(57)【要約】  【課題】植物油を製造する際の脱酸にて発生する廃棄物を効率良く処理できる廃棄物の処理装置を提供する。  【解決手段】植物油を製造する際の水酸化ナトリウムを用いた脱酸にて発生する廃棄物は、水酸化ナトリウムの作用によってミセル化した油分を含む。質量比で廃棄物の１倍以上４倍以下の活性汚泥で廃棄物を希釈してナトリウムによる阻害を防止する。希釈した廃棄物を貯留槽12で４日以上７日以下滞留させて高級脂肪酸を酢酸、プロピオン酸、酪酸または吉草酸にまで低分子化する。低分子化した廃棄物をメタン発酵する。廃棄物のメタン発酵処理を効率良くできる。発生するメタンガスにて効率良くエネルギ回収できる。回収できるエネルギ量が向上する。  【選択図】図１
2005270853.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
植物油を製造する際の水酸化ナトリウムを用いた脱酸にて発生する廃棄物が流入される前処理槽と、
この前処理槽内の前記廃棄物に、この廃棄物に対する質量比で１倍以上４倍以下の水を添加して希釈する希釈手段と、
この希釈手段にて希釈された前記廃棄物を４日以上７日以下の期間滞留させて、前記廃棄物を低分子化させる貯留槽と、
この貯留槽にて低分子化された前記廃棄物をメタン発酵させるメタン発酵槽と
を具備したことを特徴とした廃棄物の処理装置。
【請求項２】
希釈手段は、排水の生物学的処理にて発生し浮遊物質濃度が５０００ｍｇ／Ｌ以上の汚泥を水として廃棄物に添加する
ことを特徴とした請求項１記載の廃棄物の処理装置。
【請求項３】
貯留槽は、２０℃以上４０℃以下の温度にて廃棄物を滞留させる
ことを特徴とした請求項１または２記載の廃棄物の処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、植物油を製造する際の脱酸にて発生する廃棄物の処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、植物油は原料を圧搾して油を搾り出し、この油に溶剤を添加して、この油から油分を抽出する。この後、この油分から溶剤を蒸留により完全に除去して粗油とする。そして、この粗油に水を加えてからガム質を遠心分離により除去して原油とする。さらに、この原油にリン酸を加えて残存するガム質を除去してから、この原油を脱酸工程として水酸化ナトリウムを加えて、この原油中に遊離している脂肪酸を除去する。この後、これらガム質および脂肪酸を除去した原油を水洗した後、活性白土などを加えて攪拌する。そして、この活性白土を加えた原油に葉緑素などの色素を吸着させてから、この原油を脱色工程としてろ過して白土を除去して植物油を製造させている(例えば、非特許文献１参照。)。
【０００３】
ここで、上述した脱酸工程においては、水酸化ナトリウムが使用されている。この結果、約４％のナトリウムを含有する廃棄物が発生する。従来、こうした廃棄物は焼却処分されていたが、この廃棄物には高濃度のナトリウムが含まれているため、焼却炉を腐食させる原因となり好ましくない。また、この廃棄物には約５０％の水分が含まれているため、この廃棄物を焼却処分するためには助燃材を添加しなければならない。したがって、環境負荷の観点からも資源回収可能な処理方法が求められている。
【０００４】
一方、水分を多く含む廃棄物に対して、資源回収可能な処理方法としてメタン発酵処理方法が知られている。さらに、高濃度のナトリウムを含む廃棄物や、アルカリ性の廃棄物をメタン発酵処理するにあたり、塩化ナトリウムの濃度が高い条件で生育するメタン発酵細菌や、アルカリ性の条件で生育するメタン発酵細菌などの存在が知られている(例えば、特許文献１および２参照。)。
【０００５】
また、油脂を含む廃棄物の処理方法としては、廃棄物に固形有機性廃棄物を混合してからメタン発酵させる方法(例えば、特許文献３参照。)や、廃棄物を加温する方法(例えば、特許文献４、非特許文献２および３参照。)などが知られている。
【０００６】
なお、これら文献に示されている油脂とは、通常グリセリンに高級脂肪酸が３分子結合しているものである。一方、上述した廃棄物は、油脂製造の脱酸工程にて発生する廃棄物であり、この廃棄物の主成分は遊離脂肪酸である。
