(57)【要約】廃水浄化に際して、有機物、二価鉄およびリンを含有したスラッジを処理する方法であって、スラッジが、該スラッジから二価鉄およびリンの溶解のために、１〜５のｐＨで酸により０〜１００℃で処理され、スラッジが過酸化水素および過化合物から選択される酸化剤で補給され、二価鉄がフェントン反応により三価鉄へ酸化され、および（ｉ）三価鉄が三価鉄リン酸塩として沈殿され、（ii）脱臭および衛生効果を有するフリーラジカルがフェントン反応により形成され、次いでスラッジが高くても７のｐＨで脱水され、および脱水で得られた水溶液が、廃水浄化に再循環される。本方法は、処理されるスラッジが、１：１以上のＦｅ：Ｐモル比で溶解鉄およびリンを含有するように調製されることを特徴とする。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃水浄化に際して、有機物、二価鉄およびリンを含有したスラッジを処理する方法であって、
スラッジが、該スラッジから二価鉄およびリンの溶解のために、１〜５のｐＨで酸により０〜１００℃で処理され、
スラッジが過酸化水素および過化合物から選択される酸化剤で補給され、二価鉄がフェントン反応により三価鉄へ酸化され、および
（ｉ）三価鉄が三価鉄リン酸塩として沈殿され、
（ii）脱臭および衛生効果を有するフリーラジカルがフェントン反応により形成され、
次いでスラッジが高くても７のｐＨで脱水され、および
脱水で得られた水溶液が、廃水浄化に再循環される、
処理されるスラッジが、１：１以上のＦｅ：Ｐモル比で溶解鉄およびリンを含有するように調製されることを特徴とする方法。
【請求項２】
スラッジが硫酸、ギ酸またはシュウ酸で酸処理される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
スラッジが１０分間〜２時間かけて酸処理される、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
処理されるスラッジが、１：１〜１．５：１のＦｅ：Ｐモル比で鉄およびリンを含有するように調製される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
酸化剤の添加前に、スラッジが追加の二価鉄で補給される、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
酸化剤が、過酸化水素、過炭酸ナトリウムおよび過酢酸のうち少なくとも１種から選択される、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
酸化剤が過酸化水素である、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
スラッジが、乾燥固形物のメートルトン当たり、１００％過酸化水素１０〜１００ｋｇ、好ましくは３０〜６０ｋｇの量で、酸化剤として過酸化水素で補給される、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
スラッジが、脱水前に、脱水助剤で補給される、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
スラッジが、遠心機またはロータリースクリーンで前脱水される、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
スラッジが、最後に、遠心機、スクリュープレス、チャンバーフィルタープレスまたはバンドフィルタープレスで脱水される、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
スラッジが、少なくとも３０重量％の固形分まで脱水される、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
スラッジが、３５〜６０重量％の固形分まで脱水される、請求項１２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の分野】
【０００１】
本発明はスラッジの処理方法に関する。更に詳しくは、本発明は下水処理場から得られたスラッジを廃水浄化で処理する方法に関する。本発明は都市下水処理場から出たスラッジの処理に特に有用であり、それに関しては以下で記載されている。しかしながら、本発明は都市下水処理場から出たスラッジの処理に限定されず、他のタイプの下水処理場、例えば工業廃水浄化用の下水処理場から出たスラッジの処理にも適用することができる。
【背景技術】
【０００２】
都市下水処理場で浄化される水は、多数の排出源から集められる。それは、通常、家庭廃水、地表水、部分浄化工業廃水および雨水の蓄積流からなる。廃水浄化では、廃水に混入した大きな物質が最初に除去される。更に粒子および砂利、最後に有機物、金属および栄養塩、例えば窒素およびリン化合物が除去される。
