(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚泥脱水ケーキに、２５℃において水１００ｍＬに２０ｇ以上溶解する亜硝酸塩を２０重量％以上の濃度の水溶液として添加することを特徴とする汚泥脱水ケーキの臭気発生防止方法。
【請求項２】
ケーキホッパーへの落ち口で亜硝酸塩を添加することを特徴とする請求項１記載の汚泥脱水ケーキの臭気発生防止方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、汚泥脱水ケーキの臭気発生防止方法に関する。さらに詳しくは、本発明は、下水処理場、し尿処理場などの汚泥脱水ケーキから発生する硫化水素、メチルメルカプタン、アンモニア、アミンなどに由来する臭気を効果的に防止することができる汚泥脱水ケーキの臭気発生防止方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
下水処理場、し尿処理場や、食品工場、紙パルプ工場などの有機性産業排水の処理工程などにおいては、各種の汚泥が発生する。例えば、下水を最初沈殿池で固液分離すると初沈生汚泥が発生し、最初沈殿池の上澄水を曝気槽などを用いて浮遊生物方式により処理すると、活性汚泥の量が増加する。曝気槽などで処理された水は最終沈殿池に導かれ、活性汚泥が分離され、その一部は返送汚泥として曝気槽などに返送され、残余は余剰汚泥とされる。初沈生汚泥と余剰汚泥は、汚泥濃縮槽に導かれ、その後、汚泥貯留槽にいったん貯留される。汚泥貯留槽内の汚泥は、次いで脱水機により脱水され、得られた汚泥脱水ケーキは埋め立てや、焼却のために搬出される。
脱水後の汚泥脱水ケーキは、腐敗により悪臭物質を発生する。下水処理場で発生する悪臭物質として頻繁に検出される物質は、硫化水素、メチルメルカプタンなどのイオウ化合物、アンモニア、トリメチルアミンなどの窒素化合物、吉草酸、イソ酪酸などの低級脂肪酸などである。これらの中で、硫化水素とメチルメルカプタンの量が特に多い。
汚泥貯留槽や脱水機の多くは密閉系となっているが、脱水により得られる汚泥脱水ケーキは開放系で運搬、保管される場合が多いので、臭気対策は重要である。すなわち、汚泥脱水ケーキの運搬には、通常コンベアやトラックなどが使われ、臭気発生源である汚泥脱水ケーキが移動するので、覆蓋、臭気の吸引などによる処理が困難であり、臭気対策がむつかしい。また、最終埋め立て地においても、発生する臭気が拡散し、付近の住民に不快感を与えるなど、環境に悪影響を及ぼす。このために、汚泥脱水ケーキから発生する臭気自体を抑制する必要があり、従来よりさまざまな脱臭方法が提案されている。
本発明者らは、特開２０００−２０２４９４号公報において、非塩素系、非金属系の処理剤を用いて、低コストで効果的に汚泥脱水ケーキの臭気の発生を防止する方法として、亜硝酸塩、亜硫酸塩又は亜硫酸水素塩を汚泥スラリーに添加したのち脱水する方法を提案し、特開２０００−２８８５９２号公報において、汚泥脱水ケーキ中に窒素分を残留させる亜硝酸塩の添加量を少なくして十分な消臭効果が発現する汚泥脱水ケーキの臭気発生防止方法として、酸化剤、金属塩又は有機系殺菌剤と亜硝酸塩を併用して汚泥スラリーに添加する方法を提案した。また、人や環境に対する影響のない薬剤を用いて汚泥脱水ケーキの臭気発生を防止する方法として、汚泥スラリーに酸化剤と亜硝酸塩、亜硫酸塩又は亜硫酸水素塩を添加したのち、ソルビン酸を添加する方法が有効であることを見いだした。
