JP2002086111A - 有機性廃棄物の処理方法 - Google Patents

有機性廃棄物の処理方法

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JP2002086111A JP2000284758A JP2000284758A JP2002086111A JP 2002086111 A JP2002086111 A JP 2002086111A JP 2000284758 A JP2000284758 A JP 2000284758A JP 2000284758 A JP2000284758 A JP 2000284758A JP 2002086111 A JP2002086111 A JP 2002086111A
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Makihito Ishihara
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良則 久芳
Fumio Ide
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    • Y02W30/62Plastics recycling; Rubber recycling

Abstract

(57)【要約】 【課題】 厨芥類を主体とする生ごみ等の固形有機性廃
棄物中に混入している塩化ビニル等プラスチック類、ガ
ラス類及び金属類などのメタン醗酵不適物並びに堆肥不
適物等を効率よく取り除き、メタンガス回収効率の低下
や堆肥の品質低下といった前述の従来技術の諸問題を一
挙に解決できる有機性廃棄物の処理方法を提供する。 【解決手段】 生ごみ等の固形有機性廃棄物を破砕し
て、目開き4〜15mmの第1スクリーンを通過させる
前処理工程と、少なくとも前記前処理工程を経た有機性
廃棄物を、メタン醗酵させるメタン醗酵工程と、前記メ
タン醗酵工程からのメタン醗酵スラリーを目開き1〜5
mmの第2スクリーンを通過させる分離工程と、前記分
離工程を経たメタン醗酵スラリーを堆肥化する堆肥化工
程と、を含んで構成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、生ごみ等の固形有機性
廃棄物を、単独または、し尿、浄化槽汚泥、下水汚泥、
余剰汚泥及び家畜糞尿等の有機性汚泥と混合したもの
を、メタン醗酵してメタンガスを回収した後、醗酵後の
汚泥を堆肥として処理する方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、家庭や事業所等からの厨芥を主体
とした生ごみは他の可燃性ごみと共にごみ処理施設に、
し尿や浄化槽汚泥等はし尿処理施設に、各種工場や畜産
業からの有機性汚泥等は産業廃棄物処理施設にそれぞれ
収集運搬され、個別に処理された後、最終的に脱水・焼
却されそれらの灰は大部分埋立処分されていた。これで
は収集運搬費、建設費及び運転面において不経済であ
り、処理効率も決して良いとは言えないものであった。
また、ごみ処理施設においては生ごみの質・量が変動す
ることによって燃焼温度が不安定な運転となるばかりで
なく、有害なダイオキシン等の大気汚染物質を発生させ
る要因ともなっている。さらに、有機性汚泥の焼却処理
においても、そのままの状態で脱水し焼却すると多量の
炭酸ガス、一酸化炭素ガス、硫黄酸化ガス及び窒素酸化
ガス等が多量に発生し、地球温暖化を初めとする環境破
壊の要因にもなっている。
【0003】近年、廃棄物処理においても省エネで経済
的で且つ資源循環型であることが社会的に要望されるよ
うになり、前述の生ごみ等の固形有機性廃棄物を単独ま
たは、し尿、浄化槽汚泥、下水汚泥、余剰汚泥及び家畜
糞尿等の有機性汚泥と混合して、メタンガスや堆肥等の
資源化物を回収する方法が数多く開発されている。
【0004】例えば、特公昭62−23638号公報や
特許3041136号公報には、固形有機性廃棄物を加
水分解および酸生成反応が行われる反応槽に供給して可
溶化した後、固液分離して液体のみメタン醗酵槽に供給
してメタンガスを回収し、固液分離された固体は堆肥と
して利用されることが開示されている。
【0005】特に特公昭62−23638号公報には、
図5に示したような固形有機性廃棄物の処理方法が示さ
れている。すなわち、少なくとも80容量%が0.25
〜1.5mmより大きい粒度を有するように固形有機性
廃棄物を寸断装置70で寸断し、これを加水分解および
酸生成反応が行われる反応槽71に供給して、固形有機
性廃棄物を可溶化した後、反応槽71内に該槽を区画す
るように設けられた目開き0.25〜1.5mmの篩7
3によって、0.25〜1.5mmより小さい粒子を液
体と共に篩分けし、この微細固形粒子含有液体を反応槽
71から抜き出す。抜き出された微細固形粒子含有液体
は分離装置74へ送られ、液体から微細固形粒子が濃厚
スラッジ75として分離される。分離装置74で分離さ
れた液体は、微生物によるメタン生成反応が行われるメ
タン醗酵槽76に送られメタンガスが回収される。一
方、分離装置74で分離された濃厚スラッジ75は、脱
水されて堆肥として使用される。
【0006】必要により、反応槽71内の固形有機性廃
棄物は、反応槽71と同様の目開き0.25〜1.5m
mの篩73によって区画された反応槽72に供給され、
固形有機性廃棄物が可溶化された後、反応槽71と同様
に、篩73を介して抜き出された微細固形粒子含有液体
は、分離装置74へ送られ、液体から微細固形粒子が濃
厚スラッジ75として分離される。分離装置74で分離
された液体は、微生物によるメタン生成反応が行われる
メタン醗酵槽76に送られメタンガスが回収される。
【0007】また、微細固形粒子含有液体を反応槽7
1、72から篩73を介して抜き出さず、反応槽71、
72から固形有機性廃棄物を抜き出して、独立した目開
き0.25〜1.5mmの篩77に通し、得られた微細
固形粒子含有液体を分離装置74に供給することも示さ
