JP2013144298A - 有機性汚泥の処理方法及び処理装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】有機性汚泥に対して希釈水を用いて希釈し、希釈汚泥を調製する工程、該希釈汚泥に対して固液分離を行わないで凝集剤を添加、混合し、凝集汚泥を調製する工程、該凝集汚泥を分離濃縮する工程、分離濃縮された濃縮凝集汚泥に対して凝集剤を添加、混合し、再濃縮凝集汚泥を調製する工程、該再濃縮凝集汚泥を脱水して脱水ケーキを調製する工程を含む、有機性汚泥の処理方法。有機性汚泥に対して希釈水を用いて希釈し、希釈汚泥を調製する装置、該希釈汚泥に対して固液分離を行わないで凝集剤を添加、混合し、凝集汚泥を調製する槽、該凝集汚泥を分離濃縮する装置、分離濃縮された濃縮凝集汚泥に対して凝集剤を添加、混合し、再濃縮凝集汚泥を調製する槽、該再濃縮凝集汚泥を脱水して脱水ケーキを調製する装置を含む、有機性汚泥の処理装置。
【選択図】なし
Description
更に、例えば、アミジン系凝集剤等は当該汚泥に対しても比較的適応性が高い場合が多いが、一般的にアミジン系凝集剤は高価である上にその添加率が高くなるとコストが膨大になるという問題があった。
しかしながら、上記両文献には、凝集剤の使用量を低減する意図、及びそのために最初に凝集剤を添加する汚泥濃度1〜5%の有機性汚泥を希釈するという手段は記載がない。
図2に示すフローは、有機性汚泥1を凝集汚泥調製槽22へ移送し、添加される凝集剤4と反応させて、凝集汚泥5が調製される。該凝集汚泥5は、凝集汚泥分離濃縮装置23に移送され、濃縮凝集汚泥7と分離水6とに固液分離される。濃縮凝集汚泥7は、脱水ケーキ調製装置25に移送され、脱水ケーキ11と分離水10とに固液分離される。
これは、比較的高価であるアミジン系ポリマーを上記凝集剤4として単独で使用する凝集方法を採用し固液分離する方法が最も低コストであることが分かり運転を行っていたという経緯からである。
しかし、それでも上述のようにコスト削減が不十分であった。
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、凝集剤の使用量を低減でき、かつ脱水ケーキ含水率を維持できる有機性汚泥の処理方法及びその処理装置を提供することにある。
1)有機性汚泥に対して希釈水を用いて希釈し、希釈汚泥を調製する工程、該希釈汚泥に対して固液分離を行わないで凝集剤を添加、混合し、凝集汚泥を調製する工程、該凝集汚泥を分離濃縮する工程、分離濃縮された濃縮凝集汚泥に対して凝集剤を添加、混合し、再濃縮凝集汚泥を調製する工程、該再濃縮凝集汚泥を脱水して脱水ケーキを調製する工程を含む、有機性汚泥の処理方法。
2)有機性汚泥に対して希釈水を用いて希釈し、希釈汚泥を調製する装置、該希釈汚泥に対して固液分離を行わないで凝集剤を添加、混合し、凝集汚泥を調製する槽、該凝集汚泥を分離濃縮する装置、分離濃縮された濃縮凝集汚泥に対して凝集剤を添加、混合し、再濃縮凝集汚泥を調製する槽、該再濃縮凝集汚泥を脱水して脱水ケーキを調製する装置を含む、有機性汚泥の処理装置。
本発明は、特に有機性汚泥に対して希釈水を用いて希釈し、希釈汚泥を調製することが従来では見られない重要な技術思想である。