しかし、これらの方法は、いずれも薬剤を汚泥スラリーに添加するために、薬剤の添加量が多くなり、また、汚泥スラリーの貯留槽と汚泥脱水機での臭気発生を効果的に防止することができるが、汚泥脱水ケーキからの臭気発生効果の持続時間は、数時間ないし最大で半日程度で、前日の汚泥脱水ケーキをケーキホッパーに貯留し、翌日に搬出する場合には、経済的に見合った薬剤添加量では、臭気防止効果がほとんど期待できなかった。
さらに、本発明者らは、特開２０００−７０９９９号公報において、少ない薬剤の使用で、汚泥スラリー及び汚泥脱水ケーキのいずれの場合も、悪臭物質の発生を長時間にわたって抑制することができる臭気発生防止方法として、難溶性の硫化物を生成する金属塩と、難溶性のピリチオン化合物とを含む消臭剤を添加する方法を提案した。しかし、汚泥脱水ケーキにこの消臭剤を添加する場合は、添加後に十分に混合する必要があるので、小さい駆動力で均一に混合できるように、脱水前ないし脱水処理中の汚泥に添加することが好ましいとされていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、汚泥脱水ケーキの臭気発生防止方法に関する。さらに詳しくは、本発明は、汚泥脱水ケーキに静菌剤を添加して、混合することなく防臭効果を発現させ、しかもその効果を持続することができる汚泥脱水ケーキの臭気発生防止方法に関する。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記の課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、汚泥脱水ケーキに易溶性の静菌剤を添加することにより、汚泥脱水ケーキを混合しなくても十分な防臭効果が発現し、しかもその効果が持続することを見いだして、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、
（１）汚泥脱水ケーキに、２５℃において水１００ｍＬに２０ｇ以上溶解する亜硝酸塩を２０重量％以上の濃度の水溶液として添加することを特徴とする汚泥脱水ケーキの臭気発生防止方法、及び、
（２）ケーキホッパーへの落ち口で亜硝酸塩を添加することを特徴とする(１)項記載の汚泥脱水ケーキの臭気発生防止方法、
を提供するものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明の汚泥脱水ケーキの臭気発生防止方法においては、汚泥脱水ケーキに２５℃において水１００mLに２０ｇ以上、好ましくは３５ｇ以上、より好ましくは５０ｇ以上溶解する静菌剤を添加する。
本発明方法において、静菌剤とは、細菌の発育あるいは増殖を阻止する薬剤である。本発明方法においては、一般に殺菌剤と称されている薬剤も、低濃度で用いることにより静菌作用を発現させ、静菌剤として使用することができる。本発明方法に用いる静菌剤としては、例えば、亜硝酸塩、次亜塩素酸塩、第四級アンモニウム塩、エタノール、ホルムアルデヒドなどを挙げることができる。これらの中で、亜硝酸塩を好適に用いることができる。２５℃において水１００mLに２０ｇ以上溶解する亜硝酸塩としては、例えば、亜硝酸アンモニウム、亜硝酸リチウム、亜硝酸ナトリウム、亜硝酸カリウム、亜硝酸セシウム、亜硝酸マグネシウム、亜硝酸カルシウム、亜硝酸ストロンチウム、亜硝酸バリウム、亜硝酸ニッケル、亜硝酸鉛などを挙げることができる。これらの中で、亜硝酸ナトリウム、亜硝酸カリウム及び亜硝酸カルシウムは、取り扱いと入手が容易であり、汚泥脱水ケーキの二次利用の支障とならないので、特に好適に使用することができる。
