JP2012187534A - 有機物廃液の処理方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】有機物廃液を有用資源として効率良く、かつ低コストで再利用する。具体的には、有機物廃液を利用して、環境に配慮した、無駄のない循環型処理方法を提供する。
【解決手段】本発明の有機物廃液の処理方法は、有機物廃液の処理にケイ酸カルシウムを用いる。また、好ましい形態として、本発明の有機物廃液の処理工程１０は、有機物廃液からメタンを発酵させるメタン発酵工程３、有機物廃液からメタンを発酵させた後の有機物残渣を固液分離する固液分離工程４、および固液分離した後の固形分を乾燥する乾燥工程５を有している。また、より好ましい形態として、ケイ酸カルシウムを水熱合成する水熱合成工程１をさらに有している。
【選択図】図１
【解決手段】本発明の有機物廃液の処理方法は、有機物廃液の処理にケイ酸カルシウムを用いる。また、好ましい形態として、本発明の有機物廃液の処理工程１０は、有機物廃液からメタンを発酵させるメタン発酵工程３、有機物廃液からメタンを発酵させた後の有機物残渣を固液分離する固液分離工程４、および固液分離した後の固形分を乾燥する乾燥工程５を有している。また、より好ましい形態として、ケイ酸カルシウムを水熱合成する水熱合成工程１をさらに有している。
【選択図】図１
Description
本発明は、有機物廃液の処理方法に関するものである。さらに詳しくは、ケイ酸カルシウムを用いた有機物廃液の高効率処理方法および利活用方法に関するものである。
近年、有機物廃液に種々の処理を施すことによって、当該有機物廃液を再利用する動きが高まっている。
例えば、非特許文献１には、窒素およびリンを含有する畜産浄化槽処理水（有機物廃液）に対する、ゼオライト、トバモライト、イソライト、パーライト、珪酸塩白土等の各種資材の吸着能力が示されている。
非特許文献２には、焼酎粕廃液からバイオガスを回収し、エネルギーとして利用するシステムが示されている。
また、家畜等の飼料の価格高騰が影響して、焼酎粕廃液等の有機物廃液を処理し、飼料として再利用する動きが高まっている。例えば、特許文献１〜３には、焼酎粕から飼料を製造する方法が示されている。
特許文献１には、焼酎粕を液体分と固体分とに分離し、該液体分の懸濁物質を１００（ｇ／Ｌ）以下に調整後、該液体分と該固体分とをそれぞれ別々にディスク型乾燥機を用いて乾燥させ、その後、該液体分乾燥物および該固体分乾燥物を混合する、飼料の製造方法が示されている。
特許文献２には、焼酎蒸留残渣液を固液分離し、その分離液を濃縮して水分含有率６５％〜８０％の濃縮液を抽出し、該濃縮液と乾草や穀類等の混合原料とを所定の割合で混合する、ウエットタイプ飼料の製造方法が示されている。
特許文献３には、焼酎粕等の発酵残渣を破砕工程で破砕処理し、次いで間隙による圧力差を利用する固液分離装置（精密濾過膜など）を用いた固液分離工程で固体分と液体分とに分離し、次いで濃縮工程で該液体分を濃縮して水分含有率が７０％以下で固形分含有率が３０％以上の発酵残渣濃縮液を生成し、次いでサイレージ工程で該発酵残渣濃縮液をサイレージ原料に添加して乳酸発酵を行う、飼料の製造方法が示されている。
特許文献４には、焼酎粕を固液分離する固液分離手段と、固液分離した後の焼酎粕の液側を濃縮して焼酎粕濃縮物を製造する濃縮手段と、焼酎粕濃縮物を資源化する資源化手段とを有する焼酎粕の資源化システムが示されている。
鈴木良地、外４名，「畜産浄化槽処理水に対する各種資材の吸着能力調査」，愛知農総試験報，２００６年，３８，ｐ.１８１−１８５
株式会社タクマ，「焼酎粕のエネルギ−回収システム」，第３５回優秀環境装置表彰事業 日本産業機械工業会会長賞受賞，社団法人 日本産業機械工業会，２００９年６月１５日，ｐ.６１−７２
しかしながら、従来の有機物廃液の処理方法は、焼酎粕廃液等の有機物廃液の処理において、部分的に特徴を有してはいるものの、１つの材料（物質）を用いることによる、最初から最後まで一貫性のある処理方法ではない。それゆえ、従来の有機物廃液の処理方法では、有機物廃液を効率良く処理することができないという問題がある。
例えば、非特許文献１に示されている技術では、各種資材の吸着能力が示されているだけであり、それ以外のことについては開示されていない。ここで、非特許文献１では、ケイ酸カルシウムの一種であるトバモライトを使用しているが、非特許文献１に記載されているトバモライトは、気泡剤を加えて発砲させ、約１８０℃で加圧加熱して得られたものである。このトバモライトは、成形体になっているか、または破砕したとしても塊状になっていると考えられる。このようなトバモライトは、吸着には適していたとしても、固液分離に適さないと同時に使用できない。固液分離の目的は懸濁液に混入している微粒子と液とを濾紙などの膜を使って分離することにある。しかし、濾紙上に微粒子によって緻密なケ−クを形成し、短時間で濾紙は目詰まりするため、この濾過ケ−クに空隙を形成させることにより長時間の固液分離を可能にする必要があり、そのためにケイ酸カルシウムのような多孔質粒子を添加する必要がある。例えば、成形体のトバモライトであった場合、固液分離に使用しても固液分離されない。また、塊状のトバモライトであった場合、粒子が大きいために懸濁液中の微粒子は捕捉されず、粒子間を通過するため固液分離に使用できない。さらに、トバモライトの水熱合成は、オ−トクレ−ブを用い、１８０℃程度の高温高圧下で行われる。このようにして得られたトバモライトは、コスト高になると考えられる。
また、非特許文献２に示されているシステムでは、焼酎粕廃液からバイオガスを回収する処理が示されているだけであり、それ以外のことについては開示されていない。ここで、非特許文献２では、焼酎粕にアルカリ（水酸化ナトリウム）を添加してｐＨ調整を行い、アルカリ水素メタンを発酵させている。これに対して、本発明は、ケイ酸カルシウム（アルカリ性）を用いたシステムであるため、ｐＨ調整のためにアルカリ（水酸化ナトリウム）を添加しなくてもｐＨ調整が可能である。また、非特許文献２では、メタン発酵後の焼酎粕残渣の固液分離は、そのまま遠心分離機で固液分離するシステムになっている。しかし、メタン発酵後の焼酎粕残渣の固形分粒子は微粒子であるため、固液分離するのは困難である（特開２００６−２８２４４６を参照）。これに対して、本発明は、ケイ酸カルシウムを添加しているため、上記の非特許文献１に関して説明したように、固液分離を容易にすることが可能である。
また、特許文献１〜３に示されている飼料の製造方法では、焼酎粕廃液から飼料を製造する方法が示されているだけであり、それ以外のことについては開示されていない。ここで、特許文献１に示されている飼料の製造方法では、ディスク型乾燥機を用いて乾燥する際のコストを低減することができないという問題がある。また、特許文献２に示されているウエットタイプ飼料の製造方法では、分離液を濃縮する際のコストを低減することができないという問題がある。さらに、特許文献２に示されているウエットタイプ飼料の製造方法では、ウエットタイプ飼料が腐敗しやすいため、保存するのが容易ではないという問題がある。また、特許文献３に示されている飼料の製造方法では、間隙による圧力差を利用する固液分離装置（精密濾過膜など）を使用しているため、固液分離に長時間を費やし、かつコストが高くなるという問題がある。具体的には、発酵残渣を破砕するとさらに固液分離が困難になり、破砕にホモジナイザ−を使用すると大量処理ができないと同時に、コスト高となる。
また、特許文献４に示されている焼酎粕の資源化システムでは、焼酎粕から飼料等の資源を製造すること、焼酎粕濃縮物のうちの少なくとも一部を焼却する燃焼手段で得られた燃焼熱を利用して蒸気を回収すること等が示されているだけであり、それ以外のことについては開示されていない。
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、有機物廃液（焼酎粕廃液等）を有用資源として効率良く、かつ低コストで再利用することにある。具体的には、有機物廃液（焼酎粕廃液等）を利用して、環境に配慮した、無駄のない循環型処理方法を提供することにある。
本発明によれば、ケイ酸カルシウムの水熱合成技術を利用し、有機物廃液の処理から利用までのゼロエミッションを達成することが可能である。具体的には、ケイ酸カルシウムはこれまでにない大気圧付近の低温下で水熱合成した粒子を使用する。このケイ酸カルシウムは、リンや炭酸ガスの吸着、メタン発酵残渣の固液分離、さらに飼料や肥料として優れた機能を発揮する。本発明は、焼酎粕廃液等の有機物廃液の処理から利用まで、ケイ酸カルシウムを用いた１つの流れとして一貫性のある処理方法を提供するものである。
本発明者らは、上記課題に鑑み、有機物廃液（焼酎粕廃液等）を利用する方法を鋭意検討した。その結果、有機物廃液の処理にケイ酸カルシウムを用いることによって、当該有機物廃液を効率良く、かつ低コストで有効利用し得るということを独自に見出し、本発明を完成させるに至った。
具体的には、本発明によれば、ケイ酸カルシウムは焼酎粕廃液等の有機物廃液中のリンと反応してリン酸カルシウムを生成し、リン酸カルシウムとして吸着固定化する。リン酸カルシウムを吸着固定化したケイ酸カルシウムは、ケイ酸カルシウムの形態を保持したまま非晶質のシリカ多孔質体とリン酸カルシウムとの複合体となる。また、焼酎粕廃液等は酸性であるため、アルカリ性のケイ酸カルシウムによってｐＨを調整することができる。また、有機物廃液の処理にケイ酸カルシウムを用いることによって、メタン発酵を効率化することができる。このメタン発酵過程において炭酸ガスを発生するが、ケイ酸カルシウムが炭酸ガスと反応して炭酸カルシウムを生成し、炭酸カルシウムとして吸着固定化する。炭酸カルシウムを吸着固定化したケイ酸カルシウムは、ケイ酸カルシウムの形態を保持したまま非晶質のシリカ多孔質体と炭酸カルシウムとの複合体となる。また、焼酎粕廃液等は微粒子を含んでおり、この微粒子がメタン発酵によってさらに微細化するため、この液は固液分離しにくいが、シリカ多孔質体が濾過助剤として働くことによって、固液分離を容易に行うことができるようになる。また、シリカ多孔質体を含んでいるものは、非常に乾燥させやすくなる。また、リン酸カルシウムは骨の成分になるため、飼料に用いることが有効である。また、炭酸カルシウムはカルシウム源になるため、飼料に用いることが有効である。また、シリカ多孔質体は動物の体内でガスを吸着するため、飼料に用いることが有効である。さらに、シリカ多孔質体を飼料に用いる場合、動物の排泄物としてシリカがそのまま体外へ出てくるため、シリカを含む排泄物を肥料に用いることが有効である。シリカは稲や麦などに吸収され、自然界へかえっていく。また、シリカ多孔質体そのものを肥料に用いることも有効である。
