CN116490294A - 水热处理系统 - Google Patents
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Abstract
水热处理系统(1)具有：水热处理装置(10)，使含有机物的废弃物发生水热反应；调整槽(11)，对水热反应后的水热处理物进行加湿；第一移送装置(21)，移送加湿后的水热处理物；加压分离装置(12)，对移送来的水热处理物进行加压来使该水热处理物分离为水热处理液和剩余物；可溶化槽(13)，对分离出的水热处理液进行贮存并加温；第二移送装置(22)，将加温并可溶化后的水热处理液返送至调整槽(11)；甲烷发酵装置(14)，使用贮存于可溶化槽(13)的水热处理液来生成甲烷气体和消化液；脱水机(15)，使消化液分离为脱水污泥和脱水分离液；以及废液处理装置(16)，对脱水分离液进行硝化和脱氮来生成再利用水。第二移送装置(22)在贮存于可溶化槽(13)的水热处理液中所包含的有机物的浓度为规定浓度的情况下将水热处理液移送至甲烷发酵装置(14)。
Description
技术领域
本发明涉及一种由含有机物的废弃物生成甲烷气体的水热处理系统。
背景技术
开发了一种系统，其通过高温高压的水蒸气来使城市垃圾等从家庭排出的厨房垃圾(生活垃圾)、纸或草木等木质系废弃物、家畜粪尿、污泥之类的含有机物的废弃物发生水热反应并可溶化(水热处理)，从水热处理后的含有机物的废弃物(水热处理物)中分离出溶液、浆料等液体(水热处理液)，使用该液体来进行基于微生物、菌类的气体生成例如甲烷发酵(例如专利文献1、2)。为了从水热处理物中分离出胰液处理液，在该系统中，例如能使用筛网、如专利文献3中所记载的螺旋压力机。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2009-119378号公报
专利文献2：日本特开2019-181397号公报
专利文献3：日本特开2011-200836号公报
发明内容
发明所要解决的问题
一般而言，在由垃圾收集车回收的含有机物的废弃物、贮存于垃圾清理厂的垃圾槽的含有机物的废弃物中，除了有助于气体产生的有机物之外，无助于气体产生或难以有助于气体产生的有机物(例如塑料)、金属或玻璃等无机物也未被完全去除而残留。此外，根据地域、季节、日期时间的不同，回收或贮存的含有机物的废弃物中所包含的有机物和无机物的比率、虽是有机物却是厨房垃圾和纸的比率、有助于气体产生的有机物和几乎无助于气体产生的有机物的比率等(即，多个内容物各自在规定量的含有机物的废弃物中所占的比率)不同。
此外，一般而言，无论各内容物在含有机物的废弃物中所占的比率如何，在水热处理装置中，规定量的含有机物的废弃物都会按预定的固定的时间(规定时间)进行水热处理，该规定时间一结束就结束水热处理，从水热处理装置取出水热处理物。因此，根据各内容物在含有机物的废弃物中所占的比率不同，取出的水热处理物的性状不同。例如，有时会得到水分少而呈砂状或粉末状的水热处理物，有时也会得到水分多而呈泥状或液状的水热处理物。
另一方面，在通过使用水热处理液进行甲烷发酵来生成甲烷气体的情况下，理想的是，水热处理物中所包含的微小的有机物尽可能多地含在水热处理液中。因此，优选的是，如专利文献3中所记载的那样，在从水热处理物中分离出水热处理液时，使用加压式的螺旋压力机。但是，通过螺旋压力机来对低水分量(例如，砂状)的水热处理物进行加压可能会使耗电量增大，还可能会引发故障，因此不优选。
而且，在使用水热处理液来生成甲烷气体的情况下，水热处理液中所含的微小的有机物的浓度是为了提高气体生成效率而很重要的因素。但是，在水分多的水热处理物和水分少的水热处理物中，该有机物的浓度大不相同，因此难以在甲烷发酵装置中稳定地生成气体。
因此，本发明的目的在于提供一种无论含有机物的废弃物中所包含的内容物的比率如何，都能稳定地生成甲烷气体的水热处理系统。
技术方案
本发明的水热处理系统，具有：水热处理装置，使含有机物的废弃物发生水热反应；调整槽，对所述水热反应后的水热处理物进行加湿；第一移送装置，移送由所述调整槽加湿后的水热处理物；加压分离装置，对由所述第一移送装置移送来的水热处理物进行加压来使该水热处理物分离为水热处理液和剩余物；可溶化槽，对由所述加压分离装置分离出的水热处理液进行贮存并加温；第二移送装置，将被所述可溶化槽加温并可溶化后的水热处理液返送至所述调整槽；甲烷发酵装置，使用贮存于所述可溶化槽的水热处理液来生成甲烷气体和消化液；脱水机，使所述消化液分离为脱水污泥和脱水分离液；以及废液处理装置，对所述脱水分离液至少进行硝化和脱氮来生成再利用水，所述第二移送装置在贮存于所述可溶化槽的水热处理液中所包含的有机物的浓度小于规定浓度的情况下将所述水热处理液返送至所述调整槽，在所述有机物的浓度为所述规定浓度以上的情况下将所述水热处理液移送至所述甲烷发酵装置，其中，所述规定浓度是适合通过微生物或菌类来生成甲烷气体的有机物的浓度。
