JP2021142467A - Digestion system - Google Patents

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Abstract

To increase a digestion rate while suppressing heat quantity required for heating sludge.SOLUTION: A digestion system comprises: a digestion tank 60 to which sludge including initial sedimentation sludge from an initial sedimentation basin 10 and excess sludge from a final sedimentation basin 30 is fed and in which organic matter in the sludge is digested by an anaerobic bacterium; piping 600 through which the excess sludge is fed to the digestion tank; and a heater 70 which intensively heats the excess sludge in the piping with steam.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本開示は、汚泥を嫌気性消化する消化システムに関する。 The present disclosure relates to a digestive system that anaerobic digests sludge.

汚泥に含まれる有機物を嫌気性消化する消化システムにおいて、効率的な消化を実現するため、加熱後の汚泥を消化槽に供給する技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 In a digestion system that anaerobicly digests organic substances contained in sludge, a technique for supplying heated sludge to a digestion tank has been proposed in order to realize efficient digestion (see, for example, Patent Document 1).

特表２０１１−５１６２４６Special table 2011-516246

消化システムにおいて、汚泥の加熱に必要な熱量を抑えつつ消化率を向上させることが望まれる。 In the digestion system, it is desired to improve the digestibility while suppressing the amount of heat required for heating sludge.

本開示の消化システムは、余剰汚泥の有機物を嫌気性細菌により消化する消化槽と、前記余剰汚泥を消化槽に供給する第1配管と、前記第1配管内の前記余剰汚泥を蒸気で加熱する加熱器と、を備え、前記第1配管は、前記消化槽の垂直方向に沿って延伸する第1部分と、前記垂直方向とは異なる方向に沿って延伸し、前記第1部分に連通し前記余剰汚泥が供給される第2部分とを有し、前記加熱器は、前記第1配管の前記第1部分内に蒸気を供給する。 The digestion system of the present disclosure heats a digestion tank that digests organic substances of excess sludge by anaerobic bacteria, a first pipe that supplies the excess sludge to the digestion tank, and the excess sludge in the first pipe with steam. The first pipe includes a heater, and the first pipe extends along a direction different from the vertical direction and a first portion extending along the vertical direction of the digestion tank, and communicates with the first portion. It has a second portion to which excess sludge is supplied, and the heater supplies steam into the first portion of the first pipe.

本開示の消化システムによれば、汚泥の加熱に必要な熱量を抑えつつ消化率を向上させることができる。 According to the digestion system of the present disclosure, the digestibility can be improved while suppressing the amount of heat required for heating sludge.

本実施の形態における汚泥処理施設を説明する図である。It is a figure explaining the sludge treatment facility in this embodiment. 濃縮余剰汚泥の集中加熱を説明する図である。It is a figure explaining the intensive heating of concentrated excess sludge. 蒸気供給管を説明する平面図である。It is a top view explaining the steam supply pipe. 蒸気供給管を説明する正面図である。It is a front view explaining the steam supply pipe. 蒸気供給管を説明する側面図である。It is a side view explaining the steam supply pipe. 渦巻状に噴射される濃縮余剰汚泥を模式的に示す平面図である。It is a top view which shows typically the concentrated excess sludge which is ejected in a spiral shape. 渦巻状に噴射される濃縮余剰汚泥を模式的に示す正面図である。It is a front view which shows typically the concentrated excess sludge which is ejected in a spiral shape. 渦巻状に噴射される濃縮余剰汚泥を模式的に示す側面図である。It is a side view which shows typically the concentrated excess sludge which is ejected in a spiral shape. 濃縮余剰汚泥が間欠的及び連続的に移送される状態を模式的に説明する図である。It is a figure which schematically explains the state which the concentrated excess sludge is transferred intermittently and continuously. 濃縮余剰汚泥の間欠的移送量を示すグラフである。It is a graph which shows the intermittent transfer amount of concentrated excess sludge. 濃縮余剰汚泥の連続的移送量を示すグラフである。It is a graph which shows the continuous transfer amount of concentrated excess sludge. 制御装置を説明する図である。It is a figure explaining the control device. 濃縮余剰汚泥を予熱する処理を説明する図である。It is a figure explaining the process of preheating the concentrated excess sludge.

図１は、本実施の形態における汚泥処理施設1を説明する図である。汚泥処理施設1は、最初沈殿池10と、汚水処理装置20と、最終沈殿池30と、濃縮槽40と、濃縮装置50と、消化槽60と、配管６００と、蒸気加熱器70とを備える。 FIG. 1 is a diagram illustrating a sludge treatment facility 1 in the present embodiment. The sludge treatment facility 1 includes a first settling basin 10, a sewage treatment device 20, a final settling basin 30, a concentration tank 40, a concentration device 50, a digestion tank 60, a pipe 600, and a steam heater 70. ..

最初沈殿池10は、流入下水に含まれる有機物や浮遊物質を沈殿分離し、分離した有機物や浮遊物質を初沈汚泥として濃縮槽40に排出する。最初沈殿池10の処理水は、汚水処理装置20に排出される。 First, the settling basin 10 precipitates and separates organic matter and suspended solids contained in the inflowing sewage, and discharges the separated organic matter and suspended solids as initial sludge to the concentrating tank 40. First, the treated water in the settling basin 10 is discharged to the sewage treatment device 20.

