JP5235643B2 - Method and apparatus for treating organic waste by combined methane fermentation - Google Patents

Method and apparatus for treating organic waste by combined methane fermentation Download PDF

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Description

本発明は、液体画分と固体画分を含有し、該液体画分は上向流嫌気性汚泥床法のメタン発酵菌の生育に必要な量の窒素源が含まれていない有機廃棄物を、効率的且つ簡便に処理するための方法及び装置に関する。   The present invention includes a liquid fraction and a solid fraction, and the liquid fraction contains organic waste that does not contain an amount of nitrogen source necessary for the growth of methane-fermenting bacteria in the upflow anaerobic sludge bed method. The present invention relates to a method and apparatus for efficient and simple processing.

従来、固形状及び溶解性有機物の両方を含有する廃棄物をメタン発酵処理することにより、メタンを回収しながら廃棄物中の有機物を分解する方法において、全量を従来型メタン発酵処理により処理すると、従来型メタン発酵に必要な滞留時間が２０〜３０日と長いため、巨大なメタン発酵槽が必要となるという課題があった。そこで、主として固形状有機物を含有する固形分と、主として溶解性有機物を含有する液状分に固液分離し、固形分は従来型メタン発酵により処理し、液状分は上向流嫌気性汚泥床法によるメタン発酵法（通称ＵＡＳＢ法）により処理する「複合メタン発酵法」が開発された（例えば、特許文献１）。   Conventionally, in a method of decomposing organic matter in waste while recovering methane by treating methane fermentation of waste containing both solid and soluble organic matter, the entire amount is treated by conventional methane fermentation treatment, Since the residence time required for conventional methane fermentation was as long as 20 to 30 days, there was a problem that a huge methane fermentation tank was required. Therefore, solid-liquid separation is carried out into a solid content mainly containing solid organic matter and a liquid content mainly containing soluble organic matter, the solid content is treated by conventional methane fermentation, and the liquid content is an upflow anaerobic sludge bed method. A “combined methane fermentation method” has been developed (for example, Patent Document 1), which is processed by a methane fermentation method (commonly known as UASB method).

ところが、複合メタン発酵法では、従来型メタン発酵処理による固形分の分解性能が不十分なため、全体として目標とする処理性能を得られない廃棄物が存在するという課題があることが明らかとなった。そのような廃棄物としては、例えば、固形分にはメタン発酵菌の生育に必要な量の窒素源が含まれるが、液状分には上向流嫌気性汚泥床法のメタン発酵菌の生育に必要な量の窒素源が含まれない有機廃棄物が挙げられる。   However, in the combined methane fermentation method, it is clear that there is a problem that there is waste that cannot achieve the target treatment performance as a whole because the decomposition performance of solids by conventional methane fermentation treatment is insufficient. It was. As such waste, for example, the solid content contains a nitrogen source in an amount necessary for the growth of the methane fermentation bacteria, but the liquid content is used for the growth of the methane fermentation bacteria in the upflow anaerobic sludge bed method. Organic waste that does not contain the required amount of nitrogen source.

このような課題に対し、固体画分の処理を従来型メタン発酵処理と７５〜９０℃の可溶化処理との組合せ処理とすることで、固形分の分解性能を向上させ、結果として全体の処理性能を向上させることが試みられた（例えば、特許文献２）。   In response to such a problem, the solid fraction treatment is a combination treatment of the conventional methane fermentation treatment and the solubilization treatment at 75 to 90 ° C., thereby improving the decomposition performance of the solid content, and as a result, the entire treatment Attempts have been made to improve performance (for example, Patent Document 2).

しかしながら、廃棄物の種類によっては、可溶化槽のアンモニア濃度が上昇し、微生物の活性が低下してしまうという課題があることが明らかとなった。また、廃棄物の種類によっては、液体画分に含まれる窒素分が不十分なため、ＵＡＳＢ法による液体画の処理が不十分になり、全体として目標とする処理性能を得られない廃棄物が存在するという課題があることもわかってきている。
特開２００３−３２６２３７号公報 特開２００５−１４４３６１号公報 However, depending on the type of waste, it has become clear that there is a problem that the ammonia concentration in the solubilization tank increases and the activity of the microorganisms decreases. In addition, depending on the type of waste, since the nitrogen content in the liquid fraction is insufficient, the processing of the liquid painting by the UASB method becomes insufficient, and there is waste that cannot achieve the target processing performance as a whole. It is also known that there is a problem that exists.
JP 2003-326237 A JP 2005-144361 A

本発明は、液体画分と固体画分を含有し、該液体画分は上向流嫌気性汚泥床法のメタン発酵菌の生育に必要な量の窒素源が含まれていない有機廃棄物を効率的且つ簡便に処理することができる処理方法及び処理装置を提供することを目的とする。   The present invention includes a liquid fraction and a solid fraction, and the liquid fraction contains organic waste that does not contain an amount of nitrogen source necessary for the growth of methane-fermenting bacteria in the upflow anaerobic sludge bed method. It is an object of the present invention to provide a processing method and a processing apparatus capable of processing efficiently and simply.

本発明者は、上記課題を解決すべく、鋭意検討を行ったところ、液体画分と固体画分を含有し、該液体画分は上向流嫌気性汚泥床法のメタン発酵菌の生育に必要な量の窒素源が含まれていない有機廃棄物の処理において、(1)有機廃棄物を固液分離して、固体画分と液体画分に分離する、(2)当該(1)で得られた固体画分をメタン発酵処理に供する、(3)当該(2)で得られたメタン発酵汚泥に対し、可溶化処理及びアンモニア除去処理を行う、及び(4)当該(1)で得られた液体画分と、当該(3)で除去されたアンモニアとを、上向流嫌気性汚泥床法によるメタン発酵処理に供することによって、当該(3)で除去されたアンモニアを当該(4)におけるメタン発酵処理における養分として活用することができ、結果として全体の処理性能を向上させることを見出した。本発明は、かかる知見に基づいて更に検討を重ねることによって完成したものである。   The present inventor has intensively studied to solve the above-mentioned problems, and includes a liquid fraction and a solid fraction, and the liquid fraction is used to grow methane-fermenting bacteria in an upflow anaerobic sludge bed method. In the treatment of organic waste that does not contain the necessary amount of nitrogen source, (1) the organic waste is separated into solid and liquid fractions, and (2) in (1) The obtained solid fraction is subjected to methane fermentation treatment, (3) the methane fermentation sludge obtained in (2) is subjected to solubilization treatment and ammonia removal treatment, and (4) obtained in (1) above. The liquid fraction obtained and the ammonia removed in the step (3) are subjected to a methane fermentation treatment by an upflow anaerobic sludge bed method to thereby remove the ammonia removed in the step (3). It was found that it can be used as a nutrient in methane fermentation treatment, and as a result, the overall treatment performance is improved. The present invention has been completed by further studies based on such knowledge.

