(57)【要約】【課題】  有機性廃棄物中に含まれる窒素分を効率良く除去可能であるとともに、全体の処理水量を低減して設備の小型化を達成することができる有機性廃棄物の処理方法及び該処理システムを提供する。【解決手段】  有機性廃棄物をメタン発酵処理するメタン発酵槽１２と、該メタン発酵槽１２の引き抜き汚泥を膜分離する膜分離装置１３と、該膜分離装置の膜分離液をアンモニアストリッピング処理するアンモニアストリッピング装置１４とを備えた有機性廃棄物の処理システムにおいて、前記引き抜き汚泥を除く消化汚泥を生物処理する生物処理装置１５を設けるとともに、前記アンモニアストリッピング装置を経た処理水を前記メタン発酵槽の上流側に返送する返送ライン３０を設け、前記引き抜き汚泥量を、前記返送ラインにより返送される処理水量が前記有機性廃棄物の希釈水量に相当する引き抜き量となるように設定した。【選択図】      図１
2005193146.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機性廃棄物をメタン発酵処理して得られる消化汚泥の少なくとも一部を引き抜き膜分離し、該膜分離により得られた膜分離液をアンモニアストリッピング処理する有機性廃棄物の処理方法において、
前記消化汚泥の引き抜き量を、前記アンモニアストリッピング処理後の処理水量が前記有機性廃棄物の希釈水量に相当する引き抜き量となるようにし、
前記アンモニアストリッピング処理後の処理水を前記メタン発酵処理の前段側に返送して前記有機性廃棄物の希釈水とするとともに、前記引き抜き汚泥を除く消化汚泥を生物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】
前記引き抜き汚泥に無機凝集剤を添加して混和凝集処理を行った後に、前記膜分離を行うことを特徴とする請求項１記載の有機性廃棄物の処理方法。
【請求項３】
前記引き抜き汚泥を除く消化汚泥に曝気処理を施し、該曝気処理後の消化汚泥を固液分離して得られた固液分離液に前記生物処理を施すことを特徴とする請求項１若しくは２記載の有機性廃棄物の処理方法。
【請求項４】
前記引き抜き汚泥を除く消化汚泥にオゾン処理を施し、該オゾン処理後の消化汚泥を固液分離して得られた固液分離液に前記生物処理を施すことを特徴とする請求項１若しくは２記載の有機性廃棄物の処理方法。
【請求項５】
有機性廃棄物をメタン発酵処理して得られる消化汚泥の少なくとも一部を引き抜き膜分離し、該膜分離により得られた膜分離液と前記引き抜き汚泥を除く消化汚泥を固液分離して得られた固液分離液とをアンモニアストリッピング処理する有機性廃棄物の処理方法において、
前記膜分離液及び前記固液分離液を凝集沈殿して有機態窒素を除去した後に、前記アンモニアストリッピング処理を行いアンモニア態窒素を除去することを特徴とする有機性廃棄物の処理方法。
【請求項６】
前記引き抜き汚泥を除く消化汚泥に曝気処理を施した後に前記固液分離を行い、前記消化汚泥に溶解した二酸化炭素を除去することを特徴とする請求項５記載の有機性廃棄物の処理方法。
【請求項７】
有機性廃棄物をメタン発酵処理するメタン発酵槽と、該メタン発酵して得られた消化汚泥から引き抜かれた引き抜き汚泥を膜分離する膜分離装置と、該膜分離装置の膜分離液をアンモニアストリッピング処理するアンモニアストリッピング装置と、を備えた有機性廃棄物の処理システムにおいて、
前記引き抜き汚泥を除く消化汚泥を生物処理する生物処理装置を設けるとともに、前記アンモニアストリッピング装置を経た処理水を前記メタン発酵槽の上流側に返送する返送ラインを設け、
前記メタン発酵槽から前記膜分離装置に導入する引き抜き汚泥量を、前記返送ラインにより返送される処理水量が前記有機性廃棄物の希釈水量に相当する引き抜き量となるように設定したことを特徴とする有機性廃棄物の処理システム。
【請求項８】
前記膜分離装置の前段に無機凝集剤の添加手段を備えた混和凝集槽を設け、前記引き抜き汚泥を混和凝集することを特徴とする請求項７記載の有機性廃棄物の処理システム。
