(57)【要約】【課題】  消化処理におけるｐＨ値を制御することによって、消化槽あるいは消化汚泥移送管のＭＡＰスケール析出による被害をこうむることなく、また、後段のりん回収工程におけるりん回収率を向上させることができる。【解決手段】  消化槽１内の汚泥のｐＨをｐＨ測定器３によって測定し、このｐＨ測定値に応じて消化槽１内の汚泥に酸注入装置２から酸を添加する。【選択図】  図１
2006150212.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
消化槽内の汚泥のｐＨを測定し、このｐＨ測定値に応じて前記消化槽内の汚泥または消化処理前の汚泥に酸を添加することを特徴とする、有機性廃棄物の消化処理方法。
【請求項２】
消化処理後の汚泥のｐＨを測定し、このｐＨ測定値に応じて前記消化槽内の汚泥に酸を添加することを特徴とする、有機性廃棄物の消化処理方法。
【請求項３】
酸添加後の汚泥のｐＨを０．３〜１．０低下させることを特徴とする、請求項１または２記載の、有機性廃棄物の消化処理方法。
【請求項４】
消化槽内の汚泥または消化処理後の汚泥のｐＨを測定し、このｐＨ測定値に応じて消化処理後の汚泥に酸を添加することを特徴とする、有機性廃棄物の消化処理方法。
【請求項５】
酸添加後の汚泥のｐＨを０．３以上低下させることを特徴とする、請求項４に記載の、有機性廃棄物の消化処理方法。
【請求項６】
有機性廃棄物を可溶化処理後に消化処理する、有機性廃棄物の消化処理方法において、消化槽内の汚泥または消化処理後の汚泥のｐＨを測定し、このｐＨ測定値に応じて可溶化処理後の汚泥に酸を添加することを特徴とする、有機性廃棄物の消化処理方法。
【請求項７】
酸添加後の消化槽内の汚泥または消化処理後の汚泥のｐＨを０．３〜１．０低下させることを特徴とする、請求項６記載の、有機性廃棄物の消化処理方法。
【請求項８】
有機性廃棄物を可溶化処理後に消化処理する、有機性廃棄物の消化処理方法において、消化槽内の汚泥または消化処理後の汚泥のｐＨを測定し、このｐＨ測定値に応じて前記可溶化槽内の汚泥に酸を添加することを特徴とする、有機性廃棄物の消化処理方法。
【請求項９】
酸添加後の前記可溶化槽内の汚泥のｐＨを０．３〜１．０低下させることを特徴とする請求項８に記載の、有機性廃棄物の消化処理方法。
【請求項１０】
消化槽と、汚泥のｐＨを測定するｐＨ測定器と、汚泥に酸を添加する酸添加手段とを備え、前記ｐＨ測定器は、前記消化槽内の汚泥または消化後の汚泥のｐＨを測定し、前記酸添加手段は、消化処理前の汚泥、前記消化槽内の汚泥または消化処理後の汚泥に酸を添加することを特徴とする、有機性廃棄物の消化処理装置。
【請求項１１】
可溶化槽と、消化槽と、汚泥のｐＨを測定するｐＨ測定器と、汚泥に酸を添加する酸添加手段とを備え、前記ｐＨ測定器は、前記消化槽内の汚泥または消化処理後の汚泥のｐＨを測定し、前記酸添加手段は、前記可溶化槽内の汚泥または可溶化処理後の汚泥に酸を添加することを特徴とする、有機性廃棄物の消化処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、有機性廃棄物の消化処理方法および装置、特に、消化処理工程の前後において有機性廃棄物中のりんの回収工程を含む、有機性廃棄物の消化処理方法および装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、嫌気性消化処理においては、多くの場合、下水処理汚泥や畜糞あるいは厨芥等の有機性廃棄物を３０℃〜６０℃程度の温度で数十日間嫌気的条件にて攪拌するという操作が行われており、有機性廃棄物を分解してメタンガスおよび炭酸ガスに転換すると共に、汚泥発生量を低減するという役割を果たしている。