即ち、本発明は、下記に掲げる処理方法及び装置である：
項１． 液体画分と固体画分を含有する有機廃棄物の処理方法であって、該有機廃棄物に含有される液体画分は上向流嫌気性汚泥床法のメタン発酵菌の生育に必要な量の窒素源が含まれていないものであり、下記工程を含むことを特徴とする、有機廃棄物の処理方法：
有機廃棄物を固液分離して、固体画分と液体画分に分離する第１工程、
第１工程で得られた固体画分をメタン発酵処理に供する第２工程、
第２工程で得られたメタン発酵汚泥に対し、可溶化処理及びアンモニア除去処理を行う第３工程、及び
第１工程で得られた液体画分と、第３工程で除去されたアンモニアとを、上向流嫌気性汚泥床法によるメタン発酵処理に供する第４工程。
項２． さらに、上記第３工程において、気相へ除去されたアンモニアを液相へ回収し、得られたアンモニア水を、第１工程で得られた液体画分とともに上記第４工程に供する、項１に記載の処理方法。
項３． さらに、上記第４工程において、第１工程で得られた液体画分と、第３工程で除去されたアンモニアとともに、第３工程で得られる可溶化処理物をも上向流嫌気性汚泥床法によるメタン発酵処理に供する、項１または２に記載の処理方法。
項４． 第３工程で得られる可溶化処理物の一部を、再度、第２工程におけるメタン発酵処理に供する、項１〜３のいずれかに記載の処理方法。
項５． 第２工程における可溶化処理が、７０〜９５℃の温度条件下での加熱処理である、項１〜４のいずれかに記載の処理方法。
項６． 液体画分と固体画分を含有し、該液体画分は上向流嫌気性汚泥床法のメタン発酵菌の生育に必要な量の窒素源が含まれていない有機廃棄物の処理装置であって、
有機廃棄物を固体画分と液体画分に分離する固液分離装置と、
固液分離装置により分離された固体画分に対してメタン発酵を行うメタン発酵槽と、
メタン発酵槽から排出されるメタン発酵汚泥を可溶化処理する可溶化槽と、
当該可溶化槽から回収したアンモニアを気相から液相へ移行させるアンモニア移行装置と、
固液分離装置から排出される液体画分とアンモニア除去装置から排出されるアンモニアに対して、上向流嫌気性汚泥床法によるメタン発酵を行う上向流メタン発酵処理槽と、
を備える、前記有機廃棄物の処理装置。 That is, this invention is the processing method and apparatus hung up below:
Item 1. A method for treating organic waste containing a liquid fraction and a solid fraction, wherein the liquid fraction contained in the organic waste is an amount necessary for growth of methane fermentation bacteria in an upflow anaerobic sludge bed method A method for treating organic waste, characterized in that it contains no nitrogen source and includes the following steps:
A first step of solid-liquid separation of organic waste into a solid fraction and a liquid fraction;
A second step of subjecting the solid fraction obtained in the first step to a methane fermentation treatment,
For the methane fermentation sludge obtained in the second step, the third step for solubilization treatment and ammonia removal treatment, and the liquid fraction obtained in the first step, and the ammonia removed in the third step, The 4th process used for the methane fermentation process by an upflow anaerobic sludge bed method.
Item 2. Further, in the third step, the ammonia removed to the gas phase is recovered to the liquid phase, and the obtained aqueous ammonia is supplied to the fourth step together with the liquid fraction obtained in the first step. The processing method described.
Item 3. Furthermore, in the fourth step, the solubilized product obtained in the third step together with the liquid fraction obtained in the first step and the ammonia removed in the third step is also used as an upflow anaerobic sludge bed method. The processing method of claim | item 1 or 2 with which it uses for the methane fermentation process by.
Item 4. Item 4. The treatment method according to any one of Items 1 to 3, wherein a part of the solubilized product obtained in the third step is again subjected to the methane fermentation treatment in the second step.
Item 5. Item 5. The treatment method according to any one of Items 1 to 4, wherein the solubilization treatment in the second step is a heat treatment under a temperature condition of 70 to 95 ° C.
Item 6. The liquid fraction contains a liquid fraction and a solid fraction, and the liquid fraction is an organic waste treatment apparatus that does not contain an amount of nitrogen source required for growth of methane-fermenting bacteria in the upflow anaerobic sludge bed method. And
A solid-liquid separator for separating organic waste into a solid fraction and a liquid fraction;
A methane fermentation tank for performing methane fermentation on the solid fraction separated by the solid-liquid separator,
A solubilization tank for solubilizing methane fermentation sludge discharged from the methane fermentation tank;
An ammonia transfer device for transferring the ammonia recovered from the solubilization tank from the gas phase to the liquid phase;
An upward flow methane fermentation treatment tank for performing methane fermentation by an upward flow anaerobic sludge bed method for the liquid fraction discharged from the solid-liquid separator and the ammonia discharged from the ammonia removal device;
An organic waste treatment apparatus comprising:

本発明の処理方法及び処理装置によれば、複合メタン発酵法における従来の問題点を解決し、液状分に含まれる窒素源が不十分な有機廃棄物でも、複合メタン発酵の利点を十分に活かして処理することが可能であり、結果として、極めて効率よく且つ簡便に有機廃棄物を処理することができる。   According to the treatment method and the treatment apparatus of the present invention, the conventional problems in the complex methane fermentation method are solved, and the advantages of the complex methane fermentation are fully exploited even with organic waste in which the nitrogen source contained in the liquid component is insufficient. As a result, organic waste can be treated extremely efficiently and simply.

I. 処理方法
本発明は、液体画分と固体画分を含有し、該液体画分は上向流嫌気性汚泥床法のメタン発酵菌の生育に必要な量の窒素源が含まれていない有機廃棄物（以下、単に「対象有機廃棄物」と表記することもある）を浄化処理する方法であって、当該有機廃棄物を固液分離して、固体画分と液体画分に分離する工程（第１工程）、第１工程で得られた固体画分をメタン発酵処理に供する工程（第２工程）、第２工程で得られたメタン発酵汚泥に対し、可溶化処理及びアンモニア除去処理を行う工程（第３工程）、及び第１工程で得られた液体画分と、第３工程で回収されたアンモニアを、上向流嫌気性汚泥床法によるメタン発酵処理に供する工程（第４工程）を含むことを特徴とする。 I. Treatment method The present invention contains a liquid fraction and a solid fraction, and the liquid fraction does not contain a nitrogen source in an amount necessary for the growth of the methane-fermenting bacteria of the upflow anaerobic sludge bed method. A method for purifying organic waste (hereinafter, simply referred to as “target organic waste”), which is separated into a solid fraction and a liquid fraction by solid-liquid separation. Step (first step), step of subjecting the solid fraction obtained in the first step to methane fermentation treatment (second step), solubilization treatment and ammonia removal treatment for methane fermentation sludge obtained in the second step Performing the methane fermentation treatment by the upward flow anaerobic sludge bed method (fourth step), the step of performing the step (third step), and the liquid fraction obtained in the first step and the ammonia recovered in the third step (fourth step) Process).

本発明において対象有機廃棄物とは、前述の通り「液体画分と固体画分を含有し、液体画分には上向流嫌気性汚泥床法のメタン発酵菌の生育に必要な量の窒素源が含まれない有機廃棄物」を指す。ここで、液体画分における「上向流嫌気性汚泥床法のメタン発酵菌の生育に必要な量の窒素源が含まれない」とは、窒素源の濃度が、液体画分１Ｌあたり、窒素原子に換算して４０ｍｇ−Ｎ程度以下、より具体的には０〜４０ｍｇ−Ｎ程度であることを指す。また、有機廃棄物に含まれる固体画分中の窒素源量は、特に制限されないが、メタン発酵菌の生育を可能にする量の窒素源が含まれていることが望ましい。このように固体画分において窒素源が含まれていることにより、第２工程のメタン発酵処理で窒素源を添加する必要がなく、更には、固体画分に含まれる窒素源を最終的にアンモニアとして回収して第４工程のメタン発酵処理において利用することが可能になる。ここで、固体画分における「メタン発酵菌の生育に必要な窒素源の量が含まれる」とは、固体物に含まれる窒素源量がメタン発酵菌の生育を可能にする範囲であればよく、具体的には、固体画分の乾燥重量１ｋｇ当たり、窒素源が１００ｍｇ−Ｎ程度以上、より具体的には１００〜２０００ｍｇ−Ｎ程度以上となる量が例示される。本発明において、対象有機廃棄物の具体例としては、ジュース製造工場、コーヒー製造工場、醤油・味噌工場、食品工場、製菓工場、乳製品工場、肉製品工場、あん工場、酒（日本酒、焼酎）工場、水産系製品工場などの各洗浄廃水などが挙げられ、特に、返品された商品と一緒に処理する場合に有効である。また窒素源を含まない工場に周辺工場等から窒素源を含む固形廃棄物を受け入れて処理するケースも考えられる。   In the present invention, the target organic waste is, as described above, “a liquid fraction and a solid fraction, and the liquid fraction contains an amount of nitrogen necessary for the growth of the methane-fermenting bacteria of the upflow anaerobic sludge bed method. "Organic waste without source". Here, in the liquid fraction, “the amount of nitrogen source necessary for growth of methane-fermenting bacteria in the upflow anaerobic sludge bed method is not included” means that the concentration of nitrogen source is nitrogen per liter of liquid fraction. In terms of atoms, it means about 40 mg-N or less, more specifically about 0 to 40 mg-N. Moreover, the amount of nitrogen source in the solid fraction contained in the organic waste is not particularly limited, but it is desirable that an amount of nitrogen source that enables growth of methane fermentation bacteria is included. Thus, since the nitrogen source is contained in the solid fraction, it is not necessary to add a nitrogen source in the methane fermentation treatment in the second step, and the nitrogen source contained in the solid fraction is finally converted to ammonia. And can be used in the methane fermentation process of the fourth step. Here, “the amount of nitrogen source necessary for the growth of methane fermentation bacteria is included” in the solid fraction may be within a range in which the amount of nitrogen source contained in the solid material allows growth of the methane fermentation bacteria. Specifically, the amount of the nitrogen source is about 100 mg-N or more, more specifically about 100 to 2000 mg-N or more per 1 kg of the dry weight of the solid fraction. In the present invention, specific examples of the target organic waste include juice factory, coffee factory, soy sauce / miso factory, food factory, confectionery factory, dairy factory, meat product factory, ann factory, sake (sake, shochu) Examples include washing wastewater from factories, fisheries product factories, etc., and are particularly effective when treated together with returned products. In addition, there may be a case where a solid waste containing a nitrogen source is received from a nearby factory or the like and processed at a factory that does not contain a nitrogen source.

