熱可溶化乾燥を組み合わせた嫌気性処理方法
【課題】本発明は、使用するエネルギーの最小限化を図り、かつ、外部エネルギーを不要とする有機性汚泥の嫌気性処理方法であって、大量のスチーム用水と排ガス処理工程を不要とする有機性汚泥の嫌気性処理方法を提供することを課題とすることを課題とする。
【解決手段】有機性汚泥の嫌気性処理方法において、脱水汚泥の残部１００ｃ１を間接加熱することによって生じた蒸気ａをコンプレッサ５０によって圧縮し、可溶化タンク３０に供給し、かつ、可溶化タンク３０内の可溶化汚泥を消化タンク１０内に循環させることを特徴とする。
【解決手段】有機性汚泥の嫌気性処理方法において、脱水汚泥の残部１００ｃ１を間接加熱することによって生じた蒸気ａをコンプレッサ５０によって圧縮し、可溶化タンク３０に供給し、かつ、可溶化タンク３０内の可溶化汚泥を消化タンク１０内に循環させることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機性汚泥の嫌気性処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
下水汚泥等の有機性汚泥を処理する方法として、嫌気性処理方法が挙げられる。この嫌気性処理方法は、有機性汚泥とメタン菌等の嫌気性微生物を収容した消化タンク内を加温することによって、メタン菌等の嫌気性微生物が有機性汚泥を消化処理する方法である。
【０００３】
また、引用文献１によれば、蒸気ボイラにより生成された高温の蒸気を可溶化タンク内の消化汚泥等に吹き付けることによって消化汚泥等を加熱し、消化汚泥等中の固形分を可溶化処理する方法が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２によれば、消化汚泥を脱水した脱水汚泥を乾燥するために、乾燥装置内に収容された脱水汚泥に対し、蒸気ボイラにより生成された高温の蒸気を吹きつけることによって直接脱水汚泥を加熱し、脱水汚泥を乾燥処理する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２３８１０３号公報
【特許文献２】特開平８−２４８９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、前記した嫌気性消化処理、可溶化処理、乾燥処理のそれぞれの処理において、有機性汚泥等を加熱する処理が行われており、有機性汚泥の嫌気性処理全体として多大な加熱エネルギーを使用していた。このため、従来の有機性汚泥の嫌気性処理方法では、多大な加熱エネルギーを消費するという問題があった。
【０００７】
そして、その必要とされる多大な加熱エネルギーを嫌気性処理システム内部から確保する場合、嫌気性消化処理により消化タンク内に発生する消化ガスを燃焼することによって加熱エネルギーを確保することができるものの、前記した各処理に必要とする加熱エネルギー全てを補うことはできず、外部エネルギーを使用していた。このため、従来の有機性汚泥の嫌気性処理方法では、嫌気性処理システムの内部エネルギーのみによっては、有機性汚泥を嫌気性処理することができず、外部エネルギーが必要であるという問題があった。
【０００８】
また、引用文献１に記載の可溶化処理方法によれば、可溶化タンク内の汚泥を加熱するために蒸気ボイラを用いる場合、大量のスチーム用水が必要であるという問題がある。
【０００９】
また、引用文献２に記載の乾燥処理方法によれば、高温の蒸気を直接脱水汚泥に吹きつけているため、脱水汚泥中の水分が蒸発して蒸気が発生するものの、その蒸気と併せてアンモニアや硫化水素、Ｎ・Ｓ化合物等の排ガスが発生していた。このため、乾燥装置内における排気ガスを含んだ蒸気を排出する際に、脱臭設備を設けて排ガスを処理する必要があるという問題があった。
【００１０】
前記事情に鑑み、本発明は、消費するエネルギーの最小限化を図り、かつ、外部エネルギーを不要とする有機性汚泥の嫌気性処理方法であって、大量のスチーム用水と排ガス処理工程を不要とする有機性汚泥の嫌気性処理方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記課題を解決するため、本発明に係る有機性汚泥の嫌気性処理方法は、有機性汚泥を消化タンクで嫌気性消化処理する嫌気性消化工程と、前記嫌気性消化工程で消化された消化汚泥の少なくとも一部を可溶化タンクで可溶化処理する可溶化工程と、前記可溶化工程で可溶化された可溶化汚泥を消化タンクに循環させ、前記可溶化汚泥を嫌気性消化処理する可溶化汚泥循環工程と、前記嫌気性消化工程で消化された前記消化汚泥の残部を脱水処理する脱水工程と、前記脱水工程で脱水された脱水汚泥の少なくとも一部を前記可溶化タンクに循環して可溶化処理する脱水汚泥循環工程と、を含んでなる有機性汚泥の嫌気性処理方法において、前記脱水工程において脱水された前記脱水汚泥の残部を間接加熱型乾燥炉に流入させて、前記乾燥炉を加熱することにより乾燥処理する汚泥乾燥工程と、前記汚泥乾燥工程において前記乾燥炉内に生じた蒸気を圧縮し、前記可溶化タンクに圧縮された蒸気を供給する蒸気圧縮工程とを含み、前記蒸気圧縮工程により圧縮された蒸気を可溶化処理の加熱源とし、前記可溶化汚泥循環工程により消化タンクに循環された前記可溶化汚泥を前記嫌気性消化工程における嫌気性消化処理の加熱源とすることを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、汚泥乾燥工程により脱水汚泥から発生した排ガスを含む蒸気を蒸気圧縮工程において圧縮するため、その蒸気はさらに高温となる。