JP2006281095A

JP2006281095A - 有機性廃棄物処理方法

Info

Publication number: JP2006281095A
Application number: JP2005104596A
Authority: JP
Inventors: Shinichiro Wakahara; 慎一郎若原; Tetsuya Yamamoto; 哲也山本
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 2005-03-31
Filing date: 2005-03-31
Publication date: 2006-10-19

Abstract

【課題】有機性廃棄物のメタン発酵後の発酵汚泥を脱窒するための有機炭素源を有機性廃棄物の可溶化液から得るときに、固形状有機性廃棄物を生物学的脱窒のための有機炭素源として利用可能にすると共に、脱窒槽への可溶化液の供給量を適正にし、かつスカム等の発生原因となる固形物の供給を防止する。
【解決手段】有機性廃棄物を可溶化槽１にて可溶化し、固液分離機２にて固液分離し、分離液を貯留槽３に貯留し、その一部をメタン発酵槽４に供給する。貯留した分離液の他の一部は発酵汚泥の脱窒素槽７に供給し、有機炭素源として利用する。脱窒素槽７内のＯＲＰの計測値、硝化槽８内のｐＨの計測値とＤＯの計測値を用いて、貯留槽３から脱窒素槽７へ供給する分離液の量をポンプ10により制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、生ごみ等の有機性廃棄物の処理方法に関し、詳細にはメタン発酵後の発酵汚泥又はそれを固液分離した分離液の脱窒に必要な有機炭素源を有機性廃棄物処理系内で獲得する有機性廃棄物処理方法に関する。

生ごみ等の有機性廃棄物を資源化処理する方法として、堆肥化やメタン発酵によるガス化が知られている。この資源化処理においては、有機性廃棄物をメタン発酵させ、有機性廃棄物に含まれる炭素成分及び水素成分をメタンガスとして回収する。メタン発酵処理後の発酵汚泥（消化汚泥）は固液分離し、固形物については堆肥化し、分離液は生物学的脱窒処理及び活性炭等を用いた高度処理を施した後に放流する。

ここで、有機性廃棄物に含まれている窒素成分はその殆どがメタン発酵処理後の発酵汚泥中に残留してしまうため、発酵汚泥を固液分離した分離液は窒素過多となり、ＢＯＤ（生化学的酸素要求量）／Ｎ（窒素）比が低くなっている。前述した生物学的脱窒処理では、無酸素条件下において、通性嫌気性細菌の作用により酸化態窒素を還元して窒素ガスに変換するので、水素供与体としての有機炭素源が必要となるが、発酵汚泥から分離した分離液は炭素成分が減少しているため、一般的には有機炭素源としてメタノールを資源化処理系外から添加しており、そのためコストが高くなっている。

そこで、水素供与体としての有機炭素源を有機性廃棄物処理系内で獲得するようにした有機性廃棄物処理方法が提案されている（特許文献１参照）。この有機性廃棄物処理方法の一実施形態（特許文献１の図１）では、有機性廃棄物から夾雑物を除去し、スクリュープレス型搾汁機等にて搾汁液と脱水固形物とに分離し、搾汁液をメタン発酵槽に供給すると共に脱水固形物を酸発酵させて可溶化し、可溶化物の一部を生物学的脱窒処理槽へ供給している。また、他の実施形態（特許文献１の図２）では、有機性廃棄物から夾雑物を除去し、スクリュープレス型搾汁機等にて搾汁液と脱水固形物とに分離し、搾汁液をメタン発酵槽に供給すると共に脱水固形物を酸発酵させて可溶化し、可溶化物を再び前記有機性廃棄物と共に搾汁液と脱水固形物とに分離し、その搾汁液の一部を生物学的脱窒処理槽へ供給し、残部をメタン発酵槽へ供給している。
特許第３２７６１３９号公報

