JP2003039036A - 有機性廃棄物のバイオガス化処理方法 - Google Patents

有機性廃棄物のバイオガス化処理方法

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JP2003039036A
JP2003039036A JP2001227359A JP2001227359A JP2003039036A JP 2003039036 A JP2003039036 A JP 2003039036A JP 2001227359 A JP2001227359 A JP 2001227359A JP 2001227359 A JP2001227359 A JP 2001227359A JP 2003039036 A JP2003039036 A JP 2003039036A
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organic waste
solubilized
ammonia
treatment
tank
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JP2001227359A
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Inventor
Mamoru Fujii
Makoto Kitano
Keiichi Miwa
敬一 三輪
誠 北野
衛 藤井
Original Assignee
Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd
石川島播磨重工業株式会社
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Publication date
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/30Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel

Abstract

(57)【要約】 【課題】 窒素含有量の多い有機性廃棄物も消化処理で
きるようにする。 【解決手段】 有機性廃棄物1のスラリーを、水熱処理
装置9にて150〜350℃に加熱し、有機性廃棄物1
を水熱処理により可溶化して可溶化物14とする。次
に、高温の可溶化物14クーラーで100℃程度に冷却
すると共に減圧弁13で大気圧に減圧させてフラッシン
グ槽11に移送し、フラッシング槽11内において所要
時間滞留させる。これにより、可溶化物14に含まれる
アンモニアの大部分をストリッピングさせ、発生するア
ンモニア蒸気23を水蒸気22と一緒にフラッシング槽
11のアンモニア取出口11より取り出させる。次い
で、アンモニアをストリッピング除去させたことにより
アンモニア濃度の低下した可溶化物14を消化槽4に移
し、嫌気性消化を行わせてバイオガス5を発生させる。
消化脱離液6は、排水処理装置7にて脱窒処理した後放
流させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は家庭から排出される
厨芥やし尿、し尿処理場や下水処理場から排出される汚
泥、あるいは、畜産廃棄物といわれる畜産糞尿や藁、木
屑、バーク、水産廃棄物等の有機性廃棄物の単独あるい
は混合物を可溶化処理した後、該有機性廃棄物の可溶化
物を消化処理してメタンガスを主成分とするバイオガス
を発生させる有機性廃棄物のバイオガス化処理方法に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】有機性廃棄物を処理するための手法の一
つとして、有機性廃棄物を原料としてメタン菌等の嫌気
性菌の働きによって消化処理させることにより、バイオ
ガス(メタン含有量50〜70%)を生産させる方法が
ある。
【0003】このように有機性廃棄物を原料として、嫌
気性菌の働きによりバイオガスを生成させる消化処理で
は、上記嫌気性菌の消化処理対象となるのが主として水
中に溶解した比較的低分子の有機物であるため、有機性
廃棄物の固形物を含むスラリーを消化処理しようとする
と、該スラリー中の固形物が溶けるのに時間がかかり、
このため、消化槽における滞留時間が長くなる。そのた
め有機性廃棄物を予め可溶化処理した後、嫌気性菌によ
る消化処理を行わせることにより、消化処理を効率的に
行わせる方法が提案されている。
【0004】この種消化処理前に予め有機性廃棄物の可
