JP2003200197A

JP2003200197A - 廃水処理方法および廃水処理装置

Info

Publication number: JP2003200197A
Application number: JP2002002795A
Authority: JP
Inventors: Osamu Ishikawa; 修石川
Original assignee: Misawa Homes Co Ltd
Current assignee: Misawa Homes Co Ltd
Priority date: 2002-01-09
Filing date: 2002-01-09
Publication date: 2003-07-15
Anticipated expiration: 2022-01-09
Also published as: JP4036650B2

Abstract

(57)【要約】【課題】取り出されるメタンガスの濃度が高く、エネ
ルギー資源を有効利用できる廃水処理方法および廃水処
理装置を提供すること。【解決手段】ディスポーザ５から排水された有機物を
含む廃水３１を集水する原水槽１１と、集水された廃水
３１をメタン発酵で分解してメタンガス３５を取り出す
発酵槽１３とを備える廃水処理装置１０であって、原水
槽１１で集水された廃水３１中の有機物の濃度を高めて
発酵槽１３に送る濃縮装置１２を備える。廃水３１中の
有機物の濃度を高めて発酵槽１３でメタン発酵させるこ
ととしたので、メタン発酵の効率が良く、取り出される
メタンガス３５が高濃度となり有効利用を図ることがで
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、廃水処理方法およ
び廃水処理装置に関する。詳しくは、ディスポーザから
排水された有機物を含む廃水を集水し、この廃水をメタ
ン発酵で分解してメタンガスを取り出す廃水処理方法お
よび廃水処理装置に関する。

【０００２】

【背景技術】住宅等の台所で出る野菜屑、肉や魚の骨や
残飯等を粉砕処理するディスポーザが知られている（特
開平７−１９４９９１号公報）。ディスポーザは、例え
ば、集合住宅では予め台所の流しに備え付けられてお
り、粉砕された生ゴミは、洗浄水とともに廃水として流
される。廃水は、浄化槽に集積され、一時貯留・浄化し
てから放流される。浄化槽内での廃水の処理方法として
は、活性汚泥法や接触酸化法等の浄化方法が一般的であ
る。これらの浄化方法では、曝気された好気性微生物が
廃水中の有機物を栄養源として、これを酸化、分解する
ことで浄化を行う。その際、一部の有機物がメタン発酵
により分解されてメタンガスが発生する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述のような浄化方法
では、曝気のため大量の酸素が必要とされるためエネル
ギー消費が高いという問題があった。また、粉砕された
生ゴミは洗浄水とともに集積されているため、廃水中の
有機物の濃度が低く、メタン発酵の効率が悪いために、
発生するメタンガスの濃度が低く、メタンガスをエネル
ギーとして利用することは困難であった。

【０００４】本発明は、取り出されるメタンガスの濃度
が高く、エネルギー資源を有効利用できる廃水処理方法
および廃水処理装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】そのため、請求項１に記
載された本発明の廃水処理方法は、図面を参照して説明
すると、ディスポーザ５から排水された有機物３０を含
む廃水３１を集水する集水手順と、集水された前記廃水
をメタン発酵で分解してメタンガス３５を取り出す発酵
手順とを備える廃水処理方法であって、前記集水手順と
前記発酵手順との間に、前記廃水中の前記有機物の濃度
を高める濃縮手順を備えることを特徴とする。

【０００６】以上の構成を備える本発明では、集水手順
と発酵手順との間に濃縮手順を備え、この濃縮手順で廃
水中の有機物の濃度を高めた後に発酵槽でメタン発酵さ
せることとした。このメタン発酵は、嫌気性微生物によ
り嫌気状態で行われ、有機物を最終的にはメタンガスと
炭酸ガスとに分解するものである。したがって、発酵手
順において、メタン発酵の効率が良いので、取り出され
るメタンガスは高濃度となり有効利用を図ることができ
る。さらに、メタン発酵は、嫌気状態で行われるので、
酸素を大量に供給する必要が無く消費エネルギーを少な
くできる。

【０００７】請求項２に記載された本発明の廃水処理方
法は、請求項１に記載の廃水処理方法において、前記濃
縮手順は、浮上分離法で前記有機物３０の濃度を高める
ことを特徴とする。このようにすれば、廃水中の有機物
を気泡とともに浮き上がらせることで、廃水を撹拌する
ことなく容易かつ安全で、さらに、迅速に有機物を水か
ら分離、濃縮し取り出すことが可能となる。

