JP2003053309A - 有機性固形廃棄物の処理方法 - Google Patents
有機性固形廃棄物の処理方法Info
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- Y02W30/40—Bio-organic fraction processing; Production of fertilisers from the organic fraction of waste or refuse
Abstract
(57)【要約】
【課題】 有機性固形廃棄物を乾式嫌気性消化法におい
て、メタン発酵阻害を起こすアンモニア濃度を低減して
その消化効率を改善すると共に該有機性固形廃棄物から
アンモニアやリン酸をより多く含む有機性肥料やメタン
ガスを生産する方法を提供する。 【解決手段】 有機性固形廃棄物を、光照射条件下、好
ましくは酸発酵性微生物やメタン発酵性微生物とともに
光合成細菌を若干含有した嫌気性消化汚泥を用い、嫌気
性消化処理する。また、得られた気相部を回収し燃料と
し、得られた固相部を回収し有機性肥料とする。
て、メタン発酵阻害を起こすアンモニア濃度を低減して
その消化効率を改善すると共に該有機性固形廃棄物から
アンモニアやリン酸をより多く含む有機性肥料やメタン
ガスを生産する方法を提供する。 【解決手段】 有機性固形廃棄物を、光照射条件下、好
ましくは酸発酵性微生物やメタン発酵性微生物とともに
光合成細菌を若干含有した嫌気性消化汚泥を用い、嫌気
性消化処理する。また、得られた気相部を回収し燃料と
し、得られた固相部を回収し有機性肥料とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、家庭・レストラン
・工場・下水処理場等から排出される有機性固形廃棄物
を、直接、嫌気性消化槽を用い光照射条件下で嫌気的に
発酵させることにより、廃棄物中の有機物を迅速に分解
・消化処理する方法に関する。
・工場・下水処理場等から排出される有機性固形廃棄物
を、直接、嫌気性消化槽を用い光照射条件下で嫌気的に
発酵させることにより、廃棄物中の有機物を迅速に分解
・消化処理する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、廃棄物の嫌気性消化処理方法とし
ては、一般に、乾式嫌気性消化法と湿式嫌気性消化法が
知られている。前者の乾式嫌気性消化法は後者の湿式嫌
気性消化法に比べ、水分含量が少ない原料に向いてい
る、液状化のために外部から水分を加え水分含量を高
くする必要がないので、高濃度有機物を対象として嫌気
性消化することができる、消化物が相対的に少ないの
で、高温発酵を用いても保温のために必要なエネルギー
が少ない、脱窒等の廃液処理は嫌気性消化処理におけ
るエネルギー消費ややコスト増の要因となっているが、
嫌気性消化後に処理に必要な廃液量が乾式の場合は湿式
嫌気性消化法に比べ少なく、乾式では排出物の大半を占
める消化残滓はコンポストとして利用できる、などとい
った利点がある。しかし、従来の乾式嫌気性消化法は、
高濃度発酵のため生物系廃棄物原料中に含まれる窒素化
合物から生成するアンモニア濃度が高くなり、メタン発
酵がアンモニアにより阻害を受けるという難点があっ
た。また、生成するアンモニアが気相から環境中に流出
したり、廃液中にアンモニアやリン酸等の無機物が含ま
れるため再資源化できないという問題点があった。
ては、一般に、乾式嫌気性消化法と湿式嫌気性消化法が
知られている。前者の乾式嫌気性消化法は後者の湿式嫌
気性消化法に比べ、水分含量が少ない原料に向いてい
る、液状化のために外部から水分を加え水分含量を高
くする必要がないので、高濃度有機物を対象として嫌気
性消化することができる、消化物が相対的に少ないの
で、高温発酵を用いても保温のために必要なエネルギー
が少ない、脱窒等の廃液処理は嫌気性消化処理におけ
るエネルギー消費ややコスト増の要因となっているが、
嫌気性消化後に処理に必要な廃液量が乾式の場合は湿式
嫌気性消化法に比べ少なく、乾式では排出物の大半を占
める消化残滓はコンポストとして利用できる、などとい
った利点がある。しかし、従来の乾式嫌気性消化法は、
高濃度発酵のため生物系廃棄物原料中に含まれる窒素化
合物から生成するアンモニア濃度が高くなり、メタン発
酵がアンモニアにより阻害を受けるという難点があっ
た。また、生成するアンモニアが気相から環境中に流出
したり、廃液中にアンモニアやリン酸等の無機物が含ま
れるため再資源化できないという問題点があった。
【０００３】これらの問題点を解消するために、有機性
廃棄物、消化汚泥に粒子状あるいはスラッジ状の副資材
を混入することにより、メタンガスや炭酸ガスの上部へ
の発散を改良する方法が報告されているが（特開平１１
−３０９４９３号公報）、この方法は、従来の乾式嫌気
性消化法と同様に、槽内のアンモニア濃度が上昇してメ
タン発酵が阻害されるため、消化効率が上がらないとい
う問題があった。
廃棄物、消化汚泥に粒子状あるいはスラッジ状の副資材
を混入することにより、メタンガスや炭酸ガスの上部へ
の発散を改良する方法が報告されているが（特開平１１
−３０９４９３号公報）、この方法は、従来の乾式嫌気
性消化法と同様に、槽内のアンモニア濃度が上昇してメ
タン発酵が阻害されるため、消化効率が上がらないとい
う問題があった。
【０００４】また、光合成細菌を利用した廃棄物処理方
法としては、メタン発酵の後段に紅色又は緑色硫黄細菌
を用いたリアクターを設けて窒素やリンを除去する方法
