JP2002066507A - 有機性固形物の処理方法および有機性固形物の処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 水に不溶な有機性固形物を、高効率でエネル
ギー回収することができ、しかも有害物を発生すること
なく処理できる、有機性固形物の処理方法と、この方法
を実施するのに好適な有機性固形物の処理装置の提供が
望まれている。 【解決手段】 水に不溶な有機性固形物をスラリー化す
るスラリー化処理工程（スラリー化処理槽２）と、スラ
リー化された有機性固形物を水に可溶な有機物にする可
溶化処理工程（可溶化処理装置３）と、可溶化された処
理物を嫌気性微生物が含まれる汚泥の存在下でメタン発
酵させる嫌気性処理工程（嫌気性処理槽４）とを備えた
有機性固形物の処理装置１である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、嫌気性微生物を含
む汚泥の存在下で、有機性固形物をメタン発酵させて処
理する有機性固形物の処理方法と、この処理方法の実施
に好適な有機性固形物の処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ビール麦かす、食品廃棄物、植
物性動物性廃棄物などの水に不溶な有機性固形物を含む
固形廃棄物は、焼却処理がなされた後、残留物である灰
分等が埋め立てされることなどによって処理される。ま
た、近年では、このような固形廃棄物からエネルギーを
回収する方法として、焼却処理、または部分酸化を利用
したガス化処理などの、燃焼による処理方法が提供され
ている。このような燃焼による処理方法では、通常、ボ
イラーやガスタービンを利用して廃棄物の燃焼熱を回収
するようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、燃焼に
よる処理方法では、水分の多い廃棄物、例えば含水率が
４０％以上の廃棄物の場合、発熱量が水分の蒸発熱に奪
われてしまい、効率のよいエネルギー回収ができないと
いった課題があった。また、食品廃棄物などでは通常塩
（ＮａＣｌ）が含まれていることなどから、これを燃焼
すると、排ガスとしてダイオキシンや煤塵などの有害物
が発生してしまうが、このような有害物発生を抑制する
ため排ガス処理設備を設置する必要があることから、結
果として回収したエネルギーのコストが高くなってしま
う

【０００４】本発明は前記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、水に不溶な有機性固形物
を、高効率でエネルギー回収することができ、しかも有
害物を発生することなく処理できる、有機性固形物の処
理方法と、この方法を実施するのに好適な有機性固形物
の処理装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の有機性固形物の
処理方法では、水に不溶な有機性固形物をスラリー化す
るスラリー化処理工程と、スラリー化された有機性固形
物を水に可溶な有機物にする可溶化処理工程と、可溶化
された処理物を嫌気性微生物が含まれる汚泥の存在下で
メタン発酵させる嫌気性処理工程とを備えてなることを
前記課題の解決手段とした。

【０００６】この処理方法によれば、水に不溶な有機性
固形物をスラリー化処理し、このスラリー化された有機
性固形物を水に可溶な有機物となるよう可溶化処理し、
その後、可溶化された処理物を嫌気性処理するので、嫌
気性処理では直接分解し難い有機性固形物を可溶化する
ことにより、得られた処理物を嫌気性微生物が含まれる
汚泥の存在下でメタン発酵させることが可能になり、こ
れによって有害物を発生することなく有機性固形物を分
解することが可能になる。また、もちろん含水率の高い
有機性固形物についても、同様の処理が可能になる。さ
らに、メタン発酵によって生じたメタンは塩素等を含ま
ないクリーンなエネルギーとなる。

【０００７】本発明の有機性固形物の処理装置では、水
に不溶な有機性固形物をスラリー化するスラリー化処理
槽と、スラリー化された有機性固形物を水に可溶な有機
物にする可溶化処理装置と、可溶化された処理物を嫌気
性微生物が含まれる汚泥の存在下でメタン発酵させる嫌
気性処理槽とを備えてなることを前記課題の解決手段と
した。

