JP2011206755A - Hydrothermal treatment apparatus for object to be treated - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、生ゴミ等の被処理物の水熱処理装置に関する。 The present invention relates to a hydrothermal treatment apparatus for an object to be processed such as garbage.
近年、環境保全や資源循環に対する意識が高まり、生ゴミ等の被処理物の焼却処理といった既存の処理手法に変わる手法が種々提案されている(例えば、特許文献1)。この特許文献1では、生ゴミ(食品残渣)、木くず、紙くず等の被処理物を高温高圧の水蒸気にて加水分解し、飼料や堆肥を製造している。 In recent years, awareness of environmental conservation and resource recycling has increased, and various methods have been proposed to replace existing processing methods such as incineration of processed objects such as garbage (for example, Patent Document 1). In this patent document 1, feeds and compost are manufactured by hydrolyzing an object to be treated such as raw garbage (food residue), wood waste, and paper waste with high-temperature and high-pressure steam.
さらに、高含水廃棄物を処理するための装置が特許文献2に開示されている。特許文献2に開示の装置おいては、水熱処理用の一対の反応器が配置され、各反応器間には、一方の反応器内から他方の反応器内へ水蒸気を移動させるための配管が設けられている。
Furthermore,
生ゴミ等の被処理物の水熱処理では、水熱処理の反応器内に被処理物が投入された後、反応器内に水蒸気が導入される。そして、導入された水蒸気により反応器内の温度及び圧力が所定値まで高められ、被処理物の水熱処理が行われる。被処理物の水熱処理が完了した後、反応器内から水蒸気が脱気される。 In the hydrothermal treatment of an object to be treated such as raw garbage, water vapor is introduced into the reactor after the object to be treated is introduced into the hydrothermal treatment reactor. And the temperature and pressure in a reactor are raised to predetermined value with the introduce | transduced steam, and the hydrothermal treatment of a to-be-processed object is performed. After the hydrothermal treatment of the workpiece is completed, water vapor is degassed from the reactor.
特許文献2には、一方の反応器内の水蒸気の一部が他方の反応器内へ移動することが開示されている。特許文献2に記載の装置においては、各反応器から水熱処理物が取り出される前に、各反応器内の圧力が大気圧相当になるまで、反応器内の水蒸気が外部へ排出される。そのため、水熱処理終了後に、反応器に新たな被処理物が投入されて次の水熱処理が行われる際には、反応器内に水蒸気を導入して当該反応器内の圧力を大気圧程度から必要な値にまで高める必要がある。その結果、反応器内への水蒸気の導入から水熱処理の開始までに長時間を要していた。
従って、本発明の課題は、反応器内への水蒸気の導入から水熱処理の開始までの時間を短縮することができる水熱処理装置及び水熱処理方法を提供することにある。さらに本発明の課題は、導入される水蒸気の量を低減することができる水熱処理装置及び水熱処理方法を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a hydrothermal treatment apparatus and a hydrothermal treatment method capable of shortening the time from introduction of water vapor into the reactor to the start of hydrothermal treatment. A further object of the present invention is to provide a hydrothermal treatment apparatus and a hydrothermal treatment method capable of reducing the amount of water vapor introduced.
即ち、本発明は、
〔1〕 被処理物を水熱処理するための耐圧性の反応器、
前記反応器に連結され、該反応器に投入される被処理物を収容するための第一の耐圧容器、
前記反応器に連結され、該反応器から排出される水熱処理物を収容するための第二の耐圧容器、及び
前記反応器と第二の耐圧容器との間を連結し、前記反応器から第二の耐圧容器へ廃蒸気を導入するための単数又は複数の配管、
を備える、被処理物を水熱処理して水熱処理物を得るための水熱処理装置;
〔2〕 第一の耐圧容器に被処理物を供給する工程(工程1)、
反応器に被処理物を投入する工程(工程2)、
反応器に水蒸気を導入して被処理物の水熱処理を行う工程(工程3)、
第一の耐圧容器に、被処理物の水熱処理後に残存する廃蒸気を導入する工程(工程4)、
第二の耐圧容器に、被処理物の水熱処理後に残存する廃蒸気を導入する工程(工程5)、
反応器から水熱処理物を排出する工程(工程6)、
反応器に次の被処理物を投入する工程(工程7)、及び
反応器に水蒸気を導入して次の被処理物の水熱処理を行う工程(工程8)、
をこの順序で含む、被処理物の水熱処理方法;並びに
〔3〕 前記〔2〕に記載の被処理物の水熱処理方法によって得られた被処理物の水熱処理物を、さらに生物処理して生物処理物を得る工程を含む、被処理物の生物処理方法;に関するものである。
That is, the present invention
[1] A pressure-resistant reactor for hydrothermally treating a workpiece,
A first pressure vessel connected to the reactor and for containing a workpiece to be charged into the reactor;
A second pressure-resistant vessel connected to the reactor and containing a hydrothermally treated product discharged from the reactor; and a connection between the reactor and the second pressure-resistant vessel; One or more pipes for introducing waste steam into the second pressure vessel;
A hydrothermal treatment device for hydrothermally treating a workpiece to obtain a hydrothermal treatment;
[2] A step of supplying an object to be processed to the first pressure vessel (step 1),
A step (step 2) of charging an object to be treated into the reactor;
A step (step 3) of introducing water vapor into the reactor and hydrotreating the object to be treated;
A step of introducing waste steam remaining after the hydrothermal treatment of the object to be processed into the first pressure vessel (step 4);
A step of introducing the waste steam remaining after the hydrothermal treatment of the workpiece into the second pressure vessel (step 5);
Discharging the hydrothermally treated product from the reactor (step 6);
A step of introducing the next object to be treated into the reactor (step 7), and a step of introducing water vapor into the reactor to perform a hydrothermal treatment of the next object to be treated (step 8);
In this order, the hydrothermal treatment method of the workpiece; and [3] the hydrothermal treatment product of the workpiece obtained by the hydrothermal treatment method of the workpiece according to [2] above is further biologically treated. The present invention relates to a biological treatment method for an object to be treated, including a step of obtaining a biological treatment product.
