JP3581143B2 - 生ごみディスポーザ排水の下水処理場における処理方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、生ごみディスポーザ排水を既存の下水処理設備に受け入れて処理する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ディスポーザは、家庭から出る生ごみのトラック収集を無くす、あるいは社会環境の衛生面での向上に寄与する技術として期待されているが、生ごみディスポーザ排水を下水処理場で受け入れて処理するためには、例えば、メタン発酵槽（消化槽）の増設が必要となる。このように、生ごみディスポーザ排水を下水道へ直接放流すると、既存下水処理場の処理負荷が過大となり、ディスポーザ普及の妨げとなっている。また、多くの下水処理場では、発生する初沈汚泥と濃縮汚泥（余剰汚泥）を消化槽に投入してメタン発酵処理が行われているが、消化槽内での濃縮汚泥からのリンの溶出が放流水水質悪化あるいは高度処理負荷の増大の原因となっている。この場合、発生した消化ガスは主として消化槽の加温に利用されている。
【０００３】
上記のように、生ごみディスポーザ排水を下水道へ直接放流すると、既存下水処理場の処理負荷が過大になることから、例えば、特開２００２−８６１２４号公報に記載されているように、生ごみディスポーザ排水を、微生物製剤とオゾンと高性能水中エアレータ等を用いた処理システムにより、下水処理場又は自家用の浄化処理施設等で処理する技術が知られている。
また、例えば、特開平８−３９０９２号公報、特開平１０−３２３６８５号公報には、曝気槽の後段に設けた最終沈殿池で分離した余剰汚泥を消化槽に投入して余剰汚泥の減量化を図るという技術が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の諸点に鑑みなされたもので、本発明の目的は、下水処理場での余剰汚泥は消化槽へ投入せず、余剰汚泥分の有機物量は生ごみディスポーザ排水を受け入れてメタン発酵処理を行うことにより、既存の下水処理場の処理負荷を変えずに生ごみディスポーザ排水を処理することが可能となり、しかも、消化槽内で余剰汚泥からリンが溶出するのを回避することができる生ごみディスポーザ排水の下水処理場における処理方法を提供することにある。
なお、家庭ごみディスポーザはまだ下水管にそのまま流すことが認められていない。現在許可されているディスポーザ設置はマンション等に排水処理設備を具備し下水への許容値以下に処理することが必要とされている。本発明は現状では許可されていない下水放流を前提にしているものである。ただし、ディスポーザ排水を沈殿池で固液分離した後、下水処理場に持ち込むことは現状でも可能であると考えられる。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の方法は、生ごみディスポーザ排水を下水処理場に受け入れて処理するに際し、下水処理場内に流入した下水は沈殿槽にて初沈汚泥を分離した後、曝気槽にて生物分解処理し、ついで、固液分離処理により余剰汚泥を除去して浄化水とし、前記初沈汚泥とともに余剰汚泥に代えて生ごみディスポーザ排水を消化槽へ投入してメタン発酵処理を行い、消化槽からの消化汚泥を前記余剰汚泥とともに脱水処理して脱水汚泥と脱離液とに分離し、脱水汚泥を乾燥機で乾燥させて乾燥汚泥とし、乾燥機からの乾燥排ガスは前記消化槽の加温に利用し、消化槽で発生した消化ガスを用いてガス発電を行い、ガス発電で発生した廃熱を前記乾燥機の熱源として利用するように構成されている。
【０００６】
また、本発明の方法は、生ごみディスポーザ排水を下水処理場に受け入れて処理するに際し、下水処理場内に流入した下水は沈殿槽にて初沈汚泥を分離した後、曝気槽にて生物分解処理し、ついで、固液分離処理により余剰汚泥を除去して浄化水とし、前記初沈汚泥とともに余剰汚泥に代えて生ごみディスポーザ排水を消化槽へ投入してメタン発酵処理を行い、消化槽からの消化汚泥を前記余剰汚泥とともに脱水処理して脱水汚泥と脱離液とに分離し、脱水汚泥を乾燥機で乾燥させて乾燥汚泥とし、乾燥機からの乾燥排ガスは前記消化槽の加温に利用し、消化槽で発生した消化ガスと都市ガス等のガス燃料を用いてガス発電を行い、その電力を下水処理場内で利用し、ガス発電で発生した廃熱を前記乾燥機の熱源として利用することを特徴としている（図１参照）。
上記の方法においては、ガスエンジン、ガスタービン等を用いてガス発電を行うことが好ましい。
【０００７】
また、本発明の方法は、生ごみディスポーザ排水を下水処理場に受け入れて処理するに際し、下水処理場内に流入した下水は沈殿槽にて初沈汚泥を分離した後、曝気槽にて生物分解処理し、ついで、固液分離処理により余剰汚泥を除去して浄化水とし、前記初沈汚泥とともに余剰汚泥に代えて生ごみディスポーザ排水を消化槽へ投入してメタン発酵処理を行い、消化槽からの消化汚泥を前記余剰汚泥とともに脱水処理して脱水汚泥と脱離液とに分離し、脱水汚泥を乾燥機で乾燥させて乾燥汚泥とし、乾燥機からの乾燥排ガスは前記消化槽の加温に利用し、消化槽で発生した消化ガスを燃料として熱風を発生させ、前記乾燥機の熱源として利用することを特徴としている（図３参照）。
