廃棄物処理方法
【課題】 メタン発酵にて得たメタンガスを有効利用可能で、有機性汚水および有機廃棄物を効率よく容易に処理できる廃棄物処理方法を提供する。
【解決手段】 除渣した屎尿汚水を生物処理手段４に流入させ、除渣した浄化槽汚水を屎渣分離手段３に流入させる。屎渣分離手段３で固液分離した原液を生物処理手段４に流入させ屎尿汚水とともに生物学的硝化脱窒処理する。余剰汚泥を除去し無機凝集剤を添加し凝集汚泥を除去し処理水を得、余剰汚泥および凝集汚泥は屎渣分離手段３に返送する。固形状の廃棄物を解破砕し、屎渣分離手段３からの固形分と混合し、メタン発酵処理する。メタン発酵処理後にマグネシウム化合物をｐＨ７．５以上のアルカリ性側の雰囲気で燐総量に対してマグネシウムが１モル以下で添加する。第２の固液分離手段21にて固液分離後、濾液を屎渣分離手段３に返送し、肥効成分の反応した燐酸マグネシウムアンモニウムを回収する。
【解決手段】 除渣した屎尿汚水を生物処理手段４に流入させ、除渣した浄化槽汚水を屎渣分離手段３に流入させる。屎渣分離手段３で固液分離した原液を生物処理手段４に流入させ屎尿汚水とともに生物学的硝化脱窒処理する。余剰汚泥を除去し無機凝集剤を添加し凝集汚泥を除去し処理水を得、余剰汚泥および凝集汚泥は屎渣分離手段３に返送する。固形状の廃棄物を解破砕し、屎渣分離手段３からの固形分と混合し、メタン発酵処理する。メタン発酵処理後にマグネシウム化合物をｐＨ７．５以上のアルカリ性側の雰囲気で燐総量に対してマグネシウムが１モル以下で添加する。第２の固液分離手段21にて固液分離後、濾液を屎渣分離手段３に返送し、肥効成分の反応した燐酸マグネシウムアンモニウムを回収する。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、メタン発酵処理する際に生じるエネルギーを利用可能な液状の有機性汚水および固形状の有機性廃棄物を処理する廃棄物処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、屎尿や浄化槽汚泥などの屎尿系汚水、家畜糞尿、農水産や食品の加工排水などの液状の有機性汚水を生物学的硝化脱窒処理し、固液分離した汚泥を生ゴミや厨芥などの有機性廃棄物を含有する固形状の廃棄物とともに嫌気性のメタン発酵処理して液状分を有機性汚水とともに生物学的硝化脱窒処理し、メタン発酵処理にて生じるメタンガスを発電などに用いて処理エネルギーに利用するとともに廃熱を利用してメタン発酵を進行させ、液状の有機性汚水および廃棄物を総合的に処理する廃棄物処理方法が知られている。
【０００３】ところで、生ゴミなどの固形状の廃棄物は、メタン発酵にて容易に分解される炭水化物が主成分であるが、炭素／窒素比が３０とメタン発酵処理の最適比である２０に比して窒素分が少ない。一方、屎尿系汚水などの液状の有機性汚水の生物学的硝化脱窒処理後の汚泥は、炭素／窒素比が５と窒素が多く、蛋白質や脂肪分なども多いため、固形状の廃棄物としてメタン発酵処理したのでは良好に処理できない。そこで、上記従来の廃棄物処理方法は、メタン発酵処理前にあらかじめ生物学的硝化脱窒処理後の汚泥と固形状の廃棄物とをあわせて、良好な炭素／窒素比で炭水化物、蛋白質および脂肪分の割合も良好な状態でメタン発酵処理の効率性を図っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、屎尿系汚水などの液状の有機性汚水は、一般に窒素化合物や燐化合物を多く含み、ＣＯＤおよびＢＯＤに起因する有機物も多く含有されているため、上記従来の廃棄物処理方法では、生物学的硝化脱窒処理後に汚泥を分離した分離水には、生物学的硝化脱窒処理では処理できずにＣＯＤに起因する難分解溶解性有機物や燐化合物などの汚染物質が残存することから、凝集剤を用いて凝集処理したり、膜分離したり、活性炭を用いて吸着処理するなどの高度処理により、窒素化合物や燐化合物、ＣＯＤおよびＢＯＤに起因する有機物を除去する必要がある。
【０００５】そして、膜分離や活性炭にて吸着処理する場合には、残存する汚染物質が多いため、処理の負荷が大きくなり、活性炭や膜の保守管理が煩雑となる。
【０００６】一方、例えば特開昭５９−４９８９６号公報や特開昭５６−１２９０８４号公報、特開昭５７−１０３９３号公報に記載のように、凝集剤としてマグネシウム化合物を用いて肥料となる肥効成分の燐酸マグネシウムアンモニウム（Ｍｇ（ＮＨ4 ）ＰＯ4 ）を生成させて分離した後に生物学的硝化脱窒処理を行い、凝集剤にて汚泥を凝集分離し、活性炭にて吸着処理したり膜分離するなどの構成が知られている。さらに、特開平２−１２７０００号公報に記載のように、マグネシウム化合物を添加して燐酸マグネシウムアンモニウム（Ｍｇ（ＮＨ4 ）ＰＯ4 ）を生成分離した後に塩化第二鉄を添加して凝集処理を行う構成も知られている。
【０００７】しかしながら、これら特開昭５９−４９８９６号公報、特開昭５６−１２９０８４号公報、特開昭５７−１０３９３号公報および特開平２−１２７０００号公報などに記載の従来の構成では、燐化合物の低減は図れるが、生物学的硝化脱窒処理では処理しきれない難分解溶解性の有機物はマグネシウム系凝集剤では十分に凝集分離できず、後段の活性炭処理や膜分離処理の負荷が大きくなり、活性炭や膜の保守管理が煩雑となる。また、生物学的硝化脱窒処理により、窒素化合物が極めて低い値に低減できることから、マグネシウム化合物を添加しても燐酸マグネシウムアンモニウム（Ｍｇ（ＮＨ4 ）ＰＯ4 ）の生成量は低く、十分な燐化合物の除去ができない。このため、実質的には特開平２−１２７０００号公報に記載のように後段の塩化第二鉄の添加による凝集により燐化合物および難分解溶解性の有機物を除去したり、活性炭や膜により処理することとなり、効率よく安価な処理コストで高度処理しにくい。さらに、ＣＯＤに起因する難分解溶解性有機物とともに燐化合物の凝集処理に一般的に利用される塩化第二鉄にて燐を凝集させた凝集汚泥の一部を生物学的硝化脱窒反応槽に返送させた場合、脱窒処理の際の嫌気性雰囲気により凝集した燐酸鉄が還元されて再び燐が溶出してしまい、処理系内で燐が濃縮していくおそれがある。
【０００８】一方、従来、生ゴミや農水産廃棄物、汚泥などの固形状の有機性廃棄物を処理する廃棄物処理装置としては、例えば特開平６−７１２９７号公報に記載のように、合成樹脂フィルムやプラスチック、発泡スチロールなどの生物の分解が極めて困難な夾雑物を含むため、破袋・除袋などの解破砕した後に夾雑物をあらかじめ除去してメタン発酵処理し、マグネシウム化合物、アンモニウム化合物および燐酸化合物などを適宜添加して燐酸マグネシウムアンモニウム（Ｍｇ（ＮＨ4 ）ＰＯ4 ）を生成分離して、燐酸化合物や窒素化合物を低減する構成が知られている。
【０００９】しかしながら、マグネシウム化合物、アンモニウム化合物および燐酸化合物などは本来除去する成分であり、有機性廃棄物の組成が変動する場合には、これらの添加量が変動し、逆にマグネシウム分、アンモニウム分、燐分が増大するおそれがあるため、添加量の制御が煩雑となる。また、解破砕にて除去される夾雑物には微生物にて分解可能な有機物が付着するため、夾雑物を処理する際に悪臭を発生し不衛生であるとともに、外観が悪く、周囲環境を悪化する。
【００１０】上述したように、従来の液状の屎尿系汚水の処理では、生物学的処理では処理しきれない有機物や燐化合物を高度に処理するための凝集処理や活性炭処理、膜処理などの負荷の低減が図りにくく、効率よく安価で容易に高度な浄化処理が困難である。また、従来の固形状の有機性廃棄物の処理では、窒素化合物および燐化合物双方の高度な除去が困難で、効率よく安価で容易に高度な浄化処理が困難である。
