(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
生物由来有機性廃棄物中のリン酸化合物および窒素化合物を、１６０℃以上臨界点以下の高温高圧水により加水分解して液体に可溶化し、この液体中にリン酸およびアンモニア性窒素として溶出させ、
この生物由来有機性廃棄物が可溶化した液体に水酸化マグネシウムを添加して、この液体のｐＨを９以上のアルカリ性に調整し、
この液体に溶出したリン酸イオンに対してマグネシウムイオンが等モル以上添加され、生成するリン酸マグネシウムアンモニウムを回収する
ことを特徴とする生物由来有機性廃棄物の処理方法。
【請求項２】
高温高圧水による加水分解は、生物由来有機性廃棄物中のリン酸結合およびポリペプチド結合を切断するとともに、リン酸化合物をオルトリン酸に分解し、窒素化合物をアンモニア性窒素に分解する
ことを特徴とする請求項１記載の生物由来有機性廃棄物の処理方法。
【請求項３】
水酸化マグネシウムの添加により生成したリン酸マグネシウムアンモニウムが回収された液体を生物処理する
ことを特徴とする請求項１または２記載の生物由来有機性廃棄物の処理方法。
【請求項４】
生物由来有機性廃棄物中のリン酸化合物および窒素化合物を、１６０℃以上臨界点以下の高温高圧水にて加水分解させ液体に可溶化させて、この液体中にリン酸およびアンモニア性窒素として溶出させる可溶化手段と、
この可溶化手段に接続され前記液体に水酸化マグネシウムを添加して、この液体のｐＨを９以上のアルカリ性に調整するアルカリ調整手段を備え、この液体に溶出したリン酸イオンに対してマグネシウムイオンを等モル以上添加させてリン酸マグネシウムアンモニウムを生成させる固形化手段と、
この固形化手段に接続され前記リン酸マグネシウムアンモニウムを分離して回収する固液分離手段と
を具備したことを特徴とした生物由来有機性廃棄物の処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、生物処理による生物汚泥や農林畜水産加工および食品あるいは発酵工業からの有機性廃棄物などの生物由来有機性廃棄物を処理する生物由来有機性廃棄物の処理方法およびその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、屎尿や畜水産加工廃棄物、食品加工廃棄物などを生物処理する際に生じる余剰の生物汚泥を処理する処理方法として、例えば特公昭４９−１１８１３号公報に記載の構成が知られている。
【０００３】
この特公昭４９−１１８１３号公報に記載の処理方法は、生物汚泥にアルカリを添加して加温することにより加水分解し、浮遊物質を溶解させた後に中和して適温に冷却した液体を再び生物処理に返送して生物処理し、余剰汚泥の生成を防止する構成が採られている。
【０００４】
また、加水分解する方法としては、例えば特公平１−３８５３２号公報や特開平９−２７６９００号公報、特開２０００−２１８２９５号公報などに記載のように、高温高圧下で調整したほぼ臨界点の水と固形の生物汚泥や有機性廃棄物を混合して、液状に分解する構成も知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、生物汚泥や畜水産加工あるいは食品加工の有機性廃棄物である生物由来の有機性廃棄物では、生物の必須元素としてリンや窒素などの各種元素を含有していることから、これら生物由来有機性廃棄物を液状に加水分解すると、生物処理するための有機質の他にリン酸などのリン化合物やアンモニア性窒素などの窒素化合物も溶出する。このことから、これら液状に加水分解したものを後段で処理、例えば生物処理する場合には反応の弊害を生じるおそれがある。
【０００６】
一方、これら溶出するリン化合物や窒素化合物は、生物の必須元素でもあることから、肥料などとして利用されるが、特にリンを多量に含有する鉱物などは少なく、肥料の原料としてリン分の確保が困難で、コストが増大する問題を生じている。
【０００７】
