JP6053427B2 - Methane fermentation apparatus and operation method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、処理対象排水を導入する導入部および、処理済み処理水を排出する排出部、汚泥を引抜く汚泥引抜部を備えたメタン発酵槽を設け、前記メタン発酵槽の内部を攪拌する攪拌装置を設けてなるメタン発酵装置およびその運転方法に関する。 The present invention provides a methane fermentation tank provided with an introduction part for introducing wastewater to be treated, a discharge part for discharging treated treated water, and a sludge extraction part for extracting sludge, and stirring for stirring the inside of the methane fermentation tank The present invention relates to a methane fermentation apparatus provided with an apparatus and an operation method thereof.
メタン発酵は、排水処理の重要なユニットプロセスとして古くから知られているが、設備が嵩だかいという問題があり、比較的規模の大きな水処理設備としての導入が検討される場合が多い。このような場合、メタン発酵槽としては、処理対象排水を導入する導入部および、処理済み処理水を排出する排出部、沈殿汚泥を引抜く汚泥引抜部を備えたメタン発酵槽を設け、前記メタン発酵槽の内部を攪拌する攪拌装置を設けて構成される。 Methane fermentation has long been known as an important unit process for wastewater treatment, but there is a problem that the equipment is bulky, and introduction as a relatively large-scale water treatment equipment is often considered. In such a case, as the methane fermentation tank, a methane fermentation tank provided with an introduction section for introducing the wastewater to be treated, a discharge section for discharging the treated water, and a sludge extraction section for extracting the precipitated sludge is provided. A stirrer for stirring the inside of the fermenter is provided.
メタン発酵の高効率化を図る手だてとしては、高温発酵、汚泥の加熱処理、汚泥の高濃度化が考えられるが、これら高温発酵、汚泥の加熱処理は熱収支の点と深くかかわっており、これらを良好に実施するには加熱エネルギが必要となるので、結局は汚泥の高濃度化が最重要事項となる。 High temperature fermentation, heat treatment of sludge, and high sludge concentration can be considered as measures for improving the efficiency of methane fermentation, but these high temperature fermentation and sludge heat treatment are closely related to the heat balance. Heating energy is required to implement the process well, so eventually, the concentration of sludge becomes the most important matter.
そこで、メタン発酵を行った処理水に汚泥が混入して流出してしまうのを防止すべく汚泥を沈降しやすい顆粒状にしておくことにより、メタン発酵槽内の汚泥濃度が低下するのを抑制することが考えられている。(たとえば特許文献1) Therefore, it is possible to prevent the sludge concentration in the methane fermentation tank from decreasing by keeping the sludge in a granulated form to prevent the sludge from mixing into the treated water that has undergone methane fermentation and flowing out. It is considered to be. (For example, Patent Document 1)
なお、上述の従来のメタン発酵装置では、できる限り槽内の水処理条件を均質に維持するように、前記撹拌装置を常時稼動している。 In the above-described conventional methane fermentation apparatus, the agitator is always operated so as to maintain the water treatment conditions in the tank as homogeneous as possible.
一方、メタン発酵槽は、処理対象排水のメタン発酵に伴って、余剰となる汚泥が増加するとともに、槽内に処理対象排水の残渣が発生し、沈殿汚泥として沈殿する。すると、槽内の汚泥濃度が際限なく上昇してしまうため、汚泥引抜部から汚泥の引抜操作を行って、メタン発酵に寄与しない汚泥や余剰に増殖した菌体を定期的に槽外に排出することが行われている。ここで、通常、メタン発酵槽内のメタン発酵条件を均質に保つべく、前記撹拌装置を稼動して汚泥の引抜操作を行う。 On the other hand, in the methane fermentation tank, surplus sludge increases with the methane fermentation of the wastewater to be treated, and the residue of the wastewater to be treated is generated in the tank and is precipitated as precipitated sludge. Then, since the sludge concentration in the tank will rise without limit, the sludge extraction operation is performed from the sludge extraction part, and sludge that does not contribute to methane fermentation and excessively grown cells are periodically discharged out of the tank Things have been done. Here, normally, in order to keep the methane fermentation conditions in the methane fermentation tank homogeneous, the agitation device is operated to perform the sludge extraction operation.
このような汚泥を引抜く操作を行うと、前記メタン発酵に寄与しない汚泥、余剰に増殖した菌体を槽外に引抜くと同時に、槽内のメタン発酵活性の高いメタン細菌を主成分とする汚泥まで不可避的に引抜かれてしまうという実情がある。
すると、汚泥の除去によりメタン発酵槽内のメタン細菌の活性をあげたとしても、汚泥濃度自体が低下してメタン発酵槽内全体としてメタン発酵する能力が低下してしまうという問題が生じ、汚泥の高濃度化およびメタン発酵の高効率化を困難とする一因になっている。
When such sludge is extracted, the sludge that does not contribute to the methane fermentation and the microbial bacteria with high methane fermentation activity in the tank are the main components at the same time that the excessively grown cells are pulled out of the tank. There is a fact that even sludge is inevitably pulled out.