【００１１】本発明は、上記問題点に鑑み、有機性汚水および有機廃棄物を効率よく容易に処理できる廃棄物処理方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の廃棄物処理方法は、液状の有機性汚水を生物学的硝化脱窒処理した後、汚泥と処理水とに固液分離するとともに、生物分解可能な固形状の有機性廃棄物と前記汚泥とをメタン発酵処理して得られた発酵処理物を固液分離して分離水を有機性汚水とともに生物学的硝化脱窒処理する廃棄物処理方法において、前記発酵処理物にマグネシウム化合物を前記発酵処理物中に含有する燐総量のモル比に対してマグネシウムのモル比が１以下で添加し、このマグネシウム化合物が添加された前記発酵処理物を固液分離するものである。そして、液状の有機性汚水を生物学的硝化脱窒処理した後、汚泥と処理水とに固液分離するとともに、生物分解可能な固形状の有機性廃棄物と汚泥とをメタン発酵処理して得られた発酵処理物にマグネシウム化合物を発酵処理物中に含有する燐総量のモル比に対してマグネシウムのモル比が１以下となるように添加し、このマグネシウム化合物が添加された発酵処理物を固液分離し、得られた分離水を有機性汚水とともに生物学的硝化脱窒処理するため、マグネシウム化合物の添加にて難溶性の燐酸マグネシウムアンモニウムを生成させて固液分離除去するので、マグネシウム化合物が発酵処理物中に残留して、後工程でマグネシウム化合物の析出によるスケールの生成が防止され、長期間安定して処理する。なお、マグネシウムのモル比が１より多くなると、マグネシウムイオンが発酵処理物中に残留して後工程でマグネシウム化合物の析出によりスケールが生成して、処理系内の各部位で閉塞などを生じ、保守管理が煩雑となるため、発酵処理物中に含有する燐総量のモル比に対してマグネシウムのモル比が１以下となるようにマグネシウム化合物を添加する。
【００１３】請求項２記載の廃棄物処理方法は、請求項１記載の廃棄物処理方法において、マグネシウム化合物の添加の際、ｐＨを７．５以上のアルカリ性側に制御するものである。そして、マグネシウム化合物の添加の際、ｐＨを７．５以上のアルカリ性側に制御するため、マグネシウム化合物の添加にて難溶性の燐酸マグネシウムアンモニウムが効率よく析出生成され、効率よく燐化合物が除去される。なお、ｐＨが７．５より酸性側の雰囲気では、燐酸マグネシウムアンモニウムの溶解度積が増大して効率よく燐酸マグネシウムアンモニウムが析出生成されなくなるため、ｐＨを７．５以上のアルカリ性側に制御する。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の廃棄物処理方法の実施の一形態の構成を図１を参照して説明する。
【００１５】図１において、１は第１の屎渣除去手段で、この第１の屎渣除去手段１は、例えば目幅寸法が約１mmのスクリーンやスクリュウプレスなどを多段に組み合わされて構成され、有機性汚水である屎尿中に混入する夾雑物を除去する。また、２は第２の屎渣除去手段で、この第２の屎渣除去手段２は、第１の屎渣除去手段１と同様に構成され、有機性汚水である浄化槽汚泥中に混入する屎渣や夾雑物を除去する。なお、除去された屎渣や夾雑物は、ペレット状に成形して固形燃料化や建材などに処理したり、焼却処分する。
【００１６】そして、第２の屎渣除去手段２には、屎渣分離手段３が接続されている。この屎渣分離手段３は、第２の屎渣除去手段２にて浄化槽汚泥から屎渣および夾雑物が除去された浄化槽汚水が流入可能となっている。
【００１７】また、第１の屎渣除去手段１には、屎尿から夾雑物が除去された屎尿汚水を生物学的硝化脱窒反応にて生物浄化処理する生物処理手段４が接続されている。なお、この生物処理手段４は、１槽にて硝化脱窒反応を生じさせる構成や、脱窒処理する槽と硝化処理する槽の２槽にて構成したり、さらに曝気手段を有し好気性微生物にて好気性微生物処理する槽を付加した構成などとしてもよい。
【００１８】そして、生物処理手段４には、生物学的硝化脱窒処理した後の生物処理液を固液分離する第１の固液分離手段５が接続されている。この第１の固液分離手段５は、生物処理液をスクリーンや膜などによる濾過分離や沈降分離処理などにて余剰汚泥を分離する第１の汚泥分離手段６と、この第１の汚泥分離手段６にて分離された分離水に例えば塩化第二鉄などの無機系凝集剤を添加して凝集処理する第１の凝集手段７と、この第１の凝集手段７にて凝集処理した凝集処理液をスクリーンや膜などによる濾過分離や沈降分離処理などにて凝集汚泥を分離する第２の汚泥分離手段８とが直列に接続されて構成されている。
【００１９】また、第１の固液分離手段５には、分離した汚泥を屎渣分離手段３に返送する汚泥返送手段９が接続され、この汚泥返送手段９を介して屎渣分離手段３に返送され汚泥、すなわち第１の汚泥分離手段６にて分離した余剰の汚泥や第２の汚泥分離手段８にて分離した凝集汚泥は、屎渣分離手段３で浄化槽汚水と合流される。そして、この屎渣分離手段３では、第２の屎渣除去手段２にて分離除去されずに残留する屎渣および夾雑物と合わせて汚泥と原液とに分離し、原液を生物処理手段４に流入させ、生物処理手段４にて夾雑物が除去された屎尿汚水とともに原液が生物学的硝化脱窒処理される。
【００２０】一方、11はゴミ前処理手段で、このゴミ前処理手段11は、生ゴミや農水産廃棄物などの生物分解可能な有機性廃棄物を含む廃棄物を解破砕である破袋および破砕する破砕装置と、この破砕装置にて廃棄物が破砕された破砕物から洗浄しつつ磁気選別する金属除去装置とにて構成されている。
【００２１】また、ゴミ前処理手段11には、混合手段12が接続されている。この混合手段12には、屎渣分離手段３にて分離された屎渣、夾雑物および汚泥が搬送されて混合手段12に投入する屎渣搬送手段13が接続されている。そして、この混合手段12は、屎渣搬送手段13にて搬送された屎渣および夾雑物と前処理手段からの解破砕された廃棄物とを、水分を添加しつつ適宜、例えば約５５℃に加温して攪拌混合し混合物を調製する。なお、水分の添加および加温に際してはスチームを用いるとよい。スチームを用いることにより、水を添加して別途加熱手段にて加熱する必要がなく、効率よく加温・攪拌混合が行える。
【００２２】そして、混合手段12には、調製された混合物をメタン発酵処理するメタン発酵手段14が接続されている。このメタン発酵手段14は、加温例えば５５℃で適宜攪拌してメタン菌などにて有機性物質をメタン発酵処理する。そして、このメタン発酵手段14には、発生するメタンガスを回収する図示しないメタンガス回収手段が設けられている。なお、この回収したメタンガスは、発電などに利用し、有機性汚水の屎尿系汚水および有機性廃棄物の処理の際の運転エネルギーとして利用する。
【００２３】また、メタン発酵手段14には、反応処理手段15が接続されている。この反応処理手段15は、混合物がメタン発酵処理されて得られた発酵処理物が流入される反応槽16と、発酵処理物のｐＨを測定するｐＨ測定手段17およびこのｐＨ測定手段17の測定結果に基づきアルカリなどのｐＨ調整剤を適宜投入して所定のｐＨに調整するｐＨ制御装置18を備えたｐＨ調整手段19と、発酵処理物に塩化マグネシウムなどのマグネシウム化合物の反応剤を適宜添加するＭｇ添加手段20とを備えている。そして、ｐＨ調整手段19は、発酵処理物のｐＨが７．５以上のアルカリ性側、好ましくは８．０以上のアルカリ性側の雰囲気となるように調整する。また、Ｍｇ添加手段20は、発酵処理物中に含有される燐総量のモル比に対してマグネシウムのモル比が１以下となるようにマグネシウム化合物を添加する。
【００２４】さらに、反応処理手段15には、マグネシウム化合物が添加された発酵処理物を、スクリーンや膜などによる濾過分離や沈降分離処理、遠心分離処理などの各種固液分離方法にて固液分離する第２の固液分離手段21が接続されている。そして、この第２の固液分離手段21にて分離された濾液は、濾液返送手段22にて屎渣分離手段３に返送され、固形分はペレット状に成形して固形燃料化や建材などに処理したり、焼却処分する。
【００２５】次に、上記実施の一形態の動作について説明する。
【００２６】まず、屎尿を第１の屎渣除去手段１に流入させ、固形状の屎渣と液状の屎尿汚水とに分離し、屎尿汚水を生物処理手段４に流入させる。
【００２７】一方、浄化槽汚泥を第２の屎渣除去手段２に流入させ、固形状の屎渣と液状の浄化槽汚水とに分離し、浄化槽汚水を屎渣分離手段３に流入させる。そして、この屎渣分離手段３にて固液分離した原液を生物処理手段４に流入させ、生物処理手段４にて屎尿汚水とともに原液を生物学的硝化脱窒処理し、屎尿汚水および原液中に混入するＢＯＤに寄与する有機物、窒素化合物および燐化合物の一部が処理される。
