JP2002102828A - 油脂含有廃棄物の処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 油脂含有廃棄物を効率よく資源化処理できる
油脂含有廃棄物の処理方法を提供する。 【解決手段】 油脂分離手段１で分離した濃縮油脂、油
脂含有廃棄物および固形有機性廃棄物を、調質槽７にて
ＴＳ濃度７〜２０％で混合する。分離した分離水は生物
処理槽３で浄化処理し余剰汚泥を調質槽７に投入する。
油脂は塊状にならず固形有機性廃棄物の表面に付着する
状態となり、均一分散する。調質槽７で４０〜８０℃で
加温しつつ攪拌し可溶化する可溶化にてスラリ状に調質
した液状混合物をメタン発酵槽15で、３５〜６０℃でメ
タン発酵処理する。メタン発酵処理した液状混合物を返
送手段20にて一部調質槽７に返送する。生物分解が困難
な油脂でも特別な処理にて処理することなくメタンガス
の有価物として分解でき、効率よく資源化処理できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、油脂を含有する油
脂含有廃棄物をメタン発酵処理する油脂含有廃棄物の処
理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば食堂や給食センタ、レストランな
どの厨房、食肉処理場や水産加工工場、製油工場、染毛
工場、皮革工場などの工業排水、合併浄化槽や下水処理
場などの排水処理施設などから、動植物性の油脂を含有
する廃棄物や油脂自体、油脂を含有する排水などの油脂
含有廃棄物が発生する。これら油脂含有廃棄物は、活性
汚泥法により微生物にて直接酸化分解することが困難で
あることから、従来では一般的にオイルピットなどの自
然浮上装置や加圧浮上装置などの物理的方法によって排
水と油脂とに分離し、排水を活性汚泥法や回転円盤法な
どの好気性生物処理で処理し、油脂は焼却や埋立などに
て処理している。しかしながら、近年の脱焼却、リサイ
クル化、ゼロエミッションなどの社会風潮により、油脂
を資源化処理する方法が望まれている。

【０００３】そこで、油脂を焼却や埋立したり、単に微
生物や酵素などにて分解処理することなく資源化する方
法として、例えば特開平１０−２３５３１５号公報に記
載の構成が知られている。

【０００４】この特開平１０−２３５３１５号公報に記
載のものは、油脂を含有する油脂含有廃棄物を９０℃〜
１１０℃で加熱して可溶化し、３０℃〜６０℃でメタン
発酵処理し、メタンガスを回収して資源化処理する構成
が採られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
開平１０−２３５３１５号公報に記載の構成では、９０
℃〜１１０℃の高温で可溶化処理するため、圧力容器な
どの特殊な構造の装置が必要となるとともに、維持管理
が煩雑となる。また、油脂含有廃棄物が汚水のような水
分が比較的多い場合には、メタン発酵により発生するメ
タンガス量が少なく、加熱やメタン発酵の際の加温に消
費されるエネルギ分が多くなり、効率よく処理できな
い。また、油脂自体などの高濃度で油脂を含有する油脂
含有廃棄物を処理する場合には、メタン発酵するための
微生物の必須栄養塩が不足し、効率よくメタン発酵処理
できなくなるとともに、可溶化する際の攪拌時に油脂の
疎水性および粘着性により塊状となりやすく、効率よく
可溶化できないおそれがある。

【０００６】本発明は、このような点に鑑みて、油脂含
有廃棄物を効率よく資源化処理できる油脂含有廃棄物の
処理方法を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の油脂含有
廃棄物の処理方法は、油脂を含有する油脂含有廃棄物に
固形有機性廃棄物を混合し加温して前記油脂を可溶化し
た後にメタン発酵処理するものである。

【０００８】そして、油脂を含有する油脂含有廃棄物に
固形有機性廃棄物を混合し、油脂を固形有機性廃棄物の
表面に付着させて油脂が塊状になることを防止しつつ加
温にて可溶化してスラリ状に均一分散させた後に、メタ
ン発酵により油脂含有廃棄物を固形有機性廃棄物ととも
にメタンガスおよび炭酸ガスを主成分とするバイオガス
に分解処理するので、油脂含有廃棄物が効率よく資源化
処理される。

【０００９】請求項２記載の油脂含有廃棄物の処理方法
は、請求項１記載の油脂含有廃棄物の処理方法におい
て、固形有機性廃棄物は、混合後の総固形物濃度(ＴＳ
濃度)で７％以上２０％以下に混合するものである。

【００１０】そして、固形有機性廃棄物を総固形物濃度
(ＴＳ濃度)で７％以上２０％以下となる条件で混合する
ことにより、確実に油脂が塊状となることなく固形有機
性廃棄物と略均一に攪拌混合され、効率よく可溶化され
るとともに、メタン発酵処理のための均一分散状態が容
易に得られる。ここでＴＳ濃度が７％より低くなると油
脂と液体とに分離して油脂が可溶化できなくなるととも
にメタン発酵処理により発生するメタンガス量が低減し
て処理エネルギが相対的に増大して処理効率が低下する
おそれがある。また、ＴＳ濃度が２０％より高くなると
可溶化の際の攪拌が極めて困難となり、均一分散状態に
可溶化できなくなるおそれがある。このことから、ＴＳ
濃度が７％以上２０％以下となるように固形有機性廃棄
物を混合する。

【００１１】請求項３記載の油脂含有廃棄物の処理方法
は、請求項１または２記載の油脂含有廃棄物の処理方法
において、油脂含有廃棄物は、あらかじめ分離水が分離
除去されたもので、前記分離水は、微生物により浄化処
理するものである。

【００１２】そして、あらかじめ分離水を分離除去した
油脂含有廃棄物を固形有機性廃棄物と混合してメタン発
酵処理し、油脂を確実に効率よく資源化処理するととも
に、油脂を分離した分離水は廃棄することなく例えば好
気性微生物や嫌気性微生物などにて含有する有機物など
を浄化処理することにより、二次的に廃棄物が発生する
ことなく良好に処理する。

【００１３】請求項４記載の油脂含有廃棄物の処理方法
は、請求項３記載の油脂含有廃棄物の処理方法におい
て、分離水を微生物にて浄化処理することにより発生す
る余剰汚泥を固形有機性廃棄物とともに油脂含有廃棄物
に混合するものである。

