JP3687901B2 - 有機性廃棄物のメタン発酵処理方法と装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機性廃棄物のメタン発酵処理に係り、特に、セルロース性繊維分を多く含む畜産廃棄物（乳牛糞尿）、食品廃棄物（コーヒーかす、茶かす、紅茶かす等）等の有機性廃棄物のメタン発酵処理方法と装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近、有機性廃棄物をメタン発酵処理する方法は、メタンからのエネルギー回収が可能であることと、汚泥発生量の削減の両面から注目されている。しかし、従来のメタン発酵法においては、セルロース性繊維質を含む有機性廃棄物（茶粕、コーヒー粕、刈草、稲藁、間伐材、下水処理場初沈汚泥等）を処理対象とする場合、粒径の大きなセルロース繊維は、メタン発酵の処理対象にならず、処理水中に汚泥として残存してしまう。残存物は、メタン発酵に関与していないため、残存物が持つエネルギーは回収不能となるばかりか、そのまま余剰汚泥となるため、廃棄物量削減の観点からも好ましくない。
【０００３】
そのためメタン発酵の前処理として、酸処理あるいはアルカリ処理を行い、セルロース繊維を低分子化する試みがなされている。しかし、これらの方法は、薬品添加が必要であり、さらに後段で中和処理等を行わなければならないため、ランニングコストが高くなるという欠点がある。この対策として、本発明者らは、先に、セルロース繊維系有機性廃棄物の処理方法と装置を提案している。この方法では、セルロース繊維を含有する有機性廃棄物、あるいはセルロース繊維を含有する有機性廃棄物をメタン発酵した処理液を、脱水工程、乾式粉砕等によりセルロース繊維系有機物を細かくし、メタン発酵工程でのガス発生量を多くしている。
上記方法でも、脱水、粉砕処理物にセルロース繊維系有機物以外の蛋白質、脂質等を含むため、脱水工程・乾式粉砕工程において、有機性廃棄物の種類（蛋白質、脂質等を多く含むもの）により、処理効率が低下するという問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記した問題点に鑑み、繊維系有機性廃棄物を分離して、セルロース性繊維の分解率を向上させることにより、エネルギー回収量を増加させ、廃棄物量を削減することができる有機性廃棄物のメタン発酵処理方法と装置を提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明では、セルロース性繊維を多く含有する有機性廃棄物をメタン発酵処理する方法において、該有機性廃棄物又は該有機性廃棄物をメタン発酵処理して得られた処理液に、該処理液中の固形物を希釈する希釈水を混合して固液分離及び／又は脱水し、得られた固形物を粉砕工程で粉砕した後、該粉砕された固形物をメタン発酵工程に投入することを特徴とするメタン発酵処理方法としたものである。
また、本発明では、セルロース性繊維を多く含有する有機性廃棄物をメタン発酵処理する装置において、該有機性廃棄物又は該有機性廃棄物をメタン発酵処理して得られた処理液に、該処理液中の固形物を希釈する希釈水を混合する槽と、該混合液を固液分離及び／又は脱水する装置と、得られた固形物を粉砕する粉砕装置と、該粉砕後の固形物をメタン発酵処理するメタン発酵槽とを有することを特徴とするメタン発酵処理装置としたものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明では、前処理として、セルロース性繊維を含む有機性廃棄物あるいはセルロース性繊維を含む有機性廃棄物をメタン発酵処理した処理液に、他の固形物の少ない水を混合し、固液分離・脱水工程で、コロイダルな有機物は分離水として分離し、セルロース性繊維の有機物のみを粉砕工程に送り、粉砕することで、メタン発酵での処理効率を上げることができた。ここで、用いる該処理液中の固形物を希釈する希釈水は、浮遊性物質が少ない水であればどれでも良いが、メタン発酵処理の後段の水処理工程の処理水、例えば活性汚泥処理水等が好ましい。
【０００７】
前記固液分離・脱水工程は、セルロース性繊維を含む有機性廃棄物あるいはセルロース性繊維を含む有機性廃棄物をメタン発酵処理した処理液の性状によるが、沈殿池、ドラムスクリーン、スクリュープレス、遠心分離機等の固液分離のできる機械設備はすべて利用できる。目的とするセルロース性繊維有機物の回収率に応じて、選定することができる。
前記粉砕工程で使用する破砕機は、固形物濃度、粉砕後の目標粒径により異なるが、固形物濃度５重量％、粒径１００μｍでは、ボールミル型破砕機を使用することができる。さらに、粒径を細かくするためには、固液分離・脱水したセルロース系繊維の有機物を乾燥し、カッター式、石臼式等の従来の破砕機によって、粒径１０μｍ以下に微粉砕して、メタン発酵でのメタンガス量を多くするすると共に、分解速度を上げることにより、メタン発酵槽の滞留日数を短縮できる。
【０００８】
次に、本発明を図面を用いて詳細に説明する。