发明效果
根据本发明，无论含有机物的废弃物中所包含的各内容物的比率如何，都能稳定地生成甲烷气体。
附图说明
图1是表示实施方式的水热处理系统的示意图。
图2是表示实施方式的水热处理系统的第二设备的一个例子的示意图。
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明的水热处理系统进行说明。以下所示的构成等仅为示例，并不意图排除未明示的各种变形、技术的应用。以下所示的构成等可以在不脱离本发明的必要的构成要件及其主旨的范围内进行各种变形并实施。
图1是表示本实施方式的水热处理系统1的示意图。水热处理系统1是如下系统：通过高温高压的水蒸气来使含有机物的废弃物发生水热反应并可溶化(以下称为“水热处理”)，使用从水热处理后的含有机物的废弃物(以下称为“水热处理物”)中分离出的溶液、混合液或浆料等液体(以下称为“水热处理液”)来进行基于微生物、菌类的气体生成。
水热处理系统1构成为至少包括水热处理装置10、调整槽11、第一移送装置21、加压分离装置12、可溶化槽13、第二移送装置22、甲烷发酵装置14、脱水机15以及废液处理装置16。
那么，以下对图1所示的水热处理系统1的所有构成进行详细说明。
水热处理装置10是对含有机物的废弃物进行水热处理的装置。作为投入于水热处理装置10的含有机物的废弃物，可以列举从家庭排出的厨房垃圾(生活垃圾)、木质系废弃物、家畜粪尿、污泥等。既可以将由垃圾收集车回收的含有机物的废弃物、贮存于垃圾清理厂的垃圾槽的含有机物的废弃物保持原样地投入于水热处理装置10，也可以在从这些含有机物的废弃物中去除无机物之后投入于水热处理装置10。也可以从这些含有机物的废弃物中选择性地取出含有适合气体生成的有机物的厨房垃圾类、纸类、草木类并将取出的厨房垃圾类、纸类或草木类投入于水热处理装置10。水热处理装置10也能对近年来在老年人设施等中产生处理问题的纸尿布进行水热处理。
后续可知，在水热处理系统1中，即使水热处理装置10通过一次水热处理所处置的规定量的含有机物的废弃物中各个内容物所占的比率按照在多次实施的每个水热处理中所处置的含有机物的废弃物而大不相同，也能通过后述的甲烷发酵装置14来稳定地生成甲烷气体(生物气体)。
通过水热处理装置10来进行规定时间的水热处理，从水热处理装置10排出的水热处理物贮存于调整槽11。
调整槽11是对从水热处理装置10排出的水热处理物进行加湿来调整水热处理物的性状的装置。需要说明的是，在此，对水热处理物进行“加湿”除了包括通过水、液体来使水热处理物湿润的意思以外，还包括将水热处理物浸入于水、液体的意思。
在调整槽11注入贮存于后述的可溶化槽13的水热处理液，因此贮存于调整槽11的水热处理物被加湿。除了向调整槽11注入该水热处理液之外，还可以向调整槽11适当地注入自来水(省略图示)、后述的再利用水。
此外，也可以在调整槽11设置搅拌装置，对贮存于调整槽11的水热处理物和注入的这些液体或水进行搅拌并混合。在设置有搅拌装置的情况下，调整槽11能在短时间调整水热处理物的性状。例如，在贮存于调整槽11的水热处理物为砂状的情况下，通过一边进行上述注液或上述注水一边使搅拌装置工作，能使该水热处理物在短时间变为浆料状。
搅拌装置只要是空气搅拌、机械搅拌等来对贮存于调整槽11的水热处理物和注入的这些液体或水进行搅拌并混合的装置即可，也可以是任何装置。
需要说明的是，水热处理装置10和调整槽11是对含有机物的废弃物进行水热处理并且对进行水热处理而得到的水热处理物进行加湿并贮存的设备，是水热处理系统1中的进行第一阶段的处理的第一设备2的构成要素。
此外，虽在后文加以记述，但对由第一设备2贮存的水热处理物进行加压来分离(以下称为“加压分离”)出水热处理液并使通过该加压分离而得到的水热处理液可溶化的设备是水热处理系统1中的进行第二阶段的处理的第二设备3。而且，使用被第二设备3可溶化后的水热处理液来进行气体生成的设备是水热处理系统1中的进行第三阶段的处理的第三设备4。
