(57)【要約】【課題】有機性廃棄物処理において、嫌気性処理によって生ずる汚泥を効率的に減容処理するとともに有効利用できるようにする。【解決手段】本発明の有機性廃棄物処理装置は、有機性廃棄物を嫌気性処理する嫌気性処理装置１０と、嫌気性処理装置１０で生ずる処理水を逆浸透膜２１で膜分離する逆浸透膜装置２０と、嫌気性処理装置１０で生ずる汚泥とともに逆浸透膜装置２０の濃縮水を蒸発濃縮する蒸発濃縮装置３１と、を備える。【選択図】図１
2015192953.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機性廃棄物を嫌気性処理する嫌気性処理装置と、
前記嫌気性処理装置で生ずる処理水を逆浸透膜で膜分離する逆浸透膜装置と、
前記嫌気性処理装置で生ずる汚泥とともに前記逆浸透膜装置の濃縮水を蒸発濃縮する蒸発濃縮装置と、を備える有機性廃棄物処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の有機性廃棄物処理装置において、前記嫌気性処理装置は、嫌気性環境下で前記有機性廃棄物を嫌気性処理する処理槽と、前記処理槽で生ずる処理水を固液分離し、前記処理水から分離した汚泥を前記蒸発濃縮装置へ送出する第１固液分離装置と、を含む、有機性廃棄物処理装置。
【請求項３】
請求項１に記載の有機性廃棄物処理装置において、前記嫌気性処理装置は、嫌気性環境下で前記有機性廃棄物を嫌気性処理する処理槽と、前記処理槽から汚泥を引き抜いて前記蒸発濃縮装置へ送出する汚泥引抜装置と、を含む、有機性廃棄物処理装置。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の有機性廃棄物処理装置において、前記嫌気性処理装置は、前記処理槽で生ずる処理水を固液分離し、前記処理水から分離した汚泥を前記処理槽へ戻す第２固液分離装置を含む、有機性廃棄物処理装置。
【請求項５】
請求項４に記載の有機性廃棄物処理装置において、前記第２固液分離装置は、前記処理水を膜分離する精密濾過膜又は限外濾過膜を含む、有機性廃棄物処理装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の有機性廃棄物処理装置において、前記逆浸透膜装置は、前記処理水のｐＨを酸性に調整するｐＨ調整装置を含む、有機性廃棄物処理装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の有機性廃棄物処理装置において、前記蒸発濃縮装置で生ずる凝縮水を生物処理する生物処理装置をさらに備える、有機性廃棄物処理装置。
【請求項８】
有機性廃棄物を嫌気性処理し、
前記嫌気性処理で生ずる処理水を逆浸透膜で膜分離し、
前記嫌気性処理で生ずる汚泥とともに前記逆浸透膜の濃縮水を蒸発濃縮する、有機性廃棄物処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、嫌気性処理によって有機性廃棄物を処理する有機性廃棄物処理装置、有機性廃棄物処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機性廃棄物は、有機物を含む廃棄物であり、例えば食品の製造・加工・流通・消費などの際に廃棄される食品廃棄物、家畜の糞尿等の畜産廃棄物、有機物を含む工場排水等の有機性排水を含む。このような有機性廃棄物の処理技術として、酸素のない嫌気性環境下で生育する嫌気性菌の代謝作用によって有機物をメタンガス等に分解する嫌気性処理（嫌気性生物処理）技術が広く知られている。例えば嫌気性処理で生ずるメタンガスをバイオガス燃料として有効利用したり、嫌気性処理で生ずる処理水を逆浸透膜で濃縮して植物栽培の肥料として利用したりする技術が公知である（例えば特許文献１又は２を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２７７６号公報
【特許文献２】特開２０１２−１９２３６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