【００２８】この後、生物学的硝化脱窒処理した後の生物処理液を第１の固液分離手段５を構成する第１の汚泥分離手段６に流入させ、スクリーンや膜などによる濾過分離や沈降分離処理などにて余剰汚泥と分離水とに分離する。そして、余剰汚泥は屎渣分離手段３に返送され、分離水は第１の固液分離手段５の第１の凝集手段７に流入される。
【００２９】次に、第１の凝集手段７に流入された分離水は、例えば塩化第二鉄などの無機系凝集剤が添加され、分離水中の残留するＢＯＤに寄与する有機物や窒素化合物の他にＣＯＤに寄与する有機物や燐化合物が凝集処理される。この後、凝集処理された凝集処理液は第１の固液分離手段５の第２の汚泥分離手段８に流入され、スクリーンや膜などによる濾過分離や沈降分離処理などの各種固液分離方法により凝集汚泥と処理水とに固液分離する。そして、凝集汚泥は屎渣分離手段３に返送され、処理水は系外に放流される。なお、凝集汚泥を屎渣分離手段３に返送することにより、残留する無機凝集剤の凝集作用によりさらに凝集が生じる。
【００３０】一方、生ゴミや農水産廃棄物、汚泥などの生物分解可能な有機性廃棄物を含む固形状の廃棄物をゴミ前処理手段11の破砕装置に投入して解破砕し、この解破砕された破砕物を金属除去装置にて洗浄しつつ磁気選別して金属を除去する。
【００３１】そして、磁気選別後の破砕された廃棄物の破砕物を混合手段12に投入するとともに、屎渣搬送手段13を介して屎渣分離手段３にて分離した屎渣、夾雑物および汚泥を投入する。この後、例えばスチームを用いて約５５℃に加温しつつ廃棄物の破砕物と屎渣、夾雑物および汚泥とを攪拌混合して混合物を調製する。この廃棄物の破砕物と屎渣、夾雑物および汚泥との攪拌混合により、屎渣、夾雑物および汚泥に付着する有機物などは粘性が低下してスチームの結露にて生じる温水中に可溶化する。この後、所定時間の攪拌混合により調製された混合物をメタン発酵手段14に流入させ、例えば５５℃で適宜攪拌してメタン菌などにて有機性物質をメタン発酵処理する。なお、メタン発酵処理により発生するメタンガスはメタンガス回収手段にて回収し、発電などに利用し、屎尿径汚水および有機性廃棄物の処理の際の運転エネルギーとして利用する。
【００３２】次に、混合物をメタン発酵手段14にてメタン発酵処理した発酵処理物を反応処理手段15の反応槽16に流入させる。そして、Ｍｇ添加手段20にて発酵処理物に塩化マグネシウムなどのマグネシウム化合物の反応剤を適宜添加、例えば発酵処理物中の燐総量に対してマグネシウムが１モル以下となるように添加する。さらに、ｐＨ調整手段19のｐＨ測定手段17にて発酵処理物のｐＨを測定するとともに、ｐＨ調整手段19のｐＨ制御装置18にて例えば水酸化ナトリウムなどのｐＨ調整剤を適宜投入して所定のｐＨ、例えば７．５以上好ましくは８．０以上のアルカリ雰囲気に調整する。このマグネシウム化合物の添加により、発酵処理物中の窒素化合物であるアンモニウムイオン、燐化合物である燐酸イオンと反応して難溶性の燐酸マグネシウムアンモニウム（Ｍｇ（ＮＨ4 ）ＰＯ4 ）を生成させる。
【００３３】この後、第２の固液分離手段21により、マグネシウム化合物が添加された発酵処理物を、スクリーンや膜などによる濾過分離や沈降分離処理、遠心分離処理などの各種固液分離方法にて濾液と固形分とに固液分離する。そして、濾液は濾液返送手段22にて屎渣分離手段３に返送して浄化槽汚水と第１の汚泥分離手段６および第２の汚泥分離手段８にて分離された余剰汚泥および凝集汚泥と合流され、固形分は固形分はペレット状に成形して固形燃料化や建材などにするＲＤＦ処理したり、焼却処分する。なお、上述したように第２の汚泥分離手段８にて分離された凝集汚泥は、第１の凝集手段で添加された無機凝集剤の凝集作用が残存するため、再び凝集処理して固液分離処理され、原液は生物処理手段４に流入して生物学的硝化脱窒処理され、屎渣、夾雑物および汚泥の固形分は混合手段12に返送される。
【００３４】ところで、液状の有機性汚水である屎尿系汚水と固形状の有機性廃棄物や汚泥などの廃棄物とを別々に処理する場合において、それぞれの処理工程においてマグネシウム化合物を添加して燐を除去すると、特に屎尿系汚水に多くみられるＣＯＤに起因する難分解溶解性有機物が除去できなくなるため、屎尿系汚水の処理の際に塩化第二鉄などの無機凝集剤を添加して難分解溶解性有機物とともに燐を除去する必要が生じる。しかしながら、塩化第二鉄により凝集させて得られる汚泥は、植物の肥料となる成分である肥効成分としてのアンモニウムやマグネシウムを含有していない。このため、上記実施の形態のように、一旦分離した屎渣や夾雑物とともにアンモニウムが混入された廃棄物中に特に多くみられる燐を別途マグネシウム化合物を添加することにより、燐酸マグネシウムアンモニウムとして肥効成分を含んだ汚泥として回収でき、効率よく処理できる。
【００３５】また、上記実施の形態では、液状の屎尿系汚水と固形状の廃棄物とを総合的に処理するためにメタン発酵処理後に固液分離した濾液が循環する状態となる。そして、燐酸マグネシウムアンモニウムは、難溶性であるが約５２０ml／リットルの溶解度を示し、各イオンでの濃度ではＭｇ＝５１．５mg／リットル、ＰＯ4 −Ｐ＝６５．７mg／リットル、ＮＨ4 −Ｎ＝２９．７mg／リットルとなるので、循環する濾液中に溶解する燐酸マグネシウムアンモニウムが過飽和となる。また、各イオンの塩は、共存塩類のイオン強度が増大すると溶解度も増大する傾向にあるため、液状の屎尿系汚水の処理や固形状の廃棄物の処理の際に塩類濃度も高く廃棄物は全固形物（ＴＳ）濃度が１０％程度であることから、Ｍｇ、ＰＯ4 およびＮＨ4 の各イオンの塩の溶解度もかなり高くなると思われる。
【００３６】このため、燐酸マグネシウムアンモニウムの溶解度を下げるためには、他のイオン濃度を上げＭｇ、ＰＯ4 およびＮＨ4 の各イオンの塩のイオン濃度を下げる必要がある。そして、屎尿系汚水や廃棄物では燐酸イオン濃度が一定していないので、燐酸イオン濃度を低濃度で安定させるためにはマグネシウム化合物を添加する発酵処理物中の最大燐酸濃度に対するモル等量より多くのマグネシウム量となるようにマグネシウム化合物を添加することとなり、第２の固液分離手段21により固液分離された濾液中にはマグネシウムイオンが残留することとなる。
【００３７】しかしながら、濾液を返送して屎尿系汚水と合流させ生物学的硝化脱窒処理する上記実施の形態では、濾液中にマグネシウムイオンが残留すると、屎尿系汚水中の燐酸イオンおよびアンモニウムイオンにより、燐酸マグネシウムアンモニウムと反応して直ちに過飽和となり、生物処理手段や後段の配管などにスケールとして生成してしまう問題がある。
【００３８】このため、上記実施の形態では、マグネシウム化合物を添加する際に、燐総量に対してマグネシウムのモル比が１モル以下となるようにしたため、マグネシウムイオンが濾液中に残留せず、生物処理以降でのスケールの発生を防止して、安定して処理でき、廃棄物中の燐はほとんど有価物となる肥効成分の燐酸マグネシウムアンモニウムとして回収でき、除去しきれない燐酸イオンは生物処理後に難分解溶解性有機物とともに無機凝集剤にて除去するので、効率よく処理できる。
【００３９】また、生ゴミなどの廃棄物はメタン発酵にて容易に分解される炭水化物が主成分であるが、炭素／窒素比が３０とメタン発酵処理の最適比である２０に比して窒素分が少ない。一方、屎尿系汚水の生物学的処理後の汚泥は、炭素／窒素比が５と窒素が多く、蛋白質や脂肪分なども多いため、固形状の廃棄物としてメタン発酵処理したのでは良好に消化できない。しかしながら、上記実施の形態では、生ゴミなどの廃棄物と汚泥とを混合して、良好な炭素／窒素比が得られるとともに、炭水化物、蛋白質および脂肪分の割合も良好となり、メタン発酵処理が効率よく進行できる。
