JP4365617B2 - Organic waste liquid processing method and processing apparatus - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機性廃液の処理方法および処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
食品などの製造プロセスからの廃液、下廃水処理プロセスで排出される有機性汚泥あるいは人畜のし尿など、スラリー状の高濃度有機性廃液の処理には、嫌気性微生物を用いた嫌気性消化と呼ばれる処理方法が広く実施されている。この嫌気性消化では、廃液中の有機物は微生物の作用により、固形物の溶解、有機酸生成、メタン生成のプロセスを経て、最終的にはメタンガスに変換される。このメタンガスは燃料や発電原料として利用できるため、エネルギー生産型の処理方法として注目されている。
【0003】
しかし、この嫌気性消化においては、固形物の溶解から有機酸生成、メタン生成までの微生物の作用が遅く、処理に長時間を要するため装置、とくに嫌気性消化を行なう消化槽が大型化するという欠点がある。
【0004】
さらに、処理すべき流入廃液中には、紙や木材などに由来する繊維質や微生物の細胞壁など、嫌気性微生物によって溶解され難い固形物、すなわち難溶解性物質が含まれる場合が多い。この難溶解性物質は、固形物の溶解および有機酸生成の過程でも溶解されずに残存するため、メタンガスに変換されることなく未分解の汚泥として消化槽から引き抜かれ、焼却などの方法でエネルギーを投入して処分される。現状の嫌気性消化では、流入廃液中の固形物の約50%が溶解できずに引き抜き処分されており、その結果、メタンガスとしてのエネルギー回収も50%程度にとどまっている。したがって、流入廃液中の有機物からのエネルギー回収率を高め、処分する汚泥の量を減らすには、流入廃液中や消化汚泥中に存在する難溶解性物質を溶解させ、メタンガスへの変換を促進することが課題である。
【0005】
これら難溶解性物質の溶解には、難溶解性物質を易溶解性物質ヘ改質する、すなわち嫌気性消化槽内の微生物にとって溶解可能な物質に改質し、それを微生物によって溶解させることが有効であり、効率的な易溶解性物質への改質方法、改質装置が重要である。
【0006】
また、近年、リンの採掘年数に限界があることが明らかとなり、リン資源の再利用が重要視されている。有機性廃液、特に下廃水処理プロセスで発生する有機汚泥にはリンが比較的高濃度で含まれている場合があり、この有機汚泥中からリンを溶出させ、回収し、再利用するための方法、装置が重要となっている。
【0007】
嫌気性消化において固形物の溶解性を増大し、メタンガスへの変換を向上する方法として、特許文献1には、嫌気性消化槽から引き抜いた消化汚泥をオゾン処理または高圧パルス放電処理により改質し、この処理汚泥を嫌気性消化槽に戻す処理方法が記載されている。このような処理方法においては処理すべき廃液を被処理液路から投入し、嫌気性消化槽で消化処理を行なう。嫌気性消化槽の汚泥は連絡路を通って膜分離装置へ輸送され、濃縮汚泥と処理液に分離される。膜分離装置で分離された汚泥は返送汚泥路によって嫌気性消化槽へ返送されるが、その一部は濃縮液取出路を通って改質槽へ送られ、ここでオゾン処理を行なった後、改質汚泥路を介して嫌気性消化槽に返送される。
【0008】
また、廃水処理プロセスにて発生する有機汚泥からリンを溶出させ回収する試みの例が、たとえば非特許文献1に開示されている。ここでは、下水処理場の活性汚泥を70〜90℃で最大120分間加熱処理することにより、活性汚泥中のリン成分を液相中に溶出させた結果が開示されている。
【0009】
【特許文献1】
特開平9−206785号公報(第2−3頁、第1図)
【非特許文献1】
大竹久夫、他4名,「バイオレメディエーション技術を活用する汚染環境の修復 リン資源の循環再利用のためのバイオテクノロジー」,環境科学会誌,社団法人環境科学会,平成11年,第12巻,第4号,p.433〜441
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献1のオゾンを用いた従来技術では、汚泥の溶解性を向上させるためだけに汚泥のオゾン処理を行なっており、このオゾン処理において、汚泥中に含まれるリンを液相中に溶出させる効果についてはまったく示されていない。一方、非特許文献1の下水汚泥からのリン回収に関する従来技術では、加熱処理によって汚泥中のリン成分を液相中に溶出させているが、この加熱処理はリン溶出のためだけに行なわれており、汚泥を加熱処理することによるリン溶出以外の効果はまったく示されていない。したがって、汚泥からエネルギーとリンを同時に回収するための処理方法および処理装置についてはこれまでまったく開示されておらず実現するための方法、装置は全く存在しない。
【0011】
また、嫌気性消化槽内の汚泥は、種々の微生物や有機ポリマーなどが高度に密集し汚泥フロックを形成している。ところが、前記のオゾンを用いた従来技術では、消化汚泥中の固形物に対し直接オゾン処理を行なっているため、オゾンがこの汚泥フロックの内部にまで浸透できず、オゾンは汚泥固形物の表面とのみ反応することになる。その結果、このようなオゾン処理単独では、難溶解性物質の改質、すなわち易溶解性物質への変換が不充分となり、汚泥固形物の溶解性増大およびメタンガスへの変換効率向上の効果が充分に得られないという問題があった。
【0012】
また、前記従来技術において、オゾン処理によって固形物を分散させ、オゾンを固形物の内部の難分解性物質と反応させることも可能ではあるが、オゾンのみで固形物の分散を行なおうとすると、その分オゾン消費量が増加してしまい、難溶解性物質の改質すなわち易溶解物質への変換を達成するために大量のオゾンが必要となり、効率的な処理とならず、運転費用が高くなってしまうという問題があった。
【0013】
本発明は、生産プロセスからの有機性廃液や下廃水処理で生じる有機汚泥などを嫌気性消化によって処理する際に、有機性廃液、有機汚泥または嫌気性消化汚泥に含まれる固形物の溶解性を増大させ、メタンガスへの変換率を向上させ、処分すべき汚泥量を低減できるだけでなく、これと同時に、枯渇が懸念されているリンを有機性廃液、有機汚泥または嫌気性消化汚泥から溶出させ、資源として回収できるエネルギー・リン同時回収型の処理方法および処理装置を提供することを目的とする。さらに、本発明は、単独処理では効率が低い課題を解決するため、2つ以上の処理を組み合わせることで、より少ないエネルギー、コストで効率的にエネルギー・リン同時回収を達成できる有機性廃液の処理方法および処理装置を提供することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、流入する有機性廃液や消化汚泥中の固形物について、生物による溶解性に対する詳細な検討を行なった。その結果、生物による溶解性を向上させるためには、まず、有機性廃液や消化汚泥中の固形物を機械的な処理を行なうことによって分散させ、その後、分散した繊維質や細胞壁などの難溶解性物質を化学的な処理を行なうことによって微生物が溶解しやすい低分子に改質すると、たいへん効率よく、非常に高い汚泥の溶解性およびメタンガスへの変換効率を達成できるだけでなく、汚泥中のリンの溶出効率も高くできることがわかった。
【0015】
すなわち、本発明は前記目的を達成するための嫌気性消化を行なう有機性廃液の処理方法であって、
流入する有機性廃液、嫌気性消化を行なう工程から引き抜かれた消化汚泥、および該消化汚泥を固液分離したのちの固形物である濃縮汚泥の少なくともひとつ、あるいは該有機汚泥、消化汚泥または濃縮汚泥の混合物中の固形物の少なくとも一部分を分散させる分散処理工程と、
該分散処理後の有機性廃液、消化汚泥または濃縮汚泥、あるいは該有機汚泥、消化汚泥または濃縮汚泥の混合物中の有機物を改質する改質処理工程と、
該改質処理後の有機性廃液、消化汚泥または濃縮汚泥、あるいは該有機汚泥、消化汚泥または濃縮汚泥の混合物を溶液と固形物とに分離する分離工程と、
該分離工程後の固形物を嫌気性消化を行なう工程
とを含む方法である。
【0016】
また本発明は、前記目的を達成するための嫌気性消化を行なう装置を備える有機性廃液の処理装置であって、
流入する有機性廃液、該嫌気性消化を行なう装置から引き抜かれた消化汚泥、および該消化汚泥を固液分離したのちの固形物である濃縮汚泥の少なくともひとつ、あるいは該有機汚泥、消化汚泥または濃縮汚泥の混合物における固形物の少なくとも一部分を分散させる分散処理装置と、
該分散処理装置で処理されたのちの有機性廃液、消化汚泥および濃縮汚泥の少なくともひとつ、あるいは該有機汚泥、消化汚泥または濃縮汚泥の混合物中の有機質を改質する改質処理装置と、
該改質処理装置で処理されたのちの有機性廃液、消化汚泥または濃縮汚泥、あるいは該有機汚泥、消化汚泥または濃縮汚泥の混合物を溶液と固形物に分離する分離装置と、
該分離装置で処理されたのちの固形物を前記嫌気性消化を行なう装置に導入する導入装置
とを備える装置である。
【0017】
【発明の実施の形態】
本発明の有機性廃液処理方法について、その効果を確認するために実験を行なった。
【0018】
実験1
下水処理場の初沈汚泥と余剰汚泥を混合した有機汚泥に対して、機械的な分散処理として超音波処理を行なった後、化学的な改質処理としてオゾン処理を行なった。超音波処理では、発振出力を1.0kW、処理時間を15分とし、オゾン処理では、オゾン注入率を0.05g−O3/g−SSとした。有効容積3.0Lの培養ビンにVSS濃度約17,000mg/Lの嫌気性消化汚泥を1.0L分投入し、ここにpHを中性付近、VSS濃度を約17,000mg/Lに調製した前記処理汚泥(1.0Lを混合した。このようにして調製した混合汚泥2.0Lを、50℃で嫌気状態に保ち消化処理を行なった。
【0019】
また、比較のため、同じ有機汚泥に対して、超音波処理のみおよびオゾン処理のみを行なった。超音波処理では、発振出力を1.0kW、処理時間を15分とし、オゾン処理では、オゾン注入率を0.05g−O3/g−SSとした。有効容積3.0Lの培養ビンにVSS濃度約17,000mg/Lの嫌気性消化汚泥を1.0L分投入し、ここにpHを中性付近、VSS濃度を約17,000mg/Lに調整した前記各処理汚泥1.0Lを混合した。このようにして調製したVSS濃度約17,000mg/Lの混合汚泥2.0Lを、50℃で嫌気状態に保ち消化処理を行なった。
【0020】
さらに、対照実験として、超音波処理やオゾン処理を行なった汚泥を加えず、VSS濃度約17,000mg/Lの嫌気性消化汚泥のみを2.0L分培養ビンに投入し、同様に50℃で嫌気状態に保って消化処理を行なった。
【0021】
本実験におけるVSS濃度の経日変化を図1に、消化ガスの発生量(積算値)を図2に示す。図1および図2において、未処理の場合のデータは曲線L1、超音波処理のみを行なった場合のデータは曲線L2、オゾン処理のみを行なった場合のデータは曲線L3、超音波処理とオゾン処理の併用処理を行なった場合のデータは曲線L4であらわしている。
【0022】
図1に示すように、超音波処理やオゾン処理を行なうことにより、汚泥中の固形物の溶解がすすみVSS濃度の低下が促進されるが、超音波処理後にオゾン処理を行なう併用処理では、超音波処理単独やオゾン処理単独の場合にくらべ、さらに汚泥中の固形物の溶解が促進され、VSS濃度の低減効果が著しく大きくなる。
【0023】
たとえば、15日間でのVSS濃度の低下は、オゾン処理のみの場合では約2,400mg/L、超音波処理のみの場合では約2,100mg/Lであるのに対し、超音波処理とオゾン処理とを併用する本発明の処理方法においては約6,000mg/Lとなり、超音波処理のみの場合とオゾン処理のみの場合との単純な和では得られない大きなVSS濃度の低減が得られた。
【0024】
また、図2に示すように、超音波処理とオゾン処理とを併用した場合の消化ガス発生量(積算値)は、超音波処理単独あるいはオゾン処理単独の場合のガス発生量よりも大きいのはもちろんのこと、それらの和とくらべても大きくなった。
【0025】
また、各処理直後の汚泥について遠心分離を行ない、上澄み液中のリン濃度を測定した。結果を図3に示す。未処理ではほとんどリンは検出されなかったが、オゾン処理のみ、超音波処理のみの場合ではいずれも約20mg/L程度であるのに対し、超音波処理とオゾン処理とを併用する本発明の処理方法においては約55mg/Lとなり、超音波処理のみの場合とオゾン処理のみの場合との単純な和では得られない大きなリン溶出濃度が得られた。このようにリンが溶出した上澄み液に炭酸カルシウム溶液を混合して攪拌すると溶液中のリンをリン酸カルシウムとして析出することができ、さらに遠心分離や膜分離などの固液分離を行なうことで固形状のリンとして回収できた。
【0026】
これらの結果より、超音波処理後さらにオゾン処理をする本発明の処理方式が、有機汚泥中の有機性固形物の溶解、および消化ガスの発生を促進する効果が大きいだけでなく、同時に、有機汚泥中のリンを溶出させる効果が大きいことがわかった。
【0027】
また、超音波処理においては、発振出力を0.1〜3.0kWとし、5〜25分程度処理を行なうことが好ましい。発振出力が0.1kWよりも小さいと、有機汚泥中の有機物を充分分解できず、メタンガスへの変換効率を向上させることができないだけでなく、有機汚泥中のリンを溶出させることもできない。発振出力が3.0kWよりも大きい場合、高いメタンガスへの変換効率およびリン溶出量を確保できるものの、大幅な効率向上にはつながらずコスト高となる。また、処理時間が5分よりも短いと、有機汚泥中の有機物を充分分解できず、メタンガスへの変換効率を向上させることができないだけでなく、有機汚泥中のリンを溶出させることもできない。処理時間を25分より長くした場合、高いメタンガスへの変換効率およびリン溶出量を確保できるものの、大幅な効率向上にはつながらずコスト高となる。
【0028】
オゾン処理におけるオゾン注入率は、0.01〜0.10g−O3/g−SSが好ましく、とくに0.03〜0.07g−O3/g−SS程度が好ましい。オゾン注入率が0.01g−O3/g−SSより少ないと、有機汚泥中の有機物を充分に分解できずメタンガスへの変換効率を向上させることができないだけでなく、有機汚泥中のリンを溶出させることもできない。一方、オゾン注入率が0.10g−O3/g−SSを超えると、高いメタンガスへの変換効率およびリン溶出量を確保できるものの、大幅な効率向上にはつながらずコスト高となる。
【0029】
実験2
前記実験1では、実験の期間中、培養ビンへの汚泥の追加や、培養ビンからの汚泥の引き抜きは行なっていない。しかし、実際の汚泥処理プラントでは、汚泥の投入と引き抜きとが継続的に行なわれている。そこで、連続的に下水処理場の初沈汚泥と余剰汚泥を混合した有機汚泥を投入して消化を行なう連続処理実験を実施した。
【0030】
有効容積5.0Lの培養ビンを5本用意し、それぞれにVSS濃度約17,000mg/Lの嫌気性消化汚泥を4.0L分投入し、50℃で嫌気性消化を行なった。
【0031】
また、実験1と同様の超音波による分散処理とオゾンによる改質処理とを行なった有機汚泥を30分放置し、上部の固形物を含まない溶液と、下部の固形物を多く含む溶液に分離した。分離後の固形物を多く含む溶液(VSS濃度30,000mg/L)を、嫌気性消化を行なう5本の培養ビンにそれぞれ、1日に1回、0.8L、0.4L、0.26L、0.2L、0.13Lずつ投入した。なお、培養ビン内の汚泥の量を一定とするため、処理後の有機汚泥を投入する直前に、投入する量と同量の汚泥を培養ビンから引き抜いた。この投入および引き抜きの実験操作により、有機汚泥の各培養ビンにおける滞留時間はそれぞれ、5日、10日、15日、20日、30日となる。
【0032】
一方、処理汚泥の分離後の固形物を含まない溶液に、炭酸カルシウム溶液を混合後、攪拌して溶液中のリンをリン酸カルシウムとして析出させた。さらに、これを遠心分離によって固形物と溶液に分離し、分離後の固形物を固形状のリンとして回収した。
【0033】
また比較のため、まったく同じ条件で、超音波処理のみを行なった有機汚泥、オゾン処理のみを行なった有機汚泥およびいずれの処理も行なわなかった有機汚泥についても同様の実験を行なった。
【0034】
これら超音波処理とオゾン処理、超音波処理のみ、オゾン処理のみ、および処理なしの4種について、所定量の投入と引き抜きとを行ないつつ嫌気性消化をおこなう連続実験を3ヵ月継続し、投入した処理汚泥中の総VSS量と溶解されずに残ったVSSの総量から、嫌気性消化によって消化した固形物の割合、すなわちVSS低減率を求めた。またこの連続実験の期間に培養ビンに投入した有機汚泥の総VSS量に対する発生した消化ガスの総量の割合、すなわち消化ガス発生率を求めた。さらに、この連続実験の期間に培養ビンに投入した有機汚泥の総SS量に対する回収したリンの総量の割合、すなわちリン回収率を求めた。
【0035】
図4に、投入有機汚泥の培養ビン内での滞留時間とVSS低減率の関係を示す。図4において、未処理の場合のデータは曲線L1、超音波処理のみを行なった場合のデータは曲線L2、オゾン処理のみを行なった場合のデータは曲線L3、超音波処理とオゾン処理の併用処理を行なった場合のデータは曲線L4であらわしている。
【0036】
図4からわかるように、未処理の有機汚泥を投入した場合には、滞留時間10日ではほとんど固形物の低減は起こらず、滞留時間30日でようやくVSS低減率約40%となった。また、投入する有機汚泥に超音波処理やオゾン処理を加えると、未処理の有機汚泥を投入した場合に比べVSS低減率が増加し、滞留時間30日でのVSS低減率は50%前後となった。これに対し、投入する有機汚泥に、超音波処理後さらにオゾン処理を行なう併用処理を加えた場合には、滞留時間5日でもVSS低減が活発に起こり、滞留時間20日で約80%の高いVSS低減率が得られた。
【0037】
また、図5に示すように、この実験期間中の消化ガス発生率は、未処理では約0.3L/g−VSS、超音波処理のみ、オゾン処理のみではいずれも約0.4L/g−VSSであったのに対し、超音波処理後オゾン処理を行なう併用処理の場合は約0.75L/g−VSSの高い消化ガス発生率が得られた。
【0038】
さらに、図6に示すように、この実験期間中のリン回収率は、未処理ではほぼゼロ、超音波処理のみ、オゾン処理のみでは5〜7mg−P/g−SSであったのに対し、超音波処理後オゾン処理を行なう併用処理の場合約30mg−P/g−TSの高いリン回収率が得られた。
【0039】
本実験の結果から、投入する有機汚泥に超音波処理とオゾン処理との併用処理を行なうことにより、超音波処理単独あるいはオゾン処理単独の場合に比べ有機汚泥の消化をより短時間で行なうことができ、かつVSS低減率を高くでき、エネルギーとして利用できる消化ガスの発生をよりいっそう増大させるだけでなく、同時に有機汚泥中のリンもより高い収率で回収できることがわかった。
【0040】
実験3
前記実験2では、有機汚泥に超音波処理やオゾン処理、あるいは超音波処理とオゾン処理との併用処理を加え、固形物を多く含む溶液と、固形物を含まない溶液に分離し、前者を培養ビンに投入し、後者からリンを回収した。
【0041】
本実験では、培養ビン内の消化汚泥に超音波処理やオゾン処理、あるいは超音波処理とオゾン処理との併用処理を加える。すなわち、有機汚泥を培養ビンに投入するとともに、培養ビン内の消化汚泥の一部を引き抜き、引き抜いた消化汚泥に超音波処理やオゾン処理、あるいは超音波処理とオゾン処理との併用処理を行なった後、固形物を多く含む溶液と、固形物を含まない溶液に分離し、固形物を多く含む溶液を培養ビンに戻す。一方、固形物を含まない溶液からリンを回収する。
【0042】
実験2と同様、有効容積5.0Lの培養ビンを5本用意し、それぞれにVSS濃度約17,000mg/Lの嫌気性消化汚泥を4.0L分投入し、50℃で嫌気性消化を行なった。5本の培養ビンには、VSS濃度を17,000mg/Lに調整した有機汚泥を、1日に1回、それぞれ0.8L、0.4L、0.26L、0.2L、0.13Lずつ投入した。また、培養ビン内の汚泥の量を一定とするため、有機汚泥を投入する直前に、投入する量と同量の消化汚泥を培養ビンから引き抜いた。この投入および引き抜きの実験操作により、有機汚泥の各培養ビンにおける滞留時間は、それぞれ5日、10日、15日、20日、30日となる。
【0043】
この連続消化実験において、1日に1回、投入する有機汚泥の量と同量の消化汚泥を培養ビンから引き抜き、前記実験1の各処理、すなわち超音波処理のみ、オゾン処理のみ、または超音波処理とオゾン処理との併用処理を行なったのち、処理した消化汚泥を遠心分離し、固形物を含まない溶液と、固形物を多く含む溶液に分離した。なお、培養ビンの汚泥量を一定とするため、分離後の固形物を多く含む溶液に、酸素を脱気した水を混合し、引き抜いた量と同じ量とした後、培養ビンに戻した。
【0044】
一方、遠心分離後の固形物を含まない溶液に、炭酸カルシウム溶液を混合後、攪拌して溶液中のリンをリン酸カルシウムとして析出させた。さらに、これを遠心分離によって固形物と溶液に分離し、分離後の固形物を固形状のリンとして回収した。
【0045】
また、対照実験として、引き抜いた消化汚泥に処理を加えず遠心分離を行ない、遠心分離後の固形物を多く含む溶液を培養ビンに戻し、固形物を含まない溶液からリンを回収する実験も行なった。
【0046】
このような連続実験を3ヵ月継続し、実験2と同様、VSS低減率、消化ガス発生率、およびリン回収率を求めた。
【0047】
図7に、投入有機汚泥の培養ビン内での滞留時間(投入有機汚泥と同量の消化汚泥を引き抜いて処理を加えているので、処理した消化汚泥の培養ビン内での滞留時間ともいえる)とVSS低減率の関係を示す。図7において、未処理の場合のデータは曲線L1、超音波処理のみを行なった場合のデータは曲線L2、オゾン処理のみを行なった場合のデータは曲線L3、超音波処理とオゾン処理の併用処理を行なった場合のデータは曲線L4であらわしている。
【0048】
図7からわかるように、未処理の場合には、滞留時間10日ではほとんど有機性固形物の低減は起こらず、滞留時間30日でようやくVSS低減率約40%となった。また、超音波処理やオゾン処理の場合、未処理の場合に比べVSS低減率が増加し、滞留時間30日でのVSS低減率は60%前後となった。これに対し、超音波処理後さらにオゾン処理を行なう併用処理の場合には、滞留時間5日でもVSS低減が活発に起こり、滞留時間20日で85%以上の高いVSS低減率が得られた。
【0049】
また、図8に示すように、この実験期間中の消化ガス発生率は、未処理では約0.3L/g−VSS、超音波処理のみ、オゾン処理のみではいずれも約0.5L/g−VSSであったのに対し、超音波処理後オゾン処理を行なう併用処理の場合は約0.9L/g−VSSの非常に高い消化ガス発生率が得られた。
【0050】
さらに、図9に示すように、この実験期間中のリン回収率は、未処理ではほぼゼロ、超音波処理のみ、オゾン処理のみではいずれも約7mg−P/g−SSであったのに対し、超音波処理後オゾン処理を行なう併用処理の場合約33mg−P/g−SSの高いリン回収率が得られた。
【0051】
本実験の結果から、培養ビンすなわち消化槽から引き抜いた消化汚泥超音波処理とオゾン処理との併用処理を行なうことにより、超音波処理単独あるいはオゾン処理単独の場合に比べ有機汚泥の消化をより短時間で行なうことができ、かつVSS低減率を高くでき、エネルギーとして利用できる消化ガスの発生をよりいっそう増大させるだけでなく、同時に有機汚泥中のリンもより高い収率で回収できることがわかった。
【0052】
ところで、本実験では、投入する有機汚泥には処理を加えず、培養ビンから引き抜いた消化汚泥に超音波処理やオゾン処理を加えたが、投入する有機汚泥と培養ビンから引き抜いた消化汚泥とを混合し、この混合汚泥に対して超音波処理またはオゾン処理、あるいは超音波処理とオゾン処理と遠心分離を加えてもよい。
【0053】
有機汚泥の培養ビンにおける滞留時間が5日、10日、15日、20日、30日となるよう、1日に1回、0.8L、0.4L、0.26L、0.2L、0.13Lの有機汚泥を投入する本実験において、投入する有機汚泥のうちの半分に同量の消化汚泥を培養ビンから引き抜いて混合し、この混合汚泥に対して超音波処理またはオゾン処理、あるいは超音波処理とオゾン処理とを加える実験を行なったところ、図7〜9とほぼ同様の結果が得られた。この結果から、有機汚泥と消化汚泥とを混合して処理を行なっても、消化汚泥に対して処理を行なった場合とほぼ同様のVSS低減、消化ガス発生率増大、リン回収率増大の効果が得られることがわかった。
【0054】
実験4
前記実験3では、培養ビン内の消化汚泥を引き抜き、引き抜いた消化汚泥に超音波処理やオゾン処理、あるいは超音波処理とオゾン処理との併用処理を加えた。一方、本実験では、引き抜いた消化汚泥を固形物と溶液に分離し、濃縮した消化汚泥に、超音波処理やオゾン処理、あるいは超音波処理とオゾン処理との併用処理を加える。
【0055】
実験2および実験3と同様、有効容積5.0Lの培養ビンを5本用意し、それぞれにVSS濃度約17,000mg/Lの嫌気性消化汚泥を4.0L分投入し、50℃で嫌気性消化を行なった。5本の培養ビンには、VSS濃度を17,000mg/Lに調整した有機汚泥を、1日に1回、0.8L、0.4L、0.26L、0.2L、0.13Lずつ投入した。また、有機汚泥を投入する直前に、投入する有機汚泥と同量の消化汚泥を培養ビンから引き抜き、これを30分放置して固形物を濃縮し、固形物を多く含む溶液と、固形物を含まない溶液に分離した。
【0056】
この固形物を多く含む溶液に対し、前記実験1の各処理、すなわち超音波処理やオゾン処理、あるいは超音波処理とオゾン処理との併用処理を行なった。各処理の条件は、実験1と同様とした。その後、処理した消化汚泥をさらに遠心分離し、固形物を含まない溶液と、固形物を多く含む溶液に分離した。遠心分離後の固形物を多く含む溶液を培養ビンに戻した。
【0057】
なお、培養ビン内の汚泥の量を一定にするため、分離後の固形物を多く含む溶液を戻す直前に、これと同量の消化汚泥を培養ビンから引き抜き、その後戻すようにした。
【0058】
一方、遠心分離後の固形物を含まない溶液に、炭酸カルシウム溶液を混合後、攪拌して溶液中のリンをリン酸カルシウムとして析出させた。これをさらに遠心分離によって固形物と溶液に分離し、分離後の固形物を固形状のリンとして回収した。
【0059】
また、対照実験として、引き抜き後30分放置した固形物を多く含む溶液に処理を加えず遠心分離を行ない、遠心分離後の固形物を多く含む溶液を培養ビンに戻し、固形物を含まない溶液からリンを回収する実験も行なった。
【0060】
このような連続実験を3ヵ月継続し、実験2、実験3と同様、VSS低減率、消化ガス発生率、およびリン回収率を求めた。
【0061】
図10に、投入有機汚泥の培養ビン内での滞留時間とVSS低減率の関係を示す。図10において、未処理の場合のデータは曲線L1、超音波処理のみを行なった場合のデータは曲線L2、オゾン処理のみを行なった場合のデータは曲線L3、超音波処理とオゾン処理の併用処理を行なった場合のデータは曲線L4であらわしている。
【0062】
図10からわかるように、未処理の場合には、滞留時間10日ではほとんど有機性固形物の低減は起こらず、滞留時間30日でようやくVSS低減率約40%となった。また、超音波処理やオゾン処理の場合、未処理の場合に比べVSS低減率が増加し、滞留時間30日でのVSS低減率は60%前後となった。これに対し、超音波処理後さらにオゾン処理を行なう併用処理の場合には、滞留時間5日でもVSS低減が活発に起こり、滞留時間20日で約85%の非常に高いVSS低減率が得られた。
【0063】
また、図11に示すように、この実験期間中の消化ガス発生率は、未処理では約0.3L/g−VSS、超音波処理のみ、オゾン処理のみでは0.4〜0.5L/g−VSSであったのに対し、超音波処理後オゾン処理を行なう併用処理の場合は約0.9L/g−VSSの非常に高い消化ガス発生率が得られた。
【0064】
さらに、図12に示すように、この実験期間中のリン回収率は、未処理ではほぼゼロ、超音波処理のみ、オゾン処理のみでは7〜9mg−P/g−SSであったのに対し、超音波処理後オゾン処理を行なう併用処理の場合約30mg−P/g−SSの高いリン回収率が得られた。
【0065】
本実験の結果から、培養ビンすなわち消化槽から引き抜いた消化汚泥を濃縮しこれに超音波処理とオゾン処理との併用処理を行なうことにより、超音波処理単独あるいはオゾン処理単独の場合に比べ有機汚泥の消化をより短時間で行なうことができ、かつVSS低減率を高くでき、エネルギーとして利用できる消化ガスの発生をよりいっそう増大させるだけでなく、同時に有機汚泥中のリンもより高い収率で回収できることがわかった。
【0066】
実験5
前記実験1において、機械的な分散処理として、超音波処理のほかに、ホモジナイズ、ミル破砕、および高圧で噴射し処理槽壁に衝突させるという処理を行なった。また、化学的な改質処理として、オゾン処理のほかに、酸による処理、およびアルカリによる処理を行なった。酸としては、硫酸や塩酸を用い、pHを2〜4にして5〜30分間保持した。一方、アルカリ処理では、水酸化ナトリウムや水酸化カリウムを用い、pHを9〜13にして5〜30分間保持した。さらに、これら機械的な分散処理と化学的な改質処理との併用処理も行なった。実験1と同様、これら処理汚泥を消化汚泥と混合し、50℃、消化嫌気状態で消化を行ない、VSS濃度の経日変化を調べた。
【0067】
また、各処理直後の汚泥について遠心分離を行ない、上澄み液中のリン濃度を測定した。
【0068】
各処理およびそれらの組み合わせについて、表1に15日間でのVSS濃度の低下率を、表2にリン溶出濃度をそれぞれ示す。
【0069】
【表1】

Figure 0004365617
【0070】
【表2】
Figure 0004365617
【0071】
表1から、機械的な分散処理と化学的な改質処理とを併用した場合のVSS濃度低下の効果は、併用する機械的処理および化学的処理の組合せによって多少異なる。しかし、いずれの処理を組み合わせた場合でも、機械的処理単独または化学的処理単独の場合よりVSS濃度の低下率が大きくなるのはもちろんのこと、これら単独処理におけるVSS濃度の低下率の和とくらべても、よりVSS濃度の低下率は大きくなる。したがって、機械的な方法による分散処理後、化学的な方法で改質処理を行なう併用処理は、超音波処理後オゾン処理を行なう併用処理に限らず、汚泥の溶解性向上に対してきわめて有効であることがわかった。
【0072】
さらに、表2から、機械的な分散処理と化学的な改質処理とを併用した場合のリン溶出の効果は、併用する機械的処理および化学的処理の組合せによって多少異なる。しかし、いずれの処理を組み合わせた場合でも、機械的処理単独または化学的処理単独の場合よりリン溶出濃度が大きくなるのはもちろんのこと、これら単独処理におけるVSS濃度の低下率の和とくらべても、よりリン溶出濃度は大きくなる。したがって、機械的な方法による分散処理後、化学的な方法で改質処理を行なう併用処理は、超音波処理後オゾン処理を行なう併用処理に限らず、リンの溶出に対してもきわめて有効であることがわかった。
【0073】
実施の形態1
つぎに、本発明による有機性廃液の処理装置およびそれを用いた有機性廃液の処理方法について説明する。
【0074】
図13は、本発明の一実施の形態における有機性廃液の処理装置について、その概略の構成および処理の流れを示した図である。
【0075】
図13に示すように、嫌気性消化槽1と有機性廃液導入路2のあいだに、超音波破砕処理槽9、オゾン処理槽11および固液分離槽17が設けられている。超音波破砕処理槽9内には超音波破砕器30が設置されており、オゾン処理槽11には、オゾンガス注入路32を介してオゾン発生器31が接続されている。超音波破砕処理槽9とオゾン処理槽11は分散廃液排出路10によって、オゾン処理槽11と固液分離槽17は処理液排出路18によって、固液分離槽17と嫌気性消化槽1は濃縮液導入路19によって、それぞれ接続されている。また、有機性廃液導入路2には有機性廃液導入ポンプ37が設置されている。
【0076】
また、固液分離槽17とリン回収槽24が、分離液排出路20によって接続されており、リン回収槽24はリン回収後液導入路26を介して嫌気性消化槽1に接続されている。分離液排出路20には凝集剤導入路23が接続され、凝集剤導入路23の他端は凝集剤保持槽21へと接続されている。さらに、凝集剤導入路23には凝集剤導入ポンプ22が設置されている。また、リン回収槽24にはリン回収路25が接続されている。
【0077】
さらに、嫌気性消化槽1は消化汚泥排出路3を介して固液分離槽4に接続され、固液分離槽4には濃縮汚泥排出路5および処理水排出路8が接続されている。濃縮汚泥排出路5は汚泥廃棄路6と汚泥返送路7に分岐し、汚泥返送路7は嫌気性消化槽1に接続されている。また、嫌気性消化槽1には消化ガス排出路36が接続されている。
【0078】
つぎに本実施の形態の処理装置の動作について説明する。
【0079】
有機性廃液導入ポンプ37を動作させ、下水処理場の初沈汚泥と余剰汚泥を混合した有機汚泥を、有機性廃液として有機性廃液導入路2から超音波破砕処理槽9に導入する。導入した有機汚泥を、超音波破砕処理槽9にて超音波破砕機30によって処理し、汚泥中の固形物質を分散させる。分散処理後の有機汚泥を分散廃液排出路10を介してオゾン処理槽11に送り、オゾン発生器31で発生させたオゾンガスをオゾンガス注入路32を通してオゾン処理槽11に注入して、有機汚泥のオゾン処理を行なう。すなわち、分散処理後の有機汚泥にオゾンによる改質処理を加える。
【0080】
このオゾン処理した有機汚泥を、処理液排出路18を通して固液分離槽17へと送り、固液分離槽17で固形物と溶液に分ける。固形物を濃縮液導入路19から嫌気性消化槽1に導入し、処理した有機汚泥を微生物によって分解する。一方、リンを多く含む溶液を分離液排出路20を通してリン回収槽24に送る。この際、凝集剤導入ポンプ22を動作させ、凝集剤保持槽21に保持した炭酸カルシウム溶液を、凝集剤導入路23を通して分離液排出路20へと供給し、分離液排出路20を通るリン含有処理水に、炭酸カルシウム溶液を導入する。リン回収槽24では析出したリン酸カルシウムを分離し、リン回収路25から引き抜くとともに、リンを含まない溶液をリン回収後液導入路26を通して嫌気性消化槽1に導入する。
【0081】
嫌気性消化槽1内で微生物によって有機汚泥を消化した後、嫌気性消化槽1内の汚泥を消化汚泥排出路3から排出し、固液分離槽4で固形物と溶液に分け、溶液を処理水排出路8から、固形物を濃縮汚泥排出路5からそれぞれ排出する。また、濃縮汚泥排出路5中の固形物を汚泥返送路7を介して嫌気性消化槽1に返送するとともに、一部は汚泥廃棄路6から系外に排出する。また、嫌気性消化槽1で発生する消化ガスを、消化ガス排出路36によって排出する。
【0082】
有機汚泥にオゾンを反応させると、オゾンの強い酸化作用によって有機汚泥の固形物中の繊維質や細胞壁などの難溶解性物質を改質し、消化槽内の汚泥によって溶解されやすい易溶解性物質へと変換することができる。また、オゾン処理前に超音波破砕による分散処理を行なうことにより、オゾン処理のみを行なう場合にくらべ、注入したオゾンと固形物との接触効率が大幅に高くなり、効率的に難溶解性物質の溶解性を向上することができる。このように、超音波処理とオゾン処理との併用によって難溶解性物質を改質した有機汚泥を嫌気性消化槽に導入して微生物処理を行なうと、超音波処理単独やオゾン処理単独の場合、およびこれらの処理の単純な和とくらべ、汚泥の溶解量およびメタンへの変換量を大幅に増大することができる。また、これに対応して、処分すべき汚泥の発生量も大幅に低減できる。
【0083】
同時に、オゾンの強い酸化作用によって細胞壁の分解が進むため、有機汚泥の固形物中に含有されるリンを固形物外の溶液中へ高い効率で溶出させることができる。オゾン処理前に超音波破砕による分散処理を行なうことにより、オゾン処理のみを行なう場合にくらべ、注入したオゾンによる細胞壁の分解がより進み、より効率的にリンの溶出量を増大することができる。さらに、この処理後の汚泥を固液分離することで、溶液中のリンを凝集剤を用いて固形状のリンにすることができ、再利用可能なリンとして回収することができる。
【0084】
したがって、嫌気性消化槽へ導入する有機汚泥を超音波処理で分散させた後にオゾン処理で改質することによって、エネルギー、リン同時回収型のより効率的な有機汚泥の処理が可能となる。
【0085】
なお、本実施の形態では、嫌気性消化槽へ導入する有機汚泥の全てを超音波処理およびオゾン処理したが、導入する有機汚泥の一部に超音波処理およびオゾン処理を行ない、残りは処理を行なわずに嫌気性消化槽へ導入するようにしてもよい。
【0086】
実施の形態2
本発明のほかの実施の形態における有機性廃液の処理装置およびそれを用いた有機性廃液の処理方法について説明する。
【0087】
図14は、本実施の形態の有機性廃液の処理装置について、その構成の概略と処理の流れを示した図であり、嫌気性消化を酸生成槽とメタン生成槽の2つの槽で行なう場合に本発明を適用した例を示している。
【0088】
図14に示すように、酸生成槽33と有機性廃液導入路2のあいだに、超音波破砕処理槽9、オゾン処理槽11および固液分離槽17が設けられている。超音波破砕処理槽9内には超音波破砕器30が設置されており、オゾン処理槽11にはオゾンガス注入路32を介してオゾン発生器31が接続されている。超音波破砕処理槽9とオゾン処理槽11は分散廃液排出路10によって、オゾン処理槽11と固液分離槽17は処理液排出路18によって、固液分離槽17と酸生成槽33は濃縮液導入路19によって、それぞれ接続されている。また、有機性廃液導入路2には有機性廃液導入ポンプ37が設置されている。
【0089】
また、固液分離槽17とリン回収槽24が、分離液排出路20によって接続されており、リン回収槽24はリン回収後液導入路26を介して酸生成槽33に接続されている。分離液排出路20には凝集剤導入路23が接続され、凝集剤導入路23の他端は凝集剤保持槽21へと接続されている。さらに、凝集剤導入路23には凝集剤導入ポンプ22が設置されている。また、リン回収槽24にはリン回収路25が接続されている。
【0090】
さらに、酸生成槽33の後段には、消化汚泥排出路3を介して固液分離槽4が設けられ、固液分離槽4には濃縮汚泥排出路5および処理水排出路8が接続されている。濃縮汚泥排出路5は汚泥廃棄路6と汚泥返送路7に分岐し、汚泥返送路7は酸生成槽33に接続されている。また、処理水排出路8はメタン生成槽13に接続されている。
【0091】
メタン生成槽13の後段には、消化汚泥排出路14を介し固液分離槽15が設けられ、固液分離槽15には濃縮汚泥排出路27および処理水排出路16が接続されている。濃縮汚泥排出路27は汚泥廃棄路34と汚泥返送路35に分岐し、汚泥返送路35はメタン生成槽13に接続されている。また、メタン生成槽13には消化ガス排出路36が接続されている。
【0092】
つぎに本実施の形態の処理装置の動作について説明する。
【0093】
