JP2005342682A - 有機性廃液の処理方法および処理装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】メタンガスへの変換効率を高めことができる有機性廃液の処理方法および処理装置を提供すること。
【解決手段】有機性廃液、嫌気性消化された有機性廃液、嫌気性消化され、固液分離された有機性廃液及びこれらの混合有機性廃液からなる群から選択される少なくとも１つを物理化学的に処理して有機性廃液中の固形成分の少なくとも一部を溶解させる工程と、前記固形成分の少なくとも一部が溶解された有機性廃液を、固形成分を含む有機性廃液と溶解成分を含む有機性廃液とに固液分離する工程と、前記固形成分を含む有機性廃液と前記溶解成分を含む有機性廃液とをそれぞれ嫌気性消化処理して消化ガスを生成させる工程とを含む有機性廃液の処理方法。
【選択図】図１
【解決手段】有機性廃液、嫌気性消化された有機性廃液、嫌気性消化され、固液分離された有機性廃液及びこれらの混合有機性廃液からなる群から選択される少なくとも１つを物理化学的に処理して有機性廃液中の固形成分の少なくとも一部を溶解させる工程と、前記固形成分の少なくとも一部が溶解された有機性廃液を、固形成分を含む有機性廃液と溶解成分を含む有機性廃液とに固液分離する工程と、前記固形成分を含む有機性廃液と前記溶解成分を含む有機性廃液とをそれぞれ嫌気性消化処理して消化ガスを生成させる工程とを含む有機性廃液の処理方法。
【選択図】図１
Description
本発明は、有機性廃液の処理方法および処理装置に関する。
下水、食品排水、畜産排水等の処理過程で発生する有機性廃液の処理には、嫌気性微生物を用いた嫌気性消化と呼ばれる処理が行われている。この嫌気性消化では、有機性廃液中の有機物は嫌気性微生物の作用により固形成分の溶解、有機酸生成、メタン生成の過程を経て、最終的にはメタンガスに変換される。しかし、このような嫌気性消化では、処理に長い時間を要するわりに、有機性廃液中の固形成分の溶解率が４０〜５０％と低く、その結果、メタンガスへの変換効率も４０〜５０％程度に留まっている。そして、溶解されず残存する固形成分は、系外に引き抜かれ、焼却などの方法により処分されている。
そのため、メタンガスへの変換効率を高め、処分すべき固形成分の発生量を低減するためには、有機性廃液中の固形成分の溶解を促進することが重要となっている。
そこで、有機性廃液中の固形成分の溶解を促進させる方法として、嫌気性消化槽から引き抜いた消化有機性廃液をオゾン処理または高圧パルス放電処理により改質し、この改質有機性廃液を嫌気性消化槽に戻すことが提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
そのため、メタンガスへの変換効率を高め、処分すべき固形成分の発生量を低減するためには、有機性廃液中の固形成分の溶解を促進することが重要となっている。
そこで、有機性廃液中の固形成分の溶解を促進させる方法として、嫌気性消化槽から引き抜いた消化有機性廃液をオゾン処理または高圧パルス放電処理により改質し、この改質有機性廃液を嫌気性消化槽に戻すことが提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
しかしながら、上記従来の方法では、オゾン処理または高圧パルス放電処理した改質有機性廃液、即ち、溶解されずに残存する難溶解性成分と、オゾン処理または高圧パルス放電処理によって溶解された溶解成分とを含む有機性廃液を嫌気性消化槽に戻している。このような方法では、嫌気性消化槽中に存在する嫌気性微生物が溶解成分と優先的に反応してしまい、難溶解性成分との反応が十分に行われず、メタンガスへの変換効率が向上しないという問題点があった。
したがって、本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、メタンガスへの変換効率を高めことができる有機性廃液の処理方法および処理装置を提供することを目的としている。
したがって、本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、メタンガスへの変換効率を高めことができる有機性廃液の処理方法および処理装置を提供することを目的としている。
そこで本発明者らは、有機性廃液の処理方法について鋭意検討した結果、物理化学的に処理された有機性廃液を固液分離し、ここで分離された固形成分を含む有機性廃液と溶解成分を含む有機性廃液とをそれぞれ嫌気性消化して有機性廃液中の固形成分の溶解を促進することによって、メタンガスへの変換効率を飛躍的に高めることができることを見出し本発明に至った。
即ち、本発明は、有機性廃液、嫌気性消化された有機性廃液、嫌気性消化され、固液分離された有機性廃液及びこれらの混合有機性廃液からなる群から選択される少なくとも１つを物理化学的に処理して有機性廃液中の固形成分の少なくとも一部を溶解させる工程と、前記固形成分の少なくとも一部が溶解された有機性廃液を、固形成分を含む有機性廃液と溶解成分を含む有機性廃液とに固液分離する工程と、前記固形成分を含む有機性廃液と前記溶解成分を含む有機性廃液とをそれぞれ嫌気性消化処理して消化ガスを生成させる工程とを含む有機性廃液の処理方法である。
即ち、本発明は、有機性廃液、嫌気性消化された有機性廃液、嫌気性消化され、固液分離された有機性廃液及びこれらの混合有機性廃液からなる群から選択される少なくとも１つを物理化学的に処理して有機性廃液中の固形成分の少なくとも一部を溶解させる工程と、前記固形成分の少なくとも一部が溶解された有機性廃液を、固形成分を含む有機性廃液と溶解成分を含む有機性廃液とに固液分離する工程と、前記固形成分を含む有機性廃液と前記溶解成分を含む有機性廃液とをそれぞれ嫌気性消化処理して消化ガスを生成させる工程とを含む有機性廃液の処理方法である。
また、本発明は、有機性廃液、嫌気性消化された有機性廃液、嫌気性消化され、固液分離された有機性廃液及びこれらの混合有機性廃液からなる群から選択される少なくとも１つが供給され、前記有機性廃液を物理化学的に処理することによって有機性廃液中の固形成分の少なくとも一部を溶解させる物理化学的処理槽と、前記固形成分の少なくとも一部が溶解された有機性廃液を、固形成分を含む有機性廃液と溶解成分を含む有機性廃液とに分離する第１の固液分離槽と、前記固形成分を含む有機性廃液を嫌気性消化処理することによって消化ガスを生成させる第１の嫌気性消化処理槽と、前記溶解成分を含む有機性廃液を嫌気性消化処理することによって消化ガスを生成させる第２の嫌気性消化処理槽とを備える有機性廃液処理装置である。
本発明によれば、物理化学的に処理された有機性廃液を、固形成分を含む有機性廃液と溶解成分を含む有機性廃液とに固液分離し、分離された固形成分を含む有機性廃液と溶解成分を含む有機性廃液とをそれぞれ嫌気性消化することによって、有機性廃液中の有機物のメタンガスへの変換効率を向上させることができると共に、処分すべき固形成分の発生量を低減することができる。
以下、本発明の有機性廃液の処理方法および処理装置を図面に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る有機性廃液処理装置１０の構成を示すブロック図である。
図１において、有機性廃液処理装置１０には、第１の嫌気性消化槽１１と有機性廃液導入路１２との間に、物理化学的処理槽１３および固液分離槽１４ａが設けられている。物理化学的処理槽１３は、物理化学的処理液排出路１５を介して固液分離槽１４ａに接続され、固液分離槽１４ａは、固形成分含有廃液導入路１６を介して第１の嫌気性消化槽１１に接続されており、固形成分含有廃液導入路１６にはｐＨ調整槽１７ａが設置されている。さらに、固液分離槽１４ａは溶解成分含有廃液導入路１８を介して第２の嫌気性消化槽１９に接続され、溶解成分含有廃液導入路１８にはｐＨ調整槽１７ｂが設置されている。
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る有機性廃液処理装置１０の構成を示すブロック図である。
