JP6592406B2 - Crystallizer, methane fermentation facility, and scale prevention method in methane fermentation facility - Google Patents

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Description

本発明はリン酸マグネシウムアンモニウム(MAP)の晶析装置に関する。また、本発明は有機物(典型的には有機性廃棄物)を嫌気性微生物の働きによって分解するためのメタン発酵設備に関する。更に、本発明はメタン発酵設備におけるスケール防止方法に関する。   The present invention relates to an apparatus for crystallizing magnesium ammonium phosphate (MAP). The present invention also relates to a methane fermentation facility for decomposing organic matter (typically organic waste) by the action of anaerobic microorganisms. Furthermore, this invention relates to the scale prevention method in a methane fermentation installation.

有機性廃棄物をメタン発酵処理する方法は、運転コストが低いこと、メタン発酵処理後の消化液が生物学的に安定していること、メタン発酵処理で得られる消化ガス(メタンガス)をエネルギーとして利用できることなど、多くのメリットがある。そのため、近年では厨芥、残飯、食品及び飲料品の製造残渣、下水汚泥、有機性の排水処理汚泥、家畜糞尿などの有機性廃棄物を対象としたメタン発酵設備の需要が増加している。   The method of methane fermentation treatment of organic waste is that the operation cost is low, that the digested liquid after methane fermentation treatment is biologically stable, and the digestion gas (methane gas) obtained by methane fermentation treatment is used as energy There are many advantages such as being available. Therefore, in recent years, there is an increasing demand for methane fermentation facilities for organic waste such as rice cake, leftover food, food and beverage manufacturing residues, sewage sludge, organic wastewater treatment sludge, and livestock manure.

メタン発酵設備において、メタン発酵槽内は還元雰囲気であり、アンモニウムイオン(NH4 +)、リン酸イオン(PO4 3-)が溶液中に溶出しやすい環境にある。このため、メタン発酵槽内のマグネシウムイオン(Mg2+)の濃度が高いと、以下の化学平衡反応により、リン酸マグネシウムアンモニウム(以下、MAPという)の結晶が析出する。
Mg2++NH4 ++HPO4 2-+5H2O+OH-⇔Mg(NH4)(PO4)・6H2
上記反応式から、Mg2+、NH4+、PO4 3-(HPO4 2-+OH-⇔PO4 3-+H2O)の各イオンが存在し、アルカリ性が供給されると、平衡が右に移動し、MAP結晶が生成されることが分かる。
In the methane fermentation facility, the inside of the methane fermenter is in a reducing atmosphere and is in an environment where ammonium ions (NH 4 + ) and phosphate ions (PO 4 3− ) are likely to elute into the solution. For this reason, when the concentration of magnesium ions (Mg 2+ ) in the methane fermentation tank is high, crystals of magnesium ammonium phosphate (hereinafter referred to as MAP) are precipitated by the following chemical equilibrium reaction.
Mg 2+ + NH 4 + + HPO 4 2− + 5H 2 O + OH ⇔Mg (NH 4 ) (PO 4 ) · 6H 2 O
From the above reaction formula, when ions of Mg 2+ , NH 4+ and PO 4 3− (HPO 4 2 + OH ⇔PO 4 3 + H 2 O) are present and alkalinity is supplied, the equilibrium is It can be seen that MAP crystals are formed.

メタン発酵設備においては、メタン発酵槽の他、メタン発酵槽内消化液が滞留又は循環する系統にMAP由来のスケールが発生する事例がしばしば見られる。スケールは、消化液の引抜ポンプの閉塞やメタン発酵槽撹拌機の故障につながるため、定期的に設備の運転を停止して除去する必要があった。スケールが著しい場合には、メタン発酵槽内の消化液を全量排出して、槽内を清掃する必要が出てくることもある。その場合、膨大な消化液の処分費用がかかる。更に消化液の排出・清掃・再立上げまで、長期にわたり設備の稼動を停止する必要がでてくる。更には、メタン発酵設備の稼働停止中は廃棄物の処理を外部に委託する必要があるため、費用面の負担も大きかった。   In methane fermentation facilities, in addition to methane fermentation tanks, there are often cases where scales derived from MAP are generated in systems in which digested liquid in methane fermentation tanks stays or circulates. Since the scale leads to the blockage of the digestion liquid extraction pump and the failure of the methane fermenter agitator, it was necessary to periodically remove the operation and remove the scale. When the scale is remarkable, it may be necessary to discharge the entire digestive liquid in the methane fermentation tank and clean the inside of the tank. In that case, the disposal cost of a huge digestive juice is required. Furthermore, it is necessary to stop the operation of the equipment for a long time until the digestive juice is discharged, cleaned, and restarted. Furthermore, since it is necessary to outsource the disposal of waste while the operation of the methane fermentation facility is stopped, the burden on the cost was also large.

