JP4568264B2 - Organic waste liquid processing apparatus and processing method - Google Patents
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Description
本発明は、畜舎から排出される蓄糞尿などの有機性廃液や、その有機性廃液を嫌気発酵させてバイオガスを取り出した後のいわゆる消化液を減容化し、貯留や運搬などの取り扱いが容易な肥料を生産するものであって、連続処理が可能な有機性廃液の処理装置及び処理方法に関する。 The present invention reduces the volume of organic waste liquid such as stored manure discharged from barns and so-called digested liquid after anaerobic fermentation of the organic waste liquid to extract biogas, and facilitates handling such as storage and transportation. The present invention relates to a processing apparatus and a processing method for organic waste liquid that produce a simple fertilizer and can be continuously processed.
例えば、バイオガスプラントでは、嫌気発酵により蓄糞尿からバイオガスの採取処理が行われるが、処理後の消化液には多量の窒素分やSS分が残存しているので、この液を一般の河川や水環境へ直接放流することはできない。そのため、消化液を液体肥料として有効に利用することが望まれる。ただし、消化液はバイオガスを採取する前の状態からほとんど重量や容積の変化がないため、大量の消化液の貯留や運搬などが問題であった。例えば、牛200頭を有する畜舎では、およそ一日16トンの蓄糞尿が排出されるが、肥料として散布する時期は春と秋の年2回であるため、半年分の約3000トンの消化液を貯留しておく極めて大型のタンクが必要になる。また、液体肥料として消化液をタンクの周辺に散布できる環境が整っていればよいが、離れた土地に散布する場合には運搬の手間やコストがかかってしまう。更に、圃場が狭くて散布できないような場所では、そもそも消化液を液体肥料として利用できないため、多大な手間とコストをかけて排水処理を行うこととなる。 For example, in biogas plants, biogas is collected from stored manure by anaerobic fermentation, but a large amount of nitrogen and SS remain in the digestive juice after the treatment. It cannot be discharged directly into the water environment. Therefore, it is desired to use digestive juice effectively as liquid fertilizer. However, since the digestive juice has almost no change in weight or volume from the state before collecting biogas, storage and transportation of a large amount of digestive juice has been a problem. For example, in a barn with 200 cattle, approximately 16 tons of stored manure is discharged per day, but since it is sprayed as fertilizer twice a year in spring and autumn, approximately 3000 tons of digestive juice for half a year An extremely large tank for storing the water is required. In addition, it is sufficient if an environment in which digestive juice can be sprayed around the tank as a liquid fertilizer is required, but when spraying it on distant land, labor and cost of transportation are required. Furthermore, since the digestive juice cannot be used as a liquid fertilizer in a place where the agricultural field is small and cannot be sprayed, wastewater treatment is performed with great effort and cost.
そうした問題を解決するため、特開2003−117593号公報には有機性廃液の処理装置及び処理方法が提案されている。これは、アンモニア及び水分を含む有機性廃棄物の原液、有機性廃棄物に前処理(固形分の一部除去等)を施した液、有機性廃棄物をメタン発酵処理した後の消化脱離液、又は消化脱離液から固形分を一部除去した液などを処理するものであって、加熱濃縮して濃縮液と蒸留水とに分けることにより、廃水処理設備を必要とせず、濃縮工程で得られた蒸留水は簡便な方法で放流可能であり、濃縮液を液体肥料として有効利用する場合には利用性、輸送性を向上する処理装置及び処理方法として記載されている。 In order to solve such problems, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-117593 proposes an organic waste liquid treatment apparatus and treatment method. This is a stock solution of organic waste containing ammonia and water, a solution obtained by pre-treating organic waste (partial removal of solids, etc.), and digestion and desorption after organic waste is treated with methane fermentation. Liquid, or liquid from which digestion detachment liquid has been partially removed, and is concentrated by heating and concentrating and separating it into concentrated liquid and distilled water, eliminating the need for wastewater treatment equipment. The distilled water obtained in (1) can be discharged by a simple method, and is described as a treatment apparatus and treatment method that improve the usability and transportability when the concentrated liquid is effectively used as a liquid fertilizer.