溶化処理を行うようにした有機性廃棄物のバイオガス化
処理方法は、図5にその一例の概略を示す如く、先ず、
可溶化処理容器2に、原料となる有機性廃棄物1をスラ
リーの状態で供給して、該可溶化処理容器2内にて加水
分解微生物により有機性廃棄物1中の高分子成分を低分
子に分解させることにより、有機性廃棄物1を液状化さ
せて可溶化し、次に、この有機性廃棄物の可溶化物3を
消化槽4に移して、該消化槽4内にてメタン菌等の嫌気
性菌によって上記可溶化物3中の有機物を消化させ、こ
の際、該消化槽4内にて発生するメタンガスを主成分と
するバイオガス5を消化槽4より取り出して図示しない
バイオガス回収部に回収するようにしてある。
【0005】更に、有機性廃棄物1には窒素が含まれて
おり、この窒素が上記消化槽4における消化処理時にア
ンモニア性窒素に転化されることから、消化槽4より排
出される消化処理液を図示しない固液分離装置により固
液分離してなる消化脱離液6を、排水処理装置7に導い
て、生物学的硝化脱窒処理法又はアンモニア放散(スト
リッピング)法のいずれか一方を用いて脱窒処理してお
り、この場合、生物学的硝化脱窒処理法による場合は、
先ず、消化脱離液6を、硝化菌の存在下で曝気すること
により、該消化脱離液6中のアンモニア性窒素を、好気
条件下で硝化菌により硝酸性窒素に転化させた後、この
硝酸性窒素を含む硝化脱離液6を、嫌気条件下において
炭素源(一般にメタノール)を供給しながら硝酸イオン
中の酸素を硝化菌の呼吸により消費させ、これにより遊
離の窒素ガスを気中に放散させて脱窒処理を行い、一
方、アンモニア放散法による場合は、アンモニアの方が
水よりも蒸発し易い特性を利用して、消化脱離液6を、
水蒸気により直接加熱して沸騰させることでアンモニア
性窒素をアンモニアとして硝化脱離液6より蒸発させ、
この際発生するアンモニア蒸気を水蒸気と一緒に外部に
取り出して回収することで、脱窒処理を行うようにし
て、消化脱離液6中のアンモニア性窒素を除去し、この
アンモニア性窒素の除去された処理水8を外部へ放流さ
せるようにしてある。
【0006】しかし、消化処理の前段となる有機性廃棄
物1の可溶化処理を、加水分解微生物を用いて行わせる
ようにしてある上記従来の有機性廃棄物のバイオガス化
処理方法では、有機性廃棄物1の可溶化に1乃至2日程
度の時間を要することから、有機性廃棄物1の可溶化処
理時間を更に短縮することが望まれ、そのため近年で
は、より短時間で有機性廃棄物1を可溶化できるよう
に、有機性廃棄物1の可溶化処理を水熱処理により行う
方法が開発されてきている。
【0007】上記有機性廃棄物の水熱処理は、加圧容器
を備えた水熱処理装置にて有機性廃棄物を水の存在下で
150〜350℃に加熱すると同時に高圧を作用させる
もので、この加熱により水が高温高圧の亜臨界状態にな
ると、該亜臨界状態の水には、誘電率の減少による優れ
た有機物の溶解作用と、イオン積の増加による激しい加
水分解作用が生じるため、有機性廃棄物1の高分子は加
水分解されて低分子化され、これにより有機性廃棄物1
の固形分が液状化するため可溶化できるものであり、こ
の水熱処理によれば、数十分程度の処理で原料となる有
機性廃棄物の80%以上が可溶化できるため、この水熱
処理による有機性廃棄物の可溶化物を消化槽に送って嫌
気性菌による消化処理を行えば、高効率にバイオガス化
処理が可能であるため、消化処理工程の効率化に寄与で
きると共に、消化処理後の有機性残渣の減容化が図れる
ものとして注目されている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】ところが、有機性廃棄
物1を上記水熱処理により可溶化処理すると、150〜
350℃の高温条件では有機性廃棄物1中のたんぱく質
等の窒素化合物の窒素成分は、容易にアンモニウム塩等
のアンモニア性窒素に変換され、その生成量は、原料と
なる有機性廃棄物の窒素含有量に応じたものとなる。こ
のため有機性廃棄物の窒素含有量が大きい場合には、該
有機性廃棄物の水熱処理による可溶化物中のアンモニア
濃度が上昇することになるが、従来の有機性廃棄物のバ
イオガス化処理でも抱えていた問題として、嫌気性消化
処理で重要な役割を果たすメタン菌は、被処理液中のア
ンモニアの濃度が高いとアンモニアの毒性により活性が
低下するため、消化槽に送る可溶化物のアンモニア濃度
は2000mg/L以下にする必要があり、したがっ
て、窒素含有量が5000mg/Lを超える厨芥、牛
糞、水産廃棄物等の有機性廃棄物をバイオガス化処理し
ようとする場合には、アンモニア濃度が制限因子となる