【０００８】この処理装置によれば、上記の処理方法を
実施できることから、有害物を発生することなく有機性
固形物を分解することが可能になり、また、含水率の高
い有機固形物についても同様の処理が可能になり、さら
に、メタン発酵により、塩素等を含まないクリーンなエ
ネルギーであるメタンを回収することが可能になる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳しく説明する。
図１は本発明の有機性固形物の処理装置の一実施形態例
を説明するための概略構成図であり、図１中符号１は有
機性固形物の処理装置である。この有機性固形物の処理
装置１は、ビール麦かす、食品廃棄物、植物性動物性廃
棄物などの水に不溶な有機性固形物を含む固形廃棄物を
処理対象とするもので、この有機性固形物をスラリー化
するスラリー化処理槽２と、スラリー化された有機性固
形物を水に可溶な有機物にする可溶化処理装置３と、可
溶化された処理物を嫌気性微生物が含まれる汚泥の存在
下でメタン発酵させる嫌気性処理槽４とを備えてなるも
のである。

【００１０】スラリー化処理槽２は、有機性固形物を含
む固形廃棄物を導入するとともに、水を導入し、攪拌機
等（図示せず）によってこれらを攪拌混合することによ
り、スラリー化するものである。

【００１１】可溶化処理装置３は、前述したようにスラ
リー化された有機性固形物を水に可溶な有機物にするも
ので、可溶化処理として、水熱処理、オゾン処理、アル
カリ処理、８０℃程度の１００℃以下での加熱処理、超
音波処理、パルス電圧処理、機械的破砕処理などを採用
して構成されるものである。本例では、特に高い可溶化
率が期待できるものとして、高圧下で高温加熱を行う水
熱処理方式が採用されている。

【００１２】すなわち、本例の可溶化処理装置３は水熱
処理装置によって構成されたもので、図２に示すように
高圧下で高温処理するための反応器５と、これから導出
される処理液を冷却するための冷却器６とを備えて構成
されたものである。反応器５は、管型の熱交換器や他の
加熱機器からなる加熱手段と、ポンプＰ等の加圧手段と
を備えてなるもので、５０〜２００気圧、好ましくは８
０〜１２０気圧に昇圧すると同時に、１８０〜３５０
℃、好ましくは２５０〜３００℃に加熱するようになっ
ている。このような範囲の圧力および温度とするのは、
これらの範囲を越えて圧力または温度が高くなると酸化
が進み過ぎてしまい、後の嫌気性処理でメタン発酵する
有機物、すなわち嫌気性処理に必要な有機物が減少して
しまうからである。また、これらの範囲より圧力または
温度が低くなると、分解が進まず、したがって可溶化率
が低下してしまうからである。

【００１３】なお、加熱手段として熱交換器を採用した
場合には、加熱流体として、後述するように嫌気性処理
槽４から発生したメタンガスの燃焼排ガスや、この燃焼
排ガスで加熱された水蒸気や油を用いることができる。
もちろん、他の燃料や電気を用いてこれを加熱手段とし
てもよい。

【００１４】冷却器６は、管型の熱交換器などによる冷
却手段を備えてなるもので、反応器５で可溶化されて形
成された処理液を、常温〜５０℃程度に冷却するための
ものである。なお、この冷却器６の冷却流体（冷媒）と
しては、後述するように嫌気性処理槽４から導出される
処理排水や、上水道、中水道、さらには他の媒体を用い
ることができる。上水道や中水道を用いた場合には、冷
却塔を設け、冷媒とする水をここを循環させて用いるの
が好ましい。このような構成のもとに可溶化処理装置３
は、反応器５で高温高圧処理して有機性固形物を可溶化
し、可溶化されて形成された処理液を冷却器６で常温〜
５０℃程度に冷却し、その後弁により常圧に戻し、可溶
化物として導出するようになっている。

【００１５】嫌気性処理槽４は、嫌気性微生物を含む汚
泥を有したもので、嫌気性微生物として具体的には酸生
成菌とメタン生成菌とが存在させられている。このよう
な構成のもとに、この嫌気性処理槽４では、導入された
可溶化物中の有機物を、前記の汚泥により、低分子化→
有機酸生成→メタン生成のステップでメタンガスに転
換、すなわちメタン発酵させるようになっている。ここ
で、このようにメタン発酵させられて得られたメタンガ
スは、クリーンなエネルギーとして回収される。一方、
嫌気性処理後の排液は、汚泥を含んだ状態で排出され
る。

【００１６】また、本例の処理装置１では、嫌気性処理
後の汚泥を含む排液を、再度嫌気性処理槽４に返送して
再処理することにより、処理効率を高める構成となって
いる。すなわち、この処理装置１には、前記の汚泥を含
む排液を固液分離する固液分離装置７と、この固液分離
装置７で固液分離されて得られた濃縮汚泥を可溶化処理
する可溶化処理装置８と、可溶化された処理物を前記嫌
気性処理槽４に返送する返送路９とが備えられている。

