JP2017018876A - Organic waste treatment system and organic waste treatment method - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a means capable of effectively and efficiently enhancing a nitrogen removal efficiency in the case when performing the removal of nitrogen from waste water resulting from methane fermentation with anammox reaction.SOLUTION: An organic waste treatment system at least comprises: a methane fermentation tank 1 for generating biogas from organic waste by methane fermentation; and a nitrogen removal tank 4 for performing denitrification treatment of nitrogen-containing waste water resulting from methane fermentation by using anammox microorganisms. The organic waste treatment system also comprises an inorganic carbon supply means 5 for supplying inorganic carbon or biogas generated during the combustion of methane generated by methane fermentation to the nitrogen removal tank. An organic waste treatment method achieves enhancement of nitrogen removal efficiency in the nitrogen removal tank 4 because the growth of anammox microorganisms is promoted by supplying inorganic carbon or the like generated during the combustion of methane to the nitrogen removal tank.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、メタン発酵処理とアナモックス微生物による窒素除去とを行うとともに、メタン発酵により発生したメタンを燃焼した際に発生した無機炭素、若しくはバイオガスを窒素除去槽に供給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などに関連する。   The present invention is an organic waste treatment system that performs methane fermentation treatment and nitrogen removal by anammox microorganisms, and supplies inorganic nitrogen generated when methane generated by methane fermentation is burned or biogas to a nitrogen removal tank And organic waste disposal methods.

食品廃棄物、下水汚泥、し尿・浄化槽汚泥、家畜排泄物などの有機性廃棄物を処理する方法として、メタン発酵法が知られている。   A methane fermentation method is known as a method for treating organic waste such as food waste, sewage sludge, human waste / septic tank sludge, and livestock waste.

メタン発酵法は、嫌気性条件下で、メタン発酵微生物群によって有機性廃棄物を分解させ、それによって発生するバイオガスを回収する方法である。バイオガスにはメタンと二酸化炭素が含まれ、このうち、メタンはエネルギー源として利用できるため、メタン発酵技術によって、廃棄物処理とエネルギー回収を同時に行うことができる。   The methane fermentation method is a method of decomposing organic waste by a methane fermentation microorganism group under anaerobic conditions and recovering biogas generated thereby. Biogas contains methane and carbon dioxide. Of these, methane can be used as an energy source, and therefore, waste treatment and energy recovery can be performed simultaneously by methane fermentation technology.

そのため、例えば、メタン発酵で得られたメタンを燃料として発電を行い、その電力をメタン発酵設備内外の動力として利用するとともに、発電時の排熱を回収して発酵槽の温度調整などに利用するシステムなども実用化されている。これにより、未利用エネルギーを活用できるほか、有機性廃棄物より発生させたメタンを化石燃料の代替エネルギーとして利用することで、カーボンニュートラルの観点より温室効果ガスの排出量を削減できる。   Therefore, for example, power is generated using methane obtained by methane fermentation as fuel, and the power is used as power inside and outside the methane fermentation facility, and exhaust heat during power generation is recovered and used for temperature adjustment of the fermenter. Systems etc. are also in practical use. As a result, unused energy can be used, and methane generated from organic waste can be used as an alternative energy to fossil fuels to reduce greenhouse gas emissions from a carbon neutral perspective.

一方、メタン発酵処理では、バイオガス回収後、発酵槽内に、廃水（メタン発酵消化液）が残渣として残る。この廃水中には、有機物などの汚濁物質が依然として含まれているほか、有機性廃棄物中に含有していた窒素なども高濃度で残存している。そのため、一般的には、この窒素含有廃水を河川などに放流する前に、活性汚泥法などによる浄化処理、及び、窒素除去などの高度処理を行う必要がある。   On the other hand, in the methane fermentation treatment, after recovering the biogas, waste water (methane fermentation digestion liquid) remains as a residue in the fermenter. The wastewater still contains pollutants such as organic matter, and nitrogen contained in the organic waste remains at a high concentration. Therefore, in general, before discharging this nitrogen-containing wastewater to a river or the like, it is necessary to perform a purification treatment by an activated sludge method or the like and an advanced treatment such as nitrogen removal.

窒素除去を目的とした廃水の高度処理技術として、硝化脱窒法による処理が実用化されている。硝化脱窒法は、好気条件下で、廃水中のアンモニア性窒素を、アンモニア酸化細菌及び亜硝酸酸化細菌の働きにより硝酸性窒素に変換し、次に、無酸素条件下で、従属栄養的に脱窒細菌の働きにより硝酸性窒素を窒素ガスに変換する方法である。両反応により廃水中の窒素を窒素ガスに変換できる。   As advanced wastewater treatment technology for the purpose of removing nitrogen, treatment by nitrification and denitrification has been put to practical use. The nitrification denitrification method converts ammonia nitrogen in wastewater into nitrate nitrogen under the aerobic condition by the action of ammonia-oxidizing bacteria and nitrite-oxidizing bacteria. This method converts nitrate nitrogen into nitrogen gas by the action of denitrifying bacteria. Both reactions can convert nitrogen in wastewater into nitrogen gas.

硝化脱窒法は、生物的処理により廃水中の窒素を有効に除去できる点で有用であるが、硝化工程において曝気エネルギーが、また、脱窒細菌が従属栄養細菌であるため脱窒工程で炭素源（メタノールなど）の添加が必要であり、ランニングコストが高いという課題もある。   The nitrification denitrification method is useful in that it effectively removes nitrogen from wastewater by biological treatment. However, the aeration energy in the nitrification process and the carbon source in the denitrification process because the denitrifying bacteria are heterotrophic bacteria. (Methanol etc.) needs to be added and there is a problem that running cost is high.

近年、硝化脱窒法とは別個の窒素除去技術として、アナモックス反応（anammox；anaerobic ammonium oxidation、嫌気性アンモニア酸化反応）が新規に発見され、注目されている。   In recent years, an anammox reaction (anammox; anaerobic ammonium oxidation) has been newly discovered and attracted attention as a nitrogen removal technique that is separate from the nitrification denitrification method.

アナモックス反応は、嫌気性条件下で、アナモックス微生物により、従来の硝化脱窒反応とは全く異なる代謝経路を経て、アンモニア性窒素及び亜硝酸性窒素を窒素ガスに変換する反応であり、このアナモックス反応を利用して、廃水中の窒素成分を窒素ガスとして除去する。   The anammox reaction is a reaction in which ammonia nitrogen and nitrite nitrogen are converted into nitrogen gas by an anammox microorganism under anaerobic conditions through a completely different metabolic route from the conventional nitrification denitrification reaction. Is used to remove nitrogen components from wastewater as nitrogen gas.

アナモックス反応によって窒素除去を進める場合、一般的に、廃水中のアンモニア性窒素を亜硝酸性窒素にまで部分酸化する部分亜硝酸化工程と、アナモックス反応を行うアナモックス工程とが必要となる。部分亜硝酸化工程では、通常の硝化脱窒法による場合と同様、好気性・独立栄養性であるアンモニア酸化微生物の働きにより、アンモニア性窒素の約半量を亜硝酸性窒素に変換する。アナモックス工程では、嫌気性・独立栄養性であるアナモックス微生物の働きにより、アンモニア性窒素及び亜硝酸性窒素を窒素ガスに変換する。なお、部分亜硝酸化工程とアナモックス工程をそれぞれ別個の反応槽で行う二槽式の処理技術のほか、同一の反応槽で行う一槽式の窒素除去技術も提案されている。   In the case of proceeding with nitrogen removal by the anammox reaction, generally, a partial nitritation step for partially oxidizing ammonia nitrogen in wastewater to nitrite nitrogen and an anammox step for performing an anammox reaction are required. In the partial nitritation step, about half of the ammonia nitrogen is converted to nitrite nitrogen by the action of ammonia oxidizing microorganisms that are aerobic and autotrophic, as in the case of the normal nitrification denitrification method. In the anammox process, ammonia nitrogen and nitrite nitrogen are converted into nitrogen gas by the action of anaerobic and autotrophic anammox microorganisms. In addition to the two-tank processing technique in which the partial nitritation process and the anammox process are performed in separate reaction tanks, a one-tank nitrogen removal technique in the same reaction tank has also been proposed.