ことから、水熱処理による可溶化物をそのまま消化槽に
投入することは難しいという問題がある。
【0009】因みに、窒素成分を多量に含有している有
機性排水を嫌気的消化処理する方法として、特開平6−
178995号公報や特公平7−115030号公報に
は、有機性排水を図5に示した消化槽4と同様の消化槽
に供給して嫌気性消化処理させるときに、有機性排水を
予め希釈することにより、有機性排水中のアンモニア濃
度が所定の値以下になるように調整した後、消化槽に供
給させるようにする方法が開示されている。このため
に、かかる手法を上記有機性廃棄物のバイオガス化処理
に適用して、窒素含有量が多い有機性廃棄物1を可溶化
処理した後、可溶化物を希釈することにより消化槽4に
供給される可溶化物中のアンモニア濃度の引き下げを図
るようにすることが考えられるが、この場合、消化槽に
供給して消化処理すべき可溶化物の量が増大し、通常2
乃至4週間の消化処理時間を要する消化槽4の設備や運
転費用が増加するという問題がある。更に、消化脱離液
6の量も増加するため、排水処理装置7として生物学的
脱窒処理方式のものを採用する場合には、曝気用のブロ
アーの運転費用や消化脱離液6に炭素源として添加する
メタノールに要するコストが嵩むという問題があり、一
方、排水処理装置7としてアンモニア放散方式のものを
採用する場合には、消化脱離液6の加熱に用いる水蒸気
量が増加することから、該水蒸気発生のために要する運
転費用が嵩むという問題がある。したがって、窒素含有
量の多い有機性廃棄物のバイオガス化処理を行う場合、
全体としての経済性が悪化するため、わが国の有機性廃
棄物のバイオガス化処理の普及が阻まれているのが実状
である。
【0010】そこで、本発明は、有機性廃棄物を水熱処
理して可溶化した後、消化処理すべく消化槽に移される
有機性廃棄物の可溶化物中のアンモニア濃度を、上記可
溶化物の容量を増加させることなく容易に低下させるこ
とができて、窒素含有量の多い有機性廃棄物をも原料と
してバイオガス化処理できる有機性廃棄物のバイオガス
化処理方法を提供しようとするものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、有機性廃棄物を水熱処理装置にて水の存
在下で高温に加熱すると同時に高圧を作用させて水熱処
理することにより可溶化させ、次に、上記高温の有機性
廃棄物の可溶化物を所要温度まで冷却させると共に大気
圧まで減圧させた後、上記有機性廃棄物の可溶化物より
アンモニアを除去し、次いで、上記アンモニアの除去さ
れた有機性廃棄物の可溶化物を消化槽に移し、該消化槽
内にて消化処理してバイオガスを発生させる有機性廃棄
物のバイオガス化処理方法とする。
【0012】有機性廃棄物を水の存在下で高温に加熱す
ると同時に高圧を作用させて水熱処理すると、有機性廃
棄物の高分子が加水分解されて低分子化することにより
可溶化される。この際、有機性廃棄物中の窒素分がアン
モニア性窒素に転化されるが、上記高温の有機性廃棄物
の可溶化物は、所要温度まで冷却されると共に大気圧ま
で減圧された後、アンモニアが除去されるため、有機性
廃棄物の可溶化物は、アンモニア濃度が低減させられた
状態で消化槽に移され、該消化槽にてメタン菌等の嫌気
性菌により消化させられることにより、バイオガスの生
成が行われるようになる。
【0013】又、所要温度まで冷却させると共に大気圧
まで減圧させた有機性廃棄物の可溶化物からのアンモニ
アの除去を、上記可溶化物をフラッシング槽内に所要時
間滞留させてアンモニアをストリッピングさせることに
より行わせるようにすると、アンモニアは水よりも蒸発
し易いため、上記所要温度まで冷却すると共に大気圧ま
で減圧させた後の有機性廃棄物の可溶化物に残存する熱
により、該可溶化物中のアンモニア性窒素をストリッピ
ングさせてアンモニア蒸気として除去できることから、
消化槽に移して消化処理する可溶化物の容量を増加させ
ることなく、該可溶化物のアンモニア濃度を容易に低下
させることができる。
【0014】更に、有機性廃棄物の可溶化物にアルカリ
物質を添加してpH8〜10に調整し、該pH調整され
た有機性廃棄物の可溶化物よりアンモニアをストリッピ
ングさせるようにするか、或いは、有機性廃棄物にアル
カリ物質を添加することによりpH8〜10に調整した
後、水熱処理装置にて高温に加熱すると同時に高圧を作
用させて水熱処理することにより可溶化させるようにす
ることにより、アンモニアをストリッピングさせるとき
の有機性廃棄物の可溶化物の液性をアルカリ性として、