【０００８】
これらの方法においては、既存の下水処理場の処理負荷を変えずに、余剰汚泥の負荷に相当する生ごみディスポーザ排水を消化槽に投入することが好ましい。また、これらの方法においては、乾燥機からの乾燥排ガスの顕熱及び乾燥排ガスに含まれる水蒸気の凝縮熱により消化槽を加温する。この場合、消化槽を加温した後の除湿乾燥排ガスは、ガス発電の燃焼用空気に利用するとともに、ガス発電による燃焼排ガスと熱交換して加熱し乾燥機に供給する熱風として利用することができる。
また、これらの方法においては、乾燥機からの乾燥排ガスを用いて、消化槽を加温する代わりに、又は消化槽を加温するとともに、初沈汚泥を加温する構成としてもよい。
【０００９】
また、これらの方法においては、乾燥機として、脱水汚泥と循環する乾燥汚泥との混合物を解砕（粉砕）しつつ熱風と接触させて乾燥する解砕機と、解砕された乾燥汚泥を気流搬送しながら熱風と接触させてさらに乾燥する気流搬送ラインと、気流搬送された乾燥汚泥粉を回収して乾燥汚泥粉と乾燥排ガスとに分離するサイクロンと、サイクロン下部から抜き出した乾燥汚泥粉を貯留、排出、循環させる乾粉供給装置とを備えた気流乾燥機を用いることが好ましい（図２参照）。また、これらの方法においては、生ごみディスポーザ排水を沈殿池で固液分離して濃縮した後、下水処理場に搬入することが好ましい。また、生ごみディスポーザ排水を沈殿池で固液分離して濃縮した後、貯留手段を備えた車両（バキューム車など）によって下水処理場へ搬入することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明するが、本発明は下記の実施の形態に何ら限定されるものではなく、適宜変更して実施することができるものである。図１は、本発明の実施の第１形態による生ごみディスポーザ排水の下水処理場における処理方法を実施する装置のシステムフローを示している。住宅、マンションなどディスポーザを有する区域から排出される生ごみ処理排水（ディスポーザ排水）は、一旦、小型沈殿池１０へ貯留されて濃縮され、例えば、バキューム車１２によって下水処理場へ搬入される。なお、ディスポーザ排水は小型沈殿池１０から配管等を通じて下水処理場へ搬入される場合もある。
【００１１】
一方、下水処理場内において、流入した下水は沈殿槽１４にて初沈汚泥が沈降分離された後、曝気槽１６で好気的に生物処理される。曝気槽１６では活性汚泥により下水中のＣＯＤ等が生物処理され分解される。また、下水中に含まれるリン等が活性汚泥に取り込まれて除去される。曝気槽１６で好気性処理された下水は、例えば、脱水機１８で余剰汚泥が分離された後、浄化水として放流される。なお、最終沈殿池で重力濃縮により余剰汚泥を分離する構成としてもよい。後述するが、余剰汚泥（濃縮汚泥）は消化槽に投入せずに、消化槽からの消化汚泥とともに脱水処理する。
【００１２】
下水処理場に搬入された生ごみディスポーザ排水は、沈殿槽１４で分離された初沈汚泥とともに消化槽（メタン発酵槽）２０に投入され、メタン発酵処理が行われる。この場合、前述した余剰汚泥は消化槽２０内でリンが溶出するので、余剰汚泥は消化槽２０へ投入しない。そして、下水処理場の処理負荷、すなわち、消化槽２０の有機物負荷は変えずに、余剰汚泥の有機物量に相当する量の生ごみディスポーザ排水を消化槽２０に投入する。消化槽２０から引き抜かれる消化汚泥は余剰汚泥とともに脱水機２２で脱水処理が行われ、脱水汚泥と脱離液とに分離される。なお、図示していないが、脱離液は、通常、下水汚泥流入水とともに曝気槽１６に投入されて処理される。
【００１３】
脱水汚泥は気流乾燥機２４、サイクロン２６を経て、乾燥汚泥と乾燥排空気が製造される。具体的に気流乾燥機での乾燥処理等について説明すると、例えば図２に示すように、脱水汚泥は必要に応じて圧送されて乾粉供給装置２８に送られる。乾粉供給装置２８では、後述するサイクロン２６で分離され汚泥ホッパ３０に貯留された乾燥汚泥が循環しており、脱水汚泥と乾燥汚泥は搬送されながら混合される。脱水汚泥と乾燥汚泥の混合物は乾燥用熱風と接触しながら解砕機３２へ落としこまれ、小さい粒径にまで解砕され乾燥される。解砕された乾燥汚泥は気流乾燥管３４を気流搬送されながらさらに乾燥され、サイクロン２６にて回収される。サイクロン２６では乾燥汚泥粉が乾燥排空気と分離される。乾燥汚泥はサイクロン２６下部に設置した汚泥ホッパ３０に貯留され、一部は乾燥汚泥として搬出される。なお、乾燥機の構成は上記のものに限定されるものではない。
【００１４】