【０００８】請求項３に記載された本発明の廃水処理方
法は、請求項１または２に記載の廃水処理方法におい
て、前記集水手順は、集合住宅１の廃水３１を集水する
ことを特徴とする。このようにすれば、集合住宅で大量
に排水される廃水を効率よく集水することができるの
で、大量のメタンガスを取り出すことができる。

【０００９】請求項４に記載された本発明の廃水処理方
法は、請求項１から３のいずれかに記載の廃水処理方法
において、前記発酵手順で取り出された前記メタンガス
３５をコジェネレーションシステム４１に送る圧送手順
を備えることを特徴とする。このようにすれば、取り出
されたメタンガスを利用して発電を行い電力３８と熱３
９とを供給することで、資源を有効に活用することがで
きる。

【００１０】請求項５に記載された本発明の廃水処理装
置は、ディスポーザ５から排水された有機物３０を含む
廃水３１を集水する原水槽１１と、集水された前記廃水
をメタン発酵で分解してメタンガス３５を取り出す発酵
槽１３とを備える廃水処理装置１０であって、前記原水
槽で集水された前記廃水中の前記有機物の濃度を高めて
前記発酵槽に送る濃縮装置１２を備えることを特徴とす
る。

【００１１】以上の構成を備える本発明では、請求項１
に記載された発明と同様に、メタン発酵の効率が良いの
で、取り出されるメタンガスは高濃度となり有効利用を
図ることができるとともに、メタン発酵が嫌気状態で行
われるので、消費エネルギーを少なくできる。

【００１２】請求項６に記載された本発明の廃水処理装
置は、請求項５に記載の廃水処理装置１０において、前
記原水槽１１は集合住宅１の廃水３１を集水することを
特徴とする。このようにすれば、請求項３に記載された
発明と同様に、集合住宅で大量に排水される廃水を効率
よく集水することができるので、大量のメタンガス３５
を取り出すことができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図１には本発明の一実施形態に係る
廃水処理装置の概念図が示されている。図１において、
廃水処理装置１０は、集合住宅１に設置されており、各
住戸のディスポーザ５から排水される廃水３１に含まれ
る有機物３０を分解し、メタン発酵を行うことによって
生成されるメタンガス３５をコジェネレーションシステ
ム４１に送る機能を有して構成されている。以下、処理
の工程に従って各構成要素の説明を行う。

【００１４】複数の住戸が配置された集合住宅１の各々
の住戸にはキッチンがあり、キッチンの流しの排水口に
はディスポーザ５が設置されている。ディスポーザ５
は、調理の際に出る野菜屑や魚の骨あるいは残飯などの
生ごみが投入されると、内蔵された回転刃等により生ご
みを粉砕、微細化する。ディスポーザ５には排水管６が
接続され、粉砕された生ごみが排出されるが、この際、
排水管６が詰まらないために大量の洗浄水とともに廃水
３１が流される。

【００１５】排水管６は、複数の住戸のものが結合され
パイプシャフトなどにまとめられて、集合住宅１の下部
（例えば、地階）に設置される廃水処理装置１０まで延
ばされる。ここで、排水管６には、ディスポーザ５から
の廃水３１以外の屎尿や生活排水等は流入しないように
されている。廃水処理装置１０は、集水手順を実行する
ための原水槽１１、濃縮手順を実行するための濃縮装置
１２、発酵手順を実行するための発酵槽１３、圧送手順
を実行するための圧送装置１４および中水槽１５から概
略構成される。有機物３０である粉砕された生ごみを含
んだ廃水３１は、先ず、原水槽１１に送られる。

【００１６】原水槽１１は、排水管６により運ばれた廃
水３１を一時貯留するための貯留槽で、１日当たりに排
水される廃水３１の予想最大量の半分程度の貯留量を備
える。即ち、残り半分の廃水３１が原水槽１１より先の
工程で連続的に処理されることで、このような貯留量と
されているが、廃水処理装置１０の点検、清掃、部品交
換、故障および緊急時のため、別の浄化槽等への接続切
り替え装置を備えることが望ましい。原水槽１１に一時
貯留された廃水３１は、次に、ポンプアップされて濃縮
装置１２へ送られる。

【００１７】図２には、本発明の廃水処理装置１０に用
いられる濃縮装置１２が示されている。図２において、
濃縮装置１２は、加圧浮上分離式の固液分離装置であっ
て、撹拌槽２１、分離槽２２、汚泥槽２３および処理水
槽２４から概略構成される。

