JP2012066186A - 水処理装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】
より効率的かつ低コストでバイオガス、液肥を生成することができる水処理装置および水処理方法を提供する。
【解決手段】
下水汚泥や生ごみなどの有機性廃棄物から硫化水素を含む第一のバイオガスおよび有機物を含む第一の処理水を生成するメタン発酵槽と、前記第一の処理水を好気性処理した窒素成分を含む第二の処理水を生成する好気処理槽と、前記第二の処理水を固体成分と窒素成分を含む第三の処理水とに分離する固液分離機構と、前記第三の処理水と前記第一のバイオガスを接触させて脱窒・脱硫処理を行い、第四の処理水と第二のバイオガスを生成する脱窒・脱硫装置と、を備える水処理装置。
【選択図】図1
より効率的かつ低コストでバイオガス、液肥を生成することができる水処理装置および水処理方法を提供する。
【解決手段】
下水汚泥や生ごみなどの有機性廃棄物から硫化水素を含む第一のバイオガスおよび有機物を含む第一の処理水を生成するメタン発酵槽と、前記第一の処理水を好気性処理した窒素成分を含む第二の処理水を生成する好気処理槽と、前記第二の処理水を固体成分と窒素成分を含む第三の処理水とに分離する固液分離機構と、前記第三の処理水と前記第一のバイオガスを接触させて脱窒・脱硫処理を行い、第四の処理水と第二のバイオガスを生成する脱窒・脱硫装置と、を備える水処理装置。
【選択図】図1
Description
本発明の実施形態は、水処理装置に関する。
有機性排水をメタン発酵することにより、液肥として利用できる脱離(処理)水および燃料等に利用できるメタンを含んだバイオガスが生成される。
このメタン発酵による脱離(処理)水を液肥として利用する際には、有機物や硫化水素などの還元性物質を除去する必要がある。これらの物質を除去する方法として、微生物を用いた好気性処理にて有機(BOD)成分を除去する方式を提案している(例えば、特許文献1)。
この方式において生成される液肥は、りんに比べ窒素成分が多く含まれており、液肥として利用する場合に好適である窒素とりんの比率を5:1〜5:2程度にするため、リン等の栄養塩を添加して調整を行っていた。
一方、メタン発酵にて生成されるメタンガスを主成分としたバイオガス中には有機物中に含まれる硫黄成分が硫酸還元菌により生成された硫化水素ガスが含まれており、バイオガスを有効利用するためには、その硫化水素の除去を行う必要性がある。このバイオガス中に含まれる硫化水素ガスを除去する方法としては、酸化鉄などの吸着剤を用いて吸着除去する乾式脱硫方法や、アルカリなどを用いた水溶液に吸収除去する湿式脱硫方法が利用されている。
これらのシステムでは、上記で述べたように液肥を製造するためにりんを新たに添加しなければならない。
また、バイオガスを利用するために硫化水素ガスを除去するためには吸着剤などの薬品が必要であること等からランニングコストの上昇を招いていた。
上記の事情に鑑み、より効率的かつ低コストでバイオガス、液肥を生成することができる水処理装置および水処理方法を提供する。
上記目的を達成するために、本水処理装置は、
下水汚泥や生ごみなどの有機性廃棄物から硫化水素を含む第一のバイオガスおよび有機物を含む第一の処理水を生成するメタン発酵槽と、
前記第一の処理水を好気性処理した窒素成分を含む第二の処理水を生成する好気処理槽と、
前記第二の処理水を固体成分と窒素成分を含む第三の処理水とに分離する固液分離機構と、
前記第三の処理水と前記第一のバイオガスを接触させて脱窒・脱硫処理を行い、第四の処理水と第二のバイオガスを生成する脱窒・脱硫装置と、
を備える。
下水汚泥や生ごみなどの有機性廃棄物から硫化水素を含む第一のバイオガスおよび有機物を含む第一の処理水を生成するメタン発酵槽と、
前記第一の処理水を好気性処理した窒素成分を含む第二の処理水を生成する好気処理槽と、
前記第二の処理水を固体成分と窒素成分を含む第三の処理水とに分離する固液分離機構と、
前記第三の処理水と前記第一のバイオガスを接触させて脱窒・脱硫処理を行い、第四の処理水と第二のバイオガスを生成する脱窒・脱硫装置と、
