(57)【要約】【課題】  メタン発酵槽を備えた有機性廃棄物の処理において、ｐＨの低下を引き起こすことなく溶解性汚濁物質を除去することができ、さらに装置の小型化を可能とした有機性廃棄物の処理方法及びシステムを提供する。【解決手段】  有機性廃棄物の酸生成反応若しくは可溶化を行なう調整槽１１と、該調整槽にて低分子化した有機性廃棄物のメタン生成反応を行なうメタン発酵槽１２と、該メタン発酵槽から排出する処理液を活性汚泥処理する活性汚泥処理設備１３と、を備えた有機性廃棄物の処理システムにおいて、前記調整槽１１から引き抜いた有機性廃棄物を導入する鉄電解槽１７を設け、該鉄電解槽１７にて電解反応により鉄イオンを溶出させ、該鉄イオンを含有する鉄電解液を前記調整槽１１に返送するように構成し、前記鉄イオンにより有機性廃棄物に含有されるリン、ＣＯＤ等の溶解性汚濁物質を凝集分離するようにした。【選択図】      図１
2006187681.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機性廃棄物の酸生成反応若しくは可溶化を行なう調整工程と、該調整工程により低分子化された有機性廃棄物のメタン生成反応を行なうメタン発酵工程と、該メタン発酵工程後の処理液を活性汚泥処理する活性汚泥処理工程と、を備えた有機性廃棄物の処理方法において、
前記調整工程から引き抜いた有機性廃棄物中に電解反応により鉄イオンを溶出させる鉄電解工程を設け、該溶出した鉄イオンを含有する鉄電解液を前記調整工程に返送して、該鉄イオンにより溶解性汚濁物質を凝集させることを特徴とする有機性廃棄物の処理方法。
【請求項２】
有機性廃棄物の酸生成反応若しくは可溶化を行なう調整工程と、該調整工程により低分子化された有機性廃棄物のメタン生成反応を行なうメタン発酵工程と、該メタン発酵工程後の処理液を活性汚泥処理する活性汚泥処理工程と、を備えた有機性廃棄物の処理方法において、
前記メタン発酵工程から引き抜いた有機性廃棄物中に電解反応により鉄イオンを溶出させる鉄電解工程を設け、該溶出した鉄イオンを含有する鉄電解液を前記メタン発酵工程に返送して、該鉄イオンにより溶解性汚濁物質を凝集させることを特徴とする有機性廃棄物の処理方法。
【請求項３】
有機性廃棄物の酸生成反応若しくは可溶化を行なう調整工程と、該調整工程により低分子化された有機性廃棄物のメタン生成反応を行なうメタン発酵工程と、該メタン発酵工程後の処理液を活性汚泥処理する活性汚泥処理工程と、を備えた有機性廃棄物の処理方法において、
前記活性汚泥処理工程から引き抜いた処理液中に電解反応により鉄イオンを溶出させる鉄電解工程を設け、該溶出した鉄イオンを含有する鉄電解液を前記活性汚泥処理工程に返送して、該鉄イオンにより溶解性汚濁物質を凝集させることを特徴とする有機性廃棄物の処理方法。
【請求項４】
前記鉄電解液の少なくとも一部を、前記調整工程若しくは前記メタン発酵工程の希釈水として利用することを特徴とする請求項３記載の有機性廃棄物の処理方法。
【請求項５】
前記メタン発酵工程の後に第１の固液分離工程を設け、該第１の固液分離工程により固液分離された分離液を前記活性汚泥処理工程にて活性汚泥処理することを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の有機性廃棄物の処理方法。
【請求項６】
有機性廃棄物の酸生成反応若しくは可溶化を行なう調整工程と、該調整工程により低分子化された有機性廃棄物のメタン生成反応を行なうメタン発酵工程と、該メタン発酵後の処理液を固液分離する第１の固液分離工程と、該固液分離した分離液を活性汚泥処理する活性汚泥処理工程と、を備えた有機性廃棄物の処理方法において、
前記固液分離した分離液の少なくとも一部を引き抜き、該引き抜いた分離液中に電解反応により鉄イオンを溶出させる鉄電解工程を設け、該溶出した鉄イオンを含有する鉄電解液を前記調整工程、前記メタン発酵工程、若しくは前記活性汚泥処理工程の何れかに導入することを特徴とする有機性廃棄物の処理方法。
【請求項７】
有機性廃棄物の酸生成反応若しくは可溶化を行なう調整工程と、該調整工程により低分子化された有機性廃棄物のメタン生成反応を行なうメタン発酵工程と、該メタン発酵後の処理液を固液分離する第１の固液分離工程と、該固液分離した分離液を活性汚泥処理する活性汚泥処理工程と、活性汚泥処理後の処理液を固液分離する第２の固液分離工程と、を備えた有機性廃棄物の処理方法において、
前記第１の固液分離工程若しくは前記第２の固液分離工程の分離液、或いはプロセス用水の少なくとも一部を引き抜き、該引き抜いた分離液若しくはプロセス用水中に電解反応により鉄イオンを溶出させる鉄電解工程を設け、該溶出した鉄イオンを含有する鉄電解液を前記調整工程、前記メタン発酵工程、若しくは前記活性汚泥処理工程に導入することを特徴とする有機性廃棄物の処理方法。
【請求項８】
前記活性汚泥処理工程にて、液状有機性廃棄物を投入して前記処理液とともに活性汚泥処理することを特徴とする請求項１、２、３、６、７の何れかに記載の有機性廃棄物の処理方法。
【請求項９】
前記活性汚泥処理工程の後に設けた第２の固液分離工程により固液分離した分離液を電解反応により脱窒素処理する電解脱窒素工程を設けたことを特徴とする請求項１、２、３、６、７、８の何れかに記載の有機性廃棄物の処理方法。
【請求項１０】
有機性廃棄物の酸生成反応若しくは可溶化を行なう調整槽と、該調整槽にて低分子化した有機性廃棄物のメタン生成反応を行なうメタン発酵槽と、該メタン発酵槽から排出する処理液を活性汚泥処理する活性汚泥処理設備と、を備えた有機性廃棄物の処理システムにおいて、
前記調整槽から引き抜いた有機性廃棄物を導入する鉄電解槽を設け、該鉄電解槽は鉄を含む陽極と導電性の陰極とが対向配置され、前記有機性廃棄物に浸漬された電極間に通電することにより鉄イオンを溶出するようにし、
前記溶出した鉄イオンを含有する鉄電解液を前記調整槽に返送するようにしたことを特徴とするメタン発酵槽を備えた有機性廃棄物の処理システム。
【請求項１１】
有機性廃棄物の酸生成反応若しくは可溶化を行なう調整槽と、該調整槽にて低分子化した有機性廃棄物のメタン生成反応を行なうメタン発酵槽と、該メタン発酵槽から排出する処理液を活性汚泥処理する活性汚泥処理設備と、を備えた有機性廃棄物の処理システムにおいて、
前記メタン発酵槽から引き抜いた有機性廃棄物を導入する鉄電解槽を設け、該鉄電解槽は鉄を含む陽極と導電性の陰極とが対向配置され、前記有機性廃棄物に浸漬された電極間に通電することにより鉄イオンを溶出するようにし、
前記溶出した鉄イオンを含有する鉄電解液を前記メタン発酵槽に返送するようにしたことを特徴とするメタン発酵槽を備えた有機性廃棄物の処理システム。
【請求項１２】
有機性廃棄物の酸生成反応若しくは可溶化を行なう調整槽と、該調整槽にて低分子化した有機性廃棄物のメタン生成反応を行なうメタン発酵槽と、該メタン発酵槽から排出する処理液を活性汚泥処理する活性汚泥処理設備と、を備えた有機性廃棄物の処理システムにおいて、
前記活性汚泥処理設備から引き抜いた処理液を導入する鉄電解槽を設け、該鉄電解槽は鉄を含む陽極と導電性の陰極とが対向配置され、前記処理液に浸漬された電極間に通電することにより鉄イオンを溶出するようにし、
