JP2008086869A - 有機性廃棄物処理装置及び有機性廃棄物処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
従来廃棄されていた固液分離装置にて分離された難分解性固形物に対し、再度嫌気性消化を行って有機性廃棄物の分解効率を向上させる。
【解決手段】
有機性廃棄物を嫌気性消化槽２にて嫌気性消化し，嫌気性消化槽２からの流出液を固液分離装置３にて固液分離し、前記固液分離装置３にて分離された難分解性固形物１３を前記嫌気性消化槽２や乾式嫌気性消化槽５に送出して再分解を行う。
また、前記固液分離された難分解性固形物１３に対し乾式嫌気性消化を行うとき、事前に嫌気性消化を行うことでＶＦＡの発生を防止して分解効率を向上させる。
【選択図】図６

Description

本発明は、難分解性物質を含む被処理物質の嫌気性消化法を用いた有機性廃棄物処理装置及び有機性廃棄物処理方法に関する。

例えば生ゴミ等の有機性廃棄物は従来、含水率を調節した後、焼却処理するなどの方法で処分されてきたが、地球環境保全の観点から、メタンガス等の有価物を回収するための生物反応処理方法が広く利用され始めている。生物反応処理方法は、環境に対して温和な条件で処理が可能な反面、処理に時間がかかり設備が大規模化し、また、被処理物が生物的に分解困難な物質、分解可能な物質と分解し難い物質が物理的に不可分な状態で結合した物質（難分解性物質という）を含む場合は処理が難しいなどの問題がある。

そこで、生ゴミのように、難分解性物質が含まれる固形物や発酵不適物を含んでいる被処理物を嫌気性処理する場合には、固形物を破砕し、生ゴミに混じっている石、ビニール袋、金属断片のような発酵不適物をスクリーンや除渣手段によって除去した後に、可溶化槽で可溶化した後メタン発酵槽で嫌気性処理を行い、メタン発酵槽に蓄積した未分解の固形物をメタン発酵槽の底部から取り除く処理を行うものが知られている（特許文献１参照）。

また、他の処理方法として、貝殻や卵の殻など前処理手段では除去できないものを、嫌気性処理の過程で嫌気性消化槽の下部より重力沈降によって除いたり、あるいは酸発酵槽と嫌気性消化槽の間にスクリーンや脱水機などの夾雑物分離手段を用いて除去を行っているものも知られている（特許文献２参照）。

ただ、これらの方法では、未分解の固形物がメタン発酵槽（嫌気性消化槽）に蓄積しデッドボリュームとなってメタン発酵槽の容積効率を低下させることは防げるが、蓄積した未分解の固形物を底部から取り除く際に、未分解の分解可能な固形物が引き抜かれ、結果として嫌気性消化槽の分解効率が低下するという別の問題を生じる。
また、有機物を十分に分解させる前に、スクリーンや脱水機などの夾雑物分離手段を用いた場合も利用可能な有機物が除去されるため、見かけ上、分解効率が低下し、メタンガス等の有価物の発生が減少するという問題が生じる。

他方、コーヒー粕やビール生産工程から生じる有機性廃棄物等は、生ゴミのような発酵不適物が混じるなどの問題がないため、前記のような発酵不適物除去手段を導入する必要はない。しかしながらコーヒー粕やビール粕は難分解性物質を多く含むため、分解率を上げ、利用可能な有機物を利用し尽くすためには、可溶化槽、メタン発酵槽での滞留時間を長くせざるを得ない。
そのため、難分解性物質を含むコーヒー粕やビール生産工程から生ずる廃棄物等に嫌気性消化法を適用するには装置の大型化が避けられないが、実際にそのような大型の装置を建設することは困難である。

以上の問題に加え、メタン生成菌による有機物の分解は、そもそも高濃度のアンモニアによって阻害されるという問題がある。そのため、被処理物や嫌気性処理過程において新たに発生したアンモニアを、膜分離工程によって固形物と分離して除去する方法が提案されている（特許文献３参照）。
しかし、アンモニアは嫌気性消化工程での流出液に溶解し、かつ前記流出液には難分解性の固形物が含まれているため、膜分離で処理した場合には、固形物との摩擦によって分離膜が損耗するから、この方法では、アンモニア濃度を所定レベルに維持できないという問題もある。

以上の問題を解決するために、本出願人は先に、難分解性の固形物、メタン生成菌などの微生物、溶解性成分の滞留時間を調節して、有機性廃棄物を嫌気性消化し、その流出液を固液分離し、その分離液を濃縮して再度嫌気性消化する嫌気性処理方法を提案した（特許文献４参照）。

