有機性廃棄物の嫌気性消化制御方法
【課題】 有機性廃棄物すなわち下水処理やし尿処理に伴って発生する有機性汚泥の減容化、安定化を行う嫌気性消化槽、または畜産廃棄物、食品廃棄物などの減容化と安定化を行う嫌気性消化槽において、生物分解性有機物の嫌気性消化による低分子化、液化、ガス化の促進と、嫌気性消化槽内およびその周辺設備のスケールトラブルの解消とを同時に実現可能な、有機性廃棄物の嫌気性消化制御方法を提供する。
【解決手段】 有機性廃棄物１を可溶化装置２にて可溶化したうえで、嫌気性消化槽４にて嫌気性消化を行う。その際に、嫌気性消化槽４において、リン酸マグネシウムアンモニウムが未飽和となる条件に槽内を制御する。具体的には、リン酸マグネシウムアンモニウムの構成成分であるリン酸イオン濃度またはアンモニウムイオン濃度を低下させるか、あるいはｐＨを低下させて、リン酸マグネシウムアンモニウムが未飽和となる条件に槽内を制御する。
【解決手段】 有機性廃棄物１を可溶化装置２にて可溶化したうえで、嫌気性消化槽４にて嫌気性消化を行う。その際に、嫌気性消化槽４において、リン酸マグネシウムアンモニウムが未飽和となる条件に槽内を制御する。具体的には、リン酸マグネシウムアンモニウムの構成成分であるリン酸イオン濃度またはアンモニウムイオン濃度を低下させるか、あるいはｐＨを低下させて、リン酸マグネシウムアンモニウムが未飽和となる条件に槽内を制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は有機性廃棄物の嫌気性消化制御方法に関し、特に、嫌気性消化の効率化を図るために、嫌気性消化槽で処理される有機性廃棄物にあらかじめ破砕などの可溶化処理を施す有機性廃棄物の嫌気性消化制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、下水処理やし尿処理に伴って発生する有機性汚泥を処理する嫌気性消化槽、あるいは畜産廃棄物、食品廃棄物などのバイオマスを処理する嫌気性消化槽においては、嫌気性微生物の働きで生物分解性有機物の低分子化、液化、ガス化を行い、消化ガスおよび消化汚泥に転換し、汚泥発生量の低減と汚泥の性状安定化を図ってきた。
【０００３】
しかしながら、嫌気性消化槽へ投入される有機性廃棄物中の有機分がガス化し減少する割合である消化率は、下水処理場で多く採用されている中温消化の嫌気性消化槽において５０％程度であり、固形物減少率としても４０％程度に過ぎない。
【０００４】
このような点を改善するために、嫌気性消化槽に汚泥の可溶化処理を組み合わせる方法が各種提案されてきた。そうした方法の例としては、嫌気性消化槽から排出された消化済み汚泥の一部をアルカリで処理した後に嫌気性消化槽に戻す方法（特許文献１参照）、嫌気性消化に先立ち超高圧ジェットポンプにより汚泥をノズルから噴出させて破砕する処理を行う方法（特許文献２参照）、消化済み汚泥の一部をオゾン反応により可溶化した後に嫌気性消化槽に戻す方法（特許文献３参照）、消化汚泥をミル破砕して再度嫌気性消化する方法（特許文献４参照）などがある。これらの方法によれば、消化槽における有機性廃棄物の低分子化、液化、ガス化がさらに促進され、従来のように嫌気性消化槽単独で処理を行う場合に比べて固形物減少率が高まり、最終処分すべき汚泥の減量化が可能であるとされている。
【０００５】
一方、嫌気性消化槽の維持管理上の問題として、嫌気性消化槽内で有機性廃棄物の処理が進むと共に窒素、リン成分が溶出し、嫌気性消化汚泥内でマグネシウムイオンなどと反応して、スケールを発生する場合があった。スケール問題は、下水処理場だけでなく、し尿処理施設（非特許文献１参照）や豚舎廃棄物処理施設（非特許文献２参照）などにおいても発生し、深刻な問題となっている。スケールが嫌気性消化槽内や嫌気性消化汚泥の移送管内などで発生すると、配管閉塞などのトラブルにつながり、その場合は配管を強酸で洗浄する或いは配管を敷設しなおすなどの作業が必要となり、維持管理上の大きな問題であった。このように嫌気性消化槽内とその周辺で発生するスケールの主成分は、リン酸イオンとマグネシウムイオン、アンモニウムイオンとが結合した結晶であるリン酸マグネシウムアンモニウムであると言われている（非特許文献３参照）。
【０００６】
前述のように、嫌気性消化槽の効率化を目的として嫌気性消化法に汚泥の可溶化処理を組み合わせた場合、嫌気性消化槽において有機物の可溶化が促進される。その結果として、窒素、リン成分の溶出も促進されるため、嫌気性消化汚泥内でスケールを発生するリスクがさらに高まってしまうという問題があった。この問題を解決するために、嫌気性処理工程にマグネシウム源を添加してリン酸マグネシウムアンモニウム生成反応を促進させ、嫌気性消化汚泥中に生成したリン酸マグネシウムアンモニウム結晶を回収する技術（特許文献５参照）が提案されている。しかし、リン酸マグネシウムアンモニウム結晶の生成をコントロールするのが困難であり、実用化には至っていない。また嫌気性汚泥にリン酸マグネシウムやリン酸マグネシウムアンモニウムなどアンモニア除去剤を添加し、リン酸マグネシウムアンモニウム結晶を構成する主要素の一つであるアンモニア性窒素を難溶性の塩の形で固定化する方法も提案されている（特許文献６参照）。しかし、リンを含有するアンモニア除去剤を添加し続ける必要がある一方、リン資源であるリン酸マグネシウムアンモニウムを回収する術がないという問題があった。
【特許文献１】特開昭６４−０８０４９９号公報
【特許文献２】特公平０３−０６９５９９号公報
【特許文献３】特開２００２−３６１２９１号公報
【特許文献４】特開２０００−１６７５９７号公報
【非特許文献１】ＰＰＭ，Vol.１９，No.４，p.18〜28，(1988)
【非特許文献２】畜産の研究，Vol.５７，No.１，p.83〜90，(2003)
【非特許文献３】用水と廃水，Vol.２９，No.７，p.636〜640，(1987)
【特許文献５】特開２００４−０００９４１号公報
【特許文献６】特開２００４−０００９１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
有機性廃棄物処理の基本は、最終処分が必要となる量を減量すること、性状の安定化を図ること、さらには有機性廃棄物のバイオマスとしての側面から考えて、加工・調整によりそこに含有されている資源の再利用を行うことである。これらの基本条件を嫌気性消化槽に当てはめた場合、嫌気性消化槽単独では第一の条件である減量を十分に達成することができない。したがって、嫌気性消化槽の効率化のために上述の汚泥の可溶化処理を組み合わせる方法が必要である。第三の条件である資源の再利用を実施するためには、嫌気性消化槽内およびその周辺設備におけるスケールトラブルの解消が必要である。すなわち、嫌気性消化槽の効率化とスケールトラブルの解消が同時に実現されるシステムが、有機性廃棄物の真に適正な処分方法であるといえる。