アナモックス反応による窒素除去技術は、硝化脱窒法などの従来法と比較して、曝気エネルギーを半分程度に抑えることができるため動力コストが低い、炭素源を必要としない、窒素処理速度が速いため槽容量を小さくできる、余剰汚泥の発生が少ない、亜酸化窒素（N2O）の発生が少ない、などの利点を有している。 Nitrogen removal technology by anammox reaction can reduce the aeration energy to about half compared with conventional methods such as nitrification denitrification method, so the power cost is low, no carbon source is required, and the nitrogen treatment speed is fast. It has the advantages of reducing capacity, generating less excess sludge, and generating less nitrous oxide (N 2 O).

なお、例えば、特許文献1〜3には、メタン発酵処理とアナモックス処理とを組み合わせた廃水処理などが、特許文献4及び5には二槽式のアナモックス処理技術が、特許文献6には一槽式のアナモックス処理技術が、それぞれ開示されている。
特開2013-17928号公報 特開2007-44579号公報 特開2005-74253号公報 特開2007-152236号公報 特開2001-104992号公報 特開2006-55739号公報 In addition, for example, Patent Documents 1 to 3 include wastewater treatment that combines methane fermentation treatment and Anammox treatment, Patent Documents 4 and 5 include two-tank anammox treatment technology, and Patent Document 6 includes one tank. Each of the formula anammox processing techniques is disclosed.
JP 2013-17928 JP 2007-44579 A JP 2005-74253 A JP 2007-152236 A Japanese Patent Laid-Open No. 2001-104992 JP 2006-55739 A

メタン発酵で発生した廃水の窒素除去をアナモックス反応で行う場合、上述のような、窒素処理速度が速い、動力コストが低い、などの利点がある半面、アナモックス微生物の増殖速度が遅く、菌体量が増加しにくい結果、窒素除去効率が向上しにくいという課題がある。   When removing nitrogen from wastewater generated by methane fermentation by anammox reaction, there are advantages such as high nitrogen treatment speed and low power cost as mentioned above, but the growth rate of anammox microorganisms is slow and the amount of cells As a result, the nitrogen removal efficiency is difficult to improve.

そこで、本発明は、メタン発酵で発生した廃水の窒素除去をアナモックス反応で行う場合において、有効かつ効率的に窒素除去効率を向上しうる手段を提供することなどを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide means that can effectively and efficiently improve nitrogen removal efficiency when removing nitrogen from wastewater generated by methane fermentation by an anammox reaction.

本発明者らは、メタン発酵で発生した廃水の窒素除去をアナモックス反応で行う場合において、メタン発酵により発生したメタンを燃焼した際に発生した無機炭素、若しくはバイオガスを窒素除去槽に供給することで、アナモックス微生物の増殖を促進し、菌体量を増加できること、並びにそれによって窒素除去効率を向上できることを新規に見出した。   In the case where nitrogen removal of wastewater generated by methane fermentation is performed by an anammox reaction, the present inventors supply inorganic carbon or biogas generated when methane generated by methane fermentation is burned to the nitrogen removal tank. Thus, it has been newly found that the growth of anammox microorganisms can be promoted and the amount of cells can be increased, and the nitrogen removal efficiency can thereby be improved.

そこで、本発明では、メタン発酵により、有機性廃棄物からバイオガスを発生させるメタン発酵槽と、アナモックス微生物を用いて、前記メタン発酵で生じた窒素含有廃水の脱窒処理を行う窒素除去槽と、を少なくとも備えるともに、前記メタン発酵により発生したメタンを燃焼した際に発生した無機炭素、若しくは前記バイオガスを前記窒素除去槽に供給する無機炭素供給手段を備えた有機性廃棄物処理システムなどを提供する。   Therefore, in the present invention, a methane fermentation tank that generates biogas from organic waste by methane fermentation, and a nitrogen removal tank that performs denitrification treatment of the nitrogen-containing wastewater generated by the methane fermentation using anammox microorganisms, An organic waste treatment system including inorganic carbon generated when the methane generated by the methane fermentation is burned, or inorganic carbon supply means for supplying the biogas to the nitrogen removal tank, etc. provide.

メタン発酵により発生したメタンを燃焼した際に発生した無機炭素、若しくはバイオガスを窒素除去槽に供給することで、窒素除去槽内で処理する廃水の溶存二酸化炭素濃度を上昇させることができるため、独立栄養性であるアナモックス微生物は、必要量の炭素源を容易に獲得することができるようになる。これにより、アナモックス微生物の増殖が促進され、窒素除去槽内の菌体量が増加する。そして、窒素除去槽内の菌体量の増加によって、窒素除去槽内の窒素除去効率を向上することができる。   By supplying inorganic carbon generated when methane generated by methane fermentation is burned or biogas to the nitrogen removal tank, the concentration of dissolved carbon dioxide in the wastewater treated in the nitrogen removal tank can be increased. Anammox microorganisms that are autotrophic will be able to easily acquire the required amount of carbon source. Thereby, the growth of anammox microorganisms is promoted, and the amount of microbial cells in the nitrogen removal tank increases. And the nitrogen removal efficiency in a nitrogen removal tank can be improved by the increase in the amount of microbial cells in a nitrogen removal tank.

特に、メタン発酵で生じる廃水は弱アルカリ性であるため、二酸化炭素の溶解度が高い。そのため、窒素除去槽内に無機炭素を供給した場合、より高濃度の二酸化炭素を廃水中に溶存させることができ、それによって、アナモックス微生物への高効率な炭素源の供給が可能になる。そして、アナモックス微生物への炭素源の供給を高効率に行うことにより、アナモックス微生物の増殖を促進することができる。なお、バイオガスを窒素除去槽に供給した場合も、バイオガス中のメタンは廃水にほとんど溶解しない一方、二酸化炭素は廃水に溶解するため、同様に、無機炭素を高濃度に廃水中に溶存させることができる。   In particular, since the wastewater produced by methane fermentation is weakly alkaline, the solubility of carbon dioxide is high. Therefore, when inorganic carbon is supplied into the nitrogen removal tank, a higher concentration of carbon dioxide can be dissolved in the wastewater, thereby enabling a highly efficient supply of carbon source to the anammox microorganism. And the growth of an anammox microorganism can be accelerated | stimulated by supplying the carbon source to an anammox microorganism with high efficiency. In addition, when biogas is supplied to the nitrogen removal tank, methane in the biogas is hardly dissolved in the wastewater, while carbon dioxide is dissolved in the wastewater. Similarly, inorganic carbon is dissolved in the wastewater at a high concentration. be able to.