第一移送装置21是向第二设备3移送由第一设备2的调整槽11加湿后的水热处理物的装置。在第一设备2与第二设备3相互靠近设置的情况下，例如在第一设备2和第二设备3设置于第一设备2与第二设备3的距离小于约500m的相同或相邻的场地的情况下，理想的是，第一移送装置21为如下管线：连接于第一设备2的调整槽11和第二设备3的加压分离装置12，并且具备向加压分离装置12压送由调整槽11调整了性状的水热处理物的粉碎泵。一般而言，管线构成为多个配管以形成一个路径的方式连接。
在该情况下，通过管线，一边通过粉碎泵来粉碎贮存于第一设备2的调整槽11的水热处理物，一边向第二设备3的加压分离装置12移送该水热处理物。在移送水热处理物时，能通过粉碎泵来使水热处理物变细碎，因此能降低后述的加压分离装置12(例如，螺旋压力机)的负荷。
需要说明的是，以下，在第一设备2、第二设备3以及第三设备4中的两个设备“靠近”设置的情况下，是指该两个设备设置于该两个设备彼此的距离小于约500m的相同或不同的场地。
另一方面，在第一设备2与第二设备3相互遥远设置的情况下，理想的是，第一移送装置21为具备贮存罐等的汽车(例如，真空清洁车等)。例如，如果第一设备2和第二设备3以相互距离约500m以上的方式设置，则无论是相同的场地还是不同的场地，都可以说它们“遥远”设置。在该情况下，将贮存于第一设备2的调整槽11的水热处理物装载于汽车并搬运至第二设备3的加压分离装置12，向加压分离装置12投入搬运来的水热处理物。
在此，汽车既可以是由人驾驶的汽车，也可以是不由人而由人工智能(ArtificialIntelligence，所谓的AI)等计算机来控制驾驶的自动驾驶的汽车。
此外，也可以在水热处理系统1设置中央控制室，一边利用监视摄像机来由人进行远程监视，一边控制汽车的驾驶。在该情况下，如果在水热处理系统1中所包括的设备、装置以及设施设置监视摄像机，则能通过中央控制室来进行它们的远程监视，能提高水热处理系统1的运转的安全性。
而且，水热处理系统1也可以构成为通过中央控制室来控制水热处理系统1中所包括的设备、装置以及设施各自的运转，也可以通过利用AI来使水热处理系统1的运转全自动化。
需要说明的是，以下，在第一设备2、第二设备3以及第三设备4中的两个设备“遥远”设置的情况下，是指该两个设备设置于该两个设备彼此的距离为约500m以上的相同或不同的场地。
此外，以下，在称为“汽车”的情况下，该汽车既可以是由人驾驶的汽车，也可以是该自动驾驶的汽车。该汽车也可以是由人进行远程监视来控制驾驶的汽车。
第二设备3的加压分离装置12是对由第一移送装置21从第一设备2的调整槽11移送来的水热处理物进行加压来使该水热处理物分离为水热处理液和剩余物(从水热处理物中分离出水热处理液而剩余的物质)的装置。需要说明的是，水热处理液也被称为发酵适合物，剩余物也被称为发酵不适物。
加压分离装置12例如可以采用如下构成：如图2所示，在前段配置旋转式鼓筛12A，在后段配置螺旋压力机12B。旋转式鼓筛12A例如也可以是三菱重工环境·化学工程株式会社的日本专利第6384015号的登记公报中所记载的冲孔金属板鼓筛装置。此外，螺旋压力机12B例如也可以是三菱重工环境·化学工程株式会社的日本专利第6734496号的登记公报的图13中所记载的脱水系统。
在加压分离装置12中，由于水热处理物的含水率、粘性等对水热处理液的回收率、发酵不适物的去除率有影响，因此对网孔、开口率、螺距(螺杆与排出口的距离)等进行了慎重设定。上述日本专利第6734496号的登记公报的图13中所记载的脱水系统与水热处理物的性状的变化对应地变更网孔，因此适用于加压分离装置12。加压分离装置12也可以与水热处理物的性状的变化对应地例如增大/减小排出口的大小，变更装置内的压力。
此外，加压分离装置12也可以与图2不同而仅由螺旋压力机的单体构成。
在图2的加压分离装置12中，首先将由第一移送装置21从第一设备2的调整槽11移送来的水热处理物投入于旋转式鼓筛12A。然后，通过旋转式鼓筛12A，从水热处理物中分离出一部分水热处理液。之后，将从旋转式鼓筛12A排出的水热处理物投入于螺旋压力机12B。
因此，与在前段不配置旋转式鼓筛12A的情况(加压分离装置12仅为螺旋压力机的单体的情况)相比，后段的螺旋压力机12B对与由第一移送装置21移送来的水热处理物的总量相比减量后的水热处理物进行加压来使该水热处理物分离为水热处理液和剩余物。因此，图2的加压分离装置12能实现螺旋压力机12B的动力降低(电力的节省化)。
需要说明的是，由旋转式鼓筛12A分离出的一部分水热处理液和由螺旋压力机12B分离出的水热处理液均贮存于第二设备3的可溶化槽13。