有機性廃液導入ポンプ37を動作させ、下水処理場の初沈汚泥と余剰汚泥を混合した有機汚泥を、有機性廃液として有機性廃液導入路2から超音波破砕処理槽9に導入する。導入した有機汚泥を、超音波破砕処理槽9にて超音波破砕機30によって処理し、汚泥中の固形物質を分散させる。分散処理後の有機汚泥を分散廃液排出路10を介してオゾン処理槽11に送り、オゾン発生器31で発生させたオゾンガスをオゾンガス注入路32を通してオゾン処理槽11に注入して、有機汚泥のオゾン処理を行なう。すなわち、分散処理後の有機汚泥にオゾンによる改質処理を加える。
【0094】
このオゾン処理した有機汚泥を、処理液排出路18を通して固液分離槽17へと送り、固液分離槽17で固形物と溶液に分ける。固形物を濃縮液導入路19から酸生成槽33に導入し、処理した有機汚泥を微生物によって溶解する。一方、リンを多く含む溶液を、分離液排出路20を通してリン回収槽24に送る。この際、凝集剤導入ポンプ22を動作させ、凝集剤保持槽21に保持した炭酸カルシウム溶液を、凝集剤導入路23を通して分離液排出路20へと供給し、分離液排出路20を通るリン含有処理水に、炭酸カルシウム溶液を導入する。リン回収槽24では析出したリン酸カルシウムを分離し、リン回収路25から引き抜くとともに、リンを含まない溶液をリン回収後液導入路26を通して酸生成槽33に導入する。
【0095】
酸生成槽33で微生物によって有機汚泥を溶解した後、酸生成槽33内の汚泥を消化汚泥排出路3から排出し、固液分離槽4で固形物と溶液に分け、溶液を処理水排出路8を介してメタン生成槽13へ導入し、固形物を濃縮汚泥排出路5から排出する。また、濃縮汚泥排出路5中の固形物を汚泥返送路7を介して酸生成槽33に返送するとともに、一部を汚泥廃棄路6から系外に排出する。
【0096】
メタン生成槽13で微生物によって溶液中の有機物をメタンに変換した後、メタン生成槽13内の汚泥を消化汚泥排出路14から排出し、固液分離槽15で固形物と溶液に分ける。溶液を処理水排出路16から、固形物を濃縮汚泥排出路27からそれぞれ排出する。また、濃縮汚泥排出路27中の固形物を汚泥返送路35を介してメタン生成槽13に返送するとともに、一部を汚泥廃棄路34から系外に排出する。また、メタン生成槽13で発生する消化ガスを、消化ガス排出路36によって排出する。
【0097】
このように、有機汚泥にオゾンを反応させると、オゾンの強い酸化作用によって有機汚泥の固形物中の繊維質や細胞壁などの難溶解性物質を改質し、酸生成内の汚泥によって溶解されやすい易溶解性物質へと変換することができる。また、オゾン処理前に超音波破砕による分散処理を行なうことにより、オゾン処理単独の場合にくらべ、注入したオゾンと固形物との接触効率が大幅に高くなり、効率的に難溶解性物質の溶解性を向上することができる。このように、超音波処理とオゾン処理との併用によって難溶解性物質を改質した有機汚泥を酸生成槽に導入して微生物処理を行なうと、超音波処理単独やオゾン処理単独の場合、およびこれらの処理の単純な和とくらべ、酸生成槽での有機汚泥の溶解量およびメタン生成槽でのメタンへの変換量を大幅に増大することができる。また、これに対応して、処分すべき汚泥の発生量も大幅に低減できる。
【0098】
同時に、オゾンの強い酸化作用によって細胞壁の分解が進むため、有機汚泥の固形物中に含有されるリンを固形物外の溶液中へ高い効率で溶出させることができる。オゾン処理前に超音波破砕による分散処理を行なうことにより、オゾン処理のみを行なう場合にくらべ、注入したオゾンによる細胞壁の分解がより進み、より効率的にリンの溶出量を増大することができる。さらに、この処理後の汚泥を固液分離することで、溶液中のリンを凝集剤を用いて固形状のリンにすることができ、再利用可能なリンとして回収することができる。
【0099】
したがって、酸生成槽へ導入する有機汚泥を超音波処理で分散させた後にオゾン処理で改質することによって、エネルギー、リン同時回収型のより効率的な有機汚泥の処理が可能となる。
【0100】
また、本実施の形態のように、嫌気性消化を前段の酸生成槽と後段のメタン生成槽とに分けて行なう場合において、酸生成槽に導入する有機汚泥に対して分散および改質の処理を行なって溶解性を向上させることで、後段のメタン生成槽として従来の流動床式や固定床式のメタン生成槽だけでなく、高負荷嫌気性処理に用いられるUASB(上向流嫌気性汚泥ブランケット)型のメタン生成槽を用いることができ、高速なメタン生成が可能になる。
【0101】
なお、本実施の形態では、酸生成槽へ導入する有機汚泥の全てを超音波処理およびオゾン処理したが、導入する有機汚泥の一部に超音波処理およびオゾン処理を行ない、残りは処理を行なわずに酸生成槽へ導入するようにしてもよい。
【0102】
実施の形態3
本発明のほかの実施の形態における有機性廃液の処理装置およびそれを用いた有機性廃液の処理方法について説明する。
【0103】
図15は本実施の形態の有機性廃液の処理装置について、その構成の概略と処理の流れを示した図である。
【0104】
図15に示すように、嫌気性消化槽1には有機性廃液導入路2が接続されている。嫌気性消化槽1には消化汚泥引抜き路47が接続され、消化汚泥引抜き路47のもう一端は超音波破砕処理槽9およびオゾン処理槽11に接続されている。超音波破砕処理槽9内には超音波破砕器30が設置されており、オゾン処理槽11には、オゾンガス注入路32を介してオゾン発生器31が接続されている。超音波破砕処理槽9とオゾン処理槽11は分散廃液排出路10によって、オゾン処理槽11と固液分離槽17は処理液排出路18によって、固液分離槽17と嫌気性消化槽1は濃縮液導入路19によって、それぞれ接続されている。また、有機性廃液導入路2には有機性廃液導入ポンプ37が、消化汚泥引抜き路47には消化汚泥引抜きポンプ38が設置されている。
【0105】
また、固液分離槽17とリン回収槽24が、分離液排出路20によって接続されており、リン回収槽24はリン回収後液導入路26を介して嫌気性消化槽1に接続されている。分離液排出路20には凝集剤導入路23が接続され、凝集剤導入路23の他端は凝集剤保持槽21へと接続されている。さらに、凝集剤導入路23には凝集剤導入ポンプ22が設置されている。また、リン回収槽24にはリン回収路25が接続されている。
【0106】
また、嫌気性消化槽1には消化汚泥排出路3を介して固液分離槽4が接続され、固液分離槽4には濃縮汚泥排出路5および処理水排出路8が接続されている。濃縮汚泥排出路5は汚泥廃棄路6と汚泥返送路7に分岐し、汚泥返送路7は嫌気性消化槽1に接続されている。また、嫌気性消化槽1には消化ガス排出路36が接続されている。
【0107】
つぎに本実施の形態の処理装置の動作について説明する。
【0108】
有機性廃液導入ポンプ37を動作させ、下水処理場の初沈汚泥と余剰汚泥を混合した有機汚泥を、有機性廃液として有機性廃液導入路2から嫌気性消化槽1に導入する。嫌気性消化槽1で微生物によって有機汚泥を消化した後、嫌気性消化槽1内の汚泥を消化汚泥排出路3から排出し、固液分離槽4で固形物と溶液に分け、溶液を処理水排出路8から、固形物を濃縮汚泥排出路5からそれぞれ排出する。また、濃縮汚泥排出路5中の固形物を汚泥返送路7を介して嫌気性消化槽1に返送するとともに、一部を汚泥廃棄路6から系外に排出する。また、嫌気性消化槽1で発生する消化ガスを消化ガス排出路36によって排出する。
【0109】
この嫌気性消化の過程において、消化汚泥引抜きポンプ38を動作させ、嫌気性消化槽1の消化汚泥を消化汚泥引抜き路47を通して超音波破砕処理槽9に導入する。導入した消化汚泥を超音波破砕機30によって処理し、消化汚泥中の固形物を分散させる。分散処理後の消化汚泥を分散廃液排出路10を介してオゾン処理槽11に送り、オゾン発生器31で発生させたオゾンガスをオゾンガス注入路32を通してオゾン処理槽11に注入し、消化汚泥のオゾン処理を行なう。すなわち、分散処理後の消化汚泥にオゾンによる改質処理を加える。
【0110】
このオゾン処理後の消化汚泥を、処理液排出路18を通して固液分離槽17に送り、固液分離槽17で固形物と溶液に分ける。固形物を濃縮液導入路19から嫌気性消化槽1に導入し、オゾン処理した消化汚泥を微生物によって分解する。一方、リンを多く含む溶液を、分離液排出路20を通してリン回収槽24に送る。この際、凝集剤導入ポンプ22を動作させ、凝集剤保持槽21に保持した炭酸カルシウム溶液を凝集剤導入路23を介して分離液排出路20に導入し、分離液排出路20を通るリン含有処理水に炭酸カルシウム溶液を混合させる。リン回収槽24では、析出したリン酸カルシウムを分離しリン回収路25から引き抜くとともに、リンを含まない溶液をリン回収後液導入路26を通して嫌気性消化槽1に導入する。
【0111】
このように、消化汚泥にオゾンを反応させると、オゾンの強い酸化作用によって消化汚泥の固形物中の繊維質や細胞壁などの難溶解性物質を改質し、消化槽内の汚泥によって溶解されやすい易溶解性物質へと変換することができる。また、オゾン処理前に超音波破砕による分散処理を行なうことにより、オゾン処理単独の場合にくらべ、注入したオゾンと固形物との接触効率が大幅に高くなり、効率的に難溶解性物質の溶解性を向上することができる。このように超音波処理とオゾン処理とを併用して難溶解性物質を改質した消化汚泥を嫌気性消化槽に導入して生物処理すると、超音波処理単独やオゾン処理単独の場合、およびこれらの処理の単純な和とくらべ、汚泥の溶解量およびメタンへの変換量を大幅に増大することができる。また、これに対応して、処分すべき汚泥の発生量も大幅に低減できる。
【0112】
同時に、オゾンの強い酸化作用によって細胞壁の分解が進むため、消化汚泥の固形物中に含有されるリンを固形物外の溶液中へ高い効率で溶出させることができる。オゾン処理前に超音波破砕による分散処理を行なうことにより、オゾン処理のみを行なう場合にくらべ、注入したオゾンによる細胞壁の分解がより進み、より効率的にリンの溶出量を増大することができる。さらに、この処理後の汚泥を固液分離することで、溶液中のリンを凝集剤を用いて固形状のリンにすることができ、再利用可能なリンとして回収することができる。
【0113】
したがって、嫌気性消化槽の消化汚泥中を超音波処理で分散させた後にオゾン処理で改質することによって、エネルギー、リン同時回収型のより効率的な消化汚泥の処理が可能となる。
【0114】
また、嫌気性消化槽の消化汚泥中には、生物によって溶解し難い難溶解性物質が多く蓄積している。したがって、本実施の形態のように、嫌気性消化槽から消化汚泥の一部を引き抜き、引き抜いた消化汚泥中の固形物を処理して易溶解性物質へ変換することによって、よりいっそう効果的にエネルギー、リン回収を進めることが可能となる。
【0115】
実施の形態4
本発明のまた別の実施の形態における有機性廃液の処理装置およびそれを用いた有機性廃液の処理方法について説明する。
【0116】
図16は、本実施の形態の有機性廃液の処理装置について、その構成の概略と処理の流れを示した図であり、嫌気性消化を酸生成槽とメタン生成槽の2つの槽で行なう場合に本発明を適用した例を示している。
【0117】
図16に示すように、酸生成槽33に有機性廃液導入路2が接続されている。酸生成槽33には消化汚泥引抜き路47が接続され、消化汚泥引抜き路47の後段には超音波破砕処理槽9およびオゾン処理槽11が設けられている。超音波破砕処理槽9内には超音波破砕器30が設置されており、オゾン処理槽11には、オゾンガス注入路32を介してオゾン発生器31が接続されている。超音波破砕処理槽9とオゾン処理槽11は分散廃液排出路10によって、オゾン処理槽11と固液分離槽17は処理液排出路18によって、固液分離槽17と酸生成槽33は濃縮液導入路19によって、それぞれ接続されている。また、有機性廃液導入路2には有機性廃液導入ポンプ37が、消化汚泥引抜き路47には消化汚泥引抜きポンプ38が設置されている。
【0118】
また、固液分離槽17とリン回収槽24が、分離液排出路20によって接続されており、リン回収槽24はリン回収後液導入路26を介して酸生成槽33に接続されている。分離液排出路20には凝集剤導入路23が接続され、凝集剤導入路23の他端は凝集剤保持槽21へと接続されている。さらに、凝集剤導入路23には凝集剤導入ポンプ22が設置されている。また、リン回収槽24にはリン回収路25が接続されている。
【0119】
さらに、酸生成槽33の後段には消化汚泥排出路3を介して固液分離槽4が設けられ、固液分離槽4には濃縮汚泥排出路5および処理水排出路8が接続している。濃縮汚泥排出路5は汚泥廃棄路6と汚泥返送路7に分岐し、汚泥返送路7は酸生成槽33に接続されている。一方、処理水排出路8はメタン生成槽13に接続されている。
【0120】
メタン生成槽13の後段には、消化汚泥排出路14を介し固液分離槽15が設けられ、固液分離槽15には濃縮汚泥排出路27および処理水排出路16が接続されている。濃縮汚泥排出路27は汚泥廃棄路34と汚泥返送路35に分岐し、汚泥返送路35はメタン生成槽13に接続されている。また、メタン生成槽13には消化ガス排出路36が接続されている。
【0121】
つぎに本実施の形態の処理装置の動作について説明する。
【0122】
有機性廃液導入ポンプ37を動作させ、下水処理場の初沈汚泥と余剰汚泥を混合した有機汚泥を、有機性廃液として有機性廃液導入路2から酸生成槽33に導入する。酸生成槽33で微生物によって有機汚泥を溶解した後、酸生成槽33内の汚泥を消化汚泥排出路3から排出し、固液分離槽4で固形物と溶液に分け、溶液は処理水排出路8を介してメタン生成槽13へ導入し、固形物を濃縮汚泥排出路5から排出する。濃縮汚泥排出路5中の固形物を汚泥返送路7を介して酸生成槽33に返送するとともに、一部を汚泥廃棄路6から系外に排出する。
【0123】
メタン生成槽13で微生物によって溶液中の有機物をメタンに変換した後、メタン生成槽13内の汚泥を消化汚泥排出路14から排出し、固液分離槽15で固形物と溶液に分ける。溶液は処理水排出路16から、固形物は濃縮汚泥排出路27からそれぞれ排出する。また、濃縮汚泥排出路27中の固形物を汚泥返送路35を介してメタン生成槽13に返送するとともに、一部を汚泥廃棄路34から系外に排出する。また、メタン生成槽13で発生する消化ガスを、消化ガス排出路36によって排出する。
【0124】
この嫌気性消化の過程において、消化汚泥引抜きポンプ38を動作させ、酸生成槽33の消化汚泥を消化汚泥引抜き路47を通して超音波破砕処理槽9に導入し、超音波破砕機30によって処理して消化汚泥中の固形物を分散させる。分散処理後の消化汚泥を分散廃液排出路10を介してオゾン処理槽11に導入し、同時にオゾン発生器31で発生させたオゾンガスをオゾンガス注入路32を通してオゾン処理槽11に注入し、消化汚泥のオゾン処理を行なう。すなわち、分散処理後の消化汚泥にオゾンによる改質処理を加える。
【0125】
このオゾン処理後の消化汚泥を、処理液排出路18を通して固液分離槽17に送り、固液分離槽17で固形物と溶液に分ける。固形物を濃縮液導入路19から酸生成槽33に導入し、オゾン処理した消化汚泥を微生物によって溶解する。一方、リンを多く含む溶液を、分離液排出路20を通してリン回収槽24に送る。この際、凝集剤導入ポンプ22を動作させ、凝集剤保持槽21に保持した炭酸カルシウム溶液を凝集剤導入路23を介して分離液排出路20に導入し、分離液排出路20を通るリン含有処理水に炭酸カルシウム溶液を混合させる。リン回収槽24では、析出したリン酸カルシウムを分離しリン回収路25から引き抜くとともに、リンを含まない溶液をリン回収後液導入路26を通して酸生成槽33に導入する。
【0126】
このように、酸生成槽の消化汚泥にオゾンを反応させると、オゾンの強い酸化作用によって消化汚泥の固形物中の繊維質や細胞壁などの難溶解性物質を改質し、酸生成槽内の汚泥によって溶解されやすい易溶解性物質へと変換することができる。また、オゾン処理前に超音波破砕による分散処理を行なうことにより、オゾン処理単独の場合にくらべ、注入したオゾンと固形物との接触効率が大幅に高くなり、効率的に難溶解性物質の溶解性を向上することができる。このように、超音波処理とオゾン処理とを併用して難溶解性物質を改質した消化汚泥を酸生成槽に導入して生物処理することにより、超音波処理単独やオゾン処理単独の場合、およびこれらの処理の単純な和とくらべ、酸生成槽での汚泥の溶解量およびメタン生成槽でのメタンへの変換量を大幅に増大することができる。
【0127】
同時に、オゾンの強い酸化作用によって細胞壁の分解が進むため、消化汚泥の固形物中に含有されるリンを固形物外の溶液中へ高い効率で溶出させることができる。オゾン処理前に超音波破砕による分散処理を行なうことにより、オゾン処理のみを行なう場合にくらべ、注入したオゾンによる細胞壁の分解がより進み、より効率的にリンの溶出量を増大することができる。さらに、この処理後の汚泥を固液分離することで、溶液中のリンを凝集剤を用いて固形状のリンにすることができ、再利用可能なリンとして回収することができる。
【0128】
したがって、酸生成槽の消化汚泥を超音波処理で分散させた後にオゾン処理で改質することによって、エネルギー、リン同時回収型のより効率的な有機汚泥の処理が可能となる。
【0129】
また、酸生成槽の消化汚泥中には、生物によって溶解し難い難溶解性物質が多く蓄積している。したがって、本実施の形態のように、酸生成槽から消化汚泥の一部を引き抜き、引き抜いた消化汚泥中の固形物質を処理して易溶解性物質へ変換することによって、より効果的にエネルギー、リン回収を進めることが可能となる。
【0130】
また、本実施の形態のように、嫌気性消化を前段の酸生成槽と後段のメタン生成槽とに分けて行なう場合において、酸生成槽の消化汚泥に超音波処理で分散させた後にオゾン処理で改質して溶解性を向上させることで、後段のメタン生成槽として従来の流動床式や固定床式のメタン生成槽だけでなく、高負荷嫌気性処理に用いられるUASB(上向流嫌気性汚泥ブランケット)型のメタン生成槽を用いることができ、高速なメタン生成が可能になる。
【0131】
実施の形態5
本発明のほかの実施の形態における有機性廃液の処理装置およびそれを用いた有機性廃液の処理について説明する。
【0132】
図17は本実施の形態の有機性廃液の処理装置について、構成の概略と処理の流れを示した図である。
【0133】
図17に示すように、嫌気性消化槽1に有機性廃液導入路2が接続されている。嫌気性消化槽1には消化汚泥排出路3を介して固液分離槽4が接続され、固液分離槽4には濃縮汚泥排出路5および処理水排出路8が接続されている。濃縮汚泥排出路5は汚泥廃棄路6と汚泥返送路7に分岐し、汚泥返送路7の後段には、超音波破砕処理槽9およびオゾン処理槽11が設けられている。超音波破砕処理槽9内には超音波破砕器30が設置されており、オゾン処理槽11にはオゾンガス注入路32を介してオゾン発生器31が接続されている。超音波破砕処理槽9とオゾン処理槽11は分散廃液排出路10によって、オゾン処理槽11と固液分離槽17は処理液排出路18によって、固液分離槽17と嫌気性消化槽1は濃縮液導入路19によって、それぞれ接続されている。また、嫌気性消化槽1には消化ガス排出路36が接続されている。また、有機性廃液導入路2には有機性廃液導入ポンプ37が、汚泥返送路7には汚泥返送ポンプ46が設置されている。
【0134】
また、固液分離槽17とリン回収槽24が、分離液排出路20によって接続されており、リン回収槽24はリン回収後液導入路26を介して嫌気性消化槽1に接続されている。分離液排出路20には凝集剤導入路23が接続され、凝集剤導入路23の他端は凝集剤保持槽21へと接続されている。さらに、凝集剤導入路23には凝集剤導入ポンプ22が設置されている。また、リン回収槽24にはリン回収路25が接続されている。
【0135】
つぎに本実施の形態の処理装置の動作について説明する。
【0136】
有機性廃液導入ポンプ37を動作させ、下水処理場の初沈汚泥と余剰汚泥を混合した有機汚泥を、有機性廃液として有機性廃液導入路2から嫌気性消化槽1に導入する。嫌気性消化槽1で微生物によって有機汚泥を消化した後、嫌気性消化槽1内の汚泥を消化汚泥排出路3から排出し、固液分離槽4で固形物と溶液に分ける。溶液は処理水排出路8から、固形物は濃縮汚泥排出路5からそれぞれ排出する。また、嫌気性消化槽1で発生する消化ガスは、消化ガス排出路36によって排出する。
【0137】
この嫌気性消化の過程において、濃縮汚泥排出路5中の濃縮汚泥の一部を汚泥廃棄路6から系外に排出するとともに、汚泥返送ポンプ46を動作させ濃縮汚泥排出路5中の濃縮汚泥の一部を汚泥返送路7を介して超音波破砕処理槽9に導入し、超音波破砕機30によって処理して濃縮汚泥中の固形物を分散させる。分散処理後の濃縮汚泥を分散廃液排出路10を介してオゾン処理槽11に送り、オゾン発生器31で発生させたオゾンガスをオゾンガス注入路32を通してオゾン処理槽11に注入し、濃縮汚泥のオゾン処理を行なう。すなわち、分散処理後の濃縮汚泥にオゾンによる改質処理を加える。
【0138】
このオゾン処理後の濃縮汚泥を、オゾン処理液排出路18を通して固液分離槽17に送り、固液分離槽17で固形物と溶液に分ける。固形物を処理廃液導入路19から嫌気性消化槽1に導入し、オゾン処理した濃縮汚泥を微生物によって分解する。一方、リンを多く含む溶液を、リン含有処理水排出路20を通ってリン回収槽24に送る。この際、凝集剤導入ポンプ22を動作させ、リン含有処理水排出路20を通るリン含有処理水に凝集剤保持槽21に保持した炭酸カルシウム溶液を供給し、混合させる。リン回収槽24で析出したリン酸カルシウムを分離し、リン回収路25から引き抜くとともに、リンを含まない溶液をリン回収後処理水導入路26を通して嫌気性消化槽1に導入する。
【0139】
このように嫌気性消化槽の消化汚泥を濃縮した濃縮汚泥に対しオゾン処理を行なうことで、オゾンの強い酸化作用によって有機汚泥の固形物中の繊維質や細胞壁などの難溶解性物質を改質し、消化槽内の汚泥によって溶解されやすい易溶解性物質へと変換することができる。また、オゾン処理前に超音波破砕による分散処理を行なうことにより、オゾン処理単独の場合にくらべ、注入したオゾンと固形物との接触効率が大幅に高くなり、効率的に難溶解性物質の溶解性を向上することができる。このように、超音波処理とオゾン処理とを併用して難溶解性物質を改質した濃縮汚泥を嫌気性消化槽に導入して生物処理することにより、超音波処理単独やオゾン処理単独の場合、およびこれらの処理の単純な和とくらべ、汚泥の溶解量およびメタンへの変換量を大幅に増大することができる。
【0140】
同時に、オゾンの強い酸化作用によって細胞壁の分解が進むため、濃縮汚泥の固形物中に含有されるリンを固形物外の溶液中へ高い効率で溶出させることができる。オゾン処理前に超音波破砕による分散処理を行なうことにより、オゾン処理のみを行なう場合にくらべ、注入したオゾンによる細胞壁の分解がより進み、より効率的にリンの溶出量を増大することができる。さらに、この処理後の汚泥を固液分離することで、溶液中のリンを凝集剤を用いて固形状のリンにすることができ、再利用可能なリンとして回収することができる。
【0141】
したがって、嫌気性消化槽の消化汚泥を濃縮した濃縮汚泥を超音波処理で分散させた後にオゾン処理で改質することによって、エネルギー、リン同時回収型のより効率的な濃縮汚泥の処理が可能となる。
【0142】
また、嫌気性消化槽の消化汚泥中には生物によって溶解し難い難溶解性物質が多く蓄積している。したがって、本実施の形態のように、嫌気性消化槽内の汚泥を濃縮し、濃縮した消化汚泥中の固形物を処理して易溶解性物質へ変換することによって、より効果的にエネルギー、リン回収を進めることが可能となる。
【0143】
なお、本実施の形態では、嫌気性消化槽へと返送する消化汚泥の全てを超音波処理およびオゾン処理したが、返送する消化汚泥の一部に超音波処理およびオゾン処理を行ない、残りの部分については処理を行なわずに嫌気性消化槽へと返送するようにしてもよい。
【0144】
実施の形態6
本発明のまた別の実施の形態における有機性廃液の処理装置およびそれを用いた有機性廃液の処理方法について説明する。
【0145】
図18は、本実施の形態の有機性廃液の処理装置について、その構成の概略と処理の流れを示した図であり、嫌気性消化を酸生成槽とメタン生成槽の2つの槽で行なう場合に本発明を適用した例を示している。
【0146】
図18に示すように、酸生成槽33に有機性廃液導入路2が接続されている。酸生成槽33の後段には消化汚泥排出路3を介して固液分離槽4が設けられ、固液分離槽4には濃縮汚泥排出路5および処理水排出路8が接続されている。濃縮汚泥排出路5は汚泥廃棄路6と汚泥返送路7に分岐し、汚泥返送路7の後段には、超音波破砕処理槽9およびオゾン処理槽11が設けられている。超音波破砕処理槽9内には超音波破砕器30が設置されており、オゾン処理槽11にはオゾンガス注入路32を介してオゾン発生器31が接続されている。超音波破砕処理槽9とオゾン処理槽11は分散廃液排出路10によって、オゾン処理槽11と固液分離槽17は処理液排出路18によって、固液分離槽17と酸生成槽33は濃縮液導入路19によって、それぞれ接続されている。一方、処理水排出路8はメタン生成槽13に接続されている。また、有機性廃液導入路2には有機性廃液導入ポンプ37が、汚泥返送路7には汚泥返送ポンプ46が設置されている。
【0147】
また、固液分離槽17とリン回収槽24が、分離液排出路20によって接続されており、リン回収槽24はリン回収後液導入路26を介して酸生成槽33に接続されている。分離液排出路20には凝集剤導入路23が接続され、凝集剤導入路23の他端は凝集剤保持槽21へと接続されている。さらに、凝集剤導入路23には凝集剤導入ポンプ22が設置されている。また、リン回収槽24にはリン回収路25が接続されている。
【0148】
メタン生成槽13の後段には消化汚泥排出路14を介し固液分離槽15が設けられており、固液分離槽15には濃縮汚泥排出路27および処理水排出路16が接続されている。濃縮汚泥排出路27は汚泥廃棄路34と汚泥返送路35に分岐し、汚泥返送路35はメタン生成槽13に接続されている。また、メタン生成槽13には消化ガス排出路36が接続されている。
【0149】
つぎに本実施の形態の処理装置の動作について説明する。
【0150】
有機性廃液導入ポンプ37を動作させ、下水処理場の初沈汚泥と余剰汚泥を混合した有機汚泥を、有機性廃液として有機性廃液導入路2から酸生成槽33に導入する。酸生成槽33で微生物によって有機汚泥を溶解した後、酸生成槽33内の汚泥を消化汚泥排出路3から排出し、固液分離槽4で固形物と溶液に分ける。溶液は処理水排出路8を通ってメタン生成槽13へ導入し、固形物は濃縮汚泥排出路5から排出する。
【0151】
メタン生成槽13にて微生物によって溶液をメタンに変換した後、メタン生成槽13内の汚泥を消化汚泥排出路14から排出し、固液分離槽15で固形物と溶液に分ける。溶液を処理水排出路16から、固形物を濃縮汚泥排出路27からそれぞれ排出する。また、濃縮汚泥排出路27中の固形物を汚泥返送路35を介してメタン生成槽13に返送するとともに、一部を汚泥廃棄路34から系外に排出する。また、メタン生成槽13で発生する消化ガスは、消化ガス排出路36によって排出する。
【0152】
この嫌気性消化の過程において、濃縮汚泥排出路5中の濃縮汚泥の一部を汚泥廃棄路6から系外に排出するとともに、汚泥返送ポンプ46を動作させ濃縮汚泥排出路5中の濃縮汚泥の一部を汚泥返送路7を介して超音波破砕処理槽9に導入し、超音波破砕機30によって処理して濃縮汚泥中の固形物を分散させる。分散処理後の濃縮汚泥を分散廃液排出路10を介してオゾン処理槽11に送り、、同時にオゾン発生器31で発生させたオゾンガスをオゾンガス注入路32を通してオゾン処理槽11に注入し、濃縮汚泥のオゾン処理を行なう。すなわち、分散処理後の濃縮汚泥にオゾンによる改質処理を加える。
【0153】
このオゾン処理後の濃縮汚泥を、オゾン処理液排出路18を通して固液分離槽17に送り、固液分離槽17で固形物と溶液に分ける。固形物を処理廃液導入路19から酸生成槽33に導入し、オゾン処理した濃縮汚泥を微生物によって分解する。一方、リンを多く含む溶液を、リン含有処理水排出路20を通ってリン回収槽24に送られる。この際、凝集剤導入ポンプ22を動作させ、リン含有処理水排出路20を通るリン含有処理水に凝集剤保持槽21に保持した炭酸カルシウム溶液を供給し、混合させる。リン回収槽24で析出したリン酸カルシウムを分離し、リン回収路25から引き抜くとともに、リンを含まない溶液をリン回収後処理水導入路26を通して酸生成槽33に導入する。
【0154】
このように、濃縮した消化汚泥にオゾンを反応させると、オゾンの強い酸化作用によって濃縮汚泥の固形物中の繊維質や細胞壁などの難溶解性物質を改質し、酸生成槽内の汚泥によって溶解されやすい易溶解性物質へと変換することができる。また、オゾン処理前に超音波破砕による分散処理を行なうことにより、オゾン処理単独の場合にくらべ、注入したオゾンと固形物との接触効率が大幅に高くなり、効率的に難溶解性物質の溶解性を向上することができる。このように、超音波処理とオゾン処理とを併用して難溶解性物質を改質した消化汚泥を酸生成槽に導入して生物処理することにより、超音波処理単独やオゾン処理単独の場合、およびこれらの処理の単純な和とくらべ、酸生成槽での汚泥の溶解量およびメタン生成槽でのメタンへの変換量を大幅に増大することができる。
【0155】
同時に、オゾンの強い酸化作用によって細胞壁の分解が進むため、濃縮汚泥の固形物中に含有されるリンを固形物外の溶液中へ高い効率で溶出させることができる。オゾン処理前に超音波破砕による分散処理を行なうことにより、オゾン処理のみを行なう場合にくらべ、注入したオゾンによる細胞壁の分解がより進み、より効率的にリンの溶出量を増大することができる。さらに、この処理後の汚泥を固液分離することで、溶液中のリンを凝集剤を用いて固形状のリンにすることができ、再利用可能なリンとして回収することができる。
【0156】
したがって、酸生成槽の消化汚泥を濃縮した濃縮汚泥を超音波処理で分散させた後にオゾン処理で改質することによって、エネルギー、リン同時回収型のより効率的な濃縮汚泥の処理が可能となる。
【0157】
また、本実施の形態のように、嫌気性消化を前段の酸生成槽と後段のメタン生成槽とに分けて行なう場合において、濃縮した酸生成槽の濃縮汚泥にオゾン処理を行なって溶解性を促進することで、後段のメタン生成槽として従来の流動床式や固定床式のメタン生成槽だけでなく、高負荷嫌気性処理に用いられるUASB(上向流嫌気性汚泥ブランケット)型のメタン生成槽を用いることができ、高速なメタン生成が可能になる。
【0158】
また、酸生成を行なう槽の消化汚泥中には、生物によって溶解し難い難溶解性物質が多く蓄積している。したがって、本実施の形態のように、濃縮した消化汚泥中の固形物を処理して易溶解性物質へ変換することによって、より効果的にエネルギー、リン回収を進めることが可能となる。
【0159】
なお、本実施の形態では、酸生成槽へと返送する濃縮汚泥を全て超音波処理およびオゾン処理したが、返送する消化汚泥の一部に超音波処理およびオゾン処理を行ない、残りの部分については処理を行なわずに酸生成槽に返送してもよい。
【0160】
実施の形態7
本発明のまた別の実施の形態における有機性廃液の処理装置およびそれを用いた有機性廃液の処理方法について説明する。
【0161】
図19は、本実施の形態の有機性廃液の処理装置について、その構成の概略と処理の流れを示した図である。
【0162】
図19に示す本実施の形態の処理装置は、図13に示した実施の形態1の処理装置において、嫌気性消化槽1に消化汚泥引抜き路47が接続され、この消化汚泥引抜き路47は超音波破砕槽9に接続されている。また、消化汚泥引抜き路47には消化汚泥引抜きポンプ38が設置されている。本実施の形態の処理装置は、消化汚泥引抜き路47、消化汚泥引抜きポンプ38を備える点を除き、図13に示した実施の形態1の処理装置と同様の構成である。
【0163】
つぎに本実施の形態の処理装置の動作について説明する。
【0164】
実施の形態1と同様、有機性廃液として下水処理場の有機汚泥を導入し、超音波破砕処理槽9にて超音波処理を行なうが、このとき本実施の形態においては、嫌気性消化槽1内の消化汚泥を消化汚泥引抜き路47を通して超音波破砕槽9に導入する。すなわち、流入する有機汚泥と嫌気性消化槽1の消化汚泥とを混合し、混合汚泥に対し超音波破砕処理槽9で超音波破砕処理を行ない、その後オゾン処理槽11にてオゾン処理を行なう。その後の動作は実施の形態1と同様である。
【0165】
このように、有機汚泥と消化汚泥との混合汚泥にオゾンを反応させると、オゾンの強い酸化作用によって混合汚泥の固形物中の繊維質や細胞壁などの難溶解性物質を改質し、消化槽内の汚泥によって溶解されやすい易溶解性物質へと変換することができる。また、オゾン処理前に超音波破砕による分散処理を行なうことにより、オゾン処理単独の場合とくらべ、注入したオゾンと固形物との接触効率が大幅に高くなり、効率的に難溶解性物質の溶解性を向上することができる。このように、超音波処理とオゾン処理とを併用して難溶解性物質を改質した混合汚泥を嫌気性消化槽に導入して生物処理すると、超音波処理単独やオゾン処理単独の場合、およびこれらの処理の単純な和とくらべ、汚泥の溶解量およびメタンへの変換量を大幅に増大することができる。
【0166】
同時に、オゾンの強い酸化作用によって細胞壁の分解が進むため、混合汚泥の固形物中に含有されるリンを固形物外の溶液中へ高い効率で溶出させることができる。オゾン処理前に超音波破砕による分散処理を行なうことにより、オゾン処理のみを行なう場合にくらべ、注入したオゾンによる細胞壁の分解がより進み、より効率的にリンの溶出量を増大することができる。さらに、この処理後の汚泥を固液分離することで、溶液中のリンを凝集剤を用いて固形状のリンにすることができ、再利用可能なリンとして回収することができる。したがって、エネルギー、リン同時回収型の混合汚泥の処理が可能となる。
【0167】
また、流入する有機性廃液の固形物中に難溶解性物質が多く含まれるような場合には、本実施の形態のように、難溶解性物質を多く含んだ有機性廃液と難溶解性物質が多く蓄積されている消化汚泥を混合し、これら難溶解性物質を多く含んだ混合汚泥中の固形物質を超音波処理で分散させオゾン処理で改質することにより、効果的に難溶解性物質の溶解性増大を促進することができ、流入する有機性廃液にのみ処理を加える場合や嫌気性消化槽の消化汚泥にのみ処理を加える場合にくらべ、有機性廃液からのエネルギー、リン回収量をより大幅に増大できるとともに、処分すべき汚泥量をより大幅に低減することができる。
【0168】
実施の形態8
本発明のさらに別の実施の形態における有機性廃液の処理装置およびそれを用いた有機性廃液の処理方法について説明する。
【0169】
図20は、本実施の形態の有機性廃液の処理装置について、その構成の概略と処理の流れを示した図である。
【0170】
図20に示す本実施の形態の処理装置は、図14に示した実施の形態2の処理装置において、酸生成槽33に消化汚泥引抜き路47が接続され、この消化汚泥引抜き路47は超音波破砕処理槽9に接続されている。また、消化汚泥引抜き路47には消化汚泥引抜きポンプ38が設置されている。本実施の形態の処理装置は、消化汚泥引抜き路47、消化汚泥引抜きポンプ38を備える点を除き、図14に示した実施の形態2の処理装置と同様の構成である。
【0171】
つぎに本実施の形態の処理装置の動作について説明する。
【0172】
実施の形態2と同様、有機性廃液として下水処理場の有機汚泥を導入し、超音波破砕処理槽9にて超音波処理を行なうが、このとき本実施の形態においては、酸生成槽33内の消化汚泥を消化汚泥引抜き路47を通して超音波破砕槽9に導入する。すなわち、流入する有機汚泥と酸生成槽33の消化汚泥とを混合し、混合汚泥に対し超音波破砕処理槽9で超音波破砕処理を行ない、その後オゾン処理槽11にてオゾン処理を行なう。その後の動作は実施の形態2と同様である。
【0173】
このように、有機汚泥と酸生成槽の汚泥との混合汚泥にオゾンを反応させると、オゾンの強い酸化作用によって混合汚泥の固形物中の繊維質や細胞壁などの難溶解性物質を改質し、酸生成槽内の汚泥によって溶解されやすい易溶解性物質へと変換することができる。また、オゾン処理前に超音波破砕による分散処理を行なうことにより、オゾン処理単独の場合とくらべ、注入したオゾンと固形物との接触効率が大幅に高くなり、効率的に難溶解性物質の溶解性を向上することができる。このように、超音波処理とオゾン処理とを併用して難溶解性物質を改質した混合汚泥を酸生成槽に導入して生物処理すると、超音波処理単独やオゾン処理単独の場合、およびこれらの処理の単純な和とくらべ、酸生成槽での汚泥の溶解量およびメタン生成槽でのメタンへの変換量を大幅に増大することができる。
【0174】
同時に、オゾンの強い酸化作用によって細胞壁の分解が進むため、混合汚泥の固形物中に含有されるリンを固形物外の溶液中へ高い効率で溶出させることができる。オゾン処理前に超音波破砕による分散処理を行なうことにより、オゾン処理のみを行なう場合にくらべ、注入したオゾンによる細胞壁の分解がより進み、より効率的にリンの溶出量を増大することができる。さらに、この処理後の汚泥を固液分離することで、溶液中のリンを凝集剤を用いて固形状のリンにすることができ、再利用可能なリンとして回収することができる。したがって、エネルギー、リン同時回収型の混合汚泥の処理が可能となる。
【0175】
また、本実施の形態のように、嫌気性消化を前段の酸生成槽と後段のメタン生成槽とに分けて行なう場合において、酸生成槽に導入する有機汚泥や酸生成槽の消化汚泥のオゾン処理を行なって溶解性を促進することで、後段のメタン生成槽として従来の流動床式や固定床式のメタン生成槽だけでなく、高負荷嫌気性処理に用いられるUASB(上向流嫌気性汚泥ブランケット)型のメタン生成槽を用いることができ、高速なメタン生成が可能になる。
【0176】
また、流入する有機性廃液の固形物中に難溶解性物質が多く含まれるような場合には、本実施の形態のように、難溶解性物質を多く含んだ有機性廃液と難溶解性物質が多く蓄積されている酸生成槽の消化汚泥を混合し、これら難溶解性物質を多く含んだ混合汚泥中の固形物質を超音波処理で分散させオゾン処理で改質することにより、効果的に難溶解性物質の溶解性増大を促進することができ、流入する有機性廃液にのみ処理を加える場合や酸生成槽の消化汚泥にのみ処理を加える場合にくらべ、有機性廃液からのエネルギー回収量をより大幅に増大できるとともに、処分すべき汚泥量をより大幅に低減することができる。
【0177】
実施の形態9
本発明の別の実施の形態における有機性廃液の処理装置およびそれを用いた有機性廃液の処理方法について説明する。
【0178】
図21は、本実施の形態の有機性廃液の処理装置について、その構成の概略と処理の流れを示した図である。
【0179】
図21に示す本実施の形態の処理装置は、図13に示した実施の形態1の処理装置において、汚泥返送路7が超音波破砕槽9に接続されている。また、汚泥返送路7には汚泥返送ポンプ46が設置されている。本実施の形態の処理装置は、汚泥返送路7がオゾン処理槽11に接続され、汚泥返送ポンプ46が設置されている点を除き、図13に示した実施の形態1の処理装置と同様の構成である。
【0180】
