有機性廃棄物の処理方法および処理装置
【課題】有機性廃棄物の処理装置において、水素、メタン等のバイオガスの増収および有機性廃棄物の残渣の減容化向上を図る。
【解決手段】処理対象有機性廃棄物Ｗを高温可溶化菌又は超高温可溶化菌により可溶化処理する高温又は超高温可溶化槽２と、高温又は超高温可溶化槽２から送出された可溶化有機性廃棄物Ｗ１を嫌気性消化処理する嫌気性消化槽３と、を有する処理装置１であって、Ａ汚泥：「嫌気性消化槽３から送出される嫌気性消化汚泥」、Ｂ汚泥：「嫌気性消化槽３から送出された嫌気性消化汚泥を分離濃縮処理して得られる嫌気性消化濃縮汚泥」、Ｃ汚泥：「嫌気性消化槽３から送出された嫌気性消化汚泥を脱水処理して得られる嫌気性消化脱水汚泥」の内の少なくとも１つの汚泥が高温可溶化菌又は超高温可溶化菌の供給源として高温又は超高温可溶化槽２に供給される。
【解決手段】処理対象有機性廃棄物Ｗを高温可溶化菌又は超高温可溶化菌により可溶化処理する高温又は超高温可溶化槽２と、高温又は超高温可溶化槽２から送出された可溶化有機性廃棄物Ｗ１を嫌気性消化処理する嫌気性消化槽３と、を有する処理装置１であって、Ａ汚泥：「嫌気性消化槽３から送出される嫌気性消化汚泥」、Ｂ汚泥：「嫌気性消化槽３から送出された嫌気性消化汚泥を分離濃縮処理して得られる嫌気性消化濃縮汚泥」、Ｃ汚泥：「嫌気性消化槽３から送出された嫌気性消化汚泥を脱水処理して得られる嫌気性消化脱水汚泥」の内の少なくとも１つの汚泥が高温可溶化菌又は超高温可溶化菌の供給源として高温又は超高温可溶化槽２に供給される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下水汚泥、生ごみ、畜産糞尿等の有機性廃棄物の処理方法および処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機性廃棄物を処理する方法の一例として嫌気性のメタン発酵菌を用いた嫌気性消化処理方法が挙げられる。この処理方法は、メタン発酵菌を有する嫌気性消化槽等を用いて有機性廃棄物の固形分をメタンや二酸化炭素等に分解して有機性廃棄物の残渣を減容化させる。その際、嫌気性消化処理の分解効率を高める目的で、可溶化槽で有機性廃棄物を熱可溶化処理したうえで嫌気性消化槽に投入する方法を用いることが多い。
【０００３】
なお、特許文献１には、メタン発酵の阻害要因となるアンモニアを可溶化槽内のパドル撹拌手段および曝気手段によりガス中に放散させてアンモニア吸収塔にて吸収し、その分、処理対象の汚泥中のアンモニア濃度を下げる技術が記載され、さらに汚泥のｐＨを７．０〜９．０のアルカリ性側にする旨が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１１２９０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、可溶化槽等を用いる可溶化工程および嫌気性消化槽等を用いる嫌気性消化工程を有する有機性廃棄物の処理方法および処理装置において、水素、メタン等のバイオガスの増収および有機性廃棄物の残渣の減容化率の向上を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、処理対象有機性廃棄物を高温可溶化菌又は超高温可溶化菌により可溶化処理する高温又は超高温可溶化工程と、前記高温又は超高温可溶化工程から送出された可溶化有機性廃棄物を嫌気性消化処理する嫌気性消化工程と、を有する有機性廃棄物の処理方法であって、Ａ汚泥：「前記嫌気性消化工程から送出される嫌気性消化汚泥」、Ｂ汚泥：「前記嫌気性消化工程から送出された嫌気性消化汚泥を分離濃縮処理して得られる嫌気性消化濃縮汚泥」、Ｃ汚泥：「前記嫌気性消化工程から送出された嫌気性消化汚泥を脱水処理して得られる嫌気性消化脱水汚泥」の内の少なくとも１つの汚泥を高温可溶化菌又は超高温可溶化菌の供給源として前記高温又は超高温可溶化工程に供給することを特徴とする。
また、処理対象有機性廃棄物を高温可溶化菌又は超高温可溶化菌により可溶化処理する高温又は超高温可溶化槽と、前記高温又は超高温可溶化槽から送出された可溶化有機性廃棄物を嫌気性消化処理する嫌気性消化槽と、を有する有機性廃棄物の処理装置であって、Ａ汚泥：「前記嫌気性消化槽から送出される嫌気性消化汚泥」、Ｂ汚泥：「前記嫌気性消化槽から送出された嫌気性消化汚泥を分離濃縮処理して得られる嫌気性消化濃縮汚泥」、Ｃ汚泥：「前記嫌気性消化槽から送出された嫌気性消化汚泥を脱水処理して得られる嫌気性消化脱水汚泥」の内の少なくとも１つの汚泥が高温可溶化菌又は超高温可溶化菌の供給源として前記高温又は超高温可溶化槽に供給されることを特徴とする。
【０００７】
有機性廃棄物の分解過程は、有機性廃棄物を加水分解して可溶化し、酸発酵させる酸生成相と、酸発酵後、水素、酢酸などを生成したうえでメタンを生成するメタン生成相とに大別される。処理対象有機性廃棄物が投入される可溶化槽は酸生成相において使用され、嫌気性消化槽はメタン生成相において使用される。本発明は可溶化槽として高温又は超高温可溶化槽を用いる。高温又は超高温可溶化槽は、高温可溶化菌又は超高温可溶化菌により処理対象有機性廃棄物を加水分解して可溶化し、酸発酵させる機能を担う槽である。有機性廃棄物の初期分解（主に酸発酵までの分解）に寄与する菌については、その生育最高温度により主に好熱菌、常温菌、好冷菌に分類される。このことは例えば「コンポスト化技術 廃棄物有効利用のテクノロジー」（技報堂出版株式会社 著者 藤田賢二 １９９３年５月２０日発行）の３９頁に記載されている。同頁には、生育最高温度が５５℃よりも高いものを好熱菌とし、さらに好熱菌を生育最高温度が５５〜７５℃の中等度好熱菌と７５℃よりも高い高度好熱菌とに分類した記載がある。
【０００８】
本発明における「高温可溶化菌」とは前記文献に記載の中等度好熱菌に略相当するものであり、生育最高温度が概ね５０〜７５℃の菌を指す。また、本発明における「超高温可溶化菌」とは前記文献に記載の高度好熱菌に略相当するものであり、生育最高温度が概ね７５℃よりも高い菌（実際には概ね７５〜９０℃の菌）を指す。つまり、本発明において高温又は超高温可溶化槽の運転温度（槽内の有機性廃棄物の温度）は概ね５０℃以上に設定されるものであり、高温可溶化菌、超高温可溶化菌のどちらに主な分解機能を発揮させるかにより運転温度が適宜に設定される。
【０００９】
本発明者は前記Ａ汚泥、Ｂ汚泥およびＣ汚泥のいずれにも増殖した高温可溶化菌又は超高温可溶化菌が十分に残存していることを確認している。したがって、Ａ汚泥の一部又はＢ汚泥の一部又はＣ汚泥の一部を高温又は超高温可溶化工程、高温又は超高温可溶化槽に返送する構成をとることにより、高温又は超高温可溶化工程、高温又は超高温可溶化槽において高温可溶化菌或いは超高温可溶化菌の含有濃度を高濃度に維持できる。これにより有機性廃棄物の可溶化の効率および安定性を高めることができ、ひいては水素、メタン等のバイオガスの増収および有機性廃棄物の残渣の減容化率の向上を図れる。
【００１０】
また本発明は、前記高温又は超高温可溶化工程において、有機性廃棄物のｐＨ値を５〜７の範囲に設定し、有機性廃棄物の温度を５０〜９０℃の範囲に設定することを特徴とする。
また、前記高温又は超高温可溶化槽において、槽内の有機性廃棄物のｐＨ値を５〜７の範囲に設定し、槽内の有機性廃棄物の温度を５０〜９０℃の範囲に設定することを特徴とする。
【００１１】
有機性廃棄物のｐＨ値を５〜７の範囲に設定し、かつ有機性廃棄物の温度を５０〜９０℃の範囲に設定することにより、高温又は超高温可溶化工程、高温又は超高温可溶化槽における有機性廃棄物の可溶化の効率の向上および水素（Ｈ２）の増収を図ることができる。
【００１２】
また本発明は、前記高温又は超高温可溶化工程で発生したＨ２を含む発生ガスを前記嫌気性消化工程に供給することを特徴とする。
また、前記高温又は超高温可溶化槽で発生したＨ２を含む発生ガスを前記嫌気性消化槽に供給することを特徴とする。
【００１３】
嫌気性消化工程、嫌気性消化槽にはＨ２をＣＨ４に転換する水素資化性メタン生成菌が含まれる。したがって、高温又は超高温可溶化工程から発生する発生ガスを嫌気性消化工程に供給することにより、または高温又は超高温可溶化槽から発生する発生ガスを嫌気性消化槽に供給することにより、嫌気性消化工程、嫌気性消化槽で発生する消化ガスにおけるＣＨ４の増収が見込める。
【００１４】
また本発明は、前記高温又は超高温可溶化工程で発生したＨ２を含む発生ガスを単独で、或いは前記高温又は超高温可溶化工程で発生したＨ２を含む発生ガスと前記嫌気性消化工程で発生したＣＨ４を含む消化ガスの両方を、ＵＡＳＢリアクタ又はメタン生成流動床又はメタン生成固定床に供給することを特徴とする。
また、前記高温又は超高温可溶化槽で発生したＨ２を含む発生ガスが単独で、或いは前記高温又は超高温可溶化槽で発生したＨ２を含む発生ガスと前記嫌気性消化槽で発生したＣＨ４を含む消化ガスの両方が、ＵＡＳＢリアクタ又はメタン生成流動床又はメタン生成固定床に供給されることを特徴とする。
【００１５】
本発明によれば、ＵＡＳＢリアクタ又はメタン生成流動床又はメタン生成固定床によりＣＨ４の増収を図れる。
【００１６】
また本発明は、前記処理対象有機性廃棄物はそれぞれ濃縮工程を経た下水の最初沈澱池汚泥および下水の余剰汚泥の内の少なくとも一方を含み、前記濃縮工程において汚泥の凝集剤としてポリ硫酸第二鉄又は安定化塩化第一鉄を添加することを特徴とする。
【００１７】
本発明によれば、高温又は超高温可溶化工程で発生する発生ガスおよび嫌気性消化工程で発生する消化ガスから硫化水素（Ｈ２Ｓ）を効率良く除去でき、嫌気性消化工程において、リン酸マグネシウムアンモニウム（ＭＡＰ粒子）の形成も抑制できる。フロックの成長が促進されることによりＡ汚泥〜Ｃ汚泥の含水率も低下する。
【００１８】
また本発明は、前記Ｃ汚泥を、熱可溶化処理したうえで、前記高温又は超高温可溶化工程に該工程での可溶化に適した温度に加温するための加温源として供給することを特徴とする。
また、前記Ｃ汚泥を熱可溶化処理する熱可溶化槽を有し、この熱可溶化槽で熱可溶化処理されたＣ汚泥が、前記高温又は超高温可溶化槽に該高温又は超高温可溶化槽での可溶化に適した温度に加温するための加温源として供給されることを特徴とする。
【００１９】
