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JP2003260435A - 含窒素有機性廃棄物の処理装置及び含窒素有機性廃棄物の処理方法 - Google Patents

含窒素有機性廃棄物の処理装置及び含窒素有機性廃棄物の処理方法

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Publication number
JP2003260435A
JP2003260435A JP2002063829A JP2002063829A JP2003260435A JP 2003260435 A JP2003260435 A JP 2003260435A JP 2002063829 A JP2002063829 A JP 2002063829A JP 2002063829 A JP2002063829 A JP 2002063829A JP 2003260435 A JP2003260435 A JP 2003260435A
Authority
JP
Japan
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methane fermentation
containing organic
nitrogen
organic waste
liquid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2002063829A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroshi Mizutani
洋 水谷
Taku Ike
卓 池
Tomoaki Omura
友章 大村
Yuji Yasuda
雄二 保田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority to JP2002063829A priority Critical patent/JP2003260435A/ja
Publication of JP2003260435A publication Critical patent/JP2003260435A/ja
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    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/10—Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
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    • Y02W30/20—Waste processing or separation

Landscapes

  • Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)
  • Treatment Of Sludge (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)
  • Activated Sludge Processes (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 メタン発酵手段で得られるメタン発酵処理物
中の液体成分を有効に処理・利用し、含窒素有機性廃棄
物を効率的に処理することを可能とする含窒素有機性廃
棄物の処理装置及び含窒素有機性廃棄物の処理方法提供
する。 【解決手段】 含窒素有機性廃棄物をメタン発酵するた
めのメタン発酵手段と、該メタン発酵手段からのメタン
発酵処理物を曝気処理するための曝気処理手段と、該曝
気処理手段からのメタン発酵処理物の一部又は全部を上
記メタン発酵手段に戻すラインを含むこととした。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、含窒素有機性廃棄
物の処理装置及び含窒素有機性廃棄物の処理方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、生ごみ等の有機性廃棄物をメタン
発酵する技術が知られている。ここで、メタン発酵の処
理対象となる被処理物が、タンパク質等の窒素源を多量
に含むこともある。このような場合、メタン発酵に伴っ
て発生したＮＨ3−Ｎ（アンモニア態窒素）がメタン発
酵槽内に蓄積し、ＮＨ3−Ｎ阻害により有機性廃棄物の
処理が困難になることがあった。この対策として、メタ
ン発酵槽の後段に膜分離装置を設置し、ＮＨ3−Ｎの多
い分離液を系外に排出し、固形物をメタン発酵槽に返送
するといったことも行われている。通常分離液は、その