本発明は、上記問題点に鑑みて、有価物を回収して生物由来有機性廃棄物を効率よく処理する生物由来有機性廃棄物の処理方法およびその装置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記載の生物由来有機性廃棄物の処理方法は、生物由来有機性廃棄物中のリン酸化合物および窒素化合物を、１６０℃以上臨界点以下の高温高圧水により加水分解して液体に可溶化し、この液体中にリン酸およびアンモニア性窒素として溶出させ、この生物由来有機性廃棄物が可溶化した液体に水酸化マグネシウムを添加して、この液体のｐＨを９以上のアルカリ性に調整し、この液体に溶出したリン酸イオンに対してマグネシウムイオンが等モル以上添加され、生成するリン酸マグネシウムアンモニウムを回収するものである。
【０００９】
そして、生物由来有機性廃棄物を高温高圧水により加水分解して可溶化した液体に、マグネシウムイオンを添加して生成するリン酸マグネシウムアンモニウムを回収することにより、高温高圧水により生物由来有機性廃棄物中の細胞膜も破壊されて十分に液状に処理され、別途処理が容易な形態となるとともに、十分に生物由来有機性廃棄物中のリンや窒素分が溶出し、添加する水酸化マグネシウムと反応して高温高圧水下でも固体として析出する有価物のリン酸マグネシウムアンモニウムとして回収され、効率よく生物由来有機性廃棄物が処理される。
【００１０】
また、水酸化マグネシウムを添加してリン酸マグネシウムアンモニウムを生成させる条件としてｐＨを９以上のアルカリ性に調整することにより、効率よくリン酸マグネシウムアンモニウムが生成し、回収効率が向上するとともに、リン化合物や窒素化合物の残留する量が低減して可溶化した液体の例えば生物処理などの別段の処理効率が向上する。ここで、ｐＨが９以上になるまで水酸化マグネシウムを添加することにより、溶出したリン酸イオンに対してマグネシウムイオンが自動的に等モル以上添加されて調整される。ｐＨが９より小さい値では、溶出したリン酸イオンおよびアンモニア性窒素がマグネシウムイオンと反応して生成するリン酸マグネシウムアンモニウムの量が減少することから、ｐＨを９以上のアルカリ性とする。
【００１１】
さらに、１６０℃以上臨界点以下の高温高圧水を用いることにより、効率よくリン化合物および窒素化合物が溶出し、リン酸マグネシウムアンモニウムの回収効率が向上するとともに、リン化合物や窒素化合物の残留する量が低減して可溶化した液体の例えば生物処理などの別段の処理効率が向上する。ここで、１６０℃より低くなると、十分に可溶化しなくなり、リン酸マグネシウムアンモニウムの回収効率が低減するため、１６０℃以上臨界点以下の高温高圧水を用いる。
【００１２】
請求項２記載の生物由来有機性廃棄物の処理方法は、請求項１記載の生物由来有機性廃棄物の処理方法において、高温高圧水による加水分解は、生物由来有機性廃棄物中のリン酸結合およびポリペプチド結合を切断するとともに、リン酸化合物をオルトリン酸に分解し、窒素化合物をアンモニア性窒素に分解するものである。
【００１３】
そして、生物由来有機性廃棄物中のリン酸結合およびポリペプチド結合を切断するとともにリン酸化合物をオルトリン酸に分解し、かつ、窒素化合物をアンモニア性窒素に分解する条件で、高温高圧水による加水分解をすることにより、生物由来有機性廃棄物から効率よく十分に、高温高圧水下でも有機物として分離回収できるリン酸マグネシウムアンモニウムを生成するリン化合物および窒素化合物が溶出し、効率よくリン酸マグネシウムアンモニウムが回収されるとともに、生物由来有機性廃棄物が低分子化されて後段での処理が容易となる。
【００１４】
請求項３記載の生物由来有機性廃棄物の処理方法は、請求項１または２記載の生物由来有機性廃棄物の処理方法において、水酸化マグネシウムの添加により生成したリン酸マグネシウムアンモニウムが回収された液体を生物処理するものである。
【００１５】