すなわち、本発明の有機物廃液の処理方法は、上記の課題を解決するために、有機物廃液の処理にケイ酸カルシウムを用いることを特徴としている。
上記の構成によれば、有機物廃液を用いたメタン発酵過程（工程）で発生する炭酸ガスとケイ酸カルシウムとの反応によってメタンを効率良く得ることができる。
また、上記の構成によれば、炭酸ガスをケイ酸カルシウムで吸着固定化することができる。さらに、有機物廃液とケイ酸カルシウムとの反応によって炭酸カルシウムを効率良く得ることができる。
また、上記の構成によれば、当該有機物廃液がリンを含有している場合に、リンをケイ酸カルシウムでリン酸カルシウムとして吸着固定化することによって、有機物廃液中からリンを除去することができる。さらに、当該有機物廃液とケイ酸カルシウムとの反応によってリン酸カルシウムを効率良く得ることができる。
また、上記の構成によれば、有機物廃液とケイ酸カルシウムとの反応によってシリカ多孔質体を得ることができる。用いられるケイ酸カルシウムに応じて当該シリカ多孔質体の大きさ及び形態を制御することができるので、当該シリカ多孔質体を飼料、肥料等の原料として用いる際に、好ましい大きさ及び形態を容易に構成し得る。
なお、メタン発酵後に濾過によって固液分離を行い、固形分は乾燥させて飼料、肥料等の種々の用途に利用することができる。一方、リンを基準値以上に含有した液体分がある場合、ケイ酸カルシウムと接触させて、リン酸カルシウムとして固定化することによってリンを基準値以下まで低下させることができる。
以上のように、本発明によれば、環境に配慮した、無駄のない循環型処理方法を提供することができる。
また、本発明の有機物廃液の処理方法は、上記有機物廃液からメタンを発酵させるメタン発酵工程、該有機物廃液から該メタンを発酵させた後の有機物残渣を固液分離する固液分離工程、および固液分離した後の固形分を乾燥する乾燥工程を有し、上記メタン発酵工程にて上記有機物廃液から生じる炭酸ガスを減少させ、上記メタン発酵工程および上記固液分離工程にてケイ酸カルシウムを用いることが好ましい。
これにより、本発明の有機物廃液の処理方法は、リンの吸着固定化、メタン発酵工程による炭酸ガスの吸着固定化、固液分離工程によるメタン発酵後の固液分離の優位性、乾燥工程による乾燥の優位性、飼料や肥料としての優位性などを備えた処理方法となる。
また、本発明の有機物廃液の処理方法は、上記ケイ酸カルシウムを水熱合成する水熱合成工程をさらに有していることが好ましい。
これにより、本発明の有機物廃液の処理方法は、上記ケイ酸カルシウムが濾過助剤として機能し、有機物廃液の固液分離をしやすくなる。
また、本発明の有機物廃液の処理方法は、上記有機物廃液が焼酎粕廃液であることが好ましい。また、本発明の有機物廃液の処理方法は、上記有機物廃液のｐＨを調整することが好ましい。
これにより、本発明の有機物廃液の処理方法は、該有機物廃液と上記ケイ酸カルシウムとが反応することによって得られた固形分を飼料または肥料に用いやすくなる。
また、本発明の有機物廃液の処理方法は、有機物廃液中のリンを減少させることができるため、当該有機物廃液がリンを含有していても何の支障もなく、当該有機物廃液から得られたものを飼料や肥料として用いる場合には家畜や作物のリン補給源として好都合である。
すなわち、本発明の有機物廃液の処理方法は、リンを含有する有機物廃液の処理にも適用することができる。
本発明の有機物廃液の処理方法は、以上のように、有機物廃液の処理にケイ酸カルシウムを用いる。
それゆえ、本発明の有機物廃液の処理方法は、当該有機物廃液を有用資源として効率良く、かつ低コストで再利用することができるという効果を奏する。具体的には、本発明の有機物廃液の処理方法は、有機物廃液の処理にケイ酸カルシウムを用いることによるリンの吸着固定化、メタン発酵過程での炭酸ガスの吸着固定化、メタン発酵後の固液分離の優位性、乾燥の優位性、飼料や肥料としての優位性などを備えた処理方法である。
本発明の一実施形態について、以下に詳しく説明するが、本発明の範囲はこれらの説明に拘束されることはなく、以下の例示以外についても、本発明の趣旨を損なわない範囲で適宜変更して実施し得るものである。具体的には、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
（Ｉ）本実施形態における有機物廃液の処理方法
本実施形態における有機物廃液の処理方法は、有機物廃液の処理にケイ酸カルシウムを用いる。また、図１に示すように、本実施形態における有機物廃液の処理工程１０は、例えば、（１）ケイ酸カルシウムを水熱合成する水熱合成工程１、（３）有機物廃液からメタンを発酵させるメタン発酵工程３、（４）有機物廃液からメタンを発酵させた後の有機物残渣を固液分離する固液分離工程４、（５）固液分離した後の固形分を乾燥する乾燥工程５、を含んでいる。また、本実施形態における有機物廃液の処理工程１０は、当該有機物廃液がリンを含有している場合には、（２）リン除去工程２、及び（８）リン除去工程８をさらに含んでいる。また、本実施形態における有機物廃液の処理工程１０は、メタン発酵工程３および固液分離工程４、さらにリン除去工程２及び８にてケイ酸カルシウムを用いることが好ましい。
本実施形態における有機物廃液の処理方法は、有機物廃液の処理にケイ酸カルシウムを用いる。また、図１に示すように、本実施形態における有機物廃液の処理工程１０は、例えば、（１）ケイ酸カルシウムを水熱合成する水熱合成工程１、（３）有機物廃液からメタンを発酵させるメタン発酵工程３、（４）有機物廃液からメタンを発酵させた後の有機物残渣を固液分離する固液分離工程４、（５）固液分離した後の固形分を乾燥する乾燥工程５、を含んでいる。また、本実施形態における有機物廃液の処理工程１０は、当該有機物廃液がリンを含有している場合には、（２）リン除去工程２、及び（８）リン除去工程８をさらに含んでいる。また、本実施形態における有機物廃液の処理工程１０は、メタン発酵工程３および固液分離工程４、さらにリン除去工程２及び８にてケイ酸カルシウムを用いることが好ましい。
＜有機物廃液の処理にケイ酸カルシウムを用いる手法＞
本実施形態における有機物廃液の処理方法において、「有機物廃液の処理にケイ酸カルシウムを用いる」とは、例えば、有機物廃液、有機物残渣、該有機物残渣を固液分離した後の固形分等に、ケイ酸カルシウムを混合（投入）する操作を行うことによって、有機物廃液、有機物残渣、上記固形分等と、ケイ酸カルシウムとを接触させることをいう。
本実施形態における有機物廃液の処理方法において、「有機物廃液の処理にケイ酸カルシウムを用いる」とは、例えば、有機物廃液、有機物残渣、該有機物残渣を固液分離した後の固形分等に、ケイ酸カルシウムを混合（投入）する操作を行うことによって、有機物廃液、有機物残渣、上記固形分等と、ケイ酸カルシウムとを接触させることをいう。
有機物廃液、有機物残渣、上記固形分等に、ケイ酸カルシウムを混合（投入）する操作は、好ましくは１０℃以上９０℃以下の温度にて行う。炭酸ガスの水への溶解度は温度が低いほど大きく、炭酸カルシウムを生成しやすくなる。一方、高温になると生成する炭酸カルシウム粒子が小さくなる。また、有機物廃液、有機物残渣、上記固形分等に、ケイ酸カルシウムを混合（投入）する操作は、好ましくは０．５時間以上１０時間以下で行う。さらに、有機物廃液、有機物残渣、上記固形分等に、ケイ酸カルシウムを混合（投入）する操作において、混合容器内を攪拌することが好ましい。
有機物廃液（焼酎粕廃液）を有用資源として活用するため、どの時点でケイ酸カルシウムを用いることが好ましいかについて、以下に説明する。なお、以下の説明では、焼酎粕廃液を例に挙げて説明する。
焼酎（アルコール）回収後の焼酎粕廃液は、４０℃〜９０℃で排出されると考えられる（非特許文献２を参照）。この焼酎粕廃液がリンを含有していた場合、リンとケイ酸カルシウムとの反応性は高温であるほど高いことから、回収直後の焼酎粕廃液にケイ酸カルシウムを添加することにより、リン酸カルシウムとして効率的に焼酎粕廃液からリンを除去することができる。次のメタン発酵の段階では、ある程度焼酎粕廃液の温度も下がっており、メタン発酵工程でメタンガスと同時に発生する炭酸ガスをケイ酸カルシウムによって炭酸カルシウムとして固定化する。メタン発酵終了後の焼酎粕廃液は、ケイ酸カルシウムが濾過助剤としての機能を発揮するため、従来よりも遙かに固液分離が容易になる（濾過方法としては種々の方法がある。）。もし、固液分離した後の液部分に排水基準値以上のリンが含有されている場合は、この液にケイ酸カルシウムを添加してリン酸カルシウムとして固定化することにより、液からリンを除去する。固形分の乾燥においても、ケイ酸カルシウムのような多孔質体を含有していない微粒子だけの塊を乾燥させる場合、粒子間に空隙が無く、熱や熱風が塊の中を通過せず、乾燥に長時間を要することになる。一方、多孔質なケイ酸カルシウムを添加して粒子間に空隙を作ると、熱や熱風が塊の中を通過して乾燥は加速される。この乾燥した固形分は飼料や肥料として用いることができる。
有機物廃液の処理にケイ酸カルシウムを用いる際には、攪拌を行うことが好ましい。また、有機物廃液の処理にケイ酸カルシウムを用いる際には、加熱をしておいてもよい。
本実施形態における有機物廃液の処理方法において、有機物廃液の処理にケイ酸カルシウムを用いる際には、ケイ酸カルシウム中の酸化カルシウムで二酸化炭素を吸収させて、分圧の上昇を抑える。そして、メタンを効率良く回収することができる。
《有機物廃液》
本実施形態に用いられる有機物廃液は特に限定されないが、入手しやすいという理由および環境に配慮した循環型処理方法を提供することができるという理由から、焼酎粕廃液、牛や豚等の糞などの廃液が好ましい。
本実施形態に用いられる有機物廃液は特に限定されないが、入手しやすいという理由および環境に配慮した循環型処理方法を提供することができるという理由から、焼酎粕廃液、牛や豚等の糞などの廃液が好ましい。
本実施形態における有機物廃液の処理方法は、当該有機物廃液が焼酎粕廃液の場合、焼酎粕廃液は酸性であるため、アルカリ性のケイ酸カルシウムによってｐＨを調整することができる。
また、本実施形態における有機物廃液の処理方法は、当該有機物廃液がリンを含有している場合、ケイ酸カルシウムが当該有機物廃液中のリンと反応してリン酸カルシウムを生じ、このリン酸カルシウムを吸着固定化することによって、リンを減少させることができる。
