JP3662528B2 - 有機性廃棄物の処理方法及び装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、下水などの有機性排水処理における生汚泥、余剰活性汚泥などの有機性汚泥、厨芥などの生分解性有機性廃棄物を、きわめて省エネルギ的に減量化あるいは消滅させ、かつエネルギ回収できる新技術に関する。
【０００２】
【従来の技術と問題点】
従来から、活性汚泥法などの生物処理にともなって発生する余剰汚泥量の減量化法として、図４に示す汚泥の好気性消化方法が公知である。この技術は、「有機性汚水を生物処理する工程と、生物処理工程から排出される余剰汚泥を消化する汚泥消化工程と、消化汚泥の少なくとも一部をオゾン処理して汚泥消化工程に循環するオゾン処理工程を含む有機性排液の処理方法」である。
【０００３】
この従来技術は、
ａ）余剰汚泥を機械的手段で濃縮することなく、そのまま希薄な汚泥濃度（１％程度）の状態で好気消化槽に供給する、
ｂ）固液分離された消化汚泥の一部をオゾン酸化したのち好気性消化槽に返送する、
ｃ）厨芥などの有機性固形物を含む有機性廃棄物の処理を考慮していない、
というシステム的特徴がある。
【０００４】
この従来技術を本発明者等が追試してみたところ、
イ）電気エネルギを多消費する技術であり、エネルギ回収が全くできない、
ロ）好気性消化槽における汚泥分解効果が少ない、
ハ）好気性消化槽の汚泥の水理学的滞留時間が約７日間と非常に大きい、
ニ）汚泥可溶化のため高価なオゾン発生器が不可欠で設備費が高い、
という重大な問題点が認められた。
【０００５】
一方、有機性廃棄物からエネルギを回収する技術として、メタン発酵処理法が周知であるが、この方法には次のような欠点がある。
１）メタン発酵処理を円滑に行うためには、その発酵条件を３７〜３８℃又は５３〜５４℃に保つ必要があるので、メタン発酵槽を外部から人為的に加温処理しなければならないからエネルギを多量に消費する。
２）メタン発酵処理では有機性廃棄物の一部しかメタン発酵されず、残りは変化しないので、大量の残渣が発生する。
３）有機性廃棄物のメタン発酵率を向上するために、有機性廃棄物をオゾン酸化、超音波照射、ミルによるすりつぶし、人為的加熱処理などの可溶化処理を行って、有機性廃棄物の主として有機性固形分をメタン発酵をする物質に変えておく必要があるが、可溶化設備費、可溶化ランニングコストが多額である。
【０００６】
また、コンポスト化の原理を利用した「高温好気発酵法」による生ごみ、有機性汚泥の分解、無機化方法が知られている。この方法は、槽内に木材チップ、籾殻などを充填しておき、これを緩やかに攪拌しながら空気を供給し、水分が少ない生ごみ、有機性汚泥を少しづつ供給し、生物酸化して無機化し、かつ生物酸化熱によって投入有機性固形物中の水分を蒸発させる技術である。（例えば、第３２回日本水環境学会年会講演集ｐ４６１−（平成１０年度）：李、千葉、高温好気発酵法による豚舎廃棄物の長期運転時の処理特性）。
【０００７】
しかし、この技術は、投入した有機性廃棄物の水分を蒸発させて乾燥することが不可欠であるので、投入した有機物のほぼすべてを生物酸化して酸化熱を発生させるようにないと、水分蒸発潜熱をまかなうことができないため、投入する有機性廃棄物の水分量を極力少なくする必要があり、汚泥の水分が多い場合は、機械脱水機で脱水したケーキを供給するか、又は水分が９５％以上の汚泥をそのまま供給する場合は、汚泥量を非常に少なくし、廃油（植物性油など）を補給しなければ酸化熱が不足し、水分を蒸発させることができないという欠点があった。しかも、この「高温好気発酵法」は、有機物が発酵槽内で完全に生物化されて、すべて炭酸ガスと水に変化して無機化されてしまうため、エネルギを回収することが不可能な技術であった。
しかも、高温好気発酵槽からの排ガスのアンモニア臭が強烈であり、脱臭装置が不可欠である難点があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記従来技術の問題点を解決し、非常に簡単なシステムときわめて安価なランニングコストで、余剰汚泥、厨芥などの生分解性有機性廃棄物を効果的に減量化し、かつエネルギ回収できる技術を供給することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は下記の構成からなるものである。
（１）有機性汚泥、厨芥などの有機性廃棄物を生物学的液化槽に供給し、酸素含有ガスで曝気して該有機性廃棄物の一部を生物酸化し、該生物酸化熱によって槽内温度を前記有機性廃棄物の温度よりも４０℃以上昇温せしめた状態で滞留させることによって有機性固形物を液化させたのち、該昇温液化処理物をメタン発酵処理し、前記メタン発酵処理したものを固液分離し、その分離発酵残渣を物理化学的可溶化処理した後、生物学的液化槽又はメタン発酵処理に返送することを特徴とする有機性廃棄物の処理方法。
（２）有機性汚泥、厨芥などの有機性廃棄物を生物学的液化槽に供給し、酸素含有ガスで曝気して該有機性廃棄物の一部を生物酸化し、該生物酸化熱によって槽内温度を前記有機性廃棄物の温度よりも４０℃以上昇温せしめた状態で滞留させることによって有機性固形物を液化させたのち、該昇温液化処理物を酸発酵槽に嫌気的に滞留させた後にメタン発酵処理し、前記メタン発酵処理したものを固液分離し、その分離発酵残渣を物理化学的可溶化処理した後、生物学的液化槽、酸発酵槽又はメタン発酵処理に返送することを特徴とする有機性廃棄物の処理方法。
（３）メタン発酵処理がＵＡＳＢ処理法により行われることを特徴とする前記（１）又は（２）記載の有機性廃棄物の処理方法。
【００１０】
（４）有機性廃棄物を供給し、酸素含有ガスを曝気して前記有機性廃棄物の温度よりも４０℃以上昇温せしめて有機性廃棄物を液化処理する生物学的液化槽、生物学的液化槽からの昇温液化処理物を導入してメタン発酵処理するメタン発酵槽、その後段の固液分離手段、該分離発酵残渣の物理化学的可溶化手段、可溶化物を生物学的液化槽又はメタン発酵槽に返送する返送手段を有することを特徴とする有機性廃棄物の処理装置。
