(57)【要約】【課題】従来廃棄されていた下水汚泥を用いて吸着剤を生産する方法を提供すること。【解決手段】下水等の有機性汚水を生物処理する施設から発生する繊維分を豊富に含む最初沈殿池汚泥若しくはそれに相当する生物処理工程の前工程で重力分離される汚泥から繊維分を選択的に回収し、水分除去後、微細粉末状にし、熱硬化性樹脂と混合し、加熱することにより、吸着剤を作成する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
下水等の有機性汚水を生物処理する施設から発生する繊維分を豊富に含む最初沈殿池汚泥若しくはそれに相当する生物処理工程の前工程で重力分離される汚泥から繊維分を選択的に回収し、水分除去後、微細粉末状にし、熱硬化性樹脂と混合し、加熱することにより、吸着剤を作成することを特徴とする下水汚泥からの吸着剤生産方法。
【請求項２】
目幅０．０５０ｍｍから２．００ｍｍのメッシュ状スクリーンを用いて最初沈殿池汚泥からの繊維分を回収することを特徴とする請求項１記載の下水汚泥からの吸着剤生産方法。
【請求項３】
下水汚泥から繊維分を回収する処理施設で発生する嫌気性消化ガスのエネルギ変換時及び／又は脱水ケーキ焼却時に発生する余熱を、水分除去及び熱硬化性樹脂と混合した繊維分の加熱処理に利用することを特徴とする請求項１又は２記載の下水汚泥からの吸着剤生産方法。
【請求項４】
最初沈殿池汚泥から選択的に回収した繊維分に木質系産業廃棄物を微細粉末化した繊維分を混合することを特徴とする請求項１、２又は３記載の下水汚泥からの吸着剤生産方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下水汚泥から吸着剤を生産する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、最初沈殿池汚泥中の繊維分は、通常、余剰汚泥と混合され、嫌気性消化等の減量化処理の後、脱水、焼却、埋立等の処分がなされていた。
【０００３】
一方、下水等の有機性汚水を活性汚泥により生物処理する施設で吸着能を有する物質は、脱臭や処理水からの有機物、界面活性剤、色等除去の高度処理の用途に大量に用いられており、これらの用途には、通常、活性炭が用いられる場合が多く、この活性炭は、すべて施設外で生産されたものを購入していた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上記従来の下水処理における下水汚泥の処理方法及び吸着剤使用の現状に鑑み、従来廃棄されていた下水汚泥を用いて吸着剤を生産する方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明の下水汚泥からの吸着剤生産方法は、下水等の有機性汚水を生物処理する施設から発生する繊維分を豊富に含む最初沈殿池汚泥若しくはそれに相当する生物処理工程の前工程で重力分離される汚泥から繊維分を選択的に回収し、水分除去後、微細粉末状にし、熱硬化性樹脂と混合し、加熱することにより、吸着剤を作成することを特徴とする。
【０００６】
この場合において、目幅０．０５０ｍｍから２．００ｍｍのメッシュ状スクリーンを用いて最初沈殿池汚泥からの繊維分を回収することができる。
【０００７】
また、下水汚泥から繊維分を回収する処理施設で発生する嫌気性消化ガスのエネルギ変換時及び／又は脱水ケーキ焼却時に発生する余熱を、水分除去及び熱硬化性樹脂と混合した繊維分の加熱処理に利用することができる。
【０００８】
また、最初沈殿池汚泥から選択的に回収した繊維分に木質系産業廃棄物を微細粉末化した繊維分を混合することができる。
【発明の効果】
【０００９】
下水処理施設では、脱臭や処理水からの有機物、界面活性剤、色等の除去といった高度処理の用途に吸着剤が用いられる場合が多いが、これらの吸着材はヤシ殻、竹等の植物質又は石炭質又は石油質等を原料に生産、使用されている。
ここで、汚水を活性汚泥により生物処理する下水処理施設でも、植物質の懸濁物質状の繊維分が豊富に流入することに鑑み、この繊維分を、例えば、目幅０．０５０ｍｍから２．００ｍｍのメッシュ状スクリーンを用いて最初沈殿池汚泥から選択的に回収することにより、吸着材使用施設内で吸着材の生産を行うことが可能となる。
【００１０】