《ケイ酸カルシウム》
本実施形態に用いられるケイ酸カルシウムは、上記水熱合成工程にてケイ酸カルシウムを水熱合成することによって製造されるものである。ケイ酸カルシウム中のＣａＯの部分は不安定で、反応性に富んでおり、空気中の僅かな炭酸ガスとも容易に反応して炭酸カルシウムとなる。
本実施形態に用いられるケイ酸カルシウムは、上記水熱合成工程にてケイ酸カルシウムを水熱合成することによって製造されるものである。ケイ酸カルシウム中のＣａＯの部分は不安定で、反応性に富んでおり、空気中の僅かな炭酸ガスとも容易に反応して炭酸カルシウムとなる。
なお、水熱反応によって得られるケイ酸カルシウムは、成形体にして軽量建材、保湿材、断熱材などの建築材料として使用されているものである。本実施形態のシリカ多孔質体は、当該ケイ酸カルシウムの形骸を崩壊させることなく脱カルシウム化し、繊維状のシリカが絡み合った、軽量な二次粒子から構成されるものである。本実施形態のシリカ多孔質体は、化学的に安定で、かつ耐熱性に優れているものである。本実施形態のシリカ多孔質体は、ケイ酸カルシウムの合成条件を変えることによって、大きさを特定の範囲にすることができると同時に、種々の形態にすることができる。
《その他の物質》
本実施形態における「有機物廃液の処理にケイ酸カルシウムを用いる手法」では、有機物廃液およびケイ酸カルシウム以外の他の物質を用いてもよい。当該他の物質の添加量は、有機物廃液の処理にケイ酸カルシウムを用いることを阻害しない量であれば、特に限定されない。
本実施形態における「有機物廃液の処理にケイ酸カルシウムを用いる手法」では、有機物廃液およびケイ酸カルシウム以外の他の物質を用いてもよい。当該他の物質の添加量は、有機物廃液の処理にケイ酸カルシウムを用いることを阻害しない量であれば、特に限定されない。
以下に、本実施形態における有機物廃液の処理工程の各工程について具体的に説明する。
＜１．水熱合成（水熱合成工程）＞
本実施形態における有機物廃液の処理工程１０において、水熱合成工程１では、ケイ酸カルシウムを水熱合成する。水熱合成工程１では、例えば、生石灰（酸化カルシウム、ＣａＯ）、消石灰（水酸化カルシウム、Ｃａ（ＯＨ）２）等の石灰原料と、シラス、石炭灰、珪藻土、石英、非結晶シリカ等の酸化ケイ素（ＳｉＯ２）含有鉱物と、水と、を水熱反応させる。
本実施形態における有機物廃液の処理工程１０において、水熱合成工程１では、ケイ酸カルシウムを水熱合成する。水熱合成工程１では、例えば、生石灰（酸化カルシウム、ＣａＯ）、消石灰（水酸化カルシウム、Ｃａ（ＯＨ）２）等の石灰原料と、シラス、石炭灰、珪藻土、石英、非結晶シリカ等の酸化ケイ素（ＳｉＯ２）含有鉱物と、水と、を水熱反応させる。
水熱反応は、例えば、シリカ原料として一般に濾過助剤として使用されている非晶質でかつ多孔質な珪藻土を用い、圧力釜が使用可能な大気圧付近、温度にして約９０〜１３０℃でケイ酸カルシウムを水熱合成することによって行ってもよい。非晶質でかつ多孔質な珪藻土を用いることによって、大気圧付近でのケイ酸カルシウムの水熱合成は、生産コスト削減に繋がる。
また、水熱反応は、例えば、オートクレープ等の水熱反応装置を用い、石灰原料／酸化ケイ素含有鉱物のモル比を０．２〜１．０程度として、反応温度９５〜１８０℃にて２〜２４時間攪拌しながら反応させることによって行ってもよい。
＜２．リン除去（リン除去工程）＞
本実施形態における有機物廃液の処理工程１０において、リン除去工程２では、有機物廃液がリンを含有している場合に、水熱合成によって得られたケイ酸カルシウムを用いてリンをリン酸カルシウムとして吸着固定化する。これにより、有機物廃液中からリンを除去する。
本実施形態における有機物廃液の処理工程１０において、リン除去工程２では、有機物廃液がリンを含有している場合に、水熱合成によって得られたケイ酸カルシウムを用いてリンをリン酸カルシウムとして吸着固定化する。これにより、有機物廃液中からリンを除去する。
＜３．メタン発酵（メタン発酵工程）＞
本実施形態における有機物廃液の処理工程１０において、メタン発酵工程３では、有機物廃液からメタンを発酵させる。有機物廃液からメタンを発酵させる工程は、例えば、従来公知のメタン発酵装置を用いて行われる。また、メタン発酵工程３では、ケイ酸カルシウムが、有機物廃液から生じる炭酸ガスと反応して炭酸カルシウムを生じ、この炭酸カルシウムを吸着固定化することによって、炭酸ガスを減少させることができる。
本実施形態における有機物廃液の処理工程１０において、メタン発酵工程３では、有機物廃液からメタンを発酵させる。有機物廃液からメタンを発酵させる工程は、例えば、従来公知のメタン発酵装置を用いて行われる。また、メタン発酵工程３では、ケイ酸カルシウムが、有機物廃液から生じる炭酸ガスと反応して炭酸カルシウムを生じ、この炭酸カルシウムを吸着固定化することによって、炭酸ガスを減少させることができる。
＜４．固液分離（固液分離工程）＞
本実施形態における有機物廃液の処理工程１０において、固液分離工程４では、有機物廃液からメタンを発酵させた後の有機物残渣を固液分離する。有機物残渣を固液分離する工程では、有機物廃液をケイ酸カルシウムで処理してメタンを発酵させた後の固形分（固形物）を固液分離する。上記固形分を固液分離する方法は特に限定されるものではなく、従来公知の方法を用いればよい。例えば、濾過器や遠心分離機のような従来公知の固液分離装置によって、実現することができる。また、生じた有機物残渣（有機物残渣を含む廃液）を、濾過することが好ましい。
本実施形態における有機物廃液の処理工程１０において、固液分離工程４では、有機物廃液からメタンを発酵させた後の有機物残渣を固液分離する。有機物残渣を固液分離する工程では、有機物廃液をケイ酸カルシウムで処理してメタンを発酵させた後の固形分（固形物）を固液分離する。上記固形分を固液分離する方法は特に限定されるものではなく、従来公知の方法を用いればよい。例えば、濾過器や遠心分離機のような従来公知の固液分離装置によって、実現することができる。また、生じた有機物残渣（有機物残渣を含む廃液）を、濾過することが好ましい。
＜５．乾燥（乾燥工程）＞
本実施形態における有機物廃液の処理工程１０において、乾燥工程５では、固液分離した後の固形分を乾燥する。乾燥工程５における乾燥の条件は特に限定されるものではないが、例えば、１００〜１６０℃で乾燥させることができる。また、上記乾燥に用いる装置も特に限定されるものではなく、従来公知の装置を用いることができる。従来公知の装置としては、例えば、フラッシュドライヤー等を挙げることができる。このような装置を用いれば、瞬時に乾燥が行えるので、乾燥時に粒子同士が凝集するのを防ぐことができる。
本実施形態における有機物廃液の処理工程１０において、乾燥工程５では、固液分離した後の固形分を乾燥する。乾燥工程５における乾燥の条件は特に限定されるものではないが、例えば、１００〜１６０℃で乾燥させることができる。また、上記乾燥に用いる装置も特に限定されるものではなく、従来公知の装置を用いることができる。従来公知の装置としては、例えば、フラッシュドライヤー等を挙げることができる。このような装置を用いれば、瞬時に乾燥が行えるので、乾燥時に粒子同士が凝集するのを防ぐことができる。
乾燥工程では、乾燥が十分でないときには、ケイ酸カルシウムを添加する。乾燥時にケイ酸カルシウムを添加すると、乾燥が促進されると同時に、ケイ酸カルシウム中の酸化カルシウムが炭酸化されて多孔質体となる。
＜６．飼料（飼料製造工程）＞
本実施形態における有機物廃液の処理工程１０において、飼料製造工程６では、飼料を製造する。
本実施形態における有機物廃液の処理工程１０において、飼料製造工程６では、飼料を製造する。
《飼料の構成》
本実施形態における飼料は、メタン発酵後の固形分、例えば、焼酎粕、リン酸カルシウム、炭酸カルシウム、シリカ多孔質体等を含有しているものである。なお、本実施形態における飼料は、上記固形分以外の他の物質を用いてもよい。当該他の物質の含有量は、当該固形分の性能を阻害しない量であれば、特に限定されない。
本実施形態における飼料は、メタン発酵後の固形分、例えば、焼酎粕、リン酸カルシウム、炭酸カルシウム、シリカ多孔質体等を含有しているものである。なお、本実施形態における飼料は、上記固形分以外の他の物質を用いてもよい。当該他の物質の含有量は、当該固形分の性能を阻害しない量であれば、特に限定されない。
《飼料の製造方法》
ここで、メタン発酵終了後に固液分離して乾燥した固形物は、高比表面積の非晶質シリカ多孔質体、骨や歯の主成分であるリン酸カルシウム、炭酸カルシウム、および焼酎粕等の有機物などからなり、これらを動物の飼料として用いることが考えられる。
ここで、メタン発酵終了後に固液分離して乾燥した固形物は、高比表面積の非晶質シリカ多孔質体、骨や歯の主成分であるリン酸カルシウム、炭酸カルシウム、および焼酎粕等の有機物などからなり、これらを動物の飼料として用いることが考えられる。
牛、豚、馬、鶏などには、シリカゲルやゼオライト等が飼料として与えられている。シリカゲルやゼオライトを与える理由は、牛にゼオライトを与えると牛の成長が早くなるからである。それは、体内で発生する有害ガスをゼオライトの細孔が吸着するためであると考えられる。また、馬にはシリカゲルが与えられており、これも馬を活性化させるためである。鶏にはシリカやシリカゲルが与えられており、これは卵の殻を強くするためである。リン酸カルシウムや炭酸カルシウムを含有した、非晶質のシリカ多孔質体の複合体は、シリカゲルやゼオライトと同様に高比表面積の粉体であり、シリカゲルやゼオライトと同様の効果を発揮するものと推測される。また、牛などの動物には、カルシウム補給源として骨の成分であるリン酸カルシウムや炭酸カルシウムが与えられている。さらに、これまでにも豚の餌として焼酎粕が与えられている。
メタン発酵終了後に固液分離して乾燥した、本実施形態における固形分は、上記の条件にかなった飼料になると考えられる。
＜７．肥料（肥料製造工程）＞
本実施形態における有機物廃液の処理工程１０において、肥料製造工程７では、肥料を製造する。
本実施形態における有機物廃液の処理工程１０において、肥料製造工程７では、肥料を製造する。
《肥料の構成》
本実施形態における肥料は、メタン発酵後の固形分、例えば、リン酸カルシウム、炭酸カルシウム、シリカ多孔質体等を含有しているものである。また、本実施形態における肥料は、上記飼料を給餌された動物の排泄物を含んでいることが好ましい。なお、本実施形態における肥料は、上記固形分および上記排泄物以外の他の物質を用いてもよい。当該他の物質の含有量は、当該固形分および当該排泄物の性能を阻害しない量であれば、特に限定されない。
