(57)【要約】【課題】高度な処理装置を要することなく、紫煙や臭気が発生することがない、廃棄物の処理方法を提供する。【解決手段】メタン発酵施設（１）において一般廃棄物のうち高含水率を有する成分をメタン発酵により処理し、該高含水率成分以外の成分を焼却施設（６）または溶融施設（８）において焼却または溶融により処理し、アンモニア態窒素除去施設（２）においてメタン発酵施設（１）から排出されるメタン処理済みの第１排水中のアンモニア態窒素濃度が該排水１ｍ３中０．１ｋｇ以下になるようにアンモニア態窒素を除去し、アンモニア態窒素が除去された第２排水を、ガス冷却塔または減温装置（５）において焼却施設（６）または溶融施設（８）からの排出ガスに噴霧することにより、排出ガスを減温させると共に、第２排水中に含まれる溶解物をフィルタリング処理可能な固形物に固化させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一般廃棄物のうち高含水率を有する成分をメタン発酵により処理するメタン発酵工程と、該高含水率成分以外の成分を焼却または溶融により処理する焼却または溶融処理工程との両方を行うことにより、該一般廃棄物全体を処理する一般廃棄物の処理方法であって、
前記メタン発酵工程から排出されるメタン処理済みの第１排水中のアンモニア態窒素濃度が該排水１ｍ３中０．１ｋｇ以下になるようにアンモニア態窒素を除去するアンモニア態窒素除去工程と、
該アンモニア態窒素除去工程でアンモニア態窒素が除去された後の第２排水を、前記焼却または溶融処理工程からの排出ガスに噴霧することにより、該排出ガスを減温させると共に、該第２排水中に含まれる溶解物をフィルタリング処理可能な固形物に固化させる減温・固化工程と
をさらに包含することを特徴とする方法。
【請求項２】
前記焼却または溶融処理工程は、ボイラーを具備した焼却または溶融設備を用いた処理であり、前記第２排水の噴霧により、排出ガスの温度は、２００〜３００℃から１５０〜１９０℃に減温される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記焼却または溶融処理工程は、ボイラーを具備しない焼却または溶融設備を用いた処理であり、前記第２排水の噴霧により、排出ガスの温度は、４５０〜８５０℃から１５０〜４００℃に減温される、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記アンモニア態窒素除去工程は、アンモニア態窒素を硝酸態窒素に変換する硝化処理と、硝化処理後の水のｐＨを２以上に調整するｐＨ調整処理とを包含する、請求項１〜３のいずれか１つに記載の方法。
【請求項５】
前記硝化処理の前または後に、凝集沈殿処理を行う、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記アンモニア態窒素除去工程は、アンモニア態窒素を硝酸態窒素に変換する硝化処理と、脱窒素処理とを含む、請求項１〜３のいずれか１つに記載の方法。
【請求項７】
前記アンモニア態窒素除去工程は、浮遊物質を濾過膜により除去する浮遊物除去工程をさらに包含する、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記硝化処理および脱窒素処理の後に、凝集沈殿処理を行って浮遊物を除去する、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記アンモニア態窒素除去工程は、浮遊物を除去するための凝集沈殿処理と、該凝集沈殿処理後に行われる、水酸化物イオンの投入によりアンモニウムイオンをアンモニアガスに変換しこれを気相に放出させるアンモニアストリッピング処理とを含む、請求項１〜３のいずれか１つに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般廃棄物を処理する方法に関し、より詳細には、そのうちの高含水率を有する成分をメタン発酵処理する工程を含む一般廃棄物の処理方法に関する。
