生ゴミの処理方法
【課題】処理効率の向上と、余剰汚泥の低減化とを達成する生ゴミの処理方法を提供すること。
【解決手段】（ａ）：生ゴミを、液体を含む処理対象物に変換する工程であって、前記液体の硝酸ナトリウム可溶性画分がゲル浸透クロマトグラフィー法により測定される分子量分布において分子量７００００を超える画分を実質的に含まない工程、及び（ｃ）：得られた処理対象物を好気的に生物処理して生物処理液を得る工程、を含む、生ゴミの処理方法。
【解決手段】（ａ）：生ゴミを、液体を含む処理対象物に変換する工程であって、前記液体の硝酸ナトリウム可溶性画分がゲル浸透クロマトグラフィー法により測定される分子量分布において分子量７００００を超える画分を実質的に含まない工程、及び（ｃ）：得られた処理対象物を好気的に生物処理して生物処理液を得る工程、を含む、生ゴミの処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生ゴミの処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境保全や資源循環に対する意識が高まり、生ゴミ等の被処理物の焼却処理といった既存の処理手法に変わる手法が種々提案されている（例えば、特許文献１）。この特許文献１では、生ごみ（食品残渣）、木くず、紙くず等の被処理物を高温高圧の水蒸気にて加水分解し、飼料や堆肥を製造している。
【０００３】
特許文献１では、水蒸気の水成分と熱にて被処理物を加水分解するに当たり、処理釜内を１ＭＰａに満たない圧力下で１５０℃前後の温度とすることが提案されている。この加水分解では、羽根を用いて食品残渣が攪拌されている。加水分解された後に排出される液体は、肥料として用いられるか、または廃棄されていた。
【０００４】
一方で、好気性細菌を含む活性汚泥を用いて被処理物質を生分解処理する方法が知られている。例えば、特許文献２に開示される被処理物の生分解処理方法では、処理槽内に好気性細菌を含む活性汚泥と被処理物とが投入され、処理槽内が曝気されて処理槽内の溶存酸素量が制御されている。好気性細菌は、被処理物質中の汚濁物質（ＢＯＤ、ＳＳなど）を分解して、安定的に被処理物質を分解浄化している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−４７４０９号公報
【特許文献２】特開平４−２６８０００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の技術では、生ゴミの処理効率が十分でないことが予想される。即ち、特許文献１に記載の技術を利用して、生ゴミから飼料及び肥料を製造することには相当の時間を要すること、かつ組成にバラつきがある生ゴミから、安定した組成を有する飼料及び肥料を製造することは困難であることが予想される。このため、生ゴミを飼料及び肥料にすることによる生ゴミの処理には限界があると考えられる。
【０００７】
また、特許文献２に開示される被処理物質の生分解処理方法では、細菌が汚濁物質を分解せずに吸着する場合があるため、処理槽内に余剰汚泥が大量に発生してしまうことが予想される。
【０００８】
本発明の目的は、処理効率の向上と、余剰汚泥の低減化とを達成する生ゴミの処理方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る生ゴミの処理方法は、（ａ）：生ゴミを、液体を含む処理対象物に変換する工程であって、前記液体の硝酸ナトリウム可溶性画分がゲル浸透クロマトグラフィー法により測定される分子量分布において分子量７０００を超える画分を実質的に含まない工程、及び（ｃ）：得られた処理対象物を好気的に生物処理して生物処理液を得る工程、を含む。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態に用いることが可能な加水分解処理装置の一例の概略構成を示す図である。
【図２】加水分解処理プロセスの一例の工程を表す工程図である。
【図３】生物処理プラントを示す概略図である。
【図４】標準生ゴミの液状化率を示すグラフである。
【図５】固液分離後の液体のＢＯＤ／ＣＯＤを示すグラフである。
【図６】固液分離後の液体の色度を示すグラフである。
【図７】標準生ゴミの液状化率を示すグラフである。
【図８】液体の分子量分布を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を生ゴミの処理に具体化した実施形態について説明する。本願における生ゴミとして、例えば一般家庭や病院から排出される食品残渣、給食残渣、野菜屑等が挙げられる。本実施形態に係る生ゴミの処理方法では、（ａ）：生ゴミを、液体を含む処理対象物に変換する工程であって、前記液体の硝酸ナトリウム可溶性画分がゲル浸透クロマトグラフィー法により測定される分子量分布において分子量７００００を超える画分を実質的に含まない工程と、（ｃ）：得られた処理対象物を好気的に生物処理して生物処理液を得る工程とを経て生ゴミを処理する。
【００１２】
プラスチック、紙類、繊維、金属等の不燃物、ゴム等の本実施形態に係る処理に不適な物質が生ゴミに混入している場合には、（ａ）工程の前に、公知の手法により、これらの物質を生ゴミから分別することが好ましい。また、分別処理の前又は後に、生ゴミを低温で維持する保冷操作が行われてもよい。
【００１３】
以下、（ａ）工程について説明する。
（ａ）工程における生ゴミの処理対象物への変換手段は、得られた処理対象物を構成する液体が特定の分子量分布を有する限り特に限定されないが、該手段として好ましくは加水分解が挙げられ、より好ましくは加水分解条件下で生ゴミを磨り潰す手段が挙げられる。より具体的には、生ゴミを加水分解する手段として、例えば耐圧容器内に羽根を設け、その羽根を回転させることによる手段が挙げられる。生ゴミの加水分解処理により、生ゴミは元の形状を失って液状化されるが、残渣としての固形分が残る場合がある。そのため、（ａ）工程により得られる処理対象物としての加水分解物は液体により構成されるか、または液体と固形分の混合物により構成される。生ゴミを磨り潰すことによって加水分解処理を促進し、生ゴミの加水分解に要する時間を短縮することができるとともに、生ゴミの液状化率を高めることができる。
【００１４】
生ゴミの加水分解に要する時間（反応時間）は、好ましくは３〜３０分間であり、より好ましくは５〜２０分間である。生ゴミの液状化率を向上させる観点から、反応時間は３分間以上が好ましい。生ゴミの液状化率の低下、ＢＯＤ／ＣＯＤの比率（以下、単に「ＢＯＤ／ＣＯＤ」と記載することがある）の低下及び色度の上昇を抑制する観点から、３０分間以下が好ましい。加水分解物を構成する液体のＢＯＤ／ＣＯＤが低下するか、又は色度が上昇すると、生物処理の効率が低下する傾向がある。生ゴミの加水分解に要する時間の起点は、耐圧容器内の温度が設定温度に到達した時点である。
【００１５】
加水分解条件下での処理が完了すると、容器内の水蒸気が排出される。加水分解処理後の水蒸気の排出時間、即ち脱気時間は、好ましくは１５分間以下であり、より好ましくは、１〜５分間である。生ゴミの液状化率を向上させる観点から、脱気時間は１５分間以下が好ましい。脱気時間が短い場合には容器から急激に水蒸気が排出され、水蒸気とともに加水分解物が排出される場合がある。水蒸気とともに加水分解物が排出されることを抑制する観点から、脱気時間は１分間以上が好ましい。脱気時間の起点は、容器内の水蒸気が排出される時点であり、脱気時間の終点は、容器内からの水蒸気の排出が完了した時点である。水蒸気の排出が完了した時点での容器内の圧力は常圧付近、例えば０．０１〜０．１１ＭＰａとなる。
【００１６】
蒸気排出時の容器内の圧力の低下速度は、好ましくは０．１〜２ＭＰａ／分であり、より好ましくは０．３〜２ＭＰａ／分である。脱気時間、容器内の圧力の低下速度という要素が生ゴミの液状化率、加水分解物のＢＯＤ／ＣＯＤ、及び加水分解物の色度等に影響することも、本実施形態に係る処理の特徴の一つである。
【００１７】
得られた加水分解物は特定の分子量分布を有する。具体的には、得られた加水分解物を構成する液体の硝酸ナトリウム可溶性画分が、ゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）法により測定される分子量分布において、分子量７００００を超える画分、より好ましくは分子量６４０００を超える画分を実質的に含まない。本願におけるＧＰＣ法で採用される分子量標準は、プルラン又はグルコースを採用する。本願において「分子量７００００を超える画分が実質的に存在しない」とは、実施例に記載の方法で求められる分子量分布曲線において、分子量７００００超える曲線下面積（ＡＵＣ）が１％以下であることをいい、「分子量６４０００を超える画分が実質的に存在しない」とは、上記分子量分布曲線において、分子量６４０００を超える曲線下面積（ＡＵＣ）が１％以下であることをいう。本実施形態においては、当該可溶性画分としては、分子量７万を超えるＡＵＣが０．５％以下であることがより好ましく、０％であることがさらに好ましい。また、分子量６４０００を基準とした場合、当該可溶性画分としては、分子量６４０００を超えるＡＵＣが０．５％以下であることがより好ましく、０％であることがさらに好ましい。本実施形態の生ゴミの処理方法が下記（ｂ）工程を含む場合、当該可溶性画分としては、加水分解物から分離された液体の硝酸ナトリウム可溶性画分であってもよい。液体の硝酸ナトリウム可溶性画分は、好ましくはゲル浸透クロマトグラフィー法により測定される分子量分布において分子量１４０〜６４０００の画分を含む。該分子量分布における分子量の下限は、生ゴミの加水分解の効率の観点から１４０が好ましい。分子量分布における分子量の上限は、生物処理の容易さから６４０００が好ましい。
【００１８】
前記可溶性画分について、その数平均分子量(Mn)としては、生物処理の容易さの観点から、２５０〜２０００の範囲が好ましい。また、上記の可溶性画分の重量平均分子量(Mw)としては、生物処理の容易さの観点から、２５０〜３５００の範囲が好ましい。かかる画分等の液体の上記平均分子量は、実施例に記載のＧＰＣ法による分子量分布の測定結果から算出することができる。
【００１９】
（ａ）工程は、好ましくは、前記生ゴミの投入口と排出口を有する中空の耐圧容器に、前記生ゴミを前記投入口から投入する工程と、
水蒸気を生成する水蒸気生成源から水蒸気を前記耐圧容器の内部に圧送する工程と、
前記投入済みの生ゴミを前記水蒸気が導入済みの前記耐圧容器内で、好ましくは磨り潰して処理対象物としての加水分解物を得る工程と、
前記加水分解処理に際して処理環境の維持を図る工程を有する。
【００２０】
ここで、前記処理環境の維持を図る工程は、
前記耐圧容器に導入される水蒸気を加熱した上で水蒸気を前記耐圧容器に送り出す工程と、
前記耐圧容器の内部に前記加水分解処理の開始に先だって加圧エアーを導入する工程と、
前記加水分解処理の終了後における前記耐圧容器の残存水蒸気を前記耐圧容器から排出して中空容器に蓄え、該蓄えた水蒸気を前記耐圧容器の前記投入口から投入される次回処理用の前記生ゴミに噴射して次回処理生ゴミを昇温させる工程の少なくともいずれか一つの工程を有することが好ましい。
【００２１】
本実施形態における加水分解処理工程では、例えば加水分解条件下で生ゴミを加水分解処理するに際し、前記生ゴミの投入口と排出口を有する中空の耐圧容器に、前記生ゴミを前記投入口から投入し、この耐圧容器の内部に、水蒸気を生成する水蒸気生成源から水蒸気を圧送することが好ましい。こうした水蒸気圧送により、耐圧容器内部を、投入済みの生ゴミが圧送された水蒸気に触れ、水蒸気の持つ熱が生ゴミを加水分解処理する状態が形成される。そして、前記水蒸気が導入済みの前記耐圧容器内で生ゴミを磨り潰すことが好ましい。この磨り潰しにより、生ゴミの固形分を破壊して加水分解処理を促進させることができる。
【００２２】
耐圧容器内で生ゴミを磨り潰すための手段として耐圧容器内に単数又は複数の攪拌羽根を設けることが好ましい。さらに、耐圧容器の内周面上にリムを設けることがより好ましい。リムを設けることにより、攪拌羽根による磨り潰し効果をさらに高めることができる。攪拌羽根の先端と耐圧容器の内周面との間隔としては、好ましくは０．５〜１ｃｍである。攪拌羽根の回転数としては、好ましくは３〜４２ｒｐｍである。
【００２３】
こうした加水分解処理の進行には、水蒸気生成源からの高温高圧の水蒸気の圧送の継続が不可欠であるが、水蒸気生成源の能力上、高温高圧の水蒸気の安定した圧送、並びに圧送水蒸気の高温高圧化には限界がある。こうした知見に立ち、本実施形態では、加水分解処理に際して処理環境の維持を図ることが好ましい。つまり、前記耐圧容器に導入される水蒸気を加熱した上で水蒸気を前記耐圧容器に送り出すことで、水蒸気生成源の能力に拘わらず高温高圧の水蒸気の安定した圧送、並びに圧送水蒸気の高温高圧化を図り、加水分解処理の処理環境の維持を図ることができる。この場合、水蒸気の加熱は、耐圧容器に水蒸気を導入する経路にて行うことが簡便である。
【００２４】
また、前記加水分解処理の開始に先だって加圧エアーを前記耐圧容器の内部に導入することで耐圧容器内を予め高圧環境としておき、加水分解処理の処理環境の高圧化を図り、加水分解処理の処理環境の維持を図ることが好ましい。或いは、前記加水分解処理の終了後における前記耐圧容器の残存水蒸気を前記耐圧容器から排出して中空容器に蓄え、該蓄えた水蒸気を前記耐圧容器の前記投入口から投入される次回処理用の前記生ゴミに噴射して次回処理生ゴミを昇温させることで、次回の加水分解処理の際の生ゴミ投入による温度降下を抑制し、加水分解処理の開始当初からの処理環境の維持を図ることが好ましい。次回の生ゴミの昇温は残存水蒸気にて行うことから、生ゴミの昇温のための熱源を別途用意する必要がなく、構成の簡略化、省資源化を図ることができる。
【００２５】
以上説明した構成を有する（ａ）工程は、次のような態様を採ることもできる。例えば、水蒸気生成源から水蒸気を前記耐圧容器の内部に導入するための水蒸気導入路を、前記耐圧容器の複数の導入箇所に水蒸気導入を行うように配設し、該複数の導入箇所の少なくとも一つを前記耐圧容器の前記排出口とし、前記排出口における前記生ゴミを前記耐圧容器内に押し戻すようにすることができる。こうすれば、高温高圧下での加水分解処理の最中に、生ゴミが排出口を塞いで固化してしまうことや、排出口が塞がれてしまうことを回避できる。よって、加水分解処理後の処理完了物の排出が円滑となり好ましい。
【００２６】
更に、前記耐圧容器の周囲に中空の流体導入部を形成し、該流体導入部に導入した流体と前記耐圧容器との間の熱交換を可能とする熱交換釜と、前記加水分解処理の終了後に前記熱交換釜に、前記耐圧容器に残存する残存水蒸気の温度より低温の流体を導入する流体導入手段と、前記加水分解処理の終了後に前記残存水蒸気を前記耐圧容器から排出する水蒸気排出手段とを設けてもよい。こうすれば、加水分解処理後の耐圧容器を低温の流体との熱交換により短時間の内に効率よく冷却して内部の温度低下と圧力降下を促進した上で残存水蒸気を排出できる。よって、既述した加水分解処理の処理環境維持に加え、次回の生ゴミの加水分解処理までの短縮化、延いては処理効率向上を図ることができる。
【００２７】
このように熱交換釜と当該釜への低温流体導入は、加水分解処理の処理環境維持とは独立して構成でき、こうすれば、次回の生ゴミの加水分解処理までの短縮化、延いては処理効率向上を図ることができる。
【００２８】
熱交換釜へ低温流体導入を図る上では、熱交換釜への低温流体の導入に際して、流体温度を前記残存水蒸気の温度から徐々に低下させつつ流体を導入するようにすることもできる。こうすれば、熱交換対象となる耐圧容器の急激な温度変化（温度低下）を抑制できるので、耐圧容器の耐久性確保の上から好ましい。
【００２９】
また、熱交換釜への低温流体導入を行うことに加え、次回の前記生ゴミの加水分解処理に際して、前記熱交換釜に導入済みの前記低温の流体の排出を行った後、前記水蒸気生成源の生成した水蒸気を前記熱交換釜に導入するようにすることもできる。こうすれば、次回の加水分解処理では、熱交換釜に導入した水蒸気との熱交換によっても耐圧容器を昇温できるので、次回の加水分解処理の環境維持に対して寄与できる。
【００３０】
以上説明した、本実施形態における加水分解条件下とは、耐圧容器内での処理環境を、好ましくは１．２〜３ＭＰａの高圧下、且つ好ましくは１６０〜２３３℃の高温環境にすることである。本実施形態の前記装置は、例えば約２ＭＰａ／約２００℃という高温高圧下での加水分解処理に際しての処理環境維持、生産効率向上に寄与できる。水蒸気圧力が高すぎると、耐圧容器の強度およびボイラ性能を向上させることとなり、コストの点から不利となる。
【００３１】
次に、図面に基づいて（ａ）工程をより詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る（ａ）工程を実施するための加水分解処理装置１００の一例の概略構成を示す図である。
【００３２】
図示するように、本実施形態に係る加水分解処理装置１００は、耐圧容器１１０と、ボイラ１２０と、コンプレッサ１３５と、熱交換釜１４０と、冷却装置１５０と、廃棄物投入ホッパ１６０と、制御装置１７０とを備える。耐圧容器１１０は生ゴミを処理するための中空の耐圧容器であり、耐圧性と耐温性を備えた鋼製の容器、或いはステンレス製の容器である。この耐圧容器１１０は、該容器の上下に生ゴミの投入口１１１と排出口１１２を備え、容器内部には複数の攪拌羽根１１３を回転自在に備えている。投入口１１１は、制御装置１７０の制御を受けて駆動する開口開閉機器１１４により開閉し、生ゴミの投入時において開口し、次回の生ゴミ投入時まで閉鎖状態とされる。排出口１１２は、制御装置１７０の制御を受けて駆動する開口開閉機器１１５により開閉し、生ゴミの処理（加水分解処理）完了時において開口し、加水分解処理の間に亘って閉鎖状態とされる。排出口１１２から排出された加水分解物は、図示しない搬送装置にて外部に搬送される。
【００３３】
本実施形態では、耐圧容器１１０内に攪拌羽根１１３が設けられている。攪拌羽根１１３は、耐圧容器１１０の外部のモータ１１６の回転に伴って耐圧容器１１０の内部にて回転し、耐圧容器１１０の内部に投入済みの生ゴミを攪拌するとともに磨り潰す。後述するように、耐圧容器１１０の内部は、高温高圧の水蒸気が導入されて水蒸気と該水蒸気由来の熱水で充満されていることから、攪拌羽根１１３は、回転して生ゴミを攪拌することで、生ゴミを満遍なく水蒸気と熱水に接触させつつ、生ゴミへのより一律な熱の伝搬を図ることができる。更に、攪拌羽根１１３は、生ゴミを磨り潰して該生ゴミの固形分を破壊し、加水分解処理を促進することができる。