本実施形態における肥料は、メタン発酵後の固形分、例えば、リン酸カルシウム、炭酸カルシウム、シリカ多孔質体等を含有しているものである。また、本実施形態における肥料は、上記飼料を給餌された動物の排泄物を含んでいることが好ましい。なお、本実施形態における肥料は、上記固形分および上記排泄物以外の他の物質を用いてもよい。当該他の物質の含有量は、当該固形分および当該排泄物の性能を阻害しない量であれば、特に限定されない。
本実施形態における肥料は、酸性土壌の改良剤としても働く。
《肥料の製造方法》
ここで、稲や麦の茎や殻における網目状の骨格は、シリカで構成され、その隙間に有機物がある。稲や麦が風などで倒れなくするためには、シリカを与える必要がある。また、稲などへのシリカの吸収においては、結晶質シリカは溶解度が小さいために吸収されにくく、非晶質シリカは溶解度が大きいために吸収されやすい。一般的に、稲などの茎を強くするために、冬期になるとケイ酸カルシウムが水田などに撒かれている。また、土壌改良材として、石灰（炭酸カルシウム）が撒かれている。リンは、肥料の三大要素の１つであることから、肥料として有効なものである。また、焼酎粕は、有機肥料として有効なものである。
ここで、稲や麦の茎や殻における網目状の骨格は、シリカで構成され、その隙間に有機物がある。稲や麦が風などで倒れなくするためには、シリカを与える必要がある。また、稲などへのシリカの吸収においては、結晶質シリカは溶解度が小さいために吸収されにくく、非晶質シリカは溶解度が大きいために吸収されやすい。一般的に、稲などの茎を強くするために、冬期になるとケイ酸カルシウムが水田などに撒かれている。また、土壌改良材として、石灰（炭酸カルシウム）が撒かれている。リンは、肥料の三大要素の１つであることから、肥料として有効なものである。また、焼酎粕は、有機肥料として有効なものである。
このように、リン酸カルシウムおよび炭酸カルシウムを含有した非晶質のシリカ多孔質体の複合体と、焼酎粕等の有機物とは、飼料としても有効であると同時に、肥料としても有効である。この肥料は、化学合成物を含まない、天然の肥料であり、自然に優しい肥料である。
また、牛などへ上記飼料を与えた後の排泄物において、シリカは牛などの体内で吸収されないため、そのまま排泄物に含まれる。この排泄物はそのまま肥料となるが、その中に含まれる非晶質シリカは、上記の理由により稲や麦の骨格を強くする大切な構成要素となり得る。
＜８．リン除去（リン除去工程）＞
本実施形態における有機物廃液の処理工程１０において、リン除去工程８では、固液分離後の液体分（液体）がリンを含有している場合に、水熱合成によって得られたケイ酸カルシウムを用いてリンをリン酸カルシウムとして吸着固定化する。これにより、固液分離後の液体中からリンを除去する。
本実施形態における有機物廃液の処理工程１０において、リン除去工程８では、固液分離後の液体分（液体）がリンを含有している場合に、水熱合成によって得られたケイ酸カルシウムを用いてリンをリン酸カルシウムとして吸着固定化する。これにより、固液分離後の液体中からリンを除去する。
＜有機物廃液の処理にケイ酸カルシウムを用いる際の具体的な反応＞
本発明の有機物廃液の処理方法は、メタン発酵によって生成した炭酸ガスとケイ酸カルシウムとが反応して、炭酸カルシウムとシリカ多孔質体との複合体を形成するので、炭酸ガスの発生を抑制することができる。その結果、メタンガスの合成を促進させることができる。
本発明の有機物廃液の処理方法は、メタン発酵によって生成した炭酸ガスとケイ酸カルシウムとが反応して、炭酸カルシウムとシリカ多孔質体との複合体を形成するので、炭酸ガスの発生を抑制することができる。その結果、メタンガスの合成を促進させることができる。
メタン発酵終了後の焼酎粕廃液等の残渣は、極めて多量の水分を含んだ微粒子であるため、従来、固液分離が極めて困難であった。これに対して、本発明では、メタン発酵終了後の焼酎粕廃液等の残渣中におけるリンを吸着固定化したリン酸カルシウムと、非晶質のシリカ多孔質体および炭酸ガスを吸着固定化した炭酸カルシウムと、非晶質のシリカ多孔質体とが、濾過特性に優れており、メタン発酵終了後の焼酎粕廃液等の残渣に対する固液分離を容易にする。そして、固液分離が容易になると、濾過に要する時間も短縮され、従来よりも水分をより少なくすることができ、乾燥コストの節減にもなる。
ここで、ケイ酸カルシウムはアルカリ性であるが、ケイ酸カルシウム中のＣａＯの部分と炭酸ガスとを反応させて炭酸カルシウムにすることによって中性となり、飼料等として用いる場合に好都合である。なお、ケイ酸カルシウムは、炭酸ガスと反応して、炭酸カルシウムとシリカ多孔質体との複合体となる。
また、有機物廃液がリンを含有する場合には、ケイ酸カルシウムを接触させることによってケイ酸カルシウム中のＣａＯの部分とリンとが反応して、リン酸カルシウムとして吸着固定化される。リンを吸着固定化したケイ酸カルシウム粒子は、ケイ酸カルシウム粒子の形態を保持したまま非晶質のシリカ多孔質体粒子となり、その周りに微細なリン酸カルシウム粒子が固定化された、非晶質のシリカ多孔質体とリン酸カルシウムとの複合体粒子となる。
なお、珪藻土を使用する場合には、珪藻土は多孔質体であることから、珪藻土の表層のみにケイ酸カルシウムを生成させ、珪藻土の有する濾過機能とケイ酸カルシウムによるリンの固定化機能とを応用することが可能となる。
焼酎粕廃液等に含有されるリンと珪藻土の表層に生成したケイ酸カルシウムとを反応させて、非晶質のシリカ多孔質体とリン酸カルシウムとの複合体として、河川や海水の富栄養化を防止することができる。
また、ケイ酸カルシウムはアルカリ性であるが、ＣａＯとリンとを反応させてリン酸カルシウムにすることによって中性となり、飼料として用いる場合に好都合である。
また、リン酸カルシウムは骨の主成分であり、リンは肥料の三大要素の１つであることから、飼料および肥料の原料として有効なものである。カルシウムについても同様である。
また、焼酎粕廃液等に含有されるリンおよびメタン発酵時に発生する炭酸ガスが溶解すると、ｐＨ４程度の酸性溶液となるが、ケイ酸カルシウムがアルカリ性であるため、中和するためのｐＨ調整剤として有効である。
（ＩＩ）本実施形態における有機物廃液の処理方法に用いる装置
本実施形態における有機物廃液の処理方法に用いる装置としては、例えば、水熱反応装置、メタン発酵装置、固液分離装置等が挙げられる。
本実施形態における有機物廃液の処理方法に用いる装置としては、例えば、水熱反応装置、メタン発酵装置、固液分離装置等が挙げられる。
（ＩＩＩ）本実施形態におけるケイ酸カルシウムの物性等
本実施形態におけるケイ酸カルシウムの種々の物性について、以下に説明する。
本実施形態におけるケイ酸カルシウムの種々の物性について、以下に説明する。
《かさ密度》
本実施形態におけるケイ酸カルシウムは、かさ密度が０．１ｇ／ｃｍ３以上である。
本実施形態におけるケイ酸カルシウムは、かさ密度が０．１ｇ／ｃｍ３以上である。
《ＢＥＴ（Brunauer Emmett Teller）比表面積》
本実施形態におけるケイ酸カルシウムは、ＢＥＴ比表面積が２０〜３００ｍ２／ｇである。
本実施形態におけるケイ酸カルシウムは、ＢＥＴ比表面積が２０〜３００ｍ２／ｇである。
本実施形態において、「ＢＥＴ比表面積」とは、ＢＥＴ法により算出した比表面積を指す。ＢＥＴ法は、単分子層吸着理論であるLangmuir理論を多分子層吸着に拡張した、比表面積の計算方法として最も有名な理論である。ＢＥＴ比表面積は、ＢＥＴ比表面積測定装置を用い、２５０℃で十分に加熱脱気した試料について、窒素ガスを吸着させる多点法によりを求める。このＢＥＴ比表面積が小さいケイ酸カルシウムほど、磨砕強度は高い傾向がある。
《全細孔容積》
本実施形態におけるケイ酸カルシウムは、全細孔容積が０．０５〜２．０ｍｌ／ｇである。
本実施形態におけるケイ酸カルシウムは、全細孔容積が０．０５〜２．０ｍｌ／ｇである。
《平均細孔径》
本実施形態におけるケイ酸カルシウムは、平均細孔径が３〜２０ｎｍである。
本実施形態におけるケイ酸カルシウムは、平均細孔径が３〜２０ｎｍである。
《透過率》
本実施形態におけるケイ酸カルシウムは、透過率が０．５〜３．５ｄａｒｃｙである。
本実施形態におけるケイ酸カルシウムは、透過率が０．５〜３．５ｄａｒｃｙである。
《吸油量》
本実施形態におけるケイ酸カルシウムは、吸油量が２００〜４００ｍｌ／１００ｇである。
本実施形態におけるケイ酸カルシウムは、吸油量が２００〜４００ｍｌ／１００ｇである。
《空隙率》
本実施形態におけるケイ酸カルシウムは、空隙率が９０〜９８％である。
本実施形態におけるケイ酸カルシウムは、空隙率が９０〜９８％である。
（ＩＶ）本実施形態におけるシリカ多孔質体の物性等
シリカ多孔質体としては、一般的にはシリカゲルがよく知られているが、それ以外のシリカ多孔質体も本実施形態に含まれる。
シリカ多孔質体としては、一般的にはシリカゲルがよく知られているが、それ以外のシリカ多孔質体も本実施形態に含まれる。
＜シリカ多孔質体の物性＞
本実施形態におけるシリカ多孔質体は、直径が１μｍ以上、２００μｍ以下の範囲内の球状（二次粒子凝集体）であることが好ましく、５μｍ以上、１００μｍ以下の範囲内の球状（二次粒子凝集体）であることがより好ましい。
本実施形態におけるシリカ多孔質体は、直径が１μｍ以上、２００μｍ以下の範囲内の球状（二次粒子凝集体）であることが好ましく、５μｍ以上、１００μｍ以下の範囲内の球状（二次粒子凝集体）であることがより好ましい。
本実施形態におけるシリカ多孔質体は、板状、繊維状、球状、短冊状など、種々の形状の一次結晶が絡み合って二次粒子凝集体を形成したものを合成可能である。
本実施形態におけるシリカ多孔質体の種々の物性について、以下に説明する。
《かさ密度》
本実施形態におけるシリカ多孔質体は、かさ密度が０．０７ｇ／ｃｍ３以上である。
本実施形態におけるシリカ多孔質体は、かさ密度が０．０７ｇ／ｃｍ３以上である。
《ＢＥＴ（Brunauer Emmett Teller）比表面積》
本実施形態におけるシリカ多孔質体は、ＢＥＴ比表面積が２００〜１０００ｍ２／ｇである。このＢＥＴ比表面積が小さいシリカ多孔質体ほど、磨砕強度は高い傾向がある。
本実施形態におけるシリカ多孔質体は、ＢＥＴ比表面積が２００〜１０００ｍ２／ｇである。このＢＥＴ比表面積が小さいシリカ多孔質体ほど、磨砕強度は高い傾向がある。
《全細孔容積》
本実施形態におけるシリカ多孔質体は、全細孔容積が０．５〜２．５ｍｌ／ｇである。