【請求項９】
前記生物処理装置の前段に、前記引き抜き汚泥を除く消化汚泥に曝気処理を施す曝気槽と、該曝気処理した消化汚泥を固液分離する固液分離装置と、を設け、固液分離液を前記生物処理装置に導入することを特徴とする請求項７若しくは８記載の有機性廃棄物の処理システム。
【請求項１０】
前記生物処理装置の前段に、前記引き抜き汚泥を除く消化汚泥にオゾン処理を施すオゾン処理槽と、該オゾン処理した消化汚泥を固液分離する固液分離装置と、を設け、固液分離液を前記生物処理装置に導入することを特徴とする請求項７若しくは８記載の有機性廃棄物の処理システム。
【請求項１１】
有機性廃棄物をメタン発酵処理するメタン発酵槽と、該メタン発酵して得られた消化汚泥から引き抜かれた引き抜き汚泥を膜分離する膜分離装置と、前記引き抜き汚泥を除く消化汚泥を固液分離する固液分離装置と、前記膜分離装置の膜分離液と前記固液分離装置の固液分離液とをアンモニアストリッピング処理するアンモニアストリッピング装置と、を備えた有機性廃棄物の処理システムにおいて、
前記アンモニアストリッピング処理装置の前段に、前記膜分離液及び前記固液分離液を凝集沈殿する凝集沈殿槽を設け、該凝集沈殿槽にて前記膜分離液及び前記固液分離液に含まれる有機態窒素を除去することを特徴とする有機性廃棄物の処理システム。
【請求項１２】
前記固液分離装置の前段に、前記引き抜き汚泥を除く消化汚泥に曝気処理を施す曝気槽を設け、該曝気槽にて前記消化汚泥に溶解した二酸化炭素を除去することを特徴とする請求項１１記載の有機性廃棄物の処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生ごみ等の有機性物質を含む廃棄物の処理に関し、特にメタン発酵処理後の処理液から窒素分を除去するアンモニアストリッピング工程を備えた有機性廃棄物の処理方法及び該処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
生ごみ、し尿、浄化槽汚泥、家畜糞尿等の有機性廃棄物には、ＳＳ（浮遊物質）、窒素分、リン分、ＢＯＤ（生物化学的酸素要求量）、ＣＯＤ（化学的酸素要求量）などの環境や人体に悪影響を及ぼす汚濁物質が含まれており、これらを除去する様々な方法が開発、実用化されている。
これらの汚濁物質は一度に除去することは困難であるため、従来より夫々の汚濁物質に適した処理を複合して除去するようにしている。代表的な処理として、ＳＳの除去には機械的脱水、凝集沈殿、膜分離等、窒素分の除去には硝化脱窒素、アンモニアストリッピング等、ＢＯＤの除去には曝気処理等が用いられている。
【０００３】
従来の有機性廃棄物の処理システムの一例を図１０に示す。図１０によれば、有機性廃棄物は、まず前処理装置１０にて破砕、選別された後に可溶化装置１１により加温などの手段を用いて可溶化、酸発酵される。可溶化、酸発酵され易分解性に変性した有機性廃棄物はメタン発酵槽１２にてメタン発酵され、これにより生じた消化汚泥は固液分離装置１６により固液分離され、固液分離液はアンモニアストリッピング装置１４に導入される。また、前記消化汚泥の一部は膜分離装置１３にて膜分離され、膜分離液は固液分離液とともにアンモニアストリッピング装置１４に導入される。膜分離により分離された消化汚泥はメタン発酵槽１２内の汚泥濃度が維持されるように返送する。アンモニアストリッピング装置１４で窒素分を除去された分離液は、生物処理装置１５にて硝化、脱窒処理された後に凝集沈殿処理、活性炭処理等を経て浄化され排出される。
【０００４】
このような有機性廃棄物の処理において、特に処理が困難とされる汚濁物質の一つに窒素分が挙げられる。有機性廃棄物に含まれる窒素分は様々な形態で存在し、単一の処理工程ではこれを完全に除去することは難しい。この窒素分は無機態窒素と有機態窒素に大別され、更に無機態窒素はアンモニア態窒素（NH4-N）、亜硝酸態窒素（NO2-N）、硝酸態窒素（NO3-N）に分類される。一方、有機態窒素で代表的なものはタンパク質等が挙げられる。
