特許 6893380 生ごみ廃棄物のメタン発酵処理方法及びシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6893380

(24)【登録日】2021年6月3日

(45)【発行日】2021年6月23日

(54)【発明の名称】生ごみ廃棄物のメタン発酵処理方法及びシステム

(51)【国際特許分類】

   B09B 3/00 20060101AFI20210614BHJP

   C02F 11/04 20060101ALI20210614BHJP

   B09B 5/00 20060101ALI20210614BHJP

   C02F 11/00 20060101ALI20210614BHJP

【ＦＩ】

   B09B3/00 CZAB

   C02F11/04 A

   B09B3/00 Z

   B09B5/00 Z

   C02F11/00 Z

【請求項の数】6

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2017-83017(P2017-83017)

(22)【出願日】2017年4月19日

(65)【公開番号】特開2018-176119(P2018-176119A)

(43)【公開日】2018年11月15日

【審査請求日】2019年11月16日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001373

【氏名又は名称】鹿島建設株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100110711

【弁理士】

【氏名又は名称】市東 篤

(74)【代理人】

【識別番号】100078798

【弁理士】

【氏名又は名称】市東 禮次郎

(72)【発明者】

【氏名】亀谷 美智康

(72)【発明者】

【氏名】阿部 芳久

(72)【発明者】

【氏名】菅野 一敏

【審査官】 森 健一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００３−２６０４４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６２−０８３１００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１１０８３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１６７６０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１５４６２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２２４０６２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ０９Ｂ ３／００

Ｂ０９Ｂ ５／００

Ｃ０２Ｆ １１／００

Ｃ０２Ｆ １１／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

生ごみ廃棄物を温水又は蒸気で加温しながら粉砕して２５℃以上３０℃以下の所定温度の加温生ごみスラリーとし，前記加温生ごみスラリーを分離槽に２〜６時間滞留させて無機固形物を沈降分離し，前記無機固形物分離後の加温生ごみスラリーをバイオリアクタに投入してメタン発酵処理してなる生ごみ廃棄物のメタン発酵処理方法。

【請求項2】

生ごみ廃棄物を温水又は蒸気と共に異物分別装置に導入して当該廃棄物中の異物を分別すると共に異物分別後の生ごみ廃棄物を所定温度の加温生ごみスラリーに粉砕し，前記異物分別装置から排出される加温生ごみスラリーの温度を温度センサで測定し，前記温度センサの計測温度と所定温度との差に基づき前記異物分別装置に供給する温水又は蒸気の温度又は水量を調整することにより前記粉砕後のスラリーを所定温度の加温生ごみスラリーとし，前記加温生ごみスラリーを分離槽に所定時間滞留させて無機固形物を沈降分離し，前記無機固形物分離後の加温生ごみスラリーをバイオリアクタに投入してメタン発酵処理してなる生ごみ廃棄物のメタン発酵処理方法。

【請求項3】

請求項１又は２の方法において，前記温水又は蒸気を，前記バイオリアクタのメタン発酵処理で得られたメタンガスにより加熱してなる生ごみ廃棄物のメタン発酵処理方法。

【請求項4】

生ごみ廃棄物を温水又は蒸気で加温しながら粉砕して２５℃以上３０℃以下の所定温度の加温生ごみスラリーとする生ごみスラリー化装置，前記加温生ごみスラリーを２〜６時間滞留させて無機固形物を沈降分離する分離槽，及び前記無機固形物分離後の加温生ごみスラリーを投入してメタン発酵処理するバイオリアクタを備えてなる生ごみ廃棄物のメタン発酵処理システム。

【請求項5】

生ごみ廃棄物中の異物を分別すると共に異物分別後の生ごみ廃棄物を温水又は蒸気で加温しながら所定温度の加温生ごみスラリーに粉砕する生ごみスラリー化装置，前記加温生ごみスラリーを所定時間滞留させて無機固形物を沈降分離する分離槽，及び前記無機固形物分離後の加温生ごみスラリーを投入してメタン発酵処理するバイオリアクタを備え，前記生ごみスラリー化装置に，当該装置から出力される加温生ごみスラリーの温度を測定する温度センサと，当該温度センサの計測温度と所定温度との差に基づき当該装置に供給する温水又は蒸気の温度又は水量を調整する制御装置とを含めてなる生ごみ廃棄物のメタン発酵処理システム。