【０００３】
また、嫌気性消化処理に伴って、汚泥中の微生物体内のりんが溶解性のりん酸イオンとして消化液中に溶出するため、近年では消化処理とりん晶析処理とを組み合わせて、りんの回収をも効率的に行おうとするプロセスも提案されている。さらに、消化処理効率を向上させるために、有機性廃棄物を超音波照射や物理的摩砕等の手段によって可溶化した後に消化処理を行う手法に関しても検討されている。
【０００４】
【非特許文献１】「用水と廃水」１９８７，Ｖｏｌ.２９，Ｎｏ.７，ｐｐ.６３０〜６４０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、長期間消化槽を運転すると、消化処理後の汚泥の移送配管にスケールが形成され、配管に詰まりが生じるトラブルが生じる場合がある。スケールを形成する物質は、嫌気性消化処理の過程において液相中の濃度が上昇するりん酸イオンおよびアンモニア性窒素と、マグネシウムイオンとが結合して生成するりん酸アンモニウムマグネシウム（以下、ＭＡＰと略記する。）であるとされている（非特許文献１参照）。ＭＡＰによるスケールの形成は、配管閉塞により装置の運転に支障を及ぼすだけでなく、りん回収を行う場合には，晶析処理時のりん酸イオン濃度が低下してりん回収量が低減するという問題も生じる。
【０００６】
従って、この発明の目的は、ＭＡＰスケール形成によるトラブルが生じず、また、りんの回収にも悪影響を及ぼさない、有機性廃棄物の消化処理方法および装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明は、上述した目的を達成するためになされたものであって、下記を特徴とするものである。
【０００８】
請求項１記載の発明は、消化槽内の汚泥のｐＨを測定し、このｐＨ測定値に応じて前記消化槽内の汚泥または消化処理前の汚泥に酸を添加することに特徴を有するものである。この発明によれば、消化槽内の汚泥または消化処理後の汚泥に酸を添加して、消化槽のｐＨを低下させることによって、消化汚泥からのＭＡＰの析出を抑制することができる。
【０００９】
請求項２記載の発明は、消化処理後の汚泥のｐＨを測定し、このｐＨ測定値に応じて前記消化槽内の汚泥に酸を添加することに特徴を有するものである。この発明によれば、消化処理後の汚泥に酸を添加して、消化槽のｐＨを低下させることによって、消化汚泥からのＭＡＰの析出を抑制することができる。
【００１０】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、酸添加後の汚泥のｐＨを０．３〜１．０低下させることに特徴を有するものである。この発明によれば、ｐＨの制御範囲を規定することによって、ＭＡＰの生成を抑制しつつ消化処理を円滑に進めることが可能となる。
【００１１】
請求項４記載の発明は、消化槽内の汚泥または消化処理後の汚泥のｐＨを測定し、このｐＨ測定値に応じて消化処理後の汚泥に酸を添加することに特徴を有するものである。この発明によれば、消化処理後の汚泥に酸を添加することによって、消化処理の過程で形成されたＭＡＰを溶解することができる。
【００１２】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の発明において、酸添加後の汚泥のｐＨを０．３以上低下させることに特徴を有するものである。この発明によれば、ｐＨの制御範囲を規定することにより、ＭＡＰの溶解反応を効率的に進めることができる。
【００１３】
請求項６記載の発明は、有機性廃棄物を可溶化処理後に消化処理する、有機性廃棄物の消化処理方法において、消化槽内の汚泥または消化処理後の汚泥のｐＨを測定し、このｐＨ測定値に応じて可溶化処理後の汚泥に酸を添加することに特徴を有するものである。この発明によれば、可溶化処理後の汚泥に酸を添加することによって、消化槽内の汚泥のｐＨを低下させることができるので、消化汚泥からのＭＡＰの析出を抑制することができる。
