JPH11123396A

JPH11123396A - 汚泥の破砕方法及び破砕装置

Info

Publication number: JPH11123396A
Application number: JP9288210A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Ochiai; 康落合; Mikio Ide; 幹夫井手
Original assignee: Unitika Ltd
Current assignee: Unitika Ltd
Priority date: 1997-10-21
Filing date: 1997-10-21
Publication date: 1999-05-11
Anticipated expiration: 2017-10-21
Also published as: JP3695912B2

Abstract

(57)【要約】【課題】有機物を含有する汚泥を、その流動性に関わ
らず、小規模な設備で、難分解性の着色成分の発生を伴
わずに破砕することができる汚泥の破砕方法及び破砕装
置を提供する。【解決手段】有機物を含有する汚泥を加熱容器２に連
続的に供給し、加熱容器２内で８０〜２５０℃で滞留時
間３０秒〜２０分で加熱処理した後、汚泥を加熱容器の
外部に放出して汚泥を破砕する方法であって、放出直前
の汚泥は加圧状態であることを特徴とする汚泥の破砕方
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、排水処理施設等か
ら発生する有機物を含有する汚泥（以下有機性汚泥とい
う。）の破砕方法及びこれを破砕するための破砕装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】下水処理場等の排水処理施設からは、排
水処理に従って、最終沈殿池由来の生汚泥や生物処理槽
由来の余剰汚泥等の有機性汚泥が多量に発生する。従
来、これらの有機性汚泥は、濃縮・脱水した後、産業廃
棄物として埋立処理されてきた。しかし、近年、埋立地
の確保が困難となってきており、これらの有機性汚泥を
減量化することが求められている。

【０００３】汚泥の減量化方法としては、嫌気性消化法
や好気性消化法によって処理する方法等が挙げられる。
これらの方法のうち、嫌気性消化法は、嫌気性微生物の
働きにより、汚泥中の有機物を最終的にメタンガスと炭
酸ガスにまで分解する方法で、有機物を分解するのに酸
素を必要としないため曝気が不要であり、また、メタン
ガスとしてエネルギーを回収できるため、経済的に優れ
た方法である。しかしながら、嫌気性微生物による汚泥
の分解速度が非常に遅く、３０日程度の滞留時間が必要
となるため、大型の消化槽が必要となり、さらに、３０
日を費やしても減量化率は５０〜６０％に過ぎないとい
う問題点があった。また、好気性消化法は、有機物の分
解に酸素を必要とするため、運転費用がかかることに加
えて、嫌気性消化法に比べれば短いが、２０日程度の滞
留時間が必要であり、同様に減量化率は５０〜６０％に
過ぎないという問題点があった。

【０００４】こうした問題点を解消するために、返送又
は嫌気性消化する前に、汚泥を破砕して可溶化し、生分
解性を向上させて生物処理における分解速度を高める方
法が提案されており、例えば、有機性汚泥を、湿式媒体
攪拌式ミルで破砕することが提案されている（特公平４
−１５０４０号公報参照）。

【０００５】しかし、湿式媒体攪拌ミル処理では、破砕
可能な汚泥が、濃縮汚泥のようにある程度の流動性をも
ったものに限られ、脱水汚泥のような流動性の乏しいも
のは破砕することができないという問題点があった。ま
た、有機性汚泥を加熱・加圧・膨化することにより汚泥
を流状体にすることが提案されている（特開昭５５−７
２７１８号公報参照）。

【０００６】しかし、従来、この方法においては、回分
式で処理を行っていたため、大規模な設備が必要となる
という問題点があった。さらに、滞留時間が長時間とな
るため、難分解性の着色成分が発生し、このため、破砕
物を生物処理した場合、その処理水質が着色成分によっ
て悪化するという問題点があった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、有機性汚泥
を、その流動性に関わらず、小規模な設備で、難分解性
の着色成分の発生を伴わずに破砕できる汚泥の破砕方法
及び破砕装置を提供することを目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、このよう
な課題を解決するために鋭意検討の結果、加熱して汚泥
を破砕する方法において、加熱容器に有機性汚泥を連続
的に供給し、短時間で加熱した後、加圧状態の汚泥を外
部に放出させることにより、難分解性の着色成分の発生
を伴わずに汚泥を破砕することができるということを見
出し、本発明を完成するに至った。

