JP3575668B2

JP3575668B2 - 有機物の処理方法

Info

Publication number: JP3575668B2
Application number: JP31406298A
Authority: JP
Inventors: 愼治廣江; 喜郎加茂川
Original assignee: 株式会社東洋環境技術研究所
Priority date: 1998-10-16
Filing date: 1998-10-16
Publication date: 2004-10-13
Anticipated expiration: 2018-10-16
Also published as: JP2000117235A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機物の処理方法に関し、更に詳述すれば、生ごみ、焼酎廃液、家畜糞尿等の有機性廃棄物の処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、産業が急速に発展し、都市へ人口が集中するとともに、生活様式や農業形態が変化してきた。それに伴って、廃棄物は多量に、且つ、集中的に発生するようになった。産業や生活から発生する廃水や廃棄物の発生量が自然の浄化力を超えたとき、人間の健康及び環境保全上の種々の問題が生じ、そのために廃水処理や廃棄物処理を行うようになった。このうち、廃棄物処理については、大都市を中心に最終処分量を減少するため、主として焼却によっている。
【０００３】
一方、有機物を含む廃水処理は、微生物による分解処理、即ち生分解処理が一般的に行われている。この処理は焼却の際に放出する燃焼ガスによる大気汚染等の二次汚染の虞がないこと等の特長がある。しかし、処理すべき対象の廃棄物が液状物である必要があるので、固形物（例えば生ごみ）を処理する場合は、一般的にミキサーやディスポーザーで破砕して液状物にした後、微生物により生分解している。また、この破砕して液状にした廃水を処理するにしても、又は例えば焼酎廃液等の最初から既に液状の廃水を処理するにしても、従来の生分解処理は、一般に微生物の増殖の形をとり、炭酸ガス、水等に直接変換することはほとんどなく、あっても極く稀である。このため微生物の増殖で増加した活性汚泥を、処理の最終段階で「沈殿槽」を設けて、微生物等の固形物を沈降させ、残った分解処理物である上澄み液、即ち処理水を取り出し、公共下水道や河川に放流する。この場合、放流する処理水の品質が、放流基準を満たさなければならない事は当然の事である。
【０００４】
また、特に高い有機炭素濃度の有機物廃水処理の場合、その初期段階においては、即ち高濃度で処理する場合においては、未処理の有機炭素が残留する傾向にある。そこで、残留有機炭素をある一定値以下に抑える為には、引き続き未処理の有機炭素の低濃度処理を実施しなければならない。この高濃度処理から低濃度処理までを実施する場合、特に設備運転関係の費用負担が大きくなり、高濃度処理までしか実施しない場合と比較して数倍に及ぶ費用負担が必要となる。しかも、処理設備の設置スペースも膨大になる。
【０００５】
更には、被処理物条件や処理条件の変動に対し、放流する処理水の品質を安定的に確保する為に多大の労力を必要とする。
【０００６】
以上のように、生分解処理により有機性廃棄物の処理を行う場合、従来技術においては、その前半の処理段階での高濃度処理から低濃度処理までの実施、更に、その後半の処理段階での微生物等の固形物の沈降分離及び処理水の放流というように、大量で長時間で且つ多段階の処理を必要とし、処理効率が極めて低いものである。
【０００７】
なお、従来の方法には、前記処理水の放流を回避するために、電気ヒータや化石燃料を使って、処理水を物理的に蒸散させる方法もあるが、後半の処理段階での微生物等の固形物の沈降分離を省略することはできず、更に処理水の物理的な蒸散においては必要とする熱エネルギーが膨大なものであり、実用的な方法ではない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
生分解処理により有機物の処理を行う場合においては、用いられる微生物の種類によって有機物の分解速度や処理方式が異なる。用いられる微生物が好気性微生物の場合には、嫌気性微生物の場合よりも有機物の分解速度が速いので、有機物処理用の微生物として適している。処理方式としては、好気性微生物が用いられる場合は、ブロアやコンプレッサにより圧縮された空気が散気管を通じて反応槽に送り込まれ、これにより有機物の分解反応が促進される。
【０００９】
好気性微生物が順調に増殖して活性化して行くためには、好気性微生物の餌としての有機物が十分存在し、更に溶液中の溶存酸素量、溶液温度、ｐＨ等いくつかの条件を適正化する必要がある。
【００１０】
しかし、従来の方法において、これらの条件、特に溶液中の溶存酸素量を適正化するのは難しく、好気性微生物の増殖、活性化には、限界があった。通常の曝気方法即ち散気管で空気を送り込む方法では、微生物濃度は全有機炭素濃度（以下、ＴＯＣと略す。）で、せいぜい５，０００ｐｐｍ程度しか確保できていない。このようなことから、実用上、従来の活性汚泥法は、微生物濃度が数百〜数千ｐｐｍ（ＴＯＣ）付近のところで行われており、上記問題は未解決のままである。
【００１１】
本発明者らは上記問題を解決するために種々検討した結果、酸素導入あるいは微細空気の導入等、曝気方法の改良を行い、高い微生物濃度を安定して確保することを可能にした。そして、この高濃度の微生物で有機物混合液を生分解すると、高い有機炭素濃度の有機物混合液処理の場合でも分解速度が速く、しかも、仕込んだ有機物は全て炭酸ガス、水、窒素等に分解処理して蒸散され、その蒸散率は１００％以上になることを発見した。
【００１２】
ここで、蒸散率とは、微生物を含む混合液を微生物原液Ａとし、この微生物原液Ａに仕込む有機性廃棄物を有機混合物Ｂとし、微生物原液Ａと有機混合物Ｂとを混合したものを混合液Ａ＋Ｂとして生分解反応処理を行った場合、次式で算出した値をいう。
【００１３】
【数１】