前記処理システムでは、有機態窒素はメタン発酵により、その一部はアンモニア態窒素に変化し、後段に設けられた生物処理により残存する有機態窒素及びアンモニア態窒素が亜硝酸態窒素、硝酸態窒素を経て窒素として除去される。窒素負荷が大きい有機性廃棄物を対象とする処理システムでは、生物処理装置の窒素負荷を低減させるためにその前段でアンモニアストリッピングを行っている。（例えば特許文献１、特許文献２等）
【０００５】
また、アンモニアストリッピング後の処理液及び生物処理後の余剰汚泥を併せてオゾン処理する方法も提案されており（例えば特許文献３）、これにより、メタン発酵や生物処理で分解できない難分解性物質を易分解化し脱窒の有機炭素源として利用可能としている。
このように、有機性廃棄物の処理では処理効率の向上、処理水量の低減を達成すべく、各種処理工程を複合したシステムが用いられている。
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−５７８９号公報
【特許文献２】特開２００１−７０９１５号公報
【特許文献３】特開２００１−２８６８８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
処理工程の一部にメタン発酵を具備する場合、メタン発酵槽における有機物負荷が処理能力の決定に関わってくる。一般に中温発酵では有機物２〜３kg/m3・d、高温発酵では有機物５〜６kg/m3・dが最も適した負荷量とされている。また、メタン発酵では、高濃度アンモニア（NH4−N）による阻害に留意する必要がある。一般に、阻害上限アンモニア濃度は、中温発酵では4000mg/L、高温発酵では3000mg/Lとされている。従って、生ごみ等のアンモニア濃度が高く全窒素量が大きい有機性廃棄物をメタン発酵する場合には、メタン槽内のアンモニア濃度を阻害上限アンモニア濃度以下にするために、希釈水により希釈を行う場合が多い。従来は、図１０に示されるように生物処理後の処理液を返送して希釈水としていた。しかし、廃棄物投入量に対し、返送量を除く全量を膜分離、アンモニアストリッピング処理していたため流入水量が大きくなり、後段の膜分離装置及びアンモニアストリッピング装置が大型化してしまうという問題があった。
また、特許文献１乃至３のようにメタン発酵後の処理液をアンモニアストリッピング処理する方法では、メタン発酵での未分解の有機態窒素がアンモニアストリッピングに流れ、この除去が困難となる。さらに、アンモニアストリッピングにて処理されずに有機態窒素が生物処理装置に導入されるため、水処理の不安定化、窒素負荷過多を招いてしまう。
【０００８】
また、生ごみ等のように、有機物の分解率の高い有機性廃棄物を処理する場合（図９参照）、メタン発酵の消化汚泥はＳＳが微細でコロイド化しており、かつ二酸化炭素が多分に溶解しているため固液分離の際の脱水性が悪い、という問題を有している。
従って、本発明は上記従来技術の問題点に鑑み、有機性廃棄物中に含まれる窒素分を効率良く除去可能であるとともに、全体の処理量を低減して設備の小型化を達成することができる有機性廃棄物の処理方法及び該処理システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
そこで、本発明はかかる課題を解決するために、
有機性廃棄物をメタン発酵処理して得られる消化汚泥の少なくとも一部を引き抜き膜分離し、該膜分離により得られた膜分離液をアンモニアストリッピング処理する有機性廃棄物の処理方法において、
前記消化汚泥の引き抜き量を、前記アンモニアストリッピング処理後の処理水量が前記有機性廃棄物の希釈水量に相当する引き抜き量となるようにし、