乾燥排空気は除湿器３６に導入され、乾燥排空気に含まれる水蒸気が消化槽２０に投入された汚泥と間接的に接触し凝縮されて、乾燥排空気が除湿され除湿空気が得られるとともに、水蒸気の凝縮熱を利用して消化槽２０内の汚泥が加温される。なお、乾燥排空気で初沈汚泥を加温するようにしてもよい。除湿空気はガス発電を行う発電機３８の燃焼用空気及び後述の気流乾燥機２４に利用される。ガス発電を行う発電機３８は、例えば、消化槽２０からの消化ガスと都市ガスで運転し、電力は下水処理場内で利用される。発電機３８としては、ガスエンジン発電機、ガスタービン発電機などが用いられる。なお、消化槽２０からの消化ガスで発電機３８を運転して、得られた電力を場内の一部に利用するといったシステムとすることも可能である。発電機３８で発生した燃焼排ガスは、気流乾燥機２４に導入する加熱空気（乾燥用熱風）を得るために前述した除湿空気と熱交換器４０で熱交換し、昇温された除湿空気が乾燥用熱風として気流乾燥機２４に導入される。熱交換器４０で減温された燃焼排ガスは煙突４２より排気する。
【００１５】
上述したような処理システムを導入した場合の試算結果の一例を以下に示す。
１．想定した下水処理場（混合汚泥消化方式）
▲１▼入口 ４０万人
▲２▼下水流入水 ６０，０００，０００ｍ３／年
▲３▼初沈汚泥 １６０，０００ｍ３／年
固形物濃度（ＤＳ） ２．３％（重力濃縮）
有機物濃度（ＶＳ） ８０％
▲４▼余剰汚泥 ２００，０００ｍ３／年
ＤＳ ３．５％
ＶＳ ７５％
▲５▼消化槽
容量 ６，０００ｍ３
基数 ４基
消化温度 ３７℃
滞留日数 ２２日
【００１６】
２．投入生ごみ量
現在、消化槽へ投入されている余剰汚泥に捕捉されたリンの溶出を軽減するため、余剰汚泥量を消化槽へは投入せずに乾燥工程へ導く。よって、余剰汚泥が消化槽へ投入されない分、生ごみを投入することが可能となると考える。
▲１▼余剰汚泥固形物量＝余剰汚泥×固形物濃度
２００，０００ｔ／年×３．５／１００＝７，０００ｔ／年
▲２▼余剰汚泥有機物量＝余剰汚泥固形物量×有機物濃度
７，０００ｔ／年×７５／１００＝５，２５０ｔ／年
▲３▼ディスポーザ排水性状
ＤＳ ３％
ＶＳ ９２％
【００１７】
余剰汚泥の有機物量に相当するディスポーザ排水量を求める。
▲４▼ディスポーザ排水量×固形物濃度×有機物濃度＝余剰汚泥有機物量
ディスポーザ排水量＝余剰汚泥有機物量／（固形物濃度×有機物濃度）
５，２５０ｔ／年／（３／１００×９２／１００）＝１９０，２１７ｔ／年
▲５▼生ごみ性状
ＤＳ １５％
ＶＳ ９２％
ディスポーザ排水に相当する生ごみ量を、ディスポーザ排水量から求める。
▲６▼生ごみ量×固形物濃度＝ディスポーザ排水量×固形分濃度
【００１８】
余剰汚泥の代わりに受入れが可能となる生ごみ量から受入れ可能な人口を求める。
▲７▼生ごみ発生量 ２８０ｇ／日・人
▲８▼生ごみ受入可能人口＝生ごみ量／３６５日／生ごみ発生量
３８，０４３ｔ／年／３６５日／２８０ｇ／日・人＝３７２，２４５人
▲９▼１世帯当たりの人数は、４．５人／世帯であるから、
【００１９】
３．電力使用量
下水処理場の電力使用箇所別の電力使用量は次の通りである。
場内ポンプ ３，６８６，７００ｋＷｈ／年
水処理 １４，３５１，３００ｋＷｈ／年
汚泥処理 ３，１７５，７００ｋＷｈ／年
その他 ８，９９６，９００ｋＷｈ／年
合計 ３０，２１０，６００ｋＷｈ／年＝３，４４９ｋＷｈ／ｈ
【００２０】
▲１▼都市ガス（１３Ａ）低位発熱量 ９，３３０ｋｃａｌ／Ｎｍ３
▲２▼ガス発電効率 ３０％
▲３▼熱回収効率（スチーム） ５０％
▲４▼総合効率 ８０％
ガス発電必要熱量を求める。
▲５▼必要熱量＝電力使用量×８６０／ガス発電効率
３，４４９ｋＷｈ／ｈ×８６０ｋｃａｌ／ｋＷｈ／（３０／１００）
＝９，８８６，２６９ｋｃａｌ／ｈ
熱回収量を求める。
▲６▼熱回収量＝必要熱量×熱回収効率
９，８８６，２６９ｋｃａｌ／ｈ×５０／１００＝４，９４３，１３５ｋｃａｌ／ｈ
【００２１】
４．消化槽
消化槽への投入物は初沈汚泥とディスポーザ排水とする。
【００２２】
【００２３】
ガス発電により施設電力使用量を消化ガス（全量）と都市ガスで賄う。消化ガスは全量を発電に利用すると仮定して、都市ガス使用量を求める。
▲１▼′電力使用量 ３，４４９ｋＷｈ／ｈ
▲２▼′ガス発電必要熱量（上記の「３．電力使用量の▲５▼」参照）
９，８８６，２６９ｋｃａｌ／ｈ
▲３▼′都市ガス熱量＝ガス発電必要熱量−消化ガス熱量
９，８８６，２６９ｋｃａｌ／ｈ−３，６２１，４１７ｋｃａｌ／ｈ
＝６，２６４，８５２ｋｃａｌ／ｈ
▲４▼′都市ガス使用量＝都市ガス熱量／都市ガス発熱量（都市ガス発熱量は「３．電力使用量の▲１▼」参照）
６，２６４，８５２ｋｃａｌ／ｈ／９，３３０ｋｃａｌ／Ｎｍ３＝６７１Ｎｍ３／ｈ
▲５▼′消化汚泥
汚泥量＝初沈汚泥＋ディスポーザ排水
汚泥量 ３５０，２１７ｔ／年
固形物量＝消化前ＤＳ量−分解ＶＳ量
固形物量 ２，６０１ｔ／年
ＤＳ ０．７％
未分解ＶＳ量＝ＶＳ量合計−分解ＶＳ量合計
８，１９４ｔ／年−６，７８６ｔ／年＝１，４０８ｔ／年
ＶＳ ５４．１％
【００２４】
５．脱水（乾燥工程前）
【００２５】
６．乾燥
【００２６】
７．乾燥熱源
余剰熱量は温水等の場内利用が可能である。
【００２７】
８．消化槽加温用熱源
よって十分な消化槽加温が可能となる。
【００２８】
