(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
メタン発酵槽を用いて有機性廃棄物をメタン発酵処理する有機性廃棄物の処理装置において、
有機性廃棄物を破砕・脱水して固形物を分離することで、前記メタン発酵槽に導く液状物を取り出す前処理装置と、
前記前処理装置で分離された固形物と、前記メタン発酵槽の処理汚泥の混合物を真空乾燥させる真空乾燥装置と、
前記真空乾燥装置から排出される揮発成分および水分を凝縮させる凝縮器と、
前記凝縮器で凝縮された液と蒸気を接触させて揮発成分を濃縮させる濃縮器と、
をさらに備える有機性廃棄物の処理装置。
【請求項２】
前記濃縮器を通過した排水で前記真空乾燥装置に投入される固形物を加熱する加熱装置をさらに備えている請求項１記載の有機性廃棄物の処理装置。
【請求項３】
メタン発酵槽を用いて有機性廃棄物をメタン発酵処理する有機性廃棄物の処理方法において、
有機性廃棄物を破砕・脱水して固形物を分離する工程と、
固形物を分離した液状物をメタン発酵槽で発酵処理する工程と、
分離した固形物とメタン発酵槽の処理汚泥とを混合して真空乾燥する工程と、
前記真空乾燥で排出された揮発成分および水分を凝縮させる工程と、
凝縮液と蒸気とを接触させて揮発成分を濃縮させる工程と、
を備える有機性廃棄物の処理方法。
【請求項４】
前記濃縮工程を通過した排水で真空乾燥前の固形物を予熱する工程をさらに備えている請求項３記載の有機性廃棄物の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機性廃棄物をメタン発酵処理する処理装置および方法に関し、特に、排出される固形分、処理汚泥の処理装置および方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
有機性廃棄物の処理方法として廃棄物をメタン発酵槽内で発酵処理する処理方法が広く用いられている。この処理結果として得られる消化汚泥は、脱水・乾燥後に発酵させて堆肥化させる処理方法がとられている。
【０００３】
特開平８−１１９８号公報には、こうした技術の一例であり、消化汚泥を真空中で乾燥し、発生する低温蒸気を汚泥の昇温用熱源として、また、メタン発酵で発生したメタンガスを真空乾燥用熱源として用いるものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
消化汚泥は、含水率が高く、しかもアンモニア等の窒素分を多く含んでいるため、そのまま真空乾燥したのでは、水分が多すぎて処理効率が悪い。また、大量に排出される処理水の脱窒処理を行う必要があり、処理設備の大型化を招いてしまう。
【０００５】
そこで、本発明は乾燥および排水処理の効率を高めることが可能な有機性廃棄物の処理装置および処理方法を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明に係る有機性廃棄物の処理装置は、メタン発酵槽を用いて有機性廃棄物をメタン発酵処理する有機性廃棄物の処理装置において、有機性廃棄物を破砕・脱水して固形物を分離することで、メタン発酵槽に導く液状物を取り出す前処理装置と、この前処理装置で分離された固形物と、メタン発酵槽の処理汚泥の混合物を真空乾燥させる真空乾燥装置と、この真空乾燥装置から排出される揮発成分および水分を凝縮させる凝縮器と、この凝縮器で凝縮された液と蒸気を接触させて揮発成分を濃縮させる濃縮器と、をさらに備えるものである。
【０００７】
一方、本発明に係る有機性廃棄物の処理方法は、メタン発酵槽を用いて有機性廃棄物をメタン発酵処理する有機性廃棄物の処理方法において、有機性廃棄物を破砕・脱水して固形物を分離する工程と、固形物を分離した液状物をメタン発酵槽で発酵処理する工程と、分離した固形物とメタン発酵槽の処理汚泥とを混合して真空乾燥する工程と、真空乾燥で排出された揮発成分および水分を凝縮させる工程と、凝縮液と蒸気とを接触させて揮発成分を濃縮させる工程と、を備えるものである。