しかしながら、例えば生ごみのような、そのままでは固液分離できない有機性廃棄物においては、可溶化物を搾汁液と脱水固形物とに分離せずに生物学的脱窒処理槽へ供給する場合は、スカムの発生や槽内での沈殿、配管の閉塞等の機械的トラブルを引き起こすおそれがある。また、可溶化物を搾汁液と脱水固形物とに分離し、その搾汁液の一部を生物学的脱窒処理槽へ供給する場合は、以下のような問題がある。生物学的脱窒処理に必要な有機炭素源の量は日々変動するので、必要量を予め把握することは困難である。
生物学的脱窒素工程へ供給する有機炭素源の量をスクリュープレス型搾汁機への可溶化物の供給量で調節し、分離後の搾汁液の全量を生物学的脱窒素工程に供給する方法では、必要な有機炭素源の量に応じて、分離する可溶化物の量を調節することが困難である。また、有機性廃棄物や嫌気消化工程流出液などと可溶化物を混合し、同一工程で搾汁を行い、搾汁液の一部を生物学的脱窒素工程に導くようにした場合にも、搾汁液の成分が変化しやすくなる。また、ＢＯＤ／Ｎ比が低い嫌気性消化工程流出液と混合することにより、有効な有機炭素源濃度が低下する。必要な有機炭素源の量に応じて、これらのことから供給量を調節することが困難である。
よって、このような搾汁液の一部を供給する装置を設置する場合は、最大供給量を基準にしているため、供給量が過剰となることで脱窒処理のＢＯＤ負荷が増大すると共に、メタン発酵槽へ供給する搾汁液が減少することでメタンガス発生量の低下を招く。さらに、何れの場合も、スクリュープレス型搾汁機等にて搾汁液と脱水固形物とに分離後の脱水固形物を可溶化しているが、生ごみ等の固形状有機性廃棄物はその殆どが固形分であるため、スクリュープレス型搾汁機等にて分離することは困難である。つまり、従来は液状有機性廃棄物のみが脱窒のための有機炭素源として利用できたに過ぎず、固形状有機性廃棄物は利用できない。

本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、その第１の目的は、有機性廃棄物のメタン発酵後の発酵汚泥又はそれを固液分離した分離液を脱窒するための有機炭素源を有機性廃棄物の可溶化液から得るようにした有機性廃棄物処理方法において、固形状有機性廃棄物を生物学的脱窒のための有機炭素源として利用可能にすることであり、第２の目的は、脱窒処理槽への可溶化物の供給量を適正化し、かつスカム等の発生原因となる固形物の供給を防止することである。

請求項１に係る発明は、固形状有機性廃棄物を可溶化して可溶化物を生成する工程と、該可溶化物を固形物と分離液とに分離する工程と、該分離液の一部を原料としてメタン発酵を行う工程と、前記分離液の他の一部を有機炭素源として前記メタン発酵後の発酵汚泥又は該発酵汚泥を固液分離した分離液の生物学的脱窒処理を行う工程とを備えたことを特徴とする有機性廃棄物処理方法である。
請求項２に係る発明は、請求項１記載の有機性廃棄物処理方法において、前記生物学的脱窒処理を行う処理槽の酸化還元電位又はｐＨ又は溶存酸素の計測値に応じて前記処理槽へ供給する前記分離液の量を制御する工程とを備えたことを特徴とする有機性廃棄物処理方法である。
請求項３に係る発明は、請求項１記載の有機性廃棄物処理方法において、前記発酵汚泥の一部を前記可溶化物を生成する可溶化槽に供給することを特徴とする有機性廃棄物処理方法である。

（作用）
請求項１に係る発明によれば、固形状有機性廃棄物を可溶化し、可溶化物を固液分離し、分離液を生物学脱窒処理の処理槽に供給する。この分離液はＢＯＤ／Ｎ比が高く、脱窒の水素供与体として最適であるから、固形状有機性廃棄物の処理を行うときに、発酵汚泥又は発酵汚泥を固液分離した分離液の脱窒のための有機炭素源を処理系内から獲得できる。
請求項２に係る発明によれば、固形状有機性廃棄物を可溶化し、可溶化物を固液分離し、分離液を生物学脱窒処理の処理槽に供給するときに、処理槽の酸化還元電位又はペーハ又は溶存酸素の計測値に応じて供給量を制御するので、生物学脱窒処理の必要量に応じた量の分離液を供給することができる。このため、固形状有機性廃棄物の処理を行うときに、発酵汚泥又は発酵汚泥を固液分離した分離液の脱窒のための有機炭素源を処理系内から獲得できると共に、供給量の過剰による脱窒処理のＢＯＤ負荷増大と、メタン発酵槽へ供給する分離液の減少によるメタンガス発生量の低下とを防止できる。
請求項３に係る発明によれば、可溶化槽に供給された発酵汚泥中の菌により有機性廃棄物の可溶化が促進される。