嫌気性処理装置の処理槽で嫌気性処理によって生ずる汚泥は、処理槽の撹拌や処理水の膜分離の妨げにならないように一定の濃度以下に維持する必要がある。そのため嫌気性処理装置においては、処理槽の汚泥の一部を引き抜くことによって、処理槽の汚泥濃度を一定の濃度以下に維持している。そして引き抜かれた汚泥は、凝集剤を添加して脱水処理することで減容処理されるのが通常である。
【０００５】
しかしながら嫌気性処理によって生ずる汚泥は、処理槽での滞留時間が長くなるに従って汚泥自体の分解が進行して脱水性が悪くなる傾向がある。そのため凝集剤による減容処理は、より多くの凝集剤が必要になり効率的でないという問題がある。また嫌気性処理によって生ずる汚泥は、リン酸マグネシウムアンモニウム（MAP；Magnesium Ammonium Phosphate）等の固形性の肥料成分を含んでおり、その有効利用が望まれる。
【０００６】
このような状況に鑑み本発明はなされたものであり、その目的は、有機性廃棄物処理において、嫌気性処理によって生ずる汚泥を効率的に減容処理するとともに有効利用できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
＜本発明の第１の態様＞
本発明の第１の態様は、有機性廃棄物を嫌気性処理する嫌気性処理装置と、前記嫌気性処理装置で生ずる処理水を逆浸透膜で膜分離する逆浸透膜装置と、前記嫌気性処理装置で生ずる汚泥とともに前記逆浸透膜装置の濃縮水を蒸発濃縮する蒸発濃縮装置と、を備える有機性廃棄物処理装置である。
【０００８】
嫌気性処理で生ずる汚泥を蒸発濃縮することによって、従来のように凝集剤で脱水処理するよりも効率的に汚泥を減容処理することができる。また嫌気性処理で生ずる汚泥とともに逆浸透膜装置の濃縮水を蒸発濃縮することによって、蒸発濃縮後の処理水は、逆浸透膜装置の濃縮水に含まれる肥料成分に加えて、さらに嫌気性処理で生ずる汚泥に含まれる肥料成分も含まれることになる。それによって蒸発濃縮後の処理水の肥料成分含有率を向上させることができる。
【０００９】
これにより本発明の第１の態様によれば、有機性廃棄物処理において、嫌気性処理によって生ずる汚泥を効率的に減容処理するとともに有効利用できるという作用効果が得られる。
【００１０】
＜本発明の第２の態様＞
本発明の第２の態様は、前述した本発明の第１の態様において、前記嫌気性処理装置は、嫌気性環境下で前記有機性廃棄物を嫌気性処理する処理槽と、前記処理槽で生ずる処理水を固液分離し、前記処理水から分離した汚泥を前記蒸発濃縮装置へ送出する第１固液分離装置と、を含む、有機性廃棄物処理装置である。
このように処理槽で生ずる処理水を固液分離し、処理水から分離した汚泥を蒸発濃縮装置へ送出することによって、逆浸透膜装置で膜分離する処理水の汚泥含有率を低減させることができる。それによって逆浸透膜装置の逆浸透膜の汚染を低減することができるので、より安定した膜分離が可能になる。
【００１１】
＜本発明の第３の態様＞
本発明の第３の態様は、前述した本発明の第１の態様において、前記嫌気性処理装置は、嫌気性環境下で前記有機性廃棄物を嫌気性処理する処理槽と、前記処理槽から汚泥を引き抜いて前記蒸発濃縮装置へ送出する汚泥引抜装置と、を含む、有機性廃棄物処理装置である。
このように処理槽から汚泥を引き抜いて蒸発濃縮装置へ送出することによって、処理槽の汚泥濃度を一定の濃度以下に維持しつつ、その引き抜いた汚泥を有効利用することができる。
【００１２】
＜本発明の第４の態様＞
本発明の第４の態様は、前述した本発明の第２の態様又は第３の態様において、前記嫌気性処理装置は、前記処理槽で生ずる処理水を固液分離し、前記処理水から分離した汚泥を前記処理槽へ戻す第２固液分離装置を含む、有機性廃棄物処理装置である。
このように処理槽で生ずる処理水を固液分離し、処理水から分離した汚泥を処理槽へ戻すことによって、逆浸透膜装置で膜分離する処理水の汚泥含有率を低減させることができる。それによって逆浸透膜装置の逆浸透膜の汚染を低減することができるので、より安定した膜分離が可能になる。また処理水から分離した汚泥を処理槽へ戻すことによって、処理槽における嫌気性処理の効率を高めることができる。