ままでは排出できず、その処理を行う必要がある。しか
し、分離液はＣ／Ｎ比が極端に低く、すなわちＢＯＤ成
分が低いため、ＮＨ3−Ｎを生物学的脱窒素処理方式に
て処理する場合、メタノール等のＣ成分を別途添加しな
ければならない等の不都合もあった。また、上記メタン
発酵槽は、被処理物の濃度、ｐＨを適度に保つための希
釈水が必要であることがあるが、ＮＨ3−Ｎの多い分離
液は再利用することができなかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記事情に
対して、メタン発酵手段で得られるメタン発酵処理物中
の液体成分を有効に処理・利用し、含窒素有機性廃棄物
を効率的に処理することを可能とする含窒素有機性廃棄
物の処理装置及び含窒素有機性廃棄物の処理方法を提供
することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る含窒素有機性廃棄物の処理装置は、含
窒素有機性廃棄物をメタン発酵するためのメタン発酵手
段と、該メタン発酵手段からのメタン発酵処理物を曝気
処理するための曝気処理手段と、該曝気処理手段からの
メタン発酵処理物の一部又は全部を上記メタン発酵手段
に戻すラインを含む。
【０００５】本発明に係る含窒素有機性廃棄物の処理装
置は、その一実施の形態において、上記メタン発酵手段
からのメタン発酵処理物を膜分離するための膜分離手段
を上記曝気処理手段の前段に備え、該膜分離手段で分離
された膜分離液を曝気処理手段に送るように構成するこ
とが好ましい。ここで、上記膜分離液を上記曝気処理手
段で処理した曝気処理液を投入するための脱窒素手段を
備え、該脱窒素手段を上記メタン発酵手段の前段に設
け、該脱窒素手段に含窒素有機性廃棄物の一部又は全部
を投入するように構成することができる。
【０００６】また、本発明に係る含窒素有機性廃棄物の
処理装置は、上記メタン発酵手段からのメタン発酵処理
物を膜分離するための膜分離手段を上記曝気処理手段の
後段に備え、該曝気処理手段で分離された曝気処理物を
膜分離手段に送るように構成することが好適である。こ
こで、上記膜分離手段で分離された膜分離液を投入する
ための脱窒素手段を備え、該脱窒素手段を上記メタン発
酵手段の前段に設け、該脱窒素手段に含窒素有機性廃棄
物の一部又は全部を投入するように構成したことができ
る。
【０００７】さらに、本発明に係る含窒素有機性廃棄物
の処理装置は、上記メタン発酵手段と上記曝気処理手段
との間に、メタン発酵処理物の一部又は全部を取り出し
て固液分離するための固液分離手段を設け、得られる脱
水汚泥をコンポスト化する構成とすることができる。
【０００８】本発明は、別の側面において、含窒素有機
性廃棄物の処理方法であり、該処理方法は、含窒素有機
性廃棄物をメタン発酵手段でメタン発酵させて、メタン
及びメタン発酵処理物を得る工程と、該メタン発酵処理
物を曝気処理手段で曝気処理するための曝気処理工程
と、曝気処理後のメタン発酵処理物の一部又は全部を上
記メタン発酵手段に戻すことを含む。
【０００９】本発明に係る含窒素有機性廃棄物の処理方
法は、その一実施の形態において、上記メタン発酵手段
からのメタン発酵処理物を膜分離するための膜分離工程
を上記曝気処理工程の前段で実施し、該膜分離工程で分
離された膜分離液を曝気処理工程で曝気処理することが
好ましい。ここで、上記膜分離液を上記曝気処理工程で
処理した曝気処理液を脱窒素手段に投入し、該脱窒素手
段に含窒素有機性廃棄物の一部又は全部を投入して上記
膜分離液を脱窒素した後、含窒素有機性廃棄物との混合
物として上記メタン発酵手段に投入することができる。
【００１０】また、本発明に係る含窒素有機性廃棄物の
処理方法は、その一実施の形態において、上記メタン発
酵手段からのメタン発酵処理物を膜分離するための膜分
離工程を上記曝気処理工程の後段で実施し、該曝気処理
工程で分離された曝気処理物を膜分離工程に送ることが
好ましい。ここで、上記膜分離工程で得られる膜分離液
を脱窒素手段に投入し、該脱窒素手段に含窒素有機性廃
棄物の一部又は全部を投入して上記膜分離液を脱窒素し
た後、含窒素有機性廃棄物との混合物として上記メタン
発酵手段に投入することができる。
【００１１】さらに、本発明に係る含窒素有機性廃棄物
の処理方法では、上記メタン発酵工程と上記曝気処理工
程との間で、メタン発酵処理物の一部又は全部を取り出
して固液分離するための固液分離工程を実施し、得られ
る脱水汚泥をコンポスト化することができる。またさら
に、本発明に係る含窒素有機性廃棄物の処理方法では、
上記脱窒素手段の酸化還元電位を−２５０〜−１５０ｍ
Ｖとなるように曝気処理手段の曝気空気量及び循環液量
を制御することが好適である。
【００１２】ここで、本明細書中で用いられる用語のう
