JP4203810B2 - 有機性廃棄物の処理方法とそのシステム - Google Patents

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この発明は、嫌気性微生物を用いて、生ゴミ,汚泥等の有機性廃棄物にメタン発酵を施し、該メタン発酵により発生する消化汚泥を脱水して脱水ケーキを生成する有機性廃棄物の処理方法とそのシステムに関する。
生ゴミ、汚泥等の有機性廃棄物の殆どは、焼却や埋立処分されているが、焼却に伴うダイオキシンの発生や埋立処分地の減少や悪臭等の問題から、環境負荷の少ない処理方法が求められている。これらの問題を解決する為に有機性廃棄物をメタン発酵処理し、発生したメタンガスを燃料電池やガスエンジン等の発電機を用いて発電するシステムが開発されている。
またメタン発酵後の廃液は廃液処理設備で曝気による脱窒素処理,生物浄化処理および凝集沈殿処理を行い、引き続き、脱水機により脱水して液部を放流し、残った残渣は、コンポスト利用又は減容化した廃棄物として処理している(特許文献1参照)。
図2は、特許文献1に記載されたシステムを簡略化して示す従来のメタン発酵システムの系統図である。図2において、生ゴミ等の有機性廃棄物1は、メタン発酵槽2でメタン発酵処理し、発生したメタン3をガスホルダ4に一旦貯蔵して、燃料電池やガスエンジン等の発電機5を用いて発電し、その交流出力6を所内電源7等に使用する。
また、メタン発酵槽2からは、メタン3の他に、メタン発酵後の発酵廃液8が排出され、廃液処理設備9において、曝気による脱窒素処理,生物浄化処理および凝集沈殿処理等が行われる。この凝集した廃液処理液10を脱水機11で脱水してその廃液12を放流し、約80%の水分を含む脱水ケーキ13は、コンポストの原料または産業廃棄物として処理される。なお、前記脱窒素処理は、硝化脱窒法における硝化反応と脱窒反応とにより処理され、これらの反応は、いずれも酸素の存在下で行われる。
特開2002−153844号公報
ところで、前記従来のメタン発酵システムを用いた有機性廃棄物の処理方法においては、廃液処理設備から排出される廃液を脱水機で処理した脱水ケーキ中に、約80%の水分を含んでおり、コンポスト化に要する乾燥動力費や、廃棄物の輸送費等のランニングコストが過大となり、このコストが、全体の処理コストの大きな割合を占める問題があった。
この発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、本発明の課題は、脱水ケーキの処理コスト低減が可能で、かつ、そのための追加設備によって発生した水素,酸素,塩素等のガスの有効利用によって、全体的に低ランニングコスト化を図った有機性廃棄物の処理方法とそのシステムを提供することにある。
上記課題は、以下により達成される。即ち、請求項1の発明によれば、生ゴミ,汚泥等の有機性廃棄物にメタン発酵を施し、該メタン発酵により発生する消化汚泥を脱水して脱水ケーキを生成する有機性廃棄物の処理方法において、前記脱水ケーキに含まれる水分を電気分解して除去し、前記電気分解により陽極側に生成した酸素および塩素を、隔膜分離装置により分離し、分離された酸素は前記メタン発酵の廃液内に曝気して当該廃液の硝化脱窒に利用し、分離された塩素は前記脱水後の廃液内に曝気して当該廃液の殺菌に利用することを特徴とする。
前記処理方法によれば、廃液処理設備の廃液を脱水機で処理した脱水ケーキを、電気分解槽に入れて水を酸素と水素に分解し、脱水ケーキ中の水分を低減させることにより、コンポスト化に要する乾燥動力費低減や、残渣重量を軽量化させて輸送費の低減を図ることができる。
なお、本発明に関わる有機性廃棄物の処理方法とは異なる有機性排水処理方法において、汚泥を電解処理(電解酸化)することが知られている(例えば、特開2002−126781号公報参照)。この場合の電解処理は、有機性排水の活性汚泥処理法において、返送汚泥の可溶化処理が目的であり、本発明のように、脱水ケーキに含まれる水分を電気分解して除去すること、即ち、脱水ケーキの軽量化が目的ではない。前記活性汚泥処理法における可溶化処理方法としては、上記電解酸化以外に、オゾン酸化、加熱などの通常分解法などが用いられている。
また、上記請求項1の発明によれば、分離した酸素を廃液処理槽の曝気に用いて、硝化脱窒法における硝化反応と脱窒反応とに利用し、脱窒素の効率を向上させることができる。さらに、分離した塩素は、脱水機からの廃液を塩素処理し殺菌して排水することにより、クリーンな排水が確保できる。
さらに、前記請求項1に記載の処理方法において、前記電気分解により陰極側に生成した水素を、前記メタン発酵により発生するメタンガスと共に、燃料電池発電装置やガスエンジン発電機等の燃料ガスとして利用することを特徴とする(請求項)。
電気分解により陰極に発生した水素は、上記のように、例えば、燃料電池発電等に導入して有効利用することにより、省エネルギー化が図れる。
上記処理方法を実施するための装置としては、下記請求項の発明が好ましい。即ち、
生ゴミ,汚泥等の有機性廃棄物にメタン発酵を施し、該メタン発酵により発生する消化汚泥を脱水して脱水ケーキを生成する有機性廃棄物の処理システムにおいて、メタン発酵槽と、メタン発酵の廃液処理設備と、メタン発酵により発生する消化汚泥を脱水して脱水ケーキを生成する脱水機と、前記脱水ケーキに含まれる水分を電気分解して除去する電気分解槽と、前記電気分解により陽極側に生成した酸素および塩素を分離する隔膜分離装置と、前記分離された酸素をメタン発酵の廃液処理設備に導入するラインと、前記分離された塩素を前記脱水後の廃液内に曝気して当該廃液を殺菌する殺菌槽とを備え、さらに、前記電気分解により陰極側に生成した水素を、燃料電池発電装置やガスエンジン発電機等の燃料ガスラインに導入し、発電した電気を前記電気分解槽に供給する構成を備えたことを特徴とする(請求項)。
前記システムによれば、環境にやさしく、かつランニングコスト低減可能なメタン発酵に基づく有機性廃棄物の処理システムが得られる。
この発明によれば、メタン発酵により発生する消化汚泥を脱水して生成した脱水ケーキ中の水分を、電気分解により低減させることにより、コンポスト化に要する乾燥動力費低減や、残渣重量を軽量化させて輸送費の低減を図ることができる。また、電気分解により発生する水素,酸素,塩素ガスの有効利用を図ることにより、全体的に低ランニングコスト化を図った有機性廃棄物の処理方法とそのシステムが提供できる。
次に、この発明の実施形態に関して、図1に基いて説明する。図1は、本発明の実施形態に係る有機性廃棄物の処理システムの系統図であり、前記図2に示すシステムにおける同一機能部材には同一番号を付して、その詳細説明を省略する。
図1に示すシステムを用いた有機性廃棄物の処理方法においては、廃液処理液10を、脱水機11で脱水処理した約80%の水分を含む脱水ケーキ13を、電気分解槽16に投入する。脱水ケーキ13に含まれる水は、燃料電池,ガスエンジン等の発電機5からの交流出力6を交流直流変換器14で変換した直流出力15によりに電気分解される。
電気分解槽16の陽極に発生するガスは、酸素18及び脱脂ケーキに含まれる塩分からの塩素19であり、このガスを隔膜分離装置20に経由させて分離した酸素18は、廃液処理設備9の曝気に用いて、前述のように、廃液からの脱窒素の効率を向上させる。また塩素19は、脱水機11からの廃液を殺菌すべく、殺菌槽22に導入され、殺菌されたクリーンな水が殺菌槽22から放流される。一方、電気分解槽16の陰極に発生した水素23は、メタンガスホルダー4に一旦供給され、メタン3と共に、メタン+水素からなる燃料ガス24として、例えば、燃料電池等の発電機5に導入される。
上記のように、廃液処理設備9の廃液を脱水したケーキを、燃料電池等の発電機の電源を用いる電気分解槽16で処理することによって、脱水ケーキの軽量化による脱水ケーキの処理コスト低減、コンポスト製造コスト低減が可能となる。また、電気分解槽16から発生する酸素ガスによる廃液脱窒、塩素ガスによる廃液殺菌、水素ガス補給による燃料電池等の発電が可能となり、全体としてランニングコストが低く、かつ環境にやさしい有機性廃棄物の処理システムを提供することができる。
この発明の実施形態に関わる有機性廃棄物の処理システムの系統図。 従来の有機性廃棄物の処理システムの一例の系統図。
符号の説明
1 有機性廃棄物
2 メタン発酵槽
4 ガスホルダ
5 発電機
7 所内用電源
9 廃液処理設備
11 脱水機
14 交流直流変換器
16 電気分解槽
20 隔膜分離装置
21 酸素ガスホルダ
22 殺菌槽