【０００８】
本発明は、有機性廃棄物すなわち下水処理やし尿処理に伴って発生する有機性汚泥の減容化、安定化を行う嫌気性消化槽、または畜産廃棄物、食品廃棄物などの減容化と安定化を行う嫌気性消化槽において、生物分解性有機物の嫌気性消化による低分子化、液化、ガス化の促進と、嫌気性消化槽内およびその周辺設備のスケールトラブルの解消とを同時に実現可能な、有機性廃棄物の嫌気性消化制御方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、このような課題を解決するために鋭意検討の結果、有機性廃棄物の嫌気性消化を行うよりも前段において有機性廃棄物を可溶化し、この可溶化処理された有機性廃棄物を上記のように嫌気性消化処理する嫌気性消化槽において、スケール原因物質の挙動を監視し、嫌気性消化槽内をリン酸マグネシウムアンモニウムが未飽和となる状態に制御することで、生物分解性有機物の嫌気性消化による低分子化、液化、ガス化の促進と、嫌気性消化槽内およびその周辺設備のスケールトラブルの解消とを同時に実現できるという事実を見いだし、本発明に到達した。
【００１０】
すなわち、本発明は、有機性廃棄物を可溶化したうえで嫌気性消化を行うに際し、前記嫌気性消化を行うための嫌気性消化槽において、リン酸マグネシウムアンモニウムが未飽和となる条件に槽内を制御することを要旨とする。
【００１１】
また本発明は、上記において、リン酸マグネシウムアンモニウムの構成成分であるリン酸イオン濃度またはアンモニウムイオン濃度を低下させるか、あるいはｐＨを低下させて、リン酸マグネシウムアンモニウムが未飽和となる条件に槽内を制御することを要旨とする。
【００１２】
また本発明は、上記において、可溶化汚泥への鉄塩添加またはアルミニウム塩添加により、リン酸イオン濃度を低下させることを要旨とする。
また本発明は、上記において、嫌気性消化槽への消化ガス循環によるアンモニアストリッピングにより、アンモニウムイオン濃度を低下させることを要旨とする。
【００１３】
また本発明は、上記において、有機性廃棄物を可溶化する際に塩酸または硫酸を添加することにより、ｐＨを低下させることを要旨する。
また本発明は、上記において、嫌気性消化槽内のリン酸イオン濃度と、マグネシウムイオン濃度と、アンモニウムイオン濃度と、ｐＨとを測定して、これらのイオン積から、リン酸マグネシウムアンモニウムについて飽和状態を推定することを要旨とする。
【００１４】
また本発明は、上記において、有機性廃棄物を嫌気性消化した嫌気性消化汚泥を脱水し、この脱水により得られた脱水ろ液中に含まれるリンを晶析法により脱リンすることにより、リン資源を回収することを要旨とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、嫌気性消化処理よりも前段において有機性廃棄物を可溶化しているので、嫌気性消化槽における生物分解性有機物の嫌気性消化による低分子化、液化、ガス化が促進され、単位有機性廃棄物あたりのメタン発生量が高まる。その結果として固形物減少率が高まり、最終処分すべき汚泥の減量化が実現できる。かつ、嫌気性消化槽において、スケール原因物質であるリン酸マグネシウムアンモニウムが未飽和となる条件に槽内を制御するため、嫌気性消化槽内、嫌気性消化汚泥の移送管内でスケールが発生することを抑制できる。
【００１６】
本発明によれば、リン酸マグネシウムアンモニウムの構成成分であるリン酸イオン濃度またはアンモニウムイオン濃度を低下させるか、あるいはｐＨを低下させて、リン酸マグネシウムアンモニウムが未飽和となる条件に槽内を制御することで、スケールの発生を抑制することができる。
【００１７】
また本発明によれば、嫌気性消化槽内のリン酸イオン濃度と、マグネシウムイオン濃度と、アンモニウムイオン濃度と、ｐＨとを測定して、これらのイオン積から、リン酸マグネシウムアンモニウムについて飽和状態を推定することで、嫌気性消化槽内を、スケール原因物質であるリン酸マグネシウムアンモニウムが未飽和となる条件になるように、確実に制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明において処理の対象となる有機性廃棄物は、従来嫌気性消化槽で処理されてきた有機性廃棄物であり、下水処理あるいはし尿処理、生活排水処理によって発生する有機性汚泥や、畜産廃棄物や、食品廃棄物などが挙げられる。特に下水処理汚泥、し尿処理汚泥、豚舎廃棄物を処理する嫌気性消化槽においては、装置と周辺機器に関する上述のスケール問題が多く報告されており、本発明によって大きな便益を受けることができる。
【００１９】
本発明の有機性廃棄物の嫌気性消化制御方法は、有機性廃棄物の可溶化工程と、可溶化された有機性廃棄物を消化する嫌気性消化工程と、消化汚泥の脱水工程と、脱水ろ液の晶析脱リン工程とを含むことができる。可溶化工程には、制御装置からの指示などによって、可溶化される有機性廃棄物に硫酸、塩酸などの酸を添加して酸性状態にする工程を付加することができる。可溶化工程と嫌気性消化工程との間には、制御装置からの指示などによって、可溶化された有機性廃棄物に無機凝集剤を添加する工程を付加することができる。また嫌気性消化工程には、制御装置からの指示などによって、嫌気性消化槽内をバイオガスでガス撹拌する工程を付加することができる。
【００２０】
上述の有機性廃棄物の可溶化工程としては、湿式ビーズミル撹拌処理などの機械的破砕方法、超音波照射方法、高温状態で熱可溶化処理する方法、オゾン処理などの薬剤添加処理方法など、公知の可溶化処理方法を適宜用いることができる。なかでも、有機物の溶出性と設備の維持管理性を考慮すると、湿式ビーズミル撹拌処理が好ましい。湿式ビーズミル撹拌式処理を採用する場合に、有機物の可溶化率は、ビーズミル装置における滞留時間によって制御できるが、ビーズの素材や、撹拌周速によっても影響を受ける。有機物濃度が数％以上であるような濃度の高い有機性廃棄物を処理対象とする場合には、ガラスビーズよりも比重の大きいファインセラミックスのビーズを使用する方が可溶化率を高める効果がある。このとき、ビーズミル装置における滞留時間は少なくとも５分以上、好ましくは１０分以上で、所望の可溶化率を得ることができる。また、この湿式ビーズミル撹拌処理に先立ち、硫酸、塩酸などの酸を有機性廃棄物に添加して酸性状態にする工程を設けることで、さらに有機性廃棄物の可溶化効果を高めることができる。
【００２１】
可溶化工程と嫌気性消化工程との間において、可溶化された有機性廃棄物に制御装置からの指示などによって無機凝集剤を添加する工程を付加する目的は、嫌気性消化槽におけるリン酸イオン濃度を必要に応じて低減することにある。したがって、無機凝集剤は、リン酸イオンの固定効果がある塩化第二鉄、塩化第一鉄、硫酸第二鉄などの鉄塩や、硫酸アルミニウム、塩化アルミニウムなどのアルミニウム塩などから選択して使用する。