を備える。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図中、点線はガスの流れ、実線は液分の流れを示している。
(第1の実施形態)
図1は第1の実施形態に係る水処理装置の形態を示す構成図である。
図1は第1の実施形態に係る水処理装置の形態を示す構成図である。
本実施形態に係る水処理装置は、図1に示すようにメタン発酵槽1と、好気処理槽2と、固液分離機構3と、脱窒・脱硫装置4と、脱硫装置5を含む構成である。メタン発酵槽1と脱窒・脱硫装置4は気体を通す管101、脱窒・脱硫装置4と脱硫装置5は気体を通す管102により接続されている。またメタン発酵槽1と好気処理槽2は液体を通す管201、好気処理槽2と脱窒・脱硫装置4とは液体を通す管202で接続されている。脱窒・脱硫装置4により生成された液肥は管203より排出される。
メタン発酵槽1は、下水汚泥や生ごみなどを含む有機性排水が供給され、この有機性排水中の有機物を嫌気性微生物(例えば、加水分解菌、酸生成菌、メタン生成菌)により処理する槽である。下水汚泥や生ごみなどの有機物はメタン発酵槽内に存在するメタン菌群にて分解され、メタンガスを主成分とし硫化水素を含むバイオガスを生成し、管101より排出する。メタン菌群にて分解処理された処理液には、有機性廃棄物に含まれるたんぱく質に由来する窒素、アンモニアやりん、未分解の有機物が含まれる。たんぱく質に由来する窒素の大部分は、嫌気処理の過程で、アミノ酸を経てアンモニアまで分解される。有機性排水の例としては、食品工場からの排水、養豚場からの糞尿排水、都市下水などがあげられる。本処理過程で生成した汚泥の一部は余剰汚泥はとして、外部へ排出される。
好気処理槽2は、上記メタン発酵槽1から管201を介して供給された処理水の一部を好気性処理する槽である。好気処理槽2では、ブロア11により散気板21を介して空気が供給され、有機物(BOD)酸化細菌や硝化菌の作用により上記処理水の有機物は分解除去され、アンモニアは亜硝酸(NO2 −)態又は硝酸(NO3 −)態に酸化される。本処理過程で生成した汚泥の一部は余剰汚泥はとして、外部へ排出される。
固液分離機構3は、好気処理槽2の中に設置され、好気処理槽2による処理液の液体部分の抽出に利用する膜である。抽出されたNO3 −を含む液体は、管202を介して脱窒・脱硫装置4へ供給される。なお、本実施形態では、好気処理槽2中に設置される膜として記載しているが、別途、好気処理槽2の外部に重力沈降や加圧浮上法等による固液分離槽を設けて固液分離を行う固液分離機構としてもよい。
脱窒・脱硫装置4は、好気処理槽2により窒素成分を好気処理した硝酸性窒素と、メタン発酵槽1により生成されたバイオガス中の硫化水素を接触させ、脱窒・脱硫を行う槽である。好気処理槽2にて生成した硝酸(NO3 −)を含む水と、メタン発酵槽1により生成されメタン発酵槽1から供給されるバイオガス中の硫化水素(液中では硫化物イオン(HS−)の形態となる。)は、硫黄脱窒菌(代表的なものとして、Thiobacillus denitrificans等の微生物)の働きにより、(1)式に示す硫黄脱窒反応により硫酸(硫酸イオン)と窒素ガスを生成する。
5HS−+8NO3 −+3H+ → 5SO4 2−+4N2+4H2O (1)式
バイオガス中のメタン(CH4)と脱窒・脱硫装置4で脱硫しきれなかった硫化水素(H2S)は管102を介して脱硫装置5へ供給される。脱窒・脱硫装置4により処理された処理水は液肥として利用することができ、例えば農地に散布される。
バイオガス中のメタン(CH4)と脱窒・脱硫装置4で脱硫しきれなかった硫化水素(H2S)は管102を介して脱硫装置5へ供給される。脱窒・脱硫装置4により処理された処理水は液肥として利用することができ、例えば農地に散布される。
脱硫装置5は、脱硫を行う槽である。空気、水、硫化水素ガス、メタンガスから硫黄酸化細菌等により硫化水素ガスの脱硫を行う。脱硫を行った後、メタンガスCH4を排出する。
次に、本実施形態の動作について図2を参照しながら説明する。