図１と図２は、本発明の処理方法を示す工程図の一例である。
図１において、投入廃棄物１は、希釈水９と混合され、固液分離・脱水工程２にて固形物８と分離水７に分離される。固形物８は、粉砕工程４にて粉砕される。粉砕物１０は、分離水７と混合され、メタン発酵工程３にて処理される。メタン発酵工程３で得られたバイオガス１１は、ガス発電工程にて電力に変換され、場内電力等に利用される。また、メタン発酵工程３の処理液は、脱水処理５後、水処理設備６へと搬送、処理される。
図２は、粉砕工程をメタン発酵工程３の後で行う場合の一例である。投入廃棄物１は、メタン発酵工程３にて処理され、得られたバイオガス１１は、ガス発電工程にて電力に変換され、場内電力等に利用される。メタン発酵工程３の処理液は、希釈水９と混合され、固液分離・脱水工程２にて固液分離され、分離水７は水処理設備６へと搬送、処理される。固液分離された分離汚泥８は、粉砕工程４にて粉砕され、粉砕物１０は、投入廃棄物１と共に、再びメタン発酵工程３にて処理される。
【０００９】
【実施例】
以下、本発明を実施例により具体的に説明する。
実施例１
本実施例は、乳牛糞尿を本発明のメタン発酵処理に適用した場合の例である。表１に乳牛糞尿の性状を示す。
【表１】
この牛糞尿を、従来方式の中温メタン発酵処理で行った場合と、図１の本発明の方式で中温メタン発酵処理した場合のメタン発酵処理成績の結果を、表２に比較した。なお、従来法、本発明共に、メタン発酵槽の温度３５℃、滞留日数２０日における条件で約３ヶ月馴致した後の定常状態での処理結果である。
【００１０】
【表２】
従来のメタン発酵処理のように直接投入した場合のメタン発生量は０．２（メタンＮｍ3／ｋｇＶＳ）、固形物分解率は３５％であるのに対し、本発明のような前処理を行うことで、メタン発生量は０．４（メタンＮｍ3／ｋｇＶＳ）、固形物分解率は７０％となった。これは従来法の２倍に相当する。
【００１１】
実施例２
本実施例は、し尿処理の活性汚泥の余剰汚泥を本発明のメタン発酵処理に適用した場合の例であり、図２に示すケースの実施例である。
表３に、し尿浄化槽汚泥の活性を示す。これは、浄化槽汚泥を硫酸ばん土とポリマーで凝集させて、発生した汚泥を濃縮したものである。
【表３】
【００１２】
このし尿系汚泥を、従来方式のメタン発酵処理で行った場合と、図２の本発明の方式でメタン発効処理した場合のメタン発酵処理成績の処理結果を、表４に比較した。
なお、従来法、本発明共に、メタン発酵槽の温度５５℃、滞留日数１５日の条件で２ヶ月間運転後の定常状態のデータである。
本発明でのメタン発酵の希釈水９は、活性汚泥処理水を用いた。
【００１３】
【表４】
表４の結果からわかるように、本発明方法を採用した場合、メタン発酵後の排出汚泥のＳＳ濃度は、従来法と比べて低くなっている。また、炭水化物濃度も低くなっている。これは、分解性の低いセルロース性繊維分を細かく粉砕し、メタン発酵槽に戻したため、分解率が上がったことを示している。
【００１４】
【発明の効果】
本発明によれば、セルロース繊維系有機性廃棄物のメタン発酵処理を行った際、エネルギー回収量を増加させると同時に、廃棄物発生量を低減させることが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の処理方法の一例を示す工程図。
【図２】本発明の処理方法の他の例を示す工程図。
【符号の説明】
１：投入廃棄物、２：固液分離・脱水工程、３：メタン発酵工程、４：粉砕工程、５：脱水工程、６：水処理工程、７：分離水、８：固形物（分離汚泥）、９：希釈水、１０：粉砕物、１１：バイオガス
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機性廃棄物のメタン発酵処理に係り、特に、セルロース性繊維分を多く含む畜産廃棄物（乳牛糞尿）、食品廃棄物（コーヒーかす、茶かす、紅茶かす等）等の有機性廃棄物のメタン発酵処理方法と装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近、有機性廃棄物をメタン発酵処理する方法は、メタンからのエネルギー回収が可能であることと、汚泥発生量の削減の両面から注目されている。しかし、従来のメタン発酵法においては、セルロース性繊維質を含む有機性廃棄物（茶粕、コーヒー粕、刈草、稲藁、間伐材、下水処理場初沈汚泥等）を処理対象とする場合、粒径の大きなセルロース繊維は、メタン発酵の処理対象にならず、処理水中に汚泥として残存してしまう。残存物は、メタン発酵に関与していないため、残存物が持つエネルギーは回収不能となるばかりか、そのまま余剰汚泥となるため、廃棄物量削減の観点からも好ましくない。
【０００３】
そのためメタン発酵の前処理として、酸処理あるいはアルカリ処理を行い、セルロース繊維を低分子化する試みがなされている。しかし、これらの方法は、薬品添加が必要であり、さらに後段で中和処理等を行わなければならないため、ランニングコストが高くなるという欠点がある。この対策として、本発明者らは、先に、セルロース繊維系有機性廃棄物の処理方法と装置を提案している。この方法では、セルロース繊維を含有する有機性廃棄物、あるいはセルロース繊維を含有する有機性廃棄物をメタン発酵した処理液を、脱水工程、乾式粉砕等によりセルロース繊維系有機物を細かくし、メタン発酵工程でのガス発生量を多くしている。
