JP2017029870A - 嫌気発酵槽の撹拌運転方法 - Google Patents

Abstract

【課題】無機性固形物と有機性固形物とを含む有機性廃棄物の嫌気発酵処理において、嫌気発酵槽の反応成績を維持しつつ、撹拌に要する電力消費量を低減できる、嫌気発酵槽の撹拌運転方法を提供する。
【解決手段】汚泥処理設備において、無機性固形物と有機性固形物とを含む汚泥を嫌気発酵処理する嫌気発酵槽の撹拌運転方法において、嫌気発酵槽の下部又は上部の一方に設けられた水平方向に吐出流を形成する撹拌翼と、嫌気発酵槽の下部又は上部の他方に放射状に設けられた複数のバッフルとを有する撹拌装置を用い、前記有機性固形物の沈降を防ぐことができるが、前記無機性固形分の沈降は阻止できない回転速度で撹拌翼を回転させながら、嫌気発酵槽における嫌気発酵を行う低速撹拌運転ＳＡ１と、前記低速撹拌運転時に沈降した前記無機性固形分を再浮遊させることができる回転速度で前記撹拌翼を回転させる高速撹拌運転ＳＡ２とを、交互に行なう。
【選択図】図１

Description

本発明は、有機性廃棄物処理設備において、無機性固形物と有機性固形物とを含む有機性廃棄物を嫌気発酵処理する嫌気発酵槽の撹拌運転方法に関する。

例えば家庭や工場から集められた下水は、下水処理場において、沈砂池、最初沈殿池、曝気槽、最終沈殿池を経て水処理され、処理水と活性汚泥とに分かれ、処理水は河川に放流され、活性汚泥は、更に有機性廃棄物処理設備の消化槽と呼ばれる嫌気発酵槽において嫌気発酵処理されて、濃縮、脱水を経て、コンポスト化して資源として再利用されている。

上記嫌気発酵槽においては、投入された活性汚泥が、嫌気性菌によって嫌気発酵されて分解されて減容化されると共に、発生したメタンガスなどの消化ガスが採取されて、有機性廃棄物処理設備のための発電等に利用されている。

嫌気発酵槽などに利用される撹拌装置として、例えば、下記の特許文献１には、撹拌槽の液体の上層部に、水平方向に吐出流を形成する翼板を有する撹拌手段を設け、撹拌槽の底部に、中心部において互いに隔離した複数のバッフルを放射状に立設した撹拌装置が開示されている。この撹拌装置によれば、撹拌槽内の上方の液体が、前記翼板により外方へ押し出されると共に斜め下方にも押し出され、沈殿したスラリーの表層に当り、バッフルによって渦巻き流となって竜巻き状に上昇するため、沈殿しているスラリーを効果的に浮上させて撹拌することができる。

また、下記の特許文献２には、撹拌槽内に、水平方向に吐出流を形成する撹拌翼と、その上方に位置し中心部で互いに隔離した複数のバッフルを下面に放射状に垂下固定した天板とを、相互の上下間隔調整可能に設けた撹拌機が開示されている。この撹拌装置によれば、撹拌槽内の下方の液体が、撹拌翼により外方に押し出されると共に斜め上方にも押し出され、撹拌槽の内壁に沿って渦巻き状に上昇するため、沈殿しているスラリーを効果的に浮上させて撹拌することができる。

特開平７−６００９３号公報 特開２０００−１５０７４号公報

有機性廃棄物には、有機性固形物と共に、無機性固形物も含まれている。例えば、下水処理場の水処理装置から排出される汚泥は、曝気槽において好気性菌によって形成された活性汚泥等からなる有機性固形物と共に、沈砂池や最初沈殿池では除去できなかった微細な砂等からなる無機性固形物を含んでいる。

無機性固形物は、有機性固形物よりも沈降し易く、嫌気発酵槽の底に堆積して嫌気発酵槽の有効容量を減らし、その結果として処理能力を低下させる。また、嫌気発酵槽の底に堆積した堆積物の浚渫に要するコストが発生する。

