JP5356393B2 - 固定生物膜を用いる被洗浄嫌気性消化槽(flushedanaerobicdigester) - Google Patents

固定生物膜を用いる被洗浄嫌気性消化槽(flushedanaerobicdigester) Download PDF

Info

Publication number
JP5356393B2
JP5356393B2 JP2010528383A JP2010528383A JP5356393B2 JP 5356393 B2 JP5356393 B2 JP 5356393B2 JP 2010528383 A JP2010528383 A JP 2010528383A JP 2010528383 A JP2010528383 A JP 2010528383A JP 5356393 B2 JP5356393 B2 JP 5356393B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
tank
drainage
waste water
tanks
water treatment
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2010528383A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2010540245A5 (ja
JP2010540245A (ja
Inventor
ジーン‐デイビッド ミカエル トーマス,モルガン
ベノワ ミショット,ジャック
Original Assignee
グリーンワット
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by グリーンワット filed Critical グリーンワット
Publication of JP2010540245A publication Critical patent/JP2010540245A/ja
Publication of JP2010540245A5 publication Critical patent/JP2010540245A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5356393B2 publication Critical patent/JP5356393B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08CLEANING
    • B08BCLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B9/00Cleaning hollow articles by methods or apparatus specially adapted thereto 
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08CLEANING
    • B08BCLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B9/00Cleaning hollow articles by methods or apparatus specially adapted thereto 
    • B08B9/08Cleaning containers, e.g. tanks
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/28Anaerobic digestion processes
    • C02F3/2806Anaerobic processes using solid supports for microorganisms
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M21/00Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses
    • C12M21/04Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses for producing gas, e.g. biogas
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M23/00Constructional details, e.g. recesses, hinges
    • C12M23/36Means for collection or storage of gas; Gas holders
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M23/00Constructional details, e.g. recesses, hinges
    • C12M23/58Reaction vessels connected in series or in parallel
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M29/00Means for introduction, extraction or recirculation of materials, e.g. pumps
    • C12M29/02Percolation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M33/00Means for introduction, transport, positioning, extraction, harvesting, peeling or sampling of biological material in or from the apparatus
    • C12M33/22Settling tanks; Sedimentation by gravity
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2301/00General aspects of water treatment
    • C02F2301/04Flow arrangements
    • C02F2301/046Recirculation with an external loop
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2301/00General aspects of water treatment
    • C02F2301/08Multistage treatments, e.g. repetition of the same process step under different conditions
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2303/00Specific treatment goals
    • C02F2303/16Regeneration of sorbents, filters
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/30Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Clinical Laboratory Science (AREA)
  • Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)
  • Biological Treatment Of Waste Water (AREA)
  • Treatment Of Sludge (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)