上記方法でも、脱水、粉砕処理物にセルロース繊維系有機物以外の蛋白質、脂質等を含むため、脱水工程・乾式粉砕工程において、有機性廃棄物の種類（蛋白質、脂質等を多く含むもの）により、処理効率が低下するという問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記した問題点に鑑み、繊維系有機性廃棄物を分離して、セルロース性繊維の分解率を向上させることにより、エネルギー回収量を増加させ、廃棄物量を削減することができる有機性廃棄物のメタン発酵処理方法と装置を提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明では、セルロース性繊維を多く含有する有機性廃棄物をメタン発酵処理する方法において、該有機性廃棄物又は該有機性廃棄物をメタン発酵処理して得られた処理液に、該処理液中の固形物を希釈する希釈水を混合して固液分離及び／又は脱水し、得られた固形物を粉砕工程で粉砕した後、該粉砕された固形物をメタン発酵工程に投入することを特徴とするメタン発酵処理方法としたものである。
また、本発明では、セルロース性繊維を多く含有する有機性廃棄物をメタン発酵処理する装置において、該有機性廃棄物又は該有機性廃棄物をメタン発酵処理して得られた処理液に、該処理液中の固形物を希釈する希釈水を混合する槽と、該混合液を固液分離及び／又は脱水する装置と、得られた固形物を粉砕する粉砕装置と、該粉砕後の固形物をメタン発酵処理するメタン発酵槽とを有することを特徴とするメタン発酵処理装置としたものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明では、前処理として、セルロース性繊維を含む有機性廃棄物あるいはセルロース性繊維を含む有機性廃棄物をメタン発酵処理した処理液に、他の固形物の少ない水を混合し、固液分離・脱水工程で、コロイダルな有機物は分離水として分離し、セルロース性繊維の有機物のみを粉砕工程に送り、粉砕することで、メタン発酵での処理効率を上げることができた。ここで、用いる該処理液中の固形物を希釈する希釈水は、浮遊性物質が少ない水であればどれでも良いが、メタン発酵処理の後段の水処理工程の処理水、例えば活性汚泥処理水等が好ましい。
【０００７】
前記固液分離・脱水工程は、セルロース性繊維を含む有機性廃棄物あるいはセルロース性繊維を含む有機性廃棄物をメタン発酵処理した処理液の性状によるが、沈殿池、ドラムスクリーン、スクリュープレス、遠心分離機等の固液分離のできる機械設備はすべて利用できる。目的とするセルロース性繊維有機物の回収率に応じて、選定することができる。
前記粉砕工程で使用する破砕機は、固形物濃度、粉砕後の目標粒径により異なるが、固形物濃度５重量％、粒径１００μｍでは、ボールミル型破砕機を使用することができる。さらに、粒径を細かくするためには、固液分離・脱水したセルロース系繊維の有機物を乾燥し、カッター式、石臼式等の従来の破砕機によって、粒径１０μｍ以下に微粉砕して、メタン発酵でのメタンガス量を多くするすると共に、分解速度を上げることにより、メタン発酵槽の滞留日数を短縮できる。
【０００８】
次に、本発明を図面を用いて詳細に説明する。
図１と図２は、本発明の処理方法を示す工程図の一例である。
図１において、投入廃棄物１は、希釈水９と混合され、固液分離・脱水工程２にて固形物８と分離水７に分離される。固形物８は、粉砕工程４にて粉砕される。粉砕物１０は、分離水７と混合され、メタン発酵工程３にて処理される。メタン発酵工程３で得られたバイオガス１１は、ガス発電工程にて電力に変換され、場内電力等に利用される。また、メタン発酵工程３の処理液は、脱水処理５後、水処理設備６へと搬送、処理される。
図２は、粉砕工程をメタン発酵工程３の後で行う場合の一例である。投入廃棄物１は、メタン発酵工程３にて処理され、得られたバイオガス１１は、ガス発電工程にて電力に変換され、場内電力等に利用される。メタン発酵工程３の処理液は、希釈水９と混合され、固液分離・脱水工程２にて固液分離され、分離水７は水処理設備６へと搬送、処理される。固液分離された分離汚泥８は、粉砕工程４にて粉砕され、粉砕物１０は、投入廃棄物１と共に、再びメタン発酵工程３にて処理される。
【０００９】
【実施例】
以下、本発明を実施例により具体的に説明する。
実施例１
本実施例は、乳牛糞尿を本発明のメタン発酵処理に適用した場合の例である。表１に乳牛糞尿の性状を示す。
【表１】
【００１０】
【表２】
【００１１】
実施例２
本実施例は、し尿処理の活性汚泥の余剰汚泥を本発明のメタン発酵処理に適用した場合の例であり、図２に示すケースの実施例である。
表３に、し尿浄化槽汚泥の活性を示す。これは、浄化槽汚泥を硫酸ばん土とポリマーで凝集させて、発生した汚泥を濃縮したものである。