【００４０】上述したように、上記実施の形態によれば、第１の屎渣除去手段１および第２の屎渣除去手段２にて屎渣や夾雑物が分離された屎尿汚水および浄化槽汚水を生物処理手段４にて生物学的硝化脱窒処理して第１の固液分離手段５にて固液分離するとともに、分離した屎渣、夾雑物および汚泥と生物分解可能な有機性廃棄物を含有する廃棄物とメタン発酵手段14にてメタン発酵処理し、処理された発酵処理物に反応処理手段15にてマグネシウム化合物を添加して溶解度の低い燐酸マグネシウムアンモニウムを生成させ、第２の固液分離手段21にて固液分離するため、屎尿系汚水から分離された屎渣や夾雑物に付着する有機物が有機性廃棄物とともにメタン発酵処理にて消化され、有機物が付着したまま屎渣が系外に排出されることがなく、マグネシウム化合物の添加にて難溶性の燐酸マグネシウムアンモニウムを生成させて固液分離除去するので、燐化合物および有機物を周囲環境を低下させずに容易に効率よく処理できるとともに、メタン発酵により生じるメタンガスの有効利用により、処理コストを低減できる。
【００４１】また、第２の固液分離手段21にて固液分離した濾液を濾液返送手段22にて生物処理手段に返送するため、メタン発酵にて未処理の濾液中の有機物や燐酸イオン、アンモニウムイオンなどの汚染物質がメタン発酵にて得られるエネルギーを利用して生物学的処理および後段の第１の固液分離手段５にて高度に浄化処理でき、効率よく高度に屎尿系汚水および廃棄物を処理できる。
【００４２】さらに、反応処理手段15にて発酵処理物中に含有する燐総量のモル比に対してマグネシウムのモル比が１以下となるようにマグネシウム化合物を添加するため、マグネシウムイオンが発酵処理物中に残留して、後工程で燐酸マグネシウムアンモニウムなどのマグネシウム化合物の析出によるスケールの生成を防止でき、長期間安定して効率よく処理できる。
【００４３】また、廃棄物を処理する際に、直接メタン発酵処理せず、あらかじめゴミ前処理手段11にて解破砕した後に混合手段12にて混合し、メタン発酵処理するため、有機性廃棄物中に生物分解困難な夾雑物が混入しても、有機性廃棄物とともに夾雑物を破砕して略均一な組成とすることにより、後の混合の際の有機物などの汚染物質の可溶化やメタン発酵処理を効率よく進行できる。
【００４４】そして、屎渣分離手段３にて第２の汚泥分離手段８からの凝集汚泥をも合流させて固液分離するため、添加した無機凝集剤の作用を十分に利用でき、効率よく処理できる。
【００４５】なお、上記実施の形態において、混合手段12にて調製された混合物をメタン発酵手段14にてメタン発酵処理する前に生物分解が極めて困難な合成樹脂フィルムやプラスチック、発泡スチロール、ガラスなどの夾雑物を洗浄しつつ分離除去してもよい。そして、除去した夾雑物は、例えば別途ペレット状に成形して固形燃料化や建材などに処理したり、焼却処分したりする。この構成によれば、メタン発酵処理の際に生物にて消化できない物質が混入せず、効率よくメタン発酵処理できる。
【００４６】また、屎尿および浄化槽汚泥を別個の第１の屎渣除去手段１および第２の屎渣除去手段２にてそれぞれ屎渣や夾雑物を除去して説明したが、屎尿、浄化槽汚泥および液状廃棄物があらかじめ混合された屎尿系汚水の状態の場合には、屎渣を分離した後、屎渣分離手段３にて膜などによる濾過分離や沈降分離処理、遠心分離処理、凝集分離処理などの各種固液分離方法にて処理後、液状分は生物処理し、固形分は混合手段12に投入して処理してもよい。さらには、屎渣を分離せず直接屎尿系汚水を屎渣分離手段３にて固液分離してもよい。これら構成によれば、構成が簡略化し、装置の小型化が図れる。
【００４７】また、第２の固液分離手段21にて分離した濾液を濾液返送手段22にて屎渣分離手段３に返送して説明したが、分離した濾液を屎尿系汚水と別個に処理してもよい。この場合には、マグネシウム化合物の添加量は、燐総量に対してマグネシウムが１モルより多くなってもよい。
【００４８】そして、混合手段12を設けてメタン発酵処理前にあらかじめ混合させて説明したが、直接メタン発酵手段14に屎渣分離手段３からの屎渣や夾雑物とゴミ前処理手段11からの廃棄物を投入して処理してもよい。
【００４９】また、混合手段12にて加温しつつ屎渣および夾雑物と廃棄物とを混合して説明したが、加温せずに単に混合するなどしてもよい。
【００５０】
【実施例】屎尿処理場における硝化脱窒処理により発生する含水率が８２％の余剰汚泥０．３kgと、硝化脱窒処理後に余剰汚泥が分離された分離水に塩化第二鉄にて凝集分離した含水率が７８％の凝集汚泥０．０８kgと、野菜、果物、肉、魚、米飯などを混合粉砕した含水率が８１％の生ゴミスラリ１．２kgを混合し、１．３２kgの水で希釈し、ＴＳ濃度が約１０％の混合物を調製した。なお、余剰汚泥および凝集汚泥は、乾物重量比として８：２となるように設定した。
【００５１】そして、消化日数が５０日で実容積が５リットルのアクリル製のメタン発酵槽内で、混合物を５５℃、１０日間滞留させ、ガス攪拌方式でメタン発酵連続処理した。この３０日後の発酵処理物の水質を表１に示す。
【００５２】
【表１】
また、発酵処理物を脱水処理し、肥効成分を測定した結果を表２に示す。なお、各割合は乾物重量比である。
【００５３】
【表２】
さらに、表１の性状の発酵処理物にマグネシウム化合物として水酸化マグネシウム１０００ppm を添加し、回分反応により２４時間反応させ、遠心分離後の上澄液の水質を測定した。その結果を表３に示す。
【００５４】
【表３】
また、遠心分離後の濃縮汚泥をさらに脱水し、肥効成分を測定した結果を表４に示す。なお、各割合は乾物重量比である。
【００５５】
【表４】
これら表１ないし表４に示す結果から、マグネシウム化合物を添加することにより、燐およびアンモニウムとともに、ＣＯＤに起因する有機物も除去できることが分かる。
【００５６】一方、表１に示す発酵処理物に塩化マグネシウムの６水塩を３５００ppm 添加し、酸、アルカリによりｐＨを適宜可変させて２４時間反応させ、遠心分離により上澄液を分集し、マグネシウムイオンの濃度を測定した。その結果を表５および図２に示す。
【００５７】
【表５】
この表５および図２に示す結果から、ｐＨを７．５からアルカリ性に制御することにより、残留するマグネシウムイオンの濃度が低減する、すなわちマグネシウムが反応して肥効成分の燐酸マグネシウムアンモニウムの生成量が増大することが分かる。そして、ｐＨが８．０以上では、マグネシウムイオンの低減量の変化が小さくなることが分かる。このため、ｐＨを７．５、好ましくは８．０からアルカリ性側に制御することにより、燐を肥効成分として効率よく回収できることが分かる。
【００５８】
【発明の効果】請求項１記載の廃棄物処理方法によれば、液状の有機性汚水を生物学的硝化脱窒処理した後、汚泥と処理水とに固液分離するとともに、生物分解可能な固形状の有機性廃棄物と汚泥とをメタン発酵処理してマグネシウム化合物を燐総量のモル比に対してマグネシウムのモル比が１以下となるように添加して固液分離し、得られた分離水を有機性汚水とともに生物学的硝化脱窒処理するため、マグネシウム化合物の添加にて難溶性の燐酸マグネシウムアンモニウムを生成させて固液分離除去するので、マグネシウム化合物が発酵処理物中に残留して、後工程でマグネシウム化合物の析出によるスケールの生成を防止でき、長期間安定して有機性汚水および有機性廃棄物を処理できる。
【００５９】請求項２記載の廃棄物処理方法によれば、請求項１記載の廃棄物処理方法の効果に加え、マグネシウム化合物の添加の際、ｐＨを７．５以上のアルカリ性側に制御するため、マグネシウム化合物の添加にて難溶性の燐酸マグネシウムアンモニウムを効率よく析出生成でき、効率よく燐化合物を除去できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の廃棄物処理方法の実施の一形態の構成を示すブロック図である。
【図２】同上各ｐＨでのマグネシウム化合物の添加によるマグネシウムイオン濃度を示すグラフである。
【符号の説明】
４ 生物処理手段
５ 第１の固液分離手段
９ 汚泥返送手段
14 メタン発酵手段
15 反応処理手段
21 第２の固液分離手段
22 濾液返送手段