【００１７】固液分離装置７としては、膜分離装置、デ
カンター、濾過装置などの公知のものが用いられる。可
溶化処理装置８は、前記可溶化処理装置３と同様に水熱
処理装置によって構成されたものでもよく、その他の可
溶化処理方式（オゾン処理、アルカリ処理、８０℃程度
の１００℃以下での加熱処理、超音波処理、パルス電圧
処理、機械的破砕処理など）を採用したもののでもよ
い。本例では、可溶化処理装置３と同様に水熱処理装置
によって構成されたものとする。

【００１８】返送路９は、この可溶化処理装置８で可溶
化処理された処理物（可溶化物）を嫌気性処理槽４に返
送するべく、前記可溶化処理装置３から嫌気性処理槽４
に可溶化物を供給するための供給路１０に接続されたも
ので、これによって可溶化処理装置３からの可溶化物と
ともに、可溶化処理装置８で得られた可溶化物も嫌気性
処理槽４に送られるようになっている。また、返送路９
は、直接嫌気性処理槽４に導入しても良い。

【００１９】なお、固液分離装置７には、これから得ら
れる上澄み液を脱リン、脱窒処理するための脱リン，脱
窒処理槽１１が接続されており、これによって上澄み液
は、脱リン、脱窒処理された後、一部が前記スラリー化
処理槽２に送られ、残部が処理装置１からの排水として
系外に排出されるようになっている。

【００２０】このような構成の処理装置１による処理方
法に基づき、本発明の有機性固形物の処理方法を説明す
る。まず、処理対象である水に不溶な有機性固形物を含
む固形廃棄物をスラリー化処理槽２に導入する。また、
このスラリー化処理槽２に水を導入するとともに、前記
脱リン，脱窒処理槽１１からの（処理水）排水の一部を
必要に応じて導入し、攪拌機等（図示せず）によってこ
れらを攪拌混合することにより、固形廃棄物をスラリー
化する。

【００２１】次に、スラリー化された固形廃棄物（有機
性固形物）を可溶化処理装置８に導入し、ここで高温高
圧による水熱処理を行うことにより、スラリーを水に可
溶な有機物（可溶化物）にする。このようにして可溶化
を行ったら、得られた可溶化物を供給路１０によって嫌
気性処理槽４に導入する。なお、この嫌気性処理槽４へ
の導入に際しては、後述する可溶化処理装置８からの可
溶化物も共に嫌気性処理槽４に導入する。また、これと
は別に、他の系から送られてきた有機性排液を嫌気性処
理槽４に導入し、一緒に嫌気性処理するようにしてもよ
い。

【００２２】嫌気性処理槽４では、導入された可溶化物
中の有機物をメタン発酵させる。そして、得られたメタ
ンガスをクリーンなエネルギーとして回収し、一方、嫌
気性処理後の排液については、汚泥を含んだ状態で排出
し、固液分離装置７に送る。

【００２３】次いで、固液分離装置７にて送られてきた
排液を固液分離し、分離した上澄み液は脱リン，脱窒処
理槽１１に送り、また濃縮汚泥は可溶化処理装置８に送
る。可溶化処理装置８では、前記可溶化処理装置３と同
様にして高温高圧による水熱処理を行うことにより、濃
縮汚泥を水に可溶な有機物（可溶化物）にする。そし
て、このようにして可溶化を行ったら、得られた可溶化
物を返送路９を介して供給路１０に送り、可溶化処理装
置３から送られてきた可溶化物とともに嫌気性処理槽４
に導入し、以下、前記した工程を循環させる。

【００２４】また、脱リン，脱窒処理槽１１では、固液
分離装置７から送られてきた上澄み液に脱リン、脱窒処
理を施し、得られた処理水については、その一部を前記
スラリー化処理槽２に送ってスラリー調整用に用い、残
部を処理装置１からの排水として系外に排出する。