図6は、同公報に記載された有機性廃液処理装置について、その概略構成を示した図である。これには、畜糞尿等の有機性廃棄物をメタン発酵した後の消化液を処理する場合が示されている。消化液貯槽100内の消化液は、ポンプ101により第1蒸発装置110における吸収塔111に導かれるが、その間に熱交換器102,103,104で加温される。吸収塔111に噴霧された消化液は、蒸発したアンモニアがポンプ112を経由して第1蒸発装置110の熱交換器113に導入される。熱交換器113にはアンモニアを除去した消化液が循環しており、導入されたアンモニアが循環消化液と熱交換して冷却・凝縮される。
FIG. 6 is a diagram showing a schematic configuration of the organic waste liquid treatment apparatus described in the publication. This shows a case in which digestive liquid after methane fermentation of organic waste such as livestock manure is processed. The digested liquid in the digested
凝縮したアンモニア水は、熱交換器104で冷却され、気液分離装置105にて気体側の濃縮アンモニアと残りの液体とに分離される。分離された液体は吸収塔111に噴霧され、気体側の濃縮アンモニアは熱交換器102で冷却・凝縮されてアンモニアタンク200に貯留される。この濃縮アンモニア水は液体肥料として利用可能である。一方、アンモニアを除去した消化液は、ポンプ114により抜き出されて加熱器115で加熱され、熱交換器113でさらに加熱されて循環し、その一部が抜き出されて第2蒸発装置120に導入される。
The condensed ammonia water is cooled by the
第2蒸発装置120では、アンモニアを除去した消化液がポンプ121に送り出されて加熱器122、さらに熱交換器123でも加熱されて循環している。消化液は、加熱器122や熱交換器123によって加熱濃縮され、蒸発した水分が蒸気取出し口124から取り出される。取り出された蒸気はポンプ125を経由してスクラバー等の湿式ガス洗浄装置126に導入され、ここでガス洗浄が行われる。湿式ガス洗浄装置126からの洗浄後の液は第2蒸発装置120の循環消化液に混合される。湿式ガス洗浄装置126には、薬品タンク130,140からそれぞれ水酸化ナトリウム水溶液、硝酸水溶液をガス洗浄用の薬品が供給されている。
In the
湿式ガス洗浄装置126で洗浄された蒸気は、前述の熱交換器123で循環消化液と熱交換して冷却・凝縮され、蒸留水として取り出される。蒸留水は蒸留水受槽127及びポンプ128を経由して熱交換器103で冷却され、蒸留水貯槽300に貯留される。蒸留水はそのまま、あるいは簡単な処理を施して一般の河川などに放流できる。一方、加熱器122及び熱交換器123で加熱濃縮された消化液は、第2蒸発装置120から抜き出され、濃縮液貯槽400に貯留される。この濃縮消化液は液体肥料として利用可能であり、濃縮により利用性、輸送性が高まっている。
こうした従来の有機性廃液の処理装置および処理方法では、排水基準を満たした蒸留水を得るために、湿式ガス洗浄装置126に薬品タンク130,140から水酸化ナトリウム水溶液や酸水溶液といったガス洗浄用の薬品が使用されるため、消化液を処理するためのコストが上がってしまい、薬品供給のための手間もかかるものであった。
また、従来の有機性廃液の処理装置および処理方法では、有機性廃棄物に前処理(固形分の一部除去等)を施した液を用いる場合、例えば濃硫酸を使用することが考えられ、濃硫酸を使用すれば濃縮液が酸性になるので中和する必要がある。そのため、薬品使用の安全性やコストがかかることになり、好ましいものではない。
In such a conventional organic waste liquid treatment apparatus and treatment method, in order to obtain distilled water satisfying the drainage standard, a wet
In addition, in the conventional organic waste liquid treatment apparatus and treatment method, when using a liquid obtained by pre-treating organic waste (partial removal of solids etc.), for example, it is considered to use concentrated sulfuric acid, If concentrated sulfuric acid is used, the concentrated solution becomes acidic and must be neutralized. Therefore, the safety and cost of using chemicals are increased, which is not preferable.
そこで、本発明は、かかる課題を解決すべく、薬品を使用することなく有機性廃液などから放流可能な蒸留水を連続式に取り出す有機性廃液の処理装置および処理方法を提供することを目的とする。 Therefore, in order to solve such problems, the present invention has an object to provide an organic waste liquid treatment apparatus and treatment method for continuously extracting distilled water that can be discharged from an organic waste liquid or the like without using chemicals. To do.
本発明に係る有機性廃液の処理装置は、有機性廃液やその有機性廃液に対して一定処理を施した消化液などアンモニア及びアンモニウム塩及び水分を含む処理液から、蒸留水、アンモニア水および濃縮液を分離して取り出す液処理部と、その液処理部で取り出された濃縮液を噴霧乾燥させて粉体製品を生成する乾燥部とを有するものであって、前記液処理部は、前記処理液を蒸発させる第1蒸発器と、前記第1蒸発器で蒸発しなかった残渣を蒸発させる第2蒸発器と、前記第1蒸発器で蒸発した蒸気を高温側凝縮部と低温側凝縮部との2段階で凝縮する第1分縮器と、前記第2蒸発器で蒸発した蒸気を高温側凝縮部と低温側凝縮部との2段階で凝縮する第2分縮器とを有し、前記第1分縮器の高温側凝縮部で凝縮した蒸留水と、前記第2分縮器の低温側凝縮部で凝縮した蒸留水とを前記処理液の一部として前記第1蒸発器へ還流させるようにしたものであり、前記乾燥部は、前記第2蒸発器で蒸発しなかった残渣(濃縮液)が供給される乾燥機本体と、その乾燥機本体内に前記濃縮液を噴霧させる噴霧機と、乾燥機本体内に熱風を供給する熱風供給機構と、乾燥機本体内の空気を排気する排気機構とを有するものであることを特徴とする。
また、本発明に係る有機性廃液の処理装置は、前記噴霧機が、乾燥機本体内に噴霧盤が突き出し、駆動モータによって高速回転する当該噴霧盤の複数の噴射孔から濃縮液を噴霧するロータリーアトマイザであることが好ましい。
The apparatus for treating organic waste liquid according to the present invention includes distilled water, ammonia water, and concentrated water from a treatment liquid containing ammonia, ammonium salt, and moisture, such as an organic waste liquid and a digested liquid obtained by subjecting the organic waste liquid to a certain treatment. A liquid processing unit that separates and extracts the liquid, and a drying unit that generates a powder product by spray drying the concentrated liquid extracted by the liquid processing unit, wherein the liquid processing unit includes the processing unit A first evaporator that evaporates the liquid, a second evaporator that evaporates a residue that has not evaporated in the first evaporator, a high-temperature side condensing unit, and a low-temperature side condensing unit that vaporize the vapor evaporated in the first evaporator A first partial condenser that condenses in two stages, and a second partial condenser that condenses the vapor evaporated in the second evaporator in two stages of a high-temperature side condenser and a low-temperature side condenser, Distilled water condensed in the high temperature side condensing part of the first partial condenser and the second partial condenser The distilled water condensed in the low temperature side condensing part is recirculated to the first evaporator as a part of the treatment liquid, and the drying part is a residue that has not evaporated in the second evaporator. A dryer body to which (concentrated liquid) is supplied, a sprayer for spraying the concentrated liquid into the dryer body, a hot air supply mechanism for supplying hot air into the dryer body, and air in the dryer body. It has an exhaust mechanism for exhausting.
