(57)【要約】【課題】  アンモニアなどの溶解性成分、メタン生成菌などの微生物、難分解性の固形物の滞留時間を独立して調節でき、難分解性物質を含む排水を効率よく処理できる方法を提供する。【解決手段】  有機性廃棄物を嫌気性消化する工程と，前記嫌気性消化工程からの流出液を固液分離する工程と前記固液分離された分離液を濃縮して前記嫌気性消化工程に返送する工程とを有することを特徴とする。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機性廃棄物を嫌気性消化する工程と，
前記嫌気性消化工程からの流出液を固液分離する工程と
前記固液分離された分離液を濃縮して前記嫌気性消化工程に返送する工程と
を有することを特徴とする有機性廃棄物の処理方法。
【請求項２】
有機性廃棄物の嫌気性消化法による処理方法において、
嫌気性消化工程からの流出液を第１の分離方法によって固形分を分離し、次に第２の分離方法によって微生物を分離して、前記嫌気性消化行程へ返送する返送量を調節することを特徴とする処理方法。
【請求項３】
請求項２に記載の処理方法において、
前記第１の分離方法は、スクリーンまたはメッシュで分離することを特徴とする処理方法。
【請求項４】
請求項２に記載の処理方法において、
前記第２の分離方法は、分離膜で分離することを特徴とする処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、難分解性物質を含む被処理物質の嫌気性消化法を用いた処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機性廃棄物は従来、含水率を調節した後、焼却処理するなどの方法で処分されてきたが、地球環境保全の観点から、メタン等の有価物を回収するための生物反応処理方法が広く利用され始めている。生物反応処理方法は温和な条件で処理が可能な反面、処理に時間がかかり設備が大規模化すること、被処理物が生物的に難分解な物質を含む場合は処理が難しいなどの問題点がある。
【０００３】
生ゴミは固形物を多く含む有機性廃棄物であるが、こうした廃棄物の嫌気性処理においては、固形物を破砕し、石、ビニール袋、金属断片のような発酵不適物はスクリーンや除さ手段によってこれらを除去した後に嫌気性処理を行っている（特許文献１参照）。また、貝殻や卵の殻など、前処理手段で除去できないものは、嫌気性処理の過程で下部より重力沈降によって除く、あるいは酸発酵槽と嫌気性消化槽の間にスクリーンや脱水機などの夾雑物分離手段を用いて除去を行っている（特許文献２参照）。
【０００４】
コーヒー粕やビール生産工程から生じる有機性廃棄物等は難分解性物質を含むが、この難分解性物質は石、ポリ袋や貝殻、卵の殻のように完全に分解が困難なものではなく、分解可能な物質と難分解物が物理的に不可分な状態に結合したものである。従って、これらの廃棄物を前述のように事前に固液分離したうえで嫌気性処理を行った場合には、利用可能な有機物が減少することにより、メタン等の有価物の発生が減少する恐れがある。
【０００５】
一方、メタン発酵槽に難分解性物質を導入した場合には、完全に分解することは不可能であるので、未分解の固形物が蓄積し、デッドボリュームとなってメタン発酵槽の容積効率を低下させる。これを避けるために、固形分の蓄積を防ぐために最適な割合で引き抜く方法が知られている（特許文献１参照）。この方法ではメタン生成菌も引き抜かれ、結果として嫌気性消化槽の分解効率が低下するという別の問題を生じる。また、可溶化槽と嫌気性消化槽の間に固液分離装置を導入する場合も考えられるが、可溶化槽のｐＨは４．０〜５．０程度であり、こうした条件下では微生物やこれが生産する酵素による有機物の分解速度が極めて遅いため、汚泥滞留時間に見合った有機物の分解が得られないことが知られている。これらのことから、コーヒー粕やビール生産工程から生ずる廃棄物には嫌気性消化法の適用が困難とされている。適用した場合には装置の大型化を余儀なくされる。
【０００６】