れている。
【0008】しかしながら、加水分解および酸生成反応
が行われる反応槽71、72内のスラリーは、粘性が高
いため篩73、77の目詰まりがひどく、円滑な運転を
妨げる原因となっている。さらに、反応槽71、72内
のスラリーは強い臭気があるため、篩装置に対する臭気
対策を施さなければならないといった問題もある。
【0009】特開昭58−14995号公報の従来技術
の項および特開平9−201599号公報には、生ごみ
等の固体有機性廃棄物をし尿、浄化槽汚泥、家畜糞尿及
び下水汚泥等の有機性汚泥と混合しメタン醗酵してメタ
ンガスを回収するとともに、このメタン醗酵からのメタ
ン醗酵スラリーを機械脱水した後、好気性発酵(コンポ
スト化)して堆肥を得ることが開示されている。特に、
特開平9−201599号公報の技術においては、固体
有機性廃棄物を直接メタン醗酵槽に投入しているため、
生ごみ中の塩化ビニル等プラスチック類やガラス及び金
属類等のメタン醗酵不適物や堆肥不適物が、そのままメ
タン醗酵槽に移送される結果、メタンガス回収効率並び
に堆肥品質の低下を招くことが考えられる。
【0010】特開昭58−14995号公報の従来技術
の説明においては、メタン醗酵の前段で沈降分離して粗
大夾雑物を除去しているので、生ごみ中のガラス及び金
属類等の重量物は除去される可能性があるものの、液中
を浮遊する塩化ビニル等のプラスチック類は除去されず
そのままメタン醗酵槽に流入するため、やはりメタンガ
ス回収効率並びに堆肥品質の低下を招くことが考えられ
る。その対応として、粗大夾雑物を除去したスラリーを
スクリュープレス、フィルタープレス等を用いて固液分
離した後、冒頭に述べた特公昭62−23638号公報
や特許3041136号公報と同様に、固液分離された
液状成分のみをメタン醗酵槽に供給するようにしてい
る。その結果、メタン醗酵槽には塩化ビニル等のプラス
チック類は流入しなくなるが、固液分離された固形分は
堆肥化設備に供給されるので、塩化ビニル等のプラスチ
ック類は堆肥にそのまま混入することになり、堆肥の品
質面で問題が生じ、肥料や土壌改良材等として敬遠され
がちである。
【0011】また、特開昭55−5749号公報には、
厨芥類を渦流を発生する水中で破砕して金属類等の粗大
重質異物を分離除去し、次いでこの粗大重質異物が除去
された厨芥スラリーを目開き5〜15mmのスクリーン
で篩い分けしてプラスチック、ゴム類等の粗大軽量異物
を分離除去し、この粗大軽量異物が除去された厨芥スラ
リーを遠心分離させて土砂、ガラス類の微細無機物を分
離除去し、次いでこれらの処理を経た厨芥スラリーを濃
縮脱水して可溶化装置に供給し所定時間嫌気処理した
後、冒頭に述べた特公昭62−23638号公報や特許
3041136号公報と同様に、得られた可溶化液をメ
タン醗酵させることが開示されている。しかしながら、
メタン醗酵槽からのメタン醗酵スラリーをスクリーンで
篩い分けした後、好気性発酵(コンポスト化)して堆肥
を得ることについては、一切開示されていない。
【0012】さらに、特開昭55−47195号公報に
は、固形有機性廃棄物を微細なスクリーンによって、2
mmもしくはそれを越えるサイズの固形物を除いた後、
メタン醗酵槽に供給してメタン醗酵し、その醗酵スラリ
ーをクラリファイヤーで固液分離し、沈降した汚泥をフ
ィルタープレスで脱水した後、袋詰めすることが開示さ
れている。
【0013】しかしながら、特開昭55−47195号
公報に開示されている方法においては、微細なスクリー
ンによる篩い分けによって、メタン醗酵に不適な物を除
去できると同時に、固形有機性廃棄物中の有機成分も同
時に多量に除去されるため、せっかくのメタンガス発生
資源量が減少してしまうといった問題がある。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、厨芥
類を主体とする生ごみ等の固形有機性廃棄物中に混入し
ている塩化ビニル等プラスチック類、ガラス類及び金属
類などのメタン醗酵不適物並びに堆肥不適物等を効率よ
く取り除き、メタンガス回収効率の低下や堆肥の品質低
下といった前述の従来技術の諸問題を一挙に解決するこ
とを課題としてなされたものであり、特にメタン醗酵槽
を経たメタン醗酵スラリーの方が、加水分解および酸生
成反応が行われる反応槽のスラリーより粘性が低く、不
適物をフィルターで除去するには都合がよいことに着目
し、固形有機性廃棄物を可溶化した液体だけをメタン醗
酵するのではなく、所定の粒度の有機性廃棄物固形分を
含んだスラリー状態で固形有機性廃棄物をメタン醗酵
し、そのメタン醗酵スラリーから不適物を除去したのち
堆肥化することによって、上記課題を解決しようとする
ものである。
【0015】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めなされた請求項1に記載の本発明に係る有機性廃棄物
の処理方法は、生ごみ等の固形有機性廃棄物を破砕し
て、目開き4〜15mmの第1スクリーンを通過させる
前処理工程と、少なくとも前記前処理工程を経た有機性
廃棄物を、メタン醗酵させるメタン醗酵工程と、前記メ
タン醗酵工程からのメタン醗酵スラリーを目開き1〜5
mmの第2スクリーンを通過させる分離工程と、前記分
離工程を経たメタン醗酵スラリーを堆肥化する堆肥化工
程と、を含んで構成されたことを特徴とする。
【0016】請求項2に記載の本発明に係る有機性廃棄
物の処理方法は、請求項1において、前記第1スクリー
ンの目開きが6〜12mmであることを特徴とする。
【0017】請求項3に記載の本発明に係る有機性廃棄
物の処理方法は、請求項1または2において、前記第2
スクリーンの目開きが2〜4mmであることを特徴とす
る。
【0018】請求項4に記載の本発明に係る有機性廃棄
物の処理方法は、請求項1〜3のいずれか1つにおい
て、前記第2スクリーンは、自動洗浄機能を有した振動
式の篩、ストレーナーまたはフィルターからなるスクリ
ーンであることを特徴とする。
