(57)【要約】【課題】工場からの廃液や廃棄物、畜産廃棄物、その他の有機性スラリーであって、たとえばデンプンの廃液等のように脱水が困難な難脱水性の有機性スラリーを処理する方法及び装置に関し、凝集剤等の薬品量を大量に必要とすることなく、従ってランニングコストを低減することができ、また回収された固形物を再利用する場合に安全性の高い良質の堆肥や飼料原料とすることができるような難脱水性有機性スラリーの処理方法と装置を提供することを課題とする。【解決手段】難脱水性有機性スラリーを固液分離し、分離された分離液をメタン発酵処理するとともに、分離された濃縮液を乾燥することを特徴とする。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
難脱水性有機性スラリーを固液分離し、分離された分離液をメタン発酵処理するとともに、分離された濃縮液を乾燥することを特徴とする難脱水性有機性スラリーの処理方法。
【請求項２】
メタン発酵処理によって発生するメタンガスを利用した熱源を、濃縮液の乾燥に用いる請求項１記載の難脱水性有機性スラリーの処理方法。
【請求項３】
濃縮液の乾燥に用いた使用済の蒸気、又は該使用済の蒸気を凝縮させた凝縮水が、固液分離された分離液の加温に用いられる請求項１又は２記載の難脱水性有機性スラリーの処理方法。
【請求項４】
難脱水性有機性スラリーが、デンプン製造廃液である液を乾燥することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の難脱水性有機性スラリーの処理方法。
【請求項５】
難脱水性有機性スラリーを固液分離して濃縮する濃縮槽（２）  と、該濃縮槽（２）  で固液分離された分離液をメタン発酵処理するメタン発酵槽（３）  と、前記濃縮槽（２）  で固液分離された濃縮液を乾燥するための乾燥装置（４）  とを具備することを特徴とする難脱水性有機性スラリーの処理装置。
【請求項６】
メタン発酵槽（３）  で発生したメタンガスを利用した熱源が、濃縮液の乾燥に用いられるように構成されている請求項５記載の難脱水性有機性スラリーの処理装置。
【請求項７】
乾燥装置（４）  で濃縮液の乾燥に用いた使用済の蒸気、又は使用済の蒸気を凝縮させた凝縮水が、濃縮槽（２）  で固液分離された分離液の加温に用いられるように構成されている請求項５又は６記載の難脱水性有機性スラリーの処理装置。
【請求項８】
難脱水性有機性スラリーが、デンプン製造廃液である請求項５乃至７のいずれかに記載の難脱水性有機性スラリーの処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、難脱水性有機性スラリーの処理方法とその装置、さらに詳しくは、工場からの廃液や廃棄物、畜産廃棄物、その他の有機性スラリーであって、たとえばデンプンの廃液等のように脱水が困難な難脱水性の有機性スラリーを処理する方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、有機性廃液は生物処理されることが多く、特に廃液の濃度が高い場合、動力の節減、エネルギー回収、余剰汚泥削減の観点から、メタン発酵法が採用されることが多い。
【０００３】
このようなメタン発酵処理を行う有機性廃棄物は、一般にスラリー状のものが多く、濃度により、図４に示すようにスラリーを直接メタン発酵槽３ａへ供給してメタン発酵させる場合と、図３に示すように、メタン発酵処理がなされる前に脱水装置５で脱水ケーキと分離液とに固液分離する場合とがある。メタン発酵処理する前に固液分離する技術の一例として、下記特許文献１のような技術がある。
【特許文献１】
特開平５−２５３５９４号
前者の場合はスラリーが直接メタン発酵槽３ａへ供給され、メタン発酵処理後に生物処理装置６で生物処理された後、処理水が放流されるが、後者の場合は、固液分離後の分離液は同様にメタン発酵槽３ａ、生物処理装置６を経て処理水が放流される一方で、固液分離後の脱水ケーキは堆肥原料や飼料として再利用される。この場合、廃水処理用の高負荷対応型メタン発酵槽が使えるので、固形分が５〜６％以下の場合は後者の方が有利となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の方法では、脱水装置５で脱水を行う際に大量の凝集剤が必要となる。特に凝集性，脱水性の悪いスラリーの場合には、膨大な量の凝集剤が必要となり、或いは処理そのものが不可能になる。また、処理できる場合であっても、多量の凝集剤が添加されるので、脱水ケーキを堆肥原料や飼料として再利用する場合にも品質、安全性等に問題がある。