そして、水酸化マグネシウムの添加により生成したリン酸マグネシウムアンモニウムが回収された液体を生物処理することにより、低分子化された有機質を多量に含有する液体が効率よく生物処理され、生物由来有機性廃棄物を廃棄することなく処理される。
【００１６】
請求項４記載の生物由来有機性廃棄物の処理装置は、生物由来有機性廃棄物中のリン酸化合物および窒素化合物を、１６０℃以上臨界点以下の高温高圧水にて加水分解させ液体に可溶化させて、この液体中にリン酸およびアンモニア性窒素として溶出させる可溶化手段と、この可溶化手段に接続され前記液体に水酸化マグネシウムを添加して、この液体のｐＨを９以上のアルカリ性に調整するアルカリ調整手段を備え、この液体に溶出したリン酸イオンに対してマグネシウムイオンを等モル以上添加させてリン酸マグネシウムアンモニウムを生成させる固形化手段と、この固形化手段に接続され前記リン酸マグネシウムアンモニウムを分離して回収する固液分離手段とを具備したものである。
【００１７】
そして、可溶化手段にて生物由来有機性廃棄物を高温高圧水により加水分解し可溶化させて液体とし、固形化手段にて得られた液体に水酸化マグネシウムを添加してリン酸マグネシウムアンモニウムを生成し、固液分離手段にて得られたリン酸マグネシウムアンモニウムを分離回収することにより、高温高圧水で生物由来有機性廃棄物中の細胞膜も破壊されて十分に液状に処理され、別途処理が容易な形態となるとともに、十分に生物由来有機性廃棄物中のリンや窒素分が溶出し、添加するマグネシウムと反応して高温高圧水下でも固体として析出する有価物のリン酸マグネシウムアンモニウムとして回収され、効率よく生物由来有機性廃棄物が処理される。
【００１８】
また、高温高圧水を１６０℃以上臨界点以下とすることにより、効率よくリン化合物および窒素化合物が溶出し、リン酸マグネシウムアンモニウムの回収効率が向上するとともに、リン化合物や窒素化合物の残留する量が低減して可溶化した液体の例えば生物処理などの別段の処理効率が向上する。
【００１９】
さらに、固形化手段のアルカリ調整手段にて液体のｐＨを９以上のアルカリ性に調整することにより、溶出したリン酸イオンに対してマグネシウムイオンが自動的に等モル以上に添加されて調整され、効率よくリン酸マグネシウムアンモニウムが生成し、回収効率が向上するとともに、リン化合物や窒素化合物の残留する量が低減して可溶化した液体の例えば生物処理などの別段の処理効率が向上する。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の一形態における生物由来有機性廃棄物の処理方法の装置構成を図面を参照して説明する。
【００２１】
図２において、１は生物処理施設で、この生物処理施設１は、有機性物質を含有する汚水などの原水を貯留する曝気槽２を備えている。そして、この曝気槽２には、原水を流入する原水管３が接続されている。また、曝気槽２には、貯留する原水に酸素を含有する気体である例えば空気を曝気する曝気手段４が設けられている。
【００２２】
また、曝気槽２には、曝気されて曝気槽２内の微生物により生物処理された原水の一部を流出する流出管５が接続されている。そして、この流出管５には、生物処理した原水を固液分離する固液分離手段としての例えば沈殿槽６が接続されている。また、この沈殿槽６には、上澄み分を処理水として流出する放流管７が接続されている。さらに、沈殿槽６の底部には、沈殿した汚泥８の一部を曝気槽２に返送する返送管９が接続されている。また、返送管９には、沈殿槽６の底部に沈殿した汚泥８の一部もしくは残部を処理する生物由来有機性廃棄物の処理装置11が接続されている。さらに、この処理装置11には、処理した液状分を原水管３に搬送する搬送管12が接続されている。
【００２３】
そして、生物由来有機性廃棄物の処理装置11は、図１のブロック図に示すように、生物処理施設１の沈殿槽６からの汚泥を例えば遠心分離により濃縮する汚泥濃縮手段13が設けられている。そして、この汚泥濃縮手段13には、濃縮された固形状の汚泥を高温高圧水により加水分解して液体に可溶化する水熱反応をする可溶化手段としての水熱反応手段14が接続されている。