汚水処理装置20は、標準活性汚泥法や循環式硝化脱窒法等の生物学的処理により汚水を処理する装置である。汚水処理装置20は、例えば、脱窒槽(図示しない)と、脱窒槽の後段に設けられた硝化槽(図示しない)とを備える。脱窒槽は、嫌気性の脱窒菌により硝酸性イオンから窒素を生成(脱窒)する。硝化槽は、好気性の硝化菌によりアンモニア性窒素を硝化する。汚水処理装置20の処理水は、最終沈殿池30に排出される。 The sewage treatment device 20 is a device that treats sewage by biological treatment such as a standard activated sludge method or a circulating nitrification denitrification method. The sewage treatment device 20 includes, for example, a denitrification tank (not shown) and a nitrification tank (not shown) provided after the denitrification tank. The denitrification tank produces (denitrifies) nitrogen from nitrate ions by anaerobic denitrifying bacteria. The nitrifying tank nitrifies ammoniacal nitrogen with aerobic nitrifying bacteria. The treated water of the sewage treatment device 20 is discharged to the final settling basin 30.

最終沈殿池30は、汚水処理装置20から排出された被処理水に含まれる汚泥を沈殿分離し、分離した汚泥を活性汚泥として排出する。活性汚泥の一部は濃縮装置50に余剰汚泥として供給され、余剰汚泥以外の活性汚泥は、返送汚泥として汚水処理装置20に返送される。また、最終沈殿池30は、上澄み液を後段の滅菌処理装置（図示しない）に排出する。滅菌処理装置は、最終沈殿池30から排出された被処理水を滅菌し放流する。 The final settling basin 30 precipitates and separates the sludge contained in the water to be treated discharged from the sewage treatment apparatus 20, and discharges the separated sludge as activated sludge. A part of the activated sludge is supplied to the concentrator 50 as surplus sludge, and the activated sludge other than the surplus sludge is returned to the sewage treatment device 20 as return sludge. In addition, the final settling basin 30 discharges the supernatant liquid to a sterilization treatment device (not shown) in the subsequent stage. The sterilization treatment device sterilizes and discharges the water to be treated discharged from the final settling basin 30.

濃縮槽40は、最初沈殿池10から排出された初沈汚泥を濃縮し、濃縮初沈汚泥として消化槽60に供給する。濃縮装置50は、最終沈殿池30から排出された余剰汚泥を濃縮し濃縮余剰汚泥として、配管６００を介して消化槽60に供給する。 The concentrating tank 40 concentrates the initial settling sludge discharged from the first settling basin 10 and supplies it to the digestion tank 60 as the concentrated initial settling sludge. The concentrator 50 concentrates the surplus sludge discharged from the final settling basin 30 and supplies it as concentrated surplus sludge to the digestion tank 60 via the pipe 600.

消化槽60には、最初沈殿池10からの初沈汚泥と最終沈殿池30からの余剰汚泥とを含む汚泥が供給される。なお、図１の例では、濃縮初沈汚泥と、濃縮余剰汚泥とが、消化槽60に供給される。消化槽60内の嫌気性細菌は、汚泥の有機物を生活反応により嫌気性消化(分解)して消化汚泥を生成する。この嫌気性細菌は、消化の過程でメタンガス等の消化ガスを生成する。この生活反応を効率的に進めて消化率を向上させるために、消化槽60内の消化汚泥(消化液)の温度を3５度〜40度（以下、適温と記す）に維持することが好ましい。 The digestion tank 60 is supplied with sludge containing the initial sludge from the first settling basin 10 and the surplus sludge from the final settling basin 30. In the example of FIG. 1, the concentrated initial sludge and the concentrated excess sludge are supplied to the digestion tank 60. The anaerobic bacteria in the digestion tank 60 anaerobicly digest (decompose) the organic matter of sludge by a living reaction to produce digested sludge. This anaerobic bacterium produces digestive gas such as methane gas in the process of digestion. In order to efficiently promote this living reaction and improve the digestibility, it is preferable to maintain the temperature of the digestive sludge (digestive juice) in the digestive tank 60 at 35 to 40 degrees (hereinafter referred to as an appropriate temperature).

蒸気加熱器70は、余剰汚泥を水蒸気(以下、蒸気と適宜記す)で集中的に加熱(以下、集中加熱と適宜記す)する。ここで集中加熱とは、消化槽内の溶液を所定の温度分加熱する際に必要になる総熱エネルギーの9割以上の熱エネルギーで濃縮余剰汚泥を加熱することを意味する。濃縮余剰汚泥を集中加熱する理由を説明する。本願の発明者は、研究の結果、消化槽60における消化率低下の主原因は、濃縮余剰汚泥内に生存している多量な細菌群にあることを見出した。生存している細菌群がそのまま消化槽60に供給されると、消化槽60の嫌気性細菌は、生存している細菌群を十分に分解(消化)することができない。すなわち、消化槽60の嫌気性細菌は、死滅した細菌でないと十分に消化することができず、生存中の細菌群が消化率低下の主原因となる。
そこで、濃縮余剰汚泥に含まれる生存中の細菌群を十分に死滅させるため、濃縮余剰汚泥を集中的に加熱する。さらに、加熱された濃縮余剰汚泥を熱媒体として、消化槽60に供給することで、消化汚泥の温度を前記した適温に維持する。 The steam heater 70 intensively heats the excess sludge with steam (hereinafter, appropriately referred to as steam) (hereinafter, appropriately referred to as centralized heating). Here, intensive heating means heating the concentrated excess sludge with heat energy of 90% or more of the total heat energy required when heating the solution in the digestion tank by a predetermined temperature. The reason for intensively heating the concentrated excess sludge will be explained. As a result of research, the inventor of the present application has found that the main cause of the decrease in digestibility in the digestive tank 60 is a large number of bacterial groups living in the concentrated excess sludge. If the living bacterial group is supplied to the digestive tank 60 as it is, the anaerobic bacteria in the digestive tank 60 cannot sufficiently decompose (digest) the living bacterial group. That is, the anaerobic bacteria in the digestive tub 60 cannot be sufficiently digested unless they are dead bacteria, and the living bacterial group is the main cause of the decrease in digestibility.
Therefore, in order to sufficiently kill the living bacterial group contained in the concentrated excess sludge, the concentrated excess sludge is intensively heated. Further, by supplying the heated concentrated excess sludge as a heat medium to the digestion tank 60, the temperature of the digestion sludge is maintained at the above-mentioned appropriate temperature.

