JP2022155990A - Digestion system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、消化システムに関する。 The present invention relates to the digestive system.
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(特許文献1を参照)。 In a digestion system for anaerobic digestion of organic matter contained in sludge, a technique has been proposed for supplying heated sludge to a digestion tank in order to achieve efficient digestion (see Patent Document 1).
上記のような消化システムにおいて、汚泥の供給量の変動に伴う消化率の低下を抑制することが望まれている。 In the digestion system as described above, it is desired to suppress a decrease in digestibility due to fluctuations in the amount of sludge supplied.
上記の消化率の低下を抑制するため、本発明における消化システムは、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、前記余剰汚泥を前記消化槽に供給する汚泥配管と、前記汚泥配管内の前記余剰汚泥に蒸気を供給する第1蒸気配管と、前記消化槽に蒸気を供給する第2蒸気配管と、を有し、前記汚泥配管は、前記第1蒸気配管から供給された前記蒸気によって前記汚泥配管内の前記余剰汚泥を加熱する加熱部を有する。 In order to suppress the above-described decrease in digestibility, the digestion system in the present invention includes a digestion tank that digests organic matter in excess sludge with anaerobic bacteria, a sludge pipe that supplies the excess sludge to the digestion tank, and the sludge pipe. a first steam pipe for supplying steam to the excess sludge inside and a second steam pipe for supplying steam to the digestion tank, wherein the sludge pipe supplies the steam supplied from the first steam pipe and a heating unit for heating the excess sludge in the sludge pipe.
本発明における消化システムによれば、汚泥の供給量の変動に伴う消化率の低下を抑制することが可能になる。 According to the digestion system of the present invention, it is possible to suppress a decrease in digestibility due to fluctuations in the amount of sludge supplied.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。しかしながら、かかる実施の形態例が、本発明の技術的範囲を限定するものではない。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, such an embodiment does not limit the technical scope of the present invention.
[第1の実施の形態における消化システム100]
初めに、第1の実施の形態における消化システム100について説明を行う。図1は、第1の実施の形態における消化システム100の構成図である。
[
First, the
消化システム100は、図1に示すように、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、蒸気加熱器70とを有する。
The
最初沈殿池10は、下水(以下、被処理水とも呼ぶ)に含まれる有機物や浮遊物を沈殿分離する。そして、最初沈殿池10は、分離した有機物や浮遊物質を初沈汚泥として濃縮槽40に排出するとともに、有機物や浮遊物質を分離した被処理水を汚水処理装置20に排出する。
The primary sedimentation tank 10 sediments and separates organic matter and suspended matter contained in sewage (hereinafter also referred to as untreated water). The
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って被処理水を処理する。具体的に、汚水処理装置20は、例えば、嫌気性の脱窒菌によって硝酸性イオンから窒素を生成(脱窒)する脱窒槽(図示せず)と、脱窒槽の後段に設けられ、好気性の硝化菌によりアンモニア性窒素を硝化する硝化槽(図示せず)とを有する。そして、汚水処理装置20は、被処理水を最終沈殿池30に排出する。
The
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。そして、最終沈殿池30では、活性汚泥の一部を余剰汚泥として濃縮装置50に供給するとともに、余剰汚泥以外の活性汚泥を返送汚泥として汚水処理装置20に返送する。また、最終沈殿池30は、汚泥を分離した被処理水(上澄み液)を後段の滅菌処理装置(図示せず)に排出する。その後、滅菌処理装置(図示せず)は、最終沈殿池30から排出された被処理水を滅菌し、例えば、減菌した処理水を放流する。
The
濃縮槽40は、例えば、最初沈殿池10から排出された初沈汚泥を濃縮して消化槽60に供給する。以下、濃縮槽40において濃縮された初沈汚泥を濃縮初沈汚泥とも呼ぶ。
The
濃縮装置50は、例えば、最終沈殿池30から排出された余剰汚泥を濃縮して消化槽60に供給する。以下、濃縮装置50において濃縮された余剰汚泥を濃縮余剰汚泥とも呼ぶ。
The
消化槽60は、例えば、消化槽60内の嫌気性細菌によって、濃縮槽40から供給された初沈汚泥と濃縮装置50から供給された余剰汚泥とを含む汚泥(以下、単に汚泥とも呼ぶ)の有機物を、生活反応によって嫌気性消化(分解)して消化汚泥を生成する。消化槽60内の嫌気性細菌は、消化の過程でメタンガス等の消化ガスを生成する。なお、消化槽60内の消化汚泥(消化液)の温度は、生活反応を効率的に進めて消化率を向上させるために、例えば、35℃から40℃までの間(以下、この範囲の温度を適温とも呼ぶ)に維持することが好ましい。