【０００２】
ここで、本発明において記載される「一般廃棄物」は、生活廃棄物、産業廃棄物等を意味し、より具体的には、焼却または溶融処理およびメタン発酵処理可能な、例えば、生ごみ、木質、し尿、家畜糞尿、食品加工廃棄物、海産物加工廃棄物、プラスチック、工場廃棄物等が挙げられる。
【背景技術】
【０００３】
メタン発酵処理は、一般廃棄物の処理方法の一つとして位置づけられる。すなわち、種々の含水量の成分を含む一般廃棄物のうちから、生ごみ、木質等の含水率の高いものを分別して、これをメタン発酵処理に供している。他方で、メタン発酵処理に供せられなかった含水率が高くない他の成分、例えば、プラスチックは、焼却または溶融処理に供せられる。
【０００４】
上記の方法において、生ごみや木質等のメタン発酵処理によって発生するメタンは、発電機の燃料として利用され得、このために発電効率が向上し、また、焼却または溶融処理の処理対象物がメタン発酵処理に供されなかった含水率が高くない物のみであるため、廃棄物の高カロリー化を図ることもできる。
【０００５】
また、環境省は、メタン発酵処理施設に対し、その建設のために費用の１／２を交付金として拠出する方針を固めており（ただし、メタン発生量が１日当たり３０００ｍ３以上、発生率が１０００ｋｇ当たり１５０ｍ３以上である場合に限られる）、バイオマスの有効利用の観点からもメタン発酵処理による廃棄物処理は今後期待される技術である。
【０００６】
しかしながら、メタン発酵処理後の排水は、高濃度に有機物質や窒素等を含有しており、特に地方都市では河川に放流しても良いように高度な排水処理装置（例えば、特許文献１）を用いてその排水を処理する必要があった。このような高度な排水処理では、例えば、ＢＯＤ、全窒素、浮遊物の成分の各濃度が、１ｍ３の処理水中０．０１ｋｇ以下、ＣＯＤ濃度が、処理水１ｍ３中０．０２ｋｇ以下になるようにしなければならず、そのために、硝化、脱窒素、二次脱窒素、再暴露、凝集沈殿、混和、砂濾過、活性炭処理、滅菌などの多くの処理工程を必要としていた。その結果、上記の処理方法では、排水処理に関する設備の建設費用と維持管理費用が高くなり、メタン発酵処理の普及が妨げられる要因になっている。
【０００７】
また、特許文献２には、メタン発酵施設の発酵槽で生じた発酵残渣から液体物を廃液として分離し、これを併設されている焼却施設の調温塔の減温水に用いて処理してよいことが記載されている。
【０００８】
しかしながら、この方法ではメタン発酵処理後の排水を一般廃棄物の焼却処理設備の排出ガスに向けて噴霧するに際し、その処理水に対して何ら前処理することなく、そのまま噴霧されていた。
【０００９】
したがって、この処理では、処理水中に含まれるアンモニア態の窒素化合物等に起因して、塩化アンモニウムによる紫煙が発生したり、吉草酸などの有機酸に起因して臭気が発生したりするという問題があった。
【特許文献１】特開２００３−２６０４３５号公報
【特許文献２】特開２００６−２９７２１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、高度な処理装置を要することなく、紫煙や臭気が発生することがない、廃棄物の処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明者らが鋭意検討を行った結果、メタン発酵処理工程後の排水に対して、アンモニア態窒素の除去工程を施し、この除去工程後の排水を、燃焼または溶融工程後の排出ガスを減温させるための減温装置に噴霧するようにすれば、ボイラーを具備する燃焼または溶融設備またはボイラーを具備しない燃焼または溶融設備のいずれにおいても、排ガスを冷却することができると共に、減温のために供給した排水に含有される、吉草酸などの有機酸等の臭気成分等が減温装置内において分解されるか、または、水分の蒸発によって捕集可能な固形物に固化され、また、アンモニア態窒素の除去工程により紫煙の原因となる塩化アンモニウムが発生せず、結果として、アンモニア態窒素の除去工程後の排水中の全窒素濃度を従来の河川放流で要求される水質基準に比して５倍以上緩和させることができることが見出された。本発明による方法は、従来の方法に比べて、排水処理工程を大幅に簡略化することができる。
