(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
し尿、浄化槽汚泥、生ごみなど、性状や濃度が異なる有機性廃棄物を、液状の有機性廃棄物を生物処理する生物処理工程と、固形分を含んだ有機性廃棄物を嫌気性条件下でメタン発酵させてメタンガスを回収する嫌気性発酵工程とを有した処理系で処理するに際し、前記生物処理工程より導出される生物処理水を凝集膜分離工程に導いて、リンなどの汚濁物質を凝集剤により凝集させるとともに、発生したリン含有凝集汚泥を膜分離手段により分離し、分離したリン含有凝集汚泥を、前記嫌気性発酵工程で発生した消化汚泥とともに脱水工程に導いて、凝集剤を添加し、脱水して、脱水汚泥として分離することを特徴とする脱リン方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機性廃棄物を処理する際の脱リン方法に関する。
【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２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で懸濁質を除去し、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においてメタン発酵させ、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】
ところで、し尿や浄化槽汚泥などには比較的多量のリンが含まれているため、通常は固液分離工程＃３２で凝集剤を添加することによってリンを脱水汚泥３２側に移行させ、この脱水汚泥３２が供給される嫌気性発酵工程＃３７の後段で、消化汚泥３４に再び凝集剤を添加してリンを脱水汚泥３５側に移行させ、肥料などとして系外へ導出したり、あるいは脱水濾液３６に対して晶析法などを行ってリンを回収するようにしている。
【０００６】
しかし、固液分離工程＃３２で凝集剤を添加するに際しては、たとえばアルミニウム系や鉄系の凝集剤はメタン発酵を阻害するので、凝集剤の種類、添加量を考慮しなければならず、そのために十分な凝集効果が発揮されない場合には、液状廃棄物３１側にリンが移行して放流に至る恐れがある。
【０００７】
本発明は上記問題を解決するもので、メタン発酵を阻害することなく十分に脱リンできるように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、本発明の脱リン方法は、し尿、浄化槽汚泥、生ごみなど、性状や濃度が異なる有機性廃棄物を、液状の有機性廃棄物を生物処理する生物処理工程と、固形分を含んだ有機性廃棄物を嫌気性条件下でメタン発酵させてメタンガスを回収する嫌気性発酵工程とを有した処理系で処理するに際し、前記生物処理工程より導出される生物処理水を凝集膜分離工程に導いて、リンなどの汚濁物質を凝集剤により凝集させるとともに、発生したリン含有凝集汚泥を膜分離手段により分離し、分離したリン含有凝集汚泥を、前記嫌気性発酵工程で発生した消化汚泥とともに脱水工程に導いて、凝集剤を添加し、脱水して、脱水汚泥として分離するようにしたものである。
【０００９】
凝集膜分離工程では、硫酸バン土、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、消石灰などの無機凝集剤を添加し、脱水工程では、凝集膜分離工程と同様の無機凝集剤と、両性ポリマー、カチオンポリマーなどの有機高分子凝集剤とを順次添加するのが脱リン効果が高い。
【００１０】
上記した構成によれば、生物処理水中に含まれるリンは凝集剤によって凝集汚泥側へ移行し、脱水工程へ送られて、消化汚泥中に含まれるリンとともに凝集剤によって脱水汚泥側へ移行し、系外へ搬出される。
【００１１】
つまり、凝集剤が嫌気性発酵工程を経由することはなく、このため逆に、凝集膜分離工程で、メタン発酵の阻害を考慮することなくリン除去効果の大きい凝集剤を適量添加することができ、確実に脱リンして、放流水へのリンの混入を防止できる。
【００１２】
【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において、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リー状の有機性廃棄物は、除渣工程＃１において、含まれるし渣の大きさに応じた適当なスクリーンで除渣する。この除渣工程＃１は後段の脱水機等の保護のために行うもので、必要のない場合は省略可能である。
【００１３】
除渣した有機性廃棄物１を固液分離工程＃２に導き、性状によっては有機高分子凝集剤２を添加して固液分離し、脱水汚泥３と分離液４とする。ここで、固液分離工程＃２は、所望の汚泥含水率に応じて、遠心脱水機、ベルトプレス型脱水機、フィルタープレス、回転円盤型脱水機等の脱水機、あるいは濃縮スクリーンや重力濃縮槽などによって行うもので、必要のない場合は省略可能である。
【００１４】
分離液４（あるいは液状の有機性廃棄物１'）を生物処理工程＃３へ導入して、ＢＯＤ分解並びに必要に応じて脱窒素し、生物処理水５は凝集膜分離工程＃４に導き、余剰汚泥６は適宜に引き抜いて固液分離工程＃２に返送する。
【００１５】