本発明によれば、加熱されたＣ汚泥を所定量、高温又は超高温可溶化工程、高温又は超高温可溶化槽に供給することにより、高温又は超高温可溶化工程、高温又は超高温可溶化槽の温度を可溶化に適した温度に加温することができる。
【００２０】
また本発明は、前記処理対象有機性廃棄物は濃縮工程又は、濃縮工程及び脱水工程を経た余剰汚泥を含み、前記濃縮工程又は、濃縮工程及び脱水工程を経た余剰汚泥を熱可溶化処理したうえで、前記高温又は超高温可溶化工程に該工程での可溶化に適した温度に加温するための加温源を兼ねて投入することを特徴とする。
また、前記処理対象有機性廃棄物は濃縮工程又は、濃縮工程及び脱水工程を経た余剰汚泥を含み、前記濃縮工程又は、濃縮工程及び脱水工程を経た余剰汚泥を熱可溶化処理する余剰汚泥用熱可溶化槽を有し、この余剰汚泥用熱可溶化槽で熱可溶化処理された余剰汚泥が、前記高温又は超高温可溶化槽に該高温又は超高温可溶化槽での可溶化に適した温度に加温するための加温源を兼ねて投入されることを特徴とする。
【００２１】
本発明によれば、加熱された余剰汚泥を処理対象有機性廃棄物として高温又は超高温可溶化工程、高温又は超高温可溶化槽に供給することにより、高温又は超高温可溶化工程、高温又は超高温可溶化槽の温度を可溶化に適した温度に加温することができる。
【００２２】
また本発明は、前記高温又は超高温可溶化槽において、液面上における処理対象有機性廃棄物の投入口周りの空間を仕切る仕切り壁を備えることを特徴とする。
【００２３】
仕切り壁の存在により大気の流入が液面上における投入口周りの空間のみにとどまるため、高温又は超高温可溶化槽内の嫌気性雰囲気が維持され、発生ガスへの大気の混入が阻止される。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、高温又は超高温可溶化工程、高温又は超高温可溶化槽において高温可溶化菌或いは超高温可溶化菌の含有濃度を高濃度に維持できる。また、高温又は超高温可溶化槽から発生するガスへの空気の混入が少なくなり、高温又は超高温可溶化の工程、或いは高温又は超高温可溶化槽で発生する水素の増収が得られる。これにより有機性廃棄物の可溶化の効率および安定性を高めることができ、ひいては、水素、メタン等のバイオガスの増収および有機性廃棄物の残渣の減容化率の向上を図れる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１実施形態に係る有機性廃棄物の処理装置の構成図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る有機性廃棄物の処理装置の構成図である。
【図３】本発明の第３実施形態に係る有機性廃棄物の処理装置の構成図である。
【図４】本発明の第４実施形態に係る有機性廃棄物の処理装置の構成図である。
【図５】本発明の第５実施形態に係る有機性廃棄物の処理装置の構成図である。
【図６】本発明の第６実施形態に係る有機性廃棄物の処理装置の構成図である。
【図７】本発明の第７実施形態に係る有機性廃棄物の処理装置の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
「第１実施形態」
図１は本発明の第１実施形態に係る有機性廃棄物の処理装置１の構成図である。
処理装置１は、処理対象有機性廃棄物Ｗが投入され、処理対象有機性廃棄物Ｗを高温可溶化菌又は超高温可溶化菌により可溶化処理する高温又は超高温可溶化槽２と、高温又は超高温可溶化槽２から送出された可溶化有機性廃棄物Ｗ１を嫌気性消化処理する嫌気性消化槽３と、を備えて構成される。処理対象有機性廃棄物Ｗは、例えば下水汚泥や浄化槽汚泥等の有機性汚泥、食品廃棄物、生ごみ、畜産糞尿等である。
【００２７】
高温又は超高温可溶化槽２は、処理対象有機性廃棄物Ｗを高温可溶化菌又は超高温可溶化菌により可溶化処理する高温又は超高温可溶化工程を構成する。高温又は超高温可溶化槽２は、高温可溶化菌（生育最高温度が概ね５０〜７５℃）又は超高温可溶化菌（生育最高温度が概ね７５℃以上であり、実際には概ね７５〜９０℃）により処理対象有機性廃棄物Ｗを加水分解して可溶化し、酸発酵させる機能を担う槽である。したがって、高温又は超高温可溶化槽２の運転温度は概ね５０〜９０℃に設定される。高温可溶化菌、超高温可溶化菌は嫌気性の菌である。高温又は超高温可溶化槽２における処理対象有機性廃棄物Ｗが投入されてからの滞留時間は０．５〜１０日程度であり、好ましくは１〜２日程度である。
【００２８】
処理対象有機性廃棄物Ｗの可溶化に伴い、高温又は超高温可溶化槽２から主にＨ２、ＣＯ２からなる発生ガスＧ１が発生し、外部に送出される。また、高温又は超高温可溶化槽２には、主に槽内に既に入っている有機性廃棄物と新たに投入される処理対象有機性廃棄物Ｗとを撹拌混合する撹拌装置４が備えられる。撹拌装置４は、回転式の撹拌翼を備えたものなど公知構造の装置でよい。また、撹拌装置４は、槽外に据え付けられた破砕循環ポンプと、槽内に据え付けられ循環破砕液を吐出する吐出ノズルとを組み合わせた装置でもよい。
【００２９】
嫌気性消化槽３は、前記高温又は超高温可溶化工程から送出された可溶化有機性廃棄物Ｗ１を嫌気性消化処理する嫌気性消化工程を構成する。嫌気性消化槽３は、嫌気性のメタン発酵菌により可溶化有機性廃棄物Ｗ１をメタン発酵（消化処理）させる。メタン発酵菌はＨ２をＣＨ４に転換する水素資化性メタン生成菌を含む。メタン発酵に伴い、嫌気性消化槽３から主にＣＨ４、ＣＯ２からなる消化ガスＧ２が発生し、外部に送出される。可溶化有機性廃棄物Ｗ１は消化処理により一部がガスに転換する。嫌気性消化槽３の運転温度はメタン発酵菌の種類やダブリングタイム等を考慮して適宜に設定されるものであるが、本発明者が試験した範囲では例えば３０〜３８℃又は５０〜５６℃の運転温度でメタンの発生量等の点で良好な結果が得られている。嫌気性消化槽３にも槽内の有機性廃棄物を撹拌混合する撹拌装置５が備えられる。撹拌装置５は、回転式の撹拌翼を備えたものなど公知構造の装置でよい。
【００３０】
嫌気性消化槽３で消化処理された有機性廃棄物は嫌気性消化汚泥（後記するＡ汚泥）として適宜設けた後工程に送出される。図１ではこの後工程として２通りの態様を示している。１つ目の態様は、嫌気性消化槽３から送出された嫌気性消化汚泥を沈降式の固液分離槽６にて分離濃縮処理し、その濃縮汚泥（後記するＢ汚泥）をさらに脱水機７で脱水処理する一連の工程である。固液分離槽６は、沈降分離槽の他に加圧浮上槽、遠心濃縮槽等でもよい。２つ目の態様は、嫌気性消化槽３から送出された嫌気性消化汚泥をそのまま脱水機８で脱水処理する工程である。脱水機７、８で脱水処理された汚泥は脱水汚泥（後記するＣ汚泥）として処理される。脱水機７、８は例えば遠心脱水機（デカンター）、スクリュー圧搾式脱水機等である。固液分離槽６で分離された上澄み液および脱水機７、８から排出された脱水ろ液は図示しない水処理系に送られる。下水処理場では前者態様と後者態様の後工程の両者が採用されているが、処理対象有機性廃棄物Ｗが食品廃棄物や生ごみ等の場合には、嫌気性消化汚泥をそのまま脱水機８に送出する後者態様の後工程が多用される。
【００３１】
以上の処理装置１において、本発明は、嫌気性消化槽３から送出される嫌気性消化汚泥（図１に示すＡ汚泥）、嫌気性消化槽３から送出された嫌気性消化汚泥を前記固液分離槽６等により分離濃縮処理して得られる嫌気性消化濃縮汚泥（図１に示すＢ汚泥）、嫌気性消化槽３から送出された嫌気性消化汚泥を脱水処理して得られる嫌気性消化脱水汚泥（図１に示すＣ汚泥）の３つの汚泥の内の少なくとも１つの汚泥を、高温可溶化菌又は超高温可溶化菌の供給源として高温又は超高温可溶化槽２に供給することを主な特徴とする。この場合、Ｃ汚泥とは、前記した前者態様の後工程の場合には脱水機７で得られるＣ汚泥を指し、後者態様の後工程の場合には脱水機８で得られるＣ汚泥を指す。
【００３２】
前記Ａ汚泥、Ｂ汚泥およびＣ汚泥にはいずれも増殖した高温可溶化菌又は超高温可溶化菌が残存しており、Ａ汚泥の一部又はＢ汚泥の一部又はＣ汚泥の一部を高温又は超高温可溶化槽２に返送することにより、高温又は超高温可溶化槽２において高温可溶化菌又は超高温可溶化菌の含有濃度が高濃度に維持され、可溶化の効率および安定性が高まることになる。高温可溶化菌や超高温可溶化菌の一世代時間は数時間程度と短いため、Ａ汚泥、Ｂ汚泥、Ｃ汚泥のいずれかは例えば数時間の間隔毎に高温又は超高温可溶化槽２に供給される。
【００３３】
Ａ汚泥〜Ｃ汚泥の各固形分濃度について、過去の実績からＡ汚泥の固形分濃度が１．５〜４Ｗｔ％、Ｂ汚泥の固形分濃度が２〜５Ｗｔ％、Ｃ汚泥の固形分濃度が１５〜２０Ｗｔ％程度であり、概ね「Ａ汚泥＜Ｂ汚泥＜Ｃ汚泥」の関係である。つまり、単位容量当たりＣ汚泥が最も高温可溶化菌又は超高温可溶化菌を有していることとなる。したがって、Ａ汚泥〜Ｃ汚泥のいずれかを単独で高温又は超高温可溶化槽２に供給する場合、供給量としてはＣ汚泥が最も少量で済み、次いでＢ汚泥の順となる。
【００３４】
高温又は超高温可溶化槽２を可溶化に適した温度、つまり高温可溶化菌又は超高温可溶化菌の生育に適した温度に加温するための加温源として、消化ガスＧ２を利用することができる。図１はボイラ９を設けた態様を示している。ボイラ９は消化ガスＧ２を燃料として燃焼し、生成した高温のスチームを高温又は超高温可溶化槽２に供給する。高温又は超高温可溶化槽２は、主に高温可溶化菌により可溶化処理する場合には５０〜７５℃程度の運転温度（槽内の有機性廃棄物の温度）となるように設定され、主に超高温可溶化菌により可溶化処理する場合には７５〜９０℃程度の運転温度となるように設定される。ボイラ９の他、消化ガスＧ２を駆動源とする発電機の排熱等も前記加温源に充てることができる。
【００３５】
消化汚泥が高温可溶化菌(50℃で可溶化する菌)、超高温可溶化菌（80℃で可溶化する菌)の供給源となり得ることを見出した試験例を、次の試験例1に示す。
[試験例1]
汚泥の沈降分離ゾーンを具備する連続攪拌混合タイプの有効液容量が10リットルの反応槽2基を用意し、これらに、下水汚泥を50℃で高温消化している下水処理場の高温消化槽から採取した高温消化汚泥（MLVSS 2％）を、それぞれ10リットル張り込んだ。
一方の反応槽は、槽内温度を50℃に、他方の反応槽は８０℃に設定した。
その後、両方の反応槽に、セルロース濃度が5g/Lのスラリー液を1リットル/日（水理学的滞留時間 10日）で供給し、また、両方の反応槽のpHは、5.5に保った。