該可溶化物からのアンモニアのストリッピングを促進さ
せることができる。したがって、アンモニア除去をフラ
ッシング槽内でストリッピングさせて行う場合に、上記
有機性廃棄物の可溶化物のアンモニア濃度を低下させる
のに必要な該可溶化物のフラッシング槽における滞留時
間を短縮することができて、有機性廃棄物のバイオガス
化処理全体の処理時間の短縮を図ることができる。
【0015】更に又、水熱処理された高温の有機性廃棄
物の可溶化物の冷却を、上記可溶化物と所要の冷却用熱
媒流体を熱交換させるクーラーで行わせるようにするこ
とにより、水熱処理後の高温の有機性廃棄物の可溶化物
を所要温度まで冷却するために要する時間を短縮できる
ため、有機性廃棄物のバイオガス化処理全体の処理時間
の更なる短縮を図ることができる。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。
【0017】図1は本発明の有機性廃棄物のバイオガス
化処理方法の実施の一形態に用いる装置の一例を示すも
ので、加圧容器の如き水熱処理容器(図示せず)をヒー
ターの如き加熱手段(図示せず)により加熱できるよう
にした水熱処理装置9を設け、該水熱処理装置9の水熱
処理容器内に、図示しない有機性廃棄物供給部より供給
ライン10を通して供給される水を分散媒とする有機性
廃棄物1のスラリーを供給して、150〜350℃に加
熱して可溶化するようにし、且つ該水熱処理装置9の下
流側に、フラッシング槽11を設定して、該フラッシン
グ槽11と水熱処理装置9とを、クーラ20、減圧弁1
3を備えた可溶化物移送ライン12を介し接続して、上
記水熱処理容器9内にて水の存在下で高温高圧を作用さ
せて水熱処理することにより可溶化した有機性廃棄物の
可溶化物14を、クーラ20で所要の冷却用熱媒流体2
1と熱交換させることにより冷却し、減圧弁13にて大
気圧まで減圧させた後、アンモニアのストリッピングを
効率よく実施できる温度、たとえば、100℃程度の温
度で上記フラッシング槽11に導けるようにする。
【0018】上記フラッシング槽11は、頂部にアンモ
ニア取出口15を設けると共に下端部に有機性廃棄物の
可溶化物14の取出口19を有してなり、アンモニア取
出口15には、アンモニア回収装置16を、圧力調整弁
18を備えたアンモニア回収ライン17を介して接続
し、又、上記有機性廃棄物の可溶化物取出口19には、
図5に示した消化槽4及び排水処理装置7と同様の消化
槽4及び排水処理装置7を順に接続した構成としてあ
る。更に、上記フラッシング槽11は、可溶化物移送ラ
イン12を通して水熱処理装置9より導かれる有機性廃
棄物の可溶化物14を所要時間、たとえば、10分間あ
るいはそれ以上滞留できる容積のものとしてある。な
お、上記の如くフラッシング槽11における可溶化物1
4の滞留時間を10分間あるいはそれ以上と設定したの
は、後述する実施例1の表1に示す実験結果の如く、水
熱処理した後の有機性廃棄物の可溶化物14は、大気圧
に減圧した後、10分間あるいはそれ以上経過すれば、
可溶化物14のアンモニア濃度は、2000mg/L以
下に低減することが判明しているからである。
【0019】なお、上記アンモニア回収装置16は、フ
ラッシング槽11のアンモニア取出口15より取り出さ
れる水蒸気22とアンモニア蒸気23を凝縮させてアン
モニア水24として回収できるものとしてある。その
他、図5に示したものと同一のものには同一符号が付し
てある。
【0020】上記装置を用いて有機性廃棄物のバイオガ
ス化処理を行う場合は、先ず、有機性廃棄物供給部より
供給ライン10を通して導いた有機性廃棄物1のスラリ
ーを、水熱処理装置9にて150〜350℃に加熱する
ことにより、有機性廃棄物1に、高温高圧の亜臨界水を
作用させて該有機性廃棄物1を可溶化させた後、可溶化
物14を、可溶化物移送ライン12を通してフラッシン
グ槽11に移送させるときに、クーラー20により10
0℃程度まで冷却させると共に減圧弁13により大気圧
まで減圧させた後にフラッシング槽11に流入させるよ
うにする。該フラッシング槽11内では、水よりもアン
モニアの方が蒸発し易いために、水蒸気22が発生する
と同時に上記有機性廃棄物の可溶化物14中のアンモニ
ア性窒素がアンモニアとしてストリッピングさせられて
アンモニア蒸気23が発生し、この発生したアンモニア
蒸気23は水蒸気22と一緒にアンモニア取出口15を
通してフラッシング槽11より排出されるようになるた
め、アンモニア取出口15より排出されるアンモニア蒸
気23と水蒸気22を、アンモニア回収ライン17を通
