(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機性汚泥と厨芥及び／又は廃油との混合物であって、前記有機性汚泥が、機械的濃縮手段によって濃縮されたものである有機性廃棄物を好気性消化して減量化する処理方法において、前記有機性廃棄物を、好気性消化工程で生物酸化熱によって処理温度を供給物温度よりも３０℃以上上昇せしめた状態で好気性消化し、得られる昇温された好気性消化汚泥を超音波によって可溶化したのち、該可溶化汚泥を前記好気性消化工程に返送することを特徴とする有機性廃棄物の処理方法。
【請求項２】
前記好気性消化汚泥は、膜分離して分離された汚泥を、超音波で可溶化処理することを特徴とする請求項１記載の有機性廃棄物の処理方法。
【請求項３】
有機性汚泥と厨芥及び／又は廃油との混合物であって、前記有機性汚泥が、機械的濃縮手段によって濃縮されたものである有機性廃棄物を好気性消化して減量化する処理装置において、有機性廃棄物を、生物酸化熱によって温度上昇させた状態で好気性消化する好気性消化槽と、該好気性消化槽の消化汚泥を可溶化処理する超音波手段と、該可溶化汚泥を前記好気性消化槽に返送する手段とを有することを特徴とする有機性廃棄物の処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機性廃棄物の処理に係り、特に、下水などの有機性汚水を生物処理する過程から発生する余剰活性汚泥などの有機性汚泥と、厨芥、廃油などの有機性廃棄物を減量化処理する方法と装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、活性汚泥法などの生物処理に伴って発生する余剰汚泥量の減量化法として、特開平８−２９９９９５号公報が公知である。この技術は、図２に示すように、「有機性汚水を生物処理する工程と、生物処理工程から排出される余剰汚泥を消化する汚泥消化工程と消化汚泥の少なくとも一部をオゾン処理して汚泥消化工程に循環するオゾン処理工程を含む有機性排液の処理方法」である。
また、好気性消化方法の定義として、「好気性消化は余剰汚泥を消化槽に導入して曝気し、曝気した汚泥の一部を取り出して固液分離する方法である」と明記されている。
【０００３】
この従来技術は、図２からも解かるように、余剰汚泥を機械的手段で濃縮することなく、そのまま希薄な汚泥濃度（１％程度）の状態で好気性消化槽に供給しており、また、固液分離された消化汚泥の一部を、オゾン酸化したのち好気性消化槽に返送している。
ところで、この従来技術には、次のような問題点があった。
▲１▼  好気性消化槽における汚泥分解効果が少ない。
▲２▼  好気性消化槽の汚泥の水理学的滞留時間が約７日間と非常に大きい。
▲３▼  可溶化手段がオゾンに限定されているので、高価なオゾン発生器が不可欠で設備費が多い。
▲４▼  好気性消化汚泥の固液分離液に多量のＳＳが流出しやすく、後処理が必要になる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来技術の問題点を解決し、非常に簡単なシステムと安価なランニングコストで余剰汚泥、厨芥、廃油などの有機性廃棄物を効果的に減量化できる処理方法と装置を提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明では、有機性汚泥と厨芥及び／又は廃油との混合物であって、前記有機性汚泥が、機械的濃縮手段によって濃縮されたものである有機性廃棄物を好気性消化して減量化する処理方法において、前記有機性廃棄物を、好気性消化工程で生物酸化熱によって処理温度を供給物温度よりも３０℃以上上昇せしめた状態で好気性消化し、得られる昇温された好気性消化汚泥を超音波によって可溶化したのち、該可溶化汚泥を前記好気性消化工程に返送することとしたものである。
前記処理方法において、好気性消化汚泥は、膜分離して分離された汚泥を、超音波で可溶化処理することができる。