本発明では、メタン発酵により、有機性廃棄物からバイオガスを回収しているため、カーボンニュートラルの観点で、温室効果ガスの排出量削減に寄与している。加えて、本発明には、メタン発酵により発生したメタンを燃焼した際に発生した無機炭素、若しくはバイオガスをアナモックス微生物などの炭素源として利用することで、有機性廃棄物処理施設から排出される二酸化炭素量自体をさらに削減することができるという有利性がある。   In the present invention, biogas is recovered from organic waste by methane fermentation, which contributes to the reduction of greenhouse gas emissions from the viewpoint of carbon neutrality. In addition, in the present invention, inorganic carbon generated when methane generated by methane fermentation is burned or biogas is used as a carbon source such as anammox microorganisms, thereby being discharged from an organic waste treatment facility. There is an advantage that the amount of carbon dioxide itself can be further reduced.

本発明により、メタン発酵で発生した廃水の窒素除去をアナモックス反応で行う場合において、アナモックス反応による窒素除去効率を向上できる。   According to the present invention, when removing nitrogen from wastewater generated by methane fermentation by an anammox reaction, the nitrogen removal efficiency by the anammox reaction can be improved.

＜本発明に係る有機性廃棄物処理システムについて＞
本発明は、メタン発酵により、有機性廃棄物からバイオガスを発生させるメタン発酵槽と、アナモックス微生物を用いて、前記メタン発酵で生じた窒素含有廃水の脱窒処理を行う窒素除去槽と、を少なくとも備えるともに、前記メタン発酵により発生したメタンを燃焼した際に発生した無機炭素、若しくは前記バイオガスを前記窒素除去槽に供給する無機炭素供給手段を備えた有機性廃棄物処理システムをすべて包含する。以下、図1、及び、図2を用いて、その例を説明する。なお、本発明は、この実施形態のみに狭く限定されない。 <About the organic waste treatment system according to the present invention>
The present invention includes a methane fermentation tank that generates biogas from organic waste by methane fermentation, and a nitrogen removal tank that performs denitrification treatment of nitrogen-containing wastewater generated by the methane fermentation using anammox microorganisms. Includes all organic waste treatment systems equipped with at least an inorganic carbon generated when the methane generated by the methane fermentation is burned or an inorganic carbon supply means for supplying the biogas to the nitrogen removal tank . Hereinafter, an example thereof will be described with reference to FIG. 1 and FIG. Note that the present invention is not limited to this embodiment.

図1及び図2は、本発明に係る有機性廃棄物処理システムの例を示す構成図である。   1 and 2 are configuration diagrams showing an example of an organic waste treatment system according to the present invention.

図1及び図2の有機性廃棄物処理システムA、A'は、メタン発酵により有機性廃棄物からバイオガスを発生させるメタン発酵槽1と、メタン発酵で発生したバイオガス中のメタンを燃料として燃焼させる燃焼手段2と、メタン発酵で残渣として発生した窒素含有廃水（メタン発酵消化液など）中に残存する有機物などの酸化分解処理を行う活性汚泥槽3と、アナモックス微生物を用いて、メタン発酵で生じた窒素含有廃水の窒素除去を行う窒素除去槽4と、メタン発酵により発生したメタンを燃焼した際に発生した無機炭素、若しくは前記バイオガスを前記窒素除去槽に供給する無機炭素供給手段5又は5'を備えている。   The organic waste treatment systems A and A 'in Fig. 1 and Fig. 2 use the methane fermentation tank 1 that generates biogas from organic waste by methane fermentation, and methane in the biogas generated by methane fermentation as fuel. Combustion means 2 to burn, activated sludge tank 3 that performs oxidative decomposition treatment of organic matter remaining in nitrogen-containing wastewater (methane fermentation digestive fluid, etc.) generated as a residue in methane fermentation, and anammox microorganisms for methane fermentation Removal tank 4 that removes nitrogen from the nitrogen-containing wastewater generated in the above, and inorganic carbon supply means 5 that supplies inorganic carbon generated when methane generated by methane fermentation is burned or the biogas to the nitrogen removal tank 5 Or 5 '.

図1の有機性廃棄物処理システムAでは、メタン発酵槽1におけるメタン発酵により発生したバイオガス（符号X1参照）又はその一部を、無機炭素供給手段5により、直接的に窒素除去槽4に供給している（符号X2参照）。また、この有機性廃棄物処理システムAでは、一槽式の窒素除去槽が採用されており、亜硝酸化処理と脱窒処理とを窒素除去槽4内で行う構成となっている。その他、メタン発酵槽1におけるメタン発酵により発生したバイオガス（符号X1参照）が無機炭素供給手段5を介して窒素除去槽4に供給された後、窒素除去槽4内の廃水中に溶解しなかった成分は、バイオガス返送手段6により、燃焼手段2に供給される構成となっている（符号X3参照）。   In the organic waste treatment system A in FIG. 1, biogas generated by methane fermentation in the methane fermentation tank 1 (see symbol X1) or a part thereof is directly transferred to the nitrogen removal tank 4 by the inorganic carbon supply means 5. (See reference X2) Further, this organic waste treatment system A employs a single tank type nitrogen removal tank, and is configured to perform the nitritation treatment and the denitrification treatment in the nitrogen removal tank 4. In addition, after biogas generated by methane fermentation in the methane fermentation tank 1 (see symbol X1) is supplied to the nitrogen removal tank 4 through the inorganic carbon supply means 5, it does not dissolve in the waste water in the nitrogen removal tank 4. The components are supplied to the combustion means 2 by the biogas return means 6 (see symbol X3).

一方、図2の有機性廃棄物処理システムA’では、メタン発酵槽1でのメタン発酵処理により発生したバイオガス（符号X1参照）中のメタンを燃料手段2で燃焼した際に発生した無機炭素を、無機炭素供給手段5’で窒素除去槽4に供給している。また、この有機性廃棄物処理システムA’では、二槽式の窒素除去槽が採用されており、窒素除去槽4が、亜硝酸化槽41及びアナモックス処理槽42で構成されている。そして、燃料手段2で燃焼した際に発生した無機炭素は、無機炭素供給手段5’を介して、亜硝酸化槽41及び/又はアナモックス処理槽42に供給される（符号X4、X5参照）。   On the other hand, in the organic waste treatment system A ′ of FIG. 2, inorganic carbon generated when methane in the biogas generated by the methane fermentation treatment in the methane fermentation tank 1 (see reference numeral X1) is burned by the fuel means 2. Is supplied to the nitrogen removal tank 4 by the inorganic carbon supply means 5 ′. The organic waste treatment system A 'employs a two-tank nitrogen removal tank, and the nitrogen removal tank 4 includes a nitritation tank 41 and an anammox treatment tank 42. Then, the inorganic carbon generated when burned in the fuel means 2 is supplied to the nitritation tank 41 and / or the anammox treatment tank 42 via the inorganic carbon supply means 5 '(refer to the signs X4 and X5).

本発明に係るシステムA、A'では、有機性廃棄物をメタン発酵槽1に供給し、メタン発酵微生物群によって有機性廃棄物を分解させた後、それによって発生したバイオガス中のメタンを燃焼手段2に供給し、燃焼手段2でメタンを燃料として燃焼させることで、発電を行い、その電力をメタン発酵設備内外の動力として利用する。また、発電時の排熱を回収し、発酵槽の温度調整などに利用するようにしてもよい。   In the systems A and A ′ according to the present invention, the organic waste is supplied to the methane fermentation tank 1, the organic waste is decomposed by the methane fermentation microorganism group, and methane in the biogas generated thereby is burned. The power is supplied to the means 2 and combusted with methane as fuel in the combustion means 2 to generate power, and the power is used as power inside and outside the methane fermentation facility. Further, exhaust heat generated during power generation may be collected and used for adjusting the temperature of the fermenter.