前記アンモニアストリッピング処理後の処理水を前記メタン発酵処理の前段側に返送して前記有機性廃棄物の希釈水とするとともに、前記引き抜き汚泥を除く消化汚泥を生物処理することを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、希釈水相当量のみの消化汚泥を引き抜き、該引き抜き汚泥を膜分離して得られた膜分離液のみをアンモニアストリッピング処理しているため、膜分離及びアンモニアストリッピング処理での処理水量を低減することができ、これらの設備を縮小化することができる。また、前記有機性廃棄物の希釈水としてアンモニアストリッピング処理後の処理水を利用しているため、該処理水中の残存ＢＯＤがメタン発酵に有効に利用され、メタン発酵の処理効率が向上する。さらに、前記引き抜き汚泥を除く消化汚泥を直接生物処理しているため、溶解した二酸化炭素が除去され、脱水性が向上して後段での固液分離が容易となる。
尚、前記希釈水の好適な量は、前記有機性廃棄物に含まれるアンモニア濃度により決定される。
【００１１】
また、前記発明において、前記引き抜き汚泥に無機凝集剤を添加して混和凝集処理を行った後に、前記膜分離を行うことが好適である。
これによれば、混和凝集により引き抜き汚泥に含まれる有機態窒素が除去されるため、後段の生物処理の安定化及び窒素負荷の低減が図れる。また、前記混和凝集によりＳＳ及び溶解性成分の一部がフロック化されるため、膜分離におけるフラックスが向上する。
【００１２】
また、前記引き抜き汚泥を除く消化汚泥に曝気処理を施し、該曝気処理後の消化汚泥を固液分離して得られた固液分離液に前記生物処理を施すことを特徴とする。
本発明は前記消化汚泥に曝気処理を加えることで、消化汚泥中に溶解した二酸化炭素が脱気されて脱水性が向上し、前記固液分離が容易となる。また、固液分離により有機態窒素が除去されるため、後段の生物処理の安定化及び窒素負荷低減が図れる。
【００１３】
さらに、前記引き抜き汚泥を除く消化汚泥にオゾン処理を施し、該オゾン処理後の消化汚泥を固液分離して得られた固液分離液に前記生物処理を施すことを特徴とする。
本発明は、前記消化汚泥にオゾン処理を施すことにより有機態窒素をアンモニア化する。また、オゾン処理により難分解性物質の易分解化が促進され、生物処理での脱窒源として有効利用される。これにより、従来生物処理で利用されていた脱窒用のメタノール等の添加が大幅に低減、若しくは不要化することができる。
【００１４】
また、別の発明として、有機性廃棄物をメタン発酵処理して得られる消化汚泥の少なくとも一部を引き抜き膜分離し、該膜分離により得られた膜分離液と前記引き抜き汚泥を除く消化汚泥を固液分離して得られた固液分離液とをアンモニアストリッピング処理する有機性廃棄物の処理方法において、
前記膜分離液及び前記固液分離液を凝集沈殿して有機態窒素を除去した後に、前記アンモニアストリッピング処理を行いアンモニア態窒素を除去することを特徴とする。
【００１５】
本発明は、膜分離後に凝集沈殿を行うことを主特徴としており、該凝集沈殿により有機態窒素が除去され、アンモニアストリッピングで除去容易なアンモニア態窒素が残存するため、凝集沈殿とアンモニアストリッピングの併合により窒素分の除去効率が大幅に向上する。また、凝集沈殿にて有機態窒素を除去しているため、後段の生物処理の安定化及び窒素負荷低減が図れる。さらに、本発明ではアンモニアストリッピングの前段で凝集沈殿を行っているため、アンモニアストリッピング装置のスケール発生を抑制することが可能である。
【００１６】
さらにまた、前記引き抜き汚泥を除く消化汚泥に曝気処理を施した後に前記固液分離を行い、前記消化汚泥に溶解した二酸化炭素を除去することが好ましい。
これによれば、前記曝気処理により前記消化汚泥中に溶解した二酸化炭素を脱気することができるため、脱水性が向上し固液分離が容易となる。また、固液分離及び凝集沈殿により有機態窒素が除去される上に、残存するアンモニアはアンモニアストリッピングで除去することができるため、生物処理の窒素負荷が殆どなくなり設備の大幅な縮小化が可能である。
【００１７】