In the organic waste liquid treatment apparatus according to the present invention, the sprayer has a rotary spraying the concentrated liquid from a plurality of spray holes of the spraying plate, the spraying plate protruding into the dryer body and rotating at high speed by a drive motor. An atomizer is preferred.
一方、本発明に係る有機性廃液の処理方法は、有機性廃液やその有機性廃液に対して一定処理を施した消化液などアンモニア及びアンモニウム塩及び水分を含む処理液から、蒸留水、アンモニア水および濃縮液を分離して取り出す液処理工程と、その液処理部で取り出された濃縮液を噴霧乾燥させて粉体製品を生成する乾燥工程とを有する方法であって、前記液処理工程は、前記処理液を蒸発させる第1蒸発工程と、前記第1蒸発工程で蒸発しなかった残渣を蒸発させる第2蒸発工程と、前記第1蒸発工程で蒸発した蒸気を高温側凝縮と低温側凝縮の2段階で凝縮する第1凝縮工程と、前記第2蒸発工程で蒸発した蒸気を高温側凝縮と低温側凝縮との2段階で凝縮する第2凝縮工程とを有し、前記第1凝縮工程によって高温側で凝縮した蒸留水と、前記第2凝縮工程によって低温側で凝縮した蒸留水とを前記処理液の一部として前記第1蒸発工程へ還流させるようにしたものであり、前記乾燥工程は、前記第2蒸発工程で得られた残渣(濃縮液)を乾燥機本体に供給し、その乾燥機本体内において濃縮液を噴霧させて且つ熱風に当てることによって乾燥させて粉体を生成するようにしたものであることを特徴とする。 On the other hand, the method for treating an organic waste liquid according to the present invention includes an organic waste liquid and a treatment liquid containing ammonia, an ammonium salt and water, such as digestion liquid obtained by subjecting the organic waste liquid to certain treatment, distilled water, ammonia water. And a liquid treatment process for separating and removing the concentrated liquid, and a drying process for producing a powder product by spray drying the concentrated liquid extracted in the liquid treatment section, the liquid treatment process comprising: A first evaporation step for evaporating the treatment liquid; a second evaporation step for evaporating a residue that has not evaporated in the first evaporation step; and a vapor evaporated in the first evaporation step for high temperature side condensation and low temperature side condensation. A first condensing step that condenses in two steps, and a second condensing step that condenses the vapor evaporated in the second evaporating step in two steps of high-temperature side condensation and low-temperature side condensation. Distillation condensed on the high temperature side And the distilled water condensed on the low temperature side in the second condensation step is refluxed to the first evaporation step as a part of the treatment liquid, and the drying step is the second evaporation step. The obtained residue (concentrated liquid) is supplied to a dryer main body, and the concentrated liquid is sprayed in the dryer main body and dried by applying hot air to generate powder. Features.
本発明に係る有機性廃液の処理方法は、前記第1蒸発工程と前記第2蒸発工程に関し、前記第1蒸発工程で蒸発する処理液の蒸発量よりも前記第2蒸発工程で蒸発する処理液の蒸発量が多いことが好ましい。
また、本発明に係る有機性廃液の処理方法は、前記第1凝縮工程で得られたアンモニア水に硫酸を添加し、窒素を固定化した硫酸アンモニウムを前記濃縮液に所定量混入したものを噴霧乾燥させるようにしたことが好ましい。
The organic waste liquid treatment method according to the present invention relates to the first evaporation step and the second evaporation step, and the treatment liquid that evaporates in the second evaporation step rather than the evaporation amount of the treatment solution that evaporates in the first evaporation step. It is preferable that the evaporation amount of is large.
Further, the organic waste liquid treatment method according to the present invention is a method in which sulfuric acid is added to the aqueous ammonia obtained in the first condensing step, and a predetermined amount of ammonium sulfate mixed with nitrogen is mixed into the concentrated liquid by spray drying. It is preferable to make it.
よって、本発明に係る有機性廃液の処理装置および処理方法によれば、その液処理部の処理工程において、第1蒸発器と第2蒸発器の2段階で処理液を蒸発させ、それぞれにおいて発生した蒸気を高温側と低温側とで凝縮する分縮を行い、アンモニア水や蒸留水以外のものを還流液として再び第1蒸発器へ戻すように還流させる。このことにより、薬品を使用することなく連続処理において高濃度のアンモニア水を得ることができ、供給する処理液から多くの蒸留水を効率良く取り出すことができる。
また、乾燥部では液処理部で得られた濃縮液を噴霧乾燥して粉体化することによって、肥料として貯留しておく濃縮液を大幅に減溶化させ、貯留タンクを小型にすることができ、運搬や狭い圃場での散布などの取り扱いも容易となる。
Therefore, according to the organic waste liquid processing apparatus and processing method of the present invention, in the processing step of the liquid processing section, the processing liquid is evaporated in two stages of the first evaporator and the second evaporator, and is generated in each. The steam is condensed to be condensed on the high temperature side and the low temperature side, and is refluxed so as to return to the first evaporator again as a reflux liquid other than ammonia water or distilled water. This makes it possible to obtain high-concentration aqueous ammonia in a continuous process without using chemicals, and it is possible to efficiently extract a large amount of distilled water from the supplied processing liquid.
