JP3915217B2 - 有機性廃棄物の処理装置 - Google Patents
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- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は有機性廃棄物の処理装置に係り、特に有機性廃棄物をメタン発酵する装置において、得られる汚泥の濃縮率を高め、有機性廃棄物の分解率を向上させた有機性廃棄物の処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、水処理工程において発生する有機性汚泥や、家庭、食堂等で発生する生ゴミ、厨芥、各種工場、施設から排出される有機性廃液などの処理方法として、図2に示す方法が提案されている(特開平6−63598号公報)。この方法では、有機性廃棄物はまずメタン発酵槽(消化槽)1内に投入され、有機物が嫌気性菌によってメタン及び炭酸ガスに分解される。メタン発酵槽1から引き抜かれた汚泥(メタン発酵汚泥)は、遠心濃縮装置に移され、濃縮汚泥と分離液とに分けられ、分離液は系外へ排出され、濃縮汚泥はメタン発酵槽1に返送される。なお、メタン発酵槽1からは適宜余剰汚泥が引き抜かれる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
メタン発酵汚泥を遠心濃縮して、濃縮汚泥をメタン発酵槽に返送する従来の方法では汚泥の濃縮性が悪く、SS回収率が十分でないという欠点がある。また、このように汚泥の濃縮性が悪いことから、汚泥濃縮機の必要容量が大きく、また、濃縮能力の大きい、従って、消費電力の大きい汚泥濃縮機が必要となるという不具合がある。更に、従来の方法では、汚泥濃縮効率が悪いためにメタン発酵槽に返送される汚泥濃度が低いことから、メタン発酵槽内の汚泥濃度を高く維持することができず、このために、有機性廃棄物の分解効率も十分ではないという不具合もある。
【0004】
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て得られる発酵汚泥を濃縮し、濃縮汚泥をメタン発酵槽に返送する有機性廃棄物の処理装置において、汚泥濃縮効率を高めて、汚泥濃縮機の小型化を図ると共に、メタン発酵槽内汚泥濃度を高く維持して有機性廃棄物の分解効率を向上させる有機性廃棄物の処理装置を提供することを目的とする。
【0005】
【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装置は、繊維性の有機性廃棄物分を含む有機性廃棄物の処理装置であって、有機性廃棄物が導入されるメタン発酵槽と、該メタン発酵槽から引き抜いた汚泥を濃縮する汚泥濃縮手段と、該汚泥濃縮手段の濃縮汚泥をメタン発酵槽に返送する汚泥返送手段とを備えてなる有機性廃棄物の処理装置において、該汚泥濃縮手段に有機性廃棄物のうちの繊維性の有機性廃棄物分を添加する手段を設けたことを特徴とする。
【0006】
本発明の有機性廃棄物の処理装置では、メタン発酵槽から引き抜いた汚泥に有機性廃棄物のうちの繊維性のものを混合することにより、汚泥の濃縮性を高めることができる。
【0007】
この繊維性の有機性廃棄物は、本来メタン発酵による分解が可能な廃棄物であるが、汚泥の濃縮のための添加材として汚泥濃縮手段に添加し、濃縮汚泥の一部としてメタン発酵槽に返送しても、これをメタン発酵槽に直接添加する場合と同様に分解することができる。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【0009】
図1は本発明の有機性廃棄物の処理装置の実施の形態を示す系統図である。
【0010】
本発明の有機性廃棄物の処理装置では、図1に示す如く、有機性廃棄物のメタン発酵槽1から引き抜いた汚泥に有機性廃棄物のうちの繊維性のものの少なくとも一部を混合して汚泥濃縮機2にて汚泥の濃縮を行い、得られた濃縮汚泥をメタン発酵槽1に返送する。
【0011】
本発明において、処理対象とする有機性廃棄物としては、水処理工程において発生する有機性汚泥、家庭、食堂等で発生する生ゴミ、厨芥、各種工場、施設から排出される有機性廃液、有機性固形廃棄物などが挙げられる。これらの有機性廃棄物のなかには、古紙、剪定材、オガ屑などの天然物由来の繊維性の有機性廃棄物がある。本発明では、有機性廃棄物のうちのこのような繊維性の有機性廃棄物の少なくとも一部をメタン発酵槽ではなく、汚泥濃縮機に直接添加してメタン発酵汚泥との濃縮汚泥の一部としてメタン発酵槽に返送する。
