JP5356393B2 - 固定生物膜を用いる被洗浄嫌気性消化槽(flushedanaerobicdigester) - Google Patents
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Description
ガス貯留領域と、
細菌が付着する固定担体又は移動担体を含む排水処理領域と、
排水(洗浄水)貯留領域と、
沈降領域とを備える、排水処理装置に関する。
2つのタンクを底部で隔離することによって上記装置の排水貯留領域に或る容積の排水を達成する工程と、
上記2つのタンク内で排水の液位差を生じさせる工程と、
上記容積の排水を数秒で解放する工程と、
を含む。
好ましくは2つのタンクを底部で連結する接続部に設けられる、タンクの隔離弁を操作すること、及び/又は
好ましくは2つのタンクを底部で連結する接続部に設けられる制御弁を操作すること、及び/又は
好ましくは2つのタンクを上部で連結する接続部に設けられる再循環ポンプを操作すること、によって周期的に形成される。
タンクの隔離弁を閉じることによって上記装置の排水貯留領域に或る容積の排水を得る工程であって、上記弁は、上記2つのタンク間の接続部を底部で閉じるために2つのタンクを底部で連結する接続部に設けられる、或る容積の排水を得る工程と、
好ましくは再循環ポンプを作動することによって上記タンク内の排水の液位差を得る工程と、
タンクの隔離弁を開放することにより、上記容積の排水を好ましくは数秒で解放することによって上記タンク内の排水の平衡液位が得られるまで排水を再循環させる工程と、
を含む、方法に関する。
a)貯留領域:
この領域は、生成されたガスを、導管12を通して必要であればガス浄化システムへ送り、次いでさらに実質的な貯留部(storage)へ送るか、又はガスを燃料とするエンジン若しくはボイラー若しくは他の装置に動力を供給するために直接使用する前に、貯留するのに使用される。これはバイオメタン生成の場合に該当する。様々なタンク1、2の貯留領域a間は、圧力の均等化を確実にするために導管4を接続することによって相互接続されている。
この領域は、1つ又は複数のタンク内に、1つ又は複数の他のタンクを徐々に空にすることによって被処理排水を徐々に貯留するのに使用される。この目的のために、タンク底部の隔離弁5は閉位置にある。したがって隔離弁5は、異なるタンク1、2間で液位差を生じさせる。この液位差により、底部の隔離弁5の開放時に激しい水力学的制約がもたらされ、これによってタンク1、2間の液位が均等になる傾向にある。この新たな特徴のおかげで、本装置は、再循環速度を0.1m/秒〜10m/秒、例えば1m/秒〜7m/秒又は2.5m/秒〜5m/秒の間で調節し、且つ再循環の頻度を連続的に1回のみにするのではなくバッチにすることもでき、又は2つのモードを組み合わせて、例えばx分間連続した後にバッチにしてから再び連続的にし、好ましくはバイオメタン生成の場合には1分〜5分おきにすることができる。
この領域は、細菌が付着する担体10を含むため、消化によって排水が処理されるのは主にこの領域においてである。担体は固定担体又は移動担体であり得る。
この領域は、スラッジの状態の付着していない細菌を沈降させることを可能にし、該細菌はその後、排出導管11を通してタンクへ排出されてそこで処理される。この領域はポンプ9によって周期的に空にされる。
強力な水力学的制約が細菌に対する基質(排水)のアクセス性を改善し、したがって消化槽の処理能力を高める。本発明の好ましい実施形態では、この装置及び方法は、消化槽の処理能力を、従来技術の消化槽と比べて20%以上、好ましくは30%以上、40%以上、最高で50%以上高めることができる。
これらの制約によって、生物膜の厚さを制御することが可能である。好ましくは、バイオメタン生成の場合、生物膜の厚さは0.5mm〜2mmの間で様々である。
これらの制約は脱気を促す。
これらの制約が周期的であり、したがって再循環速度を不連続にするという事実は、沈降現象を促し、且つスラッジのより良好な管理を可能にする。
図1〜図4において使用される符号は以下の要素に対応する:
a ガス貯留領域
b 排水貯留領域
c 処理領域
d 沈降領域
1 (第1の)タンク
2 (第2の)タンク
3 タンクと底部との接続部又は連結導管
4 タンクと上部との接続部又は連結導管
5 タンクの隔離弁
6 流量制御弁
7 再循環ポンプ
8 交換器
9 スラッジ排出ポンプ
10 細菌が付着する担体
11 スラッジ排出のための導管又は連結部
12 バイオガス排出のための導管又は連結部
13 排水排出のための導管又は連結部。この導管はタンクのオーバーフローであり、清浄後の排水はこの導管を通ってタンクから出る。
14 排水の導管又は連結部。この導管はタンクに新たな(fresh)排水(まだ清浄されていない)を給送する導管である。この排水はタンクにおいて清浄されてから導管13を通って出る。
15 タンク内の液体が流れるか又は再循環する方向。
第1のタンク1は、FADの4つの特定の領域を含む。温度を一定値に維持する必要がある場合、第1のタンク1は断熱される。第1のタンク1の総容積は被処理排水の量及び所望される清浄の割合に応じて変わる。
第2のタンク2は、第1のタンク1と同様であっても又は同様でなくてもよく、他のタンクが第1のタンク及び/又は第2のタンクと接続されてもよい。
タンクと底部との接続導管3は、隔離弁の開放時に最適な再循環速度を可能にするのに十分な直径を有する。例えばバイオメタン生成の場合、再循環速度は100mm/秒〜1m/秒であるのが好ましい。
タンクと上部との接続導管4は、タンク1、2の液位が変わるときにガス圧の最適な平衡を可能にするのに十分な直径を有し、一方のタンクから別のタンクへのオーバーフローとしても働く。