前記溶出した鉄イオンを含有する鉄電解液を前記活性汚泥処理設備に返送するようにしたことを特徴とするメタン発酵槽を備えた有機性廃棄物の処理システム。
【請求項１３】
前記鉄電解液の少なくとも一部を、前記調整槽若しくは前記メタン発酵槽の希釈水として利用することを特徴とする請求項１２記載の有機性廃棄物の処理システム。
【請求項１４】
前記メタン発酵槽の後段に第１の固液分離設備を設け、固液分離された分離液を前記活性汚泥処理設備にて活性汚泥処理することを特徴とする請求項１０乃至１２の何れかに記載の有機性廃棄物の処理システム。
【請求項１５】
有機性廃棄物の酸生成反応若しくは可溶化を行なう調整槽と、該調整槽にて低分子化した有機性廃棄物のメタン生成反応を行なうメタン発酵槽と、該メタン発酵後の処理液を固液分離する第１の固液分離設備と、該固液分離した分離液を活性汚泥処理する活性汚泥処理設備と、を備えた有機性廃棄物の処理システムにおいて、
前記固液分離した分離液の少なくとも一部を導入する鉄電解槽を設け、該鉄電解槽は鉄を含む陽極と導電性の陰極とが対向配置され、前記分離液に浸漬された電極間に通電することにより鉄イオンを溶出するようにし、
前記溶出した鉄イオンを含有する鉄電解液を前記調整槽、前記メタン発酵槽、若しくは前記活性汚泥処理設備に導入するようにしたことを特徴とするメタン発酵槽を備えた有機性廃棄物の処理システム。
【請求項１６】
有機性廃棄物の酸生成反応若しくは可溶化を行なう調整槽と、該調整槽にて低分子化した有機性廃棄物のメタン生成反応を行なうメタン発酵槽と、該メタン発酵後の処理液を固液分離する第１の固液分離設備と、該固液分離した分離液を活性汚泥処理する活性汚泥処理設備と、活性汚泥処理した処理液を固液分離する第２の固液分離設備と、を備えた有機性廃棄物の処理システムにおいて、
前記第１の固液分離設備若しくは前記第２の固液分離設備の分離液、或いはプロセス用水の少なくとも一部を導入する鉄電解槽を設け、該鉄電解槽は鉄を含む陽極と導電性の陰極とが対向配置され、前記分離液若しくはプロセス用水に浸漬された電極間に通電することにより鉄イオンを溶出するようにし、
前記溶出した鉄イオンを含有する鉄電解液を前記調整槽、前記メタン発酵槽、若しくは前記活性汚泥処理設備に導入するようにしたことを特徴とするメタン発酵槽を備えた有機性廃棄物の処理システム。
【請求項１７】
前記活性汚泥処理設備に液状有機性廃棄物を投入して前記処理液とともに活性汚泥処理することを特徴とする請求項１０、１１、１２、１５、１６の何れかに記載の有機性廃棄物の処理システム。
【請求項１８】
前記活性汚泥処理設備の後段に設けた第２の固液分離設備からの分離液を電解反応により脱窒素処理する電解脱窒素装置を設けたことを特徴とする請求項１０、１１、１２、１５、１６、１７の何れかに記載の有機性廃棄物の処理システム。
【請求項１９】
前記第１の固液分離設備若しくは前記第２の固液分離設備は、膜分離手段を備えていることを特徴とする請求項１４、１５、１６の何れかに記載の有機性廃棄物の処理システム。
【請求項２０】
前記第１の固液分離設備若しくは前記第２の固液分離設備にて固液分離された分離汚泥を原料とする堆肥化設備を設けたことを特徴とする請求項１４、１５、１６の何れかに記載の有機性廃棄物の処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機性廃棄物に含有される有機物、リン、窒素等の汚濁物質を分解除去する有機性廃棄物の処理方法及びシステムに関し、特に、メタン発酵設備を備えた有機性廃棄物の処理方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
し尿、家畜糞尿、厨芥ごみ、有機性汚泥、生活廃水、工場廃水等の有機性廃棄物には、ＳＳ（浮遊物質）、窒素、リン、ＢＯＤ（生物化学的酸素要求量）、ＣＯＤ（化学的酸素要求量）などの環境や人体に悪影響を及ぼす汚濁物質が含有されており、これらを除去するために様々な処理方法が開発、実用化されている。
このような有機性廃棄物の処理としては、固液分離によるＳＳの除去、各種微生物の作用を利用した有機物、窒素の分解除去、凝集処理によるリン、ＣＯＤの除去等の処理が適宜組み合わせて行われる。
特に、近年は有機性廃棄物を単に無害化して廃棄するだけでなく、廃棄物中の有価物をエネルギー源、再生物として回収して再利用することが推進されている。そのうちの一つとしてメタン発酵が挙げられ、メタン発酵により回収されたメタンガスは駆動設備、発電設備等の燃料として有効利用することができる。
【０００３】
メタン発酵設備を備えた従来の一般的な有機性廃棄物の処理システムを図１０に示す。この処理システムは、同図に示されるようにメタン発酵を行なうメタン処理設備１００と、メタン発酵後の処理水の無害化処理を行う水処理設備２００とから構成される。
その処理フローは、まず前処理設備５１にて発酵不適合物の除去等の前処理を行なった後、調整槽５２にて酸生成反応を行い、低分子化した有機性廃棄物をさらにメタン発酵槽５３に導入してメタン生成反応を行ない、廃棄物中の有機物を分解除去するとともにメタンガスを生成する。生成したメタンガスは、脱硫塔６２にて脱硫された後に発電設備等に送られる。一方、メタン発酵槽５３にて発生した消化汚泥の一部は汚泥返送ライン６０より調整槽５２に返送され、他の一部は汚泥導入ライン６１を介して活性汚泥処理設備５４に導入される。
【０００４】
活性汚泥処理設備５４で好気性菌の作用によりＢＯＤ、窒素（窒素化合物を含む）を除去された処理液は固液分離設備５５に導かれ、ここで固液分離される。固液分離された分離液は、凝集剤・ｐＨ調整剤５６を供給されて凝集分離設備５７に導入され、分離液に含有するリン（リン酸イオン等のリン化合物を含む）、ＣＯＤ等の溶解性汚濁物質が凝集除去される。さらに、高度処理設備５８にて殺菌処理、活性炭吸着等の高度処理が行われた後に放流していた。前記凝集剤には、硫酸アルミニウム（Ａｌ２（ＳＯ４）３）や塩化第二鉄（ＦｅＣｌ３）等が用いられていた。
また、別の従来例として図１１に示すように、メタン発酵槽５３の後段に固液分離設備６３を備えたものがある。固液分離した分離液は水処理設備２００で処理し、分離汚泥は前記調整槽５１に返送して循環させるようにしている。
【０００５】
しかしながら、これらの従来の処理システムでは、有機性廃棄物に含有する有機物、窒素、リンの全てを除去しようとすると、活性汚泥処理及びその固液分離設備と、凝集分離設備とが夫々必要であった。上記したような凝集剤は酸性を有するため、凝集剤の添加により被処理水のｐＨが低下してしまい生物処理において活性阻害が生じてしまう。従って、これを防ぐためにメタン発酵及び活性汚泥等の生物処理と、凝集処理とを別工程で行なう必要がある。これにより、固液分離装置を夫々別に設ける必要が生じ、装置の大型化が問題となっていた。また、凝集剤を供給した後にｐＨ調整を行なわなければならず、ｐＨ調整剤等の添加剤の使用によりランニングコストの増加、及び処理が煩雑化するという問題があった。
【０００６】
一方、凝集処理設備を具備しない水処理装置において、窒素、リンを除去する技術が特許文献１（特開２００３−７１４５４号公報）に開示されている。この水処理装置は、第一、第二嫌気ろ床槽、接触ばっ気槽、沈殿槽、リン除去用の電解槽を循環させ、沈殿槽の後段に窒素除去電解槽を設置した構成である。リン除去用の電解槽では、電気分解により金属イオンを供給し、この金属イオンにより被処理水中のリン化合物を凝集させて除去している。