一方、濃縮初沈汚泥には、消化率低下の原因となるほど十分な量の生存細菌は含まれておらず、消化率低下の主原因ではない。そこで、本実施の形態では、消化効率を高めつつ省エネ化を実現するために、濃縮初沈汚泥は加熱せず、濃縮余剰汚泥のみを加熱する。なお、濃縮初沈汚泥を熱媒体として利用するために、濃縮初沈汚泥を加熱してもよい。 On the other hand, the concentrated initial sludge does not contain a sufficient amount of viable bacteria to cause a decrease in digestibility, and is not the main cause of the decrease in digestibility. Therefore, in the present embodiment, in order to realize energy saving while improving digestion efficiency, the concentrated initial sludge is not heated, but only the concentrated excess sludge is heated. In order to use the concentrated initial sludge as a heat medium, the concentrated initial sludge may be heated.

図２は、濃縮余剰汚泥の集中加熱を説明する図である。第1配管601は、濃縮余剰汚泥を消化槽60に供給する配管であり、配管600の一例である。第1配管601は、第1部分601aと、第2部分601bと、接続部601cとを含む。第1部分601aは、消化槽60の垂直方向に沿って延伸する。そして、第1部分601aの第1端が消化槽60の上方部分に連通する部分に接続する。第2部分601bは、垂直方向とは異なる方向に沿って延伸し、第1端から濃縮余剰汚泥が供給される。接続部601cは、第1部分601aの第2端と第2部分601bの第2端とを接続する。ここで消化槽60の垂直方向に沿うとは、消化槽60の垂直方向に一致するだけでなく、垂直方向に対してある角度で傾いていてもよい。この傾き角度は、配管の設置上許容される範囲であればよい。なお、垂直方向とは異なる方向は、例えば水平方向である。 FIG. 2 is a diagram illustrating concentrated heating of concentrated excess sludge. The first pipe 601 is a pipe that supplies concentrated excess sludge to the digestion tank 60, and is an example of the pipe 600. The first pipe 601 includes a first portion 601a, a second portion 601b, and a connection portion 601c. The first part 601a extends along the vertical direction of the digestion tub 60. Then, the first end of the first portion 601a is connected to the portion communicating with the upper portion of the digestion tub 60. The second portion 601b extends along a direction different from the vertical direction, and the concentrated excess sludge is supplied from the first end. The connecting portion 601c connects the second end of the first portion 601a and the second end of the second portion 601b. Here, along the vertical direction of the digestive tub 60 not only coincides with the vertical direction of the digestive tub 60, but may be tilted at an angle with respect to the vertical direction. This inclination angle may be within an allowable range for the installation of the pipe. The direction different from the vertical direction is, for example, the horizontal direction.

図１の濃縮装置50から供給される濃縮余剰汚泥は、図示しないポンプにより移送（圧送）される。移送される濃縮余剰汚泥は、第1配管601の第2部分601b,接続部601c,第1部分601aを通過し、最終的に消化槽60の上方部分から消化槽60内に供給される。 The concentrated excess sludge supplied from the concentrating device 50 in FIG. 1 is transferred (pumped) by a pump (not shown). The concentrated excess sludge to be transferred passes through the second part 601b, the connection part 601c, and the first part 601a of the first pipe 601 and is finally supplied into the digestion tank 60 from the upper part of the digestion tank 60.

蒸気加熱器70は、第1部分601aの配管内に蒸気を供給する。すなわち、蒸気加熱器70は、消化槽60の上方に移送中の濃縮余剰汚泥に蒸気を供給してこの濃縮余剰汚泥を加熱する。なお、図２では、第2部分601bは、消化槽60の下部に配設されているが、消化槽60の中央部、上部、さらには、消化槽60よりも上の位置に配設されていてもよい。なお、消化槽60と、第1配管601と、蒸気加熱器70とを含むシステムが本実施の形態の消化システムである。 The steam heater 70 supplies steam into the piping of the first part 601a. That is, the steam heater 70 supplies steam to the concentrated excess sludge being transferred above the digestion tank 60 to heat the concentrated excess sludge. In FIG. 2, the second portion 601b is arranged in the lower part of the digestion tank 60, but is arranged in the central part, the upper part of the digestion tank 60, and further above the digestion tank 60. You may. The system including the digestion tank 60, the first pipe 601 and the steam heater 70 is the digestion system of the present embodiment.

第1配管601の第1部分601a内に蒸気を供給する理由は、蒸気によるスチームハンマー(ウォータハンマー)現象が発生する可能性を低くするためである。 The reason for supplying steam into the first part 601a of the first pipe 601 is to reduce the possibility that the steam hammer (water hammer) phenomenon due to steam occurs.