【００１４】そして、分離水を微生物にて浄化処理する
ことにより二次的に発生する余剰汚泥を固形有機性廃棄
物とともに油脂含有廃棄物に混合することにより、余剰
汚泥の分解にてメタンガスの発生が得られ、メタンガス
の発生効率が向上するとともに、余剰汚泥からのメタン
発酵処理の際の微生物の栄養塩が補給されてメタン発酵
処理効率が向上し、確実に二次的な廃棄物の発生を防止
して資源化処理効率が向上する。

【００１５】請求項５記載の油脂含有廃棄物の処理方法
は、請求項１ないし４いずれか一記載の油脂含有廃棄物
の処理方法において、油脂含有廃棄物と固形有機性廃棄
物との混合割合は、混合後の油脂の含有率が６０％以下
であるものである。

【００１６】そして、固形有機性廃棄物を混合後の油脂
の含有率が６０％以下となるように油脂含有廃棄物と混
合することにより、可溶化にて油脂が分解されて生成し
メタン発酵処理に寄与する微生物の活性を低減してしま
う高級脂肪酸の生成量が抑制され、微生物の活性の低減
を抑えるとともに、メタン発酵処理に寄与する微生物の
負荷の増大を抑制して栄養塩の不足による活性の低減を
抑え、効率よくメタン発酵処理して資源化処理効率を向
上する。ここで、固形有機性廃棄物の混合後の油脂の含
有率が６０％を超えると、油脂の可溶化にて発生する高
級脂肪酸の量が増大してメタン発酵処理に寄与する微生
物の活性が低減するとともに、微生物のメタン発酵処理
の負荷の増大および栄養塩の不足により微生物の活性が
低減し、メタン発酵処理効率が低減するおそれがあるこ
とから、油脂の含有率を６０％以下に制御する。

【００１７】請求項６記載の油脂含有廃棄物の処理方法
は、請求項１ないし５いずれか一記載の廃棄物処理方法
において、可溶化する加温条件は、４０℃以上８０℃以
下であるものである。

【００１８】そして、４０℃以上８０℃以下で可溶化す
ることにより、油脂含有廃棄物および固形有機性廃棄物
が略均一分散する状態で効率よく可溶化され、処理効率
が向上する。ここで、可溶化する加温条件が４０℃より
低くなると油脂の粘性が増大して可溶化の際の攪拌が煩
雑となるとともに均一分散が困難となる。また、可溶化
する加温条件が８０℃より高くなると異臭の発生が増大
するので、異臭が漏れずかつ８０℃より高温での熱負荷
および圧力負荷に耐え得る構造とする必要があり、装置
の複雑大型化を招くおそれがあるとともに、可溶化する
細菌の活性が大きく低減して可溶化できなくなるおそれ
がある。このことから、可溶化の際の加温条件を４０℃
以上８０℃以下とする。

【００１９】請求項７記載の廃棄物処理方法は、請求項
１ないし６いずれか一記載の油脂含有廃棄物の処理方法
において、メタン発酵処理の温度条件は、３５℃以上６
０℃以下であるものである。

【００２０】そして、３５℃以上６０℃以下でメタン発
酵処理することにより、ＴＳ濃度が高い高負荷でも有機
酸の大量発生によるメタン発酵処理に寄与する微生物の
活性の低下を抑制し、効率よくメタン発酵処理する。こ
こで、３５℃より低くなると十分に残留する油脂や分解
された高級脂肪酸が固形化して分離し、メタン発酵処理
効率が低下するおそれがある。また、６０℃より高くな
るとメタン発酵処理に寄与する微生物の活性が低下して
メタン発酵処理効率が低下するおそれがある。このこと
から、メタン発酵処理の温度条件を３５℃以上６０℃以
下とする。

【００２１】請求項８記載の油脂含有廃棄物の処理方法
は、請求項１ないし７いずれか一記載の油脂含有廃棄物
の処理方法において、固形有機性廃棄物の一部は、メタ
ン発酵処理により発生する汚泥であるものである。

【００２２】そして、固形有機性廃棄物の一部にメタン
発酵処理により発生する汚泥を用いることにより、可溶
化する際の油脂や有機物の分解性が向上し、メタン発酵
処理の際の微生物の栄養塩が確保されてメタン発酵処理
効率が向上し、処理効率が向上するとともに、汚泥の発
生を防止して資源化効率が向上する。

【００２３】請求項９記載の油脂含有廃棄物の処理方法
は、請求項１ないし８いずれか一記載の油脂含有廃棄物
の処理方法において、可溶化する際に鉄化合物、コバル
ト化合物およびニッケル化合物の少なくともいずれか一
種を添加するものである。

【００２４】そして、可溶化する際に鉄化合物、コバル
ト化合物およびニッケル化合物の少なくともいずれか一
種を添加することにより、微生物の活性に必要な栄養塩
バランスが確保され、メタン発酵処理効率が向上する。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の一形態にお
ける油脂含有廃棄物を処理する処理装置の構成について
図１を参照して説明する。

【００２６】図１において、１は油脂分離手段で、この
油脂分離手段１には油脂含有廃棄物である油脂を含有す
る油脂含有排水を流入する原水路２が接続され、油脂分
離手段１は流入された油脂含有排水を例えば凝集や浮上
分離などにて分離水と濃縮油脂とに分離する。そして、
この油脂分離手段１には、分離した分離水が投入されて
貯留し分離水を微生物にて浄化処理する生物処理手段と
しての生物処理槽３が分離水管４を介して接続されてい
る。この生物処理槽３は、例えば好気性微生物にて分離
水中の有機物を酸化分解して浄化処理したり、嫌気性微
生物にて分離水中の窒素化合物を硝化脱窒して浄化処理
する。そして、この生物処理槽３には、分離水を浄化処
理して河川などに放水可能な状態の処理水として系外に
流出する処理水排出管５が接続されている。

