JPH11300323A - 有機性廃棄物の処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 生ごみや食品廃棄物などの有機性廃棄物を嫌
気性条件下でメタン発酵させてメタンガスを回収する嫌
気性発酵工程を有した処理系において、嫌気性発酵を促
進することができ、処理量を増大できるようにする。 【解決手段】 有機性廃棄物を脱水工程＃５で脱水し、
圧縮破砕工程＃６で、圧縮破砕機で高圧にて細粒子状に
圧縮破砕した後に、嫌気性発酵工程＃７に供給する。こ
れにより、脱水によって破砕処理量を増大でき、圧縮破
砕によって発酵効率および有機成分の回収率を高めるこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、生ごみや食品廃棄
物などの有機性廃棄物の処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より有機性廃棄物の再資源化が図ら
れており、たとえば特開平９−２０１６９９号には、し
尿、浄化槽汚泥、下水汚泥、農集汚泥、家畜ふん尿、生
ごみ、食品廃棄物など、性状や濃度が異なる有機性廃棄
物を同一システムにおいて処理して有用物質を回収し、
資源化する方法が開示されている。

【０００３】この方法は、図４に示したようなものであ
り、し尿、浄化槽汚泥、農集汚泥、下水汚泥、家畜ふん
尿を除渣工程＃３１において除渣し、固液分離工程＃３
２において液状廃棄物３１と脱水汚泥３２とに分離し、
液状廃棄物３１は、生物処理工程＃３３でＢＯＤ分解並
びに必要に応じて脱窒素し、固液分離工程＃３４で浮遊
物を除去し、高度処理工程＃３５でＣＯＤや色素成分や
鉄・マンガンなどの重金属類を除去し、消毒して放流水
または再利用水としている。

【０００４】一方、生ごみや食品廃棄物は、破砕・分別
工程＃３６において破砕し、プラスチック袋やトレーな
どを分別した後に、上記した脱水汚泥３２と混合して、
嫌気性発酵工程＃３７において発酵させ、発生したメタ
ンガス３３を回収して、発電工程＃３８などにより電気
や熱の形態として使用に供するとともに、消化汚泥３４
を脱水工程＃３９で脱水汚泥３５とし、コンポスト化工
程＃４０などに送って肥料や固形燃料や乾燥汚泥として
回収しており、脱水濾液３６は生物処理工程＃３３へ送
って処理している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の方法では、嫌気性発酵工程＃３７が律速工程と
なっていて、処理量の増大が困難であるという問題があ
った。

【０００６】本発明は上記問題を解決するもので、嫌気
性発酵を促進することができ、処理量を増大できる有機
性廃棄物の処理方法を提供することを目的とするもので
ある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
に、本発明の有機性廃棄物の処理方法は、生ごみや食品
廃棄物などの有機性廃棄物を嫌気性条件下でメタン発酵
させてメタンガスを回収する嫌気性発酵工程を有した処
理系において、前記有機性廃棄物を脱水し、微細な破砕
排出孔を形成した圧縮破砕機で高圧にて細粒子状に圧縮
破砕した後に、嫌気性発酵工程に供給するようにしたも
のである。

【０００８】また本発明の有機性廃棄物の処理方法は、
有機性廃棄物を、脱水に先立って、粗破砕機で粗破砕す
るようにしたものである。上記した構成によれば、生ご
みや食品廃棄物などの有機性廃棄物は、脱水されること
で減容され、空隙率が減って見かけ比重が大きくなる。

【０００９】そしてそれにより、一定容量の処理室を有
した圧縮破砕機において、実質投入量が大きくなって処
理量が増大するとともに、圧縮率が大きくなって、細粒
子化並びに細胞膜の破壊率が高まり、従来は排除せざる
をえなかった破砕困難な有機性廃棄物も細粒子化され
る。またその際、生ごみや食品廃棄物に随伴するプラス
チック類や、金属類、石・砂などの発酵不適物は、破砕
排出孔を通過せず残留することで自動的に同時に分別さ
れる。

【００１０】その結果、生物分解性が非常に大きくなっ
て嫌気性発酵工程での発酵効率が高くなり、また従来は
排除されていた有機性廃棄物も嫌気性発酵工程に供給さ
れるため、有機成分の回収率が高くなる。

【００１１】脱水に先立って有機性廃棄物を粗破砕すれ
ば、見かけ比重がさらに大きくなり、圧縮破砕処理量が
さらに増大する。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照しながら説明する。図１において、し尿、浄化槽汚
泥、下水汚泥、農集汚泥、家畜ふん尿などのスラリー状
の有機性廃棄物は、除渣工程＃１において、含まれるし
渣の大きさに応じた適当なスクリーンで除渣する。この
除渣工程＃１は後段の脱水機等の保護のために行うもの
で、必要のない場合は省略可能である。

