JP2014208323A - メタン発酵槽、およびメタン発酵槽内の堆積物除去方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の一実施形態である消化タンク100(メタン発酵槽)は、消化タンク本体1と、消化タンク本体1内の底部に液体を圧入する液体圧入装置3と、消化タンク本体1内の底部に堆積した堆積物Sを槽外へ排出する排出装置4と、を備えている。液体圧入装置3から圧入された液体で堆積物Sを泳動させ、泳動した堆積物Sを排出装置4にて槽外へ排出させる。
【選択図】図1
Description
(消化タンクの構成)
図1に示すように、消化タンク100(メタン発酵槽)は、消化タンク本体1(メタン発酵槽本体)、攪拌機2、加温装置5、液体圧入装置3(液体圧入手段)、排出装置4(排出手段)などを具備してなる。
消化タンク本体1は、汚泥(下水汚泥)を嫌気性発酵処理するための槽である。消化タンク本体1に投入された汚泥は、加温装置5により加温されるとともに、攪拌機2により攪拌される。嫌気性発酵により発生した消化ガスは、槽頂部から出ていくようにされている。なお、消化タンク本体1への汚泥投入手段、消化タンク本体1からの消化ガス取出手段の図示は省略している。また、消化ガスは、メタンが約60容量%、二酸化炭素が約40容量%のガス(バイオガス)である。
消化タンク本体1の内部に配置された攪拌機2は、消化タンク本体1に投入された汚泥(有機性廃棄物)を攪拌するためのものである。本実施形態では、鋼板製の水平方向に回転する羽根2aで汚泥を攪拌する攪拌機としているが、特許文献1に記載のようなドラフトチューブ式の攪拌機であってもよいし、一般的に用いられているタンクで発生したガスを利用して攪拌を行うガス攪拌式でもよい。攪拌機2は、平面視において消化タンク本体1の中央に配置されている。
加温装置5は、消化タンク本体1に投入された汚泥を加温するためのものである。加温装置5は、循環ポンプ15と、加温器16(熱交換器)と、汚泥循環配管17とで構成されている。加温器16には、ボイラー(不図示)などの温水源から温水が供給される。消化タンク本体1から引き抜かれた汚泥は、加温器16にて加温された後、消化タンク本体1に戻される。
液体圧入装置3は、消化タンク本体1内の底部に液体を圧入することで、消化タンク本体1内の底部に堆積した堆積物Sを圧入した液体で泳動させるためのものである。堆積物Sは、砂分を多く含む汚泥であったり、粘度の高い汚泥であったりする。
なお、液体供給ポンプ11を用いずに、消化タンク本体1内に自然流下で液体を圧入してもよい。例えば、消化タンク本体1内の液面レベルよりも十分高い位置に水槽(不図示)を設置し、その水槽から消化タンク本体1へ自然流下で液体を圧入してもよい。
なお、吐出ヘッダー管21を小さくして(径を小さくして)、消化タンク本体1内に吐出ヘッダー管21を設置することは可能である。
排出装置4は、液体圧入装置3から圧入された液体で泳動した堆積物Sを消化タンク本体1内の槽外へ排出するためのものである。排出装置4は、排出ポンプ13と、排出ポンプ13に接続された排出管14とで構成されている。
次に、消化タンク本体1内の底部に溜まった堆積物Sの除去方法について説明する。
本発明では、メタン発酵槽本体内の底部に液体を圧入することで当該底部に堆積した堆積物を泳動させ、泳動した堆積物を排出手段にて槽外へ排出する。
この構成によると、メタン発酵槽本体内の堆積物を泳動させることで、例えば砂分を多く含む汚泥、粘度の高い汚泥であるメタン発酵槽本体内の底部の堆積物を、排出手段にて容易に槽外へ排出することできる。
また、この構成では、メタン発酵槽本体内を開放する必要はない。すなわち、メタン発酵槽本体内を開放することなく、メタン発酵槽本体内の堆積物を容易に槽外へ排出することができる。
また、メタン発酵槽本体内の底部中央から、メタン発酵槽本体の天板部へ向けて液体を圧入することも好ましい。
メタン発酵槽本体内の底部の隅やメタン発酵槽本体内の底部中央は、堆積部が溜まり易い部分である。これらの部分から、斜め上方や槽本体の中央部へ向けて液体を噴射することで、メタン発酵槽本体内の堆積物をより確実に泳動させることができる。
