JP2004042043A - 酸化による廃棄物処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】スラッジの形成を少なくするとともに、かかるスラッジの低減を一層経済的で簡素化された手順で達成することができる有機廃棄物の処理方法を提供する。
【解決手段】　有機廃棄物をＡＴＡＤ反応器５８に供給する工程と、前記バイオマス６２の少なくとも一部を酸化して酸化された流出液を得る工程と、前記酸化流出液６６を前記ＡＴＡＤ反応器５８に戻す工程とを備えることを特徴とする。更に、養分を清澄なデカント７２から除去し、有機廃棄物をミキサ５４で処理してからＡＴＡＤ反応器５８へ供給し、廃棄物をミキサの上流側の粉砕機８６へ供給し、混合された物質を先づＡＡＤ容器８８に供給してメタンガスを除去９０し、次いでＡＴＡＤ反応器５８へ供給する処理方法も開示されている。養分の除去７２のあるなしに関わらず、ＡＴＡＤ反応容器からの流出液について固形物の分離が行なわれる。
【選択図】図４

Description

　本発明は、有機廃棄物の処理、より詳細に云うと、スラッジおよび／または固形の有機廃棄物の処理方法の改良に関する。

　家庭の下水および産業下水の双方をはじめとする都市廃棄物の生物学的処理を行なって、環境的に許容することができる流出液即ち排水（ｅｆｆｌｕｅｎｔ）とすることに関して、数多くの好気処理の開発が長年に亘って行なわれてきた。かかる処理において広く採用されている好気処理の１つとして、活性スラッジ法（ａｃｔｉｖａｔｅｄ　ｓｌｕｄｇｅ　ｐｒｏｃｅｓｓ）と呼ばれるものがあり、この方法においては、都市廃棄物に含まれる有機物質を、懸濁された生物学的に活性な有機体の存在下において、有機物質を清浄にされた水から分離することができる形態に変換する条件の下で、酸素含有気体と接触させる。これらの方法においては、形成される不溶性スラッジの一部を好気ゾーンにリサイクルする。別のこのような方法として、微生物を支持体に固定する散水ろ過方法がある。

　これらの活性スラッジ装置その他の好気処理は、通常、懸濁した固形物を含む有意の量のスラッジを最終的に確実に生成するので、このスラッジを周期的に廃棄しなければならない。かかる生物スラッジは、脱水性が乏しくかつ著しく腐敗し易いので処理が困難となる。かくして、スラッジの堆積は、重要な環境問題を引き起こしている。

　スラッジを安定化させる数多くの処理が開発されており、そのうちの１つが嫌気消化（ａｎａｅｒｏｂｉｃ　ｄｉｇｅｓｔｉｏｎ）である。嫌気処理においては、スラッジに存在する有機物質は酸化されて、有機酸、アンモニアおよび主としてメタンのような副生成物となる。しかしながら、嫌気消化は操作に要するコストが高く、しかも消化処理に多大の時間を要する。

　活性スラッジを安定化させる別の方法として、長時間エアレーション（ｅｘｔｅｎｄｅｄ　ａｅｒａｔｉｏｎ）と呼ばれるものがあり、この方法においては、スラッジを好気（ａｅｒｏｂｉｃ）消化ゾーンにおいて接触させるとともに、有機物質を時間をかけて酸化する。長時間のエアレーションは好気消化をしのぐ有意の効果を発揮するが、運転費および資本費が高いので、この方法には問題がある。

　都市廃棄物の好気処理に関する方法には、以下に説明するように、数多くの改良がなされている。

　米国特許第３，５４７，８１４号および同第３、６７０、８８７号には、大きい固形分をスクリーン処理により下水から先づ除去し、残った廃棄物を酸素含有気体および活性スラッジと接触させる下水処理が開示されている。米国特許第３，５４７，８１４号には、嫌気処理を使用してスラッジを腐敗しにくくするが、長期間の保管を必要とする技術が開示されている。かかるスラッジを処理する別の提案技術に、長時間のエアレーションに関するものがあるが、これは自動酸化の割合を大きくして、かかるスラッジを最終的に少なくするものである。しかしながら、酸化の速度は一般に著しく小さく、最終的なスラッジの形成に有意の影響を及ぼすことができない。長時間のエアレーションによっても、また自動酸化の割合を大きくしても、特にスラッジの形成レベルを最終的にゼロにする場合には、プラントのサイズが大きくなり、しかも運転コストが高くなることから問題が生ずる。サイズを小さくするために、これらの特許においては、スラッジに酸素濃度の高い気体と揮発性の大きい有機物質を使用することが提案されている。これにより、処理全体におけるスラッジの収量が低くなる。

