JP2010142691A - 複合メタン発酵による有機廃棄物の処理方法及び処理装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】(1)液体画分と固体画分を含有し、該液体画分は上向流嫌気性汚泥床法のメタン発酵菌の生育に必要な量の窒素源が含まれていない有機廃棄物を固液分離する工程、(2)分離された固形分画分をメタン発酵処理に供する工程、(3)(2)で得られたメタン発酵汚泥に対し、可溶化処理及びアンモニア除去処理を行う工程、並びに(4)得られた液体画分と、(3)で除去されたアンモニアと、必要に応じて可溶化処理物と、可溶化処理物とを、上向流嫌気性汚泥床法によるメタン発酵処理に供する工程を、実施すること。
【選択図】なし
Description
項1. 液体画分と固体画分を含有する有機廃棄物の処理方法であって、該有機廃棄物に含有される液体画分は上向流嫌気性汚泥床法のメタン発酵菌の生育に必要な量の窒素源が含まれていないものであり、下記工程を含むことを特徴とする、有機廃棄物の処理方法:
有機廃棄物を固液分離して、固体画分と液体画分に分離する第1工程、
第1工程で得られた固体画分をメタン発酵処理に供する第2工程、
第2工程で得られたメタン発酵汚泥に対し、可溶化処理及びアンモニア除去処理を行う第3工程、及び
第1工程で得られた液体画分と、第3工程で除去されたアンモニアとを、上向流嫌気性汚泥床法によるメタン発酵処理に供する第4工程。
項2. さらに、上記第3工程において、気相へ除去されたアンモニアを液相へ回収し、得られたアンモニア水を、第1工程で得られた液体画分とともに上記第4工程に供する、項1に記載の処理方法。
項3. さらに、上記第4工程において、第1工程で得られた液体画分と、第3工程で除去されたアンモニアとともに、第3工程で得られる可溶化処理物をも上向流嫌気性汚泥床法によるメタン発酵処理に供する、項1または2に記載の処理方法。
項4. 第3工程で得られる可溶化処理物の一部を、再度、第2工程におけるメタン発酵処理に供する、項1〜3のいずれかに記載の処理方法。
項5. 第2工程における可溶化処理が、70〜95℃の温度条件下での加熱処理である、項1〜4のいずれかに記載の処理方法。
項6. 液体画分と固体画分を含有し、該液体画分は上向流嫌気性汚泥床法のメタン発酵菌の生育に必要な量の窒素源が含まれていない有機廃棄物の処理装置であって、
有機廃棄物を固体画分と液体画分に分離する固液分離装置と、
固液分離装置により分離された固体画分に対してメタン発酵を行うメタン発酵槽と、
メタン発酵槽から排出されるメタン発酵汚泥を可溶化処理する可溶化槽と、
当該可溶化槽から回収したアンモニアを気相から液相へ移行させるアンモニア移行装置と、
固液分離装置から排出される液体画分とアンモニア除去装置から排出されるアンモニアに対して、上向流嫌気性汚泥床法によるメタン発酵を行う上向流メタン発酵処理槽と、
を備える、前記有機廃棄物の処理装置。
本発明は、液体画分と固体画分を含有し、該液体画分は上向流嫌気性汚泥床法のメタン発酵菌の生育に必要な量の窒素源が含まれていない有機廃棄物(以下、単に「対象有機廃棄物」と表記することもある)を浄化処理する方法であって、当該有機廃棄物を固液分離して、固体画分と液体画分に分離する工程(第1工程)、第1工程で得られた固体画分をメタン発酵処理に供する工程(第2工程)、第2工程で得られたメタン発酵汚泥に対し、可溶化処理及びアンモニア除去処理を行う工程(第3工程)、及び第1工程で得られた液体画分と、第3工程で回収されたアンモニアを、上向流嫌気性汚泥床法によるメタン発酵処理に供する工程(第4工程)を含むことを特徴とする。
本発明の処理方法では、まず、対象有機廃棄物を固液分離する工程に供する(第1工程)。固液分離方法としては、廃棄物の固液分離に従来使用されている方法を使用でき、例えばスクリーン分離、沈殿分離、膜分離、遠心分離等が挙げられる。
次いで、上記第1工程で得られた固体画分をメタン発酵処理に供する(第2工程)。即ち、本第2工程は、嫌気性雰囲気下で、上記第1工程で得られた固体画分に対してメタン発酵を行うことによって実施される。本第2工程のメタン発酵処理によって、上記第1工程で得られた固体画分中の有機物の内、メタン発酵菌により利用可能な有機物が、メタンと二酸化炭素に分解される。
次いで、上記第2工程で得られたメタン発酵汚泥に対し、可溶化処理及びアンモニア除去処理を行う(第3工程)。
次いで、上記第1工程で得られた液体画分と、上記第3工程で除去/回収されたアンモニアと、必要に応じて上記第3工程で得られ可溶化処理物とを、上向流嫌気性汚泥床法によるメタン発酵処理に供する(第4工程)。本第4工程のメタン発酵処理によって、上記第1工程で得られた液体画分に含まれる有機物と、アンモニアを養分とするメタン発酵によってメタンと二酸化炭素に分解され、最終的に排出される排水の有機物濃度を下水道放流が可能な程度にまで低減させることができる。また、本第4工程において、上記第3工程で得られ可溶化処理物についても処理する場合、当該可溶化処理物中の有機物も、メタンと二酸化炭素に分解することができる。
本発明は、さらに、上記処理方法を実施するための有機廃棄物の処理装置をも提供する。
以下の材料をそれぞれ5mm角に切り、各材料をよく攪拌し、これを模擬生ゴミとした。
