(57)【要約】【課題】有機性廃棄物の処理方法において、有機性廃棄物中の有機物を迅速に高い分解率で分解・消化処理することができると共にメタンや肥料を効率的に製造することができる、工業的に有利な有機廃棄物の処理方法および装置を提供する。【解決手段】モルデナイト系ゼオライトを添加して嫌気性消化処理する。（Ｉ）有機性廃棄物とモルデナイト系ゼオライトを嫌気性消化槽に供給する工程、（ＩＩ）供給されたモルデナイト系ゼオライトと消化対象有機廃棄物の混合物を、嫌気性消化汚泥の存在下で嫌気性消化処理し、好ましくは得られた気相部を回収し燃料とし、得られた固相部を回収して有機性肥料等とする。【選択図】    なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機性廃棄物を嫌気性消化する方法であって、モルデナイト系ゼオライトの存在下で嫌気性消化処理することを特徴とする有機性廃棄物の処理方法。
【請求項２】
有機性廃棄物の嫌気性消化処理方法であって、（Ｉ）有機性廃棄物とモルデナイト系ゼオライトを嫌気性消化槽に供給する工程、（ＩＩ）供給された有機性廃棄物とモルデナイト系ゼオライトとの混合物を、嫌気性消化汚泥の存在下で嫌気性消化処理することを特徴とする請求項１に記載の有機性廃棄物の処理方法。
【請求項３】
（ＩＩ）の工程で得られるメタンを含有する気相部を燃料とすることを特徴とする請求項２に記載の有機性廃棄物の処理方法。
【請求項４】
（ＩＩ）の工程で得られる消化処理残渣を直接又は固液分離し肥料及び／又は肥料の原料として利用することを特徴とする請求項２又は３に記載の有機性廃棄物の処理方法。
【請求項５】
処理残渣にアンモニアが吸着されたモルデナイト系ゼオライトが含有されていることを特徴とする請求項４に記載の有機性廃棄物の処理方法。
【請求項６】
有機性廃棄物の嫌気性消化処理装置であって、有機性廃棄物とモルデナイト系ゼオライトを嫌気性消化槽に供給する装置を備えたことを特徴とする有機性廃棄物の嫌気性消化処理装置。
【請求項７】
有機性廃棄物の嫌気性消化処理装置であって、有機性廃棄物とモルデナイト系ゼオライトを嫌気性消化槽に供給する装置と、供給された混合物を嫌気性消化槽内で消化処理する装置を備えたことを特徴とする請求項６に記載の有機性廃棄物の嫌気性消化処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機性廃棄物、例えば家庭、スーパーマーケット、コンビニエンスストアーや食品工場等から排出される食品廃棄物、家庭の浄化槽・工場等の廃水処理設備・下水処理場等から排出される有機性汚泥、し尿、家畜排泄物、有機性排水等の有機性廃棄物の処理方法及び該方法を実施するための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、有機性廃棄物を消化処理するに当たり、粒子状あるいはスラッジ状の有機性廃棄物にウッドチップ、小枝、乾燥鶏糞ペレットなどの固形の副資材を混合し、水分含量８０％程度で嫌気性消化を進める方法が知られているが（特許文献１）、この消化方法では有機物濃度が高くなるため、嫌気性消化工程で発生するアンモニアにより消化反応が阻害を受け、メタンが効率よく生産できないという難点があった。
【０００３】
また、下水などのアンモニア含有汚水を高度に浄化する技術として、アンモニア吸着ゼオライト系鉱物の利用が提案されているが（特許文献２）、本提案は汚水の窒素除去に関するものであり、嫌気性消化に関するものでない。
【０００４】