つぎに本実施の形態の処理装置の動作について説明する。
【0181】
実施の形態1と同様、有機性廃液として下水処理場の有機汚泥を導入し、超音波破砕槽9にて超音波処理を行なうが、このとき本実施の形態においては、固液分離槽4で濃縮した濃縮汚泥を汚泥返送路7を通して超音波破砕槽9に導入する。すなわち、流入する有機汚泥と固液分離後の濃縮汚泥とを混合し、混合汚泥に対し超音波破砕処理槽9で超音波破砕処理を行ない、その後オゾン処理槽11にてオゾン処理を行なう。その後の動作は、前記実施の形態1と同様である。
【0182】
このように、有機汚泥と濃縮汚泥との混合汚泥にオゾンを反応させると、オゾンの強い酸化作用によって混合汚泥の固形物中の繊維質や細胞壁などの難溶解性物質を改質し、消化槽内の汚泥によって溶解されやすい易溶解性物質へと変換することができる。また、オゾン処理前に超音波破砕による分散処理を行なうことにより、オゾン処理単独の場合にくらべ、注入したオゾンと固形物との接触効率が大幅に高くなり、効率的に難溶解性物質の溶解性を向上することができる。このように、超音波処理とオゾン処理とを併用して難溶解性物質を改質した有機汚泥を嫌気性消化槽に導入して生物処理すると、超音波処理単独やオゾン処理単独の場合、およびこれらの処理の単純な和とくらべ、汚泥の溶解量およびメタンへの変換量を大幅に増大することができる。
【0183】
同時に、オゾンの強い酸化作用によって細胞壁の分解が進むため、混合汚泥の固形物中に含有されるリンを固形物外の溶液中へ高い効率で溶出させることができる。オゾン処理前に超音波破砕による分散処理を行なうことにより、オゾン処理のみを行なう場合にくらべ、注入したオゾンによる細胞壁の分解がより進み、より効率的にリンの溶出量を増大することができる。さらに、この処理後の汚泥を固液分離することで、溶液中のリンを凝集剤を用いて固形状のリンにすることができ、再利用可能なリンとして回収することができる。したがって、エネルギー、リン同時回収型の有機汚泥の処理が可能となる。
【0184】
また、流入する有機性廃液の固形物中に難溶解性物質が多く含まれるような場合には、本実施の形態のように、難溶解性物質を多く含んだ有機性廃液と難溶解性物質が多く蓄積されている消化汚泥を濃縮した汚泥を混合し、これら難溶解性物質を多く含んだ混合汚泥中の固形物質を超音波処理で分散させオゾン処理で改質することにより、効果的に難溶解性物質の溶解性増大を促進することができ、流入する有機性廃液にのみ処理を加える場合や嫌気性消化槽からの濃縮汚泥にのみ処理を加える場合にくらべ、有機性廃液からのエネルギー回収量をより大幅に増大できるとともに、処分すべき汚泥量をより大幅に低減することができる。
【0185】
実施の形態10
本発明のまた別の実施の形態における有機性廃液の処理装置およびそれを用いた有機性廃液の処理方法について説明する。
【0186】
図22は、本実施の形態の有機性廃液の処理装置について、その構成の概略と処理の流れを示した図である。
【0187】
図22に示す本実施の形態の処理装置は、図14に示した実施の形態2の処理装置において、汚泥返送路7が超音波破砕槽9に接続されている。また、汚泥返送路7には汚泥返送ポンプ46が設置されている。本実施の形態の処理装置は、汚泥返送路7が超音波破砕槽9に接続され、汚泥返送ポンプ46が設置されている点を除き、図14に示した実施の形態2の処理装置と同様の構成である。
【0188】
つぎに本実施の形態の処理装置の動作について説明する。
【0189】
前記実施の形態2と同様、有機性廃液として下水処理場の有機汚泥を導入し、、超音波破砕槽9にて超音波処理を行なうが、このとき本実施の形態においては、酸生成槽33の後段の固液分離槽4で濃縮した濃縮汚泥を、汚泥返送路7を通して超音波破砕槽9に導入する。すなわち、流入する有機汚泥と固液分離後の濃縮汚泥とを混合し、混合汚泥に対し超音波破砕処理槽9で超音波破砕処理を行ない、その後オゾン処理槽11にてオゾン処理を行なう。その後の動作は、前記実施の形態2と同様である。
【0190】
このように、有機汚泥と濃縮した酸生成槽汚泥との混合汚泥にオゾンを反応させると、オゾンの強い酸化作用によって混合汚泥の固形物中の繊維質や細胞壁などの難溶解性物質を改質し、酸生成槽内の汚泥によって溶解されやすい易溶解性物質へと変換することができる。また、オゾン処理前に超音波破砕による分散処理を行なうことにより、オゾン処理単独の場合にくらべ、注入したオゾンと固形物との接触効率が大幅に高くなり、効率的に難溶解性物質の溶解性を向上することができる。このように、超音波処理とオゾン処理とを併用して難溶解性物質を改質した混合汚泥を酸生成槽に導入して生物処理すると、超音波処理単独やオゾン処理単独の場合、およびこれらの処理の単純な和とくらべ、酸生成槽での汚泥の溶解量およびメタン生成槽でのメタンへの変換量を大幅に増大することができる。
【0191】
同時に、オゾンの強い酸化作用によって細胞壁の分解が進むため、混合汚泥の固形物中に含有されるリンを固形物外の溶液中へ高い効率で溶出させることができる。オゾン処理前に超音波破砕による分散処理を行なうことにより、オゾン処理のみを行なう場合にくらべ、注入したオゾンによる細胞壁の分解がより進み、より効率的にリンの溶出量を増大することができる。さらに、この処理後の汚泥を固液分離することで、溶液中のリンを凝集剤を用いて固形状のリンにすることができ、再利用可能なリンとして回収することができる。したがって、エネルギー、リン同時回収型の有機汚泥の処理が可能となる。
【0192】
また、本実施の形態のように、嫌気性消化を前段の酸生成槽と後段のメタン生成槽とに分けて行なう場合において、酸生成槽の汚泥に分散および改質の処理を行ない溶解性を促進することで、後段のメタン生成槽として従来の流動床式や固定床式のメタン生成槽だけでなく、高負荷嫌気性処理に用いられるUASB(上向流嫌気性汚泥ブランケット)型のメタン生成槽を用いることができ、高速なメタン生成が可能になる。
【0193】
また、流入する有機性廃液の固形物中に難溶解性物質が多く含まれるような場合には、本実施の形態のように、難溶解性物質を多く含んだ有機性廃液と難溶解性物質が多く蓄積されている酸生成槽の消化汚泥を混合し、これら難溶解性物質を多く含んだ混合汚泥中の固形物質を超音波処理で分散させオゾン処理で改質することにより、難溶解性物質の溶解性増大を促進することができ、流入する有機性廃液にのみ処理を加える場合や酸生成槽からの濃縮汚泥にのみ処理を加える場合にくらべ、有機性廃液からのエネルギー回収量をより大幅に増大できるとともに、処分すべき汚泥量をより大幅に低減することができる。
【0194】
実施の形態11
本発明のまた別の実施の形態における有機性廃液の処理装置およびそれを用いた有機性廃液の処理方法について説明する。
【0195】
図23は、本実施の形態の有機性廃液の処理装置について、その構成の概略と処理の流れを示した図である。
【0196】
図23に示す本実施の形態の処理装置は、図15に示した実施の形態3の処理装置において、嫌気性消化槽1にはORP計49が設置され、信号線51を介してコントローラ52に接続されている。コントローラ52は、超音波破砕機30、オゾン発生器31および消化汚泥引抜きポンプ38に、それぞれ信号線28、信号線53、信号線39を介して接続されている。本実施の形態の処理装置は、ORP計とコントローラおよび信号線を除き、図15に示した前記実施の形態3の処理装置と同様の構成である。
【0197】
つぎに本実施の形態の処理装置の動作について説明する。
【0198】
実施の形態3と同様に、有機性廃液を嫌気性消化槽1に導入して微生物による消化を行なうとともに、嫌気性消化槽1から消化汚泥を引き抜き、超音波処理およびオゾン処理を行なう。このとき、本実施の形態においては、嫌気性消化槽1の嫌気度をORP計49で測定し、その測定結果を信号線51を通してコントローラ52に送る。コントローラ52では送られてきた測定結果とあらかじめ設定されたORPの値との比較を行なう。
【0199】
測定値があらかじめ設定した範囲内である場合、嫌気性消化槽1の運転状態は良好であると判断し、少なくとも超音波破砕機30、オゾン発生器31および消化汚泥引抜きポンプ38のうちの1つについて、消化汚泥の処理を拡張するように処理条件を変更する。消化汚泥の処理の拡張は、超音波破砕機30の出力を増加させることにより実現される。また、オゾン発生器31でのオゾン発生量を増やし、オゾン注入量を増すことによって実現される。さらに、消化汚泥引抜きポンプ38の流量を増し処理される汚泥の量を増やすことによって実現される。もちろん、これらのうちのいくつか、またはすべてを組み合わせてもよい。
【0200】
変更された処理条件は、超音波破砕機30、オゾン発生器31または消化汚泥引抜きポンプ38に信号線28、信号線53または信号線39を通して伝えられる。変更後の処理条件を受けた超音波破砕機30、オゾン発生器31または消化汚泥引抜きポンプ38は、その条件にしたがって拡張した消化汚泥の処理を行なう。
【0201】
一方、測定値があらかじめ設定した範囲から上回って外れている場合は、嫌気性消化槽1の運転状態が不良であると判断し、少なくとも超音波破砕機30、オゾン発生器31および消化汚泥引抜きポンプ38のうちの1つについて、消化汚泥の処理を縮小するように処理条件を変更する。消化汚泥の処理の縮小は、超音波破砕機30の出力を低減させることにより実現される。また、オゾン発生器31でのオゾン発生量を減らし、オゾン注入量を低減することによって実現される。さらに、消化汚泥引抜きポンプ38の流量を減らし、処理される汚泥の量を低減することによって実現される。もちろん、これらのうちのいくつか、またはすべてを組み合わせてもよい。
【0202】
変更された処理条件は、超音波破砕機30、オゾン発生器31または消化汚泥引抜きポンプ38に、信号線28、信号線53または信号線39を通して伝えられる。変更後の処理条件を受けた超音波破砕機30、オゾン発生器31または消化汚泥引抜きポンプ38は、その条件にしたがって縮小した消化汚泥の処理を行なう。
【0203】
このように嫌気性消化槽のORPを計測することによって、分散処理および改質処理が嫌気性消化槽の運転状態におよぼす影響を常時かつ的確に把握することができる。さらに、ORPの測定結果にもとづき固形物の分散処理および分散処理後の有機物の改質処理を制御することにより、嫌気性消化槽の運転状態を安定に維持することができる。したがって、計測制御を行わない場合にくらべ、消化汚泥中の固形物の溶解性をより安定に増大できる。なお、ここで安定とは、長期間にわたって性能(固形物の溶解)を維持できることを意味する。
【0204】
この安定な溶解性増大によって、消化汚泥中の有機物のメタンへの変換率をより安定に向上できるとともに、処分すべき汚泥の発生量も同様により安定に低減することが可能となる。
【0205】
なお、本実施の形態では嫌気性消化槽1の運転状態の指標としてORPを測定したが、溶存酸素濃度など嫌気性消化槽の嫌気度の指標であればこれに限るものではない。また、嫌気度に限らず、嫌気性消化槽の消化汚泥濃度、pH、消化汚泥の微生物活性に関する指標を計測し、制御にもちいても、同様の効果が得られる。消化汚泥の微生物活性は、たとえば、メタン発酵微生物の補酵素(F420)を蛍光光度計によって測定することにより計測することができる。
【0206】
また、本実施の形態では嫌気性消化槽の消化汚泥を分散および改質処理する場合を示したが、実施の形態1のように流入する有機性廃液を分散および改質処理する場合、実施の形態5のように固液分離後の濃縮汚泥を分散および改質処理する場合、実施の形態7のように有機性廃液と消化汚泥の混合汚泥を分散および改質処理する場合、実施の形態9のように有機性廃液と濃縮汚泥の混合汚泥を分散および改質処理する場合においても、同様の計測、制御を行なうことで同様の効果が得られる。
【0207】
実施の形態12
本発明のさらに別の実施の形態における有機性廃液の処理装置、およびそれを用いた有機性廃液の処理方法について説明する。
【0208】
図24は、本実施の形態の有機性廃液の処理装置について、その構成の概略と処理の流れを示した図である。
【0209】
図24に示す本実施の形態の処理装置は、図16に示した実施の形態4の処理装置において、酸生成槽33にはORP計49が設置され、信号線51を介してコントローラ52に接続されている。コントローラ52は、超音波破砕機30、オゾン発生器31および消化汚泥引抜きポンプ38に、それぞれ信号線28、信号線53および信号線39を介して接続されている。本実施の形態の処理装置は、ORP計とコントローラおよび信号線を除き、図15に示した前記実施の形態4の処理装置と同様の構成である。
【0210】
つぎに本実施の形態の処理装置の動作について説明する。
【0211】
実施の形態4と同様に、有機性廃液を酸生成槽33に導入し微生物によって有機汚泥の溶解を行なうとともに、酸生成槽33の消化汚泥を引き抜き、超音波処理およびオゾン処理を行なう。このとき、本実施の形態においては、酸生成槽33の嫌気度をORP計49で測定し、その測定結果を信号線51を通してコントローラ52に送る。コントローラ52では、送られてきた測定結果とあらかじめ設定されたORPの値との比較を行なう。
【0212】
測定値があらかじめ設定した値の範囲内である場合、酸生成槽33の運転状態が良好であると判断し、少なくとも超音波破砕機30、オゾン発生器31および消化汚泥引抜きポンプ38のうちの1つについて、消化汚泥の処理を拡張するように処理条件を変更する。変更された処理条件は、超音波破砕機30、オゾン発生器31または消化汚泥引抜きポンプ38に、信号線28、信号線53または信号線39を通して伝えられる。変更後の処理条件を受けた超音波破砕機30、オゾン発生器31または消化汚泥引抜きポンプ38は、その条件にしたがって拡張した消化汚泥の処理を行なう。
【0213】
一方、測定値があらかじめ設定した範囲を上回って外れている場合は、酸生成槽33の運転状態が不良であると判断し、少なくとも超音波破砕機30、オゾン発生器31および消化汚泥引抜きポンプ38のうちの1つについて、消化汚泥の処理を縮小するように処理条件を変更する。変更された処理条件は、超音波破砕機30、オゾン発生器31または消化汚泥引抜きポンプ38に、信号線28、信号線53または信号線39を通して伝えられる。変更後の処理条件を受けた超音波破砕機30、オゾン発生器31または消化汚泥引抜きポンプ38は、その条件にしたがって縮小した消化汚泥の処理を行なう。
【0214】
このように酸生成槽のORPを計測することによって、分散処理および改質処理が酸生成槽の運転状態におよぼす影響を常時かつ的確に把握することができる。さらに、ORPの測定結果にもとづき固形物の分散処理および分散処理後の有機物の改質処理を制御することにより、酸生成槽の運転状態を安定に維持することができる。したがって、計測制御を行わない場合にくらべ、酸生成槽の消化汚泥中の固形物の溶解性をより安定に増大できる。
【0215】
この安定な溶解性増大によって、酸生成槽の消化汚泥中の有機物のメタン生成槽でのメタンへの変換率をより安定に向上できるとともに、処分すべき汚泥の発生量も同様により安定に低減することが可能となる。
【0216】
また、本実施の形態では酸生成槽33の運転状態の指標としてORPを用いたが、溶存酸素濃度など酸生成槽の嫌気度の指標であればこれに限るものではない。また、嫌気度に限らず、酸生成槽の消化汚泥濃度、嫌気度、消化汚泥の微生物活性に関する指標を計測し、制御しても、同様の効果が得られる。
【0217】
また、本実施の形態では酸生成槽の消化汚泥を分散および改質処理する場合を示したが、実施の形態2のように流入する有機性廃液を分散および改質処理する場合、実施の形態6のように固液分離後の濃縮汚泥を分散および改質処理する場合、実施の形態8のように有機性廃液と酸生成槽の消化汚泥の混合汚泥を分散および改質処理する場合、実施の形態10のように有機性廃液と酸生成槽からの濃縮汚泥の混合汚泥を分散および改質処理する場合においても、同様の計測、制御を行なうことで同様の効果が得られる。
【0218】
実施の形態13
本発明のまた別の実施の形態における有機性廃液の処理装置、およびそれを用いた有機性廃液の処理方法について説明する。
【0219】
図25は、本実施の形態の有機性廃液の処理装置について、その構成の概略と処理の流れを示した図である。
【0220】
図25に示す本実施の形態の処理装置は、図15に示した実施の形態3の処理装置において、有機性廃液導入路2にはMLSS計45が設置され、信号線40を介してコントローラ52に接続されている。コントローラ52は、超音波破砕機30、オゾン発生器31および消化汚泥引抜きポンプ38に、それぞれ信号線28、信号線53および信号線39を介して接続されている。本実施の形態の処理装置は、MLSS計とコントローラおよび信号線を除き図15に示した前記実施の形態3の処理装置と同様の構成である。
【0221】
つぎに本実施の形態の処理装置の動作について説明する。
【0222】
実施の形態3と同様に、有機性廃液を嫌気性消化槽1に導入して微生物による消化を行なうとともに、嫌気性消化槽1から消化汚泥を引き抜き、超音波処理およびオゾン処理を行なう。このとき、本実施の形態においては、有機性廃液導入路2を通る廃液の固形物の濃度をMLSS計45で測定し、その測定結果を信号線40を通してコントローラ52に送る。コントローラ52では送られてきた測定結果とあらかじめ設定されたMLSS濃度の値との比較を行なう。
【0223】
測定値があらかじめ設定した範囲内である場合、嫌気性消化槽1の流入負荷が適切で運転状態は良好に維持できると判断し、少なくとも超音波破砕機30、オゾン発生器31および消化汚泥引抜きポンプ38のうちの1つについて、消化汚泥の処理を拡張するように処理条件を変更する。変更された処理条件は、超音波破砕機30、オゾン発生器31または消化汚泥引抜きポンプ38に、信号線28、信号線53または信号線39を通して伝えられる。変更後の処理条件を受けた超音波破砕機30、オゾン発生器31または消化汚泥引抜きポンプ38は、その条件にしたがって拡張した消化汚泥の処理を行なう。
【0224】
一方、測定値があらかじめ設定した範囲から上回って外れている場合は、嫌気性消化槽1の流入負荷が極端に高い、あるいは極端に低く運転状態が良好に維持できなくなると判断し、少なくとも超音波破砕機30、オゾン発生器31および消化汚泥引抜きポンプ38のうちの1つについて、消化汚泥の処理を縮小するように処理条件を変更する。変更された処理条件は、超音波破砕機30、オゾン発生器31または消化汚泥引抜きポンプ38に、それぞれ信号線28、信号線53または信号線39を通して伝えられる。変更後の処理条件を受けた超音波破砕機30、オゾン発生器31または消化汚泥引抜きポンプ38は、その条件にしたがって縮小した消化汚泥の処理を行なう。
【0225】
このように流入する有機性廃液の固形物のMLSS濃度を計測することによって、嫌気性消化槽の運転状態に影響をおよぼす流入負荷を常時かつ的確に把握することができる。さらに、MLSS濃度の測定結果にもとづき消化汚泥の分散処理および改質処理を制御することにより、嫌気性消化槽の運転状態を安定に維持しながら分散および改質処理を行なうことができる。したがって、計測制御を行わない場合にくらべ、消化汚泥中の固形物の溶解性をより安定に増大できる。
【0226】
この安定な溶解性増大によって、消化汚泥中の有機物のメタンへの変換率をより安定に向上できるとともに、処分すべき汚泥の発生量も同様により安定に低減することが可能となる。加えて、消化汚泥からのリン溶出を安定に確保できるため、リン回収量を安定に得ることが可能となる。
【0227】
なお、本実施の形態では流入する有機性廃液の固形物濃度の指標としてMLSS濃度を測定したが、濁度など固形物濃度の指標であればこれに限るものではない。また、本実施の形態では流入する有機性廃液の指標として固形物濃度を用いたが、これに限るものではなく、pHや嫌気度などの有機性廃液に関する指標を計測し、制御に用いても、同様の効果が得られる。
【0228】
また、本実施の形態では嫌気性消化槽の消化汚泥を分散および改質処理する場合を示したが、実施の形態1のように流入する有機性廃液を分散および改質処理する場合、実施の形態5のように固液分離後の濃縮汚泥を分散および改質処理する場合、実施の形態7のように有機性廃液と消化汚泥の混合汚泥を分散および改質処理する場合、実施の形態9のように有機性廃液と濃縮汚泥の混合汚泥を分散および改質処理する場合においても、同様の計測、制御を行なうことで同様の効果が得られる。
【0229】
実施の形態14
本発明のまた別の実施の形態における有機性廃液の処理装置、およびそれを用いた有機性廃液の処理方法について説明する。
【0230】
図26は本実施の形態の有機性廃液の処理装置について、その構成の概略と処理の流れを示した図である。
【0231】
図26に示す本実施の形態の処理装置は、図16に示した実施の形態4の処理装置において、有機性廃液導入路2にMLSS計45が設置され、信号線40を介してコントローラ52に接続されている。コントローラ52は、超音波破砕機30、オゾン発生器31および消化汚泥引抜きポンプ38に、それぞれ信号線28、信号線53および信号線39を介して接続されている。本実施の形態の処理装置は、MLSS計とコントローラおよび信号線を除き、図16に示した前記実施の形態4の処理装置と同様の構成である。
【0232】
つぎに本実施の形態の処理装置の動作について説明する。
【0233】
実施の形態4と同様に、有機性廃液を酸生成槽33に導入し微生物によって有機汚泥の溶解を行なうとともに、酸生成槽33の消化汚泥を引き抜き、超音波処理およびオゾン処理を行なう。このとき、本実施の形態においては、有機性廃液導入路2を通る廃液の固形物の濃度をMLSS計45で測定し、その測定結果を信号線40を通してコントローラ52に送る。コントローラ52では、送られてきた結果とあらかじめ設定されたMLSS濃度の値との比較を行なう。
【0234】
測定値があらかじめ設定した範囲内である場合、酸生成槽33の流入負荷が適切で運転状態は良好に維持できると判断し、少なくとも超音波破砕機30、オゾン発生器31および消化汚泥引抜きポンプ38のうちの1つについて、消化汚泥の処理を拡張するように処理条件を変更する。変更された処理条件は、超音波破砕機30、オゾン発生器31または消化汚泥引抜きポンプ38に、信号線28、信号線53または信号線39を通して伝えられる。変更後の処理条件を受けた超音波破砕機30、オゾン発生器31または消化汚泥引抜きポンプ38は、その条件にしたがって拡張した消化汚泥の処理を行なう。
【0235】
一方、測定値があらかじめ設定した範囲を外れている場合は、酸生成槽33の流入負荷が極端に高い、あるいは極端に低く運転状態が良好に維持できなくなると判断し、少なくとも超音波破砕機30、オゾン発生器31および消化汚泥引抜きポンプ38のうちの1つについて、消化汚泥の処理を縮小するように処理条件を変更する。変更された処理条件は、超音波破砕機30、オゾン発生器31または消化汚泥引抜きポンプ38に、信号線28、信号線53または信号線39を通して伝えられる。変更後の処理条件を受けた超音波破砕機30、オゾン発生器31、消化汚泥引抜きポンプ38は、その条件にしたがって縮小した消化汚泥の処理を行なう。
【0236】
このように流入廃液の固形物の濃度を計測することによって、酸生成槽の運転状態に影響をおよぼす流入負荷を常時かつ的確に把握することができる。さらに、測定した固形物の濃度にもとづいて消化汚泥の分散処理および改質処理を制御することにより、酸生成槽の運転状態を安定に維持しながら分散処理および改質処理を行なうことができる。したがって、計測制御を行わない場合に比べ、消化汚泥中の固形物の溶解性をより安定に増大できる。
【0237】
この安定な溶解性増大によって、酸生成槽の消化汚泥中の有機物のメタン生成槽でのメタンへの変換率をより安定に向上できるとともに、処分すべき汚泥の発生量も同様により安定に低減することが可能となる。加えて、消化汚泥からのリン溶出を安定に確保できるため、リン回収量を安定に得ることが可能となる。
【0238】
なお、本実施の形態では流入する有機性廃液の固形物濃度の指標としてMLSS濃度を測定したが、濁度など固形物濃度の指標であればこれに限るものではない。また、固形物濃度に限らず、pHや嫌気度などの有機性廃液に関する指標を計測し、制御にもちいても、同様の効果が得られる。
【0239】
また、本実施の形態では酸生成槽の消化汚泥を分散および改質処理する場合を示したが、実施の形態2のように流入する有機性廃液を分散および改質処理する場合、実施の形態6のように固液分離後の濃縮汚泥を分散および改質処理する場合、実施の形態8のように有機性廃液と酸生成槽の消化汚泥の混合汚泥を分散および改質処理する場合、実施の形態10のように有機性廃液と酸生成槽からの濃縮汚泥の混合汚泥を分散および改質処理する場合においても、同様の計測、制御を行なうことで同様の効果が得られる。
【0240】
実施の形態15
本発明のほかの実施の形態における有機性廃液の処理装置、およびそれを用いた有機性廃液の処理方法について説明する。
【0241】
図27は、本実施の形態の有機性廃液の処理装置について、その構成の概略と処理の流れを示した図である。
【0242】
図27に示す本実施の形態の処理装置は、図15に示した実施の形態3の処理装置において、超音波破砕処理槽9にはMLSS濃度計41が、オゾン処理槽11にはORP計42が設置され、それぞれ信号線43および信号線44を介してコントローラ52に接続されている。コントローラ52は、超音波破砕機30、オゾン発生器31および消化汚泥引抜きポンプ38に、それぞれ信号線28、信号線53および信号線39を介して接続されている。本実施の形態の処理装置は、MLSS計、ORP計、コントローラおよび信号線を除き、図15に示した前記実施の形態3の処理装置と同様の構成である。
【0243】
つぎに本実施の形態の処理装置の動作について説明する。
【0244】
実施の形態3と同様に、有機性廃液を嫌気性消化槽1に導入して微生物による消化を行なうとともに、嫌気性消化槽1から消化汚泥を引き抜き、超音波処理およびオゾン処理を行なう。このとき、本実施の形態においては、超音波破砕処理槽9の固形物濃度をMLSS濃度計41で、またオゾン処理槽11の嫌気度をORP計42で測定し、これら測定結果をそれぞれ信号線43、信号線44を通してコントローラ52に送る。コントローラ52では、送られてきた結果とあらかじめ設定されたMLSS濃度およびORPの値との比較を行なう。
【0245】
MLSS、ORPの測定値がともにあらかじめ設定した範囲内である場合は、超音波破砕処理槽9およびオゾン処理槽11での処理が適切で処理状態は良好に維持されていると判断し、消化汚泥の処理を維持するような処理条件を設定し、その処理条件を超音波破砕機30、オゾン発生器31および消化汚泥引抜きポンプ38の少なくとも1つに、信号線28、信号線53または信号線39を通して伝える。処理条件を受けた超音波破砕機30、オゾン発生器31または消化汚泥引抜きポンプ38は、その条件にしたがって維持に向けた消化汚泥の処理を行なう。すなわち、コントローラ52が、超音波破砕機30、オゾン発生器31および消化汚泥引抜きポンプ38に対し、現状の処理条件で運転を継続するよう指示する。
【0246】
一方、MLSS測定値があらかじめ設定した範囲から上回って外れている、またはORP測定値値があらかじめ設定した範囲から下回って外れている場合は、超音波破砕処理槽9またはオゾン処理槽11での処理が不充分であると判断し、少なくとも超音波破砕機30、オゾン発生器31および消化汚泥引抜きポンプ38のうちの1つについて、消化汚泥の処理を拡張するように処理条件を変更する。変更された条件は、超音波破砕機30、オゾン発生器31または消化汚泥引抜きポンプ38に、信号線28、信号線53または信号線39を通して伝えられる。変更後の処理条件を受けた超音波破砕機30、オゾン発生器31または消化汚泥引抜きポンプ38は、その条件にしたがって拡張した消化汚泥の処理を行なう。
【0247】
このように超音波破砕処理槽9の固形物濃度およびオゾン処理槽11の嫌気度の指標を計測することによって、各槽での処理の状態を常時かつ的確に把握することができる。さらに、これら測定結果にもとづいて消化汚泥の分散処理および改質処理を制御することにより、各処理槽での処理状態を安定に保ちながら分散および改質処理を行なうことができる。したがって、計測制御を行わない場合に比べ、消化汚泥中の固形物の溶解性をより安定に増大できる。
【0248】
この安定な溶解性増大によって、消化汚泥中の有機物のメタンへの変換率をより安定に向上できるとともに、処分すべき汚泥の発生量も同様により安定に低減することが可能となる。加えて、消化汚泥からのリン溶出を安定に確保できるため、リン回収量を安定に得ることが可能となる。
【0249】
なお、本実施の形態では超音波破砕処理槽の固形物濃度として消化汚泥のMLSS濃度を測定したが、濁度など固形物濃度の指標であればこれに限るものではない。また、固形物濃度に限らず、超音波破砕処理槽のpH、嫌気度、消化汚泥の微生物活性など処理された消化汚泥に関する指標を計測し、制御しても、同様の効果が得られる。
【0250】
また、本実施の形態ではオゾン処理槽の嫌気度の指標としてORPを用いたが、溶存酸素濃度など嫌気度の指標であればこれに限るものではない。また、嫌気度に限らず、オゾン処理槽のpH、消化汚泥濃度、消化汚泥の微生物活性など処理された消化汚泥に関する指標を計測し、制御しても、同様の効果が得られる。
【0251】
また、本実施の形態では超音波破砕処理槽とオゾン処理槽の両方の消化汚泥について同時に計測制御を行なう例を示したが、超音波破砕処理槽とオゾン処理槽のどちらか一方について計測制御を行なってもよい。
【0252】
また、本実施の形態では、嫌気性消化槽の消化汚泥を分散および改質処理する場合を示したが、実施の形態1のように流入する有機性廃液を分散および改質処理する場合、実施の形態5のように固液分離後の濃縮汚泥を分散および改質処理する場合、実施の形態7のように有機性廃液と消化汚泥の混合汚泥を分散および改質処理する場合、実施の形態9のように有機性廃液と濃縮汚泥の混合汚泥を分散および改質処理する場合においても、同様の計測、制御を行なうことで同様の効果が得られる。
【0253】
実施の形態16
本発明の別の実施の形態における有機性廃液の処理装置、およびそれを用いた有機性廃液の処理方法について説明する。
【0254】
図28は、本実施の形態の有機性廃液の処理装置について、その構成の概略と処理の流れを示した図である。
【0255】
図28に示す本実施の形態の処理装置は、図16に示した実施の形態4の処理装置において、超音波破砕処理槽9にはMLSS濃度計41が、オゾン処理槽11にはORP計42が設置され、それぞれ信号線43、信号線44を介してコントローラ52に接続されている。コントローラ52は超音波破砕機30、オゾン発生器31および消化汚泥引抜きポンプ38に、それぞれ信号線28、信号線53および信号線39を介して接続されている。本実施の形態の処理装置は、MLSS計、ORP計、コントローラおよび信号線を除き、図16に示した前記実施の形態4の処理装置と同様の構成である。
【0256】
つぎに本実施の形態の処理装置の動作について説明する。
【0257】
実施の形態4と同様に、有機性廃液を酸生成槽33に導入し微生物によって有機汚泥の溶解を行なうとともに、酸生成槽33の消化汚泥を引き抜き、超音波処理およびオゾン処理を行なう。このとき、本実施の形態においては、超音波破砕処理槽9の固形物濃度をMLSS濃度計41で、またオゾン処理槽11の嫌気度をORP計42で測定し、これらの測定結果をそれぞれ信号線43、信号線44を通してコントローラ52に送る。コントローラ52では、送られてきた測定結果とあらかじめ設定されたMLSS濃度およびORPの値との比較を行なう。
【0258】
MLSS、ORPの測定値がともにあらかじめ設定した範囲内である場合は、超音波破砕処理槽9およびオゾン処理槽11での処理が適切で処理状態は良好に維持されていると判断し、消化汚泥の処理を維持するような条件を設定し、その条件を超音波破砕機30、オゾン発生器31および消化汚泥引抜きポンプ38の少なくとも1つに、信号線28、信号線53または信号線39を通して伝える。処理条件を受けた超音波破砕機30、オゾン発生器31、消化汚泥引抜きポンプ38では、その条件にしたがって維持に向けた消化汚泥の処理を行なう。すなわち、コントローラ52が、超音波破砕機30、オゾン発生器31および消化汚泥引抜きポンプ38に対し、現状の処理条件で運転を継続するよう指示する。
【0259】
一方、MLSS測定値があらかじめ設定した範囲から上回って外れている、またはORP測定値があらかじめ設定した範囲から下回って外れている場合は、超音波破砕処理槽9またはオゾン処理槽11での処理が不充分であると判断し、少なくとも超音波破砕機30、オゾン発生器31および消化汚泥引抜きポンプ38のうちの1つについて、消化汚泥の処理を拡張するように処理条件を変更する。変更された処理条件は、超音波破砕機30、オゾン発生器31または消化汚泥引抜きポンプ38に、信号線28、信号線53または信号線39を通して伝えられる。変更後の処理条件を受けた超音波破砕機30、オゾン発生器31または消化汚泥引抜きポンプ38は、その条件にしたがって拡張した消化汚泥の処理を行なう。
【0260】
このように、超音波破砕処理槽9の固形物濃度およびオゾン処理槽11の嫌気度の指標を計測することによって、各槽での処理の状態を常時かつ的確に把握することができる。さらに、これら測定結果にもとづいて消化汚泥の分散処理および改質処理を制御することにより、各処理槽での処理状態を常に適切な状態に保ちながら、安定に分散および改質処理を行なうことができる。したがって、計測制御を行わない場合に比べ、消化汚泥中の固形物の溶解性をより安定に増大できる。
【0261】
この安定な溶解性増大によって、酸生成槽の消化汚泥中の有機物のメタン生成槽でのメタンへの変換率をより安定に向上できるとともに、処分すべき汚泥の発生量も同様により安定に低減することが可能となる。加えて、消化汚泥からのリン溶出を安定に確保できるため、リン回収量を安定に得ることが可能となる。
【0262】
なお、本実施の形態では超音波破砕処理槽の固形物濃度として消化汚泥のMLSS濃度を測定したが、濁度など固形物濃度の指標であればこれに限るものではない。また、固形物濃度に限らず、超音波破砕処理槽のpH、嫌気度、消化汚泥の微生物活性など処理された消化汚泥に関する指標を計測し、制御しても、同様の効果が得られる。
【0263】
また、本実施の形態ではオゾン処理槽の嫌気度の指標としてORPを用いたが、溶存酸素濃度など嫌気度の指標であればこれに限るものではない。また、嫌気度に限らず、オゾン処理槽のpH、消化汚泥濃度、消化汚泥の微生物活性など処理された消化汚泥に関する指標を計測し、制御しても、同様の効果が得られる。
【0264】
また、本実施の形態では超音波破砕処理槽とオゾン処理槽の両方の消化汚泥について同時に計測制御を行なう例を示したが、超音波破砕処理槽とオゾン処理槽のどちらか一方について計測制御を行なってもよい。
【0265】
また、本実施の形態では、酸生成槽の消化汚泥を分散および改質処理する場合を示したが、実施の形態2のように流入する有機性廃液を分散および改質処理する場合、実施の形態6のように固液分離後の濃縮汚泥を分散および改質処理する場合、実施の形態8のように有機性廃液と消化汚泥の混合汚泥を分散および改質処理する場合、実施の形態10のように有機性廃液と濃縮汚泥の混合汚泥を分散および改質処理する場合においても、同様の計測、制御を行なうことで同様の効果が得られる。
【0266】
実施の形態17
本発明のまた別の実施の形態における有機性廃液の処理装置、およびそれを用いた有機性廃液の処理方法について説明する。
【0267】
図29は、本実施の形態の有機性廃液の処理装置について、その構成の概略と処理の流れを示した図である。
【0268】
図29に示す本実施の形態の処理装置は、図13に示した実施の形態1の処理装置において、分離液排出路20にリン酸濃度計48が設置され、信号線54を介してコントローラ52に接続されている。コントローラ52は超音波破砕機30およびオゾン発生器31に、それぞれ信号線28および信号線53を介して接続されている。本実施の形態の処理装置は、リン酸濃度計とコントローラおよび信号線を除き図5に示した前記実施の形態13の処理装置と同様の構成である。
【0269】
つぎに本実施の形態の処理装置の動作について説明する。
【0270】
実施の形態1と同様に、有機汚泥のオゾン処理を行ない、固液分離槽17で固形物と溶液に分け、固形物を嫌気性消化槽1に導入し、消化を行なう。一方、リンを多く含む溶液をリン回収槽24に送り、炭酸カルシウム溶液を導入し、析出したリン酸カルシウムをリン回収路25から引き抜く。このとき、本実施の形態においては、分離液排出路20を通るリンを多く含む溶液のリン酸濃度をリン酸濃度計48で測定し、その測定結果を信号線54を通してコントローラ52に送る。コントローラ52では送られてきた測定結果とあらかじめ設定されたリン酸濃度の値との比較を行なう。
【0271】
測定値があらかじめ設定した範囲内である場合、有機汚泥からのリン溶出が良好で、有機汚泥からのリン回収が良好に維持されていると判断し、流入する有機汚泥のオゾン処理を維持するような条件を設定し、その条件を超音波破砕機30およびオゾン発生器31の少なくとも1つに、信号線28または信号線53を通して伝える。処理条件を受けた超音波破砕機30、オゾン発生器31では、その条件にしたがって維持に向けた消化汚泥の処理を行なう。すなわち、コントローラ52が、超音波破砕機30およびオゾン発生器31に対し、現状の処理条件で運転を継続するよう指示する。
【0272】
一方、測定値があらかじめ設定した範囲から下回って外れている場合は、有機汚泥からのリン溶出が低くリン回収が不充分と判断し、少なくとも超音波破砕機30およびオゾン発生器31のうちの1つについて、消化汚泥の処理を拡張するように処理条件を変更する。変更された処理条件は、超音波破砕機30またはオゾン発生器31に、信号線28または信号線53を通して伝えられる。変更後の処理条件を受けた超音波破砕機30またはオゾン発生器31は、その条件にしたがって拡張した消化汚泥の処理を行なう。
【0273】
このようにオゾン処理、固液分離後の溶液のリン酸濃度を計測し、この測定結果にもとづき有機汚泥の分散処理および改質処理を制御することにより、有機汚泥からのリン溶出を安定に確保できる。したがって、計測制御を行わない場合にくらべ、有機汚泥からのリン回収量をより安定に維持できる。
【0274】
なお、本実施の形態ではオゾン処理、固液分離後の溶液のリンの指標としてリン酸濃度を測定したが、全リン濃度などリンの指標であればこれに限るものではない。
【0275】
また、本実施の形態では、嫌気性消化槽の消化汚泥を分散および改質処理する場合を示したが、実施の形態1のように流入する有機性廃液を分散および改質処理する場合、実施の形態5のように固液分離後の濃縮汚泥を分散および改質処理する場合、実施の形態7のように有機性廃液と消化汚泥の混合汚泥を分散および改質処理する場合、実施の形態9のように有機性廃液と濃縮汚泥の混合汚泥を分散および改質処理する場合においても、同様の計測、制御を行なうことで同様の効果が得られる。
