JP3452439B2 - 有機性廃棄物からの有用物質の回収と資源化方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、性状や濃度の異な
る有機性廃棄物（し尿、浄化槽汚泥、下水汚泥、畜産排
水及び汚泥、生ごみ等）を混合して同一システムにおい
て処理する技術に係り、有機性廃棄物からの有用物質の
回収と資源化方法に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】従来の有機性廃棄物の汚泥処理におい
て、例えば嫌気性消化法や好気性消化法においては、消
化槽で生成する消化汚泥や曝気槽で生成する活性汚泥等
の汚泥が生物処理を経た後の有機成分の低いものである
ために、乾燥焼却処分ないしは堆肥化しか処分の方法が
なかった。 【０００３】また、有機性廃棄物の他の処理方法として
は、例えば図２に示す脱窒素活性汚泥法がある。図２に
おいて、前処理設備１では、流入するし尿および浄化槽
汚泥等の被処理液からスクリーンによってし渣を除去し
たり、凝集剤等の薬剤の添加によって汚泥の調質を行
う。固液分離設備２では、前処理設備１を通った被処理
液を後述する余剰汚泥とともに脱水機等により固液分離
し、分離液を硝化脱窒素設備３へ送る。硝化脱窒素設備
３では、活性汚泥による生物処理により硝化脱窒し、硝
化脱窒素設備３で生じる余剰汚泥を前処理設備１へ返送
する。硝化脱窒素設備３を通った処理液は、高度処理設
備４へ導き、凝集分離や活性炭処理やオゾン処理を施し
て後に、高度処理水として放水する。一方、固液分離設
備２において、ベルトプレス脱水機や遠心脱水機によっ
て脱水した脱水汚泥は乾燥焼却設備５において乾燥後に
焼却処理する。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】上述した従来の方法に
おいて、性状の異なる有機性廃棄物を同時に処理する場
合、例えばＢＯＤ値の高い濃厚な汚泥や生ごみを投入す
る場合には、汚泥の発生量が増加することとなり、その
処理（焼却処理、埋立処分等）に膨大な費用（建設費及
び運転費）を要することになる。一方、有機性廃棄物中
にはリン等の有用物質が含まれているが、従来のように
汚泥を焼却処理する場合には有用物質が焼却残渣ととも
に埋立処分されている。 【０００５】本発明は、上述した課題を解決するもの
で、多種類の有機性廃棄物から有用物質を回収、資源化
すること、つまり「廃棄物」を「有価物」に変えること
ができ、しかも有用物質を回収した後の廃棄物を、同一
の処理系において安定して処理することができる有機性
廃棄物からの有用物質の回収と資源化方法を提供するも
のである。 【０００６】 【課題を解決するための手段】上記した課題を解決する
ために、本発明の有機性廃棄物からの有用物質の回収と
資源化方法は、有機性廃棄物を固液分離する固液分離工
程と、固液分離工程で分離した分離液を生物処理する生
物処理工程と、固液分離工程で分離した固形分を嫌気性
条件下で発酵させる嫌気性発酵工程とを有する処理系に
おいて、処理系に多種類の有機性廃棄物を受け入れ、前
処理により複数種類の有機性廃棄物を破砕して液状廃棄
物となし、この液状廃棄物と生物処理工程において生じ
る余剰汚泥とを固液分離工程に導いて固液分離し、分離
したし渣や汚泥等の固形分を嫌気性発酵工程に導入し、
処理系に受け入れた多種類の有機性廃棄物の中の固体の
有機性廃棄物を直接に嫌気性発酵工程に導入し、固液分
離したし渣や汚泥等の固形分と固体の有機性廃棄物とを
嫌気性条件下で発酵させてメタンガスを回収する構成と
したものである。 【０００７】 【０００８】 【０００９】 【００１０】 【発明の実施形態】本発明の実施形態を図面に基づいて
説明する。図１において、本処理系に受け入れる受入対
象物としては、し尿、浄化槽汚泥、下水汚泥、農業集落
排水汚泥、家畜糞尿等の畜産排水、食品排水、水産加工
排水、農産物加工排水、生ごみ等の多種類の有機性廃棄
物である。 【００１１】前処理１１は、受入槽と前処理機械と貯留
槽からなる工程であり、前処理機械としては粉砕機およ
びスクリーンがある。前処理１１においては、受入槽へ
流入する複数種類の有機性廃棄物、例えばし尿、浄化槽
汚泥、下水汚泥、生ごみを、破砕機において粉砕し、ス
クリーンによってし渣を除去することにより調質し、液
状廃棄物として貯留槽に貯留する。除去したし渣は後述
する固液分離１２の脱水汚泥とともに、嫌気性発酵槽へ
導く。 【００１２】固液分離１２は、遠心脱水機、ベルトプレ
ス型脱水機、フィルタープレス、回転円盤型脱水機等の
脱水機にて構成する工程であり、凝集剤を注入して脱水
する場合と無薬注脱水とがある。固液分離１２における
脱水汚泥およびし渣は、含水率を５５〜９０％に調整し
て嫌気性発酵槽へ導く。一方、分離液は後述する生物処
理１３へ導く。 【００１３】ところで、浄化槽汚泥は、ＳＳ濃度が大幅
に変動するものであり、その変動に伴ってＢＯＤ、Ｔ−
