(57)【要約】【課題】家庭や事業所などから発生する生ゴミや排水を処理し、発生した生成物の再利用や発電への利用を行う生ゴミ処理システムにおいて、より効率的な運用ができ、生成物も安定して供給可能な生ゴミ処理システムを提供すること。【解決手段】家庭や事業所にて、発生した生ゴミを粉砕する粉砕手段と、粉砕手段にて粉砕された粉砕生ゴミを生活排水と混合し、屎尿を含む排水用とは別に設けた搬送経路を経由して搬送する搬送手段と、搬送手段により搬送された粉砕生ゴミを嫌気性微生物処理する生物処理手段と、生物処理手段における生物処理の過程で得られる可燃性のガスを元に燃料電池にて発電を行う燃料電池発電手段とを設けるようにした。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
家庭や事業所にて発生した生ゴミと生活排水を生物処理し生物処理により得られる生成物を元に発電を行う生ゴミ処理システムにおいて、
前記家庭や事業所にて、発生した生ゴミを粉砕する粉砕手段と、粉砕手段にて粉砕された粉砕生ゴミと生活排水とを混合し、屎尿を含む排水用とは別に設けた搬送経路を経由して搬送する搬送手段と、搬送手段により搬送された粉砕生ゴミを嫌気性微生物処理する生物処理手段と、生物処理手段における生物処理の過程で得られる可燃性のガスを元に燃料電池にて発電を行う燃料電池発電手段とを設けたことを特徴とする生ゴミ処理システム。
【請求項２】
前記生物処理手段における生物処理の過程で得られる固形物を元にコンポストを生成するコンポスト生成手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の生ゴミ処理システム。
【請求項３】
前記燃料電池発電手段により得られた電気および／または廃熱を、粉砕生ゴミを提供した各家庭や事業所および／または、前記生物処理手段や燃料電池発電手段の運転に供給することを特徴とする請求項１、２記載の生ゴミ処理システム。
【請求項４】
前記生物処理手段より得られた液分を浄化する浄化手段を設けるとともに、前記浄化手段により浄化された処理水を粉砕生ゴミや生活排水を提供した各家庭や事業所および／または、その他の家庭や事業所および／または、前記生物処理手段や燃料電池発電手段の運転に供給することを特徴とする請求項１から３記載の生ゴミ処理システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、家庭や事業所などから発生する生ゴミや排水を処理する生ゴミ処理システムであって、特に処理によって発生した生成物の再利用や発電への利用を行う生ゴミ処理システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、家庭や事業所などから発生する生ゴミや排水については、生ゴミについては定期的に回収され、他の廃棄物とともに処理場で焼却や埋め立てなどの処置が、排水については下水に流された後、下水処理場で生物や薬剤による処理を一括して行った後に河川などへの放流といった処置が、行われてきた。
【０００３】
しかし、環境やエネルギ−に関する問題の発生や、これに伴なう意識の高まりに連れ、生ゴミについては、生ゴミの回収運搬作業時や焼却によって発生し人体に有害とされる物質の発生や、地球環境に対し温室効果が指摘される二酸化炭素の発生、あるいは埋め立てに伴なう場所の不足が問題視されてきた。また、排水についても、下水処理場での処理能力不足といったことも同様である。
【０００４】
このため、生ゴミを発酵させて得られたガスを燃料として再利用するようなシステムが検討されてきた。さらに、得られたガスを用いて燃料電池として発電を行い、また発電時の廃熱を利用といったシステム検討されてきた。これらの方法によって、単に焼却されて、その際の熱を利用するに過ぎなかったか、あるいは埋め立てるしかなかった生ゴミから、エネルギーを取り出し再利用することが可能となってきた。
また、得られる固形物についても、コンポストとしての利用も検討されている。
【０００５】
さらに、処理を効率よく行うため、発生した生ゴミの処理施設への移送についても、従来のようにゴミ収集車によって回収を行うのではなく、生ゴミを粉砕したり、スラリー化して搬送の容易にするようなものも、検討されてきた（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【０００６】