上記の試算結果を参照して、ディスポーザ導入前後での処理システムを比較した結果を表１に示す。なお、ディスポーザ導入前の処理システムは、生ごみの焼却処理と下水処理とからなる構成であり、ディスポーザ導入後の処理システムは、下水処理へ生ごみディスポーザ排水を受け入れる本実施形態の構成である。
【００２９】
【表１】
【００３０】
図３は、本発明の実施の第２形態による生ごみディスポーザ排水の下水処理場における処理方法を実施する装置のシステムフローを示している。本実施の形態は、消化槽２０で発生した消化ガスを燃料として熱風炉４４に導入するとともに、除湿器３６からの除湿空気を燃焼用空気として熱風炉４４に導入し、熱風炉４４で発生させた熱風を気流乾燥機２４に供給するようにしたものである。
他の主要な構成及び作用等は、実施の第１形態の場合と同様である。
【００３１】
【発明の効果】
本発明は上記のように構成されているので、つぎのような効果を奏する。
（１） 初沈汚泥と余剰汚泥の代わりに生ごみディスポーザ排水を消化槽に投入しメタン発酵処理を行うことにより、下水処理場の消化槽（メタン発酵槽）の増設等を行わず、つまり、消化槽の有機物負荷を変えずに生ごみディスポーザ排水を処理することが可能となる。また、余剰汚泥を消化槽へ投入しないので、余剰汚泥からのリンの溶出が軽減される。
（２） 余剰汚泥の消化率は低いが、生ごみディスポーザ排水の消化率は非常に高いので、消化槽からの消化ガス（メタンガス、バイオガス）の発生量が増大することになり、ガス発電に利用する場合に電力経費の軽減が可能となる。
（３） 消化槽からの消化汚泥と余剰汚泥を脱水後、乾燥させることで、乾燥汚泥を製造することができ、汚泥減量化と汚泥中の可燃性有機分の効果により、処分費、焼却経費を軽減することができる。また、乾燥汚泥は、例えば、ごみと混焼する場合の補助燃料や肥料などとして有効利用が可能である。
（４） 消化ガスは発電機で電気と熱に変換され、電気は下水処理場内等で利用でき、熱は乾燥用に利用された後、さらに水蒸気の凝縮熱で消化槽を加温するという多段の利用が可能となり、エネルギー効率が向上する。
（５） 消化汚泥と余剰汚泥を脱水処理する際、余剰汚泥のフロックが大きいことから、脱水にかける汚泥を構成する粒子群の粗大化が予想され、脱水効率の改善が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の第１形態による生ごみディスポーザ排水の下水処理場における処理方法を実施する装置を示す系統的概略構成説明図である。
【図２】本発明の実施の第１形態における気流乾燥機の一例を示す概略構成説明図である。
【図３】本発明の実施の第２形態による生ごみディスポーザ排水の下水処理場における処理方法を実施する装置を示す系統的概略構成説明図である。
【符号の説明】
１０ 小型沈殿池
１２ バキューム車
１４ 沈殿槽
１６ 曝気槽
１８、２２ 脱水機
２０ 消化槽
２４ 気流乾燥機
２６ サイクロン
２８ 乾粉供給装置
３０ 汚泥ホッパ
３２ 解砕機
３４ 気流乾燥管
３６ 除湿器
３８ 発電機
４０ 熱交換器
４２ 煙突
４４ 熱風炉
【発明の属する技術分野】
本発明は、生ごみディスポーザ排水を既存の下水処理設備に受け入れて処理する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ディスポーザは、家庭から出る生ごみのトラック収集を無くす、あるいは社会環境の衛生面での向上に寄与する技術として期待されているが、生ごみディスポーザ排水を下水処理場で受け入れて処理するためには、例えば、メタン発酵槽（消化槽）の増設が必要となる。このように、生ごみディスポーザ排水を下水道へ直接放流すると、既存下水処理場の処理負荷が過大となり、ディスポーザ普及の妨げとなっている。また、多くの下水処理場では、発生する初沈汚泥と濃縮汚泥（余剰汚泥）を消化槽に投入してメタン発酵処理が行われているが、消化槽内での濃縮汚泥からのリンの溶出が放流水水質悪化あるいは高度処理負荷の増大の原因となっている。この場合、発生した消化ガスは主として消化槽の加温に利用されている。
【０００３】
上記のように、生ごみディスポーザ排水を下水道へ直接放流すると、既存下水処理場の処理負荷が過大になることから、例えば、特開２００２−８６１２４号公報に記載されているように、生ごみディスポーザ排水を、微生物製剤とオゾンと高性能水中エアレータ等を用いた処理システムにより、下水処理場又は自家用の浄化処理施設等で処理する技術が知られている。
また、例えば、特開平８−３９０９２号公報、特開平１０−３２３６８５号公報には、曝気槽の後段に設けた最終沈殿池で分離した余剰汚泥を消化槽に投入して余剰汚泥の減量化を図るという技術が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の諸点に鑑みなされたもので、本発明の目的は、下水処理場での余剰汚泥は消化槽へ投入せず、余剰汚泥分の有機物量は生ごみディスポーザ排水を受け入れてメタン発酵処理を行うことにより、既存の下水処理場の処理負荷を変えずに生ごみディスポーザ排水を処理することが可能となり、しかも、消化槽内で余剰汚泥からリンが溶出するのを回避することができる生ごみディスポーザ排水の下水処理場における処理方法を提供することにある。