蒸気加熱器70は、消化槽60に供給される前の余剰汚泥に対して蒸気(水蒸気)を供給して加熱する。そして、消化槽60では、蒸気加熱器70から供給された蒸気によって加熱された余剰汚泥を熱媒体として、消化槽60内における消化汚泥の温度を適温に維持する。
The
すなわち、消化槽60における消化率低下の原因の1つは、余剰汚泥内に生存している多量な細菌群にある。そして、生存している細菌群を含む余剰汚泥をそのまま消化槽60に供給した場合、消化槽60内の嫌気性細菌は、細菌群を十分に分解(消化)することができない場合がある。
That is, one of the causes of the decrease in digestibility in the
そこで、本実施の形態における消化システム100では、余剰汚泥を消化槽60に供給する前の段階において、余剰汚泥を集中的に加熱することによって、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。そして、消化システム100では、加熱した余剰汚泥を熱媒体とすることによって、消化槽60内における消化汚泥の温度を適温に維持する。
Therefore, in the
これにより、本実施の形態における消化システム100は、消化槽60における消化率の低下を抑制することが可能になる。
As a result, the
なお、初沈汚泥には、消化率低下の原因となるほど量の生存細菌は含まれておらず、消化率低下の主原因にならない場合がある。そのため、消化システム100では、消化効率を高めるとともに省エネルギー化を実現するために、消化槽60への供給前における初沈汚泥の加熱については行わないものであってもよい。一方、初沈汚泥についても熱媒体として利用する場合、消化槽60への供給前における初沈汚泥についても加熱を行うものであってよい。以下、余剰汚泥の加熱について説明を行う。
The primary sedimentation sludge does not contain enough viable bacteria to cause a decrease in digestibility, and may not be the main cause of a decrease in digestibility. Therefore, in the
[余剰汚泥の加熱]
図2は、第1の実施の形態における余剰汚泥の加熱について説明する図である。なお、以下、初沈汚泥についての記載を省略する。
[Heating surplus sludge]
FIG. 2 is a diagram illustrating heating of excess sludge in the first embodiment. In addition, the description of the initial sedimentation sludge is omitted below.
消化槽60は、図2に示すように、例えば、消化汚泥1aを堆積する槽本体61と、配管62(以下、汚泥配管62とも呼ぶ)とを有する。
As shown in FIG. 2, the
配管62は、垂直方向(槽本体61の垂直方向)に沿って延伸する第1部分62aと、垂直方向と異なる方向(例えば、槽本体61の水平方向)に沿って延伸する第2部分62b及び第3部分62cとを有する。第1部分62aは、一端が槽本体61の上方部分に設けられた供給口61aと第3部分62cを介して連通し、他端が第2部分62bと連通する。また、第2部分62bは、一端が第1部分62aと連通し、他端が濃縮装置5と連通する。
The
なお、第1部分62aの延伸方向は、垂直方向と完全に一致するものでなくても良い。また、配管62は、第3部分62cを有しないものであってもよい。この場合、第1部分62aは、例えば、継手(図示せず)によって供給口61aと連通するものであってよい。
Note that the extending direction of the
そして、濃縮装置50から供給される余剰汚泥(図示せず)は、図2における配管62内の実線矢印に示すように、例えば、ポンプ(図示せず)によって移送(圧送)される。具体的に、濃縮装置50から供給される余剰汚泥は、第2部分62b、第1部分62a及び第3部分62cを順に通過し、槽本体61における供給口61aから消化槽60内に供給される。
Excess sludge (not shown) supplied from the
蒸気加熱器70は、図2に示すように、例えば、それぞれ蒸気を供給する配管71(以下、第1蒸気配管71とも呼ぶ)と配管72(以下、第2蒸気配管72とも呼ぶ)とを有する。
As shown in FIG. 2, the
配管71は、第1部分62aにおける所定部分(以下、加熱部62a1とも呼ぶ)において配管62に連通し、この所定部分に対して蒸気を供給する。具体的に、配管71は、加熱部62a1に位置している余剰汚泥に対して蒸気を供給して加熱する。
The
配管72は、消化槽60に対して蒸気を供給する。具体的に、配管72は、消化槽60に堆積している消化汚泥1aに対して直接蒸気を供給して加熱する。
A
すなわち、消化槽60に供給される余剰汚泥の供給量(配管62を通過する余剰汚泥の量)は、イベントの開催等の一時的な人口増加や天候等の様々な要因により変動する。そして、例えば、余剰汚泥に対する蒸気の供給量を一定とする場合、余剰汚泥の供給量が減少により、加熱部62a1における余剰汚泥の温度が上昇して瞬間的に沸騰する場合がある。この沸騰のため、配管62内の汚泥が焦げ付き、配管62の内壁に炭化物等が強固に固着し(いわゆる、こびりつき)、配管62が閉塞する場合がある。また、余剰汚泥の供給量の減少により配管内における蒸気が偏在し、その結果、汚泥が沸騰しなくても、この蒸気偏在に起因して、配管62では、ハンマー現象の発生に伴う損傷が発生する場合がある。
That is, the amount of surplus sludge supplied to the digestion tank 60 (the amount of surplus sludge passing through the pipe 62) fluctuates due to a variety of factors such as a temporary population increase such as the holding of an event and the weather. Then, for example, when the amount of steam supplied to the surplus sludge is constant, a decrease in the supply amount of the surplus sludge may raise the temperature of the surplus sludge in the heating section 62a1 and instantaneously boil it. Due to this boiling, the sludge in the
これに対し、例えば、余剰汚泥に対する蒸気の供給量を減少させることによって、余剰汚泥の沸騰を防止する方法が考えられる。 On the other hand, for example, a method of preventing boiling of the excess sludge by reducing the amount of steam supplied to the excess sludge is conceivable.