Ｎも大幅に変化するが、ＳＳ成分を除去するとＢＯＤ、
Ｔ−Ｎ濃度が比較的安定することは既に知られている。
このため、固液分離１２では、浄化槽汚泥の他の有機性
廃棄物で、浄化槽汚泥同様にＳＳ濃度の変動の影響を受
ける下水汚泥、農業集落排水汚泥、家畜糞尿等の畜産排
水、食品排水、水産加工排水、農産物加工排水、及びデ
ィスポーザー等で破砕された生ごみ等の液状の有機性廃
棄物からＳＳ成分を除去し、その分離液のＢＯＤ、Ｔ−
Ｎ濃度を安定化させる。 【００１４】生物処理１３は、従来の有機物及び窒素除
去方式であり、高負荷脱窒素方式に膜分離を組み合わせ
た方式を基本とする工程であるが、上向流嫌気性汚泥ブ
ランケット法（ＵＡＳＢ）によるメタン、窒素処理であ
るアンモニアストリッピングの組み合わせで処理する方
法もある。この工程では、生物処理により分離液中のＢ
ＯＤ除去、Ｔ−Ｎ除去を行うが、固液分離１２における
ＳＳ成分の除去により、その分離液のＢＯＤ、Ｔ−Ｎ濃
度の安定化を図っているので、系内に受け入れる有機性
廃棄物の性状変動に係わらず、安定した生物処理（ＢＯ
Ｄ、Ｔ−Ｎ除去）を行うことができる。ここで、生物処
理１３において生物学的に脱室する場合には、メタノー
ル等の有機物を添加する方法、又はし尿を固液分離１２
をバイパスして直接に生物処理１３に投入し、脱窒のＢ
ＯＤ源として使用することもできる。生物処理工程１３
において生じる余剰汚泥は、前処理１１に導いて液状廃
棄物とともに固液分離１２に導く。一方、生物処理１３
の処理液は高度処理１４へ導く。 【００１５】高度処理１４は、凝集分離槽や活性炭処理
槽やオゾン処理槽からなる工程であり、凝集や活性炭吸
着やオゾン酸化によって微量物質の吸着、有機物の酸
化、着色水の脱色、ＣＯＤ除去、鉄やマンガンの酸化等
を行って、処理液を高度処理水とする。高度処理水は、
消毒１５の工程を経て系外へ放流する。 【００１６】嫌気性発酵１６は、嫌気性発酵槽で構成す
る工程であり、含水率を５５〜９０％に調整した脱水汚
泥および脱水し渣を、流動性を保ちながら嫌気性条件下
で発酵させ、メタンガスを発生させる。このとき、脱水
汚泥は、生物処理１３を受ける前に脱水したものである
ために有機物量が多く、メタンガスを多量に発生させる
ことができる。このメタンガスを回収し、電気又は熱等
の形態で再使用し、有用物質の回収、資源化を図る。 【００１７】ここで、嫌気性発酵槽への投入物は、槽内
での流動性を保つことができれば良く、含水率が９０％
以下の有機性廃棄物、ないしは固体の有機性廃棄物を、
直接に嫌気性発酵槽へ投入し、脱水汚泥との混合物とし
て嫌気性発酵１６に導入することも可能である。たとえ
ば、脱水汚泥のみでは含水率は７０％以上が望ましい
が、脱水し渣や生ごみ等を混合した場合には、５５％程
度でも支障はない。ただし、嫌気性発酵槽内の加温（保
温）のためのエネルギー消費量を考慮すると、含水率は
９０％以下が望ましい。また、有機物の量及び濃度につ
いては特に範囲はなく、その量に見合ったメタンガスが
発生する。 【００１８】脱水１７は、遠心脱水機、ベルトプレス型
脱水機、フィルタープレス、回転円盤型脱水機等の脱水
機にて構成する工程であり、嫌気性発酵１６における消
化汚泥を固液分離する。分離した脱水ケーキはコンポス
ト化して肥料となし、有用物質の回収、資源化を図る。
一方、脱離液はリン除去１８へ導く。 【００１９】リン除去１８は、例えば、晶析法により物
理化学的に脱リンする工程であり、脱離液中のリン成分
をリン酸アンモニウムマグネシウムとして回収し、有用
物質の回収、資源化を図る。リン成分を除去した脱離液
は、生物処理１３に導いて生物処理するので、嫌気性発
酵１６で派生する可溶性の未分解物を処理するための設
備を別途に設ける必要がない。 【００２０】（実施例１） し尿と家畜糞尿の混合処理
の例 【００２１】 【表１】 【００２２】表１に示すし尿と家畜糞尿（牛舎廃水）を
前処理１１の後、余剰汚泥とともに固液分離１２におい
て脱水した。脱水は、脱水助剤及びPH調整剤を添加して
造粒した後、ベルトプレス型脱水機にて行った。この時
の脱水汚泥の含水率は約７５％であった。この脱水し渣
及び脱水汚泥を嫌気性発酵槽に投入した。嫌気性発酵槽
は、滞留日数が１０〜１５日、温度が５０〜７０℃で運
転した。この結果、メタンガス発生量は約２５ｍ³ ／日
であった。一般に、し尿からは約１０Nm³/トンのメタン発
生量があるので、家畜糞尿（牛舎廃水）からのメタン発
生量は約４０Nm ³/トンと推測される。 【００２３】（実施例２） 電力収支の例 上記の実施例１におけるメタンガス発生量を、し尿；１
０Nm³/トン、生ごみ；１２０Nm³/トン、家畜糞尿；４０Nm³/
トンとして、メタンガス１Nm³ あたりの発電電力量を試算
する。メタンの純度を６５％、発熱量を8,550kcal/N
m³、発電効率を３３％、発電に必要な熱量を860kcal/kw
h とすると各廃棄物量あたりの発電量は、し尿；２１kw
h/トン、生ごみ；２５５kwh/トン、家畜糞尿；８５kwh/トンと
