JP2019042692A - Biological treatment device and methane gas manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、生物処理装置、および、メタンガス製造方法に関する。 The present disclosure relates to a biological treatment apparatus and a method for producing methane gas.
従来、下水汚泥、農産廃棄物、畜産廃棄物、水産廃棄物、食品廃棄物、家庭から廃棄される生ゴミ等の有機性の固形廃棄物(以下、単に「固形廃棄物」という)は、乾燥され、焼却されることで減容化された後、埋め立て処分されていた。しかし、固形廃棄物を焼却する際にダイオキシンが発生するおそれがある。このため、焼却に代わる減容化技術、例えば、メタン発酵処理が開発されている。メタン発酵処理は、固形廃棄物を可溶化する反応と、可溶化された被処理液を酸発酵させる反応と、酸発酵させた被処理液をメタン発酵させる反応とを含む。これらの反応を一槽で行う場合と、各反応をそれぞれ別の槽に分けてシリーズで行う場合とがある。 Conventionally, organic solid wastes (hereinafter simply referred to as “solid wastes”) such as sewage sludge, agricultural wastes, livestock wastes, fishery wastes, food wastes and raw garbage discarded from home are dried Were disposed of by landfill after being reduced in volume by being incinerated. However, dioxin may be generated when incinerating solid waste. For this reason, volume reduction techniques to replace incineration, such as methane fermentation treatment, have been developed. The methane fermentation treatment includes a reaction of solubilizing solid waste, a reaction of acid-fermenting the solubilized treated liquid, and a reaction of methane-fermenting the acid-fermented liquid to be treated. There are cases where these reactions are carried out in one tank, and cases in which each reaction is carried out in separate tanks and carried out in series.
各反応を一槽で行う場合(例えば、特許文献1)、固形廃棄物の存在下で微生物反応を行わせ、残留する固形廃棄物はある割合で排出するが、それとともに微生物も排出される。したがって、槽内の微生物濃度を高めることができず、容積あたりの処理速度が上がらないため、装置が大型化してしまう。 When each reaction is carried out in one tank (for example, Patent Document 1), the microbial reaction is carried out in the presence of solid waste, and the remaining solid waste is discharged at a certain rate, but the microorganism is also discharged at the same time. Therefore, the concentration of microorganisms in the tank can not be increased, and the processing speed per volume does not increase, resulting in an increase in the size of the apparatus.
一方、各反応を別の槽に分けてシリーズで行う方式で上記メタン発酵処理を行う技術として、生ゴミ溶解槽、酸生成槽、沈殿槽、および、メタン発酵槽を備えた装置が開発されている(例えば、非特許文献1)。生ゴミ溶解槽は、生ゴミ(固形廃棄物)を水とともに攪拌して、好気性微生物群で可溶化する。酸生成槽は、生ゴミ溶解槽において生成された、粒径が1mm未満の生ゴミが懸濁された可溶化液を攪拌して酸発酵させる。沈殿槽は、酸生成槽によって生成された懸濁液から固形物を沈降分離する。メタン発酵槽は、EGSB(Expanded Granular Sludge Bed)方式のリアクタであり、メタン発酵菌のグラニュールが収容される。メタン発酵槽は、沈殿槽によって固形物が取り除かれた被処理液中の有機物を、グラニュールによってメタンガスに分解する。この場合、メタン発酵槽には固形廃棄物が流入しないので、メタン発酵槽は小型化可能である。 On the other hand, as technology to perform the above-mentioned methane fermentation processing by the method of dividing each reaction into another tank and performing it in series, an apparatus equipped with a raw garbage dissolution tank, an acid generation tank, a precipitation tank and a methane fermentation tank was developed (For example, Non-Patent Document 1). The garbage disposal tank stirs the garbage (solid waste) with water to solubilize it with aerobic microorganisms. The acid generation tank stirs and acid-ferrates the solubilization solution in which raw garbage with a particle size of less than 1 mm is suspended, which is generated in the raw garbage dissolution tank. The settling vessel settles solids from the suspension produced by the acid generation vessel. The methane fermenter is a reactor of EGSB (Expanded Granular Sludge Bed) type, in which granules of methane fermentation bacteria are accommodated. The methane fermenter decomposes the organic matter in the liquid to be treated from which the solid matter has been removed by the settling tank into methane gas by granules. In this case, since solid waste does not flow into the methane fermentation tank, the methane fermentation tank can be miniaturized.
しかし、上記非特許文献1のようなメタン発酵処理技術では、可溶化専用の生ゴミ溶解槽、酸発酵専用の酸生成槽、沈殿槽が必要になり、全体として装置が大型化してしまうという問題がある。 However, the methane fermentation processing technology as described in Non-Patent Document 1 requires a raw garbage dissolving tank dedicated to solubilization, an acid generating tank dedicated to acid fermentation, and a settling tank, resulting in an increase in the overall size of the apparatus. There is.