【００３４】
耐圧容器１１０には、内部の温度を検出する温度センサ２００と、内部の圧力を検出する圧力センサ２０１が装着され、これらのセンサは制御装置１７０に検出信号を出力する。温度センサ２００は、耐圧容器１１０内の水蒸気の温度を計測するために耐圧容器１１０の上部に設けられるとともに、耐圧容器１１０内で処理される生ゴミの温度を測定するために耐圧容器１１０の下部にも設けられることが好ましい。制御装置１７０は、これらセンサからの出力信号を受けて、ボイラ１２０等を駆動制御する。こうした機器制御の様子については後述する。
【００３５】
ボイラ１２０は、制御装置１７０からの制御信号を受けて、図示しない熱源にて水蒸気を生成し、耐圧容器１１０に水蒸気を圧送する。水蒸気は、ボイラ１２０から耐圧容器１１０にかけて配設された水蒸気導入管１８０を経て、耐圧容器１１０に導入される。水蒸気導入管１８０は、複数の管路に分岐して耐圧容器１１０に配管形成されており、耐圧容器１１０における複数箇所の噴出孔から耐圧容器内に水蒸気を噴出する。こうした水蒸気噴出により、水蒸気が耐圧容器１１０の内部に導入される。水蒸気導入管１８０から分岐した分岐水蒸気導入管１８１は、耐圧容器１１０の排出口１１２に設置された噴出孔１８２に配管され、この噴出孔１８２から水蒸気を耐圧容器１１０の内部に噴出する。噴出孔１８２は、排出口１１２において耐圧容器１１０の内部を指向して配設されているので、具体的には耐圧容器１１０の下方位置の排出口１１２において上向きに指向して配置されているので、噴出孔１８２から噴出された水蒸気は、排出口１１２における生ゴミを耐圧容器１１０の内部に押し戻す。
【００３６】
図１においては、水蒸気導入管１８０の分岐形態を省略したが、水蒸気導入管１８０からは複数の分岐水蒸気導入管１８０ａ、１８０ｂ、１８０ｃ等が分岐している。よって、耐圧容器１１０の内部は、複数の分岐水蒸気導入管のそれぞれに対応する噴出孔から同時に噴出された水蒸気により、速やかに、且つくまなく充満される。こうした水蒸気の導入及び充満は、ボイラ１２０による水蒸気圧送によって起こり、例えば、耐圧容器１１０の内部の圧力を約２ＭＰａにする。
【００３７】
水蒸気が導入される耐圧容器１１０は、２系統の水蒸気排出系を有する。一つの排出系は、水蒸気放出管１９３と当該管路のバルブ１９４とサイレンサ１９５を備える排出系であり、水が導入された脱気タンク（図示せず）に、水蒸気を耐圧容器１１０から排出する。この排出系が、加水分解処理の終了後に耐圧容器１１０に残存している水蒸気（残存水蒸気）を耐圧容器１１０から排出する水蒸気排出手段に該当する。
【００３８】
他方の排出系は、加水分解処理の終了時点で耐圧容器１１０の内部に残存する水蒸気（残存水蒸気）を次回の加水分解処理に供される生ゴミに噴射して当該生ゴミを加水分解処理に先だって昇温させるためのものであり、耐圧容器１１０から廃棄物投入ホッパ１６０まで配管された水蒸気還流管１９６と、当該管路のバルブ１９７とアキュムレータ１９８とアキュムレータ下流のバルブ１９９とを備える。バルブ１９７は、中空の容器であり、バルブ１９７の管路開放、バルブ１９９の管路閉鎖の期間において耐圧容器１１０の残存水蒸気を蓄え、この蓄えた残存水蒸気を、バルブ１９７の管路閉鎖、バルブ１９９の管路開放の期間において廃棄物投入ホッパ１６０の生ゴミ（次回処理用の生ゴミ）に噴射する。これにより、次回処理生ゴミは水処理に先だって昇温することから、水蒸気還流管１９６はアキュムレータ１９８と協働して本実施形態における昇温機構を構成し、上記の維持を達成するための手段の一つに該当する。
【００３９】
上記した水蒸気導入管１８０の開閉は、制御装置１７０からの駆動信号を受けて駆動するバルブ１８３や噴出孔近傍のバルブ１８４によりなされる。分岐水蒸気導入管１８０ａ〜１８０ｃ等においてもそれぞれの管路における噴出孔近傍の図示しないバルブにて開閉される。この場合、分岐水蒸気導入管１８１については、既述した水蒸気噴出による生ゴミの押し戻し機能を担う都合上、最上流のバルブ１８３によってのみ開閉される。つまり、分岐水蒸気導入管１８１以外の分岐水蒸気導入管１８０ａ等にあってはこれら管路を閉鎖した状態で、分岐水蒸気導入管１８１からのみ水蒸気噴出ができるように構成されている。この分岐水蒸気導入管１８１からのみの水蒸気噴出については後述する。
【００４０】
上記した水蒸気導入管１８０には通過する水蒸気の圧力を検出するセンサ１９０が装着され、ボイラ１２０には通過する水蒸気の温度を検出するセンサ１９２が装着されている。これらセンサの検出信号は、制御装置１７０に出力されて、制御装置１７０によるボイラ１２０等を制御に用いられる。また、水蒸気導入管１８０や分岐水蒸気導入管１８１等の各分岐水蒸気導入管１８０ａ〜１８０ｃ等には、水蒸気の逆流を防止する図示しない逆流弁の他、圧力の過剰上昇時に減圧した上でガス排出を行う図示しない排出弁が適宜設置されている。
【００４１】
また、分岐水蒸気導入管１８１からは、更に分岐水蒸気導入管１８５が分岐され、この分岐水蒸気導入管１８５は、バルブ１８６、減圧機器ユニット１８７を経て、減圧水蒸気を後述の熱交換釜１４０の内部に導入する。この導入タイミングについては後述する。
【００４２】
コンプレッサ１３５は、バルブ１３６を経て耐圧容器１１０と接続されており、ほぼ約２ＭＰａの加圧エアーを耐圧容器１１０の内部に導入する。この加圧エアーの導入は、後述するように、耐圧容器１１０での加水分解処理に先だって行われ処理環境維持のためになされることから、コンプレッサ１３５は、本実施形態における加圧エアー導入機構に該当し、上記の維持を達成するための手段の一つに該当する。
【００４３】
熱交換釜１４０は、耐圧容器１１０の胴体部周囲を取り囲むよう中空とされた流体導入部１４１を備える。この流体導入部１４１は、密閉状であり耐圧容器１１０の導体側壁と接触していることから、流体導入部１４１に導入された流体と耐圧容器１１０との間の熱交換を可能とする。流体導入部１４１に導入される流体は、本実施形態では後述するように冷却水と水蒸気である。つまり、熱交換釜１４０は，流体導入部１４１からの流体排出路として、冷却水排出管１４２と水蒸気排出管１４３を備え、制御装置１７０により駆動制御される各管路のバルブ１４４〜１４５により、流体導入部１４１における冷却水排出、水蒸気排出を行う。熱交換釜１４０の流体導入部１４１への冷却水導入は後述する冷却装置１５０から行われ、水蒸気導入は既述した分岐水蒸気導入管１８５を経て行われる。冷却水・水蒸気の導入・排出タイミングについては、後述する。なお、水蒸気排出管１４３は、図において下方に描画されているが、冷却水の導入及び排出に支障がないよう、実際は流体導入部１４１の上部に設置されている。
【００４４】
冷却装置１５０は、第１タンク１５１と第２タンク１５２とを備え、両タンク内の冷却水を混合バルブ１５３にて混合し、その混合冷却水を冷却配管１５４とその管路のバルブ１５５を経て熱交換釜１４０の流体導入部１４１に導入する。この流体導入部１４１への冷却水導入は、耐圧容器１１０における加水分解処理の終了後になされる。第２タンク１５２は、水蒸気導入管１８０から分岐した熱交換用配管１８８の螺旋管部をタンク内に備え、当該配管を通過する水蒸気により、タンク内の冷却水を所定温度、例えば５０〜８０℃程度に維持する。熱交換用配管１８８の分岐箇所には分流バルブ１８９が配設され、この分流バルブ１８９により定められた分流通過量で、水蒸気は熱交換用配管１８８を通過する。よって、冷却装置１５０は、混合バルブ１５３による混合比に応じた第１タンク１５１の側からの冷却水量と第２タンク１５２の側からの冷却水量で定まる温度の冷却水を流体導入部１４１に送り込むことができる。冷却装置１５０から流体導入部１４１に導入される冷却水（混合冷却水）の温度は、第２タンク１５２における冷却水温度（５０〜８０℃）が上限であり、この温度は、耐圧容器１１０に導入される水蒸気温度（約２００℃）より低温である。よって、冷却装置１５０は、本実施形態における流体導入手段に該当する。
【００４５】
廃棄物投入ホッパ１６０は、耐圧容器１１０における加水分解処理サイクルに合致したタイミングで生ゴミを搬送しつつ、投入口１１１に投入する。制御装置１７０は、本実施形態の加水分解処理装置１００の制御を統括的に行うものであり、論理演算を実行するＣＰＵやプログラムやデータを記憶したＲＯＭ、データの一時的な読み書きを可能とするＲＡＭ等を有するコンピュータで構成される。そして、制御装置１７０は、既述した種々のセンサからの検出信号を入力し、こうした検出信号や図示しない操作盤からの運転条件設定パラメータに応じて、バルブ１８３等の種々のバルブ駆動制御、ボイラ１２０等の機器の駆動制御を実行する。
【００４６】
次に、本実施形態の加水分解処理装置１００で行う加水分解処理プロセスについて説明する。図２は、この加水分解処理プロセスの一例の工程を表す工程図である。加水分解処理の説明に先立ち、この加水分解処理を行うために加水分解処理装置１００が実行する処理について説明する。
【００４７】
制御装置１７０は、水蒸気導入管１８０のセンサ１９０、ボイラ１２０のセンサ１９２、耐圧容器１１０の温度センサ２００および圧力センサ２０１の検出信号に基づき、ボイラ１２０の運転状態（水蒸気生成量、圧送量等）を制御する。これにより、加水分解処理装置１００は、耐圧容器１１０が安定した温度及び圧力（例えば２００℃／２ＭＰａ）の水蒸気で充満されるよう、水蒸気を圧送する。この場合、耐圧容器１１０への水蒸気の導入初期においては、生ゴミとの接触による冷却を考慮して、上記の温度より約１０℃程度高めの水蒸気を導入するようにすることもできる。
【００４８】
制御装置１７０は、冷却装置１５０における第２タンク１５２の温度制御を行う。つまり、水蒸気導入管１８０に設けた分流バルブ１８９のバルブ開度調整を行い、第２タンク１５２の冷却水温度を、既述した５０〜８０℃の所定の温度、例えば８０℃に調整する。この温度調整に際しては、第２タンク１５２に設けた図示しない温度センサの検出信号を用いる。第２タンク１５２のタンク容量は、耐圧容器１１０の胴回りの熱交換釜１４０、詳しくはその流体導入部１４１を満たすに足りる容量であることから、耐圧容器１１０の内容積（本実施形態では、約１０ｍ3）に比して十分に小さく、０．５ｍ3程度である。しかも、調整温度は５０〜８０℃と、耐圧容器１１０に導入する水蒸気温度（約２００℃）に比して低温であることから、第２タンク１５２の冷却水温度調整のために分流バルブ１８９から熱交換用配管１８８に分流させる水蒸気量も少量である。よって、上記したように水蒸気を分流させても、水蒸気導入による耐圧容器１１０の昇温には影響がない。
【００４９】
加水分解処理装置１００は、制御装置１７０にて上記した機器制御を実行しつつ、図２に示す加水分解処理を行う。この加水分解処理プロセスでは、まず、生ゴミが廃棄物投入ホッパ１６０に投入される（ステップＳ１００）。生ゴミの導入に続き、制御装置１７０の制御下、廃棄物投入ホッパ１６０は、投入された生ゴミを攪拌しつつ投入口１１１まで搬送すると共に、この生ゴミに、アキュムレータ１９８に蓄積済みの水蒸気を噴霧して生ゴミの昇温を図る（ステップＳ１１０）。アキュムレータ１９８は、加水分解処理完了後の後述のステップ１５０にて高温状態のままの水蒸気を蓄積するので、制御装置１７０によるバルブ１９９の開弁制御により、アキュムレータ１９８内の高温水蒸気を噴霧して生ゴミの昇温を図る。水蒸気は、アキュムレータ１９８での蓄積の間に温度低下を起こすが、次回の加水分解処理までの期間では降温程度も少ないため、生ゴミの昇温には差し支えない。
【００５０】
ステップＳ１１０に続き、制御装置１７０は、投入口１１１を開口開閉機器１１４により開放し、この投入口１１１に廃棄物投入ホッパ１６０から生ゴミを昇温状態のまま耐圧容器１１０に投入する（ステップＳ１２０）。続いて、制御装置１７０は、投入口１１１を閉鎖した後、所定時間に亘ってバルブ１３６を開弁制御し、この間において、コンプレッサ１３５から耐圧容器１１０に加圧エアーを導入する（ステップＳ１３０）。この加圧エアー導入により、次に行う水蒸気導入による耐圧容器１１０の高圧化を促進させる。
【００５１】
続いて、制御装置１７０は、水蒸気導入管１８０の最上流のバルブ１８３と、分岐水蒸気導入管１８０ａ〜１８０ｃ等のそれぞれのバルブを開弁制御し、耐圧容器１１０に、ボイラ１２０で生成した高温高圧（２００℃／２ＭＰａ）の水蒸気を導入すると共に、耐圧容器内の攪拌羽根１１３をモータ１１６にて回転させ投入済みの生ゴミを攪拌するとともに磨り潰す（ステップＳ１４０）。こうした高温高圧の水蒸気導入により、耐圧容器１１０の内部では、投入済みの生ゴミが高温高圧の水蒸気に触れ、水蒸気と該水蒸気由来の熱水の持つ熱により生ゴミが加水分解処理される。そして、攪拌羽根１１３による生ゴミの攪拌により、投入済みの生ゴミを満遍なく高温高圧の水蒸気と熱水に接触させつつ、生ゴミへのより一律な熱の伝搬を図り、さらに攪拌羽根１１３による物理的な作用により、加水分解処理を進行させる。攪拌羽根１１３による生ゴミの攪拌は、ステップＳ１３０の加圧エアー導入と並行して行うようにすることもできる。
【００５２】
水蒸気導入管１８０と分岐水蒸気導入管１８０ａ〜１８０ｃ等を介した高温高圧の水蒸気導入は、生ゴミの加水分解処理の間に亘って継続される。そして、排出口１１２では、分岐水蒸気導入管１８１を経て耐圧容器内の噴出孔１８２からの水蒸気導入が継続して行われている。よって、加水分解処理の間において、排出口１１２では噴出孔１８２からの水蒸気導入により生ゴミが耐圧容器内に押し戻されることから、排出口１１２の不用意な閉塞を招かないようにできる。よって、前記水蒸気生成源から水蒸気を前記耐圧容器の内部に圧送する工程では、前記水蒸気を前記耐圧容器の複数の導入箇所に導入しつつ、該複数の導入箇所の少なくとも一つを前記耐圧容器の前記排出口とし、前記排出口における前記生ゴミを前記耐圧容器内に押し戻してもよい。
【００５３】
加水分解処理装置１００の制御装置１７０は、高温高圧の水蒸気による生ゴミの加水分解処理を所定時間に亘って実行した後、バルブ１８３の閉弁制御、モータ１１６の停止制御を行って加水分解処理を終了させる。そうすると、制御装置１７０は、水蒸気還流管１９６のバルブ１９７の開弁制御、バルブ１９９の閉弁制御を実行して、耐圧容器１１０における残存水蒸気をアキュムレータ１９８に導き、このアキュムレータ１９８に高温のままの水蒸気を蓄積する（ステップＳ１５０）。この水蒸気蓄積は、バルブ１９７の閉弁により終了する。こうして蓄積された水蒸気は、ステップＳ１１０にて既述したように生ゴミの昇温に用いられる。アキュムレータ１９８の内容積は、耐圧容器１１０の内容積（約１０ｍ3）に比して小さいことから、アキュムレータ１９８への水蒸気蓄積後にあっても、耐圧容器１１０には依然として水蒸気が残存している。
【００５４】
アキュムレータ１９８への水蒸気蓄積が完了すると、制御装置１７０は、冷却装置１５０から熱交換釜１４０の流体導入部１４１に冷却水を導入する（ステップＳ１６０）。この冷却水導入は次のように行う。
【００５５】
まず、冷却水排出管１４２のバルブ１４４を閉弁制御して、流体導入部１４１を冷却水で満たす。それ以降は、排出側のバルブ１４４と導入側のバルブ１５５を開弁制御して、冷却装置１５０の冷却水を流体導入部１４１に循環供給する。
【００５６】
制御装置１７０は、冷却水導入当初の期間では、混合バルブ１５３による流量比を、第２タンク１５２の側を１００％、第１タンク１５１の側を０％とし、その後、第２タンク１５２については流量を低減し、第１タンク１５１については流量を増大させる。そして、冷却水導入の終期においては、第２タンク１５２の側を０％、第１タンク１５１の側を１００％とする。よって、流体導入部１４１に循環供給される冷却水の温度は、冷却水導入当初の期間では、第２タンク１５２の冷却水温度（約８０℃）となり、その後は、徐々に低下し、冷却水導入の終期では、第１タンク１５１の冷却水温（常温）となる。こうした冷却水循環がなされることから、熱交換釜１４０、詳しくは流体導入部１４１は、耐圧容器１１０との間で熱交換（冷却）を行うに当たり、当初は、耐圧容器１１０の内部温度との差が小さい温度で冷却しつつ、徐々により低い温度の冷却水で冷却する。この冷却は、耐圧容器１１０の内部の環境が約１００℃程度になるまで継続することが望ましい。
【００５７】
こうした耐圧容器１１０の冷却に続いては、水蒸気放出管１９３のバルブ１９４を開弁制御して，冷却完了時点で耐圧容器１１０内に残存している水蒸気を総て脱気タンク（図示せず）に排出する（ステップＳ１７０）。この水蒸気放出は、上記したように温度及び圧力とも低下した状態で行われることになる。
【００５８】
続いて、制御装置１７０は、開口開閉機器１１５を駆動して排出口１１２を開放し、加水分解物を耐圧容器１１０から排出する（ステップＳ１８０）。加水分解物が排出されると、制御装置１７０は、排出口１１２を閉鎖して次回の加水分解処理に備える。排出された加水分解物は、図示しないベルトコンベヤ等にて搬送される。
【００５９】
制御装置１７０は、ステップＳ１７０による残存水蒸気の脱気タンクへの排出が終わると、上記の加水分解物の排出と並行して次回の加水分解処理に備えて耐圧容器１１０の昇温に取りかかる。即ち、制御装置１７０は、耐圧容器１１０の冷却のために熱交換釜１４０（詳しくは、流体導入部１４１）に導入していた冷却水を、冷却水排出管１４２のバルブ１４４を開弁制御することで冷却装置１５０の第１タンク１５１と第２タンク１５２に回収する（ステップＳ１９０）。次いで、バルブ１４４を閉弁制御して流体導入部１４１を密閉状とした上で、流体導入部１４１に分岐水蒸気導入管１８５を経て水蒸気を導入し（ステップＳ２００）、耐圧容器１１０をその胴回り周囲の流体導入部１４１により昇温させる。なお、こうして導入された水蒸気は、既述したステップＳ１６０における冷却水導入に際して、流体導入部１４１の水蒸気排出管１４３から大気放出されるので、冷却水導入に支障はない。
【００６０】
以上説明した加水分解処理装置１００では、約２００℃／２ＭＰａと言う高温高圧の水蒸気及び熱水の水成分と熱にて生ゴミを耐圧容器１１０にて加水分解処理するに際し、耐圧容器１１０にその投入口１１１から生ゴミを投入し、この耐圧容器１１０の内部には、水蒸気導入管１８０や分岐水蒸気導入管１８０ａ〜１８０ｃ等を経て上記高温高圧の水蒸気をボイラ１２０から圧送する。こうした水蒸気圧送により、耐圧容器１１０の内部を、投入済みの生ゴミが圧送された高温高庄の水蒸気に触れ、水蒸気及び熱水の持つ熱により生ゴミが加水分解処理される。上記高温高圧の水蒸気を導入済みの耐圧容器１１０内で攪拌羽根１１３により生ゴミを磨り潰すことで、生ゴミを満遍なく加水分解処理に接触させつつ、生ゴミへのより一律な熱の伝搬を図る。そして、水蒸気及び熱水の水成分とその熱による加水分解処理を進行させる。
