JP2006052096A

JP2006052096A - 液肥製造方法

Info

Publication number: JP2006052096A
Application number: JP2004232855A
Authority: JP
Inventors: Tetsushi Wakabayashi; 哲史若林; Shinichiro Wakahara; 慎一郎若原
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 2004-08-10
Filing date: 2004-08-10
Publication date: 2006-02-23

Abstract

【課題】膜分離装置の負荷を抑制しつつ発酵残渣を膜分離してＳＳ、細菌類、原虫、ポリマー等を含まない衛生的で安全性の高い液肥を製造する液肥製造方法を提供する。
【解決手段】浸漬型膜分離装置４を有する膜分離槽３と脱水機７からなる処理系において、有機性廃棄物をメタン発酵させた後の発酵残渣をメタン発酵槽１から膜分離槽３に導入し、膜分離槽３の濃縮液を脱水機７へ取り出すとともに、脱水機７の脱水ろ液の一部もしくは全量を膜分離槽３へ返送して膜分離槽３の濃縮液のＳＳ濃度の上昇を抑制しつつ、浸漬型膜分離装置４により発酵残渣を膜分離して膜ろ液を液肥として取り出す。
【選択図】図１

Description

本発明は液肥製造方法に関し、有機性廃棄物のメタン発酵後の発酵残渣から液肥を製造し、発酵残渣処理の負荷低減と発酵残渣の有効利用を図る技術に係るものである。

従来、有機性廃棄物のメタン発酵後の発酵残渣（消化汚泥）は、凝集剤を注入して後に脱水機等で脱水しており、脱水機から排出する脱離液（ろ液）は水処理施設で水処理し、脱水ケーキは産業廃棄物処理、焼却処理、堆肥化施設などでそれぞれ処理していた。

このメタン発酵後の発酵残渣に含まれた肥効成分を利用する方法として、特許文献１もしくは特許文献２に記載するものがある。
特許文献１には、メタン発酵槽を直接に土壌散布に利用することや、メタン発酵槽から取り出した発酵残渣に凝集剤を添加して凝集沈殿によって固形分を分離し、さらに発酵残渣を精密濾過装置において固形分、細菌類を分離除去し、除去した固形分などをメタン発酵槽に戻し、精密濾過装置で固形分や細菌類を除去したろ液を逆浸透膜装置に供給し、逆浸透膜装置において精密濾過装置のろ液から水分を分離して肥料成分を濃縮することが開示されている。

また、特許文献２には、バイオ発酵槽から排出する懸濁液を脱水機に供給し、脱水機において懸濁液から水分を分離し、脱水機で脱離したろ液を浄化手段で浄化し、浄化液を加熱して殺菌処理することにより液肥を生成することが開示されている。
特開２００２−１３７９７９特開２００３−２２５６３６

しかし、特許文献１に開示するものでは、凝集沈殿によって固形分を除去することで精密濾過装置における負荷を軽減しているが、精密濾過装置で固形分や細菌類を除去した脱離液には未反応の凝集剤が混入しており、この精密濾過装置のろ液を液肥として利用する場合に安全性に問題がある。

また、特許文献２に開示するものでは、脱水機から排出する脱離液を浄化手段で浄化しているが、この浄化液には細菌類が含まれるので、浄化液を加熱して殺菌処理することが安全な液肥を製造するうえで必要となり、加熱設備や消費電力に要するコストが問題となる。

本発明は上記した課題を解決するものであり、膜分離装置の負荷を抑制しつつ発酵残渣を膜分離してＳＳ、細菌類、原虫、ポリマー等を含まない衛生的で安全性の高い液肥を製造する液肥製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１に係る本発明の液肥製造方法は、浸漬型膜分離装置を有する膜分離槽と脱水機からなる処理系において、有機性廃棄物をメタン発酵させた後の発酵残渣をメタン発酵槽から膜分離槽に導入し、膜分離槽内の濃縮液を脱水機へ取り出すとともに、脱水機の脱水ろ液の一部もしくは全量を膜分離槽へ返送して膜分離槽内の濃縮液のＳＳ濃度の上昇を抑制しつつ、浸漬型膜分離装置により発酵残渣を膜分離して膜ろ液を液肥として取り出すものである。