【０００５】
一方、脱水装置で固液分離を行わずに、図４に示すように直接有機性スラリーをメタン発酵槽３ａへ供給して処理する方法も行われているが、この場合は、有機性スラリーに固形物を含んだ状態のままメタン発酵処理することになるので、有機性スラリーの処理を十分に行うためにはスラリーの滞留時間が長くなり、その分、メタン発酵処理装置が大型化することになる。またメタン発酵処理後に固液分離が必要となる。
【０００６】
以上のような問題は、有機性スラリーの脱水が容易な場合には、凝集剤の添加量が少なくてすむので、さほど支障が生じないが、たとえばデンプン廃液等の難脱水性の有機性スラリーを脱水する場合には上述のように膨大な量の凝集剤が必要となるか、処理そのものが不可能になるのである。
【０００７】
ちなみに一般的な有機性スラリーの場合、有機性スラリー中の固形分に対して１〜２％の添加率で凝集剤がされるが、難脱水性の有機性スラリーの脱水の場合は、固形分に対して５％以上もの添加率で凝集剤が添加される場合がある。従って、上記のような問題点を解決することは、特に難脱水性の有機性スラリーを処理する場合には重要な課題となっていたのである。
【０００８】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、凝集剤等の薬品量を大量に必要とすることなく、従ってランニングコストを低減することができ、また回収された固形物を再利用する場合に安全性の高い良質の堆肥や飼料原料とすることができるような難脱水性有機性スラリーの処理方法と装置を提供することを課題とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような課題を解決するために、難脱水性有機性スラリーの処理方法とその装置としてなされたもので、難脱水性有機性スラリーの処理方法としての特徴は、難脱水性の有機性スラリーを固液分離し、分離された分離液をメタン発酵処理するとともに、分離された濃縮液を乾燥することである。
【００１０】
また、難脱水性有機性スラリーの処理装置としての特徴は、有機性スラリーを固液分離して濃縮する濃縮槽２と、該濃縮槽２で固液分離された分離液をメタン発酵処理するメタン発酵槽３と、前記濃縮槽２で固液分離された濃縮液を乾燥するための乾燥装置４とを具備することである。
【００１１】
メタン発酵処理によって発生するメタンガスを利用した熱源を、固液分離後の濃縮液の乾燥に用いることも可能である。
【００１２】
また、濃縮液の乾燥に用いた使用済の蒸気、又は該使用済の蒸気を凝縮させた凝縮水を、固液分離後の分離液の加温に用いることも可能である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、図面に従って説明する。
【００１４】
（実施形態１）
図１は、一実施形態としての難脱水性有機性スラリーの処理装置の概略ブロック図を示す。
【００１５】
本実施形態の難脱水性有機性スラリーの処理装置は、同図に示すように、原水としての有機性スラリーを貯留する原水貯留槽１と、濃縮槽２と、メタン発酵槽３と、乾燥装置４とを具備している。
【００１６】
原水貯留槽１に貯留される原水としては、本実施形態では、食品工場から排出されるデンプン廃液が用いられる。濃縮槽２は、薬品である凝集剤を注入して固液分離を行うものであり、凝集剤の注入により有機性スラリーが凝集することとなる。
【００１７】
メタン発酵槽３は、固液分離された有機性スラリーの分離液が供給され、その分離液をメタン発酵により生物処理するためのものである。メタン発酵槽３には、図示しないがジャケット（外側）ないし、温水配管、蒸気ライン等が設けられ、たとえば中温メタン発酵菌によるメタン発酵を行うためには、メタン発酵槽３内の温度が３２〜３９度になるように加温される。
【００１８】
乾燥装置４は、前記濃縮槽２で分離された濃縮液を乾燥して固形分を脱水ケーキとするもので、その乾燥を行う熱源としては、メタン発酵槽３で発生するメタンガスを燃焼し、加熱した蒸気が利用される。また、加熱蒸気は、乾燥に用いられた後に、前記濃縮槽２で分離された分離液を加熱しうるように構成されている。
【００１９】
次に、上記のような構成からなる難脱水性有機性スラリーの処理装置によって、食品工場から排出されるデンプン廃液の有機性スラリーを処理する処理方法の実施形態について説明する。
【００２０】
先ず、食品工場から排出されるデンプン廃液である有機性スラリーは、原水貯留槽１で貯留され、原水貯留槽１から濃縮槽２へ供給される。この濃縮槽２へは凝集剤が注入される。それによって、廃液に凝集が生じ、濃縮がなされる。濃縮後の濃縮液は乾燥装置４へ供給され、濃縮後の分離液はメタン発酵槽３へ供給される。