【０００８】
本発明によれば、発酵に不適当として前処理工程で分離された固形物と処理汚泥とを混合することで、処理汚泥の含水率を低下させることができるので、真空乾燥の効率を向上させることができる。真空乾燥では、アンモニア等の揮発成分は水分とともに汚泥から除去されるが、こうして得られたアンモニア等の揮発成分を含む凝縮水に蒸気を接触させることで揮発成分を蒸発させて、水分から分離し、濃縮することができる。これにより、排水から窒素分を除去することができるので、その処理が容易かつ簡便になる。
【０００９】
処理装置は、濃縮器を通過した排水で真空乾燥装置に投入される固形物を予熱する加熱装置をさらに備えていることが好ましい。一方、処理方法は、濃縮工程を通過した排水で真空乾燥前の固形物を予熱する工程をさらに備えていることが好ましい。このようにすると、真空乾燥時のエネルギーを削減することができ、好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の参照番号を附し、重複する説明は省略する。
【００１１】
図１は、本発明に係る有機性廃棄物の処理装置の第１の実施形態を示すブロック構成図である。この処理装置は、メタン発酵を行うメタン発酵槽２を中心とした処理装置である。
【００１２】
メタン発酵槽２の前処理側には、前処理装置１が、後処理側には、真空乾燥装置３、凝縮器４、濃縮器５、堆肥化装置６が設けられている。ここで、前処理装置１は、被処理物（家庭から排出される生ごみ等の有機性廃棄物）を破砕・脱水する装置であり、例えば、竪型回転破砕機とスクリュープレス型脱水機により構成される。
【００１３】
真空乾燥装置３は、導入された被乾燥物を加熱しつつ、減圧して乾燥させる装置であり、前処理装置１の脱水固形物排出ラインと、メタン発酵槽２の消化汚泥排出ラインに接続されている。凝縮器４は、真空乾燥装置３と図示していない排ガス処理装置の間の排ガスライン上に配置され、排ガスを冷却して凝縮液を得る装置である。濃縮器５には蒸気が導入され、凝縮液から濃排液と排水を得るものであり、排水ラインは図示していない水処理装置へと接続される。真空乾燥装置３の下流には乾燥固形物を所定の条件下で発酵させる堆肥化装置６が接続されている。
【００１４】
次に、本装置における廃棄物処理、つまり本発明に係る有機性廃棄物の処理方法を具体的に説明する。
【００１５】
まず、被処理物は、前処理装置１へ送られ、破砕・脱水処理されることで脱水固形物と脱水分離液とに分離される。そして、有機物を含む脱水分離液のみがメタン発酵槽２に送られる。
【００１６】
メタン発酵槽２内では、脱水分離液中の高分子有機物が消化菌により低分子有機物へと分解される液化過程と、低分子有機物が揮発性脂肪酸を経てプロピオン酸や酢酸、蟻酸等を生成する酸生成過程と、プロピオン酸、酢酸、蟻酸等がメタンにガス化されるガス生成過程の３過程によりメタンガスが生成され、回収される。
【００１７】
こうして生成されたメタンガスは、図示していない脱硫工程等で処理された後、ガスホルダーに貯留されて、ボイラー等の熱源の燃焼源として使用される。
【００１８】
メタン発酵の方法としては、３７〜３８℃で発酵を行う中温発酵法と、５３〜５４℃で発酵を行う高温発酵法とがあるが、本実施形態では、後述する真空乾燥を好適に行うために、発酵温度の高い高温発酵法を採用することが好ましい。
【００１９】
前処理装置１から排出される脱水固形物と、メタン発酵槽２で処理された発酵処理液とは、ともに真空乾燥装置３に導入される。そして、約５０〜６０℃に加熱されつつ、約−９０ｋＰａ(大気圧基準)に減圧されて脱水・乾燥される。得られる乾燥物の含水率は、真空乾燥装置３内における滞留時間により調整可能であり、また、加熱により約５０〜６０℃に維持することで、堆肥化のための一次発酵を兼ねることができる。このため、後述する堆肥化装置６を小型化することが可能となる。さらに、含水率の低い脱水固形物を発酵処理液と混合することでメタン発酵汚泥の含水率を下げることができるので、メタン発酵汚泥の脱水のために高価な凝集剤を使用することなく、高い乾燥効率を得ることができるので、処理コストを低減できる。
