JP2003290751A - メタン発酵処理装置および方法 - Google Patents

メタン発酵処理装置および方法

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JP2003290751A
JP2003290751A JP2002099077A JP2002099077A JP2003290751A JP 2003290751 A JP2003290751 A JP 2003290751A JP 2002099077 A JP2002099077 A JP 2002099077A JP 2002099077 A JP2002099077 A JP 2002099077A JP 2003290751 A JP2003290751 A JP 2003290751A
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methane fermentation
liquid
treatment
fermentation treatment
separated
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JP2002099077A
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English (en)
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Yoshiyasu Okaniwa
良安 岡庭
Original Assignee
Sumitomo Heavy Ind Ltd
住友重機械工業株式会社
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
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    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/20Sludge processing

Abstract

(57)【要約】 【課題】 メタン発酵処理液を従来より簡便かつ効率よ
く浄化することが可能なメタン発酵処理装置および方法
を提供する。 【解決手段】 メタン発酵槽1から排出される処理液に
添加装置5により高分子凝集剤を添加して、SS等を凝
集させて脱水装置2で除去し、分離液は分離液処理装置
3内でボイラー6から供給される蒸気と接触させること
で、アンモニアの除去と、残留高分子凝集剤の熱分解を
行って除去し、その後で凝集装置4で無機凝集剤を添加
することで、処理液中で凝集・接触酸化処理を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、家畜の糞尿やし
尿、浄化槽汚泥、生ごみ等の有機性廃棄物を浄化するメ
タン発酵処理装置および方法に関する。
【0002】
【従来の技術】家畜の糞尿やし尿、浄化槽汚泥、生ごみ
等の有機性廃棄物を浄化する方法としてメタン発酵槽内
でメタン発酵させて処理する方法が知られている。こう
した処理においては、通常、メタン発酵を容易にするた
め、前処理として破砕工程・固液分離工程を行うことに
より、粗大物を除去し、汚泥濃度を略一定に調整して、
流動性の良い有機性液体へ調整したうえでメタン発酵槽
へと供給することが行われている。そして、メタン発酵
処理後の処理液は、沈降分離等により固液分離を行い、
嫌気性処理・好気性処理を組み合わせた循環脱窒素法で
脱窒処理することにより清浄化して放水されている。一
方、消化汚泥や余剰汚泥は、別途処理される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、メタン
発酵処理液は、BOD(生化学的酸素要求量=Biochemi
cal Oxygen Demand)値、COD(化学的酸素要求量=C
hemical Oxygen Demand)値、SS(浮遊物質=Suspend
ed Solids)値がいずれも高く、また、高濃度の窒素分
を含有しているので、従来は、循環脱窒素方式、物理化
学的窒素除去処理を行った後、活性汚泥処理を行うなど
煩雑で高度な排水処理を行う必要があった。
【0004】そこで、本発明は、メタン発酵処理液を従
来より簡便かつ効率よく浄化することが可能なメタン発
酵処理装置および方法を提供することを課題とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明に係るメタン発酵処理装置は、有機性廃棄物
をメタン発酵槽内でメタン発酵処理するメタン発酵処理
装置において、メタン発酵槽から排出されるメタン発酵
処理液に高分子凝集剤を添加する添加装置と、凝集剤を
添加したメタン発酵処理液を脱水する脱水装置と、脱水
装置から得られる脱水分離液に蒸気を接触させて、脱窒
および凝集剤の分解を行う分離液処理装置と、分離液処
理装置から排出される分離液に無機凝集剤を添加して、
分離液中の凝集対象物を凝集させる凝集装置と、をさら
に備えているものである。
【0006】一方、本発明に係るメタン発酵処理方法
は、有機性廃棄物をメタン発酵槽内でメタン発酵処理す
るメタン発酵処理方法において、メタン発酵槽から排出
されるメタン発酵処理液に高分子凝集剤を添加し、この
メタン発酵処理液を脱水して、脱水により得られた脱水
分離液に蒸気を接触させて、脱窒および凝集剤の分解を
行い、その後で無機凝集剤を添加して、分離液中の凝集
対象物を凝集させる、各工程を備えているものである。
【0007】メタン発酵処理液に高分子凝集剤を添加す
ることで、COD、SS、リン、色素類が凝集し、脱水
により分離・除去することができる。この後、脱水分離
液に蒸気を接触させることで、アンモニア等が除去さ
れ、窒素分の大部分が除去される。さらに、残留する高
分子凝集剤も蒸気によって熱分解されるので、接触後の
脱水分離液の廃棄物由来物質を低濃度とすることができ
る。これに無機凝集剤を添加して、残留物質を凝集させ
ることで、さらに清浄化する。このように排水の処理工
程を簡素化することができる。
【0008】脱窒処理後の分離液の一部をメタン発酵槽
へと返送する工程ないし返送ラインをさらに備えている
ことが好ましい。前述したように、本発明によれば、ア
ンモニア等の窒素分の含有量が低い分離液が得られるの
で、これをメタン発酵槽に返送することで、メタン発酵
反応のアンモニアによる阻害を抑制できる。また、蒸気
は加熱されているので、メタン発酵槽の加温に使用する
ことで、熱回収ができる。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の好適な実施の形態について詳細に説明する。図1は、
本発明に係るメタン発酵処理装置の概略構成図である。
【0010】この処理装置は、メタン発酵槽1を中心に
構成されている。このメタン発酵槽1には、前処理装置
8から前処理液を導入する処理液ラインL2、発酵処理
液を排出する処理液ラインL3、生成されたメタンガス
を排出するガスラインG1が接続されているほか、後述
する返送用の処理液ラインL7が接続されている。
【0011】処理液ラインL2の上流側に接続される前
処理装置8は、廃棄物供給ラインL1から送られてくる
有機性廃棄物を破砕・脱水してメタン発酵に適した前処
理液を生成する装置であり、処理液ラインL2のほか
に、脱水固形物を排出する搬送ラインS1が接続されて