なお、家庭ごみディスポーザはまだ下水管にそのまま流すことが認められていない。現在許可されているディスポーザ設置はマンション等に排水処理設備を具備し下水への許容値以下に処理することが必要とされている。本発明は現状では許可されていない下水放流を前提にしているものである。ただし、ディスポーザ排水を沈殿池で固液分離した後、下水処理場に持ち込むことは現状でも可能であると考えられる。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の方法は、生ごみディスポーザ排水を下水処理場に受け入れて処理するに際し、下水処理場内に流入した下水は沈殿槽にて初沈汚泥を分離した後、曝気槽にて生物分解処理し、ついで、固液分離処理により余剰汚泥を除去して浄化水とし、前記初沈汚泥とともに余剰汚泥に代えて生ごみディスポーザ排水を消化槽へ投入してメタン発酵処理を行い、消化槽からの消化汚泥を前記余剰汚泥とともに脱水処理して脱水汚泥と脱離液とに分離し、脱水汚泥を乾燥機で乾燥させて乾燥汚泥とし、乾燥機からの乾燥排ガスは前記消化槽の加温に利用し、消化槽で発生した消化ガスを用いてガス発電を行い、ガス発電で発生した廃熱を前記乾燥機の熱源として利用するように構成されている。
【０００６】
また、本発明の方法は、生ごみディスポーザ排水を下水処理場に受け入れて処理するに際し、下水処理場内に流入した下水は沈殿槽にて初沈汚泥を分離した後、曝気槽にて生物分解処理し、ついで、固液分離処理により余剰汚泥を除去して浄化水とし、前記初沈汚泥とともに余剰汚泥に代えて生ごみディスポーザ排水を消化槽へ投入してメタン発酵処理を行い、消化槽からの消化汚泥を前記余剰汚泥とともに脱水処理して脱水汚泥と脱離液とに分離し、脱水汚泥を乾燥機で乾燥させて乾燥汚泥とし、乾燥機からの乾燥排ガスは前記消化槽の加温に利用し、消化槽で発生した消化ガスと都市ガス等のガス燃料を用いてガス発電を行い、その電力を下水処理場内で利用し、ガス発電で発生した廃熱を前記乾燥機の熱源として利用することを特徴としている（図１参照）。
上記の方法においては、ガスエンジン、ガスタービン等を用いてガス発電を行うことが好ましい。
【０００７】
また、本発明の方法は、生ごみディスポーザ排水を下水処理場に受け入れて処理するに際し、下水処理場内に流入した下水は沈殿槽にて初沈汚泥を分離した後、曝気槽にて生物分解処理し、ついで、固液分離処理により余剰汚泥を除去して浄化水とし、前記初沈汚泥とともに余剰汚泥に代えて生ごみディスポーザ排水を消化槽へ投入してメタン発酵処理を行い、消化槽からの消化汚泥を前記余剰汚泥とともに脱水処理して脱水汚泥と脱離液とに分離し、脱水汚泥を乾燥機で乾燥させて乾燥汚泥とし、乾燥機からの乾燥排ガスは前記消化槽の加温に利用し、消化槽で発生した消化ガスを燃料として熱風を発生させ、前記乾燥機の熱源として利用することを特徴としている（図３参照）。
【０００８】
これらの方法においては、既存の下水処理場の処理負荷を変えずに、余剰汚泥の負荷に相当する生ごみディスポーザ排水を消化槽に投入することが好ましい。また、これらの方法においては、乾燥機からの乾燥排ガスの顕熱及び乾燥排ガスに含まれる水蒸気の凝縮熱により消化槽を加温する。この場合、消化槽を加温した後の除湿乾燥排ガスは、ガス発電の燃焼用空気に利用するとともに、ガス発電による燃焼排ガスと熱交換して加熱し乾燥機に供給する熱風として利用することができる。
また、これらの方法においては、乾燥機からの乾燥排ガスを用いて、消化槽を加温する代わりに、又は消化槽を加温するとともに、初沈汚泥を加温する構成としてもよい。
【０００９】
また、これらの方法においては、乾燥機として、脱水汚泥と循環する乾燥汚泥との混合物を解砕（粉砕）しつつ熱風と接触させて乾燥する解砕機と、解砕された乾燥汚泥を気流搬送しながら熱風と接触させてさらに乾燥する気流搬送ラインと、気流搬送された乾燥汚泥粉を回収して乾燥汚泥粉と乾燥排ガスとに分離するサイクロンと、サイクロン下部から抜き出した乾燥汚泥粉を貯留、排出、循環させる乾粉供給装置とを備えた気流乾燥機を用いることが好ましい（図２参照）。また、これらの方法においては、生ごみディスポーザ排水を沈殿池で固液分離して濃縮した後、下水処理場に搬入することが好ましい。また、生ごみディスポーザ排水を沈殿池で固液分離して濃縮した後、貯留手段を備えた車両（バキューム車など）によって下水処理場へ搬入することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明するが、本発明は下記の実施の形態に何ら限定されるものではなく、適宜変更して実施することができるものである。図１は、本発明の実施の第１形態による生ごみディスポーザ排水の下水処理場における処理方法を実施する装置のシステムフローを示している。住宅、マンションなどディスポーザを有する区域から排出される生ごみ処理排水（ディスポーザ排水）は、一旦、小型沈殿池１０へ貯留されて濃縮され、例えば、バキューム車１２によって下水処理場へ搬入される。なお、ディスポーザ排水は小型沈殿池１０から配管等を通じて下水処理場へ搬入される場合もある。