【００２５】このような有機性固形物の処理方法にあっ
ては、スラリー化処理と可溶化処理とによって嫌気性処
理では直接分解し難い水に不溶な有機性固形物を可溶化
するので、得られた処理物を嫌気性微生物が含まれる汚
泥の存在下でメタン発酵させることができ、これにより
有害物を発生することなく有機性固形物を分解すること
ができる。また、このような処理については、含水率の
高い有機固形物についても同様に行うことがでる。さら
に、メタン発酵によって生じたメタンは塩素等を含まな
いクリーンなエネルギーとなるので、有害物発生を抑制
するため排ガス処理設備を設置する必要がなく、したが
ってエネルギー回収のためのコストを低減化することが
できる。

【００２６】また、この処理装置１にあっては、上記の
処理方法を実施できることから、有害物を発生すること
なく有機性固形物を分解することができ、また、クリー
ンなエネルギーであるメタンを回収するのでコストの低
減化を図ることができる。

【００２７】図３は本発明の有機性固形物の処理装置の
他の実施形態例を説明するための概略構成図であり、図
３中符号３０は有機性固形物の処理装置である。この有
機性固形物の処理装置３０が図１に示した処理装置１と
異なるところは、嫌気性処理後の汚泥を含む排液を、固
液分離装置７で固液分離した後再度嫌気性処理槽４に返
送して再処理するのに、可溶化処理装置８を用いること
なく、嫌気性処理槽４の前に設けた可溶化処理装置３を
再度用いている点にある。

【００２８】すなわち、この処理装置３０では、可溶化
処理装置が一つしか設けられておらず、この可溶化処理
装置３で、スラリー化処理槽２から送られたスラリー
と、固液分離装置７から送られてきた濃縮汚泥とを共に
可溶化処理するようになっている。なお、固液分離装置
７で分離された濃縮汚泥は、一旦スラリー化処理槽２に
送られ、この処理槽２で形成されたスラリーと共に可溶
化処理装置３に送られるようになっている。ここで、固
液分離装置７で分離された濃縮汚泥には十分な水分が含
まれているため、スラリー化処理槽２において必要とす
るスラリー化のための水を、この濃縮汚泥によって賄う
ようにしてもよく、その場合、固液分離装置７での固液
分離を調整して、得られる濃縮汚泥の水分を多めに調整
するようにしてもよい。

【００２９】このような構成の処理装置３０にあって
は、可溶化処理装置を一つ設けることにより、有機性固
形物や嫌気性処理槽４で生成する汚泥の処理を循環させ
るようにしているので、装置全体を小型で安価なものに
することができ、特に設置面積が狭く、また比較的処理
量が少ない場合などに好適なものとなる。

【００３０】なお、前記実施形態例では、可溶化処理装
置３（８）として図２に示した構成の水熱処理装置を採
用したが、本発明はこれに限定されることなく、前述し
たように種々の構成のものを採用することができる。例
えば、水熱処理装置からなる可溶化処理装置としては、
図４に示すように可溶化率を高め、省エネルギー化を図
った構成のものも採用可能である。図４において符号１
２は図２に示した反応器５と同様に高圧下で高温処理す
るための反応器である。

【００３１】この反応器１２の前（上流側）には予備加
熱を行うための予熱器１３が設けられ、反応器１２の後
（下流側）には反応器１２からの導出物を固液分離する
ための固液分離装置１４が設けられている。ここで、反
応器１２に用いられる加熱手段としては、前記反応器５
と同様に、嫌気性処理槽４から発生したメタンガスの燃
焼排ガスや、この燃焼排ガスで加熱された水蒸気や油な
どの加熱流体を用いることができる。もちろん、他の燃
料や電気を用いることも可能である。

【００３２】また、反応器１２の導出物を固液分離装置
１４に移送するための移送路１５には、反応器１２から
の導出物を再度反応器１２に戻すための第１の循環路１
６が設けられている。さらに、固液分離装置１４と反応
器１２との間には、固液分離装置１４で分離された汚泥
を再度反応器１２に戻すための第２の循環路１７が設け
られている。

【００３３】固液分離装置４には、その上澄み液、すな
わち反応器１２で可溶化処理されてなる可溶化物を前記
予熱器１３に送るための供給路１８が設けられている。
このような構成のもとに固液分離装置４を導出された可
溶化物（上澄み液）は、予熱器１３に導入されてここで
の加熱源となるとともに、予熱器１３においてスラリー
と熱交換させられることにより、自身は冷却されるよう
になっている。また、この予熱器１３には、移送路（図
示せず）を介して冷却器６が接続されており、これによ
って予熱器１３に導入された可溶化物（上澄み液）は冷
却器６にて常温〜５０℃程度に冷却されるようになって
いる。

