(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
乾式メタン発酵槽から排出される含水率６０〜８５％の汚泥を処理する方法において、該汚泥に含水率０〜１０％の裁断故紙を混合して炭化に適当な含水率４０〜５０％に調整した後、炭化することにより、該汚泥を脱水処理することなく炭化することを特徴とする乾式メタン発酵汚泥の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は乾式メタン発酵槽から排出される汚泥の処理方法に係り、特に、乾式メタン発酵汚泥を効率的に炭化する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
生ごみ、家畜糞尿などの有機性廃棄物をメタン生成菌の作用で嫌気性分解するメタン発酵処理は、廃棄物を大幅に減容化すると共に、分解により得られるメタンガスを含むバイオガスを電気又は熱の形でエネルギー回収することができるという優れた利点を有する処理方法である。
【０００３】
このメタン発酵法には、ＴＳ（全固形物）濃度３〜５％程度でメタン発酵する湿式メタン発酵法と、ＴＳ濃度１５〜４０％程度でメタン発酵する乾式メタン発酵法とがある。
【０００４】
このうち、湿式メタン発酵法では、ＴＳ濃度が低いため、高負荷処理が困難であり、また、メタン発酵後は発酵液の固液分離を行う必要があるのに対して、乾式メタン発酵法であれば、有機性廃棄物を高負荷で処理してバイオガスを得ることができ、しかも、メタン発酵槽内のＴＳ濃度が高いため、メタン発酵槽からの余剰汚泥の固液分離が不要であることから、湿式メタン発酵法における沈殿槽を省略することができるなどの利点がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
乾式メタン発酵では、一般に、メタン発酵槽に投入された有機性廃棄物の９割程度が余剰汚泥として排出される。この余剰汚泥は含水率が６０〜８５％程度あり、コンポスト化又は炭化処理などにより再利用されているが、この場合、コンポスト化のためには含水率を６５％以下、炭化の場合には含水率を５５％以下とする必要がある。このため、従来においては、メタン発酵槽から排出された余剰汚泥を脱水又は加熱乾燥することが必要とされ、例えば、特開平１１−３３３４１６号公報には、メタン発酵汚泥に鉄系凝集剤を添加して脱水した後炭化することが記載されている。この特開平１１−３３３４１６号公報に記載されるように余剰汚泥の脱水を行った場合には、脱水濾液の処理が必要となる。このため、従来法では、メタン発酵汚泥の再利用のために、メタン発酵装置とは別に脱水装置、脱水濾液の水処理装置或いは加熱乾燥装置を併設することが必要となり、設備が過大となるという問題があった。
【０００６】
一方、コンポスト化に当っては、脱水や加熱乾燥を行う必要がない場合もあるが、メタン発酵汚泥は有機物（炭素源）が消費し尽くされたものであり、炭素源が欠乏状態で微生物分解し難いものであるために、コンポスト化が円滑に進行し難いという問題があった。
【０００７】
本発明は上記従来の問題点を解決し、メタン発酵汚泥を脱水又は加熱乾燥といった処理を行うことなく、効率的に炭化して再利用することを可能とする乾式メタン発酵汚泥の処理方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の乾式メタン発酵汚泥の処理方法は、乾式メタン発酵槽から排出される含水率６０〜８５％の汚泥を処理する方法において、該汚泥に含水率０〜１０％の裁断故紙を混合して炭化に適当な含水率４０〜５０％に調整した後、炭化することにより、該汚泥を脱水処理することなく炭化することを特徴とする。
【０００９】
本発明の方法では、メタン発酵槽からの余剰汚泥に繊維を混合することにより炭化又はコンポスト化に適当な含水率に調整することができるため、余剰汚泥の脱水又は加熱乾燥を行う必要がない。従って、従来の脱水装置や脱水濾液の水処理装置、加熱乾燥装置が不要となる。
【００１０】
