JP2003320395A

JP2003320395A - 有機性廃棄物の処理方法、装置及び破壊・可溶化装置

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Publication number: JP2003320395A
Application number: JP2002130051A
Authority: JP
Inventors: Wakako Shimodaira; 和佳子下平; Manabu Yamamoto; 学山本; Kazunori Sato; 一教佐藤; Hiroyasu Enomoto; 博康榎本; Mitsuhiro Hamashima; 光洋浜嶋; Ryohei Mimura; 良平三村
Original assignee: Babcock Hitachi KK; Kurimoto Ltd
Current assignee: Kurimoto Ltd; Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 2002-05-01
Filing date: 2002-05-01
Publication date: 2003-11-11

Abstract

(57)【要約】【課題】最終処分するべきメタン発酵汚泥の排出量を
低減し、有機物の可溶化率を増加させて、メタン生成量
を増大させ、メタン発酵の高効率化を図り、排出汚泥中
の夾雑物量を大幅に低減する。【解決手段】破壊可溶化槽３１に有機性廃棄物１及び
または汚泥を投入し、流動性が得られるように適宜水分
を加え、ポンプにより加圧した液体をノズル３２から破
壊可溶化槽３１内に噴射して固形分を破壊すると同時
に、廃棄物中に存在する微生物の働きにより可溶化を進
め、可溶化しなかった粗大粒子を含む可溶化混合物を得
る。次に、この可溶化混合物を分級装置４０によって、
小粒子を含むスラリ（以下、可溶化スラリと称する）
と、粗大粒子に分け、可溶化スラリをメタン発酵槽１０
に供給して発酵させる。粗大粒子は夾雑物４２として回
収除去される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、有機性廃棄物の処
理方法、装置及び破壊・可溶化装置に係り、特に、有機
性廃棄物を可溶化し、この可溶化物をメタン発酵させて
メタンガスを回収することにより有機性廃棄物を処理す
る有機性廃棄物の処理方法、装置及び破壊・可溶化装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】メタン発酵は、下水、し尿処理の分野に
おいて、最終沈殿池汚泥及び余剰活性汚泥の処理に適用
されてきた。近年、ごみ焼却炉からのダイオキシン類の
排出、埋立地の不足、ＣＯ₂ ガスよる地球温暖化等が大
きな問題となり、これらの環境負荷を低減する方法の１
つとして、メタン発酵技術の利用が活発化している。メ
タン発酵は、有機性廃棄物（厨芥、汚泥、バイオマス
等）を発酵させてメタンガスを回収することのできる技
術であり、そのまま燃焼してはエネルギーの回収が困難
である高水分廃棄物からのエネルギー回収が可能であ
る。

【０００３】メタン発酵は、大きく分けると加水分解
菌、酢酸化菌による可溶化過程と、メタン生成菌による
メタン発酵過程との２段階の生化学反応から成ってい
る。タンパク質、炭水化物、脂肪等の高分子有機化合物
は、まず、加水分解菌等によって低分子化されて、高級
脂肪酸、アミノ酸、糖類とされる。次に、これらの低分
子化された物質を含む液化された有機物は、発酵菌、酢
酸化菌によってＨ₂ 、ＣＯ ₂ 、有機酸（酢酸、酪酸、プ
ロピオン酸、ピルビン酸、ギ酸、乳酸、コハク酸等）に
分解され、最後に、メタン発酵過程でメタン生成菌によ
ってメタンに生成される。前述のように、メタン醗酵
は、可溶化過程とメタン発酵過程とにより行うわれが、
これらの各過程で活躍する微生物の種類が全く異なり、
最適なｐＨ値も可溶化過程は４〜５、メタン生成過程は
７．５前後と異なる。このため、最近のメタン醗酵の技
術は、可溶化槽とメタン発酵槽とを分離して発酵効率を
高める２槽式と呼ばれる方法が採用される場合が多い。

【０００４】なお、可溶化とは、微生物の働きによる有
機物の低分子化だけではなく、各種の物理化学的方法に
より、生物（厨芥類はそもそも動物あるいは植物であ
る）の細胞等を破壊し、内容物（有機物）を液相に放出
させ、低分子化することをも指している。

【０００５】図４は従来技術による厨芥類のメタン発酵
システムの構成とその処理フローを示す図であり、以
下、図４を参照して、従来技術によるメタン発酵システ
ムについて説明する。