【特許文献１】特開平１−９８４７４号公報（第１−１１頁、第４表）
【特許文献２】特開平１−２２５４８０号公報（第１−７頁）
【特許文献３】特開２００２−１０２８２８号公報（第４−９頁）
【特許文献４】特開２００１−１３７８１２号公報（第４−１０頁）
【非特許文献１】資料編  １．植物油に関する基礎知識、［online］、社団法人日本植物油協会、［平成１６年２月１８日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.oil.or.jp/3/top3_3_5.html＞
【非特許文献２】山下耕司、外１名，［二段共発酵(Co-digestion)システムによる油脂系食品廃棄物の高速メタン発酵処理］、研究発表要旨集、第一回環境技術研究協会年次大会、平成１３年６月８日、ｐ．１５３−１５６
【非特許文献３】水野修、外３名，［二相循環式メタン発酵システムによる食品廃棄物の高速処理］、講演集、第３７回日本水環境学会年会、平成１５年３月６日、ｐ．４０９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した廃棄物中には水酸化ナトリウムが多量に添加されており、この廃棄物中のナトリウム濃度は約４％にも達している。さらに、上記メタン発酵細菌を用いて廃棄物をメタン発酵させることは、管理が容易ではなく、実用化が難しい。
【０００８】
また、この廃棄物に含まれる油分含有量を、昭和４９年環境庁告示第６４号付表４に記載された方法で分析したところ、この廃棄物中のノルマルヘキサン抽出物濃度が２８００００ｍｇ／ｋｇであった。しかし、この廃棄物に含まれる油分は、通常の高級脂肪酸とグリセリンとが結合した油脂とは異なり、主成分は遊離脂肪酸であるとともに、水酸化ナトリウムの作用によってミセル化している。
【０００９】
このため、この廃棄物を水で容易に希釈できるので、この廃棄物に固形有機性廃棄物を混合する必要はないが、この廃棄物中のナトリウム分や油分を希釈するために大量の水を加えて希釈した場合には、処理装置が大きくなり、処理に要するエネルギが増大し、エネルギ回収の観点から好ましくない。さらに、貯留槽において一旦貯留することなく廃棄物をメタン発酵槽に直接投入した場合には、適切な希釈倍率で希釈した場合であっても、高級脂肪酸による阻害によって、この廃棄物のメタン発酵処理が安定しにくい。
【００１０】
また、この廃棄物を希釈する水として水道水を用いる場合には、不足する窒素源として塩化アンモニウムなどの薬品や、ニッケル、コバルトなどの微量元素を添加する必要がある。
【００１１】
なお、この廃棄物の主成分である遊離脂肪酸の中には、炭素数の多い高級脂肪酸が多く含まれている。そして、この高級脂肪酸に対しては、メタン発酵処理に阻害を起こすことから適切な前処理が求められている。
【００１２】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、植物油を製造する際の水酸化ナトリウムを用いた脱酸にて発生する廃棄物を効率良く処理できる廃棄物の処理装置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】
【００１３】
請求項１記載の廃棄物の処理装置は、植物油を製造する際の水酸化ナトリウムを用いた脱酸にて発生する廃棄物が流入される前処理槽と、この前処理槽内の前記廃棄物に、この廃棄物に対する質量比で１倍以上４倍以下の水を添加して希釈する希釈手段と、この希釈手段にて希釈された前記廃棄物を４日以上７日以下の期間滞留させて、前記廃棄物を低分子化させる貯留槽と、この貯留槽にて低分子化された前記廃棄物をメタン発酵させるメタン発酵槽とを具備したものである。
【００１４】
