JP2015013264A - 有機性廃棄物処理システム、及び有機性廃棄物処理方法。 - Google Patents

Abstract

【課題】生ごみ可溶化液の一部を生物処理設備に有機炭素源として導入する有機性廃棄物処理において、生ごみ可溶化液を有効活用する。
【解決手段】生ごみを可溶化させる可溶化装置１０と、可溶化された生ごみの固形分及び液状分の両方が導入されて、これらをし尿や排水の生物処理残渣とともに一時的に貯留する貯留槽５と、貯留槽５に貯留された貯留物が導入されて、貯留物を生物処理する生物処理装置６と、を備える有機性廃棄物処理システム１。
【選択図】図１

Description

本発明は、し尿、浄化槽汚泥、生ごみなどの有機性廃棄物を処理する有機性廃棄物処理システム、及び有機性廃棄物処理方法に関する。

し尿、浄化槽汚泥、生ごみなどの有機性廃棄物の処理分野では、環境問題に対応するために、生ごみをメタン発酵させてエネルギー回収を行ったり、コンポストなどの資源回収を行ったりする再生処理装置の開発が盛んである。
例えば、特許文献１には生ごみを可溶化設備にて可溶化した後、固液分離装置にて生ごみを液状分と固体分とに分離し、生ごみの液状分をメタン発酵槽の原料としたり、し尿、浄化槽汚泥を生物処理する際の有機炭素源としたりする有機性廃棄物の処理方法が記載されている。

特開２００２−３３６８２５号公報

しかしながら、上記従来の処理方法においては、生物処理が行われる生物処理設備の処理槽に直接、有機炭素源として可溶化された生ごみの液状分が導入される。よって、処理槽に導入される、し尿及び浄化槽汚泥と、生ごみの液状分とが十分に混ぜ合わされることがなく、生ごみの液状分が有機炭素源として利用されることなく、放流されてしまうことがある。即ち、有機炭素源として導入する生ごみ可溶化液が有効活用されない場合がある。

この発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、生ごみ可溶化液の一部を生物処理設備に有機炭素源として導入する有機性廃棄物処理において、生ごみ可溶化液を有効活用することができる有機性廃棄物処理システム、及び有機性廃棄物処理方法を提供することにある。

上記の目的を達成するために、この発明は以下の手段を提供している。
本発明の有機性廃棄物処理システムは、生ごみを可溶化させる可溶化装置と、可溶化された生ごみの固形分及び液状分の両方が導入されて、これらをし尿や排水の生物処理残渣とともに一時的に貯留する貯留槽と、前記貯留槽に貯留された貯留物が導入されて、該貯留物を生物処理する生物処理装置と、を備えることを特徴とする。

上記構成によれば、生物処理装置において生ごみの可溶化液を有機炭素源として利用する場合において、貯留槽にて可溶化された生ごみの固形分及び液状分の滞留時間が大きくなることによって、固形分も併せて有機炭素源として有効活用することが可能となる。

上記有機性廃棄物システムにおいて、前記可溶化装置で可溶化される生ごみから除去される発酵不適物に付随する前記液状分を回収して前記貯留槽に供給する回収部を備えてもよい。

上記構成によれば、生ごみから発酵不適物を除去する際に、発酵不適物に付随する液状分を有機炭素源として有効活用することができる。

上記有機性廃棄物システムにおいて、可溶化された生ごみの固形分及び液状分の両方が導入されるメタン発酵設備を備えてもよい。

上記構成によれば、メタン発酵設備に、可溶化された生ごみの液状分のみならず、固形分も導入されるため、メタンガスの発生量を大きくすることが可能となる。

また、本発明は、生ごみを可溶化させる可溶化工程と、可溶化された生ごみの固形分及び液状分を、し尿や排水の生物処理残渣とともに貯留物として一時的に貯留する貯留工程と、前記貯留物を生物処理する生物処理工程と、を有する有機性廃棄物処理方法を提供する。

上記有機性廃棄物処理方法において、前記可溶化工程において生ごみから除去される発酵不適物に付随する前記液状分を回収する回収工程を有する構成としてもよい。

上記有機性廃棄物処理方法において、前記可溶化された生ごみの固形分及び液状分をメタン発酵処理するメタン発酵処理工程を有する構成としてもよい。

本発明によれば、生物処理装置において生ごみの可溶化液を有機炭素源として利用する場合において、貯留槽にて可溶化された生ごみの固形分及び液状分の滞留時間が大きくなることによって、固形分も併せて有機炭素源として有効活用することが可能となる。