また、窒素、リンを除去する電解槽については、例えば特許文献２（特開２００３−２３０８８３号公報）に開示されている。この電解槽は、被処理水中に一対の電極を浸漬し、アノードを構成する電極より鉄イオンを溶出させ、被処理水中のリン化合物をリン酸鉄として沈殿処理し、カソードにおいて窒素化合物を還元処理するようにしたものである。
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−７１４５４号公報
【特許文献２】特開２００３−２３０８８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記したように、メタン発酵槽を備えた有機性廃棄物の処理では、メタン発酵後の固液分離設備に加え、生物処理後の固液分離設備、凝集分離設備などと複数の固液分離設備が必要となり、設備が大掛かりとなるという問題があった。これは、リン、ＣＯＤ等の溶解性汚濁物質の除去の際に凝集処理と生物処理を一体化できないことが原因であった。即ち、単にメタン発酵設備や活性汚泥処理設備に凝集剤を注入した場合、凝集剤が一般的にｐＨ２程度の酸性であるため処理対象液のｐＨが極端に低下し、微生物の活動に阻害を与え、メタン発酵設備ではメタンガス生成機能の低下、水処理設備ではＢＯＤ、窒素除去機能が低下してしまうためである。また、活性汚泥処理設備後段で凝集剤を注入した場合、凝集剤が一般的に酸性であるため、凝集処理後にｐＨ調整剤として苛性ソーダ等を注入する必要があり、ランニングコストが増加するという問題もあった。
【０００９】
そこで、特許文献１、２に記載のように凝集剤を利用しない水処理設備も提案されているが、これはメタン発酵に適用したものではなく、メタン発酵槽を備えた処理システムにおいては酸性の凝集剤を利用するものが殆どであった。
従って、本発明は上記従来技術の問題点に鑑み、メタン発酵槽を備えた有機性廃棄物の処理において、ｐＨの低下を引き起こすことなく溶解性汚濁物質を除去することができ、さらに装置の小型化を可能とした有機性廃棄物の処理方法及びシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
そこで、本発明はかかる課題を解決するために、
有機性廃棄物の酸生成反応若しくは可溶化を行なう調整工程と、該調整工程により低分子化された有機性廃棄物のメタン生成反応を行なうメタン発酵工程と、該メタン発酵工程後の処理液を活性汚泥処理する活性汚泥処理工程と、を備えた有機性廃棄物の処理方法において、
前記調整工程から引き抜いた有機性廃棄物中に電解反応により鉄イオンを溶出させる鉄電解工程を設け、該溶出した鉄イオンを含有する鉄電解液を前記調整工程に返送して、該鉄イオンにより溶解性汚濁物質を凝集させることを特徴とする。
【００１１】
本発明では、酸性の凝集剤を用いていないためｐＨを低下させずにリン、ＣＯＤ等の溶解性汚濁物質の凝集処理を行なうことができ、さらに鉄電解反応によりＯＨ−が生成されるため対象液がアルカリ側に移行し、酸生成反応又は可溶化によるｐＨの低下を防止することができる。従って、メタン発酵においてアルカリ剤等の添加剤を供給することなく対象液をメタン発酵に適した性状とすることができる。また、従来のように凝集処理設備を別に設ける必要がないため、装置の小型化が可能となる。
前記鉄電解工程にて溶出した鉄イオンは、メタン発酵での嫌気性微生物の活性維持のための栄養源としても利用することができる。
【００１２】
また、有機性廃棄物の酸生成反応若しくは可溶化を行なう調整工程と、該調整工程により低分子化された有機性廃棄物のメタン生成反応を行なうメタン発酵工程と、該メタン発酵工程後の処理液を活性汚泥処理する活性汚泥処理工程と、を備えた有機性廃棄物の処理方法において、
前記メタン発酵工程から引き抜いた有機性廃棄物中に電解反応により鉄イオンを溶出させる鉄電解工程を設け、該溶出した鉄イオンを含有する鉄電解液を前記メタン発酵工程に返送して、該鉄イオンにより溶解性汚濁物質を凝集させることを特徴とする。
【００１３】
一般に、前記メタン発酵では、メタンガスの生成とともに硫化水素が生成する。この硫化水素はメタンガスの品質低下を招くのみならず、メタン発酵に阻害を及ぼす場合がある。本発明によれば前記鉄電解で溶出された鉄イオンがメタン発酵工程に返送されるため、難溶性の硫化鉄が生成され、硫化水素の生成を最小限に抑えることが可能となる。従って、高品質のメタンガスを製造でき、また、回収したメタンガスの脱硫設備を不要或いは小規模化できる。
勿論、本発明においてもメタン発酵槽内のｐＨを低下させることなく凝集効果を有する鉄イオンを添加し、後段の水処理設備を簡素化することが可能である。
【００１４】
また、有機性廃棄物の酸生成反応若しくは可溶化を行なう調整工程と、該調整工程により低分子化された有機性廃棄物のメタン生成反応を行なうメタン発酵工程と、該メタン発酵工程後の処理液を活性汚泥処理する活性汚泥処理工程と、を備えた有機性廃棄物の処理方法において、
前記活性汚泥処理工程から引き抜いた処理液中に電解反応により鉄イオンを溶出させる鉄電解工程を設け、該溶出した鉄イオンを含有する鉄電解液を前記活性汚泥処理工程に返送して、該鉄イオンにより溶解性汚濁物質を凝集させることを特徴とする。
【００１５】
本発明によれば、前記メタン発酵工程にて有機性廃棄物に含有されるＢＯＤの多くが除去されるため、前記活性汚泥処理工程には、ＣＯＤ、リン、窒素の含有濃度が高い処理液が供給される。従って、この活性汚泥処理工程に鉄電解工程を設けることにより、ここで確実にリン、ＣＯＤ濃度を低減することができ、溶解性汚濁物質の除去効率を向上させることができる。
【００１６】
さらに、前記鉄電解液の少なくとも一部を、前記調整工程若しくは前記メタン発酵工程の希釈水として利用することが好ましい。前記鉄電解液中には、有機物、ＣＯＤ、窒素、リンが殆ど含まれないため、この鉄電解液の一部を前記調整工程又はメタン発酵工程に返送することにより、希釈水としての働きの他に、処理水中に残留する鉄イオンがさらなる凝集効果をもたらすとともに、槽内のｐＨ低下の抑制、及び硫化水素の発生抑制に寄与できる。
【００１７】
さらにまた、前記メタン発酵工程の後に第１の固液分離工程を設け、該第１の固液分離工程により固液分離された分離液を前記活性汚泥処理工程にて活性汚泥処理することを特徴とする。このように、メタン発酵工程の後に固液分離工程を設けることによって、活性汚泥処理工程におけるＳＳ濃度の調整が容易となる。
【００１８】
また、有機性廃棄物の酸生成反応若しくは可溶化を行なう調整工程と、該調整工程により低分子化された有機性廃棄物のメタン生成反応を行なうメタン発酵工程と、該メタン発酵後の処理液を固液分離する第１の固液分離工程と、該固液分離した分離液を活性汚泥処理する活性汚泥処理工程と、を備えた有機性廃棄物の処理方法において、
前記固液分離した分離液の少なくとも一部を引き抜き、該引き抜いた分離液中に電解反応により鉄イオンを溶出させる鉄電解工程を設け、該溶出した鉄イオンを含有する鉄電解液を前記調整工程、前記メタン発酵工程、若しくは前記活性汚泥処理工程の何れかに導入することを特徴とする。
