JP2023111869A - Method for treating organic waste using hydrothermal carbonization treatment and facility for treating organic waste using hydrothermal carbonization treatment - Google Patents

Method for treating organic waste using hydrothermal carbonization treatment and facility for treating organic waste using hydrothermal carbonization treatment Download PDF

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晃彦 隅
Akihiko Sumi
尚弘 竹田
Hisahiro Takeda
裕大 田中
Yuta Tanaka
朋弘 佐藤
Tomohiro Sato
博司 宮本
Hiroshi Miyamoto
マーク・バットマン
Batman Mark
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Abstract

To provide a method and facility for treating organic waste that can yield dewatering object having excellent dewaterability.SOLUTION: The method for treating organic waste includes a methane fermentation step of anaerobically fermenting organic waste in a digestion tank 1 (methane fermentation tank), a first dewatering step of dewatering the fermentation-treated sludge after the methane fermentation step by a first dewaterer 2, a sludge carbonization step of hydrothermal carbonization treating the dewatered sludge obtained in the first dewatering step in a hydrothermal carbonization unit 3, and a second dewatering step of dewatering the carbonized sludge slurry obtained in the sludge carbonization step by a second dewaterer 4 (mechanical dewaterer).SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、水熱炭化処理を用いた有機性廃棄物の処理方法、および水熱炭化処理を用いた有機性廃棄物の処理設備に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for treating organic waste using hydrothermal carbonization, and an organic waste treatment facility using hydrothermal carbonization.

有機性廃棄物の処理方法に関する技術として、例えば特許文献1に記載されたものがある。特許文献1には、メタン回収工程後の消化処理スラリーを可溶化処理し、可溶化処理した処理物を脱水機で脱水するという工程を含む有機性廃棄物の処理方法が記載されている。 For example, Japanese Patent Laid-Open No. 2002-200000 discloses a technique related to a method for treating organic waste. Patent Document 1 describes a method for treating organic waste, which includes the steps of solubilizing the digested slurry after the methane recovery step and dehydrating the solubilized treated material with a dehydrator.

具体的には、特許文献1に記載の有機性廃棄物の処理方法は、有機性廃棄物スラリーを嫌気性消化槽で嫌気性消化処理してメタンガスを回収するメタン回収工程と、メタン回収工程後の消化処理スラリーを、温度が150~200℃で、かつ該消化処理スラリーの液相を保持する圧力で、処理時間を15~60分とする条件で、酸素供給量が該消化処理スラリーのCODCr値の5~25質量%に相当する酸素含有ガスを供給して部分分解する可溶化工程と、可溶化工程からの処理物の少なくとも一部を脱水機で脱水して含水率70質量%以下とする脱水工程と、脱水工程後の脱水物を好気性発酵して堆肥とする堆肥化工程と、を備えている。 Specifically, the method for treating organic waste described in Patent Document 1 includes a methane recovery step in which an organic waste slurry is anaerobicly digested in an anaerobic digestion tank to recover methane gas, and after the methane recovery step of 150 to 200° C. at a pressure that maintains the liquid phase of the digested slurry for 15 to 60 minutes for a treatment time of 15 to 60 minutes. A solubilization step of partially decomposing by supplying an oxygen-containing gas equivalent to 5 to 25% by mass of the value, and dehydrating at least part of the treated material from the solubilization step with a dehydrator to reduce the water content to 70% by mass or less. and a composting step of aerobic fermentation of the dehydrated matter after the dehydration step to make compost.

特許文献1の明細書の段落0057には、「従って、可溶化工程からの酸化処理スラリーは脱水機で容易に含水率70質量%以下に脱水できる。」と記載されている。また、特許文献1の明細書の段落0063には、「前記可溶化工程で得られた酸化処理スラリーの脱水をヌッチェテスト機にて行なった。その結果、水分調整剤等を添加せずとも含水率が約63質量%の脱水汚泥が得られ、」と記載されている。 Paragraph 0057 of the specification of Patent Document 1 states, "Therefore, the oxidized slurry from the solubilization step can be easily dehydrated with a dehydrator to a water content of 70% by mass or less." In addition, in paragraph 0063 of the specification of Patent Document 1, it is stated that "the oxidized slurry obtained in the solubilization step was dehydrated using a Nutsche test machine. A dewatered sludge with a rate of about 63% by mass was obtained,”.

特許第3651836号公報Japanese Patent No. 3651836

特許文献1の記載から、特許文献1に記載の有機性廃棄物の処理方法において、その脱水工程で到達できる処理物(脱水汚泥)の含水率は、せいぜい60質量%程度である。 From the description of Patent Document 1, in the organic waste treatment method described in Patent Document 1, the water content of the treated material (dewatered sludge) that can be reached in the dehydration step is at most about 60% by mass.

対象物(脱水対象物)の含水率を下げる手段として、脱水と乾燥の両方が適用可能であれば、脱水の方が、同じ含水率を得るための投入エネルギーが少なくて済む。そのため、脱水性に優れる対象物が得られる処理をすることが好ましい。特許文献1に記載の技術では、得られる対象物(酸化処理スラリー)は、脱水後の含水率がせいぜい60質量%程度と、脱水性に劣るものである。 If both dehydration and drying can be applied as means for reducing the moisture content of an object (dehydrated object), dehydration requires less energy to obtain the same moisture content. Therefore, it is preferable to carry out a treatment to obtain an object having excellent dehydration properties. In the technique described in Patent Document 1, the obtained object (oxidation-treated slurry) has a water content of at most about 60% by mass after dehydration, which is poor in dehydration.

本発明の目的は、脱水性に優れる脱水対象物を得ることができる有機性廃棄物の処理方法および処理設備を提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an organic waste treatment method and treatment facility that can obtain a dehydrated object with excellent dehydration properties.

本願で開示する有機性廃棄物の処理方法は、水熱炭化処理を用いた有機性廃棄物の処理方法であって、有機性廃棄物をメタン発酵槽の中で嫌気性発酵処理するメタン発酵工程と、前記メタン発酵工程後の発酵処理汚泥を脱水する第1脱水工程と、前記第1脱水工程で得られた脱水汚泥を水熱炭化処理する汚泥炭化工程と、前記汚泥炭化工程で得られた炭化汚泥スラリーを機械式脱水機により脱水する第2脱水工程と、を備える。 The method for treating organic waste disclosed in the present application is a method for treating organic waste using hydrothermal carbonization, which is a methane fermentation process in which organic waste is anaerobicly fermented in a methane fermentation tank. and a first dehydration step of dehydrating the fermented sludge after the methane fermentation step, a sludge carbonization step of hydrothermally carbonizing the dehydrated sludge obtained in the first dehydration step, and the sludge carbonization step. and a second dewatering step of dewatering the carbonized sludge slurry with a mechanical dehydrator.

第1脱水工程で得られた脱水汚泥を水熱炭化処理することで、脱水汚泥中の微生物の細胞が破壊されるとともに、前記細胞内の成分の分解・重合が起こる。その結果、脱水性に優れる炭化汚泥スラリー(脱水対象物)が生成する。この脱水性に優れる炭化汚泥スラリーを機械式脱水機により脱水することで、低含水率の炭化汚泥(処理物)とすることができる。 By hydrothermally carbonizing the dewatered sludge obtained in the first dewatering step, the cells of microorganisms in the dehydrated sludge are destroyed, and the intracellular components are decomposed and polymerized. As a result, a carbonized sludge slurry (substance to be dewatered) having excellent dewaterability is produced. By dehydrating the carbonized sludge slurry with excellent dewatering properties using a mechanical dehydrator, carbonized sludge (processed material) with a low moisture content can be obtained.

前記第2脱水工程において、ゲージ圧0.7MPa以上、且つゲージ圧2.0MPa以下の圧力で前記炭化汚泥スラリーを圧搾することで脱水してもよい。 In the second dehydration step, the carbonized sludge slurry may be dehydrated by pressing at a gauge pressure of 0.7 MPa or more and a gauge pressure of 2.0 MPa or less.

この構成によると、含水率が25質量%以上、且つ55質量%以下の炭化汚泥(処理物)を得ることができる。また、汚泥炭化工程で得られた炭化汚泥スラリー中の水分には、溶解性のNa、K、Clが溶出している。これらの成分は、第2脱水工程で脱水ろ液とともに除去されるので、炭化汚泥の含水率を低くできるほど、炭化汚泥中のNa、K、Clの含有割合を低くできる。そのため、含水率が25質量%以上、且つ55質量%以下の炭化汚泥を得ることができることで、炭化汚泥中のNa、K、Clの含有割合を低くできる。その結果、不純物含有量が少ない炭化汚泥(処理物)を得ることができる。 According to this configuration, it is possible to obtain carbonized sludge (processed material) having a moisture content of 25% by mass or more and 55% by mass or less. In addition, soluble Na, K, and Cl are eluted in water in the carbonized sludge slurry obtained in the sludge carbonization step. Since these components are removed together with the dehydrated filtrate in the second dehydration step, the lower the water content of the carbonized sludge, the lower the Na, K, and Cl content in the carbonized sludge. Therefore, by obtaining carbonized sludge having a water content of 25% by mass or more and 55% by mass or less, it is possible to reduce the content of Na, K, and Cl in the carbonized sludge. As a result, it is possible to obtain carbonized sludge (processed material) with a low impurity content.

また、前記第2脱水工程において、前記炭化汚泥スラリーに凝集剤を添加することなく前記炭化汚泥スラリーを脱水してもよい。 Moreover, in the second dewatering step, the carbonized sludge slurry may be dewatered without adding a flocculant to the carbonized sludge slurry.

この構成によると、炭化汚泥スラリーの脱水に凝集剤を使用しないため、その分、有機性廃棄物の処理コストを抑えることができる。また、凝集剤を使用しない分、不純物含有量が少ない炭化汚泥(処理物)を得ることができる。 According to this configuration, since no coagulant is used for dehydration of the carbonized sludge slurry, the cost of treating the organic waste can be reduced accordingly. In addition, carbonized sludge (processed material) with less impurity content can be obtained because no flocculant is used.

また、前記第2脱水工程により、含水率が40質量%以下の炭化汚泥を得る。 In addition, carbonized sludge having a moisture content of 40% by mass or less is obtained by the second dehydration step.

この構成によると、低含水率の炭化汚泥(処理物)を得ることができる。 According to this configuration, it is possible to obtain carbonized sludge (processed material) with a low moisture content.

