JP2006055794A - Anaerobic digester - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、汚水や廃棄物をメタン発酵によって処理する嫌気性消化装置に関するものである。 The present invention relates to an anaerobic digester for treating sewage and waste by methane fermentation.
従来、汚水や廃棄物をメタン発酵によって処理する嫌気性消化装置は、嫌気性消化槽本体内に汚水や廃棄物を導入し、これを微生物で分解するものである。 Conventionally, an anaerobic digester that treats sewage and waste by methane fermentation introduces sewage and waste into an anaerobic digester body and decomposes them with microorganisms.
分解を促進するには、嫌気性消化槽本体内に導入した汚水や廃棄物を充分に撹拌することが重要であり、撹拌方式によって、幾つかのタイプに分けられる。 In order to accelerate the decomposition, it is important to sufficiently stir the sewage and waste introduced into the anaerobic digester body, and it can be divided into several types depending on the stirring method.
ガス撹拌方式は、発生したバイオガスを槽内に吹き込んで撹拌するもので、機械撹拌方式は、撹拌羽根にて液を撹拌するもので、循環ポンプによる撹拌方式は、槽内の液を抜き出し、循環ポンプで再度槽内に循環して撹拌する、或いは槽内の液中に没して循環ポンプを設置して撹拌するなど種々のタイプがある。 The gas agitation method is a method in which the generated biogas is blown into the tank and agitated, and the mechanical agitation method is agitated with a stirring blade, and the agitation method by the circulation pump is used to extract the liquid in the tank, There are various types, such as circulating and stirring again in the tank with a circulation pump, or by submerging in the liquid in the tank and installing a circulation pump and stirring.
この撹拌方式で、槽内に循環ポンプを設置して直接液を撹拌する方式(特許文献1,2)が、撹拌からみれば優れている。
In this stirring system, a system (
しかしながら、嫌気性消化槽本体内には、微生物が発酵により生産するメタンを主成分とするバイオガスが溜まり、これが爆発性、有害性があるため、槽内に循環ポンプを設置したのでは、そのメンテナンスが困難になるという問題がある。 However, in the anaerobic digestion tank body, biogas mainly composed of methane produced by fermentation by microorganisms is accumulated, and this is explosive and harmful. There is a problem that maintenance becomes difficult.
ガス撹拌方式のように、バイオガスを吹き込むブロアが、槽外にあればメンテナンスは容易であるが、水深のある嫌気性消化槽本体に吹き込むために動力費が大きくなると共に、動力費をかける割には、槽内の撹拌が充分に行えない。 As with the gas agitation method, maintenance is easy if the blower that blows in biogas is outside the tank, but the power cost increases because the blower blows into the body of the anaerobic digester with a deep water depth. In this case, the tank cannot be sufficiently stirred.
また、槽外に設置した循環ポンプを用いて撹拌する方式では、循環ポンプのメンテナンスは容易であるが、槽内の液を循環させても充分な撹拌が得られない。 In the method of stirring using a circulation pump installed outside the tank, maintenance of the circulation pump is easy, but sufficient stirring cannot be obtained even if the liquid in the tank is circulated.
さらに、撹拌羽根を用いた機械撹拌方式は、爆発性・有害性を持つバイオガスの層を貫通して撹拌羽根を槽内に設置するので、維持管理やシールなどが面倒になる。 Furthermore, in the mechanical stirring method using the stirring blade, since the stirring blade is installed in the tank through the biogas layer having explosive and harmful properties, maintenance and sealing are troublesome.
従って、これら動力機器を外部に設置する撹拌方式では、槽底部の撹拌が充分でないため、長期運転時には、汚水や廃棄物中に混在する砂が槽内に沈積する問題が避けられない。実際に、13.5年の運転でデッドスペースが槽の68%に達した嫌気性消化槽も報告されている(日本下水道協会編:下水道施設計画・設計指針と解説、p460)。 Therefore, in the agitation method in which these power devices are installed outside, the agitation at the bottom of the tank is not sufficient, and thus the problem of sedimentation of sewage and sand mixed in waste in the tank is unavoidable during long-term operation. In fact, an anaerobic digestion tank whose dead space has reached 68% of the tank after 13.5 years of operation has been reported (edited by the Japan Sewerage Association: sewerage facility planning / design guidelines and explanation, p460).