【００２７】また、油脂分離手段１には、分離した濃縮
油脂が投入されて貯留する可溶化手段としての調質槽７
が濃縮油脂管８を介して接続されている。さらに、この
調質槽７には、油脂含有廃棄物である油脂廃棄物を投入
する投入手段９や、例えば図示しない前処理手段にて前
処理された固形有機性廃棄物を投入する生ごみ投入手段
10、生物処理槽３から生じる余剰汚泥を投入する汚泥投
入手段11が設けられている。なお、生物処理槽３からの
余剰汚泥は、例えば遠心脱水機、回転円盤形脱水機、ス
クリュープレスなどの脱水手段12にて脱水分離した生物
汚泥である。

【００２８】ここで、前処理手段は、例えば歯幅が２０
±５ｍｍの２軸または３軸あるいは４軸の破砕軸を有し
収集車などにて収集された生ごみや厨芥、農水産廃棄
物、食品加工廃棄物などの事業系ごみ、別途屎尿などの
汚水を生物処理した際に生じる余剰汚泥など主に固形状
の有機物を含有する固形有機性廃棄物を破袋あるいは破
砕する図示しない解破砕装置を備えている。また、前処
理手段は、解破砕装置にて解破砕された破砕物を磁気選
別などにより鉄片やアルミニウムなどの金属の夾雑物を
除去する図示しない金属除去手段と、固形状有機性廃棄
物に含まれる合成樹脂製の袋やプラスチックなどの夾雑
物を除去する図示しない分別装置とを有した選別手段を
備えている。

【００２９】なお、前処理手段としては、遠心力・浮力
選別にて固形有機性廃棄物を破袋、破砕し選別する破袋
選別装置など、夾雑物をあらかじめ分離除去するいずれ
の構成でもよい。また、余剰汚泥の場合には、前処理せ
ずに直接投入してもよい。

【００３０】また、調質槽７には、投入された油脂およ
び固形有機性廃棄物を攪拌混合する図示しない攪拌手段
と、例えば約４０℃〜８０℃に加温する加温手段とを備
えている。そして、調質槽７は、投入された油脂を固形
有機性廃棄物とともに所定の総固形物濃度（ＴＳ（Tota
l Solids）濃度）、例えば７％〜２０％程度好ましくは
１０％〜１５％で、油脂含有率が６０％以下となり、メ
タン発酵しやすい性状のスラリ状に可溶化および酸発酵
して液状混合物に調質する。なお、調質槽７に、前処理
手段にて除去されずに残留する金属や石などの夾雑物を
排出する夾雑物排出手段や、ｐＨを検出し所定のｐＨ範
囲に調整するｐＨ調整手段などを設けてもよい。

【００３１】また、調質槽７には、微生物の栄養塩を添
加する栄養塩添加手段14が設けられている。この添加す
る栄養塩としては、鉄、ニッケルおよびコバルトの少な
くともいずれか１つの塩類で、混合液中に鉄分が１０ｍ
ｇ／ｌ以上、好ましくは１０ｍｇ／ｌ〜３００ｍｇ／
ｌ、ニッケル分として１ｍｇ／ｌ以上、好ましくは１ｍ
ｇ／ｌ〜３０ｍｇ／ｌ、コバルト分として１ｍｇ／ｌ以
上、好ましくは１ｍｇ／ｌ〜３０ｍｇ／ｌとなるように
添加する。なお、余剰汚泥を添加する場合には、栄養塩
が余剰汚泥から補充されることから、栄養塩を添加しな
くてもよい。

【００３２】さらに、調質槽７には、調質された液状混
合物が流入されて貯留するメタン発酵手段としてのメタ
ン発酵槽15が混合物搬送手段16を介して接続されてい
る。このメタン発酵槽15には、貯留する液状混合物を例
えば３５℃以上６０℃以下に維持する図示しない温度調
整手段と、液状混合物を攪拌する攪拌手段とを備えてい
る。

【００３３】また、メタン発酵槽15には、メタン発酵処
理により発生するメタンガスおよび炭酸ガスを主成分と
するバイオガスを回収して別途燃料として再利用するた
めに貯留するガスタンク17がガス管18を介して接続され
ている。

【００３４】さらに、メタン発酵槽15には、貯留する液
状混合物の一部を調質槽７に返送する返送手段20が接続
されている。そして、この返送手段20には、返送する混
合液に例えば水酸化ナトリウムなどのアルカリを添加し
てアルカリ性、例えばｐＨを９〜１０程度に調整して液
状混合物中の細菌や残留し生物にて分解しにくい有機性
固形物を改質して可溶化する図示しないアルカリ調整手
段と、混合液を例えばスチームにより７０℃〜９０℃程
度、好ましくは８０℃前後に加熱して混合液中の嫌気性
細菌を死滅および可溶化する熱処理手段とを備えた熱ア
ルカリ処理手段が設けられている。

【００３５】なお、この熱アルカリ処理手段の熱処理手
段は、加熱のためのスチームにより、スチームストリッ
ピングが生じて混合液中のアンモニア性窒素（ＮＨ₃−
Ｎ）などの窒素化合物が除去されることから、アンモニ
ア除去手段としても機能する。

【００３６】そして、この熱アルカリ処理手段には、ス
チームとともにアンモニアなどの窒素化合物を回収する
図示しないアンモニア回収手段が接続されている。この
アンモニア回収手段は、例えば硫酸や塩酸などの無機酸
水溶液である酸性水溶液を貯留し、窒素化合物を含有す
るスチームを酸性水溶液中に透過させて窒素化合物を硫
酸アンモニウムや塩化アンモニウムなどとして析出させ
て回収する図示しない酸性槽を備えている。

【００３７】なお、この返送手段20は、メタン発酵槽15
から調質槽７に返送する液状混合物の温度が返送中に低
下しないような断熱処理が施されていることが好まし
い。すなわち、調質槽７で固形有機性廃棄物を調質する
際に、調質槽７の加温手段にて約４０℃〜８０℃に加温
されるが、熱アルカリ処理手段にて７０℃〜９０℃程度
まで加熱された液状混合物が返送されて調質槽内の液状
混合物と混合されることにより、加熱するためのエネル
ギが低減され、加温手段を設ける必要がない、あるい
は、加温手段による加温エネルギの大きな低減が図れる
こととなるためである。なお、この返送される液状混合
物の量は、前処理手段からの固形有機性廃棄物の含水率
や調質槽に投入される生物汚泥である余剰汚泥の添加量
に対応して、調質槽内の液状混合物の質量に対して１〜
１．５倍の範囲に設定するとよい。