【０００９】すなわち、第１の発明は有機物を含有する
汚泥を加熱容器に連続的に供給し、加熱容器内で８０〜
２５０℃で滞留時間３０秒〜２０分で加熱処理した後、
汚泥を加熱容器の外部に放出して汚泥を破砕する方法で
あって、放出直前の汚泥は加圧状態であることを特徴と
する汚泥の破砕方法を要旨とするものである。また、第
２の発明は有機物を含有する汚泥を加熱するための加熱
容器と、その汚泥を加熱容器に連続的に供給するための
汚泥供給装置と、加熱容器内の汚泥を加熱するための加
熱手段とからなる汚泥の破砕装置であって、加熱容器に
は加熱処理された汚泥を放出するための放出口が設けら
れており、放出口には加熱容器の内圧、内温もしくは時
間によって制御される開閉弁が設けられてなることを特
徴とする汚泥の破砕装置を要旨とするものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の処理対象となる有機性汚泥としては、有機物を
含有するものであれば特に限定されるものではなく、排
水処理施設より排出される生汚泥、余剰汚泥、消化汚泥
の他、それらの混合汚泥、濃縮汚泥及び脱水汚泥等が挙
げられる。

【００１１】本発明においては、有機性汚泥を加熱容器
に連続的に供給することが必要であり、連続的に供給す
ることにより小規模な設備で処理を行うことができ、さ
らに短い滞留時間で汚泥を加熱・加圧するため、着色成
分の発生を抑えることができる。

【００１２】加熱処理の条件としては、加熱容器の内温
としては、８０〜２５０℃であることが必要であり、特
に１００〜２００℃であることが好ましい。処理槽の内
温が８０℃より低いと、有機物の熱変性が十分に進行し
ないため、十分な破砕効果を得ることができない。ま
た、２５０℃より高いと、運転費用及び設備費が高くな
ることに加えて、難分解性の着色成分が発生しやすくな
る。

【００１３】加熱容器の内圧としては、１〜５０kgf/cm
²であることが好ましく、特に１〜２０kgf/cm²である
ことが好ましい。本発明においては、加熱容器に特に圧
力を加えなくても加熱により発生する蒸気により加熱容
器内は適当な内圧に保たれるが、場合によっては、窒素
ガス、炭酸ガス、アルゴンガス等をボンベやコンプレッ
サーなどの装置を用いて加熱容器へ送り込むことによっ
て、加圧してもよい。加熱容器の内圧が１kgf/cm²未満
の場合には、汚泥を放出する際に外部装置によって圧力
を加えることが必要となるために好ましくない。また、
５０kgf/cm²より大きくしても、破砕効果はほとんど変
わらず、運転費用及び設備費が高くなるだけであるので
好ましくない。

【００１４】また、滞留時間としては、３０秒〜２０分
とすることが必要であり、特に３０秒〜１０分とするこ
とが好ましい。滞留時間は短いほど設備は小型となり望
ましいが、３０秒未満とすると有機物の熱変性が十分に
進行しないため、十分な破砕効果を得ることができな
い。また、２０分より長くすると熱変性が過度に進行す
るため、難分解性の着色成分が発生する。

【００１５】加熱容器から汚泥を放出する際には、放出
直前の汚泥が加圧状態であることが必要であり、加熱処
理を加圧状態で行っていない場合には、例えば、窒素ガ
ス、炭酸ガス、アルゴンガス等をボンベやコンプレッサ
ーなどの装置を用いて加熱容器へ送り込むことによって
加圧すればよい。

【００１６】このようにして破砕処理した有機性汚泥
は、汚泥を構成する微生物や有機性の粒子が破砕されて
生分解性が向上しているため、各種の好気性及び嫌気性
の生物処理により分解処理することが可能である。ま
た、難分解性の着色成分が発生していないため、破砕汚
泥を生物処理してもその処理水質が着色成分によって悪
化するという問題はない。また、有機物以外に窒素やリ
ン等も可溶化されているため、固液分離した後の上清か
ら、これらを凝集沈澱や晶析等を行うことにより回収す
ることもできる。

【００１７】次に、本発明の破砕装置を図面を参照しつ
つ説明する。図１は、本発明の有機性汚泥の破砕装置の
一例を示す模式図である。図１においては、有機性汚泥
を加熱処理するための加熱容器２と、加熱容器２に有機
性汚泥を連続的に供給するための汚泥供給装置１が設け
られており、加熱容器２には加熱処理された有機性汚泥
を放出するための放出口３が設けられており、放出口３
には、加熱容器内の有機性汚泥の放出を制御する開閉弁
４が設けられている。