【０００６】図４において、有機性廃棄物（厨芥類、草
木など）１は、破砕機２で破砕された後、流動性を持た
せるための適量の水３と共に可溶化槽４に投入され、主
に廃棄物中に存在する微生物の働きによって可溶化さ
れ、メタン発酵の原料となる有機酸及び有機酸の前駆体
となる高級脂肪酸、アミノ酸、糖類等の有機物に生成さ
れる。可溶化槽４内に生成された有機酸及び有機酸の前
駆体を含む可溶化物は、弁５、ライン（粒状物を含む液
状物を搬送するパイプであり、以下、全て同様）６を介
して抜き出され、貯槽７に一旦蓄積された後、ポンプ
８、ライン９を介してメタン発酵槽１０へ送られる。メ
タン発酵槽１０内では、メタン生成菌の働きにより、有
機酸からメタン約６５％、二酸化炭素約３５％のガスが
生成される。生成されたガスは、生成ガスライン１１を
経由してガスホルダ１２に貯留された後、主に燃料とし
て利用される。

【０００７】メタン発酵槽１０内の醗酵後の廃液は、ポ
ンプ１３によりライン１４から抜き出されて沈降槽１５
に送られる。沈降槽１５内では、廃液が底部に溜る濃縮
された濃縮汚泥１６と上澄の廃水１７とに分けられる。
濃縮汚泥１６は、主にメタン菌の菌体と、分解しきれず
に残った有機物（分解残渣）とから構成されており、ポ
ンプ１８によって抜き出され、切替弁１９を介して、一
部が濃縮汚泥返送ライン２０を経由してメタン発酵槽１
０へ返送され、メタン発酵の種汚泥として利用される。
また、残りの濃縮汚泥１６は、濃縮汚泥排出ライン２１
から排出される。濃縮汚泥排出ライン２１から排出され
た濃縮汚泥１６は、通常、コンポスト化されて肥料とし
て利用されるか、または単純に焼却処理される場合が多
い。一方、上澄の廃水１７は、ポンプ２２によって抜き
出され、切替弁２３を介して、一部が廃水返送ライン２
４を経由して可溶化槽４へ送られ、水分調整用の水とし
て使用される。また、上澄の廃水１７の残りは、廃水排
出ライン２５から廃水処理装置へ送られ、活性汚泥法等
により最終処理された後放流される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】前述した従来技術によ
るメタン発酵システムは、以下に説明するような問題点
を有している。

【０００９】前述した従来技術において、沈降槽１５か
ら排出されるメタン発酵後の濃縮汚泥は、コンポスト化
あるいは焼却処理されている。しかし、現状では、コン
ポストの需要は実際には少なく、季節変動が大きく、流
通ルートも確立していないため、コンポストが大量に製
造されてもそれを消費しきることができない。また、濃
縮汚泥は、水分含有率が高いため、焼却処理するために
は大量の燃料が必要となる。可燃ごみと共に焼却炉で燃
やすこともあるが、熱回収などの面では不利である。ま
た、廃棄物中に草木などが多量に含まれる場合、濃縮汚
泥の残さ量がさらに増大する。これらのことから、汚泥
の発生量をできるだけ低減することが望まれている。

【００１０】一方、汚泥を構成する分解残さや菌体は、
炭素を含む有機物であるため、濃縮汚泥を低分子の有機
物に分解することができれば、メタン発酵の原料として
利用することができる。しかし、分解残さや菌体は、生
物分解されにくいセルロース、リグニン等の繊維質その
もの、及びセルロースを主成分とした植物細胞壁という
カプセルに囲まれている。このため、これらを再び可溶
化槽に投入しても、それ以上分解を進め、細胞壁を破壊
することは困難である。

【００１１】また、生ごみ中には、ポリ袋等のプラスチ
ック類、食器片等が夾雑物として混入している場合が多
い。このような夾雑物（発酵不適物）は、通常の微生物
の働きでは分解することができず、残渣あるいは汚泥中
に残存する。これらは、焼却処理する場合、大きな問題
とはならないが、コンポスト化すると、製品の肥料中に
残存することとなり、肥料としての品質が著しく低下
し、最悪の場合、販売することができない。

【００１２】本発明の目的は、前述したような従来技術
の問題点に鑑み、コンポスト化あるいは焼却処理によっ
て最終処理すべき汚泥の排出量を低減することができ、
その分メタン発生量を増加させ、かつ、排出汚泥中の夾
雑物の量を低減することにより、コンポストの品質を向
上させることができる有機性廃棄物の処理方法、装置及
び破壊・可溶化装置を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明によれば前記目的
は、有機性廃棄物をメタン醗酵させて処理する有機性廃
棄物の処理方法において、有機性廃棄物及びまたはメタ
ン発酵汚泥を含む被処理物中に液体を加圧・噴射して前
記被処理物を破壊し、微粒化する第１の工程と、前記第
１の工程で生成された可溶化混合物をスラリと粗大粒子
とに分級する第２の工程と、前記スラリを可溶化液と沈
殿物とに分離する第３の工程と、前記可溶化液の一部を
メタン発酵させる第４の工程と、前記可溶化液の一部を
前記第１の工程における前記液体に添加する第５の工程
とを含むことにより達成される。