【０００３】
スウェーデンで標準的な廃水浄化は、水の機械的、生物学的および化学的浄化からなる。格子が最も粗大な不純物を分離し、次いで化学的および／または生物学的浄化が始められる前に、砂およびそれより重い粒子がサンドトラップと称される第一沈降ステップで沈降させられる。
【０００４】
現在のスウェーデン下水処理場は、大規模な生物学的および化学的浄化を行えるように建設されている。アルミニウムまたは鉄の金属塩が、リン酸塩を沈殿させるために用いられる。それらは生物学的浄化プロセス前、時または後（各々前沈殿、同時沈殿および後沈殿）に加えられる。水の化学的および生物学的処理は双方とも、沈降するスラッジを生成するが、これは処分されねばならない。
【０００５】
別々の沈殿から生じたスラッジは、関連した下水処理場に通常集められる。それは通常、一次スラッジ（機械的スラッジ）、二次スラッジ（生物学的過剰スラッジ）および三次スラッジ（化学的スラッジ）の問題である。最初の格子およびサンドトラップからの沈殿産物は、こうして集められたスラッジに通常含まれていない。集められたスラッジは追加沈降でわずかに濃縮され、次いで消化槽へ送られる。消化槽では、有機物の分解および消化スラッジと称されるスラッジの減量化のために、嫌気性条件下でスラッジが処理される。
【０００６】
上記のような廃水浄化では、処分されねばならない多量の消化スラッジが得られる。消化スラッジは、例えば、埋立地に堆積されるか、または肥料として用いられる。しかしながら、埋立地に消化スラッジを堆積させるには大きなスペースを要し、コストがかかる。肥料として消化スラッジの使用が好ましいが、スラッジは重金属と他の望ましくない物質を含有していることから、この使用は次第に問題化してきた。埋立地への堆積および肥料としての使用の代わりに、消化スラッジは焼却されることもある。スウェーデンでは、埋立地で可燃性廃棄物の堆積が２００２年に禁止されたが、２００５年には埋立地で全有機廃棄物の堆積が禁止されることになる。
【０００７】
上記のことから、焼却される消化スラッジはできるだけ高い固形分を有していなければならない。しかも、焼却以外による脱水スラッジの別タイプの最終貯蔵の場合にも、できるだけ高い固形分までスラッジを脱水することでスラッジの量を減らすことが、特に経済面からは、非常に重要である。高固形分の消化スラッジを得てスラッジ量を減らすことは困難であり、これまでは機械的脱水および乾燥の組合せにより高コストで行われてきたにすぎない。したがって、消化スラッジ量、即ち消化スラッジの重量および容量の減少が脱水および乾燥だけではない別な方法で容易に行えるならば、大きな改善になるであろう。
【０００８】
廃水浄化から出た消化スラッジの処理で別の問題は、消化スラッジに伴う不穏で不快な臭気である。この不穏な臭気は環境問題であり、廃水浄化から出るスラッジの生成および処理のためのプラントが多くの場合に他のビルディングから離して建設されることを余儀なくさせる。したがって、スラッジの不穏で不快な臭気が減少または除去されるならば、環境上の利益となるであろう。
【０００９】
別な問題は、廃水浄化から出たスラッジがしばしばサルモネラ、大腸菌などのような病原菌を含有していることである。スラッジが衛生的にされる、即ちこのような病原菌が無害レベル（例えば固形分１〜５％のスラッジｍｌ当たり１０ｃｆｕ以下：“ｃｆｕ”＝コロニー形成単位）まで除去または減少されるように処理されるならば、大きな利益となるであろう。
【００１０】
更に別の問題は、廃水浄化から出たスラッジが多くの場合に粘稠性で、取扱いおよび脱水が難しいことである。粘稠性でなく、取扱いおよび脱水が容易なスラッジが得られるならば、それは著しい利益をもたらすであろう。
【００１１】
廃水浄化から出たスラッジの様々な処理方法が知られており、例として、１９９５年３月２日付で公開されたＷＯ９５／０６００４、および１９９６年７月１１日付で公開されたＷＯ９６／２０８９４が挙げられる。これら２つの引例は、沈殿化学物質からリンおよび金属、例えば鉄の回収のための、廃水浄化から出たスラッジ処理に関する。スラッジは金属およびリン分の溶解のために酸で処理され、次いで二価鉄が例えば過酸化水素での酸化により三価鉄へ最初に変換されうる場合には、リンが三価鉄リン酸塩として沈殿される。
【００１２】
別な例として、１９９８年９月２４日付で公開されたＷＯ９８／４１４７９が挙げられる。この引例は廃水浄化から出たスラッジの処理方法を開示しており、沈殿化学物質の鉄および／またはアルミニウムがスラッジから溶出され、形成された溶液が廃水浄化に再循環されている。第一ステップでは、スラッジが酸加水分解に付される。加水分解後、残留スラッジおよび加水分解液は残留スラッジの分離のために第二ステップへ送られる。
