(57)【要約】【課題】メタン発酵処理の効率を向上させるメタン発酵前処理装置及びこれを用いたメタン発酵処理システムを提供する。【解決手段】食品生ごみ廃棄物１１を粗破砕処理する第１、２の破砕機１２−１、１２−２と、夾雑物１３を選別する選別機１４と、食品生ごみ廃棄物を可溶化する可溶化槽１５と、槽底部近傍から可溶化液１８Ａを抜出し、残留する夾雑物１３を除去するドラムスクリーン１６と、夾雑物１３が除去された可溶化液１８Ｂを可溶化槽に戻す戻しラインＬ3と、メタン発酵槽２０にメタン発酵用可溶化液１９を供給する供給ラインＬ4を具備し、且つ前記可溶化槽が前室と後室とに隔壁１５ａにより分割されてなり、隔壁１５ａを越流すると共に、前室の底部から可溶化液１８Ａを抜出してドラムスクリーン１６側に供給すると共に、戻しラインＬ3の可溶化液１８Ｂを前室の上部からシャワーノズル１５ｂによりシャワー状で戻してなる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
食品生ごみ廃棄物を粗破砕処理する第１の破砕機と、
粗破砕処理後に微破砕する第２の破砕機と、
破砕された廃棄物に混入している夾雑物を選別する選別機と、
前記夾雑物が除去された食品生ごみ廃棄物を可溶化する可溶化槽と、
前記可溶化槽の底部近傍から可溶化液を抜出し、該抜出した可溶化液中に残留する夾雑物を除去するドラムスクリーンと、
前記ドラムスクリーンにより夾雑物が除去された可溶化液を再度可溶化槽に戻す戻しラインと、
前記可溶化槽からメタン発酵槽にメタン発酵用可溶化液を供給する供給ラインを具備し、且つ
前記可溶化槽が前室と後室とに隔壁により二分割されてなり、該隔壁を可溶化液が越流すると共に、
前記前室の底部から可溶化液を抜出してドラムスクリーン側に供給すると共に、前記ドラムスクリーンからの戻しラインの可溶化液を前室の上部からシャワーノズルによりシャワー状で戻してなることを特徴とするメタン発酵前処理装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記ドラムスクリーンのスクリーン目幅が５ｍｍ〜１０ｍｍであることを特徴とするメタン発酵前処理装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、
除去される夾雑物がビニール系の回収夾雑物であることを特徴とするメタン発酵前処理装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一つのメタン発酵前処理装置と、
前記メタン発酵前処理装置で前処理されたメタン発酵用可溶化液をメタン発酵処理するメタン発酵槽とを具備することを特徴とするメタン発酵処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば生ごみ等の食品廃棄物をメタン発酵処理設備でリサイクルする際のメタン発酵前処理装置及びこれを用いたメタン発酵処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、生ごみ、水産加工廃棄物、し尿、下水汚泥、浄化槽汚泥等の有機性廃棄物（以下、「廃棄物」という。）をメタン発酵処理する際においては、そのメタン発酵効率を向上させるために、所定の水分とする可溶化技術が各種提案されている（例えば特許文献１参照）。その一例として提案されるメタン発酵前処理装置を図２に示す。
【０００３】
図２に示すように、従来のメタン発酵前処理装置１００は、有機性廃棄物である生ごみを破砕して生ごみ破砕物１０１とした後、貯蓄槽１０２に送られ、ここで、攪拌混合され、次いで、この貯蓄槽１０２の攪拌手段１０３で混合攪拌された一部を循環手段１０７にて前記貯蓄槽に循環させるとともに、残りの一部をメタン発酵槽でメタン発酵処理するものであり、そのメタン発酵の前処理の際に、前記循環手段１０７にて前記生ごみ１０１を循環させて、この生ごみの含水率が８５％〜９０％程度となるように水を添加して可溶化させるとともに、この生ごみから夾雑物除去手段１０５により前記夾雑物を除去した後に、水供給手段１０８から水１０８ａが添加されて夾雑物が除去された前記有機性廃棄物を前記貯留槽１０２で再び攪拌混合して調質し、調質物１０４を得ている。符号１０６は洗浄水である。