そして、植物油を製造する際の水酸化ナトリウムを用いた脱酸にて発生する廃棄物を前処理槽に流入される。この後、この前処理槽内の前記廃棄物に、この廃棄物に対する質量比で１倍以上４倍以下の水を希釈手段で添加して希釈させる。さらに、この希釈手段にて希釈された廃棄物を貯留槽に４日以上７日以下の期間滞留させて、この廃棄物を低分子化させる。この後、この貯留槽にて低分子化された廃棄物をメタン発酵槽にてメタン発酵させる。この結果、水酸化ナトリウムを用いて脱酸され、油分の多い廃棄物が効率良く低分子化されるので、この廃棄物を効率良くメタン発酵処理できるから、この廃棄物を効率良く処理できる。
【００１５】
請求項２記載の廃棄物の処理装置は、請求項１記載の廃棄物の処理装置において、希釈手段は、排水の生物学的処理にて発生し浮遊物質濃度が５０００ｍｇ／Ｌ以上の汚泥を水として廃棄物に添加するものである。
【００１６】
そして、排水の生物学的処理にて発生し浮遊物質濃度が５０００ｍｇ／Ｌ以上の汚泥を希釈手段にて水として廃棄物に添加することにより、この廃棄物のメタン発酵の際に必要な元素を適切に補充できるので、この廃棄物のメタン発酵をより効率良くできる。
【００１７】
請求項３記載の廃棄物の処理装置は、請求項１または２記載の廃棄物の処理装置において、貯留槽は、２０℃以上４０℃以下の温度にて廃棄物を滞留させるものである。
【００１８】
そして、貯留槽で２０℃以上４０℃以下の温度にて廃棄物を滞留させることにより、この廃棄物中の油分を適切に低分子化できる。このため、この廃棄物中の高分子の油分によるメタン発酵の阻害を防止できるから、この廃棄物のメタン発酵をより効率良くできる。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１記載の廃棄物の処理装置によれば、植物油を製造する際の水酸化ナトリウムを用いた脱酸にて発生する廃棄物を前処理槽に流入させた後、この前処理槽内の廃棄物に、この廃棄物に対する質量比で１倍以上４倍以下の水を希釈手段で添加して希釈させてから、この廃棄物を貯留槽に４日以上７日以下の期間滞留させて低分子化させた後に、この廃棄物をメタン発酵槽にてメタン発酵させるので、水酸化ナトリウムを用いて脱酸され油分の多い廃棄物を効率良く低分子化できるため、この廃棄物を効率良くメタン発酵処理できるから、この廃棄物を効率良く処理できる。
【００２０】
請求項２記載の廃棄物の処理装置によれば、排水の生物学的処理にて発生し浮遊物質濃度が５０００ｍｇ／Ｌ以上の汚泥を希釈手段にて水として廃棄物に添加することにより、この廃棄物のメタン発酵の際に必要な元素を適切に補充できるので、この廃棄物のメタン発酵をより効率良くできる。
【００２１】
請求項３記載の廃棄物の処理装置によれば、貯留槽で２０℃以上４０℃以下の温度にて廃棄物を滞留させることにより、この廃棄物中の油分を適切に低分子化できるので、この廃棄物中の高分子の油分によるメタン発酵の阻害を防止でき、この廃棄物のメタン発酵をより効率良くできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の廃棄物の処理装置の一実施の形態の構成を図１を参照して説明する。
【００２３】
図１において、１は廃棄物の処理装置としての廃棄物処理システムで、この廃棄物処理システム１は、生物処理手段としての活性汚泥処理装置２を備えている。この活性汚泥処理装置２は、食用油の製造工場における脱酸工程以外の工程で発生する雑排水を生物学的処理方法で生物学的処理して活性汚泥にする活性汚泥反応槽である。そして、この活性汚泥処理装置２には、排水としての雑排水が流入されて貯留される槽本体３を有している。この槽本体３には、この槽本体３内に貯留された雑排水に空気を供給して曝気する散気手段としての曝気装置４が取り付けられている。
【００２４】
また、活性汚泥処理装置２の下流側には、この活性汚泥処理装置２にて処理された排水を活性汚泥と処理水とに分離する固液分離手段としての沈殿池５が取り付けられている。この沈殿池５は、活性汚泥処理装置２にて処理された排水が流入されて貯留される槽本体６を備えている。この槽本体６は、活性汚泥処理装置２にて処理された活性汚泥を、浮遊物質濃度が５０００ｍｇ／Ｌ以上１００００ｍｇ／Ｌ以下の程度に濃縮させる。さらに、この槽本体６には、沈殿池５にて処理水から固液分離した活性汚泥の一部を、活性汚泥処理装置２へと返送する汚泥返送手段としての希釈手段である汚泥返送ライン７が取り付けられている。