第二设备3的可溶化槽13是对由加压分离装置12分离出的水热处理液进行贮存并加温来使水热处理液可溶化的装置。加温的温度例如可以设为约40℃～60℃。
通过利用可溶化槽13使水热处理液可溶化，悬浮于水热处理液的不溶性的固体物质(Suspended Solids，以下称为“SS”)变为溶解于水热处理液的固体物质(DissolvedSolids，以下称为“DS”)。因此，贮存于可溶化槽13的水热处理液中所包含的固体物质整体量(Total Solids，以下称为“TS”。TS＝SS+DS)中所占的SS减少。因此，也可以说可溶化槽13是使贮存的水热处理液的SS减量，使DS增量，促进酸发酵的装置。
一般而言，TS中的有机物的DS的量多的一方对基于微生物、菌类的气体生成而言是理想的。贮存于可溶化槽13的水热处理液的TS、SS或DS能通过专用的测定装置(省略图示)来测量。
此外，也可以与调整槽11同样地，在可溶化槽13设置搅拌装置来对贮存于可溶化槽13的水热处理液进行搅拌，促进水热处理液的可溶化。
第二移送装置22是如下装置：在贮存于第二设备3的可溶化槽13的水热处理液中所包含的有机物的浓度小于规定浓度(例如，TS为约10％，DS为约6％)的情况下，将该水热处理液从可溶化槽13向第一设备2的调整槽11返送，在该有机物的浓度达到了该规定浓度的情况(实质上包括该规定浓度以上的情况。此外，该规定浓度例如也可以是TS为约10％～12％、DS为约6％～8％等有范围的浓度)下，将该水热处理液从可溶化槽13移送至第三设备4的甲烷发酵装置14。
第二移送装置22也可以采用如下构成：基于上述的测定装置的测定结果，自动地选择调整槽11和甲烷发酵装置14中的任一方来作为移送目的地，并向该选择的移送目的地移送贮存于可溶化槽13的水热处理液。
需要说明的是，该规定浓度被设定为在后述的甲烷发酵装置14中适合甲烷发酵的有机物的浓度，即适合通过微生物或菌类来生成甲烷气体的有机物的浓度。在该规定浓度中，贮存于可溶化槽13的水热处理液的pH值(酸碱度值)为小于7的酸性，理想的是，pH值为5以下。
理想的是，与第一移送装置21同样地，在第一设备2与第二设备3相互靠近设置的情况下，第二移送装置22为如下管线：连接于第一设备2的调整槽11和第二设备3的可溶化槽13，并且具备向调整槽11压送可溶化槽13的水热处理液的泵。
另一方面，在第一设备2与第二设备3相互遥远设置的情况下，理想的是，第二移送装置22为具备贮存罐等的汽车(例如，真空清洁车等)。在该情况下，通过汽车从可溶化槽13向调整槽11搬运水热处理液。
无论在哪种情况下，水热处理液都会通过第二移送装置22而在第一设备2与第二设备3之间循环。
此外，理想的是，在第二设备3与第三设备4相互靠近设置的情况下，第二移送装置22为如下管线：连接于第二设备3的可溶化槽13和第三设备4的甲烷发酵装置14，并且具备向甲烷发酵装置14的投入口压送可溶化槽13的水热处理液的泵。
需要说明的是，在第一设备2、第二设备3以及第三设备4相互靠近设置的情况下，第二移送装置22也可以采用如下构成：在连接第二设备3的可溶化槽13和第一设备2的调整槽11的管线的中途具备切换装置，将从该管线分支出的另一管线连接于该切换装置和第三设备4的甲烷发酵装置14的投入口。
如上所述，根据贮存于第二设备3的可溶化槽13的水热处理液中所包含的有机物的浓度，第二移送装置22能通过切换装置来择一地选择通过连接第二设备3的可溶化槽13和第一设备2的调整槽11的管线以及上述另一管线中的任一方来移送贮存于可溶化槽13的水热处理液。
另一方面，在第二设备3与第三设备4相互遥远设置的情况下，理想的是，第二移送装置22为具备贮存罐等的汽车(例如，真空清洁车等)。在该情况下，通过汽车从可溶化槽13向甲烷发酵装置14搬运水热处理液，并向甲烷发酵装置14的投入口投入该水热处理液。
需要说明的是，也可以是，在第一设备2与第二设备3相互靠近设置并且第二设备3与第三设备4相互遥远设置的情况下，在第一设备2与第二设备3之间的水热处理液的移送中，第二移送装置22为管线，此外，在第二设备3与第三设备4之间的水热处理液的移送中，第二移送装置22为汽车。即，第二移送装置22可以兼备管线和汽车这两种移送装置。
同样地，也可以是，在第一设备2与第二设备3相互遥远设置并且第二设备3与第三设备4相互靠近设置的情况下，在第一设备2与第二设备3之间的水热处理液的移送中，第二移送装置22为汽车，此外，在第二设备3与第三设备4之间的水热处理液的移送中，第二移送装置22为管线。
第二移送装置22将该水热处理液返送至第一设备2的调整槽11直至贮存于第二设备3的可溶化槽13的水热处理液中所包含的有机物的浓度成为上述的规定浓度。
