JP2002186996A

JP2002186996A - 有機性廃棄物の処理方法

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Publication number: JP2002186996A
Application number: JP2000385660A
Authority: JP
Inventors: Goel Rajiv; ゴエルラジブ; Hidenari Yasui; 英斉安井; Kazuya Komatsu; 和也小松; Senju Shibayama; 千寿柴山
Original assignee: Kurita Water Industries Ltd
Current assignee: Kurita Water Industries Ltd
Priority date: 2000-12-19
Filing date: 2000-12-19
Publication date: 2002-07-02
Anticipated expiration: 2020-12-19
Also published as: JP4631162B2

Abstract

(57)【要約】【課題】有機性廃棄物をメタン発酵した後酸化剤を添
加して可溶化し、更にメタン発酵することにより減容化
する方法において、可溶化のための酸化剤添加量を大幅
に削減して処理コストを低減する。【解決手段】嫌気処理槽１でメタン発酵した消化汚泥
をプレ酸化槽２で過酸化水素等の強力な酸化剤を添加し
て消化汚泥中の還元性物質を除去した後、改質槽３でオ
ゾンや過酸化水素などの酸化剤を添加して可溶化し、さ
らに嫌気処理槽１でメタン発酵する。酸化剤の添加前に
プレ酸化槽２で消化汚泥中の還元性物質を除去すること
により、この還元性物質に消費される酸化剤量を削減す
ることができる。プレ酸化槽２が少容量のもので足り
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、し尿、浄化槽汚
泥、食品工場排水、化学工場排水などの高濃度有機性汚
水、生物処理工程からの有機性汚泥、食品廃棄物、家畜
糞尿、生ゴミなどの有機性廃棄物の処理方法に係り、特
に、これらの有機性廃棄物をメタン発酵させた後酸化剤
を添加して可溶化し、更にメタン発酵させることにより
減容化する方法において、可溶化のための酸化剤添加量
を削減して処理コストを低減する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】活性汚泥法などのように、有機性排水を
好気性微生物の作用で処理する好気性生物処理では、有
機物の分解に伴って増殖する菌体が余剰汚泥として大量
に排出される。このような余剰汚泥は、脱水、焼却など
の処理を施した後投棄処分されており、そのための汚泥
処理コストや処分場の確保が問題となっている。また、
し尿、浄化槽汚泥、食品工場排水、化学工場排水などの
高濃度有機性汚水や食品廃棄物、家畜糞尿、生ゴミなど
も、近年、増々その発生量が増加する傾向にある。この
ようなことから、これらの有機性廃棄物を減容化するた
めの技術が望まれる。

【０００３】従来、有機性汚泥の減容化手段として、有
機性汚泥をメタン発酵させ、メタン発酵槽からの消化汚
泥にオゾンや過酸化水素等の酸化剤を添加して可溶化し
た後、可溶化汚泥を更にメタン発酵させる方法がある。
この方法であれば、有機性汚泥をまずメタン発酵させて
有機性汚泥中の嫌気性分解され易い成分を分解して減量
した後可溶化し、可溶化汚泥を更にメタン発酵させるこ
とにより、有機性汚泥に直接酸化剤を添加して可溶化す
る場合に比べて、可溶化に必要な酸化剤量を少なくする
と共に、有機性汚泥の減容化を促進することができる。

【０００４】しかしながら、上記従来の減容化法でも、
消化汚泥の可溶化に必要とされる酸化剤量がなお多く、
酸化剤コストが高くつくという不具合があった。

【０００５】即ち、メタン発酵槽から引き抜いた消化汚
泥中には硫化水素等の硫化物に代表される還元性物質が
多く含まれている。一方で、有機汚泥の可溶化のために
は、オゾンや過酸化水素などの強い酸化剤が必要であ
り、消化汚泥中の還元性物質は、本来、消化汚泥の可溶
化のために添加された酸化力の強いオゾンや過酸化水素
などの酸化剤により容易に酸化され、酸化剤を直ちに消
費させる。このため、消化汚泥の可溶化工程では、可溶
化のために必要な酸化剤量以上の酸化剤を添加しなけれ
ばならなかった。

【０００６】このような課題を解決するための有機性廃
棄物の処理方法として、特開２０００−２４６２２４号
公報に、有機性廃棄物をメタン発酵させる第１の嫌気性
消化工程と、該第１の嫌気性消化工程から排出される消
化汚泥を曝気する曝気工程と、該曝気工程を経た汚泥を
酸化剤と接触させて可溶化する可溶化工程と、該可溶化
汚泥をメタン発酵させる第２の嫌気性消化工程とを有す
る方法が提案されている。