【００２５】
さらに、この汚泥返送ライン７は、下流側が分岐しており、この分岐した一方の下流側7aが活性汚泥処理装置２に連結されている。さらに、この汚泥返送ライン７の分岐した他方の下流側7bは、前処理槽としての分散調質槽11に取り付けられている。ここで、この汚泥返送ライン７は、分散調質槽11にて分散調質される廃棄物の１倍以上４倍以下の質量比の活性汚泥を水として、この分散調質槽11へと返送して、この分散調質槽11内の廃棄物に添加して希釈させる。すなわち、この汚泥返送ライン７は、沈殿池５にて固液分離された活性汚泥の一部を分散調質槽11へと導入させる。
【００２６】
そして、この分散調質槽11には、植物油を製造するときの脱酸工程において発生する廃棄物が導入されて流入される。この廃棄物は、植物油を製造するときの脱酸工程において水酸化ナトリウム(ＮａＯＨ)が使用されて多量に含まれている。具体的に、この廃棄物には、約４％のナトリウムが含有されている。したがって、この廃棄物は、高濃度のナトリウムを含んでいるとともに、約５０％の水分を含んでいる。
【００２７】
また、この廃棄物の主成分である遊離脂肪酸の中には、炭素数の多い高級脂肪酸が多く含まれている。さらに、この廃棄物には、約２０００００ｍｇ／ｋｇ以上４０００００ｍｇ／ｋｇ以下の油分濃度のノルマルへキサン抽出物が含まれている。また、この廃棄物には、通常の高級脂肪酸とグリセリンとが結合した油脂とは異なり、水酸化ナトリウムの作用によりミセル化、すなわち乳化した油分が含まれている。ここで、この廃棄物に含まれている油分は、水への希釈が容易である。
【００２８】
一方、分散調質槽11には、この分散調質槽11内に流入されて貯留された廃棄物を攪拌させる攪拌手段としての図示しない攪拌装置が取り付けられている。この攪拌装置は、分散調質槽11内に導入された廃棄物と汚泥返送ライン７にて導入された活性汚泥とを攪拌して混合させる。ここで、分散調質槽11内の廃棄物を分散させ、この廃棄物と活性汚泥との混合を均一にするためには、この分散調質槽11内の廃棄物および活性汚泥の温度を４０℃以上８０℃以下に加温することが望ましい。
【００２９】
さらに、この分散調質槽11の下流側には、貯留槽12が設置されている。この貯留槽12には、分散調質槽11にて活性汚泥と混合された廃棄物が一旦貯留される。なお、この貯留槽12は、この貯留槽12内に貯留させた廃棄物と活性汚泥との混合物を２０℃以上４０℃以下の温度に保温する。さらに、この貯留槽12は、貯留槽12内で沈殿が起きない程度に攪拌装置にて攪拌することが望ましい。ここで、この貯留槽12は、この貯留槽12内に貯留されている廃棄物中に水酸化ナトリウムが多量に含まれていることにより、この廃棄物に活性汚泥を混合することによって、この活性汚泥に含まれる微生物を可溶化させる。
【００３０】
また、この貯留槽12内のｐＨは、この貯留槽12に貯留される廃棄物に含まれている水酸化ナトリウムや、この廃棄物を分解して低分子化する過程で発生する酢酸(ＣＨ３ＣＯＯＨ)、プロピオン酸(Ｃ２Ｈ５ＣＯＯＨ)、酪酸(Ｃ３Ｈ７ＣＯＯＨ)あるいは吉草酸(Ｃ４Ｈ９ＣＯＯＨ)などの有機酸および炭酸ガス(ＣＯ２)によって中和された中性条件となる。したがって、この貯留槽12は、後段のメタン発酵槽13でのメタン発酵時のｐＨ変動を防止し、この廃棄物をメタン発酵する上での最適な環境を実現させることが可能である。
【００３１】
そして、この貯留槽12は、この貯留槽12内に貯留された混合物の滞留時間が４日以上７日以下となるように確保されている。すなわち、この貯留槽12は、混合物の貯留時間を４日以上７日以下の期間に調整することによって、廃棄物に混合された活性汚泥中の微生物や、これら廃棄物および活性汚泥の混合物中に増殖した微生物の作用による、この廃棄物の低分子化を効率良くさせる。したがって、この貯留槽12は、従来ではなし得なかった高負荷によるメタン発酵処理を可能とさせる。
【００３２】
