JP4926612B2 - 貝類の処理装置および処理方法 - Google Patents
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Description
(1)処理にあたり、悪臭対策、大量の補助燃料が必要であり、さらに焼却炉のタイプに制約がある。
(2)配水管の内部からの貝類の除去作業は通常年に2回程度であり、一度に大量の廃棄物として排出されるため、短期間に大量の焼却が必要となり、イニシャルコストとランニングコストが高いという問題がある。
(3)貝類の付着塩分によって焼却炉の寿命が短くなり、さらにダイオキシンの発生要因となる。
(4)貝類に起因する大量の焼却灰が発生する。
(1)悪臭公害の原因となる。
(2)埋め立て場から長期にわたり濃度の高い滲出水が排出してしまい、滲出水集水装置および処理装置を設置しないと地下水汚染の原因となってしまう。
ここでは、貝類に嫌気性処理を施して有機固形物を分解して消化液とし、貝殻を取り出した後、消化液に好気性処理を施し、含有される有機物を分解して最終処理水とされる。最終処理水は、好気性処理における希釈水として利用、あるいは河川や海に放流される。あるいは、嫌気性処理の後で取り出された貝殻の洗浄などに利用される。
第1処理槽は、外気を遮断可能な構造を有する処理槽であって、処理対象の貝類を浸漬した第1処理液を収容し、第1処理液を攪拌する第1攪拌部を備え、嫌気性条件下で貝類を構成する有機固形物を可溶化する。
第2処理槽は、外気を遮断可能な構造を有する処理槽であって、第1処理槽から移液された貝類の貝殻を除く第1処理液に嫌気性種汚泥が添加されてなる第2処理液が収容され、第2処理液を攪拌する第2攪拌部を備え、嫌気性条件下で第2処理液に嫌気性微生物による嫌気性処理を施す。
ここで、上記の第1処理槽は、第2処理液の上澄み部分に貝殻を浸漬してなる第3処理液を収容し、好気性条件下で第3処理液に貝殻を好気性微生物の担体として用いた好気性微生物による好気性処理を施すように構成されている。
第1処理槽は、外気を遮断可能な構造を有する処理槽であって、処理対象の貝類を浸漬した第1処理液を収容し、第1処理液を攪拌する第1攪拌部を備え、嫌気性条件下で貝類を構成する有機固形物を可溶化する。
第2処理槽は、外気を遮断可能な構造を有する処理槽であって、第1処理槽から移液された貝類の貝殻を除く第1処理液に嫌気性種汚泥が添加されてなる第2処理液が収容され、第2処理液を攪拌する第2攪拌部を備え、嫌気性条件下で第2処理液に嫌気性微生物による嫌気性処理を施す。
第3処理槽は、第2処理液の上澄み部分に貝殻を浸漬してなる第3処理液を収容し、第3処理液を攪拌する第3攪拌部を備え、好気性条件下で第3処理液に貝殻を好気性微生物の担体として用いた好気性微生物による好気性処理を施す。
あるいは好適には、前記第1処理槽、前記第2処理槽および前記第3処理槽の底部に沈殿する沈殿物を除去する取り出し管が前記処理槽の底部に設けられている。
まず、処理対象の貝類を浸漬した第1処理液を嫌気性条件下で攪拌して第1処理液において貝類を構成する有機固形物を可溶化する。
次に、貝類の貝殻を除く第1処理液に嫌気性種汚泥を添加して第2処理液とし、嫌気性条件下で第2処理液を攪拌して第2処理液に嫌気性微生物による嫌気性処理を施す。
次に、第2処理液の上澄み部分に貝殻を浸漬して第3処理液とし、好気性条件下で第3処理液を攪拌して第3処理液に貝殻を好気性微生物の担体として用いた好気性微生物による好気性処理を施す。
図1は本実施形態に係る貝類の処理装置の模式構成図である。
本実施形態に係る貝類の処理装置は、ムラサキイガイやカキなどの貝類に嫌気性処理および好気性処理を施して処理する貝類の処理装置であって、第1処理槽T1と第2処理槽T2を有する。