また、本発明では、有機性汚泥と厨芥及び／又は廃油との混合物であって、前記有機性汚泥が、機械的濃縮手段によって濃縮されたものである有機性廃棄物を好気性消化して減量化する処理装置において、有機性廃棄物を、生物酸化熱によって温度上昇させた状態で好気性消化する好気性消化槽と、該好気性消化槽の消化汚泥を可溶化処理する超音波手段と、該可溶化汚泥を前記好気性消化槽に返送する手段とを有することとしたものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
次に、本発明を詳しく説明する。
図１に本発明の処理方法を実施するためのフロー構成図を示す。図１において、１は機械的汚泥濃縮装置、２は好気性消化槽、３は膜分離モジュール、４は物理化学的可溶化手段、５は有機性汚泥、６は有機性廃棄物である。
汚水の生物処理工程から排出される余剰汚泥などの有機性汚泥５を、遠心濃縮、浮上分離、スクリーン分離、膜分離などの機械的汚泥濃縮装置１に供給する。該汚泥濃縮装置１において、生物汚泥を、固形物濃度２％以上好ましくは３％以上に濃縮する。重量沈殿濃縮法では、余剰活性汚泥をこの値にまで濃縮することは困難なので、機械的濃縮手段を適用することが好ましい。
【０００７】
次に、高濃度かつ粘性が大きい濃縮汚泥７を好気性消化槽２に供給し、機械的に撹拌しながら、酸素含有ガス１３で３日から４日間程度曝気する。この結果、汚泥温度が、石油などの燃料を使用して外部から加温せずとも、生物酸化熱によって供給物温度よりも３０℃以上高い５０〜７０℃程度に上昇する。この結果、汚泥は好気的高温状態で高度に酸化分解され、ＳＳ量が大幅に減少する。なお、好気性消化槽２は、１槽ではなく３〜４槽の多段直列槽にしても当然良い。曝気ガスとしては、空気よりも排ガス量が少なく、排熱が少なくできる酸素富化空気、純酸素が好適である。好気性消化槽２からの放熱を極力少なくするために、保温工事を施工しておくことが好ましい。これを地下に埋設すれば、さらに好ましい。
また、厨芥、廃油などの易生物分解性有機性廃棄物６を好気性消化槽２に供給することによって、生物酸化熱発生壁が大きく向上し、昇温効果が向上するので、さらに好気性消化速度、消化率が向上する。
【０００８】
次に、温度上昇した好気性消化汚泥８を膜分離、沈殿分離などで固液分離し、物理化学的可溶化工程（次亜塩素酸による酸化、過酸化水素による酸化、超音波処理、オゾンによる酸化、アルカリ処理、ミルなどの機械的すりつぶしなどの物理化学的可溶化手段４）に供給し、好気性消化汚泥を可溶化する。
以下の説明では、超音波による物理化学的可溶化手段４を例にあげて説明する。
すなわち、図１の膜分離モジュール３が浸漬された好気性消化槽２から、汚泥を引き抜き超音波を照射すると、超音波振動は汚泥細胞に対して、ある瞬間は減圧力、次の瞬間には圧縮力として働きかけ、超音波振動を加えている間、この作用を繰り返す。
【０００９】
この繰り返しの中で、水に減圧力が作用すると、水中にほとんど真空の空洞が発生し、水に溶け込んでいる気体（酸素、二酸化炭素等）を吸着して、キャビテーション気泡が発生する。次の瞬間、水には圧縮力が作用し、その気泡は大きな力で圧縮される。この時、気泡は断熱圧縮状態になり、気泡内は高温高圧になり、ついには押しつぶされて、もとの分子状に砕け散ってしまう。この時、過酸化水素などの酸化剤分子及び水分子から、強力な酸化力を持つヒドロキシラジカルが発生する。
更に、その気泡が消滅する際に、今まで気泡を囲んでいた、酸化剤分子、水分子が、気泡が消えた跡に突進し互いに衝突するので、ラジカルを含んだ強衝撃性音波を水中に発生する。また、超音波エネルギが水中で最終的に熱に代わるので、水温が上昇する。この強力な衝撃波とラジカルの強力な酸化作用、温度上昇効果が複合的に作用して、活性汚泥細胞壁が効果的に破壊され、活性汚泥が可溶化される。
【００１０】
超音波による汚泥可溶化効果は、汚泥のＳＳ量あたりの超音波発生エネルギに比例するので、対象汚泥のＳＳ量が少ないほど、超音波発生器の所要エネルギは減少できる。したがって、本発明では、高濃度汚泥を供給する好気性消化槽において、汚泥ＳＳが大きく減少しているので、超音波発生器の所要エネルギは非常に少なくでき、省エネルギ効果が大きい。
活性汚泥１ｋｇ・ＳＳ当たりの超音波照射エネルギとしては、１〜３ｋＷｈ／ｋｇ・ＳＳの範囲が汚泥可溶化効果が大きい。超音波照射時間は、数１０秒程度と非常に短時間でよい。適性超音波周波数は、周波数が高すぎると汚泥可溶化効果が悪化する事が認められ１０〜１００ｋＨｚ、より好ましくは１５〜５０ｋＨｚが好適である。
