JPS58143894A - 有機性廃棄物の処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、下水、廃水等の処理汚泥又は都市とみ、その
他産業廃棄物類の有機性廃棄物を処理する方法に関する
ものである。

従来下水、し尿処理施設などの有機性汚泥を処理する方
法として、最も一般的に広く採用されている代表的処理
方法としては、有機性汚泥に有価資源である高分子凝集
剤と塩化第２鉄、石灰などの脱水助剤とを多量に添加し
、機械脱水機によって脱水し、脱水ケーキとして、乾燥
、焼却するというプロセスであるため乾燥φ焼却に重油
彦どの補助燃料を多量に消費し、しかも焼却排ガス又は
熱風によって水分７０〜８０チ程度の高水分脱水ケーキ
を乾燥したのち、焼却するため、耐え難い悪臭が多量に
発生し、これの悪臭防止対策として発生した悪臭ガスを
直火燃焼脱臭、触媒燃焼脱臭、湿式薬液洗浄、吸着など
の各種の脱臭工程で脱臭するという手段によっているた
め、プロセスが複雑となシ、維持管理維持経費上非常に
問題があった。

とくに、近年石油を取り巻く環境の悪化に伴なって省資
源、省エネルギ、更には石油以外の形でのエネルギ生産
が強く要求されるように々っできており中でも廃棄物や
有用植物からのエネルギ回収を行なおうとする姿勢は最
も強く、代表的なものでは下・廃水処理汚泥や都市ゴミ
をメタン発酵してメタンガスや電気という形で回収する
技術が提案されている。しかし、これらのメタン発酵技
術にあってはまだ幾つかの問題点が存在し、これらを解
決することによって更に技術的進歩が望まれる。例えば
この従来技術では十分経済的に成シ立つに足るだけのメ
タンガス発生量が得られないかあるいはメタン発酵後の
残留物の処理処分に、却って多額の費用を要する欠点が
あった。

本発明はこれら従来の有機性廃棄物の処理プロセスの不
合理な数多くの問題点を解決し、生物分解性を大巾に向
上し悪臭ガス発生を防止しつつ、極めて省エネルギ的に
、効率よく処理するととが可能で安価ガエネルギ生産と
事彼処理の簡便化とができる有機物の処理方法を提供す
ることを目的としたものである。

本発明は、下水汚泥など有機性廃棄物を、酸発酵せしめ
、ｐＨ５以下となるように調整し、更に熱処理を施した
後メタン発酵することを特徴とする有機性廃棄物処理方
法で、メタンガス発生量を増加し、メタン発酵後の残留
物の固液分離を容易にすることができる。

すなわち有機性廃棄物をメタン発酵するにあたり、機能
的に酸発酵工程とメタン生成工程とに分離し、両工程の
間に熱処理工程を経て処理するようＫＬ、この熱処理を
ｐＨ５以下で行なうことが重要な特徴の一つとする。

この場合、単にメタンガス発生量の増大のみならずメタ
ン発酵後の残留物の固液分離の改善と臭気や熱処理脱離
液の処理並びに熱処理工程で得られる廃熱の有効利用、
コンポスト化処理などの点で大巾な改善がなし得るもの
である。しかも発生するエネルギを、少なくとも機械動
力、加熱部への熱源、汚泥の加温又は水分減少、高度の
乾燥、有機性汚泥発生源の水処理工程その他の動力、各
種ポンプなど任意の熱、動力、電気エネルギ消費工程に
供給利用する工程を含んでいる。