さらに、この貯留槽12の下流側には、この貯留槽12にて低分子化された廃棄物と活性汚泥との混合物が流入されて貯留される発酵槽としてのメタン発酵槽13が設置されている。このメタン発酵槽13は、このメタン発酵槽13内に貯留される廃棄物をメタン発酵処理させる。ここで、このメタン発酵槽13では、廃棄物を３５℃程度の中温条件でメタン発酵させる中温メタン発酵の場合と、５５℃程度の高温条件でメタン発酵させる高温メタン発酵の場合とのどちらを採用してもよい。
【００３３】
なお、このメタン発酵槽13でのメタン発酵方法としては、上向流嫌気性汚泥床法（Upflow Anaerobic Sludge Blanket：ＵＡＳＢ法）や、固定床法、流動床法、浮遊嫌気性処理法などのいずれの方法であってもよい。ここで、このメタン発酵槽13には、廃棄物とともに活性汚泥が流入されることにより、この廃棄物をメタン発酵させる際に必要な窒素源として塩化アンモニウム(ＮＨ４Ｃｌ)や、ニッケル(Ｎｉ)、コバルト(Ｃｏ)などの微量元素が添加される。さらに、このメタン発酵槽13は、貯留槽12にて可溶化された活性汚泥中の微生物を消化ガスであるメタンガスに転換させる。
【００３４】
また、このメタン発酵槽13より排出される処理水量が雑排水の発生量に対して多い場合には、このメタン発酵槽13より排出される処理水を別途好気性処理する図示しない第２の活性汚泥処理装置を設置することが好ましい。
【００３５】
さらに、このメタン発酵槽13は、雑排水の発生量が多くメタン発酵液を返送しても活性汚泥中のナトリウム濃度が問題とならない場合には、このメタン発酵槽13にてメタン発酵させた後の汚泥を活性汚泥処理装置２へと返送させてもよい。このとき、この汚泥の返送方式としては、メタン発酵槽13の下流側に設置された脱水機14にて脱水した脱水ろ液を返送する方式や、このメタン発酵槽13にてメタン発酵させた後のメタン発酵液を直接返送させる方式などが考えられる。ここで、脱水機14にて脱水された後の余剰汚泥は系外へと排出されて廃棄される。
【００３６】
次に、上記一実施の形態の廃棄物の処理装置の処理方法について説明する。
【００３７】
まず、食用油の製造工場における脱酸工程以外の工程で発生する雑排水が活性汚泥処理装置２へと導入されて貯留される。そして、この活性汚泥処理装置２にて生物学的処理された排水は、沈殿池５へと導入されて貯留される。
【００３８】
そして、この沈殿池５にて貯留された排水は、この沈殿池５内で活性汚泥と処理水とに固液分離される。さらに、この沈殿池５にて固液分離された後の処理水は、この沈殿池５から系外へと排出される。また、この沈殿池５にて固液分離された後の活性汚泥の一部は、汚泥返送ライン７を介して活性汚泥処理装置２へと返送される。
【００３９】
さらに、この沈殿池５にて固液分離された後の活性汚泥の一部は、汚泥返送ライン７によって分散調質槽11へと送られて導入される。そして、この分散調質槽11には、植物油を製造するときの脱酸工程において発生する廃棄物が導入されて流入される。
【００４０】
このとき、この廃棄物は、分散調質槽11内で攪拌装置にて活性汚泥とともに攪拌されて混合される。この後、この分散調質槽11内で混合された廃棄物および活性汚泥の混合物は、貯留槽12へと導入されて貯留される。そして、この混合物は、貯留槽12内で分解されて低分子化される。
【００４１】
さらに、この貯留槽12内で低分子化された廃棄物と活性汚泥との混合物は、メタン発酵槽13へと導入されて貯留される。そして、このメタン発酵槽13内に貯留された廃棄物と活性汚泥の混合物は、このメタン発酵槽13内でメタン発酵処理されて、消化ガスであるメタンガスが発生する。この後、このメタン発酵槽13にてメタン発酵処理された廃棄物と活性汚泥の混合物は、脱水機14にて脱水処理されて脱水ろ液と余剰汚泥とに分離される。
【００４２】
そして、この脱水機14にて脱水処理された後の脱水ろ液は、活性汚泥処理装置２へと返送されて導入される。さらに、この脱水機14にて脱水処理された後の余剰汚泥は、系外へと排出される。
【００４３】