【００１３】
＜本発明の第５の態様＞
本発明の第５の態様は、前述した本発明の第４の態様において、前記第２固液分離装置は、前記処理水を膜分離する精密濾過膜又は限外濾過膜を含む、有機性廃棄物処理装置である。
このように精密濾過膜又は限外濾過膜で処理水を膜分離することによって、逆浸透膜装置の逆浸透膜の汚染をより低減することができるので、さらに安定した膜分離が可能になる。
【００１４】
＜本発明の第６の態様＞
本発明の第６の態様は、前述した本発明の第１〜第５の態様のいずれかにおいて、前記逆浸透膜装置は、前記処理水のｐＨを酸性に調整するｐＨ調整装置を含む、有機性廃棄物処理装置である。
このように逆浸透膜装置の逆浸透膜で膜分離する処理水のｐＨを酸性に調整することによって、スケール生成による逆浸透膜の汚染を低減することができる。また逆浸透膜装置の濃縮水を蒸発濃縮する際に、その濃縮水に含まれるアンモニアが揮散しにくくなるので、蒸発濃縮後の処理水の濃度を高濃度に維持することができる。
【００１５】
＜本発明の第７の態様＞
本発明の第７の態様は、前述した本発明の第１〜第６の態様のいずれかにおいて、前記蒸発濃縮装置で生ずる凝縮水を生物処理する生物処理装置をさらに備える、有機性廃棄物処理装置である。
このように蒸発濃縮で生ずる凝縮水を生物処理することによって、その凝縮水に含まれる有機酸等の揮発性有機物やアンモニア性窒素を除去することができる。
【００１６】
＜本発明の第８の態様＞
本発明の第８の態様は、有機性廃棄物を嫌気性処理し、前記嫌気性処理で生ずる処理水を逆浸透膜で膜分離し、前記嫌気性処理で生ずる汚泥とともに前記逆浸透膜の濃縮水を蒸発濃縮する、有機性廃棄物処理方法である。
本発明の第８の態様によれば、この方法で有機性廃棄物を処理することによって、前述した本発明の第１の態様と同様の作用効果を得ることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、有機性廃棄物処理において、嫌気性処理によって生ずる汚泥を効率的に減容処理するとともに有効利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１実施例の有機性廃棄物処理装置の構成を図示したブロック図。
【図２】第２実施例の有機性廃棄物処理装置の構成を図示したブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
尚、本発明は、以下説明する実施例に特に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変形が可能であることは言うまでもない。
【００２０】
＜第１実施例＞
有機性廃棄物処理装置の第１実施例について、図１を参照しながら説明する。
図１は、第１実施例の有機性廃棄物処理装置の構成を図示したブロック図である。
第１実施例の有機性廃棄物処理装置は、嫌気性処理装置１０、逆浸透膜装置２０、蒸発濃縮装置３１及び生物処理装置３２を備える。
【００２１】
嫌気性処理装置１０は、有機性廃棄物を嫌気性処理する。有機性廃棄物は、有機物を含む廃棄物であり、例えば食品の製造・加工・流通・消費などの際に廃棄される食品廃棄物、家畜の糞尿等の畜産廃棄物、有機物を含む工場排水等の有機性排水を含む。嫌気性処理装置１０としては、例えば固形物１０％以下の湿式の完全混合方式（Complete mixing method）、膜分離方式（Membrane separation process）、流動床を用いる嫌気性流動床方式（Anaerobic fluidized bed process）、グラニュールを用いる上向流嫌気性汚泥床方式（UASB：Up-flow Anaerobic Sludge Blanket）や膨張汚泥床方式（EGSB：Expanded Granular Sludge Bed）等、種々の方式の装置を用いることができる。
【００２２】
第１実施例の嫌気性処理装置１０は、膜分離方式であり、嫌気槽１１、ＭＦ膜（Micro Filtration Membrane：精密濾過膜）１２、汚泥引抜装置１３を含む。