【００１１】
一方、下水処理場内において、流入した下水は沈殿槽１４にて初沈汚泥が沈降分離された後、曝気槽１６で好気的に生物処理される。曝気槽１６では活性汚泥により下水中のＣＯＤ等が生物処理され分解される。また、下水中に含まれるリン等が活性汚泥に取り込まれて除去される。曝気槽１６で好気性処理された下水は、例えば、脱水機１８で余剰汚泥が分離された後、浄化水として放流される。なお、最終沈殿池で重力濃縮により余剰汚泥を分離する構成としてもよい。後述するが、余剰汚泥（濃縮汚泥）は消化槽に投入せずに、消化槽からの消化汚泥とともに脱水処理する。
【００１２】
下水処理場に搬入された生ごみディスポーザ排水は、沈殿槽１４で分離された初沈汚泥とともに消化槽（メタン発酵槽）２０に投入され、メタン発酵処理が行われる。この場合、前述した余剰汚泥は消化槽２０内でリンが溶出するので、余剰汚泥は消化槽２０へ投入しない。そして、下水処理場の処理負荷、すなわち、消化槽２０の有機物負荷は変えずに、余剰汚泥の有機物量に相当する量の生ごみディスポーザ排水を消化槽２０に投入する。消化槽２０から引き抜かれる消化汚泥は余剰汚泥とともに脱水機２２で脱水処理が行われ、脱水汚泥と脱離液とに分離される。なお、図示していないが、脱離液は、通常、下水汚泥流入水とともに曝気槽１６に投入されて処理される。
【００１３】
脱水汚泥は気流乾燥機２４、サイクロン２６を経て、乾燥汚泥と乾燥排空気が製造される。具体的に気流乾燥機での乾燥処理等について説明すると、例えば図２に示すように、脱水汚泥は必要に応じて圧送されて乾粉供給装置２８に送られる。乾粉供給装置２８では、後述するサイクロン２６で分離され汚泥ホッパ３０に貯留された乾燥汚泥が循環しており、脱水汚泥と乾燥汚泥は搬送されながら混合される。脱水汚泥と乾燥汚泥の混合物は乾燥用熱風と接触しながら解砕機３２へ落としこまれ、小さい粒径にまで解砕され乾燥される。解砕された乾燥汚泥は気流乾燥管３４を気流搬送されながらさらに乾燥され、サイクロン２６にて回収される。サイクロン２６では乾燥汚泥粉が乾燥排空気と分離される。乾燥汚泥はサイクロン２６下部に設置した汚泥ホッパ３０に貯留され、一部は乾燥汚泥として搬出される。なお、乾燥機の構成は上記のものに限定されるものではない。
【００１４】
乾燥排空気は除湿器３６に導入され、乾燥排空気に含まれる水蒸気が消化槽２０に投入された汚泥と間接的に接触し凝縮されて、乾燥排空気が除湿され除湿空気が得られるとともに、水蒸気の凝縮熱を利用して消化槽２０内の汚泥が加温される。なお、乾燥排空気で初沈汚泥を加温するようにしてもよい。除湿空気はガス発電を行う発電機３８の燃焼用空気及び後述の気流乾燥機２４に利用される。ガス発電を行う発電機３８は、例えば、消化槽２０からの消化ガスと都市ガスで運転し、電力は下水処理場内で利用される。発電機３８としては、ガスエンジン発電機、ガスタービン発電機などが用いられる。なお、消化槽２０からの消化ガスで発電機３８を運転して、得られた電力を場内の一部に利用するといったシステムとすることも可能である。発電機３８で発生した燃焼排ガスは、気流乾燥機２４に導入する加熱空気（乾燥用熱風）を得るために前述した除湿空気と熱交換器４０で熱交換し、昇温された除湿空気が乾燥用熱風として気流乾燥機２４に導入される。熱交換器４０で減温された燃焼排ガスは煙突４２より排気する。
【００１５】
上述したような処理システムを導入した場合の試算結果の一例を以下に示す。
１．想定した下水処理場（混合汚泥消化方式）
▲１▼入口 ４０万人
▲２▼下水流入水 ６０，０００，０００ｍ３／年
▲３▼初沈汚泥 １６０，０００ｍ３／年
固形物濃度（ＤＳ） ２．３％（重力濃縮）
有機物濃度（ＶＳ） ８０％
▲４▼余剰汚泥 ２００，０００ｍ３／年
ＤＳ ３．５％
ＶＳ ７５％
▲５▼消化槽
容量 ６，０００ｍ３
基数 ４基
消化温度 ３７℃
滞留日数 ２２日
【００１６】
２．投入生ごみ量
現在、消化槽へ投入されている余剰汚泥に捕捉されたリンの溶出を軽減するため、余剰汚泥量を消化槽へは投入せずに乾燥工程へ導く。よって、余剰汚泥が消化槽へ投入されない分、生ごみを投入することが可能となると考える。
▲１▼余剰汚泥固形物量＝余剰汚泥×固形物濃度
２００，０００ｔ／年×３．５／１００＝７，０００ｔ／年
▲２▼余剰汚泥有機物量＝余剰汚泥固形物量×有機物濃度
７，０００ｔ／年×７５／１００＝５，２５０ｔ／年
▲３▼ディスポーザ排水性状
ＤＳ ３％
ＶＳ ９２％
【００１７】
余剰汚泥の有機物量に相当するディスポーザ排水量を求める。
▲４▼ディスポーザ排水量×固形物濃度×有機物濃度＝余剰汚泥有機物量
ディスポーザ排水量＝余剰汚泥有機物量／（固形物濃度×有機物濃度）
５，２５０ｔ／年／（３／１００×９２／１００）＝１９０，２１７ｔ／年
▲５▼生ごみ性状
ＤＳ １５％
ＶＳ ９２％