【００３４】このような構成の可溶化処理装置で可溶化
処理するは、まず、スラリー化処理槽２から送られてき
たスラリーを予熱器１３で予備加熱し、続いてこれを反
応器１２にて高温高圧処理することにより、スラリーを
可溶化する。ここで、通常は一回の高温処理処理では６
０％程度の可溶化率しか得られないことから、本例で
は、反応器１２からの導出物を第１の循環路１６によっ
て再度反応器１２に戻し、あるいは、固液分離装置１４
で分離された汚泥を第２の循環路１７によって再度反応
器１２に戻し、以下、適宜にこれを循環させることによ
り、可溶化率を９０％以上に高めている。なお、可溶化
率は以下の式によって定義されている。 可溶化率＝｛（Ａ−Ｂ）／Ａ｝×１００［％］ （ただし、Ａは原料中の有機物固形物量、Ｂは処理後に
残留する有機物固形物量である）

【００３５】このようにして可溶化処理を行ったら、固
液分離装置１４で得られた上澄み液（可溶化物）を予熱
器１３に送り、ここで熱交換した後、冷却器６にて常温
〜５０℃程度に冷却し、可溶化物として図１あるいは図
３に示した嫌気性処理槽４に導入する。

【００３６】このような可溶化処理装置にあっては、反
応器１２からの導出物を再度反応器１２に戻し、あるい
は、固液分離装置１４で分離された汚泥を再度反応器１
２に戻すようにしていることから、これを適宜に循環さ
せることによって可溶化率を９０％以上に高めることが
できる。また、予熱器１３での加熱源として、反応器１
２から出て固液分離されて得られた上澄み液（処理物）
を用いているので、スラリーの加熱に要するエネルギー
を低減することができるとともに、冷却器６での上澄み
液（処理物）の冷却に要するエネルギーも低減すること
ができ、これにより省エネルギー化を図ることができ
る。

【００３７】また、可溶化処理装置３（８）として、水
熱処理装置以外にも例えば図５に示すオゾン処理装置を
用いることもできる。図５に示したオゾン処理装置から
なる可溶化処理装置は、オゾンの酸化特性を利用して可
溶化処理するもので、オゾン処理槽１９と、オゾン発生
器２０と、オゾン分解器２１とを備えて構成されたもの
である。

【００３８】このようなオゾン処理装置からなる可溶化
処理装置で可溶化処理するには、スラリー化処理槽２か
ら送られてきたスラリーをオゾン処理槽１９に導入し、
また、オゾン発生器２０からオゾン処理槽１９の底部に
導入、バブリングする。すると、オゾン処理槽１９の底
部に導入されたオゾンは処理槽１９を上昇することによ
り、処理槽１９中のスラリーと接触してスラリー中の固
形物と反応し、これを酸化分解して可溶化する。なお、
オゾン処理槽１９には攪拌機２２が設けられており、こ
れによってスラリーとオゾンとの接触効率が高められ、
反応速度（反応効率）も高められている。

【００３９】このようにして所定時間スラリーをオゾン
と接触させたら、得られた処理物を抜き出し、可溶化物
として図１あるいは図３に示した嫌気性処理槽４に導入
する。また、未反応のままオゾン処理槽１９から排出さ
れるオゾンについては、オゾン分解器２１によってこれ
を分解し、酸素として大気に放出する。

【００４０】このようなオゾン処理装置からなる可溶化
処理装置にあっては、オゾン使用量を０．００５〜０．
１ｇ−Ｏ₃ ／ｇ−ＶＳＳとすることによって可溶化処理
を行うことができる。例えばオゾン使用量を０．０５ｇ
−Ｏ₃ ／ｇ−ＶＳＳとすると、可溶化率が２５〜５０％
となり、図２や図４に示した水熱を利用した装置に比べ
可溶化率が低くなるものの、必要とするエネルギーが少
なく、装置も簡便であることから、省エネルギー化を図
ることができるとともに、装置そのもののコストも安価
にすることができる。

【００４１】なお、前記オゾン処理装置では、攪拌機２
２を設けてスラリーとオゾンとの接触効率を高め、これ
により反応速度（反応効率）も高めているが、これを用
いることなく、オゾンのバブリング効果のみでスラリー
とオゾンとを接触させるようにしてもよい。

