(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料の有機性廃棄物に、発酵微生物の必須発育因子たる微量金属の添加を伴うことなく、前記原料中に含まれた前記微量金属と結合して錯イオンを形成する錯化剤を添加して、メタン発酵させることを特徴とするメタン発酵方法。
【請求項２】
錯化剤の添加に際しては、メタン発酵槽内の発酵汚泥中における発酵微生物の必須発育因子たる微量金属の溶解性濃度を測定し、溶解性濃度不足時に必要量の錯化剤を添加することを特徴とする請求項１に記載のメタン発酵方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機性廃棄物を再資源化するためのメタン発酵方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より有機性廃棄物の再資源化が図られており、たとえば特開平９−２０１６９９号には、し尿、浄化槽汚泥、下水汚泥、農集汚泥、家畜ふん尿、生ごみ、食品廃棄物など、性状や濃度が異なる有機性廃棄物を同一システムにおいて処理して有用物質を回収し、資源化する方法が開示されている。
【０００３】
この方法は、図２に示したようなものであり、し尿、浄化槽汚泥、農集汚泥、下水汚泥、家畜ふん尿を除渣工程＃３１において除渣し、固液分離工程＃３２において液状廃棄物３１と脱水汚泥３２とに分離し、液状廃棄物３１は、生物処理工程＃３３でＢＯＤ分解並びに必要に応じて脱窒素し、固液分離工程＃３４で浮遊物を除去し、高度処理工程＃３５でＣＯＤや色素成分や鉄・マンガンなどの重金属類を除去し、消毒して放流水または再利用水としている。
【０００４】
生ごみや食品廃棄物は、破砕・分別工程＃３６において破砕し、プラスチック袋やトレーなどを分別した後に、上記した脱水汚泥３２と混合して、嫌気性発酵工程＃３７においてメタン発酵させ、発生したメタンガス３３を回収して、発電工程＃３８などにより電気や熱の形態として使用に供するとともに、消化汚泥３４を脱水工程＃３９で脱水汚泥３５とし、コンポスト化工程＃４０などに送って肥料や固形燃料や乾燥汚泥として回収しており、脱水濾液３６は生物処理工程＃３３へ送って処理している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、微生物の生育には一定濃度以上の溶解性の微量金属（Ｃｏ，Ｎｉ，Ｆｅ，Ｍｎ等）が必要であるが、メタン発酵の際に、原料中に含まれる微量金属が、発生する炭酸ガスによって炭酸塩となったり、イオウ分が含まれる時には硫化物となって、不溶性となることが多い。
【０００６】
特に生ゴミ等を原料とする時には、タンパク質由来のイオウ分が多く、大量の硫化水素が発生するため、微量金属が硫化物として沈殿してしまい、微生物の生育が阻害されることがある。
【０００７】
一方では、高温発酵（約５５℃）では、生成する金属炭酸塩の溶解度が中温発酵（約３７℃）に比べて低く、また発酵汚泥のｐＨが高くなるため硫化物が沈殿し易い、という問題があった。
【０００８】
本発明は上記問題を解決するもので、微生物の生育に必要な微量金属を、微生物が利用し易い形態に維持することができ、有機性廃棄物を効率よくメタン発酵させることができるメタン発酵方法を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するために、本発明のメタン発酵方法は、原料の有機性廃棄物に、発酵微生物の必須発育因子たる微量金属の添加を伴うことなく、前記原料中に含まれた前記微量金属と結合して錯イオンを形成する錯化剤を添加して、メタン発酵させるようにしたものである。
【００１０】
また、錯化剤の添加に際しては、メタン発酵槽内の発酵汚泥中における発酵微生物の必須発育因子たる微量金属の溶解性濃度を測定し、溶解性濃度不足時に必要量の錯化剤を添加するようにしたものである。
上記した構成によれば、有機性廃棄物中に含まれる微量金属が錯化剤により錯イオンを形成し、溶解状態となるため、この錯イオンをメタン菌などの発酵微生物が利用することができ、メタン発酵効率が高まる。
【００１１】
錯化剤としては、シュウ酸や、クエン酸等のオキシカルボン酸など、発酵微生物の必須発育因子たる微量金属と結合して錯イオンを形成するものであって、発酵に悪影響を与えないものであれば何でも使用できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、上述したのと同様の処理系における有機性廃棄物のメタン発酵方法を図面を参照しながら説明する。
【００１４】
図１に示したように、生ごみ、食品廃棄物などの有機性廃棄物を破砕機１で破砕し、プラスチック袋やトレーなどの発酵不適物を除去する。
破砕された有機性廃棄物２を、必要に応じて希釈水３を加えて濃度調整したうえで、メタン発酵槽４の内部に導入し、約５５℃に維持する状態においてメタン発酵させる。その際に、メタン発酵槽４の内部に、クエン酸、シュウ酸などの錯化剤５を投入して混合する。
【００１５】
このようにすることにより、原料たる有機性廃棄物中に含まれる微量金属（Ｃｏ，Ｎｉ，Ｍｎ，Ｆｅ等）は、メタン発酵に伴って発生した炭酸ガスや硫化水素によって沈殿することなく、また沈殿しているものも、錯イオン化し、この錯イオンをメタン菌などの発酵微生物が高率にて摂取し、生育が促進される結果、有機性廃棄物２が短い日数で効率よくメタン発酵する。発生したメタンなどのバイオガス７、消化汚泥８は従来と同様にして処理する。