本発明の上記構成によれば、被処理物の水熱処理反応だけでなく、水熱処理反応用の反応器への被処理物の投入及び反応器からの水熱処理物の回収を耐圧容器内で行うことにより、反応器内が大気圧相当を超える圧力に維持された状態で、被処理物の反応器への投入及び水熱処理物の反応器からの排出を行うことができる。その結果、水熱処理を連続して行う場合において、水熱処理後に新たに水熱処理を行う時に、反応器内に導入される追加の水蒸気の量を低減させることができると共に、追加の水蒸気の導入から水熱処理の開始までに要する時間を短縮することができる。従って、本発明の装置又は方法によれば、被処理物の水熱処理をより低コストでかつより短時間で実施することができる。 According to the above-described configuration of the present invention, not only the hydrothermal treatment reaction of the workpiece but also the introduction of the workpiece into the hydrothermal reaction reactor and the recovery of the hydrothermal treatment from the reactor are performed in the pressure vessel. Thus, the material to be treated can be charged into the reactor and the hydrothermally treated material can be discharged from the reactor while the inside of the reactor is maintained at a pressure exceeding atmospheric pressure. As a result, when hydrothermal treatment is continuously performed, the amount of additional water vapor introduced into the reactor can be reduced when a new hydrothermal treatment is performed after hydrothermal treatment, and from the introduction of additional water vapor. The time required to start the hydrothermal treatment can be shortened. Therefore, according to the apparatus or method of the present invention, the hydrothermal treatment of the object to be processed can be performed at a lower cost and in a shorter time.
<本発明の水熱処理装置>
本発明の水熱処理装置及び水熱処理方法の処理対象物(被処理物)としては有機性廃棄物が好ましい例であり、その具体例としては、生ゴミ(食品残渣)、食品加工残渣、畜産廃棄物、水産廃棄物等が挙げられる。
<Hydrothermal treatment apparatus of the present invention>
Organic waste is a preferred example of the treatment object (object to be treated) of the hydrothermal treatment apparatus and hydrothermal treatment method of the present invention, and specific examples thereof include raw garbage (food residue), food processing residue, and livestock disposal. And fishery waste.
次に、図面に基づいて、本発明の水熱処理装置をより詳細に説明する。図1は、本実施形態に係る水熱処理装置100の一例の概略構成を示す図である。
Next, the hydrothermal treatment apparatus of the present invention will be described in more detail based on the drawings. FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of an example of a
図示するように、本実施形態に係る水熱処理装置100は、耐圧性の反応器11と、反応器11に連結され、反応器11に投入される被処理物を収容するための第一の耐圧容器1と、反応器11に連結され、反応器11から排出される水熱処理物を収容するための第二の耐圧容器21とを備えることを特徴とする。各容器間は弁(1a及び11a)を経由して連結されており、被処理物、水熱処理物及び水蒸気の移動がかかる弁を介して行われる。本発明に用いられる耐圧容器としては、耐圧性と耐温性を備えた鋼製の容器又はステンレス製の容器が挙げられる。耐圧容器の形状は特に限定されないが、耐圧性に優れていることから、球形状が好ましい。
As shown in the drawing, a
反応器11と第二の耐圧容器21との間には、さらに、反応器11から第二の耐圧容器21へ廃蒸気を導入するための単数又は複数の配管を設ける。かかる配管を設けることにより、水蒸気の効率的な利用を達成することができる。複数の配管を設ける場合、各配管の内径に差を設けることがより好ましい。例えば、図1に示されるように、弁12aが設けられた小径配管12及び/又は弁13aが設けられた大径配管13を設けてもよい。小径配管12の内径としては、例えば1〜5cmが好ましい。また、大径配管13の内径としては、例えば、小径配管2の内径の1〜3倍が好ましい。
Between the
被処理物や水熱処理物を簡便な操作で各容器内に投入し排出する観点から、第一の耐圧容器1を反応器11の上部に設けることが好ましく、第二の耐圧容器21を反応器11の下部に設けることが好ましい。
From the viewpoint of charging and discharging the object to be processed and hydrothermally processed material into each container by a simple operation, it is preferable to provide the first pressure resistant container 1 at the upper part of the
第一の耐圧容器1及び第二の耐圧容器21の容積は、反応器11の容積よりも小さいことが好ましい。このような構成とすることにより、反応器11から各耐圧容器に導入される水蒸気の量を少なくすることができ、反応器11内に残存する水蒸気(廃蒸気)の量をより多く確保することができるからである。各耐圧容器の容積としては、例えば、それぞれが反応器11の20〜100%であることが好ましく、30〜60%であることがより好ましい。