まず、メタン発酵槽1に、下水汚泥や生ごみなどを含む有機性排水が供給され、この有機性排水中の有機物をメタン菌等により処理がなされる。メタン菌群によって下水汚泥や生ごみなどの有機物が分解され、メタンガスを主成分とし硫化水素を含むバイオガスが生成される。このバイオガスは、管101を介して脱窒・脱硫装置4へ供給される。
メタン菌群にて分解処理された処理液には、有機性廃棄物に含まれるたんぱく質に由来するアンモニアやりん、未分解の有機物が含まれ、この処理水は管201を介して好気処理槽2へ供給される(ステップS101)。
次に、メタン発酵槽1からの処理水を供給された好気処理槽2は、有機物(BOD)酸化細菌や硝化菌の作用により、有機物を分解除去し、アンモニアを亜硝酸(NO2 −)態又は硝酸(NO3 −)態の窒素成分に酸化させる。この好気処理槽2で処理された処理液から固液分離機構3は、液体部分の抽出を行い、抽出されたNO3 −を含む液体は、管202を介して脱窒・脱硫装置4へ供給される。(ステップS102)。
次に、脱窒・脱硫装置4は、メタン発酵槽1によりメタン発酵され、好気処理槽2により好気処理された窒素成分を含む処理液と、メタン発酵槽1により生成されたバイオガス中の硫化水素を接触させ、脱窒を行う。この硝酸(NO3 −)を含む処理水と、バイオガス中の硫化水素(液中では硫化物イオン(HS−)の形態となる。)は、硫黄脱窒菌(代表的なものとして、Thiobacillus denitrificans等の微生物)の働きにより、(1)式に示すような硫黄脱窒反応により硫酸と窒素ガスを生成する。
メタン(CH4)と脱窒・脱硫装置4で脱硫しきれなかった硫化水素(H2S)を含むバイオガスは脱硫装置5へ供給される。また脱窒・脱硫装置4により処理された処理水は液肥として利用することができ、例えば農地に散布される(ステップS103)。
硫化水素を供給された脱硫装置5は、メタン発酵槽1により生成され、脱窒・脱硫装置4を介して供給された硫化水素を除去し、供給されたバイオガスよりもメタンガスの純度が高いガスを外部へ排出する。
なお、本実施形態ではメタン発酵槽1より発生した硫化水素を利用したが、好気処理槽2から発生する硫化水素をさらに利用してもよい。
このように、メタン発酵槽で生成された硫化水素と、好気処理槽で生成された硝酸性窒素(又は亜硝酸性窒素)とを反応させ、脱窒・脱硫処理することにより、脱硫装置5で脱硫すべき硫化水素の量が減少し、ランニングコストを低減することができる。
また、液肥として利用する脱窒・脱硫装置4の処理液については、窒素とりんの比率調整のためりんを添加して比率を調整していたところ、脱窒により窒素とりんの比率を調整することが可能となり、添加するりんの量が少なくて済む。
また、上記液肥中に溶け込んだ硫化水素も硫酸に酸化されるため、植物の生育に悪影響が少なくなる。
(第2の実施形態)
図3は第2の実施形態に係る水処理装置の形態を示す構成図である。
図3は第2の実施形態に係る水処理装置の形態を示す構成図である。
第1の実施形態との違いは、メタン発酵槽1と脱窒・脱硫装置4を接続する管101に弁111が設置される点。弁111を制御する制御装置10を新たに構成要素として含む点。脱窒・脱硫装置4から排出される液肥中の窒素成分量およびりんの成分量に関する情報を検出する計測器121を備える点である。また、管101がメタン発酵槽1で生成されたバイオガスの一部を脱硫装置5へ直接供給できる点が異なる。
制御装置10は、論理演算機能を有した例えばパーソナルコンピュータをいい、計測器121で検出された窒素成分量やりんの成分量に関する情報を取得する。また、メタン発酵槽1によるメタンおよび硫化水素の生成量および管101に流入するバイオガスの量に関する情報を取得する。計測器121で取得した情報をもとに液肥中のりんに対する窒素の割合を算出し、算出された窒素成分とりん成分の比率をもとにメタン発酵槽1から脱窒・脱硫装置4へ供給されるバイオガス(硫化水素)の量を弁111により調整を指示する。
具体的には、脱窒・脱硫装置4内で硫化水素による脱窒が必要以上に行われ液肥に含まれる窒素の割合がりんに対して、一定値以下であった場合には弁111に指示を出し脱窒・脱硫装置4内へ供給されるバイオガス(硫化水素)の量を減らす。これにより、脱窒・脱硫装置4内で反応する窒素量を意図的に減らすことができ、排出される液肥を、液肥として適切な窒素とりんの割合(例えば、5:1〜5:2)に調整することができる。