そして、その高温の蒸気を可溶化タンクに供給することで、消化汚泥等を可溶化するための加熱源とすることができ、さらに、可溶された可溶化汚泥を消化タンクに循環させるため、有機性汚泥を嫌気性消化処理するための加熱源とすることができる。つまり、脱水汚泥から発生した蒸気を圧縮し、その圧縮された蒸気の熱エネルギーをカスケード利用することによって、使用する加熱エネルギーを抑えることができ、消費するエネルギーの最小限化を図ることができる。
【００１３】
また、本発明によれば、前記したように圧縮された蒸気の熱エネルギーのカスケード利用をするため、可溶化処理等における加熱処理において外部エネルギーが不要となる。
【００１４】
また、本発明によれば、蒸気圧縮工程で生じた高温の蒸気によって可溶化タンク内の汚泥が可溶化するため、蒸気ボイラが不要となり、大量のスチーム用水が不要となる。
【００１５】
また、本発明によれば、脱水汚泥から発生するアンモニアや硫化水素、Ｎ・Ｓ化合物等の排ガスは、蒸気とともに圧縮されて可溶化タンク内に供給されるため、排ガスは大気中に排出する必要がなく、排ガスを処理する必要がない。
【００１６】
また、本発明によれば、脱水汚泥の一部を可溶化タンクにおいて可溶化して消化タンク内に循環するため、脱水汚泥の全部を乾燥処理して廃棄する場合に比べて、排出される汚泥量の削減と消化ガスの増加が可能となる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、消費するエネルギーの最小限化を図り、かつ、外部エネルギーを不要とする有機性汚泥の嫌気性処理方法であって、大量のスチーム用水と排ガス処理工程を不要とする有機性汚泥の嫌気性処理方法を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施形態に係る有機性汚泥の嫌気性処理システムを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
（有機性汚泥の嫌気性処理方法）
次に、本発明の実施形態に係る有機性汚泥の嫌気性処理方法の一例について、図１を用いて説明する。なお、図１は、本実施形態に係る有機性汚泥の嫌気性処理方法を実施するための有機性汚泥の嫌気性処理システム１を示す図である。
【００２０】
有機性汚泥の嫌気性処理方法は、下水汚泥等の有機性汚泥１００ａを嫌気性消化処理する嫌気性消化工程と、嫌気性消化工程によって消化された消化汚泥１００ｂを脱水する脱水工程と、脱水汚泥１００ｃの少なくとも一部を可溶化工程に循環させる脱水汚泥循環工程と、脱水汚泥１００ｃを乾燥処理する乾燥工程と、消化汚泥１００ｂと脱水汚泥１００ｃとを可溶化する可溶化工程と、可溶化工程によって可溶化された可溶化汚泥１００ｄを嫌気性消化工程に循環する可溶化汚泥循環工程と、乾燥処理によって脱水汚泥１００ｃから排出した蒸気ａを圧縮処理する蒸気圧縮工程とからなる処理方法である。
【００２１】
（嫌気性消化工程）
嫌気性消化工程は、消化タンク１０内に流入した下水汚泥等の有機性汚泥１００ａを嫌気性消化処理する工程である。
ここで、嫌気性消化処理は、消化タンク１０内に有機性汚泥１００ａとメタン菌等の嫌気性微生物を投入し、加熱温度略３０〜６０℃を７〜２０日間維持することによって、有機物の消化が行われる。また、加熱温度が略３０〜６０℃であるのは、メタン菌等の消化活動が活発化されるためであって、好ましくは、３５〜５５℃とすることが望ましい。
また、消化タンク１０内には、メタン菌等の消化活動によってメタンガス等の消化ガスを発生するが、この消化ガスは後述する間接加熱型乾燥炉４０の加熱燃料に用いられる。
なお、本実施形態によれば、有機性汚泥１００ａの他に、後述する可溶化タンク３０から消化タンク１０に循環された可溶化汚泥１００ｄ１も嫌気性消化処理されることとなる。
【００２２】
（脱水工程）
脱水工程は、嫌気性消化過程によって有機物が消化された消化汚泥１００ｂを、消化汚泥脱水機２０によって脱水する工程である。消化汚泥１００ｂは、消化汚泥脱水機２０によって脱水されるため、脱水汚泥１００ｃ中の水分比は非常に低い状態となる。また、脱水処理によって排出した分離液は、図示しない晶析脱隣装置等によって脱隣され、河川等に排出される。なお、本実施形態においては、消化タンク１０内で生成された消化汚泥１００ｂの全てを消化汚泥脱水機２０により脱水せずに、消化汚泥１００ｂの一部である消化汚泥１００ｂ１を可溶化タンク３０に供給する。
【００２３】