本発明において、有機性汚泥とは、下水、屎尿、厨芥などの有機性物質を処理する工程で排出される汚泥を意味する。特に、本発明は、溶解成分やコロイダル成分等の含まれるMアルカリ度が高い有機性汚泥の処理に好適である。該Mアルカリ度は、2500mg/l以上が好ましく、4500mg/l以上が更に好ましい。このような有機性汚泥としては、メタン発酵汚泥、腐敗汚泥、初沈汚泥等が挙げられる。
本発明において、「有機性汚泥に対して希釈水を用いて希釈し、希釈汚泥を調製する工程」を以下、「希釈工程」と、「有機性汚泥に対して希釈水を用いて希釈し、希釈汚泥を調製する装置」を以下、「希釈装置」ともいう。以下、「希釈工程」、「希釈装置」について説明する。
本発明は、処理が施される有機性汚泥の電気伝導度が1200mS/m以下、かつMアルカリ度が4000mg/l以下となるように希釈工程又は希釈装置において、希釈水により希釈され、希釈汚泥とすることが好ましい。希釈装置としては、汚泥性状に応じて希釈のための槽、配管内混合装置のいずれを選択しても良い。希釈水は、通常の飲用水等の他、溶解成分等の濃度が比較的小さい等のある程度の条件を満たす水であれば処理プラント内のどのプロセス水を使用しても良い。希釈汚泥の電気伝導度は、1200mS/m以下が好ましく、750mS/m以下が更に好ましい。希釈汚泥のMアルカリ度は、4000mg/l以下が好ましく、2500mg/l以下が更に好ましい。また、希釈汚泥の温度は、35℃以上が好ましく、50〜75℃が更に好ましい。上記温度は、希釈水として、上記温度のものを使用して容易に得ることができるが、特にその手段は制限がなく、ヒーター等を備えた希釈装置を用いてもよい。また、希釈装置は攪拌機等を備えていてもよい。上記各々の範囲は、本発明の課題を達成するために寄与することができる。
本発明において、凝集汚泥調製工程は、希釈汚泥に対して固液分離を行わないで、すなわち、希釈汚泥に、直接、凝集剤を添加、混合し、凝集汚泥を調製する工程である。凝集汚泥調製槽は、上記凝集汚泥調製工程において、凝集汚泥を調製するための槽であり、適宜、希釈汚泥導入手段、凝集剤添加手段、攪拌手段、加温手段、凝集汚泥の引き抜き手段等を備える。凝集汚泥は、沈降分離性が高いことが好ましい。凝集汚泥は、そのフロックの直径、すなわちフロック径が数ミリ程度であることが、沈降分離性が高く好ましい。このような凝集汚泥を得るための凝集剤としては、特に限定されるべきものではないが、高分子凝集剤等が用いられる。また、ポリ硫酸第二鉄またはPAC等の無機系凝集助剤と高分子凝集剤の併用も凝集分離水の清澄度を高めるために有効な場合がある。高分子凝集剤としては、高価なアミジン系凝集剤も使用できるが、比較的安価なカチオンポリマー系凝集剤、例えば、アクリル酸エステル系、メタアクリル酸エステル系、アニオン度よりもカチオン度の高い両性系等を用いることができる。アクリル酸エステル系としては、分子量が350〜600万のものが上記沈降分離性の高いものを得る上で好ましい。
本発明において、凝集汚泥分離濃縮工程は、凝集汚泥調製工程で調製した凝集汚泥を分離濃縮された濃縮凝集汚泥と分離水に固液分離する工程である。凝集汚泥分離濃縮装置は、上記凝集汚泥分離濃縮工程において、凝集汚泥を濃縮凝集汚泥と分離水に固液分離する装置である。凝集汚泥分離濃縮装置は、特に限定されず、重力濃縮法が適用される単なる槽、遠心濃縮法が適用される遠心分離機、浮上濃縮法が適用される分離機、スクリーンを用いた分離機等が挙げられる。中でも、スクリーンを備えた固液分離装置が好ましく、例えば、一定間隔で平行に並ぶ複数のスクリーンと隣り合う該スクリーンの間で回転する複数の円盤により隣り合う該スクリーン間の隙間の凝集汚泥を物理的に排除するとともに濃縮凝集汚泥と分離水とに分別することが可能な固液分離装置が挙げられる。ここで、スクリーンのスリット幅は原理的に前記凝集汚泥調製工程で記載したフロック径未満であり、0.1〜2.5mmが好ましい。本発明において、濃縮凝集汚泥の容積は、濃縮倍率が2.5〜8倍程度が好ましい。ここで、濃縮倍率とは、凝集汚泥の容積を濃縮凝集汚泥の容積で除した値を意味する。