ちのいくつかについて、意義を明らかにする。「含窒素
有機性廃棄物」とは、有機性あるいはアンモニア性の窒
素を含む有機性廃棄物であり、廃液状のもの、固液の混
合物等、種々の形態で存在する。具体的には、廃液の例
として、し尿、し尿と浄化槽汚泥の混合物、下水、農村
集落排水汚泥や食品加工廃液、海産物加工廃液、焼酎廃
液、大豆絞り粕廃液などがあげられ、軟弱な固形分を含
み若しくはスラリー状を呈し、含水量が高く、化学的に
は窒素（Ｎ）分を多く含んでいるのが特徴である。さら
に、生ごみ、家畜糞尿等も本発明では、含窒素有機性廃
棄物の範疇に含む。
【００１３】「曝気処理手段」とは、曝気処理を行なう
ための手段であり、一般的には、「曝気槽」の形態で実
施される。また、実施の形態によって、「硝化槽」の形
態で具体化される。もっとも、他の装置機器であって
も、同等の機能を発揮できるものは、これらに限らず、
本発明の目的に反しない限り採用することができる。
「曝気処理」とは、一般には、水と空気とを接触させ
て、酸素を供給して好気性微生物による汚濁物質の分解
を促したり、溶存しているガスを除去したり、無機物を
酸化する処理である。本発明に係る有機性廃水処理装置
においては、曝気処理とは、有機性廃水に空気を接触さ
せることにより、有機性廃水中のアンモニウムイオン
（ＮＨ4 +）を亜硝酸イオン（ＮＯ2 -）に酸化し、亜硝酸
イオン（ＮＯ2 -）を硝酸イオン（ＮＯ3 -）に酸化するこ
とである。なお、曝気処理に伴って、槽内の撹拌も結果
的に行われることが一般的である。
【００１４】「メタン発酵手段」は、一般的には、「メ
タン発酵槽」として具体化される。後述する発明の実施
の形態でも、メタン発酵槽として具体化されている。も
っとも、他の装置機器であっても、同等の機能を発揮で
きるものは、これらに限らず、本発明の目的に反しない
限り採用することができる。メタン発酵とは、有機性廃
水を分解するメタン菌などの生物を用いて、嫌気的に分
解する処理である。メタン発酵槽では、有機性廃水中に
含まれるＣ成分、Ｈ成分等の一部はメタンガス化され、
系外に排出される。メタン発酵槽では、温度、ｐＨ等
は、有機性廃液等の含窒素有機性廃棄物からメタンを生
成するメタン菌が生息できる環境に設定する。メタン発
酵槽では、メタン菌により、供給された有機性廃棄物が
メタン発酵され、メタン、硫化水素などを含むバイオガ
スや、メタン発酵後の消化液が得られる。得られたバイ
オガスを、燃料等として利用してもよい。ここで、メタ
ン発酵菌の例としては、Ｍｅｔｈａｎｏｂａｃｔｅｒｉ
ｕｍ、Ｍｅｔｈａｎｏｂａｃｉｌｌｕｓ、Ｍｅｔｈａｎ
ｏｃｏｃｃｕｓ、Ｍｅｔｈａｎｏｓａｒｃｉｎａ属など
の絶対嫌気性菌である。
【００１５】「膜分離手段」は、一般的に、「膜分離装
置」として実現される。もっとも、他の装置機器であっ
ても、同等の機能を発揮できるものは、これらに限ら
ず、本発明の目的に反しない限り採用することができ
る。「膜分離装置」は、例えば、精密濾過膜または限外
濾過膜等の膜を用いる分離手段である。
【００１６】「脱窒素手段」は、以下の実施の形態で
は、「脱窒槽」、「脱窒素槽」、「混合脱窒素槽」とし
て具体化されているものに相当する。もっとも、他の装
置機器であっても、同等の機能を発揮できるものは、こ
れらに限らず、本発明の目的に反しない限り採用するこ
とができる。
【００１７】「固液分離手段」は、一般的には、「固液
分離装置」の形態で具体化される。「機械的固液分離装
置」を採用することができる。もっとも、他の装置機器
であっても、同等の機能を発揮できるものは、これらに
限らず、本発明の目的に反しない限り採用することがで
きる。「機械的固液分離装置」は、例えば、処理対象と
なる物質（原水とも称される）を、スクリーンまたは遠
心分離機などの物理的作用によって分離する装置であ
り、係る物質を分離液と汚泥とに分離するための装置で
ある。有機性廃水等の中に含まれる固形物を大きさによ
って濾しとる方法（各種スクリーン、膜、その他）、重
さの違い（すなわち、沈降速度、慣性力など）を利用す
る方法を用いる各種沈殿、サイクロン、遠心分離機があ
る。
【００１８】機械的固液分離装置では、凝集剤を添加す
ることが多い。凝集剤は、液体中の懸濁物や溶解成分を
凝集あるいは凝析させて、沈降可能な大きなフロックを
形成させて、沈殿除去する。凝集剤の例としては、金属
水酸化物のコロイドを形成するアルミニウムや鉄、カル
シウムなどの金属塩などに加え、陽イオン性、陰イオン
性、非イオン性の有機高分子凝集剤もある。
【００１９】なお、「固液分離手段」を採用し、固液分
離を行うと、「脱水汚泥」を生じる。廃棄物処理、下水
処理、各種排水処理などで行われるメタン発酵処理等の
生物処理では、微生物繁殖のために、水溶性栄養源が消
費される結果として、水相が浄化され、その代わり微生
