JP2007260670A - 有機性廃棄物処理施設の構築方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】2系列の有機性廃液処理装置1の各系列は、前処理用固液分離機11と、好気性微生物処理を行う好気性反応槽5と、好気性反応層5内の混合液を上澄水と汚泥に固液分離する分離槽6と、分離槽6にて分離された上澄水を一時貯留するための脱離液槽9と、脱離液槽9に一時貯留された上澄水に残存する汚泥を更に固液分離するための汚泥脱水機10とからなる。かかる2系列の有機性廃液処理装置1は、1系列が使用されない状態すなわち遊休状態である。この遊休状態の有機性廃液処理装置1の分離槽6を可溶化槽14に転換し、好気性反応槽5をメタン発酵槽16に転換して、脱離液槽9をメタン発酵処理液貯留槽16に転換して、有機性固形廃棄物処理装置2を構築する。
【選択図】 図3
Description
また、近年、廃棄物を非焼却で処理して地球温暖化防止に貢献するメタン発酵処理が普及している。この非焼却の廃棄物処理施設については、廃棄物をスラリー化してからメタン発酵処理を行う方法が開示されている(例えば、特開昭58−14995号公報参照)。
そして、メタン発酵処理装置から発生したガスの燃焼エネルギーを電気的エネルギーに変換して、処理装置に用いることも開示されている(例えば、特開昭58−193794号公報参照)。
上記構成により、搬入されるし尿や浄化槽汚泥が減少したことにより、使用されていない設備を有効利用することができる。
上記構成により、複数の系列を有する有機性廃液の処理装置においても、一部の系列を有機性廃液の処理の用に供し、残りの系列は有機性固形廃棄物の処理の用に転換することにより、使用されていない設備を有効利用することができる。
上記構成により、固形有機性廃棄物の新たな処理水槽を設ける必要がなく、容易に転換できる。
上記の如く、夾雑物を除去するスクリーンと、好気性微生物処理を行う好気性反応槽と、前記好気性反応槽内の混合液を上澄水と汚泥に固液分離する分離槽と、分離槽にて分離された上澄水を一時貯留するための脱離液槽と、脱離液槽に一時貯留された上澄水に残存する汚泥を更に固液分離するための汚泥脱水機からなることにより、容易に有機性固形廃棄物の処理の用に転換することができる。
上記の如く、転換された有機性固形廃棄物の処理装置が、脱離液槽を転換してなる可溶化槽と、好気性反応槽を転換してなるメタン発酵槽と、分離槽を転換してなるメタン発酵処理液貯留槽と、汚泥脱水機からなることにより、転換が容易に行える。
上記の如く、転換された有機性固形廃棄物の処理装置が、分離槽を転換してなる可溶化槽と、好気性反応槽を転換してなるメタン発酵槽と、脱離液槽を転換してなるメタン発酵処理液貯留槽と、汚泥脱水機からなることにより、転換が容易に行える。
上記構成により、BOD、アンモニア性窒素などの窒素分を効率的に除去できる。
上記構成により、メタン発酵槽の内部液の下降流により、有機性固形物に含まれるし渣または砂等重量物は流動し、容易に排出、除去される。このことによってメタン発酵槽内におけるし渣および砂等の重量物の堆積を防止し、メタン発酵に必要な容積をつねに確保するとともにメタン発酵槽のしゅんせつ頻度を大幅に低減できる。
上記構成により、メタン発酵槽から発生したメタンを主成分とする発生ガスを原料として、バイオガス発電装置にて発電を行い、発生した電力を有機性廃液処理装置若しくは有機性固形廃棄物処理装置のいずれか一方または有機性廃液処理装置と有機性固形物処理装置の両方の動力の用に供給することにより、装置の運転に必要な電気エネルギーを削減できる。
上記構成により、有機性固形廃棄物処理装置の汚泥脱水機にて脱水された汚泥を排除した残りの液を有機性廃液と共に有機性廃液処理装置で処理することにより、有機性固形廃棄物処理装置の汚泥脱水機にて脱水された汚泥を排除した残りの液を容易に処理することができる。
なお、し渣除去装置と前処理用固液分離機11を、ひとつの遠心脱水機、濃縮スクリーン、スクリュープレス等で、し渣とさらに細かな夾雑物を除去することもできる。