【００６１】
こうした加水分解処理の進行を図るに当たり、ボイラ１２０の生成した水蒸気をその圧送過程において蒸気加熱ヒータにより加熱して、約２００℃／２ＭＰａと言う高温高圧の水蒸気を耐圧容器１１０に継続して導入してもよい（ステップＳ１４０）。このような高温高圧の水蒸気の生成及び圧送をボイラにて担うには、ボイラに高い能力が求められるが、そのボイラ能力には限界があるので、上記したような高温高圧の水蒸気を安定して継続導入することが難しいが、上記したように蒸気加熱ヒータによる水蒸気加熱を行うことで、高温高圧の水蒸気を安定して継続導入できる。こうした高温高圧水蒸気の継続導入を行う加水分解処理装置１００によれば、耐圧容器１１０を、加水分解処理に望ましい処理環境下（約２００℃／２ＭＰａ）に置くことができると共に、当該処理環境を高温高圧に容易に維持できる。この場合、蒸気加熱ヒータによる水蒸気加熱を行うに当たり、蒸気加熱ヒータによる加熱を受ける経路を蛇行経路として経路長を長くして加熱効率を高めたので、水蒸気の高温化、延いては耐圧容器１１０の処理環境維持に好適である。
【００６２】
そして、以上説明したように耐圧容器１１０の内部での処理環境を、好ましくは加水分条件下、より好ましくは約２００℃／２ＭＰａといった高温高圧で維持した上で生ゴミを加水分解処理するので、高い処理能力を達成できる。この場合、生ゴミを磨り潰しつつ加水分解処理することが、処理能力の観点からより好ましい。また、加水分解処理であることから、粉塵、煤煙の発生がなく環境保全の点から好ましいばかりか、生ゴミ由来の液体を好気的に生物処理することが可能であり、さらには生ゴミ由来の固形分をペレット化して燃料として用いることも可能である。
【００６３】
また、上記した高温高圧の水蒸気の導入に先立ち、耐圧容器１１０に加圧エアーを導入して耐圧容器１１０内を予め高圧環境としてもよい。この場合、加水分解処理の処理環境を高温高圧に容易に維持できる。しかも、この高温高圧の水蒸気導入に先立つ加圧エアーの導入により高圧環境とした上で、その後に耐圧容器１１０に高温高圧の水蒸気導入を図ることから、加水分解処理の処理環境推持がより一層簡便となる。
【００６４】
加えて、前回の加水分解処理の際に耐圧容器１１０内に残存している高温の残存水蒸気を、加水分解処理に処す前の生ゴミに噴霧して（ステップＳ１１０）、当該生ゴミを予め昇温させておいてもよい。これによって、耐圧容器１１０の内部への生ゴミの投入による温度降下を抑制することができるので、加水分解処理の開始当初から処理環境を高温高圧に維持できる。しかも、この生ゴミの昇温は、アキュムレータ１９８に蓄えておいた残存水蒸気にて行うことから、生ゴミの昇温のための熱源を別途用意する必要がなく、構成の簡略化・省資源化を図ることができる。
【００６５】
また、本実施形態では、水蒸気をボイラ１２０から耐圧容器１１０の内部に導入するための水蒸気導入管１８０を、複数の分岐水蒸気導入管１８０ａ〜１８０ｃ等に分岐させて複数の導入箇所にて耐圧容器１１０の内部に水蒸気導入を行うようにし、その上で、一つの分岐水蒸気導入管１８１の噴出孔１８２を耐圧容器１１０の排出口１１２に設置する。分岐水蒸気導入管１８１を経て噴出孔１８２から噴射された水蒸気は、排出口１１２における生ゴミを耐圧容器１１０内に押し戻すように作用するので、高温高圧下での加水分解処理の最中に、生ゴミが排出口１１２を塞いで固化してしまうことや、排出口１１２が塞がれてしまうことを回避できる。よって、加水分解処理後の処理完了物の排出が円滑となり好ましい。
【００６６】
更に、耐圧容器１１０の胴体部周囲を取り囲む中空の流体導入部１４１を備える熱交換釜１４０を配設する。そして、加水分解処理の完了後には、この流体導入部１４１に冷却水を導入して、この冷却水との耐圧容器１１０の熱交換を行って耐圧容器１１０を冷却しつつ、耐圧容器１１０内の残存水蒸気を耐圧容器１１０から排出するようにする。これによって、加水分解処理後の耐圧容器を冷却水との熱交換により短時間の内に効率よく冷却して内部の温度低下と圧力降下を促進した上で、残存水蒸気を排出できる。このため、既述した加水分解処理の処理環境維持に加え、次回の生ゴミの加水分解処理までの短縮化、延いては処理効率向上を図ることができる。したがって、前記耐圧容器の周囲に形成した中空の流体導入部に流体を導入して該導入した流体と前記耐圧容器との間の熱交換を可能とする熱交換釜に対して、前記加水分解処理の終了後に、前記耐圧容器に残存する残存水蒸気の温度より低温の流体を導入する工程と、前記加水分解処理の終了後に前記耐圧容器に残存する残存水蒸気を前記耐圧容器から排出する工程とを有していてもよい。
【００６７】
しかも、熱交換釜１４０（流体導入部１４１）への冷却水導入に際しては、導入する冷却水の温度が徐々に低くなるようにするので、熱交換（冷却）の対象となる耐圧容器１１０を急激な温度変化（温度低下）に晒さないようにできることから、耐圧容器の耐久性確保の観点において好ましい。こうした冷却水温度の調整に当たっては、耐圧容器１１０に導入される水蒸気の熱を熱交換用配管１８８にて利用するので、エネルギー効率の上から、好ましい。
【００６８】
また、熱交換釜１４０（流体導入部１４１）への冷却水導入に加え、次回の前記生ゴミの加水分解処理に際して、熱交換釜１４０（流体導入部１４１）に導入済みの冷却水の排出を行った後、ボイラ１２０の生成した水蒸気を前記熱交換釜に導入するようにすることもできる。こうすれば、次回の加水分解処理では、熱交換釜に導入した水蒸気との熱交換によっても耐圧容器を昇温できるので、次回の加水分解処理の環境維持に対して寄与できる。
【００６９】
以上、本実施形態の（ａ）工程の一態様について図に基づいて説明したが、本発明は上記実施形態になんら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施し得ることは勿論である。例えば、上記の説明では、耐圧容器１１０における処理環境維持に際して、蒸気加熱ヒータによる水蒸気の加熱、コンプレッサ１３５による事前の加圧エアー導入、残存水蒸気を用いた次回処理用の生ゴミの昇温を併用するが、これらを、耐圧容器１１０の内容積や、生ゴミの種類、加水分解処理の際の環境（温度・圧力）に応じて、適宜選択して採用することもできる。さらに、本発明の知見に基づいて、耐圧容器の内容積に応じて当業者が設定した条件も、本発明の範囲に包含される。
【００７０】
生ゴミの加水分解処理により液体と固形分とからなる加水分解物が得られる場合は、加水分解物から液体を固液分離することなく、そのまま（ｃ）工程の生物処理に供してもよいが、余剰汚泥の発生量を少なくする観点から、加水分解物から液体を分離し、得られた液体を（ｃ）工程に供することが好ましい。この場合、本実施形態は、（ａ）工程で得られた加水分解物から液体を分離し、得られた液体を（ｃ）工程に供給する工程（（ｂ）工程）をさらに含むこととなる。
【００７１】
次いで、（ｂ）工程について説明する。
加水分解物から液体を分離するための固液分離の手段としては、例えばフィルタープレス、凝集沈殿、メッシュ（例えば０．９ｍｍの網目）、スクリュープレス、スリット（例えば０．１５ｍｍ幅のスリット）等の公知の手段が挙げられる。
【００７２】
固液分離により加水分解物から分離された固形分は、そのまま焼却処分してもよく、あるいは、例えば、乾燥及びペレット化を経て、固形燃料とすることができる。
【００７３】
本願において、加水分解処理後の固液分離とは、加水分解物から、生物処理に適した液体を分離することをいう。固液分離することなく加水分解物がそのまま生物処理に供されると、固形分の一部が生物処理されることなくＳＳ（浮遊物質）分として蓄積され、余剰汚泥の発生率が高くなるおそれがある。固液分離により生物処理に適した液体を分離して、当該液体のみを生物処理に供することにより、生ゴミの処理効率を高めることができる。
【００７４】
加水分解物又は固液分離後の液体をオゾン処理してもよい。このオゾン処理により、液体中の油分が分解される。その結果、液体の生物処理における汚泥への負荷を下げることができ、より安定して生物処理を行うことができる。更に、オゾン処理により液体の脱色を行うことができる。オゾン処理の方法としては、公知の処理方法が挙げられる。
【００７５】
加水分解物、加水分解物を固液分離して得られた液体、又は必要に応じてさらにオゾン処理された液体が（ｃ）工程に供される。この場合において、例えば流量調整槽（バッファー槽）を設けて、この槽にて、加水分解処理後に耐圧容器から脱気タンクへ排出された水蒸気と上記液体とを混合した後、（ｃ）工程に供してもよい。
【００７６】
以下、本発明における（ｃ）工程について説明する。
（ｃ）工程における処理対象である加水分解物は、（ａ）工程で得られたものでもよく、（ｂ）工程で得られたものでもよい。
【００７７】
本工程における好気的な生物処理とは、例えば好気性細菌による好気的な生物処理である。具体的には、例えば好気性細菌を含む活性汚泥の存在下、空気等で曝気しながら処理対象物を生物処理する方法が挙げられる。
【００７８】
（ｃ）工程により、導入された液体中の成分が処理される。生物処理の際に、液体中の成分の一部が汚泥中の菌叢等により消費されて二酸化炭素などのガスとして系外に放出され、残部が汚泥中に取り込まれる。本実施形態では、液体中の成分を例えば、ＴＯＣ負荷（ｋｇ／日）で３〜６ｋｇ／日のときに、一日に２〜４ｋｇの量の炭素を二酸化炭素として系外に放出することができ、余剰汚泥の発生率を４０％以下に抑えることができる。
【００７９】
更に、生物処理により増加した汚泥の一部を抜き取り、加水分解処理に供することにより、余剰汚泥の発生率を更に下げることができる。
【００８０】
生物処理に用いられる汚泥としては、系外で馴養された後に生物処理に用いてもよく、又は予め馴養されることなく生物処理に用いられ、馴養と生物処理とを同時に行ってもよい。
【００８１】
曝気を行う場合において、処理槽内の液体の溶存酸素量としては、０．５ｍｇ／Ｌ以上であることが好ましく、１ｍｇ／Ｌ以上であることがより好ましい。また、定常的に生分解処理を行うのに必要な溶存酸素量の観点から、上限が８ｍｇ／Ｌ以下であることが好ましく、７ｍｇ／Ｌ以下であることがより好ましく、６ｍｇ／Ｌ以下であることがさらに好ましい。かかる溶存酸素量は、ＤＯメーターＯＭ１２（株式会社堀場製作所製）等を用いて測定することができ、処理槽内へ空気を送るファンの回転数の調整等により容易に制御することができる。溶存酸素量が足りない場合は酸素溶解装置を使用してもよい。
【００８２】
本実施形態に用いられる活性汚泥中の好気性細菌としては、公知の活性汚泥法において通常見られる好気性細菌であれば特に限定されない。
【００８３】
さらに本実施形態においては、処理槽における、生ゴミから分離された液体の分解時の臭気を防止することができる。臭気を防止できる理由として、通常、嫌気性細菌による生分解処理時には硫化水素、アンモニア等の臭気物質が発生するが、本実施形態では、処理槽内が好気性であることが臭気の防止に大きく寄与していると考えられる。
【００８４】
本実施形態は、該生ゴミから分離された液体が含まれる処理槽内の溶存酸素量を制御する方法を採用してもよい。
【００８５】
本実施形態において、生物処理を行う生物処理槽は、生ゴミを加水分解条件下で磨り潰して得られる加水分解物が含まれる槽であって、加水分解物から分離された液体を好気的に生物処理する槽である。具体的には、曝気槽などが処理槽として使用されるが、生物処理槽は、１つまたは複数を使用してもよく、廃液を溜めておく原水槽と組み合わせてもよい。
【００８６】
生物処理後に得られる生物処理液から、例えば、膜処理により液体成分を分離して、膜処理液を得てもよい。本願において、この膜処理液を得る工程を（ｄ）工程と称する。
【００８７】
膜処理液について、その数平均分子量としては、例えば２５０〜２０００の範囲である。また、膜処理液の重量平均分子量としては、例えば２５０〜３０００である。膜処理液の上記平均分子量は、実施例に記載のＧＰＣ法による分子量分布の測定結果から算出することができる。
【００８８】
生物処理液又は膜処理液の分子量分布を測定し、加水分解物のそれと比較することによって、生ゴミの処理の進行程度を評価することができる。分子量分布の比較の結果、加水分解物に比べて、ＡＵＣが例えば１４％にまで減少する。
【００８９】
以下、本実施形態に係る（ｃ）工程及び（ｄ）工程を図面に基づいて説明する。
生ゴミから分離された液体を、図３に示される処理プラントで処理する。以下、各部材の符号は、図３に基づく。具体的には、加水分解工程Ａで得られた加水分解物を、一旦流量調整槽３０１に貯蔵し、次いで生物処理槽３０２に供給する。ここでの生物処理槽３０２は、曝気のための散気管３０３を具備する曝気槽である。なお、図３に示す処理プラントにおいては、生物処理槽３０２は一槽であるが、複数の生物処理槽３０２を設けてもよい。生物処理槽３０２においては、ｐＨ計３０４、ＤＯ計３０５及び／又はＯＲＰ計３０６を設けて、各測定値をモニタリングしてもよい。生物処理槽３０２においては、２５重量％水酸化ナトリウム又は１８重量％硫酸を適宜添加することにより、ｐＨを所定値に調整することができる。
【００９０】
生物処理槽３０２においては、曝気下で攪拌しながら生物処理を行う。生物処理槽３０２には、例えば好気性細菌を含む活性汚泥が導入されている。なお、生物処理槽３０２に水位センサを設けて、生物処理槽３０２における液体の滞留時間を所定の時間に設定することができる。
【００９１】
（ｄ）工程をさらに実施する場合、生物処理槽３０２で処理された生物処理液を、膜処理槽３１１に供給する。膜処理において用いられる膜としては、本発明分野で用いられている公知の膜を特に制限すること無く採用することができ、中空糸膜でもよく、平膜でもよい。本実施形態においては、膜処理槽３１１は、生物処理液をろ過するための中空糸膜（例えば、１ｍ2、東レ株式会社製、商品名：ＳＵＲ１３４）１０枚からなる中空糸膜ユニット３１２を設け、必要に応じて曝気するための散気管３０３を設けてもよい。散気管３０３からの曝気によって、膜処理槽３１１内が溶存酸素量を所定の程度（例えば２ｍｇ／Ｌ以上）に保つことができる。さらに、汚泥返送ライン３０７を設けて、膜処理槽３１１に蓄積する汚泥を生物処理槽３０２に戻してもよい。
【００９２】
中空糸膜ユニット３１２は、膜処理槽３１１において、散気管３０３の直上に、散気管３０３からのエアー曝気を十分うけるように配置されることが好ましい。散気管３０３は膜処理槽３１１の下部に配置され、曝気により、膜処理槽３１１の全体を攪拌することができる。膜処理槽３１１において、曝気は、散気管３０３から供給されるエアーが中空糸膜ユニット３１２を通り、膜処理槽３１１の壁面上を降下する。
【００９３】
膜処理槽３１１内の生物処理液、即ち汚泥と処理対象物との混合液におけるＭＬＳＳとしては、膜処理槽３１１内を数回測定した平均値で１００００ｍｇ／Ｌ以上が好ましく、２００００ｍｇ／Ｌ以上がより好ましい。また、ＭＬＶＳＳの平均値は１００００ｍｇ／Ｌ以上が好ましく、２００００ｍｇ／Ｌ以上がより好ましい。
【００９４】
膜処理槽３１１での膜処理により分離された液体成分（膜処理液）は、例えば、一旦処理水槽３１３に貯蔵してもよい。処理水槽３１３における膜処理液の生物化学的酸素要求量（ＢＯＤ）、化学的酸素要求量（ＣＯＤ）、全窒素量、全リン量及び全有機炭素量（ＴＯＣ）のそれぞれを測定してもよい。膜処理液が、下水等への放流基準を満たすことを確認した後、膜処理液を下水Ｃ等へ放流することができる。あるいは、システムの装置の洗浄液や、水蒸気製造用の水として利用する水再生プロセスＢに供給してもよい。ＢＯＤは、ＪＩＳ Ｋ ０１０２ ２１に記載の測定方法に従って測定し、ＣＯＤはＪＩＳ Ｋ ０１０２ １７に記載の測定方法により測定する。ＴＯＣは、ＪＩＳ Ｋ０１０２ ２２．１に記載の測定方法により測定する。
【００９５】
全窒素量（Ｔ−Ｎ）は、ＪＩＳ Ｋ ０１０２ ４５．２に記載の測定法により測定する。全リン量（Ｔ−Ｐ）は、ＪＩＳ Ｋ ０１０２ ５に記載の前処理を行い、シーケンシャル型高周波プラズマ発行分光装置（ICPS-7500、島津製）を用いてICP発光分光分析法で測定する。
【００９６】
本実施形態においては、（ｄ）工程で得られた膜処理液を、逆浸透（ＲＯ）処理、ヒドロキシアパタイト（ＨＡＰ）処理、凝集沈殿処理、及びオゾン処理からなる群より選択される一種以上の処理により、さらに処理してもよい。ＲＯ処理により、膜処理液中の不純物を高度に除去することができる。ＨＡＰ処理を行うことにより、膜処理液に含まれるリンを回収することができる。さらに、例えばＲＯ処理前の膜処理液中に次亜塩素酸を添加し、膜処理液中に残存する有機物を除去してもよい。
【００９７】
ＨＡＰ処理された液体成分は下水に放流するのに適した水質となっており、そのまま下水に放流することができる。ＲＯ処理により得られる非濃縮液の一部を、例えば、本方法を利用するシステムの装置の洗浄液として再利用した後、流量調整槽３０１に導入してもよい。非濃縮液の残部をボイラにより加熱して水蒸気を製造し、加水分解に利用してもよい。また、加水分解前、加水分解中又は加水分解後の水蒸気から例えば熱交換器を用いて熱を取り出し、前記固液分離後に得られる固形分の乾燥に用いてもよい。加水分解後に排出される水蒸気を、例えば水道水と混合して冷却した後に脱気した後、流量調整槽３０１に導入してもよい。
【実施例】
【００９８】
次に、実施例を挙げて前記実施形態をさらに具体的に説明する。
生ゴミは供給ロット間の組成が大きく異なるのが通常なので、下記の組成の生ゴミを標準生ゴミとして調製し、以下の実験に用いた。
【００９９】
【表１】
【０１００】
実施例１
＜加水分解の条件検討＞
小型の耐圧容器（容積：２Ｌ）を用いて、生ゴミの加水分解に影響する種々の要因を検討した。
被処理物：４００ｇの標準生ゴミ
耐圧容器の設定温度：２００℃の最高温度
加水分解時の耐圧容器の圧力：１．８〜２．０ＭＰａ
攪拌羽根の回転：４２ｒｐｍ
攪拌羽根の先端と耐圧容器の内周面との間隔：０．５〜１ｃｍ
反応時間：５分間、１０分間、２０分間及び３０分間
脱気時間：５分間及び１５分間（脱気終了時の容器内の圧力：０．０２ＭＰａ）
測定項目：生ゴミの液状化率並びに液体のＢＯＤ、ＣＯＤ及び色度
【０１０１】
生ゴミの液状化率は、次の式にて求めた。
