JP3409728B2 - 有機性廃棄物の処理方法 - Google Patents

有機性廃棄物の処理方法

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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/30Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、し尿、浄化槽汚
泥、食品工場排水、化学工場排水などの高濃度有機性汚
水、生物処理工程からの有機性汚泥、食品廃棄物、家畜
糞尿、生ゴミなどの有機性廃棄物の処理方法に係り、特
に、これらの有機性廃棄物をメタン発酵した後酸化剤を
添加して可溶化し、更にメタン発酵することにより減容
化する方法において、可溶化のための酸化剤添加量を削
減して処理コストを低減する方法に関する。 【0002】 【従来の技術】活性汚泥法などのように、有機性排水を
好気性微生物の作用で処理する好気性生物処理では、有
機物の分解に伴って増殖する菌体が余剰汚泥として大量
に排出される。このような余剰汚泥は、脱水、焼却など
の処理を施した後投棄処分されており、そのための汚泥
処理コストや処分場の確保が問題となっている。また、
し尿、浄化槽汚泥、食品工場排水、化学工場排水などの
高濃度有機性汚水や食品廃棄物、家畜糞尿、生ゴミなど
も、近年、増々その発生量が増加する傾向にある。この
ようなことから、これらの有機性廃棄物を減容化するた
めの技術が望まれる。 【0003】従来、有機性汚泥の減容化手段として、有
機性汚泥をメタン発酵し、メタン発酵槽からの消化汚泥
にオゾンや過酸化水素等の酸化剤を添加して可溶化した
後、可溶化汚泥を更にメタン発酵する方法がある。この
方法であれば、有機性汚泥をまずメタン発酵して有機性
汚泥中の嫌気性分解され易い成分を分解して減量した後
可溶化し、可溶化汚泥を更にメタン発酵することで、有
機性汚泥に直接酸化剤を添加して可溶化する場合に比べ
て、可溶化に必要な酸化剤量を抑えた上で、有機性汚泥
の減容化を促進することができる。 【0004】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の減容化法でも、消化汚泥の可溶化に必要とされる酸
化剤量がなお多く、酸化剤コストが高くつくという不具
合があった。 【0005】即ち、メタン発酵槽から引き抜いた消化汚
泥中には硫化水素に代表される還元性物質が多く含まれ
ている。一方で、有機汚泥の可溶化のためには、オゾン
や過酸化水素などの強い酸化剤が必要であり、消化汚泥
中の還元性物質は、本来、消化汚泥の可溶化のために添
加された酸化力の強いオゾンや過酸化水素などの酸化剤
により容易に酸化され、酸化剤を直ちに消費させる。こ
のため、消化汚泥の可溶化工程では、可溶化のために必
要な酸化剤量以上の酸化剤を添加しなければならなかっ
た。 【0006】本発明は上記従来の問題点を解決し、有機
性廃棄物をメタン発酵した後酸化剤を添加して可溶化
し、更にメタン発酵することにより減容化する方法にお
いて、可溶化のための酸化剤添加量を大幅に削減して処
理コストを低減する有機性廃棄物の処理方法を提供する
ことを目的とする。 【0007】 【課題を解決するための手段】本発明の有機性廃棄物の
処理方法は、有機性廃棄物をメタン発酵する第1の嫌気
性消化工程と、該第1の嫌気性消化工程から排出される
消化汚泥を曝気する曝気工程と、該曝気工程を経た汚泥
を酸化剤と接触させて可溶化する可溶化工程と、該可溶
化汚泥をメタン発酵する第2の嫌気性消化工程とを有す
ることを特徴とする。 【0008】消化汚泥中の硫化水素等の還元性物質は、
曝気により容易に酸化又は脱気除去することができる。
本発明の方法では、消化汚泥に酸化剤を添加して可溶化
するに先立ち、消化汚泥を曝気することにより消化汚泥
中の還元性物質を酸化分解又は脱気により除去する。こ
のため、可溶化工程で添加された酸化剤がこれらの還元
性物質により消費されることが防止され、少ない酸化剤
添加量で有機性廃棄物を効率的に減容化することができ
るようになる。 【0009】 【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を詳細