【０００４】
また、循環の際には、攪拌混合されている有機性廃棄物を貯留槽１０２の下部から引き抜いて新たな有機性廃棄物が投入される前記貯留槽の上部に返送するようにしている。
【０００５】
【特許文献１】特許第３７１０９３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に係る装置では、以下のような問題がある。
１）生ごみ破砕物１０１から夾雑物を夾雑物除去手段１０５で除去する際には、固形状の生ごみが夾雑物と同時に除去され、夾雑物発生量の増加となると共に、本来処理する生ごみが除去される結果、メタン発酵槽でのメタンガス発生量の低下が生ずる、という問題がある。
【０００７】
２）また、夾雑物除去手段１０５における沈殿分離により夾雑物を除去する方法では、沈殿しない夾雑物、例えば軽質な夾雑物（ビニール、繊維等）を除去することが全くできない、という問題がある。
特に、破砕された生ごみから夾雑物を除去する選別手段においても、前記ビニールや繊維状物等は、選別手段によっても完全には選別されずに、生ごみ中に残留するので、これらを積極的に除去することも切望されている。
【０００８】
３）また、夾雑物除去手段１０５の槽下部から沈殿物引抜く場合、重質な夾雑物（沈砂等
）の除去は、可能であるものの、軽質な夾雑物（例えばビニール、繊維等）は液面にスカムとして浮上するため、その除去が困難である、という問題がある。
【０００９】
本発明は、前記問題に鑑み、メタン発酵処理の効率を低減することなくしかも夾雑物を除去ことができると共に、その夾雑物に依存する処理設備の悪影響を未然防止できるメタン発酵前処理装置及びこれを用いたメタン発酵処理システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、食品生ごみ廃棄物を粗破砕処理する第１の破砕機と、粗破砕処理後に微破砕する第２の破砕機と、破砕された廃棄物に混入している夾雑物を選別する選別機と、前記夾雑物が除去された食品生ごみ廃棄物を可溶化する可溶化槽と、前記可溶化槽の底部近傍から可溶化液を抜出し、該抜出した可溶化液中に残留する夾雑物を除去するドラムスクリーンと、前記ドラムスクリーンにより夾雑物が除去された可溶化液を再度可溶化槽に戻す戻しラインと、前記可溶化槽からメタン発酵槽にメタン発酵用可溶化液を供給する供給ラインを具備し、且つ前記可溶化槽が前室と後室とに隔壁により二分割されてなり、該隔壁を可溶化液が越流すると共に、前記前室の底部から可溶化液を抜出してドラムスクリーン側に供給すると共に、前記ドラムスクリーンからの戻しラインの可溶化液を前室の上部からシャワーノズルによりシャワー状で戻してなることを特徴とするメタン発酵前処理装置にある。
【００１１】
第２の発明は、第１の発明において、前記ドラムスクリーンのスクリーン目幅が５ｍｍ〜１０ｍｍであることを特徴とするメタン発酵前処理装置にある。
【００１２】
第３の発明は、第１又は２の発明において、除去される夾雑物がビニール系の回収夾雑物であることを特徴とするメタン発酵前処理装置にある。
【００１３】
第４の発明は、第１乃至３のいずれか一つのメタン発酵前処理装置と、前記メタン発酵前処理装置で前処理されたメタン発酵用可溶化液をメタン発酵処理するメタン発酵槽とを具備することを特徴とするメタン発酵処理システムにある。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、食品生ごみ廃棄物をメタン発酵で処理する際の処理効率を低減することなく、夾雑物を除去し、夾雑物に依存する悪影響を未然防止でき、食品生ごみリサイクルシステムに適用して良好なものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
【実施例】
【００１６】
本発明による実施例に係るメタン発酵前処理装置、メタン発酵処理システムについて、図面を参照して説明する。
図１は、実施例に係るメタン発酵前処理装置を示す概念図である。
