JP4488794B2

JP4488794B2 - 発酵残液およびその他の嫌気性有機化合物含有液の処理方法及び処理システム

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Publication number: JP4488794B2
Application number: JP2004153896A
Authority: JP
Inventors: 奈美松本; 卓也三崎; 修濱本; 昌夫渡辺; 信男野中; 俊夫池田; 伸好高橋
Original assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd; Mitsui E&S Holdings Co Ltd
Current assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd; Mitsui E&S Co Ltd
Priority date: 2004-05-24
Filing date: 2004-05-24
Publication date: 2010-06-23
Anticipated expiration: 2024-05-24
Also published as: JP2005334713A

Description

本発明は、有機性廃棄物をメタン発酵して得られる発酵残液およびその他の嫌気性有機化合物含有液の処理方法及び処理システムに関する。

畜産廃棄物や生ごみ等の有機性廃棄物の処理方法の一つとしてメタン発酵が採用される。メタン発酵は、有機性負荷を高密度に受け入れることができる有機性廃棄物の処理方法であり、メタンガスという燃料として利用可能な可燃性ガスを回収できる点で他の処理方法には無い特徴を備えている。有機性廃棄物をメタン発酵して得られる発酵残液（消化液）は、発酵条件によるが通常水分を９５重量％程度、固形分を５重量％程度含有する液状物質である。この発酵残液は多量の植物栄養成分を含むことから液肥として、または堆肥化（コンポスト化）することで固形肥料として利用することができる。

しかし、発酵残液を液肥として処理するいわゆる農地還元では、窒素成分が多すぎるために硝酸、亜硝酸などによって地下水が汚染される問題がある。一方、発酵残液を堆肥化する場合には、例えば無機系、高分子系などの凝集剤を発酵残液に添加して固液分離性を向上させた上で固液分離した後、固分を堆肥化し、液分については窒素成分やリン成分が排出基準に達するように凝集沈殿処理、生物処理（エアレーション、生物膜法など）、脱色処理などの後処理を施す必要がある。さらに凝集剤が堆肥中に混入してしまう問題もある。

また、発酵残液を固液分離せずに堆肥化する場合には、含水率が９５重量％程度ある発酵残液を濃縮・乾燥する必要があり、多量の熱エネルギーを要してしまい実用的ではない。このように、発酵残液の処理負担が大きいことが有機性廃棄物のメタン発酵処理の普及を妨げる要因となっている。

発酵残液の処理が困難であるのは、発酵残液中の固形分濃度が一般に５重量％程度と高濃度であること、固形分の親水性が著しく大きく固液分離が困難であること、一般にＢＯＤよりＣＯＤが大きく生物処理が適用しにくいこと、放流に際しては脱色処理が必要であることなどが挙げられる。固形分の親水性は水酸基やカルボニル基などの親水性基を多くもつことによって発現するものであり、このような性質はフマル酸やフミン酸などの腐食性物質にも同じように見られるものである。

ところで、発酵残液に酸を加えて処理する技術として、特開平７−９６２９７号公報（特許文献１）には生物汚泥に無機酸を加えてｐＨ５以下とし、これをオゾン処理する方法が開示されている。この技術は生物汚泥をオゾン処理する際のオゾン使用量を低減させることを目的とするものであり、オゾン処理に限定された技術である。また、特開２００３−２７５７８８号公報（特許文献２）には嫌気性消化槽から引き抜いた汚泥をｐＨ５以下に調整した後固液分離し、得られた分離汚泥をオゾン処理する方法が開示されている。この技術はＦｅ^２＋やＭｎ^２＋などの還元性物質によるオゾンの消費を回避することを目的としてｐＨを５以下に調整するものであり、消化汚泥のオゾン処理に限定された技術である。以上の事柄はフミン質の有機物を含み、且つ嫌気化している一部の浸出水に対しても同様に言えるものであり、本発明における処理方法において良好に処理することができる。

特開平７−９６２９７号公報特開２００３−２７５７８８号公報

本発明はこのような実情に鑑みなされたものであり、その課題は、有機性廃棄物をメタン発酵して得られる発酵残液（消化液）およびその他の嫌気性有機化合物含有液を容易に処理することができる発酵残液の処理方法及び処理システムを提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明の第１の態様に係る発酵残液およびその他の嫌気性有機化合物含有液の処理方法は、有機性廃棄物をメタン発酵して得られる発酵残液およびその他の嫌気性有機化合物含有液をｐＨ５．５以下に調整するとともに酸化剤と接触させる液処理工程を含むことを特徴とする。