上記のセルロースのスラリー液には、窒素、リン、イオウ及び鉄、ニッケル、コバルト等の微量金属を加えた。
【００３６】
上記の条件で連続運転を行ったところ、1カ月経過後の両方の反応槽の運転状態は以下の通りであった。
「高温可溶化槽（50℃で可溶化運転を実施）」
槽内液のMLVSS濃度 ： 2.5ｇ/L
ガス生成速度 ： 4.0 L/ 10 L-反応槽/日（20℃室温におけるガス発生量）
ガス組成 ： 水素51% 、CO2 49%
「超高温可溶化槽（80℃可溶化運転を実施）」
槽内液のMLVSS濃度 ： 1.6ｇ/L
ガス生成速度 ： 5.0 L/ 10 L-反応槽/日（20℃室温におけるガス発生量）
ガス組成 ： 水素55% 、CO2 45%
【００３７】
上記の結果から、消化汚泥が高温可溶化菌(50℃で可溶化する菌)、超高温可溶化菌（80℃で可溶化する菌)の供給源となり得ることが分かった。また、超高温可溶化菌による超高温可溶化の方が、高温可溶化菌による高温可溶化より可溶化効果が高いことが判明した。
【００３８】
高温可溶化菌(50℃で可溶化する菌)による高温可溶化、及び、超高温可溶化菌（80℃で可溶化する菌) による超高温可溶化が、より短時間の水理学的滞留時間でも進行することを確認する目的で、実施した試験例2を次に示す。
[試験例2]
汚泥の沈降分離ゾーンを具備する連続攪拌混合タイプの有効液容量が10リットルの反応槽2基を用意し、これらに、下水汚泥を50℃で高温消化している下水処理場の高温消化槽から採取した高温消化汚泥（MLVSS 2％）を、それぞれ10リットル張り込んだ。
一方の反応槽は、槽内温度を50℃に、他方の反応槽は８０℃に設定した。
その後、両方の反応槽に、セルロース濃度が10g/Lのスラリー液を5リットル/日（水理学的滞留時間 2日）で供給し、また、両方の反応槽のpHは、5.5に保った。
上記のセルロースのスラリー液には、窒素、リン、イオウ及び鉄、ニッケル、コバルト等の微量金属を加えた。
【００３９】
上記の条件で連続運転を行ったところ、1カ月経過後の両方の反応槽の運転状態は以下の通りであった。
「高温可溶化槽（50℃で可溶化運転を実施）」
槽内液のMLVSS濃度 ： 5.0ｇ/L
ガス生成速度 ： 18 L/ 10 L-反応槽/日（20℃室温におけるガス発生量）
ガス組成 ： 水素52% 、CO2 48%
「超高温可溶化槽（80℃可溶化運転を実施）」
槽内液のMLVSS濃度 ： 4.0ｇ/L
ガス生成速度 ： 27 L/ 10 L-反応槽/日（20℃室温におけるガス発生量）
ガス組成 ： 水素53% 、CO2 47%
【００４０】
上記の結果から、水理学的滞留時間2日でも高温可溶化菌(50℃で可溶化する菌)による高温可溶化、超高温可溶化菌（80℃で可溶化する菌) による超高温可溶化は進行することが分かった。また、超高温可溶化菌による超高温可溶化の方が、高温可溶化菌による高温可溶化より可溶化効果が高いことが判明した。
【００４１】
次いで、高温可溶化菌(50℃で可溶化する菌)による高温可溶化、及び、超高温可溶化菌（80℃で可溶化する菌) による超高温可溶化が、pHによりどのような影響を受けるか調べる目的で、実施した試験例3-1及び試験例3-2を次に示す。
【００４２】
[試験例3-1]
汚泥の沈降分離ゾーンを具備する連続攪拌混合タイプの有効液容量が2リットルの反応槽5基を用意し、これらに、下水汚泥を50℃で高温消化している下水処理場の高温消化槽から採取した高温消化汚泥（MLVSS 2％）を、それぞれ2リットル張り込んだ。
各反応槽は、槽内温度を50℃に設定し、高温可溶化菌による高温可溶化に対するｐHの影響を調べることを目的として、セルロース濃度が5g/Lのスラリー液を各反応槽に0.2リットル/日（水理学的滞留時間 10日）で供給した。各反応槽の槽内ｐHを5.0、5.5、6.5、7.0、8.0になるように塩酸又は苛性ソーダの希釈液を加えて制御した。
上記のセルロースのスラリー液には、窒素、リン、イオウ及び鉄、ニッケル、コバルト等の微量金属を加えた。
【００４３】
上記の条件で連続運転を行ったところ、1カ月経過後の各反応槽の運転状態は以下の通りであった。
【表１】
上記表１のガス生成速度は、２０℃におけるガス量を示している。
【００４４】
[試験例3-2]
また、同様の装置と方法で超高温可溶化菌による超高温可溶化に対するｐHの影響を調べる目的で１カ月連続処理運転を行ったときの運転状況を次の表に示す。
【表２】
上記表２のガス生成速度は、２０℃におけるガス量を示している。
【００４５】
以上の結果から、高温可溶化菌による高温可溶化においても、超高温可溶化菌による超高温可溶化においても、ともにｐHが5.5〜7.0において、ガス生成速度が速くなり、より効率的に可溶化反応が進むことを確認できた。
【００４６】
以上から、高温又は超高温可溶化槽２の有機性廃棄物のｐＨ値は５〜７の範囲に設定することが好ましく、５．５〜７．０の範囲に設定することがより好ましい。
【００４７】
超高温可溶化菌（80℃で可溶化する菌) による超高温可溶化槽をメタン発酵槽に組合せることによって、どの程度の汚泥減容化効果が有るか調べた試験例を試験例4に示す。
[試験例4]
有効液容量２リットルの超高温可溶化槽と、有効液容量15リットルのメタン発酵槽を組み合わせた試験系を試験系Aとした。
超高温可溶化槽は槽内温度を８０℃、ｐHを5.5に制御し、メタン発酵槽は槽内温度を5０℃、ｐHを7.5に制御した。
超高温可溶化槽には、SS濃度4％、VSS濃度3.2％の下水汚泥を１リットル/日で供給し、超高温可溶化槽からの流出汚泥は全量をメタン発酵槽に供給した。
また、メタン発酵槽からの流出汚泥は、3000RPMで５分間、遠心分離し、沈降汚泥の10％を超高温可溶化槽に返送した。
この運転操作を２カ月間継続して運転が安定したとき、試験系Aから排出される汚泥濃度と排出量を調べた結果、排出量は１リットル/日、汚泥濃度はMLSS 1.8％、MLVSS 1.0％であった。
【００４８】
一方、対象系として有効液容量17リットルのメタン発酵槽単独の試験系を試験系Bとした。
試験系Bのメタン発酵槽は、槽内温度を5０℃、ｐHを7.5に制御し、試験系Aで用いたのと同じ下水汚泥を１リットル/日で供給し、２カ月間継続運転を行い、運転が安定したとき、試験系Bから排出される汚泥濃度と排出量を調べた結果、排出量は１リットル/日、汚泥濃度はMLSS 2.1％、MLVSS 1.3％であった。
【００４９】
試験系Aと試験系Bの結果を比較すると、超高温可溶化槽をメタン発酵槽と組合わせた試験系Aでは、メタン発酵槽単独で処理する試験系Bに比べて、有機性汚泥分を約20％多く減量出来ることが分かった。
【００５０】
「第２実施形態」
図２は本発明の第２実施形態に係る有機性廃棄物の処理装置１の構成図である。なお、本実施形態において第１実施形態と同じ構成要素については同一符号を付してその説明は省略する。
【００５１】
第２実施形態の処理装置１は、高温又は超高温可溶化槽２で発生したＨ２を含む発生ガスＧ１を嫌気性消化槽３に供給することを特徴とする。嫌気性消化槽３にはＨ２をＣＨ４に転換する水素資化性メタン生成菌が含まれるため、高温又は超高温可溶化槽２からＨ２を含む発生ガスＧ１を嫌気性消化槽３に供給することにより、嫌気性消化槽３で発生する消化ガスＧ２におけるＣＨ４の増収が見込める。発生ガスＧ１はその全量が嫌気性消化槽３に供給されてもよいし、一部が嫌気性消化槽３に供給されてもよい。図２では、高温又は超高温可溶化槽２と嫌気性消化槽３とを接続する発生ガス供給ライン１０にガス貯留槽１１を設け、高温又は超高温可溶化槽２で発生した発生ガスＧ１をガス貯留槽１１に貯留し、ガス貯留槽１１から間欠的に定量の発生ガスＧ１を嫌気性消化槽３に供給する態様を示している。
【００５２】
また、汚泥中の水素資化性メタン生成菌に対してＨ２を効率的に供給する観点から、発生ガスＧ１を槽内の汚泥液面上の空間に吹き込むよりも汚泥中に直接吹き込む態様とすることが好ましい。これにより、発生ガスＧ１に含まれるＨ２が気泡となって汚泥中に放散され、水素資化性メタン生成菌に効率良く供給される。もし嫌気性消化槽３の外部に、槽底部から槽上部に汚泥を循環させる循環ライン１２が設けられている場合にはこの循環ライン１２に発生ガスＧ１を吹き込む態様にしてもよい。
【００５３】
「第３実施形態」
図３は本発明の第３実施形態に係る有機性廃棄物の処理装置１の構成図である。なお、本実施形態において第１実施形態と同じ構成要素については同一符号を付してその説明は省略する。
【００５４】
第３実施形態の処理装置１は、高温又は超高温可溶化槽２において、液面上における処理対象有機性廃棄物Ｗの投入口１３周りの空間を仕切る仕切り壁１４を備えたことを特徴とする。仕切り壁１４は高温又は超高温可溶化槽２の上部に鉛直板状に設けられており、仕切り壁１４の下端は高温又は超高温可溶化槽２の底部まで達していない。処理対象有機性廃棄物Ｗを投入口１３から投入する際、例えば投入口１３を構成する開閉蓋１５を開くとそこから大気が流入するため、高温又は超高温可溶化槽２内の嫌気性雰囲気が損なわれ、発生ガスＧ１に大気が混入するおそれがある。仕切り壁１４は大気の流入を液面上における投入口１３周りの空間のみにとどめることにより、高温又は超高温可溶化槽２内の嫌気性雰囲気を維持し、発生ガスＧ１への大気の混入を阻止する。
【００５５】
「第４実施形態」
図４は本発明の第４実施形態に係る有機性廃棄物の処理装置１の構成図である。なお、本実施形態において第１実施形態と同じ構成要素については同一符号を付してその説明は省略する。
【００５６】
第４実施形態は、処理対象有機性廃棄物Ｗが、濃縮工程を経た下水の最初沈澱池汚泥と濃縮工程を経た下水の余剰汚泥の内の少なくとも一方を含む形態に関するものである。
一般に下水処理場では、最初沈澱池から送られた最初沈澱池汚泥や余剰の活性汚泥である余剰汚泥についてそれぞれ濃縮する工程があり、最初沈澱池汚泥については主に沈降式の固液分離槽１６にて沈降濃縮し、余剰汚泥については主にベルト濃縮機、ドラム濃縮機、遠心濃縮機等の濃縮機１７により濃縮している。
【００５７】