【００１２】
すなわち、本発明は、一般廃棄物のうち高含水率を有する成分をメタン発酵により処理するメタン発酵工程と、該高含水率成分以外の成分を焼却または溶融により処理する焼却または溶融処理工程との両方を行うことにより該一般廃棄物全体を処理する一般廃棄物の処理方法であって、前記メタン発酵工程から排出されるメタン処理済み排水中のアンモニア態窒素濃度が該排水１ｍ３中０．１ｋｇ以下になるようにアンモニア態窒素を除去するアンモニア態窒素除去工程と、該アンモニア態窒素除去工程でアンモニア態窒素が除去された後の排水を、前記焼却または溶融処理工程からの排出ガスに噴霧することにより、該排出ガスを減温させると共に、該排水中に含まれる溶解物をフィルタリング処理可能な固形物に固化させる減温・固化工程とをさらに包含することを特徴とするものである。
【００１３】
このようにアンモニア態窒素濃度が排水１ｍ３中０．１ｋｇ以下に低減されれば、該排水を噴霧した際の蒸発と、焼却または溶融処理工程からの排出ガスとの希釈とによって、減温・固化工程後の排ガス中のアンモニア態窒素の濃度は数ｐｐｍ以下となり、このような低濃度であれば、紫煙の発生を防ぐことができる。
【００１４】
上記方法において、前記焼却または溶融処理工程が、ボイラーを具備した焼却または溶融設備を用いた処理である場合、前記排水の噴霧により、排出ガスの温度は、２００〜３００℃から１５０〜１９０℃に減温され得る。
【００１５】
また、前記焼却または溶融処理工程が、ボイラーを具備しない焼却または溶融設備を用いた処理である場合、前記排水の噴霧により、排出ガスの温度は、４５０〜８５０℃から１５０〜４００℃に減温され得る。
【００１６】
また、前記アンモニア態窒素除去工程は、アンモニア態窒素を硝酸態窒素に変換する硝化処理と、硝化処理後の水のｐＨを２以上に調整するｐＨ調整処理とを包含することが好ましい。さらに、前記硝化処理の前または後に、凝集沈殿処理を行うようにしてもよい。
【００１７】
このように、硝化処理後の排水のｐＨを２以上に調整すれば、排水の噴霧による減温・固化工程時の水分蒸発で硝酸態窒素を塩類として析出させることができ、結果として、大気に放出される排ガス中のＮＯｘ濃度を基準値以下に抑えることができる。
【００１８】
前記アンモニア態窒素除去工程は、アンモニア態窒素を硝酸態窒素に変換する硝化処理と、脱窒素処理とを含むことが好ましい。前記アンモニア態窒素除去工程は、浮遊物質を濾過膜により除去する浮遊物除去工程をさらに包含するか、前記硝化処理および脱窒素処理の後に、凝集沈殿処理を行って浮遊物を除去するようにしてもよい。
【００１９】
また、前記アンモニア態窒素除去工程は、浮遊物を除去するための凝集沈殿処理と、該凝集沈殿処理後に行われる、水酸化物イオンの投入によりアンモニウムイオンをアンモニアガスに変換しこれを気相に放出させるアンモニアストリッピング処理とを含むようにしてもよい。上記の凝集沈澱処理は、第１排水中の浮遊物濃度が１０００ｍｇ／Ｌ超である場合に必要な工程であり、該工程により浮遊物濃度が１０００ｍｇ／Ｌ以下に低減させられる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の一般廃棄物の処理方法は、アンモニア態窒素除去工程において、メタン発酵工程から排出されるメタン処理済みの第１排水中のアンモニア態窒素濃度が該排水１ｍ３中０．