この特徴によれば、有機性廃棄物をメタン発酵して得られる液（消化液）をｐＨ５．５以下に調整するため固液分離性を向上させることができ、その後の処理（例えば固液分離処理、濃縮処理、乾燥処理など）における処理効率を著しく向上させることができる。また、発酵残液等の前記液を酸化剤と接触させることで強い還元性雰囲気であるその液性を酸化性雰囲気に調整することができるので、固液分離性をより一層向上させることができる。また、溶存二酸化炭素を放散させることができるので、処理液を例えば真空処理（減圧濃縮処理、真空乾燥処理など）する場合に二酸化炭素の発泡を回避した効率的な処理が可能となる。

また、本発明の第２の態様に係る発酵残液およびその他の嫌気性有機化合物含有液の処理方法は、有機性廃棄物をメタン発酵して得られる発酵残液およびその他の嫌気性有機化合物含有液をｐＨ５．５以下に調整するとともに酸化剤と接触させる液処理工程と、前記液処理工程における処理液を固液分離する固液分離工程と、を含むことを特徴とする。

この特徴によれば、有機性廃棄物をメタン発酵して得られる液（消化液）をｐＨ５．５以下に調整するため固液分離性を向上させることができ、固液分離工程における処理効率を著しく向上させることができる。また、発酵残液等の前記液を酸化剤と接触させることで強い還元性雰囲気であるその液性を酸化性雰囲気に調整することができるので、固液分離性をより一層向上させることができる。また、溶存二酸化炭素を放散させることができるので、処理液を例えば真空処理（減圧濃縮処理、減圧乾燥処理など）する場合に二酸化炭素の発泡を回避した効率的な処理が可能となる。

また、本発明の第３の態様に係る発酵残液およびその他の嫌気性有機化合物含有液の処理方法は、有機性廃棄物をメタン発酵して得られる発酵残液およびその他の嫌気性有機化合物含有液をｐＨ５．５以下に調整するとともに酸化剤と接触させる液処理工程と、前記液処理工程における処理液を固液分離する固液分離工程と、前記固液分離工程における液分を減圧濃縮する濃縮工程と、を含むことを特徴とする。

この特徴によれば、有機性廃棄物をメタン発酵して得られる発酵残液（消化液）およびその他の嫌気性有機化合物含有液をｐＨ５．５以下に調整するため固液分離性を向上させることができ、固液分離工程における処理効率を著しく向上させることができる。また、発酵残液等の前記液を酸化剤と接触させることで強い還元性雰囲気であるその液性を酸化性雰囲気に調整することができるので、固液分離性をより一層向上させることができる。また、溶存二酸化炭素を放散させることができるので液分を減圧濃縮する濃縮工程において二酸化炭素の発泡を回避しつつ処理することができ、効率的な濃縮処理が可能である。

また、本発明の第４の態様に係る発酵残液およびその他の嫌気性有機化合物含有液の処理方法は、前記第１の態様から前記第３の態様のいずれかの態様において、前記液処理工程における酸化剤との接触は、銀塩化銀電極を基準とした酸化還元電位において−１５ｍＶより貴側となるように制御することを特徴とする。

この特徴によれば、液処理工程における発酵残液等の前記液と酸化剤との接触が、銀塩化銀電極（Ag/AgCl）を基準とした酸化還元電位において−１５ｍＶより貴（正）側となるように制御されているので、液中に存在する親水基（水酸基やカルボニル基など）の解離を有効に抑制することができるとともに、還元性の親水基をある程度酸化させることで親水性を低下させることができ、もって発酵残液等の前記液の固液分離性を確実に向上させることができる。

また、本発明の第５の態様に係る発酵残液およびその他の嫌気性有機化合物含有液の処理システムは、有機性廃棄物をメタン発酵して得られる発酵残液およびその他の嫌気性有機化合物含有液をｐＨ５．５以下に調整するとともに酸化剤と接触させる調整槽を備えていることを特徴とする。この特徴によれば、前記第１の態様と同様の効果が得られる。

本発明によれば、発酵残液およびその他の嫌気性有機化合物含有液の固液分離性を高めることができるので、その後の処理における処理効率を著しく向上させることができる。また、溶存二酸化炭素を放散させることができるので、処理液を濃縮させる際の発泡を抑制して簡易かつ確実に濃縮処理することができる。すなわち、本発明によれば発酵残液およびその他の嫌気性有機化合物含有液の固液分離性を向上させ、かつ、溶存二酸化炭素を放散させることで、後段での各種処理における処理効率を著しく向上させることができるものである。

本発明に係る発酵残液等の液の処理方法は、少なくとも、有機性廃棄物をメタン発酵して得られる液をｐＨ５．５以下に調整するとともに酸化剤と接触させる液処理工程を含むことを特徴とするものである。

以下、図面を参照しつつ本発明について説明する。ここで図１は本発明に係る処理システムを含むシステム全体の概要を示すブロック図であり、図２は処理システムを示す図面である。