以下、本発明の処理方法について、工程毎に詳説する。   Hereinafter, the processing method of the present invention will be described in detail for each step.

第１工程
本発明の処理方法では、まず、対象有機廃棄物を固液分離する工程に供する（第１工程）。固液分離方法としては、廃棄物の固液分離に従来使用されている方法を使用でき、例えばスクリーン分離、沈殿分離、膜分離、遠心分離等が挙げられる。 First Step In the treatment method of the present invention, first, the target organic waste is subjected to a solid-liquid separation step (first step). As the solid-liquid separation method, a method conventionally used for solid-liquid separation of waste can be used, and examples thereof include screen separation, precipitation separation, membrane separation, and centrifugal separation.

このように固液分離された固体画分は、後述するメタン発酵処理（第２工程）に供され、更に固液分離された液体画分は、後述する可溶化処理物及び回収されたアンモニアと混合されて向流嫌気性汚泥床法によるメタン発酵処理（第４工程）に供される。なお、第２工程に供される固体画分は、上記固液分離方法により分離された状態であればよく、必ずしも水分が完全に除去されておらず液状を呈するものであってもよい。   The solid fraction thus separated into solid and liquid is subjected to a methane fermentation treatment (second step) described later, and the liquid fraction further separated into solid and liquid is separated into a solubilized treatment product and recovered ammonia described later. It is mixed and used for the methane fermentation process (4th process) by a countercurrent anaerobic sludge bed method. The solid fraction used in the second step may be in the state separated by the above-described solid-liquid separation method, and the liquid may not be completely removed and may be in a liquid state.

第２工程
次いで、上記第１工程で得られた固体画分をメタン発酵処理に供する（第２工程）。即ち、本第２工程は、嫌気性雰囲気下で、上記第１工程で得られた固体画分に対してメタン発酵を行うことによって実施される。本第２工程のメタン発酵処理によって、上記第１工程で得られた固体画分中の有機物の内、メタン発酵菌により利用可能な有機物が、メタンと二酸化炭素に分解される。 Second Step Next, the solid fraction obtained in the first step is subjected to a methane fermentation treatment (second step). That is, this 2nd process is implemented by performing methane fermentation with respect to the solid fraction obtained at the said 1st process in anaerobic atmosphere. By the methane fermentation treatment in the second step, among the organic matter in the solid fraction obtained in the first step, the organic matter that can be used by the methane fermentation fungus is decomposed into methane and carbon dioxide.

本第２工程で実施されるメタン発酵処理において、嫌気性雰囲気の調製・維持は、二酸化炭素、窒素、アルゴン、水素、天然ガス、メタン、都市ガス等を用いて行うことができる。また、必要に応じて、硫化ナトリウムなどの酸素除去剤を使用してもよい。   In the methane fermentation process performed in the second step, the preparation / maintenance of the anaerobic atmosphere can be performed using carbon dioxide, nitrogen, argon, hydrogen, natural gas, methane, city gas, and the like. Moreover, you may use oxygen removal agents, such as sodium sulfide, as needed.

また、本第２工程におけるメタン発酵の温度条件は、用いるメタン発酵菌の種類に応じて広い温度範囲から適宜設定することができ、特に限定されるものではないが、一般には２０〜６０℃程度であればよく、例えば、３５℃程度のいわゆる中温でも、５５℃程度のいわゆる高温でもよい。   Moreover, the temperature conditions of the methane fermentation in the second step can be appropriately set from a wide temperature range depending on the type of methane fermentation bacteria to be used, and are not particularly limited, but generally about 20 to 60 ° C. For example, a so-called intermediate temperature of about 35 ° C. or a so-called high temperature of about 55 ° C. may be used.

本第２工程におけるメタン発酵の形式については、上記第１工程で得られた固体画分をメタン発酵できることを限度として特に制限されないが、例えば、回分式、連続式、固定床式等の形式が例示される。   The form of methane fermentation in the second step is not particularly limited as long as the solid fraction obtained in the first step can be methane-fermented. For example, a batch type, a continuous type, a fixed bed type, etc. Illustrated.

本第２工程におけるメタン発酵の処理時間としては、処理対象となる固体画分の量、使用するメタン発酵菌の種類、発酵温度、発酵形態等によって異なり、一律に規定することはできないが、通常１０〜３０日、好ましくは１０〜２０日、更に好ましくは１０〜１４日を挙げることができる。   The processing time of methane fermentation in the second step varies depending on the amount of the solid fraction to be processed, the type of methane fermentation bacteria used, the fermentation temperature, the fermentation form, etc., and cannot be defined uniformly. 10 to 30 days, preferably 10 to 20 days, and more preferably 10 to 14 days.

このようにメタン発酵処理を行うことによって、メタン発酵汚泥が得られる。得られたメタン発酵汚泥は、後述する第３工程の可溶化処理に供される。   Thus, methane fermentation sludge is obtained by performing a methane fermentation process. The obtained methane fermentation sludge is used for the solubilization process of the 3rd process mentioned later.

第３工程
次いで、上記第２工程で得られたメタン発酵汚泥に対し、可溶化処理及びアンモニア除去処理を行う（第３工程）。 Third Step Next, the methane fermentation sludge obtained in the second step is subjected to a solubilization treatment and an ammonia removal treatment (third step).

本第３工程の可溶化処理によって、上記第２工程で得られたメタン発酵汚泥に残存する有機物（即ち、メタン発酵により分解されなかった有機物）が、低分子化される。   By the solubilization treatment in the third step, the organic matter remaining in the methane fermentation sludge obtained in the second step (that is, the organic matter not decomposed by methane fermentation) is reduced in molecular weight.

本第３工程における可溶化処理としては、アンモニアを気相へ移行させやすい条件でメタン発酵汚泥に残存する有機物を低分子化できる限り、特に制限されず、廃棄物処理において従来採用されている可溶化処理を使用することができる。本第３工程における可溶化処理の具体例として、加熱処理、アルカリ処理、メタン発酵菌以外の微生物による分解処理、超音波処理等が例示される。これらの可溶化処理は、廃棄物処理において通常用いられている処理条件を採用すればよいが、その具体的条件の一例を以下に例示する。   The solubilization treatment in the third step is not particularly limited as long as the organic matter remaining in the methane fermentation sludge can be reduced in a condition that allows ammonia to be easily transferred to the gas phase, and may be conventionally used in waste treatment. A solubilization process can be used. Specific examples of the solubilization treatment in the third step include heat treatment, alkali treatment, decomposition treatment with microorganisms other than methane fermentation bacteria, and ultrasonic treatment. For these solubilization treatments, treatment conditions that are usually used in waste treatment may be adopted, and examples of specific conditions thereof will be exemplified below.