Description

本発明は排水処理装置に関し、詳細には、固定生物膜を用いる洗浄可能な嫌気性消化槽に関する。本発明はまた、排水処理装置を洗浄する方法に関する。本発明は、本発明による装置を用いて排水処理する方法に関する。
嫌気性消化は、何年も前から知られている方法であり、細菌が付着する担体(固定又は移動)が幾つかのタイプの消化槽において使用されている。上昇流又は下降流によって流体を再循環させる消化槽によって、反応器に収容されている液体を均質化することが可能である。このタイプの方法を制御するために重要なパラメータは、温度、被処理液体の水力学的滞留時間、再循環速度及びpHである。正確なバイオガス生成の場合、温度は、中温菌では約37℃、好熱性細菌では55℃である。水力学的滞留時間は、1時間〜50時間の間で様々である。pH範囲は6〜8である。再循環速度の範囲は1mm/秒〜20mm/秒である。この低速度では生物膜分離現象が増加しない。
担体を用いる方法は、細菌が生物膜の形態で凝集するという性質を利用し、細菌が凝集してフレークを形成するという性質を利用する担体を用いない方法よりもロバストであるという利点を有する。担体を用いない方法はより不安定であり、環境、すなわち温度、pH、再循環速度のわずかな変化にも反応する。これらの方法は、良好な結果を達成するためには高性能の制御システムが必要である。担体を用いる方法は変化をより容易に受け入れるが、負荷容量が少なくなる。正確なバイオメタン生成の場合、担体を用いない方法は、一日で消化槽1m当たり最大100kgのCOD(化学的酸素要求量:全ての有機物を酸化するために必要な酸素の量。分解性有機物の総量を示す)の負荷を許容することができるが、担体を用いる方法は、一日で消化槽1m当たり40kgのCODに限られる。
担体を用いる方法は全て、生物膜の厚さの制御という同じ問題を有する。細菌は常に増殖する傾向があり、これによって生物膜の厚さが増す。この厚さが適切に制御されなければ、生物膜が最終的に大きくなり過ぎ、このことにより下層の細菌に対する基質のアクセス性が大幅に下がり、担体の閉塞につながる。
担体を用いる方法は、1m当たりの付着に利用可能な表面積が大きい材料を使用する。この比は、装置に応じて100m/m〜800m/mと様々である。しかし、m/mの数値と、細菌によるバイオガス生成又は物質の消化との対応は比例しない。
本発明は、或る特定の物質を細菌と接触させることによって変質させる装置に関する。細菌は、これらの物質を消化して他の物質を排出(reject)する。これらの細菌は生物膜の形態で担体に付着する。より詳細には、本発明は、液体状の有機性廃棄物をバイオガスに変えるために開発された。
本発明は、FADシステム(「固定生物膜を用いる被洗浄嫌気性消化槽」)としても既知である固定生物膜を用いる洗浄可能な嫌気性消化槽又は排水処理装置に関する。
「消化槽」という用語は、本発明において使用する場合、有機物の発酵プロセスによってバイオガスを生成する装置に関するものである。「バイオガス」とは、酸素の非存在下で有機物を発酵することによって生成されるガスを指す。バイオガスは主に、(例えば50%〜80%の)メタン(CH)と、(例えば20%〜50%の)二酸化炭素(CO)とから成る。
「生物膜」という用語は微生物の群集を指し、この場合細菌は互いと表面とに接着する。
第1の態様では、本発明は、排水処理装置(又は固定生物膜を用いる洗浄可能な嫌気性消化槽、すなわちFADシステム)であって、1つ又は複数の接続部(接続管路)によって上部及び/又は底部が互いに接合される少なくとも2つのタンクを備え、該タンクの少なくとも1つは、
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。
本発明による装置は、上記ガス貯留領域が排水処理領域の上に位置することを特徴とする。本発明による装置は、排水貯留領域が排水処理領域の上に位置することを特徴とする。本発明による装置は、上記沈降領域が処理領域の下に位置することを特徴とする。
さらに、本発明による装置は、上記一方のタンクのガス貯留領域と上記他方のタンクのガス貯留領域との間に接続部が設けられることを特徴とする。本発明による装置はまた、上記一方のタンクの沈降領域と上記他方のタンクの沈降領域との間に接続部が設けられることを特徴とする。
本発明の別の実施の形態では、装置は、上記一方のタンクの沈降区域と上記他方のタンクの沈降区域との間に設けられる接続部に位置する隔離弁を備えることを特徴とする。
本発明による装置は、上記一方のタンクの沈降区域と上記他方のタンクの沈降区域との間に設けられる接続部に位置するのが好ましい制御弁を備えることができることを特徴とする。
排水処理装置はまた、排水を装置へ供給する導管又は接続部と、処理後に装置から排水を排出するための導管又は接続部とを備え、該2つの導管は上記2つのタンクと機能的に結び付いている。
別の実施の形態では、装置は、スラッジ(複数可)を排出(沈降)する導管又は接続部を備え、該導管は上記2つのタンクの底部と機能的に接続される。排水処理装置はまた、ガス、好ましくはバイオガスを装置から排出する導管又は接続部を備え、該導管は上記タンクの少なくとも一方と機能的に接続され、該導管は上記タンクの上部と機能的に接続されるのが好ましい。
本発明による装置は、再循環ポンプを備えることができることを特徴とする。本発明による装置は、排出ポンプを備えることができることを特徴とする。本発明による装置は、少なくとも1つの熱交換器を備えることができることを特徴とする。好ましくは、再循環ポンプ及び熱交換器は、上記2つのタンクと機能的に接続される導管に設けられる。別の実施の形態では、上記排出ポンプはスラッジを排出する導管に設けられる。
FADシステムの特殊な点は、嫌気性細菌の発達及び活動のために最適な環境を作り出して維持することである。FADシステムは、嫌気性細菌を使用する全ての処理方法に、それらの機能に関係なく使用可能である。FADシステムは、バイオガスの生成のために開発された。