一方、本発明に係るシステムA、A'では、メタン発酵処理の際に残渣として発生した廃水の浄化処理も行う。バイオ発酵処理で生じた廃水（メタン発酵消化液など）を、活性汚泥槽3に供給し、含有する有機物などを活性汚泥処理により分解した後、その廃水を窒素除去槽4に供給し、窒素除去槽4で廃水中のアンモニア性窒素を窒素ガスに変換させる。そして、これらの処理により廃水中の窒素含有量を少なくしてから、その処理水を放流などする。   On the other hand, in the systems A and A ′ according to the present invention, purification treatment of waste water generated as a residue during the methane fermentation treatment is also performed. Wastewater generated by biofermentation treatment (methane fermentation digestive fluid, etc.) is supplied to activated sludge tank 3, and organic substances contained in it are decomposed by activated sludge treatment, and then the wastewater is supplied to nitrogen removal tank 4 for nitrogen removal. In tank 4, ammonia nitrogen in wastewater is converted to nitrogen gas. And after reducing nitrogen content in wastewater by these processes, the treated water is discharged.

メタン発酵槽1は、嫌気性条件下で、メタン発酵微生物群によって有機性廃棄物を分解させる部位である。メタン発酵により、有機性廃棄物中の有機物を分解するとともに、発生するバイオガスをエネルギー資源として回収する。   The methane fermenter 1 is a part that decomposes organic waste by the methane fermentation microorganism group under anaerobic conditions. By decomposing organic matter in organic waste by methane fermentation, biogas generated is recovered as an energy resource.

メタン発酵は公知の方法を広く採用することができる。例えば、メタン発酵を常温で進行させてもよいし、メタン発酵の反応効率を高める観点から、投入する有機性廃棄物の温度を中温（例えば、30〜40℃）又は高温（例えば、50〜70℃）に調節してメタン発酵を進行させてもよい。   A well-known method can be widely employ | adopted for methane fermentation. For example, methane fermentation may be allowed to proceed at room temperature, and from the viewpoint of increasing the reaction efficiency of methane fermentation, the temperature of the organic waste to be added is medium temperature (for example, 30 to 40 ° C) or high temperature (for example, 50 to 70). The methane fermentation may be allowed to proceed by adjusting the temperature to 0.degree.

投入する有機性廃棄物は、有機物を含有したものであればよく、特に限定されない。例えば、生活廃棄物（台所などで生じた食品廃棄物、浴場・洗濯・清掃などで生じた廃棄物、し尿・浄化槽汚泥など）、産業廃棄物（食品工場・バイオ燃料製造工場・その他の工場などで発生した工場廃棄物、し尿・家畜排泄物などの畜産廃棄物などを含む。）、各種汚濁物質やその他の有機性廃棄物などを広く包含する。また、必要に応じ、投入する有機性廃棄物に水などを適宜適量添加したものであってもよい。   The organic waste to be introduced is not particularly limited as long as it contains an organic matter. For example, domestic waste (food waste generated in kitchens, waste generated in baths, washing, cleaning, etc., human waste, septic tank sludge, etc.), industrial waste (food factories, biofuel manufacturing factories, other factories, etc.) Including plant waste generated in Japan, livestock waste such as human waste and livestock excreta, etc.), various pollutants and other organic waste. Further, if necessary, an appropriate amount of water or the like may be added to the organic waste to be added.

燃焼手段2は、メタン発酵で発生したバイオガス中のメタンを燃料として燃焼させる部位である。例えば、メタン発酵槽1でのメタン発酵処理により発生したバイオガスを燃焼手段2に供給し（符号X1参照）、バイオガス中のメタンを燃料として燃焼させることにより、メタンをエネルギー源として活用する。   The combustion means 2 is a part that burns methane in the biogas generated by methane fermentation as a fuel. For example, methane is used as an energy source by supplying biogas generated by methane fermentation treatment in the methane fermentation tank 1 to the combustion means 2 (see symbol X1) and burning methane in the biogas as fuel.

燃焼手段2としては、公知のものを広く採用でき、特に限定されないが、例えば、公知のボイラー、ガスエンジン発電機などを用いてもよい。例えば、メタンを燃料として燃焼させて発電を行い、その電力をメタン発酵設備内外の動力として利用する。また、発電時の排熱を回収して発酵槽の温度調整などに利用してもよい。   As the combustion means 2, known ones can be widely used, and are not particularly limited. For example, a known boiler, a gas engine generator, or the like may be used. For example, power is generated by burning methane as fuel, and the power is used as power inside and outside the methane fermentation facility. Moreover, you may collect | recover the waste heat at the time of electric power generation, and may utilize it for the temperature control of a fermenter, etc.

なお、本発明は、メタン発酵槽1で発生したバイオガスを燃料手段2に供給する前に、脱硫処理など、前処理を行う構成が含まれている場合も広く包含される。   Note that the present invention is widely included in the case where a configuration in which pretreatment such as desulfurization treatment is performed before the biogas generated in the methane fermentation tank 1 is supplied to the fuel means 2 is included.

活性汚泥槽3は、好気性微生物（活性汚泥）の存在下で酸素を供給することにより、廃水中に含有する有機物を酸化分解する部位である。上述の通り、メタン発酵で残渣として発生した廃水（メタン発酵消化液など）中には、有機物などの汚濁物質が依然として含まれている。それに対し、活性汚泥槽3でその廃水の活性汚泥処理を行うことにより、廃水中の有機物含有量を少なくすることができる。   The activated sludge tank 3 is a site that oxidizes and decomposes organic substances contained in wastewater by supplying oxygen in the presence of aerobic microorganisms (activated sludge). As described above, polluted substances such as organic substances are still contained in waste water (such as methane fermentation digestive fluid) generated as a residue in methane fermentation. On the other hand, by performing the activated sludge treatment of the wastewater in the activated sludge tank 3, the organic matter content in the wastewater can be reduced.

活性汚泥処理には公知のものを広く採用でき、特に限定されない。例えば、廃水に人為的に好気性微生物を含む汚泥を加え、曝気することにより、有機物を分解することができる。   A well-known thing can be widely employ | adopted for an activated sludge process, and it does not specifically limit. For example, organic substances can be decomposed by artificially adding sludge containing aerobic microorganisms to wastewater and aeration.

なお、本発明は、例えば、活性汚泥処理又は後述する窒素除去を行う前又は後に、リンの沈殿分離など、他の処理を行う構成が含まれている場合も広く包含される。   In addition, this invention is widely included also when the structure which performs other processes, such as precipitation separation of phosphorus, for example before or after performing activated sludge process or the nitrogen removal mentioned later is included.

窒素除去槽4は、アナモックス微生物を用いて、メタン発酵で生じた窒素含有廃水の窒素除去を行う部位である。   The nitrogen removal tank 4 is a part for removing nitrogen from the nitrogen-containing wastewater generated by methane fermentation using anammox microorganisms.