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、メタン発酵処理する際に生じるエネルギーを利用可能な液状の有機性汚水および固形状の有機性廃棄物を処理する廃棄物処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、屎尿や浄化槽汚泥などの屎尿系汚水、家畜糞尿、農水産や食品の加工排水などの液状の有機性汚水を生物学的硝化脱窒処理し、固液分離した汚泥を生ゴミや厨芥などの有機性廃棄物を含有する固形状の廃棄物とともに嫌気性のメタン発酵処理して液状分を有機性汚水とともに生物学的硝化脱窒処理し、メタン発酵処理にて生じるメタンガスを発電などに用いて処理エネルギーに利用するとともに廃熱を利用してメタン発酵を進行させ、液状の有機性汚水および廃棄物を総合的に処理する廃棄物処理方法が知られている。
【０００３】ところで、生ゴミなどの固形状の廃棄物は、メタン発酵にて容易に分解される炭水化物が主成分であるが、炭素／窒素比が３０とメタン発酵処理の最適比である２０に比して窒素分が少ない。一方、屎尿系汚水などの液状の有機性汚水の生物学的硝化脱窒処理後の汚泥は、炭素／窒素比が５と窒素が多く、蛋白質や脂肪分なども多いため、固形状の廃棄物としてメタン発酵処理したのでは良好に処理できない。そこで、上記従来の廃棄物処理方法は、メタン発酵処理前にあらかじめ生物学的硝化脱窒処理後の汚泥と固形状の廃棄物とをあわせて、良好な炭素／窒素比で炭水化物、蛋白質および脂肪分の割合も良好な状態でメタン発酵処理の効率性を図っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、屎尿系汚水などの液状の有機性汚水は、一般に窒素化合物や燐化合物を多く含み、ＣＯＤおよびＢＯＤに起因する有機物も多く含有されているため、上記従来の廃棄物処理方法では、生物学的硝化脱窒処理後に汚泥を分離した分離水には、生物学的硝化脱窒処理では処理できずにＣＯＤに起因する難分解溶解性有機物や燐化合物などの汚染物質が残存することから、凝集剤を用いて凝集処理したり、膜分離したり、活性炭を用いて吸着処理するなどの高度処理により、窒素化合物や燐化合物、ＣＯＤおよびＢＯＤに起因する有機物を除去する必要がある。
【０００５】そして、膜分離や活性炭にて吸着処理する場合には、残存する汚染物質が多いため、処理の負荷が大きくなり、活性炭や膜の保守管理が煩雑となる。
【０００６】一方、例えば特開昭５９−４９８９６号公報や特開昭５６−１２９０８４号公報、特開昭５７−１０３９３号公報に記載のように、凝集剤としてマグネシウム化合物を用いて肥料となる肥効成分の燐酸マグネシウムアンモニウム（Ｍｇ（ＮＨ4 ）ＰＯ4 ）を生成させて分離した後に生物学的硝化脱窒処理を行い、凝集剤にて汚泥を凝集分離し、活性炭にて吸着処理したり膜分離するなどの構成が知られている。さらに、特開平２−１２７０００号公報に記載のように、マグネシウム化合物を添加して燐酸マグネシウムアンモニウム（Ｍｇ（ＮＨ4 ）ＰＯ4 ）を生成分離した後に塩化第二鉄を添加して凝集処理を行う構成も知られている。
【０００７】しかしながら、これら特開昭５９−４９８９６号公報、特開昭５６−１２９０８４号公報、特開昭５７−１０３９３号公報および特開平２−１２７０００号公報などに記載の従来の構成では、燐化合物の低減は図れるが、生物学的硝化脱窒処理では処理しきれない難分解溶解性の有機物はマグネシウム系凝集剤では十分に凝集分離できず、後段の活性炭処理や膜分離処理の負荷が大きくなり、活性炭や膜の保守管理が煩雑となる。また、生物学的硝化脱窒処理により、窒素化合物が極めて低い値に低減できることから、マグネシウム化合物を添加しても燐酸マグネシウムアンモニウム（Ｍｇ（ＮＨ4 ）ＰＯ4 ）の生成量は低く、十分な燐化合物の除去ができない。このため、実質的には特開平２−１２７０００号公報に記載のように後段の塩化第二鉄の添加による凝集により燐化合物および難分解溶解性の有機物を除去したり、活性炭や膜により処理することとなり、効率よく安価な処理コストで高度処理しにくい。さらに、ＣＯＤに起因する難分解溶解性有機物とともに燐化合物の凝集処理に一般的に利用される塩化第二鉄にて燐を凝集させた凝集汚泥の一部を生物学的硝化脱窒反応槽に返送させた場合、脱窒処理の際の嫌気性雰囲気により凝集した燐酸鉄が還元されて再び燐が溶出してしまい、処理系内で燐が濃縮していくおそれがある。
【０００８】一方、従来、生ゴミや農水産廃棄物、汚泥などの固形状の有機性廃棄物を処理する廃棄物処理装置としては、例えば特開平６−７１２９７号公報に記載のように、合成樹脂フィルムやプラスチック、発泡スチロールなどの生物の分解が極めて困難な夾雑物を含むため、破袋・除袋などの解破砕した後に夾雑物をあらかじめ除去してメタン発酵処理し、マグネシウム化合物、アンモニウム化合物および燐酸化合物などを適宜添加して燐酸マグネシウムアンモニウム（Ｍｇ（ＮＨ4 ）ＰＯ4 ）を生成分離して、燐酸化合物や窒素化合物を低減する構成が知られている。
【０００９】しかしながら、マグネシウム化合物、アンモニウム化合物および燐酸化合物などは本来除去する成分であり、有機性廃棄物の組成が変動する場合には、これらの添加量が変動し、逆にマグネシウム分、アンモニウム分、燐分が増大するおそれがあるため、添加量の制御が煩雑となる。また、解破砕にて除去される夾雑物には微生物にて分解可能な有機物が付着するため、夾雑物を処理する際に悪臭を発生し不衛生であるとともに、外観が悪く、周囲環境を悪化する。
【００１０】上述したように、従来の液状の屎尿系汚水の処理では、生物学的処理では処理しきれない有機物や燐化合物を高度に処理するための凝集処理や活性炭処理、膜処理などの負荷の低減が図りにくく、効率よく安価で容易に高度な浄化処理が困難である。また、従来の固形状の有機性廃棄物の処理では、窒素化合物および燐化合物双方の高度な除去が困難で、効率よく安価で容易に高度な浄化処理が困難である。
【００１１】本発明は、上記問題点に鑑み、有機性汚水および有機廃棄物を効率よく容易に処理できる廃棄物処理方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の廃棄物処理方法は、液状の有機性汚水を生物学的硝化脱窒処理した後、汚泥と処理水とに固液分離するとともに、生物分解可能な固形状の有機性廃棄物と前記汚泥とをメタン発酵処理して得られた発酵処理物を固液分離して分離水を有機性汚水とともに生物学的硝化脱窒処理する廃棄物処理方法において、前記発酵処理物にマグネシウム化合物を前記発酵処理物中に含有する燐総量のモル比に対してマグネシウムのモル比が１以下で添加し、このマグネシウム化合物が添加された前記発酵処理物を固液分離するものである。そして、液状の有機性汚水を生物学的硝化脱窒処理した後、汚泥と処理水とに固液分離するとともに、生物分解可能な固形状の有機性廃棄物と汚泥とをメタン発酵処理して得られた発酵処理物にマグネシウム化合物を発酵処理物中に含有する燐総量のモル比に対してマグネシウムのモル比が１以下となるように添加し、このマグネシウム化合物が添加された発酵処理物を固液分離し、得られた分離水を有機性汚水とともに生物学的硝化脱窒処理するため、マグネシウム化合物の添加にて難溶性の燐酸マグネシウムアンモニウムを生成させて固液分離除去するので、マグネシウム化合物が発酵処理物中に残留して、後工程でマグネシウム化合物の析出によるスケールの生成が防止され、長期間安定して処理する。なお、マグネシウムのモル比が１より多くなると、マグネシウムイオンが発酵処理物中に残留して後工程でマグネシウム化合物の析出によりスケールが生成して、処理系内の各部位で閉塞などを生じ、保守管理が煩雑となるため、発酵処理物中に含有する燐総量のモル比に対してマグネシウムのモル比が１以下となるようにマグネシウム化合物を添加する。
【００１３】請求項２記載の廃棄物処理方法は、請求項１記載の廃棄物処理方法において、マグネシウム化合物の添加の際、ｐＨを７．５以上のアルカリ性側に制御するものである。そして、マグネシウム化合物の添加の際、ｐＨを７．５以上のアルカリ性側に制御するため、マグネシウム化合物の添加にて難溶性の燐酸マグネシウムアンモニウムが効率よく析出生成され、効率よく燐化合物が除去される。なお、ｐＨが７．５より酸性側の雰囲気では、燐酸マグネシウムアンモニウムの溶解度積が増大して効率よく燐酸マグネシウムアンモニウムが析出生成されなくなるため、ｐＨを７．５以上のアルカリ性側に制御する。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の廃棄物処理方法の実施の一形態の構成を図１を参照して説明する。
