JP3700845B2 - Organic waste heat treatment equipment - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機性廃棄物の加熱処理装置に係り、特に、固形物を含む有機性廃棄物を加圧下に加熱分解する処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
有機性廃棄物の処理においては、焼却処理が広く用いられている。焼却処理は廃棄物中の有機成分を全て炭酸ガス等に変換するため、廃棄物の最終処分量の減容化方法としては極めて優れた方法である。しかし、近年、ダイオキシン等の問題によって焼却炉の新設が難しくなってきていることから、ガス化溶融、メタン発酵、堆肥化などの各種代替技術が提案されている。中でもメタン発酵は減容化と同時に、発電設備と組み合わせることにより、エネルギーを電力として回収することが可能となるため注目されている。
【0003】
日本国内で発生する有機性廃棄物の中で、下水処理場や浄化槽で発生する生物処理汚泥は、約1/4を占める。前述の通り、これらの生物処理汚泥にメタン発酵を適用することのメリットは大きい。しかし、メタン発酵における生物処理汚泥の固形物分解率は、一搬的に30〜40%程度とされており、減容化及びエネルギー回収による効果は限定的であるのが現状である。
そのため、固形物分解率を向上させる手段として、メタン発酵の前段で破砕、薬品添加、加熱処理などの前処理を行う方法がある。この中の加熱処理方法では、下水余剰汚泥は、150〜180℃の温度にて30分処理することによって、固形物分解率が50%以上となることが分っている。加熱処理のメリットとしては他に、▲1▼回収熱を処理に使用することができる、▲2▼化学薬品を使用しないため安全である、▲3▼汚泥中に含有する病原微生物を確実に不活化できる、▲4▼処理汚泥の脱水性が良くなるため、脱水凝集剤を節約することができる、などがある。
【0004】
有機性廃棄物を100℃以上で加熱処理する場合、連続的に処理するためには、反応槽内部の圧力を大気圧以上の高圧に保持するために、流出部にて圧力保持手段をつける必要がある。反応槽内を大気圧以上に保持するためには、流出配管に減圧弁などを設置して、圧力保持手段とすることが必要である。しかし、この手段は、処理対象物に含有している固形物により、配管、特に減圧弁等が閉塞する恐れがあるため、適用困難である。
また、回分的に処理するためには、▲1▼排泥や加熱の際に、一時的に大きな力が加わることなどによって反応槽内を損傷する、▲2▼圧力、温度、水位の検知を行ったり、頻繁な弁の開閉操作をする必要が生じるため、複雑な運転制御が必要となり、装置のイニシャルコストが高くなってしまう、などの問題点がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来技術の問題点を解消し、有機性廃棄物を加熱処理するに際し、閉塞の恐れがある減圧弁を用いることなく、簡便な手段で圧力保持できる加熱処理装置を提供することを課題とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明では、固形物を含有する有機性廃棄物を、加圧下において連続的に加熱処理することができる反応槽を有する加熱処理装置であって、該反応槽は、処理対象物を導入する給泥ポンプと加圧処理物を排出する減圧ポンプとを有し、該給泥ポンプと減圧ポンプの型式が、容積型ポンプであることを特徴とする有機性廃棄物の加熱処理装置としたものである。
前記加熱処理装置において、反応槽での加熱処理は、反応温度100℃〜200℃、滞留時間3時間以下で行うのがよい。
【0007】
【発明の実施の形態】
本発明は、固形物を1〜20%含有する有機性廃棄物を対象として、100℃以上の加熱処理を行う装置において、加熱処理中の反応槽内部の圧力を大気圧以上の高圧に保持し、且つ連続的に処理を行う装置である。
本発明では、処理対象物を大気圧以上の高圧下において連続的に加熱処理するため、反応槽の流出部分に減圧ポンプを配置している。給泥ポンプ及び減圧ポンプの型式は、例えば、一軸ねじポンプ、ルーツポンプ、ギヤポンプの様な容積型ポンプとし、流量設定値をほぼ同値とすることで、加温用蒸気により高圧となった反応槽内部の圧力を、高圧のままに保持し、圧力低下による温度降下を防止することができる。
また、処理後の対象物は、温度100℃以上、大気圧以上の圧力となっているため、常圧下に開放すると沸騰し、100℃付近まで温度が低下すると同時に、余剰の温度エネルギーは蒸気に変換される。減圧ポンプの下流においては、この現象が起こるため、排泥槽を設置し、排泥槽上部の余剰蒸気を原料貯留槽に返送することによって原料の加温に利用し、加熱エネルギーの節約を図ることができる。さらに、排泥槽の流出部に熱交換器を設け、回収した熱をボイラ給水の加温などに利用することで、更なる余熱の再利用を行うことができる。
