(57)【要約】【課題】バイオガスの発生量を向上できる有機性廃棄物処理システムを提供する。【解決手段】有機性廃棄物処理システムは、消化設備及び可溶化設備を備える。消化設備は有機物を含む処理対象物を消化してバイオガスを生成する。可溶化設備は前記処理対象物を可溶化して消化設備に供給する。前記可溶化設備は、供給部材、可溶化槽、循環経路、加圧部材、気体発生部及び破砕器を備える。供給部材は前記可溶化設備に前記処理対象物を供給する。可溶化槽は可溶化された前記処理対象物を貯留する。循環経路は前記可溶化槽の前記処理対象物を循環させて前記可溶化槽に戻す。加圧部材は前記可溶化槽の前記処理対象物を加圧して前記循環経路に流す。気体発生部は気体を前記処理対象物に供給する。破砕器は前記循環経路上に設けられ、前記気体発生部から供給された前記気体と前記処理対象物とを混合して圧力変動によって前記処理対象物内の固形物を破砕する。【選択図】図１
2019025428.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機物を含む処理対象物を消化してバイオガスを生成する消化設備と、
前記処理対象物を可溶化して消化設備に供給する可溶化設備と、
を備え、
前記可溶化設備は、
前記可溶化設備に前記処理対象物を供給する供給部材と、
可溶化された前記処理対象物を貯留する可溶化槽と、
前記可溶化槽の前記処理対象物を循環させて前記可溶化槽に戻す循環経路と、
前記可溶化槽の前記処理対象物を加圧して前記循環経路に流す加圧部材と、
気体を前記処理対象物に供給する気体発生部と、
前記循環経路上に設けられ、前記気体発生部から供給された前記気体と前記処理対象物とを混合して圧力変動によって前記処理対象物内の固形物を破砕する破砕器と、
を備える有機性廃棄物処理システム。
【請求項２】
前記加圧部材による前記処理対象物の流量は、前記供給部材による前記処理対象物の流量よりも多い
請求項１に記載の有機性廃棄物処理システム。
【請求項３】
前記気体発生部は、オゾンを前記気体として供給する
請求項１または２に記載の有機性廃棄物処理システム。
【請求項４】
前記可溶化設備は、前記循環経路を流れる前記処理対象物に過酸化水素を供給する過酸化水素供給部を更に備える
請求項１から３のいずれか１項に記載の有機性廃棄物処理システム。
【請求項５】
前記過酸化水素供給部は、前記処理対象物に１００ｐｐｍ以下の前記過酸化水素を供給する
請求項４に記載の有機性廃棄物処理システム。
【請求項６】
前記過酸化水素供給部は、前記破砕器の上流側で前記処理対象物に前記過酸化水素を供給する
請求項４または５に記載の有機性廃棄物処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
実施形態は、有機性廃棄物処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
有機物を含む有機性廃棄物を処理するシステムが知られている。このようなシステムは、オゾンで廃棄物を酸化した後、嫌気性消化することでメタン等を含むバイオガスを生成して利用している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４６３１１６２号公報
【特許文献２】特許第４５０７７１２号公報
【特許文献３】特開２００６−２１２５８１号公報
【特許文献４】特開２００６−３０５５４６号公報