（５）有機性廃棄物を供給し、酸素含有ガスを曝気して前記有機性廃棄物の温度よりも４０℃以上昇温せしめて有機性廃棄物を液化処理する生物学的液化槽、生物学的液化槽からの昇温液化処理物を嫌気的に滞留さしめて酸発酵処理する酸発酵槽、酸発酵槽からの流出物を導入してメタン発酵処理するメタン発酵槽、その後段の固液分離手段、該分離発酵残渣の物理化学的可溶化手段、可溶化物を生物学的液化槽、酸発酵槽又はメタン発酵槽に返送する返送手段を有することを特徴とする有機性廃棄物の処理装置。
【００１１】
すなわち、本発明のポイントは、生物学的曝気可溶化槽において、有機性ＳＳを生物学的に可溶化し、溶解性ＢＯＤ成分に転化させ、この溶解性ＢＯＤ成分を多量に含んだ可溶化槽流出液をメタン発酵槽に供給し、流出液自体が４０℃以上温度が高くなって６０〜７０℃に昇温しているため、メタン発酵槽を人為的に加温することなく、高温メタン発酵処理を進ませることができることにある。
また、言い換えれば、従来の「高温好気発酵法」では、固形物の有機性物質を含めて有機性物質をほとんど炭酸ガスと水に変化させてしまうため、その有機性物質をエネルギ原料として活用できなかったが、本発明では第１段階で固形物の有機性物質を液化してメタン発酵で利用できる形に変えるようにしたものである。これによって、有機性廃棄物をエネルギ原料に良く利用できるようになり、それからエネルギを回収することができる。
【００１２】
この目的から、本発明の第１段階では、固形物の有機性物質をメタン発酵で利用できる形に変えるように生物学的に処理するのであるが、メタン発酵で利用できるような物質というのは、水に可溶性の物質であり、生物学的に処理できるので、この第１段階は生物学的可溶化処理ということになる。この生物学的可溶化処理は、酸素含有ガスを曝気することによって４０℃以上昇温して５０℃以上に保持して行うことができる。この場合、温度が上昇して通常５０℃以上の温度となるため前記した「高温好気発酵法」と同様な生物学的酸化反応が進行するが、可溶化した有機性物質を保存するために、そこでは有機性物質の一部のみが酸化する程度に止める。そのために、酸素含有ガスの供給量も溶解酸素量が０〜０．２ｍｇ／リットルの範囲にあるようにする。
活性汚泥法のように、常温で溶解酸素量が約２ｍｇ／リットルであるように曝気したのでは、ＢＯＤ成分が減少して余剰汚泥が発生するだけで、本発明の目的は達成できない。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１を参照して本発明を詳しく説明する。
説明の簡便化のために、有機性廃棄物として有機性汚泥を例に挙げて説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号をつけて説明する。
【００１４】
汚水の生物処理工程から排出される余剰汚泥などの有機性汚泥のような有機性廃棄物１を原料として用いるが、実際に使用するに当たっては、例えば有機性汚泥の場合には濃縮して有機物濃度を高めたものを添加することが好ましく、その目的のために、有機性汚泥を遠心濃縮、浮上分離、スクリーン分離、膜分離などの機械的汚泥濃縮装置（図示省略）に供給する。該汚泥濃縮装置において生物汚泥を、固形物濃度２％以上、好ましくは３％以上に濃縮する。重量沈殿濃縮法では、余剰活性汚泥をこの値にまで濃縮することは困難なので、機械的濃縮手段を適用することが好ましい。なお、下水生汚泥は濃縮性がよいので重力沈殿濃縮で十分である。
次に、高濃度の濃縮汚泥を曝気槽のような生物学的液化槽２に供給し、槽２内を機械的に攪拌しながら有機性廃棄物１の一部だけが生物学的に酸化されるように、酸素含有ガス３を少量供給し、嫌気的にならない条件（溶存酸素が検出されない条件が最適）で３〜４日間程度曝気する。
【００１５】
この結果、供給した濃縮汚泥の温度が２０℃程度の常温でも、石油などの燃料を使用して外部から加温せずに、有機性廃棄物１の一部が生物化された酸化熱だけの効果によって、槽２内温度が６０〜７５℃程度に著しく上昇する。本発明では「高温好気発酵法」と異なり、水分を蒸発させる必要は全くないので蒸発潜熱は不要であり、液温を上昇させるための顕熱だけでよいので、槽２内温度は容易に上昇する。また厨芥などの易生分解性である有機性廃棄物１をこの槽２に供給することによって、生物酸化熱発生量が大きく向上し、さらに昇温効果が向上し、８５℃以上に液温を上昇できるのでさらに好ましい。厨芥は粉砕後そのまま投入してよい。なお、有機性廃棄物１の一部１１を、直接メタン発酵槽５に供給するようにしてもよい。
【００１６】
この結果、汚泥、厨芥などの固形物は、高温状態で効果的に生物学的に可溶化され、ＳＳの大部分が液化し、溶解性ＢＯＤ成分（本発明では溶解性ＢＯＤの定義としてＮｏ５Ａろ紙のろ液のＢＯＤと定義する）に転換される。この可溶化液中には多量の溶解性ＢＯＤ成分が含まれ、有機性廃棄物１それ自体よりも格段にメタン発酵され易い性状に変化している。この液化の過程で有機性廃棄物１に含有されていたリン、窒素成分も液側に溶出し、リン酸イオン、アンモニア性窒素に転換する。
【００１７】
本発明にとって、「好気性消化」と「液化」の違いを明確にしておくことは非常に重要である。すなわち、「液化」とは、有機性ＳＳを生物的に可溶化し、溶解性ＢＯＤ成分に転換させる操作を意味し、有機性ＳＳの大部分は炭酸ガスと水にまで分解（無機化という）されない。（なお有機物の少量が無機化されても支障ない）。
したがって、可溶化処理後には、溶解性ＢＯＤ成分が多量（数１０００ｍｇ／リットル以上）に含まれている。これに対し、「好気性消化」とは、有機性ＳＳの大部分を生物学的酸化によって無機化し、ＳＳおよび溶解性ＢＯＤ成分を減少することを意味し、好気性消化処理後の液には、溶解性ＢＯＤ成分はほとんど存在しない。
【００１８】
本発明における「生物学的液化槽」の機能は、有機性固形分の一部だけを生物学的に酸化し、有機物の大部分を液化の段階で留めることであり、有機物の大部分を好気性消化して無機化（炭酸ガス、水に分解する意味）させてはならない。この点は本発明の重要ポイントである。
