JP2012213768A - Anaerobic digestion treatment apparatus and digestion accelerated procedure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、有機性廃棄物を嫌気性条件下で消化する嫌気性消化処理装置に関し、消化を促進する技術に係るものである。 The present invention relates to an anaerobic digestion treatment apparatus that digests organic waste under anaerobic conditions, and relates to a technique for promoting digestion.
従来、この種の技術としては、特許文献1に記載するものがある。これは、発酵槽の内部に有機性廃棄物を投入して嫌気性条件下で消化し、メタンガスを回収するものであり、発酵槽内における嫌気性消化によって生じる分解生成物を含む発酵阻害物質の濃度を、発酵槽内の消化汚泥を実測して求め、この発酵阻害物質の濃度に基づいて嫌気性消化しつつある発酵槽内の消化汚泥の含水率を増減調整して、上限濃度を越えない値に発酵阻害物質の濃度を制御するものである。
Conventionally, as this type of technology, there is one described in
そして、消化汚泥の含水率を低下させるには、有機性廃棄物を濃縮してあるいは無希釈で投入し、また消化汚泥の一部を固液分離手段により固液分離して濾液を系外へ引き抜き、あるいはその両方を行なっている。 In order to reduce the moisture content of the digested sludge, the organic waste is concentrated or added undiluted, and a part of the digested sludge is separated into solid and liquid by solid-liquid separation means, and the filtrate is removed from the system. Pulling out or both.
また、消化汚泥の含水率を増大させるには、消化汚泥の一部を固液分離手段により固液分離し、濾液を系外へ引き抜くとともに、当該発酵阻害物質を含まない希釈水を補給することによって行なっている。 In order to increase the moisture content of digested sludge, a part of the digested sludge is solid-liquid separated by solid-liquid separation means, the filtrate is drawn out of the system, and diluted water not containing the fermentation inhibitor is supplied. Is done by.
ところで、生ごみなどの高含水率の有機性廃棄物や一般的な有機性廃水に較べて有機性物質を高濃度に含む高濃度有機性廃水、例えば、パーム油製造廃水(以下においてPOMEと称す)、タピオカやポテト等の澱粉加工廃水、糖蜜精製廃水(モラセス)、バイオマスエタノール蒸留残渣等を処理する場合に、例えばPOMEを原料として嫌気性消化すると、メタン発酵が進行してバイオガスが発生する。 By the way, organic wastes with high water content such as garbage and high-concentration organic wastewater containing organic substances at a higher concentration than general organic wastewater, such as palm oil production wastewater (hereinafter referred to as POME). ), When processing starch processing wastewater such as tapioca and potato, molasses refining wastewater (molasses), biomass ethanol distillation residue, etc., for example, when anaerobic digestion using POME as raw material, methane fermentation proceeds and biogas is generated .
嫌気性消化槽でメタン発酵が効率良く進行するためには、メタン発酵槽内で原料と菌体とが均等に接触する必要がある。しかしながら、メタン発酵槽が大型化すると、全ての原料が菌体と接触することを保障しえず、槽内の原料液中の未分解の固形分や菌体の凝集体が槽底部に沈降することがあり、大容量の槽内領域において原料と菌体との均等な接触を実現するためには、槽内全体を攪拌する大規模な攪拌装置を必要とする。 In order for methane fermentation to proceed efficiently in an anaerobic digester, it is necessary for the raw material and the cells to come into uniform contact in the methane fermenter. However, when the methane fermentation tank becomes large, it cannot be guaranteed that all raw materials come into contact with the bacterial cells, and undecomposed solids and bacterial aggregates in the raw material liquid in the tank settle to the bottom of the tank. In some cases, in order to achieve uniform contact between the raw material and the cells in the large-capacity tank region, a large-scale stirring device for stirring the entire tank is required.
本発明は上記した課題を解決するものであり、未分解の固形分と菌体との接触効率を高めて嫌気性条件下での消化を促進する嫌気性消化処理装置および消化促進方法を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described problems, and provides an anaerobic digestion treatment apparatus and a digestion promotion method that promotes digestion under anaerobic conditions by increasing the contact efficiency between undegraded solids and bacterial cells. For the purpose.