【００１３】
スラッジ処理に関する先行技術の別な例はＥＰ０８３２８５３である。この引例は、生物学的廃水浄化によるスラッジから望ましくない臭気を除去して、スラッジの濾過能を改善する方法に関する。その方法では、スラッジがｐＨ２〜６で鉄（II）塩および過酸化水素と混合される。ｐＨは硫酸のような酸を用いて調整され、これは適切には鉄（II）塩と同時に加えられる。発熱反応が得られ、温度１０〜３８℃の反応混合物を生じるため、加熱は不要である。
【００１４】
スラッジ処理に関する先行技術の更に別な例はＵＳ特許６，３６８，５１１であり、これはスラッジの脱水を改善する方法について開示している。その方法では、スラッジが５以下のｐＨで酸の酸化プレコンディショニングに付される。硫酸を用いる酸性化の場合で生じるような、後の石膏沈殿問題を防ぐために、塩酸で酸性化する。プレコンディショニングでは、二価鉄イオンおよび過酸化水素が加えられ、有機スラッジ成分の部分的酸化分解を引き起こすフェントン試薬を形成させる。次いで、ｐＨを９〜１１へ高めるために、プレコンディショニングされたスラッジが水酸化カルシウムのようなアルカリ土類金属酸化物と混合されて、無機ポストコンディショニングが行われる。次いで、スラッジが脱水される。
【００１５】
Journal of Hazardous Materials B98(2003)33-50,”A Rewiew of Classic Fenton’s Peroxidation as an Advanced Oxidation Technique”はフェントン反応について考察している。そこでは、下水スラッジの脱水能を改善する上で、その使用も記載している。しかしながら、スラッジの酸処理は具体的に記載されていない。スラッジのリン分も、これが三価鉄リン酸塩として沈殿することも述べられていない。
【００１６】
Journal of Hazardous Materials B98(2003)91-106,”Pilot-Scale Peroxidation(H2O2)of Sewage Sludge”は、脱水能を改善するために、フェントン反応によるパイロットスケールでの下水スラッジの処理について記載している。該論文によると、至適条件は、ｐＨ３で、６０〜９０分間にわたる環境温度および圧力で５〜５０ｇ  Ｈ２Ｏ２／ｋｇ固形分、１．６７Ｆｅ２＋／ｋｇ固形分の添加である。反応後、水酸化カルシウムを加えて中和が行われた。スラッジの酸処理は具体的に記載されていない。スラッジのリン分が三価鉄リン酸塩として沈殿することも述べられていない。代わりに、水相へのリンの溶解が増加し、窒素の溶解も著しく増加したことは明らかである。
【００１７】
Patent Abstracts of Japan,Vol.006,No.063および１９８２年のＪＰ５７，００４，２９９（EBARA INFILCO CO LTD）は、過酸化水素のような酸化剤および硫酸第一鉄のような金属イオン解離物質が最初にスラッジへ加えられる、スラッジ処理方法について記載している。次いで、スラッジは酸条件下で、例えば硫酸で処理されてから、処理スラッジが脱水される。
【００１８】
２００３年６月５日付で公開されたＷＯ０３／０４５８５１は、スラッジが２ステップで酸性化され、量が各々５〜４０ｋｇ  Ｆｅ／乾燥スラッジメートルトン(tonne)および５〜４０ｇ  Ｈ２Ｏ２／乾燥スラッジメートルトンの第二鉄塩および過酸化水素の溶液で処理される、廃水浄化から出たスラッジの処理方法について開示している。スラッジは有機ポリマーを加えて凝集され、次いで凝集スラッジが脱水される。
【００１９】
２００３年６月５日付で公開されたＷＯ０３／０４５８５２もＷＯ０３／０４５８５１と同様の方法であるが、但し酸性化は好ましくは一および同ステップで行われる。
【００２０】
本発明の目的は、廃水浄化から出たスラッジを処理して、その量、即ちその重量および／または容量を容易かつ効果的に減少させるための方法を提供することである。
【００２１】
本発明の他の目的は、スラッジが脱臭される、即ち不穏で不快な臭気がスラッジから除去される、スラッジの処理方法を提供することである。
【００２２】
本発明のもう１つの目的は、スラッジが衛生的にされる、スラッジの処理方法を提供することである。
【００２３】
本発明の別な目的は、スラッジの脱水能が改善された、即ちスラッジが容易および／または迅速に脱水される、スラッジの処理方法を提供することである。
【発明の要旨】
【００２４】
本発明によると、上記の目的は、有機物、二価鉄およびリンを含有したスラッジが最初に酸処理されることで達成される。次いで、スラッジは酸化処理に付され、そこで三価鉄リン酸塩の沈殿が生じる。更にスラッジは、有機物の分解、脱臭および衛生のために、フェントン反応で酸化される。酸化処理後、スラッジが脱水される。