【0012】
発酵汚泥に混合する繊維性の有機性廃棄物としては、メタン発酵による生分解が可能で、かつ汚泥の濃縮性を向上させる繊維性のものが好ましく、破砕した古紙などが挙げられるが、その他に農産物由来の繊維性の有機性廃棄物や剪定材、オガ屑なども有用である。これらの繊維性の有機性廃棄物の大きさが大きい場合には、破砕機や粉砕機などで数ミリから数センチ程度の大きさに砕いて用いることが好ましい。なお、繊維性の有機性廃棄物は、水分が少ないものであることが好ましく、望ましくは含水率50%以下である。
【0013】
本発明において、メタン発酵槽1内に投入された有機性廃棄物は、含有される有機物が嫌気性菌によって、メタン、炭酸ガスに分解され、メタン発酵槽1の発酵汚泥は汚泥濃縮機2にて、繊維性の有機性廃棄物が添加されて濃縮され、分離液と濃縮汚泥に分けられる。分離液は系外へ排出され、濃縮汚泥はメタン発酵槽1に返送される。
【0014】
ここで、メタン発酵槽1としては、有機性廃棄物の処理槽として従来から知られている任意の嫌気性消化槽が使用できる。例えばガス撹拌式、機械撹拌式、循環撹拌式など固形物濃度に応じて任意の嫌気性消化槽が使用できる。このメタン発酵槽1における消化温度は30〜40℃の中温嫌気でも、50〜60℃の高温嫌気でもよい。また、消化滞留時間は、処理対象有機性廃棄物や汚泥濃度によっても変わるが通常の場合10〜30日程度でよい。
【0015】
メタン発酵槽1内の汚泥濃度は例えば3〜20%で運転されるが、本発明では汚泥濃縮機2からの濃縮汚泥濃度を高めることができるので、メタン発酵槽1内の汚泥濃度を容易に高めることができることから、汚泥濃度5%以上で運転するのが好ましい。本発明では、このように、高濃縮汚泥を返送することで、メタン発酵槽1内の汚泥濃度を高く維持し、有機性廃棄物の分解率を向上させることができる。
【0016】
このメタン発酵槽1への汚泥濃縮機2からの濃縮汚泥の汚泥返送比は、汚泥濃度にもよるが、通常は、メタン発酵槽1に導入される有機性廃棄物量の0.5〜3倍程度とされる。
【0017】
この汚泥濃縮機2からメタン発酵槽1に返送される濃縮汚泥中の繊維性の有機性廃棄物は、メタン発酵槽1において、他の有機性廃棄物と共にメタン発酵され、分解される。本発明においては、このように、単位重量当りの有機物含有量が多く、メタン発酵によるメタン生成量の多い古紙等の繊維性の固形有機性廃棄物をも効率的にメタン発酵分解できるため、メタン発生量を高めることができ、エネルギー回収の面で極めて有利である。
【0018】
本発明において、汚泥を濃縮する汚泥濃縮機2としても、従来から知られている任意の汚泥濃縮手段を採用することができ、例えば、スクリュープレス、遠心分離機、回転円板式汚泥濃縮機などを用いることができる。本発明においては、繊維性の有機性廃棄物の添加で汚泥の濃縮性を高めることができることから、汚泥濃縮機の小型化を図ることができ、また、スクリュープレスなどの遠心分離機よりも消費電力の小さいものを用いることもできる。
【0019】
汚泥濃縮機2においては、発酵汚泥に添加された繊維性の有機性廃棄物が発酵汚泥の脱水性を改善し、これにより固液分離性が高められ、濃縮性が向上する。通常の場合、本発明の有機性廃棄物の処理装置によれば、汚泥濃縮機2において、約5〜25%程度にまで汚泥を濃縮することができる。
【0020】
汚泥濃縮機2に添加する繊維性の有機性廃棄物の添加量には特に制限はないが、通常の場合、メタン発酵槽1に導入される有機性廃棄物の固形物量に対して、汚泥濃縮機2に添加される繊維性の有機性廃棄物の固形物量が5〜30%程度となるような割合とするのが好ましい。
【0021】
【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。
【0022】
実施例1
図1に示す本発明の有機性廃棄物の処理装置により、下記容量の有機性廃棄物を処理した。
【0023】
まず、生ごみと汚泥を混合し、固形物濃度が10%になるように水を1000kg/日加えて水分調整し、容量60m3のメタン発酵槽(槽内温度52℃)に全量で3000kg/日の投入を行った。即ち、滞留時間は20日である。