また、前記第1脱水工程において、得られる脱水汚泥の含水率が75質量%以上、且つ90質量%以下となるように、前記発酵処理汚泥を脱水してもよい。 Moreover, in the first dehydration step, the fermentation-treated sludge may be dehydrated so that the obtained dehydrated sludge has a moisture content of 75% by mass or more and 90% by mass or less.

この構成によると、前記水熱炭化処理を安定的に行うことができ、また、前記水熱炭化処理のための供給熱量や前記水熱炭化処理を行うリアクターの容量が、過大になることを抑制できる。 According to this configuration, the hydrothermal carbonization treatment can be stably performed, and the amount of heat supplied for the hydrothermal carbonization treatment and the capacity of the reactor for performing the hydrothermal carbonization treatment are prevented from becoming excessively large. can.

また、前記第2脱水工程で前記炭化汚泥スラリーから分離した水熱炭化脱水ろ液を、前記メタン発酵槽に戻すろ液返送工程をさらに備えてもよい。 Moreover, you may further provide the filtrate return process of returning the hydrothermal carbon dehydration filtrate isolate|separated from the said carbonized sludge slurry in the said 2nd dehydration process to the said methane fermentation tank.

この構成によると、水熱炭化脱水ろ液に含まれる有機物がメタン発酵の原料となることからエネルギー回収量が増える。また、有機物はその分、処理系から減少するので、処理水のCOD上昇が抑制され、放流水質の悪化を抑制することができる。詳しくは、次のとおりである。水熱炭化脱水ろ液をそのまま水処理系に送って処理すると、水処理系のCOD負荷が上昇し、放流水質が悪化する可能性があるが、メタン発酵によって有機物が分解されることで、水処理系のCOD負荷上昇が抑制され、放流水質の悪化を抑制することができる。 According to this configuration, the amount of energy recovered increases because the organic matter contained in the hydrothermal carbonization filtrate is used as a raw material for methane fermentation. In addition, since the amount of organic matter is reduced from the treatment system by that amount, an increase in the COD of the treated water can be suppressed, and deterioration of the quality of the discharged water can be suppressed. Details are as follows. If the hydrothermally carbonized dewatering filtrate is directly sent to the water treatment system for treatment, the COD load in the water treatment system may increase and the discharged water quality may deteriorate. The COD load increase in the treatment system is suppressed, and the deterioration of effluent water quality can be suppressed.

また、前記汚泥炭化工程で得られた60℃以上の温度の前記炭化汚泥スラリーを前記第2脱水工程に供給してもよい。 Further, the carbonized sludge slurry having a temperature of 60° C. or higher obtained in the sludge carbonization step may be supplied to the second dehydration step.

この構成によると、炭化汚泥スラリーの粘性を低く保つことができ、炭化汚泥スラリーの移送を行い易く、且つ、炭化汚泥スラリーの脱水性が向上する。 According to this configuration, the viscosity of the carbonized sludge slurry can be kept low, the carbonized sludge slurry can be easily transferred, and the dewaterability of the carbonized sludge slurry is improved.

また、前記第2脱水工程で前記炭化汚泥スラリーから分離した水熱炭化脱水ろ液を、前記メタン発酵槽に戻すろ液返送工程をさらに備え、前記水熱炭化脱水ろ液を前記メタン発酵槽に戻す途中で、前記水熱炭化脱水ろ液に対して窒素ストリッピングを行うことで、前記水熱炭化脱水ろ液に含まれているアンモニア性窒素をアンモニアガスとして放出させて除去してもよい。 The method further includes a filtrate return step for returning the hydrothermally carbonized dewatering filtrate separated from the carbonized sludge slurry in the second dehydration step to the methane fermentation tank, wherein the hydrothermally carbonized dewatering filtrate is returned to the methane fermentation tank. During the return, the hydrothermally dehydrated by carbonization filtrate may be subjected to nitrogen stripping to release and remove the ammonia nitrogen contained in the filtrate by carbonization as ammonia gas.

この構成によると、水熱炭化脱水ろ液の性状によってはメタン発酵槽内の窒素濃度が高くなって、微生物活性を阻害することがあるところ、当該微生物活性の阻害を抑制することができる。また、除去したアンモニアガスを、例えば肥料として利用することができる。 According to this configuration, although the nitrogen concentration in the methane fermentation tank may become high depending on the properties of the hydrothermal carbonization filtrate, which may inhibit microbial activity, the inhibition of microbial activity can be suppressed. In addition, the removed ammonia gas can be used, for example, as fertilizer.

本願で開示する有機性廃棄物の処理設備は、水熱炭化処理を用いた有機性廃棄物の処理設備であって、有機性廃棄物を嫌気性発酵処理するメタン発酵槽と、前記メタン発酵槽から排出された発酵処理汚泥を脱水する第1脱水機と、前記第1脱水機で得られた脱水汚泥を水熱炭化処理する水熱炭化装置と、前記水熱炭化装置で得られた炭化汚泥スラリーを機械脱水する第2脱水機と、を備える。 The organic waste treatment facility disclosed in the present application is an organic waste treatment facility using hydrothermal carbonization, comprising a methane fermentation tank for anaerobic fermentation treatment of organic waste, and the methane fermentation tank A first dehydrator for dehydrating the fermented sludge discharged from the first dehydrator, a hydrothermal carbonization device for hydrothermally carbonizing the dewatered sludge obtained by the first dehydrator, and the carbonized sludge obtained by the hydrothermal carbonization device. and a second dehydrator for mechanically dehydrating the slurry.

第1脱水機で得られた脱水汚泥を水熱炭化処理することで、脱水汚泥中の微生物の細胞が破壊されるとともに、前記細胞内の成分の分解・重合が起こる。その結果、脱水性に優れる炭化汚泥スラリー(脱水対象物)が生成する。この脱水性に優れる炭化汚泥スラリーを第2脱水機により脱水することで、低含水率の炭化汚泥(処理物)とすることができる。 By hydrothermally carbonizing the dehydrated sludge obtained in the first dehydrator, the cells of microorganisms in the dehydrated sludge are destroyed, and the components in the cells are decomposed and polymerized. As a result, a carbonized sludge slurry (substance to be dewatered) having excellent dewaterability is produced. By dehydrating this carbonized sludge slurry with excellent dewatering properties with the second dehydrator, carbonized sludge (processed material) with a low water content can be obtained.

前記第2脱水機が、フィルタープレス脱水機であってもよい。 The second dehydrator may be a filter press dehydrator.

この構成によると、低含水率の炭化汚泥(処理物)を得ることができる。 According to this configuration, it is possible to obtain carbonized sludge (processed material) with a low moisture content.

また、前記水熱炭化装置は、前記脱水汚泥を予熱する加熱熱交換器と、前記加熱熱交換器で予熱された前記脱水汚泥を、酸素を含有しない又は酸素濃度が低いガス雰囲気下にて又は酸素を遮断した状態にて高温高圧処理するリアクターと、前記リアクターで得られた前記炭化汚泥スラリーを冷却する冷却熱交換器と、を備え、前記冷却熱交換器において、前記炭化汚泥スラリーの温度が調整されてもよい。 In addition, the hydrothermal carbonization apparatus includes a heating heat exchanger for preheating the dehydrated sludge, and the dehydrated sludge preheated by the heating heat exchanger in a gas atmosphere containing no oxygen or having a low oxygen concentration, or A reactor for performing high-temperature and high-pressure treatment in a state in which oxygen is shut off, and a cooling heat exchanger for cooling the carbonized sludge slurry obtained in the reactor, wherein the temperature of the carbonized sludge slurry is reduced in the cooling heat exchanger. may be adjusted.

この構成によると、炭化汚泥スラリーの粘性を調整することができ、炭化汚泥スラリーの移送を行い易くすることができるとともに、炭化汚泥スラリーの脱水性を向上させることができる。また、炭化汚泥スラリーの引抜量の安定化を図ることができる。 According to this configuration, the viscosity of the carbonized sludge slurry can be adjusted, the transfer of the carbonized sludge slurry can be facilitated, and the dewaterability of the carbonized sludge slurry can be improved. Also, the amount of carbonized sludge slurry withdrawn can be stabilized.

前記構成の有機性廃棄物の処理方法、または有機性廃棄物の処理設備によれば、脱水性に優れる脱水対象物を得ることができる。 According to the organic waste disposal method or the organic waste disposal facility configured as described above, it is possible to obtain an object to be dehydrated with excellent dehydration properties.

水熱炭化処理を用いた有機性廃棄物の処理設備の一例を示すブロック図である。1 is a block diagram showing an example of an organic waste treatment facility using hydrothermal carbonization; FIG. 図1中に示す水熱炭化装置の具体的構成の一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an example of a specific configuration of the hydrothermal carbonization apparatus shown in FIG. 1; 水熱炭化装置で得られた炭化汚泥スラリーを、機械式脱水機により脱水した試験結果を示すグラフである。4 is a graph showing test results of dehydrating carbonized sludge slurry obtained by a hydrothermal carbonization apparatus by a mechanical dehydrator.

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しつつ説明する。 EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, it demonstrates, referring drawings for the form for implementing this invention.

本発明の処理方法における処理対象の有機性廃棄物は、下水汚泥、生ごみなどの食品廃棄物(食品系バイオマス)、古紙・廃紙などのリグノセルロース系廃棄物、農業残渣、および家畜糞尿などである。これらの有機性廃棄物は、それぞれ単独で処理されてもよいし、混合処理されてもよい。以下では、処理対象として下水汚泥を例にとって、その処理について説明する。 The organic waste to be treated in the treatment method of the present invention includes sewage sludge, food waste (food biomass) such as garbage, lignocellulosic waste such as waste paper and waste paper, agricultural residue, and livestock manure. is. These organic wastes may be treated individually or mixed. The treatment of sewage sludge will be described below as an example of an object to be treated.

図1に示すように、有機性廃棄物の処理設備は、メタン発酵槽としての消化槽1と、第1脱水機2と、水熱炭化装置3と、第2脱水機4と、養生容器5と、分離液処理装置6と、を備える。消化槽1、第1脱水機2、水熱炭化装置3、第2脱水機4、および養生容器5は、処理工程の上流側から順に、この順で設けられる。分離液処理装置6は、処理工程において、第1脱水機2の下流側に設けられる。 As shown in FIG. 1, the organic waste treatment facility includes a digestion tank 1 as a methane fermentation tank, a first dehydrator 2, a hydrothermal carbonization device 3, a second dehydrator 4, and a curing container 5. and a separated liquid processing device 6. The digestion tank 1, the first dehydrator 2, the hydrothermal carbonization device 3, the second dehydrator 4, and the curing vessel 5 are provided in this order from the upstream side of the treatment process. The separated liquid treatment device 6 is provided downstream of the first dehydrator 2 in the treatment process.