本発明で用いられる有機性廃棄物としては、例えば畜産廃棄物や緑農廃棄物、排水処理汚泥などが挙げられる。ここで畜産廃棄物としては、家畜の糞尿や屠体、その加工品が挙げられ、より具体的には牛、羊、山羊、ニワトリなどの家畜の屠体、そこから分離された骨、肉、脂肪、内臓、血液、脳、眼球、皮、蹄、角などのほか、例えば肉骨粉、肉粉、骨粉、血粉等に代表される家畜屠体の骨、肉等を破砕した破砕物や、血液などを乾燥した乾燥物も含まれる。また、緑農廃棄物としては家庭の生ごみのほか、産業廃棄物生ごみとしての農水産業廃棄物、食品加工廃棄物等が挙げられる。

有機性廃棄物の状態により、必要に応じて前処理として破砕・分別工程を実施することができる。破砕・分別工程は、例えば以下のような分別破砕、全量破砕により行うことができる。分別破砕の場合は破砕分別機を用い、有機性廃棄物のなかで比較的容易に破砕可能な部位を液と共にスラリーとして回収する。一方、破砕しにくい部位は塊状物として別途回収する。スラリーの含水率は７０〜９８重量％、塊状物の含水率は４０〜６０重量％程度である。破砕分別機は有機性の固形物をせん断、引っ張り力によって破砕するもので、カッター部位は２軸式または３軸式のものが利用できる。牛などの動物屠体を原料とする場合には３軸式の破砕分別機で破砕処理する方が破砕の細かさや均一性の観点から好ましい。選別除去すべき混入プラスティック類、シート類などはメッシュによる選別、風選などで除去することが好ましい。

有機性廃棄物をメタン発酵するメタン発酵装置としての発酵槽１０は、絶対嫌気性であるメタン発酵菌による活動を妨げることがないように、二槽方式をとる発酵プロセスの場合でも後段において空気を完全に遮断したタンクにより構成される。メタン発酵は、いわゆる中温型、高温型、またはスラリー（湿式）型、ドライ（乾燥）型のいずれのタイプであっても適用することができる。発酵槽１０は、固形分濃度（通常４〜４０重量％の範囲）と発酵温度（通常中温発酵では３７℃程度、高温発酵では５５℃程度）によって形状や運転条件などを設定する。高含水率の原料（固形分濃度１０重量％まで）の場合は湿式型の完全混合方式の発酵槽を、低含水率の原料（固形分濃度３０〜４０重量％）の場合は乾式型のプラグフロー式（押出式）の発酵槽を用いることができる。なお、発酵槽１０には必要に応じて保温のための加熱手段を設けることができる。また、一般にメタン発酵においては、中温発酵では２０〜３０日間程度、高温発酵では１５日間程度の滞留時間をとる。

有機性廃棄物のメタン発酵により得られる発酵残液は、有機性廃棄物や発酵条件により異なるが、含水率９５重量％程度、固形分濃度（ＴＳ）５重量％程度の液状物質であり、嫌気性微生物の菌体およびその代謝産物に由来する各種のアミノ酸や有機酸などを多量に含んでおり、高い還元性雰囲気を有している。同様に有機性廃棄物を埋め立てた処分場の浸出水も同じ性質を有している。

発酵槽１０から排出された発酵残液およびその他の嫌気性有機化合物含有液は、調整槽２０に移送される。発酵残液処理工程を実施する本実施形態に係る調整槽２０は、図２に示す如く酸供給装置２１と、ｐＨ測定器２２と、攪拌機２５と、酸化還元電位測定器２６とを備えている。

調整槽２０に導入された発酵残液はｐＨ５．５以下、好ましくはｐＨ５．５〜３．０程度、さらに好ましくはｐＨ４．５〜３．５程度に調整される。ｐＨの調整は発酵残液に対して酸供給装置２１から酸を添加することにより行うことができる。添加する酸としては例えば塩酸、硫酸、硝酸などの無機酸を挙げることができる。

発酵残液等の液のｐＨ値を上記範囲に調整することにより、水酸基やカルボニル基などの親水性基の解離を抑制することができ、多くの有機酸の親水性を低下させることができる。従って、固液分離性を著しく向上させることができ、後段の固液分離装置３０における処理効率を著しく向上させることができる。また、発酵残液等の液に溶存している二酸化炭素成分を放散させることができ、後段の濃縮装置４０における濃縮効率を著しく向上させることが可能となる。また、カルシウム塩、マグネシウム塩の析出を抑えることができ、従来１日１回程度必要であった酸（有機酸）洗浄処理が不要となる。また、消化タンク・配管スケールと言われるＭＡＰ（MgNH₄PO₄・6H₂O）の生成を回避することができるので、従来頻繁に必要であった配管内の機械的清掃作業が不要となる。なお、このスケールの溶解性はｐＨ５．０で２０００ｍｇ／Ｌ、ｐＨ７．５で１００ｍｇ／Ｌ、ｐＨ８．０で〜０ｍｇ／Ｌである。さらに、重金属がイオン化して溶解するため重金属イオンを固形分側から液分側に移行させることができ、これを電気透析法などによって簡易かつ効率的に回収することが可能となる。