　米国特許第３，３５６，６０９号には、初めに下水を浄化し、次に、流出液を炭素源で富化し、更に分散培養好気反応器において酸素含有気体および活性スラッジと接触させるようにした都市廃棄物の処理方法が開示されている。

　米国特許第４，２４６，０９９号には、活性スラッジ処理においてスラッジ固形分を少なくするとともに、安定化させる好気／嫌気処理の組み合わせが開示されている。この方法においては、都市廃棄物を、先づ、好気条件下で酸素含有気体と接触させて生分解性揮発懸濁固形分を部分的に少なくし、次いで、嫌気消化に供してスラッジを部分的に安定化させる。スラッジを、消化ゾーンに導入された生分解性揮発性懸濁固形分の４０％よりも少ないレベルまで減少させることができたとされている。熱好気消化の概念は、自熱（ａｕｔｏｔｈｅｒｍａｌ）好気性消化法（ＡＴＡＤ）と呼ばれており、この消化においては、ダイジェスタ（ｄｉｇｅｓｔｅｒ）は高温、例えば、４５℃乃至７５℃から、即ち、高温領域において操作される。

　米国特許第４，０２６，７９３号には、３８℃乃至４６℃の範囲の温度に保持した容器内で消化を行なうことにより、生分解性の有機スラッジの固形分含量を少なくする好気消化方法が開示されている。

　米国特許第４，６５２，３７４号には、下水の加水分解および酸性化処理を行ない、次いで加水分解した下水をメタン発生条件の下で嫌気消化させることにより、都市廃棄物を嫌気発酵させる改良された方法が開示されている。

　更に、加水分解介助手段（ｈｙｄｒｏｌｙｔｉｃ　ａｓｓｉｓｔ）を使用するように自熱好気性消化（ＡＴＡＤ）と組み合わせた長時間好気活性スラッジ処理の改良方法も知られており、この方法では、ＡＴＡＤ反応器からの流出液を酸で処理し、得られた加水分解流出液を初期好気ゾーンにおいて生物消化に供し、このゾーンにおいて下水を酸素含有気体および活性スラッジと接触させるようにしている。アメリカ合衆国、マサチューセッツ州、ポストンのＨＭＣＲＩの１９０７年発行のプロシーディングズ、１７ス・コンファレンス・オン・ミュニシパル・スラッジ・マネージメント（Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ，１７ｔｈ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ　ｏｎ　Ｍｕｎｉｃｉｐａｌ　Ｓｌｕｄｇｅ　Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ）、第７１乃至７７頁を参照されたい。

　活性スラッジ処理をはじめとする好気処理に関する先行技術を検討するとわかるように、好気処理によるスラッジの形成を少なくし即ち最少にし、あるいは好気処理により形成される過剰のスラッジを安定化させるために、数多くの改良が提案されている。これらの提案はいずれも、著しく複雑であり、しかも目的を達成するためには運転費および資本費の増大を招く。ほとんどの場合、当初の有機物インプットに基づいてスラッジを実質上減少させ、あるいはスラッジの除去を行なうことができるように、これらの方法を改良することは極めて困難である。後者の目的はしばしば探求されているが、ほとんど達成されておらず、多くの場合、脱水およびその後の焼却のような物理的な分離処理を介在させることが必要となる。有機物を廃棄物の流れから呼吸により除去し、微生物の塊に変換し、その後、水および二酸化炭素に変換する処理はほとんど実施されていない。

　本発明者の発明に係る先行米国特許第４，９１５，８４０号を引用して本明細書における説明に代えるが、この米国特許には、好気処理においてスラッジを少なくする改良方法が開示されており、この方法においては、有機物質を含む都市廃棄物を、生物活性有機体の存在下で酸素含有気体と接触させることにより生物消化させる。その基本的な処理がこの米国特許の第１図に示されており、この第１図は、本明細書に添付した図面の図６に再現されている。米国特許の第１図に関する説明は、この米国特許の第４欄第４２行乃至第７欄第２０行に記載されているが、本明細書においては、この部分の記載を引用して、本明細書におけるその説明に代える。