夾雑物が除去されたし尿及び浄化槽汚泥32は、配管52を通って好気性反応槽5に流入する。好気性反応槽5内の混合液36は、循環ポンプ7及び配管55を経由して好気性反応槽5の上部から好気性反応槽5に循環される。配管55の好気性反応槽5への流入部において、酸素含有ガス流入手段であるオーバーフローシャフト8により、混合液36の好気性反応槽5への落下に伴い空気等の酸素含有ガス37が流入し、混合液36に混合される。
図1において、分離槽6の上澄水35は、配管56を通って、脱離液槽9に流入し、一時貯留される。脱離液槽9に一時貯留された脱離液38は、配管57を通ってベルトプレスやフィルタープレス等の脱水機又は限外ろ過膜や沈殿槽等の脱離液38を脱水または濃縮する分離手段からなる固液分離手段としての汚泥脱水機10に流入し、固液分離される。
汚泥脱水機10で固液分離された固形物39は、施設外に搬出され、焼却等により処理される。一方、汚泥脱水機10で固液分離されたろ液40は、必要に応じて図示しない凝集沈殿、砂ろ過、活性炭吸着などの高度処理装置によって処理されて放流される。
有機性廃液処理装置は、10kl/日から500kl/日までの処理能力を有するが、ここでは、この有機性廃液処理装置が、2系列の有機性廃液処理装置で構成され、し尿及び浄化槽汚泥を各120kl/日処理する能力を有するものとして実施形態を説明する。
ここで、例えば、搬入されるし尿や浄化槽汚泥が1系列分の設備能力の半分の60kl/日まで減少し、設備能力が過大となった場合に、他の1系列は、使用されない状態すなわち遊休状態になる。
なお、搬入されるし尿や浄化槽汚泥が1系列分の能力以下になれば転換が可能である。
そこで、遊休状態となっている第2の系列について、有機性固形廃棄物処理装置2に転換を行う。有機性固形廃棄物41は、生ごみや食品廃棄物などメタン発酵により処理可能な有機性固形廃棄物であって、1日当たり30tが搬入されるものとする。
有機性固形廃棄物41は、破砕選別装置12によって、破砕され、ここでビニールなどのメタン発酵処理を行うには不適当な発酵不適物42が分離除去される。
破砕選別装置12によって、破砕され、ここでビニールなどのメタン発酵処理を行うには不適当な発酵不適物42が分離除去された有機性固形廃棄物43は、14m3の容量を有する新たに設置された混合槽13に一時貯留される。
ここで、可溶化槽14への流入配管61は、混合槽13から可溶化槽14へ新たに接続されたもの、又は好気性反応槽5から分離槽6へ接続されていた配管53の一部を利用して新たに接続されたものである。
また、分離槽6には、微生物を含む汚泥34を均等に沈降させて上澄水35とに分離するための攬絆機15が設置されていたが、この攪拌機15は、そのまま可溶化槽14内の有機性固形廃棄物を均等に可溶化させるための攪拌機として用いる。
可溶化槽14で可溶化された有機性固形廃棄物45は、270m3の容量を有する好気性反応槽5を転換したメタン発酵槽16に流入してメタン発酵菌の作用により有機性固形廃棄物を分解してメタンを含むバイオガス46を発生させる。
ここで、メタン発酵槽16への流入配管62は、前処理用固液分離機11から好気性反応槽5への接続配管52及び好気性反応槽5から分離槽6への配管を変更して配管62としたものである。
スクリュー攪拌機aは、その回転する軸の方向が垂直になるように設置され、スクリュー攪拌機aの回転羽根を覆うように縦型円筒型のドラフトチューブbを、その上部がメタン発酵槽16の内部液の液面より下部であって、その下部がメタン発酵槽16の底部に接触しないように配設し、スクリュー攪拌機aを回転させることにより、ドラフトチューブb内においてメタン発酵槽16の内部液に下降流を形成させて、ドラフトチューブbの下部から排出された内部液がドラフトチューブbの外側を上昇し再びドラフトチューブbの上部からドラフトチューブbに流入する循環流を形成させることにより、メタン発酵槽16の内部液の混合・攪拌を行う。スクリュー攪拌機aを回転させることにより生じるドラフトチューブb内の下降流速は1m/秒〜3m/秒が好ましいが、更に好ましくは1.3m/秒〜2m/秒がよい。
