(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭酸塩あるいは重炭酸塩の濃度が１００ppm を超える有機性廃棄物のスラリーを３０乃至９０℃に加熱処理することにより、上記有機性廃棄物を可溶化させることを特徴とする有機性廃棄物の消化前処理方法。
【請求項２】
炭酸塩あるいは重炭酸塩の濃度が１００ppm 以下の有機性廃棄物のスラリー中に、Ｎａ、Ｋ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｂａ又はＮＨ4 を陽イオンとする炭酸塩あるいは重炭酸塩、又はその混合物を添加して３０乃至９０℃に加熱処理することにより、上記有機性廃棄物を可溶化させることを特徴とする有機性廃棄物の消化前処理方法。
【請求項３】
炭酸塩あるいは重炭酸塩の濃度が１００ppm 以下の有機性廃棄物のスラリー中に、炭酸ガスを含むガスを曝気してＮａ、Ｋ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｂａ又はＮＨ4 を陽イオンとする塩基を添加して３０乃至９０℃に加熱処理することにより、上記有機性廃棄物を可溶化させることを特徴とする有機性廃棄物の消化前処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は家庭から排出される厨芥やし尿、し尿処理場や下水処理場から排出される汚泥、あるいは、畜産廃棄物といわれる畜産糞尿や藁、木屑、バーク等の有機性廃棄物を単独あるいは混合した後、消化処理してメタンガスを発生させるために用いる有機性廃棄物の消化前処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
所謂、有機物からメタンガスを発生させるための従来の消化処理としては、主として、排水中に溶解する有機物を対象にしており、そのため、有機性廃棄物の固形物を含むスラリーを処理しようとすると、消化槽の滞留時間が長くなり、１箇月程度の処理期間が必要であった。
【０００３】
このため、有機性廃棄物を可溶化して消化処理を効率的に行う方法として、たとえば、有機性汚泥にアルカリ性物質を添加してpHを７．３〜９．２に調整すると共に、処理温度を５０〜１００℃に維持することで前処理を行って高負荷消化処理を可能とするようにしたもの（特開平５−３４５２００号公報）、あるいは、都市ごみ中の厨芥を酵素を用いて可溶化し、厨芥のスラリー（厨芥固形物と水との混合物）中のセルロール性繊維を微細化してから比重差によって三相に分離し、厨芥を多く含む相を消化処理することで消化処理を容易に行うようにしたもの（特公昭６０−９８７９号公報）等が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前者の特開平５−３４５２００号公報に示されている方法の場合、アルカリ処理のpHを７．３から９．２に調整するため多くのアルカリ性物質を消費すると共に、より効果的に汚泥を可溶化しようとすると、pHを９付近に調整する必要があるため、可溶化した処理液を消化槽に投入する場合には酸で逆中和する必要があった。又、処理温度は最低でも５０℃必要で、より効率的な可溶化を進める場合は１００℃程度の高温処理となり、最も良く用いられる消化槽温度である３５℃で操業する場合、この温度付近まで冷却する必要があった。したがって、操業容易性や設備コストおよび運転コストの点で数々の問題点を有するため、実際にこの方法を応用し具現化することはかなりの困難が伴うものと考えられる。
【０００５】
一方、後者の特公昭６０−９８７９号公報に示されている方法の場合、使用する酵素の価格は非常に高いものであり、効果を見出す濃度の酵素を添加することは実際のプラントで実施を考えた場合全く採用し得られないものである。又、三相に比重分離し厨芥を多く含む相を消化処理することは、消化処理自体を簡略化するが、その他の廃水や残渣の処理をあわせて考慮すると、この方法を実現することははなはだ難しい。
【０００６】
このように、これら従来法で有機性廃棄物の可溶化を行おうとする場合、可溶化処理に係わる方法は最適化されているものの、その処理液をそのまま消化処理に投入することは難しく、しかも処理コストも高価になるという問題がある。
【０００７】
そこで、本発明は、過剰な高温処理を要することなく、低コストで有機性廃棄物を可溶化処理できるようにすると共に、消化の前処理としてpH調整などの操作も不要とすることができるような有機性廃棄物の消化前処理方法を提供しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために、炭酸塩あるいは重炭酸塩の濃度が１００ppm を超える有機性廃棄物のスラリーを３０乃至９０℃に加熱処理することにより、上記有機性廃棄物を可溶化させる有機性廃棄物の消化前処理方法とする。