【００１５】図１において、１は第１の屎渣除去手段で、この第１の屎渣除去手段１は、例えば目幅寸法が約１mmのスクリーンやスクリュウプレスなどを多段に組み合わされて構成され、有機性汚水である屎尿中に混入する夾雑物を除去する。また、２は第２の屎渣除去手段で、この第２の屎渣除去手段２は、第１の屎渣除去手段１と同様に構成され、有機性汚水である浄化槽汚泥中に混入する屎渣や夾雑物を除去する。なお、除去された屎渣や夾雑物は、ペレット状に成形して固形燃料化や建材などに処理したり、焼却処分する。
【００１６】そして、第２の屎渣除去手段２には、屎渣分離手段３が接続されている。この屎渣分離手段３は、第２の屎渣除去手段２にて浄化槽汚泥から屎渣および夾雑物が除去された浄化槽汚水が流入可能となっている。
【００１７】また、第１の屎渣除去手段１には、屎尿から夾雑物が除去された屎尿汚水を生物学的硝化脱窒反応にて生物浄化処理する生物処理手段４が接続されている。なお、この生物処理手段４は、１槽にて硝化脱窒反応を生じさせる構成や、脱窒処理する槽と硝化処理する槽の２槽にて構成したり、さらに曝気手段を有し好気性微生物にて好気性微生物処理する槽を付加した構成などとしてもよい。
【００１８】そして、生物処理手段４には、生物学的硝化脱窒処理した後の生物処理液を固液分離する第１の固液分離手段５が接続されている。この第１の固液分離手段５は、生物処理液をスクリーンや膜などによる濾過分離や沈降分離処理などにて余剰汚泥を分離する第１の汚泥分離手段６と、この第１の汚泥分離手段６にて分離された分離水に例えば塩化第二鉄などの無機系凝集剤を添加して凝集処理する第１の凝集手段７と、この第１の凝集手段７にて凝集処理した凝集処理液をスクリーンや膜などによる濾過分離や沈降分離処理などにて凝集汚泥を分離する第２の汚泥分離手段８とが直列に接続されて構成されている。
【００１９】また、第１の固液分離手段５には、分離した汚泥を屎渣分離手段３に返送する汚泥返送手段９が接続され、この汚泥返送手段９を介して屎渣分離手段３に返送され汚泥、すなわち第１の汚泥分離手段６にて分離した余剰の汚泥や第２の汚泥分離手段８にて分離した凝集汚泥は、屎渣分離手段３で浄化槽汚水と合流される。そして、この屎渣分離手段３では、第２の屎渣除去手段２にて分離除去されずに残留する屎渣および夾雑物と合わせて汚泥と原液とに分離し、原液を生物処理手段４に流入させ、生物処理手段４にて夾雑物が除去された屎尿汚水とともに原液が生物学的硝化脱窒処理される。
【００２０】一方、11はゴミ前処理手段で、このゴミ前処理手段11は、生ゴミや農水産廃棄物などの生物分解可能な有機性廃棄物を含む廃棄物を解破砕である破袋および破砕する破砕装置と、この破砕装置にて廃棄物が破砕された破砕物から洗浄しつつ磁気選別する金属除去装置とにて構成されている。
【００２１】また、ゴミ前処理手段11には、混合手段12が接続されている。この混合手段12には、屎渣分離手段３にて分離された屎渣、夾雑物および汚泥が搬送されて混合手段12に投入する屎渣搬送手段13が接続されている。そして、この混合手段12は、屎渣搬送手段13にて搬送された屎渣および夾雑物と前処理手段からの解破砕された廃棄物とを、水分を添加しつつ適宜、例えば約５５℃に加温して攪拌混合し混合物を調製する。なお、水分の添加および加温に際してはスチームを用いるとよい。スチームを用いることにより、水を添加して別途加熱手段にて加熱する必要がなく、効率よく加温・攪拌混合が行える。
【００２２】そして、混合手段12には、調製された混合物をメタン発酵処理するメタン発酵手段14が接続されている。このメタン発酵手段14は、加温例えば５５℃で適宜攪拌してメタン菌などにて有機性物質をメタン発酵処理する。そして、このメタン発酵手段14には、発生するメタンガスを回収する図示しないメタンガス回収手段が設けられている。なお、この回収したメタンガスは、発電などに利用し、有機性汚水の屎尿系汚水および有機性廃棄物の処理の際の運転エネルギーとして利用する。
【００２３】また、メタン発酵手段14には、反応処理手段15が接続されている。この反応処理手段15は、混合物がメタン発酵処理されて得られた発酵処理物が流入される反応槽16と、発酵処理物のｐＨを測定するｐＨ測定手段17およびこのｐＨ測定手段17の測定結果に基づきアルカリなどのｐＨ調整剤を適宜投入して所定のｐＨに調整するｐＨ制御装置18を備えたｐＨ調整手段19と、発酵処理物に塩化マグネシウムなどのマグネシウム化合物の反応剤を適宜添加するＭｇ添加手段20とを備えている。そして、ｐＨ調整手段19は、発酵処理物のｐＨが７．５以上のアルカリ性側、好ましくは８．０以上のアルカリ性側の雰囲気となるように調整する。また、Ｍｇ添加手段20は、発酵処理物中に含有される燐総量のモル比に対してマグネシウムのモル比が１以下となるようにマグネシウム化合物を添加する。
【００２４】さらに、反応処理手段15には、マグネシウム化合物が添加された発酵処理物を、スクリーンや膜などによる濾過分離や沈降分離処理、遠心分離処理などの各種固液分離方法にて固液分離する第２の固液分離手段21が接続されている。そして、この第２の固液分離手段21にて分離された濾液は、濾液返送手段22にて屎渣分離手段３に返送され、固形分はペレット状に成形して固形燃料化や建材などに処理したり、焼却処分する。
【００２５】次に、上記実施の一形態の動作について説明する。
【００２６】まず、屎尿を第１の屎渣除去手段１に流入させ、固形状の屎渣と液状の屎尿汚水とに分離し、屎尿汚水を生物処理手段４に流入させる。
【００２７】一方、浄化槽汚泥を第２の屎渣除去手段２に流入させ、固形状の屎渣と液状の浄化槽汚水とに分離し、浄化槽汚水を屎渣分離手段３に流入させる。そして、この屎渣分離手段３にて固液分離した原液を生物処理手段４に流入させ、生物処理手段４にて屎尿汚水とともに原液を生物学的硝化脱窒処理し、屎尿汚水および原液中に混入するＢＯＤに寄与する有機物、窒素化合物および燐化合物の一部が処理される。
【００２８】この後、生物学的硝化脱窒処理した後の生物処理液を第１の固液分離手段５を構成する第１の汚泥分離手段６に流入させ、スクリーンや膜などによる濾過分離や沈降分離処理などにて余剰汚泥と分離水とに分離する。そして、余剰汚泥は屎渣分離手段３に返送され、分離水は第１の固液分離手段５の第１の凝集手段７に流入される。
【００２９】次に、第１の凝集手段７に流入された分離水は、例えば塩化第二鉄などの無機系凝集剤が添加され、分離水中の残留するＢＯＤに寄与する有機物や窒素化合物の他にＣＯＤに寄与する有機物や燐化合物が凝集処理される。この後、凝集処理された凝集処理液は第１の固液分離手段５の第２の汚泥分離手段８に流入され、スクリーンや膜などによる濾過分離や沈降分離処理などの各種固液分離方法により凝集汚泥と処理水とに固液分離する。そして、凝集汚泥は屎渣分離手段３に返送され、処理水は系外に放流される。なお、凝集汚泥を屎渣分離手段３に返送することにより、残留する無機凝集剤の凝集作用によりさらに凝集が生じる。
【００３０】一方、生ゴミや農水産廃棄物、汚泥などの生物分解可能な有機性廃棄物を含む固形状の廃棄物をゴミ前処理手段11の破砕装置に投入して解破砕し、この解破砕された破砕物を金属除去装置にて洗浄しつつ磁気選別して金属を除去する。
【００３１】そして、磁気選別後の破砕された廃棄物の破砕物を混合手段12に投入するとともに、屎渣搬送手段13を介して屎渣分離手段３にて分離した屎渣、夾雑物および汚泥を投入する。この後、例えばスチームを用いて約５５℃に加温しつつ廃棄物の破砕物と屎渣、夾雑物および汚泥とを攪拌混合して混合物を調製する。この廃棄物の破砕物と屎渣、夾雑物および汚泥との攪拌混合により、屎渣、夾雑物および汚泥に付着する有機物などは粘性が低下してスチームの結露にて生じる温水中に可溶化する。この後、所定時間の攪拌混合により調製された混合物をメタン発酵手段14に流入させ、例えば５５℃で適宜攪拌してメタン菌などにて有機性物質をメタン発酵処理する。なお、メタン発酵処理により発生するメタンガスはメタンガス回収手段にて回収し、発電などに利用し、屎尿径汚水および有機性廃棄物の処理の際の運転エネルギーとして利用する。