隔離弁5は、不平衡な液位を得るためにタンク同士を隔離することを可能にする。開放することによって水力学的制約を生じさせるのはこの隔離弁5である。隔離弁5はオン/オフ弁又は比例弁である。
流量制御弁6は、流量、したがって再循環速度を調整することを可能にする。
再循環ポンプ7は、液体が一方のタンクから別のタンクへ再循環することを可能にし、タンク1、2間で液位の不均衡も生じさせる。
交換器8は、液体を所与の温度に維持することを可能にする。
スラッジの排出ポンプ9は、タンク1、2を周期的に空にすることを可能にし、沈降したスラッジを排出導管11を通して排出する。
細菌が付着する担体10は固定担体又は移動担体であり得る。固定担体である場合、方向付けられていても又は方向付けられていなくてもよく、プラスチック又は木材から作製される。移動担体である場合、プラスチック又は砂又は他のタイプの粒子から作製される、BioBallタイプ又はボール若しくはマイクロボールタイプであり得る。担体は、最大付着表面(m2/m3)を呈しなければならない。200m2/m3の比又はそれ以上の比を有する、PVCプラスチック製の方向付けられた固定担体が、バイオメタン生成の場合のFADシステムに特に適している。
Claims (17)
- 排水処理装置であって、2つ又は複数の接続部(3、4)によって上部及び底部が互いに接合される少なくとも2つのタンク(1、2)を備え、接続部(4)は、タンク(1)のガス貯留領域とタンク(2)のガス貯留領域との間に設けられ、タンクの少なくとも一方は、
ガス貯留領域(a)と、
細菌が付着する固定担体又は移動担体(10)を含む排水処理領域(c)と、
排水貯留領域(b)と、
沈降領域(d)とを備え、
排水処理装置は、
タンク(1)の沈降領域とタンク(2)の沈降領域との間に接続部(3)が設けられ、接続部(3)には隔離弁(5)が設けられること、並びに
排水処理装置は、
再循環ポンプ(7)を備え、ポンプ(7)は、タンク(1、2)を機能的に接続する導管に設けられていることを特徴とする、排水処理装置。
- 接続部(3)には、さらに、制御弁(6)が設けられていることを特徴とする、請求項 1に記載の排水処理装置。
- 排水処理装置は、排水が再循環する方向を反転させることを可能にする追加の弁を備えることを特徴とする、請求項1又は2に記載の排水処理装置。
- ガス貯留領域(a)は排水処理領域(c)の上に位置することを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の排水処理装置。
- タンク(1、2)の底部と機能的に連結されている、スラッジを排出する導管(11)と、タンク(1、2)の上部と機能的に連結されている、排水処理装置のガスを排出する導管(12)とを備えることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載の排水処理装置。
- 排出ポンプ(9)及び/又は少なくとも1つの熱交換機(8)を備えることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1項に記載の排水処理装置。
- 請求項1〜6のいずれか1項に記載の排水処理装置の洗浄方法であって、
タンク(1、2)を底部で連結する接続部(3)に設けられているタンクの隔離弁(5)を閉じることによってタンク(1、2)の接続部を底部で閉じることにより、排水処理装置の排水貯留領域(b)にある容積の排水を得る工程と、
タンク(1、2)を機能的に連結する導管に設けられる再循環ポンプ(7)を作動することによってタンク(1、2)内の排水の液位差を生じさせる工程と、
タンク(1、2)内の排水位が平衡に達するまで、タンクの隔離弁(5)を開放することによって前記容積の排水を数秒で解放する工程と、
に従って水力学的制約を定期的に生じさせることを含む、洗浄方法。
- 排水処理装置のタンクの一方の排水貯留領域において最大排水容積(Hmax)と、排 水処理装置のタンクの他方の排水貯留領域において最小排水容積(Hmin)とを得るた めに、タンク(1、2)間の接続部(3)を底部で閉じるために、タンク(1、2)を該 底部で連結する接続部(3)に設けられているタンクの隔離弁(5)を閉じる工程と、
再循環ポンプ(7)を作動することによってタンク(1、2)内で最大排水位差(ΔH)を得る工程と、
タンク(1、2)の隔離弁(5)を開放することによって、タンク(1、2)内で排水位の平衡(averageH)が得られるまで排水を再循環させる工程と、
を含む、請求項7に記載の方法。
- 排水の再循環する方向(15)は反転させることができる、請求項7又は8に記載の方法。
- 洗浄工程を周期的に繰り返す、請求項7〜9のいずれか1項に記載の方法。
- 隔離弁(5)の通過断面及び隔離弁(5)の開放速度によって、液位差によるタンク内の排水速度を決定することを含む、請求項7〜10のいずれか1項に記載の方法。
- 洗浄期間中の排水の再循環速度は0.1m/秒〜10m/秒の範囲である、請求項7〜11のいずれか1項に記載の方法。
- 排水の再循環流量は、1時間当たり該2つのタンクの容積の半分から2倍の範囲である、請求項7〜12のいずれか1項に記載の方法。
- 隔離弁(5)を定期的に開放することによって、最大排水位差(ΔH)よりも少ない排水位の変化を生じさせる工程を含む、請求項7〜13のいずれか1項に記載の方法。
- 請求項1〜6のいずれか1項に記載の排水処理装置を使用して、液体有機性廃棄物をガ スに変える方法。
- 請求項1〜6のいずれか1項に記載の排水処理装置を使用して、排水を処理する方法。
- 嫌気性細菌を使用することを特徴とする請求項15又は16に記載の方法。
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