（脱水汚泥循環工程）
脱水汚泥循環工程は、脱水された脱水汚泥１００ｃの少なくとも一部である脱水汚泥１００ｃ２を可溶化タンク３０内に循環させる工程である。ここで、脱水汚泥１００ｃ２を循環させるのは、後述する可溶化工程で可溶化する固形分量を確保するためである。また、その循環させる脱水汚泥１００ｃ２の量は、図示しないバルブ等の開閉等によって調整を行う。なお、可溶化タンク３０に循環しない脱水汚泥１００ｃの残部である脱水汚泥１００ｃ１は、後述する間接加熱型乾燥炉４０に供給される。
【００２４】
（可溶化工程と可溶化汚泥循環工程）
可溶化工程は、可溶化タンク３０に流入した消化汚泥１００ｂ１と脱水汚泥１００ｃ２を、１５０〜３５０℃で加熱処理し、消化汚泥１００ｂ１と脱水汚泥１００ｃ２中の固形分を可溶化し、可溶化汚泥１００ｄを生成する工程である。
また、可溶化汚泥循環工程は、可溶化タンク３０内の可溶化汚泥１００ｄを再度嫌気性消化処理させるため、可溶化汚泥１００ｄを消化タンク１０内に循環させる工程である。また、図示しないバルブの開閉によって、消化タンク１０内に循環する可溶化汚泥１００ｄ１の量を調整することが可能である。
【００２５】
（乾燥工程）
乾燥工程は、間接加熱型乾燥炉４０内に流入した脱水汚泥１００ｃ１を加熱し、脱水汚泥１００ｃ１中の水分を蒸発させて乾燥処理する工程である。
ここで、間接加熱型乾燥炉４０は、脱水汚泥１００ｃ１を収容する図示しない収容室と、その図示しない収容室を加熱する図示しない加熱源とを備え、加熱源によって加熱された収容室が間接的に脱水汚泥１００ｃ１を加熱することによって、脱水汚泥１００ｃ１を乾燥処理する。
また、加熱源は、消化タンク１０内に発生した消化ガスを燃料として燃焼ガスを生成し、収容室を加熱する。収容室を加熱する温度は、収容する脱水汚泥１００ｃ１に含まれる水分が蒸発すれば良いため、１００℃以上の温度が必要である。
また、収容室は、間接的に加熱された脱水汚泥１００ｃ１から発生する蒸気ａが滞留する閉鎖的な構造となっており、その滞留する蒸気ａは後述するコンプレッサ５０に送出される。なお、脱水汚泥１００ｃ１から発生する蒸気ａには、加熱によって脱水汚泥１００ｃ１の一部が分解して発生するアンモニアや硫化水素、Ｎ・Ｓ化合物等の排ガスが含まれる。
【００２６】
（蒸気圧縮工程）
蒸気圧縮工程は、脱水汚泥１００ｃ１から発生した蒸気ａの温度を昇温させるため、蒸気ａをコンプレッサ５０で圧縮する工程である。蒸気ａを圧縮することによって、さらに高温の蒸気ｂが生成されるが、この高温の蒸気ｂは、可溶化タンク３０内に供給される消化汚泥１００ｂ１と脱水汚泥１００ｃ２の固形分を可溶化するための加熱源となるため、少なくとも消化汚泥１００ｂ１と脱水汚泥１００ｃ２の固形分を可溶化できる熱量を有する必要がある。
【００２７】
（実施方法）
次に、実施形態に係る有機性汚泥の嫌気性処理方法の実施方法について説明する。なお、説明は、本発明の特徴的部分に限って説明する。
【００２８】
実施形態に係る有機性汚泥の嫌気性処理方法によれば、消化汚泥脱水機２０によって脱水処理された脱水汚泥１００ｃの一部である脱水汚泥１００ｃ２は可溶化タンク３０に循環され、脱水汚泥１００ｃの残部である脱水汚泥１００ｃ１は、間接加熱型乾燥炉４０内に投入されて乾燥処理される。
ここで、脱水汚泥１００ｃ１を収容する間接加熱型乾燥炉４０の図示しない収容室は、間接的に加熱された脱水汚泥１００ｃから発生する蒸気ａが滞留する閉鎖的な構造となっているため、収容室を加熱する燃焼ガスに蒸気ａが混入することはなく、燃焼ガスをそのまま大気中に排出することができる。
【００２９】
また、脱水汚泥１００ｃ１から発生し、収容室内に滞留する蒸気ａは、コンプレッサ５０に圧縮されて高温の蒸気ｂとなって可溶化タンク３０に流入するため、高温の蒸気ｂが、可溶化タンク３０内の消化汚泥１００ｂ１等を加熱することとなる。つまり、脱水汚泥から発生した蒸気ａは圧縮されることによって、可溶化工程において消化汚泥１００ｂ１等の可溶化するための熱源となる。
そして、高温の蒸気ｂによって可溶化した可溶化汚泥１００ｄを消化タンク１０内に循環するが、可溶化汚泥１００ｄは、１５０〜３５０℃と温度が高いため、消化タンク１０内に循環されると、有機性汚泥１００ａを加熱する熱源となる。
【００３０】
前記した実施形態に係る有機性汚泥の嫌気性処理方法によれば、内部エネルギーである消化ガスを利用することによって乾燥処理し、乾燥処理で発生した蒸気ａを可溶化処理の加熱エネルギーとし、循環する可溶化汚泥１００ｄ１を嫌気性消化処理の加熱エネルギーとするため、有機性汚泥を嫌気性処理するために外部エネルギーを使用する必要がない。
【００３１】
また、実施形態に係る有機性汚泥の嫌気性処理方法によれば、収容室内に滞留する蒸気ａが有する熱エネルギーを、可溶化処理と嫌気性消化処理にカスケード利用することによって、可溶化処理と嫌気性消化処理に使用するエネルギーを抑え、消費するエネルギー最小限化を図ることができる。
【００３２】
