JP6047809B2 - バイオリアクタ及び膜フィルタを用いて廃棄物流を処理する方法 - Google Patents
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Description
水性廃棄物流を、バイオマスを含む流体を含んだバイオリアクタに供給するステップと、
バイオリアクタにおいて本質的に嫌気性条件下で生分解性有機物をバイオマスと反応させるステップと、
流体の第1の流れをバイオリアクタから取り出し、第1の流れを膜濾過ユニットへの供給流(濾過供給流)として使用し、膜濾過ユニットにおいて前記供給流が濾過にかけられ、もって透過液流及び保持液流を作り出すステップと、
保持液流を完全又は部分的にバイオリアクタに戻すステップと、
流体の第2の流れを汚泥処理ユニットへの供給流としてバイオリアクタから取り出すステップであって、汚泥処理ユニットが、バイオリアクタの外に位置していても、バイオリアクタに統合されていてもよく、汚泥処理ユニットにおいて、流体の第2の流れが、第2の流れと比べて有機物含有量が増加している第3の流れと、第2の流れと比べて有機物含有量が減少している第4の流れとに処理及び分離される、ステップと、
第4の流れを完全又は部分的に膜濾過ユニットの供給流に使用するステップとを含む。濾過供給流に使用される第4の流れ(の一部)は、典型的には膜濾過ユニットに供給されることになる第1の流れと混合される。
水性廃棄物流を、バイオマスを含む流体を含むバイオリアクタに供給するステップと、
バイオリアクタにおいて本質的に嫌気性条件下で生分解性有機物をバイオマスと反応させるステップと、
流体の第1の流れをバイオリアクタから取り出し、第1の流れを膜濾過ユニットへの供給流(濾過供給流)として使用し、膜濾過ユニットにおいて前記供給流が濾過にかけられ、もって透過液流及び保持液流を作り出すステップと、
保持液流を完全又は部分的にバイオリアクタに戻すステップと、
流体の第2の流れを汚泥処理ユニットへの供給流としてバイオリアクタから取り出すステップであって、汚泥処理ユニットが、バイオリアクタの外に位置していても、バイオリアクタに統合されていてもよく、汚泥処理ユニットにおいて、流体の第2の流れが、第2の流れと比べて有機物含有量が増加している第3の流れと、第2の流れと比べて有機物含有量が減少している第4の流れとに処理及び分離される、ステップと、
第4の流れを完全又は部分的にバイオリアクタに供給するステップとを含む。
バイオリアクタ(5)が、流体廃棄物流用の入口(8、8a)、流体流用の出口(12、12a、12b)及びガス用の出口(11)を備え、
汚泥処理ユニット(6)が、バイオリアクタ(5)から出てくる流体用の入口(13)を備え、入口(13)が、流体をバイオリアクタ(5)から汚泥処理ユニット(6)に輸送できるような形で、導管(2)を介して、バイオリアクタの流体用の出口(12、12a、12b)に接続されており、
汚泥処理ユニット(6)が、第4の流れ用の出口(14)、及び第3の流れ用の出口(15)を備え、
膜濾過ユニット(7)が流体用の入口(16)を備え、入口(16)が、バイオリアクタからの流体について、導管(1)を介して、流体をバイオリアクタ(5)から膜濾過ユニット(7)に輸送できるような形で、出口(12、12a)に接続されており、
膜濾過ユニット(7)が、透過水用の出口(18)及び濃縮水用の出口(17)を備え、膜濾過ユニット(7)の濃縮水用の出口(17)が、膜濾過ユニット(7)からの濃縮水をバイオリアクタ(5)に戻すことができるような形で、再循環導管(9)に接続されており、
汚泥処理ユニットの第4の流れ用の出口(14)が、第4の流れを、好ましくは流体用の出口(12、12a)を介してバイオリアクタから取り出された流体と混合した後に、入口(16)を介して濾過供給流(FF)として濾過ユニットに導入することができるような形で、導管(4、4a)と接続されており、及び/又は汚泥処理ユニットの第4の流れ用の出口(14)が、バイオリアクタへの同じ入口(8)又は別個の入口(8b)を介して第4の流れをバイオリアクタに再循環させることができるような形で、導管(4、4b)に接続されている。通常、本発明による設備は、汚泥を抜き出すための汚泥出口(3b、103)が設けられている。これは、バイオリアクタ又は設備の別の部分において望ましい(一定の)バイオマス濃度を維持するために有利である。