加熱処理の具体的条件としては、上記第２工程で得られたメタン発酵汚泥に対して、例えば６０℃以上、好ましくは７０〜９５℃程度、更に好ましくは７０〜８０℃程度の温度条件下で、例えば１〜９６時間、好ましくは１２〜７２時間、更に好ましくは２４〜４８時間処理する方法が挙げられる。本加熱処理において、加熱温度の維持には、重油、都市ガス、電力等をエネルギー源として利用してもよいが、上記第２工程及び後述する第４工程で発生するメタンガスを用いて、熱と電力を得るコジェネレーション手段（ガスエンジン、燃料電池等）により得られる排熱を利用することが望ましい。なお、加熱処理の際、加熱温度、加熱時間、及び可溶化槽からメタン発酵槽への返送量等を適宜調整することで、固形物の可溶化力が高い微生物、例えばThermotoga属細菌を優占的に増殖させることにより、より高い可溶化効率を得ることができる。Thermotoga属細菌量の測定は、Real Time PCR法により測定することができる。   As specific conditions for the heat treatment, for example, 60 ° C. or higher, preferably about 70 to 95 ° C., more preferably about 70 to 80 ° C. with respect to the methane fermentation sludge obtained in the second step. For example, the method of processing for 1 to 96 hours, Preferably it is 12 to 72 hours, More preferably, it is 24 to 48 hours. In this heat treatment, heavy oil, city gas, electric power, etc. may be used as an energy source for maintaining the heating temperature. However, using the methane gas generated in the second step and the fourth step described later, heat and It is desirable to use exhaust heat obtained by cogeneration means (gas engine, fuel cell, etc.) for obtaining electric power. During the heat treatment, by appropriately adjusting the heating temperature, the heating time, the return amount from the solubilization tank to the methane fermentation tank, etc., microorganisms with high solid solubilizing power, for example, Thermotoga bacteria are dominant. Higher solubilization efficiency can be obtained. The amount of Thermotoga bacteria can be measured by the Real Time PCR method.

アルカリ処理の具体的条件としては、上記第２工程で得られたメタン発酵汚泥に対して、例えば、ｐＨ９〜１４、好ましくは１０〜１２の条件下で、１日程度以下、好ましくは１時間程度処理する方法が挙げられる。   Specific conditions for the alkali treatment are, for example, about 9 days or less, preferably about 1 hour under the conditions of pH 9 to 14, preferably 10 to 12, with respect to the methane fermentation sludge obtained in the second step. The method of processing is mentioned.

これらの可溶化処理の中でも、簡便性、及び残存する有機物の可溶化率（低分子化率）を高めるという観点から、加熱処理が好ましい。   Among these solubilization treatments, heat treatment is preferable from the viewpoint of simplicity and increasing the solubilization rate (low molecularization rate) of the remaining organic matter.

また、本第３工程においては、さらに有機廃棄物に含まれているアンモニア及び生物学的処理汚泥による分解で生じたアンモニアの回収を実施する。このアンモニア除去処理は、上記可溶化処理と同時に行ってもよいし、可溶化処理後に行ってもよい。   Moreover, in this 3rd process, the ammonia which generate | occur | produced by the decomposition | disassembly by the ammonia contained in organic waste and biological treatment sludge is implemented. This ammonia removal treatment may be performed simultaneously with the solubilization treatment or after the solubilization treatment.

上記可溶化処理では、６０℃以上の温度条件が採用されるため、有機性廃棄物に含まれているアンモニア及び生物学的処理汚泥の作用によって生じたアンモニアが格段に揮発され易くなっている（Journal of Hazardous Materials 37 (1994)191-206）。そのため、当該可溶化処理において、該処理雰囲気内に気体を吹き込み、アンモニアストリッピング法によりアンモニアを揮発させて回収することが可能である。このように、アンモニアを回収することにより、可溶化された有機性廃棄物からアンモニアを気相へ除去でき、これをメタン発酵に供する場合には、アンモニアによるメタン発酵への悪影響を回避することが可能になる。   In the above-mentioned solubilization treatment, a temperature condition of 60 ° C. or higher is adopted, so ammonia contained in organic waste and ammonia generated by the action of biological treatment sludge are remarkably easily volatilized ( Journal of Hazardous Materials 37 (1994) 191-206). For this reason, in the solubilization treatment, it is possible to blow gas into the treatment atmosphere and volatilize and recover ammonia by the ammonia stripping method. Thus, by recovering ammonia, ammonia can be removed from the solubilized organic waste into the gas phase, and when this is subjected to methane fermentation, the adverse effects of ammonia on methane fermentation can be avoided. It becomes possible.

さらに、本発明の処理方法は、上記第３工程で気相へ除去されたアンモニアを液相へ回収する工程を含んでいてもよい。アンモニアを液相に回収するには、具体的には、アンモニアを含む気相を冷却する方法、アンモニアを含む気相を液体と接触させてアンモニアを液相に移行させる方法等が例示される。   Furthermore, the treatment method of the present invention may include a step of recovering the ammonia removed to the gas phase in the third step to a liquid phase. Specific examples of recovering ammonia in a liquid phase include a method of cooling a gas phase containing ammonia and a method of bringing ammonia into a liquid phase by bringing the gas phase containing ammonia into contact with a liquid.

このように第３工程を実施することによって、可溶化処理物とアンモニアが得られる。斯くして得られた可溶化処理物は、有機物濃度が減じられている。それ故、得られた可溶化処理物の有機物濃度が、環境に悪影響を及ぼさない程度であれば、下水道や河川に放流してもよい。また、得られた可溶化処理物に含まれる有機物濃度をより低減させるために、後述する上向流嫌気性汚泥床法によるメタン発酵処理（第４工程）に供してもよい。得られた可溶化処理物を第４工程に供する場合、当該可溶化処理物に固形分がほとんど含まれていなければ、そのまま上記第１工程で得られた液体分と共に、後述する上向流嫌気性汚泥床法によるメタン発酵処理に供することができる。また、得られた可溶化処理物を第４工程に供する場合、該可溶化処理物に固形分が残存していれば、当該可溶化処理物を固液分離して、得られた液体分を記第１工程で得られた液体分と共に、後述する上向流嫌気性汚泥床法によるメタン発酵処理に供することができる。なお、固液分離により得られた固形分は、埋め立て、焼却などによっては外部処分することができる。   By carrying out the third step in this way, a solubilized product and ammonia are obtained. The solubilized product thus obtained has a reduced organic concentration. Therefore, as long as the organic matter concentration of the obtained solubilized processed product does not adversely affect the environment, it may be discharged into sewers or rivers. Moreover, in order to reduce the organic substance density | concentration contained in the obtained solubilization processed material, you may use for the methane fermentation process (4th process) by the upward flow anaerobic sludge bed method mentioned later. When the obtained solubilized processed product is used in the fourth step, if the solubilized processed product contains almost no solid content, the liquid component obtained in the first step as it is together with the upward flow anaerobic described later. It can be used for methane fermentation treatment by the activated sludge bed method. In addition, when the obtained solubilized product is subjected to the fourth step, if the solid content remains in the solubilized product, the solubilized product is separated into solid and liquid, It can use for the methane fermentation process by the upward flow anaerobic sludge bed method mentioned later with the liquid part obtained at the 1st process. In addition, solid content obtained by solid-liquid separation can be disposed of externally by landfill, incineration, or the like.

また、得られた可溶化処理物の一部を、再度上記第２工程に供してもよく、これによって有機物の残存量の一層の低減化を図ることができる。   A part of the solubilized product obtained may be subjected again to the second step, whereby the remaining amount of organic matter can be further reduced.

一方、回収されたアンモニアは、窒素源として、後述の上向流嫌気性汚泥床法によるメタン発酵処理（第４工程）に供される。   On the other hand, the recovered ammonia is used as a nitrogen source for a methane fermentation treatment (fourth step) by the upward flow anaerobic sludge bed method described later.