上述したように、上記一実施の形態によれば、分散調質槽11に導入される廃棄物に含まれるノルマルへキサン抽出物としての油分濃度は、約２０００００ｍｇ／ｋｇ以上４０００００ｍｇ／ｋｇ以下である。また、この廃棄物に含まれる油分は、通常の高級脂肪酸とグリセリンとが結合した油脂とは異なり、水酸化ナトリウムの作用によってミセル化したものである。したがって、この廃棄物に含まれる油分は、水への希釈が容易であるから、この廃棄物に固形有機性廃棄物を混合する必要はない。
【００４４】
ところが、この廃棄物に添加する水の添加率が、処理する廃棄物の量より少ない場合には、この廃棄物を希釈した効果が見られず、ナトリウムによる阻害によって特殊な細菌を用いなければ処理できない。
【００４５】
また、この廃棄物に処理する量の５倍以上の水を加えて希釈させた場合には、ナトリウムによる阻害を防止できるが、廃棄物処理システム１全体が大きくなり、処理に要するエネルギが増大し、エネルギ回収の観点から好ましくない。
【００４６】
さらに、貯留槽12にて一旦廃棄物を貯留することなくメタン発酵槽13へと導入させてメタン発酵させた場合には、この廃棄物を適切な希釈率で希釈していても、高級脂肪酸による阻害によって処理が安定しない。すなわち、貯留槽12に廃棄物を一旦貯留させることにより、この廃棄物が分解されて低分子化されるからである。
【００４７】
そして、この廃棄物をメタン発酵する場合には、この廃棄物のｐＨを６．５以下にするとメタン生成薗の活性が低下してしまう。また、この廃棄物のｐＨが高い場合は特殊なメタン生成菌しか生息できなくなる。したがって、この廃棄物をメタン発酵処理する場合にはｐＨの変動は好ましくない。
【００４８】
すなわち、廃棄物は水酸化ナトリウムを含有するため高ｐＨであるが、貯留槽12内の廃棄物のｐＨは、この廃棄物に含まれる水酸化ナトリウムおよび低分子化する過程で発生する酢酸、プロピオン酸、酪酸あるいは吉草酸などの有機酸および炭酸ガスによって中和される。このため、貯留槽12を設置することにより、この貯留槽12より後段のメタン発酵槽13でのメタン発酵の際のｐＨ変動を防止できる。よって、このメタン発酵槽13で最適なメタン発酵処理の環境を実現できる。
【００４９】
また、貯留槽12での廃棄物の希釈水として水道水を用いる場合には、この廃棄物を低分子化する際に不足する窒素源として塩化アンモニウムなどの薬品や、ニッケル、コバルトなどの微量元素を添加する必要がある。これに対し、廃棄物が発生する食用油の製造工程においては、雑排水などを処理する水処理施設として活性汚泥処理装置２や沈殿池５が設置されていることが一般的である。
【００５０】
そこで、この水処理施設の沈殿池５にて固液分離された活性汚泥を用いて廃棄物を希釈させてからメタン発酵処理したところ、メタン発酵に必要な窒素、ニッケル、コバルトなどの元素の不足を適切に補充できる。よって、この廃棄物を効率的にメタン発酵処理できるから、特に薬品などを添加する必要を無くすことができる。また、廃棄物を水道水で希釈させた場合よりもメタンガスの発生量が増加した。したがって、メタンガスのガス発生量が増加するため、回収できるエネルギ量が向上する。
【００５１】
ここで、この廃棄物には水酸化ナトリウムが多量に含まれている。このため、この廃棄物に活性汚泥を混合することによって、この活性汚泥に含まれる微生物が可溶化された後、メタン発酵槽13でのメタン発酵処理においてメタンガスに転換される。よって、水酸化ナトリウムを含有しこの水酸化ナトリウムの作用によってミセル化されている油分の濃度が高い廃棄物を効率良く処理できるから、回収できるエネルギ量を向上できるとともに、余剰汚泥の削減効果を得ることができる。
【００５２】
さらに、この廃棄物に添加する活性汚泥の濃度は、浮遊物質として５０００ｍｇ／Ｌ以上含有することが望ましい。この浮遊物質濃度が５０００ｍｇ／Ｌ以下の場合には窒素、および鉄、ニッケル、コバルトなどの微量元素が不足してしまい、貯留槽12での廃棄物の低分子化が効率良くできない。なお、この浮遊物質濃度を２００００ｍｇ／Ｌ以上の浮遊物質とするためには、図示しない汚泥濃縮機や脱水機14などの施設を用いる必要があるから、これら施設で消費するエネルギ量が増大し、エネルギ回収の観点から好ましくない。