（特公平４−２５０７９号公報）が報告されているが、
この方法は液相となった廃棄物を対象とする湿式嫌気性
消化法に属するものであり、また、メタン発酵槽とは別
の光合成細菌増殖用反応槽が必要であり、さらには紅色
又は緑色硫黄細菌を用いるため硫化水素が必要で、硫黄
が50 mg/l以上含まれる廃水しか処理できないことや、
微生物を固定化していないため発酵効率が悪い等の問題
がある。
法としては、メタン発酵の後段に紅色又は緑色硫黄細菌
を用いたリアクターを設けて窒素やリンを除去する方法
（特公平４−２５０７９号公報）が報告されているが、
この方法は液相となった廃棄物を対象とする湿式嫌気性
消化法に属するものであり、また、メタン発酵槽とは別
の光合成細菌増殖用反応槽が必要であり、さらには紅色
又は緑色硫黄細菌を用いるため硫化水素が必要で、硫黄
が50 mg/l以上含まれる廃水しか処理できないことや、
微生物を固定化していないため発酵効率が悪い等の問題
がある。
【０００５】また、セラミック担体を用いた光照射条件
嫌気性消化法が報告されているが（特公平７−９６１１
８号公報、特公平７−９６１１９号公報）、本法も対象
を廃水とする湿式嫌気性消化法であり、しかも、メタン
発酵菌や光合成細菌の固定化の効率や、担体のコスト、
窒素化合物の除去効率が低い等の問題点があった。
嫌気性消化法が報告されているが（特公平７−９６１１
８号公報、特公平７−９６１１９号公報）、本法も対象
を廃水とする湿式嫌気性消化法であり、しかも、メタン
発酵菌や光合成細菌の固定化の効率や、担体のコスト、
窒素化合物の除去効率が低い等の問題点があった。
【０００６】一方、光合成細菌のみを用いた廃水浄化も
検討されているが、光合成細菌は分解できる有機物が限
られており固形状の有機性廃棄物の分解は難しく、処理
範囲が極めて限定されていた。光合成細菌は、水素生
産、化学品原材料、飼料、肥料として利用できることが
知られているが、その培養には有機酸等が必要であり、
安価に生産することは難しかった。
検討されているが、光合成細菌は分解できる有機物が限
られており固形状の有機性廃棄物の分解は難しく、処理
範囲が極めて限定されていた。光合成細菌は、水素生
産、化学品原材料、飼料、肥料として利用できることが
知られているが、その培養には有機酸等が必要であり、
安価に生産することは難しかった。
【０００７】このような事情に鑑み、本発明者らは、先
に、有機性廃水／又は有機性廃棄物を（ｉ）酸発酵性微
生物及び／又はメタン発酵性微生物及び（ｉｉ）光合成
細菌を含有する嫌気性粒状汚泥の存在下、光照射条件下
で嫌気的に消化する方法を提案したが（特開平２０００
−１５３２９２）、この方法は本質的には廃水処理など
を対象とする湿式法であって、有機性固形廃棄物をその
処理対象とするものではなく、また乾式嫌気的方法の問
題点である、生物系廃棄物原料中に含まれる窒素化合物
からのアンモニア生成によるメタン発酵の阻害性につい
ては何ら課題とされていないものであった。
に、有機性廃水／又は有機性廃棄物を（ｉ）酸発酵性微
生物及び／又はメタン発酵性微生物及び（ｉｉ）光合成
細菌を含有する嫌気性粒状汚泥の存在下、光照射条件下
で嫌気的に消化する方法を提案したが（特開平２０００
−１５３２９２）、この方法は本質的には廃水処理など
を対象とする湿式法であって、有機性固形廃棄物をその
処理対象とするものではなく、また乾式嫌気的方法の問
題点である、生物系廃棄物原料中に含まれる窒素化合物
からのアンモニア生成によるメタン発酵の阻害性につい
ては何ら課題とされていないものであった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明の第一の目的
は、前記のような従来法とは異なり、含水率が比較的低
い有機性廃棄物を固形状のまま行う乾式嫌気性消化を、
好ましくは酸発酵性微生物やメタン発酵性微生物ととも
に、光照射条件で行うことにより光合成細菌を増殖さ
せ、増殖した光合成細菌により有機物とアンモニアやリ
ン酸等の無機物を高効率に除去し、アンモニアによるメ
タン生成反応阻害を防止し、従来の乾式嫌気性消化と同
様に１つの処理槽内で、固形廃棄物中の有機物を迅速に
分解・消化処理する方法を提供することにある。
は、前記のような従来法とは異なり、含水率が比較的低
い有機性廃棄物を固形状のまま行う乾式嫌気性消化を、
好ましくは酸発酵性微生物やメタン発酵性微生物ととも
に、光照射条件で行うことにより光合成細菌を増殖さ
せ、増殖した光合成細菌により有機物とアンモニアやリ
ン酸等の無機物を高効率に除去し、アンモニアによるメ
タン生成反応阻害を防止し、従来の乾式嫌気性消化と同
様に１つの処理槽内で、固形廃棄物中の有機物を迅速に
分解・消化処理する方法を提供することにある。
【０００９】また、本発明の第二の目的は、メタンを効
率的に提供することにある。
率的に提供することにある。
【００１０】また、本発明の第三の目的は、アンモニア
やリン酸を含有した光合成細菌菌体を含む有機性肥料を
効率的に提供することにある。
やリン酸を含有した光合成細菌菌体を含む有機性肥料を
効率的に提供することにある。
【００１１】
【発明を解決するための手段】本発明者は、前記課題を
解決すべく鋭意研究を重ねた結果、本発明を完成するに
至った。即ち、本発明によれば、以下の発明が提供され
る。 （１）有機性固形廃棄物からなる被処理物を乾式嫌気的
に消化する方法において、該被処理物を光照射条件下で
消化処理することを特徴とする有機性固形廃棄物の処理
方法。 （２）消化処理を嫌気性消化汚泥の存在下で行うことを
