JP4642203B2

JP4642203B2 - 有機性廃棄物の処理方法

Info

Publication number: JP4642203B2
Application number: JP2000284758A
Authority: JP
Inventors: 満滝島; 俊輔加藤; 牧人石原; 良則久芳; 文雄井出
Original assignee: Sanki Engineering Co Ltd; Hitachi Zosen Corp; Mitsubishi Kakoki Kaisha Ltd; Mitsui Zosen Environment Engineering Corp
Current assignee: Sanki Engineering Co Ltd; Hitachi Zosen Corp; Mitsubishi Kakoki Kaisha Ltd; Mitsui Zosen Environment Engineering Corp
Priority date: 2000-09-20
Filing date: 2000-09-20
Publication date: 2011-03-02
Anticipated expiration: 2020-09-20
Also published as: JP2002086111A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、生ごみ等の固形有機性廃棄物を、単独または、し尿、浄化槽汚泥、下水汚泥、余剰汚泥及び家畜糞尿等の有機性汚泥と混合したものを、メタン醗酵してメタンガスを回収した後、醗酵後の汚泥を堆肥として処理する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、家庭や事業所等からの厨芥を主体とした生ごみは他の可燃性ごみと共にごみ処理施設に、し尿や浄化槽汚泥等はし尿処理施設に、各種工場や畜産業からの有機性汚泥等は産業廃棄物処理施設にそれぞれ収集運搬され、個別に処理された後、最終的に脱水・焼却されそれらの灰は大部分埋立処分されていた。これでは収集運搬費、建設費及び運転面において不経済であり、処理効率も決して良いとは言えないものであった。また、ごみ処理施設においては生ごみの質・量が変動することによって燃焼温度が不安定な運転となるばかりでなく、有害なダイオキシン等の大気汚染物質を発生させる要因ともなっている。さらに、有機性汚泥の焼却処理においても、そのままの状態で脱水し焼却すると多量の炭酸ガス、一酸化炭素ガス、硫黄酸化ガス及び窒素酸化ガス等が多量に発生し、地球温暖化を初めとする環境破壊の要因にもなっている。
【０００３】
近年、廃棄物処理においても省エネで経済的で且つ資源循環型であることが社会的に要望されるようになり、前述の生ごみ等の固形有機性廃棄物を単独または、し尿、浄化槽汚泥、下水汚泥、余剰汚泥及び家畜糞尿等の有機性汚泥と混合して、メタンガスや堆肥等の資源化物を回収する方法が数多く開発されている。
【０００４】
例えば、特公昭６２−２３６３８号公報や特許３０４１１３６号公報には、固形有機性廃棄物を加水分解および酸生成反応が行われる反応槽に供給して可溶化した後、固液分離して液体のみメタン醗酵槽に供給してメタンガスを回収し、固液分離された固体は堆肥として利用されることが開示されている。
【０００５】
特に特公昭６２−２３６３８号公報には、図５に示したような固形有機性廃棄物の処理方法が示されている。すなわち、少なくとも８０容量％が０．２５〜１．５ｍｍより大きい粒度を有するように固形有機性廃棄物を寸断装置７０で寸断し、これを加水分解および酸生成反応が行われる反応槽７１に供給して、固形有機性廃棄物を可溶化した後、反応槽７１内に該槽を区画するように設けられた目開き０．２５〜１．５ｍｍの篩７３によって、０．２５〜１．５ｍｍより小さい粒子を液体と共に篩分けし、この微細固形粒子含有液体を反応槽７１から抜き出す。抜き出された微細固形粒子含有液体は分離装置７４へ送られ、液体から微細固形粒子が濃厚スラッジ７５として分離される。分離装置７４で分離された液体は、微生物によるメタン生成反応が行われるメタン醗酵槽７６に送られメタンガスが回収される。一方、分離装置７４で分離された濃厚スラッジ７５は、脱水されて堆肥として使用される。
【０００６】
必要により、反応槽７１内の固形有機性廃棄物は、反応槽７１と同様の目開き０．２５〜１．５ｍｍの篩７３によって区画された反応槽７２に供給され、固形有機性廃棄物が可溶化された後、反応槽７１と同様に、篩７３を介して抜き出された微細固形粒子含有液体は、分離装置７４へ送られ、液体から微細固形粒子が濃厚スラッジ７５として分離される。分離装置７４で分離された液体は、微生物によるメタン生成反応が行われるメタン醗酵槽７６に送られメタンガスが回収される。
【０００７】
また、微細固形粒子含有液体を反応槽７１、７２から篩７３を介して抜き出さず、反応槽７１、７２から固形有機性廃棄物を抜き出して、独立した目開き０．２５〜１．５ｍｍの篩７７に通し、得られた微細固形粒子含有液体を分離装置７４に供給することも示されている。
【０００８】
しかしながら、加水分解および酸生成反応が行われる反応槽７１、７２内のスラリーは、粘性が高いため篩７３、７７の目詰まりがひどく、円滑な運転を妨げる原因となっている。さらに、反応槽７１、７２内のスラリーは強い臭気があるため、篩装置に対する臭気対策を施さなければならないといった問題もある。
【０００９】