第４工程
次いで、上記第１工程で得られた液体画分と、上記第３工程で除去／回収されたアンモニアと、必要に応じて上記第３工程で得られ可溶化処理物とを、上向流嫌気性汚泥床法によるメタン発酵処理に供する（第４工程）。本第４工程のメタン発酵処理によって、上記第１工程で得られた液体画分に含まれる有機物と、アンモニアを養分とするメタン発酵によってメタンと二酸化炭素に分解され、最終的に排出される排水の有機物濃度を下水道放流が可能な程度にまで低減させることができる。また、本第４工程において、上記第３工程で得られ可溶化処理物についても処理する場合、当該可溶化処理物中の有機物も、メタンと二酸化炭素に分解することができる。 Fourth Step Next, the liquid fraction obtained in the first step, the ammonia removed / recovered in the third step, and the solubilized product obtained in the third step, if necessary, The methane fermentation treatment is performed by a counter-current anaerobic sludge bed method (fourth step). Wastewater that is decomposed into methane and carbon dioxide by methane fermentation using organic matter contained in the liquid fraction obtained in the first step and ammonia as a nutrient and finally discharged by the methane fermentation treatment of the fourth step The organic matter concentration can be reduced to such an extent that sewerage can be discharged. In the fourth step, when the solubilized product obtained in the third step is also treated, the organic matter in the solubilized product can be decomposed into methane and carbon dioxide.

本第４工程において、上向流嫌気性汚泥床法によるメタン発酵処理に供される混合液は、上記第１工程で得られた液体画分と、上記第３工程で除去／回収されたアンモニアと、必要に応じて上記第３工程で得られた可溶化処理物とを混合したものであればよいが、更に、他の排水や水道水等が混合されていてもよい。本第４工程において、上記第３工程で除去／回収されたアンモニアと第１工程で得られた液体画分との混合比、更に上記第３工程で得られ可溶化処理物についても処理する場合には当該可溶化処理物の混合比などについては、特に制限されず、それぞれの発生量に応じて適宜決定する。   In the fourth step, the liquid mixture used in the methane fermentation treatment by the upward flow anaerobic sludge bed method is the liquid fraction obtained in the first step and the ammonia removed / recovered in the third step. And what is necessary is just to mix the solubilization processed material obtained at the said 3rd process as needed, Furthermore, other waste_water | drain, tap water, etc. may be mixed. In the fourth step, the mixture ratio of the ammonia removed / recovered in the third step and the liquid fraction obtained in the first step, and the solubilized product obtained in the third step are also treated. The mixing ratio of the solubilized product is not particularly limited, and is appropriately determined according to the amount generated.

本第４工程において、上向流嫌気性汚泥床法によるメタン発酵処理は、排水処理において従来採用されている方法に従って実施される。上向流嫌気性汚泥床法によるメタン発酵処理の具体例として、メタン発酵菌を含むグラニュール汚泥を投入し、処理対象物（上記第１工程で得られた液体画分と、上記第３工程で除去／回収されたアンモニアと、必要に応じて上記第３工程で得られた可溶化処理物）の混合液を、滞留時間が１〜２４時間、好ましくは４〜８時間となるように通水させる方法が例示される。また、上向流嫌気性汚泥床法によるメタン発酵処理における温度条件についても、グラニュール汚泥に含まれるメタン発酵菌の種類に応じて広い温度範囲から適宜設定することができ、特に限定されるものではないが、一般には２０〜６０℃程度であればよく、例えば、３０〜３５℃程度のいわゆる中温でも、５０〜５５℃程度のいわゆる高温でもよい。   In this 4th process, the methane fermentation process by an upflow anaerobic sludge bed method is implemented according to the method conventionally employ | adopted in waste water treatment. As a specific example of the methane fermentation treatment by the upflow anaerobic sludge bed method, granular sludge containing methane fermentation bacteria is introduced, and the object to be treated (the liquid fraction obtained in the first step and the third step). The mixed solution of ammonia removed / recovered in step 3 and, if necessary, the solubilized product obtained in the third step) is passed so that the residence time is 1 to 24 hours, preferably 4 to 8 hours. The method of making it water is illustrated. In addition, the temperature conditions in the methane fermentation treatment by the upward flow anaerobic sludge bed method can be appropriately set from a wide temperature range depending on the type of methane fermentation bacteria contained in the granular sludge, and are particularly limited. However, in general, it may be about 20 to 60 ° C., for example, a so-called intermediate temperature of about 30 to 35 ° C. or a so-called high temperature of about 50 to 55 ° C. may be used.

このようにして処理された後に排出される排水は、有機物濃度が低減され、下水道放流が可能であり、環境に悪影響を及ぼさない程度に浄化されている。   The wastewater discharged after being treated in this way has a reduced organic matter concentration, can be discharged into the sewer, and is purified to such an extent that it does not adversely affect the environment.

II. 処理装置
本発明は、さらに、上記処理方法を実施するための有機廃棄物の処理装置をも提供する。 II. Processing Apparatus The present invention further provides an organic waste processing apparatus for carrying out the above processing method.

本発明の処理装置は、有機廃棄物１を固体画分と液体画分に分離する固液分離装置２と、固液分離装置２により分離された固体画分に対してメタン発酵処理を行うメタン発酵処理槽５と、メタン発酵処理槽５で得られたメタン発酵汚泥に対して可溶化処理を行うと共にアンモニアを気相へ移行させる機能を備えた可溶化槽７と、可溶化槽から回収したアンモニアを気相から液相へ移行させるアンモニア移行装置１１と、固液分離装置２により分離された液体画分とアンモニア移行装置１１から排出されるアンモニアとを上向流嫌気性汚泥床法によるメタン発酵処理する上向流メタン発酵処理槽１３とを備えることを特徴とする。更に、本発明の処理装置では、上向流メタン発酵処理槽１３は、可溶化槽７から排出される可溶化処理物についても、固液分離装置２により分離された液体画分とアンモニア移行装置１１から排出されるアンモニアと共に、上向流嫌気性汚泥床法によるメタン発酵処理を行い得るように構成されていてもよい。本発明の処理装置の一実施形態を図１に示す。   The treatment apparatus of the present invention includes a solid-liquid separation device 2 that separates the organic waste 1 into a solid fraction and a liquid fraction, and methane that performs a methane fermentation treatment on the solid fraction separated by the solid-liquid separation device 2. It recovered from the solubilization tank 7 and the solubilization tank 7 which had the function to perform a solubilization process with respect to the fermentation treatment tank 5 and the methane fermentation sludge obtained in the methane fermentation treatment tank 5 and to transfer ammonia to a gaseous phase. Ammonia transfer device 11 for transferring ammonia from the gas phase to the liquid phase, and the liquid fraction separated by solid-liquid separation device 2 and the ammonia discharged from ammonia transfer device 11 are methane by an upflow anaerobic sludge bed method. An upward flow methane fermentation treatment tank 13 for fermentation treatment is provided. Further, in the treatment apparatus of the present invention, the upward flow methane fermentation treatment tank 13 is also configured to treat the solubilized product discharged from the solubilization tank 7 with the liquid fraction separated by the solid-liquid separation device 2 and the ammonia transfer device. The methane fermentation treatment by the upward flow anaerobic sludge bed method may be performed together with the ammonia discharged from 11. One embodiment of the processing apparatus of the present invention is shown in FIG.

固液分離装置２は、有機廃棄物１が供給され、固液分離された固体画分と液体画分をそれぞれ排出可能であるように構成されている。また、本発明の処理装置において、固液分離装置２から固液分離された固体画分と液体画分が各々メタン発酵槽５と上向流メタン発酵処理槽１３に搬送可能にするために、固液分離装置２で固液分離された固体画分をメタン発酵槽５に供給する供給手段４と、固液分離装置２で固液分離された液体画分を上向流メタン発酵処理槽１３に供給する液体画分供給手段３を備えていればよい。   The solid-liquid separation device 2 is configured such that the organic waste 1 is supplied and the solid fraction and the liquid fraction separated from each other can be discharged. In the treatment apparatus of the present invention, in order to enable the solid fraction and the liquid fraction separated from the solid-liquid separation apparatus 2 to be conveyed to the methane fermentation tank 5 and the upward flow methane fermentation treatment tank 13, respectively. Supply means 4 for supplying the solid fraction separated by the solid-liquid separation device 2 to the methane fermentation tank 5, and an upward flow methane fermentation treatment tank 13 for the liquid fraction separated by the solid-liquid separation device 2 It suffices to have liquid fraction supply means 3 for supplying to the liquid.