したがって、液化槽への供給する空気のような酸素含有ガス３の量は、槽２内が嫌気的条件にならないための最小限の量を供給することが重要で、槽２内液の溶存酸素濃度は０〜０．２ｍｇ／リットル程度（理想的には溶存酸素濃度が０．１未満）で十分である。
【００１９】
また、液化槽２の滞留時間が長すぎる（例えば７〜１０日）と、好気性消化が進み、有機物の大部分が炭酸ガス、水にまで酸化されてしまい、後段に設けたメタン発酵槽５のメタン含有ガス６の発生量が減少するので避ける必要がある。また、空気量が過剰であると排ガス量が多くなるため、排ガスの持ち出す熱量が多くなり、昇温効果が減少するので好ましくない。曝気用の酸素含有ガス３としては、空気以外に酸素富化空気、純酸素を使用しても良い。液化槽２からの放熱を極力少なくするために、保温工事を施工しておくことが好ましい。
【００２０】
液化槽２は１槽ではなく３〜４槽の多段直列槽にすると、供給原料ショートパスがなくなり、さらに効果的な可溶化、液化がおきるので好ましい。液化槽２は、具体的には槽の下部から酸素含有ガスを水中に散気する、いわゆる曝気槽の構造のものが使用されるが、活性汚泥法における曝気槽とは反応の内容がかなり異なっている。
次に温度が６０〜７０℃程度に上昇し、溶解性ＢＯＤ成分を多量に含んだ液化槽流出液４をメタン発酵槽５に供給すると、その流出液の温度が高いため、驚くべきことに、メタン発酵槽５を人為的に加温することなく、温度５０〜５７℃の範囲の高温メタン発酵処理を進ませることができ、きわめて大きな省エネ効果が得られる。
なお、図１において、８は固液分離装置、９は処理水、１０は発酵残渣（分離汚泥）、１４は発酵残渣８の物理化学的可溶化処理装置、１１は有機性廃棄物１の残部のメタン発酵槽５への供給分、１２は発酵残渣１０の可溶化処理装置１４への供給配管、１３は発酵残渣１０のメタン発酵槽５への供給配管であり、また可溶化物１５は返送配管によりメタン発酵槽５へ送られるが、これらの機能についてはあとで詳細に説明する。
【００２１】
次に、図２のように液化槽２の流出液を嫌気的に滞留させると（酸発酵槽１６）、液化槽２の流出液４の糖類などの有機物が、温度が高いために速やかに酢酸などの有機酸に転換され、さらにメタン発酵が効果的に進む。メタン発酵処理液の固液分離装置８は沈殿分離、浮上分離、膜分離などの任意の手段を適用すればよいが、膜分離が最も好ましい。
【００２２】
次に、メタン発酵にＵＡＳＢ法（ＵＡＳＢ処理槽１７）を適用する本発明の別の例について図３に基づいて説明する。
非常に大きなＢＯＤ負荷が取れるＵＡＳＢ（嫌気性上向流スラッジブランケット）処理法は、流入ＳＳが多い場合には、メタン菌グラニュウルの形成が進みにくいので不適な技術であるが、本発明では前段の液化槽２においてＳＳが減少しているので、図１、図２におけるメタン発酵工程としてＵＡＳＢ処理槽１７を効果的に適用できる。ＵＡＳＢ処理槽１７をさらに理想的状態で適用するには、図３のように酸発酵処理液を膜分離、沈殿分離などで固液分離装置で固液分離を行い、分離液をＵＡＳＢ槽１７に供給する。この結果ＳＳがなく、溶解性有機物を多量に含んだ液をＵＡＳＢ槽１７に供給でき、理想的な条件でＵＡＳＢ処理ができる。
【００２３】
次に、投入した有機性廃棄物１（特に固形物を含むもの）をすべて消滅でき、系外に廃棄する汚泥をゼロにできる本発明の実施態様を述べる。
すなわち、図１、図２におけるメタン発酵残渣１０、図３における分離汚泥１０Ａを可溶化処理装置１４で物理化学的可溶化処理（オゾン、過酸化水素、塩素、次亜塩素酸などの酸化処理、アルカリ処理、加熱処理、超音波処理、機械的すりつぶしなど）したのち、液化槽２又は酸発酵槽１６、又はメタン発酵槽５に返送すると、可溶化汚泥が生物分解を受けやすい成分に変化しているので、可溶化汚泥がメタンガス６に転換され、その結果汚泥が消滅する。有機性廃棄物１中の無機物は、処理水９に流出してゆく。前記したように、生物学的液化槽２において溶解性ＢＯＤが生成する過程で、リン、窒素も溶出するので、メタン発酵処理液にもリン酸イオン、アンモニウムイオンが存在するので、Ｍｇイオンを添加すると、肥料として価値の大きいリン酸マグネシウムアンモニウム（ＭＡＰ）沈殿を回収できる。
【００２４】
物理化学的可溶化手段として超音波による可溶化手段を用いた例を挙げて、詳しく説明する。
たとえば、図１のメタン発酵における発酵残渣１０および図３の酸発酵の後の分離汚泥１０Ａを引き抜き、それに超音波を照射すると、超音波振動は汚泥細胞に対してある瞬間は減圧力、次の瞬間には圧縮力として働きかけ、超音波振動を加えている間この作用を繰り返す。この繰り返しの中で水に減圧力が作用すると、水中にほとんど真空の空洞が発生し、水に溶け込んでいる気体（酸素、二酸化炭素等）を吸着してキャビテーション気泡が発生する。次の瞬間、水には圧縮力が作用し、その気泡は大きな力で圧縮される。この時気泡は断熱圧縮状態になり、気泡内は高温高圧になり、ついには押しつぶされてもとの分子状に砕け散ってしまう。この時、過酸化水素などの酸化剤分子及び水分子から、強力な酸化力を持つヒドキシラジカルが発生する。
【００２５】
更に、その気泡が消滅する際に、今まで気泡を囲んでいた、酸化剤分子、水分子が気泡が消えた跡に突進し互いに衝突するので、ラジカルを含んだ強衝撃性音波を水中に発生する。また、超音波エネルギが水中で最終的に熱に代わるので、水温が上昇する。この強力な衝撃波とラジカルの強力な酸化作用、温度上昇効果が複合的に作用して、活性汚泥細胞壁が効果的に破壊され、活性汚泥が可溶化される。
超音波による汚泥可溶化効果は、汚泥のＳＳ量あたりの超音波発生エネルギに比例するので、対象汚泥のＳＳ量が少ないほど、超音波発生器の所要エネルギは減少できる。したがって、本発明では、前段の生物学的液化槽２において、有機性廃棄物１のＳＳが大きく減少しているので、超音波発生器の所要エネルギは非常に少なくでき、省エネルギ効果が大きい。
【００２６】