上式において、蒸散量は、次式で算出した値をいう。
【００１４】
【数２】
（蒸散量）＝（生分解反応前の混合液Ａ＋Ｂの重量）−（生分解反応後の混合液Ａ＋Ｂの重量）
従って、本発明の有機物の処理方法によれば、従来の活性汚泥法におけるような、前半の処理段階での低濃度処理、並びに、後半の処理段階での有機物混合液からの処理水の分離、及び処理水の放流等の処理は不要とすることができることを知得し、本発明を完成するに至ったもので、その目的とするところは、上記問題を解決した有機物の処理方法を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、
〔１〕有機物と微生物とを有する混合液中の微生物濃度を全有機炭素濃度で６０００ｐｐｍ以上に保ちながら、有機物を生分解することを特徴とする有機物の処理方法を提案するものであって、
〔２〕前記〔１〕において、有機物と微生物とを有する混合液中からの分解処理物の排出を蒸散により行うことを含み、
〔３〕前記〔１〕又は〔２〕において、有機物と微生物とを有する混合液中に酸素を導入することを含み、
〔４〕前記〔１〕又は〔２〕において、有機物と微生物とを有する混合液中に粒子径５０μｍ以下の空気泡を導入することを含む。
【００１６】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の有機物の処理方法は、有機物と微生物とを有する混合液中の微生物濃度を６０００ｐｐｍ（ＴＯＣ）以上に、好ましくは１００００ｐｐｍ（ＴＯＣ）以上に、更に好ましくは１５０００ｐｐｍ（ＴＯＣ）以上に保ちながら、有機物の生分解処理をするものである。有機物と微生物とを有する混合液中の微生物濃度が６０００ｐｐｍ（ＴＯＣ）未満の場合は、生分解が不完全で、放流を必要とする処理水が残留し蓄積されるので、好ましくない。
【００１８】
微生物は、好気性微生物を用いる。本発明の方法によるときには、有機物の処理中において、微生物の濃度は、多少の変動はあるものの、６０００ｐｐｍ（ＴＯＣ）以上に保たれているので、有機物と微生物とを有する混合液に含まれる微生物は、補充とか抜き出しとか殆どすることなく、繰り返し使用することができる。また、固形有機物は、必要により水を加えてミキサーやディスポーザー等の簡易な混合器によって破砕混合し、得られた破砕混合有機物を微生物合液中に仕込むことで、有機物の分解速度及び蒸散率をより高くすることができる。
【００１９】
また、仕込んだ破砕混合有機物を分解処理している間に、有機物と微生物とを有する混合液から蒸散する物質の量が、破砕混合有機物の仕込量以上の量になる場合がある。即ち、仕込んだ破砕混合有機物の蒸散率が１００％以上になる場合がある。この場合は、有機物と微生物とを有する混合液に余分な処理水等が蓄積されることがなく、処理水等を有機物と微生物とを有する混合液から抜き出す必要がないので好ましい。
【００２０】
曝気については、空気泡の粒子径が小さい程、液中の溶存酸素量が増加し、更には空気泡の浮上速度が緩やかとなり、液中の溶存酸素量の増加が一層加速され、有機物の分解速度及び蒸散率が高くなる傾向にある。
【００２１】
一方、前述のように、本発明においては、有機物と微生物とを有する混合液中の微生物濃度を６０００ｐｐｍ（ＴＯＣ）以上に保ちながら、有機物を生分解して有機物の処理をするために、更に有機物の分解速度及び蒸散率を高くするには、空気泡の粒子径を５０μｍ以下にすることが好ましい。空気泡の粒子径が５０μｍを超える場合には、液中の溶存酸素量が減少し有機物の分解速度蒸散率が低くなるので好ましくない。
【００２２】
また、有機物混合液を空気と共に同時に破砕して有機物及び空気泡の粒子径をそれぞれ１０〜５０μｍにすることも、有機物の分解速度及び蒸散率がより高くなるので好ましい方法である。この同時破砕による方法では、条件によっては空気泡の粒子径はサブミクロンまで小さくすることができる。しかし、空気泡の粒子径を１０μｍ未満に破砕する場合は、微生物まで破砕し破壊してしまう虞があり好ましくない。但し、予め固形有機物を粒子径１０μｍ未満に破砕して微細固形有機物を得、この微細固形有機物と微生物とを混合する場合は、有機物の分解速度及び蒸散率が一層高くなり、好ましいものである。