【００１６】
有機性廃棄物の種類や混合割合によっては、微量金属の絶対量が不足するので、そのような場合には、微量金属を含んだ金属化合物６を投入し、それに見合うように錯化剤６を投入することにより、発酵微生物が利用できる錯イオン量を増大させる。
【００１７】
錯化剤５や金属化合物６を投入するに際しては、槽内の発酵汚泥の全（微量金属）濃度および溶解性（微量金属）濃度を測定し、全濃度不足時には金属化合物６を、溶解性濃度不足時は錯化剤５を、両方不足している時には両者を、必要量だけ投入する。一般に、Ｃｏ，Ｎｉ等の微量金属は１ｐｐｍ程度存在すればよいとされているので、それに見合う金属化合物６の投入量とする。溶解性濃度のみを測定して、不足している場合に、１ｐｐｍを満たす量の金属化合物６を投入するようにしてもよい。
【００１８】
錯化剤５としてクエン酸あるいはシュウ酸を使用する場合は通常、槽内の発酵汚泥に対して１００〜１０００ｍｇ／Ｌ、好ましくは５００ｍｇ／Ｌ投入すればよい。
【００１９】
ただし、錯化剤５や金属化合物６は、メタン発酵槽４へ導入する有機性廃棄物２に添加してもよいし、メタン発酵槽４の内部の発酵汚泥に添加してもよい。
具体例を挙げると、メタン発酵槽の状態が悪化した（有機物の分解率が低下してガス発生量が減少し、有機酸、高温発酵であったため特にプロピオン酸が蓄積した）ので、汚泥を分析した結果、発酵状態の悪化は溶解性の微量金属（Ｃｏ，Ｎｉ，Ｍｎ）の不足に起因していると思われたため、クエン酸（またはシュウ酸）を槽内の発酵汚泥に対して１００ｍｇ／Ｌの割合で添加したところ、メタン発酵状態がよくなった（ガス発生量が増加し、プロピオン酸濃度が低下した）。
【００２０】
また、生ごみを発酵対象物とした時に、全Ｃｏが１ｍｇ／Ｌ未満であり、メタン発酵には不足であると思われたので、クエン酸１００ｍｇ／ＬとＣｏＣｌ2 １ｍｇ／Ｌとを混合して添加したところ、メタン発酵状態がよくなった。
【００２１】
全Ｃｏ，全Ｎｉが不足していた時には、クエン酸１００ｍｇ／ＬとＣｏＣｌ2 １ｍｇ／ＬとＮｉＣｌ2 １ｍｇ／Ｌとを混合して添加することで、メタン発酵状態を改善できた。
【００２２】
なお、上記したように高温発酵（約５５℃）させる場合には、高い負荷をかけることができ、またタンパク質の分解率が高いという利点があるが、中温発酵（約３７℃）の場合には、炭酸塩の溶解度が高く、ｐＨが低いために、炭酸塩、硫化物ともに沈殿しにくく、錯化剤５および金属化合物６の投入量を低減できる。
【００２３】
原料たる有機性廃棄物を破砕するに際しては、一軸破砕機などの粗破砕機で粗破砕し、次いで圧縮破砕機で２００〜２５０ｋｇ／ｃｍ2 の高圧にて圧縮破砕するのが望ましい。
【００２４】
この方法によれば、有機性廃棄物やそれに随伴するプラスチック類等は、一軸破砕機で粒径２０〜１００ｍｍ以下に粗破砕された後に、圧縮破砕機で高圧にて圧縮破砕されて、破砕排出孔の孔径に応じた粒径１〜２ｍｍ以下の細粒子状の破砕物となって排出され、破砕不能なし渣、プラスチック類、金属類、石・砂などの発酵不適物は残留して自動的に分別される。
【００２５】
細粒子状の有機性廃棄物は、細胞膜も一部破壊されているため生物分解性が非常に大きく、従来は破砕困難であったために排除されていた有機性廃棄物や、発酵不適物に付着して排除されていた有機性廃棄物も含まれることもあって、有機成分の回収率が非常に高くなる。
【００２６】
メタン発酵槽４に投入する有機性廃棄物２の濃度は、槽内で流動性を保つことができる程度であればよく、発酵槽内の加温（保温）のためのエネルギー消費量を考慮すると、ＴＳ濃度１０〜１５％に調整するのが有利な場合がある。
【００２７】
消化汚泥８の一部を脱水機や槽内外に配置した濾過膜などで濃縮して発酵槽内へ返送（残留）することによって、メタン菌濃度や発酵阻害物質濃度を調整するようにすれば、発酵効率がさらに高まる。
【００２８】
従来と同様にして浄化槽汚泥などから発生した脱水汚泥を混合する場合には、発酵に時間を要するので、約７０〜８０℃で３日間維持する等の周知の手法によって可溶化しておくのが望ましい。
【００２９】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、有機性廃棄物に錯化剤を混和してメタン発酵させることにより、メタン菌などの発酵微生物の必須発育因子たる微量金属を、炭酸塩や硫化物として沈殿させることなく錯イオン化して、発酵微生物の生育を促進することができ、メタン発酵効率を高めることができる。
【００３０】
微量金属の絶対量が不足する時は、微量金属を含んだ金属化合物を混和することによって、発酵微生物が利用できる錯イオン量を増大することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態における有機性廃棄物のメタン発酵方法のフローを示した説明図である。
【図２】従来の有機性廃棄物の処理フローを示したフローチャートである。
【符号の説明】
２    有機性廃棄物
４    メタン発酵槽
５    錯化剤
６    金属化合物
【図１】
0003727178.tif 000002
【図２】
0003727178.tif 000003