(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機性汚泥を濃縮分離処理する濃縮分離手段と、該濃縮分離手段で分離された濃縮汚泥をメタン醗酵処理して固液分離するメタン醗酵手段と、該メタン醗酵手段で分離されたメタン醗酵分離液及び前記濃縮分離手段で分離された濃縮分離液が導入される活性汚泥処理手段とを備える有機性汚泥の処理装置であって、
前記メタン醗酵手段で分離されたメタン醗酵汚泥を炭化し、得られた炭化物を該活性汚泥処理手段に添加する手段と、
該活性汚泥処理手段で発生する余剰汚泥の一部を前記濃縮分離手段に返送する手段とを設けたことを特徴とする有機性汚泥の処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は有機性汚泥をメタン醗酵処理し、このメタン醗酵処理で得られた分離液を活性汚泥処理する有機性汚泥の処理装置に係り、特に、メタン醗酵汚泥を炭化させて得られた炭化物を活性汚泥処理手段に投入し、この炭化物を含む余剰汚泥を有機性汚泥と混合して濃縮し、濃縮汚泥をメタン醗酵処理することにより、処理効率の向上を図った有機性汚泥の処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の有機性汚泥の処理装置の典型的な構成を図２に示す。図２に示す通り、有機性汚泥をまずメタン醗酵槽１でメタン醗酵処理し、得られたメタン醗酵汚泥を脱水機２で脱水処理し、脱水ケーキを焼却装置６で焼却処理する。この脱水機２の分離液は曝気槽３で活性汚泥処理した後、沈殿槽４で固液分離し、分離液を処理水として系外へ排出する。沈殿槽４の分離汚泥の一部は曝気槽３に返送し、余剰汚泥は脱水機５で脱水処理し、脱水ケーキは焼却装置６で焼却処理する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
図２に示す従来の有機性汚泥の処理装置では次のような問題があった。
【０００４】
▲１▼  有機性汚泥や余剰汚泥の沈降性、脱水性が悪いことが多いが、このような場合沈殿槽が大型となり、脱水コストや焼却コストが高くつく。
▲２▼  メタン醗酵槽や曝気槽から菌体が流出し易く、高濃度に菌体を保持することができない。また、このため、処理効率が低く、大型のメタン醗酵槽や曝気槽が必要となる。
▲３▼  難分解性の有機物が除去されにくい。
【０００５】
本発明は上記従来の問題点を解決し、系内の菌体保持量を多くしてメタン醗酵処理効率及び活性汚泥処理効率を高めると共に、難分解性有機物をも効率的に除去し、更に、汚泥の分離性、脱水性、コンポスト化特性等を向上させることができる有機性汚泥の処理装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の有機性汚泥の処理装置は、有機性汚泥を濃縮分離処理する濃縮分離手段と、該濃縮分離手段で分離された濃縮汚泥をメタン醗酵処理して固液分離するメタン醗酵手段と、該メタン醗酵手段で分離されたメタン醗酵分離液及び前記濃縮分離手段で分離された濃縮分離液が導入される活性汚泥処理手段とを備える有機性汚泥の処理装置であって、前記メタン醗酵手段で分離されたメタン醗酵汚泥を炭化し、得られた炭化物を該活性汚泥処理手段に添加する手段と、該活性汚泥処理手段で発生する余剰汚泥の一部を前記濃縮分離手段に返送する手段とを設けたことを特徴とする。
【０００７】
かかる本発明の有機性汚泥の処理装置では、メタン醗酵汚泥を炭化して得られた炭化物が難分解性有機物の吸着能力を有するため、活性汚泥処理手段にこの炭化物を添加することにより、該活性汚泥処理手段において難分解性有機物が除去されるようになる。
【０００８】
また、活性汚泥処理手段から分離された炭化物を含む余剰汚泥を混合することにより、有機性汚泥の濃縮性が向上し、高濃度濃縮汚泥に対して高濃度メタン醗酵を行える。
【０００９】
この炭化物は、活性汚泥処理手段から濃縮分離手段に返送される余剰汚泥中に混在して系内を循環することとなるが、この炭化物に菌体が付着するようになるところから、メタン醗酵手段や活性汚泥処理手段の菌体保持量が多くなる。
【００１０】
更に、この炭化物が混在する汚泥は比重が大きく沈降性に優れ、しかも水抜けが良いため脱水性も良好である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１２】
図１は本発明の実施の形態を示す系統図である。
【００１３】