メタン発酵槽５は、固体画分供給手段４によって有機廃棄物の固体画分が供給され、当該固体画分のメタン発酵が可能であり、メタン発酵処理後に生じるメタン発酵汚泥を排出可能であるように構成されている。また、本発明の処理装置において、メタン発酵汚泥を可溶化槽７に搬送可能にするために、メタン発酵槽５から排出されるメタン発酵汚泥を可溶化槽７に供給する供給手段６を備えていればよい。   The methane fermentation tank 5 is supplied with a solid fraction of organic waste by the solid fraction supply means 4, can perform methane fermentation of the solid fraction, and can discharge methane fermentation sludge generated after the methane fermentation treatment. It is configured. Further, in the treatment apparatus of the present invention, a supply means 6 for supplying the methane fermentation sludge discharged from the methane fermentation tank 5 to the solubilization tank 7 is provided so that the methane fermentation sludge can be conveyed to the solubilization tank 7. Just do it.

可溶化槽７は、メタン発酵汚泥供給手段６によってメタン発酵汚泥が供給され、当該メタン発酵汚泥の可溶化処理が可能であり、可溶化処理後に生じる可溶化処理物を排出可能であるように構成されている。さらに可溶化槽７はアンモニア除去手段を備えている（図１には示さず）。また、本発明の処理装置において、可溶化処理物を上向流メタン発酵処理槽１３に搬送可能にするために、可溶化槽７から排出される可溶化処理物を上向流メタン発酵処理槽１３に供給する可溶化処理物供給手段９を備えていればよい。また、本発明の処理装置は、可溶化槽７から回収された気相のアンモニアをアンモニア移行装置１１に供給する気相アンモニア供給手段１０を備えている。更に、本発明の処理装置において、可溶化槽７から排出される可溶化処理物の一部をメタン発酵槽５に返送するための可溶化処理物返送手段８を備えていてもよく、これによって、可溶化処理物の一部を再度メタン発酵処理に供することができ、有機物の分解効率を向上せしめることが可能になる。   The solubilization tank 7 is configured so that the methane fermentation sludge is supplied by the methane fermentation sludge supply means 6 so that the methane fermentation sludge can be solubilized and the solubilized product generated after the solubilization can be discharged. Has been. Further, the solubilization tank 7 is provided with an ammonia removing means (not shown in FIG. 1). In the treatment apparatus of the present invention, the solubilized product discharged from the solubilization tank 7 is used as the upward flow methane fermentation treatment tank so that the solubilized treatment product can be conveyed to the upward flow methane fermentation treatment tank 13. What is necessary is just to have the solubilized processed material supply means 9 supplied to 13. In addition, the treatment apparatus of the present invention is provided with gas phase ammonia supply means 10 for supplying gas phase ammonia recovered from the solubilization tank 7 to the ammonia transfer device 11. Furthermore, in the processing apparatus of this invention, you may provide the solubilized processed material return means 8 for returning a part of the solubilized processed material discharged | emitted from the solubilization tank 7 to the methane fermentation tank 5, thereby. A part of the solubilized product can be subjected to the methane fermentation treatment again, and the decomposition efficiency of the organic matter can be improved.

アンモニア移行装置１１には、気相アンモニア供給手段１０によって可溶化槽から回収されたアンモニアが供給される。アンモニア移行装置１１は気相のアンモニアを液相に移行させる手段を備える。液相のアンモニアは、液相アンモニア供給手段１２によって、固液分離装置２で固液分離された液体画分を上向流メタン発酵処理槽１３に供給する液体画分供給手段３に合流し、上向流メタン発酵処理槽１３に供給される。   Ammonia recovered from the solubilization tank by the gas phase ammonia supply means 10 is supplied to the ammonia transfer device 11. The ammonia transfer device 11 includes means for transferring gas phase ammonia to the liquid phase. The liquid phase ammonia is joined by the liquid phase ammonia supply means 12 to the liquid fraction supply means 3 that supplies the liquid fraction separated by the solid-liquid separation device 2 to the upward flow methane fermentation treatment tank 13, It is supplied to the upward flow methane fermentation treatment tank 13.

上向流メタン発酵処理槽１３には、液体画分供給手段３によって固液分離装置２で固液分離された液体画分とアンモニア移行装置から排出される液相のアンモニアとの混合液が供給され、さらに必要に応じて可溶化処理物供給手段９によって上向流メタン発酵処理槽１３から可溶化処理物が供給される。また、必要に応じて、上向流メタン発酵処理槽１３から可溶化処理物を後述する処理物貯留槽１５に供給するための可溶化処理物供給手段９'を備えていてもよい。上向流メタン発酵処理槽１３は、これらの供給物の上向流嫌気性汚泥床法によるメタン発酵処理が可能であり、メタン発酵処理後に生じる排水を排出可能であるように構成されている。上向流メタン発酵処理槽１３から排出されるメタン発酵処理物は、メタン発酵処理物供給手段１４によって最終処理物を一時的に貯留する処理物貯留槽１５に送り、その後処理物貯留槽１５に備えられた排出手段１６により下水道に放流してもよい。   The upward flow methane fermentation treatment tank 13 is supplied with a liquid mixture of the liquid fraction solid-liquid separated by the solid-liquid separation device 2 by the liquid fraction supply means 3 and the liquid phase ammonia discharged from the ammonia transfer device. Further, if necessary, the solubilized processed product is supplied from the upward flow methane fermentation processing tank 13 by the solubilized processed product supplying means 9. Moreover, you may provide the solubilized processed material supply means 9 'for supplying the solubilized processed material from the upward flow methane fermentation processing tank 13 to the processed material storage tank 15 mentioned later as needed. The upward flow methane fermentation treatment tank 13 is configured so that methane fermentation treatment by the upward flow anaerobic sludge bed method of these supplies can be performed and waste water generated after the methane fermentation treatment can be discharged. The methane fermentation processed product discharged from the upward flow methane fermentation processing tank 13 is sent to the processed product storage tank 15 where the final processed product is temporarily stored by the methane fermentation processed product supply means 14, and then to the processed product storage tank 15. You may discharge to a sewer by the discharge means 16 with which it was equipped.

以下、実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明は本実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example is given and this invention is demonstrated, this invention is not limited to a present Example.

＜生ゴミの作製＞
以下の材料をそれぞれ５mm角に切り、各材料をよく攪拌し、これを模擬生ゴミとした。 <Production of garbage>
Each of the following materials was cut into 5 mm squares, each material was thoroughly stirred, and this was used as simulated garbage.

・果実類 リンゴ 2.5%
オレンジ（皮） 7.5%
バナナ（皮） 10%
・野菜類 キャベツ 10%
ジャガイモ 10%
ニンジン 10%
大根 10%
白菜 10%
・肉 挽肉 2.5%
・魚介類 魚 3.5%
骨 1.5%
・卵類 卵 2.5%
・残飯類 米飯 10%
パン 2.5%
麺類 7.5%
模擬生ゴミの組成の単位「％」は重量％を示す。 ・ Fruits Apple 2.5%
Orange (skin) 7.5%
Banana (skin) 10%
・ Vegetable cabbage 10%
Potato 10%
Carrot 10%
Radish 10%
Chinese cabbage 10%
・ Meat minced meat 2.5%
・ Seafood Fish 3.5%
Bone 1.5%
・ Eggs Egg 2.5%
・ Remaining rice 10%
Bread 2.5%
Noodles 7.5%
The unit “%” of the composition of the simulated raw garbage indicates weight%.