別の問題として、メタン生成菌は高濃度のアンモニアによって阻害されることがある。被処理物や嫌気性処理過程において新たに発生したアンモニアは特許文献３に開示されるように、膜分離工程によって分離液に含まれる溶解性成分と固形分を分離することで除去する方法が好ましい。しかし、難分解性の固形物が含まれる嫌気性消化工程流出液を膜分離で処理した場合には、固形分が摩擦によって分離膜を損耗する結果、該方法が利用できないためアンモニア濃度を所定レベルに維持できないという問題点がある。
【特許文献１】特開平１１−１９７６３９号公報
【特許文献２】特開平１１−７７００５号公報
【特許文献３】特許第３４４２２８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記問題が発生する根本的な原因が、アンモニアなどの溶解性成分、メタン生成菌などの微生物、難分解性の固形物それぞれの滞留時間を独立して調節できないことにあるとの認識から、溶解性成分、メタン生成菌などの微生物、難分解性の固形物の滞留時間を独立して調節でき、難分解性物質を含む排水を効率よく処理できる方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を達成するために、請求項１の発明は、有機性廃棄物を嫌気性消化する工程と、前記嫌気性消化工程からの流出液を固液分離する工程と、前記固液分離された分離液を濃縮して前記嫌気性消化工程に返送する工程とを有することを特徴とする。
請求項２の発明は、有機性廃棄物の嫌気性消化法による処理方法において、嫌気性消化工程からの流出液を第１の分離方法によって固形分を分離し、次に第２の分離方法によって微生物を分離して、前記嫌気性消化行程へ返送する返送量を調節することを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項２に記載の処理方法において、前記第１の分離方法は、スクリーンまたはメッシュで分離することを特徴とする。
請求項４の発明は、請求項２に記載の処理方法において、前記第２の分離方法は、分離膜で分離することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、嫌気性消化槽のメタン生成菌の濃度を所定レベルに維持することができ、難分解性の固形分を系外に排出できると共に、溶解性成分であるアンモニアを所定レベル以下に調節できる。これらの結果、易分解性物質と難分解性物質が物理的に分離できない状態で結合したものを効率的に分離処理ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の１実施形態を詳細に説明する。図１は本発明の実施形態の一つである嫌気性処理方法の工程図である。図１において有機性廃棄物等であるコーヒー粕等（１）は希釈液（２）と共に可溶化槽１に投入される。このとき加えられる希釈液は清水でもよいし、固液分離装置流出水や固液分離装置から得られた固形物を脱水したときに得られた分離水、膜分離処理からの分離水及びそれをさらに通常の方法で処理した水であっても良い。
【００１１】
可溶化槽１では通性メタン生成菌が分解性の脂質やタンパク、糖質に作用して、炭素数が概ね６以下の低分子に分解される。ビニール袋、金属片、貝殻や卵の殻などの比重が大きい夾雑物が含まれる場合には、可溶化槽１の底部から引き抜くのが良い。分解された低分子と難分解性の固形分を含む可溶化槽１からの流出水は嫌気性消化槽２に導入され、さらに難分解性の固形分の低分子化が進むと共に、低分子化された有機物質はメタンと炭酸ガス等に分解される。又、生成したガス成分は系外に導かれ、燃料等の用途に用いられる。
【００１２】
嫌気性消化槽から引き抜かれた余剰汚泥１２は、公知の方法により処分または再利用され、又、引き抜かれた流出液はスクリーンやメッシュを有する固液分離装置３によって分離され、固形分１３はさらに脱水するなどして廃棄または再利用される。ここで、用いられるスクリーンの目幅やメッシュの孔径は、含まれる固形物の粒子系を勘案して適宜決定されるが、実施例のコーヒー粕の場合は０．１〜２ｍｍ程度が好ましく、さらには０．４〜０．５ｍｍ程度のスクリーンが好ましいが、周知の通りコーヒー粕ひとつをとってもいずれの細かさにも砕くことができることから、固形物の直径と同等から３倍程度で０．１ｍｍ以上である最適な直径とする選定方法が好ましい。
【００１３】