【００１４】また、前記目的は、有機性廃棄物をメタン
醗酵させて処理する有機性廃棄物の処理装置において、
有機性廃棄物を液中で加圧液体を噴射して破壊し、同時
に微生物による可溶化を行う破壊可溶化槽と、前記破壊
可溶化槽内に生成された破壊可溶化物を小粒子を含む液
状分と固形分とに分離する固液分離装置と、前記液状分
をメタン発酵させるメタン発酵槽と、前記固形分を破壊
可溶化槽に返送するラインとを備えることにより達成さ
れる。前述において、破壊可溶化槽は、有機性廃棄物を
微生物により可溶化する可溶化槽と、可溶化槽内に生成
された可溶化スラリ及びまたはメタン発酵汚泥を液中で
加圧液体を噴射して破壊する破壊槽とに分けて設けても
よい。

【００１５】さらに、前記目的は、有機性廃棄物をメタ
ン醗酵させて処理する有機性廃棄物の処理に使用する有
機性廃棄物の破壊・可溶化装置において、破壊可溶化物
槽あるいは破壊槽と、破壊可溶化物槽あるいは破壊槽か
ら抜き出した破壊可溶化物を粒子サイズで分離する手段
と、上記分離手段で分離された大粒径の固形分を回収除
去するラインと、上記分離手段で分離された液状分及び
小粒径の固形分を破壊可溶化槽あるいは可溶化槽へ返送
するラインとを備えることにより達成される。

【００１６】前述したような手段を有する本発明は、有
機性廃棄物やメタン発酵汚泥を可溶化、微粒化し、メタ
ン発酵の原料とすることができ、また、加圧水による破
壊処理後に、粒径の違いにより夾雑物を簡単に回収する
ことができるので、可溶化液及びまたは汚泥中の夾雑物
の量を大幅に低減することができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明による有機性廃棄物
の処理方法、装置及び破壊・可溶化装置の実施形態を図
面により詳細に説明する。

【００１８】図１は本発明の第１の実施形態によるメタ
ン発酵システムの構成とその処理フローを示す図、図２
は図１に示す破壊可溶化槽に設置されるノズルの構成を
説明する断面図である。図１に示す本発明の第１の実施
形態は、まず、破壊可溶化槽に有機性廃棄物及びまたは
汚泥を投入し、流動性が得られるように適宜水分を加
え、ポンプにより加圧した液体をノズルから破壊可溶化
槽内に噴射して固形分を破壊すると同時に、廃棄物中に
存在する微生物の働きにより可溶化を進め、可溶化しな
かった粗大粒子を含む可溶化混合物を得、次に、この可
溶化混合物を分級装置によって、小粒子を含むスラリ
（以下、可溶化スラリと称する）と、粗大粒子に分け、
可溶化スラリをメタン発酵槽に供給して発酵させ、粗大
粒子を夾雑物として回収除去するようにした例である。

【００１９】本発明の第１の実施形態は、前述により、
汚泥の排出量を低減することができ、その分メタン発生
量を増加させ、かつ、排出汚泥中の夾雑物量を低減する
ことができる。

【００２０】次に、図１を参照して、本発明の第１の実
施形態のより望ましい構成、手段を含んだ詳細を説明す
る。

【００２１】有機性廃棄物１は、破砕機２により２０ｍ
ｍ〜３０ｍｍ程度の大きさに破砕された後、流動性を持
たせるための適量の水３と共に破壊可溶化槽３１に投入
される。破壊可溶化槽３１内において、有機性廃棄物１
は、廃棄物中に含まれる不特定の微生物の働きによりタ
ンパク質、炭水化物等の易分解性高分子有機物が分解、
可溶化され、メタン発酵の原料となる有機酸や低分子有
機物に生成される。

【００２２】しかし、大きな固形分粒子や繊維質は、内
部が微生物のアタックを受け難いため分解されにくい。
これに対するため、本発明の実施形態は、破壊可溶化槽
３１に、ジェットノズル３２が設置されており、貯水槽
３３の水を貯水搬送ライン３４を通して、圧縮ポンプ３
５で加圧し、圧力調整弁３６を介してジェットノズル３
２から槽内に噴射することにより、キャビテーション３
７を生じさせるように構成されている。このとき、噴射
圧力は、圧力計３８により測定され、圧力調整弁３６で
調整可能である。キャビテーションとは、液体が高速で
流動したり、強い圧力変動下で液体中に気泡状の空洞
（キャビティ）ができ、これらの気泡が超高速でつぶれ
る現象であり、気泡崩壊時の衝撃圧発生や強い流動・混
合作用によって槽内の固形分を破壊し、微粒化（物理的
可溶化）することができる。