特開昭５８−１４９９５号公報の従来技術の項および特開平９−２０１５９９号公報には、生ごみ等の固体有機性廃棄物をし尿、浄化槽汚泥、家畜糞尿及び下水汚泥等の有機性汚泥と混合しメタン醗酵してメタンガスを回収するとともに、このメタン醗酵からのメタン醗酵スラリーを機械脱水した後、好気性発酵（コンポスト化）して堆肥を得ることが開示されている。特に、特開平９−２０１５９９号公報の技術においては、固体有機性廃棄物を直接メタン醗酵槽に投入しているため、生ごみ中の塩化ビニル等プラスチック類やガラス及び金属類等のメタン醗酵不適物や堆肥不適物が、そのままメタン醗酵槽に移送される結果、メタンガス回収効率並びに堆肥品質の低下を招くことが考えられる。
【００１０】
特開昭５８−１４９９５号公報の従来技術の説明においては、メタン醗酵の前段で沈降分離して粗大夾雑物を除去しているので、生ごみ中のガラス及び金属類等の重量物は除去される可能性があるものの、液中を浮遊する塩化ビニル等のプラスチック類は除去されずそのままメタン醗酵槽に流入するため、やはりメタンガス回収効率並びに堆肥品質の低下を招くことが考えられる。その対応として、粗大夾雑物を除去したスラリーをスクリュープレス、フィルタープレス等を用いて固液分離した後、冒頭に述べた特公昭６２−２３６３８号公報や特許３０４１１３６号公報と同様に、固液分離された液状成分のみをメタン醗酵槽に供給するようにしている。その結果、メタン醗酵槽には塩化ビニル等のプラスチック類は流入しなくなるが、固液分離された固形分は堆肥化設備に供給されるので、塩化ビニル等のプラスチック類は堆肥にそのまま混入することになり、堆肥の品質面で問題が生じ、肥料や土壌改良材等として敬遠されがちである。
【００１１】
また、特開昭５５−５７４９号公報には、厨芥類を渦流を発生する水中で破砕して金属類等の粗大重質異物を分離除去し、次いでこの粗大重質異物が除去された厨芥スラリーを目開き５〜１５ｍｍのスクリーンで篩い分けしてプラスチック、ゴム類等の粗大軽量異物を分離除去し、この粗大軽量異物が除去された厨芥スラリーを遠心分離させて土砂、ガラス類の微細無機物を分離除去し、次いでこれらの処理を経た厨芥スラリーを濃縮脱水して可溶化装置に供給し所定時間嫌気処理した後、冒頭に述べた特公昭６２−２３６３８号公報や特許３０４１１３６号公報と同様に、得られた可溶化液をメタン醗酵させることが開示されている。しかしながら、メタン醗酵槽からのメタン醗酵スラリーをスクリーンで篩い分けした後、好気性発酵（コンポスト化）して堆肥を得ることについては、一切開示されていない。
【００１２】
さらに、特開昭５５−４７１９５号公報には、固形有機性廃棄物を微細なスクリーンによって、２ｍｍもしくはそれを越えるサイズの固形物を除いた後、メタン醗酵槽に供給してメタン醗酵し、その醗酵スラリーをクラリファイヤーで固液分離し、沈降した汚泥をフィルタープレスで脱水した後、袋詰めすることが開示されている。
【００１３】
しかしながら、特開昭５５−４７１９５号公報に開示されている方法においては、微細なスクリーンによる篩い分けによって、メタン醗酵に不適な物を除去できると同時に、固形有機性廃棄物中の有機成分も同時に多量に除去されるため、せっかくのメタンガス発生資源量が減少してしまうといった問題がある。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明は、厨芥類を主体とする生ごみ等の固形有機性廃棄物中に混入している塩化ビニル等プラスチック類、ガラス類及び金属類などのメタン醗酵不適物並びに堆肥不適物等を効率よく取り除き、メタンガス回収効率の低下や堆肥の品質低下といった前述の従来技術の諸問題を一挙に解決することを課題としてなされたものであり、特にメタン醗酵槽を経たメタン醗酵スラリーの方が、加水分解および酸生成反応が行われる反応槽のスラリーより粘性が低く、不適物をフィルターで除去するには都合がよいことに着目し、固形有機性廃棄物を可溶化した液体だけをメタン醗酵するのではなく、所定の粒度の有機性廃棄物固形分を含んだスラリー状態で固形有機性廃棄物をメタン醗酵し、そのメタン醗酵スラリーから不適物を除去したのち堆肥化することによって、上記課題を解決しようとするものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するためなされた請求項１に記載の本発明に係る有機性廃棄物の処理方法は、厨芥類を主体とし、かつメタン醗酵および堆肥化の不適物を含む固形有機性廃棄物を１００ｍｍ〜２５０ｍｍの大きさに破砕した後に、水の注入により前記固形有機廃棄物における固形濃度を８〜１２質量％に調整した状態で撹拌することにより、さらに細かく破砕しつつ、重量物および軽量物の前記不適物並びに有機スラリーを選別する破砕選別工程と、前記破砕選別工程で選別された前記有機スラリーを、目開き４〜１５ｍｍの第１スクリーンを通過させることにより、当該第１のスクリーンを通過し得ない大きさの前記不適物を分離除去する第１分離工程と、前記第１分離工程を経た有機スラリーを、メタン醗酵させるメタン醗酵工程と、前記メタン醗酵工程からのメタン醗酵スラリーを、そのまま目開き１〜５ｍｍの第２スクリーンを通過させて小片の前記不適物を分離する第２分離工程と、前記第２分離工程を経た前記メタン醗酵スラリーを堆肥化する堆肥化工程と、を含んで構成されたことを特徴とする。
【００１６】
請求項２に記載の本発明に係る有機性廃棄物の処理方法は、請求項１において、前記第１分離工程を経た前記固形有機性廃棄物に、液状有機性廃棄物を混合してメタン醗酵原料とした後に、前記メタン醗酵工程に移送することを特徴とする。