【0019】請求項5に記載の本発明に係る有機性廃棄
物の処理方法は、請求項1〜4のいずれか1つにおい
て、前記堆肥化工程は、前記分離工程を経たメタン醗酵
スラリーに少なくとも高分子凝集剤を添加して脱水し、
これを堆肥化することを特徴とする。
【0020】請求項6に記載の本発明に係る有機性廃棄
物の処理方法は、請求項1〜5のいずれか1つにおい
て、前記メタン醗酵工程は、一槽式のメタン醗酵槽を用
いて、処理日数を12〜20日とすることを特徴とす
る。
【0021】請求項7に記載の本発明に係る有機性廃棄
物の処理方法は、請求項1〜6のいずれか1つにおい
て、前記堆肥化工程は、醗酵処理日数を5〜20日とす
ることを特徴とする。
【0022】請求項8に記載の本発明に係る有機性廃棄
物の処理方法は、請求項1〜7のいずれか1つにおい
て、前記第2スクリーンで除去されたプラスチック類等
の堆肥不適物を、固形燃料として利用することを特徴と
する。
【0023】前記請求項1の発明によれば、第1スクリ
ーンの目開きを4〜15mmの範囲とすることにより、
固形有機性廃棄物中からの塩化ビニル等プラスチック類
のメタン醗酵や堆肥化の不適物の除去と、固形有機性廃
棄物中からメタン醗酵や堆肥化の原料資源物のスクリー
ン通過とを、バランスよく同時にしかも連続的に行うこ
とができると共に、メタン醗酵に供する固形有機性廃棄
物中の有機成分が多量に除去されてしまうことがなく、
せっかくのメタンガス発生資源や堆肥化の資源が大幅に
減少するといったこともない。メタン醗酵を経たメタン
醗酵スラリーは、加水分解や酸生成反応だけが行われた
スラリーより粘性が低くなり、細かい不適物を第2スク
リーンでさらに除去するには都合がよくなり、第2スク
リーンの目開きを細かくでき、目開きを1〜5mmの範
囲とすることにより、メタン醗酵工程からのメタン醗酵
スラリー中に含まれている塩化ビニル等プラスチック類
やガラス及び金属などの微細な堆肥不適物の除去を効率
よく、しかも目詰まりさせることなく連続的に実施で
き、堆肥の品質を向上させることができる。
【0024】前記請求項2の発明によれば、固形有機性
廃棄物中からの塩化ビニル等プラスチック類のメタン醗
酵や堆肥化の不適物の除去と、固形有機性廃棄物中から
メタン醗酵や堆肥化の原料資源物のスクリーン通過と
を、よりバランスよく連続的に行うことができる。
【0025】前記請求項3の発明によれば、メタン醗酵
工程からのメタン醗酵スラリー中に含まれている塩化ビ
ニル等プラスチック類やガラス及び金属などの微細な堆
肥不適物の除去を、より目詰まりさせることなく連続的
により効率的に実施することができる。
【0026】前記請求項4の発明によれば、第2スクリ
ーンを自動洗浄機能を有した振動式の篩とすることによ
り、メタン醗酵工程からのメタン醗酵スラリー中に含ま
れている塩化ビニル等プラスチック類やガラス及び金属
などの微細な堆肥不適物の除去を、より目詰まりさせる
ことなく連続的により効率的に実施することができる。
【0027】前記請求項5の発明によれば、メタン発酵
スラリーの堆肥化に際しての水分調整に要する外部加熱
エネルギーを少なくし、または全く使用しないで、効率
よく堆肥化することができる。
【0028】請求項6の発明によれば、メタン醗酵槽の
形式を酸醗酵とメタン醗酵を同一槽内で行わせる一槽式
とすることにより、槽の加熱および保温等に要する熱量
を二槽式に比べて少なくすることができると共に、槽内
の構造が簡単で管理が容易となる。また、処理日数を1
2〜20日とすることによって、安定したメタン濃度の
醗酵ガスを効率的に得ることができる。
【0029】請求項7の発明によれば、堆肥化における
処理日数を5〜20日とすることによって、品質的によ
り安定した堆肥を効率よく製造することができる。
【0030】請求項8の発明によれば、第2スクリーン
で除去されたものは、ほとんどがプラスチック類である
ため、特別な分別をせずに固形燃料として利用すること
ができる。
【0031】
【発明の実施の形態】本発明の方法を実施するにあたっ
て、固形有機性廃棄物を破砕する手段としては、乾式の
ものや湿式のものが使用できる。また、破砕手段と第1
スクリーンとが一体となった手段も使用できる。例え
ば、目開き4〜15mmの孔の空いた回転ドラム(第1
スクリーンに相当)内に、該ドラムと回転速度が異なる
掻板が設けられ、ごみをこの回転ドラムに供給すると、
厨芥等の柔らかく破砕されやすいものやガラス、陶器等
が破砕され、孔径より小さい土砂等と共に孔を通過して
排出され、粗大な金属、プラスチック、繊維、強度のあ
る段ボール類は破砕されずにドラム端部からそのまま排
出されて選別される破砕分別機が使用できる。かような
破砕分別装置は、掻板によって回転ドラムの孔が閉塞さ
れるのを防止する自動洗浄機能を有している
【0032】さらに、破砕した固形有機性廃棄物を第1
スクリーンに通す際には、該固形有機性廃棄物に水、廃
水等を加えてスラリー状とするのが好ましい。また、破
砕手段と第1スクリーンとの間に(または近傍に)選別
手段を設け、ガラス類や金属類等の重量物や塩化ビニル
等の粗大なプラスチック類を選別除去するようにしても
よい。
【0033】破砕手段と第1スクリーンとを一体化した
装置としては、例えば、特開昭55−5749号公報や
特許3041136号公報に記載されている湿式破砕選
別機が好ましく使用できる。特開昭55−5749号公
報には、図1に示したような、槽内にインペラ51と、
外部に連通する目板52(第1スクリーンに相当)と、
槽底部で連通する金属、ガラス類等の粗大重質物の抜出
装置53とを備える破砕装置50が記載されている。水
と混合した固形有機性廃棄物を破砕装置50内に供給す
ると、高速回転するインペラ51と目板52との間に生
じる剪断力で固形物は破砕される。破砕装置50内には
回流と渦流が生じ、金属、ガラス類等の粗大重質物はそ
の遠心力で抜出装置53内へ沈降して分離除去され、破
砕物は目板52を通過して外部へ導かれる。
【0034】特許3041136号公報には、図2に示