特徴とする前記（１）記載の有機性固形廃棄物の処理方
法。 （３）嫌気性消化汚泥が（ｉ）酸発酵性微生物及び／又
はメタン発酵性微生物及び（ｉｉ）光合成細菌を含有す
ることを特徴とする前記（２）記載の有機性固形廃棄物
の処理方法。 （４）有機固形廃棄物からなる被処理物を嫌気性汚泥を
混合し含水率５０〜８５％の固形物として消化処理とす
ることを特徴とす前記（２）又は（３）記載の有機性固
形廃棄物の処理方法。 （５）有機性固形廃棄物からなる被処理物を乾式嫌気的
に消化する方法において、（Ｉ）（ｉ）酸発酵性微生物
及び／又はメタン発酵性微生物及び（ｉｉ）光合成細菌
を含有する嫌気性消化汚泥の存在下、光照射条件下で嫌
気的に消化する工程、（ＩＩ）該消化工程で得られた消
化生成物を液相部と固相部とに分離する工程、（ＩＩ
Ｉ）該分離工程で得られた固相部を回収する工程、を含
むことを特徴とする有機性固形廃棄物の処理方法。 （６）有機固形廃棄物からなる被処理物を嫌気性汚泥を
混合し含水率５０〜８５％と固形物として消化処理とす
ることを特徴とする前記（５）記載の有機性固形廃棄物
の処理方法。 （７）（Ｉ）の工程で回収されたメタンを含む気相部を
燃料とすることを特徴とする前記（５）又は（６）記載
の有機性固形廃棄物の処理方法。 （８）（ＩＩＩ）の回収工程で回収された固相部を有機
性肥料とすることを特徴とする前記（５）又は（６）記
載の有機性固形廃棄物の処理方法。 （９）一部もしくは全部を光透過性とした嫌気性消化槽
を備えたことを特徴とする有機性固形廃棄物の乾式嫌気
性消化装置。 （１０）嫌気性消化槽内に撹拌手段を具備した特徴とす
る前記（９）記載の有機性固形廃棄物の乾式嫌気性消化
装置。 （１１）嫌気性消化槽内に掻落手段を具備したことを特
徴とする前記（９）記載の有機性乾式嫌気性消化装置。 （１２）掻落手段を撹拌手段に併設したことを特徴とす
る前記（１０）又は（１１）記載の有機性固形廃棄物の
乾式嫌気性消化装置。 （１３）嫌気性消化槽内に光照射手段を具備したを特徴
とする前記（９）乃至（１２）何れか記載の有機性固形
廃棄物の乾式嫌気性消化装置。
解決すべく鋭意研究を重ねた結果、本発明を完成するに
至った。即ち、本発明によれば、以下の発明が提供され
る。 （１）有機性固形廃棄物からなる被処理物を乾式嫌気的
に消化する方法において、該被処理物を光照射条件下で
消化処理することを特徴とする有機性固形廃棄物の処理
方法。 （２）消化処理を嫌気性消化汚泥の存在下で行うことを
特徴とする前記（１）記載の有機性固形廃棄物の処理方
法。 （３）嫌気性消化汚泥が（ｉ）酸発酵性微生物及び／又
はメタン発酵性微生物及び（ｉｉ）光合成細菌を含有す
ることを特徴とする前記（２）記載の有機性固形廃棄物
の処理方法。 （４）有機固形廃棄物からなる被処理物を嫌気性汚泥を
混合し含水率５０〜８５％の固形物として消化処理とす
ることを特徴とす前記（２）又は（３）記載の有機性固
形廃棄物の処理方法。 （５）有機性固形廃棄物からなる被処理物を乾式嫌気的
に消化する方法において、（Ｉ）（ｉ）酸発酵性微生物
及び／又はメタン発酵性微生物及び（ｉｉ）光合成細菌
を含有する嫌気性消化汚泥の存在下、光照射条件下で嫌
気的に消化する工程、（ＩＩ）該消化工程で得られた消
化生成物を液相部と固相部とに分離する工程、（ＩＩ
Ｉ）該分離工程で得られた固相部を回収する工程、を含
むことを特徴とする有機性固形廃棄物の処理方法。 （６）有機固形廃棄物からなる被処理物を嫌気性汚泥を
混合し含水率５０〜８５％と固形物として消化処理とす
ることを特徴とする前記（５）記載の有機性固形廃棄物
の処理方法。 （７）（Ｉ）の工程で回収されたメタンを含む気相部を
燃料とすることを特徴とする前記（５）又は（６）記載
の有機性固形廃棄物の処理方法。 （８）（ＩＩＩ）の回収工程で回収された固相部を有機
性肥料とすることを特徴とする前記（５）又は（６）記
載の有機性固形廃棄物の処理方法。 （９）一部もしくは全部を光透過性とした嫌気性消化槽
を備えたことを特徴とする有機性固形廃棄物の乾式嫌気
性消化装置。 （１０）嫌気性消化槽内に撹拌手段を具備した特徴とす
る前記（９）記載の有機性固形廃棄物の乾式嫌気性消化
装置。 （１１）嫌気性消化槽内に掻落手段を具備したことを特
徴とする前記（９）記載の有機性乾式嫌気性消化装置。 （１２）掻落手段を撹拌手段に併設したことを特徴とす
る前記（１０）又は（１１）記載の有機性固形廃棄物の
乾式嫌気性消化装置。 （１３）嫌気性消化槽内に光照射手段を具備したを特徴
とする前記（９）乃至（１２）何れか記載の有機性固形
廃棄物の乾式嫌気性消化装置。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明でいう、乾式嫌気性消化と
は、湿式嫌気性消化に比べ水分含量が少ない状態でメタ
ン発酵を進める方法で、通常リアクター内の水分含量は
50〜85%、望ましくは60〜75%で運転される消化法を意味
する。
は、湿式嫌気性消化に比べ水分含量が少ない状態でメタ
ン発酵を進める方法で、通常リアクター内の水分含量は
50〜85%、望ましくは60〜75%で運転される消化法を意味
する。
【００１３】また、本明細書で言う光合成細菌とは、光
エネルギーを利用して二酸化炭素の光合成的同化や有機
化合物の光合成等を行う細菌を意味するもので、紅色非
硫黄細菌、紅色硫黄細菌、緑色硫黄細菌等に大別され、
その代表的な種としては、Chlorobium limicola、Chrom
atium vinosum、Rhodopseudomonas palustris、Rhodoba