【0008】
以下、本発明を図面を用いて詳細に説明する。
図1は、本発明の処理装置の一例を示すフロー構成図である。
図において、1は原料貯留槽、2は給泥ポンプ、3は反応槽、4は減圧ポンプ、5は排泥槽、6は排泥ポンプ、7は熱交換器である。
図1を用いて、本発明の処理装置の操作について説明すると、原料21を一度原料貯留槽1に貯留した後、給泥ポンプ2によって反応槽3に送る。反応槽3においては、加温用蒸気22により原料21を加熱し、100〜200℃の温度で加熱処理する。反応槽3内の温度条件を所定の条件とするため、温度計11と連動させた蒸気供給弁8によって、蒸気量を制御する。加熱処理された原料は、減圧ポンプ4を経て排泥槽5に放出される。その際、排泥槽5内部は、原料貯留槽1及び脱臭ダクト23を通じて外部と連通しているため、ほぼ大気圧に近い圧力であり、100℃以上になることができない。そのため、排泥槽5内で沸騰が起こり、過剰なエネルギーは余剰蒸気12となる。この余剰蒸気は、原料貯留槽1と連結された配管を通じて原料貯留槽1に吹き込まれ、原料21の予備加温に利用される。こうして処理された原料は、排泥ポンプ6から、熱交換器7を通して発酵槽24に移送される。
【0009】
図2は、本発明の処理装置の他の例を示すフロー構成図である。図2では、原料21を原料貯留槽1より、給泥ポンプ2によって反応槽3に供給する。反応槽3は、蒸気22により加熱する。加熱は、温度計11の指示値によって、蒸気供給弁8を制御することにより行う。加熱処理後の原料は、減圧ポンプ4を通して排泥槽5に供給される。給泥ポンプ2の吐出管と減圧ポンプ4の吸込側に、熱交換器7を設置し、加熱エネルギーの再利用を行う。排泥槽5では、圧力が低下するので余剰蒸気12が発生するため、原料貯留槽1に供給して原料21の加温に利用する。
【0010】
図3は、本発明の処理装置の別の例を示すフロー構成図である。図3では、原料21を原料貯留槽1より、給泥ポンプ2によって反応槽3に供給する。反応槽3は、蒸気22により加熱する。加熱は、温度計11の指示値によって、蒸気供給弁8を制御することにより行う。加熱処理後の原料は、減圧ポンプ4を通して発酵槽24に供給される。給泥ポンプ2の吐出管と減圧ポンプ4の吸込側に熱交換器7を設置し、加熱エネルギーの再利用を行う。
【0011】
【実施例】
以下、本発明を実施例により具体的に説明する。
実施例1
牛糞をスクリュープレス脱水機で搾った分離液を対象に、150℃で30分間加熱した結果、及び処理後と未処理の搾汁液をメタン発酵した時のガス発生量を表1に示す。装置は、給泥ポンプ2、減圧ポンプ4に一軸ねじポンプを使用した。反応槽3の有効容量は0.1m3である。
加熱処理の結果、牛糞搾汁液中に含まれる高分子化合物が低分子化し、それによって溶解性CODが増加し、固形物量が若干減少した。未処理の搾汁液と加熱処理した搾汁液をメタン発酵すると加熱処理した搾汁液は、未処理のものと比較して1.5倍のメタンを発生させることができた。
【0012】
【表1】
【0013】
【発明の効果】
本発明によって、固形物を含有する有機性廃棄物を対象として100℃以上の加熱処理を行う装置において、加熱処理中の反応槽内部の圧力を大気圧以上の高圧に保持し、且つ連続的に処理を行うことができ、複雑な運転制御のないシンプルな装置を構築することができた。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の加熱処理装置の一例を示すフロー構成図。
【図2】本発明の加熱処理装置の他の例を示すフロー構成図。
【図3】本発明の加熱処理装置の別の例を示すフロー構成図。
【符号の説明】
1:原料貯留槽、2:給泥ポンプ、3:反応槽、4:減圧ポンプ、5:排泥槽、6:排泥ポンプ、7:熱交換器、8:蒸気供給弁、9:水位計、10:圧力計、11:温度計、12:余剰蒸気、21:原料、22:加温用蒸気、23:脱臭ダクト、24:発酵槽[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an organic waste heat treatment apparatus, and more particularly to a treatment apparatus that thermally decomposes organic waste containing solid matter under pressure.