Claims (3)

  1. 生ゴミ,汚泥等の有機性廃棄物にメタン発酵を施し、該メタン発酵により発生する消化汚泥を脱水して脱水ケーキを生成する有機性廃棄物の処理方法において、
    前記脱水ケーキに含まれる水分を電気分解して除去し、前記電気分解により陽極側に生成した酸素および塩素を、隔膜分離装置により分離し、分離された酸素は前記メタン発酵の廃液内に曝気して当該廃液の硝化脱窒に利用し、分離された塩素は前記脱水後の廃液内に曝気して当該廃液の殺菌に利用することを特徴とする有機性廃棄物の処理方法。
  2. 請求項1に記載の処理方法において、前記電気分解により陰極側に生成した水素を、前記メタン発酵により発生するメタンガスと共に、燃料電池発電装置やガスエンジン発電機等の燃料ガスとして利用することを特徴とする有機性廃棄物の処理方法。
  3. 生ゴミ,汚泥等の有機性廃棄物にメタン発酵を施し、該メタン発酵により発生する消化汚泥を脱水して脱水ケーキを生成する有機性廃棄物の処理システムにおいて、
    メタン発酵槽と、メタン発酵の廃液処理設備と、メタン発酵により発生する消化汚泥を脱水して脱水ケーキを生成する脱水機と、前記脱水ケーキに含まれる水分を電気分解して除去する電気分解槽と、前記電気分解により陽極側に生成した酸素および塩素を分離する隔膜分離装置と、前記分離された酸素をメタン発酵の廃液処理設備に導入するラインと、前記分離された塩素を前記脱水後の廃液内に曝気して当該廃液を殺菌する殺菌槽とを備え、さらに、前記電気分解により陰極側に生成した水素を、燃料電池発電装置やガスエンジン発電機等の燃料ガスラインに導入し、発電した電気を前記電気分解槽に供給する構成を備えたことを特徴とする有機性廃棄物の処理システム。
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