【００３８】また、返送手段20の熱アルカリ処理手段
は、返送する液状混合物の一部を調質槽７内の液状混合
物のｐＨに対応して適宜投入するｐＨ調整手段としても
機能する。すなわち、調質槽７では、可溶化および酸発
酵により有機酸が生成されて液状混合物のｐＨが例えば
５程度の酸性となるが、ｐＨがさらに酸性となると、調
質槽７での生物活性が低減して有機酸発酵などの可溶化
処理効率が低減し、さらには後工程でのメタン発酵処理
効率が低下するため、酸性度合いをある程度中性側に中
和する必要があるため、ｐＨが９〜１０程度に熱アルカ
リ処理された液状混合物を投入することによりｐＨが調
整される。

【００３９】また、メタン発酵槽15には、メタン発酵処
理した混合液を分離濾液と脱水ケーキとに脱水などにて
固液分離する例えば遠心脱水機、回転円盤形脱水機、ス
クリュープレスなどの固液分離手段22が流出管23を介し
て接続されている。なお、この固液分離手段22に、例え
ばポリアミジンおよびポリ鉄などの高分子凝集剤を添加
する図示しない凝集剤添加手段を設けてもよい。また、
固液分離手段22には、脱水分離された分離濾液を生物処
理槽３に返送する濾液送水手段25が接続されている。さ
らに、固液分離手段22には、脱水ケーキを例えば乾燥し
て肥料などに処理するコンポスト化する汚泥処理手段26
が汚泥搬送手段27を介して接続されている。

【００４０】次に、上記実施の一形態の動作を説明す
る。

【００４１】まず、油脂含有排水を原水路２を介して油
脂分離手段１に流入し、分離水と濃縮油脂とに分離す
る。そして、分離した分離水は、分離水管４を介して生
物処理槽３に流入させ微生物にて処理水に浄化処理し、
処理水排出管５を介して系外に流出する。

【００４２】また、油脂分離手段１で分離した濃縮油脂
を濃縮油脂管８を介して調質槽７に投入するとともに、
調質槽７に油脂廃棄物および前処理した固形有機性廃棄
物を投入する。さらに、調質槽７に、生物処理槽３で生
じ脱水手段12にて脱水分離された余剰汚泥および返送手
段20で返送される液状混合物を適宜投入する。なお、通
常収集される固形有機性廃棄物の性状は、あまり大きく
変動するものではなく水分量もある程度安定しているこ
とから、返送する液状混合物の量は、調質槽７内の液状
混合物の質量に対して通常１〜１．５倍の範囲に設定す
るとよい。

【００４３】そして、調質槽７で、適宜加温して４０℃
以上８０℃以下に保温しつつ約１時間から３日程度攪拌
混合し、必要に応じて栄養塩添加手段14から微生物の栄
養塩を添加し、全蒸発残留物濃度である総固形物濃度
（Total Solids：ＴＳ）が７％以上２０％以下好ましく
は１０％以上１５％以下で、油脂含有率が６０％以下と
なる塊状物も混入するようなスラリ状の液状有機性廃棄
物を調質する。すなわち、油脂は塊状に分離することな
く固形有機性廃棄物の表面に油膜状に付着する状態とな
って略均一に混合されて調質される。ここで、この調質
槽７での可溶化率は、約３０％〜６０％となる。なお、
油脂含有率が高い方が処理効率が高くなるので、油脂濃
度としては、１０ｇ／ｌ以上１００ｇ／ｌ以下となるよ
うにするとよい。

【００４４】ここで、排水や廃棄物における油脂とし
て、中性脂肪および脂肪酸が大半を占め、これらほとん
どがパルミチン酸やオレイン酸、ステアリン酸などの４
０℃〜８０℃の範囲に融点を有するものであり、水より
軽く浮上する特性を有している。

【００４５】そして、ＴＳ濃度が２０％より高くなる
と、調質の際および後段でのメタン発酵処理の際の攪拌
混合が不十分となり効率よく後工程のメタン発酵処理が
できなくなるとともに、メタン発酵の際に生じ濃度が約
４５００ｍｇ／ｌを超えるとメタン発酵を阻害するアン
モニア性窒素（ＮＨ₃−Ｎ）は投入ＴＳ濃度に比例する
ことから、メタン発酵処理が阻害されないアンモニア性
窒素の生成量に抑えるため、ＴＳ濃度を２０％以下、好
ましくは１５％以下にする。さらに、ＴＳ濃度が７％よ
り低くなると、水分量が多くなって油脂が分離して油脂
スカムとして塊状に分離して均一混合できなくなるとと
もに、有機物の割合が少なくなった状態となり、後工程
でのメタン発酵処理の効率が低下するため、７％以上、
好ましくは１０％以上に設定する。また、後段での微生
物によるメタン発酵処理がより効率よく進行するよう
に、塊状物などが少ないもしくはほとんどないような状
態のスラリ状に調質することが好ましい。

【００４６】また、油脂含有率が６０％より高くなる
と、油脂の可溶化にて発生する高級脂肪酸の量が増大し
てメタン発酵処理に寄与する微生物の活性が低減すると
ともに、微生物のメタン発酵処理の負荷の増大および栄
養塩の不足により微生物の活性が低減し、メタン発酵処
理効率が低減するおそれがあることから、油脂の含有率
を６０％以下に制御する。

【００４７】さらに、可溶化する加温条件が４０℃より
低くなると油脂の粘性が増大して可溶化の際の攪拌が煩
雑となるとともに油脂スカムとして分離し均一分散が困
難となるおそれがある。また、可溶化する加温条件が８
０℃より高くなると異臭の発生が増大するので、異臭が
漏れずかつ８０℃より高温での熱負荷および圧力負荷に
耐え得る構造とする必要があり、装置の複雑大型化を招
くおそれがある。さらに、８０℃より高温に加温するた
めのエネルギも大きくなり、エネルギ収支が悪くなるお
それがある。そしてさらには、８０℃より高温となる
と、可溶化する細菌の活性が大きく低減して可溶化でき
なくなり、後段でのメタン発酵処理効率が低減してしま
うおそれがある。このことから、可溶化の際の加温条件
を４０℃以上８０℃以下に設定する。