液状化率＝（加水分解前の生ゴミの固体有機物重量（ｇ）−加水分解後の生ゴミの固体有機物重量（ｇ））／加水分解前の生ゴミの固体有機物重量（ｇ）×１００（％）
固体有機物重量＝ＳＳ（ｇ）×熱灼減量（％）
ＳＳ：昭和４６環告第５９号付表８に記載の方法で測定。
熱灼減量：６００℃で加熱した時の重量法によって測定。
【０１０２】
加水分解後の液体のＢＯＤ及びＣＯＤは、上記の方法によって測定した。加水分解後の液体の色度は、色度計（日本電色、Water Analyzer 2000）を用いて測定した。
【０１０３】
結果をまとめたものを図４〜図６に示す。
図４は、各反応時間及び脱気時間における標準生ゴミの液状化率を示すグラフである。図４において、ライン１は１５分間の脱気時間のデータを示し、ライン２は５分間の脱気時間のデータを示す。図４から、本実験条件において、標準生ゴミの液状化率は、１０分間を境に低下する傾向があることが分かった。また、１５分間の脱気時間よりも５分間の脱気時間の方が、標準生ゴミの液状化率が高いことが分かった。
【０１０４】
図５は、各反応時間における、標準生ゴミの加水分解物の固液分離後の液体のＣＯＤに対するＢＯＤの比率（ＢＯＤ／ＣＯＤ）を示すグラフであり、縦軸はＢＯＤ／ＣＯＤの値を示す。図６は、各反応時間における、当該液体の色度を示すグラフであり、縦軸は色度の測定値を示す。図５から、当該液体のＢＯＤ／ＣＯＤは、５分間を境に低下する傾向が見られた。さらに図６から、標準生ゴミの加水分解物後の液体の色度は、５分間を境に上昇する傾向が見られた。ここで、液体のＢＯＤ／ＣＯＤの値が高いほど、例えば当該値が０．６以上であると、さらには液体の色度が小さいほど、例えば当該値が１２０００以下であると、その液体は生物処理されやすいとされていることから、５分間を境に、液体は生物処理されにくい傾向があることが分かった。
【０１０５】
さらに表１には、３０分間の反応時間、１５分間の脱気時間で攪拌羽根を作動させて標準生ゴミを加水分解処理した際の、標準生ゴミの組成の変化を示した。表１からは、糖質を含むその他成分、タンパク質、灰分の一部が液状化し、脂質及び食物繊維のほとんどは、加水分解物の固形分側にあること、即ち液状化しないか又はしにくいことが分かった。なお、ここでの加水分解物をろ紙でろ過することにより固液分離を行い、表１に示す分析方法で各成分の分析を行った。
【０１０６】
実施例１の結果について、下記に考察する。
反応時間が５〜１０分間の間では、生ゴミの液状化率が高い値となった。更に、脱気時間を５分間にすることにより、反応時間に起因する液状化率の低下を抑えることができた。
【０１０７】
反応時間を５分間にすることにより、ＢＯＤ／ＣＯＤの値を高くすることができるとともに色度の値を小さくすることができ、生物処理に適した生ゴミの加水分解処理を行うことができた。尚、標準生ごみ１ｋｇ当たりの総発熱量を測定したところ、温度２００℃、反応時間５〜３０分間、脱気時間５分間の加水分解後で２３〜２７ＭＪ／ｋｇであった。さらに、上記加水分解物を固液分離して得られた固形分を乾燥させ、ペレット化した。得られたペレットの熱量は、約２４．５ＭＪ／ｋｇであり、燃料として使用できることが分かった。
【０１０８】
さらに、蒸気排出時の容器内の圧力の低下速度について検討すると、５分間をかけて２ＭＰａから０．０２ＭＰａまで低下させた場合は、１５分間をかけて２ＭＰａから０．０２ＭＰａまで低下させた場合に比べて温度が１００℃になるまでの時間を短縮することができた。そのため、上記５分間の場合は１５分間の場合に比べて液状化率の低下を抑えることができた。
【０１０９】
実施例２
＜加水分解時の羽根による生ゴミの磨り潰し効果の確認＞
小型の耐圧容器（容積：２Ｌ）を用いて、生ゴミの加水分解に対する攪拌羽根の影響を検討した。
被処理物：４００ｇの標準生ゴミ
耐圧容器の設定温度：２００℃の最高温度
加水分解時の耐圧容器の圧力：１．８〜２．０ＭＰａ
攪拌羽根の回転：０ｒｐｍ又は４２ｒｐｍ
攪拌羽根の先端と耐圧容器の内周面との間隔：０．５〜１．０ｃｍ
反応時間：１０、３０分間
脱気時間：１５分間
測定項目：生ゴミの液状化率
【０１１０】
結果をまとめたものを図７に示す。
図７は、各反応時間における攪拌羽根の回転の有無による標準生ゴミの液状化率を示すグラフである。図７において、ライン３は攪拌羽根を回転させた時のデータであり、点４は攪拌羽根を回転させなかった時のデータである。図７から、攪拌羽根の磨り潰し効果、攪拌効果によって、液状化率の上昇と反応時間の短縮を図ることができることが分かった。３０分間の反応時間後の耐圧容器の内容物を目視で観察したところ、攪拌羽根を回転させた場合は、内容物は一様に液体であることが確認できたが、攪拌羽根を回転させなかった場合は、肉眼で確認できる程度の大きさの固形物が浮遊していることが確認できた。
【０１１１】
また、上記加水分解において使用される水蒸気量に相当する水を標準生ゴミに加えて、加熱することなく攪拌のみを行った場合の標準生ゴミの液状化率は４０％であった。この結果と、図７の結果とより、攪拌のみでは液状化率は４０％であるが、加熱のみによって７０％にまで高めることができ、羽根による磨り潰しを加えることにより８０％にまで高めることができた。
【０１１２】
実施例３
＜二酸化炭素の発生量の測定＞
本実施形態の方法によって得られた標準生ゴミの加水分解物を、固液分離した。次いで得られた液体を、５槽からなる生物処理槽及び１槽の膜処理槽によって処理した。両槽において曝気を行い、生物処理槽の１槽あたりの曝気量を０．７８ｍ3／ｍｉｎ、膜処理槽の曝気量を０．４２ｍ3／ｍｉｎとした。曝気される気体（空気）及び両槽の上部から放出される気体について、二酸化炭素用の検知管（気体検知管二酸化炭素用No2LL、ガステック製）を用いてその濃度を測定した。実験は２回実施し、それぞれについての二酸化炭素の濃度を測定した。結果を以下に示す。
【０１１３】
・１回目
曝気される気体：５００ｐｐｍ
第一槽の生物処理槽上部：５０００ｐｐｍ
膜処理槽上部：測定せず
・２回目
曝気される気体：５００ｐｐｍ
生物処理槽上部：４５００ｐｐｍ
膜処理槽上部：１５００ｐｐｍ
【０１１４】
上記の結果から、本実施形態における生物処理槽内では、好気的条件下で、処理対象物から有機物が二酸化炭素として効果的に除去されていることが分かった。具体的には、生物処理槽に供給される一日の曝気量と、生物処理槽から排出される気体の量を同等と仮定すると、１回目の実験での一日あたりの二酸化炭素発生量は１１．４５ｋｇ、即ち炭素量に換算して３．１２ｋｇであり、２回目の実験での二酸化炭素発生量は１０．０１ｋｇ、即ち炭素量に換算して２．７３ｋｇであった。このことから、本実施形態の加水分解方法によって得られた加水分解物は、好気的に生物処理されやすいことが分かった。
【０１１５】
実施例４
＜余剰汚泥発生率の算出＞
上記の実施例３において、１回目の実験及び２回目の実験で発生した余剰汚泥の発生率を、下記の式で測定した。
余剰汚泥発生率＝（乾燥ケーキ搬出量）／〔（流入ＢＯＤ量−流出ＢＯＤ量）＋（流入ＳＳ量−流出ＳＳ量）±生物処理槽内ＭＬＳＳ発生量〕
【０１１６】
その結果、１回目の余剰汚泥発生率は３８％であり、２回目のそれは２８％であった。従来の下水等の生物処理における余剰汚泥発生率は５０％前後であるのに対して、本実施形態の方法では、それを４０％以下に抑えることができた。
【０１１７】
実施例５
＜生物処理前後のサンプルの成分比較＞
上記の実施例３において生じた、加水分解物を固液分離して得られた生物処理前の液体、及び膜処理槽を経て得られた生物処理後の膜処理液について、糖類の測定、有機体炭素及び無機体炭素の測定、炭素及び窒素の元素分析、並びに分子量分布の測定を行った。以下の成分比較において、生物処理後の液体は、生物処理前の液体が生物処理されて膜処理槽から排出されるタイミングで採取した。
【０１１８】
・糖類の測定
多糖類を測定するために、次のようにして測定用試料を調製した。
標準生ゴミの生物処理前由来の液体、及び生物処理由来の液体をそれぞれ１００μＬ分取し、溶媒を留去した。得られた残渣に２ｍｏｌ／Ｌのトリフルオロ酢酸を加えて減圧封管し、約１００℃で２時間加熱して加水分解を行った。
【０１１９】
加熱終了後、管を室温にまで戻した後、酸を留去して水で５ｍＬにフィルアップし、０．４５μｍのメンブランフィルターでろ過を行い、得られた溶液を測定用試料とした。
【０１２０】
単糖類、二糖類を測定するために、次のようにして測定用試料を調製した。
上記と同様に、それぞれの液体を２ｍＬずつ分取し、水で２０ｍＬにフィルアップした。次いで０．４５μｍのメンブランフィルターでろ過を行い、得られた溶液を測定用試料とした。
【０１２１】
次のような測定条件で、分析を行った。
使用装置：日本ダイオネクス製、イオンクロマトグラフ ＩＣＳ−３０００
検出器：電気化学検出器
カラム：日本ダイオネクス製、CarboPacPA1（４ｍｍφ×２５０ｍｍ）
カラム温度：２５℃付近の一定温度
移動相Ａ：水
移動相Ｂ：１０ｍｍｏｌ／Ｌの水酸化ナトリウム水溶液
移動相Ｃ：２００ｍｍｏｌ／Ｌの水酸化ナトリウム水溶液
グラジエント条件：表２のとおり
【０１２２】
【表２】
【０１２３】
分析時間：３０分間
注入間隔：５５分間
流量：１ｍＬ／ｍｉｎ
注入量：２５μＬ
標準試料：グルコース、マンノース、ガラクトース及びスクロース
【０１２４】
分析結果を以下に示す。
【０１２５】
【表３】
【０１２６】
上記の結果から、生物処理後の試料には、単糖類、二糖類及び多糖類の全てがほとんど含有されていないことが分かった。このことから、生物処理により、加水分解物中の糖類をほとんど除去できることが分かった。
【０１２７】
・有機体炭素及び無機体炭素の測定
有機体炭素及び無機体炭素の測定は、ＪＩＳ Ｋ０１０２ ２２．１に規定の方法により実施した。結果を下記に示す。表４中の値は、２回の試験結果の平均値を示す。
【０１２８】
【表４】
【０１２９】
上記の結果から、生物処理後の試料の有機体炭素は、処理前の有機体炭素の約９分の１であった。このことから、生物処理により、加水分解物の有機体炭素分の約９０％を除去できることが分かった。
【０１３０】
・炭素及び窒素の元素分析
炭素及び窒素の元素分析の測定装置及び測定条件は次のとおりである。
測定装置：酸素循環燃焼・ＴＣＤ検出方式のＮＣＨ定量装置、スミグラフＮＣＨ−２２Ｆ型（住化分析センター製）
測定条件
反応温度：８５０℃
還元温度：６００℃
供試料量：約５ｍｇを採取し、ミクロ天秤で秤量
分離／検出：ポーラスポリマービーズ充填カラム／ＴＣＤ
標準試料：元素定量標準試料アセトアニリド
【０１３１】
結果を下記に示す。表５中の値は、２回の試験結果の平均値を示す。
【０１３２】
【表５】
【０１３３】
上記の結果から、生物処理後の試料中の炭素量は、処理前のそれの約３０％に減少していた。このことから、生物処理により、炭素を含む成分の約７０％を除去できることが分かった。
【０１３４】
・生物処理前後のサンプルの分子量分布の比較
本実験において、液体の分子量分布の測定は、次のようにして行った。
分子量測定は、ゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）法を採用した。
試料を溶離液で１０倍希釈後、０．４５μｍメンブランフィルターにてろ過したものを測定溶液とした。
【０１３５】
測定装置は次のものを用いた。
システムコントローラー：島津製作所（株）製、SCL-10Avp
ポンプ：島津製作所（株）製、LC-10ADvp
カラムオーブン：島津製作所（株）製、CTO-10Avp
デガッサ：島津製作所（株）製、DGU-12A
オートサンプラー：島津製作所（株）製、SIL-10AF
ＲＩ（示差屈折計）検出器：島津製作所（株）製、RID-10A
データ処理ソフト：東ソー（株）製、GPC-8020 model II
【０１３６】
測定条件は次のとおりとした。
カラム：TSKgel GMPWXL×2＋G2500PWXL×1（φ７．８ｍｍ×３０ｍｍ×３本）
溶離液：２００ｍＭ硝酸ナトリウム水溶液
流量：１．０ｍＬ／ｍｉｎ
カラム温度：４０℃
注入量：２００μＬ
分子量標準：プルラン、グルコース
【０１３７】
結果を表６及び図８に示す。図８は、液体の微分分子量曲線を示すグラフである。ここで、横軸は分子量を示し、縦軸はピークの強度を示す。ライン５は生物処理前の分子量分布のデータを示し、ライン６は生物処理後の分子量分布のデータを示す。表６において、分子量分布を３つの領域に分け、各領域について平均分子量等を測定した。また、減少率（％）は、下式により求めた。表６中の値は、２回の試験結果の平均値を示す。
減少率（％）＝（生物処理後の面積（ｍＶ））／（生物処理前の面積（ｍＶ））×１００
【０１３８】
【表６】
【０１３９】
表６より、生物処理により、上記の多糖類等の量を処理前の約１４％にまで減少させると共に、低分子化することができた。図８からも、生物処理後の試料の分布曲線のピークの位置が低分子側に移動していることが分かった。また、図８の生物処理前の試料の分布曲線から、加水分解処理により、分子量７００００、より詳しくは６４０００を超える画分が実質的に存在しないことが分かった。本実施例では、硝酸ナトリウム水溶液を用いて多糖類、有機酸、アルコール、及びタンパク質の一部の分子量を測定した。
【０１４０】
実施例６
＜生物処理の確認＞
上記の実施例３において、１回目の実験及び２回目の実験で生物処理された生ゴミの水質を確認した。表中の各数値は、処理期間を通しての平均値である。
【０１４１】
表７に、１回目の実験にて１８日間処理された例のデータを示す。本実験において、（ａ）工程における反応温度は平均１８５℃、反応時間は３０分間とした。処理対象物の量は平均で一日あたり１１０．６ｋｇの給食残渣を加水分解処理したものを使用した。
【０１４２】
【表７】
【０１４３】
表８に、２回目の実験にて２８日間処理された例のデータを示す。本実験において、（ａ）工程における反応温度は平均１８５℃、反応時間は３０分間とした。処理対象物の量は平均で一日あたり１１４．６ｋｇの給食残渣を加水分解処理したものを使用した。
【０１４４】
【表８】
【０１４５】
各分析項目における測定方法は次のとおりである。
・ｎＨＥＸ：鉱物油類は、昭和４９年環告第６４号 付表４に記載の方法で測定した。
・ｎＨＥＸ：動植物油脂類は、昭和４９年環告第６４号 付表４に記載の方法で測定した。
・ＳＳは、昭和４６年環告第５９号 付表８に記載の方法で測定した。
・ヨウ素消費量は、昭和３７年厚生省・建設省令 第１号 第２による測定値であり、表中の数値の単位はｍｇ／Ｌである。
・硝酸態窒素は、ＪＩＳ Ｋ ０１０２ ４３．２に記載の方法で測定した。
・亜硝酸態窒素は、ＪＩＳ Ｋ ０１０２ ４３．１に記載の方法で測定した。
・アンモニア態窒素は、ＪＩＳ Ｋ ０１０２ ４２．２に記載の方法で測定した。
【０１４６】
上記の結果から、本実施形態の方法である１回目及び２回目の処理の両者において、得られた膜処理液を下水に放流するのに適した水質にまで処理できることが確認できた。また、一般的な下水処理場では１日当たりＢＯＤ容積負荷で０．４（ｋｇ／ｍ3・日）程度の処理が行われるが、本実施形態ではＢＯＤ容積負荷で１．４４（ｋｇ／ｍ3・日）の処理が可能であり、一般的な処理に比べて処理効率が高いことが分かった。
【産業上の利用可能性】
【０１４７】
本発明の生ゴミの処理方法は、その由来、組成に関わらず、生ゴミの処理に利用することができる。
【符号の説明】
【０１４８】
１ ライン
２ ライン
３ ライン
４ 点
５ ライン
６ ライン
１００ 加水分解処理装置
１１０ 耐圧容器
１１１ 投入口
１１２ 排出口
１１３ 攪拌羽根
１１５ 開口開閉機器
１１５ 開口開閉機器
１１６ モータ
１２０ ボイラ
１３５ コンプレッサ
１３６ バルブ
１４０ 熱交換釜
１４１ 流体導入部
１４２ 冷却水排出管
１４３ 水蒸気排出管
１４４ バルブ
１４５ バルブ
１５０ 冷却装置
１５１ 第１タンク
１５２ 第２タンク
１５３ 混合バルブ
１５４ 冷却配管
１５５ バルブ
１６０ 廃棄物投入ホッパ
１７０ 制御装置
１８０ 水蒸気導入管
１８０ａ 分岐水蒸気導入管
１８０ｂ 分岐水蒸気導入管
１８０ｃ 分岐水蒸気導入管
１８１ 分岐水蒸気導入管
１８２ 噴出孔
１８３ バルブ
１８４ バルブ
１８５ 分岐水蒸気導入管
１８６ バルブ
１８７ 減圧機器ユニット
１８８ 熟交換用配管
１８９ 分流バルブ
１９０ センサ
１９２ センサ
１９３ 水蒸気放出管
１９４ バルブ
１９５ サイレンサ
１９６ 水蒸気還流管
１９７ バルブ
１９８ アキュムレータ
１９９ バルブ
２００ 温度センサ
２０１ 圧力センサ
３０１ 流量調整槽
３０２ 生物処理槽
３０３ 散気管
３０４ ｐＨ計
３０５ ＤＯ計
３０６ ＯＲＰ計
３０７ 汚泥返送ライン
３１１ 膜処理槽
３１２ 中空糸膜ユニット
３１３ 処理水槽
Ａ 加水分解工程
Ｂ 水再生プロセス
Ｃ 下水
Ｐ ポンプ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生ゴミの処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境保全や資源循環に対する意識が高まり、生ゴミ等の被処理物の焼却処理といった既存の処理手法に変わる手法が種々提案されている（例えば、特許文献１）。この特許文献１では、生ごみ（食品残渣）、木くず、紙くず等の被処理物を高温高圧の水蒸気にて加水分解し、飼料や堆肥を製造している。
【０００３】
特許文献１では、水蒸気の水成分と熱にて被処理物を加水分解するに当たり、処理釜内を１ＭＰａに満たない圧力下で１５０℃前後の温度とすることが提案されている。この加水分解では、羽根を用いて食品残渣が攪拌されている。加水分解された後に排出される液体は、肥料として用いられるか、または廃棄されていた。
【０００４】
一方で、好気性細菌を含む活性汚泥を用いて被処理物質を生分解処理する方法が知られている。例えば、特許文献２に開示される被処理物の生分解処理方法では、処理槽内に好気性細菌を含む活性汚泥と被処理物とが投入され、処理槽内が曝気されて処理槽内の溶存酸素量が制御されている。好気性細菌は、被処理物質中の汚濁物質（ＢＯＤ、ＳＳなど）を分解して、安定的に被処理物質を分解浄化している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−４７４０９号公報