なる。１００kl/ 日のプラントを考えた場合、処理に必
要な電力量は約6,000kwhであるから、プラントの電力使
用量は表２に示す組合せで全てまかなうことができる。 【００２４】 【表２】 【００２５】（実施例３） 嫌気性発酵後の消化汚泥を
脱水し、そのろ液を生物学的脱窒素処理を行い活性汚泥
処理した場合の一例を示す。流入水濃度は、ＢＯＤ：3,
000〜5,000mg/l 、ＳＳ：800 〜3,000mg/l 、窒素：1,5
00 〜3,500mg/1 で、生物学的脱窒素処理の懸濁固形物
濃度を15,000mg/lとして運転し、固液分離に膜分離を使
用すると、生物処理後の水質は、ＢＯＤ：10mg/1以下、
ＳＳ：不検出、窒素：20mg/l以下となる。上述の条件
で、高度処理１４として活性炭吸着を行うことにより、
窒素も10mg/l以下となった。 【００２６】 【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、次
の効果を得ることができる。 １．浄化槽汚泥、下水汚泥等の濃度変動の大きな有機性
液状廃棄物を、生物処理工程の前に固液分離することに
より、分離液のＢＯＤ、Ｔ−Ｎを低減化し、かつ安定化
することができ、系内へ流入する有機性廃棄物の性状変
動に係わらず、安定した生物処理（ＢＯＤ、Ｔ−Ｎ除
去）ができる。 ２．各種有機性廃棄物を、生物処理工程の前に固液分離
することにより、脱水汚泥の有機物濃度が高く維持され
るので、メタンガスを多量に発生させることができ、メ
タンガスを回収して電気又は熱等の形態で再使用するこ
とにより、有用物質の回収、資源化を図ることができ
る。 ３．嫌気性発酵における消化汚泥の脱水ケーキをコンポ
スト化して肥料となすことにより、有用物質の回収、資
源化を図ることができる。 ４．嫌気性発酵における消化汚泥の脱離液中のリン成分
をリン酸アンモニウムマグネシウムとして回収すること
により、有用物質の回収、資源化を図ることができる。 ５．嫌気性発酵における消化汚泥の脱離液を生物処理に
戻すことにより、嫌気性発酵で派生する可溶性の未分解
物を系内で生物処理できる。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の有機性廃棄物からの有用物質の回収と
資源化方法を示すブロック図である。 【図２】従来の有機性廃棄物の処理方法を示すブロック
図である。 【符号の説明】 １１ 前処理 １２ 固液分離 １３ 生物処理 １４ 高度処理 １５ 消毒 １６ 嫌気性発酵 １７ 脱水 １８ リン除去

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−185595（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−284898（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−139088（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−84696（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−52700（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−74599（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−215899（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−131197（ＪＰ，Ａ) 特公 平５−35039（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C02F 11/00 - 11/20 B09B 3/00

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 有機性廃棄物を固液分離する固液分離工
   程と、固液分離工程で分離した分離液を生物処理する生
   物処理工程と、固液分離工程で分離した固形分を嫌気性
   条件下で発酵させる嫌気性発酵工程とを有する処理系に
   おいて、処理系に多種類の有機性廃棄物を受け入れ、前
   処理により複数種類の有機性廃棄物を破砕して液状廃棄
   物となし、この液状廃棄物と生物処理工程において生じ
   る余剰汚泥とを固液分離工程に導いて固液分離し、分離
   したし渣や汚泥等の固形分を嫌気性発酵工程に導入し、
   処理系に受け入れた多種類の有機性廃棄物の中の固体の
   有機性廃棄物を直接に嫌気性発酵工程に導入し、固液分
   離したし渣や汚泥等の固形分と固体の有機性廃棄物とを
   嫌気性条件下で発酵させてメタンガスを回収することを
   特徴とする有機性廃棄物からの有用物質の回収と資源化
   方法。