【0024】
このメタン発酵槽から5500kg/日の汚泥を引き抜いた。引き抜いた汚泥の濃度は6%であった。この汚泥に5mm程度の大きさに破砕した古紙50kg/日を混合してスクリュープレスにより汚泥濃縮を行った。SS回収率は95%であった。
【0025】
この操作により分離液2500kg/日が得られた。約12%に濃縮された汚泥3000kg/日はメタン発酵槽に返送した。
【0026】
なお、メタン発酵槽内の汚泥濃度を6%に維持するために槽内汚泥500kg/日にはポリマーを添加して別途スクリュープレスで含水率75%まで脱水して系外に排出した。
【0027】
メタン発酵槽内に保持される汚泥量(固形物)3600kgに対してメタン発酵の系外に排出された汚泥(固形物)は46.5kg/日で、汚泥の滞留日数は水の滞留日数20日に対して77.4日が維持された。
【0028】
本実施例では、汚泥の滞留日数が長いことから古紙のセルロース成分などの分解も可能となり、メタン発酵槽からは150m3 /日のバイオガス(メタン濃度65%)を得ることができた。
【0029】
比較例1
図2に示す従来の有機性廃棄物の処理装置により、下記容量の有機性廃棄物を処理した。
【0030】
生ごみと汚泥を混合し、固形物濃度が10%になるように水を1000kg/日加えて水分調整し、容量60m3 のメタン発酵槽(槽内温度52℃)に全量で3000kg/日の投入を行った。即ち、滞留時間は20日である。
【0031】
このメタン発酵槽から7500kg/日の汚泥を引き抜き、遠心濃縮機により汚泥濃縮を行った。引き抜いた汚泥の濃度は6%で、遠心濃縮機により9%に濃縮され、SS回収率は80%であった。
【0032】
この操作により分離液2500kg/日が得られた。約9%に濃縮された汚泥5000kg/日はメタン発酵槽に返送した。
【0033】
メタン発酵槽内の汚泥濃度を6%に維持するために槽内汚泥500kg/日にはポリマーを添加して別途スクリュープレスで含水率75%まで脱水して系外に排出した。
【0034】
メタン発酵槽内に保持される汚泥量(固形物)3600kgに対してメタン発酵の系外に排出された汚泥(固形物)は120kg/日で、汚泥の滞留日数は水の滞留日数20日に対して30日であった。また、メタン発酵槽からのバイオガス量は130m3 /日(メタン濃度65%)であった。
【0035】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明の有機性廃棄物の処理装置によれば、
▲1▼ 汚泥濃縮操作において、濃縮率を高くできるため、所定の分離液を得るために濃縮機にかける汚泥量が少なくて済む。従って、濃縮機を小型化できる。
▲2▼ 汚泥濃縮機でのSS回収率が向上する。
▲3▼ ▲1▼,▲2▼より消費電力の大きな遠心濃縮機に限らず、スクリュープレスなどの消費電力の小さな濃縮機も適用可能となる。
▲4▼ 古紙などの有機性廃棄物を汚泥濃縮に利用した上でメタン発生量を増大させることができるため、メタン発酵で発生させたメタンガスをガス発電やボイラ等に有効利用する場合などにおいて、効率的なエネルギー回収を行える。即ち、固形有機性廃棄物は有機性廃液に比べて単位重量当りの有機物含有量が多く、従って、固形有機性廃棄物を効率的に処理することで有機性廃棄物当りのメタン生成量が多くなる。
といった効果が奏され、工業的に極めて有利である。
【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実施の形態を示す系統図である。
【図2】従来の有機性廃棄物の処理装置を示す系統図である。
【符号の説明】
1 メタン発酵槽
2 汚泥濃縮機
3 遠心濃縮機
Claims (1)
- 繊維性の有機性廃棄物分を含む有機性廃棄物の処理装置であって、有機性廃棄物が導入されるメタン発酵槽と、該メタン発酵槽から引き抜いた汚泥を濃縮する汚泥濃縮手段と、該汚泥濃縮手段の濃縮汚泥をメタン発酵槽に返送する汚泥返送手段とを備えてなる有機性廃棄物の処理装置において、
該汚泥濃縮手段に有機性廃棄物のうちの繊維性の有機性廃棄物分を添加する手段を設けたことを特徴とする有機性廃棄物の処理装置。
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