このように、固液分離後のＳＳ濃度が低い分離液に鉄電解を行なうことにより、配管の閉塞、発泡の危険性が低く、安定運転が可能で安全性の高い処理を提供することが可能となる。
【００１９】
また、有機性廃棄物の酸生成反応若しくは可溶化を行なう調整工程と、該調整工程により低分子化された有機性廃棄物のメタン生成反応を行なうメタン発酵工程と、該メタン発酵後の処理液を固液分離する第１の固液分離工程と、該固液分離した分離液を活性汚泥処理する活性汚泥処理工程と、活性汚泥処理後の処理液を固液分離する第２の固液分離工程と、を備えた有機性廃棄物の処理方法において、
前記第１の固液分離工程若しくは前記第２の固液分離工程の分離液、或いはプロセス用水の少なくとも一部を引き抜き、該引き抜いた分離液若しくはプロセス用水中に電解反応により鉄イオンを溶出させる鉄電解工程を設け、該溶出した鉄イオンを含有する鉄電解液を前記調整工程、前記メタン発酵工程、若しくは前記活性汚泥処理工程に導入することを特徴とする。
【００２０】
本発明のように、前記鉄電解工程へ供給する液として、メタン発酵後の固液分離液又は活性汚泥処理後の固液分離液又はプロセス用水を用いることにより、ＳＳ濃度、窒素濃度が低い中で鉄電解を行なうことができ、配管の閉塞、発泡の危険性が低く、安定運転が可能で安全性の高い処理を提供することが可能となる。
【００２１】
さらに、前記活性汚泥処理工程にて、液状有機性廃棄物を投入して前記処理液とともに活性汚泥処理することが好適である。このように、外部より液状有機性廃棄物を活性汚泥処理工程に供給することにより、活性汚泥処理における水素供与体の供給を不要或いは低減することが可能となる。
さらにまた、前記活性汚泥処理工程の後に設けた第２の固液分離工程により固液分離した分離液を電解反応により脱窒素処理する電解脱窒素工程を設けたことを特徴とする。一般に前記電解脱窒素処理では、次亜塩素酸系のＨＣｌ生成によりｐＨが低下するため、ｐＨの調整が必要となるが、本発明では鉄電解工程によりｐＨをアルカリ側に移行させるため、ｐＨ調整に用いる薬品量を抑制若しくは不要化できる。
【００２２】
さらにシステムの発明として、有機性廃棄物の酸生成反応若しくは可溶化を行なう調整槽と、該調整槽にて低分子化した有機性廃棄物のメタン生成反応を行なうメタン発酵槽と、該メタン発酵槽から排出する処理液を活性汚泥処理する活性汚泥処理設備と、を備えた有機性廃棄物の処理システムにおいて、
前記調整槽から引き抜いた有機性廃棄物を導入する鉄電解槽を設け、該鉄電解槽は鉄を含む陽極と導電性の陰極とが対向配置され、前記有機性廃棄物に浸漬された電極間に通電することにより鉄イオンを溶出するようにし、
前記溶出した鉄イオンを含有する鉄電解液を前記調整槽に返送するようにしたことを特徴とする。
【００２３】
また、有機性廃棄物の酸生成反応若しくは可溶化を行なう調整槽と、該調整槽にて低分子化した有機性廃棄物のメタン生成反応を行なうメタン発酵槽と、該メタン発酵槽から排出する処理液を活性汚泥処理する活性汚泥処理設備と、を備えた有機性廃棄物の処理システムにおいて、
前記メタン発酵槽から引き抜いた有機性廃棄物を導入する鉄電解槽を設け、該鉄電解槽は鉄を含む陽極と導電性の陰極とが対向配置され、前記有機性廃棄物に浸漬された電極間に通電することにより鉄イオンを溶出するようにし、
前記溶出した鉄イオンを含有する鉄電解液を前記メタン発酵槽に返送するようにしたことを特徴とする。
【００２４】
また、有機性廃棄物の酸生成反応若しくは可溶化を行なう調整槽と、該調整槽にて低分子化した有機性廃棄物のメタン生成反応を行なうメタン発酵槽と、該メタン発酵槽から排出する処理液を活性汚泥処理する活性汚泥処理設備と、を備えた有機性廃棄物の処理システムにおいて、
前記活性汚泥処理設備から引き抜いた処理液を導入する鉄電解槽を設け、該鉄電解槽は鉄を含む陽極と導電性の陰極とが対向配置され、前記処理液に浸漬された電極間に通電することにより鉄イオンを溶出するようにし、
前記溶出した鉄イオンを含有する鉄電解液を前記活性汚泥処理設備に返送するようにしたことを特徴とする。
【００２５】
さらに、前記鉄電解液の少なくとも一部を、前記調整槽若しくは前記メタン発酵槽の希釈水として利用することが好適である。
さらにまた、前記メタン発酵槽の後段に第１の固液分離設備を設け、固液分離された分離液を前記活性汚泥処理設備にて活性汚泥処理することが好ましい。
【００２６】
また、有機性廃棄物の酸生成反応若しくは可溶化を行なう調整槽と、該調整槽にて低分子化した有機性廃棄物のメタン生成反応を行なうメタン発酵槽と、該メタン発酵後の処理液を固液分離する第１の固液分離設備と、該固液分離した分離液を活性汚泥処理する活性汚泥処理設備と、を備えた有機性廃棄物の処理システムにおいて、
前記固液分離した分離液の少なくとも一部を導入する鉄電解槽を設け、該鉄電解槽は鉄を含む陽極と導電性の陰極とが対向配置され、前記分離液に浸漬された電極間に通電することにより鉄イオンを溶出するようにし、
前記溶出した鉄イオンを含有する鉄電解液を前記調整槽、前記メタン発酵槽、若しくは前記活性汚泥処理設備に導入するようにしたことを特徴とする。
【００２７】
また、有機性廃棄物の酸生成反応若しくは可溶化を行なう調整槽と、該調整槽にて低分子化した有機性廃棄物のメタン生成反応を行なうメタン発酵槽と、該メタン発酵後の処理液を固液分離する第１の固液分離設備と、該固液分離した分離液を活性汚泥処理する活性汚泥処理設備と、活性汚泥処理した処理液を固液分離する第２の固液分離設備と、を備えた有機性廃棄物の処理システムにおいて、
前記第１の固液分離設備若しくは前記第２の固液分離設備の分離液、或いはプロセス用水の少なくとも一部を導入する鉄電解槽を設け、該鉄電解槽は鉄を含む陽極と導電性の陰極とが対向配置され、前記分離液若しくはプロセス用水に浸漬された電極間に通電することにより鉄イオンを溶出するようにし、
前記溶出した鉄イオンを含有する鉄電解液を前記調整槽、前記メタン発酵槽、若しくは前記活性汚泥処理設備に導入するようにしたことを特徴とする。
【００２８】
さらに、前記活性汚泥処理設備に液状有機性廃棄物を投入して前記処理液とともに活性汚泥処理することが好ましい。
さらにまた、前記活性汚泥処理設備の後段に設けた第２の固液分離設備からの分離液を電解反応により脱窒素処理する電解脱窒素装置を設けたことを特徴とする。
また、前記第１の固液分離設備若しくは前記第２の固液分離設備は、膜分離手段を備えていることが好ましい。
【００２９】
また、前記第１の固液分離設備若しくは前記第２の固液分離設備にて固液分離された分離汚泥を原料とする堆肥化設備を設けたことを特徴とする。この堆肥化設備により製造した堆肥中には、原料とする分離汚泥中に残留するＦｅイオンが存在するため、堆肥の必須元素であるＦｅイオンを含有する高品質の堆肥とすることができる。
【発明の効果】
【００３０】
以上記載のごとく本発明によれば、鉄電解により処理対象液をアルカリ側へ移行させつつ凝集剤となる鉄イオンを添加でき、メタン発酵槽、活性汚泥設備のｐＨを低下させることなく凝集処理を行うことが可能となるため、水処理設備での固液分離設備の一段化を図ることができ、省スペース化が可能となる。
また、アルカリ側に移行した鉄電解液を利用しているため、メタン発酵槽でのｐＨ低下による発酵阻害を防ぐことができる。
さらに、メタン発酵での硫化物イオンと添加鉄イオンとの反応により、回収ガス中の有害成分である硫化水素の生成を抑制することができる。