本発明において、再濃縮凝集汚泥調製工程は、濃縮凝集汚泥に凝集剤を添加、混合し、脱水可能なフロックを含む再濃縮凝集汚泥を形成する工程である。再濃縮凝集汚泥調製槽は、上記再濃縮凝集汚泥調製工程において、再濃縮凝集汚泥を調製するための槽であり、適宜、濃縮凝集汚泥導入手段、凝集剤添加手段、攪拌手段、再濃縮凝集汚泥の引き抜き手段等を備える。再濃縮凝集汚泥は、脱水性が高いことが好ましい。再濃縮凝集汚泥は、後段の脱水工程におけるせん断力を受けた後もその粒状のフロック形状がわずかに残る程度の強度を持つフロックであることが好ましい。このような再濃縮凝集汚泥を得るための凝集剤としては、特に限定されるべきものではないが、高分子凝集剤が好ましい。高分子凝集剤としては、上記凝集汚泥調製工程に使用するものが挙げられ、同工程の凝集剤と同一でも異なっていてもよい。
本発明において、脱水ケーキ調製工程は、再濃縮凝集汚泥調製工程で調製した再濃縮凝集汚泥を脱水ケーキと分離水に固液分離する工程である。脱水ケーキ調製装置は、上記脱水ケーキ調製工程において、再濃縮凝集汚泥を脱水ケーキと分離水に固液分離する装置である。脱水ケーキ調製装置は、特に限定されず、通常、凝集汚泥分離濃縮装置と原理的に同じものを用いることができるが、凝集汚泥分離濃縮装置よりも脱水ケーキを分離するための再濃縮凝集汚泥への応力は高くすることが一般的であり、公知手段を用いることができる。脱水ケーキ調製装置は、再濃縮凝集汚泥へ応力を付与する手段と分離水を透過し、再濃縮凝集汚泥を保持するろ過手段から構成されることが好ましい。再濃縮凝集汚泥へ応力を付与する手段としては、プレス、遠心等が挙げられる。ろ過手段としては、開孔径が0.1〜2.5mmのスクリ−ン等が挙げられる。本発明において、脱水ケーキの容積は、濃縮倍率が4〜10倍程度が好ましい。ここで、濃縮倍率とは、再濃縮凝集汚泥の容積を脱水ケーキの容積で除した値を意味する。脱水ケーキ調製工程で分離された分離水は、SS濃度、Mアルカリ度、及び電気伝導度が小さく希釈水として用いることができる。脱水ケーキ調製工程で得られる脱水ケーキは、低含塩かつ低含水率であり、再資源化が可能であり、コンポスト、炭化などの二次加工等にも好適である。
有機性汚泥1に対して希釈水2を用いて希釈装置21にて希釈し、希釈汚泥3を調製する。この希釈汚泥3は、該希釈汚泥3に対して固液分離を行わないで凝集汚泥調製槽22へ移送され、添加される凝集剤4と反応させて、凝集汚泥5が調製される。該凝集汚泥5は、凝集汚泥分離濃縮装置23に移送され、濃縮凝集汚泥7と分離水6とに固液分離される。濃縮凝集汚泥7は、再濃縮凝集汚泥調製槽24に移送され、添加される凝集剤8と反応して、再濃縮凝集汚泥9が調製される。該再濃縮凝集汚泥9は、脱水ケーキ調製装置25に移送され、脱水ケーキ11と分離水10とに固液分離される。
上記処理フローは、自動制御であってよいし、バッチ処理であってもよいし、その組み合わせであってもよい。また、各種汚泥の温度制御も自動化してもよい。