　この米国特許の方法では、その第６図に示すように、スラッジの減少は、有機細胞の高分子成分を加水分解させかつ無機成分を溶解させるのに十分な条件の下で、加水分解容器（ＨＹＤ）３１において酸、例えば、硫酸または塩基、例えば、アルカリ金属の水酸化物と接触される濃縮された生物活性スラッジの一部を用いて制御される。酸を添加し、かつ、約８０℃乃至１３０℃の範囲の温度で約２乃至１０時間、一般的には、約４乃至６時間、大気圧乃至約２ｋｇ／ｃｍ２　（約３０ｐｓｉｇ）の範囲の圧力で約０．５乃至２の範囲のｐＨに保持することにより、穩やかな酸加水分解が容器３１内で行なわれる。アルカリ加水分解も実施することができ、これは、アルカリ物質、例えば、水酸化ナトリウムと接触させ、ｐＨを約７乃至１２に、温度を２０℃乃至５０℃に約５乃至１２時間保持することにより行なわれる。この加水分解介助は、高分子成分の細胞構造を改質して実質上可溶性とすることにより、生物活性有機体の、自熱好気性消化ゾーン３４内で高温分解（ｄｅｃａｙ）を行なわせる能力を高めることができる。加水分解を受ける濃縮スラッジの量を増減させることにより、系の分解速度を増減させることができるとともに、スラッジの減少レベルを、かかる分解の速度、従って、分解の程度を制御することにより制御することができる。しかしながら、ＡＴＡＤ装置内の温度条件はこれらの高分子成分の溶解度にある程度影響を及ぼすので、先行技術の加水分解の介助による化学安定化は余分あるいは非効率的であると考えられる。

　自熱好気性消化ゾーン３４に装填されない加水分解されたスラッジは、燐または窒素を除去するように処理することができ、あるいは自熱好気消化ゾーンにおける分解を最適にするようにｐＨ調整することができる。加水分解されたスラッジは容器３１からライン３８を介して引き出され、タンク４０に装填され、ここで、ｐＨを例えばアルカリ領域まで高めて燐化合物を沈降させ、燐化合物はライン４２を介して取り出される。容器４０内の物質の残りは、ライン４４を介して取り出され、自熱好気性消化ゾーン３４に装填される。

　米国特許第５，１４１，６４６号を引用して本明細書における該特許の説明に代えるが、該特許に開示されているような本発明者の別の改良方法によれば、スラッジを混合容器からＡＴＡＤ反応器に直接装填して、中間消化に供する。周期的な静止期間において、沈降したバイオマス（有機性廃棄物）の一部をＡＴＡＤ反応器から取り出し、強酸または塩基溶液で処理するため加水分解ユニットに装填される。沈降したバイオマスを、所定の時間、好ましくは、少なくとも６時間加水分解に供し、次いで、ＡＴＡＤ反応器の上流側の混合室に戻す。加水分解生成物は、次にＡＴＡＤ反応器に直接供給される、到来するスラッジと混合される。到来スラッジは加水分解生成物の流れを中和して、所望のｐＨ７にする。加水分解されたスラッジは、室温よりも高いので、到来スラッジの加熱を促進する。清浄にされたデカント（上澄み液体）は、周期的にＡＴＡＤ反応器から取り出され、プラントに戻される。

　この米国特許の方法の特に好ましい実施例が、該特許の第５図に示されている。これは、本明細書の添付図面の図７に再現されている。この方法においては、約８％の固形分を含むスラッジ即ち固形廃棄物は、ライン８４を介して粉砕機８６へ供給され、次いで、ライン５２を介してミキサ５４に供給される。次に、スラッジは、ライン５６を介して自熱嫌気性消化（ＡＡＤ）ユニット８８に給送され、ここで、メタンガスがライン９０を介して引き出される。必要な場合にはライン９２を介して、ＡＡＤユニットから取り出した沈降したバイオマスをユニット６２において加水分解に供し、ミキサ５４へ再循環する。所要の場合には、過剰のスラッジを、加水分解容器６２の上流側でライン９３を介して取り出すことができる。

　ＡＡＤユニット８８は、自熱嫌気性消化装置である。これは、より高いインプット固形分濃度を必要としかつ嫌気であり、従って、酸素（エアレーション）が供給されない点を除いて、ＡＴＡＤ反応器５８と同様に構成されている。ＡＡＤユニットは、混合による最終安定化前に、エネルギをスラッジまたはかす（ｔｒａｓｈ）から取り出す。水および／または養分を、所望の場合にはライン９６を介してＡＡＤユニット８８に加えることができる。ユニット８８からの上澄み液体（ｄｅｃａｎｔ）は、ライン９４を介してＡＴＡＤ反応器に供給される。

　ＡＴＡＤ処理後のバイオマスの一部は、前と同様に沈降してから取り出され、ライン６０を介して加水分解ユニット６２に戻され、加水分解された流れはライン６６を介してミキサ５４に供給される。ＡＴＡＤからの清浄にされたデカントは、上記したように、ライン７０を介してプラントへ戻し、あるいは養分除去装置７２へ導入することができる。処理されたデカントは、ライン７８を介してプラントへ戻される。

　従って、スラッジの形成を少なくするとともに、これを一層経済的で簡素化された処理で達成することができる、有機廃棄物およびスラッジ物質を処理する改良された方法に対する探求が継続されている。