メタン発酵槽本体内の底部の側壁部に沿う部分は、圧入液により一旦、上方向に泳動し(押し上げられ)、その後、泳動しつつその自重で沈降する堆積物の動く速度が比較的遅い部分である。この部分から堆積物を槽外へ排出するようにすることで、堆積物の収集・排出効果を高めることができる。
図3を参照しつつ第2実施形態について説明する。なお、第1実施形態の消化タンク100を構成する機器・配管と同じ機器・配管については同じ符号を付している。
これにより、圧入液の吐出位置(吐出口23a〜23g)を共通にしたまま、堆積物Sの性状により、下水処理水のみを用いたり、加温発酵液(加温汚泥)のみを用いたり、下水処理水と加温発酵液(加温汚泥)とを併用したりするなどの圧入液の使い分けを行うことができる。すなわち、堆積物Sの泳動促進のオプションを多くもつことができる。
図4、5を参照しつつ第3実施形態について説明する。なお、第1実施形態の消化タンク100を構成する機器・配管と同じ機器・配管については同じ符号を付している。
本実施形態の液体圧入装置6は、液体供給ポンプ11と、液体供給ポンプ11に接続された圧入液管19とで構成されている。この圧入液管19は、液体供給ポンプ11に接続された吐出ヘッダー管31と、吐出ヘッダー管31に接続された複数の分岐圧入管32a〜32hとで構成されている。
なお、吐出ヘッダー管31の径を本実施形態のものよりも大きくして、消化タンク本体1の外に吐出ヘッダー管31を配置してもよい。
本実施形態の排出装置7は、排出ポンプ13と、排出ポンプ13に一端が接続されており、他端である吸込口20aが消化タンク本体1内であって攪拌機2の羽根2aの下方に配置された排出管20とで構成されている。吸込口20aは、消化タンク本体1の底部中央で下向きに開口している。
まず、液体供給ポンプ11を動作させ、消化タンク本体1内の底部に分岐圧入管32a〜32hから液体を圧入する。消化タンク本体1内の底部に溜まった堆積物Sは、液体供給ポンプ11からの液体が噴き付けられることで、消化タンク本体1内の液相部に泳動する。
攪拌機2の羽根2aの回転による発酵液(汚泥)の流れを、符号を付して図4に矢印で示している。図4に示したように、攪拌機2の羽根2aの回転により、消化タンク本体1内には、上下方向の流れf2と水平方向の流れf1が生じる。上下方向の流れf2は、攪拌機2の羽根2aの下方から外側に広がった後に上昇する流れであるので、羽根2aの下方である消化タンク本体1内の底中央は流速が小さくなりやすく堆積物Sが溜まりやすい部分である。
2:攪拌機
3:液体圧入装置(液体圧入手段)
4:排出装置(排出手段)
5:加温装置(加温手段)
11:液体供給ポンプ
12:圧入液管
13:排出ポンプ
14:排出管
15:循環ポンプ
16:加温器
21:吐出ヘッダー管
22a〜22g:分岐圧入管
23a〜23g:分岐圧入管の吐出口
24:吸込ヘッダー管
25a〜25g:分岐吸込管
26a〜26g:分岐吸込管の吸込口
100:消化タンク(メタン発酵槽)
Claims (17)
- メタン発酵槽本体と、
前記メタン発酵槽本体内の底部に液体を圧入する液体圧入手段と、
前記メタン発酵槽本体内の底部に堆積した堆積物を槽外へ排出する排出手段と、
を備え、
前記液体圧入手段から圧入された液体で前記堆積物を泳動させ、泳動した前記堆積物を前記排出手段にて槽外へ排出する、メタン発酵槽。 - 請求項1に記載のメタン発酵槽において、
前記液体圧入手段は、
液体供給ポンプと、
前記液体供給ポンプに接続された圧入液管と、
を有する、メタン発酵槽。 - 請求項2に記載のメタン発酵槽において、
前記圧入液管は、
前記液体供給ポンプに接続された吐出ヘッダー管と、
前記吐出ヘッダー管に接続された複数の分岐圧入管と、
を有し、
前記メタン発酵槽本体内の底部の端部に配置された前記分岐圧入管の吐出口からの液体の吐出方向が、前記メタン発酵槽本体の底面に対して斜め上方であって、前記メタン発酵槽本体の中央部へ向かう方向とされている、メタン発酵槽。 - 請求項3に記載のメタン発酵槽において、