本発明の処理フローは、図1の態様に従った。A処理施設において食品系廃棄物を主体とする有機物をメタン発酵処理する工程で発生した有機性汚泥を最終的にスクリュープレス型脱水機等で固液分離するフローである。表1に処理される有機性汚泥1の約1ヶ月の性状を示す。汚泥の加温は100%A処理施設で発生する余剰バイオガスを活用した熱を利用した。なお、各例において用いた凝集剤のアミジン系又はアクリル酸エステル系はそれぞれ同じものである。
有機性汚泥を希釈水にて3倍に希釈し、28℃の希釈汚泥とし、この希釈汚泥にアミジン系凝集剤を反応させて、凝集汚泥を調製した。該凝集汚泥を、凝集汚泥分離濃縮装置に移送し、濃縮凝集汚泥と分離水とに固液分離した。濃縮凝集汚泥を、再濃縮凝集汚泥調製槽に移送し、上記と同じアミジン系凝集剤と反応させて、再濃縮凝集汚泥を調製した。該再濃縮凝集汚泥を、脱水ケーキ調製装置に移送し、脱水ケーキと分離水とに固液分離した。
実施例1において、凝集汚泥及び濃縮凝集汚泥への凝集剤として、アクリル酸エステル系ポリマーを用いた以外は、同じ処理を行った。
実施例3
実施例2において、希釈汚泥の温度を55℃とした以外は、同じ処理を行った。
図2のフローで、凝集汚泥調製槽22の有機性汚泥の温度を28℃とし、凝集剤として、アミジン系ポリマーを用いて凝集汚泥5を調製した。該凝集汚泥5を、凝集汚泥分離濃縮装置23に移送し、濃縮凝集汚泥7と分離水6とに固液分離した。濃縮凝集汚泥7を、脱水ケーキ調製装置25に移送し、脱水ケーキ11と分離水10とに固液分離した。
比較例2
比較例1において、凝集剤として、実施例2と同じアクリル酸エステル系ポリマーを用いた以外は、同じ処理を行った。
比較例3
比較例1において、凝集汚泥調製前に、有機性汚泥を3倍に希釈後1時間静置後に上澄み水を全体の2/3分離して沈降した汚泥(3倍希釈前のボリューム)を用いる洗浄工程を採用した以外は、同じ処理を行った。
○:凝集状態及び固液分離性がともに良好。
△:凝集状態は良好だが固液分離性は悪い。
×:凝集状態及び固液分離性がともに悪いまたは凝集せず。
実施法1〜3及び比較例1〜3の結果について解説する。比較例2では本願発明法の構成要件の一つである希釈工程は行わず比較的安価で一般的に使用されるアクリル酸エステル系ポリマーの凝集剤を使用したが、凝集剤総添加率(TSに対する添加率)を1.5〜4.0%の範囲で変化させても脱水可能な凝集フロックが得られなかった。比較例1では比較的高価なアミジン系ポリマーの凝集剤を凝集剤総添加率2.8%で使用して約80%のケーキ含水率を得た。比較例3では汚泥を洗浄後凝集及び脱水した。すなわち汚泥に対して水道水を2倍量添加混合し、1時間静置後上澄水を全体の2/3系外に排出した後に、アミジン系ポリマー凝集剤を凝集剤総添加率1.9%添加して脱水した結果約80%のケーキ含水率を得た。しかしながら、比較例3では洗浄工程で分離する上澄水中に含まれるSSが多いことから、SS回収率は比較例2の91.2%より26%低い65%となり該分離上澄水の水処理負荷増大等を考慮すると採用不可能な方式であった。実施例1では本発明法に準じて汚泥を3倍希釈後アミジン系ポリマー凝集剤を凝集剤総添加率2.0%添加することでケーキ含水率約80%のケーキを得ることができ、比較例2と比較して約3割の凝集剤削減効果があった。実施例2では本発明法に準じて汚泥を3倍希釈後、アクリル酸エステル系ポリマー凝集剤を凝集剤総添加率1.6%添加することで脱水ケーキ含水率約80%のケーキを得ることができ、比較例2と比較して約5割の凝集剤削減効果があった。