　本発明によれば、有機廃棄物をＡＴＡＤ（自熱好気性消化）反応器に供給する工程と、前記有機廃棄物を前記ＡＴＡＤ反応器において生物消化に供してバイオマス（有機性廃棄物）と清澄なデカント（上澄み液体）を得る工程を有する有機廃棄物の処理方法が提供されている。この方法は、前記バイオマスの少なくとも一部を酸化して酸化された流出液を得る工程と、前記酸化流出液を前記ＡＴＡＤ反応器に戻す工程とを備えることを特徴とする構成に係る。

　本発明の好ましい実施例においては、前記方法は、前記清澄なデカントを前記ＡＴＡＤ反応器から周期的に取り出す工程を更に備えている。

　本発明の好ましい実施例においては、前記酸化工程は、前記バイオマスの前記少なくとも一部を化学的に酸化する。

　本発明の好ましい実施例においては、前記化学酸化工程は、フェントン試薬触媒の存在下で前記バイオマスの前記少なくとも一部を過酸化水素と接触させるように構成されている。

　本発明の好ましい実施例においては、前記フェントン試薬触媒は硫酸第一鉄からなる。

　本発明の好ましい実施例においては、前記方法は、前記酸化工程に先立ち前記バイオマスの前記少なくとも一部を前記清澄なデカントから分離する工程を更に備えている。

　本発明の好ましい実施例においては、前記化学酸化工程は約１乃至６のｐＨで行なわれる。前記化学酸化工程は約３．５のｐＨで行なうことができる。

　本発明の好ましい実施例においては、前記有機廃棄物は約４０乃至７０℃の温度で前記ＡＴＡＤ反応器において生物消化を受ける。前記バイオマスの前記少なくとも一部は約４０乃至７０℃の温度で酸化することができる。

　本発明の好ましい実施例においては、前記方法は、前記ＡＴＡＤ反応器の上流側で前記有機廃棄物を混合する工程を更に備えている。

　本発明によれば、更に、廃棄物をＡＡＤ（自熱嫌気性消化処理）容器に供給する工程と、前記廃棄物を前記ＡＡＤ容器において生物消化に供して第１のバイオマスと第１のデカントを得る工程と、前記第１のデカントを前記ＡＡＤ容器からＡＴＡＤ反応器へ供給する工程と、前記第１のデカントを前記ＡＴＡＤ反応器において生物消化に供して第２のバイオマスおよび／または第２のデカントを得る工程を有する廃棄物処理方法が提供されている。この方法は、前記第２のバイオマスの少なくとも一部を酸化して酸化された流出液を得る工程と、前記酸化流出液を前記ＡＡＤ容器に戻す工程とを備えることを特徴とする構成に係る。

　本発明の好ましい実施例においては、この方法は、前記酸化工程に先立ち前記第２のバイオマスの少なくとも一部を前記第２のデカントから分離する工程を更に備えている。

　本発明の好ましい実施例においては、前記酸化工程は前記第２のバイオマスの前記少なくとも一部を化学的に酸化する。

　本発明の好ましい実施例においては、前記酸化工程はフェントン試薬触媒の存在下で前記第２のバイオマスの少なくとも一部を過酸化水素と接触させる。

　本発明の好ましい実施例においては、前記フェントン試薬触媒は硫酸第一鉄からなる。

　本発明の好ましい実施例においては、前記化学酸化工程は約１乃至６のｐＨで行なわれる。化学酸化工程は約３．５のｐＨで行なうことができる。

　本発明の好ましい実施例においては、前記方法は、前記第２のデカントから窒素と燐を除去して清浄にされた清澄なデカントを得る構成を更に備えている。

　本発明の好ましい実施例においては、前記方法は、前記第１のバイオマスを前記ＡＡＤ容器から分離する工程と、前記第１のバイオマスの前記分離された部分を前記酸化工程に装填する工程とを更に備えている。

　本発明の好ましい実施例においては、前記方法は、前記ＡＡＤ容器の上流側で前記廃棄物を混合する工程を更に備えている。

　本発明の好ましい実施例においては、前記方法は、固形の廃棄物を前記混合工程の上流側で粉砕する工程を更に備えている。

　本発明の処理方法は、加水分解工程を利用する上記した米国特許第４，９１５，８４０号とは異なり、酸化工程を実施するので、下流側の処理に悪影響を及ぼす溶質固形分は生じない。これに対して、加水分解の場合には、多量の溶質固形分が生ずるので、下流側の種々の処理に悪影響を及ぼす重要な因子を提供する。更に、ＡＴＡＤ反応器の高温により生ずる可溶化が化学酸化工程の前に行なわれるので、この米国特許において見られる余剰または非効率をなくすことができる。

　上記のように、本発明においては、清澄なデカントをＡＴＡＤ反応器から周期的に取り出すことができる。好ましくは、固形分は、ＡＴＡＤバイオマスの形態をなす液体から分離され、次いで、ＡＴＡＤ反応器に戻され、清澄なデカンタはその後排出される。