The volumes of the first pressure vessel 1 and the
反応器11から水熱処理物を第二の耐圧容器21に排出するために、反応器11には開口部(図示せず)が設けられる。弁11aは、開口部と第二の耐圧容器21との間に位置することになる。かかる開口部は、反応器11内の水熱処理物の液面(表面)よりも下に設けることが好ましく、反応器11の底部に設けることがより好ましい。このように開口部を設けることにより、反応器11から水熱処理物を容易に排出することができる。
In order to discharge the hydrothermally treated product from the
反応器11に、反応器11内を加熱するための加熱手段(図示せず)をさらに設けてもよい。かかる加熱手段により、例えば、水熱処理時の反応器11内の温度を調整したり、又は水熱処理物を反応器11内で乾燥させることができる。この場合において、水熱処理物を乾燥させた後、第二の耐圧容器21に排出してもよい。
The
さらに、本発明の水熱処理装置においては、第二の耐圧容器21に連結された水熱処理物回収タンク31を備えることが好ましい。第二の耐圧容器21と水熱処理物回収タンク31との連結は、弁21aを介して行うことが好ましい。かかる水熱処理物回収タンク31を設けることにより、水熱処理物の回収を効率的に行うことができる。水熱処理物を簡便な操作で水熱処理物回収タンク31に排出する観点から、水熱処理物回収タンク31を反応器11の下部に設けることが好ましい。
Furthermore, in the hydrothermal treatment apparatus of the present invention, it is preferable to include a hydrothermally treated
さらに、第一の耐圧容器1及び第二の耐圧容器21に連結された水蒸気回収タンク41を備えることが好ましい。第一の耐圧容器1と水蒸気回収タンク41との連結は、弁42aを備えた配管42を介して行うことが好ましく、第二の耐圧容器21と水蒸気回収タンク41との連結は、弁22aを備えた配管22を介して行うことが好ましい。かかる水蒸気回収タンク41を設けることによって、水蒸気の効率的な利用を行うことができるため、好ましい。具体的には、弁42aを開放して第一の耐圧容器1内の水蒸気を水蒸気回収タンク41内に回収することができ、弁22aを開放して第二の耐圧容器21内の水蒸気を水蒸気回収タンク41内に回収することができる。なお、水熱処理物回収タンク31と水蒸気回収タンク41は耐圧容器である必要はない。
Furthermore, it is preferable to include a water
第一の耐圧容器1と反応器11との間には、さらに、反応器11で生じた廃蒸気を第一の耐圧容器1に導入するための単数又は複数の配管を設けてもよい。かかる配管を設けることにより、水蒸気の効率的な利用を達成することができる。複数の配管を設ける場合、各配管の内径に差を設けることがより好ましい。例えば、図1に示されるように、弁2aが設けられた小径配管2及び/又は弁3aが設けられた大径配管3を設けてもよい。小径配管2の内径としては、例えば、1〜5cmが好ましい。また、大径配管3の内径としては、例えば、小径配管2の内径の1〜3倍が好ましい。
Between the first pressure vessel 1 and the
反応器11内には、図2に示されるように、回転自在の単数又は複数の攪拌羽根113を備えることが好ましい。攪拌羽根113によって、反応器11内の被処理物を攪拌するとともに磨り潰すことができる。反応器11の内部は高温高圧の水蒸気が導入されて水蒸気と当該水蒸気由来の熱水で充満されていることから、攪拌羽根113は、回転して被処理物を攪拌することで、被処理物を満遍なく水蒸気と熱水に接触させつつ、被処理物へのより一律な熱の伝搬を図ることができる。さらに、攪拌羽根113は、被処理物を磨り潰して当該被処理物の固形分を破壊し、水熱処理を促進することができる。
As shown in FIG. 2, it is preferable that the
反応器11には、内部の温度を検出する温度センサ(図示せず)と内部の圧力を検出する圧力センサ(図示せず)が装着される。これらのセンサは制御装置(図示せず)に検出信号を出力する。
The
制御装置(図示せず)は、本実施形態の水熱処理装置100の制御を統括的に行うものであり、論理演算を実行するCPUやプログラムやデータを記憶したROM、データの一時的な読み書きを可能とするRAM等を有するコンピュータで構成される。そして、制御装置には種々のセンサからの検出信号が入力され、こうした検出信号や図示しない操作盤からの運転条件設定パラメータに応じて、種々の弁やボイラ等の機器の駆動制御を実行する。
A control device (not shown) performs overall control of the
反応器に水蒸気を供給する配管(図示せず)にアキュムレータを接続し、当該アキュムレータ内に水蒸気を蓄積させた後、アキュムレータから反応器内へ水蒸気を急速に供給してもよい。この場合、反応器内の雰囲気を短時間で高温および高圧にすることができ、水熱処理の立ち上がりを早くすることができる。 An accumulator may be connected to a pipe (not shown) for supplying water vapor to the reactor, and after the water vapor is accumulated in the accumulator, the water vapor may be rapidly supplied from the accumulator into the reactor. In this case, the atmosphere in the reactor can be raised to a high temperature and high pressure in a short time, and the start of hydrothermal treatment can be accelerated.
<本発明の被処理物の水熱処理方法>
以下に、本発明の水熱処理装置及び本発明の水熱処理方法に関する、被処理物の水熱処理フローを説明する。
<The hydrothermal treatment method of the to-be-processed object of this invention>
Below, the hydrothermal treatment flow of the to-be-processed object regarding the hydrothermal treatment apparatus of this invention and the hydrothermal treatment method of this invention is demonstrated.