【0276】
実施の形態18
本発明のまた別の実施の形態における有機性廃液の処理装置、およびそれを用いた有機性廃液の処理方法について説明する。
【0277】
図30は、本実施の形態の有機性廃液の処理装置について、その構成の概略と処理の流れを示した図である。
【0278】
図30に示す本実施の形態の処理装置は、図14に示した実施の形態2の処理装置において、分離液排出路20にリン酸濃度計48が設置され、信号線54を介してコントローラ52に接続されている。コントローラ52は、超音波破砕機30およびオゾン発生器31に、それぞれ信号線28および信号線53を介して接続されている。本実施の形態の処理装置は、リン酸濃度計とコントローラおよび信号線を除き図14に示した前記実施の形態2の処理装置と同様の構成である。
【0279】
つぎに本実施の形態の処理装置の動作について説明する。
【0280】
実施の形態2と同様に、有機汚泥のオゾン処理を行ない、固液分離槽17で固形物と溶液に分け、固形物を酸生成槽33に導入し、溶解を行なう。一方、リンを多く含む溶液をリン回収槽24に送り、炭酸カルシウム溶液を導入し、析出したリン酸カルシウムをリン回収路25から引き抜く。このとき、本実施の形態においては、分離液排出路20を通るリンを多く含む溶液のリン酸濃度をリン酸濃度計48で測定し、その測定結果を信号線54を通してコントローラ52に送る。コントローラ52では送られてきた測定結果とあらかじめ設定されたリン酸濃度の値との比較を行なう。
【0281】
測定値があらかじめ設定した範囲内である場合、有機汚泥からのリン溶出が良好で、有機汚泥からのリン回収が良好に維持されていると判断し、流入する有機汚泥のオゾン処理を維持するような条件を設定し、その条件を超音波破砕機30およびオゾン発生器31の少なくとも1つに、信号線28または信号線53を通して伝える。処理条件を受けた超音波破砕機30、オゾン発生器31では、その条件にしたがって維持に向けた消化汚泥の処理を行なう。すなわち、コントローラ52が、超音波破砕機30およびオゾン発生器31に対し、現状の処理条件で運転を継続するよう指示する。
【0282】
一方、測定値があらかじめ設定した範囲から下回って外れている場合は、有機汚泥からのリン溶出が低くリン回収が不充分と判断し、少なくとも超音波破砕機30およびオゾン発生器31のうちの1つについて、消化汚泥の処理を拡張するように処理条件を変更する。変更された処理条件は、超音波破砕機30またはオゾン発生器31に、信号線28または信号線53を通して伝えられる。変更後の処理条件を受けた超音波破砕機30またはオゾン発生器31は、その条件にしたがって拡張した消化汚泥の処理を行なう。
【0283】
このようにオゾン処理、固液分離後の溶液のリン酸濃度を計測し、この測定結果にもとづき有機汚泥のオゾン処理を制御することにより、有機汚泥からのリン溶出を安定に確保できる。したがって、計測制御を行わない場合にくらべ、有機汚泥からのリン回収量をより安定に維持できる。
【0284】
なお、本実施の形態ではオゾン処理、固液分離後の溶液のリンの指標としてリン酸濃度を測定したが、全リン濃度などリンの指標であればこれに限るものではない。
【0285】
また、本実施の形態では、酸生成槽の消化汚泥を分散および改質処理する場合を示したが、実施の形態2のように流入する有機性廃液を分散および改質処理する場合、実施の形態6のように固液分離後の濃縮汚泥を分散および改質処理する場合、実施の形態8のように有機性廃液と消化汚泥の混合汚泥を分散および改質処理する場合、実施の形態10のように有機性廃液と濃縮汚泥の混合汚泥を分散および改質処理する場合においても、同様の計測、制御を行なうことで同様の効果が得られる。
【0286】
実施の形態19
本発明のまた別の実施の形態における有機性廃液の処理装置、およびそれを用いた有機性廃液の処理方法について説明する。
【0287】
図31は、本実施の形態の有機性廃液の処理装置について、その構成の概略と処理の流れを示した図である。
【0288】
図31に示す本実施の形態の処理装置は、図13に示した実施の形態1の処理装置において、分離液排出路20にリン酸濃度計48が設置され、信号線54を介してコントローラ52に接続されている。コントローラ52は、凝集剤導入ポンプ22に信号線55を介して接続されている。本実施の形態の処理装置は、リン酸濃度計とコントローラおよび信号線を除き図13に示した前記実施の形態1の処理装置と同様の構成である。
【0289】
つぎに本実施の形態の処理装置の動作について説明する。
【0290】
実施の形態1と同様に、有機汚泥のオゾン処理を行ない、固液分離槽17で固形物と溶液に分け、固形物を嫌気性消化槽1に導入し、消化を行なう。一方、リンを多く含む溶液をリン回収槽24に送り、炭酸カルシウム溶液を導入し、析出したリン酸カルシウムをリン回収路25から引き抜く。このとき、本実施の形態においては、分離液排出路20を通るリンを多く含む溶液のリン酸濃度をリン酸濃度計48で測定し、その測定結果を信号線54を通してコントローラ52に送る。コントローラ52では送られてきた測定結果から溶液中のリンを析出させるのに必要な炭酸カルシウムの量を計算し、この量が確保できるよう信号線55を通して凝集剤導入ポンプ22の流量を変更する。
【0291】
このようにオゾン処理、固液分離後の溶液のリン酸濃度を計測し、この測定結果にもとづき凝集剤の添加量を制御することにより、溶液中のリンを溶液中に残存させずほぼ全量をリン酸カルシウムとして回収できるとともに、凝集剤の過剰投与を避けることができる。したがって、計測制御を行わない場合にくらべ、有機汚泥からのリン回収量をより効率的かつ確実に得られる。
【0292】
なお、本実施の形態ではオゾン処理、固液分離後の溶液のリンの指標としてリン酸濃度を測定したが、全リン濃度などリンの指標であればこれに限るものではない。
【0293】
また、本実施の形態では流入する有機汚泥をオゾン処理する場合を示したが、実施の形態3のように嫌気性消化槽の消化汚泥をオゾン処理する場合、実施の形態5のように固液分離後の濃縮汚泥をオゾン処理する場合、実施の形態7のように有機汚泥と消化汚泥の混合汚泥をオゾン処理する場合、実施の形態9のように有機汚泥と濃縮汚泥の混合汚泥をオゾン処理する場合においても、同様の計測、制御を行なうことで同様の効果が得られる。
【0294】
実施の形態20
本発明のまた別の実施の形態における有機性廃液の処理装置、およびそれを用いた有機性廃液の処理方法について説明する。
【0295】
図32は、本実施の形態の有機性廃液の処理装置について、その構成の概略と処理の流れを示した図である。
【0296】
図32に示す本実施の形態の処理装置は、図14に示した実施の形態2の処理装置において、分離液排出路20にリン酸濃度計48が設置され、信号線54を介してコントローラ52に接続されている。コントローラ52は、凝集剤導入ポンプ22に信号線55を介して接続されている。本実施の形態の処理装置は、リン酸濃度計とコントローラおよび信号線を除き図14に示した前記実施の形態2の処理装置と同様の構成である。
【0297】
つぎに本実施の形態の処理装置の動作について説明する。
【0298】
実施の形態2と同様に、有機汚泥のオゾン処理を行ない、固液分離槽17で固形物と溶液に分け、固形物を酸生成槽33に導入し、溶解を行なう。一方、リンを多く含む溶液をリン回収槽24に送り、炭酸カルシウム溶液を導入し、析出したリン酸カルシウムをリン回収路25から引き抜く。このとき、本実施の形態においては、分離液排出路20を通るリンを多く含む溶液のリン酸濃度をリン酸濃度計48で測定し、その測定結果を信号線54を通してコントローラ52に送る。コントローラ52では送られてきた測定結果から溶液中のリンを析出させるのに必要な炭酸カルシウムの量を計算し、この量が確保できるよう信号線55を通して凝集剤導入ポンプ22の流量を変更する。
【0299】
このようにオゾン処理、固液分離後の溶液のリン酸濃度を計測し、この測定結果にもとづき凝集剤の添加量を制御することにより、溶液中のリンを溶液中に残存させずほぼ全量をリン酸カルシウムとして回収できるとともに、凝集剤の過剰投与を避けることができる。したがって、計測制御を行わない場合にくらべ、有機汚泥からのリン回収量をより効率的かつ確実に得られる。
【0300】
なお、本実施の形態ではオゾン処理、固液分離後の溶液のリンの指標としてリン酸濃度を測定したが、全リン濃度などリンの指標であればこれに限るものではない。
【0301】
また、本実施の形態では流入する有機汚泥をオゾン処理する場合を示したが、実施の形態4のように酸生成槽の消化汚泥をオゾン処理する場合、実施の形態6のように固液分離後の濃縮汚泥をオゾン処理する場合、実施の形態8のように有機汚泥と消化汚泥の混合汚泥をオゾン処理する場合、実施の形態10のように有機汚泥と濃縮汚泥の混合汚泥をオゾン処理する場合においても、同様の計測、制御を行なうことで同様の効果が得られる。
【0302】
実施の形態21
前記実施の形態1から20においては、有機汚泥、消化汚泥および濃縮汚泥を分散処理する方法として超音波処理を、分散後のこれら汚泥を改質処理する方法としてオゾン処理を示したが、これに限るものではない。分散処理方法としては、ホモジナイズ、ミル破砕、高圧噴射による衝突、ローラー、ヒューズプレス、加圧、減圧、ワーリングブレンダ−を用いることができる。また、改質処理方法としては酸添加、アルカリ添加、界面活性剤添加、過酸化水素添加、紫外線照射、加熱、高電圧パルス、熱プラズマ、超臨界水や亜臨界水利用などの水熱反応処理を用いても同等かそれ以上の効果が得られる。
【0303】
実施の形態22
前記実施の形態1から20においては溶出したリン回収に凝集剤として炭酸カルシウムを用いたが、これに限るものではなく、炭酸水素カルシウムなどほかのカルシウムを含む物質でも同等の効果が得られ、PAC(ポリ塩化アルミニウム)などの一般的な凝集剤を用いてもよい。また、前記実施の形態では溶出したリンの回収方法として凝集剤を用いたが、これに限るものではなく、晶析法などの別のリン固形化方法を用いることもできる。
【0304】
また、これら実施の形態においては、リン回収後の液をリン回収後処理水導入路26を用いて嫌気性消化槽に戻したが、これに限るものではなく、リン回収後の液を嫌気性消化槽に戻さず、別途処理を行なってもかまわない。
【0305】
実施の形態23
前記実験、および実施の形態においては有機性廃液として下水処理場の初沈汚泥と余剰汚泥を混合した有機汚泥を用いたが、これに限るものではなく、下水処理場の初沈汚泥、余剰汚泥、生ごみ、食品残渣、畜産糞尿、し尿、工場廃液、またはこれらの混合物など有機物濃度が高い汚泥、廃棄物、廃液に対して同等またはそれ以上の効果が得られる。
【0306】
【発明の効果】
本発明の有機性廃液の処理方法および装置によれば、有機性廃液中の固形物に対し、分散処理と分散後の有機物の改質処理とを組み合わせた処理を行なうことによって、分散処理または改質処理の単独処理にくらべ、流入廃液中の固形物の溶解性を増大できるという効果がある。この溶解性増大によって、流入廃液中の有機物のメタンへの変換率をよりいっそう向上できるとともに、処分すべき汚泥の発生量もよりいっそう低減することが可能となり、同時に固形物中に含有されるリンを固形物外に高い効率で溶出できるという効果がある。
【0307】
この溶解性増大によって、流入廃液中の有機物のメタンへの変換率を向上できるとともに、処分すべき汚泥の発生量を低減できる。同時に、リンの固形物外への高効率溶出によって、有限資源であるリンを効率よく回収することが可能となる。
【0308】
また、本発明によれば、嫌気性消化を行なう槽の消化汚泥に対し、分散処理と分散後の有機物の改質処理とを組み合わせた処理を行なうことによって、あるいは嫌気性消化を行なう槽の消化汚泥を固液分離し、固液分離後の消化汚泥中の固形物に対し、分散処理と分散後の有機物の改質処理とを組み合わせた処理を行なうことによって、分散処理または改質処理の単独処理にくらべ、嫌気性消化において溶解されずに残存する固形物の溶解性を増大でき、同時に固形物中に含有されるリンを固形物外に高い効率で溶出できるという効果がある。
【0309】
とくに、嫌気性消化を行なう槽の消化汚泥、およびその固液分離後の固形物中には、生物によって溶解し難い難溶解性物質が多く蓄積されているため、これら消化汚泥に対し、あるいはこれら消化汚泥を固液分離した後の固形物に対し、分散処理と改質処理との組合せ処理を行なうことによって、難溶解性物質の溶解性増大を促進できる。
【0310】
この溶解性増大によって、流入廃液中の有機物のメタンへの変換率を向上できるとともに、処分すべき汚泥の発生量をよりいっそう低減できる。同時に、リンの固形物外への高効率溶出によって、有限資源であるリンをより効率よく回収することが可能となる。
【0311】
また、本発明によれば、嫌気性消化を行なう槽の消化汚泥と流入廃液とを混合し、あるいは、嫌気性消化を行なう槽の消化汚泥を固液分離し、分離後の消化汚泥と流入廃液とを混合し、これら混合液中の固形物に対し、分散処理と分散後の有機物の改質処理とを組み合わせた処理を行なうことによって、分散処理または改質処理の単独処理に比べ、嫌気性消化において溶解されずに残存する固形物の溶解性を増大でき、同時に固形物中に含有されるリンを固形物外に高い効率で溶出できるという効果がある。
【0312】
とくに、流入する流入廃液の固形物中に難溶解性物質が多く含まれるような場合、難溶解性物質が多く存在する嫌気性消化を行なう槽の消化汚泥、またはその固液分離後の消化汚泥と混合して、これらを同時に処理することによって難溶解性物質の溶解性増大をさらに促進できる。
【0313】
この溶解性増大によって、流入廃液中の有機物のメタンへの変換率を向上できるとともに、処分すべき汚泥の発生量をよりいっそう低減できる。同時に、リンの固形物外への高効率溶出によって、有限資源であるリンをより効率よく回収することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の有機性廃液処理方法について、経過時間とVSS濃度の関係を示した図である。
【図2】 本発明の有機性廃液処理方法について、経過時間と消化ガス発生量の関係を示した図である。
【図3】 本発明の有機性廃液処理方法について、溶出リン濃度を示した図である。
【図4】 本発明の有機性廃液処理方法について、滞留時間とVSS低減率の関係を示した図である。
【図5】 本発明の有機性廃液処理方法について、消化ガス発生率を示した図である。
【図6】 本発明の有機性廃液処理方法について、リン回収率を示した図である。
【図7】 本発明の有機性廃液処理方法について、滞留時間とVSS低減率の関係を示した図である。
【図8】 本発明の有機性廃液処理方法について、消化ガス発生率を示した図である。
【図9】 本発明の有機性廃液処理方法について、リン回収率を示した図である。
【図10】 本発明の有機性廃液処理方法について、滞留時間とVSS低減率の関係を示した図である。
【図11】 本発明の有機性廃液処理方法について、消化ガス発生率を示した図である。
【図12】 本発明の有機性廃液処理方法について、リン回収率を示した図である。
【図13】 本発明の一実施の形態の有機性廃液処理装置について、その構成および処理の流れを示した図である。
【図14】 本発明の別の実施の形態の有機性廃液処理装置について、その構成および処理の流れを示した図である。
【図15】 本発明の別の実施の形態の有機性廃液処理装置について、その構成および処理の流れを示した図である。
【図16】 本発明の別の実施の形態の有機性廃液処理装置について、その構成および処理の流れを示した図である。
【図17】 本発明の別の実施の形態の有機性廃液処理装置について、その構成および処理の流れを示した図である。
【図18】 本発明の別の実施の形態の有機性廃液処理装置について、その構成および処理の流れを示した図である。
【図19】 本発明の別の実施の形態の有機性廃液処理装置について、その構成および処理の流れを示した図である。
【図20】 本発明の別の実施の形態の有機性廃液処理装置について、その構成および処理の流れを示した図である。
【図21】 本発明の別の実施の形態の有機性廃液処理装置について、その構成および処理の流れを示した図である。
【図22】 本発明の別の実施の形態の有機性廃液処理装置について、その構成および処理の流れを示した図である。
【図23】 本発明の別の実施の形態の有機性廃液処理装置について、その構成および処理の流れを示した図である。
【図24】 本発明の別の実施の形態の有機性廃液処理装置について、その構成および処理の流れを示した図である。
【図25】 本発明の別の実施の形態の有機性廃液処理装置について、その構成および処理の流れを示した図である。
【図26】 本発明の別の実施の形態の有機性廃液処理装置について、その構成および処理の流れを示した図である。
【図27】 本発明の別の実施の形態の有機性廃液処理装置について、その構成および処理の流れを示した図である。
【図28】 本発明の別の実施の形態の有機性廃液処理装置について、その構成および処理の流れを示した図である。
【図29】 本発明の別の実施の形態の有機性廃液処理装置について、その構成および処理の流れを示した図である。
【図30】 本発明の別の実施の形態の有機性廃液処理装置について、その構成および処理の流れを示した図である。
【図31】 本発明の別の実施の形態の有機性廃液処理装置について、その構成および処理の流れを示した図である。
【図32】 本発明の別の実施の形態の有機性廃液処理装置について、その構成および処理の流れを示した図である。
【符号の説明】
1 嫌気性消化槽、2 有機性廃液導入路、3 消化汚泥排出路、4 固液分離槽、5 濃縮汚泥排出路、6 汚泥廃棄路、7 汚泥返送路、8 処理水排出路、9超音波破砕処理槽、11 オゾン処理槽、13 メタン生成槽、14 消化汚泥排出路、15 固液分離槽、16 処理水排出路、17 固液分離槽、 18 処理液排出路、19 濃縮液導入路、20 分離液排出路、21 凝集剤保持槽、22 凝集剤導入ポンプ、 23 凝集剤導入路、24 リン回収槽、25 リン回収路、26 リン回収後液導入路、27 濃縮汚泥排出路、28 信号線、30超音波破砕器、31 オゾン発生器、32 オゾンガス注入路、 33 酸生成槽、34 汚泥廃棄路、35 汚泥返送路、36 消化ガス排出路、37 有機性廃液導入ポンプ、38 消化汚泥引抜きポンプ、39 信号線、40 信号線、41 MLSS計、42 ORP計、43 信号線、44 信号線、45 MLSS計、46 汚泥返送ポンプ、47 消化汚泥引抜き路、 48 リン酸濃度計、49 ORP計、52 コントローラ、51 信号線、 53 信号線、54 信号線、55 信号線、102 膜分離装置、103 改質槽、104 被処理液路、 105 返送汚泥路、111 連絡路、117 濃縮液取出路、123 改質汚泥路。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an organic waste liquid processing method and processing apparatus.
[0002]
[Prior art]
This is called anaerobic digestion using anaerobic microorganisms for the treatment of slurry-like high-concentration organic waste liquids such as waste liquids from manufacturing processes such as food, organic sludge discharged from sewage wastewater treatment processes, and human waste. Processing methods are widely implemented. In this anaerobic digestion, the organic matter in the waste liquid is converted into methane gas by the action of microorganisms through the process of solids dissolution, organic acid production, and methane production. Since this methane gas can be used as a fuel or a power generation raw material, it is attracting attention as an energy production type processing method.
[0003]
However, in this anaerobic digestion, the action of microorganisms from dissolution of solids to organic acid production and methane production is slow, and it takes a long time to process, so that the digester that performs anaerobic digestion, in particular, an anaerobic digestion is enlarged. There are drawbacks.
[0004]
Further, the inflow waste liquid to be treated often contains solids that are hardly dissolved by anaerobic microorganisms, such as fibers derived from paper and wood, and cell walls of microorganisms, that is, hardly soluble substances. Since this hardly soluble substance remains undissolved even in the process of solids dissolution and organic acid generation, it is extracted from the digestion tank as undecomposed sludge without being converted to methane gas, and is then incinerated or other methods to save energy. To be disposed of. In the current anaerobic digestion, about 50% of the solids in the influent waste liquid cannot be dissolved and are discarded and, as a result, the energy recovery as methane gas is only about 50%. Therefore, in order to increase the energy recovery rate from organic matter in the influent wastewater and reduce the amount of sludge to be disposed of, dissolve the hardly soluble substances present in the influent wastewater and digested sludge, and promote the conversion to methane gas This is a problem.
[0005]
The dissolution of these hardly soluble substances involves modifying the hardly soluble substance into a readily soluble substance, that is, modifying it to a substance that is soluble for microorganisms in an anaerobic digestion tank, and dissolving them by microorganisms. An effective and efficient method for reforming easily soluble substances and reformers are important.
[0006]
In recent years, it has become clear that there is a limit to the number of phosphorus mining years, and the reuse of phosphorus resources is regarded as important. Organic waste liquid, especially organic sludge generated in the sewage wastewater treatment process, may contain a relatively high concentration of phosphorus. A method for eluting, recovering, and reusing phosphorus from this organic sludge. The equipment has become important.
[0007]
As a method for increasing the solubility of solid matter in anaerobic digestion and improving the conversion to methane gas, Patent Document 1 describes that digested sludge extracted from an anaerobic digester is modified by ozone treatment or high-pressure pulse discharge treatment. A treatment method for returning the treated sludge to the anaerobic digester is described. In such a treatment method, waste liquid to be treated is introduced from the liquid passage to be treated, and digestion is performed in an anaerobic digester. The sludge in the anaerobic digester is transported to the membrane separator through the communication path and separated into concentrated sludge and treatment liquid. The sludge separated by the membrane separator is returned to the anaerobic digestion tank by the return sludge path, but part of it is sent to the reforming tank through the concentrate extraction path, and after performing ozone treatment here, It is returned to the anaerobic digester via the modified sludge path.
[0008]
An example of an attempt to elute and recover phosphorus from organic sludge generated in a wastewater treatment process is disclosed in Non-Patent Document 1, for example. Here, the result which eluted the phosphorus component in activated sludge in a liquid phase by heat-processing the activated sludge of a sewage treatment plant at 70-90 degreeC for a maximum of 120 minutes is disclosed.
[0009]
[Patent Document 1]
JP-A-9-206785 (page 2-3, FIG. 1)
[Non-Patent Document 1]
Hisao Otake, 4 others, “Repair of contaminated environment using bioremediation technology, biotechnology for recycling and recycling of phosphorus resources”, Journal of Environmental Science, Environmental Science Society, 1999, Vol. 12, No. 4, p. 433-441
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
In the prior art using ozone of Patent Document 1, the sludge is treated with ozone only to improve the sludge solubility. In this ozone treatment, the effect of eluting phosphorus contained in the sludge into the liquid phase. Is not shown at all. On the other hand, in the conventional technology related to phosphorus recovery from sewage sludge in Non-Patent Document 1, the phosphorus component in the sludge is eluted in the liquid phase by heat treatment, but this heat treatment is performed only for phosphorus elution. No effect other than phosphorus elution by heat treatment of sludge is shown. Therefore, no processing method and processing apparatus for simultaneously recovering energy and phosphorus from sludge have been disclosed so far, and there is no method or apparatus for realizing it.
[0011]
In addition, the sludge in the anaerobic digestion tank has a high concentration of various microorganisms and organic polymers to form a sludge floc. However, in the conventional technology using ozone, since the ozone treatment is directly performed on the solid matter in the digested sludge, the ozone cannot permeate into the sludge floc, and the ozone is in contact with the surface of the sludge solid matter. Will only react. As a result, with such ozone treatment alone, modification of a hardly soluble substance, that is, conversion to a readily soluble substance becomes insufficient, and the effect of increasing the solubility of sludge solids and improving the conversion efficiency to methane gas is sufficient. There was a problem that could not be obtained.
[0012]
Further, in the prior art, it is possible to disperse solid matter by ozone treatment, and to react ozone with a hardly decomposable substance inside the solid matter, but when trying to disperse solid matter only with ozone, As a result, the amount of ozone consumption increases, and a large amount of ozone is required to achieve the modification of a hardly soluble substance, that is, the conversion to a readily soluble substance, resulting in an inefficient treatment and high operating costs. There was a problem that.
[0013]
In the present invention, when treating organic waste liquid from the production process or organic sludge generated by sewage wastewater treatment by anaerobic digestion, the solubility of solids contained in the organic waste liquid, organic sludge or anaerobic digested sludge is reduced. In addition to increasing the conversion rate to methane gas and reducing the amount of sludge to be disposed of, at the same time, phosphorus that is concerned about depletion is eluted from organic waste liquid, organic sludge or anaerobic digested sludge, It is an object of the present invention to provide an energy / phosphorus simultaneous recovery type processing method and processing apparatus that can be recovered as a resource. Furthermore, the present invention solves the problem of low efficiency in a single process, and by combining two or more processes, it is possible to process organic waste liquid that can achieve simultaneous energy and phosphorus recovery with less energy and cost. It is an object to provide a method and a processing apparatus.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the said objective, the detailed examination with respect to the solubility by a living body was performed about the inflowing organic waste liquid and the solid substance in digested sludge. As a result, in order to improve the solubility of organisms, first, the solids in the organic waste liquid and digested sludge are dispersed by mechanical treatment, and then the dispersed fibers and cell walls are hardly dissolved. When chemical substances are modified to low molecular weight, which is easy to dissolve microorganisms by chemical treatment, not only can very high sludge solubility and conversion efficiency to methane gas be achieved, but also phosphorus in the sludge can be achieved. It was found that the elution efficiency of can be increased.