【０００７】同号公報の有機性廃棄物の処理方法によれ
ば、消化汚泥に酸化剤を添加して可溶化するに先立ち、
消化汚泥を曝気することにより消化汚泥中の硫化水素等
の還元性物質を酸化分解又は脱気により除去するため、
可溶化工程で添加された酸化剤がこれらの還元性物質に
より消費されることが防止され、少ない酸化剤添加量で
有機性廃棄物を効率的に減容化することができるように
なる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記特開２０００−２
４６２２４号公報の有機性廃棄物の処理方法にあって
は、消化汚泥を空気曝気して還元性物質を酸化するた
め、槽容量の大きい曝気槽が必要である。また、消化汚
泥中の還元性物質を空気曝気により酸化するには、曝気
量が大きくなり、このため、曝気によって汚泥温度が低
下するが、これは高温嫌気消化を行う場合には、曝気後
に汚泥を加温するためのエネルギー消費量を増大させる
ことになる。

【０００９】本発明は上記従来の問題点を解決し、有機
性廃棄物をメタン発酵処理した後酸化剤を添加して可溶
化し、更にメタン発酵処理することにより減容化する方
法において、可溶化のための酸化剤添加量を大幅に削減
して処理コストを低減する有機性廃棄物の処理方法を提
供することを第１の目的とする。

【００１０】本発明は、この消化汚泥の可溶化工程の前
段の還元性物質の酸化のための設備を小容量化すること
を第２の目的とする。

【００１１】さらに、本発明は、この還元性物質の酸化
による消化汚泥の降温を著しく少なくすることを第３の
目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の有機性廃棄物の
処理方法は、有機性廃棄物をメタン発酵させる第１の嫌
気性消化工程と、該第１の嫌気性消化工程から排出され
る消化汚泥に空気よりも酸化力の強い酸化剤を添加して
該消化汚泥中の還元性物質を酸化する酸化工程と、該酸
化工程から排出される汚泥を酸化剤と接触させて可溶化
する可溶化工程と、該可溶化汚泥をメタン発酵させる第
２の嫌気性消化工程とを有するものである。

【００１３】かかる有機性廃棄物の処理方法によれば、
消化汚泥に酸化剤を添加して可溶化するに先立ち、消化
汚泥に酸素を含んだ空気よりも強力な酸化剤を添加して
消化汚泥中の還元性物質を酸化分解するため、可溶化工
程での酸化剤がすべて又は殆ど汚泥の可溶化に寄与する
ようになり、汚泥の可溶化効率が著しく向上する。

【００１４】また、このように還元性物質の酸化分解に
際して過酸化水素や次亜塩素酸等の液状の酸化剤を用い
る場合は曝気を行わない。或いは、オゾンや酸素等のガ
ス状酸化剤を用いる場合も、空気を用いる場合に比して
曝気量が少ないので消化汚泥の降温は全く生じないか又
はきわめて少ない。さらに、曝気槽が不要もしくは小さ
くできるので、設備もコンパクト化される。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を詳細
に説明する。

【００１６】図１は本発明の有機性廃棄物の処理方法の
実施に好適な処理装置を示す系統図である。図中、１は
メタン発酵槽（嫌気処理槽）、２は消化汚泥中の還元性
物質をＨ_２Ｏ_２等の空気よりも酸化力の強い酸化剤によ
って酸化するためのプレ酸化槽、３は消化汚泥をオゾン
酸化して可溶化するための改質槽、４はオゾン発生器、
５は汚泥濃縮装置である。

【００１７】有機性廃棄物は、まず、被処理物導入路１
１より嫌気処理槽１に導入されてメタン発酵処理され
る。この嫌気処理槽１では、有機性廃棄物は、後述の汚
泥濃縮装置５から返送される濃縮汚泥及び改質槽３から
返送される可溶化汚泥と混合され、撹拌機などによる撹
拌下、メタン発酵処理が行われる。このメタン発酵処理
により、混合汚泥中の有機物は酸生成菌及びメタン生成
菌により分解される。このメタン発酵で生成したメタン
ガスを含む消化ガスはガス取出路１２より系外へ排出さ
れる。