したような、槽内にインペラ61と、外部に連通するふ
るい62(第1スクリーンに相当)と、槽底部に上下の
ゲートバルブ63、64によって区画された重い物質の
閉じこめ用の室65とを有すると共に、槽内に浮遊する
粗大なプラスチック類等の軽量物をホーク状の歯列66
ですくい取るレーキ装置67を有する粥状物製造用容器
60が記載されている。水と混合した固形有機性廃棄物
を容器60内に供給すると、回転するインペラ61の流
れにより固形有機性廃棄物は破砕され、歯列66で軽量
物がすくい取られる。歯列66は、実線で示された液面
下の位置から、容器60外部の点線で示された位置へと
旋回可能とされ、すくい取られた軽量物が容器60から
除去される。破砕物はふるい62を通過して外部へ導か
れる。
【0035】特に、図1および図2に図示したようなイ
ンペラの下部近傍に目板やふるい等のスクリーンが設け
られた湿式破砕選別機は、スクリーン部分が、インペラ
によって撹拌される水流によって自動的に洗浄される機
能を有するのでより好ましく使用できる。
【0036】かかる湿式破砕選別機においては、廃水や
第2スクリーンを通過させた後のメタン醗酵スラリーを
脱水した際の脱水分離液等の水を、固形有機性廃棄物と
混合した状態で装置に導入し、インペラの回転により固
形物を破砕してスラリー状態とするのであるが、このス
ラリーをそのまま、目板、ふるい等の目開き4〜15m
mの第1スクリーンを通過させてもよく、あるいは必要
に応じて、第1スクリーンを通過させる前に、該スラリ
ーから金属等の重質物や粗大なプラスチック類を除去し
てもよい。
【0037】本発明におけるメタン醗酵工程を施す前
に、第1スクリーンを通過したスラリー状の有機性廃棄
物を、アルカリ分解や熱分解させる可溶化工程や加水分
解または酸生成反応が行われる嫌気工程を施しても差し
支えない。ただし、本発明におけるメタン醗酵工程で
は、可溶化された液体のみをメタン醗酵するのではな
く、第1スクリーンを通過した固形分を含んだスラリー
状態のままメタン醗酵させることが重要である。したが
って、本発明のメタン醗酵工程は、酸生成槽とメタン生
成槽からなる嫌気処理を行う場合には、後段のメタン生
成槽で施される工程を意味し、槽内部が酸生成ゾーンと
メタン醗酵ゾーンとに区画されている単一のメタン槽を
使用する場合には、メタン醗酵ゾーンで施される工程を
意味し、酸生成ゾーンとメタン醗酵ゾーンとに区画され
ていない単一のメタン槽を使用する場合には、メタン槽
で施される工程を意味する。メタン醗酵槽としては、周
知の各種メタン醗酵槽を採用でき、醗酵温度には35℃
付近の中温発酵と、55℃付近の高温発酵とがあるがい
ずれを採用しても差し支えない。
【0038】第2スクリーンを有する分離工程を経たメ
タン醗酵スラリーを堆肥化する本発明における堆肥化工
程には、横型や竪型のスクープタイプ、パドルタイプ、
オーガータイプ、多段型等の各種好気性醗酵装置が使用
でき、場合によっては堆積式のものであってもよい。こ
の堆肥化工程に際しては、第2スクリーンを有する分離
工程を経たメタン醗酵スラリーに高分子凝集剤を添加し
て予め脱水した後、堆肥化するのが好ましい。
【0039】以下に本発明の好ましい実施例のフローを
示す図3を参照して説明する。塩化ビニル袋等により収
集された厨芥主体の生ごみである固形有機性廃棄物1
は、コンベアやクレーン等によって二軸式あるいは三軸
式等の破砕装置2に塩化ビニル袋ごと投入される。投入
された固形有機性廃棄物は破砕装置2でサイズが100
〜250mmに破砕された後、ベルトコンベアやバケッ
トコンベア等によって次の選別装置3に移送される。選
別装置3では、強力な撹拌機等により十分撹拌されて有
機スラリー4と、その他の重量物5(ガラス類や金属
類)及び軽量物6(塩化ビニル等のプラスチック類)と
にそれぞれ選別される。
【0040】選別は、破砕されたままの水分状態で行う
乾式法でもよいが、図1や図2に示したと同様に、メタ
ン醗酵後の脱水分離液30等の注入によって廃棄物の固
形濃度(TS濃度)を8〜12質量%に水分調整した状
態で行う湿式法を採用した方が比重差からより高い効率
の選別が行える。上記したTS濃度範囲は、ポンプの移
送や配管内の流動性等の点においても好ましいものであ
る。なお、水分調整に用いる水は、脱水分離液30に限
定されるものではなく、井水、工業用水、河川水等の用
水38や生物処理系処理水等を用いることもできる。
【0041】選別されたガラス類や金属類等の重量物5
は、慣用的な中間処理が施された後に埋立処分37され
る。また、塩化ビニル等プラスチック類の軽量物6は脱
水乾燥装置9によって処理された後、固形燃料化装置1
0によって成形された固形燃料36が製造され、専用燃
焼ボイラー等の熱源として利用される。
【0042】選別装置3から選別された有機スラリー4
はポンプ等により自動洗浄機能を有した第1スクリーン
7に移送され、選別装置3で除去できなかったメタン醗
酵不適物8である小さなプラスチック類をさらに分離除
去する。なお、自動洗浄機能とは回転ブラシが自動的に
上下して篩表面を洗浄する周知のものであり、水噴射を
伴う場合もある。洗浄水には、井戸水、河川水や工業用
水等の浮遊物質のない用水が適している。第1スクリー
ン7より排出された分離有機スラリー11は、自然流下
あるいはポンプ等によって、撹拌機が備えられた混合貯
留槽14に流入する。
【0043】第1スクリーン7は、目開き4〜15mm
の振動篩であり、且つ自動洗浄機能を有したもので、篩
の目詰まりを少なくし連続的に分離操作ができる構造と
なっている。目開きについては、4mmより小さすぎる
とメタン醗酵不適物の除去効果は高いものの、同時にメ
タン醗酵資源物も多く除去してしまう。また、15mm
より大きすぎるとメタン醗酵不適物の効果的な除去がで
きず、メタン醗酵の速度や効率の観点からあまり良くな
い。従って、目開きは4〜15mmの範囲が適正であ
り、より好ましくは6〜12mmの範囲が良い。なお、
第1スクリーン7は振動篩に限ったものではなく、スト