【００２２】
嫌気性消化工程は、中温処理または高温処理のいずれでもよく、さらに消化方式は１段消化または２段消化のいずれでもよいが、ＵＡＳＢ法などの造粒嫌気汚泥による処理よりも、浮遊汚泥による処理が好ましい。中温処理を行う場合は、消化温度３０〜３７℃、処理期間１０〜２０日が適切であり、高温処理を行う場合は、消化温度５０〜５５℃、処理期間７〜１０日が適当である。
【００２３】
嫌気性消化槽における撹拌方法は、機械撹拌式とガス撹拌式のいずれでもよいが、後述するアンモニアストリッピング操作を行うためには少なくともガス撹拌ラインの設置が必要である。ガス撹拌の方法は全槽撹拌式で、ガス吐き出し口を複数設ける方が好ましい。
【００２４】
消化汚泥の脱水工程においては、ベルトプレスろ過機、遠心脱水機、スクリュープレス脱水機などの脱水機を用いれば良い。このとき、鉄塩またはアルミニウム塩またはカルシウム塩などの無機系凝集剤を常時添加して脱水を行うと、脱水ろ液中のリン酸塩濃度が著しく低下するので、嫌気性消化槽の後段で回収するリン資源量が減少する。従って、リン資源回収量を増やすためには上述のような無機系凝集剤を添加して行う脱水工程は適当ではなく、有機系の高分子凝集剤の使用が好ましい。
【００２５】
晶析脱リン工程としては、対象水にカルシウム塩を添加してヒドロキシアパタイト結晶を析出させる方法や、或いは対象水にマグネシウム塩を添加しｐＨを８以上としてリン酸マグネシウムアンモニウム結晶を析出させる方法などが実施可能である。しかしながら、リン資源の循環という観点で回収物の肥料としての利用価値を考慮すれば、リン酸マグネシウムアンモニウム結晶として回収する方法が適当である。このとき、対象水に添加するマグネシウム塩として水酸化マグネシウムを使用すれば、反応に要するアルカリ剤量を低減させることができる。もちろん、有機性廃棄物の種類によってはリン酸マグネシウムアンモニウム晶析反応に要するマグネシウム塩濃度が十分に存在し、晶析脱リン工程で添加する必要がない場合もあり得る。
【００２６】
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の有機性廃棄物の嫌気性消化制御方法を実施するための処理設備の一例の概略構成を示す。図１の設備を用いた有機性廃棄物の嫌気性消化制御方法は、前述のように、有機性廃棄物の可溶化工程、嫌気性消化工程、脱水工程、晶析脱リン工程を含む。特に、嫌気性消化工程においては、嫌気性消化槽内のリン酸イオン濃度、マグネシウムイオン濃度、アンモニウムイオン濃度、ｐＨ、水温を適時測定し、リン酸マグネシウムアンモニウムについてイオン積から飽和状態を推定し、過飽和状態、飽和状態、あるいは飽和状態に近い状態であると判断した場合には、リン酸マグネシウムアンモニウム構成成分であるリン酸イオン濃度またはアンモニウムイオン濃度を低下させるか、あるいはｐＨを低下して、未飽和状態となるように制御することにより、嫌気性消化槽内や嫌気性消化汚泥の移送管におけるスケール発生の抑制を図るものである。
【００２７】
図１において、１は有機性廃棄物であり、可溶化装置２によって可溶化処理を受ける。可溶化処理方法としては公知の可溶化処理方法を適宜に用いることができるが、有機物の溶出性と設備の維持管理性を考慮すると、湿式ビーズミル撹拌式処理が好ましい。この可溶化装置２には酸添加装置１８が付帯されており、制御装置１９から酸添加の指示がでたときに有機性廃棄物１に対して酸が添加され、有機性廃棄物１と酸が撹拌混合された後に可溶化処理が施される。ここで添加する酸としては塩酸または硫酸が適当である。薬剤の価格を考慮して、より安価な硫酸を選択してもよいし、あるいは硫酸添加により嫌気性消化槽内の硫化物濃度が高まることによる硫化水素の発生量の増加とバイオガスの脱硫コストの増加とを考慮して塩酸を選択してもよい。
【００２８】
可溶化装置２において可溶化された有機性廃棄物はスラリー状の可溶化汚泥３となり、嫌気性消化槽４へ投入される。嫌気性消化槽４では、嫌気性雰囲気を保って可溶化汚泥３を所定の時間滞留させることにより、嫌気性微生物の作用で有機物を低分子化、液化、ガス化する。可溶化装置２から嫌気性消化槽４への可溶化汚泥３の送泥ラインには無機凝集剤添加装置１７が付帯されており、制御装置１９から無機凝集剤添加の指示がでたときに可溶化汚泥３に対してリン酸イオン濃度を低下させるために無機凝集剤が添加される。このように無機凝集剤をライン注入することで、設備のコンパクト化を図っている。制御装置１９から無機凝集剤添加の指示がでたときには、無機凝集剤と可溶化汚泥３とは、ラインで撹拌混合された後に嫌気性消化槽４へ投入される。
【００２９】
嫌気性消化槽４で処理を行うことにともなって発生したバイオガス１５は、通常は嫌気性消化槽を加温するための燃料として利用するので、ガスホルダー１６にストックされる。このガスホルダー１６にはバイオガス圧縮機が付帯されており、制御装置１９からガス撹拌の指示がでたときにはガスホルダー１６内のバイオガス１５を嫌気性消化槽４に供給して槽内を強力にガス撹拌する。その結果、嫌気性消化槽４内でアンモニアストリッピングが起こり、嫌気性消化汚泥内のアンモニア性窒素濃度を低下させることができる。
【００３０】
嫌気性消化槽４にはさらに水質分析装置１３が付帯されている。この水質分析装置１３で、嫌気性消化槽４内のリン酸イオン濃度、マグネシウムイオン濃度、アンモニウムイオン濃度、ｐＨ、水温を測定し、水質データを制御装置１９へ送信する。詳細には、水質分析装置１３の前段には嫌気性消化槽４から消化汚泥５を採取し固液分離を行う固液分離装置１１が付帯されている。そして、この固液分離装置１１で嫌気性消化汚泥５から上澄水１２を分離し、この上澄水１２の分析を水質分析装置１３において１日数回行うことで、安定した測定値が得られる。固液分離装置１１としては、分離操作に薬剤の添加が不要な膜分離装置が好ましい。膜分離装置の膜周辺では濃縮された汚泥によりスケールが発生しやすいので、適時洗浄操作が必要になる。洗浄操作を容易にするためには、このように膜分離装置にて構成された固液分離装置１１を、図示のように嫌気性消化槽４の外部に設置することが望ましい。固液分離装置１１にて上澄水１２が分離されることにより生じた濃縮汚泥１４は、嫌気性消化槽４に戻される。図中には示さないが膜分離装置の付帯設備として酸添加による洗浄ラインを設けることが望ましい。酸薬剤としては、スケール溶解に効果のあるクエン酸を用いることができる。
【００３１】
