JPH1080698A

JPH1080698A - 有機性汚泥の改質方法

Info

Publication number: JPH1080698A
Application number: JP8236710A
Authority: JP
Inventors: Akira Watanabe; 昭渡辺; Yuichi Fuchu; 裕一府中
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 1996-09-06
Filing date: 1996-09-06
Publication date: 1998-03-31

Abstract

(57)【要約】【課題】小規模事業場等の汚泥発生現場においてコン
パクトで有効に有機性汚泥を改質することを目的とし、
臭気防止設備や大型ブロアの使用による騒音・電力消費
の問題が生じないようにする。【解決手段】有機性汚泥に酵素を添加して処理する有
機性汚泥の改質方法において、有機性汚泥に加水分解酵
素と、界面活性剤、アルカリ土類金属化合物、アルカリ
金属化合物の中の少なくとも１種からなる酵素活性促進
剤とを添加して処理することを特徴とする有機性汚泥の
改質方法。その際、前記加水分解酵素を汚泥乾燥重量当
たり０．０００２〜１．０重量％、前記酵素活性促進剤
を０．０００１〜２．０重量％を添加する。また、同時
にキレート剤を添加することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、各種産業排水処理
や下水処理並びにし尿処理などから発生する有機性汚泥
の改質方法に関するものであり、特に前記有機性汚泥の
有機質分を減容化し脱水性や濃縮性ならびに剥離性を向
上させる有機性汚泥の改質方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】汚泥の生分解性向上、減容化や脱水性向
上のために従来より酵素剤による改質が検討されて来
た。例えば、特開昭５８−７４１８５号公報、特開昭５
０−２２４６２号公報、特開昭５０−９０１４４号公報
では、嫌気性消化や好気性消化を行う際に酵素を添加す
ることにより、その処理日数を短くすることが示されて
いる。また、最も最近の技術においては、特公平７−３
２９２０号公報に、有機性汚泥に溶菌酵素（リゾチー
ム、ザイモリエースなど）を接触させ、１０〜５０℃で
攪拌し汚泥を分解・改質する有機性汚泥の改質方法、並
びに攪拌により汚泥を濃縮する汚泥の濃縮方法が示され
ており、この方法は薬品を用いずに処理出来る利点が挙
げられている。

【０００３】その他、特開昭６３−１１６８００公報に
は、加水分解酵素（β−グルカナーゼ、アミラーゼ、プ
ロテアーゼ、リパーゼ、セルラーゼ）を単一又は混合し
て、汚泥乾燥重量（ＤＳ）当たり０．０１〜１％添加
し、さらにキレート剤（エチレンジアミン四酢酸、ニト
リロ三酢酸ナトリウム塩／アンモニウム塩）を単一又は
混合して汚泥乾燥重量当たり０．００１〜０．５％添加
して、処理条件（１０〜６０℃、ｐＨ５〜８、滞留時間
０．５〜１５時間）下で酸素含有ガスを通気して処理す
ることが示されている。即ち、この処理方法は、有機物
質を含有する汚泥にキレート剤と加水分解酵素を添加
し、酸素含有ガスを通気して処理させるものである。ま
た、その実施態様としては、有機物質を含有する排水
に、後段の生物処理施設からの汚泥とキレート剤と加水
分解酵素とを加え、酸素含有ガスを通気して処理した
後、脱水処理を施し、その分離水を上記生物処理施設で
処理する方法であり、また有機物質を含有する排水を生
物処理するとともに、該生物処理施設から排出される汚
泥にキレート剤と加水分解酵素とを加え、酵素含有ガス
を通気して処理した後、その処理汚泥を上記生物処理施
設に返送することにより処理する方法である。