【００１８】この嫌気処理槽１からは、汚泥移送路１３
を経て混合汚泥の一部が取り出され、汚泥濃縮装置５に
送給されて濃縮された後、汚泥返送路１４より嫌気処理
槽１に戻される。この濃縮汚泥の一部は必要に応じて余
剰汚泥として余剰汚泥路１５より系外へ排出される。こ
の汚泥濃縮装置５の分離水は処理水路１６より系外へ排
出される。

【００１９】この汚泥濃縮装置５としては、沈殿槽、膜
分離装置、遠心濃縮機等を採用することができる。

【００２０】また、嫌気処理槽１の混合汚泥の一部もし
くは汚泥濃縮装置５の濃縮汚泥の一部は、汚泥引抜路１
７を経てプレ酸化槽２に送給され、空気よりも酸化力の
強い酸化剤が添加されることにより、消化汚泥中の硫化
水素などの還元性物質が酸化される。

【００２１】この酸化剤としては、過酸化水素や次亜塩
素酸塩等が好適である。この過酸化水素及び／又は次亜
塩素酸塩の添加量は消化汚泥中の還元性物質量に応じて
実験的に決定すればよいが、過酸化水素の場合、還元性
物質の酸化に必要な理論量の１．０〜１．５倍程度とす
るのが好ましい。次亜塩素酸塩例えば次亜塩素酸ソーダ
の場合は、還元性物質の酸化に必要な理論量の０．８〜
１．０倍程度とするのが好ましい。

【００２２】また、後述の図２のようにプレ酸化槽にオ
ゾンを添加する場合、オゾンの添加量は還元性物質の酸
化に必要な理論量の０．５〜１．５倍程度とするのが好
ましい。なお、本発明でいうオゾンにはオゾン酸素或い
は空気の一部（１〜１０％）を放電などによりオゾン化
したものも含まれる。

【００２３】プレ酸化槽に添加する酸化剤として酸素を
用いる場合は、還元性物質の酸化に必要な理論量の１．
０〜２．０倍程度の添加量とすることが好ましい。還元
性物質としては硫化水素のほかに硫化鉄、第一鉄イオン
（Ｆｅ^２＋）、フミン質等が挙げられる。このプレ酸化
槽では、過酸化水素、次亜塩素酸塩及びオゾン、酸素な
どの酸化剤を２種以上組み合わせて添加してもよい。

【００２４】このプレ酸化槽２で還元性物質が酸化され
た汚泥は、汚泥移送路１８より改質槽３に送給されて可
溶化処理される。図１の装置では、改質槽３としてオゾ
ン処理槽が採用されており、この改質槽３の下部には、
オゾン発生器４からのオゾンを注入するオゾン注入路１
９が設けられている。この改質槽３では、オゾン注入路
１９からオゾンを吹き込んで汚泥と接触させることによ
り、汚泥中の固形成分を酸化分解して生分解性を高め
る。このオゾン処理で可溶化された汚泥は、汚泥返送路
２１より嫌気処理槽１に返送され、オゾン処理で生物易
分解性に改質された有機成分が消化分解される。

【００２５】なお、改質槽３から排出される余剰の廃オ
ゾンは、改質槽３に接続された、活性炭などが充填され
た活性炭塔などの廃オゾン処理装置（図示せず）により
処理された後、大気放散される。

【００２６】このように、メタン発酵処理した消化汚泥
を可溶化して再度メタン発酵することにより、系外へ排
出される余剰汚泥量を大幅に低減することができる。

【００２７】この実施の形態では、予め消化汚泥をプレ
酸化槽２に導入し、過酸化水素、次亜塩素酸ソーダ等の
酸化剤を添加して汚泥中の還元性物質を除去するため、
改質槽３においてオゾンが無駄に消費されることがな
く、オゾンは汚泥の可溶化のために有効に利用されるよ
うになる。このため、所望の余剰汚泥発生量とするため
のオゾン使用量を従来に比べて大幅に低減することがで
きる。また、従来と同等のオゾン使用量で余剰汚泥発生
量を大幅に低減することができる。

【００２８】さらに、プレ酸化槽２は空気曝気槽に比べ
て著しく容量の小さいもので足りる。また、空気曝気し
ないから、汚泥引抜路１７から導入された汚泥の温度を
全く又は殆ど低下させることなく汚泥移送路１８へ送り
出すことができる。