【００４２】また、可溶化処理装置３（８）として、図
６に示すアルカリ処理装置を用いることもできる。図６
に示したアルカリ処理装置からなる可溶化処理装置は、
スラリー化処理槽２にＮａＯＨ等のアルカリを添加供給
するアルカリ供給手段２３と、スラリー化処理槽２で固
形廃棄物（有機性固形物）に水とアルカリとが添加され
ることによって得られたスラリーをアルカリによって可
溶化処理するためのアルカリ処理槽２４と、アルカリ処
理槽２４で可溶化処理されて得られた処理物（可溶化
物）を冷却するための冷却器６と、冷却器６で冷却され
た処理物（可溶化物）を中和するための中和槽２５とを
備えて構成されたものである。

【００４３】アルカリ処理槽２４には攪拌機２６が設け
られており、また、その周壁部には加熱流体を溜め、あ
るいはこれを流すためのジャケット２７が設けられてい
る。このような構成によってアルカリ処理槽２４内は、
均一に加温されるようになっている。なお、加熱流体と
しては、図２あるいは図４に示した反応器５、１２に用
いられる加熱流体と、同様のものが使用可能となってい
る。

【００４４】このようなアルカリ処理装置からなる可溶
化処理装置で可溶化処理するには、予めスラリー化処理
槽２において固形廃棄物（有機性固形物）に水とＮａＯ
Ｈ水溶液とを添加し、スラリー化しておく。このとき、
スラリー中の固形物濃度は４０％以下になるように水分
を添加する。また、ＮａＯＨ水溶液については、固形廃
棄物（有機性固形物）に対して０．５〜４．０ｇ−Ｎａ
ＯＨ／ｇ−ＶＳＳとなるように添加する。

【００４５】続いて、得られたスラリーをアルカリ処理
槽２４に導入し、ここで攪拌機２６により混合するとと
もに、ジャケット２７の加熱流体により加温し、可溶化
処理を行う。次いで、このようにして可溶化処理されて
なる処理物を冷却器６で冷却し、さらに中和槽２５で塩
酸などにより中和処理し、可溶化物として図１あるいは
図３に示した嫌気性処理槽４に導入する。

【００４６】このようなアルカリ処理装置からなる可溶
化処理装置にあっては、約５０％の可溶化率が得られ
た。また、このアルカリ処理装置と図５に示したオゾン
処理装置とを組合わせることにより、可溶化率を７０〜
９０％程度に高めることができる。

【００４７】なお、図６に示した例では、アルカリ（Ｎ
ａＯＨ水溶液）をスラリー化処理槽２に導入するように
したが、アルカリ（ＮａＯＨ水溶液）を直接アルカリ処
理槽２４に導入し、そのままここで可溶化処理を行うよ
うにしてもよい。また、アルカリ処理槽２４にジャケッ
ト２７を設け、処理槽２４全体を加温するようにした
が、ジャケット２７を設けるのに代えて、スラリー化す
る際に用いる水を予め加熱しておくことなどにより、ア
ルカリ処理槽２４で可溶化される処理物が高温に保持さ
れるよう調整してもよい。

【００４８】（実験例１）図２に示した水熱処理装置か
らなる可溶化処理装置の可溶化率を、以下の条件で調べ
た。処理対象となる固形廃棄物（有機性固形物）をビー
ル製造工程から排出される麦かす（含水率７５％）とし
た。この麦かすに水を等量加えてスラリー化し、さらに
このスラリーを反応器５にて３００℃、１０気圧の条件
で１０分間可溶化処理を行った。その結果、可溶化率は
８７．５％となった。なお、温度を下げるか、または圧
力を下げると可溶化率も低下した。また、温度を上げる
か、または圧力を上げると、嫌気性処理槽４にてメタン
発酵する有機物量が減少した。また、スラリー化の際に
加える水の量を増やすと可溶化率が上がるという結果が
得られた。ただし、その場合には、水熱反応器５に加え
るエネルギー量が増加しまい、さらに、後段の嫌気性処
理槽４での処理も増やさなければならず、コスト的には
不利になる。