(工程1)第一の耐圧容器に被処理物を供給する工程
図3に示されるように、第一の耐圧容器1に被処理物51aを供給する。
(Step 1) Step of supplying an object to be processed to the first pressure vessel As shown in FIG. 3, an
(工程2)反応器に被処理物を投入する工程
図4に示されるように、第一の耐圧容器1から反応器11に、被処理物51aを投入する。第一の耐圧容器1は反応器11の上部に設けられているので、弁1aを開くことにより、重力を利用して被処理物51aを落下させる。
(Step 2) Step of loading an object to be processed into the reactor As shown in FIG. 4, an object to be processed 51a is charged from the first pressure vessel 1 into the
(工程3)反応器に水蒸気を導入して被処理物の水熱処理を行う工程
図5に示されるように、水蒸気導入用の配管(図示せず)を経由して、反応器11内に水蒸気61を導入する。導入された水蒸気61により、被処理物51aに所定の温度、圧力が加えられて水熱処理が行われる。この時、弁1a、11a、12a及び13aは閉じられている。さらに、図5に示されるように、本工程において第一の耐圧容器1に次の被処理物51bを供給してもよい。
(Step 3) Step of introducing water vapor into the reactor and hydrothermally treating the object to be treated As shown in FIG. 5, water vapor is introduced into the
本工程における水熱処理時の反応器内の温度としては、100〜300℃が好ましく、100〜250℃がより好ましく、150〜200℃がさらに好ましい。誘電率の観点から、反応器内の温度は100℃以上であることが好ましく、イオン積の観点から、反応器内の温度は300℃以下であることが好ましい。本工程における水熱処理時の反応器内の圧力としては、0.1〜4.0MPaが好ましい。 As temperature in the reactor at the time of the hydrothermal treatment in this process, 100-300 degreeC is preferable, 100-250 degreeC is more preferable, 150-200 degreeC is further more preferable. From the viewpoint of dielectric constant, the temperature in the reactor is preferably 100 ° C. or higher, and from the viewpoint of ion product, the temperature in the reactor is preferably 300 ° C. or lower. The pressure in the reactor during hydrothermal treatment in this step is preferably 0.1 to 4.0 MPa.
さらに、水熱処理の時間としては、0.5〜60分間が好ましく、1.5〜30分間がより好ましく、3〜15分間がさらに好ましい。液状化の観点から、水熱処理の時間としては0.5分間以上であることが好ましく、生分解性の観点から、水熱処理の時間としては30分間以下であることが好ましい。 Further, the hydrothermal treatment time is preferably 0.5 to 60 minutes, more preferably 1.5 to 30 minutes, and further preferably 3 to 15 minutes. From the viewpoint of liquefaction, the hydrothermal treatment time is preferably 0.5 minutes or more, and from the biodegradability viewpoint, the hydrothermal treatment time is preferably 30 minutes or less.
導入される水蒸気の温度は、水熱処理時の反応器内の温度よりも数℃高い温度とすることが好ましい。また、水熱処理操作全体の時間を短縮するために、反応器11内への水蒸気の導入速度は速い方が好ましく、例えば、0.2〜2MPa/minとすることが好ましい。反応器11内の温度が所定の温度・圧力に達した時点で水蒸気の導入を停止する。次いで、必要に応じて攪拌羽根(図示せず)を回転させて被処理物を攪拌することが好ましい。
It is preferable that the temperature of the introduced steam is several degrees higher than the temperature in the reactor during the hydrothermal treatment. Moreover, in order to shorten the time of the whole hydrothermal treatment operation, it is preferable that the introduction speed of the water vapor into the
(工程4)第一の耐圧容器に、被処理物の水熱処理後に残存する廃蒸気を導入する工程
図6に示されるように、被処理物の水熱処理の終了後に反応器11内に残存する水蒸気(廃蒸気62)を第一の耐圧容器1に導入する。この操作によって、第一の耐圧容器1内の圧力と反応器11内の圧力とがほぼ等しくなる。廃蒸気62には、水の気化により生じる水蒸気だけでなく、当該水蒸気の液化により得られ、水蒸気中に漂う水滴も含む。
(Step 4) Step of introducing the waste steam remaining after the hydrothermal treatment of the workpiece into the first pressure-resistant vessel As shown in FIG. 6, the residue remains in the
廃蒸気62を第一の耐圧容器1に導入する際、弁1a、2a、3a及び42aを閉じた後に、まず最初に弁2aを開いて小径配管2を経由して廃蒸気62を導入し、その後、弁3aを開いて大径配管3を経由して廃蒸気62を導入することが好ましい。このような操作を行うことにより、第一の耐圧容器1内の圧力と反応器11内の圧力との差に由来する各部材の負荷を軽減することや、反応器11内の水熱処理物52の飛散を抑制することができる。
When introducing the
(工程5)第二の耐圧容器に、被処理物の水熱処理後に残存する廃蒸気を導入する工程
図7に示されるように、廃蒸気62を第二の耐圧容器21に導入する。この操作においては、反応器11内の圧力を第二の耐圧容器21内の圧力よりも高くなるように、例えば0.01〜1MPa高くなるように、廃蒸気62を導入することが好ましい。よって、廃蒸気62の導入後の各容器内の圧力は、第一の耐圧容器1内の圧力>反応器11内の圧力>第二の耐圧容器21内の圧力、という順序となる。
(Step 5) Step of introducing the waste steam remaining after the hydrothermal treatment of the workpiece into the second pressure resistant vessel As shown in FIG. 7, the
廃蒸気62を第二の耐圧容器21に導入する際、弁1a、2a、3a、11a、12a、13a及び22aを閉じた後に、まず最初に弁12aを開いて小径配管12を経由して廃蒸気62を導入し、その後、弁13aを開いて大径配管13を経由して廃蒸気62を導入することが好ましい。このような操作を行うことにより、第二の耐圧容器21内の圧力と反応器11内の圧力との差に由来する各部材の負荷を軽減することや、反応器11内の水熱処理物52の飛散を抑制することができる。