【請求項6】

請求項４又は５のシステムにおいて，前記バイオリアクタのメタン発酵処理で得られたメタンガスを利用して温水又は蒸気を生成するエネルギー回収装置を設け，前記エネルギー回収装置で生成された温水又は蒸気を生ごみスラリー化装置に供給してなる生ごみ廃棄物のメタン発酵処理システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は生ごみ廃棄物のメタン発酵処理方法及びシステムに関し，とくに卵殻，貝殻，骨等の無機固形物が含まれる生ごみ廃棄物をメタン発酵処理する方法及びシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

一般家庭やレストラン，食品店舗，食品工場等から排出される有機性廃棄物（以下，生ごみ廃棄物という）について，従来は焼却又は埋め立て処分されていたが，最近は循環型社会形成の観点からメタン発酵処理によりエネルギーを回収する再資源化処理（リサイクル処理）が進められている（非特許文献１参照）。図５は，湿式メタン発酵法を利用した従来の再資源化システムの一例を示す。図示例のシステムは，生ごみ廃棄物Ａをメタン発酵に適する粒度及び濃度の生ごみスラリーＳに粉砕する前処理システム１と，生ごみスラリーＳをメタン生成菌によりメタンガスＧと消化液Ｗとに分解するバイオリアクタ３と，分解後の消化液Ｗ中の残留有機物を更に処理する二次処理施設５と，メタンガスＧから電力，高温水等のエネルギーを回収するエネルギー回収施設６とで構成されている（特許文献１参照）。

【0003】

図５のバイオリアクタ３には，例えば炭素繊維製又はポリエステル繊維製の微生物担体を内部に充填してメタン生成菌を保持させ，所定濃度に希釈した生ごみスラリーＳを下降流で供給する。また，槽内の生ごみスラリーＳを下部から槽外に抜き出して上部に戻して循環させる循環路を設け，その循環路上にエネルギー回収施設９からの高温水Ｈを利用した加熱装置３ａを配置し，槽内の生ごみスラリーＳをメタン生成菌の活動に適した温度に加熱しながら微生物担体と接触させてメタンガスＧと消化液Ｗとに分解する。

【0004】

図５のエネルギー回収施設６には，バイオリアクタ３で発生したメタンガスＧを精製する脱硫装置等の精製設備７と，精製後のメタンガスＧを蓄えるガスホルダ８と，メタンガスＧを利用して電力と高温水Ｈとを発生するエネルギー回収装置９とを含めている。エネルギー回収装置９の一例は燃料電池，ガスエンジン，ガスタービン，マイクロガスタービン等であり，発生した電力及び高温水Ｈをシステム内で利用すると共に，余剰の電力及び高温水Ｈをシステム外へ供給することができる。バイオリアクタ３で発生した消化液Ｗは，脱水機にてろ液と発酵残渣に分離する。発酵残渣は、二次処理施設５にて，好気性微生物を使った発酵処理が行なわれ，堆肥・飼料材料とする。他方、脱水機にて分離したろ液は、ろ液中の残留有機物を更に浄化して放流する。

【0005】

生ごみ廃棄物Ａ中には有機物だけでなくプラスチックや金属片，木片等の異物Ｂが混入している場合があり，図５の前処理システム１では，生ごみ廃棄物Ａを生ごみスラリー化すると共に混入異物Ｂを分別している。図６（Ａ）及び（Ｂ）は，生ごみ廃棄物Ａを異物Ｂと分別しながら生ごみスラリー化する異物分別装置１０の一例の横断面図及び縦断面図を示す（特許文献２及び特許文献３参照）。図示例の異物分別装置１０は，断面の一部分が弧状である周壁１２（弧状の半割下部１２ｂと非弧状の半割上部１２ａとからなる）を有する筒体１１と，筒体１１の中心軸線に沿った回転軸１６ａに固定された複数の板状羽根（回転翼）１６とを備え，筒体１１の半割下部１２ｂに複数の貫通細孔１４を設けている。また，筒体１１の半割上部１２ａと回転翼１６の突端縁との間に筒体長手方向に延びる空気流路１９を形成し，図中の白三角矢印で示すように，筒体１１の一端の吸気口１９ａから取り入れた空気流を空気流路１９の導風板１９ｃによって筒体長手方向に案内して他端の排気口１９ｂから排出している。その空気流の上流部と対向する筒体１１の半割上部１２ａに，筒体１１の中心軸線と交差する向きに，生ごみ廃棄物Ａの取入口１７を設ける。図中の符号１７ａ及び１７ｂは取入口１７に取り付けた生ごみ廃棄物Ａの供給ホッパー及び定量供給破砕機を示し，符号１５は筒体１１を支持する脚部を示す。