本発明によれば、固形状有機性廃棄物を生物学的脱窒のための有機炭素源として利用可能になると共に、可溶化液の供給量の過剰による脱窒処理のＢＯＤ負荷増大と、メタン発酵槽へ供給する分離液の減少によるメタンガス発生量の低下とを防止できる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は本発明の実施形態に係る有機性廃棄物処理装置の構成を示す図である。この有機性廃棄物処理装置は、図示されていない前処理装置の後段側の処理ラインａに接続された可溶化槽１と、可溶化槽１の後段側の処理ラインｂに接続された、スクリュープレス装置等からなる固液分離機２と、固液分離機２の後段側の処理ラインｃに接続された貯留槽３と、貯留槽３の後段側の処理ラインｄに接続されたメタン発酵槽４と、メタン発酵槽４の後段側の処理ラインｅに接続されたスクリュープレス装置等からなる脱水機５と、脱水機５の後段側の処理ラインｆに接続された雑排水槽６と、雑排水槽６の後段側の処理ラインｇに接続された脱窒素槽７と、脱窒素槽７の後段側の処理ラインｈに接続された硝化槽８と、硝化槽８の後段側の処理ラインｉに接続された汚泥沈殿槽９とを備えている。

また、メタン発酵槽４と可溶化槽１とは処理ラインｊにより、貯留槽３と脱窒素槽７とは処理ラインｋにより、硝化槽８と脱窒素槽７とは処理ラインｍにより接続されている。これらの処理ラインは液体又は固形物の輸送配管等であり、処理ラインｋにはそのラインの流量を制御するためのポンプ10が設けられている。さらに、硝化槽８には硝化槽８内に空気を供給するための曝気ブロワ11が接続されている。また、脱窒素槽７にはＯＲＰ（酸化還元電位）計測手段12が設けられており、硝化槽８にはｐＨ（ペーハ）計測手段13及びＤＯ（溶存酸素）計測手段14が設けられている。これらの計測手段の出力を単独又は適宜組み合わせ、それらの計測値が所要の値になるように、ポンプ10の動作を制御できるように構成されている。

以上の構成を有する有機性廃棄物処理装置において、可溶化槽１の入力側の処理ラインａには、図示されていない前処理装置の粉砕機でビニール等の収納袋から取り出され、さらに分別機でビニール等の夾雑物が分離・除去された生ごみが供給される。生ごみはその全量が可溶化槽１に投入される。可溶化槽１は、内部に有機物を可溶化する菌が繁殖するように温度等が維持された槽であり、槽内で生ごみ中の有機物をたとえば低級（炭素数６以下）な化合物に変換させることにより可溶化して可溶化液にする。また、可溶化槽１にはメタン発酵槽４内の発酵汚泥の一部が処理ラインｊを通して返送されており、発酵汚泥内の通性嫌気性細菌が可溶化を促進する。

可溶化槽１で生成された可溶化液は処理ラインｂを経て固液分離機２に供給され、夾雑物（固形物）と分離液とに分別される。そして、夾雑物は図示されていない夾雑物ホッパへ送られ、分離液は処理ラインｃを経て貯留槽３に供給される。貯留槽３に供給された分離液の一部は処理ラインd を経てメタン発酵槽４に供給され、残りの部分は処理ラインｋを経て脱窒素槽７に供給される。

メタン発酵槽４は、温度、ｐＨ等が有機性廃棄物からメタンを生成するメタン菌が生息できる環境に設定されており、処理ラインd を経て供給された分離液がメタン発酵され、メタンガスと発酵汚泥とが得られる。得られたメタンガス（ＣＨ₄）は系外に排出され、燃料等として利用される。発酵汚泥は、その一部が処理ラインｊを経て可溶化槽１へ返送され、残りは処理ラインｅを経て脱水機５に供給される。脱水機５では発酵汚泥を脱水ケーキと分離液とに分別する。分離された脱水ケーキは系外へ排出されて、堆肥等として利用され、分離液は雑排水槽６に供給される。