中間のゾーンは、少なくとも底部ゾーンより、また場合により上部ゾーンよりもTSSが(適度に)少なく、
反応器の中間のゾーンは、上部ゾーンよりも、細かい固形物及び/又は軽い固形物が(適度に)少なく、
反応器の中間のゾーンは、底部ゾーンよりも、粗い固形物及び/又は細かい固形物が(適度に)少ない。用語「重い」と「細かい」、「軽い」と「粗い」は、本実施形態及び本出願の全体的な開示においては明らかな比較の用語である。
比較例
比較実験として、バイオリアクタに、バイオエタノール工場から得た小麦希薄蒸留廃液を連続的に供給した。バイオリアクタは10Lの嫌気性消化装置であった。反応器を中温条件(37℃±0.5)下で動作させ、バイオガスを連続的に生成させた。反応器からの第1の流れを支流管状クロスフロー限外濾過膜に送った。クロスフロー速度を一定に維持し、膜を濾過/逆洗モードで動作させた。膜によって澄んだ流出物(透過水)の回収が可能になり、濃縮水は反応器に再循環させた。反応器内に懸濁固形物が過剰に蓄積するのを避けるために、汚泥(流れ2)を毎日取り出した。反応器をこの構成で4か月の間動作させた。
第2の流れの汚泥処理(ユニット6)が凝固/凝集工程を含み、それによって凝集した汚泥を得る、図2に基づくシステムを構成した。この汚泥を、フィルタ(0.300mm)によって、濃縮された汚泥(第3の流れ)と液体流(第4の流れ)に分離した。全懸濁固形物及びコロイド状物質が少なく、さらに第2の流れよりも有機物含有量が少ない第4の流れを反応器に戻した。
TSS:全懸濁固形物
TCOD:全COD濃度(化学的酸素要求量)
CCOD:溶解性&コロイド状COD(化学的酸素要求量)
SCOD:溶解性COD(化学的酸素要求量)
SCR:0.5バール下で測定したケーキ比抵抗(NF EN 14701−02によって測定)
CST:Triton Electronics Ltd型304Mで測定した毛管吸引時間
毛管吸引時間の短縮(この値は、液体部分がフィルタ内で1cmの距離を拡散及び進行するのに要する時間に対応する):液体部分は、比較例よりも第1の実験中の方が容易に膜内で拡散する。
ケーキ比抵抗値の低下(この値は、濾過中に形成されたケーキの抵抗に対応する)。したがって、濾過中に形成されたケーキを通過するのがより容易である
実施例2は、図1に基づく実施形態、すなわち第4の流れを濾過ユニットの供給する実施形態の技術的効果を示すために用いる。実施例1と同じ汚泥処理を使用した。
Claims (18)
- 生分解性有機物を含む流体水性廃棄物流を処理する方法であって、
前記水性廃棄物流を、バイオマスを含む流体を含んだバイオリアクタに供給するステップと、
前記バイオリアクタにおいて本質的に嫌気性条件下で前記生分解性有機物を前記バイオマスと反応させ、もってメタンを発生させるステップと、
流体の第1の流れを前記バイオリアクタから取り出し、前記第1の流れを膜濾過ユニットへの供給流(濾過供給流)に使用し、前記膜濾過ユニットにおいて前記供給流が濾過にかけられ、もって透過液流及び保持液流を作り出すステップと、
前記保持液流を完全又は部分的に前記バイオリアクタに戻すステップと、
流体の第2の流れを汚泥処理ユニットへの供給流として前記バイオリアクタから取り出すステップであって、前記汚泥処理ユニットが、前記バイオリアクタの外に位置していても、前記バイオリアクタに統合されていてもよく、前記第2の流れを前記汚泥処理ユニットに供給する前に凝集添加剤若しくは凝固添加剤が前記第2の流れに加えられるか、又は凝集添加剤若しくは凝固添加剤が前記汚泥処理ユニットの内部に加えられ、もって、前記流れの中の有機物が凝集又は凝固し、前記汚泥処理ユニットにおいて、流体の前記第2の流れが、前記第2の流れよりも有機物含有量が多い第3の流れと、前記第2の流れよりも有機物含有量が少ない第4の流れとに分離される、ステップと、