【００１７】
請求項３に記載の本発明に係る有機性廃棄物の処理方法は、請求項１または２において、前記破砕選別工程において、前記固形有機性廃棄物を、水平に設置された目板と、その上方に設けられて高速回転するインペラとの間に生じる剪断力で破砕し、前記インペラの回転によって生じた回流と渦流によって粗大重量物の前記不適物を沈降・除去するとともに、破砕された前記固形有機性廃棄物を前記目板を通して選別することを特徴とする。
【００１８】
請求項４に記載の本発明に係る有機性廃棄物の処理方法は、請求項１〜３のいずれか１つにおいて、前記第２スクリーンは、自動洗浄機能を有した振動式の篩、ストレーナーまたはフィルターからなるスクリーンであることを特徴とする。
【００２０】
請求項５に記載の本発明に係る有機性廃棄物の処理方法は、請求項１〜４のいずれか１つにおいて、前記メタン醗酵工程は、一槽式のメタン醗酵槽を用いて、処理日数を１２〜２０日とすることを特徴とする。
【００２１】
請求項７に記載の本発明に係る有機性廃棄物の処理方法は、請求項１〜６のいずれか１つにおいて、前記不適物は、プラスチック類、ガラス類または金属類であることを特徴とする。
【００２３】
前記請求項１の発明によれば、第１スクリーンの目開きを４〜１５ｍｍの範囲とすることにより、固形有機性廃棄物中からの塩化ビニル等プラスチック類のメタン醗酵や堆肥化の不適物の除去と、固形有機性廃棄物中からメタン醗酵や堆肥化の原料資源物のスクリーン通過とを、バランスよく同時にしかも連続的に行うことができると共に、メタン醗酵に供する固形有機性廃棄物中の有機成分が多量に除去されてしまうことがなく、せっかくのメタンガス発生資源や堆肥化の資源が大幅に減少するといったこともない。メタン醗酵を経たメタン醗酵スラリーは、加水分解や酸生成反応だけが行われたスラリーより粘性が低くなり、細かい不適物を第２スクリーンでさらに除去するには都合がよくなり、第２スクリーンの目開きを細かくでき、目開きを１〜５ｍｍの範囲とすることにより、メタン醗酵工程からのメタン醗酵スラリー中に含まれている塩化ビニル等プラスチック類やガラス及び金属などの微細な堆肥不適物の除去を効率よく、しかも目詰まりさせることなく連続的に実施でき、堆肥の品質を向上させることができる。
【００２４】
また、固形有機性廃棄物中からの塩化ビニル等プラスチック類のメタン醗酵や堆肥化の不適物の除去と、固形有機性廃棄物中からメタン醗酵や堆肥化の原料資源物のスクリーン通過とを、よりバランスよく連続的に行うことができる。
【００２５】
さらに、メタン醗酵工程からのメタン醗酵スラリー中に含まれている塩化ビニル等プラスチック類やガラス及び金属などの微細な堆肥不適物の除去を、より目詰まりさせることなく連続的により効率的に実施することができる。
【００２６】
前記請求項４の発明によれば、第２スクリーンを自動洗浄機能を有した振動式の篩とすることにより、メタン醗酵工程からのメタン醗酵スラリー中に含まれている塩化ビニル等プラスチック類やガラス及び金属などの微細な堆肥不適物の除去を、より目詰まりさせることなく連続的により効率的に実施することができる。
【００２８】
請求項５の発明によれば、メタン醗酵槽の形式を酸醗酵とメタン醗酵を同一槽内で行わせる一槽式とすることにより、槽の加熱および保温等に要する熱量を二槽式に比べて少なくすることができると共に、槽内の構造が簡単で管理が容易となる。また、処理日数を１２〜２０日とすることによって、安定したメタン濃度の醗酵ガスを効率的に得ることができる。
【００３０】
なお、請求項１〜７のいずれかに記載の発明によれば、第２スクリーンで除去されたものは、ほとんどがプラスチック類であるため、特別な分別をせずに固形燃料として利用することができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
本発明の方法を実施するにあたって、固形有機性廃棄物を破砕する手段としては、乾式のものや湿式のものが使用できる。また、破砕手段と第１スクリーンとが一体となった手段も使用できる。例えば、目開き４〜１５ｍｍの孔の空いた回転ドラム（第１スクリーンに相当）内に、該ドラムと回転速度が異なる掻板が設けられ、ごみをこの回転ドラムに供給すると、厨芥等の柔らかく破砕されやすいものやガラス、陶器等が破砕され、孔径より小さい土砂等と共に孔を通過して排出され、粗大な金属、プラスチック、繊維、強度のある段ボール類は破砕されずにドラム端部からそのまま排出されて選別される破砕分別機が使用できる。かような破砕分別装置は、掻板によって回転ドラムの孔が閉塞されるのを防止する自動洗浄機能を有している
【００３２】
さらに、破砕した固形有機性廃棄物を第１スクリーンに通す際には、該固形有機性廃棄物に水、廃水等を加えてスラリー状とするのが好ましい。また、破砕手段と第１スクリーンとの間に（または近傍に）選別手段を設け、ガラス類や金属類等の重量物や塩化ビニル等の粗大なプラスチック類を選別除去するようにしてもよい。
【００３３】
破砕手段と第１スクリーンとを一体化した装置としては、例えば、特開昭５５−５７４９号公報や特許３０４１１３６号公報に記載されている湿式破砕選別機が好ましく使用できる。特開昭５５−５７４９号公報には、図１に示したような、槽内にインペラ５１と、外部に連通する目板５２（第１スクリーンに相当）と、槽底部で連通する金属、ガラス類等の粗大重質物の抜出装置５３とを備える破砕装置５０が記載されている。水と混合した固形有機性廃棄物を破砕装置５０内に供給すると、高速回転するインペラ５１と目板５２との間に生じる剪断力で固形物は破砕される。破砕装置５０内には回流と渦流が生じ、金属、ガラス類等の粗大重質物はその遠心力で抜出装置５３内へ沈降して分離除去され、破砕物は目板５２を通過して外部へ導かれる。