(消化槽、およびメタン発酵工程)
消化槽1は、下水汚泥を嫌気性発酵処理するタンクである。メタン発酵工程は、下水汚泥を消化槽1の中で嫌気性発酵処理する工程である。消化槽1に投入される下水汚泥の固形物濃度は、例えば3~9質量%である。消化槽1は、中温発酵処理においては温度約30~42℃で滞留時間15~30日程度、高温発酵処理においては温度約50~60℃で滞留時間7~20日程度で運転される。
(Digestion tank and methane fermentation process)
The digestion tank 1 is a tank for anaerobic fermentation treatment of sewage sludge. The methane fermentation step is a step of anaerobic fermentation treatment of sewage sludge in the digestion tank 1 . The solid matter concentration of sewage sludge introduced into the digestion tank 1 is, for example, 3 to 9% by mass. The digestion tank 1 is operated at a temperature of about 30 to 42° C. for a retention time of about 15 to 30 days for mesophilic fermentation, and at a temperature of about 50 to 60° C. for a retention time of about 7 to 20 days for high temperature fermentation.

下水汚泥の嫌気性発酵により消化槽1の中で消化ガスが発生する。消化ガスは、メタンが約60容量%、二酸化炭素が約40容量%のガス(バイオガス)である。発生した消化ガスは、消化槽1の中から取り出され、消化槽1や水熱炭化装置3の加温のための燃料として利用されたり、発電設備(不図示)の燃料として利用されたりする。すなわち、下水汚泥を嫌気性発酵処理することで、下水汚泥が有するエネルギーを消化ガス(ガスエネルギー)として回収することができる。 Digestion gas is generated in the digestion tank 1 by anaerobic fermentation of sewage sludge. Digestion gas is a gas (biogas) containing about 60% by volume methane and about 40% by volume carbon dioxide. The generated digestion gas is taken out from the digestion tank 1 and used as fuel for heating the digestion tank 1 and the hydrothermal carbonization device 3, or used as fuel for power generation equipment (not shown). That is, by subjecting sewage sludge to anaerobic fermentation treatment, the energy possessed by sewage sludge can be recovered as digestion gas (gas energy).

嫌気性発酵処理後の下水汚泥の発酵残渣、すなわち発酵処理汚泥は、消化槽1の中から外部へ排出される。 Fermentation residue of sewage sludge after the anaerobic fermentation treatment, that is, fermentation sludge is discharged from the digestion tank 1 to the outside.

(第1脱水機、および第1脱水工程)
消化槽1の中から外部へ排出された発酵処理汚泥は、第1脱水機2に供給される。第1脱水機2は、消化槽1から排出された発酵処理汚泥を脱水する機械である。第1脱水工程は、メタン発酵工程後の発酵処理汚泥を脱水する工程である。発酵処理汚泥の固形物濃度は、例えば1.5~5質量%である。第1脱水機2は、ベルトプレス脱水機、フィルタープレス脱水機、遠心脱水機、スクリュープレス脱水機、ベルト濃縮機、または遠心濃縮機などである。
(First dehydrator and first dehydration step)
Fermented sludge discharged from the digestion tank 1 to the outside is supplied to the first dehydrator 2 . The first dehydrator 2 is a machine for dehydrating the fermented sludge discharged from the digestion tank 1 . The first dewatering step is a step of dewatering the fermented sludge after the methane fermentation step. The solid matter concentration of the fermentation sludge is, for example, 1.5 to 5% by mass. The first dehydrator 2 is a belt press dehydrator, a filter press dehydrator, a centrifugal dehydrator, a screw press dehydrator, a belt concentrator, a centrifugal concentrator, or the like.

第1脱水機2(第1脱水工程)では、脱水汚泥の含水率が75質量%以上、且つ90質量%以下となるように、発酵処理汚泥を脱水することが好ましい。第1脱水機2(第1脱水工程)により、発酵処理汚泥は、例えば含水率が80質量%程度の脱水汚泥となる。 In the first dehydrator 2 (first dehydration step), it is preferable to dehydrate the fermentation-treated sludge so that the moisture content of the dewatered sludge is 75% by mass or more and 90% by mass or less. By the first dehydrator 2 (first dehydration step), the fermented sludge becomes dehydrated sludge having a water content of about 80% by mass, for example.

第1脱水機2(第1脱水工程)では、鉄系無機凝集剤を用いて脱水してもよく、鉄系無機凝集剤と高分子凝集剤とを併用して脱水してもよい。鉄系無機凝集剤として、例えば、ポリ硫酸第二鉄、塩化第二鉄、硫酸第一鉄などの無機凝集剤を使用することができる。また、高分子凝集剤としては、例えば、カチオン系高分子凝集剤、アニオン系高分子凝集剤などの他、ノニオン系高分子凝集剤や両性高分子凝集剤などを用いることができるが、ここではカチオン系高分子凝集剤を用いることが好ましい。第1脱水機2(第1脱水工程)では、発酵処理汚泥の固形物量当たり0.5~2.5質量%の高分子凝集剤を添加して脱水することが好ましい。発酵処理汚泥を上記好ましい条件下で脱水する第1脱水機2(第1脱水工程)により、発酵処理汚泥は、含水率が75~90質量%程度の脱水汚泥となる。なお、より好ましくは、脱水汚泥の含水率が75質量%以上、且つ85質量%以下となるように、発酵処理汚泥を脱水することである。 In the first dehydrator 2 (first dehydration step), an iron-based inorganic coagulant may be used for dehydration, or an iron-based inorganic coagulant and a polymer coagulant may be used in combination. As the iron-based inorganic flocculant, for example, inorganic flocculants such as polyferric sulfate, ferric chloride, and ferrous sulfate can be used. As the polymer flocculant, for example, in addition to cationic polymer flocculants and anionic polymer flocculants, nonionic polymer flocculants and amphoteric polymer flocculants can be used. It is preferable to use a cationic polymer flocculant. In the first dehydrator 2 (first dehydration step), dehydration is preferably performed by adding 0.5 to 2.5% by mass of a polymer flocculant to the amount of solids in the fermentation sludge. By the first dehydrator 2 (first dewatering step) for dehydrating the fermented sludge under the above preferable conditions, the fermented sludge becomes dehydrated sludge having a water content of about 75 to 90% by mass. More preferably, the fermentation-treated sludge is dehydrated so that the moisture content of the dehydrated sludge is 75% by mass or more and 85% by mass or less.

含水率が75質量%未満であると、脱水汚泥の流動性が低下し、その内部を脱水汚泥が移送される配管や後述する加熱熱交換器8の圧力損失が増大して、脱水汚泥の移送に支障が生じ、後述するリアクター7における水熱炭化処理を安定的に行えない虞がある。 If the water content is less than 75% by mass, the fluidity of the dehydrated sludge is reduced, and the pressure loss of the piping through which the dehydrated sludge is transferred and the heating heat exchanger 8 described later increases, resulting in transfer of the dehydrated sludge. There is a possibility that the hydrothermal carbonization treatment in the reactor 7, which will be described later, cannot be stably performed.

含水率が90質量%を超えると、脱水汚泥の含水率が高いので、後段の水熱炭化処理において、より多くの熱量を供給する必要が生じる虞や、後述するリアクター7の容量をより大きくする必要が生じる虞がある。 If the water content exceeds 90% by mass, the water content of the dehydrated sludge is high, so there is a risk that a larger amount of heat will need to be supplied in the subsequent hydrothermal carbonization treatment, and the capacity of the reactor 7, which will be described later, will be increased. There is a risk that the need will arise.

第1脱水機2(第1脱水工程)で上記の好ましい含水率範囲となるように発酵処理汚泥に凝集剤を添加して脱水し脱水汚泥と成してから水熱炭化処理することにより、後述するリアクター7における水熱炭化処理を安定的に行うことができ、また、リアクター7への供給熱量やリアクター7の容量が、過大になることを抑制できる。なお、第1脱水機2(第1脱水工程)による発酵処理汚泥の脱水は、上記の好ましい含水率範囲となるように発酵処理汚泥を脱水することに限定されるものではない。 In the first dehydrator 2 (first dehydration step), a flocculant is added to the fermented sludge so that the moisture content is in the above preferable range, dehydrated to form dehydrated sludge, and then hydrothermally carbonized, which will be described later. The hydrothermal carbonization treatment in the reactor 7 can be stably performed, and the amount of heat supplied to the reactor 7 and the capacity of the reactor 7 can be suppressed from becoming excessively large. The dehydration of the fermentation sludge by the first dehydrator 2 (first dehydration step) is not limited to dehydration of the fermentation sludge so that the moisture content falls within the above preferable range.

第1脱水機2によって発酵処理汚泥から分離した脱水ろ液(消化脱水ろ液)は、分離液処理装置6に送られる。 The dehydrated filtrate (digested dehydrated filtrate) separated from the fermentation-treated sludge by the first dehydrator 2 is sent to the separated liquid treatment device 6 .

(分離液処理装置、および分離液処理工程)
発酵処理汚泥から分離した脱水ろ液(消化脱水ろ液)は、分離液処理装置6に供給される。分離液処理装置6は、第1脱水機2で発酵処理汚泥から分離した脱水ろ液(消化脱水ろ液)を処理する装置である。分離液処理工程は、第1脱水工程で発酵処理汚泥から分離した脱水ろ液(消化脱水ろ液)を処理する工程である。分離液処理装置6で得られた処理水は、水処理設備(不図示)へ返送される。
(Separated liquid treatment device and separated liquid treatment process)
A dehydrated filtrate (digested dehydrated filtrate) separated from the fermented sludge is supplied to the separated liquid treatment device 6 . The separated liquid treatment device 6 is a device for treating the dehydrated filtrate (digested dehydrated filtrate) separated from the fermented sludge by the first dehydrator 2 . The separated liquid treatment step is a step of treating the dehydrated filtrate (digested dehydrated filtrate) separated from the fermented sludge in the first dehydration step. Treated water obtained in the separated liquid treatment device 6 is returned to a water treatment facility (not shown).