【特許文献５】特開２００４−５８０４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述のシステムでは、バイオガスの発生量が十分でないといった課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、実施形態の有機性廃棄物処理システムは、消化設備及び可溶化設備を備える。消化設備は有機物を含む処理対象物を消化してバイオガスを生成する。可溶化設備は前記処理対象物を可溶化して消化設備に供給する。前記可溶化設備は、供給部材、可溶化槽、循環経路、加圧部材、気体発生部及び破砕器を備える。供給部材は前記可溶化設備に前記処理対象物を供給する。可溶化槽は可溶化された前記処理対象物を貯留する。循環経路は前記可溶化槽の前記処理対象物を循環させて前記可溶化槽に戻す。加圧部材は前記可溶化槽の前記処理対象物を加圧して前記循環経路に流す。気体発生部は気体を前記処理対象物に供給する。破砕器は前記循環経路上に設けられ、前記気体発生部から供給された前記気体と前記処理対象物とを混合して圧力変動によって前記処理対象物内の固形物を破砕する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１は、第１実施形態にかかる有機性廃棄物処理システムの全体構成を示す図である。
【図２】図２は、実験装置の全体構成図である。
【図３】図３は、第２実施形態の有機性廃棄物処理システムの全体構成図である。
【図４】図４は、第３実施形態の有機性廃棄物処理システムの全体構成図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下の例示的な実施形態や変形例には、同様の構成要素が含まれている。よって、以下では、同様の構成要素には共通の符号が付されるとともに、重複する説明が部分的に省略される。実施形態や変形例に含まれる部分は、他の実施形態や変形例の対応する部分と置き換えて構成されることができる。また、実施形態や変形例に含まれる部分の構成や位置等は、特に言及しない限りは、他の実施形態や変形例と同様である。
【０００８】
＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態にかかる有機性廃棄物処理システム１０の全体構成を示す図である。
【０００９】
有機性廃棄物処理システム１０は、下水等に含まれる有機性廃棄物から嫌気性消化によってメタンと二酸化炭素とを生成して有機物を除去する。有機性廃棄物処理システム１０は、嫌気性消化によって生成したメタンが約７０％含まれるバイオガスをエネルギーとして回収して利用する。例えば、有機性廃棄物処理システム１０は、バイオガスに含まれるメタンをガスボイラーで熱に変換して、後述する消化槽２０、２２の加温に利用している。また、有機性廃棄物処理システム１０は、バイオガスに含まれるメタンを発電設備９０のガス発電機での発電に利用し、発電した電力を有機性廃棄物処理システム１０内で利用することにより、購入電力量を低減し、または、売電することで利益を得る。
【００１０】
図１に示すように、有機性廃棄物処理システム１０は、消化設備１２と、可溶化設備１４とを備える。
【００１１】
消化設備１２は、有機物を含む有機性廃棄物または汚泥を嫌気性消化してメタンを含むバイオガスを生成するとともに、有機物を除去した消化後の汚泥を排出する。消化設備１２は、第１消化槽２０と、第２消化槽２２とを有する。有機性廃棄物または汚泥は、処理対象物の例である。
【００１２】
第１消化槽２０は、例えば、有機性廃棄物処理システム１０の最も上流側であって、可溶化設備１４の上流側に設けられている。第１消化槽２０は、嫌気性微生物を内部に含み、外部から供給される有機性廃棄物を嫌気性微生物によって嫌気性消化する。嫌気性微生物は、例えば、加水分解菌、酸生成菌、及び、メタン生成菌等である。例えば、第１消化槽２０は、加水分解菌によって、有機性廃棄物に含まれる炭水化物、タンパク質、脂質等の高分子有機物を低分子有機物へと分解する。次に、第１消化槽２０は、酸生成菌によって低分子有機物を酢酸、プロピオン酸等の低級脂肪酸へ分解する。第１消化槽２０は、メタン生成菌によって低級脂肪酸をメタンと二酸化炭素とに分解してバイオガスを生成する。第１消化槽２０は、有機性廃棄物を嫌気性消化して生成したバイオガスを発電設備９０等へ送るとともに、一部の有機物が除去された残りである消化後の汚泥を可溶化設備１４へと送る。尚、第１消化槽２０は、点線の矢印で示すように、汚泥の一部を可溶化設備１４ではなく第２消化槽２２へと供給してもよい。