【００３４】
特許３０４１１３６号公報には、図２に示したような、槽内にインペラ６１と、外部に連通するふるい６２（第１スクリーンに相当）と、槽底部に上下のゲートバルブ６３、６４によって区画された重い物質の閉じこめ用の室６５とを有すると共に、槽内に浮遊する粗大なプラスチック類等の軽量物をホーク状の歯列６６ですくい取るレーキ装置６７を有する粥状物製造用容器６０が記載されている。水と混合した固形有機性廃棄物を容器６０内に供給すると、回転するインペラ６１の流れにより固形有機性廃棄物は破砕され、歯列６６で軽量物がすくい取られる。歯列６６は、実線で示された液面下の位置から、容器６０外部の点線で示された位置へと旋回可能とされ、すくい取られた軽量物が容器６０から除去される。破砕物はふるい６２を通過して外部へ導かれる。
【００３５】
特に、図１および図２に図示したようなインペラの下部近傍に目板やふるい等のスクリーンが設けられた湿式破砕選別機は、スクリーン部分が、インペラによって撹拌される水流によって自動的に洗浄される機能を有するのでより好ましく使用できる。
【００３６】
かかる湿式破砕選別機においては、廃水や第２スクリーンを通過させた後のメタン醗酵スラリーを脱水した際の脱水分離液等の水を、固形有機性廃棄物と混合した状態で装置に導入し、インペラの回転により固形物を破砕してスラリー状態とするのであるが、このスラリーをそのまま、目板、ふるい等の目開き４〜１５ｍｍの第１スクリーンを通過させてもよく、あるいは必要に応じて、第１スクリーンを通過させる前に、該スラリーから金属等の重質物や粗大なプラスチック類を除去してもよい。
【００３７】
本発明におけるメタン醗酵工程を施す前に、第１スクリーンを通過したスラリー状の有機性廃棄物を、アルカリ分解や熱分解させる可溶化工程や加水分解または酸生成反応が行われる嫌気工程を施しても差し支えない。ただし、本発明におけるメタン醗酵工程では、可溶化された液体のみをメタン醗酵するのではなく、第１スクリーンを通過した固形分を含んだスラリー状態のままメタン醗酵させることが重要である。したがって、本発明のメタン醗酵工程は、酸生成槽とメタン生成槽からなる嫌気処理を行う場合には、後段のメタン生成槽で施される工程を意味し、槽内部が酸生成ゾーンとメタン醗酵ゾーンとに区画されている単一のメタン槽を使用する場合には、メタン醗酵ゾーンで施される工程を意味し、酸生成ゾーンとメタン醗酵ゾーンとに区画されていない単一のメタン槽を使用する場合には、メタン槽で施される工程を意味する。メタン醗酵槽としては、周知の各種メタン醗酵槽を採用でき、醗酵温度には３５℃付近の中温発酵と、５５℃付近の高温発酵とがあるがいずれを採用しても差し支えない。
【００３８】
第２スクリーンを有する分離工程を経たメタン醗酵スラリーを堆肥化する本発明における堆肥化工程には、横型や竪型のスクープタイプ、パドルタイプ、オーガータイプ、多段型等の各種好気性醗酵装置が使用でき、場合によっては堆積式のものであってもよい。この堆肥化工程に際しては、第２スクリーンを有する分離工程を経たメタン醗酵スラリーに高分子凝集剤を添加して予め脱水した後、堆肥化するのが好ましい。
【００３９】
以下に本発明の好ましい実施例のフローを示す図３を参照して説明する。
塩化ビニル袋等により収集された厨芥主体の生ごみである固形有機性廃棄物１は、コンベアやクレーン等によって二軸式あるいは三軸式等の破砕装置２に塩化ビニル袋ごと投入される。投入された固形有機性廃棄物は破砕装置２でサイズが１００〜２５０ｍｍに破砕された後、ベルトコンベアやバケットコンベア等によって次の選別装置３に移送される。選別装置３では、強力な撹拌機等により十分撹拌されて有機スラリー４と、その他の重量物５（ガラス類や金属類）及び軽量物６（塩化ビニル等のプラスチック類）とにそれぞれ選別される。
【００４０】
選別は、破砕されたままの水分状態で行う乾式法でもよいが、図１や図２に示したと同様に、メタン醗酵後の脱水分離液３０等の注入によって廃棄物の固形濃度（ＴＳ濃度）を８〜１２質量％に水分調整した状態で行う湿式法を採用した方が比重差からより高い効率の選別が行える。上記したＴＳ濃度範囲は、ポンプの移送や配管内の流動性等の点においても好ましいものである。なお、水分調整に用いる水は、脱水分離液３０に限定されるものではなく、井水、工業用水、河川水等の用水３８や生物処理系処理水等を用いることもできる。
【００４１】
選別されたガラス類や金属類等の重量物５は、慣用的な中間処理が施された後に埋立処分３７される。また、塩化ビニル等プラスチック類の軽量物６は脱水乾燥装置９によって処理された後、固形燃料化装置１０によって成形された固形燃料３６が製造され、専用燃焼ボイラー等の熱源として利用される。
【００４２】
選別装置３から選別された有機スラリー４はポンプ等により自動洗浄機能を有した第１スクリーン７に移送され、選別装置３で除去できなかったメタン醗酵不適物８である小さなプラスチック類をさらに分離除去する。なお、自動洗浄機能とは回転ブラシが自動的に上下して篩表面を洗浄する周知のものであり、水噴射を伴う場合もある。洗浄水には、井戸水、河川水や工業用水等の浮遊物質のない用水が適している。第１スクリーン７より排出された分離有機スラリー１１は、自然流下あるいはポンプ等によって、撹拌機が備えられた混合貯留槽１４に流入する。
【００４３】