分離液処理装置6は、例えば、上記脱水ろ液(消化脱水ろ液)を凝集沈殿処理する装置である。分離液処理工程は、例えば、上記脱水ろ液(消化脱水ろ液)を凝集沈殿処理する工程である。なお、上記脱水ろ液(消化脱水ろ液)の処理は、凝集沈殿処理に限られず、凝集浮上分離処理、または凝集ろ過処理などであってもよい。 The separated liquid processing device 6 is, for example, a device that coagulates and sediments the dehydrated filtrate (digested dehydrated filtrate). The separated liquid treatment step is, for example, a step of subjecting the dehydrated filtrate (digested dehydrated filtrate) to a coagulating sedimentation treatment. The treatment of the dehydrated filtrate (digestion-dehydrated filtrate) is not limited to coagulation sedimentation treatment, and may be coagulation flotation separation treatment, coagulation filtration treatment, or the like.

(水熱炭化装置、および汚泥炭化工程)
脱水汚泥は、水熱炭化装置3に供給される。水熱炭化装置3は、第1脱水機2で得られた脱水汚泥を水熱炭化処理する装置である。汚泥炭化工程は、第1脱水工程で得られた脱水汚泥を水熱炭化処理する工程である。水熱炭化処理とは、水を含む処理対象物を、酸素を含有しない又は酸素濃度が低いガス雰囲気下にて又は酸素を遮断した状態にて高温高圧処理することで、炭化させる処理のことをいう。
(Hydrothermal carbonization device and sludge carbonization process)
Dewatered sludge is supplied to the hydrothermal carbonization device 3 . The hydrothermal carbonization device 3 is a device for hydrothermally carbonizing the dewatered sludge obtained by the first dehydrator 2 . The sludge carbonization step is a step of hydrothermally carbonizing the dewatered sludge obtained in the first dewatering step. Hydrothermal carbonization is a process of carbonizing an object containing water by high-temperature and high-pressure treatment in a gas atmosphere that does not contain oxygen or has a low oxygen concentration, or in a state where oxygen is shut off. say.

図2に示すように、水熱炭化装置3は、例えば、加熱熱交換器8と、リアクター7と、冷却熱交換器9と、を備える。なお、水熱炭化装置3の構成は、これに限定されるものではない。 As shown in FIG. 2, the hydrothermal carbonization device 3 includes, for example, a heating heat exchanger 8, a reactor 7, and a cooling heat exchanger 9. In addition, the structure of the hydrothermal carbonization apparatus 3 is not limited to this.

加熱熱交換器8は、第1脱水機2で得られた脱水汚泥をリアクター7に供給する前に、脱水汚泥を予熱する加熱器である。加熱熱交換器8には、例えば含水率が80質量%程度の脱水汚泥が第1脱水機2から供給される。 The heating heat exchanger 8 is a heater for preheating the dehydrated sludge obtained by the first dehydrator 2 before the dehydrated sludge is supplied to the reactor 7 . The heating heat exchanger 8 is supplied with dehydrated sludge having a water content of about 80% by mass from the first dehydrator 2, for example.

リアクター7は、酸素を含有しない又は酸素濃度が低いガス雰囲気下にて又は酸素を遮断した状態にて脱水汚泥を高温高圧処理する容器である。一例としてリアクター7は酸素濃度5体積%以下のガス雰囲気下にて脱水汚泥を高温高圧処理する。不活性ガスによって置換した状態で前記高温高圧処理をスタートするか、若しくはスタート時が空気(酸素濃度21体積%)であったとしても被処理物中の易分解性の有機物の酸化にて速やかに酸素が消費されてその後に空気が供給されることがないため、スタート直後を除いて、反応中のリアクター7内気相の酸素濃度は略0体積%に保たれる。リアクター7は、撹拌機7aを有する。リアクター7の中の炭化汚泥スラリーと、リアクター7に供給された脱水汚泥とは、撹拌機7aによって混合・撹拌される。リアクター7の外周に筒状のジャケット7bが設けられる。熱媒油ボイラ10で加熱された熱媒油は、熱媒油循環ポンプ11によって、ジャケット7bに循環供給される。リアクター7の中の炭化汚泥スラリーは、循環供給される熱媒油によって間接加熱される。なお、前記熱媒油に替えて他の熱媒が使用されてもよい。 The reactor 7 is a vessel for high-temperature and high-pressure treatment of dehydrated sludge in a gas atmosphere containing no oxygen or with a low oxygen concentration or in a state in which oxygen is shut off. As an example, the reactor 7 treats the dehydrated sludge at high temperature and high pressure in a gas atmosphere with an oxygen concentration of 5% by volume or less. The high-temperature and high-pressure treatment is started in a state of being replaced with an inert gas, or even if the air (oxygen concentration 21% by volume) is used at the start, the easily decomposable organic matter in the object to be treated is quickly oxidized. Since oxygen is consumed and air is not supplied thereafter, the oxygen concentration in the gas phase inside the reactor 7 during the reaction is kept at approximately 0% by volume except immediately after the start. The reactor 7 has an agitator 7a. The carbonized sludge slurry in the reactor 7 and the dehydrated sludge supplied to the reactor 7 are mixed and stirred by the stirrer 7a. A tubular jacket 7 b is provided around the outer periphery of the reactor 7 . The heat medium oil heated by the heat medium oil boiler 10 is circulated and supplied to the jacket 7 b by the heat medium oil circulation pump 11 . The carbonized sludge slurry in the reactor 7 is indirectly heated by the circulating heat transfer oil. In addition, another heat medium may be used instead of the heat medium oil.

リアクター7内の炭化汚泥スラリーは、熱媒油によって間接加熱されて、例えば、200℃の温度にされる。リアクター7内の圧力は、リアクター7内温度に対応する亜臨界水相当の圧力に、被処理物の成分の分解によって生じたガスによる圧力が加わった圧力とされる。リアクター7内の炭化汚泥スラリーの温度は、200℃に限定されるものではない。リアクター7内の炭化汚泥スラリーの温度は、160℃から220℃の範囲のうちの任意の温度にされてもよい。リアクター7内の圧力は、ゲージ圧0.6MPaからゲージ圧3MPa程度の圧力とされる。脱水汚泥を高温高圧処理するとは、脱水汚泥の温度が160℃以上220℃以下、且つ、リアクター7内の圧力がゲージ圧0.6MPa以上ゲージ圧3MPa以下で脱水汚泥を処理することをいう。 The carbonized sludge slurry in the reactor 7 is indirectly heated by thermal oil to a temperature of 200° C., for example. The pressure inside the reactor 7 is the sum of the pressure corresponding to the sub-critical water corresponding to the temperature inside the reactor 7 and the pressure due to the gas generated by the decomposition of the components of the object to be treated. The temperature of the carbonized sludge slurry in the reactor 7 is not limited to 200°C. The temperature of the carbonized sludge slurry in the reactor 7 may be any temperature within the range of 160°C to 220°C. The pressure inside the reactor 7 is set at a gauge pressure of about 0.6 MPa to about 3 MPa. High-temperature and high-pressure treatment of the dewatered sludge means treatment of the dewatered sludge at a temperature of 160° C. or higher and 220° C. or lower and a gauge pressure of 0.6 MPa or higher and a gauge pressure of 3 MPa or lower in the reactor 7 .

脱水汚泥の処理時間、すなわち、リアクター7内の炭化汚泥スラリーの滞留時間は、例えば、3時間とされる。リアクター7内の炭化汚泥スラリーの滞留時間は、3時間に限定されるものではない。リアクター7内の炭化汚泥スラリーの滞留時間は、2時間から5時間の範囲内であればよい。 The treatment time of the dewatered sludge, that is, the residence time of the carbonized sludge slurry in the reactor 7 is, for example, 3 hours. The residence time of the carbonized sludge slurry in the reactor 7 is not limited to 3 hours. The residence time of the carbonized sludge slurry in the reactor 7 may be within the range of 2 hours to 5 hours.

リアクター7内に供給された脱水汚泥は、上記圧力および温度で、上記処理時間、処理されることで炭化汚泥スラリーとなる。水熱炭化処理により、脱水汚泥中の微生物の細胞が破壊されるとともに、細胞内の成分の分解・重合が起こる。その結果、脱水性に優れる炭化汚泥スラリーが生成する。 The dehydrated sludge supplied into the reactor 7 is treated at the above pressure and temperature for the above treatment time to form a carbonized sludge slurry. The hydrothermal carbonization treatment destroys the cells of microorganisms in the dewatered sludge, and causes decomposition and polymerization of intracellular components. As a result, a carbonized sludge slurry with excellent dewaterability is produced.

冷却熱交換器9は、リアクター7の中で水熱炭化処理により得られた炭化汚泥スラリーを冷却する冷却器である。冷却熱交換器9において、炭化汚泥スラリーの温度が取扱いに適した領域に調整される。炭化汚泥スラリーの温度が調整されることで、炭化汚泥スラリーの粘性を調整することができ、炭化汚泥スラリーの移送を行い易くすることができるとともに、炭化汚泥スラリーの脱水性を向上させることができる。 The cooling heat exchanger 9 is a cooler for cooling the carbonized sludge slurry obtained by hydrothermal carbonization in the reactor 7 . In the cooling heat exchanger 9, the temperature of the carbonized sludge slurry is adjusted to a region suitable for handling. By adjusting the temperature of the carbonized sludge slurry, the viscosity of the carbonized sludge slurry can be adjusted, the transfer of the carbonized sludge slurry can be facilitated, and the dewaterability of the carbonized sludge slurry can be improved. .