参考例１
上記生ごみ１ｋｇ／日を滞留時間２０日間、温度５５℃のメタン発酵槽（嫌気）と滞留時間１日、温度８０℃の可溶化槽とを有する処理システムで処理し、前記可溶化槽で、アンモニアストリッピング法によってアンモニアを液相から気相へ移行させる操作を行ったところ、アンモニア回収量は０．７５ｇ／日であった。 Reference example 1
The above garbage 1 kg / day is treated with a treatment system having a methane fermentation tank (anaerobic) with a residence time of 20 days and a temperature of 55 ° C. and a solubilization tank with a residence time of 1 day and a temperature of 80 ° C., When the operation of transferring ammonia from the liquid phase to the gas phase by the ammonia stripping method was performed, the ammonia recovery amount was 0.75 g / day.

参考比較例１
上記生ごみ１ｋｇ／日を滞留時間２０日間、温度５５℃のメタン発酵槽（嫌気）で処理し、別途温度５５℃の槽でアンモニアを液相から気相へ移行させる操作を行ったところ、アンモニア回収量は０．０７５ｇ／日であった。 Reference Comparative Example 1
When the above garbage 1 kg / day was treated in a methane fermentation tank (anaerobic) at a temperature of 55 ° C. for a residence time of 20 days, and an operation of transferring ammonia from the liquid phase to the gas phase in a separate tank at a temperature of 55 ° C. was performed. The recovered amount was 0.075 g / day.

参考例１と参考比較例１の比較から、温度８０℃の槽でアンモニアを液相から気相へ移行させる操作を行うことにより、５５℃で同様の操作を行う場合と比較して約１０倍量のアンモニアが回収できることが明らかとなった。   From the comparison between Reference Example 1 and Reference Comparative Example 1, by performing an operation of transferring ammonia from a liquid phase to a gas phase in a tank at a temperature of 80 ° C., the operation is approximately 10 times as compared with the case of performing the same operation at 55 ° C. It became clear that an amount of ammonia could be recovered.

実施例１
１．メタン発酵及び可溶化
４０Ｌ容のメタン発酵槽（嫌気、５５℃）に、上記生ゴミ１Ｌ／日を投入してメタン発酵を行った。メタン発酵槽内部からメタン発酵汚泥２Ｌ／日抜き取り、２Ｌ容の可溶化槽に投入し、８０℃で加熱して可溶化処理を行った。その後、可溶化槽から１Ｌ／日抜き取って、下記の上向流メタン発酵に供するため、ＵＡＳＢ（上向流嫌気性スラッジブランケット）装置に投入し、さらに１Ｌ／日をメタン発酵槽に戻した。 Example 1
1. Methane fermentation and solubilization Methane fermentation was performed by introducing 1 L / day of the above garbage into a 40 L methane fermentation tank (anaerobic, 55 ° C.). 2 L / day of methane fermentation sludge was extracted from the inside of the methane fermentation tank, put into a 2 L solubilization tank, and heated at 80 ° C. for solubilization treatment. Thereafter, 1 L / day was extracted from the solubilization tank and placed in a UASB (upstream anaerobic sludge blanket) device for use in the following upward flow methane fermentation, and 1 L / day was returned to the methane fermentation tank.

これらのメタン発酵処理（嫌気、５５℃）と可溶化処理（８０℃条件下での加熱）は連続的に実施した。   These methane fermentation treatments (anaerobic, 55 ° C.) and solubilization treatments (heating under 80 ° C. conditions) were carried out continuously.

２．アンモニア回収
上記可溶化槽において生成したアンモニアを、アンモニアストリッピング法により回収し、回収したアンモニア含有ガスを、１５℃の冷却水で約２０℃にまで冷却した。その後、気液分離器によってアンモニア水とアンモニア含有ガスに分離し、それぞれを気液向流式スクラバーによって、アンモニア水（約２００ｍＬ／日）とアンモニアが除去されたガスに分けることにより、アンモニア水を得た。 2. Ammonia recovery Ammonia generated in the solubilization tank was recovered by an ammonia stripping method, and the recovered ammonia-containing gas was cooled to about 20 ° C. with 15 ° C. cooling water. After that, it is separated into ammonia water and ammonia-containing gas by a gas-liquid separator, and each is divided into ammonia water (about 200 mL / day) and gas from which ammonia has been removed by a gas-liquid countercurrent scrubber. Obtained.

３．上向流メタン発酵（高速メタン発酵）
上記１で得られた可溶化処理物１Ｌと、５０，０００ｍｇ／Ｌの酢酸ナトリウム溶液４Ｌと、上記２で得られたアンモニア水２００ｍL（アンモニア ０．７５ｇ含有）とを混合して、槽体積１．４ＬのＵＡＳＢ（上向流嫌気性スラッジブランケット）装置（３５℃）を用いて、上向流嫌気性汚泥床法によるメタン発酵処理を行った。 3. Upstream methane fermentation (fast methane fermentation)
1 L of the solubilized product obtained in 1 above, 4 L of a 50,000 mg / L sodium acetate solution, and 200 mL of aqueous ammonia (containing 0.75 g of ammonia) obtained in 2 above were mixed to obtain a tank volume of 1 Using a 4 L UASB (upflow anaerobic sludge blanket) apparatus (35 ° C.), methane fermentation treatment was performed by an upflow anaerobic sludge bed method.

その結果、ＵＡＳＢ装置から排出される処理後の酢酸ナトリウム濃度は６，０００ｍｇ／Ｌとなっていた。   As a result, the concentration of sodium acetate after treatment discharged from the UASB apparatus was 6,000 mg / L.

比較例１
５０，０００ｍｇ／Ｌの酢酸ナトリウム溶液４Ｌを液体画分として、これらと参考比較例１で得られたアンモニア水７０ｍL（アンモニア ０．０７５ｇ含有；参考比較例１におけるアンモニア回収量１日分に相当）とを混合して、槽体積１．４ＬのＵＡＳＢ（上向流嫌気性スラッジブランケット）装置（３５℃）を用いて、上向流嫌気性汚泥床法によるメタン発酵処理を行った。 Comparative Example 1
Using 4 L of a 50,000 mg / L sodium acetate solution as a liquid fraction, 70 mL of ammonia water obtained in these and Reference Comparative Example 1 (containing 0.075 g of ammonia; equivalent to the amount of ammonia recovered in Reference Comparative Example 1 for 1 day) And methane fermentation by an upflow anaerobic sludge bed method was performed using a UASB (upstream anaerobic sludge blanket) apparatus (35 ° C.) having a tank volume of 1.4 L.

その結果、ＵＡＳＢ装置から排出される処理後の酢酸ナトリウム濃度は４１，５００ｍｇ／Ｌとなっていた。   As a result, the concentration of sodium acetate after treatment discharged from the UASB apparatus was 41,500 mg / L.

この結果から、高温可溶化処理を実施しないと、アンモニアの回収量が減り、有機物分解の効率が下がることがわかった。すなわち、本発明の処理方法によれば、１０倍量のアンモニアを添加して処理することができるため、有機物の分解速度が大幅に改善することが明らかとなった。   From this result, it was found that unless high-temperature solubilization treatment was performed, the amount of ammonia recovered was reduced and the efficiency of organic matter decomposition was reduced. That is, according to the treatment method of the present invention, it was clarified that the decomposition rate of the organic matter can be greatly improved because it can be treated by adding 10 times the amount of ammonia.

以上のように、固形物をメタン発酵処理しながら８０℃の槽からアンモニアを回収し、それを、窒素源を含まない有機物含有溶液に添加してメタン発酵処理することで、有機物含有溶液のメタン発酵速度が大幅に向上することが示された。   As described above, ammonia is recovered from an 80 ° C. tank while solid matter is subjected to methane fermentation treatment, and added to an organic matter-containing solution that does not contain a nitrogen source and subjected to methane fermentation treatment. It was shown that the fermentation rate was greatly improved.