物体が汚泥となって蓄積するため、必ず汚泥の発生が伴
う。これを余剰汚泥という。一方、下水やし尿、浄化槽
汚泥、農村集落汚泥の処理では、最初沈殿地汚泥も発生
する。これを初沈汚泥という。これらの汚泥は再び何ら
かの処理を余儀なくされている。一般的には、上記した
固液分離装置での処理のように、体積を減少させるた
め、凝集剤（高分子系、ポリ硫酸鉄など）を用いて脱水
し、汚泥として高濃度で排出している。これを「脱水汚
泥（高濃度汚泥）」と呼ぶが、高濃度汚泥は含水率が低
い（およそ含水率７５〜９０％）ばかりか、微細な微生
物死骸粒子とともに、生物体の分解生成物である多糖類
やペプチドなどの水溶性高分子が粘結材となって存在す
るため、殆どケーキ状の超高粘度を呈する。
【００２０】以下の実施の形態では、「高度処理手段」
を採用しているものがある。これは、「高度処理装置」
として具体化されることが一般的である。「高度処理装
置」とは、処理対象となる液を機械的または化学的手法
等により高度処理するための装置である。高度処理装置
の例としては、アンモニアストリッピング装置がある。
アンモニアストリッピング装置として、例えば、蒸留塔
を採用することができる。かかる蒸留塔では、複数段に
わたる棚状の段に高温の水蒸気を下部から通し、上部か
ら導入される処理水と接触させる。この接触により、塔
の下部からは廃水を回収し、系外へ放流する。また、上
部からアンモニアを含む蒸気を回収することができる。
その他の高度処理方式の例としては、接触曝気処理方
式、凝集分離処理方式、砂ろ過処理方式、活性炭吸着処
理方式を挙げることができる。これらは、本発明の目的
に反しない限り採用することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下に添付図面に示した実施の形
態を参照しながら、本発明に係る含窒素有機性廃棄物の
処理装置及び含窒素有機性廃棄物の処理方法をさらに詳
細に説明する。
【００２２】図１は、本発明に係る含窒素有機性廃棄物
の処理装置について、その一実施の形態を示す。本含窒
素有機性廃棄物の処理装置は、主要な構成機器として、
メタン発酵槽１０２、膜分離装置１０４、曝気槽１０
６、固液分離装置１０８を含む。以下に、本実施の形態
に係る含窒素有機性廃棄物の処理装置１００を稼動させ
て、本発明に係る含窒素有機性廃棄物の処理方法を実施
する形態について、その機序を各構成機器の作用に沿っ
て説明する。
【００２３】本実施の形態では、含窒素有機性廃棄物と
して生ごみを処理対象としている。生ごみは、タンパク
質等の窒素源に富んでおり、メタン発酵に伴って、ＮＨ
3−Ｎを生じ、アンモニア阻害を起こしやすいという難
点を持っている。ところが、同時に原料となる生ごみ自
体には炭素源も同時に含まれているという組成上の特徴
がある。本実施の形態では、まず、生ごみをライン１１
０からメタン発酵槽１０２内に投入する。メタン発酵槽
１０２では、メタン発酵菌によって化学反応式（１）に
示されるメタン発酵が起こる。 ＣnＨaＯbＮc＋［ｎ−０．２５ａ−０．５ｂ＋１．７５ｃ］Ｈ2Ｏ → ［０．５ｎ＋０．１２５ａ−０．２５ｂ−０．３７５ｃ］ＣＨ4 ＋［０．５ｎ−０．１２５ａ＋０．２５ｂ−０．６２５ｃ］ＣＯ2 ＋ ＣＮＨ4 ＋ ｃＨＣＯ3 - （１）
【００２４】さらに、メタン発酵槽１０２では、脱窒菌
の作用によって化学反応式（２）と化学反応式（３）に
よって表される脱窒素反応が、メタン発酵と同時に起こ
っている。脱窒素反応では、亜硝酸イオン（ＮＯ2 -）と
硝酸イオン（ＮＯ3 -）が窒素ガス（Ｎ2）に化学変化
し、脱窒素される。
【００２５】 ２ＮＯ2 -＋３Ｈ2→Ｎ2＋２ＯＨ-＋２Ｈ2Ｏ （２） ２ＮＯ3 -＋５Ｈ2→Ｎ2＋２ＯＨ-＋４Ｈ2Ｏ （３） なお、脱窒菌（ｄｅｎｉｔｒｉｆｉｅｒ）の例として
は、Ｐｓｕｅｄｏｍｏｎａｓ属、Ｍｉｃｒｏｃｏｃｃｕ
ｓ属、Ｂａｃｉｌｌｕｓ属、Ａｃｈｒｏｍｏｂａｃｔｏ
ｒ属などの微生物が挙げられる。化学反応式（２）、
（３）の左辺に示す水素（Ｈ2）源は、生ごみ中等の有
機物から供給される。
【００２６】メタン発酵槽１０２での処理により、メタ
ンとそれ以外のメタン発酵処理物が得られる。これは、
一般的に消化汚泥と称される。本実施の形態では、この
消化汚泥を膜分離装置１０４に送る。膜分離装置１０４
では、消化汚泥から消化液を除去し、それ以外の部分の
汚泥をメタン発酵槽１０２に返送している。これによっ
て、生存するメタン発酵菌をメタン発酵槽１０２に戻
し、メタン発酵槽１０２内のメタン発酵菌の濃度を維持
し、メタン発酵槽１０２の発酵性能を維持することがで
きる。
【００２７】膜分離装置１０４からの膜分離液は、曝気
槽１０６に送る。曝気槽１０６では、膜分離液に空気を
接触させて、酸素を供給し、好気性微生物による汚濁物
質の分解を促したり、溶存しているガスを除去したり、