嫌気性消化槽４で十分に消化された嫌気性消化汚泥５は、脱水機６へ送られ、ここで脱水ろ液７と脱水汚泥９とに分離される。脱水機６の種類に特に制限はないが、リン資源回収を図る場合はベルトプレス脱水機が好ましい。ベルトプレス脱水する場合は、嫌気性消化汚泥５に適量の有機系高分子凝集剤を添加して汚泥脱水を行う。ベルトプレス脱水機ではろ布洗浄水が発生するが、脱水ろ液７とともに後段の晶析脱リン装置８で処理することが可能である。
【００３２】
脱水ろ液７は上述の晶析脱リン装置８に送液され、ここでリン資源の回収が行われる。晶析脱リン装置８においては、反応装置内に連続で脱水ろ液７を導入し、ばっ気撹拌により混合して晶析反応を行う。晶析物としてリン酸マグネシウムアンモニウムが生成されるが、これを良好に生成させて回収するためには、脱水ろ液７に含まれるリン酸イオン濃度と等モル濃度のマグネシウムイオンが必要である。したがって、脱水ろ液７中に含まれるマグネシウムイオン濃度がリン酸イオン濃度に対して低い場合は、晶析脱リン装置８に水酸化マグネシウムなどのマグネシウム源を供給する。また、晶析反応を３０分〜６０分程度の時間で終了させるためには、晶析脱リン装置８内のｐＨを８以上にするのが好ましいので、必要に応じて苛性ソーダなどアルカリ剤を添加する。
【００３３】
このような操作の結果、晶析脱リン装置８内にリン酸マグネシウムアンモニウム結晶が析出する。この晶析脱リン装置８内にリン酸マグネシウムアンモニウムが多量に蓄積してくると、装置８内のばっ気撹拌による混合が不十分になるので、適宜晶析物の引き抜きを行う。１０は、引き抜かれた晶析物を示す。図中に晶析物引き抜き装置は示していないが、晶析装置から引き抜いた晶析物をウェッジワイヤーなどのスクリーンで分級し、粒径の小さい晶析物を装置８へ返送することで、晶析脱リン装置８内に種結晶を確保することができる。回収した晶析物であるリン酸マグネシウムアンモニウムは、く溶性の緩効性肥料として利用できる。晶析脱リンされた処理水２０は、図中には示されない排水処理装置で処理された後、下水や河川に放流される。
【００３４】
制御装置１９においては、水質分析装置１３から送信されるリン酸イオン濃度、マグネシウムイオン濃度、アンモニウムイオン濃度、ｐＨなどの水質データから、次式によってイオン積を算出する。
【００３５】
【数１】
【００３６】
算出したイオン積とあらかじめ設定しておいた飽和状態の指標値とを比較して、嫌気性消化槽４の内部が過飽和状態か、飽和状態か、あるいは飽和状態に近い状態か（以下、これらの状態を「過飽和状態など」と総称する）どうかを判断する。飽和状態の指標値は、システムが処理対象とする有機性廃棄物毎に晶析実験を行い、実験的に定めておく。
【００３７】
計算結果から、過飽和状態などと判断された場合には、リン酸マグネシウムアンモニウムの構成成分であるアンモニウムイオン濃度またはリン酸イオン濃度を低下させる、あるいはｐＨを低下させる指示を、制御装置１９から、ガス圧縮機を備えたガスホルダー１６または無機凝集剤添加装置１７または酸添加装置１８へ出す。
【００３８】
具体的な指示の優先順位は、ガス圧縮機を備えたガスホルダー１６に対してアンモニウムイオン濃度を低下させる指示を第一とする。それによって過飽和状態などが解消された場合、または過飽和状態などは解消されないが水質分析装置１３にてアンモニウムイオン濃度の低下が検出されなくなった場合には、ガスホルダー１６のガス圧縮機の運転を停止する。
【００３９】
そして、この操作を行っても過飽和状態などが解消されなかった場合は、次に制御装置１９から酸添加装置１８へｐＨを低下させる指示を出す。酸添加装置１８は、有機性廃棄物１の可溶化前処理としてこの有機性廃棄物１に酸を添加する。そして、有機性廃棄物１と酸とが撹拌混合された後に、可溶化装置２における可溶化処理が施される。それによって過飽和状態などが解消された場合、または過飽和状態などは解消されないが水質分析装置からのｐＨ測定値が７．０以下になった場合には、酸添加装置１８を停止する。
【００４０】
上記までの操作によっても、なお過飽和状態などが解消されなかった場合は、制御装置１９から無機凝集剤添加装置１７に対して、リン酸イオン濃度を低下させる指示を出す。無機凝集剤添加装置１７は、可溶化汚泥３への無機凝集剤の添加によって過飽和状態などが解消したと判断されるまで稼働する。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の有機性廃棄物の嫌気性消化制御方法を実施するための処理設備の一例の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
【００４２】
１ 有機性廃棄物
２ 可溶化装置
４ 嫌気性消化槽
６ 脱水機
８ 晶析脱リン装置
１３ 水質分析装置
１６ ガスホルダー
１７ 無機凝集剤添加装置
１８ 酸添加装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は有機性廃棄物の嫌気性消化制御方法に関し、特に、嫌気性消化の効率化を図るために、嫌気性消化槽で処理される有機性廃棄物にあらかじめ破砕などの可溶化処理を施す有機性廃棄物の嫌気性消化制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、下水処理やし尿処理に伴って発生する有機性汚泥を処理する嫌気性消化槽、あるいは畜産廃棄物、食品廃棄物などのバイオマスを処理する嫌気性消化槽においては、嫌気性微生物の働きで生物分解性有機物の低分子化、液化、ガス化を行い、消化ガスおよび消化汚泥に転換し、汚泥発生量の低減と汚泥の性状安定化を図ってきた。
【０００３】
しかしながら、嫌気性消化槽へ投入される有機性廃棄物中の有機分がガス化し減少する割合である消化率は、下水処理場で多く採用されている中温消化の嫌気性消化槽において５０％程度であり、固形物減少率としても４０％程度に過ぎない。
【０００４】
このような点を改善するために、嫌気性消化槽に汚泥の可溶化処理を組み合わせる方法が各種提案されてきた。そうした方法の例としては、嫌気性消化槽から排出された消化済み汚泥の一部をアルカリで処理した後に嫌気性消化槽に戻す方法（特許文献１参照）、嫌気性消化に先立ち超高圧ジェットポンプにより汚泥をノズルから噴出させて破砕する処理を行う方法（特許文献２参照）、消化済み汚泥の一部をオゾン反応により可溶化した後に嫌気性消化槽に戻す方法（特許文献３参照）、消化汚泥をミル破砕して再度嫌気性消化する方法（特許文献４参照）などがある。これらの方法によれば、消化槽における有機性廃棄物の低分子化、液化、ガス化がさらに促進され、従来のように嫌気性消化槽単独で処理を行う場合に比べて固形物減少率が高まり、最終処分すべき汚泥の減量化が可能であるとされている。
【０００５】