【００２３】前述において、微生物の一部もキャビテー
ションによって破壊され、細胞質が溶出する。これらの
可溶化した有機物は、生存している微生物が分解し、メ
タン発酵の原料となる有機酸に生成される。このとき、
ジェットノズル３２の口径及び噴射圧力を調節すること
により、前述した生物由来の固形分は破壊されるが、ご
み中に混入しているプラスチック類などの夾雑物が破壊
されずに大粒径のまま残存し、これらの夾雑物と生物由
来の固形分が破壊された有機物とを含む可溶化混合物が
得ることができる。

【００２４】次に、破壊可溶化槽３１から弁３９を介し
て可溶化混合物を抜き出し、分級装置４０により、粗大
粒子と、それ以下のサイズの粒子を含む可溶化スラリと
に分ける。分級装置４０としては、スクリーンが好適で
あり、その目開きは数ｍｍ〜１０数ｍｍ程度が適当であ
る。粗大粒子は、排出ライン４１から夾雑物４２として
回収されて排出され、可溶化スラリは、ライン４３によ
り抜き出され沈殿槽４４に送られる。

【００２５】沈殿槽４４は、上部が２室に分かれている
が下部がつながっており、可溶化スラリを片方の室へ供
給し、比較的粒径の大きいものを沈殿させ、もう一方の
室の上部からポンプ４５によって浮遊している微小粒子
及び有機酸等の低分子有機物を含んだ液状分（以下、可
溶化液と称する）が抜き出されるように構成されてい
る。可溶化液の一部は、ポンプ４５、切替弁４６、可溶
化液ライン４７を経由して目開き５ｍｍ程度のフィルタ
４８を通り、貯水槽３３に溜められて、キャビテーショ
ンジェット用の水として使用される。残りの可溶化液
は、ライン４９により搬送され貯槽７に貯められ、ポン
プ８、ライン９を経由してメタン発酵槽１０に導入さ
れ、嫌気発酵によりメタンガスを発生させる。

【００２６】キャビテーションジェット用に系外からの
新しい水を使用すると、可溶化液の有機物が希釈されて
しまうのに対し、前述したように、可溶化液の一部を使
用することにより、可溶化液の有機物濃度を高く保つこ
とができ、かつ、水の使用量を低減することができる。
一方、沈殿槽４４内の沈殿物は、沈殿物抜き出しライン
５０によって抜き出され、破壊可溶化槽３１へ返送さ
れ、キャビテーションジェットによりさらに破壊され、
微生物による分解を受け、メタン発酵の基質となる有機
酸に生成される。

【００２７】破壊可溶化槽３１に設置されるノズル３２
は、その断面を図２に示すように、円柱状の外形を持
ち、加圧液体４０２が導かれる円管状の加圧液体供給路
４０３、径収縮部４０４、噴出孔４０５及び半球状の拡
大空洞部４０６を有して構成され、加圧液体４０２を噴
出孔４０５を通じて可溶化液中に噴出させてキャビテー
ジョンジェット４０７を形成させるものである。噴出孔
４０５の口径を５ｍｍ〜１０ｍｍ程度とし、噴射圧力を
５ＭＰａ〜７ＭＰａ程度とすることにより、有機性固形
分と微生物の一部とを破壊し、かつ、一部の微生物を生
存させ、夾雑物を破壊せずに大粒径のまま残すことがで
きる。なお、ノズル３２は、実質的に加圧液体４０２用
いてキャビテーションジェット４０７を形成することか
できるものであれば、ノズルの形状は前述のものに限定
されない。また、噴射圧力は、圧力計３８により測定さ
れ、圧力調整弁３６で調整可能であるので、投入する有
機性廃棄物１や排出される夾雑物４２、濃縮汚泥１６の
性状に応じて適宜調節すればよい。

【００２８】さて、再び図１の参照に戻って、貯槽７か
らポンプ８、ライン９を介してメタン発酵槽１０に送ら
れた可溶化液は、従来技術で説明した場合と同様に、メ
タン発酵槽１０内で、メタン生成菌の働きにより、有機
酸からメタンと二酸化炭素とのガスを生成し、生成され
たガスは、生成ガスライン１１を経由してガスホルダ１
２に貯留される。また、メタン発酵槽１０内の醗酵後の
廃液は、ポンプ１３によりライン１４から抜き出されて
沈降槽１５に送られる。沈降槽１５内では、廃液が底部
に溜る濃縮された濃縮汚泥１６と上澄の廃水１７とに分
けられる。

