(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維性の有機性廃棄物分を含む有機性廃棄物の処理装置であって、有機性廃棄物が導入されるメタン発酵槽と、該メタン発酵槽から引き抜いた汚泥を濃縮する汚泥濃縮手段と、該汚泥濃縮手段の濃縮汚泥をメタン発酵槽に返送する汚泥返送手段とを備えてなる有機性廃棄物の処理装置において、
該汚泥濃縮手段に有機性廃棄物のうちの繊維性の有機性廃棄物分を添加する手段を設けたことを特徴とする有機性廃棄物の処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は有機性廃棄物の処理装置に係り、特に有機性廃棄物をメタン発酵する装置において、得られる汚泥の濃縮率を高め、有機性廃棄物の分解率を向上させた有機性廃棄物の処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、水処理工程において発生する有機性汚泥や、家庭、食堂等で発生する生ゴミ、厨芥、各種工場、施設から排出される有機性廃液などの処理方法として、図２に示す方法が提案されている（特開平６−６３５９８号公報）。この方法では、有機性廃棄物はまずメタン発酵槽（消化槽）１内に投入され、有機物が嫌気性菌によってメタン及び炭酸ガスに分解される。メタン発酵槽１から引き抜かれた汚泥（メタン発酵汚泥）は、遠心濃縮装置に移され、濃縮汚泥と分離液とに分けられ、分離液は系外へ排出され、濃縮汚泥はメタン発酵槽１に返送される。なお、メタン発酵槽１からは適宜余剰汚泥が引き抜かれる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
メタン発酵汚泥を遠心濃縮して、濃縮汚泥をメタン発酵槽に返送する従来の方法では汚泥の濃縮性が悪く、ＳＳ回収率が十分でないという欠点がある。また、このように汚泥の濃縮性が悪いことから、汚泥濃縮機の必要容量が大きく、また、濃縮能力の大きい、従って、消費電力の大きい汚泥濃縮機が必要となるという不具合がある。更に、従来の方法では、汚泥濃縮効率が悪いためにメタン発酵槽に返送される汚泥濃度が低いことから、メタン発酵槽内の汚泥濃度を高く維持することができず、このために、有機性廃棄物の分解効率も十分ではないという不具合もある。
【０００４】
本発明は上記従来の問題点を解決し、有機性廃棄物をメタン発酵して得られる発酵汚泥を濃縮し、濃縮汚泥をメタン発酵槽に返送する有機性廃棄物の処理装置において、汚泥濃縮効率を高めて、汚泥濃縮機の小型化を図ると共に、メタン発酵槽内汚泥濃度を高く維持して有機性廃棄物の分解効率を向上させる有機性廃棄物の処理装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の有機性廃棄物の処理装置は、繊維性の有機性廃棄物分を含む有機性廃棄物の処理装置であって、有機性廃棄物が導入されるメタン発酵槽と、該メタン発酵槽から引き抜いた汚泥を濃縮する汚泥濃縮手段と、該汚泥濃縮手段の濃縮汚泥をメタン発酵槽に返送する汚泥返送手段とを備えてなる有機性廃棄物の処理装置において、該汚泥濃縮手段に有機性廃棄物のうちの繊維性の有機性廃棄物分を添加する手段を設けたことを特徴とする。
【０００６】
本発明の有機性廃棄物の処理装置では、メタン発酵槽から引き抜いた汚泥に有機性廃棄物のうちの繊維性のものを混合することにより、汚泥の濃縮性を高めることができる。
【０００７】
この繊維性の有機性廃棄物は、本来メタン発酵による分解が可能な廃棄物であるが、汚泥の濃縮のための添加材として汚泥濃縮手段に添加し、濃縮汚泥の一部としてメタン発酵槽に返送しても、これをメタン発酵槽に直接添加する場合と同様に分解することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【０００９】
図１は本発明の有機性廃棄物の処理装置の実施の形態を示す系統図である。
【００１０】
本発明の有機性廃棄物の処理装置では、図１に示す如く、有機性廃棄物のメタン発酵槽１から引き抜いた汚泥に有機性廃棄物のうちの繊維性のものの少なくとも一部を混合して汚泥濃縮機２にて汚泥の濃縮を行い、得られた濃縮汚泥をメタン発酵槽１に返送する。
【００１１】