図１に示すように、本実施例に係るメタン発酵前処理装置１０は、食品生ごみ廃棄物１１を粗破砕処理する第１の破砕機１２−１と、粗破砕処理後に微破砕する第２の破砕機１２−２と、破砕された廃棄物に混入している夾雑物（ビニール）１３を選別する選別機１４と、前記夾雑物が除去された食品生ごみ廃棄物を可溶化する可溶化槽１５と、前記可溶化槽１５の底部近傍から可溶化液１８Ａを抜出し、該抜出した可溶化液１８Ａ中に残留する夾雑物１３を除去するドラムスクリーン１６と、前記ドラムスクリーン１６により夾雑物１３が除去された可溶化液１８Ｂを再度可溶化槽１５に戻す戻しラインＬ3と、前記可溶化槽１５からメタン発酵槽２０にメタン発酵用可溶化液１９を供給する供給ラインＬ4を具備し、且つ前記可溶化槽が前室１５−１と後室１５−２とに隔壁１５ａにより二分割されてなり、該隔壁１５ａを可溶化液が越流すると共に、前記前室１５−１の底部から可溶化液１８Ａを抜出してドラムスクリーン１６側に供給すると共に、前記ドラムスクリーンからの戻しラインＬ3の可溶化液１８Ｂを前室の上部からシャワーノズル１５ｂによりシャワー状で戻してなるものである。
【００１７】
ここで、ラインＬ1は前記選別機１４で夾雑物１３を除去した食品生ごみを可溶化槽１５に送給する廃棄物ラインであり、Ｌ2は可溶化液１８Ａをドラムスクリーン１６に抜出す抜出しラインであり、Ｌ3はドラムスクリーン１６で残留夾雑物を除去した可溶化液１８Ｂを可溶化槽１５に戻す戻しラインであり、Ｌ1〜Ｌ3で可溶化液の循環ラインを構成している。
【００１８】
前記生ごみ廃棄物１１を破砕する破砕機は本実施例では２段階破砕としており、前記第１の破砕機１２−１では破砕後の粒径が２００ｍｍ以下、より好ましくは５０ｍｍ以下となるようにし、その後更に細かく砕く第２の破砕機１２−２では、その破砕後の粒径が５０ｍｍ以下、より好ましくは２５ｍｍ以下となるようにしている。なお、廃棄物の種類は雑多であるので、持ち込まれる廃棄物の形態により、破砕機の数、種類及び組合せを適宜選定するようにすればよい。
【００１９】
例えば第１の破砕機１２−１をカッター幅４３ｍｍとし、第２の破砕機１２−２をカッター幅２５ｍｍの二段階で破砕することで、生ごみを包むビニール袋や、例えば弁当・ヨーグルト・レトルト食品等のプラスチック容器を効率的に破砕することができる。
【００２０】
これにより、例えば容積１００Ｌ以下のビニール袋入り生ごみや３０ｃｍ四方以下の形状の上述したような食品廃棄物を効率的に破砕でき、第２の破砕機１２−２の出口形状で２５ｍｍ以下とすることができる。
これにより、ビニール袋又はプラスチック容器から生ごみ廃棄物（容器又は袋入りの食品廃棄物を含む）を効率的に取り出すことができる。
【００２１】
また、前記夾雑物１３を選別する選別機１４としては、ドラムスクリーン１６の円筒部分がパンチングメタルからなるものであり、その孔径は直径２０ｍｍ程度としている。
また、円筒の回転による遠心力とパンチングメタル開孔部分にて、前述の破砕機で破砕された生ごみの内の重い部分、具体的には水分を含む生ごみが比重分離され、円筒の外部に排出される。
【００２２】
一方で軽量のビニールやプラスチックはドラムスクリーン１６の円筒内部に残り、更に円筒の中心軸方向に流れるよう配置された風力手段（図示せず）により円筒の中心軸方向に移送され、外部に排出される。
この比重選別と風力選別を組み合わせることで、効率的に分離可能となり、選別機の容積を小さくすることができる。
【００２３】
前記可溶化槽１５は、破砕及び選別された生ごみ廃棄物を元々入っている可溶化液と混合し、温度を例えば２０〜８０℃、好ましくは３０〜６０℃又は３５〜５５℃としている。これはメタン発酵槽２０での発酵処理温度に略合致させることでエネルギーロスの低減を図るようにしている。また、この可溶化槽１５での生ごみ廃棄物の含水率は８５％〜９０％程度となるように水を添加して可溶化させるようにしており、滞留時間２日間程度で固体状の生ごみを液状に可溶化するようにしている。
ここで、可溶化されない夾雑物１３は、軽量物は槽内の可溶化液表面の全体に浮遊し、重量物は槽底部に沈殿物１７として沈積する。
【００２４】