レーナー及びフィルターなど連続的に分離操作が行える
ものであればいずれを適用しても差し支えない。自動洗
浄機能(回転ブラシと水噴射の併用等)を有した構造と
することにより、目詰まりが少なくより連続的に分離操
作が行える。
【0044】回転ブラシによる洗浄はスクリーンの流入
面側だけでも良いが、噴射水による洗浄はスクリーンの
流入面側と流出面側の両面をできるよう、ノズルを両面
に設置しておくことによって一層優れた洗浄効果が得ら
れる。第1スクリーン7は振動式のものでなくても自動
洗浄機能を設けることにより連続的な分離操作が可能で
あるが、連続処理性能は劣る。なお、乾式法を採用した
場合でも、第1スクリーン7においては、目詰まり防止
の面から少量の自動洗浄噴射水は必要である。
【0045】固形有機性廃棄物におけるメタン醗酵前の
前処理工程は、図3のフローに限ったものではなく、図
4に示したように、選別装置3を省略し、破砕装置2と
第1スクリーン7だけの組み合わせによっても行うこと
ができる。その場合、第1スクリーン7での処理は通常
乾式で行われるが、第1スクリーン7への負荷が高くな
るため通水量や洗浄回数等に予め余裕のある設計をして
おく必要がある。なお、乾式といえども第1スクリーン
7において、少量の自動洗浄噴射水は必要である。ま
た、第1スクリーン処理を湿式で行う場合の水注入は、
洗浄効率等から第1スクリーン7の自動洗浄噴射水によ
り行ない、その際の注入量は、有機スラリー11の固形
濃度が8〜12質量%となるように固形有機性廃棄物に
おける固形濃度と処理量に応じて調整する。なお、図4
のフローにおいては、第1スクリーン7により分離除去
されたメタン醗酵不適物8は、慣用的な中間処理を施し
た後、埋立処分37される。
【0046】一方、し尿処理によって発生した余剰汚
泥、浄化槽汚泥及び家畜糞尿等の液状有機性廃棄物12
は、ポンプ等によって濃縮装置13に移送され所定の濃
度に濃縮された後、コンベア等によって前述の混合貯留
槽14に投入され、前述の分離有機スラリー11と十分
混合された状態で貯留される。
【0047】混合貯留槽14に貯留されているメタン醗
酵原料15は、ポンプ等によって嫌気性雰囲気下に保た
れたメタン醗酵槽16へ定量的に供給される。メタン醗
酵槽16における醗酵条件は、槽内温度が32〜38℃
の中温醗酵または53〜57℃の高温醗酵のいずれでも
よく、槽内pHを7〜8とし、十分な撹拌状態で水理学
的滞留日数(HRT)を12〜20日とすることによっ
て効率的なメタンガス回収が行える。また、醗酵槽内の
撹拌方法としては従来から知られているガス撹拌及び機
械式撹拌などいずれを用いることもできる。また、メタ
ン醗酵槽16の加温並びに保温は、後述するバイオガス
17をボイラーなどの燃料として得られた温水を醗酵槽
の外側に設けられたジャケット等に通水する方法、同じ
く得られた蒸気を直接メタン醗酵槽内に吹き込む方法な
ど従来周知の方法で行なうことができる。さらに、pH
を7〜8に保持するためのpH調整剤としては、特殊な
ものでなく水酸化ナトリウム、硫酸等の一般に汎用され
ている薬剤が用いられる。なお、メタン醗酵槽16は一
般的には一槽式で行なわれるが、従来から使用されてい
る酸醗酵とメタン醗酵を分けた二槽式等いずれの方式で
も差し支えない。さらには、槽内微生物状態は浮遊式、
担体付着式および固定床式等いずれの方式でもよい。
【0048】メタン醗酵をより効率的に行わせるには、
上記条件に加えメタン醗酵槽16内にスカムをできるだ
け発生させないことも重要である。スカム発生原因の一
つには、醗酵槽内に浮遊する塩化ビニル等のプラスチッ
ク類の軽量物が槽内で発生するバイオガスと付着して浮
上し濃縮することが考えられる。本発明では、選別装置
3とその後に設置した第1スクリーン7によって廃棄物
中の軽量物6を極力少なくしているので、スカム発生を
少なくすることができ、より効率的なメタンガス回収処
理が行える。
【0049】メタン醗酵槽16において回収されたバイ
オガス17(メタンガス濃度55〜63体積%)は、ガ
スホルダー18に貯留され、必要に応じてガスブロワー
等によって脱硫装置19に移送され、ここでガス中の硫
化水素等が除去された後、発電装置20及び/又はボイ
ラー21等の燃料として使用される。こうして得られた
温水及び/又は蒸気は、メタン醗酵槽16や後述する堆
肥化装置32への加温および保温に利用される。また、
電力は施設内の照明などに使用でき、場合によっては施
設外への供給も可能である。なお、メタンガスをコージ
ェネ発電により電力として回収した場合、発電効率を2
8%とするとメタンガス1m3 N当り2.8kwh程度
の電力が得られる。
【0050】メタン醗酵槽16から排出された醗酵スラ
リー22は、自然流下又はポンプ等によって醗酵スラリ
ー貯留槽23に移送され貯留される。醗酵スラリー22
は、VS(強熱減量)減少率が60質量%以上と高い処
理効果であることから、ポリエチレン、ポリスチレン及
び塩化ビニルなどのメタン醗酵不適物混入率は乾燥状態
で1.5質量%以上とメタン醗酵原料15と比べると混
入率はかなり高くなってしまう。残存した微小片のメタ
ン醗酵不適物8はそのまま堆肥不適物となるため、この
ような高い混入率のままで堆肥を製造すると、堆肥の品
質はかなり低下してしまう。
【0051】本発明においては、醗酵スラリー貯留槽2
3からの醗酵スラリー22は、ポンプ等によって自動洗
浄機能を有した第2スクリーン24に投入され、その中
に含まれている微小な堆肥不適物(塩化ビニル等のプラ
スチック類等)や異物(ガラス片や金属片等)を分離除
去する。分離除去された堆肥不適物25はコンベア等に
よって前述の脱水乾燥装置9に移送され固形燃料36の
製造が行われ、分離醗酵スラリー26は自然流下又はポ
ンプ等によって分離醗酵スラリー貯留槽27に貯留され
る。
【0052】第2スクリーン24は振動篩であり、且つ
自動洗浄機能を有したもので、篩の目詰まりを少なくし
連続的に分離操作ができる構造となっている。第2スク
リーンの篩目開きと堆肥不適物分離除去率の関係を調べ