また、調整槽２０では発酵残液等の液を酸化剤と接触させる。発酵残液等の液と酸化剤との接触は、例えば銀塩化銀電極（Ag/AgCl）を基準とした酸化還元電位において−１５ｍＶより貴（正）側、好ましくは−１５〜＋５０ｍＶ程度、より好ましくは−１０〜＋２０ｍＶ程度となるように制御することが望ましい。なお、参照電極として銀塩化銀電極を用いた際の酸化還元電位値は、水素電極電位を用いた場合より約２２０〜２３０ｍＶ、貴（正）側となる。

酸化剤は特に限定されるものではなく、例えば空気、酸素、次亜塩素酸、次亜塩素酸塩などを例示できる。空気、酸素などの気体状酸化剤を用いる場合には、攪拌機などの機械式や曝気（エアレーション）などによって発酵残液中に導入することが好ましく、また次亜塩素酸、次亜塩素酸塩などの液体状もしくは固体状酸化剤を用いる場合には、そのまま、または水溶液として発酵残液等の液中に添加することが好ましい。

本実施形態では、図２に示す如く攪拌機２５の撹拌翼２５ａの一部を水面から空気中に出るように配設することにより、撹拌翼２５ａの回転に伴って酸化剤としての空気が発酵残液等の液中に導入されるように構成されている。このように撹拌翼２５ａの一部を水面上に突出させておくことで簡易かつ効率的に空気（酸化剤）を液中に巻き込むことができるとともに、その空気を均一に分散させることができ、短時間で効率的な処理が可能となる。

ｐＨ測定器２２にはガラス電極式の市販の測定器を用いることができ、酸化還元電位測定器２６には指示電極が白金線からなり、参照電極が銀塩化銀電極からなる測定器を用いることができる。

発酵残液等の液を酸化剤に接触させることにより、強い還元性雰囲気である液の液性を酸化性雰囲気に調整することができる。従って、液中に存在する親水基（水酸基やカルボニル基など）の解離を有効に抑制することができるとともに、窒素元素や硫黄元素などを有する還元性の親水基（アミノ基、チオール基など）をある程度酸化させることで親水性を低下させることができる。これにより固液分離性をより一層向上させることができ、後段の固液分離装置３０における処理効率を著しく高めることができる。

すなわち、本実施形態では単一の調整槽２０において発酵残液等の液のｐＨ調整処理と酸化剤接触処理との複合処理を同時に実施するものである。

なお、発酵残液等の液のｐＨ調整処理、酸化剤接触処理の順序は特に限定されるものではなく、例えば単一の調整槽において同時に処理する形態（図２に示す形態）、ｐＨ調整処理後に酸化剤接触処理する形態、酸化剤接触処理後にｐＨ調整処理する形態（後述する図４に示す形態）とすることができる。酸化剤は酸性雰囲気下であるほうがよりその効果を高められることから、その観点からは同時処理またはｐＨ調整処理後に酸化剤接触処理する形態が好ましく、また、発酵残液等の液が高い濃度でアンモニア成分を含有する場合には酸使用量の低減を図る観点から酸化剤接触処理後にｐＨ調整処理する形態が好ましい。

固液分離工程を実施する固液分離装置３０では、処理液を固分と液分とに分離する。固液分離は、例えば重力分離式またはデカンタ式や遠心分離式などの機械式装置により行うことができ、発酵残液等の液の性状に応じて選択される。前記した液処理工程において固液分離性が高められた処理液を固液分離工程で処理することで、例えば固形分濃度７〜２０重量％程度の固分と、固形分濃度１〜４重量％程度の液分とに効率的に分離することができる。なお、液分はその状態により、必要に応じて膜処理工程または消泡剤処理工程を設けることができる。

濃縮工程を実施する濃縮装置４０では、固液分離工程における液分を濃縮することにより、固形分濃度２０〜３０重量％程度の濃縮物を生成する。濃縮は既知の濃縮装置を用いて行うことができ、例えば多重効用方式の濃縮装置を用いて減圧下で行うことが好ましい。多重効用方式の濃縮装置としては、二重効用缶、三重効用缶、四重効用缶など既知の構成の装置を使用できる。多重効用方式の濃縮装置を用いることで比較的低い温度での濃縮が可能となり、濃縮工程におけるエネルギー効率を著しく高めることができる。多重効用缶では単一の蒸発缶による濃縮装置と比較して、所要熱量をおよそ１／３（三重または四重効用缶の場合）〜１／４（四重または五重効用缶の場合）程度にまで低減できる。

