JP6513448B2 - 排水処理装置及び排水処理方法 - Google Patents
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Description
また、各家庭から廃棄される生ごみの排出量削減のため、ディスポーザーが普及してきており、ディスポーザーによる希釈率の高いバイオマス原料についても、高効率にメタン発酵させる技術が知られている。
<1> バイオマス原料を分解してバイオガス化する微生物を担持する微生物担持体が設置され、前記バイオマス原料を含む排水が投入される嫌気発酵槽を備え、前記嫌気発酵槽は、発生するバイオガスを利用して投入された前記排水を無動力で撹拌する排水処理装置。
<5> 前記排水を無動力で撹拌させた後、前記嫌気発酵槽より排出された前記排水を好気処理する工程をさらに含む<4>に記載の排水処理方法。
以下、本発明の一実施形態に係る排水処理装置について説明する。本実施形態に係る排水処理装置は、バイオマス原料を分解してバイオガス化する微生物を担持する微生物担持体が設置され、前記バイオマス原料を含む排水が投入される嫌気発酵槽を備え、前記嫌気発酵槽は、発生するバイオガスを利用して投入された前記排水を無動力で撹拌する。
本実施形態に係る排水処理装置は、バイオマス原料を分解してバイオガス化する微生物を担持する微生物担持体が設置され、バイオマス原料を含む排水が投入される嫌気発酵槽を備える。この嫌気発酵槽は、発生するバイオガスを利用して投入された排水を無動力で撹拌する無動力撹拌方式の発酵槽である。
本実施形態に係る排水処理装置は、嫌気発酵槽より排出された排水を好気処理する好気処理槽をさらに備えることが好ましい。嫌気発酵槽より排出された排水には、未分解のバイオマス原料が一部含まれており、例えば、排水指標のうちCOD(化学的酸素要求量)が高い状態となっている。そのため、さらに好気処理を行うことによってCODを低下させ、放流可能な水質まで浄化することが好ましい。
前述の排水処理装置を用いた排水処理方法についても本発明の範囲に包含される。本発明の一実施形態に係る排水処理方法は、前述の排水処理装置を用いた排水処理方法であって、バイオマス原料を含む排水を嫌気発酵槽に投入する工程と、嫌気発酵槽にて、バイオマス原料を微生物に分解させてバイオガスを発生させ、発生したバイオガスを利用して投入された排水を無動力で撹拌させる工程と、を含む。また、本実施形態に係る排水処理方法は、排水を無動力で撹拌させた後、嫌気発酵槽より排出された排水を好気処理槽に投入して好気処理する工程をさらに含むことが好ましい。
固液分離により、溶解性COD成分が液相側に全て移動する。固液分離された固体及び液体の体積比は、固体/液体=30/70と仮定した。
嫌気発酵槽の容量はメタン発酵の滞留時間を15日として1日分で計算した。
固液分離したときの嫌気発酵槽のCOD負荷は2.1kg/m3/d(dは「day(一日)」の略称である)と仮定した。また、嫌気発酵槽のCOD成分の分解率は70%とした。
好気処理槽のCOD負荷は0.5kg/m3/dとした。
メタン発酵により発生するメタン量はCOD1kg当たり0.35m3(0.35m3−CH4/1kg−COD)と仮定し、発生したバイオガス中のメタン濃度は60体積%と仮定した。
自己消費電力は、嫌気発酵槽の撹拌動力、及び好気処理槽の曝気(バブリング)動力のみと仮定した。
嫌気発酵槽の撹拌動力は、投入体積に比例すると仮定し、嫌気発酵槽1m3あたりA kWh/dとした。また、好気処理槽の曝気動力は、投入されたバイオマス原料のCODに比例すると仮定し、バイオマス原料のCOD1.61kgあたりA kWh/dとした。
処理対象としては、COD(化学的酸素要求量)が3.08kgのバイオマス原料を用いた。
排水処理装置1は、バイオマス原料を固液分離する固液分離槽を備え、嫌気発酵槽より排出された未発酵(未分解)のバイオマス原料と、固液分離された液相のバイオマス原料とを混合した後に好気処理槽にて好気処理する装置である。
2.1kg(COD)×0.7×0.35m3/kg(COD)÷0.6=0.8575m3
よって、排水処理装置1の嫌気発酵槽より発生するバイオガス量は、858Lである。
バイオガス量・・・858L
処理槽の容積の合計・・・0.2+1.0+3.22=4.42m3
自己消費電力・・・A+A=2A kWh/d
排水処理装置2は、バイオマス原料を固液分離する固液分離槽を備えておらず、固液分離することなく、バイオマス原料を嫌気発酵槽にて発酵させた後、未発酵のバイオマス原料を好気処理槽にて好気処理する装置である。つまり、排水処理装置2は、固液分離槽を備えていない点で、前述の排水処理装置1と相違する。
3.08kg(COD)×0.7×0.35m3/kg(COD)÷0.6=1.258m3
よって、排水処理装置2の嫌気発酵槽より発生するバイオガス量は、1258Lである。
バイオガス量・・・1258L
処理槽の容積の合計・・・3.3+1.84=5.14m3
自己消費電力・・・3.3A+0.57A=3.87A kWh/d
排水処理装置3は、バイオマス原料を固液分離する固液分離槽を備えておらず、固液分離することなく、バイオマス原料を嫌気発酵槽にて発酵させた後、未発酵のバイオマス原料を好気処理槽にて好気処理する装置である。さらに、この排水処理装置3では、嫌気発酵槽に微生物担持体が設けてバイオマス原料の処理速度を上げ、かつ発生するバイオガスを用いて無動力撹拌を行なっている点で、前述の排水処理装置2と相違している。
バイオガス量・・・1258L
処理槽の容積の合計・・・1.5+1.84=3.34m3
自己消費電力・・・0+0.57A=0.57A kWh/d
排水処理装置1・・・35.9MJ/m3×858L×0.6×1/3600=5.1337kWh/d≒5.134kWh/d
排水処理装置3・・・35.9MJ/m3×1258L×0.6×1/3600=7.527kWh/d
Claims (5)
- バイオマス原料を分解してバイオガス化する微生物を担持する微生物担持体が設置され、前記バイオマス原料を含む排水が投入される嫌気発酵槽を備え、
前記嫌気発酵槽は、ガス溜り室、ガス抜き室及びU字管を備え、前記U字管は前記ガス溜り室と前記ガス抜き室とを連通し、
前記ガス溜り室及び前記ガス抜き室は前記U字管よりも鉛直方向下側の底部で液相が移流し、
発生するバイオガスを利用して投入された前記排水を無動力で撹拌する排水処理装置。 - 前記嫌気発酵槽より排出された前記排水を好気処理する好気処理槽をさらに備える請求項1に記載の排水処理装置。
- 前記嫌気発酵槽に投入される前記排水中の前記バイオマス原料の含有量は、前記排水の全体積に対して、1体積%〜20体積%である請求項1又は請求項2に記載の排水処理装置。
- 請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の排水処理装置を用いた排水処理方法であって、
前記バイオマス原料を含む排水を前記嫌気発酵槽に投入する工程と、
前記嫌気発酵槽にて、前記バイオマス原料を微生物に分解させて前記バイオガスを発生させ、発生した前記バイオガスを利用して投入された前記排水を無動力で撹拌させる工程と、を含む排水処理方法。 - 前記排水を無動力で撹拌させた後、前記嫌気発酵槽より排出された前記排水を好気処理する工程をさらに含む請求項4に記載の排水処理方法。
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