また、別の取り組みとして、生ゴミを処理して得られたガスを元に、燃料電池による発電を行うことを、生ゴミが発生する現場である、集合住宅などの一つの建屋単位で完結させるシステムも検討されてきている（例えば、特許文献３参照）。
【０００７】
また、生ゴミとともに処理される排水に関し、生ゴミを粉砕したものを搬送する際に、中水としての再利用するといったものも、検討が行われている（例えば、特許文献４参照）。
【０００８】
【特許文献１】
特開平１１−１６２４９４号公報
【特許文献２】
特開２００１−２５９５８２号公報
【特許文献３】
特開２００１−２２９９５５号公報
【特許文献４】
特開２００１−１２９５２５号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
以上述べてきたように、生ゴミや排水の処理において、発電や廃熱利用によるエネルギーの取り出しや、その他の生成物の利用といったことが可能となってきた。
【００１０】
しかしながら、従来の技術の場合、処理施設単体での改善や、建屋単体での改善に止まっており、地域・街区全体といったコミュニティとしての最適化まで考慮されているものはなかった。また、処理施設自体についても、処理の効率や施設の小型化といった考慮すべき課題もある。
【００１１】
また、生ゴミを処理して得られるコンポストについても、飼料としての品質や安全性が望まれるが、屎尿を含む排水の場合には人間の食事や排泄行為を通じて、病原菌や重金属の混入の可能性も否定できず、この対応も必要となってくる。
【００１２】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、本発明は家庭や事業所などから発生する生ゴミや排水を処理し、発生した生成物の再利用や発電への利用を行う生ゴミ処理システムにおいて、より効率的な運用ができ、生成物も安定して供給可能な生ゴミ処理システムを提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の請求項１では、家庭や事業所にて発生した生ゴミと生活排水を生物処理し、生物処理により得られる生成物を元に発電を行う生ゴミ処理システムにおいて、前記家庭や事業所において、発生した生ゴミを粉砕する粉砕手段と、粉砕手段にて粉砕された粉砕生ゴミを生活排水とを混合し、屎尿を含む排水用とは別に設けた搬送経路を経由して搬送する搬送手段と、搬送手段により搬送された粉砕生ゴミを嫌気性微生物処理する生物処理手段と生物処理手段における生物処理の過程で得られる可燃性のガスを元に燃料電池にて発電を行う燃料電池発電手段とを設けたようにした。
燃料電池にて効率的に発電を行うには、燃料となる可燃性のガスの安定供給が重要となってくるが、各家庭や事業者といった小規模での処理ではなく、本発明のように粉砕生ゴミを集中して処理することにより、安定かつ効率的な処理が可能となる。
【００１４】
さらに、別の搬送経路により搬送し、粉砕生ゴミのみ対し処理を行うので、生ゴミ以外の廃棄物を含めた処理に対し、生ゴミの生物処理に適した微生物の選定やＣＮ比、運転条件の設定が可能となり、効率的に処理を行うことができる。また、集中して専用の設備とすることで、処理効率の向上と併せ、設備の小型化も期待できる。
【００１５】
また、本発明の請求項２では、生物処理手段における生物処理の過程で得られる固形物を元にコンポストを生成するコンポスト生成手段を設けるようにした。生成されたコンポストは、農園において作物用などの肥料として利用されるが、粉砕生ゴミの搬送経路を別とすることで、予め屎尿が除かれており、人間の食事と排泄などを経由して混入の可能性のある病原菌や重金属を防ぎ、結果的にこれらの含まれない安全かつ品質の高い肥料を得ることができる。
【００１６】
なお、さらに病原菌を低減するため、生物処理手段において高温メタン発酵のような処理を加え、病原菌を死滅させるようにしてもよい。
【００１７】
また、本発明の請求項３では、燃料電池発電手段により得られた電気および／または廃熱を、粉砕生ゴミを提供した各家庭や事業所および／または、生物処理手段や燃料電池発電手段の運転に供給するようにした。