また、逆に脱窒・脱硫装置4内で硫化水素による脱窒が必要以上に行われ液肥に含まれる窒素の割合が一定値より多い場合には弁111に指示を出し脱窒・脱硫装置4内へ供給されるバイオガス(硫化水素)の量を増やす。
なお、液肥の窒素量が適切な窒素とりんの割合である旨の情報を取得した場合には、バイオガス(硫化水素)の供給量を維持する旨の指示を送る。
弁111は、管100を通過する硫化水素量を調節する弁であり、制御装置10からの指示により、バイオガスの通過量を増減させる。
計測器121は、脱窒・脱硫装置4から排出される液肥中の窒素成分量およびりんの成分量に関する情報を検出する。また、りんの量やりんの濃度を検出する。本実施形態では計測器121は一台かのごとく記載しているが、窒素量、りんの量等の各量を検出する複数の検出器を供えさせてもよい。検出した値を電気信号に変換するなどして制御部10へ通知する。
第2の実施形態の動作について図4を参照しながら説明する。
水処理装置全体としては、第1の実施形態と同様に、メタン発酵槽1は、下水汚泥や生ごみなどの有機性廃棄物を嫌気性微生物により処理を行う。次に、好気処理槽2によりメタン発酵槽1の処理水の一部を取り出して好気性処理が行われる。脱窒・脱硫装置4は、好気処理槽2から固液分離装置3を介して供給される窒素成分と、メタン発酵槽1から供給されるバイオガス中の硫化水素を接触させ、脱窒・脱硫処理を行う。
上記水処理と並行して、制御装置10は、この脱窒・脱硫処理を行う脱窒・脱硫装置4によって処理された液肥の窒素量または窒素濃度、りんの量またはりん濃度の検出を計測器121により行う(ステップS201)。制御装置10は、検出される窒素成分およびりん成分に関する値から液肥中の窒素の割合を算出する。
(A)液肥中の窒素成分の割合が、りんの2.5倍未満の場合は、脱窒、脱硫装置に供給するバイオガス(硫化水素)の供給量を増やす指示を弁111へ送る。この際、既にバイオガス(硫化水素)の供給量が最大である場合は、なんら指示を送らないとしてもよい(ステップS202)。
(B)液肥中の窒素成分の割合が、りんの2.5倍以上、5.0倍未満の場合は、弁111への指示はなんら行わない。またはバイオガス(硫化水素)の供給量を維持する旨の指示を送る(ステップS203)。
(C)液肥中の窒素成分の割合が、りんの5.0倍以上の場合は、バイオガス(硫化水素)の供給量を減らす指示を弁111へ送る(ステップS204)。
なお、本実施形態では、窒素成分の割合がりんの(A)5.0倍以上、(B)2.5倍以上5,0倍未満、(C)2.5倍未満と分類したがこの倍率に限定されるわけではなく、他の倍率であってもよい。
このように、脱窒・脱硫装置4へ供給するバイオガス(硫化水素)の量を調節することにより、より窒素とリンの含有される割合が適切な割合の液肥を供給させることができる。
また、メタン発酵槽で生成された硫化水素と、好気処理槽で生成された硝酸性窒素(又は亜硝酸性窒素)とを反応させ、脱窒・脱硫処理することにより、脱硫装置5で脱硫すべき硫化水素の量が減少し、ランニングコストを低減することができる。
また、液肥として利用する脱窒・脱硫装置4の処理液については、窒素とりんの比率調整のためりんを添加して比率を調整していたところ、脱窒により窒素とりんの比率を調整することが可能となり、添加するりんの量が少なくて済む。
また、上記液肥中に溶け込んだ硫化水素も硫酸に酸化されるため、植物の生育に悪影響が少なくなる。
(第3の実施形態)
図5は第3の実施形態に係る水処理装置の形態を示す構成図である。
図5は第3の実施形態に係る水処理装置の形態を示す構成図である。
第2の実施形態との違いは、管101、管202に計測器122、計測器123が設置される点、管202に弁112が設置される点、制御装置10が計測器121、122、123から得られる情報に基づいて、弁111、112に指示を与える点である。また、管202から管203に直接液体を通すバイパス管204、また、液体を排出する排出管205を備える点が異なる。