典型的には、前記膜濾過ユニットに供給されることになる前記第4の流れを完全に又はその一部を、前記膜濾過ユニットに供給されることになる前記第1の流れと混合した後、前記第4の流れを完全又は部分的に前記膜濾過ユニットの前記供給流に使用するステップと
を含む、方法。 - 生分解性有機物を含む流体水性廃棄物流を処理する方法であって、
前記水性廃棄物流を、バイオマスを含む流体を含むバイオリアクタに供給するステップと、
前記バイオリアクタにおいて本質的に嫌気性条件下で前記生分解性有機物を前記バイオマスと反応させ、もってメタンを発生させるステップと、
流体の第1の流れを前記バイオリアクタから取り出し、前記第1の流れを膜濾過ユニットへの供給流(濾過供給流)に使用し、前記膜濾過ユニットにおいて前記供給流が濾過にかけられ、もって透過液流及び保持液流を作り出すステップと、
前記保持液流を完全又は部分的に前記バイオリアクタに戻すステップと、
流体の第2の流れを汚泥処理ユニットへの供給流として前記バイオリアクタから取り出すステップであって、前記汚泥処理ユニットが、前記バイオリアクタの外に位置していても、前記バイオリアクタに統合されていてもよく、前記第2の流れを前記汚泥処理ユニットに供給する前に凝集添加剤若しくは凝固添加剤が前記第2の流れに加えられるか、又は凝集添加剤若しくは凝固添加剤が前記汚泥処理ユニットの内部に加えられ、もって、前記流れの中の有機物が凝集又は凝固し、前記汚泥処理ユニットにおいて、流体の前記第2の流れが、前記第2の流れよりも有機物含有量が多い第3の流れと、前記第2の流れよりも有機物含有量が少ない第4の流れとに分離される、ステップと、
前記第4の流れを完全又は部分的に前記バイオリアクタに供給するステップと
を含む、方法。 - 前記第2の流れが前記第3の流れと前記第4の流れに分離され、もって、前記第2の流れの中の20μm未満サイズの溶解性有機物及び微粒子有機物の含有量よりも、20μm未満サイズの溶解性有機物及びコロイド状有機物の含有量が少ない第4の流れを得る、請求項1又は2に記載の方法。
- 前記第4の流れの中の20μm未満サイズの溶解性有機物及びコロイド状有機物の前記含有量が、10gCOD/l未満である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法。
- 前記膜濾過ユニットへの前記供給流(濾過供給流)の中の20μm未満サイズの溶解性有機物及びコロイド状有機物の前記含有量が、12gCOD/l未満である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の方法。
- 前記濾過供給流の中の1.6μm未満サイズの溶解性有機物及びコロイド状有機物の含有量が、9gCOD/l未満である、請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法。
- 前記汚泥処理ユニットが、サイクロン、スクリュープレス機、voraxial分離機、ドラムスクリーン、沈澱器、デカンタ、電気脱水デバイス、電気浸透デバイス、電気凝固デバイス、及び、前記バイオリアクタよりも少ない全微粒子固形物含有量で動作させられる追加のバイオリアクタの群から選択される1つ又は複数のデバイスを備える、請求項1〜6のいずれか一項に記載の方法。
- 20μm未満サイズの溶解性有機物及びコロイド状有機物が凝集又は凝固して、20μmを超えるサイズの凝塊又は凝集塊を形成し、前記凝塊又は凝集塊が分離デバイスで除去される、請求項1〜7のいずれか一項に記載の方法。
- 凝集添加剤又は凝固添加剤が前記第4の流れに加えられ、もって、前記流れの中の有機物が凝集又は凝固し、前記凝塊又は凝集塊が分離デバイスで除去される、請求項1〜8のいずれか一項に記載の方法。