オレンジ(皮) 7.5%
バナナ(皮) 10%
・野菜類 キャベツ 10%
ジャガイモ 10%
ニンジン 10%
大根 10%
白菜 10%
・肉 挽肉 2.5%
・魚介類 魚 3.5%
骨 1.5%
・卵類 卵 2.5%
・残飯類 米飯 10%
パン 2.5%
麺類 7.5%
模擬生ゴミの組成の単位「%」は重量%を示す。
上記生ごみ1kg/日を滞留時間20日間、温度55℃のメタン発酵槽(嫌気)と滞留時間1日、温度80℃の可溶化槽とを有する処理システムで処理し、前記可溶化槽で、アンモニアストリッピング法によってアンモニアを液相から気相へ移行させる操作を行ったところ、アンモニア回収量は0.75g/日であった。
上記生ごみ1kg/日を滞留時間20日間、温度55℃のメタン発酵槽(嫌気)で処理し、別途温度55℃の槽でアンモニアを液相から気相へ移行させる操作を行ったところ、アンモニア回収量は0.075g/日であった。
1.メタン発酵及び可溶化
40L容のメタン発酵槽(嫌気、55℃)に、上記生ゴミ1L/日を投入してメタン発酵を行った。メタン発酵槽内部からメタン発酵汚泥2L/日抜き取り、2L容の可溶化槽に投入し、80℃で加熱して可溶化処理を行った。その後、可溶化槽から1L/日抜き取って、下記の上向流メタン発酵に供するため、UASB(上向流嫌気性スラッジブランケット)装置に投入し、さらに1L/日をメタン発酵槽に戻した。
上記可溶化槽において生成したアンモニアを、アンモニアストリッピング法により回収し、回収したアンモニア含有ガスを、15℃の冷却水で約20℃にまで冷却した。その後、気液分離器によってアンモニア水とアンモニア含有ガスに分離し、それぞれを気液向流式スクラバーによって、アンモニア水(約200mL/日)とアンモニアが除去されたガスに分けることにより、アンモニア水を得た。
上記1で得られた可溶化処理物1Lと、50,000mg/Lの酢酸ナトリウム溶液4Lと、上記2で得られたアンモニア水200mL(アンモニア 0.75g含有)とを混合して、槽体積1.4LのUASB(上向流嫌気性スラッジブランケット)装置(35℃)を用いて、上向流嫌気性汚泥床法によるメタン発酵処理を行った。
50,000mg/Lの酢酸ナトリウム溶液4Lを液体画分として、これらと参考比較例1で得られたアンモニア水70mL(アンモニア 0.075g含有;参考比較例1におけるアンモニア回収量1日分に相当)とを混合して、槽体積1.4LのUASB(上向流嫌気性スラッジブランケット)装置(35℃)を用いて、上向流嫌気性汚泥床法によるメタン発酵処理を行った。
2 固液分離装置
3 液体画分供給手段
4 固体画分供給手段
5 メタン発酵槽
6 メタン発酵汚泥供給手段
7 可溶化槽
8 可溶化処理物返送手段
9 可溶化処理物供給手段
9’ 可溶化処理物供給手段
10 気相アンモニア供給手段
11 アンモニア移行装置
12 液相アンモニア供給手段
13 上向流メタン発酵処理槽
14 メタン発酵処理物供給手段
15 処理物貯留槽
16 排出手段
Claims (6)
- 液体画分と固体画分を含有する有機廃棄物の処理方法であって、該有機廃棄物に含有される液体画分は上向流嫌気性汚泥床法のメタン発酵菌の生育に必要な量の窒素源が含まれていないものであり、下記工程を含むことを特徴とする、有機廃棄物の処理方法:
有機廃棄物を固液分離して、固体画分と液体画分に分離する第1工程、
第1工程で得られた固体画分をメタン発酵処理に供する第2工程、
第2工程で得られたメタン発酵汚泥に対し、可溶化処理及びアンモニア除去処理を行う第3工程、及び
第1工程で得られた液体画分と、第3工程で除去されたアンモニアとを、上向流嫌気性汚泥床法によるメタン発酵処理に供する第4工程。 - さらに、上記第3工程において、気相へ除去されたアンモニアを液相へ回収し、得られたアンモニア水を、第1工程で得られた液体画分とともに上記第4工程に供する、請求項1に記載の処理方法。
- さらに、上記第4工程において、第1工程で得られた液体画分と、第3工程で除去されたアンモニアとともに、第3工程で得られる可溶化処理物をも上向流嫌気性汚泥床法によるメタン発酵処理に供する、請求項1または2に記載の処理方法。
- 第3工程で得られる可溶化処理物の一部を、再度、第2工程におけるメタン発酵処理に供する、請求項1〜3のいずれかに記載の処理方法。
- 第2工程における可溶化処理が、70〜95℃の温度条件下での加熱処理である、請求項1〜4のいずれかに記載の処理方法。
- 液体画分と固体画分を含有し、該液体画分は上向流嫌気性汚泥床法のメタン発酵菌の生育に必要な量の窒素源が含まれていない有機廃棄物の処理装置であって、
有機廃棄物を固体画分と液体画分に分離する固液分離装置と、
固液分離装置により分離された固体画分に対してメタン発酵を行うメタン発酵槽と、
メタン発酵槽から排出されるメタン発酵汚泥を可溶化処理する可溶化槽と、
当該可溶化槽から回収したアンモニアを気相から液相へ移行させるアンモニア移行装置と、
固液分離装置から排出される液体画分とアンモニア除去装置から排出されるアンモニアに対して、上向流嫌気性汚泥床法によるメタン発酵を行う上向流メタン発酵処理槽と、
を備える、前記有機廃棄物の処理装置。
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