JP2000153259A - 易分解性有機性廃棄物のメタン発酵方法 - Google Patents

易分解性有機性廃棄物のメタン発酵方法

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JP2000153259A
JP2000153259A JP10331823A JP33182398A JP2000153259A JP 2000153259 A JP2000153259 A JP 2000153259A JP 10331823 A JP10331823 A JP 10331823A JP 33182398 A JP33182398 A JP 33182398A JP 2000153259 A JP2000153259 A JP 2000153259A
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fermentation
methane
sludge
acid
tank
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Tetsuya Yamamoto
哲也 山本
Masashi Moro
正史 師
Toshiyuki Shibata
敏行 柴田
Taketoshi Madokoro
威俊 間處
Susumu Ueno
将 上野
Yuji Soeda
祐二 添田
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  • Processing Of Solid Wastes (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 易分解性有機性廃棄物を効率よくメタン発酵
させることができ、かつ余剰の発酵汚泥を効率よく処理
できるようにする。 【解決手段】 生ごみなどの易分解性有機性廃棄物10
を酸発酵槽16とメタン発酵槽19とに順次に送ってメ
タン発酵させるに際し、メタン発酵槽19内の余剰の発
酵汚泥21を引抜くとともに、槽内の発酵汚泥21より
発酵液27を膜分離装置26によって抽出することによ
り、メタン発酵槽19内に適当濃度の発酵汚泥を保持す
る。引抜いた発酵汚泥21を無薬注にて遠心脱水機22
で脱水し、脱離したSS濃度およびアルカリ度の高い脱
水濾液24を酸発酵槽16へ返送することにより、酸発
酵槽16内の酸発酵物を調質する。これにより、発酵液
27を水処理工程へ送って処理することが可能になる。
また脱水濾液24によって酸発酵を促進することがで
き、それによりメタン発酵も促進できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、易分解性有機性廃
棄物のメタン発酵方法に関する。
【0002】
【従来の技術】有機性廃棄物の再資源化において、生ご
み等の易分解性有機性廃棄物は通常、破砕し、プラスチ
ック袋やトレーなどの発酵不適物を分別した後にメタン
発酵させて、メタンガスを回収するようにしており、そ
の際に発生する余剰の発酵汚泥は引抜いて薬注した上で
脱水し、コンポスト化等している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、発酵汚泥を
脱水した際の脱水濾液は水処理系へ送って処理している
ため、SS濃度を低くしなければならず、脱水時にポリ
マー等の凝集助剤の添加が不可欠であった。生ごみのみ
を発酵対象物とした時の発酵汚泥はアルカリ度が高いた
めに脱水性が悪く、ポリマーが大量に必要であった。
【0004】また、メタン発酵に際しては、酸発酵過程
とメタン発酵過程とを別途の発酵槽で行い、酸発酵を促
進するために、メタン発酵過程から引抜いた発酵汚泥も
しくはその脱水濾液を酸発酵過程に返送するようにして
いるが、発酵汚泥そのものを返送すると、汚泥中に含ま
れている砂分などが次第に槽内に蓄積してくるため発酵
効率の面で理想的ではなく、ポリマー添加した脱水濾液
を返送すると、槽内のSS濃度を高く維持するのが困難
であった。生ごみ等の易分解性有機物をメタン発酵槽に
直接投入すると、メタン発酵槽内の水素分圧が上昇し、
プロピオン酸の分解が妨げられるという問題もあった。
【0005】本発明は上記問題を解決するもので、易分
解性有機性廃棄物を効率よくメタン発酵させることがで
き、かつ余剰の発酵汚泥を効率よく処理できるようにす
ることを目的とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
に、本発明は、生ごみなどの易分解性有機性廃棄物を酸
発酵槽とメタン発酵槽とに順次に送ってメタン発酵させ
るに際し、前記メタン発酵槽内の余剰の発酵汚泥を引抜
くとともに、槽内の発酵汚泥中の液状分を膜分離手段に
