(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体状或いは／及び固体が懸濁したスラリー状の有機性廃棄物の破砕物をアルカリ添加によって可溶化し、該可溶化が進行した有機性廃棄物を嫌気性消化工程に導いて嫌気性消化を行う有機性廃棄物の嫌気性消化方法であって、
該有機性廃棄物の破砕と該アルカリ添加とを同時に行い、かつ、該アルカリ添加量が該有機物当たり１％〜２％であることを特徴とする有機性廃棄物の嫌気性消化方法。
【請求項２】
有機性廃棄物が厨芥、食品廃材、廃海生物のいずれかまたはそれらの組み合わせである請求項１記載の有機性廃棄物の嫌気性消化方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、厨芥、食品廃材、廃海生物等の固体状或いは固体が懸濁したスラリー状の有機性廃棄物の嫌気性消化方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
厨芥、食品廃材等のような有機性廃棄物は従来は焼却処分の他、家畜飼料化やコンポスト化されるのが普通であったが、最近では消化槽で嫌気性消化させることによりメタンガスを主成分とするバイオガスを回収し、有用資源として活用する試みがなされている。しかし有機性廃棄物の一部はそのままでは消化されにくく、長期間の消化を行なわせなければ十分な量のバイオガスを回収することはできないという問題があった。
【０００３】
そこで本発明者等は図３に示すように、回収されてきた固体状或いは固体が懸濁したスラリー状の有機性廃棄物を湿式破砕機１で破砕し、貯留槽２で貯留したうえアルカリ処理槽３に送り、ここでＮａＯＨ等のアルカリを添加するとともに数十℃に加熱して有機物を可溶化させ、その後に消化槽４でメタン発酵させるプロセスを検討した。このような熱アルカリ処理を行えば有機物の可溶化が進み、消化し易いかたちとなるため、バイオガスの回収量を増加させることができる。なお、厨芥等の回収は間欠的に行なわれるものであるから、実用上は貯留槽２を省略することは困難である。
【０００４】
しかしこの図３のフローでは、破砕された有機性廃棄物は腐敗や酸発酵が進行しやすい性状であるので、貯留している間に腐敗や酸発酵が進行してｐＨが低下し、アルカリ処理を行なうに好ましい９以上のｐＨとするためには、中和のために大量のアルカリを添加しなければならないことが判明した。本発明者等の実験によれば、アルカリ処理のｐＨを９.５程度に維持するためには、有機性廃棄物の有機物当たり１５〜２０％という多量のＮａＯＨが必要となり、経済的な負担も大きくなる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記した従来の問題点を解決し、アルカリの添加量を抑制しつつ、有機性廃棄物から大量のバイオガスを回収することができる経済性に優れた有機性廃棄物の嫌気性消化方法及び装置を提供するためになされたものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するためになされた本発明の有機性廃棄物の嫌気性消化方法は、固体状或いは／及び固体が懸濁したスラリー状の有機性廃棄物の破砕物をアルカリ添加によって可溶化し、該可溶化が進行した有機性廃棄物を嫌気性消化工程に導いて嫌気性消化を行う有機性廃棄物の嫌気性消化方法であって、該有機性廃棄物の破砕と該アルカリ添加とを同時に行い、かつ、該アルカリ添加量が該有機物当たり１％〜２％であることを特徴とするものである。
【０００７】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の有機性廃棄物の嫌気性消化方法において、有機性廃棄物が厨芥、食品廃材、廃海生物のいずれかまたはそれらの組み合わせであることを特徴とするものである。
【０００８】
本発明によれば、回収された固体状或いは固体が懸濁したスラリー状の有機性廃棄物の腐敗が進行する前にアルカリを添加して湿式破砕を行なうので、貯留する間に腐敗や酸発酵が進行しても全く問題がない。破砕前の有機性廃棄物は、破砕後より腐敗速度が遅い。このために有機物当たり１〜２％という少量のアルカリを添加するだけでアルカリ処理を行なわせることができ、またそれに続く消化槽で十分な消化を行なわせ、有機性廃棄物から大量のバイオガスを回収することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施形態を示す。
図１は本発明の工程を示すブロック図であり、従来と同様に回収されてきた有機性廃棄物は先ず湿式破砕機１により破砕される。有機性廃棄物は前記したように、厨芥、食品廃材、廃海生物のいずれかまたはそれらの混合物等であり、固体状或いは／及び固体が懸濁したスラリー状のものである。湿式破砕機１は水を加えながら有機性廃棄物を破砕して液状或いはより細かな固体懸濁物のスラリー状とする装置であるが、本発明ではこの段階でアルカリ添加機構５により、ＮａＯＨ等のアルカリが添加される。この段階では有機性廃棄物の腐敗や酸発酵があまり進行していないため、少量のアルカリを添加するだけで可溶化に至適なｐＨとすることができる。このアルカリ添加によって有機性廃棄物が可溶化され、後段の微生物による消化が行われやすいようになる。