第１スクリーン７は、目開き４〜１５ｍｍの振動篩であり、且つ自動洗浄機能を有したもので、篩の目詰まりを少なくし連続的に分離操作ができる構造となっている。目開きについては、４ｍｍより小さすぎるとメタン醗酵不適物の除去効果は高いものの、同時にメタン醗酵資源物も多く除去してしまう。また、１５ｍｍより大きすぎるとメタン醗酵不適物の効果的な除去ができず、メタン醗酵の速度や効率の観点からあまり良くない。従って、目開きは４〜１５ｍｍの範囲が適正であり、より好ましくは６〜１２ｍｍの範囲が良い。なお、第１スクリーン７は振動篩に限ったものではなく、ストレーナー及びフィルターなど連続的に分離操作が行えるものであればいずれを適用しても差し支えない。自動洗浄機能（回転ブラシと水噴射の併用等）を有した構造とすることにより、目詰まりが少なくより連続的に分離操作が行える。
【００４４】
回転ブラシによる洗浄はスクリーンの流入面側だけでも良いが、噴射水による洗浄はスクリーンの流入面側と流出面側の両面をできるよう、ノズルを両面に設置しておくことによって一層優れた洗浄効果が得られる。第１スクリーン７は振動式のものでなくても自動洗浄機能を設けることにより連続的な分離操作が可能であるが、連続処理性能は劣る。なお、乾式法を採用した場合でも、第１スクリーン７においては、目詰まり防止の面から少量の自動洗浄噴射水は必要である。
【００４５】
固形有機性廃棄物におけるメタン醗酵前の前処理工程は、図３のフローに限ったものではなく、図４に示したように、選別装置３を省略し、破砕装置２と第１スクリーン７だけの組み合わせによっても行うことができる。その場合、第１スクリーン７での処理は通常乾式で行われるが、第１スクリーン７への負荷が高くなるため通水量や洗浄回数等に予め余裕のある設計をしておく必要がある。なお、乾式といえども第１スクリーン７において、少量の自動洗浄噴射水は必要である。また、第１スクリーン処理を湿式で行う場合の水注入は、洗浄効率等から第１スクリーン７の自動洗浄噴射水により行ない、その際の注入量は、有機スラリー１１の固形濃度が８〜１２質量％となるように固形有機性廃棄物における固形濃度と処理量に応じて調整する。なお、図４のフローにおいては、第１スクリーン７により分離除去されたメタン醗酵不適物８は、慣用的な中間処理を施した後、埋立処分３７される。
【００４６】
一方、し尿処理によって発生した余剰汚泥、浄化槽汚泥及び家畜糞尿等の液状有機性廃棄物１２は、ポンプ等によって濃縮装置１３に移送され所定の濃度に濃縮された後、コンベア等によって前述の混合貯留槽１４に投入され、前述の分離有機スラリー１１と十分混合された状態で貯留される。
【００４７】
混合貯留槽１４に貯留されているメタン醗酵原料１５は、ポンプ等によって嫌気性雰囲気下に保たれたメタン醗酵槽１６へ定量的に供給される。メタン醗酵槽１６における醗酵条件は、槽内温度が３２〜３８℃の中温醗酵または５３〜５７℃の高温醗酵のいずれでもよく、槽内ｐＨを７〜８とし、十分な撹拌状態で水理学的滞留日数（ＨＲＴ）を１２〜２０日とすることによって効率的なメタンガス回収が行える。また、醗酵槽内の撹拌方法としては従来から知られているガス撹拌及び機械式撹拌などいずれを用いることもできる。また、メタン醗酵槽１６の加温並びに保温は、後述するバイオガス１７をボイラーなどの燃料として得られた温水を醗酵槽の外側に設けられたジャケット等に通水する方法、同じく得られた蒸気を直接メタン醗酵槽内に吹き込む方法など従来周知の方法で行なうことができる。さらに、ｐＨを７〜８に保持するためのｐＨ調整剤としては、特殊なものでなく水酸化ナトリウム、硫酸等の一般に汎用されている薬剤が用いられる。なお、メタン醗酵槽１６は一般的には一槽式で行なわれるが、従来から使用されている酸醗酵とメタン醗酵を分けた二槽式等いずれの方式でも差し支えない。さらには、槽内微生物状態は浮遊式、担体付着式および固定床式等いずれの方式でもよい。
【００４８】
メタン醗酵をより効率的に行わせるには、上記条件に加えメタン醗酵槽１６内にスカムをできるだけ発生させないことも重要である。スカム発生原因の一つには、醗酵槽内に浮遊する塩化ビニル等のプラスチック類の軽量物が槽内で発生するバイオガスと付着して浮上し濃縮することが考えられる。本発明では、選別装置３とその後に設置した第１スクリーン７によって廃棄物中の軽量物６を極力少なくしているので、スカム発生を少なくすることができ、より効率的なメタンガス回収処理が行える。
【００４９】
メタン醗酵槽１６において回収されたバイオガス１７（メタンガス濃度５５〜６３体積％）は、ガスホルダー１８に貯留され、必要に応じてガスブロワー等によって脱硫装置１９に移送され、ここでガス中の硫化水素等が除去された後、発電装置２０及び／又はボイラー２１等の燃料として使用される。こうして得られた温水及び／又は蒸気は、メタン醗酵槽１６や後述する堆肥化装置３２への加温および保温に利用される。また、電力は施設内の照明などに使用でき、場合によっては施設外への供給も可能である。なお、メタンガスをコージェネ発電により電力として回収した場合、発電効率を２８％とするとメタンガス１ｍ³Ｎ当り２．８ｋｗｈ程度の電力が得られる。
【００５０】
メタン醗酵槽１６から排出された醗酵スラリー２２は、自然流下又はポンプ等によって醗酵スラリー貯留槽２３に移送され貯留される。醗酵スラリー２２は、ＶＳ（強熱減量）減少率が６０質量％以上と高い処理効果であることから、ポリエチレン、ポリスチレン及び塩化ビニルなどのメタン醗酵不適物混入率は乾燥状態で１．５質量％以上とメタン醗酵原料１５と比べると混入率はかなり高くなってしまう。残存した微小片のメタン醗酵不適物８はそのまま堆肥不適物となるため、このような高い混入率のままで堆肥を製造すると、堆肥の品質はかなり低下してしまう。