【００１４】
請求項７記載の発明は、請求項６記載の発明において、酸添加後の消化槽内の汚泥または消化処理後の汚泥のｐＨを０．３〜１．０低下させることに特徴を有するものである。この発明によれば、ｐＨの制御範囲を規定することにより、ＭＡＰの生成を抑制しつつ消化処理を円滑に進めることが可能となる。
【００１５】
請求項８記載の発明は、有機性廃棄物を可溶化処理後に消化処理する、有機性廃棄物の消化処理方法において、消化槽内の汚泥または消化処理後の汚泥のｐＨを測定し、このｐＨ測定値に応じて前記可溶化槽内の汚泥に酸を添加することに特徴を有するものである。この発明によれば、可溶化槽内の汚泥に酸を添加することによって、可溶化処理効率を向上させることができると共に、消化槽内の汚泥のｐＨを低下させることができるので、消化汚泥からのＭＡＰの析出を抑制することができる。
【００１６】
請求項９記載の発明は、請求項８記載の発明において、酸添加後の可溶化槽内の汚泥のｐＨを０．３〜１．０低下させることに特徴を有するものである。この発明によれば、可溶化槽内の汚泥のｐＨの制御範囲を規定することにより、ＭＡＰの生成を抑制しつつ可溶化処理を効率化することが可能となる。
【００１７】
請求項１０記載の発明は、消化槽と、汚泥のｐＨを測定するｐＨ測定器と、汚泥に酸を添加する酸添加手段とを備え、前記ｐＨ測定器は、前記消化槽内の汚泥または消化後の汚泥のｐＨを測定し、前記酸添加手段は、消化処理前の汚泥、前記消化槽内の汚泥または消化処理後の汚泥に酸を添加することに特徴を有するものである。
【００１８】
請求項１１記載の発明は、可溶化槽と、消化槽と、汚泥のｐＨを測定するｐＨ測定器と、汚泥に酸を添加する酸添加手段とを備え、前記ｐＨ測定器は、前記消化槽内の汚泥または消化処理後の汚泥のｐＨを測定し、前記酸添加手段は、前記可溶化槽内の汚泥または可溶化処理後の汚泥に酸を添加することに特徴を有するものである。
【発明の効果】
【００１９】
この発明によれば、消化処理におけるｐＨ値を制御することによって、消化槽あるいは消化汚泥移送管のＭＡＰスケール析出による被害をこうむることなく、また、後段のりん回収工程におけるりん回収率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
次に、この発明の、有機性廃棄物の処理方法の一実施形態を、図面を参照しながら説明する。
【００２１】
実施形態１
図１は、この発明の、有機性廃棄物の処理方法を示す概略工程図である。
【００２２】
図１において、１は、消化槽、２は、酸添加手段としての酸注入装置、３は、ｐＨ測定器、８は、消化槽１内に設けられた攪拌機である。
【００２３】
下水汚泥等の有機性廃棄物は、消化槽１において嫌気的条件において保持され、有機物が加水分解および酸発酵の各段階を経て、最終的にメタン発酵処理され、主としてメタンガスおよび炭酸ガスに分解される。この際、消化槽１内のｐＨ値は、ｐＨ測定器３により計測され、計測値に応じて酸注入装置２から酸が消化槽１に注入されて、消化槽１内の汚泥のｐＨ値が適切な値に保持される。
【００２４】
ここで、酸注入装置２によって注入される酸は、メタン発酵反応における基質となり得る有機酸ではなく、鉱酸（無機酸）を用いることが望ましい。用いる鉱酸には、特に制約はなく様々な酸を用いることができるが、硫酸または塩酸が薬品コストが低いために好ましい。
【００２５】