【００１１】
なお、超音波による汚泥可溶化処理は、対象汚泥ＳＳ濃度が高いほど可溶化効率が向上するので、濃縮汚泥を可溶化工程に供給して、可溶化処理後に好気性消化槽に供給することも好適手段である。
本発明では、好気性消化槽２において、有機性廃棄物の自己酸加熱によって、５０℃以上に汚泥温度が上昇すること、及び超音波照射エネルギが、最終的に熱に変わることによって温度が上昇するので、さらに可溶化効果が向上する（汚泥温度が高いほど、超音波による可溶化効果が向上する）。
【００１２】
【実施例】
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。
実施例１
下水の余剰活性汚泥と家庭生ごみを対象に、図１の工程に基づいて、以下の処理条件で本発明の実証試験を行った。
処理条件
余剰汚泥処理量：２５リットル／ｄ、
汚泥濃度：８ｇ／ｌ、
汚泥濃縮方法：遠心分離、
濃縮汚泥固形物濃度及び温度：４％、２６℃、
ディスポーザ粉砕生ごみ供給量：１０００ｇ／ｄ、
好気性消化槽容積：２０リットル（保温材で槽をカバー）、
好気性消化槽温度：７０〜８２℃（生物酸化熱による効果）、
外部熱源による加温：せず、
好気性消化槽内固形物濃度：４６００〜５５００ｍｇ／ｌ、
【００１３】
膜分離モジュール積類：回転円盤平膜状ＭＦ膜、
膜分離フラックス：１ｍ／ｄ、
好気性消化槽内から超音波処理槽への供給汚泥流量：２リットル／ｄ、
汚泥１ｋｇ・ＳＳ当たりの超音波照射エネルギー：２ｋＷｈ／ｋｇ・ＳＳ、
超音波周波数：２０ｋＨｚ
超音波照射時間：２０ｓｅｃ．
以上の条件で、好気性消化槽内汚泥を系外に処分することなく、１年間連続試験を行なった。この結果、１年後でも、好気性消化槽内の汚泥濃度は４０００〜５０００ｍｇ／ｌであり、余剰汚泥と生ごみは１００％減量化されたことが確認された。
また、膜分離水の水質は、ＳＳゼロ、ＢＯＤ１０ｍｇ／ｌと非常に良好であり、後処理が不要であった。
【００１４】
比較例１
実施例１において、余剰活性汚泥を機械的に濃縮せずに、そのまま実施例１の好気性消化槽に供給した。生ごみの供給も行わなかった。
この結果、好気性消化槽の温度は、３０度に上昇しただけであり、１ヶ月後の好気性消化槽内汚泥濃度は２５０００ｍｇ／ｌ、２ヶ月後のそれは、３６８００ｍｇ／ｌに増加し、投入した余剰汚泥はほとんど分解せずに、蓄積する傾向が大きかった。この時点では膜分離のフラックスも０．１２ｍ／ｄと大幅に減少し、汚泥の供給ができなくなった。
【００１５】
【発明の効果】
本発明によれば、次のような効果を奏することができる。
▲１▼汚泥を希薄な状態で好気性消化するのではなく、機械的に濃縮してから行うので、汚泥の酸化熱だけで温度を十分上昇させることができ、好気性消化による汚泥減量効果が大きい。また、厨芥、廃油などの生物酸化熱発生量が大きい有機性廃棄物を供給することによって、さらに好気性消化槽の温度を高めることができる。
▲２▼したがって、好気性消化槽を加温するボイラ、ヒーターなどの外部熱源が必要なく省エネ効果が大きい。
▲３▼物理化学的可溶化を行う前に、汚泥ＳＳ量の大部分を生物学的に分解して、無機化し減少させるので、超音波、オゾンなどの酸化などの物理化学的可溶化処理コストが大きく減少できる。
▲４▼有機性廃棄物の自己酸化熱によって温度を上昇させた汚泥を、オゾン、超音波などの物理化学的可溶化（温度が高いほど可溶化効果が大きい）を行うので、可溶化効果が向上する。
▲５▼好気性消化工程からの流出水に汚泥が流出しないので、水質が良く、後処理が不要である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の処理方法を実施するためのフロー構成図。
【図２】従来の技術を示すフロー構成図。
【符号の説明】
１：機械的汚泥濃縮装置、２：好気性消化槽、３：膜分離モジュール、４：物理化学的可溶化手段、５：有機性汚泥、６：有機性廃棄物、７、９：濃縮汚泥、８：好気性消化汚泥、１０：可溶化汚泥、１１、１２：分離水、１３：酸素含有ガス
【図１】
0003767736.tif 000002
【図２】
0003767736.tif 000003