【００５１】
本発明においては、醗酵スラリー貯留槽２３からの醗酵スラリー２２は、ポンプ等によって自動洗浄機能を有した第２スクリーン２４に投入され、その中に含まれている微小な堆肥不適物（塩化ビニル等のプラスチック類等）や異物（ガラス片や金属片等）を分離除去する。分離除去された堆肥不適物２５はコンベア等によって前述の脱水乾燥装置９に移送され固形燃料３６の製造が行われ、分離醗酵スラリー２６は自然流下又はポンプ等によって分離醗酵スラリー貯留槽２７に貯留される。
【００５２】
第２スクリーン２４は振動篩であり、且つ自動洗浄機能を有したもので、篩の目詰まりを少なくし連続的に分離操作ができる構造となっている。第２スクリーンの篩目開きと堆肥不適物分離除去率の関係を調べた結果を表１に示した。目開きについては、１ｍｍより小さいとメタン醗酵スラリーから堆肥不適物を選択的に分離除去できなくなり、５ｍｍより大きくても堆肥不適物の分離除去がほとんどできない。従って、目開きは１〜５ｍｍの範囲が適正である。
【００５３】
さらに、振動篩の目開きが２ｍｍ以下でも堆肥不適物は分離除去できるものの、目詰まり等によって篩単位面積当たりの分離能力が極端に低下してしまうため、自動洗浄機能を有していてもあまり実用的ではないことが確認された。また、目開き４ｍｍ以上とすると、堆肥不適物の分離除去はあまり効率が良くないことが確認された。従って、堆肥不適物混入率を規制予定値１質量％以下にするためには、振動篩の目開きが２〜４ｍｍの範囲が最適である。なお、振動篩の目開きを２ｍｍとした場合、自動洗浄機能を使用しなくとも３０分程度の連続処理が可能であった。
【００５４】
【表１】

【００５５】
上述したように第２スクリーン２４の目開きは２〜４ｍｍの範囲が最適であるが、堆肥供給先の要望品質ならびに醗酵スラリーの性状等に合わせて、随時目開き設定がこの範囲内で任意に変更できる構造に装置を予め設計しておくことが好ましい。なお、第２スクリーン２４は、前述の第１スクリーン７と同様振動篩に限ったものではなくストレーナー及びフィルターなど連続的に分離操作が行えるものであればいずれを適用しても差し支えなく、自動洗浄機能を有した構造であれば、目詰まりが少なくより連続的に分離操作が行える。なお、自動洗浄機能とは回転ブラシが自動的に上下して篩表面を洗浄する周知のものであり、水噴射を伴う場合もある。洗浄水には、井戸水、河川水や工業用水等の浮遊物質のない用水３８が適している。また、第２スクリーンは振動式のものでなくても自動洗浄機能を備えるだけで連続的に分離操作が可能な場合もある。さらに、第２スクリーンは、堆肥化する量の処理能力があれば、連続的に行えるものでなくてもよく、回分的に行える公知の装置を用いても差し支えない。さらに、第２スクリーンの上下もしくは左右等の可動方式や振動方式についても、周知の方式であればいずれを用いても差し支えない。
【００５６】
分離醗酵スラリー貯留槽２７からの分離醗酵スラリー２６は、ポンプ等によって遠心分離機やスクリュープレスなどの脱水装置２９に供給され、カチオン系や両性等の高分子凝集剤２８の適量添加によって脱水処理が行われ脱水醗酵汚泥３１が得られる。また、脱水醗酵汚泥量は若干増加するが、分離醗酵スラリー２６に周知の無機凝集剤（塩化第二鉄、硫酸第二鉄、硫酸アルミニウム又はポリ塩化アルミニウム等）を添加して脱水効率を向上させることもできる。なお、脱水装置２９は上記で例示した機種に限定されるものではなく、周知の脱水装置であればいずれの機種を用いても差し支えない。脱水装置２９から排出される脱水分離液３０の一部は、ポンプ等によって前述の選別装置３における水分調整用水として使用される。そして、脱水分離液３０の残りはポンプ等によって生物処理系（水処理施設など）３５に移送され、他の廃水等と併せられて高度な処理が施された後、河川や海洋等に放流されるか、処理施設内洗場用水、景観用水（池、噴水や滝等）等として循環使用及び再利用される。
【００５７】
脱水装置２９から得られた脱水醗酵汚泥３１は、ベルト式やスクリュー式のコンベア等によって、多段横型パドル式や縦型パドル式等の堆肥化装置３２に投入され、ここで空気３３が供給されながら好気性雰囲気下で堆肥３４が製造される。堆肥化における条件は、温度が４５〜６０℃、空気通気量が堆肥化槽単位容積当たり１０〜５０ＬＮ／Ｌ・ｈ及び滞留日数が５〜２０日とすることができる。こうして製造した堆肥は、異物あるいは不適物の混入が少ないため高品質のものである。
【００５８】
なお、堆肥化装置３２は上記で例示した形式に限定されるものではなく、周知の堆肥化装置であればいかなる形式の装置を用いても差し支えない。また、堆肥化装置３２への空気３３の供給はブロワー等によって行なわれ、堆肥化装置３２の加温ならびに保温は、前述したメタン醗酵槽１６で得られたバイオガス１７を燃料として得られた温水を堆肥化装置３２の外側に設けられたジャケット等に通水することによって行なわれる。
【００５９】
本発明の処理方法によって製造された堆肥は、従来の技術として紹介したような従来方法で製造されたものに比べて、異物または不適物（塩化ビニル等のプラスチック類等）等の量を大幅に少なくすることができ、高品質の堆肥が得られる。従って、近年だぶつき傾向にある堆肥の用途拡大に繋がることが期待できる。
【００６０】
【実施例】