しかも、余剰汚泥に繊維を混合して炭化することにより得られた炭化物は、吸着性能に優れ、脱臭剤、水処理用吸着剤等に有効に使用することができる。余剰汚泥に繊維を混合して得られた炭化物の吸着性能が向上することの作用機構の詳細は明らかではないが、余剰汚泥に混合された繊維により炭化物内に適当な空隙が形成されることにより、細孔が発達するなど、炭化物の物理的構造が変化することによるものと推定される。
【００１１】
また、余剰汚泥のコンポスト化に当っては、繊維を混合することでコンポスト化を効率的に行うことができるようになる。即ち、前述の如く、メタン発酵槽からの余剰汚泥は炭素源が消費され尽くした炭素源欠乏状態にあるため、微生物分解され難く、コンポスト化し難いが、これに炭素源として繊維を混合することにより、通気性を改善し炭素源を補うことができ、コンポスト化の進行を促進することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の乾式メタン発酵汚泥の処理方法の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１３】
生ゴミ、家畜糞尿、下水汚泥などの有機性廃棄物を、要すれば破砕機を用い直径５ｃｍ以下に破砕した投入原料１を混合装置２に投入し、必要に応じて紙や藁、雑草などの繊維含有有機物３を添加混合し、ＴＳ濃度１５〜４０％、好ましくは２０〜３５％、Ｃ／Ｎ比２０〜２５０、好ましくは２５〜６０に調整した混合発酵原料を得る。これを乾式メタン発酵槽６からの返送汚泥９と混合し、蒸気４を吹き込んで温度５０〜６０℃としたもの５を発酵槽６に戻し、嫌気発酵させる。
【００１４】
混合発酵原料はメタン生成菌を含む返送汚泥９と混合され、加温されているため、発酵槽６内の加温、攪拌操作は不要で、発酵槽６内にはＴＳ濃度１５〜４０％の高濃度の汚泥が保持され、１０〜２０ｋｇ・ＣＯＤＣｒ／ｍ３／ｄａｙの高負荷でメタン発酵が行われる。
【００１５】
発酵槽６に投入された混合発酵原料は発酵槽６内で嫌気性微生物により分解されて徐々にＴＳ濃度が低下し、発酵槽６の下部へ移動し、引抜汚泥７として引き抜かれる。引抜汚泥７の含水率は発酵原料や嫌気処理の条件によって異なるが、概ね６０〜８５％で、一日当りの引抜き量は、槽内に保有される汚泥の１／４〜１倍、好ましくは１／３〜１倍で、このうち投入原料１とほぼ同量を余剰汚泥８として排出し、残りは返送汚泥９として混合装置２に供給し、投入原料１と混合する。
【００１６】
本発明では、乾式メタン発酵槽６から排出される余剰汚泥８に繊維１０を混合した後、炭化処理を行う。
【００１７】
本発明において、乾式メタン発酵の余剰汚泥に混合する繊維は、含水率０〜１０％のもの、具体的には紙、好ましくは廃棄物の有効利用の点から故紙（古紙）、特に炭化の場合は裁断故紙を用いる。
【００１８】
乾式メタン発酵の余剰汚泥を炭化する場合、余剰汚泥に繊維を混合して含水率４０〜５０％に調整する。繊維の混合割合は、余剰汚泥の含水率や当該繊維の含水率により異なるが、一般的には余剰汚泥の乾燥重量に対して１００重量％以上、特に３００〜７００重量％程度とするのが好ましい。
【００１９】
このように繊維を混合した余剰汚泥は、常法に従って貧酸素雰囲気下にて３５０〜４００℃で０．５〜２時間程度加熱することにより、吸着性能に優れた炭化物を得ることができる。
【００２０】
得られた炭化物は、乾式メタン発酵槽内に担体として添加しても良く、その他、脱臭剤、水処理用吸着剤などとして有効利用することができる。
【００２１】
一方、乾式メタン発酵の余剰汚泥をコンポスト化する場合、コンポスト化に適当な含水率は６５％以下であることから、余剰汚泥の含水率が６５％を超える場合には、含水率が６５％以下となるように繊維を混合する。また、炭素源の補充として繊維を混合する。コンポスト化の場合の繊維の混合割合も、余剰汚泥の含水率やＴＳ濃度によっても異なるが、一般的には余剰汚泥の乾燥重量に対して２００〜３００重量％程度とするのが好ましい。
【００２２】
このように、繊維を混合した余剰汚泥は常法に従って発酵槽内で５０〜６０℃で微生物分解させることにより、良好なコンポストを得ることができ、一般的には、上述のような割合で余剰汚泥に繊維を混合することにより、従来、コンポスト化が困難であったメタン発酵汚泥を、１０〜２０日程度の短期間でコンポスト化することが可能となる。得られたコンポストは肥料等に有効利用することができる。