ディスポーザ排水に相当する生ごみ量を、ディスポーザ排水量から求める。
▲６▼生ごみ量×固形物濃度＝ディスポーザ排水量×固形分濃度
余剰汚泥の代わりに受入れが可能となる生ごみ量から受入れ可能な人口を求める。
▲７▼生ごみ発生量 ２８０ｇ／日・人
▲８▼生ごみ受入可能人口＝生ごみ量／３６５日／生ごみ発生量
３８，０４３ｔ／年／３６５日／２８０ｇ／日・人＝３７２，２４５人
▲９▼１世帯当たりの人数は、４．５人／世帯であるから、
３．電力使用量
下水処理場の電力使用箇所別の電力使用量は次の通りである。
場内ポンプ ３，６８６，７００ｋＷｈ／年
水処理 １４，３５１，３００ｋＷｈ／年
汚泥処理 ３，１７５，７００ｋＷｈ／年
その他 ８，９９６，９００ｋＷｈ／年
合計 ３０，２１０，６００ｋＷｈ／年＝３，４４９ｋＷｈ／ｈ
【００２０】
▲１▼都市ガス（１３Ａ）低位発熱量 ９，３３０ｋｃａｌ／Ｎｍ３
▲２▼ガス発電効率 ３０％
▲３▼熱回収効率（スチーム） ５０％
▲４▼総合効率 ８０％
ガス発電必要熱量を求める。
▲５▼必要熱量＝電力使用量×８６０／ガス発電効率
３，４４９ｋＷｈ／ｈ×８６０ｋｃａｌ／ｋＷｈ／（３０／１００）
＝９，８８６，２６９ｋｃａｌ／ｈ
熱回収量を求める。
▲６▼熱回収量＝必要熱量×熱回収効率
９，８８６，２６９ｋｃａｌ／ｈ×５０／１００＝４，９４３，１３５ｋｃａｌ／ｈ
【００２１】
４．消化槽
消化槽への投入物は初沈汚泥とディスポーザ排水とする。
ガス発電により施設電力使用量を消化ガス（全量）と都市ガスで賄う。消化ガスは全量を発電に利用すると仮定して、都市ガス使用量を求める。
▲１▼′電力使用量 ３，４４９ｋＷｈ／ｈ
▲２▼′ガス発電必要熱量（上記の「３．電力使用量の▲５▼」参照）
９，８８６，２６９ｋｃａｌ／ｈ
▲３▼′都市ガス熱量＝ガス発電必要熱量−消化ガス熱量
９，８８６，２６９ｋｃａｌ／ｈ−３，６２１，４１７ｋｃａｌ／ｈ
＝６，２６４，８５２ｋｃａｌ／ｈ
▲４▼′都市ガス使用量＝都市ガス熱量／都市ガス発熱量（都市ガス発熱量は「３．電力使用量の▲１▼」参照）
６，２６４，８５２ｋｃａｌ／ｈ／９，３３０ｋｃａｌ／Ｎｍ３＝６７１Ｎｍ３／ｈ
▲５▼′消化汚泥
汚泥量＝初沈汚泥＋ディスポーザ排水
汚泥量 ３５０，２１７ｔ／年
固形物量＝消化前ＤＳ量−分解ＶＳ量
固形物量 ２，６０１ｔ／年
ＤＳ ０．７％
未分解ＶＳ量＝ＶＳ量合計−分解ＶＳ量合計
８，１９４ｔ／年−６，７８６ｔ／年＝１，４０８ｔ／年
ＶＳ ５４．１％
【００２４】
５．脱水（乾燥工程前）
６．乾燥
７．乾燥熱源
【００２７】
８．消化槽加温用熱源
【００２８】
上記の試算結果を参照して、ディスポーザ導入前後での処理システムを比較した結果を表１に示す。なお、ディスポーザ導入前の処理システムは、生ごみの焼却処理と下水処理とからなる構成であり、ディスポーザ導入後の処理システムは、下水処理へ生ごみディスポーザ排水を受け入れる本実施形態の構成である。
【００２９】
【表１】
図３は、本発明の実施の第２形態による生ごみディスポーザ排水の下水処理場における処理方法を実施する装置のシステムフローを示している。本実施の形態は、消化槽２０で発生した消化ガスを燃料として熱風炉４４に導入するとともに、除湿器３６からの除湿空気を燃焼用空気として熱風炉４４に導入し、熱風炉４４で発生させた熱風を気流乾燥機２４に供給するようにしたものである。
他の主要な構成及び作用等は、実施の第１形態の場合と同様である。
【００３１】
【発明の効果】
本発明は上記のように構成されているので、つぎのような効果を奏する。
（１） 初沈汚泥と余剰汚泥の代わりに生ごみディスポーザ排水を消化槽に投入しメタン発酵処理を行うことにより、下水処理場の消化槽（メタン発酵槽）の増設等を行わず、つまり、消化槽の有機物負荷を変えずに生ごみディスポーザ排水を処理することが可能となる。また、余剰汚泥を消化槽へ投入しないので、余剰汚泥からのリンの溶出が軽減される。
（２） 余剰汚泥の消化率は低いが、生ごみディスポーザ排水の消化率は非常に高いので、消化槽からの消化ガス（メタンガス、バイオガス）の発生量が増大することになり、ガス発電に利用する場合に電力経費の軽減が可能となる。
（３） 消化槽からの消化汚泥と余剰汚泥を脱水後、乾燥させることで、乾燥汚泥を製造することができ、汚泥減量化と汚泥中の可燃性有機分の効果により、処分費、焼却経費を軽減することができる。また、乾燥汚泥は、例えば、ごみと混焼する場合の補助燃料や肥料などとして有効利用が可能である。
（４） 消化ガスは発電機で電気と熱に変換され、電気は下水処理場内等で利用でき、熱は乾燥用に利用された後、さらに水蒸気の凝縮熱で消化槽を加温するという多段の利用が可能となり、エネルギー効率が向上する。
（５） 消化汚泥と余剰汚泥を脱水処理する際、余剰汚泥のフロックが大きいことから、脱水にかける汚泥を構成する粒子群の粗大化が予想され、脱水効率の改善が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の第１形態による生ごみディスポーザ排水の下水処理場における処理方法を実施する装置を示す系統的概略構成説明図である。