【００１０】
図２はアルカリ添加量と貯留槽２における到達ｐＨとの関係を示すグラフである。有機性廃棄物が厨芥である場合、実験によるとほぼ図示のような曲線上にプロットされる。この結果、アルカリ処理のｐＨを９.５程度に維持するためには、有機性廃棄物の有機物当たり１〜２％好ましくは１〜１.５％のＮａＯＨを添加すればよいことが分かる。１％未満ではｐＨが酸性ないし中性となり、アルカリ処理による有機物の可溶化が行なえない。また２％以上とすることはアルカリ添加量が増加して不経済である。なお、図２のグラフ中に黒丸で示したデータは、回収された厨芥を２週間程度放置したことが原因で酸発酵が進行してｐＨが低下した異常値と思われる。
【００１１】
上記のように、回収されてきた有機性廃棄物に単にアルカリを添加するだけでも有機性廃棄物の可溶化が進行するが、７０℃程度に加熱することにより有機性廃棄物の可溶化を更に促進することもできる。従って処理場の焼却炉などの適宜の熱源を利用できる場合には、アルカリが添加された湿式破砕物を加熱し、熱アルカリ処理を行うことが好ましい。
【００１２】
アルカリが添加された湿式破砕物は貯留槽２に送られ、貯留される。この間に湿式破砕物の酸発酵が進行し、酢酸等が生ずるのでｐＨは次第に低下する。なお本発明においては必ずしも独立した貯留槽２を設ける必要はなく、間欠的に回収される有機性廃棄物の消化槽への投入負荷を平滑化させるため湿式破砕物を保持できる手段があればよい。
【００１３】
このようにして中性化された湿式破砕物は消化槽４に送られ、微生物によるメタン発酵が行われる。メタン発酵を良好に行わせるには消化槽４のｐＨを８未満、より好ましくは７とすることが好ましい。特に有機性廃棄物が厨芥である場合には、消化槽４のｐＨを８未満とすることが必要である。
【００１４】
消化槽４は温水ジャケット等により消化に適した温度に保温され、メタンガスを主成分とするバイオガスが発生する。このバイオガスは脱硫されたうえ、有用資源として活用することができる。また消化残査は消化汚泥として取り出され、汚泥処理される。
【００１５】
上記のように、本発明ではアルカリが添加された湿式破砕物を消化槽４で消化させるため、有機物の可溶化が促進されてバイオガスの発生量が増加する。後記する実施例に示すように、アルカリ無添加の場合に比較して、本発明ではバイオガスの発生量は大幅に増加する。
【００１６】
しかも本発明では回収された有機性廃棄物が腐敗する前にアルカリを添加して湿式破砕を行うので、図３に示した方法と比較してアルカリ添加量を大幅に削減することができ、その経済的効果は大きい。
以下に本発明の実施例を示す。
【００１７】
【実施例】
パイロット実験設備を使用して、厨芥の処理実験を行い、バイオガスの発生量などを測定した。実験期間は４ケ月間である。実験では消化槽内を１ケ月間をかけて馴致した後、アルカリ添加のない通常消化、図３のフローによる消化、図１に示す本発明のフローによる消化をそれぞれ１月間ずつ行った。
【００１８】
その実験結果の平均値によれば、通常消化の場合には、投入した有機性廃棄物の有機物当りのバイオガス発生量は０．７３ｍ3／ｋｇ、メタンガス発生量は０．４４ｍ3／ｋｇであった。図３のフローによる消化では、バイオガス発生量は約１．２倍に達したが、有機性廃棄物のＶＳ当り１０〜２０％という大量のアルカリを必要とした。これに対して本発明のフローによれば、投入した有機性廃棄物の有機物当りのバイオガス発生量は１．０３ｍ3／ｋｇ、メタンガス発生量は０．６０ｍ3／ｋｇとなり、いずれも約１．４倍の増加となった。しかも有機性廃棄物の有機物当りのアルカリ添加量は１．５％となり、図３のフローの１／１０にまで低下させることができた。
【００１９】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によれば有機性廃棄物の破砕とアルカリ添加を同時に行い、この湿式破砕物を貯留する間に酸発酵させることにより中性化させたうえ消化槽でメタン発酵させるようにしたので、アルカリを添加しない従来法に比較して、有機性廃棄物からメタン濃度の高い大量のバイオガスを回収することができる。また消化槽の直前でアルカリを添加する図３のフローに比較して、アルカリ添加量を大幅に減少させることができ、経済的となる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の工程を示すブロック図である。
【図２】ＮａＯＨの添加量と到達ｐＨとの関係を示すグラフである。
【図３】消化槽の直前でアルカリを添加するフローを示すブロック図である。
【符号の説明】
１  湿式破砕機、２  貯留槽、３  アルカリ処理槽、４  消化槽、５  アルカリ添加機構
【図１】
0004355109.tif 000002
【図２】
0004355109.tif 000003
【図３】
0004355109.tif 000004