元々、生ゴミの発生した場所や、生ゴミの処理を行う設備に対し、再び電気や熱として供給することで、エネルギーとしてのリサイクルが可能なシステムとすることができる。
【００１８】
なお、電気や熱の供給については、生ゴミの粉砕設備や、粉砕生ゴミの搬送設備、生物処理設備や燃料電池発電設備の運転用として供給するのがよいが、各家庭や事業所のこれら以外の設備の運転用に供給してもよい。無論、生ゴミを提供した各家庭や事業所、処理施設以外にも、供給してもよい。
また、供給する電気や熱について、設備の運転において必要量が不足する場合であっても、補助的な位置付けとして供給してもよい。この場合であっても、従来焼却や地中埋設にて廃棄されていた生ゴミのエネルギーを、再利用できていることになる。
【００１９】
また、本発明の請求項４では、生物処理手段より得られた液分を浄化する浄化手段を設けるとともに、浄化手段により浄化された処理水を粉砕生ゴミや生活排水を提供した各家庭や事業所および／または、その他の家庭や事業所および／または、生物処理手段や燃料電池発電手段の運転に供給するようにした。これにより、生物処理によって得られた処理水について、中水として再利用することができ、水資源の有効活用を図ることができる。
なお、生活排水を対象とし、屎尿を除外しているため、処理水については、色付きの少ない状態で使用することが、可能となる。
【００２０】
なお、本発明における生ゴミ処理システムの適用に関し、生物処理設備における可燃性のガスやコンポストの生成、燃料電池発電設備における発電を円滑かつ効率的に行うため、地域・街区全体といったコミュニティの括りで運転するようにするのが、よい。生ゴミは一般廃棄物であるため、コミュニティが最大の括りとなるため、最大の効果を得ることができる。
生ゴミの発生についても、常時家庭や事業所から発生しているわけではなく、断続して発生する。これに対し、設備は連続して運転することが効率的な運転に繋がるが、多くの家庭や事業所を含んだ形でシステムを構築することにより、元となる生ゴミも安定して得ることができ、円滑なシステム運用が可能となる。
【００２１】
また、本発明のシステムから供給される電気や熱といったエネルギー、あるいは副次的に得られる処理水を、効率的に利用していく上でも、地域・コミュニティ・街区全体といった括りで行うとよい。各家庭や事業所、あるいはコミュニティ内の施設において、電気や熱、処理水（中水道としての利用など）の利用については、各家庭や事業所単体では、その使用量は時々刻々と変化しているため、ある程度の利用先の数を確保することで、安定した需要を得られ、円滑なシステム運用が可能となる。
【００２２】
なお、本発明のシステムによれば、地域・街区全体といったコミュニティの括りでの必要エネルギー消費を抑えることができるが、さらに節電や節水に向いた機器を各家庭や事業所において使用することにより、よりその効果を高めることもできる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、以下に実施例を用いて詳説する。
なお、実際の実施形態は以下に示す実施例に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で、実施することができる。
【００２４】
【実施例】
本発明による実施例を図１に示す。
対象となるコミュニティ内に建設された集合住宅および戸建住宅などにおいて、その一部または全てにディスポーザが設置されている。ディスポーザとは、台所流しの下部にセットされる生ゴミ粉砕機で、生ゴミはみじん切りの状態で排水管に排出される。このディスポーザには、通常の台所で発生する排水も放流される。そのため、ディスポーザが設置された台所からはディスポーザと生活排水の一つである台所排水の双方が排出される。
【００２５】
前述のディスポーザが設置されている集合住宅および戸建住宅などには、前述のディスポーザ排水と台所排水が混入する台所系統以外に２つの排水管系統、すなわち、トイレおよびトイレ内洗面所系統の排水管および浴室・洗濯機・洗面所系統の排水管が敷設されている。本発明の方法によれば、これらの排水管のうち、台所系統と浴室・洗濯機・洗面所系統の排水管を合流させ、処理施設に導入する。