してアンモニア回収装置16に導いてアンモニア水24
として回収することにより可溶化物14よりアンモニア
のストリッピング除去を行う。
【0021】フラッシング槽11内にてアンモニアがス
トリッピング除去された可溶化物14は、その後、消化
槽4に移し、該消化槽4にて嫌気性消化処理を行わせる
ことによりバイオガス5を発生させるようにする。
【0022】上記において、フラッシング槽11内に
て、有機性廃棄物の可溶化物14を100℃程度で10
分間あるいはそれ以上滞留させると、アンモニアは水よ
りも蒸発し易いため、上記可溶化物14中に含まれてい
るアンモニア性窒素の大部分はストリッピングされてア
ンモニア蒸気23とされ、水蒸気22と一緒にアンモニ
ア回収装置16においてアンモニア水24として回収さ
れる。一方、フラッシング槽11から排出される可溶化
物14は、アンモニア濃度が大幅に低下させられた状態
で消化槽4に移される。したがって、該消化槽4におけ
る有機物の嫌気的消化に用いるメタン菌の活性が阻害さ
れることはない。
【0023】このように、水熱処理により有機性廃棄物
1を可溶化処理した可溶化物14中のアンモニア濃度
を、消化槽4に移す前に2000mg/L以下に低減さ
せることができるので、水熱処理による可溶化処理を行
うと多量のアンモニウム性窒素を生じるようになる厨
芥、牛糞、水産廃棄物の如き窒素含有量が多くて500
0mg/Lを超えるような有機性廃棄物1であっても、
消化槽4におけるメタン菌の活性を阻害することなくバ
イオガス化処理でき、しかも、この際、上記有機性廃棄
物1の可溶化物14からのアンモニアの除去を行うため
の操作としては、水熱処理後の有機性廃棄物の可溶化物
14を100℃程度に冷却すると共に大気圧に減圧した
状態でフラッシング槽11内で10分間あるいはそれ以
上滞留させるだけでよいため、消化処理すべき可溶化物
14の容量は増加しない。したがって、消化槽4の設備
や運転費用が増加することはなく、更に、消化脱離液6
の量は増加しないと同時にアンモニア濃度の低いものと
することができるため、排水処理装置7を簡単な設備と
することができると共にその運転費用が嵩むことはな
い。
【0024】又、水蒸気22と一緒に回収されるアンモ
ニア蒸気23は、アンモニア回収装置16において凝縮
されることにより濃度20%前後のアンモニア水24と
なるため、そのまま排煙脱硝用のアンモニアとして使用
でき、更に、精製すれば各種用途に応じたアンモニア製
品の原料として使用可能となる。
【0025】次に、図2は本発明の実施の他の形態を示
すもので、図1に示したものと同様な構成において、可
溶化物移送ライン12の減圧弁13よりも下流側位置
に、図示しないアルカリ物質供給部よりアルカリ物質と
しての水酸化ナトリウム(NaOH)25を導くアルカ
リ添加ライン26を接続して、水熱処理装置9より可溶
化物移送ライン12を通してフラッシング槽11へ移送
される際に、クーラー20にて100℃程度まで冷却さ
れると共に、減圧弁13にて大気圧まで減圧された後の
有機性廃棄物の可溶化物14に対して、アルカリ添加ラ
イン26を通して所要量の水酸化ナトリウム25を添加
して混合することにより、該可溶化物14をpH8〜1
0に調整してからフラッシング槽11に流入させて所要
時間滞留させることでアンモニアのストリッピング除去
を行わせるようにするものである。
【0026】本実施の形態においては、後述する実施例
2の表2に示す実験結果のように、有機性廃棄物の可溶
化物14のpHをアルカリ性になるように調整すると、
pHを調整しない場合に比して、該可溶化物14からの
アンモニアのストリッピングを促進できることに起因し
て、フラッシング槽11における可溶化物14の滞留時
間は、より短時間、たとえば、2分間に設定すればよい
ことになる。そのため、上記フラッシング槽11は可溶
化物移送ライン12を通して流入する有機性廃棄物の可
溶化物14を2分間滞留させるだけの容積を有するよう
に小型化してある。
【0027】その他の構成は図1に示したものと同様で
あり、同一のものには同一符号が付してある。
【0028】本実施の形態によれば、有機性廃棄物の可
溶化物14の液性をアルカリ性とすることにより、該可
溶化物14からのアンモニアのストリッピングを促進さ
せることができるため、フラッシング槽11における可
溶化物14の滞留時間を短縮させることができて、有機
性廃棄物1のバイオガス化処理全体に要する処理時間の
短縮を図ることができ、又、フラッシング槽11を小型
化することができる。