なお前記熱処理工程においてｐＨ５以下という低いｐＨ
領域で熱処理を行なうと熱処理を行なわない場合はもち
ろん、ｐＨ５以上という状態で熱処理する場合に比べ有
機物の変性、例えば加水分解を受けて低分子化したシ、
非溶解状の物質が溶解性に転じたシして易生物分解性と
なるという割合が高く、通常のメタン発酵工程では分解
されないような物質も生物分解が可能となる。そして、
との有機物の変性については本願発明方法の場合、熱処
理に先だって酸発酵を行なっているので酸発酵工程にお
いて容易に生物分解される有機物は分解されており、酸
発酵工程で分解されない有機物のみを熱処理工程で易生
物分解性物質に変性するととに集中されるため熱処理工
程の効率化が図られるし、更にｐＨ５以下であるため、
有機性廃棄物の流動性が増し、この点でも熱処理の効率
化が図られる。また、この特徴は酸発酵工程の後、固液
分離を成し、固液分離による濃縮部のみを熱処理工程に
通し、分離液部を熱処理工程を経ないでメタン発酵工程
に導いても同様に得られる利点である。

このように生物分解可能な有機物が非常に多く生成され
、またこれが低いｐＨ領域であるので、効率よくメタン
発酵を受けるためメタン発酵工程からのメタンガス発生
量も通常のメタン発酵工程から発生する量よシも大変多
くなシ、その分だけ回収できるエネルギ量を増すことが
できるのである。

一般にメタン発酵槽内のｐＨは７．０〜８０であるのに
対し、ｐＨ５以下の領域の易生物分解性有機物がメタン
発酵槽に入ることはメタン発酵を非常に推進するのに役
立つものである。

また、本発明ではメタン発酵残留物の固液分離について
は発酵残留物はスラリ状であることがそのほとんどであ
り、これを処理処分するのに固液分離することが含まれ
る。しかし、との発酵残留物の固液分離は大変困難で、
との固液分離操作にはメタン発酵工程で回収されるエネ
ルギ以上のエネルギを費さないようにするため有機性廃
棄物の一種である下・廃水処理汚泥を熱処理し、固液分
離性が著しく改善されると共に、この熱処理による固液
分離性の改善は熱処理後、メタン発酵にも損われない。

即ちｐＨ５以下という酸性条件下で熱処理をし、ｐＨ値
を中性付近に戻したりという手段を講じることなくメタ
ン発酵を行左うので有機性廃棄物をｐＨ調整を行なわな
いで単に熱処理してメタン発酵する技術よりも進んだ固
液分離性を示すし、これによりメタン発酵残留物の固液
分離が従来技術に比べて更に改善され、固液分離操作に
要するエネルギも大巾に少なくなる。

さらにまた有機性廃棄物を熱処理すると熱処理装置およ
びこれと熱交換器を介して熱の有効利用を図る際の配管
系統にスケールが付着し、熱処理ひいては熱交換機能の
低下をもたらす傾向があるが、これを防ぐために前記熱
処理を行なう前にｐＨ５以下となるように調整処理が有
効であり、特に有機性廃棄物をｐＨ５以下に調整するに
は酸を多く必要とするのに対し、本発明では熱処理工程
の前に酸発酵を行なっているため、酸発酵を行なわない
廃棄物に比べｐＨ値が低く酸消費量が小さいのでｐＨ５
以下に調整するに必要な酸の量が少ガくて足る。この場
合廃棄物によっては酸発酵工程で既にｐＨ５以下を達成
することが多く、酸を必要としない場合も十分可能性の
あることで酸量なしで処理できる場合もある。酸発酵工
程でｐＨ５以下に達しない場合、ｐＨ調整に用いる酸は
有機酸が望ましいが、鉱酸を用いるならば塩酸が最も好
ましい。このようにｐＨ５以下で熱処理を行なうだめ流
動性を増すばかりか熱処理装置本体、熱交換器、および
とれらを介する配管内部へのスケールの付着の問題が解
決され、熱処理、そして熱交換が効率よく行なわれる。