【００１３】除渣した有機性廃棄物１を固液分離工程＃
２に導き、性状によっては有機高分子凝集剤２を添加し
て固液分離し、脱水汚泥３と分離液４とする。この固液
分離工程＃２は、所望の汚泥含水率に応じて、遠心脱水
機、ベルトプレス型脱水機、フィルタープレス、回転円
盤型脱水機等の脱水機、あるいは濃縮スクリーンや重力
濃縮槽などによって行うもので、必要のない場合は省略
可能である。

【００１４】分離液４（あるいは液状の有機性廃棄物
１’）を生物処理工程＃３へ導入して、ＢＯＤ分解およ
び必要に応じて脱窒素し、生物処理水５は図示を省略し
た後段の処理に導き、発生した余剰汚泥５ａは固液分離
工程＃２へ返送する。

【００１５】一方、生ごみ、食品廃棄物など、プラスチ
ック類などの発酵不適物を含んでいたり、不均質な固形
分を含んでいたりする、その他の有機性廃棄物は、し
尿、浄化槽汚泥などから分離されたし渣６とともに、粗
破砕工程＃４において粗破砕機で粗破砕する。

【００１６】粗破砕機はたとえば図２に示したような一
軸破砕機であり、ホッパ１０１に投入されてプッシャ１
０２または同様の目的で設けられた埋込装置により送り
出された破砕対象物を、固定刃１０３と、ロータ１０４
に取り付けた破砕刃１０５とによって破砕し、ロータ１
０４の下方に配置したスクリーン１０６（径２０〜１０
０ｍｍのパンチングメタルなど）で選別し、排出コンベ
ア１０７で排出するように構成されている。

【００１７】このため、生ごみ、食品廃棄物、プラスチ
ック類などの発酵不適物は、ビニール袋等に入ったまま
投入された場合も、プッシャ１０２（または埋込装置）
と破砕刃１０５との組み合わせによって、効率よく破袋
され、粒径２０〜１００ｍｍ以下に粗破砕される。

【００１８】次に、このようにして粗破砕されたことで
空隙率が減り、見かけ比重が大きくなった粗破砕物７
を、脱水工程＃５において、遠心脱水機、ベルトプレス
型脱水機、フィルタープレス、回転円盤型脱水機等の脱
水機により脱水して、脱水物８と分離液９とする。そし
て、脱水されたことで減容され、さらに空隙率が減って
見かけ比重が大きくなった脱水物８を、圧縮破砕工程＃
６において圧縮破砕機で高圧にて圧縮破砕する。

【００１９】圧縮破砕機はたとえば図３に示したような
ものであり、投入口１１１より投入されフィーダー１１
２によってチャンバー１１３の内部へ送り出された破砕
対象物を、性状によっては万遍なく圧力がかかるように
希釈水で調整したうえで、油圧シリンダー１１４により
瞬間的に負荷する２００〜２５０ｋｇ／ｃｍ² の高圧に
て圧縮し、メッシュ状に形成された微細な破砕排出孔
（図示せず）より押し出すことで細粒子状（破砕対象物
の性状によりペースト状あるいはフレークス状となる）
に破砕して、破砕物排出口１１５を通じて排出し、残留
物は別途に残留物排出口１１６より取り出すように構成
されている。

【００２０】このため、脱水物８は、粒径１〜２ｍｍ以
下の細粒子状物１０となって排出され、破砕不能なし
渣、プラスチック類、金属類、石・砂などの発酵不適物
１１は残留することで自動的に分別される。

【００２１】その際、脱水物８は、上記したように粗破
砕と脱水とによって空隙率が減り、見かけ比重が大きく
なっているため、チャンバー１１３における実質投入量
が大きくなって処理量が増大するとともに、圧縮率が大
きくなって、細粒子化並びに細胞膜の破壊率が高まり、
また従来は排除せざるをえなかった破砕困難な有機性廃
棄物も細粒子化される。また、分別された発酵不適物１
１は通常は含水率１０〜２０％となっていて、有機性廃
棄物の付着量は非常に少なく、搬出等の操作も容易であ
る。

【００２２】次に、このようにして圧縮破砕された細粒
子状物１０を、混合槽において上記した脱水汚泥３と混
合し、分離液９と、必要に応じて生物処理水５などを加
えて濃度調整したうえで、嫌気性発酵工程＃７において
嫌気性発酵させ、発生したメタンガス１２や発酵汚泥１
３は従来と同様にして回収する。

【００２３】その際、嫌気性発酵工程＃７では、細粒子
状物１０が、上記したように細粒子化されるとともに細
胞膜が破壊されているために、生物分解性が非常に大き
く、また生ごみ、食品廃棄物と、し渣６，脱水汚泥３と
が有する互いに異質の成分、たとえば微量元素（Ｆｅ，
Ｎｉ，Ｃｏ等）が混合されることによる効果もあって、
従来より短い日数で効率よく発酵する。また、従来は排
除されていた有機性廃棄物や、発酵不適物１１に付着し
て排除されていた有機性廃棄物も細粒子状物１０の中に
含まれているために、有機成分の回収率は９５％以上に
もなる。