【００１３】
第２消化槽２２は、可溶化設備１４の下流側に設けられている。第２消化槽２２は、可溶化設備１４から送られる可溶化された汚泥を、第１消化槽２０と同様の消化方法によって嫌気性消化する。第２消化槽２２は、可溶化された汚泥を嫌気性消化して生成したバイオガスを発電設備９０等へ送るとともに、汚泥から有機物が除去された残りの消化汚泥を脱水設備９２等に排出する。
【００１４】
可溶化設備１４は、消化設備１２から送られる消化後の汚泥を可溶化及び液化して消化設備１２へ供給する。可溶化設備１４は、供給ポンプ３０と、循環経路３２と、可溶化槽３４と、加圧ポンプ３６と、過酸化水素注入装置３８と、注入ポンプ４０と、オゾン発生装置４２と、破砕器４４と、溶解反応部４６と、排出ポンプ４８とを有する。
【００１５】
供給ポンプ３０は、供給部材の例である。供給ポンプ３０は、消化設備１２の第１消化槽２０と可溶化槽３４とに接続されている。供給ポンプ３０は、第１消化槽２０の汚泥を可溶化設備１４の可溶化槽３４へと供給する。
【００１６】
循環経路３２は、可溶化槽３４と、加圧ポンプ３６と、破砕器４４と、溶解反応部４６と、可溶化槽３４とを接続する汚泥の経路である。循環経路３２は、可溶化槽３４の汚泥を、加圧ポンプ３６、破砕器４４、溶解反応部４６の順で循環させて、可溶化槽３４へと戻す。
【００１７】
可溶化槽３４は、第１消化槽２０と、第２消化槽２２とに接続されている。可溶化槽３４は、供給ポンプ３０を介して第１消化槽２０から送られる消化された汚泥を一時的に貯留する。また、可溶化槽３４は、溶解反応部４６から送られる可溶化された汚泥を一時的に貯留する。可溶化槽３４は、破砕器４４へ汚泥を送るとともに、可溶化された汚泥を第２消化槽２２へと送る。
【００１８】
加圧ポンプ３６は、加圧部材の例である。加圧ポンプ３６は、循環経路３２上であって、可溶化槽３４と、破砕器４４との間に接続されている。加圧ポンプ３６は、可溶化槽３４の汚泥を加圧して循環経路３２に流し、破砕器４４へ送る。加圧ポンプ３６による汚泥の流量は、供給ポンプ３０による汚泥の流量よりも多い。これにより、加圧ポンプ３６は、循環経路３２内で汚泥を複数回循環させる。
【００１９】
過酸化水素注入装置３８は、注入ポンプ４０を介して、破砕器４４よりも上流側で循環経路３２に接続されている。過酸化水素注入装置３８は、循環経路３２を流れる汚泥に注入して供給するための過酸化水素を生成する。例えば、過酸化水素注入装置３８は、過酸化水素を含む液状の過酸化水素水を汚泥に供給する。過酸化水素注入装置３８及び注入ポンプ４０は、過酸化水素供給部の例である。
【００２０】
注入ポンプ４０は、過酸化水素注入装置３８に接続されるとともに、加圧ポンプ３６の下流側と破砕器４４の上流側との間の循環経路３２に接続されている。注入ポンプ４０は、過酸化水素注入装置３８から供給された過酸化水素を、加圧ポンプ３６によって加圧された汚泥に破砕器４４の上流側で注入する。例えば、注入ポンプ４０は、添加量が１００ｐｐｍ以下となる流量で過酸化水素を汚泥へ供給する。
【００２１】
オゾン発生装置４２は、気体発生部の例である。オゾン発生装置４２は、破砕器４４に接続されている。オゾン発生装置４２は、汚泥に混合する気体であるオゾンを発生させる。オゾン発生装置４２は、破砕器４４を流れる汚泥にオゾンを供給する。例えば、オゾン発生装置４２は、４５０ｍｇ／Ｌ以下の添加量でオゾンを汚泥に供給することが好ましい。