【００２９】そして、ポンプ１８で抜き出される濃縮汚
泥１６（菌体及び分解残さ）の一部は、切替弁５１を介
してライン５２により破壊可溶化槽３１に投入されて破
壊可溶化される。また、ポンプ２２により抜き出される
廃水の一部は、切替弁５３を介して廃水搬送ライン５４
からライン５２に合流し、破壊可溶化槽３１に投入さ
れ、水分調整に用いられる。このとき、メタン発酵排水
は、弱アルカリ性であり、ある程度のｐＨ緩衝能を持っ
ているため、有機酸生成による可溶化槽３１のｐＨの過
剰低下を緩和することができ、可溶化槽における微生物
の活動を促進し、有機酸の生成量を増加させることがで
きる。

【００３０】前述したように、本発明の第１の実施形態
は、有機性廃棄物及びメタン発酵汚泥を破壊し可溶化し
て、メタン発酵の原料とすることができ、これにより、
残渣及び汚泥の最終排出量を低減して、その分、メタン
の発生量を増加させることができる。また、破壊可溶化
槽３１において、従来の可溶化では分解できなかった難
分解性有機物も破壊することができ、これらを微生物の
働きにより有機酸に転換することができるため、可溶化
液の有機酸濃度が高まるり、メタン発酵を高効率化する
ことができる。さらに、前述した本発明の第１の実施形
態は、プラスチック類等の夾雑物を独立して回収除去す
ることができるため、濃縮汚泥１６にこれらの夾雑物が
残留することがないという利点を有する。

【００３１】なお、前述した本発明の第１の実施形態に
おいて、ノズル３２から加圧液体４０２を可溶化液中に
噴出させてキャビテージョンジェット４０７を形成させ
る処理は、連続的に行われてもよいが、間歇的に行うよ
うにするとよい。このようにすることにより、破壊可溶
化槽３１内で働く微生物の死滅を低減することができ、
キャビテージョンジェット４０７が形成されていない時
間に、微生物を充分に働かせることができる。

【００３２】図３は本発明の第２の実施形態によるメタ
ン発酵システムの構成とその処理フローを示す図であ
る。図３に示す本発明の第２の実施形態は、まず、可溶
化槽に有機性廃棄物及びまたは汚泥を投入し、流動性が
得られるように適宜水分を加えて、微生物の働きにより
一般的な可溶化を行い、その後、可溶化された有機酸及
び有機酸の前駆体を含む可溶化物を破壊槽に導入し、ポ
ンプにより加圧した液体をノズルから破壊槽内に噴射し
て固形分を破壊し、粗大粒子を含んだ可溶化混合物を
得、次に、この可溶化混合物を分級装置によって、小粒
子を含む可溶化スラリと粗大粒子とに分け、可溶化スラ
リをメタン発酵槽に供給して発酵させ、粗大粒子を夾雑
物として回収除去するようにした例である。

【００３３】次に、図３を参照して、本発明の第２の実
施形態のより望ましい構成、手段を含んだ詳細を説明す
る。

【００３４】有機性廃棄物（厨芥類、草木など）１は、
破砕機２により２０ｍｍ〜３０ｍｍ程度に破砕された
後、適量の水３と共に可溶化槽４に投入され、可溶化槽
４において、廃棄物１中に含まれる不特定の微生物の働
きによりタンパク質、炭水化物等の易分解性高分子有機
物が分解・可溶化され、メタン発酵の原料となる有機酸
や低分子有機物に生成される。しかし、大きな固形分粒
子や繊維質は、内部が微生物のアタックを受け難いため
分解されにくい。このため、可溶化槽４内には、固形分
粒子や繊維質が分解されずに残っている。

【００３５】前述のように固形分粒子や繊維質が分解さ
れずに残っている可溶化槽４内の内容物は、可溶化槽４
から弁５、ライン５５を介して抜き出され、ジェットノ
ズル３２を備えた破壊槽５６に導入される。破壊槽５６
内には、貯水槽３３の水がポンプ３５で加圧され、ジェ
ットノズル３２から噴射される。これにより、破壊槽５
６内の可溶化液中にキャビテーション３７が生じ、固形
分が破壊されて微粒化（物理的可溶化）される。このと
き、ジェットノズル３２からの水の噴射圧を１０ＭＰａ
〜１５ＭＰａ程度とすることにより、難分解性の繊維質
やほとんどの微生物も破壊されるが、ごみ中に混入して
いるプラスチック類などの夾雑物は破壊されずに大粒径
のまま残存した可溶化混合物が得られる。

【００３６】破壊槽５６内の可溶化混合物は、弁５７を
介して抜き出され、目開き数ｍｍ〜１０ｍｍ程度のスク
リーン等の分級装置４０にかけ、粗大粒子と、それ以下
のサイズの粒子とを含む可溶化スラリとに分けられる。
粗大粒子は、排出ライン４１から夾雑物４２として排出
される。可溶化スラリは、ライン４３を介して沈殿槽４
４に送られる。