しかしながら、この場合、消化槽60内に堆積された消化汚泥1aを加熱するための熱エネルギーが不足することになり、消化汚泥1aの温度を適温に維持することができなくなる場合がある。
However, in this case, the heat energy for heating the digested
そこで、本実施の形態における消化システム100では、例えば、配管62内に位置する余剰汚泥に対して蒸気を供給する配管71に加え、消化槽60に堆積された消化汚泥1aに対して直接蒸気を供給する配管72を設ける。そして、消化システム100では、配管71及び配管72のそれぞれを用いることにより、例えば、余剰汚泥に対する蒸気の供給と消化汚泥1aに対する蒸気の供給とを並行して行う。
Therefore, in the
具体的に、消化システム100では、配管71を用いることによって、余剰汚泥が沸騰しない程度の蒸気であって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に必要な蒸気を余剰汚泥に供給する。そして、消化システム100では、この供給とともに、配管72を用いることによって、消化槽60における消化汚泥1aを適温に維持するために供給する必要がある蒸気のうち、余剰汚泥の沸騰を防止する必要性から余剰汚泥に供給していない蒸気を消化槽60(消化汚泥1a)に直接供給する。
Specifically, in the
さらに具体的に、例えば、第1部分62aにおける余剰汚泥の流量(消化槽60に供給される余剰汚泥の量)が減少した場合、作業者は、例えば、配管71及び配管72に取り付けられたバルブ(図示せず)の開閉等を行うことによって、配管71及び配管72を用いて供給する蒸気の量が一定(消化汚泥1aを適温に維持するために必要な量)になるように、配管71を用いて余剰汚泥に供給する蒸気の量を減少させるとともに配管72を用いて消化汚泥1aに供給する蒸気の量を増加させる。
More specifically, for example, when the flow rate of excess sludge in the
これにより、本実施の形態における消化システム100は、配管62における余剰汚泥の過度や加熱を防止しつつ、消化槽60における消化汚泥1aを適温に維持することが可能になる。
As a result, the
一方、例えば、第1部分62aにおける余剰汚泥の流量が増加した場合、作業者は、例えば、配管71及び配管72に取り付けられたバルブの開閉等を行うことによって、配管71及び配管72を用いて供給する蒸気の量が一定になるように、配管71を用いて余剰汚泥に供給する蒸気の量を増加させるとともに配管72を用いて消化汚泥1aに供給する蒸気の量を減少させる。
On the other hand, for example, when the flow rate of excess sludge in the
これにより、本実施の形態における消化システム100は、余剰汚泥の供給量が増加した場合においても、余剰汚泥の加熱を十分に行うことが可能になり、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ことが可能になる。
As a result, the
なお、消化システム100は、余剰汚泥に対する蒸気の供給量及び消化汚泥1aに対する蒸気の供給量を制御する制御装置を有するものであってもよい。制御装置は、例えば、CPU(Central Processing Unit)やメモリを有するコンピュータ装置である。以下、制御装置による蒸気の供給量の制御について説明を行う。
The
[蒸気の供給量の制御]
図3は、制御装置80による蒸気の供給量の制御について説明する図である。
[Control of steam supply]
FIG. 3 is a diagram illustrating control of the amount of steam supplied by the
図3に示す例において、配管62における第1部分62aには、余剰汚泥の流量を計測する流量計81が設置されている。
In the example shown in FIG. 3, the
そして、制御装置80は、例えば、1分毎等の定期的なタイミングにおいて、流量計81が検知した値(第1部分62aにおける余剰汚泥の流量)を取得し、取得した値に応じて、配管71を用いて余剰汚泥に供給する蒸気の量と、配管72を用いて消化汚泥1aに供給する蒸気の量とを調整する。
Then, the
具体的に、例えば、流量計81から取得した値が閾値(以下、第1閾値とも呼ぶ)未満であった場合、制御装置80は、配管71及び配管72に取り付けられたバルブ(図示せず)の開閉等を行うことによって、配管71及び配管72を用いて供給する蒸気の量が一定になるように、配管71を用いて余剰汚泥に供給する蒸気の量を減少させるとともに、配管72を用いて消化汚泥1aに供給する蒸気の量を増加させる。この場合、制御装置80は、例えば、流量計81から取得した値が小さいほど余剰汚泥に供給する蒸気の量が少なくなるように、余剰汚泥に供給する蒸気の減少量を決定するものであってよい。
Specifically, for example, when the value obtained from the