さらにまた、メタン発酵での嫌気性微生物栄養源として、鉄イオンの補給ができ、微生物の活性を維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
本実施例では、例えばし尿、家畜糞尿、厨芥ごみ、有機性汚泥、生活廃水、工場廃水等の有機性廃棄物を処理対象としている。
図１乃至図９は、本実施例１乃至９に係る有機性廃棄物の処理システムを夫々示す図である。
【実施例１】
【００３２】
図１に示されるように、本実施例１に係る有機性廃棄物の処理システムは、大きく分けてメタン発酵設備１００と、水処理設備２００の組み合わせからなる。
メタン発酵設備１００は、有機性廃棄物をメタン発酵に適したものとする前処理設備１０と、前処理した有機性廃棄物に対して酸生成反応及び／又は可溶化を行なう調整槽１１と、調整した有機性廃棄物に対してメタン生成反応を行なうメタン発酵槽１２と、前記調整槽１１内の有機性廃棄物の少なくとも一部を用いて電解反応により鉄イオンを溶出させる鉄電解槽１７と、を含む。前記メタン発酵槽１２から排出する処理液（消化汚泥）の一部は返送汚泥２１として前記調整槽１１に返送し、循環させる。
水処理設備２００は、前記メタン発酵槽１２から排出する処理液２２に対して活性汚泥処理を行う活性汚泥処理設備１３と、活性汚泥処理にて発生した処理液を固液分離する第２の固液分離設備１４と、固液分離した分離液に高度処理を施す高度処理設備１５と、固液分離した分離汚泥に汚泥処理を施す汚泥処理設備１６と、を含む。
【００３３】
前記前処理設備１０は、メタン発酵不適物を除去する各種選別機又は固液混在状態の有機性廃棄物を均一化する破砕機等からなる。
前記調整槽１１は、有機性廃棄物にメタン生成反応の前段である酸生成反応及び／又は可溶化を行なうものであり、さらに有機性廃棄物の水量調整、濃度調整、廃棄物の混合等も行なう。
前記メタン発酵槽１２は、有機性廃棄物を嫌気性細菌の作用によりメタンや二酸化炭素に還元分解する周知の装置を用いることができ、槽内を３０〜４０℃とした中温発酵、５０〜５５℃とした高温発酵の何れでも良い。また、メタン発酵槽１２内のＳＳ濃度をメタン発酵に適した値に維持するために、該メタン発酵槽１２から引き抜かれた返送汚泥２１を前記調整槽１１に返送し、循環させている。
該メタン発酵槽１２で生成されたメタンガス２０は、後段の脱硫設備（不図示）によりガス中に含有される硫化水素を除去された後に、有効利用される。脱硫設備としては、鉄系脱硫剤を充填させた脱硫塔等が挙げられる。メタンガス利用先としては、例えばメタンガスをガスエンジン、ボイラの燃料として利用した駆動設備、発電設備等が挙げられる。
尚、前記調整槽１１と前記メタン発酵槽１２は一体化させても良い。即ち、同一槽内で時間差を以ってこれらの反応を順次行なわせるようにすることもできる。
【００３４】
前記活性汚泥処理設備１３は、前記メタン発酵槽１２にて発生した処理液（消化汚泥）２２を導入し、微生物の作用により処理液中に含有されるＢＯＤ、窒素等を除去するものである。例えば、曝気槽と沈殿槽とを組み合わせた設備、生物膜を具備した設備、硝化槽と脱窒槽と曝気槽を備え硝化脱窒を行なう設備等が挙げられる。活性汚泥処理設備１３に導入される処理液は、予めｐＨ調整、栄養塩類の添加を行なう他、適切なＢＯＤ負荷となるように必要に応じてメタノール、酢酸又はＢＯＤ等の水素供与体を供給する。
【００３５】
前記第２の固液分離設備１４は、前記活性汚泥処理設備１３から排出される処理液を固液分離する設備であり、例えば、膜分離方式、重力沈降方式、浮上分離方式、機械分離方式或いはこれらの任意の組み合わせが挙げられるが、特に膜分離であることが好ましい。この場合、浸漬膜、チューブラー膜、回転平膜等の分離膜を用いることができ、特に浸漬型の膜モジュールであることが好適である。該膜モジュールにはＭＦ膜（精密ろ過膜）、ＵＦ膜（限外ろ過膜）等を用いることができる。
前記高度処理設備１５は、前記第２の固液分離設備１４にて固液分離された分離液に対してさらに放流基準に見合う処理を施す設備であり、活性炭吸着、砂ろ過、オゾン酸化、各種消毒等の高度処理を行なう設備である。
前記汚泥処理設備１６は、前記第２の固液分離設備１４にて処理水と分離された固形分に対して、堆肥化処理、埋立処理等を行う設備である。
【００３６】
また、本実施例の特徴的な構成として、前記調整槽１１に鉄電解槽１７を付設した構成となっている。該鉄電解槽１７は、槽内に陽極と陰極とからなる一対の電極が離間させて対向配置されている。該電極は複数設けられていても良い。前記陽極及び前記陰極には、電流を印加する電源が夫々接続されている。これらの電極は導電性材料から形成され、このうち少なくとも陽極側は、鉄若しくは鉄を含有する合金を含む材料とする。
前記鉄電解槽１７には、前記調整槽１１内の有機性廃棄物の少なくとも一部が引き抜かれて導入される。該有機性廃棄物に浸漬された電極間には電流が印加され、下記反応式により電解反応する。
（陽極）    Ｆｅ  →  Ｆｅ２＋＋２ｅ−
（陰極）    Ｈ２Ｏ＋２ｅ−  →  ２ＯＨ−＋２Ｈ２
この反応により陽極の鉄が第２鉄イオン（Ｆｅ２＋）として液中に溶出する、さらに液中の溶存酸素の作用により第３鉄イオン（Ｆｅ３＋）まで酸化する。
【００３７】
前記鉄電解槽１７に導入された有機性廃棄物に含有されるリンの殆どは、リン酸イオンとして存在する。前記電気分解により生成されたＦｅ３＋は、前記リン酸イオンと反応して下記反応式によりリン酸鉄を生成する。尚、Ｆｅ2＋もリン酸イオンの凝集反応に寄与することは勿論である。
Ｆｅ３＋  ＋  ＰＯ４３−  →  ＦｅＰＯ４
第３鉄イオンを利用した凝集反応において、必要とされる鉄イオンはモル当量でＦｅ／Ｐ＝１．５／１となるため、１．５以上の鉄イオンが供給されるような電位差を前記電極に与えることが好ましい。また、前記鉄電解槽１７は、電極の付着物質を除去するために一定期間毎に逆電圧をかけたり、処理を停止して洗浄したりして電解効率を維持することが好ましい。
前記生成したリン酸鉄、及び残存した鉄イオン（Ｆｅ３＋，Ｆｅ2＋）を含有する有機性廃棄物は、前記調整槽１１に返送されるようになっている。
【００３８】
本実施例１における処理フローを説明する。まず有機性廃棄物は前記前処理設備１０にて前処理された後、前記調整槽１１内に導かれ、ここで酸生成反応及び／又は可溶化が行なわれる。該調整槽１１内の有機性廃棄物の一部又は全量は前記鉄電解槽１７に導入され、該鉄電解槽１７にて溶出した鉄イオンにより有機性廃棄物中のリンが除去され、また該鉄イオンを含有する鉄電解液が前記調整槽１１に戻されることにより、該調整槽１１及びこれ以降のメタン発酵槽１２、活性汚泥処理設備１３にてリン、ＣＯＤ等の溶解性汚濁物質の凝集が進行する。
【００３９】
前記調整槽１１では、酸生成反応及び／又は可溶化により有機性廃棄物が加水分解して低分子化する過程で、ｐＨが下がる現象が起こる。該調整槽１１内のｐＨが下がりすぎると酸廃現象が発生し、反応活性が阻害される惧れがある。しかし、本実施例では、調整槽１１内の電解反応により、陰極からＯＨ−が生成して液がアルカリ側に移行するため、調整槽１１内のｐＨを低下させることなく凝集効果を有する鉄イオンを供給することができる。従って、アルカリ剤等の添加剤を供給することなくメタン発酵に適した性状とすることができる。ここで、生成された鉄イオンにより凝集した凝集物は、後段の固液分離装置１４にて分離、回収される。