細菌の固定担体又は移動担体を使用する多くの方法が存在する。この場合、細菌は生物膜の形態で担体上に凝集する。これらの方法には共通して、生物膜の成長を制御することができないことにより、担体の閉塞及び細菌に対する基質のアクセス性に関する問題がある。FADシステムは、生物膜の厚さを完璧に制御する可能性を提供する。
FADシステムは、同様であっても又は同様でなくてもよい少なくとも2つのタンクから成る。これらのタンクは、幾つかの領域、すなわち、細菌が生成したガスの貯留領域、排水(洗浄水)貯留領域、細菌の担体を含む領域及び沈降領域から成る。本発明による装置及び方法は、所与の温度に保つ必要がある場合、ポンプ、弁及び熱交換器を使用する。
別の態様では、本発明は、装置内部で水力学的制約(constraints)を定期的に生じさせることを含む、本発明による排水処理装置の洗浄方法に関する。この方法は、
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。
「水力学的制約」という用語は、本願において使用する場合、或る特定の速度又は圧力が印加されたときに流体内で生じる内力を考慮することを指す。
2つのタンクを底部で「隔離する」という用語は、タンク「間の接続部を底部で閉じる」ことの同義語として使用される。
「排水」という用語は、消化槽において処理することができる生分解性有機物が充填された液体(例えば水)を記載するために使用される。バイオメタン生成の場合、排水は主に揮発性脂肪酸に関与する。バイオガスを形成するために細菌が消化するのが揮発性脂肪酸である。排水中に存在する揮発性脂肪酸が消費される場合、排水が浄化されると言える。
本方法は、水力学的制約の周期的な発生が、タンクの上記隔離弁及び/又は上記制御弁、及び/又は再循環ポンプの動作を調整することによって設定されることを特徴とする。
より詳細には、本発明によると、一実施の形態では、水力学的制約は、
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、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。
したがって、本発明は、本発明による排水処理装置の洗浄方法であって、
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。
本方法は、排水が再循環する方向を反転させることができることを特徴とする。「再循環」又は「移動」という用語は、排水が2つのタンク間のループを流れることを意味し、その回転方向は反転させることができる。
本方法はまた、該洗浄方法が周期的に繰り返されることを特徴とする。この文脈の「周期的な」という用語は、方法を、一日又は一週間又は一月に一回数分間、例えば複数回、例えば1回から数十回にわたって繰り返すことを指す。
例えば図4に示されるように、排水貯留領域内の排水位は、最大(Hmax)液位及び最小(Hmin)液位間で様々であることができ、ΔHはHmin及びHmax間の差に相当し、この方法において得ることができる最大の排水位差である。タンク内の排水の速度は、Hmax及びHmin間の液位差と、隔離弁の通過断面と、この弁の開放速度とによって決まる。
一実施の形態では、装置のこの動作モードは、強力な水力学的制約、及び洗浄期間に例えば最大0.25m/秒、1m/秒、5m/秒又はさらには10m/秒の高流体(排水)速度を周期的に形成することができる。したがって、別の実施の形態では、本発明は、洗浄期間中の排水の再循環速度が0.1m/秒〜10m/秒、例えば0.25m/秒〜10m/秒、例えば0.5m/秒〜7m/秒、又は2.5m/秒〜5m/秒である方法に関する。例えば、強力な水力学的制約は、方法が貯留領域において最大の排水位の変化(差)(ΔH)を得ることができるとき、に得られる。洗浄期間中の速度は通常、1秒当たり数ミリメートルである。
本発明による方法は、洗浄期間外に、1時間当たり2つのタンクの容積の半分から2倍である排水の再循環流を提供する。
別の実施の形態では、洗浄方法を用いて、生物膜の活性を高めることができる。この場合、排水位の変化(ΔH)は好ましくは最大ではない。最大の差(ΔH)よりも小さい液位の変化は、この文脈では、例えば隔離弁の開放に起因する液位の変化を示し、十分な水力学的制約を引き起こして生物膜の下層の細菌に対する基質(排水)のアクセス性を高めるが、生物膜を分離するほど十分ではない。この動作モードも周期的に適用することができる。この文脈において「周期的な」という用語は、方法を例えばx分毎に繰り返すことを指し、xは0.1分〜60分、例えば1分〜30分又は5分〜45分である。
本発明はまた、本発明による装置の担体上で生物膜を洗浄するために排水貯留領域をリザーバとして使用することに関する。
消化する方法において本発明に従って予期される水力学的制約の重要性は、水力学的制約によって被処理排水がより均質になり、且つ細菌に対する基質(排水)のアクセス性を改善することができるため非常に大きい。担体を用いる装置が使用される場合、水力学的制約によって生物膜の厚さを制御することも可能である。
別の態様では、本発明は、排水を処理する方法、好ましくは嫌気性細菌を使用して処理する方法、及び例えば本発明による装置を使用して液体有機性廃棄物をガス、好ましくはバイオガスに変える方法(したがってバイオガスを生成する方法)に関する。
様々な可能な構成の包括的な図である(これは網羅的ではない)。一般的な原理は、隔離弁5を開放する(これは液位を均一にする)ときに激しい水力学的制約を引き起こす液位差が漸進的に生じる、2つ以上の相互接続されているタンク1、2の使用によって、生物膜を洗浄する、すなわち生物膜の望ましくない部分を分離する低エネルギー手段である。 バイオメタン生成に使用される特定の場合の図である。