【００２５】
更に詳しくは、本発明によると：
廃水浄化に際して、有機物、二価鉄およびリンを含有したスラッジを処理するための方法であって、
スラッジが、該スラッジから二価鉄およびリンの溶解のために、１〜５のｐＨで酸により０〜１００℃で処理され、
スラッジが過酸化水素および過化合物から選択される酸化剤で補給され、二価鉄がフェントン反応により三価鉄へ酸化され、および
（ｉ）三価鉄が三価鉄リン酸塩として沈殿され、
（ii）脱臭および衛生効果を有するフリーラジカルがフェントン反応により形成され、
次いでスラッジが高くても７のｐＨで脱水され、および
脱水で得られた水溶液が、廃水浄化に再循環される、
処理されるスラッジが、１：１以上のＦｅ：Ｐモル比で溶解鉄およびリンを含有するように調製されることを特徴とする方法が提供される。
【００２６】
本発明の別な特徴および利点は、以下の記載および添付された請求項から明らかとなるであろう。
【発明の詳細な説明】
【００２７】
本発明による方法では、スラッジは、好ましくは都市下水処理場から出た下水スラッジ、更に好ましくは消化スラッジであり、したがって本発明は消化スラッジの処理に関して以下で記載されているが、しかしながら本発明はそれに限定されない。
【００２８】
本発明による方法で、消化スラッジは、１〜５、好ましくは１〜４、更に好ましくは２〜４、特に３〜４のｐＨで、酸処理へ最初に付される。酸処理に際して、スラッジは、例えば１〜６重量％、例として１〜３重量％の適切な固形分を有しているべきであり、そうでなければ、必要に応じて、酸処理前に溶解または脱水で適切に望ましい固形分に調整される。
【００２９】
酸処理で望ましいｐＨを得るために、酸がスラッジへ加えられる。この酸は無機および有機酸から選択しうる。このような酸の例として、硫酸、ギ酸およびシュウ酸が挙げられる。コストの理由から、例えば、硫酸を用いることが好ましい。
【００３０】
酸処理は、連結された１以上の反応器で行える。酸処理は０〜１００℃、好ましくは２０〜１００℃の温度範囲内で行われる。酸処理で環境温度のような低温を用いると、酸処理で加熱が全くまたはほとんど不要になる、という利点を生じる。低温を用いる別な利点は、消化スラッジ中の有機物から窒素の望ましくない溶出が防げることである。１００℃超のような高温で酸処理から生じる窒素の溶解は、処理消化スラッジの脱水から得られる濾液で窒素分増加を招く。濾液は廃水浄化へ再循環されるため、これは廃水浄化に際して窒素分の増加と、それに伴う窒素減量の必要性とを生じ、廃水浄化をコスト高にする。本発明による方法は窒素の溶解を全くまたはほとんど起こさないため、これは廃水浄化で窒素減量の必要性低下または解消を意味し、ひいてはコスト低下を意味する。
【００３１】
酸処理の時間は重要でないが、スラッジが１０分間〜２時間かけて酸処理されることが好ましい。
【００３２】
酸処理は無機物の溶解を引き起こす。そのため、リンおよび鉄がスラッジから溶出し、その際におそらく三価鉄として存在していた鉄は二価へ還元される。特に、無機リンがスラッジから溶出する。酸処理では、特にガス形で流出する二酸化炭素への、有機物の一部変換も生じる。低ｐＨおよび／または高温では、有機リンの溶解も一部生じうる。
【００３３】
本発明の一条件は、消化スラッジがリンおよび鉄を含有していることである。これは通常、沈殿剤として鉄化合物を用いる廃水の浄化により消化スラッジが得られたことを意味している。溶解後のスラッジ中における鉄対リンのモル比も、本発明の重要な特徴である。即ち、酸で処理されたスラッジへ酸化剤を加えるときに、スラッジの鉄分がスラッジ中溶解リン分の沈殿にとり十分で、フェントン反応にも十分でなければならない。更に、三価型への酸化後に、沈殿剤として使用のため水浄化プロセスへ再循環される、過剰の鉄を有していることが望ましい。スラッジ処理へ送られた消化スラッジ中の鉄分は、主に二価鉄として存在するか、または酸処理に伴いそれへ変換される。酸化剤を加えた場合、二価鉄は三価へ酸化される。二価から三価状態へ酸化された鉄は、一方で、スラッジ中の溶解リン分を三価鉄リン酸塩として沈殿させるために用いられ、他方で、フェントン反応において、下記反応式に従い、過酸化水素のような酸化剤により二価鉄が三価鉄へ酸化され、それと同時にヒドロキシルイオンおよびヒドロキシルラジカルを放出する：
Ｈ２Ｏ２＋Ｆｅ２＋  →  Ｆｅ３＋＋ＯＨ−＋ＯＨ・
過剰の酸化Ｆｅ３＋およびＦｅ２＋は双方とも、沈殿剤として使用のため、水浄化プロセスへ再循環させうる。
【００３４】
上記は、本発明による方法で溶解Ｆｅ対Ｐのモル比が１：１以上、例えば少なくとも１．５：１、例えば約２：１でなければならないことを意味している。好ましくは、Ｆｅ対Ｐのモル比は１：１〜２：１、好ましくは１：１〜１．５：１である。これは、水浄化プロセスへの再循環に過剰の三価鉄をもたらす。