図１において、有機性廃液処理装置１０には、第１の嫌気性消化槽１１と有機性廃液導入路１２との間に、物理化学的処理槽１３および固液分離槽１４ａが設けられている。物理化学的処理槽１３は、物理化学的処理液排出路１５を介して固液分離槽１４ａに接続され、固液分離槽１４ａは、固形成分含有廃液導入路１６を介して第１の嫌気性消化槽１１に接続されており、固形成分含有廃液導入路１６にはｐＨ調整槽１７ａが設置されている。さらに、固液分離槽１４ａは溶解成分含有廃液導入路１８を介して第２の嫌気性消化槽１９に接続され、溶解成分含有廃液導入路１８にはｐＨ調整槽１７ｂが設置されている。
また、第１の嫌気性消化槽１１は、消化廃液排出路２０を介して固液分離槽１４ｂに接続され、固液分離槽１４ｂには処理水排出路２１ａおよび濃縮廃液排出路２２が接続されている。濃縮廃液排出路２２は、濃縮廃液廃棄路２３と濃縮廃液返送路２４とに分岐し、濃縮廃液返送路２４は第１の嫌気性消化槽１１に接続されている。一方、第２の嫌気性消化槽１９には処理水排出路２１ｂが接続されている。また、第１の嫌気性消化槽１１および第２の嫌気性消化槽１９には、消化ガス排出路２５ａ、２５ｂがそれぞれ接続されている。
次に、本実施の形態の有機性廃液処理装置１０の動作について説明する。
有機性廃液として下水処理場の初沈汚泥と余剰汚泥とを混合した有機汚泥を、有機性廃液導入路１２から物理化学的処理槽１３に導入し、微生物を用いない物理化学的処理、例えば、オゾン処理、アルカリ処理、超音波処理、加熱処理、機械的破砕処理等により有機汚泥中の固形成分の少なくとも一部を溶解させる。
有機性廃液として下水処理場の初沈汚泥と余剰汚泥とを混合した有機汚泥を、有機性廃液導入路１２から物理化学的処理槽１３に導入し、微生物を用いない物理化学的処理、例えば、オゾン処理、アルカリ処理、超音波処理、加熱処理、機械的破砕処理等により有機汚泥中の固形成分の少なくとも一部を溶解させる。
この物理化学的処理された有機汚泥は、物理化学的処理液排出路１５から固液分離槽１４ａに導入され、固液分離槽１４ａにおいて固形成分を含む有機汚泥と溶解成分を含む有機汚泥とに分離される。分離後の固形成分を含む有機汚泥は、ｐＨ調整槽１７ａでｐＨ調整された後、固形成分含有廃液導入路１６を介して第１の嫌気性消化槽１１に導入され、嫌気性微生物によって有機汚泥中の固形成分の溶解およびメタン発酵が行われる。この第１の嫌気性消化槽１１で発生する消化ガスは、消化ガス排出路２５ａから排出される。
次に、第１の嫌気性消化槽１１内の消化汚泥は、消化廃液排出路２０から排出され、固液分離槽１４ｂにおいて溶解成分を含む消化汚泥と固形成分を含む消化汚泥（以下、濃縮汚泥という）とに分離され、溶解成分を含む消化汚泥は、処理水として処理水排出路２１ａから系外に排出され、濃縮汚泥は、濃縮廃液排出路２２から排出される。さらに、濃縮廃液排出路２２から排出された濃縮汚泥は、濃縮廃液廃棄路２３から系外に排出されると共に、その一部は濃縮廃液返送路２４を介して第１の嫌気性消化槽１１に返送される。
一方、分離後の溶解成分を含む有機汚泥は、ｐＨ調整槽１７ｂでｐＨ調整された後、溶解成分含有廃液導入路１８を介して第２の嫌気性消化槽１９に導入され、嫌気性微生物によって有機汚泥中の溶解成分のメタン発酵が行われる。この第２の嫌気性消化槽１９で発生する消化ガスは、消化ガス排出路２５ｂから排出される。そして、第２の嫌気性消化槽１９内の消化汚泥は、処理水として処理水排出路２１ｂから排出される。
このように本実施の形態１によれば、有機性廃液としての有機汚泥中の固形成分の少なくとも一部を物理化学的処理により溶解させ、固形成分の少なくとも一部が溶解された有機汚泥を、固形成分を含む有機性廃液としての固形成分を含む有機汚泥と、溶解成分を含む有機性廃液としての溶解成分を含む有機汚泥とに固液分離し、これらを別々の嫌気性消化槽１１，１９で嫌気性消化処理することによって、溶解成分による固形成分の溶解阻害を回避することができる。その結果、有機汚泥中の固形成分の溶解を促進させることができる。
この溶解促進に伴い、メタンガスの発生量を増大させることが可能となり、有機汚泥中の有機物のメタンガスへの変換効率を高めることができる。さらに、固形成分を含む消化廃液としての濃縮汚泥の一部を濃縮廃液返送路２４を介して第１の嫌気性消化槽１１に返送しているので、固形成分が更に溶解され、メタンガスへの変換効率を高めることができるだけでなく、焼却処分すべき廃棄汚泥の発生量を大幅に低減することができる。
この溶解促進に伴い、メタンガスの発生量を増大させることが可能となり、有機汚泥中の有機物のメタンガスへの変換効率を高めることができる。さらに、固形成分を含む消化廃液としての濃縮汚泥の一部を濃縮廃液返送路２４を介して第１の嫌気性消化槽１１に返送しているので、固形成分が更に溶解され、メタンガスへの変換効率を高めることができるだけでなく、焼却処分すべき廃棄汚泥の発生量を大幅に低減することができる。
実施の形態２．
図２は、本発明の実施の形態２に係る有機性廃液処理装置３０の構成を示すブロック図である。
図２において、有機性廃液処理装置３０では、処理水排出路２１ａが第２の嫌気性消化槽１９に接続されている。その他の構成については、図１に示す構成と同様であるので、本実施の形態では、図１と同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。
図２は、本発明の実施の形態２に係る有機性廃液処理装置３０の構成を示すブロック図である。
図２において、有機性廃液処理装置３０では、処理水排出路２１ａが第２の嫌気性消化槽１９に接続されている。その他の構成については、図１に示す構成と同様であるので、本実施の形態では、図１と同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。
次に、本実施の形態の有機性廃液処理装置３０の動作について説明する。
有機性廃液として下水処理場の初沈汚泥と余剰汚泥とを混合した有機汚泥を、有機性廃液導入路１２から物理化学的処理槽１３に導入し、微生物を用いない物理化学的処理、例えば、オゾン処理、アルカリ処理、超音波処理、加熱処理、機械的破砕処理等により有機汚泥中の固形成分の少なくとも一部を溶解させる。
有機性廃液として下水処理場の初沈汚泥と余剰汚泥とを混合した有機汚泥を、有機性廃液導入路１２から物理化学的処理槽１３に導入し、微生物を用いない物理化学的処理、例えば、オゾン処理、アルカリ処理、超音波処理、加熱処理、機械的破砕処理等により有機汚泥中の固形成分の少なくとも一部を溶解させる。
この物理化学的処理された有機汚泥は、物理化学的処理液排出路１５から固液分離槽１４ａに導入され、固液分離槽１４ａにおいて固形成分を含む有機汚泥と溶解成分を含む有機汚泥とに分離される。分離後の固形成分を含む有機汚泥は、ｐＨ調整槽１７ａでｐＨ調整された後、固形成分含有廃液導入路１６を介して第１の嫌気性消化槽１１に導入され、嫌気性微生物によって有機汚泥中の固形成分の溶解およびメタン発酵が行われる。この第１の嫌気性消化槽１１で発生する消化ガスは、消化ガス排出路２５ａから排出される。
第１の嫌気性消化槽１１内の消化汚泥は、消化廃液排出路２０から排出され、固液分離槽１４ｂで溶解成分を含む消化汚泥と濃縮汚泥とに分離され、溶解成分を含む消化汚泥は、処理水排出路２１ａを介して第２の嫌気性消化槽１９に導入され、濃縮汚泥は、濃縮廃液排出路２２から排出される。さらに、濃縮廃液排出路２２から排出された濃縮汚泥は、濃縮廃液廃棄路２３から系外に排出されると共に、その一部は濃縮廃液返送路２４を介して第１の嫌気性消化槽１１に返送される。
第１の嫌気性消化槽１１内の消化汚泥は、消化廃液排出路２０から排出され、固液分離槽１４ｂで溶解成分を含む消化汚泥と濃縮汚泥とに分離され、溶解成分を含む消化汚泥は、処理水排出路２１ａを介して第２の嫌気性消化槽１９に導入され、濃縮汚泥は、濃縮廃液排出路２２から排出される。さらに、濃縮廃液排出路２２から排出された濃縮汚泥は、濃縮廃液廃棄路２３から系外に排出されると共に、その一部は濃縮廃液返送路２４を介して第１の嫌気性消化槽１１に返送される。