本発明の主題は、細菌が付着する担体を用いる装置である。この装置は、細菌の成長及び制御された発達に最適な環境を維持するのに役立つ。この装置は、細菌が消化する物質を含有する(液体)排水を処理する閉環境を構成する。この装置を使用することによって、バイオメタン生成の場合、排水を浄化しバイオガスを生成するために、腐敗し易い有機材料が充填されている排水を処理することが可能となる。この装置の出口において、バイオガス、浄化された排水及び細菌スラッジが得られる。
この消化槽は、同様であるか又は同様ではない少なくとも2つのタンク、ポンプ、弁、(必要であれば)熱交換器、及び様々な測定システムから成る。これらのタンクは、上部及び底部が互いに接合される。弁がタンクの底部の接続部を開閉する。タンクの少なくとも一方は図面に示される4つの領域から構成される。
動作の原理は、始動期間を除いて、隔離弁5によってタンク1、2を底部から周期的に隔離し、再循環ポンプ7によって液位差を生じさせ、次いで液位(liquid levels)の平衡が得られるまで弁5を開放することである。この原理により、強力な水力学的制約、及び洗浄中に例えば0.25m/秒、1m/秒、5m/秒又はさらには最高10m/秒の高速の排水が周期的に生じる。このシステムは、生物膜を洗浄するリザーバとして洗浄排水貯留領域bを使用する、複数の区画を有する幾つかのタンク又は1つのタンクを用いる他の方法とは異なる。
タンクは、タンク1、2の高さに基づいて4つの区域に分けられる。すなわち、バイオメタン生成の場合に有用な、生成されたガスの貯留領域a、洗浄排水貯留領域b、排水の処理領域c、すなわち細菌の担体が位置する領域、及びスラッジ沈降領域dである。既知の全ての方法は、これらの領域の少なくとも2つ、すなわちガス貯留領域及び排水処理領域を必要とする。たいていの方法はスラッジ沈降領域も有する。本発明の特殊な点は、処理領域の上にある排水貯留領域を使用することである。
4つの領域の説明:
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。
b)洗浄排水貯留領域:
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。
最大限に可能な再循環速度の重要性は、本発明と、担体及び再循環を用いる他の消化槽方法とを根本的に差別化するものである。この動作モードは、調節工程の程度を大きくすることを可能にし、また、始動、その公称値までの生物膜の成長、通常の動作という消化槽の異なる運転(life)段階に適合することができる。
再循環ポンプ7の流れ、隔離弁5及び流量制御弁6の開放頻度は、全てのタイプの細菌、したがって微生物による全ての消化方法に適合することができる。バイオメタン生成においては、再循環速度は、1時間当たり2つのタンクの容積の半分から2倍であるのが好ましい。例えば、それぞれ5mの容積を有する2つの同一のタンクの場合、再循環速度は5m/時〜20m/時である。
弁は、異なるタンク間のサイクルを反転させることができ、これによって排水の再循環方向が反転する。この反転が生物膜の分離現象を助け、したがって生物膜の厚さの制御を促す。
c)処理領域:
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。
いずれの場合も、担体の主な特徴は、1m当たりで付着に利用可能な最大限の表面を提供することである。
移動担体は、サイズが数ミリメートルから数センチメートルに及ぶプラスチック(PVC若しくは他のもの)又は無機鉱物であり得る。概して、移動担体は、利用可能な大きい表面を与える最大数のフィンを有する中空のボールの形態で提供される。
固定担体は方向付けられているか又は方向付けられてなくてもよい。固定担体はプラスチック(PVC若しくは他のもの)又は無機鉱物又は木材から作製され得る。システムは、垂直方向に方向付けられるプラスチックの担体を使用するのが好ましい。
d)沈降領域:
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。
他の方法に勝る本方法の幾つかの利点は、以下を含む。
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。
これらの利点は、閉塞を生じないというだけではなく脱気及び細菌に対する基質のアクセス性という解決策をもたらす主題に関して、以前の発明と比べて本発明に重要な利点をもたらす。
図面の説明(図4)
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。
図4は基本的な設備を示すが、2つのタンクを底部で隔離し、再循環ポンプによって該タンク内に不平衡な液位を生成してから1つ又は複数の隔離弁を開放することによって洗浄するという同じ原理を保つなら他の構成も可能である。
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(m/m)を呈しなければならない。200m/m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。
図4に示すように、排水貯留領域における排水位は、最大(Hmax)液位及び最小(Hmin)液位間で様々であることができる。最大(Hmax)液位及び最小(Hmin)液位間には平均液位(averageH)が位置する。この平均液位(averageH)は、隔離弁5が開放され、システムの液位が平衡に達したときの液位である。最大液位(Hmax)は、隔離弁5を閉じたときに排水が達し得る最大液位であり、再循環ポンプ7がタンク1、2間に水力学的不均衡を生じさせる。最小液位(Hmin)は、隔離弁5を閉じたときに排水が達し得る最小液位であり、再循環ポンプ7がタンク1、2間に水力学的不均衡を生じさせる。タンク1、2が同一である場合、Hmax及びaverageH間の液位は、averageH及びHmin間の液位差と同一である。