よって抽出することにより、メタン発酵槽内に適当濃度
の発酵汚泥を保持し、前記引抜いた発酵汚泥を無薬注に
て脱水手段で脱水し、脱水濾液を前記酸発酵槽へ返送す
ることにより、酸発酵槽内の酸発酵物を調質するように
したものである。
【0007】上記した構成によれば、膜分離手段によっ
てSS濃度の低い液状分を抽出できるので、メタン発酵
槽において槽内SS濃度を容易に調整できるだけでな
く、抽出した液状分を直接に水処理工程へ送って処理す
ることが可能となる。
【0008】したがって、引抜いた発酵汚泥を脱水する
際に、脱水濾液のSS濃度を低減することを考慮する必
要はなく、そのためのポリマー、pH調整剤を添加する
ことなく脱水できる。
【0009】その結果、汚泥中の砂分などを脱水ケーキ
側に移行させて系外に排出できるとともに、SS濃度お
よびアルカリ度の高い脱水濾液を得ることができ、この
脱水濾液を酸発酵槽に返送することで、槽内のSS濃度
を著しく低下させることなく酸性度を低下させて酸発酵
を促進することができ、それによりメタン発酵も促進で
きる。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照しながら説明する。図1は、性状や濃度が異なる有
機性廃棄物を同一システムで処理し、有用物質を回収す
るフローを示し、し尿、浄化槽汚泥などのスラッジ状有
機性廃棄物1は、細目スクリーン2などでし渣3を分離
した後に水処理工程へ送り、脱窒素槽4、硝化槽5、二
次脱窒素槽6、膜分離槽7に順次導入して、生物処理に
よりBOD分解並びに脱窒素し、膜分離装置8により活
性汚泥などの浮遊物を分離し、膜分離水9を高度処理設
備(図示せず)に導入して、CODや色素成分や鉄・マ
ンガンなどの重金属類を除去し、消毒して放流する。
【0011】一方、生ごみなど、固形分を含んだ易分解
性有機性廃棄物10は、一軸破砕機11などの粗破砕機
で粒径20〜100mm以下に粗破砕した後に、圧縮破
砕機12で200〜250kg/cm2 の高圧にて圧縮
破砕し、ペースト状有機性廃棄物13として排出する。
機内に残留した破砕不能なし渣、プラスチック類、金属
類、石・砂などの発酵不適物14は別途に取り出す。
【0012】圧縮破砕機12より排出されたペースト状
有機性廃棄物13はメタン発酵工程へ送り、後述する脱
水濾液とともに酸発酵槽16へ導入して攪拌しつつ酸発
酵させる。そして、槽内に所定時間だけ滞留して十分に
酸発酵した酸発酵液17をヒーター18で加温し、上述
した膜分離水9で濃度調整してメタン発酵槽19に送
り、約55℃、嫌気性条件下に維持する状態においてメ
タン発酵させ、発生したメタンなどのバイオガス20を
回収する。膜分離水9による濃度調整は酸発酵槽16で
行ってもよく、メタン発酵槽19の内容物はバイオガス
20や窒素ガスなどにより曝気攪拌する。そして、メタ
ン発酵槽19内の余剰の発酵汚泥21を引抜き、遠心脱
水機22などの脱水手段で無薬注にて脱水して、脱水ケ
ーキ23と脱水濾液24とに分離する。
【0013】その際に、易分解性有機性廃棄物10の予
想分解率および遠心脱水機22におけるSS(TS)回
収率よりメタン発酵槽19内のSS濃度を予想し、適当
な槽内SS濃度、約2.5%〜6.0%が維持されるよ
うに、余剰の発酵汚泥21を引抜くとともに、発酵汚泥
21を膜分離槽25に循環させて膜分離装置26によっ
て発酵液27を抽出することで、溶解性阻害物質(アン
モニア、高濃度の有機酸)を希釈する。抽出した発酵液
27は水処理工程へ送って処理する。
【0014】脱水濾液24は酸発酵槽15へ返送する
が、この脱水濾液24は無薬注であるためSS濃度およ
びアルカリ度が高く、返送された酸発酵槽15で槽内S
S濃度の著しい低下を招くことなく酸性度を低下させる
ため酸発酵が促進される。その結果、酸発酵液17がメ
タン発酵槽19に送られた時も水素分圧の上昇等の悪影
響は生じず、上述したように適当な槽内SS濃度が維持
され、また阻害物質濃度が低減されることもあって、メ
タン発酵が促進される。
【0015】回収したバイオガス20は脱硫塔28など
で硫化水素、水分等を除去した後、ガスホルダー29に
貯溜し、余剰ガス30は燃焼装置31で燃焼させて、燃
焼熱をヒータ18などで利用する。脱水ケーキ23はコ
ンポスト化して肥料としたり、固形燃料や乾燥汚泥とす
る。
【0016】なお、上記したフローでは、易分解性有機
性廃棄物10を圧縮破砕機12によってペースト状に圧
縮破砕するようにしたため、発酵不適物14を自動分別
できるとともに、高い生物分解性および有機成分回収率
を確保できるが、無薬注脱水としたことによって、発酵
汚泥21中に発酵不適物が含まれていた場合も脱水ケー
キ23に含まれ排出されて槽内に蓄積せず、一方では微