【0029】次いで、図3は本発明の実施の更に他の形
態を示すもので、図2に示したものと同様の構成におい
て、アルカリ添加ライン26を、可溶化物移送ライン1
2の減圧弁13よりも下流側位置に接続することに代え
て、アルカリ添加ライン26を、供給ライン10の途中
位置に接続して、該供給ライン10を通して水熱処理装
置9に供給される有機性廃棄物1のスラリーに対して、
アルカリ添加ライン26を通して所要量の水酸化ナトリ
ウム25を添加して混合することにより、有機性廃棄物
1のスラリーをpH8〜10に調整してから水熱処理装
置9に供給して水熱処理させるようにしたものである。
【0030】その他の構成は図2に示したものと同様で
あり、図2に示したものと同一のものには同一符号が付
してある。
【0031】本実施の形態によれば、有機性廃棄物1の
スラリーの液性をアルカリ性に調整した後、水熱処理装
置9にて水熱処理して有機性廃棄物1を可溶化させてい
るため、該水熱処理により得られる有機性廃棄物の可溶
化物14の液性はアルカリ性となり、したがって、該可
溶化物14をクーラー20にて100℃程度まで冷却さ
せると共に、減圧弁13にて大気圧まで減圧させるよう
にして可溶化物移送ライン12を通してフラッシング槽
11に移送すると、該フラッシング槽11内では、液性
がアルカリ性となっている可溶化物14からのアンモニ
アのストリッピングが行われるようになることから、本
実施の形態においても、図2の実施の形態と同様な効果
を得ることができ、更に、水酸化ナトリウム25は、常
温常圧の有機性廃棄物1のスラリーに添加できるため、
添加混合操作を容易なものとすることができる。
【0032】なお、本発明は上記実施の形態のみに限定
されるものではなく、図1、図2及び図3の実施の形態
においては、可溶化物移送ライン12にはクーラー20
を設けて、水熱処理装置9よりフラッシング槽11に送
られる有機性廃棄物の可溶化物14を、短時間で100
℃程度まで冷却できるように上記クーラー20にて冷却
用熱媒流体21と熱交換させて強制冷却するものを示し
たが、図4に図1に対応した図を示す如く、可溶化物移
送ライン12に減圧弁13を多段に設けて、該各減圧弁
13毎における可溶化物14の減圧に伴って生じる自然
な温度低下を繰り返し行わせることにより、有機性廃棄
物の可溶化物14を、フラッシング槽11に導入する1
00℃程度まで温度低下させるようにしてもよいこと、
フラッシング層11は、内部に流入される有機性廃棄物
の可溶化物14からのアンモニアのストリッピングを促
進できるように、図1に二点鎖線で示す如き撹拌装置2
7を具備した構成とすることができ、この場合、可溶化
物14のフラッシング槽11における滞留時間を短縮で
きるため、該フラッシング槽11を小型化できること、
又、フラッシング層11にて流入させて滞留させる有機
性廃棄物の可溶化物14の温度は、100℃程度として
あるが、アンモニアのストリッピングを効率よく実施で
きれば、その温度は自在に設定してよいこと、クーラー
20にて有機性廃棄物の可溶化物14の冷却に供されて
加熱された冷却用熱媒体21は、供給ライン10を通し
て水熱処理装置9に供給される有機性廃棄物1のスラリ
ーと熱交換させるようにして該有機性廃棄物1の予熱用
熱源として利用してもよいこと、図2及び図3の実施の
形態では、可溶化物14をpH8〜10に調製するため
のアルカリ物質として水酸化ナトリウム25を例示した
が、水酸化カルシウムや水酸化カリウム等、他のアルカ
リ物質を用いてもよいこと、可溶化物14のアンモニア
濃度を、2000mg/L以下まで低減させることがで
きれば、可溶化物14からのアンモニアの除去方法とし
ては、アンモニアのストリッピングによるもの以外の手
法を採用してもよいこと、その他、本発明の要旨を逸脱
しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論で
ある。
【0033】
【実施例】以下、本発明者等の行った実験結果について
説明する。
【0034】(1)実施例1 原料となる有機性廃棄物1のスラリーとして、豚糞尿
(水分90%、T−N濃度8000mg/L)を用い
て、加圧容器の如き水熱処理容器内にて200℃、10
分間水熱処理して可溶化させ、その後、上記水熱処理容
器を大気圧まで減圧させてから、上記水熱処理により得
た有機性廃棄物の可溶化物(pH7.5)を、所定時間
(1分、2分、5分、10分、20分、60分)経過後
に消化槽に入れるようにした場合における該可溶化物中
の総窒素濃度及びアンモニア濃度を測定した。その結果