第４実施形態に係る処理方法は、最初沈澱池汚泥の濃縮工程又は余剰汚泥の濃縮工程において汚泥の凝集剤としてポリ硫酸第二鉄又は安定化塩化第一鉄を添加することを特徴とする。ポリ硫酸第二鉄および安定化塩化第一鉄は共にフロックの成長促進性に優れ、かつ安価な鉄系の無機高分子凝集剤である。最初沈澱池汚泥の濃縮工程または余剰汚泥の濃縮工程に、ポリ硫酸第二鉄又は安定化塩化第一鉄を蒸発残留物（ｔｏｔａｌ ｓｏｌｉｄｓ）当り２．５〜５Ｗｔ％（濃度にしておおよそ５００〜１０００ｐｐｍ）添加することにより、高温又は超高温可溶化工程で発生する発生ガスＧ１および嫌気性消化工程で発生する消化ガスＧ２から硫化水素（Ｈ２Ｓ）を効率良く除去でき、嫌気性消化工程において、リン酸マグネシウムアンモニウム（ＭＡＰ粒子）の形成も抑制できる。勿論、フロックの成長が促進されることによりＡ汚泥〜Ｃ汚泥の含水率も低下し、固液分離槽６から排出される上澄み液や脱水機７、８から排出される脱水ろ液の水質も改善される。
【００５８】
「第５実施形態」
図５は本発明の第５実施形態に係る有機性廃棄物の処理装置１の構成図である。なお、本実施形態において第１実施形態と同じ構成要素については同一符号を付してその説明は省略する。
【００５９】
第５実施形態の処理装置１は、Ｃ汚泥を熱可溶化処理する熱可溶化槽１８を有し、この熱可溶化槽１８で熱可溶化処理されたＣ汚泥が、高温又は超高温可溶化槽２に、高温又は超高温可溶化槽２での可溶化に適した温度に加温するための加温源として供給されることを特徴とする。熱可溶化槽１８内におけるＣ汚泥の温度は例えば１５０〜１７０℃に設定される。この加熱されたＣ汚泥を所定量、高温又は超高温可溶化槽２に供給することにより、高温又は超高温可溶化槽２内の温度を可溶化に適した温度（５０〜９０℃）に加温することができる。
【００６０】
「第６実施形態」
図６は本発明の第６実施形態に係る有機性廃棄物の処理装置１の構成図である。なお、本実施形態において第１実施形態と同じ構成要素については同一符号を付してその説明は省略する。
【００６１】
第６実施形態の処理装置１は、処理対象有機性廃棄物Ｗが、濃縮工程を経た余剰汚泥、又は濃縮工程及び脱水工程を経た余剰汚泥を含む形態に関するものである。
第６実施形態の処理装置１は、濃縮工程又は、濃縮工程及び脱水工程を経た余剰汚泥を熱可溶化処理する余剰汚泥用熱可溶化槽１９を有し、この余剰汚泥用熱可溶化槽１９で熱可溶化処理された余剰汚泥が、高温又は超高温可溶化槽２に、高温又は超高温可溶化槽２での可溶化に適した温度に加温するための加温源を兼ねて投入されることを特徴とする。図６は、濃縮工程を経た余剰汚泥をそのまま余剰汚泥用熱可溶化槽１９に投入する場合を示しており、ベルト濃縮機、ドラム濃縮機、遠心濃縮機等の濃縮機１７により濃縮された余剰汚泥は余剰汚泥用熱可溶化槽１９に投入されて例えば１５０〜１７０℃程度に加温される。この加熱された余剰汚泥を処理対象有機性廃棄物Ｗとして高温又は超高温可溶化槽２に供給することにより、高温又は超高温可溶化槽２内の温度を可溶化に適した温度（５０〜９０℃）に加温することができる。濃縮機１７により濃縮されたものをさらに図示しない脱水機で脱水処理してなる余剰汚泥、すなわち濃縮工程及び脱水工程を経た余剰汚泥を余剰汚泥用熱可溶化槽１９に投入してもよい。
【００６２】
「第７実施形態」
図７は本発明の第７実施形態に係る有機性廃棄物の処理装置１の構成図である。なお、本実施形態において第１実施形態と同じ構成要素については同一符号を付してその説明は省略する。
【００６３】
第７実施形態の処理装置１は、高温又は超高温可溶化槽２で発生したＨ２を含む発生ガスＧ１が単独で、或いは高温又は超高温可溶化槽２で発生したＨ２を含む発生ガスＧ１と嫌気性消化槽３で発生したＣＨ４を含む消化ガスＧ２の両方が、ＵＡＳＢ（Ｕｐｆｌｏｗ Ａｎａｅｒｏｂｉｃ Ｓｌｕｄｇｅ Ｂｌａｎｋｅｔ）リアクタ２０に供給されることを特徴とする。ＵＡＳＢリアクタ２０には例えば脱水機７、８の脱水ろ液が送水される。
【００６４】
ＵＡＳＢリアクタ２０内のメタン菌のグラニュール汚泥の作用により、発生ガスＧ１が単独で供給された場合には、発生ガスＧ１に含まれるＨ２とＣＯ２とからＣＨ４が生成され、該ＣＨ４を含むガスＧ３をＵＡＳＢリアクタ２０から得ることができる。発生ガスＧ１と消化ガスＧ２とが供給された場合には、発生ガスＧ１に含まれるＨ２と発生ガスＧ１および消化ガスＧ２に含まれるＣＯ２とからＣＨ４が生成され、該ＣＨ４を含むガスＧ３をＵＡＳＢリアクタ２０から得ることができる。ＵＡＳＢリアクタ２０の上部からは、処理水Ｗ２を得ることができる。この第７実施形態の処理装置１によればＣＨ４の増収を図ることができる。なお、ＵＡＳＢリアクタ２０の代わりに、メタン菌を流動化状態にする流動床を有したメタン生成流動床、又はメタン菌を固着させる固定床を有したメタン生成固定床を利用することもできる。
【符号の説明】
【００６５】
１ 有機性廃棄物の処理装置
２ 高温又は超高温可溶化槽
３ 嫌気性消化槽
６ 固液分離槽
７、８ 脱水機
１３ 投入口
１４ 仕切り壁
１８ 熱可溶化槽
１９ 余剰汚泥用熱可溶化槽
２０ ＵＡＳＢリアクタ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下水汚泥、生ごみ、畜産糞尿等の有機性廃棄物の処理方法および処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機性廃棄物を処理する方法の一例として嫌気性のメタン発酵菌を用いた嫌気性消化処理方法が挙げられる。この処理方法は、メタン発酵菌を有する嫌気性消化槽等を用いて有機性廃棄物の固形分をメタンや二酸化炭素等に分解して有機性廃棄物の残渣を減容化させる。その際、嫌気性消化処理の分解効率を高める目的で、可溶化槽で有機性廃棄物を熱可溶化処理したうえで嫌気性消化槽に投入する方法を用いることが多い。
【０００３】
なお、特許文献１には、メタン発酵の阻害要因となるアンモニアを可溶化槽内のパドル撹拌手段および曝気手段によりガス中に放散させてアンモニア吸収塔にて吸収し、その分、処理対象の汚泥中のアンモニア濃度を下げる技術が記載され、さらに汚泥のｐＨを７．０〜９．０のアルカリ性側にする旨が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１１２９０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、可溶化槽等を用いる可溶化工程および嫌気性消化槽等を用いる嫌気性消化工程を有する有機性廃棄物の処理方法および処理装置において、水素、メタン等のバイオガスの増収および有機性廃棄物の残渣の減容化率の向上を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、処理対象有機性廃棄物を高温可溶化菌又は超高温可溶化菌により可溶化処理する高温又は超高温可溶化工程と、前記高温又は超高温可溶化工程から送出された可溶化有機性廃棄物を嫌気性消化処理する嫌気性消化工程と、を有する有機性廃棄物の処理方法であって、Ａ汚泥：「前記嫌気性消化工程から送出される嫌気性消化汚泥」、Ｂ汚泥：「前記嫌気性消化工程から送出された嫌気性消化汚泥を分離濃縮処理して得られる嫌気性消化濃縮汚泥」、Ｃ汚泥：「前記嫌気性消化工程から送出された嫌気性消化汚泥を脱水処理して得られる嫌気性消化脱水汚泥」の内の少なくとも１つの汚泥を高温可溶化菌又は超高温可溶化菌の供給源として前記高温又は超高温可溶化工程に供給することを特徴とする。
また、処理対象有機性廃棄物を高温可溶化菌又は超高温可溶化菌により可溶化処理する高温又は超高温可溶化槽と、前記高温又は超高温可溶化槽から送出された可溶化有機性廃棄物を嫌気性消化処理する嫌気性消化槽と、を有する有機性廃棄物の処理装置であって、Ａ汚泥：「前記嫌気性消化槽から送出される嫌気性消化汚泥」、Ｂ汚泥：「前記嫌気性消化槽から送出された嫌気性消化汚泥を分離濃縮処理して得られる嫌気性消化濃縮汚泥」、Ｃ汚泥：「前記嫌気性消化槽から送出された嫌気性消化汚泥を脱水処理して得られる嫌気性消化脱水汚泥」の内の少なくとも１つの汚泥が高温可溶化菌又は超高温可溶化菌の供給源として前記高温又は超高温可溶化槽に供給されることを特徴とする。
【０００７】
有機性廃棄物の分解過程は、有機性廃棄物を加水分解して可溶化し、酸発酵させる酸生成相と、酸発酵後、水素、酢酸などを生成したうえでメタンを生成するメタン生成相とに大別される。処理対象有機性廃棄物が投入される可溶化槽は酸生成相において使用され、嫌気性消化槽はメタン生成相において使用される。本発明は可溶化槽として高温又は超高温可溶化槽を用いる。高温又は超高温可溶化槽は、高温可溶化菌又は超高温可溶化菌により処理対象有機性廃棄物を加水分解して可溶化し、酸発酵させる機能を担う槽である。有機性廃棄物の初期分解（主に酸発酵までの分解）に寄与する菌については、その生育最高温度により主に好熱菌、常温菌、好冷菌に分類される。このことは例えば「コンポスト化技術 廃棄物有効利用のテクノロジー」（技報堂出版株式会社 著者 藤田賢二 １９９３年５月２０日発行）の３９頁に記載されている。同頁には、生育最高温度が５５℃よりも高いものを好熱菌とし、さらに好熱菌を生育最高温度が５５〜７５℃の中等度好熱菌と７５℃よりも高い高度好熱菌とに分類した記載がある。
【０００８】
本発明における「高温可溶化菌」とは前記文献に記載の中等度好熱菌に略相当するものであり、生育最高温度が概ね５０〜７５℃の菌を指す。また、本発明における「超高温可溶化菌」とは前記文献に記載の高度好熱菌に略相当するものであり、生育最高温度が概ね７５℃よりも高い菌（実際には概ね７５〜９０℃の菌）を指す。つまり、本発明において高温又は超高温可溶化槽の運転温度（槽内の有機性廃棄物の温度）は概ね５０℃以上に設定されるものであり、高温可溶化菌、超高温可溶化菌のどちらに主な分解機能を発揮させるかにより運転温度が適宜に設定される。
【０００９】
本発明者は前記Ａ汚泥、Ｂ汚泥およびＣ汚泥のいずれにも増殖した高温可溶化菌又は超高温可溶化菌が十分に残存していることを確認している。したがって、Ａ汚泥の一部又はＢ汚泥の一部又はＣ汚泥の一部を高温又は超高温可溶化工程、高温又は超高温可溶化槽に返送する構成をとることにより、高温又は超高温可溶化工程、高温又は超高温可溶化槽において高温可溶化菌或いは超高温可溶化菌の含有濃度を高濃度に維持できる。これにより有機性廃棄物の可溶化の効率および安定性を高めることができ、ひいては水素、メタン等のバイオガスの増収および有機性廃棄物の残渣の減容化率の向上を図れる。
