(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
性状や濃度が異なる複数種類の有機性廃棄物を同一処理系で処理し、有用物質を回収するに際して、生ごみなどの固形の有機性廃棄物を破砕工程に導いて破砕し、この破砕物をし尿、浄化槽汚泥などのスラッジ状の有機性廃棄物との混合物として、少なくとも一方がリン凝集効果を有する２種類の凝集剤を添加する二液凝集脱水工程に導いて、混合物中に含まれたリンを凝集させ、凝集リンを含んだ固形物と脱離液とに分離し、分離したリン含有固形物をコンポスト化工程に導いて、好気性条件下で発酵させ、コンポストとして回収するとともに、脱離液を嫌気性発酵工程に導いて、嫌気性条件下で発酵させ、発生したメタンなどのバイオガスを回収することを特徴とする有機性廃棄物の処理方法。
【請求項２】
破砕工程において、微細な破砕排出孔を有し、瞬間的に負荷する高圧により圧縮破砕を行う圧縮破砕機によって、有機性廃棄物を破砕することを特徴とする請求項１記載の有機性廃棄物の処理方法。
【請求項３】
生物分解率の低い有機性廃棄物を二液凝集脱水工程の前段で可溶化処理し、液状化させることを特徴とする請求項１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、性状や濃度が異なる複数種類の有機性廃棄物を同一処理系で処理し、有用物質を回収する有機性廃棄物の処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より有機性廃棄物の再資源化が図られており、たとえば特開平９−２０１６９９号には、し尿、浄化槽汚泥、下水汚泥、農集汚泥、家畜ふん尿、生ごみ、食品廃棄物など、性状や濃度が異なる有機性廃棄物を同一システムにおいて処理して有用物質を回収し、資源化する方法が開示されている。
【０００３】
この方法は、図３に示したようなものであり、し尿、浄化槽汚泥、農集汚泥、下水汚泥、家畜ふん尿を除渣工程＃３１において除渣し、固液分離工程＃３２において液状廃棄物３１と脱水汚泥３２とに分離し、液状廃棄物３１は、生物処理工程＃３３でＢＯＤ分解並びに必要に応じて脱窒素し、固液分離工程＃３４で浮遊物を除去し、高度処理工程＃３５でＣＯＤや色素成分や鉄・マンガンなどの重金属類を除去し、消毒して放流水または再利用水としている。
【０００４】
一方、生ごみや食品廃棄物は、破砕・分別工程＃３６において破砕し、プラスチック袋やトレーなどを分別した後に、上記した脱水汚泥３２と混合して、嫌気性発酵工程＃３７において発酵させ、発生したメタンガス３３を回収して、発電工程＃３８などにより電気や熱の形態として使用に供するとともに、消化汚泥３４を脱水工程＃３９で脱水汚泥３５とし、コンポスト化工程＃４０などに送って肥料や固形燃料や乾燥汚泥として回収しており、脱水濾液３６は生物処理工程＃３３へ送って処理している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記したような嫌気性発酵工程＃３７で発生した消化汚泥３４には有機性成分が少ないため、それを脱水した脱水汚泥３５をコンポスト化する際に熱量と肥効成分が不足することがある。一方、リンは脱水濾液３６側に移行するため、脱水濾液３６を処理する生物処理工程＃３３あるいはその他の水処理工程でリン除去操作を行わなくてはならない。
【０００６】
また、破砕・分別した生ごみ、食品廃棄物には魚の骨等の小さな嫌気性発酵不適物が多量に含まれており、それらが発酵槽内に蓄積してしまうという問題がある。
【０００７】
本発明は上記問題を解決するもので、リンや魚の骨等の嫌気性発酵不適物を効率よく分離することができ、分離したリンの有効利用、ならびに処理の効率化を図れる有機性廃棄物の処理方法を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するために、本発明の請求項１記載の有機性廃棄物の処理方法は、性状や濃度が異なる複数種類の有機性廃棄物を同一処理系で処理し、有用物質を回収するに際して、生ごみなどの固形の有機性廃棄物を破砕工程に導いて破砕し、この破砕物をし尿、浄化槽汚泥などのスラッジ状の有機性廃棄物との混合物として、少なくとも一方がリン凝集効果を有する２種類の凝集剤を添加する二液凝集脱水工程に導いて、混合物中に含まれたリンを凝集させ、凝集リンを含んだ固形物と脱離液とに分離し、分離したリン含有固形物をコンポスト化工程に導いて、好気性条件下で発酵させ、コンポストとして回収するとともに、脱離液を嫌気性発酵工程に導いて、嫌気性条件下で発酵させ、発生したメタンなどのバイオガスを回収することを特徴とする。
【０００９】
請求項２記載の有機性廃棄物の処理方法は、破砕工程において、微細な破砕排出孔を有し、瞬間的に負荷する高圧により圧縮破砕を行う圧縮破砕機によって、有機性廃棄物を破砕することを特徴とする。