多重効用方式においては、各缶を接続する蒸気導入経路上にスチームコンプレッサー（小さなシステムに取り付けても効率は向上させにくい）を設けた濃縮装置も好ましい。スチームコンプレッサーで蒸気を強制的に再圧縮することにより、再度、温度を上げた処理が可能となり、熱効率も改善されて濃縮効率を向上できる。濃縮工程の過程で生じる凝縮液には窒素成分などが含まれている場合があるが、これらの成分は必要に応じて簡易な脱窒装置５０において処理することが可能である。

ここで、図３に沿って本発明の処理システムに好適に用いることができる濃縮装置４０について説明する。この濃縮装置４０は多重効用方式の濃縮装置であり、第一缶４１、第二缶４２、第三缶４３により構成され、各缶内で流体を強制循環させる強制循環方式の三重効用缶である。強制循環方式とは、加熱部（図示せず）での蒸発は避け、飽和温度の液として濃縮缶内を強制循環させる方式である。液分は濃縮度が進むに従い粘性が増加してくるため、強制循環方式を採用することにより高濃度となった濃縮物の流動性を確保し、かつ装置内でのスケーリング発生を最小限に抑えることができる。

第一缶４１には外部熱源により生成した熱分が蒸気として経路４５ａにより導入されるとともに、固液分離装置３０からの液分が経路３１ａによって導入される。液分は加熱部（図示せず）において蒸気により予加熱してから第一缶４１に導入される。

第一缶４１の内部は減圧装置（図示せず）により負圧状態に維持されており、液分が効率的に濃縮される。第一缶４１で所定濃度まで濃縮された濃縮物は、経路３１ｂを介して第二缶４２に移送され、そこで第一缶４１と同様に濃縮された後、経路３１ｃを介して第三缶４３に送られ、さらに同様に濃縮される。また、第一缶４１から排出された蒸気は経路４５ｂを通って第二缶４２へ送られ、第二缶４２から排出された蒸気は経路４５ｃを通って第三缶４３に送られる。蒸気が通過する経路４５ｂ，４５ｃにはスチームコンプレッサー４８，４８が配備されている。このように熱分を第一缶４１、第二缶４２、第三缶４３で繰り返し蒸発熱源として利用することができるため、単効用方式に比し数分の一の熱量での濃縮が可能となり、エネルギー効率を著しく高めることができる。なお、各缶における温度、圧力は、例えば第一缶４１が１３０℃程度、０．２７ＭＰａ程度、第二缶４２が１１５℃程度、０．１７ＭＰａ程度、第三缶４３が１００℃程度、０．１０ＭＰａ程度である。

濃縮工程の後に必要に応じて乾燥工程を設けることができる。乾燥工程を実施する乾燥装置６０では、上記固液分離工程での固分と上記濃縮工程での濃縮物との混合物を、固形分濃度７０重量％以上、好ましくは８０〜９５重量％程度にまで乾燥する。固形分濃度を上記範囲に制御することにより、乾燥物の長期保存が容易となる。なお、固分と濃縮物との混合はラインミキサなどを用いて行うことができる。

乾燥は既知の乾燥装置を用いて行うことができ、例えば多重効用方式の乾燥装置を用いて真空下で行うことが好ましい。多重効用方式の乾燥装置としては、二重効用缶、三重効用缶、四重効用缶など既知の構成の装置やドラムドライヤー方式のものを使用することができる。これらによって比較的低い温度での乾燥が可能となり、乾燥工程におけるエネルギー効率を著しく高めることができる。多重効用缶では、単一の乾燥缶による乾燥装置と比較して、所要熱量をおよそ１／３〜１／４程度にまで低減できる。

乾燥物はペレット化装置７０に導入され、ペレット化処理されてペレットを形成する。ペレットの形状、サイズなどは使用される状況に応じて適宜変更する。また、必要に応じてペレットを乾燥装置（図示せず）に導入してさらに乾燥させることで長期保存性、取り扱い性を向上できる。ペレットは特殊肥料や肥料原料、成分調整を行った場合には一般肥料などの固形肥料として用いることができる。

図４は他の実施形態に係る処理システムの説明に供する図面である。本実施形態では、酸化剤接触処理とｐＨ調整処理とを別々の装置で行うように構成されており、具体的には発酵残液を酸化剤としての空気と接触させる充填塔８０と、ｐＨ調整を行うｐＨ調整槽９０とを備えている。

発酵槽１０から排出された発酵残液は、ノズル１１、一時貯留槽１３及びポンプ１５を介して充填塔８０の上部に導入され、ノズルから充填塔８０内に噴霧される。一方、充填塔８０の底部からはブロワ８１より空気が導入されており、これにより発酵残液と空気とを対向接触させる。充填塔８０には充填材が充填されており、発酵残液と空気とが効率的に気液接触するように構成されている。なお、充填塔８０への発酵残液導入量と空気導入量との割合は、発酵残液の酸化還元電位値などに応じて適宜調整する。また、充填塔８０の底部には酸化還元電位測定器２６が設けられている。この処置は還元性有機物含有浸出水に対しても同様に適用できる。