【００２１】
この場合、注入される凝集剤の量は、濃縮に必要なだけの量でよく、脱水性改善のための大量添加が不要であることから、従来に比べて格段に少なくなる。
【００２２】
メタン発酵槽３へ供給された分離液は、メタン発酵処理がなされ、処理後の処理水は次工程の活性汚泥処理設備（図示せず）等に供給されて生物処理される。また分離液のみメタン発酵するため、高負荷対応型のメタン発酵槽をスラリーを含む廃液をそのままメタン発酵処理する場合に比べて、滞留時間を格段に短くすることができる。これによって、メタン発酵槽自体を小型化することができる。
【００２３】
一方、乾燥装置４へ供給された濃縮液は、乾燥装置４で加熱されて有機性スラリーが脱水される。この場合の加熱のエネルギー源としては、前記メタン発酵槽３で発生したメタンガスが利用される。すなわち、メタンガスを燃焼させて作った蒸気等が、乾燥装置４での熱源とされるのである。
【００２４】
このようにメタン発酵槽３で必然的に発生するメタンガスを利用した熱源によって濃縮液の乾燥を行うので、乾燥装置４で利用する熱源を別途準備する必要がなく、これがランニングコストの低減に寄与することになる。
ここで、原液を直接乾燥させるのは所要熱量が膨大なため困難であるが、本実施形態では濃縮により十分に水分を減らしてあるので少ないエネルギーで乾燥させることができる。
【００２５】
そして、乾燥装置４での熱源として使用した後の蒸気は、前記濃縮槽２で固液分離された分離液を加温するために用いられる。
【００２６】
メタン発酵槽３においては、本来メタン発酵菌の活性を維持するため、上述のように中温菌であれば、３２〜３９℃程度、好ましくは３７℃程度に加温する必要があり、その加温のための熱源を本来であれば準備すべきである。
しかし、本実施形態においては、上記のように乾燥装置４で使用した後の使用済の蒸気で加温されるので、熱源を別途準備する必要がなく、これによってもランニングコストの低減に寄与することとなるのである。
【００２７】
このように、本実施形態では、濃縮槽２での固液分離後に、有機性スラリーの濃縮液を乾燥装置４で乾燥して脱水ケーキを得るので、従来の脱水工程で直接脱水ケーキを得る場合のように、大量の凝集剤を添加する必要がなく、少量の薬注で済むので、ランニングコストを大幅に低減できることとなる。
【００２８】
また、上記のように、メタン発酵槽３で発生したメタンガスを利用した加熱蒸気や、その蒸気を乾燥工程で使用した後の使用済の蒸気若しくは該蒸気を凝縮させた凝縮水等、系内で発生した熱源を利用することができること及び濃縮により蒸発水分を減らしてあることから、エネルギーの省力化を行うことができ、ひいてはこれがランニングコストの低減に一層寄与することとなる。
【００２９】
（実施形態２）
図２は、他実施形態の難脱水性有機性スラリーの処理装置の概略ブロック図を示す。
【００３０】
本実施形態の処理装置も、図２に示すように、原水貯留槽１と、濃縮槽２と、メタン発酵槽３と、乾燥装置４とを具備しており、この点で実施形態１の処理装置と同じである。
【００３１】
本実施形態においても、メタン発酵槽３で発生したメタンガスを燃焼して加熱した加熱蒸気を乾燥装置４での乾燥に用いており、その点でも実施形態１と共通している。
【００３２】
ただし、本実施形態では、この加熱蒸気を乾燥装置４で利用した後、凝縮させ、その凝縮水を濃縮槽２で固液分離された分離液の加温のために用いており、その点で、乾燥装置４での利用済の蒸気を分離液の加温に用いた実施形態１の場合と相違する。すなわち、加熱後の蒸気を凝縮させて得られた凝縮水は、まだ所定の温度に維持されているため、その凝縮水を使用することができるのである。
【００３３】
本実施形態においても、上記実施形態１と同様に濃縮槽２での固液分離後に有機性スラリーを乾燥するので、少量の薬注で済み、ランニングコストを大幅に低減できるとともに、メタン発酵槽３で発生したメタンガスを利用した加熱蒸気、その蒸気の使用済の蒸気、凝縮水等を利用してエネルギーの省力化を図れるという効果が得られる。
【００３４】
（その他の実施形態）
尚、上記実施形態では、メタン発酵槽３で発生したメタンガスを燃焼して加熱した加熱蒸気を乾燥装置４での乾燥に用いたため、エネルギーの有効利用を図れる等の上記のような好ましい効果が得られたが、このようなメタン発酵槽３で発生したメタンガスを利用することは本発明に必須の条件ではない。従って、乾燥装置４での加熱手段は問わない。
【００３５】