【００１０】
請求項３記載の有機性廃棄物の処理方法は、生物分解率の低い有機性廃棄物を二液凝集脱水工程の前段で可溶化処理し、液状化させることを特徴とする。
上記した請求項１記載の構成によれば、二液凝集脱水を行うことによって混合物中のリンを確実に固形物側に移行させ、このリン含有固形物を好気性条件下で発酵させるので、豊富に存在する有機物が多量の熱を発生しながら効率よく発酵することになり、肥効成分としての窒素およびリンを十分に含んだ良好なコンポストが得られる。また、リンが除去された脱離液を嫌気性条件下で発酵させるので、発生した消化汚泥から脱離する脱水濾液についてのリン除去操作は不要である。
【００１１】
請求項２記載の構成によれば、従来は破砕困難であった有機性廃棄物も、負荷される高圧により破砕排出孔において微細に破砕されつつ排出されるが、魚の骨等の発酵不適物は高圧によっても破砕排出孔に侵入できないため装置内に残留し、自動的に分別される。微細に破砕された有機性廃棄物は効率よく発酵し、有機成分が高率にて回収される。
【００１２】
請求項３記載の構成によれば、生物分解率の低い有機性廃棄物を予め液状化させるので、この液状化した有機性廃棄物を、二液凝集脱水工程を経て、嫌気性発酵工程とコンポスト化工程のいずれかで効率よく発酵させることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。
図１に、し尿、浄化槽汚泥、下水汚泥、農集汚泥、家畜ふん尿、生ごみ、食品廃棄物などの有機性廃棄物を同一処理系で処理して、有用物質を回収し、資源化するフローを示す。
【００１４】
し尿、浄化槽汚泥、下水汚泥、農集汚泥、家畜ふん尿などのスラッジ状の有機性廃棄物を濃縮工程＃１に導き、性状によっては有機高分子凝集剤１を添加して固液分離して、濃縮汚泥２と分離液３とする。この濃縮工程＃１は、所望の汚泥含水率に応じて、造粒濃縮、スクリーン濃縮などによって行えばよく、必要のない場合は省略可能である。濃縮工程＃１の前段に除渣工程を設けてもよい。
【００１５】
分離液３を生物処理工程＃２へ導入して、ＢＯＤ分解および必要に応じて脱窒素し、生物処理水４は図示を省略した後段の処理に導く。
生物処理工程＃２で発生した余剰汚泥５は適宜に引き抜くが、生物分解性が低いので、他の低生物分解性有機性廃棄物とともに可溶化工程＃３に導き、可溶化処理することによって、液状化、低分子量化する。可溶化処理としては、約７０〜８０℃で３日間維持する；７０℃，０．３ＭＰａ程度の高温高圧に維持する；苛性ソーダや消石灰等のアルカリを添加して７０℃程度に維持する；オゾンガスを吹き込む；１３０〜１７５℃に維持するなどの種々の手法が挙げられる。この可溶化工程＃３は必ずしも行う必要はないが、液状化、低分子量化することで生物分解性を高めることができる。得られた液状化物６は、濃縮工程＃１を経て生物処理工程＃２へ送って処理するか、あるいは濃縮工程＃１がない場合には後述するようにして処理する。
【００１６】
一方、生ごみ、食品廃棄物など、プラスチック類などの発酵不適物を含んでいたり、不均質な固形分を含んでいたりする、その他の有機性廃棄物は、破砕・分別工程＃４において圧縮破砕する。
【００１７】
使用する破砕機はたとえば図２に示したような圧縮破砕機であり、投入口１１１より投入されフィーダー１１２によってチャンバー１１３の内部へ送り出された破砕対象物を、性状によっては万遍なく圧力がかかるように希釈水で調整したうえで、油圧シリンダー１１４により瞬間的に負荷する２００〜２５０ｋｇ／ｃｍ2 の高圧にて圧縮し、スリット状に形成された微細な破砕排出孔（図示せず）より押し出すことで細粒子状（破砕対象物の性状によりペースト状あるいはフレークス状となる）に破砕して、破砕物排出口１１５を通じて排出し、残留物は別途に残留物排出口１１６より取り出すように構成されている。
【００１８】
このため、生ごみ等の有機性廃棄物は、粒径１〜２ｍｍ以下の流動可能な細粒子状物７となって排出され、破砕不能なプラスチック類、金属類、石・砂、魚の骨などの発酵不適物８は残留することで自動的に同時に分別される。発酵不適物８の含水率は低く、発酵不適物８への有機性廃棄物の付着も非常に少ない。生ごみ、食品廃棄物の性状によっては粗破砕工程を設けることで、圧縮破砕機への投入量を増大し、処理量を増大することも可能である。
【００１９】
次に、この細粒子状物７と上記した濃縮汚泥２（場合によってはスラッジ状有機性廃棄物あるいは液状化物６）とを混合し、混合物９を二液凝集脱水工程＃５に導いて、遠心脱水機、ベルトプレス、フィルタープレス、スクリュープレスなどの脱水機に導入するとともに、導入路の混合物９に2種類の凝集剤１０，１１を順次添加し、混合して、脱水する。
【００２０】