この嫌気性処理方法は図７に示すように、難分解性物質を含む有機性廃棄物であるコーヒー粕等（１）を希釈液（２）と共に可溶化槽１に投入し、易分解性物質を低分子に分解する。分解した低分子と難分解性の固形物を含む可溶化槽１からの流出水を嫌気性消化槽２に導入し、さらに難分解性の固形物の低分子化を進め、低分子化された有機物質をメタンガスと炭酸ガス等に分解する。
可溶化槽１と嫌気性消化槽２は、別々に設けた方が好ましいが、可溶化槽１を省略して嫌気性消化槽２の中で可溶化を行うようにしてもよい。

嫌気性消化槽２から引き抜かれた難分解性の固形物の一部である余剰汚泥１２は公知の方法により処分又は再利用され、また、引き抜かれた流出液をスクリーンやメッシュを有する固液分離装置３によって固液分離し、難分解性固形物１３はさらに脱水するなどして廃棄又は再利用する。
固液分離装置３から排出された分離液は、溶解性成分と微生物を含むが、これを膜分離手段４によって分離する。膜を通過した溶解性成分は廃棄し、膜を通過しなかった濃縮汚泥の一部１５は嫌気性消化槽２に返送する。その余の濃縮汚泥１４については、そのまま又は更に濃縮・脱水の工程を経て廃棄又は再利用する。

この嫌気性処理方法によれば、膜分離槽４で濃縮した汚泥中に含まれるメタン生成菌を嫌気性消化槽２に返送することで、嫌気性消化槽のメタン生成菌の濃度を所定レベルに維持することができ、難分解性の固形物を系外に排出して滞留時間を調節でき、分離膜を損耗させたり、第二の固液分離手段を大型化することなく、溶解性成分であるアンモニアを所定レベル以下に調節できる。これらの結果、易分解性物質と難分解性物質が物理的に分離できない状態で結合したものを効率的に分離処理することができる。

しかし、この方法で固液分離した難分解性固形物１３には、まだ利用可能な物質が含まれておりメタン発酵を行う余地が残っているため、さらにその利用を図ることが課題となっている。
特開平１１−１９７６３９号公報 特開平１１−７７００５号公報 特許第３４４２２８８号公報 特願２００５−１０４１９９ 特開２０００−１５２３０号公報

本発明は、以上のような従来技術の持つ課題を解決するためになされたものであって、その目的は、従来廃棄されていた固液分離にて得られる固形物に対し更に嫌気性消化を行って有機性廃棄物の分解効率を向上させることである。

請求項１の発明は、有機性廃棄物に嫌気性消化を行う第一の嫌気性消化手段と、前記嫌気性消化手段によって消化された有機性廃棄物を固液分離する第一の分離手段を有する有機性廃棄物処理装置であって、前記第一の分離手段で固液分離された固形物を乾式嫌気性消化する乾式嫌気性消化手段を有することを特徴とする。
請求項２の発明は、請求項１に記載の有機性廃棄物処理装置であって、前記第一の分離手段で分離した分離液を第一の嫌気性消化手段に返送する手段を有することを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項１に記載の有機性廃棄物処理装置であって、前記第一の分離手段で分離した分離液を嫌気性消化する第二の嫌気性消化手段を有することを特徴とする。
請求項４の発明は、請求項１に記載の有機性廃棄物処理装置であって、前記第一の分離手段で固液分離された分離液を再度固液分離する第二の分離手段と、前記第二の分離手段で固液分離された固形物を第一の嫌気性消化手段に返送する手段を有することを特徴とする。
請求項５の発明は、有機性廃棄物を嫌気性消化する嫌気性消化手段と、前記嫌気性消化手段によって消化された有機性廃棄物を固液分離する第一の分離手段と、前記第一の分離手段によって固液分離された流出液を再度固液分離する第二の分離手段と、前記第二の分離手段で固液分離された固形物を前記嫌気性消化手段に返送する手段を有する有機性廃棄物処理装置であって、前記第一の分離手段で固液分離した固形物を第一の嫌気性消化手段に返送する手段を有することを特徴とする。
請求項６の発明は、請求項５に記載の有機性廃棄物処理装置であって、前記第一の分離手段で固液分離した固形物を乾式嫌気性消化する乾式嫌気性消化手段を有することを特徴とする。
請求項７の発明は、有機性廃棄物を嫌気性消化する工程と，前記嫌気性消化工程からの流出液を固液分離する第一の分離工程と、前記第一の分離工程にて分離された固形物を乾式嫌気性消化する工程を有することを特徴とする有機性廃棄物処理方法である。
請求項８の発明は、請求項７に記載の有機性廃棄物処理方法であって、前記第一の分離工程で分離された分離液を嫌気性消化する工程を有することを特徴とする。この方法には異なる嫌気性消化槽にて嫌気性消化を行うものも含む。
請求項９の発明は、請求項８に記載の有機性廃棄物処理方法であって、前記第一の分離工程で分離された分離液を再度固液分離する第二の分離工程と、第二の分離工程で分離された固形物を嫌気性消化する工程とを有することを特徴とする。
請求項１０の発明は、有機性廃棄物を嫌気性消化する工程と，前記嫌気性消化工程からの流出液を固液分離する第一の分離工程と、前記第一の分離工程で分離された分離液を再度固液分離する第二の分離工程と、前記第二の分離工程で分離された固形物を嫌気性消化する工程を有する有機性廃棄物処理方法であって、前記第一の分離工程で分離された固形物を嫌気性消化する工程を有することを特徴とする。
請求項１１の発明は、請求項１０に記載の有機性廃棄物処理方法であって、前記第一の分離工程にて分離された固形物を乾式嫌気性消化する工程を有することを特徴とする。