一方、分離後の溶解成分を含む有機汚泥は、ｐＨ調整槽１７ｂでｐＨ調整された後、溶解成分含有廃液導入路１８を介して第２の嫌気性消化槽１９に導入される。そのため、第２の嫌気性消化槽１９には、溶解成分を含む消化汚泥および溶解成分を含む有機汚泥が導入され、嫌気性微生物によって汚泥中の溶解成分のメタン発酵が行われる。この第２の嫌気性消化槽１９で発生する消化ガスは、消化ガス排出路２５ｂから排出される。そして、第２の嫌気性消化槽１９内の消化汚泥は、処理水として処理水排出路２１ｂから排出される。
このように本実施の形態２によれば、第１の嫌気性消化槽１１では、物理化学的処理した固形成分を含む有機汚泥の溶解およびメタン発酵が行われ、ここで溶解された有機物の一部は酢酸やプロピオン酸などの有機酸に変換される（酸発酵）。そして、これら溶解成分を含む消化汚泥および固液分離槽１４ａで分離された溶解成分を含む有機汚泥を第２の嫌気性消化槽１９に導入することによって、第１の嫌気性消化槽１１でメタンガスへ変換し切れなかった有機物がさらに処理され、メタンガスへの変換をより確実、且つ効率的に行うことができる。
実施の形態３．
図３は、本発明の実施の形態３に係る有機性廃液処理装置４０の構成を示すブロック図である。
図３において、有機性廃液処理装置４０では、第１の嫌気性消化槽１１と有機性廃液導入路１２との間に、オゾン処理槽３１、アルカリ処理槽３２および固液分離槽１４ａが設けられている。オゾン処理槽３１には、オゾン含有ガス注入路３３を介してオゾン発生器３４が接続されている。また、アルカリ処理槽３２には、アルカリ液導入路３５を介してアルカリ液貯留槽３６が接続され、アルカリ液導入路３５には、アルカリ液導入ポンプ３７が設置されている。オゾン処理槽３１は、オゾン処理液排出路３８を介してアルカリ処理槽３２に接続され、アルカリ処理槽３２は、アルカリ処理液排出路３９を介して固液分離槽１４ａに接続されている。その他の構成については、図１に示す構成と同様であるので、本実施の形態では、図１と同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。
図３は、本発明の実施の形態３に係る有機性廃液処理装置４０の構成を示すブロック図である。
図３において、有機性廃液処理装置４０では、第１の嫌気性消化槽１１と有機性廃液導入路１２との間に、オゾン処理槽３１、アルカリ処理槽３２および固液分離槽１４ａが設けられている。オゾン処理槽３１には、オゾン含有ガス注入路３３を介してオゾン発生器３４が接続されている。また、アルカリ処理槽３２には、アルカリ液導入路３５を介してアルカリ液貯留槽３６が接続され、アルカリ液導入路３５には、アルカリ液導入ポンプ３７が設置されている。オゾン処理槽３１は、オゾン処理液排出路３８を介してアルカリ処理槽３２に接続され、アルカリ処理槽３２は、アルカリ処理液排出路３９を介して固液分離槽１４ａに接続されている。その他の構成については、図１に示す構成と同様であるので、本実施の形態では、図１と同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。
次に、本実施の形態の処理装置４０の動作について説明する。
有機性廃液として下水処理場の初沈汚泥と余剰汚泥とを混合した有機汚泥を、有機性廃液導入路１２からオゾン処理槽３１に導入し、オゾン発生器３４で発生させたオゾン含有ガスをオゾン含有ガス注入路３３を介してオゾン処理槽３１に注入することにより有機汚泥中の固形成分を溶解させる。
ここで、オゾン含有ガスの供給量は、１０〜５００ｍｇ・Ｏ３／ｇ・ＳＳが好ましく、２０〜４００ｍｇ・Ｏ３／ｇ・ＳＳが更に好ましい。オゾン含有ガスの供給量が、１０ｍｇ・Ｏ３／ｇ・ＳＳ未満であると、有機汚泥中の固形成分、中でも繊維質や細胞壁などの難溶解性物質を十分に溶解および改質することができない場合がある。オゾン含有ガスの供給量が、５００ｍｇ・Ｏ３／ｇ・ＳＳを超えると、オゾンが無駄に消費され、処理コストが高くなる場合がある。
また、オゾン処理槽３１における有機汚泥の滞留時間は３０分以下がよい。滞留時間が３０分を越える場合には、オゾン処理槽３１を大型化する必要があり、それによって有機性廃液処理装置４０が大型化してしまう場合がある。
有機性廃液として下水処理場の初沈汚泥と余剰汚泥とを混合した有機汚泥を、有機性廃液導入路１２からオゾン処理槽３１に導入し、オゾン発生器３４で発生させたオゾン含有ガスをオゾン含有ガス注入路３３を介してオゾン処理槽３１に注入することにより有機汚泥中の固形成分を溶解させる。
ここで、オゾン含有ガスの供給量は、１０〜５００ｍｇ・Ｏ３／ｇ・ＳＳが好ましく、２０〜４００ｍｇ・Ｏ３／ｇ・ＳＳが更に好ましい。オゾン含有ガスの供給量が、１０ｍｇ・Ｏ３／ｇ・ＳＳ未満であると、有機汚泥中の固形成分、中でも繊維質や細胞壁などの難溶解性物質を十分に溶解および改質することができない場合がある。オゾン含有ガスの供給量が、５００ｍｇ・Ｏ３／ｇ・ＳＳを超えると、オゾンが無駄に消費され、処理コストが高くなる場合がある。
また、オゾン処理槽３１における有機汚泥の滞留時間は３０分以下がよい。滞留時間が３０分を越える場合には、オゾン処理槽３１を大型化する必要があり、それによって有機性廃液処理装置４０が大型化してしまう場合がある。
オゾン処理後の有機汚泥を、オゾン処理液排出路３８を介してアルカリ処理槽３２に送ると共に、アルカリ液導入液ポンプ３７を動作させ、アルカリ液貯留槽３６に貯留された水酸化ナトリウム水溶液や水酸化カリウム水溶液等のアルカリ水溶液を、アルカリ液導入路３５を介してアルカリ処理槽３２に導入することにより有機汚泥中の固形成分を更に溶解させる。
ここで、アルカリ水溶液の供給量は、アルカリ処理槽３２内の有機汚泥のｐＨが１０以上となるようにすることが好ましく、１３以上が更に好ましい。有機汚泥のｐＨが１０未満であると、有機汚泥中の固形成分、中でも繊維質や細胞壁などの難溶解性物質を十分に溶解および改質することができない場合がある。有機汚泥のｐＨを上記値に調整するためには、例えば、有機汚泥のｐＨを測定するｐＨメータをアルカリ処理槽３２内に設置し、ここで測定されたｐＨに応じて、アルカリ水溶液を供給する方法が挙げられる。また、有機汚泥のｐＨを調整する代わりに、有機汚泥量に対するアルカリ水溶液の添加量が一定となるようにしてもよく、この場合には、水酸化物イオン濃度が０．１ｍｍｏｌ／１Ｌ（有機汚泥）以上とすることが好ましい。
ここで、アルカリ水溶液の供給量は、アルカリ処理槽３２内の有機汚泥のｐＨが１０以上となるようにすることが好ましく、１３以上が更に好ましい。有機汚泥のｐＨが１０未満であると、有機汚泥中の固形成分、中でも繊維質や細胞壁などの難溶解性物質を十分に溶解および改質することができない場合がある。有機汚泥のｐＨを上記値に調整するためには、例えば、有機汚泥のｐＨを測定するｐＨメータをアルカリ処理槽３２内に設置し、ここで測定されたｐＨに応じて、アルカリ水溶液を供給する方法が挙げられる。また、有機汚泥のｐＨを調整する代わりに、有機汚泥量に対するアルカリ水溶液の添加量が一定となるようにしてもよく、この場合には、水酸化物イオン濃度が０．１ｍｍｏｌ／１Ｌ（有機汚泥）以上とすることが好ましい。
オゾン処理後にアルカリ処理された有機汚泥は、アルカリ処理液排出路３９から固液分離槽１４ａに導入され、固液分離槽１４ａにおいて固形成分を含む有機汚泥と溶解成分を含む有機汚泥とに分離される。
次に、分離後の固形成分を含む有機汚泥は、ｐＨ調整槽１７ａでｐＨ調整された後、固形成分含有廃液導入路１６を介して第１の嫌気性消化槽１１に導入され、嫌気性微生物によって有機汚泥中の固形成分の溶解およびメタン発酵が行われる。この第１の嫌気性消化槽１１で発生する消化ガスは、消化ガス排出路２５ａから排出される。
次に、分離後の固形成分を含む有機汚泥は、ｐＨ調整槽１７ａでｐＨ調整された後、固形成分含有廃液導入路１６を介して第１の嫌気性消化槽１１に導入され、嫌気性微生物によって有機汚泥中の固形成分の溶解およびメタン発酵が行われる。この第１の嫌気性消化槽１１で発生する消化ガスは、消化ガス排出路２５ａから排出される。