この結果、メタン発酵槽16の内部液の下降流により、有機性固形物45に含まれるし渣または砂等重量物cは流動し、新たに設ける配管dおよび重量物引き抜きポンプeによって排出、除去される。このことによってメタン発酵槽内におけるし渣または砂等重量物の堆積を防止し、メタン発酵に必要な容積を常に確保するとともにメタン発酵槽のしゅんせつ頻度を大幅に低減できる。
なお、必要があれば、メタン発酵槽16内で発生したバイオガス46の気泡を容易に液面まで浮上させるための縦型円筒型又は縦型角筒等のガイドを、メタン発酵槽16内に新たに設置する。
なお、転換前の好気性反応槽5の形状がこの比率でない場合は、好気性反応槽5内に仕切りを入れるか、または好気性反応槽5の一部を埋めることによってメタン発酵槽16の形状を整えることも可能である。
更に、メタン発酵槽16の底部は、逆円錐形または逆四角錐形の形状をなし、底部の傾斜角度を30°から45°にするとよい。
なお、図示しない消泡設備には、好気性反応槽5の蓋又は天井の上に設置され、好気性反応槽5内の混合液36の液面で発生して上昇して当該蓋又は天井の開口部を通過して、好気性反応槽5の蓋又は天井の上に設置された消泡設備の中に流入した泡をせん断する機械せん断方式消泡設備、消泡剤その他の液体を好気性反応槽5内の混合液の液面にスプレーノズルその他の配管の開口部を通じて散布する噴射方式消泡設備、好気性反応槽5の蓋又は天井の上に設置されたモーター等の駆動部に接続され、好気性反応槽5の蓋又は天井を貫通する軸の好気性反応槽5内に取り付けられた回転羽根の回転により泡を破壊する回転式消泡設備などがあり、機械せん断方式消泡設備の泡の上昇部、噴射方式消泡設備の配管部、回転式消泡設備の軸部がメタン発酵槽16内で発生したバイオガス46の出口として転用することができる。さらに、これら消泡設備に限らず、好気性反応槽5内の混合液36の液面より上部に位置する好気性反応槽5の内部と外部を貫通するスリーブなどの70cm2程度より大きい面積の開口があれば、メタン発酵槽16内で発生したバイオガス46の出口として転用することができる。
転換された有機性固形廃棄物処理装置2の汚泥脱水機10で固液分離された固形物49は、施設外に搬出され、焼却等により処理される。一方、汚泥脱水機10で固液分離されたろ液50は、前処理用固液分離機11に新たに設置された配管65を経由して移送され、し尿及び浄化槽汚泥31と混合されて有機性廃液処理装置1で処理される。
上記実施形態1では、有機性廃液処理装置1の分離槽6を転換して可溶化槽14とし、好気性反応槽5を転換してメタン発酵槽16とし、脱離液槽9を転換してメタン発酵処理液貯留槽17としたけれども、本実施形態2では、脱離液槽9を転換して可溶化槽14とし、好気性反応槽5を転換してメタン発酵槽16とし、分離槽6を転換してメタン発酵処理液貯留槽17とする。
上記実施の形態では、2系列の有機性廃液処理装置を備えた例について説明したけれども、本発明はこれに限定されず、3系列以上の有機性廃液処理装置を備えた場合についても適用することが可能である。
5 好気性反応槽 6 分離槽
7 循環ポンプ 8 オーバーフローシャフト
9 脱離液槽 10 汚泥脱水機
11 前処理用固液分離機 12 破砕選別装置
13 混合槽 14 可溶化槽
15 攪拌機 16 メタン発酵槽
17 メタン発酵処理液貯留槽 31 し尿及び浄化槽汚泥
32 夾雑物が除去されたし尿及び浄化槽汚泥
33 BOD及び窒素分が除去されたし尿及び浄化槽汚泥
34 微生物を含む汚泥 35 上澄水
36 混合液 37 空気等の酸素含有ガス
38 脱離液 39 固形物
40 ろ液 41 有機性固形廃棄物
42 発酵不適物
43 発酵不適物が分離除去された有機性固形廃棄物
44 発酵不適物が分離除去された有機性固形廃棄物
45 可溶化槽で可溶化された有機性固形廃棄物
46 バイオガス 47 メタン発酵処理液
48 メタン発酵処理液 49 固形物
50 ろ液 51〜57 配管
61〜64 配管
a スクリュー攪拌機