また、吸着剤生産時には、一般的に加温を要する工程があるが、嫌気性消化槽及び／又は脱水ケーキ焼却設備を有する下水等の有機性汚水を活性汚泥により生物処理する施設では、加温の用途に既存の設備より嫌気性消化ガスからのエネルギ変換時に発生する余熱及び／又は脱水ケーキ焼却時に発生する余熱を得ることができるため、外部から電気エネルギ及び／又は石油化学系エネルギの投入を要せず又は最小限に留めることができる。
【００１１】
したがって、最初沈殿池汚泥より、選択的に繊維分を回収することにより、本来最終的には廃棄される汚泥組成中の繊維分を吸着材として生産することが可能になり、また、生産された施設で利用可能であるため、経済性にすぐれた吸着剤の生産システムを構築することが可能になる。
【００１２】
本来、大規模下水処理場から発生する最初沈殿池汚泥は、最終的には産業廃棄物として処分される場合が多いが、本発明により、最初沈殿池汚泥から有用物質を選択的に回収することにより、吸着剤を生産することがでるようになった。
ここで、この吸着剤生産に必要な熱エネルギは、嫌気性消化ガスの電気エネルギ変換時及びボイラでのメタンガス燃焼に伴う熱及び／又は脱水ケーキ焼却時に発生する熱を利用できるようになり、加温の用途への外部から電気エネルギ及び／又は石油化学系エネルギの投入を最小限にすることができ、より経済的に吸着剤の生産を行うことができる。
そして、下水処理施設で吸着剤は、脱臭や処理水からの有機物、界面活性剤、色等の除去といった高度処理の用途にも用いられており、生産する下水処理施設で需要があり運送コストを要せず、安価に使用することが可能である。
【００１３】
さらに、最初沈殿池汚泥から選択的に回収した繊維分に木質系産業廃棄物を微細粉末化した繊維分を混合することにより、吸着材の生産量を増大することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の下水汚泥からの吸着剤生産方法の実施の形態を、図面に基づいて説明する。
【００１５】
繊維分を豊富に含む最初沈殿池汚泥若しくはそれに相当する生物処理工程の前工程で重力分離される汚泥には繊維分が豊富に含まれており、この繊維分のほとんどはトイレットペーパー由来であることが既に知られている。
【００１６】
この最初沈殿池汚泥から繊維分を選択的に回収するが、ここで、最初沈殿池汚泥からの繊維分の回収には、例えば、特開平０８−０３３８０７号公報に開示されているような端状スクリーンを水路と平行に、かつ水路水面下に没するように張架配設するとともに、この無端状スクリーンを回転駆動し、かつスクリーンにて捕捉された繊維分を回収するようにしたスクリーン移動式除塵機で、目幅０．０５０ｍｍから２．００ｍｍのメッシュ状スクリーンを用いて繊維分を回収することができる。
【００１７】
なお、繊維分の回収に用いるスクリーンは、上記のものに限定されず、所定の目幅のスクリーンであれば、スクリーン形状はこだわらることはなく、パンチングメタル等を用いてもよい。
さらに、スクリーン設置形状は、特開平０８−０３３８０７号公報に開示されているような捕捉個所面積を拡大した４面濾過でなくとも２面濾過でもよい。
【００１８】
回収した繊維分は、砂分等の不純物が大量に含まれている場合、洗浄工程で不純物除去の観点から処理水等で簡単に洗浄してもよいが、特に要しない場合が多い。
この洗浄後の繊維分の回収も、目幅０．０５０ｍｍから２．００ｍｍのメッシュ状スクリーンを用いることにより、容易に繊維分を選択的に回収することができる。
【００１９】
回収後の繊維分は、水分除去を行うため、ベルトプレス、スクリュープレス等の機械脱水を行い、さらに、乾燥処理を行う。
乾燥処理終了後の繊維分は、団粒固化し、次工程での熱硬化性樹脂との円滑な混合が困難である。このため、破砕機により微細粉末状にする。
【００２０】
ここで、この水分除去時の乾燥処理及び熱硬化性樹脂と混合後の加熱処理には、嫌気性消化ガスの電気エネルギ等への変換時及び／又は脱水ケーキ焼却時に発生する余熱を利用することにより、各工程で外部からのエネルギの投入を要しない又は最小にすることができる。
【００２１】
さらに、最初沈殿池汚泥から選択的に回収した繊維分に、下水処理場外から発生する繊維分、例えば、建築、古紙、剪定、稲わら等の木質系産業廃棄物を微細粉末化して混合することにより、吸着材の生産量を増大することも可能である。
また、破砕工程に投入する下水処理場外から発生する繊維分が十分乾燥していない場合、乾燥処理を行う必要がある。
【００２２】
破砕工程にて微細粉末化された繊維分は、熱硬化性樹脂と十分混合し、加熱、成形処理を行う。