因此，能对贮存于第一设备2的调整槽11的水热处理物进行加湿，因此能容易地进行由第一移送装置21实现的水热处理物的移送，能降低第二设备3的加压分离装置12的动力。
此外，从第二设备3的可溶化槽13向第一设备2的调整槽11返送的水热处理液已被可溶化槽13加温，因此该水热处理液能在该被加温后的温度的状态下或者在即使因自然散热等而被稍微冷却但也维持比常温高的温度的状态下向调整槽11注入。
在该情况下，该被返送的水热处理液能通过促进贮存于调整槽11的水热处理物的至少一部分的可溶化等来有助于该水热处理物的性状的调整。
不仅如此，在水热处理系统1中，会在时间上按顺序进行多次水热处理，但即使在每次水热处理时，每个内容物在要由第一设备2的水热处理装置10进行水热处理的含有机物的废弃物中所占的比率大不相同，通过各水热处理而得到的水热处理液中所包含的有机物的浓度存在较大的偏差，也能通过上述返送来使水热处理液在第一设备2与第二设备3之间循环，由此使贮存于可溶化槽13的水热处理液中所包含的有机物的浓度平均化。
并且，在贮存于可溶化槽13的水热处理液中所包含的有机物的浓度成为规定浓度的情况下，该规定浓度的水热处理液被第二移送装置22移送至甲烷发酵装置14。因此，投入于甲烷发酵装置14的水热处理液中所包含的有机物的浓度实质上始终固定且偏差小，并且该水热处理液含有较多的有助于甲烷气体的产生的有机物。因此，甲烷发酵装置14能稳定地生成甲烷气体。
在以有机物为原料并通过微生物、菌类来生成甲烷气体的甲烷发酵装置中，一般而言，在该装置内部中，首先需要进行有机物的可溶化和酸发酵这两个工序。
但是，在水热处理系统1中，在贮存于可溶化槽13的水热处理液中所包含的有机物的浓度成为该规定浓度的情况下，已经在可溶化槽13中执行并完成了上述两个工序。因此，甲烷发酵装置14能省略可溶化的工序和酸发酵的工序，因此能高速地生成甲烷气体。
第三设备4的甲烷发酵装置14是使用贮存于第二设备3的可溶化槽13的水热处理液来生成甲烷气体和消化液的装置。甲烷发酵装置14对该水热处理液进行加温(约37℃或约55℃)，通过甲烷发酵来生成甲烷气体。生成甲烷气体之后剩余的液肥(也称为发酵残渣、消化污泥)为消化液。
在贮存于第二设备3的可溶化槽13的水热处理液中例如包含较多的纸类这样的纤维成分的情况下，该纤维成分不会被甲烷发酵装置14完全分解而会残留一部分，并含在消化液中被排出。因此，在消化液中充分包含纤维成分的情况下，为了提高后述的脱水机15的脱水效率，无需设置后述的解纤液供给装置17、后述的粪尿接受槽18。
脱水机15是使从甲烷发酵装置14排出的消化液分离为脱水污泥和脱水分离液的装置(例如，螺旋压力机)。分离出的脱水污泥可以向后述的废弃物焚烧设施20移送，在废弃物焚烧设施20中进行焚烧处理。另一方面，分离出的脱水分离液向废液处理装置16移送。
废液处理装置16是如下装置：对由脱水机15分离出的脱水分离液至少进行硝化和脱氮的处理即生物处理来净化脱水分离液，生成再利用水。作为废液处理装置16，例如可以列举进行硝化和脱氮的处理的生物处理装置、粪尿处理设施。
由废液处理装置16生成的再利用水能通过供给路25(例如，管线)而供给至第一设备2的调整槽11。
在水热处理系统1的运转刚开始之后，第二设备3的可溶化槽13中未贮存有水热处理液，因此水热处理系统1无法将该水热处理液返送至调整槽11，无法通过该水热处理液来对贮存于调整槽11的水热处理物进行加湿。因此，在该情况下，水热处理系统1将再利用水从废液处理装置16供给至调整槽11，由此能对贮存于调整槽11的水热处理物进行加湿，能从水热处理系统1的运转刚开始之后顺畅地进行由第一移送装置21实现的水热处理物的移送、第二设备3的加压分离装置12的运转。
在无法进行上述返送的情况下，水热处理系统1也可以将自来水注入于调整槽11来对水热处理物进行加湿。但是，为了改善水热处理系统1的性价比，理想的是，使用再利用水而不是自来水。
以上，对水热处理系统1至少具备的构成进行了说明。但是，如图1所示，水热处理系统1还可以具备以下的装置、设施。
解纤液供给装置17是将对纸类(例如，旧报纸等废纸)进行解纤之后而呈液状的解纤液供给至从甲烷发酵装置14排出的消化液的装置。
由于解纤液供给装置17将解纤液混入于消化液，因此在脱水机15中对消化液与解纤液的混合液进行脱水。解纤液中包含较多纤维成分，因此该混合液中所包含的纤维成分作为脱水助剂的替代品发挥功能，吸取上述混合液的水分。因此，能提高脱水机15中的该混合液的脱水效率。需要说明的是，该纤维成分作为脱水污泥的一部分从脱水机15排出，因此与不将解纤液混入于消化液的情况相比，脱水污泥的分量会增加。