【００２９】図２は本発明の有機性廃棄物の処理方法を
実施するための別の処理装置の系統図である。

【００３０】この処理装置にあっては、プレ酸化槽２’
としてオゾン散気管２Ａを備えたものが用いられてお
り、改質槽３から排出される廃オゾンが配管２０を介し
て該オゾン散気管２Ａに供給されるよう構成されてい
る。この廃オゾンにより、プレ酸化槽２’中において硫
化水素等の還元性物質が酸化分解される。このオゾン
は、空気に比べて酸化力がきわめて強いので、プレ酸化
槽２’の容量も空気曝気槽に比べて著しく小さなもので
足りる。また、空気曝気に比べて曝気量が著しく少ない
ので、プレ酸化槽２’中での汚泥の降温も極めて小さ
い。さらに、廃オゾンの有効利用も可能であり、さらに
廃オゾンの大気放散前の処理を低減することができ、場
合によっては廃オゾン処理装置を不要とすることもでき
る。

【００３１】なお、図示していないが、図２の装置にお
いて廃オゾン処理装置を設置する場合は改質槽３ではな
く、プレ酸化槽２Ａに接続するようにする。

【００３２】なお、改質槽３からの廃オゾン量が不足す
るときには、オゾン発生器４からのオゾンを補給しても
よく、過酸化水素や次亜塩素酸ソーダ、酸素等を併用し
てもよい。

【００３３】なお、図１，２に示す装置は、本発明の実
施に好適な装置の一例を示すものであって、本発明の方
法は何ら図１，２に示す装置によって実施される方法に
限定されるものではない。

【００３４】例えば、図１では、可溶化手段としてオゾ
ンを添加するオゾン処理槽が採用されているが、過酸化
水素等の酸化力の強い酸化剤による可溶化手段であって
も良い。

【００３５】また、図１，２では、嫌気処理槽１から引
き抜いた消化汚泥をプレ酸化処理及び可溶化処理した
後、再びこの嫌気処理槽１に循環することで第１の嫌気
性消化工程と第２の嫌気性消化工程とを同一の嫌気処理
槽で行っているが、別途嫌気処理槽を設けて、第１の嫌
気性消化工程と第２の嫌気性消化工程とを別々の嫌気処
理槽で行っても良い。この場合には、第２の嫌気性消化
工程の消化汚泥を固液分離して余剰汚泥と液分とに分離
する。

【００３６】図１，２では、嫌気処理槽１の汚泥を抜き
出し、汚泥濃縮装置５で濃縮し、濃縮汚泥を嫌気処理槽
１に返送しているが、このように汚泥を濃縮することに
より、曝気及び可溶化処理の反応効率、装置稼動効率が
向上し、処理効率が向上する。このように消化汚泥の濃
縮を行う場合、図１，２に示す如く、嫌気処理槽１の汚
泥を引き抜いて濃縮後戻すようにする他、嫌気処理槽１
に注入する有機性廃棄物を濃縮してもよく、また、プレ
酸化及び可溶化処理に供する嫌気処理槽１の引き抜き汚
泥を固液分離して濃縮し、濃縮汚泥をプレ酸化及び可溶
化処理しても良い。

【００３７】このような汚泥の濃縮処理で分離された液
分は、系外に排出され、活性汚泥処理等の任意の方法で
処理される。

【００３８】

【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。

【００３９】実施例１図１に示す装置で有機性汚泥の処理を行った。

【００４０】有効容量２Ｌのジャーファーメンターを用
い、これを液量１．５Ｌの嫌気処理槽１とし、温度５３
℃に制御した。種汚泥としては下水処理場の高温嫌気性
汚泥を用いた。この嫌気処理槽１にし尿処理場の余剰汚
泥をＴＳとして約５重量％に濃縮した原泥を、被処理物
として１日に１３０ｍＬずつ供給した。プレ酸化槽２へ
は過酸化水素を添加した。汚泥濃縮装置５としては、遠
心濃縮機を用い、嫌気処理槽１内の汚泥濃度を５０００
０ｍｇ−ＴＳ／Ｌに保つように、適宜余剰汚泥を引き抜
いた。嫌気処理槽１の消化汚泥を１日に１回１３０ｍＬ
引き抜き、プレ酸化槽２を経由して改質槽３へ導入し、
プレ酸化処理及びオゾン処理による可溶化処理を行った
後、嫌気処理槽１に戻した。