また、上記実施形態１では、乾燥装置４で使用した後の使用済の蒸気を、濃縮槽２で分離されてメタン発酵槽３へ供給される分離液の加温に利用し、或いは実施形態２では、乾燥装置４での使用後の蒸気を凝縮させた凝縮水を同様の分離液の加温に利用したため、エネルギーの有効利用を図れる等の上記のような好ましい効果が得られたが、このような蒸気や凝縮水を利用することも本発明に必須の条件ではない。従って、メタン発酵槽３へ供給される分離液の加温の手段も問わない。
【００３６】
また、上記実施形態では、中温菌が活性を有する温度である３２〜３９℃程度で加温したが、加温の温度はこれに限定されるものではなく、たとえば高温菌を利用する場合には、５０〜６０℃程度の温度、好ましくは５５℃程度で加温する必要がある。
【００３７】
さらに、上記実施形態では、工場等からの廃液（有機性スラリー）を一旦原水貯留槽１に貯留し、その貯留された有機性スラリーを濃縮槽２に供給したが、このような原水貯留槽１は本発明に必須のものではない。
【００３８】
さらに、上記実施形態では、食品工場からの廃液に適用する場合について説明したが、適用する廃液の種類も該実施形態の食品工場からのものに限定されるものではない。また、廃液の種類も、該実施形態のようなデンプン廃液に限定されるものではなく、要は難脱水性で有機物濃度が高ければ適用可能である。
【００３９】
さらに、廃液に限らず、各種工業用に利用される有用な液の処理に適用することも可能である。要は、難脱水性の有機性スラリーであれば本発明を適用することが可能である。
【００４０】
【実施例】
次に、本発明の実施例について説明する。
【００４１】
（実施例１）
食品工場からのデンプン廃液のスラリー１０００ｍ３／ｄａｙ（ＣＯＤＣｒ８０ｋｇ／ｌ）を濃縮槽へ供給し、固液分離した後、分離液をメタン発酵槽へ供給した。メタン発酵槽内の温度は３７℃とした。固液分離後の濃縮液は２００ｍ３／ｄａｙ  得られ、乾燥装置へ供給して加熱乾燥した。
【００４２】
このような処理の結果、６０ｔ／ｄａｙ  の乾燥ケーキを得ることができた。
【００４３】
また、メタン発酵槽で発生したメタン１６０００Ｎｍ３／ｄａｙを乾燥装置での加熱のために用いた。これにより外部からの加熱源が不要となり、エネルギー供給を大きく削減することができた。
【００４４】
【発明の効果】
以上のように、本発明においては、難脱水性の有機性スラリーを濃縮槽で固液分離した後に、固液分離後の濃縮液を乾燥するため、従来の脱水工程で直接脱水ケーキを得る方法のように、脱水に耐える強固なフロックを濃縮工程で形成する必要がないので、従来のように大量の凝集剤を添加する必要がなく、その結果、薬注量を大幅に低減することができるという効果がある。
【００４５】
そして、このように薬注量を大幅に低減できる結果、薬品の購入費を削減することができるので、装置運転のためのランニングコストを大幅に低減することができるという効果がある。
【００４６】
また、薬注量を大幅に低減することができる結果、脱水ケーキの再利用物である堆肥や飼料原料を良質のものとすることができ、安全性の高い堆肥や飼料原料を提供することができるという効果がある。
【００４７】
さらに、メタン発酵処理によって発生するメタンガスを利用した熱を、濃縮後の有機性スラリーの乾燥に用いた場合には、系内で発生した熱源をそのまま利用することができるので、乾燥のための熱源を別途準備する必要がなく、エネルギーの省力化を行うことができ、ひいては装置運転のランニングコストの低減に寄与できるという効果がある。
【００４８】
さらに、有機性スラリーの乾燥に用いた使用済の蒸気、又は該使用済の蒸気を凝縮させた凝縮水をメタン発酵処理の際の加温に用いた場合には、
同様に系内で発生した熱源を利用することができるので、エネルギーの省力化を行うことができ、ひいてはランニングコストの低減に寄与できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施形態としての難脱水性有機性スラリーの処理装置の概略ブロック図。
【図２】他の実施形態の難脱水性有機性スラリーの処理装置の概略ブロック図。概略ブロック図。
【図３】従来の難脱水性有機性スラリーの処理装置の概略ブロック図。
【図４】従来の難脱水性有機性スラリーの処理装置の概略ブロック図。
【符号の説明】
２…濃縮槽              ３…メタン発酵槽
４…乾燥装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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