は表1に示すとおりであった。
【0035】
【表1】
【0036】表1から明らかなように、水熱処理容器の
大気圧への解放の後、10分間経過すると、有機性廃棄
物の可溶化物中に残留する総窒素濃度は1853mg/
Lであり、原料として用いた豚糞尿の当初の総窒素濃度
(8000mg/L)に対して80%近くの窒素をアン
モニアとしてストリッピングさせて除去可能であり、こ
の場合、上記有機性廃棄物の可溶化物のアンモニア濃度
は1667mg/L、すなわち、2000mg/L以下
となるため、該可溶化物を消化槽に移して消化処理する
ときにメタン菌の活性が阻害される虞はないことが判明
した。
【0037】(2)実施例2 原料となる有機性廃棄物1のスラリーとして、豚糞尿
(水分90%、総窒素濃度8000mg/L)を用い
て、加圧容器の如き水熱処理容器内にて200℃、10
分間水熱処理して可溶化させ、その後、上記水熱処理容
器10を大気圧まで減圧させ、その直後に、上記水熱処
理により得た有機性廃棄物の可溶化物(pH7.5)
に、水酸化ナトリウムを添加して、pHを9.5に調整
し、しかる後、所定時間(1、2、5、10、20、6
0分間)経過後に消化槽に入れるようにした場合におけ
る該可溶化物(pH9.5)中の総窒素濃度及びアンモ
ニア濃度を測定した。その結果は表2に示すとおりであ
った。
【0038】
【表2】
【0039】表2から明らかなように、有機性廃棄物の
可溶化物のpHを9.5に調整した場合、pH調整され
た有機性廃棄物の可溶化物は、2分間経過すると、該可
溶化物中に残留する総窒素濃度は1547mg/Lとな
り、原料として用いた豚糞尿の当初の総窒素濃度(80
00mg/L)に対して約80%以上の窒素をアンモニ
アとしてストリッピングさせて除去可能であり、上記有
機性廃棄物の可溶化物のアンモニア濃度は1392mg
/Lとなるので、消化槽に移して消化処理する際にメタ
ン菌の活性を阻害する虞はなくなることがわかる。した
がって、上記の如く水熱処理後の有機性廃棄物の可溶化
物のpHがアルカリ性になるようにすると、表1に示し
た如く、水熱処理後の有機性廃棄物の可溶化物をpH調
整しない場合に比して、有機性廃棄物の可溶化物からの
アンモニアのストリッピングを促進できて、より短時間
で有機性廃棄物中のアンモニア濃度を、2000mg/
L以下に低減できることが判明した。
【0040】
【発明の効果】以上述べた如く、本発明の有機性廃棄物
のバイオガス化処理方法によれば、有機性廃棄物を水熱
処理装置にて水の存在下で高温に加熱すると同時に高圧
を作用させて水熱処理することにより可溶化させ、次
に、上記高温の有機性廃棄物の可溶化物を所要温度まで
冷却させると共に大気圧まで減圧させた後、上記有機性
廃棄物の可溶化物よりアンモニアを除去し、次いで、上
記アンモニアの除去された有機性廃棄物の可溶化物を消
化槽に移し、該消化槽内にて消化処理してバイオガスを
発生させるようにしてあるので、水熱処理装置で水熱処
理して可溶化した有機性廃棄物の可溶化物を消化槽に移
して消化処理する際、予め上記可溶化物のアンモニア濃
度を低下させることができ、このため水熱処理による可
溶化処理を行うと多量のアンモニウム性窒素を生じる窒
素含有量の多い有機性廃棄物の可溶化物であっても、消
化槽にてメタン菌の活性に阻害を生じさせることなく消
化処理させてバイオガス化処理できるという優れた効果
を発揮し、又、所要温度まで冷却させると共に大気圧ま
で減圧させた有機性廃棄物の可溶化物からのアンモニア
の除去を、上記可溶化物をフラッシング槽内に所要時間
滞留させてアンモニアをストリッピングさせることによ
り行わせるようにすると、アンモニアは水よりも蒸発し
易いため、上記所要温度まで冷却すると共に大気圧まで
減圧させた後の有機性廃棄物の可溶化物に残存する熱に
より、該可溶化物中のアンモニア性窒素をストリッピン
グさせてアンモニア蒸気として除去できて、消化槽に移
して消化処理する可溶化物の容量を増加させることな
く、該可溶化物のアンモニア濃度を容易に低下させるこ
とができるという優れた効果を発揮し、更に、有機性廃
棄物の可溶化物にアルカリ物質を添加してpH8〜10
に調整し、該pH調整された有機性廃棄物の可溶化物よ
りアンモニアをストリッピングさせるようにするか、或
いは、有機性廃棄物にアルカリ物質を添加することによ
りpH8〜10に調整した後、水熱処理装置にて高温に
加熱すると同時に高圧を作用させて水熱処理するように
することにより、アンモニアをストリッピングさせると
きの有機性廃棄物の可溶化物の液性をアルカリ性とし
