JP2009119378A - 有機性廃棄物のメタン発酵処理方法及びメタン発酵処理システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】有機性廃棄物Aを密閉された処理容器22中で亜臨界水により処理した後、加圧状態である亜臨界水処理物を減圧させることで脱水させて脱水処理物を得、この脱水処理物Cをメタン発酵処理槽23に投入してメタン発酵させる。
【選択図】図1
Description
以下、この発明を具体的に実施した例を示す。この実施例では、図3に記載のフローにより処理を行った。それぞれのフローの固形分、有機分、水分、及び全量の時間あたり重量をkg単位で表1に示す。有機性廃棄物である1日あたり30トンの生ゴミを粉砕した粉砕生ゴミ101を亜臨界水処理装置151(伊賀国友産業(株)クニスターAZW)に投入する。この亜臨界水処理装置151を密閉し、5×10−3MPaまで減圧した後、飽和水蒸気102を導入して、180℃、1.0MPaで20分間亜臨界水処理を行う。処理後には排気弁を開放して内部を減圧させ蒸発水分102’を放出する。これにより、固形分比率が45重量%の亜臨界水処理物103を得る。蒸発水分102’を回収した一部を調整水分102”として、亜臨界水処理物103を一時保管する一時貯留槽152に追加して、固形分比率が30.5重量%のメタン発酵原料106とする。このメタン発酵原料106をメタン発酵処理槽153に投下する。
この比較例では、図4に記載のフローにより処理を行った。実施例1の手順において、粉砕生ゴミ101の替わりに、プラスチックゴミをあらかじめ除去した選別生ゴミ121を用い、亜臨界水処理装置151及び一時貯留槽152の替わりに、糞尿受入槽161を用いて、飽和水蒸気102の替わりに加水122を加え、選別生ゴミ121を一日かけて可溶化処理するものとした。処理後の可溶化処理物123の固形分含有率は12.0重量%であり、大量の水分を含んだものである。これに合わせて、凝集剤溶液109及び消化液107の量を増加させ、汚泥濃縮装置154で濃縮された汚泥(水分率90.0重量%)のうちの70.0%を返送汚泥111としてメタン発酵処理槽153に返送させるものとした。なお、メタン発酵処理槽の有機分の分解率は83.0%であった。また、廃水処理装置155から排出された再利用水115により、凝集剤溶液109及び加水122の必要水分の半分をまかない、残りは外部から供給する添加水116によりまかなった。以上の工程における固形分、有機分、水分及び全量を表2に示す。
(亜臨界水処理後の状態の検討)
実施例1において、亜臨界水処理装置151の温度を150℃として20分間処理したところ、得られた亜臨界水処理物103は薄い褐色であり、生ゴミに含まれる骨は触っただけでは崩せず手で折らねばならない強度を残していた。また、骨以外は手で練りつぶせる強度になっていた。
実施例1において、亜臨界水処理装置151の温度を180℃として処理したところ、実施例2よりも褐色が深くなり、焦げの度合いが増した。なお、この条件で、処理時間を5分、10分、20分(実施例3、4、5に対応する。)と処理時間を変えたところ、得られる亜臨界水処理物の外観は変化しなかったが、ドレーンから抜き出される排出液の色は、処理時間が長くなるにつれて黒に近づくこととなった。
亜臨界水処理前の粉砕生ゴミの含水率が79%であったが、実施例2(150℃20分)では73.3%、実施例3(180℃5分)では73.8%、実施例4(180℃10分)では71.8%、実施例5(180℃20分)では69.1%となり、温度が高く、反応時間が長くなるにつれて、含水率が低下することがわかった。
元の粉砕生ゴミはVS/TSが83.2%であったが、実施例2では81.1%、実施例3では82.2%、実施例4では81.2%、実施例5では79.5%となり、温度が高く、反応時間が長くなるにつれてVS/TS比は減少することがわかった。これは、メタン発酵できる有機物が一部分解してしまうためと考えられる。
亜臨界水処理が進行すると、有機物が可溶化し、糖化を経て有機酸が生成すると考えられるので、それぞれの例においてpHを測定して有機酸の生成を確認した。
表3の構成からなる試料を、実施例1で用いた亜臨界水処理装置を用いて180℃の環境で5、10、20分間(実施例6、7、8に対応する。)亜臨界水処理した。その後、50mlの蒸留水に溶解させた。その溶解液のpHを表3に示す。