When the
(工程6)反応器から水熱処理物を排出する工程
図8に示されるように、弁11aを開いて反応器11内の水熱処理物52を第二の耐圧容器21内に排出する。
(Step 6) Step of Discharging Hydrothermal Treatment Product from Reactor As shown in FIG. 8, the
第二の耐圧容器21は反応器11の下部に設けることが好ましいが、工程5において、反応器11内の圧力>第二の耐圧容器21内の圧力となっているので、かかる圧力差を利用して水熱処理物52が排出されることになる。また、この操作によって、第二の耐圧容器21内の圧力と反応器11内の圧力とがほぼ等しくなる。
The
(工程7)反応器に次の被処理物を投入する工程
図9に示されるように、第一の耐圧容器1から反応器11に、次の被処理物51bを投入する。
(Step 7) Step of loading the next object to be processed into the reactor As shown in FIG. 9, the next object to be processed 51b is charged from the first pressure vessel 1 into the
弁1aを開くことにより、重力と圧力差とを利用して次の被処理物51bを落下させる。また、この操作によって、第一の耐圧容器1内の圧力と反応器11内の圧力とがほぼ等しくなる。
By opening the
本工程において、第二の耐圧容器21内より廃蒸気62及び水熱処理物52を排出してもよい。これらの操作を行う場合、まず最初に弁22aを開放して、配管22を経由して水蒸気回収タンク41内に廃蒸気62を排出した後、弁21aを開放して水熱処理物回収タンク31内に水熱処理物52を排出する。
In this step, the
(工程8)反応器に水蒸気を導入して次の被処理物の水熱処理を行う工程
図10に示されるように、水蒸気導入用の配管(図示せず)を経由して、反応器11内に追加の水蒸気64を導入する。導入された追加の水蒸気64と、残存する廃蒸気62とにより、次の被処理物51bに所定の温度、圧力が加えられて水熱処理が行われる。この時、弁1aは閉じられている。廃蒸気62は本工程の水熱処理に再利用されるため、水熱処理に用いられる水蒸気の量を低減させることや、水熱処理の開始までの時間を短縮化することができる。
(Step 8) Step of introducing water vapor into the reactor and hydrothermally treating the next object to be processed As shown in FIG. 10, the inside of the
さらに、図10に示されるように、本工程において第一の耐圧容器1に次の被処理物51cを供給してもよい。この場合においては、まず最初に弁42aを開放して、第一の耐圧容器1内に残存する廃蒸気62を、配管42を経由して水蒸気回収タンク41内に排出する。この時、第一の耐圧容器1内はほぼ常圧となる。次いで、第一の耐圧容器1に次の被処理物51cを供給する。
Furthermore, as shown in FIG. 10, the
以降、(工程4)〜(工程8)をこの順序に従って繰り返し行うことによって、被処理物の水熱処理を連続的に行うことができる。 Thereafter, by repeating (Step 4) to (Step 8) in this order, the hydrothermal treatment of the object to be processed can be performed continuously.
<本発明の生物処理方法>
本発明の水熱処理方法で得られた水熱処理物を、さらに生物処理して生物処理液を得てもよい。かかる生物処理液は、有機物等の量が大幅に低減したものであるので、下水等への放流基準を満たすことを確認した後、下水等へ放流することができる。水熱処理物をさらに生物処理して生物処理液を得る工程((c)工程とする)を含む被処理物の生物処理方法も、本発明に包含される。以下、本発明における(c)工程について説明する。
<Biological treatment method of the present invention>
The hydrothermal treatment product obtained by the hydrothermal treatment method of the present invention may be further biologically treated to obtain a biological treatment liquid. Since such a biological treatment liquid has a greatly reduced amount of organic matter or the like, it can be discharged to sewage after confirming that it meets the discharge standard for sewage. A biological treatment method for an object to be treated including a step of obtaining a biological treatment liquid by further biologically treating the hydrothermally treated product (referred to as step (c)) is also included in the present invention. Hereinafter, step (c) in the present invention will be described.
被処理物の水熱処理液を(c)工程に供給する前に、水熱処理物をオゾン処理してもよい。このオゾン処理により、液体中の油分が分解される。その結果、液体の生物処理における汚泥への負荷を下げることができ、より安定して生物処理を行うことができる。更に、オゾン処理により液体の脱色を行うことができる。オゾン処理の方法としては、公知の処理方法が挙げられる。 Before supplying the hydrothermal treatment liquid of the workpiece to the step (c), the hydrothermal treatment product may be subjected to ozone treatment. By this ozone treatment, the oil in the liquid is decomposed. As a result, the load on the sludge in liquid biological treatment can be reduced, and biological treatment can be performed more stably. Furthermore, the liquid can be decolorized by ozone treatment. As a method for the ozone treatment, a known treatment method may be mentioned.
被処理物の水熱処理物、又は必要に応じてさらにオゾン処理された液体が(c)工程に供される。この場合において、例えば流量調整槽(バッファー槽)を設けて、この槽にて、水熱処理後の廃蒸気と上記液体とを混合した後、(c)工程に供してもよい。 The hydrothermally treated product of the object to be treated or, if necessary, a liquid further ozone-treated is provided for the step (c). In this case, for example, a flow rate adjusting tank (buffer tank) may be provided, and in this tank, the waste steam after hydrothermal treatment and the liquid may be mixed and then subjected to step (c).