【０００４】さらに、特開平２−１９１６００号公報に
は、１種類の酵素又は酵素の混合物を汚泥乾燥重量当た
り０．００１〜１．５％添加し、キレート化剤、好まし
くはニトリロ三酢酸の塩を汚泥乾燥重量当たり０．００
１〜０．１％添加して、固形分中の有機成分を分解し、
且つ好気性処理リアクター中で強烈に曝気（０．５〜２
０時間）することが示されている。また、特開昭５３−
１７５８０公報には、加水分解酵素（リパーゼ、アミラ
ーゼ、セルラーゼ、プロテアーゼ）を汚泥乾燥重量当た
り０．００１〜５％（好ましくは０．１〜１％）添加
し、反応温度５〜７０℃で反応させることが示されてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記したように、酵素
を添加する汚泥の改質方法においては、酵素として加水
分解酵素を用いることが、汚泥改質においては有利であ
るとされ、またその処理の際にキレート剤等の助剤を加
えてその効果を向上させる方法がとられて来た。その場
合、汚泥中に含まれる微生物の表面部分は、ゲル状粘質
物質、細胞膜で構成されているが、添加されたキレート
剤によりその表面部分の構造強度が低下し、微生物の自
己消化が促進され、それに伴い細胞内に含まれる酵素を
含む内容物の細胞外への溶出が起こり、それらの内容物
やその他の酵素と添加した加水分解酵素との相乗的作用
により、汚泥の減容化や汚泥の濾過性、脱水性が改善さ
れると、説明されている。

【０００６】しかしながら、特開昭５８−７４１８５号
や特開昭５０−２２４６２号などの酵素を利用した技術
は、従来の好気性処理や嫌気性処理を助長することを目
的としたものであり、生成した汚泥性状の改質を目的と
したものではない。また、特開昭６３−１１６８００号
や特開平２−１９１６００号などは、汚泥性状の改質を
目的として酵素やキレート剤などを添加しているが、い
ずれも既存の処理工程又は新規に設置したリアクターに
汚泥を導入して好気性処理を行うことを特徴としてい
る。そのため、臭気やブロワーによる騒音、さらには電
力消費などの問題が回避されていない。さらには、酵素
分解物を好気性処理することにより汚泥が発生するが、
それら新たに生成した汚泥は脱水性やろ過性などの性状
が劣ることが考えられる。一方、特公平７−３２９２０
号は、有機性汚泥にリゾチームなどの溶菌酵素を添加し
て攪拌もしくは接触のみで有機性汚泥を改質するという
簡便な方法である。しかしながら、溶菌酵素は菌体自体
を直接分解することを目的とした酵素であり、リゾチー
ムは主としてグラム陽性菌を溶菌することが知られてい
るため、汚泥の種類によっては酵素添加の効果を減じる
か、もしくは汚泥の凝集性や濃縮性に有効な微生物まで
溶菌してしまうことが考えられる。さらに、汚泥表面に
油分などが付着している場合などには溶菌酵素と汚泥と
の接触が妨げられるため酵素添加の効果は著しく減じる
ことが予測される。本発明は、前記従来技術の問題点を
解決するためになされたものであり、曝気動力や新たな
処理プロセスを設けることなく、安価な工業用酵素や化
学薬品を種々組み合わせて使用することにより有機性汚
泥の改質を行う方法を提供することを課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、下記の手段に
よって、前記の課題を解決した。（１）有機性汚泥に酵素を添加して処理する有機性汚泥
の改質方法において、有機性汚泥に加水分解酵素と、界
面活性剤、アルカリ土類金属化合物、アルカリ金属化合
物の中の少なくとも１種からなる酵素活性促進剤とを添
加して処理することを特徴とする有機性汚泥の改質方
法。（２）前記加水分解酵素を汚泥乾燥重量当たり０．００
０２〜１．０重量％、前記酵素活性促進剤を０．０００
１〜２．０重量％を添加することを特徴とする前記
（１）項記載の有機性汚泥の改質方法。（３）有機性汚泥にキレート剤を添加することを特徴と
する前記（１）又は（２）項記載の有機性汚泥の改質方
法。（４）前記加水分解酵素としてリパーゼ、β−グルカナ
ーゼ、プロテアーゼ、セルラーゼ、アミラーゼの中の１
種類もしくは複数種を用いることを特徴とする前記
（１）〜（３）のいずれか１項記載の有機性汚泥の改質
方法。