本発明において、処理対象とする有機性廃棄物としては、水処理工程において発生する有機性汚泥、家庭、食堂等で発生する生ゴミ、厨芥、各種工場、施設から排出される有機性廃液、有機性固形廃棄物などが挙げられる。これらの有機性廃棄物のなかには、古紙、剪定材、オガ屑などの天然物由来の繊維性の有機性廃棄物がある。本発明では、有機性廃棄物のうちのこのような繊維性の有機性廃棄物の少なくとも一部をメタン発酵槽ではなく、汚泥濃縮機に直接添加してメタン発酵汚泥との濃縮汚泥の一部としてメタン発酵槽に返送する。
【００１２】
発酵汚泥に混合する繊維性の有機性廃棄物としては、メタン発酵による生分解が可能で、かつ汚泥の濃縮性を向上させる繊維性のものが好ましく、破砕した古紙などが挙げられるが、その他に農産物由来の繊維性の有機性廃棄物や剪定材、オガ屑なども有用である。これらの繊維性の有機性廃棄物の大きさが大きい場合には、破砕機や粉砕機などで数ミリから数センチ程度の大きさに砕いて用いることが好ましい。なお、繊維性の有機性廃棄物は、水分が少ないものであることが好ましく、望ましくは含水率５０％以下である。
【００１３】
本発明において、メタン発酵槽１内に投入された有機性廃棄物は、含有される有機物が嫌気性菌によって、メタン、炭酸ガスに分解され、メタン発酵槽１の発酵汚泥は汚泥濃縮機２にて、繊維性の有機性廃棄物が添加されて濃縮され、分離液と濃縮汚泥に分けられる。分離液は系外へ排出され、濃縮汚泥はメタン発酵槽１に返送される。
【００１４】
ここで、メタン発酵槽１としては、有機性廃棄物の処理槽として従来から知られている任意の嫌気性消化槽が使用できる。例えばガス撹拌式、機械撹拌式、循環撹拌式など固形物濃度に応じて任意の嫌気性消化槽が使用できる。このメタン発酵槽１における消化温度は３０〜４０℃の中温嫌気でも、５０〜６０℃の高温嫌気でもよい。また、消化滞留時間は、処理対象有機性廃棄物や汚泥濃度によっても変わるが通常の場合１０〜３０日程度でよい。
【００１５】
メタン発酵槽１内の汚泥濃度は例えば３〜２０％で運転されるが、本発明では汚泥濃縮機２からの濃縮汚泥濃度を高めることができるので、メタン発酵槽１内の汚泥濃度を容易に高めることができることから、汚泥濃度５％以上で運転するのが好ましい。本発明では、このように、高濃縮汚泥を返送することで、メタン発酵槽１内の汚泥濃度を高く維持し、有機性廃棄物の分解率を向上させることができる。
【００１６】
このメタン発酵槽１への汚泥濃縮機２からの濃縮汚泥の汚泥返送比は、汚泥濃度にもよるが、通常は、メタン発酵槽１に導入される有機性廃棄物量の０．５〜３倍程度とされる。
【００１７】
この汚泥濃縮機２からメタン発酵槽１に返送される濃縮汚泥中の繊維性の有機性廃棄物は、メタン発酵槽１において、他の有機性廃棄物と共にメタン発酵され、分解される。本発明においては、このように、単位重量当りの有機物含有量が多く、メタン発酵によるメタン生成量の多い古紙等の繊維性の固形有機性廃棄物をも効率的にメタン発酵分解できるため、メタン発生量を高めることができ、エネルギー回収の面で極めて有利である。
【００１８】
本発明において、汚泥を濃縮する汚泥濃縮機２としても、従来から知られている任意の汚泥濃縮手段を採用することができ、例えば、スクリュープレス、遠心分離機、回転円板式汚泥濃縮機などを用いることができる。本発明においては、繊維性の有機性廃棄物の添加で汚泥の濃縮性を高めることができることから、汚泥濃縮機の小型化を図ることができ、また、スクリュープレスなどの遠心分離機よりも消費電力の小さいものを用いることもできる。
【００１９】
汚泥濃縮機２においては、発酵汚泥に添加された繊維性の有機性廃棄物が発酵汚泥の脱水性を改善し、これにより固液分離性が高められ、濃縮性が向上する。通常の場合、本発明の有機性廃棄物の処理装置によれば、汚泥濃縮機２において、約５〜２５％程度にまで汚泥を濃縮することができる。
【００２０】
汚泥濃縮機２に添加する繊維性の有機性廃棄物の添加量には特に制限はないが、通常の場合、メタン発酵槽１に導入される有機性廃棄物の固形物量に対して、汚泥濃縮機２に添加される繊維性の有機性廃棄物の固形物量が５〜３０％程度となるような割合とするのが好ましい。
【００２１】
【実施例】
以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
【００２２】