有機性ＳＳ１ｋｇ・ＳＳ当たりの超音波照射エネルギとしては、１〜３ＫＷＨ／ｋｇ・ＳＳの範囲が汚泥可溶化効果が大きい。超音波照射時間は、数１０秒程度と非常に短時間でよい。適性超音波周波数は、周波数が高すぎると汚泥可溶化効果が悪化することが認められ１０〜１００ＫＨＺ、より好ましくは１５〜５０ＫＨＺが好適である。超音波照射の時間は極めて短時間で十分であり、数分程度で良い。したがって、超音波照射槽容積は非常に小さい。
【００２７】
なお、超音波による汚泥可溶化処理は、対象汚泥ＳＳ濃度が高いほど可溶化効率が向上するので、濃縮汚泥を可溶化工程に供給して、可溶化処理後に好気性消化槽に供給することも好適手段である。
温度が高いほど超音波、オゾンなどの酸化剤による可溶化、アルカリ処理、機械的すりつぶしによる可溶化効果が向上するが、本発明では、生物学的液化槽２において生物酸化熱によって６０℃以上に汚泥温度が上昇しているため、物理化学的可溶化効果が大きい。
【００２８】
【実施例】
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこの実施例により何等制限されるものではない。
【００２９】
実施例１
下水の余剰活性汚泥を対象に、図１の工程に基づいて第１表の条件で本発明の実証試験を行った。
【００３０】
【表１】
【００３１】
以上の条件で、汚泥を図１の工程の系外に処分することなく１年間連続試験を行った。この結果、運転開始１０日後の液化槽の３槽の平均濃度は７３００ｍｇ／リットルであったが、１年後でも液化槽内の汚泥濃度は７６００ｍｇ／リットルであり、１年後のメタン発酵槽内汚泥濃度は１５４００ｍｇ／リットルであった。この結果、系内で汚泥の蓄積は認められず、投入した余剰汚泥のすべてが消滅した。
また、メタン発酵槽から発生した消化ガス発生量は、投入余剰汚泥１ｋｇ・ＳＳあたり０．２２ｍ3 であり、多量の消化ガス（組成：メタン７５％、炭酸ガス２５％）が回収できた。
膜分離水の水質はＳＳゼロ、ＢＯＤ０．５ｍｇ／リットル以下と非常に良好であり、後処理が不要であった。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、次のような特筆すべき効果が得られ、有機性廃棄物の処理技術として革新的なものである。
（１）有機性汚泥、厨芥などの有機性廃棄物を、スチームなどの人為的な加熱手段によって加熱することなく、有機性廃棄物自体の生物酸化熱によって顕著に昇温できるので、生物学的可溶化効果が非常に大きく、メタン発酵しにくい余剰汚泥、厨芥中のタンパク質、脂質、セルロースなどが、メタン発酵容易な溶解性、コロイド性ＢＯＤに変化する。したがって、メタン発酵によるメタンガス転換量が増加し、メタン発酵残渣量も減少する。
（２）メタン発酵槽を加温するボイラ、ヒーターなどの外部熱源が必要なく、省エネルギ効果が大きい。
（３）したがって、発生したメタンガスをメタン発酵の加温に消費する必要がなくなるので、エネルギ回収量が増加する。
【００３３】
（４）有機性廃棄物をオゾン酸化、人為的加熱処理、機械的すりつぶし、アルカリ処理などによる物理化学的可溶化を行うことなく、生物学的手段によりメタン発酵容易な可溶性ＢＯＤに転換できるので、処理設備費、可溶化ランニングコストが激減する。
（５）物理化学的可溶化処理は、有機性ＳＳ量の大部分を生物学的に液化処理した後行えばよいので、超音波、オゾンなどの酸化などの物理化学的可溶化処理コストが大きく減少できる。
（６）有機性廃棄物の生物酸化熱によって温度を上昇させた汚泥を、オゾン、超音波などの物理化学的可溶化（温度が高いほど可溶化効果が大きい）を行うので、物理化学的可溶化効果が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の有機性廃棄物の処理装置の一実施例の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の有機性廃棄物の処理装置の別の実施例の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の有機性廃棄物の処理装置のメタン発酵槽にＵＡＳＢ処理法を適用した構成を示すブロック図である。
【図４】従来の余剰汚泥の減量化装置の一例の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ 有機性廃棄物（有機性汚泥）
２ 生物学的液化槽
３ 酸素含有ガス
４ 流出液
５ メタン発酵槽
６ メタン含有ガス
７ 流出液
８ 固液分離装置
９ 処理水
１０ 発酵残渣
１０Ａ 分離汚泥
１１ 物理化学的可溶化手段
１２ 供給配管
１３ 供給配管
１４ 可溶化処理装置
１５ 可溶化物
１６ 酸発酵槽
１７ ＵＡＳＢ処理槽
２１ 排液
２２ 生物処理槽
２３ 散気装置
２４ 活性汚泥混合液
２５ 固液分離槽
２６ 処理液
２７ 分離汚泥
２８ 返送汚泥
２９ 余剰汚泥
３０ 汚泥消化槽
３１ 散気装置
３２ 流出液
３３ 固液分離槽
３４ 処理液
３５ 消化汚泥
３６ 余剰汚泥
３７ 処理用汚泥
３８ オゾン処理槽
３９ オゾン含有ガス
４０ オゾン処理汚泥
４１ 循環汚泥
【発明の属する技術分野】
本発明は、下水などの有機性排水処理における生汚泥、余剰活性汚泥などの有機性汚泥、厨芥などの生分解性有機性廃棄物を、きわめて省エネルギ的に減量化あるいは消滅させ、かつエネルギ回収できる新技術に関する。
【０００２】
【従来の技術と問題点】
従来から、活性汚泥法などの生物処理にともなって発生する余剰汚泥量の減量化法として、図４に示す汚泥の好気性消化方法が公知である。この技術は、「有機性汚水を生物処理する工程と、生物処理工程から排出される余剰汚泥を消化する汚泥消化工程と、消化汚泥の少なくとも一部をオゾン処理して汚泥消化工程に循環するオゾン処理工程を含む有機性排液の処理方法」である。
【０００３】
この従来技術は、
ａ）余剰汚泥を機械的手段で濃縮することなく、そのまま希薄な汚泥濃度（１％程度）の状態で好気消化槽に供給する、
ｂ）固液分離された消化汚泥の一部をオゾン酸化したのち好気性消化槽に返送する、
ｃ）厨芥などの有機性固形物を含む有機性廃棄物の処理を考慮していない、
というシステム的特徴がある。
【０００４】