また、家畜などの糞尿から固形肥料を作成する方法としては、嫌気性消化した糞尿の消化液に水分吸収剤としてゼオライトを混合し、ペースト状となった混合物を乾燥・造粒することにより固形肥料とすることが提案されている（特許文献３）が、本提案も嫌気性消化の効率化効果を教示するものではない。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−３０６４６３号公報
【特許文献２】特開平９−３１４１８３号公報
【特許文献３】特開２００２−２９８７１号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来技術の実情に鑑みなされたものであって、有機性廃棄物の処理方法において、有機廃棄物中の有機物を迅速に高い分解率で分解・消化処理することができると共にメタンや肥料を効率的に製造することができる、工業的に有利な有機廃棄物の処理方法および装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【発明を解決するための手段】
本発明者は、前記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、本発明を完成するに至った。
即ち、本発明によれば、以下の発明が提供される。
（１）有機性廃棄物を嫌気性消化する方法であって、モルデナイト系ゼオライトの存在下で嫌気性消化処理することを特徴とする有機性廃棄物の処理方法。
（２）有機性廃棄物の嫌気性消化処理方法であって、（Ｉ）有機性廃棄物とモルデナイト系ゼオライトを嫌気性消化槽に供給する工程、（ＩＩ）供給された有機性廃棄物とモルデナイト系ゼオライトとの混合物を、嫌気性消化汚泥の存在下で嫌気性消化処理することを特徴とする上記（１）に記載の有機性廃棄物の処理方法。
（３）（ＩＩ）の工程で得られるメタンを含有する気相部を燃料とすることを特徴とする上記（２）に記載の有機性廃棄物の処理方法。
（４）（ＩＩ）の工程で得られる消化処理残渣を直接又は固液分離し肥料及び／又は肥料の原料として利用することを特徴とする上記（２）又は（３）に記載の有機性廃棄物の処理方法。
（５）処理残渣にアンモニアが吸着されたモルデナイト系ゼオライトが含有されていることを特徴とする上記（４）に記載の有機性廃棄物の処理方法。
（６）有機性廃棄物の嫌気性消化処理装置であって、有機性廃棄物とモルデナイト系ゼオライトを嫌気性消化槽に供給する装置を備えたことを特徴とする有機性廃棄物の嫌気性消化処理装置。
（７）有機性廃棄物の嫌気性消化処理装置であって、有機性廃棄物とモルデナイト系ゼオライトを嫌気性消化槽に供給する装置と、供給された混合物を嫌気性消化槽内で消化処理する装置を備えたことを特徴とする上記（６）に記載の有機性廃棄物の処理方法。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の最大の特徴は、アンモニアによる微生物の消化反応の阻害、メタン生成効率の低下を克服し、かつ更なる処理残渣の肥料への有効利用化を促進するために、有機性廃棄物にモルデナイト系ゼオライトを添加混合し嫌気性消化処理を効率化した点にある。
【０００９】
すなわち、従来の嫌気性消化処理において、有機性廃棄物中の窒素成分含量が高いとアンモニア濃度が高くなり、メタン生成阻害、メタン生成反応の停止やメタン生成速度の低下などの運転の不安定さの主な原因となっていたが、本発明方法では予め有機性廃棄物を消化処理するに当たり、嫌気性消化種汚泥と共にモルデナイト系ゼオライトを混合させたことから、モルデナイト系ゼオライトにより余剰のアンモニアが吸着され無害化されるため、嫌気性消化処理工程での有機廃棄物からのメタン及び二酸化炭素への変換反応が効率よく行われる。
【００１０】
