(57)【要約】【課題】本発明は、熱可溶化汚泥のよる圧力調節弁の閉塞を防止又は抑制して、連続式の熱可溶化処理が可能な嫌気性消化処理方法及び嫌気性消化処理装置を提供する。【解決手段】本発明の嫌気性消化処理方法は、脱水処理して脱水固形物を回収する脱水工程と、脱水固形物を破砕装置２０により破砕する破砕工程と、圧力を調節するための圧力調節弁３１を備える熱可溶化リアクタ３０内にスチームと破砕固形物を供給して、破砕固形物を熱可溶化有機性廃棄物にする熱可溶化工程と、熱可溶化有機性廃棄物を嫌気性消化する嫌気性消化工程とを含む。破砕装置２０は、脱水固形物を、圧力調節弁３１の最大開度時における弁体と弁座との間の最大間隔未満の大きさに破砕する。熱可溶化工程において、熱可溶化リアクタ３０内に供給されたスチームを滞留させた状態で、破砕固形物の供給及び熱可溶化有機性廃棄物の排出を行なう。【選択図】図１
2012135705.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理対象有機性廃棄物が熱可溶化処理されてなる熱可溶化有機性廃棄物を嫌気性消化処理する嫌気性消化処理方法であって、
前記処理対象有機性廃棄物を破砕装置により破砕して、破砕固形物にする破砕工程と、
圧力を調節するための圧力調節弁を備える熱可溶化リアクタ内にスチームと前記破砕固形物を供給して、前記破砕固形物を熱可溶化有機性廃棄物にする熱可溶化工程と、
前記熱可溶化有機性廃棄物を嫌気性消化処理する嫌気性消化工程と、を含み、
前記破砕装置は、前記処理対象有機性廃棄物を、前記圧力調節弁の最大開度時における弁体と弁座との間の最大間隔未満の大きさに破砕し、
前記熱可溶化工程において、前記熱可溶化リアクタ内に供給された前記スチームを滞留させた状態で、前記熱可溶化リアクタへの前記破砕固形物の供給及び前記熱可溶化リアクタからの前記熱可溶化有機性廃棄物の排出を行なうことを特徴とする嫌気性消化処理方法。
【請求項２】
前記処理対象有機性廃棄物の少なくとも一部は、嫌気性消化処理された有機性廃棄物であることを特徴とする請求項１記載の嫌気性消化処理方法。
【請求項３】
前記嫌気性消化工程は、前記熱可溶化有機性廃棄物を嫌気性消化槽内に供給して酸発酵させる酸発酵工程と、前記酸発酵した有機性廃棄物を前記嫌気性消化槽内で、メタン発酵させるメタン発酵工程と、を含み、
前記酸発酵工程と前記メタン発酵工程とは、前記熱可溶化リアクタ内から排出された高温の前記熱可溶化有機性廃棄物を、前記嫌気性消化槽内に供給して、前記嫌気性消化槽内の有機性廃棄物を酸発酵又はメタン発酵に適した温度に加熱するための熱源とすることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の嫌気性消化処理方法。
【請求項４】
前記嫌気性消化工程において、前記処理対象有機性廃棄物とは別の処理対象有機性廃棄物を前記嫌気性消化槽内に直接投入し、
前記別の処理対象有機性廃棄物は、嫌気性消化処理のみでの分解率が前記処理対象有機性廃棄物よりも高い有機性廃棄物であることを特徴とする請求項３に記載の嫌気性消化処理方法。
【請求項５】
前記嫌気性消化工程は、前記熱可溶化有機性廃棄物を貯留槽内に供給して酸発酵させる酸発酵工程と、前記酸発酵した有機性廃棄物を嫌気性消化槽内に供給してメタン発酵させるメタン発酵工程と、を含み、
前記酸発酵工程は、前記熱可溶化リアクタ内から排出された高温の前記熱可溶化有機性廃棄物を、前記貯留槽内に供給して、前記貯留槽内の有機性廃棄物を酸発酵に適した温度に加熱するための熱源とすることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の嫌気性消化処理方法。
【請求項６】
前記嫌気性消化工程において、前記処理対象有機性廃棄物とは別の処理対象有機性廃棄物を前記貯留槽内に直接投入し、
前記別の処理対象有機性廃棄物は、嫌気性消化処理のみでの分解率が前記処理対象有機性廃棄物よりも高い有機性廃棄物であることを特徴とする請求項５に記載の嫌気性消化処理方法。
【請求項７】
前記嫌気性消化工程は、前記処理対象有機性廃棄物とは別の処理対象有機性廃棄物を貯留槽内に直接投入して酸発酵させる酸発酵工程と、前記酸発酵した有機性廃棄物を嫌気性消化槽内に供給してメタン発酵させるメタン発酵工程と、を含み、
前記メタン発酵工程は、前記熱可溶化リアクタ内から排出された高温の前記熱可溶化有機性廃棄物を、前記嫌気性消化槽内に直接供給して、前記嫌気性消化槽内の有機性廃棄物をメタン発酵に適した温度に加熱するための熱源とし、
前記嫌気性消化槽で嫌気性消化処理された有機性廃棄物の一部を前記処理対象有機性廃棄物として前記破砕装置に供給することを特徴とする請求項２に記載の嫌気性消化処理方法。
【請求項８】
前記処理対象有機性廃棄物を脱水処理装置により脱水処理して、脱水固形物を回収する脱水工程を含み、
前記破砕固形物は、前記破砕装置により破砕された前記脱水固形物であり、
前記破砕装置は、回転することにより前記脱水固形物を切断する回転ナイフと、前記脱水固形物が棒状に押し出される固定多孔プレートと、を有するチョッパータイプの破砕装置であり、
前記脱水工程において、前記脱水固形物における固形分濃度が１０ｗｔ％〜３０ｗｔ％となるように脱水処理し、
前記熱可溶化工程において、前記熱可溶化リアクタ内が１２０℃〜１８０℃となるように、前記スチームを供給することを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の嫌気性消化処理方法。
【請求項９】
前記嫌気性消化工程により嫌気性消化処理された消化後有機性廃棄物に、高分子凝集剤を添加するか又は、鉄系又はアルミ系の無機凝集剤と高分子凝集剤とを添加する凝集剤添加工程と、
前記高分子凝集剤が添加されるか又は、前記無機凝集剤と前記高分子凝集剤とが添加された前記消化後有機性廃棄物を消化後脱水処理装置により脱水処理する消化後脱水工程と、を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の嫌気性消化処理方法。
【請求項１０】
前記嫌気性消化工程により嫌気性消化された有機性廃棄物を、消化後脱水処理装置により脱水処理する消化後脱水工程と、
前記消化後脱水工程により排出した脱水ろ液に、高分子凝集剤を添加するか又は、鉄系又はアルミ系の無機凝集剤と高分子凝集剤とを添加する凝集剤添加工程と、
前記高分子凝集剤が添加されるか又は、前記無機凝集剤と前記高分子凝集剤とが添加された脱水ろ液を凝集ろ過膜装置により、ろ過するろ過工程と、を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項８いずれか１項に記載の嫌気性消化処理方法。
【請求項１１】
処理対象有機性廃棄物を熱可溶化処理してなる熱可溶化有機性廃棄物を嫌気性消化処理する嫌気性消化処理装置であって、
前記処理対象有機性廃棄物を破砕して、破砕固形物にする破砕装置と、
圧力を調節するための圧力調節弁を備えるとともに、前記破砕固形物とスチームとが供給されて、前記破砕固形物を前記熱可溶化有機性廃棄物にする熱可溶化リアクタと、
前記熱可溶化有機性廃棄物を、嫌気性消化処理するための嫌気性消化槽と、を備えており、
前記破砕装置は、前記処理対象有機性廃棄物を、前記圧力調節弁の最大開度時における弁体と弁座との間の最大間隔未満の大きさに破砕し、
前記熱可溶化リアクタは、供給された前記スチームを滞留させた状態で、前記破砕固形物の供給及び前記熱可溶化有機性廃棄物の排出を可能とすることを特徴とする嫌気性消化処理装置。
【請求項１２】
前記嫌気性消化槽で嫌気性消化処理された有機性廃棄物の一部を前記破砕装置に循環させる循環ラインを備えることを特徴とする請求項１１に記載の嫌気性消化処理装置。
【請求項１３】
前記熱可溶化有機性廃棄物を酸発酵させるための貯留槽を備え、
前記嫌気性消化槽において、嫌気性消化処理におけるメタン発酵が行なわれることを特徴とする請求項１１又は請求項１２に記載の嫌気性消化処理装置。
【請求項１４】
前記嫌気性消化槽から搬出される有機性廃棄物の一部を、前記嫌気性消化槽内に循環させる循環ラインを備えることを特徴とする請求項１１乃至請求項１３のいずれか１項に記載の嫌気性消化処理装置。
【請求項１５】
前記貯留槽は、前記貯留槽内の有機性廃棄物を攪拌する貯留槽用攪拌装置を備えており、
前記熱可溶化リアクタから前記貯留槽内に供給される高温の前記熱可溶化有機性廃棄物は、前記貯留槽用攪拌装置内またはその近傍に投入されることを特徴とする請求項１３に記載の嫌気性消化処理装置。
【請求項１６】
前記貯留槽用攪拌装置は、前記貯留槽内に配置される筒状の貯留槽用ドラフトチューブと、前記貯留槽用ドラフトチューブの内部に配置され、前記貯留槽内の有機性廃棄物を攪拌する貯留槽用攪拌翼と、を備えており、
前記熱可溶化リアクタから前記前記貯留槽内に供給される高温の前記熱可溶化有機性廃棄物は、前記貯留槽用ドラフトチューブの内部に、又は前記内部に向って投入されることを特徴とする請求項１５に記載の嫌気性消化処理装置。
【請求項１７】
前記貯留槽用攪拌装置は、前記貯留槽内気相のガスを前記貯留槽用ドラフトチューブの内部に排出する貯留槽用排出管を備えることを特徴とする請求項１６に記載の嫌気性消化処理装置。
【請求項１８】
前記貯留槽用攪拌装置は、前記貯留槽内に配置される筒状の貯留槽用ドラフトチューブと、前記貯留槽内気相のガスを前記貯留槽用ドラフトチューブの内部に排出する貯留槽用排出管と、を備えており、