本実施形態の制御装置10は、論理演算機能を有した例えばパーソナルコンピュータをいい、計測器121で検出された窒素成分量およびりんの成分量に関する情報を取得する。また、計測器122から管101に流入するバイオガス(硫化水素)の量を検出し、弁111により脱窒・脱硫装置4へのバイオガス(硫化水素)の供給量を調節する。また、計測器123から管202へ流入する処理液の量(窒素成分量)も検出を検出し、上記バイオガス(硫化水素)の脱窒・脱硫装置4への供給量をもとに弁112により、好気処理槽2からの処理液の脱窒・脱硫装置4およびバイパス管204への流入量への調節を行う。
具体的には、脱窒・脱硫装置4内へのバイオガス(硫化水素)の供給量に対して好気処理槽2で生成される処理液(窒素成分量)が多い場合、弁112により脱窒・脱硫装置4への流入量を減らす。この場合、より確実に完全脱窒を実現するため、完全脱窒となる理論量より少なめの処理液を供給させることが好適である。
これにより、不完全な脱窒反応により排出する液肥中に含まれることとなる亜硝酸態(NO2 −)の窒素成分を減少させることができる。
その他、上記完全脱窒に必要な理論値以下の処理水の供給量であれば、脱窒・脱硫装置4から生成される液肥における窒素成分とりんの値が一定の比率(例えば5:1〜5:2)となるように弁111、112を調節してもよい。
なお、計測器121から検出された窒素成分量がりんに対して少ない場合に好気処理水槽2、もしくは、管202〜204の中途部分にPAC(ポリ塩化アルミニウム)や鉄系の凝集剤によりリンを凝集沈殿させるための注入設備を配し、その凝集剤の注入量を注入する制御により窒素・リンの成分比調整する調節手段を備えさせてもよい。
弁112は、脱窒・脱硫装置4へ供給する好気処理槽2の処理液の量を調節する。また弁112により脱窒・脱硫装置4へ供給されない上記処理液については、バイパス管である管204を介して脱窒・脱硫装置4の処理液と混合され液肥として利用されることとなり、間接的にバイパス管204へ流入する処理液の量を調節する。また、液肥として適切な窒素成分とりん成分の比を5:1〜5:2にするために、窒素成分が過多である場合には、管205から処理液を排出する。排出された液体は、再度好気処理槽2へ戻されてもよいしそのまま廃棄されてもよい。
計測器122は、メタン発酵槽1から排出されるメタンガスおよび硫化水素の成分量をを検出する。検出した値を電気信号等に変換するなどして制御装置10へ通知する。なお、硫化水素成分の検出のみとしてもよい。
計測器123は、好気処理槽2から排出される液肥中の窒素成分量およびりんの成分量に関する情報を検出する。また、りんの量やりんの濃度を検出する。検出した値を電気信号に変換するなどして制御部10へ通知する。
次に第3の実施形態の動作について図6を参照しながら説明する。
制御装置10は、計測器121から窒素成分の割合を検出する(ステップS301)。
次に、制御装置10はこの窒素成分の割合と、計測器122で検出したメタン発酵槽1によるバイオガス(硫化水素)生成量および計測器123で検出した好気処理槽2からの処理液(窒素成分)の生成量から脱窒・脱硫装置4で完全脱窒が行え、かつ液肥中の窒素成分とリンの割合が肥料として最適となるバイオガス(硫化水素)および処理液(窒素成分)の供給量を算出する(ステップS302)。
算出した値に基づき、弁111、112による脱窒・脱硫装置4へのバイオガス(硫化水素)および処理液(窒素成分)の供給量を調節する(ステップS303)。
これにより、液肥中に含まれる不完全な反応による亜硝酸態の窒素成分を減少させることができる。
また、メタン発酵槽で生成された硫化水素と、好気処理槽で生成された硝酸性窒素(又は亜硝酸性窒素)とを反応させ、脱窒・脱硫処理することにより、脱硫装置5で脱硫すべき硫化水素の量が減少し、ランニングコストを低減することができる。
また、液肥として利用する脱窒・脱硫装置4の処理液については、窒素とりんの比率調整のためりんを添加して比率を調整していたところ、脱窒により窒素とりんの比率を調整することが可能となり、添加するりんの量が少なくて済む。