Ｉ  この実施の形態では、有機性汚泥を、後段の沈殿槽４で分離された余剰汚泥と共に濃縮分離手段７に導入し、必要に応じて凝集剤や凝集助剤を添加して濃縮分離処理する。
【００１４】
この濃縮分離手段７としては、自然沈降濃縮槽、凝集分離槽、遠心分離機、ベルトプレス脱水機、スクリュープレス脱水機、凝集スクリーン等を用いることができる。
【００１５】
濃縮分離手段７においては、後述の炭化物を含む余剰汚泥を混合することにより、有機性汚泥の濃縮性が高められ、効率的に濃縮分離することができる。この濃縮分離手段７からの濃縮汚泥は、次工程のメタン醗酵槽１で高濃度メタン醗酵を行うために、５〜２０％程度に濃縮されたものであることが好ましい。
【００１６】
なお、凝集助剤を用いる場合、例えば、カチオン性高分子凝集剤等を有機性汚泥と余剰汚泥との合計に対して０．３〜１．０重量％添加すれば良いが、本発明においては、上述の如く、炭化物を含む余剰汚泥を混合することにより有機性汚泥の濃縮性が向上するため、凝集助剤の添加は必須ではない。
【００１７】
なお、有機性汚泥と余剰汚泥との混合割合は、通常の場合、有機性汚泥：余剰汚泥＝１：０．１〜０．５（固形物比）程度とするのが好ましい。
【００１８】
II  この濃縮分離手段７で分離した濃縮汚泥をメタン醗酵槽１に送給してメタン醗酵処理し、分離液は後段の曝気槽３に送給する。
【００１９】
メタン醗酵槽１では、濃縮分離手段７で濃縮された高濃度濃縮汚泥を高濃度メタン醗酵することができる。しかも、このメタン醗酵槽１内には、後段の沈殿槽４からの余剰汚泥中に含有されている炭化物が導入され、この炭化物に菌体が付着することで槽内に多量の菌体を保有することが可能となり、メタン醗酵効率が高められる。
【００２０】
なお、メタン醗酵槽１には、上記濃縮汚泥の他、生ごみなどを投入しても良い。
【００２１】
III  このメタン醗酵槽１のメタン醗酵で得られたメタン醗酵汚泥を、脱水機２で好ましくは含水率６０〜８０％程度に脱水処理する。この脱水処理に当り、メタン醗酵汚泥に炭化物が混在することで水抜けが良くなり、汚泥脱水性が高められ、効率的に脱水処理することができる。
【００２２】
IV  この脱水機２で得られた脱水ケーキを炭化装置８で炭化処理し、得られた炭化物の所要量を曝気槽３に供給し、残部は系外へ排出する。
【００２３】
炭化処理は、例えば空気を供給せずに６００〜８００℃に２０〜６０分加熱することにより行うことができる。
【００２４】
この炭化処理で得られる炭化物は、５〜２０ｍｍ程度の粒状であることが望ましく、このような粒状の炭化物とするために、必要に応じて脱水ケーキは造粒又は解砕しても良い。
【００２５】
なお、この炭化処理されるメタン醗酵汚泥中にも炭化物が含有されており、この炭化物を含有する汚泥は、炭化物を含有しない汚泥に比べて粘着性が低いため、容易に炭化させることができる。
【００２６】
Ｖ  上記の脱水機２の脱水分離液を曝気槽３に導入し、濃縮分離手段７からの分離液と共に活性汚泥処理する。この曝気槽３においては、メタン醗酵汚泥を炭化して得られる炭化物が投入されることにより、メタン醗酵槽１の場合と同様に多量の菌体が保持されるようになり、効率的な生物処理が行われる。
【００２７】
また、この曝気槽３に添加された上記の炭化物は、難分解性有機物の吸着能を有するため、曝気槽３内で難分解性有機物が吸着除去される。この炭化物は市販の活性炭に比べて有機物の吸着量は少ないが、この炭化物は系内で発生するメタン醗酵汚泥から容易に製造できるため、多量に添加することができ、難分解性有機物を十分に除去することができる。炭化物に吸着した難分解性有機物は、曝気槽３から沈殿槽４で分離された汚泥に混在して系内を循環し、炭化装置８で炭化される。
【００２８】
曝気槽３への炭化物の添加量は、系内の難分解性有機物量等によっても異なるが、通常の場合処理水量に対して１〜３％程度とするのが好ましい。
【００２９】
VI  この曝気槽３の活性汚泥処理液は沈殿槽４で固液分離され、分離液は処理水として系外へ排出される。分離汚泥の一部は曝気槽３に返送され、残部は濃縮分離手段７に返送される。
【００３０】
この沈殿槽４では、炭化物が混在し、比重が大きく、沈降性の高い汚泥を効率的に固液分離することができる。
【００３１】
なお、この曝気処理液の固液分離には、沈殿槽に限らず、膜分離装置を用いても良い。
【００３２】
炭化装置８から系外へ排出される余剰の炭化物は、土壌改良材等として有効利用することができる。
【００３３】