In addition, in the drying section, the concentrated liquid obtained in the liquid processing section is spray-dried and pulverized, so that the concentrated liquid stored as fertilizer can be greatly dissolved and the storage tank can be made smaller. Handling, such as transportation and spraying in a narrow field, becomes easy.
次に、本発明に係る有機性廃液の処理装置及び処理方法について、その一実施形態を図面を参照しながら以下に説明する。バイオガスプラントでは、前述したように畜舎から排出される蓄糞尿においてCH4 ,CO2 ,H2S ,H2 などのバイオガスを採取し、本実施形態の有機性廃液処理装置では、そのバイオガスプラントから得られる消化液を固液分離機にかけて固形分と、濾液とに分離する。ここで得られる固形分は、バイオガスプラントにおいてメタン菌によって有機物が無機化されているので、そのまま発酵済み堆肥として利用することができる。そして、本実施形態では特に、固形分が除かれた消化液の濾液(以下、このようにして得られた濾液を「原液」という)について液量を減容化し、多くを一般河川へ放流できるようにしたものである。 Next, an embodiment of an organic waste liquid treatment apparatus and treatment method according to the present invention will be described below with reference to the drawings. In the biogas plant, as described above, biogas such as CH 4 , CO 2 , H 2 S, and H 2 is collected from the stored manure discharged from the barn, and the organic waste liquid treatment apparatus of this embodiment uses the biogas. The digested liquid obtained from the gas plant is separated into a solid content and a filtrate through a solid-liquid separator. The solid content obtained here can be used as fermented compost as it is because the organic matter is mineralized by methane bacteria in the biogas plant. In the present embodiment, the volume of the digested filtrate from which the solid content has been removed (hereinafter, the filtrate thus obtained is referred to as “stock solution”) can be reduced, and a large amount can be discharged into a general river. It is what I did.
図1及び図2は、有機性廃液処理装置の実施形態を概念的に示した図である。そこで先ず、図1に示す有機性廃液処理装置の液処理部の構造について説明する。
有機性廃液処理装置は、バイオガスプラントから送られた消化液を一時的に蓄える消化液タンク11を有し、それには所定量の消化液を二次側に送るための定量ポンプ12が接続されている。そして、この定量ポンプ12を介して固液分離機13が接続されている。固液分離機13としては、例えばフィルタープレス、スクリュープレスまたは遠心式分離機が用いられる。
FIG.1 and FIG.2 is the figure which showed notionally embodiment of the organic waste liquid processing apparatus. First, the structure of the liquid processing unit of the organic waste liquid processing apparatus shown in FIG. 1 will be described.
The organic waste liquid treatment apparatus has a
その固液分離機13には、消化液から分離して排出された固形分を蓄えておくための堆肥タンク14が接続され、更に、消化液から固形分が除かれた原液を予熱するための加熱容器15が接続されている。固液分離機13を用いて固形分を除去した原液を送り出すのは、例えば蓄糞尿を扱うバイオガスプラントからの消化液には、藁くずなどの夾雑物が発酵されずに残っているので、それが二次側に接続されている蒸発器などにおいて悪影響を及ぼさないようにするためである。
The solid-
本実施形態の有機性廃液処理装置は、連続処理によって原液を蒸留水とアンモニア水に分離するようにしたものであり、加熱容器15の二次側には供給ポンプ16があって単位時間当たり一定量の原液が連続して送られるようになっている。供給ポンプ16には混合槽17が接続され、その先に第1蒸発器18が接続されている。この第1蒸発器18には、そこで蒸発した原液の蒸気が送り込まれる第1分縮器19と、第1蒸発器18で蒸発しないで残った原液が送り込まれる第2蒸発器20が接続されている。そして、その第2蒸発器20には、やはりそこで蒸発した蒸気が送り込まれる第2分縮器21と、第2蒸発器20で蒸発しないで残った濃縮液が送り込まれるタンク23が接続されている。
The organic waste liquid treatment apparatus of the present embodiment is such that the stock solution is separated into distilled water and ammonia water by continuous treatment, and there is a
第1分縮器19及び第2分縮器21は、第1蒸発器18及び第2蒸発器20でそれぞれ発生した蒸気を2段階の温度で別々に凝縮、いわゆる分縮させるようにしたものである。原液内に含まれているアンモニアは水よりも沸点が低く、蒸発して気化したアンモニアが水より凝縮し難いことから、第1分縮器19及び第2分縮器21は、アンモニア濃度が低くなるように高温帯で高沸分を凝縮させる高温側凝縮部と、アンモニア濃度が高くなるように低温帯で低沸分を凝縮させる低温側凝縮部とが設けられている。
The