開閉部14は、図面上、処理槽の蓋部の一部が開口する構成として示しているが、これに限らず、例えば蓋部が全面に開口する構成や蓋部の一部または全部がメッシュ状に開口する構成などとすることも可能である。
ここで、開閉部14が閉じた状態で攪拌部材16により攪拌することで嫌気性条件での攪拌とすることができ、また、開閉部を開けて開口状態として処理槽10の内部を外気と通じた状態で攪拌部材16により攪拌することで好気性条件での攪拌とすることができ、これらはいわゆる表面曝気とよばれる曝気方法である。
本実施形態においては、第2処理槽T2では嫌気性処理のみを行うので、基本的には開閉部22は閉じたままでよく、必要なときのみ開けることができる。
塩化ナトリウム調整部は、第2処理液の塩化ナトリウム濃度を10g/リットル以下に調整するように構成されており、例えば、不図示の濃度測定部あるいは手動で塩化ナトリウム濃度を計測し、得られた濃度結果に応じて、所望の濃度範囲となるように塩化ナトリウムを添加するなどにより濃度を調整する。
また、成分添加部は、処理に必要な成分を添加するものであり、特に嫌気性処理で消費される成分を処理液に添加する。
例えば、NH4 +,NO3 −,NO2 −、PO4 3−、K+などのN,P,Kを含む栄養塩類、あるいは、Ca,Mg,Sなどの微量元素が嫌気性処理で消費され、嫌気性処理において不足することがあるので、これらの成分を適宜添加する。
例えば、メタンガスを燃料ガスそのものとして回収、蓄積し、燃料ガスとして用いることができる。
また、メタンガスを燃焼して発電タービンを回して発電する発電部とすることができる。この場合、エネルギーを電力および熱エネルギーとして取り出すことができ、例えば、電力として30%、熱エネルギーとして45%、合わせて75%程度のエネルギーを回収できる。例えば、電力としてエネルギーを回収した場合、本実施形態の貝類の処理装置を駆動する電力として利用するほか、他所に電力源として供給することが可能である。
第2処理液31に嫌気性処理を施した後の上澄み液を、連絡管20を通じて、上記の貝殻が残されている第1処理槽T1に移液して第3処理液として処理できるような構成となっている。
図2は本実施形態に係る貝類の処理方法のフローチャートであり、図3(a)〜(c)は本実施形態に係る貝類の処理方法を説明する模式図である。
また、貝殻からCa,Mg,Sなどの微量元素が溶出することで、これらの元素が反応系に供給される。
上記のように、貝殻を嫌気性処理の処理液に浸漬していることから、安定した処理を持続することが可能となる。
外気を遮断した嫌気性条件での攪拌として、開閉部33を閉じて処理槽本体30を外気から遮断した状態で、攪拌機32を回転させて効率的に攪拌する。
上記のように嫌気性条件で攪拌することで、第1処理液由来の可溶化した有機物に対して、嫌気性種汚泥由来の嫌気性微生物であるメタン生成細菌が作用してメタン発酵し、メタンガスが生成される。
上記の反応においてはメタンガスのほかに二酸化炭素も生成され、合わせてバイオガスとも称する。バイオガスの組成は、例えばメタンガスが60%、二酸化炭素が40%程度である。
例えば、処理液成分調整部34を構成する塩化ナトリウム調整部により、処理液の塩化ナトリウム濃度を10g/リットル以下の一定の値に調整される。
海水のように塩化ナトリウム濃度が高い場合、メタン発酵によるメタン生成は著しく阻害されるので、ある程度の濃度以下であることが好ましく、特に塩化ナトリウム濃度が10g/リットル以下とするとメタンガスの生成効率が非常に高くなる。
また、汽水など塩化ナトリウム濃度が高くなくても、塩化ナトリウム濃度が変化するような場合、汚泥の馴化が塩化ナトリウム濃度に追随できないため、メタン発酵反応を阻害してしまう。
塩化ナトリウムの濃度の調節は、不図示の濃度測定部あるいは手動で塩化ナトリウム濃度を計測し、得られた濃度結果に応じて自動的に調整するようにしてもよい。