本発明方法においては、上記のように、嫌気性消化処理工程での有機性廃棄物からのメタン及び二酸化炭素への変換反応が効率よく進行する理由は現時点では定かではないが、有機性廃棄物を嫌気性消化汚泥と共にモルデナイト系ゼオライトを混合し嫌気性消化処理すると、嫌気性消化の過程で原料有機廃棄物中から生成するアンモニアをモルデナイト系ゼオライトが吸着し、アンモニアによるメタン生成反応への阻害が抑制され、さらにモルデナイト表面の特性がメタン生成微生物にとって繁殖しやすい環境となり、メタン生成微生物にとって最適な条件が作り出されるので、嫌気性消化工程における有機性廃棄物からのメタン及び二酸化炭素への変換反応が効率よく進むものと推定される。
【００１１】
本発明の処理対象となる有機性廃棄物とは、一般家庭、レストラン、ホテル、食品工場、スーパーマーケットおよびコンビニエンスストアー等からの食品廃棄物。食品工場・浄化槽・下水処理場等で廃水処理時に発生する、初沈汚泥と呼ばれるタンパク質、炭水化物、脂質、繊維などの有機物と水の混合物、余剰汚泥と呼ばれる廃水浄化の際に増殖した微生物そのもの、食品工場・浄化槽・下水処理場等で廃水処理後排出される初沈汚泥と余剰汚泥の混合物である廃水処理汚泥一般。し尿、畜産排泄物、古紙類、剪定枝等植物性廃棄物や農産廃棄物が含まれる他、嫌気性消化した後に排出される消化汚泥など有機性廃棄物一般が包含される。
【００１２】
本明細書で用いる、モルデナイト系ゼオライトとは、ゼオライトの一種で、一般に結晶（結晶構造ＭＯＲ）中に空洞を数多くもつ多孔質物質であり、その化学組成は、ケイ酸塩のケイ素の一部がアルミニウムに置換された縮合酸塩の形をとり、代表的な組成は、下記一般式（１）で示される。
【化１】
（Ｃａ，  Ｋ２，  Ｎａ２）［ＡｌＳｉ５Ｏ１２］２・７Ｈ２Ｏ      （１）
このモルデナイト系ゼオライトは、他のソーダライト系、ホーランダイト系、フィリプサイト系、チャバザイト系のゼオライトとは異なり、アンモニア吸着性を示すと共に、メタン生成微生物の繁殖を著しく促進し、メタン生産性に優れたものである。
このようなモルデナイト系ゼオライトとしては、例えばギスモンディン、モルデナイト、ユガワライト、エリオナイトなどを挙げることができるが、メタン生産性の点ではモルデナイトが好ましい。
このモルデナイトには天然のモルデナイトと合成モルデナイトが知られているが、本発明においてはいずれも使用できる。また、モルデナイト中のイオンを他の金属イオンにイオン交換したものも利用できる。
【００１３】
本発明方法で好ましく採用される嫌気性消化処理方法の一例を以下に示す。
まず処理対象となる有機性廃棄物を破砕し、嫌気性消化種汚泥とモルデナイト系ゼオライトと混合する。この混合物の水分含量が６０〜９９．９％、好ましくは７５〜９０％の乾式、または９０〜９５％の湿式に調整し、１０〜１００℃好ましくは３０〜３５℃の中温発酵かまたは５０〜７０℃の高温発酵で嫌気性消化処理させ、メタンを発生させる。モルデナイト系ゼオライトの添加量は、０．１〜５０重量％好ましくは２〜２０重量％である。
【００１４】
本発明において、処理対象有機性廃棄物、モルデナイト系ゼオライトおよび嫌気性消化種汚泥を混合させる方法は特に制限されず、処理対象有機廃棄物を破砕後モルデナイト系ゼオライトおよび嫌気性消化種汚泥と混合しても、処理対象有機物と嫌気性消化種汚泥が嫌気性消化槽内で混合された後、モルデナイト系ゼオライトを添加混合しても構わない。何れの方法においても、モルデナイト系ゼオライトが処理対象有機廃棄物および嫌気性消化種汚泥と均一に混合されれば、嫌気性消化槽内に於いてモルデナイト系ゼオライトによりアンモニアが吸着されて、効率よく嫌気性消化反応が進む。
【００１５】
嫌気性消化種汚泥としては、例えば、酸発酵性微生物やメタン発酵性微生物を含有する下水汚泥の嫌気性消化に使用される通常の嫌気性消化汚泥や、既存の嫌気性消化汚泥を好気性分解産物に馴致培養したもの使用することができる。