図３は、蒸気加熱器70からの蒸気を第1配管601に供給する蒸気供給管602を説明する図である。図３Ａ〜図３Ｃは、それぞれ、第1部分601a及び蒸気供給管602の平面図、正面図、側面図である。蒸気供給管602の第1端は図１、図２に示した蒸気加熱器70に連通し、第2端は第1部分601aに連通している。なお、第2端を接続部601cに連通させてもよい。 FIG. 3 is a diagram illustrating a steam supply pipe 602 that supplies steam from the steam heater 70 to the first pipe 601. 3A to 3C are a plan view, a front view, and a side view of the first portion 601a and the steam supply pipe 602, respectively. The first end of the steam supply pipe 602 communicates with the steam heater 70 shown in FIGS. 1 and 2, and the second end communicates with the first portion 601a. The second end may be communicated with the connection portion 601c.

図３Ａに示すように、平面図における、蒸気供給管602の長手方向と第1部分601aの長手方向との角度θ1は、0度を超え90度未満である。また、図３Ｃに示すように、側面図における、蒸気供給管602の長手方向と第1部分601aの長手方向との角度θ2は、0度を超え90度未満である。第1部分601aと蒸気供給管602との配設角度を調整することで、蒸気加熱された濃縮余剰汚泥を第1部分601a内において渦巻状に進行させる。 As shown in FIG. 3A, the angle θ1 between the longitudinal direction of the steam supply pipe 602 and the longitudinal direction of the first portion 601a in the plan view is more than 0 degrees and less than 90 degrees. Further, as shown in FIG. 3C, the angle θ2 between the longitudinal direction of the steam supply pipe 602 and the longitudinal direction of the first portion 601a in the side view is more than 0 degrees and less than 90 degrees. By adjusting the arrangement angle between the first portion 601a and the steam supply pipe 602, the steam-heated concentrated excess sludge is spirally advanced in the first portion 601a.

図４は、渦巻状に噴射（進行）する濃縮余剰汚泥を模式的に示した図である。図４Ａ〜図４Ｃは、それぞれ、第1部分601a及び蒸気供給管602の平面図、正面図、側面図における上記の進行方向を示す図である。蒸気供給管602から出た蒸気は、蒸気供給管602と第1部分601aとの接続部付近で、濃縮余剰汚泥に接触し、濃縮余剰汚泥を加熱させる。そして、例えば蒸気による圧力により、各図に示すように、蒸気加熱された濃縮余剰汚泥は第1部分601aの内壁に沿って時計回りに進行する。この進行状態を、矢印線VDに示し、矢印が濃縮余剰汚泥の進行方向を示す。 FIG. 4 is a diagram schematically showing concentrated excess sludge that is jetted (progressed) in a spiral shape. 4A to 4C are views showing the above-mentioned traveling directions in the plan view, front view, and side view of the first portion 601a and the steam supply pipe 602, respectively. The steam emitted from the steam supply pipe 602 comes into contact with the concentrated excess sludge near the connection portion between the steam supply pipe 602 and the first portion 601a to heat the concentrated excess sludge. Then, for example, due to the pressure of steam, the steam-heated concentrated excess sludge travels clockwise along the inner wall of the first portion 601a, as shown in each figure. This progress state is indicated by the arrow line VD, and the arrow indicates the direction of progress of the concentrated excess sludge.

図５は、濃縮余剰汚泥の移送状態を模式的に説明する図である。図５Ａは、濃縮余剰汚泥が間欠的及び連続的に移送される状態を模式的に説明する図である。本実施の形態の消化システムは、更に、バッファ槽(貯留槽)を含む。バッファ槽80は、濃縮装置50に連通する第2配管801に接続し、濃縮装置50から第2配管801に間欠的に移送される濃縮余剰汚泥を一時的に蓄える。第1配管601と第2配管801は、配管600の一例である。 FIG. 5 is a diagram schematically explaining a transfer state of concentrated excess sludge. FIG. 5A is a diagram schematically illustrating a state in which concentrated excess sludge is intermittently and continuously transferred. The digestion system of this embodiment further includes a buffer tank (storage tank). The buffer tank 80 is connected to the second pipe 801 that communicates with the concentrator 50, and temporarily stores the concentrated excess sludge that is intermittently transferred from the concentrator 50 to the second pipe 801. The first pipe 601 and the second pipe 801 are examples of the pipe 600.

濃縮余剰汚泥は、第2配管801内では間欠的に移送され、第1配管601内では連続的に移送される。図５Ｂ、図５Ｃを参照しながら、間欠的移送、連続的移送について説明する。図５Ｂ、図５Ｃでは、ハッチングで示した領域が濃縮余剰汚泥の量を模式的に示し、同一量の濃縮余剰汚泥が移送される状態を模式的に示している。 The concentrated excess sludge is intermittently transferred in the second pipe 801 and continuously transferred in the first pipe 601. Intermittent transfer and continuous transfer will be described with reference to FIGS. 5B and 5C. In FIGS. 5B and 5C, the hatched region schematically shows the amount of concentrated excess sludge, and the state in which the same amount of concentrated excess sludge is transferred is schematically shown.

ところで、第1配管601と第2配管801との管径は異なる場合がある。第2配管801の管径は、例えば150mm以上であり、第1配管601の管径よりも大きい。この管径150mm以上という数値は、汚泥処理設備の設計指針により決められた数値である。以下の説明では、第2配管801の管径は150mmとする。 By the way, the pipe diameters of the first pipe 601 and the second pipe 801 may be different. The pipe diameter of the second pipe 801 is, for example, 150 mm or more, which is larger than the pipe diameter of the first pipe 601. The numerical value of the pipe diameter of 150 mm or more is a numerical value determined by the design guideline of the sludge treatment equipment. In the following description, the pipe diameter of the second pipe 801 is 150 mm.