た結果を表1に示した。目開きについては、1mmより
小さいとメタン醗酵スラリーから堆肥不適物を選択的に
分離除去できなくなり、5mmより大きくても堆肥不適
物の分離除去がほとんどできない。従って、目開きは1
〜5mmの範囲が適正である。
【0053】さらに、振動篩の目開きが2mm以下でも
堆肥不適物は分離除去できるものの、目詰まり等によっ
て篩単位面積当たりの分離能力が極端に低下してしまう
ため、自動洗浄機能を有していてもあまり実用的ではな
いことが確認された。また、目開き4mm以上とする
と、堆肥不適物の分離除去はあまり効率が良くないこと
が確認された。従って、堆肥不適物混入率を規制予定値
1質量%以下にするためには、振動篩の目開きが2〜4
mmの範囲が最適である。なお、振動篩の目開きを2m
mとした場合、自動洗浄機能を使用しなくとも30分程
度の連続処理が可能であった。
【0054】
【表1】
【0055】上述したように第2スクリーン24の目開
きは2〜4mmの範囲が最適であるが、堆肥供給先の要
望品質ならびに醗酵スラリーの性状等に合わせて、随時
目開き設定がこの範囲内で任意に変更できる構造に装置
を予め設計しておくことが好ましい。なお、第2スクリ
ーン24は、前述の第1スクリーン7と同様振動篩に限
ったものではなくストレーナー及びフィルターなど連続
的に分離操作が行えるものであればいずれを適用しても
差し支えなく、自動洗浄機能を有した構造であれば、目
詰まりが少なくより連続的に分離操作が行える。なお、
自動洗浄機能とは回転ブラシが自動的に上下して篩表面
を洗浄する周知のものであり、水噴射を伴う場合もあ
る。洗浄水には、井戸水、河川水や工業用水等の浮遊物
質のない用水38が適している。また、第2スクリーン
は振動式のものでなくても自動洗浄機能を備えるだけで
連続的に分離操作が可能な場合もある。さらに、第2ス
クリーンは、堆肥化する量の処理能力があれば、連続的
に行えるものでなくてもよく、回分的に行える公知の装
置を用いても差し支えない。さらに、第2スクリーンの
上下もしくは左右等の可動方式や振動方式についても、
周知の方式であればいずれを用いても差し支えない。
【0056】分離醗酵スラリー貯留槽27からの分離醗
酵スラリー26は、ポンプ等によって遠心分離機やスク
リュープレスなどの脱水装置29に供給され、カチオン
系や両性等の高分子凝集剤28の適量添加によって脱水
処理が行われ脱水醗酵汚泥31が得られる。また、脱水
醗酵汚泥量は若干増加するが、分離醗酵スラリー26に
周知の無機凝集剤(塩化第二鉄、硫酸第二鉄、硫酸アル
ミニウム又はポリ塩化アルミニウム等)を添加して脱水
効率を向上させることもできる。なお、脱水装置29は
上記で例示した機種に限定されるものではなく、周知の
脱水装置であればいずれの機種を用いても差し支えな
い。脱水装置29から排出される脱水分離液30の一部
は、ポンプ等によって前述の選別装置3における水分調
整用水として使用される。そして、脱水分離液30の残
りはポンプ等によって生物処理系(水処理施設など)3
5に移送され、他の廃水等と併せられて高度な処理が施
された後、河川や海洋等に放流されるか、処理施設内洗
場用水、景観用水(池、噴水や滝等)等として循環使用
及び再利用される。
【0057】脱水装置29から得られた脱水醗酵汚泥3
1は、ベルト式やスクリュー式のコンベア等によって、
多段横型パドル式や縦型パドル式等の堆肥化装置32に
投入され、ここで空気33が供給されながら好気性雰囲
気下で堆肥34が製造される。堆肥化における条件は、
温度が45〜60℃、空気通気量が堆肥化槽単位容積当
たり10〜50LN/L・h及び滞留日数が5〜20日
とすることができる。こうして製造した堆肥は、異物あ
るいは不適物の混入が少ないため高品質のものである。
【0058】なお、堆肥化装置32は上記で例示した形
式に限定されるものではなく、周知の堆肥化装置であれ
ばいかなる形式の装置を用いても差し支えない。また、
堆肥化装置32への空気33の供給はブロワー等によっ
て行なわれ、堆肥化装置32の加温ならびに保温は、前
述したメタン醗酵槽16で得られたバイオガス17を燃
料として得られた温水を堆肥化装置32の外側に設けら
れたジャケット等に通水することによって行なわれる。
【0059】本発明の処理方法によって製造された堆肥
は、従来の技術として紹介したような従来方法で製造さ
れたものに比べて、異物または不適物(塩化ビニル等の
プラスチック類等)等の量を大幅に少なくすることがで
き、高品質の堆肥が得られる。従って、近年だぶつき傾
向にある堆肥の用途拡大に繋がることが期待できる。
【0060】
【実施例】本発明の処理方法を、図3のフローに基づい
て各工程毎に行なった一連の実験例により以下に説明す
る。なお、実験例に示すTS(蒸発残留物)、VS(強
熱減量)及びCOD(化学的酸素要求量)の濃度は、J
IS−K0102(1998)の14項及び21項に記載の方
法で求めた数値である。
【0061】<1.固形有機性廃棄物の破砕選別工程に
ついて>表2に示すような厨芥主体の固形有機性廃棄物
である事業系ごみ0.6t/日(TS重量162.6k
g、プラスチック類乾燥重量27.07kg、混入率1
6.6質量%)をベルトコンベアにて破砕装置3に投入
し、100〜250mmの大きさに破砕した後、ベルト
コンベアにて次の選別装置3に投入した。選別装置3は
湿式で選別を行うものであり、水を用いてTS濃度10
質量%程度に調整し、撹拌速度150rpmでさらに細
かく破砕しながら、重量物5、軽量物6および有機スラ
リー4をそれぞれ選別した。なお、選別装置3における
固形有機性廃棄物からの重量物除去率は98質量%で、
軽量物除去率は96質量%(いずれも乾燥状態)であっ
た。
【0062】
【表2】
【0063】選別装置3の下部から排出されたガラス
類、金属類及び砂類等の重量物5(乾燥重量5.3kg
/日)はそのままの状態で埋立処分37した。また、選
別装置3内部に設けられた熊手のような掻取機によって
掬い取られ装置上部から排出した塩化ビニル、ポリエチ