固液分離装置により脱水された難分解性固形物１３は系外に排出され、該固液分離装置から排出された分離液は、溶解性成分と微生物を含むが、これを膜分離手段４によって分離する。分離液にはアンモニア等の溶解性成分が含まれる。膜を通過しなかった濃縮物の一部１５は嫌気性消化槽２に返送される。この処理により、効果的に阻害物であるアンモニアが除去されることは公知文献のとおりである。また、濃縮物の返送工程によって、メタン生成菌を中心とする微生物が好ましい濃度に維持される。その余の濃縮物１４については、そのまま又は更に濃縮・脱水の工程を経て廃棄または再利用される。
【００１４】
この濃縮・脱水の工程は、前記固液分離工程からのものと併せて行っても良い。膜分離手段としては実施例ではサブミクロンレベルの細孔を有する有機平膜が用いられているが、これに限らず中空糸膜やスパイラル膜などのほか、セラミック膜を用いても良い。膜は目詰まりを防止するためにエアレーションによって洗浄しても良いし、ダイナミック膜を形成してもよく、被処理物に合わせて適宜選ばれる。
【実施例】
【００１５】
上記実施形態の１実施例を以下に示す。コーヒー粕２０トン、茶粕１トン、汚泥０．８トンを希釈水１９トンと共に可溶化槽１に投入し滞留時間３日で可溶化を行う。前記可溶化工程の排出液を嫌気消化槽２に導入し、５５℃、汚泥滞留時間１５日の条件で嫌気消化を行う。この結果３．４トンのメタンと二酸化炭素を含むバイオガスが得られ系外に排出される。このガスに含まれるメタンを上記ボイラで燃焼することにより６１，７００ＭＪ／日の熱量が得られる。この熱を用いて嫌気性消化槽の加熱を行うが、なお６４０ｋｇ／時間の余剰蒸気があり、系外の様々な用途に利用可能である。こうしたエネルギーが得られることはこれまで適用が難しかった難分解性物質の処理に嫌気消化法を適用することの大きなメリットである。
【００１６】
嫌気性消化槽２の流出液は、固液分離装置３の一例として、スクリュープレス脱水装置を用いて脱水され、９トン／日の難分解性固形物１３が系外に排出され、公知の方法により処分又は再利用される。本実施例ではスクリュープレス脱水装置を用いたが、微生物を分離液に含み、固形物を分離できるものであれば何でも良い。特にスクリーンを有する固液分離装置３が好ましい。固液分離装置３の分離液は膜分離槽４に導入される。膜分離槽４では平均孔径０．４μm（マイクロメートル）の細孔を持つ有機平膜が表面洗浄のための散気装置と共に浸漬されている。
【００１７】
膜分離装置からはアンモニアをはじめとする溶解性成分が溶解した膜透過液が１２．８トン／日分離される。本実施例では有機平膜が使用されているが、中空糸膜やスパイラル膜などの形態やセラミック膜や金属膜などどのような材質の膜でも構わない。さらにバイオガスを散気する散気装置を持つことが好ましいが本処理方法に必須ではない。さらに被処理物によってはダイナミック膜を形成することにより良好な結果が得られることもある。膜分離槽からはメタン生成菌を含む濃縮された汚泥が嫌気性消化槽に返流される。本実施例では嫌気性消化槽２に返流しているが、可溶化槽１でも構わない。嫌気性消化槽２からは余剰汚泥１２が１日に１５．５トン引き抜かれ公知の方法により処分または再利用される。
【００１８】
該処理方法により嫌気性消化槽２の体積を減ずることができることを示す第２の実施例は以下の通りである。コーヒー粕を可溶化槽１、嫌気消化槽２および膜分離槽４で構成される対応する処理方法を用いて処理を行った場合、嫌気消化槽２における汚泥滞留時間（ＳＲＴ）を１５日として有機物を５１％分解するのに必要な嫌気消化槽２の容量は投入原料の３０日分必要となる。これに対して可溶化槽１、嫌気消化槽２、固液分離装置３及び膜分離槽４を用いて処理を行う場合、ＳＲＴを１０日としても有機物を前記対照プロセスとほぼ同等の４７％が分解され、このとき嫌気性消化槽２の容積は投入原料の１５日分となる。これらの比較から嫌気性消化槽２の容積を半分に減ずることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態の一つである嫌気性処理方法の工程図である。
【符号の説明】
【００２０】
１・・・可溶化槽、２・・・嫌気性消化槽、３・・・固液分離装置、４・・・膜分離槽、１２・・・余剰汚泥、１３・・・難分解性固形物、１４・・・その余の濃縮物、１５・・・濃縮物の一部。
【図１】
2006281087.tif 000003