【0006】

図６の異物分別装置１０において，取入口１７から投入された生ごみ廃棄物Ａは，駆動装置１６ｂで駆動させた回転翼１６により砕かれて有機物と異物Ｂと分離される。分離された異物Ｂは，空気流路１９の空気流によって気流下流側の排出口１８から異物ホッパー２４へ落下し，搬送パイプ２５を介して所要場所まで搬送される。また，異物分離後の有機物は，回転翼１６の突端縁と筒体１１の半割下部１２ｂとの間で細かく粉砕され，生ごみスラリーＳとなって細孔１４から生ごみスラリーホッパー２０へ落下する。ホッパー２０に落下した生ごみスラリーＳは，スクリューコンベア２１でスクリュー式送出装置２２に送り出され，送出装置２２から輸送パイプ２３を介してスラリー調整タンク２（図５参照）へ搬送される。

【0007】

また，異物Ｂと分別した生ごみスラリーＳ中には，比較的小さい卵殻，貝殻，脊椎動物の骨，甲殻類の外骨等の無機固形物Ｃが残っていることがある。そのような無機固形物Ｃは，分離されずに生ごみスラリーＳと共にメタン発酵処理されると酸性下でイオン化し，その後のアルカリ性下で沈殿析出物となって配管閉塞，機器摩耗，水槽内堆積等の様々な不具合を生じる。このため，図５の前処理システム１には，生ごみスラリーＳから無機固形物Ｃを分離する分離槽３０を設けている。図７は，従来の分離槽３０の一例を示す。図示例の分離槽３０は，略錐状の底面（錐状底面）３０ａとその周囲の胴部側面３０ｂとで囲まれた内部３０ｃに，無機固形物Ｃの混入した生ごみスラリーＳを所定時間貯留するものであり，錐状底面３０ａの下方突端に設けた開閉ゲート３３ｂ，３３ｃ付き排出口３３と，内部３０ｃの生ごみスラリーＳを撹拌する撹拌手段３１及び循環手段３２とを有している（特許文献４参照）。

【0008】

図７の分離槽３０の内部３０ｃには，排出口３３を閉鎖したうえで，上部の投入口３４から無機固形物Ｃの混入した生ごみスラリーＳを投入する。投入した生ごみスラリーＳは，撹拌手段３１及び循環手段３２で撹拌しながら所定時間滞留させると徐々に可溶化し，可溶化しない無機固形物Ｃを比重差により分離槽３０の底部に沈殿させ（沈殿物３７），錐状底面３０ａの傾斜に沿って排出口３３に集めることができる。この状態で排出口３３のゲート３３ｂ，３３ｃを開放し，集積した無機固形物Ｃを下方へ引き抜くことにより，可溶化時間の差を利用して生ごみスラリーＳから無機固形物Ｃを分離することができる。無機固形物Ｃを分離した可溶化した生ごみスラリーＳは，仕分け部材３６を介して，流出口３５から順次越流させて生ごみスラリー調整タンク２に搬送する。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0009】

【非特許文献1】財団法人新エネルギー財団編「バイオマス技術ハンドブック〜導入と事業化のためのノウハウ〜 第３章メタン発酵」株式会社オーム社，平成２０年１０月２５日，ｐｐ．２０６〜４４７

【特許文献】

【0010】

【特許文献1】特開２０００−１６７５２３号公報

【特許文献2】特開２００２−１７７８８８号公報

【特許文献3】特開２００４−１５４６２４号公報

【特許文献4】特開２０１１−１６７６０４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

上述した図６の異物分別装置１０及び図７の分離槽３０が含まれる前処理システム１を設けることにより，図５の再資源化システムにおける生ごみ廃棄物Ａのメタン発酵処理を長期間安定的に継続することができる。しかし，従来の前処理システム１には無機固形物Ｃの分離に時間がかかる問題点がある。すなわち，可溶化時間の差を利用して生ごみスラリーＳから無機固形物Ｃを沈降分離する方法では，生ごみ廃棄物Ａの種類により多少異なるが，生ごみスラリーＳの可溶化に８時間程度が必要であり，その時間だけ生ごみスラリーＳを滞留するための分離槽３０の容量が必要となる。このため，生ごみ廃棄物Ａの受入れ量が多くなると分離槽３０が大きくなり，前処理システム１のために広い設置スペースが必要になると共に，システムの初期導入コスト及び維持管理コストも嵩んでしまう。図５のような生ごみ廃棄物Ａの再資源化システムの普及を図るためには装置のコンパクト化が有効であり，分離槽３０のコンパクト化のために生ごみスラリーＳから無機固形物Ｃを短時間で沈降分離することができる技術の開発が望まれている。