無機物を酸化する処理を行なう。酸素供給の方法には、
例えば、水面をタービン翼やロータなどでかき混ぜる機
械攪拌方式と、水中に空気を吹き込むことで気泡からガ
スを溶解させる散気方式がある。曝気操作には、処理を
担う微生物の環境要因として好気状態を保ち、酸素供給
するほかに液体を混合させる役割もある。
【００２８】曝気槽１０６において、膜分離液を曝気す
ることによって、以下の（４）式と（５）式によって表
される化学反応が起こる。 ＮＨ4 +＋３／２Ｏ2→ＮＯ2 -＋２Ｈ+＋Ｈ2Ｏ （４） ＮＯ2 -＋１／２Ｏ2→ＮＯ3 - （５）
【００２９】化学反応式（４）は、アンモニウムイオン
（ＮＨ4 +）が亜硝酸イオン（ＮＯ2 -）へ化学変化するこ
とを表し、化学反応式（５）は、亜硝酸イオン（Ｎ
Ｏ2 -）が硝酸イオン（ＮＯ3 -）へ化学変化することを表
す。
【００３０】本実施の形態では、メタン発酵処理物であ
る消化液を曝気することによって得られる曝気処理液
を、メタン発酵槽１０２に戻す配管ライン１１２を備え
ている。この配管ライン１１２で曝気処理液をメタン発
酵槽１０２に戻すことにより、メタン発酵槽１０２の希
釈液を確保できる。また、この曝気処理液では、ＮＨ3
−Ｎが、亜硝酸イオン（ＮＯ2 -）又は硝酸イオン（ＮＯ
3 -）に変換されており、メタン発酵を阻害することがな
い。また、これらの亜硝酸イオン（ＮＯ2 -）又は硝酸イ
オン（ＮＯ3 -）は、メタン発酵槽１０２で脱窒素される
ので、装置全体をコンパクトにすることができる。か
つ、ＮＨ3−Ｎを処理するためにメタノール等の添加成
分ではなく、原料である生ごみを使用することができ、
コスト的にも優れている。
【００３１】さらに、本実施の形態では、メタン発酵槽
１０２からの消化汚泥の一部を固液分離装置１０８に取
り出し、脱水操作を行っている。得られる脱水汚泥は、
コンポスト化し、燃料等としてリサイクルすることがで
きる。
【００３２】本実施の形態によれば、生ごみのような含
窒素有機性廃棄物をメタン発酵した際に生じるＮＨ3−
Ｎによる発酵阻害の問題が解消すると共に、上記した利
点が得られる。
【００３３】図２は、本発明に係る含窒素有機性廃棄物
の処理装置について、他の実施の形態を示す。本実施の
形態に係る含窒素有機性廃棄物の処理装置２００は、主
要な構成機器として、メタン発酵槽１０２、膜分離装置
１０４、曝気槽１０６、固液分離装置１０８を含む点
で、図１の実施の形態と共通する。これらの機器の基本
的作用は、ほぼ図１に説明したと同様である。
【００３４】この図２の実施の形態では、図１の実施の
形態１００と対比して、メタン発酵槽１０２の前段に混
合脱窒素槽２０２を設けたことを特徴としている。この
混合脱窒素槽２０２に曝気処理液を戻している。これに
よって、予め曝気処理液中の酸成分を脱窒素することが
でき、メタン発酵槽１０２に投入する物質のｐＨを調整
することができ、メタン発酵槽１０２内のｐＨを安定に
保つことができる。ｐＨは、メタン発酵菌の生育に重要
なファクターであり、その効果を期待することができ
る。
【００３５】図３は、本発明に係る含窒素有機性廃棄物
の処理装置について、さらに他の実施の形態を示す。本
含窒素有機性廃棄物の処理装置３００は、主要な構成機
器として、脱窒槽３０２、メタン発酵槽３０４、硝化槽
３０６を含む。この実施の形態では、処理対象となる含
窒素有機性廃棄物として、家畜ふん尿を想定している。
家畜ふん尿は、処理後、液肥として散布したり、脱水固
形物のほうをコンポスト化し、液部分を放流するといっ
たことが行われている。このような、家畜ふん尿の特徴
は、メタン発酵によるアンモニア成分の増大に加え、も
ともとの原料にアンモニア成分が多く含まれているとい
った点を挙げることができる。したがって、炭素成分が
特に相対的に少なく、メタノール等を添加しなければな
らないといった難点があった。また、液肥として散布す
る場合、窒素過多による植物への悪影響といった問題が
あった。この実施の形態では、処理対象が家畜ふん尿で
ある点で図１、図２の実施の形態と相違している。しか
し、メタン発酵槽３０４の作用は、実質的に図１、図２
のメタン発酵槽１０２と同様である。また、消化汚泥
（消化液）は、硝化槽３０６で曝気処理される。硝化槽
３０６の作用は、図１、図２の曝気槽１０６と実質的に
同様である。すなわち、ＮＨ3−Ｎを亜硝酸イオン（Ｎ
Ｏ2 -）又は硝酸イオン（ＮＯ3 -）に変換する。
【００３６】この実施の形態では、硝化槽３０６からの
曝気処理液の一部は、液肥として利用される。この際、
発酵液のＴ−Ｎが減少するために、液肥として優れたも
のを得ることができる。硝化槽３０６からの曝気処理液
（硝化液）の残部は、配管ライン３０８を通して、脱窒
槽３０２に送られる。これによって、亜硝酸イオン（Ｎ