Then, even if the activity of methane bacteria in the methane fermentation tank is increased by removing the sludge, the problem that the sludge concentration itself decreases and the ability of methane fermentation as a whole in the methane fermentation tank is reduced occurs. This is one of the reasons why it is difficult to achieve high concentration and high efficiency of methane fermentation.
したがって、本発明は上記実情に鑑み、メタン発酵装置から沈殿汚泥を引抜く場合にも、槽内の汚泥濃度を高く維持する技術を提供することを目的とする。 Therefore, in view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a technique for maintaining a high sludge concentration in the tank even when the precipitated sludge is extracted from the methane fermentation apparatus.
〔構成1〕
上記目的のための本発明のメタン発酵装置の運転方法の特徴構成は、処理対象排水を導入する導入部および、処理済み処理水を排出する排出部、沈殿汚泥を引抜く汚泥引抜部を備えたメタン発酵槽を設け、前記メタン発酵槽の内部を攪拌する攪拌装置を設けてなるメタン発酵装置の運転方法であって、
前記排出部および前記汚泥引抜部が、前記メタン発酵槽の下部に接続された共通の配管からなる引抜路により構成され、且つ、前記メタン発酵槽内の前記処理済み処理水および前記沈殿汚泥が、前記引抜路のみを介して引き抜かれるように構成され、
前記メタン発酵槽に導入された処理対象排水を攪拌しつつ第一所定時間メタン発酵させるメタン発酵工程と、前記攪拌装置を停止して第二所定時間静置して、凝集した汚泥を優先的に沈殿させ、沈殿分離する攪拌停止工程とを交互に行い、攪拌停止工程の最後に、撹拌停止状態で前記引抜路から前記処理済み処理液および前記沈殿汚泥を引抜く汚泥引抜工程を行う点にある。
[Configuration 1]
The characteristic configuration of the operation method of the methane fermentation apparatus of the present invention for the above purpose includes an introduction part for introducing treated wastewater, a discharge part for discharging treated treated water, and a sludge extraction part for extracting precipitated sludge. A method for operating a methane fermentation apparatus comprising a methane fermentation tank and a stirring device for stirring the inside of the methane fermentation tank,
The discharge part and the sludge extraction part are constituted by a drawing path consisting of a common pipe connected to the lower part of the methane fermentation tank, and the treated treated water and the precipitated sludge in the methane fermentation tank are It is configured to be pulled out only through the pulling path,
The methane fermentation step for the first predetermined time while stirring the processed waste water introduced into the methane fermentation tank methane fermentation, by standing a second predetermined time by stopping the stirrer, the agglomerated sludge preferentially It is to perform a sludge extraction step of alternately performing a stirring stop step for precipitation and precipitation separation, and pulling out the treated treatment liquid and the precipitated sludge from the drawing path in a stirring stop state at the end of the stirring stop step. .
〔作用効果1〕
前記メタン発酵装置は、メタン発酵槽に導入された処理対象排水を、槽内の汚泥(メタン細菌)により嫌気分解するとともに、浄化された処理水を排出する。また、このとき発生した汚泥や嫌気分解できない残渣等を沈殿汚泥として槽内下部に沈殿させ、汚泥引抜部より引抜くことができる。なお、沈殿汚泥は、槽内下部に沈殿するので、通常、メタン発酵槽下方の汚泥引抜部から汚泥を引抜く。
[Operation effect 1]
The methane fermentation apparatus anaerobically decomposes the waste water to be treated introduced into the methane fermentation tank with sludge (methane bacteria) in the tank and discharges purified treated water. In addition, the sludge generated at this time, the residue that cannot be anaerobically decomposed, etc., can be precipitated as a precipitated sludge in the lower part of the tank and extracted from the sludge extraction unit. In addition, since sedimentation sludge settles in the tank lower part, normally sludge is extracted from the sludge extraction part below a methane fermentation tank.