本発明の第一実施形態の有機性廃棄物処理システムの概略構成図である。 本発明の第一実施形態の有機性廃棄物処理システムの可溶化設備の概略構成図である。 本発明の第二実施形態の有機性廃棄物処理システムの概略構成図である。 本発明の第三実施形態の有機性廃棄物処理システムの概略構成図である。 本発明の第四実施形態の有機性廃棄物処理システムの概略構成図である。

（第一実施形態）
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１に示すように、本実施形態の有機性廃棄物処理システム１は、し尿及び浄化槽汚泥を処理する水処理システムである第一処理系統２と、生ごみを処理する第二処理系統３とを有し、し尿及び浄化槽汚泥の硝化・脱窒処理を行ったり、生ごみのメタン発酵処理を行ったりする装置である。

第一処理系統２は、し尿及び浄化槽汚泥を一時的に貯留する貯留槽５と、貯留槽５に貯留された貯留物が導入される生物処理設備６（生物処理装置）と、生物処理設備６から排出される汚泥分離液が導入される高度処理設備７と、を有している。
第二処理系統３は、生ごみが導入される前処理装置９と、前処理装置９によって夾雑物が取り除かれた生ごみが導入される可溶化設備１０（可溶化装置）と、可溶化設備１０にて可溶化された生ごみの固形分及び液状分の両方（以下、生ごみ可溶化液と呼ぶ）が導入されるメタン発酵設備１１と、メタン発酵設備１１から排出される発酵残渣を固液分離する脱水装置１２と、脱水装置１２から排出される脱水汚泥を堆肥化する堆肥化設備１３と、を有している。
また、可溶化設備１０には、発酵不適物除去装置１４が設けられている。

第一処理系統２の生物処理設備６と、第二処理系統３のメタン発酵設備１１とは、余剰汚泥ライン１６で接続されており、生物処理設備６から排出される余剰汚泥がメタン発酵設備１１に導入される。
また、第二処理系統３の可溶化設備１０と第一処理系統２の貯留槽５とは、第一有機炭素源ライン１７によって接続されている。これにより、可溶化設備１０にて可溶化された生ごみ可溶化液を貯留槽５に導入することができる。即ち、生ごみ可溶化液は、第一処理系統２の貯留槽５と第二処理系統３のメタン発酵設備１１とに並列的に導入される。

また、発酵不適物除去装置１４と貯留槽５とは、第二有機炭素源ライン１８（回収部）によって接続されている。これにより、発酵不適物除去装置１４から排出される生ごみの液状分を貯留槽５に導入することができる。さらに、発酵不適物除去装置１４と、メタン発酵設備１１とは、生ごみ液状分ライン１９によって接続されている。これにより、発酵不適物除去装置１４から排出される生ごみの液状分をメタン発酵設備１１に導入することができる。

次に、本実施形態の有機性廃棄物処理システム１の構成要素の詳細について説明する。
第一処理系統２にて処理される、し尿とは、汲み取り式便所等から回収された生し尿をいう。また、浄化槽汚泥とは、排水の生物処理残渣であり、合併処理浄化槽、農業集落排水施設、漁業集落排水施設、単独処理浄化槽等から収集された汚泥をいう。し尿、浄化槽汚泥は、例えば、バキューム車によって収集され、適宜、石や砂、ビニールなど夾雑物が取り除かれた後、貯留槽５に貯留される。

貯留槽５は、し尿、浄化槽汚泥、及び第一有機炭素源ライン１７と第二有機炭素源ライン１８とから導入される生ごみ可溶化液を貯留する槽である。
生物処理設備６は、嫌気槽と好気槽と沈殿槽が複数組み合わされた構成を有し、主に硝化菌と脱窒菌の作用により液中のＢＯＤ、窒素化合物等を分解除去する設備である。生物処理設備６には、脱窒用のメタノールなどの有機炭素源２１が添加されている。
また、生物処理設備６は、生物処理後の処理液が導入される汚泥分離設備を備えている。汚泥分離設備からは、汚泥分離液と余剰汚泥が排出される。
高度処理設備７は、例えば、凝集分離装置、オゾン酸化装置、活性炭吸着塔等が挙げられる。

