以下、本発明の実施の形態を図面に基づ� ��て説明する。図1において、本実施の形態に 係る有機性廃棄物の処理装置は膜型メタン発 酵処理を行うものであり、メタン発酵槽1と� �分離槽2とは別体である。メタン発酵槽1は原 料供給系3に接続しており、ポンプ4の駆動に� ��り原料の有機性廃棄物が流入する。

 膜分離槽2は槽内に膜分離装置5を浸漬し� �おり、膜分離装置5としては中空糸膜、環状� ��、平板状膜など種々の形態のものが適用で� ��る。ここでは膜分離装置5が複数枚の平板状 膜カートリッジ6と、その下方より膜面洗浄� �体としてバイオガスを噴出する散気装置5aを 備えており、膜カートリッジ6は濾板の両表� �に濾過膜を配置したものである。膜分離装� �5は膜透過液導出系7に連通し、吸引ポンプ8� �より加える吸引圧を駆動圧として作動する� �

 メタン発酵槽1は密閉型式のものであり、 槽天井部にバイオガス排出系9が接続してお� �、バイオガス排出系9は分岐管10がブロア11を 介して膜分離装置5の散気装置5aに接続してい る。

 本実施の形態では、メタン発酵槽1と膜分 離槽2は越流路12、潜流路13によって連通して� ��り、メタン発酵槽1と膜分離槽2の間で消化� �が循環する。しかしながら、メタン発酵槽1� ��膜分離槽2を離れた位置に配置し、管路等か らなる循環系によって接続することも可能で ある。膜分離槽2とメタン発酵槽1には槽内に� ��ける消化液のpHを測定するpH計14、15をそれ� �れ設けているが、膜分離槽2に設けるpH計14が 本発明における必要条件である。

 膜分離槽2とメタン発酵槽1にはそれぞれpH 調整剤添加手段としてpH調整剤供給系16、17が 接続していが、膜分離槽2に接続するpH調整剤 供給系16が本発明における必要条件である。p H調整剤供給系16、17はポンプ、バルブ等の流� ��調整手段16a、17aを備え、槽内の消化液に適� ��のpH調整剤を添加するものである。

 pH調整剤としては、塩酸、硫酸などの無� �酸、クエン酸、酢酸などの有機酸や、ポリ� �酸第二鉄、塩化第二鉄などの酸であると同� �に脱リン、脱硫効果を持つ鉄系凝集剤や、� �液中で酸性を呈する塩化マグネシウムなど� �使用する。

 なお、pH調整剤供給系17は、pH調整剤供給� ��16のみでは膜分離槽内のpH条件を目標pH条件� ��できない場合に、またはメタン発酵槽1のpH� ��件が所定範囲外となった場合にのみ必要で� ��り、酸のみならずNaOHなどのアルカリ物質を 供給することもある。

 メタン発酵槽1と膜分離槽2を管路等から� �る循環系によって接続する場合には、膜分� �槽2に設けるpH調整剤供給系16は、メタン発酵 槽1から膜分離槽2へ流入する消化液にpH調整� �を添加するように設けることも可能である� �

 pH調整剤供給系16、17は手動操作によって� ��加量を調整することも可能であるが、本実� ��の形態では制御装置50によって添加量を調� �する。

 制御装置50は、上述したポンプ、ブロア� �の各機器を制御するものであり、pH計14、15� �測定値を指標としてpH調整剤供給系16、17に� �るpH調整剤の添加量を制御する。メタン発酵 槽1の下部には余剰消化汚泥排出系18が連通し ており、排出ポンプ19の駆動によって取り出� ��槽内の消化液を余剰消化汚泥として系外へ� ��送する。

 以下、上記した構成における作用を説明� ��る。メタン発酵槽1には原料供給系3からポ� �プ4の駆動によって原料の有機性廃棄物を定� ��的に供給する。メタン発酵槽1では槽内のメ タン菌の作用により原料が分解され、消化液 が膜分離槽2との間で循環する。

 膜分離槽2では吸引ポンプ8の駆動により� �分離装置5によって消化液を固液分離し、膜� ��過液導出系7を通して膜透過液を系外へ取り 出し、濃縮液がメタン発酵槽1に循環する。� �タン発酵槽1で発生するバイオガスはバイオ� ��ス排出系9を通して系外へ排出し、一部をブ ロア11の駆動により分岐管10を通して膜分離� �置5の散気装置5aに供給する。膜分離槽2に散� ��したバイオガスにより生じる上向流は平板� ��膜カートリッジ6の膜面に沿って固気液混相 流で流れ、膜面を洗浄する。

 メタン発酵槽1では、バイオガスの発生と 併せてアンモニア性窒素が生成する。このた めに、通常運転下のメタン発酵槽1では槽内� �消化液のpHが上昇して、メタン発酵が進行中 の槽内の消化液はpH=8程度となる。メタン発� �を最適化するには最適化pH条件=8に近似する� ��定範囲内にメタン発酵槽内のpH条件を維持� �ることが求められる。