また、上記した発明を好適に実施する装置として、有機性廃棄物をメタン発酵処理するメタン発酵槽と、該メタン発酵して得られた消化汚泥から引き抜かれた引き抜き汚泥を膜分離する膜分離装置と、該膜分離装置の膜分離液をアンモニアストリッピング処理するアンモニアストリッピング装置と、を備えた有機性廃棄物の処理システムにおいて、
前記引き抜き汚泥を除く消化汚泥を生物処理する生物処理装置を設けるとともに、前記アンモニアストリッピング装置を経た処理水を前記メタン発酵槽の上流側に返送する返送ラインを設け、
前記メタン発酵槽から前記膜分離装置に導入する引き抜き汚泥量を、前記返送ラインにより返送される処理水量が前記有機性廃棄物の希釈水量に相当する引き抜き量となるように設定したことを特徴とする。
【００１８】
このとき、前記膜分離装置の前段に無機凝集剤の添加手段を備えた混和凝集槽を設け、前記引き抜き汚泥を混和凝集することが好適である。
また、前記生物処理装置の前段に、前記引き抜き汚泥を除く消化汚泥に曝気処理を施す曝気槽と、該曝気処理した消化汚泥を固液分離する固液分離装置と、を設け、固液分離液を前記生物処理装置に導入することを特徴とする。
さらに、前記生物処理装置の前段に、前記引き抜き汚泥を除く消化汚泥にオゾン処理を施すオゾン処理槽と、該オゾン処理した消化汚泥を固液分離する固液分離装置と、を設け、固液分離液を前記生物処理装置に導入するようにしても良い。
【００１９】
また、有機性廃棄物をメタン発酵処理するメタン発酵槽と、該メタン発酵して得られた消化汚泥から引き抜かれた引き抜き汚泥を膜分離する膜分離装置と、前記引き抜き汚泥を除く消化汚泥を固液分離する固液分離装置と、前記膜分離装置の膜分離液と前記固液分離装置の固液分離液とをアンモニアストリッピング処理するアンモニアストリッピング装置と、を備えた有機性廃棄物の処理システムにおいて、
前記アンモニアストリッピング処理装置の前段に、前記膜分離液及び前記固液分離液を凝集沈殿する凝集沈殿槽を設け、該凝集沈殿槽にて前記膜分離液及び前記固液分離液に含まれる有機態窒素を除去することを特徴とする。
このとき、前記固液分離装置の前段に、前記引き抜き汚泥を除く消化汚泥に曝気処理を施す曝気槽を設け、該曝気槽にて前記消化汚泥中に溶解した二酸化炭素を除去することが好適である。
【発明の効果】
【００２０】
以上記載のごとく本発明によれば、膜分離及びアンモニアストリッピングにおける処理水量が減少するため、これらの装置を小型化することができる。また本発明によれば、メタン発酵、アンモニアストリッピング、及び固液分離における処理効率の向上が可能となる。さらに、有機性廃棄物中に様々な形態で存在する窒素分を、夫々に適した処理工程で除去することができるため、窒素分の除去効率向上が図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
図１は本発明の実施例１に係る処理システムのフロー図、図２は本実施例の生物処理装置の一実施例を示す装置構成図、図３乃至図８は、夫々本実施例の第２乃至実施例７に係る処理システムのフロー図である。これらの実施例は、特に、生ごみを主体とした有機態窒素含有量が大きい有機性廃棄物の処理に適しているが、これに限定されるものではない。
【実施例１】
【００２２】
図１に示す本実施例１の有機性廃棄物の処理システムでは、まず前処理装置１０にて有機性廃棄物に含まれる夾雑物の破砕、選別を行なう。次いで、可溶化装置１１において、加水分解細菌の産出する分解酵素により、投入された有機性廃棄物に含まれる炭水化物、タンパク質、脂肪等の高分子有機物を、糖、アミノ酸、脂肪酸等の低分子有機物へ変換する可溶化が進行する。また、酸発酵細菌により、糖、アミノ酸、脂肪酸等の有機物を、アルコール、有機酸等の更に低分子有機物へ変換する酸発酵も同時に進行する。このとき、可溶化装置１１は加温に限らず、アルカリ剤添加、超音波照射等のように可溶化や酸発酵の促進が可能な手段であれば何れでも良く、また可溶化装置１１を具備しない構成とすることもできる。前記前処理装置１０若しくは可溶化装置１１では、有機性廃棄物がメタン発酵に適したアンモニア濃度となるように、希釈水により希釈する。希釈水量については、投入する有機性廃棄物中のアンモニア濃度により決定する。