本発明の概要を示すフローシートである。It is a flow sheet which shows the outline of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 有機廃棄物
2 固液分離装置
3 液体画分供給手段
4 固体画分供給手段
5 メタン発酵槽
6 メタン発酵汚泥供給手段
7 可溶化槽
8 可溶化処理物返送手段
9 可溶化処理物供給手段
9’ 可溶化処理物供給手段
10 気相アンモニア供給手段
11 アンモニア移行装置
12 液相アンモニア供給手段
13 上向流メタン発酵処理槽
14 メタン発酵処理物供給手段
15 処理物貯留槽
16 排出手段 1 Organic waste
2 Solid-liquid separator
3 Liquid fraction supply means
4 Solid fraction supply means
5 Methane fermentation tank
6 Methane fermentation sludge supply means
7 Solubilization tank
8 Means for returning solubilized product
9 Means for supplying solubilized products
9 'Means for supplying solubilized product
10 Gas phase ammonia supply means
11 Ammonia transfer device
12 Liquid phase ammonia supply means
13 Upflow methane fermentation tank
14 Methane fermentation processed material supply means
15 Waste storage tank
16 Discharge means

Claims (6)

液体画分と固体画分を含有する有機廃棄物の処理方法であって、該有機廃棄物に含有される液体画分は上向流嫌気性汚泥床法のメタン発酵菌の生育に必要な量の窒素源が含まれていないものであり、下記工程を含むことを特徴とする、有機廃棄物の処理方法：
有機廃棄物を固液分離して、固体画分と液体画分に分離する第１工程、
第１工程で得られた固体画分をメタン発酵処理に供する第２工程、
第２工程で得られたメタン発酵汚泥に対し、可溶化処理及びアンモニア除去処理を行い、気相へ除去されたアンモニアを液相へ回収してアンモニア水を得る第３工程、及び
第１工程で得られた液体画分と、第３工程で得られたアンモニア水とを、上向流嫌気性汚泥床法によるメタン発酵処理に供する第４工程。 A method for treating organic waste containing a liquid fraction and a solid fraction, wherein the liquid fraction contained in the organic waste is an amount necessary for growth of methane fermentation bacteria in an upflow anaerobic sludge bed method A method for treating organic waste, characterized in that it contains no nitrogen source and includes the following steps:
A first step of solid-liquid separation of organic waste into a solid fraction and a liquid fraction;
A second step of subjecting the solid fraction obtained in the first step to a methane fermentation treatment,
To methane fermentation sludge obtained in the second step, the solubilizing and have rows ammonia removal process, the third step to recover the ammonia has been removed into the gas phase to the liquid phase to obtain aqueous ammonia, and the first step The 4th process which uses for the methane fermentation process by an upflow anaerobic sludge bed method with the liquid fraction obtained by above, and the ammonia water obtained at the 3rd process. 液体画分と固体画分を含有する有機廃棄物の処理方法であって、該有機廃棄物に含有される液体画分は上向流嫌気性汚泥床法のメタン発酵菌の生育に必要な量の窒素源が含まれていないものであり、下記工程を含むことを特徴とする、有機廃棄物の処理方法：
有機廃棄物を固液分離して、固体画分と液体画分に分離する第１工程、
第１工程で得られた固体画分をメタン発酵処理に供する第２工程、
第２工程で得られたメタン発酵汚泥に対し、可溶化処理及びアンモニア除去処理を行う第３工程、及び
第１工程で得られた液体画分、第３工程で除去されたアンモニア、及び第３工程で得られた可溶化処理物を上向流嫌気性汚泥床法によるメタン発酵処理に供する第４工程。 A method for treating organic waste containing a liquid fraction and a solid fraction, wherein the liquid fraction contained in the organic waste is an amount necessary for growth of methane fermentation bacteria in an upflow anaerobic sludge bed method A method for treating organic waste, characterized in that it contains no nitrogen source and includes the following steps:
A first step of solid-liquid separation of organic waste into a solid fraction and a liquid fraction;
A second step of subjecting the solid fraction obtained in the first step to a methane fermentation treatment,
To methane fermentation sludge obtained in the second step, third step, and the resulting liquid fraction in a first step performing a solubilizing treatment and ammonia removal process, ammonia is removed in the third step, and the A fourth step in which the solubilized product obtained in the three steps is subjected to a methane fermentation treatment by an upflow anaerobic sludge bed method. 第３工程で得られる可溶化処理物の一部を、再度、第２工程におけるメタン発酵処理に供する、請求項１又は２に記載の処理方法。 The processing method according to claim 1 or 2 , wherein a part of the solubilized product obtained in the third step is subjected again to the methane fermentation treatment in the second step. 第３工程における可溶化処理が、７０〜９５℃の温度条件下での加熱処理である、請求項１〜３のいずれかに記載の処理方法。 The treatment method according to any one of claims 1 to 3 , wherein the solubilization treatment in the third step is a heat treatment under a temperature condition of 70 to 95 ° C. 液体画分と固体画分を含有し、該液体画分は上向流嫌気性汚泥床法のメタン発酵菌の生育に必要な量の窒素源が含まれていない有機廃棄物の処理装置であって、
有機廃棄物を固体画分と液体画分に分離する固液分離装置と、
固液分離装置により分離された固体画分に対してメタン発酵を行うメタン発酵槽と、
メタン発酵槽から排出されるメタン発酵汚泥を可溶化処理する可溶化槽と、
当該可溶化槽から回収したアンモニアを気相から液相へ移行させるアンモニア移行装置と、
固液分離装置から排出される液体画分とアンモニア移行装置から排出される液相のアンモニアに対して、上向流嫌気性汚泥床法によるメタン発酵を行う上向流メタン発酵処理槽と、
を備える、前記有機廃棄物の処理装置。 The liquid fraction contains a liquid fraction and a solid fraction, and the liquid fraction is an organic waste treatment apparatus that does not contain an amount of nitrogen source required for growth of methane-fermenting bacteria in the upflow anaerobic sludge bed method. And
A solid-liquid separator for separating organic waste into a solid fraction and a liquid fraction;
A methane fermentation tank for performing methane fermentation on the solid fraction separated by the solid-liquid separator,
A solubilization tank for solubilizing methane fermentation sludge discharged from the methane fermentation tank;
An ammonia transfer device for transferring the ammonia recovered from the solubilization tank from the gas phase to the liquid phase;
An upflow methane fermentation treatment tank that performs methane fermentation by an upflow anaerobic sludge bed method for the liquid fraction discharged from the solid-liquid separator and the liquid phase ammonia discharged from the ammonia transfer device;
An organic waste treatment apparatus comprising: 液体画分と固体画分を含有し、該液体画分は上向流嫌気性汚泥床法のメタン発酵菌の生育に必要な量の窒素源が含まれていない有機廃棄物の処理装置であって、
有機廃棄物を固体画分と液体画分に分離する固液分離装置と、
固液分離装置により分離された固体画分に対してメタン発酵を行うメタン発酵槽と、
メタン発酵槽から排出されるメタン発酵汚泥を可溶化処理する可溶化槽と、
固液分離装置から排出される液体画分、可溶化槽に備えられたアンモニア除去手段から排出されるアンモニア、及び可溶化槽で処理された可溶化処理物に対して、上向流嫌気性汚泥床法によるメタン発酵を行う上向流メタン発酵処理槽と、
を備える、前記有機廃棄物の処理装置。 The liquid fraction contains a liquid fraction and a solid fraction, and the liquid fraction is an organic waste treatment apparatus that does not contain an amount of nitrogen source required for growth of methane-fermenting bacteria in the upflow anaerobic sludge bed method. And
A solid-liquid separator for separating organic waste into a solid fraction and a liquid fraction;
A methane fermentation tank for performing methane fermentation on the solid fraction separated by the solid-liquid separator,
A solubilization tank for solubilizing methane fermentation sludge discharged from the methane fermentation tank;
Upflow anaerobic sludge for the liquid fraction discharged from the solid-liquid separator, the ammonia discharged from the ammonia removing means provided in the solubilization tank, and the solubilized product treated in the solubilization tank An upflow methane fermentation treatment tank for methane fermentation by the floor method;
An organic waste treatment apparatus comprising:
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