前記熱可溶化リアクタから前記貯留槽内に供給される高温の前記熱可溶化有機性廃棄物は、前記貯留槽用ドラフトチューブの内部に、又は前記内部に向って投入されることを特徴とする請求項１５に記載の嫌気性消化処理装置。
【請求項１９】
前記嫌気性消化槽は、前記嫌気性消化槽内の有機性廃棄物を攪拌する攪拌装置を備えており、
前記熱可溶化リアクタから前記嫌気性消化槽内に供給される高温の前記熱可溶化有機性廃棄物は、前記攪拌装置内またはその近傍に投入されることを特徴とする請求項１１乃至１８のいずれか１項に記載の嫌気性消化処理装置。
【請求項２０】
前記攪拌装置は、前記嫌気性消化槽内に配置される筒状のドラフトチューブと、前記ドラフトチューブの内部に配置され、前記嫌気性消化槽内の有機性廃棄物を攪拌する攪拌翼と、を備えており、
前記熱可溶化リアクタから前記嫌気性消化槽内に供給される高温の前記熱可溶化有機性廃棄物は、前記ドラフトチューブの内部に、又は前記内部に向って投入されることを特徴とする請求項１９に記載の嫌気性消化処理装置。
【請求項２１】
前記攪拌装置は、前記嫌気性消化槽内から回収した消化ガスを前記ドラフトチューブの内部に排出する排出管を備えることを特徴とする請求項２０に記載の嫌気性消化処理装置。
【請求項２２】
前記攪拌装置は、前記嫌気性消化槽内に配置される筒状のドラフトチューブと、前記嫌気性消化槽内から回収した消化ガスを前記ドラフトチューブの内部に排出する排出管と、を備えており、
前記熱可溶化リアクタから前記嫌気性消化槽内に供給される高温の前記熱可溶化有機性廃棄物は、前記ドラフトチューブの内部に、又は前記内部に向って投入されることを特徴とする請求項１９に記載の嫌気性消化処理装置。
【請求項２３】
前記嫌気性消化槽で嫌気性消化された有機性廃棄物を脱水処理する消化後脱水処理装置と、
前記消化後脱水処理装置から排出された脱水ろ液に、前記高分子凝集剤を添加するか又は、鉄系又はアルミ系の無機凝集剤と高分子凝集剤とを添加する凝集剤添加装置と、
前記高分子凝集剤が添加されるか又は、前記無機凝集剤と前記高分子凝集剤とが添加された前記脱水ろ液をろ過する凝集ろ過膜装置とを備えることを特徴とする請求項１１乃至請求項２２のいずれか１項に記載の嫌気性消化処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機性廃棄物の嫌気性消化処理方法、及び嫌気性消化処理装置に関し、特に、有機性廃棄物を連続式に熱可溶化処理するための方法、及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
生ごみ、畜産糞尿、下水汚泥等の有機性廃棄物を処理する方法として、嫌気性生物を用いた嫌気性消化処理が挙げられる。
この嫌気性消化処理は、嫌気性消化槽に投入された有機性廃棄物を所定温度まで加温するとともに、有機性廃棄物における水素イオン指数（以下、「ｐＨ（ｐｏｔｅｎｔｉａｌ  Ｈｙｄｒｏｇｅｎ）」という。）を所定のｐＨ値に調整する。これにより、有機性廃棄物は、可溶化、加水分解及び酸発酵を経てメタン発酵し、有機性廃棄物における固形分が消化ガスと二酸化炭素とに分解して、有機性廃棄物の固形分を減容化させることができる。
【０００３】
また、従来技術の嫌気性消化処理において、該嫌気性消化処理の分解率を向上させるため、有機性廃棄物を所定温度となるように加熱し、有機性廃棄物の固形分を加水分解させて、熱可溶化処理された有機性廃棄物である熱可溶化汚泥を嫌気性消化槽に投入していた。
【０００４】
ここで、熱可溶化処理として、特許文献１には、圧力を調節するための圧力調節弁を有する熱可溶化リアクタ内に高温のスチームを供給し、高温・高圧となった熱可溶化リアクタ内に有機性廃棄物を供給して、有機性廃棄物を熱可溶化させる技術が開示されている。
また、特許文献２には、熱可溶化リアクタ内に熱交換器を設け、熱可溶化リアクタ内に投入された有機性廃棄物を熱交換器により加熱して、有機性廃棄物を熱可溶化する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２００３−５００２０８号
【特許文献２】特開２００８−２９６１９２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の熱可溶化処理は、熱可溶化リアクタ内から熱可溶化汚泥を排出するとともに、熱可溶化リアクタ内の高温のスチームを排出するバッチ式であった。そのため、次の有機性廃棄物を熱可溶化処理するために、熱可溶化リアクタ内に改めて高温のスチームを供給する必要があった。
つまり、このバッチ式によれば、熱可溶化処理の際、熱可溶化リアクタ内に有機性廃棄物が投入される度に高温のスチームが供給されるので、膨大な熱エネルギーが必要とされていた。
【０００７】
そこで、熱可溶化処理における熱エネルギーの低減化を図るため、特許文献１に記載されるようにバッチ式でなく、熱可溶化リアクタ内に供給されたスチームを滞留させた状態で、破砕固形物の供給及び熱可溶化汚泥の排出を行なう連続式の熱可溶化処理が考えられる。
しかしながら、連続式の熱可溶化処理を行なった場合、有機性廃棄物の固形物が熱可溶化リアクタの圧力調節弁を閉塞し、熱可溶化リアクタ内を所定の圧力にコントロールすることができないという問題があった。そのため、従来の熱可溶化処理においては、熱可溶化リアクタの圧力調節弁内に詰まった汚泥を除去できるように、解放可能なバッチ式の熱可溶化リアクタを用いるしかなかった。
【０００８】
他方、特許文献２に記載の熱可溶化処理のように、高温のスチームの代わりに熱交換器を用いることも考えられるが、熱交換器を用いた場合には、有機性廃棄物の固形分が熱交換器の表面で焦げつき、熱交換率が低下するという問題があった。また、熱交換率の低下を回避するために、熱交換器表面のスケールを除去するなど、管理に手間がかかるという問題があった。
【０００９】
そこで、本発明は、前記問題に鑑みて創案された発明であって、熱可溶化汚泥による圧力調節弁の閉塞を防止又は抑制して、連続式の熱可溶化処理が可能な嫌気性消化処理方法、及び、嫌気性消化処理装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するために、請求項１係る嫌気性消化処理方法は、処理対象有機性廃棄物が熱可溶化処理されてなる熱可溶化有機性廃棄物を嫌気性消化処理する嫌気性消化処理方法であって、前記処理対象有機性廃棄物を破砕装置により破砕して、破砕固形物にする破砕工程と、圧力を調節するための圧力調節弁を備える熱可溶化リアクタ内にスチームと前記破砕固形物を供給して、前記破砕固形物を熱可溶化有機性廃棄物にする熱可溶化工程と、前記熱可溶化有機性廃棄物を嫌気性消化処理する嫌気性消化工程と、を含み、前記破砕装置は、前記処理対象有機性廃棄物を、前記圧力調節弁の最大開度時における弁体と弁座との間の最大間隔未満の大きさに破砕し、前記熱可溶化工程において、前記熱可溶化リアクタ内に供給された前記スチームを滞留させた状態で、前記熱可溶化リアクタへの前記破砕固形物の供給及び前記熱可溶化リアクタからの前記熱可溶化有機性廃棄物の排出を行なうことを特徴とする。
【００１１】
請求項１における嫌気性消化処理方法によれば、熱可溶化工程において、熱可溶化リアクタ内に供給される有機性廃棄物は、破砕工程により、圧力調節弁の最大開度時における弁体と弁座との間の最大間隔未満の大きさに破砕された破砕固形物である。
よって、熱可溶化工程において、熱可溶化有機性廃棄物が圧力調節弁を塞閉することが防止又は抑制されるため、熱可溶化リアクタ内に供給されたスチームを滞留させた状態で、破砕固形物の供給及び熱可溶化有機性廃棄物の排出を行なう連続式の熱可溶化処理を行うことが可能となる。
【００１２】
そして、本発明の嫌気性消化処理方法は、熱可溶化処理工程において、連続式の熱可溶化処理を行うため、従来技術のように熱可溶化リアクタ内に有機性廃棄物が投入される度に高温のスチームが供給するということがなく、従来の嫌気性消化処理方法に比べて、消費する熱エネルギーを低減させることが可能となる。
また、本発明によれば、熱可溶化工程における加熱手段として、熱交換器を用いていないため、スケール除去等の作業が不要となり、熱可溶化リアクタの管理が容易となる。
【００１３】
請求項２に記載の嫌気性消化処理方法は、前記処理対象有機性廃棄物の少なくとも一部は、嫌気性消化処理された有機性廃棄物であることを特徴とする。
請求項２に記載の嫌気性消化処理方法によれば、既に嫌気性消化処理された有機性廃棄物に対して、再度、破砕工程、熱可溶化工程及び嫌気性消化工程が行われるので、有機性廃棄物における固形物の一層の減容化、及び回収される消化ガスの割合の一層の増加が可能になる。
【００１４】
請求項３に記載の嫌気性消化処理方法は、前記嫌気性消化工程は、前記熱可溶化有機性廃棄物を嫌気性消化槽内に供給して酸発酵させる酸発酵工程と、前記酸発酵した有機性廃棄物を前記嫌気性消化槽内で、メタン発酵させるメタン発酵工程と、を含み、前記酸発酵工程と前記メタン発酵工程とは、前記熱可溶化リアクタ内から排出された高温の前記熱可溶化有機性廃棄物を、前記嫌気性消化槽内に供給して、前記嫌気性消化槽内の有機性廃棄物を酸発酵又はメタン発酵に適した温度に加熱するための熱源とすることを特徴とする。
【００１５】