MAP由来のスケール対策に関しては、過去にも幾つかの技術が提案されている。例えば特開2000−271595号公報では、下水処理設備で発生した汚泥を汚泥処理施設等に輸送する管路内に付着するMAP粒子による管路内の閉塞を未然に防止することを目的として、汚泥を輸送するための管路の上流側にエアレーション装置又はMAPリアクタを備え、このエアレーション装置又はMAPリアクタ内で予め汚泥を曝気して、その汚泥中にMAP粒子を形成させてMAP粒子形成要因成分を汚泥の間隙水中から除去し、その汚泥を上記管路内に送る方法が記載されている。当該公報の図4に示す実施形態においては、エアレーション装置又はMAPリアクタに導入する前の汚泥を嫌気性消化槽内の嫌気性微生物によって嫌気性処理することにより汚泥中のアルカリ度を上昇させておくことが有用である旨が記載されている。   Several techniques have been proposed in the past for scaling against MAP. For example, in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-271595, sludge is produced for the purpose of preventing obstruction in a pipeline due to MAP particles adhering to a pipeline that transports sludge generated in a sewage treatment facility to a sludge treatment facility or the like. An aeration device or a MAP reactor is provided upstream of the pipeline for transporting the slag, and sludge is aerated in the aeration device or the MAP reactor in advance to form MAP particles in the sludge, so that the MAP particle formation factor component A method is described in which the sludge is removed from the pore water and the sludge is sent into the pipe. In the embodiment shown in FIG. 4 of the publication, the alkalinity in the sludge is increased by anaerobically treating the sludge before introduction into the aeration apparatus or the MAP reactor with anaerobic microorganisms in the anaerobic digestion tank. Is described as being useful.

特開2003−117306号公報には、液中から特定イオンを除去する方法の一つとして晶析法が用いられてきたことが記載されている。そして、嫌気性消化汚泥の脱水ろ液など、液中にリン酸イオン、アンモニウムイオンを含有している排水では、マグネシウムを添加してMAPの結晶を析出させることが記載されている。当該公報の実施例においては、メタン発酵の処理水がリン、アンモニアを含有しており、マグネシウムとアルカリを供給することでリン酸マグネシウムアンモニウム(MAP)を結晶化させ、脱リン処理したことが記載されている。   Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-117306 describes that a crystallization method has been used as one method for removing specific ions from a liquid. And in the waste water which contains phosphate ion and ammonium ion in liquids, such as a dehydrated filtrate of anaerobic digested sludge, adding magnesium and precipitating MAP crystals is described. In the examples of the publication, it is described that the treated water of methane fermentation contains phosphorus and ammonia, and magnesium ammonium phosphate (MAP) is crystallized by supplying magnesium and alkali, and dephosphorized. Has been.

特開2001−252689号公報では、嫌気性発酵槽から排出された消化汚泥を減圧装置で減圧処理した後、MAP第1槽に送り、Mg源としてのMgCl2等を添加してMAP粒子を生成させることが記載されている。MAP粒子を分離後、消化汚泥は嫌気性発酵槽に戻される。当該公報に記載の技術によれば、汚泥は嫌気性発酵槽、減圧装置、MAP第1槽を循環することにより、発酵による分解率を高くすることができ、分解された炭素分はメタンガスに、窒素分、リン分はMAPに、それぞれ有用な形態で回収されることが記載されている。 In Japanese Patent Laid-Open No. 2001-252689, digested sludge discharged from an anaerobic fermenter is decompressed with a decompression device, then sent to the MAP first tank, and MgCl 2 as an Mg source is added to generate MAP particles. Is described. After separating the MAP particles, the digested sludge is returned to the anaerobic fermenter. According to the technique described in the publication, the sludge can increase the decomposition rate by fermentation by circulating the anaerobic fermentation tank, the decompression device, and the MAP first tank, and the decomposed carbon content is converted into methane gas. It is described in MAP that nitrogen and phosphorus are recovered in useful forms.