[0015]
That is, the present invention is an organic waste liquid treatment method for performing anaerobic digestion to achieve the above object,
At least one of the inflowing organic waste liquid, the digested sludge extracted from the anaerobic digestion process, and the solid sludge after solid-liquid separation of the digested sludge, or the organic sludge, digested sludge or concentrated sludge A dispersion treatment step of dispersing at least a part of solids in the mixture of
A modification treatment step for modifying the organic matter in the organic waste liquid, digested sludge or concentrated sludge after the dispersion treatment, or a mixture of the organic sludge, digested sludge or concentrated sludge;
A separation step of separating the organic waste liquid after the reforming treatment, digested sludge or concentrated sludge, or a mixture of the organic sludge, digested sludge or concentrated sludge into a solution and a solid;
The step of anaerobically digesting the solid after the separation step
A method including:
[0016]
Further, the present invention is an organic waste liquid treatment apparatus comprising an apparatus for performing anaerobic digestion to achieve the above object,
At least one of the inflowing organic waste liquid, the digested sludge extracted from the anaerobic digester, and the solid sludge after solid-liquid separation of the digested sludge, or the organic sludge, digested sludge or concentrated A dispersion treatment device for dispersing at least a part of the solid in the sludge mixture;
A reforming treatment device for reforming organic matter in at least one of organic waste liquid, digested sludge and concentrated sludge after treatment by the dispersion treatment device, or a mixture of the organic sludge, digested sludge or concentrated sludge;
A separator for separating the organic waste liquid, digested sludge or concentrated sludge, or a mixture of the organic sludge, digested sludge or concentrated sludge, which has been treated in the reforming apparatus, into a solution and a solid;
Introducing device for introducing solid matter after being treated in the separation device into the anaerobic digestion device
It is an apparatus provided with.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An experiment was conducted to confirm the effect of the organic waste liquid treatment method of the present invention.
[0018]
Experiment 1
The organic sludge mixed with primary sludge and excess sludge from a sewage treatment plant was subjected to ultrasonic treatment as a mechanical dispersion treatment and then subjected to ozone treatment as a chemical modification treatment. In the ultrasonic treatment, the oscillation output is 1.0 kW and the treatment time is 15 minutes. In the ozone treatment, the ozone injection rate is 0.05 g-O. Three / G-SS. An anaerobic digested sludge having a VSS concentration of about 17,000 mg / L was introduced into a culture bottle having an effective volume of 3.0 L for 1.0 L, and the pH was adjusted to near neutral and the VSS concentration was adjusted to about 17,000 mg / L. The treated sludge (1.0 L was mixed. 2.0 L of the mixed sludge prepared in this way was kept in an anaerobic state at 50 ° C. and digested.
[0019]
For comparison, only the ultrasonic treatment and the ozone treatment were performed on the same organic sludge. In the ultrasonic treatment, the oscillation output is 1.0 kW and the treatment time is 15 minutes. In the ozone treatment, the ozone injection rate is 0.05 g-O. Three / G-SS. 1.0 L of anaerobic digested sludge having a VSS concentration of about 17,000 mg / L was introduced into a culture bottle having an effective volume of 3.0 L, and the pH was adjusted to near neutral and the VSS concentration was adjusted to about 17,000 mg / L. 1.0 L of each treated sludge was mixed. The thus prepared 2.0 L of mixed sludge having a VSS concentration of about 17,000 mg / L was kept in an anaerobic state at 50 ° C. and digested.
[0020]
Furthermore, as a control experiment, only anaerobic digested sludge having a VSS concentration of about 17,000 mg / L was put into a 2.0 L culture bottle without adding ultrasonically treated or ozone treated sludge, and similarly at 50 ° C. Digestion was performed while maintaining an anaerobic state.
[0021]
FIG. 1 shows the daily change of the VSS concentration in this experiment, and FIG. 2 shows the generation amount (integrated value) of digestion gas. In FIG. 1 and FIG. 2, the data when untreated is the curve L1, the data when only the ultrasonic treatment is performed is the curve L2, and the data when only the ozone treatment is performed is the curve L3, the ultrasonic treatment and the ozone treatment. The data when the combined processing is performed is represented by a curve L4.
[0022]
As shown in FIG. 1, by performing ultrasonic treatment or ozone treatment, the solid matter in the sludge is dissolved and the reduction in the VSS concentration is promoted. However, in the combined treatment in which the ozone treatment is performed after the ultrasonic treatment, Compared to sonication alone or ozone treatment alone, dissolution of solids in the sludge is further promoted, and the effect of reducing the VSS concentration is significantly increased.
[0023]
For example, the decrease in VSS concentration in 15 days is about 2,400 mg / L in the case of only ozone treatment, and about 2,100 mg / L in the case of only ultrasonic treatment, whereas ultrasonic treatment and ozone treatment are performed. In the treatment method of the present invention using both of the above and the like, it was about 6,000 mg / L, and a large reduction in VSS concentration that could not be obtained by a simple sum of the case of ultrasonic treatment alone and the case of ozone treatment alone was obtained.
[0024]
In addition, as shown in FIG. 2, the digestion gas generation amount (integrated value) when ultrasonic treatment and ozone treatment are used in combination is larger than the gas generation amount in the case of ultrasonic treatment alone or ozone treatment alone. Of course, it was bigger than their sum.
[0025]
Further, the sludge immediately after each treatment was centrifuged, and the phosphorus concentration in the supernatant was measured. The results are shown in FIG. In the case of untreated, almost no phosphorus was detected, but in the case of only ozone treatment and only sonication, both were about 20 mg / L, whereas the treatment of the present invention using ultrasonic treatment and ozone treatment in combination. In the method, it was about 55 mg / L, and a large phosphorus elution concentration that cannot be obtained by a simple sum of the case of only ultrasonic treatment and the case of only ozone treatment was obtained. When the calcium carbonate solution is mixed with the supernatant from which phosphorus is eluted in this way and stirred, the phosphorus in the solution can be precipitated as calcium phosphate, and solid-liquid separation such as centrifugation and membrane separation can be performed to obtain a solid form. It was recovered as phosphorus.
[0026]
From these results, the treatment method of the present invention, in which ozone treatment is further performed after ultrasonic treatment, not only has a large effect of promoting the dissolution of organic solids in organic sludge and the generation of digestion gas, but at the same time organic It was found that the effect of eluting phosphorus in sludge was great.
[0027]
In the ultrasonic treatment, it is preferable that the oscillation output is 0.1 to 3.0 kW and the treatment is performed for about 5 to 25 minutes. When the oscillation output is smaller than 0.1 kW, the organic matter in the organic sludge cannot be sufficiently decomposed, the conversion efficiency to methane gas cannot be improved, and the phosphorus in the organic sludge cannot be eluted. When the oscillation output is larger than 3.0 kW, high conversion efficiency to methane gas and phosphorus elution amount can be ensured, but the efficiency is not increased and the cost is increased. Moreover, when processing time is shorter than 5 minutes, the organic substance in organic sludge cannot fully be decomposed | disassembled, but it cannot not only improve the conversion efficiency to methane gas, but also cannot elute phosphorus in organic sludge. When the treatment time is longer than 25 minutes, high conversion efficiency to methane gas and phosphorus elution amount can be secured, but the efficiency is not increased and the cost is increased.
[0028]
The ozone injection rate in the ozone treatment is 0.01 to 0.10 g-O. Three / G-SS is preferred, especially 0.03-0.07 g-O. Three About / g-SS is preferable. Ozone injection rate is 0.01g-O Three If it is less than / g-SS, the organic matter in the organic sludge cannot be sufficiently decomposed and the conversion efficiency to methane gas cannot be improved, and the phosphorus in the organic sludge cannot be eluted. On the other hand, the ozone injection rate is 0.10 g-O. Three If it exceeds / g-SS, high conversion efficiency to methane gas and phosphorus elution amount can be ensured, but the efficiency is not increased and the cost is increased.
[0029]
Experiment 2
In the experiment 1, sludge was not added to the culture bottle or extracted from the culture bottle during the experiment. However, in an actual sludge treatment plant, sludge is continuously charged and extracted. Therefore, a continuous treatment experiment was conducted in which organic sludge mixed with primary sludge and surplus sludge in a sewage treatment plant was continuously added for digestion.
[0030]
Five culture bottles having an effective volume of 5.0 L were prepared, and 4.0 L of anaerobic digested sludge having a VSS concentration of about 17,000 mg / L was added thereto, and anaerobic digestion was performed at 50 ° C.
[0031]
Also, the organic sludge that has been subjected to the same ultrasonic dispersion treatment and ozone modification treatment as in Experiment 1 is allowed to stand for 30 minutes, and separated into a solution that does not contain the upper solids and a solution that contains more of the lower solids. did. A solution containing a large amount of solid matter after separation (VSS concentration of 30,000 mg / L) is once per day in five culture bottles for anaerobic digestion, 0.8 L, 0.4 L, and 0.26 L, respectively. , 0.2L, and 0.13L each. In order to keep the amount of sludge in the culture bottle constant, immediately before the treated organic sludge was introduced, the same amount of sludge was drawn out from the culture bottle. By the experiment operation of the charging and withdrawal, the residence time of the organic sludge in each culture bottle becomes 5, 10, 15, 20, and 30 days, respectively.
[0032]
On the other hand, a calcium carbonate solution was mixed with a solution containing no solid matter after separation of the treated sludge, and then stirred to precipitate phosphorus in the solution as calcium phosphate. Further, this was separated into a solid and a solution by centrifugation, and the separated solid was recovered as solid phosphorus.
[0033]
For comparison, the same experiment was performed on organic sludge that was subjected only to ultrasonic treatment, organic sludge that was subjected only to ozone treatment, and organic sludge that was not subjected to any treatment under exactly the same conditions.
[0034]
For these four types of sonication and ozone treatment, sonication only, ozone treatment only, and no treatment, a continuous experiment in which anaerobic digestion was carried out while performing a predetermined amount of injection and extraction was continued for 3 months. From the total VSS amount in the treated sludge and the total amount of VSS remaining undissolved, the proportion of solids digested by anaerobic digestion, that is, the VSS reduction rate was determined. In addition, the ratio of the total amount of digested gas generated to the total VSS amount of organic sludge charged into the culture bottle during this continuous experiment, that is, the digestive gas generation rate was determined. Furthermore, the ratio of the total amount of recovered phosphorus to the total amount of SS of organic sludge charged into the culture bottle during this continuous experiment, that is, the phosphorus recovery rate was determined.
[0035]
FIG. 4 shows the relationship between the residence time of the input organic sludge in the culture bottle and the VSS reduction rate. In FIG. 4, the data when untreated is the curve L1, the data when only the ultrasonic treatment is performed is the curve L2, the data when only the ozone treatment is performed is the curve L3, and the combined processing of the ultrasonic treatment and the ozone treatment is performed. The data in the case of performing is represented by a curve L4.
[0036]
As can be seen from FIG. 4, when untreated organic sludge was added, the solids were hardly reduced at a residence time of 10 days, and finally the VSS reduction rate was about 40% after a residence time of 30 days. In addition, when ultrasonic treatment or ozone treatment is added to the input organic sludge, the VSS reduction rate increases compared to the case where untreated organic sludge is added, and the VSS reduction rate at a residence time of 30 days is around 50%. It was. On the other hand, when the combined treatment in which the ozone treatment is further performed after the ultrasonic treatment is added to the organic sludge to be added, VSS reduction occurs actively even at a residence time of 5 days, and is about 80% high at a residence time of 20 days. A VSS reduction rate was obtained.
[0037]
Moreover, as shown in FIG. 5, the digestion gas generation rate during this experiment period is about 0.3 L / g-VSS for untreated, only about 0.4 L / g- for both ultrasonic treatment and ozone treatment alone. In contrast to VSS, in the case of combined treatment in which ozone treatment was performed after ultrasonic treatment, a high digestive gas generation rate of about 0.75 L / g-VSS was obtained.
[0038]
Furthermore, as shown in FIG. 6, the phosphorus recovery rate during this experimental period was almost zero when untreated, only sonication, and 5-7 mg-P / g-SS only with ozone treatment, In the case of combined treatment in which ozone treatment was performed after ultrasonic treatment, a high phosphorus recovery rate of about 30 mg-P / g-TS was obtained.
[0039]
From the results of this experiment, it is possible to digest organic sludge in a shorter time by using ultrasonic treatment and ozone treatment in combination with ultrasonic treatment alone or ozone treatment alone. It has been found that not only the generation rate of digestion gas that can be used as energy can be further increased, but also phosphorus in the organic sludge can be recovered at a higher yield.
[0040]
Experiment 3
In Experiment 2, the organic sludge is subjected to ultrasonic treatment, ozone treatment, or combined treatment of ultrasonic treatment and ozone treatment, and separated into a solution containing a lot of solids and a solution containing no solids, and the former is cultured. It was put into a bottle and phosphorus was recovered from the latter.
[0041]
In this experiment, ultrasonic treatment, ozone treatment, or combined treatment of ultrasonic treatment and ozone treatment is added to the digested sludge in the culture bottle. That is, while putting organic sludge into the culture bottle, a part of the digested sludge in the culture bottle was extracted, and the extracted digested sludge was subjected to ultrasonic treatment, ozone treatment, or combined treatment of ultrasonic treatment and ozone treatment. Thereafter, the solution is separated into a solid-rich solution and a solid-free solution, and the solid-rich solution is returned to the culture bottle. On the other hand, phosphorus is recovered from the solution containing no solid matter.
[0042]
As in Experiment 2, five culture bottles with an effective volume of 5.0 L were prepared, and 4.0 L of anaerobic digested sludge with a VSS concentration of about 17,000 mg / L was added to each, and anaerobic digestion was performed at 50 ° C. It was. In five culture bottles, organic sludge whose VSS concentration is adjusted to 17,000 mg / L is once a day, 0.8 L, 0.4 L, 0.26 L, 0.2 L, and 0.13 L respectively. I put it in. Moreover, in order to make the amount of sludge in the culture bottle constant, immediately before the organic sludge was introduced, the same amount of digested sludge as the amount to be introduced was extracted from the culture bottle. Due to the experimental operation of charging and withdrawal, the residence time of the organic sludge in each culture bottle is 5 days, 10 days, 15 days, 20 days, and 30 days, respectively.
[0043]
In this continuous digestion experiment, once a day, the same amount of digested sludge as the amount of the input organic sludge is withdrawn from the culture bottle, and each treatment of Experiment 1, that is, only ultrasonic treatment, only ozone treatment, or ultrasonic After the combined treatment of the treatment and the ozone treatment, the treated digested sludge was centrifuged and separated into a solution containing no solid matter and a solution containing a lot of solid matter. In order to keep the amount of sludge in the culture bottle constant, the solution containing a large amount of solid matter after separation was mixed with water degassed with oxygen to obtain the same amount as the amount withdrawn, and then returned to the culture bottle.
[0044]
On the other hand, a calcium carbonate solution was mixed with a solution containing no solid matter after centrifugation, and then stirred to precipitate phosphorus in the solution as calcium phosphate. Further, this was separated into a solid and a solution by centrifugation, and the separated solid was recovered as solid phosphorus.
[0045]
In addition, as a control experiment, the extracted digested sludge was centrifuged without any treatment, and a solution containing a large amount of solid matter after centrifugation was returned to the culture bottle and phosphorus was recovered from the solution containing no solid matter. It was.
[0046]
Such a continuous experiment was continued for 3 months, and the VSS reduction rate, digestion gas generation rate, and phosphorus recovery rate were obtained as in Experiment 2.
[0047]
In FIG. 7, the residence time of the input organic sludge in the culture bottle (the digested sludge of the same amount as that of the input organic sludge is extracted and treated, so it can also be said that the treated digested sludge stays in the culture bottle) And the VSS reduction rate. In FIG. 7, the data when unprocessed is the curve L1, the data when only the ultrasonic treatment is performed is the curve L2, the data when only the ozone treatment is performed is the curve L3, and the combined processing of the ultrasonic treatment and the ozone treatment is performed. The data in the case of performing is represented by a curve L4.
[0048]
As can be seen from FIG. 7, in the case of untreated, the organic solid matter was hardly reduced when the residence time was 10 days, and the VSS reduction rate was finally about 40% after the residence time of 30 days. In the case of ultrasonic treatment and ozone treatment, the VSS reduction rate increased compared to the case of no treatment, and the VSS reduction rate at a residence time of 30 days was around 60%. On the other hand, in the combined treatment in which ozone treatment is further performed after ultrasonic treatment, VSS reduction occurred actively even at a residence time of 5 days, and a high VSS reduction rate of 85% or more was obtained at a residence time of 20 days.
[0049]
Further, as shown in FIG. 8, the digestion gas generation rate during the experiment period is about 0.3 L / g-VSS when untreated, only about 0.5 L / g- when only ultrasonic treatment and ozone treatment are performed. In contrast to VSS, in the case of combined treatment in which ozone treatment was performed after ultrasonic treatment, a very high digestive gas generation rate of about 0.9 L / g-VSS was obtained.
[0050]
Furthermore, as shown in FIG. 9, the phosphorus recovery rate during this experimental period was almost zero when untreated, only about ultrasonic treatment, and about 7 mg-P / g-SS only with ozone treatment. In the case of combined treatment in which ozone treatment was performed after ultrasonic treatment, a high phosphorus recovery rate of about 33 mg-P / g-SS was obtained.
[0051]
Based on the results of this experiment, digestion of organic sludge was shortened compared to the case of ultrasonic treatment alone or ozone treatment alone by performing combined treatment of ultrasonic treatment with digested sludge drawn from the culture bottle, ie digester, and ozone treatment. It can be carried out in a time and VSS reduction rate can be increased, and it has been found that not only the generation of digestion gas that can be used as energy can be further increased, but also phosphorus in organic sludge can be recovered at a higher yield.
[0052]
By the way, in this experiment, no treatment was applied to the input organic sludge, and sonication and ozone treatment were added to the digested sludge extracted from the culture bottle, but the input organic sludge and the digested sludge extracted from the culture bottle were removed. The mixed sludge may be mixed and subjected to ultrasonic treatment or ozone treatment, or ultrasonic treatment, ozone treatment and centrifugation.
[0053]
Once a day, 0.8L, 0.4L, 0.26L, 0.2L, 0 so that the residence time of the organic sludge in the culture bottle is 5, 10, 15, 20, and 30 days. In this experiment in which 13 L of organic sludge is introduced, the same amount of digested sludge is extracted from the culture bottle and mixed with half of the organic sludge to be added, and this mixed sludge is subjected to ultrasonic treatment, ozone treatment, or ultrafiltration. When an experiment for adding sonication and ozone treatment was performed, results similar to those shown in FIGS. 7 to 9 were obtained. From this result, even if organic sludge and digested sludge are mixed and processed, the effects of reducing VSS, increasing digestion gas generation rate, and increasing phosphorus recovery rate are the same as when processing digested sludge. It turns out that it is obtained.
[0054]
Experiment 4
In Experiment 3, the digested sludge in the culture bottle was pulled out, and the extracted digested sludge was subjected to ultrasonic treatment, ozone treatment, or combined treatment of ultrasonic treatment and ozone treatment. On the other hand, in this experiment, the extracted digested sludge is separated into a solid and a solution, and ultrasonic treatment, ozone treatment, or combined treatment of ultrasonic treatment and ozone treatment is added to the concentrated digested sludge.
[0055]
As in Experiments 2 and 3, prepare 5 culture bottles with an effective volume of 5.0 L, and add 4.0 L of anaerobic digested sludge with a VSS concentration of about 17,000 mg / L to anaerobic at 50 ° C. Digestion was performed. In 5 culture bottles, organic sludge with VSS concentration adjusted to 17,000 mg / L is added once a day, 0.8L, 0.4L, 0.26L, 0.2L, 0.13L. did. Also, immediately before adding the organic sludge, extract the same amount of digested sludge as the input organic sludge from the culture bottle, leave it for 30 minutes to concentrate the solid, and add the solid rich solution and the solid Separated into free solution.
[0056]
Each treatment of Experiment 1, that is, ultrasonic treatment or ozone treatment, or combined treatment of ultrasonic treatment and ozone treatment was performed on the solution containing a large amount of solid matter. The conditions for each treatment were the same as in Experiment 1. Thereafter, the treated digested sludge was further centrifuged to separate it into a solution containing no solid matter and a solution containing a lot of solid matter. The solution containing a large amount of solid matter after centrifugation was returned to the culture bottle.
[0057]
In order to keep the amount of sludge in the culture bottle constant, the same amount of digested sludge was extracted from the culture bottle just before returning the solution containing a large amount of separated solids, and then returned.
[0058]
On the other hand, a calcium carbonate solution was mixed with a solution containing no solid matter after centrifugation, and then stirred to precipitate phosphorus in the solution as calcium phosphate. This was further separated into a solid and a solution by centrifugation, and the separated solid was recovered as solid phosphorus.
[0059]
In addition, as a control experiment, a solution containing a large amount of solid matter left for 30 minutes after extraction was centrifuged without any treatment, and the solution containing a large amount of solid matter after centrifugation was returned to the culture bottle to obtain a solution containing no solid matter. An experiment was also conducted to recover phosphorus from slag.
[0060]
Such a continuous experiment was continued for 3 months, and the VSS reduction rate, digestion gas generation rate, and phosphorus recovery rate were obtained as in Experiments 2 and 3.
[0061]
FIG. 10 shows the relationship between the residence time of the input organic sludge in the culture bottle and the VSS reduction rate. In FIG. 10, the data when untreated is the curve L1, the data when only the ultrasonic treatment is performed is the curve L2, the data when only the ozone treatment is performed is the curve L3, and the combined processing of the ultrasonic treatment and the ozone treatment is performed. The data in the case of performing is represented by a curve L4.
[0062]
As can be seen from FIG. 10, in the case of untreated, the organic solid matter was hardly reduced at the residence time of 10 days, and the VSS reduction rate was finally about 40% after the residence time of 30 days. In the case of ultrasonic treatment and ozone treatment, the VSS reduction rate increased compared to the case of no treatment, and the VSS reduction rate at a residence time of 30 days was around 60%. On the other hand, in the case of combined treatment in which ozone treatment is further performed after ultrasonic treatment, VSS reduction occurs actively even at a residence time of 5 days, and a very high VSS reduction rate of about 85% is obtained at a residence time of 20 days. It was.
[0063]
In addition, as shown in FIG. 11, the digestion gas generation rate during this experiment period is about 0.3 L / g-VSS when untreated, only 0.4 to 0.5 L / g when only ultrasonic treatment is performed, and only ozone treatment is performed. In contrast to -VSS, in the case of combined treatment in which ozone treatment was performed after ultrasonic treatment, a very high digestive gas generation rate of about 0.9 L / g-VSS was obtained.
[0064]
Furthermore, as shown in FIG. 12, the phosphorus recovery rate during this experimental period was almost zero when untreated, only sonication, and 7-9 mg-P / g-SS only with ozone treatment, In the case of combined treatment in which ozone treatment was performed after ultrasonic treatment, a high phosphorus recovery rate of about 30 mg-P / g-SS was obtained.
[0065]
From the results of this experiment, digested sludge extracted from the culture bottle, that is, digester, was concentrated and combined with ultrasonic treatment and ozone treatment, so that organic sludge was used compared to ultrasonic treatment alone or ozone treatment alone. Digestion can be performed in a shorter time, and the reduction rate of VSS can be increased, which not only increases the generation of digestion gas that can be used as energy, but also recovers phosphorus in organic sludge at a higher yield. I knew it was possible.
[0066]
Experiment 5
In the experiment 1, as a mechanical dispersion process, in addition to the ultrasonic process, a process of homogenizing, mill crushing, and jetting at a high pressure to collide with a processing tank wall was performed. In addition to ozone treatment, treatment with acid and treatment with alkali were carried out as chemical modification treatment. As the acid, sulfuric acid or hydrochloric acid was used, and the pH was adjusted to 2 to 4 and held for 5 to 30 minutes. On the other hand, in the alkali treatment, sodium hydroxide or potassium hydroxide was used and the pH was adjusted to 9 to 13 and held for 5 to 30 minutes. Furthermore, a combined treatment of these mechanical dispersion treatment and chemical modification treatment was also performed. Similar to Experiment 1, these treated sludges were mixed with digested sludges, digested in a digestive anaerobic state at 50 ° C., and changes in VSS concentration over time were examined.
[0067]
Further, the sludge immediately after each treatment was centrifuged, and the phosphorus concentration in the supernatant was measured.
[0068]
For each treatment and combinations thereof, Table 1 shows the reduction rate of VSS concentration over 15 days, and Table 2 shows the phosphorus elution concentration.
[0069]
[Table 1]
Figure 0004365617
[0070]
[Table 2]
Figure 0004365617
[0071]
From Table 1, the effect of reducing the VSS concentration when the mechanical dispersion treatment and the chemical modification treatment are used in combination is somewhat different depending on the combination of the mechanical treatment and the chemical treatment used together. However, when any of the treatments is combined, the reduction rate of the VSS concentration is larger than that of the mechanical treatment alone or the chemical treatment alone, and it is compared with the sum of the reduction rates of the VSS concentration in these single treatments. However, the reduction rate of the VSS concentration becomes larger. Therefore, the combination treatment in which the modification treatment is performed by a chemical method after the dispersion treatment by a mechanical method is not limited to the combination treatment in which the ozone treatment is performed after the ultrasonic treatment, and is extremely effective for improving the sludge solubility. I found out.
[0072]
Furthermore, from Table 2, the effect of phosphorus elution when the mechanical dispersion treatment and the chemical modification treatment are used in combination is somewhat different depending on the combination of the mechanical treatment and the chemical treatment used together. However, in the case of combining any of the treatments, the phosphorus elution concentration is higher than that of the mechanical treatment alone or the chemical treatment alone, and it is also compared with the sum of the reduction rates of the VSS concentration in these single treatments. The phosphorus elution concentration becomes larger. Therefore, the combination treatment in which the modification treatment is performed by the chemical method after the dispersion treatment by the mechanical method is not limited to the combination treatment in which the ozone treatment is performed after the ultrasonic treatment, but is also extremely effective for phosphorus elution. I understood it.
[0073]
Embodiment 1
Next, an organic waste liquid treatment apparatus according to the present invention and an organic waste liquid treatment method using the same will be described.
[0074]
FIG. 13 is a diagram showing a schematic configuration and a processing flow of an organic waste liquid processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
[0075]
As shown in FIG. 13, an ultrasonic crushing treatment tank 9, an ozone treatment tank 11, and a solid-liquid separation tank 17 are provided between the anaerobic digestion tank 1 and the organic waste liquid introduction path 2. An ultrasonic crusher 30 is installed in the ultrasonic crushing treatment tank 9, and an ozone generator 31 is connected to the ozone treatment tank 11 through an ozone gas injection path 32. The ultrasonic crushing treatment tank 9 and the ozone treatment tank 11 are concentrated by the dispersed waste liquid discharge passage 10, the ozone treatment tank 11 and the solid-liquid separation tank 17 are treated by the treatment liquid discharge passage 18, and the solid-liquid separation tank 17 and the anaerobic digestion tank 1 are concentrated. The liquid introduction paths 19 are connected to each other. An organic waste liquid introduction pump 37 is installed in the organic waste liquid introduction path 2.
[0076]
Further, the solid-liquid separation tank 17 and the phosphorus recovery tank 24 are connected by a separation liquid discharge path 20, and the phosphorus recovery tank 24 is connected to the anaerobic digestion tank 1 through a phosphorus recovery post-liquid introduction path 26. . A flocculant introduction path 23 is connected to the separation liquid discharge path 20, and the other end of the flocculant introduction path 23 is connected to a flocculant holding tank 21. Further, a flocculant introduction pump 22 is installed in the flocculant introduction path 23. A phosphorus recovery path 25 is connected to the phosphorus recovery tank 24.
[0077]
Further, the anaerobic digestion tank 1 is connected to the solid / liquid separation tank 4 via the digested sludge discharge path 3, and the concentrated sludge discharge path 5 and the treated water discharge path 8 are connected to the solid / liquid separation tank 4. The concentrated sludge discharge path 5 branches into a sludge disposal path 6 and a sludge return path 7, and the sludge return path 7 is connected to the anaerobic digester 1. In addition, a digestion gas discharge path 36 is connected to the anaerobic digestion tank 1.
[0078]
Next, the operation of the processing apparatus of this embodiment will be described.
[0079]
The organic waste liquid introduction pump 37 is operated to introduce the organic sludge mixed with the first settling sludge and the excess sludge from the sewage treatment plant into the ultrasonic crushing treatment tank 9 from the organic waste liquid introduction path 2 as an organic waste liquid. The introduced organic sludge is processed by the ultrasonic crusher 30 in the ultrasonic crushing treatment tank 9 to disperse the solid substance in the sludge. The organic sludge after the dispersion treatment is sent to the ozone treatment tank 11 through the dispersion waste liquid discharge path 10, and the ozone gas generated by the ozone generator 31 is injected into the ozone treatment tank 11 through the ozone gas injection path 32, so that ozone of the organic sludge is obtained. Perform processing. That is, reforming treatment with ozone is added to the organic sludge after the dispersion treatment.
[0080]
This ozone-treated organic sludge is sent to the solid-liquid separation tank 17 through the treatment liquid discharge passage 18 and is separated into solid and solution in the solid-liquid separation tank 17. A solid substance is introduced into the anaerobic digester 1 from the concentrated liquid introduction channel 19 and the treated organic sludge is decomposed by microorganisms. On the other hand, a solution containing a large amount of phosphorus is sent to the phosphorus recovery tank 24 through the separation liquid discharge passage 20. At this time, the flocculant introduction pump 22 is operated to supply the calcium carbonate solution held in the flocculant holding tank 21 to the separation liquid discharge path 20 through the flocculant introduction path 23, and contain phosphorus containing the separation liquid discharge path 20. A calcium carbonate solution is introduced into the treated water. In the phosphorus recovery tank 24, the precipitated calcium phosphate is separated and extracted from the phosphorus recovery path 25, and a solution containing no phosphorus is introduced into the anaerobic digester 1 through the phosphorus recovery post-liquid introduction path 26.
[0081]
After digesting organic sludge with microorganisms in the anaerobic digestion tank 1, the sludge in the anaerobic digestion tank 1 is discharged from the digested sludge discharge passage 3, and separated into solids and solutions in the solid-liquid separation tank 4, and the solution is processed. From the water discharge path 8, solids are discharged from the concentrated sludge discharge path 5, respectively. In addition, the solid matter in the concentrated sludge discharge path 5 is returned to the anaerobic digester 1 via the sludge return path 7, and a part is discharged out of the system from the sludge disposal path 6. In addition, the digestion gas generated in the anaerobic digester 1 is discharged through the digestion gas discharge path 36.
[0082]
When ozone is reacted with organic sludge, the highly oxidative action of ozone modifies poorly soluble substances such as fibers and cell walls in the solid matter of organic sludge and is easily dissolved by sludge in the digestion tank. Can be converted to In addition, by performing dispersion treatment by ultrasonic crushing before ozone treatment, the contact efficiency between the injected ozone and solid matter is significantly higher than when only ozone treatment is carried out, and it is possible to efficiently dissolve hardly soluble substances. Solubility can be improved. In this way, when organic sludge modified with a poorly soluble substance by combined use of ultrasonic treatment and ozone treatment is introduced into an anaerobic digestion tank and subjected to microbial treatment, ultrasonic treatment alone or ozone treatment alone, Compared with the simple sum of these treatments, the amount of sludge dissolved and converted to methane can be greatly increased. Correspondingly, the amount of sludge to be disposed of can be greatly reduced.
[0083]
At the same time, decomposition of the cell wall proceeds by the strong oxidizing action of ozone, so that phosphorus contained in the solid matter of the organic sludge can be eluted with high efficiency into the solution outside the solid matter. By performing the dispersion treatment by ultrasonic crushing before the ozone treatment, the cell wall is further decomposed by the injected ozone, and the phosphorus elution amount can be increased more efficiently than when only the ozone treatment is performed. Furthermore, by solid-liquid separation of the sludge after the treatment, the phosphorus in the solution can be converted into solid phosphorus using a flocculant and can be recovered as reusable phosphorus.
[0084]
Therefore, the organic sludge introduced into the anaerobic digester is dispersed by ultrasonic treatment and then modified by ozone treatment, whereby energy and phosphorus simultaneous recovery type organic sludge can be processed more efficiently.
[0085]
In this embodiment, all of the organic sludge to be introduced into the anaerobic digestion tank has been subjected to ultrasonic treatment and ozone treatment. However, ultrasonic treatment and ozone treatment are performed on a part of the introduced organic sludge, and the rest are treated. You may make it introduce | transduce into an anaerobic digester without performing.
[0086]
Embodiment 2
An organic waste liquid processing apparatus and an organic waste liquid processing method using the same according to another embodiment of the present invention will be described.
[0087]
FIG. 14 is a diagram showing the outline of the configuration and the flow of processing of the organic waste liquid processing apparatus of the present embodiment, and the case where anaerobic digestion is performed in two tanks, an acid generation tank and a methane generation tank. Shows an example to which the present invention is applied.
[0088]
As shown in FIG. 14, an ultrasonic crushing treatment tank 9, an ozone treatment tank 11, and a solid-liquid separation tank 17 are provided between the acid generation tank 33 and the organic waste liquid introduction path 2. An ultrasonic crusher 30 is installed in the ultrasonic crushing treatment tank 9, and an ozone generator 31 is connected to the ozone treatment tank 11 through an ozone gas injection path 32. The ultrasonic crushing treatment tank 9 and the ozone treatment tank 11 are provided with the dispersion waste liquid discharge path 10, the ozone treatment tank 11 and the solid-liquid separation tank 17 are provided with the treatment liquid discharge path 18, and the solid-liquid separation tank 17 and the acid generation tank 33 are concentrated liquid. Each is connected by an introduction path 19. An organic waste liquid introduction pump 37 is installed in the organic waste liquid introduction path 2.
[0089]
Further, the solid-liquid separation tank 17 and the phosphorus recovery tank 24 are connected by a separation liquid discharge path 20, and the phosphorus recovery tank 24 is connected to the acid generation tank 33 via a phosphorus recovery post-liquid introduction path 26. A flocculant introduction path 23 is connected to the separation liquid discharge path 20, and the other end of the flocculant introduction path 23 is connected to a flocculant holding tank 21. Further, a flocculant introduction pump 22 is installed in the flocculant introduction path 23. A phosphorus recovery path 25 is connected to the phosphorus recovery tank 24.
[0090]
Further, a solid-liquid separation tank 4 is provided downstream of the acid generation tank 33 via the digested sludge discharge path 3, and the concentrated sludge discharge path 5 and the treated water discharge path 8 are connected to the solid-liquid separation tank 4. Yes. The concentrated sludge discharge path 5 branches into a sludge disposal path 6 and a sludge return path 7, and the sludge return path 7 is connected to an acid generation tank 33. Further, the treated water discharge path 8 is connected to the methane generation tank 13.
[0091]
A solid-liquid separation tank 15 is provided downstream of the methane generation tank 13 via a digested sludge discharge path 14, and a concentrated sludge discharge path 27 and a treated water discharge path 16 are connected to the solid-liquid separation tank 15. The concentrated sludge discharge path 27 branches into a sludge disposal path 34 and a sludge return path 35, and the sludge return path 35 is connected to the methane generation tank 13. In addition, a digestion gas discharge path 36 is connected to the methane generation tank 13.
[0092]
Next, the operation of the processing apparatus of this embodiment will be described.
[0093]
The organic waste liquid introduction pump 37 is operated to introduce the organic sludge mixed with the first settling sludge and the excess sludge from the sewage treatment plant into the ultrasonic crushing treatment tank 9 from the organic waste liquid introduction path 2 as an organic waste liquid. The introduced organic sludge is processed by the ultrasonic crusher 30 in the ultrasonic crushing treatment tank 9 to disperse the solid substance in the sludge. The organic sludge after the dispersion treatment is sent to the ozone treatment tank 11 through the dispersion waste liquid discharge path 10, and the ozone gas generated by the ozone generator 31 is injected into the ozone treatment tank 11 through the ozone gas injection path 32, so that ozone of the organic sludge is obtained. Perform processing. That is, reforming treatment with ozone is added to the organic sludge after the dispersion treatment.
[0094]
This ozone-treated organic sludge is sent to the solid-liquid separation tank 17 through the treatment liquid discharge passage 18 and is separated into solid and solution in the solid-liquid separation tank 17. A solid substance is introduced into the acid generation tank 33 from the concentrated liquid introduction path 19, and the treated organic sludge is dissolved by microorganisms. On the other hand, a solution containing a large amount of phosphorus is sent to the phosphorus recovery tank 24 through the separation liquid discharge path 20. At this time, the flocculant introduction pump 22 is operated to supply the calcium carbonate solution held in the flocculant holding tank 21 to the separation liquid discharge path 20 through the flocculant introduction path 23, and contain phosphorus containing the separation liquid discharge path 20. A calcium carbonate solution is introduced into the treated water. In the phosphorus recovery tank 24, the precipitated calcium phosphate is separated and pulled out from the phosphorus recovery path 25, and a solution containing no phosphorus is introduced into the acid generation tank 33 through the liquid recovery path 26 after phosphorus recovery.