 一方、膜分離槽2では、pHの変動が起こら� ��、膜分離槽内の消化液のpHはメタン発酵槽� �の消化液のpHと同等のpH=8程度となる。これ� �、膜分離槽2にはメタン発酵槽1で十分な発酵 を経てた消化液、つまり発酵・分解の進行が 頭打ちとなった消化液が流入してくることに 起因する。

 しかしながら、原料の有機性廃棄物中に� ��素、リン、マグネシウム、窒素などが多量� ��含まれる場合には、pHと溶解度積の関係か� �膜分離槽内のpH条件(消化液のpH)が高くなる� �どに、リン酸マグネシウムアンモニウム(MAP) 等の無機結晶析出が顕著となり、このMAP等の 無機スケールが膜分離装置5の平板状膜カー� �リッジ6の膜面を閉塞させてしまう要因とな� ��。

 このため、制御装置50は膜分離槽2に設け� ��pH計14の測定値を指標として適量のpH調整剤� ��膜分離槽2の消化液に添加し、pH調整剤の添� ��量の調整によって膜分離槽内のpH条件を無� �スケールが生成しない目標pH条件、ここでは pH<7.8以下の所定範囲(6.8<pH<7.8)に調整す る。目標pH条件はpH<8以下の所定範囲(6.6<p H<8)とすることも可能である。この調整に� �いても、メタン発酵槽内のpH条件はメタン発 酵に適した最適化pH条件(pH=8)近似の所定範囲� ��(この範囲はメタン発酵を良好に保つことを 条件とする)に維持される。

 すなわち、pH調整剤を用いて膜分離槽内� �消化液のpHを低く調整することで、MAP等の溶 解度積が高い、すなわち結晶が析出し難い目 標pH条件(pH<7.8)に制御し、無機スールの生� �を抑制して膜分離装置2の膜面を健全に維持� ��ることができる。

 上述の操作により、pH<7.8に調整した膜分� ��槽内の消化液は、再びメタン発酵槽1へ返送 される。この消化液の循環液量はメタン発酵 槽における槽内液量に比べて非常に流量が少 ない。本実施の形態では、メタン発酵槽1に� �ける槽内液量5.0Qm ³ に対して、メタン発酵槽1と膜分離槽2との間� ��循環する循環液量は5.0Qm ³ /dに設定しており、これはメタン発酵槽内の� ��化液が1回/日当り入れ替わる程度である。

 従って、膜分離槽2からメタン発酵槽1へ� �送する消化液の循環液量では通常運転時の� �タン発酵槽内のpH変動にほとんど影響を与え ず、メタン発酵槽1の消化液は最適化pH条件(pH =8)近似の所定範囲内に維持される。

 このように、本実施の形態では、膜分離� ��内のpH条件を目標pH条件に制御することで、 メタン発酵槽1でのメタン発酵の最適化と膜� �離槽2でのMAP等の無機スケールの生成を抑制� ��ることを同時に実現できる。

 また、制御装置50はメタン発酵槽1に設け� ��pH計15でメタン発酵槽1の消化液のpHを監視し ており、メタン発酵槽1の消化液のpHが最適化 pH条件(pH=8)近似の所定範囲を逸脱する場合に� ��、pH計15の測定値を指標としてpH調整剤供給� ��17から適量のpH調整剤を膜分離槽2の消化液� �添加し、メタン発酵の最適化を維持する。� �のように、双方のpH調整剤供給系17を使用し� ��膜分離槽2とメタン発酵槽1とのpH条件を個別 に制御することも可能である。

 図5および図6は、バイオエタノール蒸留� �渣を上述の膜型メタン発酵処理した際の膜� �離槽内pH(無調整もしくは塩鉄添加で調整)と� ��MAP結晶生成による膜分離装置の膜透過流束� ��下の実験データを示すものである。図5に示 すように、塩化第二鉄0.6%添加するRun1および� ��化第二鉄0.3%添加するRun2では、膜透過液pHは 7.8以下に維持され、MAPは生成しないが、pH調� ��を行わないRun3ではpHが8以上となる。また、 図6に示すように、塩化第二鉄0.6%添加するRun1 および塩化第二鉄0.3%添加するRun2では、膜透� ��流束はほぼ0.4m/dを越えて維持され、MAPは生� ��しないが、pH調整を行わないRun3では膜透過� ��束は0.3m/d以下に低下し、薬品洗浄により一� ��的に回復するが、直ちに膜透過流束は0.3m/d� ��下に低下する。

