JPH10216785A - し尿、厨芥、汚泥の処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 有機性廃水処理施設の汚泥、浄化槽汚泥等の
汚泥、し尿、動植物残さを含有する厨芥を省エネルギー
的に処理するとともに、し尿、浄化槽汚泥中の非衛生な
示唆を衛生的にコンポスト、固形燃料化するし尿、厨
芥、汚泥の処理方法を提供すること。 【解決手段】 （ａ）汚泥の混在するし尿を固液分離す
る前処理工程と、（ｂ）処理工程で分離した固形物を脱
水せずに直接嫌気性消化する嫌気性消化工程と、（ｃ）
動植物残さ及び固形物を含有する厨芥を嫌気性消化する
嫌気性消化工程と、（ｄ）嫌気性消化工程流出液を固形
物と分離水に脱水分離する脱水工程、（ｅ）前処理工程
の分離水、脱水工程からの分離水を生物学的に酸化、脱
窒素する生物処理工程とからなるし尿、厨芥、汚泥の処
理方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、有機性廃水処理施
設の汚泥、浄化槽汚泥等の汚泥、し尿、動植物残さを含
有する厨芥を省エネルギー的に処理するとともに、し
尿、浄化槽汚泥中の非衛生な示唆を衛生的にコンポス
ト、固形燃料化するし尿、厨芥、汚泥の処理方法に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】し尿の嫌気性消化処理は従来省エネルギ
ー的処理方法として広く採用されていた。しかしなが
ら、現在は閉鎖性水域の富栄養化防止のための脱窒・脱
りん処理が行われている。嫌気性消化処理施設は、脱窒
に必要なし尿中のＢＯＤ物質を分解してしまうため、現
在は全く建設されていない。浄化槽汚泥の大部分はし尿
とともにし尿処理施設で処理されている。一般ごみとし
て排出される可燃物中の厨芥は、一部最終処分場に直接
埋立てられるが、大部分はごみ焼却炉で焼却されるのが
現状である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】し尿処理の脱窒処理は
窒素分の硝化に係るブロワーの電力消費、処理工程で発
生する大量の汚泥、前処理で発生する非衛生な示唆の脱
水、乾燥、焼却に関わる装置の駆動部電力消費量等の電
力費用が大きく、全体処理費用の半分程度を占めるた
め、その低減がし尿処理の懸案課題であった。

【０００４】し尿にはトイレットペーパー、ビニール
片、布片等の大量の夾雑物が含まれており、し尿処理に
おいてこれらの夾雑物によるポンプの閉塞等を防止する
ため、前処理工程で通常ロータリースクリーンによって
これらの夾雑物を除去している。分離された含水率１０
％程度の示唆は、し尿の汚物にまみれていて極めて不衛
生なため、有効利用されずスクリュープレスで脱水され
た後焼却処理されている。

【０００５】浄化槽汚泥はＳＳ濃度の大幅な変動による
処理上の障害が問題になっており、又油の多い合併浄化
槽汚泥は水処理に際し沈殿槽における汚泥浮上等の障害
をもたらす。

【０００６】一般廃棄物中の厨芥は焼却処理において発
熱量変動の原因となり、また厨芥中の塩類によるダイオ
キシンの発生も懸念されている。一部では厨芥を分別収
集してコンポスト化しているが、コンポスト化消費の負
担、製造したコンポストの流通の問題があり、必ずしも
円滑に行われているわけではない。

【０００７】一般廃棄物中の厨芥の嫌気性消化処理は、
有力な技術として実験的に検討されているが、消化脱離
液処理の設備、運転費用が高額になるため、これまで実
用化されていないというのが現状である。