本実施形態におけるシリカ多孔質体は、全細孔容積が０．５〜２．５ｍｌ／ｇである。
《平均細孔径》
本実施形態におけるシリカ多孔質体は、平均細孔径が３〜２０ｎｍである。
本実施形態におけるシリカ多孔質体は、平均細孔径が３〜２０ｎｍである。
《透過率》
本実施形態におけるシリカ多孔質体は、透過率が０．２〜２．５ｄａｒｃｙである。
本実施形態におけるシリカ多孔質体は、透過率が０．２〜２．５ｄａｒｃｙである。
《吸油量》
本実施形態におけるシリカ多孔質体は、吸油量が２５０〜４００ｍｌ／１００ｇである。
本実施形態におけるシリカ多孔質体は、吸油量が２５０〜４００ｍｌ／１００ｇである。
《タンパク吸着率》
本実施形態におけるシリカ多孔質体は、タンパク吸着率が２０〜９０ｗｔ％／０．３ｇである。
本実施形態におけるシリカ多孔質体は、タンパク吸着率が２０〜９０ｗｔ％／０．３ｇである。
《空隙率》
本実施形態におけるシリカ多孔質体は、空隙率が９５〜９８％である。
本実施形態におけるシリカ多孔質体は、空隙率が９５〜９８％である。
（Ｖ）本実施形態における循環型処理方法
本実施形態における循環型処理方法では、本実施形態における有機物廃液の処理方法において、有機物廃液（焼酎粕廃液等）を有用資源として効率良く、かつ低コストで再利用することができる。具体的には、有機物廃液（焼酎粕廃液等）を利用して、メタン、炭酸カルシウム、リン酸カルシウム、シリカ多孔質体等を効率良く、かつ低コストで得ることができる。その後、炭酸カルシウム、リン酸カルシウム、シリカ多孔質体等を飼料、肥料等として用いることができる。その結果、環境に配慮した、無駄のない循環型処理方法となる。
本実施形態における循環型処理方法では、本実施形態における有機物廃液の処理方法において、有機物廃液（焼酎粕廃液等）を有用資源として効率良く、かつ低コストで再利用することができる。具体的には、有機物廃液（焼酎粕廃液等）を利用して、メタン、炭酸カルシウム、リン酸カルシウム、シリカ多孔質体等を効率良く、かつ低コストで得ることができる。その後、炭酸カルシウム、リン酸カルシウム、シリカ多孔質体等を飼料、肥料等として用いることができる。その結果、環境に配慮した、無駄のない循環型処理方法となる。
本発明の有機物廃液の処理方法は、有機物廃液のリサイクルに利用することができる。
１ 水熱合成（水熱合成工程）
２ リン除去（リン除去工程）
３ メタン発酵（メタン発酵工程）
４ 固液分離（固液分離工程）
５ 乾燥（乾燥工程）
６ 飼料（飼料製造工程）
７ 肥料（肥料製造工程）
８ リン除去（リン除去工程）
１０ 有機物廃液の処理方法（有機物廃液の処理工程）
２ リン除去（リン除去工程）
３ メタン発酵（メタン発酵工程）
４ 固液分離（固液分離工程）
５ 乾燥（乾燥工程）
６ 飼料（飼料製造工程）
７ 肥料（肥料製造工程）
８ リン除去（リン除去工程）
１０ 有機物廃液の処理方法（有機物廃液の処理工程）
本発明は、有機物廃液の処理方法に関するものである。さらに詳しくは、ケイ酸カルシウムを用いた有機物廃液の高効率処理方法および利活用方法に関するものである。
近年、有機物廃液に種々の処理を施すことによって、当該有機物廃液を再利用する動きが高まっている。
例えば、非特許文献１には、窒素を含有する畜産浄化槽処理水（有機物廃液）に対する、ゼオライト、トバモライト、イソライト、パーライト、珪酸塩白土等の各種資材の吸着能力が示されている。
非特許文献２には、焼酎粕廃液からバイオガスを回収し、エネルギーとして利用するシステムが示されている。
また、家畜等の飼料の価格高騰が影響して、焼酎粕廃液等の有機物廃液を処理し、飼料として再利用する動きが高まっている。例えば、特許文献１〜３には、焼酎粕から飼料を製造する方法が示されている。
特許文献１には、焼酎粕を液体分と固体分とに分離し、該液体分の懸濁物質を１００（ｇ／Ｌ）以下に調整後、該液体分と該固体分とをそれぞれ別々にディスク型乾燥機を用いて乾燥させ、その後、該液体分乾燥物および該固体分乾燥物を混合する、飼料の製造方法が示されている。
特許文献２には、焼酎蒸留残渣液を固液分離し、その分離液を濃縮して水分含有率６５％〜８０％の濃縮液を抽出し、該濃縮液と乾草や穀類等の混合原料とを所定の割合で混合する、ウエットタイプ飼料の製造方法が示されている。
特許文献３には、焼酎粕等の発酵残渣を破砕工程で破砕処理し、次いで間隙による圧力差を利用する固液分離装置（精密濾過膜など）を用いた固液分離工程で固体分と液体分とに分離し、次いで濃縮工程で該液体分を濃縮して水分含有率が７０％以下で固形分含有率が３０％以上の発酵残渣濃縮液を生成し、次いでサイレージ工程で該発酵残渣濃縮液をサイレージ原料に添加して乳酸発酵を行う、飼料の製造方法が示されている。
特許文献４には、焼酎粕を固液分離する固液分離手段と、固液分離した後の焼酎粕の液側を濃縮して焼酎粕濃縮物を製造する濃縮手段と、焼酎粕濃縮物を資源化する資源化手段とを有する焼酎粕の資源化システムが示されている。
鈴木良地、外４名，「畜産浄化槽処理水に対する各種資材の吸着能力調査」，愛知農総試験報，２００６年，３８，ｐ.１８１−１８５
株式会社タクマ，「焼酎粕のエネルギ−回収システム」，第３５回優秀環境装置表彰事業 日本産業機械工業会会長賞受賞，社団法人 日本産業機械工業会，２００９年６月１５日，ｐ.６１−７２
しかしながら、従来の有機物廃液の処理方法は、焼酎粕廃液等の有機物廃液の処理において、部分的に特徴を有してはいるものの、１つの材料（物質）を用いることによる、最初から最後まで一貫性のある処理方法ではない。それゆえ、従来の有機物廃液の処理方法では、有機物廃液を効率良く処理することができないという問題がある。
例えば、非特許文献１に示されている技術では、各種資材の吸着能力が示されているだけであり、それ以外のことについては開示されていない。ここで、非特許文献１では、ケイ酸カルシウムの一種であるトバモライトを使用しているが、非特許文献１に記載されているトバモライトは、気泡剤を加えて発砲させ、約１８０℃で加圧加熱して得られたものである。このトバモライトは、成形体になっているか、または破砕したとしても塊状になっていると考えられる。このようなトバモライトは、吸着には適していたとしても、固液分離に適さないと同時に使用できない。固液分離の目的は懸濁液に混入している微粒子と液とを濾紙などの膜を使って分離することにある。しかし、濾紙上に微粒子によって緻密なケ−クを形成し、短時間で濾紙は目詰まりするため、この濾過ケ−クに空隙を形成させることにより長時間の固液分離を可能にする必要があり、そのためにケイ酸カルシウムのような多孔質粒子を添加する必要がある。例えば、成形体のトバモライトであった場合、固液分離に使用しても固液分離されない。また、塊状のトバモライトであった場合、粒子が大きいために懸濁液中の微粒子は捕捉されず、粒子間を通過するため固液分離に使用できない。さらに、トバモライトの水熱合成は、オ−トクレ−ブを用い、１８０℃程度の高温高圧下で行われる。このようにして得られたトバモライトは、コスト高になると考えられる。
また、非特許文献２に示されているシステムでは、焼酎粕廃液からバイオガスを回収する処理が示されているだけであり、それ以外のことについては開示されていない。ここで、非特許文献２では、焼酎粕にアルカリ（水酸化ナトリウム）を添加してｐＨ調整を行い、アルカリ水素メタンを発酵させている。これに対して、本発明は、ケイ酸カルシウム（アルカリ性）を用いたシステムであるため、ｐＨ調整のためにアルカリ（水酸化ナトリウム）を添加しなくてもｐＨ調整が可能である。また、非特許文献２では、メタン発酵後の焼酎粕残渣の固液分離は、そのまま遠心分離機で固液分離するシステムになっている。しかし、メタン発酵後の焼酎粕残渣の固形分粒子は微粒子であるため、固液分離するのは困難である（特開２００６−２８２４４６を参照）。これに対して、本発明は、ケイ酸カルシウムを添加しているため、上記の非特許文献１に関して説明したように、固液分離を容易にすることが可能である。
また、特許文献１〜３に示されている飼料の製造方法では、焼酎粕廃液から飼料を製造する方法が示されているだけであり、それ以外のことについては開示されていない。ここで、特許文献１に示されている飼料の製造方法では、ディスク型乾燥機を用いて乾燥する際のコストを低減することができないという問題がある。また、特許文献２に示されているウエットタイプ飼料の製造方法では、分離液を濃縮する際のコストを低減することができないという問題がある。さらに、特許文献２に示されているウエットタイプ飼料の製造方法では、ウエットタイプ飼料が腐敗しやすいため、保存するのが容易ではないという問題がある。また、特許文献３に示されている飼料の製造方法では、間隙による圧力差を利用する固液分離装置（精密濾過膜など）を使用しているため、固液分離に長時間を費やし、かつコストが高くなるという問題がある。具体的には、発酵残渣を破砕するとさらに固液分離が困難になり、破砕にホモジナイザ−を使用すると大量処理ができないと同時に、コスト高となる。
また、特許文献４に示されている焼酎粕の資源化システムでは、焼酎粕から飼料等の資源を製造すること、焼酎粕濃縮物のうちの少なくとも一部を焼却する燃焼手段で得られた燃焼熱を利用して蒸気を回収すること等が示されているだけであり、それ以外のことについては開示されていない。
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、有機物廃液（焼酎粕廃液等）を有用資源として効率良く、かつ低コストで再利用することにある。具体的には、有機物廃液（焼酎粕廃液等）を利用して、環境に配慮した、無駄のない循環型処理方法を提供することにある。
本発明によれば、ケイ酸カルシウムの水熱合成技術を利用し、有機物廃液の処理から利用までのゼロエミッションを達成することが可能である。具体的には、ケイ酸カルシウムはこれまでにない大気圧付近の低温下で水熱合成した粒子を使用する。このケイ酸カルシウムは、炭酸ガスの吸着、メタン発酵残渣の固液分離、さらに飼料や肥料として優れた機能を発揮する。本発明は、焼酎粕廃液等の有機物廃液の処理から利用まで、ケイ酸カルシウムを用いた１つの流れとして一貫性のある処理方法を提供するものである。
本発明者らは、上記課題に鑑み、有機物廃液（焼酎粕廃液等）を利用する方法を鋭意検討した。その結果、有機物廃液の処理にケイ酸カルシウムを用いることによって、当該有機物廃液を効率良く、かつ低コストで有効利用し得るということを独自に見出し、本発明を完成させるに至った。