本工程における生物処理では、好気的処理でも嫌気的処理でも構わないが、好気性細菌による好気的な生物処理の方が好ましい。好気的処理の場合、例えば好気性細菌を含む活性汚泥の存在下、空気等で曝気しながら処理対象物を生物処理する方法が挙げられる。以下、好気的処理の態様を説明する。 The biological treatment in this step may be an aerobic treatment or an anaerobic treatment, but an aerobic biological treatment with aerobic bacteria is preferred. In the case of aerobic treatment, for example, there is a method of biologically treating a treatment object while aeration with air or the like in the presence of activated sludge containing aerobic bacteria. Hereinafter, an aspect of the aerobic process will be described.
(c)工程により、導入された液体中の成分が処理される。生物処理の際に、液体中の成分の一部が汚泥中の菌叢等により消費されて二酸化炭素などのガスとして系外に放出され、残部が汚泥中に取り込まれる。本実施形態では、液体中の成分を例えば、TOC負荷(kg/日)で3〜6kg/日のときに、一日に2〜4kgの量の炭素を二酸化炭素として系外に放出することができ、余剰汚泥の発生率を40%以下に抑えることができる。 The component in the introduced liquid is processed by the step (c). During biological treatment, some of the components in the liquid are consumed by the flora and the like in the sludge and released out of the system as a gas such as carbon dioxide, and the remainder is taken into the sludge. In this embodiment, when the components in the liquid are, for example, 3 to 6 kg / day at a TOC load (kg / day), carbon in an amount of 2 to 4 kg per day may be released out of the system as carbon dioxide. And the generation rate of excess sludge can be suppressed to 40% or less.
更に、生物処理により増加した汚泥の一部を抜き取り、水熱処理に供することにより、余剰汚泥の発生率を更に下げることができる。 Furthermore, by removing a part of the sludge increased by biological treatment and subjecting it to hydrothermal treatment, the generation rate of excess sludge can be further reduced.
生物処理に用いられる汚泥としては、系外で馴養された後に生物処理に用いてもよく、又は予め馴養されることなく生物処理に用いられ、馴養と生物処理とを同時に行ってもよい。 The sludge used for biological treatment may be used for biological treatment after being conditioned outside the system, or may be used for biological treatment without being habituated in advance, and acclimation and biological treatment may be performed simultaneously.
曝気を行う場合において、処理槽内の液体の溶存酸素量としては、0.5mg/L以上であることが好ましく、1mg/L以上であることがより好ましい。また、定常的に生分解処理を行うのに必要な溶存酸素量の観点から、上限が8mg/L以下であることが好ましく、7mg/L以下であることがより好ましく、6mg/L以下であることがさらに好ましい。かかる溶存酸素量は、DOメーターOM12(株式会社堀場製作所製)等を用いて測定することができ、処理槽内へ空気を送るファンの回転数の調整等により容易に制御することができる。溶存酸素量が足りない場合は酸素溶解装置を使用してもよい。 When aeration is performed, the amount of dissolved oxygen in the liquid in the treatment tank is preferably 0.5 mg / L or more, and more preferably 1 mg / L or more. In addition, from the viewpoint of the amount of dissolved oxygen necessary for performing a steady biodegradation treatment, the upper limit is preferably 8 mg / L or less, more preferably 7 mg / L or less, and 6 mg / L or less. More preferably. The amount of dissolved oxygen can be measured using a DO meter OM12 (manufactured by Horiba, Ltd.) or the like, and can be easily controlled by adjusting the rotational speed of a fan that sends air into the treatment tank. If the amount of dissolved oxygen is insufficient, an oxygen dissolving device may be used.
本実施形態に用いられる活性汚泥中の好気性細菌としては、公知の活性汚泥法において通常見られる好気性細菌であれば特に限定されない。 The aerobic bacterium in the activated sludge used in the present embodiment is not particularly limited as long as it is an aerobic bacterium usually found in a known activated sludge method.
さらに本実施形態においては、処理槽における水熱処理物の分解時の臭気を防止することができる。臭気を防止できる理由として、通常、嫌気性細菌による生分解処理時には硫化水素、アンモニア等の臭気物質が発生するが、本実施形態では、処理槽内が好気性であることが臭気の防止に大きく寄与していると考えられる。 Furthermore, in this embodiment, the odor at the time of decomposition | disassembly of the hydrothermally processed material in a processing tank can be prevented. As a reason why odor can be prevented, odorous substances such as hydrogen sulfide and ammonia are usually generated during biodegradation treatment by anaerobic bacteria, but in this embodiment, the inside of the treatment tank is largely aerobic to prevent odor. It is thought that it has contributed.
本実施形態は、水熱処理物が含まれる処理槽内の溶存酸素量を制御する方法を採用してもよい。 This embodiment may employ a method for controlling the amount of dissolved oxygen in the treatment tank containing the hydrothermally treated product.
本実施形態において、生物処理を行う生物処理槽は、被処理物を水熱処理して得られる水熱処理物が含まれる槽であって、水熱処理物を好気的に生物処理する槽である。具体的には、曝気槽などが処理槽として使用されるが、生物処理槽は、1つまたは複数を使用してもよく、廃液を溜めておく原水槽と組み合わせてもよい。 In this embodiment, the biological treatment tank that performs biological treatment is a tank that contains a hydrothermally treated product obtained by hydrothermally treating an object to be treated, and is a tank that aerothermally biologically treats the hydrothermally treated product. Specifically, an aeration tank or the like is used as a treatment tank, but one or more biological treatment tanks may be used, or a raw water tank in which waste liquid is stored may be combined.