請求項３に記載の嫌気性消化処理方法によれば、嫌気性消化工程の酸発酵工程とメタン発酵工程における有機性廃棄物の加熱において、高温の熱可溶化汚泥を熱源としているため、嫌気性消化槽内に熱交換器が不要となるとともに、使用する熱エネルギーの低減化を図ることが可能となる。
また、嫌気性消化工程における酸発酵工程とメタン発酵工程との二つの処理工程を１つの処理槽で行うため、嫌気性処理施設の簡略化を図ることができる。
【００１６】
請求項４に記載の嫌気性消化処理方法は、前記嫌気性消化工程において、前記処理対象有機性廃棄物とは別の処理対象有機性廃棄物を前記嫌気性消化槽内に直接投入し、前記別の処理対象有機性廃棄物は、嫌気性消化処理のみでの分解率が前記処理対象有機性廃棄物よりも高い有機性廃棄物であることを特徴とする。
【００１７】
請求項４に記載の嫌気性消化処理方法によれば、嫌気性消化処理のみでの分解率が高いことで熱可溶化処理が不要である有機性廃棄物である別の処理対象有機性廃棄物は、熱可溶化リアクタ内に供給されることなく嫌気性消化槽内に直接投入されるので、該別の処理対象有機性廃棄物の熱可溶化処理が行われない分、熱可溶化処理が必要な処理対象有機性廃棄物の量に見合った容量の熱可溶化リアクタを設ければ良いことになり、投資コストを低く抑えることができる。
【００１８】
請求項５に記載の嫌気性消化処理方法は、前記嫌気性消化工程は、前記熱可溶化有機性廃棄物を貯留槽内に供給して酸発酵させる酸発酵工程と、前記酸発酵した前記熱可溶化有機性廃棄物を嫌気性消化槽内に供給してメタン発酵させるメタン発酵工程と、を含み、前記酸発酵工程は、前記熱可溶化リアクタ内から排出された高温の前記熱可溶化有機性廃棄物を、前記貯留槽内に供給して、前記貯留槽内の有機性廃棄物を酸発酵に適した温度に加熱するための熱源とすることを特徴とする。
【００１９】
請求項５に記載の嫌気性消化処理方法によれば、貯留槽内において酸発酵に必要な有機性廃棄物の加熱において、高温の熱可溶化有機性廃棄物を熱源としているため、貯留槽内又は嫌気性消化槽内に熱交換器が不要となるとともに、使用する熱エネルギーの低減化を図ることが可能となる。
また、嫌気性消化工程における酸発酵工程とメタン発酵工程との二つの処理工程を分離して行なうため、酸発酵工程と、メタン発酵工程それぞれの工程に適した条件に制御することができ、効率的な嫌気性消化処理が可能になる。
【００２０】
請求項６に記載の嫌気性消化処理方法は、前記嫌気性消化工程において、前記処理対象有機性廃棄物とは別の処理対象有機性廃棄物を前記貯留槽内に直接投入し、前記別の処理対象有機性廃棄物は、嫌気性消化処理のみでの分解率が前記処理対象有機性廃棄物よりも高い有機性廃棄物であることを特徴とする。
【００２１】
請求項６に記載の嫌気性消化処理方法によれば、嫌気性消化処理のみでの分解率が高いことで熱可溶化処理が不要である有機性廃棄物である別の処理対象有機性廃棄物は、熱可溶化リアクタ内に供給されることなく貯留槽内に直接投入されるので、請求項４に記載の発明と同様の効果が奏される。
【００２２】
請求項７に記載の嫌気性消化処理方法は、前記嫌気性消化工程は、前記処理対象有機性廃棄物とは別の処理対象有機性廃棄物を貯留槽内に直接投入して酸発酵させる酸発酵工程と、前記酸発酵した有機性廃棄物を嫌気性消化槽内に供給してメタン発酵させるメタン発酵工程と、を含み、前記メタン発酵工程は、前記熱可溶化リアクタ内から排出された高温の前記熱可溶化有機性廃棄物を、前記嫌気性消化槽内に直接供給して、前記嫌気性消化槽内の有機性廃棄物をメタン発酵に適した温度に加熱するための熱源とし、前記嫌気性消化槽で嫌気性消化処理された有機性廃棄物の一部を前記処理対象有機性廃棄物として前記破砕装置に供給することを特徴とする。
【００２３】
請求項７に記載の嫌気性消化処理方法によれば、嫌気性消化槽内においてメタン発酵に必要な有機性廃棄物の加熱において、高温の熱可溶化有機性廃棄物が、熱源として嫌気性消化槽内に直接供給されるため、嫌気性消化槽内に熱交換器が不要となるとともに、使用する熱エネルギーの低減化が可能となる。
また、熱可溶化リアクタで熱可溶化処理されていない処理対象有機性廃棄物が、まず貯留槽に供給されて酸発酵処理が行われ、その後、嫌気性消化槽に供給されて嫌気性消化処理される。そして、嫌気性消化槽から排出された消化後有機性廃棄物の一部が、熱可溶化処理される処理対象有機性廃棄物として破砕装置に搬送されて破砕された後、熱可溶化リアクタ３０で熱可溶化処理される。よって、破砕装置に供給される有機性廃棄物の固形分の減容化が図られ、破砕装置の小型化が可能となる。さらに、熱可溶化リアクタの負荷が軽減されるので、熱可溶化リアクタの小型化が可能となる。
【００２４】
請求項８に記載の嫌気性消化処理方法は、前記処理対象有機性廃棄物を脱水処理装置により脱水処理して、脱水固形物を回収する脱水工程を含み、前記破砕固形物は、前記破砕装置により破砕された前記脱水固形物であり、前記破砕装置は、回転することにより前記脱水固形物を切断する回転ナイフと、前記脱水固形物が棒状に押し出される固定多孔プレートと、を有するチョッパータイプの破砕装置であり、前記脱水工程は、前記脱水固形物における固形分濃度が１０ｗｔ％〜３０ｗｔ％となるように脱水処理し、前記熱可溶化工程において、前記熱可溶化リアクタ内が１２０℃〜１８０℃となるように、前記スチームを供給することを特徴とする。
【００２５】
請求項８に記載の嫌気性消化処理方法によれば、破砕工程において、チョッパータイプの破砕装置を用いるため、脱水固形物を所定の大きさに破砕することができ、圧力調節弁を塞閉することが防止又は抑制される。
また、脱水工程により、脱水固形物における固形分濃度が１０Ｗｔ％〜３０Ｗｔ％となるため、熱可溶化工程における加熱において、水分に熱量を奪われることを防止することができる。
【００２６】
請求項９に記載の嫌気性消化処理方法は、前記嫌気性消化工程により嫌気性消化処理された消化後有機性廃棄物に、前記高分子凝集剤を添加するか又は、鉄系又はアルミ系の無機凝集剤と高分子凝集剤とを添加する凝集剤添加工程と、前記高分子凝集剤が添加されるか又は、前記無機凝集剤と前記高分子凝集剤とが添加された前記消化後有機性廃棄物を消化後脱水処理装置により脱水処理する消化後脱水工程と、を含むことを特徴とする。
【００２７】
請求項９に記載の嫌気性消化処理方法によれば、凝集剤添加工程により、消化後有機性廃棄物内の水分に懸濁している粒子が凝集してフロックを形成することとなる。
よって、消化後脱水工程により、フロックとなった粒子が消化後有機性廃棄物の固形分とともに分離されるため、脱水ろ液に懸濁することを防止することができる。
【００２８】
請求項１０に記載の嫌気性消化処理方法は、前記嫌気性消化工程により嫌気性消化された有機性廃棄物を、消化後脱水処理装置により脱水処理する消化後脱水工程と、消化後脱水工程により排出した脱水ろ液に、前記高分子凝集剤を添加するか又は、鉄系又はアルミ系の無機凝集剤と高分子凝集剤とを添加する凝集剤添加工程と、前記高分子凝集剤が添加されるか又は、前記無機凝集剤と高分子凝集剤とが添加された脱水ろ液を凝集ろ過膜装置により、ろ過するろ過工程とを含むことを特徴とする。
【００２９】
請求項１０に記載の嫌気性消化処理方法によれば、凝集剤添加工程により、脱水された脱水ろ液に高分子凝集剤を添加するか又は、鉄系又はアルミ系の無機凝集剤と高分子凝集剤とを添加するため、脱水ろ液内に懸濁している粒子、色度成分およびＣＯＤ成分が凝集してフロックを形成することとなる。
そして、ろ過工程によりフロックとなった粒子、色度成分およびＣＯＤ成分を分離することができるため、脱水ろ液の懸濁を防止することができる。
【００３０】
請求項１１に記載の嫌気性消化処理装置は、処理対象有機性廃棄物を熱可溶化処理してなる熱可溶化有機性廃棄物を嫌気性消化処理する嫌気性消化処理装置であって、前記処理対象有機性廃棄物を破砕して、破砕固形物にする破砕装置と、圧力を調節するための圧力調節弁を備えるとともに、前記破砕固形物とスチームとが供給されて、前記破砕固形物を前記熱可溶化有機性廃棄物にする熱可溶化リアクタと、前記熱可溶化有機性廃棄物を、嫌気性消化処理するための嫌気性消化槽と、を備えており、前記破砕装置は、前記処理対象有機性廃棄物を、前記圧力調節弁の最大開度時における弁体と弁座との間の最大間隔未満の大きさに破砕し、前記熱可溶化リアクタは、供給された前記スチームを滞留させた状態で、前記破砕固形物の供給及び前記熱可溶化有機性廃棄物の排出を可能とすることを特徴とする。
【００３１】
請求項１１に記載の嫌気性消化処理装置によれば、熱可溶化リアクタに供給する脱水固形物を、圧力調節弁の最大開度時における弁体と弁座との間の最大間隔未満の大きさに破砕する破砕装置を備えるため、熱可溶化リアクタ内で熱可溶化有機性廃棄物が圧力調節弁を閉塞することが防止又は抑制される。よって、請求項８に記載の嫌気性消化処理装置によれば、供給された前記スチームを滞留させた状態で、破砕固形物の供給及び熱可溶化有機性廃棄物の排出を可能とする連続式の熱可溶化リアクタを用いることが可能となる。
そして、熱可溶化リアクタは、破砕固形物の供給及び熱可溶化有機性廃棄物の排出の際に供給された前記スチームを滞留しているため、従来技術のように熱可溶化リアクタ内に有機性廃棄物が投入される度に高温のスチームを供給する必要がない。
よって、請求項８に記載の嫌気性消化処理装置によれば、従来の嫌気性消化処理方法に比べて、消費する熱エネルギーを低減させることが可能となる。