【０００８】（５）前記アルカリ土類金属化合物として
塩化カルシウム及び／又は塩化マグネシウムを用いるこ
とを特徴とする前記（１）〜（４）のいずれか１項記載
の有機性汚泥の改質方法。（６）加水分解酵素と、界面活性剤、アルカリ土類金属
化合物、アルカリ金属化合物の中の少なくとも１種から
なる酵素活性促進剤とをドラムスクリーンやライン系な
どの汚泥貯留槽前段部の施設で先に添加するかもしくは
汚泥貯留槽に直接添加することを特徴とする前記（１）
〜（５）のいずれか１項記載の有機性汚泥の改質方法。（７）加水分解酵素と、界面活性剤、アルカリ土類金属
化合物、アルカリ金属化合物の中の少なくとも１種から
なる酵素活性促進剤とが添加された有機性汚泥を汚泥貯
留槽において攪拌することを特徴とする前記（１）〜
（６）のいずれか１項記載の有機性汚泥の改質方法。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明において、その処理の対象
とする有機性汚泥は、下水やし尿ならびに各種工場排水
の処理において出る初沈汚泥や、その好気性処理あるい
は嫌気性処理によって生じる余剰汚泥が挙げられる。ま
た、それに添加する加水分解酵素としては、プロテアー
ゼ、アミラーゼ、エステラーゼ、グルカナーゼ、セルラ
ーゼなどが挙げられ、その中エステラーゼとしては、特
にリパーゼが好ましく、またグルカナーゼとしては、β
−グルカナーゼが好ましい。リパーゼは、エステラーゼ
の１種で、脂肪の加水分解を触媒する酵素であって、動
植物界に広く分布し、例えば植物の種子、茎、葉や、カ
ビ類、細菌などに存在する。加水分解酵素の添加量は、
０．０００２〜１．０重量％、好ましくは０．０００５
〜０．５重量％、より好ましくは０．００１〜０．１重
量％であるが、使用する加水分解酵素の種類によっても
異なり、最適の量を使用するようにすればよい。

【００１０】また、本発明においては、前記加水分解酵
素とともに酵素活性促進剤を添加するものであって、前
記酵素活性促進剤としては、界面活性剤、アルカリ土類
金属化合物、アルカリ金属化合物のうちの１種からなる
ものを用いる。そして、それに加えてキレート剤を添加
することができる。このキレート剤は、汚泥中に存在す
る金属イオンによる酵素活性の低下を防止することを主
目的として添加するものであり、酵素添加に先立って添
加するのがより効果的である。また、キレート材は粘物
質の強度を低下させることが知られており、本発明にお
いても同様の効果を得ることができる。本発明における
前記酵素活性促進剤は、酵素反応を保進する薬剤もしく
は酵素反応の阻害を緩和する薬剤としての作用を有し、
その実施に当たっては、酸やアルカリ剤のように酵素反
応を至適ｐＨ値に維持する薬剤を併せて使用することが
できる。その界面活性剤の使用は、リパーゼによる油脂
分解において油脂を乳化し、酵素反応を促進する作用が
あるため、油分含量の高い有機性汚泥の改質には有効で
ある。界面活性剤の種類としては、胆汁酸やサポニンの
ような生物由来の界面活性剤が有効であるが、その他生
物分解性の高い界面活性剤であれば使用できる。

【００１１】アルカリ金属化合物としては、ナトリウ
ム、カリウムの塩や水酸化物が有効であるが、水酸化ナ
トリウムはｐＨ調節剤としての意味で使用されることも
ある。また、アルカリ土類金属化合物としては、カルシ
ウム、マグネシウムやバリウムの塩が有効である。これ
らは、使用する酵素の種類によっては、その作用を阻害
するものもあるので、適宜その種類や添加量を調整する
必要がある。キレート剤については、有機性汚泥中に含
まれる金属の種類によっては酵素反応を阻害する場合も
あるため、エチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）やニト
リロ酸酢酸（ＮＴＡ）のようなキレート剤を酵素活性促
進剤として添加し、有害金属類を封鎖することが有効で
ある。ただし、酵素活性を促進するために特定の金属イ
オンを添加する場合は、有機性汚泥中の有害金属との親
和性や封鎖量等を考慮して、キレート剤の種類や添加量
を調整する必要がある。なお、キレート剤は、前記の酵
素活性促進剤としての効果の他に、活性汚泥中のバイオ
ポリマーの除去あるいはその強度を下げる作用があるこ
とから、余剰汚泥もしくは余剰汚泥混合比の高い有機性
汚泥の改質には有効である。