レン及びポリスチレン等のプラスチック類である軽量物
6(乾燥重量25.99kg/日)は、遠心脱水機9に
よって処理し自然乾燥した後、生石灰供給機、成形機及
び搬出機等から構成される固形燃料化装置10に移送
し、水分が4質量%、揮発分が80質量%、固定炭素が
11質量%、低発熱量(LHV)が25kJ/kgと瀝
青炭に相当する固形燃料36を製造した。
【0064】選別装置3から得られた有機スラリー4の
中には、重量物5や軽量物6である小片のメタン醗酵不
適物が乾燥重量で1.19kg(混入率0.91質量
%)残存していた。それらを更に除去するために、自動
洗浄機能を有した第1スクリーン7に有機スラリー4を
移送し、小片のメタン醗酵不適物8を連続的に分離除去
した。使用した第1スクリーン7は、目開きが8mmで
内径が0.5m(有効面積約0.2m2 )の振動篩であ
り、処理量は300L/hで行った。第1スクリーン7
から排出した分離有機スラリー11中のプラスチック類
乾燥全重量は0.68kgであったことから、この分離
処理条件におけるメタン醗酵不適物除去率は、乾燥重量
にて37質量%であった。
【0065】一方、し尿処理汚泥等の液状有機性廃棄物
12は、カチオン系高分子凝集剤を添加して、濃縮脱水
装置(遠心分離機)13によりTS濃度を10質量%程
度に調整した濃縮余剰汚泥とした。この濃縮余剰汚泥
0.3t/日(TS重量30.9kg、プラスチック類
乾燥重量0.09kg、混入率0.3質量%)を混合貯
留槽14に移送し、ここで前述の分離有機スラリー11
と十分混合攪拌しメタン醗酵原料15を調製した。濃縮
余剰汚泥の性状を表3に示す。
【0066】
【表3】
【0067】<2.メタン醗酵工程について>一軸ネジ
ポンプによりTS濃度約10質量%のメタン醗酵原料1
5(TS重量161.81kg、メタン不適物乾燥重量
0.88kg、不適物混入率0.54質量%)を混合貯
留槽14から嫌気性雰囲気であるメタン醗酵槽16に投
入した。メタン醗酵槽16における処理は、槽内温度が
35〜37℃、滞留日数が16〜18日の条件で馴致期
間30日を含め約60日間の連続運転を行った。その結
果、対投入VS質量1kg当たり約0.37m3 Nのメ
タンガス量を得ることができた。回収されたバイオガス
17は、ガスホルダー18に貯留され、脱硫装置19に
より脱硫した後、必要に応じてボイラーの燃料として使
用し、得られた温水はメタン醗酵槽16や堆肥化装置3
2への加温および保温に利用した。
【0068】メタン醗酵槽16から排出された醗酵スラ
リー22は、SS減少率が65質量%と高い処理効果で
あったことから、ポリエチレン、ポリスチレン及び塩化
ビニルなどのメタン醗酵不適物混入率は乾燥状態で1.
56質量%と大幅に高くなった。メタン醗酵不適物はそ
のまま堆肥不適物ともなり、このような高い混入率では
堆肥品質はかなり劣ってしまう。
【0069】<3.堆肥不適物の分離工程について>醗
酵スラリー貯留槽23から醗酵スラリー22(TS重量
56.33kg、メタン不適物乾燥重量0.88kg、
不適物混入率1.56質量%)は、一軸ネジポンプによ
り自動洗浄機能を有した第2スクリーン24に供給し、
堆肥不適物25(微小な軽量物等)を醗酵スラリー22
から分離除去した。使用した第2スクリーン24は、目
開きが2mmで内径が50cm(有効面積約0.2
2 )の振動篩であり、処理量は600L/hで行っ
た。第2スクリーン24から排出した分離醗酵スラリー
26は、TS全重量55.7kg/日、堆肥不適物乾燥
全重量0.25kg/日、不適物混入率0.45質量%
であり、第2スクリーン24においての堆肥不適物除去
率は72質量%と高い結果であった。これは、メタン醗
酵槽16前の第1スクリーン7の目開きを8mmとやや
大きなサイズにしたためと考えられる。第2スクリーン
24から排出した分離醗酵スラリー26はポンプによっ
て分離醗酵スラリー貯留槽27に移送し、堆肥不適物2
5はベルトコンベアによって前述の脱水乾燥装置9に移
送し固形燃料36を製造した。
【0070】<4.醗酵スラリーの脱水工程について>
分離醗酵スラリー貯留槽27の分離醗酵スラリー26
は、TS濃度に対し1質量%相当量のカチオン系高分子
凝集剤28を添加し、一軸ネジポンプによりラインミキ
シングされながらスクリュープレス型脱水装置29に移
送し脱水処理を行い、含水率が76質量%程度の脱水醗
酵汚泥31を得た。また、脱水分離液30は水中ポンプ
により生物処理設備35に移送し、脱窒素型高負荷処理
方式によって処理した後河川等へ放流した。
【0071】<5. 堆肥化工程について>分離醗酵ス
ラリー26の脱水工程にて得られた脱水醗酵汚泥31
は、ベルトコンベアにて縦型パドル式の堆肥化装置32
に投入し、好気性雰囲気で発酵させ堆肥34を製造し
た。発酵は、温度が38〜51℃、空気通気量が堆肥化
槽単位容積当たり20〜25LN/L・h及び滞留日数
が10日の条件で行った。製造された堆肥はTS重量4
9.9kg/日、堆肥不適物乾燥重量0.25kg、不
適物混入率0.5質量%であり、目視において堆肥不適
物の存在はほとんど認められなかった。このようにして
製造した堆肥の組成分析結果を、し尿処理汚泥堆肥の品
質基準値と比較して表4に示した。製造した堆肥は、有
効肥料成分がし尿処理汚泥堆肥に係わる品質基準値を全
て満足するものであり、堆肥不適物(異物)混入率も規
制予定値である1質量%以下を達成できており、品質の
高いものであることが認められた。
【0072】
【表4】
【0073】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、厨
芥を主体とする生ごみ等の固形有機性廃棄物をメタン醗
酵処理し、そこからのメタン醗酵スラリーを堆肥化する
有機性廃棄物の処理方法において、メタン醗酵の前に目
開き4〜15mmの第1スクリーンおよびメタン醗酵の
後に目開き1〜5mmの第2スクリーンの、目開きの異
なる2つのスクリーンを設けることによって、プラスチ
ック類等のメタン醗酵不適物や堆肥不適物を効率よく除