Claims (17)

  1. 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。
  2. 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。
  3. 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。
  4. 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。
  5. 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。
  6. 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。
  7. 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。
  8. 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。
  9. 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。
  10. 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。
  11. 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。
  12. 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。
  13. 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。
  14. 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。
  15. 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。
  16. 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。
  17. 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。
JP2010528383A 2007-10-08 2008-10-08 固定生物膜を用いる被洗浄嫌気性消化槽(flushedanaerobicdigester) Expired - Fee Related JP5356393B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP07118022.8 2007-10-08
EP07118022 2007-10-08
PCT/EP2008/063440 WO2009047259A1 (fr) 2007-10-08 2008-10-08 Digesteur anaerobie lavable avec biofilm fixe

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2010540245A JP2010540245A (ja) 2010-12-24
JP2010540245A5 JP2010540245A5 (ja) 2012-10-11
JP5356393B2 true JP5356393B2 (ja) 2013-12-04

Family

ID=40342245

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010528383A Expired - Fee Related JP5356393B2 (ja) 2007-10-08 2008-10-08 固定生物膜を用いる被洗浄嫌気性消化槽(flushedanaerobicdigester)

Country Status (10)

Country Link
US (1) US8440084B2 (ja)
EP (1) EP2207873A1 (ja)
JP (1) JP5356393B2 (ja)
AU (1) AU2008309672B2 (ja)
BR (1) BRPI0818502A2 (ja)
CA (1) CA2704793A1 (ja)
MA (1) MA32346B1 (ja)
MX (1) MX2010003716A (ja)
RU (1) RU2480521C2 (ja)
WO (1) WO2009047259A1 (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2799534A1 (fr) 2013-05-02 2014-11-05 Greenwatt SA Procédé et appareil de digestion de matière organique
US20210114903A1 (en) * 2018-03-28 2021-04-22 Sekisui Chemical Co., Ltd. Sheet laminate, method for manufacturing gas supply body, gas supply body, supply body unit, and wastewater treatment device