cter capsulatus等があげられる。
エネルギーを利用して二酸化炭素の光合成的同化や有機
化合物の光合成等を行う細菌を意味するもので、紅色非
硫黄細菌、紅色硫黄細菌、緑色硫黄細菌等に大別され、
その代表的な種としては、Chlorobium limicola、Chrom
atium vinosum、Rhodopseudomonas palustris、Rhodoba
cter capsulatus等があげられる。
【００１４】また、本明細書で言う酸発酵性微生物と
は、嫌気性消化において有機酸等を生成する微生物を意
味し、Bacteroides sp.、Clostridium sp.、Bacillus s
p.、Lactobacillus sp.等があげられる。メタン発酵性
微生物とは、嫌気性消化においてメタンを生成する微生
物を意味し、Methanosarcina sp.、Methanosaeta sp.、
Methanogeum sp.等があげられる。両者とも従来よく知
られているものである。
は、嫌気性消化において有機酸等を生成する微生物を意
味し、Bacteroides sp.、Clostridium sp.、Bacillus s
p.、Lactobacillus sp.等があげられる。メタン発酵性
微生物とは、嫌気性消化においてメタンを生成する微生
物を意味し、Methanosarcina sp.、Methanosaeta sp.、
Methanogeum sp.等があげられる。両者とも従来よく知
られているものである。
【００１５】本発明の処理対象となる有機性固形廃棄物
には、家庭・レストラン・食品工場等から排出される食
品残滓および発酵工場等で排出される発酵残滓や、下水
処理場・食品工場・浄化槽等で廃水処理後排出される有
機性汚泥一般、落ち葉や剪定枝なその植物性バイオマ
ス、古紙類などを含む固形物を意味する。
には、家庭・レストラン・食品工場等から排出される食
品残滓および発酵工場等で排出される発酵残滓や、下水
処理場・食品工場・浄化槽等で廃水処理後排出される有
機性汚泥一般、落ち葉や剪定枝なその植物性バイオマ
ス、古紙類などを含む固形物を意味する。
【００１６】本発明の方法を実施するには、消化槽内で
嫌気性消化汚泥と原料の有機性固形廃棄物を混合し、好
ましくは、含水率50〜85%望ましくは60〜75%の固形状に
調整し、10〜100℃望ましくは30〜35℃の中温発酵かま
たは50〜70℃の高温発酵で乾式嫌気性消化処理させる。
嫌気性消化汚泥と原料の有機性固形廃棄物を混合し、好
ましくは、含水率50〜85%望ましくは60〜75%の固形状に
調整し、10〜100℃望ましくは30〜35℃の中温発酵かま
たは50〜70℃の高温発酵で乾式嫌気性消化処理させる。
【００１７】この場合、本発明においては、この消化槽
の一部または全体を光が透過可能な材質で作成し光が消
化槽に到達できるようにし、太陽光または人工光を1〜2
000μE/m2/s望ましくは50〜200μE/m2/sの強度で照射す
る。また、光照射手段の光源は、外部光源、内部光源の
何れでも良く、太陽光、人工光源などが使用されるが、
400〜1100 nmの波長を有する光を照射するものが好まし
い。消化槽内に人工照明などの光照射手段をつけてもよ
い。光照射する時間は、連続でも明暗サイクルでもかま
わない。
の一部または全体を光が透過可能な材質で作成し光が消
化槽に到達できるようにし、太陽光または人工光を1〜2
000μE/m2/s望ましくは50〜200μE/m2/sの強度で照射す
る。また、光照射手段の光源は、外部光源、内部光源の
何れでも良く、太陽光、人工光源などが使用されるが、
400〜1100 nmの波長を有する光を照射するものが好まし
い。消化槽内に人工照明などの光照射手段をつけてもよ
い。光照射する時間は、連続でも明暗サイクルでもかま
わない。
【００１８】嫌気性消化汚泥としては、酸発酵性微生物
やメタン発酵性微生物とともに若干光合成細菌を含有す
る下水汚泥の嫌気性消化に使用される通常の嫌気性消化
汚泥や、既存の嫌気性消化汚泥に別途培養した光合成細
菌を混合したもの使用することができる。この消化汚泥
に含有される光合成細菌は、濃度が低くても光照射条件
により増殖するので、その濃度は最低10〜100細胞/ml程
度存在すればよい。
やメタン発酵性微生物とともに若干光合成細菌を含有す
る下水汚泥の嫌気性消化に使用される通常の嫌気性消化
汚泥や、既存の嫌気性消化汚泥に別途培養した光合成細
菌を混合したもの使用することができる。この消化汚泥
に含有される光合成細菌は、濃度が低くても光照射条件
により増殖するので、その濃度は最低10〜100細胞/ml程
度存在すればよい。
【００１９】前記光合成細菌としては、通常、嫌気性消
化汚泥中に存在している菌が利用され、また、有機性の
廃水や廃棄物中に存在する菌が利用されるが、消化処理
に先立ち、あらかじめ種菌、例えば、Chromatium vinos
um、Rhodopseudomonas palustris、Rhodobacter capsul
atus等を消化槽内に添加してもよい。本発明において光
合成細菌が効率よく増殖する理由は、従来の乾式メタン
発酵法とは異なり、多様な光合成細菌が含有されている
嫌気性消化汚泥を種菌として用いるために、それぞれの
廃棄物の発酵条件に適応した光合成細菌が増殖する事に
よるものと考えられる。
化汚泥中に存在している菌が利用され、また、有機性の
廃水や廃棄物中に存在する菌が利用されるが、消化処理
に先立ち、あらかじめ種菌、例えば、Chromatium vinos