炭化汚泥スラリーは、冷却熱交換器9で冷却されてから第2脱水機4に供給される。第2脱水機4に供給される際に、炭化汚泥スラリーの温度が60℃未満であると、炭化汚泥スラリーの粘性が大きくなり、その結果、炭化汚泥スラリーの移送のし易さ、および炭化汚泥スラリーの脱水性が低下する懸念がある。そのため、冷却熱交換器9において、炭化汚泥スラリーの温度を60℃以上に調整し、この汚泥炭化工程で得られた60℃以上の温度の炭化汚泥スラリーを第2脱水工程に供給することが好ましい。これにより、炭化汚泥スラリーの粘性を低く保つことができ、炭化汚泥スラリーの移送を行い易く、且つ、炭化汚泥スラリーの脱水性が向上する。また、炭化汚泥スラリーを略一定の温度に冷却してから引抜装置(炭化汚泥スラリーを第2脱水機4に供給する装置)を通過させることによって、引抜量の安定化を図ることができる。例えば、引抜装置として一軸ねじポンプを使用した場合、炭化汚泥スラリーの温度が高温で安定しなければ、一軸ねじポンプのロータおよびステータの膨張により流量が変動する虞があるところ、これを防止することができる。なお、第2脱水機4としてフィルタープレス脱水機を用いることが好ましいところ、フィルタープレス脱水機の耐久性の観点から、第2脱水工程に供給する炭化汚泥スラリーの温度は80℃以下であることが好ましい。すなわち、冷却熱交換器9において、炭化汚泥スラリーの温度を60℃以上80℃以下に調整し、60℃以上80℃以下の温度の炭化汚泥スラリーを第2脱水工程に供給することが好ましい。なお、冷却熱交換器9で回収した熱エネルギーは、後述のように、炭化汚泥の養生に使用する酸素含有ガスを予め加熱するために使用されてもよいし、その他の用途の加熱の熱源として使用するようにされてもよい。その他の用途の加熱の熱源として、例えば、リアクター7に投入する脱水汚泥を予め加熱するための熱源が挙げられる。 The carbonized sludge slurry is cooled by the cooling heat exchanger 9 and then supplied to the second dehydrator 4 . If the temperature of the carbonized sludge slurry is less than 60° C. when it is supplied to the second dehydrator 4, the viscosity of the carbonized sludge slurry increases. There is a concern that the dewaterability of the slurry is lowered. Therefore, it is preferable to adjust the temperature of the carbonized sludge slurry to 60° C. or higher in the cooling heat exchanger 9, and supply the carbonized sludge slurry having a temperature of 60° C. or higher obtained in this sludge carbonization step to the second dehydration step. . As a result, the viscosity of the carbonized sludge slurry can be kept low, the carbonized sludge slurry can be easily transferred, and the dewaterability of the carbonized sludge slurry can be improved. Further, by cooling the carbonized sludge slurry to a substantially constant temperature and then passing it through the withdrawal device (the device that supplies the carbonized sludge slurry to the second dehydrator 4), the withdrawal amount can be stabilized. For example, when a single-screw pump is used as the extraction device, unless the temperature of the carbonized sludge slurry is high and stable, the flow rate may fluctuate due to expansion of the rotor and stator of the single-screw pump. can be done. Although it is preferable to use a filter press dehydrator as the second dehydrator 4, the temperature of the carbonized sludge slurry supplied to the second dehydration step is preferably 80° C. or less from the viewpoint of durability of the filter press dehydrator. preferable. That is, it is preferable to adjust the temperature of the carbonized sludge slurry to 60° C. or higher and 80° C. or lower in the cooling heat exchanger 9 and supply the carbonized sludge slurry at a temperature of 60° C. or higher and 80° C. or lower to the second dehydration step. The heat energy recovered by the cooling heat exchanger 9 may be used for preheating the oxygen-containing gas used for curing the carbonized sludge, as described later, or as a heat source for heating for other purposes. may be used. As a heat source for heating for other uses, for example, a heat source for preheating dehydrated sludge to be introduced into the reactor 7 can be mentioned.

(第2脱水機、および第2脱水工程)
第2脱水機4は、水熱炭化装置3で得られた炭化汚泥スラリーを機械脱水する機械である。なお、機械脱水とは、機械式脱水機により脱水することをいう。第2脱水工程は、汚泥炭化工程で得られた炭化汚泥スラリーを第2脱水機4により脱水する工程である。第2脱水機4は、フィルタープレス脱水機、遠心脱水機、またはスクリュープレス脱水機などの機械式脱水機である。
(Second dehydrator and second dehydration step)
The second dehydrator 4 is a machine for mechanically dewatering the carbonized sludge slurry obtained in the hydrothermal carbonization device 3 . In addition, mechanical dehydration means dehydrating with a mechanical dehydrator. The second dehydration step is a step of dewatering the carbonized sludge slurry obtained in the sludge carbonization step with the second dehydrator 4 . The second dehydrator 4 is a mechanical dehydrator such as a filter press dehydrator, a centrifugal dehydrator, or a screw press dehydrator.

第2脱水機4は、特に限定されるものではないが、フィルタープレス脱水機であることが好ましい。炭化汚泥スラリーは微粒子となった炭化物が水中に分散した状態である。そのため、フィルターの目開きが細かく、高圧で圧搾しても高い固形分回収率が得られるフィルタープレス脱水機が第2脱水機4として適している。 Although the second dehydrator 4 is not particularly limited, it is preferably a filter press dehydrator. The carbonized sludge slurry is in a state in which fine particles of carbide are dispersed in water. Therefore, a filter press dehydrator with fine filter openings and capable of obtaining a high solid content recovery rate even when pressed at high pressure is suitable as the second dehydrator 4 .

第2脱水機4としてフィルタープレス脱水機を用い、ゲージ圧0.7MPa以上、且つゲージ圧2.0MPa以下の圧力(圧搾圧力)で、炭化汚泥スラリーを圧搾して脱水することが好ましい。炭化汚泥スラリーを上記圧力で圧搾して脱水することで、含水率が25質量%以上、且つ55質量%以下の炭化汚泥を得ることができる。また、前記汚泥炭化工程で得られた炭化汚泥スラリー中の水分には、溶解性のNa、K、Clが溶出している。これらの成分は、第2脱水工程で脱水ろ液とともに除去されるので、炭化汚泥の含水率を低くできるほど、炭化汚泥中のNa、K、Clの含有割合を低くできる。そのため、含水率が25質量%以上、且つ55質量%以下の炭化汚泥を得ることができることで、炭化汚泥中のNa、K、Clの含有割合を低くできる。その結果、不純物含有量が少ない炭化汚泥(処理物)を得ることができる。 A filter press dehydrator is used as the second dehydrator 4, and the carbonized sludge slurry is preferably compressed and dewatered at a gauge pressure of 0.7 MPa or more and a gauge pressure of 2.0 MPa or less (compression pressure). By compressing and dewatering the carbonized sludge slurry with the above pressure, carbonized sludge having a water content of 25% by mass or more and 55% by mass or less can be obtained. In addition, soluble Na, K, and Cl are eluted in water in the carbonized sludge slurry obtained in the sludge carbonization step. Since these components are removed together with the dehydrated filtrate in the second dehydration step, the lower the water content of the carbonized sludge, the lower the Na, K, and Cl content in the carbonized sludge. Therefore, by obtaining carbonized sludge having a water content of 25% by mass or more and 55% by mass or less, it is possible to reduce the content of Na, K, and Cl in the carbonized sludge. As a result, it is possible to obtain carbonized sludge (processed material) with a low impurity content.

さらには、第2脱水機4としてフィルタープレス脱水機を用い、ゲージ圧1.5MPa以上、且つゲージ圧2.0MPa以下の圧力(圧搾圧力)で、炭化汚泥スラリーを圧搾して脱水することが好ましい。炭化汚泥スラリーを上記圧力で圧搾して脱水することで、含水率が25質量%以上、且つ35質量%以下の炭化汚泥を得ることができる。なお、フィルタープレス脱水機による炭化汚泥スラリーの圧搾圧力は、上記圧力に限定されるものではない。また、フィルタープレス脱水機以外の第2脱水機4を用いて、炭化汚泥スラリーを脱水してもよい。 Furthermore, a filter press dehydrator is used as the second dehydrator 4, and the carbonized sludge slurry is preferably compressed and dewatered at a gauge pressure of 1.5 MPa or more and a gauge pressure of 2.0 MPa or less (compression pressure). . By compressing and dewatering the carbonized sludge slurry with the above pressure, carbonized sludge having a water content of 25% by mass or more and 35% by mass or less can be obtained. The pressing pressure of the carbonized sludge slurry by the filter press dehydrator is not limited to the above pressure. Alternatively, the carbonized sludge slurry may be dewatered using the second dehydrator 4 other than the filter press dehydrator.

さらには、この第2脱水工程において、炭化汚泥スラリーに凝集剤を添加することなく炭化汚泥スラリーを脱水するとよい。炭化汚泥スラリーの脱水に凝集剤を使用しないことで、その分、有機性廃棄物の処理コストを抑えることができる。また、凝集剤を使用しない分、不純物含有量が少ない炭化汚泥(処理物)を得ることができるので、後述するように炭化汚泥を固形燃料などの用途で利用する場合に好適である。特に、凝集剤として無機凝集剤を使用した場合には炭化汚泥(処理物)中の灰分含有量が増加するが、凝集剤を使用しない分、灰分含有量が少ない炭化汚泥(処理物)を得ることができるので、炭化汚泥を固形燃料などの用途で利用する場合に好適である。水熱炭化処理を経た脱水汚泥、すなわち炭化汚泥スラリーは脱水性に優れるため、当該炭化汚泥スラリーを機械脱水する場合、炭化汚泥スラリーに凝集剤を添加しなくても、炭化汚泥スラリーを、含水率が25質量%以上、且つ55質量%以下の炭化汚泥にすることが可能である。なお、炭化汚泥スラリーに凝集剤を添加して、炭化汚泥スラリーを機械脱水してもよい。 Furthermore, in this second dehydration step, the carbonized sludge slurry is preferably dewatered without adding a flocculant to the carbonized sludge slurry. By not using a flocculant for dehydrating the carbonized sludge slurry, the cost of treating the organic waste can be reduced accordingly. In addition, carbonized sludge (processed product) with a low impurity content can be obtained because no flocculant is used, so it is suitable for use as a solid fuel or the like as described later. In particular, when an inorganic flocculant is used as a flocculant, the ash content in the carbonized sludge (treated material) increases, but since no flocculant is used, carbonized sludge (treated material) with a low ash content is obtained. Therefore, it is suitable for using the carbonized sludge for applications such as solid fuel. Dehydrated sludge that has undergone hydrothermal carbonization, that is, carbonized sludge slurry has excellent dewatering properties. is 25 mass % or more and 55 mass % or less of carbonized sludge. A flocculant may be added to the carbonized sludge slurry and the carbonized sludge slurry may be mechanically dewatered.

第2脱水機4(第2脱水工程)により、炭化汚泥スラリーは、含水率が低い炭化汚泥となる。上記のとおり、含水率が25質量%以上、且つ55質量%以下の炭化汚泥を炭化汚泥スラリーから得ることができるが、炭化汚泥の含水率は、これに限られない。 The carbonized sludge slurry becomes carbonized sludge having a low moisture content by the second dehydrator 4 (second dehydration step). As described above, carbonized sludge having a water content of 25% by mass or more and 55% by mass or less can be obtained from the carbonized sludge slurry, but the water content of the carbonized sludge is not limited to this.