【００２３】
【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。
【００２４】
実施例１
図１に示す装置を用いて有機性廃棄物１として一日当り１８０ｋｇの豚糞と、直径５ｃｍ程度に破砕した４５ｋｇの生ゴミを処理した。混合装置２において、豚糞と生ゴミに繊維含有有機物３として幅５ｍｍ程度に裁断した故紙（１２０ｋｇ／ｄａｙ）と、さらに水（２００ｋｇ／ｄａｙ）を添加混合し、ＴＳ濃度２５％、Ｃ／Ｎ比３５に調整した。これを返送汚泥９と混合して蒸気を吹き込み、５５〜５８℃に加湿し、乾式メタン発酵槽６に投入し、乾式メタン発酵処理した。
【００２５】
なお、発酵槽６の容積は２１ｍ３で、引抜汚泥量は２１５００ｋｇ／ｄａｙとし、このうち２１０００ｋｇ／ｄａｙを返送汚泥９として混合装置２に供給し、５００ｋｇ／ｄａｙを余剰汚泥８として排出した。余剰汚泥８の含水率は８５％であった。
【００２６】
この余剰汚泥８に混合装置２に供給したものと同じ故紙を約７０湿重量％（余剰汚泥の乾燥重量に対して４５０％）混合し、含水率を５０％に調整し、直径５ｍｍ程度に粒状化して貧酸素雰囲気下で１時間、約５００℃になるまで加熱して炭化物を得た。
【００２７】
得られた炭化物を下記水質の汚水に対し４重量％添加して攪拌し、沈殿させた後の上澄み液の水質を測定し、炭化物の吸着性能を調べた。結果を表１に示す。
［汚水水質］
ＣＯＤＭｎ：１５０ｍｇ／Ｌ
色度：１１３０
【００２８】
比較例１
実施例１で得られた余剰汚泥にカチオン系高分子凝集剤（０．２％の水溶液）を余剰汚泥の湿重量当り０．６％の添加量となるよう混合した後、スクリュープレスで脱水して含水率を５０％とした。この脱水により、余剰汚泥１ｋｇ当り約０．４Ｌの脱水濾液が発生した。脱水濾液の水質は下記の通りであり、放流に当っては処理が必要であった。
［脱水濾液水質］
ＢＯＤ：１４０００ｍｇ／Ｌ
ＣＯＤ：１８０００ｍｇ／Ｌ
Ｔ−Ｎ：１７００ｍｇ／Ｌ
【００２９】
また、含水率を５０％とした脱水汚泥を実施例１と同様にして炭化処理し、得られた炭化物の吸着性能を実施例１と同様にして調べた結果を表１に示す。
【００３０】
【表１】
0005061404.tif 000002
【００３１】
参考例１
実施例１で得られた余剰汚泥に解繊故紙を添加し、含水率を６０％に調整した。故紙の添加量は４５湿重量％（余剰汚泥の乾燥重量に対して３００％）とした。この汚泥１３．４ｋｇに対し、高温好気性コンポスト化装置（容量５０Ｌ）内の種汚泥１ｋｇを添加してコンポスト化装置に戻し、６０〜７０℃に加温した空気を通気してコンポスト化処理した。コンポスト化装置内の汚泥温度は処理開始時は１５℃前後であったが、処理開始から約１週間で６０℃まで上昇し、その後１５℃まで低下して１４日間でコンポスト化した。
【００３２】
比較例２
参考例１において余剰汚泥に解繊故紙を添加することなくそのままコンポスト化装置内の種汚泥と混合してコンポスト化処理を行った。コンポスト化装置内の汚泥温度は処理開始時から１３〜１５℃程度のままで処理開始後１時間経過しても上昇せず、十分な殺菌、発酵ができなかった。
【００３３】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明の乾式メタン発酵汚泥の処理方法によれば、メタン発酵汚泥を脱水又は加熱乾燥することなく、単に繊維を混合するのみでその含水率を調整して高品質の炭化物を得ることができる。また、汚泥のコンポスト化を円滑に進行させて短期間で良好なコンポストを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態を示す系統図である。
【符号の説明】
１  投入原料
２  混合装置
３  繊維含有有機物
４  蒸気
６  乾式メタン発酵槽
７  引抜汚泥
８  余剰汚泥
９  返送汚泥
１０  繊維
【図１】
0005061404.tif 000003