【００２２】
破砕器４４は、循環経路３２上に設けられている。破砕器４４は、加圧ポンプ３６及び注入ポンプ４０の下流側と、オゾン発生装置４２とに接続されている。破砕器４４は、溶解反応部４６の上流側に接続されている。破砕器４４は、例えば、ポンプの一つであるエジェクター（圧力変動管路ともいう）である。破砕器４４は、オゾン発生装置４２から供給されたオゾンを吸引する。破砕器４４は、加圧ポンプ３６で加圧され注入ポンプ４０によって過酸化水素が注入された汚泥と、オゾンとを混合する。破砕器４４は、オゾンの供給による圧力変動によって生じたせん断力により汚泥中の固形物を破砕して低分子化するとともに、オゾンをマイクロバブル化する。破砕器４４は、マイクロバブル化したオゾンが混合された汚泥を溶解反応部４６へ送る。
【００２３】
溶解反応部４６は、循環経路３２上であって、破砕器４４の下流側と可溶化槽３４の上流側とに接続されている。溶解反応部４６は、ノズル５０と、溶解反応タンク５４と、乱流部材５２とを有する。ノズル５０は、溶解反応タンク５４内に設置され、破砕器４４から延びる循環経路３２に接続されている。ノズル５０は、破砕器４４から送られるオゾンが混合された汚泥を溶解反応タンク５４内に噴射する。乱流部材５２は、溶解反応タンク５４内に設置されている。乱流部材５２は、溶解反応タンク５４内に噴射されたオゾン混合汚泥の流れを乱す。これにより、乱流部材５２は、マイクロバブル状のオゾンと汚泥内の固形物との接触を増加させ、オゾンが混合された汚泥中の有機物の細胞壁をオゾンの酸化力によって破壊し、細胞内部の炭水化物及びタンパク質の可溶化を促進する。溶解反応タンク５４は、オゾン混合汚泥を内部で加圧する。溶解反応タンク５４は、可溶化槽３４と接続されている。溶解反応タンク５４は、可溶化された汚泥を可溶化槽３４へ送る。
【００２４】
排出ポンプ４８は、消化設備１２の第２消化槽２２と可溶化槽３４とに接続されている。排出ポンプ４８は、可溶化槽３４内の可溶化された汚泥を第２消化槽２２へと供給する。
【００２５】
次に、有機性廃棄物処理システム１０の動作について説明する。
【００２６】
消化設備１２の第１消化槽２０は、外部から送られた有機物を含む有機性廃棄物を嫌気性消化して、メタンを含むバイオガスと、一部の有機物が除去された消化汚泥とを生成する。第１消化槽２０は、バイオガスを発電設備９０等に送るとともに、消化された汚泥を可溶化設備１４の可溶化槽３４へ送る。加圧ポンプ３６が、可溶化槽３４に供給された貯留されている汚泥を加圧して、循環経路３２に流す。注入ポンプ４０は、過酸化水素注入装置３８から供給された過酸化水素を破砕器４４へと流れる循環経路３２中の汚泥に注入する。破砕器４４は、加圧されて過酸化水素が注入された汚泥にオゾン発生装置４２から供給されたオゾンを混合するとともに、汚泥中の固形物を破砕したオゾン混合汚泥を溶解反応部４６へと送る。溶解反応部４６は、オゾンと汚泥内の固形物との接触を高めて可溶化させた汚泥を可溶化槽３４へ送る。可溶化槽３４は、可溶化された汚泥を貯留しつつ、汚泥の一部を可溶化汚泥として第２消化槽２２へ送るとともに、残りを可溶化設備１４内で循環させる。第２消化槽２２は、可溶化汚泥を嫌気性消化することによって、バイオガスと、有機物が可溶化汚泥から除去された消化汚泥とを生成する。第２消化槽２２は、バイオガスを発電設備９０等に送るとともに、消化された汚泥を脱水設備９２等に送る。
【００２７】
次に、上述した有機性廃棄物処理システム１０の可溶化設備１４の効果を実証するための実験について説明する。まず、今回の実験に用いた実験装置１４ａについて説明する。図２は、実験装置１４ａの全体構成図である。上述の有機性廃棄物処理システム１０の可溶化設備１４の構成と同様の実験装置１４ａの構成には、同じ符号を付与して説明を簡略化する。