充填塔８０における発酵残液等の液と空気との接触は、例えば銀塩化銀電極（Ag/AgCl）を基準とした酸化還元電位において−１５ｍＶより貴（正）側、好ましくは−１５〜＋５０ｍＶ程度、より好ましくは−１０〜＋２０ｍＶ程度となるように制御することが望ましい。

充填塔８０から排出された処理液は、ｐＨ調整槽９０に移送される。ｐＨ調整槽９０は、酸供給装置２１と、ｐＨ測定器２２と、攪拌機９３とを備えており、導入された処理液に酸を添加することによりｐＨ５．５以下、好ましくはｐＨ５．５〜３．０程度、さらに好ましくはｐＨ４．５〜３．５程度に調整する。ｐＨ調整後の処理液は固液分離装置３０に導入され、固分と液分とに分離される。なお、充填塔に代えて棚段塔を用いてもよい。

本実施形態に係る処理システムは発酵残液等の液の酸化剤接触処理後にｐＨ調整処理を実施するものである。本実施形態は、例えば発酵残液等の液に高い濃度でアンモニア成分が含まれている場合に、酸化剤接触処理においてアンモニア成分を放散させることができ、その後のｐＨ調整処理における酸使用量を低減できる観点から、有効である。

次に、発酵残液をｐＨ５．５以下に調整するとともに酸化剤を接触させることで固液分離性を向上させることができる作用について、固液分離性を評価した試験に基づいて説明する。

＜試験１＞
搾乳牛糞尿をメタン発酵して得られる発酵残液〔酸化還元電位（vs Ag/AgCl）：−１９０ｍＶ、ｐＨ：８．３〕１００ｍｌを容量約７００ｍｌの遠心分離管にとり、酸（塩酸）を添加してｐＨ値の異なるサンプルを複数調製した。これに空気を巻き込みつつ充分に撹拌した後、静置したものについて固液分離性を評価する試験を行った。固液分離性の評価は、ｐＨ５．５以下に調整したサンプルについては二酸化炭素に由来する激しい発泡が生じるため、遠心分離装置にかけて脱気した後、上澄水層（液分）と沈殿層（固分）との量を比較することにより行った。上澄水量が２５ｍｌ以上である場合を、固液分離性が高いと評価した。なお、遠心分離装置の回転数は２０００ppm、温度は１５℃とした。結果を表１に示した。

なお、遠心分離操作後の酸化還元電位（vs Ag/AgCl）は−８０ｍＶ〜＋１０ｍＶの範囲であった。ｐＨ値の測定は市販のガラス電極式ｐＨメータを用いて行い、酸化還元電位の測定は白金線を指示電極とし、市販の銀塩化銀電極（Ag/AgCl）を参照電極として行った。

＜試験２＞
搾乳牛糞尿をメタン発酵して得られる発酵残液〔酸化還元電位（vs Ag/AgCl）：−１９０ｍＶ〕をエアレーション（曝気）処理して酸化還元電位（vs Ag/AgCl）を＋１５ｍＶに調整した（この際、ｐＨが８．３から７．５に変化した。これはエアレーションの効果だけでなくアンモニア成分の飛散も影響しているものと考えられる。）。

この液１００ｍｌを容量約７００ｍｌの遠心分離管にとり、酸（塩酸）を加えてｐＨ値の異なるサンプルを複数調製し、空気を巻き込みつつ充分に撹拌した後、静置したものについて固液分離性を評価する試験を行った。固液分離性の評価は、ｐＨ５．５以下に調整したサンプルについては二酸化炭素に由来する発泡が生じるため、遠心分離装置にかけて脱気した後、上澄水層（液分）と沈殿層（固分）との量を比較することにより行った。上澄水量が２５ｍｌ以上である場合を、固液分離性が高いと評価した。なお、遠心分離装置の回転数は２０００ppm、温度は１５℃とした。結果を表２に示した。ｐＨ値の測定は市販のガラス電極式ｐＨメータを用いて行い、酸化還元電位の測定は白金線を指示電極とし、市販の銀塩化銀電極（Ag/AgCl）を参照電極として行った。

＜試験３＞
さらに、酸化還元電位の効果を確認するために、以下の試験を行った。
搾乳牛糞尿をメタン発酵して得られる発酵残液〔酸化還元電位（vs Ag/AgCl）：−１９０ｍＶ〕をエアレーション（曝気）処理して酸化還元電位（vs Ag/AgCl）を−２０ｍＶ、０ｍＶに調整した。

