JP6027042B2 - 消化槽の運転方法、および消化槽 - Google Patents
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Description
図1に示すように、消化槽100は、消化槽本体1、攪拌機2(攪拌装置)、汚泥投入装置3、加温装置4、引抜装置5、コントローラ6(制御装置)などを具備している。
消化槽本体1は、汚泥(例えば、下水汚泥)を嫌気性発酵処理するための槽である。汚泥投入装置3により消化槽本体1に投入された汚泥は、加温装置4により加温されるとともに、攪拌機2により攪拌される。嫌気性発酵により発生した消化ガスは、槽頂部から出てガス管17を流れていく。消化槽本体1には、その内部の上部、中部、下部の温度(汚泥の温度)をそれぞれ測定するための温度計51、52、53が取り付けられている。また、ガス管17にはガス流量計18が取り付けられている。なお、消化ガスは、メタンが約60容量%、二酸化炭素が約40容量%のガス(バイオガス)である。
消化槽本体1に取り付けられた攪拌機2は、消化槽本体1に投入された汚泥を攪拌するためのものである。攪拌機2は、消化槽本体1をその上方から視た平面視において、槽の中心に取り付けられている。攪拌機2は、上下方向に間隔をあけて2段配置されたインペラ2a、インペラ2aを回転させる電動機2bなどからなる。なお、インペラ2aは、2段配置のものに限られず1段配置でもよいし、3段以上の配置であってもよい。また、消化槽本体1をその上方から視た平面視において、撹拌機2を槽の偏芯に取り付けてもよい。
汚泥投入装置3は、消化槽本体1に汚泥を投入するためのものである。汚泥投入装置3は、汚泥供給ポンプ11と、汚泥供給ポンプ11と消化槽本体1とを接続する供給管12とで構成されている。供給管12には汚泥流量計13が取り付けられている。
加温装置4は、消化槽本体1に投入された汚泥を加温するためのものである。加温装置4は、循環ポンプ14と、加温器15(熱交換器)と、汚泥循環配管16とで構成されている。加温器15には、ボイラー(不図示)などの温水源から温水が供給される。消化槽本体1の底部から引き抜かれた汚泥は、加温器15にて加温された後、消化槽本体1の上部から消化槽本体1内に戻される。
引抜装置5は、消化槽本体1の底部から消化槽本体1内の汚泥をその槽外へ引き抜くためのものである。引抜装置5は、引抜ポンプ19と、引抜ポンプ19に接続された引抜管20とで構成されている。なお、例えばテレスコープ弁を用いるなどして、消化槽本体1の底部から自然流下で汚泥を引き抜いてもよい。
コントローラ6は、汚泥供給ポンプ11、攪拌機2、循環ポンプ14、および引抜ポンプ19の運転を自動制御するためのものである。すなわち、コントローラ6は、攪拌機2の動作、消化槽本体1への汚泥の投入操作、消化槽本体1から槽外への汚泥の引抜操作などを全て自動制御するものである。コントローラ6には、汚泥流量計13、ガス流量計18、および温度計51〜53の出力信号が取り込まれる。また、図示を省略しているが、消化槽本体1の底部に溜まった堆積物の高さを測定するセンサ(例えば、超音波変位計)が消化槽本体1に取り付けられており、このセンサの出力信号もコントローラ6に取り込まれる。
消化槽100(攪拌機2)の運転方法について説明する。
本発明では、消化槽本体1のガス発生率が所定値よりも低くなり、且つ、消化槽本体1内の汚泥の温度差が所定値以上であったら、攪拌機2(攪拌装置)を操作して汚泥の攪拌強度を上げる。
この構成によると、消化槽本体1内の汚泥の温度分布が均一化されることで汚泥の消化が促進され、その結果、ガス発生率を高めることができる。また、必要なときのみに、攪拌機2(攪拌装置)の運転が強められるので、消費電力も抑えることができる。すなわち、本発明によると、消化槽の低動力運転と、汚泥の消化効率の維持とを両立させることができる。
この構成によると、活性が低下したりなどしたメタン生成細菌の回復を図ることができ、結果として、汚泥の消化効率の維持をより確実なものとすることができる。また、各機器の消費電力をより抑えることができる。