第二処理系統３にて処理される生ごみとは、家庭から排出されるもの、および食品加工場、レストラン等の事業所から排出されるもの双方を含むものである。生ごみは、排出する主体の業種および排出形態等により、その組成は異なるが、質量換算をすると、例えば、全体の７割程度を水分、３割程度を有機物分から構成される。また、生ごみを可溶化した際の固形分とは、骨や繊維分など可溶化されないものを指す。

前処理装置９は、例えば、生ごみをまず粗く破砕処理する粗破砕機と、粗破砕された生ごみを更に細かく砕く微破砕機と、生ごみに混入している例えばビニール等の夾雑物を選択的に選別する選択破砕選別機と、を有するものである。

図２に示すように、可溶化設備１０は、夾雑物が除去された生ごみを可溶化する可溶化槽２２と、可溶化槽２２の底部近傍から生ごみ可溶化液を抜き出し、生ごみ可溶化液中に残留するビニールなどの発酵不適物を除去する発酵不適物除去装置１４であるドラムスクリーンと、を有している。

可溶化槽２２は、前室２３と後室２４とに隔壁２５により二分割されており、隔壁２５を生ごみ可溶化液が越流するとともに、前室２３の底部から生ごみ可溶化液を抜き出して発酵不適物除去装置１４側に供給する構成となっている。
発酵不適物除去装置１４であるドラムスクリーンは、円筒形状をなすパンチングメタルによって形成されている。ドラムスクリーンは、回転自在とされており、回転による遠心力とパンチングメタル開孔部分にて、生ごみのうちの重い部分、具体的には水分を含む生ごみが比重分離され、円筒の外部に排出される。一方で軽量のビニールやプラスチックはドラムスクリーンの円筒内部に残る。

図１に戻り、メタン発酵設備１１は、メタン発酵槽を有し、メタン発酵槽内の嫌気性菌（微生物）に生ごみ可溶化液中の高分子有機物を分解させて、メタンガス（バイオガス）、二酸化炭素、硫化水素を発生させる設備である。ここで発生したメタンガスは発電装置等に送給され利用することができる。
また、脱水装置１２と生物処理設備６とは、脱水分離液ライン２７によって接続されている。

次に、本実施形態の有機性廃棄物処理システム１の作用（有機性廃棄物処理方法）について説明する。
まず、第一処理系統２において、し尿及び浄化槽汚泥が貯留槽５に貯留される。一方、第二処理系統３において、生ごみが前処理装置９に導入され、夾雑物除去などの前処理が施された後、可溶化設備１０に導入される。

可溶化設備１０に導入された生ごみは、必要に応じて水が添加された後、可溶化され、滞留時間２日間程度で固体状の生ごみを液状に可溶化するようにしている（可溶化工程）。
可溶化設備１０にて可溶化された生ごみ可溶化液、即ち、生ごみの固形分及び液状分の両方は、メタン発酵設備１１に導入されるとともに、第一有機炭素源ライン１７を介して第一処理系統２の貯留槽５に導入される。また、可溶化設備１０の発酵不適物除去装置１４から排出される生ごみの液状分も、第二有機炭素源ライン１８を介して貯留槽５に回収される（回収工程）。
また、発酵不適物除去装置１４から排出される生ごみの液状分は、生ごみ液状分ライン１９を介してメタン発酵設備１１に導入される。また、発酵不適物除去装置１４にて除去された発酵不適物は、場外排出されて適宜処理される。

再び、第一処理系統２に戻って、貯留槽５では、投入されたし尿、浄化槽汚泥、生ごみ可溶化液、及び生ごみの液状分が混ぜ合わされる（貯留工程）。し尿、浄化槽汚泥、生ごみ可溶化液、及び生ごみの液状分からなる貯留物は、所定の滞留時間を経た後、生物処理設備６の処理槽に導入される。

生物処理設備６の処理槽には、有機炭素源であるメタノールが添加される。また、生物処理設備６には、脱水分離液ライン２７を介して第二処理系統３のメタン発酵設備１１の後段に設けられた脱水装置１２から排出される脱水分離液が導入される。
生物処理設備６においては、貯留物中に含有される窒素分、ＢＯＤ等が除去される（生物処理工程）。また、生物処理設備６においては、メタノールが有機炭素源として脱窒処理に利用される。さらに、生物処理設備６においては、第一有機炭素源ライン１７を介して貯留槽５に投入される生ごみ可溶化液、及び第二有機炭素源ライン１８を介して貯留槽５に投入される生ごみの液状分も有機炭素源として利用される。