【００４８】そして、４０℃以上８０℃以下での攪拌混
合時間が１時間より短くなると、可溶化が不十分で後段
でのメタン発酵処理効率が低減するおそれがある。ま
た、３日程度攪拌混合することにより良好な状態に可溶
化することから、３日以上攪拌混合してもさらなる可溶
化が望めないとともにエネルギ収支が悪くなることか
ら、１時間以上３日以下に設定することが好ましい。

【００４９】また、栄養塩の添加の際には、混合液中に
鉄分が１０ｍｇ／ｌ以上、好ましくは１０ｍｇ／ｌ〜３
００ｍｇ／ｌ、ニッケル分として１ｍｇ／ｌ以上、好ま
しくは１ｍｇ／ｌ〜３０ｍｇ／ｌ、コバルト分として１
ｍｇ／ｌ以上、好ましくは１ｍｇ／ｌ〜３０ｍｇ／ｌと
なるように添加する。

【００５０】ここで、鉄添加量が１０ｍｇ／ｌより少な
くなると、後段でのメタン発酵処理の改善が認められ
ず、３００ｍｇ／ｌより多くなっても鉄添加による効果
の差異が認められずコストが増大するため、鉄添加量が
１０ｍｇ／ｌ以上、好ましくは１０ｍｇ／ｌ以上３００
ｍｇ／ｌ以下となるように鉄化合物を添加する。また、
同様に、ニッケル添加量が１ｍｇ／ｌより少なくなる
と、後段でのメタン発酵処理の改善が認められず、３０
ｍｇ／ｌより多くなってもニッケル添加による効果の差
異が認められずコストが増大するため、ニッケル添加量
が１ｍｇ／ｌ以上、好ましくは１ｍｇ／ｌ以上３０ｍｇ
／ｌ以下となるようにニッケル化合物を添加する。さら
に、同様に、コバルト添加量が１ｍｇ／ｌより少なくな
ると、後段でのメタン発酵処理の改善が認められず、３
０ｍｇ／ｌより多くなってもコバルト添加による効果の
差異が認められずコストが増大するため、コバルト添加
量が１ｍｇ／ｌ以上、好ましくは１ｍｇ／ｌ以上３０ｍ
ｇ／ｌ以下となるようにコバルト化合物を添加する。

【００５１】そして、調質槽７で調質した液状混合物を
混合物搬送手段16を介してメタン発酵槽15に流入させ
る。なお、このメタン発酵槽15への液状混合物の流入の
際、図示しない夾雑物除去手段にて夾雑物を除去しても
よい。そして、メタン発酵槽15で例えば３５℃以上６０
℃以下好ましくは５０℃以上５５℃以下で適宜攪拌しつ
つ５〜３０日間好ましくは７〜１５日間滞留させて、メ
タン生成菌などにて液状混合物をメタン発酵処理する。
なお、メタン発酵処理により発生する有価物のメタンガ
スは、図示しないメタンガス回収手段にて回収してガス
管18を介してガスタンク17に貯溜し、発電などにて固形
有機性廃棄物の処理の際の運転エネルギやその他の汚水
処理のための運転エネルギ、冷暖房などに利用する。

【００５２】ここで、メタン発酵処理の温度条件が３５
℃より低くなると十分に残留する油脂や分解された高級
脂肪酸が固形化して分離し、メタン発酵処理効率が低下
するおそれがある。また、６０℃より高くなるとメタン
発酵処理に寄与する微生物の活性が低下してメタン発酵
処理効率が低下するおそれがある。このことから、メタ
ン発酵処理の温度条件を３５℃以上６０℃以下に設定す
ることが好ましい。

【００５３】また、メタン発酵処理の際の３５℃以上６
０℃以下で攪拌混合して滞留させる時間が５日より短く
なると、メタン発酵処理が不十分で、３０日を超えても
さらなるメタン発酵処理の進行が望めずエネルギ収支が
悪くなることから、５〜３０日好ましくは７〜１５日間
に設定することが好ましい。

【００５４】このメタン発酵により、メタン発酵槽15内
の液状混合物は、十分な菌体量および攪拌しやすい状態
のＴＳ濃度が３％〜６％程度となる。また、アンモニア
性窒素濃度は、約３５００ｍｇ／ｌ以下となる。なお、
この程度のアンモニア性窒素濃度であれば、アンモニア
性窒素による有機酸の大量蓄積にて処理阻害を生じるこ
とを抑制できる。

【００５５】そして、メタン発酵処理された液状混合物
の少なくとも一部は、返送手段20を介して調質槽７に返
送され、調質槽７内で油脂や固形有機性廃棄物と混合さ
れて液状混合物に調質される。なお、調質槽７にメタン
発酵槽15から液状混合物を返送する際、返送手段20の熱
アルカリ処理手段のアルカリ調整手段にて例えば水酸化
ナトリウムなどのアルカリを添加してｐＨ９〜１０程度
に調整し、液状混合物中の細菌を死滅および可溶化させ
るとともに残留するメタン発酵処理で分解されにくい有
機物などを改質して可溶化させる。さらに、返送手段20
の熱アルカリ処理手段の熱処理手段にて液状混合物をス
チームにより７０℃〜９０℃程度に加熱し、液状混合物
中の嫌気性細菌を死滅および可溶化させるとともに、液
状混合物中のアンモニア性窒素などの窒素化合物をスチ
ームストリッピングして除去する。なお、窒素化合物を
含有するスチームは、アンモニア回収手段の酸性槽内に
貯留する酸性水溶液中を透過させ、窒素化合物を硫酸ア
ンモニウムや塩化アンモニウムなどとして析出させて回
収する。

【００５６】なお、この返送は、調質槽７でｐＨ調整手
段にてｐＨが約５より酸性となることを検出した場合
に、熱アルカリ処理手段から返送手段20を介して熱アル
カリ処理した液状混合物の一部を返送して中和させ、ｐ
Ｈが約５より酸性とならないようにしてもよい。