【表３】
このし尿系汚泥を、従来方式のメタン発酵処理で行った場合と、図２の本発明の方式でメタン発効処理した場合のメタン発酵処理成績の処理結果を、表４に比較した。
なお、従来法、本発明共に、メタン発酵槽の温度５５℃、滞留日数１５日の条件で２ヶ月間運転後の定常状態のデータである。
本発明でのメタン発酵の希釈水９は、活性汚泥処理水を用いた。
【００１３】
【表４】
【００１４】
【発明の効果】
本発明によれば、セルロース繊維系有機性廃棄物のメタン発酵処理を行った際、エネルギー回収量を増加させると同時に、廃棄物発生量を低減させることが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の処理方法の一例を示す工程図。
【図２】本発明の処理方法の他の例を示す工程図。
【符号の説明】
１：投入廃棄物、２：固液分離・脱水工程、３：メタン発酵工程、４：粉砕工程、５：脱水工程、６：水処理工程、７：分離水、８：固形物（分離汚泥）、９：希釈水、１０：粉砕物、１１：バイオガス
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- セルロース性繊維を多く含有する有機性廃棄物をメタン発酵処理する方法において、該有機性廃棄物又は該有機性廃棄物をメタン発酵処理して得られた処理液に、該処理液中の固形物を希釈する希釈水を混合して固液分離及び／又は脱水し、得られた固形物を粉砕工程で粉砕した後、該粉砕された固形物をメタン発酵工程に投入することを特徴とするメタン発酵処理方法。
- セルロース性繊維を多く含有する有機性廃棄物をメタン発酵処理する装置において、該有機性廃棄物又は該有機性廃棄物をメタン発酵処理して得られた処理液に、該処理液中の固形物を希釈する希釈水を混合する槽と、該混合液を固液分離及び／又は脱水する装置と、得られた固形物を粉砕する粉砕装置と、該粉砕後の固形物をメタン発酵処理するメタン発酵槽とを有することを特徴とするメタン発酵処理装置。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001048371A JP3687901B2 (ja) | 2001-02-23 | 2001-02-23 | 有機性廃棄物のメタン発酵処理方法と装置 |
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|---|---|---|---|
| JP2001048371A JP3687901B2 (ja) | 2001-02-23 | 2001-02-23 | 有機性廃棄物のメタン発酵処理方法と装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002248448A JP2002248448A (ja) | 2002-09-03 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP2001048371A Expired - Fee Related JP3687901B2 (ja) | 2001-02-23 | 2001-02-23 | 有機性廃棄物のメタン発酵処理方法と装置 |
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|---|---|
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112547772A (zh) * | 2020-12-21 | 2021-03-26 | 华南理工大学 | 一种茶渣或中药渣的再利用方法 |
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|---|---|---|---|---|
| JP4627996B2 (ja) * | 2004-02-06 | 2011-02-09 | 荏原エンジニアリングサービス株式会社 | コーヒー粕をメタン発酵処理に用いるための前処理方法及び装置 |
| JP2013188676A (ja) * | 2012-03-13 | 2013-09-26 | Osaka Gas Co Ltd | コーヒー粕の処理方法および装置 |
| JP5837654B1 (ja) * | 2014-07-16 | 2015-12-24 | 三井造船株式会社 | 脱水機用ホッパ |
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2001
- 2001-02-23 JP JP2001048371A patent/JP3687901B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JP2002248448A (ja) | 2002-09-03 |
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