具体的には、本発明によれば、焼酎粕廃液等は酸性であるため、アルカリ性のケイ酸カルシウムによってｐＨを調整することができる。また、有機物廃液の処理にケイ酸カルシウムを用いることによって、メタン発酵を効率化することができる。このメタン発酵過程において炭酸ガスを発生するが、ケイ酸カルシウムが炭酸ガスと反応して炭酸カルシウムを生成し、炭酸カルシウムとして吸着固定化する。炭酸カルシウムを吸着固定化したケイ酸カルシウムは、ケイ酸カルシウムの形態を保持したまま非晶質のシリカ多孔質体と炭酸カルシウムとの複合体となる。また、焼酎粕廃液等は微粒子を含んでおり、この微粒子がメタン発酵によってさらに微細化するため、この液は固液分離しにくいが、シリカ多孔質体が濾過助剤として働くことによって、固液分離を容易に行うことができるようになる。また、シリカ多孔質体を含んでいるものは、非常に乾燥させやすくなる。また、炭酸カルシウムはカルシウム源になるため、飼料に用いることが有効である。また、シリカ多孔質体は動物の体内でガスを吸着するため、飼料に用いることが有効である。さらに、シリカ多孔質体を飼料に用いる場合、動物の排泄物としてシリカがそのまま体外へ出てくるため、シリカを含む排泄物を肥料に用いることが有効である。シリカは稲や麦などに吸収され、自然界へかえっていく。また、シリカ多孔質体そのものを肥料に用いることも有効である。
すなわち、本発明の有機物廃液の処理方法は、上記の課題を解決するために、有機物廃液の処理にケイ酸カルシウムを用いることを特徴としている。
上記の構成によれば、有機物廃液を用いたメタン発酵過程（工程）で発生する炭酸ガスとケイ酸カルシウムとの反応によってメタンを効率良く得ることができる。
また、上記の構成によれば、炭酸ガスをケイ酸カルシウムで吸着固定化することができる。さらに、有機物廃液とケイ酸カルシウムとの反応によって炭酸カルシウムを効率良く得ることができる。
また、上記の構成によれば、有機物廃液とケイ酸カルシウムとの反応によってシリカ多孔質体を得ることができる。用いられるケイ酸カルシウムに応じて当該シリカ多孔質体の大きさ及び形態を制御することができるので、当該シリカ多孔質体を飼料、肥料等の原料として用いる際に、好ましい大きさ及び形態を容易に構成し得る。
なお、メタン発酵後に濾過によって固液分離を行い、固形分は乾燥させて飼料、肥料等の種々の用途に利用することができる。
以上のように、本発明によれば、環境に配慮した、無駄のない循環型処理方法を提供することができる。
また、本発明の有機物廃液の処理方法は、上記有機物廃液からメタンを発酵させるメタン発酵工程、該有機物廃液から該メタンを発酵させた後の有機物残渣を固液分離する固液分離工程、および固液分離した後の固形分を乾燥する乾燥工程を有し、上記メタン発酵工程にて上記有機物廃液から生じる炭酸ガスを減少させ、上記メタン発酵工程および上記固液分離工程にてケイ酸カルシウムを用いることが好ましい。
これにより、本発明の有機物廃液の処理方法は、メタン発酵工程による炭酸ガスの吸着固定化、固液分離工程によるメタン発酵後の固液分離の優位性、乾燥工程による乾燥の優位性、飼料や肥料としての優位性などを備えた処理方法となる。
また、本発明の有機物廃液の処理方法は、上記ケイ酸カルシウムを水熱合成する水熱合成工程をさらに有していることが好ましい。
これにより、本発明の有機物廃液の処理方法は、上記ケイ酸カルシウムが濾過助剤として機能し、有機物廃液の固液分離をしやすくなる。
また、本発明の有機物廃液の処理方法は、上記有機物廃液が焼酎粕廃液であることが好ましい。また、本発明の有機物廃液の処理方法は、上記有機物廃液のｐＨを調整することが好ましい。
これにより、本発明の有機物廃液の処理方法は、該有機物廃液と上記ケイ酸カルシウムとが反応することによって得られた固形分を飼料または肥料に用いやすくなる。
本発明の有機物廃液の処理方法は、以上のように、有機物廃液の処理にケイ酸カルシウムを用いる。
それゆえ、本発明の有機物廃液の処理方法は、当該有機物廃液を有用資源として効率良く、かつ低コストで再利用することができるという効果を奏する。具体的には、本発明の有機物廃液の処理方法は、有機物廃液の処理にケイ酸カルシウムを用いることによるメタン発酵過程での炭酸ガスの吸着固定化、メタン発酵後の固液分離の優位性、乾燥の優位性、飼料や肥料としての優位性などを備えた処理方法である。
本発明の一実施形態について、以下に詳しく説明するが、本発明の範囲はこれらの説明に拘束されることはなく、以下の例示以外についても、本発明の趣旨を損なわない範囲で適宜変更して実施し得るものである。具体的には、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
（Ｉ）本実施形態における有機物廃液の処理方法
本実施形態における有機物廃液の処理方法は、有機物廃液の処理にケイ酸カルシウムを用いる。また、図１に示すように、本実施形態における有機物廃液の処理工程１０は、例えば、（１）ケイ酸カルシウムを水熱合成する水熱合成工程１、（３）有機物廃液からメタンを発酵させるメタン発酵工程３、（４）有機物廃液からメタンを発酵させた後の有機物残渣を固液分離する固液分離工程４、（５）固液分離した後の固形分を乾燥する乾燥工程５、を含んでいる。また、本実施形態における有機物廃液の処理工程１０は、メタン発酵工程３および固液分離工程４にてケイ酸カルシウムを用いることが好ましい。
本実施形態における有機物廃液の処理方法は、有機物廃液の処理にケイ酸カルシウムを用いる。また、図１に示すように、本実施形態における有機物廃液の処理工程１０は、例えば、（１）ケイ酸カルシウムを水熱合成する水熱合成工程１、（３）有機物廃液からメタンを発酵させるメタン発酵工程３、（４）有機物廃液からメタンを発酵させた後の有機物残渣を固液分離する固液分離工程４、（５）固液分離した後の固形分を乾燥する乾燥工程５、を含んでいる。また、本実施形態における有機物廃液の処理工程１０は、メタン発酵工程３および固液分離工程４にてケイ酸カルシウムを用いることが好ましい。
＜有機物廃液の処理にケイ酸カルシウムを用いる手法＞
本実施形態における有機物廃液の処理方法において、「有機物廃液の処理にケイ酸カルシウムを用いる」とは、例えば、有機物廃液、有機物残渣、該有機物残渣を固液分離した後の固形分等に、ケイ酸カルシウムを混合（投入）する操作を行うことによって、有機物廃液、有機物残渣、上記固形分等と、ケイ酸カルシウムとを接触させることをいう。
本実施形態における有機物廃液の処理方法において、「有機物廃液の処理にケイ酸カルシウムを用いる」とは、例えば、有機物廃液、有機物残渣、該有機物残渣を固液分離した後の固形分等に、ケイ酸カルシウムを混合（投入）する操作を行うことによって、有機物廃液、有機物残渣、上記固形分等と、ケイ酸カルシウムとを接触させることをいう。
有機物廃液、有機物残渣、上記固形分等に、ケイ酸カルシウムを混合（投入）する操作は、好ましくは１０℃以上９０℃以下の温度にて行う。炭酸ガスの水への溶解度は温度が低いほど大きく、炭酸カルシウムを生成しやすくなる。一方、高温になると生成する炭酸カルシウム粒子が小さくなる。また、有機物廃液、有機物残渣、上記固形分等に、ケイ酸カルシウムを混合（投入）する操作は、好ましくは０．５時間以上１０時間以下で行う。さらに、有機物廃液、有機物残渣、上記固形分等に、ケイ酸カルシウムを混合（投入）する操作において、混合容器内を攪拌することが好ましい。
有機物廃液（焼酎粕廃液）を有用資源として活用するため、どの時点でケイ酸カルシウムを用いることが好ましいかについて、以下に説明する。なお、以下の説明では、焼酎粕廃液を例に挙げて説明する。
焼酎（アルコール）回収後の焼酎粕廃液は、４０℃〜９０℃で排出されると考えられる（非特許文献２を参照）。メタン発酵の段階では、ある程度焼酎粕廃液の温度も下がっており、メタン発酵工程でメタンガスと同時に発生する炭酸ガスをケイ酸カルシウムによって炭酸カルシウムとして固定化する。メタン発酵終了後の焼酎粕廃液は、ケイ酸カルシウムが濾過助剤としての機能を発揮するため、従来よりも遙かに固液分離が容易になる（濾過方法としては種々の方法がある。）。もし、固形分の乾燥において、ケイ酸カルシウムのような多孔質体を含有していない微粒子だけの塊を乾燥させる場合、粒子間に空隙が無く、熱や熱風が塊の中を通過せず、乾燥に長時間を要することになる。一方、多孔質なケイ酸カルシウムを添加して粒子間に空隙を作ると、熱や熱風が塊の中を通過して乾燥は加速される。この乾燥した固形分は飼料や肥料として用いることができる。
有機物廃液の処理にケイ酸カルシウムを用いる際には、攪拌を行うことが好ましい。また、有機物廃液の処理にケイ酸カルシウムを用いる際には、加熱をしておいてもよい。
本実施形態における有機物廃液の処理方法において、有機物廃液の処理にケイ酸カルシウムを用いる際には、ケイ酸カルシウム中の酸化カルシウムで二酸化炭素を吸収させて、分圧の上昇を抑える。そして、メタンを効率良く回収することができる。
《有機物廃液》
本実施形態に用いられる有機物廃液は特に限定されないが、入手しやすいという理由および環境に配慮した循環型処理方法を提供することができるという理由から、焼酎粕廃液、牛や豚等の糞などの廃液が好ましい。
本実施形態に用いられる有機物廃液は特に限定されないが、入手しやすいという理由および環境に配慮した循環型処理方法を提供することができるという理由から、焼酎粕廃液、牛や豚等の糞などの廃液が好ましい。
本実施形態における有機物廃液の処理方法は、当該有機物廃液が焼酎粕廃液の場合、焼酎粕廃液は酸性であるため、アルカリ性のケイ酸カルシウムによってｐＨを調整することができる。
《ケイ酸カルシウム》
本実施形態に用いられるケイ酸カルシウムは、上記水熱合成工程にてケイ酸カルシウムを水熱合成することによって製造されるものである。ケイ酸カルシウム中のＣａＯの部分は不安定で、反応性に富んでおり、空気中の僅かな炭酸ガスとも容易に反応して炭酸カルシウムとなる。
本実施形態に用いられるケイ酸カルシウムは、上記水熱合成工程にてケイ酸カルシウムを水熱合成することによって製造されるものである。ケイ酸カルシウム中のＣａＯの部分は不安定で、反応性に富んでおり、空気中の僅かな炭酸ガスとも容易に反応して炭酸カルシウムとなる。
なお、水熱反応によって得られるケイ酸カルシウムは、成形体にして軽量建材、保湿材、断熱材などの建築材料として使用されているものである。本実施形態のシリカ多孔質体は、当該ケイ酸カルシウムの形骸を崩壊させることなく脱カルシウム化し、繊維状のシリカが絡み合った、軽量な二次粒子から構成されるものである。本実施形態のシリカ多孔質体は、化学的に安定で、かつ耐熱性に優れているものである。本実施形態のシリカ多孔質体は、ケイ酸カルシウムの合成条件を変えることによって、大きさを特定の範囲にすることができると同時に、種々の形態にすることができる。