【００５７】そして、メタン発酵処理した液状混合物の
残りは流出管23を介して固液分離手段22に流出し、例え
ば凝集剤添加手段にて高分子凝集剤を添加して固形分を
凝集させた後に脱水し、分離濾液と脱水ケーキとに固液
分離する。この後、分離した分離濾液は濾液送水手段25
を介して生物処理槽３にて生物処理して浄化し、脱水分
離した脱水ケーキは汚泥搬送手段27を介して汚泥処理手
段26でコンポスト化して有価物とする。

【００５８】次に、上記実施の一形態の作用を説明す
る。

【００５９】まず、油脂含有廃棄物として、ラードおよ
び排水から回収した動物性の油脂スカムの混合物である
動物性油脂および食用サラダ油である植物性油脂を質量
比で１：１で混合したものを用いた。また、固形有機性
廃棄物として、食堂や給食センタ、仕出し弁当を製造す
る工場などからの厨芥である野菜、果実、肉、魚、米飯
などの残飯を用いた。そして、これら油脂含有廃棄物と
固形有機性廃棄物とを水道水とともに、容積が３リット
ルの調質槽７にてＴＳ濃度１１％で油脂含有率４０％と
なるように混合し、４０〜４５℃で３日間調質後、容積
５リットルのメタン発酵槽で５５℃７．５日間攪拌しつ
つメタン発酵処理した。

【００６０】また、油脂含有廃棄物として、食堂やレス
トランの排水から回収した動物性の油脂スカムを用い、
同様の固形有機性廃棄物と水道水とともに容積が３リッ
トルの調質槽にてＴＳ濃度１４％、油脂含有率５５％と
なるように混合し、同様に４０〜４５℃で３日間調質
後、容積５リットルのメタン発酵槽で５５℃１５日間攪
拌しつつメタン発酵処理した。これらの結果を表１およ
び表２に示す。

【００６１】

【表１】

【表２】 そして、表１に示す動物性油脂および植物性油脂とを混
合したものを用いた実験の結果から、油脂が投入濃度４
４．３ｇ／ｌの高濃度であるにもかかわらず分解率８６
％が得られ、高効率で油脂を分解できることが認められ
た。また、メタン発酵処理により、投入ＴＳ１ｋｇ当た
りバイオガスの生成量は０．８９２ｍ³でメタン含有率
が６６％で、メタン発酵槽15への液状混合物１０００ｋ
ｇ当たりのバイオガス発生量は９８ｍ³であった。

【００６２】また、表２に示す油脂スカムを用いた実験
の結果から、油脂が投入濃度７７．１ｇ／ｌの高濃度で
あるにもかかわらず分解率９３％が得られ、高効率で油
脂を分解できることが認められた。また、メタン発酵処
理により、投入ＴＳ１ｋｇ当たりバイオガスの生成量は
０．７４ｍ³でメタン含有率が７１％で、メタン発酵槽1
5への液状混合物１０００ｋｇ当たりのバイオガス発生
量は１０４ｍ³であった。

【００６３】これら実験結果から、メタンガスの高い回
収率が得られることから、油脂を高濃度で含有する条件
でも高効率でメタン発酵処理でき、油脂含有廃棄物の減
量化および資源化できることが認められた。

【００６４】さらに、上記表１に示す実験および表２に
示す実験において、油脂含有率を適宜可変して同様に実
験した。その結果を図２ないし図４に示す。

【００６５】これら図２ないし図４に示す結果から、油
脂含有率を６５％として処理した場合、油脂除去率およ
びＣＯＤ_Crが急激に低下するとともに、残留する総脂肪
酸量（Ｔ−ＶＦＡ）が急激に増大することが認められ
た。これらの結果から、油脂含有率を６０％以下に抑え
る必要があることがわかる。

【００６６】上述したように、油脂を含有する油脂含有
廃棄物に固形有機性廃棄物を混合し、油脂を固形有機性
廃棄物の表面に付着させて油脂が塊状になることを防止
しつつ加温にて可溶化してスラリ状に均一分散させた後
に、メタン発酵により油脂含有廃棄物を固形有機性廃棄
物とともにメタンガスおよび炭酸ガスを主成分とするバ
イオガスに分解処理するため、生物にて分解しにくい油
脂でも別途特別に処理して減量化することなく効率よく
資源化処理できる。

【００６７】そして、固形有機性廃棄物を総固形物濃度
(ＴＳ濃度)で７％以上２０％以下となる条件で混合する
ため、確実に油脂が塊状となることなく固形有機性廃棄
物と略均一に攪拌混合でき効率よく可溶化できるととも
に、メタン発酵処理のための均一分散状態が容易に得ら
れ、メタン発酵処理効率を向上できる。

【００６８】また、あらかじめ分離水を分離除去した油
脂含有廃棄物を固形有機性廃棄物と混合するため、油脂
が分離することなく略均一分散できメタン発酵処理にて
油脂を確実に効率よく資源化処理できるとともに、油脂
を分離した分離水を廃棄することなく例えば好気性微生
物や嫌気性微生物などにて含有する有機物などを浄化処
理するため、二次的に廃棄物が発生することなく良好に
油脂含有廃棄物を処理できる。

【００６９】さらに、分離水を微生物にて浄化処理する
ことにより二次的に発生する余剰汚泥を固形有機性廃棄
物とともに油脂含有廃棄物と混合するため、余剰汚泥の
分解によるメタンガスの発生が得られ、メタンガスの回
収効率を向上できるとともに、余剰汚泥からのメタン発
酵処理の際の微生物の栄養塩が補給されてメタン発酵処
理効率を向上でき、確実に二次的な廃棄物の発生を防止
して資源化処理効率を向上できる。

【００７０】そして、固形有機性廃棄物を混合後の油脂
の含有率が６０％以下となるように油脂含有廃棄物と混
合するため、可溶化で油脂の分解にて生成しメタン発酵
処理に寄与する微生物の活性を低減してしまう高級脂肪
酸の生成量を抑制でき、微生物の活性の低減を抑制でき
るとともに、メタン発酵処理に寄与する微生物の負荷の
増大を抑制して栄養塩の不足による活性の低減を抑え、
効率よくメタン発酵処理して資源化処理効率を向上でき
る。

【００７１】また、４０℃以上８０℃以下で可溶化する
ため、油脂含有廃棄物および固形有機性廃棄物が略均一
分散する状態で効率よく可溶化でき、処理効率を向上で
きる。