雑排水槽６によりゴミ除去処理を受けた分離液は処理ラインｇを経て脱窒素槽７に供給される。脱窒素槽７は処理ラインｈにより後段の硝化槽８に接続され、処理ラインｍにより硝化槽８の硝化液が供給されて、硝化液が循環するように構成されている。硝化槽８では、処理ラインｇを経て脱窒素槽７に供給された発酵汚泥中のアンモニア性窒素が亜硝酸菌及び硝酸菌の作用により、硝酸性窒素に変換される。この硝酸性窒素は処理ラインｍを経て脱窒素槽７へ供給され、通性嫌気性細菌である脱窒細菌により、窒素ガス（Ｎ₂）に変換され、系外へ排出される。この脱窒時に、処理ラインｋを経て供給された分離液が有機炭素源となる。

ここで、脱窒素槽７における脱窒、及び硝化槽８における硝化が適切な状態で行われるようにするため、処理ラインｋから脱窒素槽７へ供給する分離液の量が過多でも過小でもない適正な値にすることが望ましい。そこで、本実施形態では、脱窒素槽７に設けたＯＲＰ計測手段12で計測した脱窒素槽７内の硝化液のＯＲＰ値、硝化槽８に設けたｐＨ計測手段13で計測した硝化槽８内の硝化液のｐＨ値、硝化槽８に設けたＤＯ計測手段14で計測した硝化槽８内の硝化液のＤＯ値の何れか一つ、又は複数の組み合わせに基づいて、それらの計測値が適切なものになるようにポンプ10の速度制御を行うことにより、処理ラインｋから脱窒素槽７へ供給する分離液の量を最適な値に制御している。

脱窒処理を受けた分離液は処理ラインｉを経て汚泥沈殿槽９に供給され、上澄み液は処理水として外部へ放流される。

以上説明したように、本実施形態に係る有機性廃棄物処理装置によれば、可溶化液を固液分離して分離液を脱窒素槽７へ供給しているので、スカムの発生や槽内での沈殿、配管の閉塞等の機械的トラブルを防止できる。また、脱窒素槽７内の硝化液のＯＲＰ計測値、硝化槽８内の硝化液のｐＨ値又はＤＯ値を用いて、貯留槽３から脱窒素槽７へ供給するので、可溶化液の供給量の過剰による脱窒処理のＢＯＤ負荷増大と、メタン発酵槽へ供給する分離液の減少によるメタンガス発生量の低下を防止できる。さらに、メタン発酵後の発酵汚泥の一部を可溶化槽へ返送し、可溶化を促進することにより、発酵汚泥を有効を活用できる。また、固液分離を施していない有機性廃棄物の全量を可溶化するので、生ごみ等の固形状有機性廃棄物を処理するときに、固形状有機性廃棄物を生物学的脱窒のための有機炭素源として利用できる。

本発明の実施形態に係る有機性廃棄物処理装置の構成を示す図である。

符号の説明

１・・・可溶化槽、２・・・固液分離装置、４・・・メタン発酵槽、７・・・脱窒素槽、８・・・硝化槽、10・・・ポンプ、12・・・ＯＲＰ計測手段、13・・・ｐＨ計測手段、14・・・ＤＯ計測手段。

Claims

固形状有機性廃棄物を可溶化して可溶化物を生成する工程と、該可溶化物を固形物と分離液とに分離する工程と、該分離液の一部を原料としてメタン発酵を行う工程と、前記分離液の他の一部を有機炭素源として前記メタン発酵後の発酵汚泥又は該発酵汚泥を固液分離した分離液の生物学的脱窒処理を行う工程とを備えたことを特徴とする有機性廃棄物処理方法。
請求項１記載の有機性廃棄物処理方法において、
前記生物学的脱窒処理を行う処理槽の酸化還元電位又はｐＨ又は溶存酸素の計測値に応じて前記処理槽へ供給する前記分離液の量を制御する工程とを備えたことを特徴とする有機性廃棄物処理方法。
請求項１記載の有機性廃棄物処理方法において、
前記発酵汚泥の一部を前記可溶化物を生成する可溶化槽に供給することを特徴とする有機性廃棄物処理方法。