[0095]
After organic sludge is dissolved by microorganisms in the acid generation tank 33, the sludge in the acid generation tank 33 is discharged from the digested sludge discharge path 3, and is separated into solids and solutions in the solid-liquid separation tank 4, and the solution is discharged into the treated water discharge path. 8 is introduced into the methane generation tank 13 and the solid matter is discharged from the concentrated sludge discharge passage 5. In addition, the solid matter in the concentrated sludge discharge path 5 is returned to the acid generation tank 33 via the sludge return path 7, and a part is discharged out of the system from the sludge disposal path 6.
[0096]
After the organic matter in the solution is converted into methane by the microorganisms in the methane generation tank 13, the sludge in the methane generation tank 13 is discharged from the digested sludge discharge path 14, and is separated into a solid and a solution in the solid-liquid separation tank 15. The solution is discharged from the treated water discharge path 16, and the solid is discharged from the concentrated sludge discharge path 27. In addition, the solid matter in the concentrated sludge discharge path 27 is returned to the methane generation tank 13 through the sludge return path 35 and a part thereof is discharged from the sludge disposal path 34 to the outside of the system. Further, the digestion gas generated in the methane generation tank 13 is discharged through the digestion gas discharge path 36.
[0097]
In this way, when ozone is reacted with organic sludge, it is easily dissolved by sludge in the acid generation by modifying hardly soluble substances such as fibers and cell walls in the solid matter of organic sludge by the strong oxidizing action of ozone. It can be converted into a readily soluble substance. In addition, by performing dispersion treatment by ultrasonic crushing before ozone treatment, the contact efficiency between the injected ozone and solid matter is significantly higher than in the case of ozone treatment alone, and dissolution of hardly soluble substances efficiently. Can be improved. As described above, when organic sludge having a poorly soluble substance modified by a combination of ultrasonic treatment and ozone treatment is introduced into an acid generation tank to perform microbial treatment, ultrasonic treatment alone or ozone treatment alone, and Compared with the simple sum of these treatments, the amount of organic sludge dissolved in the acid generator and the amount of methane converted in the methane generator can be greatly increased. Correspondingly, the amount of sludge to be disposed of can be greatly reduced.
[0098]
At the same time, decomposition of the cell wall proceeds by the strong oxidizing action of ozone, so that phosphorus contained in the solid matter of the organic sludge can be eluted with high efficiency into the solution outside the solid matter. By performing the dispersion treatment by ultrasonic crushing before the ozone treatment, the cell wall is further decomposed by the injected ozone, and the phosphorus elution amount can be increased more efficiently than when only the ozone treatment is performed. Furthermore, by solid-liquid separation of the sludge after the treatment, the phosphorus in the solution can be converted into solid phosphorus using a flocculant and can be recovered as reusable phosphorus.
[0099]
Therefore, the organic sludge introduced into the acid generation tank is dispersed by ultrasonic treatment and then modified by ozone treatment, so that energy and phosphorus simultaneous recovery type organic sludge can be processed more efficiently.
[0100]
In addition, as in the present embodiment, when anaerobic digestion is performed separately in a first acid generation tank and a second methane generation tank, dispersion and reforming treatment are performed on the organic sludge introduced into the acid generation tank. By improving the solubility, the UASB (upflow anaerobic sludge used for high-load anaerobic treatment is used as well as the conventional fluidized bed type and fixed bed type methane generating tanks as the latter methane generating tank. A blanket type methane production tank can be used, and high-speed methane production becomes possible.
[0101]
In this embodiment, all of the organic sludge to be introduced into the acid generation tank has been subjected to ultrasonic treatment and ozone treatment. However, ultrasonic treatment and ozone treatment are performed on a part of the organic sludge to be introduced, and the rest are treated. Instead, it may be introduced into the acid generation tank.
[0102]
Embodiment 3
An organic waste liquid processing apparatus and an organic waste liquid processing method using the same according to another embodiment of the present invention will be described.
[0103]
FIG. 15 is a diagram showing an outline of the configuration and processing flow of the organic waste liquid processing apparatus of the present embodiment.
[0104]
As shown in FIG. 15, an organic waste liquid introduction path 2 is connected to the anaerobic digester 1. A digested sludge extraction passage 47 is connected to the anaerobic digestion tank 1, and the other end of the digested sludge extraction passage 47 is connected to the ultrasonic crushing treatment tank 9 and the ozone treatment tank 11. An ultrasonic crusher 30 is installed in the ultrasonic crushing treatment tank 9, and an ozone generator 31 is connected to the ozone treatment tank 11 through an ozone gas injection path 32. The ultrasonic crushing treatment tank 9 and the ozone treatment tank 11 are concentrated by the dispersed waste liquid discharge passage 10, the ozone treatment tank 11 and the solid-liquid separation tank 17 are treated by the treatment liquid discharge passage 18, and the solid-liquid separation tank 17 and the anaerobic digestion tank 1 are concentrated. The liquid introduction paths 19 are connected to each other. An organic waste liquid introduction pump 37 is installed in the organic waste liquid introduction path 2, and a digested sludge extraction pump 38 is installed in the digested sludge extraction path 47.
[0105]
Further, the solid-liquid separation tank 17 and the phosphorus recovery tank 24 are connected by a separation liquid discharge path 20, and the phosphorus recovery tank 24 is connected to the anaerobic digestion tank 1 through a phosphorus recovery post-liquid introduction path 26. . A flocculant introduction path 23 is connected to the separation liquid discharge path 20, and the other end of the flocculant introduction path 23 is connected to a flocculant holding tank 21. Further, a flocculant introduction pump 22 is installed in the flocculant introduction path 23. A phosphorus recovery path 25 is connected to the phosphorus recovery tank 24.
[0106]
In addition, a solid-liquid separation tank 4 is connected to the anaerobic digestion tank 1 through a digested sludge discharge path 3, and a concentrated sludge discharge path 5 and a treated water discharge path 8 are connected to the solid-liquid separation tank 4. The concentrated sludge discharge path 5 branches into a sludge disposal path 6 and a sludge return path 7, and the sludge return path 7 is connected to the anaerobic digester 1. In addition, a digestion gas discharge path 36 is connected to the anaerobic digestion tank 1.
[0107]
Next, the operation of the processing apparatus of this embodiment will be described.
[0108]
The organic waste liquid introduction pump 37 is operated to introduce the organic sludge mixed with the first settling sludge and the excess sludge from the sewage treatment plant into the anaerobic digester 1 from the organic waste liquid introduction path 2 as an organic waste liquid. After digesting organic sludge with microorganisms in the anaerobic digestion tank 1, the sludge in the anaerobic digestion tank 1 is discharged from the digested sludge discharge passage 3 and separated into solids and solutions in the solid-liquid separation tank 4, and the solution is treated with treated water. From the discharge path 8, solids are discharged from the concentrated sludge discharge path 5, respectively. In addition, the solid matter in the concentrated sludge discharge path 5 is returned to the anaerobic digester 1 through the sludge return path 7 and a part is discharged out of the system from the sludge disposal path 6. Further, the digestion gas generated in the anaerobic digestion tank 1 is discharged through the digestion gas discharge path 36.
[0109]
In the process of anaerobic digestion, the digested sludge extraction pump 38 is operated to introduce the digested sludge from the anaerobic digester 1 into the ultrasonic crushing tank 9 through the digested sludge extraction path 47. The introduced digested sludge is processed by the ultrasonic crusher 30 to disperse the solid matter in the digested sludge. The digested sludge after the dispersion treatment is sent to the ozone treatment tank 11 through the dispersion waste liquid discharge path 10, and the ozone gas generated by the ozone generator 31 is injected into the ozone treatment tank 11 through the ozone gas injection path 32, and the digested sludge is treated with ozone. To do. That is, reforming treatment with ozone is added to the digested sludge after the dispersion treatment.
[0110]
The digested sludge after the ozone treatment is sent to the solid / liquid separation tank 17 through the treatment liquid discharge passage 18 and is separated into a solid and a solution in the solid / liquid separation tank 17. A solid substance is introduced into the anaerobic digestion tank 1 from the concentrated liquid introduction path 19, and the digested sludge treated with ozone is decomposed by microorganisms. On the other hand, a solution containing a large amount of phosphorus is sent to the phosphorus recovery tank 24 through the separation liquid discharge path 20. At this time, the flocculant introduction pump 22 is operated, the calcium carbonate solution held in the flocculant holding tank 21 is introduced into the separation liquid discharge path 20 via the flocculant introduction path 23, and phosphorus containing is passed through the separation liquid discharge path 20. The calcium carbonate solution is mixed with the treated water. In the phosphorus recovery tank 24, the precipitated calcium phosphate is separated and extracted from the phosphorus recovery path 25, and a solution containing no phosphorus is introduced into the anaerobic digester 1 through the phosphorus recovery post-liquid introduction path 26.
[0111]
In this way, when ozone is reacted with digested sludge, it is easily dissolved by sludge in the digestion tank, which modifies poorly soluble substances such as fibers and cell walls in the solid matter of digested sludge by the strong oxidizing action of ozone. It can be converted into a readily soluble substance. In addition, by performing dispersion treatment by ultrasonic crushing before ozone treatment, the contact efficiency between the injected ozone and solid matter is significantly higher than in the case of ozone treatment alone, and dissolution of hardly soluble substances efficiently. Can be improved. In this way, when digested sludge modified with a poorly soluble substance using ultrasonic treatment and ozone treatment in combination is introduced into an anaerobic digester and biologically treated, ultrasonic treatment alone or ozone treatment alone, and these Compared to the simple sum of the treatment, the amount of sludge dissolved and the amount converted to methane can be greatly increased. Correspondingly, the amount of sludge to be disposed of can be greatly reduced.
[0112]
At the same time, decomposition of the cell wall proceeds due to the strong oxidizing action of ozone, so that phosphorus contained in the solid matter of the digested sludge can be eluted with high efficiency into the solution outside the solid matter. By performing the dispersion treatment by ultrasonic crushing before the ozone treatment, the cell wall is further decomposed by the injected ozone, and the phosphorus elution amount can be increased more efficiently than when only the ozone treatment is performed. Furthermore, by solid-liquid separation of the sludge after the treatment, the phosphorus in the solution can be converted into solid phosphorus using a flocculant and can be recovered as reusable phosphorus.
[0113]
Therefore, by dispersing the digested sludge in the anaerobic digestion tank by ultrasonic treatment and then modifying it by ozone treatment, it becomes possible to more efficiently treat the energy and phosphorus simultaneous recovery type digested sludge.
[0114]
Further, in the digested sludge of the anaerobic digester, a large amount of hardly soluble substances that are difficult to dissolve by living organisms are accumulated. Therefore, as in the present embodiment, a part of the digested sludge is extracted from the anaerobic digester, and the solid matter in the extracted digested sludge is processed and converted into an easily soluble substance, thereby further effectively. Energy and phosphorus recovery can be promoted.
[0115]
Embodiment 4
An organic waste liquid treatment apparatus and an organic waste liquid treatment method using the same according to another embodiment of the present invention will be described.
[0116]
FIG. 16 is a diagram showing an outline of the configuration and the flow of processing of the organic waste liquid processing apparatus of the present embodiment, in the case where anaerobic digestion is performed in two tanks, an acid generation tank and a methane generation tank. Shows an example to which the present invention is applied.
[0117]
As shown in FIG. 16, the organic waste liquid introduction path 2 is connected to the acid generation tank 33. A digested sludge extraction passage 47 is connected to the acid generation tank 33, and an ultrasonic crushing treatment tank 9 and an ozone treatment tank 11 are provided downstream of the digested sludge extraction passage 47. An ultrasonic crusher 30 is installed in the ultrasonic crushing treatment tank 9, and an ozone generator 31 is connected to the ozone treatment tank 11 through an ozone gas injection path 32. The ultrasonic crushing treatment tank 9 and the ozone treatment tank 11 are provided with the dispersion waste liquid discharge path 10, the ozone treatment tank 11 and the solid-liquid separation tank 17 are provided with the treatment liquid discharge path 18, and the solid-liquid separation tank 17 and the acid generation tank 33 are concentrated liquid. Each is connected by an introduction path 19. An organic waste liquid introduction pump 37 is installed in the organic waste liquid introduction path 2, and a digested sludge extraction pump 38 is installed in the digested sludge extraction path 47.
[0118]
Further, the solid-liquid separation tank 17 and the phosphorus recovery tank 24 are connected by a separation liquid discharge path 20, and the phosphorus recovery tank 24 is connected to the acid generation tank 33 via a phosphorus recovery post-liquid introduction path 26. A flocculant introduction path 23 is connected to the separation liquid discharge path 20, and the other end of the flocculant introduction path 23 is connected to a flocculant holding tank 21. Further, a flocculant introduction pump 22 is installed in the flocculant introduction path 23. A phosphorus recovery path 25 is connected to the phosphorus recovery tank 24.
[0119]
Further, a solid-liquid separation tank 4 is provided downstream of the acid generation tank 33 via the digested sludge discharge path 3, and the concentrated sludge discharge path 5 and the treated water discharge path 8 are connected to the solid-liquid separation tank 4. . The concentrated sludge discharge path 5 branches into a sludge disposal path 6 and a sludge return path 7, and the sludge return path 7 is connected to an acid generation tank 33. On the other hand, the treated water discharge path 8 is connected to the methane generation tank 13.
[0120]
A solid-liquid separation tank 15 is provided downstream of the methane generation tank 13 via a digested sludge discharge path 14, and a concentrated sludge discharge path 27 and a treated water discharge path 16 are connected to the solid-liquid separation tank 15. The concentrated sludge discharge path 27 branches into a sludge disposal path 34 and a sludge return path 35, and the sludge return path 35 is connected to the methane generation tank 13. In addition, a digestion gas discharge path 36 is connected to the methane generation tank 13.
[0121]
Next, the operation of the processing apparatus of this embodiment will be described.
[0122]
The organic waste liquid introduction pump 37 is operated to introduce organic sludge, which is a mixture of primary sludge and excess sludge from the sewage treatment plant, into the acid generation tank 33 from the organic waste liquid introduction path 2 as an organic waste liquid. After the organic sludge is dissolved by microorganisms in the acid generation tank 33, the sludge in the acid generation tank 33 is discharged from the digested sludge discharge passage 3, and is separated into solids and solutions in the solid-liquid separation tank 4, and the solution is treated water discharge passage. 8 is introduced into the methane generation tank 13 and the solid matter is discharged from the concentrated sludge discharge passage 5. The solid matter in the concentrated sludge discharge path 5 is returned to the acid generation tank 33 via the sludge return path 7 and a part is discharged out of the system from the sludge disposal path 6.
[0123]
After the organic matter in the solution is converted into methane by the microorganisms in the methane generation tank 13, the sludge in the methane generation tank 13 is discharged from the digested sludge discharge path 14, and is separated into a solid and a solution in the solid-liquid separation tank 15. The solution is discharged from the treated water discharge path 16, and the solid matter is discharged from the concentrated sludge discharge path 27. In addition, the solid matter in the concentrated sludge discharge path 27 is returned to the methane generation tank 13 through the sludge return path 35 and a part thereof is discharged from the sludge disposal path 34 to the outside of the system. Further, the digestion gas generated in the methane generation tank 13 is discharged through the digestion gas discharge path 36.
[0124]
In this anaerobic digestion process, the digested sludge extraction pump 38 is operated, the digested sludge in the acid generation tank 33 is introduced into the ultrasonic crushing processing tank 9 through the digested sludge extraction path 47, and processed by the ultrasonic crusher 30. Disperse solid matter in digested sludge. The digested sludge after the dispersion treatment is introduced into the ozone treatment tank 11 through the dispersion waste liquid discharge passage 10, and at the same time, the ozone gas generated by the ozone generator 31 is injected into the ozone treatment tank 11 through the ozone gas injection passage 32, Perform ozone treatment. That is, reforming treatment with ozone is added to the digested sludge after the dispersion treatment.
[0125]
The digested sludge after the ozone treatment is sent to the solid / liquid separation tank 17 through the treatment liquid discharge passage 18 and is separated into a solid and a solution in the solid / liquid separation tank 17. A solid substance is introduced into the acid generation tank 33 from the concentrated liquid introduction path 19, and the digested sludge treated with ozone is dissolved by microorganisms. On the other hand, a solution containing a large amount of phosphorus is sent to the phosphorus recovery tank 24 through the separation liquid discharge path 20. At this time, the flocculant introduction pump 22 is operated, the calcium carbonate solution held in the flocculant holding tank 21 is introduced into the separation liquid discharge path 20 via the flocculant introduction path 23, and phosphorus containing is passed through the separation liquid discharge path 20. The calcium carbonate solution is mixed with the treated water. In the phosphorus recovery tank 24, the precipitated calcium phosphate is separated and extracted from the phosphorus recovery path 25, and a solution containing no phosphorus is introduced into the acid generation tank 33 through the liquid recovery path 26 after phosphorus recovery.
[0126]
As described above, when ozone is reacted with the digested sludge in the acid generation tank, the strong oxidizing action of ozone modifies hardly soluble substances such as fibers and cell walls in the solid matter of the digested sludge, It can be converted into an easily soluble substance that is easily dissolved by sludge. In addition, by performing dispersion treatment by ultrasonic crushing before ozone treatment, the contact efficiency between the injected ozone and solid matter is significantly higher than in the case of ozone treatment alone, and dissolution of hardly soluble substances efficiently. Can be improved. In this way, by introducing a digested sludge modified with a poorly soluble substance using an ultrasonic treatment and an ozone treatment together and biologically treating it, an ultrasonic treatment alone or an ozone treatment alone, Compared with the simple sum of these treatments, the amount of sludge dissolved in the acid generator and the amount of methane converted in the methane generator can be greatly increased.
[0127]
At the same time, decomposition of the cell wall proceeds due to the strong oxidizing action of ozone, so that phosphorus contained in the solid matter of the digested sludge can be eluted with high efficiency into the solution outside the solid matter. By performing the dispersion treatment by ultrasonic crushing before the ozone treatment, the cell wall is further decomposed by the injected ozone, and the phosphorus elution amount can be increased more efficiently than when only the ozone treatment is performed. Furthermore, by solid-liquid separation of the sludge after the treatment, the phosphorus in the solution can be converted into solid phosphorus using a flocculant and can be recovered as reusable phosphorus.
[0128]
Therefore, by dispersing the digested sludge in the acid generation tank by ultrasonic treatment and then modifying it by ozone treatment, more efficient organic sludge treatment with simultaneous recovery of energy and phosphorus can be performed.
[0129]
In addition, a large amount of hardly soluble substances that are difficult to dissolve by living organisms are accumulated in the digested sludge of the acid generation tank. Therefore, as in the present embodiment, a part of the digested sludge is extracted from the acid generation tank, and the solid material in the extracted digested sludge is processed and converted into a readily soluble material, thereby more effectively energy, It becomes possible to proceed with phosphorus recovery.
[0130]
In addition, in the case where anaerobic digestion is performed separately in the former acid generation tank and the latter methane generation tank as in this embodiment, the ozone treatment is performed after dispersing the digested sludge in the acid generation tank by ultrasonic treatment. The UASB (upward flow anaerobic) used for high load anaerobic treatment as well as the conventional fluidized bed type and fixed bed type methane generation tanks as a methane generation tank in the latter stage by improving the solubility by A sludge blanket) type methane production tank can be used, and high-speed methane production becomes possible.
[0131]
Embodiment 5
An organic waste liquid processing apparatus and organic waste liquid processing using the same according to another embodiment of the present invention will be described.
[0132]
FIG. 17 is a diagram showing an outline of the configuration and the flow of processing for the organic waste liquid processing apparatus of the present embodiment.
[0133]
As shown in FIG. 17, an organic waste liquid introduction path 2 is connected to the anaerobic digester 1. A solid-liquid separation tank 4 is connected to the anaerobic digestion tank 1 via a digested sludge discharge path 3, and a concentrated sludge discharge path 5 and a treated water discharge path 8 are connected to the solid-liquid separation tank 4. The concentrated sludge discharge path 5 branches into a sludge disposal path 6 and a sludge return path 7, and an ultrasonic crushing treatment tank 9 and an ozone treatment tank 11 are provided in the subsequent stage of the sludge return path 7. An ultrasonic crusher 30 is installed in the ultrasonic crushing treatment tank 9, and an ozone generator 31 is connected to the ozone treatment tank 11 through an ozone gas injection path 32. The ultrasonic crushing treatment tank 9 and the ozone treatment tank 11 are concentrated by the dispersed waste liquid discharge passage 10, the ozone treatment tank 11 and the solid-liquid separation tank 17 are treated by the treatment liquid discharge passage 18, and the solid-liquid separation tank 17 and the anaerobic digestion tank 1 are concentrated. The liquid introduction paths 19 are connected to each other. In addition, a digestion gas discharge path 36 is connected to the anaerobic digestion tank 1. An organic waste liquid introduction pump 37 is installed in the organic waste liquid introduction path 2, and a sludge return pump 46 is installed in the sludge return path 7.
[0134]
Further, the solid-liquid separation tank 17 and the phosphorus recovery tank 24 are connected by a separation liquid discharge path 20, and the phosphorus recovery tank 24 is connected to the anaerobic digestion tank 1 through a phosphorus recovery post-liquid introduction path 26. . A flocculant introduction path 23 is connected to the separation liquid discharge path 20, and the other end of the flocculant introduction path 23 is connected to a flocculant holding tank 21. Further, a flocculant introduction pump 22 is installed in the flocculant introduction path 23. A phosphorus recovery path 25 is connected to the phosphorus recovery tank 24.
[0135]
Next, the operation of the processing apparatus of this embodiment will be described.
[0136]
The organic waste liquid introduction pump 37 is operated to introduce the organic sludge mixed with the first settling sludge and the excess sludge from the sewage treatment plant into the anaerobic digester 1 from the organic waste liquid introduction path 2 as an organic waste liquid. After digesting the organic sludge with microorganisms in the anaerobic digestion tank 1, the sludge in the anaerobic digestion tank 1 is discharged from the digested sludge discharge passage 3 and separated into a solid and a solution in the solid-liquid separation tank 4. The solution is discharged from the treated water discharge path 8, and the solid matter is discharged from the concentrated sludge discharge path 5. Further, the digestion gas generated in the anaerobic digester 1 is discharged through the digestion gas discharge path 36.
[0137]
In this anaerobic digestion process, a part of the concentrated sludge in the concentrated sludge discharge passage 5 is discharged out of the system from the sludge disposal passage 6 and the sludge return pump 46 is operated to remove the concentrated sludge in the concentrated sludge discharge passage 5. A part is introduced into the ultrasonic crushing tank 9 through the sludge return path 7 and processed by the ultrasonic crusher 30 to disperse the solid matter in the concentrated sludge. The concentrated sludge after the dispersion treatment is sent to the ozone treatment tank 11 through the dispersion waste liquid discharge passage 10, and the ozone gas generated by the ozone generator 31 is injected into the ozone treatment tank 11 through the ozone gas injection passage 32, and the ozone treatment of the concentrated sludge is performed. To do. That is, a reforming treatment with ozone is added to the concentrated sludge after the dispersion treatment.
[0138]
The concentrated sludge after the ozone treatment is sent to the solid-liquid separation tank 17 through the ozone treatment liquid discharge passage 18 and is separated into a solid and a solution in the solid-liquid separation tank 17. Solids are introduced into the anaerobic digester 1 from the treatment waste liquid introduction path 19 and the ozone-treated concentrated sludge is decomposed by microorganisms. On the other hand, a solution containing a large amount of phosphorus is sent to the phosphorus recovery tank 24 through the phosphorus-containing treated water discharge passage 20. At this time, the flocculant introduction pump 22 is operated, and the calcium carbonate solution held in the flocculant holding tank 21 is supplied to and mixed with the phosphorus-containing treated water passing through the phosphorus-containing treated water discharge path 20. The calcium phosphate precipitated in the phosphorus recovery tank 24 is separated and pulled out from the phosphorus recovery path 25, and a solution containing no phosphorus is introduced into the anaerobic digester 1 through the post-recovery treated water introduction path 26.
[0139]
In this way, by applying ozone treatment to the concentrated sludge concentrated in the anaerobic digester, the poorly soluble substances such as fibers and cell walls in the solid matter of organic sludge are modified by the strong oxidizing action of ozone. However, it can be converted into an easily soluble substance that is easily dissolved by the sludge in the digestion tank. In addition, by performing dispersion treatment by ultrasonic crushing before ozone treatment, the contact efficiency between the injected ozone and solid matter is significantly higher than in the case of ozone treatment alone, and dissolution of hardly soluble substances efficiently. Can be improved. In the case of ultrasonic treatment alone or ozone treatment alone by introducing biologically treated concentrated sludge that has been modified with poorly soluble substances by using ultrasonic treatment and ozone treatment together in this way Compared with the simple sum of these treatments, the amount of sludge dissolved and converted to methane can be greatly increased.
[0140]
At the same time, decomposition of the cell wall proceeds due to the strong oxidizing action of ozone, so that phosphorus contained in the solid matter of the concentrated sludge can be eluted with high efficiency into the solution outside the solid matter. By performing the dispersion treatment by ultrasonic crushing before the ozone treatment, the cell wall is further decomposed by the injected ozone, and the phosphorus elution amount can be increased more efficiently than when only the ozone treatment is performed. Furthermore, by solid-liquid separation of the sludge after the treatment, the phosphorus in the solution can be converted into solid phosphorus using a flocculant and can be recovered as reusable phosphorus.
[0141]
Therefore, the concentrated sludge concentrated in the anaerobic digester is dispersed by ultrasonic treatment and then modified by ozone treatment, enabling more efficient treatment of concentrated sludge with simultaneous recovery of energy and phosphorus. Become.
[0142]
In addition, in the digested sludge of the anaerobic digester, a large amount of hardly soluble substances that are difficult to dissolve by organisms are accumulated. Therefore, as in the present embodiment, the sludge in the anaerobic digester is concentrated, and the solid matter in the concentrated digested sludge is processed to convert it into a readily soluble substance, so that energy and phosphorus can be effectively applied. It becomes possible to proceed with the collection.
[0143]
In this embodiment, all of the digested sludge to be returned to the anaerobic digestion tank has been subjected to ultrasonic treatment and ozone treatment. However, ultrasonic treatment and ozone treatment are performed on a part of the digested sludge to be returned, and the remaining portion. You may make it return to an anaerobic digester without processing.
[0144]
Embodiment 6
An organic waste liquid treatment apparatus and an organic waste liquid treatment method using the same according to another embodiment of the present invention will be described.
[0145]
FIG. 18 is a diagram showing the outline of the configuration and the flow of processing of the organic waste liquid processing apparatus of the present embodiment, in the case where anaerobic digestion is performed in two tanks, an acid generation tank and a methane generation tank. Shows an example to which the present invention is applied.
[0146]
As shown in FIG. 18, the organic waste liquid introduction path 2 is connected to the acid generation tank 33. A solid-liquid separation tank 4 is provided downstream of the acid generation tank 33 via the digested sludge discharge path 3, and the concentrated sludge discharge path 5 and the treated water discharge path 8 are connected to the solid-liquid separation tank 4. The concentrated sludge discharge path 5 branches into a sludge disposal path 6 and a sludge return path 7, and an ultrasonic crushing treatment tank 9 and an ozone treatment tank 11 are provided in the subsequent stage of the sludge return path 7. An ultrasonic crusher 30 is installed in the ultrasonic crushing treatment tank 9, and an ozone generator 31 is connected to the ozone treatment tank 11 through an ozone gas injection path 32. The ultrasonic crushing treatment tank 9 and the ozone treatment tank 11 are provided with the dispersion waste liquid discharge path 10, the ozone treatment tank 11 and the solid-liquid separation tank 17 are provided with the treatment liquid discharge path 18, and the solid-liquid separation tank 17 and the acid generation tank 33 are concentrated liquid. Each is connected by an introduction path 19. On the other hand, the treated water discharge path 8 is connected to the methane generation tank 13. An organic waste liquid introduction pump 37 is installed in the organic waste liquid introduction path 2, and a sludge return pump 46 is installed in the sludge return path 7.
[0147]
Further, the solid-liquid separation tank 17 and the phosphorus recovery tank 24 are connected by a separation liquid discharge path 20, and the phosphorus recovery tank 24 is connected to the acid generation tank 33 via a phosphorus recovery post-liquid introduction path 26. A flocculant introduction path 23 is connected to the separation liquid discharge path 20, and the other end of the flocculant introduction path 23 is connected to a flocculant holding tank 21. Further, a flocculant introduction pump 22 is installed in the flocculant introduction path 23. A phosphorus recovery path 25 is connected to the phosphorus recovery tank 24.
[0148]
A solid-liquid separation tank 15 is provided downstream of the methane generation tank 13 via a digested sludge discharge path 14, and a concentrated sludge discharge path 27 and a treated water discharge path 16 are connected to the solid-liquid separation tank 15. The concentrated sludge discharge path 27 branches into a sludge disposal path 34 and a sludge return path 35, and the sludge return path 35 is connected to the methane generation tank 13. In addition, a digestion gas discharge path 36 is connected to the methane generation tank 13.
[0149]
Next, the operation of the processing apparatus of this embodiment will be described.
[0150]
The organic waste liquid introduction pump 37 is operated to introduce organic sludge, which is a mixture of primary sludge and excess sludge from the sewage treatment plant, into the acid generation tank 33 from the organic waste liquid introduction path 2 as an organic waste liquid. After the organic sludge is dissolved by microorganisms in the acid generation tank 33, the sludge in the acid generation tank 33 is discharged from the digested sludge discharge path 3, and is separated into solid and solution in the solid-liquid separation tank 4. The solution is introduced into the methane generation tank 13 through the treated water discharge path 8, and the solid matter is discharged from the concentrated sludge discharge path 5.
[0151]
After the solution is converted to methane by microorganisms in the methane generation tank 13, the sludge in the methane generation tank 13 is discharged from the digested sludge discharge path 14, and is separated into a solid and a solution in the solid-liquid separation tank 15. The solution is discharged from the treated water discharge path 16, and the solid is discharged from the concentrated sludge discharge path 27. In addition, the solid matter in the concentrated sludge discharge path 27 is returned to the methane generation tank 13 through the sludge return path 35 and a part thereof is discharged from the sludge disposal path 34 to the outside of the system. In addition, the digestion gas generated in the methane generation tank 13 is discharged through the digestion gas discharge path 36.
[0152]
In this anaerobic digestion process, a part of the concentrated sludge in the concentrated sludge discharge passage 5 is discharged out of the system from the sludge disposal passage 6 and the sludge return pump 46 is operated to remove the concentrated sludge in the concentrated sludge discharge passage 5. A part is introduced into the ultrasonic crushing tank 9 through the sludge return path 7 and processed by the ultrasonic crusher 30 to disperse the solid matter in the concentrated sludge. The concentrated sludge after the dispersion treatment is sent to the ozone treatment tank 11 through the dispersion waste liquid discharge passage 10, and at the same time, the ozone gas generated by the ozone generator 31 is injected into the ozone treatment tank 11 through the ozone gas injection passage 32, and the concentrated sludge is discharged. Perform ozone treatment. That is, a reforming treatment with ozone is added to the concentrated sludge after the dispersion treatment.
[0153]
The concentrated sludge after the ozone treatment is sent to the solid-liquid separation tank 17 through the ozone treatment liquid discharge passage 18 and is separated into a solid and a solution in the solid-liquid separation tank 17. Solids are introduced into the acid generation tank 33 from the treatment waste liquid introduction path 19 and the ozone-treated concentrated sludge is decomposed by microorganisms. On the other hand, a solution containing a large amount of phosphorus is sent to the phosphorus recovery tank 24 through the phosphorus-containing treated water discharge passage 20. At this time, the flocculant introduction pump 22 is operated, and the calcium carbonate solution held in the flocculant holding tank 21 is supplied to and mixed with the phosphorus-containing treated water passing through the phosphorus-containing treated water discharge path 20. Calcium phosphate precipitated in the phosphorus recovery tank 24 is separated and pulled out from the phosphorus recovery path 25, and a solution containing no phosphorus is introduced into the acid generation tank 33 through the post-phosphorous recovered water introduction path 26.
[0154]
In this way, when ozone is reacted with the concentrated digested sludge, the strong oxidizing action of ozone modifies hardly soluble substances such as fibers and cell walls in the solid matter of the concentrated sludge, and the sludge in the acid generation tank It can be converted into a readily soluble substance that is easily dissolved. In addition, by performing dispersion treatment by ultrasonic crushing before ozone treatment, the contact efficiency between the injected ozone and solid matter is significantly higher than in the case of ozone treatment alone, and dissolution of hardly soluble substances efficiently. Can be improved. In this way, by introducing a digested sludge modified with a poorly soluble substance using an ultrasonic treatment and an ozone treatment together and biologically treating it, an ultrasonic treatment alone or an ozone treatment alone, Compared with the simple sum of these treatments, the amount of sludge dissolved in the acid generator and the amount of methane converted in the methane generator can be greatly increased.
[0155]
At the same time, decomposition of the cell wall proceeds due to the strong oxidizing action of ozone, so that phosphorus contained in the solid matter of the concentrated sludge can be eluted with high efficiency into the solution outside the solid matter. By performing the dispersion treatment by ultrasonic crushing before the ozone treatment, the cell wall is further decomposed by the injected ozone, and the phosphorus elution amount can be increased more efficiently than when only the ozone treatment is performed. Furthermore, by solid-liquid separation of the sludge after the treatment, the phosphorus in the solution can be converted into solid phosphorus using a flocculant and can be recovered as reusable phosphorus.
[0156]
Therefore, by dispersing the concentrated sludge obtained by concentrating the digested sludge in the acid generation tank by ultrasonic treatment and then reforming it by ozone treatment, it is possible to treat the energy and phosphorus simultaneous recovery type more efficiently. .
[0157]
In addition, as in this embodiment, when anaerobic digestion is performed separately in the former acid generation tank and the subsequent methane generation tank, the concentrated sludge in the concentrated acid generation tank is subjected to ozone treatment to improve the solubility. By promoting, not only the conventional fluidized bed type or fixed bed type methane generation tank as a methane generation tank in the latter stage, but also UASB (upflow anaerobic sludge blanket) type methane generation used for high load anaerobic treatment A tank can be used, and high-speed methane production becomes possible.
[0158]
Moreover, in the digested sludge of the tank which performs an acid production | generation, many hardly soluble substances which are hard to melt | dissolve by living organisms accumulate. Therefore, as in the present embodiment, by processing the solid matter in the concentrated digested sludge and converting it into an easily soluble substance, it becomes possible to more effectively advance energy and phosphorus recovery.
[0159]
In this embodiment, all the concentrated sludge to be returned to the acid generation tank has been subjected to ultrasonic treatment and ozone treatment, but the digested sludge to be returned is subjected to ultrasonic treatment and ozone treatment. You may return to an acid production tank, without processing.
[0160]
Embodiment 7
An organic waste liquid treatment apparatus and an organic waste liquid treatment method using the same according to another embodiment of the present invention will be described.
[0161]
FIG. 19 is a diagram showing an outline of the configuration and a processing flow of the organic waste liquid processing apparatus of the present embodiment.
[0162]
The processing apparatus of the present embodiment shown in FIG. 19 is the same as the processing apparatus of the first embodiment shown in FIG. 13, wherein a digested sludge extraction path 47 is connected to the anaerobic digestion tank 1. It is connected to the sonication tank 9. A digested sludge extraction pump 38 is installed in the digested sludge extraction path 47. The processing apparatus of the present embodiment has the same configuration as the processing apparatus of the first embodiment shown in FIG. 13 except that a digested sludge extraction passage 47 and a digested sludge extraction pump 38 are provided.
[0163]
Next, the operation of the processing apparatus of this embodiment will be described.
[0164]
As in the first embodiment, organic sludge from a sewage treatment plant is introduced as an organic waste liquid, and ultrasonic treatment is performed in the ultrasonic crushing treatment tank 9. At this time, in this embodiment, the anaerobic digestion tank 1 is used. The digested sludge is introduced into the ultrasonic crushing tank 9 through the digested sludge extraction passage 47. That is, the inflowing organic sludge and the digested sludge in the anaerobic digestion tank 1 are mixed, and the ultrasonic treatment is performed on the mixed sludge in the ultrasonic crushing treatment tank 9, and then the ozone treatment is performed in the ozone treatment tank 11. The subsequent operation is the same as in the first embodiment.