一方、分離後の溶解成分を含む有機汚泥は、ｐＨ調整槽１７ｂでｐＨ調整された後、溶解成分含有廃液導入路１８を介して第２の嫌気性消化槽１９に導入され、嫌気性微生物によって有機汚泥中の溶解成分のメタン発酵が行われる。この第２の嫌気性消化槽１９で発生する消化ガスは、消化ガス排出路２５ｂから排出される。そして、第２の嫌気性消化槽１９内の消化汚泥は、処理水として処理水排出路２１ｂから排出される。
このように本実施の形態３によれば、物理化学的処理として、オゾン処理を行い、次いでアルカリ処理を行うことで、オゾンの強い酸化力とアルカリの有機物分解力とが相乗作用し、種々の微生物や有機ポリマーなどが高度に密集して形成された汚泥フロックの内部にまでアルカリが浸透できる。その結果、有機汚泥中の固形成分、中でも繊維質や細胞壁などの難溶解性物質を溶解および改質することができる。そのため、オゾン処理、アルカリ処理、超音波処理、加熱処理、機械的破砕処理等を単独で行う場合に比べ、有機汚泥中の固形成分の溶解を更に促進することができる。また、この溶解促進にともない、メタンガスの発生量を増大させることが可能となり、有機汚泥中の有機物のメタンガスへの変換効率を高めることができる。また、メタンガスへの変換効率の向上により、焼却処分すべき廃棄汚泥の発生量が大幅に低減される。
実施の形態４．
図４は、本発明の実施の形態４に係る有機性廃液処理装置５０の構成を示すブロック図である。
図４において、有機性廃液処理装置５０では、処理水排出路２１ａが第２の嫌気性消化槽１９に接続されている。その他の構成については、図３に示す構成と同様であるので、本実施の形態では、図３と同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。
図４は、本発明の実施の形態４に係る有機性廃液処理装置５０の構成を示すブロック図である。
図４において、有機性廃液処理装置５０では、処理水排出路２１ａが第２の嫌気性消化槽１９に接続されている。その他の構成については、図３に示す構成と同様であるので、本実施の形態では、図３と同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。
次に、本実施の形態の有機性廃液処理装置５０の動作について説明する。
有機性廃液として下水処理場の初沈汚泥と余剰汚泥とを混合した有機汚泥を、有機性廃液導入路１２からオゾン処理槽３１に導入し、オゾン発生器３４で発生させたオゾン含有ガスをオゾン含有ガス注入路３３を介してオゾン処理槽３１に注入することにより有機汚泥中の固形成分を溶解させる。
有機性廃液として下水処理場の初沈汚泥と余剰汚泥とを混合した有機汚泥を、有機性廃液導入路１２からオゾン処理槽３１に導入し、オゾン発生器３４で発生させたオゾン含有ガスをオゾン含有ガス注入路３３を介してオゾン処理槽３１に注入することにより有機汚泥中の固形成分を溶解させる。
オゾン処理後の有機汚泥を、オゾン処理液排出路３８を介してアルカリ処理槽３２に送ると共に、アルカリ液導入液ポンプ３７を動作させ、アルカリ液貯留槽３６に貯留された水酸化ナトリウム水溶液や水酸化カリウム水溶液等のアルカリ水溶液を、アルカリ液導入路３５を介してアルカリ処理槽３２に導入することにより有機汚泥中の固形成分を更に溶解させる。
オゾン処理後にアルカリ処理された有機汚泥は、アルカリ処理液排出路３９から固液分離槽１４ａに導入され、固液分離槽１４ａにおいて固形成分を含む有機汚泥と溶解成分を含む有機汚泥とに分離される。
次に、分離後の固形成分を含む有機汚泥は、ｐＨ調整槽１７ａでｐＨ調整された後、固形成分含有廃液導入路１６を介して第１の嫌気性消化槽１１に導入され、嫌気性微生物によって有機汚泥中の固形成分の溶解およびメタン発酵が行われる。この第１の嫌気性消化槽１１で発生する消化ガスは、消化ガス排出路２５ａから排出される。
第１の嫌気性消化槽１１内の消化汚泥は、消化廃液排出路２０から排出され、固液分離槽１４ｂで溶解成分を含む消化汚泥と濃縮汚泥とに分離され、溶解成分を含む消化汚泥は、処理水排出路２１ａを介して第２の嫌気性消化槽１９に導入され、濃縮汚泥は、濃縮廃液排出路２２から排出される。さらに、濃縮廃液排出路２２から排出された濃縮汚泥は、濃縮廃液廃棄路２３から系外に排出されると共に、その一部は濃縮廃液返送路２４を介して第１の嫌気性消化槽１１に返送される。
次に、分離後の固形成分を含む有機汚泥は、ｐＨ調整槽１７ａでｐＨ調整された後、固形成分含有廃液導入路１６を介して第１の嫌気性消化槽１１に導入され、嫌気性微生物によって有機汚泥中の固形成分の溶解およびメタン発酵が行われる。この第１の嫌気性消化槽１１で発生する消化ガスは、消化ガス排出路２５ａから排出される。
第１の嫌気性消化槽１１内の消化汚泥は、消化廃液排出路２０から排出され、固液分離槽１４ｂで溶解成分を含む消化汚泥と濃縮汚泥とに分離され、溶解成分を含む消化汚泥は、処理水排出路２１ａを介して第２の嫌気性消化槽１９に導入され、濃縮汚泥は、濃縮廃液排出路２２から排出される。さらに、濃縮廃液排出路２２から排出された濃縮汚泥は、濃縮廃液廃棄路２３から系外に排出されると共に、その一部は濃縮廃液返送路２４を介して第１の嫌気性消化槽１１に返送される。
一方、分離後の溶解成分を含む有機汚泥は、ｐＨ調整槽１７ｂでｐＨ調整された後、溶解成分含有廃液導入路１８を介して第２の嫌気性消化槽１９に導入される。そのため、第２の嫌気性消化槽１９には、溶解成分を含む消化汚泥および溶解成分を含む有機汚泥が導入され、嫌気性微生物によって汚泥中の溶解成分のメタン発酵が行われる。この第２の嫌気性消化槽１９で発生する消化ガスは、消化ガス排出路２５ｂから排出される。そして、第２の嫌気性消化槽１９内の消化汚泥は、処理水として処理水排出路２１ｂから排出される。
このように本実施の形態４によれば、第１の嫌気性消化槽１１では、オゾン処理後にアルカリ処理した固形成分を含む有機汚泥の溶解およびメタン発酵が行われ、ここで溶解された有機物の一部は酢酸やプロピオン酸などの有機酸に変換される（酸発酵）。そして、これら溶解成分を含む消化汚泥および固液分離槽１４ａで分離された溶解成分を含む有機汚泥を第２の嫌気性消化槽１９に導入することによって、第１の嫌気性消化槽１１でメタンガスへ変換し切れなかった有機物がさらに処理され、メタンガスへの変換をより確実、且つ効率的に行うことができる。
実施の形態５．
図５は、本発明の実施の形態５に係る有機性廃液処理装置６０の構成を示すブロック図である。
図５において、有機性廃液処理装置６０では、有機性廃液導入路１２が第１の嫌気性消化槽１１に接続されている。さらに、第１の嫌気性消化槽１１には消化廃液引き抜き路４１が接続され、消化廃液引き抜き路４１のもう一端はオゾン処理槽３１に接続されている。その他の構成については、図３に示す構成と同様であるので、本実施の形態では、図３と同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。
図５は、本発明の実施の形態５に係る有機性廃液処理装置６０の構成を示すブロック図である。
図５において、有機性廃液処理装置６０では、有機性廃液導入路１２が第１の嫌気性消化槽１１に接続されている。さらに、第１の嫌気性消化槽１１には消化廃液引き抜き路４１が接続され、消化廃液引き抜き路４１のもう一端はオゾン処理槽３１に接続されている。その他の構成については、図３に示す構成と同様であるので、本実施の形態では、図３と同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。
次に、本実施の形態の有機性廃液処理装置６０の動作について説明する。
有機性廃液として下水処理場の初沈汚泥と余剰汚泥とを混合した有機汚泥を、有機性廃液導入路１２から第１の嫌気性消化槽１１に導入し、嫌気性微生物による嫌気性消化処理により有機汚泥中の固形成分の溶解およびメタン発酵が行われる。そして、第１の嫌気性消化槽１１内の消化汚泥は、消化廃液排出路２０から固液分離槽１４ｂに導入されると共に、一部の消化汚泥は消化廃液引き抜き路４１から引き抜かれる。
有機性廃液として下水処理場の初沈汚泥と余剰汚泥とを混合した有機汚泥を、有機性廃液導入路１２から第１の嫌気性消化槽１１に導入し、嫌気性微生物による嫌気性消化処理により有機汚泥中の固形成分の溶解およびメタン発酵が行われる。そして、第１の嫌気性消化槽１１内の消化汚泥は、消化廃液排出路２０から固液分離槽１４ｂに導入されると共に、一部の消化汚泥は消化廃液引き抜き路４１から引き抜かれる。