【００１２】酵素反応については至適ｐＨ域が存在し、
そのｐＨ域外では著しく酵素活性が低下することが良く
知られている。本発明においても、加水分解酵素の種類
によっては、反応生成物の影響によりｐＨ条件が変化し
て酵素活性が低下する場合もあるため、酸やアルカリ剤
を添加して至適ｐＨ域を維持することは酵素活性を促進
する上で非常に効果的である。また、本発明のように酵
素を用いて処理するに当たっては、酵素反応が最も高い
速度で行われるようにその反応条件を維持しなければな
らないが、酵素反応を促進するためには基質と酵素が充
分に混合されて、両者の接触が最大限に多くなるように
することが重要であり、そのためには有機性汚泥に加水
分解酵素を添加した際に攪拌を良く行う必要がある。

【００１３】ただし、その反応に際しては曝気を必要と
するものではなく、この点から有機性汚泥の改質という
目的からいうと、従来の好気性生物学的処理槽で反応さ
せることは適さず、従来の汚泥貯留槽に加水分解酵素を
添加して混合し反応させることが適している。このよう
に、混合させるために、汚泥貯留槽を攪拌することは重
要な操作因子である。ただし、一般的に貯留槽内の汚泥
は高濃度であるため、加水分解酵素及び界面活性剤等の
酵素促進剤を汚泥分と効果的に攪拌混合するためには多
量の動力を要する。従って、貯留槽前段部のドラムスク
リーンや配管部にそれら薬剤を添加すれば別途動力を必
要とすることなく汚泥分と薬剤を効果的に混合できるこ
とになる。もちろん、汚泥貯留槽に直接薬剤を添加して
も構わない。なお、貯留槽での攪拌も充分に行う必要が
あるが、攪拌混合が激しすぎると汚泥フロックが小さく
なり表面積が増大して後段でのポリマ添加量が増加する
ため過度の攪拌は行わないことが好ましい。また、その
反応における温度としては、酵素反応を行う際に好まし
いことが知られている温度範囲を採用すればよく、特に
加熱しなくてもある程度の効果を奏する。

【００１４】また、本発明で添加するキレート剤につい
ては、従来これは有機性汚泥中の微生物の表面部分の構
造強度を低下させる上で有効であるとされているが、本
発明では加水分解酵素の作用を阻害する金属イオンを緩
和するために、その金属イオンを封鎖するために用いる
ものであり、この観点から、有機性汚泥中の有害金属と
の親和性や封鎖量等を考慮して、キレート剤の種類や添
加量を調整する必要がある。なお、キレート剤は、前記
の酵素活性促進剤としての効果の他に、活性汚泥中のバ
イオポリマーの除去あるいはその強度を下げる作用があ
ることから、余剰汚泥もしくは余剰汚泥混合比の高い有
機性汚泥の改質には有効である。

【００１５】

【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
る。ただし、本発明はこれらの実施例のみに限定される
ものではない。実施例１油脂分の流入の多い下水前処理場の汚泥を対象として、
本発明により有機性汚泥の改質を行った。そこで改質さ
れた汚泥についての汚泥ろ過性の改善効果を調べた結果
を示す。本実施例では、第１表に示す添加率で各種薬剤
を添加し、ＣＳＴ測定装置によりろ過性の改善効果を調
べた。汚泥性状と汚泥ろ過性の指標であるＣＳＴ値を測
定した結果を第２表、第３表にそれぞれ示す。

【００１６】表においてＴＳは、５．１％であり、また
ＶＴＳは３．０％である。ここで用いた汚泥は、ＶＴＳ
／ＴＳの値が大きいほど有機物含有量が多いことを示
す。なお、本実施例においては本発明の薬剤から酵素活
性促進剤を除いた薬剤も調整して、その効果を比較し
た。薬剤を添加する順序としては、まずキレート剤を添
加し、１時間攪拌後に、酵素剤と酵素活性促進剤を添加
して、１１時間攪拌した。第３表から明らかなように本
発明の薬剤を添加する処理により汚泥のろ過性が３６％
改善され、酵素活性促進剤無添加の系に比べても１８ポ
イント高い改善率であった。