この熱処理工程から発する廃熱の有効利用も例えば酸発
酵工程とメタン発酵工程の加熱に使うことができる。そ
してこれにより酸発酵工程においては中温域、高温域い
ずれに加温してもよいが高温域が可能であり、まだ望ま
しい。高温域での酸発酵では酸発酵速度の向上と、これ
に伴ない酸発酵槽の容積の減少化、および酸発酵後の廃
棄物の減量化を図ることができるし、これら熱処理装置
の小型化、加熱に要する熱量の低減は酸発酵工程後、固
液分離を行ない、濃縮部のみ熱処理を施す方法を採るこ
とによって効果が一段と大きくなる。

また本発明方法において前記熱処理における加熱温度を
１７５℃以上としたのは１７５℃以下に比べて脱水ｆ過
速度が大巾に向上し、脱水性が向上し、またメタン発酵
での有機物分解率が大巾に増大するからである。

このように本発明にあっては有機性廃棄物を酸発酵した
後ｐＨが５以下において、１７５℃以上で熱処理した後
メタン発酵することによシ生物分解性が増加し、それに
伴ってメタンガス発生量が増大するのみならず、メタン
発酵残留物の固液分離性が改善される。そしてｐＨ５以
下での熱処理であるため該廃棄物の流動性が増し熱処理
が効率よく行なわれ、熱処理時間も短縮され、また熱処
理装置本体、熱交換器、およびこれらを介する配管内部
へのスケールの付着の問題が解決され、熱交換も効率よ
く行なわれるし、更に酸発酵を経た後のｐＨ調整であシ
、熱処理であるためｐＨ調整のための薬品量が少なくて
すみ、酸発酵によシ廃棄物量が減少するので熱処理装置
も小さくすることができるのである。

ところで、有機性廃棄物の熱処理を行なうとかなりの悪
臭を発することが多く、特に下水処理汚泥の熱処理にお
いて顕著なものであったが、熱処理後メタン発酵を行が
うことにより悪臭成分がかなシ除去され二次公害の危険
性も無くなるほか、熱処理脱離液の色度成分が非常に濃
く、生物処理のみの手段では色度成分の除去が大変困難
であったがメタン発酵残留物の固液分離に際し、少なく
とも塩化第二鉄を凝集助剤として用いる固液分離方法を
採用すれば色度成分をかなり除去することができた。

ことでは塩化第二鉄の添加量は添加後のｐＨが少なくと
も５５以下となるようにし、その量はメタン発酵残留物
の固形物あたり１０〜３０チとするのがよい。この塩化
第二鉄のみで固液分離が困難な場合は、消石灰や水酸化
マグネシウムなどのカルシウム、マグネシウム系アルカ
リを更に凝集助剤として添加すればよい。このようにメ
タン発酵残留物に少なくとも塩化第二鉄を凝集助剤とし
て添加して固液分離するとき固液分離と同時に熱処理過
程で発生する着色成分をも除去できる利益もある。

本発明を実施態様にしたがって図面を参照して説明する
と、有機性廃棄物１を酸発酵槽２に投入し、熱処理装置
４と熱交換６によって高温あるいは中温域に加温されて
いる酸発酵槽２において酸発酵を成すに足るだけの滞留
時間滞留させ、終始もしくは適宜攪拌を与える。酸発酵
を終えた有機性廃棄物をあるいは固液分離装置７で分離
した濃縮物を、そのｐＨが５以下であればそのまま、そ
うでなければｐＨ５以下となるように有機酸３または塩
酸を添加し処理温度１７５℃以下の熱処理装置４に投入
して熱処理する。所定時間の熱処理を受けた廃棄物を熱
処理装置４と熱交換されるメタン発酵槽５に投入し、メ
タン発酵するに足る滞留時間滞留させ終始または適宜攪
拌を行なう。このメタン発酵槽５を出だ処理物１３に少
なくとも塩化第二鉄を凝集助剤９として添加した後固液
分離装置１０で固液分離し、脱離液１１は水処理系に返
流処理する。なお前記酸発酵を終えた後固液分離を行な
った場合この分離液８はメタン発酵槽５に流入させて処
理するのが好ましい。