本実施形態においては、上記の有機物をさらに分解し、貝殻をより清浄な状態にするため、上記の嫌気性処理(S20)の後に、第3ステップS30として、第1処理槽T1において、第2処理液31の上澄み部分に貝類11の貝殻を浸漬して第3処理液12aとし、好気性条件下で第3処理液12aを攪拌して第3処理液12aに貝殻を好気性微生物の担体として用いた好気性微生物による好気性処理を施す。
これにより、第2処理液31の上澄み部分に貝類11の貝殻が浸漬されて第3処理液12aとなる。
上記の第3処理液31aに対して、好気性条件下で処理液を攪拌して、処理液に貝類の貝殻を好気性微生物の担体として用いて好気性微生物による好気性処理を施す。
好気性条件に転換することで、嫌気性微生物が優位な状況から好気性微生物が優位な状況へとシフトし、好気性微生物による好気性処理が施されるようになる。
貝殻は、適当な表面粗度を有し、さらに貝殻中にはCa,Mg,Sなどの微量元素が含有されていることから、微生物が付着、着床するのに好ましい状態となっている。
また、ランダムに充填された貝殻の作り出す空隙率は、70〜85%程度におよび、貝の種類にもよるが、充填実比表面積は100m2/m3以上にもなることからも、担体として非常に好ましい。
ここで、第1処理槽から移液された可溶化処理液中には、SS(懸濁性物質)成分が比較的少ないため、例えばUASB(上向流嫌気性汚泥床)法などの高負荷型嫌気性処理によって、メタン発酵効率を高めることが可能である。
また、第2処理槽T2には貝殻を含ませないことから、基本的に収容されるのが液体状態の物質のみであるので、第2処理槽の処理槽本体の大きさを小型化することが可能である。場合によっては、複数回の処理分の第1処理液をまとめて嫌気性処理(メタン発酵)に供することも可能である。
この場合、第1処理槽での有機固形物を可溶化する工程、第2処理槽での嫌気性処理(メタン発酵)工程および第1処理槽での第3処理液に好気性処理を施す工程まで、貝類とともに生ゴミ(有機性廃棄物)を処理することができる。
有機固形物を嫌気性条件で可溶化する工程において、炭水化物からの有機酸の生成が進み、それによるpHの低下とともに貝殻表面の溶解が起こり、付着貝肉など有機物が除去され、貝殻表面の浄化が促進される。
処理液中の栄養バランスがよくなるとともに、基質としてのC/N比(炭素窒素比)が大きくなり、メタン生成細菌の窒素阻害が起こりにくくなるという利点がある。
図4は本実施形態に係る貝類の処理装置の模式構成図である。
本実施形態に係る貝類の処理装置は、実質的に第1実施形態と同様であるが、第1処理槽T1、第2処理槽T2および第3処理槽T3を有する。
あるいは、第3処理槽T3において別工程で嫌気性条件で有機固形物を可溶化した残りの貝殻をそのまま用いることもできる。
図5は本実施形態に係る貝類の処理装置の模式構成図である。
第1実施形態の第1処理槽と同様の構成である複数個の第1処理槽(T1a,T1b,T1c,T1d)を有しており、これらの複数個の第1処理槽(T1a,T1b,T1c,T1d)と、第1実施形態の第2処理槽と同様の構成である第2処理槽T2間で、連絡管20を通じて、第1処理槽(T1a,T1b,T1c,T1d)に収容されていた可溶化処理後の第1処理液を第2処理槽T2へ、また、第2処理槽T2に収容されていた嫌気性処理(メタン発酵)後の第2処理液の上澄みを第1処理槽(T1a,T1b,T1c,T1d)へ、それぞれ移液可能に構成されている。
三角フラスコ中に、蒸留水および海水の混合液500mlを注ぎ、嫌気性種汚泥を500ml添加して処理液を調製し、ムラサキイガイ500g(湿重量)を投入し、37℃の温度で嫌気性処理を施した。ここで、処理液の塩化ナトリウム濃度は、水と海水の混合比で調節することで、0,10,20,35g/リットルの4条件として、それぞれA0,A10,A20,A35の4つの試料とした。