【００２４】
この水熱反応手段14は、１００℃以上臨界点温度である３７４℃以下、好ましくは１６０℃以上臨界点温度以下、さらに好ましくは１８０℃以上臨界点温度以下、そしてさらに好ましくは２００℃以上臨界点温度以下に調整した高温高圧水を調整し、この調整した高温高圧水と汚泥濃縮手段13からの濃縮された汚泥とを所定時間、例えば１時間所定の温度で混合して、固形状の汚泥を加水分解して液体に可溶化する。すなわち、濃縮された汚泥中のリン酸結合およびポリペプチド結合を切断するとともに、リン酸化合物をオルトリン酸に分解するとともに、有機性窒素などの窒素化合物をアンモニア性窒素に分解させて、細胞膜をも分解してリン酸などのリン化合物およびアンモニア性窒素などの窒素化合物を溶出させる。
【００２５】
ここで、水熱反応は、１００℃より低くなるとほとんど生物由来有機性廃棄物が可溶化しないため、１００℃以上、好ましくは生物由来有機性廃棄物の可溶化によりリンがほぼ一定となる１６０℃以上、さらに好ましくは可溶化率が約８０％を越えてほぼ一定となる１８０℃以上、そしてさらに好ましくは溶出したリンの量に対して等モル以上のアンモニア性窒素が溶出する２００℃以上に設定する。
【００２６】
また、水熱反応手段14には、固形化手段としてのリン固定化手段15が接続されている。このリン固定化手段15は、水熱反応手段14にて生物由来有機性廃棄物が可溶化された液体に、水酸化マグネシウムを加えて、所定のｐＨ、例えばｐＨ９以上のアルカリ性に調整することにより、液体中のリンの量に対してマグネシウムが自動的に略等モルとなるように添加され、溶出するリン化合物および窒素化合物と反応させて固形物のリン酸マグネシウムアンモニウムを生成させる図示しないマグネシウム添加手段とを備えている。
【００２７】
ここで、図示しないアルカリ調整手段としてのｐＨ調整手段による水酸化マグネシウムの添加にて調整するｐＨが９より小さい値となると、マグネシウムの添加量が不足し、溶出したリン酸およびアンモニア性窒素との反応によるリン酸マグネシウムアンモニウムの生成量が低減するため、アルカリ性、好ましくはｐＨ９以上のアルカリ性に調整する。
【００２８】
さらに、リン固定化手段15には、析出したリン酸マグネシウムアンモニウムを固液分離する例えば膜濾過装置などの固液分離手段16が設けられている。そして、この固液分離手段16にて分離した液体分は、搬送管12を介して曝気槽２に返送され、回収したリン酸マグネシウムアンモニウムは工業原料や肥料などに利用される。
【００２９】
次に、上記実施の形態の動作を説明する。
【００３０】
まず、屎尿系汚水や畜水産加工廃液、食品加工廃液、各種生物処理により生成した余剰汚泥などの生物に由来する有機性廃棄物である生物由来有機性廃棄物を、原水管３を介して原水として曝気槽２に流入する。なお、生物由来有機性廃棄物が生ごみなどの固形の場合には、あらかじめスラリ状に粉砕しておく。そして、曝気槽２にて空気を適宜曝気して所定時間滞留させ、微生物にて有機質を好気性処理して分解する。なお、この処理条件は、原水の性状により適宜曝気条件や滞留時間を設定する。
【００３１】
そして、好気性処理した原水を、流出管５を介して沈殿槽６に流入させ、汚泥８と処理水とに固液分離し、処理水は放流管７から生物処理施設１の系外に流出する。また、沈殿槽６の底部に沈殿した汚泥８は、返送管９を介して一部曝気槽２に返送するとともに生物由来有機性廃棄物の処理装置11に搬送する。
【００３２】
この生物由来有機性廃棄物の処理装置11に流入された生物由来有機性廃棄物である汚泥８は、汚泥濃縮手段13にて例えば遠心分離により濃縮され、水熱反応手段14に搬送される。そして、この水熱反応手段14にて、１００℃以上、好ましくは１６０℃以上、さらに好ましくは１８０℃以上、そしてさらに好ましくは２００℃以上で臨界点温度となる３７４℃以下に調整した高温高圧水と汚泥濃縮手段13にて濃縮した汚泥とを、所定時間例えば１時間、高温高圧水の温度で保持し、汚泥を加水分解して可溶化し、生物由来有機性廃棄物からリン酸などの化合物やアンモニア性窒素などの窒素化合物を溶出させ、冷却して液体に調整する。