国際公開第2006/078012号においては、有機性廃棄物を嫌気性消化して発生した消化汚泥を配管輸送する際の配管内のスケールを防止する方法において、該消化汚泥に、マグネシウム化合物を添加することでMAPを晶析させる晶析工程と、該消化汚泥からし渣を除去するし渣の除去工程とで処理し、前記晶析工程とし渣の除去工程を経た該消化汚泥からMAPを含む微粒子を分離し、該微粒子が除去された消化汚泥を配管輸送することを特徴とする配管内のスケール防止方法が記載されている。また、このとき、曝気処理や減圧処理などを併用すると、脱炭酸してpHが上昇し、より効率的にMAPを析出させることができると記載されている。   In International Publication No. 2006/078012, a magnesium compound is added to the digested sludge in a method for preventing scale in the piping when the digested sludge generated by anaerobic digestion of organic waste is transported by piping. Fine particles containing MAP from the digested sludge treated by the crystallization step of crystallizing MAP and the residue removal step of removing the residue from the digested sludge and the residue removal step as the crystallization step A method for preventing scale in a pipe is described in which digested sludge from which fine particles have been removed is transported by pipe. At this time, it is described that when aeration treatment, decompression treatment, or the like is used in combination, decarboxylation increases the pH, and MAP can be precipitated more efficiently.

特開2000−271595号公報JP 2000-271595 A 特開2003−117306号公報JP 2003-117306 A 特開2001−252689号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2001-252689 国際公開第2006/078012号International Publication No. 2006/0778012

特開2000−271595号公報に記載の技術は汚泥処理施設へ汚泥を輸送するための管路の上流側でMAP粒子を形成させる技術であるが、更にその上流側にある嫌気性消化槽にMAP由来のスケールが発生することを予防することはできない。また、当該公報に記載のエアレーション装置又はMAPリアクタを仮に嫌気性消化槽の上流側でMAP粒子を形成させようとした場合には、発酵原料のpHが低いと汚泥を曝気するだけでは十分にpHを上昇させることができないため、膨大な量のアルカリが必要になる。   The technique described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-271595 is a technique for forming MAP particles on the upstream side of a pipeline for transporting sludge to a sludge treatment facility. Further, MAP is added to an anaerobic digester on the upstream side. It cannot be prevented that the scale of origin originates. In addition, if the aeration apparatus or MAP reactor described in the publication is intended to form MAP particles on the upstream side of the anaerobic digester, it is sufficient to aerate sludge if the fermentation raw material has a low pH. Can not be raised, a huge amount of alkali is required.

特開2003−117306号公報に記載の技術は、メタン発酵槽から排出される処理水を脱リン処理するためにマグネシウムを添加してMAPの結晶を析出させているに過ぎず、メタン発酵槽におけるMAP由来のスケール発生を予防する技術ではない。   The technology described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-117306 is merely adding magnesium to precipitate the MAP crystals to dephosphorize the treated water discharged from the methane fermentation tank. It is not a technique for preventing the occurrence of MAP-derived scale.

特開2001−252689号公報では、嫌気性発酵槽から排出された消化汚泥を減圧装置で減圧処理した後、MAP第1槽に送ってMAP粒子を生成することが記載されているが、減圧装置とMAP第1槽の間の配管内にMAP由来のスケールが成長して配管閉塞リスクが生じる。また、嫌気性発酵槽から排出される消化汚泥にMg源を添加してMAP粒子を生成した後、MAP粒子を分離して消化汚泥を嫌気性発酵槽に戻すことが記載されているが、Mg源を添加してMAPを生成させていることから、MAPを生成・分離した後の消化汚泥を嫌気性発酵槽に返送するとしても、未反応のマグネシウム成分が嫌気性発酵槽に送り込まれることになり、嫌気性発酵槽におけるMAP由来のスケール発生リスクがかえって高まるおそれがある。   Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-252689 describes that digested sludge discharged from an anaerobic fermentation tank is subjected to a decompression process with a decompression device and then sent to the MAP first tank to generate MAP particles. The scale derived from MAP grows in the pipe between the MAP and the first MAP tank, resulting in a pipe clogging risk. In addition, it is described that after adding Mg source to the digested sludge discharged from the anaerobic fermenter to generate MAP particles, the MAP particles are separated and the digested sludge is returned to the anaerobic fermenter. Since the MAP is generated by adding the source, the unreacted magnesium component is fed into the anaerobic fermenter even if the digested sludge after the generation and separation of MAP is returned to the anaerobic fermenter. Therefore, there is a risk that the scale generation risk derived from MAP in the anaerobic fermenter is increased.