【0012】

そこで本発明の目的は，無機固形物を短時間で沈降分離することができる生ごみ廃棄物のメタン発酵処理方法及びシステムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0013】

図１の実施例を参照するに，本発明による生ごみ廃棄物のメタン発酵処理方法の一態様は，生ごみ廃棄物Ａを温水又は蒸気Ｈで加温しながら粉砕して２５℃以上３０℃以下の所定温度の加温生ごみスラリーＳとし，加温生ごみスラリーＳを分離槽３０に２〜６時間滞留させて無機固形物Ｃを沈降分離し，無機固形物Ｃの分離後の加温生ごみスラリーＳをバイオリアクタ３に投入してメタン発酵処理してなるものである。

【0014】

また，図１の実施例を参照するに，本発明による生ごみ廃棄物のメタン発酵処理システムの一態様は，生ごみ廃棄物Ａを温水又は蒸気Ｈで加温しながら粉砕して２５℃以上３０℃以下の所定温度の加温生ごみスラリーＳとする生ごみスラリー化装置１０，加温生ごみスラリーＳを２〜６時間滞留させて無機固形物Ｃを沈降分離する分離槽３０，及び無機固形物Ｃの分離後の加温生ごみスラリーＳを投入してメタン発酵処理するバイオリアクタ３を備えてなるものである。

【0015】

他の態様において本発明による生ごみ廃棄物のメタン発酵処理システムは，生ごみ廃棄物Ａ中の異物Ｂを分別すると共に異物Ｂの分別後の生ごみ廃棄物Ａを温水又は蒸気Ｈで加温しながら粉砕して所定温度の加温生ごみスラリーＳとする生ごみスラリー化装置１０，加温生ごみスラリーＳを所定時間滞留させて無機固形物Ｃを沈降分離する分離槽３０，及び無機固形物Ｃの分離後の加温生ごみスラリーＳを投入してメタン発酵処理するバイオリアクタ３を備え，生ごみスラリー化装置１０に，その生ごみスラリー化装置１０から出力される加温生ごみスラリーＳの温度を測定する温度センサ４１と，温度センサ４１の計測温度と所定温度との差に基づき生ごみスラリー化装置１０に供給する温水又は蒸気Ｈの温度又は水量を調整する制御装置４０とを含めてなるものである。

【0016】

更に好ましくは，バイオリアクタ３のメタン発酵処理で得られたメタンガスＧを利用して温水又は蒸気Ｈを生成するエネルギー回収装置９を設け，エネルギー回収装置９で生成された温水又は蒸気Ｈを生ごみスラリー化装置１０に供給する。

【発明の効果】

【0017】

本発明による本発明による生ごみ廃棄物のメタン発酵処理方法及びシステムは，生ごみ廃棄物Ａを温水又は蒸気Ｈで加温しながら粉砕して２５℃以上３０℃以下の所定温度の加温生ごみスラリーＳとし，加温生ごみスラリーＳを分離槽３０に２〜６時間滞留させて無機固形物Ｃを沈降分離し，無機固形物Ｃの分離後の加温生ごみスラリーＳをバイオリアクタ３に投入してメタン発酵処理するので，次の有利な効果を奏する。

【0018】

（イ）生ごみスラリーＳを加熱したうえで分離槽３０に滞留させることにより，生ごみスラリーＳの可溶化が促進され，生ごみスラリーＳの粘性を早期に低下させて無機固形物Ｃを短時間で沈降分離することができる。
（ロ）無機固形物Ｃと分離するための生ごみスラリーＳの滞留時間を短縮することにより，ひいては分離槽３０のコンパクト化を図ることができる。
（ハ）加温により生ごみスラリーＳのｐＨが上昇し，生ごみスラリーＳだけでなく無機固形物Ｃの可溶化も促進されうるが，分離槽３０における滞留時間を短縮することにより，無機固形物Ｃの可溶化が大きく進行する前に生ごみスラリーＳから無機固形物Ｃを分離することができる。