去することができ、メタンガス回収率や堆肥品質を大幅
に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明方法に好ましく使用できる湿式破砕選別
装置の一例を示す説明図である。
【図2】本発明方法に好ましく使用できる湿式破砕選別
装置の別な例を示す説明図である。
【図3】本発明方法の実施例を示すフローシートであ
る。
【図4】本発明方法の別な実施例を示すフローシートで
ある。
【図5】従来の有機性廃棄物の処理方法の一例を示すフ
ローシートである。
【符号の説明】 1:固形有機性廃棄物 20:発電装置 (生ごみ等) 21:ボイラー 2:破砕装置 22:醗酵スラリー 3:選別装置 23:醗酵スラリー貯留槽 4:有機スラリー 24:第2スクリーン 5:重量物 25:堆肥不適物 (金属類、ガラス類等 26:分離醗酵スラリー 6:軽量物 27:分離醗酵スラリー貯留槽 (プラスチック類等) 28:高分子凝集剤 7:第1スクリーン 29:脱水装置 8:メタン醗酵不適物 30:脱水分離液 9:脱水乾燥装置 31:脱水醗酵汚泥 10:固形燃料化装置 32:堆肥化装置 11:分離有機スラリー 33:空気 12:液状有機性廃棄物 34:堆肥 (し尿処理汚泥等) 35:生物処理系 13:濃縮脱水装置 (水処理施設等) 14:混合貯留槽 36:固形燃料 15:メタン醗酵原料 37:中間処理又は埋立処分 16:メタン醗酵槽 38:用水 17:バイオガス (井戸水、河川水、工業用水等) 18:ガスホルダー 19:脱硫装置
───────────────────────────────────────────────────── 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) B01D 36/00 C02F 11/14 A 4D067 B02C 23/08 C05F 17/00 4F301 B29B 17/02 B09B 3/00 ZABC 4H061 C02F 11/04 B01D 23/02 A 11/14 23/24 C C05F 17/00 B09B 3/00 D (71)出願人 000174965 三井鉱山株式会社 東京都江東区豊洲3丁目3番3号 (71)出願人 000176752 三菱化工機株式会社 神奈川県川崎市川崎区大川町2番1号 (72)発明者 滝島 満 東京都大田区蒲田本町1丁目9番3号 株 式会社新潟鉄工所エンジニアリングセンタ ー内 (72)発明者 加藤 俊輔 東京都中央区日本橋本町4丁目9番11号 浅野工事株式会社内 (72)発明者 石原 牧人 東京都千代田区有楽町1丁目4番1号 三 機工業株式会社内 (72)発明者 久芳 良則 東京都江東区豊洲3丁目3番3号 三井鉱 山株式会社内 (72)発明者 井出 文雄 神奈川県川崎市川崎区大川町2番1号 三 菱化工機株式会社内 Fターム(参考) 4D004 AA03 BA03 BA04 CA04 CA10 CA13 CA18 CA45 CB13 DA02 DA03 DA20 4D015 BA03 BA05 BB05 CA12 DA06 DA12 DC07 EA35 4D041 AA03 AB03 AC01 AD08 AD12 4D059 AA07 BA12 BA15 BA17 BE13 BE57 BK11 CB27 CC01 EA07 EA16 EB07 EB16 4D066 AA02 AB06 AC08 BB12 4D067 EE12 EE17 GA17 4F301 BF03 BF29 BF31 4H061 CC35 CC51 CC55 DD20 EE35 GG13 GG48 GG52 GG70 LL05 LL07

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 生ごみ等の固形有機性廃棄物を破砕し
    て、目開き4〜15mmの第1スクリーンを通過させる
    前処理工程と、 少なくとも前記前処理工程を経た有機性廃棄物を、メタ
    ン醗酵させるメタン醗酵工程と、 前記メタン醗酵工程からのメタン醗酵スラリーを目開き
    1〜5mmの第2スクリーンを通過させる分離工程と、 前記分離工程を経たメタン醗酵スラリーを堆肥化する堆
    肥化工程と、を含んで構成されたことを特徴とする有機
    性廃棄物の処理方法。
  2. 【請求項2】 前記第1スクリーンの目開きが6〜12
    mmであることを特徴とする請求項1に記載の有機性廃
    棄物の処理方法。
  3. 【請求項3】 前記第2スクリーンの目開きが2〜4m
    mであることを特徴とする請求項1または2に記載の有
    機性廃棄物の処理方法。
  4. 【請求項4】 前記第2スクリーンは、自動洗浄機能を
    有した振動式の篩、ストレーナーまたはフィルターから
    なるスクリーンであることを特徴とする請求項1〜3の
    いずれか1つに記載の有機性廃棄物の処理方法。
  5. 【請求項5】 前記堆肥化工程は、前記分離工程を経た
    メタン醗酵スラリーに少なくとも高分子凝集剤を添加し
    て脱水し、これを堆肥化することを特徴とする請求項1
    〜4のいずれか1つに記載の有機性廃棄物の処理方法。
  6. 【請求項6】 前記メタン醗酵工程は、一槽式のメタン
    醗酵槽を用いて、処理日数を12〜20日とすることを
    特徴とする請求項1〜5のいずれか1つに記載の有機性
    廃棄物の処理方法。
  7. 【請求項7】 前記堆肥化工程は、醗酵処理日数を5〜
    20日とすることを特徴とする請求項1〜6のいずれか
    1つに記載の有機性廃棄物の処理方法。
  8. 【請求項8】 前記第2スクリーンで除去されたプラス
    チック類等の堆肥不適物を、固形燃料として利用するこ
    とを特徴とする請求項1〜7のいずれか1つに記載の有
    機性廃棄物の処理方法。
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