JP6306818B2 - 廃水内のバイオソリッドの改善された消化 - Google Patents
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バイオソリッド内の細菌濃度を減少するように二酸化塩素を使用すること。このことは、堆肥化プロセスにおいて有益である微生物の栄養素に対する競合を減少する。二酸化塩素はかなり反応しやすいので、残留の殺菌が堆肥化プロセスを妨げるように存在しないように、二酸化塩素は迅速に減少する。
物質を「前処理」する(いくらかの程度の細胞溶解を生じさせる)ように二酸化塩素を使用すること。このことは、堆肥化プロセスを促進するように、物質を「好ましい」微生物に更に即座に利用可能にする。
堆肥化プロセスに用いる出発材料または「貯蔵(stock)」物質の臭気を減少するように二酸化塩素を使用すること。このことは、ほとんどの施設が堆肥化しない主要な理由である。
貯蔵源は、微生物のための更なる「食物」をもたらすので、貯蔵源が有益であるように消化されていない汚泥を使用すること。堆積物内の温度は、典型的には、消化されていない汚泥により更に高い。このことは、臭気がプロセスを使用不可能にするので、二酸化塩素無しでは実際に行うことはできない。
消化(堆肥化)の上昇した速度は、プロセスを行うために利用可能である必要がある時間および空間に対する際立った影響を有する。
「容器内」の堆肥化は、臭気を更に減少し、およびより寒い地域(colder climate)でのプロセスの使用を可能にする。
このプロセスを行うコストは、クラスAバイオソリッドを生成するための他の既知の方法よりも実質的に高価であるべきではない。
スクリーニングおよび生物学的処理
廃水処理プロセスは、多くの逐次的工程から成る。典型的には、廃水は、ヘッドワーク(headwork)において廃水処理プラントに入る。ヘッドワークは、主要なグリット(または沈砂場、grit)および廃水処理プラントのための異種物除去システムとして機能する。ヘッドワークからの廃水を、所定形態の生物学的処理ユニット(「BTU」)(すなわち、酸化溝、逐次回分式反応器、生物的反応器部分等)に移動する。BTUでは、栄養素を廃水から除去する。典型的には、廃水処理プロセスにおけるこの生物学的栄養素除去工程間の微生物成長は、廃水流れの固形物および液体要素の分離を可能にする生物学的フロックを形成する。衛生的な汚泥内の茶色のフロックであるこの物質は、腐栄養素微生物から大部分が成るがしかし、アメーバ、Spirotrichs、釣鐘虫類(Vorticellids)を含むPeritrichs、および所定範囲の他のフィルター供給される種から主に成る重要な原生動物細菌叢(protozoan flora)を有する。また、廃水をBTU内で通気する。栄養素の含有量を減少するように、通気と組合せて廃水を有機物に暴露することを「生物学的処理」と言う。
スクリーニングおよび生物学的処理の後に、廃水および蓄積した有機物を浄化プロセスに送る。浄化は、水または排水が固形物またはバイオソリッドとして知られる有機物から分離する場所である。一旦、生汚水に生物学的処理および浄化が行われると、バイオソリッド試料は、廃棄活性汚泥(WAS)であるとみなされる。この時点から、バイオソリッドは、典型的には、いくつかの種類の消化をするように移動する。
浄化後の蓄積したWASを、安全かつ効率の良い様式で処理および処分する必要がある。消化の目的は、固形物内に存在している有機物容量および病原菌数を減少することであり、および物質内の分解可能な有機物質を減少することである。最も一般的な処理選択肢は、嫌気性消化および好気性消化を含む。
浄化および全ての後続の処理工程に続く工程として、WASは、それらを有益に再利用する前に脱水され得る。WASは、しばしば、たった3パーセント〜5パーセントの固形物であり、従って、物質からの水の除去は、重量と、更なる処理または処分もしくは再利用のコストとを減少するのに不可欠である。ベルトプレス、遠心分離機、および他の装置を含む様々な技術が、脱水バイオソリッドに用いられる。
酸化還元電位(レドックス電位、酸化/還元電位またはORPとしても知られる)は、化学種が電子を要するおよび従って還元される傾向の尺度である。ORPは、ボルト(V)またはミリボルト(mV)で測定される。各々の種は、独自の固有の還元電位を有する;電位が高いほど、電子に対する当該種の親和力および還元される傾向が大きくなる。異なる生物学的プロセスは、異なる条件下またはORP範囲において生じる。例えば、メタン生成細菌は、非常に低いORP(約−300mV)において機能する。硫黄還元細菌は、約−50mV〜約0mVのORPレベルではあまり機能しない。二酸化塩素が完全に減少した後のORPの急速な減少は、実際に、嫌気性消化によるメタンの製造を促進する可能性があり、二酸化塩素の添加により生じるORPの上昇およびORPを正のmV範囲で維持する、後の通気は、好気性消化または堆肥化中に堆肥化堆積物内において嫌気性条件が発生することおよび硫黄還元細菌の活性を妨げることができる。