【００１８】原水槽１１から送られてきた廃水３１は、
撹拌槽２１に受け入れられる。撹拌槽２１では、凝集剤
が投入され、廃水３１の中の有機物３０の粒径を揃え凝
集剤と混合するために撹拌される。撹拌槽２１では、内
部に仕切板２１Ａが上下に渡って設けられる。この仕切
板２１Ａの下部は、廃水３１が流通するために開口され
ている。撹拌槽２１の下部から、加圧ポンプで空気が溶
解された加圧水を注入すると、微細気泡を含んだ廃水３
１は、軽くなるので浮き上がりながら分離槽２２へ流入
する。

【００１９】分離槽２２では、凝集剤の作用で数mmから
１cm程度の綿状の塊になった有機物３０に気泡が付着
し、比重が小さくなった有機物３０がスカム３１Ａとし
て水面上に浮き上がる。一方、廃水３１から有機物３０
が分離され浄化された水は処理水３３として下方に沈降
する。このようにして有機物３０を含んだ廃水３１は、
浄化された処理水３３と有機物３０が高濃度に濃縮され
た汚泥３２とに分離される。

【００２０】分離槽２２の上部には、ポンプ（図示せ
ず）と配管２２Ａとから構成される吸上装置２５が設置
される。この吸上装置２５は、分離槽２２の水面上に浮
かぶスカム３１Ａを吸い上げ、汚泥槽２３に送る。分離
槽２２と処理水槽２４との間には、分離槽２２の下方に
沈降する処理水３３を処理水槽２４に送るパイプ２２Ｂ
が設けられている。

【００２１】汚泥槽２３では、吸上装置２５によって送
られたスカム３１Ａから気泡が消滅し半固体化した汚泥
３２が沈降し、汚泥３２とともに運ばれた水分が上澄み
水３２Ａとして上部に溜まる。即ち、一種の沈降分離を
行うことで、再度の固液分離が行われることとなる。こ
の上澄み水３２Ａは、分離槽２２からパイプ２２Ｂで送
られた処理水３３とともに処理水槽２４に集められる。
集められた処理水３３は、さらに濾過や薬品等による浄
化、殺菌処理等を施してから中水槽１５へ送られる汚泥
槽２１の下部に溜まった汚泥３２は、その含水率を調整
してから発酵槽１３へ送られる。

【００２２】再度、図１を参照して、中水槽１５に送ら
れた処理水３３は、再び集合住宅１へ戻され、中水３４
として利用される。例えば、集合住宅１のエントランス
や自転車置き場あるいは駐車場等の共用部の清掃用水や
散水用水として利用される。さらに、中水３４が大量に
供給可能であれば、集合住宅１の各住戸に給水されてト
イレの洗浄用水等としての利用も可能である。また、中
水３４としての利用量が少ない場合は、下水道へ放流す
ることもできる。

【００２３】発酵槽１３では、有機物３０が高濃度に濃
縮された汚泥３２に嫌気性微生物であるメタン生成菌を
添加して、嫌気状態にすることでメタン発酵が行われ
る。メタン発酵は、有機物３０を最終的にメタンガス３
５と炭酸ガスに分解するので、これらのガスが取り出さ
れ、汚泥３２に含まれていた水分が発酵処理水３６とし
て取り出される。発酵処理水３６は、必要に応じて殺菌
処理等を施した後、下水道に放流される。メタンガス３
５は、炭酸ガスと分離された後に圧送装置１４に送られ
る。

【００２４】圧送装置１４は、メタンガス３５を一時貯
蔵するタンク（図示せず）とメタンガス３５を加圧して
送り出すポンプ（図示せず）とを備えている。メタンガ
ス３５は、圧送装置１４によってコジェネレーションシ
ステム４１に圧送される。以上が本実施形態の廃水処理
装置１０の構成である。

【００２５】コジェネレーションシステム４１は、例え
ば、都市ガス３７を主なエネルギーとしてガスタービン
により発電を行い、電力３８と熱３９とを発生させるシ
ステムである。廃水処理装置１０から送られたメタンガ
ス３５は、ガスタービンを運転するためのエネルギーの
一部として利用される。

【００２６】コジェネレーションシステム４１により発
電された電力３８は、例えば、集合住宅１の管理室やエ
ントランスホールあるいは共用廊下等の共用部の電灯等
に利用される。また、熱３９は、セントラル冷暖房設備
の熱源として、集合住宅１の共用部や各住戸への冷暖房
に利用される。