可溶化、酸発酵した有機性廃棄物はメタン発酵槽１２に導入してメタン発酵を行う。該槽内ではメタン生成菌等の嫌気性細菌の作用により廃棄物中の有機物が二酸化炭素、メタン等に分解される。尚、ここで発生したメタンは発電装置、蒸気ボイラー、燃料電池等に送られ、有効利用することが好ましい。
【００２３】
そして、前記メタン発酵槽１２にて発生した消化汚泥より所定量を引き抜き、膜分離装置１３にて膜分離し、分離した固形分を前記メタン発酵槽１２に返送する。返送する消化汚泥は、該メタン発酵槽１２内の汚泥濃度が適性に保持される量とし、メタン発酵の処理効率が低下しないようにする。前記膜分離装置１３は、例えば浸漬平膜、チューブラ膜、回転平膜等を利用することができる。
前記膜分離装置１３を透過した膜分離液は、アンモニアストリッピング装置１４に導入し、ここでメタン発酵槽１２にて生成したアンモニア態窒素を除去する。該アンモニアストリッピング装置１４は、例えば90℃程度の高温の水蒸気と前記膜分離液とを気液接触させて、アンモニアを含む蒸気を回収するスチーム式アンモニアストリッピング等を用いることができる。
【００２４】
前記アンモニアストリッピング装置１４によりアンモニア態窒素が除去された処理液は、返送ライン３０を介して前記メタン発酵槽１２の上流側の前記前処理装置１０若しくは可溶化装置１１に返送し、有機性廃棄物の希釈水として用いる。前記メタン発酵槽１２からの消化汚泥の引き抜き量は、有機性廃棄物のアンモニア濃度に基づき設定される。即ち、メタン発酵槽１２に導入される有機性廃棄物のアンモニア濃度が適性となる希釈水量が得られるように前記引き抜き量を設定する。このように、希釈水相当量のみの消化汚泥を引き抜き、膜分離装置１３、アンモニアストリッピング装置１４を経由させることにより、これらの装置への流入量が減少し、装置を小型化することができる。また、生物処理後の処理水ではなく、アンモニアストリッピング後の処理水を希釈水に利用しているため、処理水中の残存ＢＯＤによりメタン発酵の効率向上が図れる。さらにまた、アンモニアストリッピング後の処理水は温度が高いため、可溶化及びメタン発酵を行う際の加温エネルギーを低減することができる。尚、前記アンモニアストリッピング装置１４から排出される処理液が希釈水より多い場合には、超過した量だけ生物処理装置１５に送給すると良い。
【００２５】
一方、前記消化汚泥のうち、引き抜いた所定量以外は全て生物処理装置１５に送給する。該生物処理装置１５は、例えば図２に示される装置を用いることができる。かかる生物処理装置１５では、無酸素状態若しくは低酸素状態にて脱窒菌存在下で撹拌を行う脱窒素槽１５ａと、曝気手段を有する硝化槽１５ｂとの間を消化汚泥が循環しながら、有機態窒素、アンモニア態窒素等の窒素分を分解して窒素に変換する。また、その後段には容量の小さな二次脱窒素槽１５ｃと再曝気槽１５ｄが配設され、ここで残留する窒素分を除去する。そして、再曝気槽１５ｄの後段に設けられた沈殿槽１５ｅにより固液分離を行う。
【００２６】
前記生物処理後の処理水は、機械的脱水手段を有する固液分離装置１６にて脱水汚泥と脱水分離液とに分離し、該脱水分離液は凝集沈殿槽１７や不図示の高度処理装置等を経て浄化水として排出される。
このように、前記メタン発酵槽１２で発生した消化汚泥を直接固液分離せずに、該消化汚泥に生物処理を施した後に固液分離することにより固液分離が容易となる。これは、曝気処理を含む生物処理を消化汚泥に施すことにより、溶解した二酸化炭素が脱気され脱水性が向上するためである。
【実施例２】
【００２７】
図３に前記実施例１の応用例である実施例２に係る処理システムを示す。以下、図３乃至図８に示す第２乃至実施例７において同様の構成については説明を省略する。