図3は、水熱炭化装置3で得られた炭化汚泥スラリーを、第2脱水機4により脱水した試験結果を示すグラフである。第2脱水機4として、フィルタープレス脱水機を用いた。なお、少なくともゲージ圧2.0MPaの圧力を炭化汚泥スラリーに作用させることができる第2脱水機4であれば、フィルタープレス脱水機以外の第2脱水機4を用いてもよい。この脱水試験において、炭化汚泥スラリーへの凝集剤の添加は行わなかった。 FIG. 3 is a graph showing the test results of dewatering the carbonized sludge slurry obtained by the hydrothermal carbonization device 3 by the second dehydrator 4 . A filter press dehydrator was used as the second dehydrator 4 . The second dehydrator 4 other than the filter press dehydrator may be used as long as the second dehydrator 4 can apply a pressure of at least a gauge pressure of 2.0 MPa to the carbonized sludge slurry. In this dehydration test, no flocculant was added to the carbonized sludge slurry.

図3に示すグラフの横軸は、圧力(圧搾圧力、MPa(ゲージ圧))であり、縦軸は、機械脱水により得られた炭化汚泥の含水率(質量%)である。 The horizontal axis of the graph shown in FIG. 3 is the pressure (compression pressure, MPa (gauge pressure)), and the vertical axis is the water content (% by mass) of the carbonized sludge obtained by mechanical dewatering.

図3からわかるように、水熱炭化装置3で得られた炭化汚泥スラリーを、ゲージ圧0.7MPa以上、且つゲージ圧2.0MPa以下の圧力で機械脱水することで、含水率が25質量%以上、且つ55質量%以下の炭化汚泥を得ることができる。また、ゲージ圧1.5MPa以上、且つゲージ圧2.0MPa以下の圧力で機械脱水することで、含水率が25質量%以上、且つ35質量%以下の炭化汚泥を得ることができる。また、含水率が40質量%以下の炭化汚泥を得るには、ゲージ圧1.3MPa程度以上の圧力で脱水するとよい。圧力がゲージ圧2.0MPaを超えると、含水率の低下はほとんど見られなかった。ゲージ圧0.7MPaの圧力では、55質量%程度の炭化汚泥を得ることができることがわかる。すなわち、ゲージ圧0.7MPaの圧力で、含水率60質量%程度という従来の脱水汚泥よりは、十分に低い含水率の炭化汚泥(処理物)を得ることができる。 As can be seen from FIG. 3, the carbonized sludge slurry obtained in the hydrothermal carbonization device 3 is mechanically dewatered at a gauge pressure of 0.7 MPa or more and a gauge pressure of 2.0 MPa or less, resulting in a water content of 25% by mass. Carbonized sludge having a content of 55% by mass or less can be obtained. Further, by mechanically dewatering at a gauge pressure of 1.5 MPa or more and a gauge pressure of 2.0 MPa or less, carbonized sludge having a water content of 25% by mass or more and 35% by mass or less can be obtained. In order to obtain carbonized sludge having a water content of 40% by mass or less, dehydration should be performed at a gauge pressure of about 1.3 MPa or higher. When the pressure exceeded 2.0 MPa of gauge pressure, almost no decrease in moisture content was observed. It can be seen that at a gauge pressure of 0.7 MPa, about 55% by mass of carbonized sludge can be obtained. That is, at a gauge pressure of 0.7 MPa, it is possible to obtain carbonized sludge (processed material) with a sufficiently lower water content than conventional dehydrated sludge with a water content of about 60% by mass.

表1は、第2脱水工程で炭化汚泥スラリーから分離した脱水ろ液(水熱炭化脱水ろ液)中のNa、K、Cl濃度を示す表である。なお、各濃度は、脱水ろ液を希釈処理した際の実測濃度を、無希釈で行った場合に換算した値である。 Table 1 shows the concentrations of Na, K, and Cl in the dewatered filtrate (hydrothermal dehydrated filtrate by carbonization) separated from the carbonized sludge slurry in the second dewatering step. Each concentration is a value obtained by converting the actually measured concentration when the dehydrated filtrate is diluted to the undiluted concentration.

Figure 2023111869000002
Figure 2023111869000002

表2は、ゲージ圧0.7MPa、1.5MPa、2.0MPaの各圧力(圧搾圧力)条件で炭化汚泥スラリーを圧搾して脱水して得られる炭化汚泥中のNa、K、Cl濃度の計算値を示す表である。表2からわかるように、圧搾圧力を高くして炭化汚泥の含水率を低下させると、炭化汚泥の水分減少に伴い、溶解しているNa、K、Clの各成分が脱水ろ液中に流出する。その結果、炭化汚泥中のNa、K、Cl濃度が低くなる。例えば、Naについては、ゲージ圧0.7MPaのときは733mg/kgDSであり、ゲージ圧2.0MPaのときは257mg/kgDSである。K、Clの濃度についても同様である。 Table 2 shows calculation of Na, K, and Cl concentrations in carbonized sludge obtained by compressing and dewatering carbonized sludge slurry under each pressure (compressing pressure) condition of gauge pressure 0.7 MPa, 1.5 MPa, and 2.0 MPa. It is a table showing values. As can be seen from Table 2, when the water content of the carbonized sludge is lowered by increasing the pressing pressure, the water content of the carbonized sludge decreases, and the dissolved Na, K, and Cl components flow out into the dewatered filtrate. do. As a result, the Na, K and Cl concentrations in the carbonized sludge are lowered. For example, Na is 733 mg/kg DS when the gauge pressure is 0.7 MPa, and 257 mg/kg DS when the gauge pressure is 2.0 MPa. The same applies to the concentrations of K and Cl.

Figure 2023111869000003
Figure 2023111869000003

(ろ液返送工程)
ろ液返送工程は、第2脱水工程で炭化汚泥スラリーから分離した脱水ろ液(水熱炭化脱水ろ液)を消化槽1に送る(戻す)工程である。水熱炭化処理によって、脱水汚泥中の微生物の細胞が破壊されて、脱水汚泥中の有機物がろ液(水熱炭化脱水ろ液)中に溶出する。水熱炭化脱水ろ液に含まれる有機物が消化ガスの原料となるので、水熱炭化脱水ろ液を消化槽1に投入すると、消化ガスの発生量はその分増加する。消化ガスは燃料として利用することが可能な、下水汚泥から回収されるエネルギー(ガスエネルギー)である。すなわち、第2脱水工程で炭化汚泥スラリーから分離した脱水ろ液(水熱炭化脱水ろ液)を消化槽1に戻すことで、消化ガスの発生量を増加させることができ、エネルギー回収量を増加させることができる。
(Filtrate return step)
The filtrate return step is a step of sending (returning) the dehydrated filtrate (hydrothermal carbonized dehydrated filtrate) separated from the carbonized sludge slurry in the second dewatering step to the digestion tank 1 . The hydrothermal carbonization treatment destroys the cells of microorganisms in the dehydrated sludge, and the organic matter in the dehydrated sludge is eluted into the filtrate (hydrothermal carbonization dewatering filtrate). Since the organic matter contained in the hydrothermally carbonized and dehydrated filtrate is used as a raw material for digestion gas, when the hydrothermally carbonized and dehydrated filtrate is put into the digestion tank 1, the amount of digestion gas generated increases accordingly. Digestion gas is energy recovered from sewage sludge (gas energy) that can be used as fuel. That is, by returning the dehydrated filtrate (hydrothermal carbonized dehydrated filtrate) separated from the carbonized sludge slurry in the second dehydration step to the digestion tank 1, the amount of digestion gas generated can be increased, and the amount of energy recovery can be increased. can be made

また、水熱炭化脱水ろ液に含まれる有機物の一部が消化ガスとなるので、有機物はその分、処理系から減少する。その結果、CODなどの下水処理場からの放流水質の悪化を抑制することができる。詳しくは、次のとおりである。水熱炭化脱水ろ液をそのまま水処理系に送って処理すると、水処理系のCOD負荷が上昇し、放流水質が悪化する可能性があるが、メタン発酵によって有機物が分解されることで、水処理系のCOD負荷上昇が抑制され、放流水質の悪化を抑制することができる。 In addition, since part of the organic matter contained in the hydrothermal carbonization filtrate becomes the digestive gas, the organic matter is reduced from the treatment system accordingly. As a result, it is possible to suppress the deterioration of the quality of discharged water such as COD from the sewage treatment plant. Details are as follows. If the hydrothermally carbonized dewatering filtrate is directly sent to the water treatment system for treatment, the COD load in the water treatment system may increase and the discharged water quality may deteriorate. The COD load increase in the treatment system is suppressed, and the deterioration of effluent water quality can be suppressed.

水熱炭化脱水ろ液を消化槽1に戻す途中で、水熱炭化脱水ろ液に対して窒素ストリッピングを行うことで、水熱炭化脱水ろ液に含まれているアンモニア性窒素をアンモニアガスとして放出させて除去するとよい。窒素ストリッピングとは、ストリッピング対象物から窒素を除去することをいう。水熱炭化脱水ろ液にNaOH等のアルカリを添加することでpHを8程度以上のアルカリ性とし、水熱炭化脱水ろ液に含まれているアンモニア性窒素(NH4-N)をアンモニアガスとして放出させて除去する。窒素ストリッピングを行うには、ストリッピング対象物の温度が比較的高温であることが望ましいので、汚泥炭化工程において、炭化汚泥スラリーの温度を60℃以上に調整し、この汚泥炭化工程で得られた60℃以上の温度の炭化汚泥スラリーを第2脱水工程に供給することで、第2脱水工程で炭化汚泥スラリーから分離した水熱炭化脱水ろ液を比較的高温にしておくとよい。 By performing nitrogen stripping on the hydrothermally carbonized dewatering filtrate on the way back to the digestion tank 1, ammonia nitrogen contained in the hydrothermally carbonized dewatering filtrate is converted into ammonia gas. It should be released and removed. Nitrogen stripping refers to removing nitrogen from an object to be stripped. Alkali such as NaOH is added to the hydrothermally carbonized dewatering filtrate to make the pH more alkaline than about 8, and the ammoniacal nitrogen (NH 4 —N) contained in the hydrothermally carbonized dewatering filtrate is released as ammonia gas. remove it. In order to perform nitrogen stripping, it is desirable that the temperature of the object to be stripped is relatively high. By supplying the carbonized sludge slurry at a temperature of 60° C. or higher to the second dehydration step, the hydrothermally carbonized dewatering filtrate separated from the carbonized sludge slurry in the second dehydration step is preferably kept at a relatively high temperature.