【００２７】従って、本実施形態の構成によれば以下の
作用効果が得られる。 (１)発酵槽１３へ送る前に濃縮装置１２によって廃水３
１中の有機物３０の濃度を高めた後に発酵槽１３でメタ
ン発酵させることとした。したがって、メタン発酵の効
率が良くなるので、取り出されるメタンガス３５の濃度
が上昇し、メタンガス３５を有効利用できる。 (２)濃縮装置１２で有機物３０の濃度を高め、水を分離
することで、発酵槽１３に送られる汚泥３２の量を少な
くできるため、発酵槽１３の大きさを小さくでき、廃水
処理装置１０全体の大きさを小さくできるので設置スペ
ースを取らず装置設備も安価に構築することができる。

【００２８】(３)廃水３１が大量に排水される集合住宅
１に廃水処理装置１０を設置したので、効率よく集水す
ることができるとともに、大量の廃水３１から大量のメ
タンガス３５を取り出すことができる。 (４)排水管６には、ディスポーザ５からの廃水３１以外
の屎尿や生活排水等は流入しないようにされていること
で、廃水３１の中の有機物３０を濃縮し易くできる。

【００２９】(５)廃水処理装置１０には、浮上分離法を
採用した濃縮装置１２を設置したので、廃水３１に含ま
れる有機物３０を気泡とともに浮き上がらせ、効率的に
有機物３０と水とを分離することができ、容易に有機物
３０の濃度を高めることが可能となる。 (６)濃縮装置１２の撹拌槽２１には、仕切板２１Ａを設
けたので、原水槽１１から注入される廃水３１と、分離
槽２２へ送られる微細気泡を含んだ廃水３１とが混合さ
れることなく処理できる。

【００３０】(７)濃縮装置１２には、分離槽２２からス
カム３１Ａを集めて汚泥槽２３に送るための、ポンプと
配管２２Ａとから構成される吸上装置２５を備えたの
で、濃縮装置１２を閉鎖型にすることができ、外部に悪
臭が漏れず、集合住宅１に設置するのに特別な防臭設備
を必要とせず設置することができる。 (８)濃縮装置１２では、分離槽２２で濃度を高められた
汚泥３２が、汚泥槽２３で沈降分離されることで更に濃
度を高められるので、発酵槽１３でのメタン発酵の効率
が良くなり、発生するメタンガス３５の濃度を高めるこ
とができる。

【００３１】(９)廃水処理装置１０では、原水槽１１へ
の集水、濃縮装置１２での濃縮および発酵槽１３での発
酵の処理工程を連続的に行うことで、それぞれの装置や
水槽の規模や容量を小さくすることができる。 (10)濃縮装置１２で分離された中水３４を集合住宅１で
再利用できるので、水道水を節約することができる。ま
た、中水槽１５に中水３４は常時貯留されるので、火事
や地震時などの緊急用水として利用することもできる。 (11)発酵槽１３で生成されたメタンガス３５をコジェネ
レーションシステム４１に送る圧送装置１４を備えるの
で、取り出されたメタンガス３５を利用して発電を行い
電力３８と熱３９とを供給することで、資源を有効に活
用することができる。

【００３２】なお、本発明は前述の実施形態に限定され
るものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変
形、改良等は本発明に含まれるものである。例えば、前
記実施形態では集合住宅の廃水処理装置について説明し
たが、集合住宅の他、戸建住宅にも適用可能である。さ
らに、集合住宅および戸建住宅を含めた所定地域の廃水
処理施設に適用できるとともに、飲食店、給食センター
や食品加工場等の大量に生ごみが排出される事業所の廃
水処理設備としての適用も可能である。また、前記実施
形態の廃水処理装置の説明にはない、予備の水槽やタン
ク、配管類を含んでもよいし、各種装置や水槽等を複数
個配置したり処理工程を並列させてもよい。

【００３３】前記実施形態では、集合住宅の廃水処理に
関して原水槽、濃縮装置および発酵槽を備える廃水処理
装置による場合について説明したが、それ以外の方法に
よる廃水処理装置を併用することもできる。例えば、一
般的な廃水の浄化方法である活性汚泥法を用いた浄化槽
が設置されてもよい。その場合、廃水の排出量に応じて
処理方法を切り替える、切り替え手段を備えることで、
過剰な廃水の流入を防止することができる。また、コジ
ェネレーションシステムで得られる電力を曝気装置の運
転に用いることで、総エネルギー消費量を低減すること
ができる。