【００３７】沈殿槽４４は、第１の実施形態の場合と同
様に、上部が２室に分かれているが下部がつながってお
り、可溶化スラリを片方の室へ供給し、比較的粒径の大
きいものを沈殿させ、もう一方の室の上部からポンプ４
５によって浮遊している微小粒子及び有機酸等の低分子
有機物を含んだ可溶化液が抜き出されるように構成され
ている。可溶化液の一部は、ポンプ４５、切替弁４６、
可溶化液ライン４７を経由して目開き５ｍｍ程度のフィ
ルタ４８を通り、貯水槽３３に溜められて、キャビテー
ションジェット用の水として使用される。残りの可溶化
液は、ライン４９により搬送され貯槽７に貯められ、ポ
ンプ８、ライン９を経由してメタン発酵槽１０に導入さ
れ、嫌気発酵によりメタンガスを発生させる。一方、沈
殿槽４４内の沈殿物は、沈殿物抜き出しライン５０によ
って抜き出され、可溶化槽４へ返送される。そして、可
溶化槽４において、存在している微生物が、キャビテー
ションジェットにより破壊された有機物を分解し、メタ
ン発酵の原料となる有機酸を生成する。

【００３８】貯槽７からポンプ８、ライン９を介してメ
タン発酵槽１０に送られた可溶化液は、従来技術及び第
１の実施形態で説明した場合と同様に、メタン発酵槽１
０内で、メタン生成菌の働きにより、有機酸からメタン
と二酸化炭素とのガスを生成し、生成されたガスは、生
成ガスライン１１を経由してガスホルダ１２に貯留され
る。また、メタン発酵槽１０内の醗酵後の廃液は、ポン
プ１３によりライン１４から抜き出されて沈降槽１５に
送られる。沈降槽１５内では、廃液が底部に溜る濃縮さ
れた濃縮汚泥１６と上澄の廃水１７とに分けられる。

【００３９】そして、ポンプ１８で抜き出される濃縮汚
泥１６（菌体及び分解残さ）の一部は、切替弁５１を介
してライン５２により破壊槽５６に投入され、可溶化混
合物と共に破壊される。また、ポンプ２２により抜き出
される廃水１７の一部は、切替弁２３を介して廃水搬送
ライン２４から可溶化槽４に投入され、水分調整に用い
られる。このとき、メタン発酵排水は、弱アルカリ性で
あり、ある程度のｐＨ緩衝能を持っているため、有機酸
生成による可溶化槽４のｐＨの過剰低下を緩和すること
ができ、可溶化槽における微生物の活動を促進し、有機
酸の生成量を増加させることができる。

【００４０】前述したような本発明の第２の実施形態に
よれば、有機性廃棄物及びメタン発酵汚泥を破壊し可溶
化して、メタン発酵の原料とすることができるので、残
渣及び汚泥の最終排出量を低減し、その分、メタンの発
生量を増加させることができる。また、本発明の第２の
実施形態は、破壊槽において従来の可溶化槽だけでは分
解できなかった難分解性有機物も破壊して可溶化槽に返
送するようにし、微生物の働きにより有機酸に転換して
いるので、可溶化液の有機酸濃度を高めることができ、
メタン発酵を高効率化することができる。さらに、本発
明の第２の実施形態によれば、夾雑物を回収除去するこ
とができるため、汚泥からコンポストを製造する際、夾
雑物を含まない高品質のコンポストを得ることができ
る。

【００４１】この本発明の第２の実施形態の第１の実施
形態との相違は、キャビテーションジェットによる破壊
を可溶化槽の外部で行うようにした点にあり、これによ
り、本発明の第２の実施形態は、配管系が複雑になるも
のの、キャビテーションジェットによる破壊処理時に、
微生物の一部を生存させる必要がないため噴射圧を高く
設定することができ、低圧では破壊できなかった繊維質
等の分解率を向上させることができるというメリットを
得ることができる。

【００４２】前述した本発明の第１、第２の実施形態
は、加圧噴射用水として沈殿槽４４で分離した可溶化液
を使用するものとしているが、本発明は、水量が足りな
い場合、メタン発酵廃水１７の一部をフィルタ４８に通
して貯水槽３３に加えて利用するようにすることができ
る。これにより、系外からの水の使用量を低減すること
ができるだけでなく、メタン発酵廃水の持つｐＨ緩衝能
により、可溶化液の過剰なｐＨ低下を緩和し、微生物の
活動を促進して有機酸の生成量を増加させることができ
る。