100万分の1は、非常に希釈された濃度の物質を表現する方法である。パーセントが「100のうちの(当たり)」を意味するのと同様に、100万分の1またはppmは、「100万のうちの(当たり)」を意味する。通常、水または土壌の中の何かの濃度を説明する。1ppmは、水の1リットル当たりの何かの1ミリグラム(mg/l)または土壌のキログラム当たりの何かの1ミリグラム(mg/kg)に相当する。
都市汚泥内の病原体および従属栄養素微生物の集団を減少させるように二酸化塩素を使用することを評価した。
本発明の第2の実施形態において、WASを、第1の実施形態と同じまたは高い添加量により処理でき、および長い接触時間を可能にし、より大きい程度の酸化、細胞溶解および細胞内の物質の放出をもたらし、利用可能な更に多い栄養素をもたらし、および従ってより大きく向上した微生物活性をもたらすことができる。更なる特定の実施形態において、二酸化塩素の添加速度は、50mg/L〜150mg/Lであり、および汚泥を、24時間に亘り保持する。二酸化塩素は汚泥内の物質を酸化させるので、二酸化塩素は亜塩素酸塩に還元される。亜塩素酸塩もまた酸化剤であり、および有機物質との接触により更に還元される。得られた汚泥は、細菌のための食物源として、顕著に更に多い容量の生物学的に利用可能な物質を含む(残りの殺菌特性を有さないけれども)。メタン製造の実質的な向上は極端に低コストであると認識され得るので、この第2の実施形態は、次の消化プロセスが嫌気性である場合にとりわけ重要である。
CH4+2O2→CO2+2H2O
2O2の質量は、酸素2kモルまたは64kgである。従って、64kgの酸素要求量は、メタン16kgに相当し、または酸素要求量(COD)の1kgは、16/64=0.25kgのメタンに相当する。
二酸化塩素によって消化されていない汚泥を処理しおよび次いで嫌気性条件下において適切な有機物を物質に接種することは、バイオガスの製造を改善できる。この方法は、典型的な嫌気性消化のようなメタン生成の前に、異なって水素を生成する、または水素を「収集」するように、所定プロセスと併せて用いる場合に同じ利益を有する。この水素製造の1つの例は、水素ガスを発生させるように生物電気的に支援される微生物反応器と組合せて用いる場合である。この反応器の例は、米国特許第7,491,453号公報である。従って、別の実施形態では、本発明は、生汚泥試料、生分解可能な固形物を含む廃水または他の試料を得ること、試料内の微生物を減少または排除するのに充分な所定量の二酸化塩素を試料に付すこと、二酸化塩素で処理された試料に、嫌気性条件下において活性化された有益な微生物の接種物を接種すること、および接種した試料を、生体電気的に支援された嫌気性消化を促進する条件下に置くことによって水素ガスを発生させる方法または水素ガスを製造する同様の方法、ならびに前記水素ガスを収集することを有する。
Claims (8)
- 廃水生成物の処理方法であって、前記方法が:
廃水を生物学的処理ユニットに導入し、減少した栄養素の含有量を有する廃水を得て、
減少した栄養素の含有量を有する廃水を分離して、排水および廃棄活性泥を得て、
廃棄活性泥を配管に輸送し、該配管が二酸化塩素源に流体接続されており、
廃棄活性泥における微生物濃度を減少するのに充分な時間にわたって廃棄活性泥を二酸化塩素と接触させ、残余の二酸化塩素がない処理済廃棄活性泥を得て、
処理済廃棄活性泥を脱水して、脱水生成物を得て、
脱水生成物に微生物を接種して、接種生成物を得て、
0mVよりも大きいORPを維持しつつ60℃未満の温度で接種生成物を好気的に堆肥化させてバイオソリッドを得る
ことを含む、廃水生成物の処理方法。 - 廃棄活性泥を二酸化塩素と接触させる時間が、15分未満である、請求項1に記載の方法。
- 廃棄活性泥を二酸化塩素と接触させる時間が、10分未満である、請求項2に記載の方法。
- 廃棄活性泥を二酸化塩素と接触させることが、30〜160mg/Lの範囲における投与量で二酸化塩素を廃棄活性泥に添加することを含む、請求項1に記載の方法。
- 堆肥化させる前に、木材廃棄物または植物性廃棄物の少なくとも1つを添加することを更に含む、請求項1に記載の方法。
- 廃水処理システムであって:
廃水源、
廃水源の出口に接続されている生物学的処理ユニット、
生物学的処理ユニットの出口に接続されている浄化器であって、排水出口及び廃棄活性泥出口を有する浄化器、
廃棄活性泥出口に接続されている配管、
配管の出口に接続されている脱水装置、及び
脱水装置の出口に接続されている微生物が接種される好気性堆肥容器
を含み、
配管の一部領域が二酸化塩素発生器と接続されている、廃水処理システム。 - 廃水源に接続されている脱水装置の第2出口を更に含む、請求項6に記載のシステム。
- 脱水装置と堆肥容器の間に接続されている乾燥台を更に含む、請求項6に記載のシステム。
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