【００４０】
本実施例のように、調整槽１１に鉄電解槽１７を付設することによりメタン発酵槽１７内のｐＨを低下させることなく、凝集効果をもつ鉄イオンを供給することができ、後段の水処理設備（固液分離設備）を簡素化することができる。
また、前記汚泥処理設備１６を堆肥化設備とすることが好適である。この堆肥化設備により製造した堆肥中には、原料とする分離汚泥中に残留する鉄イオンが存在するため、堆肥の必須元素であるＦｅイオンを含有した高品質の堆肥とすることができる。
【実施例２】
【００４１】
図２に本実施例２に係る有機性廃棄物の処理システムの概略構成を示す。以下、実施例２乃至実施例９において、上記した実施例１と同様の構成についてはその詳細な説明を省略する。
本実施例２における処理システムは、メタン発酵設備１００と、水処理設備２００の組み合わせからなり、前記メタン発酵設備１００は、有機性廃棄物を前処理する前処理設備１０と、前処理した有機性廃棄物に対して酸生成反応及び／又は可溶化を行なう調整槽１１と、調整した有機性廃棄物に対してメタン生成反応を行なうメタン発酵槽１２と、該メタン発酵槽１２内の有機性廃棄物の少なくとも一部を用いて電解反応により鉄イオンを溶出させる鉄電解槽１７と、を含む。
水処理設備２００は、前記メタン発酵槽１２にて発生した処理液に対して活性汚泥処理を行う活性汚泥処理設備１３と、活性汚泥処にて発生した処理液を固液分離する第２の固液分離設備１４と、分離液に高度処理を施す高度処理設備１５と、分離汚泥に汚泥処理を施す汚泥処理設備１６と、を含む。
【００４２】
本実施例２における処理フローを説明する。有機性廃棄物は前記前処理設備１０にて前処理が行なわれた後、前記調整槽１１内に導かれ、ここで酸生成反応及び／又は可溶化が行なわれる。該調整槽１１にて調整された有機性廃棄物は前記メタン発酵槽１２に導入され、メタン生成反応が行なわれる。一方、該メタン発酵槽１２内の有機性廃棄物の一部又は全量が引き抜かれて前記鉄電解槽１７に導入され、該鉄電解槽１７にて溶出した鉄イオンにより有機性廃棄物中のリン、ＣＯＤ等の溶解性汚濁物質が凝集され、また該鉄イオンを含有する鉄電解液が前記メタン発酵槽１２に戻されることにより、該メタン発酵槽１２及びこれ以降の活性汚泥処理設備１３にて凝集反応が進行する。
【００４３】
また、前記メタン発酵槽１２内では、メタンガスの生成とともに、有機性廃棄物中の硫黄成分から硫化水素（Ｈ２Ｓ）が生成する。この硫化水素は、メタンガスの品質低下を招くのみならず、メタン発酵に阻害を及ぼす場合がある。しかし、本実施例によれば前記鉄電解槽１７で溶出した鉄イオンがメタン発酵槽１２内に供給されるため、難溶性の硫化鉄（ＦｅＳ）が生成され、硫化水素の生成を最小限に抑えることが可能となる。
このように本実施例２によれば、メタン発酵槽１２に鉄電解槽１７を付設することにより、メタン発酵槽１２内のｐＨを低下させることなく凝集効果を有する鉄イオンを供給することができ、後段の水処理設備を簡素化することが可能となるとともに、メタン発酵槽１２での硫化水素の発生を抑制することができる。
メタン発酵槽１２での硫化水素の発生抑制が可能となると、高品質のメタンガスを製造でき、また、回収したメタンガスの脱硫設備を不要或いは小規模化できる。また、脱硫剤を充填した脱硫塔を備えている場合、脱硫剤の交換頻度を低減することができ、ランニングコストを削減できる。
【実施例３】
【００４４】
図３に本実施例３に係る有機性廃棄物の処理システムの概略構成を示す。
本実施例３における処理システムは、メタン発酵設備１００と、水処理設備２００の組み合わせからなり、前記メタン発酵設備１００は、有機性廃棄物を前処理する前処理設備１０と、前処理した有機性廃棄物に対して酸生成反応及び／又は可溶化を行なう調整槽１１と、調整した有機性廃棄物に対してメタン生成反応を行なうメタン発酵槽１２と、を含む。
水処理設備２００は、前記メタン発酵槽１２にて発生した処理液に対して活性汚泥処理を行う活性汚泥処理設備１３と、活性汚泥処にて発生した処理液を固液分離する第２の固液分離設備１４と、分離液に高度処理を施す高度処理設備１５と、分離汚泥に汚泥処理を施す汚泥処理設備１６と、前記活性汚泥処理設備１３内の処理液の少なくとも一部を用い電解反応を行って鉄イオンを溶出させる鉄電解槽１７を含む。
さらに、前記第２の固液分離設備１４からの分離液の少なくとも一部を分岐させ、前記調整槽１１又は前記メタン発酵槽１２の希釈水２３として導入するようにしている。
【００４５】
本実施例３における処理フローを説明する。有機性廃棄物は前記前処理設備１０にて前処理が行なわれた後、前記調整槽１１内に導かれ、ここで酸生成反応及び／又は可溶化が行なわれる。該調整槽１１にて調整された有機性廃棄物は前記メタン発酵槽１２に導入され、メタン生成反応が行なわれる。メタン発酵槽１２にて発生した処理液の一部は、返送汚泥２１として前記調整槽１１に返送されるとともに、他の処理液２２は活性汚泥処理設備１３に導入される。該活性汚泥処理設備１３では活性汚泥処理が施される一方、その処理液の少なくとも一部が引き抜かれて前記鉄電解槽１７に導入され、該鉄電解槽１７にて電解反応により鉄イオンが溶出する。該鉄イオンを含有する鉄電解液は前記活性汚泥処理設備１３に戻されることにより、処理液中のリン、ＣＯＤ等の溶解性汚濁物質が凝集分離される。凝集物は後段の固液分離設備１４により分離液と分離され、汚泥処理設備１６にて処理される。
【００４６】
前記メタン発酵槽１２では有機性廃棄物中に含有されるＢＯＤの多くが除去されているため、前記活性汚泥処理設備１３には、ＣＯＤ、リン、窒素の含有濃度が高い処理液が供給される。従って、該活性汚泥処理設備１３に鉄電解槽１７を付設することにより、ここで確実にリン、ＣＯＤ濃度を低減することができ、溶解性汚濁物質の除去効率を向上させることができる。
また、前記第２の固液分離設備１４にて固液分離された分離液は、有機物、ＣＯＤ、窒素、リンの殆どが除去されているため、その一部を希釈水２３として前記調整槽１１及び／又はメタン発酵槽１２に返送することにより、希釈水としての働きの他に、分離液中に残留する鉄イオンがさらなる凝集効果をもたらすとともに、槽内のｐＨ低下の抑制、及び硫化水素の発生抑制に寄与できる。
【実施例４】
【００４７】
図４に本実施例４に係る有機性廃棄物の処理システムの概略構成を示す。
本実施例４における処理システムは、メタン発酵設備１００と、水処理設備２００の組み合わせからなり、前記メタン発酵設備１００は、有機性廃棄物に前処理を行なう前処理設備１０と、前処理した有機性廃棄物に対して酸生成反応及び／又は可溶化を行なう調整槽１１と、調整した有機性廃棄物に対してメタン生成反応を行なうメタン発酵槽１２と、メタン発酵により発生した処理液を固液分離する第１の固液分離設備１８と、固液分離した分離汚泥に堆肥化処理等を施す汚泥処理設備１６と、前記調整槽１１内の有機性廃棄物を少なくとも一部用いて電気分解を行って鉄イオンを溶出させる鉄電解槽１７と、を含む。また、前記第１の固液分離設備１８にて分離した分離液２５の一部を前記調整槽１１（又はメタン発酵槽１２）に返送するとともに、分離液２５の他の一部を活性汚泥処理設備１３に導入するようになっている。さらに、前記第１の固液分離設備１８からの分離汚泥の一部は返送汚泥２４として前記調整槽１１に返送するようにしている。