【０００８】本発明は上述の点に鑑みてなされたもので
上記課題を除去し、有機性廃水処理施設の汚泥、浄化槽
汚泥等の汚泥、し尿、動植物残さを含有する厨芥を省エ
ネルギー的に処理するとともに、し尿、浄化槽汚泥中の
非衛生な示唆を衛生的にコンポスト、固形燃料化するし
尿、厨芥、汚泥の処理方法を提供することを目的とす
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
請求項１に記載の発明は、下記の（ａ）〜（ｆ）の工程
からなることを特徴とするし尿、厨芥、汚泥の処理方法
にある。 （ａ）汚泥の混在するし尿を固液分離する前処理工程、
（ｂ）処理工程で分離した固形物を脱水せずに直接嫌気
性消化する嫌気性消化工程、（ｃ）動植物残さ及び固形
物を含有する厨芥を嫌気性消化する嫌気性消化工程、
（ｄ）嫌気性消化工程流出液を固形物と分離水に脱水分
離する脱水工程、（ｅ）前処理工程の分離水、脱水工程
からの分離水を生物学的に酸化、脱窒素する生物処理工
程。

【００１０】また、請求項２に記載の発明は、請求項１
に記載のし尿、厨芥、汚泥の処理方法において、前処理
工程が汚泥とし尿と混合して同時に或いは汚泥とし尿を
時間帯を分けて固液分離することを特徴とする。

【００１１】また、請求項３に記載の発明は、請求項１
に記載のし尿、厨芥、汚泥の処理方法において、前処理
工程が汚泥用の汚泥固液体分離工程、し尿用のし尿固液
分離工程から構成されることを特徴とする。

【００１２】また、請求項４に記載の発明は、請求項１
乃至３のいずれか１に記載のし尿、厨芥、汚泥の処理方
法において、処理工程で汚泥に凝集剤が注入されること
を特徴とする。

【００１３】また、請求項５に記載の発明は、請求項１
乃至４のいずれか１に記載のし尿、厨芥、汚泥の処理方
法において、嫌気性消化工程が酸発酵（可溶化）工程と
該工程に後続するメタン発酵工程から構成されることを
特徴とする。

【００１４】また、請求項６に記載の発明は、請求項１
乃至５のいずれか１に記載のし尿、厨芥、汚泥の処理方
法において、前処理工程から排出される汚泥の固形分を
１２％以下に調整することを特徴とする。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態例を図
面に基づいて説明する。但し、本発明はこの実施形態例
に限定されるものではない。図１は本発明のし尿、厨
芥、汚泥の処理方法のフロー例を示す図である。し尿１
はロータリースクリーン等の固液分離装置が配備された
前処理工程２でし尿１中の粗大固形物が除去され、篩渣
（粗大固形物）は篩渣・汚泥配管３を経由して嫌気性消
化工程４に導入される。

【００１６】夾雑物が除去されたろ過液１４は貯留槽５
を経由して硝化脱窒工程６に導入され、該硝化脱窒工程
６で窒素分が生物学的に処理される。硝化脱窒工程６で
は循環式硝化脱窒法等の従来技術を利用できる。脱窒処
理水７は更に必要に応じてＣＯＤ、りん等を高度に処理
する高度処理工程８に導入され、処理水９は放流され
る。該高度処理工程８では凝集沈殿法、活性炭吸着法等
の従来技術が利用できる。

【００１７】浄化槽汚泥１０、硝化脱窒工程６の余剰汚
泥１１は混合槽１２に注入されるポリマー（有機性高分
子凝集剤）１３によって凝集された後に、前処理工程２
に導入され、分離汚泥は篩渣・汚泥配管３を経由して嫌
気性消化工程４に導入される。ろ過液１４は貯留槽５を
経由してし尿ろ過と同様に処理される。