【００７２】さらに、３５℃以上６０℃以下でメタン発
酵処理するため、ＴＳ濃度が高い高負荷でも有機酸の大
量発生によるメタン発酵処理に寄与する微生物の活性の
低下を抑制でき、効率よくメタン発酵処理できる。

【００７３】また、固形有機性廃棄物の一部にメタン発
酵処理により発生する汚泥を用いるため、可溶化する際
の油脂や有機物の分解性を向上でき、メタン発酵処理の
際の微生物の栄養塩が確保されてメタン発酵処理効率を
向上でき、処理効率を向上できるとともに、汚泥の発生
を防止して資源化効率を向上できる。

【００７４】さらに、可溶化する際に鉄化合物、コバル
ト化合物およびニッケル化合物の少なくともいずれか一
種を添加するため、微生物の活性に必要な栄養塩バラン
スが確保され、メタン発酵処理効率を向上できる。

【００７５】また、メタン発酵処理された液状混合物か
ら窒素化合物を除去した後に調質槽７に返送して混合す
ることにより、窒素化合物の蓄積を防止でき、メタン発
酵処理が阻害されずに処理効率を向上できる。

【００７６】そして、この窒素化合物の除去としてスト
リッピング処理することにより、添加剤を加えることな
く簡単な構成で容易に分離除去でき、処理効率を向上で
きる。

【００７７】さらに、液状混合物にスチームを接触して
窒素化合物をスチームによるストリッピング処理にて除
去することにより、簡単な構成で容易に窒素化合物を除
去できるとともに、スチームにより汚泥が加熱され、調
質の際の加温するエネルギを低減でき、また液状混合物
中の細菌が死滅および可溶化されて後段でのメタン発酵
処理により処理されることとなることから、メタン発酵
処理により発生する余剰汚泥量を低減でき、効率よく資
源化処理できる。

【００７８】また、メタン発酵処理された液状混合物に
加熱しつつアルカリを添加して細菌を死滅および可溶化
するとともに残留する分解しにくい有機物を改質して可
溶化した後に調質槽７へ返送することにより、細菌およ
び残留する有機物を後段のメタン発酵処理にて分解で
き、メタン発酵処理により発生する余剰汚泥の量を低減
でき、効率よく資源化処理できる。

【００７９】そして、アルカリを添加する際にスチーム
を接触して加熱することにより、簡単な構成で容易に加
熱できるとともに、スチームの接触により液状混合物中
の窒素化合物をストリッピング処理して容易に分離除去
して窒素化合物の蓄積を防止でき、メタン発酵処理の際
の負荷を低減でき効率よくメタン発酵処理が進行して処
理効率を向上できる。

【００８０】また、調質の際に、メタン発酵処理された
液状混合物を加熱およびアルカリ処理して返送すること
により、メタン発酵処理の際に生成する有機酸にて酸性
度合いが進行して生物活性が低下し処理効率が低減する
ことを防止できる。

【００８１】また、メタン発酵処理された液状混合物を
保温した状態で返送することにより、調質の際の加熱す
るエネルギをより低減でき、処理効率を向上できる。

【００８２】そして、夾雑物を除去して前処理した固形
有機性廃棄物を混合するため、ＴＳ濃度を容易に調整で
きるとともに、ＴＳ濃度の調整の際に夾雑物分を加熱す
る必要がなく、加熱するエネルギ効率を向上でき、処理
効率を向上できる。さらには、夾雑物によるスカムの発
生を防止でき、スカムの発生による処理容積の減少を防
止するためにスカムを除去する作業が不要となり、容易
で効率よく処理できる。

【００８３】なお、上記実施の形態において、前処理手
段により前処理したが、前処理することなく固形有機性
廃棄物を混合してもよく、夾雑物の量が少ないなど、処
理する固形有機性廃棄物の性状により、メタン発酵処理
する前のいずれかの位置で夾雑物を除去してもよい。

【００８４】また、返送手段20を設けたが、設けなくて
もよく、返送手段20に熱アルカリ処理の構成を設けなく
てもよい。なお、熱アルカリ処理の構成を設けない場
合、油脂を可溶化する細菌が返送されるため、可溶化効
率を向上できる。

【００８５】さらに、生物処理槽３を設けなくてもよ
い。

【００８６】また、メタン発酵処理後の脱水ケーキを調
質槽７に返送してもよい。

【００８７】そして、処理対象の固形有機性廃棄物は、
生ごみなどに限られない。

【００８８】また、鉄化合物、コバルト化合物およびニ
ッケル化合物のいずれか一方の栄養源を添加して説明し
たが、処理する性状により不活性効果が増大しない場合
には、添加しなくてもよく、固形有機性廃棄物の性状に
より、鉄化合物、コバルト化合物およびニッケル化合物
のいずれかのみでもよい。

【００８９】

【発明の効果】請求項１記載の油脂含有廃棄物の処理方
法によれば、油脂を含有する油脂含有廃棄物に固形有機
性廃棄物を混合して加温して可溶化した後にメタン発酵
処理するため、油脂が固形有機性廃棄物の表面に付着し
て塊状になることなく可溶化して略均一分散でき、生物
分解が困難な油脂でも固形有機性廃棄物とともにバイオ
ガスに分解処理でき、油脂含有廃棄物を効率よく資源化
処理できる。

【００９０】請求項２記載の油脂含有廃棄物の処理方法
によれば、請求項１記載の油脂含有廃棄物の処理方法の
効果に加え、固形有機性廃棄物を総固形物濃度(ＴＳ濃
度)で７％以上２０％以下となる条件で混合するため、
確実に油脂が塊状となることなく固形有機性廃棄物と略
均一に攪拌混合でき、効率よく可溶化できるとともに、
確実に効率よくメタン発酵処理できる。

【００９１】請求項３記載の油脂含有廃棄物の処理方法
によれば、請求項１または２記載の油脂含有廃棄物の処
理方法の効果に加え、あらかじめ分離水を分離除去した
油脂含有廃棄物を固形有機性廃棄物と混合してメタン発
酵処理するため、油脂を確実に効率よく資源化処理でき
るとともに、油脂を分離した分離水は廃棄することなく
例えば好気性微生物や嫌気性微生物などにて含有する有
機物などを浄化処理するため、二次的に廃棄物が発生す
ることなく良好に処理できる。