なお、酸発酵性微生物とは、嫌気性消化において有機酸等を生成する微生物を意味し、Ｂａｃｔｅｒｏｉｄｅｓ  ｓｐ．、Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ  ｓｐ．、Ｂａｃｉｌｌｕｓ  ｓｐ．、Ｌａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓ  ｓｐ．等があげられる。また、メタン発酵性微生物とは、嫌気性消化においてメタンを生成する微生物を意味し、Ｍｅｔｈａｎｏｓａｒｃｉｎａ  ｓｐ．、Ｍｅｔｈａｎｏｓａｅｔａ  ｓｐ．、Ｍｅｔｈａｎｏｇｅｕｍ  ｓｐ．等があげられる。両者とも従来よく知られているものである。
【００１６】
前記のようにして、有機性廃棄物をモルデナイト系ゼオライトと共に嫌気性条件で微生物分解処理すると、嫌気性消化過程において生成する余剰のアンモニアがモルデナイト系ゼオライトによって吸着除去され、従来のアンモニアによるメタン生成阻害が防止される。従って、本発明方法では、嫌気性消化処理が効率よく進む。
【００１７】
嫌気性消化処理時に発生するメタンは、ボイラー燃料、消化ガス発電、マイクロガスタービンや水素への改質後燃料電池の燃料として利用することが出来る。
【００１８】
本発明方法では、嫌気性消化後の消化残渣はモルデナイト系ゼオライトを含み、このモルデナイト系ゼオライトはアンモニアを吸着しているので、コンポスト等の肥料や土壌改良材の原料として利用した場合、アンモニアが直ちに流出しないことや水分含量が低いという利点がある。従って、この残渣は、そのまま及び／又は固液分離後そのまま液体肥料や固形肥料として利用及び／又は肥料・土壌改良材の原料として利用すること可能である。
【００１９】
次に、本発明方法を好ましく実施するための処理装置を、図面を参照しながら詳述する。
【００２０】
図１において、１は有機性廃棄物貯留タンク、２は有機性廃棄物配管、３は嫌気性消化槽、４はモルデナイト系ゼオライト貯留タンク、５はモルデナイト系ゼオライト配管、６は消化ガス配管、７は消化ガス貯留タンク、８は嫌気性処理物配管、９は固液分離装置、１０は処理液相部配管、１１は処理液相部貯留タンク、１２は処理固相部配管、１３は処理固相部貯留タンクを各示す。
【００２１】
図１の装置において、有機性廃棄物貯留タンク１より有機性廃棄物配管２を通って、原料がメタンを生じさせる嫌気性消化槽３に供給される。モルデナイト系ゼオライト貯留タンク４からモルデナイト系ゼオライト配管５を通って、モルデナイト系ゼオライトが嫌気性消化槽３に供給される。嫌気性消化槽３では、有機性廃棄物とモルデナイト系ゼオライトと嫌気性消化汚泥が混合・撹拌され、嫌気性消化が促進される。嫌気性消化槽３では、酸生成微生物やメタン生成微生物の働きで、有機性廃棄物がメタン、二酸化炭素、アンモニアなどに分解処理される。この時、嫌気性消化槽３にはモルデナイト系ゼオライトが添加されているので、遊離のアンモニア濃度が低く保たれ、メタン生成反応が阻害されない。
【００２２】
また、嫌気性消化槽３内で発生したメタンを含む消化ガスは消化ガス配管６を通って消化ガス貯留タンク７に貯留される。この場合の消化ガスは、通常ＣＨ４：５０〜１００モル％、ＣＯ２：０〜５０モル％、Ｈ２：０〜１０モル％を含有する。
【００２３】
嫌気性消化が進んだ処理物は、嫌気性処理物配管８を通って固液分離装置９に移送される。固液分離装置９では、嫌気性消化処理物が固液分離され、液相部は処理液相部配管１０を通って処理液相部貯留タンク１１に蓄えられる。固相部は、処理固相部配管１２を通って、処理固相部貯留タンク１３に蓄えられる。前記固液分離装置９は、濾過器や遠心分離機、沈降槽等からなる。