【００４３】また、前述した本発明の第１、第２の実施
形態は、濃縮汚泥１６の一部を破壊可溶化槽３１（第１
の実施形態）あるいは破壊槽５６（第２の実施形態）へ
供給してキャビテーション処理に供しているが、本発明
は、濃縮汚泥１６そのものをフィルタ４８に通して貯水
槽３３に加えて加圧噴射用水として使用するようにして
もよい。汚泥の大部分は、菌体であるため粒子径は小さ
く、ジェットノズル３２を閉塞させることはない。これ
により、ジェットノズル通過時や、キャビテーション発
生時に菌体が破壊され、分解率が向上させることができ
る。

【００４４】なお、前述した本発明の各実施形態は、フ
ロー型の装置構成として、破壊可溶化槽３１、可溶化槽
４、沈殿槽４４、破壊槽５６、貯槽７、メタン発酵槽１
０、汚泥沈降槽１５、貯水槽３３の間に固形分抜き出し
ライン５０、可溶化液返送ライン４７、可溶化液搬送ラ
イン４９、可溶化液供給ライン９、濃縮汚泥返送ライン
２０、メタン発酵汚泥抜き出しライン１４、廃水搬送ラ
イン５４、濃縮汚泥搬送ライン５２、廃水返送ライン２
４を備えたものとしているが、本発明は、前述してライ
ンの一部を省略して当該部分をバッチ処理する装置とし
て構成することもできる。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、
（ａ）最終処分するべきメタン発酵汚泥の排出量を低減
でき、（ｂ）有機物の可溶化率が増加し、メタン生成量
を増大させることができ、（ｃ）可溶化液の有機酸濃度
が高まり、メタン発酵を高効率化でき、（ｃ）排出汚泥
中の夾雑物量を大幅に低減できるという効果を得ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態によるメタン発酵シス
テムの構成とその処理フローを示す図である。

【図２】図１に示す破壊可溶化槽に設置されるノズルの
構成を説明する断面図である。

【図３】本発明の第２の実施形態によるメタン発酵シス
テムの構成とその処理フローを示す図である。

【図４】従来技術による厨芥類のメタン発酵システムの
構成とその処理フローを示す図である。

【符号の説明】

１有機性廃棄物２破砕機３水４可溶化槽５弁６可溶化物搬送ライン７貯槽８ポンプ９可溶化液供給ライン１０メタン発酵槽１１生成ガスライン１２ガスホルダ１３ポンプ１４メタン発酵汚泥抜き出しライン１５汚泥沈降槽１６濃縮汚泥１７廃水１８ポンプ１９切替弁２０濃縮汚泥返送ライン２１濃縮汚泥排出ライン２２ポンプ２３切替弁２４廃水返送ライン２５廃水排出ライン３１破壊可溶化槽３２ジェットノズル３３貯水槽３４貯水搬送ライン３５圧縮ポンプ３６圧力調整弁３７キャビテーションジェット３８圧力計３９弁４０分級装置４１夾雑物排出ライン４２夾雑物４３ライン４４沈殿槽４５ポンプ４６切替弁４７可溶化液返送ライン４８フィルタ４９可溶化液搬送ライン５０固形分抜き出しライン５１切替弁５２濃縮汚泥搬送ライン５３切替弁５４廃水搬送ライン５５可溶化物搬送ライン５６破壊槽

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者山本学広島県呉市宝町３番36号バブコック日立株式会社呉研究所内 (72)発明者佐藤一教広島県呉市宝町６番９号バブコック日立株式会社呉事業所内 (72)発明者榎本博康広島県呉市宝町６番９号バブコック日立株式会社呉事業所内 (72)発明者浜嶋光洋大阪府大阪市西区北堀江１丁目３番３号株式会社栗本鐵工所内 (72)発明者三村良平大阪府大阪市西区北堀江１丁目３番３号株式会社栗本鐵工所内Ｆターム(参考） 4D004 AA02 AA03 BA03 CA04 CA15 CA17 CB04 CB05 CB13 CB27 CB44 CC08 DA01 DA02 DA07 4D059 AA07 BA12 BA17 BJ01 BK11 BK12 CC03 EA20 EB20