一方、嫌気性種汚泥は用いず、蒸留水および海水の混合液1000mlを処理液とし、ムラサキイガイ500g(湿重量)を投入し、37℃の温度で嫌気性処理を施した。上記と同様に塩化ナトリウム濃度を0,10,20,35g/リットルの4条件として、それぞれN0,N10,N20,N35の4つの試料とした。
また、ムラサキイガイを投入せず、蒸留水500mlに嫌気性種汚泥500gを投入したものをコントロール試料Cとした。
嫌気性処理において、嫌気性種汚泥を使用し、さらに、塩化ナトリウム濃度を10g/リットル以下に調製することで、メタンガスの生成効率が非常に高くなることが確認された。
例えば、嫌気性条件と好気性条件の制御は、上記の各実施形態のように処理槽の開閉部によるもの、曝気によるもの、その組み合わせによるものなど、種々の構成を採用可能である。
また、処理対象の貝類はムラサキイガイのほか、不要となったカキ、その他の貝類などに適用できる。
上記の各実施形態において、各処理槽間で処理液を移液する手段としては、ポンプの正および逆回転を利用することができる。
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
本発明の貝類の処理方法は、沿岸に立地する発電所などの施設において冷却水系などの配水管の内部に付着する貝類を処理する方法として適用できる。
T2…第2処理槽
T3…第3処理槽
10…処理槽本体
11…貝類
12…第1処理液
12a…第3処理液
13…温度調節部
14…開閉部
14a…開口状態
15…モータ
16…攪拌部材
17…取り出し管
20…連絡管
30…処理槽本体
31…第2処理液
31a…嫌気性種汚泥
32…攪拌機
32a…モータ
33…開閉部
34…処理液成分調整部
34a…必要な成分
35…取り出し管
36…エネルギー回収部
36a…バイオガス
Claims (15)
- 貝類に嫌気性処理および好気性処理を施して処理する貝類の処理装置であって、
外気を遮断可能な構造を有する処理槽であって、処理対象の貝類を浸漬した第1処理液を収容し、前記第1処理液を攪拌する第1攪拌部を備え、嫌気性条件下で前記貝類を構成する有機固形物を可溶化する第1処理槽と、
外気を遮断可能な構造を有する処理槽であって、前記第1処理槽から移液された前記貝類の貝殻を除く第1処理液に嫌気性種汚泥が添加されてなる第2処理液が収容され、前記第2処理液を攪拌する第2攪拌部を備え、嫌気性条件下で前記第2処理液に嫌気性微生物による嫌気性処理を施す第2処理槽と
を有し、
前記第1処理槽が、前記第2処理液の上澄み部分に前記貝殻を浸漬してなる前記第3処理液を収容し、好気性条件下で前記第3処理液に前記貝殻を好気性微生物の担体として用いた好気性微生物による好気性処理を施すように構成されている
貝類の処理装置。 - 前記第1処理槽を複数個有し、
複数個の前記第1処理槽と前記第2処理槽間で前記第1処理液および前記第2処理液の上澄みをそれぞれ移液可能に構成されている
請求項1に記載の貝類の処理装置。 - 貝類に嫌気性処理および好気性処理を施して処理する貝類の処理装置であって、
外気を遮断可能な構造を有する処理槽であって、処理対象の貝類を浸漬した第1処理液を収容し、前記第1処理液を攪拌する第1攪拌部を備え、嫌気性条件下で前記貝類を構成する有機固形物を可溶化する第1処理槽と、
外気を遮断可能な構造を有する処理槽であって、前記第1処理槽から移液された前記貝類の貝殻を除く第1処理液に嫌気性種汚泥が添加されてなる第2処理液が収容され、前記第2処理液を攪拌する第2攪拌部を備え、嫌気性条件下で前記第2処理液に嫌気性微生物による嫌気性処理を施す第2処理槽と、
前記第2処理液の上澄み部分に前記貝殻を浸漬してなる前記第3処理液を収容し、前記第3処理液を攪拌する第3攪拌部を備え、好気性条件下で前記第3処理液に前記貝殻を好気性微生物の担体として用いた好気性微生物による好気性処理を施す第3処理槽と