この従来技術を本発明者等が追試してみたところ、
イ）電気エネルギを多消費する技術であり、エネルギ回収が全くできない、
ロ）好気性消化槽における汚泥分解効果が少ない、
ハ）好気性消化槽の汚泥の水理学的滞留時間が約７日間と非常に大きい、
ニ）汚泥可溶化のため高価なオゾン発生器が不可欠で設備費が高い、
という重大な問題点が認められた。
【０００５】
一方、有機性廃棄物からエネルギを回収する技術として、メタン発酵処理法が周知であるが、この方法には次のような欠点がある。
１）メタン発酵処理を円滑に行うためには、その発酵条件を３７〜３８℃又は５３〜５４℃に保つ必要があるので、メタン発酵槽を外部から人為的に加温処理しなければならないからエネルギを多量に消費する。
２）メタン発酵処理では有機性廃棄物の一部しかメタン発酵されず、残りは変化しないので、大量の残渣が発生する。
３）有機性廃棄物のメタン発酵率を向上するために、有機性廃棄物をオゾン酸化、超音波照射、ミルによるすりつぶし、人為的加熱処理などの可溶化処理を行って、有機性廃棄物の主として有機性固形分をメタン発酵をする物質に変えておく必要があるが、可溶化設備費、可溶化ランニングコストが多額である。
【０００６】
また、コンポスト化の原理を利用した「高温好気発酵法」による生ごみ、有機性汚泥の分解、無機化方法が知られている。この方法は、槽内に木材チップ、籾殻などを充填しておき、これを緩やかに攪拌しながら空気を供給し、水分が少ない生ごみ、有機性汚泥を少しづつ供給し、生物酸化して無機化し、かつ生物酸化熱によって投入有機性固形物中の水分を蒸発させる技術である。（例えば、第３２回日本水環境学会年会講演集ｐ４６１−（平成１０年度）：李、千葉、高温好気発酵法による豚舎廃棄物の長期運転時の処理特性）。
【０００７】
しかし、この技術は、投入した有機性廃棄物の水分を蒸発させて乾燥することが不可欠であるので、投入した有機物のほぼすべてを生物酸化して酸化熱を発生させるようにないと、水分蒸発潜熱をまかなうことができないため、投入する有機性廃棄物の水分量を極力少なくする必要があり、汚泥の水分が多い場合は、機械脱水機で脱水したケーキを供給するか、又は水分が９５％以上の汚泥をそのまま供給する場合は、汚泥量を非常に少なくし、廃油（植物性油など）を補給しなければ酸化熱が不足し、水分を蒸発させることができないという欠点があった。しかも、この「高温好気発酵法」は、有機物が発酵槽内で完全に生物化されて、すべて炭酸ガスと水に変化して無機化されてしまうため、エネルギを回収することが不可能な技術であった。
しかも、高温好気発酵槽からの排ガスのアンモニア臭が強烈であり、脱臭装置が不可欠である難点があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記従来技術の問題点を解決し、非常に簡単なシステムときわめて安価なランニングコストで、余剰汚泥、厨芥などの生分解性有機性廃棄物を効果的に減量化し、かつエネルギ回収できる技術を供給することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は下記の構成からなるものである。
（１）有機性汚泥、厨芥などの有機性廃棄物を生物学的液化槽に供給し、酸素含有ガスで曝気して該有機性廃棄物の一部を生物酸化し、該生物酸化熱によって槽内温度を前記有機性廃棄物の温度よりも４０℃以上昇温せしめた状態で滞留させることによって有機性固形物を液化させたのち、該昇温液化処理物をメタン発酵処理し、前記メタン発酵処理したものを固液分離し、その分離発酵残渣を物理化学的可溶化処理した後、生物学的液化槽又はメタン発酵処理に返送することを特徴とする有機性廃棄物の処理方法。
（２）有機性汚泥、厨芥などの有機性廃棄物を生物学的液化槽に供給し、酸素含有ガスで曝気して該有機性廃棄物の一部を生物酸化し、該生物酸化熱によって槽内温度を前記有機性廃棄物の温度よりも４０℃以上昇温せしめた状態で滞留させることによって有機性固形物を液化させたのち、該昇温液化処理物を酸発酵槽に嫌気的に滞留させた後にメタン発酵処理し、前記メタン発酵処理したものを固液分離し、その分離発酵残渣を物理化学的可溶化処理した後、生物学的液化槽、酸発酵槽又はメタン発酵処理に返送することを特徴とする有機性廃棄物の処理方法。
（３）メタン発酵処理がＵＡＳＢ処理法により行われることを特徴とする前記（１）又は（２）記載の有機性廃棄物の処理方法。
【００１０】
（４）有機性廃棄物を供給し、酸素含有ガスを曝気して前記有機性廃棄物の温度よりも４０℃以上昇温せしめて有機性廃棄物を液化処理する生物学的液化槽、生物学的液化槽からの昇温液化処理物を導入してメタン発酵処理するメタン発酵槽、その後段の固液分離手段、該分離発酵残渣の物理化学的可溶化手段、可溶化物を生物学的液化槽又はメタン発酵槽に返送する返送手段を有することを特徴とする有機性廃棄物の処理装置。
（５）有機性廃棄物を供給し、酸素含有ガスを曝気して前記有機性廃棄物の温度よりも４０℃以上昇温せしめて有機性廃棄物を液化処理する生物学的液化槽、生物学的液化槽からの昇温液化処理物を嫌気的に滞留さしめて酸発酵処理する酸発酵槽、酸発酵槽からの流出物を導入してメタン発酵処理するメタン発酵槽、その後段の固液分離手段、該分離発酵残渣の物理化学的可溶化手段、可溶化物を生物学的液化槽、酸発酵槽又はメタン発酵槽に返送する返送手段を有することを特徴とする有機性廃棄物の処理装置。
【００１１】
すなわち、本発明のポイントは、生物学的曝気可溶化槽において、有機性ＳＳを生物学的に可溶化し、溶解性ＢＯＤ成分に転化させ、この溶解性ＢＯＤ成分を多量に含んだ可溶化槽流出液をメタン発酵槽に供給し、流出液自体が４０℃以上温度が高くなって６０〜７０℃に昇温しているため、メタン発酵槽を人為的に加温することなく、高温メタン発酵処理を進ませることができることにある。
また、言い換えれば、従来の「高温好気発酵法」では、固形物の有機性物質を含めて有機性物質をほとんど炭酸ガスと水に変化させてしまうため、その有機性物質をエネルギ原料として活用できなかったが、本発明では第１段階で固形物の有機性物質を液化してメタン発酵で利用できる形に変えるようにしたものである。これによって、有機性廃棄物をエネルギ原料に良く利用できるようになり、それからエネルギを回収することができる。