【０００６】
本発明方法において、汚泥脱水ケーキに静菌剤を添加する方法に特に制限はなく、例えば、固体又は液体の静菌剤をそのまま汚泥脱水ケーキに添加することができ、あるいは、静菌剤の水溶液を汚泥脱水ケーキに添加することもできる。静菌剤を水溶液として添加する場合は、希釈倍率が大きいと、水分を多く加えることになり、ケーキ含水率を上昇させることになる。したがって、水溶液の濃度は２０重量％以上であることが好ましい。静菌剤を汚泥脱水ケーキに添加する場所に特に制限はないが、例えば、静菌剤を高濃度の水溶液とし、噴霧器を用いて、汚泥脱水ケーキの搬送部、ケーキホッパーへの落ち口などに散布することができる。
従来は、汚泥に含まれる臭気物質の分解や、汚泥からの臭気物質生成を抑制するための消臭剤は、汚泥に均一に混合して反応させるために、汚泥と消臭剤との混合が十分に行われる汚泥スラリーに添加されていた。しかし、消臭剤を汚泥スラリーに添加すると、添加された消臭剤が汚泥脱水ケーキの臭気発生防止に完全には利用されないので、必要な消臭剤の添加量が多くなる。また、汚泥脱水ケーキに消臭剤を添加すると、汚泥脱水ケーキと消臭剤を十分に混合することが必要となるが、汚泥脱水ケーキと消臭剤の混合は既設の設備では実施することができないので新たな混合機の設置が必要であり、混合のために多大の動力を消費し、なおかつ十分な混合を望むことは困難であった。このために、汚泥脱水ケーキへの消臭剤の添加は、発生した臭気を他の芳香薬剤などでマスキングする場合を除いて実施されていなかった。
汚泥脱水ケーキに、２５℃において水１００mLに２０ｇ以上溶解する静菌剤を添加する本発明方法によれば、汚泥脱水ケーキと静菌剤の混合を行わずとも、静菌剤は汚泥脱水ケーキに浸透し、汚泥スラリーに静菌剤を添加する場合に比べて、より少量の静菌剤で十分な臭気発生防止効果が得られ、しかもその効果が長時間にわたって持続する。
【０００７】
本発明方法において、静菌剤として亜硝酸塩を用いる場合は、汚泥スラリー又は汚泥脱水ケーキのpHが低いほど静菌剤としての亜硝酸塩の効果が高い。下水汚泥及び下水汚泥脱水ケーキのpHは、通常は５〜６程度であり、このpH範囲では、汚泥脱水ケーキに亜硝酸塩を添加する本発明の臭気発生防止方法が確実に効果を発揮する。
２５℃において水１００mLに２０ｇ以上溶解する静菌剤は、固体又は液体の静菌剤をそのままで、あるいは、高濃度の水溶液として、汚泥脱水ケーキに散布などにより添加したとき、特に汚泥脱水ケーキと静菌剤の混合を行わずとも、汚泥脱水ケーキ全体に浸透する。静菌剤として亜硝酸塩を用いると、亜硝酸塩自体及び亜硝酸が分解するときに生成する酸化窒素が微生物の活動を抑制する。微生物の活動が抑制される結果、硫化水素、メチルメルカプタンなどの臭気成分の発生量が減少するとともに、微生物の活動の証左である炭酸ガスの発生量も減少する。汚泥脱水ケーキからの臭気成分は、主として含イオウ蛋白などが嫌気性微生物によって分解されるために発生するが、静菌剤を汚泥脱水ケーキに添加することにより、これらの分解反応を抑制することができる。
【０００８】
【実施例】
以下に、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によりなんら限定されるものではない。
なお、実施例及び比較例において、硫化水素の分析は、ガステック社製ガス検知管４Ｍ、４Ｌ又は４ＬＬを用い、メチルメルカプタンの分析は、ガステック社製ガス検知管７１Ｈ又は７１を用い、炭酸ガスの分析は、ガステック社製ガス検知管２ＨＨ又は２Ｈを用いて行った。硫化水素とメチルメルカプタンの検出下限濃度は、ともに０.２５ppm（容量比）である。