消化廃液排出路２０から固液分離槽１４ｂに導入された消化汚泥は、溶解成分を含む消化汚泥と濃縮汚泥とに分離され、溶解成分を含む消化汚泥は、処理水として処理水排出路２１ａから系外に排出され、濃縮汚泥は、濃縮廃液排出路２２から排出される。そして、濃縮廃液排出路２２から排出された濃縮汚泥は、濃縮廃液廃棄路２３から系外に排出されると共に、その一部は濃縮廃液返送路２４を介して第１の嫌気性消化槽１１に返送される。
一方、消化廃液引き抜き路４１から引き抜かれた消化汚泥は、オゾン処理槽３１に導入されると共に、オゾン発生器３４で発生させたオゾン含有ガスがオゾン含有ガス注入路３３を介してオゾン処理槽３１に注入されて、消化汚泥中の固形成分が溶解される。
オゾン処理後の消化汚泥を、オゾン処理液排出路３８を介してアルカリ処理槽３２に導入すると共に、アルカリ液導入液ポンプ３７を動作させ、アルカリ液貯留槽３６に貯留された水酸化ナトリウム水溶液や水酸化カリウム水溶液等のアルカリ水溶液を、アルカリ液導入路３５を介してアルカリ処理槽３２に導入することにより消化汚泥中の固形成分を更に溶解させる。
オゾン処理後にアルカリ処理された消化汚泥は、アルカリ処理液排出路３９から固液分離槽１４ａに導入され、固液分離槽１４ａにおいて固形成分を含む消化汚泥と溶解成分を含む消化汚泥とに分離される。
次に、分離後の固形成分を含む消化汚泥は、ｐＨ調整槽１７ａでｐＨ調整された後、固形成分含有廃液導入路１６を介して第１の嫌気性消化槽１１に導入され、更に嫌気性消化処理される。この第１の嫌気性消化槽１１で発生する消化ガスは、消化ガス排出路２５ａから排出される。
次に、分離後の固形成分を含む消化汚泥は、ｐＨ調整槽１７ａでｐＨ調整された後、固形成分含有廃液導入路１６を介して第１の嫌気性消化槽１１に導入され、更に嫌気性消化処理される。この第１の嫌気性消化槽１１で発生する消化ガスは、消化ガス排出路２５ａから排出される。
一方、分離後の溶解成分を含む消化汚泥は、ｐＨ調整槽１７ｂでｐＨ調整された後、溶解成分含有廃液導入路１８を介して第２の嫌気性消化槽１９に導入され、更に嫌気性消化処理される。この第２の嫌気性消化槽１９で発生する消化ガスは、消化ガス排出路２５ｂから排出される。そして、第２の嫌気性消化槽１９内の消化汚泥は、処理水として処理水排出路２１ｂから排出される。
このように本実施の形態５によれば、第１の嫌気性消化槽１１から消化汚泥の一部を引き抜き、この引き抜かれた消化汚泥をオゾン処理し、次いでアルカリ処理することによって、嫌気性微生物によって溶解し難い繊維質や細胞壁などの難溶解性物質が易溶解性物質へ変換されるので、メタンガスへの変換を効率よく進めることができる。
実施の形態６．
図６は、本発明の実施の形態６に係る有機性廃液処理装置７０の構成を示すブロック図である。
図６において、有機性廃液処理装置７０では、有機性廃液導入路１２が第１の嫌気性消化槽１１に接続されている。さらに、第１の嫌気性消化槽１１には消化廃液引き抜き路４１が接続され、消化廃液引き抜き路４１のもう一端はオゾン処理槽３１に接続されている。その他の構成については、図４に示す構成と同様であるので、本実施の形態では、図４と同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。
図６は、本発明の実施の形態６に係る有機性廃液処理装置７０の構成を示すブロック図である。
図６において、有機性廃液処理装置７０では、有機性廃液導入路１２が第１の嫌気性消化槽１１に接続されている。さらに、第１の嫌気性消化槽１１には消化廃液引き抜き路４１が接続され、消化廃液引き抜き路４１のもう一端はオゾン処理槽３１に接続されている。その他の構成については、図４に示す構成と同様であるので、本実施の形態では、図４と同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。
次に、本実施の形態の有機性廃液処理装置７０の動作について説明する。
有機性廃液として下水処理場の初沈汚泥と余剰汚泥とを混合した有機汚泥を、有機性廃液導入路１２から第１の嫌気性消化槽１１に導入し、嫌気性微生物による嫌気性消化処理により有機汚泥中の固形成分の溶解およびメタン発酵が行われる。そして、第１の嫌気性消化槽１１内の消化汚泥は、消化廃液排出路２０から固液分離槽１４ｂに導入されると共に、一部の消化汚泥は消化廃液引き抜き路４１から引き抜かれる。
有機性廃液として下水処理場の初沈汚泥と余剰汚泥とを混合した有機汚泥を、有機性廃液導入路１２から第１の嫌気性消化槽１１に導入し、嫌気性微生物による嫌気性消化処理により有機汚泥中の固形成分の溶解およびメタン発酵が行われる。そして、第１の嫌気性消化槽１１内の消化汚泥は、消化廃液排出路２０から固液分離槽１４ｂに導入されると共に、一部の消化汚泥は消化廃液引き抜き路４１から引き抜かれる。
消化廃液排出路２０から固液分離槽１４ｂに導入された消化汚泥は、溶解成分を含む消化汚泥と濃縮汚泥とに分離される。溶解成分を含む消化汚泥は、処理水排出路２１ａを介して第２の嫌気性消化槽１９に導入され、更に嫌気性消化処理される。この第２の嫌気性消化槽１９で発生する消化ガスは、消化ガス排出路２５ｂから排出される。そして、第２の嫌気性消化槽１９内の消化汚泥は、処理水として処理水排出路２１ｂから排出される。また、濃縮廃液排出路２２から排出された濃縮汚泥は、濃縮廃液廃棄路２３から系外に排出されると共に、その一部は濃縮廃液返送路２４を介して第１の嫌気性消化槽１１に返送される。
一方、消化廃液引き抜き路４１から引き抜かれた消化汚泥は、オゾン処理槽３１に導入されると共に、オゾン発生器３４で発生させたオゾン含有ガスがオゾン含有ガス注入路３３を介してオゾン処理槽３１に注入されて、消化汚泥中の固形成分が溶解される。
オゾン処理後の消化汚泥を、オゾン処理液排出路３８を介してアルカリ処理槽３２に導入すると共に、アルカリ液導入液ポンプ３７を動作させ、アルカリ液貯留槽３６に貯留された水酸化ナトリウム水溶液や水酸化カリウム水溶液等のアルカリ水溶液を、アルカリ液導入路３５を介してアルカリ処理槽３２に導入することにより消化汚泥中の固形成分を更に溶解させる。
オゾン処理後にアルカリ処理された消化汚泥は、アルカリ処理液排出路３９から固液分離槽１４ａに導入され、固液分離槽１４ａにおいて固形成分を含む消化汚泥と溶解成分を含む消化汚泥とに分離される。
次に、分離後の固形成分を含む消化汚泥は、ｐＨ調整槽１７ａでｐＨ調整された後、固形成分含有廃液導入路１６を介して第１の嫌気性消化槽１１に導入され、更に嫌気性消化処理される。この第１の嫌気性消化槽１１で発生する消化ガスは、消化ガス排出路２５ａから排出される。
第１の嫌気性消化槽１１内の消化汚泥は、消化廃液排出路２０から排出され、固液分離槽１４ｂで溶解成分を含む消化汚泥と濃縮汚泥とに分離され、溶解成分を含む消化汚泥は、処理水排出路２１ａを介して第２の嫌気性消化槽１９に導入され、濃縮汚泥は、濃縮廃液排出路２２から排出される。さらに、濃縮廃液排出路２２から排出された濃縮汚泥は、濃縮廃液廃棄路２３から系外に排出されると共に、その一部は濃縮廃液返送路２４を介して第１の嫌気性消化槽１１に返送される。
次に、分離後の固形成分を含む消化汚泥は、ｐＨ調整槽１７ａでｐＨ調整された後、固形成分含有廃液導入路１６を介して第１の嫌気性消化槽１１に導入され、更に嫌気性消化処理される。この第１の嫌気性消化槽１１で発生する消化ガスは、消化ガス排出路２５ａから排出される。
第１の嫌気性消化槽１１内の消化汚泥は、消化廃液排出路２０から排出され、固液分離槽１４ｂで溶解成分を含む消化汚泥と濃縮汚泥とに分離され、溶解成分を含む消化汚泥は、処理水排出路２１ａを介して第２の嫌気性消化槽１９に導入され、濃縮汚泥は、濃縮廃液排出路２２から排出される。さらに、濃縮廃液排出路２２から排出された濃縮汚泥は、濃縮廃液廃棄路２３から系外に排出されると共に、その一部は濃縮廃液返送路２４を介して第１の嫌気性消化槽１１に返送される。