【0019】

（ニ）生ごみスラリーＳの加温に要する温水又は蒸気Ｈは，メタンガスＧを利用したエネルギー回収装置９から供給することができ，メタン発酵システム内で発生するエネルギーを利用して分離槽３０のコンパクト化を図ることができる。
（ホ）また，従来の異物分別装置１０に生ごみ廃棄物Ａと共に温水又は蒸気Ｈを同時に導入することにより，廃棄物Ａを異物Ｂと分別しながら粉砕して加温生ごみスラリーＳとすることが可能であり，従来のメタン発酵システムの装置を利用しながら分離槽３０のコンパクト化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

以下，添付図面を参照して本発明を実施するための形態及び実施例を説明する。

【図1】は，本発明のメタン発酵処理システムの一実施例の説明図である。

【図2】は，加温生ごみスラリーＳの温度と粘度との関係を示す実験結果である。

【図3】は，加温生ごみスラリーＳの温度とｐＨとの関係を示す実験結果である。

【図4】は，加温生ごみスラリーＳの温度とカルシウム溶解濃度との関係を示す実験結果である。

【図5】は，従来のメタン発酵処理システムの一例の説明図である。

【図6】は，メタン発酵の前処理システムで用いる異物分別装置の一例の説明図である。

【図7】は，メタン発酵の前処理システムで用いる無機固形物の分離槽の一例の説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

図１は，図５を参照して上述した従来の湿式メタン発酵処理システム（再資源化システム）に本発明を適用した実施例のブロック図を示す。図示例のシステムは，図５のシステムと同様に，生ごみ廃棄物Ａを生ごみスラリーＳに粉砕する前処理システム１と，その生ごみスラリーＳをメタンガスＧと消化液Ｗとに分解するバイオリアクタ３とを備えている。図示例のバイオリアクタ３は，従来のバイオリアクタと同様のものである。しかし，図示例の前処理システム１は，生ごみ廃棄物Ａを温水又は蒸気Ｈで加温しながら粉砕する生ごみスラリー化装置１０を有しており，生ごみ廃棄物Ａを常温ではなく所定温度の加温生ごみスラリーＳに粉砕することができる。

【0022】

また，図１の前処理システムは，所定温度の加温生ごみスラリーＳを滞留させて無機固形物Ｃを分離する分離槽３０を有している。生ごみスラリーＳを加熱したうえで分離槽３０に滞留させることにより，図５のように常温で滞留させた場合に比して生ごみスラリーＳの可溶化を促進して粘性を早期に低下させ，生ごみスラリーＳから無機固形物Ｃを短時間で沈降分離することができる。また，無機固形物Ｃを短時間で沈降分離できることから，分離槽３０での生ごみスラリーＳの滞留時間を短縮することができ，ひいては分離槽３０をコンパクトなものとすることができる。

【0023】

図示例の生ごみスラリー化装置１０は，例えば図６に示すように，複数の給水ノズル２８を設けた異物分別装置１０とすることができる。図６の異物分別装置１０は，取入口１７から取り入れる生ごみ廃棄物Ａの水分を調整して希釈するため，筒体１１及び生ごみスラリーホッパー２０に複数の給水ノズル２８を設けている。図１の実施例では，異物分別装置１０の取入口１７から生ごみ廃棄物Ａを投入する際に，筒体１１の給水ノズル２８から温水又は蒸気Ｈを供給し，回転翼１６により生ごみ廃棄物Ａを温水又は蒸気Ｈと共に粉砕することにより，廃棄物Ａ中の異物Ｂを分別すると同時に，筒体１１の細孔１４から生ごみスラリーホッパー２０へ落下する生ごみスラリーＳを所定温度に加熱することができる。

【0024】

図６において，筒体１１の給水ノズル２８に代えて又は加えて，生ごみスラリーホッパー２０の給水ノズル２８から温水又は蒸気Ｈを供給してもよい。生ごみスラリーホッパー２０に温水又は蒸気Ｈを供給することにより，筒体１１の細孔１４から落下した後の生ごみスラリーＳを所定温度に加熱して加温生ごみスラリーＳとすることができる。或いは，図１に一点鎖線で示すように．生ごみスラリー化装置１０を，異物分別装置１０又は分離槽３０に設けた熱交換器４２とすることも可能である。例えば，異物分別装置１０から分離槽３０に至る生ごみスラリーＳの流路（例えば図６の輸送パイプ２３）に熱交換器４２を配置し，その熱交換器４２に温水又は蒸気Ｈを供給して生ごみスラリーＳを加熱することにより，生ごみ廃棄物Ａを所定温度の加温生ごみスラリーＳとする。