【図２】本発明の実施の第１形態における気流乾燥機の一例を示す概略構成説明図である。
【図３】本発明の実施の第２形態による生ごみディスポーザ排水の下水処理場における処理方法を実施する装置を示す系統的概略構成説明図である。
【符号の説明】
１０ 小型沈殿池
１２ バキューム車
１４ 沈殿槽
１６ 曝気槽
１８、２２ 脱水機
２０ 消化槽
２４ 気流乾燥機
２６ サイクロン
２８ 乾粉供給装置
３０ 汚泥ホッパ
３２ 解砕機
３４ 気流乾燥管
３６ 除湿器
３８ 発電機
４０ 熱交換器
４２ 煙突
４４ 熱風炉
Claims (11)
- 生ごみディスポーザ排水を下水処理場に受け入れて処理するに際し、下水処理場内に流入した下水は沈殿槽にて初沈汚泥を分離した後、曝気槽にて生物分解処理し、ついで、固液分離処理により余剰汚泥を除去して浄化水とし、前記初沈汚泥とともに余剰汚泥に代えて生ごみディスポーザ排水を消化槽へ投入してメタン発酵処理を行い、消化槽からの消化汚泥を前記余剰汚泥とともに脱水処理して脱水汚泥と脱離液とに分離し、脱水汚泥を乾燥機で乾燥させて乾燥汚泥とし、乾燥機からの乾燥排ガスは前記消化槽の加温に利用し、消化槽で発生した消化ガスを用いてガス発電を行い、ガス発電で発生した廃熱を前記乾燥機の熱源として利用することを特徴とする生ごみディスポーザ排水の下水処理場における処理方法。
- 生ごみディスポーザ排水を下水処理場に受け入れて処理するに際し、下水処理場内に流入した下水は沈殿槽にて初沈汚泥を分離した後、曝気槽にて生物分解処理し、ついで、固液分離処理により余剰汚泥を除去して浄化水とし、前記初沈汚泥とともに余剰汚泥に代えて生ごみディスポーザ排水を消化槽へ投入してメタン発酵処理を行い、消化槽からの消化汚泥を前記余剰汚泥とともに脱水処理して脱水汚泥と脱離液とに分離し、脱水汚泥を乾燥機で乾燥させて乾燥汚泥とし、乾燥機からの乾燥排ガスは前記消化槽の加温に利用し、消化槽で発生した消化ガスとガス燃料を用いてガス発電を行い、その電力を下水処理場内で利用し、ガス発電で発生した廃熱を前記乾燥機の熱源として利用することを特徴とする生ごみディスポーザ排水の下水処理場における処理方法。
- ガスエンジン及びガスタービンのいずれかを用いてガス発電を行う請求項１又は２記載の生ごみディスポーザ排水の下水処理場における処理方法。
- 生ごみディスポーザ排水を下水処理場に受け入れて処理するに際し、下水処理場内に流入した下水は沈殿槽にて初沈汚泥を分離した後、曝気槽にて生物分解処理し、ついで、固液分離処理により余剰汚泥を除去して浄化水とし、前記初沈汚泥とともに余剰汚泥に代えて生ごみディスポーザ排水を消化槽へ投入してメタン発酵処理を行い、消化槽からの消化汚泥を前記余剰汚泥とともに脱水処理して脱水汚泥と脱離液とに分離し、脱水汚泥を乾燥機で乾燥させて乾燥汚泥とし、乾燥機からの乾燥排ガスは前記消化槽の加温に利用し、消化槽で発生した消化ガスを燃料として熱風を発生させ、前記乾燥機の熱源として利用することを特徴とする生ごみディスポーザ排水の下水処理場における処理方法。
- 既存の下水処理場の処理負荷を変えずに、余剰汚泥の負荷に相当する生ごみディスポーザ排水を消化槽に投入する請求項１〜４のいずれかに記載の生ごみディスポーザ排水の下水処理場における処理方法。
- 乾燥機からの乾燥排ガスの顕熱及び乾燥排ガスに含まれる水蒸気の凝縮熱により消化槽を加温する請求項１〜５のいずれかに記載の生ごみディスポーザ排水の下水処理場における処理方法。
- 消化槽を加温した後の除湿乾燥排ガスを、ガス発電の燃焼用空気に利用するとともに、ガス発電による燃焼排ガスと熱交換して加熱し乾燥機に供給する熱風として利用する請求項６記載の生ごみディスポーザ排水の下水処理場における処理方法。
- 乾燥機からの乾燥排ガスを用いて、消化槽を加温する代わりに、又は消化槽を加温するとともに、初沈汚泥を加温する請求項１〜７のいずれかに記載の生ごみディスポーザ排水の下水処理場における処理方法。
- 乾燥機として、脱水汚泥と循環する乾燥汚泥との混合物を解砕しつつ熱風と接触させて乾燥する解砕機と、解砕された乾燥汚泥を気流搬送しながら熱風と接触させてさらに乾燥する気流搬送ラインと、気流搬送された乾燥汚泥粉を回収して乾燥汚泥粉と乾燥排ガスとに分離するサイクロンと、サイクロン下部から抜き出した乾燥汚泥粉を貯留、排出、循環させる乾粉供給装置とを備えた気流乾燥機を用いる請求項１〜８のいずれかに記載の生ごみディスポーザ排水の下水処理場における処理方法。
- 生ごみディスポーザ排水を沈殿池で固液分離して濃縮した後、下水処理場に搬入する請求項１〜９のいずれかに記載の生ごみディスポーザ排水の下水処理場における処理方法。
- 生ごみディスポーザ排水を沈殿池で固液分離して濃縮した後、貯留手段を備えた車両によって下水処理場へ搬入する請求項１〜９のいずれかに記載の生ごみディスポーザ排水の下水処理場における処理方法。
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