JP2003275726A - 有機性廃棄物の処理方法及び処理システム - Google Patents

有機性廃棄物の処理方法及び処理システム

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JP2003275726A
JP2003275726A JP2002086123A JP2002086123A JP2003275726A JP 2003275726 A JP2003275726 A JP 2003275726A JP 2002086123 A JP2002086123 A JP 2002086123A JP 2002086123 A JP2002086123 A JP 2002086123A JP 2003275726 A JP2003275726 A JP 2003275726A
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JP
Japan
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organic waste
methane fermentation
iron
fermentation treatment
methane
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JP2002086123A
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English (en)
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Takashi Ikumura
隆司 生村
Yoshiyasu Okaniwa
良安 岡庭
Masato Noguchi
真人 野口
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Sumitomo Heavy Industries Ltd
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Sumitomo Heavy Industries Ltd
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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

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  • Treatment Of Sludge (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 凝集剤の添加量を低減しつつ有機性廃棄物を
十分に処理することが可能な処理方法及び処理システム
を提供すること。 【解決手段】 本発明の処理方法及び処理システムで
は、有機性廃棄物に鉄系凝集剤が添加されて嫌気性条件
下でメタン発酵処理され、その発酵処理液の曝気により
該発酵処理液中のFe2+がFe3+に酸化された後で脱水
分離液と脱水汚泥とに分離される。これにより、メタン
発酵処理及び脱水処理における処理効率が向上するの
で、さらなる凝集剤を添加せずとも有機性廃棄物を十分
に処理することが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、生ゴミ、し尿、家
畜糞尿、浄化槽汚泥等の有機性廃棄物を処理する方法及
び処理システムに関するものであり、詳しくは、これら
の有機性廃棄物をメタン発酵により処理する方法及びそ
のための処理システムに関するものである。
【0002】
【従来の技術】上記の有機性廃棄物を処理する方法とし
て、従来、メタン発酵処理による方法が知られている。
この方法では、廃棄物中に含まれる高分子の有機性物質
が低分子の有機酸に分解され、更にメタンガス(C
4)と炭酸ガス(CO2)とに分解される。メタン発酵
処理後の発酵処理液は、脱水処理により脱水分離液(処
理水)と脱水汚泥とに分離される。
【0003】また、有機性廃棄物に含まれるリンを除去
する方法として、特開平11−285698号公報に
は、生物処理工程で発生した汚泥の一部を嫌気性発酵工
程(メタン発酵工程)に導入し、嫌気性発酵工程で発生
した消化汚泥を好気性脱窒素処理工程に導入する生物学
的脱リン方法が開示されており、この方法によりメタン
発酵工程の後段における凝集剤の添加量が低減されるこ
とが記載されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、メタン
発酵処理では有機性物質の分解に伴い塩基性窒素化合物
が生成し得るので、かかる塩基性窒素化合物を含みアル
カリ性が比較的強い発酵処理液を脱水処理するために
は、上記公報に記載の処理方法であっても凝集剤の添加
量を多くする必要がある。
【0005】また、生ゴミ等の有機性廃棄物には硫黄分
が含まれる場合が多く、このような有機性廃棄物にメタ
ン発酵処理を行うと、発生する硫化水素(H2S)によ
りメタン発酵が阻害されたり、発酵処理液が悪臭を放つ
などの現象が起こりやすくなる。
【0006】なお、メタン発酵処理の前段において無機
系凝集剤を添加して汚泥として分離することにより有機
性廃棄物中の硫黄分を除去することが可能であるが、特
開平11−285698号公報に記載されているように
無機系凝集剤もメタン発酵の阻害物質となり得るため、