Ｏ2 -）又は硝酸イオン（ＮＯ3 -）が、除去される。すな
わち、予め曝気処理液中の酸成分を、家畜ふん尿中に含
まれる易分解性の有機物を活用して脱窒素することがで
きる。このため、メタン発酵槽３０２に投入する物質の
ｐＨを調整することができ、メタン発酵槽３０２内のｐ
Ｈを安定に保つことができる。ｐＨは、メタン発酵菌の
生育に重要なファクターであり、その効果を期待するこ
とができる。そして、この実施の形態でも、含窒素有機
性廃棄物をメタン発酵した際に生じるＮＨ3−Ｎによる
発酵阻害の問題が解消すると共に、ＮＨ3−Ｎを処理す
るためにメタノール等の添加成分ではなく、原料である
家畜ふん尿を使用することができ、コスト的にも優れて
いる。
【００３７】図４は、本発明に係る含窒素有機性廃棄物
の処理装置について、さらに他の実施の形態を示す。本
含窒素有機性廃棄物の処理装置４００は、主要な構成機
器として、脱窒槽３０２、メタン発酵槽３０４、硝化槽
３０６を含む点で図３の実施の形態３００と同様であ
る。これらの作用は、図３の実施の形態と実質的に同一
である。この実施の形態でも、処理対象となる含窒素有
機性廃棄物として、家畜ふん尿を想定している。この実
施の形態では、固液分離装置４０２を設けている。ここ
で、消化汚泥から固形成分を取り出し、コンポスト化し
ている。さらに、硝化槽３０６を経た硝化液の一部は、
ＮＨ3−Ｎを含まないので放流することができる。その
他本実施の形態についても、図３の実施の形態の基本的
効果を期待することができる。
【００３８】図５は、本発明に係る含窒素有機性廃棄物
の処理装置について、さらに他の実施の形態を示す。本
含窒素有機性廃棄物の処理装置５００は、主要な構成機
器として、脱窒槽３０２、メタン発酵槽３０４、固液分
離装置４０２、硝化槽３０６を含む点で図４の実施の形
態と同様である（ただし、一部を省略している）。これ
らの作用は、図４の実施の形態と実質的に同一である。
この実施の形態でも、処理対象となる含窒素有機性廃棄
物として、家畜ふん尿を想定している。
【００３９】この実施の形態では、ＮＯｘ−Ｎ濃縮装置
５０２を設けている。ここで、硝化液（曝気処理液）中
のＮＯｘ−Ｎを濃縮している。濃縮は、逆浸透膜等によ
り行う。このようにして得られたＮＯｘ−Ｎ濃縮水のみ
を脱窒槽３０２に送る。この結果、脱窒槽３０２のコン
パクト化，効率化を図ることができる。その他本実施の
形態についても、図４の実施の形態の基本的効果を期待
することができる。
【００４０】ＮＯｘ−Ｎの希薄化した希薄水は、高度処
理装置５０４で高度処理した後、放流する。なお、この
高度処理装置５０４のみを図４の実施の形態において、
硝化槽３０６の後段に設けることとしても良い。
【００４１】図６は、本発明に係る含窒素有機性廃棄物
の処理装置について、さらに他の実施の形態を示す。本
含窒素有機性廃棄物の処理装置６００は、主要な構成機
器として、メタン発酵槽６０２、膜分離装置６０４、硝
化槽６０６、凝縮沈殿槽６０８、高度処理装置６１０、
スクリーン６１２、脱窒槽６１４を含む。この実施の形
態では、処理対象となる含窒素有機性廃棄物として、し
尿又はし尿と浄化槽汚泥の混合物を想定している。係る
含窒素有機性廃棄物は、溶解性有機性廃液であり、液成
分の処理、固形成分の処理を従来別個に行なわなければ
ならず、また、アンモニア成分を除去しなければ処理後
の液成分を放流できないといった難点があった。
【００４２】この実施の形態では、このように処理対象
が、図１、図２の実施の形態と相違している。しかし、
メタン発酵槽６０４の作用は、実質的に図１、図２のメ
タン発酵槽１０２と同様である。また、同様にメタン発
酵処理物（消化汚泥）は、硝化槽６０６で曝気処理され
る。硝化槽６０６の作用は、図１、図２の曝気槽１０６
と実質的に同様である。すなわち、ＮＨ3−Ｎを亜硝酸
イオン（ＮＯ2 -）又は硝酸イオン（ＮＯ3 -）に変換す
る。膜分離装置６０４の作用も膜分離装置１０４と同じ
である。膜分離装置１０４で消化汚泥のうち汚泥成分
は、メタン発酵槽６０２に戻される。そして、汚泥のう
ち一部は、さらに固液分離されて、固形分がコンポスト
化されるようにすることもできる。
【００４３】脱窒槽６１４の作用は、前記図３〜５の脱
窒槽３０２と同様であり、予め処理されるべき対象物中
に含まれる易分解性の有機物により、曝気処理液を脱窒
する。これによって、曝気処理液をメタン発酵槽６０２
に戻す際、メタン発酵槽６０２でのｐＨの調整を容易に
する。また、残存有機物がこの脱窒槽６１４での脱窒工
程で、脱窒処理に有効に活用される。すなわち、水と汚
泥の一体処理を行うことが可能となる。
【００４４】本実施の形態では、し尿又はし尿と浄化槽
汚泥の混合物を処理対象としている。そこで、スクリー
ン６１２をメタン発酵槽６０２の前段に設けている。こ