前記メタン発酵槽本体内の底部中央にも前記分岐圧入管の吐出口が設けられており、当該吐出口からの液体の吐出方向が、前記メタン発酵槽本体の天板部へ向かう方向とされている、メタン発酵槽。 - 請求項2に記載のメタン発酵槽において、
前記圧入液管は1本のみであって、当該圧入液管の一端は前記液体供給ポンプに接続されており、他端である吐出口は前記メタン発酵槽本体内の底部中央に設けられており、当該吐出口からの液体の吐出方向が、前記メタン発酵槽本体の天板部へ向かう方向とされている、メタン発酵槽。 - 請求項1〜5のいずれかに記載のメタン発酵槽において、
前記排出手段は、
排出ポンプと、
前記排出ポンプに接続された排出管と、
を有する、メタン発酵槽。 - 請求項6に記載のメタン発酵槽において、
前記排出管は、
前記排出ポンプに接続された吸込ヘッダー管と、
前記吸込ヘッダー管に接続された複数の分岐吸込管と、
を有し、
複数の前記分岐吸込管の吸込口が、前記メタン発酵槽本体内の底部の側壁部に沿って配置されている、メタン発酵槽。 - 請求項7に記載のメタン発酵槽において、
前記メタン発酵槽本体内の底部中央にも前記分岐吸込管の吸込口が配置されている、メタン発酵槽。 - 請求項2に記載のメタン発酵槽において、
前記メタン発酵槽本体の内部には、投入された有機性廃棄物を攪拌する攪拌機が配置されており、
前記圧入液管は、
前記液体供給ポンプに接続された吐出ヘッダー管と、
前記吐出ヘッダー管に接続された複数の分岐圧入管と、
を有し、
前記メタン発酵槽本体内の底部の端部に配置された前記分岐圧入管の吐出口からの液体の吐出方向が、水平方向に対して斜め下向きの方向とされており、
前記排出手段は、
排出ポンプと、
前記排出ポンプに一端が接続されており、他端である吸込口が前記メタン発酵槽本体内であって前記攪拌機の羽根の下方に配置された排出管と、
を有する、メタン発酵槽。 - 請求項9に記載のメタン発酵槽において、
前記分岐圧入管の吐出口からの液体の吐出方向が、さらに、前記攪拌機の水平方向に回転する羽根の回転方向に沿う方向とされている、メタン発酵槽。 - メタン発酵槽本体内の底部に液体を圧入することで当該底部に堆積した堆積物を泳動させ、泳動した堆積物を排出手段にて槽外へ排出する、メタン発酵槽内の堆積物除去方法。
- 請求項11に記載のメタン発酵槽内の堆積物除去方法において、
前記メタン発酵槽本体内の底部の端部から、前記メタン発酵槽本体の底面に対して斜め上方であって、前記メタン発酵槽本体の中央部へ向けて液体を圧入する、メタン発酵槽内の堆積物除去方法。 - 請求項11または12に記載のメタン発酵槽内の堆積物除去方法において、
前記メタン発酵槽本体内の底部中央から、前記メタン発酵槽本体の天板部へ向けて液体を圧入する、メタン発酵槽内の堆積物除去方法。 - 請求項11〜13のいずれかに記載のメタン発酵槽内の堆積物除去方法において、
前記メタン発酵槽本体内の底部の側壁部に沿った複数箇所から前記堆積物を排出手段にて槽外へ排出する、メタン発酵槽内の堆積物除去方法。 - 請求項11〜14のいずれかに記載のメタン発酵槽内の堆積物除去方法において、
前記メタン発酵槽本体内の底部中央から前記堆積物を排出手段にて槽外へ排出する、メタン発酵槽内の堆積物除去方法。 - 請求項11に記載のメタン発酵槽内の堆積物除去方法において、
前記メタン発酵槽本体の内部には、投入された有機性廃棄物を攪拌する攪拌機が配置されており、
前記メタン発酵槽本体内の底部の端部から、水平方向に対して斜め下向きの方向で前記メタン発酵槽本体内へ液体を圧入するとともに、前記攪拌機の羽根の下方から前記堆積物を排出手段にて槽外へ排出する、メタン発酵槽内の堆積物除去方法。 - 請求項16に記載のメタン発酵槽内の堆積物除去方法において、
前記メタン発酵槽本体内の底部の端部から、前記攪拌機の水平方向に回転する羽根の回転方向に沿う方向へ向けて液体を圧入する、メタン発酵槽内の堆積物除去方法。
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