また、通常、投入汚泥量とDS濃度(2〜5%)とがある程度決まっているが、仮にDS10%の汚泥を投入して槽内の濃度が大きく変化する場合等は、事前に消化ガス発生倍率を予測しておき希望する所定値に調節して制御(攪拌装置の制御など)を行うことも可能である)。
消化槽本体1の底部に溜まった堆積物を効率良く、槽外へ排出するための、前記した攪拌機2逆転とは別の方法を、図2、3を参照しつつ説明する。なお、図2、3に示した消化槽101において、図1に示した消化槽100を構成する機器・配管と同様の機器・配管については同一の符号を付している。
本実施形態の消化槽101と、図1に示した消化槽100との違いは、引抜装置5の構成と、本実施形態の消化槽101が図1に示した消化槽100には設けられていない液体圧入装置8を備えている点である。
液体圧入装置8は、消化槽本体1内の底部に液体を圧入することで、消化槽本体1内の底部に堆積した堆積物Sを圧入した液体で泳動させるためのものである。
なお、液体供給ポンプ27を用いずに、消化槽本体1内に自然流下で液体を圧入してもよい。例えば、消化槽本体1内の液面レベルよりも十分高い位置に水槽(不図示)を設置し、その水槽から消化槽本体1へ自然流下で液体を圧入してもよい。
本実施形態の引抜装置5は、引抜ポンプ19と、引抜ポンプ19に接続された引抜管31とで構成されている。引抜管31は、引抜ポンプ19に接続された吸込ヘッダー管24と、吸込ヘッダー管24に接続された複数の分岐吸込管25a〜25gとで構成されている。
コントローラ6からの信号で液体供給ポンプ27を動作させ、消化槽本体1内の底部に分岐圧入管22a〜22gから液体を圧入する。消化槽本体1内の底部に溜まった堆積物Sは、液体供給ポンプ11からの液体が噴き付けられることで、消化槽本体1内の液相部に泳動する。泳動した堆積物Sは、コントローラ6からの信号で引抜ポンプ19を動作させることで分岐吸込管25a〜25gから吸い込まれ、槽外へ排出される。
本実施形態では、消化槽本体1内の底部に液体を圧入することで当該底部に堆積した堆積物Sを泳動させ、泳動した堆積物Sを引抜装置5にて槽外へ排出する。この構成によると、消化槽本体1内の堆積物を泳動させることで、堆積物Sを効率良く、槽外へ排出することができる。これにより、消化槽本体1の有効容量が、堆積物の存在により減少することを防止できるので、汚泥の消化効率を維持することができる。
2:攪拌機(攪拌装置)
2a:インペラ
2b:電動機
3:汚泥投入装置
4:加温装置
5:引抜装置
6:コントローラ(制御装置)
11:汚泥供給ポンプ
14:循環ポンプ
19:引抜ポンプ
100:消化槽
Claims (3)
- 消化槽本体と、当該消化槽本体に投入された有機性廃棄物を攪拌する攪拌装置と、前記有機性廃棄物を加温する加温装置とを備える消化槽の運転方法であって、
前記消化槽本体に投入した有機性廃棄物の量に対する前記消化槽本体で発生した消化ガスの量の比率が所定値よりも低くなり、且つ、前記消化槽本体内の有機性廃棄物の温度差が所定値以上であったら、前記攪拌装置を操作して有機性廃棄物の攪拌強度を上げ、
前記消化槽本体に投入した有機性廃棄物の量に対する前記消化槽本体で発生した消化ガスの量の比率が所定値よりも低くなった場合、前記消化槽本体内の有機性廃棄物の温度差が所定値未満であれば、有機性廃棄物の攪拌強度を上げないで従前の攪拌強度での攪拌状態のままとし、且つ、前記消化槽本体への有機性廃棄物の投入量を減らす、又は前記消化槽本体への有機性廃棄物の投入を一時的に停止することを特徴とする、消化槽の運転方法。 - 請求項1に記載の攪拌装置の動作を自動制御する制御装置を備える、消化槽。
- 請求項1に記載の消化槽本体への有機性廃棄物の投入操作を自動制御する有機性廃棄物投入制御装置をさらに備える、又は、前記制御装置が、請求項1に記載の消化槽本体への有機性廃棄物の投入操作を自動制御する機能も有する、請求項2に記載の消化槽。
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