【００３３】
この後、水熱反応にて調整した液体を、リン固定化手段15にて、ｐＨ調整手段にて水酸化マグネシウムを加えてｐＨを９以上のアルカリ性に調整することにより、液体中のリンの量に対して略等モルとなる割合で添加し、リン酸マグネシウムアンモニウムを析出させる。
【００３４】
そして、リン固定化手段15にてリン酸マグネシウムアンモニウムが析出する液体を、固液分離手段16にて固液分離し、リン酸マグネシウムアンモニウムを回収するとともに、固液分離した液体分を搬送管12を介して生物処理施設１の曝気槽２に返送する。なお、回収したリン酸マグネシウムアンモニウムは、別途工業原料や肥料の原料として別途処理される。
【００３５】
次に、上記実施の形態の作用を各種実験を参照して説明する。
【００３６】
まず、リン酸マグネシウムアンモニウムの生成条件を決定する実験をした（実験１）。
【００３７】
実験に際して、リン酸水素カリウム（ＫＨ2ＰＯ4）および塩化アンモニウム（ＮＨ4Ｃｌ）を用いて、１０００ｍｇ−Ｐ／ｌ、５２５ｍｇ−Ｎ／ｌに調整した水溶液１００ｍｌをビーカに分集した。なお、この水溶液は、リンと窒素とのモル比が１対１．１６（Ｐ：Ｎ＝１：１．１６）である。
【００３８】
そして、このビーカ中の混合した水溶液に水酸化マグネシウム（Ｍｇ(ＯＨ）2）の粉末を攪拌しつつ徐々に添加し、ｐＨが一定に達した時点で水酸化マグネシウムの添加を中止し、生成した白色沈殿物を濾紙にて濾過分離し、添加した水酸化マグネシウムの量と濾液中のリン酸イオンの濃度およびアンモニウムイオンの濃度とを測定した。この結果を、図３および図４に示す。また、添加した水酸化マグネシウムとｐＨとの関係を図５に、ｐＨと残留するリン酸イオンおよびアンモニウムイオンの量との関係を図６に示す。なお、白色沈殿物は、粉末Ｘ線回折により定性した。
【００３９】
この実験１の結果から、水酸化マグネシウムの添加により生成した白色沈殿物はリン酸マグネシウムアンモニウムであった。そして、図３および図４に示す結果から、調整した水溶液中のリン酸イオンのモル濃度とほぼ等モル濃度の水酸化マグネシウムを添加することにより、リン酸がほとんど消失することがわかった。なお、水酸化マグネシウムの添加量がリン酸イオンと等モル以上となったのは、水溶液中のアンモニウムイオンのモル濃度がリン酸イオンのモル濃度より高くアンモニウムイオンが過剰であったため、水酸化マグネシウムの一部がアンモニウムイオンの中和に消費されたためと考えられる。
【００４０】
また、図５は、リン酸イオンおよびアンモニウムイオンの混合液を水酸化マグネシウムで中和した時の滴定曲線に対応するもので、この図５に示す結果から、等量点は約ｐＨ８〜９であることがわかる。
【００４１】
さらに、図６に示す結果から、リン酸イオンがほぼ完全に消失したのはｐＨ９以上であった。このことから、水酸化マグネシウムを添加して溶解するリン酸およびアンモニウムイオンからリン酸マグネシウムアンモニウムを析出させる反応を完結させるためには、水酸化マグネシウムを添加してｐＨ９以上のアルカリ性とすればよいことがわかる。なお、実際に生物由来有機性廃棄物を可溶化した液体に水酸化マグネシウムを添加して処理する際に、水酸化マグネシウムを添加する前からｐＨが９以上である場合、水酸化マグネシウムを添加してｐＨにて反応の終点を判断することが困難であることから、この場合には、酸を添加して約中性とした後に水酸化マグネシウムをｐＨ９まで添加するとよい。
【００４２】
次に、水熱反応による汚泥の低分子化条件を決定する実験をした（実験２）。
【００４３】
あらかじめ調整した人工下水を活性汚泥法により処理して得られた余剰汚泥を１００℃〜臨界点の高温高圧水の条件となる範囲で水熱反応した。なお、別途高温高圧水を用いず、余剰汚泥中の水分を利用した。
【００４４】