【００３２】
請求項１２に記載の嫌気性消化処理装置は、前記嫌気性消化槽で嫌気性消化処理された有機性廃棄物の一部を前記破砕装置に循環させる循環ラインを備えることを特徴とする。
請求項１２に記載の嫌気性消化処理装置によれば、嫌気性消化処理された一部の有機性廃棄物に対して、再度、破砕工程、熱可溶化工程及び嫌気性消化工程が行われるので、有機性廃棄物における固形物の一層の減容化、及び回収される消化ガスの割合の一層の増加が可能になる。
【００３３】
請求項１３に記載の嫌気性消化処理装置は、前記熱可溶化有機性廃棄物を酸発酵させるための貯留槽を備え、前記嫌気性消化槽において、嫌気性消化処理におけるメタン発酵が行なわれることを特徴とする。
【００３４】
請求項１３に記載の嫌気性消化処理装置によれば、嫌気性消化処理における酸発酵を行なうための貯留槽と、メタン発酵を行なうための嫌気性消化槽との二つの処理槽を備えているため、酸発酵工程と、メタン発酵工程それぞれの工程に適した条件に制御することができ、効率的な嫌気性消化処理が可能になる。
【００３５】
請求項１４に記載の嫌気性消化処理装置は、前記嫌気性消化槽から搬出される有機性廃棄物の一部を、前記嫌気性消化槽内に循環させる循環ラインを備えることを特徴とする。
【００３６】
請求項１４に記載の嫌気性消化処理装置によれば、嫌気性消化槽から搬出される有機性廃棄物の一部を再度嫌気性消化処理することができるため、有機性廃棄物における固形物の一層の減容化が可能になり、かつ、回収する消化ガスの割合を増加させることができる。
【００３７】
請求項１５に記載の嫌気性消化処理装置は、前記貯留槽は、前記貯留槽内の有機性廃棄物を攪拌する貯留槽用攪拌装置を備えており、前記熱可溶化リアクタから前記貯留槽内に供給される高温の前記熱可溶化有機性廃棄物は、前記貯留槽用攪拌装置内またはその近傍に投入されることを特徴とする。
【００３８】
請求項１６に記載の嫌気性消化処理装置は、前記貯留槽用攪拌装置は、前記貯留槽内に配置される筒状の貯留槽用ドラフトチューブと、前記貯留槽用ドラフトチューブの内部に配置され、前記貯留槽内の有機性廃棄物を攪拌する貯留槽用攪拌翼と、を備えており、前記熱可溶化リアクタから前記貯留槽内に供給される高温の前記熱可溶化有機性廃棄物は、前記貯留槽用ドラフトチューブの内部、又は前記内部に向って投入されることを特徴とする。
【００３９】
請求項１７に記載の嫌気性消化処理装置は、前記貯留槽用攪拌装置は、前記貯留槽内気相のガスを前記貯留槽用ドラフトチューブの内部に排出する貯留槽用排出管を備えることを特徴とする。
【００４０】
請求項１８に記載の嫌気性消化処理装置は、前記貯留槽用攪拌装置は、前記貯留槽内に配置される筒状の貯留槽用ドラフトチューブと、前記貯留槽内気相のガスを前記貯留槽用ドラフトチューブの内部に排出する貯留槽用排出管と、を備えており、前記熱可溶化リアクタから前記貯留槽内に供給される高温の前記熱可溶化有機性廃棄物は、前記貯留槽用ドラフトチューブの内部に、又は前記内部に向って投入されることを特徴とする。
【００４１】
請求項１９に記載の嫌気性消化処理装置は、前記嫌気性消化槽は、前記嫌気性消化槽内の有機性廃棄物を攪拌する攪拌装置を備えており、前記熱可溶化リアクタから前記嫌気性消化槽内に供給される高温の前記熱可溶化有機性廃棄物は、前記攪拌装置内またはその近傍に投入されることを特徴とする。
【００４２】
請求項２０に記載の嫌気性消化処理装置は、前記攪拌装置は、前記嫌気性消化槽内に配置される筒状のドラフトチューブと、前記ドラフトチューブの内部に配置され、前記嫌気性消化槽内の有機性廃棄物を攪拌する攪拌翼と、を備えており、前記熱可溶化リアクタから前記嫌気性消化槽内に供給される高温の前記熱可溶化有機性廃棄物は、前記ドラフトチューブの内部に、又は前記内部に向って投入されることを特徴とする。
【００４３】
請求項２１に記載の嫌気性消化処理装置は、前記攪拌装置は、前記嫌気性消化槽内から回収した消化ガスを前記ドラフトチューブの内部に排出する排出管を備えることを特徴とする。
【００４４】
請求項２２に記載の嫌気性消化処理装置は、前記攪拌装置は、前記嫌気性消化槽内に配置される筒状のドラフトチューブと、前記嫌気性消化槽内から回収した消化ガスを前記ドラフトチューブの内部に排出する排出管と、を備えており、
前記熱可溶化リアクタから前記嫌気性消化槽内に供給される高温の前記熱可溶化有機性廃棄物は、前記ドラフトチューブの内部に、又は前記内部に向って投入されることを特徴とする。
【００４５】
請求項１５乃至請求項２１に記載の嫌気性消化処理装置によれば、嫌気性消化槽又は貯留槽が攪拌装置を備えているため、嫌気性消化槽又は貯留槽の有機性廃棄物と、熱源として供給された熱可溶化有機性廃棄物とを攪拌して混合することができる。よって、槽内の有機性廃棄物の温度の均一化が促進される。
【００４６】
請求項２３に記載の嫌気性消化処理装置は、前記嫌気性消化槽で嫌気性消化された有機性廃棄物を脱水処理する消化後脱水処理装置と、前記消化後脱水処理装置から排出された脱水ろ液に、前記高分子凝集剤を添加するか又は、鉄系又はアルミ系の無機凝集剤と高分子凝集剤とを添加する凝集剤添加装置と、前記高分子凝集剤が添加されるか又は、前記無機凝集剤と前記高分子凝集剤とが添加された前記脱水ろ液をろ過する凝集ろ過膜装置とを備えることを特徴とする。
【００４７】
請求項２３に記載の嫌気性消化処理装置によれば、消化後脱水処理装置により脱水されて排出される脱水ろ液は、凝集剤添加装置８０によって高分子凝集剤が添加されるか又は、鉄系又はアルミ系の無機凝集剤と高分子凝集剤との凝集剤が添加された後に、凝集ろ過膜装置によってろ過される。この結果、脱水ろ液中のフロック、色度成分およびＣＯＤ成分を分離することが可能となるので、脱水ろ液の懸濁を防止することができる。
【発明の効果】
【００４８】
以上、本発明によれば、熱可溶化有機性廃棄物による圧力調節弁の閉塞を防止又は抑制して、連続式の熱可溶化処理が可能な嫌気性消化処理方法、及び、嫌気性消化処理装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の第１実施形態に係る嫌気性消化処理装置の全体構成を示す図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る嫌気性消化処理装置の変形例を示す図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る嫌気性消化処理装置の全体構成を示す図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る嫌気性消化処理装置の変形例を示す図である。
【図５】本発明の第３実施形態に係る嫌気性消化処理装置の全体構成を示す図である。
【図６】本発明の第３実施形態に係る嫌気性消化処理装置の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００５０】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態における嫌気性消化処理装置１ａについて、図面１を参照して説明する。
嫌気性消化処理装置１ａは、嫌気性生物の嫌気性消化により、有機性廃棄物における固形分の減容化を図るとともに、有機性廃棄物の固形分を分解することにより発生した燃料エネルギーであるメタンガスを回収するための装置である。
ここで、有機性廃棄物には、例えば、下水汚泥や浄化槽汚泥などの有機性汚泥、食品廃棄物、生ごみ、又は、畜産糞尿が含まれる。
第１実施形態の嫌気性消化処理装置１ａは、図１に示すように、該嫌気性消化処理装置１ａに嫌気性消化処理のために投入される有機性廃棄物である処理対象有機性廃棄物の脱水を行なう脱水処理装置としての第１脱水処理装置１０と、脱水された有機性廃棄物である脱水済有機性廃棄物を破砕する破砕装置２０と、破砕装置２０により破砕された有機性廃棄物である破砕有機性廃棄物を圧送する圧送装置２５と、圧送装置２５を介して圧送された有機性廃棄物（ここでは、破砕有機性廃棄物である。）を熱可溶化する熱可溶化リアクタ３０と、熱可溶化された有機性廃棄物である熱可溶化有機性廃棄物に対して嫌気性消化処理を行う嫌気性消化槽４０と、消化ガスを燃料として高温のスチームを生成するボイラ５０と、嫌気性消化された有機性廃棄物である消化後有機性廃棄物を処分するため、該消化後有機性廃棄物を固形分（脱水汚泥ケーキ）と水分（脱水ろ液）とに分離する消化後脱水処理装置としての第２脱水処理装置６０と、を備える。
【００５１】
第１脱水処理装置１０は、処理対象有機性廃棄物の固形分と水分との分離を行い、処理対象有機性廃棄物における固形分である脱水固形物を回収するための装置である。また、第１脱水処理装置１０は、脱水固形物における固形物濃度が１０〜３０Ｗｔ％（ｗｔ／ｗｔ）、好ましくは、１５〜２５Ｗｔ％（ｗｔ／ｗｔ）となるように設定されている。
ここで、固形物濃度が少なくとも１０Ｗｔ％以上と設定するのは、後記する熱可溶化リアクタ３０において有機性廃棄物の固形分を熱可溶化する際に、有機性廃棄物中の水分に熱エネルギーが奪われることを防止して、熱可溶化工程で使用する熱エネルギーを低減させるためである。また、有機性廃棄物における水分が多すぎると、後記する破砕装置２０内で水分が漏れてしまい、水分回収などの手間がかかるからである。