【００１８】嫌気性消化工程４はメタン発酵槽単独消
化、酸発酵槽とメタン発酵槽を連結した２相消化等の従
来のメタン発酵技術を利用することができる。

【００１９】前処理工程２の固液分離装置は、ロータリ
ースクリーン、造粒濃縮槽、傾斜型ウエッジワイヤース
クリーン等のように遠心分離機と比較して省エネルギー
型で簡単な装置を利用する。ポリマー１３の注入量はＳ
Ｓ（浮遊固形物）の１．０％程度であるが、固液分離装
置の種類、汚泥性状によって異なるので、運転当初施行
錯誤的に注入量を変えて、適量を把握する必要がある。
浄化槽汚泥１０の性状によってポリマー１３の無添加で
固液分離することも可能である。前処理工程２では浄化
槽汚泥、余剰汚泥の地下水汚泥、農業集落廃水汚泥等の
有機性廃水処理に関わる汚泥を処理することができる。

【００２０】示唆・汚泥は、嫌気性消化工程４が、例え
ば過負荷条件等により処理が不安定になった場合には、
図示しないが脱水工程２０に導入して脱水処理すること
ができる。

【００２１】固液分離装置には凝集汚泥３３とし尿１を
混合状態で注入してもよいが、注入の時間帯をずらして
それぞれ単独に導入してもよい。

【００２２】厨芥含有可燃物１５は前処理工程１６にお
いて、ごみ袋の解砕、金属１８、プラスチック等の可燃
物１９に分離除去され、厨芥含有率が上昇した後に、嫌
気性消化工程４に導入される。厨芥含有可燃物１５から
金属１８、プラスチック等の可燃物１９を分離除去分す
る離除去装置には、破砕機、分別機、磁選機等の従来の
機種を利用することができる。

【００２３】嫌気性消化工程４からの排出液は脱水工程
２０で脱水分離液２１と脱水汚泥２２に分離され、脱水
汚泥２２はコンポスト化装置２３でコンポスト２４に製
造され、さらに夾雑物除去装置２５によってコンポスト
中のプラスチック等の夾雑物２６が除去され、製品コン
ポスト２７が生産される。分離可燃物１９、夾雑物２６
は固形燃料製造装置２８に導入され、固形燃料２９が生
産される。

【００２４】脱水工程２０ではコンポスト化に適した分
水率の低い脱水汚泥２２を得る必要があるため、汚泥脱
水ポリマー３０をＳＳの１．０％程度注入し、従来の脱
水装置である遠心脱水機、ベルトプレス、スクリュープ
レス、フィルタープレス等の脱水機によって含水率８０
％以下、好ましくは７０％前後にすることが望ましい。
夾雑物除去装置２５は回転スクリーン、振動篩い等が推
奨される。固形物燃料製造装置２８は現在普及しつつあ
る高圧の圧縮成型機が推奨される。

【００２５】嫌気性消化工程４から発生するバイオガス
３０’は脱硫装置３１でガス中の硫化水素が除去された
後にガスタンク３２に貯留され、発電に利用される。

【００２６】高度処理工程８の凝集汚泥３３は図示して
いないが濃縮槽で濃縮して、或いは直接脱水工程２０に
導入することが望ましい。これは凝集汚泥３３がほとん
ど嫌気性消化しない生物不活性物質で占められているか
らである。一方、凝集汚泥３３を浄化槽汚泥１０ととも
に前処理工程２に導入することによって濃縮すれば濃縮
槽を省略できるので、このような方法も推奨できる。

【００２７】図２は本発明のし尿、厨芥、汚泥の処理方
法のフロー例を示す図である。し尿１はロータリースク
リーン等の固液分離装置が配備された前処理工程２−１
でし尿１中の粗大固形物が除去され、篩渣（粗大固形
物）は篩渣・汚泥配管３を経由して嫌気性消化工程４の
メタン発酵槽４−２に導入される。夾雑物の除去された
ろ過液１４−１は貯留槽５を経由して図１の場合と同様
に処理される。

【００２８】浄化槽汚泥１０、硝化脱窒工程６の余剰汚
泥１１は混合槽１２に注入されるポリマー（有機性高分
子凝集剤）１３によって凝集された後、前処理工程２−
２に導入され、分離汚泥では篩渣・汚泥配管３を経由し
て嫌気性消化工程４に導入される。ろ過液１４−２は貯
留槽５を経由してろ過液１４−１と同様に処理される。
混合槽１２に造粒濃縮機能を付加した場合には、混合槽
１２で汚泥を濃縮分離できるので前処理工程２−２を省
略することが可能である。