【特許文献２】特開平４−２６８０００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の技術では、生ゴミの処理効率が十分でないことが予想される。即ち、特許文献１に記載の技術を利用して、生ゴミから飼料及び肥料を製造することには相当の時間を要すること、かつ組成にバラつきがある生ゴミから、安定した組成を有する飼料及び肥料を製造することは困難であることが予想される。このため、生ゴミを飼料及び肥料にすることによる生ゴミの処理には限界があると考えられる。
【０００７】
また、特許文献２に開示される被処理物質の生分解処理方法では、細菌が汚濁物質を分解せずに吸着する場合があるため、処理槽内に余剰汚泥が大量に発生してしまうことが予想される。
【０００８】
本発明の目的は、処理効率の向上と、余剰汚泥の低減化とを達成する生ゴミの処理方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る生ゴミの処理方法は、（ａ）：生ゴミを、液体を含む処理対象物に変換する工程であって、前記液体の硝酸ナトリウム可溶性画分がゲル浸透クロマトグラフィー法により測定される分子量分布において分子量７０００を超える画分を実質的に含まない工程、及び（ｃ）：得られた処理対象物を好気的に生物処理して生物処理液を得る工程、を含む。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態に用いることが可能な加水分解処理装置の一例の概略構成を示す図である。
【図２】加水分解処理プロセスの一例の工程を表す工程図である。
【図３】生物処理プラントを示す概略図である。
【図４】標準生ゴミの液状化率を示すグラフである。
【図５】固液分離後の液体のＢＯＤ／ＣＯＤを示すグラフである。
【図６】固液分離後の液体の色度を示すグラフである。
【図７】標準生ゴミの液状化率を示すグラフである。
【図８】液体の分子量分布を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を生ゴミの処理に具体化した実施形態について説明する。本願における生ゴミとして、例えば一般家庭や病院から排出される食品残渣、給食残渣、野菜屑等が挙げられる。本実施形態に係る生ゴミの処理方法では、（ａ）：生ゴミを、液体を含む処理対象物に変換する工程であって、前記液体の硝酸ナトリウム可溶性画分がゲル浸透クロマトグラフィー法により測定される分子量分布において分子量７００００を超える画分を実質的に含まない工程と、（ｃ）：得られた処理対象物を好気的に生物処理して生物処理液を得る工程とを経て生ゴミを処理する。
【００１２】
プラスチック、紙類、繊維、金属等の不燃物、ゴム等の本実施形態に係る処理に不適な物質が生ゴミに混入している場合には、（ａ）工程の前に、公知の手法により、これらの物質を生ゴミから分別することが好ましい。また、分別処理の前又は後に、生ゴミを低温で維持する保冷操作が行われてもよい。
【００１３】
以下、（ａ）工程について説明する。
（ａ）工程における生ゴミの処理対象物への変換手段は、得られた処理対象物を構成する液体が特定の分子量分布を有する限り特に限定されないが、該手段として好ましくは加水分解が挙げられ、より好ましくは加水分解条件下で生ゴミを磨り潰す手段が挙げられる。より具体的には、生ゴミを加水分解する手段として、例えば耐圧容器内に羽根を設け、その羽根を回転させることによる手段が挙げられる。生ゴミの加水分解処理により、生ゴミは元の形状を失って液状化されるが、残渣としての固形分が残る場合がある。そのため、（ａ）工程により得られる処理対象物としての加水分解物は液体により構成されるか、または液体と固形分の混合物により構成される。生ゴミを磨り潰すことによって加水分解処理を促進し、生ゴミの加水分解に要する時間を短縮することができるとともに、生ゴミの液状化率を高めることができる。
【００１４】
生ゴミの加水分解に要する時間（反応時間）は、好ましくは３〜３０分間であり、より好ましくは５〜２０分間である。生ゴミの液状化率を向上させる観点から、反応時間は３分間以上が好ましい。生ゴミの液状化率の低下、ＢＯＤ／ＣＯＤの比率（以下、単に「ＢＯＤ／ＣＯＤ」と記載することがある）の低下及び色度の上昇を抑制する観点から、３０分間以下が好ましい。加水分解物を構成する液体のＢＯＤ／ＣＯＤが低下するか、又は色度が上昇すると、生物処理の効率が低下する傾向がある。生ゴミの加水分解に要する時間の起点は、耐圧容器内の温度が設定温度に到達した時点である。
【００１５】
加水分解条件下での処理が完了すると、容器内の水蒸気が排出される。加水分解処理後の水蒸気の排出時間、即ち脱気時間は、好ましくは１５分間以下であり、より好ましくは、１〜５分間である。生ゴミの液状化率を向上させる観点から、脱気時間は１５分間以下が好ましい。脱気時間が短い場合には容器から急激に水蒸気が排出され、水蒸気とともに加水分解物が排出される場合がある。水蒸気とともに加水分解物が排出されることを抑制する観点から、脱気時間は１分間以上が好ましい。脱気時間の起点は、容器内の水蒸気が排出される時点であり、脱気時間の終点は、容器内からの水蒸気の排出が完了した時点である。水蒸気の排出が完了した時点での容器内の圧力は常圧付近、例えば０．０１〜０．１１ＭＰａとなる。
【００１６】
蒸気排出時の容器内の圧力の低下速度は、好ましくは０．１〜２ＭＰａ／分であり、より好ましくは０．３〜２ＭＰａ／分である。脱気時間、容器内の圧力の低下速度という要素が生ゴミの液状化率、加水分解物のＢＯＤ／ＣＯＤ、及び加水分解物の色度等に影響することも、本実施形態に係る処理の特徴の一つである。
【００１７】
得られた加水分解物は特定の分子量分布を有する。具体的には、得られた加水分解物を構成する液体の硝酸ナトリウム可溶性画分が、ゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）法により測定される分子量分布において、分子量７００００を超える画分、より好ましくは分子量６４０００を超える画分を実質的に含まない。本願におけるＧＰＣ法で採用される分子量標準は、プルラン又はグルコースを採用する。本願において「分子量７００００を超える画分が実質的に存在しない」とは、実施例に記載の方法で求められる分子量分布曲線において、分子量７００００超える曲線下面積（ＡＵＣ）が１％以下であることをいい、「分子量６４０００を超える画分が実質的に存在しない」とは、上記分子量分布曲線において、分子量６４０００を超える曲線下面積（ＡＵＣ）が１％以下であることをいう。本実施形態においては、当該可溶性画分としては、分子量７万を超えるＡＵＣが０．５％以下であることがより好ましく、０％であることがさらに好ましい。また、分子量６４０００を基準とした場合、当該可溶性画分としては、分子量６４０００を超えるＡＵＣが０．５％以下であることがより好ましく、０％であることがさらに好ましい。本実施形態の生ゴミの処理方法が下記（ｂ）工程を含む場合、当該可溶性画分としては、加水分解物から分離された液体の硝酸ナトリウム可溶性画分であってもよい。液体の硝酸ナトリウム可溶性画分は、好ましくはゲル浸透クロマトグラフィー法により測定される分子量分布において分子量１４０〜６４０００の画分を含む。該分子量分布における分子量の下限は、生ゴミの加水分解の効率の観点から１４０が好ましい。分子量分布における分子量の上限は、生物処理の容易さから６４０００が好ましい。
【００１８】
前記可溶性画分について、その数平均分子量(Mn)としては、生物処理の容易さの観点から、２５０〜２０００の範囲が好ましい。また、上記の可溶性画分の重量平均分子量(Mw)としては、生物処理の容易さの観点から、２５０〜３５００の範囲が好ましい。かかる画分等の液体の上記平均分子量は、実施例に記載のＧＰＣ法による分子量分布の測定結果から算出することができる。
【００１９】
（ａ）工程は、好ましくは、前記生ゴミの投入口と排出口を有する中空の耐圧容器に、前記生ゴミを前記投入口から投入する工程と、
水蒸気を生成する水蒸気生成源から水蒸気を前記耐圧容器の内部に圧送する工程と、
前記投入済みの生ゴミを前記水蒸気が導入済みの前記耐圧容器内で、好ましくは磨り潰して処理対象物としての加水分解物を得る工程と、
前記加水分解処理に際して処理環境の維持を図る工程を有する。
【００２０】
ここで、前記処理環境の維持を図る工程は、
前記耐圧容器に導入される水蒸気を加熱した上で水蒸気を前記耐圧容器に送り出す工程と、
前記耐圧容器の内部に前記加水分解処理の開始に先だって加圧エアーを導入する工程と、
前記加水分解処理の終了後における前記耐圧容器の残存水蒸気を前記耐圧容器から排出して中空容器に蓄え、該蓄えた水蒸気を前記耐圧容器の前記投入口から投入される次回処理用の前記生ゴミに噴射して次回処理生ゴミを昇温させる工程の少なくともいずれか一つの工程を有することが好ましい。
【００２１】
本実施形態における加水分解処理工程では、例えば加水分解条件下で生ゴミを加水分解処理するに際し、前記生ゴミの投入口と排出口を有する中空の耐圧容器に、前記生ゴミを前記投入口から投入し、この耐圧容器の内部に、水蒸気を生成する水蒸気生成源から水蒸気を圧送することが好ましい。こうした水蒸気圧送により、耐圧容器内部を、投入済みの生ゴミが圧送された水蒸気に触れ、水蒸気の持つ熱が生ゴミを加水分解処理する状態が形成される。そして、前記水蒸気が導入済みの前記耐圧容器内で生ゴミを磨り潰すことが好ましい。この磨り潰しにより、生ゴミの固形分を破壊して加水分解処理を促進させることができる。
【００２２】
耐圧容器内で生ゴミを磨り潰すための手段として耐圧容器内に単数又は複数の攪拌羽根を設けることが好ましい。さらに、耐圧容器の内周面上にリムを設けることがより好ましい。リムを設けることにより、攪拌羽根による磨り潰し効果をさらに高めることができる。攪拌羽根の先端と耐圧容器の内周面との間隔としては、好ましくは０．５〜１ｃｍである。攪拌羽根の回転数としては、好ましくは３〜４２ｒｐｍである。
【００２３】
こうした加水分解処理の進行には、水蒸気生成源からの高温高圧の水蒸気の圧送の継続が不可欠であるが、水蒸気生成源の能力上、高温高圧の水蒸気の安定した圧送、並びに圧送水蒸気の高温高圧化には限界がある。こうした知見に立ち、本実施形態では、加水分解処理に際して処理環境の維持を図ることが好ましい。つまり、前記耐圧容器に導入される水蒸気を加熱した上で水蒸気を前記耐圧容器に送り出すことで、水蒸気生成源の能力に拘わらず高温高圧の水蒸気の安定した圧送、並びに圧送水蒸気の高温高圧化を図り、加水分解処理の処理環境の維持を図ることができる。この場合、水蒸気の加熱は、耐圧容器に水蒸気を導入する経路にて行うことが簡便である。
【００２４】
また、前記加水分解処理の開始に先だって加圧エアーを前記耐圧容器の内部に導入することで耐圧容器内を予め高圧環境としておき、加水分解処理の処理環境の高圧化を図り、加水分解処理の処理環境の維持を図ることが好ましい。或いは、前記加水分解処理の終了後における前記耐圧容器の残存水蒸気を前記耐圧容器から排出して中空容器に蓄え、該蓄えた水蒸気を前記耐圧容器の前記投入口から投入される次回処理用の前記生ゴミに噴射して次回処理生ゴミを昇温させることで、次回の加水分解処理の際の生ゴミ投入による温度降下を抑制し、加水分解処理の開始当初からの処理環境の維持を図ることが好ましい。次回の生ゴミの昇温は残存水蒸気にて行うことから、生ゴミの昇温のための熱源を別途用意する必要がなく、構成の簡略化、省資源化を図ることができる。
【００２５】
以上説明した構成を有する（ａ）工程は、次のような態様を採ることもできる。例えば、水蒸気生成源から水蒸気を前記耐圧容器の内部に導入するための水蒸気導入路を、前記耐圧容器の複数の導入箇所に水蒸気導入を行うように配設し、該複数の導入箇所の少なくとも一つを前記耐圧容器の前記排出口とし、前記排出口における前記生ゴミを前記耐圧容器内に押し戻すようにすることができる。こうすれば、高温高圧下での加水分解処理の最中に、生ゴミが排出口を塞いで固化してしまうことや、排出口が塞がれてしまうことを回避できる。よって、加水分解処理後の処理完了物の排出が円滑となり好ましい。
【００２６】
更に、前記耐圧容器の周囲に中空の流体導入部を形成し、該流体導入部に導入した流体と前記耐圧容器との間の熱交換を可能とする熱交換釜と、前記加水分解処理の終了後に前記熱交換釜に、前記耐圧容器に残存する残存水蒸気の温度より低温の流体を導入する流体導入手段と、前記加水分解処理の終了後に前記残存水蒸気を前記耐圧容器から排出する水蒸気排出手段とを設けてもよい。こうすれば、加水分解処理後の耐圧容器を低温の流体との熱交換により短時間の内に効率よく冷却して内部の温度低下と圧力降下を促進した上で残存水蒸気を排出できる。よって、既述した加水分解処理の処理環境維持に加え、次回の生ゴミの加水分解処理までの短縮化、延いては処理効率向上を図ることができる。
【００２７】
このように熱交換釜と当該釜への低温流体導入は、加水分解処理の処理環境維持とは独立して構成でき、こうすれば、次回の生ゴミの加水分解処理までの短縮化、延いては処理効率向上を図ることができる。
【００２８】
熱交換釜へ低温流体導入を図る上では、熱交換釜への低温流体の導入に際して、流体温度を前記残存水蒸気の温度から徐々に低下させつつ流体を導入するようにすることもできる。こうすれば、熱交換対象となる耐圧容器の急激な温度変化（温度低下）を抑制できるので、耐圧容器の耐久性確保の上から好ましい。
【００２９】
また、熱交換釜への低温流体導入を行うことに加え、次回の前記生ゴミの加水分解処理に際して、前記熱交換釜に導入済みの前記低温の流体の排出を行った後、前記水蒸気生成源の生成した水蒸気を前記熱交換釜に導入するようにすることもできる。こうすれば、次回の加水分解処理では、熱交換釜に導入した水蒸気との熱交換によっても耐圧容器を昇温できるので、次回の加水分解処理の環境維持に対して寄与できる。
【００３０】
以上説明した、本実施形態における加水分解条件下とは、耐圧容器内での処理環境を、好ましくは１．２〜３ＭＰａの高圧下、且つ好ましくは１６０〜２３３℃の高温環境にすることである。本実施形態の前記装置は、例えば約２ＭＰａ／約２００℃という高温高圧下での加水分解処理に際しての処理環境維持、生産効率向上に寄与できる。水蒸気圧力が高すぎると、耐圧容器の強度およびボイラ性能を向上させることとなり、コストの点から不利となる。
【００３１】
次に、図面に基づいて（ａ）工程をより詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る（ａ）工程を実施するための加水分解処理装置１００の一例の概略構成を示す図である。
【００３２】
図示するように、本実施形態に係る加水分解処理装置１００は、耐圧容器１１０と、ボイラ１２０と、コンプレッサ１３５と、熱交換釜１４０と、冷却装置１５０と、廃棄物投入ホッパ１６０と、制御装置１７０とを備える。耐圧容器１１０は生ゴミを処理するための中空の耐圧容器であり、耐圧性と耐温性を備えた鋼製の容器、或いはステンレス製の容器である。この耐圧容器１１０は、該容器の上下に生ゴミの投入口１１１と排出口１１２を備え、容器内部には複数の攪拌羽根１１３を回転自在に備えている。投入口１１１は、制御装置１７０の制御を受けて駆動する開口開閉機器１１４により開閉し、生ゴミの投入時において開口し、次回の生ゴミ投入時まで閉鎖状態とされる。排出口１１２は、制御装置１７０の制御を受けて駆動する開口開閉機器１１５により開閉し、生ゴミの処理（加水分解処理）完了時において開口し、加水分解処理の間に亘って閉鎖状態とされる。排出口１１２から排出された加水分解物は、図示しない搬送装置にて外部に搬送される。
【００３３】
本実施形態では、耐圧容器１１０内に攪拌羽根１１３が設けられている。攪拌羽根１１３は、耐圧容器１１０の外部のモータ１１６の回転に伴って耐圧容器１１０の内部にて回転し、耐圧容器１１０の内部に投入済みの生ゴミを攪拌するとともに磨り潰す。後述するように、耐圧容器１１０の内部は、高温高圧の水蒸気が導入されて水蒸気と該水蒸気由来の熱水で充満されていることから、攪拌羽根１１３は、回転して生ゴミを攪拌することで、生ゴミを満遍なく水蒸気と熱水に接触させつつ、生ゴミへのより一律な熱の伝搬を図ることができる。更に、攪拌羽根１１３は、生ゴミを磨り潰して該生ゴミの固形分を破壊し、加水分解処理を促進することができる。
【００３４】
耐圧容器１１０には、内部の温度を検出する温度センサ２００と、内部の圧力を検出する圧力センサ２０１が装着され、これらのセンサは制御装置１７０に検出信号を出力する。温度センサ２００は、耐圧容器１１０内の水蒸気の温度を計測するために耐圧容器１１０の上部に設けられるとともに、耐圧容器１１０内で処理される生ゴミの温度を測定するために耐圧容器１１０の下部にも設けられることが好ましい。制御装置１７０は、これらセンサからの出力信号を受けて、ボイラ１２０等を駆動制御する。こうした機器制御の様子については後述する。
【００３５】
ボイラ１２０は、制御装置１７０からの制御信号を受けて、図示しない熱源にて水蒸気を生成し、耐圧容器１１０に水蒸気を圧送する。水蒸気は、ボイラ１２０から耐圧容器１１０にかけて配設された水蒸気導入管１８０を経て、耐圧容器１１０に導入される。水蒸気導入管１８０は、複数の管路に分岐して耐圧容器１１０に配管形成されており、耐圧容器１１０における複数箇所の噴出孔から耐圧容器内に水蒸気を噴出する。こうした水蒸気噴出により、水蒸気が耐圧容器１１０の内部に導入される。水蒸気導入管１８０から分岐した分岐水蒸気導入管１８１は、耐圧容器１１０の排出口１１２に設置された噴出孔１８２に配管され、この噴出孔１８２から水蒸気を耐圧容器１１０の内部に噴出する。噴出孔１８２は、排出口１１２において耐圧容器１１０の内部を指向して配設されているので、具体的には耐圧容器１１０の下方位置の排出口１１２において上向きに指向して配置されているので、噴出孔１８２から噴出された水蒸気は、排出口１１２における生ゴミを耐圧容器１１０の内部に押し戻す。
【００３６】
図１においては、水蒸気導入管１８０の分岐形態を省略したが、水蒸気導入管１８０からは複数の分岐水蒸気導入管１８０ａ、１８０ｂ、１８０ｃ等が分岐している。よって、耐圧容器１１０の内部は、複数の分岐水蒸気導入管のそれぞれに対応する噴出孔から同時に噴出された水蒸気により、速やかに、且つくまなく充満される。こうした水蒸気の導入及び充満は、ボイラ１２０による水蒸気圧送によって起こり、例えば、耐圧容器１１０の内部の圧力を約２ＭＰａにする。
【００３７】
水蒸気が導入される耐圧容器１１０は、２系統の水蒸気排出系を有する。一つの排出系は、水蒸気放出管１９３と当該管路のバルブ１９４とサイレンサ１９５を備える排出系であり、水が導入された脱気タンク（図示せず）に、水蒸気を耐圧容器１１０から排出する。この排出系が、加水分解処理の終了後に耐圧容器１１０に残存している水蒸気（残存水蒸気）を耐圧容器１１０から排出する水蒸気排出手段に該当する。