生物はSS分に含まれて残留するため効率的に発酵が行
われることになり、脱水ケーキ23自体も含水率が低く
なるため、コンポスト化等が容易になる。
【0017】以下、具体例を示す。表1に示した性状の
原料生ごみを酸発酵槽(容量約0.6m3)で37℃ま
たは55℃、滞留時間2日間にて酸発酵させた後、メタ
ン発酵槽(容量約2.5m 3)で55℃にてメタン発酵
させ、発酵汚泥を無薬注脱水した。
【0018】生ごみ投入量を137kg/日とした時の
酸発酵状態は表2に示したようなものとなった。ただし
この時、発酵汚泥からの脱離液はTS3〜4.5
(%)、アルカリ度約8000〜10000(mg/
L)であり、脱水ケーキの含水率は80〜85(%)と
なった。VFAはCOD(Cr)換算値である。
【0019】また生ごみ投入量178kg/日、酸発酵
槽への脱離液返送率0.93(kg/脱離液/kg生ご
み)、発酵汚泥TS52000(mg/L)とした時、
発生ガス量12.3(m3N/d)、メタンガス濃度5
9.5(%)、TS分解率79.0(%)、COD分解
率80.2(%)となった。
【0020】
【表1】
【0021】
【表2】
【0022】し尿、浄化槽汚泥などのスラッジ状有機性
廃棄物1については、除渣した後に造粒濃縮、ドラムス
クリーンなどで濃縮して液状分を水処理工程へ送り、濃
縮物をメタン発酵過程に導入して有機成分を回収するよ
うにしてもよい。
【0023】水処理工程やメタン発酵工程で使用する膜
分離装置8,26としては、管状セラミック膜や平板状
有機膜などの膜エレメントを配列した槽内浸漬型のもの
が、槽内に活性汚泥や発酵汚泥を維持でき、清澄な膜分
離水が得られるため好都合であるが、その他のタイプの
膜分離装置の使用も可能である。
【0024】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、生ごみ
などの易分解性有機性廃棄物を酸発酵槽とメタン発酵槽
とに順次に送ってメタン発酵させるに際し、メタン発酵
槽において膜分離手段を利用するようにしたことによ
り、SS分の少ない液状分を抽出することができ、槽内
SS濃度を容易に調整できるとともに、抽出した液状分
を水処理工程へ送って処理できる。
【0025】したがって、メタン発酵槽より引抜いた余
剰の発酵汚泥はポリマー、pH調整剤を用いることなく
脱水すればよく、汚泥中の砂分などを脱水ケーキ側に移
行させて系外へ排出できるとともに、汚泥より脱離した
SS濃度およびアルカリ度の高い脱水濾液を酸発酵槽に
返送することで酸発酵を促進することができ、それによ
りメタン発酵をも促進できる。ポリマー、pH調整剤が
不要な分、コストも削減できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態における有機性廃棄物の処
理方法を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
10 易分解性有機性廃棄物 16 酸発酵槽 19 メタン発酵槽 20 メタンガス 21 発酵汚泥 22 遠心脱水機 24 脱水濾液 26 膜分離装置 27 発酵液
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柴田 敏行 大阪府大阪市浪速区敷津東一丁目2番47号 株式会社クボタ内 (72)発明者 間處 威俊 大阪府大阪市浪速区敷津東一丁目2番47号 株式会社クボタ内 (72)発明者 上野 将 大阪府大阪市浪速区敷津東一丁目2番47号 株式会社クボタ内 (72)発明者 添田 祐二 大阪府大阪市浪速区敷津東一丁目2番47号 株式会社クボタ内 Fターム(参考) 4D059 AA01 AA02 AA07 AA23 BA05 BA13 BA15 BA17 BA56 BE11 BE38 BE42 BE49 BE51 BK09 BK11 BK17 CA07 CA14 CC01 CC03

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 生ごみなどの易分解性有機性廃棄物を酸
    発酵槽とメタン発酵槽とに順次に送ってメタン発酵させ
    るに際し、前記メタン発酵槽内の余剰の発酵汚泥を引抜
    くとともに、槽内の発酵汚泥中の液状分を膜分離手段に
    よって抽出することにより、メタン発酵槽内に適当濃度
    の発酵汚泥を保持し、前記引抜いた発酵汚泥を無薬注に
    て脱水手段で脱水し、脱水濾液を前記酸発酵槽へ返送す
    ることにより、酸発酵槽内の酸発酵物を調質することを
    特徴とする易分解性有機性廃棄物のメタン発酵方法。
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