そこで、本開示は、このような課題に鑑み、装置を小型化することが可能な生物処理装置、および、メタンガス製造方法の提供を目的とする。 Then, this indication aims at provision of the biological treatment apparatus which can miniaturize an apparatus in view of such a subject, and a methane gas manufacturing method.
上記課題を解決するために、本開示の一態様に係る生物処理装置は、有機性の固形廃棄物を0.5mm以上10mm以下となるように破砕する破砕部と、固形物導入口、および、前記固形物導入口の上方に設けられた第1処理液排出口が形成され、加水分解菌、酸発酵菌、および、メタン発酵菌のうちのいずれか1または複数を含む嫌気性微生物群、ならびに、破砕された前記固形廃棄物を含む懸濁液を収容する第1反応槽と、前記第1反応槽内における前記固形物導入口と前記第1処理液排出口との間に設けられ、前記固形廃棄物の前記第1処理液排出口への移動を制限する、水平面に対して傾斜した複数の第1傾斜板とを有する可溶化リアクタと、を備える。 In order to solve the above problems, a biological treatment apparatus according to an aspect of the present disclosure includes a crushing unit that crushes organic solid waste into 0.5 mm or more and 10 mm or less, a solid inlet, and A first treatment liquid outlet provided above the solid substance inlet is formed, and an anaerobic microorganism group comprising any one or more of a hydrolyzing bacterium, an acid-fermenting bacterium, and a methane-fermenting bacterium, A first reaction tank containing a suspension containing the crushed solid waste, and a first reaction liquid outlet provided between the solid substance inlet and the first processing liquid outlet in the first reaction tank, And D. a solubilization reactor having a plurality of first inclined plates inclined with respect to a horizontal surface, which restricts the movement of solid waste to the first treatment liquid outlet.
また、前記第1反応槽内における前記固形物導入口の下方に設けられ、前記第1反応槽内にガスを供給する散気部を備えてもよい。 Moreover, it may be provided in the downward direction of the said solid substance inlet in the said 1st reaction tank, and you may provide the aeration part which supplies gas in a said 1st reaction tank.
また、前記散気部は、前記第1反応槽から排気されたバイオガスを供給してもよい。 The aeration unit may supply the biogas exhausted from the first reaction tank.
また、前記第1処理液排出口から排出された第1処理液を貯留する貯留槽と、前記貯留槽に貯留された前記第1処理液を前記第1反応槽に循環させる循環ポンプと、を備えてもよい。 Also, a storage tank for storing a first processing liquid discharged from the first processing liquid outlet, and a circulation pump for circulating the first processing liquid stored in the storage tank to the first reaction tank, You may have.
また、前記第1反応槽内に収容された懸濁液のpHを5以上7未満の所定の値に調整するpH調整部を備えてもよい。 Moreover, you may provide the pH adjustment part which adjusts pH of the suspension accommodated in a said 1st reaction tank to predetermined value of 5 or more and less than 7.
また、前記嫌気性微生物群の栄養塩を前記第1反応槽に供給する栄養塩供給部を備えてもよい。 In addition, a nutrient salt supply unit may be provided to supply a nutrient salt of the anaerobic microorganism group to the first reaction tank.
また、前記第1処理液排出口から排出された第1処理液が導入される処理液導入口、および、前記処理液導入口の上方に設けられた第2処理液排出口が形成され、前記嫌気性微生物群、および、前記第1処理液を収容する第2反応槽と、前記第2反応槽内における前記処理液導入口と前記第2処理液排出口との間に設けられ、前記嫌気性微生物群の前記第2処理液排出口への移動を制限する、水平面に対して傾斜した複数の第2傾斜板とを有するメタン発酵リアクタと、前記第2反応槽から前記嫌気性微生物群を取り出して前記第1反応槽に送出する送出部と、を備えてもよい。 Further, a treatment liquid inlet through which the first treatment liquid discharged from the first treatment liquid outlet is introduced, and a second treatment liquid outlet provided above the treatment liquid inlet are formed. An anaerobic microorganism group, and a second reaction tank containing the first treatment liquid, and the treatment liquid inlet and the second treatment liquid outlet in the second reaction tank, the anaerobic A methane fermentation reactor having a plurality of second inclined plates inclined with respect to a horizontal surface, which restricts the movement of the anaerobic microorganism group to the second treatment liquid outlet, and the anaerobic microorganism group from the second reaction tank And a delivery unit for taking out and delivering to the first reaction vessel.
