とする。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、スラリーの固形物４パーセントとして、スラリーに対し２パーセントから３パーセントが適量である。２パーセント以下では脱水ケーキになっても臭い分が残るからである。
【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パーセントとする。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。
【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パーセントの脱水ケーキとなる。
【０００８】
【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。粉状加工は別途に同じ木炭粉を追加添加し、脱水率を下げ粉状にして使い安くするものである。
【実施例５】
木炭粉入り脱水ケーキの燃料化発電は農業資材目的の木炭粉３％の投入で５６００カロリー／ｇがカロリーメータにより確認されている。燃焼化の場合は脱臭を必要とせず、従って木炭粉の投入量を２％としてフィルタープレスの機能する範囲でよい。２％でも５０００カロリー／ｇを確保できる。フィルタープレスによって６５％の含水率となるが、脱水ケーキは未だせんべい状の土の塊状である。この状態の中で焼却工程に入るや木炭粉の孔隙が空気膨張となり、ひび割れ状態から粉状化近くの状態となり、乾燥が急激に進み、難不燃物状態から脱却し効率よく燃えるのである。焼却炉の設備は燃やすだけの目的でなく、タービン運転による発電が目的であるから、脱水ケーキの性質とカロリーに合した専門的燃焼炉を構築すべきで、専門メーカーに委ね研究開発すべきである。本発明は減量目的で焼却するので、木炭粉の添加は逆に増量となるが、発電目的と統合的効率から考えられたものである。又木炭粉入り脱水ケーキは燃焼後の灰分に加里分多く、又水溶性ミネラルとなるので、灰分の内容が異なった有力な肥料となる。又発電に至ってはコストの安い動力源となって多量消費していた自らの動力を賄うことができる。余剰電力は電力会社に逆に売ることができる。
【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農業資材として土壌に入ってから、従来の化学薬品凝集剤と異なり物理的、化学的、生物的効果は大きく、既に知られているものである。次にこの用途の定着によって木炭粉づくりの附帯的効果に大きなものがある。それは間伐材処理に大きく貢献し森林再生の道を開くからである。山村の化学工場として木炭粉づくりがはじまるからである。木炭粉づくりは木材の熱分解によって生産されるが、それには一定の収率が伴い人件費と共に一定のコストが掛るので現在のそのままの農業資材化では需要家である農家にとって負担が大きすぎる。其処で人間の食の問題としての本件用途でそのコストを消化できるからである。そして化学肥料化から有機農業へ変わってゆく環境上のメリットが大きいのである。尚木炭粉づくりは同時に木酢液を生産するので、これ又農薬を減らす効果も大きいものがある。一方焼却発電もリサイクル効果であって、経営収支を大きく改善するものである。