このため従来は、無機性固形物が沈降しないような回転速度で撹拌しながら、嫌気発酵槽での嫌気発酵を行っていた。しかしながら、嫌気発酵槽の撹拌装置を常に高速回転させて撹拌することになるため、消費電力が増大し、運転コストが増大するという問題があった。

よって、本発明の目的は、無機性固形物と有機性固形物とを含む有機性廃棄物の嫌気発酵処理において、嫌気発酵槽の処理能力を維持しつつ、撹拌に要する電力消費量を低減できる、嫌気発酵槽の撹拌運転方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の嫌気発酵槽の撹拌運転方法は、有機性廃棄物処理設備における、無機性固形物と有機性固形物とを含む有機性廃棄物を嫌気発酵処理する嫌気発酵槽の撹拌運転方法において、前記嫌気発酵槽の下部及び上部の何れか一方に設けられた水平方向に吐出流を形成する撹拌翼と、前記嫌気発酵槽の下部及び上部の何れか他方に放射状に設けられた複数のバッフルとを有する撹拌装置を用い、前記有機性固形物の沈降を防ぐことができるが、前記無機性固形物の沈降は阻止できない回転速度で前記撹拌翼を回転させながら、前記嫌気発酵槽における嫌気発酵を行う低速撹拌運転と、前記低速撹拌運転時に沈降した前記無機性固形物を再浮遊させることができる回転速度で前記撹拌翼を回転させる高速撹拌運転とを、交互に行なうことを特徴とする。

本発明によれば、有機性固形物の沈降を防ぐことができるが、無機性固形物の沈降は阻止できない回転速度で撹拌翼を回転させながら、嫌気発酵槽における嫌気発酵を行う低速撹拌運転する運転期間を設けることによって、その期間の電力消費量を低減することができる。低速撹拌運転時に沈降した無機性固形物は、高速撹拌運転時に再浮遊させて、嫌気発酵槽外に排出し、一時的に減少した嫌気発酵槽の有効容量を回復させることができる。よって、低速撹拌運転と高速撹拌運転とを交互に行うことにより、撹拌に要する電力消費量を低減しつつ、嫌気発酵槽の処理能力を維持することができる。

本発明の嫌気発酵槽の撹拌運転方法において、前記嫌気発酵槽への前記有機性廃棄物の投入と、前記嫌気発酵槽での発酵処理液の排出とを間欠的に行う場合には、前記有機性廃棄物の投入後に前記高速撹拌運転を行い、前記高速撹拌運転後に前記発酵処理液の排出を行うことが好ましい。これによれば、有機性廃棄物の投入後に高速撹拌を実施することにより、投入有機性廃棄物の均一混合を図ることができ、高速運転を実施した後、発酵処理液の排出を行うことにより、低速撹拌運転時に沈降した無機性固形物を、高速撹拌運転によって再浮遊させて効果的に排出することができる。

本発明の嫌気発酵槽の撹拌運転方法においては、定期的に前記撹拌翼を逆回転させて撹拌することが好ましい。これによれば、撹拌翼を逆回転させることにより、嫌気発酵槽内の配管や撹拌翼に巻き付いた浮遊物（し渣）を剥離して除去することができ、それによって、流動抵抗を減らし、電力消費量を更に低減することができる。

本発明の嫌気発酵槽の撹拌運転方法においては、前記高速撹拌運転時に前記撹拌翼を逆回転させて撹拌してもよい。これによれば、高速撹拌運転時に、撹拌翼を逆回転させることにより、嫌気発酵槽内の配管や撹拌翼に巻き付いた浮遊物（し渣）を、効果的に剥離して除去することができる。

本発明の嫌気発酵槽の撹拌運転方法においては、前記撹拌装置は、前記嫌気発酵槽の上部に設けられた水平方向に吐出流を形成する撹拌翼と、前記嫌気発酵槽の下部に放射状に設けられた複数のバッフルとを有することが好ましい。これによれば、嫌気発酵槽の上部に設けられた撹拌翼によって、水平方向に吐出流を形成して、嫌気発酵槽の内周に沿って上方から下方に流れる流れを形成すると共に、嫌気発酵槽の底部に達した流れをバッフルによって旋回させて上昇流にすることができる。それによって、嫌気発酵槽内での有機性固形物の撹拌を効率良く行うことができると共に、高速回転時には、沈降した無機性固形物を効果的に浮遊させることができる。