上記課題を解決するために、本発明の嫌気性消化処理装置は、有機性原料を嫌気性消化処理する嫌気性消化槽と、消化汚泥を固液分離する固液分離装置と、嫌気性消化槽内の消化汚泥を固液分離装置へ供給する供給経路と、固液分離装置の濃縮消化汚泥を嫌気性消化槽へ供給する返送経路を備える嫌気性消化処理装置であって、平面視で前記嫌気性消化槽の中心周りに旋回する旋回流を形成する旋回流発生装置を有し、前記返送経路は、その一端が前記旋回流の中心近傍で開口して、前記固液分離装置の濃縮消化汚泥を前記嫌気性消化槽内の槽底部に返送することを特徴とする。 In order to solve the above problems, an anaerobic digestion treatment apparatus of the present invention comprises an anaerobic digestion tank for anaerobic digestion treatment of organic raw materials, a solid-liquid separation apparatus for solid-liquid separation of digested sludge, and an anaerobic digestion tank. An anaerobic digestion treatment apparatus comprising a supply path for supplying digested sludge to a solid-liquid separator and a return path for supplying concentrated digested sludge of the solid-liquid separator to an anaerobic digester, wherein The recirculation flow generating device that forms a swirling flow swirling around the center of the digestive digestion tank, and one end of the return path is opened near the center of the swirling flow, and the concentrated digested sludge of the solid-liquid separation device Is returned to the tank bottom in the anaerobic digestion tank.
本発明の嫌気性消化処理装置において、旋回流発生装置は、嫌気性消化槽の槽内壁面近傍に配置され、消化汚泥流を吐出することを特徴とする。
本発明の嫌気性消化処理装置において、返送経路は、嫌気性消化槽の槽底部に向けて開口していることを特徴とする。
In the anaerobic digestion processing apparatus of the present invention, the swirling flow generating device is arranged near the inner wall surface of the anaerobic digestion tank, and discharges the digested sludge flow.
In the anaerobic digestion processing apparatus of the present invention, the return path is characterized by opening toward the bottom of the anaerobic digestion tank.
本発明の嫌気性消化処理装置において、固液分離装置は、消化汚泥を貯留する固液分離槽と、固液分離槽内の消化汚泥中に浸漬して配置する膜分離装置を有することを特徴とする。 In the anaerobic digestion treatment apparatus of the present invention, the solid-liquid separation device has a solid-liquid separation tank for storing the digested sludge, and a membrane separation apparatus that is immersed in the digested sludge in the solid-liquid separation tank. And
本発明の消化促進方法は、嫌気性消化槽で有機性原料を嫌気性消化処理するのに際し、嫌気性消化槽内の消化汚泥を固液分離装置へ供給し、固液分離装置で消化汚泥中の一部の液分を取り出すことで消化汚泥を濃縮し、旋回流発生装置により嫌気性消化槽内に平面視で前記嫌気性消化槽の中心周りに旋回する消化汚泥の旋回流を形成して、旋回流の中心近傍で、かつ嫌気性消化槽内の槽底部近傍領域を消化促進領域となし、消化汚泥中の沈降性を有する固形分を前記旋回流により消化促進領域に集め、固液分離装置により濃縮された消化汚泥である濃縮消化汚泥を消化促進領域に供給し、濃縮消化汚泥中の微生物により固形分の未分解原料成分を消化することを特徴とする。 The digestion promotion method of the present invention supplies the digested sludge in the anaerobic digester to the solid-liquid separator when the organic raw material is anaerobically digested in the anaerobic digester, and in the digested sludge by the solid-liquid separator The digested sludge is concentrated by taking out a part of the liquid, and a swirling flow of the digested sludge swirling around the center of the anaerobic digester is formed in a plan view in the anaerobic digester by a swirling flow generator. In the vicinity of the center of the swirl flow and in the region near the bottom of the anaerobic digester, the digestion promoting region is used, and solids having sedimentation in the digested sludge are collected in the digestion promoting region by the swirl flow, and solid-liquid separation is performed. Concentrated digested sludge, which is digested sludge concentrated by an apparatus, is supplied to the digestion promoting region, and undegraded raw material components of solids are digested by microorganisms in the concentrated digested sludge.