また、上記液肥中に溶け込んだ硫化水素も硫酸に酸化されるため、植物の生育に悪影響が少なくなる。
(第4の実施形態)
図7は第4実施形態に係る水処理装置の形態を示す構成図である。
図7は第4実施形態に係る水処理装置の形態を示す構成図である。
本実施形態に係る水処理装置は、図7に示すようにメタン発酵槽1と、好気処理槽2と、固液分離機構3と、脱硫装置5とを含む構成である。
メタン発酵槽1は、下水汚泥や生ごみなどを含む有機性排水が供給され、この有機性排水中の有機物を嫌気性微生物(例えば、加水分解菌、酸生成菌、メタン生成菌)により処理する槽である。下水汚泥や生ごみなどの有機物はメタン発酵槽内に存在するメタン菌群にて分解され、メタンガスを主成分とし、硫化水素を含むバイオガスを生成し、管103より排出する。排出された硫化水素を含むバイオガスは散気板22を介して好気処理槽2の前段へ供給され、処理液は管201を解して供給される。
好気処理槽2は、隔壁21によりメタン発酵槽1からバイオガスを供給される前段と、個体固液分離機構3および散気板21が設置される後段に分けられる。この前段と後段は気体のやり取りはできないが、液体については前段から後段へ流入させることができる構造である。
好気処理槽2の前段では、(1)式および(2)式に示す反応がなされる。
5HS−+8NO3 −+3H+→5SO4 2−+4N2+4H2O (1)式
5CHCOO−+8NO3 −+8H+→5CO2+5HCO3 −+4N2+9H2O (2)式
(1)式は、硫黄脱窒菌(代表的なものとして、Thiobacillus denitrificans等の微生物)の働きにより、硫黄脱窒反応が行われ硫酸(硫酸イオン)と窒素ガスの生成を表す式である。
5CHCOO−+8NO3 −+8H+→5CO2+5HCO3 −+4N2+9H2O (2)式
(1)式は、硫黄脱窒菌(代表的なものとして、Thiobacillus denitrificans等の微生物)の働きにより、硫黄脱窒反応が行われ硫酸(硫酸イオン)と窒素ガスの生成を表す式である。
(2)式は、脱窒菌(代表的なものとして、Preudomonas denitrificans等の微生物)の働きにより、窒素ガス等を生成を表す式である。
まず(2)に示す反応によりメタン発酵槽から流入する有機物成分を利用して、脱窒を行う従属栄養細菌である脱窒菌による脱窒反応が起こる。しかしながらメタン発酵処理液の有機物成分は、脱窒が必要とされる窒素成分に対する比率が低いため、供給された硝酸をすべて脱窒処理することはできない。この無酸素となった好気処理槽2前段に管103を介して硫化水素を含んだバイオガスを導入することにより、(1)式による硫黄脱窒反応がおこり、更なる脱窒が行われる。
このように、管103から供給されてきたバイオガスに含まれる硫化水素と、ポンプ41を介して供給される窒素成分を含む処理水との脱窒・脱硫反応により、管103から供給されたバイオガスよりも硫化水素の量が少ない状態のバイオガスを脱硫装置5へ供給する。
好気処理槽2の後段では、上記好気処理槽2の前段から供給された処理水に対して好気性処理を行う。好気処理槽2では、有機物(BOD)酸化細菌や硝化菌の作用により、上記処理水の有機物は分解除去され、アンモニアは亜硝酸(NO2−)態又は硝酸(NO3 −)態に酸化される。この硝酸態の窒素成分はポンプ41を介して好気処理槽2の前段へ供給される。
固液分離機構3は、好気処理槽2の中に設置され、好気処理槽2による処理液の液体部分の抽出に利用する板または膜である。抽出されたNO3−を含む液体は、液肥として外部へ排出される。なお、本実施形態では、好気処理槽2中に設置される板または膜として記載しているが、別途、好気処理槽2の外部に固液分離槽を設けて固液分離機構としてもよい。
脱硫装置5は、脱硫を行う槽である。空気、水、硫化水素ガス、メタンガスから硫黄酸化細菌等により硫化水素ガスの脱硫を行う。脱硫を行った後、メタンガスCH4を排出する。
このように、本実施の形態によれば、メタン発酵された被処理水中の窒素成分を好気性処理にて硝酸とし、好気処理槽2前段に設置された無酸素状態の槽において被処理水中の有機(BOD)成分で脱窒反応を行うとともに、残存した硝酸をバイオガス中の硫化水素と硫黄脱窒反応させ除去することによりさらに窒素成分を除去することが可能であるため、消化液を液肥として有効利用することができる。