に説明する。 【0010】図1は本発明の有機性廃棄物の処理方法の
実施に好適な処理装置を示す系統図である。図中、1は
メタン発酵槽(嫌気処理槽)、2は曝気槽、3は改質
槽、4はオゾン発生器、5は汚泥濃縮装置である。 【0011】有機性廃棄物は、まず、被処理物導入路1
1より嫌気処理槽1に導入されてメタン発酵処理され
る。この嫌気処理槽1では、有機性廃棄物は、後述の汚
泥濃縮装置5から返送される濃縮汚泥及び改質槽3から
返送される可溶化汚泥と混合され、撹拌機などによる撹
拌下、メタン発酵処理が行われる。このメタン発酵で混
合汚泥中の有機物は酸生成菌及びメタン生成菌により分
解される。このメタン発酵で生成したメタンガスを含む
消化ガスはガス取出路12より系外へ排出される。 【0012】この嫌気処理槽1からは、汚泥移送路13
を経て混合汚泥の一部が取り出され、汚泥濃縮装置5に
送給されて濃縮された後、汚泥返送路14より嫌気処理
槽1に戻される。この濃縮汚泥の一部は必要に応じて余
剰汚泥として余剰汚泥路15より系外へ排出される。こ
の汚泥濃縮装置5の分離水は処理水路16より系外へ排
出される。 【0013】この汚泥濃縮装置5としては、沈殿槽、膜
分離装置、遠心濃縮器等を採用することができる。 【0014】また、嫌気処理槽1の混合汚泥の一部は、
汚泥引抜路17を経て曝気槽2に送給され、曝気処理さ
れる。この曝気槽2の形式としては特に制限はなく、汚
泥を空気に曝すものであれば良く、任意の方式のものを
採用できる。例えば、図1に示す如く、曝気槽2に汚泥
を導入し、散気管2Aから空気を吹き込む散気方式でも
良いし、撹拌して空気と接触させる機械曝気方式でも良
い。また、汚泥を上部から散布する気曝方式でも良い。
この曝気槽2における曝気により、消化汚泥中の硫化水
素などの還元性物質は酸化されたり、気中に放散された
りして除去される。ここで、還元性物質は、曝気量、曝
気時間に応じて除去されることから、消化汚泥中の還元
性物質量に応じて実験的に曝気条件を設定できる。この
曝気条件はメタン発酵汚泥の嫌気状態によって一概には
言えないが、通常の場合、曝気時間は概ね0.5〜5時
間程度で良い。 【0015】曝気槽2で曝気処理された汚泥は、汚泥移
送路18より改質槽3に送給されて可溶化処理される。
図1の装置では、改質槽3としてオゾン処理槽が採用さ
れており、この改質槽3の下部には、オゾン発生器4か
らのオゾンを注入するオゾン注入路19が設けられてい
る。この改質槽3では、オゾン注入路19からオゾンを
吹き込んで汚泥と接触させることにより、汚泥中の固形
成分を酸化分解して生分解性を高める。このオゾン処理
で可溶化された汚泥は、汚泥返送路20より嫌気処理槽
1に返送され、オゾン処理で生物易分解性に改質された
有機成分が消化分解される。 【0016】このように、メタン発酵処理した消化汚泥
を可溶化して再度メタン発酵することにより、系外へ排
出される余剰汚泥量を大幅に低減することができる。 【0017】しかして、本発明では、この消化汚泥の可
溶化処理に当り、予め消化汚泥を曝気処理して汚泥中の
還元性物質を除去するため、この還元性物質によりオゾ
ン等の酸化剤が無駄に消費されることがなく、酸化剤は
汚泥の可溶化のために有効に利用されるようになる。こ
のため、所望の余剰汚泥発生量とするための酸化剤使用
量を従来に比べて大幅に低減することができる。また、
従来と同等の酸化剤使用量で余剰汚泥発生量を大幅に低
減することができる。 【0018】なお、図1に示す装置は、本発明の実施の
形態の一例を示すものであって、本発明の方法は何ら図
1に示す方法に限定されるものではない。 【0019】例えば、図1では、可溶化手段としてオゾ
ンを添加するオゾン処理槽が採用されているが、過酸化
水素等の酸化力の強い酸化剤による可溶化手段であって
も良い。 【0020】また、図1では、嫌気処理槽1から引き抜
いた消化汚泥を曝気処理及び可溶化処理した後、再びこ
の嫌気処理槽1に循環することで第1の嫌気性消化工程
と第2の嫌気性消化工程とを同一の嫌気処理槽で行って
いるが、別途嫌気処理槽を設けて、第1の嫌気性消化工
程と第2の嫌気性消化工程とを別々の嫌気処理槽で行っ
ても良い。この場合には、第2の嫌気性消化工程の消化
汚泥を固液分離して余剰汚泥と液分とに分離する。 【0021】また、図1では、嫌気処理槽1の汚泥を抜