【００２３】
「処理槽」としての嫌気槽１１は、嫌気性環境下で有機性排水を嫌気性処理する槽であり、機械撹拌方式又はガス撹拌方式の発酵槽である。嫌気性処理は、例えば２５〜４０℃の中温発酵としても良いし、４５〜６０℃の高温発酵としても良い。嫌気槽１１で発生したバイオガスは、例えば発電設備等の燃料として利用することができる。
【００２４】
「第２固液分離装置」としてのＭＦ膜１２は、嫌気槽１１の後段に設けられており、嫌気槽１１で生ずる処理水を濾過して固液分離する。ＭＦ膜１２は、例えば浸漬型とした場合、嫌気槽１１の中に設けることもできるが、例えば膜浸漬槽（図示せず）を設けてその中に配置して汚泥を循環させながら膜分離すれば、膜の洗浄や交換の面で好ましい。またＭＦ膜１２は、槽外チューブラ型としても良い。ＭＦ膜１２の膜形状は、例えば平膜、チューブラ膜、中空糸膜等のいずれでも良い。「第２固液分離装置」としては、ＭＦ膜１２以外の膜、例えばＵＦ膜（Ultra Filtration Membrane：限外濾過膜）を用いることもできるし、沈殿槽や遠心濃縮機等を用いても良い。
【００２５】
逆浸透膜装置２０には、ＭＦ膜１２で濾過された処理水が送出されるので、逆浸透膜装置２０で膜分離する処理水の汚泥含有率を低減させることができる。それによって逆浸透膜装置２０の逆浸透膜２１の汚染を低減することができるので、逆浸透膜装置２０において、より安定した膜分離が可能になる。また処理水から分離された汚泥は嫌気槽１１へ戻される。それによって嫌気槽１１における嫌気性処理の効率を高めることができる。
【００２６】
汚泥引抜装置１３は、嫌気槽１１の汚泥を引き抜くことによって嫌気槽１１の汚泥濃度を一定の濃度以下に維持する装置である。嫌気槽１１から引き抜かれた汚泥は、蒸発濃縮装置３１へ送出される。それによって嫌気槽１１の汚泥濃度を一定の濃度以下に維持しつつ、その引き抜いた汚泥を有効利用することができる。
【００２７】
逆浸透膜装置２０は、逆浸透膜２１、ｐＨ調整装置２２を含む。
【００２８】
逆浸透膜２１は、嫌気性処理装置１０で生ずる処理水を膜分離する。逆浸透膜２１は、例えば平膜、チューブラ膜、スパイラル膜等、種々の膜形式を用いることができる。逆浸透膜２１で例えば２〜５倍程度に濃縮された濃縮水（濃縮された処理水）は、蒸発濃縮装置３１へ送出される。他方、逆浸透膜２１を透過した透過水は、有機物、塩類の大部分が除去されているので、回収して再利用又は放流することができる。その際、必要に応じて透過水に、生物処理、活性炭処理、イオン交換処理等を行っても良いし、さらに別の逆浸透膜で膜濾過しても良い。
【００２９】
ｐＨ調整装置２２は、逆浸透膜２１の前段で処理水のｐＨを酸性に調整する。より具体的には、例えば逆浸透膜２１で膜濾過する前の処理水に、硫酸、塩酸、有機酸（クエン酸、シュウ酸等）などを添加して、処理水をｐＨ３〜７、より好ましくはｐＨ４〜６の酸性条件に調整する。このｐＨ調整装置２２は、本発明に必須の構成要素ではないが、逆浸透膜２１の前段で処理水のｐＨを酸性に調整することによって、スケール生成による逆浸透膜２１の汚染を低減することができる。また蒸発濃縮装置３１で濃縮水を蒸発濃縮する際に、その濃縮水に含まれるアンモニアが揮散しにくくなるので、蒸発濃縮後の処理水（蒸発濃縮水）の濃度を高濃度に維持することができる。
尚、逆浸透膜２１で膜濾過する前の処理水を、さらに好気処理して残留する有機物を低減すれば、逆浸透膜２１の有機物汚染をより低減させることができるので好ましい。
【００３０】
蒸発濃縮装置３１は、嫌気性処理装置１０で生ずる汚泥とともに逆浸透膜装置２０の濃縮水を蒸発濃縮する。より具体的には蒸発濃縮装置３１は、例えば６０〜１００℃程度で加熱することによって、嫌気性処理装置１０で生ずる汚泥とともに逆浸透膜装置２０の濃縮水を蒸発濃縮する装置である。例えば含水率９０％の濃縮水は、含水率６０〜８０％まで蒸発濃縮することによって１／２以下の水量に減容することができる。蒸発濃縮する際には、例えば２５０〜７００ｍｍＨｇ程度の減圧下で行うのが好ましい。それによってより低い温度での蒸発濃縮が可能になるので、さらにエネルギー効率を向上させることができる。蒸発濃縮装置３１としては、どのような装置を用いても良いが、例えば多重効用法で蒸発濃縮する装置を用いることによって、より所要熱量を低減することができるので、エネルギー効率を向上させることができる。