【００１８】汚泥供給装置としては、加熱容器に汚泥を
連続的に供給できるもの、すなわち、加熱容器で設定し
た圧力以上の吐出圧をもち、吐出側に逆止弁等の逆流を
防ぐ機構を有するものであれば特に限定されるものでは
なく、例えば、排水処理施設において脱水汚泥の輸送用
として一般的に使用される一軸ねじポンプ、ピストンポ
ンプ等が挙げられる。脱水汚泥の輸送用の装置は、有機
性汚泥の流動性に関わらず、汚泥を輸送することが可能
であるので好ましいが、処理する有機性汚泥が、充分に
流動性をもつ場合には、流動性の汚泥に適した装置を用
いればよく、特に脱水汚泥の輸送用の装置とする必要は
ない。

【００１９】加熱容器としては、汚泥を放出するための
開閉弁を有する放出口を有するものであれば特に限定さ
れるものではなく、任意の形状のものを使用することが
できる。加熱容器内の有機性汚泥を加熱するための加熱
手段としては、電熱ヒーター、スチームジャケット等の
一般的な加熱手段を用いることができる。これらの加熱
手段は加熱容器内の汚泥を効率よく加熱できるよう、加
熱容器を均一に加熱するように配置されていることが好
ましい。また、加熱容器内の汚泥が均一に加熱されるよ
うに、加熱容器には、加熱容器内の汚泥を攪拌する攪拌
装置を設けることが好ましい。

【００２０】排出口に設けられた開閉弁としては、加熱
容器の内圧、内温もしくは滞留時間が設定値に達した際
に開き、それ以外では閉じるように制御されていること
が必要であり、このように開放弁を制御することによ
り、連続的に汚泥を供給しながら処理をすることが可能
となる。

【００２１】また、加熱容器には、加熱容器の内圧及び
内温を測定するための内圧計及び内温計を備えておくこ
とが好ましい。これらは特に限定されるものではない
が、加熱容器の内部は、加熱及び加圧状態になるため、
オートクレーブ等の圧力容器に使用されるものが適して
いる。

【００２２】

【作用】本発明においては、有機性汚泥を加熱して汚泥
を構成する微生物や有機物を適度に熱変性させ、物理的
に破砕されやすい状態にした後、加圧状態の汚泥を外部
に放出することにより、放出時の圧力差等によって汚泥
が破砕される。さらに、汚泥を連続的に供給しているた
め、汚泥の放出による加熱容器の内温や内圧の低下はわ
ずかであり、すぐに設定値まで回復するため、汚泥を短
時間で効率よく熱変性させることができ、着色成分の発
生を抑えることができる。

【００２３】

【実施例】次に、本発明を実施例により具体的に説明す
る。なお、実施例において、破砕汚泥の全有機物あたり
の溶解性ＴＯＣ量（ｍｇＴＯＣ／ｇＶＳ）は以下のよう
にして測定した。すなわち、破砕処理した汚泥の全有機
物量（ＶＳ）と、それぞれの汚泥を３，０００ｒｐｍ×
２０分間で遠心分離した後の上清中に含まれるＴＯＣ量
（溶解性ＴＯＣ）を測定し、全有機物あたりの溶解性Ｔ
ＯＣ量（ｍｇＴＯＣ／ｇＶＳ）を算出した。

【００２４】実施例１、比較例１〜２図１は本発明の有機性汚泥の破砕装置の一例を示す図で
あり、図１において１は汚泥供給装置であり、２は加熱
容器であり、加熱容器２の下端には加熱処理した汚泥を
外部に放出するための放出口３が設けられており、放出
口３には汚泥の放出を制御する開閉弁４が設けられてい
る。また、加熱容器２には、加熱容器内の汚泥を攪拌す
るための攪拌装置５と、加熱容器の内圧及び内温を測定
するための内圧計６及び内温計７が取り付けられてお
り、加熱容器２の加熱は加熱装置８によって行われる。
なお、汚泥供給装置１としてはモーノポンプ（兵神装備
株式会社製）を、加熱容器２としてはスタチックミキサ
ー付きステンレス配管（容量：１５０ｍｌ）に開閉弁、
内温計、内圧計を取り付けたものを、加熱装置８として
は電熱ヒーターを用いた。