生物処理後に得られる生物処理物から、例えば、膜処理により液体成分を分離して、膜処理液を得てもよい。本願において、この膜処理液を得る工程を(d)工程と称する。 For example, the liquid component may be separated from the biological treatment product obtained after the biological treatment by membrane treatment to obtain a membrane treatment liquid. In this application, the process of obtaining this film processing liquid is called (d) process.
膜処理液について、その数平均分子量としては、例えば250〜2000の範囲である。また、膜処理液の重量平均分子量としては、例えば250〜3000である。膜処理液の上記平均分子量はGPC法による分子量分布の測定結果から算出することができる。 The number average molecular weight of the membrane treatment liquid is, for example, in the range of 250 to 2000. Moreover, as a weight average molecular weight of a film | membrane process liquid, it is 250-3000, for example. The average molecular weight of the membrane treatment solution can be calculated from the measurement result of the molecular weight distribution by the GPC method.
生物処理液又は膜処理液の分子量分布を測定し、水熱処理物のそれと比較することによって、生物処理の進行程度を評価することができる。 The progress of the biological treatment can be evaluated by measuring the molecular weight distribution of the biological treatment liquid or the membrane treatment liquid and comparing it with that of the hydrothermally treated product.
以下、本実施形態に係る(c)工程及び(d)工程を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, step (c) and step (d) according to the present embodiment will be described with reference to the drawings.
水熱処理物を図11に示される処理プラントで処理する。以下、各部材の符号は、図11に基づく。具体的には、水熱処理工程Aで得られた水熱処理物を、一旦流量調整槽301に貯蔵し、次いで生物処理槽302に供給する。ここでの生物処理槽302は、曝気のための散気管303を具備する曝気槽である。なお、図11に示す処理プラントにおいては、生物処理槽302は一槽であるが、複数の生物処理槽302を設けてもよい。生物処理槽302においては、pH計304、DO計305及び/又はORP計306を設けて、各測定値をモニタリングしてもよい。生物処理槽302においては、25重量%水酸化ナトリウム又は18重量%硫酸を適宜添加することにより、pHを所定値に調整することができる。
The hydrothermally treated product is processed in the processing plant shown in FIG. Hereinafter, the reference numerals of the respective members are based on FIG. Specifically, the hydrothermal treatment product obtained in the hydrothermal treatment step A is temporarily stored in the flow
生物処理槽302においては、曝気下で攪拌しながら生物処理を行う。生物処理槽302には、例えば好気性細菌を含む活性汚泥が導入されている。なお、生物処理槽302に水位センサを設けて、生物処理槽302における液体の滞留時間を所定の時間に設定することができる。
In the
(d)工程をさらに実施する場合、生物処理槽302で処理された生物処理液を、膜処理槽311に供給する。膜処理において用いられる膜としては、本発明分野で用いられている公知の膜を特に制限すること無く採用することができ、中空糸膜でもよく、平膜でもよい。本実施形態においては、膜処理槽311は、生物処理液をろ過するための中空糸膜(例えば、1m2、東レ株式会社製、商品名:SUR134)10枚からなる中空糸膜ユニット312を設け、必要に応じて曝気するための散気管303を設けてもよい。散気管303からの曝気によって、膜処理槽311内が溶存酸素量を所定の程度(例えば2mg/L以上)に保つことができる。さらに、汚泥返送ライン307を設けて、膜処理槽311に蓄積する汚泥を生物処理槽302に戻してもよい。
(D) When the process is further performed, the biological treatment liquid treated in the
中空糸膜ユニット312は、膜処理槽311において、散気管303の直上に、散気管303からのエアー曝気を十分うけるように配置されることが好ましい。散気管303は膜処理槽311の下部に配置され、曝気により、膜処理槽311の全体を攪拌することができる。膜処理槽311において、曝気は、散気管303から供給されるエアーが中空糸膜ユニット312を通り、膜処理槽311の壁面上を降下する。
The hollow
膜処理槽311内の生物処理液、即ち汚泥と処理対象物との混合液におけるMLSSとしては、膜処理槽311内を数回測定した平均値で10000mg/L以上が好ましく、20000mg/L以上がより好ましい。また、MLVSSの平均値は10000mg/L以上が好ましく、20000mg/L以上がより好ましい。
The MLSS in the biological treatment liquid in the
膜処理槽311での膜処理により分離された液体成分(膜処理液)は、例えば、一旦処理水槽313に貯蔵してもよい。膜処理液が、下水等への放流基準を満たすことを確認した後、膜処理液を下水C等へ放流することができる。あるいは、システムの装置の洗浄液や、水蒸気製造用の水として利用する水再生プロセスBに供給してもよい。
The liquid component (membrane treatment liquid) separated by the membrane treatment in the
本実施形態においては、(d)工程で得られた膜処理液を、逆浸透(RO)処理、ヒドロキシアパタイト(HAP)処理、凝集沈殿処理、及びオゾン処理からなる群より選択される一種以上の処理により、さらに処理してもよい。RO処理により、膜処理液中の不純物を高度に除去することができる。HAP処理を行うことにより、膜処理液に含まれるリンを回収することができる。さらに、例えばRO処理前の膜処理液中に次亜塩素酸を添加し、膜処理液中に残存する有機物を除去してもよい。 In this embodiment, the membrane treatment liquid obtained in step (d) is one or more selected from the group consisting of reverse osmosis (RO) treatment, hydroxyapatite (HAP) treatment, coagulation sedimentation treatment, and ozone treatment. Further processing may be performed by processing. By the RO treatment, impurities in the membrane treatment liquid can be highly removed. By performing the HAP treatment, phosphorus contained in the membrane treatment solution can be recovered. Further, for example, hypochlorous acid may be added to the membrane treatment solution before the RO treatment to remove organic substances remaining in the membrane treatment solution.