 なお、Run1、Run2、Run3の期間中メタン発酵� ��のpH値はメタン発酵槽へのpH調整剤の添加な しでpH=8近傍で維持された。

 図2は本発明の他の実施の形態を示すもので ある。先の実施の形態と同様の構成部材には 同符号を付して説明を省略する。図2に示す� �成では、CO ₂ 濃縮手段としてCO ₂ 濃縮機21を設けている。CO ₂ 濃縮機21は一次側がバイオガス排出系9に連通 し、二次側が分岐管10に連通しており、メタ� ��発酵槽1で発生するバイオガスからCO ₂ 濃度を高めたCO ₂ リッチガスを分離する。CO ₂ リッチガスは膜分離装置5の散気装置5aに供給 し、CO ₂ リッチガスを消化液へ吹き込んで消化液に炭 酸ガスを溶解させる。本実施の形態では膜分 離槽内の消化液に散気するが、メタン発酵槽 1から膜分離槽2へ流入する消化液に吹き込む� ��とも可能である。

 制御装置50は、膜分離槽2のpH計14の測定値を 指標としてブロア11を制御してCO ₂ 濃縮機21によるCO ₂ リッチガスの吹込量を調整する。この制御装 置によるCO ₂ リッチガスの吹込量の調整によって膜分離槽 内のpH条件をスケールが生成しない目標pH条� �(pH<7.8)以下の所定範囲内に調整することに より、メタン発酵槽内のpH条件をメタン発酵� ��適した最適化pH条件(pH=8)近似の所定範囲内� �維持する。

 このように、本実施の形態では、CO ₂ リッチガスを膜分離槽2へ吹き込んで消化液� �炭酸ガスを溶解させることで、膜分離槽内� �pH条件を目標pH条件よりも低く制御し、膜分� ��槽2でのトラブルを未然に回避する。尚、必 要に応じて先の実施の形態と同様に、pH計14� �15の測定値に基づいてpH調整剤供給系16、17か ら適量のpH調整剤を補助的に添加することも� ��能である。

 図3は本発明の他の実施の形態を示すもの である。先の実施の形態と同様の構成部材に は同符号を付して説明を省略する。図3に示� �構成は、基本的に先の実施の形態と同様の� �タン発酵に係る処理を行うものであるが、� �料中にリン、マグネシウム、窒素などが多� �に含まれることで、膜分離槽内のpH条件を目 標pH条件に維持し、かつメタン発酵槽内を最� ��化pH条件に維持することが困難となる場合� �想定するものである。

 このため、濃縮分離手段として濃縮分離� ��22を設けている。本実施の形態では濃縮分� �槽22は凝集沈殿槽からなるが、濃縮分離手段 としては機械式の遠心濃縮機、多重円盤式等 のものを採用することも可能である。

 濃縮分離槽22は流入側が送液ポンプ20を介 してメタン発酵槽1に接続し、流出側が返送� �23を介して膜分離槽2に連通している。

 この構成により、濃縮分離槽22では、送� �ポンプ20により供給するメタン発酵槽1の消� �液に脱リン、脱硫効果を持つ鉄系凝集剤を� �加して濃縮汚泥と分離液とに分離する。濃� �汚泥はリン、マグネシウム、アンモニア等� �無機スケール生成物質を無機系汚泥として� �み、この濃縮汚泥を系外へ余剰消化汚泥と� �て排出することで、濃縮分離槽22に供給され た消化液中の無機スケール生成物質は低減さ れる。分離液は無機スケール生成物質が低減 された状態でポンプ24により返送系23を介し� �膜分離槽2に移送される。

 図4は本発明の他の実施の形態を示すもの である。先の実施の形態と同様の構成部材に は同符号を付して説明を省略する。図4に示� �構成は、基本的に先の実施の形態と同様の� �タン発酵に係る処理を行うものであるが、� �分離装置として加圧型膜分離装置25を使用す る。

 加圧型膜分離装置25は、一次側が送液ポ� �プ20を介してメタン発酵槽1に連通し、二次� �が汚泥返送系26を介してメタン発酵1に連通� �ている。pH調整剤供給系16は、メタン発酵槽1 から加圧型膜分離装置25へ供給する消化液にp H調整剤を添加し、pH計14はメタン発酵槽1から 加圧型膜分離装置25へ供給する消化液のpHを� �定する。

 この構成により、メタン発酵槽1から導く 消化液を加圧型膜分離装置25で濃縮して分離� ��と濃縮汚泥とに分離し、分離液は系外へ取� ��出し、濃縮汚泥は汚泥返送系26を通してメ� �ン発酵槽1へ返送する。

 制御装置50は、pH計14の測定値を指標とし� ��pH調整剤供給系16によるpH調整剤の添加量を� ��御することで、メタン発酵槽内のpH条件を� �タン発酵に適した最適化pH条件近似の所定範 囲内に維持しつつ、加圧型膜分離装置内のpH� ��件をスケールが生成しない目標pH条件以下� �所定範囲内に調整する。

 また、原料中に窒素、リン、マグネシウ� ��、窒素などが多量に含まれることで、膜分� ��槽内のpH条件を目標pH条件に維持し、かつメ タン発酵槽内を最適化pH条件に維持すること� ��困難となる場合には、先の実施の形態にお� ��る濃縮分離手段としての濃縮分離槽22を併� �することも可能である。