【００１０】
また本発明は、前記高温又は超高温可溶化工程において、有機性廃棄物のｐＨ値を５〜７の範囲に設定し、有機性廃棄物の温度を５０〜９０℃の範囲に設定することを特徴とする。
また、前記高温又は超高温可溶化槽において、槽内の有機性廃棄物のｐＨ値を５〜７の範囲に設定し、槽内の有機性廃棄物の温度を５０〜９０℃の範囲に設定することを特徴とする。
【００１１】
有機性廃棄物のｐＨ値を５〜７の範囲に設定し、かつ有機性廃棄物の温度を５０〜９０℃の範囲に設定することにより、高温又は超高温可溶化工程、高温又は超高温可溶化槽における有機性廃棄物の可溶化の効率の向上および水素（Ｈ２）の増収を図ることができる。
【００１２】
また本発明は、前記高温又は超高温可溶化工程で発生したＨ２を含む発生ガスを前記嫌気性消化工程に供給することを特徴とする。
また、前記高温又は超高温可溶化槽で発生したＨ２を含む発生ガスを前記嫌気性消化槽に供給することを特徴とする。
【００１３】
嫌気性消化工程、嫌気性消化槽にはＨ２をＣＨ４に転換する水素資化性メタン生成菌が含まれる。したがって、高温又は超高温可溶化工程から発生する発生ガスを嫌気性消化工程に供給することにより、または高温又は超高温可溶化槽から発生する発生ガスを嫌気性消化槽に供給することにより、嫌気性消化工程、嫌気性消化槽で発生する消化ガスにおけるＣＨ４の増収が見込める。
【００１４】
また本発明は、前記高温又は超高温可溶化工程で発生したＨ２を含む発生ガスを単独で、或いは前記高温又は超高温可溶化工程で発生したＨ２を含む発生ガスと前記嫌気性消化工程で発生したＣＨ４を含む消化ガスの両方を、ＵＡＳＢリアクタ又はメタン生成流動床又はメタン生成固定床に供給することを特徴とする。
また、前記高温又は超高温可溶化槽で発生したＨ２を含む発生ガスが単独で、或いは前記高温又は超高温可溶化槽で発生したＨ２を含む発生ガスと前記嫌気性消化槽で発生したＣＨ４を含む消化ガスの両方が、ＵＡＳＢリアクタ又はメタン生成流動床又はメタン生成固定床に供給されることを特徴とする。
【００１５】
本発明によれば、ＵＡＳＢリアクタ又はメタン生成流動床又はメタン生成固定床によりＣＨ４の増収を図れる。
【００１６】
また本発明は、前記処理対象有機性廃棄物はそれぞれ濃縮工程を経た下水の最初沈澱池汚泥および下水の余剰汚泥の内の少なくとも一方を含み、前記濃縮工程において汚泥の凝集剤としてポリ硫酸第二鉄又は安定化塩化第一鉄を添加することを特徴とする。
【００１７】
本発明によれば、高温又は超高温可溶化工程で発生する発生ガスおよび嫌気性消化工程で発生する消化ガスから硫化水素（Ｈ２Ｓ）を効率良く除去でき、嫌気性消化工程において、リン酸マグネシウムアンモニウム（ＭＡＰ粒子）の形成も抑制できる。フロックの成長が促進されることによりＡ汚泥〜Ｃ汚泥の含水率も低下する。
【００１８】
また本発明は、前記Ｃ汚泥を、熱可溶化処理したうえで、前記高温又は超高温可溶化工程に該工程での可溶化に適した温度に加温するための加温源として供給することを特徴とする。
また、前記Ｃ汚泥を熱可溶化処理する熱可溶化槽を有し、この熱可溶化槽で熱可溶化処理されたＣ汚泥が、前記高温又は超高温可溶化槽に該高温又は超高温可溶化槽での可溶化に適した温度に加温するための加温源として供給されることを特徴とする。
【００１９】
本発明によれば、加熱されたＣ汚泥を所定量、高温又は超高温可溶化工程、高温又は超高温可溶化槽に供給することにより、高温又は超高温可溶化工程、高温又は超高温可溶化槽の温度を可溶化に適した温度に加温することができる。
【００２０】
また本発明は、前記処理対象有機性廃棄物は濃縮工程又は、濃縮工程及び脱水工程を経た余剰汚泥を含み、前記濃縮工程又は、濃縮工程及び脱水工程を経た余剰汚泥を熱可溶化処理したうえで、前記高温又は超高温可溶化工程に該工程での可溶化に適した温度に加温するための加温源を兼ねて投入することを特徴とする。
また、前記処理対象有機性廃棄物は濃縮工程又は、濃縮工程及び脱水工程を経た余剰汚泥を含み、前記濃縮工程又は、濃縮工程及び脱水工程を経た余剰汚泥を熱可溶化処理する余剰汚泥用熱可溶化槽を有し、この余剰汚泥用熱可溶化槽で熱可溶化処理された余剰汚泥が、前記高温又は超高温可溶化槽に該高温又は超高温可溶化槽での可溶化に適した温度に加温するための加温源を兼ねて投入されることを特徴とする。
【００２１】
本発明によれば、加熱された余剰汚泥を処理対象有機性廃棄物として高温又は超高温可溶化工程、高温又は超高温可溶化槽に供給することにより、高温又は超高温可溶化工程、高温又は超高温可溶化槽の温度を可溶化に適した温度に加温することができる。
【００２２】
また本発明は、前記高温又は超高温可溶化槽において、液面上における処理対象有機性廃棄物の投入口周りの空間を仕切る仕切り壁を備えることを特徴とする。
【００２３】
仕切り壁の存在により大気の流入が液面上における投入口周りの空間のみにとどまるため、高温又は超高温可溶化槽内の嫌気性雰囲気が維持され、発生ガスへの大気の混入が阻止される。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、高温又は超高温可溶化工程、高温又は超高温可溶化槽において高温可溶化菌或いは超高温可溶化菌の含有濃度を高濃度に維持できる。また、高温又は超高温可溶化槽から発生するガスへの空気の混入が少なくなり、高温又は超高温可溶化の工程、或いは高温又は超高温可溶化槽で発生する水素の増収が得られる。これにより有機性廃棄物の可溶化の効率および安定性を高めることができ、ひいては、水素、メタン等のバイオガスの増収および有機性廃棄物の残渣の減容化率の向上を図れる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１実施形態に係る有機性廃棄物の処理装置の構成図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る有機性廃棄物の処理装置の構成図である。
【図３】本発明の第３実施形態に係る有機性廃棄物の処理装置の構成図である。
【図４】本発明の第４実施形態に係る有機性廃棄物の処理装置の構成図である。
【図５】本発明の第５実施形態に係る有機性廃棄物の処理装置の構成図である。
【図６】本発明の第６実施形態に係る有機性廃棄物の処理装置の構成図である。
【図７】本発明の第７実施形態に係る有機性廃棄物の処理装置の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
「第１実施形態」
図１は本発明の第１実施形態に係る有機性廃棄物の処理装置１の構成図である。
処理装置１は、処理対象有機性廃棄物Ｗが投入され、処理対象有機性廃棄物Ｗを高温可溶化菌又は超高温可溶化菌により可溶化処理する高温又は超高温可溶化槽２と、高温又は超高温可溶化槽２から送出された可溶化有機性廃棄物Ｗ１を嫌気性消化処理する嫌気性消化槽３と、を備えて構成される。処理対象有機性廃棄物Ｗは、例えば下水汚泥や浄化槽汚泥等の有機性汚泥、食品廃棄物、生ごみ、畜産糞尿等である。
【００２７】
高温又は超高温可溶化槽２は、処理対象有機性廃棄物Ｗを高温可溶化菌又は超高温可溶化菌により可溶化処理する高温又は超高温可溶化工程を構成する。高温又は超高温可溶化槽２は、高温可溶化菌（生育最高温度が概ね５０〜７５℃）又は超高温可溶化菌（生育最高温度が概ね７５℃以上であり、実際には概ね７５〜９０℃）により処理対象有機性廃棄物Ｗを加水分解して可溶化し、酸発酵させる機能を担う槽である。したがって、高温又は超高温可溶化槽２の運転温度は概ね５０〜９０℃に設定される。高温可溶化菌、超高温可溶化菌は嫌気性の菌である。高温又は超高温可溶化槽２における処理対象有機性廃棄物Ｗが投入されてからの滞留時間は０．５〜１０日程度であり、好ましくは１〜２日程度である。
【００２８】
処理対象有機性廃棄物Ｗの可溶化に伴い、高温又は超高温可溶化槽２から主にＨ２、ＣＯ２からなる発生ガスＧ１が発生し、外部に送出される。また、高温又は超高温可溶化槽２には、主に槽内に既に入っている有機性廃棄物と新たに投入される処理対象有機性廃棄物Ｗとを撹拌混合する撹拌装置４が備えられる。撹拌装置４は、回転式の撹拌翼を備えたものなど公知構造の装置でよい。また、撹拌装置４は、槽外に据え付けられた破砕循環ポンプと、槽内に据え付けられ循環破砕液を吐出する吐出ノズルとを組み合わせた装置でもよい。
【００２９】
嫌気性消化槽３は、前記高温又は超高温可溶化工程から送出された可溶化有機性廃棄物Ｗ１を嫌気性消化処理する嫌気性消化工程を構成する。嫌気性消化槽３は、嫌気性のメタン発酵菌により可溶化有機性廃棄物Ｗ１をメタン発酵（消化処理）させる。メタン発酵菌はＨ２をＣＨ４に転換する水素資化性メタン生成菌を含む。メタン発酵に伴い、嫌気性消化槽３から主にＣＨ４、ＣＯ２からなる消化ガスＧ２が発生し、外部に送出される。可溶化有機性廃棄物Ｗ１は消化処理により一部がガスに転換する。嫌気性消化槽３の運転温度はメタン発酵菌の種類やダブリングタイム等を考慮して適宜に設定されるものであるが、本発明者が試験した範囲では例えば３０〜３８℃又は５０〜５６℃の運転温度でメタンの発生量等の点で良好な結果が得られている。嫌気性消化槽３にも槽内の有機性廃棄物を撹拌混合する撹拌装置５が備えられる。撹拌装置５は、回転式の撹拌翼を備えたものなど公知構造の装置でよい。
【００３０】
嫌気性消化槽３で消化処理された有機性廃棄物は嫌気性消化汚泥（後記するＡ汚泥）として適宜設けた後工程に送出される。図１ではこの後工程として２通りの態様を示している。１つ目の態様は、嫌気性消化槽３から送出された嫌気性消化汚泥を沈降式の固液分離槽６にて分離濃縮処理し、その濃縮汚泥（後記するＢ汚泥）をさらに脱水機７で脱水処理する一連の工程である。固液分離槽６は、沈降分離槽の他に加圧浮上槽、遠心濃縮槽等でもよい。２つ目の態様は、嫌気性消化槽３から送出された嫌気性消化汚泥をそのまま脱水機８で脱水処理する工程である。脱水機７、８で脱水処理された汚泥は脱水汚泥（後記するＣ汚泥）として処理される。脱水機７、８は例えば遠心脱水機（デカンター）、スクリュー圧搾式脱水機等である。固液分離槽６で分離された上澄み液および脱水機７、８から排出された脱水ろ液は図示しない水処理系に送られる。下水処理場では前者態様と後者態様の後工程の両者が採用されているが、処理対象有機性廃棄物Ｗが食品廃棄物や生ごみ等の場合には、嫌気性消化汚泥をそのまま脱水機８に送出する後者態様の後工程が多用される。