請求項２に係る本発明の液肥製造方法は、浸漬型膜分離装置を有する膜分離槽と脱水機からなる処理系において、有機性廃棄物をメタン発酵させた後の発酵残渣をメタン発酵槽から脱水機へ導入し、脱水機の脱水ろ液の一部もしくは全量を膜分離槽に導入し、膜分離槽内の濃縮液を脱水機へ循環させて膜分離槽内の濃縮液のＳＳ濃度の上昇を抑制しつつ、浸漬型膜分離装置により脱水ろ液を膜分離して膜ろ液を液肥として取り出すものである。

請求項３に係る本発明の液肥製造方法は、浸漬型膜分離装置を有する膜分離槽と脱水機からなる処理系において、有機性廃棄物をメタン発酵させた後の発酵残渣をメタン発酵槽から脱水機へ導入し、脱水機の脱水ろ液を膜分離槽に導入して浸漬型膜分離装置により膜分離した膜ろ液を液肥として取り出す液肥取出工程と、膜分離槽内の濃縮液を凝集剤の添加後に脱水機へ導入して脱水し、脱水ろ液および脱水ケーキを処理系外へ排出する後処理工程とを順次に行うものである。

本発明によれば、膜ろ液を液肥として取り出し、脱水機の脱水ろ液の一部もしくは全量を膜分離槽へ返送して膜分離槽内の濃縮液のＳＳ濃度の上昇を抑制することで、膜分離装置の負荷を抑制し、フラックスの低下を抑制しながら発酵残渣を膜分離してＳＳ、細菌類、原虫等を含まない衛生的で安全性の高い液肥を得ることができ、脱水機の後段の水処理施設の負荷を低減することができる。

また、膜分離槽内の濃縮液を脱水機へ返送し、脱水ろ液を膜分離槽へ循環させて膜分離槽内の濃縮液のＳＳ濃度の上昇を抑制することで、フラックスを大きく維持しながら発酵残渣を膜分離してＳＳ、細菌類、原虫等を含まない衛生的で安全性の高い液肥を得ることができ、浸漬型膜分離装置の小型化を図ることができる。

また、液肥取出工程と後処理工程とを分けて行うことで、膜分離槽内のＳＳ濃度の上昇を抑制し、フラックスを大きく維持しながら発酵残渣を膜分離してＳＳ、細菌類、原虫等およびポリマー（凝集剤）を全く含まない衛生的で安全性の高い液肥を得ることができ、浸漬型膜分離装置の小型化を図ることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１において、メタン発酵槽１に投入する有機性廃棄物としては、栽培残渣、生ゴミ、畜産糞尿等である。メタン発酵槽１のメタン発酵残渣はＳＳが多く、アンモニア態窒素、リン、カリウム、カルシウムを多く含む。

このメタン発酵槽１のメタン発酵残渣を発酵残渣供給系２を通して膜分離槽３に導入し、膜分離槽３に設けた浸漬型膜分離装置４によってメタン発酵残渣を膜分離する。浸漬型膜分離装置４を透過した膜ろ液は膜ろ液取出系５を通して液肥として取り出す。

一方、膜分離槽３に残るメタン発酵残渣の濃縮液を余剰汚泥排出系６を通して脱水機７へ導入し、凝集剤（ポリマー）を添加して脱水する。
脱水機７から排出する脱水ろ液は、一部を脱水ろ液返送系８を通して膜分離槽３へ返送して残りを脱水ろ液排出系９を通して水処理施設に送るか、もしくは全量を脱水ろ液返送系８を通して膜分離槽３へ返送し、脱水機７から脱水ケーキ排出系１０を通して脱水ケーキとして排出する固形分は堆肥化施設へ送る。