１ｋｇ以下になるようにアンモニア態窒素を除去した第２排水を得、減温・固化工程において、この第２排水を、前記焼却または溶融処理工程からの排出ガスに噴霧することにより、該排出ガスを減温させると共に、該第２排水中に含まれる溶解物をフィルタリング処理可能な固形物に固化させるので、臭気および紫煙の問題が生じることなく、廃棄物を処理することができる。また、本発明の方法は、特に地方都市における都市ごみ処理設備において有利であり、従来河川に放流されていた排水が全部、焼却または溶融処理後の排ガスの冷却・減温に利用されるために、排水が発生することがなく、また、逆に、従来必要であった焼却または溶融後の排ガスを冷却・減温するための噴霧水を別途用意する必要がないので噴霧水量を削減することができる。したがって、本発明の方法は、メタン発酵処理施設を地方都市に急速に普及させることができ、バイオマスの有効利用が促進されることになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の一般廃棄物の処理方法について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２２】
（実施の形態１）
図１は、本発明の一般廃棄物の処理方法の全体的な流れを示すフローシートである。
【００２３】
本発明の一般廃棄物の処理方法に供される一般廃棄物は、図示しない分別工程により、高含水率成分と、高含水率でない成分に分別される。
【００２４】
上記分別工程にて分別された生ごみ等の高含水率成分は、メタン発酵工程を行うメタン発酵施設（１）に供せられる。メタン発酵工程では、メタン発酵菌により高含水率を有する成分がメタン発酵して、メタン（ＣＨ４）、二酸化炭素（ＣＯ２）等が発生する。生じたメタン等のガスは、メタン発酵施設（１）から抜き出され、図示しない発電機用ガス精製用の装置に供給される。一方、メタン発酵工程後の排水（以降、第１排水と称する）は、アンモニア態窒素除去工程を行うアンモニア態窒素除去施設（２）に送られる。アンモニア態窒素除去工程として、本発明では３種の方法が挙げられるが、各方法の詳細は図２〜６に基づいて後述する。いずれの方法を用いた場合にも、本工程において、第１排水中のアンモニア態窒素の濃度は、排水１ｍ３中０．１ｋｇ以下に低減させられる（該アンモニア態窒素除去後の排水を以降においては第２排水と称する）。第２処理水は、貯留槽（３）に送られ、この貯留槽（３）において一旦貯蔵された後に、後述のガス冷却・減温工程を行うガス冷却塔または減温装置（５）に供給される。
【００２５】
一方、一般廃棄物のうち高含水率でない成分は、焼却処理を行う焼却施設（６）または溶融処理を行う溶融施設（８）に供給される。
【００２６】
焼却工程では、８００〜１２００℃程度の高温で廃棄物を処理する焼却炉を用いることにより焼却が行われ、ここで発生した排ガスは、次いでボイラ（７）に供給されることにより、排ガスの熱回収がなされ、２００〜３００℃に減温させられる。
【００２７】
他方、溶融工程では、１０００〜１５００℃程度の高温で廃棄物を溶融処理する溶融施設（炉）（８）を用いて廃棄物の溶融が行われ、ここで発生した排ガスは、次いで、熱交換器（９）に供給されることにより、ここで４５０〜８５０℃に減温させられる。
【００２８】
焼却工程後の２００〜３００℃の排ガスまたは溶融工程後の４５０〜８５０℃の排ガスは、ガスを冷却・減温するためにガス冷却塔または減温装置（５）に供給される。
【００２９】
該ガスの冷却・減温における排ガスの冷却には、上記の貯留槽（３）に貯留された第２排水が用いられる。この第２排水は、ホース等からポンプ（４）を用いてガス冷却・減温装置（５）の頂部まで汲み上げられ、頂部から噴霧ノズルによってガス冷却・減温装置（５）内に噴霧される。
【００３０】
このガス冷却・減温装置（５）の内部では、第２排水の噴霧により、２００〜３００℃または４５０〜８５０℃の各排ガスは、１５０〜１９０℃または１５０〜４００℃に冷却・減温させられる。噴霧された第２排水は、焼却または溶融処理後のガスの高温により水分が蒸発して第２排水中に含まれていた臭気の原因となる有機酸等が分解される。また、アンモニア態窒素除去工程においてアンモニア態窒素が除去されていることにより、塩化アンモニウムは生じず、紫煙の問題は生じない。