【００５３】
また、廃棄物に添加する活性汚泥の量は、質量比において処理する質量の１倍以上４倍以下であることが望ましい。すなわち、１倍以下の添加量ではナトリウム濃度が高くて運転管理が容易ではない。また、５倍以上の添加量では発生するメタンガス量に対して廃棄物処理システム１全体の規模が大きくなり、回収できるエネルギ量が低下してしまうからである。
【００５４】
なお、メタン発酵槽13でのメタン発酵処理をより安定化させるためには、廃棄物に添加する活性汚泥の量を浮遊物質濃度や活性汚泥中のナトリウム濃度、混合後の粘度などに基づいて決定するとよい。
【００５５】
さらに、メタン発酵槽13でのメタン発酵処理の際の温度を５５℃程度の高温にする場合もある。ところが、このメタン発酵槽13でのメタン発酵処理の際の温度を２０℃以上４０℃以下の中温域と５５℃の高温域とで廃棄物を貯留した場合を比較したところ、高温域よりも中温域の方が廃棄物に含まれる高級脂肪酸をより効率良く分解できる。したがって、この廃棄物を効率良くメタン発酵できる。
【００５６】
また、廃棄物を処理する場合に貯留槽12での廃棄物の滞留時間を４日以上７日以下に確保することにより、この廃棄物をメタン発酵させる際に高級脂肪酸による阻害が起きることを防止できるから、この廃棄物の安定した処理が可能となる。
【００５７】
これらの結果、水酸化ナトリウムの作用によりミセル化している油分を含む廃棄物に、質量比で廃棄物の１倍以上４倍以下の活性汚泥を添加して希釈して、ナトリウムによる阻害を防止する。さらに、この活性汚泥にて希釈された廃棄物を貯留槽12で４日以上７日以下滞留させて高級脂肪酸の少なくとも一部を酢酸、プロピオン酸、酪酸または吉草酸にまで低分子化してからメタン発酵槽13にてメタン発酵させるので、この廃棄物のメタン発酵処理を効率良くできる。
【００５８】
さらに、焼却処分以外の処理方法がなかった植物油製造の脱酸工程にて発生する廃棄物を、適切な濃度に希釈して、高級脂肪酸を適切に酢酸、プロビオン酸、酪酸あるいは吉草酸にまで低分子化できるので、高級脂肪酸を効率よく分解できる。したがって、この廃棄物を効率的にメタン発酵処理できるから、高級脂肪酸によるメタン発酵の阻害を防止できる。よって、廃棄物のメタン発酵処理を効率的にできるので、発生するメタンガスにて効率良くエネルギ回収できるため、回収できるエネルギ量が向上する。
【実施例１】
【００５９】
次に、上記一実施の形態の廃棄物の処理装置の貯留槽の効果の実験例を説明する。
【００６０】
まず、質量比で７倍の水道水を廃棄物に加えてから、添加した後の窒素濃度が１０００ｍｇ／Ｌになるように、この廃棄物に塩化アンモニウムを加える。さらに、微量元素としてＦｅ、Ｎｉ、ＣｏおよびＭｏを添加したものを原水として使用して、メタン発酵処理を実験した。
【００６１】
このとき、容積３Ｌのメタン発酵槽13のみの場合と、容積１２Ｌのメタン発酵槽13の前段に５５℃に保温した容積３Ｌの貯留槽12を設置した場合の２系列で実験した。これら２系列それぞれのメタン発酵を３５℃の中温発酵とし、装置全体の滞留時間を３０日の条件として、メタンガスの発生量を測定した。
【００６２】
この結果、図２に示すように、メタン発酵槽13のみの場合、すなわち貯留槽無しの場合は、１０日目以降メタンガスが発生せず処理ができなくなった。これは高級脂肪酸による阻害であると思われる。
【００６３】
これに対し、メタン発酵槽13の前段に貯留槽12を設けた場合、すなわち貯留槽有りの場合は、２０日目以降も処理が可能であった。したがって、廃棄物をメタン発酵処理する場合においては、貯留槽12を設ける必要がある。
【実施例２】
【００６４】
次に、上記一実施の形態の廃棄物の処理装置の活性汚泥による希釈効果の実験例を説明する。
【００６５】
まず、容積１２Ｌのメタン発酵槽13の前段に５５℃に保温した容積３Ｌの貯留槽12を設置した反応装置を用いる。さらに、質量比で廃棄物の３倍の水道水を廃棄物に添加した場合と、質量比で廃棄物の３倍の浮遊物質濃度５０００ｍｇ／Ｌの生物汚泥を廃棄物に添加した場合とを実験した。このとき、装置全体の滞留時間(Hydraulic Retention Time:ＨＲＴ)を３０日とするとともに、貯留槽12での滞留時間(ＨＲＴ)を６日の条件とした。