このような方法は望ましくないと考えられている。
【0007】本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑
みてなされたものであり、凝集剤の添加量を低減しつつ
有機性廃棄物を十分に処理することが可能な処理方法及
び装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の有機性廃棄物の処理方法は、有機性廃棄物
に鉄系凝集剤を添加して嫌気性条件下でメタン発酵処理
するメタン発酵工程と、メタン発酵工程で得られる発酵
処理液を曝気して該発酵処理液中のFe2+をFe3+に酸
化する好気化工程と、好気化工程後の発酵処理液を脱水
分離液と脱水汚泥とに分離する脱水工程とを含むことを
特徴とする。
【0009】本発明の処理方法によれば、有機性廃棄物
に鉄系凝集剤を添加して嫌気性条件下でメタン発酵処理
することによって、メタン発酵処理の阻害要因であるリ
ン酸マグネシウムアンモニウムや硫化水素の生成が抑制
されて有機物当たりのガス発生量が増加する。また嫌気
性条件下でメタン発酵処理を行うことにより鉄系凝集剤
の鉄成分はFe2+に還元されるが、その一部は有機性廃
棄物に含まれるリンや硫黄、並びにメタン発酵処理に伴
い生成する塩基性窒素化合物の固定化に消費されるの
で、リン酸マグネシウムアンモニウム、硫化水素等のメ
タン発酵の阻害物質の生成を抑制すると共に、発酵処理
液のアルカリ度を低減することができる。さらに、発酵
処理液中のFe2+を好気化工程で酸化してFe3+とし、
これを脱水処理することによって、Fe3+が脱水助剤と
して機能するので、さらなる脱水助剤(凝集剤)を添加
せずに脱水分離液中の窒素・リン濃度、COD、色度を
低減することができる。
【0010】なお、上記特開平11−285698号公
報には無機系凝集剤がメタン発酵を阻害することが記載
されているが、本発明において使用される鉄系凝集剤は
メタン発酵を阻害するものではなく、むしろ上述のよう
にメタン発酵処理及び脱水処理における処理効率を向上
させるものである。
【0011】また、本発明の有機性廃棄物の処理システ
ムは、有機性廃棄物に鉄系凝集剤を添加する鉄系凝集剤
添加装置と、鉄系凝集剤が添加された有機性廃棄物をメ
タン発酵処理するメタン発酵槽と、メタン発酵槽から移
送される発酵処理液を曝気する曝気槽と、曝気槽内に酸
素を供給する酸素供給装置と、曝気槽から移送される発
酵処理液を脱水分離液と脱水汚泥とに分離する脱水装置
とを備えることを特徴とする。
【0012】この処理システムによれば、上記本発明の
処理方法を有効に実施することができる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ、本発明
の好適な実施形態について詳細に説明する。
【0014】図1は本発明の処理システムの好適な一実
施形態を示すフロー図である。図1に示した処理システ
ムは、前処理装置1、メタン発酵槽2、曝気槽3、脱水
装置4を備えている。前処理装置1の前段には有機性廃
棄物を前処理装置1に移送するライン1、脱水装置4の
後段には脱水分離液を流出させるラインL5がそれぞれ
設けられている。また、前処理装置1とメタン発酵槽
2、メタン発酵槽2と曝気槽3、曝気槽3と脱水装置4
はそれぞれラインL2、L3、L4で接続されている。
さらに、ラインL2にはラインL6を介して凝集剤添加
装置5、曝気槽3にはラインL7を介して酸素供給装置
6がそれぞれ接続されている。
【0015】前処理装置1は、有機性廃棄物中に含まれ
る粗大な有機性物質や夾雑物(例えば家畜糞尿に含まれ
るわらやおが粉等)を除去するもので、例えば遠心分離
機、ベルトプレス、フィルタープレス、多重円盤脱水機
等が用いられる。なお、本発明の処理システムは前処理
装置1を含まなくてもよいが、かかる前処理を行うこと
により後述するメタン発酵処理等の処理効率をより高め
ることができる。
【0016】前処理装置1からラインL2に送られる有
機性廃棄物には、凝集剤添加装置5によりFe3+を含む
鉄系凝集剤が添加される。ここで、Fe3+を含む鉄系凝
集剤としては、例えば硫酸鉄(III)、塩化鉄(III)、
ポリ硫酸鉄(III)等が挙げられる。また、これら鉄系
凝集剤の添加量は、有機性廃棄物1lに対して500〜
1000mgの範囲内であることが好ましい。
【0017】メタン発酵処理槽2は、メタン発酵により
有機性廃棄物をメタンと二酸化炭素とに分解するもので
ある。このメタン発酵処理において、Fe3+はメタン菌
の必須栄養素として機能し、且つ阻害要因を取り除いて
有機性廃棄物の単位量当たりのメタンガス発生量を増加
させることができる。また、このメタン発酵処理は嫌気
性条件下で行われるのでFe3+は還元されてFe2+とな
るが、その一部は有機性廃棄物中のリン及び硫黄をそれ
ぞれリン酸鉄及び硫化鉄として固定化するために消費さ
れるので、これによりメタン発酵処理の阻害要因である
リン酸マグネシウムアンモニウム及び硫化水素の生成を
抑制することができる。また、メタン発酵処理に伴い生
成する塩基性窒素化合物もFeの対イオンにより中和さ
れるので、発酵処理液のアルカリ度を低減することがで
きる。なお、上記のリン化合物、硫黄化合物及び塩基性
窒素化合物の生成に消費されなかったFe2+は発酵処理
液に含まれて曝気槽3に移送される。
【0018】曝気槽3では、酸素供給装置6からの酸素
により槽内を酸素雰囲気とし、発酵処理液を曝気するこ
とによって、該発酵処理液中のFe2+がFe3+に酸化さ