本発明によれば、有機性廃棄物の分解効率を向上させることができる。また、固液分離された固形物に対し乾式嫌気性消化を行う際に、ＶＦＡ（揮発性脂肪酸）の発生を防止して、分解効率を向上させることができる。

以下に本発明の有機性廃棄物処理装置の第１ないし第６の実施形態を、図を参照して説明する。
（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態に係る有機性廃棄物処理装置を概略的に示した図である。ここで、図１中、図７と同一の箇所には同一の符号を付してある。
本実施形態に係る有機性廃棄物処理装置は、有機性廃棄物を酸発酵する可溶化槽１と、前記可溶化槽１からの流出液を嫌気性消化する第一の嫌気性消化手段である嫌気性消化槽２と、嫌気性消化された流出液に対し固液分離を行う第一の分離手段である固液分離装置３と前記固液分離装置３にて固液分離された固形物を乾式嫌気性消化する乾式嫌気性消化槽５と、各槽及び装置を連結し、流出液等の廃棄及び移送を行う管路Ｐ１〜Ｐ６からなる。

図１に示す有機性廃棄物処理装置において、有機性廃棄物等であるコーヒー粕等（１）を希釈液（２）と共に可溶化槽１に投入する。このとき加える希釈液は清水でもよいし、固液分離装置からの流出水や固液分離装置３にて固形物を脱水したときに得られた分離水、膜分離処理からの分離水及びそれをさらに通常の方法で処理した水であってもよい。

可溶化槽１では酸生成菌が分解性の脂質やタンパク、糖質に作用して、炭素数が概ね６以下の低分子に分解される。金属片、貝殻や卵の殻などの比重が大きい夾雑物が含まれる場合には、可溶化槽１の底部から引き抜いて除去する。
分解した低分子と難分解性の固形物を含む可溶化槽１からの流出水を管路Ｐ１を通じて嫌気性消化槽２へ送出し、さらに難分解性の固形物の低分子化を進めると共に、低分子化された有機物質をメタンガスと炭酸ガス等に分解する。また、生成したガス成分は系外に導かれ、燃料等の用途に用いられる。

嫌気性消化槽２から管路Ｐ２を通じて排出された余剰汚泥１２は、周知の方法により処分等され、又、管路Ｐ３を通じて送出された流出液はスクリーンやメッシュを有する固液分離装置３によって固液分離される。
この固液分離装置３で用いられるスクリーンの目幅やメッシュの孔径は、流出液１７に含まれる固形物の粒経を勘案して適宜決定されるが、コーヒー粕の場合のスクリーンの目幅は、その粒径と同等から３倍程度で０．１ｍｍ〜２ｍｍ程度が好ましく、さらには０．４〜０．５ｍｍ程度が好ましい。
以上の処理は本出願人が先に出願した特許文献４に記載されたものと同様である。