を有する貝類の処理装置。 - 前記第2処理槽に、前記嫌気性処理において発生するメタンガスを回収するエネルギー回収部が設けられている
請求項1〜3のいずれかに記載の貝類の処理装置。 - 前記第2処理槽に、前記処理液の塩化ナトリウム濃度を10g/リットル以下に調整する塩化ナトリウム調整部がさらに設けられている
請求項1〜4のいずれかに記載の貝類の処理装置。 - 前記第2処理槽に、前記処理液に前記嫌気性処理で消費される成分を添加する成分添加部がさらに設けられている
請求項1〜5のいずれかに記載の貝類の処理装置。 - 前記第1処理槽および前記第2処理槽の底部に沈殿する沈殿物を除去する取り出し管が前記処理槽の底部に設けられている
請求項1,2,4〜6のいずれかに記載の貝類の処理装置。 - 前記第1処理槽、前記第2処理槽および前記第3処理槽の底部に沈殿する沈殿物を除去する取り出し管が前記処理槽の底部に設けられている
請求項3〜6のいずれかに記載の貝類の処理装置。 - 貝類に嫌気性処理および好気性処理を施して処理する貝類の処理方法であって、
処理対象の貝類を浸漬した第1処理液を嫌気性条件下で攪拌して前記第1処理液において前記貝類を構成する有機固形物を可溶化する工程と、
前記貝類の貝殻を除く第1処理液に嫌気性種汚泥を添加して第2処理液とし、嫌気性条件下で前記第2処理液を攪拌して前記第2処理液に嫌気性微生物による嫌気性処理を施す工程と、
前記第2処理液の上澄み部分に前記貝殻を浸漬して前記第3処理液とし、好気性条件下で前記第3処理液を攪拌して前記第3処理液に前記貝殻を好気性微生物の担体として用いた好気性微生物による好気性処理を施す工程とを有し、
前記第1処理液において前記貝類を構成する有機固形物を可溶化する工程と前記第3処理液に前記好気性処理を施す工程を第1処理槽で行い、前記第2処理液に前記嫌気性処理を施す工程を第2処理槽で行い、
前記第1処理液において前記貝類を構成する有機固形物を可溶化する工程の後で前記貝類の貝殻を前記第1処理槽に残して前記第1処理液を前記第2処理槽に移液し、
前記第2処理液に前記嫌気性処理を施す工程の後で前記貝殻が残されている前記第1処理槽に前記第2処理液の上澄みを移液する
貝類の処理方法。 - 複数個の前記第1処理槽を用い、
複数個の前記第1処理槽と前記第2処理槽間で前記第1処理液および前記第2処理液の上澄みをそれぞれ移液して、前記有機固形物を可溶化する工程から前記第3処理液に前記好気性処理を施す工程までの工程を行う
請求項9に記載の貝類の処理方法。 - 前記有機固形物を可溶化する工程において、含有される有機物の60%以上が炭水化物である有機性廃棄物を前記第1処理液に添加し、
前記有機固形物を可溶化する工程から前記第3処理液に前記好気性処理を施す工程までの工程で前記貝類とともに前記有機性廃棄物を処理する
請求項9または10のいずれかに記載の貝類の処理方法。 - 前記第2処理液に前記嫌気性処理を施す工程において、前記嫌気性処理において発生するメタンガスを回収しながら行う
請求項9〜11のいずれかに記載の貝類の処理方法。 - 前記第2処理液に前記嫌気性処理を施す工程において、前記処理液の塩化ナトリウム濃度を10g/リットル以下に調整して行う
請求項9〜12のいずれかに記載の貝類の処理方法。 - 前記第2処理液に前記嫌気性処理を施す工程において、前記第2処理液に前記嫌気性処理で消費される成分を添加して行う
請求項9〜13のいずれかに記載の貝類の処理方法。 - 前記第1処理液、前記第2処理液および前記第3処理液において、底部に沈殿する沈殿物を除去する工程を有する
請求項9〜14のいずれかに記載の貝類の処理方法。
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