こうした蒸発器18,20や分縮器19,21には、例えば次のような構成のものが使用されている。第1蒸発器18と第2蒸発器20は、蒸発缶に伝熱管が設けられ、噴霧されて落ちてくる原液が伝熱管に触れて蒸発するようにするため、伝熱管にはボイラで発生した蒸気が送り込まれるように構成されている。そして、この第1蒸発器18と第2蒸発器20にそれぞれ接続された第1分縮器19と第2分縮器21は、高温側凝縮部と低温側凝縮部の冷却源にクーリングタワーが設置され、そこで生成された冷水が両者を循環するような流路が形成されている。その際、冷水の流量を調節して高温側凝縮部と低温側凝縮部とで温度差が生じるように構成されている。
For example, the following configurations are used for the
そして、第1分縮器19は、アンモニア濃度の低い蒸留水が取り出される高温側凝縮部が混合槽17に接続され、アンモニア濃度の高い蒸留水が取り出される低温側凝縮部がタンク22に接続されている。一方、第2分縮器21は、アンモニア濃度の低い蒸留水を取り出す高温側凝縮部がタンク24に接続され、アンモニア濃度の高い蒸留水を取り出す低温側凝縮部が混合槽17に接続されている。すなわち、本実施形態の有機性廃液処理装置では、2組の蒸発器と分縮器とを使用して蒸発と凝縮を行って原液からアンモニア水と蒸留水とを連続的に取り出すようにしたものであり、その際、分縮器から取り出したアンモニア濃度の低い蒸留水を再び蒸発器に戻す還流構造となっている。
The
ところで、バイオガスプラントから得られた原液には水の他にリンやカリ、アンモニア態窒素などが多量に含まれているが、最終的に得られる蒸留水は放流可能な排水基準として定められている全窒素の含有量120mg/Lを超えないようにする必要がある。この点、従来の有機性廃液処理装置では薬品を使用して浄化を行っていた。本実施形態では、第1蒸発器18及び第1分縮器19と、第2蒸発器20及び第2分縮器21との2段階で原液の蒸発と凝縮を行い、更には分縮したアンモニア濃度の低い蒸留水を還流させて原液に加えて再び蒸発及び凝縮を行わせることで、効率良くアンモニアの含有量を基準値以下とした蒸留水を取り出すようにしている。なお、混合槽17から送り出される原液と還流した蒸留水との混合液を以下では「処理液」という。
By the way, the stock solution obtained from the biogas plant contains a large amount of phosphorus, potassium, ammonia nitrogen, etc. in addition to water, but the finally obtained distilled water is defined as a dischargeable drainage standard. It is necessary not to exceed the total nitrogen content of 120 mg / L. In this regard, the conventional organic waste liquid treatment apparatus has been purified using chemicals. In this embodiment, the stock solution is evaporated and condensed in two stages, ie, the
つまり、第1蒸発器18では低沸点のアンモニアが水よりも先に蒸発するため、蒸発しなかった処理液(濃縮液)はアンモニア濃度が低い状態で第2蒸発器20へと供給され、そこで再び蒸発し第2分縮器で分縮することにより放流可能な蒸留水が取り出されるようにしている。第1分縮器19及び第2分縮器21で分縮されたアンモニア濃度の低い蒸留水は、排水基準を超えてしまうため放流することはできず、一方でこれを液体肥料となるアンモニア水とするならば、供給された原液から蒸留水として取り出す割合が低下した効率の悪いものになってしまう。そこで、本実施形態では、分縮したアンモニア濃度の低い蒸留水を還流させて再処理することで、高い割合で放流可能な蒸留水が取り出されるようにしている。
That is, in the
ところで、第1蒸発器18と第1分縮器19、或いは第2蒸発器20と第2分縮器21は、例えば図3に示すように一体に構成した濃縮機によって構成されている。図3は、その濃縮機の構造を概念的に示した図である。
濃縮機30は、蒸発缶31内に処理液が噴霧され、落ちていく処理液が複数の伝熱管32によって加熱されるようになっているが、その伝熱管32には、蒸発缶31内で発生した蒸気が送り込まれるよう構成されている。そのため蒸発缶31には蒸気管33が接続され、発生した蒸気を断熱圧縮するための圧縮機34が設けられている。
By the way, the
In the
従って、この圧縮機34の断熱圧縮によって加圧された蒸気が伝熱管32に送り込まれ、その伝熱管32に噴霧された処理液が触れることにより新たな蒸気を発生させ、その一方で伝熱管32内の過熱蒸気は潜熱を奪われて凝縮するようになっている。また、濃縮機30は、缶内を真空引きして沸点を下げるようにするため、真空ポンプ35が接続されている。これにより、缶内が25kPa abs.の圧力に保たれ、処理液の蒸発および凝縮が同圧における水の沸点である65℃近傍で行われるようになっている。
Therefore, the steam pressurized by the adiabatic compression of the
濃縮機30の内部には数百本の単位で伝熱管32が設置され、上下方向に3つのブロックに分けられている。そして、圧縮機34を通って加圧された過熱蒸気が下段のブロックに送り込まれるように蒸気管33が接続されている。伝熱管32は、下段ブロック及び中段ブロックが高温側凝縮部36となり、伝熱管32の上段ブロックが低温側凝縮部37となり、その凝縮部36,37には、各工程で凝縮した蒸留水を貯留する補助タンク38と39が設けられている。
Inside the
濃縮機30へ送られた処理液は、蒸発缶31内の伝熱管32に噴霧され、その表面に触れて一部が蒸発しながら落下していき、蒸発しなかったものが残渣となる。蒸気は、蒸気管33の途中で圧縮機34によって断熱圧縮が行われ、加圧された過熱蒸気が伝熱管32へと送り込まれ、蒸発缶31内に噴霧された処理液が伝熱管32に触れることによって潜熱を奪われて凝縮する。その際、高温側凝縮部36では、伝熱管32に触れる処理液の温度が上がっているため、沸点より僅かに低い温度で過熱蒸気が凝縮し、凝縮した蒸留水は補助タンク38に蓄えられ。そして、高温側凝縮部36で凝縮しなかった過熱蒸気は低温側凝縮部37に送られ、そこで完全に凝縮されて蒸留水が補助タンク39に蓄えられる。一方、蒸発缶31内で蒸発しなかったものが残渣(濃縮液)として取り出される。
The processing liquid sent to the
そして、下部タンク40には蒸留水とならずに濃縮液が残るため、この濃縮液を蓄えるタンク23が下部タンクに接続されている。この濃縮液は、肥料の主成分となる3要素、窒素、リン酸、カリの肥料成分を保ったままの液体肥料として回収することができるが、本実施形態では、図2に示す乾燥部で粉体化し、取り扱いの容易な有機粉体肥料や土壌改良材などの粉体製品をつくり出すようにしている。そこで次に、図2に示す有機性廃液処理装置の乾燥部の構造について説明する。
Since the concentrated liquid remains in the