【００３５】
酸化剤の添加と二価鉄から三価への酸化で、スラッジ中の溶解リン分は三価鉄リン酸塩として沈殿される。リン分は、リン酸鉄形で、最終処理スラッジ中に含有されることになる。
【００３６】
スラッジの溶解リン分の沈殿に加えて、フェントン反応も行い、可能であれば水浄化プロセスへの再循環用に過剰の鉄も形成させる上で、原スラッジの鉄分が不十分であるならば、追加の鉄が酸処理でスラッジへ加えられ、および／または酸化剤の添加が行われる。この追加鉄は、好ましくは二価鉄、例えば硫酸鉄として加えられる。
【００３７】
本発明で加えられる酸化剤は、過酸化水素および、酸化性物質と接触して過酸化水素を形成する化合物から選択される。更に詳しくは、酸化剤は過酸化水素および過化合物から選択される。好ましい過化合物の例は、過炭酸ナトリウムおよび過酢酸である。２種以上の酸化剤の組合せも用いてよい。好都合には、３０〜５０重量％、更に好ましくは３０重量％の過酸化水素分を有する水溶液の形で、過酸化水素を用いることが、特に好ましい。添加される酸化剤の量は重要でないが、フェントン反応を行い、スラッジを酸化し、そかもそれを脱臭および衛生的にする上で有効なものにすべきである。酸化剤として過酸化水素を用いた場合、過酸化水素を１００％過酸化水素として計算すると、これはスラッジ乾燥物質メートルトン当たり、好ましくは１０〜１００ｋｇ、更に好ましくは３０〜６０ｋｇの過酸化水素が加えられることを意味する。
【００３８】
上記フェントン反応によると、鉄対過酸化水素のモル比は等モルであるが、鉄：酸化剤のモル比が約０．０１：１〜約１：１、更に好ましくは約０．１：１〜１：２となるように、過剰の過酸化水素（酸化剤）を有することが好ましい。
【００３９】
本発明による酸化剤での処理は、好ましくは酸処理後のスラッジのｐＨで行う。酸化剤での処理時間は、好ましくは約１分間〜１．５時間、更に好ましくは５分間〜１時間である。酸化剤での処理は、更に、好ましくは、酸処理後のスラッジの温度、例えば１０〜４０℃で行う。
【００４０】
二価鉄から三価鉄への酸化に加えて、酸化剤の添加は、特にガス形で流出する二酸化炭素への、有機物の酸化を生じる。更に、スラッジの脱臭が、フェントン反応で形成されるヒドロキシルラジカルの作用により得られる。この脱臭は効果的であり、スラッジの臭気が減少するか、または実質的に無臭となり、それは大きな環境上の利益を意味する。更に、酸化剤の添加はスラッジの衛生化を行い、こうして病原菌を減少させるかまたは除去する。
【００４１】
本発明の別な利点は、脱水に際するスラッジの良好な濾過能である。理由はさほど明らかでないが、おそらく、スラッジの酸処理および酸化処理の効果に加えて、酸化で沈殿する酸化鉄リン酸塩の有益な効果のせいでもあろう。沈殿した酸化鉄リン酸塩は、その粒径および構造のおかげで、脱水に際して濾過助剤として有益な効果を有していることが、もっともな理由として考えられる。そのため、先行技術では脱水が極めて困難な粘稠性スラッジの代わりに、本発明では脱水させ易いスラッジが得られ、大気中で容易に自己乾燥しうる粉状非粘稠性産物を形成することが、本発明において注目された。
【００４２】
酸化剤で処理後、スラッジが脱水される。脱水は、好ましくは、酸化剤で処理時のスラッジと同様のｐＨ、即ちｐＨ１〜５で行う。場合により、スラッジのｐＨで何らかの調整が、それを中和する、即ち約ｐＨ７にするために行われるが、それをアルカリ性にするスラッジの特別なアルカリ処理は本発明では行われない。これは、脱水時のスラッジのｐＨが、本発明によると高くても７であることを意味している。
【００４３】
脱水は１ステップで行われるが、好ましくは前脱水と最終脱水とに分けられる。前脱水は、好ましくは機械的前脱水装置、例えば遠心機またはロータリースクリーンで行う。最終脱水（前脱水が除外されるならば、唯一の脱水となる）も機械的脱水である。最終脱水は、好ましくは遠心機、スクリュープレス、チャンバーフィルタープレスまたはバンドフィルタープレスで行う。
【００４４】
本発明では、処理スラッジが機械的脱水により高固形分、例えば少なくとも３０重量％、好ましくは少なくとも３５重量％、更に好ましくは４０〜６０重量％、特に４０〜５０重量％まで脱水されうることが、意外にもわかった。機械的脱水は、上記のように、例えば遠心機、スクリュープレスまたはバンドフィルタープレス、更に好ましくはスクリュープレスまたはバンドフィルタープレスで行う。このように簡単な手段でこれほど有効な脱水を行えることは、驚きであるとみなさねばならない。酸および酸化剤で処理されなかったスラッジでの実験では、スクリュープレスで圧縮しても、実際上２８重量％の固形分にすぎなかった。明らかに、酸処理およびそれに続く酸化剤での処理とそれに伴う三価鉄リン酸塩の沈殿との組合せは、スラッジの脱水を意外なほど効果的にするため、少なくとも３０重量％、好ましくは少なくとも３５重量％の固形分が得られる。