ここで、通常、メタン発酵槽内のメタン発酵条件を均質に保つべく、前記撹拌装置を稼動を維持して汚泥の引抜操作を行うのであるが、本発明者らは、あえてこの撹拌操作を停止したところ、前記撹拌装置の停止中には、前記メタン発酵に寄与しない残渣と活性の高い汚泥との比重分離が図られ、比較的短い時間で残渣を優先的に沈殿させることができることを見出した。そして、この比較的短い撹拌装置の停止期間中のメタン発酵の停滞よりも、活性の高い汚泥が残渣とともに流出するのを抑制することによるメタン発酵槽全体の活性の維持の方がメタン発酵効率の向上に寄与していることを実験的にあきらかにした。 Here, in order to keep the methane fermentation conditions in the methane fermentation tank homogeneous, the sludge extraction operation is performed while maintaining the operation of the stirring device, but the present inventors dare to stop the stirring operation. As a result, while the stirring device was stopped, it was found that specific gravity separation between the residue that does not contribute to the methane fermentation and the highly active sludge was achieved, and the residue could be preferentially precipitated in a relatively short time. . And, rather than the stagnation of methane fermentation during the suspension period of this relatively short stirrer, the maintenance of the activity of the entire methane fermentation tank by suppressing the outflow of highly active sludge with the residue is more effective for methane fermentation efficiency. It was revealed experimentally that it contributed to improvement.
すなわち、メタン発酵槽に導入された処理対象排水を攪拌しつつ第一所定時間メタン発酵させるメタン発酵工程と、前記攪拌装置を停止して第二所定時間静置して、凝集した汚泥を優先的に沈殿させ、沈殿分離する攪拌停止工程とを交互に行い、攪拌停止工程の最後に、撹拌停止状態で引抜路から処理済み処理水および沈殿汚泥を引抜く汚泥引抜工程を行うことにより、撹拌停止工程中に優先的に沈殿した残渣を主体とする沈殿汚泥を優先的に引抜き、活性の高い汚泥を引抜かない状態で処理済み処理液および沈殿汚泥を引き抜いてメタン発酵を継続することができるから、メタン発酵槽全体の活性を高く維持して、メタン発酵槽を運転することができるようになった。 That is, the methane fermentation process in which methane fermentation is performed for a first predetermined time while stirring the wastewater to be treated introduced into the methane fermentation tank, and the agitation sludge is preferentially stopped by stopping the stirring device and allowing to stand for a second predetermined time. The agitation is stopped by alternately performing the agitation stop process that precipitates and separates the precipitate, and at the end of the agitation stop process, the agitation is stopped by performing a sludge extraction process for extracting treated treated water and precipitated sludge from the extraction path in the agitation stopped state Because it is possible to preferentially extract the precipitated sludge mainly composed of the residue precipitated during the process, and to continue the methane fermentation by extracting the treated treatment liquid and the precipitated sludge without extracting the highly active sludge, The activity of the methane fermentation tank can be operated while maintaining high activity of the entire methane fermentation tank.
〔構成2〕
また、本発明のメタン発酵装置の特徴構成は、処理対象排水を導入する導入部および、処理済み処理水を排出する排出部、沈殿汚泥を引抜く汚泥引抜部を備えたメタン発酵槽を設け、前記メタン発酵槽の内部を攪拌する攪拌装置を設けてなり、
前記排出部および前記汚泥引抜部が、前記メタン発酵槽の下部に接続された共通の配管からなる引抜路により構成され、且つ、前記メタン発酵槽内の前記処理済み処理水および前記沈殿汚泥が、前記引抜路のみを介して引き抜かれるように構成され、
前記メタン発酵槽に導入された処理対象排水を攪拌しつつ第一所定時間メタン発酵させるメタン発酵工程と、前記攪拌装置を停止して第二所定時間静置して、凝集した汚泥を優先的に沈殿させ、沈殿分離する攪拌停止工程とを交互に行い、攪拌停止工程の最後に、撹拌停止状態で前記引抜路から前記処理済み処理水および前記沈殿汚泥を引抜く汚泥引抜工程を行う運転制御部を備える点にある。
[Configuration 2]
In addition, the characteristic configuration of the methane fermentation apparatus of the present invention is provided with a methane fermentation tank equipped with an introduction part for introducing wastewater to be treated, a discharge part for discharging treated water, and a sludge extraction part for extracting precipitated sludge, A stirring device for stirring the inside of the methane fermentation tank is provided,
The discharge part and the sludge extraction part are constituted by a drawing path consisting of a common pipe connected to the lower part of the methane fermentation tank, and the treated treated water and the precipitated sludge in the methane fermentation tank are It is configured to be pulled out only through the pulling path,
The methane fermentation step for the first predetermined time while stirring the processed waste water introduced into the methane fermentation tank methane fermentation, by standing a second predetermined time by stopping the stirrer, the agglomerated sludge preferentially An operation control unit that alternately performs a stirring stop process for precipitation and precipitation separation, and performs a sludge extraction process for extracting the treated treated water and the precipitated sludge from the extraction path in a stirring stop state at the end of the stirring stop process. It is in the point provided with.