また、実施形態に係る有機性汚泥の嫌気性処理方法によれば、脱水汚泥１００ｃ２等を可溶化するために高温の蒸気ｂを加熱源としているため、加熱処理するために蒸気ボイラを用いる必要がなく、大量のスチーム用水が不要となる。
【００３３】
また、実施形態に係る有機性汚泥の嫌気性処理方法によれば、蒸気ａに含まれるアンモニアや硫化水素、Ｎ・Ｓ化合物等の排ガスは、大気中に放出せずに圧縮されて可溶化タンク３０に流入し、可溶化汚泥と一緒に消化タンク内に循環することとなるため、アンモニアや硫化水素、Ｎ・Ｓ化合物等の排ガスを処理する必要がない。なお、アンモニアや硫化水素、Ｎ・Ｓ化合物等の排ガスは、消化タンクに循環される過程において放熱するため、凝縮して消化タンク内の有機性汚泥１００ａの液体中に溶けることとなる。そして、有機性汚泥１００ａは、分離液として排出されることとなる。
【００３４】
また、実施形態に係る有機性汚泥の嫌気性処理方法によれば、脱水汚泥１００ｃの一部である脱水汚泥１００ｃ２を可溶化タンク３０において可溶化して消化タンク１０内に循環するため、脱水汚泥１００ｃの全部を乾燥処理して廃棄する場合に比べて、排出される乾燥汚泥１００ｅの容量の削減と消化ガスの増加を図ることができる。
【００３５】
（実施例）
次に本発明の実施形態に係る有機性汚泥の嫌気性処理方法の実施例について説明する。なお、説明は、本発明の特徴的部分に限って説明する。
【００３６】
下記の表１〜３は、本発明の実施形態に係る有機性汚泥の嫌気性処理方法で、一日運転させた場合の物質収支を示す表である。具体的に、表１は有機性汚泥等に関し、表２は間接加熱型乾燥炉４０で生じた蒸気に関し、表３は消化タンク１０内で発生したメタンガス等の消化ガスに関する物質収支を示す表である。
なお、間接加熱型乾燥炉４０における図示しない加熱源によって生成される蒸気の温度は1００℃、コンプレッサ５０の圧力は、０．８ＭＰａとして運転した。
【００３７】
【表１】
【００３８】
【表２】
【００３９】
【表３】
【００４０】
実施例によると、表２に示すように、脱水汚泥１００ｃ１から発生した蒸気ａは、一日当たり５，８７７ｋｇであった。また、その蒸気ａをコンプレッサ５０により０．８ＭＰａの圧力をかけることにより、温度が４７３℃となり、一日当たり１９．７×１０３ＭＪの熱量を有する蒸気ｂを得ることができた。
【００４１】
また、蒸気ｂを加熱源として可溶化タンク３０に供給することによって、可溶化タンク３０に流入した消化汚泥１００ｂ１等は１７０℃となり、消化タンク１０内の消化汚泥を可溶化することができた。
また、本実施例においては、可溶化した可溶化汚泥１００ｄを全て消化タンク１０内に循環させずに、有機性汚泥を嫌気性消化処理するために必要な熱量を有する可溶化汚泥量である可溶化汚泥１００ｄ１を循環させた。これにより、消化タンク１０内の有機性汚泥１００ａが３５℃となり、嫌気性消化処理ができた。
また、表３に示すように、消化タンク１０内で発生した消化ガスは、間接加熱型乾燥炉４０内の加熱エネルギーとして使用してもなお、余剰分の消化ガスＣが生じた。
【００４２】
以上より、本実施例は、本発明が消費するエネルギーの最小限化を図ることができ、かつ、外部エネルギーを不要とする有機性汚泥の嫌気性処理方法を示すものであって、大量のスチーム用水と排ガス処理工程を不要とする有機性汚泥の嫌気性処理方法を提供することが可能であることを示すものである。
【符号の説明】
【００４３】
１ 有機性汚泥の嫌気性処理システム
１０ 消化タンク
２０ 消化汚泥脱水機
３０ 可溶化タンク
４０ 間接加熱型乾燥炉
５０ コンプレッサ
１００ａ 有機性汚泥
１００ｂ〜１００ｂ１ 消化汚泥
１００ｃ〜１００ｂ２ 脱水汚泥
１００ｄ〜１００ｂ１ 可溶化汚泥
１００ｅ 乾燥汚泥
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機性汚泥の嫌気性処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
下水汚泥等の有機性汚泥を処理する方法として、嫌気性処理方法が挙げられる。この嫌気性処理方法は、有機性汚泥とメタン菌等の嫌気性微生物を収容した消化タンク内を加温することによって、メタン菌等の嫌気性微生物が有機性汚泥を消化処理する方法である。
【０００３】
また、引用文献１によれば、蒸気ボイラにより生成された高温の蒸気を可溶化タンク内の消化汚泥等に吹き付けることによって消化汚泥等を加熱し、消化汚泥等中の固形分を可溶化処理する方法が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２によれば、消化汚泥を脱水した脱水汚泥を乾燥するために、乾燥装置内に収容された脱水汚泥に対し、蒸気ボイラにより生成された高温の蒸気を吹きつけることによって直接脱水汚泥を加熱し、脱水汚泥を乾燥処理する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２３８１０３号公報