上記課題を解決するために、本開示の一態様に係るメタンガス製造方法は、有機性の固形廃棄物を0.5mm以上10mm以下となるように破砕する工程と、固形物導入口、および、前記固形物導入口の上方に設けられた第1処理液排出口が形成され、加水分解菌、酸発酵菌、および、メタン発酵菌のうちのいずれか1または複数を含む嫌気性微生物群、ならびに、破砕された前記固形廃棄物を含む懸濁液を収容する第1反応槽と、前記第1反応槽内における前記固形物導入口と前記第1処理液排出口との間に設けられ、前記固形廃棄物の前記第1処理液排出口への移動を制限する、水平面に対して傾斜した複数の第1傾斜板とを有する可溶化リアクタの前記固形物導入口を通じて前記第1反応槽内に前記破砕された固形廃棄物を導入する工程と、を含む。 In order to solve the above-mentioned subject, the methane gas manufacturing method concerning one mode of this indication is a process of crushing organic solid waste so that it may be 0.5 mm or more and 10 mm or less, a solid inlet, and A first treatment liquid outlet provided above the solid substance inlet, and an anaerobic microorganism group comprising any one or more of a hydrolyzing bacterium, an acid-fermenting bacterium, and a methane-fermenting bacterium; A first reaction vessel containing a suspension containing the crushed solid waste, and the solid treatment inlet and the first treatment liquid outlet in the first reaction vessel, the solid The solid reaction inlet of the solubilization reactor having a plurality of first inclined plates inclined with respect to a horizontal surface, which restricts the movement of waste to the first treatment liquid outlet, into the first reaction tank through the solid substance inlet. Work to introduce crushed solid waste And, including the.
本開示によれば、装置を小型化することが可能となる。 According to the present disclosure, it is possible to miniaturize the device.
以下に添付図面を参照しながら、本開示の一実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本開示を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本開示に直接関係のない要素は図示を省略する。 Hereinafter, an embodiment of the present disclosure will be described in detail with reference to the attached drawings. The dimensions, materials, and other specific numerical values and the like shown in this embodiment are merely examples for facilitating understanding and do not limit the present disclosure unless otherwise specified. In the specification and the drawings, elements having substantially the same functions and configurations will be denoted by the same reference numerals to omit repeated descriptions, and elements not directly related to the present disclosure will not be illustrated. Do.
(生物処理装置100)
図1は、生物処理装置100を説明する図である。なお、図1中、固形廃棄物、液体、ガス等の物質の流れを実線の矢印で示し、信号の流れを破線の矢印で示す。
(Biological treatment apparatus 100)
FIG. 1 is a diagram for explaining a
図1に示すように、生物処理装置100は、破砕部110と、固形物導入部120と、可溶化リアクタ130と、散気部140と、貯留槽150と、循環ポンプ160と、pH調整部170と、栄養塩供給部180と、第1処理液導入部190と、メタン発酵リアクタ200と、送出部210とを含んでいる。
As shown in FIG. 1, the
破砕部110は、有機性の固形廃棄物を0.5mm以上10mm以下(最も大きい箇所の長さ、長径)となるように破砕する。固形廃棄物は、生物(動植物や微生物)に由来する廃棄物である。固形廃棄物は、例えば、下水汚泥、農産廃棄物、畜産廃棄物、水産廃棄物、食品廃棄物、家庭から廃棄される生ゴミ等である。固形廃棄物には、加水分解菌、酸発酵菌を含む嫌気性微生物群が付着していることもある。
The crushing