【００２５】この有機性汚泥の破砕装置を用いて団地排
水の活性汚泥処理施設の余剰汚泥（濃度１．２％）を破
砕処理した。汚泥供給装置から加熱容器に、３７．５ｍ
ｌ／分で汚泥を連続的に供給し、加熱容器の内温１７０
℃、内圧８±１kgf/cm²、滞留時間４分で破砕した（実
施例１）。また、比較として、同じ余剰汚泥を、オート
クレーブを用いて破砕処理した。処理は温度１７０℃、
圧力８±１kgf/cm²、滞留時間６０分で行った（比較例
１）。また、同じ余剰汚泥を、Willy A. Bachofen 社製
の湿式媒体撹拌ミル（DYNO-MILL KDL 型）を用いて破砕
処理した。破砕媒体としては、粒径０．５〜０．７５ｍ
ｍφのガラスビーズを用い、ビーズ充填率８５％、ディ
スク先端周速６．８ｍ／ｓ：滞留時間２分、温度１０±
２℃）で破砕処理した（比較例２）。

【００２６】それぞれの破砕物の破砕状態を確認するた
め、破砕汚泥の全有機物あたりの溶解性ＴＯＣ量を測定
した結果、本発明の破砕装置を用いて破砕したものでは
１３６mgTOC/gVS であったのに対し、オートクレーブ破
砕したものでは３９５mgTOC/gVS 、湿式媒体撹拌ミル破
砕したものでは７７mgTOC/gVS であった。この結果か
ら、本発明の装置を用いて汚泥を破砕すると、オートク
レーブ破砕した場合に比べて破砕率は良くないものの、
ミル破砕を行った場合より破砕が進んでいることがわか
る。

【００２７】また、それぞれの破砕汚泥を固液分離し、
その上清中の溶解性ＴＯＣ量が５００ｍｇ／Ｌとなるよ
うに調節した後、回分式の活性汚泥処理（回分槽２
Ｌ、MLSS ２，０００ｍｇ／Ｌ、曝気量０．７５Ｌ／
ｍｉｎ、処理時間２４時間）を行った。この間の溶解
性ＴＯＣ量の経時変化を測定した。その結果を図２に示
す。図２は、活性汚泥処理による溶解性ＴＯＣ量の経時
変化を示す図であり、縦軸に溶解性ＴＯＣの分解率を、
横軸に時間を示している。図２から、本発明の破砕装置
で汚泥を破砕した場合（実施例１）には溶解性ＴＯＣの
８９％が、湿式媒体撹拌ミルを用いて破砕した場合（比
較例２）には８５％が分解されるが、オートクレーブで
破砕した場合（比較例１）には６９％しか分解されない
ことがわかる。また、活性汚泥処理後の上清は、本発明
の破砕装置及び湿式媒体撹拌ミルで用いて汚泥を破砕し
た場合には無色であったが、オートクレーブで破砕した
場合は褐色であり、オートクレーブ処理により難分解性
の着色成分が生成していることがわかる。

【００２８】実施例２、比較例３団地排水の活性汚泥処理施設の脱水汚泥（濃度２０％）
を、実施例１と同じように本発明の装置を用いて破砕し
た。その結果、汚泥は良好に破砕され、溶解性ＴＯＣ量
は１２５mgTOC/gVS であった（実施例２）。また、比較
のため、同じ脱水汚泥を比較例２と同様に湿式媒体撹拌
ミルでの試みたが、破砕することができなかった（比較
例３）。

【００３０】

【発明の効果】本発明によれば、有機性汚泥を、その流
動性に関わらず、小規模な設備で、難分解性の着色成分
の発生を伴わずに破砕することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の有機性汚泥の破砕装置の一例を示す模
式図である。

【図２】活性汚泥処理による溶解性ＴＯＣ量の経時変化
を示す図である。

【符号の説明】

１汚泥供給装置２加熱容器３放出口４開閉弁５攪拌装置６内圧計７内温計８加熱装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】有機物を含有する汚泥を加熱容器に連続
的に供給し、加熱容器内で８０〜２５０℃で滞留時間３
０秒〜２０分で加熱処理した後、汚泥を加熱容器の外部
に放出して汚泥を破砕する方法であって、放出直前の汚
泥は加圧状態であることを特徴とする汚泥の破砕方法。
【請求項２】有機物を含有する汚泥を加熱するための
加熱容器と、その汚泥を加熱容器に連続的に供給するた
めの汚泥供給装置と、加熱容器内の汚泥を加熱するため
の加熱手段とからなる汚泥の破砕装置であって、加熱容
器には加熱処理された汚泥を放出するための放出口が設
けられており、放出口には加熱容器の内圧、内温もしく
は時間によって制御される開閉弁が設けられてなること
を特徴とする汚泥の破砕装置。