本発明によれば、有機性固形物の沈降を防ぐことができるが、無機性固形物の沈降は阻止できない回転速度で撹拌翼を回転させながら、嫌気発酵槽における嫌気発酵を行う低速撹拌運転する運転期間を設けることによって、その期間の電力消費量を低減することができる。低速撹拌運転時に沈降した無機性固形物は、高速撹拌運転時に再浮遊させて、嫌気発酵槽外に排出し、一時的に減少した嫌気発酵槽の有効容量を回復させることができる。よって、低速撹拌運転と高速撹拌運転とを交互に行うことにより、撹拌に要する電力消費量を低減しつつ、嫌気発酵槽の処理能力を維持することができる。

本発明に係る嫌気発酵槽の撹拌運転方法の一実施形態をあらわすタイムチャートである。 本発明に係る嫌気発酵槽の撹拌運転方法の他の実施形態をあらわすタイムチャートである。 本発明に用いられる嫌気発酵槽の一形態をあらわす側断面図である。 同嫌気発酵槽のＡ−Ａ断面図である。 同嫌気発酵槽のＢ−Ｂ断面図である。 同嫌気発酵槽のＣ−Ｃ断面図である。 同嫌気発酵槽における撹拌時の水流を説明する図面である。 本発明に用いられる嫌気発酵槽の他の形態をあらわす側断面図である。 図８の嫌気発酵槽における撹拌時の水流を説明する図面である。 嫌気発酵処理液ＴＳ濃度と回転数の関係をあらわす図面である。 嫌気発酵処理液ＴＳ濃度の推移をあらわす図面である。

まず、図面を参照しながら、本発明において好適に用いられる嫌気発酵槽の一態様について説明する。

図３には、本発明に係る嫌気発酵槽の一実施形態をあらわす側断面図が示されている。また、図４には同嫌気発酵槽のＡ−Ａ断面図が、図５には同嫌気発酵槽のＢ−Ｂ断面図が、図６には同嫌気発酵槽のＣ−Ｃ断面図が示されている。

嫌気発酵槽１００は、縦型円筒形状の容器１と、容器１の天井１ａの近くにあって容器１の中心軸Ｚと同軸の回転軸を有する撹拌翼２と、容器１の内底１ｂに接して容器１の中心軸Ｚを中心として放射状に配置された複数のバッフル３と、撹拌翼２とバッフル３と間に配置された円筒形状の外観をなす担体ユニット４とを備える。

容器１内は、撹拌翼２が没する高さまで入れられた嫌気発酵処理液Ｗと、嫌気発酵によって発生した消化ガスＧによって、満たされている。そして、容器１には、有機性廃棄物を投入するための投入配管５と、容器１から嫌気発酵処理液Ｗを引き抜くための引抜配管６と、消化ガスＧを排出する消化ガス排出管７が接続されている。投入配管５と引抜配管６の開口部は嫌気発酵処理液の液面Ｗ１よりも下方に設けられ、消化ガス排出管７の開口部は嫌気発酵処理液の液面Ｗ１よりも上方に設けられている。

撹拌翼２は、水平方向に吐出流を形成する撹拌翼が好ましく、例えば２枚以上のパドルを有する直パドル翼やタービン翼が適する。ちなみに、図４には、４枚のパドルを有する直パドル翼の断面が示されている。

バッフル３は、形状、枚数、配置に様々な変形例があり、特に限定されないが、例えば図５（ａ）に示されるように、容器１の中心軸Ｚを中心として放射状に配置された４枚の平板から構成されるバッフル３ａを用いることができる。バッフル３ａの放射状配置の中心は、バッフルによって整流された水流が合流する合流点１０になっている。また、より望ましい実施形態では、図５（ｂ）に示されるように、４枚のバッフル３ｂを、放射状配置から半径方向と直交する方向に所定の距離だけシフトさせた変形放射状に配置して、水流が旋回しながら合流点１０に向かうように整流している。更には、図５（ｃ）に示されるように、湾曲した板状のバッフル３ｃを用いて、水流をスムーズに導くこともできる。合流点１０に集められた水流は、流れ方向を変えて上昇流となる。