【００３１】
以上の処理装置１において、本発明は、嫌気性消化槽３から送出される嫌気性消化汚泥（図１に示すＡ汚泥）、嫌気性消化槽３から送出された嫌気性消化汚泥を前記固液分離槽６等により分離濃縮処理して得られる嫌気性消化濃縮汚泥（図１に示すＢ汚泥）、嫌気性消化槽３から送出された嫌気性消化汚泥を脱水処理して得られる嫌気性消化脱水汚泥（図１に示すＣ汚泥）の３つの汚泥の内の少なくとも１つの汚泥を、高温可溶化菌又は超高温可溶化菌の供給源として高温又は超高温可溶化槽２に供給することを主な特徴とする。この場合、Ｃ汚泥とは、前記した前者態様の後工程の場合には脱水機７で得られるＣ汚泥を指し、後者態様の後工程の場合には脱水機８で得られるＣ汚泥を指す。
【００３２】
前記Ａ汚泥、Ｂ汚泥およびＣ汚泥にはいずれも増殖した高温可溶化菌又は超高温可溶化菌が残存しており、Ａ汚泥の一部又はＢ汚泥の一部又はＣ汚泥の一部を高温又は超高温可溶化槽２に返送することにより、高温又は超高温可溶化槽２において高温可溶化菌又は超高温可溶化菌の含有濃度が高濃度に維持され、可溶化の効率および安定性が高まることになる。高温可溶化菌や超高温可溶化菌の一世代時間は数時間程度と短いため、Ａ汚泥、Ｂ汚泥、Ｃ汚泥のいずれかは例えば数時間の間隔毎に高温又は超高温可溶化槽２に供給される。
【００３３】
Ａ汚泥〜Ｃ汚泥の各固形分濃度について、過去の実績からＡ汚泥の固形分濃度が１．５〜４Ｗｔ％、Ｂ汚泥の固形分濃度が２〜５Ｗｔ％、Ｃ汚泥の固形分濃度が１５〜２０Ｗｔ％程度であり、概ね「Ａ汚泥＜Ｂ汚泥＜Ｃ汚泥」の関係である。つまり、単位容量当たりＣ汚泥が最も高温可溶化菌又は超高温可溶化菌を有していることとなる。したがって、Ａ汚泥〜Ｃ汚泥のいずれかを単独で高温又は超高温可溶化槽２に供給する場合、供給量としてはＣ汚泥が最も少量で済み、次いでＢ汚泥の順となる。
【００３４】
高温又は超高温可溶化槽２を可溶化に適した温度、つまり高温可溶化菌又は超高温可溶化菌の生育に適した温度に加温するための加温源として、消化ガスＧ２を利用することができる。図１はボイラ９を設けた態様を示している。ボイラ９は消化ガスＧ２を燃料として燃焼し、生成した高温のスチームを高温又は超高温可溶化槽２に供給する。高温又は超高温可溶化槽２は、主に高温可溶化菌により可溶化処理する場合には５０〜７５℃程度の運転温度（槽内の有機性廃棄物の温度）となるように設定され、主に超高温可溶化菌により可溶化処理する場合には７５〜９０℃程度の運転温度となるように設定される。ボイラ９の他、消化ガスＧ２を駆動源とする発電機の排熱等も前記加温源に充てることができる。
【００３５】
消化汚泥が高温可溶化菌(50℃で可溶化する菌)、超高温可溶化菌（80℃で可溶化する菌)の供給源となり得ることを見出した試験例を、次の試験例1に示す。
[試験例1]
汚泥の沈降分離ゾーンを具備する連続攪拌混合タイプの有効液容量が10リットルの反応槽2基を用意し、これらに、下水汚泥を50℃で高温消化している下水処理場の高温消化槽から採取した高温消化汚泥（MLVSS 2％）を、それぞれ10リットル張り込んだ。
一方の反応槽は、槽内温度を50℃に、他方の反応槽は８０℃に設定した。
その後、両方の反応槽に、セルロース濃度が5g/Lのスラリー液を1リットル/日（水理学的滞留時間 10日）で供給し、また、両方の反応槽のpHは、5.5に保った。
上記のセルロースのスラリー液には、窒素、リン、イオウ及び鉄、ニッケル、コバルト等の微量金属を加えた。
【００３６】
上記の条件で連続運転を行ったところ、1カ月経過後の両方の反応槽の運転状態は以下の通りであった。
「高温可溶化槽（50℃で可溶化運転を実施）」
槽内液のMLVSS濃度 ： 2.5ｇ/L
ガス生成速度 ： 4.0 L/ 10 L-反応槽/日（20℃室温におけるガス発生量）
ガス組成 ： 水素51% 、CO2 49%
「超高温可溶化槽（80℃可溶化運転を実施）」
槽内液のMLVSS濃度 ： 1.6ｇ/L
ガス生成速度 ： 5.0 L/ 10 L-反応槽/日（20℃室温におけるガス発生量）
ガス組成 ： 水素55% 、CO2 45%
【００３７】
上記の結果から、消化汚泥が高温可溶化菌(50℃で可溶化する菌)、超高温可溶化菌（80℃で可溶化する菌)の供給源となり得ることが分かった。また、超高温可溶化菌による超高温可溶化の方が、高温可溶化菌による高温可溶化より可溶化効果が高いことが判明した。
【００３８】
高温可溶化菌(50℃で可溶化する菌)による高温可溶化、及び、超高温可溶化菌（80℃で可溶化する菌) による超高温可溶化が、より短時間の水理学的滞留時間でも進行することを確認する目的で、実施した試験例2を次に示す。
[試験例2]
汚泥の沈降分離ゾーンを具備する連続攪拌混合タイプの有効液容量が10リットルの反応槽2基を用意し、これらに、下水汚泥を50℃で高温消化している下水処理場の高温消化槽から採取した高温消化汚泥（MLVSS 2％）を、それぞれ10リットル張り込んだ。
一方の反応槽は、槽内温度を50℃に、他方の反応槽は８０℃に設定した。
その後、両方の反応槽に、セルロース濃度が10g/Lのスラリー液を5リットル/日（水理学的滞留時間 2日）で供給し、また、両方の反応槽のpHは、5.5に保った。
上記のセルロースのスラリー液には、窒素、リン、イオウ及び鉄、ニッケル、コバルト等の微量金属を加えた。
【００３９】
上記の条件で連続運転を行ったところ、1カ月経過後の両方の反応槽の運転状態は以下の通りであった。
「高温可溶化槽（50℃で可溶化運転を実施）」
槽内液のMLVSS濃度 ： 5.0ｇ/L
ガス生成速度 ： 18 L/ 10 L-反応槽/日（20℃室温におけるガス発生量）
ガス組成 ： 水素52% 、CO2 48%
「超高温可溶化槽（80℃可溶化運転を実施）」
槽内液のMLVSS濃度 ： 4.0ｇ/L
ガス生成速度 ： 27 L/ 10 L-反応槽/日（20℃室温におけるガス発生量）
ガス組成 ： 水素53% 、CO2 47%
【００４０】
上記の結果から、水理学的滞留時間2日でも高温可溶化菌(50℃で可溶化する菌)による高温可溶化、超高温可溶化菌（80℃で可溶化する菌) による超高温可溶化は進行することが分かった。また、超高温可溶化菌による超高温可溶化の方が、高温可溶化菌による高温可溶化より可溶化効果が高いことが判明した。
【００４１】
次いで、高温可溶化菌(50℃で可溶化する菌)による高温可溶化、及び、超高温可溶化菌（80℃で可溶化する菌) による超高温可溶化が、pHによりどのような影響を受けるか調べる目的で、実施した試験例3-1及び試験例3-2を次に示す。
【００４２】
[試験例3-1]
汚泥の沈降分離ゾーンを具備する連続攪拌混合タイプの有効液容量が2リットルの反応槽5基を用意し、これらに、下水汚泥を50℃で高温消化している下水処理場の高温消化槽から採取した高温消化汚泥（MLVSS 2％）を、それぞれ2リットル張り込んだ。
各反応槽は、槽内温度を50℃に設定し、高温可溶化菌による高温可溶化に対するｐHの影響を調べることを目的として、セルロース濃度が5g/Lのスラリー液を各反応槽に0.2リットル/日（水理学的滞留時間 10日）で供給した。各反応槽の槽内ｐHを5.0、5.5、6.5、7.0、8.0になるように塩酸又は苛性ソーダの希釈液を加えて制御した。
上記のセルロースのスラリー液には、窒素、リン、イオウ及び鉄、ニッケル、コバルト等の微量金属を加えた。
【００４３】
上記の条件で連続運転を行ったところ、1カ月経過後の各反応槽の運転状態は以下の通りであった。
【表１】
上記表１のガス生成速度は、２０℃におけるガス量を示している。
【００４４】
[試験例3-2]
また、同様の装置と方法で超高温可溶化菌による超高温可溶化に対するｐHの影響を調べる目的で１カ月連続処理運転を行ったときの運転状況を次の表に示す。
【表２】
上記表２のガス生成速度は、２０℃におけるガス量を示している。
【００４５】
以上の結果から、高温可溶化菌による高温可溶化においても、超高温可溶化菌による超高温可溶化においても、ともにｐHが5.5〜7.0において、ガス生成速度が速くなり、より効率的に可溶化反応が進むことを確認できた。
【００４６】
以上から、高温又は超高温可溶化槽２の有機性廃棄物のｐＨ値は５〜７の範囲に設定することが好ましく、５．５〜７．０の範囲に設定することがより好ましい。
【００４７】
超高温可溶化菌（80℃で可溶化する菌) による超高温可溶化槽をメタン発酵槽に組合せることによって、どの程度の汚泥減容化効果が有るか調べた試験例を試験例4に示す。
[試験例4]
有効液容量２リットルの超高温可溶化槽と、有効液容量15リットルのメタン発酵槽を組み合わせた試験系を試験系Aとした。
超高温可溶化槽は槽内温度を８０℃、ｐHを5.5に制御し、メタン発酵槽は槽内温度を5０℃、ｐHを7.5に制御した。
超高温可溶化槽には、SS濃度4％、VSS濃度3.2％の下水汚泥を１リットル/日で供給し、超高温可溶化槽からの流出汚泥は全量をメタン発酵槽に供給した。
また、メタン発酵槽からの流出汚泥は、3000RPMで５分間、遠心分離し、沈降汚泥の10％を超高温可溶化槽に返送した。
この運転操作を２カ月間継続して運転が安定したとき、試験系Aから排出される汚泥濃度と排出量を調べた結果、排出量は１リットル/日、汚泥濃度はMLSS 1.8％、MLVSS 1.0％であった。
【００４８】
一方、対象系として有効液容量17リットルのメタン発酵槽単独の試験系を試験系Bとした。
試験系Bのメタン発酵槽は、槽内温度を5０℃、ｐHを7.5に制御し、試験系Aで用いたのと同じ下水汚泥を１リットル/日で供給し、２カ月間継続運転を行い、運転が安定したとき、試験系Bから排出される汚泥濃度と排出量を調べた結果、排出量は１リットル/日、汚泥濃度はMLSS 2.1％、MLVSS 1.3％であった。
【００４９】
試験系Aと試験系Bの結果を比較すると、超高温可溶化槽をメタン発酵槽と組合わせた試験系Aでは、メタン発酵槽単独で処理する試験系Bに比べて、有機性汚泥分を約20％多く減量出来ることが分かった。
【００５０】
「第２実施形態」
図２は本発明の第２実施形態に係る有機性廃棄物の処理装置１の構成図である。なお、本実施形態において第１実施形態と同じ構成要素については同一符号を付してその説明は省略する。
【００５１】