【００２９】厨芥含有可燃物１５は前処理工程１６にお
いて、ごみ袋の解砕、金属１８、プラスチック等の可燃
物１９に分離除去され、厨芥含有率が上昇した後に、嫌
気性消化工程の酸発酵槽４−１に導入される。酸発酵槽
４−１にはＳＳ濃度の調整、温水供給のための循環分離
液（脱水分離液２１の一部）２１−１が注入され、ＳＳ
濃度として１５％前後に調整される。酸発酵槽４−１の
水温は５５℃程度が推奨されるので、循環分離液２１−
１は流入厨芥の温度に対応して５５℃以上に加温すると
よい。

【００３０】酸発酵槽４−１では厨芥の酸発酵が進行し
て後続するメタン発酵槽４−２のメタン発酵を促進する
ことができる。また、該メタン発酵槽４−２では撹拌強
度を調整することによって厨芥の滞留期間中にプラスチ
ック等の軽量夾雑物は浮上、土砂等の重量を沈降し、分
離除去することができるのでメタン発酵槽４−２の夾雑
物の前処理工程としての機能を併せ持つようにすること
もできる。酸発酵槽４−１の浮上物は定期的に排出し、
脱水工程２０で脱水処理することができる。

【００３１】メタン発酵槽４−２の水温とをあわせて５
５℃程度とすることができる。 実施例１ 次に図２に基づいてし尿、浄化槽汚泥、分別厨芥の処理
を行った実施例について示す。 処理条件 し尿量 １０ｍ³／日 浄化槽汚泥量 １０ｍ³／日 余剰汚泥量 ６．５ｍ³／日 分別厨芥量 １０ｔ／日 前処理工程 ロータリースクリーン 目開き ０．７ｍｍ カチオンポリマー注入量（汚泥用） 対ＳＳ比 １．０％ ろ過液処理装置 生物処理工程 硝化液循環法 高度処理工程 塩化第二鉄による凝集処理及び活性炭処理 篩渣・分離汚泥合計量 ２．１ｍ³／日 篩渣・汚泥混合濃度 ６〜１２％ 分別厨芥前処理機 選択破砕分別装置 夾雑物 ３０％（３ｔ） 厨芥 ７０％（７ｔ） 酸発酵槽（縦型スクリュー撹拌機、沈殿物排出管付帯） 有効容積 ２０ｍ³ 水温 ５５℃ 循環硝化脱離液注入量 １２．１ｍ³／日 メタン発酵槽（ガス撹拌設備付帯） 有効容積 ３２０ｍ³ 水温 ５５℃ 脱水機 スクリュープレス脱水機 カチオンポリマー注入量（汚泥用） 対ＳＳ １．０％ コンポスト化装置 バドル式発酵槽 夾雑物除去装置 振動篩い 固形物燃料化装置 圧縮成型機 発電機 ガスエンジン発電機

【００３２】 処理結果 バイオガス発生量 ９１９ｍ³／日（メタン含有率６５％） ガス発電量 １３２４ｋｗｈ／日 コンポスト生産量 ２．８ｔ／日（含水率３０％） 固形燃料生産量 ５．８ｔ／日 酸発酵槽沈殿物排出量 ２０Ｌ／７日 し尿、浄化槽汚泥のろ過液処理結果を図３に示す。

【００３３】以上のように本発明によって大量のバイオ
ガスを発生せしめることができ、ガス発電によって処理
施設全体の電力量をほとんど自給できることが判明し
た。し尿、浄化槽汚泥の夾雑物は、黙視的に分離工程２
５で製品コンポスト２７と夾雑物２６に分布していた
が、製品コンポスト２７、夾雑物２６のいずれもし尿に
起因する不快臭はなく、また外観も衛生的なものであっ
た。夾雑部２６との分離可燃物１９を混合後に圧縮成型
した結果、着火性に優れ、高いカロリーの固形燃料が生
産された。