生物処理設備６から排出される汚泥分離液は、高度処理設備７に導入されて高度処理が施される。例えば、高度処理設備７の凝集分離装置において汚泥分離液中の微細な浮遊物質が除去され、オゾン酸化装置においてオゾン処理が行われる。汚泥分離液は、高度処理が施された後、放流される。
一方、生物処理設備６から排出される余剰汚泥は、余剰汚泥ライン１６を介してメタン発酵設備１１に送られて、メタン発酵処理が施される。

再び、第二処理系統３に戻って、メタン発酵設備１１のメタン発酵槽には、可溶化設備１０にて可溶化された生ごみ可溶化液が導入されるとともに、生ごみ液状分ライン１９を介して生ごみの液状分が導入される。生ごみ可溶化液中の高分子有機物は、メタン発酵槽内の嫌気性菌の作用によりメタンガス（バイオガス）、二酸化炭素、硫化水素などに分解される（メタン発酵処理工程）。メタン発酵設備１１にて発生したメタンガスは、発電、ボイラなどに利用することができる。

メタン発酵設備１１から排出される発酵残渣は、脱水装置１２にて固液分離され、脱水汚泥（汚泥固形物）が堆肥化設備１３に導入されて堆肥化される。一方、脱水分離液は、脱水分離液ライン２７を介して生物処理設備６に送給される。

以上の工程を経て、し尿及び浄化槽汚泥は、水処理されて放流され、生ごみは、メタン発酵設備１１にてメタンガスを発生させるとともに、堆肥化設備にて堆肥化されるなどしてリサイクルされる。

上記実施形態によれば、し尿、浄化槽汚泥の希薄化により生物処理設備６における窒素除去に必要な有機炭素源が不足する場合においても、生ごみの固形分及び液状分を有機炭素源２１として活用することができる。即ち、有機炭素源として添加されるメタノールの量を低減することができる。

また、貯留槽５内のし尿及び浄化槽汚泥に生ごみ可溶化液が投入されることによって、可溶化された生ごみ可溶化液の滞留時間が大きくなり、生ごみ可溶化液がし尿及び浄化槽汚泥により混入する。これにより、生物処理設備６において、生ごみ可溶化液を固形分も併せて有機炭素源２１として有効活用することが可能となる。

また、貯留槽５に、生ごみから発酵不適物を除去する際に発酵不適物に付随する液状分を導入することによって、生ごみの液状分を有機炭素源として有効活用することができる。
また、メタン発酵設備１１に、可溶化された生ごみの液状分のみならず、固形分も導入されるため、メタンガスの発生量を大きくすることが可能となる。

また、可溶化設備１０の後段にスクリュープレス、フィルタープレス、遠心分離機などの固液分離装置を設置する必要がないため、固液分離装置に伴う付帯設備、稼働動力、設置面積などの必要がなくなる。

（第二実施形態）
以下、本発明の第二実施形態の有機性廃棄物処理システム１Ｂを図面に基づいて説明する。
なお、本実施形態では、上述した第一実施形態との相違点を中心に述べ、同様の部分についてはその説明を省略する
図３に示すように、第二実施形態の有機性廃棄物処理システム１Ｂは、浄化槽汚泥を濃縮装置２８に導入した後、分離液のみを貯留槽５に投入する点において、第一実施形態の有機性廃棄物処理システム１と異なる。

濃縮装置２８は、浄化槽汚泥を濃縮、減量しつつ固液分離する装置である。濃縮装置２８としては、例えば、浄化槽汚泥を凝集させる凝集反応タンクと、凝集反応が完了した汚泥を固液分離するドラムスクリーンと、を有する装置を採用することができる。

濃縮装置２８から排出される分離液は、貯留槽５に貯留される。また、濃縮浄化槽汚泥は、メタン発酵設備１１に導入されてメタン発酵処理される。メタン発酵設備１１にて発生したメタンガスは、発電設備２９にて発電に利用される。
さらに、生物処理設備６から排出される余剰汚泥が濃縮装置２８に導入され、浄化槽汚泥とともに固液分離処理される。

上記実施形態によれば、濃縮装置２８を設けて浄化槽汚泥を濃縮してメタン発酵設備１１に導入することによって、浄化槽汚泥を積極的にメタン発酵処理することができる。
また、濃縮装置２８によって生物処理設備６に導入される浄化槽汚泥の固形分が除去されることによって、生物処理設備６において有機炭素源２１として消費されるメタノールを低減することができる。
また、メタン発酵設備１１に導入される汚泥から液状分が分離されることによって、メタン発酵設備１１における発酵効率を向上させることができる。