【００２８】
図２に示すように、実験装置１４ａは、循環経路３２と、可溶化槽３４と、加圧ポンプ３６と、過酸化水素注入装置３８と、注入ポンプ４０と、破砕器４４と、オゾン発生装置４２と、溶解反応部４６とを備える。溶解反応部４６は、ノズル５０と、乱流部材５２と、溶解反応タンク５４とを有する。
【００２９】
＜第１実験＞
第１実験では、有機性廃棄物処理システム１０におけるオゾンの効果について説明する。下記の表１に示すように、６個の異なる条件で第１実験を行った。６個の異なる条件の各サンプルＮｏ．をＡ−１からＡ−６とする。第１実験では、可溶化率と、ガス増加比とを調べた。
【００３０】
可溶化率を調べる実験では、加圧ポンプ３６によって可溶化槽３４の汚泥を循環経路３２内で循環させた。可溶化槽３４の汚泥は、下水処理場の強熱減量（Volatile  Solids：ＶＳ）が１．５％の消化汚泥を使用した。
【００３１】
サンプルＮｏ．Ａ−１は、比較用であって、オゾン等を供給することのない下水処理場の消化汚泥のままである。
【００３２】
サンプルＮｏ．Ａ−２は、破砕器４４を介して、電圧を印加しない無放電状態のオゾン発生装置４２から１５０ｍｇ／Ｌの酸素が供給された汚泥である。尚、サンプルＮｏ．Ａ−１には、オゾンが供給されていない。サンプルＮｏ．Ａ−２における汚泥のＶＳ当たりの酸素注入率は、０．０１ｍｇ−Ｏ２／ｍｇ−ＶＳである。
【００３３】
サンプルＮｏ．Ａ−３からＡ−５のそれぞれは、破砕器４４を介して、オゾン発生装置４２から１５０ｍｇ／Ｌ、３００ｍｇ／Ｌ、４５０ｍｇ／Ｌのオゾンが供給された汚泥である。サンプルＮｏ．Ａ−３からＡ−５のそれぞれにおける汚泥のＶＳ当たりのオゾン注入率は、それぞれ０．０１ｍｇ−Ｏ３／ｍｇ−ＶＳ、０．０２ｍｇ−Ｏ３／ｍｇ−ＶＳ、０．０３ｍｇ−Ｏ３／ｍｇ−ＶＳである。
【００３４】
サンプルＮｏ．Ａ−６は、比較用であって、破砕器４４ではなく散気管を介して、オゾン発生装置４２から１５０ｍｇ／Ｌのオゾンが供給された汚泥である。サンプルＮｏ．Ａ−６における汚泥のＶＳ当たりのオゾン注入率は、０．０１ｍｇ−Ｏ３／ｍｇ−ＶＳである。
【００３５】
実験装置１４ａでは、オゾン発生装置４２からのオゾンまたは酸素のガス流量と、加圧ポンプ３６による汚泥の流量とを固定し、オゾン及び酸素の添加量は、オゾンまたは酸素を供給する処理時間（分）で調整した。
【００３６】
実験後の汚泥サンプルの浮遊物質の強熱減量（Volatile  Suspended  Solids：ＶＳＳ）を分析して、可溶化率を次の式（１）で算出した。
可溶化率［％］＝（１−α１／α２）×１００    ・・・（１）
α１：処理後の汚泥サンプルのＶＳＳ［％］
α２：未処理汚泥（サンプルＮｏ．Ａ−１）のＶＳＳ［％］
【００３７】
次に、ガス発生量を得るために消化実験を実施した。上述のサンプルＮｏ．Ａ−１からＡ−６までの汚泥と、メタン発生菌を含む種汚泥とを１：１の比で２００ｍＬのバイアル瓶に入れ、気相部を窒素置換してバイアル瓶を封入した。汚泥が封入され、３７℃の恒温振とう機にセットされたバイアル瓶から発生したガス発生量を、３０日間を越えて測定した。サンプルＮｏ．Ａ−１の未処理汚泥のＶＳ量当たりのガス発生量に対する、測定した各汚泥サンプルのＶＳ量当たりのガス発生量の比であるガス増加比を次の式（２）及び式（３）によって算出した。
ガス発生量［Ｌ／ｇ−ＶＳ］＝β１×１０−３／（β２×β３×１０−２）  ・・・（２）
β１：各サンプルのガス発生量の測定値［ｍＬ］
β２：各サンプルの汚泥量［ｍＬ］
β３：各サンプルのＶＳ［％］
ガス増加比＝γ１／γ２  ・・・（３）
γ１：式（２）によって算出された各サンプルのガス発生量［Ｌ／ｇ−ＶＳ］
γ２：式（２）によって算出された未処理汚泥（サンプルＮｏ．Ａ−１）のガス発生量［Ｌ／ｇ−ＶＳ］