而且，解纤液中所包含的纤维成分不含氮成分，此外，在吸取上述混合液的水分时，也会吸取该混合液中所包含的氮成分，因此由脱水机15分离出的脱水分离液中的氮浓度会变低。因此，能降低废液处理装置16中的生物处理的负荷。解纤液供给装置17例如也可以由三菱重工环境·化学工程株式会社的日本专利第5905364号的登记公报中所记载的纸类供给装置、解纤装置、解纤废纸贮存罐以及解纤废纸供给泵构成。
粪尿接受槽18是贮存粪尿的水槽。在水热处理系统1中，能利用粪尿的“C/N比”(液体中所包含的氮量与在生物处理中的脱氮时供微生物作为营养源的碳量的比率)为约3～5这样的特性和粪尿中包含纤维成分这样的特性。
具体而言，在水热处理系统1中，将贮存于粪尿接受槽18的粪尿供给至甲烷发酵装置14或从甲烷发酵装置14排出的消化液、或者废液处理装置16。需要说明的是，不仅可以将粪尿供给至这三处中的一处，也可以将粪尿供给至这三处中的两处或全部。
为了在甲烷发酵装置14中高效地进行甲烷发酵，水热处理液中所包含的氮量需要为约1000mg/L以上且约3000mg/L以下。但是，从可溶化槽13移送至甲烷发酵装置14的水热处理液中所包含的氮量有时可能会不满足这一点。
在该情况下，通过将粪尿接受槽18的粪尿供给至甲烷发酵装置14并与水热处理液混合，能通过粪尿来弥补移送至甲烷发酵装置14的水热处理液中所包含的氮量的不足。即，为了调整甲烷发酵时的氮量的平衡而供给粪尿。
需要说明的是，通过将粪尿供给至甲烷发酵装置14，贮存于甲烷发酵装置14的水热处理液中所包含的碳量会增加，但在甲烷发酵装置14内，大部分碳会变为甲烷气体，因此不会给水热处理系统1带来不良影响。
此外，粪尿接受槽18的粪尿也可以不直接供给至甲烷发酵装置14，而是供给至甲烷发酵装置14的上游例如第一设备2的调整槽11、第二设备3的可溶化槽13。在该情况下，粪尿间接供给至甲烷发酵装置14。
此外，在将粪尿接受槽18的粪尿供给至从甲烷发酵装置14排出的消化液而成为混合液的情况下，与上述的解纤液中所包含的纤维成分同样地，粪尿中所包含的纤维成分作为脱水助剂的替代品发挥功能，能提高脱水机15中的该混合液的脱水效率。
如果是具备解纤液供给装置17和粪尿接受槽18双方的水热处理系统1，则在消化液中所包含的纤维成分少从而需要补充纤维成分以提高上述脱水效率的情况下，能通过解纤液、粪尿的纤维成分来弥补其不足量。需要说明的是，水热处理系统1既可以只具备解纤液供给装置17和粪尿接受槽18中的任一方，也可以具备解纤液供给装置17和粪尿接受槽18双方。
再者，一般而言，在进行液体的脱氮的生物处理时，若该液体的C/N比为约2～3，则能高效地进行处理。因此，在通过废液处理装置16来进行脱水分离液的生物处理时，在脱水分离液的C/N比小于2时，通过将粪尿接受槽18的粪尿供给至脱水分离液并混合来使C/N比的值上升为好。
在使脱水分离液与粪尿混合而成为混合液时，通过向脱水分离液追加粪尿，碳量和氮量都会增加，但如上所述，粪尿的C/N比为约3～5，因此碳量的增量大于氮量的增量。因此，即使脱水分离液的C/N比小于2，也能通过使该脱水分离液与粪尿混合来容易地将该混合液的C/N比设为约2～3。即，在此，为了调整要被进行生物处理的脱水分离液的C/N比的平衡而供给粪尿。
第三移送装置23是向后述的气体利用设施19移送由第三设备4的甲烷发酵装置14生成的甲烷气体的装置。
在甲烷发酵装置14与气体利用设施19相互靠近设置的情况下，理想的是，第三移送装置23为如下管线：连接于甲烷发酵装置14和气体利用设施19，并且向气体利用设施19移送由甲烷发酵装置14生成的甲烷气体。
另一方面，在甲烷发酵装置14与气体利用设施19相互遥远设置的情况下，理想的是，第三移送装置23为具备装载储气瓶的货台的汽车(卡车)、搭载有贮气罐的汽车。在该情况下，能将由甲烷发酵装置14生成的甲烷气体填充于储气瓶、贮气罐并装载或搭载于汽车，并向气体利用设施19移送。
气体利用设施19是利用由第三设备4的甲烷发酵装置14生成的甲烷气体的设施。气体利用设施19例如是如下发电厂：通过在锅炉中燃烧该甲烷气体或将其他气体与该甲烷气体混合后的混合气体而产生的热量来生成水蒸气，通过该水蒸气来使蒸汽涡轮转动，由此进行发电。近年来，在火力发电厂中，为了降低燃烧时的二氧化碳排出量，将以甲烷为主要成分的液化天然气LNG(Liquefied Natural Gas)作为燃料的火力发电厂成为主流，气体利用设施19也可以设为以该火力发电厂为基准的发电厂。