アナモックス微生物による窒素除去には公知のものを広く採用でき、特に限定されない。例えば、図1のように、一槽式の窒素除去槽を採用し、亜硝酸化処理と脱窒処理とを一つの処理槽（符号4）内で行う構成にしてもよいし、図2のように、二槽式の窒素除去槽を採用し、窒素除去槽4が、亜硝酸化槽41及びアナモックス処理槽42で形成される構成にしてもよい。   A well-known thing can be widely employ | adopted for nitrogen removal by an anammox microorganism, and it does not specifically limit. For example, as shown in FIG. 1, a single tank type nitrogen removal tank may be adopted, and the nitritation treatment and the denitrification treatment may be performed in one treatment tank (reference numeral 4). As described above, a two-tank type nitrogen removal tank may be employed, and the nitrogen removal tank 4 may be formed of the nitritation tank 41 and the anammox treatment tank 42.

例えば、図1では、一槽式の窒素除去槽を採用し、同一の前記窒素除去槽4内にアンモニア酸化細菌及びアナモックス微生物を保持させ、アンモニア酸化細菌によるアンモニア性窒素の部分亜硝酸化処理と、アナモックス微生物によるアンモニア性窒素の脱窒処理と、を該窒素除去槽4内で行う構成となっている。   For example, in FIG. 1, a single tank type nitrogen removal tank is adopted, ammonia oxidizing bacteria and anammox microorganisms are held in the same nitrogen removing tank 4, and ammonia nitrogen is partially nitritized by ammonia oxidizing bacteria. The denitrification treatment of ammonia nitrogen by the anammox microorganism is performed in the nitrogen removal tank 4.

同一の窒素除去槽内にアンモニア酸化細菌とアナモックス微生物を投入すると、アンモニア酸化細菌のバイオフィルムをアナモックス微生物の周囲に形成されるとともに、アンモニア酸化細菌が酸素を消費することで、アナモックス微生物の周囲に絶対嫌気性条件が創出される。加えて、アンモニア酸化細菌がアンモニア性窒素の一部を亜硝酸性窒素に変換し、それを基質としてアナモックス微生物に供給する。これによって、両者の共生関係が良好に構築されるとともに、絶対嫌気性であるアナモックス微生物の生育・増殖が促進されるため、一槽式でも効率的に窒素を除去することが可能である。そして、一槽式で窒素除去を行うことにより、亜硝酸化処理の設備及び工程を省略化でき、廃水中の窒素除去を、より簡易かつ効率的に進めることが可能になる。   When ammonia-oxidizing bacteria and anammox microorganisms are placed in the same nitrogen removal tank, a biofilm of ammonia-oxidizing bacteria is formed around the anammox microorganisms, and the ammonia-oxidizing bacteria consume oxygen to surround the anammox microorganisms. Absolute anaerobic conditions are created. In addition, ammonia-oxidizing bacteria convert part of the ammonia nitrogen to nitrite nitrogen and supply it to the anammox microorganism as a substrate. As a result, the symbiotic relationship between the two is well established and the growth and proliferation of an anaerobic anammox microorganism is promoted, so that it is possible to efficiently remove nitrogen even with a single tank type. And by removing nitrogen with a single tank type, it is possible to omit nitritation treatment equipment and processes, and it is possible to proceed with nitrogen removal from wastewater more easily and efficiently.

この一槽式による窒素除去には公知のものを広く採用でき、特に限定されない。例えば、アンモニア酸化細菌及びアナモックス微生物を、一つの窒素除去槽4内に保持させ、その槽4内に、メタン発酵で生じた窒素含有廃水（例えば、活性汚泥処理などを行った廃水）を供給することにより、アナモックス反応で窒素成分を窒素ガスに変換させることができる。生成した窒素ガスは槽4外に排出される。   A well-known thing can be widely employ | adopted for this nitrogen removal by one tank type, and it does not specifically limit. For example, ammonia-oxidizing bacteria and anammox microorganisms are held in one nitrogen removal tank 4, and nitrogen-containing wastewater generated by methane fermentation (for example, wastewater subjected to activated sludge treatment) is supplied into the tank 4. Thus, the nitrogen component can be converted into nitrogen gas by the anammox reaction. The generated nitrogen gas is discharged out of the tank 4.

例えば、アナモックス微生物を含む汚泥（アナモックス汚泥）及びアンモニア酸化細菌を含む汚泥（亜硝酸化汚泥）を種汚泥として同一の窒素除去槽4に投入し、所定期間原料を連続的に供給することにより、窒素除去槽4内にアンモニア酸化細菌及びアナモックス微生物を定着させることができる。なお、窒素除去槽4には、亜硝酸化処理のための曝気手段を別途配置してもよい。曝気を行っても、主に厚いバイオフィルムの内側にアナモックス微生物の定着領域が形成されるため、アナモックス微生物の周囲領域では概ね嫌気的条件が保たれる。   For example, by introducing sludge containing anammox microorganisms (anammox sludge) and sludge containing ammonia oxidizing bacteria (nitrite sludge) into the same nitrogen removal tank 4 as seed sludge, and continuously supplying raw materials for a predetermined period, Ammonia-oxidizing bacteria and anammox microorganisms can be fixed in the nitrogen removal tank 4. In the nitrogen removal tank 4, an aeration unit for nitritation treatment may be separately provided. Even if aeration is performed, an anaerobic microorganism colonization region is mainly formed inside a thick biofilm, so that anaerobic conditions are generally maintained in the region surrounding the anammox microorganism.

一方、例えば、図2のように、二槽式の窒素除去槽を採用する場合は、前処理として廃水中のアンモニア性窒素を亜硝酸性窒素にまで部分酸化する亜硝酸化槽41と、アナモックス反応を行うアナモックス槽42と、を設ける。   On the other hand, for example, as shown in FIG. 2, when a two-tank nitrogen removal tank is adopted, a nitritation tank 41 that partially oxidizes ammonia nitrogen in wastewater to nitrite nitrogen as a pretreatment, and Anammox An anammox tank 42 for carrying out the reaction.

亜硝酸化槽41は、アナモックス反応の前処理として、メタン発酵で生じた窒素含有廃水（例えば、活性汚泥処理などを行った廃水）中のアンモニア性窒素を亜硝酸性窒素にまで部分酸化する部位である。   The nitritation tank 41 is a site that partially oxidizes ammonia nitrogen in nitrogen-containing wastewater (for example, wastewater subjected to activated sludge treatment) generated by methane fermentation to nitrite nitrogen as a pretreatment for the anammox reaction. It is.

この部分亜硝酸化処理には公知のものを広く採用でき、特に限定されない。例えば、好気性・独立栄養性であるアンモニア酸化微生物を亜硝酸化槽41内に保持させ、その槽41内を曝気することにより、廃水中のアンモニア性窒素の一部を亜硝酸性窒素に変換させることができる。   Known partial nitritation treatments can be widely used and are not particularly limited. For example, by holding ammonia-oxidizing microorganisms that are aerobic and autotrophic in nitritation tank 41 and aeration of the tank 41, a part of ammonia nitrogen in wastewater is converted to nitrite nitrogen Can be made.

例えば、部分亜硝酸化処理によって、アンモニア性窒素と亜硝酸性窒素の比率を1:1〜1:1.5の範囲になるように調整することで、次工程のアナモックス処理の効率的な運用が可能になる。   For example, by adjusting the ratio of ammonia nitrogen and nitrite nitrogen to be in the range of 1: 1 to 1: 1.5 by partial nitritation treatment, efficient operation of the next process of anammox treatment is possible become.

アナモックス槽42は、アナモックス反応によって窒素除去を進める部位で、嫌気性条件下で、アナモックス微生物により、アンモニア性窒素及び亜硝酸性窒素を窒素ガスに変換する。   The anammox tank 42 is a part that advances nitrogen removal by an anammox reaction, and converts ammoniacal nitrogen and nitrite nitrogen into nitrogen gas by an anammox microorganism under anaerobic conditions.