以上のように本発明では、有機性廃棄物の生物分解性が
増加し、メタンガス発生量が増大するのみならずメタン
発酵残留物の固液分離性が改善され、熱処理および熱交
換に関わる種々の長所を持つ他、従来、熱処理の大きな
問題点とされてきた悪臭成分や脱離液の色度成分につい
ても解決を与えるもので、有機性廃棄物からの総合的な
エネルギ回収が可能である利益がある。

次に本発明の実施例を従来法と比較して示す。

実施例１゜ 全固形物濃度（以下ＴＳと記す）　３．５％　、揮発性
固形物濃度（以下ｖＳと記す）　２．８％　、強熱減量
（以下ｖ８／Ｔｓと記す）　７８．４％　、ｐＨ５，６
の下水汚泥を３１７日で５２チ１℃に制御され連続して
攪拌されている酸発酵槽に１日滞留さセルと、ｐ’Ｈ５
，ｏ　、　ＴＳ　：　３．０％、ＶＳ：２．２％。

”’／Ｔ８　：　７４．５％の酸発酵汚泥が得られた。

これを容量５ｔのオートクレーブに入れ、１７５℃で１
０分間熱熱処理　７：ｒトｐＨ５，１、ＴＳ：３．０％
　、　ＶＳ：２．２％　＋　ｖｌ］／／Ｔｓ　ニア３２
チの熱処理汚泥が得られ、これの臭気濃度＝１、．０４
０，０００　、脱離液の色度：５８０であった。この熱
処理汚泥を３５チ１℃に維持され、連続して攪拌されて
いるメタン発酵槽に１５日滞留させる（メタン発酵槽の
容量４５ｔ）と７８０６１％が分解して、ガスが１日あ
たり５６９を発生し、ｐＨ７，６、ＴＳ　：　１．７％
、ＶＳ：０．８５チ＋　ｖ８／Ｔｓ　：　ｓ　１．５優
のメタン発酵汚泥が得られた。

これに塩化第二鉄をＴＳあたシ２０チ、消石灰を５０％
添加し、ろ過圧：４し、ろ適時間＝３０分、圧搾圧カニ
　９　”Ｉ／＊　、圧搾時間：２０分の条件で加圧脱水
を行なったととる含水率６５．４％の脱水ケーキが得ら
れた。脱水脱離液は色度２２．脱水ケーキの臭気濃度＝
３８０であった。

実施例２゜ 酸発酵過程までは実施例１．と同じである酸発酵汚泥を
１３６０Ｇで１０分間無薬注で遠心濃縮すると、ＴＳ　
：　５．１％　、　ＶＳ　：　３．８％　、　ｖｓ／／
Ｔｓ　：　７４．５％ノ濃縮汚泥カ１．７６、ＴＳ：約
２３００１ＲｆＡ、　ＶＳ　：約１７００■μの分離液
が１．３を得られた。この濃縮汚泥を容量５ｔのオート
クレーブに入れ、１７５℃で１０分間熱処理するとｐＨ
５，２。

ＴＳ　：　５．１　％　＋　ＶＳ　：　３．８　’１６
１　ｖＩ！／’Ｔ８　：　７４．３　Ｓ　Ｏ熱処理汚泥
が得られ、この臭気濃度：　１，２３０，０００．脱離
液の色度ニア３０であった。どの熱処理汚泥と先の遠心
分離液とを３５チ１℃に維持され、連続して攪拌されて
いるメタン発酵槽に１５日滞留させる（メタン発酵槽の
容量４５ｔ）とＶＳの５９チが分解してガスが１日あた
り５７．ＯＬ発生し、ｐＨ７，７、ＴＳ！１．７％、Ｖ
Ｓ：０．９優。