【００２６】
処理施設では、例えば嫌気処理により、排水内の有機物がメタンガスなどに変換される過程で浄化される。浄化された処理水は、例えば分離膜などの固液分離装置により、清澄化された後、中水としてオフィス等に設置されたトイレの洗浄水として使用される。
【００２７】
一方、排水処理の過程で回収されたメタンガスは、例えばボイラで燃焼されることでエネルギーとして回収され、また、脱硫装置を介したのち燃料電池に供給されることで電気に変換されるなどの方法により、エネルギーを回収することができる。
【００２８】
一方、排水処理装置から発生する汚泥は、主として生ごみを由来としているため、通常の下水処理施設で発生する汚泥とは異なり、性状が均一でしかも重金属などの有害物質が少ないという特徴がある。そのため、脱水後、おがくずなどの乾燥助剤と混合させ、発酵させることで良好なコンポストを回収することができる。
汚泥から生成するコンポスト肥料の成分の一例を示せば、有機物４１％、石灰１８％、チッソ２．０％、リンサン３．４％、カリ０．５％未満である。
【００２９】
以上の処理により、生ゴミと生活排水から、中水とエネルギー、さらには、有機肥料という有価物を回収することができる。この回収効率は、規模が大きいほど高くなる。生ゴミは一般廃棄物と見なされるため、行政区域外への持ち出しができない。そのため、行政区域全体をカバーするようにシステムが構築できた場合が最も効率的になると考えられる。
【００３０】
図２は、本発明の方法の中心技術である排水処理部の構成を示したものである。
専用配管で搬送された生ゴミおよび台所排水は、まず、中水処理施設に導入される。この中水処理施設は、微生物反応を利用した処理施設で、生物処理が行われる。生物処理が嫌気性処理の場合はメタン菌のシーディングが必要であるものの、メタンガスが回収されるという特長がある。このメタンガスは、燃料電池発電の燃料として用いることができる。
【００３１】
なお、生物処理が好気性処理の場合は、メタンガスの回収は困難となる。但し、特殊な微生物が不要であるため種菌のシーディングなどの処置が不要である。排水の処理を中心とした設備とする場合には、いずれにせよ排水処理施設で排水中のＢＯＤ成分が除去され、処理水中の微生物すなわち汚泥を除去されることで中水として提供できる水質を確保される。
【００３２】
処理される過程で増加した汚泥は、定期的に引き抜く必要があるが、例えば、汚泥を汚泥濃縮装置に導入して汚泥を濃縮して、脱離水を排水処理装置に返送するとともに、濃縮汚泥を取出す。濃縮汚泥は、メタン発酵によりメタンガスを取出す、あるいは、乾燥助材と混合してコンポスト化することで有効利用することができる。
【００３３】
前述の汚泥濃縮装置および濃縮汚泥処理施設は、場内に設置しても、あるいは過般型の施設を場内に持ち込んで処理することも、あるいは汚泥を場外に排出して他の排水処理施設を利用しても良い。
【００３４】
図３は、中水を集合住宅のトイレ洗浄水として利用する場合の例である。なお、燃料電池発電により得られた電気についても、各戸建住宅や集合住宅など用の電気の供給に充ててもよい。
この方法によれば、生ゴミのない快適な生活と、生ゴミから回収したエネルギーおよび中水の利用を両立することができる。
【００３５】
【発明の効果】
以上述べてきたように、本発明によれば、家庭や事業所などから発生する生ゴミや排水を処理し、発生した生成物の再利用や発電への利用を行う生ゴミ処理システムにおいて、より効率的な運用ができ、生成物も安定して供給することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す図
【図２】本発明の一実施例における排水処理部を示す図
【図３】本発明の他の実施例を示す図
【図１】
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【図２】
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【図３】
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