【０００９】
有機性廃棄物のスラリー中に１００ppm を超える濃度の炭酸塩や重炭酸塩が含まれる場合、３０℃程度の低温でも有機性廃棄物は可溶化するため、中温消化の前処理としては冷却などの操作が不要となる。
【００１０】
又、炭酸塩あるいは重炭酸塩濃度が１００ppm 以下の有機性廃棄物のスラリー中を対象とする場合は、スラリー中に、Ｎａ、Ｋ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｂａ又はＮＨ4 を陽イオンとする炭酸塩あるいは重炭酸塩、又はその混合物を添加するようにしたり、炭酸ガスを含むガスを曝気してスラリー中の炭酸塩濃度を高めるようにするとよい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１２】
図１は本発明の有機性廃棄物の消化前処理方法の実施の一形態を示すもので、厨芥などの有機性廃棄物１を可溶化させるための消化前処理槽４内に、上記有機性廃棄物１と共に水２を投入してスラリー３とし、このスラリー３中の炭酸塩や重炭酸塩の濃度が１００ppm を超えている場合への適用例について示す。すなわち、炭酸塩や重炭酸塩の濃度が１００ppm を超える有機性廃棄物１のスラリー３が、上記消化前処理槽４内に収容されている状態において、上記スラリー３を３０乃至９０℃に加熱処理することにより、有機性廃棄物１を可溶化させるようにし、しかる後、処理液としての可溶化物５を、下流の消化槽６へ送りメタンを生成させるようにする。
【００１３】
上記において、炭酸塩や重炭酸塩は固形物の可溶化に正の作用をもつため、これらが、スラリー３中に一定濃度を超えて含まれていると、過剰な高温処理を要することなく固形物である有機性廃棄物１を可溶化することができる。可溶化に要する処理時間は、１時間以上であればそれより長くても効果は低下しないので、通常、１日以内で処理するのが実用的である。因に、炭酸塩や重炭酸塩の濃度は、加熱処理温度が３０℃程度の場合は１００ppm 以上必要で、６０℃では５００ppm 以上が必要となるが、これらの範囲ではスラリー３のpHは５程度であるため、可溶化物５をそのまま消化槽６へ投入することができる。又、上記炭酸塩等は消化反応の基質となり、生物反応の結果メタンに変換するため、消化槽６内でのメタンの生成量を増大させることができる。
【００１４】
次に、図２は本発明の実施の他の形態を示すもので、スラリー３中の炭酸塩や重炭酸塩の濃度が１００ppm 以下の場合への適用例について示す。すなわち、炭酸塩や重炭酸塩の濃度が１００ppm 以下である有機性廃棄物１のスラリー３が、消化前処理槽４内に収容されている状態において、上記スラリー３中に、添加物７として、Ｎａ、Ｋ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｂａ又はＮＨ4 を陽イオンとする炭酸塩あるいは重炭酸塩、又はその混合物を添加して３０乃至９０℃に加熱処理するようにしたものである。なお、図２において、図１と同一部分には同一符号が付してある。
【００１５】
このように、スラリー３中の炭酸塩や重炭酸塩の濃度が１００ppm よりも低い場合は外部から炭酸塩や重炭酸塩等を添加物７として添加して濃度を高めることにより、図１の実施の形態の場合と同様に、有機性廃棄物を効率よく可溶化することができる。
【００１６】
上記において、炭酸塩や重炭酸塩の代りに硫酸塩、亜硫酸塩、硝酸塩、亜硝酸塩、燐酸塩を用いても、有機性廃棄物の可溶化現象は確認できないことから、炭酸塩と重炭酸塩に固有の作用があるといえる。又、炭酸塩や重炭酸塩を構成する陽イオンはＮａ、Ｋ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｂａ、ＮＨ4 であれば同様な作用が現れるため、比較的実用性の高いこれら陽イオンが好適である。添加物７の添加量は、処理温度にもよるが、添加後のスラリー３中の炭酸塩や重炭酸塩の濃度が３０℃程度では１００ppm 以上、６０℃では５００ppm 以上となる量が必要である。
【００１７】
次いで、図３は本発明の実施の更に他の形態を示すもので、図２の実施の形態の場合と同様に、スラリー３中の炭酸塩や重炭酸塩の濃度が１００ppm 以下の場合において、図２の実施の形態の場合のようにＮａ塩などをスラリー３中に添加することに代えて、スラリー３中に、炭酸ガスを含むガス８を曝気して、Ｎａ、Ｋ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｂａ又はＮＨ4 を陽イオンとする塩基を添加することにより、スラリー３の炭酸塩や重炭酸塩の濃度を高めるようにしたものである。