【００３２】次に、混合物をメタン発酵手段14にてメタン発酵処理した発酵処理物を反応処理手段15の反応槽16に流入させる。そして、Ｍｇ添加手段20にて発酵処理物に塩化マグネシウムなどのマグネシウム化合物の反応剤を適宜添加、例えば発酵処理物中の燐総量に対してマグネシウムが１モル以下となるように添加する。さらに、ｐＨ調整手段19のｐＨ測定手段17にて発酵処理物のｐＨを測定するとともに、ｐＨ調整手段19のｐＨ制御装置18にて例えば水酸化ナトリウムなどのｐＨ調整剤を適宜投入して所定のｐＨ、例えば７．５以上好ましくは８．０以上のアルカリ雰囲気に調整する。このマグネシウム化合物の添加により、発酵処理物中の窒素化合物であるアンモニウムイオン、燐化合物である燐酸イオンと反応して難溶性の燐酸マグネシウムアンモニウム（Ｍｇ（ＮＨ4 ）ＰＯ4 ）を生成させる。
【００３３】この後、第２の固液分離手段21により、マグネシウム化合物が添加された発酵処理物を、スクリーンや膜などによる濾過分離や沈降分離処理、遠心分離処理などの各種固液分離方法にて濾液と固形分とに固液分離する。そして、濾液は濾液返送手段22にて屎渣分離手段３に返送して浄化槽汚水と第１の汚泥分離手段６および第２の汚泥分離手段８にて分離された余剰汚泥および凝集汚泥と合流され、固形分は固形分はペレット状に成形して固形燃料化や建材などにするＲＤＦ処理したり、焼却処分する。なお、上述したように第２の汚泥分離手段８にて分離された凝集汚泥は、第１の凝集手段で添加された無機凝集剤の凝集作用が残存するため、再び凝集処理して固液分離処理され、原液は生物処理手段４に流入して生物学的硝化脱窒処理され、屎渣、夾雑物および汚泥の固形分は混合手段12に返送される。
【００３４】ところで、液状の有機性汚水である屎尿系汚水と固形状の有機性廃棄物や汚泥などの廃棄物とを別々に処理する場合において、それぞれの処理工程においてマグネシウム化合物を添加して燐を除去すると、特に屎尿系汚水に多くみられるＣＯＤに起因する難分解溶解性有機物が除去できなくなるため、屎尿系汚水の処理の際に塩化第二鉄などの無機凝集剤を添加して難分解溶解性有機物とともに燐を除去する必要が生じる。しかしながら、塩化第二鉄により凝集させて得られる汚泥は、植物の肥料となる成分である肥効成分としてのアンモニウムやマグネシウムを含有していない。このため、上記実施の形態のように、一旦分離した屎渣や夾雑物とともにアンモニウムが混入された廃棄物中に特に多くみられる燐を別途マグネシウム化合物を添加することにより、燐酸マグネシウムアンモニウムとして肥効成分を含んだ汚泥として回収でき、効率よく処理できる。
【００３５】また、上記実施の形態では、液状の屎尿系汚水と固形状の廃棄物とを総合的に処理するためにメタン発酵処理後に固液分離した濾液が循環する状態となる。そして、燐酸マグネシウムアンモニウムは、難溶性であるが約５２０ml／リットルの溶解度を示し、各イオンでの濃度ではＭｇ＝５１．５mg／リットル、ＰＯ4 −Ｐ＝６５．７mg／リットル、ＮＨ4 −Ｎ＝２９．７mg／リットルとなるので、循環する濾液中に溶解する燐酸マグネシウムアンモニウムが過飽和となる。また、各イオンの塩は、共存塩類のイオン強度が増大すると溶解度も増大する傾向にあるため、液状の屎尿系汚水の処理や固形状の廃棄物の処理の際に塩類濃度も高く廃棄物は全固形物（ＴＳ）濃度が１０％程度であることから、Ｍｇ、ＰＯ4 およびＮＨ4 の各イオンの塩の溶解度もかなり高くなると思われる。
【００３６】このため、燐酸マグネシウムアンモニウムの溶解度を下げるためには、他のイオン濃度を上げＭｇ、ＰＯ4 およびＮＨ4 の各イオンの塩のイオン濃度を下げる必要がある。そして、屎尿系汚水や廃棄物では燐酸イオン濃度が一定していないので、燐酸イオン濃度を低濃度で安定させるためにはマグネシウム化合物を添加する発酵処理物中の最大燐酸濃度に対するモル等量より多くのマグネシウム量となるようにマグネシウム化合物を添加することとなり、第２の固液分離手段21により固液分離された濾液中にはマグネシウムイオンが残留することとなる。
【００３７】しかしながら、濾液を返送して屎尿系汚水と合流させ生物学的硝化脱窒処理する上記実施の形態では、濾液中にマグネシウムイオンが残留すると、屎尿系汚水中の燐酸イオンおよびアンモニウムイオンにより、燐酸マグネシウムアンモニウムと反応して直ちに過飽和となり、生物処理手段や後段の配管などにスケールとして生成してしまう問題がある。
【００３８】このため、上記実施の形態では、マグネシウム化合物を添加する際に、燐総量に対してマグネシウムのモル比が１モル以下となるようにしたため、マグネシウムイオンが濾液中に残留せず、生物処理以降でのスケールの発生を防止して、安定して処理でき、廃棄物中の燐はほとんど有価物となる肥効成分の燐酸マグネシウムアンモニウムとして回収でき、除去しきれない燐酸イオンは生物処理後に難分解溶解性有機物とともに無機凝集剤にて除去するので、効率よく処理できる。
【００３９】また、生ゴミなどの廃棄物はメタン発酵にて容易に分解される炭水化物が主成分であるが、炭素／窒素比が３０とメタン発酵処理の最適比である２０に比して窒素分が少ない。一方、屎尿系汚水の生物学的処理後の汚泥は、炭素／窒素比が５と窒素が多く、蛋白質や脂肪分なども多いため、固形状の廃棄物としてメタン発酵処理したのでは良好に消化できない。しかしながら、上記実施の形態では、生ゴミなどの廃棄物と汚泥とを混合して、良好な炭素／窒素比が得られるとともに、炭水化物、蛋白質および脂肪分の割合も良好となり、メタン発酵処理が効率よく進行できる。
【００４０】上述したように、上記実施の形態によれば、第１の屎渣除去手段１および第２の屎渣除去手段２にて屎渣や夾雑物が分離された屎尿汚水および浄化槽汚水を生物処理手段４にて生物学的硝化脱窒処理して第１の固液分離手段５にて固液分離するとともに、分離した屎渣、夾雑物および汚泥と生物分解可能な有機性廃棄物を含有する廃棄物とメタン発酵手段14にてメタン発酵処理し、処理された発酵処理物に反応処理手段15にてマグネシウム化合物を添加して溶解度の低い燐酸マグネシウムアンモニウムを生成させ、第２の固液分離手段21にて固液分離するため、屎尿系汚水から分離された屎渣や夾雑物に付着する有機物が有機性廃棄物とともにメタン発酵処理にて消化され、有機物が付着したまま屎渣が系外に排出されることがなく、マグネシウム化合物の添加にて難溶性の燐酸マグネシウムアンモニウムを生成させて固液分離除去するので、燐化合物および有機物を周囲環境を低下させずに容易に効率よく処理できるとともに、メタン発酵により生じるメタンガスの有効利用により、処理コストを低減できる。
【００４１】また、第２の固液分離手段21にて固液分離した濾液を濾液返送手段22にて生物処理手段に返送するため、メタン発酵にて未処理の濾液中の有機物や燐酸イオン、アンモニウムイオンなどの汚染物質がメタン発酵にて得られるエネルギーを利用して生物学的処理および後段の第１の固液分離手段５にて高度に浄化処理でき、効率よく高度に屎尿系汚水および廃棄物を処理できる。
【００４２】さらに、反応処理手段15にて発酵処理物中に含有する燐総量のモル比に対してマグネシウムのモル比が１以下となるようにマグネシウム化合物を添加するため、マグネシウムイオンが発酵処理物中に残留して、後工程で燐酸マグネシウムアンモニウムなどのマグネシウム化合物の析出によるスケールの生成を防止でき、長期間安定して効率よく処理できる。
【００４３】また、廃棄物を処理する際に、直接メタン発酵処理せず、あらかじめゴミ前処理手段11にて解破砕した後に混合手段12にて混合し、メタン発酵処理するため、有機性廃棄物中に生物分解困難な夾雑物が混入しても、有機性廃棄物とともに夾雑物を破砕して略均一な組成とすることにより、後の混合の際の有機物などの汚染物質の可溶化やメタン発酵処理を効率よく進行できる。