実施例１
下水処理場の混合生汚泥（pH５.０６、懸濁物質濃度２.２４重量％）２５０mLに、脱水剤［栗田工業(株)、クリフィックスＣＰ６０４、カチオンポリマー］３０mgを添加して凝集したのち、直径６０cmのカラムを用いて２分間重力ろ過し、カラムを取りはずして、さらに圧力０.０５MPaで２分間圧搾脱水し、直径約８０mm、厚さ５mmの脱水ケーキを得た。得られた脱水ケーキの重量は２５ｇであり、含水率は７８重量％であった。
得られた脱水ケーキの片面の３か所に、３８重量％亜硝酸ナトリウム水溶液７９mgを等分して点滴したのち、脱水ケーキを２つ折りしてテトラバックに入れ、入れ口をヒートシールし、空気６００mLを封入して、３０℃の恒温器に保管した。
２４時間後にガス分析を行ったところ、硫化水素とメチルメルカプタンは検出されず、炭酸ガスは１.３容量％であった。さらに、４８時間後にガス分析を行ったところ、硫化水素とメチルメルカプタンは依然として検出されず、炭酸ガスは１１.２容量％であった。
実施例２
脱水ケーキの片面１か所に３８重量％亜硝酸ナトリウム水溶液７９mgを点滴したのち、脱水ケーキを２つ折りしてテトラバックに入れた以外は、実施例１と同じ処理を行った。
２４時間後に、硫化水素とメチルメルカプタンは検出されず、炭酸ガスは１.５容量％であった。４８時間後に、硫化水素とメチルメルカプタンはいずれも２ppm（容量比）であり、炭酸ガスは１２.６容量％であった。
実施例３
脱水ケーキの片面の３か所に、３８重量％亜硝酸ナトリウム水溶液７９mgを等分して点滴し、脱水ケーキを２つ折りし、さらに手で十分に混練したのちテトラバックに入れた以外は、実施例１と同じ処理を行った。
２４時間後に、硫化水素とメチルメルカプタンは検出されず、炭酸ガスは１.３容量％であった。４８時間後にも硫化水素とメチルメルカプタンは検出されず、炭酸ガスは１０.４容量％であった。
実施例４
脱水ケーキの片面の３か所に、亜硝酸ナトリウムの結晶粉末１０mgずつを載置して、脱水ケーキを２つ折りし、テトラバックに入れた以外は、実施例１と同じ処理を行った。
２４時間後に、硫化水素とメチルメルカプタンは検出されず、炭酸ガスは１.４容量％であった。４８時間後に、硫化水素は２ppm（容量比）、メチルメルカプタンは１ppm（容量比）であり、炭酸ガスは１２.２容量％であった。
【０００９】
比較例１
実施例１と同じ下水処理場の混合生汚泥２５０mLに、脱水剤［栗田工業(株)、クリフィックスＣＰ６０４、カチオンポリマー］３０mgを添加して凝集し、直径６０cmのカラムを用いて３０秒間重力ろ過したのち、３８重量％亜硝酸ナトリウム水溶液７９mgを加え、スパーテルを用いて３０秒間撹拌し、さらに圧力０.０５MPaで２分間圧搾脱水して脱水ケーキを得た。得られた脱水ケーキを２つ折りしてテトラバックに入れ、入れ口をヒートシールし、空気６００mLを封入して、３０℃の恒温器に保管した。
２４時間後に、硫化水素は検出されず、メチルメルカプタンは１ppm（容量比）であり、炭酸ガスは７.２容量％であった。４８時間後に、硫化水素は１５０ppm（容量比）、メチルメルカプタンは４００ppm（容量比）であり、炭酸ガスは２２.０容量％であった。
比較例２