さらに、上記の撹拌方式では、メタン発酵により発生するメタン等のガスと懸濁物や微生物とが密着して嫌気性消化槽本体の水面付近に浮遊してできるスカムの除去が行えない問題がある。 Furthermore, in the above stirring method, there is a problem that the scum formed by the close contact between the gas such as methane generated by methane fermentation and the suspended matter or microorganisms and floating near the water surface of the anaerobic digester body cannot be removed. .
本発明の目的は、槽内にポンプなどの撹拌装置を設置して充分な撹拌が行え、しかもメンテナンスが容易に行える嫌気性消化装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an anaerobic digester that can perform sufficient stirring by installing a stirring device such as a pump in a tank and that can be easily maintained.
上記の目的を達成するために、請求項1の発明は、嫌気性消化槽本体内に導入した汚水や廃棄物をメタン発酵によって処理する嫌気性消化装置において、嫌気性消化槽本体にガス層と隔離して液層と繋がる水路を形成し、その水路を通して撹拌装置を出し入れ自在に設けた嫌気性消化装置である。
In order to achieve the above object, the invention of
請求項2の発明は、嫌気性消化槽本体の液層に位置した側面に、開口部を形成し、その開口部に上方に延びる出し入れ管、或いはその開口部と嫌気性消化槽本体の上部外周を覆う円筒を接続して上記水路を形成する請求項1記載の嫌気性消化装置である。
The invention according to claim 2 is characterized in that an opening is formed in the side surface located in the liquid layer of the anaerobic digester main body, and an inlet / outlet pipe extending upward to the opening, or the upper periphery of the opening and the anaerobic digester main body. The anaerobic digester according to
請求項3の発明は、上記開口部は、液層の水面近くに形成され、その開口部に上方に延びる出し入れ管、或いはその開口部と嫌気性消化槽本体の上部外周を覆う円筒を接続して上記水路が形成され、その開口部の下方の嫌気性消化槽本体の内壁に撹拌装置を保持する棚部が設けられ、その水路より、水流を上方に噴出する撹拌装置を挿入して上記棚部に設置し、その設置した撹拌装置の上方の水面に位置した嫌気性消化槽本体の内壁に傾斜板が取り付けられる請求項2記載の嫌気性消化装置である。 According to a third aspect of the present invention, the opening is formed near the water surface of the liquid layer, and an opening / closing pipe extending upward is connected to the opening, or a cylinder covering the opening and the upper outer periphery of the anaerobic digester body. The water channel is formed, and a shelf for holding the stirring device is provided on the inner wall of the anaerobic digester body below the opening, and the stirring device for ejecting the water flow upward is inserted from the water channel into the shelf. The anaerobic digester according to claim 2, wherein an inclined plate is attached to the inner wall of the anaerobic digester main body located on the water surface above the installed stirrer.
請求項4の発明は、上記開口部は、嫌気性消化槽本体の底部近くの側壁に形成され、その開口部より水面上まで延びるように出し入れ管が接続され、その出し入れ管を通して、水中ポンプが消化槽本体の底部に設置される請求項2または3記載の嫌気性消化装置である。 According to a fourth aspect of the present invention, the opening is formed in a side wall near the bottom of the anaerobic digester main body, and an inlet / outlet pipe is connected so as to extend from the opening to the surface of the water. It is an anaerobic digester of Claim 2 or 3 installed in the bottom part of a digester tank main body.
請求項5の発明は、嫌気性消化槽本体の上部よりガス層を貫通して液層内に臨む出し入れ管を設けて水路を形成し、その水路を通して撹拌装置を出し入れ自在に設けた請求項1記載の嫌気性消化装置である。 The invention of claim 5 is provided with an inlet / outlet pipe that penetrates the gas layer from the upper part of the anaerobic digester main body and faces the liquid layer to form a water channel, and the stirring device can be freely inserted and removed through the water channel. An anaerobic digester as described.