実施例１
図１に示す本発明の有機性廃棄物の処理装置により、下記容量の有機性廃棄物を処理した。
【００２３】
0003915217.tif 000002
まず、生ごみと汚泥を混合し、固形物濃度が１０％になるように水を１０００ｋｇ／日加えて水分調整し、容量６０ｍ3のメタン発酵槽（槽内温度５２℃）に全量で３０００ｋｇ／日の投入を行った。即ち、滞留時間は２０日である。
【００２４】
このメタン発酵槽から５５００ｋｇ／日の汚泥を引き抜いた。引き抜いた汚泥の濃度は６％であった。この汚泥に５ｍｍ程度の大きさに破砕した古紙５０ｋｇ／日を混合してスクリュープレスにより汚泥濃縮を行った。ＳＳ回収率は９５％であった。
【００２５】
この操作により分離液２５００ｋｇ／日が得られた。約１２％に濃縮された汚泥３０００ｋｇ／日はメタン発酵槽に返送した。
【００２６】
なお、メタン発酵槽内の汚泥濃度を６％に維持するために槽内汚泥５００ｋｇ／日にはポリマーを添加して別途スクリュープレスで含水率７５％まで脱水して系外に排出した。
【００２７】
メタン発酵槽内に保持される汚泥量（固形物）３６００ｋｇに対してメタン発酵の系外に排出された汚泥（固形物）は４６．５ｋｇ／日で、汚泥の滞留日数は水の滞留日数２０日に対して７７．４日が維持された。
【００２８】
本実施例では、汚泥の滞留日数が長いことから古紙のセルロース成分などの分解も可能となり、メタン発酵槽からは１５０ｍ3 ／日のバイオガス（メタン濃度６５％）を得ることができた。
【００２９】
比較例１
図２に示す従来の有機性廃棄物の処理装置により、下記容量の有機性廃棄物を処理した。
【００３０】
0003915217.tif 000003
生ごみと汚泥を混合し、固形物濃度が１０％になるように水を１０００ｋｇ／日加えて水分調整し、容量６０ｍ3 のメタン発酵槽（槽内温度５２℃）に全量で３０００ｋｇ／日の投入を行った。即ち、滞留時間は２０日である。
【００３１】
このメタン発酵槽から７５００ｋｇ／日の汚泥を引き抜き、遠心濃縮機により汚泥濃縮を行った。引き抜いた汚泥の濃度は６％で、遠心濃縮機により９％に濃縮され、ＳＳ回収率は８０％であった。
【００３２】
この操作により分離液２５００ｋｇ／日が得られた。約９％に濃縮された汚泥５０００ｋｇ／日はメタン発酵槽に返送した。
【００３３】
メタン発酵槽内の汚泥濃度を６％に維持するために槽内汚泥５００ｋｇ／日にはポリマーを添加して別途スクリュープレスで含水率７５％まで脱水して系外に排出した。
【００３４】
メタン発酵槽内に保持される汚泥量（固形物）３６００ｋｇに対してメタン発酵の系外に排出された汚泥（固形物）は１２０ｋｇ／日で、汚泥の滞留日数は水の滞留日数２０日に対して３０日であった。また、メタン発酵槽からのバイオガス量は１３０ｍ3 ／日（メタン濃度６５％）であった。
【００３５】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明の有機性廃棄物の処理装置によれば、
▲１▼  汚泥濃縮操作において、濃縮率を高くできるため、所定の分離液を得るために濃縮機にかける汚泥量が少なくて済む。従って、濃縮機を小型化できる。
▲２▼  汚泥濃縮機でのＳＳ回収率が向上する。
▲３▼  ▲１▼，▲２▼より消費電力の大きな遠心濃縮機に限らず、スクリュープレスなどの消費電力の小さな濃縮機も適用可能となる。
▲４▼  古紙などの有機性廃棄物を汚泥濃縮に利用した上でメタン発生量を増大させることができるため、メタン発酵で発生させたメタンガスをガス発電やボイラ等に有効利用する場合などにおいて、効率的なエネルギー回収を行える。即ち、固形有機性廃棄物は有機性廃液に比べて単位重量当りの有機物含有量が多く、従って、固形有機性廃棄物を効率的に処理することで有機性廃棄物当りのメタン生成量が多くなる。
といった効果が奏され、工業的に極めて有利である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の有機性廃棄物の処理装置の実施の形態を示す系統図である。
【図２】従来の有機性廃棄物の処理装置を示す系統図である。
【符号の説明】
１  メタン発酵槽
２  汚泥濃縮機
３  遠心濃縮機
【図１】
0003915217.tif 000004
【図２】
0003915217.tif 000005