ここで、人工下水は、表１に示す性状のものを用いて調製した。また、活性汚泥法は、表２に示す条件で処理した。そして、水熱反応は、汚泥４０ｍｌを攪拌機を備えた反応容器に流入し、３０分で昇温し、水熱反応温度で１時間保持し、３０分で約室温まで冷却した。この水熱反応後の液体を２つに分け、一方の液体を濾過して汚泥およびリンの可溶化率を測定した。また、他方の液体に水酸化マグネシウムをｐＨ９まで添加した。その結果を図７ないし図１１に示す。
【００４５】
【表１】
0003805963.tif 000002
【００４６】
【表２】
0003805963.tif 000003
【００４７】
そして、図７および図８に示す結果から、約１８０℃以上に達すると可溶化率が８０％以上でほぼ一定となることがわかった。
【００４８】
また、水熱反応前後での総リン濃度は等しいが、図９に示す結果から、水熱反応後の濃度において、１００℃から上昇し、１６０℃以上で約一定となった。このことから、余剰汚泥の細胞中のリンの可溶化は、１６０℃以上に設定すればよいことがわかる。なお、反応後の液体のリン濃度が濾液より若干高かったが、これは、余剰汚泥の細胞から可溶化したリン酸が細胞由来あるいは人工下水由来の鉄、カルシウム、マグネシウムなどの金属イオンと反応して不溶性塩を形成したためと考えられる。さらに、水酸化マグネシウムを添加して液体を濾過した後の濾液において、２００℃以上でリンはほぼ消失しており、リン酸マグネシウムアンモニウムとして析出したものと考えられる。また、２００℃より低い温度ではリンが残留していることが認められた。これは、１６０℃以上でリンはほぼ完全に可溶化するもののリン酸マグネシウムアンモニウムを形成するために必要な量のアンモニアの溶出が不十分であるためと考えられる。
【００４９】
また、図１０に示す結果から、水熱反応前ではアンモニア性窒素の存在がほとんど認められないが、１６０℃からアンモニア性窒素が認められ、２８０℃以上でほぼ一定となった。このことから、有機性窒素がアンモニア性窒素に分解されて可溶化し始めたものと考えられる。そして、水酸化マグネシウムを添加して液体を濾過した後の濾液において、アンモニア性窒素に分解されて可溶化し始めている１８０℃以下でもアンモニア性窒素が認められなかった。これは、リン酸と反応してリン酸マグネシウムアンモニウムとして消費されたためと考えられる。そして、２００℃以上でアンモニア性窒素が認められ始めたのは、リン酸のモル濃度に対して過剰分のアンモニア性窒素が可溶化したためと考えられる。すなわち、２００℃より低い温度では、リン酸に対してモル比でアンモニア性窒素が不足し、リン酸マグネシウムアンモニウムとして回収が不完全となるが、２００℃以上では、リン酸をほぼ完全にリン酸マグネシウムアンモニウムとして回収できることがわかる。
【００５０】
これらのことから、水熱反応は、１６０℃以上、より好ましくは１８０℃以上、さらに好ましくは２００℃以上に設定すればよいことがわかる。
【００５１】
次に、汚泥中のリンの回収率についての実験について説明する（実験３）。
【００５２】
上記実験２の結果から、水熱反応後の液体の濾液中のリン濃度に対するリン酸マグネシウムアンモニウムを濾過分離した濾液中の残留するリン濃度の割合から、リンの回収率を算出した。その結果を図１１に示す。
【００５３】
この図１１に示す結果から、２００℃以上でほぼ９６％以上の回収率でリンを回収できた。
【００５４】
上述したように、生物有来有機性廃棄物を高温高圧水により加水分解して可溶化した液体に、マグネシウムイオンを添加して生成するリン酸マグネシウムアンモニウムを回収するため、高温高圧水により生物由来有機性廃棄物中の細胞膜も破壊、すなわち分解・低分子化されて十分にリンや窒素分が溶出して液状に可溶化でき、別途処理が容易な液体の形態となり低分子かできるとともに、十分に生物由来有機性廃棄物中のリンや窒素分が溶出し、添加するマグネシウムと反応して高温高圧水下でも固体として析出する有価物のリン酸マグネシウムアンモニウムとして回収でき、生物由来有機性廃棄物を廃棄することなく効率よく処理できる。
【００５５】
そして、生物由来有機性廃棄物中のリン酸結合およびポリペプチド結合を切断するとともにリン酸化合物をオルトリン酸に分解し、かつ、窒素化合物をアンモニア性窒素に分解する条件で、高温高圧水による加水分解をするため、生物由来有機性廃棄物から効率よく十分に、高温高圧水下でも有機物として分離回収できるリン酸マグネシウムアンモニウムを生成するリン酸やアンモニア性窒素が溶出し、効率よくリン酸マグネシウムアンモニウムを回収できるとともに、生物由来有機性廃棄物が確実に低分子化されて後段での生物処理などの処理が短時間で効率よく容易にできる。
【００５６】
また、水酸化マグネシウムを添加してリン酸マグネシウムアンモニウムを生成させる条件としてｐＨを９以上のアルカリ性に調整するため、溶出したリン酸やアンモニア性窒素が効率よくリン酸マグネシウムアンモニウムとして析出し、回収効率を向上できるとともに、リン化合物や窒素化合物の残留する量が十分に低減し、リン酸マグネシウムアンモニウムの回収後の液体を例えば生物処理などの他の処理工程で処理する時間が短縮し容易にでき、処理効率を向上できる。
【００５７】
そして、水酸化マグネシウムにてｐＨを調整しつつリン酸マグネシウムアンモニウムを生成させる反応を同時に行うので、経済的かつ効率的に処理できる。
【００５８】
さらに、１６０℃以上、より好ましくは１８０℃以上、さらに好ましくは２００℃以上臨界点以下の高温高圧水を用いることにより、効率よくリン酸およびアンモニア性窒素が溶出し、リン酸マグネシウムアンモニウムの回収効率を向上できるとともに、リン酸やアンモニア性窒素の残留する量が低減して、リン酸マグネシウムアンモニウムの回収後の液体を例えば生物処理などの他の処理工程で処理する時間が短縮し容易にでき、処理効率を向上できる。
【００５９】
なお、上記実施の形態において、添加するマグネシウムイオンとしては、水酸化マグネシウムに限らず、他のマグネシウム化合物をも利用できる。
【００６０】
また、生物由来有機性廃棄物の処理装置11の固液分離手段16にて分離した液体分を搬送管12にて曝気槽２に返送したが、アンモニア性窒素が残留する状態となることから、屎尿処理と同様に消化脱窒反応にて窒素分を除去したり、別途アンモニアストリッピングによりアンモニア性窒素を除去したのちに活性汚泥法にて有機質を分解する処理をするなどするとよい。
【００６１】
【発明の効果】
請求項１記載の生物由来有機性廃棄物の処理方法によれば、生物有来有機性廃棄物を高温高圧水により加水分解して可溶化した液体に、水酸化マグネシウムを添加して生成するリン酸マグネシウムアンモニウムを回収するため、高温高圧水により生物由来有機性廃棄物中の細胞膜も破壊されて十分に液状に可溶化され、別途処理が容易な形態となるとともに、十分に生物由来有機性廃棄物中のリンや窒素分が溶出し、添加する水酸化マグネシウムと反応して高温高圧水下でも固体として析出する有価物のリン酸マグネシウムアンモニウムとして回収でき、生物由来有機性廃棄物を廃棄することなく効率よく処理できる。
【００６２】
また、水酸化マグネシウムを添加してリン酸マグネシウムアンモニウムを生成させる条件としてｐＨを９以上のアルカリ性に調整することにより、溶出したリン酸イオンに対してマグネシウムイオンが自動的に等モル以上添加されて調整され、効率よくリン酸マグネシウムアンモニウムが生成して回収効率を向上できるとともに、リン化合物や窒素化合物の残留する量が低減して、リン酸マグネシウムアンモニウムの回収後の液体の別途処理が容易で効率よくできる。
【００６３】
さらに、１６０℃以上臨界点以下の高温高圧水を用いるため、効率よくリン化合物および窒素化合物が溶出し、リン酸マグネシウムアンモニウムの回収効率を向上できるとともに、リン化合物や窒素化合物の残留する量が低減し、リン酸マグネシウムアンモニウムの回収後の液体の別途処理が容易で効率よくできる。
【００６４】
請求項２記載の生物由来有機性廃棄物の処理方法によれば、請求項１記載の生物由来有機性廃棄物の処理方法の効果に加え、生物由来有機性廃棄物中のリン酸結合およびポリペプチド結合を切断するとともにリン酸化合物をオルトリン酸に分解し、かつ、窒素化合物をアンモニア性窒素に分解する条件で、高温高圧水による加水分解をするため、高温高圧水下でも有機物として分離回収できるリン酸マグネシウムアンモニウムを生成するリン化合物および窒素化合物を生物由来有機性廃棄物から効率よく十分に溶出でき、効率よくリン酸マグネシウムアンモニウムを回収できるとともに、生物由来有機性廃棄物が低分子化して別途処理が容易にできる。
【００６５】
請求項３記載の生物由来有機性廃棄物の処理方法によれば、請求項１または２記載の生物由来有機性廃棄物の処理方法の効果に加え、リン酸マグネシウムアンモニウムを回収した液体を生物処理するため、低分子化された有機質を多量に含有する液体を効率よく生物処理でき、生物由来有機性廃棄物を廃棄することなく処理できる。
【００６６】
請求項４記載の生物由来有機性廃棄物の処理装置によれば、可溶化手段にて生物由来有機性廃棄物を高温高圧水により加水分解し可溶化させて液体とし、固形化手段にて液体に水酸化マグネシウムを添加してリン酸マグネシウムアンモニウムを生成し、固液分離手段にてリン酸マグネシウムアンモニウムを分離回収するため、高温高圧水により生物由来有機性廃棄物中の細胞膜も破壊されて十分に液状に可溶化され、別途処理が容易な形態となるとともに、十分に生物由来有機性廃棄物中のリンや窒素分が溶出し、添加する水酸化マグネシウムと反応して高温高圧水下でも固体として析出する有価物のリン酸マグネシウムアンモニウムとして回収でき、生物由来有機性廃棄物を廃棄することなく効率よく処理できる。
【００６７】
また、高温高圧水を１６０℃以上臨界点以下とするため、効率よくリン化合物および窒素化合物が溶出し、リン酸マグネシウムアンモニウムの回収効率を向上できるとともに、リン化合物や窒素化合物の残留する量が低減し、リン酸マグネシウムアンモニウムの回収後の液体の別途処理が容易で効率よくできる。
【００６８】
さらに、固形化手段のアルカリ調整手段にて液体のｐＨを９以上のアルカリ性に調整することにより、溶出したリン酸イオンに対してマグネシウムイオンが自動的に等モル以上添加されて調整され、効率よくリン酸マグネシウムアンモニウムが生成して回収効率を向上できるとともに、リン化合物や窒素化合物の残留する量が低減して、リン酸マグネシウムアンモニウムの回収後の液体の別途処理が容易で効率よくできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の一形態における生物由来有機性廃棄物の処理方法の構成を示すブロック図である。
【図２】  同上生物処理施設全体の構成を示すブロック図である。
【図３】  同上水酸化マグネシウムの添加量とリン酸イオン濃度およびアンモニア性窒素濃度との関係を示すグラフである。
【図４】  同上図３のモル換算グラフである。
【図５】  同上水酸化マグネシウムの添加量とｐＨとの関係を示すグラフである。
【図６】  同上ｐＨとリン酸イオン濃度およびアンモニア性窒素濃度との関係を示すグラフである。
【図７】  同上水熱反応の温度と余剰汚泥の可溶化率との関係を示すグラフである。
【図８】  同上水熱反応の温度と固形浮遊物質との関係を示すグラフである。
【図９】  同上水熱反応の温度とリン濃度との関係を示すグラフである。
【図１０】  同上水熱反応の温度とアンモニア性窒素濃度との関係を示すグラフである。
【図１１】  同上水熱反応の温度とリン回収率との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
11    生物由来有機性廃棄物の処理装置
14    可溶化手段としての水熱反応手段
15    固形化手段としてのリン固定化手段
16    固液分離手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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