【００４４】そして、屎渣分離手段３にて第２の汚泥分離手段８からの凝集汚泥をも合流させて固液分離するため、添加した無機凝集剤の作用を十分に利用でき、効率よく処理できる。
【００４５】なお、上記実施の形態において、混合手段12にて調製された混合物をメタン発酵手段14にてメタン発酵処理する前に生物分解が極めて困難な合成樹脂フィルムやプラスチック、発泡スチロール、ガラスなどの夾雑物を洗浄しつつ分離除去してもよい。そして、除去した夾雑物は、例えば別途ペレット状に成形して固形燃料化や建材などに処理したり、焼却処分したりする。この構成によれば、メタン発酵処理の際に生物にて消化できない物質が混入せず、効率よくメタン発酵処理できる。
【００４６】また、屎尿および浄化槽汚泥を別個の第１の屎渣除去手段１および第２の屎渣除去手段２にてそれぞれ屎渣や夾雑物を除去して説明したが、屎尿、浄化槽汚泥および液状廃棄物があらかじめ混合された屎尿系汚水の状態の場合には、屎渣を分離した後、屎渣分離手段３にて膜などによる濾過分離や沈降分離処理、遠心分離処理、凝集分離処理などの各種固液分離方法にて処理後、液状分は生物処理し、固形分は混合手段12に投入して処理してもよい。さらには、屎渣を分離せず直接屎尿系汚水を屎渣分離手段３にて固液分離してもよい。これら構成によれば、構成が簡略化し、装置の小型化が図れる。
【００４７】また、第２の固液分離手段21にて分離した濾液を濾液返送手段22にて屎渣分離手段３に返送して説明したが、分離した濾液を屎尿系汚水と別個に処理してもよい。この場合には、マグネシウム化合物の添加量は、燐総量に対してマグネシウムが１モルより多くなってもよい。
【００４８】そして、混合手段12を設けてメタン発酵処理前にあらかじめ混合させて説明したが、直接メタン発酵手段14に屎渣分離手段３からの屎渣や夾雑物とゴミ前処理手段11からの廃棄物を投入して処理してもよい。
【００４９】また、混合手段12にて加温しつつ屎渣および夾雑物と廃棄物とを混合して説明したが、加温せずに単に混合するなどしてもよい。
【００５０】
【実施例】屎尿処理場における硝化脱窒処理により発生する含水率が８２％の余剰汚泥０．３kgと、硝化脱窒処理後に余剰汚泥が分離された分離水に塩化第二鉄にて凝集分離した含水率が７８％の凝集汚泥０．０８kgと、野菜、果物、肉、魚、米飯などを混合粉砕した含水率が８１％の生ゴミスラリ１．２kgを混合し、１．３２kgの水で希釈し、ＴＳ濃度が約１０％の混合物を調製した。なお、余剰汚泥および凝集汚泥は、乾物重量比として８：２となるように設定した。
【００５１】そして、消化日数が５０日で実容積が５リットルのアクリル製のメタン発酵槽内で、混合物を５５℃、１０日間滞留させ、ガス攪拌方式でメタン発酵連続処理した。この３０日後の発酵処理物の水質を表１に示す。
【００５２】
【表１】
また、発酵処理物を脱水処理し、肥効成分を測定した結果を表２に示す。なお、各割合は乾物重量比である。
【００５３】
【表２】
さらに、表１の性状の発酵処理物にマグネシウム化合物として水酸化マグネシウム１０００ppm を添加し、回分反応により２４時間反応させ、遠心分離後の上澄液の水質を測定した。その結果を表３に示す。
【００５４】
【表３】
また、遠心分離後の濃縮汚泥をさらに脱水し、肥効成分を測定した結果を表４に示す。なお、各割合は乾物重量比である。
【００５５】
【表４】
これら表１ないし表４に示す結果から、マグネシウム化合物を添加することにより、燐およびアンモニウムとともに、ＣＯＤに起因する有機物も除去できることが分かる。
【００５６】一方、表１に示す発酵処理物に塩化マグネシウムの６水塩を３５００ppm 添加し、酸、アルカリによりｐＨを適宜可変させて２４時間反応させ、遠心分離により上澄液を分集し、マグネシウムイオンの濃度を測定した。その結果を表５および図２に示す。
【００５７】
【表５】
この表５および図２に示す結果から、ｐＨを７．５からアルカリ性に制御することにより、残留するマグネシウムイオンの濃度が低減する、すなわちマグネシウムが反応して肥効成分の燐酸マグネシウムアンモニウムの生成量が増大することが分かる。そして、ｐＨが８．０以上では、マグネシウムイオンの低減量の変化が小さくなることが分かる。このため、ｐＨを７．５、好ましくは８．０からアルカリ性側に制御することにより、燐を肥効成分として効率よく回収できることが分かる。
【００５８】
【発明の効果】請求項１記載の廃棄物処理方法によれば、液状の有機性汚水を生物学的硝化脱窒処理した後、汚泥と処理水とに固液分離するとともに、生物分解可能な固形状の有機性廃棄物と汚泥とをメタン発酵処理してマグネシウム化合物を燐総量のモル比に対してマグネシウムのモル比が１以下となるように添加して固液分離し、得られた分離水を有機性汚水とともに生物学的硝化脱窒処理するため、マグネシウム化合物の添加にて難溶性の燐酸マグネシウムアンモニウムを生成させて固液分離除去するので、マグネシウム化合物が発酵処理物中に残留して、後工程でマグネシウム化合物の析出によるスケールの生成を防止でき、長期間安定して有機性汚水および有機性廃棄物を処理できる。
【００５９】請求項２記載の廃棄物処理方法によれば、請求項１記載の廃棄物処理方法の効果に加え、マグネシウム化合物の添加の際、ｐＨを７．５以上のアルカリ性側に制御するため、マグネシウム化合物の添加にて難溶性の燐酸マグネシウムアンモニウムを効率よく析出生成でき、効率よく燐化合物を除去できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の廃棄物処理方法の実施の一形態の構成を示すブロック図である。
【図２】同上各ｐＨでのマグネシウム化合物の添加によるマグネシウムイオン濃度を示すグラフである。
【符号の説明】
４ 生物処理手段
５ 第１の固液分離手段
９ 汚泥返送手段
14 メタン発酵手段
15 反応処理手段
21 第２の固液分離手段
22 濾液返送手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】 液状の有機性汚水を生物学的硝化脱窒処理した後、汚泥と処理水とに固液分離するとともに、生物分解可能な固形状の有機性廃棄物と前記汚泥とをメタン発酵処理して得られた発酵処理物を固液分離して分離水を有機性汚水とともに生物学的硝化脱窒処理する廃棄物処理方法において、前記発酵処理物にマグネシウム化合物を前記発酵処理物中に含有する燐総量のモル比に対してマグネシウムのモル比が１以下で添加し、このマグネシウム化合物が添加された前記発酵処理物を固液分離することを特徴とした廃棄物処理方法。
【請求項２】 マグネシウム化合物の添加の際、ｐＨを７．５以上のアルカリ性側に制御することを特徴とした請求項１記載の廃棄物処理方法。
【請求項１】 液状の有機性汚水を生物学的硝化脱窒処理した後、汚泥と処理水とに固液分離するとともに、生物分解可能な固形状の有機性廃棄物と前記汚泥とをメタン発酵処理して得られた発酵処理物を固液分離して分離水を有機性汚水とともに生物学的硝化脱窒処理する廃棄物処理方法において、前記発酵処理物にマグネシウム化合物を前記発酵処理物中に含有する燐総量のモル比に対してマグネシウムのモル比が１以下で添加し、このマグネシウム化合物が添加された前記発酵処理物を固液分離することを特徴とした廃棄物処理方法。
【請求項２】 マグネシウム化合物の添加の際、ｐＨを７．５以上のアルカリ性側に制御することを特徴とした請求項１記載の廃棄物処理方法。
【図２】
【図１】
【図１】
【公開番号】特開平１０−２８６５９２
【公開日】平成１０年（１９９８）１０月２７日
【国際特許分類】
【出願番号】特願平９−９９３９７
【出願日】平成９年（１９９７）４月１６日
【出願人】（０００１０１３７４）アタカ工業株式会社 (55)
【公開日】平成１０年（１９９８）１０月２７日
【国際特許分類】
【出願日】平成９年（１９９７）４月１６日
【出願人】（０００１０１３７４）アタカ工業株式会社 (55)
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