【００３８】
他方の排出系は、加水分解処理の終了時点で耐圧容器１１０の内部に残存する水蒸気（残存水蒸気）を次回の加水分解処理に供される生ゴミに噴射して当該生ゴミを加水分解処理に先だって昇温させるためのものであり、耐圧容器１１０から廃棄物投入ホッパ１６０まで配管された水蒸気還流管１９６と、当該管路のバルブ１９７とアキュムレータ１９８とアキュムレータ下流のバルブ１９９とを備える。バルブ１９７は、中空の容器であり、バルブ１９７の管路開放、バルブ１９９の管路閉鎖の期間において耐圧容器１１０の残存水蒸気を蓄え、この蓄えた残存水蒸気を、バルブ１９７の管路閉鎖、バルブ１９９の管路開放の期間において廃棄物投入ホッパ１６０の生ゴミ（次回処理用の生ゴミ）に噴射する。これにより、次回処理生ゴミは水処理に先だって昇温することから、水蒸気還流管１９６はアキュムレータ１９８と協働して本実施形態における昇温機構を構成し、上記の維持を達成するための手段の一つに該当する。
【００３９】
上記した水蒸気導入管１８０の開閉は、制御装置１７０からの駆動信号を受けて駆動するバルブ１８３や噴出孔近傍のバルブ１８４によりなされる。分岐水蒸気導入管１８０ａ〜１８０ｃ等においてもそれぞれの管路における噴出孔近傍の図示しないバルブにて開閉される。この場合、分岐水蒸気導入管１８１については、既述した水蒸気噴出による生ゴミの押し戻し機能を担う都合上、最上流のバルブ１８３によってのみ開閉される。つまり、分岐水蒸気導入管１８１以外の分岐水蒸気導入管１８０ａ等にあってはこれら管路を閉鎖した状態で、分岐水蒸気導入管１８１からのみ水蒸気噴出ができるように構成されている。この分岐水蒸気導入管１８１からのみの水蒸気噴出については後述する。
【００４０】
上記した水蒸気導入管１８０には通過する水蒸気の圧力を検出するセンサ１９０が装着され、ボイラ１２０には通過する水蒸気の温度を検出するセンサ１９２が装着されている。これらセンサの検出信号は、制御装置１７０に出力されて、制御装置１７０によるボイラ１２０等を制御に用いられる。また、水蒸気導入管１８０や分岐水蒸気導入管１８１等の各分岐水蒸気導入管１８０ａ〜１８０ｃ等には、水蒸気の逆流を防止する図示しない逆流弁の他、圧力の過剰上昇時に減圧した上でガス排出を行う図示しない排出弁が適宜設置されている。
【００４１】
また、分岐水蒸気導入管１８１からは、更に分岐水蒸気導入管１８５が分岐され、この分岐水蒸気導入管１８５は、バルブ１８６、減圧機器ユニット１８７を経て、減圧水蒸気を後述の熱交換釜１４０の内部に導入する。この導入タイミングについては後述する。
【００４２】
コンプレッサ１３５は、バルブ１３６を経て耐圧容器１１０と接続されており、ほぼ約２ＭＰａの加圧エアーを耐圧容器１１０の内部に導入する。この加圧エアーの導入は、後述するように、耐圧容器１１０での加水分解処理に先だって行われ処理環境維持のためになされることから、コンプレッサ１３５は、本実施形態における加圧エアー導入機構に該当し、上記の維持を達成するための手段の一つに該当する。
【００４３】
熱交換釜１４０は、耐圧容器１１０の胴体部周囲を取り囲むよう中空とされた流体導入部１４１を備える。この流体導入部１４１は、密閉状であり耐圧容器１１０の導体側壁と接触していることから、流体導入部１４１に導入された流体と耐圧容器１１０との間の熱交換を可能とする。流体導入部１４１に導入される流体は、本実施形態では後述するように冷却水と水蒸気である。つまり、熱交換釜１４０は，流体導入部１４１からの流体排出路として、冷却水排出管１４２と水蒸気排出管１４３を備え、制御装置１７０により駆動制御される各管路のバルブ１４４〜１４５により、流体導入部１４１における冷却水排出、水蒸気排出を行う。熱交換釜１４０の流体導入部１４１への冷却水導入は後述する冷却装置１５０から行われ、水蒸気導入は既述した分岐水蒸気導入管１８５を経て行われる。冷却水・水蒸気の導入・排出タイミングについては、後述する。なお、水蒸気排出管１４３は、図において下方に描画されているが、冷却水の導入及び排出に支障がないよう、実際は流体導入部１４１の上部に設置されている。
【００４４】
冷却装置１５０は、第１タンク１５１と第２タンク１５２とを備え、両タンク内の冷却水を混合バルブ１５３にて混合し、その混合冷却水を冷却配管１５４とその管路のバルブ１５５を経て熱交換釜１４０の流体導入部１４１に導入する。この流体導入部１４１への冷却水導入は、耐圧容器１１０における加水分解処理の終了後になされる。第２タンク１５２は、水蒸気導入管１８０から分岐した熱交換用配管１８８の螺旋管部をタンク内に備え、当該配管を通過する水蒸気により、タンク内の冷却水を所定温度、例えば５０〜８０℃程度に維持する。熱交換用配管１８８の分岐箇所には分流バルブ１８９が配設され、この分流バルブ１８９により定められた分流通過量で、水蒸気は熱交換用配管１８８を通過する。よって、冷却装置１５０は、混合バルブ１５３による混合比に応じた第１タンク１５１の側からの冷却水量と第２タンク１５２の側からの冷却水量で定まる温度の冷却水を流体導入部１４１に送り込むことができる。冷却装置１５０から流体導入部１４１に導入される冷却水（混合冷却水）の温度は、第２タンク１５２における冷却水温度（５０〜８０℃）が上限であり、この温度は、耐圧容器１１０に導入される水蒸気温度（約２００℃）より低温である。よって、冷却装置１５０は、本実施形態における流体導入手段に該当する。
【００４５】
廃棄物投入ホッパ１６０は、耐圧容器１１０における加水分解処理サイクルに合致したタイミングで生ゴミを搬送しつつ、投入口１１１に投入する。制御装置１７０は、本実施形態の加水分解処理装置１００の制御を統括的に行うものであり、論理演算を実行するＣＰＵやプログラムやデータを記憶したＲＯＭ、データの一時的な読み書きを可能とするＲＡＭ等を有するコンピュータで構成される。そして、制御装置１７０は、既述した種々のセンサからの検出信号を入力し、こうした検出信号や図示しない操作盤からの運転条件設定パラメータに応じて、バルブ１８３等の種々のバルブ駆動制御、ボイラ１２０等の機器の駆動制御を実行する。
【００４６】
次に、本実施形態の加水分解処理装置１００で行う加水分解処理プロセスについて説明する。図２は、この加水分解処理プロセスの一例の工程を表す工程図である。加水分解処理の説明に先立ち、この加水分解処理を行うために加水分解処理装置１００が実行する処理について説明する。
【００４７】
制御装置１７０は、水蒸気導入管１８０のセンサ１９０、ボイラ１２０のセンサ１９２、耐圧容器１１０の温度センサ２００および圧力センサ２０１の検出信号に基づき、ボイラ１２０の運転状態（水蒸気生成量、圧送量等）を制御する。これにより、加水分解処理装置１００は、耐圧容器１１０が安定した温度及び圧力（例えば２００℃／２ＭＰａ）の水蒸気で充満されるよう、水蒸気を圧送する。この場合、耐圧容器１１０への水蒸気の導入初期においては、生ゴミとの接触による冷却を考慮して、上記の温度より約１０℃程度高めの水蒸気を導入するようにすることもできる。
【００４８】
制御装置１７０は、冷却装置１５０における第２タンク１５２の温度制御を行う。つまり、水蒸気導入管１８０に設けた分流バルブ１８９のバルブ開度調整を行い、第２タンク１５２の冷却水温度を、既述した５０〜８０℃の所定の温度、例えば８０℃に調整する。この温度調整に際しては、第２タンク１５２に設けた図示しない温度センサの検出信号を用いる。第２タンク１５２のタンク容量は、耐圧容器１１０の胴回りの熱交換釜１４０、詳しくはその流体導入部１４１を満たすに足りる容量であることから、耐圧容器１１０の内容積（本実施形態では、約１０ｍ3）に比して十分に小さく、０．５ｍ3程度である。しかも、調整温度は５０〜８０℃と、耐圧容器１１０に導入する水蒸気温度（約２００℃）に比して低温であることから、第２タンク１５２の冷却水温度調整のために分流バルブ１８９から熱交換用配管１８８に分流させる水蒸気量も少量である。よって、上記したように水蒸気を分流させても、水蒸気導入による耐圧容器１１０の昇温には影響がない。
【００４９】
加水分解処理装置１００は、制御装置１７０にて上記した機器制御を実行しつつ、図２に示す加水分解処理を行う。この加水分解処理プロセスでは、まず、生ゴミが廃棄物投入ホッパ１６０に投入される（ステップＳ１００）。生ゴミの導入に続き、制御装置１７０の制御下、廃棄物投入ホッパ１６０は、投入された生ゴミを攪拌しつつ投入口１１１まで搬送すると共に、この生ゴミに、アキュムレータ１９８に蓄積済みの水蒸気を噴霧して生ゴミの昇温を図る（ステップＳ１１０）。アキュムレータ１９８は、加水分解処理完了後の後述のステップ１５０にて高温状態のままの水蒸気を蓄積するので、制御装置１７０によるバルブ１９９の開弁制御により、アキュムレータ１９８内の高温水蒸気を噴霧して生ゴミの昇温を図る。水蒸気は、アキュムレータ１９８での蓄積の間に温度低下を起こすが、次回の加水分解処理までの期間では降温程度も少ないため、生ゴミの昇温には差し支えない。
【００５０】
ステップＳ１１０に続き、制御装置１７０は、投入口１１１を開口開閉機器１１４により開放し、この投入口１１１に廃棄物投入ホッパ１６０から生ゴミを昇温状態のまま耐圧容器１１０に投入する（ステップＳ１２０）。続いて、制御装置１７０は、投入口１１１を閉鎖した後、所定時間に亘ってバルブ１３６を開弁制御し、この間において、コンプレッサ１３５から耐圧容器１１０に加圧エアーを導入する（ステップＳ１３０）。この加圧エアー導入により、次に行う水蒸気導入による耐圧容器１１０の高圧化を促進させる。
【００５１】
続いて、制御装置１７０は、水蒸気導入管１８０の最上流のバルブ１８３と、分岐水蒸気導入管１８０ａ〜１８０ｃ等のそれぞれのバルブを開弁制御し、耐圧容器１１０に、ボイラ１２０で生成した高温高圧（２００℃／２ＭＰａ）の水蒸気を導入すると共に、耐圧容器内の攪拌羽根１１３をモータ１１６にて回転させ投入済みの生ゴミを攪拌するとともに磨り潰す（ステップＳ１４０）。こうした高温高圧の水蒸気導入により、耐圧容器１１０の内部では、投入済みの生ゴミが高温高圧の水蒸気に触れ、水蒸気と該水蒸気由来の熱水の持つ熱により生ゴミが加水分解処理される。そして、攪拌羽根１１３による生ゴミの攪拌により、投入済みの生ゴミを満遍なく高温高圧の水蒸気と熱水に接触させつつ、生ゴミへのより一律な熱の伝搬を図り、さらに攪拌羽根１１３による物理的な作用により、加水分解処理を進行させる。攪拌羽根１１３による生ゴミの攪拌は、ステップＳ１３０の加圧エアー導入と並行して行うようにすることもできる。
【００５２】
水蒸気導入管１８０と分岐水蒸気導入管１８０ａ〜１８０ｃ等を介した高温高圧の水蒸気導入は、生ゴミの加水分解処理の間に亘って継続される。そして、排出口１１２では、分岐水蒸気導入管１８１を経て耐圧容器内の噴出孔１８２からの水蒸気導入が継続して行われている。よって、加水分解処理の間において、排出口１１２では噴出孔１８２からの水蒸気導入により生ゴミが耐圧容器内に押し戻されることから、排出口１１２の不用意な閉塞を招かないようにできる。よって、前記水蒸気生成源から水蒸気を前記耐圧容器の内部に圧送する工程では、前記水蒸気を前記耐圧容器の複数の導入箇所に導入しつつ、該複数の導入箇所の少なくとも一つを前記耐圧容器の前記排出口とし、前記排出口における前記生ゴミを前記耐圧容器内に押し戻してもよい。
【００５３】
加水分解処理装置１００の制御装置１７０は、高温高圧の水蒸気による生ゴミの加水分解処理を所定時間に亘って実行した後、バルブ１８３の閉弁制御、モータ１１６の停止制御を行って加水分解処理を終了させる。そうすると、制御装置１７０は、水蒸気還流管１９６のバルブ１９７の開弁制御、バルブ１９９の閉弁制御を実行して、耐圧容器１１０における残存水蒸気をアキュムレータ１９８に導き、このアキュムレータ１９８に高温のままの水蒸気を蓄積する（ステップＳ１５０）。この水蒸気蓄積は、バルブ１９７の閉弁により終了する。こうして蓄積された水蒸気は、ステップＳ１１０にて既述したように生ゴミの昇温に用いられる。アキュムレータ１９８の内容積は、耐圧容器１１０の内容積（約１０ｍ3）に比して小さいことから、アキュムレータ１９８への水蒸気蓄積後にあっても、耐圧容器１１０には依然として水蒸気が残存している。
【００５４】
アキュムレータ１９８への水蒸気蓄積が完了すると、制御装置１７０は、冷却装置１５０から熱交換釜１４０の流体導入部１４１に冷却水を導入する（ステップＳ１６０）。この冷却水導入は次のように行う。
【００５５】
まず、冷却水排出管１４２のバルブ１４４を閉弁制御して、流体導入部１４１を冷却水で満たす。それ以降は、排出側のバルブ１４４と導入側のバルブ１５５を開弁制御して、冷却装置１５０の冷却水を流体導入部１４１に循環供給する。
【００５６】
制御装置１７０は、冷却水導入当初の期間では、混合バルブ１５３による流量比を、第２タンク１５２の側を１００％、第１タンク１５１の側を０％とし、その後、第２タンク１５２については流量を低減し、第１タンク１５１については流量を増大させる。そして、冷却水導入の終期においては、第２タンク１５２の側を０％、第１タンク１５１の側を１００％とする。よって、流体導入部１４１に循環供給される冷却水の温度は、冷却水導入当初の期間では、第２タンク１５２の冷却水温度（約８０℃）となり、その後は、徐々に低下し、冷却水導入の終期では、第１タンク１５１の冷却水温（常温）となる。こうした冷却水循環がなされることから、熱交換釜１４０、詳しくは流体導入部１４１は、耐圧容器１１０との間で熱交換（冷却）を行うに当たり、当初は、耐圧容器１１０の内部温度との差が小さい温度で冷却しつつ、徐々により低い温度の冷却水で冷却する。この冷却は、耐圧容器１１０の内部の環境が約１００℃程度になるまで継続することが望ましい。
【００５７】
こうした耐圧容器１１０の冷却に続いては、水蒸気放出管１９３のバルブ１９４を開弁制御して，冷却完了時点で耐圧容器１１０内に残存している水蒸気を総て脱気タンク（図示せず）に排出する（ステップＳ１７０）。この水蒸気放出は、上記したように温度及び圧力とも低下した状態で行われることになる。
【００５８】
続いて、制御装置１７０は、開口開閉機器１１５を駆動して排出口１１２を開放し、加水分解物を耐圧容器１１０から排出する（ステップＳ１８０）。加水分解物が排出されると、制御装置１７０は、排出口１１２を閉鎖して次回の加水分解処理に備える。排出された加水分解物は、図示しないベルトコンベヤ等にて搬送される。
【００５９】
制御装置１７０は、ステップＳ１７０による残存水蒸気の脱気タンクへの排出が終わると、上記の加水分解物の排出と並行して次回の加水分解処理に備えて耐圧容器１１０の昇温に取りかかる。即ち、制御装置１７０は、耐圧容器１１０の冷却のために熱交換釜１４０（詳しくは、流体導入部１４１）に導入していた冷却水を、冷却水排出管１４２のバルブ１４４を開弁制御することで冷却装置１５０の第１タンク１５１と第２タンク１５２に回収する（ステップＳ１９０）。次いで、バルブ１４４を閉弁制御して流体導入部１４１を密閉状とした上で、流体導入部１４１に分岐水蒸気導入管１８５を経て水蒸気を導入し（ステップＳ２００）、耐圧容器１１０をその胴回り周囲の流体導入部１４１により昇温させる。なお、こうして導入された水蒸気は、既述したステップＳ１６０における冷却水導入に際して、流体導入部１４１の水蒸気排出管１４３から大気放出されるので、冷却水導入に支障はない。
【００６０】
以上説明した加水分解処理装置１００では、約２００℃／２ＭＰａと言う高温高圧の水蒸気及び熱水の水成分と熱にて生ゴミを耐圧容器１１０にて加水分解処理するに際し、耐圧容器１１０にその投入口１１１から生ゴミを投入し、この耐圧容器１１０の内部には、水蒸気導入管１８０や分岐水蒸気導入管１８０ａ〜１８０ｃ等を経て上記高温高圧の水蒸気をボイラ１２０から圧送する。こうした水蒸気圧送により、耐圧容器１１０の内部を、投入済みの生ゴミが圧送された高温高庄の水蒸気に触れ、水蒸気及び熱水の持つ熱により生ゴミが加水分解処理される。上記高温高圧の水蒸気を導入済みの耐圧容器１１０内で攪拌羽根１１３により生ゴミを磨り潰すことで、生ゴミを満遍なく加水分解処理に接触させつつ、生ゴミへのより一律な熱の伝搬を図る。そして、水蒸気及び熱水の水成分とその熱による加水分解処理を進行させる。
【００６１】
こうした加水分解処理の進行を図るに当たり、ボイラ１２０の生成した水蒸気をその圧送過程において蒸気加熱ヒータにより加熱して、約２００℃／２ＭＰａと言う高温高圧の水蒸気を耐圧容器１１０に継続して導入してもよい（ステップＳ１４０）。このような高温高圧の水蒸気の生成及び圧送をボイラにて担うには、ボイラに高い能力が求められるが、そのボイラ能力には限界があるので、上記したような高温高圧の水蒸気を安定して継続導入することが難しいが、上記したように蒸気加熱ヒータによる水蒸気加熱を行うことで、高温高圧の水蒸気を安定して継続導入できる。こうした高温高圧水蒸気の継続導入を行う加水分解処理装置１００によれば、耐圧容器１１０を、加水分解処理に望ましい処理環境下（約２００℃／２ＭＰａ）に置くことができると共に、当該処理環境を高温高圧に容易に維持できる。この場合、蒸気加熱ヒータによる水蒸気加熱を行うに当たり、蒸気加熱ヒータによる加熱を受ける経路を蛇行経路として経路長を長くして加熱効率を高めたので、水蒸気の高温化、延いては耐圧容器１１０の処理環境維持に好適である。
【００６２】
そして、以上説明したように耐圧容器１１０の内部での処理環境を、好ましくは加水分条件下、より好ましくは約２００℃／２ＭＰａといった高温高圧で維持した上で生ゴミを加水分解処理するので、高い処理能力を達成できる。この場合、生ゴミを磨り潰しつつ加水分解処理することが、処理能力の観点からより好ましい。また、加水分解処理であることから、粉塵、煤煙の発生がなく環境保全の点から好ましいばかりか、生ゴミ由来の液体を好気的に生物処理することが可能であり、さらには生ゴミ由来の固形分をペレット化して燃料として用いることも可能である。
【００６３】
また、上記した高温高圧の水蒸気の導入に先立ち、耐圧容器１１０に加圧エアーを導入して耐圧容器１１０内を予め高圧環境としてもよい。この場合、加水分解処理の処理環境を高温高圧に容易に維持できる。しかも、この高温高圧の水蒸気導入に先立つ加圧エアーの導入により高圧環境とした上で、その後に耐圧容器１１０に高温高圧の水蒸気導入を図ることから、加水分解処理の処理環境推持がより一層簡便となる。
【００６４】