水処理設備２００は、前記第１の固液分離設備１８からの分離液２５に対して活性汚泥処理を行う活性汚泥処理設備１３と、活性汚泥処にて発生した処理液を固液分離する第２の固液分離設備１４と、分離液に高度処理を施す高度処理設備１５と、を含み、分離汚泥２６を前記汚泥処理設備１６に導入するようになっている。
【００４８】
本実施例４における処理フローを説明する。有機性廃棄物は前記前処理設備１０にて前処理が行なわれた後、前記調整槽１１内に導かれ、ここで酸生成反応及び／又は可溶化が行なわれる。同時に、調整槽１１内の有機性廃棄物の少なくとも一部は前記鉄電解槽１７に導入され、該鉄電解槽１７にて電解反応により鉄イオンが溶出され、該鉄イオンを含有する鉄電解液は前記調整槽１１に導入されて、有機性廃棄物に含有される溶解性汚濁物質が凝集分離される。
さらに調整槽１１から排出された有機性廃棄物はメタン発酵槽１２に導入されてメタン生成反応が行なわれ、ここで発生した処理液は前記第１の固液分離設備１８にて固液分離された後に汚泥処理設備１６にて分離汚泥の処理が行われる。
一方、前記固液分離された分離液２５は、前記活性汚泥処理設備１３にて活性汚泥処理された後に第２の固液分離設備にて固液分離され、分離液は高度処理設備１５へ、分離汚泥２６は前記汚泥処理設備へ導入される。
【００４９】
本実施例のように、メタン発酵槽１２の後段に第１の固液分離設備１８を設置することによって、活性汚泥処理設備１３内におけるＳＳ濃度の調整が容易となる。また、前記第１の固液分離設備１８から排出されるリン、ＳＳが一部除去された分離液２５を前記調整槽１１（又はメタン発酵槽１２）の希釈水として用いることによって、メタン発酵設備１００の負荷を低減することが可能となる。
【実施例５】
【００５０】
図５に本実施例５に係る有機性廃棄物の処理システムの概略構成を示す。
本実施例５における処理システムは、メタン発酵設備１００と、水処理設備２００の組み合わせからなり、前記メタン発酵設備１００は、有機性廃棄物に前処理を行なう前処理設備１０と、前処理した有機性廃棄物に対して酸生成反応及び／又は可溶化を行なう調整槽１１と、調整した有機性廃棄物に対してメタン生成反応を行なうメタン発酵槽１２と、メタン発酵により発生した処理液を固液分離する第１の固液分離設備１８と、分離汚泥に堆肥化処理等を施す汚泥処理設備１６と、前記分離液２５の一部又は全量を用いて電解反応を行なって鉄イオンを溶出させる鉄電解槽１７と、を含む。また、前記分離液２５の一部は前記調整槽１１（又はメタン発酵槽１２）に返送し、該分離液２５の他の一部は活性汚泥処理設備１３に導入するようにしている。
水処理設備２００は、前記第１の固液分離設備１８からの分離液２５に対して活性汚泥処理を行う活性汚泥処理設備１３と、活性汚泥処にて発生した処理液を固液分離する第２の固液分離設備１４と、分離液に高度処理を施す高度処理設備１５と、を含む。
【００５１】
本実施例５における処理フローを説明する。有機性廃棄物は前記前処理設備１０にて前処理が行なわれた後、前記調整槽１１内に導かれ、ここで酸生成反応及び／又は可溶化が行なわれ、次にメタン発酵槽１２に導入されてメタン生成反応が行なわれる。メタン発酵槽１２にて発生した処理液は前記第１の固液分離設備１８にて固液分離される。
固液分離された分離液２５の一部又は全量は前記鉄電解槽１７に導入され、該鉄電解槽１７にて電解反応により鉄イオンが溶出される。該鉄イオンを含有する鉄電解液は前記調整槽１１（又はメタン発酵槽１２）又は前記活性汚泥処理設備１３に導入される。この鉄電解液により液中の溶解性汚濁物質が凝集分離され、凝集物は第１、第２の固液分離設備１８、１４により処理液から分離、除去される。
【００５２】
本実施例では、前記メタン発酵槽１２の後段に第１の固液分離設備１８を設置し、さらに該第１の固液分離設備１８からの分離液を前記鉄電解槽１７に導入し、鉄イオンを溶出させた後に前記調整槽１１（又はメタン発酵槽１２）或いは活性汚泥処理設備１３に導入している。このように、固液分離後のＳＳ濃度が低い分離液に鉄電解を行なうことにより、配管の閉塞、発泡の危険性が低く、安定運転が可能で安全性の高いシステムを提供することが可能となる。
【実施例６】
【００５３】
図６に本実施例６に係る有機性廃棄物の処理システムの概略構成を示す。
本実施例６における処理システムは、メタン発酵設備１００と、水処理設備２００の組み合わせからなり、前記メタン発酵設備１００は、有機性廃棄物に前処理を行なう前処理設備１０と、前処理した有機性廃棄物に対して酸生成反応及び／又は可溶化を行なう調整槽１１と、調整した有機性廃棄物に対してメタン生成反応を行なうメタン発酵槽１２と、メタン発酵により発生した処理液を固液分離する第１の固液分離設備１８と、分離汚泥に堆肥化処理等を施す汚泥処理設備１６と、を含む。また、前記固液分離設備１８の分離液２５は活性汚泥処理設備１３に導入され、分離汚泥の一部は返送汚泥２４として前記調整槽１１に返送されるようになっている。
【００５４】
水処理設備２００は、前記第１の固液分離設備１８からの分離液２５に対して活性汚泥処理を行う活性汚泥処理設備１３と、活性汚泥処にて発生した処理液を固液分離する第２の固液分離設備１４と、固液分離した分離液に高度処理を施す高度処理設備１５と、前記活性汚泥処理設備１３内の処理液の少なくとも一部を用いて電解反応を行って鉄イオンを溶出させる鉄電解槽１７と、を含む。また、前記鉄電解槽１７で溶出させた鉄イオンを含む鉄電解液の少なくとも一部を希釈水２７として前記調整槽１１及び／又は前記メタン発酵槽１２に返送するようにしている。さらに、分離汚泥２６を前記汚泥処理設備１６に導入するようにしている。
【００５５】
本実施例６における処理フローを説明する。有機性廃棄物は前記前処理設備１０にて前処理が行なわれた後、前記調整槽１１内に導かれ、ここで酸生成反応及び／又は可溶化が行なわれ、次にメタン発酵槽１２に導入されてメタン生成反応が行なわれる。メタン発酵槽１２にて発生した処理液は前記第１の固液分離設備１８にて固液分離される。固液分離された分離液２５は活性汚泥処理設備１３に導入される。
前記活性汚泥処理設備１３では、前記分離液２５の活性汚泥処理が行なわれるとともに、その少なくとも一部が引き抜かれて前記鉄電解槽１７に導入され、該鉄電解槽１７にて電解反応により溶出した鉄イオンにより有機性廃棄物中のリン、ＣＯＤが凝集除去され、また該鉄イオンを含有する鉄電解液が前記活性汚泥処理設備１３に戻されることにより、リン、ＣＯＤが凝集分離される。さらに、前記鉄電解槽１７から排出される鉄電解液の少なくとも一部は、希釈水２７として前記調整槽１１及び／又は前記メタン発酵槽１２に返送される。
【００５６】
本実施例によれば、メタン発酵槽１２の後段に第１の固液分離設備１８を設置しているため、活性汚泥処理設備１３内のＳＳ濃度管理が容易となると同時に、前記活性汚泥処理設備１３に付設した鉄電解槽１７から排出する鉄電解液の少なくとも一部を前記調整槽１１及び／又は前記メタン発酵槽１２に導入しているため、リン、ＣＯＤ等の凝集効率が高く、確実にこれらの溶解性汚濁物質を除去することが可能となる。
【実施例７】
【００５７】