【００３４】前記実施形態では、濃縮装置における固液
分離方法を浮上分離法としたが、自然沈殿による方法や
遠心分離による方法あるいは濾過スクリーン等を使用し
た方法でも可能である。さらに、それらの複数の方法を
組み合わせて行うことも可能である。また、分離槽の水
面上のスカムを汚泥槽に送るために、ポンプと配管とか
ら構成される吸上装置を用いたが、スキマー等で掻き集
めてベルトコンベア等で送る方法とすることも可能であ
る。

【００３５】前記実施形態では、コジェネレーションシ
ステムは、ガスタービンによる発電設備としたが、燃料
電池を利用したものでもよい。この場合、圧送されたメ
タンガスから水素が生成され、この水素を燃料とする燃
料電池によって、水素が酸化される際に発生する化学エ
ネルギーから電力が取り出される。

【００３６】前記実施形態では、コジェネレーションシ
ステムによって発生した電力を集合住宅の共用部等に利
用することとしたが、電力事業用電力として供給するこ
とも可能である。また、コジェネレーションシステムに
よって発生した熱を集合住宅の冷暖房に利用することと
したが、セントラル給湯用温水として利用することも可
能である。

【００３７】

【発明の効果】このような本発明によれば以下の効果が
ある。請求項１の発明により、集水手順と発酵手順との
間に濃縮手順を備え、この濃縮手順で廃水中の有機物の
濃度を高めた後に発酵槽でメタン発酵させることとした
ので、メタン発酵の効率が良くなり、取り出されるメタ
ンガスを高濃度にできるため、メタンガスの有効利用が
図りやすくなる。

【００３８】請求項２の発明により、濃縮手順は、浮上
分離法で廃水中の有機物の濃度を高めるが、有機物を気
泡とともに浮き上がらせることで、容易かつ安全で、さ
らに、迅速に有機物を水から分離、濃縮し取り出すこと
が可能となる。

【００３９】請求項３の発明により、集合住宅の廃水を
集水することで、集合住宅で大量に排水される廃水を効
率よく集水することができるので、大量のメタンガスを
取り出すことができる。

【００４０】請求項４の発明により、発酵手順で取り出
された前記メタンガスをコジェネレーションシステムに
送る圧送手順を備えることで、取り出されたメタンガス
を利用して発電を行い電力と熱とを供給できるため、資
源を有効に活用することができる。

【００４１】請求項５の発明により、濃縮装置によって
廃水中の有機物の濃度を高めて発酵槽でメタン発酵させ
ることとしたので、メタン発酵の効率が良くなり、取り
出されるメタンガスを高濃度にできるため、メタンガス
の有効利用が図りやすくなる。

【００４２】請求項６の発明により、集合住宅の廃水を
原水槽で集水することで、集合住宅で大量に排水される
廃水を効率よく集水することができるので、大量のメタ
ンガスを取り出すことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を適用した廃水処理装置の
構成概念図。

【図２】前記実施形態に係る濃縮装置を示す概念図。

【符号の説明】

１集合住宅５ディスポーザ１０廃水処理装置１１原水槽１２濃縮装置１３発酵槽１４圧送装置３０有機物３１廃水３２汚泥３５メタンガス４１コジェネレーションシステム

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ディスポーザから排水された有機物を含
む廃水を集水する集水手順と、集水された前記廃水をメ
タン発酵で分解してメタンガスを取り出す発酵手順とを
備える廃水処理方法であって、前記集水手順と前記発酵手順との間に、前記廃水中の前
記有機物の濃度を高める濃縮手順を備える、ことを特徴
とする廃水処理方法。
【請求項２】請求項１に記載の廃水処理方法におい
て、前記濃縮手順は、浮上分離法で前記有機物の濃度を
高める、ことを特徴とする廃水処理方法。
【請求項３】請求項１または２に記載の廃水処理方法
において、前記集水手順は、集合住宅の廃水を集水す
る、ことを特徴とする廃水処理方法。
【請求項４】請求項１から３のいずれかに記載の廃水
処理方法において、前記発酵手順で取り出された前記メ
タンガスをコジェネレーションシステムに送る圧送手順
を備える、ことを特徴とする廃水処理方法。
【請求項５】ディスポーザから排水された有機物を含
む廃水を集水する原水槽と、集水された前記廃水をメタ
ン発酵で分解してメタンガスを取り出す発酵槽とを備え
る廃水処理装置であって、前記原水槽で集水された前記廃水中の前記有機物の濃度
を高めて前記発酵槽に送る濃縮装置を備える、ことを特
徴とする廃水処理装置。
【請求項６】請求項５に記載の廃水処理装置におい
て、前記原水槽は集合住宅の前記廃水を集水する、こと
を特徴とする廃水処理装置。