のスクリーン６１２は、夾雑物を除去するための装置で
あり、処理対象中の夾雑物、浮遊物質又はこれらの混合
物を機械的に除去する。
【００４５】本実施の形態で、硝化槽６０６を経た曝気
処理液の一部を凝集分離槽６０８に送っている。ここ
で、曝気処理液に凝集剤（アルミニウム塩、鉄塩等）又
は高分子凝集剤（アニオン系高分子凝集剤、ノニオン系
高分子凝集剤等）を添加し、曝気処理液に含まれる微細
なＳＳ等を沈殿しやすいフロックにするとともに、色度
やＣＯＤの成分である有機物の一部とリン酸等を不溶化
し、固液分離する。液体成分は、さらに後段の高度処理
装置６０８で高度処理した後、放流する。
【００４６】図７は、図６の実施の形態で、膜分離装置
６０４を硝化槽６０６の後段に配置した含窒素有機性廃
棄物の処理装置７００を示している。
【００４７】図８及び図９の実施の形態は、図６又は図
７の実施の形態で各々、処理対象物の一部又は全部を脱
窒槽６１４に投入するようにした含窒素有機性廃棄物の
処理装置８００、９００を示す。これによって、処理対
象物であるし尿又はし尿と浄化槽汚泥の混合物中に含ま
れる易分解性のＢＯＤ成分を脱窒に直接活用することが
できる。それ以外の図８、図９で、図６又は図７中の同
一番号で示した構成要素は、図６又は図７の実施の形態
と実質的に同様の作用・機能を果たす。
【００４８】なお、上記図６〜図８の実施の形態では、
上記脱窒槽６１４の酸化還元電位を−２５０〜−１５０
ｍＶとなるように硝化槽６０６の曝気空気量及び循環液
量を制御することが好適である。槽内を還元雰囲気と
し，脱窒を行うためである。
【００４９】他の実施の形態 本発明に係る含窒素有機性廃棄物の処理装置及び処理方
法は、上記の実施の形態について説明したが、本発明
は、このような実施の形態に限定されるものではなく、
当業者にとって自明な修飾・変更・付加は、全て本発明
の技術的範囲に含まれる。
【００５０】
【発明の効果】上記したところから明らかなように、本
発明によれば、メタン発酵手段で得られるメタン発酵処
理物中の液体成分を有効に処理・利用し、含窒素有機性
廃棄物を効率的に処理することを可能とする含窒素有機
性廃棄物の処理装置及び含窒素有機性廃棄物の処理方法
が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る含窒素有機性廃棄物の処理装置の
一実施の形態を説明する概念図である。
【図２】本発明に係る含窒素有機性廃棄物の処理装置の
他の実施の形態を説明する概念図である。
【図３】本発明に係る含窒素有機性廃棄物の処理装置の
他の実施の形態を説明する概念図である。
【図４】本発明に係る含窒素有機性廃棄物の処理装置の
他の実施の形態を説明する概念図である。
【図５】本発明に係る含窒素有機性廃棄物の処理装置の
他の実施の形態を説明する概念図である。
【図６】本発明に係る含窒素有機性廃棄物の処理装置の
他の実施の形態を説明する概念図である。
【図７】本発明に係る含窒素有機性廃棄物の処理装置の
他の実施の形態を説明する概念図である。
【図８】本発明に係る含窒素有機性廃棄物の処理装置の
他の実施の形態を説明する概念図である。
【図９】本発明に係る含窒素有機性廃棄物の処理装置の
他の実施の形態を説明する概念図である。
【符号の説明】
１００，２００ 含窒素有機性廃棄物の処理装置 １０２ メタン発酵槽 １０４ 膜分離装置 １０６ 曝気槽 １０８ 固液分離装置 ２０２ 混合脱窒素槽 ３００，４００，５００ 含窒素有機性廃棄物の処
理装置 ３０２ 脱窒槽 ３０４ メタン発酵槽 ３０６ 硝化槽 ４０２ 固液分離装置 ５０２ ＮＯx−Ｎ濃縮装置 ５０４ 高度処理装置 ６００，７００，８００，９００ 含窒素有機性廃
棄物の処理装置 ６０２ メタン発酵槽 ６０４ 膜分離装置 ６０６ 硝化槽 ６０８ 凝集分離装置 ６１０ 高度処理装置 ６１２ スクリーン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ０９Ｂ 3/00 Ｃ (72)発明者 大村 友章 神奈川県横浜市金沢区幸浦一丁目８番地１ 三菱重工業株式会社横浜研究所内 (72)発明者 保田 雄二 神奈川県横浜市中区錦町12番地 三菱重工 業株式会社横浜製作所内 Ｆターム(参考） 4D004 AA02 AA03 BA03 BA04 CA12 CA15 CA18 4D028 AB00 AC01 BB07 BD11 BD16 BD17 4D040 BB05 BB24 BB54 BB57 4D059 AA01 AA02 AA03 AA07 AA08 BA12 BE01 BE31 BE38 BE39 BE42 BE54 BE55 BE57 BE58 BE59 CA22 CA23 CC01 CC03 EB05

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 含窒素有機性廃棄物をメタン発酵するた