【００４１】プレ酸化槽２へは３５％濃度の過酸化水素
を１．３ｍＬ／Ｌ−汚泥の割合で添加した。このときの
過酸化水素の添加量は、還元性物質の酸化に必要な理論
量の１．０倍であった。改質槽３におけるオゾン添加量
は０．０３ｇ−Ｏ_３／ｇ−ＶＳＳとした。改質槽３から
の排出ガスは廃オゾン処理装置としての、活性炭１００
ｇを充填した１Ｌの活性炭塔で処理した。

【００４２】このような処理を４０日間行ったときの、
汚泥の消化率は８０％であった。

【００４３】実施例２実施例１において、過酸化水素の代わりに次亜塩素酸素
ソーダ（濃度１０％）を５ｍＬ／Ｌ−汚泥の割合で添加
した。この次亜塩素酸ソーダの添加量は、還元性物質の
酸化に必要な理論量の１．０倍である。この結果、汚泥
の消化率は８０％となった。

【００４４】比較例１実施例１において、過酸化水素の添加を全く行わなかっ
たこと以外は同一条件にて運転を行ったところ、汚泥の
消化率は６５％と低いものであった。

【００４５】実施例３図２の装置において、容量０．１Ｌのプレ酸化槽２’へ
のオゾン吹込量を０．１Ｌ／分（還元性物質の酸化に必
要な理論量の１．０倍）とした他は実施例１と同様にし
て運転を行った。その結果、汚泥の消化率は８０％であ
った。なお、このプレ酸化の結果、汚泥のＯＲＰは−３
００ｍＶから＋２５ｍＶとなった。プレ酸化により汚泥
の温度は５３℃から４５℃まで降温した。なお、プレ酸
化槽から排出されるガスは実施例１の場合と同様、活性
炭塔で処理したが、このときの活性炭の充填量を１０ｇ
に減らしても処理することができた。

【００４６】比較例２図２の装置において、プレ酸化槽を容量０．１Ｌの空気
曝気槽とし、プレ酸化槽によって汚泥のＯＲＰが−３０
０ｍＶから＋２５ｍＶに上昇するように曝気空気量を選
定した。その他の条件は実施例３と同様である。

【００４７】その結果、空気曝気量は２Ｌ／分必要であ
った。なお、汚泥の消化率は７５％であった。空気曝気
によるプレ酸化によって汚泥の温度は５３℃から２５℃
まで降温した。

【００４８】

【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の有機性廃棄
物の処理方法によれば、有機性廃棄物をメタン発酵した
後酸化剤を添加して可溶化し、更にメタン発酵すること
により減容化する方法において、可溶化のための酸化剤
添加量を大幅に削減して処理コストを低減することがで
きる。また、きわめてコンパクトな装置によって有機性
廃棄物を処理することができる。さらに、処理途中での
汚泥の温度低下も少ないので、処理に要するエネルギー
の低減も可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の有機性廃棄物の処理方法の実施に好適
な処理装置を示す系統図である。

【図２】本発明の有機性廃棄物の処理方法の実施に好適
な別の処理装置を示す系統図である。

【符号の説明】

１嫌気処理槽２，２’ プレ酸化槽３改質槽４オゾン発生器５汚泥濃縮装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小松和也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)発明者柴山千寿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 AA04 AC05 BA03 CA18 CB04 4D059 AA01 AA02 AA07 AA08 AA23 BA12 BC01 BC02 CA28 DA43 DA44 DA45

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】有機性廃棄物をメタン発酵させる第１の
嫌気性消化工程と、該第１の嫌気性消化工程から排出される消化汚泥に空気
よりも酸化力の強い酸化剤を添加して該消化汚泥中の還
元性物質を酸化する酸化工程と、該酸化工程から排出される汚泥を酸化剤と接触させて可
溶化する可溶化工程と、該可溶化汚泥をメタン発酵させる第２の嫌気性消化工程
とを有する有機性廃棄物の処理方法。
【請求項２】請求項１において、該酸化工程で添加さ
れる酸化剤は、過酸化水素及び／又は次亜塩素酸塩であ
ることを特徴とする有機性廃棄物の処理方法。
【請求項３】請求項１において、該酸化工程で添加さ
れる酸化剤は、酸素及び／又はオゾンであることを特徴
とする有機性廃棄物の処理方法。
【請求項４】請求項１において、前記可溶化工程の酸
化剤はオゾンであり、前記酸化剤添加工程の酸化剤は、
該可溶化工程から排出される廃オゾンであることを特徴
とする有機性廃棄物の処理方法。