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】有機性廃棄物をメタン醗酵させて処理す
る有機性廃棄物の処理方法において、有機性廃棄物及びまたはメタン発酵汚泥を含む被処理物
中に液体を加圧・噴射して前記被処理物を破壊し、微粒
化する工程を含むことを特徴とする有機性廃棄物の処理
方法。
【請求項２】請求項１記載の有機性廃棄物の処理方法
において、前記加圧・噴射される液体が、前記被処理物を破壊し、
微粒化して得られる可溶化液の一部、メタン発酵廃水の
一部、メタン発酵汚泥の一部のうち少なくとも１つを添
加した液体であることを特徴とする有機性廃棄物の処理
方法。
【請求項３】有機性廃棄物をメタン醗酵させて処理す
る有機性廃棄物の処理方法において、有機性廃棄物及びまたはメタン発酵汚泥を含む被処理物
中に液体を加圧・噴射して前記被処理物を破壊し、微粒
化する第１の工程と、前記第１の工程で生成された可溶
化混合物をスラリと粗大粒子とに分級する第２の工程
と、前記スラリを可溶化液と沈殿物とに分離する第３の
工程と、前記可溶化液の一部をメタン発酵させる第４の
工程と、前記可溶化液の一部を前記第１の工程における
前記液体に添加する第５の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。
【請求項４】有機性廃棄物をメタン醗酵させて処理す
る有機性廃棄物の処理方法において、有機性廃棄物及びまたはメタン発酵汚泥を含む被処理物
中に液体を加圧・噴射して前記被処理物を破壊し、微粒
化する第１の工程と、前記第１の工程で生成された可溶
化混合物をスラリと粗大粒子とに分級する第２の工程
と、前記スラリを可溶化液と沈殿物とに分離する第３の
工程と、前記可溶化液の一部をメタン発酵させ、生成し
たメタン発酵汚泥を濃縮汚泥とメタン発酵廃水とに分離
する第４の工程と、前記可溶化液の一部、前記メタン発
酵廃水の一部、前記メタン発酵汚泥の一部のうち少なく
とも１つを前記第１の工程における前記液体に添加する
第５の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。
【請求項５】請求項３または４記載の有機性廃棄物の
処理方法において、前記加圧・噴射される液体が、前記被処理物を破壊し、
微粒化して得られる可溶化液の一部、メタン発酵廃水の
一部、メタン発酵汚泥の一部のうち少なくとも１つを添
加した液体であることを特徴とする有機性廃棄物の処理
方法。
【請求項６】有機性廃棄物をメタン醗酵させて処理す
る有機性廃棄物の処理装置において、有機性廃棄物を液中で加圧液体を噴射して破壊し、同時
に微生物による可溶化を行う破壊可溶化槽と、前記破壊
可溶化槽内に生成された破壊可溶化物を小粒子を含む液
状分と固形分とに分離する固液分離装置と、前記液状分
をメタン発酵させるメタン発酵槽と、前記固形分を破壊
可溶化槽に返送するラインとを備えることを特徴とする
有機性廃棄物の処理装置。
【請求項７】有機性廃棄物をメタン醗酵させて処理す
る有機性廃棄物の処理装置において、有機性廃棄物を微生物により可溶化する可溶化槽と、可
溶化槽内に生成された可溶化スラリ及びまたはメタン発
酵汚泥を液中で加圧液体を噴射して破壊する破壊槽と、
破壊槽内に生成された破壊可溶化物を液状分と固形分と
に分離する固液分離装置と、前記液状分をメタン発酵さ
せるメタン発酵槽と、前記固形分を可溶化槽に返送する
ラインとを備えることを特徴とする有機性廃棄物の処理
装置。
【請求項８】請求項６または７記載の有機性廃棄物の
処理装置において、前記噴射される加圧液体が、前記被処理物を破壊し、微
粒化して得られる可溶化液の一部、メタン発酵廃水の一
部、メタン発酵汚泥の一部のうち少なくとも１つを添加
した液体であることを特徴とする有機性廃棄物の処理装
置。
【請求項９】有機性廃棄物をメタン醗酵させて処理す
る有機性廃棄物の処理に使用する有機性廃棄物の破壊・
可溶化装置において、破壊可溶化物槽あるいは破壊槽と、破壊可溶化物槽ある
いは破壊槽から抜き出した破壊可溶化物を粒子サイズで
分離する手段と、上記分離手段で分離された大粒径の固
形分を回収除去するラインと、上記分離手段で分離され
た液状分及び小粒径の固形分を破壊可溶化槽あるいは可
溶化槽へ返送するラインとを備えることを特徴とする有
機性廃棄物の破壊・可溶化装置。
【請求項１０】請求項９記載の有機性廃棄物の破壊・
可溶化装置において、前記破壊可溶化物槽あるいは破壊
槽は、液中に加圧液体を噴射して内容物を破壊する手段
を有することを特徴とする有機性廃棄物の破壊・可溶化
装置。
【請求項１１】請求項１０記載の有機性廃棄物の破壊
・可溶化装置において、破壊可溶化物の液状分の一部、メタン発酵廃液の一部、
メタン発酵汚泥の一部のうち少なくとも１つを濾過して
濾液を得るフィルタと、前記濾液を前記加圧液体噴射用
の貯水槽へ導入するラインとを備えることを特徴とする
有機性廃棄物の破壊・可溶化装置。
【請求項１２】前記請求項９、１０または１１記載の
有機性廃棄物の破壊・可溶化装置において、破壊可溶化槽あるいは可溶化槽へ、メタン発酵汚泥の一
部を導入するラインを設けたことを特徴とする有機性廃
棄物の破壊・可溶化装置。