このアナモックス処理には公知のものを広く採用でき、特に限定されない。例えば、嫌気性・独立栄養性であるアナモックス微生物をアナモックス槽42に保持させ、その槽42内に、部分亜硝酸化処理によりアンモニア性窒素と亜硝酸化窒素を含有した廃水を供給することにより、アナモックス反応で窒素成分を窒素ガスに変換させることができる。生成した窒素ガスは槽42外に排出される。   A wide variety of known anammox treatments can be used and is not particularly limited. For example, by holding anammox microorganisms that are anaerobic and autotrophic in the anammox tank 42, by supplying wastewater containing ammoniacal nitrogen and nitrite by partial nitritation treatment in the tank 42, The nitrogen component can be converted into nitrogen gas by the anammox reaction. The generated nitrogen gas is discharged out of the tank 42.

例えば、アナモックス微生物を含む汚泥（アナモックス汚泥）を種汚泥としてアナモックス槽42に投入し、所定期間原料を連続的に供給することにより、アナモックス槽42内にアナモックス微生物を定着させることができる。   For example, anammox microorganisms can be fixed in the anammox tank 42 by introducing sludge containing anammox microorganisms (anammox sludge) into the anammox tank 42 as seed sludge and continuously supplying raw materials for a predetermined period.

無機炭素供給手段5又は5'は、メタン発酵から燃焼までの処理の間に発生した無機炭素を窒素除去槽4に供給する部位である。   The inorganic carbon supply means 5 or 5 ′ is a part for supplying the nitrogen removal tank 4 with inorganic carbon generated during the process from methane fermentation to combustion.

例えば、図1の有機性廃棄物処理システムAのように、メタン発酵槽1におけるメタン発酵により発生したバイオガス（符号X1参照）又はその一部を、直接的に窒素除去槽4に供給する構成にしてもよい（符号X2参照）。   For example, as in the organic waste treatment system A in FIG. 1, a configuration in which biogas generated by methane fermentation in the methane fermentation tank 1 (see reference numeral X1) or a part thereof is directly supplied to the nitrogen removal tank 4 (Refer to reference numeral X2).

上述の通り、メタン発酵処理で発生したバイオガスには、主に、メタン及び二酸化炭素が含まれている。このうちのメタンは水にほとんど溶解しないため、バイオガスを直接的に窒素除去槽4に供給した場合、メタンは窒素除去槽4内の廃水に溶解せずに素通りし、二酸化炭素のみが窒素除去槽4内の廃水に溶解する。従って、バイオガスを直接的に窒素除去槽4に供給した場合も、独立栄養性であるアナモックス微生物が、必要量の炭素源を容易に獲得することができるようになり、これにより、アナモックス微生物の増殖が促進され、窒素除去槽内の菌体量が増加する。そして、窒素除去槽内の菌体量の増加によって、窒素除去槽内の窒素除去効率を向上することができる。   As described above, the biogas generated by the methane fermentation treatment mainly contains methane and carbon dioxide. Since methane hardly dissolves in water, when biogas is supplied directly to the nitrogen removal tank 4, the methane passes through without being dissolved in the waste water in the nitrogen removal tank 4, and only carbon dioxide is removed by nitrogen. Dissolves in waste water in tank 4. Therefore, even when biogas is supplied directly to the nitrogen removal tank 4, anammox microorganisms that are autotrophic can easily acquire the necessary amount of carbon source, and thereby, the anammox microorganisms can be easily obtained. Growth is promoted and the amount of cells in the nitrogen removal tank increases. And the nitrogen removal efficiency in a nitrogen removal tank can be improved by the increase in the amount of microbial cells in a nitrogen removal tank.

なお、図1のようにバイオガスを直接的に窒素除去槽4に供給する場合、窒素除去槽4内の廃水に溶解しなかったバイオガス（主にメタン）をバイオガス返送手段6で返送し（符号X3参照）、それらも燃焼手段2における燃焼の燃料として利用するようにしてもよい。その他、窒素除去槽4内にバイオガスを供給する際に、脱硫処理など、所定の前処理などを行う構成が含まれていてもよい。   When supplying biogas directly to the nitrogen removal tank 4 as shown in FIG. 1, the biogas (mainly methane) that was not dissolved in the waste water in the nitrogen removal tank 4 is returned by the biogas return means 6. They may also be used as combustion fuel in the combustion means 2 (see reference numeral X3). In addition, when supplying the biogas into the nitrogen removal tank 4, a configuration for performing a predetermined pretreatment such as a desulfurization treatment may be included.

一方、例えば、図2の有機性廃棄物処理システムA’では、メタン発酵槽1でのメタン発酵処理により発生したバイオガス（符号X1参照）中のメタンを燃料手段2で燃焼した際に発生した無機炭素を、窒素除去槽4のアナモックス処理槽42に供給している（符号X5参照）。   On the other hand, for example, in the organic waste treatment system A ′ of FIG. 2, it is generated when the fuel means 2 burns methane in the biogas generated by the methane fermentation treatment in the methane fermentation tank 1 (see reference X1). Inorganic carbon is supplied to the anammox treatment tank 42 of the nitrogen removal tank 4 (see symbol X5).

メタン発酵処理で発生したバイオガスには、主に、メタン及び二酸化炭素が含まれている。このうちのメタンを燃焼手段2で燃焼すると、燃焼エネルギーの他に、二酸化炭素が発生する。この二酸化炭素を窒素除去槽4に供給することで、窒素除去槽4内で処理する廃水の溶存二酸化炭素濃度を上昇させることができるため、独立栄養性であるアナモックス微生物は、必要量の炭素源を容易に獲得することができるようになる。これにより、アナモックス微生物の増殖が促進され、窒素除去槽内の菌体量が増加する。そして、窒素除去槽内の菌体量の増加によって、窒素除去槽内の窒素除去効率を向上することができる。   The biogas generated by the methane fermentation treatment mainly contains methane and carbon dioxide. When methane is combusted by the combustion means 2, carbon dioxide is generated in addition to the combustion energy. By supplying this carbon dioxide to the nitrogen removal tank 4, the dissolved carbon dioxide concentration of the wastewater treated in the nitrogen removal tank 4 can be increased. Can be easily acquired. Thereby, the growth of anammox microorganisms is promoted, and the amount of microbial cells in the nitrogen removal tank increases. And the nitrogen removal efficiency in a nitrogen removal tank can be improved by the increase in the amount of microbial cells in a nitrogen removal tank.

燃焼手段2でのメタンの燃焼により発生した二酸化炭素を、例えば、冷却してから窒素除去槽4内に供給してもよい。冷却手段は特に限定されないが、例えば、燃焼により発生した二酸化炭素をスクラバ水内に供給し、二酸化炭素（無機炭素）をスクラバ水内に溶解させ、無機炭素供給手段5’によって、その高無機炭素溶存水を窒素除去槽4に供給するようにしてもよい。これにより、燃焼によって発生した二酸化炭素を窒素除去槽4した際に、窒素除去槽4内の温度が変化することによる微生物への影響を極力回避することができるため、窒素除去効率を想定通りに向上することができる。その他、窒素除去槽4内に無機炭素を供給する際に、所定の前処理などを行う構成が含まれていてもよい。   The carbon dioxide generated by the combustion of methane in the combustion means 2 may be supplied into the nitrogen removal tank 4 after being cooled, for example. The cooling means is not particularly limited, but, for example, carbon dioxide generated by combustion is supplied into the scrubber water, carbon dioxide (inorganic carbon) is dissolved in the scrubber water, and the high inorganic carbon is supplied by the inorganic carbon supply means 5 ′. Dissolved water may be supplied to the nitrogen removal tank 4. As a result, when carbon dioxide generated by combustion is removed from the nitrogen removal tank 4, it is possible to avoid as much as possible the effects on microorganisms caused by changes in the temperature in the nitrogen removal tank 4. Can be improved. In addition, when inorganic carbon is supplied into the nitrogen removal tank 4, a configuration for performing a predetermined pretreatment or the like may be included.