表3の構成からなる試料を、亜臨界水処理せずそのままの状態でpHを測定した。その結果を表3に示す。
脱水汚泥30.15gを実施例1で用いた亜臨界水処理装置を用いて、180℃の環境で20分間かけて亜臨界水処理した。その後60mlの蒸留水に溶解させたもののpHを表3に示す。
脱水汚泥30.33gを、亜臨界水処理せず、蒸留水60mlと混合した状態でpHを測定した。その結果を表3に示す。
いずれも亜臨界水処理装置を用いて処理したものは、ガラス棒で攪拌するだけで容易に蒸留水に溶解した。また、厨芥物、脱水汚泥ともに、亜臨界水処理したものは、処理していないものよりもpHが低下しており、厨芥物では反応時間が長くなるにしたがって、pHがより低下しており、亜臨界水処理がより徹底して行われていることがわかった。
B、b 粉砕廃棄物
C 亜臨界水処理物
E、e 凝集剤
F、f 消化液
G、g 凝集液
H、h 濃縮ろ液
I、i 濃縮汚泥
K、K’、k バイオガス
c 分解性廃棄物
d 可溶化液
j 発酵不適物
11、21 粉砕機
12 選別機
13 可溶化処理槽
14、23 メタン発酵処理槽
15、24 凝集槽
16、25 濃縮装置
22 亜臨界水処理装置
26 ガスホルダ
27 コ・ジェネ装置
31 収容体
32 攪拌軸
33 投入口
34 開閉弁
35 減圧ポンプ
37 蒸気噴射パイプ
38 安全弁
39 排気弁
40 ドレーン
41 排出口
101 粉砕生ゴミ
102 飽和水蒸気
102’ 蒸発水分
102” 調整水分
102’’’ 除外水分
103 亜臨界水処理物
106 メタン発酵原料
107 消化液
108 バイオガス
109 凝集剤溶液
110 濃縮汚泥
111 返送汚泥
112 余剰汚泥
113 濃縮ろ液
114 処理水
115 再利用水
116 添加水
117 脱水汚泥
118 脱水ろ液
121 選別生ゴミ
122 加水
123 可溶化処理物
151 亜臨界水処理装置
152 一時貯留槽
153 メタン発酵処理槽
154 汚泥濃縮装置
155 廃水処理装置
156 汚泥脱水装置
161 糞尿受入槽
Claims (8)
- 有機性廃棄物を可溶化処理した後、嫌気性細菌を含むメタン発酵槽により分解するメタン発酵処理方法であって、
前記有機性廃棄物を、密閉された処理容器中で亜臨界水により可溶化した後、加圧状態である亜臨界水処理物を減圧させることで脱水させて脱水処理物を得て、この脱水処理物を前記メタン発酵槽に投入することを特徴とする、メタン発酵処理方法。 - 上記脱水の際に、密閉された上記処理容器を開封することで常圧にまで減圧させる請求項1に記載のメタン発酵処理方法。
- 上記有機性廃棄物を上記処理容器中に入れた後、上記処理容器内を常圧よりも減圧してから、亜臨界状態となるように加温加圧蒸気を導入することで、その加温加圧蒸気を亜臨界水として可溶化処理を行う、請求項1又は2に記載のメタン発酵処理方法。
- 上記処理容器内の、前記加温加圧蒸気の送入前に減圧した時の圧力が5×10−3MPa以上10×10−3MPa以下であり、加温加圧蒸気を導入した後の温度が150℃以上240℃以下、圧力が0.5MPa以上3MPa以下である、請求項3に記載のメタン発酵処理方法。
- 上記メタン発酵槽から排出された消化液に含まれる汚泥を上記処理容器に返送して亜臨界水処理することを特徴とする、請求項1乃至4のいずれか1項に記載のメタン発酵処理方法。
- 有機性廃棄物をメタン発酵させてバイオガスを得るメタン発酵処理システムであって、
有機性廃棄物を亜臨界水で処理し、処理後に亜臨界水処理物を減圧させることで脱水できる亜臨界水処理装置と、脱水された後の脱水処理物を嫌気性細菌により分解可能なメタン発酵処理槽とを備えたメタン発酵処理システム。 - 上記亜臨界水処理装置が、上記有機性廃棄物を亜臨界水で処理した後に、上記亜臨界水処理装置の内部を常圧にまで低下させつつ蒸発した水蒸気を装置外に排出可能である排気弁を有することを特徴とする、請求項6に記載のメタン発酵処理システム。
- 上記メタン発酵処理槽から排出された消化液に含まれる固形分を濃縮する濃縮装置と、濃縮によって得られた濃縮汚泥を上記亜臨界水処理装置に返送する返送手段とを有する、請求項6又は7に記載のメタン発酵処理システム。
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