um、Rhodopseudomonas palustris、Rhodobacter capsul
atus等を消化槽内に添加してもよい。本発明において光
合成細菌が効率よく増殖する理由は、従来の乾式メタン
発酵法とは異なり、多様な光合成細菌が含有されている
嫌気性消化汚泥を種菌として用いるために、それぞれの
廃棄物の発酵条件に適応した光合成細菌が増殖する事に
よるものと考えられる。
【００２０】前記のようにして、有機性固形廃棄物を酸
発酵性微生物やメタン発酵性微生物とともに光合成細菌
を若干含有した嫌気性消化汚泥を用い、光照射条件下で
嫌気的に乾式消化処理すると、有機物および無機物が除
去され嫌気性消化残滓と高濃度の光合成細菌菌体の混合
物が得られる。光合成菌体はアンモニアを吸収するの
で、消化槽内のアンモニア濃度が低下して、アンモニア
によるメタン発酵への阻害作用が防止される。また、光
合成細菌は酸素を発生しないので、槽内の嫌気性の維持
には問題とならない。さらには光合成細菌はアンモニア
やリン酸を吸収しているので、その時発生する嫌気性
消化残滓と光合成細菌菌体の混合物は、窒素やリンなど
の肥料成分を多く含み、発酵が進んでいるので有機性肥
料として利用することが可能である。また、好気的なコ
ンポスト法によって生産された有機性肥料中の塩分が問
題となる場合があるが、本法では発酵残滓は固液分離後
固相部が有機性肥料となり、塩分は液相部中に多く含ま
れるため、本法により得られる有機性肥料はコンポスト
法による有機性肥料に比べ塩分濃度が低いという利点を
有する。
発酵性微生物やメタン発酵性微生物とともに光合成細菌
を若干含有した嫌気性消化汚泥を用い、光照射条件下で
嫌気的に乾式消化処理すると、有機物および無機物が除
去され嫌気性消化残滓と高濃度の光合成細菌菌体の混合
物が得られる。光合成菌体はアンモニアを吸収するの
で、消化槽内のアンモニア濃度が低下して、アンモニア
によるメタン発酵への阻害作用が防止される。また、光
合成細菌は酸素を発生しないので、槽内の嫌気性の維持
には問題とならない。さらには光合成細菌はアンモニア
やリン酸を吸収しているので、その時発生する嫌気性
消化残滓と光合成細菌菌体の混合物は、窒素やリンなど
の肥料成分を多く含み、発酵が進んでいるので有機性肥
料として利用することが可能である。また、好気的なコ
ンポスト法によって生産された有機性肥料中の塩分が問
題となる場合があるが、本法では発酵残滓は固液分離後
固相部が有機性肥料となり、塩分は液相部中に多く含ま
れるため、本法により得られる有機性肥料はコンポスト
法による有機性肥料に比べ塩分濃度が低いという利点を
有する。
【００２１】また、消化時に発生するメタンは、ボイラ
ー燃料、消化ガス発電、マイクロガスタービンや水素へ
の改質後燃料電池の燃料として利用することが出来る。
ー燃料、消化ガス発電、マイクロガスタービンや水素へ
の改質後燃料電池の燃料として利用することが出来る。
【００２２】次に、本発明について図面を参照しながら
詳述する。図１は本発明を実施する場合のフローシート
を示す。図１において、１は有機性固形廃棄物貯留タン
ク、２は有機性固形廃棄物配管、３は嫌気性消化槽（消
化槽の一部または全部が光透過性）、４は太陽光または
人工光源、５は撹拌装置、６は消化ガス配管、７は消化
ガス貯留タンク、８は処理物配管、９は固液分離装置、
１０は処理汚泥返送配管、１１は処理固形物配管、１２
は処理固形物貯留タンク、１３は処理液相配管、１４は
処理液相貯留タンクを各示す。
詳述する。図１は本発明を実施する場合のフローシート
を示す。図１において、１は有機性固形廃棄物貯留タン
ク、２は有機性固形廃棄物配管、３は嫌気性消化槽（消
化槽の一部または全部が光透過性）、４は太陽光または
人工光源、５は撹拌装置、６は消化ガス配管、７は消化
ガス貯留タンク、８は処理物配管、９は固液分離装置、
１０は処理汚泥返送配管、１１は処理固形物配管、１２
は処理固形物貯留タンク、１３は処理液相配管、１４は
処理液相貯留タンクを各示す。
【００２３】図１に従って本発明を実施するには、有機
性固形廃棄物貯留タンク１より有機性固形廃棄物配管２
を通って、メタン発酵を生じさせる微生物及び光合成細
菌を含有する嫌気性汚泥を入れた嫌気性消化槽３に有機
性固形廃棄物と嫌気性汚泥たとえば返送した処理汚泥を
供給・混合する。メタン発酵を生じさせる微生物及び光
合成細菌を含有する嫌気性汚泥としては、前記したよう
に、下水処理場の下水汚泥の嫌気性消化汚泥等を使用す
ればよい。消化槽内では水分含量などの制御により、混
合物を固形状に保つ。この場合、この嫌気性消化槽３
は、その一部又は全部が光透過性を有し、槽内の廃棄物
は外部の光原４（太陽光や電灯光）の照射を受けるよう
な構造となっている。また、嫌気性消化槽３内に、人工
光源を設置してもよい。
性固形廃棄物貯留タンク１より有機性固形廃棄物配管２
を通って、メタン発酵を生じさせる微生物及び光合成細
菌を含有する嫌気性汚泥を入れた嫌気性消化槽３に有機
性固形廃棄物と嫌気性汚泥たとえば返送した処理汚泥を
供給・混合する。メタン発酵を生じさせる微生物及び光
合成細菌を含有する嫌気性汚泥としては、前記したよう
に、下水処理場の下水汚泥の嫌気性消化汚泥等を使用す
ればよい。消化槽内では水分含量などの制御により、混
合物を固形状に保つ。この場合、この嫌気性消化槽３
は、その一部又は全部が光透過性を有し、槽内の廃棄物
は外部の光原４（太陽光や電灯光）の照射を受けるよう
な構造となっている。また、嫌気性消化槽３内に、人工
光源を設置してもよい。
【００２４】この嫌気性消化槽３において、廃棄物は光