　本発明においては、上記のように、有機廃棄物は約４０乃至７０℃の温度でＡＴＡＤ反応器において生物消化を受けることができるので、生物消化の際に生ずる熱のほかに、化学酸化工程の際にも熱が発生する。酸化工程に先立ち生ずる熱は、高分子成分の一層の酸化を触媒するのに使用され、実際に、上記した触媒の使用をなくすことができる場合がある。

　清澄なデカントから、窒素および燐を除去して、清浄にされた清澄なデカントを得ることができる。窒素は生物学的に除去され、燐は沈降により除去することができる。

　以下、本発明を図面について説明するが、図面においては、同じ参照番号は同じ要素を示している。図１は、少なくとも２％の固形分、好ましくは少なくとも４％の固形分を含むスラッジが、インプットライン５２を介してミキサ５４に装填され、次いでライン５６を介してＡＴＡＤ反応器ユニット５８に装填されるスラッジ処理装置５０を示す。ミキサ５４の動作については、後述する。

　ＡＴＡＤ反応器ユニット５８においては、上記米国特許第３，５４７，８１４号において説明されているような自熱高温（ｔｈｅｒｍｏｐｈｉｌｉｃ）好気性消化処理が４０乃至７０℃で行なわれる。空気その他の酸素含有気体、あるいは場合によっては硝酸塩が、適宜の流量でライン５９を介してＡＴＡＤ反応器５８に導入され、反応器において懸濁固形分の好気消化が行なわれる。周期的に、例えば、１日に１回、ＡＴＡＤ反応器ユニット５８は停止され、反応器内のバイオマスを静止期間中（好ましくは約１／２乃至１時間）沈降に供する。その後、沈降したバイオマスの一部、好ましくは、ＡＴＡＤ反応器のバイオマスの１乃至約１０％をＡＴＡＤユニット５８から抜き取り、ライン６０を介して酸化容器６２へ装填し、酸化処理に供する。

　酸化容器６２においては、好ましくは、化学酸化が行なわれる。これは、化学酸化体として過酸化水素を使用することにより行なうのが好ましい。ＡＴＡＤ反応器のバイオマスの酸化は、ｐＨを約１乃至６のレベル、好ましくは約３．５で一定に保持したバッチ式の撹拌反応器において行なうのが好ましく、ｐＨは、硫酸のような酸を所要量添加することにより調整することができる。酸化反応は、フェントン試薬（Ｆｅｎｔｏｎ’ｓ　ｒｅａｇｅｎｔ）、即ち、硫酸第一鉄の使用による触媒反応とすることができ、この触媒試薬は反応器に周期的に加えることができる。当然のことであるが、添加される硫酸第一鉄の量は反応器の処理能力によるが、一般には、このような触媒が使用される場合には、１リットルあたり約１００ｍｇ以下の量、好ましくは１リットルあたり約３乃至１００ｍｇ、最も好ましくは１リットルあたり約５乃至１０ｍｇの量である。しかしながら、上記したように、バイオマスの温度が十分に高い場合には、かかる触媒を加えることを必要とせずに、自動触媒反応を行なわせることができる場合もある。しかしながら、オゾンを電気的に発生してから酸化剤として導入するオゾン化のような他の周知の化学酸化処理、重クロム酸塩および過マンガン酸塩のような化学酸化利用剤、並びに、高温および高圧における湿潤空気酸化を採用することも可能であり、これらの技術はいずれも、ジンプロ（Ｚｉｍｐｒｏ）およびポルテウス（Ｐｏｒｔｅｕｓ）処理のような熱処理法として公知の商業的な処理である。

　酸化容器６２内においては、種々の化学成分が酸化される。即ち、種々の有機成分の中で、米国特許第５，１４１，６４６号の加水分解のような処理に従わない成分をはじめとする、沈降したバイオマスの種々の有毒成分が酸化される。これらには、複雑な炭化水素、あるいはＰＣＢなどのような著しく希釈された炭化水素を含む。これらの有毒成分の除去は、全体ベースで重要なばかりではなく、（以下において説明する実施例に係るＡＡＤ反応器とともに）ＡＴＡＤ反応器自体の効率を高めるのに寄与するものである。更に、扱いにくいあるいは著しい妨害作用を行なう有機物質の酸化により、ＡＴＡＤまたはＡＡＤ反応器中の問題の有毒成分の蓄積を防止することができるので、処理を一層効率的に行なうことができる。

　更にまた、強酸または強塩基を使用した加水分解反応においては、副反応の可能性があり、別の有毒成分を形成することが考えられる。かかる可能性も、本発明の酸化処理を使用することにより取り除くことができる。これらの酸化反応においては、従って、かかる有毒成分を最も基本的な成分に分解して、二酸化炭素を形成することができる。当然のことであるが、これは、加水分解反応を利用する場合には不可能である。