なお、本実施形態の有機性廃棄物処理システム１Ｂにおいても、メタン発酵設備１１の後段に脱水装置１２や、堆肥化設備１３を設けて、メタン発酵設備１１から排出される発酵残渣を有効利用する構成としてもよい。

（第三実施形態）
以下、本発明の第三実施形態の有機性廃棄物処理システム１Ｃを図面に基づいて説明する。
図４に示すように、本実施形態の有機性廃棄物処理システム１Ｃは、生物処理設備６から排出される余剰汚泥を脱水装置３０に導入して、脱水汚泥をメタン発酵設備１１に導入する点において、第一実施形態の有機性廃棄物処理システム１と異なる。即ち、生物処理設備６から排出される余剰汚泥は、直接メタン発酵設備１１に導入されることはない。脱水装置３０から排出される分離液は、再び生物処理設備６に導入される。

上記実施形態によれば、生物処理設備６からメタン発酵設備１１に導入される余剰汚泥から液状分が分離されることによって、メタン発酵設備１１における発酵効率を向上させることができる。
なお、脱水装置３０から排出される分離液は、生物処理設備６の前段の貯留槽５に導入してもよい。

（第四実施形態）
図５に示すように、本実施形態の有機性廃棄物処理システム１Ｄは、可溶化設備１０の後段に堆肥化設備１３を設置している点において、第三実施形態と異なる。即ち、可溶化設備１０にて可溶化された生ごみ可溶化液は、メタン発酵設備にてメタン発酵処理が施されることなくコンポスト化される。

上記実施形態によれば、投入される生ごみが生物処理が難解な性状である場合においても、可溶化設備１０にて可溶化されることによって、容易に堆肥化することができる。

なお、本発明の技術範囲は上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変更を加えることが可能である。また、上記複数の実施形態で説明した特徴を任意に組み合わせた構成であってもよい。

１ 有機性廃棄物処理システム
２ 第一処理系統
３ 第二処理系統
５ 貯留槽
６ 生物処理設備（生物処理装置）
７ 高度処理設備
９ 前処理装置
１０ 可溶化設備（可溶化設備）
１１ メタン発酵設備
１２ 脱水装置
１３ 堆肥化設備
１４ 発酵不適物除去装置
１６ 余剰汚泥ライン
１７ 第一有機炭素源ライン
１８ 第二有機炭素源ライン（回収部）
１９ 生ごみ液状分ライン
２１ 有機炭素源
２２ 可溶化槽
２３ 前室
２４ 後室
２５ 隔壁
２７ 脱水分離液ライン
２８ 濃縮装置
２９ 発電設備
３０ 脱水装置

Claims (6)

1. 生ごみを可溶化させる可溶化装置と、
   可溶化された生ごみの固形分及び液状分の両方が導入されて、これらをし尿や排水の生物処理残渣とともに一時的に貯留する貯留槽と、
   前記貯留槽に貯留された貯留物が導入されて、該貯留物を生物処理する生物処理装置と、を備えることを特徴とする有機性廃棄物処理システム。
2. 前記可溶化装置で可溶化される生ごみから除去される発酵不適物に付随する前記液状分を回収して前記貯留槽に供給する回収部を備えることを特徴とする
   請求項１に記載の有機性廃棄物処理システム。
3. 可溶化された生ごみの固形分及び液状分の両方が導入されるメタン発酵設備を備えることを特徴とする請求項１に記載の有機性廃棄物処理システム。
4. 生ごみを可溶化させる可溶化工程と、
   可溶化された生ごみの固形分及び液状分を、し尿や排水の生物処理残渣とともに貯留物として一時的に貯留する貯留工程と、
   前記貯留物を生物処理する生物処理工程と、を有することを特徴とする有機性廃棄物処理方法。
5. 前記可溶化工程において生ごみから除去される発酵不適物に付随する前記液状分を回収する回収工程を有することを特徴とする請求項４に記載の有機性廃棄物処理方法。
6. 前記可溶化された生ごみの固形分及び液状分をメタン発酵処理するメタン発酵処理工程を有することを特徴とする請求項４に記載の有機性廃棄物処理方法。

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