《その他の物質》
本実施形態における「有機物廃液の処理にケイ酸カルシウムを用いる手法」では、有機物廃液およびケイ酸カルシウム以外の他の物質を用いてもよい。当該他の物質の添加量は、有機物廃液の処理にケイ酸カルシウムを用いることを阻害しない量であれば、特に限定されない。
本実施形態における「有機物廃液の処理にケイ酸カルシウムを用いる手法」では、有機物廃液およびケイ酸カルシウム以外の他の物質を用いてもよい。当該他の物質の添加量は、有機物廃液の処理にケイ酸カルシウムを用いることを阻害しない量であれば、特に限定されない。
以下に、本実施形態における有機物廃液の処理工程の各工程について具体的に説明する。
＜１．水熱合成（水熱合成工程）＞
本実施形態における有機物廃液の処理工程１０において、水熱合成工程１では、ケイ酸カルシウムを水熱合成する。水熱合成工程１では、例えば、生石灰（酸化カルシウム、ＣａＯ）、消石灰（水酸化カルシウム、Ｃａ（ＯＨ）２）等の石灰原料と、シラス、石炭灰、珪藻土、石英、非結晶シリカ等の酸化ケイ素（ＳｉＯ２）含有鉱物と、水と、を水熱反応させる。
本実施形態における有機物廃液の処理工程１０において、水熱合成工程１では、ケイ酸カルシウムを水熱合成する。水熱合成工程１では、例えば、生石灰（酸化カルシウム、ＣａＯ）、消石灰（水酸化カルシウム、Ｃａ（ＯＨ）２）等の石灰原料と、シラス、石炭灰、珪藻土、石英、非結晶シリカ等の酸化ケイ素（ＳｉＯ２）含有鉱物と、水と、を水熱反応させる。
水熱反応は、例えば、シリカ原料として一般に濾過助剤として使用されている非晶質でかつ多孔質な珪藻土を用い、圧力釜が使用可能な大気圧付近、温度にして約９０〜１３０℃でケイ酸カルシウムを水熱合成することによって行ってもよい。非晶質でかつ多孔質な珪藻土を用いることによって、大気圧付近でのケイ酸カルシウムの水熱合成は、生産コスト削減に繋がる。
また、水熱反応は、例えば、オートクレープ等の水熱反応装置を用い、石灰原料／酸化ケイ素含有鉱物のモル比を０．２〜１．０程度として、反応温度９５〜１８０℃にて２〜２４時間攪拌しながら反応させることによって行ってもよい。
＜３．メタン発酵（メタン発酵工程）＞
本実施形態における有機物廃液の処理工程１０において、メタン発酵工程３では、有機物廃液からメタンを発酵させる。有機物廃液からメタンを発酵させる工程は、例えば、従来公知のメタン発酵装置を用いて行われる。また、メタン発酵工程３では、ケイ酸カルシウムが、有機物廃液から生じる炭酸ガスと反応して炭酸カルシウムを生じ、この炭酸カルシウムを吸着固定化することによって、炭酸ガスを減少させることができる。
本実施形態における有機物廃液の処理工程１０において、メタン発酵工程３では、有機物廃液からメタンを発酵させる。有機物廃液からメタンを発酵させる工程は、例えば、従来公知のメタン発酵装置を用いて行われる。また、メタン発酵工程３では、ケイ酸カルシウムが、有機物廃液から生じる炭酸ガスと反応して炭酸カルシウムを生じ、この炭酸カルシウムを吸着固定化することによって、炭酸ガスを減少させることができる。
＜４．固液分離（固液分離工程）＞
本実施形態における有機物廃液の処理工程１０において、固液分離工程４では、有機物廃液からメタンを発酵させた後の有機物残渣を固液分離する。有機物残渣を固液分離する工程では、有機物廃液をケイ酸カルシウムで処理してメタンを発酵させた後の固形分（固形物）を固液分離する。上記固形分を固液分離する方法は特に限定されるものではなく、従来公知の方法を用いればよい。例えば、濾過器や遠心分離機のような従来公知の固液分離装置によって、実現することができる。また、生じた有機物残渣（有機物残渣を含む廃液）を、濾過することが好ましい。
本実施形態における有機物廃液の処理工程１０において、固液分離工程４では、有機物廃液からメタンを発酵させた後の有機物残渣を固液分離する。有機物残渣を固液分離する工程では、有機物廃液をケイ酸カルシウムで処理してメタンを発酵させた後の固形分（固形物）を固液分離する。上記固形分を固液分離する方法は特に限定されるものではなく、従来公知の方法を用いればよい。例えば、濾過器や遠心分離機のような従来公知の固液分離装置によって、実現することができる。また、生じた有機物残渣（有機物残渣を含む廃液）を、濾過することが好ましい。
＜５．乾燥（乾燥工程）＞
本実施形態における有機物廃液の処理工程１０において、乾燥工程５では、固液分離した後の固形分を乾燥する。乾燥工程５における乾燥の条件は特に限定されるものではないが、例えば、１００〜１６０℃で乾燥させることができる。また、上記乾燥に用いる装置も特に限定されるものではなく、従来公知の装置を用いることができる。従来公知の装置としては、例えば、フラッシュドライヤー等を挙げることができる。このような装置を用いれば、瞬時に乾燥が行えるので、乾燥時に粒子同士が凝集するのを防ぐことができる。
本実施形態における有機物廃液の処理工程１０において、乾燥工程５では、固液分離した後の固形分を乾燥する。乾燥工程５における乾燥の条件は特に限定されるものではないが、例えば、１００〜１６０℃で乾燥させることができる。また、上記乾燥に用いる装置も特に限定されるものではなく、従来公知の装置を用いることができる。従来公知の装置としては、例えば、フラッシュドライヤー等を挙げることができる。このような装置を用いれば、瞬時に乾燥が行えるので、乾燥時に粒子同士が凝集するのを防ぐことができる。
乾燥工程では、乾燥が十分でないときには、ケイ酸カルシウムを添加する。乾燥時にケイ酸カルシウムを添加すると、乾燥が促進されると同時に、ケイ酸カルシウム中の酸化カルシウムが炭酸化されて多孔質体となる。
＜６．飼料（飼料製造工程）＞
本実施形態における有機物廃液の処理工程１０において、飼料製造工程６では、飼料を製造する。
本実施形態における有機物廃液の処理工程１０において、飼料製造工程６では、飼料を製造する。
《飼料の構成》
本実施形態における飼料は、メタン発酵後の固形分、例えば、焼酎粕、炭酸カルシウム、シリカ多孔質体等を含有しているものである。なお、本実施形態における飼料は、上記固形分以外の他の物質を用いてもよい。当該他の物質の含有量は、当該固形分の性能を阻害しない量であれば、特に限定されない。
本実施形態における飼料は、メタン発酵後の固形分、例えば、焼酎粕、炭酸カルシウム、シリカ多孔質体等を含有しているものである。なお、本実施形態における飼料は、上記固形分以外の他の物質を用いてもよい。当該他の物質の含有量は、当該固形分の性能を阻害しない量であれば、特に限定されない。
《飼料の製造方法》
ここで、メタン発酵終了後に固液分離して乾燥した固形物は、高比表面積の非晶質シリカ多孔質体、骨や歯の成分である炭酸カルシウム、および焼酎粕等の有機物などからなり、これらを動物の飼料として用いることが考えられる。
ここで、メタン発酵終了後に固液分離して乾燥した固形物は、高比表面積の非晶質シリカ多孔質体、骨や歯の成分である炭酸カルシウム、および焼酎粕等の有機物などからなり、これらを動物の飼料として用いることが考えられる。
牛、豚、馬、鶏などには、シリカゲルやゼオライト等が飼料として与えられている。シリカゲルやゼオライトを与える理由は、牛にゼオライトを与えると牛の成長が早くなるからである。それは、体内で発生する有害ガスをゼオライトの細孔が吸着するためであると考えられる。また、馬にはシリカゲルが与えられており、これも馬を活性化させるためである。鶏にはシリカやシリカゲルが与えられており、これは卵の殻を強くするためである。炭酸カルシウムを含有した、非晶質のシリカ多孔質体の複合体は、シリカゲルやゼオライトと同様に高比表面積の粉体であり、シリカゲルやゼオライトと同様の効果を発揮するものと推測される。また、牛などの動物には、カルシウム補給源として骨の成分である炭酸カルシウムが与えられている。さらに、これまでにも豚の餌として焼酎粕が与えられている。
メタン発酵終了後に固液分離して乾燥した、本実施形態における固形分は、上記の条件にかなった飼料になると考えられる。
＜７．肥料（肥料製造工程）＞
本実施形態における有機物廃液の処理工程１０において、肥料製造工程７では、肥料を製造する。
本実施形態における有機物廃液の処理工程１０において、肥料製造工程７では、肥料を製造する。
《肥料の構成》
本実施形態における肥料は、メタン発酵後の固形分、例えば、炭酸カルシウム、シリカ多孔質体等を含有しているものである。また、本実施形態における肥料は、上記飼料を給餌された動物の排泄物を含んでいることが好ましい。なお、本実施形態における肥料は、上記固形分および上記排泄物以外の他の物質を用いてもよい。当該他の物質の含有量は、当該固形分および当該排泄物の性能を阻害しない量であれば、特に限定されない。
本実施形態における肥料は、メタン発酵後の固形分、例えば、炭酸カルシウム、シリカ多孔質体等を含有しているものである。また、本実施形態における肥料は、上記飼料を給餌された動物の排泄物を含んでいることが好ましい。なお、本実施形態における肥料は、上記固形分および上記排泄物以外の他の物質を用いてもよい。当該他の物質の含有量は、当該固形分および当該排泄物の性能を阻害しない量であれば、特に限定されない。
本実施形態における肥料は、酸性土壌の改良剤としても働く。
《肥料の製造方法》
ここで、稲や麦の茎や殻における網目状の骨格は、シリカで構成され、その隙間に有機物がある。稲や麦が風などで倒れなくするためには、シリカを与える必要がある。また、稲などへのシリカの吸収においては、結晶質シリカは溶解度が小さいために吸収されにくく、非晶質シリカは溶解度が大きいために吸収されやすい。一般的に、稲などの茎を強くするために、冬期になるとケイ酸カルシウムが水田などに撒かれている。また、土壌改良材として、石灰（炭酸カルシウム）が撒かれている。焼酎粕は、有機肥料として有効なものである。
ここで、稲や麦の茎や殻における網目状の骨格は、シリカで構成され、その隙間に有機物がある。稲や麦が風などで倒れなくするためには、シリカを与える必要がある。また、稲などへのシリカの吸収においては、結晶質シリカは溶解度が小さいために吸収されにくく、非晶質シリカは溶解度が大きいために吸収されやすい。一般的に、稲などの茎を強くするために、冬期になるとケイ酸カルシウムが水田などに撒かれている。また、土壌改良材として、石灰（炭酸カルシウム）が撒かれている。焼酎粕は、有機肥料として有効なものである。