図７に本実施例７に係る有機性廃棄物の処理システムの概略構成を示す。
本実施例７における処理システムは、メタン発酵設備１００と、水処理設備２００の組み合わせからなり、前記メタン発酵設備１００は、有機性廃棄物に前処理を行う前処理設備１０と、前処理した有機性廃棄物に対して酸生成反応及び／又は可溶化を行なう調整槽１１と、調整した有機性廃棄物に対してメタン生成反応を行なうメタン発酵槽１２と、メタン発酵により発生した処理液を固液分離する第１の固液分離設備１８と、分離汚泥に堆肥化処理等を施す汚泥処理設備１６と、を含む。また、前記第１の固液分離設備１８にて分離した分離汚泥の一部を、返送汚泥２４として前記調整槽１１（又はメタン発酵槽１２）に返送し、分離液２５を活性汚泥処理設備１３に導入するようにしている。
水処理設備２００は、前記分離液２５に対して活性汚泥処理を行う活性汚泥処理設備１３と、活性汚泥処にて発生した処理液を固液分離する第２の固液分離設備１４と、を含み、前記固液分離設備１８、１４により固液分離した分離液２８の少なくとも一部を前記鉄電解槽１７に供給するようにしている。
【００５８】
本実施例７における処理フローを説明する。有機性廃棄物は前記前処理設備１０にて前処理が行なわれた後、前記調整槽１１内に導かれ、ここで酸生成反応及び／又は可溶化が行なわれ、次にメタン発酵槽１２に導入されてメタン生成反応が行なわれ、ここで発生した処理液は前記第１の固液分離設備１８にて固液分離された後に汚泥処理設備１６にて分離汚泥の処理が行われる。一方、固液分離された分離液２５は活性汚泥処理設備１３にて活性汚泥処理された後に前記第２の固液分離設備１４にて固液分離され、分離液は高度処理設備１５に導入される。さらに、前記固液分離設備１８、１４にて固液分離された分離液２８の少なくとも一部は分岐され、前記鉄電解槽１７に導入される。ここで、電解反応により溶出した鉄イオンを含有する鉄電解液は前記調整槽１１及び／又は前記メタン発酵槽１２に導入され、有機性廃棄物中のリン、ＣＯＤが凝集除去される。
【００５９】
本実施例のように鉄電解槽１７への供給液として、メタン発酵後の固液分離液又は水処理設備における固液分離液を用いることにより、ＳＳ濃度、窒素濃度が低い中で鉄電解を行なうことができ、配管の閉塞、発泡の危険性が低く、安定運転が可能で安全性の高いシステムを提供することが可能となる。
また、前記鉄電解槽１７への供給液は、プロセス用水２９を利用することもできる。ここでプロセス用水とは、排水処理水を高水質化してシステム内で再利用可能とした水をいう。このように、ＳＳ、窒素分が殆ど含有されないプロセス用水２９を用いることにより、安定した鉄イオンの供給が可能となる。尚、メタン発酵処理においては、従来より希釈水としてプロセス用水を利用するシステムが多く用いられているが、この希釈水を鉄電解槽１７の供給液とすることが最も好ましく、これによりランニングコストの削減が可能となる。
【実施例８】
【００６０】
図８に本実施例８に係る有機性廃棄物の処理システムの概略構成を示す。
本実施例８における処理システムは、上記した実施例１〜７の構成に適用できるものであり、その特徴的な構成は、水処理設備２００において、前記第１の固液分離設備１８にて分離された分離液２５を他の液状有機性廃棄物と併せて活性汚泥処理設備１３に導入し、活性汚泥処理を行う点である。前記液状有機性廃棄物は、例えば、し尿、家畜糞尿、有機性汚泥、生活廃水、工場廃水等の有機性廃棄物を対象とすることができる。該液状有機性廃棄物を一旦受入貯留設備３０に貯留した後、ＳＳ濃度等を考慮して前記分離液２５に適宜混合し、活性汚泥処理設備１３にて処理を行うものである。
【００６１】
通常、メタン発酵により発生した処理液を活性汚泥処理するには、活性汚泥処理の前段でメタノール等の水素供与体を供給することが多い。これは、メタン発酵により有機物の殆どが除去されてしまうためである。しかし、本実施例によれば、他の液状有機性廃棄物を活性汚泥処理設備１３に供給することにより、水素供与体の供給を不要或いは低減することが可能となる。尚、本実施例において併せて処理する液状有機性廃棄物は、窒素含有率が低く、且つ炭素含有率が高いものが好ましい。
【実施例９】
【００６２】
図９に本実施例９に係る有機性廃棄物の処理システムの概略構成を示す。
本実施例９における処理システムは、上記した実施例１〜８の構成に適用できるものである。本実施例は、水処理設備２００において、前記第２の固液分離設備１４にて分離された分離液を電解脱窒素装置３１に導入するようにしている。該電解脱窒素装置３１では、分離液を電気分解することにより、次亜塩素酸系の強酸化物質を生成し、該強酸化物質の酸化作用により分離液に含有される窒素分を除去する電解槽を備え、窒素除去機能の安定化を図っている。
電解脱窒素処理は、次亜塩素酸系のＨＣｌ生成によりｐＨが低下するため、ｐＨの調整が必要となる。本実施例では鉄電解槽１７を設けているため、ｐＨをアルカリ側に移行させることができ、ｐＨ調整に用いる薬品量を抑制若しくは不要化できる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の実施例１に係るシステムを示す概略構成図であって、調整槽に鉄電解槽を付設した図である。
【図２】本発明の実施例２に係るシステムを示す概略構成図であって、メタン発酵槽に鉄電解槽を付設した図である。
【図３】本発明の実施例３に係るシステムを示す概略構成図であって、活性汚泥処理設備に鉄電解槽を付設した図である。
【図４】本発明の実施例４に係るシステムを示す概略構成図であって、メタン発酵設備側に固液分離設備を設けた図である。
【図５】本発明の実施例５に係るシステムを示す概略構成図であって、メタン発酵設備側に固液分離設備を設け、分離液ラインに鉄電解槽を付設した図である。
【図６】本発明の実施例６に係るシステムを示す概略構成図であって、鉄電解液を調整槽に導入するラインを設けた図である。
【図７】本発明の実施例７に係るシステムを示す概略構成図であって、メタン発酵又は水処理後の固液分離液を鉄電解槽に導入するラインを設けた図である。
【図８】本発明の実施例８に係るシステムを示す概略構成図であって、液状有機性廃棄物を活性汚泥処理設備に投入するようにした図である。
【図９】本発明の実施例９に係るシステムを示す概略構成図であって、水処理設備に電解脱窒素装置を設けた図である。
【図１０】従来の有機性廃棄物の処理システムを示す図である。
【図１１】従来の有機性廃棄物の処理システムを示す図である。
【符号の説明】
【００６４】
１０    前処理設備
１１    調整槽
１２    メタン発酵槽
１３    活性汚泥処理設備
１４    第２の固液分離設備
１５    高度処理設備
１６    汚泥処理設備
１７    鉄電解槽
１８    第１の固液分離設備
２０    メタンガス
２１、２４  返送汚泥
２２    処理液
２３    一部希釈水
２５、２８  分離液
２６    分離汚泥
２７    鉄電解液
２９    プロセス用水
３１    電解脱窒素装置
１００  メタン発酵設備
２００  水処理設備
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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