　従って、本発明の酸化処理を採用することにより、有機物質の化学的酸素要求量（ＣＯＤ）を実質上低下させることができるので、ＡＴＡＤ反応器の効率を向上させることができるとともに、全体の酸化要求を低減させることができる。従って、本発明の処理により得られる生成物の特性と経済的な節約の双方の面で有利となる。

　かくして、本発明は、全体的な面から見ると、ＣＯＤを少なくするとともに、処理が行なわれている沈降バイオマスに含まれる化学成分の有意の部分を可溶化させることができる。いずれにしても、酸化容器６２から出る酸化された流出液は、ライン６６を介してミキサ５４へ導入され、流出液はここでライン５２から供給されて到来するスラッジと混合される。かくして、供給到来スラッジもまた、酸化流を中和し、所望のｐＨに一層近づける。しかしながら、所要の場合には、酸または塩基をライン６８を介して添加することにより、ｐＨの調整を更に行なうことができる。

　更に、ミキサ５４に加えられる酸化されたスラッジは暖かいので、供給ライン５２からの到来スラッジの温度を高めることにより、加熱装置を別に設ける必要性をなくし、あるいは少なくともその必要性を低減させることができるので、コストを更に下げることができる。清浄にされた清澄なデカントは、周期的に、ＡＴＡＤユニット５８から取り出されるとともに、ライン７０を介してプラントへ戻される。ＡＴＡＤ処理した流出液はまた、ＡＴＡＤ処理したバイオマスをデカントから分離するために、清浄器、シックナー（ｔｈｉｃｋｅｎｅｒ）または限界ろ過器のような固形分セパレータに供給することもできる。分離されたＡＴＡＤバイオマスのある部分をＡＴＡＤ反応器に戻すこともでき、他の部分は酸化装置（図５参照）に給送することができる。ＡＴＡＤ処理したバイオマスのかかる分離は、生成物を更に下流の好気性生物処理に供しようとする場合に特に重要となる。高温での自熱好気性消化法により処理したバイオマスの有意の部分が下流側に存在すると、重大な負のインパクトを与えることになる。即ち、このＡＴＡＤ処理したバイオマスは、むしろ処理しにくく、このような下流側の生物処理装置において分解に対して抵抗を示す。これにより、これらの下流側の装置にこの物質が有意に堆積し、これらの処理の操作全体を妨害することになる。

　ミキサ５４に装填されるスラッジは約４％の固形分含量を有するのが好ましい。しかしながら、約２％まで低下する固形分のような一層低い固形分含量も、ＡＴＡＤ反応器での生物学的反応において生ずる熱が高温での操作に十分なものである場合のような、幾つかの場合には処理することができる。

　次に、図２について説明すると、図２には、図１に関して上記した実施例と同様であるが、デカントライン７０からの養分（ｎｕｔｒｉｅｎｔ）の除去を行なうことができる本発明の別の実施例が示されている。即ち、図２は、清浄にされたデカントをライン７０から受けて、窒素および燐を除去するように処理を行なう養分除去ステーション７２を示す。この実施例においては、化学薬品が、ライン７６を介して養分除去ステーション７２に添加されるとともに、燐酸／化学スラッジが酸化反応器６２にリサイクルされおよび／またはライン７４を介して取り出される。処理されたデカントは、次に、ライン７８を介してプラントに戻される。

　この実施例においては、燐は、沈澱によりデカントから除去されるのが好ましく、窒素は生物学的にあるいはアンモニアの空気ストリッピング（ａｉｒ　ｓｔｒｉｐｐｉｎｇ）のような他の適宜の手段により除去するのが好ましい。これまでは、窒素および追加の燐が消化の際にＡＴＡＤ反応器において生ずることは認識されていなかった。かくして、上記した米国特許第４，９１５，８４０号において提案されている態様での養分除去は、比較した場合には不十分である。養分の除去は、他の下流側処理工程において問題を生ずる。

　図３について説明すると、固体の有機廃棄物を処理する本発明の第３の実施例が示されている。この実施例は、図２と同様の構成を備えているが、更に、ミキサ５４の上流側に粉砕機を備えている。即ち、少なくとも４％の固形分を含む廃棄物の流れが、ライン８４を介して粉砕機８６に導入され、粉砕機８６はライン５２を介してミキサ５４に作動接続されている。粉砕機は、本実施例においては、粒度を小さくし、固形分を液体堆肥化（ｌｉｑｕｉｄ　ｃｏｍｐｏｓｔｉｎｇ）による生分解に一層適合することができる状態に変換するのに利用される。かくして、この装置は、かす、生ごみ、葉、刈り取った草などの処理に適したものとなる。本実施例の別の特徴は、水および／または養分を、所望の場合には、ライン６１を介してＡＴＡＤ反応器５８に加えることができる点にある。