【００３８】
第１実験の可溶化率、及び、ガス増加比の実験結果を下記の表１に示す。
【表１】
2019025428.tif 000003
【００３９】
サンプルＮｏ．Ａ−１とＡ−２との比較によって、オゾンを供給せず酸素を供給した場合でも、図２の破砕器４４を有する実験装置１４ａは、可溶化率を８．２ポイント増加させ、ガス増加比を０．４ポイント増加できることがわかった。これは、実験装置１４ａの破砕器４４が、汚泥を気体（ここでは酸素）と混合する際に、エジェクターの圧力変動管路として機能し、圧力変動に伴って生じたせん断力で汚泥の固形物を粉砕して低分子化させた効果と考えられる。
【００４０】
サンプルＮｏ．Ａ−２からＡ−５の比較によって、汚泥の可溶化率及びガス増加比は、供給された気体（ここでは、酸素またはオゾン）の添加量の増加に伴って、増加することがわかった。
【００４１】
オゾンの添加量が同じサンプルＮｏ．Ａ−３とＡ−６との比較によって、汚泥の可溶化率は２．８ポイント増加し、ガス増加比は０．１ポイント増加した。これは、サンプルＮｏ．Ａ−３のオゾン供給に使用した破砕器４４は、サンプルＮｏ．Ａ−６のオゾン供給に使用した散気管に比べて、可溶化性能に優れ、ガス発生量の増加に寄与したためと考えられる。
【００４２】
第１実験の実験結果から、実験装置１４ａは、オゾンを供給してマイクロバブル化させて汚泥に含まれる固形物を粉砕することにより、４５０ｍｇ／Ｌ以下の添加量のオゾンで、可溶化率とガス増加比とを向上できることがわかった。表１のサンプルＮｏ．Ａ−３〜Ａ−５の試験において、排ガス中に排オゾンは検出されず、投入したオゾンが効率的に利用された。第１実験の結果から、第１実施形態の構成とすることにより、排オゾン装置なしで、有機性廃棄物処理システム１０を構築できることがわかった。
【００４３】
＜第２実験＞
第２実験では、有機性廃棄物処理システム１０における過酸化水素の効果について説明する。下記の表２に示すように、５個の異なる条件で第２実験を行った。５個の異なる条件の各サンプルＮｏ．をＢ−１からＢ−５とする。第２実験では、可溶化率と、ガス増加比とを調べた。
【００４４】
サンプルＮｏ．Ｂ−１は、サンプルＮｏ．Ａ−１と同様である。
【００４５】
サンプルＮｏ．Ｂ−２からＢ−５は、サンプルＮｏ．Ａ−２からＡ−５のそれぞれに対して過酸化水素を５０ｐｐｍ、５０ｐｐｍ、１００ｐｐｍ、１５０ｐｐｍ添加した汚泥である。
【００４６】
第１実験と同様の方法でサンプルＮｏ．Ｂ−１からＢ−５の可溶化率及びガス増加比を算出した。第２実験の可溶化率、及び、ガス増加比の実験結果を下記の表２に示す。
【表２】
2019025428.tif 000004
【００４７】
サンプルＮｏ．Ｂ−２は、サンプルＮｏ．Ａ−２に比べて、可溶化率が５．９ポイント増加し、ガス増加比が０．１ポイント増加した。サンプルＮｏ．Ｂ−３は、サンプルＮｏ．Ａ−３に比べて、可溶化率が８．４ポイント増加し、ガス増加比が０．３ポイント増加した。サンプルＮｏ．Ｂ−４は、サンプルＮｏ．Ａ−４に比べて、可溶化率が９．５ポイント増加し、ガス増加比が０．３ポイント増加した。サンプルＮｏ．Ｂ−５は、サンプルＮｏ．Ａ−５に比べて、可溶化率が９．５ポイント増加し、ガス増加比が０．１ポイント低下した。サンプルＮｏ．Ｂ−５のガス増加比が低下した理由は、オゾンの酸化が過剰となり、有機物の一部がガスまで酸化分解される過分解が生じたためと考えられる。
【００４８】
従って、サンプルＮｏ．Ｂ−２の結果から過酸化水素の添加のみでは、汚泥の可溶化及びガス増加比の向上への寄与は小さいことがわかった。
【００４９】
サンプルＮｏ．Ｂ−３からＢ−５の結果によって、過酸化水素は、オゾンと合わせて添加することによって、汚泥の可溶化率及びガス増加比を大幅に向上できることがわかった。
【００５０】