[0165]
In this way, when ozone is reacted with mixed sludge of organic sludge and digested sludge, the poorly soluble substances such as fibers and cell walls in the solid matter of the mixed sludge are modified by the strong oxidizing action of ozone, and the digester It can be converted into an easily soluble substance that is easily dissolved by the sludge inside. In addition, by performing dispersion treatment by ultrasonic crushing before ozone treatment, the contact efficiency between the injected ozone and solid matter is significantly higher than in the case of ozone treatment alone, and the dissolution of hardly soluble substances efficiently. Can be improved. In this way, when ultrasonic treatment and ozone treatment are used in combination to introduce a mixed sludge obtained by modifying a poorly soluble substance into an anaerobic digester and biological treatment, ultrasonic treatment alone or ozone treatment alone, and Compared with the simple sum of these treatments, the amount of sludge dissolved and the amount converted to methane can be greatly increased.
[0166]
At the same time, decomposition of the cell wall proceeds due to the strong oxidizing action of ozone, so that phosphorus contained in the solid matter of the mixed sludge can be eluted with high efficiency into the solution outside the solid matter. By performing the dispersion treatment by ultrasonic crushing before the ozone treatment, the cell wall is further decomposed by the injected ozone, and the phosphorus elution amount can be increased more efficiently than when only the ozone treatment is performed. Furthermore, by solid-liquid separation of the sludge after the treatment, the phosphorus in the solution can be converted into solid phosphorus using a flocculant and can be recovered as reusable phosphorus. Therefore, it is possible to treat mixed sludge of the energy and phosphorus simultaneous recovery type.
[0167]
In addition, in the case where a large amount of hardly soluble substances are contained in the solid matter of the inflowing organic waste liquid, as in this embodiment, the organic waste liquid containing a large amount of hardly soluble substances and the hardly soluble substance are used. By mixing the digested sludge with a large amount of accumulated solids, dispersing the solid material in the mixed sludge containing a large amount of these poorly soluble substances by ultrasonic treatment and modifying them by ozone treatment, it is possible to effectively prevent the poorly soluble substances. The amount of energy and phosphorus recovered from the organic waste liquid can be reduced compared with the case where the treatment is applied only to the inflowing organic waste liquid and the case where the treatment is applied only to the digested sludge of the anaerobic digester. While being able to increase significantly, the amount of sludge to be disposed of can be greatly reduced.
[0168]
Embodiment 8
An organic waste liquid treatment apparatus and an organic waste liquid treatment method using the same according to still another embodiment of the present invention will be described.
[0169]
FIG. 20 is a diagram showing an outline of the configuration and a processing flow of the organic waste liquid processing apparatus of the present embodiment.
[0170]
The processing apparatus of the present embodiment shown in FIG. 20 is the same as the processing apparatus of the second embodiment shown in FIG. 14 except that a digested sludge extraction path 47 is connected to the acid generation tank 33, and the digested sludge extraction path 47 is ultrasonic. It is connected to the crushing treatment tank 9. A digested sludge extraction pump 38 is installed in the digested sludge extraction path 47. The processing apparatus of the present embodiment has the same configuration as the processing apparatus of the second embodiment shown in FIG. 14 except that the digested sludge extraction passage 47 and the digested sludge extraction pump 38 are provided.
[0171]
Next, the operation of the processing apparatus of this embodiment will be described.
[0172]
As in the second embodiment, organic sludge from a sewage treatment plant is introduced as an organic waste liquid, and ultrasonic treatment is performed in the ultrasonic crushing treatment tank 9. At this time, in the present embodiment, in the acid generation tank 33. The digested sludge is introduced into the ultrasonic crushing tank 9 through the digested sludge extraction passage 47. That is, the inflowing organic sludge and the digested sludge in the acid generation tank 33 are mixed and subjected to ultrasonic crushing treatment in the ultrasonic crushing treatment tank 9 and then ozone treatment in the ozone treatment tank 11. The subsequent operation is the same as in the second embodiment.
[0173]
In this way, when ozone reacts with the mixed sludge of organic sludge and sludge in the acid generation tank, the strong oxidative action of ozone modifies the hardly soluble substances such as fibers and cell walls in the solid matter of the mixed sludge. It can be converted into an easily soluble substance that is easily dissolved by the sludge in the acid generation tank. In addition, by performing dispersion treatment by ultrasonic crushing before ozone treatment, the contact efficiency between the injected ozone and solid matter is significantly higher than in the case of ozone treatment alone, and the dissolution of hardly soluble substances efficiently. Can be improved. As described above, when the mixed sludge obtained by modifying the hardly soluble substance by using ultrasonic treatment and ozone treatment in combination is introduced into the acid generation tank and biologically treated, ultrasonic treatment alone or ozone treatment alone, and these Compared with the simple sum of these treatments, the amount of sludge dissolved in the acid generator and the amount of methane converted in the methane generator can be greatly increased.
[0174]
At the same time, decomposition of the cell wall proceeds due to the strong oxidizing action of ozone, so that phosphorus contained in the solid matter of the mixed sludge can be eluted with high efficiency into the solution outside the solid matter. By performing the dispersion treatment by ultrasonic crushing before the ozone treatment, the cell wall is further decomposed by the injected ozone, and the phosphorus elution amount can be increased more efficiently than when only the ozone treatment is performed. Furthermore, by solid-liquid separation of the sludge after the treatment, the phosphorus in the solution can be converted into solid phosphorus using a flocculant and can be recovered as reusable phosphorus. Therefore, it is possible to treat mixed sludge of the energy and phosphorus simultaneous recovery type.
[0175]
In addition, as in this embodiment, when anaerobic digestion is performed separately in the former acid generation tank and the latter methane generation tank, the organic sludge introduced into the acid generation tank or the ozone of the digestion sludge in the acid generation tank By promoting the solubility by performing the treatment, not only the conventional fluidized bed type or fixed bed type methane generating tank as the subsequent methane generating tank, but also UASB (upward flow anaerobic) used for high load anaerobic treatment A sludge blanket) type methane production tank can be used, and high-speed methane production becomes possible.
[0176]
In addition, in the case where a large amount of hardly soluble substances are contained in the solid matter of the inflowing organic waste liquid, as in this embodiment, the organic waste liquid containing a large amount of hardly soluble substances and the hardly soluble substance are used. By mixing the digested sludge in the acid generation tank where a large amount of water is accumulated, dispersing the solid material in the mixed sludge containing a large amount of hardly soluble substances by ultrasonic treatment and modifying it by ozone treatment, it is effective. Increases the solubility of difficult-to-dissolve substances, and the amount of energy recovered from the organic waste liquid compared to when processing only the inflowing organic waste liquid or when processing only the digested sludge in the acid generation tank As well as the amount of sludge to be disposed of can be greatly reduced.
[0177]
Embodiment 9
An organic waste liquid treatment apparatus and an organic waste liquid treatment method using the same according to another embodiment of the present invention will be described.
[0178]
FIG. 21 is a diagram showing an outline of the configuration and processing flow of the organic waste liquid processing apparatus of the present embodiment.
[0179]
In the processing apparatus of the present embodiment shown in FIG. 21, the sludge return path 7 is connected to the ultrasonic crushing tank 9 in the processing apparatus of the first embodiment shown in FIG. 13. Further, a sludge return pump 46 is installed in the sludge return path 7. The treatment apparatus of the present embodiment is the same as the treatment apparatus of the first embodiment shown in FIG. 13 except that the sludge return path 7 is connected to the ozone treatment tank 11 and the sludge return pump 46 is installed. It is a configuration.
[0180]
Next, the operation of the processing apparatus of this embodiment will be described.
[0181]
As in the first embodiment, the organic sludge from the sewage treatment plant is introduced as the organic waste liquid, and the ultrasonic treatment is performed in the ultrasonic crushing tank 9. At this time, in the present embodiment, the solid-liquid separation tank 4 is used. The concentrated concentrated sludge is introduced into the ultrasonic crushing tank 9 through the sludge return path 7. That is, the inflowing organic sludge and the concentrated sludge after solid-liquid separation are mixed, and the mixed sludge is subjected to ultrasonic crushing treatment in the ultrasonic crushing treatment tank 9 and then subjected to ozone treatment in the ozone treatment tank 11. Subsequent operations are the same as those in the first embodiment.
[0182]
In this way, when ozone is reacted with mixed sludge of organic sludge and concentrated sludge, the poorly soluble substances such as fibers and cell walls in the solid matter of the mixed sludge are modified by the strong oxidizing action of ozone, and digesters It can be converted into an easily soluble substance that is easily dissolved by the sludge inside. In addition, by performing dispersion treatment by ultrasonic crushing before ozone treatment, the contact efficiency between the injected ozone and solid matter is significantly higher than in the case of ozone treatment alone, and dissolution of hardly soluble substances efficiently. Can be improved. As described above, when organic sludge obtained by modifying a poorly soluble substance using ultrasonic treatment and ozone treatment is introduced into an anaerobic digester and biologically treated, ultrasonic treatment alone or ozone treatment alone, and Compared with the simple sum of these treatments, the amount of sludge dissolved and the amount converted to methane can be greatly increased.
[0183]
At the same time, decomposition of the cell wall proceeds due to the strong oxidizing action of ozone, so that phosphorus contained in the solid matter of the mixed sludge can be eluted with high efficiency into the solution outside the solid matter. By performing the dispersion treatment by ultrasonic crushing before the ozone treatment, the cell wall is further decomposed by the injected ozone, and the phosphorus elution amount can be increased more efficiently than when only the ozone treatment is performed. Furthermore, by solid-liquid separation of the sludge after the treatment, the phosphorus in the solution can be converted into solid phosphorus using a flocculant and can be recovered as reusable phosphorus. Therefore, energy and phosphorus simultaneous recovery type organic sludge can be processed.
[0184]
In addition, in the case where a large amount of hardly soluble substances are contained in the solid matter of the inflowing organic waste liquid, as in this embodiment, the organic waste liquid containing a large amount of hardly soluble substances and the hardly soluble substance are used. By mixing the sludge concentrated in the digested sludge that has accumulated a lot, and dispersing the solid material in the mixed sludge containing a lot of hardly soluble substances by ultrasonic treatment and modifying it by ozone treatment, it is effective Increases the solubility of difficult-to-dissolve substances, and the energy from the organic waste liquid is higher than when processing only the inflowing organic waste liquid or when processing only the concentrated sludge from the anaerobic digester. The amount recovered can be increased significantly, and the amount of sludge to be disposed of can be greatly reduced.
[0185]
Embodiment 10
An organic waste liquid treatment apparatus and an organic waste liquid treatment method using the same according to another embodiment of the present invention will be described.
[0186]
FIG. 22 is a diagram showing an outline of the configuration and a processing flow of the organic waste liquid processing apparatus of the present embodiment.
[0187]
In the processing apparatus of the present embodiment shown in FIG. 22, the sludge return path 7 is connected to the ultrasonic crushing tank 9 in the processing apparatus of the second embodiment shown in FIG. 14. Further, a sludge return pump 46 is installed in the sludge return path 7. The processing apparatus of the present embodiment is the same as the processing apparatus of the second embodiment shown in FIG. 14 except that the sludge return path 7 is connected to the ultrasonic crushing tank 9 and the sludge return pump 46 is installed. It is the composition.
[0188]
Next, the operation of the processing apparatus of this embodiment will be described.
[0189]
As in the second embodiment, the organic sludge in the sewage treatment plant is introduced as the organic waste liquid, and the ultrasonic treatment is performed in the ultrasonic crushing tank 9. At this time, in this embodiment, the acid generation tank 33 is used. The concentrated sludge concentrated in the subsequent solid-liquid separation tank 4 is introduced into the ultrasonic crushing tank 9 through the sludge return path 7. That is, the inflowing organic sludge and the concentrated sludge after solid-liquid separation are mixed, and the mixed sludge is subjected to ultrasonic crushing treatment in the ultrasonic crushing treatment tank 9 and then subjected to ozone treatment in the ozone treatment tank 11. Subsequent operations are the same as those in the second embodiment.
[0190]
In this way, when ozone is reacted with the mixed sludge of organic sludge and concentrated acid generation tank sludge, the strong oxidative action of ozone modifies poorly soluble substances such as fibers and cell walls in the solid matter of the mixed sludge. However, it can be converted into an easily soluble substance that is easily dissolved by the sludge in the acid generation tank. In addition, by performing dispersion treatment by ultrasonic crushing before ozone treatment, the contact efficiency between the injected ozone and solid matter is significantly higher than in the case of ozone treatment alone, and dissolution of hardly soluble substances efficiently. Can be improved. As described above, when the mixed sludge obtained by modifying the hardly soluble substance by using ultrasonic treatment and ozone treatment in combination is introduced into the acid generation tank and biologically treated, ultrasonic treatment alone or ozone treatment alone, and these Compared with the simple sum of these treatments, the amount of sludge dissolved in the acid generator and the amount of methane converted in the methane generator can be greatly increased.
[0191]
At the same time, decomposition of the cell wall proceeds due to the strong oxidizing action of ozone, so that phosphorus contained in the solid matter of the mixed sludge can be eluted with high efficiency into the solution outside the solid matter. By performing the dispersion treatment by ultrasonic crushing before the ozone treatment, the cell wall is further decomposed by the injected ozone, and the phosphorus elution amount can be increased more efficiently than when only the ozone treatment is performed. Furthermore, by solid-liquid separation of the sludge after the treatment, the phosphorus in the solution can be converted into solid phosphorus using a flocculant and can be recovered as reusable phosphorus. Therefore, energy and phosphorus simultaneous recovery type organic sludge can be processed.
[0192]
In addition, as in the present embodiment, when anaerobic digestion is performed separately in the former acid generation tank and the latter methane generation tank, the sludge in the acid generation tank is subjected to dispersion and reforming treatment to achieve solubility. By promoting, not only the conventional fluidized bed type or fixed bed type methane generation tank as a methane generation tank in the latter stage, but also UASB (upflow anaerobic sludge blanket) type methane generation used for high load anaerobic treatment A tank can be used, and high-speed methane production becomes possible.
[0193]
In addition, in the case where a large amount of hardly soluble substances are contained in the solid matter of the inflowing organic waste liquid, as in this embodiment, the organic waste liquid containing a large amount of hardly soluble substances and the hardly soluble substance are used. By mixing the digested sludge in the acid generation tank where a large amount of acid is accumulated, the solid material in the mixed sludge containing a large amount of these poorly soluble substances is dispersed by sonication and modified by ozone treatment to make it difficult to dissolve. Increases the solubility of the substance, and the amount of energy recovered from the organic waste liquid is higher than when the treatment is applied only to the inflowing organic waste liquid or only to the concentrated sludge from the acid generation tank. While being able to increase greatly, the amount of sludge which should be disposed can be reduced more significantly.
[0194]
Embodiment 11
An organic waste liquid treatment apparatus and an organic waste liquid treatment method using the same according to another embodiment of the present invention will be described.
[0195]
FIG. 23 is a diagram showing an outline of the configuration and a processing flow of the organic waste liquid processing apparatus of the present embodiment.
[0196]
The processing apparatus of the present embodiment shown in FIG. 23 is the processing apparatus of the third embodiment shown in FIG. 15, wherein an ORP meter 49 is installed in the anaerobic digestion tank 1, and is connected to the controller 52 via the signal line 51. It is connected. The controller 52 is connected to the ultrasonic crusher 30, the ozone generator 31, and the digested sludge extraction pump 38 via a signal line 28, a signal line 53, and a signal line 39, respectively. The processing apparatus of the present embodiment has the same configuration as the processing apparatus of the third embodiment shown in FIG. 15 except for the ORP meter, the controller, and the signal line.
[0197]
Next, the operation of the processing apparatus of this embodiment will be described.
[0198]
Similarly to Embodiment 3, the organic waste liquid is introduced into the anaerobic digestion tank 1 and digested with microorganisms, and the digested sludge is extracted from the anaerobic digestion tank 1 and subjected to ultrasonic treatment and ozone treatment. At this time, in this embodiment, the anaerobic degree of the anaerobic digester 1 is measured by the ORP meter 49 and the measurement result is sent to the controller 52 through the signal line 51. The controller 52 compares the sent measurement result with a preset ORP value.
[0199]
If the measured value is within a preset range, it is determined that the operating state of the anaerobic digester 1 is good, and at least one of the ultrasonic crusher 30, the ozone generator 31, and the digested sludge extraction pump 38 is used. For, change the treatment conditions to expand the digested sludge treatment. Expansion of digested sludge treatment is realized by increasing the output of the ultrasonic crusher 30. Further, it is realized by increasing the ozone generation amount in the ozone generator 31 and increasing the ozone injection amount. Furthermore, this is realized by increasing the flow rate of the digested sludge extraction pump 38 and increasing the amount of sludge to be processed. Of course, some or all of these may be combined.
[0200]
The changed processing conditions are transmitted to the ultrasonic crusher 30, the ozone generator 31, or the digested sludge extraction pump 38 through the signal line 28, the signal line 53, or the signal line 39. The ultrasonic crusher 30, the ozone generator 31, or the digested sludge extraction pump 38 that has received the changed processing conditions performs processing of the expanded digested sludge according to the conditions.
[0201]
On the other hand, when the measured value exceeds the preset range, it is determined that the operating state of the anaerobic digester 1 is poor, and at least the ultrasonic crusher 30, the ozone generator 31, and the digested sludge extraction pump. About one of 38, processing conditions are changed so that processing of digested sludge may be reduced. Reduction of digested sludge treatment is realized by reducing the output of the ultrasonic crusher 30. Further, it is realized by reducing the ozone generation amount in the ozone generator 31 and reducing the ozone injection amount. Furthermore, it is realized by reducing the flow rate of the digested sludge extraction pump 38 and reducing the amount of sludge to be treated. Of course, some or all of these may be combined.
[0202]
The changed processing condition is transmitted to the ultrasonic crusher 30, the ozone generator 31, or the digested sludge extraction pump 38 through the signal line 28, the signal line 53, or the signal line 39. The ultrasonic crusher 30, the ozone generator 31, or the digested sludge extraction pump 38 that has received the changed processing conditions performs processing of the digested sludge reduced according to the conditions.
[0203]
Thus, by measuring the ORP of the anaerobic digester, it is possible to always and accurately grasp the influence of the dispersion process and the reforming process on the operating state of the anaerobic digester. Furthermore, the operation state of the anaerobic digester can be stably maintained by controlling the solid dispersion process and the organic modification process after the dispersion process based on the ORP measurement result. Therefore, compared with the case where measurement control is not performed, the solubility of the solid substance in digested sludge can be increased more stably. Here, “stable” means that the performance (dissolution of solid matter) can be maintained over a long period of time.
[0204]
This stable increase in solubility can improve the conversion rate of organic matter in digested sludge to methane more stably, and can also stably reduce the amount of sludge generated to be disposed of.
[0205]
In the present embodiment, ORP is measured as an indicator of the operating state of the anaerobic digester 1. However, the present invention is not limited to this as long as it is an indicator of the anaerobic degree of the anaerobic digester such as the dissolved oxygen concentration. Further, not only the anaerobic degree but also the digested sludge concentration and pH of the anaerobic digester, and the indicators related to the microbial activity of the digested sludge are measured, and the same effect is obtained. The microbial activity of the digested sludge can be measured, for example, by measuring the coenzyme (F420) of the methane fermentation microorganism with a fluorometer.
[0206]
Further, in the present embodiment, the case where the digested sludge of the anaerobic digester is dispersed and reformed is shown. However, when the organic waste liquid flowing in as in Embodiment 1 is dispersed and reformed, In the case where the concentrated sludge after solid-liquid separation is dispersed and reformed as in the fifth embodiment, in the case where the mixed sludge of organic waste liquid and digested sludge is dispersed and reformed as in the seventh embodiment, the ninth embodiment. In the case where the mixed sludge of the organic waste liquid and the concentrated sludge is dispersed and reformed as described above, the same effect can be obtained by performing the same measurement and control.
[0207]
Embodiment 12
An organic waste liquid treatment apparatus and an organic waste liquid treatment method using the same according to still another embodiment of the present invention will be described.
[0208]
FIG. 24 is a diagram showing an outline of the configuration and a processing flow of the organic waste liquid processing apparatus of the present embodiment.
[0209]
The processing apparatus of the present embodiment shown in FIG. 24 is the processing apparatus of the fourth embodiment shown in FIG. 16, and an ORP meter 49 is installed in the acid generation tank 33 and connected to the controller 52 via the signal line 51. Has been. The controller 52 is connected to the ultrasonic crusher 30, the ozone generator 31, and the digested sludge extraction pump 38 via a signal line 28, a signal line 53, and a signal line 39, respectively. The processing apparatus of the present embodiment has the same configuration as the processing apparatus of the fourth embodiment shown in FIG. 15 except for the ORP meter, the controller, and the signal line.
[0210]
Next, the operation of the processing apparatus of this embodiment will be described.
[0211]
As in the fourth embodiment, the organic waste liquid is introduced into the acid generation tank 33 and the organic sludge is dissolved by the microorganisms, and the digested sludge in the acid generation tank 33 is extracted to perform ultrasonic treatment and ozone treatment. At this time, in the present embodiment, the anaerobic degree of the acid generation tank 33 is measured by the ORP meter 49, and the measurement result is sent to the controller 52 through the signal line 51. The controller 52 compares the sent measurement result with a preset ORP value.
[0212]
When the measured value is within the preset value range, it is determined that the operating state of the acid generation tank 33 is good, and at least one of the ultrasonic crusher 30, the ozone generator 31, and the digested sludge extraction pump 38 is used. For one, change the treatment conditions to extend the treatment of digested sludge. The changed processing condition is transmitted to the ultrasonic crusher 30, the ozone generator 31, or the digested sludge extraction pump 38 through the signal line 28, the signal line 53, or the signal line 39. The ultrasonic crusher 30, the ozone generator 31, or the digested sludge extraction pump 38 that has received the changed processing conditions performs processing of the expanded digested sludge according to the conditions.
[0213]
On the other hand, when the measured value exceeds the preset range, it is determined that the operation state of the acid generation tank 33 is defective, and at least the ultrasonic crusher 30, the ozone generator 31, and the digested sludge extraction pump 38 are determined. About one of these, processing conditions are changed so that the process of digested sludge may be reduced. The changed processing condition is transmitted to the ultrasonic crusher 30, the ozone generator 31, or the digested sludge extraction pump 38 through the signal line 28, the signal line 53, or the signal line 39. The ultrasonic crusher 30, the ozone generator 31, or the digested sludge extraction pump 38 that has received the changed processing conditions performs processing of the digested sludge reduced according to the conditions.
[0214]
Thus, by measuring the ORP of the acid generation tank, it is possible to always and accurately grasp the influence of the dispersion process and the modification process on the operation state of the acid generation tank. Furthermore, the operation state of the acid generation tank can be stably maintained by controlling the solid dispersion process and the organic modification process after the dispersion process based on the ORP measurement result. Therefore, compared with the case where measurement control is not performed, the solubility of the solid substance in the digested sludge of the acid generation tank can be increased more stably.
[0215]
This stable increase in solubility can improve the conversion rate of organic matter in the digested sludge of the acid generation tank to methane in the methane generation tank more stably, and also reduce the amount of sludge to be disposed of in a stable manner. It becomes possible.
[0216]
In the present embodiment, ORP is used as an indicator of the operating state of the acid generation tank 33, but the present invention is not limited to this as long as it is an indicator of the anaerobic degree of the acid generation tank such as the dissolved oxygen concentration. Moreover, the same effect can be obtained by measuring and controlling not only the anaerobic degree but also the digested sludge concentration in the acid generation tank, the anaerobic degree, and the microorganism activity of the digested sludge.
[0217]
Further, in the present embodiment, the case where the digested sludge in the acid generation tank is dispersed and reformed is shown. However, in the case where the organic waste liquid flowing in as in the second embodiment is dispersed and reformed, the embodiment is described. When the concentrated sludge after solid-liquid separation is dispersed and reformed as in 6, the mixed sludge of the organic waste liquid and the digested sludge in the acid generation tank is dispersed and reformed as in the eighth embodiment. Even when the mixed sludge of the organic waste liquid and the concentrated sludge from the acid generation tank is dispersed and reformed as in Form 10, the same effect can be obtained by performing the same measurement and control.
[0218]
Embodiment 13
An organic waste liquid treatment apparatus and an organic waste liquid treatment method using the same according to another embodiment of the present invention will be described.
[0219]
FIG. 25 is a diagram showing an outline of the configuration and a processing flow of the organic waste liquid processing apparatus of the present embodiment.
[0220]
The processing apparatus of the present embodiment shown in FIG. 25 is the same as the processing apparatus of the third embodiment shown in FIG. 15 except that the MLSS meter 45 is installed in the organic waste liquid introduction path 2 and the controller 52 is connected via the signal line 40. It is connected to the. The controller 52 is connected to the ultrasonic crusher 30, the ozone generator 31, and the digested sludge extraction pump 38 via a signal line 28, a signal line 53, and a signal line 39, respectively. The processing apparatus of the present embodiment has the same configuration as the processing apparatus of the third embodiment shown in FIG. 15 except for the MLSS meter, the controller, and the signal line.
[0221]
Next, the operation of the processing apparatus of this embodiment will be described.
[0222]
Similarly to Embodiment 3, the organic waste liquid is introduced into the anaerobic digestion tank 1 and digested with microorganisms, and the digested sludge is extracted from the anaerobic digestion tank 1 to perform ultrasonic treatment and ozone treatment. At this time, in the present embodiment, the solids concentration of the waste liquid passing through the organic waste liquid introduction path 2 is measured by the MLSS meter 45, and the measurement result is sent to the controller 52 through the signal line 40. The controller 52 compares the sent measurement result with a preset MLSS concentration value.
[0223]
When the measured value is within a preset range, it is determined that the inflow load of the anaerobic digester 1 is appropriate and the operation state can be maintained well, and at least the ultrasonic crusher 30, the ozone generator 31, and the digested sludge extraction pump About one of 38, processing conditions are changed so that processing of digested sludge may be expanded. The changed processing condition is transmitted to the ultrasonic crusher 30, the ozone generator 31, or the digested sludge extraction pump 38 through the signal line 28, the signal line 53, or the signal line 39. The ultrasonic crusher 30, the ozone generator 31, or the digested sludge extraction pump 38 that has received the changed processing conditions performs processing of the expanded digested sludge according to the conditions.
[0224]
On the other hand, if the measured value exceeds the preset range, it is determined that the inflow load of the anaerobic digester 1 is extremely high or extremely low, and the operating state cannot be maintained well, and at least the ultrasonic wave About one of the crusher 30, the ozone generator 31, and the digested sludge extraction pump 38, process conditions are changed so that the process of digested sludge may be reduced. The changed processing conditions are transmitted to the ultrasonic crusher 30, the ozone generator 31, or the digested sludge extraction pump 38 through the signal line 28, the signal line 53, or the signal line 39, respectively. The ultrasonic crusher 30, the ozone generator 31, or the digested sludge extraction pump 38 that has received the changed processing conditions performs processing of the digested sludge reduced according to the conditions.
[0225]
By measuring the MLSS concentration of the solid matter of the organic waste liquid flowing in in this way, the inflow load that affects the operating state of the anaerobic digester can be always and accurately grasped. Furthermore, by controlling the digestion sludge dispersion process and the modification process based on the measurement result of the MLSS concentration, the dispersion and the modification process can be performed while stably maintaining the operating state of the anaerobic digester. Therefore, compared with the case where measurement control is not performed, the solubility of the solid substance in digested sludge can be increased more stably.
[0226]
This stable increase in solubility can improve the conversion rate of organic matter in digested sludge to methane more stably, and can also stably reduce the amount of sludge generated to be disposed of. In addition, phosphorus elution from the digested sludge can be secured stably, so that the phosphorus recovery amount can be stably obtained.
[0227]
In this embodiment, the MLSS concentration is measured as an indicator of the solid matter concentration of the inflowing organic waste liquid. However, the present invention is not limited to this as long as it is an indicator of the solid matter concentration such as turbidity. In the present embodiment, the solid matter concentration is used as an index of the inflowing organic waste liquid. However, the present invention is not limited to this, and it is possible to measure and use an index related to the organic waste liquid such as pH and anaerobic degree. A similar effect can be obtained.
[0228]
Further, in the present embodiment, the case where the digested sludge of the anaerobic digester is dispersed and reformed is shown. However, when the organic waste liquid flowing in as in Embodiment 1 is dispersed and reformed, In the case where the concentrated sludge after solid-liquid separation is dispersed and reformed as in the fifth embodiment, in the case where the mixed sludge of organic waste liquid and digested sludge is dispersed and reformed as in the seventh embodiment, the ninth embodiment. In the case where the mixed sludge of the organic waste liquid and the concentrated sludge is dispersed and reformed as described above, the same effect can be obtained by performing the same measurement and control.
[0229]
Embodiment 14
An organic waste liquid treatment apparatus and an organic waste liquid treatment method using the same according to another embodiment of the present invention will be described.
[0230]
FIG. 26 is a diagram showing an outline of the configuration and a processing flow of the organic waste liquid processing apparatus of the present embodiment.
[0231]
The processing apparatus of the present embodiment shown in FIG. 26 is the same as the processing apparatus of the fourth embodiment shown in FIG. 16 except that the MLSS meter 45 is installed in the organic waste liquid introduction path 2 and is connected to the controller 52 via the signal line 40. It is connected. The controller 52 is connected to the ultrasonic crusher 30, the ozone generator 31, and the digested sludge extraction pump 38 via a signal line 28, a signal line 53, and a signal line 39, respectively. The processing apparatus of the present embodiment has the same configuration as the processing apparatus of the fourth embodiment shown in FIG. 16 except for the MLSS meter, the controller, and the signal line.
[0232]
Next, the operation of the processing apparatus of this embodiment will be described.
[0233]
As in the fourth embodiment, the organic waste liquid is introduced into the acid generation tank 33 and the organic sludge is dissolved by the microorganisms, and the digested sludge in the acid generation tank 33 is extracted to perform ultrasonic treatment and ozone treatment. At this time, in the present embodiment, the solids concentration of the waste liquid passing through the organic waste liquid introduction path 2 is measured by the MLSS meter 45, and the measurement result is sent to the controller 52 through the signal line 40. The controller 52 compares the sent result with the preset MLSS concentration value.
[0234]
When the measured value is within a preset range, it is determined that the inflow load of the acid generation tank 33 is appropriate and the operation state can be maintained satisfactorily, and at least the ultrasonic crusher 30, the ozone generator 31, and the digested sludge extraction pump 38 are determined. About one of these, processing conditions are changed so that processing of digested sludge may be expanded. The changed processing condition is transmitted to the ultrasonic crusher 30, the ozone generator 31, or the digested sludge extraction pump 38 through the signal line 28, the signal line 53, or the signal line 39. The ultrasonic crusher 30, the ozone generator 31, or the digested sludge extraction pump 38 that has received the changed processing conditions performs processing of the expanded digested sludge according to the conditions.
[0235]
On the other hand, when the measured value is out of the preset range, it is determined that the inflow load of the acid generation tank 33 is extremely high or extremely low, and the operation state cannot be satisfactorily maintained. The processing conditions of one of the ozone generator 31 and the digested sludge extraction pump 38 are changed so as to reduce the digested sludge processing. The changed processing condition is transmitted to the ultrasonic crusher 30, the ozone generator 31, or the digested sludge extraction pump 38 through the signal line 28, the signal line 53, or the signal line 39. The ultrasonic crusher 30, the ozone generator 31, and the digested sludge extraction pump 38 that have received the processing conditions after the change process digested sludge reduced according to the conditions.
[0236]
In this way, by measuring the concentration of the solid matter in the inflow waste liquid, it is possible to always and accurately grasp the inflow load that affects the operation state of the acid generation tank. Furthermore, by controlling the dispersion treatment and the modification treatment of the digested sludge based on the measured solid concentration, the dispersion treatment and the modification treatment can be performed while stably maintaining the operation state of the acid generation tank. Therefore, compared with the case where measurement control is not performed, the solubility of the solid substance in digested sludge can be increased more stably.
[0237]
This stable increase in solubility can improve the conversion rate of organic matter in the digested sludge of the acid generation tank to methane in the methane generation tank more stably, and also reduce the amount of sludge to be disposed of in a stable manner. It becomes possible. In addition, phosphorus elution from the digested sludge can be secured stably, so that the phosphorus recovery amount can be stably obtained.
[0238]
In this embodiment, the MLSS concentration is measured as an indicator of the solid matter concentration of the inflowing organic waste liquid. However, the present invention is not limited to this as long as it is an indicator of the solid matter concentration such as turbidity. Moreover, the same effect can be obtained not only by the solid concentration but also by measuring and controlling an index related to organic waste liquid such as pH and anaerobic degree.
[0239]
Further, in the present embodiment, the case where the digested sludge in the acid generation tank is dispersed and reformed is shown. However, in the case where the organic waste liquid flowing in as in the second embodiment is dispersed and reformed, the embodiment is described. When the concentrated sludge after solid-liquid separation is dispersed and reformed as in 6, the mixed sludge of the organic waste liquid and the digested sludge in the acid generation tank is dispersed and reformed as in the eighth embodiment. Even when the mixed sludge of the organic waste liquid and the concentrated sludge from the acid generation tank is dispersed and reformed as in Form 10, the same effect can be obtained by performing the same measurement and control.
[0240]
Embodiment 15
An organic waste liquid treatment apparatus and an organic waste liquid treatment method using the same according to another embodiment of the present invention will be described.
[0241]
FIG. 27 is a diagram showing an outline of the configuration and processing flow of the organic waste liquid processing apparatus of the present embodiment.
[0242]
The processing apparatus of the present embodiment shown in FIG. 27 is the same as the processing apparatus of the third embodiment shown in FIG. 15 except that the ultrasonic crushing treatment tank 9 has an MLSS densitometer 41 and the ozone treatment tank 11 has an ORP meter 42. Are connected to the controller 52 via the signal line 43 and the signal line 44, respectively. The controller 52 is connected to the ultrasonic crusher 30, the ozone generator 31, and the digested sludge extraction pump 38 via a signal line 28, a signal line 53, and a signal line 39, respectively. The processing apparatus of the present embodiment has the same configuration as the processing apparatus of the third embodiment shown in FIG. 15 except for the MLSS meter, the ORP meter, the controller, and the signal line.
[0243]
Next, the operation of the processing apparatus of this embodiment will be described.
[0244]
Similarly to Embodiment 3, the organic waste liquid is introduced into the anaerobic digestion tank 1 and digested with microorganisms, and the digested sludge is extracted from the anaerobic digestion tank 1 and subjected to ultrasonic treatment and ozone treatment. At this time, in the present embodiment, the solid matter concentration in the ultrasonic crushing treatment tank 9 is measured with the MLSS densitometer 41, and the anaerobic degree of the ozone treatment tank 11 is measured with the ORP meter 42. 43, and sent to the controller 52 through the signal line 44. The controller 52 compares the sent result with the preset MLSS concentration and ORP value.
[0245]
When the measured values of MLSS and ORP are both within the preset range, it is determined that the treatment in the ultrasonic crushing treatment tank 9 and the ozone treatment tank 11 is appropriate and the treatment state is well maintained, and digested sludge Is set to at least one of the ultrasonic crusher 30, the ozone generator 31, and the digested sludge extraction pump 38, and the signal line 28, the signal line 53, or the signal line 39 is set. Communicate through. The ultrasonic crusher 30, the ozone generator 31, or the digested sludge extraction pump 38 that has received the processing conditions performs the processing of the digested sludge for maintenance according to the conditions. That is, the controller 52 instructs the ultrasonic crusher 30, the ozone generator 31, and the digested sludge extraction pump 38 to continue the operation under the current processing conditions.
[0246]
On the other hand, when the MLSS measurement value is out of the preset range or the ORP measurement value is out of the preset range, the processing in the ultrasonic crushing treatment tank 9 or the ozone treatment tank 11 is performed. Is not sufficient, and at least one of the ultrasonic crusher 30, the ozone generator 31, and the digested sludge extraction pump 38 is changed so that the digested sludge treatment is expanded. The changed condition is transmitted to the ultrasonic crusher 30, the ozone generator 31, or the digested sludge extraction pump 38 through the signal line 28, the signal line 53, or the signal line 39. The ultrasonic crusher 30, the ozone generator 31, or the digested sludge extraction pump 38 that has received the changed processing conditions performs processing of the expanded digested sludge according to the conditions.
[0247]
Thus, by measuring the solid matter concentration in the ultrasonic crushing treatment tank 9 and the anaerobic index of the ozone treatment tank 11, the state of treatment in each tank can be always and accurately grasped. Furthermore, by controlling the dispersion treatment and reforming treatment of the digested sludge based on these measurement results, the dispersion and reforming treatment can be performed while keeping the treatment state in each treatment tank stable. Therefore, compared with the case where measurement control is not performed, the solubility of the solid substance in digested sludge can be increased more stably.
[0248]
This stable increase in solubility can improve the conversion rate of organic matter in digested sludge to methane more stably, and can also stably reduce the amount of sludge generated to be disposed of. In addition, phosphorus elution from the digested sludge can be secured stably, so that the phosphorus recovery amount can be stably obtained.