固形物導入部120は、破砕部110によって破砕された固形廃棄物を後述する可溶化リアクタ130(第1反応槽310)に導入する。固形物導入部120は、例えば、ホッパ122と、スクリューフィーダ124とを含んでいる。ホッパ122は、上方から下方に向かって内部空間が漸減する略円錐形状に形成され、破砕部110によって破砕された固形廃棄物を貯留する。スクリューフィーダ124は、ホッパ122に貯留された固形廃棄物を可溶化リアクタ130に送出する。固形物導入部120は、可溶化リアクタ130において固形廃棄物の大部分が可溶化および酸発酵される程度の量の固形廃棄物を送出する。固形物導入部120は、例えば、固形廃棄物を間欠的に可溶化リアクタ130に導入する。
The
可溶化リアクタ130は、所謂UASB(Upflow Anaerobic Sludge Blanket)方式の装置である。図1に示すように、可溶化リアクタ130は、第1反応槽310と、導入管320と、セトラー330と、第1ガス排出管340とを含んでいる。
The
第1反応槽310は、中空形状(例えば、四角筒形状)の容器である。第1反応槽310は、固形廃棄物および嫌気性微生物群を含む懸濁液を収容する。可溶化リアクタ130は、第1反応槽310において、固形廃棄物に付着した、または第1反応槽310内で繁殖した、もしくは、後述するメタン発酵リアクタ200から送出された嫌気性微生物群によって固形廃棄物を可溶化し、酸発酵させる。具体的に説明すると、嫌気性微生物のうち、加水分解菌が、固形廃棄物中の有機物を加水分解して可溶化する。また、嫌気性微生物のうち、酸発酵菌が、可溶化された有機物を酸発酵させる。したがって、第1反応槽310において、有機物(有機酸)を含む液体(第1処理液)と、二酸化炭素を主成分とするバイオガスとが生成される。
The
導入管320は、一部が第1反応槽310内に配され、他部がスクリューフィーダ124の出口に接続された配管である。導入管320の一部には、複数の固形物導入口320aが形成されている。固形物導入口320aは、上方に臨んでいる。導入管320の他部の端部は、スクリューフィーダ124に接続される。したがって、第1反応槽310には、導入管320(固形物導入口320a)を通じて、スクリューフィーダ124から固形廃棄物および第1処理液が導入される。なお、第1処理液は、後述する貯留槽150から循環配管162、ホッパ122を経由して、スクリューフィーダ124に導入される。
The
上記したように、第1反応槽310内で、加水分解菌および酸発酵菌によって固形廃棄物中の有機物が可溶化、酸発酵されるとバイオガスが生成される。また、後述する散気管146からもバイオガスが導入される。これらのバイオガスは、そのまま浮上し、あるいは固形廃棄物に付着して固形廃棄物とともに浮上することがある。
As described above, when organic matter in the solid waste is solubilized and acid-fermented by the hydrolyzing bacteria and the acid-fermenting bacteria in the
セトラー330は、第1反応槽310の内部に設置される。セトラー330は、導入管320(固形物導入口320a)の上方であって、第1反応槽310の第1処理液排出口312の下方に設置される。セトラー330は、浮上してくるガスを捕集できる構造の複数の第1傾斜板332で構成される。第1傾斜板332は、下面開放で上面が閉じられた形状(逆さロート状、半球形状、切妻屋根状など)である。
The
セトラー330によって捕集されたガス(バイオガス)は、第1ガス排出管340を通じ、バイオガスタンク142に送られる。
The gas (biogas) collected by the
セトラー330を備えることにより、バイオガスが付着し、浮上した固形廃棄物を第1傾斜板332に衝突させて、固形廃棄物からバイオガスを分離することができる。バイオガスが取り除かれた固形廃棄物のうち、第1処理液の移動によって上昇しない程度に大きいもの(以下、「大きい固形廃棄物」と称する)は、自重で落下する。つまり、セトラー330(第1傾斜板332)は、固形廃棄物の第1処理液排出口312への移動を制限する。したがって、大きい固形廃棄物が第1処理液とともに第1反応槽310外に排出されてしまう事態を回避することができる。
By providing the
なお、第1傾斜板332を複数設け水平に一定の間隔をおいて並べた傾斜板列としてもよい。また、第1傾斜板332を上下方向に多段とし、上面視した際に、下方の傾斜板列の第1傾斜板332間の隙間を上方の傾斜板列の第1傾斜板332が被覆するようにしてもよい。これにより、ガスとともに浮上した固形廃棄物を、いずれかの第1傾斜板332に衝突させることができる。
A plurality of first
一方、固形廃棄物は、可溶化され、酸発酵され続けることにより、小さくなり、第1処理液の移動に伴って上昇してしまう程度に小さくなることもある。第1処理液の移動に伴って上昇してしまう程度に小さい固形廃棄物(以下、「小さい固形廃棄物」と称する)は、投入された固形廃棄物のごく一部(推定5%程度)である。このため、小さい固形廃棄物は、後段のUASB法のメタン発酵リアクタ200に導入されても、破砕部110によって破砕された固形廃棄物が直接導入された場合と比べて問題は極めて小さくなる。さらに、後述するように、小さい固形廃棄物の一部は、貯留槽150で沈降し、ドレン配管156から排出することができる。
On the other hand, the solid waste may become so small as to be solubilized and continue to be acid-fermented, and may become so small as to rise with the movement of the first treatment liquid. Solid waste (hereinafter referred to as “small solid waste”) small enough to rise with the movement of the first treatment liquid is a fraction (estimated about 5%) of the solid waste introduced. is there. For this reason, even if small solid waste is introduced into the
セトラー330によってバイオガスが捕集され除去された液は、第1処理液として第1反応槽310の上部に形成された第1処理液排出口312を通じて、オーバーフローする。
