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技術 有機性廃棄物の分解方法

出願人 栗田工業株式会社
発明者 劉宝鋼藤原昇鈴木信司
出願日 1997年7月30日 (20年5ヶ月経過) 出願番号 1997-204540
公開日 1999年2月23日 (18年10ヶ月経過) 公開番号 1999-047721
状態 特許登録済
技術分野 固体廃棄物の処理 汚泥処理
主要キーワード 水分調整後 通気ファン ミスト分離器 投入負荷 臭気物質濃度 円筒槽 残留灰分 下水脱水汚泥

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図面 (2)

課題

空気通気下、有機性廃棄物固体状態高温好気性菌により分解する方法において、有機物を効率的に分解すると共に、排ガス中の臭気成分濃度を低減する。

解決手段

通気する空気にオゾンガス混合する。オゾン酸化により、有機性廃棄物中の難分解性物質易分解性となり、また、有機性廃棄物中の高分子物質も分解されて低分子化されることにより、効率的に処理される。H2 S,MM,DMS,DMDS等の臭気物質もオゾンにより分解除去される。

概要

背景

焼酎廃液、生ゴミなどの高濃度有機性廃棄物処理方法として、有機性廃棄物におが等の担体混合して水分を調整すると共に空隙率を高めて微生物繁殖を促し、微生物による有機物好気分解で生じる反応熱により60℃前後の高温で処理する高温好気法がある。

なお、特開平7−126092号公報には、有機性廃棄物の1次発酵物に、オゾン濃度0.1〜10ppmのオゾン含有ガス通気した後、2次発酵することで、2次発酵に要する時間を短縮する方法が提案されている。

また、特開平8−183684号公報には、有機性廃棄物を発酵させる前にオゾンを供給し、有機性廃棄物中の難分解性物質易分解性とした後発酵する方法が提案されている。

概要

空気の通気下、有機性廃棄物を固体状態高温好気性菌により分解する方法において、有機物を効率的に分解すると共に、排ガス中の臭気成分濃度を低減する。

通気する空気にオゾンガスを混合する。オゾン酸化により、有機性廃棄物中の難分解性物質は易分解性となり、また、有機性廃棄物中の高分子物質も分解されて低分子化されることにより、効率的に処理される。H2 S,MM,DMS,DMDS等の臭気物質もオゾンにより分解除去される。

目的

1次発酵物にオゾンを通気した後2次発酵を行う特開平7−126092号公報記載の方法では、微生物がVTSを活発に分解する1次発酵工程ではなく、熟成を目的とする2次発酵でオゾンが作用するため、有機物の分解促進効果は得られない。

本発明は上記従来の問題点を解決し、高温好気法による有機性廃棄物の分解に当り、有機物を効率的に分解すると共に、排ガス中の臭気成分濃度を低減する有機性廃棄物の分解方法を提供することを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
3件

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請求項1

空気通気下、有機性廃棄物固体状態高温好気性菌により分解する方法において、該通気する空気にオゾンガス混合することを特徴とする有機性廃棄物の分解方法

請求項2

混合後の通気ガスオゾン濃度が30〜100ppmである請求項1に記載の有機性廃棄物の分解方法。

技術分野

0001

本発明は有機性廃棄物固体状態高温好気性菌により分解する方法係り、特に、有機物を効率的に分解すると共に、排ガス中の臭気成分濃度を低減する有機性廃棄物の分解方法に関する。

背景技術

0002

焼酎廃液、生ゴミなどの高濃度有機性廃棄物の処理方法として、有機性廃棄物におが等の担体混合して水分を調整すると共に空隙率を高めて微生物繁殖を促し、微生物による有機物の好気的分解で生じる反応熱により60℃前後の高温で処理する高温好気法がある。

0003

なお、特開平7−126092号公報には、有機性廃棄物の1次発酵物に、オゾン濃度0.1〜10ppmのオゾン含有ガス通気した後、2次発酵することで、2次発酵に要する時間を短縮する方法が提案されている。

0004

また、特開平8−183684号公報には、有機性廃棄物を発酵させる前にオゾンを供給し、有機性廃棄物中の難分解性物質易分解性とした後発酵する方法が提案されている。

発明が解決しようとする課題

0005

従来の高温好気法は、易分解性物質の分解には有効であるが、難分解性物質、例えば、繊維、脂質、細胞膜等を効率的に分解することはできない。従って、焼酎廃液や生ゴミのように、難分解性物質の含有量の非常に少ない有機性廃棄物では、高いVT分解率を得ることができるが、活性汚泥等の余剰汚泥のように難分解性物質を多く含む有機性廃棄物の場合には、十分な分解効率を得ることはできない。このような難分解性物質を多く含む有機性廃棄物の場合、高温好気槽への投入負荷を低減することによりVTS分解率を高めることはできるが、その場合でも80%程度が限度であり、投入負荷を更に低減すると槽内温度が上昇せず分解効率はむしろ低下する。