凝集膜分離工程＃４では、生物処理水５中に含まれるリンや微生物などの汚濁物質を無機凝集剤７により凝集させるとともに、膜分離手段により固液分離を行い、膜面を透過した凝集処理水８は必要に応じて高度処理および消毒した後に放流し、リンを含んだ凝集汚泥９はメタン発酵率が低いこともあって、後述する如く処理する。
【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、不均質であったりする、その他の有機性廃棄物は、破砕・分別工程＃５において破砕し、プラスチック袋やトレーなどを分別する。
【００１７】
破砕分別した破砕物１０と上記した脱水汚泥３とを混合し、ＴＳ（全蒸発残留物）濃度を調整して、嫌気性発酵工程＃６において発酵槽内でメタン発酵させ、発生したメタンガス１１を回収する。このときには、破砕物１０と脱水汚泥３とは、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、短い日数で効率よくメタン発酵する。
【００１８】
嫌気性発酵工程＃６で発生した消化汚泥１２を脱水工程７へ導くとともに、凝集膜分離工程＃４で分離した凝集汚泥９を脱水工程７へ導き、互いに混合しつつ、無機凝集剤１３，有機高分子凝集剤１４を添加し、遠心脱水機、ベルトプレス型脱水機、フィルタープレス、回転円盤型脱水機等の脱水機で脱水して、脱水汚泥１５と脱水濾液１６とに分離する。このとき、消化汚泥１２と凝集汚泥９とに含まれていたリンは脱水汚泥１５側に移行するので、このリンを含んだ脱水汚泥１５をコンポスト化工程（図示せず）などを経て、あるいはそのまま系外へ搬出する。脱水濾液１６は、有機高分子凝集剤１４によっては凝集しなかったリンをも含んでいるので、生物処理工程＃３へ返送して引き続き処理する。
【００１９】
なお、凝集膜分離工程＃４のための装置としては、セラミック管状膜や平板状有機膜などの膜エレメントを有する外圧型膜分離装置を処理槽内に浸漬設置したタイプのものが、凝集処理を行いながら清澄な凝集処理水８が得られるため好都合であるが、処理槽の外部に外圧型あるいは内圧型の膜分離装置を配置したタイプのものでもよい。生物処理工程＃３において前者のタイプの装置を用いてもよく、その場合は処理槽内に微生物が保持されるため、生物処理効率が高まるとともに、その後段の凝集膜分離工程＃４における凝集剤の添加量や凝集汚泥の発生量を低減できる。
【００２０】
嫌気性発酵工程＃６へ供給する有機性廃棄物の前処理は、上記した方法に限定されることなく、処理対象物の性状に応じて適宜に変更可能である。しかしながら、破砕・分別工程＃５において、有機性廃棄物を、一軸破砕機などの粗破砕機で粗破砕し、次いで圧縮破砕機で２００〜２５０ｋｇ／ｃｍ2 の高圧にて圧縮破砕するのが望ましい。その場合には、生ごみ、食品廃棄物などだけでなく、除渣工程＃１で分離したし渣を混合してもよく、上記した脱水汚泥３をこの段階で混合することも可能である。
【００２１】
この方法によれば、有機性廃棄物やそれに随伴するプラスチック類等は、一軸破砕機で粒径２０〜１００ｍｍ以下に粗破砕された後に、圧縮破砕機で高圧にて圧縮破砕されて、破砕排出孔の孔径に応じた粒径１〜２ｍｍ以下の細粒子状の破砕物と、破砕不能なし渣、プラスチック類、金属類、石・砂などの発酵不適物とに自動的に分別される。
【００２２】
分別された破砕物は細粒子化され、細胞膜も一部破壊されているため、生物分解性が非常に大きくなり、従来は破砕困難であったために排除されていた有機性廃棄物や、発酵不適物に付着して排除されていた有機性廃棄物も破砕物の中に含まれることもあって、メタンガスなどとしての有機成分の回収率が非常に高くなる。
【００２３】
嫌気性発酵工程＃６における有機性廃棄物の濃度は、発酵槽内で流動性を保つことができる程度であればよく、したがって、たとえば消化汚泥１２の一部を脱水機や槽内外に配置した濾過膜などで濃縮して発酵槽内へ返送（残留）させることでメタン菌濃度を高めたり、あるいは脱水汚泥３を約７０〜８０℃で３日間維持すること等によって可溶化しておけば、発酵効率はより高まる。
【００２４】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、生物処理水中に含まれるリンを無機凝集剤により凝集させ、このリンを含んだ凝集汚泥を消化汚泥とともに脱水工程に導き、凝集剤を添加し、脱水汚泥として分離するようにしたことにより、従来のようにメタン発酵の阻害を考慮することなく、効果の高い凝集剤を適量添加してリンを確実に汚泥側に移行させることができ、系外への排出の直前で効率的に分離回収できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態における脱リン方法を説明するフローチャートである。
【図２】従来の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。
【符号の説明】
５    生物処理水
７    無機凝集剤
９    凝集汚泥
11    メタンガス
12    消化汚泥
13    無機凝集剤
14    有機高分子凝集剤
15    脱水汚泥
【図１】
0003835924.tif 000002
【図２】
0003835924.tif 000003