以上のように本発明によれば、嫌気性消化槽(メタン発酵槽)内で消化汚泥を旋回流として旋回させることで、嫌気性消化槽の底部の中央部に消化促進領域として、未分解原料成分を含む沈降性の固形分が溜まり易い領域を形成することができる。この消化促進領域に、固形分の未分解原料成分が集まろうとするところまたは集まったところに、固液分離装置で微生物(菌体)濃度を高めた濃縮消化汚泥を供給することで、未分解原料成分と微生物の接触頻度が高まり、未分解原料成分が速やかに分解処理される。 As described above, according to the present invention, the digested sludge is swirled as a swirling flow in an anaerobic digester (methane fermentation tank), so that an undecomposed raw material is used as a digestion promoting region at the center of the bottom of the anaerobic digester. It is possible to form a region where sedimentary solid components including components are likely to accumulate. By supplying concentrated digested sludge with increased microbial (bacterial cell) concentration in a solid-liquid separation device to the place where undegraded raw material components of solid matter are gathered or gathered in this digestion promotion area, The frequency of contact between raw material components and microorganisms increases, and the undecomposed raw material components are rapidly decomposed.
また、濃縮消化汚泥はメタン発酵槽内の消化汚泥よりも比重および粘度が大きいので、濃縮消化汚泥を消化促進領域に供給することで、消化促進領域に溜まる沈降性の固形分を濃縮消化汚泥でより効率よく舞い上がらせ、沈降性の固形分を濃縮消化汚泥とともに効率よく拡散させることができる。 Concentrated digested sludge has a higher specific gravity and viscosity than the digested sludge in the methane fermentation tank, so by supplying the concentrated digested sludge to the digestion-promoting region, the sedimentary solids that accumulate in the digestion-promoting region It is possible to make it rise more efficiently and to disperse sedimentary solids with concentrated digested sludge efficiently.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図9において、嫌気性消化処理施設は、受入部10、貯留部20、嫌気性消化処理部30を備えている。
受入部10は、流入する有機性原料1に含まれたし渣等の浮遊物質や砂を除去するスクリーン11と、スクリーン11で分離した除去物を溜める除去物ピット12と、除去物ピット12の除去物を排出するピットポンプ13と、スクリーン11を通過した有機性原料1が流入する供給タンク14と、供給タンク14の有機性原料1を貯留部20へ移送する移送ポンプ15を備えている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In FIG. 9, the anaerobic digestion processing facility includes a
The
貯留部20は、移送ポンプ15で送られてくる有機性原料1を貯留する貯留タンク21と、貯留タンク21の内部に備えられて有機性原料1を攪拌する攪拌装置22と、貯留タンク21の有機性原料1を嫌気性消化処理部30へ供給する供給ポンプ23を備えている。
The
嫌気性消化処理部30は、有機性原料を嫌気性消化処理する嫌気性消化槽としてのメタン発酵槽31と、消化汚泥を固液分離する密閉式の固液分離装置32と、メタン発酵槽31の内部の消化汚泥を越流槽354を介して固液分離装置32へ供給する供給経路33と、固液分離装置32のの濃縮消化汚泥をメタン発酵槽31へ供給する返送経路34とを備えている。
The anaerobic
越流槽354は固液分離装置32内の液位がメタン発酵槽31内の液位よりも低くなる場合に、固液分離装置32内の液位を調整、保持するために必要である。
固液分離装置32は、消化汚泥を貯留する固液分離槽321と、固液分離槽321の槽内の消化汚泥中に浸漬して配置する複数の膜分離装置35と、各膜分離装置35の下方に配置する散気装置36を有している。膜分離装置35には種々の形式のものがあるが、本実施の形態では膜分離装置35が複数の膜カートリッジ(図示省略)を平行に配置してなり、膜カートリッジの相互間に上向流路を有している。散気装置36にはバイオガス供給路37が接続しており、バイオガス供給路37は、基端側が固液分離装置32の槽上部空間に連通し、経路途中に介装したミストセパレータ38およびブロア39を有し、先端側が散気装置36に連通している。