一方、嫌気性消化槽の維持管理上の問題として、嫌気性消化槽内で有機性廃棄物の処理が進むと共に窒素、リン成分が溶出し、嫌気性消化汚泥内でマグネシウムイオンなどと反応して、スケールを発生する場合があった。スケール問題は、下水処理場だけでなく、し尿処理施設（非特許文献１参照）や豚舎廃棄物処理施設（非特許文献２参照）などにおいても発生し、深刻な問題となっている。スケールが嫌気性消化槽内や嫌気性消化汚泥の移送管内などで発生すると、配管閉塞などのトラブルにつながり、その場合は配管を強酸で洗浄する或いは配管を敷設しなおすなどの作業が必要となり、維持管理上の大きな問題であった。このように嫌気性消化槽内とその周辺で発生するスケールの主成分は、リン酸イオンとマグネシウムイオン、アンモニウムイオンとが結合した結晶であるリン酸マグネシウムアンモニウムであると言われている（非特許文献３参照）。
【０００６】
前述のように、嫌気性消化槽の効率化を目的として嫌気性消化法に汚泥の可溶化処理を組み合わせた場合、嫌気性消化槽において有機物の可溶化が促進される。その結果として、窒素、リン成分の溶出も促進されるため、嫌気性消化汚泥内でスケールを発生するリスクがさらに高まってしまうという問題があった。この問題を解決するために、嫌気性処理工程にマグネシウム源を添加してリン酸マグネシウムアンモニウム生成反応を促進させ、嫌気性消化汚泥中に生成したリン酸マグネシウムアンモニウム結晶を回収する技術（特許文献５参照）が提案されている。しかし、リン酸マグネシウムアンモニウム結晶の生成をコントロールするのが困難であり、実用化には至っていない。また嫌気性汚泥にリン酸マグネシウムやリン酸マグネシウムアンモニウムなどアンモニア除去剤を添加し、リン酸マグネシウムアンモニウム結晶を構成する主要素の一つであるアンモニア性窒素を難溶性の塩の形で固定化する方法も提案されている（特許文献６参照）。しかし、リンを含有するアンモニア除去剤を添加し続ける必要がある一方、リン資源であるリン酸マグネシウムアンモニウムを回収する術がないという問題があった。
【特許文献１】特開昭６４−０８０４９９号公報
【特許文献２】特公平０３−０６９５９９号公報
【特許文献３】特開２００２−３６１２９１号公報
【特許文献４】特開２０００−１６７５９７号公報
【非特許文献１】ＰＰＭ，Vol.１９，No.４，p.18〜28，(1988)
【非特許文献２】畜産の研究，Vol.５７，No.１，p.83〜90，(2003)
【非特許文献３】用水と廃水，Vol.２９，No.７，p.636〜640，(1987)
【特許文献５】特開２００４−０００９４１号公報
【特許文献６】特開２００４−０００９１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
有機性廃棄物処理の基本は、最終処分が必要となる量を減量すること、性状の安定化を図ること、さらには有機性廃棄物のバイオマスとしての側面から考えて、加工・調整によりそこに含有されている資源の再利用を行うことである。これらの基本条件を嫌気性消化槽に当てはめた場合、嫌気性消化槽単独では第一の条件である減量を十分に達成することができない。したがって、嫌気性消化槽の効率化のために上述の汚泥の可溶化処理を組み合わせる方法が必要である。第三の条件である資源の再利用を実施するためには、嫌気性消化槽内およびその周辺設備におけるスケールトラブルの解消が必要である。すなわち、嫌気性消化槽の効率化とスケールトラブルの解消が同時に実現されるシステムが、有機性廃棄物の真に適正な処分方法であるといえる。
【０００８】
本発明は、有機性廃棄物すなわち下水処理やし尿処理に伴って発生する有機性汚泥の減容化、安定化を行う嫌気性消化槽、または畜産廃棄物、食品廃棄物などの減容化と安定化を行う嫌気性消化槽において、生物分解性有機物の嫌気性消化による低分子化、液化、ガス化の促進と、嫌気性消化槽内およびその周辺設備のスケールトラブルの解消とを同時に実現可能な、有機性廃棄物の嫌気性消化制御方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、このような課題を解決するために鋭意検討の結果、有機性廃棄物の嫌気性消化を行うよりも前段において有機性廃棄物を可溶化し、この可溶化処理された有機性廃棄物を上記のように嫌気性消化処理する嫌気性消化槽において、スケール原因物質の挙動を監視し、嫌気性消化槽内をリン酸マグネシウムアンモニウムが未飽和となる状態に制御することで、生物分解性有機物の嫌気性消化による低分子化、液化、ガス化の促進と、嫌気性消化槽内およびその周辺設備のスケールトラブルの解消とを同時に実現できるという事実を見いだし、本発明に到達した。
【００１０】
すなわち、本発明は、有機性廃棄物を可溶化したうえで嫌気性消化を行うに際し、前記嫌気性消化を行うための嫌気性消化槽において、リン酸マグネシウムアンモニウムが未飽和となる条件に槽内を制御することを要旨とする。
【００１１】
また本発明は、上記において、リン酸マグネシウムアンモニウムの構成成分であるリン酸イオン濃度またはアンモニウムイオン濃度を低下させるか、あるいはｐＨを低下させて、リン酸マグネシウムアンモニウムが未飽和となる条件に槽内を制御することを要旨とする。
【００１２】
また本発明は、上記において、可溶化汚泥への鉄塩添加またはアルミニウム塩添加により、リン酸イオン濃度を低下させることを要旨とする。
また本発明は、上記において、嫌気性消化槽への消化ガス循環によるアンモニアストリッピングにより、アンモニウムイオン濃度を低下させることを要旨とする。
【００１３】
また本発明は、上記において、有機性廃棄物を可溶化する際に塩酸または硫酸を添加することにより、ｐＨを低下させることを要旨する。
また本発明は、上記において、嫌気性消化槽内のリン酸イオン濃度と、マグネシウムイオン濃度と、アンモニウムイオン濃度と、ｐＨとを測定して、これらのイオン積から、リン酸マグネシウムアンモニウムについて飽和状態を推定することを要旨とする。
【００１４】
また本発明は、上記において、有機性廃棄物を嫌気性消化した嫌気性消化汚泥を脱水し、この脱水により得られた脱水ろ液中に含まれるリンを晶析法により脱リンすることにより、リン資源を回収することを要旨とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、嫌気性消化処理よりも前段において有機性廃棄物を可溶化しているので、嫌気性消化槽における生物分解性有機物の嫌気性消化による低分子化、液化、ガス化が促進され、単位有機性廃棄物あたりのメタン発生量が高まる。その結果として固形物減少率が高まり、最終処分すべき汚泥の減量化が実現できる。かつ、嫌気性消化槽において、スケール原因物質であるリン酸マグネシウムアンモニウムが未飽和となる条件に槽内を制御するため、嫌気性消化槽内、嫌気性消化汚泥の移送管内でスケールが発生することを抑制できる。
【００１６】