本実施例２は、前記実施例１の構成において、メタン発酵槽１２と膜分離装置１３の間に混和凝集槽１８を配設した構成としている。該混和凝集槽１８は、不図示の無機凝集剤添加手段と、必要に応じてｐＨ調整手段を有している。無機凝集剤添加手段で添加する凝集剤は、例えば硫酸アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム等のアルミニウム系凝集剤、塩化第二鉄、ポリ硫酸第二鉄等の鉄系凝集剤が好適である。
かかる混和凝集槽１８により、メタン発酵槽１２から引き抜いた消化汚泥にｐＨ調整を行いながら無機凝集剤を添加し、有機態窒素を除去する。
かかる実施例によれば、混和凝集処理により有機態窒素が除去されるため、後段の生物処理工程の安定化及び窒素負荷低減が図れる。また、混和凝集処理によりＳＳ成分及び溶解性成分の一部がフロック化されるため、後段の膜分離装置１３でのフラックスが向上する。
【実施例３】
【００２８】
図４に本発明の実施例３に係る処理システムを示す。本実施例３では、図１に示した処理システムの構成に加え、生物処理装置１５の前段に曝気槽１９を配設し、さらにその後段に固液分離装置１６を設けている。
前記曝気槽１９は、例えば散気管を底部に配して該散気管より空気又は酸素を槽内に供給する散気式や、曝気機又は撹拌機を利用した撹拌により空気又は酸素と処理水と気液接触させる機械式などを用いることができる。
【００２９】
また、前記固液分離装置１６は、遠心分離機、ベルトプレス、多重円板機等の機械式脱水方法が好適であるが、その際、無機系凝集剤、高分子系凝集剤を利用してもよい。
前記メタン発酵槽１２にて発生した消化汚泥を前記曝気槽１９に導入し、該曝気槽１９にて曝気処理を施し、消化汚泥中に溶解した二酸化炭素を除去した後に固液分離装置１６により固液分離する。このように、予め消化汚泥中の二酸化炭素を除去してから固液分離することによって汚泥の脱水性が向上し、固液分離が容易となる。また、該固液分離により有機態窒素が除去されるため、後段の生物処理処理が安定化し、かつ窒素負荷低減を図ることができる。
【実施例４】
【００３０】
図５に示す本実施例４に係る処理システムは、前記実施例２と実施例３とを組み合わせた構成であり、前記メタン発酵槽１２と前記膜分離装置１３との間に混和凝集槽１８を設けるとともに、前記メタン発酵槽１２と前記生物処理装置１５の間に曝気槽１９及び固液分離装置１６を直列に配設した構成となっている。
本実施例では、前記メタン発酵槽１２の引き抜き汚泥を混和凝集槽１８にて無機凝集剤により混和凝集させた後に前記膜分離装置１３に導入し、該膜分離装置１３にて得られた膜分離液を前記アンモニアストリッピング装置１４に送給している。
本実施例によれば、混和凝集槽１８を設けることにより前記膜分離装置１３でのフラックスが向上し、また曝気槽１９を設けることにより固液分離装置１６における脱水性が向上し、さらにこれらの装置を付加することによって前記生物処理装置１５の安定化及び窒素負荷低減が図れる。
【実施例５】
【００３１】
図６に本発明の実施例５に係る処理システムを示す。本実施例５は前記実施例１の構成において、前記メタン発酵槽１２と生物処理装置１５の間にオゾン処理槽２０を配設し、オゾン処理槽２０の後段に固液分離槽１６を設けた構成としている。
前記オゾン処理槽２０は、槽内底部に散気管を配して該散気管に接続したオゾン発生器によりオゾンを槽内に吹き込む。オゾンは非常に強力な酸化剤であるため、前記オゾン処理槽２０にて消化汚泥中に含まれる難分解性物質の易分解化が促進されてＢＯＤとなり、このＢＯＤは後段の生物処理装置１５にて脱窒源として有効に利用される。
かかる実施例によれば、生物処理において脱窒用のメタノール等の添加を大幅に低減若しくは不要化することができる。
【実施例６】
【００３２】