【００４５】
機械的脱水を容易にして、それをより効果的にするためには、脱水が脱水助剤の存在下で行われることが好ましい。このような脱水助剤は公知であり、適切にはノニオンまたはイオンタイプである沈殿剤、例えばアニオンまたはカチオンタイプの高分子電解質からなる。
【００４６】
脱水助剤が用いられるならば、それは好ましくは脱水前、例えば前脱水前に加えられる。次いで、スラッジの前脱水に続いて最終脱水が行われるが、これは好ましくはスクリュープレスまたはバンドフィルタープレスで行う。
【００４７】
本発明は添付図面を参照しながら更に説明される。
【００４８】
上記のように、図は本発明による方法のフロー略図である。
【００４９】
図１の左端に矢印１で示されているように、廃水が都市排水処理プラント２のような処理プラントへ送られ、そこで廃水の浄化が上記のように行われる。浄化では、生じたスラッジが該スラッジを消化するための消化チャンバー（示さず）へ送られる。消化チャンバーから消化スラッジ３が反応器４へ送られる。消化スラッジの固形分は通常約１〜６重量％、例えば１〜３重量％であるが、所望であれば、スラッジは反応器４へ送られる前に、例えば遠心機を用いて濃縮してもよい。反応器へ送られた後、消化スラッジが上記のように酸処理へ付される。この酸処理は、上記のように、１〜５、好ましくは１〜４のｐＨ、０〜１００℃、好ましくは２０〜１００℃の温度で、１０分間〜２時間にわたり、連結された１以上の反応器で行われる。上記のように、酸処理では、特にガス形で流出する二酸化炭素への、有機物の一部変換も生じる。
【００５０】
次いで、酸処理スラッジが酸化剤での処理に付される。
【００５１】
スラッジは酸処理から次の反応器５へ送られ、そこで酸化剤、好ましくは過酸化水素がスラッジへ加えられる。酸化処理で、スラッジ中の溶解二価鉄が三価鉄へ酸化され、スラッジの溶解リン分と一緒に三価鉄リン酸塩を形成して、それが沈殿する。酸化処理では、酸化剤が上記のフェントン反応に従いスラッジ中の二価鉄と反応する。スラッジが不十分な量の二価鉄を含有しているならば、反応器５での酸化処理に際して追加の二価鉄も加えてよい（示さず）。
【００５２】
反応器５での酸化処理は、好ましくは外部加熱なしに、即ち環境温度で行われる。フェントン反応は発熱であるため、これは反応混合物の温度が通常約１０〜４０℃の範囲内であることを意味する。酸化処理の時間は様々であるが、好ましくは約１分間〜１．５時間、更に好ましくは５分間〜１時間である。
【００５３】
酸化剤で処理後、スラッジは脱臭および衛生的にされ、有機物は特に二酸化炭素へ分解されて、脱水助剤７がスラッジ６へ加えられる。
【００５４】
次いで、好ましくはスクリュープレスである後の最終脱水装置１０へ濃縮スラッジ９を送るために適した約１０〜２０重量％、好ましくは約１４〜１６重量％の固形分までスラッジを濃縮するために、好ましくはロータリースクリーンである前脱水装置８へ、スラッジが送られる。スクリュープレス１０において、好ましくは１．５〜５．０ＭＰａの圧力で、少なくとも３５重量％、好ましくは４０〜６０重量％の固形分まで、スラッジが機械的に脱水される。圧縮されたスラッジ１１が取り扱いやすい非粘稠性粉体としてプレス１０から排出され、次いで、更に固形分を高めために、それが例えば風乾により乾燥され、および／または焼却炉（示さず）に送られ焼かれて灰となる。焼却する代わりに、圧縮されたスラッジ１１は、他の方法で、例えば埋立地に堆積させるかまたは堆肥にすることで処分してもよい。
【実施例】
【００５５】
下記例は本発明を説明しているが、しかしながらそれに限定するものではない。
例１
消化スラッジを、本発明に従い、酸処理、酸化剤（過酸化水素）処理および脱水により処理した。処理は異なる温度で行った。下記細菌の含有量を調べた：ａ）コリ型菌３７℃、ｂ）耐熱コリ型菌、ｃ）推定大腸菌、ｄ）Clostridium perifringens、およびｅ）サルモネラ。
【００５６】
同時に、本発明に従い処理されず、ｐＨ６．８５で３０分間にわたり７０℃で加熱されただけである、同消化スラッジのサンプルで同決定を行った。更に、細菌の含有量を消化スラッジのブランク、即ちいかなる処理にも全く付されなかったサンプルで調べた。結果は表１に掲載されている。表はサンプルマーキング  １００％過酸化水素ｋｇ／３０分間の温度℃／ｐＨを示している。表の値は、２．５％の固形分を有するスラッジｍｌ当たりのコロニー形成単位（ｃｆｕ／ｍｌ）の数値に関する。
【００５７】
【表１】
2006524128.tif 000003
【００５８】
結果から明らかなように、本発明による処理は有益な衛生効果を有していた。特に、Clostridium perfringensで過酸化水素を用いた処理の有益な効果が注目される。更に、サルモネラは本発明による全サンプルで除去されていた。