本発明によれば、リン酸マグネシウムアンモニウムの構成成分であるリン酸イオン濃度またはアンモニウムイオン濃度を低下させるか、あるいはｐＨを低下させて、リン酸マグネシウムアンモニウムが未飽和となる条件に槽内を制御することで、スケールの発生を抑制することができる。
【００１７】
また本発明によれば、嫌気性消化槽内のリン酸イオン濃度と、マグネシウムイオン濃度と、アンモニウムイオン濃度と、ｐＨとを測定して、これらのイオン積から、リン酸マグネシウムアンモニウムについて飽和状態を推定することで、嫌気性消化槽内を、スケール原因物質であるリン酸マグネシウムアンモニウムが未飽和となる条件になるように、確実に制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明において処理の対象となる有機性廃棄物は、従来嫌気性消化槽で処理されてきた有機性廃棄物であり、下水処理あるいはし尿処理、生活排水処理によって発生する有機性汚泥や、畜産廃棄物や、食品廃棄物などが挙げられる。特に下水処理汚泥、し尿処理汚泥、豚舎廃棄物を処理する嫌気性消化槽においては、装置と周辺機器に関する上述のスケール問題が多く報告されており、本発明によって大きな便益を受けることができる。
【００１９】
本発明の有機性廃棄物の嫌気性消化制御方法は、有機性廃棄物の可溶化工程と、可溶化された有機性廃棄物を消化する嫌気性消化工程と、消化汚泥の脱水工程と、脱水ろ液の晶析脱リン工程とを含むことができる。可溶化工程には、制御装置からの指示などによって、可溶化される有機性廃棄物に硫酸、塩酸などの酸を添加して酸性状態にする工程を付加することができる。可溶化工程と嫌気性消化工程との間には、制御装置からの指示などによって、可溶化された有機性廃棄物に無機凝集剤を添加する工程を付加することができる。また嫌気性消化工程には、制御装置からの指示などによって、嫌気性消化槽内をバイオガスでガス撹拌する工程を付加することができる。
【００２０】
上述の有機性廃棄物の可溶化工程としては、湿式ビーズミル撹拌処理などの機械的破砕方法、超音波照射方法、高温状態で熱可溶化処理する方法、オゾン処理などの薬剤添加処理方法など、公知の可溶化処理方法を適宜用いることができる。なかでも、有機物の溶出性と設備の維持管理性を考慮すると、湿式ビーズミル撹拌処理が好ましい。湿式ビーズミル撹拌式処理を採用する場合に、有機物の可溶化率は、ビーズミル装置における滞留時間によって制御できるが、ビーズの素材や、撹拌周速によっても影響を受ける。有機物濃度が数％以上であるような濃度の高い有機性廃棄物を処理対象とする場合には、ガラスビーズよりも比重の大きいファインセラミックスのビーズを使用する方が可溶化率を高める効果がある。このとき、ビーズミル装置における滞留時間は少なくとも５分以上、好ましくは１０分以上で、所望の可溶化率を得ることができる。また、この湿式ビーズミル撹拌処理に先立ち、硫酸、塩酸などの酸を有機性廃棄物に添加して酸性状態にする工程を設けることで、さらに有機性廃棄物の可溶化効果を高めることができる。
【００２１】
可溶化工程と嫌気性消化工程との間において、可溶化された有機性廃棄物に制御装置からの指示などによって無機凝集剤を添加する工程を付加する目的は、嫌気性消化槽におけるリン酸イオン濃度を必要に応じて低減することにある。したがって、無機凝集剤は、リン酸イオンの固定効果がある塩化第二鉄、塩化第一鉄、硫酸第二鉄などの鉄塩や、硫酸アルミニウム、塩化アルミニウムなどのアルミニウム塩などから選択して使用する。
【００２２】
嫌気性消化工程は、中温処理または高温処理のいずれでもよく、さらに消化方式は１段消化または２段消化のいずれでもよいが、ＵＡＳＢ法などの造粒嫌気汚泥による処理よりも、浮遊汚泥による処理が好ましい。中温処理を行う場合は、消化温度３０〜３７℃、処理期間１０〜２０日が適切であり、高温処理を行う場合は、消化温度５０〜５５℃、処理期間７〜１０日が適当である。
【００２３】
嫌気性消化槽における撹拌方法は、機械撹拌式とガス撹拌式のいずれでもよいが、後述するアンモニアストリッピング操作を行うためには少なくともガス撹拌ラインの設置が必要である。ガス撹拌の方法は全槽撹拌式で、ガス吐き出し口を複数設ける方が好ましい。
【００２４】
消化汚泥の脱水工程においては、ベルトプレスろ過機、遠心脱水機、スクリュープレス脱水機などの脱水機を用いれば良い。このとき、鉄塩またはアルミニウム塩またはカルシウム塩などの無機系凝集剤を常時添加して脱水を行うと、脱水ろ液中のリン酸塩濃度が著しく低下するので、嫌気性消化槽の後段で回収するリン資源量が減少する。従って、リン資源回収量を増やすためには上述のような無機系凝集剤を添加して行う脱水工程は適当ではなく、有機系の高分子凝集剤の使用が好ましい。
【００２５】
晶析脱リン工程としては、対象水にカルシウム塩を添加してヒドロキシアパタイト結晶を析出させる方法や、或いは対象水にマグネシウム塩を添加しｐＨを８以上としてリン酸マグネシウムアンモニウム結晶を析出させる方法などが実施可能である。しかしながら、リン資源の循環という観点で回収物の肥料としての利用価値を考慮すれば、リン酸マグネシウムアンモニウム結晶として回収する方法が適当である。このとき、対象水に添加するマグネシウム塩として水酸化マグネシウムを使用すれば、反応に要するアルカリ剤量を低減させることができる。もちろん、有機性廃棄物の種類によってはリン酸マグネシウムアンモニウム晶析反応に要するマグネシウム塩濃度が十分に存在し、晶析脱リン工程で添加する必要がない場合もあり得る。
【００２６】
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の有機性廃棄物の嫌気性消化制御方法を実施するための処理設備の一例の概略構成を示す。図１の設備を用いた有機性廃棄物の嫌気性消化制御方法は、前述のように、有機性廃棄物の可溶化工程、嫌気性消化工程、脱水工程、晶析脱リン工程を含む。特に、嫌気性消化工程においては、嫌気性消化槽内のリン酸イオン濃度、マグネシウムイオン濃度、アンモニウムイオン濃度、ｐＨ、水温を適時測定し、リン酸マグネシウムアンモニウムについてイオン積から飽和状態を推定し、過飽和状態、飽和状態、あるいは飽和状態に近い状態であると判断した場合には、リン酸マグネシウムアンモニウム構成成分であるリン酸イオン濃度またはアンモニウムイオン濃度を低下させるか、あるいはｐＨを低下して、未飽和状態となるように制御することにより、嫌気性消化槽内や嫌気性消化汚泥の移送管におけるスケール発生の抑制を図るものである。
【００２７】
