JP7748663B2 - 高濃度有機廃棄物の処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、下水濃縮汚泥等の高濃度有機廃棄物を好気性発酵することにより分解処理する処理方法に関するものである。

一般に、高濃度有機廃棄物として、前述したように下水濃縮汚泥だけでなく、飲食店や家庭の台所から廃棄される食品廃棄物、飲食物加工工場から廃棄される焼酎廃液、製アン廃棄物、さらには豚や牛等の家畜糞尿や鶏糞、湖川等から回収されるアオコ脱水スラッジ等、様々なものが存在し、今日、これらを処理することなく廃棄することは公害発生の観点から厳しく規制されており、このような高濃度有機廃棄物を公害の発生なく効率よく処理することが要求されている。
ところでこのような高濃度有機廃棄物は、水分を多量に含むものもあることから焼却場での焼却処分には向かず、例えば杉チップ等の担持体に有機廃棄物を投入した混合物（コロニー）を作成し、該コロニーを攪拌処理しながら好気性菌による発酵によって分解処理する手法が知られている（例えば特許文献１参照）。そしてこのものは、改良した攪拌装置を採用することにより有機廃棄物の発酵処理を確実に行うことができることになり、今日でも評価されるに至っている。

国際公開特許ＷＯ２０１１－０５２１８２号公報

ところが前記従来のものは、単純に有機廃棄物を担持体と混合した混合物（コロニー）を自然発酵させるだけであって、該混合物の性状について検討されたものでなく、このため、発酵処理が完了するまでに、混合物の性状によって大小異なるものであり、例えば水分が多すぎる場合には水分によって酸素の供給が阻害されて好気性発酵が進まず、逆に嫌気性発酵（腐敗）になってしまうこともある。これに対して高濃度有機廃棄物が多すぎる場合には好気性発酵の進行が遅く、減容するまでに長時間が必要になる場合があり、これらに本発明の解決すべき課題がある。

本発明は、上記の如き実情に鑑みこれらの課題を解決することを目的として創作されたものであって、請求項１の発明は、下水濃縮汚泥、食品廃棄物、焼酎廃液、製アン廃棄物、家畜糞尿、鶏糞、アオコ脱水スラッジから選択される有機廃棄物と、土壌攪乱に対応した植物である雑草、杉チップ、米ぬか、もみ殻、鋸屑の単独またはこれらの混合物である担持物とを混合した混合物を好気性条件下で発酵により分解処理するにあたり、該有機廃棄物と担持物との混合物は、有機廃棄物の熱量をＣ、有機廃棄物の蒸発潜熱をＷとしたときに、Ｃ／Ｗ比が２．００～２．５０の範囲となるように調整されることを特徴とする有機廃棄物の処理方法である。
請求項２の発明は、 Ｃ／Ｗ比の調整は２．１８であることを特徴とする請求項１記載の有機廃棄物の処理方法である。
請求項３の発明は、Ｃ／Ｗ比の２．００～２．５０の範囲の調整は、該範囲よりも高い場合には水分の添加による調整であり、低い場合にはエネルギー物質として廃食用油、生ごみ、米ぬか、土壌攪乱に対応した植物である雑草の添加による調整であることを特徴とする請求項１記載の有機廃棄物の処理方法である。

請求項１の発明とすることにより、有機廃棄物と担持物との混合物を好気性菌により分解発酵する場合に、有機廃棄物の熱量をＣ、有機廃棄物の蒸発潜熱をＷとしたときのＣ／Ｗ比が２．００～２．５０の範囲となるように調整されていることにより、好気性菌による発酵分解が最適状態で促進されることになる。
請求項２の発明とすることにより、Ｃ／Ｗ比が２．１８となり、より効率よく好気性の発酵分解が最適状態で促進されることになる。
請求項３の発明とすることにより、Ｃ／Ｗ比が高い場合の調整は水分の添加により、低い場合の調整は担持物の添加によるものとなって簡単に調整することができる。