气体利用设施19也可以是具备燃气涡轮、燃气发动机或燃料电池等的发电厂、对该甲烷气体进行改良来生成城市燃气等的设施等。
在气体利用设施19是具备燃气发动机的发电厂的情况下，一般而言，具备由燃气发动机产生的排气的热回收装置。该热回收装置能由该排气生成温水。
在气体利用设施19是通过蒸汽涡轮来进行发电的发电厂并且第一设备2、第二设备3以及第三设备4中的至少任一方与气体利用设施19相互靠近设置的情况下，能在该靠近的第一设备2、第二设备3或第三设备4中利用在气体利用设施19的蒸汽涡轮中用于发电之后的高温的水蒸气即废水蒸气。
例如，在具备蒸汽涡轮的气体利用设施19与第一设备2靠近设置的情况下，能用管线来连接气体利用设施19和第一设备2，并经由该管线将废水蒸气移送至第一设备2的水热处理装置10，用作供水热处理装置10使用的高温高压的水蒸气或其一部分。
此外，在具备蒸汽涡轮的气体利用设施19与第二设备3靠近设置的情况下，能用管线来连接气体利用设施19和第二设备3，并经由该管线将废水蒸气移送至第二设备3的可溶化槽13，用于贮存于可溶化槽13的水热处理液的加温。
而且，在具备蒸汽涡轮的气体利用设施19与第三设备4靠近设置的情况下，能用管线来连接气体利用设施19和第三设备4，并经由该管线将废水蒸气移送至第三设备4的甲烷发酵装置14，用于贮存于甲烷发酵装置14的水热处理液的加温。
而且，在具备燃气发动机的气体利用设施19与第二设备3靠近设置的情况下，能用管线来连接气体利用设施19和第二设备3，并经由该管线将由上述热回收装置生成的温水移送至第二设备3的可溶化槽13，用于贮存于可溶化槽13的水热处理液的加温。
同样地，在具备燃气发动机的气体利用设施19与第三设备4靠近设置的情况下，还能用管线来连接气体利用设施19和第三设备4，并经由该管线将该温水移送至第三设备4的甲烷发酵装置14，用于贮存于甲烷发酵装置14的水热处理液的加温。
如上所述，可溶化槽13的加温的温度为约40℃～60℃，此外，甲烷发酵装置14的加温的温度为约37℃或约55℃，因此在对可溶化槽13、甲烷发酵装置14进行加温时，温水比废水蒸气易于处置。
如此，在气体利用设施19具备蒸汽涡轮的情况下，能在水热处理系统1内利用从蒸汽涡轮排出的废水蒸气来作为热源，此外，在气体利用设施19具备燃气发动机的情况下，能在水热处理系统1内利用由上述热回收装置生成的温水来作为热源，因此能进一步提高水热处理系统1的性价比。
第四移送装置24是向后述的废弃物焚烧设施20移送由第二设备3的加压分离装置12分离出的剩余物的装置。
在第二设备3与废弃物焚烧设施20相互靠近设置的情况下，理想的是，第四移送装置24为如下传送带：连接于加压分离装置12的剩余物的排出口和废弃物焚烧设施20的垃圾槽，并且向垃圾槽移送从加压分离装置12排出的剩余物。
另一方面，在第二设备3与废弃物焚烧设施20相互遥远设置的情况下，理想的是，第四移送装置24为卡车、垃圾收集车等汽车。在该情况下，能向卡车的货台、垃圾收集车内装载或贮存从加压分离装置12排出的剩余物，并向废弃物焚烧设施20移送。
废弃物焚烧设施20是通过焚烧炉来焚烧废弃物的设施，也能焚烧从第二设备3的加压分离装置12排出的剩余物和由脱水机15分离出的脱水污泥。废弃物焚烧设施20能通过由焚烧炉产生的热量来在锅炉中生成高温高压的水蒸气，通过该高温高压的水蒸气来使蒸汽涡轮转动，由此进行发电。
在第一设备2、第二设备3以及第三设备4中的至少任一方与废弃物焚烧设施20相互靠近设置的情况下，能在该靠近的第一设备2、第二设备3、第三设备4中利用在废弃物焚烧设施20的蒸汽涡轮中用于发电之后的高温的水蒸气即废水蒸气。
例如，在废弃物焚烧设施20与第一设备2靠近设置的情况下，能用管线来连接废弃物焚烧设施20和第一设备2，并经由该管线将废水蒸气移送至第一设备2的水热处理装置10，用作供水热处理装置10使用的高温高压的水蒸气或其一部分。
此外，在废弃物焚烧设施20与第二设备3靠近设置的情况下，能用管线来连接废弃物焚烧设施20和第二设备3，并经由该管线将废水蒸气移送至第二设备3的可溶化槽13，用于贮存于可溶化槽13的水热处理液的加温。
而且，在废弃物焚烧设施20与第三设备4靠近设置的情况下，能用管线来连接废弃物焚烧设施20和第三设备4，并经由该管线将废水蒸气移送至第三设备4的甲烷发酵装置14，用于贮存于甲烷发酵装置14的水热处理液的加温。
如此，能在水热处理系统1内有效地利用废弃物焚烧设施20的废水蒸气来作为热源，因此能进一步提高水热处理系统1的性价比。