b ドラフトチューブ
c し渣または砂等重量物
d 配管
e 重量物引き抜きポンプ
Claims (10)
- 有機性廃液処理装置を構成する複数の処理要素のうち少なくとも1以上の処理要素を、有機性固形廃棄物の処理の用に転換して有機性固形廃棄物処理装置を構築することを特徴とする有機性廃棄物処理施設の構築方法。
- 複数の処理要素で構成される有機性廃液処理装置を複数系列備えてなる有機性廃棄物処理施設において、一部の系列は有機性廃液の処理の用に供するべく有機性廃液処理装置のままとし、残りの系列に関してはそれぞれ前記複数の処理要素のうち少なくとも1以上の処理要素を、有機性固形廃棄物の処理の用に転換して有機性固形廃棄物処理装置を構築することを特徴とする有機性廃棄物処理施設の構築方法。
- 前記有機性廃液処理装置の処理要素である有機性廃液の好気性微生物処理を行う好気性反応槽を、有機性固形廃棄物の処理の用としてメタン発酵槽に転換することを特徴とする請求項1または2のいずれか一項に記載の有機性廃棄物処理施設の構築方法。
- 前記有機性廃液処理装置は、複数の処理要素として、夾雑物を除去するスクリーンと、好気性微生物処理を行う好気性反応槽と、前記好気性反応槽内の混合液を上澄水と汚泥に固液分離する分離槽と、分離槽にて分離された上澄水を一時貯留するための脱離液槽と、脱離液槽に一時貯留された上澄水に残存する汚泥を更に固液分離するための汚泥脱水機とからなることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の有機性廃棄物処理施設の構築方法。
- 前記有機性廃液処理装置を転換して構築された有機性固形廃棄物処理装置が、脱離液槽を転換してなる可溶化槽と、好気性反応槽を転換してなるメタン発酵槽と、分離槽を転換してなるメタン発酵処理液貯留槽と、汚泥脱水機とを含むことを特徴とする請求項4に記載の有機性廃棄物処理施設の構築方法。
- 前記有機性廃液処理装置を転換して構築された有機性固形廃棄物処理装置が、分離槽を転換してなる可溶化槽と、好気性反応槽を転換してなるメタン発酵槽と、脱離液槽を転換してなるメタン発酵処理液貯留槽と、汚泥脱水機とを含むことを特徴とする請求項4に記載の有機性廃棄物処理施設の構築方法。
- 好気性反応槽を転換してなるメタン発酵槽は、槽の深さ(H)が、槽横断面の一辺の長さ(L)より大きい縦長の形状であって、槽の底部が逆円錐形または逆四角錐形であることを特徴とする請求項5または6に記載の有機性廃棄物処理施設の構築方法。
- 好気性反応槽を転換してなるメタン発酵槽は、回転する軸の方向が垂直になるように、かつ回転羽根がメタン発酵槽に浸漬されて配設されたスクリュー攪拌機と、該スクリュー攪拌機の回転羽根を覆うように縦型円筒型のドラフトチューブを、その上部がメタン発酵槽の内部液の液面より下部であって、その下部がメタン発酵槽の底部に接触しないように配設し、スクリュー攪拌機を回転させることにより、ドラフトチューブ内においてメタン発酵槽の内部液に下降流を形成させて、ドラフトチューブの下部から排出された内部液がドラフトチューブの外側を上昇し再びドラフトチューブの上部からドラフトチューブに流入する循環流を形成させることにより、メタン発酵槽の内部液の混合・攪拌を行うことを特徴とする請求項7に記載の有機性廃棄物処理施設の構築方法。
- メタン発酵槽から発生したメタンを主成分とする発生ガスを原料として、バイオガス発電装置にて発電を行い、発生した電力を有機性廃液処理装置若しくは有機性固形廃棄物処理装置のいずれか一方または有機性廃液処理装置と有機性固形物処理装置の両方の動力の用に供給することを特徴とする請求項5から8のいずれか一項に記載の有機性廃棄物処理施設の構築方法。
- 有機性固形廃棄物処理装置の汚泥脱水機にて脱水された汚泥を排除した残りの液を有機性廃液と共に有機性廃液処理装置で処理することを特徴とする請求項4から9のいずれか一項に記載の有機性廃棄物処理施設の構築方法。
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