一方、分離後の溶解成分を含む消化汚泥は、ｐＨ調整槽１７ｂでｐＨ調整された後、溶解成分含有廃液導入路１８を介して第２の嫌気性消化槽１９に導入され、更に嫌気性消化処理される。この第２の嫌気性消化槽１９で発生する消化ガスは、消化ガス排出路２５ｂから排出される。そして、第２の嫌気性消化槽１９内の消化汚泥は、処理水として処理水排出路２１ｂから排出される。
このように本実施の形態６によれば、第１の嫌気性消化槽１１で嫌気性消化処理された消化汚泥を第２の嫌気性消化槽１９に導入すると共に、一部の消化汚泥を引き抜き、オゾン処理し、次いでアルカリ処理することによって、第１の嫌気性消化槽１１内の難溶解性物質が易溶解性物質へより確実に変換され、それにより有機汚泥のメタンガスへの変換効率を向上させることができる。
実施の形態７．
図７は、本発明の実施の形態７に係る有機性廃液処理装置８０の構成を示すブロック図である。
図７において、有機性廃液処理装置８０では、有機性廃液導入路１２が第１の嫌気性消化槽１１に接続されている。さらに、濃縮廃液排出路２２は濃縮廃液廃棄路２３と濃縮廃液返送路２４に分岐し、濃縮廃液返送路２４の一端はオゾン処理槽３１に接続されている。その他の構成については、図３に示す構成と同様であるので、本実施の形態では、図３と同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。
図７は、本発明の実施の形態７に係る有機性廃液処理装置８０の構成を示すブロック図である。
図７において、有機性廃液処理装置８０では、有機性廃液導入路１２が第１の嫌気性消化槽１１に接続されている。さらに、濃縮廃液排出路２２は濃縮廃液廃棄路２３と濃縮廃液返送路２４に分岐し、濃縮廃液返送路２４の一端はオゾン処理槽３１に接続されている。その他の構成については、図３に示す構成と同様であるので、本実施の形態では、図３と同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。
次に、本実施の形態の有機性廃液処理装置８０の動作について説明する。
有機性廃液として下水処理場の初沈汚泥と余剰汚泥とを混合した有機汚泥を、有機性廃液導入路１２から第１の嫌気性消化槽１１に導入し、嫌気性微生物による嫌気性消化処理により有機汚泥中の固形成分の溶解およびメタン発酵が行われる。そして、第１の嫌気性消化槽１１内の消化汚泥は、消化廃液排出路２０から固液分離槽１４ｂに導入される。
有機性廃液として下水処理場の初沈汚泥と余剰汚泥とを混合した有機汚泥を、有機性廃液導入路１２から第１の嫌気性消化槽１１に導入し、嫌気性微生物による嫌気性消化処理により有機汚泥中の固形成分の溶解およびメタン発酵が行われる。そして、第１の嫌気性消化槽１１内の消化汚泥は、消化廃液排出路２０から固液分離槽１４ｂに導入される。
消化廃液排出路２０から固液分離槽１４ｂに導入された消化汚泥は、溶解成分を含む消化汚泥と濃縮汚泥とに分離され、溶解成分を含む消化汚泥は、処理水として処理水排出路２１ａから系外に排出され、濃縮汚泥は、濃縮廃液排出路２２から排出される。そして、濃縮廃液排出路２２から排出された濃縮汚泥は、濃縮廃液廃棄路２３から系外に排出されると共に、その一部は濃縮廃液返送路２４を介してオゾン処理槽３１に導入される。
濃縮汚泥がオゾン処理槽３１に導入されると共に、オゾン発生器３４で発生させたオゾン含有ガスがオゾン含有ガス注入路３３を介してオゾン処理槽３１に注入されて、濃縮汚泥中の固形成分が溶解される。
オゾン処理後の濃縮汚泥を、オゾン処理液排出路３８を介してアルカリ処理槽３２に導入すると共に、アルカリ液導入液ポンプ３７を動作させ、アルカリ液貯留槽３６に貯留された水酸化ナトリウム水溶液や水酸化カリウム水溶液等のアルカリ水溶液を、アルカリ液導入路３５を介してアルカリ処理槽３２に導入することにより濃縮汚泥中の固形成分を更に溶解させる。
オゾン処理後にアルカリ処理された濃縮汚泥は、アルカリ処理液排出路３９から固液分離槽１４ａに導入され、固液分離槽１４ａにおいて固形成分を含む濃縮汚泥と溶解成分を含む濃縮汚泥とに分離される。
次に、分離後の固形成分を含む濃縮汚泥は、ｐＨ調整槽１７ａでｐＨ調整された後、固形成分含有廃液導入路１６を介して第１の嫌気性消化槽１１に導入され、更に嫌気性消化処理される。この第１の嫌気性消化槽１１で発生する消化ガスは、消化ガス排出路２５ａから排出される。
次に、分離後の固形成分を含む濃縮汚泥は、ｐＨ調整槽１７ａでｐＨ調整された後、固形成分含有廃液導入路１６を介して第１の嫌気性消化槽１１に導入され、更に嫌気性消化処理される。この第１の嫌気性消化槽１１で発生する消化ガスは、消化ガス排出路２５ａから排出される。
一方、分離後の溶解成分を含む濃縮汚泥は、ｐＨ調整槽１７ｂでｐＨ調整された後、溶解成分含有廃液導入路１８を介して第２の嫌気性消化槽１９に導入され、更に嫌気性消化処理される。この第２の嫌気性消化槽１９で発生する消化ガスは、消化ガス排出路２５ｂから排出される。
このように本実施の形態７によれば、消化汚泥を濃縮汚泥と溶解成分を含む消化汚泥とに固液分離し、濃縮汚泥をオゾン処理し、次いでアルカリ処理することによって、難溶解性物質の易溶解性物質への変換が確実に行われ、メタンガスへの変換を効率よく進めることができる。
実施の形態８．
図８は、本発明の実施の形態８に係る有機性廃液処理装置９０の構成を示すブロック図である。
図８において、有機性廃液処理装置９０では、有機性廃液導入路１２が第１の嫌気性消化槽１１に接続されている。さらに、濃縮廃液排出路２２は濃縮廃液廃棄路２３と濃縮廃液返送路２４に分岐し、濃縮廃液返送路２４の一端はオゾン処理槽３１に接続されている。その他の構成については、図４に示す構成と同様であるので、本実施の形態では、図４と同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。
図８は、本発明の実施の形態８に係る有機性廃液処理装置９０の構成を示すブロック図である。
図８において、有機性廃液処理装置９０では、有機性廃液導入路１２が第１の嫌気性消化槽１１に接続されている。さらに、濃縮廃液排出路２２は濃縮廃液廃棄路２３と濃縮廃液返送路２４に分岐し、濃縮廃液返送路２４の一端はオゾン処理槽３１に接続されている。その他の構成については、図４に示す構成と同様であるので、本実施の形態では、図４と同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。
次に、本実施の形態の有機性廃液処理装置９０の動作について説明する。
有機性廃液として下水処理場の初沈汚泥と余剰汚泥とを混合した有機汚泥を、有機性廃液導入路１２から第１の嫌気性消化槽１１に導入し、嫌気性微生物による嫌気性消化処理により有機汚泥中の固形成分の溶解およびメタン発酵が行われる。そして、第１の嫌気性消化槽１１内の消化汚泥は、消化廃液排出路２０から固液分離槽１４ｂに導入される。
有機性廃液として下水処理場の初沈汚泥と余剰汚泥とを混合した有機汚泥を、有機性廃液導入路１２から第１の嫌気性消化槽１１に導入し、嫌気性微生物による嫌気性消化処理により有機汚泥中の固形成分の溶解およびメタン発酵が行われる。そして、第１の嫌気性消化槽１１内の消化汚泥は、消化廃液排出路２０から固液分離槽１４ｂに導入される。
消化廃液排出路２０から固液分離槽１４ｂに導入された消化汚泥は、溶解成分を含む消化汚泥と濃縮汚泥とに分離される。この溶解成分を含む消化汚泥は、処理水排出路２１ａを介して第２の嫌気性消化槽１９に導入され、更に嫌気性消化処理される。この第２の嫌気性消化槽１９で発生する消化ガスは、消化ガス排出路２５ｂから排出される。そして、第２の嫌気性消化槽１９内の消化汚泥は、処理水として処理水排出路２１ｂから排出される。
一方、濃縮汚泥は、濃縮廃液排出路２２を介して濃縮廃液廃棄路２３から系外に排出されると共に、その一部は濃縮廃液返送路２４を介してオゾン処理槽３１に導入される。
一方、濃縮汚泥は、濃縮廃液排出路２２を介して濃縮廃液廃棄路２３から系外に排出されると共に、その一部は濃縮廃液返送路２４を介してオゾン処理槽３１に導入される。