一方で、固形分濃度が多くても３０Ｗｔ％以下とするのは、固形物濃度が３０Ｗｔ％を超えると、破砕装置２０における抵抗が大きくなり、破砕装置２０での圧力損失が大きくなるからである。第１脱水処理装置１０に投入された有機性廃棄物には、活性汚泥法の際に発生したバクテリアが含まれている。そして、バクテリアは厚い細胞壁を有しており、このバクテリアが含有する水分は、脱水処理（例えば、熱処理、オゾン処理又はアルカリ処理）をしない限り、脱水できないため、固形物を３０Ｗｔ％を超えるようにすることが事実上不可能だからである。なお、第１脱水処理装置１０で発生した脱水ろ液は、後記する第２脱水処理装置６０から排出された脱水ろ液とともに、水処理系に排水される。
【００５２】
破砕装置２０は、前記脱水固形物を破砕するための装置である。破砕装置２０により脱水固形物を破砕することにより、脱水固形物の表面積が増加する。よって、後記する熱可溶化リアクタ３０内における加水分解によって熱可溶化する固形物の表面積も増加し、熱可溶化にかかる時間を短縮化することができる。
また、破砕装置２０は、脱水固形物を破砕してなる破砕固形物が所定の大きさ以下となるように、脱水固形物を破砕する。ここで、所定の大きさとは、熱可溶化リアクタ３０に設けられた圧力調節弁３１が有する弁体と該弁体が着座可能な弁座との間の間隔により形成される絞り通路の幅に関連する。より具体的には、前記所定の大きさは、圧力調節弁３１の最大開度時の前記弁体と前記弁座との間の最大間隔未満の値である。なお、この最大間隔は、例えば、前記弁体と前記弁座とにより円環状の絞り通路が形成される場合に、前記弁体と前記弁座との間の円環状の前記絞り通路の幅に相当する。
さらに好ましくは、圧力調節弁３１の開度を、熱可溶化リアクタ３０内に供給されたスチームを滞留させた状態で、熱可溶化リアクタ３０への前記破砕固形物の供給及び熱可溶化リアクタ３０からの熱可溶化有機性廃棄物の連続的に排出を行なうことができる開度としたときの前記絞り通路の幅以下とする。
そのために、破砕装置２０は、例えば、破砕された固形物である破砕固形物が２ｍｍ以下、より好ましくは１ｍｍ以下の大きさになるように、破砕前の有機性廃棄物である脱水固形物を破砕する。したがって、前記所定の大きさは、２ｍｍ以下、好ましくは１ｍｍ以下ということもできる。
【００５３】
脱水固形物を所定の大きさ以下に破砕する破砕装置２０としては、図１に示すように、回転することにより脱水固形物を切断する回転ナイフ２１と、５ｍｍ未満、より好ましくは３ｍｍ未満の細孔が形成されるとともに回転ナイフ２１により切断された脱水固形物が棒状に押し出されるようにする固定多孔プレート２２と、を有するチョッパータイプの破砕装置２０が挙げられる。第１脱水処理装置１０から送られて来る脱水固形物は、破砕装置２０において、回転ナイフ２１により切断された後に固定多孔プレート２２から押し出されてもよいし、固定多孔プレート２２から押し出された後に回転ナイフ２１により切断されてもよい。
【００５４】
ここで、破砕装置２０の一例を、具体的に説明する。
破砕装置２０は、以下の仕様の回転ナイフ２１および固定多孔プレート２２を備える。
回転ナイフ２１
４枚刃、直径７５ｍｍ
固定多孔プレート２２
有効直径    ：７５ｍｍ
プレート厚さ：９ｍｍ
細孔直径    ：３．２ｍｍ
細孔数      ：１９２個
【００５５】
そして、この破砕装置２０により、以下の破砕対象物を、以下の処理条件で破砕したとき、以下の破砕結果が得られた。
破砕対象物（脱水固形物）
下水余剰汚泥脱水ケーキ（蒸発残留物：２０．３％、含水率：７９．７％、
強熱残留物：８５．５％）
処理条件
単位時間（１時間）当たりの処理破砕量：３４５ｋｇ／ｈ
回転ナイフの回転数：２０６ｒｐｍ
処理結果
（１）破砕対象物には、太さが１．５ｍｍ〜２ｍｍ、長さが約３ｃｍの小枝や、太さが０．１ｍｍ、長さが約４ｃｍ〜６ｃｍの糸きれや髪の毛、径が約７ｍｍ〜１０ｍｍの紙片などが含まれていた。これらの固形物は、熱可溶化リアクタ３０の出口ラインに取り付けられている圧力調節弁３１の通路を閉塞する原因になることが容易に推察される。
しかしながら、前記固形物は、破砕装置２０により破砕されて、１ｍｍ以下の破砕固形物になった。そして、この大きさの破砕固形物が、圧力調節弁３１の閉塞を起こさないことが、別途実施した試験で確認された。
（２）また、この破砕固形物を熱可溶化処理した後、嫌気性消化することで、消化ガス発生量が、従来に比べて約１０％〜２０％以上増加した。
【００５６】
熱可溶化リアクタ３０は、破砕固形物を高温・高圧の条件化で、熱可溶化させるための装置であり、また、破砕固形物の供給及び熱可溶化有機性廃棄物の排出の際に、スチームを無駄に排出しないで滞留させる連続式の熱可溶化装置である。
具体的には、熱可溶化リアクタ３０は、破砕固形物が投入される容器と、その容器内の圧力を測定する圧力センサと、容器内の温度を測定する温度センサと、後記するボイラ５０に接続して前記容器内へのスチームの供給を制御するスチームバルブと、前記容器内の圧力を制御する圧力調節弁３１と、圧力調節弁３１とスチームバルブとを制御して、前記容器内を所定温度及び所定圧力に制御する制御部とを備える。圧力調節弁３１は、熱可溶化リアクタ３０内の気圧を維持するために、及び減圧するために、その開度が制御される。
【００５７】
ここで、所定圧力は０．２ＭＰａ〜１．０ＭＰａ、好ましくは０．５ＭＰａ〜０．８ＭＰａであり、所定温度は１２０℃〜１８０℃、好ましくは１５０℃〜１７０℃である。制御部が、温度センサと圧力センサにより測定された容器内の温度及び圧力に基づいて、スチームバルブと圧力調節弁３１とを開閉して、前記した所定圧力及び所定温度とすることにより、熱可溶化リアクタ３０の容器内に投入された破砕固形物が加水分解により熱可溶化することとなる。
【００５８】
嫌気性消化槽４０は、熱可溶化した有機性廃棄物の嫌気性消化処理を行うための槽であり、嫌気性消化処理により発生する消化ガスを回収するための消化ガス回収器と、嫌気性消化槽４０内に既に入っている有機性廃棄物と新たに投入された高温の熱可溶化有機性廃棄物とを攪拌して、混合するための攪拌装置４８を備えている。
嫌気性消化槽４０の容器内に配置される攪拌装置４８により、嫌気性消化槽４０内の有機性廃棄物である消化槽内有機性廃棄物の温度分布を均一化することができる。
なお、嫌気性消化槽４０は、図示しないが、消化槽内有機性廃棄物のｐＨ値を計測するｐＨ計測器と、嫌気性消化槽４０内にｐＨ調整剤としてのアルカリ性物質を注入可能なｐＨ調整器とを備えていてもよい。この場合には、ｐＨ計測器により消化槽内有機性廃棄物のｐＨ値をモニターして、該ｐＨ調整器により、消化槽内有機性廃棄物のｐＨ値を調整することができる。
【００５９】
嫌気性消化槽４０内に配置される攪拌装置４８は、筒状、ここでは円筒状であって、嫌気性消化槽４０内の中央部を囲んで配置されるドラフトチューブ４２と、駆動装置（図示されず）により回転駆動されるとともにドラフトチューブ４２の内部に配置された攪拌翼４１と、を備えている。ドラフトチューブ付攪拌翼を備えるこの攪拌装置４８によれば、攪拌翼４１が消化槽内有機性廃棄物を攪拌することにより、ドラフトチューブ４２の内部において、一方である上方から他方である下方に向かう流れである下降流が形成されるとともに、嫌気性消化槽４０内では、ドラフトチューブ４２の外部（又は、周囲）において、下方から上方に向かう流れである上昇流が形成されるため、攪拌装置４８により嫌気性消化槽４０内全体で消化槽内有機性廃棄物が攪拌されて、消化槽内有機性廃棄物が流動することとなり、消化槽内有機性廃棄物の温度分布の均一化が促進される。
【００６０】
また、嫌気性消化槽４０は、図示しないが、消化槽内有機性廃棄物の温度を計測する温度計を備え、消化槽内有機性廃棄物が所定の温度となるように、熱可溶化有機性廃棄物の投入が制御されている。
そして、熱可溶化リアクタ３０から排出された高温の熱可溶化有機性廃棄物は、嫌気性消化槽４０内において、攪拌装置４８内またはその近傍に投入される。これにより、嫌気性消化槽４０の有機性廃棄物と、熱源として供給された熱可溶化有機性廃棄物とを攪拌して混合することができるので、嫌気性消化槽４０内の有機性廃棄物の温度の均一化が促進される。例えば、熱可溶化リアクタ３０から排出された高温の熱可溶化有機性廃棄物は、ドラフトチューブ４２の内部に、又はドラフトチューブ４２の内部に向って投入され、より具体的には、攪拌翼４１の近傍、又は上下方向から見て攪拌翼４１と重なる位置で投入される。これによれば、攪拌翼４１の近傍又は前記重なる位置は、攪拌翼４１の攪拌により生じる流れが速い箇所であるため、熱可溶化有機性廃棄物が有する熱を、消化槽内有機性廃棄物に、より効率的に伝達させることが可能となる。
【００６１】
また、嫌気性消化槽４０は、制御部を備えており、嫌気性消化処理である以下の処理が行われる。嫌気性消化処理は、酸発酵工程とメタン発酵工程の２つの工程を、２つの槽に分けて行う場合と、単一の嫌気性消化槽の中で、前記２工程を行う場合とが有り、ここでは、単一の嫌気性消化槽の中で、前記２工程を行う場合について説明する。
嫌気性消化処理の２工程を単一の嫌気性消化槽の中で同時並行的に行う場合、該嫌気性消化処理では、酸発酵処理及びメタン発酵処理が行われる。そして、この実施形態では、酸発酵処理及びメタン発酵処理が単一の嫌気性消化槽４０内で同時並行的に行われることから、前記制御部は、まず、嫌気性消化槽４０内の有機性廃棄物（消化槽内有機性廃棄物）を、温度が３５〜３８℃、又は５０〜５６℃、ｐＨ値が6.5〜8.5となるように滞留時間が７〜３０日になるように維持して運転する。