一方、例えば、流量計81から取得した値が閾値(以下、第2閾値とも呼ぶ)以上であった場合、制御装置80は、配管71及び配管72に取り付けられたバルブ(図示せず)の開閉等を行うことによって、配管71及び配管72を用いて供給する蒸気の量が一定になるように、配管71を用いて余剰汚泥に供給する蒸気の量を増加させるとともに、配管72を用いて消化汚泥1aに供給する蒸気の量を減少させる。この場合、制御装置80は、例えば、流量計81から取得した値が大きいほど余剰汚泥に供給する蒸気の量が多くなるように、余剰汚泥に供給する蒸気の増加量を決定するものであってよい。なお、第2閾値は、第1閾値よりも大きい値に対応する閾値である。また、第1閾値及び第2閾値は、例えば、同じ値であってもよい。
On the other hand, for example, when the value obtained from the
[第2の実施の形態における消化システム200]
次に、第2の実施の形態における消化システム200について説明を行う。図4及び図5は、第2の実施の形態における余剰汚泥の加熱について説明する図である。以下、第1の実施の形態における消化システム100と異なる点についてのみ説明を行う。
[
Next, the
消化システム200における配管62は、図4に示すように、例えば、第1部分62aと第2部分62bと第3部分62cとに加え、垂直方向に沿って延伸する第4部分62dと、垂直方向と異なる方向(例えば、水平方向)に沿って延伸する第5部分62eとを有する。第4部分62dは、一端が槽本体61の下方部分に設けられた供給口61b(以下、導入部61bとも呼ぶ)と第5部分62eを介して連通し、他端が第1部分62aと連通する。第1部分62a及び第4部分62dは、例えば、第1部分62aの下端と第4部分62dの上端とが連通することによって一直線の配管を形成する。
As shown in FIG. 4, the
なお、第4部分62dの延伸方向は、垂直方向と完全に一致するものでなくても良い。また、配管62は、第5部分62eを有しないものであってもよい。この場合、第4部分62dは、継手(図示せず)によって供給口61bと連通するものであってよい。
Note that the extending direction of the
さらに、配管62は、例えば、第1部分62aと第4部分62dとの間において開閉可能な仕切部62fを有する。仕切部62fは、消化槽60に堆積された消化汚泥1aの一部を加熱部62a1に供給する量を制御する。なお、消化槽60に堆積された消化汚泥1aの一部を加熱部62a1に供給する場合、例えば、第5部分62eに設けられたポンプ(図示せず)により供給を行う。すなわち、仕切部62fとこのポンプにより、消化汚泥1aの供給量が調整される。
Further, the
そして、作業者は、例えば、第1部分62aにおける余剰汚泥の流量が閾値(以下、第3閾値とも呼ぶ)未満になった場合、図5に示すように、仕切部62fを開放することによって、消化槽60に堆積された消化汚泥1aの一部を加熱部62a1に供給する。
Then, for example, when the flow rate of excess sludge in the
すなわち、本実施の形態における消化システム200では、例えば、余剰汚泥の供給量が減少した場合、消化汚泥1a(適温の消化汚泥1a)を加熱部62a1に供給することにより、余剰汚泥の過度な加熱を防止する。
That is, in the
これにより、本実施の形態における消化システム200は、例えば、配管62におけるハンマー現象の発生や、配管62の内壁に炭化物等が固着することを防止することが可能になり、配管62の損傷や閉塞の発生を防止することが可能になる。
As a result, the
その後、例えば、第1部分62aにおける余剰汚泥の流量がさらに減少した場合、作業者は、加熱部62a1に対する消化汚泥1aの供給量を増加させる。この場合、制御装置80は、例えば、第1部分62aにおける余剰汚泥の流量が少ないほど加熱部62a1に対する消化汚泥1aの供給量が多くなるように、加熱部62a1に対する消化汚泥1aの供給量を決定するものであってよい。
Thereafter, for example, when the flow rate of excess sludge in the
一方、例えば、第1部分62aにおける余剰汚泥の流量が第3閾値未満の範囲内において増加した場合、作業者は、加熱部62a1に対する消化汚泥1aの供給量を減少させる。この場合、制御装置80は、例えば、第1部分62aにおける余剰汚泥の流量が多いほど加熱部62a1に対する消化汚泥1aの供給量が少なくなるように、加熱部62a1に対する消化汚泥1aの供給量を決定するものであってよい。
On the other hand, for example, when the flow rate of excess sludge in the
さらに、例えば、第1部分62aにおける余剰汚泥の流量が第3閾値以上に増加した場合、作業者は、例えば、仕切部62fを閉じることによって、加熱部62a1に対する消化汚泥1aの供給を停止する。
Further, for example, when the flow rate of excess sludge in the
なお、加熱部62a1に対する消化汚泥1aの供給が行われる場合、作業者は、例えば、加熱部62a1において余剰汚泥と消化汚泥1aとを同時に加熱するものであってよい。すなわち、作業者は、例えば、加熱部62a1において余剰汚泥と消化汚泥1aとが混合した混合汚泥の加熱を行うものであってよい。
When the digested