    めのメタン発酵手段と、該メタン発酵手段からのメタン
    発酵処理物を曝気処理するための曝気処理手段と、該曝
    気処理手段からのメタン発酵処理物の一部又は全部を上
    記メタン発酵手段に戻すラインを含む含窒素有機性廃棄
    物の処理装置。
  2. 【請求項２】 上記メタン発酵手段からのメタン発酵処
    理物を膜分離するための膜分離手段を上記曝気処理手段
    の前段に備え、該膜分離手段で分離された膜分離液を曝
    気処理手段に送るように構成したことを特徴とする請求
    項１の含窒素有機性廃棄物の処理装置。
  3. 【請求項３】 上記膜分離液を上記曝気処理手段で処理
    した曝気処理液を投入するための脱窒素手段を備え、該
    脱窒素手段を上記メタン発酵手段の前段に設け、該脱窒
    素手段に含窒素有機性廃棄物の一部又は全部を投入する
    ように構成したことを特徴とする請求項２の含窒素有機
    性廃棄物の処理装置。
  4. 【請求項４】 上記メタン発酵手段からのメタン発酵処
    理物を膜分離するための膜分離手段を上記曝気処理手段
    の後段に備え、該曝気処理手段からの曝気処理物を膜分
    離手段に送るように構成したことを特徴とする請求項１
    の含窒素有機性廃棄物の処理装置。
  5. 【請求項５】 上記膜分離手段で分離された膜分離液を
    投入するための脱窒素手段を備え、該脱窒素手段を上記
    メタン発酵手段の前段に設け、該脱窒素手段に含窒素有
    機性廃棄物の一部又は全部を投入するように構成したこ
    とを特徴とする請求項４の含窒素有機性廃棄物の処理装
    置。
  6. 【請求項６】 上記メタン発酵手段と上記曝気処理手段
    との間に、メタン発酵処理物の一部又は全部を取り出し
    て固液分離するための固液分離手段を設け、得られる脱
    水汚泥をコンポスト化する構成としたことを特徴とする
    請求項１〜５のいずれかの含窒素有機性廃棄物の処理装
    置。
  7. 【請求項７】 含窒素有機性廃棄物をメタン発酵手段で
    メタン発酵させて、メタン及びメタン発酵処理物を得る
    工程と、該メタン発酵処理物を曝気処理手段で曝気処理
    するための曝気処理工程と、曝気処理後のメタン発酵処
    理物の一部又は全部を上記メタン発酵手段に戻すことを
    含む含窒素有機性廃棄物の処理方法。
  8. 【請求項８】 上記メタン発酵手段からのメタン発酵処
    理物を膜分離するための膜分離工程を上記曝気処理工程
    の前段で実施し、該膜分離工程で分離された膜分離液を
    曝気処理工程で曝気処理することを特徴とする請求項７
    の含窒素有機性廃棄物の処理方法。
  9. 【請求項９】 上記膜分離液を上記曝気処理工程で処理
    した曝気処理液を脱窒素手段に投入し、該脱窒素手段に
    含窒素有機性廃棄物の一部又は全部を投入して上記膜分
    離液を脱窒素した後、含窒素有機性廃棄物との混合物と
    して上記メタン発酵手段に投入することを特徴とする請
    求項８の含窒素有機性廃棄物の処理方法。
  10. 【請求項１０】 上記メタン発酵手段からのメタン発酵
    処理物を膜分離するための膜分離工程を上記曝気処理工
    程の後段で実施し、該曝気処理工程で分離された曝気処
    理物を膜分離工程に送ることを特徴とする請求項７の含
    窒素有機性廃棄物の処理方法。
  11. 【請求項１１】 上記膜分離工程で得られる膜分離液を
    脱窒素手段に投入し、該脱窒素手段に含窒素有機性廃棄
    物の一部又は全部を投入して上記膜分離液を脱窒素した
    後、含窒素有機性廃棄物との混合物として上記メタン発
    酵手段に投入することを特徴とする請求項１０の含窒素
    有機性廃棄物の処理方法。
  12. 【請求項１２】 上記メタン発酵工程と上記曝気処理工
    程との間で、メタン発酵処理物の一部又は全部を取り出
    して固液分離するための固液分離工程を実施し、得られ
    る脱水汚泥をコンポスト化することを特徴とする請求項
    ７〜１２のいずれかの含窒素有機性廃棄物の処理方法。
  13. 【請求項１３】 上記脱窒素手段の酸化還元電位を−２
    ５０〜−１５０ｍＶとなるように曝気処理手段の曝気空
    気量及び循環液量を制御することを特徴とする請求項
    ９、１１又は１２のいずれかの含窒素有機性廃棄物の処
    理方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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