なお、消化槽内有機性廃棄物の温度が前記所定温度を下回った場合には、熱可溶化有機性廃棄物を投入することにより、消化槽内有機性廃棄物の温度を上昇させる。
なお、温度が５０〜５６℃の場合には、メタン発酵処理の処理速度は、温度が３５〜３８℃の場合に比べ、約２倍になる。
【００６２】
ボイラ５０は、熱可溶化リアクタ３０内に供給する高温のスチームの生成を行なうが、本発明においては、特に限定されない。なお、ボイラ５０は、燃料として嫌気性消化槽４０内で発生した消化ガスを用いている。また、ボイラ５０に供給されない消化ガスは、ガスホルダ１００に供給・保存され、消化ガスを利用する他の機器に供給されて活用される。
【００６３】
第２脱水処理装置６０は、嫌気性消化槽４０内で、嫌気性消化された有機性廃棄物を脱水するための装置であり、第１脱水処理装置１０と同じ構成である。
【００６４】
つぎに、嫌気性消化処理装置１ａを用いた嫌気性消化処理方法について説明する。嫌気性消化処理装置１ａを用いた嫌気性消化処理方法は、消化前脱水工程としての第１脱水工程と、破砕工程と、熱可溶化工程と、嫌気性消化工程と、消化後脱水工程としての第２脱水工程とからなる。
【００６５】
第１脱水工程は、嫌気性消化処理装置１ａに搬送された処理対象有機性廃棄物を第１脱水処理装置１０に投入して、有機性廃棄物を脱水処理する工程であり、固形分濃度が１０〜３０ｗｔ％（ｗｔ／ｗｔ）である脱水固形物を回収することができる。
【００６６】
破砕工程は、破砕装置２０を用いて、脱水固形物を破砕する工程である。当該工程によれば、脱水固形物を前記所定大きさ以下の小さい破砕固形物とすることができる。
【００６７】
熱可溶化工程は、圧力が０．２ＭＰａ〜１．０ＭＰａ、好ましくは０．５ＭＰａ〜０．８ＭＰａ、温度が１２０℃〜１８０℃、好ましくは１５０℃〜１７０℃に制御された熱可溶化リアクタ３０内に、固形汚泥を連続的に供給する工程である。これによれば、熱可溶化リアクタ３０内で、破砕固形物が加水分解により熱可溶化した有機性廃棄物（例えば、汚泥）である熱可溶化有機性廃棄物（例えば、熱可溶化汚泥）を連続的に得ることができる。
また、熱可溶化リアクタ３０内で熱可溶化された熱可溶化有機性廃棄物を排出する際には、熱可溶化リアクタ３０内の温度を所定の温度に制御するために、熱可溶化リアクタ３０内の高温のスチームを滞留させるとともに、熱可溶化リアクタ３０に供給するスチーム量を、破砕固形物供給量及び熱可溶化リアクタ３０内の温度とに応じて制御する。
【００６８】
嫌気性消化工程は、酸発酵工程とメタン発酵工程との２つの工程からなる。
前記したように、この実施形態では、嫌気性消化工程に含まれる酸発酵工程とメタン発酵工程の２つの工程が単一の嫌気性消化槽４０内で同時並行的に行われるので、熱可溶化有機性廃棄物を嫌気性消化槽４０内に供給し、嫌気性消化槽４０内の消化槽内有機性廃棄物を、温度が３５〜３８℃、又は５０〜５６℃、ｐＨ値が６．５〜８．５となるように滞留時間を７〜３０日に維持することで、嫌気性消化槽４０内で酸生成菌とメタン生成菌を増殖させ、かつ増殖した状態を維持できる。そして、酸発酵した有機性廃棄物がメタン発酵して、二酸化炭素と消化ガスを発生して、固形分量が減少することとなる。
なお、嫌気性消化によって発生した消化ガスは、嫌気性消化槽４０が備える前記消化ガス回収器によって回収されて、ボイラ５０又はガスホルダ１００に供給される。
【００６９】
第２脱水工程は、嫌気性消化槽４０内において、消化された有機性廃棄物である消化後有機性廃棄物を第２脱水処理装置６０により、水分（脱水ろ液）と固形分（脱水汚泥ケーキ）とに分離する工程である。
なお、脱水汚泥ケーキは、乾燥装置により乾燥させて焼却するか、又は、嫌気性消化処理装置１ａの場外に搬出されて、コンポスト化されるか、又は埋め立てられる。また、脱水した脱水濾液は、例えば、活性汚泥処理を行なう水処理系の活性汚泥処理場に返流されることとなる。
【００７０】
以上、第１実施形態の嫌気性消化処理装置１ａ及び嫌気性消化処理装置１ａを用いた嫌気性消化処理方法によれば、破砕装置２０により前記所定の大きさに破砕された破砕固形物となるため、熱可溶化リアクタ３０に供給される破砕固形物が熱可溶化リアクタ３０に設けられた圧力調節弁３１に詰まることが防止又は抑制される。
よって、第１実施形態の嫌気性消化処理装置１ａ及び嫌気性消化処理装置１ａを用いた嫌気性消化処理方法において、熱可溶化処理において、高温のスチームを滞留させたまま連続式の熱可溶化処理する熱可溶化リアクタ３０を用いることができ、熱可溶化リアクタ３０内で高温のスチームを滞留させたまま連続式の熱可溶化処理することが可能となる。
【００７１】
そして、第１実施形態の嫌気性消化処理装置１ａ及び嫌気性消化処理装置１ａを用いた嫌気性消化処理方法は、高温のスチームを滞留させたまま熱可溶化処理するため、従来の熱可溶化処理のように、間欠的に熱可溶化有機性廃棄物を排出し、熱可溶化有機性廃棄物排出と同時に熱可溶化リアクタ内のスチームをほぼ全量排出し、改めて、熱可溶化リアクタ内に熱可溶化する有機性廃棄物を張り込んでから、高温スチームを熱可溶化リアクタ３０内に供給する必要がなく、従来消費されていた膨大な熱エネルギーを削減でき、熱効率を向上させることができる。
また、熱可溶化処理にあたって、熱交換器を用いていないので、有機性廃棄物が熱交換器の表面に焦げ付くことがないため、スケール除去が不要となり、維持管理の容易化を図れる。
【００７２】
その他、前記した破砕工程と熱可溶化処理工程とを含んでなる嫌気性消化処理方法によれば、消化ガスの発生率が増加（例えば、破砕工程と熱可溶化処理工程とを含んでいない従来技術に比べて１０％〜２０％の増加）するとともに、脱水汚泥ケーキの発生量も減少させる（例えば、該従来技術の５０〜６０％程度）ことが可能となる。
【００７３】
その他、嫌気性消化槽４０内の有機性廃棄物を加熱するための熱源として、熱可溶化リアクタ３０内の高温の熱可溶化有機性廃棄物を用いているため、従来、嫌気性消化槽４０の内部や外部に設置された熱交換器が不要となるとともに、熱交換器による加熱に使用する熱エネルギーの削減が可能になる。
【００７４】
なお、本発明の嫌気性消化処理装置は、第１実施形態に示した嫌気性消化処理装置１ａに限るものでない。例えば、嫌気性消化処理装置１ａは、熱可溶化汚泥の嫌気性消化処理である酸発酵処理とメタン発酵処理とを行なう嫌気性消化槽４０を備えているが、図２に示す第１実施形態の変形例である嫌気性消化処理装置１ｂのように、酸発酵を行なうための貯留槽３５と、メタン発酵を行なうための嫌気性消化槽４０ｂとの二つの槽に分けて設けてもよい。
この場合、貯留槽３５は、制御部と、ｐＨ計測器と、ｐＨ調整器と、温度計と、攪拌装置３８とを備えており、前記制御部により、貯留槽３５内の有機性廃棄物である貯留槽内有機性廃棄物を所定の温度とするために、高温の熱可溶化有機性廃棄物を投入するように制御されている。これによれば、熱可溶化有機性廃棄物を、貯留槽内の有機性廃棄物を嫌気性消化処理における酸発酵処理するのに適した温度に加熱するための熱源とすることができ、消費する熱エネルギーの低減が可能となる。
そして、酸発酵工程と、メタン発酵工程それぞれの工程に適した条件に制御することができ、効率的な嫌気性消化処理が可能になる。
ただし、この場合、嫌気性消化槽４０ｂは、消化槽内の有機性廃棄物の温度を所定温度とするための熱交換器等が必要となる場合もある。
【００７５】
貯留槽３５内に配置される貯留槽用攪拌装置は、攪拌翼だけでもドラフトチューブ付攪拌翼でもよい。そして、熱可溶化リアクタ３０から排出された高温の熱可溶化有機性廃棄物は、貯留槽３５内において、貯留槽用攪拌装置内またはその近傍に投入され、さらに具体的には、攪拌装置４８に対するのと同様の形態で貯留槽用攪拌装置に対して投入される。
ドラフトチューブ付攪拌翼の場合の攪拌装置３８は、攪拌装置４８に相当し、筒状、ここでは円筒状であって、貯留槽３５内の中央部を囲んで配置される貯留槽用ドラフトチューブ３７と、駆動装置（図示されず）により回転駆動されるとともにドラフトチューブ３７の内部に配置された貯留槽用攪拌翼３６と、を備えている。この攪拌装置３８によれば、貯留槽３５内の有機性廃棄物に、第１実施形態の嫌気性消化槽４０内の有機性廃棄物の流動と同様の流動を発生させることができて、貯留槽３５内の有機性廃棄物の温度分布の均一化が促進される。
【００７６】
また、貯留槽３５は、図示しないが、貯留槽内有機性廃棄物の温度を計測する温度計を備え、貯留槽内有機性廃棄物が所定の温度となるように、熱可溶化有機性廃棄物の投入が制御されている。
そして、熱可溶化リアクタ３０から排出された高温の熱可溶化有機性廃棄物は、貯留槽３５内において、ドラフトチューブ３７の内部に、又はドラフトチューブ３７の内部に向って投入され、より具体的には、攪拌翼３６の近傍、又は上下方向から見て攪拌翼３６と重なる位置で投入される。これによれば、攪拌翼３６の近傍又は前記重なる位置は、攪拌翼３６の攪拌により生じる流れが速い箇所であるため、熱可溶化有機性廃棄物が有する熱を、貯留槽内有機性廃棄物に、より効率的に伝達させることが可能となる。
【００７７】