[0249]
In the present embodiment, the MLSS concentration of digested sludge is measured as the solid matter concentration in the ultrasonic crushing treatment tank, but is not limited to this as long as it is an indicator of the solid matter concentration such as turbidity. Moreover, the same effect is acquired even if it measures and controls the index regarding processed digested sludge, such as pH of an ultrasonic crushing processing tank, anaerobic degree, and the microbial activity of digested sludge not only in solid substance concentration.
[0250]
In the present embodiment, ORP is used as an anaerobic index of the ozone treatment tank, but the present invention is not limited to this as long as it is an anaerobic index such as a dissolved oxygen concentration. Further, not only the anaerobic degree, but also the same effect can be obtained by measuring and controlling the index regarding the treated digested sludge such as the pH of the ozone treatment tank, the digested sludge concentration, the microbial activity of the digested sludge.
[0251]
Moreover, although the example which performs measurement control simultaneously about the digested sludge of both an ultrasonic crushing processing tank and an ozone processing tank was shown in this Embodiment, measurement control is performed about either an ultrasonic crushing processing tank or an ozone processing tank. You may do it.
[0252]
Further, in the present embodiment, the case where the digested sludge in the anaerobic digester is dispersed and reformed is shown, but when the organic waste liquid flowing in as in Embodiment 1 is dispersed and reformed, When the concentrated sludge after solid-liquid separation is dispersed and reformed as in the fifth embodiment, the mixed sludge of organic waste liquid and digested sludge is dispersed and reformed as in the seventh embodiment. Even when the mixed sludge of organic waste liquid and concentrated sludge is dispersed and reformed as in 9, the same effect can be obtained by performing the same measurement and control.
[0253]
Embodiment 16
An organic waste liquid treatment apparatus and an organic waste liquid treatment method using the same according to another embodiment of the present invention will be described.
[0254]
FIG. 28 is a diagram showing an outline of the configuration and a processing flow of the organic waste liquid processing apparatus of the present embodiment.
[0255]
The processing apparatus of the present embodiment shown in FIG. 28 is the same as the processing apparatus of the fourth embodiment shown in FIG. 16, but the ultrasonic crushing treatment tank 9 has an MLSS densitometer 41 and the ozone treatment tank 11 has an ORP meter 42. Are connected to the controller 52 via the signal line 43 and the signal line 44, respectively. The controller 52 is connected to the ultrasonic crusher 30, the ozone generator 31, and the digested sludge extraction pump 38 via a signal line 28, a signal line 53, and a signal line 39, respectively. The processing apparatus of the present embodiment has the same configuration as the processing apparatus of the fourth embodiment shown in FIG. 16 except for the MLSS meter, the ORP meter, the controller, and the signal line.
[0256]
Next, the operation of the processing apparatus of this embodiment will be described.
[0257]
As in the fourth embodiment, the organic waste liquid is introduced into the acid generation tank 33 and the organic sludge is dissolved by the microorganisms, and the digested sludge in the acid generation tank 33 is extracted to perform ultrasonic treatment and ozone treatment. At this time, in the present embodiment, the solid matter concentration in the ultrasonic crushing treatment tank 9 is measured with the MLSS densitometer 41, and the anaerobic degree of the ozone treatment tank 11 is measured with the ORP meter 42, and these measurement results are respectively signaled. The data is sent to the controller 52 through the line 43 and the signal line 44. The controller 52 compares the sent measurement result with the preset MLSS concentration and ORP value.
[0258]
When the measured values of MLSS and ORP are both within the preset range, it is determined that the treatment in the ultrasonic crushing treatment tank 9 and the ozone treatment tank 11 is appropriate and the treatment state is well maintained, and digested sludge Conditions are maintained and the conditions are transmitted to at least one of the ultrasonic crusher 30, the ozone generator 31, and the digested sludge extraction pump 38 through the signal line 28, the signal line 53, or the signal line 39. . In the ultrasonic crusher 30, the ozone generator 31, and the digested sludge extraction pump 38 that have received the processing conditions, the digested sludge is processed for maintenance in accordance with the conditions. That is, the controller 52 instructs the ultrasonic crusher 30, the ozone generator 31, and the digested sludge extraction pump 38 to continue the operation under the current processing conditions.
[0259]
On the other hand, when the MLSS measurement value exceeds the preset range, or the ORP measurement value falls below the preset range, the processing in the ultrasonic crushing treatment tank 9 or the ozone treatment tank 11 is performed. It judges that it is inadequate, and changes process conditions so that the process of digested sludge may be extended about at least one of the ultrasonic crusher 30, the ozone generator 31, and the digested sludge extraction pump 38. FIG. The changed processing condition is transmitted to the ultrasonic crusher 30, the ozone generator 31, or the digested sludge extraction pump 38 through the signal line 28, the signal line 53, or the signal line 39. The ultrasonic crusher 30, the ozone generator 31, or the digested sludge extraction pump 38 that has received the changed processing conditions performs processing of the expanded digested sludge according to the conditions.
[0260]
Thus, by measuring the solid matter concentration in the ultrasonic crushing treatment tank 9 and the anaerobic index of the ozone treatment tank 11, the state of treatment in each tank can be always and accurately grasped. Furthermore, by controlling the dispersion treatment and reforming treatment of digested sludge based on these measurement results, it is possible to stably carry out the dispersion and modification treatment while always maintaining the treatment state in each treatment tank in an appropriate state. it can. Therefore, compared with the case where measurement control is not performed, the solubility of the solid substance in digested sludge can be increased more stably.
[0261]
This stable increase in solubility can improve the conversion rate of organic matter in the digested sludge of the acid generation tank to methane in the methane generation tank more stably, and also reduce the amount of sludge to be disposed of in a stable manner. It becomes possible. In addition, phosphorus elution from the digested sludge can be secured stably, so that the phosphorus recovery amount can be stably obtained.
[0262]
In the present embodiment, the MLSS concentration of digested sludge is measured as the solid matter concentration in the ultrasonic crushing treatment tank, but is not limited to this as long as it is an indicator of the solid matter concentration such as turbidity. Moreover, the same effect is acquired even if it measures and controls the index regarding processed digested sludge, such as pH of an ultrasonic crushing processing tank, anaerobic degree, and the microbial activity of digested sludge not only in solid substance concentration.
[0263]
In the present embodiment, ORP is used as an anaerobic index of the ozone treatment tank, but the present invention is not limited to this as long as it is an anaerobic index such as a dissolved oxygen concentration. Further, not only the anaerobic degree, but also the same effect can be obtained by measuring and controlling the index regarding the treated digested sludge such as the pH of the ozone treatment tank, the digested sludge concentration, the microbial activity of the digested sludge.
[0264]
Moreover, although the example which performs measurement control simultaneously about the digested sludge of both an ultrasonic crushing processing tank and an ozone processing tank was shown in this Embodiment, measurement control is performed about either an ultrasonic crushing processing tank or an ozone processing tank. You may do it.
[0265]
Further, in the present embodiment, the case where the digested sludge in the acid generation tank is dispersed and reformed is shown, but when the organic waste liquid flowing in as in Embodiment 2 is dispersed and reformed, In the case where the concentrated sludge after solid-liquid separation is dispersed and reformed as in the sixth embodiment, in the case where the mixed sludge of organic waste liquid and digested sludge is dispersed and reformed as in the eighth embodiment, the tenth embodiment. In the case where the mixed sludge of the organic waste liquid and the concentrated sludge is dispersed and reformed as described above, the same effect can be obtained by performing the same measurement and control.
[0266]
Embodiment 17
An organic waste liquid treatment apparatus and an organic waste liquid treatment method using the same according to another embodiment of the present invention will be described.
[0267]
FIG. 29 is a diagram showing an outline of the configuration and processing flow of the organic waste liquid processing apparatus of the present embodiment.
[0268]
The processing apparatus of the present embodiment shown in FIG. 29 is the same as the processing apparatus of the first embodiment shown in FIG. 13 except that a phosphoric acid concentration meter 48 is installed in the separation liquid discharge path 20 and a controller 52 is connected via a signal line 54. It is connected to the. The controller 52 is connected to the ultrasonic crusher 30 and the ozone generator 31 via a signal line 28 and a signal line 53, respectively. The processing apparatus of the present embodiment has the same configuration as the processing apparatus of the thirteenth embodiment shown in FIG. 5 except for the phosphate concentration meter, the controller, and the signal line.
[0269]
Next, the operation of the processing apparatus of this embodiment will be described.
[0270]
Similarly to Embodiment 1, the organic sludge is subjected to ozone treatment, separated into solids and solutions in the solid-liquid separation tank 17, and the solids are introduced into the anaerobic digestion tank 1 for digestion. On the other hand, a solution containing a large amount of phosphorus is sent to the phosphorus recovery tank 24, a calcium carbonate solution is introduced, and the precipitated calcium phosphate is extracted from the phosphorus recovery path 25. At this time, in the present embodiment, the phosphoric acid concentration of the solution containing a large amount of phosphorus passing through the separation liquid discharge path 20 is measured by the phosphoric acid concentration meter 48, and the measurement result is sent to the controller 52 through the signal line 54. The controller 52 compares the sent measurement result with a preset phosphoric acid concentration value.
[0271]
If the measured value is within the preset range, it is judged that phosphorus elution from organic sludge is good and that phosphorus recovery from organic sludge is well maintained, and ozone treatment of inflowing organic sludge should be maintained. This condition is set, and the condition is transmitted to at least one of the ultrasonic crusher 30 and the ozone generator 31 through the signal line 28 or the signal line 53. In the ultrasonic crusher 30 and the ozone generator 31 that have received the processing conditions, the digested sludge is processed for maintenance in accordance with the conditions. That is, the controller 52 instructs the ultrasonic crusher 30 and the ozone generator 31 to continue the operation under the current processing conditions.
[0272]
On the other hand, when the measured value falls below the preset range, it is determined that phosphorus elution from organic sludge is low and phosphorus recovery is insufficient, and at least one of the ultrasonic crusher 30 and the ozone generator 31 is used. For one, change the treatment conditions to extend the treatment of digested sludge. The changed processing conditions are transmitted to the ultrasonic crusher 30 or the ozone generator 31 through the signal line 28 or the signal line 53. The ultrasonic crusher 30 or the ozone generator 31 that has received the changed processing conditions performs processing of the digested sludge expanded according to the conditions.
[0273]
In this way, the phosphoric acid concentration of the solution after ozone treatment and solid-liquid separation is measured, and by controlling the dispersion treatment and reforming treatment of organic sludge based on this measurement result, phosphorus elution from organic sludge is stably secured. it can. Therefore, the amount of phosphorus recovered from organic sludge can be maintained more stably than when measurement control is not performed.
[0274]
In the present embodiment, the phosphoric acid concentration is measured as an indicator of phosphorus in the solution after ozone treatment and solid-liquid separation. However, the present invention is not limited to this as long as it is an indicator of phosphorus such as the total phosphorus concentration.
[0275]
Further, in the present embodiment, the case where the digested sludge in the anaerobic digester is dispersed and reformed is shown, but when the organic waste liquid flowing in as in Embodiment 1 is dispersed and reformed, When the concentrated sludge after solid-liquid separation is dispersed and reformed as in the fifth embodiment, the mixed sludge of organic waste liquid and digested sludge is dispersed and reformed as in the seventh embodiment. Even when the mixed sludge of organic waste liquid and concentrated sludge is dispersed and reformed as in 9, the same effect can be obtained by performing the same measurement and control.
[0276]
Embodiment 18
An organic waste liquid treatment apparatus and an organic waste liquid treatment method using the same according to another embodiment of the present invention will be described.
[0277]
FIG. 30 is a diagram showing an outline of the configuration and a processing flow of the organic waste liquid processing apparatus of the present embodiment.
[0278]
The processing apparatus of the present embodiment shown in FIG. 30 is the same as the processing apparatus of the second embodiment shown in FIG. 14 except that a phosphate concentration meter 48 is installed in the separation liquid discharge path 20 and the controller 52 is connected via a signal line 54. It is connected to the. The controller 52 is connected to the ultrasonic crusher 30 and the ozone generator 31 via a signal line 28 and a signal line 53, respectively. The processing apparatus of the present embodiment has the same configuration as the processing apparatus of the second embodiment shown in FIG. 14 except for the phosphate concentration meter, the controller, and the signal line.
[0279]
Next, the operation of the processing apparatus of this embodiment will be described.
[0280]
Similarly to Embodiment 2, the organic sludge is subjected to ozone treatment, separated into a solid and a solution in the solid-liquid separation tank 17, and the solid is introduced into the acid generation tank 33 and dissolved. On the other hand, a solution containing a large amount of phosphorus is sent to the phosphorus recovery tank 24, a calcium carbonate solution is introduced, and the precipitated calcium phosphate is extracted from the phosphorus recovery path 25. At this time, in the present embodiment, the phosphoric acid concentration of the solution containing a large amount of phosphorus passing through the separation liquid discharge path 20 is measured by the phosphoric acid concentration meter 48, and the measurement result is sent to the controller 52 through the signal line 54. The controller 52 compares the sent measurement result with a preset phosphoric acid concentration value.
[0281]
If the measured value is within the preset range, it is judged that phosphorus elution from organic sludge is good and that phosphorus recovery from organic sludge is well maintained, and ozone treatment of inflowing organic sludge should be maintained. This condition is set, and the condition is transmitted to at least one of the ultrasonic crusher 30 and the ozone generator 31 through the signal line 28 or the signal line 53. In the ultrasonic crusher 30 and the ozone generator 31 that have received the processing conditions, the digested sludge is processed for maintenance in accordance with the conditions. That is, the controller 52 instructs the ultrasonic crusher 30 and the ozone generator 31 to continue the operation under the current processing conditions.
[0282]
On the other hand, when the measured value falls below the preset range, it is determined that phosphorus elution from organic sludge is low and phosphorus recovery is insufficient, and at least one of the ultrasonic crusher 30 and the ozone generator 31 is used. For one, change the treatment conditions to extend the treatment of digested sludge. The changed processing conditions are transmitted to the ultrasonic crusher 30 or the ozone generator 31 through the signal line 28 or the signal line 53. The ultrasonic crusher 30 or the ozone generator 31 that has received the changed processing conditions performs processing of the digested sludge expanded according to the conditions.
[0283]
Thus, by measuring the phosphoric acid concentration of the solution after ozone treatment and solid-liquid separation, and controlling the ozone treatment of the organic sludge based on the measurement result, phosphorus elution from the organic sludge can be secured stably. Therefore, the amount of phosphorus recovered from organic sludge can be maintained more stably than when measurement control is not performed.
[0284]
In the present embodiment, the phosphoric acid concentration is measured as an indicator of phosphorus in the solution after ozone treatment and solid-liquid separation. However, the present invention is not limited to this as long as it is an indicator of phosphorus such as the total phosphorus concentration.
[0285]
Further, in the present embodiment, the case where the digested sludge in the acid generation tank is dispersed and reformed is shown, but when the organic waste liquid flowing in as in Embodiment 2 is dispersed and reformed, In the case where the concentrated sludge after solid-liquid separation is dispersed and reformed as in the sixth embodiment, in the case where the mixed sludge of organic waste liquid and digested sludge is dispersed and reformed as in the eighth embodiment, the tenth embodiment. In the case where the mixed sludge of the organic waste liquid and the concentrated sludge is dispersed and reformed as described above, the same effect can be obtained by performing the same measurement and control.
[0286]
Embodiment 19
An organic waste liquid treatment apparatus and an organic waste liquid treatment method using the same according to another embodiment of the present invention will be described.
[0287]
FIG. 31 is a diagram showing an outline of the configuration and processing flow of the organic waste liquid processing apparatus of the present embodiment.
[0288]
The processing apparatus of the present embodiment shown in FIG. 31 is the same as the processing apparatus of the first embodiment shown in FIG. 13 except that a phosphoric acid concentration meter 48 is installed in the separation liquid discharge path 20 and the controller 52 is connected via a signal line 54. It is connected to the. The controller 52 is connected to the flocculant introduction pump 22 via a signal line 55. The processing apparatus of the present embodiment has the same configuration as the processing apparatus of the first embodiment shown in FIG. 13 except for the phosphate concentration meter, the controller, and the signal line.
[0289]
Next, the operation of the processing apparatus of this embodiment will be described.
[0290]
Similarly to Embodiment 1, the organic sludge is subjected to ozone treatment, separated into solids and solutions in the solid-liquid separation tank 17, and the solids are introduced into the anaerobic digestion tank 1 for digestion. On the other hand, a solution containing a large amount of phosphorus is sent to the phosphorus recovery tank 24, a calcium carbonate solution is introduced, and the precipitated calcium phosphate is extracted from the phosphorus recovery path 25. At this time, in the present embodiment, the phosphoric acid concentration of the solution containing a large amount of phosphorus passing through the separation liquid discharge path 20 is measured by the phosphoric acid concentration meter 48, and the measurement result is sent to the controller 52 through the signal line 54. The controller 52 calculates the amount of calcium carbonate necessary for precipitating phosphorus in the solution from the measurement results sent, and changes the flow rate of the flocculant introduction pump 22 through the signal line 55 so as to ensure this amount.
[0291]
In this way, the phosphoric acid concentration of the solution after ozone treatment and solid-liquid separation is measured, and by controlling the amount of flocculant added based on the measurement result, almost all the phosphorus in the solution does not remain in the solution. It can be recovered as calcium phosphate and can avoid overdosing of the flocculant. Therefore, the amount of phosphorus recovered from the organic sludge can be obtained more efficiently and reliably than when measurement control is not performed.
[0292]
In the present embodiment, the phosphoric acid concentration is measured as an indicator of phosphorus in the solution after ozone treatment and solid-liquid separation. However, the present invention is not limited to this as long as it is an indicator of phosphorus such as the total phosphorus concentration.
[0293]
Moreover, although the case where the organic sludge which flows in in this Embodiment is ozone-treated was shown, when the digestive sludge of an anaerobic digester is ozone-treated like Embodiment 3, it is solid-liquid like Embodiment 5. When the concentrated sludge after separation is ozone treated, the mixed sludge of organic sludge and digested sludge is ozone treated as in Embodiment 7, and the mixed sludge of organic sludge and concentrated sludge is ozone treated as in Embodiment 9. Even in this case, the same effect can be obtained by performing the same measurement and control.
[0294]
Embodiment 20
An organic waste liquid treatment apparatus and an organic waste liquid treatment method using the same according to another embodiment of the present invention will be described.
[0295]
FIG. 32 is a diagram showing an outline of the configuration and the processing flow of the organic waste liquid processing apparatus of the present embodiment.
[0296]
The processing apparatus of the present embodiment shown in FIG. 32 is the same as the processing apparatus of the second embodiment shown in FIG. 14 except that a phosphate concentration meter 48 is installed in the separation liquid discharge path 20 and the controller 52 is connected via a signal line 54. It is connected to the. The controller 52 is connected to the flocculant introduction pump 22 via a signal line 55. The processing apparatus of the present embodiment has the same configuration as the processing apparatus of the second embodiment shown in FIG. 14 except for the phosphate concentration meter, the controller, and the signal line.
[0297]
Next, the operation of the processing apparatus of this embodiment will be described.
[0298]
Similarly to Embodiment 2, the organic sludge is subjected to ozone treatment, separated into a solid and a solution in the solid-liquid separation tank 17, and the solid is introduced into the acid generation tank 33 and dissolved. On the other hand, a solution containing a large amount of phosphorus is sent to the phosphorus recovery tank 24, a calcium carbonate solution is introduced, and the precipitated calcium phosphate is extracted from the phosphorus recovery path 25. At this time, in the present embodiment, the phosphoric acid concentration of the solution containing a large amount of phosphorus passing through the separation liquid discharge path 20 is measured by the phosphoric acid concentration meter 48, and the measurement result is sent to the controller 52 through the signal line 54. The controller 52 calculates the amount of calcium carbonate necessary for precipitating phosphorus in the solution from the measurement results sent, and changes the flow rate of the flocculant introduction pump 22 through the signal line 55 so as to ensure this amount.
[0299]
In this way, the phosphoric acid concentration of the solution after ozone treatment and solid-liquid separation is measured, and by controlling the amount of flocculant added based on the measurement result, almost all the phosphorus in the solution does not remain in the solution. It can be recovered as calcium phosphate and can avoid overdosing of the flocculant. Therefore, the amount of phosphorus recovered from the organic sludge can be obtained more efficiently and reliably than when measurement control is not performed.
[0300]
In the present embodiment, the phosphoric acid concentration is measured as an indicator of phosphorus in the solution after ozone treatment and solid-liquid separation. However, the present invention is not limited to this as long as it is an indicator of phosphorus such as the total phosphorus concentration.
[0301]
Further, in the present embodiment, the case where the organic sludge that flows in is treated with ozone is shown. However, when the digested sludge in the acid generation tank is treated with ozone as in the fourth embodiment, solid-liquid separation is performed as in the sixth embodiment. When the subsequent sludge is ozone treated, the mixed sludge of organic sludge and digested sludge is ozone treated as in the eighth embodiment, and the mixed sludge of organic sludge and concentrated sludge is ozone treated as in the tenth embodiment. Even in this case, the same effect can be obtained by performing the same measurement and control.
[0302]
Embodiment 21
In Embodiments 1 to 20, ultrasonic treatment was shown as a method for dispersing organic sludge, digested sludge and concentrated sludge, and ozone treatment was shown as a method for modifying these sludge after dispersion. It is not limited. As the dispersion treatment method, homogenization, mill crushing, collision by high pressure injection, roller, fuse press, pressurization, decompression, Waring blender can be used. Also, the modification treatment methods include acid addition, alkali addition, surfactant addition, hydrogen peroxide addition, ultraviolet irradiation, heating, high voltage pulse, thermal plasma, hydrothermal reaction treatment such as using supercritical water and subcritical water. Even if it is used, the same or better effect can be obtained.
[0303]
Embodiment 22
In Embodiments 1 to 20, calcium carbonate is used as a flocculant for the recovery of eluted phosphorus, but the present invention is not limited to this, and the same effect can be obtained even with substances containing other calcium such as calcium hydrogen carbonate. A general flocculant such as (polyaluminum chloride) may be used. In the above-described embodiment, the flocculant is used as a method for recovering eluted phosphorus. However, the present invention is not limited to this, and another phosphorus solidification method such as a crystallization method may be used.
[0304]
Further, in these embodiments, the liquid after phosphorus recovery is returned to the anaerobic digestion tank using the post-phosphorus recovery post-treatment water introduction path 26, but the present invention is not limited to this, and the liquid after phosphorus recovery is anaerobic. A separate process may be performed without returning to the digester.
[0305]
Embodiment 23
In the experiment and the embodiment, the organic sludge mixed with the primary sludge of the sewage treatment plant and the excess sludge was used as the organic waste liquid. However, the present invention is not limited to this, and the primary sludge and excess sludge of the sewage treatment plant are used. The same or higher effects can be obtained for sludge, waste, and waste liquid with high organic matter concentration, such as food waste, food residue, livestock manure, human waste, factory waste liquid, and mixtures thereof.
[0306]
【The invention's effect】
According to the organic waste liquid treatment method and apparatus of the present invention, the solid waste in the organic waste liquid is subjected to a dispersion treatment or a modification by performing a treatment that combines the dispersion treatment and the modified organic matter after the dispersion. There is an effect that the solubility of the solid matter in the influent waste liquid can be increased as compared with the single treatment of the quality treatment. This increase in solubility makes it possible to further improve the conversion rate of organic matter into methane in the influent wastewater, and to further reduce the amount of sludge generated to be disposed of, while at the same time reducing the phosphorus contained in the solid matter. Can be eluted with high efficiency out of the solid matter.
[0307]
This increase in solubility can improve the conversion rate of the organic matter in the influent waste liquid into methane and reduce the amount of sludge to be disposed of. At the same time, phosphorus, which is a limited resource, can be efficiently recovered by high-efficiency elution of phosphorus out of the solid.
[0308]
In addition, according to the present invention, digestion sludge in a tank that performs anaerobic digestion is performed by performing a process that combines a dispersion process and a modification process of organic matter after dispersion, or in a tank that performs anaerobic digestion. The sludge is separated into solid and liquid, and the solid matter in the digested sludge after solid-liquid separation is treated by combining the dispersion treatment and the organic matter modification treatment after the dispersion, thereby allowing the dispersion treatment or the modification treatment alone. Compared with the treatment, there is an effect that the solubility of the solid matter remaining without being dissolved in the anaerobic digestion can be increased, and at the same time, phosphorus contained in the solid matter can be eluted out of the solid matter with high efficiency.
[0309]
In particular, digested sludge from tanks that perform anaerobic digestion and solids after solid-liquid separation contain a large amount of hardly soluble substances that are difficult to dissolve by living organisms. By performing a combination treatment of the dispersion treatment and the modification treatment on the solid matter after the solid sludge separation of the digested sludge, the increase in solubility of the hardly soluble substance can be promoted.
[0310]
This increase in solubility can improve the conversion rate of organic matter in the influent waste liquid to methane and further reduce the amount of sludge to be disposed of. At the same time, phosphorus, which is a limited resource, can be recovered more efficiently by high-efficiency elution of phosphorus out of the solid.
[0311]
Further, according to the present invention, the digested sludge of the tank for anaerobic digestion and the influent waste liquid are mixed, or the digested sludge of the tank for anaerobic digestion is solid-liquid separated, and the digested sludge and the influent waste liquid after separation are separated. Compared with the single treatment of the dispersion treatment or the modification treatment, the solid matter in the mixed solution is subjected to a treatment that combines the dispersion treatment and the modification treatment of the organic matter after the dispersion. It is possible to increase the solubility of the solid that remains without being dissolved during digestion, and at the same time, it is possible to elute phosphorus contained in the solid out of the solid with high efficiency.
[0312]
In particular, when the inflowing waste liquid contains a lot of hardly soluble substances, the digested sludge from the tank that performs anaerobic digestion that contains a lot of hardly soluble substances, or the digested sludge after the solid-liquid separation. By mixing them together and treating them simultaneously, it is possible to further promote the increase in solubility of the hardly soluble substance.
[0313]
This increase in solubility can improve the conversion rate of organic matter in the influent waste liquid to methane and further reduce the amount of sludge to be disposed of. At the same time, phosphorus, which is a limited resource, can be recovered more efficiently by high-efficiency elution of phosphorus out of the solid.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a graph showing the relationship between elapsed time and VSS concentration in the organic waste liquid treatment method of the present invention.
FIG. 2 is a graph showing the relationship between elapsed time and digestion gas generation amount in the organic waste liquid treatment method of the present invention.
FIG. 3 is a graph showing the concentration of eluted phosphorus in the organic waste liquid treatment method of the present invention.
FIG. 4 is a graph showing the relationship between residence time and VSS reduction rate in the organic waste liquid treatment method of the present invention.
FIG. 5 is a graph showing digestion gas generation rates for the organic waste liquid treatment method of the present invention.
FIG. 6 is a graph showing phosphorus recovery rates for the organic waste liquid treatment method of the present invention.
FIG. 7 is a graph showing the relationship between residence time and VSS reduction rate in the organic waste liquid treatment method of the present invention.
FIG. 8 is a diagram showing the digestion gas generation rate for the organic waste liquid treatment method of the present invention.
FIG. 9 is a graph showing phosphorus recovery rates for the organic waste liquid treatment method of the present invention.
FIG. 10 is a graph showing the relationship between residence time and VSS reduction rate for the organic waste liquid treatment method of the present invention.
FIG. 11 is a diagram showing the digestion gas generation rate for the organic waste liquid treatment method of the present invention.
FIG. 12 is a graph showing phosphorus recovery rates for the organic waste liquid treatment method of the present invention.
FIG. 13 is a diagram showing a configuration and a processing flow of an organic waste liquid treatment apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a diagram showing the configuration and processing flow of an organic waste liquid treatment apparatus according to another embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a diagram showing the configuration and processing flow of an organic waste liquid treatment apparatus according to another embodiment of the present invention.
FIG. 16 is a diagram showing a configuration and a processing flow of an organic waste liquid treatment apparatus according to another embodiment of the present invention.
FIG. 17 is a diagram showing a configuration and a processing flow of an organic waste liquid treatment apparatus according to another embodiment of the present invention.
FIG. 18 is a diagram showing the configuration and processing flow of an organic waste liquid treatment apparatus according to another embodiment of the present invention.
FIG. 19 is a diagram showing a configuration and a processing flow of an organic waste liquid treatment apparatus according to another embodiment of the present invention.
FIG. 20 is a diagram showing a configuration and a processing flow of an organic waste liquid treatment apparatus according to another embodiment of the present invention.
FIG. 21 is a diagram showing a configuration and a processing flow of an organic waste liquid treatment apparatus according to another embodiment of the present invention.
FIG. 22 is a diagram showing a configuration and a processing flow of an organic waste liquid treatment apparatus according to another embodiment of the present invention.
FIG. 23 is a diagram showing a configuration and a processing flow of an organic waste liquid treatment apparatus according to another embodiment of the present invention.
FIG. 24 is a diagram showing the configuration and processing flow of an organic waste liquid treatment apparatus according to another embodiment of the present invention.
FIG. 25 is a diagram showing the configuration and processing flow of an organic waste liquid treatment apparatus according to another embodiment of the present invention.
FIG. 26 is a diagram showing the configuration and processing flow of an organic waste liquid treatment apparatus according to another embodiment of the present invention.
FIG. 27 is a diagram showing a configuration and a processing flow of an organic waste liquid treatment apparatus according to another embodiment of the present invention.
FIG. 28 is a diagram showing the configuration and processing flow of an organic waste liquid treatment apparatus according to another embodiment of the present invention.
FIG. 29 is a diagram showing the configuration and processing flow of an organic waste liquid treatment apparatus according to another embodiment of the present invention.
FIG. 30 is a diagram showing a configuration and a processing flow of an organic waste liquid treatment apparatus according to another embodiment of the present invention.
FIG. 31 is a diagram showing a configuration and a processing flow of an organic waste liquid treatment apparatus according to another embodiment of the present invention.
FIG. 32 is a diagram showing a configuration and a processing flow of an organic waste liquid treatment apparatus according to another embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Anaerobic digestion tank 2 Organic waste liquid introduction path 3 Digested sludge discharge path 4 Solid-liquid separation tank 5 Concentrated sludge discharge path 6 Sludge disposal path 7 Sludge return path 8 Treated water discharge path 9 Ultrasonic wave Crushing treatment tank, 11 ozone treatment tank, 13 methane generation tank, 14 digested sludge discharge path, 15 solid-liquid separation tank, 16 treated water discharge path, 17 solid-liquid separation tank, 18 treatment liquid discharge path, 19 concentrated liquid introduction path, 20 Separation liquid discharge path, 21 Coagulant holding tank, 22 Coagulant introduction pump, 23 Coagulant introduction path, 24 Phosphorus recovery tank, 25 Phosphorus recovery path, 26 Phosphorus recovery post-liquid introduction path, 27 Concentrated sludge discharge path, 28 signal Line, 30 ultrasonic crusher, 31 ozone generator, 32 ozone gas injection path, 33 acid generation tank, 34 sludge disposal path, 35 sludge return path, 36 digestion gas discharge path, 37 organic waste liquid introduction pump, 38 digestion sludge extraction Pump, 39 signal line , 40 signal line, 41 MLSS meter, 42 ORP meter, 43 signal line, 44 signal line, 45 MLSS meter, 46 sludge return pump, 47 digested sludge extraction path, 48 phosphoric acid concentration meter, 49 ORP meter, 52 controller, 51 Signal line, 53 Signal line, 54 Signal line, 55 Signal line, 102 Membrane separation device, 103 Reforming tank, 104 Processed liquid path, 105 Return sludge path, 111 Connection path, 117 Concentrated liquid take-out path, 123 Reformed sludge Road.

Claims (6)

嫌気性消化を行なう有機性廃液の処理方法であって、
流入する有機性廃液、嫌気性消化を行なう工程から引き抜かれた消化汚泥、および該消化汚泥を固液分離したのちの固形物である濃縮汚泥の少なくともひとつ、あるいは該有機汚泥、消化汚泥または当該濃縮汚泥の混合物中の固形物の少なくとも一部分を分散させる分散処理工程と、
該分散処理後の有機性廃液、消化汚泥または当該濃縮汚泥、あるいは該有機汚泥、消化汚泥または当該濃縮汚泥の混合物中の有機物を改質する改質処理工程と、
該改質処理後の有機性廃液、消化汚泥または当該濃縮汚泥、あるいは該有機汚泥、消化汚泥または当該濃縮汚泥の混合物を溶液と固形物とに分離する分離工程と、
該分離工程後の固形物を嫌気性消化を行なう工程と、
前記分離工程後の前記溶液からリンを回収するリン回収工程
とを含む方法。
An organic waste liquid treatment method for anaerobic digestion,
At least one of the inflowing organic waste liquid, the digested sludge extracted from the anaerobic digestion process, and the solid sludge after solid-liquid separation of the digested sludge, or the organic sludge, digested sludge or the concentrated A dispersion treatment step of dispersing at least a part of the solid in the sludge mixture;
A reforming treatment step for modifying the organic matter in the organic waste liquid, the digested sludge or the concentrated sludge after the dispersion treatment, or the mixture of the organic sludge, the digested sludge or the concentrated sludge;
A separation step of separating the organic waste liquid after the reforming treatment, the digested sludge or the concentrated sludge, or the mixture of the organic sludge, the digested sludge or the concentrated sludge into a solution and a solid;
Anaerobic digestion of the solid after the separation step ;
A phosphorus recovery step of recovering phosphorus from the solution after the separation step .
前記リン回収工程後の溶液の一部または全部を嫌気性消化を行う槽に導入して当該溶液の嫌気性消化を行う請求項記載の方法。The method of claim 1, wherein performing the anaerobic digestion of the solution by introducing a part or all of the solution after the phosphorus recovery process in a bath of performing anaerobic digestion. 前記リン回収工程において、リンを固形状のリン酸カルシウムとして回収する請求項1〜のいずれかに記載の方法。In the phosphorus recovery process, method according to any one of claims 1-2 for recovering phosphorus as solid calcium phosphate. 嫌気性消化を行なう装置を備える有機性廃液の処理装置であって、
流入する有機性廃液、該嫌気性消化を行なう装置から引き抜かれた消化汚泥、および該消化汚泥を固液分離したのちの固形物である濃縮汚泥の少なくともひとつ、あるいは該有機汚泥、消化汚泥または当該濃縮汚泥の混合物における固形物の少なくとも一部分を分散させる分散処理装置と、
該分散処理装置で処理されたのちの有機性廃液、消化汚泥および当該濃縮汚泥の少なくともひとつ、あるいは該有機汚泥、消化汚泥または当該濃縮汚泥の混合物中の有機質を改質する改質処理装置と、
該改質処理装置で処理されたのちの有機性廃液、消化汚泥または当該濃縮汚泥、あるいは該有機汚泥、消化汚泥または当該濃縮汚泥の混合物を溶液と固形物に分離する分離装置と、
該分離装置で処理されたのちの固形物を前記嫌気性消化を行なう装置に導入する導入装置と、
前記分離装置で処理されたのちの前記溶液からリンを回収するリン回収装置
とを備える装置。
An organic waste liquid treatment apparatus including an apparatus for anaerobic digestion,
At least one of the inflowing organic waste liquid, the digested sludge extracted from the anaerobic digester, and the solid sludge after solid-liquid separation of the digested sludge, or the organic sludge, digested sludge or the A dispersion treatment device for dispersing at least a part of solids in the mixture of concentrated sludge;
A reforming treatment device for reforming organic matter in at least one of the organic waste liquid, digested sludge and the concentrated sludge, or the mixture of the organic sludge, the digested sludge or the concentrated sludge after being treated by the dispersion treatment device;
A separation device for separating the organic waste liquid, digested sludge or the concentrated sludge, or the mixture of the organic sludge, digested sludge or the concentrated sludge, which has been treated by the reforming device, into a solution and a solid;
An introduction device for introducing the solid material after being treated in the separation device into the device for performing the anaerobic digestion ;
An apparatus comprising: a phosphorus recovery apparatus that recovers phosphorus from the solution that has been treated by the separation apparatus.
溶液からリンを回収する前記リン回収装置においてリン回収後の溶液の一部または全部を導入して、嫌気性消化を行うための槽をさらに備えてなる請求項記載の装置。The apparatus according to claim 4 , further comprising a tank for performing anaerobic digestion by introducing a part or all of the solution after the phosphorus recovery in the phosphorus recovery apparatus for recovering phosphorus from the solution. 前記リン回収装置において、リンを固形状のリン酸カルシウムとして回収する手段を備える請求項のいずれかに記載の装置。In the phosphorus recovery device, device according to any one of claims 4-5 comprising means for recovering phosphorus as solid calcium phosphate.
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