【００５９】
例２
２機の脱水装置からの固形分（ＴＳ＝乾燥固形物）を、一方で酸処理および酸化剤（過酸化水素）処理による本発明での処理後と、他方で本発明での処理なしの場合とで比較する。
【００６０】
スラッジ(消化スラッジ)は、酸処理の入口および脱水装置の入口において、ポリマーで凝集される３％ＴＳを含有している。脱水装置は、スラッジが１分間以下の保持時間を有する遠心機、その後、脱水ドラムを前置したスクリュープレスからなる。スクリュープレスは５０バールの圧力をかけられ、スクリュープレスにおけるスラッジの保持時間は１５〜３０分間である。脱水ドラムでは、スラッジを１０〜１５％のＴＳ分まで脱水し、次いでスクリュープレスに送り、ＴＳ分を更に増加させる。結果は表２に掲載されている。
【００６１】
【表２】
2006524128.tif 000004
【００６２】
結果から明らかなように、本発明による処理は、特にスクリュープレスを用いたときに、有益な効果を有している。
【００６３】
例３
消化スラッジを、本発明に従い、酸処理、酸化剤（過酸化水素）処理、およびスクリュープレスを用いた脱水により処理した。下記結果が異なる温度で得られた。
【００６４】
【表３】
2006524128.tif 000005
【００６５】
結果から明らかなように、本発明による処理は、温度の増加に伴い、ＴＳ分の明らかな増加をもたらした。
【００６６】
例４
連続プロセスに類似した実験であり、２０および６０Ｌのバッチを調製した。消化スラッジを酸処理し、水相を固相から分離した。水相は３〜４のｐＨを有しており、二価鉄から三価鉄への酸化に続く三価鉄リン酸塩の沈殿のために、液体を過酸化水素で連続処理した。新スラッジおよび古スラッジ（２週間）を試験した。
【００６７】
【表４】
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【００６８】
結果から明らかなように、定常状態での本発明による処理は、２０μｍの平均粒径を有した三価鉄リン酸塩粒子を生じる。これらの粒子は、内部発生濾過助剤として作用することにより、脱水の改善を促進している。
【００６９】
本発明は好ましい態様を参考にしながら上記されてきたが、それらは説明にすぎず、発明の範囲は添付請求項によってのみ制限される、と理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】スラッジの酸処理、酸化処理および脱水を用いたスラッジ処理に関する、本発明による方法のフロー略図を示している。
【図１】
2006524128.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成17年12月27日(2005.12.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃水浄化に際して、有機物、二価鉄およびリンを含有したスラッジを処理する方法であって、
スラッジが、該スラッジから二価鉄およびリンの溶解のために、酸により０〜１００℃で処理され、
スラッジが過酸化水素および過化合物から選択される酸化剤で補給され、二価鉄がフェントン反応により三価鉄へ酸化され、および
（ｉ）三価鉄が三価鉄リン酸塩として沈殿され、
（ii）脱臭および衛生効果を有するフリーラジカルがフェントン反応により形成され、
次いでスラッジが高くても７のｐＨで脱水され、および
脱水で得られた水溶液が、廃水浄化に再循環される、
処理されるスラッジが、１：１以上のＦｅ：Ｐモル比で溶解鉄およびリンを含有するように調製されることを特徴とする方法。
【請求項２】
酸が１〜５のｐＨを有している、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
スラッジが硫酸、ギ酸またはシュウ酸で酸処理される、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
スラッジが１０分間〜２時間かけて酸処理される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
処理されるスラッジが、１：１〜１．５：１のＦｅ：Ｐモル比で鉄およびリンを含有するように調製される、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
酸化剤の添加前に、スラッジが追加の二価鉄で補給される、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
酸化剤が、過酸化水素、過炭酸ナトリウムおよび過酢酸のうち少なくとも１種から選択される、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