水熱炭化脱水ろ液の性状によっては消化槽1内の窒素濃度が高くなって、微生物活性を阻害することがある。消化槽1内に入る前にアンモニア性窒素(NH4-N)を除去することで、微生物活性の阻害を抑制することができる。また、除去したアンモニアガスは、希硫酸で捕捉して硫酸アンモニウムを生成させて肥料として利用することができる。 Depending on the properties of the hydrothermal carbonization and dehydration filtrate, the nitrogen concentration in the digestion tank 1 may become high, inhibiting microbial activity. By removing ammonia nitrogen (NH 4 —N) before entering the digestion tank 1, inhibition of microbial activity can be suppressed. Also, the removed ammonia gas can be captured with dilute sulfuric acid to produce ammonium sulfate, which can be used as a fertilizer.

(養生容器、および養生工程)
養生容器5は、第2脱水機4で得られた炭化汚泥の乾燥、および炭化汚泥の発熱発火性の低減を行う容器である。養生工程は、第2脱水工程で得られた炭化汚泥の乾燥、および炭化汚泥の発熱発火性の低減を行う工程である。養生容器5は、一般にホッパと呼ばれる容器である。
(curing container and curing process)
The curing container 5 is a container for drying the carbonized sludge obtained by the second dehydrator 4 and reducing the exothermic ignitability of the carbonized sludge. The curing step is a step of drying the carbonized sludge obtained in the second dehydration step and reducing the exothermic ignitability of the carbonized sludge. The curing container 5 is a container generally called a hopper.

第2脱水機4からの炭化汚泥は養生容器5に投入される。養生容器5には、例えば、その下部の側面から養生容器5の中に空気(酸素含有ガス)が吹き込まれる。養生容器5内の炭化汚泥は、吹き込まれた空気と接触することで、乾燥するとともに、部分的に酸化する。部分的に酸化することで、炭化汚泥の発熱発火性は低減する。 Carbonized sludge from the second dehydrator 4 is put into the curing container 5 . Air (oxygen-containing gas) is blown into the curing container 5 from, for example, the lower side surface of the curing container 5 . The carbonized sludge in the curing container 5 is dried and partially oxidized by contact with the blown air. Partial oxidation reduces the exothermic ignitability of the carbonized sludge.

なお、養生工程は、養生容器5(ホッパ)を用いた工程に限られることはない。例えば、その周囲を囲ったコンベヤ(養生部)の上に、第2脱水機4で得られた炭化汚泥を投下し、空気などの酸素含有ガスを通すことで養生工程を実施してもよい。また、酸素含有ガスは、乾燥をより促進するために予め加熱されていてもよいし、その加熱の熱源として冷却熱交換器9で回収した熱エネルギーを使用するようにしてもよい。 The curing process is not limited to the process using the curing container 5 (hopper). For example, the carbonized sludge obtained by the second dehydrator 4 may be dropped onto a conveyor (curing section) surrounding it, and the curing step may be performed by passing an oxygen-containing gas such as air through the sludge. In addition, the oxygen-containing gas may be heated in advance in order to further promote drying, or the heat energy recovered by the cooling heat exchanger 9 may be used as the heat source for the heating.

日本産業規格JIS Z7312において、下水汚泥固形燃料の製品仕様は、その含水率が20質量%以下であることが定められている。第2脱水機4で得られた炭化汚泥の含水率は、上記養生工程を行うことで、例えば20質量%以下に調整される。20質量%以下に含水率を調整することで、炭化汚泥を固形燃料として利用することができる。なお、炭化汚泥の用途は、固形燃料に限られない。養生工程において、炭化汚泥の含水率は、20質量%以下に調整されることに限られない。 In Japanese Industrial Standard JIS Z7312, the product specification of sewage sludge solid fuel is stipulated that the water content is 20% by mass or less. The moisture content of the carbonized sludge obtained by the second dehydrator 4 is adjusted to, for example, 20% by mass or less by performing the curing step. By adjusting the water content to 20% by mass or less, the carbonized sludge can be used as a solid fuel. The use of carbonized sludge is not limited to solid fuel. In the curing step, the water content of carbonized sludge is not limited to being adjusted to 20% by mass or less.

(効果)
本実施形態の有機性廃棄物の処理方法は、下水汚泥(有機性廃棄物)を消化槽1(メタン発酵槽)の中で嫌気性発酵処理するメタン発酵工程、メタン発酵工程後の発酵処理汚泥を脱水する第1脱水工程、第1脱水工程で得られた脱水汚泥を水熱炭化処理する汚泥炭化工程、および、汚泥炭化工程で得られた炭化汚泥スラリーを第2脱水機4(機械式脱水機)により脱水する第2脱水工程を備えている。
(effect)
The organic waste treatment method of the present embodiment includes a methane fermentation process in which sewage sludge (organic waste) is anaerobicly fermented in a digestion tank 1 (methane fermentation tank), and fermented sludge after the methane fermentation process. , a sludge carbonization step of hydrothermally carbonizing the dehydrated sludge obtained in the first dehydration step, and the carbonized sludge slurry obtained in the sludge carbonization step is subjected to a second dehydrator 4 (mechanical dewatering It has a second dehydration step for dehydrating with a machine).

上記処理方法によると、次のような効果が得られる。 According to the above processing method, the following effects are obtained.

上記第1脱水工程で得られた脱水汚泥を水熱炭化処理することで、脱水汚泥中の微生物の細胞が破壊されるとともに、細胞内の成分の分解・重合が起こる。その結果、脱水性に優れる炭化汚泥スラリーが生成する。この脱水性に優れる炭化汚泥スラリーを機械式脱水機により脱水することで、低含水率の炭化汚泥(処理物)とすることができる。 By hydrothermally carbonizing the dewatered sludge obtained in the first dewatering step, the cells of microorganisms in the dehydrated sludge are destroyed, and the components in the cells are decomposed and polymerized. As a result, a carbonized sludge slurry with excellent dewaterability is produced. By dehydrating the carbonized sludge slurry with excellent dewatering properties using a mechanical dehydrator, carbonized sludge (processed material) with a low moisture content can be obtained.

また、低含水率の炭化汚泥(処理物)が得られるので、前記養生工程において、炭化汚泥の乾燥に要するエネルギー消費量を少なくすることができる。換言すれば、その後の工程において少ない投入エネルギーで目標の含水率まで処理物の水分を蒸発させることができる。炭化汚泥を固形燃料として利用する場合には、その含水率を20質量%以下に調整することになるため、乾燥に要するエネルギー消費量を少なくすることができるという効果は非常に重要である。 In addition, since carbonized sludge (treated material) with a low water content is obtained, the energy consumption required for drying the carbonized sludge in the curing step can be reduced. In other words, it is possible to evaporate the water content of the treated material to the target water content with less input energy in subsequent steps. When carbonized sludge is used as solid fuel, the water content is adjusted to 20% by mass or less, so the effect of being able to reduce the energy consumption required for drying is very important.

上記第2脱水工程において、ゲージ圧0.7MPa以上、且つゲージ圧2.0MPa以下の圧力で炭化汚泥スラリーを圧搾することで脱水することが好ましい。これにより、含水率が25質量%以上、且つ55質量%以下の炭化汚泥を得ることができる。また、汚泥炭化工程で得られた炭化汚泥スラリー中の水分には、溶解性のNa、K、Clが溶出している。これらの成分は、第2脱水工程で脱水ろ液とともに除去されるので、炭化汚泥の含水率を低くできるほど、炭化汚泥中のNa、K、Clの含有割合を低くできる。そのため、含水率が25質量%以上、且つ55質量%以下の炭化汚泥を得ることができることで、炭化汚泥中のNa、K、Clの含有割合を低くできる。その結果、不純物含有量が少ない炭化汚泥(処理物)を得ることができる。なお、より好ましくは、ゲージ圧1.5MPa以上、且つゲージ圧2.0MPa以下の圧力で炭化汚泥スラリーを圧搾することで脱水することである。 In the second dehydration step, dehydration is preferably performed by pressing the carbonized sludge slurry at a gauge pressure of 0.7 MPa or more and a gauge pressure of 2.0 MPa or less. As a result, carbonized sludge having a water content of 25% by mass or more and 55% by mass or less can be obtained. In addition, soluble Na, K, and Cl are eluted in water in the carbonized sludge slurry obtained in the sludge carbonization step. Since these components are removed together with the dehydrated filtrate in the second dehydration step, the lower the water content of the carbonized sludge, the lower the Na, K, and Cl content in the carbonized sludge. Therefore, by obtaining carbonized sludge having a water content of 25% by mass or more and 55% by mass or less, it is possible to reduce the content of Na, K, and Cl in the carbonized sludge. As a result, it is possible to obtain carbonized sludge (processed material) with a low impurity content. More preferably, the carbonized sludge slurry is dewatered by squeezing it at a gauge pressure of 1.5 MPa or more and a gauge pressure of 2.0 MPa or less.

また、上記第2脱水工程において、炭化汚泥スラリーに凝集剤を添加することなく炭化汚泥スラリーを脱水することが好ましい。これによれば、炭化汚泥スラリーの脱水に凝集剤を使用しないため、その分、下水汚泥(有機性廃棄物)の処理コストを抑えることができる。 Moreover, in the second dehydration step, it is preferable to dewater the carbonized sludge slurry without adding a flocculant to the carbonized sludge slurry. According to this, since no coagulant is used for dehydration of the carbonized sludge slurry, the treatment cost of the sewage sludge (organic waste) can be reduced accordingly.

また、上記第2脱水工程により、含水率が40質量%以下の炭化汚泥を得ることで、前記養生工程において、炭化汚泥の乾燥に要するエネルギー消費量を少なく抑えることができる。なお、より好ましくは、含水率が35質量%以下の炭化汚泥を得ることである。 Further, by obtaining carbonized sludge having a moisture content of 40% by mass or less in the second dehydration step, the energy consumption required for drying the carbonized sludge in the curing step can be reduced. It is more preferable to obtain carbonized sludge having a water content of 35% by mass or less.

さらには、本実施形態の有機性廃棄物の処理方法は、上記第2脱水工程で炭化汚泥スラリーから分離した水熱炭化脱水ろ液を、消化槽1(メタン発酵槽)に戻すろ液返送工程を備えている。これによれば、消化ガスの発生量を増加させることができ、エネルギー回収量を増加させることができる。また、CODなどの下水処理場からの放流水質の悪化を抑制することができる。 Furthermore, in the organic waste treatment method of the present embodiment, the hydrothermally carbonized dehydrated filtrate separated from the carbonized sludge slurry in the second dehydration step is returned to the digestion tank 1 (methane fermentation tank) in a filtrate return step. It has According to this, the amount of digestion gas generated can be increased, and the amount of energy recovery can be increased. In addition, it is possible to suppress the deterioration of the quality of effluent from sewage treatment plants such as COD.