第２実施形態の処理装置１は、高温又は超高温可溶化槽２で発生したＨ２を含む発生ガスＧ１を嫌気性消化槽３に供給することを特徴とする。嫌気性消化槽３にはＨ２をＣＨ４に転換する水素資化性メタン生成菌が含まれるため、高温又は超高温可溶化槽２からＨ２を含む発生ガスＧ１を嫌気性消化槽３に供給することにより、嫌気性消化槽３で発生する消化ガスＧ２におけるＣＨ４の増収が見込める。発生ガスＧ１はその全量が嫌気性消化槽３に供給されてもよいし、一部が嫌気性消化槽３に供給されてもよい。図２では、高温又は超高温可溶化槽２と嫌気性消化槽３とを接続する発生ガス供給ライン１０にガス貯留槽１１を設け、高温又は超高温可溶化槽２で発生した発生ガスＧ１をガス貯留槽１１に貯留し、ガス貯留槽１１から間欠的に定量の発生ガスＧ１を嫌気性消化槽３に供給する態様を示している。
【００５２】
また、汚泥中の水素資化性メタン生成菌に対してＨ２を効率的に供給する観点から、発生ガスＧ１を槽内の汚泥液面上の空間に吹き込むよりも汚泥中に直接吹き込む態様とすることが好ましい。これにより、発生ガスＧ１に含まれるＨ２が気泡となって汚泥中に放散され、水素資化性メタン生成菌に効率良く供給される。もし嫌気性消化槽３の外部に、槽底部から槽上部に汚泥を循環させる循環ライン１２が設けられている場合にはこの循環ライン１２に発生ガスＧ１を吹き込む態様にしてもよい。
【００５３】
「第３実施形態」
図３は本発明の第３実施形態に係る有機性廃棄物の処理装置１の構成図である。なお、本実施形態において第１実施形態と同じ構成要素については同一符号を付してその説明は省略する。
【００５４】
第３実施形態の処理装置１は、高温又は超高温可溶化槽２において、液面上における処理対象有機性廃棄物Ｗの投入口１３周りの空間を仕切る仕切り壁１４を備えたことを特徴とする。仕切り壁１４は高温又は超高温可溶化槽２の上部に鉛直板状に設けられており、仕切り壁１４の下端は高温又は超高温可溶化槽２の底部まで達していない。処理対象有機性廃棄物Ｗを投入口１３から投入する際、例えば投入口１３を構成する開閉蓋１５を開くとそこから大気が流入するため、高温又は超高温可溶化槽２内の嫌気性雰囲気が損なわれ、発生ガスＧ１に大気が混入するおそれがある。仕切り壁１４は大気の流入を液面上における投入口１３周りの空間のみにとどめることにより、高温又は超高温可溶化槽２内の嫌気性雰囲気を維持し、発生ガスＧ１への大気の混入を阻止する。
【００５５】
「第４実施形態」
図４は本発明の第４実施形態に係る有機性廃棄物の処理装置１の構成図である。なお、本実施形態において第１実施形態と同じ構成要素については同一符号を付してその説明は省略する。
【００５６】
第４実施形態は、処理対象有機性廃棄物Ｗが、濃縮工程を経た下水の最初沈澱池汚泥と濃縮工程を経た下水の余剰汚泥の内の少なくとも一方を含む形態に関するものである。
一般に下水処理場では、最初沈澱池から送られた最初沈澱池汚泥や余剰の活性汚泥である余剰汚泥についてそれぞれ濃縮する工程があり、最初沈澱池汚泥については主に沈降式の固液分離槽１６にて沈降濃縮し、余剰汚泥については主にベルト濃縮機、ドラム濃縮機、遠心濃縮機等の濃縮機１７により濃縮している。
【００５７】
第４実施形態に係る処理方法は、最初沈澱池汚泥の濃縮工程又は余剰汚泥の濃縮工程において汚泥の凝集剤としてポリ硫酸第二鉄又は安定化塩化第一鉄を添加することを特徴とする。ポリ硫酸第二鉄および安定化塩化第一鉄は共にフロックの成長促進性に優れ、かつ安価な鉄系の無機高分子凝集剤である。最初沈澱池汚泥の濃縮工程または余剰汚泥の濃縮工程に、ポリ硫酸第二鉄又は安定化塩化第一鉄を蒸発残留物（ｔｏｔａｌ ｓｏｌｉｄｓ）当り２．５〜５Ｗｔ％（濃度にしておおよそ５００〜１０００ｐｐｍ）添加することにより、高温又は超高温可溶化工程で発生する発生ガスＧ１および嫌気性消化工程で発生する消化ガスＧ２から硫化水素（Ｈ２Ｓ）を効率良く除去でき、嫌気性消化工程において、リン酸マグネシウムアンモニウム（ＭＡＰ粒子）の形成も抑制できる。勿論、フロックの成長が促進されることによりＡ汚泥〜Ｃ汚泥の含水率も低下し、固液分離槽６から排出される上澄み液や脱水機７、８から排出される脱水ろ液の水質も改善される。
【００５８】
「第５実施形態」
図５は本発明の第５実施形態に係る有機性廃棄物の処理装置１の構成図である。なお、本実施形態において第１実施形態と同じ構成要素については同一符号を付してその説明は省略する。
【００５９】
第５実施形態の処理装置１は、Ｃ汚泥を熱可溶化処理する熱可溶化槽１８を有し、この熱可溶化槽１８で熱可溶化処理されたＣ汚泥が、高温又は超高温可溶化槽２に、高温又は超高温可溶化槽２での可溶化に適した温度に加温するための加温源として供給されることを特徴とする。熱可溶化槽１８内におけるＣ汚泥の温度は例えば１５０〜１７０℃に設定される。この加熱されたＣ汚泥を所定量、高温又は超高温可溶化槽２に供給することにより、高温又は超高温可溶化槽２内の温度を可溶化に適した温度（５０〜９０℃）に加温することができる。
【００６０】
「第６実施形態」
図６は本発明の第６実施形態に係る有機性廃棄物の処理装置１の構成図である。なお、本実施形態において第１実施形態と同じ構成要素については同一符号を付してその説明は省略する。
【００６１】
第６実施形態の処理装置１は、処理対象有機性廃棄物Ｗが、濃縮工程を経た余剰汚泥、又は濃縮工程及び脱水工程を経た余剰汚泥を含む形態に関するものである。
第６実施形態の処理装置１は、濃縮工程又は、濃縮工程及び脱水工程を経た余剰汚泥を熱可溶化処理する余剰汚泥用熱可溶化槽１９を有し、この余剰汚泥用熱可溶化槽１９で熱可溶化処理された余剰汚泥が、高温又は超高温可溶化槽２に、高温又は超高温可溶化槽２での可溶化に適した温度に加温するための加温源を兼ねて投入されることを特徴とする。図６は、濃縮工程を経た余剰汚泥をそのまま余剰汚泥用熱可溶化槽１９に投入する場合を示しており、ベルト濃縮機、ドラム濃縮機、遠心濃縮機等の濃縮機１７により濃縮された余剰汚泥は余剰汚泥用熱可溶化槽１９に投入されて例えば１５０〜１７０℃程度に加温される。この加熱された余剰汚泥を処理対象有機性廃棄物Ｗとして高温又は超高温可溶化槽２に供給することにより、高温又は超高温可溶化槽２内の温度を可溶化に適した温度（５０〜９０℃）に加温することができる。濃縮機１７により濃縮されたものをさらに図示しない脱水機で脱水処理してなる余剰汚泥、すなわち濃縮工程及び脱水工程を経た余剰汚泥を余剰汚泥用熱可溶化槽１９に投入してもよい。
【００６２】
「第７実施形態」
図７は本発明の第７実施形態に係る有機性廃棄物の処理装置１の構成図である。なお、本実施形態において第１実施形態と同じ構成要素については同一符号を付してその説明は省略する。
【００６３】
第７実施形態の処理装置１は、高温又は超高温可溶化槽２で発生したＨ２を含む発生ガスＧ１が単独で、或いは高温又は超高温可溶化槽２で発生したＨ２を含む発生ガスＧ１と嫌気性消化槽３で発生したＣＨ４を含む消化ガスＧ２の両方が、ＵＡＳＢ（Ｕｐｆｌｏｗ Ａｎａｅｒｏｂｉｃ Ｓｌｕｄｇｅ Ｂｌａｎｋｅｔ）リアクタ２０に供給されることを特徴とする。ＵＡＳＢリアクタ２０には例えば脱水機７、８の脱水ろ液が送水される。
【００６４】
ＵＡＳＢリアクタ２０内のメタン菌のグラニュール汚泥の作用により、発生ガスＧ１が単独で供給された場合には、発生ガスＧ１に含まれるＨ２とＣＯ２とからＣＨ４が生成され、該ＣＨ４を含むガスＧ３をＵＡＳＢリアクタ２０から得ることができる。発生ガスＧ１と消化ガスＧ２とが供給された場合には、発生ガスＧ１に含まれるＨ２と発生ガスＧ１および消化ガスＧ２に含まれるＣＯ２とからＣＨ４が生成され、該ＣＨ４を含むガスＧ３をＵＡＳＢリアクタ２０から得ることができる。ＵＡＳＢリアクタ２０の上部からは、処理水Ｗ２を得ることができる。この第７実施形態の処理装置１によればＣＨ４の増収を図ることができる。なお、ＵＡＳＢリアクタ２０の代わりに、メタン菌を流動化状態にする流動床を有したメタン生成流動床、又はメタン菌を固着させる固定床を有したメタン生成固定床を利用することもできる。
【符号の説明】
【００６５】
１ 有機性廃棄物の処理装置
２ 高温又は超高温可溶化槽
３ 嫌気性消化槽
６ 固液分離槽
７、８ 脱水機
１３ 投入口
１４ 仕切り壁
１８ 熱可溶化槽
１９ 余剰汚泥用熱可溶化槽
２０ ＵＡＳＢリアクタ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理対象有機性廃棄物を高温可溶化菌又は超高温可溶化菌により可溶化処理する高温又は超高温可溶化工程と、
前記高温又は超高温可溶化工程から送出された可溶化有機性廃棄物を嫌気性消化処理する嫌気性消化工程と、
を有する有機性廃棄物の処理方法であって、
Ａ汚泥：「前記嫌気性消化工程から送出される嫌気性消化汚泥」、
Ｂ汚泥：「前記嫌気性消化工程から送出された嫌気性消化汚泥を分離濃縮処理して得られる嫌気性消化濃縮汚泥」、
Ｃ汚泥：「前記嫌気性消化工程から送出された嫌気性消化汚泥を脱水処理して得られる嫌気性消化脱水汚泥」
の内の少なくとも１つの汚泥を高温可溶化菌又は超高温可溶化菌の供給源として前記高温又は超高温可溶化工程に供給することを特徴とする有機性廃棄物の処理方法。
【請求項２】
前記高温又は超高温可溶化工程において、有機性廃棄物のｐＨ値を５〜７の範囲に設定し、有機性廃棄物の温度を５０〜９０℃の範囲に設定することを特徴とする請求項１に記載の有機性廃棄物の処理方法。
【請求項３】
前記高温又は超高温可溶化工程で発生したＨ２を含む発生ガスを前記嫌気性消化工程に供給することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の有機性廃棄物の処理方法。
【請求項４】
前記高温又は超高温可溶化工程で発生したＨ２を含む発生ガスを単独で、或いは前記高温又は超高温可溶化工程で発生したＨ２を含む発生ガスと前記嫌気性消化工程で発生したＣＨ４を含む消化ガスの両方を、ＵＡＳＢリアクタ又はメタン生成流動床又はメタン生成固定床に供給することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の有機性廃棄物の処理方法。
【請求項５】
前記処理対象有機性廃棄物はそれぞれ濃縮工程を経た下水の最初沈澱池汚泥および下水の余剰汚泥の内の少なくとも一方を含み、