酸化剤が過酸化水素である、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
スラッジが、乾燥固形物のメートルトン当たり、１００％過酸化水素１０〜１００ｋｇ、好ましくは３０〜６０ｋｇの量で、酸化剤として過酸化水素で補給される、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
スラッジが、脱水前に、脱水助剤で補給される、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
スラッジが、遠心機またはロータリースクリーンで前脱水される、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
スラッジが、最後に、遠心機、スクリュープレス、チャンバーフィルタープレスまたはバンドフィルタープレスで脱水される、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
スラッジが、少なくとも３０重量％の固形分まで脱水される、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
スラッジが、３５〜６０重量％の固形分まで脱水される、請求項１３に記載の方法。
【手続補正書】
【提出日】平成18年4月25日(2006.4.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃水浄化に際して、有機物、二価鉄およびリンを含有したスラッジを処理する方法であって、
スラッジが、該スラッジから二価鉄およびリンの溶解のために、酸により０〜１００℃で処理され、１〜５のｐＨが得られ、
スラッジが過酸化水素および過化合物から選択される酸化剤で補給され、二価鉄がフェントン反応により三価鉄へ酸化され、および
（ｉ）三価鉄が三価鉄リン酸塩として沈殿され、
（ii）脱臭および衛生効果を有するフリーラジカルがフェントン反応により形成され、  次いでスラッジが高くても７のｐＨで脱水され、および
脱水で得られた水溶液が、廃水浄化に再循環される、
処理されるスラッジが、１：１以上のＦｅ：Ｐモル比で溶解鉄およびリンを含有するように調製されることを特徴とする方法。
【請求項２】
スラッジが硫酸、ギ酸またはシュウ酸で酸処理される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
スラッジが１０分間〜２時間かけて酸処理される、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
処理されるスラッジが、１：１〜１．５：１のＦｅ：Ｐモル比で鉄およびリンを含有するように調製される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
酸化剤の添加前に、スラッジが追加の二価鉄で補給される、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
酸化剤が、過酸化水素、過炭酸ナトリウムおよび過酢酸のうち少なくとも１種から選択される、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
酸化剤が過酸化水素である、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
スラッジが、乾燥固形物のメートルトン当たり、１００％過酸化水素１０〜１００ｋｇ、好ましくは３０〜６０ｋｇの量で、酸化剤として過酸化水素で補給される、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
スラッジが、脱水前に、脱水助剤で補給される、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
スラッジが、遠心機またはロータリースクリーンで前脱水される、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
スラッジが、最後に、遠心機、スクリュープレス、チャンバーフィルタープレスまたはバンドフィルタープレスで脱水される、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
スラッジが、少なくとも３０重量％の固形分まで脱水される、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
スラッジが、３５〜６０重量％の固形分まで脱水される、請求項１２に記載の方法。
【国際調査報告】
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