嫌気性消化反応においては、たんぱく質の分解に伴うアンモニア性窒素の生成や有機酸の消費等、ｐＨの高まる方向の反応が生じるため、処理対象物に比べて消化汚泥のｐＨ値は高くなる傾向にある。一般に、下水汚泥を対象とした消化処理の場合、消化汚泥のｐＨ値は、７．５〜８．０の範囲にあることが多い。一方、消化反応に伴って微生物体内のりんは、りん酸イオンとして消化液中に溶出し、一旦、りん酸イオン濃度が高まるものの、共存するマグネシウムイオンやアンモニア性窒素と反応してＭＡＰ結晶を形成し、消化槽内や消化汚泥移送管中で析出してスケールとなり、正常な運転管理を阻害する要因となることがある。
【００２６】
このＭＡＰ生成反応の溶解度積は、下記（１）式に示す通りであり、ＭＡＰスケールの析出の度合は、イオン濃度の他にｐＨ値によって大きく影響を受けることが分かる。
【００２７】
〔Ｍｇ2+〕＊〔ＮＨ4+〕＊〔ＯＨ-〕＊〔ＨＰＯ4-〕＝一定    ---（１）
【００２８】
多くの場合には、ｐＨ値を０．５前後低下させるだけで、溶存りん酸濃度は、１０〜５０ｍｇ／Ｌ上昇して、ＭＡＰスケール生成の問題が小さくなる。
【００２９】
図５に、ＮＨ4−Ｎ濃度：１１００ｍｇ／Ｌ、ｐＨ：８．０、ＰＯ4−Ｐ濃度：１２５ｍｇ／Ｌの下水汚泥に関し、ｐＨを変化させた場合のＰＯ4−Ｐ濃度の変化を、上記（１）式より算出した結果を示す。
【００３０】
同図から明らかなように、ｐＨの変化が０．３を下回ると、ＰＯ4−Ｐ濃度の変化幅が２０ｍｇ／Ｌより小さくなる場合が多くなり、ｐＨ制御の効果が顕著には見られなくなる。一方、消化槽内のｐＨ低下幅を１．０を超えて大きく設定すると、消化槽内のｐＨが低くなり過ぎるため、嫌気性消化反応に寄与する微生物群の活動における最適ｐＨ域を下回り、消化反応が不十分となるため、反応効率の低下や異常発泡による運転管理トラブル発生等の事態に陥ることが多い。従って、この発明では、酸添加後の汚泥のｐＨを０．３〜１．０低下させる。
【００３１】
なお、上記実施形態１において、ｐＨ測定器３は、消化槽１内に設置されているが、消化汚泥移送管４に設置しても同様の効果が得られる。また、上記実施形態１において、酸注入装置２は、消化槽１に酸を注入するものであるが、消化処理前の有機性廃棄物、すなわち、有機性廃棄物移送管５に注入しても同様の効果が得られる。
【００３２】
実施形態２
図２は、この発明の、有機性廃棄物の処理方法の別の実施形態を示す概略工程図である。
【００３３】
図２において、１は、消化槽、２は、酸注入装置、３は、ｐＨ測定器、８は、消化槽１内に設けられた攪拌機である。
【００３４】
この実施形態は、消化処理後の汚泥のｐＨをｐＨ測定器３により測定し、酸注入装置２から酸を消化汚泥移送管４に注入するため、酸注入に伴う消化槽１内の汚泥のｐＨの低下が無いことから、酸注入量は、消化反応に及ぼす影響を考慮する必要が無い。従って、酸添加後のｐＨ低下幅の上限値を限定する必要はない。
【００３５】
なお、上記実施形態２において、消化槽１内の汚泥のｐＨを測定しても良い。
【００３６】
実施形態３
図３は、この発明の、有機性廃棄物の処理方法のさらに別の実施形態を示す概略工程図である。
【００３７】
図３において、１は、消化槽、２は、酸注入装置、３は、ｐＨ測定器、４は、消化汚泥移送管、６は、酸発酵槽、７は、可溶化槽、８は、消化槽１内に設けられた攪拌機である。
【００３８】
この実施形態は、有機性廃棄物の嫌気性消化処理効率を向上させるため、消化の前処理として酸発酵槽６により酸発酵を行い、さらに、酸発酵汚泥を可溶化槽７により可溶化するものである。すなわち、消化槽１内の汚泥のｐＨをｐＨ測定器３により測定し、このｐＨ測定値に応じて可溶化処理後の汚泥に酸注入装置２から酸を添加する。
【００３９】