図７に本発明の実施例６に係る処理システムを示す。本実施例６は、前処理装置１０及び可溶化装置１１を経た有機性廃棄物をメタン発酵処理するメタン発酵槽１２と、該メタン発酵槽１２の引き抜き汚泥を膜分離する膜分離装置１３と、前記引き抜き汚泥を除く消化汚泥を固液分離する固液分離装置１６と、前記膜分離装置１３の膜分離液と前記固液分離装置１６の固液分離液を併せて凝集沈殿する凝集沈殿槽２１と、凝集沈殿後の前記分離液をアンモニアストリッピングするアンモニアストリッピング装置１４と、該装置を経た処理液に硝化、脱窒を行う生物処理装置１５と、を備えた構成としている。前記凝集沈殿槽２１で添加する凝集剤は、無機系凝集剤、高分子系凝集剤等を利用することができる。
【００３３】
また、本実施例では前記アンモニアストリッピング装置１４若しくは生物処理装置１５から排出される処理液の少なくとも一部を前記前処理装置１０に返送して、有機性廃棄物をメタン発酵処理に適したアンモニア濃度となるように希釈している。
かかる実施例は膜分離装置１３の後段に凝集沈殿槽２１を設けることを主特徴としており、該凝集沈殿槽２１により有機態窒素が除去され、アンモニアストリッピングで除去容易なアンモニア態窒素のみが残存し、さらに後段に生物処理装置１５を配置することで、残存した窒素分を除去することができる。
また、凝集沈殿槽２１により有機態窒素が除去されるため、生物処理装置１５の安定化及び窒素負荷低減が図れる。
【実施例７】
【００３４】
図８に本発明の実施例７に係る処理システムを示す。本実施例は前記実施例６の応用例であり、実施例７と同様の構成については説明を省略する。
かかる実施例は、実施例６の構成に加えて前記メタン発酵槽１２と固液分離装置１６の間に曝気槽１９を設けた構成としている。該曝気槽１９は散気式又は機械式の何れでも良く、メタン発酵後の消化汚泥は、ここで空気又は酸素と気液接触された後、後段の固液分離装置１６に送給される。
このように、消化汚泥に曝気処理を加えることにより溶解した二酸化炭素を脱気することができるため、脱水性が向上し固液分離が容易となる。また、固液分離及び凝集沈殿により有機態窒素が除去される上に、残存するアンモニア態窒素はアンモニアストリッピングで除去することができるため、生物処理の窒素負荷が殆どなくなり設備の大幅な縮小化が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本実施形態ではメタン発酵装置の前段側に前処理装置及び可溶化装置、後段側に凝集沈殿装置を設けた例を示したが、他にもスクリーン装置、ｐＨ調整槽、活性炭吸着塔等のように、廃棄物、廃水処理に用いられる各種装置を組み合わせても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施例１に係る処理システムのフロー図である。
【図２】本実施例の生物処理装置の一実施例を示す装置構成図である。
【図３】本発明の実施例２に係る処理システムのフロー図である。
【図４】本発明の実施例３に係る処理システムのフロー図である。
【図５】本発明の実施例４に係る処理システムのフロー図である。
【図６】本発明の実施例５に係る処理システムのフロー図である。
【図７】本発明の実施例６に係る処理システムのフロー図である。
【図８】本発明の実施例７に係る処理システムのフロー図である。
【図９】生ごみの種類毎の成分組成を示すグラフである。
【図１０】従来の廃棄物処理システムのフロー図である。
【符号の説明】
【００３７】
１２    メタン発酵槽
１３    膜分離装置
１４    アンモニアストリッピング装置
１５    生物処理装置
１６    固液分離装置
１７    凝集沈殿槽
１８    混和凝集槽
１９    曝気槽
２０    オゾン処理槽
２１    凝集沈殿槽
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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