【特許文献２】特開平８−２４８９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、前記した嫌気性消化処理、可溶化処理、乾燥処理のそれぞれの処理において、有機性汚泥等を加熱する処理が行われており、有機性汚泥の嫌気性処理全体として多大な加熱エネルギーを使用していた。このため、従来の有機性汚泥の嫌気性処理方法では、多大な加熱エネルギーを消費するという問題があった。
【０００７】
そして、その必要とされる多大な加熱エネルギーを嫌気性処理システム内部から確保する場合、嫌気性消化処理により消化タンク内に発生する消化ガスを燃焼することによって加熱エネルギーを確保することができるものの、前記した各処理に必要とする加熱エネルギー全てを補うことはできず、外部エネルギーを使用していた。このため、従来の有機性汚泥の嫌気性処理方法では、嫌気性処理システムの内部エネルギーのみによっては、有機性汚泥を嫌気性処理することができず、外部エネルギーが必要であるという問題があった。
【０００８】
また、引用文献１に記載の可溶化処理方法によれば、可溶化タンク内の汚泥を加熱するために蒸気ボイラを用いる場合、大量のスチーム用水が必要であるという問題がある。
【０００９】
また、引用文献２に記載の乾燥処理方法によれば、高温の蒸気を直接脱水汚泥に吹きつけているため、脱水汚泥中の水分が蒸発して蒸気が発生するものの、その蒸気と併せてアンモニアや硫化水素、Ｎ・Ｓ化合物等の排ガスが発生していた。このため、乾燥装置内における排気ガスを含んだ蒸気を排出する際に、脱臭設備を設けて排ガスを処理する必要があるという問題があった。
【００１０】
前記事情に鑑み、本発明は、消費するエネルギーの最小限化を図り、かつ、外部エネルギーを不要とする有機性汚泥の嫌気性処理方法であって、大量のスチーム用水と排ガス処理工程を不要とする有機性汚泥の嫌気性処理方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記課題を解決するため、本発明に係る有機性汚泥の嫌気性処理方法は、有機性汚泥を消化タンクで嫌気性消化処理する嫌気性消化工程と、前記嫌気性消化工程で消化された消化汚泥の少なくとも一部を可溶化タンクで可溶化処理する可溶化工程と、前記可溶化工程で可溶化された可溶化汚泥を消化タンクに循環させ、前記可溶化汚泥を嫌気性消化処理する可溶化汚泥循環工程と、前記嫌気性消化工程で消化された前記消化汚泥の残部を脱水処理する脱水工程と、前記脱水工程で脱水された脱水汚泥の少なくとも一部を前記可溶化タンクに循環して可溶化処理する脱水汚泥循環工程と、を含んでなる有機性汚泥の嫌気性処理方法において、前記脱水工程において脱水された前記脱水汚泥の残部を間接加熱型乾燥炉に流入させて、前記乾燥炉を加熱することにより乾燥処理する汚泥乾燥工程と、前記汚泥乾燥工程において前記乾燥炉内に生じた蒸気を圧縮し、前記可溶化タンクに圧縮された蒸気を供給する蒸気圧縮工程とを含み、前記蒸気圧縮工程により圧縮された蒸気を可溶化処理の加熱源とし、前記可溶化汚泥循環工程により消化タンクに循環された前記可溶化汚泥を前記嫌気性消化工程における嫌気性消化処理の加熱源とすることを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、汚泥乾燥工程により脱水汚泥から発生した排ガスを含む蒸気を蒸気圧縮工程において圧縮するため、その蒸気はさらに高温となる。そして、その高温の蒸気を可溶化タンクに供給することで、消化汚泥等を可溶化するための加熱源とすることができ、さらに、可溶された可溶化汚泥を消化タンクに循環させるため、有機性汚泥を嫌気性消化処理するための加熱源とすることができる。つまり、脱水汚泥から発生した蒸気を圧縮し、その圧縮された蒸気の熱エネルギーをカスケード利用することによって、使用する加熱エネルギーを抑えることができ、消費するエネルギーの最小限化を図ることができる。
【００１３】
また、本発明によれば、前記したように圧縮された蒸気の熱エネルギーのカスケード利用をするため、可溶化処理等における加熱処理において外部エネルギーが不要となる。
【００１４】
また、本発明によれば、蒸気圧縮工程で生じた高温の蒸気によって可溶化タンク内の汚泥が可溶化するため、蒸気ボイラが不要となり、大量のスチーム用水が不要となる。
【００１５】
また、本発明によれば、脱水汚泥から発生するアンモニアや硫化水素、Ｎ・Ｓ化合物等の排ガスは、蒸気とともに圧縮されて可溶化タンク内に供給されるため、排ガスは大気中に排出する必要がなく、排ガスを処理する必要がない。
【００１６】
また、本発明によれば、脱水汚泥の一部を可溶化タンクにおいて可溶化して消化タンク内に循環するため、脱水汚泥の全部を乾燥処理して廃棄する場合に比べて、排出される汚泥量の削減と消化ガスの増加が可能となる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、消費するエネルギーの最小限化を図り、かつ、外部エネルギーを不要とする有機性汚泥の嫌気性処理方法であって、大量のスチーム用水と排ガス処理工程を不要とする有機性汚泥の嫌気性処理方法を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施形態に係る有機性汚泥の嫌気性処理システムを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