The liquid from which the biogas has been collected and removed by the
散気部140は、バイオガスタンク142と、ブロワ144と、散気管146とを含んでいる。バイオガスタンク142は、第1反応槽310から排気されたバイオガスを貯留する。ブロワ144は、バイオガスタンク142に貯留されたバイオガスを散気管146に送り込む。散気管146は、第1反応槽310内に設けられ、第1反応槽310にバイオガスを供給する。
The
貯留槽150は、第1反応槽310から排出された第1処理液を貯留する。貯留槽150には、仕切板152が設けられている。仕切板152は、貯留槽150の一方の側面と当該側面に対向する側面に接続され、また、液面の上方から液面下まで延在している。仕切板152の下端は、貯留槽150の底面から離隔している。また、貯留槽150における仕切板152によって区画された一方の領域には、攪拌機154が設けられる。
The
循環ポンプ160は、第1処理液を第1反応槽310に循環させる。循環ポンプ160は、循環配管162に設けられる。循環配管162は、貯留槽150の一方の領域(攪拌機154が設けられた領域)と、ホッパ122とを接続する。循環配管162は、貯留槽150に貯留された第1処理液を第1反応槽310に送出する。上記したように、貯留槽150は、第1反応槽310から排出された第1処理液を貯留する。したがって、循環ポンプ160は、第1処理液を、ホッパ122、スクリューフィーダ124を通じて、第1反応槽310に循環させることになる。これにより、ホッパ122に付着した固形廃棄物を第1処理液で洗い流すことができる。
The
なお、第1反応槽310には、やがて、可溶化しきれなかった固形廃棄物の残渣が蓄積していく。このため、残渣は、第1処理液中に懸濁されて流出する。貯留槽150の他方の領域には攪拌機154が設けられていないため、第1反応槽310から流出した固形廃棄物の一部が他方の領域において沈殿していく可能性がある。この沈殿物は、ドレン弁158を開けて適宜排出・処分する。
In the
pH調整部170は、第1反応槽310内に収容された懸濁液のpHを5以上7未満の所定の値(例えば、6)に調整する。pH調整部170は、例えば、pHメータ172と、アルカリタンク174と、ポンプ176とを含んでいる。pHメータ172は、貯留槽150の一方の領域のpHを測定する。アルカリタンク174は、アルカリ溶液を貯留する。ポンプ176は、pHメータ172が測定したpHが5以上7未満の所定の値となるように、アルカリタンク174に貯留されたアルカリ溶液を貯留槽150の一方の領域に供給する。例えば、ポンプ176は、pHメータ172が測定したpHが5.5になった場合に、アルカリ溶液の供給を開始する。これにより、貯留槽150に貯留された第1処理液のpHを5以上7未満に維持することができる。したがって、循環ポンプ160によって第1反応槽310に送出される第1処理液のpHも5以上7未満となり、第1反応槽310内に収容された懸濁液のpHが5以上7未満の所定の値に維持されることになる。
The
第1反応槽310において、酸発酵菌による固形廃棄物の酸発酵が進行すると、懸濁液のpHが低下する。そうすると、加水分解菌および酸発酵菌の活性が低下してしまう。そこで、上記したように、pH調整部170が第1反応槽310に収容された懸濁液のpHを5以上7未満の所定の値に調整する。これにより、第1反応槽310において、加水分解菌および酸発酵菌の活性が低下してしまう事態を回避することができる。したがって、第1反応槽310において固形廃棄物の可溶化および酸発酵を効率よく行うことが可能となる。また、第1反応槽310に収容された懸濁液のpHを6未満に調整するとメタン発酵菌の活性を抑制することができる。
In the
栄養塩供給部180は、栄養塩を第1反応槽310に供給する。栄養塩供給部180は、例えば、栄養塩タンク182と、ポンプ184とを含んでいる。栄養塩タンク182は、嫌気性微生物群のうち、加水分解菌および酸発酵菌の栄養塩を貯留する。ポンプ184は、栄養塩タンク182に貯留された栄養塩を貯留槽150の一方の領域に供給する。そうすると、循環ポンプ160によって栄養塩が第1反応槽310に供給されることになる。栄養塩供給部180を備える構成により、第1反応槽310において、加水分解菌および酸発酵菌の活性を維持することが可能となる。
The nutrient
第1処理液導入部190は、貯留槽150に貯留された第1処理液をメタン発酵リアクタ200に導入する。第1処理液導入部190は、例えば、導入配管192と、導入ポンプ194とを含んでいる。導入配管192は、貯留槽150の他方の領域(攪拌機154が設けられていない領域)と、メタン発酵リアクタ200の第2反応槽410(処理液導入口412)とを接続する。導入ポンプ194は、導入配管192に設けられる。
The first treatment
メタン発酵リアクタ200は、所謂UASB(Upflow Anaerobic Sludge Blanket)方式の装置である。メタン発酵リアクタ200は、散気部を備えない点を除けば、可溶化リアクタ130とほぼ同じ構成である。具体的に説明すると、メタン発酵リアクタ200は、第2反応槽410と、セトラー430と、第2ガス排出管440とを含んでいる。
The
第2反応槽410は、中空形状(例えば、四角筒形状)の容器である。第2反応槽410は、第1処理液とメタン発酵菌を収容する。メタン発酵リアクタ200は、第2反応槽410において、メタン発酵菌によって、第1処理液に含まれる有機物をメタンガスに変換する。そうすると、有機物が分解されて取り除かれた液体(第2処理液)と、メタンガスを主成分とするバイオガスとが生成される。生成されたバイオガスは、メタンガスタンク202に貯留される。生成された第2処理液は、後段の処理設備に排出される。
The
生物処理装置100の運転を開始する前に、第2反応槽410には、メタン発酵菌のグラニュールが収容される。グラニュールは、メタン発酵菌の集合体を主体とする塊状の粒子である。グラニュールは、培養液(第1処理液、第2処理液)の移動によって上昇しない程度の大きさおよび質量密度であるため、第2反応槽410の下部に沈降する。このため、第2反応槽410の下部において、グラニュールで構成されるグラニュール層が形成されることとなる。
Before starting the operation of the