このとき、一方の凝集剤１０はリン凝集効果を有することが必須であり、他方の凝集剤１１はリン凝集効果を有しても有さなくてもよい。凝集剤１０としては、硫酸バンド、塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム、ＴＫフロック等のアルミニウム系凝集剤、ポリ鉄、硫酸第１鉄、硫酸第２鉄、塩化第２鉄等の鉄系凝集剤、塩化マグネシウム、消石灰等の無機凝集剤、凝集剤１１としては、両性ポリマー、カチオンポリマー等の有機高分子凝集剤を好適に使用できる。このような２種類の凝集剤１０，１１を添加することで、混合物９中に含まれるリンが確実に凝集し、混合物９の脱水性が向上し、凝集リンを含んだ固形物１２と脱離液１３とに良好に分離される。
【００２１】
分離されたリン含有固形物１２をコンポスト化工程＃６に導いて、好気性条件下で発酵させ、コンポスト１４として回収する。その際、細粒子状物７が、上記したように圧縮破砕によって細粒子化されるだけでなく、細胞膜も一部破壊されているために、生物分解性が非常に大きく、また従来は破砕困難であるとして排除されていた有機性廃棄物や、発酵不適物８に付着して排除されていた有機性廃棄物も細粒子状物７の中に含まれており、また生ごみ、食品廃棄物と、し尿、浄化槽汚泥などとが有する互いに異質の成分、たとえば微量元素（Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｏ等）が混合されることによる効果もあって、豊富に存在する有機物が多量の熱を発生しながら効率よく発酵し、肥効成分としての窒素およびリンを十分に含んだ良好なコンポスト１４が得られる。
【００２２】
分離した脱離液１３は嫌気性発酵工程＃７に導いて、酸発酵槽、次いで嫌気性条件下のメタン発酵槽で発酵させるが、固形分を含んでいない脱離液１３を原料とするため、酸発酵、メタン発酵とも速度が大きい。メタン発酵槽で発生したメタンなどのバイオガス１５は回収し、脱硫などした後、従来と同様にして使用に供する。
【００２３】
メタン発酵槽で発生した発酵汚泥１６は、脱水工程＃８に導いて脱水し、脱水ケーキ１７として回収して、従来と同様に固形燃料などとするか、あるいは、リン含有固形物１２と混合してコンポスト化してもよい。脱離液１８は生物処理工程＃２に返送して処理するが、リンが含まれていないため、従来のようなリン除去操作は不要である。
【００２４】
なお、嫌気性発酵工程＃７へ供給する有機物負荷は、二液凝集脱水工程＃５における脱水率を加減することで調整することができ、したがって発酵槽の小型化も可能である。
【００２５】
また、嫌気性発酵工程＃７では、発酵槽内のメタン菌の濃度を高めることで発酵をより促進することができ、たとえばＵＡＳＢ法（上向流式スラッジブランケット法）の実施や、膜分離型発酵槽の使用などが可能である。
【００２６】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、生ごみなどを破砕した破砕物と、し尿、浄化槽汚泥などとの混合物を二液凝集脱水工程に導いて、混合物中に含まれたリンを凝集させ、凝集リンを含んだ固形物と脱離液とに分離し、リン含有固形物を好気性条件下で発酵させるので、豊富に存在する有機物が多量の熱を発生しながら効率よく発酵することになり、肥効成分としての窒素およびリンを十分に含んだ良好なコンポストが得られるとともに、発酵環境を整えるために外部から供給する熱量も低減できる。また、リンが除去された脱離液を嫌気性条件下で発酵させるので、その消化汚泥から脱離する脱水濾液についてはリン除去操作は不要である。
【００２７】
また、圧縮破砕機を使用するようにしたので、従来は破砕困難であった有機性廃棄物も微細に破砕して、効率よく発酵させることができ、有機成分を高率で回収できるとともに、魚の骨等の発酵不適物を自動的に同時に分別することができ、発酵不適物の酸発酵槽やメタン発酵槽への移送、槽内での蓄積を防止できることもあって、各槽の小型化も可能である。
【００２８】
また、生物分解率の低い有機性廃棄物を二液凝集脱水工程の前段で可溶化処理し、液状化させるようにしたので、この液状化した有機性廃棄物を、二液凝集脱水工程を経て、嫌気性発酵工程とコンポスト化工程のいずれかで、効率よく発酵させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態における有機性廃棄物の処理方法を説明するフローチャートである。
【図２】図１に示した有機性廃棄物の処理方法で使用される圧縮破砕機の概略構成を示した説明図である。
【図３】従来の有機性廃棄物の処理フローを示したフローチャートである。
【符号の説明】
５    余剰汚泥
６    液状化物
７    破砕物
９    混合物
10,11    凝集剤
12    固形物
13    脱離液
14    コンポスト
15    バイオガス
【図１】
0003835930.tif 000002
【図２】
0003835930.tif 000003
【図３】
0003835930.tif 000004