【００２４】このように、粗破砕工程＃４と脱水工程＃
５と圧縮破砕工程＃６とにおいて有機性廃棄物を前処理
するようにしたことにより、嫌気性発酵工程＃７におけ
る発酵を促進することができ、処理量を増大できる。し
かし、生ごみ、食品廃棄物の性状によっては粗破砕工程
＃４を省略することも可能である。

【００２５】嫌気性発酵工程＃７では、発酵槽内のメタ
ン菌の濃度を高めることで発酵をより促進することがで
き、たとえば、発酵汚泥１３の一部を脱水機や槽内外に
配置した濾過膜などにより濃縮し、発酵槽内へ返送（残
留）することによって、従来はＨＲＴ１５日以上として
設計していた発酵槽をＨＲＴ１０日以下の小さなものに
することも可能である。

【００２６】嫌気性発酵工程＃７に投入する有機性廃棄
物は、発酵槽内で流動性を保てる濃度であればよく、発
酵槽内の加温（保温）のためのエネルギー消費量を考慮
すると、ＴＳ濃度１０〜１５％に調整するのが有利な場
合がある。

【００２７】この点において、脱水汚泥３を圧縮破砕工
程＃６へ導入するようにしてもよいし、下水汚泥、農集
汚泥が脱水ケーキとして搬入された場合には、固液分離
工程＃２を経由することなく、圧縮破砕工程＃６あるい
は嫌気性発酵工程＃７へ導入するようにしてもよい。有
機性廃棄物１を固液分離工程＃２でＴＳ濃度３〜７％ま
で濃縮するようにすれば、嫌気性発酵工程＃７での濃度
調整の点で効率的な場合もある。

【００２８】また、脱水汚泥３を液状化、低分子量化す
る可溶化処理を行うことで発酵を促進することもでき、
それにより細粒子状物１０の発酵も促進できる。可溶化
処理としては、約７０〜８０℃で３日間維持する；７０
℃，０．３ＭＰａ程度の高温高圧に維持する；苛性ソー
ダや消石灰等のアルカリを添加して７０℃程度に維持す
る；オゾンガスを吹き込む；１３０〜１７５℃に維持す
るなどの種々の手法が挙げられる。

【００２９】上記においては、し尿等を処理するための
生物処理工程と、生ごみ等を処理するための嫌気性発酵
工程とを並列に配した処理系について説明したが、嫌気
性発酵工程を有したその他の処理系であっても、同様に
して処理量や発酵効率の増大を図ることができる。

【００３０】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、生ごみ
や食品廃棄物などの有機性廃棄物を脱水した後に圧縮破
砕機で圧縮破砕することにより、圧縮破砕機における破
砕処理量を増大できるとともに、発酵槽における発酵効
率および有機成分の回収率を高めることができる。ま
た、圧縮破砕の際に、有機性廃棄物に随伴するプラスチ
ック類、並びに金属類や石・砂などの発酵不適物を自動
的に同時にかつ付着物がほとんどない状態で分別するこ
とができ、これによっても発酵効率および有機成分の回
収率を高めることができる。これらの結果、処理系全体
における処理量の増大や発酵槽のコンパクト化を図るこ
とができ、分別した発酵不適物の処分も容易である。

【００３１】また、脱水に先立って有機性廃棄物を粗破
砕することにより、圧縮破砕機における破砕処理量をさ
らに増大することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態における有機性廃棄物の処
理方法を説明するフローチャートである。

【図２】図１に示した有機性廃棄物の処理方法で使用さ
れる粗破砕機の概略構成を示した説明図である。

【図３】図１に示した有機性廃棄物の処理方法で使用さ
れる圧縮破砕機の概略構成を示した説明図である。

【図４】従来の有機性廃棄物の処理フローを示したフロ
ーチャートである。

【符号の説明】

７ 粗破砕物 ８ 脱水物 10 細粒子状物

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柴田 敏行 大阪府大阪市浪速区敷津東一丁目２番47号 株式会社クボタ内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 生ごみや食品廃棄物などの有機性廃棄物
   を嫌気性条件下でメタン発酵させてメタンガスを回収す
   る嫌気性発酵工程を有した処理系において、前記有機性
   廃棄物は、脱水し、微細な破砕排出孔を形成した圧縮破
   砕機で高圧にて細粒子状に圧縮破砕した後に、嫌気性発
   酵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。
2. 【請求項２】 有機性廃棄物は、脱水に先立って、粗破
   砕機で粗破砕することを特徴とする請求項１記載の有機
   性廃棄物の処理方法。