浸漬型膜分離装置４の運転に際しては、膜分離槽３の濃縮液を脱水機７へ取り出すとともに、脱水機７の脱水ろ液の一部もしくは全量を膜分離槽３へ返送して膜分離槽３の濃縮液のＳＳ濃度の上昇を抑制する。このことで、浸漬型膜分離装置４の負荷を抑制し、フラックスの低下を抑制しながら発酵残渣を膜分離してＳＳ、細菌類、原虫等を含まない衛生的で安全性の高い液肥を得ることができ、脱水機７の後段の水処理施設の負荷を低減することができる。

脱水ろ液を返送しない場合、投入量に対する液肥の生産割合が増えるほど、膜分離槽内のＴＳ濃度が高くなる。
例えば、ＴＳ濃度３％の原料を膜分離する場合を例に挙げると、必要液肥量が０．１Ｑの場合、膜分離槽内のＴＳ濃度は３．３％となる。必要液肥量が０．３Ｑの場合、膜分離槽内のＴＳ濃度は４．３％となる。

ＴＳ濃度と膜の透過流速には重要な関係があり、ある値を超えると急激に透過流速が減少する。例えば、ＴＳ濃度が６％を越えると急激にＦｌｕｘが低下し、ほぼゼロになる。畜産糞尿のメタン発酵の場合、発酵汚泥の濃度が高く、そのまま膜分離槽に投入しても投入量の１０％程度しか液肥が生産できない。つまり、脱水ろ液の返送なしでは、汚泥濃度の上昇により液肥の生産量が制限されてしまう。

本発明では、脱水ろ液を膜分離槽に返送することにより、膜分離槽内のＴＳ濃度を低く抑え、必要なＦｌｕｘを確実に確保することができる。
本発明を採用した施設を設計する場合、液肥の最大需要に見合う膜分離設備を設計することになるが、この時の設計膜Ｆｌｕｘ性能を確保するのに脱水ろ液の返送は有効である。すなわち、脱水ろ液を返送し、膜分離槽内の汚泥濃度を任意にコントロールすることにより、設計膜Ｆｌｕｘを確実に発揮することができる。

返送なしでは、汚泥濃度の上昇によるＦｌｕｘの急激な低下により、必要な膜の枚数も急激に増加するため、施設の大きさやランニングコストが増加する。
図２は本発明の他の実施の形態を示すものであり、先の実施の形態と同様の作用を行う構成要素には同一符号を付して説明を省略する。

メタン発酵槽１のメタン発酵残渣は発酵残渣供給系２を通して脱水機７へ導入し、凝集剤（ポリマー）を添加して脱水する。脱水機７から排出する脱水ろ液は、一部を脱水ろ液供給系１１を通して膜分離槽３に導入して残りを脱水ろ液排出系９を通して水処理施設へ送るか、もしくは全量を脱水ろ液供給系１１を通して膜分離槽３に導入する。脱水機７から脱水ケーキ排出系１０を通して脱水ケーキとして排出する固形分は堆肥化施設へ送る。

膜分離槽３では浸漬型膜分離装置４によって脱水ろ液を膜分離し、浸漬型膜分離装置４を透過した膜ろ液は膜ろ液取出系５を通して液肥として取り出す。一方、膜分離槽３に残る濃縮液は余剰汚泥排出系６を通して脱水機７へ返送する。

浸漬型膜分離装置４の運転に際しては、膜分離槽内の濃縮液を脱水機へ返送し、脱水ろ液を膜分離槽３へ循環させて膜分離槽３の濃縮液のＳＳ濃度の上昇を抑制することで、フラックスを大きく維持しながら発酵残渣を膜分離してＳＳ、細菌類、原虫等を含まない衛生的で安全性の高い液肥を得ることができ、浸漬型膜分離装置４の小型化を図ることができる。