実施例１と同じ下水処理場の混合生汚泥２５０mLに、３８重量％亜硝酸ナトリウム水溶液７９mgを添加して６０分間撹拌したのち、脱水剤［栗田工業(株)、クリフィックスＣＰ６０４、カチオンポリマー］３０mgを添加して凝集し、直径６０cmのカラムを用いて２分間間重力ろ過し、さらに圧力０.０５MPaで２分間圧搾脱水して脱水ケーキを得た。得られた脱水ケーキを２つ折りしてテトラバックに入れ、入れ口をヒートシールし、空気６００mLを封入して、３０℃の恒温器に保管した。
２４時間後に、硫化水素は１０ppm（容量比）、メチルメルカプタンは１２ppm（容量比）であり、炭酸ガスは１２.８容量％であった。４８時間後に、硫化水素は８００ppm（容量比）、メチルメルカプタンは１,２００ppm（容量比）であり、炭酸ガスは２５.０容量％であった。
比較例３
混合生汚泥への３８重量％亜硝酸ナトリウム水溶液の添加量を１５８mgとした以外は、比較例２と同じ処理を行った。
２４時間後に、硫化水素は検出されず、メチルメルカプタンは２ppm（容量比）であり、炭酸ガスは９.６容量％であった。４８時間後に、硫化水素は４００ppm（容量比）、メチルメルカプタンは９００ppm（容量比）であり、炭酸ガスは２４.０容量％であった。
比較例４
混合生汚泥への３８重量％亜硝酸ナトリウム水溶液の添加量を２３７mgとした以外は、比較例２と同じ処理を行った。
２４時間後に、硫化水素とメチルメルカプタンはともに検出されず、炭酸ガスは５.８容量％であった。４８時間後に、硫化水素は１２０ppm（容量比）、メチルメルカプタンは５００ppm（容量比）であり、炭酸ガスは２２.０容量％であった。
比較例５
亜硝酸ナトリウム水溶液を点滴しなかった以外は、実施例１と同じ処理を行った。
２４時間後に、硫化水素は４０ppm（容量比）、メチルメルカプタンは２０ppm（容量比）であり、炭酸ガスは１４.０容量％であった。４８時間後に、硫化水素は１,１００ppm（容量比）、メチルメルカプタンは８００ppm（容量比）であり、炭酸ガスは２５.０容量％であった。
実施例１〜４及び比較例１〜５の結果を、第１表に示す。
【００１０】
【表１】
0003736344.tif 000002
【００１１】
実施例１と実施例２は、汚泥脱水ケーキに高濃度の亜硝酸ナトリウム水溶液を点滴した例である。点滴液量は、直径約８０mm、重量約２５ｇの汚泥脱水ケーキに対して、約０.０８ｇと水滴で３滴程度の極少量であり、点滴時にはケーキのごく一部にしか付着していないが、ほぼ４８時間の臭気発生防止効果を示している。この効果は、実施例３の点滴後に十分混合した場合にほぼ等しいものであった。
また、亜硝酸ナトリウムの結晶粉末を、直径約８０mmの汚泥脱水ケーキ１枚の３か所に載置した実施例４においても、良好な臭気防止効果が示され、汚泥脱水ケーキの一部にでも必要量の亜硝酸ナトリウムが付着すれば、特に混合を行わずとも、薬剤が浸透し、良好な臭気防止効果が発現する。また、臭気防止効果が発現している実施例１〜４では、炭酸ガスの発生が著しく少ないことから、微生物活動が抑制されていることが分かる。
一方、これまでの添加方法である汚泥スラリーに亜硝酸ナトリウムを添加する比較例２〜４では、亜硝酸ナトリウムの添加量を、実施例の３倍とした比較例４においても、２４時間までの臭気防止が限界であり、４８時間後には相当量の硫化水素とメチルメルカプタンが発生した。亜硝酸ナトリウムを効率よく汚泥に混合する方法として、凝集汚泥を重力ろ過した後に添加混合して比較例１では、改善は認めれるものの、効果はまだ不十分であった。
【００１２】
実施例５
下水処理場で、脱水ケーキに亜硝酸ナトリウム水溶液を噴霧添加する方法により、汚泥脱水ケーキの臭気発生防止効果の実設備による評価、確認を行った。