■ｓ／／Ｔｓ　：　５３．６　％のメタン発酵汚泥が得
られた。これに塩化第二鉄をＴＳあたり工５チ、消石灰
を５０チ添加し、ろ過圧＝４Ｋｆ／ｌ、ろ適時間：３０
分、圧搾圧カニ９に９／ｃ、７．圧搾時間：２０分とい
う条件で加圧脱水を行なったところ含水率６３８チの脱
水ケーキが得られた。脱水脱離液は色度：２５．脱水ケ
ーキの臭気濃度＝３５０であった。

比較例 実施例１．　、２．と同じ下水汚泥を容１ｇ５ｔのオー
トクレーブに入れ、１７５℃で（ト）分間熱処理すると
ｐＨ５，８、ＴＳ　：　３．５％　、　ＶＳ　：　２．
８％　、　ｖＶＴ８　：　７８．２％（７）ｉ処！汚泥
を得た。この熱処理汚泥の臭気濃度は９３０，０００゜
脱離液の色度は５２０で、これを３５±１℃に維持され
、連続して攪拌されているメタン発酵槽に１５日滞留さ
せる（メタン発酵槽の容量４５ｔ）とＶＳの５１チが分
解してガスが１日あたり５３．２を発生し、ｐＨ７，６
゜ＴＳ　：　２．１　’１６　、　ＶＳ　：　１．４％
　、　”Ｖｒｓ　：　６４．．２％　（７）　メタ７　
発酵汚泥が得られた。これを１日静貢すると沈降濃縮し
て、濃縮汚泥の占める容量は２３チとなり、ＴＳ：　７
．４％　、　ＶＳ　：　４．８チの濃縮汚泥が得られる
。このときの沈降分離水は色度：　５５０　、臭気濃度
ニア６０であった。得られた濃縮汚泥に、ＴＳあたシ塩
化第二鉄を２０％、消石灰を５０％添加し、ろ過圧：　
４　′に４／ｌ！　、ろ適時間＝３０分、圧搾圧カニ９
　’／ｃｙｄ　、圧搾時間：２０分という条件で加圧脱
水を行なったととる含水率６７．１％の脱水ケーキが得
られた。この脱水脱離液は色度：１７．臭気濃度：３３
０であった。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明方法の一実施態様のフローシートである。 １・・・有機性廃棄物、２・・・酸発酵槽、３・・・塩
酸または有機酸、４・・・熱処理装置、５・・・メタン
発酵槽、６・・・熱交換、７・・・固液分離部、９・−
・凝集助剤、１０・・・固液分離装置、１１・・固液分
離による脱離液、１２・・・発生ガス。 特許出願人　荏原インフィルコ株式会社代理人弁理士　
端　　山　　五　　− 同　　弁理士　千　　１）　　　稔

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　有機性廃棄物を酸発酵処理せしめ、さらにｐＨ５
   以下において熱処理を施したのち、メタン発酵処理する
   ことを特徴とする有機性廃棄物の処理方法。 ２、前記熱処理工程が、１７５℃以上の加熱温度で処理
   するものである特許請求の範囲第１項記載の処理方法。 ３、　前記熱処理工程が、該熱処理工程の前処理又は後
   処理に熱交換処理を行なって処理されるものである特許
   請求の範囲第１項又は第２項記載の処理方法。 ４、前記酸発酵工程が、酸発酵後に固液分離するもので
   あって、濃縮物のみ熱処理し、分離液は熱処理せずにそ
   れぞれ前記メタン発酵工程に導入処理するものである特
   許請求の範囲第１項、第２項又は第３項記載の処理方法
   。 ５、前記メタン発酵工程が、メタン発酵後にメタン発酵
   残留物の固液分離を含んでいるものである特許請求の範
   囲第１項乃至第４項の少なくともいずれか一つの項記載
   の処理方法。 ６、　前記メタン発酵工程が、メタン発酵後に固液分離
   するものであって、との固液分離処理に少なくとも塩化
   第二鉄を凝集助剤として添加処理されるものである特許
   請求の範囲第５項記載の処理方法。