濃縮汚泥がオゾン処理槽３１に導入されると共に、オゾン発生器３４で発生させたオゾン含有ガスがオゾン含有ガス注入路３３を介してオゾン処理槽３１に注入されて、濃縮汚泥中の固形成分が溶解される。
オゾン処理後の濃縮汚泥を、オゾン処理液排出路３８を介してアルカリ処理槽３２に導入すると共に、アルカリ液導入液ポンプ３７を動作させ、アルカリ液貯留槽３６に貯留された水酸化ナトリウム水溶液や水酸化カリウム水溶液等のアルカリ水溶液を、アルカリ液導入路３５を介してアルカリ処理槽３２に導入することにより濃縮汚泥中の固形成分を更に溶解させる。
オゾン処理後にアルカリ処理された濃縮汚泥は、アルカリ処理液排出路３９から固液分離槽１４ａに導入され、固液分離槽１４ａにおいて固形成分を含む濃縮汚泥と溶解成分を含む濃縮汚泥とに分離される。
次に、分離後の固形成分を含む濃縮汚泥は、ｐＨ調整槽１７ａでｐＨ調整された後、固形成分含有廃液導入路１６を介して第１の嫌気性消化槽１１に導入され、更に嫌気性消化処理される。この第１の嫌気性消化槽１１で発生する消化ガスは、消化ガス排出路２５ａから排出される。
次に、分離後の固形成分を含む濃縮汚泥は、ｐＨ調整槽１７ａでｐＨ調整された後、固形成分含有廃液導入路１６を介して第１の嫌気性消化槽１１に導入され、更に嫌気性消化処理される。この第１の嫌気性消化槽１１で発生する消化ガスは、消化ガス排出路２５ａから排出される。
一方、分離後の溶解成分を含む濃縮汚泥は、ｐＨ調整槽１７ｂでｐＨ調整された後、溶解成分含有廃液導入路１８を介して第２の嫌気性消化槽１９に導入され、更に嫌気性消化処理される。この第２の嫌気性消化槽１９で発生する消化ガスは、消化ガス排出路２５ｂから排出される。
このように本実施の形態８によれば、消化汚泥を濃縮汚泥と溶解成分を含む消化汚泥とに固液分離して、濃縮汚泥をオゾン処理し、次いでアルカリ処理することによって、難溶解性物質の易溶解性物質への変換が確実に行われ、メタンガスへの変換を効率よく進めることができる。さらに、溶解成分を含む消化汚泥および溶解成分を含む濃縮汚泥を第２の嫌気性消化槽１９に導入しているので、第１の嫌気性消化槽１１でメタンガスへ変換し切れなかった有機物がさらに処理され、メタンガスへの変換をより確実、且つ効率的に行うことができる。
なお、上記実施の形態１および２では、物理化学的処理槽に導入される有機汚泥の全てを物理化学的に処理したが、導入される有機汚泥の一部に物理化学的処理を行い、残りは処理を行わずに第１の嫌気性消化槽１１へ導入してもよい。
上記実施の形態１および２では、物理化学的処理によるｐＨ変動が小さい場合には、ｐＨ調整槽１７ａ，１７ｂを省略することができる。
上記実施の形態１および２では、物理化学的処理によるｐＨ変動が小さい場合には、ｐＨ調整槽１７ａ，１７ｂを省略することができる。
上記実施の形態２、４、６および８では、第１の嫌気性消化槽１１内の消化汚泥を固液分離してから第２の嫌気性消化槽１９に導入したが、固液分離せずに、そのまま（固形成分と溶解成分が混在した状態で）第２の嫌気性消化槽１９に導入してもよい。
上記実施の形態３および４では、オゾン処理槽に導入される有機汚泥の全てをオゾン処理およびアルカリ処理したが、導入される有機汚泥の一部にオゾン処理およびアルカリ処理を行い、残りはこれらの処理を行わずに第１の嫌気性消化槽１１へ導入してもよい。
上記実施の形態７および８では、オゾン処理槽３１に返送される濃縮汚泥の全てをオゾン処理およびアルカリ処理したが、返送される濃縮汚泥の一部にオゾン処理およびアルカリ処理を行い、残りはこれらの処理を行わずに第１の嫌気性消化槽１１へ導入してもよい。
上記実施の形態３および４では、オゾン処理槽に導入される有機汚泥の全てをオゾン処理およびアルカリ処理したが、導入される有機汚泥の一部にオゾン処理およびアルカリ処理を行い、残りはこれらの処理を行わずに第１の嫌気性消化槽１１へ導入してもよい。
上記実施の形態７および８では、オゾン処理槽３１に返送される濃縮汚泥の全てをオゾン処理およびアルカリ処理したが、返送される濃縮汚泥の一部にオゾン処理およびアルカリ処理を行い、残りはこれらの処理を行わずに第１の嫌気性消化槽１１へ導入してもよい。
また、上記実施の形態１〜８では、有機性廃液、嫌気性消化された有機性廃液、嫌気性消化され、固液分離された有機性廃液のそれぞれに物理化学的処理を行ったが、これら有機性廃液、嫌気性消化された有機性廃液、嫌気性消化され、固液分離された有機性廃液を混合し、この混合有機性廃液に物理化学処理を行ってもよい。
上記実施の形態１〜８では、第２の嫌気性消化槽１９内の消化汚泥を処理水として排出したが、第１の嫌気性消化槽１１と同様に、前記消化汚泥を、濃縮汚泥と溶解成分を含む消化汚泥とに固液分離し、溶解成分を含む消化汚泥を処理水として排出し、濃縮汚泥を系外に排出すると共に、その一部を第２の嫌気性消化槽１９に返送してもよい。
上記実施の形態１〜８では、下水処理の初沈汚泥と余剰汚泥との混合した有機汚泥を処理したが、生ごみ、食品残渣、畜産糞尿、し尿、工場廃液、またはこれらの混合物など有機物濃度が高い汚泥、廃棄物、廃液なども同様に処理することができる。
上記実施の形態１〜８では、第２の嫌気性消化槽１９内の消化汚泥を処理水として排出したが、第１の嫌気性消化槽１１と同様に、前記消化汚泥を、濃縮汚泥と溶解成分を含む消化汚泥とに固液分離し、溶解成分を含む消化汚泥を処理水として排出し、濃縮汚泥を系外に排出すると共に、その一部を第２の嫌気性消化槽１９に返送してもよい。
上記実施の形態１〜８では、下水処理の初沈汚泥と余剰汚泥との混合した有機汚泥を処理したが、生ごみ、食品残渣、畜産糞尿、し尿、工場廃液、またはこれらの混合物など有機物濃度が高い汚泥、廃棄物、廃液なども同様に処理することができる。
以下、本発明の有機性廃液の処理方法について、その効果を検証する実験を行った。
有効容積６．０Ｌの培養ビンを４本用意し、それぞれにＶＳＳ（Volatile Suspended Solid）濃度約２０，０００ｍｇ／Ｌの嫌気性消化汚泥を５．０Ｌ分注し、３５℃で嫌気性消化を行い、Ｒｕｎ１〜Ｒｕｎ４とした。これらはいずれも、１日に１回、１．５Ｌの消化汚泥を引抜き、この引抜き汚泥を遠心分離し、沈殿した固形成分を遠心分離後の上澄み液で０．５Ｌに調整した後、再び嫌気性消化槽に戻した。この操作によって１日に１．０Ｌの上澄み液のみを培養ビンから引抜くことになる。その後、以下に示す基質汚泥を１．０Ｌずつ培養ビンに加えた。Ｒｕｎ１〜４の実験のフローを図９に示す。
Ｒｕｎ１の基質汚泥には、ＶＳＳ濃度約２０，０００ｍｇ／Ｌの下水処理場の余剰汚泥を未処理のまま用いた。Ｒｕｎ２の基質汚泥としては、Ｒｕｎ１と同じ余剰汚泥に対して、まずオゾン処理を行い、次いでアルカリ処理を行った（以下、この処理をオゾンアルカリ処理という）。オゾン処理ではオゾン注入率を０．０５ｇ−Ｏ３／ｇ−ＳＳとし、アルカリ処理では水酸化ナトリウムを添加しｐＨ１２で１０分間保持した。その後、ｐＨを中性付近に調整すると共に、ＶＳＳ濃度を約２０，０００ｍｇ／Ｌに調整して基質汚泥とした。Ｒｕｎ３及びＲｕｎ４の基質汚泥には、Ｒｕｎ２と同様にオゾンアルカリ処理、ｐＨ調整した汚泥に対し、遠心分離を行って、固形成分と溶解成分に分けたものを用いた。遠心分離で沈殿した固形成分をＶＳＳ濃度が約２０，０００ｍｇ／Ｌとなるように純水で調整し、この固形成分を含む汚泥をＲｕｎ３の基質汚泥とし、遠心分離後の上澄み液、即ち、溶解成分を含む汚泥をＲｕｎ４の基質汚泥とした。
このＲｕｎ１〜Ｒｕｎ４の嫌気性消化の連続実験を約３ヵ月継続し、オゾンアルカリ処理および嫌気性消化処理によって溶解されたＶＳＳ量を測定し、投入した余剰汚泥のＶＳＳ量に対するＶＳＳ溶解率を求めた。また、この間の、消化ガスの発生量を測定し、投入した余剰汚泥のＶＳＳに対するガス発生率を求めた。
図１０は、Ｒｕｎ２及びＲｕｎ３において、投入した余剰汚泥のＶＳＳ積算量とオゾンアルカリ処理後の汚泥のＶＳＳ積算量との関係を示すグラフである。図１０における傾きは、オゾンアルカリ処理におけるＶＳＳ溶解率を表す。図１０から明らかなように、オゾンアルカリ処理におけるＶＳＳ溶解率は５１％であることが分かる。