担体ユニット４は、フレーム４ａと、該フレーム４ａに取付けられた担体４ｂと備え、円筒状の外観をなしている。そして、担体ユニット４は、周囲から腕部４ｃによって支えられており、容器１の内側壁１ｃと担体ユニット４の外周面４ｄとの間は、水流が下降する流路１１になっている。また、担体ユニット４は、脚部４ｅによって支えられており、容器１の内底１ｂと担体ユニット４の下面４ｆとの間は、水流がバッフル３によって整流されながら合流点１０に向かう流路１２になっている。そして、担体ユニット４の中心軸付近には担体４ｂが配置されず、合流点１０から撹拌翼２に向かう流路１３になっている。

担体４ｂは、嫌気性菌を付着させて菌体濃度を高め、嫌気発酵を安定化させる働きをなす。担体４ｂの材質は特に限定されないが、生物分解されず、強い水流に晒されても破れない丈夫な材料が適し、例えばポリオレフィン樹脂やポリエステル樹脂の不織布、もしくは、織布などが用いられる。フレーム４ａへの担体４ｂの取付け方も、特に限定されず、様々な変形例がある。例えば、図６（ａ）に示されるように、平膜状の不織布４ｂ１を放射状に取り付けてもよく、同図（ｂ）に示されるように、紐状の不織布４ｂ２を千鳥格子をなすように取り付けてもよい。

図７には、撹拌時の水流が模式的に示されている。撹拌翼２は、水平方向に強い吐出流Ｆ０を形成する。吐出流Ｆ０は、容器１の内側壁１ｃに衝突して向きを変え、内側壁１ｃと担体ユニット４の外周面４ｄとの間に設けられた円筒状の流路１１を周回しながら下降する下降流Ｆ１となる。容器１の内底１ｂに到達した下降流Ｆ１は、容器１の内底１ｂと担体ユニット４の下面４ｆとの間に設けられた流路１２を、バッフル３によって整流されながら、合流点１０に向かう水平流Ｆ２となる。合流点１０まで到達した水平流Ｆ２は、向きを変えられ、竜巻状の渦を成しながら、担体ユニット４の中心軸の方向に設けられた流路１３を上昇する上昇流Ｆ３となって、撹拌翼２へ還流する。また、水平流Ｆ２の一部は、合流点１０に到達する前に上方に向きを変えて、担体ユニット４の内側を流れる上昇流Ｆ４となって、撹拌翼２へ還流する。上昇流Ｆ４は、上昇途中で担体４ｂに付着した嫌気性菌と接触し、嫌気性菌に栄養分を付与して嫌気性発酵を促す。

このように、この実施形態の撹拌装置は、撹拌翼２とバッフル３とで構成され、竜巻状の渦をともなう強い循環流を生み出し、容器１の内底に堆積した無機性廃棄物を再浮遊させることができる。

次に、本発明において好適に用いられる嫌気発酵槽の他の態様について説明する。

図８には、容器１の内底１ｂの近くに撹拌翼２を配置した、嫌気発酵槽２００の側断面図が示されている。

撹拌翼２の上方には、フレーム４ａと担体４ｂを備え、外観が円筒形状の担体ユニット４が、容器１の中心軸Ｚと同軸になるように配置されている。担体ユニット４は、周囲から腕部４ｂによって支えられ、容器１の内側壁１ｃと担体ユニット４の外周面４ｄとの間は、水流が上昇する流路１１になっている。また、担体ユニット４の円筒中央は水流を撹拌翼２に還流させるための流路１３になっている。

担体ユニット４の上方には、天板８が配置されている。天板８は、嫌気発酵によって発生した消化ガスや嫌気発酵処理液を通過させる金網又はパンチングメタル等によって構成された多孔板であって、天板８の下面にバッフル３が配置されている。バッフル３は、水流を合流点１０に向かうように整流する板であって、図５に示されたバッフルと同様のものを用いることができる。天板８と担体ユニット４の上面４ｇとの間は、水流が、バッフル３によって整流されながら、合流点１０に向かう流路１２になっている。