濃縮装置50が生成する濃縮余剰汚泥を管径150mmの第2配管801を介して圧送する場合を想定する。一般的な汚泥処理施設では、濃縮余剰汚泥の生成量はこの管径に比べて少ない。また、所定の配管径及び流量以上で汚泥を移送しないと、配管下部に汚泥が沈降し、その結果、配管が汚泥で閉塞される可能性が高くなる。そのため、濃縮装置50から濃縮余剰汚泥が間欠的に移送される。 It is assumed that the concentrated excess sludge generated by the concentrator 50 is pumped through the second pipe 801 having a pipe diameter of 150 mm. In a general sludge treatment facility, the amount of concentrated excess sludge produced is smaller than this pipe diameter. Further, if the sludge is not transferred at a predetermined pipe diameter and flow rate or more, the sludge will settle in the lower part of the pipe, and as a result, the pipe is more likely to be blocked by the sludge. Therefore, the concentrated excess sludge is intermittently transferred from the concentrator 50.

図５Ｂは、濃縮余剰汚泥の間欠的移送を説明するグラフ図である。縦軸は移送される濃縮余剰汚泥の量を示し、横軸は時間を示す。生成された濃縮余剰汚泥が、所定の流速及び流量で管径150mmの第2配管801を介して移送されるために、一定の間隔をおいて期間T1で汚泥量V1の濃縮余剰汚泥が一度に移送(間欠的移送）される。なお、間欠的移送とは、一定の間隔だけでなく不定の間隔をおいて移送されることも意味する。 FIG. 5B is a graph illustrating the intermittent transfer of concentrated excess sludge. The vertical axis shows the amount of concentrated excess sludge transferred, and the horizontal axis shows the time. Since the generated concentrated excess sludge is transferred through the second pipe 801 having a pipe diameter of 150 mm at a predetermined flow velocity and flow rate, the concentrated excess sludge with a sludge amount of V1 is simultaneously generated at regular intervals in the period T1. Transfer (intermittent transfer). In addition, the intermittent transfer means that the transfer is performed not only at a fixed interval but also at an indefinite interval.

図５Ｃは、濃縮余剰汚泥の連続的移送を説明するグラフ図である。縦軸は移送される濃縮余剰汚泥の量を示し、横軸は時間を示す。例えば、濃縮余剰汚泥は、期間T2において、汚泥量V2の濃縮余剰汚泥が連続的に移送される。 FIG. 5C is a graph illustrating the continuous transfer of concentrated excess sludge. The vertical axis shows the amount of concentrated excess sludge transferred, and the horizontal axis shows the time. For example, in the concentrated excess sludge, the concentrated excess sludge having a sludge amount of V2 is continuously transferred during the period T2.

同一時間(例えば期間T1)で、汚泥量V1の濃縮余剰汚泥、汚泥量V1よりも少ない汚泥量V2の濃縮余剰汚泥を所定温度まで蒸気加熱する場合、汚泥量V2の濃縮余剰汚泥を蒸気加熱する際に必要な熱エネルギー量は、汚泥量V1の濃縮余剰汚泥を蒸気加熱する際に必要な熱エネルギー量に比べて少ない。 When the concentrated excess sludge with the sludge amount V1 and the concentrated excess sludge with the sludge amount V2 less than the sludge amount V1 are steam-heated to a predetermined temperature in the same time (for example, the period T1), the concentrated excess sludge with the sludge amount V2 is steam-heated. The amount of heat energy required at this time is smaller than the amount of heat energy required for steam heating the concentrated excess sludge with a sludge amount of V1.

すなわち、汚泥量V1の濃縮余剰汚泥量を期間T1において一度に所定温度まで蒸気加熱するためには、汚泥量V2の濃縮余剰汚泥を同じ期間T1において所定温度まで蒸気加熱する場合に比べて、より多くの熱エネルギーが必要になる。多くの熱エネルギー、すなわち多量の蒸気を生成するためには、蒸気を生成するボイラーを大型化する必要がある。しかし、ボイラーの大型化は、設置空間、設置コスト、維持コスト、使用燃料の増大に至るのでボイラーを大型化すること困難である。 That is, in order to steam-heat the concentrated excess sludge amount of sludge amount V1 to a predetermined temperature at one time in the period T1, the concentrated excess sludge amount of sludge amount V2 is steam-heated to a predetermined temperature in the same period T1. A lot of heat energy is required. In order to generate a large amount of heat energy, that is, a large amount of steam, it is necessary to increase the size of the boiler that produces steam. However, increasing the size of the boiler leads to an increase in installation space, installation cost, maintenance cost, and fuel consumption, so it is difficult to increase the size of the boiler.

そこで、所定の期間において、配管の閉塞を抑制し、移送される濃縮余剰汚泥の量を少なくするため、移送される濃縮余剰汚泥をこの所定の期間連続的に移送する。かかる連続移送を可能にするため、濃縮余剰汚泥を一次的に蓄えるバッファ槽80を設け、バッファ槽80と消化槽60とを接続する第1配管601の管径を前記した150mmよりも小さくする。第1配管601の管径は、汚泥による閉塞を防止し、かつ、所定の流速及び流量以上にするために、例えば60mmにする。 Therefore, in order to suppress blockage of pipes and reduce the amount of concentrated excess sludge to be transferred in a predetermined period, the transferred concentrated excess sludge is continuously transferred for this predetermined period. In order to enable such continuous transfer, a buffer tank 80 for temporarily storing concentrated excess sludge is provided, and the pipe diameter of the first pipe 601 connecting the buffer tank 80 and the digestion tank 60 is made smaller than the above-mentioned 150 mm. The pipe diameter of the first pipe 601 is set to, for example, 60 mm in order to prevent blockage due to sludge and to have a predetermined flow velocity and flow rate or more.