サンプルＮｏ．Ｂ−５の結果から、オゾンの添加量が４５０ｍｇ／Ｌ、かつ、過酸化水素の添加量が１５０ｐｐｍの場合、汚泥の過分解が生じて、ガス増加比が低減することが分かった。
【００５１】
これらの結果から、ガス増加比を促進するためには、オゾンと過酸化水素とを合わせて添加した場合であって、過酸化水素の添加量が１００ｐｐｍ以下であることが好ましいことがわかった。より好ましくは、オゾンの添加量が０．０２ｍｇ−Ｏ３／ｍｇ−ＶＳ（＝３００ｍｇ／Ｌ）以下であって、かつ、過酸化水素の添加量が１００ｐｐｍ以下である。更に、ガス増加比がほぼ同じサンプルＮｏ．Ａ−４とＢ−３（ガス増加比：１．９）の結果から、過酸化水素水を５０ｐｐｍ添加することは、オゾンを１５０ｍｇ／Ｌ添加することと同様のガス増加比を得られることがわかった。ガス増加比がほぼ同じサンプルＮｏ．Ａ−５とＢ−４（ガス増加比：２．１または２．２）の結果から、過酸化水素水を１００ｐｐｍ添加することは、オゾンを１５０ｍｇ／Ｌ添加することと同様のガス増加比を得られることがわかった。
【００５２】
第２実験の実験結果から、実験装置１４ａは、過酸化水素を汚泥に供給した後、オゾンをマイクロバブル化させつつ供給して汚泥に含まれる固形物を粉砕する場合、少なくとも３００ｍｇ／Ｌ以下の添加量のオゾンで、かつ、１００ｐｐｍ以下の添加量の過酸化水素で、可溶化率とガス増加比とを向上できることがわかった。
【００５３】
上述したように第１実施形態の有機性廃棄物処理システム１０では、破砕器４４が、オゾンの供給によって生じた圧力変動によって、汚泥内の固形物を粉砕しつつ、汚泥とオゾンを混合する。これにより、有機性廃棄物処理システム１０は、微小化した固形物とオゾンとの接触を高め、可溶化率を向上させることによって、バイオガスの発生量を増加させることができる。
【００５４】
有機性廃棄物処理システム１０では、加圧ポンプ３６によって循環する汚泥の流量が供給ポンプ３０によって供給される汚泥の流量よりも多い。したがって、有機性廃棄物処理システム１０は、循環経路３２内で汚泥を複数回にわたって循環させることができるので、可溶化率をより向上させて、バイオガスの発生量を増加させることができる。
【００５５】
有機性廃棄物処理システム１０では、オゾン発生装置４２がオゾンを汚泥に供給している。これにより、有機性廃棄物処理システム１０は、酸素等を供給する場合に比べて、可溶化率を向上させて、バイオガスの発生量を増加させることができる。
【００５６】
有機性廃棄物処理システム１０では、過酸化水素注入装置３８及び注入ポンプ４０が過酸化水素を汚泥に供給している。これにより、有機性廃棄物処理システム１０は、製造コスト、運営コスト及び材料コスト等が高価なオゾンの供給量を低減しつつ、バイオガスの発生量を増加させることができる。
【００５７】
有機性廃棄物処理システム１０では、過酸化水素注入装置３８及び注入ポンプ４０が１００ｐｐｍ以下の添加量で過酸化水素を汚泥に供給している。これにより、有機性廃棄物処理システム１０は、高価なオゾンの供給量を低減しつつ、過剰な過酸化水素の添加を抑制して、バイオガスの発生量を増加させることができる。
【００５８】
有機性廃棄物処理システム１０では、過酸化水素注入装置３８及び注入ポンプ４０が破砕器４４の上流側に接続されている。これにより、破砕器４４が汚泥とオゾンとの混合のみならず、汚泥と過酸化水素との混合をも促進するので、有機性廃棄物処理システム１０は、可溶化率及びバイオガスの発生量をより向上させることができる。
【００５９】
＜第２実施形態＞
図３は、第２実施形態の有機性廃棄物処理システム１１０の全体構成図である。図３に示すように、第２実施形態の有機性廃棄物処理システム１１０は、消化設備１１２と、可溶化設備１４とを備える。
【００６０】
消化設備１１２は、消化槽１２２を有する。
【００６１】