- 前記第2の流れ又は前記第4の流れが吸着処理を受け、有機物が吸着剤に吸着され、続いて前記流れから分離される、請求項1〜9のいずれか一項に記載の方法。
- 前記膜濾過ユニットへ向かう前記供給流(濾過供給流)の中の全懸濁固形物の重量濃度が、5〜50g/lである、請求項1〜10のいずれか一項に記載の方法。
- 前記濾過供給流は、全懸濁固形物(gTSS/lで表される)に対する20μm未満サイズの溶解性有機物及びコロイド状有機物(gCOD/lで表される)の重量比が、0.8未満である、請求項1〜11のいずれか一項に記載の方法。
- 濾過にかけられた前記供給流の中の全懸濁固形物含有量が、前記バイオリアクタにおける全平均懸濁固形物含有量と比較して、少なくとも2重量%減少している、請求項1〜12のいずれか一項に記載の方法。
- 前記バイオリアクタにおける前記全平均懸濁固形物に対する、濾過にかけられた前記供給流の中の20μm未満サイズの溶解性有機物及びコロイド状有機物の全含有量(gCODで表される)の比が、0.4以下である、請求項1〜13のいずれか一項に記載の方法。
- 前記バイオリアクタが混合反応器であり、前記混合反応器が、上部ゾーン、中間ゾーン及び下部ゾーンを含む層状流体ゾーンを備えた反応器である、請求項1〜14のいずれか一項に記載の方法。
- 前記膜濾過ユニットが、クロスフロー膜濾過ユニットである、請求項1〜15のいずれか一項に記載の方法。
- バイオリアクタ(5)と、前記バイオリアクタからの流体流(第2の流れ)を、前記バイオリアクタからの前記流体流よりも有機物含有量が多い流れ(第3の流れ)と、前記バイオリアクタからの前記流体流よりも有機物含有量が少ない流れ(第4の流れ)とに分離するのに適した汚泥処理ユニット(6)と、膜濾過ユニット(7)とを備える、請求項1〜16のいずれか一項に記載の方法の実施に適した設備であって、
前記バイオリアクタ(5)が、流体廃棄物流用の入口(8、8a)、流体流用の出口(12、12a、12b)及びガス用の出口(11)を備え、
前記汚泥処理ユニット(6)が、前記バイオリアクタ(5)から出てくる流体用の入口(13)を備え、前記入口(13)が、流体を前記バイオリアクタ(5)から前記汚泥処理ユニット(6)に輸送するための導管(2)を介して、前記バイオリアクタの流体用の前記出口(12、12a、12b)に接続されており、
前記汚泥処理ユニット(6)が、前記第4の流れ用の出口(14)、及び前記第3の流れ用の出口(15)を備え、
前記設備は、前記バイオリアクタ(5)および前記汚泥処理ユニット(6)の間に設けられ、前記バイオリアクタから始められる前記流体に凝集添加剤若しくは凝固添加剤を加えることを可能にするように適合され、そのように処理された流体を前記汚泥処理ユニットに更に供給する凝集添加剤/凝固添加剤処理の為のユニットを更に備え、
前記膜濾過ユニット(7)が流体用の入口(16)を備え、前記入口(16)が、流体を前記バイオリアクタ(5)から前記膜濾過ユニット(7)に輸送するための導管(1)を介して、前記バイオリアクタからの流体用の前記出口(12、12a)に接続されており、
前記膜濾過ユニット(7)が、透過水用の出口(18)及び濃縮水用の出口(17)を備え、前記膜濾過ユニット(7)の濃縮水用の前記出口(17)が、膜濾過ユニット(7)からの前記濃縮水を前記バイオリアクタ(5)に戻すための再循環導管(9)に接続されており、
前記第4の流れ用の前記出口(14)が、前記第4の流れを、入口(16)を介して濾過供給流(FF)として前記濾過ユニットに導入するための導管(4、4a)と接続されており、及び/又は前記第4の流れ用の前記出口(14)が、前記バイオリアクタへの同じ入口(8)若しくは別個の入口(8b)を介して第4の流れを前記バイオリアクタに再循環させるための導管(4、4b)に接続されている、設備。 - 前記設備から汚泥を抜き出すための汚泥出口(3b、103)が設けられている、請求項17に記載の設備。
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