【００２３】
なお、本発明の方法によれば液中の溶存酸素量を多くするためには、空気を導入することによって十分達成できるが、空気の代わりに純酸素を導入する場合には、より容易に液中の酸素量が増加し有機物の分解速度及び蒸散率がより高くなるので、より好ましい。
【００２４】
有機物の分解速度及び蒸散率は、有機物の粒子径が小さい程、高くなる傾向にあるが、有機物の粒子径は５０μｍ以下又は１０〜５０μｍが好ましい。有機物の粒子径が５０μｍを超える場合には、有機物の分解速度及び蒸散率が低くなるので好ましくない。また、微生物と固形有機物を同時に破砕する場合には、粒子径１０μｍ未満に破砕する場合、微生物まで破砕し破壊してしまう虞があり、好ましくない。
【００２５】
以上のように、本発明においては、任意の方法で固形有機物及び／又は空気泡の粒子径を５０μｍ以下又は１０〜５０μｍにしても良いものである。その方法のうちでも、例えばスタティックミキサー等の特定の混合器を用いることによって、固形有機物及び／又は空気泡の粒子径をより容易に小さくすることができるので、このスタティックミキサー等の特定の混合器を用いることによる方法は、より望ましいものである。
【００２６】
処理すべき対象の有機物は、処理すべきものなら有機性廃棄物に限られないが、近年、特に人間の健康及び環境保全が重要視されており、この面からも、生野菜、穀物、豆類及び芋類等の生ごみ、焼酎廃液、並びに、家畜糞尿等の有機性廃棄物を処理することは、より好ましいことである。
【００２７】
また、本発明においては、処理すべき対象の有機物は、系内に導入する際の有機物濃度について低濃度から高濃度まで幅広い濃度範囲において処理できる。その有機物濃度のうちでも、特に、２０，０００ｐｐｍ（ＴＯＣ）以上の高濃度のものを処理する場合は、有機物の分解速度及び蒸散率がより高くなるので、より好ましい。
【００２８】
以下、図面を参照して本発明を説明する。
【００２９】
図１は、本発明の有機物の処理装置の一例を示す概略図である。この処理装置において、２は処理槽で、この内に微生物を含む原液と、固形有機物とが導入される。これらの導入物は、処理槽２内に搭載した破砕機４によって混合破砕され、有機物と微生物を有する混合液６となる。なお、固形有機物は、処理槽２内に導入される前に、混合破砕され、また、濃度調節のため、必要により水が加えられても良い。
【００３０】
処理槽２に送られた有機物と微生物を有する混合液６は、反応中常時、若しくは断続的に、前記破砕機４によって混合破砕が続けられる。処理槽２の底部には、散気管８が設けられており、酸素ボンベ１０からの酸素が散気管８を介して気泡となって処理槽２内に供給され、有機物の生分解が確実に行われるようになっている。
【００３１】
なお、生分解反応により温度上昇が大きい場合に備えて、処理槽２には冷却器（図示せず）を附設している。更に、混合液中の固形有機物が充分細かい場合は、破砕機４の附設を省略することができる。
【００３２】
【実施例】
以下、本発明を実施例により、具体的且つ詳細に説明するが、本発明は実施例により限定されるものではない。
【００３３】
なお、全有機炭素濃度（ＴＯＣ）は、：島津製作所株式会社製ＴＯＣ−５０００を用いて測定した。
【００３４】
実施例１〜４
微生物の培養を行い、微生物を含む原液４として表１に示す所定のＴＯＣの微生物原液Ａを得た。一方、固形有機物２として折詰弁当の廃棄物を用い、この弁当廃棄物に適量の水を加え破砕混合し、表１に示すＴＯＣ２００，０００ｐｐｍの有機混合物Ｂを得た。
【００３５】
図１に示す有機物処理装置において、前記微生物原液Ａ６０．０ｋｇと前記有機混合物Ｂ３．０ｋｇとを表１に示す混合液Ａ＋Ｂとして処理槽２に導入した。前記混合液Ａ＋Ｂは、反応中常時、破砕機４のよって破砕混合させた。
【００３６】
処理槽２の底部においては、酸素ボンベ１０からの酸素を散気管８を介して又はコンプレッサー（図示せず）からの空気をスタチックミキサー（図示せず）を介して、表１に示すガスの種類及び導入量で気泡にして処理槽２内に供給し、有機物の生分解を表１の経過時間に示す所定時間行い、表１に示す結果を得た。
【００３７】
【表１】