ここで、本実施形態では、固液分離して得られた固形物である難分解性固形物１３を乾式嫌気性消化槽５にて再度分解する。
この処理においては、管路Ｐ４を通じて難分解性固形物１３を乾式嫌気性消化槽５へ送出する。乾式嫌気性消化槽５にて分解を終えると、廃液及び余剰物１６は管路Ｐ５を通じて排出される。
なお、固液分離装置３で分離された難分解性固形物１３の全てを処理しきれない場合は、図示しない管路から難分解性固形物１３の一部を廃棄することもできる。以下で説明する第２ないし第６の実施形態においても同様である。
固液分離して得られた分離液１７は管路Ｐ６を通じて処分や再分解等される。

なお、乾式嫌気性消化は含水率７５％程度未満の有機性廃棄物を対象とした消化処理であるため、液状化のために外部から水分を加えて含水量を高くする必要がなく、高濃度有機物を嫌気性消化することができ、嫌気性消化後に発生する廃液量が嫌気性消化槽２における嫌気性消化に比べ少ないという利点がある。
しかし、乾式嫌気性消化槽は高濃度発酵を行うため、易分解性物質の分解を行うと、急激に大量なＶＦＡが発生し、乾式嫌気性消化槽内のｐＨを低下させる。また、湿式の嫌気性消化槽とは異なり、完全混合とすることが困難、或いは完全混合としないため、投入部付近に部分的にＶＦＡ濃度が高まり、ｐＨが低くなる部分を生じやすい。メタンガス生成菌はｐＨ７．０以上の環境で活発に活動するため、ＶＦＡの大量発生はメタンガス生成菌の活動を阻害する。

本実施形態では、嫌気性消化槽２で既に易分解性物質を分解しているため、乾式嫌気性消化槽５では難分解性固形物１３のみを分解する。そのため、ＶＦＡの大量発生が抑制され、分解処理を安定して行うことができ、本発明の目的である、従来廃棄されていた固液分離にて得られる固形物を、更に嫌気性消化して有機性廃棄物の分解効率を向上させることができる。
なお、本実施形態における分解処理はコーヒー粕以外に、ビール粕、焼酎粕や豆腐その他の食品製造工場の廃棄物等の他、主に農産物を加工し、必要成分を分離した後の廃棄物であって、数日以内に容易に分解可能な低分子化合物と分解に時間のかかる天然高分子化合物を物理的に不可分に含むものに広く適用できる。以下で説明する第２ないし第６の実施形態においても同様である。

（第２の実施形態）
図２は本発明の第２の実施形態に係る有機性廃棄物処理装置を概略的に示した図である。ここで、図２中、図７と同一の箇所には同一の符号を付してある。
本実施形態に係る有機性廃棄物処理装置は、第１の実施形態に係る有機性廃棄物処理装置の管路Ｐ６が、固液分離装置３からの流出液１７を嫌気性消化槽２へ返送する手段となっている。

図２に示す有機性廃棄物処理装置において、有機性廃棄物等であるコーヒー粕等（１）を希釈液（２）と共に可溶化槽１に投入して分解する。低分子と難分解性の固形物を含む可溶化槽１からの流出水を、管路Ｐ１を通じて嫌気性消化槽２へ送出し、さらに難分解性の固形物の低分子化を進めると共に、低分子化された有機物質をメタンガスと炭酸ガス等に分解する。
嫌気性消化槽２から管路Ｐ２を通じて排出された余剰汚泥１２は、周知の方法により処分等され、又、管路Ｐ３を通じて送出された流出液は固液分離装置３にて固液分離する。

ここで、本実施形態では固液分離にて得られた難分解性固形物１３は第１の実施形態と同様に乾式嫌気性消化槽５へ送出して再分解するが、前記固液分離にて得られた分離液１７は、図示しないポンプ等の給送手段を用いて、管路Ｐ６を通じて嫌気性消化槽２へ返送され、嫌気性消化に利用される。

なお、嫌気性消化槽２において、嫌気性消化槽２内のメタン生成菌は増殖が遅く、分解した有機性廃棄物を含む流出液を排出することによって、共にメタン生成菌も排出されて、嫌気性消化槽２内のメタン生成菌の数が低下する。また、嫌気性消化槽２内のＴＳ（総固形物）濃度も流出液の排出によって低下する。ＴＳ濃度が低すぎると分解効率が低下し、高すぎると余剰汚泥１２が増えてしまうため、ＴＳ濃度は４〜１０％程度が望ましい。

本実施形態は、乾式嫌気性消化による有機性廃棄物の分解効率の向上に加え、固液分離装置３の流出液１７を嫌気性消化槽２へ返送することでメタン生成菌の濃度を高濃度に維持しつつ、ＴＳ濃度を調節することができる。
また、嫌気性消化槽２にて固液分離装置３の流出液１７を再分解することで、分解効率を向上させることができる。