図９には、撹拌時の水流が模式的に示されている。撹拌翼２は、水平方向に強い吐出流Ｆ０を形成する。吐出流Ｆ０は、容器１の内側壁１ｃに衝突して向きを変え、内側壁１ｃと担体ユニット４の外周面４ｄとの間に設けられた円筒状の流路１１を周回しながら上昇する上昇流Ｆ１となる。天板８に到達した上降流Ｆ１は、天板８と担体ユニット４の上面４ｇとの間に設けられた流路１２を、バッフル３によって整流されながら、合流点１０に向かう水平流Ｆ２となる。合流点１０まで到達した水平流Ｆ２は、向きを変えられ、竜巻状の渦を成しながら、担体ユニット４の中心軸の方向に設けられた流路１３を下降する下降流Ｆ３となって、撹拌翼２へ還流する。また、水平流Ｆ２の一部は、合流点１０に到達する前に下方に向きを変えて、担体ユニット４の内側を流れる下降流Ｆ４となって、撹拌翼２へ還流する。下降流Ｆ４は、下降途中で担体４ｂに付着した嫌気性菌と接触し、嫌気性菌に栄養分を付与して嫌気性発酵を促す。

このように、この実施形態の撹拌装置は、撹拌翼２とバッフル３とで構成され、竜巻状の渦をともなう強い循環流を生み出し、容器１の内底に堆積した無機性廃棄物を再浮遊させることができる。

以上説明したように、図３，７に示した嫌気発酵槽１００においては、嫌気発酵処理液Ｗがバッフル３を通過する水流によって強く撹拌され、図８，９に示した嫌気発酵槽２００においては、容器１の内底が撹拌翼２によって直接撹拌される。撹拌翼２を高速回転させると、撹拌翼２とバッフル３が協働して竜巻状の渦をともなう強い循環流が発生し、容器１の内底に沈降した無機性固形物を再浮遊させるという点で共通している。

本発明において、嫌気発酵槽１００又は２００に投入される有機性廃棄物としては、例えば、下水処理場において発生した活性汚泥や、食品工場の廃棄食品や、住宅等から廃棄される生ごみ等が挙げられる。有機性廃棄物は、投入配管５を介して、連続的又は間欠的に、嫌気発酵槽１００又は２００に投入される。嫌気発酵槽１００又は２００内では、投入された有機性廃棄物が嫌気性菌によって嫌気発酵され、メタンガス等を含む消化ガスを生成する。嫌気発酵によって生成した消化ガスは、気泡となって上昇し、容器１の天井１ａに設けられた消化ガス排出管７を介して容器１から取り出される。取り出された消化ガスは、図示しないガスタンクに貯留され、例えば燃料電池の燃料等として利用されて、例えば有機性廃棄物処理設備の電力として利用される。一方、嫌気発酵処理液には、無機性固形物（例えば最初沈澱池で除去されず嫌気発酵槽に持ち込まれた微細な砂）や有機性固形物（例えば活性汚泥中に含まれる好気性微生物のフロックや、嫌気発酵槽内の嫌気発酵によって形成された嫌気性微生物のフロック）が含まれている。これらの無機性固形物や有機性固形物を廃棄するために、連続的又は間欠的に嫌気発酵処理液の一部を、引抜配管６を介して容器１から引き抜く。こうして、活性汚泥などの有機性廃棄物を嫌気発酵によって減容化することができる。

なお、以上は、嫌気性菌を付着させる担体ユニット４を備える嫌気発酵槽について説明したが、担体ユニットを配置しない無担体の嫌気発酵槽についても、撹拌翼２とバッフル３とによって、竜巻状の渦をともなう強い循環流を発生させることができる。そして、無担体の嫌気発酵槽においても、上記と同様の運転方法を適用すれば、後述する、同様の作用効果がもたらされる。