【００３１】
生物処理装置３２は、蒸発濃縮装置３１による蒸発濃縮で生ずる凝縮水を生物処理することによって、その凝縮水に含まれる有機酸等の揮発性有機物やアンモニア性窒素を除去する。この生物処理装置３２は、本発明に必須の構成要素ではないが、例えば凝縮水に含まれる有機酸等の揮発性有機物やアンモニア性窒素の含有率等に応じて適宜設けるのが好ましい。
【００３２】
上記説明したような構成の有機性廃棄物処理装置によれば、嫌気性処理装置１０で生ずる汚泥を蒸発濃縮することによって、従来のように凝集剤で脱水処理するよりも効率的に汚泥を減容処理することができる。また嫌気性処理装置１０で生ずる汚泥とともに逆浸透膜装置２０の濃縮水を蒸発濃縮することによって、蒸発濃縮後の処理水（蒸発濃縮水）は、逆浸透膜装置２０の濃縮水に含まれる窒素、リン、カリウム等の肥料成分に加えて、さらに嫌気性処理装置１０で生ずる汚泥に含まれるリン酸マグネシウムアンモニウム等の肥料成分も含まれることになる。それによって蒸発濃縮後の処理水（蒸発濃縮水）の肥料成分含有率を向上させることができる。このようにして本発明によれば、有機性廃棄物処理において、嫌気性処理によって生ずる汚泥を効率的に減容処理するとともに有効利用することができる。
【００３３】
＜第２実施例＞
有機性廃棄物処理装置の第２実施例について、図２を参照しながら説明する。
図２は、第２実施例の有機性廃棄物処理装置の構成を図示したブロック図である。
第２実施例の有機性廃棄物処理装置は、第１実施例の嫌気性処理装置１０に代えて、それとは構成が異なる嫌気性処理装置４０を備える点で第１実施例と異なる。それ以外の構成については、第１実施例と同様であるため、同一の構成要素には同一の符合を付して詳細な説明を省略する。
【００３４】
第２実施例の嫌気性処理装置４０は、上向流嫌気性汚泥床方式であり、酸生成槽４１、嫌気槽４２、沈殿槽４３を含む。
【００３５】
酸生成槽４１は、嫌気槽４２において嫌気性菌が優先的に増殖できる環境を形成するために、嫌気槽４２の前段に設けられている。より具体的には酸生成槽４１は、有機性排水に含まれる酸生成菌が嫌気槽４２に直接流入しないようにして、嫌気槽４２の酸生成菌の増殖量を制限する。
【００３６】
「処理槽」としての嫌気槽４２は、下部に原水（有機性排水）の供給装置、上部に気液固３相分離装置を備えるＵＡＳＢ処理槽である。嫌気槽４２は、上向流式の処理槽であり、嫌気性菌の凝集・集塊機能を利用して生成された沈降性に優れるグラニュール（粒状）汚泥を汚泥床として保持している。嫌気槽４２で発生したバイオガスは、第１実施例と同様に、例えば発電設備の燃料等として利用することができる。
【００３７】
「第１固液分離装置」としての沈殿槽４３は、嫌気槽４２の後段に設けられており、嫌気槽４２で生ずる処理水を固液分離し、処理水から分離した汚泥を蒸発濃縮装置３１へ送出する。より具体的には沈殿槽４３は、嫌気槽４２で生ずる処理水を貯留して沈殿分離し、処理水の上澄みを逆浸透膜装置２０へ送出する。それによって逆浸透膜装置２０で膜分離する処理水の汚泥含有率を低減させることができるので、逆浸透膜２１の汚染を低減することができ、より安定した膜分離が可能になる。そして沈殿槽４３は、底部に沈降した汚泥を蒸発濃縮装置３１へ送出する。それによって嫌気槽４２で生ずる汚泥を有効利用することができる。
【符号の説明】
【００３８】
１０  嫌気性処理装置
１１  嫌気槽
１２  ＭＦ膜
１３  汚泥引抜装置
２０  逆浸透膜装置
２１  逆浸透膜
２２  ｐＨ調整装置
３１  蒸発濃縮装置
３２  生物処理装置
４０  嫌気性処理装置
４１  酸生成槽
４２  嫌気槽
４３  沈殿槽
【図１】
2015192953.tif 000003
【図２】
2015192953.tif 000004