コンポスト浄化槽
浄化槽に貯留される汚泥が、1年で2O％に分解して減少することは、”汚泥の発生しない浄化槽”ペ−ジに書きました。浄化槽の汚泥引き抜きは、槽内の全量を引き抜くために、新鮮な汚泥もいっしょに抜かれることになり、実際の発生量は５０％に増加しています。もしこれを、押し出し引き抜き式にすれば2０％を実現することができます。そんなことが可能なのか？と思われるかもしれませんが、浄化槽の現場を見ていますと、分解の進んだ浮上スカム上部だけを取り出す方法で、これが実現できるのではと思いました。浮上スカムの上面は、分解が進み、比較的水分が少なく、臭気もほとんど感じません。固形物量として減っている上に、水分も大幅に減るため発生量全体はかなり減少することになります。
浄化槽に溜まる汚泥は、貯留槽の下に沈降していると思われるかもしれませんが、かなりの部分がスカムとして浮上しており、浄化槽の汚泥貯留の重要な部分を占めております。スカムは、下から押し上げられてきますので、この上面だけを回収すれば、押し出し引き抜き式になるのです。スカム上面は分解が進み、押し上げられてくる過程で、濃縮、脱水も進みますので、汚泥と言うよりはコンポストに近い状態になります。その量は大幅に減り、しかも衛生的なものになります。
”汚泥の出ない浄化槽”の汚泥貯留室上面のスカムの拡大図を下に示します。
浄化槽に土が入っているわけではありません。汚泥の分解が究極に進むとこのような状態にまでなるのです。このスカムの約20cm下は水面になります。分解乾燥したこの土のような、このスカムは水の上に浮いているのです。スカム最上面はもはや、コンポストと言っても良い（むしろそれを通り越して土のような）状態となっています。臭気は全くありません。汚泥を、このようなコンポスト化したスカムとして取り出せば、発生量はかなり減量化され、バキュ−ム車は必要なくなり、引き抜き作業は衛生的なものになり、しかもそのまま肥料として使えるため、廃棄物扱いではなくなります。
通常の浄化槽であっても、このような状態が自然発生しているのです。だから、もし意識してスカムだけを自動的に取り出すように設計したら、より効率的にコンポスト化できる浄化槽ができるのではないでしょうか？
こうした考えのもとに”コンポスト浄化槽”を考えてみました。
以下に概念を示します。
浄化槽の汚泥貯留部をこのように改造します。
汚泥貯留部の上部を、発生ガスによる汚泥の浮上濃縮が可能なように形状を変更し、上端から出てきた汚泥を受け皿に貯留できるようにしてあります。
汚泥貯留部に流入した汚水中の汚泥は、最初に固液分離されて沈殿し、底に沈みます。そして嫌気分解過程で発生した、窒素、メタン、炭酸ガス等の気泡が汚泥にまとわり付き、その一部が浮上します。
発生ガスのうち、窒素ガスは、細菌の硝酸呼吸による生成物ですので、流入下水中に、ばっ気槽からの返送水も混ぜるようにすると、効果的に窒素ガスを発生させることができます。
浮上した汚泥はスカムとなり、下から上に押し上げられていきます。水面から上になると、水分が取り除かれ脱水されて、さらに濃縮されていきます。
貯留部上端まで押し上げられたスカムは、受け皿に落下します。ここで好気条件下で安定化、乾燥されます。このスカムは、コンポストと同じ品質のものであり、衛生的に回収して有効利用されます。
このように、コンポスト化汚泥貯留槽は、何一つ機械的な過程を経ることなく、汚泥をコンポスト化できるため、維持管理に要する手間がほとんどかかりません。全て自然自動的に工程が進むのです。つまり、ほっておけばコンポスト化されるのです。下水道浄化センタ−では、同じことをするのに、各工程を分離して各施設で行ないます。設備費や維持管理、運転費用や労力をかなり必要とします。コンポスト浄化槽では、その一切が不要であり、メンテナンスフリ−です。かたや短時間で汚泥を処理するために設備、労力、お金をかけるのに対し、かたや時間をかけて自然な速度で進ませて、その一切が必要でないのです。
ただし、進行速度は遅く、多量の汚泥が貯留されていることが必要ですので、貯留部の容量は大きいものが必要となります。このため、このコンポスト浄化槽と、先の”汚泥の出ない浄化槽”とは、条件的に重なる部分が大きいため、実は両者は同じものになる可能性が大きいのです。
上の汚泥貯留部に、前ばっき破砕室を付けたのが下図になります。
”汚泥投入”と図の中にありますが、これは浄化槽の場合は流入下水であり、後に出てくる海岸施肥プラントの場合は原料である汚泥になります。この汚泥は、液状でも固形でも良く、前ばっき破砕室に投入されます。ここで空気攪拌により粗大粒を破砕、細分化します。この処理により嫌気分解がスム−ズに進むようになります。細分化された汚泥は貯留部に送られ、沈降します。ここで、脱窒による窒素ガスの気泡がまとわり付いた一部の汚泥が浮上します。残された沈降汚泥は、底から再び前ばっき破砕室に入り込み、好気性消化されることになります。
この方式ですと、汚泥の有機成分が好気性消化のために素早く分解され、かつ浮上汚泥の嫌気分解も効率的に進めることが可能となります。この技術も浄化槽の世界では実用化されており、前ばっき破砕室によって、臭気と発生汚泥量を減らし、処理水質も向上することが確認されています。
（追加）具体的に、前バッ気破砕室を設けて高密度の汚泥をスカム、堆積汚泥として安定貯留する方法を採用している浄化槽としては、
アムズCXW型、フジクリ−ンCF型、ハウステックKTG型、クボタKZ型等があります。
このうちCF、KTG、KZについてはここ数年（2014現時点）で登場してきたモアコンパクト型と呼ばれる最新の形式であり、単独浄化槽並みのスペ−スに合併浄化槽を押し込むというもので、極めて限られた容量に汚泥を貯留しなければならないために、この手法が採用されています。各浄化槽とも、浄化槽技術の英知を結集したものとなっており、各単位装置には数々の工夫が凝らされていてコンパクト化されているにもかかわらず処理水質は極めて良好です。これらは浄化槽の新たな世界を切り開く予感を感じさせます。
特にKZ型は、スカムの安定生成に優れており、コンポスト浄化槽実現の可能性を垣間見させてくれます。