この液１００ｍｌを容量約７００ｍｌの遠心分離管にとり、酸（塩酸）を加えてｐＨ値の異なるサンプルを複数調製し、空気を巻き込みつつ充分に撹拌した後、静置したものについて固液分離性を評価する試験を行った。固液分離性の評価は、ｐＨ５．８以下に調整したサンプルについては二酸化炭素に由来する激しい発泡が生じるため、遠心分離装置にかけて脱気した後、上澄水層（液分）と沈殿層（固分）との量を比較することにより行った。なお、遠心分離装置の回転数は２０００ppm、遠心分離時間は３分間、温度は１５℃とした。結果を表３に示した。ｐＨ値の測定は市販のガラス電極式ｐＨメータを用いて行い、酸化還元電位の測定は白金線を指示電極とし、市販の銀塩化銀電極（Ag/AgCl）を参照電極として行った。

これらの試験結果より、発酵残液をｐＨ５．５以下に調整するとともに酸化剤を接触させることで、固液分離性を著しく向上させることが可能であることが判る。

なお、酸化剤として次亜塩素酸を用いて酸化還元電位（vs Ag/AgCl）を＋２０ｍＶに調整したこと以外は試験２と同様に行った試験についても、ｐＨを５．５以下に調整することで高い固液分離性が確認できた。

また、生ごみスラリーのメタン発酵残液（固形分濃度６．５重量％、ｐＨ７．８）及び豚糞尿のメタン発酵残液（固形分濃度４．８重量％、ｐＨ８．８）についても上記試験１〜３と同様の試験を行った。その結果、ｐＨ５．５以下において酸化還元電位（vs Ag/AgCl）を−１５ｍＶより貴側に制御することで高い固液分離性が発現されることが確認できた。ただし、豚糞尿原料の場合は発酵残液のアンモニア濃度が著しく高いため、酸の使用量が著しく多くなった。その使用量は、例えば搾乳牛糞尿の場合の５倍以上に達することがあった。そのため、酸使用量を低減する観点から豚糞尿の発酵残液に適用する場合には、まず充分なエアレーション処理により酸素の添加とアンモニア成分の除去を行い、その後酸を添加してｐＨを調整することが好ましい。

以下、実施例等を挙げて本発明についてより詳細に説明するが、本発明はこれらによってなんら制約されるものではない。

実施例１
水分９５重量％、固形分濃度（ＴＳ）５重量％、ｐＨ８．０、温度５０℃の発酵残液に硫酸を添加したとともにエアレーション処理を行い、ｐＨを５．０、酸化還元電位（vs Ag/AgCl）を−１０ｍＶ、温度４０℃に調整した。これを重力分離式固液分離装置を用い、平均滞留時間（分離器容量／流量）を１０分として固液分離したところ、固形分濃度１重量％の上層（液分）と、固形分濃度１０重量％の下層（固分）とに分離することができた。なお、上層を膜処理した後のＢＯＤは２０５ｍｇ／Ｌ、ＳＳは３０ｍｇ／Ｌであった。

比較例１
硫酸の添加（ｐＨ調整）を行わなかったこと以外は実施例１と同様に行った。その結果、固液分離装置で処理しても明瞭に二相に分離することができなかった。さらに、固液分離装置における平均滞留時間を２０分としても、固形分濃度〜４．５重量％の上層（液分）と、固形分濃度〜５．５重量％の下層（固分）とに分離するに過ぎず、固液分離が困難であった。

比較例２
エアレーション処理を行わなかったこと以外は実施例１と同様に行い、ｐＨを５．０、酸化還元電位（vs Ag/AgCl）を−８５ｍＶ、温度４０℃に調整した。これを重力分離式固液分離装置を用い、平均滞留時間を１０分として固液分離したところ、固形分濃度３重量％の上層（液分）と、固形分濃度７重量％の下層（固分）とに分離した。しかし、固液分離性が充分でないために上層の膜処理における逆洗頻度を実施例１の１０倍以上に保つ必要があり、安定した運転が困難であった。

実施例２
水分９５重量％、固形分濃度５重量％、ｐＨ８．０、温度５０℃の発酵残液に塩酸を添加するとともにエアレーション処理を行い、ｐＨを４．８、酸化還元電位（vs Ag/AgCl）を−５ｍＶ、温度４０℃に調整した。これを遠心分離式固液分離装置を用いて固液分離したところ、固形分濃度１重量％の上層（液分）と、固形分濃度１８重量％の下層（固分）とに分離することができた。
液分を三重効用方式の濃縮装置で濃縮したところ固形分濃度３０重量％の濃縮物を得ることができ、この濃縮物を固分と共にドラムドライヤー乾燥装置で乾燥することで固形分濃度９０重量％の乾燥肥料を調整することができた。