き出し、汚泥濃縮装置5で濃縮し、濃縮汚泥を嫌気処理
槽1に返送しているが、このように汚泥を濃縮すること
により、汚泥の容量が低減し、曝気及び可溶化処理の反
応効率、装置稼動効率が向上し、処理効率の向上に有効
である。このように消化汚泥の濃縮を行う場合、図1に
示す如く、嫌気処理槽1の汚泥を引き抜いて濃縮後戻す
ようにする他、曝気及び可溶化処理に供する嫌気処理槽
1の引き抜き汚泥を直接固液分離して濃縮し、濃縮汚泥
を曝気及び可溶化処理しても良い。 【0022】このような汚泥の濃縮処理で分離された液
分は、系外に排出され、活性汚泥処理等の任意の方法で
処理される。 【0023】 【実施例】以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をよ
り具体的に説明する。 【0024】実施例1,2 図1に示す装置で有機性汚泥の処理を行った。 【0025】有効容量2Lのジャーファーメンターを用
い、これを液量1.5Lの嫌気処理槽1とし、温度53
℃に制御した。種汚泥としては下水処理場の高温嫌気性
汚泥を用いた。この嫌気処理槽1にし尿処理場の余剰汚
泥をTSとして約5重量%に濃縮した原泥を、被処理物
として1日に130mLずつ供給した。汚泥濃縮装置5
としては、遠心濃縮器を用い、嫌気処理槽1内の汚泥濃
度を50000mg−TS/Lに保つように、適宜余剰
汚泥を引き抜いた。嫌気処理槽1の消化汚泥を1日に1
回130mL引き抜き、曝気槽2を経由して改質槽3へ
導入し、曝気処理及びオゾン処理による可溶化処理を行
った後、嫌気処理槽1に戻した。 【0026】曝気槽2における曝気量及び曝気時間と、
改質槽3におけるオゾン反応量及びオゾン使用量は表1
に示す通りとした。 【0027】このような処理を40日間行ったときの、
余剰汚泥の発生量(累計)は図2に示す通りであった。 【0028】比較例1,2 実施例1,2において、曝気槽において曝気を行わず、
嫌気処理槽1から引き抜いた消化汚泥を、表1に示す条
件で可溶化処理のみ行って嫌気処理槽1に戻したこと以
外はそれぞれ同様にして処理を行った。このときの40
日間処理後の余剰汚泥の発生量(累計)は図2に示す通
りであった。 【0029】 【表1】 【0030】この結果から次のことが明らかである。 【0031】即ち、実施例1と比較例1、実施例2と比
較例2の結果をそれぞれ比較することにより、曝気処理
を行うことで、同一のオゾン使用量で余剰汚泥発生量が
大幅に低減することがわかる。また、比較例1と実施例
2の結果を比較することにより、曝気処理を行うこと
で、同量の余剰汚泥発生量となるオゾン使用量を大幅に
削減できることがわかる。 【0032】 【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の有機性廃棄
物によれば、有機性廃棄物をメタン発酵した後酸化剤を
添加して可溶化し、更にメタン発酵することにより減容
化する方法において、可溶化のための酸化剤添加量を大
幅に削減して処理コストを低減することができる。この
ため、本発明によれば低コストで効率的な有機性廃棄物
の減容化を行える。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の有機性廃棄物の処理方法の実施に好適
な処理装置を示す系統図である。 【図2】実施例1,2及び比較例1,2における余剰汚
泥発生量を示すグラフである。 【符号の説明】 1 嫌気処理槽 2 曝気槽 3 改質槽 4 オゾン発生器 5 汚泥濃縮装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B09B 3/00 C02F 11/04

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 有機性廃棄物をメタン発酵する第1の嫌
    気性消化工程と、 該第1の嫌気性消化工程から排出される消化汚泥を曝気
    する曝気工程と、 該曝気工程を経た汚泥を酸化剤と接触させて可溶化する
    可溶化工程と、 該可溶化汚泥をメタン発酵する第2の嫌気性消化工程と
    を有する有機性廃棄物の処理方法。
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