　上記構成の有意の利点は、養分をある種の固形有機廃棄物に加える必要があるので、ＡＴＡＤ処理したバイオマスが酸化される上記した方法を利用すると、養分をミキサ５４を介してプロセスにリサイクルすることにより、化学的な取り扱いを行なうことができるということにある。

　図３に関して上記した養分除去工程も採用することができる。所望の場合には、好ましい最終生成物を、ライン７８を介してプラントに戻すことができる。

　図４には、本発明の別の実施例が、堆肥化に先立ってスラッジ／かすからメタンガスを取り出すエネルギ発生系として示されている。

　この実施例においては、約８％の固形分を含むスラッジ即ち固形廃棄物は、ライン８４を介して粉砕機８６に供給し、次いで、ライン５２を介してミキサ５４に供給することができる。その後、スラッジは、ライン５６を介して自熱嫌気性消化（ＡＡＤ）ユニット８８に給送され、ここで、メタンガスはライン９０を介して引き出される。所要の場合には、ライン９２を介して、ＡＡＤユニットからの沈降したバイオマスを酸化反応器６２において酸化し、次いで、ミキサ５４へ再循環することができる。必要であれば、過剰のスラッジをライン９３を介して酸化反応器６２から取り出すことができる。

　ＡＡＤユニット８８は、自熱嫌気性消化装置である。これは、より高いインプット固形分濃度を必要とし、かつ、嫌気であり、従って、酸素（エアレーション）が供給されない点を除き、ＡＴＡＤ反応器５８と同様のものである。ＡＡＤユニットは、堆肥化による最終安定化に先立ちスラッジまたはかすからエネルギを抽出するように構成されている。水および／または養分は、所望の場合には、ライン９６を介してＡＡＤユニットに加えることができる。ユニット８８からのＡＡＤ処理によるデカントは、ライン９４を介してＡＴＡＤ反応器５８に供給される。

　ＡＴＡＤ処理によるバイオマスの一部は、沈降して以前と同様に取り出され、ライン６０を介して酸化反応器６２へ戻され、酸化流はここからライン６６を介してミキサ５４に給送される。ＡＴＡＤ反応器からの清浄にされたデカントは、ライン７０を介してプラントに戻すことができ、あるいは、上記したように、養分除去装置７２に導入することができる。処理されたデカントは、ライン７６を介してプラントに戻すことができる。

　次に、図５について説明すると、図１に示す実施例と同様の別の実施例が示されており、この実施例においては、ライン７０を介して取り出されるデカントに対して固形分分離工程が適用される。即ち、図５は、清浄器、シックナーあるいは限外ろ過器にような固体分離器１０１を示し、デカントの流れに含まれるＡＴＡＤ処理によるバイオマスのような固形分は、分離器においてデカントから分離され、ライン１０３を介してＡＴＡＤ反応器にリサイクルされおよび／またはライン１０５を介して酸化反応器６２にリサイクルされる。清浄にされたデカントは、次に、ライン１０７を介してプラントに戻される。図５の他の構成は、図１に関して上記した実施例と同じ態様で構成することができる。

　本発明を特定の実施例に関して説明したが、これらの実施例は本発明を単に例示するものである。従って、数多くの修正を、例示した実施例に関して行なうことができるとともに、特許請求の範囲に記載の本発明の精神と範囲とから逸脱することなく別の態様で構成することができるものである。

発明の効果

　本発明の処理方法は、酸化工程を備えるので、加水分解を利用する場合とは異なり、下流側の処理に悪影響を及ぼす溶質固形分は生じることはない。更に、ＡＴＡＤ反応器の高温により生ずる可溶化が化学酸化工程の前に行なわれるので、処理を効率よく行なうことができる。従って、本発明は、スラッジの形成を少なくするとともに、かかるスラッジの低減を、一層経済的で簡素化された手順で達成することができる。

　本発明の一実施例に係る、酸化を利用した廃棄物処理プロセスを示す流れ系統ブロック図である。 　本発明に係る別の廃棄物処理プロセスを示す流れ系統ブロック図である。 　本発明に係る更に別の廃棄物処理プロセスを示す流れ系統ブロック図である。 　本発明に係る廃棄物処理プロセスの更に別の実施例を示す流れ系統ブロック図である。 　本発明に係る別の廃棄物処理プロセスを示す流れ系統ブロック図である。 　米国特許第４，９１５，８４０号に記載のスラッジの量を少なくする自熱好気消化ゾーンに加水分解介助体を有する活性スラッジ処理を示す工程系統ブロック図である。 　米国特許第５，１４１，６４６号に従って、ＡＴＡＤ反応器からのバイオマスの一部を加水分解容器において加水分解し、加水分解された流出物をＡＴＡＤ反応器の入力側に戻す活性スラッジ処理を示す工程系統ブロック図である。