〔作用効果2〕
上記構成によると、前記運転制御部がメタン発酵槽から汚泥を引抜く汚泥引抜工程を攪拌停止工程の最後に行うことができるので、前記第二所定時間を適切に設定することによって、確実に沈殿汚泥と活性の高い汚泥とを比重差により分離することができる。
[Operation effect 2]
According to the above configuration, the operation control unit can perform the sludge extraction step of extracting the sludge from the methane fermentation tank at the end of the stirring stop step. Sludge and highly active sludge can be separated by the specific gravity difference.
この第二所定時間は、前記メタン発酵槽の大きさ、処理対象排水の性状や量によって異なるが、メタン発酵槽および処理対象排水に基づいて適宜決定することができるものである。典型的な処理対象排水では、撹拌停止後10分程度の静置では残渣も汚泥もほとんど沈殿しないので比重分離することは困難であるが、10分経過後次第に残渣が先行して沈殿し始めるとともに、無機物の含有率が多くなり高密度化し活性の低くなった汚泥も優先的に沈殿し始める。なお、30分経過した頃には通常の汚泥まで沈殿し始めるので、10分経過後30分経過まえに沈殿した沈殿物を沈殿汚泥として処理済み処理水とともに引抜くことによって、メタン発酵活性の高い汚泥をあまり引抜くことなく残渣を主成分とする沈殿汚泥を主に引抜くことができることが経験的にあきらかになっている。 Although this 2nd predetermined time changes with the magnitude | size of the said methane fermenter, the property and quantity of process waste water, it can be suitably determined based on a methane fermenter and process waste water. In a typical wastewater to be treated, it is difficult to separate specific gravity because the residue and sludge hardly settle if left standing for about 10 minutes after stopping stirring, but the residue begins to precipitate gradually after 10 minutes. The sludge that has become denser and less active begins to precipitate preferentially because the content of inorganic substances increases. Since the time that elapses 30 minutes starts to precipitate to the normal sludge by pulling with the treated process water and the precipitate which has precipitated before lapse of 10 minutes elapsed after 30 minutes as a precipitate sludge, high methane fermentation activity It has been empirically revealed that the precipitated sludge mainly composed of the residue can be extracted without much extraction of the sludge.
したがって、前記運転制御部の運転制御により、メタン発酵槽内の活性の高い汚泥の濃度を低下させることなく、槽内で不要になった沈殿汚泥のみを槽外に除去して、メタン発酵槽の高い発酵効率を維持することができるようになった。 Therefore, the operation control of the operation control unit removes only the precipitated sludge that is no longer necessary in the tank without reducing the concentration of the highly active sludge in the methane fermentation tank, High fermentation efficiency can be maintained.
〔構成3〕
なお上記構成において、前記運転制御部が、前記汚泥引抜工程の後、前記導入部から処理対象排水の供給を行う排水供給工程を行い、ついでメタン発酵工程、攪拌停止工程、汚泥引抜工程を順に行うもとのすることができる。
[Configuration 3]
In the above configuration, after the sludge extraction step, the operation control unit performs a wastewater supply step of supplying the treatment target wastewater from the introduction unit, and then sequentially performs a methane fermentation step, a stirring stop step, and a sludge extraction step. Can do the original.
〔作用効果3〕
つまり、先述の構成における汚泥引抜工程の後、前記メタン発酵槽内に引抜かれた沈殿汚泥に替えて処理対象排水が供給されると、メタン発酵が進行して、メタン発酵されるべき有機物が減少した排水がメタン発酵槽外に排出された後、メタン発酵されるべき有機物を豊富に含む処理対象排水が、槽内に維持されてなるメタン発酵を行う汚泥に接触させられるので、前記有機物が効率よくメタン発酵させられる処理手順を連続的に行えることになる。ここで、処理対象排水が導入され、前記汚泥と接触した後は、攪拌を伴うメタン発酵工程が行われるので、メタン発酵槽内では、高い発酵効率を発揮し続けることができる。
[Operation effect 3]
In other words, after the sludge extraction step in the above-described configuration, when the wastewater to be treated is supplied in place of the precipitated sludge extracted into the methane fermentation tank, the methane fermentation proceeds and the organic matter to be methane fermented decreases. Since the wastewater to be treated containing abundant organic matter to be methane-fermented is brought into contact with the sludge for methane fermentation that is maintained in the tank, the organic matter is efficient. A processing procedure that is often methane-fermented can be performed continuously. Here, after the wastewater to be treated is introduced and contacted with the sludge, a methane fermentation process with stirring is performed, so that high fermentation efficiency can continue to be exhibited in the methane fermentation tank.