図１において、１は有機性廃棄物であり、可溶化装置２によって可溶化処理を受ける。可溶化処理方法としては公知の可溶化処理方法を適宜に用いることができるが、有機物の溶出性と設備の維持管理性を考慮すると、湿式ビーズミル撹拌式処理が好ましい。この可溶化装置２には酸添加装置１８が付帯されており、制御装置１９から酸添加の指示がでたときに有機性廃棄物１に対して酸が添加され、有機性廃棄物１と酸が撹拌混合された後に可溶化処理が施される。ここで添加する酸としては塩酸または硫酸が適当である。薬剤の価格を考慮して、より安価な硫酸を選択してもよいし、あるいは硫酸添加により嫌気性消化槽内の硫化物濃度が高まることによる硫化水素の発生量の増加とバイオガスの脱硫コストの増加とを考慮して塩酸を選択してもよい。
【００２８】
可溶化装置２において可溶化された有機性廃棄物はスラリー状の可溶化汚泥３となり、嫌気性消化槽４へ投入される。嫌気性消化槽４では、嫌気性雰囲気を保って可溶化汚泥３を所定の時間滞留させることにより、嫌気性微生物の作用で有機物を低分子化、液化、ガス化する。可溶化装置２から嫌気性消化槽４への可溶化汚泥３の送泥ラインには無機凝集剤添加装置１７が付帯されており、制御装置１９から無機凝集剤添加の指示がでたときに可溶化汚泥３に対してリン酸イオン濃度を低下させるために無機凝集剤が添加される。このように無機凝集剤をライン注入することで、設備のコンパクト化を図っている。制御装置１９から無機凝集剤添加の指示がでたときには、無機凝集剤と可溶化汚泥３とは、ラインで撹拌混合された後に嫌気性消化槽４へ投入される。
【００２９】
嫌気性消化槽４で処理を行うことにともなって発生したバイオガス１５は、通常は嫌気性消化槽を加温するための燃料として利用するので、ガスホルダー１６にストックされる。このガスホルダー１６にはバイオガス圧縮機が付帯されており、制御装置１９からガス撹拌の指示がでたときにはガスホルダー１６内のバイオガス１５を嫌気性消化槽４に供給して槽内を強力にガス撹拌する。その結果、嫌気性消化槽４内でアンモニアストリッピングが起こり、嫌気性消化汚泥内のアンモニア性窒素濃度を低下させることができる。
【００３０】
嫌気性消化槽４にはさらに水質分析装置１３が付帯されている。この水質分析装置１３で、嫌気性消化槽４内のリン酸イオン濃度、マグネシウムイオン濃度、アンモニウムイオン濃度、ｐＨ、水温を測定し、水質データを制御装置１９へ送信する。詳細には、水質分析装置１３の前段には嫌気性消化槽４から消化汚泥５を採取し固液分離を行う固液分離装置１１が付帯されている。そして、この固液分離装置１１で嫌気性消化汚泥５から上澄水１２を分離し、この上澄水１２の分析を水質分析装置１３において１日数回行うことで、安定した測定値が得られる。固液分離装置１１としては、分離操作に薬剤の添加が不要な膜分離装置が好ましい。膜分離装置の膜周辺では濃縮された汚泥によりスケールが発生しやすいので、適時洗浄操作が必要になる。洗浄操作を容易にするためには、このように膜分離装置にて構成された固液分離装置１１を、図示のように嫌気性消化槽４の外部に設置することが望ましい。固液分離装置１１にて上澄水１２が分離されることにより生じた濃縮汚泥１４は、嫌気性消化槽４に戻される。図中には示さないが膜分離装置の付帯設備として酸添加による洗浄ラインを設けることが望ましい。酸薬剤としては、スケール溶解に効果のあるクエン酸を用いることができる。
【００３１】
嫌気性消化槽４で十分に消化された嫌気性消化汚泥５は、脱水機６へ送られ、ここで脱水ろ液７と脱水汚泥９とに分離される。脱水機６の種類に特に制限はないが、リン資源回収を図る場合はベルトプレス脱水機が好ましい。ベルトプレス脱水する場合は、嫌気性消化汚泥５に適量の有機系高分子凝集剤を添加して汚泥脱水を行う。ベルトプレス脱水機ではろ布洗浄水が発生するが、脱水ろ液７とともに後段の晶析脱リン装置８で処理することが可能である。
【００３２】
脱水ろ液７は上述の晶析脱リン装置８に送液され、ここでリン資源の回収が行われる。晶析脱リン装置８においては、反応装置内に連続で脱水ろ液７を導入し、ばっ気撹拌により混合して晶析反応を行う。晶析物としてリン酸マグネシウムアンモニウムが生成されるが、これを良好に生成させて回収するためには、脱水ろ液７に含まれるリン酸イオン濃度と等モル濃度のマグネシウムイオンが必要である。したがって、脱水ろ液７中に含まれるマグネシウムイオン濃度がリン酸イオン濃度に対して低い場合は、晶析脱リン装置８に水酸化マグネシウムなどのマグネシウム源を供給する。また、晶析反応を３０分〜６０分程度の時間で終了させるためには、晶析脱リン装置８内のｐＨを８以上にするのが好ましいので、必要に応じて苛性ソーダなどアルカリ剤を添加する。
【００３３】
このような操作の結果、晶析脱リン装置８内にリン酸マグネシウムアンモニウム結晶が析出する。この晶析脱リン装置８内にリン酸マグネシウムアンモニウムが多量に蓄積してくると、装置８内のばっ気撹拌による混合が不十分になるので、適宜晶析物の引き抜きを行う。１０は、引き抜かれた晶析物を示す。図中に晶析物引き抜き装置は示していないが、晶析装置から引き抜いた晶析物をウェッジワイヤーなどのスクリーンで分級し、粒径の小さい晶析物を装置８へ返送することで、晶析脱リン装置８内に種結晶を確保することができる。回収した晶析物であるリン酸マグネシウムアンモニウムは、く溶性の緩効性肥料として利用できる。晶析脱リンされた処理水２０は、図中には示されない排水処理装置で処理された後、下水や河川に放流される。
【００３４】
制御装置１９においては、水質分析装置１３から送信されるリン酸イオン濃度、マグネシウムイオン濃度、アンモニウムイオン濃度、ｐＨなどの水質データから、次式によってイオン積を算出する。
【００３５】
【数１】
【００３６】
算出したイオン積とあらかじめ設定しておいた飽和状態の指標値とを比較して、嫌気性消化槽４の内部が過飽和状態か、飽和状態か、あるいは飽和状態に近い状態か（以下、これらの状態を「過飽和状態など」と総称する）どうかを判断する。飽和状態の指標値は、システムが処理対象とする有機性廃棄物毎に晶析実験を行い、実験的に定めておく。
【００３７】
計算結果から、過飽和状態などと判断された場合には、リン酸マグネシウムアンモニウムの構成成分であるアンモニウムイオン濃度またはリン酸イオン濃度を低下させる、あるいはｐＨを低下させる指示を、制御装置１９から、ガス圧縮機を備えたガスホルダー１６または無機凝集剤添加装置１７または酸添加装置１８へ出す。
【００３８】
具体的な指示の優先順位は、ガス圧縮機を備えたガスホルダー１６に対してアンモニウムイオン濃度を低下させる指示を第一とする。それによって過飽和状態などが解消された場合、または過飽和状態などは解消されないが水質分析装置１３にてアンモニウムイオン濃度の低下が検出されなくなった場合には、ガスホルダー１６のガス圧縮機の運転を停止する。
【００３９】