The
The solid-
膜分離装置35の二次側には透過液流路40が接続しており、透過液流路40は、基端側が各膜分離装置35の二次側に連通し、経路途中に介装した吸引ポンプ41を有し、先端側が透過液ピット42に連通している。透過液ピット42はピット排出ポンプ43を有している。返送経路34は、基端側が固液分離槽321の下流側に連通し、経路途中に介装した汚泥返送ポンプ44を有し、先端側がメタン発酵槽31の中心近傍で、かつ槽底部に向けて開口し、固液分離槽321の濃縮消化汚泥をメタン発酵槽31の槽底部近傍領域に返送する。
A
図1および図2に示すように、メタン発酵槽31は槽内壁面近傍に配置した複数の旋回流発生装置45を有しており、旋回流発生装置45は消化汚泥流を所定流速で吐出する回転翼451を有し、平面視で円形のメタン発酵槽31の中心周りに旋回する旋回流を形成する。そのため、回転翼451の回転軸方向は、メタン発酵槽31の中心を外れるように向けられている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
メタン発酵槽31は槽上部空間にガスホルダー46が接続している。尚、図1においては嫌気性消化処理部30の構成を簡略に表示している。
以下、上記構成における作用を説明する。受入部10では、スクリーン11が系内に流入する有機性原料1に含まれたし渣等の浮遊物質や砂を除去し、スクリーン11を通過した有機性原料1を供給タンク14に貯留し、供給タンク14の有機性原料1を移送ポンプ15で貯留部20へ移送する。
In the
Hereinafter, the operation of the above configuration will be described. In the
貯留部20では、移送ポンプ15で送られてくる有機性原料1を貯留タンク21に貯留し、貯留タンク21の内部に備えた攪拌装置22で有機性原料1を攪拌しつつ、貯留タンク21の有機性原料1を供給ポンプ23で嫌気性消化処理部30へ供給する。
In the
嫌気性消化処理部30では、供給ポンプ23で送られてくる有機性原料1をメタン発酵槽31に導き、有機性原料1を嫌気性消化処理し、発生するバイオガスをガスホルダー46に貯留する。
In the anaerobic
この嫌気性消化処理において、メタン発酵槽31の内部の消化汚泥はメタン発酵槽31に隣接して配置される越流槽354とそれに続く供給経路33を通して固液分離装置32へ供給し、固液分離装置32において消化汚泥を固液分離し、固液分離装置32の濃縮消化汚泥を汚泥返送ポンプ43により返送経路34を通してメタン発酵槽31へ供給する。メタン発酵槽31における作用は後述する。
In this anaerobic digestion treatment, the digested sludge inside the
固液分離装置32では、各散気装置36からバイオガスを膜面洗浄用気体として各膜分離装置35へ向けて散気しつつ、固液分離槽321の槽内の消化汚泥を複数の膜分離装置35で膜分離し、膜分離装置35の二次側に透過した透過液を、吸引ポンプ41により透過液流路40を通して取り出して透過液ピット42に貯留した後に、ピット排出ポンプ43で系外へ取り出す。
In the solid-
固液分離装置32の槽上部空間に滞留するバイオガスは、バイオガス供給路37を通して取り出し、ミストセパレータ38でミストを分離した後に、ブロア39で散気装置36に供給する。
The biogas staying in the tank upper space of the solid-
メタン発酵槽31では、旋回流発生装置45により槽内壁面に沿って消化汚泥流を所定流速で吐出して、平面視でメタン発酵槽31の中心周りに旋回する旋回流を形成する。返送経路34の先端開口から固液分離装置32の濃縮消化汚泥を、メタン発酵槽31の中心近傍、すなわち旋回流の中心近傍で、かつメタン発酵槽31の槽底部近傍領域に返送する。
In the
このように、メタン発酵槽31の内部で消化汚泥を旋回流として旋回させることで、メタン発酵槽31の底部の中央部に消化促進領域として、未分解原料成分を含む沈降性の固形分が溜まり易い領域を形成することができる。この消化促進領域に、固形分の未分解原料成分を集めるとともに、固液分離装置32で微生物(菌体)濃度を高めた濃縮消化汚泥を供給することで、未分解原料成分と微生物の接触頻度が高まり、未分解原料成分が速やかに分解処理される。
In this way, by turning the digested sludge as a swirl flow inside the
また、濃縮消化汚泥はメタン発酵槽31の消化汚泥よりも比重および粘度が大きいので、濃縮消化汚泥を消化促進領域に供給することで、消化促進領域に溜まる沈降性の固形分を濃縮消化汚泥でより効率よく舞い上がらせ、沈降性の固形分を濃縮消化汚泥とともに効率よく拡散させることができる。
In addition, since the concentrated digested sludge has a specific gravity and viscosity larger than the digested sludge in the
上記した実施の形態においては、固液分離装置32が固液分離槽321と膜分離装置35とからなるが、図3に示すように、全ろ過方式の外圧型の膜分離装置352を用いることも可能である。この場合には供給経路33の経路途中に圧送ポンプ331を設ける。
In the above-described embodiment, the solid-
また、上記した実施の形態では、返送経路34の先端開口がメタン発酵槽31の槽底面に向けて開口しているが、図4に示すように、返送経路34の先端開口はメタン発酵槽31の槽底面に沿って水平方向に向けて放射状、もしくは複数方向に開口させても良い。