本発明の処理方法を、図３のフローに基づいて各工程毎に行なった一連の実験例により以下に説明する。なお、実験例に示すＴＳ（蒸発残留物）、ＶＳ（強熱減量）及びＣＯＤ（化学的酸素要求量）の濃度は、ＪＩＳ−Ｋ０１０２(1998)の１４項及び２１項に記載の方法で求めた数値である。
【００６１】
＜１．固形有機性廃棄物の破砕選別工程について＞
表２に示すような厨芥主体の固形有機性廃棄物である事業系ごみ０．６ｔ／日（ＴＳ重量１６２．６ｋｇ、プラスチック類乾燥重量２７．０７ｋｇ、混入率１６．６質量％）をベルトコンベアにて破砕装置３に投入し、１００〜２５０ｍｍの大きさに破砕した後、ベルトコンベアにて次の選別装置３に投入した。選別装置３は湿式で選別を行うものであり、水を用いてＴＳ濃度１０質量％程度に調整し、撹拌速度１５０ｒｐｍでさらに細かく破砕しながら、重量物５、軽量物６および有機スラリー４をそれぞれ選別した。なお、選別装置３における固形有機性廃棄物からの重量物除去率は９８質量％で、軽量物除去率は９６質量％（いずれも乾燥状態）であった。
【００６２】
【表２】

【００６３】
選別装置３の下部から排出されたガラス類、金属類及び砂類等の重量物５（乾燥重量５．３ｋｇ／日）はそのままの状態で埋立処分３７した。また、選別装置３内部に設けられた熊手のような掻取機によって掬い取られ装置上部から排出した塩化ビニル、ポリエチレン及びポリスチレン等のプラスチック類である軽量物６（乾燥重量２５．９９ｋｇ／日）は、遠心脱水機９によって処理し自然乾燥した後、生石灰供給機、成形機及び搬出機等から構成される固形燃料化装置１０に移送し、水分が４質量％、揮発分が８０質量％、固定炭素が１１質量％、低発熱量（ＬＨＶ）が２５ｋＪ／ｋｇと瀝青炭に相当する固形燃料３６を製造した。
【００６４】
選別装置３から得られた有機スラリー４の中には、重量物５や軽量物６である小片のメタン醗酵不適物が乾燥重量で１．１９ｋｇ（混入率０．９１質量％）残存していた。それらを更に除去するために、自動洗浄機能を有した第１スクリーン７に有機スラリー４を移送し、小片のメタン醗酵不適物８を連続的に分離除去した。使用した第１スクリーン７は、目開きが８ｍｍで内径が０．５ｍ（有効面積約０．２ｍ²）の振動篩であり、処理量は３００Ｌ／ｈで行った。第１スクリーン７から排出した分離有機スラリー１１中のプラスチック類乾燥全重量は０．６８ｋｇであったことから、この分離処理条件におけるメタン醗酵不適物除去率は、乾燥重量にて３７質量％であった。
【００６５】
一方、し尿処理汚泥等の液状有機性廃棄物１２は、カチオン系高分子凝集剤を添加して、濃縮脱水装置（遠心分離機）１３によりＴＳ濃度を１０質量％程度に調整した濃縮余剰汚泥とした。この濃縮余剰汚泥０．３ｔ／日（ＴＳ重量３０．９ｋｇ、プラスチック類乾燥重量０．０９ｋｇ、混入率０．３質量％）を混合貯留槽１４に移送し、ここで前述の分離有機スラリー１１と十分混合攪拌しメタン醗酵原料１５を調製した。濃縮余剰汚泥の性状を表３に示す。
【００６６】
【表３】

【００６７】
＜２．メタン醗酵工程について＞
一軸ネジポンプによりＴＳ濃度約１０質量％のメタン醗酵原料１５（ＴＳ重量１６１．８１ｋｇ、メタン不適物乾燥重量０．８８ｋｇ、不適物混入率０．５４質量％）を混合貯留槽１４から嫌気性雰囲気であるメタン醗酵槽１６に投入した。メタン醗酵槽１６における処理は、槽内温度が３５〜３７℃、滞留日数が１６〜１８日の条件で馴致期間３０日を含め約６０日間の連続運転を行った。その結果、対投入ＶＳ質量１ｋｇ当たり約０．３７ｍ³Ｎのメタンガス量を得ることができた。回収されたバイオガス１７は、ガスホルダー１８に貯留され、脱硫装置１９により脱硫した後、必要に応じてボイラーの燃料として使用し、得られた温水はメタン醗酵槽１６や堆肥化装置３２への加温および保温に利用した。
【００６８】
メタン醗酵槽１６から排出された醗酵スラリー２２は、ＳＳ減少率が６５質量％と高い処理効果であったことから、ポリエチレン、ポリスチレン及び塩化ビニルなどのメタン醗酵不適物混入率は乾燥状態で１．５６質量％と大幅に高くなった。メタン醗酵不適物はそのまま堆肥不適物ともなり、このような高い混入率では堆肥品質はかなり劣ってしまう。
【００６９】
＜３．堆肥不適物の分離工程について＞
醗酵スラリー貯留槽２３から醗酵スラリー２２（ＴＳ重量５６．３３ｋｇ、メタン不適物乾燥重量０．８８ｋｇ、不適物混入率１．５６質量％）は、一軸ネジポンプにより自動洗浄機能を有した第２スクリーン２４に供給し、堆肥不適物２５（微小な軽量物等）を醗酵スラリー２２から分離除去した。使用した第２スクリーン２４は、目開きが２ｍｍで内径が５０ｃｍ（有効面積約０．２ｍ²）の振動篩であり、処理量は６００Ｌ／ｈで行った。第２スクリーン２４から排出した分離醗酵スラリー２６は、ＴＳ全重量５５．７ｋｇ／日、堆肥不適物乾燥全重量０．２５ｋｇ／日、不適物混入率０．４５質量％であり、第２スクリーン２４においての堆肥不適物除去率は７２質量％と高い結果であった。これは、メタン醗酵槽１６前の第１スクリーン７の目開きを８ｍｍとやや大きなサイズにしたためと考えられる。第２スクリーン２４から排出した分離醗酵スラリー２６はポンプによって分離醗酵スラリー貯留槽２７に移送し、堆肥不適物２５はベルトコンベアによって前述の脱水乾燥装置９に移送し固形燃料３６を製造した。
【００７０】
＜４．醗酵スラリーの脱水工程について＞
分離醗酵スラリー貯留槽２７の分離醗酵スラリー２６は、ＴＳ濃度に対し１質量％相当量のカチオン系高分子凝集剤２８を添加し、一軸ネジポンプによりラインミキシングされながらスクリュープレス型脱水装置２９に移送し脱水処理を行い、含水率が７６質量％程度の脱水醗酵汚泥３１を得た。また、脱水分離液３０は水中ポンプにより生物処理設備３５に移送し、脱窒素型高負荷処理方式によって処理した後河川等へ放流した。