加えて、前回の加水分解処理の際に耐圧容器１１０内に残存している高温の残存水蒸気を、加水分解処理に処す前の生ゴミに噴霧して（ステップＳ１１０）、当該生ゴミを予め昇温させておいてもよい。これによって、耐圧容器１１０の内部への生ゴミの投入による温度降下を抑制することができるので、加水分解処理の開始当初から処理環境を高温高圧に維持できる。しかも、この生ゴミの昇温は、アキュムレータ１９８に蓄えておいた残存水蒸気にて行うことから、生ゴミの昇温のための熱源を別途用意する必要がなく、構成の簡略化・省資源化を図ることができる。
【００６５】
また、本実施形態では、水蒸気をボイラ１２０から耐圧容器１１０の内部に導入するための水蒸気導入管１８０を、複数の分岐水蒸気導入管１８０ａ〜１８０ｃ等に分岐させて複数の導入箇所にて耐圧容器１１０の内部に水蒸気導入を行うようにし、その上で、一つの分岐水蒸気導入管１８１の噴出孔１８２を耐圧容器１１０の排出口１１２に設置する。分岐水蒸気導入管１８１を経て噴出孔１８２から噴射された水蒸気は、排出口１１２における生ゴミを耐圧容器１１０内に押し戻すように作用するので、高温高圧下での加水分解処理の最中に、生ゴミが排出口１１２を塞いで固化してしまうことや、排出口１１２が塞がれてしまうことを回避できる。よって、加水分解処理後の処理完了物の排出が円滑となり好ましい。
【００６６】
更に、耐圧容器１１０の胴体部周囲を取り囲む中空の流体導入部１４１を備える熱交換釜１４０を配設する。そして、加水分解処理の完了後には、この流体導入部１４１に冷却水を導入して、この冷却水との耐圧容器１１０の熱交換を行って耐圧容器１１０を冷却しつつ、耐圧容器１１０内の残存水蒸気を耐圧容器１１０から排出するようにする。これによって、加水分解処理後の耐圧容器を冷却水との熱交換により短時間の内に効率よく冷却して内部の温度低下と圧力降下を促進した上で、残存水蒸気を排出できる。このため、既述した加水分解処理の処理環境維持に加え、次回の生ゴミの加水分解処理までの短縮化、延いては処理効率向上を図ることができる。したがって、前記耐圧容器の周囲に形成した中空の流体導入部に流体を導入して該導入した流体と前記耐圧容器との間の熱交換を可能とする熱交換釜に対して、前記加水分解処理の終了後に、前記耐圧容器に残存する残存水蒸気の温度より低温の流体を導入する工程と、前記加水分解処理の終了後に前記耐圧容器に残存する残存水蒸気を前記耐圧容器から排出する工程とを有していてもよい。
【００６７】
しかも、熱交換釜１４０（流体導入部１４１）への冷却水導入に際しては、導入する冷却水の温度が徐々に低くなるようにするので、熱交換（冷却）の対象となる耐圧容器１１０を急激な温度変化（温度低下）に晒さないようにできることから、耐圧容器の耐久性確保の観点において好ましい。こうした冷却水温度の調整に当たっては、耐圧容器１１０に導入される水蒸気の熱を熱交換用配管１８８にて利用するので、エネルギー効率の上から、好ましい。
【００６８】
また、熱交換釜１４０（流体導入部１４１）への冷却水導入に加え、次回の前記生ゴミの加水分解処理に際して、熱交換釜１４０（流体導入部１４１）に導入済みの冷却水の排出を行った後、ボイラ１２０の生成した水蒸気を前記熱交換釜に導入するようにすることもできる。こうすれば、次回の加水分解処理では、熱交換釜に導入した水蒸気との熱交換によっても耐圧容器を昇温できるので、次回の加水分解処理の環境維持に対して寄与できる。
【００６９】
以上、本実施形態の（ａ）工程の一態様について図に基づいて説明したが、本発明は上記実施形態になんら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施し得ることは勿論である。例えば、上記の説明では、耐圧容器１１０における処理環境維持に際して、蒸気加熱ヒータによる水蒸気の加熱、コンプレッサ１３５による事前の加圧エアー導入、残存水蒸気を用いた次回処理用の生ゴミの昇温を併用するが、これらを、耐圧容器１１０の内容積や、生ゴミの種類、加水分解処理の際の環境（温度・圧力）に応じて、適宜選択して採用することもできる。さらに、本発明の知見に基づいて、耐圧容器の内容積に応じて当業者が設定した条件も、本発明の範囲に包含される。
【００７０】
生ゴミの加水分解処理により液体と固形分とからなる加水分解物が得られる場合は、加水分解物から液体を固液分離することなく、そのまま（ｃ）工程の生物処理に供してもよいが、余剰汚泥の発生量を少なくする観点から、加水分解物から液体を分離し、得られた液体を（ｃ）工程に供することが好ましい。この場合、本実施形態は、（ａ）工程で得られた加水分解物から液体を分離し、得られた液体を（ｃ）工程に供給する工程（（ｂ）工程）をさらに含むこととなる。
【００７１】
次いで、（ｂ）工程について説明する。
加水分解物から液体を分離するための固液分離の手段としては、例えばフィルタープレス、凝集沈殿、メッシュ（例えば０．９ｍｍの網目）、スクリュープレス、スリット（例えば０．１５ｍｍ幅のスリット）等の公知の手段が挙げられる。
【００７２】
固液分離により加水分解物から分離された固形分は、そのまま焼却処分してもよく、あるいは、例えば、乾燥及びペレット化を経て、固形燃料とすることができる。
【００７３】
本願において、加水分解処理後の固液分離とは、加水分解物から、生物処理に適した液体を分離することをいう。固液分離することなく加水分解物がそのまま生物処理に供されると、固形分の一部が生物処理されることなくＳＳ（浮遊物質）分として蓄積され、余剰汚泥の発生率が高くなるおそれがある。固液分離により生物処理に適した液体を分離して、当該液体のみを生物処理に供することにより、生ゴミの処理効率を高めることができる。
【００７４】
加水分解物又は固液分離後の液体をオゾン処理してもよい。このオゾン処理により、液体中の油分が分解される。その結果、液体の生物処理における汚泥への負荷を下げることができ、より安定して生物処理を行うことができる。更に、オゾン処理により液体の脱色を行うことができる。オゾン処理の方法としては、公知の処理方法が挙げられる。
【００７５】
加水分解物、加水分解物を固液分離して得られた液体、又は必要に応じてさらにオゾン処理された液体が（ｃ）工程に供される。この場合において、例えば流量調整槽（バッファー槽）を設けて、この槽にて、加水分解処理後に耐圧容器から脱気タンクへ排出された水蒸気と上記液体とを混合した後、（ｃ）工程に供してもよい。
【００７６】
以下、本発明における（ｃ）工程について説明する。
（ｃ）工程における処理対象である加水分解物は、（ａ）工程で得られたものでもよく、（ｂ）工程で得られたものでもよい。
【００７７】
本工程における好気的な生物処理とは、例えば好気性細菌による好気的な生物処理である。具体的には、例えば好気性細菌を含む活性汚泥の存在下、空気等で曝気しながら処理対象物を生物処理する方法が挙げられる。
【００７８】
（ｃ）工程により、導入された液体中の成分が処理される。生物処理の際に、液体中の成分の一部が汚泥中の菌叢等により消費されて二酸化炭素などのガスとして系外に放出され、残部が汚泥中に取り込まれる。本実施形態では、液体中の成分を例えば、ＴＯＣ負荷（ｋｇ／日）で３〜６ｋｇ／日のときに、一日に２〜４ｋｇの量の炭素を二酸化炭素として系外に放出することができ、余剰汚泥の発生率を４０％以下に抑えることができる。
【００７９】
更に、生物処理により増加した汚泥の一部を抜き取り、加水分解処理に供することにより、余剰汚泥の発生率を更に下げることができる。
【００８０】
生物処理に用いられる汚泥としては、系外で馴養された後に生物処理に用いてもよく、又は予め馴養されることなく生物処理に用いられ、馴養と生物処理とを同時に行ってもよい。
【００８１】
曝気を行う場合において、処理槽内の液体の溶存酸素量としては、０．５ｍｇ／Ｌ以上であることが好ましく、１ｍｇ／Ｌ以上であることがより好ましい。また、定常的に生分解処理を行うのに必要な溶存酸素量の観点から、上限が８ｍｇ／Ｌ以下であることが好ましく、７ｍｇ／Ｌ以下であることがより好ましく、６ｍｇ／Ｌ以下であることがさらに好ましい。かかる溶存酸素量は、ＤＯメーターＯＭ１２（株式会社堀場製作所製）等を用いて測定することができ、処理槽内へ空気を送るファンの回転数の調整等により容易に制御することができる。溶存酸素量が足りない場合は酸素溶解装置を使用してもよい。
【００８２】
本実施形態に用いられる活性汚泥中の好気性細菌としては、公知の活性汚泥法において通常見られる好気性細菌であれば特に限定されない。
【００８３】
さらに本実施形態においては、処理槽における、生ゴミから分離された液体の分解時の臭気を防止することができる。臭気を防止できる理由として、通常、嫌気性細菌による生分解処理時には硫化水素、アンモニア等の臭気物質が発生するが、本実施形態では、処理槽内が好気性であることが臭気の防止に大きく寄与していると考えられる。
【００８４】
本実施形態は、該生ゴミから分離された液体が含まれる処理槽内の溶存酸素量を制御する方法を採用してもよい。
【００８５】
本実施形態において、生物処理を行う生物処理槽は、生ゴミを加水分解条件下で磨り潰して得られる加水分解物が含まれる槽であって、加水分解物から分離された液体を好気的に生物処理する槽である。具体的には、曝気槽などが処理槽として使用されるが、生物処理槽は、１つまたは複数を使用してもよく、廃液を溜めておく原水槽と組み合わせてもよい。
【００８６】
生物処理後に得られる生物処理液から、例えば、膜処理により液体成分を分離して、膜処理液を得てもよい。本願において、この膜処理液を得る工程を（ｄ）工程と称する。
【００８７】
膜処理液について、その数平均分子量としては、例えば２５０〜２０００の範囲である。また、膜処理液の重量平均分子量としては、例えば２５０〜３０００である。膜処理液の上記平均分子量は、実施例に記載のＧＰＣ法による分子量分布の測定結果から算出することができる。
【００８８】
生物処理液又は膜処理液の分子量分布を測定し、加水分解物のそれと比較することによって、生ゴミの処理の進行程度を評価することができる。分子量分布の比較の結果、加水分解物に比べて、ＡＵＣが例えば１４％にまで減少する。
【００８９】
以下、本実施形態に係る（ｃ）工程及び（ｄ）工程を図面に基づいて説明する。
生ゴミから分離された液体を、図３に示される処理プラントで処理する。以下、各部材の符号は、図３に基づく。具体的には、加水分解工程Ａで得られた加水分解物を、一旦流量調整槽３０１に貯蔵し、次いで生物処理槽３０２に供給する。ここでの生物処理槽３０２は、曝気のための散気管３０３を具備する曝気槽である。なお、図３に示す処理プラントにおいては、生物処理槽３０２は一槽であるが、複数の生物処理槽３０２を設けてもよい。生物処理槽３０２においては、ｐＨ計３０４、ＤＯ計３０５及び／又はＯＲＰ計３０６を設けて、各測定値をモニタリングしてもよい。生物処理槽３０２においては、２５重量％水酸化ナトリウム又は１８重量％硫酸を適宜添加することにより、ｐＨを所定値に調整することができる。
【００９０】
生物処理槽３０２においては、曝気下で攪拌しながら生物処理を行う。生物処理槽３０２には、例えば好気性細菌を含む活性汚泥が導入されている。なお、生物処理槽３０２に水位センサを設けて、生物処理槽３０２における液体の滞留時間を所定の時間に設定することができる。
【００９１】
（ｄ）工程をさらに実施する場合、生物処理槽３０２で処理された生物処理液を、膜処理槽３１１に供給する。膜処理において用いられる膜としては、本発明分野で用いられている公知の膜を特に制限すること無く採用することができ、中空糸膜でもよく、平膜でもよい。本実施形態においては、膜処理槽３１１は、生物処理液をろ過するための中空糸膜（例えば、１ｍ2、東レ株式会社製、商品名：ＳＵＲ１３４）１０枚からなる中空糸膜ユニット３１２を設け、必要に応じて曝気するための散気管３０３を設けてもよい。散気管３０３からの曝気によって、膜処理槽３１１内が溶存酸素量を所定の程度（例えば２ｍｇ／Ｌ以上）に保つことができる。さらに、汚泥返送ライン３０７を設けて、膜処理槽３１１に蓄積する汚泥を生物処理槽３０２に戻してもよい。
【００９２】
中空糸膜ユニット３１２は、膜処理槽３１１において、散気管３０３の直上に、散気管３０３からのエアー曝気を十分うけるように配置されることが好ましい。散気管３０３は膜処理槽３１１の下部に配置され、曝気により、膜処理槽３１１の全体を攪拌することができる。膜処理槽３１１において、曝気は、散気管３０３から供給されるエアーが中空糸膜ユニット３１２を通り、膜処理槽３１１の壁面上を降下する。
【００９３】
膜処理槽３１１内の生物処理液、即ち汚泥と処理対象物との混合液におけるＭＬＳＳとしては、膜処理槽３１１内を数回測定した平均値で１００００ｍｇ／Ｌ以上が好ましく、２００００ｍｇ／Ｌ以上がより好ましい。また、ＭＬＶＳＳの平均値は１００００ｍｇ／Ｌ以上が好ましく、２００００ｍｇ／Ｌ以上がより好ましい。
【００９４】
膜処理槽３１１での膜処理により分離された液体成分（膜処理液）は、例えば、一旦処理水槽３１３に貯蔵してもよい。処理水槽３１３における膜処理液の生物化学的酸素要求量（ＢＯＤ）、化学的酸素要求量（ＣＯＤ）、全窒素量、全リン量及び全有機炭素量（ＴＯＣ）のそれぞれを測定してもよい。膜処理液が、下水等への放流基準を満たすことを確認した後、膜処理液を下水Ｃ等へ放流することができる。あるいは、システムの装置の洗浄液や、水蒸気製造用の水として利用する水再生プロセスＢに供給してもよい。ＢＯＤは、ＪＩＳ Ｋ ０１０２ ２１に記載の測定方法に従って測定し、ＣＯＤはＪＩＳ Ｋ ０１０２ １７に記載の測定方法により測定する。ＴＯＣは、ＪＩＳ Ｋ０１０２ ２２．１に記載の測定方法により測定する。
【００９５】
全窒素量（Ｔ−Ｎ）は、ＪＩＳ Ｋ ０１０２ ４５．２に記載の測定法により測定する。全リン量（Ｔ−Ｐ）は、ＪＩＳ Ｋ ０１０２ ５に記載の前処理を行い、シーケンシャル型高周波プラズマ発行分光装置（ICPS-7500、島津製）を用いてICP発光分光分析法で測定する。
【００９６】
本実施形態においては、（ｄ）工程で得られた膜処理液を、逆浸透（ＲＯ）処理、ヒドロキシアパタイト（ＨＡＰ）処理、凝集沈殿処理、及びオゾン処理からなる群より選択される一種以上の処理により、さらに処理してもよい。ＲＯ処理により、膜処理液中の不純物を高度に除去することができる。ＨＡＰ処理を行うことにより、膜処理液に含まれるリンを回収することができる。さらに、例えばＲＯ処理前の膜処理液中に次亜塩素酸を添加し、膜処理液中に残存する有機物を除去してもよい。
【００９７】
ＨＡＰ処理された液体成分は下水に放流するのに適した水質となっており、そのまま下水に放流することができる。ＲＯ処理により得られる非濃縮液の一部を、例えば、本方法を利用するシステムの装置の洗浄液として再利用した後、流量調整槽３０１に導入してもよい。非濃縮液の残部をボイラにより加熱して水蒸気を製造し、加水分解に利用してもよい。また、加水分解前、加水分解中又は加水分解後の水蒸気から例えば熱交換器を用いて熱を取り出し、前記固液分離後に得られる固形分の乾燥に用いてもよい。加水分解後に排出される水蒸気を、例えば水道水と混合して冷却した後に脱気した後、流量調整槽３０１に導入してもよい。
【実施例】
【００９８】
次に、実施例を挙げて前記実施形態をさらに具体的に説明する。
生ゴミは供給ロット間の組成が大きく異なるのが通常なので、下記の組成の生ゴミを標準生ゴミとして調製し、以下の実験に用いた。
【００９９】
【表１】
【０１００】
実施例１
＜加水分解の条件検討＞
小型の耐圧容器（容積：２Ｌ）を用いて、生ゴミの加水分解に影響する種々の要因を検討した。
被処理物：４００ｇの標準生ゴミ
耐圧容器の設定温度：２００℃の最高温度
加水分解時の耐圧容器の圧力：１．８〜２．０ＭＰａ
攪拌羽根の回転：４２ｒｐｍ
攪拌羽根の先端と耐圧容器の内周面との間隔：０．５〜１ｃｍ
反応時間：５分間、１０分間、２０分間及び３０分間
脱気時間：５分間及び１５分間（脱気終了時の容器内の圧力：０．０２ＭＰａ）
測定項目：生ゴミの液状化率並びに液体のＢＯＤ、ＣＯＤ及び色度
【０１０１】
生ゴミの液状化率は、次の式にて求めた。
液状化率＝（加水分解前の生ゴミの固体有機物重量（ｇ）−加水分解後の生ゴミの固体有機物重量（ｇ））／加水分解前の生ゴミの固体有機物重量（ｇ）×１００（％）
固体有機物重量＝ＳＳ（ｇ）×熱灼減量（％）
ＳＳ：昭和４６環告第５９号付表８に記載の方法で測定。
熱灼減量：６００℃で加熱した時の重量法によって測定。
【０１０２】
加水分解後の液体のＢＯＤ及びＣＯＤは、上記の方法によって測定した。加水分解後の液体の色度は、色度計（日本電色、Water Analyzer 2000）を用いて測定した。
【０１０３】
結果をまとめたものを図４〜図６に示す。
図４は、各反応時間及び脱気時間における標準生ゴミの液状化率を示すグラフである。図４において、ライン１は１５分間の脱気時間のデータを示し、ライン２は５分間の脱気時間のデータを示す。図４から、本実験条件において、標準生ゴミの液状化率は、１０分間を境に低下する傾向があることが分かった。また、１５分間の脱気時間よりも５分間の脱気時間の方が、標準生ゴミの液状化率が高いことが分かった。
【０１０４】
図５は、各反応時間における、標準生ゴミの加水分解物の固液分離後の液体のＣＯＤに対するＢＯＤの比率（ＢＯＤ／ＣＯＤ）を示すグラフであり、縦軸はＢＯＤ／ＣＯＤの値を示す。図６は、各反応時間における、当該液体の色度を示すグラフであり、縦軸は色度の測定値を示す。図５から、当該液体のＢＯＤ／ＣＯＤは、５分間を境に低下する傾向が見られた。さらに図６から、標準生ゴミの加水分解物後の液体の色度は、５分間を境に上昇する傾向が見られた。ここで、液体のＢＯＤ／ＣＯＤの値が高いほど、例えば当該値が０．６以上であると、さらには液体の色度が小さいほど、例えば当該値が１２０００以下であると、その液体は生物処理されやすいとされていることから、５分間を境に、液体は生物処理されにくい傾向があることが分かった。
【０１０５】
さらに表１には、３０分間の反応時間、１５分間の脱気時間で攪拌羽根を作動させて標準生ゴミを加水分解処理した際の、標準生ゴミの組成の変化を示した。表１からは、糖質を含むその他成分、タンパク質、灰分の一部が液状化し、脂質及び食物繊維のほとんどは、加水分解物の固形分側にあること、即ち液状化しないか又はしにくいことが分かった。なお、ここでの加水分解物をろ紙でろ過することにより固液分離を行い、表１に示す分析方法で各成分の分析を行った。
【０１０６】
実施例１の結果について、下記に考察する。
反応時間が５〜１０分間の間では、生ゴミの液状化率が高い値となった。更に、脱気時間を５分間にすることにより、反応時間に起因する液状化率の低下を抑えることができた。