また好気性処理液内の窒素・りん濃度を測定し、バイオガスの流入量を調整するか、もしくは、循環ポンプの循環流量を調整した場合は、脱窒量をコントロールし、液肥として適正な範囲となるよう調整することができる。また、好気処理槽2後段に設置される固液分離装置3に膜分離を用いた場合は、被処理液に含まれる有害微生物なども分離することが可能なため、後段に殺菌処理を設けない液肥製造装置を提供することが可能となる。
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
1 … メタン発酵槽
2 … 好気処理槽
3 … 固液分離機構
4 … 脱窒機構
5 … 好気処理槽隔壁
6 … 循環ポンプ
7 … バイオガス導入配管
11 … ブロア
21、22 … 散気板
2 … 好気処理槽
3 … 固液分離機構
4 … 脱窒機構
5 … 好気処理槽隔壁
6 … 循環ポンプ
7 … バイオガス導入配管
11 … ブロア
21、22 … 散気板
Claims (8)
- 下水汚泥や生ごみなどの有機性廃棄物から硫化水素を含む第一のバイオガスおよび有機物を含む第一の処理水を生成するメタン発酵槽と、
前記第一の処理水を好気性処理した窒素成分を含む第二の処理水を生成する好気処理槽と、
前記第二の処理水を固体成分と窒素成分を含む第三の処理水とに分離する固液分離機構と、
前記第三の処理水と前記第一のバイオガスを接触させて脱窒・脱硫処理を行い、第四の処理水と第二のバイオガスを生成する脱窒・脱硫装置と、
を備える水処理装置。 - 前記第四の処理水に含まれる窒素成分量およびりんの成分量を検出する計測器と、
前記脱窒・脱硫装置への前記第一のバイオガスの供給量を調節する第一の弁と、
前記計測器で検出された前記窒素成分量およびりんの成分量に基づき前記第一の弁へ前記第一のバイオガスの供給量の調節を指示する制御装置と、
を備える請求項1に記載する水処理装置。 - 前記第四の処理水を液肥として適した比率に調節する調節手段
を更に備える請求項2に記載する水処理装置。 - 前記第四の処理水に含まれる窒素成分量およびりんの成分量を検出する計測器と、
前記脱窒・脱硫装置への前記第一のバイオガスの供給量を調節する第一の弁と、
前記脱窒・脱硫装置への前記第三の処理液の供給量を調節する第二の弁と
前記計測器で検出された前記窒素成分量およびりんの成分量に基づき前記第一の弁および第二の弁へ前記第一のバイオガスの供給量および前記第三の処理液の供給量の調節を指示する制御装置と、
を備える請求項1に記載する水処理装置。 - 前記第四の処理水を液肥として適した比率に調節する調節手段
を更に備える請求項4に記載する水処理装置。 - 前記制御装置は、
前記第四の処理水に含まれる窒素成分量およびりんの成分量とからさらにりん凝集剤の注入量を指示する
請求項3に記載する水処理装置。 - 下水汚泥や生ごみなどの有機性廃棄物から硫化水素を含む第一のバイオガスおよび有機物を含む第一の処理水を生成するメタン発酵槽と、
前記第一の処理水を好気性処理した第二の処理水を生成し、前記第二の処理水と前記第一のバイオガス中の硫化水素を接触させ脱窒・脱硫処理を行い第二のバイオガスを生成する好気処理槽と、
前記好気処理槽内で処理された第二の処理水を固体と第三の処理水とに分離する固液分離機構と、
を備える水処理装置。 - 前記好気処理槽は
無酸素条件にて前記脱窒・脱硫処理処理を行い前記第二のバイオガスを生成する前段部と、
前記固液分離機構を備え、前記前段部から送られてくる処理水に対して好気性処理を行う後段部と、
を備える請求項5に記載する水処理装置。
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- 2010-09-22 JP JP2010212572A patent/JP2012066186A/ja active Pending
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