（有機性汚泥の嫌気性処理方法）
次に、本発明の実施形態に係る有機性汚泥の嫌気性処理方法の一例について、図１を用いて説明する。なお、図１は、本実施形態に係る有機性汚泥の嫌気性処理方法を実施するための有機性汚泥の嫌気性処理システム１を示す図である。
【００２０】
有機性汚泥の嫌気性処理方法は、下水汚泥等の有機性汚泥１００ａを嫌気性消化処理する嫌気性消化工程と、嫌気性消化工程によって消化された消化汚泥１００ｂを脱水する脱水工程と、脱水汚泥１００ｃの少なくとも一部を可溶化工程に循環させる脱水汚泥循環工程と、脱水汚泥１００ｃを乾燥処理する乾燥工程と、消化汚泥１００ｂと脱水汚泥１００ｃとを可溶化する可溶化工程と、可溶化工程によって可溶化された可溶化汚泥１００ｄを嫌気性消化工程に循環する可溶化汚泥循環工程と、乾燥処理によって脱水汚泥１００ｃから排出した蒸気ａを圧縮処理する蒸気圧縮工程とからなる処理方法である。
【００２１】
（嫌気性消化工程）
嫌気性消化工程は、消化タンク１０内に流入した下水汚泥等の有機性汚泥１００ａを嫌気性消化処理する工程である。
ここで、嫌気性消化処理は、消化タンク１０内に有機性汚泥１００ａとメタン菌等の嫌気性微生物を投入し、加熱温度略３０〜６０℃を７〜２０日間維持することによって、有機物の消化が行われる。また、加熱温度が略３０〜６０℃であるのは、メタン菌等の消化活動が活発化されるためであって、好ましくは、３５〜５５℃とすることが望ましい。
また、消化タンク１０内には、メタン菌等の消化活動によってメタンガス等の消化ガスを発生するが、この消化ガスは後述する間接加熱型乾燥炉４０の加熱燃料に用いられる。
なお、本実施形態によれば、有機性汚泥１００ａの他に、後述する可溶化タンク３０から消化タンク１０に循環された可溶化汚泥１００ｄ１も嫌気性消化処理されることとなる。
【００２２】
（脱水工程）
脱水工程は、嫌気性消化過程によって有機物が消化された消化汚泥１００ｂを、消化汚泥脱水機２０によって脱水する工程である。消化汚泥１００ｂは、消化汚泥脱水機２０によって脱水されるため、脱水汚泥１００ｃ中の水分比は非常に低い状態となる。また、脱水処理によって排出した分離液は、図示しない晶析脱隣装置等によって脱隣され、河川等に排出される。なお、本実施形態においては、消化タンク１０内で生成された消化汚泥１００ｂの全てを消化汚泥脱水機２０により脱水せずに、消化汚泥１００ｂの一部である消化汚泥１００ｂ１を可溶化タンク３０に供給する。
【００２３】
（脱水汚泥循環工程）
脱水汚泥循環工程は、脱水された脱水汚泥１００ｃの少なくとも一部である脱水汚泥１００ｃ２を可溶化タンク３０内に循環させる工程である。ここで、脱水汚泥１００ｃ２を循環させるのは、後述する可溶化工程で可溶化する固形分量を確保するためである。また、その循環させる脱水汚泥１００ｃ２の量は、図示しないバルブ等の開閉等によって調整を行う。なお、可溶化タンク３０に循環しない脱水汚泥１００ｃの残部である脱水汚泥１００ｃ１は、後述する間接加熱型乾燥炉４０に供給される。
【００２４】
（可溶化工程と可溶化汚泥循環工程）
可溶化工程は、可溶化タンク３０に流入した消化汚泥１００ｂ１と脱水汚泥１００ｃ２を、１５０〜３５０℃で加熱処理し、消化汚泥１００ｂ１と脱水汚泥１００ｃ２中の固形分を可溶化し、可溶化汚泥１００ｄを生成する工程である。
また、可溶化汚泥循環工程は、可溶化タンク３０内の可溶化汚泥１００ｄを再度嫌気性消化処理させるため、可溶化汚泥１００ｄを消化タンク１０内に循環させる工程である。また、図示しないバルブの開閉によって、消化タンク１０内に循環する可溶化汚泥１００ｄ１の量を調整することが可能である。
【００２５】
（乾燥工程）
乾燥工程は、間接加熱型乾燥炉４０内に流入した脱水汚泥１００ｃ１を加熱し、脱水汚泥１００ｃ１中の水分を蒸発させて乾燥処理する工程である。
ここで、間接加熱型乾燥炉４０は、脱水汚泥１００ｃ１を収容する図示しない収容室と、その図示しない収容室を加熱する図示しない加熱源とを備え、加熱源によって加熱された収容室が間接的に脱水汚泥１００ｃ１を加熱することによって、脱水汚泥１００ｃ１を乾燥処理する。
また、加熱源は、消化タンク１０内に発生した消化ガスを燃料として燃焼ガスを生成し、収容室を加熱する。収容室を加熱する温度は、収容する脱水汚泥１００ｃ１に含まれる水分が蒸発すれば良いため、１００℃以上の温度が必要である。
また、収容室は、間接的に加熱された脱水汚泥１００ｃ１から発生する蒸気ａが滞留する閉鎖的な構造となっており、その滞留する蒸気ａは後述するコンプレッサ５０に送出される。なお、脱水汚泥１００ｃ１から発生する蒸気ａには、加熱によって脱水汚泥１００ｃ１の一部が分解して発生するアンモニアや硫化水素、Ｎ・Ｓ化合物等の排ガスが含まれる。