（第３の実施形態）
図３は本発明の第３の実施形態に係る有機性廃棄物処理装置を概略的に示した図である。ここで、図３中、図７と同一の箇所には同一の符号を付してある。
本実施形態に係る有機性廃棄物処理装置は、第１の実施形態に係る有機性廃棄物処理装置の管路Ｐ６に、第二の嫌気性消化手段である嫌気性消化槽２’及び管路Ｐ７が配備されたものである。

図３に示す有機性廃棄物処理装置において、有機性廃棄物等であるコーヒー粕等（１）を希釈液（２）と共に可溶化槽１に投入して分解する。低分子と難分解性の固形物を含む可溶化槽１からの流出水を、管路Ｐ１を通じて嫌気性消化槽２へ送出し、さらに難分解性の固形物の低分子化を進めると共に、低分子化された有機物質をメタンガスと炭酸ガス等に分解する。
嫌気性消化槽２から管路Ｐ２を通じて排出された余剰汚泥１２は、周知の方法により処分等され、又、管路Ｐ３を通じて送出された流出液は固液分離装置３にて固液分離する。

ここで、本実施形態では固液分離にて得られた難分解性固形物１３は第１及び第２の実施形態と同様に乾式嫌気性消化槽５へ送出して再分解するが、前記固液分離にて得られた分離液１７は、図示しないポンプ等の給送手段を用いて、管路Ｐ６を通じて嫌気性消化槽２’へと送出する。
送出した分離液１７に含まれる固形分は再度嫌気性消化槽２’にて分解し、その余剰汚泥１２’は管路Ｐ７を通じて排出される。

本実施形態は、乾式嫌気性消化による有機性廃棄物の分解効率の向上に加え、固液分離装置３の流出液１７を嫌気性消化槽２’へ送出して再分解することで、分解効率を向上させることができる。
また、嫌気性消化槽２’が配備されたことで、有機性廃棄物の分解率を高めることができる。

（第４の実施形態）
図４は本発明の第４の実施形態に係る有機性廃棄物処理装置を概略的に示した図である。ここで、図４中、図７と同一の箇所には同一の符号を付してある。
本実施形態に係る有機性廃棄物処理装置は、第１の実施形態に係る有機性廃棄物処理装置の管路Ｐ６に、第二の分離手段である膜分離槽４及び管路Ｐ８〜Ｐ１０が配備されたものである。

図４に示す有機性廃棄物処理装置において、有機性廃棄物等であるコーヒー粕等（１）を希釈液（２）と共に可溶化槽１に投入して分解する。低分子と難分解性の固形物を含む可溶化槽１からの流出水を、管路Ｐ１を通じて嫌気性消化槽２へ送出し、さらに難分解性の固形物の低分子化を進めると共に、低分子化された有機物質をメタンガスと炭酸ガス等に分解する。
嫌気性消化槽２から管路Ｐ２を通じて排出された余剰汚泥１２は、周知の方法により処分等され、又、管路Ｐ３を通じて送出された流出液は固液分離装置３にて固液分離する。
なお、第二の分離手段は平膜や中空糸膜などの有機膜やセラミック膜などが設置面積などの面で好ましいが、これに限らず沈殿や凝集沈殿、さらにスクリュー型やベルト型など各種機械式濃縮機を用いることができる。

ここで、本実施形態では固液分離にて得られた難分解性固形物１３は第１ないし第３の実施形態と同様に乾式嫌気性消化槽５へ送出して再分解するが、前記固液分離にて得られた分離液１７は管路Ｐ６を通じて膜分離槽４へと送出する。
膜分離槽４へと送出された溶解性成分と微生物を含む分離液１７を、浸漬型平膜や回転型平膜やチューブラー膜を適用できる膜分離槽４にて溶解性成分と微生物を分離する。アンモニア等の溶解性成分が含まれる膜透過液１８は管路Ｐ１０を通じて排出する。膜を透過しなかった濃縮汚泥の一部１５は図示しないポンプ等の給送手段を用いて、管路Ｐ９を通じて嫌気性消化槽２に返送する。その余の濃縮汚泥１４については、そのまま又は更に濃縮・脱水の工程を経て管路Ｐ８を通じ、廃棄等される。
このとき、膜透過槽４の膜は、目詰まりを防止するためにガス撹拌による上向流形成によって洗浄してもよいし、ダイナミック膜を形成してもよく、被処理物に合わせて適宜選ばれる。