0006

また、高温好気法による有機性廃棄物の分解処理排出される排ガス中には、NH3 (アンモニア)の他、H2 S(硫化水素)、MM(メチルメルカプタン)、DMS(硫化メチル)、DMDS(二硫化メチル)等の臭気物質が含まれ、これらの臭気物質の臭気濃度は5000〜10000オーダーにもなるため、排ガスの脱臭処理が容易ではない。

0007

1次発酵物にオゾンを通気した後2次発酵を行う特開平7−126092号公報記載の方法では、微生物がVTSを活発に分解する1次発酵工程ではなく、熟成を目的とする2次発酵でオゾンが作用するため、有機物の分解促進効果は得られない。

0008

また、発酵前に有機性廃棄物にオゾンを供給する特開平8−183684号公報記載の方法では、オゾン供給のための工程数が増える上に、廃オゾンの処理の問題がある。しかも、この方法では、排ガス中の臭気物質の低減効果は得られない。

0009

本発明は上記従来の問題点を解決し、高温好気法による有機性廃棄物の分解に当り、有機物を効率的に分解すると共に、排ガス中の臭気成分濃度を低減する有機性廃棄物の分解方法を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0010

本発明の有機性廃棄物の分解方法は、空気の通気下、有機性廃棄物を固体状態で高温好気性菌により分解する方法において、該通気する空気にオゾンガスを混合することを特徴とする。本発明において、オゾン混合後の通気ガス中のオゾン濃度は30〜100ppmであることが好ましい。

0011

本発明においては、オゾンによる有機物の分解促進効果及び脱臭効果で上記目的を達成する。

0012

即ち、オゾン酸化により、有機性廃棄物中の難分解性物質は易分解性となり、また、有機性廃棄物中の高分子物質も分解されて低分子化されることにより、効率的に処理されるようになる。

0013

また、H2 S,MM,DMS,DMDSなどの臭気物質はオゾンにより、次のような反応で分解され、排ガス中の臭気濃度は大幅に低減される。

0014

0015

なお、高温好気性菌は、主にバチルス属菌であり、上記のオゾン注入濃度において十分に耐オゾン性があるため、オゾン含有空気の通気で活性阻害されることはない。

発明を実施するための最良の形態

0016

以下に図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。

0017

図1は本発明の有機性廃棄物の分解方法の実施の形態を示す系統図であり、1は有機性廃棄物貯槽、2はブロア通気ファン)、3は撹拌機備える高温好気槽、4は排気ファン、5はミスト分離器、6は脱臭塔、7はオゾン濃度計である。

0018

有機性廃棄物貯槽1内の有機性廃棄物は所定の負荷となるように高温好気槽3に投入される。この高温好気槽3内には、ブロワ2により通気が行われている。図1においては、この通気に用いる空気として、有機性廃棄物貯槽1の換気吸引している。

0019

本発明では、このブロワ2にオゾンガスを注入し、オゾン含有空気を高温好気槽3に通気する。

0020

本発明において、この通気ガス中のオゾン濃度は、30〜100ppmとするのが好ましい。このオゾン濃度が30ppm未満ではオゾンによる有機物分解促進効果及び脱臭効果が十分に得られない。オゾン濃度が100ppmを超えると高温好気性菌の活性が低下して有機物の分解率が低下すると共に、排ガス中に残留オゾンが含まれる場合がある。

0021

高温好気槽3では、有機性廃棄物と担体とが混合され、有機性廃棄物中の有機物が高温好気性菌により分解される。また、有機物の分解による反応熱で槽内温度が50〜65℃に上昇するため、この高温条件で有機性廃棄物中の水分が蒸発する。

0022

この高温好気性菌による分解に当り、有機性廃棄物中の難分解性物質はオゾンにより易分解性物質に分解され、また、高分子物質はオゾンにより分解されて低分子化されるため、高温好気性菌による分解効率は著しく高いものとなる。また、有機性廃棄物が高温好気槽3内で処理される間に発生するH2 S,MM,DMS,DMDS等の臭気物質は、高温好気槽3内でオゾンと十分に接触して分解されるため、排ガス中の臭気物質濃度は大幅に低減される。

0023

高温好気槽3の排ガスは、排気ファン4で排気される。この排ガス中には、有機性廃棄物から蒸発した大量の水蒸気が含まれているため、ミスト分離器5でこの水分を分離する。分離水は一部を高温好気槽3に返送して担体の水分調整に利用し、残部は系外へ排出する。