前記濃縮工程において汚泥の凝集剤としてポリ硫酸第二鉄又は安定化塩化第一鉄を添加することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の有機性廃棄物の処理方法。
【請求項６】
前記Ｃ汚泥を、熱可溶化処理したうえで、前記高温又は超高温可溶化工程に該工程での可溶化に適した温度に加温するための加温源として供給することを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の有機性廃棄物の処理方法。
【請求項７】
前記処理対象有機性廃棄物は濃縮工程又は、濃縮工程及び脱水工程を経た余剰汚泥を含み、
前記濃縮工程又は、濃縮工程及び脱水工程を経た余剰汚泥を熱可溶化処理したうえで、前記高温又は超高温可溶化工程に該工程での可溶化に適した温度に加温するための加温源を兼ねて投入することを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の有機性廃棄物の処理方法。
【請求項８】
処理対象有機性廃棄物を高温可溶化菌又は超高温可溶化菌により可溶化処理する高温又は超高温可溶化槽と、
前記高温又は超高温可溶化槽から送出された可溶化有機性廃棄物を嫌気性消化処理する嫌気性消化槽と、
を有する有機性廃棄物の処理装置であって、
Ａ汚泥：「前記嫌気性消化槽から送出される嫌気性消化汚泥」、
Ｂ汚泥：「前記嫌気性消化槽から送出された嫌気性消化汚泥を分離濃縮処理して得られる嫌気性消化濃縮汚泥」、
Ｃ汚泥：「前記嫌気性消化槽から送出された嫌気性消化汚泥を脱水処理して得られる嫌気性消化脱水汚泥」
の内の少なくとも１つの汚泥が高温可溶化菌又は超高温可溶化菌の供給源として前記高温又は超高温可溶化槽に供給されることを特徴とする有機性廃棄物の処理装置。
【請求項９】
前記高温又は超高温可溶化槽において、槽内の有機性廃棄物のｐＨ値を５〜７の範囲に設定し、槽内の有機性廃棄物の温度を５０〜９０℃の範囲に設定することを特徴とする請求項８に記載の有機性廃棄物の処理装置。
【請求項１０】
前記高温又は超高温可溶化槽で発生したＨ２を含む発生ガスを前記嫌気性消化槽に供給することを特徴とする請求項８または請求項９に記載の有機性廃棄物の処理装置。
【請求項１１】
前記高温又は超高温可溶化槽で発生したＨ２を含む発生ガスが単独で、或いは前記高温又は超高温可溶化槽で発生したＨ２を含む発生ガスと前記嫌気性消化槽で発生したＣＨ４を含む消化ガスの両方が、ＵＡＳＢリアクタ又はメタン生成流動床又はメタン生成固定床に供給されることを特徴とする請求項８または請求項９に記載の有機性廃棄物の処理装置。
【請求項１２】
前記高温又は超高温可溶化槽において、液面上における処理対象有機性廃棄物の投入口周りの空間を仕切る仕切り壁を備えることを特徴とする請求項８ないし請求項１１のいずれか一項に記載の有機性廃棄物の処理装置。
【請求項１３】
前記Ｃ汚泥を熱可溶化処理する熱可溶化槽を有し、
この熱可溶化槽で熱可溶化処理されたＣ汚泥が、前記高温又は超高温可溶化槽に該高温又は超高温可溶化槽での可溶化に適した温度に加温するための加温源として供給されることを特徴とする請求項８ないし請求項１２のいずれか一項に記載の有機性廃棄物の処理装置。
【請求項１４】
前記処理対象有機性廃棄物は濃縮工程又は、濃縮工程及び脱水工程を経た余剰汚泥を含み、
前記濃縮工程又は、濃縮工程及び脱水工程を経た余剰汚泥を熱可溶化処理する余剰汚泥用熱可溶化槽を有し、
この余剰汚泥用熱可溶化槽で熱可溶化処理された余剰汚泥が、前記高温又は超高温可溶化槽に該高温又は超高温可溶化槽での可溶化に適した温度に加温するための加温源を兼ねて投入されることを特徴とする請求項８ないし請求項１２のいずれか一項に記載の有機性廃棄物の処理装置。
【請求項１】
処理対象有機性廃棄物を高温可溶化菌又は超高温可溶化菌により可溶化処理する高温又は超高温可溶化工程と、
前記高温又は超高温可溶化工程から送出された可溶化有機性廃棄物を嫌気性消化処理する嫌気性消化工程と、
を有する有機性廃棄物の処理方法であって、
Ａ汚泥：「前記嫌気性消化工程から送出される嫌気性消化汚泥」、
Ｂ汚泥：「前記嫌気性消化工程から送出された嫌気性消化汚泥を分離濃縮処理して得られる嫌気性消化濃縮汚泥」、
Ｃ汚泥：「前記嫌気性消化工程から送出された嫌気性消化汚泥を脱水処理して得られる嫌気性消化脱水汚泥」
の内の少なくとも１つの汚泥を高温可溶化菌又は超高温可溶化菌の供給源として前記高温又は超高温可溶化工程に供給することを特徴とする有機性廃棄物の処理方法。
【請求項２】
前記高温又は超高温可溶化工程において、有機性廃棄物のｐＨ値を５〜７の範囲に設定し、有機性廃棄物の温度を５０〜９０℃の範囲に設定することを特徴とする請求項１に記載の有機性廃棄物の処理方法。
【請求項３】
前記高温又は超高温可溶化工程で発生したＨ２を含む発生ガスを前記嫌気性消化工程に供給することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の有機性廃棄物の処理方法。
【請求項４】
前記高温又は超高温可溶化工程で発生したＨ２を含む発生ガスを単独で、或いは前記高温又は超高温可溶化工程で発生したＨ２を含む発生ガスと前記嫌気性消化工程で発生したＣＨ４を含む消化ガスの両方を、ＵＡＳＢリアクタ又はメタン生成流動床又はメタン生成固定床に供給することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の有機性廃棄物の処理方法。
【請求項５】
前記処理対象有機性廃棄物はそれぞれ濃縮工程を経た下水の最初沈澱池汚泥および下水の余剰汚泥の内の少なくとも一方を含み、
前記濃縮工程において汚泥の凝集剤としてポリ硫酸第二鉄又は安定化塩化第一鉄を添加することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の有機性廃棄物の処理方法。
【請求項６】
前記Ｃ汚泥を、熱可溶化処理したうえで、前記高温又は超高温可溶化工程に該工程での可溶化に適した温度に加温するための加温源として供給することを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の有機性廃棄物の処理方法。
【請求項７】
前記処理対象有機性廃棄物は濃縮工程又は、濃縮工程及び脱水工程を経た余剰汚泥を含み、
前記濃縮工程又は、濃縮工程及び脱水工程を経た余剰汚泥を熱可溶化処理したうえで、前記高温又は超高温可溶化工程に該工程での可溶化に適した温度に加温するための加温源を兼ねて投入することを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の有機性廃棄物の処理方法。
【請求項８】
処理対象有機性廃棄物を高温可溶化菌又は超高温可溶化菌により可溶化処理する高温又は超高温可溶化槽と、
前記高温又は超高温可溶化槽から送出された可溶化有機性廃棄物を嫌気性消化処理する嫌気性消化槽と、
を有する有機性廃棄物の処理装置であって、
Ａ汚泥：「前記嫌気性消化槽から送出される嫌気性消化汚泥」、
Ｂ汚泥：「前記嫌気性消化槽から送出された嫌気性消化汚泥を分離濃縮処理して得られる嫌気性消化濃縮汚泥」、
Ｃ汚泥：「前記嫌気性消化槽から送出された嫌気性消化汚泥を脱水処理して得られる嫌気性消化脱水汚泥」
の内の少なくとも１つの汚泥が高温可溶化菌又は超高温可溶化菌の供給源として前記高温又は超高温可溶化槽に供給されることを特徴とする有機性廃棄物の処理装置。
【請求項９】
前記高温又は超高温可溶化槽において、槽内の有機性廃棄物のｐＨ値を５〜７の範囲に設定し、槽内の有機性廃棄物の温度を５０〜９０℃の範囲に設定することを特徴とする請求項８に記載の有機性廃棄物の処理装置。
【請求項１０】
前記高温又は超高温可溶化槽で発生したＨ２を含む発生ガスを前記嫌気性消化槽に供給することを特徴とする請求項８または請求項９に記載の有機性廃棄物の処理装置。
【請求項１１】
前記高温又は超高温可溶化槽で発生したＨ２を含む発生ガスが単独で、或いは前記高温又は超高温可溶化槽で発生したＨ２を含む発生ガスと前記嫌気性消化槽で発生したＣＨ４を含む消化ガスの両方が、ＵＡＳＢリアクタ又はメタン生成流動床又はメタン生成固定床に供給されることを特徴とする請求項８または請求項９に記載の有機性廃棄物の処理装置。
【請求項１２】
前記高温又は超高温可溶化槽において、液面上における処理対象有機性廃棄物の投入口周りの空間を仕切る仕切り壁を備えることを特徴とする請求項８ないし請求項１１のいずれか一項に記載の有機性廃棄物の処理装置。
【請求項１３】
前記Ｃ汚泥を熱可溶化処理する熱可溶化槽を有し、
この熱可溶化槽で熱可溶化処理されたＣ汚泥が、前記高温又は超高温可溶化槽に該高温又は超高温可溶化槽での可溶化に適した温度に加温するための加温源として供給されることを特徴とする請求項８ないし請求項１２のいずれか一項に記載の有機性廃棄物の処理装置。
【請求項１４】
前記処理対象有機性廃棄物は濃縮工程又は、濃縮工程及び脱水工程を経た余剰汚泥を含み、
前記濃縮工程又は、濃縮工程及び脱水工程を経た余剰汚泥を熱可溶化処理する余剰汚泥用熱可溶化槽を有し、
この余剰汚泥用熱可溶化槽で熱可溶化処理された余剰汚泥が、前記高温又は超高温可溶化槽に該高温又は超高温可溶化槽での可溶化に適した温度に加温するための加温源を兼ねて投入されることを特徴とする請求項８ないし請求項１２のいずれか一項に記載の有機性廃棄物の処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−１８３５１０（Ｐ２０１２−１８３５１０Ａ）
【公開日】平成２４年９月２７日（２０１２．９．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−４９５６８（Ｐ２０１１−４９５６８）
【出願日】平成２３年３月７日（２０１１．３．７）
【出願人】（０００１７６７５２）三菱化工機株式会社 (48)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月２７日（２０１２．９．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月７日（２０１１．３．７）
【出願人】（０００１７６７５２）三菱化工機株式会社 (48)
【Ｆターム（参考）】
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