HAP処理された液体成分は下水に放流するのに適した水質となっており、そのまま下水に放流することができる。RO処理により得られる非濃縮液の一部を、例えば、本方法を利用するシステムの装置の洗浄液として再利用した後、流量調整槽301に導入してもよい。非濃縮液の残部をボイラにより加熱して水蒸気を製造し、水熱処理に利用してもよい。また、水熱処理前、水熱処理中又は水熱処理後の水蒸気から例えば熱交換器を用いて熱を取り出して再利用してもよい。水熱処理後に排出される水蒸気を、例えば水道水と混合して冷却した後に脱気した後、流量調整槽301に導入してもよい。
The HAP-treated liquid component has a water quality suitable for being discharged into sewage, and can be discharged into sewage as it is. For example, a part of the non-concentrated liquid obtained by the RO treatment may be reused as a cleaning liquid for a device of a system using this method, and then introduced into the flow
<本発明の被処理物の生物処理装置>
上記の本発明の水熱処理装置と、当該水熱処理装置の反応器から排出された水熱処理物を生物処理して生物処理液を得るための生物処理手段を備えてなる被処理物の生物処理装置も、本発明に包含される。生物処理手段としては、上記の(c)工程の実施のための手段が挙げられ、さらには上記の(d)工程の実施のための手段も含まれる。
<Biological treatment apparatus for an object to be treated of the present invention>
The above-described hydrothermal treatment apparatus of the present invention, and a biological treatment apparatus for an object to be treated comprising biological treatment means for biologically treating a hydrothermal treatment product discharged from a reactor of the hydrothermal treatment apparatus to obtain a biological treatment liquid Are also encompassed by the present invention. Examples of the biological treatment means include means for carrying out the above step (c), and further include means for carrying out the above step (d).
本発明によれば、被処理物を効率的に処理することができる水熱処理装置、生物処理装置、水熱処理方法及び生物処理方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a hydrothermal treatment apparatus, a biological treatment apparatus, a hydrothermal treatment method, and a biological treatment method that can efficiently treat an object to be treated.
1 第一の耐圧容器反応器
1a 弁
2 小径配管
2a 弁
3 大径配管
3a 弁
11 反応器
11a 弁
12 小径配管
12a 弁
13 大径配管
13a 弁
21 第二の耐圧容器
21a 弁
22 配管
22a 弁
31 水熱処理物回収タンク
41 水蒸気回収タンク
42 配管
42a 弁
51a 被処理物
51b 次の被処理物
51c 次の被処理物
52 水熱処理物
61 水蒸気
62 廃蒸気
64 追加の水蒸気
100 水熱処理装置
113 攪拌羽根
301 流量調整槽
302 生物処理槽
303 散気管
304 pH計
305 DO計
306 ORP計
307 汚泥返送ライン
311 膜処理槽
312 中空糸膜ユニット
313 処理水槽
A 水熱処理工程
B 水再生プロセス
C 下水
P ポンプ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st
Claims (13)
前記反応器に連結され、該反応器に投入される被処理物を収容するための第一の耐圧容器、
前記反応器に連結され、該反応器から排出される水熱処理物を収容するための第二の耐圧容器、及び
前記反応器と第二の耐圧容器との間を連結し、前記反応器から第二の耐圧容器へ廃蒸気を導入するための単数又は複数の配管、
を備える、被処理物を水熱処理して水熱処理物を得るための水熱処理装置。 Pressure-resistant reactor for hydrothermally treating the workpiece,
A first pressure vessel connected to the reactor and for containing a workpiece to be charged into the reactor;
A second pressure-resistant vessel connected to the reactor and containing a hydrothermally treated product discharged from the reactor; and a connection between the reactor and the second pressure-resistant vessel; One or more pipes for introducing waste steam into the second pressure vessel;
A hydrothermal treatment apparatus for obtaining a hydrothermal treatment product by hydrothermal treatment of an object to be treated.
反応器に被処理物を投入する工程(工程2)、
反応器に水蒸気を導入して被処理物の水熱処理を行う工程(工程3)、
第一の耐圧容器に、被処理物の水熱処理後に残存する廃蒸気を導入する工程(工程4)、
第二の耐圧容器に、被処理物の水熱処理後に残存する廃蒸気を導入する工程(工程5)、
反応器から水熱処理物を排出する工程(工程6)、
反応器に次の被処理物を投入する工程(工程7)、及び
反応器に水蒸気を導入して次の被処理物の水熱処理を行う工程(工程8)、
をこの順序で含む、被処理物の水熱処理方法。 Supplying a workpiece to the first pressure vessel (step 1);
A step (step 2) of charging an object to be treated into the reactor;
A step (step 3) of introducing water vapor into the reactor and hydrotreating the object to be treated;
A step of introducing waste steam remaining after the hydrothermal treatment of the object to be processed into the first pressure vessel (step 4);
A step of introducing the waste steam remaining after the hydrothermal treatment of the workpiece into the second pressure vessel (step 5);
Discharging the hydrothermally treated product from the reactor (step 6);
A step of introducing the next object to be treated into the reactor (step 7), and a step of introducing water vapor into the reactor to perform a hydrothermal treatment of the next object to be treated (step 8);
A method for hydrothermal treatment of an object to be processed, comprising the steps in this order.
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