バッファ槽80に一時的に蓄えられた濃縮余剰汚泥は、図示しないポンプにより連続的に移送され、第1配管601の第2部分601b、接続部601c、第1部分601aを通過し、消化槽60の上方部分から消化槽60内に供給される。
この連続移送時（期間T2）においては、図５Ｂで説明した間欠的移送と異なり、濃縮余剰汚泥が移送されない期間がなく、濃縮余剰汚泥の移送量が少なくなる。 The concentrated excess sludge temporarily stored in the buffer tank 80 is continuously transferred by a pump (not shown), passes through the second part 601b, the connection part 601c, and the first part 601a of the first pipe 601 and passes through the digestion tank 60. It is supplied into the digestion tank 60 from the upper part of.
During this continuous transfer (period T2), unlike the intermittent transfer described with reference to FIG. 5B, there is no period during which the concentrated excess sludge is not transferred, and the amount of concentrated excess sludge transferred is reduced.

以上説明したように、少ない量の濃縮余剰汚泥を連続的に移送し、この移送中に蒸気加熱することでボイラーの大型化を抑制できる。 As described above, by continuously transferring a small amount of concentrated excess sludge and steam heating during this transfer, it is possible to suppress the increase in size of the boiler.

図６は、各種情報に基づき、蒸気量、蒸気温度、濃縮余剰汚泥の移送量を制御する制御装置を説明する図である。本実施の形態の消化システムは、更に、ポンプ、温度計を制御する制御装置を含む。消化液の温度が適温でないと、消化能力が低下する。そこで、制御装置90は、消化能力が維持されるように、蒸気加熱器70、ポンプPを制御する。
ポンプPは、バッファ槽80に蓄えられた余剰汚泥を連続的に第2部分601bから第1部分601aを介して消化槽60に移送(圧送)する。なお、ポンプPの配設位置は一例であり、バッファ槽80aの前段又は後段に配設してもよい。 FIG. 6 is a diagram illustrating a control device that controls the steam amount, steam temperature, and transfer amount of concentrated excess sludge based on various information. The digestion system of this embodiment further includes a control device for controlling a pump and a thermometer. If the temperature of the digestive juice is not suitable, the digestive ability will decrease. Therefore, the control device 90 controls the steam heater 70 and the pump P so that the digestive capacity is maintained.
The pump P continuously transfers (pumps) the excess sludge stored in the buffer tank 80 from the second portion 601b to the digestion tank 60 via the first portion 601a. The arrangement position of the pump P is an example, and may be arranged in the front stage or the rear stage of the buffer tank 80a.

制御装置90は、消化槽60の消化能力が所定の能力に維持されるように、蒸気加熱器70、ポンプPの少なくとも１つを制御する。例えば、制御装置90は、消化槽60内の温度、第1配管601内の温度の少なくとも何れか1の温度に基づき、蒸気加熱器70、ポンプPの少なくとも何れか１つを制御する。 The control device 90 controls at least one of the steam heater 70 and the pump P so that the digestive capacity of the digestive tank 60 is maintained at a predetermined capacity. For example, the control device 90 controls at least one of the steam heater 70 and the pump P based on at least one of the temperature in the digestion tank 60 and the temperature in the first pipe 601.

消化槽60内の温度は、好ましくは、消化液の温度である。消化液の温度は、消化槽60における消化能力に直接的な影響を及ぼす要因である。そこで、制御装置90は、消化液の温度を基準にして制御を行う。 The temperature in the digestion tank 60 is preferably the temperature of the digestive juice. The temperature of the digestive juice is a factor that directly affects the digestive capacity of the digestive tub 60. Therefore, the control device 90 controls with reference to the temperature of the digestive juice.

第1配管601内の温度は、好ましくは、第1配管601と消化槽60とが接続している箇所の温度、いわゆる第1配管601の出口温度である。第1配管601の出口温度は、消化槽60に投入される直前の濃縮余剰汚泥の温度とみなすことができる。そして、濃縮余剰汚泥の温度は、消化槽60の消化液の温度に影響を及ぼす要因の一つである。そこで、制御装置90は、出口温度を基準にして制御を行う。 The temperature inside the first pipe 601 is preferably the temperature at the point where the first pipe 601 and the digestion tank 60 are connected, that is, the outlet temperature of the so-called first pipe 601. The outlet temperature of the first pipe 601 can be regarded as the temperature of the concentrated excess sludge immediately before being put into the digestion tank 60. The temperature of the concentrated excess sludge is one of the factors that affect the temperature of the digestive juice in the digestion tank 60. Therefore, the control device 90 controls with reference to the outlet temperature.

第1温度計TM1は、消化槽60内の温度(例えば、消化液の温度)を測定する温度計である。第1温度計TM1は、測定した温度を制御装置90に送信する。第2温度計TM2は、第1配管601内の温度(例えば、出口温度）を測定する温度計である。第2温度計TM2は、測定した温度を制御装置90に送信する。 The first thermometer TM1 is a thermometer that measures the temperature inside the digestion tank 60 (for example, the temperature of the digestive juice). The first thermometer TM1 transmits the measured temperature to the control device 90. The second thermometer TM2 is a thermometer that measures the temperature inside the first pipe 601 (for example, the outlet temperature). The second thermometer TM2 transmits the measured temperature to the control device 90.