本実施形態は、乾式嫌気性消化による有機性廃棄物の分解効率の向上に加え、膜分離槽４にて膜分離することで、膜の損耗を防ぎながら、阻害物であるアンモニアが効果的に除去され、また、濃縮汚泥の一部１５を嫌気性消化槽２へ返送することで、メタン生成菌の滞留時間を調節でき、ＴＳ濃度も前述した４〜１０％程度に維持でき、分解効率を向上させる。
また、嫌気性消化槽２にて膜分離槽４の濃縮汚泥の一部１５を再分解することで、分解効率を向上させる。

（第５の実施形態）
図５は本発明の第５の実施形態に係る有機性廃棄物処理装置を概略的に示した図である。ここで、図５中、図７と同一の箇所には同一の符号を付してある。
本実施形態に係る有機性廃棄物処理装置は、有機性廃棄物を酸発酵する可溶化槽１と、前記可溶化槽１からの流出液に対し嫌気性消化を行う嫌気性消化槽２と、嫌気性消化が行われた流出液に対し固液分離を行う第一の分離手段である固液分離装置３と前記固液分離装置３にて固液分離された分離液に対し再度固液分離を行う第二の分離手段である膜分離槽４と、各槽及び装置を連結し、流出液等の廃棄及び移送を行う管路Ｐ１〜３、Ｐ６、Ｐ８〜Ｐ１１からなる。

図５に示す有機性廃棄物処理装置において、有機性廃棄物等であるコーヒー粕等（１）を希釈液（２）と共に可溶化槽１に投入して分解する。低分子と難分解性の固形物を含む可溶化槽１からの流出水を、管路Ｐ１を通じて嫌気性消化槽２へ送出し、さらに難分解性の固形物の低分子化を進めると共に、低分子化された有機物質をメタンガスと炭酸ガス等に分解する。
嫌気性消化槽２から管路Ｐ２を通じて排出された余剰汚泥１２は、周知の方法により処分等され、又、管路Ｐ３を通じて送出された流出液は固液分離装置３にて固液分離する。

ここで本実施形態では、固液分離にて得られた分離液１７は第４の実施形態と同様に、管路Ｐ６を通じて膜分離槽４へ送出して、膜透過液１８と、濃縮汚泥に分離するが、固液分離にて得られた難分解性固形物１３は図示しないポンプ等の給送手段を用いて、管路Ｐ１１を通じて嫌気性消化槽２へ返送する。これにより難分解性固形物１３の嫌気性消化槽２内での滞留時間を延ばし、分解を進める。
なお、難分解性固形物１３の滞留時間は２０日〜６０日程度となるよう、固液分離装置３から難分解性固形物１３を適宜廃棄して調節する。
アンモニア等の溶解性成分が含まれる膜透過液１８は管路Ｐ１０を通じて系外へ排出し、濃縮汚泥の一部１５は図示しないポンプ等の給送手段を用いて、管路Ｐ９を通じて嫌気性消化槽２へ返送して再分解し、その余の濃縮汚泥１４は管路Ｐ８を通じて廃棄等される。

本実施形態では、膜分離槽４にて膜分離することで、膜の損耗を防ぎながら、阻害物であるアンモニアが効果的に除去され、また、濃縮汚泥の一部１５を嫌気性消化槽２へ返送することで、メタン生成菌の滞留時間を調節でき、ＴＳ濃度も前述した４〜１０％程度に維持でき、分解効率を向上させる。
また、固液分離装置３にて分離された難分解性固形物１３を返送することによっても、嫌気性消化槽２内のメタン生成菌の濃度及びＴＳ濃度を調節できる。
この処理によって、難分解性固形物１３の滞留時間が長くなり、分解に時間を要する物質の再分解を行うことができる。

（第６の実施形態）
図６は本発明の第６の実施形態に係る有機性廃棄物処理装置を概略的に示した図である。ここで、図６中、図７と同一の箇所には同一の符号を付してある。
本実施形態に係る有機性廃棄物処理装置は、第５の実施形態に係る有機性廃棄物処理装置に、乾式嫌気性消化槽及び管路Ｐ４、Ｐ５が配備されたものである。