図１１は、Ｒｕｎ１〜Ｒｕｎ３における、投入した余剰汚泥のＶＳＳ積算量と処理後（Ｒｕｎ１では嫌気性消化処理のみ、Ｒｕｎ２ではオゾンアルカリ処理および嫌気性消化処理、Ｒｕｎ３ではオゾンアルカリ処理、嫌気性消化処理した汚泥の固形成分を再度嫌気性消化処理）の汚泥のＶＳＳの積算量との関係を示すグラフである。図１１における傾きは、各ＲｕｎでのＶＳＳ溶解率を表す。図１１から明らかなように、Ｒｕｎ１における溶解率は４０％であるのに対し、Ｒｕｎ２及びＲｕｎ３における溶解率はそれぞれ７５％、８８％となり大幅に溶解率が増大した。これは図１０に示したように、嫌気性消化処理前に行ったオゾンアルカリ処理によって５１％のＶＳＳが溶解されたことが大きく影響しており、この処理が汚泥溶解に大きな効果を持つことが分かる。また、Ｒｕｎ２及びＲｕｎ３ではＲｕｎ３の方が溶解率は高く、溶解成分の有無が嫌気性消化処理における汚泥溶解に影響を及ぼしていることが示された。
そこで、嫌気性消化処理におけるＶＳＳ溶解特性を把握するため、嫌気性消化処理に投入した汚泥のＶＳＳ積算量と嫌気性消化処理によって溶解した汚泥のＶＳＳ積算量との関係を図１２に示す。図１２から明らかなように、Ｒｕｎ２では嫌気性消化処理によるＶＳＳ溶解率が５０％であるのに対し、Ｒｕｎ３では溶解率が７５％となり、Ｒｕｎ３の方が嫌気性消化処理におけるＶＳＳ溶解が進んでいる。このことから、嫌気性消化処理において溶解成分を共存させないことにより、高いＶＳＳ溶解率が達成されることが分かる。
また、これら実験での投入した余剰汚泥のＶＳＳ積算量と発生した消化ガス量との関係を図１３に示す。なお、Ｒｕｎ３、Ｒｕｎ４については、オゾンアルカリ処理を行った汚泥を固形成分を含む汚泥と溶液成分を含む汚泥とに分けて嫌気性消化処理したが、全体の消化ガス量を比較するため、それぞれのガス発生量の和をＲｕｎ３＋４としてプロットした。図１３における傾きは、投入ＶＳＳ当たりのガス発生率を表す。図１３から明らかなように、Ｒｕｎ１では、ガス発生率が０．３１Ｌ/ｋｇ−ＶＳＳであるのに対し、Ｒｕｎ２およびＲｕｎ３＋４ではガス発生率はそれぞれ０．５７Ｌ/ｋｇ−ＶＳＳ、０．６９Ｌ/ｋｇ−ＶＳＳとなりＶＳＳ溶解と同様に高くなった。特に、Ｒｕｎ２とＲｕｎ３＋４では後者の方が大きく、このことから、固形成分と溶解成分を分けて別々に嫌気性消化することにより、消化ガスの発生、即ちメタンガスへの変換効率が向上することが分かる。これは、上記したように、溶解成分を共存させずに固形成分の嫌気性消化を行うことによって、その溶解が進んだことに起因するものである。
本実験の結果から、余剰汚泥に対しオゾン処理を行い、次いでアルカリ処理を行った後、固形成分を含む汚泥と溶解成分を含む汚泥とに分離し、これらを別々に嫌気性消化処理することで、固形成分の溶解量およびメタンガス発生量をより増大できることが確認された。
１０，３０，４０，５０，６０，７０，８０，９０ 有機性廃液処理装置、１１ 第１の嫌気性消化槽、１２ 有機性廃液導入路、１３ 物理化学的処理槽、１４ａ，１４ｂ 固液分離槽、１５ 物理化学的処理液排出路、１６ 固形成分含有廃液導入路、１７ａ，１７ｂ ｐＨ調整槽、１８ 溶解成分含有廃液導入路、１９ 第２の嫌気性消化槽、２０ 消化廃液排出路、２１ａ，２１ｂ 処理水排出路、２２ 濃縮廃液排出路、２３ 濃縮廃液廃棄路、２４ 濃縮廃液返送路、２５ａ，２５ｂ 消化ガス排出路、３１ オゾン処理槽、３２ アルカリ処理槽、３３ オゾン含有ガス注入路、３４ オゾン発生器、３５ アルカリ液導入路、３６ アルカリ液貯留槽、３７ アルカリ液導入ポンプ、３８ オゾン処理液排出路、３９ アルカリ処理液排出路、４１ 消化廃液引き抜き路。
Claims (7)
- 有機性廃液、嫌気性消化された有機性廃液、嫌気性消化され、固液分離された有機性廃液及びこれらの混合有機性廃液からなる群から選択される少なくとも１つを物理化学的に処理して有機性廃液中の固形成分の少なくとも一部を溶解させる工程と、
前記固形成分の少なくとも一部が溶解された有機性廃液を、固形成分を含む有機性廃液と溶解成分を含む有機性廃液とに固液分離する工程と、
前記固形成分を含む有機性廃液と前記溶解成分を含む有機性廃液とをそれぞれ嫌気性消化処理して消化ガスを生成させる工程と
を含むことを特徴とする有機性廃液の処理方法。 - 前記物理化学的処理として、オゾン処理を行い、次いでアルカリ処理を行うことを特徴とする請求項１に記載の有機性廃液の処理方法。
- 前記固形成分を含む有機性廃液を嫌気性消化処理して得られる消化廃液を、固形成分を含む消化廃液と溶解成分を含む消化廃液とに固液分離し、前記溶解成分を含む消化廃液を嫌気性消化処理して消化ガスを生成させる工程を更に含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の有機性廃液の処理方法。
- 前記溶解成分を含む有機性廃液と、前記溶解成分を含む消化廃液とを同じ処理槽で嫌気性消化処理することを特徴とする請求項３に記載の有機性廃液の処理方法。
- 有機性廃液、嫌気性消化された有機性廃液、嫌気性消化され、固液分離された有機性廃液及びこれらの混合有機性廃液からなる群から選択される少なくとも１つが供給され、前記有機性廃液を物理化学的に処理することによって有機性廃液中の固形成分の少なくとも一部を溶解させる物理化学的処理槽と、
前記固形成分の少なくとも一部が溶解された有機性廃液を、固形成分を含む有機性廃液と溶解成分を含む有機性廃液とに分離する第１の固液分離槽と、
前記固形成分を含む有機性廃液を嫌気性消化処理することによって消化ガスを生成させる第１の嫌気性消化処理槽と、
前記溶解成分を含む有機性廃液を嫌気性消化処理することによって消化ガスを生成させる第２の嫌気性消化処理槽と
を備えることを特徴とする有機性廃液処理装置。 - 前記物理化学的処理槽が、オゾン処理槽と、その下流側に接続されたアルカリ処理槽とから構成されることを特徴とする請求項５に記載の有機性廃液処理装置。
- 前記第１の嫌気性消化処理槽において嫌気性消化処理された消化廃液を、固形成分を含む消化廃液と溶解成分を含む消化廃液とに分離する第２の固液分離槽を更に備え、
前記溶解成分を含む消化廃液を前記第２の嫌気性消化処理槽に導入できるように、前記第２の固液分離槽が前記第２の嫌気性消化処理槽に接続されていることを特徴とする請求項５又は６に記載の有機性廃液処理装置。
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|---|---|---|---|---|
| JP2013534857A (ja) * | 2010-05-24 | 2013-09-09 | ザイレコ，インコーポレイテッド | 化学物質のプロセシング |
| IT201600121031A1 (it) * | 2016-11-29 | 2018-05-29 | Newlisi S P A | Processo per la produzione di biogas tramite digestione anaerobica di fanghi di depurazione pretrattati chimicamente. |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002361293A (ja) * | 2001-06-08 | 2002-12-17 | Ebara Corp | 有機性汚泥の減量化方法及び装置 |
| JP2004008892A (ja) * | 2002-06-05 | 2004-01-15 | Mitsubishi Electric Corp | 有機性廃液の処理方法および処理装置 |
| JP2004058047A (ja) * | 2002-06-05 | 2004-02-26 | Mitsubishi Electric Corp | 有機性廃液の処理方法および処理装置 |
-
2004
- 2004-06-07 JP JP2004168346A patent/JP2005342682A/ja active Pending
Patent Citations (3)
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