Moreover, in above-mentioned embodiment, although the front-end | tip opening of the
また、図5に示すように、返送経路34の先端開口はメタン発酵槽31の槽底面に沿って水平方向に向けて1方向に開口させても良い。
また、図6に示すように、返送経路34の先端開口はメタン発酵槽31の槽底面から上方に向けて開口させても良い。
Further, as shown in FIG. 5, the opening at the front end of the
Further, as shown in FIG. 6, the opening at the front end of the
また、図7に示すように、固液分離装置32には、沈殿槽353を用いる沈降分離方式を採用することも可能であり、固液分離装置32としては種々のものを採用することができる。
Further, as shown in FIG. 7, the solid-
また、旋回流発生装置45として、図8に示すように、メタン発酵槽31に外付け流路311を設け、この外付け流路311の先端をメタン発酵槽31の槽内壁面近傍で開口させるとともに、外付け流路311に吐出ポンプ312を設けることも可能である。
Further, as shown in FIG. 8, as the swirling
この構成では、メタン発酵槽31の消化汚泥を外付け流路311に吸い込み、吐出ポンプ312によって外付け流路311の先端開口から槽内壁面に沿って消化汚泥を所定速度で吐出する。旋回流発生装置45としては種々のものを採用することができる。
In this configuration, the digested sludge in the
10 受入部
20 貯留部
30 嫌気性消化処理部
1 有機性原料
11 スクリーン
12 除去物ピット
13 ピットポンプ
14 供給タンク
15 移送ポンプ
21 貯留タンク
22 攪拌装置
23 供給ポンプ
31 メタン発酵槽
32 固液分離装置
33 供給経路
34 返送経路
35 膜分離装置
36 散気装置
37 バイオガス供給路
38 ミストセパレータ
39 ブロア
40 透過液流路
41 吸引ポンプ
42 透過液ピット
43 ピット排出ポンプ
44 汚泥返送ポンプ
45 旋回流発生装置
46 ガスホルダー
311 外付け流路
312 吐出ポンプ
321 固液分離槽
331 圧送ポンプ
352 膜分離装置
353 沈殿槽
354 越流槽
451 回転翼
DESCRIPTION OF
Claims (5)
平面視で前記嫌気性消化槽の中心周りに旋回する旋回流を形成する旋回流発生装置を有し、前記返送経路は、その一端が前記旋回流の中心近傍で開口して、前記固液分離装置の濃縮消化汚泥を前記嫌気性消化槽内の槽底部に返送することを特徴とする嫌気性消化処理装置。 Anaerobic digester for anaerobic digestion of organic raw materials, solid-liquid separator for solid-liquid separation of digested sludge, supply path for supplying digested sludge in anaerobic digester to solid-liquid separator, and solid-liquid An anaerobic digestion treatment device comprising a return path for supplying the concentrated digested sludge of the separation device to the anaerobic digestion tank,
A swirl flow generating device that forms a swirl flow swirling around the center of the anaerobic digester in plan view, the return path having one end opened near the center of the swirl flow, and the solid-liquid separation An anaerobic digestion treatment apparatus, wherein the concentrated digested sludge of the apparatus is returned to the bottom of the anaerobic digestion tank.
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---|---|---|---|
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Cited By (2)
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JP5412598B1 (en) * | 2013-08-21 | 2014-02-12 | 株式会社神鋼環境ソリューション | Operation method of methane fermentation tank |
KR101788574B1 (en) * | 2015-06-19 | 2017-11-15 | 한국과학기술연구원 | Submerged anaerobic membrane bioreactor |
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2012
- 2012-03-30 JP JP2012078474A patent/JP2012213768A/en active Pending
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