【0025】

生ごみスラリー化装置１０に供給する温水又は蒸気Ｈは，バイオリアクタ３のメタン発酵処理で得られたメタンガスＧを利用して加熱することができる。図１の図示例では，メタンガスＧを利用して温水又は蒸気Ｈを生成するエネルギー回収装置９を設け，エネルギー回収装置９で生成した温水又は蒸気Ｈの一部分をバイオリアクタ３に供給すると共に，他の一部分を生ごみスラリー化装置１０に供給している。メタン発酵システム内で発生するメタンガスＧを利用して生ごみスラリーＳを加温することにより，システム外部からエネルギーを追加的に供給することなく本発明を実施することができる。また，エネルギー回収装置９で生成する温水又は蒸気Ｈを生ごみスラリー化装置１０に供給して生ごみスラリーＳを加温することにより，図５の従来例に比してエネルギー回収装置９からバイオリアクタ３に供給する温水又は蒸気Ｈを削減することも期待でき，エネルギー回収装置９で生成するエネルギーを有効に利用して分離槽３０のコンパクト化を図ることができる。

【0026】

好ましくは，生ごみスラリー化装置１０で生成する加温生ごみスラリーＳの所定温度を２０〜３５℃とし，更に望ましくは２５〜３０℃とする。生ごみ廃棄物Ａの種類により多少異なるが，生ごみスラリーＳの温度を２０℃以上とすることにより，常温の場合の１／２程度の時間で生ごみスラリーＳの粘性が初期値の半分程度に低下し，無機固形物Ｃが短時間で沈降分離することを本発明者は実験的に確認することができた。他方，生ごみスラリーＳの温度が３５℃以上になると，生ごみスラリーＳだけでなく無機固形物Ｃの可溶化も短時間のうちに促進されてしまう。加温生ごみスラリーＳを２０〜３５℃とすることにより，無機固形物Ｃの可溶化が大きく進行する前に生ごみスラリーＳから無機固形物Ｃを分離することができる。また，加温生ごみスラリーＳを２５〜３０℃とすることにより，無機固形物Ｃの可溶化を抑えつつスラリーＳから無機固形物Ｃを分離することが可能となる。

【0027】

更に好ましくは，生ごみスラリー化装置１０で生成する加温生ごみスラリーＳの温度を制御するため，図１に示すように，生ごみスラリー化装置１０に，温水又は蒸気Ｈの温度又は水量を調整する制御装置４０と加温生ごみスラリーＳの温度を測定する温度センサ４１とを含める。例えば異物分別装置１０を生ごみスラリー化装置１０とした場合は，異物分別装置１０から分離槽３０に至る生ごみスラリーＳの流路（例えば図６の輸送パイプ２３）に温度センサ４１を取り付け，エネルギー回収装置９から異物分離装置１０に至る温水又は蒸気Ｈの供給ラインに流量調整弁Ｖ１を取り付け，その温度センサ４１と調整弁Ｖ１を制御装置４０に接続する。

【0028】

図１の制御装置４０は，生ごみスラリー化装置１０で生成する加温生ごみスラリーＳの設定温度を予め記憶しておき，温度センサ４１の計測温度と設定温度との差に基づき調整弁Ｖ１の開度を調整することにより，生ごみスラリー化装置１０に供給する温水又は蒸気Ｈの温度又は水量を調整する。必要に応じて，温水又は蒸気Ｈの供給ラインに水（冷水）の供給ラインを接続すると共にその水供給ラインに流量調整弁Ｖ２を取り付け，制御装置４０により調整弁Ｖ１及びＶ２の開度を調整することにより，生ごみスラリー化装置１０に供給する温水又は蒸気Ｈの温度又は水量を調整してもよい。

【0029】

図示例の分離槽３０は，図５に示す従来の分離槽３０と同様のものであるが，無機固形物Ｃを短時間で沈降分離できるので，従来に比して容量の小さいコンパクトなものとすることができる。具体的には，生ごみスラリーＳの温度を２０℃以上とすることにより，常温の場合に比して無機固形物Ｃの沈降完了に要する時間を１／２〜３／４程度に短縮できることを実験的に確認することができた。従って，従来に比して容積が１／２〜３／４程度のコンパクトな分離槽３０を用いて生ごみスラリーＳから無機固形物Ｃを沈降分離することが可能である。