実施例3では本発明法に準じて汚泥と希釈水を55℃に加温した状態で3倍希釈後、アクリル酸エステル系ポリマー凝集剤を凝集剤総添加率1.4%添加することでケーキ含水率約80%のケーキを得ることができ、比較例2と比較して約6割の凝集剤削減効果があった。実施例1〜3では汚泥に凝集剤を添加する前に「洗浄」することなく「希釈」方式を選択していることからのSS回収率はいずれも92%以上であり比較例3よりも大幅に回収率が高かった。
以上説明したように、本発明法による有機性汚泥の処理方法及び処理装置を採用することにより、脱水ケーキ含水率、及びSS回収率を大きく損なうことなく薬品コストを従来法の半分以下にする処理が可能となることが理解できる。
Claims (10)
- (TS−SS)濃度が10g/l以上の有機性汚泥に対して希釈水を用いて希釈し、希釈汚泥を調製する工程、該希釈汚泥に対して固液分離を行わないで凝集剤を添加、混合し、凝集汚泥を調製する工程、該凝集汚泥を分離濃縮する工程、分離濃縮された濃縮凝集汚泥に対して凝集剤を添加、混合し、再濃縮凝集汚泥を調製する工程、該再濃縮凝集汚泥を脱水して脱水ケーキを調製する工程を含む、有機性汚泥の処理方法。
- (TS−SS)濃度が10g/l以上の有機性汚泥に対して希釈水を用いて希釈し、希釈汚泥を調製する工程、該希釈汚泥に対して固液分離を行わないで凝集剤を添加、混合し、凝集汚泥を調製する工程、該凝集汚泥を分離濃縮する工程、該汚泥を脱水して脱水ケーキを調製する工程を含む、有機性汚泥の処理方法。
- 前記希釈汚泥は、希釈水を温めて汚泥に供給することによって加温される、請求項1又は2の有機性汚泥の処理方法。
- 前記希釈汚泥の汚泥は、希釈水を温めて該汚泥に供給することによって加温される、請求項1〜3のいずれか1項の有機性汚泥の処理方法。
- 前記希釈汚泥は、電気伝導度が1200mS/m以下、かつMアルカリ度が4000mg/l以下である、請求項1〜4のいずれか1項の有機性汚泥の処理方法。
- (TS−SS)濃度が10g/l以上の有機性汚泥に対して希釈水を用いて希釈し、希釈汚泥を調製する装置、該希釈汚泥に対して固液分離を行わないで凝集剤を添加、混合し、凝集汚泥を調製する槽、該凝集汚泥を分離濃縮する装置、分離濃縮された濃縮凝集汚泥に対して凝集剤を添加、混合し、再濃縮凝集汚泥を調製する槽、該再濃縮凝集汚泥を脱水して脱水ケーキを調製する装置を含む、有機性汚泥の処理装置。
- (TS−SS)濃度が10g/l以上の有機性汚泥に対して希釈水を用いて希釈し、希釈汚泥を調製する装置、該希釈汚泥に対して固液分離を行わないで凝集剤を添加、混合し、凝集汚泥を調製する槽、該凝集汚泥を分離濃縮する装置、該汚泥を脱水して脱水ケーキを調製する装置を含む、有機性汚泥の処理装置。
- 前記希釈汚泥は、希釈水を温めて汚泥に供給することによって加温される、請求項6又は7の有機性汚泥の処理装置。
- 前記希釈汚泥の汚泥は、希釈水を温めて該汚泥に供給することによって加温される、請求項6〜8のいずれか1項の有機性汚泥の処理方法。
- 前記希釈汚泥は、電気伝導度が1200mS/m以下、かつMアルカリ度が4000mg/l以下である、請求項6〜9のいずれか1項の有機性汚泥の処理装置。
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