以下では、本発明に係る嫌気発酵槽の撹拌運転方法について説明する。なお、上記嫌気発酵槽１００及び２００は、容器内底の堆積物を浮遊させる能力に優れる撹拌装置（撹拌翼及びバッフル）を備えているので、本発明において好適に用いられるが、下記の運転方法は、この２つに限定されるものではない。

図１には、有機性廃棄物の投入ＳＢと、嫌気発酵処理液の引抜ＳＣを連続的に行い、低速撹拌運転ＳＡ１（運転時間Ｔ１）と、高速撹拌運転ＳＡ２（運転時間Ｔ２）を交互に繰り返す撹拌運転方法の一実施形態が示されている。同図の最上部に描かれた矢印は、時間経過（事象の時系列）を表している。ただし、各運転の時間スケールは、表示の都合上デフォルメされている。

低速撹拌運転ＳＡ１においては、有機性固形物の沈降を防ぐことができるが、無機性固形物の沈降は阻止できない、低速度で撹拌翼２を回転させ、撹拌に要する電力を節約しながら、嫌気発酵する。

高速撹拌運転ＳＡ２においては、低速撹拌運転時に沈降した無機性固形物を再浮遊させことができる、高速度で撹拌翼２を回転させて、沈降した無機性固形物を再浮遊させる。再浮遊した無機性固形物は、嫌気発酵処理液の引き抜き時に一緒に引き抜くことができる。

高速撹拌運転を行う合計時間は、嫌気発酵が行われる全時間の１％以上、１２％以下が好ましく、１％以上、２％以下がより好ましい。高速撹拌運転の時間比率が、１％より低いと無機性固形物の再浮遊が十分でなくなり有効体積の回復が難しくなる。有効体積の回復という点からは、高速撹拌運転の時間比率を１％以上にすれば十分であり、１２％より高い比率にしても、嫌気発酵槽の処理能力は向上せず、電力消費量が増えていくため、コスト低減が減じられる。

よって、上記運転方法によれば、電力消費の小さい低速撹拌運転の運転時間Ｔ１を長くし、電力消費の大きい高速撹拌運転の運転時間Ｔ２を短くして、嫌気発酵に係る電力消費を低減することができる。また、低速撹拌運転の時に沈降した無機性固形物は、高速撹拌運転の時に再浮遊して嫌気発酵処理液と共に引き抜かれるので、嫌気発酵に係る有効体積をその都度回復させ、長期に亘って嫌気発酵槽の処理能力を維持することができる。

また、本実施例において、撹拌翼２を定期的に逆回転させて、撹拌翼２、投入配管５、引抜配管６等に巻き付いた浮遊物（し渣）を剥離する逆回転運転を実施することができる。これによれば、撹拌翼を逆回転させて、嫌気発酵槽内の配管や撹拌翼に巻き付いた浮遊物（し渣）を剥離し、それによって流動抵抗を減らして、撹拌に要する電力消費を低減することができる。

逆回転運転するタイミングは、特に限定されず、例えば低速撹拌運転ＳＡ１の途中で、複数の逆回転運転を行う運転方法、低速撹拌運転ＳＡ１の後、高速撹拌運転ＳＡ２に切替える前に逆回転運転を行う運転方法、高速撹拌運転ＳＡ２を逆回転で行なう運転方法などのいずれであってもよい。

また、逆回転の回転速度は、特に限定されず、低速であってもよいし、高速であってもよい。ただし、高速で逆回転させた方が、配管や撹拌翼に巻き付いた浮遊物（し渣）を剥離する効果を高めることができる。

例えば、撹拌翼２として、回転軸と平行な面を有する直パドル翼などを利用した場合には、どちらの回転方向でも同じ撹拌効果が得られるので、高速撹拌運転ＳＡ２のときに逆回転させることができる。

図２には、嫌気発酵処理液の引抜ＳＢと、有機性廃棄物の投入ＳＣを間欠的に行ないつつ、低速撹拌運転ＳＡ１、高速撹拌運転ＳＡ２を交互に繰り返す嫌気発酵槽の撹拌運転方法が示されている。