需要说明的是，水热处理系统1既可以是不具备(1)解纤液供给装置17、(2)粪尿接受槽18、(3)第三移送装置23和气体利用设施19、(4)第四移送装置24和废弃物焚烧设施20这四者中的任一个的系统，也可以是只具备这四者中的任一个、任两个或任三个的系统，还可以是四个全都具备的系统。
附图标记说明
1：水热处理系统；
2：第一设备；
3：第二设备；
4：第三设备；
10：水热处理装置；
11：调整槽；
12：加压分离装置；
12A：旋转式鼓筛；
12B：螺旋压力机；
13：可溶化槽；
14：甲烷发酵装置；
15：脱水机；
16：废液处理装置(粪尿处理设施)；
17：解纤液供给装置；
18：粪尿接受槽；
19：气体利用设施；
20：废弃物焚烧设施；
21：第一移送装置；
22：第二移送装置；
第三移送装置；
第四移送装置；
供给路。
Claims (5)
1.一种水热处理系统，具有：
水热处理装置，使含有机物的废弃物发生水热反应；
调整槽，对所述水热反应后的水热处理物进行加湿；
第一移送装置，移送由所述调整槽加湿后的水热处理物；
加压分离装置，对由所述第一移送装置移送来的水热处理物进行加压来使所述水热处理物分离为水热处理液和剩余物；
可溶化槽，对由所述加压分离装置分离出的水热处理液进行贮存并加温；
第二移送装置，将被所述可溶化槽加温并可溶化后的水热处理液返送至所述调整槽；
甲烷发酵装置，使用贮存于所述可溶化槽的水热处理液来生成甲烷气体和消化液；
脱水机，使所述消化液分离为脱水污泥和脱水分离液；以及
废液处理装置，对所述脱水分离液至少进行硝化和脱氮来生成再利用水，
所述第二移送装置在贮存于所述可溶化槽的水热处理液中所包含的有机物的浓度小于规定浓度的情况下将所述水热处理液返送至所述调整槽，在所述有机物的浓度为所述规定浓度以上的情况下将所述水热处理液移送至所述甲烷发酵装置，其中，所述规定浓度是适合通过微生物或菌类来生成甲烷气体的有机物的浓度。
2.根据权利要求1所述的水热处理系统，其中，
所述水热处理系统还具有将对纸类进行解纤后得到的解纤液供给至所述消化液的解纤液供给装置。
3.根据权利要求1或2中任一项所述的水热处理系统，其中，
所述水热处理系统还具有贮存粪尿的粪尿接受槽，
所述水热处理系统将所述粪尿接受槽的粪尿供给至所述甲烷发酵装置并与所述水热处理液混合，或者将所述粪尿接受槽的粪尿与所述消化液混合，或者将所述粪尿接受槽的粪尿与所述脱水分离液混合。
4.根据权利要求3所述的水热处理系统，其中，
所述加压分离装置在前段具备旋转式鼓筛，并且在后段具备螺旋压力机，
由所述旋转式鼓筛分离出的水热处理液和由所述螺旋压力机分离出的水热处理液贮存于所述可溶化槽。
5.根据权利要求4所述的水热处理系统，其中，
所述水热处理系统还具有：
第三移送装置和气体利用设施，所述第三移送装置移送由所述甲烷发酵装置生成的甲烷气体，所述气体利用设施利用由所述第三移送装置移送来的甲烷气体；或者
第四移送装置和废弃物焚烧设施，所述第四移送装置移送由所述加压分离装置分离出的剩余物，所述废弃物焚烧设施焚烧由所述第四移送装置移送来的剩余物，
在所述水热处理装置和所述调整槽与所述加压分离装置和所述可溶化槽靠近设置的情况下，所述第一移送装置为具备粉碎泵的管线，所述第二移送装置为具备泵的管线，
在所述水热处理装置和所述调整槽与所述加压分离装置和所述可溶化槽相互遥远设置的情况下，所述第一移送装置和所述第二移送装置均为汽车，
在所述甲烷发酵装置与所述气体利用设施靠近设置的情况下，所述第三移送装置为管线，
在所述甲烷发酵装置与所述气体利用设施相互遥远设置的情况下，所述第三移送装置为汽车，
在所述废弃物焚烧设施与所述加压分离装置和所述可溶化槽靠近设置的情况下，所述第四移送装置为传送带，
在所述废弃物焚烧设施与所述加压分离装置和所述可溶化槽相互遥远设置的情况下，所述第四移送装置为汽车，
所述气体利用设施具备蒸汽涡轮或燃气发动机，并将在所述蒸汽涡轮中用于发电之后的水蒸气供给至所述水热处理装置、所述可溶化槽以及所述甲烷发酵装置中的至少任一方，或者将由通过所述燃气发动机产生的排气生成的温水供给至所述可溶化槽和所述甲烷发酵装置中的至少一方，
所述废弃物焚烧设施具备蒸汽涡轮，并将在所述蒸汽涡轮中用于发电之后的水蒸气供给至所述水热处理装置、所述可溶化槽以及所述甲烷发酵装置中的至少任一方，
所述废液处理装置为粪尿处理设施，所述再利用水被供给至所述调整槽。
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