第1処理液は、導入配管192、第2反応槽410に形成された処理液導入口412を通じて第2反応槽410内に導入される。
The first treatment liquid is introduced into the
処理液導入口412から導入された第1処理液は、グラニュール層を通って上昇し、最終的に、第2反応槽410における処理液導入口412の上方に形成された第2処理液排出口414に到達する。上記したように、メタン発酵菌は、第1処理液中の有機物をメタンガスに変換する。したがって、処理液導入口412から導入された第1処理液が、グラニュール層を通過する過程で、第1処理液中の有機物はメタンガスに変換されることになる。
The first treatment solution introduced from the
このように、有機物がメタンガスに分解されて取り除かれた第2処理液は、第2処理液排出口414から排出される。
Thus, the second treatment liquid from which the organic matter is decomposed into methane gas and removed is discharged from the second
セトラー430は、第2反応槽410の内部に設置される。セトラー430は、処理液導入口412の上方であって、第2処理液排出口414の下方に設置される。セトラー430は、浮上してくるバイオガス(メタンガス)を捕集できる構造の複数の第2傾斜板432で構成される。第2傾斜板432は、第1傾斜板332と同様に、下面開放で上面が閉じられた形状(逆さロート状、半球形状、切妻屋根状など)である。
The
セトラー430によって捕集されたガスは、第2ガス排出管440を通じ、メタンガスタンク202に送られる。
The gas collected by the
セトラー430を備えることにより、バイオガスが付着し、浮上したグラニュールを第2傾斜板432に衝突させて、グラニュールからバイオガスを分離することができる。バイオガスが取り除かれたグラニュールは、自重でグラニュール層まで落下する。つまり、セトラー430(第2傾斜板432)は、グラニュールの第2処理液排出口414への移動を制限する。したがって、グラニュールが第2処理液とともに第2反応槽410外に排出されてしまう事態を回避することができる。
By providing the
なお、第2傾斜板432を複数設け水平に一定の間隔をおいて並べた傾斜板列としてもよい。また、第2傾斜板432を上下方向に多段とし、上面視した際に、下方の傾斜板列の第2傾斜板432間の隙間を上方の傾斜板列の第2傾斜板432が被覆するようにしてもよい。これにより、ガスとともに浮上したグラニュールを、いずれかの第2傾斜板432に衝突させることができる。
A plurality of second
第2処理液排出口414から排出された第2処理液は、貯留槽150の他方の領域(撹拌機を設けていない領域)に戻される。貯留槽150に戻された第2処理液の一部を他方の領域からオーバーフローさせ(流出液)てもよい。また、貯留槽150の他方の領域に戻されたその他の第2処理液を、仕切板152の下端と貯留槽150の底面との間の間隙を経由して流入する第1処理液とともに、導入配管192を通じて第2反応槽410に導入されるようにしてもよい。
The second processing liquid discharged from the second processing
送出部210は、第2反応槽410から嫌気性微生物群を含む第2処理液を取り出して第1反応槽310に送出する。送出部210は、例えば、送出配管212と、ポンプ214とを含んでいる。送出配管212は、一端が第2反応槽410に接続され、他端の開口がホッパ122に臨んでいる。ポンプ214は、送出配管212に設けられる。したがって、ポンプ214が駆動されると、第2反応槽410に収容された嫌気性微生物群を含む第2処理液がホッパ122に送出される。これにより、第1反応槽310に嫌気性微生物群が送出される。これにより、第1反応槽310内の嫌気性微生物群の濃度(特に、加水分解菌および酸発酵菌の濃度)を上昇させることができる。したがって、第1反応槽310において固形廃棄物の可溶化および酸発酵を促進させることが可能となる。
The
以上説明したように、本実施形態の可溶化リアクタ130には、0.5mm以上10mm以下の固形廃棄物が導入される。0.5mm以上10mm以下の固形廃棄物は、第1反応槽310においてグラニュールと同様の挙動を示す。つまり、固形廃棄物は、ガスが付着しなければ、上昇流となって流れる第1処理液に随伴することはない。したがって、第1反応槽310における固形廃棄物の滞留時間を長くすることができる。これにより、固形廃棄物の可溶化および酸発酵を充分に行うことが可能となる。
As described above, solid waste of 0.5 mm or more and 10 mm or less is introduced into the
また、可溶化リアクタ130のみで可溶化と酸発酵とを行うことができるため、可溶化専用の装置と、酸発酵専用の装置を備えた従来技術と比較して、生物処理装置100を小型化することが可能となる。
In addition, since the solubilization and the acid fermentation can be performed only by the
(メタンガス製造方法)
続いて、生物処理装置100を用いたメタンガス製造方法について説明する。図2は、メタンガス製造方法の処理の流れを説明するフローチャートである。図2に示すように、メタンガス製造方法は、破砕工程S510と、第1導入工程S520と、可溶化・酸発酵工程S530と、第2導入工程S540と、メタン発酵工程S550とを含む。
(Methane gas production method)
Then, the methane gas manufacturing method using the
(破砕工程S510)
破砕工程S510は、破砕部110が固形廃棄物を0.5mm以上10mm以下となるように破砕する工程である。
(Crushing process S510)
The crushing step S510 is a step of crushing the solid waste into 0.5 mm or more and 10 mm or less.