【００６６】
そして、これら水道水を添加した廃棄物と生物汚泥を添加した廃棄物とのそれぞれに、微量元素としてＦｅ、Ｎｉ、ＣｏおよびＭｏを添加した。さらに、水道水を添加した廃棄物の場合のみ、塩化アンモニウムを添加した後の窒素濃度が１０００ｍｇ／Ｌとなるように、この廃棄物に塩化アンモニウムを添加して加えた。
【００６７】
この結果、図３に示すように、廃棄物に活性汚泥を添加した場合には、塩化アンモニウムの添加が不要であり、メタンガスの発生量も多く、安定した処理が可能であった。なお、装置全体の滞留時間(ＨＲＴ)を２０日とし、貯留槽12の滞留時間(ＨＲＴ)を４日として実験した場合には、メタンガスの発生が停止した。
【実施例３】
【００６８】
次に、上記一実施の形態の廃棄物の処理装置の貯留槽の滞留時間および温度の効果の第１の実験例を説明する。
【００６９】
まず、容積６Ｌのメタン発酵槽13の前段に２０℃以上４０℃以下に保温した容積３Ｌの貯留槽12を設置した反応装置を用いる。さらに、質量比で廃棄物の３倍の水道水あるいは浮遊物質濃度１００００ｍｇ／Ｌの生物汚泥を添加した廃棄物それぞれについて実験した。そして、装置全体の滞留時間(ＨＲＴ)を３０日、２０日あるいは１５日と段階的に負荷を増大させるとともに、貯留槽12の滞留時間(ＨＲＴ)を１０日、６．７日あるいは５日と段階的に負荷を増大させて、ガス発生量を実験した。
【００７０】
この結果、図４に示すように、微量元素や塩化アンモニウムの添加は必要なかった。また上記実施例１および２よりも高い負荷を掛けているにも関わらず、安定した処理が可能であった。
【実施例４】
【００７１】
次に、上記一実施の形態の廃棄物の処理装置の貯留槽の滞留時間および温度の効果の第２の実験例を説明する。
【００７２】
まず、質量比で廃棄物の３倍の浮遊物質濃度５０００ｍｇ／Ｌ)の生物汚泥を廃棄物に添加し、容積３Ｌの貯留槽12を用いて連続実験を実施した。このとき、この貯留槽12の滞留時間(ＨＲＴ)を４日および８日とし、この貯留槽12の温度を５５℃の高温条件、あるいは２０℃以上４０℃以下の中温条件とした。これら各条件における揮発性有機酸、すなわち酢酸、プロピオン酸、酪酸および吉草酸それぞれの濃度を測定して、ＣＯＤ(Chemical Oxygen Demand:化学的酸素要求量)に換算した。
【００７３】
この結果、図５に示すように、廃棄物中の高級脂肪酸が分解されて低分子化されることによって揮発性有機酸が生成される。このため、ＣＯＤが高いほど高級脂肪酸が分解され低分子化していることがわかる。また、貯留槽12の滞留時間(ＨＲＴ)が同一の場合においては、高温条件よりも中温条件の場合のＣＯＤが高く、より高級脂肪酸を分解していることがわかる。さらに、同一の温度条件では貯留槽12での滞留時間(ＨＲＴ)が長いほどＣＯＤが高く、より高級脂肪酸が分解されていることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の一実施の形態の廃棄物の処理装置を示す説明図である。
【図２】本発明の実施例１での貯留槽の効果を示すグラフである。
【図３】本発明の実施例２での汚泥による希釈効果を示すグラフである。
【図４】本発明の実施例３での貯留槽の滞留時間および温度の効果を示すグラフである。
【図５】本発明の実施例４での貯留槽の滞留時間および温度の効果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００７５】
１    廃棄物の処理装置としての廃棄物処理システム
７    希釈手段としての汚泥返送ライン
11    前処理槽としての分散調質槽
12    貯留槽
13    メタン発酵槽
【図１】
2005270853.tif 000003
【図２】
2005270853.tif 000004
【図３】
2005270853.tif 000005
【図４】
2005270853.tif 000006
【図５】
2005270853.tif 000007