【００２４】
処理固相部は肥料成分であるアンモニアがモルデナイト系ゼオライトに吸着されているので、土壌改良剤や有機肥料の原料として質が高い。処理液相部は、アンモニアがモルデナイト系ゼオライトに吸着されて固相部に多く移行しているので、アンモニア濃度が低く廃液のアンモニア除去処理が容易となる。
【００２５】
【実施例】
以下、本発明を実施例により更に詳細に説明する。
【００２６】
実施例１
５０  ｍｌ容量のガラス瓶に、消化汚泥を４０  ｍｌ、アンモニアを４５００  ｍｇ  Ｎ／ｌ、モルデナイト系ゼオライト（天然モルデナイト（０．５〜１．５  ｍｍ規格）、株式会社イズカ製）を５％重量加えた。ゴム栓で密閉後内部のガスを窒素で置換してガラス瓶内を嫌気性にした。シリンジで消化ガスの発生量を測定しながら、３５℃で２週間培養した。消化ガス中のメタン濃度は、ガスクロで測定した。嫌気性消化液中のアンモニア濃度は、イオンクロマトで測定した。
【００２７】
比較例１
モルデナイト系ゼオライトを添加しない以外は実施例１に同様な処理を行い、消化ガス中のメタン濃度は、ガスクロで測定した。
【００２８】
［実施例１と比較例１の実験結果及びその考察］
消化ガスの発生量は、モルデナイト系ゼオライトを添加しない比較例１では、２２６  ｍｌであったが、実施例１のモルデナイト系ゼオライトを５％重量加えたガラス瓶からは６００  ｍｌ発生した。
また、消化ガス中のメタン濃度は、モルデナイト系ゼオライトを添加しない比較例１では、４６  ％であったが、実施例１のモルデナイト系ゼオライトを５％重量加えたガラス瓶の方は  ６２  ％であった。
【００２９】
また、消化液中のアンモニア濃度は、モルデナイト系ゼオライトを添加しない比較例１では、３１５４  ｍｇ  Ｎ／ｌであったが、実施例１のモルデナイト系ゼオライトを５％重量加えたガラス瓶からは２４０５  ｍｇ  Ｎ／ｌであった。
【００３０】
これらの実験結果から、本発明で用いるモルデナイト系ゼオライトにはアンモニアを吸着し、アンモニアのメタン発酵への阻害を抑制する働きがあることがわかる。
【００３１】
【発明の効果】
本発明は前記構成からなるので、有機性廃棄物が嫌気性消化される際に、メタン生成の阻害物質であるアンモニアがモルデナイト系ゼオライトに吸着除去され、そのことにより嫌気性消化がスムーズに進み、またモルデナイト表面の特性がメタン生成微生物にとって繁殖しやすい環境となり、メタン生成微生物にとって最適な条件が作り出されるので、嫌気性消化工程における有機性廃棄物からのメタン及び二酸化炭素への変換反応が効率よく進む。また、本法によれば、最終的に発生する残滓（処理された固相部）にはモルデナイト系ゼオライトに吸着されたアンモニアが含有され、土壌改良剤や有機肥料の原料として質が高く、また処理液相部のアンモニア濃度が低く、廃液のアンモニア除去処理が容易になるといった、数多くの利点を有するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る有機性廃棄物の嫌気性消化処理装置の説明図である。
【符号の説明】
１．    有機性廃棄物貯留タンク
２．    有機性廃棄物配管
３．    嫌気性消化槽
４．    モルデナイト系ゼオライト貯留タンク
５．    モルデナイト系ゼオライト配管
６．    消化ガス配管
７．    消化ガス貯留タンク
８．    嫌気性処理物配管
９．    固液分離装置
１０．処理液相部配管
１１．処理液相部貯留タンク
１２．処理固相部配管
１３．処理固相部貯留タンク
【図１】
2004243204.tif 000002