この場合、加熱処理の温度は、微細粉末の繊維質が、燃焼又は炭化し、熱硬化性樹脂が燃焼若しくは炭化せず形状を留めることができる温度である必要がある。この加熱処理により、微細粉末の繊維質部が空洞化し、多孔質の吸着剤が完成する。
【実施例１】
【００２３】
以下、本発明の下水汚泥からの吸着剤生産方法の一実施例を説明する。
図１に、下水等の有機性汚水を活性汚泥により生物処理する大規模下水処理場の一般的な汚泥処理のフローの一例を示す。
重力濃縮された余剰汚泥Ａと最初沈殿池汚泥Ｂは混合され、濃縮機１で、固形物濃度を高める。このとき、濃縮機１は設置されていることが望ましいが、機械濃縮を行わず重力濃縮のみで後段に送泥される場合もある。
濃縮機１で濃縮された汚泥は嫌気性消化槽２で嫌気消化される。ここで発生したメタンガスは、ガス発電若しくはボイラ用の燃料として使用され、ガス発電からは電気エネルギＣとメタンガス燃焼に伴う熱Ｄ、ボイラからもメタンガス燃焼に伴う熱Ｄが発生する。これらの熱は嫌気性消化槽２や施設暖房４等に加温利用される。
濃縮機１により濃縮された汚泥は、嫌気性消化槽２が存在する場合には嫌気性消化槽２に送泥されるが、嫌気性消化槽２が施設内にない場合は、濃縮機１で固形分濃度を高められた後、薬注・脱水５され、焼却６される。
同様に、嫌気性消化後の残留固形物も薬注・脱水５された後、焼却６される。
汚泥焼却時に発生する熱Ｅは、メタンガス燃焼に伴う熱Ｄと同様に、嫌気性消化槽２や施設暖房４等の加温に利用される場合が多い。
【００２４】
次に、図２に、汚泥処理過程で吸着剤生産工程を設けた場合のフローの一例を示す。
最初沈殿池汚泥Ｂから繊維分回収用スクリーン７により繊維分を選択的に回収し、必要に応じて、洗浄工程８で不純物除去の観点から処理水等で簡単に洗浄する。この洗浄後の繊維分の回収も、目幅０．０５０ｍｍから２．００ｍｍのメッシュ状スクリーンを用いることにより、容易に繊維分を選択的に回収することができる。
洗浄後の繊維分は、脱水・乾燥工程９に移送される。
ここでは先ず、脱水処理を行った後、乾燥処理を行う。
乾燥した繊維分は、破砕工程１０に移送され、微細粉末化する。
微細粉末化した繊維質は、混合工程１１にて熱硬化性樹脂Ｆと十分な混合を行い、加熱工程１２で加熱処理を行うことにより、吸着剤Ｈが作成される。
この吸着剤Ｈの生産量は、下水処理場外から発生する繊維分、例えば、建築、古紙、剪定、稲わら等の木質系産業廃棄物Ｇを破砕工程１０に投入し、微細粉末化することにより増大を図ることができる。また、木質系廃棄物Ｇが多量に水分を含んでいた場合、乾燥処理を行う必要がある。
なお、図１における濃縮機１は設置されていることが望ましいが、機械濃縮を行わず、重力濃縮のみで後段に送泥される場合もある。濃縮機１より濃縮された汚泥は嫌気性消化槽２が存在する場合には、嫌気性消化槽２に送泥されるが、嫌気性消化槽２が施設内にない場合は、薬注・脱水５された後、焼却６される。
同様に、嫌気性消化後の残留固形物も薬注・脱水５された後、焼却６される。
汚泥焼却時に発生する熱Ｅやメタンガス燃焼に伴う熱Ｄは、嫌気性消化槽２の加温や施設暖房４のほか、脱水・乾燥工程９や加熱工程１２に利用される。
【００２５】
次に各構成部の作用について述べる。
下水等の有機性汚水を生物処理する施設から発生する汚泥には、無生物主体で有機物を豊富に含む生物処理前段の最初沈殿池で系外に引き抜かれる最初沈殿池汚泥と生物処理槽後段の沈殿槽で系外に引き抜かれる微生物主体の余剰汚泥の２種に大別される。
繊維分を豊富に含む最初沈殿池汚泥若しくはそれに相当する生物処理工程の前工程で重力分離される汚泥には、繊維分が豊富に含まれており、この繊維分のほとんどはトイレットペーパー由来であることが既に知られている。
図２より、最初沈殿池より発生する最初沈殿池汚泥Ｂは繊維分を豊富に含み、目幅０．０５０ｍｍから２．００ｍｍのメッシュ状スクリーンを有する装置で回収することができる。
最初沈殿池汚泥Ｂからの繊維分の回収には、特開平０８−０３３８０７公報に開示されているような端状スクリーンを水路と平行に、かつ水路水面下に没するように張架配設すると共に、この無端状スクリーンを回転駆動し、かつスクリーンにて捕捉された繊維分を回収するようにしたスクリーン移動式除塵機で、目幅０．０５０ｍｍから２．００ｍｍのメッシュ状スクリーンを用いて繊維分を回収することができる。
なお、繊維分の回収に用いるスクリーンは、上記のものに限定されず、所定の目幅のスクリーンであれば、スクリーン形状はこだわらることはなく、パンチングメタル等を用いてもよい。