したがって、前記メタン発酵槽では、メタン発酵装置から沈殿汚泥を引抜く場合にも、槽内の汚泥濃度を高く維持することができ、効率のよいメタン発酵工程が維持できるとともに、処理対象排水の高効率な処理により、排水から高効率でエネルギを回収することができるとともに、排水の環境負荷を効率よく低下させることができるようになった。 Therefore, in the methane fermentation tank, even when the precipitated sludge is extracted from the methane fermentation apparatus, the sludge concentration in the tank can be maintained high, an efficient methane fermentation process can be maintained, and the wastewater to be treated is high. Through efficient processing, energy can be recovered from wastewater with high efficiency, and the environmental load of wastewater can be efficiently reduced.
以下に、本発明のメタン発酵装置を説明する。なお、以下に好適な実施例を記すが、これら実施例はそれぞれ、本発明をより具体的に例示するために記載されたものであって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々変更が可能であり、本発明は、以下の記載に限定されるものではない。 Below, the methane fermentation apparatus of this invention is demonstrated. In addition, although suitable examples are described below, these examples are described in order to more specifically illustrate the present invention, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. The present invention is not limited to the following description.
〔メタン発酵装置〕
本発明のメタン発酵装置は、図1に示すように、
処理対象排水としての生ごみやコーヒー粕を嫌気性条件下に可溶化する可溶化槽1を備えるとともに、可溶化した処理対象排水をメタン発酵するメタン発酵槽2を備える。なお、生ごみやコーヒー粕のような固形分を高濃度に含有する処理対象排水を対象とする場合には前記可溶化槽1を設ける方が好ましいが、処理対象排水の性状が、固形分の少ないものであれば、あえて可溶化槽1を設けることなく、直接処理対象排水をメタン発酵槽2に流入させる構成としてもよい。
[Methane fermentation equipment]
The methane fermentation apparatus of the present invention, as shown in FIG.
While equipped with the solubilization tank 1 which solubilizes the garbage and coffee lees as a waste water to be treated under anaerobic conditions, it is provided with a
〔可溶化槽〕
前記可溶化槽1は、処理対象排水をメタン発酵汚泥と混合して処理液として受ける混合槽10からなり、前記混合槽10には、上部に処理液供給部からの生ごみやコーヒー粕を受け入れる受入路L1が接続されるとともに、処理液のうち分散化した画分をメタン発酵槽2に移送する移送路L2を接続して備える。また、前記可溶化槽1の底部には、処理液中の生ごみやコーヒー粕の固形分に富む画分を破砕等の可溶化処理に供するために引抜路L3を備える。また、前記可溶化槽1には内部の処理液を60℃〜80℃に加熱する加熱部11を備えてもよい。
[Solubilization tank]
The solubilization tank 1 is composed of a
また、前記混合槽10には、苛性ソーダ(NaOH)などのアルカリを添加するためのpH調整部12が設けられている。このpH調整部12におけるアルカリ添加量は、後述のメタン発酵槽2における処理液のpHに応じて決定され、前記メタン発酵槽2内部のpHが6.5〜8.5程度の範囲に維持されるように調整される。
The mixing
加熱部11における加熱には、重油、都市ガス、電力等をエネルギ源として利用してもよいが、後述するメタン発酵工程で発生するメタンガスを用いて、熱と電力を得るコジェネレーション手段(ガスエンジン、燃料電池等)により得られる排熱を利用することが望ましい。
For heating in the
処理液中の生ごみやコーヒー粕の可溶化処理は、生ごみやコーヒー粕とメタン発酵汚泥またはその液体画分との共存下、即ちこれらを混合した状態で加熱処理することにより行われる。生ごみやコーヒー粕と、メタン発酵汚泥またはその液体画分との混合比については、特に制限されるものではないが、生ごみやコーヒー粕の乾燥重量100重量部当たり、メタン発酵汚泥またはその液体画分を10〜1000重量部、好ましくは50〜500重量部、さらに好ましくは100〜300重量部が例示される。 The solubilization treatment of raw garbage or coffee lees in the treatment liquid is carried out by heat treatment in the coexistence of raw garbage or coffee lees and methane fermentation sludge or liquid fraction thereof, that is, in a mixed state thereof. The mixing ratio of raw garbage or coffee cake and methane fermentation sludge or liquid fraction thereof is not particularly limited, but methane fermentation sludge or liquid thereof per 100 parts by weight of dry weight of raw garbage or coffee cake. The fraction is exemplified by 10 to 1000 parts by weight, preferably 50 to 500 parts by weight, and more preferably 100 to 300 parts by weight.
