JP2022136127A - 消化設備 - Google Patents
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Abstract
Description
具体的には、以下の消化設備である。
この消化設備によれば、流動化槽により簡易的に濃縮汚泥の流動性を向上できるため、安定した消化処理を実現することができる。
更には、この消化設備によれば、流動化剤の添加量により流動性を精密に制御することができる。そのため、濃縮汚泥の水分含有量を安定した消化反応に必要最小限度まで調整することが可能となり、消化槽の容量を低減することができる。
また、小型化により、従来の土木構造物として建設されていた大型の消化槽に変えて、繊維強化プラスティック(FRP)等の軽量な高強度材料によって消化槽を形成することも可能となる。FRPのような軽量な材料を使用すると、輸送や設置がさらに容易となる。
この特徴によれば、濃縮汚泥の水分量を調整して流動化するための流動化剤として消化槽内の消化汚泥を利用するため、流動化剤として上水や工水等の使用量を低減することができる。上水や工水等の消化設備外からの流動化剤の使用量を低減することにより、濃縮汚泥の処理量の実質的な増加を抑制することができる。
また、消化槽内の消化汚泥は高温であるため、流動化剤として消化汚泥を使用することにより、濃縮汚泥を加温することができる。よって、濃縮汚泥を供給することによる消化槽内の温度の急激な変化を低減することができる。
この特徴によれば、濃縮汚泥の流動化状態を一定の状態に維持することが可能となるため、消化槽における反応を正確かつ安定的に行うことができる。
以下、図面を参照しつつ、本発明の一態様である消化設備の実施形態を詳細に説明する。
図1は、本発明の第1の実施形態である消化設備を備えた下水処理設備を示す概略説明図である。下水処理設備は、下水中の汚泥を沈降させるための最初沈殿池21、最初沈殿池21で処理された下水を微生物処理するための反応槽22、反応槽で生じた汚泥を沈降させるための最終沈殿池23を備えている。下水は、最初沈殿池21、反応槽22、最終沈殿池23で処理された後、処理水として河川等に放流する。
本発明の消化設備は、濃縮汚泥を消化処理するための設備である。濃縮汚泥とは、汚泥濃縮槽や汚泥濃縮機等の汚泥濃縮装置又は汚泥脱水機により濃縮され、水分含有量が低下した汚泥である。水分含有量は、特に制限されないが、流動状態が悪くなるという観点から95質量%以下であることが好ましい。流動状態が低下すると本発明の効果が顕著に発揮されることから、より好ましくは90質量%以下であり、さらに好ましくは85質量%以下であり、特に好ましくは80質量%以下である。
本発明の消化設備は、流動化槽2において、濃縮汚泥と流動化剤を混合することにより濃縮汚泥を流動化する。流動化剤とは、濃縮汚泥より水分含有量が多く流動状態が得られているものであればよく、例えば、上水、工業用水(工水)等の精製処理された水や、河川水、湖水、雨水等の未精製の水や、下水、排水等の汚水や、汚水を処理した処理水、脱水機から排出される脱離液、濃縮機から排出される分離液又は濃縮汚泥、消化槽内の消化汚泥等が挙げられる。消化槽設備の運転管理性から、同一の消化設備から得られる消化槽1内の消化汚泥、脱水機5から発生する脱離液を利用することが好ましく、消化汚泥が特に好ましい。消化汚泥は高温であることから、濃縮汚泥と混合することにより濃縮汚泥を加温することができる。よって、濃縮汚泥を消化槽1に供給した際に、消化槽1内の急激な温度変化を低減するという効果を奏する。なお、消化処理では、濃縮汚泥に含まれる有機物(固体分)がバイオガスとして消費されることから、消化汚泥の方が濃縮汚泥より水分含有量が高くなる。そのため、消化汚泥を流動化剤として利用することが可能となる。
流動化槽2は、濃縮汚泥と流動化剤を混合して濃縮汚泥を流動化するための構成である。流動化槽2は、濃縮汚泥と流動化剤をよく混合するという観点から、撹拌機を備えることが好ましい。撹拌機としては、どのようなものを利用してもよく、例えば、インペラ式撹拌機、混練機の機械的混合のほか、スタティックミキサー等の静止型混合器、循環ポンプ等による流体循環混合手段等を利用してもよい。