一方、作業者は、例えば、加熱部62a1において余剰汚泥と消化汚泥1aとを交互に加熱するものであってよい。すなわち、作業者は、例えば、蒸気による加熱によって余剰汚泥の温度が所定の温度(例えば、80℃程度)まで上昇したことに伴って消化汚泥1aを投入することにより、余剰汚泥を配管62における先の部分に押し出すとともに、投入した消化汚泥1aを加熱部62a1に配置して加熱を行うものであってよい。なお、この場合、消化汚泥1aの投入後において新たな余剰汚泥が濃縮装置50から供給されることにより、加熱部62a1に位置してした消化汚泥1bが配管62における先の部分に押し出され、加熱部62a1における新たな余剰汚泥の加熱が開始される。
On the other hand, the operator may alternately heat the surplus sludge and the digested
これにより、消化システム200では、配管62に対する消化汚泥1aの供給が行われる場合であっても、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ことが可能になる。
Thereby, in the
なお、消化システム200は、消化システム100と同様に、配管71及び配管72を用いることによって、余剰汚泥に供給する蒸気の量及び消化汚泥1aに供給する蒸気の量の制御を併せて行うものであってもよい。
As with the
また、制御装置80は、例えば、流量計81が検知した値を用いることによって、仕切部62fの開閉制御及び加熱部62a1に対する消化汚泥1aの供給量の調整を行うものであってよい。
Further, the
[第3の実施の形態における消化システム300]
次に、第3の実施の形態における消化システム300について説明を行う。図6は、第3の実施の形態における余剰汚泥の加熱について説明する図である。以下、第1の実施の形態における消化システム100及び第2の実施の形態における消化システム200と異なる点についてのみ説明を行う。
[
Next, the
消化システム300における第3部分62cは、消化システム100の場合と異なり、一端が槽本体61の垂直方向における中央付近に設けられた供給口61c(以下、投入部61cとも呼ぶ)と連通し、他端が第1部分62aと連通する。供給口61cは、消化槽60における消化汚泥1aの液相部分に対応する高さに設けられた供給口である。
Unlike the case of the
そして、消化システム300では、消化槽60に対して供給口61cから余剰汚泥を供給することによって、消化槽60における消化汚泥1aの液相部分に対して余剰汚泥の供給を行う。
In the
すなわち、消化槽60の下方における消化汚泥1aの液相部分は、消化槽60の上方における消化汚泥1aの気相部分よりも圧力が高い。そのため、消化汚泥1aの液相部分に対応する高さに設けられた供給口61cと連通する配管62内の圧力は、消化汚泥1aの気相部分に対応する高さに設けられた供給口61a(図2等で説明した消化システム100における供給口61a)と連通する配管62内の圧力よりも高くなる。したがって、消化システム300の加熱部62a1付近における余剰汚泥の沸騰温度は、消化システム100の加熱部62a1付近における余剰汚泥の沸騰温度よりも高くなる。
That is, the liquid phase portion of the digested
そのため、本実施の形態における消化システム300では、消化槽60における消化汚泥1aの液相部分に対して余剰汚泥の供給を行うことで、例えば、加熱部62a1付近において余剰汚泥が100℃を超える温度まで加熱された場合であっても、余剰汚泥を沸騰させることなく消化槽60に供給することが可能になり、余剰汚泥の沸騰に伴う配管62の損傷や閉塞を防止することが可能になる。
Therefore, in the
なお、消化システム300は、消化システム100と同様に、配管71及び配管72を用いることによって、余剰汚泥に供給する蒸気の量及び消化汚泥1aに供給する蒸気の量の制御を併せて行うものであってもよい。また、消化システム300は、消化システム200と同様に、加熱部62a1に対する消化汚泥1aの供給を併せて行うものであってもよい。
As with the
さらに、消化システム300は、例えば、供給口61cに連通する配管62に加えて、供給口61aに連通する配管62(図2等で説明した配管62)を有するものであってもよい。そして、消化システム300は、例えば、供給口61cからの余剰汚泥の供給に加えて、供給口61aからの余剰汚泥の供給を必要に応じて行うものであってもよい。
Furthermore, the
[第4の実施の形態における消化システム400]
次に、第4の実施の形態における消化システム400について説明を行う。図7から図9は、第4の実施の形態における余剰汚泥の加熱について説明する図である。以下、第1の実施の形態における消化システム100、第2の実施の形態における消化システム200及び第3の実施の形態における消化システム300と異なる点についてのみ説明を行う。
[
Next, the
具体的に、図7は、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。本実施の形態における消化システム400は、バッファ槽91(貯留槽91)を有する。バッファ槽91は、濃縮装置50に連通する配管92に連通し、濃縮装置50から配管92に間欠的に移送される余剰汚泥を一時的に蓄える。
Specifically, FIG. 7 is a diagram schematically illustrating a state in which excess sludge is intermittently and continuously transferred.