可溶化処理時の温度条件については、30℃以上であればよいが、生ごみやコーヒー粕の可溶化効率をさらに向上させるには、好ましくは70〜95℃程度、さらに好ましくは70〜80℃程度があげられる。メタン発酵汚泥には、固形物を分解する可溶化菌、酸発酵菌と、有機酸をメタン化するメタン細菌が含まれる。一般的に、60℃以上の温度条件ではメタン細菌は生育できないため、60℃以上の温度条件によって行われる可溶化処理では、メタン発酵汚泥またはその液体画分中のメタン細菌以外の微生物(可溶化菌、酸発酵菌)または物質によって、生ごみやコーヒー粕の可溶化が行われると考えられる。 About temperature conditions at the time of solubilization processing, what is necessary is just 30 degreeC or more, but in order to further improve the solubilization efficiency of garbage or coffee grounds, Preferably it is about 70-95 degreeC, More preferably, it is 70-80 degreeC. The degree can be raised. Methane fermentation sludge includes solubilized bacteria that decompose solids, acid-fermenting bacteria, and methane bacteria that methanate organic acids. In general, methane bacteria cannot grow at a temperature condition of 60 ° C. or higher. Therefore, in the solubilization treatment performed at a temperature condition of 60 ° C. or higher, microorganisms other than methane bacteria in the methane fermentation sludge or its liquid fraction (solubilization). It is thought that solubilization of food waste and coffee lees is performed by bacteria, acid-fermenting bacteria) or substances.
また、可溶化処理時の加熱時間としては、生ごみやコーヒー粕とメタン発酵汚泥またはその液体画分との混合比、加熱温度等に応じて適宜設定されるが、たとえば、1〜72時間、好ましくは4〜48時間、さらに好ましくは12〜24時間が例示される。 Moreover, as a heating time at the time of the solubilization treatment, it is appropriately set according to the mixing ratio of the garbage or coffee cake and methane fermentation sludge or its liquid fraction, the heating temperature, etc., for example, 1 to 72 hours, Preferably it is 4-48 hours, More preferably, 12-24 hours are illustrated.
これにより処理液は可溶化処理を受けて性状が液中固形成分において粒径1mm以上が10%以下のスラリーとなり、生ごみやコーヒー粕に含まれる固形有機物が、メタン発酵可能な程度にまで低分子化され、可溶化される。 As a result, the treatment liquid is subjected to a solubilization treatment, and its properties become a slurry having a particle size of 1 mm or more and 10% or less in the solid component in the liquid, and the solid organic matter contained in the garbage or coffee cake is low enough to allow methane fermentation. It is molecularized and solubilized.
〔メタン発酵槽〕
前記メタン発酵槽2は、処理対象排水を導入する導入部として、上記可溶化槽から移送路L2を備える処理槽20からなり、処理槽20内部において、メタン細菌を用いて生ごみやコーヒー粕をメタン発酵処理する。一般的にメタン細菌として嫌気性のものが用いられる。前記処理槽20には、処理済み処理水を排出する排出部および、沈殿汚泥を引抜く汚泥引抜部としての引抜路L4を備え、引抜路L4には、メタン発酵汚泥を処理液とともに引抜き、脱水する遠心分離部3が接続されている。また、前記処理槽上部には、メタン発酵により生成したメタンガスを回収するメタン回収路L5を備える。なお、処理済み処理水を排出する排出部、沈殿汚泥を引抜く汚泥引抜部共通の配管で構成されている。
[Methane fermentation tank]
The said
また、前記処理槽20には、処理槽20内に供給された可溶化液を加熱して高温メタン発酵可能にする加熱部21が設けられている。前記加熱部21は、メタン発酵槽2を、40℃以上60℃以下に維持してメタン発酵工程が行われるように調整する。
The
さらに、前記メタン発酵槽2内部には、撹拌翼22aを備えた撹拌装置22を設けてあり、前記撹拌翼22aの下端が、沈殿汚泥の堆積する領域のやや上方に位置するように配置されている、この撹拌装置22には、撹拌翼22aを間欠的に回転駆動する運転制御部23を接続して設けてあり、第一所定時間の撹拌を行うメタン発酵工程と、第二所定時間の撹拌停止工程とを交互に繰り返す運転を行う。撹拌翼22aの回転速度は、メタン発酵工程において、残渣は沈殿するが汚泥が沈殿しない程度の速度を維持する。
Furthermore, a stirring
この状態でメタン発酵工程を行う場合には、図2(a)に示すように、メタン発酵工程におけるメタン発酵効率を高く維持することができるとともに、比重の大きな残渣を沈殿させることができ、その後、撹拌停止工程を行うと、容易にメタン発酵する活性の高い汚泥と、活性が低く高密度に凝集した汚泥とを固液分離し、活性の低い汚泥を優先的に沈殿させることができ、ここで沈殿分離された沈殿汚泥を汚泥引抜工程により引抜くことによって、メタン発酵槽2内の汚泥濃度をあまり低下させることなく、むしろメタン発酵槽2内の異物を除去し、槽内のメタン細菌の増殖を助け、メタン発酵効率を高く維持することができるようになる。