[0002]
[Prior art]
Incineration treatment is widely used in the treatment of organic waste. Incineration is an extremely excellent method for reducing the final disposal amount of waste because all organic components in the waste are converted into carbon dioxide gas. However, in recent years, new incinerators have become difficult to install due to problems such as dioxins, and various alternative technologies such as gasification and melting, methane fermentation, and composting have been proposed. Among them, methane fermentation is attracting attention because it can recover energy as electric power by combining with power generation equipment at the same time as volume reduction.
[0003]
Among organic waste generated in Japan, biological treatment sludge generated in sewage treatment plants and septic tanks accounts for about 1/4. As described above, the merit of applying methane fermentation to these biologically treated sludges is great. However, the solid matter decomposition rate of biologically treated sludge in methane fermentation is assumed to be about 30 to 40% on a single basis, and the effects of volume reduction and energy recovery are limited at present.
Therefore, as a means for improving the solids decomposition rate, there is a method of performing pretreatment such as crushing, chemical addition, and heat treatment before the methane fermentation. In this heat treatment method, it is known that the sewage surplus sludge is treated at a temperature of 150 to 180 ° C. for 30 minutes, so that the solid matter decomposition rate becomes 50% or more. Other benefits of heat treatment include: (1) recovered heat can be used for treatment, (2) safe because chemicals are not used, and (3) pathogenic microorganisms contained in sludge are surely rejected. (4) Since the dewaterability of the treated sludge is improved, the dewatering flocculant can be saved.
[0004]
When organic waste is heat-treated at 100 ° C. or higher, in order to continuously treat the organic waste, it is necessary to attach a pressure holding means at the outflow part in order to keep the pressure inside the reaction tank at a high pressure of atmospheric pressure or higher. There is. In order to maintain the inside of the reaction tank at atmospheric pressure or higher, it is necessary to install a pressure reducing valve or the like in the outflow pipe to form pressure holding means. However, this means is difficult to apply because there is a risk that the piping, particularly the pressure reducing valve, etc. may be blocked by the solids contained in the object to be treated.
In addition, in order to perform batch processing, (1) the inside of the reaction tank is damaged by a large force temporarily applied during mud discharge or heating. (2) Pressure, temperature and water level detection There is a problem that, for example, it is necessary to perform operation or frequent opening / closing operation of the valve, so that complicated operation control is required, and the initial cost of the apparatus is increased.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention solves the problems of the prior art and provides a heat treatment apparatus capable of maintaining pressure by a simple means without using a pressure reducing valve that may be clogged when heat treating organic waste. Is an issue.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, in the present invention, a heat treatment apparatus having a reaction vessel capable of continuously heat-treating organic waste containing solids under pressure, the reaction vessel , possess a reduced pressure pump for discharging the sludge feeding pump and pressure treated to introduce a processing object, the type of the fed-mud pump vacuum pump, organic waste characterized by positive displacement pump der Rukoto This is a product heat treatment apparatus.