【００２６】
（蒸気圧縮工程）
蒸気圧縮工程は、脱水汚泥１００ｃ１から発生した蒸気ａの温度を昇温させるため、蒸気ａをコンプレッサ５０で圧縮する工程である。蒸気ａを圧縮することによって、さらに高温の蒸気ｂが生成されるが、この高温の蒸気ｂは、可溶化タンク３０内に供給される消化汚泥１００ｂ１と脱水汚泥１００ｃ２の固形分を可溶化するための加熱源となるため、少なくとも消化汚泥１００ｂ１と脱水汚泥１００ｃ２の固形分を可溶化できる熱量を有する必要がある。
【００２７】
（実施方法）
次に、実施形態に係る有機性汚泥の嫌気性処理方法の実施方法について説明する。なお、説明は、本発明の特徴的部分に限って説明する。
【００２８】
実施形態に係る有機性汚泥の嫌気性処理方法によれば、消化汚泥脱水機２０によって脱水処理された脱水汚泥１００ｃの一部である脱水汚泥１００ｃ２は可溶化タンク３０に循環され、脱水汚泥１００ｃの残部である脱水汚泥１００ｃ１は、間接加熱型乾燥炉４０内に投入されて乾燥処理される。
ここで、脱水汚泥１００ｃ１を収容する間接加熱型乾燥炉４０の図示しない収容室は、間接的に加熱された脱水汚泥１００ｃから発生する蒸気ａが滞留する閉鎖的な構造となっているため、収容室を加熱する燃焼ガスに蒸気ａが混入することはなく、燃焼ガスをそのまま大気中に排出することができる。
【００２９】
また、脱水汚泥１００ｃ１から発生し、収容室内に滞留する蒸気ａは、コンプレッサ５０に圧縮されて高温の蒸気ｂとなって可溶化タンク３０に流入するため、高温の蒸気ｂが、可溶化タンク３０内の消化汚泥１００ｂ１等を加熱することとなる。つまり、脱水汚泥から発生した蒸気ａは圧縮されることによって、可溶化工程において消化汚泥１００ｂ１等の可溶化するための熱源となる。
そして、高温の蒸気ｂによって可溶化した可溶化汚泥１００ｄを消化タンク１０内に循環するが、可溶化汚泥１００ｄは、１５０〜３５０℃と温度が高いため、消化タンク１０内に循環されると、有機性汚泥１００ａを加熱する熱源となる。
【００３０】
前記した実施形態に係る有機性汚泥の嫌気性処理方法によれば、内部エネルギーである消化ガスを利用することによって乾燥処理し、乾燥処理で発生した蒸気ａを可溶化処理の加熱エネルギーとし、循環する可溶化汚泥１００ｄ１を嫌気性消化処理の加熱エネルギーとするため、有機性汚泥を嫌気性処理するために外部エネルギーを使用する必要がない。
【００３１】
また、実施形態に係る有機性汚泥の嫌気性処理方法によれば、収容室内に滞留する蒸気ａが有する熱エネルギーを、可溶化処理と嫌気性消化処理にカスケード利用することによって、可溶化処理と嫌気性消化処理に使用するエネルギーを抑え、消費するエネルギー最小限化を図ることができる。
【００３２】
また、実施形態に係る有機性汚泥の嫌気性処理方法によれば、脱水汚泥１００ｃ２等を可溶化するために高温の蒸気ｂを加熱源としているため、加熱処理するために蒸気ボイラを用いる必要がなく、大量のスチーム用水が不要となる。
【００３３】
また、実施形態に係る有機性汚泥の嫌気性処理方法によれば、蒸気ａに含まれるアンモニアや硫化水素、Ｎ・Ｓ化合物等の排ガスは、大気中に放出せずに圧縮されて可溶化タンク３０に流入し、可溶化汚泥と一緒に消化タンク内に循環することとなるため、アンモニアや硫化水素、Ｎ・Ｓ化合物等の排ガスを処理する必要がない。なお、アンモニアや硫化水素、Ｎ・Ｓ化合物等の排ガスは、消化タンクに循環される過程において放熱するため、凝縮して消化タンク内の有機性汚泥１００ａの液体中に溶けることとなる。そして、有機性汚泥１００ａは、分離液として排出されることとなる。
【００３４】
また、実施形態に係る有機性汚泥の嫌気性処理方法によれば、脱水汚泥１００ｃの一部である脱水汚泥１００ｃ２を可溶化タンク３０において可溶化して消化タンク１０内に循環するため、脱水汚泥１００ｃの全部を乾燥処理して廃棄する場合に比べて、排出される乾燥汚泥１００ｅの容量の削減と消化ガスの増加を図ることができる。
【００３５】
（実施例）
次に本発明の実施形態に係る有機性汚泥の嫌気性処理方法の実施例について説明する。なお、説明は、本発明の特徴的部分に限って説明する。
【００３６】
下記の表１〜３は、本発明の実施形態に係る有機性汚泥の嫌気性処理方法で、一日運転させた場合の物質収支を示す表である。具体的に、表１は有機性汚泥等に関し、表２は間接加熱型乾燥炉４０で生じた蒸気に関し、表３は消化タンク１０内で発生したメタンガス等の消化ガスに関する物質収支を示す表である。
なお、間接加熱型乾燥炉４０における図示しない加熱源によって生成される蒸気の温度は1００℃、コンプレッサ５０の圧力は、０．８ＭＰａとして運転した。
【００３７】
【表１】
【００３８】
【表２】
【００３９】
【表３】
【００４０】
実施例によると、表２に示すように、脱水汚泥１００ｃ１から発生した蒸気ａは、一日当たり５，８７７ｋｇであった。また、その蒸気ａをコンプレッサ５０により０．８ＭＰａの圧力をかけることにより、温度が４７３℃となり、一日当たり１９．７×１０３ＭＪの熱量を有する蒸気ｂを得ることができた。