次に、本発明の実施の形態について説明する。まず本発明において処理できる有機廃棄物としては、下水道水を処理する過程で発生する下水濃縮汚泥、飲食店や家庭の台所から廃棄される食品廃棄物、飲食物加工工場から廃棄される焼酎廃液、製アン廃棄物、さらには豚や牛等の家畜糞尿や鶏糞、湖川等から回収されるアオコ脱水スラッジが例示され、脱水処理される以前の水分量が多いものであってもそのまま本発明において処理可能な有機廃棄物として用いることができる。

本発明を実施するにあたり、有機廃棄物の発酵処理は好気性菌によるものであり、これら好気性菌は、通常の自然発酵の場合と同様、担持物（担持体、担体）に自然状態で付着しているものが用いられ、特別に好気性菌を添加する必要はなく、このような担持物としては、多孔質性を有することで好気性菌の繁殖が促進される杉チップが選択されるが、米ぬか、もみ殻、製材所等から発生する残屑（鋸屑）等のものの単独、若しくはこれらを適宜混合した混合物（コロニー）を採用することができる。
さらに本発明を実施するための好適な担持物として雑草（野草、土壌攪乱に対応した植物）が例示されるが、該雑草は、細かい繊維質であって堆積してもフカフカした状態になって水分調整や通気性の改良効果だけでなく、保温性に優れており、また除草作業により発生したものを担持物として有効に採用できることもあって好ましいといえる。

本発明は、有機廃棄物を好気性菌による発酵処理で早期に分解し、減容することを目的として鋭意検討したものであり、そのため、分解処理される有機廃棄物の分解の進行度合いが水分量によって変化する一方、分解処理を促すための好気性菌が繁殖するには好気性菌の栄養源となる有機廃棄物の熱量が関係しているのではないか、と推論し、そこで、好気性菌が繁殖するための栄養分に換算される有機廃棄物と担持物との混合物の熱量（カロリー量）Ｃと、該混合物の含水量から換算される蒸発潜熱Ｗとの比率であるＣ／Ｗ比が２．００～２．５０の範囲である場合に、有機廃棄物の好気性発酵による分解が促進されることを確認し、本発明を完成するに至った。
そしてＣ／Ｗ比が２．００よりも低い場合には、水分量が多すぎ、有機廃棄物量が少なすぎるため好気性菌が活性化するためのエネルギー不足、酸素不足になって好気性発酵の促進が阻害され、逆に２．５０よりも高い場合には水分量が少なく、有機廃棄物量が多すぎて好気性菌の活性が低下することにより好気性発酵の促進が阻害されるものであると推定される。

そこで発酵処理しようとする混合物のＣ／Ｗ比が２．００よりも低い場合には水分量がすぎるものであると判断し、廃食用油、生ごみ、米ぬか等の高エネルギー物質を添加してＣ／Ｗ比を調整することになるが、このような高エネルギー物質のなかには前述した担持物となる雑草も含まれるものである。
また前記混合物のＣ／Ｗ比が２．５０を越える場合には水不足であるとして水を添加してＣ／Ｗ比が２．００～２．５０の範囲となるように調整することになる。
因みに有機廃棄物と担持物との混合物の熱量Ｃは、市販のカロリー算出器（カロリー計算機）を用いて測定することができ、また蒸発潜熱は混合物の水分量から演算することができるものであって、格別特殊な装置や技術を必要とするものでないので、その算出方法についての詳細は省略する。