【００４９】（実験例２）図６に示したアルカリ処理装
置からなる可溶化処理装置の可溶化率を、以下の条件で
調べた。処理対象となる固形廃棄物（有機性固形物）を
ビール製造工程から排出される麦かす（含水率７５％）
とした。この麦かすに水酸化ナトリウム水溶液（６ｗｔ
％）を等量加え、アルカリ処理槽２４にて常圧で９５℃
の条件で１０分間可溶化処理を行った。その結果、可溶
化率は４９．０％となった。なお、水酸化ナトリウム水
溶液の量を増やすか、または濃度を上げると、可溶化率
は上がるという結果が得られた。ただし、その場合に
は、コスト的には不利になる。

【００５０】次に、前記実験例１等の実験データを基
に、図１に示した処理装置１とほぼ同様の構成からなる
処理装置によって処理を行い、得られたメタンガスによ
り発電を行った場合の試算結果を図７を用いて説明す
る。図７に示すように、処理対象となる固形廃棄物（有
機性固形物）をビール製造工程から排出される麦かす
（含水率７５％）とし、この麦かす１０ｔ／ｈを図１に
示した処理装置１の場合と同様に処理するとともに、ビ
ール廃液を嫌気性処理槽４に直接導入して処理するもの
とする。麦かすの低位発熱量は２００００ｋＪ／ｋｇ
（無水時）、水分７５％、灰分４％とし、ビール廃液中
のＣＯＤは７ｇ／Ｌとした。このような条件のもとに試
算した結果、嫌気性処理槽４から得られるメタンガスを
燃焼させてガスタービンを回し、得られる発電量は１４
００ｋＷであった。なお、燃焼させるメタンガスは塩素
等を含まないクリーンなガスであることから、ダイオキ
シンの発生はほとんどないと考えられる。

【００５１】一方、従来法として麦かすを焼却処理する
場合について以下の条件で試算を行った。ビール廃液の
みを嫌気性処理し、発生するメタンを焼却炉で燃焼させ
た。この場合にダイオキシンの発生を抑制するため燃焼
ガスの温度を８５０℃以上にする必要があり、したがっ
て排ガスの温度が８５０℃になるように燃料を投入する
ものとした。ダイオキシンはわずかに（例えば０．０１
ｎｇ−ＴＥＱ／Ｎｍ³ 程度）発生すると考えられる。ま
た、このときのボイラーを利用したときの発電量は５０
０ｋＷであると試算された。このように、水分の多い有
機物からエネルギーを回収する場合、本発明の方法は従
来法に比べエネルギーの回収率が高く、また、ダイオキ
シンなどの有害物の発生も抑制できると考えられる。

【００５２】

【発明の効果】以上説明したように本発明の有機性固形
物の処理方法は、水に不溶な有機性固形物をスラリー化
処理し、このスラリー化された有機性固形物を水に可溶
な有機物となるよう可溶化処理し、その後、可溶化され
た処理物を嫌気性処理する方法であるから、嫌気性処理
では直接分解し難い有機性固形物を可溶化することによ
り、得られた処理物を嫌気性微生物が含まれる汚泥の存
在下でメタン発酵させることができ、これにより有害物
を発生することなく有機性固形物を分解することができ
る。また、含水率の高い有機性固形物についても同様に
処理を行うことができる。

【００５３】さらに、メタン発酵によって生じたメタン
は塩素等を含まないクリーンなエネルギーとなるので、
有害物発生を抑制するため排ガス処理設備を設置する必
要がなく、したがってエネルギー回収のためのコストを
低減化することができる。また、得られたメタンガスに
ついては、例えば水熱処理における加熱源や、ボイラ
ー、ガスタービン、ガスエンジンによって蒸気や電気と
するなど、各種のエネルギーとして利用することがで
き、さらには改質して燃料電池の燃料として発電に用い
ることもできる。

【００５４】本発明の有機性固形物の処理装置は、上記
の処理方法を実施できるものであるから、有害物を発生
することなく有機性固形物を分解することができ、ま
た、含水率の高い有機固形物についても同様の処理を行
うことができ、さらに、クリーンなエネルギーであるメ
タンを回収するのでコストの低減化を図ることができる
などの優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の有機性固形物の処理装置の一実施形
態例の、概略構成を説明するための図である。