符号の説明

　５０　処理装置
　５２　ライン
　５４　混合容器
　５６　ライン
　５８　ＡＴＡＤ反応器ユニット
　５９　ライン
　６０　ライン
　６２　酸化容器
　６６　ライン
　７０　ライン
　７２　養分除去ステーション
　７４　ライン
　７６　ライン
　７８　ライン
　８４　ライン
　８６　粉砕機
　８８　ＡＡＤユニット
　９０　ライン
　９２　ライン
　９４　ライン
　９６　ライン
　１０３　ライン
　１０５　ライン
　１０７　ライン

Claims (22)

1. 　有機廃棄物をＡＴＡＤ反応器に供給する工程と、前記有機廃棄物を前記ＡＴＡＤ反応器において生物消化に供してバイオマスと清澄なデカントを得る工程を有する有機廃棄物の処理方法において、前記バイオマスの少なくとも一部を酸化して酸化された流出液を得る工程と、前記酸化流出液を前記ＡＴＡＤ反応器に戻す工程とを備えることを特徴とする有機廃棄物の処理方法。
2. 　前記清澄なデカントを前記ＡＴＡＤ反応器から周期的に取り出す工程を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 　前記酸化工程は前記バイオマスの前記少なくとも一部を化学的に酸化することを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
4. 　前記化学酸化工程はフェントン試薬触媒の存在下で前記バイオマスの前記少なくとも一部を過酸化水素と接触させることを特徴とする請求項３に記載の方法。
5. 　前記フェントン試薬触媒は硫酸第一鉄からなることを特徴とする請求項４に記載の方法。
6. 　前記酸化工程に先立ち前記バイオマスの前記少なくとも一部を前記清澄なデカントから分離する工程を更に備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の方法。
7. 　前記化学酸化工程は約１乃至６のｐＨで行なわれることを特徴とする請求項３に記載の方法。
8. 　前記化学酸化工程は約３．５のｐＨで行なわれることを特徴とする請求項７に記載の方法。
9. 　前記有機廃棄物は約４０乃至７０℃の温度で前記ＡＴＡＤ反応器において生物消化を受けることを特徴とする請求項１に記載の方法。
10. 　前記バイオマスの前記少なくとも一部は約４０乃至７０℃の温度で酸化されることを特徴とする請求項９に記載の方法。
11. 　前記ＡＴＡＤ反応器の上流側で前記有機廃棄物を混合する工程を更に備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の方法。
12. 　廃棄物をＡＡＤ容器に供給する工程と、前記廃棄物を前記ＡＡＤ容器において生物消化に供して第１のバイオマスと第１のデカントを得る工程と、前記第１のデカントを前記ＡＡＤ容器からＡＴＡＤ反応器へ供給する工程と、前記第１のデカントを前記ＡＴＡＤ反応器において生物消化に供して第２のバイオマスおよび／または第２のデカントを得る工程を有する廃棄物処理方法において、前記第２のバイオマスの少なくとも一部を酸化して酸化された流出液を得る工程と、前記酸化流出液を前記ＡＡＤ容器に戻す工程とを備えることを特徴とする廃棄物の処理方法。
13. 　前記酸化工程に先立ち前記第２のバイオマスの少なくとも一部を前記第２のデカントから分離する工程を更に備えることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
14. 　前記酸化工程は前記第２のバイオマスの前記少なくとも一部を化学的に酸化することを特徴とする請求項１２に記載の方法。
15. 　前記酸化工程はフェントン試薬触媒の存在下で前記第２のバイオマスの少なくとも一部を過酸化水素と接触させることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
16. 　前記フェントン試薬触媒は硫酸第一鉄からなることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
17. 　前記化学酸化工程は約１乃至６のｐＨで行なわれることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
18. 　前記化学酸化工程は約３．５のｐＨで行なわれることを特徴とする請求項１７に記載の方法。
19. 　前記第２のデカントから窒素と燐を除去して清浄にされた清澄なデカントを得る工程を更に備えることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
20. 　前記第１のバイオマスを前記ＡＡＤ容器から分離する工程と、前記第１のバイオマスの前記分離された部分を前記酸化工程に装填する工程とを更に備えることを特徴とする請求項１２乃至１４のいずれかに記載の方法。
21. 　前記ＡＡＤ容器の上流側で前記廃棄物を混合する工程を更に備えることを特徴とする請求項１２乃至１４のいずれかに記載の方法。
22. 　固形の廃棄物を前記混合工程の上流側で粉砕する工程を更に備えることを特徴とする請求項２１に記載の方法。

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