上記の実施形態は次のように変更可能である。 The above embodiment can be modified as follows.

上記の実施形態は、分離液処理装置6、および分離液処理工程を備える。本発明において、分離液処理装置6、および分離液処理工程は、必須ではない。 The above embodiment includes the separated liquid treatment device 6 and the separated liquid treatment step. In the present invention, the separated liquid treatment device 6 and the separated liquid treatment step are not essential.

上記の実施形態は、ろ液返送工程を備える。本発明において、ろ液返送工程は、必須ではない。 The above embodiments comprise a filtrate return step. In the present invention, the filtrate return step is not essential.

上記の実施形態は、養生容器5、および養生工程を備える。本発明において、養生容器5、および養生工程は、必須ではない。 The above embodiment comprises the curing container 5 and the curing process. In the present invention, the curing container 5 and the curing process are not essential.

処理対象の有機性廃棄物は、下水汚泥に限られるものではない。本発明は、下水汚泥、生ごみなどの食品廃棄物(食品系バイオマス)、古紙・廃紙などのリグノセルロース系廃棄物、農業残渣、および家畜糞尿などの様々な有機性廃棄物を処理対象とすることができる。前記のとおり、これらの有機性廃棄物は、それぞれ単独で処理されてもよいし、混合処理されてもよい。 Organic waste to be treated is not limited to sewage sludge. The present invention targets sewage sludge, food waste (food biomass) such as garbage, lignocellulosic waste such as used paper and waste paper, agricultural residue, and various organic waste such as livestock manure. can do. As described above, these organic wastes may be treated individually or mixed.

1:消化槽(メタン発酵槽)
2:第1脱水機
3:水熱炭化装置
4:第2脱水機
5:養生容器
6:分離液処理装置
7:リアクター
8:加熱熱交換器
9:冷却熱交換器
1: Digestion tank (methane fermentation tank)
2: First dehydrator 3: Hydrothermal carbonization device 4: Second dehydrator 5: Curing vessel 6: Separated liquid processing device 7: Reactor 8: Heating heat exchanger 9: Cooling heat exchanger

Claims (11)

有機性廃棄物をメタン発酵槽の中で嫌気性発酵処理するメタン発酵工程と、
前記メタン発酵工程後の発酵処理汚泥を脱水する第1脱水工程と、
前記第1脱水工程で得られた脱水汚泥を水熱炭化処理する汚泥炭化工程と、
前記汚泥炭化工程で得られた炭化汚泥スラリーを機械式脱水機により脱水する第2脱水工程と、
を備える、
水熱炭化処理を用いた有機性廃棄物の処理方法。
A methane fermentation process in which organic waste is anaerobicly fermented in a methane fermentation tank;
a first dehydration step of dewatering the fermented sludge after the methane fermentation step;
a sludge carbonization step of hydrothermally carbonizing the dewatered sludge obtained in the first dehydration step;
a second dehydration step of dehydrating the carbonized sludge slurry obtained in the sludge carbonization step with a mechanical dehydrator;
comprising a
A method of treating organic waste using hydrothermal carbonization.
請求項1に記載の水熱炭化処理を用いた有機性廃棄物の処理方法において、
前記第2脱水工程において、ゲージ圧0.7MPa以上、且つゲージ圧2.0MPa以下の圧力で前記炭化汚泥スラリーを圧搾することで脱水する、
水熱炭化処理を用いた有機性廃棄物の処理方法。
In the method for treating organic waste using the hydrothermal carbonization treatment according to claim 1,
In the second dehydration step, the carbonized sludge slurry is dewatered by squeezing at a gauge pressure of 0.7 MPa or more and a gauge pressure of 2.0 MPa or less.
A method of treating organic waste using hydrothermal carbonization.
請求項1または2に記載の水熱炭化処理を用いた有機性廃棄物の処理方法において、
前記第2脱水工程において、前記炭化汚泥スラリーに凝集剤を添加することなく前記炭化汚泥スラリーを脱水する、
水熱炭化処理を用いた有機性廃棄物の処理方法。
In the method for treating organic waste using the hydrothermal carbonization treatment according to claim 1 or 2,
In the second dehydration step, the carbonized sludge slurry is dewatered without adding a flocculant to the carbonized sludge slurry.
A method of treating organic waste using hydrothermal carbonization.
請求項1または2に記載の水熱炭化処理を用いた有機性廃棄物の処理方法において、
前記第2脱水工程により、含水率が40質量%以下の炭化汚泥を得る、
水熱炭化処理を用いた有機性廃棄物の処理方法。
In the method for treating organic waste using the hydrothermal carbonization treatment according to claim 1 or 2,
Obtaining carbonized sludge having a water content of 40% by mass or less by the second dehydration step,
A method of treating organic waste using hydrothermal carbonization.
請求項1または2に記載の水熱炭化処理を用いた有機性廃棄物の処理方法において、
前記第1脱水工程において、得られる脱水汚泥の含水率が75質量%以上、且つ90質量%以下となるように、前記発酵処理汚泥を脱水する、
水熱炭化処理を用いた有機性廃棄物の処理方法。
In the method for treating organic waste using the hydrothermal carbonization treatment according to claim 1 or 2,
In the first dehydration step, the fermentation-treated sludge is dehydrated so that the resulting dewatered sludge has a moisture content of 75% by mass or more and 90% by mass or less.
A method of treating organic waste using hydrothermal carbonization.
請求項1または2に記載の水熱炭化処理を用いた有機性廃棄物の処理方法において、
前記第2脱水工程で前記炭化汚泥スラリーから分離した水熱炭化脱水ろ液を、前記メタン発酵槽に戻すろ液返送工程をさらに備える、
水熱炭化処理を用いた有機性廃棄物の処理方法。
In the method for treating organic waste using the hydrothermal carbonization treatment according to claim 1 or 2,
Further comprising a filtrate return step of returning the hydrothermally carbonized dewatering filtrate separated from the carbonized sludge slurry in the second dehydration step to the methane fermentation tank,
A method of treating organic waste using hydrothermal carbonization.
請求項1または2に記載の水熱炭化処理を用いた有機性廃棄物の処理方法において、
前記汚泥炭化工程で得られた60℃以上の温度の前記炭化汚泥スラリーを前記第2脱水工程に供給する、
水熱炭化処理を用いた有機性廃棄物の処理方法。
In the method for treating organic waste using the hydrothermal carbonization treatment according to claim 1 or 2,
Supplying the carbonized sludge slurry having a temperature of 60 ° C. or higher obtained in the sludge carbonization step to the second dehydration step;
A method of treating organic waste using hydrothermal carbonization.
請求項7に記載の水熱炭化処理を用いた有機性廃棄物の処理方法において、
前記第2脱水工程で前記炭化汚泥スラリーから分離した水熱炭化脱水ろ液を、前記メタン発酵槽に戻すろ液返送工程をさらに備え、
前記水熱炭化脱水ろ液を前記メタン発酵槽に戻す途中で、前記水熱炭化脱水ろ液に対して窒素ストリッピングを行うことで、前記水熱炭化脱水ろ液に含まれているアンモニア性窒素をアンモニアガスとして放出させて除去する、
水熱炭化処理を用いた有機性廃棄物の処理方法。
In the method for treating organic waste using the hydrothermal carbonization treatment according to claim 7,
Further comprising a filtrate return step of returning the hydrothermally carbonized dewatering filtrate separated from the carbonized sludge slurry in the second dehydration step to the methane fermentation tank,
On the way of returning the hydrothermally carbonized dehydration filtrate to the methane fermentation tank, nitrogen stripping is performed on the hydrothermally carbonized dewatered filtrate to remove the ammonia nitrogen contained in the hydrothermally carbonized dehydration filtrate. is released as ammonia gas and removed;
A method of treating organic waste using hydrothermal carbonization.
有機性廃棄物を嫌気性発酵処理するメタン発酵槽と、
前記メタン発酵槽から排出された発酵処理汚泥を脱水する第1脱水機と、
前記第1脱水機で得られた脱水汚泥を水熱炭化処理する水熱炭化装置と、
前記水熱炭化装置で得られた炭化汚泥スラリーを機械脱水する第2脱水機と、
を備える、
水熱炭化処理を用いた有機性廃棄物の処理設備。
a methane fermentation tank for anaerobic fermentation of organic waste;
a first dehydrator for dehydrating fermentation-treated sludge discharged from the methane fermentation tank;
a hydrothermal carbonization device for hydrothermally carbonizing dehydrated sludge obtained from the first dehydrator;
a second dehydrator for mechanically dewatering the carbonized sludge slurry obtained in the hydrothermal carbonization apparatus;
comprising
Equipment for treating organic waste using hydrothermal carbonization.
請求項9に記載の水熱炭化処理を用いた有機性廃棄物の処理設備において、
前記第2脱水機が、フィルタープレス脱水機である、
水熱炭化処理を用いた有機性廃棄物の処理設備。
In the organic waste treatment facility using the hydrothermal carbonization treatment according to claim 9,
wherein the second dehydrator is a filter press dehydrator;
Equipment for treating organic waste using hydrothermal carbonization.
請求項9または10に記載の水熱炭化処理を用いた有機性廃棄物の処理設備において、
前記水熱炭化装置は、
前記脱水汚泥を予熱する加熱熱交換器と、
前記加熱熱交換器で予熱された前記脱水汚泥を、酸素を含有しない又は酸素濃度が低いガス雰囲気下にて又は酸素を遮断した状態にて高温高圧処理するリアクターと、
前記リアクターで得られた前記炭化汚泥スラリーを冷却する冷却熱交換器と、
を備え、
前記冷却熱交換器において、前記炭化汚泥スラリーの温度が調整される、
水熱炭化処理を用いた有機性廃棄物の処理設備。
In the organic waste treatment facility using the hydrothermal carbonization treatment according to claim 9 or 10,
The hydrothermal carbonization device is
a heating heat exchanger for preheating the dehydrated sludge;
a reactor for high-temperature and high-pressure treatment of the dehydrated sludge preheated by the heating heat exchanger in a gas atmosphere containing no oxygen or with a low oxygen concentration or in a state in which oxygen is shut off;
a cooling heat exchanger for cooling the carbonized sludge slurry obtained in the reactor;
with
The temperature of the carbonized sludge slurry is adjusted in the cooling heat exchanger,
Equipment for treating organic waste using hydrothermal carbonization.
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