【００３１】
冷却・減温工程から出た排ガスは、バグフィルタを備えた煙突（１０）に通されて、バグフィルタにて冷却・減温工程で生じた固形物が捕捉され、バグフィルタを通過したガスは、臭気および紫煙を生じることがなく、そのまま大気に放出される。
【００３２】
次に、メタン発酵処理工程後の第１処理水になされるアンモニア態窒素除去工程について詳細に説明する。
【００３３】
図２は、アンモニア態窒素除去の第１の方法を説明するフローシートである。
【００３４】
第１の方法では、メタン発酵処理工程後の第１処理水は、最初に、硝化処理工程のために硝化処理装置（１１）に供給される。この硝化処理工程は、公知の方法に従って行ってよく、処理水中のアンモニア態窒素を硝酸態窒素に変化させる。
【００３５】
硝化処理工程後の処理水は、ｐＨ調整工程のためにｐＨ調整装置（１２）に供給されて、水酸化ナトリウム等のｐＨ調整薬剤が添加されて、ｐＨが２以上になるように調整され、その後に、第２処理水として、処理水貯留槽（３）に送られる。
【００３６】
図３は、アンモニア態窒素除去の第２の方法を説明するフローシートである。
【００３７】
第２の方法では、メタン発酵処理工程から排出された第１の処理水に対して、脱窒素処理装置および硝化処理装置において、脱窒素処理および硝化処理が施されることにより、脱窒素処理で硝酸が窒素ガスとなることにより、排水中の窒素濃度が低減させられると共に、硝化処理で第１処理水中のアンモニア態窒素が硝酸態窒素に変換され、その後に、第２処理水として、貯留槽（３）に送られる。脱窒素処理および硝化処理は、公知の方法に従って行ってよい。
【００３８】
図４は、アンモニア態窒素除去の第２の方法の変形例を説明するフローシートである。
【００３９】
この第２の方法の変形例は、第１排水中の浮遊物質の濃度が高い場合に適した方法であり、硝化工程が行われる硝化装置（２２ａ）内に浮遊物質を濾過により除くための濾過膜が設けられている。
【００４０】
この方法により、第１処理水中のアンモニア態窒素が硝酸態窒素に変換させられると共に、第１排水中の窒素濃度が低減させられ、さらに、後の第２排水の噴霧を行う際にその妨害となる浮遊物質が除去される。硝化処理工程後の排水は、第２排水として、貯留槽（３）に送られる。
【００４１】
図５は、アンモニア態窒素除去の第２の方法のさらなる変形例を説明するフローシートである。
【００４２】
上記の図４の方法と同様、この変形例も、処理水中の浮遊物質の濃度が高い場合に適しており、硝化処理工程後に、排水中の浮遊物質を除去する凝集沈殿工程が凝集沈澱処理装置（２３）において実施される。
【００４３】
この変形例により、第１排水中のアンモニア態窒素が硝酸態窒素に変換させられると共に、第１排水中の窒素濃度が低減させられ、さらに、後に第２排水の噴霧を行う際に妨害となる浮遊物質が除去される。凝集沈殿処理工程後の排水は、第２処理水として、貯蔵槽（３）に送られる。
【００４４】
図６は、アンモニア態窒素除去の第３の方法を説明するフローシートである。
【００４５】
第３の方法では、アンモニアストリッピング装置（３１）において、メタン発酵処理工程から排出された第１の排水に対して水酸化物イオンを投入することにより、アンモニウムイオンをアンモニアガスに変換させ、生じたアンモニアガスを気相に放出させるアンモニアストリッピング法が行われる。アンモニアガス除去後の排水は、第２排水として貯蔵槽（３）に送られる。
【００４６】
下記表１は、上記の３種のアンモニア態窒素除去工程を行うことにより得られた第２排水中に含まれる各成分の組成を示している。
【００４７】
【表１】
2009220087.tif 000003
【００４８】