【００２０】
真空乾燥装置３から排出されるガスは凝縮器４へ送られ、冷却されることにより、凝縮液が得られる。前述したように、真空乾燥装置３では、約５０〜６０℃、約−９０ｋＰａの条件下で乾燥しているので、真空乾燥装置３から排出されるガス中には、高沸点の有機物は含有されず、低沸点の有機物と水分のみが含有されている。さらに、アンモニア等の揮発成分も蒸発するが、これらは凝縮液に捕集される。このため、排ガス処理装置へと送られる排ガス中に含まれる有機物・揮発成分の量を加熱乾燥の場合に比べて低減できる。
【００２１】
得られた凝縮水は、濃縮器５内で蒸気と接触させることにより、揮発成分を蒸発させて分離し、これを再び凝縮させることで濃縮させ、アンモニア濃度の高い濃縮排液を得る。凝縮器から排出される排水は液化した蒸気とともに温水として排出され、図示していない排水処理装置へと送られ、処理される。この排水からはアンモニアが除去され、窒素分が低減されているので、水処理を簡略化することが可能である。この蒸気をメタン発酵槽２で得られたメタンを燃料源とするボイラーで生成すると、処理コストを削減することができ、好ましい。得られた濃排液は、高濃度のアンモニアを含有しているため、液体肥料等として利用できる。
【００２２】
真空乾燥装置３で乾燥された乾燥固形物は堆肥化装置６へと送られ、２次発酵を経て堆肥として利用できる。なお、前処理装置１で得られる脱水固形分の量が発酵処理液の量に比べて多い場合には、その一部を直接、堆肥化装置６へと導いてもよい。
【００２３】
図２は、本発明に係る有機性廃棄物の処理装置の第２の実施形態を示すブロック構成図である。この装置は、図１に示される第１の実施形態と基本構成は同一であって、濃縮器５を通過した温水と、真空乾燥装置３に導かれる脱水固形物・発酵処理液との間で熱交換を行う加熱装置７を配置している点が相違する。
【００２４】
メタン発酵槽２から排出される発酵処理液の温度は、高温発酵法の場合には真空乾燥装置３内の温度に近いものの、中温発酵法の場合には、これより低く、脱水固形物については、いずれの場合でも真空乾燥装置３内の温度より低く、加熱を行う必要がある。これに対して、濃縮器５から排出される温排水の温度は８０〜９０℃にできるため、この温排水で少なくとも脱水固形物を加熱することで、真空乾燥装置３内の温度維持に必要なエネルギーを削減し、設備の運転コストを低減することができる。
【００２５】
以上の説明では、いずれも真空乾燥装置３内に導入する前に脱水固形物と発酵処理液とを混合する例を説明してきたが、脱水固形物と発酵処理液を真空乾燥装置３内で乾燥前に混合してもよい。また、混合しながら乾燥を行ってもよい。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、メタン発酵の前処理で得られた発酵処理には不適当な脱水固形物とメタン発酵処理液とを混合して真空乾燥することで高価な凝集剤を用いることなく、効率よく乾燥を行うことができるとともに、乾燥時に高沸点成分が排出されず、排出される低沸点成分と水分とを凝縮させるのが容易であり、排ガス処理も簡素化できる。さらに、凝縮液中からアンモニア等の揮発成分を濃縮分離することで、排水処理も容易になるほか、アンモニアの回収も容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る有機性廃棄物の処理装置の第１の実施形態を示すブロック構成図である。
【図２】本発明に係る有機性廃棄物の処理装置の第２の実施形態を示すブロック構成図である。
【符号の説明】
１…前処理装置、２…メタン発酵槽、３…真空乾燥装置、４…凝縮器、５…濃縮器、６…堆肥化装置、７…加熱装置。
【図１】
0004080774.tif 000002
【図２】
0004080774.tif 000003