【0030】

［実験例１］
生ごみスラリーＳを加温することで無機固形物Ｃの沈降分離時間を短縮できることを確認するため，図６に示す従来の異物分別装置１０から排出された常温の生ごみスラリーＳを用いて次のＡ〜Ｄの４試料を調製し，その各試料の温度変化，粘度変化，ｐＨ変化，及び無機固形物Ｃであるカルシウム濃度（Ｃａ^２＋濃度）の変化を２４時間にわたって計測する実験を行った。試料Ｂ及び試料Ｄは，実験開始直後の８時間だけ恒温水槽に浸漬し，その後は水槽から出して室温で２４時間まで実験を継続した。試料Ｃ及び試料Ｄに加えた生ごみスラリー調整タンク２からの返送生ごみスラリーは，前日から分離槽３０に残った生ごみスラリーＳを模擬したものである。

【0031】

試料Ａ：常温の生ごみスラリーＳ
試料Ｂ：３０〜４０℃の恒温水槽に８時間浸漬して加温した生ごみスラリーＳ
試料Ｃ：スラリー調整タンク２からの返送スラリーを返送して加えた常温の生ごみスラリーＳ（図１のタンク２から分離槽３０への矢印を参照）
試料Ｄ：生ごみスラリー調整タンク２（図１参照）からの返送生ごみスラリーを加え，更に３０〜４０℃の恒温水槽に８時間浸漬して加温した生ごみスラリーＳ

【0032】

先ず，各試料Ａ〜Ｄの２４時間にわたる温度変化及び粘度変化を計測した実験結果を図２に示す。図２のグラフａ〜ｄはそれぞれ試料Ａ〜Ｄの粘度変化を表し，グラフｅは試料Ａ及びＣの温度変化を表し，グラフｆは試料Ｂ及びＤの温度変化を表している。図２のグラフａは常温の試料Ａの粘度が初期値の半分以下になるために約４時間を要するのに対し，グラフｂは約２０℃に加温された試料Ｂの粘度が初期値の半分以下になるために約２時間を要することを示している。この実験結果から，生ごみスラリーＳの温度を２０℃以上に加温することにより，常温の場合に比して粘性が初期値の半分以下に低下するための時間を１／２程度に短縮できることが確認できる。

【0033】

また，図２のグラフｃは返送生ごみスラリーを加えた常温の試料Ｃの粘度が初期値の半分以下になるために約２時間を要し，グラフｄは返送生ごみスラリーを加えて加温した試料Ｄの粘度が初期値の半分以下になるために約２時間を要することを示している。この実験結果から，生ごみスラリー調整タンク２の生ごみスラリーＳ（前日から残った生ごみスラリーＳ）では既に酸発酵がかなり進行しており，酸生成に寄与する微生物群が優勢化しているため，生ごみスラリー調整タンク２の生ごみスラリーＳを返送して加えることにより，常温であっても粘性が短時間で低下したと推定することができる。

【0034】

また，各試料Ａ〜Ｄの２４時間にわたる温度変化及びｐＨ変化を計測した実験結果を図３に示す。図３のグラフａ〜ｄはそれぞれ試料Ａ〜ＤのｐＨ変化を表し，グラフｅは試料Ａ及びＣの温度変化を表し，グラフｆは試料Ｂ及びＤの温度変化を表している。図３のグラフａ，ｃは，常温の試料Ａ，ＣのｐＨが比較的緩やかに減少（酸性化）したことを示しており，グラフｂ，ｄは，加温した試料Ｂ，ＤのｐＨが比較的激しく減少（酸性化）したことを示しており，とくに試料Ｂ，Ｄの温度が２５℃以上になるとｐＨが急低下することを示している。

【0035】

また，図３のグラフａ，ｃは常温の試料Ａ，Ｃの２４時間経過後のｐＨが３.８程度となったことを示し，グラフｂ，ｄは加温した試料Ｂ，Ｄの２４時間経過後のｐＨが３.６程度となったことを示し，加温した試料はより酸性化したことを示している。この実験結果から，生ごみスラリーＳは何れも時間の経過に応じて酸発酵が進行するが，加温することにより酸発酵が促進され，とくに２５℃以上に加温する酸発酵が大きく促進されることが確認できる。また，酸発酵が大きく促進されていることから，生ごみスラリーＳの温度を２５℃以上に加温することにより，生ごみスラリーＳの粘性が効率的に低下していることを推定できる。