When performing a methane fermentation process in this state, as shown to Fig.2 (a), while being able to maintain the methane fermentation efficiency in a methane fermentation process high, a large specific gravity residue can be precipitated, and after that When the stirring stop process is performed, it is possible to solid-liquid separate highly active sludge that easily ferments methane and sludge that has a low activity and agglomerated at a high density, and preferentially precipitate sludge with a low activity. By removing the precipitated sludge separated and precipitated in the sludge extraction step, the foreign matter in the
また、運転制御部23は、前記メタン発酵槽2の撹拌停止工程からメタン発酵工程への切換のタイミングで、引抜路L4から沈殿汚泥をメタン発酵排水とともに汚泥引抜工程を行うとともに、その汚泥引抜工程開始直後に前記移送路L2から処理対象排水の可溶化液を供給する排水供給工程を開始する。これにより、メタン発酵槽2内では断続的に処理対象排水をメタン発酵させて順次排水するとともに、汚泥引抜工程の後、前記導入部から処理対象排水の供給を行う排水供給工程を行うことにより断続的な水処理が行える。
Moreover, the
前記メタン発酵処理において、メタン発酵の形式は特に制限されず、回分式、固定床式等のメタン発酵において利用されている公知のいずれの形式であってもよい。また、上記可溶化により得られた可溶化物の供給と、メタン発酵槽2内のメタン発酵処理物の抜き取りとを、連続的にまたは断続的に行うことにより実施してもよい。上記可溶化物の供給と上記メタン発酵処理物の抜き取りを連続的または断続的に行う場合、その可溶化物の供給速度およびメタン発酵処理物の抜き取り速度は、該可溶化物のメタン発酵槽内平均滞留時間が上記発酵処理時間となるように適宜設定すればよい。
In the methane fermentation treatment, the form of methane fermentation is not particularly limited, and may be any known form used in methane fermentation such as a batch type or a fixed bed type. Moreover, you may implement by supplying the solubilizate obtained by the said solubilization, and extracting the methane fermentation processed material in the
これにより、処理水は、メタン発酵を受け、COD換算1kgあたり200〜350m3のメタンガスを生産でき、生産されたメタンガスは回収・利用される。また、前記引抜路L4から汚泥とともに排出される処理液排水は5000〜20000mgCOD/L程度の排水となり外部に放出される。 Thereby, treated water can receive methane fermentation, can produce 200-350m < 3 > methane gas per kg of COD conversion, and the produced | generated methane gas is collect | recovered and utilized. Further, the treatment liquid wastewater discharged together with the sludge from the extraction path L4 becomes wastewater of about 5000 to 20000 mg COD / L and is discharged to the outside.
具体的には第一所定時間として5.5時間のメタン発酵工程、第二所定時間として30分間の撹拌停止工程を交互に繰り返す運転条件で、撹拌停止工程終了時にメタン発酵槽2の容積の約5%の容積の汚泥を引抜くとともに、同量の新たな処理対象排水を可溶化してメタン発酵槽2に供給する汚泥引抜工程を行うメタン発酵を行うと、常時撹拌を行いながら、6時間毎に汚泥引抜工程を行う従来のメタン発酵運転(図2(b))に比べて、メタン発生量が10%程度増加し、メタン発酵効率が向上することがあきらかになった。
Specifically, under the operating condition of alternately repeating the methane fermentation process of 5.5 hours as the first predetermined time and the stirring stop process of 30 minutes as the second predetermined time, about the volume of the
〔遠心分離部〕
前記遠心分離部3は、引抜路L4を介して供給されるメタン発酵汚泥および処理液を遠心分離により固液分離する遠心分離装置30を備えるとともに遠心分離により回収される固相の一部をメタン発酵槽2に返送する返送路L6を備える。また、残余のメタン発酵汚泥および処理液は廃棄路L7より廃棄される。
(Centrifuge section)
The
ここで、遠心分離装置30としては、たとえば上部排出型遠心分離器が用いられ、前記遠心分離部3は、負荷10kgCODcr/m3発酵槽・日のメタン発酵槽2からの汚泥を、遠心分離装置30に供給し、前記汚泥遠心分離された汚泥を投入される処理水量の2.5倍で引抜き、(遠心力2000g、滞留時間10分となる遠心分離条件)前記返送路L6から全量返送するように処理水を循環させる。これにより、メタン発酵槽内の汚泥濃度は、1%〜10%に維持される。
Here, as the
したがって、効率のよいメタン発酵工程が維持できるとともに、処理対象排水の高効率な処理により、排水の環境負荷を効率よく低下させることができるメタン発酵槽として種々の排水を処理できる。 Therefore, an efficient methane fermentation process can be maintained, and various wastewater can be treated as a methane fermentation tank capable of efficiently reducing the environmental load of wastewater by highly efficient treatment of wastewater to be treated.