(第1導入工程S520)
第1導入工程S520は、固形物導入部120が破砕された固形廃棄物を可溶化リアクタ130に導入する工程である。
(First introduction step S520)
The first introduction step S520 is a step of introducing the solid waste, in which the
(可溶化・酸発酵工程S530)
可溶化・酸発酵工程S530は、可溶化リアクタ130において、加水分解菌によって固形廃棄物の有機物を可溶化し、可溶化した有機物を酸発酵菌によって酸発酵させて第1処理液を生成する工程である。
(Solubilization / acid fermentation process S530)
In the solubilization / acid fermentation step S530, in the
(第2導入工程S540)
第2導入工程S540は、第1処理液導入部190が第1処理液をメタン発酵リアクタ200に導入する工程である。
(2nd introduction process S540)
The second introduction step S540 is a step in which the first treatment
(メタン発酵工程S550)
メタン発酵工程S550は、メタン発酵リアクタ200において、メタン発酵菌によって第1処理液中の有機物をメタンガスに分解し、メタンガスを製造する工程である。
(Methane fermentation process S550)
The methane fermentation step S550 is a step of the methane fermentation bacteria in the
以上説明したように、本実施形態のメタン製造方法によれば、可溶化と酸発酵とを並行して行うことができるため、可溶化専用の装置と、酸発酵専用の装置を備えた従来技術と比較して、生物処理装置100を小型化することが可能となる。
As described above, according to the methane production method of the present embodiment, solubilization and acid fermentation can be performed in parallel, and therefore, the conventional technology provided with a device dedicated to solubilization and a device dedicated to acid fermentation In comparison to the above, the
以上、添付図面を参照しながら一実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。 As mentioned above, although one embodiment was described, referring to an accompanying drawing, it goes without saying that this indication is not limited to the above-mentioned embodiment. It is apparent that those skilled in the art can conceive of various modifications and alterations within the scope of the claims, and it is understood that they are naturally within the technical scope of the present disclosure. Be done.
例えば、上述した実施形態において、メタン発酵リアクタ200がUASB方式のリアクタである場合を例に挙げて説明した。しかし、メタン発酵リアクタ200は、CSTR(撹拌タンク)、固定床、流動床、またUASB方式と類似した方式などのリアクタであってもよい。また、可溶化リアクタ130は、セトラー330が1つ設けられる構成を例に挙げて説明した。しかし、可溶化リアクタ130は、セトラーを鉛直方向に2つ備えてもよい。
For example, in the embodiment described above, the case where the
また、上記実施形態において、破砕部110が固形廃棄物を0.5mm以上10mm以下となるように破砕する構成を例に挙げて説明した。しかし、破砕部110は、第1処理液の移動に伴って上昇しない大きさになるように固形廃棄物を破砕すればよい。
Moreover, in the said embodiment, the structure which crushes solid waste into 0.5 mm or more and 10 mm or less is mentioned as an example, and the crushing
また、上記実施形態において、散気部140が第1反応槽310から排気されたバイオガスを第1反応槽310に再導入する構成を例に挙げて説明した。この構成により、低コストで固形廃棄物を揺動させることができる。しかし、散気部140は、第1反応槽310において固形廃棄物を揺動でき、嫌気性微生物群の活性を低下させない程度に酸素の含有率が低ければ、ガスの種類に限定はない。散気部140は、例えば、燃焼排ガスや、脱臭が必要なガスを第1反応槽310に供給してもよい。
In the above embodiment, the configuration in which the
また、上記実施形態において、生物処理装置100が、貯留槽150と、循環ポンプ160とを備え、第1処理液を第1反応槽310に循環させる構成を例に挙げて説明した。しかし、貯留槽150、循環ポンプ160は必須の構成ではない。例えば、新たな培養液を第1反応槽310に連続して供給してもよい。この場合、第1反応槽310内の第1処理液(培養液)のpHが常時5以上7未満に維持されていれば、pH調整部170を省略してもよい。
Moreover, in the said embodiment, the
また、上記実施形態において、生物処理装置100が栄養塩供給部180を備える構成を例に挙げて説明した。しかし、固形廃棄物に嫌気性微生物の栄養塩が含まれている場合には、栄養塩供給部180を省略してもよい。
Moreover, in the said embodiment, the
また、上記実施形態において、pH調整部170が貯留槽150にアルカリ溶液を供給する構成を例に挙げて説明した。しかし、pH調整部170は、第1反応槽310内のpHを5以上7未満に維持できれば、アルカリ溶液の供給箇所に限定はない。例えば、pH調整部170は、ホッパ122や第1反応槽310にアルカリ溶液を供給してもよい。
Moreover, in the said embodiment, the structure which the
また、上記実施形態において、栄養塩供給部180が貯留槽150に栄養塩を供給する構成を例に挙げて説明した。しかし、栄養塩供給部180は、第1反応槽310に栄養塩を供給できればよい。例えば、栄養塩供給部180は、ホッパ122や第1反応槽310に栄養塩を供給してもよい。
Moreover, in the said embodiment, the structure which supplies the nutrient salt to the
また、上記実施形態において、生物処理装置100が送出部210を備える構成を例に挙げて説明した。しかし、送出部210は必須の構成ではない。
Moreover, in the said embodiment, the
本開示は、生物処理装置、および、メタンガス製造方法に利用することができる。 The present disclosure can be applied to a biological treatment apparatus and a methane gas production method.