この場合、余剰汚泥は、配管92内において間欠的に移送された後、さらに、配管62内において連続的に移送される。以下、図8(A)及び図8(B)を参照しながら、間欠的移送及び連続的移送について説明する。図8(A)及び図8(B)では、ハッチングで示した領域が余剰汚泥の量を模式的に示しており、それぞれ同一量の余剰汚泥が移送される場合の状態を模式的に示している。
In this case, the excess sludge is intermittently transferred in the
図7に示す配管62及び配管92は、それぞれ管径が異なる場合がある。配管92の管径は、例えば、150(mm)以上であり、配管62の管径よりも大きい。この管径150(mm)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、配管92の管径が150(mm)であるものとして説明を行う。
The
次に、濃縮装置50が生成する余剰汚泥を管径150(mm)の配管92を介して圧送する場合について説明を行う。一般的な汚泥処理施設において、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において汚泥を移送しない場合、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、余剰汚泥は、濃縮装置50から間欠的に移送される。
Next, a description will be given of a case in which excess sludge produced by the
図8(A)は、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、移送される余剰汚泥の量を示し、横軸は、時間を示している。生成された余剰汚泥は、所定の流速及び流量によって管径150(mm)の配管92を介して移送される。そのため、一定の間隔ごとに、汚泥量V1の余剰汚泥が期間T1において一度に移送(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. 8(A) is a graph illustrating intermittent transfer of excess sludge. The vertical axis indicates the amount of surplus sludge transferred, and the horizontal axis indicates time. The generated excess sludge is transferred through a
また、図8(B)は、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、移送される余剰汚泥の量を示し、横軸は、時間を示している。例えば、汚泥量V2の余剰汚泥が期間T2において連続的に移送される。 Moreover, FIG. 8(B) is a graph diagram explaining the continuous transfer of excess sludge. The vertical axis indicates the amount of surplus sludge transferred, and the horizontal axis indicates time. For example, the excess sludge of the sludge amount V2 is continuously transferred during the period T2.
ここで、同一時間(例えば、期間T1)において、汚泥量V1よりも少ない汚泥量V2の余剰汚泥を所定温度まで蒸気加熱する場合、汚泥量V2の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。 Here, in the same time (for example, period T1), when steam-heating the excess sludge of the sludge amount V2 which is smaller than the sludge amount V1 to a predetermined temperature, the thermal energy required when steam-heating the excess sludge of the sludge amount V2 The amount is smaller than the amount of thermal energy required when steam-heating the surplus sludge of the sludge amount V1.
すなわち、汚泥量V1の余剰汚泥量を期間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。しかしながら、ボイラーの大型化は、設置空間、設置コスト、維持コスト及び使用燃料等の増大に至るため、ボイラーを大型化することが困難である場合がある。 That is, in order to steam-heat the excess sludge amount of the sludge amount V1 to the predetermined temperature at once during the period T1, a larger amount of steam is required than when the excess sludge amount of the sludge amount V2 is steam-heated to the predetermined temperature during the same period T1. heat energy is required. In order to generate a lot of heat energy, that is, a large amount of steam, it is necessary to enlarge the size of the boiler that generates the steam. However, increasing the size of the boiler leads to an increase in installation space, installation costs, maintenance costs, fuel consumption, and the like, so it may be difficult to increase the size of the boiler.