【００１８】
図３に示す実施の形態の場合、スラリーのpHは低下するが、１００乃至５００ppm の範囲であればpHは５程度であるため、上記実施の形態の場合と同様に、可溶化物５をそのまま消化槽６へ投入することができる。又、もし必要量以上の炭酸ガスを溶解させたときには、可溶化そのものの効果は変化しないが、消化槽６のpHを低下させる可能性があるため、このような場合は、苛性ソーダ等のアルカリによって中和処理すればよい。
【００１９】
又、図３の実施の形態の場合には、炭酸源として炭酸ガスを使用することから、炭酸ガスを含むボイラー排ガスや消化槽６の排ガスを用いることができるので、簡単な設備でより低コストに実施することができる。
【００２０】
【実施例】
以下、本発明の実施例を説明する。
【００２１】
先ず、第１実施例として、水の存在下にある厨芥を、表１に示す条件の如く、１０ｗｔ％、処理温度を３０℃、処理時間を５時間として重炭酸ナトリウム（炭酸水素ナトリウム）の濃度を種々変更して可溶化処理した。その結果は図４に示すとおりであった。
［表１］
0004151140.tif 000002
又、第２実施例として、同じく水の存在下にある厨芥を、表２に示す条件の如く、１０ｗｔ％、処理温度を６０℃、処理時間を５時間として重炭酸ナトリウムの濃度を種々変更して可溶化処理した。その結果は図５に示すとおりであった。［表２］
0004151140.tif 000003
これら図４及び図５から明らかなように、一定濃度以上の重炭酸ナトリウムの存在下では、無添加の場合に比し、ＣＯＤ換算で相当な量の有機物質が溶解していることがわかる。又、処理温度が３０℃の場合でも６０℃の場合でも、同程度の効果が得られることが判明した。
【００２２】
【発明の効果】
以上述べた如く、本発明の有機性廃棄物の消化前処理方法によれば、炭酸塩あるいは重炭酸塩の濃度が１００ppm を超える有機性廃棄物のスラリーを３０乃至９０℃に加熱処理することにより、上記有機性廃棄物を可溶化させるようにするので、高温処理を必ずしも必要とせずに有機性廃棄物を可溶化できることから、中温消化の前処理としては冷却等の操作が不要であり、低コストで可溶化処理することができると共に、炭酸塩等の濃度が低いレベルで可溶化が起ることから、pHの低下が起らず、消化の前処理としてはpH再調整等の操作が不要となり、処理液をそのまま消化槽へ投入することができ、且つ炭酸塩等は消化反応の基質となって生物反応の結果メタンに変換することから、メタン生成量を増大させることができ、又、炭酸塩あるいは重炭酸塩濃度が１００ppm 以下の有機性廃棄物のスラリーの場合は、該スラリー中に、Ｎａ、Ｋ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｂａ又はＮＨ4 を陽イオンとする炭酸塩あるいは重炭酸塩、又はその混合物を添加して３０乃至９０℃に加熱処理することにより、上記有機性廃棄物を可溶化させるようにすることにより、同様に有機性廃棄物を可溶化できると共に、過剰に炭酸塩等を添加したとしても、可溶化性能が低下することはないため、操作性は極めて容易であり、更に、炭酸塩等をスラリー中に直接添加することに代えて、スラリー中に、炭酸ガスを含むガスを曝気してＮａ、Ｋ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｂａ又はＮＨ4 を陽イオンとする塩基を添加して３０乃至９０℃に加熱処理することにより、上記有機性廃棄物を可溶化させるようにすることにより、ボイラー排ガスや消化槽排ガスを用いることができて、簡単な設備で低コストに実施できる、等の優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の有機性廃棄物の消化前処理方法の実施の一形態を示す概要図である。
【図２】本発明の実施の他の形態を示す概要図である。
【図３】本発明の実施の更に他の形態を示す概要図である。
【図４】処理温度を３０℃として厨芥を可溶化処理した場合の実験結果を示すグラフである。
【図５】処理温度を６０℃として厨芥を可溶化処理した場合の実験結果を示すグラフである。
【符号の説明】
１  有機性廃棄物
３  スラリー
７  添加物
８  ガス
【図１】
0004151140.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
0004151140.tif 000007
【図５】
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