下端の口が小さくなるように漏斗状に形成された乾燥機本体51には、上端部に噴霧手段としてロータリーアトマイザ52が設けられている。そして、乾燥機本体51とタンク23がポンプ53を介して接続され、ロータリーアトマイザ52に濃縮液が供給されるようになっている。また、乾燥機本体51にはエアヒータ54が接続され、エアフィルタ55から送風機56によって吸入されたエアが熱せられ、熱風として乾燥機本体51へ供給されるようになっている。一方、乾燥機本体51は下端の排出口51cの他、排出管59が設けられ、微粉を回収するバグフィルタ57を介し接続された排風機58から排出口へとつながっている。
A dryer
ところで、ロータリーアトマイザ52は、乾燥機本体51に対して図4に示すように取り付けられている。乾燥機本体51の上部に漏斗状の支持部51aが形成され、そこにロータリーアトマイザ53が設置され、支持部51aの外側に、熱風を送り込むエア供給路51bが沿うように形成されている。ロータリーアトマイザ52は、駆動モータを備え、乾燥機本体51内に突き出す下端の噴霧盤61が高速回転するよう構成され、濃縮液を送り込むための液供給管62と、冷却シールエア供給装置63からのエアを送り込むためのエア供給管64が接続されている。
Incidentally, the
次に、有機性廃液処理方法の一実施形態を、図1乃至に示した有機性廃液処理装置の運転によって行われる処理の流れに従って説明する。
バイオガスプラントから送られた消化液は消化液タンク11に一時的に蓄えられ、定量ポンプ12によって所定量の消化液が固液分離機13に送り込まれる。固液分離機13では、遠心分離によって固形分が取り除かれた原液が加熱容器15へ送られ、藁くずなどの固形分は堆肥タンク14に入れられる。こうして堆肥タンク14に送られた固形分は、無機態の窒素、リン、カリを含んだ発酵済みの堆肥として利用される。加熱容器15では、原液が撹拌されながらヒータによって暖められて予熱処理が施される。そして、供給ポンプ16によって単位時間当たりに一定量の原液が混合槽17へと供給される。
Next, one embodiment of the organic waste liquid treatment method will be described in accordance with the flow of treatment performed by the operation of the organic waste liquid treatment apparatus shown in FIGS.
The digested liquid sent from the biogas plant is temporarily stored in the digested
混合槽17から以下の流れについては、供給ポンプ16から単位時間当たりに供給される原液aの流量を(100)、アンモニア濃度が1200mg/kgとし、流量とアンモニア濃度について具体的に数値を示して説明する。図5は、各工程での流量とアンモニア濃度を示した図である。
先ず、定常運転時の混合槽17には、第1分縮器19からアンモニア濃度が445mg/kgで流量(20)の還流液bが戻され、更に第2分縮器21からはアンモニア濃度が1805mg/kgで流量(10)の還流液cが戻されている。従って、混合槽17からは、アンモニア濃度1130mg/kg、流量(130)の処理液dが第1蒸発器18へと送り込まれる。
For the following flow from the mixing
First, the reflux liquid b having an ammonia concentration of 445 mg / kg and a flow rate (20) is returned from the
第1蒸発器18では、流量(130)のうち流量(30)が蒸発して第1分縮器19へ蒸気eとなって送られ、第2蒸発器20側へは2段階の蒸発量を多くすべく、流量(130)のうち流量(100)が残渣fとして送られる。このとき、沸点が低いアンモニアが多く蒸発し、蒸気eのアンモニア濃度は4198mg/kgと高い値を示し、逆に残渣fは210mg/kgと低い値となる。第1分縮器19では、その蒸気eが高温側凝縮部に送り込まれ(図3参照)、沸点の高い水分が先に凝縮した蒸留水が還流液bとして混合槽17へと戻され、更に低温側凝縮部に送り込まれて凝縮した蒸留水がアンモニア水gとなってタンク22へと蓄えられる。
In the
第1分縮器19に供給された蒸気eは、流量(30)のうち流量(20)が還流液bとなり、流量(10)がアンモニア水となる。また、このときのアンモニア濃度は、還流液bが445mg/kgと低く、アンモニア水gは11700mg/kgと高濃度である。第1蒸発器18から第2蒸発器20へと送られたアンモニア濃度の低い残渣fは、更にここで蒸発して蒸気hが取り出されて第2分縮器21へと送られ、蒸発しなかった残渣は濃縮液iとしてタンク23へと蓄えられる。このときも、アンモニアの沸点が低いため蒸気hのアンモニア濃度は259mg/kgと高く、逆に濃縮液iは13mg/kgとアンモニア濃度が低くなった。そして、タンク23内の濃縮液iは後述するように図2の乾燥部へと送られる。
The steam e supplied to the
一方、第2分縮器21に供給された蒸気hは、高温側凝縮部で凝縮した蒸留水のアンモニア濃度が40mg/kgと低く、これが排水基準を満たした蒸留水jとしてタンク24に蓄えられ、低温側凝縮部で凝縮した蒸留水は還流液cとして混合槽17へと戻される。なお、蒸気hの流量(80)に対して蒸留水jは流量(70)であり、還流液cは流量(10)となる。
On the other hand, the steam h supplied to the second
こうして本実施形態では、供給ポンプ16から送り出される原液aは連続的に処理され、単位時間当たりに供給される流量(100)の原液aのうち、流量(70)が放流する蒸留水としてタンク24に採取され、流量(10)がアンモニア水として採取され、更には流量(20)が濃縮液iとしてタンク23に取り出される。従って、連続処理において高濃度のアンモニア水gを得ることができ、供給される原液の70%を蒸留水jとして効率良く取り出すことができる。
Thus, in this embodiment, the stock solution a delivered from the
ところで、濃縮液は、全体の20%であっても長期にわたって蓄えておくには、容量の大きなタンクが必要になり、液体のままでは取り扱いも不便である。そこで、本実施形態では、図2に示す乾燥部で濃縮液の粉体化が行われる。
乾燥部では、タンク23の濃縮液はポンプ53によってロータリーアトマイザ52へと供給され、同時にエアフィルタ55を介してから送風機56によって吸入されたエアがエアヒータ54によって熱せられ、熱風として乾燥機本体51へと送り込まれている。ロータリーアトマイザ52では、液供給管62を介して濃縮液が噴霧盤61へと送り込まれるとともに、エア供給管64を介して冷却シールエア供給装置63によるエアが供給されてロータリーアトマイザ52を冷却保護する。
By the way, in order to store the concentrated liquid over a long period even if it is 20% of the whole, a tank with a large capacity is required, and the liquid is inconvenient to handle. Therefore, in the present embodiment, the concentrated liquid is pulverized in the drying section shown in FIG.