この実施形態では、加水分解および有機酸生成反応を主として酸発酵槽６が担い、メタン発酵反応を消化槽１が担っており、それぞれ微生物相が最適化されることからシステム全体の処理効率を向上せしめることが可能である。また、酸発酵槽６では、酸発酵菌が増殖するが、それを可溶化して微生物が処理しやすい形態に変化させる機能を可溶化槽７が果たしている。
【００４０】
可溶化槽７に用いられる可溶化処理としては、アルカリ注入や熱処理、超音波処理、さらには摩砕処理等の手段を適用することが可能である。これらの可溶化処理を導入することによって、有機性廃棄物中のりんの溶出量が増加するため、この実施形態における消化汚泥のｐＨ値制御がＭＡＰスケール形成やりん回収量に及ぼす影響は大きい。
【００４１】
なお、この実施形態において、消化処理後の汚泥のｐＨをｐＨ測定器３により測定しても良い。
【００４２】
実施形態４
図４は、この発明の、有機性廃棄物の処理方法のさらに別の実施形態を示す概略工程図である。
【００４３】
図４において、１は、消化槽、２は、酸注入装置、３は、ｐＨ測定器、４は、消化汚泥移送管、７は、可溶化槽、８は、消化槽１内に設けられた攪拌機である。
【００４４】
この実施形態は、有機性廃棄物の嫌気性消化処理効率を向上させるため、消化の前処理として有機性廃棄物を可溶化槽７により可溶化するものである。すなわち、消化槽１内の汚泥のｐＨをｐＨ測定器３により測定し、このｐＨ測定値に応じて可溶化処理槽７内に汚泥に酸注入装置２から酸を添加する。
【００４５】
この実施形態では、酸注入は、消化槽１あるいは消化汚泥移送管４におけるＭＡＰ析出抑制のみならず、有機性廃棄物の可溶化効率の機能を果たすことも期待される。特に、酸化力のある硫酸を用いると好適である。
【００４６】
なお、この実施形態において、消化処理後の汚泥のｐＨをｐＨ測定器３により測定しても良い。
【実施例】
【００４７】
次に、この発明を実施例によりさらに説明する。
【００４８】
図１〜図４に示すこの発明の消化処理方法によって下水汚泥を嫌気性消化処理した。処理条件を表１に示し、処理結果を表２に示す。
【００４９】
【表１】
2006150212.tif 000003
【００５０】
【表２】
2006150212.tif 000004
【００５１】
表２から明らかなように、消化槽内の汚泥の汚泥に酸を添加しない場合の消化汚泥りん酸イオン濃度は、７０ｍｇ／Ｌであったが、図１〜図４に示すこの発明の消化処理方法によって硫酸を添加した場合の消化汚泥りん酸イオン濃度は、何れも、７０ｍｇ／Ｌを大幅に超えており、高いりん回収効率が得られることが分かった。特に、実験Ｎｏ．３の方法によるりん回収効率は高いことが分かった。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】この発明の、有機性廃棄物の処理方法を示す概略工程図である。
【図２】この発明の、有機性廃棄物の処理方法の別の実施形態を示す概略工程図である。
【図３】この発明の、有機性廃棄物の処理方法のさらに別の実施形態を示す概略工程図である。
【図４】この発明の、有機性廃棄物の処理方法のさらに別の実施形態を示す概略工程図である。
【図５】下水汚泥に関し、ｐＨを変化させた場合のＰＯ4−Ｐ濃度の変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５３】
１：消化槽
２：酸注入装置
３：ｐＨ測定器
４：消化汚泥移送管
５：有機性廃棄物移送管
６：酸発酵槽
７：可溶化槽
８：攪拌機
【図１】
2006150212.tif 000005
【図２】
2006150212.tif 000006
【図３】
2006150212.tif 000007
【図４】
2006150212.tif 000008
【図５】
2006150212.tif 000009