の照射を受けながら嫌気的消化処理を受ける。この消化
処理により、廃棄物中の有機物は従来の暗条件の乾式嫌
気性消化と同様に、迅速に安定的に分解消化され、メタ
ンを発生する。本発明の場合、光照射を受けていること
から、そのメタン発酵と同時に光合成細菌の増殖も達成
される。光合成細菌が増殖する際に、有機物とともにア
ンモニアなどの窒素化合物やリン酸等の無機物を吸収す
るため、これらの物質が高効率で除去され、高アンモニ
ア濃度によるメタン発酵プロセスの阻害が防止され、従
来の乾式嫌気性消化処理の場合よりも高度な廃棄物処理
が達成される。従来の乾式メタン発酵法では、高アンモ
ニア濃度によるメタン発酵プロセスの阻害を防止するた
め、アンモニア性窒素を余り含まない剪定枝や紙類など
の有機物を投入する必要があったが、本法ではその必要
が無くなるかまたは必要量が低減される。
の照射を受けながら嫌気的消化処理を受ける。この消化
処理により、廃棄物中の有機物は従来の暗条件の乾式嫌
気性消化と同様に、迅速に安定的に分解消化され、メタ
ンを発生する。本発明の場合、光照射を受けていること
から、そのメタン発酵と同時に光合成細菌の増殖も達成
される。光合成細菌が増殖する際に、有機物とともにア
ンモニアなどの窒素化合物やリン酸等の無機物を吸収す
るため、これらの物質が高効率で除去され、高アンモニ
ア濃度によるメタン発酵プロセスの阻害が防止され、従
来の乾式嫌気性消化処理の場合よりも高度な廃棄物処理
が達成される。従来の乾式メタン発酵法では、高アンモ
ニア濃度によるメタン発酵プロセスの阻害を防止するた
め、アンモニア性窒素を余り含まない剪定枝や紙類など
の有機物を投入する必要があったが、本法ではその必要
が無くなるかまたは必要量が低減される。
【００２５】本発明に係る嫌気性消化槽は、槽内の汚泥
を撹拌し発酵反応を促進させるために、撹拌装置を具備
させることが望ましい。また、光照射手段として外部光
源を利用する場合は消化槽の透明な部分の内壁に微生物
等が付着し槽内の光透過性が低下する恐れがあるので、
この内壁付着物を除くために、掻落手段を設けておくこ
とが望ましい。例えば撹拌装置５にゴムラバーなどの掻
落手段を付属させ透明な消化槽壁面内側に付着した汚泥
を適時除去することにより、槽内への光の透過性を維持
することができる。
を撹拌し発酵反応を促進させるために、撹拌装置を具備
させることが望ましい。また、光照射手段として外部光
源を利用する場合は消化槽の透明な部分の内壁に微生物
等が付着し槽内の光透過性が低下する恐れがあるので、
この内壁付着物を除くために、掻落手段を設けておくこ
とが望ましい。例えば撹拌装置５にゴムラバーなどの掻
落手段を付属させ透明な消化槽壁面内側に付着した汚泥
を適時除去することにより、槽内への光の透過性を維持
することができる。
【００２６】また、嫌気性消化槽３内で発生したメタン
を含む消化ガスは消化ガス配管６を通って消化ガス貯留
タンク７に貯留される。この場合の消化ガスは、通常CH
4:50〜100モル％、CO2:0〜50モル％、H2:0〜10モル％を
含有する。
を含む消化ガスは消化ガス配管６を通って消化ガス貯留
タンク７に貯留される。この場合の消化ガスは、通常CH
4:50〜100モル％、CO2:0〜50モル％、H2:0〜10モル％を
含有する。
【００２７】一方、嫌気性消化槽３で得られた消化物は
処理物配管８を通って固液分離装置９に導入される。光
合成細菌の働きにより、消化物のアンモニア濃度は3,00
0 mg/l以下となる。消化物の一部は処理汚泥返送配管１
０を通って嫌気性消化槽３の入り口に消化の種汚泥とし
て返送される。固液分離装置９において、液相部（廃
水）と固相部（処理物）とに分離され、固相部は処理固
形物配管１１を通って固相部貯留タンク１２に貯留さ
れ、液相部は処理液相配管１３を通って処理液相貯留タ
ンク１４に貯留される。
処理物配管８を通って固液分離装置９に導入される。光
合成細菌の働きにより、消化物のアンモニア濃度は3,00
0 mg/l以下となる。消化物の一部は処理汚泥返送配管１
０を通って嫌気性消化槽３の入り口に消化の種汚泥とし
て返送される。固液分離装置９において、液相部（廃
水）と固相部（処理物）とに分離され、固相部は処理固
形物配管１１を通って固相部貯留タンク１２に貯留さ
れ、液相部は処理液相配管１３を通って処理液相貯留タ
ンク１４に貯留される。
【００２８】前記固液分離装置９は、濾過器や遠心分離
機、沈降槽等からなる。この固液分離装置により、消化
物は液相部と固相部とに分離されるが、消化物中に含ま
れる生産された（増殖した）光合成細菌は固相部に移行
する。この固相部には、光合成細菌以外にも他の嫌気微
生物等や消化・分解されなかった残滓が包含される。そ
してこの固相部は前記したように、光合成細菌はアンモ
ニアやリン酸を吸収しているので、その時発生する嫌気
性消化残滓と光合成細菌菌体の混合物は、窒素やリンな
どの肥料成分を多く含み、発酵が進んでいるので有機性
肥料として利用することができる。また、前記液相部
（廃水）は、通常溶存有機物や溶存無機物の濃度の低い
ものであり、必要に応じ廃水処理後放流される。
機、沈降槽等からなる。この固液分離装置により、消化
物は液相部と固相部とに分離されるが、消化物中に含ま
れる生産された（増殖した）光合成細菌は固相部に移行
する。この固相部には、光合成細菌以外にも他の嫌気微
生物等や消化・分解されなかった残滓が包含される。そ
してこの固相部は前記したように、光合成細菌はアンモ
ニアやリン酸を吸収しているので、その時発生する嫌気