制御装置90は、消化液の温度低下により消化能力が低下すると予測すると、消化液の温度が上がるように、蒸気加熱器70、ポンプPの少なくとも１つを制御する。制御装置90の具体的な制御を説明する前に、以下、4つの場合を想定する。
第1温度計TM1が測定した消化液の温度が第1の温度範囲以下の第1の場合。
第1温度計TM1が測定した消化液の温度が第1の温度範囲を超える第2の場合。
第2温度計TM2が測定した出口温度が第2の温度範囲以下の第3の場合。
第2温度計TM2が測定した出口温度が第2の温度範囲を超える第4の場合。
なお、第1の温度範囲は、例えば、37度〜40度の範囲であり、第2の温度範囲は、例えば、７0度〜９５度の範囲である。 The control device 90 controls at least one of the steam heater 70 and the pump P so that the temperature of the digestive juice rises when it is predicted that the digestive capacity decreases due to the decrease in the temperature of the digestive juice. Before explaining the specific control of the control device 90, the following four cases are assumed.
The first case where the temperature of the digestive juice measured by the first thermometer TM1 is below the first temperature range.
The second case where the temperature of the digestive juice measured by the first thermometer TM1 exceeds the first temperature range.
The third case where the outlet temperature measured by the second thermometer TM2 is below the second temperature range.
Fourth case where the outlet temperature measured by the second thermometer TM2 exceeds the second temperature range.
The first temperature range is, for example, 37 degrees to 40 degrees, and the second temperature range is, for example, 70 degrees to 95 degrees.

次に、蒸気加熱器70に対する制御について説明する。制御装置90は、上記4つの場合の何れか判定する。制御装置90は、第1、第3の場合の少なくとも1つの場合と判定すると、現在の温度よりも高温及び/又は多量の蒸気を生成し第1部分601aに供給するように蒸気加熱器70に指示する制御信号を送信する。また、制御装置90は、第2、第4の場合の少なくとも1つの場合と判定すると、現在の温度よりも低温及び/又は少量の蒸気を生成し第1部分601aに供給するように蒸気加熱器70に指示する制御信号を送信する。
蒸気加熱器70は、制御信号に応答して、蒸気の温度及び/又は量を制御し、第1部分601aに供給する。 Next, the control for the steam heater 70 will be described. The control device 90 determines any of the above four cases. When the control device 90 determines that at least one of the first and third cases is determined, the control device 90 causes the steam heater 70 to generate steam higher than the current temperature and / or a large amount of steam and supply it to the first part 601a. Sends a control signal to instruct. Further, when the control device 90 determines that it is at least one of the second and fourth cases, the steam heater is generated so as to generate a steam lower than the current temperature and / or a small amount of steam and supply it to the first part 601a. The control signal instructing 70 is transmitted.
The steam heater 70 controls the temperature and / or amount of steam in response to the control signal and supplies it to the first part 601a.

次に、ポンプPに対する制御について説明する。制御装置90は、上記4つの場合の何れであるか判定する。制御装置90は、第1、第3の場合の少なくとも1つの場合と判定すると、濃縮余剰汚泥の移送量が現在の移送量よりも少なくなるようにポンプPに指示する制御信号を送信する。また、制御装置90は、第2、第4の場合の少なくとも1つの場合と判定すると、濃縮余剰汚泥の移送量が現在の移送量よりも多くなるようにポンプPに指示する制御信号を送信する。
ポンプPは、制御信号に応答して、濃縮余剰汚泥の移送量を制御し、濃縮余剰汚泥を圧送する。 Next, the control for the pump P will be described. The control device 90 determines which of the above four cases. When the control device 90 determines that at least one of the first and third cases is determined, the control device 90 transmits a control signal instructing the pump P that the transfer amount of the concentrated excess sludge is smaller than the current transfer amount. Further, the control device 90 transmits a control signal instructing the pump P that the transfer amount of the concentrated excess sludge is larger than the current transfer amount when it is determined that the second and fourth cases are at least one case. ..
In response to the control signal, the pump P controls the transfer amount of the concentrated excess sludge and pumps the concentrated excess sludge.

なお、制御装置90は、蒸気加熱器70、ポンプPの制御を同時に行ってもよいし、蒸気加熱器70のみの制御、ポンプPのみの制御を行ってもよい。 The control device 90 may control the steam heater 70 and the pump P at the same time, or may control only the steam heater 70 and the pump P only.

図６で説明したように、消化能力に影響を及ぼす消化液の温度、出口温度の少なくとも１つの温度に基づき、蒸気加熱器70、ポンプPの少なくとも１つを制御することで、消化能力を維持することができる。 As described in FIG. 6, the digestive capacity is maintained by controlling at least one of the steam heater 70 and the pump P based on at least one of the digestive juice temperature and the outlet temperature that affect the digestive capacity. can do.

図７は、濃縮余剰汚泥を予熱する処理を説明する図である。濃縮余剰汚泥に多量の蒸気を供給すると、この蒸気により濃縮余剰汚泥が希釈化する。また、濃縮余剰汚泥を十分に加熱する蒸気を生成するためにボイラーが大型になる。そこで、濃縮余剰汚泥の希釈化、ボイラーの大型化を抑制するために、濃縮余剰汚泥を予熱する。本実施の形態の消化システムは、更に、この予熱を行う加熱器を含む。 FIG. 7 is a diagram illustrating a process of preheating the concentrated excess sludge. When a large amount of steam is supplied to the concentrated excess sludge, the concentrated excess sludge is diluted by this steam. In addition, the boiler becomes large in order to generate steam that sufficiently heats the concentrated excess sludge. Therefore, in order to suppress the dilution of the concentrated excess sludge and the enlargement of the boiler, the concentrated excess sludge is preheated. The digestion system of this embodiment further includes a heater that performs this preheating.