て、該可溶化物からのアンモニアのストリッピングを促
進させることができることから、上記有機性廃棄物の可
溶化物のアンモニア濃度を低下させるのに必要な該可溶
化物のフラッシング槽における滞留時間を短縮すること
ができて、有機性廃棄物のバイオガス化処理全体の処理
時間の短縮を図ることができるという効果を発揮し、更
に又、水熱処理された高温の有機性廃棄物の可溶化物の
冷却を、上記可溶化物と所要の冷却用熱媒流体を熱交換
させるクーラーで行わせるようにすることにより、水熱
処理後の高温の有機性廃棄物の可溶化物を所要温度まで
冷却するために要する時間を短縮できるため、有機性廃
棄物のバイオガス化処理全体の処理時間の更なる短縮を
図ることができるという効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の有機性廃棄物のバイオガス化処理方法
の実施の一形態に用いる装置の一例を示す概要図であ
る。
【図2】本発明の実施の他の形態を示す概要図である。
【図3】本発明の実施の更に他の形態を示す概要図であ
る。
【図4】本発明の実施の更に他の形態を示す概要図であ
る。
【図5】従来の有機性廃棄物のバイオガス化処理方法を
示す概要図である。
【符号の説明】
1 有機性廃棄物 4 消化槽 5 バイオガス 9 水熱処理装置 11 フラッシング槽 14 可溶化物 25 水酸化ナトリウム(アルカリ物質) 20 クーラー 21 冷却用熱媒流体
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) C02F 11/08 C12P 5/02 C12N 1/00 B09B 3/00 304Z C12P 5/02 ZAB (72)発明者 藤井 衛 東京都江東区豊洲三丁目2番16号 石川島 播磨重工業株式会社東京エンジニアリング 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横浜環境テクニカ ルセンター内 Fターム(参考) 4B064 AB01 CA02 CC06 CD04 CD23 DA16 4B065 AA01X AC14 BA22 BB22 CA02 CA55 4D004 AA03 AA04 AA12 CA39 CB04 CC03 DA02 DA06 DA07 4D011 AA16 AC01 4D059 AA01 AA03 AA08 BA12 BA21 BC01 BF02 BK12 BK15

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 有機性廃棄物を水熱処理装置にて水の存
    在下で高温に加熱すると同時に高圧を作用させて水熱処
    理することにより可溶化させ、次に、上記高温の有機性
    廃棄物の可溶化物を所要温度まで冷却させると共に大気
    圧まで減圧させた後、上記有機性廃棄物の可溶化物より
    アンモニアを除去し、次いで、上記アンモニアの除去さ
    れた有機性廃棄物の可溶化物を消化槽に移し、該消化槽
    内にて消化処理してバイオガスを発生させることを特徴
    とする有機性廃棄物のバイオガス化処理方法。
  2. 【請求項2】 所要温度まで冷却させると共に大気圧ま
    で減圧させた有機性廃棄物の可溶化物からのアンモニア
    の除去を、上記可溶化物をフラッシング槽内に所要時間
    滞留させてアンモニアをストリッピングさせることによ
    り行わせるようにする請求項1記載の有機性廃棄物のバ
    イオガス化処理方法。
  3. 【請求項3】 有機性廃棄物の可溶化物にアルカリ物質
    を添加してpH8〜10に調整し、該pH調整された有
    機性廃棄物の可溶化物よりアンモニアをストリッピング
    させるようにする請求項2記載の有機性廃棄物のバイオ
    ガス化処理方法。
  4. 【請求項4】 有機性廃棄物にアルカリ物質を添加する
    ことによりpH8〜10に調整した後、水熱処理装置に
    て高温に加熱すると同時に高圧を作用させて水熱処理す
    ることにより可溶化させるようにする請求項2記載の有
    機性廃棄物のバイオガス化処理方法。
  5. 【請求項5】 水熱処理された高温の有機性廃棄物の可
    溶化物の冷却を、上記可溶化物と所要の冷却用熱媒流体
    を熱交換させるクーラーで行わせるようにする請求項
    1、2、3又は4記載の有機性廃棄物のバイオガス化処
    理方法。
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