100 生物処理装置
110 破砕部
130 可溶化リアクタ
140 散気部
150 貯留槽
160 循環ポンプ
170 pH調整部
180 栄養塩供給部
200 メタン発酵リアクタ
210 送出部
310 第1反応槽
312 第1処理液排出口
320a 固形物導入口
332 第1傾斜板
410 第2反応槽
412 処理液導入口
414 第2処理液排出口
432 第2傾斜板
DESCRIPTION OF
Claims (8)
固形物導入口、および、前記固形物導入口の上方に設けられた第1処理液排出口が形成され、加水分解菌、酸発酵菌、および、メタン発酵菌のうちのいずれか1または複数を含む嫌気性微生物群、ならびに、破砕された前記固形廃棄物を含む懸濁液を収容する第1反応槽と、前記第1反応槽内における前記固形物導入口と前記第1処理液排出口との間に設けられ、前記固形廃棄物の前記第1処理液排出口への移動を制限する、水平面に対して傾斜した複数の第1傾斜板とを有する可溶化リアクタと、
を備える生物処理装置。 Crusher that crushes organic solid waste into 0.5 mm or more and 10 mm or less,
A solid inlet and a first treatment liquid outlet provided above the solid inlet are formed, and any one or more of a hydrolytic bacterium, an acid fermenter, and a methane fermenter are formed. And a first reaction tank containing a suspension containing the crushed solid waste, the solid material inlet in the first reaction tank, and the first treatment liquid outlet. A solubilization reactor having a plurality of first inclined plates inclined with respect to a horizontal surface, provided between the plurality of first plates for limiting movement of the solid waste to the first treatment solution outlet;
A biological treatment apparatus comprising:
前記貯留槽に貯留された前記第1処理液を前記第1反応槽に循環させる循環ポンプと、
を備える請求項1から3のいずれか1項に記載の生物処理装置。 A storage tank storing the first processing liquid discharged from the first processing liquid outlet;
A circulation pump for circulating the first treatment liquid stored in the storage tank to the first reaction tank;
The biological treatment apparatus according to any one of claims 1 to 3, comprising:
前記第2反応槽から前記嫌気性微生物群を取り出して前記第1反応槽に送出する送出部と、
を備える請求項1から6のいずれか1項に記載の生物処理装置。 A treatment liquid inlet through which the first treatment liquid discharged from the first treatment liquid outlet is introduced, and a second treatment liquid outlet provided above the treatment liquid inlet are formed, and the anaerobic A microorganism group and a second reaction vessel containing the first treatment solution, and the anaerobic microorganism provided between the treatment solution inlet and the second treatment solution outlet in the second reaction vessel A methane fermentation reactor having a plurality of second inclined plates inclined with respect to a horizontal surface, which restricts movement of the group to the second treatment liquid outlet;
A delivery unit for taking out the anaerobic microorganism group from the second reaction vessel and delivering it to the first reaction vessel;
The biological treatment apparatus according to any one of claims 1 to 6, comprising
固形物導入口、および、前記固形物導入口の上方に設けられた第1処理液排出口が形成され、加水分解菌、酸発酵菌、および、メタン発酵菌のうちのいずれか1または複数を含む嫌気性微生物群、ならびに、破砕された前記固形廃棄物を含む懸濁液を収容する第1反応槽と、前記第1反応槽内における前記固形物導入口と前記第1処理液排出口との間に設けられ、前記固形廃棄物の前記第1処理液排出口への移動を制限する、水平面に対して傾斜した複数の第1傾斜板とを有する可溶化リアクタの前記固形物導入口を通じて前記第1反応槽内に前記破砕された固形廃棄物を導入する工程と、
を含むメタンガス製造方法。 Crushing organic solid waste into 0.5 mm or more and 10 mm or less,
A solid inlet and a first treatment liquid outlet provided above the solid inlet are formed, and any one or more of a hydrolytic bacterium, an acid fermenter, and a methane fermenter are formed. And a first reaction tank containing a suspension containing the crushed solid waste, the solid material inlet in the first reaction tank, and the first treatment liquid outlet. Through the solids inlet of the solubilization reactor having a plurality of first inclined plates inclined with respect to the horizontal plane, which are disposed between the first and second treatment stages to limit the movement of the solid waste to the first treatment solution outlet. Introducing the crushed solid waste into the first reaction vessel;
A method for producing methane gas comprising
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