そして、この変形例で示すように、嫌気性消化工程における酸発酵工程及びメタン発酵工程をそれぞれ別べつの槽である酸発酵槽及びメタン発酵槽に分けて行う二相消化方式では、以下のようにして、酸発酵工程及びメタン発酵工程が行われる。
酸発酵工程では、熱可溶化有機性廃棄物が酸発酵槽としての貯留槽３５に供給され、貯留槽３５が備える制御部は、貯留槽３５内の有機性廃棄物（貯留槽内有機性廃棄物）を、温度が３５〜３８℃、又は５０〜５６℃、ｐＨ値が５〜７となるように滞留時間を１〜２日に維持する。次のメタン発酵工程では、酸発酵処理された有機性廃棄物がメタン発酵槽としての嫌気性消化槽４０ｂに供給され、嫌気性消化槽４０ｂが備える制御部は、嫌気性消化槽４０ｂ内の有機性廃棄物を、温度が３５〜３８℃、又は５０〜５６℃、ｐＨ値が６．５〜８．５となるように滞留時間を５〜３０日に維持する。
このように、酸発酵槽での酸発酵処理とメタン発酵槽でのメタン発酵処理とを合わせた嫌気性消化工程において、熱可溶化有機性廃棄物を６〜７日以上滞留させることにより、嫌気性消化工程内で酸生成菌とメタン生成菌を増殖させ、かつ増殖した状態を維持できる。そして、酸発酵した有機性廃棄物がメタン発酵して、二酸化炭素と消化ガスを発生して、固形分量が減少することとなる。
【００７８】
（第２実施形態）
つぎに、第２実施形態における嫌気性消化処理装置１ｃについて説明する。
嫌気性消化処理装置１ｃは、図３に示すように、第１実施形態で説明した嫌気性消化処理装置１ａの構成のほかに、循環ライン７０と、凝集剤添加装置８０とをさらに備えている。
そのほか、嫌気性消化処理装置１ｃの嫌気性消化槽４０の攪拌装置４９は、ドラフトチューブ４２と、攪拌装置４８の攪拌翼４１に代えて消化ガス循環用管４１ａを備えている。以下、循環ライン７０と、凝集剤添加装置８０の構成と、消化ガス循環用管４１ａについて説明する。
【００７９】
循環ライン７０は、嫌気性消化槽４０内で嫌気性消化された消化槽内有機性廃棄物の一部を、再び嫌気性消化槽４０内に循環させるためのパイプラインである。また、循環ライン７０は循環ポンプ７１を備えており、熱可溶化有機性廃棄物と合流させて、嫌気性消化槽４０内に循環させる。
【００８０】
凝集剤添加装置８０は、嫌気性消化槽４０内で嫌気性消化された消化後有機性廃棄物であって、第２脱水処理装置６０により脱水される消化後有機性廃棄物に、凝集剤を添加するための装置である。
また、凝集剤は、高分子凝集剤または、無機系凝集剤及び高分子凝集剤を含む。高分子凝集剤としては、アニオン系のポリアクリルアミド系と、カチオン系のＤＡＭ系、ＤＡＡ系、アミジン系とが挙げられる。無機系凝集剤としては、例えば、アルミ系無機凝集剤としてのポリ塩化アルミニウム、及び、鉄系無機材としての塩化第二鉄及びポリ硫酸第二鉄が挙げられる。
【００８１】
消化ガス循環用管４１ａは、嫌気性消化槽４０内で発生し回収した消化ガスの一部である還流消化ガスを、嫌気性消化槽４０においてドラフトチューブ４２の内部に排出する排出管である。消化ガス循環用管４１ａにおける還流消化ガスの流出口は、嫌気性消化槽４０の下部であって、ドラフトチューブ４２内側または下方に配置される。この消化ガス循環用管４１ａによれば、消化ガス循環用管４１ａから流出する消化ガスが、嫌気性消化槽４０内の消化槽内有機性廃棄物を押し分けて、ドラフトチューブ４２の内部において、下方から上方に向かう上昇流が形成されるとともに、嫌気性消化槽４０内では、ドラフトチューブ４２の外部（又は、周囲）において、上方から下方に向かう下降流が形成されるため、攪拌装置４９により嫌気性消化槽４０内全体で消化槽内有機性廃棄物が攪拌されて、消化槽内有機性廃棄物が流動することとなり、有機性廃棄物と熱可溶化汚泥とを混合して、消化槽内有機性廃棄物の温度分布の均一化が促進される。
【００８２】
つぎに、嫌気性消化処理装置１ｃを用いた嫌気性消化処理方法について説明する。第２実施形態の嫌気性消化処理方法は、嫌気性消化工程において消化槽内有機性廃棄物を循環させる循環工程と、凝集剤添加工程とを有する点が、第１実施形態の嫌気性処置方法と相違する。この循環工程と凝集剤添加工程とを経てから、第２脱水工程が行われる。
【００８３】
前記循環工程は、嫌気性消化槽４０から搬出された消化後有機性廃棄物の一部を循環ライン７０によって、嫌気性消化槽４０に循環させ、消化後有機性廃棄物を再度嫌気性消化処理する工程である。
凝集剤添加工程は、嫌気性消化槽４０により搬出された消化後有機性廃棄物に、凝集剤添加装置８０により、高分子凝集剤または、無機系凝集剤と高分子凝集剤とを添加する工程である。当該工程によれば、消化後有機性廃棄物内の水分に懸濁している粒子が凝集してフロックを形成することとなる。
【００８４】
以上、第２実施形態における嫌気性消化処理装置１ｃ及び嫌気性消化処理装置１ｃを用いた嫌気性消化処理方法によれば、循環ライン７０により嫌気性消化された消化後有機性廃棄物を嫌気性消化槽４０内に循環させるため、有機性廃棄物を繰り返し嫌気性消化することとなる。これによれば、嫌気性消化槽４０内の有機性廃棄物を均一に撹拌して混合でき、有機性廃棄物の固形分をより減容化することができる。
また、高分子凝集剤または、無機系凝集剤と高分子凝集剤とを添加することによって、有機性廃棄物内にフロックが形成されることとなる。そして、形成された該フロックは、第２脱水処理装置６０による脱水処理より、固形分である脱水汚泥ケーキとともに脱水ろ液から分離されることとなり、脱水ろ液の懸濁を防止することができ、また脱水ろ液を処理する水処理系等の負荷の低減が可能となる。
【００８５】
なお、第２実施形態の嫌気性消化処理装置１ｃ及び嫌気性消化処理装置１ｃを用いた嫌気性消化処理方法において、循環ライン７０を介して消化後有機性廃棄物を嫌気性消化槽４０内に循環させることにより、嫌気性消化槽４０内の有機性廃棄物を均一に撹拌して混合しているが、本発明の嫌気性消化処理装置及び嫌気性処理はこれに限定されるものでない。
たとえば、図４に示す嫌気性消化処理装置１ｄのように、循環ライン７０を嫌気性消化槽４０内ではなく、第１脱水処理装置１０に循環させるように設けてもよい。この嫌気性消化処理装置１ｄであれば、循環ライン７０を介して、消化後有機性廃棄物の一部が第１脱水処理装置１０に循環され、そして、破砕装置２０、熱可溶化リアクタ３０を経て嫌気性消化槽４０内に供給される。
よって、嫌気性消化処理装置１ｄ及び嫌気性消化処理装置１ｄを用いた嫌気性消化処理方法であれば、再度脱水処理、破砕処理、熱可溶化処理をされた有機性廃棄物の一部が嫌気性消化槽４０に供給されるため、嫌気性消化処理装置１ｃ及び嫌気性消化処理装置１ｃを用いた嫌気性消化処理方法より多くの消化ガスを回収することが可能となる。
なお、嫌気性消化処理装置１ｃ（図３参照）及び嫌気性消化処理装置１ｄにおいて、循環ライン７０の中に、凝集剤添加装置８０を組込むこと、また、凝集剤添加装置８０の下流において循環ライン７０を分岐することも可能である。これにより、凝集剤が添加された有機性廃棄物が嫌気性消化槽４０に供給される。
【００８６】
（第３実施形態）
つぎに、第３実施形態における嫌気性消化処理装置１ｅについて説明する。
第３実施形態における嫌気性消化処理装置１ｅは、図５に示すように、前述した嫌気性消化処理装置１ａ〜嫌気性消化処理装置１ｄが備える構成のほかに、凝集ろ過膜装置９０と、ろ液循環ライン１１０とをさらに備えている点と、熱可溶化リアクタ３０に供給される処理対象有機性廃棄物とは別の処理対象有機性廃棄物（以下、便宜上「第２処理対象有機性廃棄物」という。）が貯留槽３５に投入される点が相違する。以下、相違点のみ説明する。
【００８７】
嫌気性消化工程において、嫌気性消化処理装置１ｅにおいて貯留槽３５に最初に投入された第２処理対象有機性廃棄物と熱可溶化リアクタ３０から排出された高温の熱可溶化有機性廃棄物とは、貯留槽３５内において、攪拌翼３６の近傍、又は上下方向から見て攪拌翼３６と重なる位置で投入される。熱可溶化有機性廃棄物が有する熱を、投入された処理対象有機性廃棄物及び貯留槽内有機性廃棄物に、より効率的に伝達させることが可能となる。
凝集ろ過膜装置９０は、第２脱水処理装置６０から生じた脱水ろ液に、凝集剤添加装置８０により凝集剤が添加されて発生したフロック、色度成分およびＣＯＤ成分を除去するための装置である。ここで使用される凝集ろ過膜は、除去対象物によってＭＦ（Micro Filtration）膜、ＵＦ（Ultra Filtration）膜またはＮＦ（Nano Filtration）膜が使用される。
また、ろ液循環ライン１１０は、フロックを含む未ろ過濃縮液を脱水処理装置に循環させるラインである。これによれば、未ろ過濃縮液に含まれるフロック、色度成分およびＣＯＤ成分を消化後有機性廃棄物と共に脱水処理することで除去できることになる。
【００８８】
次に、嫌気性消化処理装置１ｅを用いた嫌気性消化処理方法について説明する。
嫌気性消化処理装置１ｅを用いた嫌気性消化処理方法は、まず、第２処理対象有機性廃棄物が嫌気性消化される。具体的には、図５に示すように、第２処理対象有機性廃棄物が貯留槽３５内に供給されて、まず酸発酵処理される。そして、酸発酵処理された有機性廃棄物は、嫌気性消化槽４０ｂ内に供給されてメタン発酵処理される。
そして、嫌気性消化槽４０ｂ内の有機性廃棄物の一部は、第１脱水処理装置１０に搬送され、第１脱水工程、破砕工程、熱可溶化工程を経て、２度目の嫌気性消化工程を経ることとなる。