【００１７】

【表１】

【００１８】

【表２】

【００１９】

【表３】

【００２０】実施例２下水の混合汚泥を対象として本発明の薬剤による汚泥の
改質処理を行った。本実施例では、第４表に示す添加率
で各種薬剤をそれぞれ添加し、ベルトプレス脱水機によ
る脱水性の改善効果を調べた。実験に用いた汚泥の性状
とろ過性の指標であるＣＳＴ値、ならびに含水率を測定
した結果についてそれぞれ第５表、第６表に示す。な
お、本実施例においては本発明の薬剤から酵素活性促進
剤を除いた薬剤も調整して、その効果を比較した。薬剤
を添加する順序としては、まずキレート剤を添加し、１
時間攪拌後に、酵素剤と酵素活性促進剤を添加して、１
１時間攪拌した。汚泥の脱水試験には高分子ポリマを汚
泥乾燥重量当たり０．５％添加した。第６表は汚泥の含
水率を比較した結果であり、本発明の薬剤を添加するこ
とにより４％改善され、良好な結果が得られた。

【００２１】

【表４】

【００２２】

【表５】

【００２３】

【表６】

【００２４】

【発明の効果】本発明によれば、汚泥発生現場において
コンパクトでかつ有効に有機性汚泥の改質を行うことが
でき、有機性汚泥のろ過性や沈殿凝集性、ならびに脱水
性を良好にすることができる。本発明では、その処理に
際して攪拌するだけでよく、曝気を必要としないので、
臭気が出るのを防止する設備を必要とせず、また大規模
なブロアを用いることによる騒音の発生や電力の消費を
回避することができる。また、その改質に用いる薬品で
ある加水分解酵素やその他の薬剤の使用量が僅かで効果
を有するため、その使用によるコストが少なくてすむ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】有機性汚泥に酵素を添加して処理する有
機性汚泥の改質方法において、有機性汚泥に加水分解酵
素と、界面活性剤、アルカリ土類金属化合物、アルカリ
金属化合物の中の少なくとも１種からなる酵素活性促進
剤とを添加して処理することを特徴とする有機性汚泥の
改質方法。
【請求項２】前記加水分解酵素を汚泥乾燥重量当たり
０．０００２〜１．０重量％、前記酵素活性促進剤を
０．０００１〜２．０重量％を添加することを特徴とす
る請求項１記載の有機性汚泥の改質方法。
【請求項３】有機性汚泥にキレート剤を添加すること
を特徴とする請求項１又は２記載の有機性汚泥の改質方
法。
【請求項４】前記加水分解酵素としてリパーゼ、β−
グルカナーゼ、プロテアーゼ、セルラーゼ、アミラーゼ
の中の１種類もしくは複数種を用いることを特徴とする
請求項１〜３のいずれか１項記載の有機性汚泥の改質方
法。
【請求項５】前記アルカリ土類金属化合物として塩化
カルシウム及び／又は塩化マグネシウムを用いることを
特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の有機性汚
泥の改質方法。
【請求項６】加水分解酵素と、界面活性剤、アルカリ
土類金属化合物、アルカリ金属化合物の中の少なくとも
１種からなる酵素活性促進剤とをドラムスクリーンやラ
イン系などの汚泥貯留槽前段部の施設で先に添加するか
もしくは汚泥貯留槽に直接添加することを特徴とする請
求項１〜５のいずれか１項記載の有機性汚泥の改質方
法。
【請求項７】加水分解酵素と、界面活性剤、アルカリ
土類金属化合物、アルカリ金属化合物の中の少なくとも
１種からなる酵素活性促進剤とが添加された有機性汚泥
を汚泥貯留槽において攪拌することを特徴とする請求項
１〜６のいずれか１項記載の有機性汚泥の改質方法。