加熱器100は、例えば熱交換器であり、外部からの熱により第2部分601b内の濃縮余剰汚泥を加熱する。この加熱により濃縮余剰汚泥を予熱する。この熱は、例えば消化槽60が生成するメタンガスの燃焼熱である。 The heater 100 is, for example, a heat exchanger, and heats the concentrated excess sludge in the second portion 601b by heat from the outside. This heating preheats the concentrated excess sludge. This heat is, for example, the heat of combustion of methane gas generated by the digestion tank 60.

このように、濃縮余剰汚泥を予熱することにより、ボイラーの大型化を抑制し省エネ化を実現できる。 By preheating the concentrated excess sludge in this way, it is possible to suppress the increase in size of the boiler and realize energy saving.

なお、例えば第1配管601内を水により清掃する場合、この水が蒸気供給管602を介して蒸気加熱器70内に入る可能性がある。また、運転中に蒸気供給を停止した場合も、濃縮余剰汚泥が蒸気供給管602を介して蒸気加熱器70内に入る可能性がある。そこで、逆流防止のための弁を蒸気供給管602に設けてもよい。また、蒸気は通過するが濃縮余剰汚泥は通過しない膜を蒸気供給管602内に設けてもよい。 For example, when the inside of the first pipe 601 is cleaned with water, this water may enter the steam heater 70 via the steam supply pipe 602. Further, even if the steam supply is stopped during the operation, the concentrated excess sludge may enter the steam heater 70 via the steam supply pipe 602. Therefore, a valve for preventing backflow may be provided in the steam supply pipe 602. Further, a membrane that allows steam to pass through but does not allow concentrated excess sludge to pass through may be provided in the steam supply pipe 602.

１ 汚泥処理施設
10 最初沈殿池
20 汚水処理装置
30 最終沈殿池
40 濃縮槽
50 濃縮装置
60 消化槽
70 蒸気加熱器
80 バッファ槽
90 制御装置
600 配管
601 第1配管
601a 第1部分
601b 第2部分
601c 接続部
602 蒸気供給管
801 第2配管
P ポンプ
TM1 第1温度計
TM2 第2温度計 1 Sludge treatment facility
10 First sedimentation basin
20 Sewage treatment equipment
30 Final sedimentation basin
40 Concentration tank
50 Concentrator
60 digestive tank
70 steam heater
80 buffer tank
90 Control unit
600 plumbing
601 1st piping
601a Part 1
601b Part 2
601c connection
602 Steam supply pipe
801 2nd piping
P pump
TM1 1st thermometer
TM2 2nd thermometer

Claims (5)

余剰汚泥の有機物を嫌気性細菌により消化する消化槽と、
前記余剰汚泥を消化槽に供給する第1配管と、
前記第1配管内の前記余剰汚泥を蒸気で加熱する加熱器と、を備え、
前記第1配管は、前記消化槽の垂直方向に沿って延伸する第1部分と、前記垂直方向とは異なる方向に沿って延伸し、前記第1部分に連通し前記余剰汚泥が供給される第2部分とを有し、
前記加熱器は、前記第1配管の前記第1部分内に蒸気を供給する、消化システム。 A digestive tank that digests excess sludge organic matter with anaerobic bacteria,
The first pipe that supplies the excess sludge to the digestion tank,
A heater for heating the excess sludge in the first pipe with steam is provided.
The first pipe extends along a direction different from the vertical direction of the first portion extending along the vertical direction of the digestion tank, and communicates with the first portion to supply the excess sludge. Has 2 parts and
The heater is a digestion system that supplies steam into the first portion of the first pipe. 前記第1配管の管径よりも大きい管径を有する第2配管と、
前記第2配管から移送される余剰汚泥を蓄え、前記第2部分に連通する貯蓄槽と、
前記貯蓄槽に蓄えられた前記余剰汚泥を、所定の期間連続的に、前記第2部分から前記第1部分を介して前記消化槽に移送するポンプと、を更に備えた、請求項1に記載の消化システム。 A second pipe having a pipe diameter larger than that of the first pipe, and
A storage tank that stores excess sludge transferred from the second pipe and communicates with the second part.
The first aspect of the present invention, further comprising a pump for transferring the excess sludge stored in the storage tank from the second portion to the digestion tank via the first portion continuously for a predetermined period of time. Digestive system. 前記消化槽内の温度、前記第1配管内の温度の少なくとも何れか1の温度に基づき、前記加熱器、前記ポンプの少なくとも1つを制御する制御装置を更に備えた、請求項2に記載の消化システム。 The second aspect of the present invention, further comprising a control device for controlling at least one of the heater and the pump based on at least one of the temperature in the digestion tank and the temperature in the first pipe. Digestive system. 前記第2部分内の前記余剰汚泥を加熱する加熱器を更に備えた、請求項1に記載の消化システム。 The digestion system according to claim 1, further comprising a heater for heating the excess sludge in the second portion. 最初沈殿池からの初沈汚泥と最終沈殿池からの余剰汚泥とを含む汚泥が供給され、前記汚泥の有機物を嫌気性細菌により消化する消化槽と、
前記余剰汚泥を前記消化槽に供給する配管と、
前記配管内の余剰汚泥を蒸気により集中的に加熱する加熱器と、を備えた消化システム。 A digestive tank in which sludge containing initial sludge from the first settling basin and excess sludge from the final settling basin is supplied and the organic matter of the sludge is digested by anaerobic bacteria.
The piping that supplies the excess sludge to the digestion tank and
A digestion system including a heater that intensively heats excess sludge in the pipe with steam.
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