そして、この操作を行っても過飽和状態などが解消されなかった場合は、次に制御装置１９から酸添加装置１８へｐＨを低下させる指示を出す。酸添加装置１８は、有機性廃棄物１の可溶化前処理としてこの有機性廃棄物１に酸を添加する。そして、有機性廃棄物１と酸とが撹拌混合された後に、可溶化装置２における可溶化処理が施される。それによって過飽和状態などが解消された場合、または過飽和状態などは解消されないが水質分析装置からのｐＨ測定値が７．０以下になった場合には、酸添加装置１８を停止する。
【００４０】
上記までの操作によっても、なお過飽和状態などが解消されなかった場合は、制御装置１９から無機凝集剤添加装置１７に対して、リン酸イオン濃度を低下させる指示を出す。無機凝集剤添加装置１７は、可溶化汚泥３への無機凝集剤の添加によって過飽和状態などが解消したと判断されるまで稼働する。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の有機性廃棄物の嫌気性消化制御方法を実施するための処理設備の一例の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
【００４２】
１ 有機性廃棄物
２ 可溶化装置
４ 嫌気性消化槽
６ 脱水機
８ 晶析脱リン装置
１３ 水質分析装置
１６ ガスホルダー
１７ 無機凝集剤添加装置
１８ 酸添加装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機性廃棄物を可溶化したうえで嫌気性消化を行うに際し、前記嫌気性消化を行うための嫌気性消化槽において、リン酸マグネシウムアンモニウムが未飽和となる条件に槽内を制御することを特徴とする有機性廃棄物の嫌気性消化制御方法。
【請求項２】
リン酸マグネシウムアンモニウムの構成成分であるリン酸イオン濃度またはアンモニウムイオン濃度を低下させるか、あるいはｐＨを低下させて、リン酸マグネシウムアンモニウムが未飽和となる条件に槽内を制御することを特徴とする請求項１記載の有機性廃棄物の嫌気性消化制御方法。
【請求項３】
可溶化汚泥への鉄塩添加またはアルミニウム塩添加により、リン酸イオン濃度を低下させることを特徴とする請求項２記載の有機性廃棄物の嫌気性消化制御方法。
【請求項４】
嫌気性消化槽への消化ガス循環によるアンモニアストリッピングにより、アンモニウムイオン濃度を低下させることを特徴とする請求項２記載の有機性廃棄物の嫌気性消化制御方法。
【請求項５】
有機性廃棄物を可溶化する際に塩酸または硫酸を添加することにより、ｐＨを低下させることを特徴とする請求項２記載の有機性廃棄物の嫌気性消化制御方法。
【請求項６】
嫌気性消化槽内のリン酸イオン濃度と、マグネシウムイオン濃度と、アンモニウムイオン濃度と、ｐＨとを測定して、これらのイオン積から、リン酸マグネシウムアンモニウムについて飽和状態を推定することを特徴とする請求項１から５までのいずれか１項記載の有機性廃棄物の嫌気性消化制御方法。
【請求項７】
有機性廃棄物を嫌気性消化した嫌気性消化汚泥を脱水し、この脱水により得られた脱水ろ液中に含まれるリンを晶析法により脱リンすることにより、リン資源を回収することを特徴とする請求項１から６までのいずれか１項記載の有機性廃棄物の嫌気性消化制御方法。
【請求項１】
有機性廃棄物を可溶化したうえで嫌気性消化を行うに際し、前記嫌気性消化を行うための嫌気性消化槽において、リン酸マグネシウムアンモニウムが未飽和となる条件に槽内を制御することを特徴とする有機性廃棄物の嫌気性消化制御方法。
【請求項２】
リン酸マグネシウムアンモニウムの構成成分であるリン酸イオン濃度またはアンモニウムイオン濃度を低下させるか、あるいはｐＨを低下させて、リン酸マグネシウムアンモニウムが未飽和となる条件に槽内を制御することを特徴とする請求項１記載の有機性廃棄物の嫌気性消化制御方法。
【請求項３】
可溶化汚泥への鉄塩添加またはアルミニウム塩添加により、リン酸イオン濃度を低下させることを特徴とする請求項２記載の有機性廃棄物の嫌気性消化制御方法。
【請求項４】
嫌気性消化槽への消化ガス循環によるアンモニアストリッピングにより、アンモニウムイオン濃度を低下させることを特徴とする請求項２記載の有機性廃棄物の嫌気性消化制御方法。
【請求項５】
有機性廃棄物を可溶化する際に塩酸または硫酸を添加することにより、ｐＨを低下させることを特徴とする請求項２記載の有機性廃棄物の嫌気性消化制御方法。
【請求項６】
嫌気性消化槽内のリン酸イオン濃度と、マグネシウムイオン濃度と、アンモニウムイオン濃度と、ｐＨとを測定して、これらのイオン積から、リン酸マグネシウムアンモニウムについて飽和状態を推定することを特徴とする請求項１から５までのいずれか１項記載の有機性廃棄物の嫌気性消化制御方法。
【請求項７】
有機性廃棄物を嫌気性消化した嫌気性消化汚泥を脱水し、この脱水により得られた脱水ろ液中に含まれるリンを晶析法により脱リンすることにより、リン資源を回収することを特徴とする請求項１から６までのいずれか１項記載の有機性廃棄物の嫌気性消化制御方法。
【図１】
【公開番号】特開２００６−１６７５２２（Ｐ２００６−１６７５２２Ａ）
【公開日】平成１８年６月２９日（２００６．６．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３６０６４７（Ｐ２００４−３６０６４７）
【出願日】平成１６年１２月１４日（２００４．１２．１４）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り 平成１６年６月２１日 社団法人日本下水道協会発行の「第４１回 下水道研究発表会講演集」に発表
【出願人】（０００２３０５７１）日本下水道事業団 (46)
【出願人】（０００００４５０３）ユニチカ株式会社 (1,214)
【出願人】（０００００４１２３）ＪＦＥエンジニアリング株式会社 (1,044)
【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１８年６月２９日（２００６．６．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１２月１４日（２００４．１２．１４）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り 平成１６年６月２１日 社団法人日本下水道協会発行の「第４１回 下水道研究発表会講演集」に発表
【出願人】（０００２３０５７１）日本下水道事業団 (46)
【出願人】（０００００４５０３）ユニチカ株式会社 (1,214)
【出願人】（０００００４１２３）ＪＦＥエンジニアリング株式会社 (1,044)
【出願人】（０００１７６７５２）三菱化工機株式会社 (48)
【Ｆターム（参考）】
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