図６に示す有機性廃棄物処理装置において、有機性廃棄物等であるコーヒー粕等（１）を希釈液（２）と共に可溶化槽１に投入して分解する。低分子と難分解性の固形物を含む可溶化槽１からの流出水を、管路Ｐ１を通じて嫌気性消化槽２へ送出し、さらに難分解性の固形物の低分子化を進めると共に、低分子化された有機物質をメタンガスと炭酸ガス等に分解する。
嫌気性消化槽２から管路Ｐ２を通じて排出された余剰汚泥１２は、周知の方法により処分等され、又、管路Ｐ３を通じて送出された流出液は固液分離装置３にて固液分離する。
固液分離装置３にて固液分離された分離液は膜分離槽４にて膜透過液１８と濃縮汚泥に分離される。膜透過液１８は管路Ｐ１０を通じて系外に排出し、濃縮汚泥の一部１５は管路Ｐ９を通じて嫌気性消化槽２へ返送し、その余の濃縮汚泥１４は管路Ｐ８を通じて廃棄等される。
このように嫌気性消化槽２へ濃縮汚泥の一部１５を返送することで、第二の分離手段でも難分解性物質の滞留時間を調整でき、さらに分解の効率化に寄与する。

ここで本実施形態では、固液分離装置３にて分離された難分解性固形物１３を図示しないポンプ等の給送手段を用いて、管路Ｐ１１とＰ４を通じて嫌気性消化槽２と乾式嫌気性消化槽５へ送出し、各槽にて再分解を行う。
このとき、難分解性固形物１３の嫌気性消化槽２と乾式嫌気性消化槽５に送出する割合は、管路Ｐ１１とＰ４の径のサイズによって決定してもよいし、又は管路Ｐ１１とＰ４のどちらか一方に送出するように弁で切り替えるようにしてもよい。この操作により、消化槽２における難分解性固形物１３の滞留時間を調整する。
嫌気性消化槽２へ送出した難分解性固形物１３は再分解された後、管路Ｐ３を通じて固液分離装置３へ送出され、再度固液分離される。
乾式嫌気性消化槽５にて再分解された難分解性固形物１３の廃液及び余剰物１６は管路Ｐ５を通じて系外へ排出される。

本実施形態では、第５の実施形態における効果に加え、乾式嫌気性消化によって分解効率及び分解処理量が向上する。
上記乾式嫌気性消化処理は、嫌気性消化槽２で既に易分解性物質を分解しているため、難分解性固形物１３のみを分解する。そのため、ＶＦＡの大量発生が抑制され、分解処理を安定して行うことができ、従来廃棄されていた固液分離にて得られる固形物に対し、再分解を行うことができる。

なお、本実施形態に似た方法として、嫌気性発酵槽から引き抜かれた消化汚泥を膜分離槽及び脱水機にて固形物を分離し、分離した固形物を嫌気性発酵槽へ返送して、嫌気性発酵槽のメタン菌や汚泥の濃度を調整する工程を有するアンモニア除去方法が知られている（特許文献５参照）。

しかし、上記のアンモニア除去方法は、嫌気性消化における消化汚泥を固液分離することなく直接膜分離を行っているため、前述した固形物の摩擦により、分離膜が損耗するという問題が生ずるものであって、本実施形態の先行技術となるものではない。

上記第６の実施形態における具体例を以下に示す。
固液分離装置３による固液分離で得られた難分解性固形物１３を嫌気性消化槽２へ返送することで、有機性廃棄物がビール粕の場合、水理学的滞留時間（ＨＲＴ）１５日間で処理を行ったとき、図７に示したような従来法では分解率が７０％程度であるのに対し、本発明における処理法では分解率が８０％程度まで増加する。
これは、メタンガス等のバイオガス発生量でいえば、含水率６５〜８５％のビール粕１ｔあたり１５ｍ^３程度の増加量である。

また、難分解性固形物１３を乾式嫌気性消化槽５へ導入した場合においても、バイオガス発生量は上記と同等程度増加する。
さらに、ビール粕を可溶化槽１及び嫌気性消化槽２で事前に消化処理を行わず、直接乾式嫌気性消化槽５で嫌気性消化を行った場合、消化初期段階でＶＦＡ濃度は２０００ｍｇ／Ｌ以上となるが、本発明における処理法ではＶＦＡ濃度は３００ｍｇ／Ｌ以下で推移し、終始安定した分解を行うことができる。
上記いずれかの乾式嫌気性消化手段を備えた実施形態において、乾式嫌気性消化手段に替えて、堆肥製造工程を具備するようにすると、十分好気性とならない製造工程初期段階で悪臭の原因となるＶＦＡの発生を上記と同様に抑制し、良質の堆肥を製造することができる。