【００７１】
＜５．堆肥化工程について＞
分離醗酵スラリー２６の脱水工程にて得られた脱水醗酵汚泥３１は、ベルトコンベアにて縦型パドル式の堆肥化装置３２に投入し、好気性雰囲気で発酵させ堆肥３４を製造した。発酵は、温度が３８〜５１℃、空気通気量が堆肥化槽単位容積当たり２０〜２５ＬＮ／Ｌ・ｈ及び滞留日数が１０日の条件で行った。製造された堆肥はＴＳ重量４９．９ｋｇ／日、堆肥不適物乾燥重量０．２５ｋｇ、不適物混入率０．５質量％であり、目視において堆肥不適物の存在はほとんど認められなかった。このようにして製造した堆肥の組成分析結果を、し尿処理汚泥堆肥の品質基準値と比較して表４に示した。製造した堆肥は、有効肥料成分がし尿処理汚泥堆肥に係わる品質基準値を全て満足するものであり、堆肥不適物（異物）混入率も規制予定値である１質量％以下を達成できており、品質の高いものであることが認められた。
【００７２】
【表４】

【００７３】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、厨芥を主体とする生ごみ等の固形有機性廃棄物をメタン醗酵処理し、そこからのメタン醗酵スラリーを堆肥化する有機性廃棄物の処理方法において、メタン醗酵の前に目開き４〜１５ｍｍの第１スクリーンおよびメタン醗酵の後に目開き１〜５ｍｍの第２スクリーンの、目開きの異なる２つのスクリーンを設けることによって、プラスチック類等のメタン醗酵不適物や堆肥不適物を効率よく除去することができ、メタンガス回収率や堆肥品質を大幅に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明方法に好ましく使用できる湿式破砕選別装置の一例を示す説明図である。
【図２】本発明方法に好ましく使用できる湿式破砕選別装置の別な例を示す説明図である。
【図３】本発明方法の実施例を示すフローシートである。
【図４】本発明方法の別な実施例を示すフローシートである。
【図５】従来の有機性廃棄物の処理方法の一例を示すフローシートである。
【符号の説明】
１：固形有機性廃棄物２０：発電装置
（生ごみ等）２１：ボイラー
２：破砕装置２２：醗酵スラリー
３：選別装置２３：醗酵スラリー貯留槽
４：有機スラリー２４：第２スクリーン
５：重量物２５：堆肥不適物
（金属類、ガラス類等２６：分離醗酵スラリー
６：軽量物２７：分離醗酵スラリー貯留槽
（プラスチック類等）２８：高分子凝集剤
７：第１スクリーン２９：脱水装置
８：メタン醗酵不適物３０：脱水分離液
９：脱水乾燥装置３１：脱水醗酵汚泥
１０：固形燃料化装置３２：堆肥化装置
１１：分離有機スラリー３３：空気
１２：液状有機性廃棄物３４：堆肥
（し尿処理汚泥等）３５：生物処理系
１３：濃縮脱水装置（水処理施設等）
１４：混合貯留槽３６：固形燃料
１５：メタン醗酵原料３７：中間処理又は埋立処分
１６：メタン醗酵槽３８：用水
１７：バイオガス（井戸水、河川水、工業用水等）
１８：ガスホルダー
１９：脱硫装置

Claims

厨芥類を主体とし、かつメタン醗酵および堆肥化の不適物を含む固形有機性廃棄物を１００ｍｍ〜２５０ｍｍの大きさに破砕した後に、水の注入により前記固形有機廃棄物における固形濃度を８〜１２質量％に調整した状態で撹拌することにより、さらに細かく破砕しつつ、重量物および軽量物の前記不適物並びに有機スラリーを選別する破砕選別工程と、
前記破砕選別工程で選別された前記有機スラリーを、目開き４〜１５ｍｍの第１スクリーンを通過させることにより、当該第１のスクリーンを通過し得ない大きさの前記不適物を分離除去する第１分離工程と、
前記第１分離工程を経た有機スラリーを、メタン醗酵させるメタン醗酵工程と、
前記メタン醗酵工程からのメタン醗酵スラリーを、そのまま目開き１〜５ｍｍの第２スクリーンを通過させて小片の前記不適物を分離する第２分離工程と、
前記第２分離工程を経た前記メタン醗酵スラリーを堆肥化する堆肥化工程と、
を含んで構成されたことを特徴とする有機性廃棄物の処理方法。
前記第１分離工程を経た前記固形有機性廃棄物に、液状有機性廃棄物を混合してメタン醗酵原料とした後に、前記メタン醗酵工程に移送することを特徴とする請求項１に記載の有機性廃棄物の処理方法。
前記破砕選別工程において、前記固形有機性廃棄物を、水平に設置された目板と、その上方に設けられて高速回転するインペラとの間に生じる剪断力で破砕し、前記インペラの回転によって生じた回流と渦流によって粗大重量物の前記不適物を沈降・除去するとともに、破砕された前記固形有機性廃棄物を前記目板を通して選別することを特徴とする請求項１または２に記載の有機性廃棄物の処理方法。
前記第２スクリーンは、自動洗浄機能を有した振動式の篩、ストレーナーまたはフィルターからなるスクリーンであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の有機性廃棄物の処理方法。
前記メタン醗酵工程は、一槽式のメタン醗酵槽を用いて、処理日数を１２〜２０日とすることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の有機性廃棄物の処理方法。
前記不適物は、プラスチック類、ガラス類または金属類であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の有機性廃棄物の処理方法。