そこで、本実施の形態における消化システム400では、配管の閉塞を抑制し、さらに、移送される余剰汚泥の量を少なくするため、所定の期間において余剰汚泥を連続的に移送する。かかる連続移送を可能にするため、余剰汚泥を一次的に蓄えるバッファ槽91を設け、バッファ槽91と消化槽60とを接続する配管62の管径を前記した150(mm)よりも小さくする。配管62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、例えば、60(mm)にする。
Therefore, in the
具体的に、バッファ槽91に一時的に蓄えられた余剰汚泥は、ポンプ(図示せず)によって連続的に移送され、配管62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。
Specifically, the excess sludge temporarily stored in the
この連続移送時(期間T2)においては、図8(A)で説明した間欠的移送と異なり、余剰汚泥が移送されない期間がなくなり、余剰汚泥の移送量が少なくなる。 During this continuous transfer (period T2), unlike the intermittent transfer described with reference to FIG. 8(A), there is no period in which excess sludge is not transferred, and the transfer amount of excess sludge is reduced.
以上説明したように、少ない量の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によってボイラーの大型化を抑制できる。 As described above, by continuously transferring a small amount of surplus sludge and heating it with steam during this transfer, it is possible to suppress the enlargement of the boiler.
次に、蒸気量、蒸気温度及び余剰汚泥の移送量を制御する制御装置について説明を行う。 Next, a control device for controlling the amount of steam, the temperature of steam and the transfer amount of excess sludge will be described.
図9は、各種情報に基づき、蒸気量、蒸気温度及び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400は、さらに、ポンプ及び温度計を制御する制御装置90を含む。
FIG. 9 is a diagram for explaining a control device that controls the amount of steam, the temperature of steam, and the transfer amount of excess sludge based on various information. The
図9等に示す消化槽60において、消化液の温度が適温でない場合、消化能力が低下する。そのため、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及びポンプ93の制御を行う。なお、制御装置90は、図3で説明した制御装置80と同一の制御装置であってもよいし、制御装置80と異なる制御装置であってもよい。
In the
ポンプ93は、バッファ槽91に蓄えられた余剰汚泥を、連続的に配管62を介して消化槽60に移送(圧送)する。なお、図9におけるポンプ93の配設位置は、一例であり、バッファ槽91の前段または後段に配設するものであってもよい。
The
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及びポンプ93のうちの少なくとも1つを制御する。制御装置90は、例えば、消化槽60内の温度及び配管62内の温度のうちの少なくともいずれか1つの温度に基づき、蒸気加熱器70及びポンプ93のうちの少なくともいずれか1つを制御する。
The
具体的に、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、例えば、消化液の温度を基準にして制御を行う。
Specifically, the temperature in the
また、配管62内の温度は、好ましくは、配管62と消化槽60とが接続している箇所の温度、すなわち、配管62の出口温度である。配管62の出口温度は、消化槽60に投入される直前の余剰汚泥の温度とみなすことが可能である。そして、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、例えば、出口温度を基準にして制御を行う。
The temperature inside the
第1温度計94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94は、測定した温度を制御装置90に送信する。第2温度計95は、配管62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95は、測定した温度を制御装置90に送信する。
The
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及びポンプ93のうちの少なくとも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。
When the
第1温度計94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。
A first case where the temperature of the digestive juice measured by the
第1温度計94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。
A second case where the temperature of the digestive fluid measured by the
第2温度計95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。
A third case where the outlet temperature measured by the
第2温度計95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。
A fourth case where the outlet temperature measured by the
なお、第1の温度範囲は、例えば、37℃から40℃の範囲であり、第2の温度範囲は、例えば、70℃から95℃の範囲である。 The first temperature range is, for example, 37°C to 40°C, and the second temperature range is, for example, 70°C to 95°C.