本発明の第１の実施形態に係る嫌気性処理装置の概略図である。 本発明の第２の実施形態に係る嫌気性処理装置の概略図である。 本発明の第３の実施形態に係る嫌気性処理装置の概略図である。 本発明の第４の実施形態に係る嫌気性処理装置の概略図である。 本発明の第５の実施形態に係る嫌気性処理装置の概略図である。 本発明の第６の実施形態に係る嫌気性処理装置の概略図である。 従来の嫌気性処理方法の工程図である。

符号の説明

１・・・可溶化槽、２・・・嫌気性消化槽、２’・・・嫌気性消化槽、３・・・固液分離装置、４・・・膜分離槽、５・・・乾式嫌気性消化槽、１２・・・余剰汚泥、１３・・・難分解性固形物、１４・・・その余の濃縮汚泥、１５・・・濃縮汚泥の一部、１６・・・廃液及び余剰物、１７・・・分離液、１８・・・膜透過液、Ｐ１〜Ｐ１１・・・管路。

Claims (11)

1. 有機性廃棄物に嫌気性消化を行う第一の嫌気性消化手段と、前記嫌気性消化手段によって消化された有機性廃棄物を固液分離する第一の分離手段を有する有機性廃棄物処理装置であって、
   前記第一の分離手段で固液分離された固形物を乾式嫌気性消化する乾式嫌気性消化手段を有することを特徴とする有機性廃棄物処理装置。
2. 請求項１に記載の有機性廃棄物処理装置であって、
   前記第一の分離手段で分離した分離液を第一の嫌気性消化手段に返送する手段を有することを特徴とする有機性廃棄物処理装置。
3. 請求項１に記載の有機性廃棄物処理装置であって、
   前記第一の分離手段で分離した分離液を嫌気性消化する第二の嫌気性消化手段を有することを特徴とする有機性廃棄物処理装置。
4. 請求項１に記載の有機性廃棄物処理装置であって、
   前記第一の分離手段で固液分離された分離液を再度固液分離する第二の分離手段と、前記第二の分離手段で固液分離された固形物を第一の嫌気性消化手段に返送する手段を有することを特徴とする有機性廃棄物処理装置。
5. 有機性廃棄物を嫌気性消化する嫌気性消化手段と、前記嫌気性消化手段によって消化された有機性廃棄物を固液分離する第一の分離手段と、前記第一の分離手段によって固液分離された流出液を再度固液分離する第二の分離手段と、前記第二の分離手段で固液分離された固形物を前記嫌気性消化手段に返送する手段を有する有機性廃棄物処理装置であって、
   前記第一の分離手段で固液分離した固形物を第一の嫌気性消化手段に返送する手段を有することを特徴とする有機性廃棄物処理装置。
6. 請求項５に記載の有機性廃棄物処理装置であって、
   前記第一の分離手段で固液分離した固形物を乾式嫌気性消化する乾式嫌気性消化手段を有することを特徴とする有機性廃棄物処理装置。
7. 有機性廃棄物を嫌気性消化する工程と，前記嫌気性消化工程からの流出液を固液分離する第一の分離工程と、前記第一の分離工程にて分離された固形物を乾式嫌気性消化する工程を有することを特徴とする有機性廃棄物処理方法。
8. 請求項７に記載の有機性廃棄物処理方法であって、
   前記第一の分離工程で分離された分離液を嫌気性消化する工程を有することを特徴とする有機性廃棄物処理方法。
9. 請求項８に記載の有機性廃棄物処理方法であって、
   前記第一の分離工程で分離された分離液を再度固液分離する第二の分離工程と、第二の分離工程で分離された固形物を嫌気性消化する工程とを有することを特徴とする有機性廃棄物処理方法。
10. 有機性廃棄物を嫌気性消化する工程と，前記嫌気性消化工程からの流出液を固液分離する第一の分離工程と、前記第一の分離工程で分離された分離液を再度固液分離する第二の分離工程と、前記第二の分離工程で分離された固形物を嫌気性消化する工程を有する有機性廃棄物処理方法であって、
    前記第一の分離工程で分離された固形物を嫌気性消化する工程を有することを特徴とする有機性廃棄物処理方法。
11. 請求項１０に記載の有機性廃棄物処理方法であって、
    前記第一の分離工程にて分離された固形物を乾式嫌気性消化する工程を有することを特徴とする有機性廃棄物処理方法。

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