【００９２】請求項４記載の油脂含有廃棄物の処理方法
によれば、請求項３記載の油脂含有廃棄物の処理方法の
効果に加え、分離水の微生物処理による余剰汚泥を固形
有機性廃棄物とともに油脂含有廃棄物に混合するため、
二次的に発生する余剰汚泥の分解にてメタンガスの発生
が得られ、メタンガスの回収効率を向上できるととも
に、余剰汚泥からのメタン発酵処理の際の微生物の栄養
塩が補給されてメタン発酵処理効率を向上でき、別途栄
養塩を添加することなく確実に二次的な廃棄物の発生を
防止して資源化処理効率を向上できる。

【００９３】請求項５記載の油脂含有廃棄物の処理方法
によれば、請求項１ないし４いずれか一記載の油脂含有
廃棄物の処理方法の効果に加え、固形有機性廃棄物を混
合後の油脂含有率が６０％以下となるように油脂含有廃
棄物と混合するため、油脂の分解にて生成しメタン発酵
処理に寄与する微生物の活性を低減してしまう高級脂肪
酸の生成量を抑制できるとともに、メタン発酵処理に寄
与する微生物の負荷の増大を抑制して栄養塩の不足によ
る活性の低減を抑制でき、メタン発酵処理効率が向上し
て資源化処理効率を向上できる。

【００９４】請求項６記載の油脂含有廃棄物の処理方法
によれば、請求項１ないし５いずれか一記載の油脂含有
廃棄物の処理方法の効果に加え、４０℃以上８０℃以下
で可溶化するため、油脂含有廃棄物および固形有機性廃
棄物が略均一分散する状態で効率よく可溶化でき、処理
効率を向上できる。

【００９５】請求項７記載の油脂含有廃棄物の処理方法
によれば、請求項１ないし６いずれか一記載の油脂含有
廃棄物の処理方法の効果に加え、３５℃以上６０℃以下
でメタン発酵処理するため、ＴＳ濃度が高い高負荷でも
有機酸の大量発生によるメタン発酵処理に寄与する微生
物の活性の低下を抑制でき、効率よくメタン発酵処理で
きる。

【００９６】請求項８記載の油脂含有廃棄物の処理方法
によれば、請求項１ないし７いずれか一記載の油脂含有
廃棄物の処理方法の効果に加え、固形有機性廃棄物の一
部にメタン発酵処理により発生する汚泥を用いるため、
可溶化する際の油脂や有機物の分解性が向上し、メタン
発酵処理の際の微生物の栄養塩が確保されてメタン発酵
処理効率が向上し、処理効率を向上できるとともに、汚
泥の発生を防止して資源化効率を向上できる。

【００９７】請求項９記載の油脂含有廃棄物の処理方法
によれば、請求項１ないし８いずれか一記載の油脂含有
廃棄物の処理方法の効果に加え、可溶化する際に鉄化合
物、コバルト化合物およびニッケル化合物の少なくとも
いずれか一種を添加するため、微生物の活性に必要な栄
養塩バランスが確保され、メタン発酵処理効率を向上で
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油脂含有廃棄物
を処理する構成を示すブロック図である。

【図２】同上油脂含有廃棄物を処理した実験結果の油脂
含有率と油脂除去率との関係を示すグラフである。

【図３】同上油脂含有廃棄物を処理した実験結果の油脂
含有率とＣＯＤCr除去率との関係を示すグラフである。

【図４】同上油脂含有廃棄物を処理した実験結果の油脂
含有率とＴ−ＶＦＡとの関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１ 油脂分離手段 ３ 生物処理手段としての生物処理槽 ７ 可溶化手段としての調質槽 11 汚泥投入手段 14 栄養塩添加手段 15 メタン発酵手段としてのメタン発酵槽 20 返送手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山下 耕司 大阪府大阪市西区立売堀二丁目１番９号 アタカ工業株式会社内 Ｆターム(参考） 4D004 AA02 AA03 AA04 AC05 BA03 CA18 CB04 CB05 CC11 4D059 AA05 AA07 AA10 BA12 BE07 BE26 BE38 CA07 CA22 EB06

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 油脂を含有する油脂含有廃棄物に固形有
   機性廃棄物を混合し加温して前記油脂を可溶化した後に
   メタン発酵処理することを特徴とする油脂含有廃棄物の
   処理方法。
2. 【請求項２】 固形有機性廃棄物は、混合後の総固形物
   濃度(ＴＳ濃度)で７％以上２０％以下に混合することを
   特徴とする請求項１記載の油脂含有廃棄物の処理方法。
3. 【請求項３】 油脂含有廃棄物は、あらかじめ分離水が
   分離除去されたもので、 前記分離水は、微生物により浄化処理することを特徴と
   する請求項１または２記載の油脂含有廃棄物の処理方
   法。
4. 【請求項４】 分離水を微生物にて浄化処理することに
   より発生する余剰汚泥を固形有機性廃棄物とともに油脂
   含有廃棄物に混合することを特徴とする請求項３記載の
   油脂含有廃棄物の処理方法。
5. 【請求項５】 油脂含有廃棄物と固形有機性廃棄物との
   混合割合は、混合後の油脂の含有率が６０％以下である
   ことを特徴とする請求項１ないし４いずれか一記載の油
   脂含有廃棄物の処理方法。
6. 【請求項６】 可溶化する加温条件は、４０℃以上８０
   ℃以下であることを特徴とする請求項１ないし５いずれ
   か一記載の油脂含有廃棄物の処理方法。
7. 【請求項７】 メタン発酵処理の温度条件は、３５℃以
   上６０℃以下であることを特徴とする請求項１ないし６
   いずれか一記載の油脂含有廃棄物の処理方法。
8. 【請求項８】 固形有機性廃棄物の一部は、メタン発酵
   処理により発生する汚泥であることを特徴とする請求項
   １ないし７いずれか一記載の油脂含有廃棄物の処理方
   法。
9. 【請求項９】 可溶化する際に鉄化合物、コバルト化合
   物およびニッケル化合物の少なくともいずれか一種を添
   加することを特徴とする請求項１ないし８いずれか一記
   載の油脂含有廃棄物の処理方法。