低速撹拌運転ＳＡ１においては、有機性固形物の沈降を防ぐことができるが、無機性固形物の沈降は阻止できない、低速度で撹拌翼２を回転させ、撹拌に要する電力を節約しながら、嫌気発酵することができる。

高速撹拌運転ＳＡ２においては、低速撹拌運転時に沈降した無機性固形物を再浮遊させことができる、高速度で撹拌翼２を回転させる。

この実施形態では、高速撹拌運転ＳＡ２の前に、有機性廃棄物の投入ＳＢを行い、高速撹拌運転ＳＡ２の後に、嫌気発酵処理液の引抜ＳＣを行う。これによれば、有機性廃棄物の投入ＳＢの後に高速撹拌を実施することにより、投入した有機性廃棄物の均一混合を図ることができ、高速撹拌運転ＳＡ２を実施した後、嫌気発酵処理液の引抜ＳＣを行うことにより、低速撹拌運転時に沈降した無機性固形物を、高速撹拌運転によって再浮遊させて効果的に排出することができる。

なお、有機性廃棄物の投入ＳＢの後半や、嫌気発酵処理液の引抜ＳＣの前半が、高速撹拌運転ＳＡ２と一部重なっていてもよい。

＜試験例＞
［試験装置］
図３に示されている、上部に撹拌翼２、下部にバッフル３を備え、容積１０Ｌの嫌気発酵槽を用いた。

［試験１］
初沈汚泥に焼却灰を添加し、ＴＳ（蒸発残留物）濃度１．３〜１．４％、焼却灰濃度５０００ｍｇ／Ｌに調製された嫌気発酵処理液を、嫌気発酵槽に投入し、ＨＲＴ（水理学的滞留時間）を５日とし、撹拌翼２の回転数を３０，４０，５０，６０，７０ｒｐｍと変えた５水準の運転条件について３時間撹拌した後、図３のＰ１〜Ｐ４の４か所からサンプリングされたサンプリング液のＴＳ濃度を調べた。この結果を図１０に示す。

図１０に棒グラフで示された試験結果によれば、撹拌翼を低速回転（３０，４０ｒｐｍ）させた時は、焼却灰の沈降により、容器下部のサンプリング点Ｐ３，Ｐ４においてＴＳ濃度の上昇が見られる。回転数を上げて中速回転（５０，６０ｒｐｍ）にすると、容器上部と容器下部のＴＳ濃度の差は小さくなり、更に回転数を上げて高速回転（７０ｒｐｍ）にするとＴＳ濃度に差のない均一なものとなる。よって、この試験装置では、回転数７０ｒｐｍを限界値とし、回転数７０ｒｐｍよりも低い、例えば５０ｒｐｍの低速撹拌によれば焼却灰が沈降し、回転数７０ｒｐｍよりも高い、例えば１８０ｒｐｍの高速撹拌によれば焼却灰の沈降を阻止して均一に撹拌できると判断した。

［試験２］
試験１で用いた装置、試験１と同じようにして調製した嫌気発酵処理液を用いて、馴らし運転を４１日間行った後に、運転方法１で１４日間、運転方法２で７日間運転しつつ、４か所のサンプリングポイントＰ１〜Ｐ４において適宜サンプリングし、嫌気発酵処理液のＴＳ値の推移について調査した。

図１１に嫌気発酵処理液ＴＳ濃度の推移を示した。

運転方法１は、回転数５０ｒｐｍの低速撹拌を１４日間連続して行う連続運転方法である。運転開始直後のデータＤ１を見ると、４か所の測定ポイントＰ１〜Ｐ４のＴＳ濃度は略同じ値となり、嫌気発酵槽内のＴＳ濃度は均一である。Ｄ１以降のデータＤ２及びＤ３によれば、焼却灰が沈降することによって、嫌気発酵槽上部のＰ１，Ｐ２ではＴＳ濃度が漸次減少し、嫌気発酵槽下部のＰ３，Ｐ４ではＴＳ濃度が漸次増加することが分かる。