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4179374A (en) * 1976-05-12 1979-12-18 Dravo Corporation Apparatus for the treatment of wastewater
IE58648B1 (en) * 1985-07-11 1993-11-03 Epoc Ltd Removing selenium form water
FR2604990B1 (fr) * 1986-10-01 1991-04-05 Omnium Traitement Valorisa Procede de purification, par voie biologique, d'eaux residuaires sur lit de materiau granulaire
WO1991019682A1 (en) * 1990-06-21 1991-12-26 Biodynamic Systems, Inc. Improved method and apparatus for processing biodegradable organic material
FR2673932B1 (fr) * 1991-03-15 1996-10-25 Omnium Traitement Valorisa Procede et appareillage pour l'epuration d'eaux residuaires par voie biologique.
US5653883A (en) * 1994-03-14 1997-08-05 Newman; William A. Stirred tank biological activated carbon adsorption-desorption process
JPH10180274A (ja) * 1996-12-26 1998-07-07 Kurita Water Ind Ltd 生物濾過装置
NO986126A (no) * 1998-12-23 2000-06-05 Norsk Hydro As Fremgangsmåte for behandling av organisk materiale
JP4641271B2 (ja) * 2006-03-02 2011-03-02 鹿島建設株式会社 有機物含有液の発酵槽投入方法及び処理装置
RU92660U1 (ru) * 2009-11-24 2010-03-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Марийский государственный технический университет Система глубокой переработки органических отходов

Also Published As

Publication number Publication date
MX2010003716A (es) 2010-07-30
RU2480521C2 (ru) 2013-04-27
RU2010118516A (ru) 2011-11-20
CA2704793A1 (fr) 2009-04-16
JP2010540245A (ja) 2010-12-24
MA32346B1 (fr) 2011-06-01
US20100307970A1 (en) 2010-12-09
WO2009047259A1 (fr) 2009-04-16
EP2207873A1 (fr) 2010-07-21
BRPI0818502A2 (pt) 2014-10-29
AU2008309672A1 (en) 2009-04-16
AU2008309672B2 (en) 2013-05-02
US8440084B2 (en) 2013-05-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101955294B (zh) 一体化生物反应器及其应用和处理高浓度有机废水的方法
CN113149213B (zh) 一种快速培养好氧颗粒污泥及处理低碳氮比城市污水的装置及方法
CN105948412B (zh) Fbr-uasb-a/obr处理工业废水的组合工艺
WO2011066866A1 (en) An anaerobic wastewater treatment system
CN105948408A (zh) Ifbr-egsb-cass工艺处理化工废水的方法
CN105884152B (zh) Ifbr-uasb-a/obr处理化工废水组合工艺
JP5356393B2 (ja) 固定生物膜を用いる被洗浄嫌気性消化槽(flushedanaerobicdigester)
CN116693057A (zh) 寒区高速服务区生活污水的智能模块化一体化处理设备
Cresson et al. Influence of hydrodynamic conditions on the start-up of methanogenic inverse turbulent bed reactors
KR101918113B1 (ko) 혐기성소화조를 이용한 고농도 유기폐수 및 바이오가스 처리장치 및 그 처리방법
CN105884153A (zh) 一种新型化工废水处理工艺
CN105948411A (zh) 一种新型工业废水处理工艺
Pérez-García et al. High rate anaerobic thermophilic technologies for distillery wastewater treatment
Frijters et al. Experiences with anaerobic treatment of fat-containing food waste liquids: two full scale studies with a novel anaerobic flotation reactor
CN108996831A (zh) 一种自供能循环式处理啤酒厂废水的方法
CN105948409A (zh) 一种新型组合工艺处理工业废水的方法
CN207259234U (zh) 一种泥水双循环厌氧反应器
CN207313374U (zh) 一种内循环式微氧脱氮反应器
Yu et al. Prediction of the effect of recirculation on the effluent quality of anaerobic filters by empirical models
JP6612195B2 (ja) 有機性廃水の処理設備及びその運転方法
JP6359490B2 (ja) 下排水処理システム及び下排水処理方法
CN217077127U (zh) 一种絮状污泥颗粒化装置
CN204281499U (zh) 瓜干还原糖生产过程中废液的处理系统
CN207313233U (zh) 一种促进内循环与破壳的两相厌氧消化器节能混合装置
CN207483750U (zh) 一种节能高效的餐厨垃圾两相厌氧-好氧耦合处理系统

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100607

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20110818

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120501

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120816

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20130307

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130319

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130619

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20130731

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20130828

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees