JP2002052398A - 乾式メタン発酵汚泥の処理方法 - Google Patents

乾式メタン発酵汚泥の処理方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 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、効率的に炭化又はコンポスト化し
て再利用することを可能とする。 【解決手段】 メタン発酵汚泥に繊維を混合した後炭化
する。メタン発酵汚泥に繊維を混合した後コンポスト化
する。

Description

【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又はコンポスト化する方法に関
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、効率的に炭化又はコンポスト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
汚泥を処理する方法において、該汚泥に繊維を混合した
後、炭化することを特徴とする。
【0009】請求項2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汚泥を処理する方
法において、該汚泥に繊維を混合した後、コンポスト化
することを特徴とする。
【0010】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。
【0011】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。
【0012】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。
【0013】
【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。
【0014】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。
【0015】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・C
ODCr/m/dayの高負荷でメタン発酵が行われ
る。
【0016】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。
【0017】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、炭化又はコ
ンポスト化処理を行う。
【0018】本発明において、乾式メタン発酵の余剰汚
泥に混合する繊維の種類や性状には特に制限はないが、
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、コンポスト化の場合は解繊故紙が挙げられ
る。
【0019】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55%以下、好ま
しくは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。
【0020】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。
【0021】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。
【0022】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
合するが、余剰汚泥の含水率が65%以下であれば含水
率の調整は特に必要とされず、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。
【0023】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。
【0024】
【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。
【0025】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45k
g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3
5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。
【0026】なお、発酵槽6の容積は21mで、引抜
汚泥量は21500kg/dayとし、このうち210
00kg/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。
【0027】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。
【0028】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
【0029】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
【0030】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。
【0031】
【表1】
【0032】実施例2 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。
【0033】比較例2 実施例2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。
【0034】
【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
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C05F 7/00 301 B09B 3/00 C D (72)発明者 古賀 哲雄 東京都新宿区西新宿三丁目4番7号 栗田 工業株式会社内 (72)発明者 石橋 保 東京都新宿区西新宿三丁目4番7号 栗田 工業株式会社内 Fターム(参考) 4D004 AA02 AA03 BA03 BA04 BA06 CA04 CA18 CB04 4D059 AA01 AA03 BA12 BB05 BB06 DB34 4G066 AA04B AC02D AC39A BA36 CA02 DA01 DA07 FA17 FA21 4H061 AA02 CC47 CC51 DD20 EE66 EE70 GG14 GG41 GG48 GG70 HH23

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 乾式メタン発酵槽から排出される汚泥を
    処理する方法において、該汚泥に繊維を混合した後、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。
  2. 【請求項2】 乾式メタン発酵槽から排出される汚泥を
    処理する方法において、該汚泥に繊維を混合した後、コ
    ンポスト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。
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