【００４１】
また、蒸気ｂを加熱源として可溶化タンク３０に供給することによって、可溶化タンク３０に流入した消化汚泥１００ｂ１等は１７０℃となり、消化タンク１０内の消化汚泥を可溶化することができた。
また、本実施例においては、可溶化した可溶化汚泥１００ｄを全て消化タンク１０内に循環させずに、有機性汚泥を嫌気性消化処理するために必要な熱量を有する可溶化汚泥量である可溶化汚泥１００ｄ１を循環させた。これにより、消化タンク１０内の有機性汚泥１００ａが３５℃となり、嫌気性消化処理ができた。
また、表３に示すように、消化タンク１０内で発生した消化ガスは、間接加熱型乾燥炉４０内の加熱エネルギーとして使用してもなお、余剰分の消化ガスＣが生じた。
【００４２】
以上より、本実施例は、本発明が消費するエネルギーの最小限化を図ることができ、かつ、外部エネルギーを不要とする有機性汚泥の嫌気性処理方法を示すものであって、大量のスチーム用水と排ガス処理工程を不要とする有機性汚泥の嫌気性処理方法を提供することが可能であることを示すものである。
【符号の説明】
【００４３】
１ 有機性汚泥の嫌気性処理システム
１０ 消化タンク
２０ 消化汚泥脱水機
３０ 可溶化タンク
４０ 間接加熱型乾燥炉
５０ コンプレッサ
１００ａ 有機性汚泥
１００ｂ〜１００ｂ１ 消化汚泥
１００ｃ〜１００ｂ２ 脱水汚泥
１００ｄ〜１００ｂ１ 可溶化汚泥
１００ｅ 乾燥汚泥
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機性汚泥を消化タンクで嫌気性消化処理する嫌気性消化工程と、
前記嫌気性消化工程で消化された消化汚泥の少なくとも一部を可溶化タンクで可溶化処理する可溶化工程と、
前記可溶化工程で可溶化された可溶化汚泥を前記消化タンクに循環させ、前記可溶化汚泥を嫌気性消化処理する可溶化汚泥循環工程と、
前記嫌気性消化工程で消化された前記消化汚泥の残部を脱水処理する脱水工程と、
前記脱水工程で脱水された脱水汚泥の少なくとも一部を前記可溶化タンクに循環して可溶化処理する脱水汚泥循環工程と、を含んでなる有機性汚泥の嫌気性処理方法において、
前記脱水工程において脱水された前記脱水汚泥の残部を間接加熱型乾燥炉に流入して、前記脱水汚泥の残部を加熱することにより乾燥処理する汚泥乾燥工程と、
前記汚泥乾燥工程において前記脱水汚泥の残部から生じた蒸気を圧縮し、前記可溶化タンクに圧縮された蒸気を供給する蒸気圧縮工程とを含み、
前記蒸気圧縮工程により圧縮された蒸気を可溶化処理の加熱源とし、
前記可溶化汚泥循環工程により前記消化タンクに循環された前記可溶化汚泥を前記嫌気性消化工程における嫌気性消化処理の加熱源とすることを特徴とする有機性汚泥の嫌気性処理方法。
【請求項１】
有機性汚泥を消化タンクで嫌気性消化処理する嫌気性消化工程と、
前記嫌気性消化工程で消化された消化汚泥の少なくとも一部を可溶化タンクで可溶化処理する可溶化工程と、
前記可溶化工程で可溶化された可溶化汚泥を前記消化タンクに循環させ、前記可溶化汚泥を嫌気性消化処理する可溶化汚泥循環工程と、
前記嫌気性消化工程で消化された前記消化汚泥の残部を脱水処理する脱水工程と、
前記脱水工程で脱水された脱水汚泥の少なくとも一部を前記可溶化タンクに循環して可溶化処理する脱水汚泥循環工程と、を含んでなる有機性汚泥の嫌気性処理方法において、
前記脱水工程において脱水された前記脱水汚泥の残部を間接加熱型乾燥炉に流入して、前記脱水汚泥の残部を加熱することにより乾燥処理する汚泥乾燥工程と、
前記汚泥乾燥工程において前記脱水汚泥の残部から生じた蒸気を圧縮し、前記可溶化タンクに圧縮された蒸気を供給する蒸気圧縮工程とを含み、
前記蒸気圧縮工程により圧縮された蒸気を可溶化処理の加熱源とし、
前記可溶化汚泥循環工程により前記消化タンクに循環された前記可溶化汚泥を前記嫌気性消化工程における嫌気性消化処理の加熱源とすることを特徴とする有機性汚泥の嫌気性処理方法。
【図１】
【公開番号】特開２０１０−１７９２１７（Ｐ２０１０−１７９２１７Ａ）
【公開日】平成２２年８月１９日（２０１０．８．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２３３７８（Ｐ２００９−２３３７８）
【出願日】平成２１年２月４日（２００９．２．４）
【出願人】（０００２３０５７１）日本下水道事業団 (46)
【出願人】（０００１７６７５２）三菱化工機株式会社 (48)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年８月１９日（２０１０．８．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月４日（２００９．２．４）
【出願人】（０００２３０５７１）日本下水道事業団 (46)
【出願人】（０００１７６７５２）三菱化工機株式会社 (48)
【Ｆターム（参考）】
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