In the drying unit, the concentrated liquid in the
乾燥機本体51内に突き出した噴霧盤61が駆動モータによって高速回転すると、その遠心力によって複数の噴射孔から濃縮液が霧状化して噴霧される。その際、乾燥機本体51内にはエア供給路51bを通って熱風が送り込まれているため、噴霧盤61から噴霧された濃縮液は、噴霧直後熱風に触れて蒸発して乾燥する。すなわち、乾燥機本体51内ではロータリーアトマイザ52の噴霧盤61が乾燥用の熱い空気にさらされているので、噴霧盤61ノズルから噴霧された微細な液滴が熱風に乗って乾燥機本体51内で乾燥して粉体が製造される。粉体は乾燥機本体51内を落ちて底部に形成された漏斗状の排出口51cから取り出されて回収される。また、乾燥機本体51には排出管59が接続されており、内部空気が排風機58によって吸引され、途中のバグフィルタ57によって微粉が回収されて排出口から排気される。
When the
よって、本実施形態の有機性廃液処理装置によれば、図1に示す液処理部で、原液aを連続的に処理し、第1、第2蒸発器18,20で蒸発させて高温側と低温側とで凝縮する分縮を行い、一部の蒸留水を還流液b,cとして第1蒸発器18へ戻すようにしているので、連続処理において高濃度のアンモニア水gを得ることができ、供給される原液の70%を蒸留水jとして効率良く取り出すことができるようになった。
また、図2に示す乾燥部では、液処理部でできた濃縮液を、ロータリアトマイザ52を用いた噴霧乾燥機で粉体にして粉末肥料を製造するようにしたので、重量や容積が小さくなって貯留タンクを小型にすることができ、運搬や狭い圃場での散布などの取り扱いも容易になった。更に、消化液を直接処理するようにも低エネルギでなおかつアンモニアの飛散なく処理できる。
Therefore, according to the organic waste liquid treatment apparatus of this embodiment, the stock solution a is continuously treated by the liquid treatment unit shown in FIG. 1 and evaporated by the first and
Further, in the drying section shown in FIG. 2, the concentrated liquid produced in the liquid processing section is powdered with a spray dryer using a
ところで、乾燥機本体51へは図1の液処理部で生成されたタンク23の濃縮液のみを供給するようにしているが、タンク22に回収されたアンモニア水に硫酸を添加して窒素を固定化した硫酸アンモニウムを濃縮液に所定量混入するようにしてもよい。これにより、乾燥機本体51から得られる粉体肥料は、任意の窒素濃度を有するものが得られる。
By the way, only the concentrated liquid of the
以上、本発明に係る有機性廃液の処理装置及び処理方法について一実施形態を説明したが、本発明はこれに限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、前記実施形態では、有機性廃液処理装置の乾燥部では、エアヒータ54によって熱風が乾燥機本体51へと送り込むようにしているが、この有機性廃液処理装置へ消化液を供給するバイオガスプラントで得られたバイオガスを燃料とする乾燥熱源とするように構成してもよい。
As mentioned above, although one Embodiment was described about the processing apparatus and the processing method of the organic waste liquid concerning this invention, this invention is not limited to this, A various change is possible in the range which does not deviate from the meaning.