【００１２】
この目的から、本発明の第１段階では、固形物の有機性物質をメタン発酵で利用できる形に変えるように生物学的に処理するのであるが、メタン発酵で利用できるような物質というのは、水に可溶性の物質であり、生物学的に処理できるので、この第１段階は生物学的可溶化処理ということになる。この生物学的可溶化処理は、酸素含有ガスを曝気することによって４０℃以上昇温して５０℃以上に保持して行うことができる。この場合、温度が上昇して通常５０℃以上の温度となるため前記した「高温好気発酵法」と同様な生物学的酸化反応が進行するが、可溶化した有機性物質を保存するために、そこでは有機性物質の一部のみが酸化する程度に止める。そのために、酸素含有ガスの供給量も溶解酸素量が０〜０．２ｍｇ／リットルの範囲にあるようにする。
活性汚泥法のように、常温で溶解酸素量が約２ｍｇ／リットルであるように曝気したのでは、ＢＯＤ成分が減少して余剰汚泥が発生するだけで、本発明の目的は達成できない。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１を参照して本発明を詳しく説明する。
説明の簡便化のために、有機性廃棄物として有機性汚泥を例に挙げて説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号をつけて説明する。
【００１４】
汚水の生物処理工程から排出される余剰汚泥などの有機性汚泥のような有機性廃棄物１を原料として用いるが、実際に使用するに当たっては、例えば有機性汚泥の場合には濃縮して有機物濃度を高めたものを添加することが好ましく、その目的のために、有機性汚泥を遠心濃縮、浮上分離、スクリーン分離、膜分離などの機械的汚泥濃縮装置（図示省略）に供給する。該汚泥濃縮装置において生物汚泥を、固形物濃度２％以上、好ましくは３％以上に濃縮する。重量沈殿濃縮法では、余剰活性汚泥をこの値にまで濃縮することは困難なので、機械的濃縮手段を適用することが好ましい。なお、下水生汚泥は濃縮性がよいので重力沈殿濃縮で十分である。
次に、高濃度の濃縮汚泥を曝気槽のような生物学的液化槽２に供給し、槽２内を機械的に攪拌しながら有機性廃棄物１の一部だけが生物学的に酸化されるように、酸素含有ガス３を少量供給し、嫌気的にならない条件（溶存酸素が検出されない条件が最適）で３〜４日間程度曝気する。
【００１５】
この結果、供給した濃縮汚泥の温度が２０℃程度の常温でも、石油などの燃料を使用して外部から加温せずに、有機性廃棄物１の一部が生物化された酸化熱だけの効果によって、槽２内温度が６０〜７５℃程度に著しく上昇する。本発明では「高温好気発酵法」と異なり、水分を蒸発させる必要は全くないので蒸発潜熱は不要であり、液温を上昇させるための顕熱だけでよいので、槽２内温度は容易に上昇する。また厨芥などの易生分解性である有機性廃棄物１をこの槽２に供給することによって、生物酸化熱発生量が大きく向上し、さらに昇温効果が向上し、８５℃以上に液温を上昇できるのでさらに好ましい。厨芥は粉砕後そのまま投入してよい。なお、有機性廃棄物１の一部１１を、直接メタン発酵槽５に供給するようにしてもよい。
【００１６】
この結果、汚泥、厨芥などの固形物は、高温状態で効果的に生物学的に可溶化され、ＳＳの大部分が液化し、溶解性ＢＯＤ成分（本発明では溶解性ＢＯＤの定義としてＮｏ５Ａろ紙のろ液のＢＯＤと定義する）に転換される。この可溶化液中には多量の溶解性ＢＯＤ成分が含まれ、有機性廃棄物１それ自体よりも格段にメタン発酵され易い性状に変化している。この液化の過程で有機性廃棄物１に含有されていたリン、窒素成分も液側に溶出し、リン酸イオン、アンモニア性窒素に転換する。
【００１７】
本発明にとって、「好気性消化」と「液化」の違いを明確にしておくことは非常に重要である。すなわち、「液化」とは、有機性ＳＳを生物的に可溶化し、溶解性ＢＯＤ成分に転換させる操作を意味し、有機性ＳＳの大部分は炭酸ガスと水にまで分解（無機化という）されない。（なお有機物の少量が無機化されても支障ない）。
したがって、可溶化処理後には、溶解性ＢＯＤ成分が多量（数１０００ｍｇ／リットル以上）に含まれている。これに対し、「好気性消化」とは、有機性ＳＳの大部分を生物学的酸化によって無機化し、ＳＳおよび溶解性ＢＯＤ成分を減少することを意味し、好気性消化処理後の液には、溶解性ＢＯＤ成分はほとんど存在しない。
【００１８】
本発明における「生物学的液化槽」の機能は、有機性固形分の一部だけを生物学的に酸化し、有機物の大部分を液化の段階で留めることであり、有機物の大部分を好気性消化して無機化（炭酸ガス、水に分解する意味）させてはならない。この点は本発明の重要ポイントである。
したがって、液化槽への供給する空気のような酸素含有ガス３の量は、槽２内が嫌気的条件にならないための最小限の量を供給することが重要で、槽２内液の溶存酸素濃度は０〜０．２ｍｇ／リットル程度（理想的には溶存酸素濃度が０．１未満）で十分である。
【００１９】
また、液化槽２の滞留時間が長すぎる（例えば７〜１０日）と、好気性消化が進み、有機物の大部分が炭酸ガス、水にまで酸化されてしまい、後段に設けたメタン発酵槽５のメタン含有ガス６の発生量が減少するので避ける必要がある。また、空気量が過剰であると排ガス量が多くなるため、排ガスの持ち出す熱量が多くなり、昇温効果が減少するので好ましくない。曝気用の酸素含有ガス３としては、空気以外に酸素富化空気、純酸素を使用しても良い。液化槽２からの放熱を極力少なくするために、保温工事を施工しておくことが好ましい。
【００２０】
液化槽２は１槽ではなく３〜４槽の多段直列槽にすると、供給原料ショートパスがなくなり、さらに効果的な可溶化、液化がおきるので好ましい。液化槽２は、具体的には槽の下部から酸素含有ガスを水中に散気する、いわゆる曝気槽の構造のものが使用されるが、活性汚泥法における曝気槽とは反応の内容がかなり異なっている。