次に、本発明の実験例を比較例と共に記載する。

＜実験１＞
有機廃棄物として牧場の畜舎で飼育される牛の糞尿を選択し、担持物として該牧場（屋外）に生育する雑草（野草）を採取し、これらを混合して混合物を得た。
この混合物について、糞尿と雑草との混合割合を調整することで、前記Ｃ／Ｗ比が１．５０、２．００、２．１８、２．５０、３．００となるものを得た（実験番号１～５）。
これら混合物の各１０ｋｇを３０Ｌの容器に入れた状態で屋外に放置した。そして放置後、１０日を経過したものの発酵状況を観測した。これによると、実験番号３のＣ／Ｗ比が２．１８のものは分解発酵が最も進んでおり、嵩高さが１／１０程度（減容割合）になるまで減容されていることが確認された。減容物にはしっとり感が残っており、臭気も殆どないものになっていた。
これに対し、実験番号２のＣ／Ｗ比が２．００のものは発酵による減容が確認されたが、減容量は実験番号３のものよりも少なく、嵩高さが１／５程度になる減容であり、臭気は減少してはいたが残っていた。さらに実験番号１のＣ／Ｗ比が１．５０のものは減容がほとんど進まず乾燥状態になっており、臭気も強いものがあった。
一方、Ｃ／Ｗ比が２．５０の実験番号４のものは発酵による減容は認められたが、減容量としては１／３程度までのものであり、臭気は減少してはいたが残っていた。さらに実験番号５のＣ／Ｗ比が３．００のものは一部分が腐敗した状態になっており、このものでは水分量が多いため好気性発酵ではなく嫌気性発酵が促進したものと認められる。
因みに各実験番号のものについて経過温度を測定したところ、実験番号２、３、４のものは凡そ二日後には混合物内温度が６０～６５℃まで昇温したが、実験番号１、５のものは４５℃程度までしか昇温しなかった。

＜実験２＞
有機廃棄物として下水道水を処理する過程で発生した下水濃縮汚泥を選択し、担持物として杉チップを選択し、これらを混合して混合物を作成したが、その混合割合を調整することで、Ｃ／Ｗ比が２．９０、２．１８、１．８０になるの混合物を得た（実験番号６、７、８）。さらに実験番号６の混合物に水を添加してＣ／Ｗ比が２．１８になるよう調整したもの（実験番号９）、実験番号８の混合物に雑草、廃油（てんぷら油）を添加してＣ／Ｗ比が２．１８になるよう調整したもの（実験番号１０、１１）をそれぞれ作成し、これらを実験１の場合と同様、１０ｋｇのものを３０Ｌの容器に投入して放置し、放置後の経過を観測した。そして同様にして１０日後の発酵状態を観測したところ、実験番号６、７のものは前記実験１の場合と同様、発酵分解の促進が滞って減容量が少ないと共に臭気も強く残っていたが、Ｃ／Ｗ比を２．１８に調整した実験番号７、９、１０、１１のものは何れのもの発酵分解が促進され、実験１の場合と同様、１／１０程度の減容が確認されると共に臭気も殆どないものになっていた。

本発明は、下水道水を処理した活性汚泥廃棄物や家畜の糞尿等の有機廃棄物の処理方法に利用することができる。

Claims (3)

1. 下水濃縮汚泥、食品廃棄物、焼酎廃液、製アン廃棄物、家畜糞尿、鶏糞、アオコ脱水スラッジから選択される有機廃棄物と、土壌攪乱に対応した植物である雑草、杉チップ、米ぬか、もみ殻、鋸屑の単独またはこれらの混合物である担持物とを混合した混合物を好気性条件下で発酵により分解処理するにあたり、該有機廃棄物と担持物との混合物は、有機廃棄物の熱量をＣ、有機廃棄物の蒸発潜熱をＷとしたときに、Ｃ／Ｗ比が２．００～２．５０の範囲となるように調整されることを特徴とする有機廃棄物の処理方法。
2. Ｃ／Ｗ比の調整は２．１８であることを特徴とする請求項１記載の有機廃棄物の処理方法。
3. Ｃ／Ｗ比の２．００～２．５０の範囲の調整は、該範囲よりも高い場合には水分の添加による調整であり、低い場合にはエネルギー物質として廃食用油、生ごみ、米ぬか、土壌攪乱に対応した植物である雑草の添加による調整であることを特徴とする請求項１記載の有機廃棄物の処理方法。