いる。
【0012】処理液ラインL3は、脱水装置2に接続さ
れており、配管途中に高分子凝集剤を添加する添加装置
5が接続されている。脱水装置2としては、ベルトプレ
ス型脱水機や、遠心脱水機等が使用可能である。この脱
水装置2からは、脱水分離液を排出する分離液ラインL
4と、脱水固形物を搬送する搬送ラインS2が延びてい
る。そして、分離液ラインL4の下流には、分離液処理
装置3が接続されている。
【0013】この分離液処理装置3は、後述するボイラ
ー6からガスラインG3により蒸気が導入され、内部で
蒸気と分離液とを接触させる構成となっている。分離液
処理装置3からは処理済みの分離液を排出する処理液ラ
インL5と、ガスを排出するガスラインG4が接続され
ており、処理液ラインL5の途中から前述した処理液ラ
インL7が分岐される。
【0014】処理液ラインL5の下流側には、凝集装置
4が接続されており、この凝集装置は、無機凝集剤を処
理液に添加して、凝集・接触酸化処理を行うものであ
る。凝集装置4には、処理液を排出する処理液ラインL
6と凝集させた固形物を脱水装置2へと返送する返送ラ
インS3が接続される。このうち、処理液ラインL6は
放流ラインである。
【0015】搬送ラインS1、S2は堆肥化装置9へと
接続されている。また、ガスラインG1は、ガスホルダ
ー7に接続され、このガスホルダー7から蒸気生成用の
ボイラー6に燃料を供給するためのガスラインG2が延
びている。
【0016】次に、本装置によるメタン発酵処理の詳
細、すなわち、本発明に係るメタン発酵処理方法を詳細
に説明する。
【0017】家畜の糞尿やし尿、浄化槽汚泥、生ごみ等
の有機性廃棄物は廃棄物供給ラインL1により、前処理
装置8へ導入される。前処理装置8では、導入された有
機性廃棄物を破砕・脱水して固液分離することで、粗大
な夾雑物(例えば、ビニール袋、ラップ等)を除去し、
分離した液中の固形分濃度を5〜6%程度に調整して前
処理液を作る。
【0018】この前処理液は処理液ラインL2を介して
メタン発酵槽1内へと導入される。メタン発酵槽1内で
は、嫌気性雰囲気中でメタン発酵処理が行われる。具体
的には、前処理液に含有される有機性成分は酸生成菌に
より、高級有機酸を経て低級有機酸へと分解される。生
成された低級有機酸はガス生成菌によってさらにメタン
ガスや炭酸ガスへと分解される。このとき、副次的に硫
化水素やアンモニア、水素等のガスも生成される。
【0019】メタン発酵槽1内で発生したバイオガスは
ガスラインG1を介してガスホルダー7に貯留され、必
要に応じてガスラインG2によりボイラー6に燃料源と
して供給される。このバイオガス中には、前述したよう
に硫化水素やアンモニア、水素等の副次ガスが混入して
いるため、図示していない脱硫装置(例えば、脱硫塔)
により硫化水素を除去し、ガス吸収塔でアンモニアを除
去した後、ガスホルダー7に貯留することが好ましい。
ボイラー6は供給されるメタンガスを燃やして蒸気を生
成し、ラインG3を介して後述する分離液処理装置へと
供給する。
【0020】メタン発酵槽1内でのメタン発酵により、
前処理液中に含有されていた有機生成分のうち約80〜
90%が分解、除去される。処理液は、メタン発酵槽1
からラインL3へと引き抜かれる。ここで、添加装置5
から処理液に高分子凝集剤が添加される。高分子凝集剤
の添加によって、微細な浮遊固形物が凝集して増大し、
フロックを形成する。このフロック中に、COD、リ
ン、着色成分も捕集され、脱水装置2で脱水すること
で、これらのフロックを脱水固形物として処理液から分
離できる。そして、脱水固形物が分離された処理液は、
ラインL4を介して分離液処理装置3へと送られる。
【0021】分離液処理装置3へと送られた処理液と、
ラインG3を介して送られてきた蒸気とを接触させるこ
とで、処理液中に溶け込んでいたアンモニアの約80%
程度を分離・除去する。また、処理液中に残留していた
高分子凝集剤は蒸気により熱分解される。処理液から分
離されたアンモニアはガスラインG4から排出され、図
示していない処理装置により硫酸等と接触させること
で、硫安として回収される。この分離液処理装置3で残
留する高分子凝集剤を熱分解により除去できるので、前
述の添加装置5から高分子凝集剤を多めに添加すれば、
SS、COD、リン、着色成分等を効率よく除去するこ
とが可能となる。
【0022】こうしてアンモニア除去された処理液は一
部がラインL5を介して凝集装置4へと送られ、一部は
ラインL7によってメタン発酵槽1へと返送される。凝
集装置4では、処理液に無機凝集剤を添加して残留する
廃棄物由来成分を凝集および接触酸化処理することによ
り、良好な水質とし、ラインL6を通じ、図示していな
い膜処理等を行った後に河川等に放流する。
【0023】ラインL7を介して返送される処理液は、
アンモニア含有率が低く、また蒸気と接触させることで
加熱されているので、メタン発酵槽1内のアンモニア濃
度を低下させて、アンモニアによるメタン発酵の阻害を
抑制して、発酵を促進することができる。さらに、メタ
ン発酵槽1の温度を発酵温度に維持するために加温を行
う必要があるが、本実施形態では、この返送量を調整す
ることで、温度調整が可能であり、熱回収も図れる。
【0024】搬送ラインS1、S2により堆肥化装置9
へと搬送された脱水固形物等は、さらに発酵処理される
ことで、堆肥化され、肥料として供される。
【0025】以上の説明では、返送ラインL7を有する
ラインについて説明してきたが、返送ラインL7は必ず
しも必要ではなく、分離液処理装置3から排出される全
量を凝集装置4へと導いて処理してもよい。また、分離
液処理装置3で用いる蒸気生成の熱源としてバイオガス
を用いる構成は必須ではなく、他の蒸気生成源を用いて
もよい。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、高
分子凝集剤によりSS、COD、リン、着色成分等を凝
集させて効率よく除去し、アンモニア、残留高分子凝集
剤を蒸気と接触させることで分離または熱分解させて除
去し、さらに無機凝集剤を添加して凝集・接触酸化処理
を行うことにより従来より簡素化された方法で効率のよ
い処理液の浄化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るメタン発酵処理装置の概略構成図
である。
【符号の説明】
1…メタン発酵槽、2…脱水装置、3…分離液処理装
置、4…凝集装置、5…添加装置、6…ボイラー、7…
ガスホルダー、8…前処理装置、9…堆肥化装置。
───────────────────────────────────────────────────── 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 1/52 C02F 11/14 B 4D059 11/04 D 11/14 B09B 3/00 ZABC D Fターム(参考) 4D004 AA02 AA03 BA03 CA04 CA13 CA17 4D011 AA15 4D015 BA19 BB05 CA02 CA12 DA00 EA32 FA01 FA02 FA12 FA17 FA25 FA26 4D034 AA26 CA04 CA12 4D037 AA11 AB12 BA23 BB05 CA02 CA03 CA07 CA08 4D059 AA01 AA02 AA07 BA14 BA15 BA17 BE31 BE49 BE56 CA21 CA24