請求項6の発明は、嫌気性消化槽本体の頂部中央よりガス層を貫通して消化槽本体の底部に臨むように砂抜き管を設けた請求項1〜5いずれかに記載の嫌気性消化装置である。
The invention according to claim 6 is the anaerobic digestion according to any one of
本発明は、嫌気性消化槽本体に、ガス層と隔離して水層と繋がる水路を設け、その水路を通して撹拌装置を水層内に設けることで、撹拌が良好となり、しかもメンテナンスの際には水路を通して嫌気性消化槽本体外に引き上げることができるためメンテナンスが容易に行えるという利点がある。 The present invention provides an anaerobic digester body with a water channel that is isolated from the gas layer and connected to the water layer, and a stirring device is provided in the water layer through the water channel, so that stirring is good, and maintenance is performed. Since it can be pulled out of the anaerobic digester body through the water channel, there is an advantage that maintenance can be easily performed.
以下本発明の実施形態を添付図面により説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明の一実施の形態を示し、図において、10は、竪型円筒の嫌気性消化槽本体である。嫌気性消化槽本体10の側面中央には、汚水や廃棄物等の流入管11が接続され、その反対側には、流出管12が接続される。
FIG. 1 shows an embodiment of the present invention. In the figure,
流出管12は、嫌気性消化槽本体10の水面wより低い位置に取り付けられ、途中が、嫌気性消化槽本体10内の水面wより充分に高くなるように立ち上げられ、その立ち上げ管12aの上端に上面開放のサイホンブレーカ13が設けられ、また立ち上げ管12より分岐して流出口12bが設けられ、流出口12bより、メタン発酵後の排水が、後処理系に供給されるようになっている。
The
流入管11より、嫌気性消化槽本体10内に導入される汚水や廃棄物等は、消化槽本体10内で、所定高さの液層14を形成し、ここでメタン発酵処理を受けて、流出管12から流出する。液層14の水面wの上部の嫌気性消化槽本体10には、ガス層15が形成されて密閉形のガスホルダ16が形成され、槽10内から発生して浮上していくバイオガス(微生物が発酵により生産するメタンを主成分とするガス)が捕集されるようになっている。
From the
図では嫌気性消化槽本体10とガスホルダ16とは一体型であるが、ガスホルダ16を別個に形成し、これを嫌気性消化槽本体10の内部にはまり込むように形成してもよい。
In the figure, the
ガスホルダ16には、バイオガスを排出する抜出口17が設けられる。
The
嫌気性消化槽本体10の底部の側壁付近に水中ポンプからなる底部撹拌装置18aが設置され、図示の矢印のように液をほぼ水平方向に噴出して流れをつくる。この流れは、嫌気性消化槽本体10の底部付近に旋回流を起こす。
A bottom stirrer 18a composed of a submersible pump is installed near the bottom side wall of the anaerobic digester
底部撹拌装置18aの設置場所の近くには、ガス層15と隔離するように底部撹拌装置18aの出し入れ用の水路19aが形成される。この出し入れ用の水路19aは、底部撹拌装置18aの設置場所の近くの嫌気性消化槽本体10の側壁に開口部20aが形成され、その開口部20aより水面w上まで延びて開口する出し入れ管21aが接続されて形成される。
Near the installation place of the bottom stirring device 18a, a water channel 19a for taking in and out the bottom stirring device 18a is formed so as to be isolated from the
底部撹拌装置18aには、引き上げ用具および電源ケーブル22aが接続され、引き上げ用具および電源ケーブル22aにて、底部撹拌装置18aを、出し入れ管21aで形成される水路19aを通して嫌気性消化槽本体10の底部に設置したり、また嫌気性消化槽本体10外に取り出せるようになっている。
A lifting tool and a
底部撹拌装置18aの出し入れ管21aと反対側の嫌気性消化槽本体10の側壁には、水面w近くに位置して開口部20bが形成され、その開口部20bに出し入れ管21bが接続されて、水中ポンプからなる水面撹拌装置18bを出し入れする水路19bが形成される。
An opening 20b is formed near the water surface w on the side wall of the
この開口部20bの下部の嫌気性消化槽本体10の内壁には、水面撹拌装置18bを設置する棚部23が形成され、水面撹拌装置18bには、引き上げ用具および電源ケーブル22bが接続される。