【０１０７】
反応時間を５分間にすることにより、ＢＯＤ／ＣＯＤの値を高くすることができるとともに色度の値を小さくすることができ、生物処理に適した生ゴミの加水分解処理を行うことができた。尚、標準生ごみ１ｋｇ当たりの総発熱量を測定したところ、温度２００℃、反応時間５〜３０分間、脱気時間５分間の加水分解後で２３〜２７ＭＪ／ｋｇであった。さらに、上記加水分解物を固液分離して得られた固形分を乾燥させ、ペレット化した。得られたペレットの熱量は、約２４．５ＭＪ／ｋｇであり、燃料として使用できることが分かった。
【０１０８】
さらに、蒸気排出時の容器内の圧力の低下速度について検討すると、５分間をかけて２ＭＰａから０．０２ＭＰａまで低下させた場合は、１５分間をかけて２ＭＰａから０．０２ＭＰａまで低下させた場合に比べて温度が１００℃になるまでの時間を短縮することができた。そのため、上記５分間の場合は１５分間の場合に比べて液状化率の低下を抑えることができた。
【０１０９】
実施例２
＜加水分解時の羽根による生ゴミの磨り潰し効果の確認＞
小型の耐圧容器（容積：２Ｌ）を用いて、生ゴミの加水分解に対する攪拌羽根の影響を検討した。
被処理物：４００ｇの標準生ゴミ
耐圧容器の設定温度：２００℃の最高温度
加水分解時の耐圧容器の圧力：１．８〜２．０ＭＰａ
攪拌羽根の回転：０ｒｐｍ又は４２ｒｐｍ
攪拌羽根の先端と耐圧容器の内周面との間隔：０．５〜１．０ｃｍ
反応時間：１０、３０分間
脱気時間：１５分間
測定項目：生ゴミの液状化率
【０１１０】
結果をまとめたものを図７に示す。
図７は、各反応時間における攪拌羽根の回転の有無による標準生ゴミの液状化率を示すグラフである。図７において、ライン３は攪拌羽根を回転させた時のデータであり、点４は攪拌羽根を回転させなかった時のデータである。図７から、攪拌羽根の磨り潰し効果、攪拌効果によって、液状化率の上昇と反応時間の短縮を図ることができることが分かった。３０分間の反応時間後の耐圧容器の内容物を目視で観察したところ、攪拌羽根を回転させた場合は、内容物は一様に液体であることが確認できたが、攪拌羽根を回転させなかった場合は、肉眼で確認できる程度の大きさの固形物が浮遊していることが確認できた。
【０１１１】
また、上記加水分解において使用される水蒸気量に相当する水を標準生ゴミに加えて、加熱することなく攪拌のみを行った場合の標準生ゴミの液状化率は４０％であった。この結果と、図７の結果とより、攪拌のみでは液状化率は４０％であるが、加熱のみによって７０％にまで高めることができ、羽根による磨り潰しを加えることにより８０％にまで高めることができた。
【０１１２】
実施例３
＜二酸化炭素の発生量の測定＞
本実施形態の方法によって得られた標準生ゴミの加水分解物を、固液分離した。次いで得られた液体を、５槽からなる生物処理槽及び１槽の膜処理槽によって処理した。両槽において曝気を行い、生物処理槽の１槽あたりの曝気量を０．７８ｍ3／ｍｉｎ、膜処理槽の曝気量を０．４２ｍ3／ｍｉｎとした。曝気される気体（空気）及び両槽の上部から放出される気体について、二酸化炭素用の検知管（気体検知管二酸化炭素用No2LL、ガステック製）を用いてその濃度を測定した。実験は２回実施し、それぞれについての二酸化炭素の濃度を測定した。結果を以下に示す。
【０１１３】
・１回目
曝気される気体：５００ｐｐｍ
第一槽の生物処理槽上部：５０００ｐｐｍ
膜処理槽上部：測定せず
・２回目
曝気される気体：５００ｐｐｍ
生物処理槽上部：４５００ｐｐｍ
膜処理槽上部：１５００ｐｐｍ
【０１１４】
上記の結果から、本実施形態における生物処理槽内では、好気的条件下で、処理対象物から有機物が二酸化炭素として効果的に除去されていることが分かった。具体的には、生物処理槽に供給される一日の曝気量と、生物処理槽から排出される気体の量を同等と仮定すると、１回目の実験での一日あたりの二酸化炭素発生量は１１．４５ｋｇ、即ち炭素量に換算して３．１２ｋｇであり、２回目の実験での二酸化炭素発生量は１０．０１ｋｇ、即ち炭素量に換算して２．７３ｋｇであった。このことから、本実施形態の加水分解方法によって得られた加水分解物は、好気的に生物処理されやすいことが分かった。
【０１１５】
実施例４
＜余剰汚泥発生率の算出＞
上記の実施例３において、１回目の実験及び２回目の実験で発生した余剰汚泥の発生率を、下記の式で測定した。
余剰汚泥発生率＝（乾燥ケーキ搬出量）／〔（流入ＢＯＤ量−流出ＢＯＤ量）＋（流入ＳＳ量−流出ＳＳ量）±生物処理槽内ＭＬＳＳ発生量〕
【０１１６】
その結果、１回目の余剰汚泥発生率は３８％であり、２回目のそれは２８％であった。従来の下水等の生物処理における余剰汚泥発生率は５０％前後であるのに対して、本実施形態の方法では、それを４０％以下に抑えることができた。
【０１１７】
実施例５
＜生物処理前後のサンプルの成分比較＞
上記の実施例３において生じた、加水分解物を固液分離して得られた生物処理前の液体、及び膜処理槽を経て得られた生物処理後の膜処理液について、糖類の測定、有機体炭素及び無機体炭素の測定、炭素及び窒素の元素分析、並びに分子量分布の測定を行った。以下の成分比較において、生物処理後の液体は、生物処理前の液体が生物処理されて膜処理槽から排出されるタイミングで採取した。
【０１１８】
・糖類の測定
多糖類を測定するために、次のようにして測定用試料を調製した。
標準生ゴミの生物処理前由来の液体、及び生物処理由来の液体をそれぞれ１００μＬ分取し、溶媒を留去した。得られた残渣に２ｍｏｌ／Ｌのトリフルオロ酢酸を加えて減圧封管し、約１００℃で２時間加熱して加水分解を行った。
【０１１９】
加熱終了後、管を室温にまで戻した後、酸を留去して水で５ｍＬにフィルアップし、０．４５μｍのメンブランフィルターでろ過を行い、得られた溶液を測定用試料とした。
【０１２０】
単糖類、二糖類を測定するために、次のようにして測定用試料を調製した。
上記と同様に、それぞれの液体を２ｍＬずつ分取し、水で２０ｍＬにフィルアップした。次いで０．４５μｍのメンブランフィルターでろ過を行い、得られた溶液を測定用試料とした。
【０１２１】
次のような測定条件で、分析を行った。
使用装置：日本ダイオネクス製、イオンクロマトグラフ ＩＣＳ−３０００
検出器：電気化学検出器
カラム：日本ダイオネクス製、CarboPacPA1（４ｍｍφ×２５０ｍｍ）
カラム温度：２５℃付近の一定温度
移動相Ａ：水
移動相Ｂ：１０ｍｍｏｌ／Ｌの水酸化ナトリウム水溶液
移動相Ｃ：２００ｍｍｏｌ／Ｌの水酸化ナトリウム水溶液
グラジエント条件：表２のとおり
【０１２２】
【表２】
【０１２３】
分析時間：３０分間
注入間隔：５５分間
流量：１ｍＬ／ｍｉｎ
注入量：２５μＬ
標準試料：グルコース、マンノース、ガラクトース及びスクロース
【０１２４】
分析結果を以下に示す。
【０１２５】
【表３】
【０１２６】
上記の結果から、生物処理後の試料には、単糖類、二糖類及び多糖類の全てがほとんど含有されていないことが分かった。このことから、生物処理により、加水分解物中の糖類をほとんど除去できることが分かった。
【０１２７】
・有機体炭素及び無機体炭素の測定
有機体炭素及び無機体炭素の測定は、ＪＩＳ Ｋ０１０２ ２２．１に規定の方法により実施した。結果を下記に示す。表４中の値は、２回の試験結果の平均値を示す。
【０１２８】
【表４】
【０１２９】
上記の結果から、生物処理後の試料の有機体炭素は、処理前の有機体炭素の約９分の１であった。このことから、生物処理により、加水分解物の有機体炭素分の約９０％を除去できることが分かった。
【０１３０】
・炭素及び窒素の元素分析
炭素及び窒素の元素分析の測定装置及び測定条件は次のとおりである。
測定装置：酸素循環燃焼・ＴＣＤ検出方式のＮＣＨ定量装置、スミグラフＮＣＨ−２２Ｆ型（住化分析センター製）
測定条件
反応温度：８５０℃
還元温度：６００℃
供試料量：約５ｍｇを採取し、ミクロ天秤で秤量
分離／検出：ポーラスポリマービーズ充填カラム／ＴＣＤ
標準試料：元素定量標準試料アセトアニリド
【０１３１】
結果を下記に示す。表５中の値は、２回の試験結果の平均値を示す。
【０１３２】
【表５】
【０１３３】
上記の結果から、生物処理後の試料中の炭素量は、処理前のそれの約３０％に減少していた。このことから、生物処理により、炭素を含む成分の約７０％を除去できることが分かった。
【０１３４】
・生物処理前後のサンプルの分子量分布の比較
本実験において、液体の分子量分布の測定は、次のようにして行った。
分子量測定は、ゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）法を採用した。
試料を溶離液で１０倍希釈後、０．４５μｍメンブランフィルターにてろ過したものを測定溶液とした。
【０１３５】
測定装置は次のものを用いた。
システムコントローラー：島津製作所（株）製、SCL-10Avp
ポンプ：島津製作所（株）製、LC-10ADvp
カラムオーブン：島津製作所（株）製、CTO-10Avp
デガッサ：島津製作所（株）製、DGU-12A
オートサンプラー：島津製作所（株）製、SIL-10AF
ＲＩ（示差屈折計）検出器：島津製作所（株）製、RID-10A
データ処理ソフト：東ソー（株）製、GPC-8020 model II
【０１３６】
測定条件は次のとおりとした。
カラム：TSKgel GMPWXL×2＋G2500PWXL×1（φ７．８ｍｍ×３０ｍｍ×３本）
溶離液：２００ｍＭ硝酸ナトリウム水溶液
流量：１．０ｍＬ／ｍｉｎ
カラム温度：４０℃
注入量：２００μＬ
分子量標準：プルラン、グルコース
【０１３７】
結果を表６及び図８に示す。図８は、液体の微分分子量曲線を示すグラフである。ここで、横軸は分子量を示し、縦軸はピークの強度を示す。ライン５は生物処理前の分子量分布のデータを示し、ライン６は生物処理後の分子量分布のデータを示す。表６において、分子量分布を３つの領域に分け、各領域について平均分子量等を測定した。また、減少率（％）は、下式により求めた。表６中の値は、２回の試験結果の平均値を示す。
減少率（％）＝（生物処理後の面積（ｍＶ））／（生物処理前の面積（ｍＶ））×１００
【０１３８】
【表６】
【０１３９】
表６より、生物処理により、上記の多糖類等の量を処理前の約１４％にまで減少させると共に、低分子化することができた。図８からも、生物処理後の試料の分布曲線のピークの位置が低分子側に移動していることが分かった。また、図８の生物処理前の試料の分布曲線から、加水分解処理により、分子量７００００、より詳しくは６４０００を超える画分が実質的に存在しないことが分かった。本実施例では、硝酸ナトリウム水溶液を用いて多糖類、有機酸、アルコール、及びタンパク質の一部の分子量を測定した。
【０１４０】
実施例６
＜生物処理の確認＞
上記の実施例３において、１回目の実験及び２回目の実験で生物処理された生ゴミの水質を確認した。表中の各数値は、処理期間を通しての平均値である。
【０１４１】
表７に、１回目の実験にて１８日間処理された例のデータを示す。本実験において、（ａ）工程における反応温度は平均１８５℃、反応時間は３０分間とした。処理対象物の量は平均で一日あたり１１０．６ｋｇの給食残渣を加水分解処理したものを使用した。
【０１４２】
【表７】
【０１４３】
表８に、２回目の実験にて２８日間処理された例のデータを示す。本実験において、（ａ）工程における反応温度は平均１８５℃、反応時間は３０分間とした。処理対象物の量は平均で一日あたり１１４．６ｋｇの給食残渣を加水分解処理したものを使用した。
【０１４４】
【表８】
【０１４５】
各分析項目における測定方法は次のとおりである。
・ｎＨＥＸ：鉱物油類は、昭和４９年環告第６４号 付表４に記載の方法で測定した。
・ｎＨＥＸ：動植物油脂類は、昭和４９年環告第６４号 付表４に記載の方法で測定した。
・ＳＳは、昭和４６年環告第５９号 付表８に記載の方法で測定した。
・ヨウ素消費量は、昭和３７年厚生省・建設省令 第１号 第２による測定値であり、表中の数値の単位はｍｇ／Ｌである。
・硝酸態窒素は、ＪＩＳ Ｋ ０１０２ ４３．２に記載の方法で測定した。
・亜硝酸態窒素は、ＪＩＳ Ｋ ０１０２ ４３．１に記載の方法で測定した。
・アンモニア態窒素は、ＪＩＳ Ｋ ０１０２ ４２．２に記載の方法で測定した。
【０１４６】
上記の結果から、本実施形態の方法である１回目及び２回目の処理の両者において、得られた膜処理液を下水に放流するのに適した水質にまで処理できることが確認できた。また、一般的な下水処理場では１日当たりＢＯＤ容積負荷で０．４（ｋｇ／ｍ3・日）程度の処理が行われるが、本実施形態ではＢＯＤ容積負荷で１．４４（ｋｇ／ｍ3・日）の処理が可能であり、一般的な処理に比べて処理効率が高いことが分かった。
【産業上の利用可能性】
【０１４７】
本発明の生ゴミの処理方法は、その由来、組成に関わらず、生ゴミの処理に利用することができる。
【符号の説明】
【０１４８】
１ ライン
２ ライン
３ ライン
４ 点
５ ライン
６ ライン
１００ 加水分解処理装置
１１０ 耐圧容器
１１１ 投入口
１１２ 排出口
１１３ 攪拌羽根
１１５ 開口開閉機器
１１５ 開口開閉機器
１１６ モータ
１２０ ボイラ
１３５ コンプレッサ
１３６ バルブ
１４０ 熱交換釜
１４１ 流体導入部
１４２ 冷却水排出管
１４３ 水蒸気排出管
１４４ バルブ
１４５ バルブ
１５０ 冷却装置
１５１ 第１タンク
１５２ 第２タンク
１５３ 混合バルブ
１５４ 冷却配管
１５５ バルブ
１６０ 廃棄物投入ホッパ
１７０ 制御装置
１８０ 水蒸気導入管
１８０ａ 分岐水蒸気導入管
１８０ｂ 分岐水蒸気導入管
１８０ｃ 分岐水蒸気導入管
１８１ 分岐水蒸気導入管
１８２ 噴出孔
１８３ バルブ
１８４ バルブ
１８５ 分岐水蒸気導入管
１８６ バルブ
１８７ 減圧機器ユニット
１８８ 熟交換用配管
１８９ 分流バルブ
１９０ センサ
１９２ センサ
１９３ 水蒸気放出管
１９４ バルブ
１９５ サイレンサ
１９６ 水蒸気還流管
１９７ バルブ
１９８ アキュムレータ
１９９ バルブ
２００ 温度センサ
２０１ 圧力センサ
３０１ 流量調整槽
３０２ 生物処理槽
３０３ 散気管
３０４ ｐＨ計
３０５ ＤＯ計
３０６ ＯＲＰ計
３０７ 汚泥返送ライン
３１１ 膜処理槽
３１２ 中空糸膜ユニット
３１３ 処理水槽
Ａ 加水分解工程
Ｂ 水再生プロセス
Ｃ 下水
Ｐ ポンプ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）：生ゴミを、液体を含む処理対象物に変換する工程であって、前記液体の硝酸ナトリウム可溶性画分がゲル浸透クロマトグラフィー法により測定される分子量分布において分子量７００００を超える画分を実質的に含まない工程、及び
（ｃ）：得られた処理対象物を好気的に生物処理して生物処理液を得る工程、
を含む、生ゴミの処理方法。
【請求項２】
（ａ）工程において、液体の硝酸ナトリウム可溶性画分がゲル浸透クロマトグラフィー法により測定される分子量分布において分子量１４０〜６４０００の画分を含む、請求項１に記載の生ゴミの処理方法。
【請求項３】
（ａ）工程において処理対象物は前記液体と固形分とを有し、
（ｂ）：（ａ）工程で得られた処理対象物から前記液体を分離し、該液体を（ｃ）工程に供給する工程をさらに含む、請求項１又は請求項２に記載の生ゴミの処理方法。
【請求項４】
（ｄ）：（ｃ）工程で得られた生物処理液から膜処理により液体成分を分離し、膜処理液を得る工程をさらに含む、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の生ゴミの処理方法。
【請求項５】
（ａ）工程は加水分解により生ゴミを処理対象物に変換する工程である、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の生ゴミの処理方法
【請求項６】
（ａ）工程における加水分解の反応時間を３〜３０分間とする、請求項５に記載の生ゴミの処理方法。
【請求項７】
（ａ）工程における加水分解処理後の水蒸気の排出時間を１５分間以下とする、請求項５又は請求項６に記載の生ゴミの処理方法。
【請求項１】
（ａ）：生ゴミを、液体を含む処理対象物に変換する工程であって、前記液体の硝酸ナトリウム可溶性画分がゲル浸透クロマトグラフィー法により測定される分子量分布において分子量７００００を超える画分を実質的に含まない工程、及び
（ｃ）：得られた処理対象物を好気的に生物処理して生物処理液を得る工程、
を含む、生ゴミの処理方法。
【請求項２】
（ａ）工程において、液体の硝酸ナトリウム可溶性画分がゲル浸透クロマトグラフィー法により測定される分子量分布において分子量１４０〜６４０００の画分を含む、請求項１に記載の生ゴミの処理方法。
【請求項３】
（ａ）工程において処理対象物は前記液体と固形分とを有し、
（ｂ）：（ａ）工程で得られた処理対象物から前記液体を分離し、該液体を（ｃ）工程に供給する工程をさらに含む、請求項１又は請求項２に記載の生ゴミの処理方法。
【請求項４】
（ｄ）：（ｃ）工程で得られた生物処理液から膜処理により液体成分を分離し、膜処理液を得る工程をさらに含む、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の生ゴミの処理方法。
【請求項５】
（ａ）工程は加水分解により生ゴミを処理対象物に変換する工程である、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の生ゴミの処理方法
【請求項６】
（ａ）工程における加水分解の反応時間を３〜３０分間とする、請求項５に記載の生ゴミの処理方法。
【請求項７】
（ａ）工程における加水分解処理後の水蒸気の排出時間を１５分間以下とする、請求項５又は請求項６に記載の生ゴミの処理方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−６２６１０（Ｐ２０１１−６２６１０Ａ）
【公開日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２１３６５３（Ｐ２００９−２１３６５３）
【出願日】平成２１年９月１５日（２００９．９．１５）
【出願人】（００００００１５８）イビデン株式会社 (856)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月１５日（２００９．９．１５）
【出願人】（００００００１５８）イビデン株式会社 (856)
【Ｆターム（参考）】
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