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 有機性廃棄物をメタン発酵槽内でメタン
    発酵処理するメタン発酵処理装置において、 前記メタン発酵槽から排出されるメタン発酵処理液に高
    分子凝集剤を添加する添加装置と、 凝集剤を添加したメタン発酵処理液を脱水する脱水装置
    と、 前記脱水装置から得られる脱水分離液に蒸気を接触させ
    て、脱窒および凝集剤の分解を行う分離液処理装置と、 前記分離液処理装置から排出される分離液に無機凝集剤
    を添加して、分離液中の凝集対象物を凝集させる凝集装
    置と、 をさらに備えているメタン発酵処理装置。
  2. 【請求項2】 前記分離液処理装置から排出される分離
    液の一部を前記メタン発酵槽へと返送する返送ラインを
    さらに備えている請求項1記載のメタン発酵処理装置。
  3. 【請求項3】 有機性廃棄物をメタン発酵槽内でメタン
    発酵処理するメタン発酵処理方法において、 メタン発酵槽から排出されるメタン発酵処理液に高分子
    凝集剤を添加し、 このメタン発酵処理液を脱水して、 脱水により得られた脱水分離液に蒸気を接触させて、脱
    窒および凝集剤の分解を行い、 その後で無機凝集剤を添加して、分離液中の凝集対象物
    を凝集させる、 各工程を備えているメタン発酵処理方法。
  4. 【請求項4】 前記脱窒および凝集剤の分解後に得られ
    た分離液の一部をメタン発酵槽に返送する工程をさらに
    備えている請求項3記載のメタン発酵処理液の処理方
    法。
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Cited By (3)

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