次に温度が６０〜７０℃程度に上昇し、溶解性ＢＯＤ成分を多量に含んだ液化槽流出液４をメタン発酵槽５に供給すると、その流出液の温度が高いため、驚くべきことに、メタン発酵槽５を人為的に加温することなく、温度５０〜５７℃の範囲の高温メタン発酵処理を進ませることができ、きわめて大きな省エネ効果が得られる。
なお、図１において、８は固液分離装置、９は処理水、１０は発酵残渣（分離汚泥）、１４は発酵残渣８の物理化学的可溶化処理装置、１１は有機性廃棄物１の残部のメタン発酵槽５への供給分、１２は発酵残渣１０の可溶化処理装置１４への供給配管、１３は発酵残渣１０のメタン発酵槽５への供給配管であり、また可溶化物１５は返送配管によりメタン発酵槽５へ送られるが、これらの機能についてはあとで詳細に説明する。
【００２１】
次に、図２のように液化槽２の流出液を嫌気的に滞留させると（酸発酵槽１６）、液化槽２の流出液４の糖類などの有機物が、温度が高いために速やかに酢酸などの有機酸に転換され、さらにメタン発酵が効果的に進む。メタン発酵処理液の固液分離装置８は沈殿分離、浮上分離、膜分離などの任意の手段を適用すればよいが、膜分離が最も好ましい。
【００２２】
次に、メタン発酵にＵＡＳＢ法（ＵＡＳＢ処理槽１７）を適用する本発明の別の例について図３に基づいて説明する。
非常に大きなＢＯＤ負荷が取れるＵＡＳＢ（嫌気性上向流スラッジブランケット）処理法は、流入ＳＳが多い場合には、メタン菌グラニュウルの形成が進みにくいので不適な技術であるが、本発明では前段の液化槽２においてＳＳが減少しているので、図１、図２におけるメタン発酵工程としてＵＡＳＢ処理槽１７を効果的に適用できる。ＵＡＳＢ処理槽１７をさらに理想的状態で適用するには、図３のように酸発酵処理液を膜分離、沈殿分離などで固液分離装置で固液分離を行い、分離液をＵＡＳＢ槽１７に供給する。この結果ＳＳがなく、溶解性有機物を多量に含んだ液をＵＡＳＢ槽１７に供給でき、理想的な条件でＵＡＳＢ処理ができる。
【００２３】
次に、投入した有機性廃棄物１（特に固形物を含むもの）をすべて消滅でき、系外に廃棄する汚泥をゼロにできる本発明の実施態様を述べる。
すなわち、図１、図２におけるメタン発酵残渣１０、図３における分離汚泥１０Ａを可溶化処理装置１４で物理化学的可溶化処理（オゾン、過酸化水素、塩素、次亜塩素酸などの酸化処理、アルカリ処理、加熱処理、超音波処理、機械的すりつぶしなど）したのち、液化槽２又は酸発酵槽１６、又はメタン発酵槽５に返送すると、可溶化汚泥が生物分解を受けやすい成分に変化しているので、可溶化汚泥がメタンガス６に転換され、その結果汚泥が消滅する。有機性廃棄物１中の無機物は、処理水９に流出してゆく。前記したように、生物学的液化槽２において溶解性ＢＯＤが生成する過程で、リン、窒素も溶出するので、メタン発酵処理液にもリン酸イオン、アンモニウムイオンが存在するので、Ｍｇイオンを添加すると、肥料として価値の大きいリン酸マグネシウムアンモニウム（ＭＡＰ）沈殿を回収できる。
【００２４】
物理化学的可溶化手段として超音波による可溶化手段を用いた例を挙げて、詳しく説明する。
たとえば、図１のメタン発酵における発酵残渣１０および図３の酸発酵の後の分離汚泥１０Ａを引き抜き、それに超音波を照射すると、超音波振動は汚泥細胞に対してある瞬間は減圧力、次の瞬間には圧縮力として働きかけ、超音波振動を加えている間この作用を繰り返す。この繰り返しの中で水に減圧力が作用すると、水中にほとんど真空の空洞が発生し、水に溶け込んでいる気体（酸素、二酸化炭素等）を吸着してキャビテーション気泡が発生する。次の瞬間、水には圧縮力が作用し、その気泡は大きな力で圧縮される。この時気泡は断熱圧縮状態になり、気泡内は高温高圧になり、ついには押しつぶされてもとの分子状に砕け散ってしまう。この時、過酸化水素などの酸化剤分子及び水分子から、強力な酸化力を持つヒドキシラジカルが発生する。
【００２５】
更に、その気泡が消滅する際に、今まで気泡を囲んでいた、酸化剤分子、水分子が気泡が消えた跡に突進し互いに衝突するので、ラジカルを含んだ強衝撃性音波を水中に発生する。また、超音波エネルギが水中で最終的に熱に代わるので、水温が上昇する。この強力な衝撃波とラジカルの強力な酸化作用、温度上昇効果が複合的に作用して、活性汚泥細胞壁が効果的に破壊され、活性汚泥が可溶化される。
超音波による汚泥可溶化効果は、汚泥のＳＳ量あたりの超音波発生エネルギに比例するので、対象汚泥のＳＳ量が少ないほど、超音波発生器の所要エネルギは減少できる。したがって、本発明では、前段の生物学的液化槽２において、有機性廃棄物１のＳＳが大きく減少しているので、超音波発生器の所要エネルギは非常に少なくでき、省エネルギ効果が大きい。
【００２６】
有機性ＳＳ１ｋｇ・ＳＳ当たりの超音波照射エネルギとしては、１〜３ＫＷＨ／ｋｇ・ＳＳの範囲が汚泥可溶化効果が大きい。超音波照射時間は、数１０秒程度と非常に短時間でよい。適性超音波周波数は、周波数が高すぎると汚泥可溶化効果が悪化することが認められ１０〜１００ＫＨＺ、より好ましくは１５〜５０ＫＨＺが好適である。超音波照射の時間は極めて短時間で十分であり、数分程度で良い。したがって、超音波照射槽容積は非常に小さい。
【００２７】
なお、超音波による汚泥可溶化処理は、対象汚泥ＳＳ濃度が高いほど可溶化効率が向上するので、濃縮汚泥を可溶化工程に供給して、可溶化処理後に好気性消化槽に供給することも好適手段である。
温度が高いほど超音波、オゾンなどの酸化剤による可溶化、アルカリ処理、機械的すりつぶしによる可溶化効果が向上するが、本発明では、生物学的液化槽２において生物酸化熱によって６０℃以上に汚泥温度が上昇しているため、物理化学的可溶化効果が大きい。
【００２８】
【実施例】
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこの実施例により何等制限されるものではない。
【００２９】
実施例１
下水の余剰活性汚泥を対象に、図１の工程に基づいて第１表の条件で本発明の実証試験を行った。
【００３０】
【表１】