比較例１
表１の比較例１に示す条件で、実施例１〜４の場合と同様に生分解処理を行い、表１に示す結果を得た。
【００３８】
表１の結果から、実施例１〜４の場合は、６，０００ｐｐｍ（ＴＯＣ）以上の高濃度の微生物を含むので、蒸散率は８７％以上になることが解る。これに対し、比較例１の場合は、蒸散率は５７％に止まった。
【００３９】
なお、表１の結果から、仕込んだ有機混合物ＢのＴＯＣに対する生分解処理による除去率を算出すると、比較例１、及び実施例１〜４について、それぞれ、９７％、１０４％、９２％、１００％、及び１０４％となった。
【００４０】
以上のことから、比較例１、及び実施例１〜４の何れの条件についても、仕込んだ有機性廃棄物はほぼ全量分解処理して蒸散され、しかも高濃度の微生物を安定して確保できることが解る。更に、本発明の方法によるときは、この高いＴＯＣ除去率及び高濃度の微生物の安定した確保は、酸素導入の場合だけでなく、微細な空気導入の場合にも得られることが解る。
【００４１】
【発明の効果】
本発明の方法によれば、酸素導入あるいは微細空気の導入等、曝気方法の改良することで、高い微生物濃度を安定して確保することができる。そして、この高濃度の微生物を含む有機物混合液を生分解することにより、高い有機炭素濃度の有機物混合液処理の場合でも分解速度が速く、しかも、仕込んだ有機性廃棄物は全て炭酸ガス、水、窒素等に分解処理して蒸散され、その蒸散率は１００％以上になる。そのため、本発明の有機物の処理方法によれば、従来の活性汚泥法におけるような、前半の処理段階での高濃度処理に続く低濃度処理は不要とすることができる。即ち、本発明の有機物の処理方法によれば、前述の従来の方法における低濃度処理が必要となる問題を解決したばかりでなく、後半の処理段階での有機物混合液からの処理水の分離、及び処理水の放流等の処理も不要とすることができる。
【００４２】
即ち、本発明においては、有機物処理中において、微生物の濃度は、高い濃度に安定して保たれている。そのうえ、固形有機物は炭酸ガス、水、窒素等に完全に分解し、更に蒸散し、余剰スラッジ及び放流すべき処理水等の発生もないものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の有機物の処理装置の一例を示す概略図である。
【符号の説明】
２処理槽
４破砕機
６有機物と微生物を有する混合液
８散気管
１０酸素ボンベ

Claims

有機物と微生物とを有し、微生物濃度が全有機炭素濃度で１００００ｐｐｍ以上の混合液中に、純酸素を導入して有機物を生分解することにより、前記混合液中からの分解処理物及び水の排出を生分解反応による温度上昇で蒸散させて、余剰スラッジ及び処理水を外部に放出しないことを特徴とする有機物の処理方法。
混合液中の微生物濃度が全有機炭素濃度で１５０００ｐｐｍ以上である請求項１に記載の有機物の処理方法。
有機物の粒子径が５０μｍ以下である請求項１に記載の有機物の処理方法。
混合液中に導入する酸素の粒子径が５０μｍ以下である請求項１に記載の有機物の処理方法。