図３は本発明の他の実施の形態を示すものであり、先の実施の形態と同様の作用を行う構成要素には同一符号を付して説明を省略する。
第１の液肥取出工程において、メタン発酵槽１のメタン発酵残渣を発酵残渣供給系２を通して脱水機７へ導入し、凝集剤（ポリマー）を添加することなく無薬注で脱水する。脱水機７から排出する脱水ろ液は、一部を脱水ろ液供給系１１を通して膜分離槽３に導入して残りを脱水ろ液排出系９を通して水処理施設へ送るか、もしくは全量を脱水ろ液供給系１１を通して膜分離槽３に導入する。脱水機７から脱水ケーキ排出系１０を通して脱水ケーキとして排出する固形分は堆肥化施設へ送る。

膜分離槽３では浸漬型膜分離装置４によって脱水ろ液を膜分離し、浸漬型膜分離装置４を透過した膜ろ液は膜ろ液取出系５を通して液肥として取り出す。一方、膜分離槽３に残るメタン発酵残渣の濃縮液は余剰汚泥排出系６を通して汚泥貯留槽１２に一旦貯留する。

第２の液肥取出工程において、汚泥貯留槽１２の濃縮液を凝集剤（ポリマー）の添加後に脱水機７へ導入して脱水し、脱水ケーキ排出系１０を通して脱水ケーキを排出し、脱水ろ液の全量を脱水ろ液排出系９を通して水処理施設へ送る。

このように、液肥取出工程と後処理工程とを分けて行うことで、膜分離槽３のＳＳ濃度の上昇を抑制し、フラックスを大きく維持しながら発酵残渣を膜分離してＳＳ、細菌類、原虫等およびポリマー（凝集剤）を全く含まない衛生的で安全性の高い液肥を得ることができ、浸漬型膜分離装置の小型化を図ることができる。

本発明の実施の形態における液肥製造方法を示すフローシート図本発明の他の実施の形態における液肥製造方法を示すフローシート図本発明の他の実施の形態における液肥製造方法を示すフローシート図

符号の説明

１メタン発酵槽
２発酵残渣供給系
３膜分離槽
４浸漬型膜分離装置
５膜ろ液取出系
６余剰汚泥排出系
７脱水機
８脱水ろ液返送系
９脱水ろ液排出系
１０脱水ケーキ排出系
１１脱水ろ液供給系
１２汚泥貯留槽

Claims

浸漬型膜分離装置を有する膜分離槽と脱水機からなる処理系において、有機性廃棄物をメタン発酵させた後の発酵残渣をメタン発酵槽から膜分離槽に導入し、膜分離槽内の濃縮液を脱水機へ取り出すとともに、脱水機の脱水ろ液の一部もしくは全量を膜分離槽へ返送して膜分離槽内の濃縮液のＳＳ濃度の上昇を抑制しつつ、浸漬型膜分離装置により発酵残渣を膜分離して膜ろ液を液肥として取り出すことを特徴とする液肥製造方法。
浸漬型膜分離装置を有する膜分離槽と脱水機からなる処理系において、有機性廃棄物をメタン発酵させた後の発酵残渣をメタン発酵槽から脱水機へ導入し、脱水機の脱水ろ液の一部もしくは全量を膜分離槽に導入し、膜分離槽内の濃縮液を脱水機へ循環させて膜分離槽内の濃縮液のＳＳ濃度の上昇を抑制しつつ、浸漬型膜分離装置により脱水ろ液を膜分離して膜ろ液を液肥として取り出すことを特徴とする液肥製造方法。
浸漬型膜分離装置を有する膜分離槽と脱水機からなる処理系において、有機性廃棄物をメタン発酵させた後の発酵残渣をメタン発酵槽から脱水機へ導入し、脱水機の脱水ろ液を膜分離槽に導入して浸漬型膜分離装置により膜分離した膜ろ液を液肥として取り出す液肥取出工程と、膜分離槽内の濃縮液を凝集剤の添加後に脱水機へ導入して脱水し、脱水ろ液および脱水ケーキを処理系外へ排出する後処理工程とを順次に行うことを特徴とする液肥製造方法。