性消化残滓と光合成細菌菌体の混合物は、窒素やリンな
どの肥料成分を多く含み、発酵が進んでいるので有機性
肥料として利用することができる。また、前記液相部
（廃水）は、通常溶存有機物や溶存無機物の濃度の低い
ものであり、必要に応じ廃水処理後放流される。
【００２９】
【発明の効果】本発明は前記のような構成であり、有機
性固形廃棄物は光の照射を受けながら嫌気的消化処理を
受ける。この消化処理により、廃棄物中の有機物は従来
の暗条件の乾式嫌気性消化と同様に、迅速に安定的に分
解消化され、メタンを発生する。本発明の場合、光照射
を受けていることから、そのメタン発酵と同時に光合成
細菌の増殖も達成される。光合成細菌が増殖する際に、
有機物とともにアンモニアなどの窒素化合物やリン酸等
の無機物を吸収するため、これらの物質が高効率で除去
され、高アンモニア濃度によるメタン発酵プロセスの阻
害が防止され、従来の乾式嫌気性消化処理の場合よりも
高度な廃棄物処理が達成される。従来の乾式メタン発酵
法では、高アンモニア濃度によるメタン発酵プロセスの
阻害を防止するため、アンモニア性窒素を余り含まない
剪定枝や紙類などの有機物を投入する必要があったが、
本法ではその必要が無くなるかまたは必要量が低減され
る。また、本法によれば、処理された固相部にはアンモ
ニアやリン酸を吸収した光合成細菌菌体が含有されてい
るので、アンモニアやリン酸をより多く含む有機性肥料
を生産することができ、消化後固液分離により生成する
処理水に含まれるアンモニアやリン酸は少なくなる。ま
た、本法で得られる有機性肥料は、好気的なコンポスト
法によって生産される有機性肥料に比べ塩分濃度が低い
という利点を有する。
性固形廃棄物は光の照射を受けながら嫌気的消化処理を
受ける。この消化処理により、廃棄物中の有機物は従来
の暗条件の乾式嫌気性消化と同様に、迅速に安定的に分
解消化され、メタンを発生する。本発明の場合、光照射
を受けていることから、そのメタン発酵と同時に光合成
細菌の増殖も達成される。光合成細菌が増殖する際に、
有機物とともにアンモニアなどの窒素化合物やリン酸等
の無機物を吸収するため、これらの物質が高効率で除去
され、高アンモニア濃度によるメタン発酵プロセスの阻
害が防止され、従来の乾式嫌気性消化処理の場合よりも
高度な廃棄物処理が達成される。従来の乾式メタン発酵
法では、高アンモニア濃度によるメタン発酵プロセスの
阻害を防止するため、アンモニア性窒素を余り含まない
剪定枝や紙類などの有機物を投入する必要があったが、
本法ではその必要が無くなるかまたは必要量が低減され
る。また、本法によれば、処理された固相部にはアンモ
ニアやリン酸を吸収した光合成細菌菌体が含有されてい
るので、アンモニアやリン酸をより多く含む有機性肥料
を生産することができ、消化後固液分離により生成する
処理水に含まれるアンモニアやリン酸は少なくなる。ま
た、本法で得られる有機性肥料は、好気的なコンポスト
法によって生産される有機性肥料に比べ塩分濃度が低い
という利点を有する。
【図１】本発明に係る有機性固形廃物の乾式嫌気性消化
装置の説明図である。
装置の説明図である。
１．廃棄物貯留タンク
２．原料廃棄物配管
３．嫌気性消化槽（消化槽の一部または全部が光透過
性） ４．太陽光または人工光源 ５．撹拌装置 ６．消化ガス配管 ７．消化ガス貯留タンク ８．処理物配管 ９．固液分離装置 １０．処理汚泥返送配管 １１．処理固形物配管 １２．処理固形物貯留タンク １３．処理液相配管 １４．処理液相貯留タンク
性） ４．太陽光または人工光源 ５．撹拌装置 ６．消化ガス配管 ７．消化ガス貯留タンク ８．処理物配管 ９．固液分離装置 １０．処理汚泥返送配管 １１．処理固形物配管 １２．処理固形物貯留タンク １３．処理液相配管 １４．処理液相貯留タンク
Claims (13)
- 【請求項１】 有機性固形廃棄物からなる被処理物を乾
式嫌気的に消化する方法において、該被処理物を光照射
条件下で消化処理することを特徴とする有機性固形廃棄
物の処理方法。 - 【請求項２】 消化処理を嫌気性消化汚泥の存在下で行
うことを特徴とする請求項１記載の有機性固形廃棄物の
処理方法。 - 【請求項３】 嫌気性消化汚泥が（ｉ）酸発酵性微生物
及び／又はメタン発酵性微生物及び（ｉｉ）光合成細菌
を含有することを特徴とする請求項２記載の有機性固形
廃棄物の処理方法。 - 【請求項４】 有機固形廃棄物からなる被処理物を嫌気
性汚泥を混合し含水率５０〜８５％の固形物として消化
処理とすることを特徴とする請求項２又は３記載の有機
性固形廃棄物の処理方法。 - 【請求項５】 有機性固形廃棄物からなる被処理物を乾
式嫌気的に消化する方法において、（Ｉ）（ｉ）酸発酵
性微生物及び／又はメタン発酵性微生物及び（ｉｉ）光
合成細菌を含有する嫌気性消化汚泥の存在下、光照射条
件下で嫌気的に消化する工程、（ＩＩ）該消化工程で得
られた消化生成物を液相部と固相部とに分離する工程、
（ＩＩＩ）該分離工程で得られた固相部を回収する工
程、を含むことを特徴とする有機性固形廃棄物の処理方
法。 - 【請求項６】 有機固形廃棄物からなる被処理物を嫌気
性汚泥を混合し含水率５０〜８５％のと固形物として消
化処理とすることを特徴とする請求項５記載の有機性固
形廃棄物の処理方法。 - 【請求項７】（Ｉ）の工程で発生したメタンを含有する
気相部を燃料とすることを特徴とする請求項５又は６記
載の有機性固形廃棄物の処理方法。 - 【請求項８】（ＩＩＩ）の回収工程で回収された固相部
を有機性肥料とすることを特徴とする請求項５又は６記