【図２】 可溶化処理装置を水熱処理装置で構成した場
合の、一例を説明するための図である。

【図３】 本発明の有機性固形物の処理装置の他の実施
形態例の、概略構成を説明するための図である。

【図４】 可溶化処理装置を水熱処理装置で構成した場
合の、他の例を説明するための図である。

【図５】 可溶化処理装置をオゾン処理装置で構成した
場合の、一例を説明するための図である。

【図６】 可溶化処理装置をあるかり処理装置で構成し
た場合の、一例を説明するための図である。

【図７】 本発明の有機性固形物の処理装置によって処
理を行い、得られたメタンガスにより発電を行った場合
の、試算結果を説明するための図である。

【符号の説明】

１、３０…有機性固形物の処理装置、 ２…スラリー化処理槽、 ３、８…可溶化処理装置、 ４…嫌気性処理槽、 ５、１２…反応器、 ９…返送路、 １３…予熱器、 １６…第１の循環路、 １７…第２の循環路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 福永 栄 神奈川県横浜市磯子区新中原町１番地 石 川島播磨重工業株式会社機械・プラント開 発センター内 (72)発明者 山口 幹夫 神奈川県横浜市磯子区新中原町１番地 石 川島播磨重工業株式会社機械・プラント開 発センター内 (72)発明者 三輪 敬一 神奈川県横浜市磯子区新中原町１番地 石 川島播磨重工業株式会社機械・プラント開 発センター内 Ｆターム(参考） 4D004 AA02 BA03 CA18 CA22 CA39 DA02 DA03 DA06 DA07 4D040 AA01 AA26 AA31 AA46 AA63 4D059 AA07 BA12 CA07 CC03 EA06 EA08 EA10 EB06 EB08 EB10

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水に不溶な有機性固形物をスラリー化す
   るスラリー化処理工程と、スラリー化された有機性固形
   物を水に可溶な有機物にする可溶化処理工程と、可溶化
   された処理物を嫌気性微生物が含まれる汚泥の存在下で
   メタン発酵させる嫌気性処理工程とを備えてなることを
   特徴とする有機性固形物の処理方法。
2. 【請求項２】 嫌気性処理工程で生成した汚泥を水に可
   溶な有機物にする可溶化処理工程と、可溶化された処理
   物を前記嫌気性処理に返送する返送工程とを備えてなる
   ことを特徴とする請求項１記載の有機性固形物の処理方
   法。
3. 【請求項３】 可溶化処理工程における可溶化処理が、
   高圧下で高温加熱する水熱処理であることを特徴とする
   請求項１又は２記載の有機性固形物の処理方法。
4. 【請求項４】 前記水熱処理が、高圧化で高温加熱処理
   する高圧高温処理工程と、この高圧高温処理工程からの
   導出物を再度高圧高温処理工程に戻す循環工程とを備え
   てなることを特徴とする請求項３記載の有機性固形物の
   処理方法。
5. 【請求項５】 高圧加熱処理工程の前に予備加熱工程を
   有し、この予備加熱工程での加熱源として前記高圧熱処
   理工程からの処理物を用いることを特徴とする請求項４
   記載の有機性固形物の処理方法。
6. 【請求項６】 水に不溶な有機性固形物をスラリー化す
   るスラリー化処理槽と、スラリー化された有機性固形物
   を水に可溶な有機物にする可溶化処理装置と、可溶化さ
   れた処理物を嫌気性微生物が含まれる汚泥の存在下でメ
   タン発酵させる嫌気性処理槽とを備えてなることを特徴
   とする有機性固形物の処理装置。
7. 【請求項７】 嫌気性処理槽で生成した汚泥を水に可溶
   な有機物にする可溶化処理装置と、可溶化された処理物
   を前記嫌気性処理槽に返送する返送路とを備えてなるこ
   とを特徴とする請求項６記載の有機性固形物の処理装
   置。
8. 【請求項８】 可溶化処理装置が、可溶化処理として高
   圧下で高温加熱を行う水熱処理装置であることを特徴と
   する請求項６又は７記載の有機性固形物の処理装置。
9. 【請求項９】 前記水熱処理装置が、高圧化で高温加熱
   処理する反応器と、この反応器からの導出物を再度反応
   器に戻す循環路とを備えてなることを特徴とする請求項
   ８記載の有機性固形物の処理装置。
10. 【請求項１０】 反応器の前に予備加熱を行う予熱器が
    設けられ、この予熱器での加熱源として前記反応器から
    の処理物が用いられることを特徴とする請求項９記載の
    有機性固形物の処理装置。