比較例３
エアレーション処理を行わなかったこと以外は実施例２と同様に行い、ｐＨを４．８、酸化還元電位（vs Ag/AgCl）を−９２ｍＶ、温度４０℃に調整した。これを遠心分離式固液分離装置を用いて固液分離したところ、固形分濃度３．５重量％の上層（液分）と、固形分濃度１５重量％の下層（固分）とに分離した。
液分を濃縮装置で乾燥したところ固形分濃度２５重量％の濃縮物となり、この濃縮物を固分と共に乾燥装置で乾燥して固形分濃度９０重量％の乾燥肥料を調整するには所要熱量が大きすぎ、実用的ではなかった。

実施例３
水分９５重量％、固形分濃度５重量％、ｐＨ８．０、温度５０℃の発酵残液に塩酸を添加するとともにエアレーション処理を行い、ｐＨを５．５、酸化還元電位（vs Ag/AgCl）を−１１ｍＶ、温度４０℃に調整した。これを遠心分離式固液分離装置を用いて固液分離して固分と液分とに分離した。液分は消泡剤で処理した後に三重効用方式濃縮装置で濃縮処理することで濃縮物とし、この濃縮物を固分と共にドラムドライヤー乾燥装置で乾燥することで固形分濃度９０重量％の乾燥肥料を調整することができた。

比較例４
ｐＨを５．７に調整したこと以外は実施例３と同様に行った。これを遠心分離式固液分離装置を用いて固液分離して固分と液分とに分離した。液分を消泡剤で処理したが発泡が激しく濃縮が困難であった。

実施例４
フミン質などの有機性固形分を０．８％含有し、酸化還元電位―１１０ｍＶvs Ag/AgCl、ｐＨ８．５の最終処分場浸出水について、実施例１の方法によって処理を行った。重力分離式固液分離装置後の、上澄固形物濃度は０．０５％、下層は２．５％であった。膜処理後の上層のＢＯＤは１６０ｍｇ／ｌ、ＳＳは２０ｍｇ／ｌであった。

本発明は有機性廃棄物をメタン発酵して得られる発酵残液およびその他の嫌気性有機化合物含有液の処理方法および処理システムとして利用できる。

システム全体の概略を示すブロック図である。

本発明に係る処理システムの説明に供する図面である。

三重効用方式の濃縮装置の説明に供する図面である。

他の実施形態に係る処理システムの説明に供する図面である。

符号の説明

１０発酵槽
２０調整槽
２１酸供給装置
２２ｐＨ測定器
２６酸化還元電位測定器
３０固液分離装置
４０濃縮装置
５０脱窒装置
６０乾燥装置
７０ペレット化装置
８０充填塔
９０ｐＨ調整槽

Claims

有機性廃棄物をメタン発酵して得られる発酵残液およびその他の嫌気性有機化合物含有液をｐＨ５．５以下に調整するとともに酸化剤と接触させる液処理工程を含む発酵残液およびその他の嫌気性有機化合物含有液の処理方法であって、
前記液処理工程における酸化剤との接触は、銀塩化銀電極を基準とした酸化還元電位において−１５ｍＶ〜５０ｍＶとなるように制御することを特徴とする、発酵残液およびその他の嫌気性有機化合物含有液の処理方法。
有機性廃棄物をメタン発酵して得られる発酵残液およびその他の嫌気性有機化合物含有液をｐＨ５．５以下に調整するとともに酸化剤と接触させる液処理工程と、
前記液処理工程における処理液を固液分離する固液分離工程と、を含む発酵残液およびその他の嫌気性有機化合物含有液の処理方法であって、
前記液処理工程における酸化剤との接触は、銀塩化銀電極を基準とした酸化還元電位において−１５ｍＶ〜５０ｍＶとなるように制御することを特徴とする、発酵残液およびその他の嫌気性有機化合物含有液の処理方法。
有機性廃棄物をメタン発酵して得られる発酵残液およびその他の嫌気性有機化合物含有液をｐＨ５．５以下に調整するとともに酸化剤と接触させる液処理工程と、
前記液処理工程における処理液を固液分離する固液分離工程と、
前記固液分離工程における液分を減圧濃縮する濃縮工程と、を含む発酵残液およびその他の嫌気性有機化合物含有液の処理方法であって、
前記液処理工程における酸化剤との接触は、銀塩化銀電極を基準とした酸化還元電位において−１５ｍＶ〜５０ｍＶとなるように制御することを特徴とする、発酵残液およびその他の嫌気性有機化合物含有液の処理方法。
有機性廃棄物をメタン発酵して得られる発酵残液およびその他の嫌気性有機化合物含有液をｐＨ５．５以下に調整するとともに、銀塩化銀電極を基準とした酸化還元電位において−１５ｍＶ〜５０ｍＶとなるように制御して酸化剤と接触させる調整槽を備えていることを特徴とする、発酵残液およびその他の嫌気性有機化合物含有液の処理システム。