For example, in the above-described embodiment, in the drying section of the organic waste liquid treatment apparatus, hot air is sent to the dryer
11 消化液タンク
12 定量ポンプ
13 固液分離機
14 堆肥タンク
15 加熱容器
16 供給ポンプ
17 混合槽
18 第1蒸発器
19 第1分縮器
20 第2蒸発器
21 第2分縮器
22,22,23 タンク
51 乾燥機本体
52 ロータリーアトマイザ
53 ポンプ
54 エアヒータ
55 エアフィルタ
56 送風機
57 バグフィルタ
58 排風機
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記液処理部は、前記処理液を蒸発させる第1蒸発器と、前記第1蒸発器で蒸発しなかった残渣を蒸発させる第2蒸発器と、前記第1蒸発器で蒸発した蒸気を高温側凝縮部と低温側凝縮部との2段階で凝縮する第1分縮器と、前記第2蒸発器で蒸発した蒸気を高温側凝縮部と低温側凝縮部との2段階で凝縮する第2分縮器とを有し、前記第1分縮器の高温側凝縮部で凝縮した蒸留水と、前記第2分縮器の低温側凝縮部で凝縮した蒸留水とを前記処理液の一部として前記第1蒸発器へ還流させるようにしたものであり、
前記乾燥部は、前記第2蒸発器で蒸発しなかった残渣(濃縮液)が供給される乾燥機本体と、その乾燥機本体内に前記濃縮液を噴霧させる噴霧機と、乾燥機本体内に熱風を供給する熱風供給機構と、乾燥機本体内の空気を排気する排気機構とを有するものであることを特徴とする有機性廃液の処理装置。 A liquid treatment section for separating and removing distilled water, ammonia water and concentrated liquid from a treatment liquid containing ammonia and ammonium salt and moisture, such as an organic waste liquid and a digested liquid obtained by subjecting the organic waste liquid to a certain treatment; An organic waste liquid treatment apparatus having a drying unit that spray-drys the concentrated liquid taken out by the liquid processing unit to produce a powder product,
The liquid processing unit includes a first evaporator for evaporating the processing liquid, a second evaporator for evaporating a residue that has not been evaporated by the first evaporator, and a vapor evaporated by the first evaporator on a high temperature side. A first partial condenser that condenses in two stages, a condensing part and a low temperature side condensing part, and a second part that condenses the vapor evaporated in the second evaporator in two stages, a high temperature side condensing part and a low temperature side condensing part. A distilled water condensed in the high temperature side condensing part of the first partial condenser and a distilled water condensed in the low temperature side condensing part of the second partial condenser as a part of the processing liquid. The first evaporator is refluxed,
The drying unit includes a dryer main body to which a residue (concentrated liquid) that has not evaporated in the second evaporator is supplied, a sprayer that sprays the concentrated liquid into the dryer main body, and a dryer main body. An organic waste liquid treatment apparatus having a hot air supply mechanism for supplying hot air and an exhaust mechanism for exhausting air in a dryer main body.
前記噴霧機は、乾燥機本体内に噴霧盤が突き出し、駆動モータによって高速回転する当該噴霧盤の複数の噴射孔から濃縮液を噴霧するロータリーアトマイザであることを特徴とする有機性廃液の処理装置。 In the processing apparatus of the organic waste liquid of Claim 1,
The sprayer is a rotary atomizer that sprays a concentrated liquid from a plurality of spray holes of the spray disk that protrudes from the dryer body and rotates at high speed by a drive motor. .
前記液処理工程は、前記処理液を蒸発させる第1蒸発工程と、前記第1蒸発工程で蒸発しなかった残渣を蒸発させる第2蒸発工程と、前記第1蒸発工程で蒸発した蒸気を高温側凝縮と低温側凝縮の2段階で凝縮する第1凝縮工程と、前記第2蒸発工程で蒸発した蒸気を高温側凝縮と低温側凝縮との2段階で凝縮する第2凝縮工程とを有し、前記第1凝縮工程によって高温側で凝縮した蒸留水と、前記第2凝縮工程によって低温側で凝縮した蒸留水とを前記処理液の一部として前記第1蒸発工程へ還流させるようにしたものであり、
前記乾燥工程は、前記第2蒸発工程で得られた残渣(濃縮液)を乾燥機本体に供給し、その乾燥機本体内において濃縮液を噴霧させて且つ熱風に当てることによって乾燥させて粉体を生成するようにしたものであることを特徴とする有機性廃液の処理方法。 A liquid treatment step for separating and removing distilled water, ammonia water and concentrated liquid from a treatment liquid containing ammonia and ammonium salt and water, such as an organic waste liquid and a digested liquid obtained by subjecting the organic waste liquid to a certain treatment; A method of treating an organic waste liquid comprising a drying step of spray-drying the concentrated liquid taken out in the liquid treatment section to produce a powder product,
The liquid treatment step includes a first evaporation step for evaporating the treatment liquid, a second evaporation step for evaporating the residue that has not been evaporated in the first evaporation step, and the vapor evaporated in the first evaporation step on the high temperature side. A first condensing step for condensing in two steps of condensation and low temperature side condensing, and a second condensing step for condensing the vapor evaporated in the second evaporating step in two steps of high temperature side condensation and low temperature side condensation, The distilled water condensed on the high temperature side by the first condensing step and the distilled water condensed on the low temperature side by the second condensing step are recirculated to the first evaporation step as a part of the processing liquid. Yes,
In the drying step, the residue (concentrate) obtained in the second evaporation step is supplied to a dryer body, and the concentrate is sprayed in the dryer body and dried by applying hot air to the powder. A method for treating an organic waste liquid, wherein the organic waste liquid is produced.
前記第1蒸発工程と前記第2蒸発工程は、前記第1蒸発工程で蒸発する処理液の蒸発量よりも前記第2蒸発工程で蒸発する処理液の蒸発量が多いことを特徴とする有機性廃液の処理方法。 In the processing method of the organic waste liquid of Claim 3,
In the first evaporation step and the second evaporation step, the evaporation amount of the processing liquid evaporated in the second evaporation step is larger than the evaporation amount of the processing liquid evaporated in the first evaporation step. Waste liquid treatment method.
前記第1凝縮工程で得られたアンモニア水に硫酸を添加し、窒素を固定化した硫酸アンモニウムを前記濃縮液に所定量混入したものを噴霧乾燥させるようにしたこと特徴とする有機性廃液の処理方法。 In the processing method of the organic waste liquid of Claim 3 or Claim 4,
A method for treating an organic waste liquid, characterized in that sulfuric acid is added to the ammonia water obtained in the first condensation step, and a solution obtained by mixing a predetermined amount of ammonium sulfate in which nitrogen is fixed into the concentrate is spray-dried. .
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