さらに、スクリーン設置形状は、特開平０８−０３３８０７号公報に開示されているような捕捉個所面積を拡大した４面濾過でなくとも２面濾過でもよい。
回収した繊維分は、洗浄工程８で砂分等の不純物が大量に含まれている場合、処理水等で洗浄してもよいが、特に要しない場合が多い。
この洗浄後の繊維分の回収も、目幅０．０５０ｍｍから２．００ｍｍのメッシュ状スクリーンを用いることにより、容易に繊維分を選択的に回収することができる。
回収された洗浄繊維分は、水分除去の目的で脱水乾燥工程９で、先ず脱水されるが、脱水装置はベルトプレス、スクリュープレス等脱水を行うことができる装置であればその種を問わず、また、既に下水処理施設に設置されている脱水機を使用してもよい。
脱水後の繊維分は乾燥処理を行い、最終的には含水率を２０％以下、望ましくは１０％程度まで乾燥を行う。
含水率が２０％以下程度に乾燥した繊維分は、団粒固化し、熱硬化性樹脂Ｆとの混合は困難である。
したがって、破砕工程１０で、微細粉末化する。
ここで、建築、古紙、剪定、稲わら等の木質系産業廃棄物Ｇを破砕工程１０で同様に微細粉末化、混合し、吸着材Ｈの生産量を増大することも可能である。
微粉末化した繊維分は、混合工程１１にて、熱硬化性樹脂Ｆと混合する。熱硬化性樹脂Ｆは、その使用に際し、人体に対し安全かつ無害であれば特にその種を特定しないが、例えば、フェノール樹脂（住友ベークライト製ＰＲ−５１４６４）を好適に用いることができる。このフェノール樹脂を用いた場合、混合工程１１での繊維分と熱硬化性樹脂の混合重量比は、１：４〜１：１程度、好ましくは、１：２程度とする。
十分に、繊維分と熱硬化性樹脂Ｆを十分混合し、加熱工程１２で、加熱、成形処理を行うことにより、吸着剤Ｈを生産することができる。
この場合、加熱処理の温度は、微細粉末の繊維質が、燃焼又は炭化し、熱硬化性樹脂が燃焼若しくは炭化せず形状を留めることができる温度である必要がある。この温度条件を満たす必要があるが、上記のフェノール樹脂を用いて加熱処理を行った場合、３００〜５００℃、好ましくは、４００℃程度とする。なお、加熱工程１２を窒素ガス雰囲気下で行うことにより、空気雰囲気下で加熱処理を行う場合より、吸着剤Ｈに強い吸着効果を発揮させることができることが確認できた。
ここで、この水分除去時の乾燥処理及び熱硬化性樹脂と繊維分の混合後の加熱処理には、メタンガス燃焼に伴い発生する熱Ｄ及び／又は脱水ケーキ焼却時に発生する熱Ｅを利用することができ、各工程で外部からのエネルギの投入を要しない又は最小にすることができる。
この加熱処理により、微細粉末の繊維質部が空洞化し、多孔質の吸着剤Ｈが完成する。
【００２６】
以上、本発明の下水汚泥からの吸着剤生産方法について、その実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明の下水汚泥からの吸着剤生産方法は、下水等の有機性汚水を活性汚泥により生物処理する施設で、繊維分を高濃度に含む最初沈殿池汚泥が発生し、嫌気性消化槽での発生する嫌気性消化ガスのエネルギ変換時の余熱が利用可能及び／又は脱水ケーキ焼却時の余熱を利用可能な排水処理施設で好適に実施できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】大規模下水処理場の一般的な汚泥処理のフローの一例を示す説明図である。
【図２】汚泥処理過程で吸着剤生産工程を設けた場合のフローの一例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００２９】
Ａ    余剰汚泥
Ｂ    最初沈殿池汚泥
Ｃ    電気エネルギ
Ｄ    メタンガス燃焼に伴い発生する熱
Ｅ    汚泥燃焼に伴い発生する熱
Ｆ    熱硬化性樹脂
Ｇ    木質系廃棄物
Ｈ    吸着剤
１    濃縮機
２    嫌気性消化槽
３    ガス発電・ボイラ
４    施設暖房他
５    薬注・脱水
６    焼却
７    繊維分回収用スクリーン
８    洗浄工程
９    脱水・乾燥工程
１０  破砕工程
１１  混合工程
１２  加熱工程
【図１】
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【図２】
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