運転方法２は、本発明の実施例のひとつであって、回転数５０ｒｐｍの低速撹拌と、回転数１８０ｒｐｍの１５分間の高速撹拌とを交互に、１日１回の頻度で間欠的に行う、運転方法である。１回目の高速撹拌を実施する直前のデータＤ４によれば、運転方法１の開始から数えると１５日間に亘る長期間中に焼却灰が沈降して、嫌気発酵槽上部と下部とではＴＳ濃度が大きく乖離していることが分かる。しかしながら、高速撹拌を実施した直後のデータＤ５によれば、１日の僅か１％にあたる１５分間の高速撹拌によって、嫌気発酵槽下部に沈降した焼却灰が再浮上させられ、嫌気発酵槽はＴＳ濃度の均一な状態を回復している。この後、１日を１サイクルとして９９％の期間の低速撹拌と１％の期間の高速撹拌を繰り返しているが、４回目の高速撹拌前のＤ６から高速撹拌後のＤ７への均一状態回復と、及び７回目の高速撹拌前Ｄ８から高速撹拌後のＤ９への均一状態回復は同程度に回復されており、繰り返し運転可能な、反復性を備えていることが分かる。

よって、本発明によれば、ごく短時間の高速撹拌運転によりＴＳ濃度の均一な状態を回復して嫌気発酵槽の処理能力を維持しつつ、ほとんどの時間は低速撹拌運転として電力消費量を節減できることがわかる。

１ 容器
１ａ 天井
１ｂ 内底
１ｃ 内側壁
２ 撹拌翼
３，３ａ，３ｂ，３ｃ バッフル
４ 担体ユニット
４ａ フレーム
４ｂ，４ｂ１，４ｂ２ 担体
４ｃ 腕部
４ｄ 外周面
４ｅ 脚部
４ｆ 下面
４ｇ 上面
５ 有機性廃棄物の投入配管
６ 嫌気発酵処理液の引抜配管
７ 消化ガス排出管
８ 天板
１０ 水流の合流点
１１，１２，１３ 流路
１００，２００ 嫌気発酵槽
Ｆ０，Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４ 水流
Ｇ 消化ガス
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４ サンプリングポイント
Ｗ 嫌気発酵処理液
Ｗ１ 嫌気発酵処理液の液面

Claims (5)

1. 有機性廃棄物処理設備における、無機性固形物と有機性固形物とを含む有機性廃棄物を嫌気発酵処理する嫌気発酵槽の撹拌運転方法において、
   前記嫌気発酵槽の下部及び上部の何れか一方に設けられた水平方向に吐出流を形成する撹拌翼と、前記嫌気発酵槽の下部及び上部の何れか他方に放射状に設けられた複数のバッフルとを有する撹拌装置を用い、
   前記有機性固形物の沈降を防ぐことができるが、前記無機性固形物の沈降は阻止できない回転速度で前記撹拌翼を回転させながら、前記嫌気発酵槽における嫌気発酵を行う低速撹拌運転と、
   前記低速撹拌運転時に沈降した前記無機性固形物を再浮遊させることができる回転速度で前記撹拌翼を回転させる高速撹拌運転とを、交互に行なうことを特徴とする嫌気発酵槽の撹拌運転方法。
2. 前記嫌気発酵槽への前記有機性廃棄物の投入と、前記嫌気発酵槽での嫌気発酵処理液の排出とを間欠的に行う方法であって、前記有機性廃棄物の投入後に前記高速撹拌運転を行い、前記高速撹拌運転後に前記嫌気発酵処理液の排出を行う請求項１記載の嫌気発酵槽の撹拌運転方法。
3. 定期的に前記撹拌翼を逆回転させて撹拌する請求項１又は２記載の嫌気発酵槽の撹拌運転方法。
4. 前記高速撹拌運転時に前記撹拌翼を逆回転させて撹拌する請求項１〜３のいずれか１つに記載の嫌気発酵槽の撹拌運転方法。
5. 前記撹拌装置は、前記嫌気発酵槽の上部に設けられた水平方向に吐出流を形成する撹拌翼と、前記嫌気発酵槽の下部に放射状に設けられた複数のバッフルとを有する請求項１〜３のいずれか１つに記載の嫌気発酵槽の撹拌運転方法。