例えば、図1のように一槽式の窒素除去槽を採用している場合、メタン発酵により発生したメタンを燃焼した際に発生した無機炭素、若しくはバイオガスを窒素除去槽4に供給することで、アンモニア酸化細菌とアナモックス微生物の両方に炭素源を供給することができる。また、図2のように二槽式の窒素除去槽を採用している場合、メタン発酵により発生したメタンを燃焼した際に発生した無機炭素、若しくはバイオガスを窒素除去槽4に供給する際、亜硝酸化槽41に無機炭素を供給する構成を備えていてもよい（符号X4参照）。アンモニア酸化細菌は、アナモックス微生物同様、独立栄養性であるため、槽41内の廃水に無機炭素を供給することにより、必要量の炭素源を容易に獲得することができるようになる。   For example, when a single tank type nitrogen removal tank is adopted as shown in FIG. 1, by supplying the nitrogen removal tank 4 with inorganic carbon or biogas generated when methane generated by methane fermentation is burned, Carbon sources can be supplied to both ammonia oxidizing bacteria and anammox microorganisms. Also, when adopting a two-tank nitrogen removal tank as shown in FIG. 2, when supplying inorganic carbon generated by burning methane generated by methane fermentation, or biogas to the nitrogen removal tank 4, A configuration may be provided in which inorganic carbon is supplied to the nitritation tank 41 (see symbol X4). Since ammonia-oxidizing bacteria are autotrophic like the anammox microorganisms, a necessary amount of carbon source can be easily obtained by supplying inorganic carbon to the wastewater in the tank 41.

図1及び図2の構成の場合を含め、例えば、前記無機炭素供給手段5によって無機炭素又はバイオガスが供給されることにより、前記窒素除去槽4内の無機炭素濃度が50mg/L以上、より好適には100mg/L以上、最も好適には200mg/L以上に維持された構成とすることで、アナモックス微生物が、必要量の炭素源を容易に獲得することができるようになるため、アナモックス微生物の増殖を促進することができ、窒素除去槽内の菌体量を増加させることができる。これにより、窒素除去槽内の窒素除去効率を向上することができ、窒素除去速度を速めることができ、アナモックス処理に向けた立ち上げ期間を短縮できる。   Including the case of the configuration of FIG. 1 and FIG. 2, for example, by supplying inorganic carbon or biogas by the inorganic carbon supply means 5, the concentration of inorganic carbon in the nitrogen removal tank 4 is 50 mg / L or more, more The anammox microorganism can easily acquire the necessary amount of carbon source by adopting a configuration that is preferably maintained at 100 mg / L or more, and most preferably 200 mg / L or more. Can be promoted, and the amount of bacterial cells in the nitrogen removal tank can be increased. Thereby, the nitrogen removal efficiency in the nitrogen removal tank can be improved, the nitrogen removal speed can be increased, and the start-up period for the anammox treatment can be shortened.

＜本発明に係る有機性廃棄物処理方法について＞
本発明は、メタン発酵槽内で、有機性廃棄物からバイオガスを発生させるメタン発酵処理工程と、アナモックス微生物を用いて、窒素除去槽内で、前記メタン発酵で生じた窒素含有廃水の脱窒処理を行う窒素除去工程と、を有するとともに、前記メタン発酵により発生したメタンを燃焼した際に発生した無機炭素、若しくは前記バイオガスを前記窒素除去槽に供給する有機性廃棄物処理方法を全て包含する。 <About the organic waste processing method according to the present invention>
The present invention relates to a methane fermentation treatment process for generating biogas from organic waste in a methane fermentation tank, and denitrification of the nitrogen-containing wastewater generated by the methane fermentation in a nitrogen removal tank using an anammox microorganism. A nitrogen removal step for performing a treatment, and all the organic waste treatment methods for supplying inorganic carbon generated when methane generated by the methane fermentation is burned or the biogas to the nitrogen removal tank are included. To do.

上述のように、メタン発酵により発生したメタンを燃焼した際に発生した無機炭素、若しくはバイオガスを窒素除去槽に供給することにより、アナモックス微生物などに必要量の炭素源を容易に供給することができる。これにより、アナモックス微生物などの増殖を促進することができ、窒素除去槽内の菌体量を増加させることができる。そして、窒素除去槽内の菌体量の増加によって、窒素除去槽内の窒素除去効率を向上することができ、窒素除去速度を速めることができ、アナモックス処理に向けた立ち上げ期間を短縮できる。   As described above, by supplying inorganic carbon generated when methane generated by methane fermentation is burned or biogas to the nitrogen removal tank, a necessary amount of carbon source can be easily supplied to anammox microorganisms and the like. it can. Thereby, growth of anammox microorganisms etc. can be accelerated | stimulated and the microbial cell amount in a nitrogen removal tank can be increased. And by the increase in the amount of microbial cells in a nitrogen removal tank, the nitrogen removal efficiency in a nitrogen removal tank can be improved, a nitrogen removal speed can be accelerated | stimulated, and the starting period for an anammox process can be shortened.

廃水処理設備としてメタン発酵設備を有し、バイオガスをボイラーで燃焼し、発電するとともに、メタン発酵消化液の窒素除去を一槽式のアナモックス処理で行うことを検討している醸造食品工場において、アナモックス処理槽にボイラーの排ガスの一部を供給し、冷却後、同処理槽内で曝気する設備を配備した。   In a brewery food factory that has a methane fermentation facility as a wastewater treatment facility, burns biogas with a boiler, generates electricity, and considers nitrogen removal from the methane fermentation digestive juice by a single tank anammox treatment, A part of the boiler exhaust gas was supplied to the anammox treatment tank, and after cooling, a facility was installed for aeration in the treatment tank.

アナモックス処理槽内にアナモックス汚泥を投入し、アナモックス処理槽を稼働したが、窒素除去率は向上しなかった。そこで、アナモックス処理槽内に、ボイラーの排ガスを供給した結果、廃水中の無機炭素量が約500mg/L程度まで増加した。   The anammox sludge was put into the anammox treatment tank and the anammox treatment tank was operated, but the nitrogen removal rate did not improve. Therefore, as a result of supplying boiler exhaust gas into the anammox treatment tank, the amount of inorganic carbon in the wastewater increased to about 500 mg / L.

そして、アナモックス菌体のバイオマスが増加し、アナモックス処理槽内の廃水への窒素負荷を1.2kgN/m3/dayまで増加させることができ、窒素除去率約60%を達成できた。 The biomass of anammox cells increased, and the nitrogen load on the wastewater in the anammox treatment tank could be increased to 1.2 kgN / m 3 / day, achieving a nitrogen removal rate of about 60%.