以上の条件で、汚泥を図１の工程の系外に処分することなく１年間連続試験を行った。この結果、運転開始１０日後の液化槽の３槽の平均濃度は７３００ｍｇ／リットルであったが、１年後でも液化槽内の汚泥濃度は７６００ｍｇ／リットルであり、１年後のメタン発酵槽内汚泥濃度は１５４００ｍｇ／リットルであった。この結果、系内で汚泥の蓄積は認められず、投入した余剰汚泥のすべてが消滅した。
また、メタン発酵槽から発生した消化ガス発生量は、投入余剰汚泥１ｋｇ・ＳＳあたり０．２２ｍ3 であり、多量の消化ガス（組成：メタン７５％、炭酸ガス２５％）が回収できた。
膜分離水の水質はＳＳゼロ、ＢＯＤ０．５ｍｇ／リットル以下と非常に良好であり、後処理が不要であった。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、次のような特筆すべき効果が得られ、有機性廃棄物の処理技術として革新的なものである。
（１）有機性汚泥、厨芥などの有機性廃棄物を、スチームなどの人為的な加熱手段によって加熱することなく、有機性廃棄物自体の生物酸化熱によって顕著に昇温できるので、生物学的可溶化効果が非常に大きく、メタン発酵しにくい余剰汚泥、厨芥中のタンパク質、脂質、セルロースなどが、メタン発酵容易な溶解性、コロイド性ＢＯＤに変化する。したがって、メタン発酵によるメタンガス転換量が増加し、メタン発酵残渣量も減少する。
（２）メタン発酵槽を加温するボイラ、ヒーターなどの外部熱源が必要なく、省エネルギ効果が大きい。
（３）したがって、発生したメタンガスをメタン発酵の加温に消費する必要がなくなるので、エネルギ回収量が増加する。
【００３３】
（４）有機性廃棄物をオゾン酸化、人為的加熱処理、機械的すりつぶし、アルカリ処理などによる物理化学的可溶化を行うことなく、生物学的手段によりメタン発酵容易な可溶性ＢＯＤに転換できるので、処理設備費、可溶化ランニングコストが激減する。
（５）物理化学的可溶化処理は、有機性ＳＳ量の大部分を生物学的に液化処理した後行えばよいので、超音波、オゾンなどの酸化などの物理化学的可溶化処理コストが大きく減少できる。
（６）有機性廃棄物の生物酸化熱によって温度を上昇させた汚泥を、オゾン、超音波などの物理化学的可溶化（温度が高いほど可溶化効果が大きい）を行うので、物理化学的可溶化効果が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の有機性廃棄物の処理装置の一実施例の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の有機性廃棄物の処理装置の別の実施例の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の有機性廃棄物の処理装置のメタン発酵槽にＵＡＳＢ処理法を適用した構成を示すブロック図である。
【図４】従来の余剰汚泥の減量化装置の一例の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ 有機性廃棄物（有機性汚泥）
２ 生物学的液化槽
３ 酸素含有ガス
４ 流出液
５ メタン発酵槽
６ メタン含有ガス
７ 流出液
８ 固液分離装置
９ 処理水
１０ 発酵残渣
１０Ａ 分離汚泥
１１ 物理化学的可溶化手段
１２ 供給配管
１３ 供給配管
１４ 可溶化処理装置
１５ 可溶化物
１６ 酸発酵槽
１７ ＵＡＳＢ処理槽
２１ 排液
２２ 生物処理槽
２３ 散気装置
２４ 活性汚泥混合液
２５ 固液分離槽
２６ 処理液
２７ 分離汚泥
２８ 返送汚泥
２９ 余剰汚泥
３０ 汚泥消化槽
３１ 散気装置
３２ 流出液
３３ 固液分離槽
３４ 処理液
３５ 消化汚泥
３６ 余剰汚泥
３７ 処理用汚泥
３８ オゾン処理槽
３９ オゾン含有ガス
４０ オゾン処理汚泥
４１ 循環汚泥
Claims (5)
- 有機性汚泥、厨芥などの有機性廃棄物を生物学的液化槽に供給し、酸素含有ガスで曝気して該有機性廃棄物の一部を生物酸化し、該生物酸化熱によって槽内温度を前記有機性廃棄物の温度よりも４０℃以上昇温せしめた状態で滞留させることによって有機性固形物を液化させたのち、該昇温液化処理物をメタン発酵処理し、前記メタン発酵処理したものを固液分離し、その分離発酵残渣を物理化学的可溶化処理した後、生物学的液化槽又はメタン発酵処理に返送することを特徴とする有機性廃棄物の処理方法。
- 有機性汚泥、厨芥などの有機性廃棄物を生物学的液化槽に供給し、酸素含有ガスで曝気して該有機性廃棄物の一部を生物酸化し、該生物酸化熱によって槽内温度を前記有機性廃棄物の温度よりも４０℃以上昇温せしめた状態で滞留させることによって有機性固形物を液化させたのち、該昇温液化処理物を酸発酵槽に嫌気的に滞留させた後にメタン発酵処理し、前記メタン発酵処理したものを固液分離し、その分離発酵残渣を物理化学的可溶化処理した後、生物学的液化槽、酸発酵槽又はメタン発酵処理に返送することを特徴とする有機性廃棄物の処理方法。
- メタン発酵処理がＵＡＳＢ処理法により行われることを特徴とする請求項１記載の有機性廃棄物の処理方法。
- 有機性廃棄物を供給し、酸素含有ガスを曝気して前記有機性廃棄物の温度よりも４０℃以上昇温せしめて有機性廃棄物を液化処理する生物学的液化槽、生物学的液化槽からの昇温液化処理物を導入してメタン発酵処理するメタン発酵槽、その後段の固液分離手段、該分離発酵残渣の物理化学的可溶化手段、可溶化物を生物学的液化槽又はメタン発酵槽に返送する返送手段を有することを特徴とする有機性廃棄物の処理装置。
- 有機性廃棄物を供給し、酸素含有ガスを曝気して前記有機性廃棄物の温度よりも４０℃以上昇温せしめて有機性廃棄物を液化処理する生物学的液化槽、生物学的液化槽からの昇温液化処理物を嫌気的に滞留さしめて酸発酵処理する酸発酵槽、酸発酵槽からの流出物を導入してメタン発酵処理するメタン発酵槽、その後段の固液分離手段、該分離発酵残渣の物理化学的可溶化手段、可溶化物を生物学的液化槽、酸発酵槽又はメタン発酵槽に返送する返送手段を有することを特徴とする有機性廃棄物の処理装置。
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