【0036】

更に，各試料Ａ〜Ｄの２４時間にわたる温度変化及びカルシウム濃度（Ｃａ^２＋濃度）変化を計測した実験結果を図４に示す。図４のグラフａ〜ｄはそれぞれ試料Ａ〜Ｄのカルシウム濃度変化を表し，グラフｅは試料Ａ及びＣの温度変化を表し，グラフｆは試料Ｂ及びＤの温度変化を表している。図３のグラフａ，ｃは，常温の試料Ａ，Ｃのカルシウム濃度が比較的緩やかに増加したことを示しており，グラフｂ，ｄは，加温した試料Ｂ，Ｄのカルシウム濃度が比較的激しく増加したことを示しており，とくに試料Ｂ，Ｄの温度が３０℃以上（加温時間が６時間程度）になるとカルシウム濃度が急激に増加することを示している。

【0037】

図４の実験結果は，生ごみスラリーＳを加温すると無機固形物Ｃの可溶化も促進されることを示しており，とくに生ごみスラリーＳの温度が３０℃以上になると無機固形物Ｃの可溶化が大きく促進されることを示している。この実験結果から，加温生ごみスラリーＳの温度を３０℃以下に抑えることにより，無機固形物Ｃの可溶化を効果的に抑えつつ生ごみスラリーＳから無機固形物Ｃを分離できることを確認できる。また，上述した図２の実験結果から，生ごみスラリーＳの粘性を効率的に低下させるためには生ごみスラリーＳの温度を２５℃以上とすることが分かるので，無機固形物Ｃの可溶化を効果的に抑えつつ生ごみスラリーＳから無機固形物Ｃを分離するためには，生ごみスラリーＳの温度を２０〜３５℃，好ましくは２５〜３０℃とし，分離槽３０における生ごみスラリーＳの滞留時間を２〜６時間とすることが有効であることが確認できる。

【0038】

以上の実験結果から確認できたように，本発明は生ごみスラリーＳを加熱したうえで分離槽３０に滞留させるので，生ごみスラリーＳの可溶化を促進すると共に生ごみスラリーＳの粘性を低下させ，無機固形物Ｃを短時間で沈降分離することができ，ひいては分離槽３０のコンパクト化を図ることができる。また，加温により生ごみスラリーＳだけでなく無機固形物Ｃの可溶化も促進されるが，生ごみスラリーＳの温度を２０〜３５℃，好ましくは２５〜３０℃とし，分離槽３０における生ごみスラリーＳの滞留時間を２〜６時間とすることにより，無機固形物Ｃの可溶化を抑えつつ生ごみスラリーＳから無機固形物Ｃを分離することができる。

【0039】

こうして本発明の目的である「無機固形物を短時間で沈降分離することができる生ごみ廃棄物のメタン発酵処理方法及びシステム」の提供を達成することができる。

【符号の説明】

【0040】

１…前処理施設 ２…生ごみスラリー調整タンク
２ａ…生ごみスラリーポンプ ３…バイオリアクタ
３ａ…加熱装置 ５…二次処理施設
６…エネルギー回収施設 ７…メタン精製設備（脱硫装置）
８…ガスホルダ ９…エネルギー回収装置
１０…生ごみスラリー化装置（異物分別装置）
１１…筒体 １２ａ…周壁（半割上部）
１２ｂ…周壁（半割下部） １４…細孔
１５…脚部 １６…回転翼（板状羽根）
１６ａ…回転軸 １６ｂ…駆動装置
１７…取入口 １７ａ…供給ホッパー
１７ｂ…定量供給破砕機 １８…排出口
１９…空気流路 １９ａ…吸気口
１９ｂ…排気口 １９ｃ…導風板
２０…生ごみスラリーホッパー ２１…スクリューコンベア
２２…スクリュー式送出装置 ２３…輸送パイプ
２４…異物ホッパー ２５…搬送パイプ
２８…給水ノズル
３０…分離槽 ３０ａ…錐状底面
３０ｂ…胴部側面 ３０ｃ…内部
３１…撹拌手段 ３１ａ…撹拌羽根
３２…循環手段 ３２ａ…採取口
３２ｂ…吐出口 ３３…排出口
３３ａ…排出流路 ３３ｂ，３３ｃ…ゲート
３３ｄ…供液手段 ３３ｅ…ポンプ
３３ｆ…噴射口
３４…投入口 ３５…流出口
３６…仕分け部材 ３７…沈殿物
４０…制御装置 ４１…温度センサ
４２…熱交換器
Ａ…生ごみ有機物
Ｂ…異物
Ｃ…無機固形物
Ｓ…有機物
Ｇ…バイオガス
Ｗ…消化液
Ｈ…温水又は蒸気（高温水）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】