On the inner wall of the anaerobic digester
水面撹拌装置18bは、図示の矢印に示すように液を上方に噴出するようになっている。水面撹拌装置18bの上方の水面wに位置した嫌気性消化槽本体10内面には、傾斜板24が設けられ、その傾斜板24によって、水面撹拌装置18bから上方に吐出された流れは、水平方向に向きを変えられ、旋回流となって水面wに浮遊しているスカム層を撹拌する。
The water surface agitator 18b ejects the liquid upward as shown by the arrows in the figure. An
嫌気性消化槽本体10の頂部中央よりガス層15を貫通して嫌気性消化槽本体10の底部に臨むように砂抜き管26が設けられる。
A
以上において、流入管11より汚水や廃棄物等が嫌気性消化槽本体10内に導入され、液層14を形成し、底部撹拌装置18a、水面撹拌装置18bにより撹拌されながら、メタン発酵処理がなされ、適宜流出管12から排出される。
In the above, sewage, waste, etc. are introduced into the anaerobic digester
これら撹拌装置18a、18bは水中に直接設置されるため、撹拌効率が高くまた、嫌気性消化槽本体10内の任意の位置に設置できるため、スカムの撹拌や底部に溜まった砂の撹拌も容易である。
Since these agitators 18a and 18b are directly installed in water, the agitation efficiency is high and the agitator 18b can be installed at any position in the anaerobic digester
嫌気性消化槽本体10のガスホルダ16に溜まったメタンガス、炭酸ガスなどからなるバイオガスは、抜出口17から排気され、ボイラ,ガスエンジン等の燃料ガスとして使用される。
Biogas composed of methane gas, carbon dioxide gas, etc., collected in the
経年使用により、底部撹拌装置18a、水面撹拌装置18bのメンテナンスを行う際には、それぞれ引き上げ用具および電源ケーブル22a、22bを引き上げることで、水路19a,19bを通して撹拌装置18a、18bを引き上げることができる。この際、水路19a,19bは、ガス層15と隔離されているため、安全に取り出すことができると共に再度設置することができる。
When maintenance of the bottom stirring device 18a and the water surface stirring device 18b is performed over time, the stirring devices 18a and 18b can be pulled up through the
また、嫌気性消化槽本体10の底部に溜まった砂は、撹拌により中央に堆積するため、砂抜き管26よりバキュームカーなどで容易に抜き出せる。
Further, since the sand accumulated at the bottom of the anaerobic digester
なお、メタン発酵処理中、出し入れ管21a、21b、砂抜き管26の上部は蓋で閉じておき、使用時に蓋を外し、上部に溜まったバイオガスを排気した後、撹拌装置18a、18bを引き上げたり、バキュームホースを接続乃至挿入して作業を行う。
During the methane fermentation process, the tops of the inlet /
図2は、本発明の他の実施の形態を示したものである。 FIG. 2 shows another embodiment of the present invention.
本実施の形態では、底部撹拌装置18aの出し入れ用の水路19aと水面撹拌装置19bの出し入れ用の水路19bは、嫌気性消化槽本体10の上部外周に設けた円筒27と嫌気性消化槽本体10の側壁とで形成される2重の円筒で形成される。すなわち、円筒27の下部には円錐部28が形成され、その円錐部28が嫌気性消化槽本体10の側壁に接続され、その円錐部28に位置した嫌気性消化槽本体10の側面に開口部20a、20bが形成されて、水路19a、19bが構成される。
In the present embodiment, the water channel 19a for taking in and out of the bottom agitator 18a and the
開口部20a、20bは、嫌気性消化槽本体10の一部に形成されるが、全周に形成するようにしてもよい。全周に形成する場合には、円筒27と嫌気性消化槽本体10の側壁(ガスホルダ16の側壁)とを連結しておく。
The
また水路19a,19bを円筒23で形成する代わりに断面円弧状或いはコ字状にして嫌気性消化槽本体10の側面に接続して形成するようにしてもよい。
Further, the
本例においても、水路19a,19bがガス層15と隔離されて形成されるため、撹拌装置18a、18bの出し入れが安全に行える。
Also in this example, since the
図3は、本発明のさらに別の実施形態を示したものである。 FIG. 3 shows still another embodiment of the present invention.