載の有機性固形廃棄物の処理方法。 - 【請求項９】 一部もしくは全部を光透過性とした嫌気
性消化槽を備えたことを特徴とする有機性固形廃棄物の
乾式嫌気性消化装置。 - 【請求項１０】 嫌気性消化槽内に撹拌手段を具備した
特徴とする請求項９記載の有機性固形廃棄物の乾式嫌気
性消化装置。 - 【請求項１１】 嫌気性消化槽内に掻落手段を具備した
ことを特徴とする請求項９記載の有機性固形廃棄物の乾
式嫌気性消化装置。 - 【請求項１２】 掻落手段を撹拌手段に併設したことを
特徴とする請求項１０記載の有機固形廃棄物の乾式嫌気
性消化装置。 - 【請求項１３】嫌気性消化槽内に光照射手段を具備した
を特徴とする請求項９乃至１２何れか記載の有機性固形
廃棄物の乾式嫌気性消化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001251827A JP3873114B2 (ja) | 2001-08-22 | 2001-08-22 | 有機性固形廃棄物の処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001251827A JP3873114B2 (ja) | 2001-08-22 | 2001-08-22 | 有機性固形廃棄物の処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003053309A true JP2003053309A (ja) | 2003-02-25 |
| JP3873114B2 JP3873114B2 (ja) | 2007-01-24 |
Family
ID=19080410
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001251827A Expired - Lifetime JP3873114B2 (ja) | 2001-08-22 | 2001-08-22 | 有機性固形廃棄物の処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3873114B2 (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006167705A (ja) * | 2004-11-22 | 2006-06-29 | Tsukishima Kikai Co Ltd | 下水処理場におけるバイオマス処理方法 |
| JP2006212467A (ja) * | 2005-02-01 | 2006-08-17 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 有機性廃棄物の処理方法 |
| JP2006212468A (ja) * | 2005-02-01 | 2006-08-17 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 有機性廃棄物の消化再資源化方法 |
| JP2007098229A (ja) * | 2005-09-30 | 2007-04-19 | Kurita Water Ind Ltd | 有機性廃棄物の処理方法および処理装置 |
| JP2008086869A (ja) * | 2006-09-29 | 2008-04-17 | Kubota Corp | 有機性廃棄物処理装置及び有機性廃棄物処理方法 |
| WO2012117490A1 (ja) * | 2011-02-28 | 2012-09-07 | Katayose Shigeru | 家庭用浄化槽における一次処理方法 |
| CN102850096A (zh) * | 2012-08-24 | 2013-01-02 | 温志明 | 一种以高温厌氧污泥、猪粪和鸡粪为原料的有机肥的制作方法 |
| JP2018086616A (ja) * | 2016-11-28 | 2018-06-07 | 株式会社東芝 | 有機性汚泥の改質装置 |
-
2001
- 2001-08-22 JP JP2001251827A patent/JP3873114B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (10)
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| JP2008086869A (ja) * | 2006-09-29 | 2008-04-17 | Kubota Corp | 有機性廃棄物処理装置及び有機性廃棄物処理方法 |
| JP4707637B2 (ja) * | 2006-09-29 | 2011-06-22 | 株式会社クボタ | 有機性廃棄物処理装置及び有機性廃棄物処理方法 |
| WO2012117490A1 (ja) * | 2011-02-28 | 2012-09-07 | Katayose Shigeru | 家庭用浄化槽における一次処理方法 |
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| JP2018086616A (ja) * | 2016-11-28 | 2018-06-07 | 株式会社東芝 | 有機性汚泥の改質装置 |
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|---|---|
| JP3873114B2 (ja) | 2007-01-24 |
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