In the heat treatment apparatus, heat treatment in anti応槽, the reaction temperature 100 ° C. to 200 DEG ° C., may be carried out in the following residence time of 3 hours.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The present invention is intended for organic waste containing 1 to 20% of solid matter, and in an apparatus for performing heat treatment at 100 ° C. or higher, the pressure inside the reaction tank during heat treatment is maintained at a high pressure of atmospheric pressure or higher. In addition, it is an apparatus that performs processing continuously.
In this invention, in order to heat-process a process target object under the high pressure above atmospheric pressure continuously, the decompression pump is arrange | positioned in the outflow part of the reaction tank. The type of mud pump and vacuum pump is, for example, a positive displacement pump such as a single screw pump, roots pump, gear pump, etc. The internal pressure is maintained at a high pressure, and a temperature drop due to a pressure drop can be prevented.
In addition, since the object after treatment is at a temperature of 100 ° C. or more and a pressure of atmospheric pressure or more, it boils when it is released under normal pressure, the temperature drops to around 100 ° C., and at the same time, excess temperature energy is converted into steam. Converted. Since this phenomenon occurs downstream of the vacuum pump, a mud tank is installed, and the excess steam at the top of the mud tank is returned to the raw material storage tank, where it is used for heating the raw material, thereby saving heating energy. be able to. Furthermore, a heat exchanger is provided in the outflow part of the sludge tank, and the remaining heat can be reused by using the recovered heat for heating the boiler feed water.
[0008]
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a flowchart showing an example of the processing apparatus of the present invention.
In the figure, 1 is a raw material storage tank, 2 is a mud feed pump, 3 is a reaction tank, 4 is a decompression pump, 5 is a mud tank, 6 is a mud pump, and 7 is a heat exchanger.
The operation of the processing apparatus of the present invention will be described with reference to FIG. 1. After the raw material 21 is once stored in the raw
[0009]
FIG. 2 is a flowchart showing another example of the processing apparatus of the present invention. In FIG. 2, the raw material 21 is supplied from the raw
[0010]
FIG. 3 is a flowchart showing another example of the processing apparatus of the present invention. In FIG. 3, the raw material 21 is supplied from the raw
[0011]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be specifically described by way of examples.
Example 1
Table 1 shows the results of heating cow dung with a screw press dehydrator for 30 minutes at 150 ° C. and the amount of gas generated when methane fermentation was performed on the untreated juice after treatment. The apparatus used a single screw pump for the
As a result of the heat treatment, the polymer compound contained in the cow dung juice was reduced in molecular weight, thereby increasing the soluble COD and slightly reducing the amount of solids. When the untreated squeezed liquid and the heat-treated squeezed liquid were subjected to methane fermentation, the heat-treated squeezed liquid was able to generate 1.5 times as much methane as the untreated one.
[0012]
[Table 1]
[0013]
【The invention's effect】
According to the present invention, in an apparatus for performing heat treatment at 100 ° C. or higher for organic waste containing solid matter, the pressure inside the reaction tank during the heat treatment is maintained at a high pressure of atmospheric pressure or higher and continuously. It was possible to construct a simple device that could perform processing and had no complicated operation control.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a flow configuration diagram showing an example of a heat treatment apparatus of the present invention.
FIG. 2 is a flow configuration diagram showing another example of the heat treatment apparatus of the present invention.
FIG. 3 is a flow configuration diagram showing another example of the heat treatment apparatus of the present invention.
[Explanation of symbols]
1: Raw material storage tank, 2: Mud feed pump, 3: Reaction tank, 4: Pressure reduction pump, 5: Waste mud tank, 6: Mud pump, 7: Heat exchanger, 8: Steam supply valve, 9: Water level gauge 10: Pressure gauge, 11: Thermometer, 12: Surplus steam, 21: Raw material, 22: Steam for heating, 23: Deodorizing duct, 24: Fermenter
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