このように、炭酸カルシウムを含有した非晶質のシリカ多孔質体の複合体と、焼酎粕等の有機物とは、飼料としても有効であると同時に、肥料としても有効である。この肥料は、化学合成物を含まない、天然の肥料であり、自然に優しい肥料である。
また、牛などへ上記飼料を与えた後の排泄物において、シリカは牛などの体内で吸収されないため、そのまま排泄物に含まれる。この排泄物はそのまま肥料となるが、その中に含まれる非晶質シリカは、上記の理由により稲や麦の骨格を強くする大切な構成要素となり得る。
＜有機物廃液の処理にケイ酸カルシウムを用いる際の具体的な反応＞
本発明の有機物廃液の処理方法は、メタン発酵によって生成した炭酸ガスとケイ酸カルシウムとが反応して、炭酸カルシウムとシリカ多孔質体との複合体を形成するので、炭酸ガスの発生を抑制することができる。その結果、メタンガスの合成を促進させることができる。
本発明の有機物廃液の処理方法は、メタン発酵によって生成した炭酸ガスとケイ酸カルシウムとが反応して、炭酸カルシウムとシリカ多孔質体との複合体を形成するので、炭酸ガスの発生を抑制することができる。その結果、メタンガスの合成を促進させることができる。
メタン発酵終了後の焼酎粕廃液等の残渣は、極めて多量の水分を含んだ微粒子であるため、従来、固液分離が極めて困難であった。これに対して、本発明では、非晶質のシリカ多孔質体および炭酸ガスを吸着固定化した炭酸カルシウムと、非晶質のシリカ多孔質体とが、濾過特性に優れており、メタン発酵終了後の焼酎粕廃液等の残渣に対する固液分離を容易にする。そして、固液分離が容易になると、濾過に要する時間も短縮され、従来よりも水分をより少なくすることができ、乾燥コストの節減にもなる。
ここで、ケイ酸カルシウムはアルカリ性であるが、ケイ酸カルシウム中のＣａＯの部分と炭酸ガスとを反応させて炭酸カルシウムにすることによって中性となり、飼料等として用いる場合に好都合である。なお、ケイ酸カルシウムは、炭酸ガスと反応して、炭酸カルシウムとシリカ多孔質体との複合体となる。
また、焼酎粕廃液等にメタン発酵時に発生する炭酸ガスが溶解すると、ｐＨ４程度の酸性溶液となるが、ケイ酸カルシウムがアルカリ性であるため、中和するためのｐＨ調整剤として有効である。
（ＩＩ）本実施形態における有機物廃液の処理方法に用いる装置
本実施形態における有機物廃液の処理方法に用いる装置としては、例えば、水熱反応装置、メタン発酵装置、固液分離装置等が挙げられる。
本実施形態における有機物廃液の処理方法に用いる装置としては、例えば、水熱反応装置、メタン発酵装置、固液分離装置等が挙げられる。
（ＩＩＩ）本実施形態におけるケイ酸カルシウムの物性等
本実施形態におけるケイ酸カルシウムの種々の物性について、以下に説明する。
本実施形態におけるケイ酸カルシウムの種々の物性について、以下に説明する。
《かさ密度》
本実施形態におけるケイ酸カルシウムは、かさ密度が０．１ｇ／ｃｍ３以上である。
本実施形態におけるケイ酸カルシウムは、かさ密度が０．１ｇ／ｃｍ３以上である。
《ＢＥＴ（Brunauer Emmett Teller）比表面積》
本実施形態におけるケイ酸カルシウムは、ＢＥＴ比表面積が２０〜３００ｍ２／ｇである。
本実施形態におけるケイ酸カルシウムは、ＢＥＴ比表面積が２０〜３００ｍ２／ｇである。
本実施形態において、「ＢＥＴ比表面積」とは、ＢＥＴ法により算出した比表面積を指す。ＢＥＴ法は、単分子層吸着理論であるLangmuir理論を多分子層吸着に拡張した、比表面積の計算方法として最も有名な理論である。ＢＥＴ比表面積は、ＢＥＴ比表面積測定装置を用い、２５０℃で十分に加熱脱気した試料について、窒素ガスを吸着させる多点法によりを求める。このＢＥＴ比表面積が小さいケイ酸カルシウムほど、磨砕強度は高い傾向がある。
《全細孔容積》
本実施形態におけるケイ酸カルシウムは、全細孔容積が０．０５〜２．０ｍｌ／ｇである。
本実施形態におけるケイ酸カルシウムは、全細孔容積が０．０５〜２．０ｍｌ／ｇである。
《平均細孔径》
本実施形態におけるケイ酸カルシウムは、平均細孔径が３〜２０ｎｍである。
本実施形態におけるケイ酸カルシウムは、平均細孔径が３〜２０ｎｍである。
《透過率》
本実施形態におけるケイ酸カルシウムは、透過率が０．５〜３．５ｄａｒｃｙである。
本実施形態におけるケイ酸カルシウムは、透過率が０．５〜３．５ｄａｒｃｙである。
《吸油量》
本実施形態におけるケイ酸カルシウムは、吸油量が２００〜４００ｍｌ／１００ｇである。
本実施形態におけるケイ酸カルシウムは、吸油量が２００〜４００ｍｌ／１００ｇである。
《空隙率》
本実施形態におけるケイ酸カルシウムは、空隙率が９０〜９８％である。
本実施形態におけるケイ酸カルシウムは、空隙率が９０〜９８％である。
（ＩＶ）本実施形態におけるシリカ多孔質体の物性等
シリカ多孔質体としては、一般的にはシリカゲルがよく知られているが、それ以外のシリカ多孔質体も本実施形態に含まれる。
シリカ多孔質体としては、一般的にはシリカゲルがよく知られているが、それ以外のシリカ多孔質体も本実施形態に含まれる。
＜シリカ多孔質体の物性＞
本実施形態におけるシリカ多孔質体は、直径が１μｍ以上、２００μｍ以下の範囲内の球状（二次粒子凝集体）であることが好ましく、５μｍ以上、１００μｍ以下の範囲内の球状（二次粒子凝集体）であることがより好ましい。
本実施形態におけるシリカ多孔質体は、直径が１μｍ以上、２００μｍ以下の範囲内の球状（二次粒子凝集体）であることが好ましく、５μｍ以上、１００μｍ以下の範囲内の球状（二次粒子凝集体）であることがより好ましい。
本実施形態におけるシリカ多孔質体は、板状、繊維状、球状、短冊状など、種々の形状の一次結晶が絡み合って二次粒子凝集体を形成したものを合成可能である。
本実施形態におけるシリカ多孔質体の種々の物性について、以下に説明する。
《かさ密度》
本実施形態におけるシリカ多孔質体は、かさ密度が０．０７ｇ／ｃｍ３以上である。
本実施形態におけるシリカ多孔質体は、かさ密度が０．０７ｇ／ｃｍ３以上である。
《ＢＥＴ（Brunauer Emmett Teller）比表面積》
本実施形態におけるシリカ多孔質体は、ＢＥＴ比表面積が２００〜１０００ｍ２／ｇである。このＢＥＴ比表面積が小さいシリカ多孔質体ほど、磨砕強度は高い傾向がある。
本実施形態におけるシリカ多孔質体は、ＢＥＴ比表面積が２００〜１０００ｍ２／ｇである。このＢＥＴ比表面積が小さいシリカ多孔質体ほど、磨砕強度は高い傾向がある。
《全細孔容積》
本実施形態におけるシリカ多孔質体は、全細孔容積が０．５〜２．５ｍｌ／ｇである。
本実施形態におけるシリカ多孔質体は、全細孔容積が０．５〜２．５ｍｌ／ｇである。
《平均細孔径》
本実施形態におけるシリカ多孔質体は、平均細孔径が３〜２０ｎｍである。
本実施形態におけるシリカ多孔質体は、平均細孔径が３〜２０ｎｍである。
《透過率》
本実施形態におけるシリカ多孔質体は、透過率が０．２〜２．５ｄａｒｃｙである。
本実施形態におけるシリカ多孔質体は、透過率が０．２〜２．５ｄａｒｃｙである。
《吸油量》
本実施形態におけるシリカ多孔質体は、吸油量が２５０〜４００ｍｌ／１００ｇである。
本実施形態におけるシリカ多孔質体は、吸油量が２５０〜４００ｍｌ／１００ｇである。
《タンパク吸着率》
本実施形態におけるシリカ多孔質体は、タンパク吸着率が２０〜９０ｗｔ％／０．３ｇである。
本実施形態におけるシリカ多孔質体は、タンパク吸着率が２０〜９０ｗｔ％／０．３ｇである。
《空隙率》
本実施形態におけるシリカ多孔質体は、空隙率が９５〜９８％である。
本実施形態におけるシリカ多孔質体は、空隙率が９５〜９８％である。
（Ｖ）本実施形態における循環型処理方法
本実施形態における循環型処理方法では、本実施形態における有機物廃液の処理方法において、有機物廃液（焼酎粕廃液等）を有用資源として効率良く、かつ低コストで再利用することができる。具体的には、有機物廃液（焼酎粕廃液等）を利用して、メタン、炭酸カルシウム、シリカ多孔質体等を効率良く、かつ低コストで得ることができる。その後、炭酸カルシウム、シリカ多孔質体等を飼料、肥料等として用いることができる。その結果、環境に配慮した、無駄のない循環型処理方法となる。
本実施形態における循環型処理方法では、本実施形態における有機物廃液の処理方法において、有機物廃液（焼酎粕廃液等）を有用資源として効率良く、かつ低コストで再利用することができる。具体的には、有機物廃液（焼酎粕廃液等）を利用して、メタン、炭酸カルシウム、シリカ多孔質体等を効率良く、かつ低コストで得ることができる。その後、炭酸カルシウム、シリカ多孔質体等を飼料、肥料等として用いることができる。その結果、環境に配慮した、無駄のない循環型処理方法となる。
本発明の有機物廃液の処理方法は、有機物廃液のリサイクルに利用することができる。
１ 水熱合成（水熱合成工程）
３ メタン発酵（メタン発酵工程）
４ 固液分離（固液分離工程）
５ 乾燥（乾燥工程）
６ 飼料（飼料製造工程）
７ 肥料（肥料製造工程）
１０ 有機物廃液の処理方法（有機物廃液の処理工程）
３ メタン発酵（メタン発酵工程）
４ 固液分離（固液分離工程）
５ 乾燥（乾燥工程）
６ 飼料（飼料製造工程）
７ 肥料（肥料製造工程）
１０ 有機物廃液の処理方法（有機物廃液の処理工程）
Claims (7)
- 有機物廃液の処理にケイ酸カルシウムを用いることを特徴とする有機物廃液の処理方法。
- 上記有機物廃液からメタンを発酵させるメタン発酵工程、該有機物廃液から該メタンを発酵させた後の有機物残渣を固液分離する固液分離工程、および固液分離した後の固形分を乾燥する乾燥工程を有し、
上記メタン発酵工程にて上記有機物廃液から生じる炭酸ガスを減少させ、
上記メタン発酵工程および上記固液分離工程にてケイ酸カルシウムを用いる
ことを特徴とする請求項１に記載の有機物廃液の処理方法。 - 上記ケイ酸カルシウムを水熱合成する水熱合成工程をさらに有していることを特徴とする請求項２に記載の有機物廃液の処理方法。
- 上記有機物廃液が焼酎粕廃液であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の有機物廃液の処理方法。
- 上記有機物廃液のｐＨを調整することを特徴とする請求項４に記載の有機物廃液の処理方法。
- 上記有機物廃液がリンを含有していることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の有機物廃液の処理方法。
- 上記有機物廃液中の上記リンを減少させることを特徴とする請求項６に記載の有機物廃液の処理方法。
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