上記表１において、ＳＳは浮遊物質、ＣＯＤは化学的酸素要求量、ＢＯＤは生物的酸素要求量、ＴＯＣは全有機炭素量、ＮＨ４−Ｎは、アンモニア態窒素濃度をそれぞれ示している。
【００４９】
表１に示すように、上記のアンモニア態窒素除去工程を行うことにより、各成分が大幅に低減されている。
【００５０】
（実施例）
図１に示す一般廃棄物の処理方法を用いて、実際に一般廃棄物の処理を行った。
【００５１】
ここで、一般廃棄物の受入重量が１日当たり４８×１０３ｋｇ、メタン発酵処理工程に供される生ごみ、木質等により構成される高含水率を有する成分の重量が１日当たり２８×１０３ｋｇである場合、焼却または溶融処理工程に供される残りの高含水量でない成分は、上記のメタン発酵処理工程から排出される消化汚泥と合わせて１日あたり４１×１０３ｋｇとなる。
【００５２】
また、メタン発酵処理工程において発生する第１排水の量は１日当たり２１×１０３ｋｇとなる。焼却・溶融処理工程において、焼却炉とボイラーを具備する方法を用いる場合には、この量は排出ガスの冷却に必要な水量に相当する。また、焼却・溶融処理工程において、ボイラーを具備しない溶融処理工程で処理を行う場合には、ボイラーを具備する場合よりも多い１日あたり５５×１０３ｋｇの噴霧水量が必要となる。
【００５３】
メタン発酵処理工程の前後の第１および第２の排水の重量の変化は無視することができるものとし、また、ガス冷却・減温工程において必要な水量が第２排水のみによっては確保できない場合には、別途、工業用水を第２排水に補足するものとした。
【００５４】
以上の前提の下に、焼却・溶融処理工程からガス冷却・減温工程中に３００℃の排出ガスを供給した場合（実施例１）と、５５０℃の排出ガスを供給した場合（実施例２）について、それぞれにおいて、バグフィルタ直前における各成分の濃度の希釈率と、バグフィルタ通過後に煙突を経て大気中に拡散し、地上に到達した時点での各成分の濃度の希釈率をそれぞれ表２に示す。
【００５５】
【表２】
2009220087.tif 000004
【００５６】
表２に示す結果から、重大な問題が生じることなく飛灰を捕捉処理することができると共に、処理施設周辺に拡散すると予測される臭気成分の濃度が閾値（臭気強度が１）を十分に下回ることがわかった。
【００５７】
以上の実施例の場合をもとに、従来の高度処理方法に対する本発明による処理方法の費用の削減効果を算出したところ、設備費用および管理費用を合わせて約４０％の削減が可能であることが明らかになった。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の一般廃棄物の処理方法の全体的な流れを示すフローシートである。
【図２】アンモニア態窒素除去の第１の方法を説明するフローシートである。
【図３】アンモニア態窒素除去の第２の方法を説明するフローシートである。
【図４】アンモニア態窒素除去の第２の方法の変形例を説明するフローシートである。
【図５】アンモニア態窒素除去の第２の方法のさらなる変形例を説明するフローシートである。
【図６】アンモニア態窒素除去の第３の方法を説明するフローシートである。
【符号の説明】
【００５９】
１  メタン発酵施設
２  アンモニア態窒素除去施設
３  貯留槽
４  ポンプ
５  ガス冷却塔または減温装置
６  焼却施設
７  ボイラ
８  溶融施設
９  熱交換器
１０  煙突
【図１】
2009220087.tif 000005
【図２】
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【図３】
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【図４】
2009220087.tif 000008
【図５】
2009220087.tif 000009
【図６】
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