消化槽1は、流動化した濃縮汚泥を嫌気的に消化するための構成である。処理条件は、特に制限されないが、例えば、消化槽1の内部の消化汚泥を30~50℃に加温し、消化槽1の内部で10~50日程度の滞留することにより、嫌気性微生物の働きにより有機物が分解され、メタンガス等のバイオガスが発生する。このバイオガスは、上部から排出されて、消化槽の熱源や、焼却炉等の補助燃料として利用されるほか、発電燃料や都市ガスとして利用されることが期待される。
図3は、本発明の第2の実施形態である消化設備を示す概略説明図である。第2の実施形態の消化設備は、流動化槽2で流動化された濃縮汚泥を、破砕機7、熱交換器9を介して消化槽1に投入する構成である。
破砕機7は、濃縮汚泥及び消化汚泥を破砕する作用があれば、どのようなものでもよい。放熱防止やバイオガスの漏えい等の観点から、管路内で処理できるインライン式の破砕機が好ましい。また、消化槽1内で破砕処理できるものでもよい。
熱交換器9は、濃縮汚泥及び消化汚泥を加温して消化に好適な温度に調整するための構成であれば、どのようなものでもよい。例えば、管路を通過する消化汚泥を加温する構成のほか、消化槽1の外部から加温する構成としてもよい。
図4は、本発明の第3の実施形態である消化設備を示す概略説明図である。第3の実施形態の消化設備は、第2の実施形態の消化設備において、流動化槽2で流動化された濃縮汚泥を破砕機7及び熱交換器9で処理した後に、流動化槽2に循環させるための循環経路を有するものである。
図5は、本発明の第4の実施形態である消化設備を示す概略説明図である。第4の実施形態の消化設備は、流動化剤として、消化槽1内の消化汚泥と、消化汚泥とは別の流動化剤(例えば、工水等)を利用するものであり、更に、流動化槽2に流動化状態を検知する検知部6、検知部6で検知された流動化状態に応じて、消化汚泥の流量及び別の流動化剤の流量を調整する制御部13を備えている。流動化剤として消化汚泥を利用することにより、工水等の流動化剤の消費を抑制することができる。
流動化状態を検知する検知部6とは、脱水汚泥の流動化状態を表す指標となるものを検知すればよく、どのような指標を利用してもよい。例えば、流動化槽2における脱水汚泥の水分含有量や粘度、流動化槽2から消化槽1へ送液するためのポンプの電流値、流動化槽2に設置された撹拌機の電流値等が挙げられる。その他、濃縮汚泥と流動化剤の水分含有量から流動化される濃縮汚泥の水分含有量を算出する計算機などでもよい。なお、流動化状態の検知は、センサ等により計測してもよいし、流動化槽2内の脱水汚泥をサンプリングして測定してもよい。
制御部13は、検知部6により検知された流動化状態に基づいて、流動化剤の供給量を調整するものである。消化汚泥を流動化剤として利用する場合、水分含有量が低下して、流動化状態が低下することがある。そのような場合には、工水等の別の流動化剤の供給量を増加して、流動化状態を回復するように調整する。
図6は、本発明の第5の実施形態である消化設備を示す概略説明図である。
図6の消化設備は、消化槽1に内部の一部に区画された流動化槽2を備えている。濃縮汚泥は、管路P1を介し、汚泥移送ポンプ4によって流動化槽2に移送される。さらに流動化槽2には、管路P3を介して消化汚泥が供給される。撹拌機3により濃縮汚泥と消化汚泥が混合されて、濃縮汚泥を流動化することができる。また、管路P2を介して流動化剤として工水が供給されるように構成されている。
なお、濃縮汚泥の流動化槽への移送は、汚泥移送ポンプによって行うことに限られず、スクリューコンベア等の公知の汚泥移送・搬送方法を利用したものであってもよい。
図7は、本発明の第6の実施形態である消化設備を示す説明概略図である。図7の消化設備は、消化槽1と流動化槽2が分離された設備であり、流動性が確保された濃縮汚泥は、管路P7を介して卵形の消化槽1に移送される。
第6の実施形態の消化設備では、消化汚泥を脱水機5で脱水し、得られた脱離液を流動化剤として利用するものである。
Claims (3)
- 消化槽、及び、前記消化槽の前段で濃縮汚泥を流動化させる流動化槽を備えることを特徴とする、消化設備。
- 前記流動化槽は、前記消化槽内の消化汚泥を混合することにより前記濃縮汚泥を流動化させることを特徴とする、請求項1に記載の消化設備。
- 前記濃縮汚泥の流動化状態を検知する検知部と、前記濃縮汚泥の流動化状態を調整する制御部を備えたことを特徴とする、請求項1又は2に記載の消化設備。
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