消化槽１２２は、可溶化槽３４の下流側に接続されている。消化槽１２２は、可溶化槽３４によって可溶化された汚泥が送られる。消化槽１２２は、可溶化された汚泥を嫌気性消化して、バイオガスと、有機物が可溶化汚泥から除去された消化汚泥とを生成する。消化槽１２２は、バイオガスを発電設備９０等に供給するとともに、消化後の汚泥を脱水設備９２等へ送る。
【００６２】
可溶化設備１４は、嫌気性消化がされていない有機性廃棄物を可溶化して、消化設備１１２へ供給する。可溶化槽３４には、有機性廃棄物が直接外部から送られる。可溶化槽３４は、有機物を含み嫌気性消化がされていない有機性廃棄物と溶解反応部４６から送られる汚泥とが混合された汚泥を貯留する。加圧ポンプ３６は、混合されて可溶化槽３４に貯留されている汚泥の一部を破砕器４４へ送るとともに、排出ポンプ４８は、残りの汚泥を消化槽１２２へ送る。
【００６３】
第２実施形態においても、オゾンの添加量及び過酸化水素の添加量は、第１実施形態と同様である。
【００６４】
第２実施形態においても、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００６５】
＜第３実施形態＞
図４は、第３実施形態の有機性廃棄物処理システム２１０の全体構成図である。図４に示すように、第３実施形態の有機性廃棄物処理システム２１０は、消化設備２１２と、可溶化設備１４とを有する。
【００６６】
消化設備２１２は、消化槽２２０を有する。
【００６７】
消化槽２２０は、可溶化槽３４と接続されている。消化槽２２０は、外部から供給される有機性廃棄物、及び、可溶化槽３４から送られる可溶化汚泥を嫌気性消化して、バイオガスと、有機物が除去された消化汚泥とを生成する。消化槽２２０は、生成したバイオガスを発電設備９０等へ送る。消化槽２２０は、消化後の汚泥の一部を可溶化槽３４へ送るとともに、残りの汚泥を脱水設備９２等へ送る。
【００６８】
第３実施形態の可溶化設備１４の可溶化槽３４では、消化槽２２０から送られる消化後の汚泥と、溶解反応部４６から送られる汚泥とが混合された汚泥を貯留する。可溶化槽３４は、混合されて可溶化された汚泥の一部を加圧ポンプ３６によって破砕器４４へ送るとともに、残りの汚泥を排出ポンプ４８によって消化槽２２０へと送る。
【００６９】
第３実施形態においても、オゾンの添加量及び過酸化水素の添加量は、第１実施形態と同様である。
【００７０】
第３実施形態においても、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００７１】
上述の各実施形態の各構成の配置、機能、個数、及び、数値等は適宜変更してよい。上述の各実施形態を組み合わせてもよい。
【００７２】
例えば、上述の各実施形態における循環経路３２上の各構成の順序は適宜変更してよい。
【００７３】
上述の実施形態では、オゾンを発生させて汚泥に供給するオゾン発生装置４２を気体発生部の一例として挙げたが、気体発生部は、オゾン以外の酸素等の気体を汚泥に供給する装置であってもよい。
【００７４】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００７５】
１０、１１０、２１０…有機性廃棄物処理システム、１２、１１２、２１２…消化設備、１４…可溶化設備、３０…供給ポンプ（供給部材）、３２…循環経路、３４…可溶化槽、３６…加圧ポンプ（加圧部材）、３８…過酸化水素注入装置（過酸化水素供給部）、４０…注入ポンプ（過酸化水素供給部）、４２…オゾン発生装置（気体発生部）、４４…破砕器。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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