なお、メタン発酵消化液のpHは約8.0であり、弱アルカリ性であったため、排ガス中の二酸化炭素を廃水中に容易に溶解させることができ、廃水中の無機炭素量を効率的に上昇させることができた。   The pH of the digested methane fermentation digestion was about 8.0 and was weakly alkaline. Therefore, carbon dioxide in the exhaust gas can be easily dissolved in the wastewater, and the amount of inorganic carbon in the wastewater can be increased efficiently. I was able to.

廃水処理設備としてメタン発酵設備を有し、バイオガスをボイラーで燃焼し、発電するとともに、メタン発酵消化液の窒素除去設備を一槽式のアナモックス処理で行うことを検討しているアルコール飲料工場において、まず、活性汚泥槽（曝気槽）でメタン発酵消化液の好気性生物処理を行った。その結果、メタン発酵消化液中の有機物は酸化分解が進行する一方、廃水中に約635mg/Lの無機炭素が存在した。   In an alcoholic beverage factory that has a methane fermentation facility as a wastewater treatment facility, burns biogas in a boiler, generates electricity, and is considering performing a one-tank anammox treatment of nitrogen removal equipment for methane fermentation digestive juice First, the aerobic biological treatment of the methane fermentation digestion liquid was performed in an activated sludge tank (aeration tank). As a result, the organic matter in the methane fermentation digestion liquid was oxidatively decomposed, while about 635 mg / L of inorganic carbon was present in the wastewater.

次に、活性汚泥処理水を亜硝酸化槽に投入し、アンモニア酸化細菌を保持させて曝気した後、亜硝酸化処理水をアナモックス処理槽に投入した。   Next, activated sludge treated water was put into a nitrite treatment tank, and ammonia oxidizing bacteria were retained and aerated, and then nitrite treated water was put into an anammox treatment tank.

その結果、亜硝酸化槽において無機炭素がアンモニア酸化細菌によって消費されたため、亜硝酸化処理水をアナモックス処理槽に投入した段階では、アナモックス処理槽内の廃水の無機炭素濃度は143mg/Lにまで低下していた。   As a result, since inorganic carbon was consumed by ammonia-oxidizing bacteria in the nitritation tank, the concentration of inorganic carbon in the anammox treatment tank reached 143 mg / L at the stage when nitritation water was introduced into the anammox treatment tank. It was falling.

そのままアナモックス処理槽を稼働したが、窒素除去率は向上しなかった。そこで、メタン発酵で発生したバイオガス（メタン：55％、二酸化炭素：45％）の一部を、曝気により、アナモックス処理槽に供給した。   The anammox treatment tank was operated as it was, but the nitrogen removal rate did not improve. Therefore, a part of biogas generated by methane fermentation (methane: 55%, carbon dioxide: 45%) was supplied to the anammox treatment tank by aeration.

その結果、廃水中の無機炭素量を約400mg/L程度まで増加させることができた。そして、アナモックス処理槽内の廃水への窒素負荷を0.4kgN/m3/dayまで増加させることができ、窒素除去率約60%を達成できた。 As a result, it was possible to increase the amount of inorganic carbon in wastewater to about 400 mg / L. The nitrogen load on the wastewater in the anammox treatment tank could be increased to 0.4 kgN / m 3 / day, and a nitrogen removal rate of about 60% could be achieved.

なお、バイオガス中のメタンは、アナモックス処理槽内の廃水にほとんど溶解しなかったため、回収し、ボイラーに再送して、燃焼・発電に利用した。   The methane in the biogas was hardly dissolved in the wastewater in the anammox treatment tank, so it was collected, resent to the boiler, and used for combustion and power generation.

本発明に係る有機性廃棄物処理システムの例を示す構成図（メタン発酵により発生したバイオガスを窒素除去槽に供給する場合）。The block diagram which shows the example of the organic waste processing system which concerns on this invention (when supplying the biogas generated by methane fermentation to a nitrogen removal tank). 本発明に係る有機性廃棄物処理システムの例を示す構成図（メタン発酵処理により発生したバイオガス燃焼した際に発生した無機炭素を窒素除去槽に供給する場合）。The block diagram which shows the example of the organic waste processing system which concerns on this invention (when supplying the inorganic carbon which generate | occur | produced when the biogas generated by the methane fermentation process burns to a nitrogen removal tank).

1 メタン発酵槽
2 燃焼手段
3 活性汚泥槽
4 窒素除去槽
41 亜硝酸化槽
42 アナモックス処理槽
5、5' 無機炭素供給手段
6 バイオガス返送手段
A、A' 有機性廃棄物処理システム 1 Methane fermentation tank
2 Combustion means
3 Activated sludge tank
4 Nitrogen removal tank
41 Nitrite tank
42 Anammox treatment tank
5, 5 'Inorganic carbon supply means
6 Biogas return means
A, A 'Organic waste treatment system

Claims (4)

メタン発酵により、有機性廃棄物からバイオガスを発生させるメタン発酵槽と、アナモックス微生物を用いて、前記メタン発酵で生じた窒素含有廃水の脱窒処理を行う窒素除去槽と、を少なくとも備えるともに、
前記メタン発酵により発生したメタンを燃焼した際に発生した無機炭素、若しくは前記バイオガスを前記窒素除去槽に供給する無機炭素供給手段を備えた有機性廃棄物処理システム。 A methane fermentation tank that generates biogas from organic waste by methane fermentation, and a nitrogen removal tank that performs denitrification treatment of nitrogen-containing wastewater generated by the methane fermentation using an anammox microorganism,
An organic waste treatment system comprising inorganic carbon supply means for supplying inorganic carbon generated when methane generated by the methane fermentation is burned or the biogas to the nitrogen removal tank. 前記無機炭素供給手段によって無機炭素又はバイオガスが供給されることにより、前記窒素除去槽内の無機炭素濃度が50mg/L以上に維持された請求項1記載の有機性廃棄物処理システム。   2. The organic waste treatment system according to claim 1, wherein the inorganic carbon concentration in the nitrogen removal tank is maintained at 50 mg / L or more by supplying inorganic carbon or biogas by the inorganic carbon supply means. 前記窒素除去槽内にアンモニア酸化細菌及びアナモックス微生物を保持させ、
アンモニア酸化細菌によるアンモニア性窒素の部分亜硝酸化処理と、アナモックス微生物によるアンモニア性窒素の脱窒処理と、を該窒素除去槽内で行う請求項1又は請求項2記載の有機性廃棄物処理システム。 Ammonia-oxidizing bacteria and anammox microorganisms are retained in the nitrogen removal tank,
3. The organic waste treatment system according to claim 1, wherein partial nitritation treatment of ammonia nitrogen by ammonia oxidizing bacteria and denitrification treatment of ammonia nitrogen by anammox microorganisms are performed in the nitrogen removal tank. . メタン発酵槽内で、有機性廃棄物からバイオガスを発生させるメタン発酵処理工程と、アナモックス微生物を用いて、窒素除去槽内で、前記メタン発酵で生じた窒素含有廃水の脱窒処理を行う窒素除去工程と、を有するとともに、
前記メタン発酵により発生したメタンを燃焼した際に発生した無機炭素、若しくは前記バイオガスを前記窒素除去槽に供給する有機性廃棄物処理方法。 Nitrogen that performs denitrification treatment of nitrogen-containing wastewater generated in the methane fermentation in a nitrogen removal tank using a methane fermentation treatment process that generates biogas from organic waste in the methane fermentation tank and an anammox microorganism A removal step, and
The organic waste processing method which supplies the inorganic carbon generated when the methane generated by the methane fermentation is burned, or the biogas to the nitrogen removal tank.
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