他方、嫌気性消化槽４０ｂ内の消化槽内有機性廃棄物であって、第１脱水処理装置１０に搬送されなかった残りの有機性廃棄物は、第２脱水処理装置６０に搬送されることとなる。
そして、第２脱水処理装置６０による第２脱水工程を経て、排出される脱水ろ液は、凝集剤添加装置８０によって、所定の凝集剤である高分子凝集剤が添加されるか又は、鉄系又はアルミ系の無機凝集剤と高分子凝集剤とが添加され、次に、凝集ろ過膜装置９０によってろ過されて、脱水ろ液中のフロック、色度成分およびＣＯＤ成分を分離することが可能となる。
なお、凝集ろ過膜装置９０から排出されるフロックを含む未ろ過濃縮液は、ろ液循環ライン１１０を介して、第２脱水処理装置６０に循環されて、脱水処理されることになる。
【００８９】
以上、嫌気性消化処理装置１ｅ及び嫌気性消化処理装置１ｅを用いた嫌気性消化処理方法についての説明によれば、第１脱水処理装置１０で脱水されず、熱可溶化リアクタ３０で熱可溶化処理されていない第２処理対象有機性廃棄物が、まず貯留槽３５に供給されて酸発酵処理が行われ、その後、嫌気性消化槽４０ｂに供給されて嫌気性消化処理される。そして、嫌気性消化槽４０ｂから排出された消化後有機性廃棄物が、熱可溶化処理される処理対象有機性廃棄物として第１脱水処理装置１０に搬送されて脱水され、次いで破砕装置２０に供給されて破砕された後、熱可溶化リアクタ３０で熱可溶化処理される。
よって、第１脱水処理装置１０および破砕装置２０に搬送される有機性廃棄物の固形分の減容化が図られ、第１脱水処理装置１０および破砕装置２０の小型化が可能となる。さらに、熱可溶化リアクタ３０の負荷が軽減されるので、熱可溶化リアクタ３０の小型化が可能となる。
また、嫌気性消化処理装置１ｅによれば、ろ液循環ライン１１０を備えるため、凝集ろ過膜装置９０により分離できなかったフロックを第２脱水処理装置６０により、嫌気性消化槽４０から搬送された消化後有機性廃棄物の固形分とともに、脱水ろ液から分離することが可能となる。
【００９０】
図６に示す第３実施形態の変形例である嫌気性消化処理装置１ｆのように、メタン発酵工程において、熱可溶化リアクタ３０内から排出された高温の熱可溶化有機性廃棄物を、貯留槽３５に供給することなく、嫌気性消化槽４０ｂ内に直接供給して、嫌気性消化槽４０ｂ内の有機性廃棄物をメタン発酵に適した温度に加熱するための熱源としてもよい。この嫌気性消化処理装置１ｆは、貯留槽３５に新たに供給される有機性廃棄物に、熱可溶化リアクタで処理した有機性廃棄物の熱で加熱する必要のない場合に、好適である。
以下、嫌気性消化処理装置１ｅとの相違点について説明する。
【００９１】
嫌気性消化処理装置１ｆを用いた嫌気性消化処理方法では、嫌気性消化工程において、第２処理対象有機性廃棄物が、まず、貯留槽３５内に供給されて、酸発酵処理される。次いで、酸発酵処理された有機性廃棄物は、嫌気性消化槽４０ｂ内に供給されてメタン発酵処理される。
そして、嫌気性消化槽４０ｂ内の有機性廃棄物の一部は、嫌気性消化処理された処理対象有機性廃棄物として、第１脱水処理装置１０に搬送され、第１脱水工程、破砕工程、熱可溶化工程を経て、嫌気性消化工程において嫌気性消化槽４０ｂに供給されて、嫌気性消化槽４０ｂ、第１脱水処理装置１０、破砕装置２０および熱可溶化リアクタ３０を循環する。
【００９２】
この嫌気性消化処理装置１ｆ及び嫌気性消化処理装置１ｆを用いた嫌気性消化処理方法によれば、熱可溶化リアクタ３０で熱可溶化後の有機性廃棄物が有する熱量が、貯留槽３５で利用されることなく、嫌気性消化槽４０ｂ内の有機性廃棄物の加熱に利用されるので、嫌気性消化槽４０ｂでの温度調節が容易になる。
また、嫌気性消化槽４０ｂ内においてメタン発酵に必要な有機性廃棄物の加熱において、高温の熱可溶化有機性廃棄物が、熱源として嫌気性消化槽４０ｂ内に直接供給されるため、嫌気性消化槽４０ｂの内部や外部での熱交換器が不要となるとともに、使用する熱エネルギーの低減化が可能となる。
また、第２処理対象有機性廃棄物が、まず貯留槽３５に供給されて酸発酵処理が行われ、その後、嫌気性消化槽４０ｂに供給されて嫌気性消化処理され、嫌気性消化槽４０ｂ、第１脱水処理装置１０、破砕装置２０および熱可溶化リアクタ３０を循環する点で、第３実施形態と同様の効果が奏される。
【００９３】
なお、第３実施形態における貯留槽３５は、貯留槽用攪拌装置３９としての攪拌翼３６を備えている。当該構成によっても、貯留槽３５内に供給される第２処理対象有機性廃棄物と貯留槽内汚泥とを攪拌することができ、酸発酵が促進される。
また、貯留槽３５に供給される有機性廃棄物は、破砕ポンプ等の破砕装置により粗破砕された後に、貯留槽３５に供給されてもよい。
【００９４】
各嫌気性消化処理装置１ａ〜１ｄ（図１〜図４参照）では、処理対象有機性廃棄物の全てが熱可溶化処理されたが、各実施形態及び変形例において、処理対象有機性廃棄物が要熱可溶化有機性廃棄物として熱可溶化処理され、該要熱可溶化有機性廃棄物とは別の処理対象有機性廃棄物が、熱可溶化処理が不要な非熱可溶化有機性廃棄物（例えば、図１〜図４に二点鎖線の矢印で示される。）として、嫌気性消化工程において、消化槽４０又は貯留槽３５に直接投入されてもよい。ここで、非熱可溶化有機性廃棄物は、熱可溶化処理をすることなく嫌気性消化処理のみでの分解率が所定値（例えば、８０％）以上である有機性廃棄物であり、嫌気性消化処理のみでの分解率が前記要熱可溶化有機性廃棄物よりも高い有機性廃棄物である。そして、この非熱可溶化有機性廃棄物には、例えば下水初沈汚泥や生ごみが含まれる。
【００９５】
このように、熱可溶化処理が不要な非熱可溶化有機性廃棄物が、消化槽４０又は貯留槽３５に直接投入されことにより、嫌気性消化処理のみでの分解率が高いことで熱可溶化処理が不要である非熱可溶化有機性廃棄物は、熱可溶化リアクタ３０内に供給されることなく嫌気性消化槽４０，４０ｂ内に直接投入されるので、非熱可溶化有機性廃棄物の熱可溶化処理が行われない分、熱可溶化処理が必要な要熱可溶化有機性廃棄物の量を増加させることができ、消化ガスの回収率の低下を抑制しながら、嫌気性消化処理の処理能力を高めることができる。
【００９６】
各嫌気性消化処理装置１ａ〜１ｅ（図１〜図５参照）において、処理対象有機性廃棄物の一部又は全部は、他の処理場の有機性廃棄物又は他の嫌気性消化処理装置により嫌気性消化処理された有機性廃棄物であってもよい。
各嫌気性消化処理装置１ａ〜１ｅ（図１〜図５参照）において、第１脱水処理装置が省略されてもよく、その場合に、他の処理場などで既に脱水された有機性廃棄物が、破砕装置に供給されてもよい。
【００９７】
貯留槽３５に設けられる攪拌装置３８，３９（図２，図５参照）は、攪拌翼３６の代わりに、貯留槽内の気相ガスを貯留槽内液中に吹き込む装置であってもよい。このとき、攪拌装置３８においては、前述したように熱可溶化リアクタ３０から貯留槽３５内に供給される高温の熱可溶化有機性廃棄物は、ドラフトチューブ３７の内部に、又は前記内部に向って投入される。
また、貯留槽３５および嫌気性消化槽４０を備える嫌気性消化処理装置１ａ，１ｂ，１ｅ，１ｆにおいて、貯留槽３５に攪拌装置３８または攪拌装置３９が設けられ、かつ嫌気性消化槽４０に攪拌装置４８または攪拌装置４９が設けられてもよい。また、嫌気性消化処理装置１ｃ，１ｄの嫌気性消化槽４０が、攪拌装置４９の代わりに攪拌装置４８を備えていてもよい。
さらに、攪拌装置３８または攪拌装置３９が、攪拌翼３６に加えて、消化ガス循環用管４１ａを貯留槽用貯留槽内気相ガス循環用管として備えていてもよく、同様に、攪拌装置４８が、攪拌翼４１およびドラフトチューブ４２に加えて、消化ガス循環用管４１ａを備えていてもよい。さらに、攪拌装置４８は、ドラフトチューブ４２を備えることなく、攪拌翼４１により、または、攪拌翼４１および消化ガス循環用管４１ａにより構成されてもよい。
そして、これらのいずれの場合にも、熱可溶化リアクタ３０から排出された高温の熱可溶化有機性廃棄物が攪拌装置３８，３９，４８，４９内またはその近傍に投入されることにより、攪拌装置３８，３９又は攪拌装置４８，４９により、貯留槽３５又は嫌気性消化槽４０の有機性廃棄物と、熱源として供給された熱可溶化有機性廃棄物とを攪拌して混合することができるので、槽４０，３５内の有機性廃棄物の温度の均一化が促進される。
そしてまた、前記の何れの場合においても、貯留槽および嫌気性消化槽は、各生物反応に関与する生物が浮遊状態で生存する浮遊槽リアクタでも、生物が固着する担体を槽内に設置した固定床リアクタの何れであっても構わない。
【符号の説明】
【００９８】
１ａ〜１ｅ  嫌気性消化処理装置
１０    第１脱水処理装置
２０    破砕装置
２１    回転ナイフ
２２    固定多孔プレート
２５    圧送装置
３０    熱可溶化リアクタ
３１    圧力調節弁
３５    貯留槽
４０、４０ｂ  嫌気性消化槽
４１ａ  消化ガス循環用管
４１    攪拌翼
４２    ドラフトチューブ
５０    ボイラ
６０    第２脱水処理装置
７０    循環ライン
８０    凝集剤添加装置
９０    凝集ろ過膜装置
１００  ガスホルダ
１１０  液循環ライン
【図１】
2012135705.tif 000003
【図２】
2012135705.tif 000004
【図３】
2012135705.tif 000005
【図４】
2012135705.tif 000006
【図５】
2012135705.tif 000007
【図６】
2012135705.tif 000008