0024

ミスト分離器5で水分が分離された排ガスは、H2 S,MM,DMS,DMDS等の臭気物質濃度は著しく低いが、NH3 を含む。このNH3濃度が高い場合には、脱臭塔6で薬品洗浄してNH3 を除去した後排気する。

0025

本発明において、処理対象となる有機性廃棄物としては、生物性の有機性廃棄物であれば特に限定されるものではなく、下水脱水汚泥し尿脱水汚泥食品汚泥などが含まれる。

0026

このような有機性廃棄物の高温好気槽3への投入負荷は20〜60kg/m3・日とし、BOD負荷は3〜16kg/m3 ・日とするのが好ましい。このBOD負荷が3kg/m3 ・日未満では槽内温度が50〜65℃に上昇せず、また、16kg/m3 ・日を超えるとBOD分解率が低下し、最終的には嫌気状態になる。

0027

なお、高温好気槽3に投入される有機性廃棄物の含水率は、75〜85%であることが好ましい。この含水率が85%より多いと水分調整が困難となり、75%より低くなるようにするには、前段脱水コストが高騰し、好ましくない。

0028

また、担体としては、孔径20〜100μm程度の多孔質で、2.0g/g以上の高い保水性を有し、微生物の生育となる材料が用いられ、具体的には、おが屑、わら、もみがら、古紙等を用いることができる。これらの担体の大きさは2〜5mmであることが好ましい。

0029

高温好気槽中の担体の含水率は水の添加により30〜50%に調整する。

0030

また、担体は、この水分調整後の割合で、有機性廃棄物に対して13〜18%(容量比)の割合で用いるのが好ましい。

0031

添加された担体は殆ど分解することはないが、担体中には有機性廃棄物中の灰分が蓄積されるため、高温好気槽中の残留灰分及び残留有機物が増大しないように、適宜高温好気槽から担体を引き抜き、引き抜き量に見合う量の担体を補給する。

0032

なお、高温好気槽において、有機性廃棄物中の水分を完全に蒸発させるために、高温好気槽には、廃天ぷら油、その他の油カスや、米糠などのカロリー源となる有機物質を添加しても良い。この場合、添加した有機物質も含めて、高温好気槽のBOD負荷が前述の範囲となるようにする。

0033

以下に実験例を挙げて本発明をより具体的に説明する。

0034

実験例1
下水生混合脱水汚泥(含水率:79%,VTS/TS:80%,BOD:260mg/g−DS)を図1に示す方法で処理した。

0035

高温好気槽としては、容量35Lの撹拌機付き円筒槽を用い、槽の側周部を厚さ10cmの発泡ポリスチレン層で保温した。通気はブロアにより槽底部から槽内の担体に向けて、通気量200L/m3 ・分で行った。なお、ブロアの吸気口には、ブロア出口のオゾン濃度が表1に示す濃度となるようにオゾンガスを注入した(ただし、No.1ではオゾンガス注入せず。)。

0036

担体としてはおが屑を用い、含水率は50%に調整し、投入頻度1日1回の脱水汚泥に対して初回のみ15%(容量比)となるように投入した。

0037

脱水汚泥の投入負荷は38kg/m3 ・日とし、また、脱水汚泥には、廃天ぷら油を9重量%添加した。このときの高温好気槽のBOD負荷は8.4kg/m3 ・日であったため、投入後、槽内温度は自動的に50〜65℃に上昇した。

0038

以上の条件で120日間装置を稼動したときのVTS分解率、二酸化炭素転化率及び排ガス中の臭気物質濃度を調べ、結果を表1に示した。

0039

なお、VTS分解率は、下記式で算出した。

0040

0041

また、二酸化炭素の転化率は、投入汚泥中の炭素量に対する80〜90%の割合であり、この値が大きい程、高温好気性菌による有機物の分解効率が高いことを示す。

0042

0043

表1より明らかなように、特に35〜40ppmのオゾン注入により、オゾン不注入の場合に比べてVTS分解率は大幅に向上すると共に、排ガス中の臭気物質濃度は著しく低減される。また、二酸化炭素転化率が高いことから、オゾン注入により高温好気性菌の活性は阻害されず、高い分解効率が得られていることがわかる。

発明の効果

0044

以上詳述した通り、本発明の有機性廃棄物の分解方法によれば、有機性廃棄物を効率的に分解してその容量を大幅に減容化することができる。しかも、排ガス中の臭気物質濃度を大幅に低減することができるため、排ガスの脱臭処理は容易に行えるようになる。

図面の簡単な説明

0045

図1本発明の有機性廃棄物の分解方法の実施の形態を示す系統図である。

--

0046

1有機性廃棄物貯槽
2ブロア
3高温好気槽
4排気ファン
5ミスト分離器
6 脱臭塔

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