【００３４】また、し尿、浄化槽汚泥、余剰汚泥を図１
の前処理工程２で処理した後に実施例１と同様の条件で
処理を行った結果、実施例１と同様の処理結果を得た。

【００３５】

【発明の効果】 し尿の篩渣をスクリュウプレス等の脱水機で脱水せず
に処理することができるので、脱水機の設置、運転管理
が不要となる。

【００３６】し尿の篩渣に付着した汚物、悪臭物質を
嫌気性消化工程で分解除去できるので、コンポスト或い
は固形燃料をし尿臭がせず、且つ衛生的なものとするこ
とができる。

【００３７】嫌気性消化処理方式はし尿処理の主要技
術として建設されてきたが、し尿に濃厚に含浸される窒
素、りんの除去に不向きなため、現在では全く建設され
ることがなくなった。本発明では、し尿系汚水の脱窒、
脱りんを行い、かつ処理のためバイオガスエネルギーを
得ることができるので、低廉な処理費用でし尿、汚泥ろ
過水を脱窒、脱りん処理することができる。

【００３８】厨芥をメタン発酵することによってし尿
処理で発生する汚泥（以下汚泥と略記する）だけでは不
足する処理エネルギーを大幅に増加することができる。

【００３９】汚泥、厨芥を嫌気性消化することによっ
てその量を減少することができるので、汚泥、厨芥の処
理に関わる設備費用、処理費用を低減することができ
る。

【００４０】厨芥のメタン発酵が経済的に実用化され
なかった最大の問題点である消化脱離液を少ない処理費
用で高度に処理することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のし尿、厨芥、汚泥の処理方法のフロー
例を示す図である。

【図２】本発明のし尿、厨芥、汚泥の処理方法のフロー
例を示す図である。

【図３】本発明のし尿、浄化槽汚泥のろ過液処理結果を
示す図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 芳郎 東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会社 荏原製作所内 (72)発明者 相島 秀男 東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会社 荏原製作所内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 下記の（ａ）〜（ｆ）の工程からなるこ
   とを特徴とするし尿、厨芥、汚泥の処理方法。 （ａ）汚泥の混在するし尿を固液分離する前処理工程、 （ｂ）前記処理工程で分離した固形物を脱水せずに直接
   嫌気性消化する嫌気性消化工程、 （ｃ）動植物残さ及び前記固形物を含有する厨芥を嫌気
   性消化する前記嫌気性消化工程、 （ｄ）前記嫌気性消化工程流出液を固形物と分離水に脱
   水分離する脱水工程、 （ｅ）前記前処理工程の分離水、脱水工程からの分離水
   を生物学的に酸化、脱窒素する生物処理工程。
2. 【請求項２】 前記前処理工程が汚泥とし尿と混合して
   同時に或いは汚泥とし尿を時間帯を分けて固液分離する
   ことを特徴とする請求項１に記載のし尿、厨芥、汚泥の
   処理方法。
3. 【請求項３】 前記前処理工程が前記汚泥用の汚泥固液
   体分離工程、前記し尿用のし尿固液分離工程から構成さ
   れることを特徴とする請求項１に記載のし尿、厨芥、汚
   泥の処理方法。
4. 【請求項４】 前記処理工程で汚泥に凝集剤が注入され
   ることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１に記載
   のし尿、厨芥、汚泥の処理方法。
5. 【請求項５】 前記嫌気性消化工程が酸発酵（可溶化）
   工程と該工程に後続するメタン発酵工程から構成される
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１に記載の
   し尿、厨芥、汚泥の処理方法。
6. 【請求項６】 前記前処理工程から排出される汚泥の固
   形分を１２％以下に調整することを特徴とする請求項１
   乃至５のいずれか１に記載のし尿、厨芥、汚泥の処理方
   法。