本発明では、可溶化槽１５の底部から立設してなる隔壁１５ａを設け、槽内部を前室１５−１と後室１５−２とに隔壁１５ａを介して二分割されてなり、該隔壁１５ａを可溶化液が越流水１８Ｃとして越流するようにしている。
このように槽内部を二分割することで、前室１５−１は、夾雑物１３が混入する部分とすると共に、後室１５−２は越流した可溶化液から構成されるので、重い夾雑物は前室１５−１において既に沈殿物１７として分離されたものとなり、夾雑物１３の混入割合が低下されるものとなる。
これにより、メタン発酵槽２０に供給するメタン発酵用可溶化液中に、浮遊物及び夾雑物が極力少ないものとなり、この結果メタン発酵効率の更なる向上を図ることができる。
【００２５】
また、可溶化液をドラムスクリーン１６に引抜く引抜ラインとして、可溶化槽１５の底部から可溶化液１８Ａとして引抜くことで、沈積した夾雑物１３からなる沈殿物１７を効率的に引抜くことができる。
【００２６】
本発明のドラムスクリーン１６は、ワイヤーメッシュを用いることで、長細いビニール片のすり抜けを少なくし、効率的に分離しやすくしている。よって、例えばウェッジワイヤ等のスリットからなるスクリーンでは前記スリットの間をすり抜けることがあるが、ワイヤーメッシュを用いることでこのような不具合が解消される。
【００２７】
また、ドラムスクリーン１６であるワイヤーメッシュの目幅を５〜１０ｍｍとすることで、夾雑物としてビニール・プラスチックの他に、木質の繊維や大型の貝殻、種、割箸や串、骨などを効率的に除去できる。ドラムスクリーンとすることで、夾雑物から生ごみの溶けた可溶化液、比較的柔らかくなっている生ごみはスクリーンを通過し、夾雑物を効率的に分離することができる。
【００２８】
また、可溶化槽１５に可溶化液１８Ｂを戻す戻しラインＬ3においては、ドラムスクリーン１６で夾雑物１３の多くが除去された可溶化液１８Ｂを可溶化槽１５の上部より槽内に返送し、ここでシャワーノズル１５ｂによりシャワー状に降らせることで、可溶化槽１５内の液面にスカムが形成されることを防止するようにしている。これにより、可溶化液中に浮遊している軽量の夾雑物を混合させるようにしており、再度循環する際に、夾雑物１３としてドラムスクリーン１６で分離して外部は排出するようにしている。
【００２９】
また、前述した前記メタン発酵前処理装置１０で前処理されたメタン発酵用可溶化液１９をメタン発酵処理するメタン発酵槽２０とを具備するメタン発酵処理システムとすることで、本来処理する食品生ごみ廃棄物中の夾雑物が効率的に除去される結果、メタン発酵槽でのメタンガス発生量が低下するのを防止することができる。この結果、メタン発酵槽で得られるメタンガスを例えば燃料として利用する際の利用効率の低下を防止することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
以上のように、本発明に係るメタン発酵前処理装置及びメタン発酵処理システムによれば、例えば生ごみ等の有機性廃棄物をメタン発酵で処理する際の処理効率を低減することなく、夾雑物を除去し、夾雑物に依存する悪影響を未然防止でき、食品生ごみ廃棄物のリサイクルシステムに用いて適している。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】実施例１に係るメタン発酵前処理装置の概略図である。
【図２】従来技術に係るメタン発酵前処理装置の概略図である。
【符号の説明】
【００３２】
１０  メタン発酵前処理装置
１１  食品生ごみ廃棄物
１２−１  第１の破砕機
１２−２  第２の破砕機
１３  夾雑物
１４  選別機
１５  可溶化槽
１６  ドラムスクリーン
１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃ  可溶化液
１９  メタン発酵用可溶化液
２０  メタン発酵槽
【図１】
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【図２】
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