この下水処理場は、最初沈殿池からの生汚泥と、最終沈殿池からの余剰汚泥を分離処理しており、かつ余剰汚泥は沈降濃縮のみで、その汚泥の容量が最初沈殿池の生汚泥に対して多く、この結果pHは５.５〜６.０と下水汚泥としては高く、懸濁物質濃度１.４〜１.６重量％であり、薬剤による臭気発生防止のし難い汚泥である。
９時から１６時までの７時間の運転中、脱水ケーキ搬送コンベアのホッパーへの落ち口に、３８重量％亜硝酸ナトリウム水溶液を３.６Ｌ／ｈの割合で噴霧添加した。７時間の汚泥脱水ケーキの発生量は７.４ｔであり、汚泥脱水ケーキ１００重量部に対して亜硝酸ナトリウム０.１３重量部が添加されたことになる。
翌日８時３０分、ホッパーから汚泥脱水ケーキを排出するとき、トラック荷台上の汚泥脱水ケーキの上部１０cmの空気をとり、ガス検知管により硫化水素とメチルメルカプタンの濃度を測定した。硫化水素は８ppm（容量比）であり、メチルメルカプタンは２ppm（容量比）であった。汚泥脱水ケーキは、脱水直後は茶褐色であったが、翌日には、黒色度がなくなり、明るい茶色を示していた。
比較例６
実施例５と同じ下水処理場において、汚泥貯留槽に脱水１時間前に、汚泥１Ｌに対して亜硝酸ナトリウム１８０mgの割合で、３８重量％亜硝酸ナトリウム水溶液を一括添加し、途中の汚泥追加に合わせて同じ割合で３８重量％亜硝酸ナトリウム水溶液を追加して添加した。
９時から１６時までの７時間の運転中、３８重量％亜硝酸ナトリウム水溶液５０.０kg、すなわち亜硝酸ナトリウムとして１９.０kgを添加し、この間の汚泥脱水ケーキの発生量は７.２ｔであった。汚泥脱水ケーキ１００重量部に対して亜硝酸ナトリウム０.２６重量部が添加されたことになる。
翌日８時３０分、ホッパーから汚泥脱水ケーキを排出するとき、実施例５と同様にして、ガス検知管により硫化水素とメチルメルカプタンの濃度を測定した。硫化水素は４００ppm（容量比）であり、メチルメルカプタンは７０ppm（容量比）であった。汚泥脱水ケーキは、黒色化し、嫌気腐敗が生じたことを示していた。
比較例７
実施例５と同じ下水処理場において、亜硝酸ナトリウムを添加することなく、脱水処理を行った。
９時から１６時までの７時間の運転中、汚泥脱水ケーキの発生量は７.１ｔであった。
翌日８時３０分、ホッパーから汚泥脱水ケーキを排出するとき、実施例５と同様にして、ガス検知管により硫化水素とメチルメルカプタンの濃度を測定した。硫化水素は５００ppm（容量比）であり、メチルメルカプタンは１００ppm（容量比）であった。汚泥脱水ケーキは、黒色化し、嫌気腐敗が生じたことを示していた。
実施例５及び比較例６〜７の結果を、第２表に示す。
【００１３】
【表２】
0003736344.tif 000003
【００１４】
実施例５においては、汚泥脱水ケーキ１００重量部に対して亜硝酸ナトリウム０.１３重量部を水溶液として噴霧添加することにより、無処理の比較例７に比べて、翌日朝の脱水ケーキの臭気成分は約５０分の１に低減している。亜硝酸ナトリウムを汚泥スラリーに添加した比較例６では、実施例５の約２倍量の亜硝酸ナトリウムを用いているにもかかわらず、翌日朝の臭気成分の発生量は、無処理の比較例７と大差はなく、脱水ケーキも黒色化して、嫌気腐敗が生じていることがうかがえる。
【００１５】
【発明の効果】
汚泥脱水ケーキに、易溶性の静菌剤を添加する本発明方法により、静菌剤の使用量を低減し、汚泥脱水ケーキと静菌剤を混合することなく防臭効果を発現させ、しかもその効果を持続することができる。