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つの場合のいずれかを判定する。制御装置90は、第1の場合及び第3の場合のうちの少なくとも1つの場合と判定すると、現在の温度よりも高温及び/または多量の蒸気を生成して配管62(第1部分62a)に供給するように指示する制御信号を蒸気加熱器70に送信する。また、制御装置90は、第2の場合及び第4の場合のうちの少なくとも1つの場合と判定すると、現在の温度よりも低温及び/または少量の蒸気を生成して配管62(第1部分62a)に供給するように指示する制御信号を蒸気加熱器70に送信する。
Next, control over the
そして、蒸気加熱器70は、制御信号に応答し、蒸気の温度及び/または量を制御して配管62(第1部分62a)に供給する。
Then, the
次に、ポンプ93に対する制御について説明する。制御装置90は、上記4つの場合のうちのいずれかであるか判定する。制御装置90は、第1の場合及び第3の場合のうちの少なくとも1つの場合と判定すると、余剰汚泥の移送量を現在の移送量よりも少なくするように指示する制御信号をポンプ93に送信する。また、制御装置90は、第2の場合及び第4の場合のうちの少なくとも1つの場合と判定すると、余剰汚泥の移送量を現在の移送量よりも多くするように指示する制御信号をポンプ93に送信する。
Next, control over the
そして、ポンプ93は、制御信号に応答し、余剰汚泥の移送量を制御して圧送する。
Then, the
なお、制御装置90は、蒸気加熱器70及びポンプ93の制御を同時に行ってもよいし、蒸気加熱器70のみの制御またはポンプ93のみの制御を行うものであってもよい。
The
図9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及び出口温度のうちの少なくとも1つの温度に基づき、蒸気加熱器70及びポンプ93のうちの少なくとも1つを制御することにより、消化能力を維持することが可能になる。
By controlling at least one of the
以上説明した本発明によれば、季節、一時的な人口増加(例えばイベントの開催)、天候等の様々な要因により、余剰汚泥の供給量が変動しても、消化液の温度を所望の温度範囲に維持できるので、汚泥の供給量の変動に伴う消化率の低下を抑制できる。また、以上説明した本発明によれば、配管の損傷や配管の閉塞を抑制することができるので、その結果、余剰汚泥が消化槽へスムーズに供給されるので、消化率の低下を抑制できる。 According to the present invention described above, even if the amount of surplus sludge supplied fluctuates due to various factors such as season, temporary population increase (for example, holding an event), weather, etc., the temperature of the digestive juice can be maintained at a desired temperature. Since it can be maintained within the range, it is possible to suppress the decrease in digestibility due to fluctuations in the amount of sludge supplied. In addition, according to the present invention described above, since it is possible to suppress the damage and clogging of the piping, as a result, the surplus sludge is smoothly supplied to the digestion tank, so that the reduction of the digestibility can be suppressed.
1a:消化汚泥 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 61:槽本体
61a:供給口 61b:供給口
61c:供給口 62:配管
62a:第1部分 62a1:加熱部
62b:第2部分 62c:第3部分
62d:第4部分 62e:第5部分
62f:仕切部 70:蒸気加熱器
71:配管 72:配管
80:制御装置 81:流量計
90:制御装置 91:バッファ槽
92:配管 93:ポンプ
94:第1温度計 95:第2温度計
100:混和除濁装置 200:混和除濁装置
300:混和除濁装置
1a: Digested sludge 10: Primary sedimentation tank 20: Sewage treatment equipment 30: Final sedimentation tank 40: Concentration tank 50: Concentration equipment 60: Digestion tank 61:
Claims (7)
前記余剰汚泥を前記消化槽に供給する汚泥配管と、
前記汚泥配管内の前記余剰汚泥に蒸気を供給する第1蒸気配管と、
前記消化槽に蒸気を供給する第2蒸気配管と、を有し、
前記汚泥配管は、前記第1蒸気配管から供給された前記蒸気によって前記汚泥配管内の前記余剰汚泥を加熱する加熱部を有する消化システム。 a digestion tank that digests organic matter in excess sludge with anaerobic bacteria;
A sludge pipe that supplies the excess sludge to the digestion tank;
a first steam pipe that supplies steam to the excess sludge in the sludge pipe;
a second steam pipe that supplies steam to the digestion tank;
The digestion system, wherein the sludge pipe has a heating unit that heats the excess sludge in the sludge pipe with the steam supplied from the first steam pipe.
前記余剰汚泥を前記消化槽に供給する汚泥配管と、
前記汚泥配管内の前記余剰汚泥に蒸気を供給する蒸気配管と、を有し、
前記汚泥配管は、
前記蒸気によって前記汚泥配管内の前記余剰汚泥を加熱する加熱部と、
前記加熱部に対して前記消化槽内の消化汚泥を導入する導入部を有する消化システム。 a digestion tank that digests organic matter in excess sludge with anaerobic bacteria;
A sludge pipe that supplies the excess sludge to the digestion tank;
a steam pipe that supplies steam to the excess sludge in the sludge pipe;
The sludge pipe,
a heating unit that heats the excess sludge in the sludge pipe with the steam;
A digestion system having an introduction section for introducing digested sludge in the digestion tank to the heating section.
前記余剰汚泥を前記消化槽に供給する汚泥配管と、
前記汚泥配管内の前記余剰汚泥に蒸気を供給する蒸気配管と、を有し
前記汚泥配管は、
前記蒸気によって前記汚泥配管内の前記余剰汚泥を加熱する加熱部と、
前記消化槽内の消化汚泥における液相に対して前記余剰汚泥を投入する投入部と、を有する消化システム。 a digestion tank that digests organic matter in excess sludge with anaerobic bacteria;
A sludge pipe that supplies the excess sludge to the digestion tank;
and a steam pipe that supplies steam to the excess sludge in the sludge pipe, wherein the sludge pipe is
a heating unit that heats the excess sludge in the sludge pipe with the steam;
and an input unit for inputting the surplus sludge into the liquid phase of the digested sludge in the digestion tank.
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