本発明において、メタン醗酵汚泥を脱水して得られる脱水ケーキの一部を抜き取ってコンポスト化しても良く、この場合において、炭化物を含有する脱水汚泥は通気性が良く、コンポスト化に適し、添加物を特に添加することなく、高品質のコンポスト製品とすることができる。
【００３４】
【実施例】
以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
【００３５】
実施例１
図１に示す有機性汚泥の処理装置により、浄化槽から排出された有機性汚泥の処理を行った。各部の装置仕様は次の通りである。
【００３６】
濃縮分離手段：凝集スクリーン
メタン醗酵槽：容量４ｍ3
脱水機：遠心分離機
炭化装置：６５０℃×０．５ｈｒの処理により炭化する炭化装置
曝気槽：容量３ｍ3
沈殿槽：容量１ｍ3
有機性汚泥１０００Ｌ／日と後段の沈殿槽からの余剰汚泥１００Ｌ／日とを濃縮分離手段７に導入し、１０％の濃縮汚泥２００Ｌ／日と分離液９００Ｌ／日とに分離した。濃縮汚泥をメタン醗酵槽１に導入し、滞留時間２０日で処理し、生じたメタン醗酵汚泥を脱水機２で脱水処理した。生じた含水率６０％の脱水ケーキ３０Ｌ／日を炭化装置８で炭化して炭化物４ｋｇ／日を得た。この炭化物のうち２ｋｇ／日を曝気槽３に添加した。
【００３７】
濃縮分離手段７の分離液９００Ｌ／日と脱水機２の分離液１７０Ｌ／日とを曝気槽３に導入し、滞留時間６７時間で処理し、曝気処理液を沈殿槽４で固液分離した。得られた処理水の水質は表１に示す通りであった。
【００３８】
この沈殿槽４の分離汚泥のうち５００Ｌ／日を曝気槽３に返送し、残部は前述の割合で濃縮分離手段７に送給した。
【００３９】
比較例１
実施例１において、炭化物を曝気槽３に添加しなかったこと以外は全く同様にして処理を行った。
【００４０】
その結果、メタン醗酵効率、活性汚泥効率が低下すると共に難分解性有機物の除去も行われなくなり、加えて汚泥の固液分離性も低下したために、処理水の水質は表１に示す通り、実施例１と比べて格段に劣るものとなった。
【００４１】
比較例２
実施例１において、沈殿槽４の分離汚泥を濃縮分離手段７へ供給しなかったこと以外は全く同様にして処理を行った。
【００４２】
その結果、濃縮分離手段７での汚泥濃縮性が悪くなり、加温のための熱量を多く要した。また、メタン醗酵槽１に炭化物が供給されないことにより、メタン醗酵効率が低下し、処理水の水質は表１に示す通り低下した。
【００４３】
また、メタン醗酵汚泥の脱水性も悪くなり、脱水機２での脱水効率も悪化すると共に、炭化処理効率も悪くなった。
【００４４】
比較例３
実施例１において、濃縮分離手段を設けず、有機性汚泥及び余剰汚泥を直接メタン醗酵槽に導入したこと以外は全く同様にして処理を行った。
【００４５】
その結果、メタン醗酵槽の滞留時間が４日弱となり、処理不能となった。
【００４６】
【表１】
0004164906.tif 000002
【００４７】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明の有機性汚泥の処理装置によれば、次のような効果が奏される。
【００４８】
▲１▼  活性汚泥処理において難分解性有機物を吸着除去できる。
▲２▼  有機性汚泥の濃縮性が向上し、高濃度メタン醗酵が可能となる。
▲３▼  系内の菌体保持量が多くなるので、メタン醗酵手段や活性汚泥処理手段の容量を小さくできる。
▲４▼  活性汚泥処理汚泥の固液分離性が向上するため、固液分離手段としての沈殿槽が小さくて済む。また、固液分離を膜分離装置で行う場合は、その透過流束が向上するため、膜面積が小さくて済む。
▲５▼  メタン醗酵汚泥の脱水性が向上するため、メタン醗酵手段の脱水機の処理量を大きくでき、また、脱水ケーキの含水率を低くすることができる。
▲６▼  脱水汚泥の通気性が良いので、これをコンポスト化する場合もコンポスト化工程で添加物を必要とせず、高品質のコンポスト製品を製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の有機性汚泥の処理装置の実施の形態を示す系統図である。
【図２】従来の有機性汚泥の処理装置を示す系統図である。
【符号の説明】
１  メタン醗酵槽
２  脱水機
３  曝気槽
４  沈殿槽
５  脱水機
６  焼却装置
７  濃縮分離手段
８  炭化装置
【図１】
0004164906.tif 000003
【図２】
0004164906.tif 000004