本例では、底部撹拌装置18aの出し入れ用の水路19aと水面撹拌装置18bの出し入れ用の水路19bは、嫌気性消化槽本体10の側壁に接続するのではなく、嫌気性消化槽本体10の頂部にほぼ鉛直に出し入れ管21a,21bを設けて、出し入れ用の水路19a,19bを形成し、その出し入れ管21a,21bで形成された水路19a,19bを通して、撹拌装置18a、18bを出し入れするようにしたものである。
In this example, the water channel 19a for taking in and out of the bottom agitator 18a and the
この例においては、水面撹拌装置18bの出し入れ管21bを嫌気性消化槽本体10の内壁近くになるようにし、棚部23を、出し入れ管21bに対して嫌気性消化槽本体10の中心側に位置するように、また傾斜板24は、その上方になるように図では示しているが、これは説明の便宜上であり、棚板23と傾斜板24は、出し入れ管21に対して円周方向に設けられている。
In this example, the inlet /
従って、水面撹拌装置18bは、出し入れ管21bから挿入され、棚板23の傾斜面30により円周方向に移動されて設置され、その上部に傾斜板24が位置するように設けられる。
Accordingly, the water surface agitating device 18b is inserted from the take-in / out
また水面撹拌装置18bを出し入れ管21bの直下に位置するように棚部23を設け、水面撹拌装置18bの吐出口にフレキシブルな吐出用ホース(図示せず)を取り付け、そのホースが出し入れ管21bの外側で、かつ傾斜板24の直下に位置するように構成してもよい。この場合、吐出用ホースは、比重を1未満として浮くようにすることで傾斜板24に近づくようにし、また回収の際には、その可撓性により、屈曲して出し入れ管21bに回収できるようにする。
Further, a
以上記したように、本発明では、(1)嫌気性消化槽の底部に撹拌装置を設置して旋回流で強く撹拌できるため、メタン発酵微生物と汚水・廃棄物との接触効率が良く、効率よいメタン発酵が可能となる。その際、従来方式では嫌気性消化槽を開放せずに撹拌装置のメンテナンスをすることが困難であったが、本発明では、嫌気性消化槽の側面に設けられた水路から撹拌装置を引き上げられるため容易にメンテナンスができる。また、本発明では、(2)嫌気性消化槽の水面直下に設置した撹拌装置と傾斜板との組み合わせによって、水面付近を旋回流で強く撹拌できるため、従来方式では除去に困難が伴ったスカムを容易に破砕できる。さらに、(1)で述べた旋回流の結果として、嫌気性消化槽の底面の大部分では砂の沈積がない一方、中央部の狭い場所に集中的に砂が沈積する。そこに設置された鉛直の砂抜き管を介して、嫌気性消化槽の開放をせずに砂を効率的に抜き出すことができる。 As described above, in the present invention, (1) since a stirrer is installed at the bottom of an anaerobic digester and can be vigorously stirred in a swirling flow, contact efficiency between methane fermentation microorganisms and sewage / waste is good, Good methane fermentation is possible. At that time, in the conventional method, it was difficult to maintain the stirring apparatus without opening the anaerobic digestion tank, but in the present invention, the stirring apparatus can be pulled up from the water channel provided on the side surface of the anaerobic digestion tank. Therefore, maintenance can be performed easily. In the present invention, (2) the scum that is difficult to remove by the conventional method can be vigorously stirred in the swirl flow near the water surface by the combination of the stirrer installed in the anaerobic digester and the inclined plate. Can be easily crushed. Furthermore, as a result of the swirl flow described in (1), sand does not deposit in the majority of the bottom surface of the anaerobic digester, while sand concentrates in a narrow area in the center. Sand can be efficiently extracted through the vertical sand removal pipe installed there without opening the anaerobic digester.
以上述べたように、本発明によって、従来の嫌気性消化槽の問題のかなりの部分が解決され、効率よく維持管理の容易な嫌気性消化装置を提供できる。 As described above, according to the present invention, a considerable part of the problems of the conventional anaerobic digester can be solved, and an anaerobic digester that can be efficiently maintained and managed can be provided.
10 嫌気性消化槽本体
14 液層
15 ガス層
18a、18b 撹拌装置
19a,19b 水路
DESCRIPTION OF
Claims (6)
The anaerobic digester according to any one of claims 1 to 5, wherein a sand removal pipe is provided so as to penetrate the gas layer from the center of the top of the anaerobic digester main body and face the bottom of the anaerobic digester main body.
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