れる。酸素の供給量はFe2+の含有量に応じて適宜選定
されるが、雰囲気中の酸素量がFe2+の酸化に消費され
る酸素の理論値よりも多いことが好ましい。また、曝気
処理を行う際の温度は好ましくは40℃以下である。
【0019】曝気処理が施された発酵処理液は脱水装置
4に送られて、脱水分離液と脱水汚泥とに分離される。
ここで、発酵処理液のアルカリ度は上述のメタン発酵処
理における塩基性窒素化合物の中和により低減されてお
り、また、曝気処理によりFe3+は脱水助剤としての機
能を有するため、かかる脱水工程においてはさらなる脱
水助剤を添加せずとも脱水分離液と脱水汚泥との分離を
効率よく行い、脱水分離液(処理水)をラインL5から
流出させることができる。また、このような脱水装置4
としては、例えば遠心分離機、ベルトプレス、フィルタ
ープレス、多重円盤脱水機等が用いられる。
【0020】このように本実施形態では、有機性廃棄物
にFe3+を含む鉄系凝集剤を添加して嫌気性条件下でメ
タン発酵処理することによって、有機物当たりのガス発
生量の増加、メタン発酵処理の阻害要因となる物質の生
成の抑制、塩基性窒素化合物の中和などの効果が得られ
るので、メタン発酵処理の処理効率を向上することがで
きる。また、このようにアルカリ度が低減された発酵処
理液中のFe2+を好気化工程で酸化して再びFe3+
し、これを脱水処理することによって、さらなる脱水助
剤(凝集剤)を添加せずに脱水分離液中の固形物濃度を
低減することができる。
【0021】なお、本発明は上記の実施形態に何ら限定
されるものではない。例えば図1に示した処理システム
では、前処理装置1とメタン発酵槽2とを接続するライ
ンL2において有機性廃棄物にFe3+を含む鉄系凝集剤
が添加されるが、かかる鉄系凝集剤の添加はメタン発酵
槽3内において行ってもよい。
【0022】また、図1に示した処理システムでは、酸
素供給装置6からの酸素が曝気槽3に供給されて発酵処
理液の曝気処理が行われるが、ラインL7をラインL3
と接続して、曝気槽3の前段において発酵処理液に酸素
を供給した後で曝気処理を行ってもよい。
【0023】さらに、本発明により得られる脱水汚泥は
含水率が十分に低いものであるが、上記脱水工程の際に
無機凝集剤や高分子凝集剤をさらに添加することによっ
て、脱水汚泥の含水率をより低減することが可能であ
る。かかる無機凝集剤としては、上述の鉄系凝集剤の
他、硫酸バン土、塩化アルミニウム等のアルミニウム系
凝集剤を用いることができる。また、高分子凝集剤とし
ては、カチオン系ポリマーが好ましく用いられる。この
場合においても、従来例よりも低い凝集剤添加量で脱水
汚泥の含水率を効果的に低減することができる。
【0024】また、凝集剤添加装置5により添加される
鉄系凝集剤は、Fe2+を含むものであってもよい。ここ
で、Fe2+を含む鉄系凝集剤としては、硫酸鉄(II)、
塩化鉄(II)等が挙げられる。鉄系凝集剤を高濃度で又
は多量に添加してメタン発酵処理を行う場合には、これ
らFe2+を含む鉄系凝集剤が好適である。
【0025】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明の処理方法及
び処理システムによれば、有機性廃棄物に鉄系凝集剤を
添加してメタン発酵処理し、その発酵処理液を曝気処理
した後で脱水処理することによって、凝集剤の添加量を
低減しつつ有機性廃棄物を十分に処理することが可能と
なる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の処理システムの好適な一実施形態を示
すフロー図である。
【符号の説明】
1…前処理装置、2…メタン発酵槽、3…曝気槽、4…
脱水装置、5…凝集剤添加装置、6…酸素供給装置、L
1〜L7…ライン。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野口 真人 神奈川県平塚市久領堤1番15号 住友重機 械工業株式会社平塚事業所内 Fターム(参考) 4D004 AA02 AA03 CA13 CA18 CA36 CC11 4D059 AA01 AA02 AA07 BA12 BA21 BA29 BA34 BE07 BE08 BE15 BE16 BE37 BE55 BE57 BK16 DA22 DA23 DA24

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 有機性廃棄物に鉄系凝集剤を添加して嫌
    気性条件下でメタン発酵処理するメタン発酵工程と、前
    記メタン発酵工程で得られる発酵処理液を曝気して該発
    酵処理液中のFe2+をFe3+に酸化する好気化工程と、
    前記好気化工程後の発酵処理液を脱水分離液と脱水汚泥
    とに分離する脱水工程とを含むことを特徴とする有機性
    廃棄物の処理方法。
  2. 【請求項2】 有機性廃棄物に鉄系凝集剤を添加する鉄
    系凝集剤添加装置と、前記鉄系凝集剤が添加された前記
    有機性廃棄物をメタン発酵処理するメタン発酵槽と、前
    記メタン発酵槽から移送される発酵処理液を曝気する曝
    気槽と前記曝気槽内に酸素を供給する酸素供給装置と前
    記曝気槽から移送される発酵処理液を脱水分離液と脱水
    汚泥とに分離する脱水装置とを備えることを特徴とする
    有機性廃棄物の処理システム。
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