1 :可溶化槽
10 :混合槽
11 :加熱部
12 :pH調整部
2 :メタン発酵槽
20 :処理槽
22 :撹拌装置
22a :撹拌翼
23 :運転制御部
3 :遠心分離部
30 :遠心分離装置
L1 :受入路
L2 :移送路
L3 :引抜路
L4 :引抜路
L5 :メタン回収路
L6 :返送路
L7 :廃棄路
1: Solubilization tank 10: Mixing tank 11: Heating section 12: pH adjusting section 2: Methane fermentation tank 20: Treatment tank 22: Stirring
Claims (3)
前記排出部および前記汚泥引抜部が、前記メタン発酵槽の下部に接続された共通の配管からなる引抜路により構成され、且つ、前記メタン発酵槽内の前記処理済み処理水および前記沈殿汚泥が、前記引抜路のみを介して引き抜かれるように構成され、
前記メタン発酵槽に導入された処理対象排水を攪拌しつつ第一所定時間メタン発酵させるメタン発酵工程と、前記攪拌装置を停止して第二所定時間静置して、凝集した汚泥を優先的に沈殿させ、沈殿分離する攪拌停止工程とを交互に行い、攪拌停止工程の最後に、撹拌停止状態で前記引抜路から前記処理済み処理水および前記沈殿汚泥を引抜く汚泥引抜工程を行うメタン発酵装置の運転方法。 A methane fermentation tank equipped with an introduction part for introducing treated wastewater, a discharge part for discharging treated treated water, a sludge extraction part for extracting precipitated sludge, and a stirring device for stirring the inside of the methane fermentation tank are provided. A method for operating a methane fermentation apparatus,
The discharge part and the sludge extraction part are constituted by a drawing path consisting of a common pipe connected to the lower part of the methane fermentation tank, and the treated treated water and the precipitated sludge in the methane fermentation tank are It is configured to be pulled out only through the pulling path,
The methane fermentation step for the first predetermined time while stirring the processed waste water introduced into the methane fermentation tank methane fermentation, by standing a second predetermined time by stopping the stirrer, the agglomerated sludge preferentially A methane fermentation apparatus that alternately performs a stirring stop step for precipitation and precipitation separation, and performs a sludge extraction step for extracting the treated treated water and the precipitated sludge from the extraction path in the stirring stop state at the end of the stirring stop step. Driving method.
前記排出部および前記汚泥引抜部が、前記メタン発酵槽の下部に接続された共通の配管からなる引抜路により構成され、且つ、前記メタン発酵槽内の前記処理済み処理水および前記沈殿汚泥が、前記引抜路のみを介して引き抜かれるように構成され、
前記メタン発酵槽に導入された処理対象排水を攪拌しつつ第一所定時間メタン発酵させるメタン発酵工程と、前記攪拌装置を停止して第二所定時間静置して、凝集した汚泥を優先的に沈殿させ、沈殿分離する攪拌停止工程とを交互に行い、攪拌停止工程の最後に、撹拌停止状態で前記引抜路から前記処理済み処理水および前記沈殿汚泥を引抜く汚泥引抜工程を行う運転制御部を備えるメタン発酵装置。 A methane fermentation tank equipped with an introduction part for introducing treated wastewater, a discharge part for discharging treated treated water, a sludge extraction part for extracting precipitated sludge, and a stirring device for stirring the inside of the methane fermentation tank are provided. A methane fermentation apparatus,
The discharge part and the sludge extraction part are constituted by a drawing path consisting of a common pipe connected to the lower part of the methane fermentation tank, and the treated treated water and the precipitated sludge in the methane fermentation tank are It is configured to be pulled out only through the pulling path,
The methane fermentation step for the first predetermined time while stirring the processed waste water introduced into the methane fermentation tank methane fermentation, by standing a second predetermined time by stopping the stirrer, the agglomerated sludge preferentially An operation control unit that alternately performs a stirring stop process for precipitation and precipitation separation, and performs a sludge extraction process for extracting the treated treated water and the precipitated sludge from the extraction path in a stirring stop state at the end of the stirring stop process. A methane fermentation apparatus.
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