国際公開第2006/078012号の目的は消化汚泥を配管輸送する際の配管内のスケールを防止することであり、嫌気性消化槽におけるスケールを防止することはできない。また、マグネシウム化合物を添加してMAPを晶析させるため、MAP分離後の消化汚泥中のマグネシウム濃度が高くなるおそれがあるので、これを嫌気性消化槽に返送することはスケール予防の観点から好ましくない。   The purpose of International Publication No. 2006/0778012 is to prevent the scale in the piping when the digested sludge is transported by piping, and cannot prevent the scale in the anaerobic digester. Moreover, since MAP is crystallized by adding a magnesium compound, there is a possibility that the magnesium concentration in the digested sludge after MAP separation may be increased. Therefore, it is preferable to return this to an anaerobic digester from the viewpoint of scale prevention. Absent.

本発明は上記事情に鑑みて創作されたものであり、メタン発酵設備のスケール防止に有用なMAPの晶析装置を提供することを課題の一つとする。本発明はMAPの晶析装置を備えたメタン発酵設備を提供することも課題の一つとする。本発明はメタン発酵設備におけるスケール防止方法を提供することも課題の一つとする。   The present invention was created in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a MAP crystallizer useful for scale prevention of methane fermentation equipment. Another object of the present invention is to provide a methane fermentation facility equipped with a MAP crystallizer. Another object of the present invention is to provide a scale prevention method in a methane fermentation facility.

本発明者は上記課題を解決すべく鋭意研究したところ、メタン発酵槽に代表されるメタン発酵槽内消化液が滞留若しくは循環する系統内から消化液を引き抜き、種結晶を保持したMAP晶析装置でMAPを晶析させて除去した後、消化液をメタン発酵槽内消化液が滞留若しくは循環する系統に返送することにより、メタン発酵槽内消化液が滞留若しくは循環する系統におけるMAP由来のスケール発生リスクを効果的に低減できることを見出した。   The present inventor has intensively studied to solve the above-mentioned problems. As a result, the MAP crystallizer holds the seed crystal by extracting the digested liquid from the system in which the digested liquid in the methane fermenter, which is typified by the methane fermenter, stays or circulates. After MAP is crystallized and removed, the digestive liquid is returned to the system in which the digestive liquid in the methane fermentation tank stays or circulates, thereby generating scale derived from MAP in the system in which the digestive liquid in the methane fermentation tank stays or circulates. It was found that risk can be effectively reduced.

この際、メタン発酵槽とMAP晶析装置の間にpHを上昇させるための装置を設置するのではなく、MAP晶析装置内の晶析リアクタにおいて脱炭酸によりpHを上昇させることがメタン発酵槽とMAP晶析装置の間の循環経路におけるスケール発生リスクを抑える観点で有効である。   At this time, instead of installing a device for increasing the pH between the methane fermenter and the MAP crystallizer, it is possible to increase the pH by decarboxylation in the crystallization reactor in the MAP crystallizer. It is effective from the viewpoint of suppressing the risk of scale generation in the circulation path between the MAP crystallizer and the MAP crystallizer.

また、MAP晶析装置内でMg源を添加すると、返送される消化液と共にMg源がメタン発酵槽に流入してメタン発酵槽でのスケール発生リスクを上昇させる。このことから、MAP晶析装置内でMg源を添加するべきではなく、更にはメタン発酵槽とMAP晶析装置の間の循環経路においてもMg源は添加すべきではない。Mg源を添加しないことで、メタン発酵槽から排出される消化液中のMg濃度に比べて、MAP晶析装置を経てメタン発酵槽に返送される消化液中のMg濃度を低くすることができる。   Moreover, when the Mg source is added in the MAP crystallizer, the Mg source flows into the methane fermentation tank together with the returned digestive liquid, and the scale generation risk in the methane fermentation tank is increased. For this reason, the Mg source should not be added in the MAP crystallizer, and further, the Mg source should not be added in the circulation path between the methane fermenter and the MAP crystallizer. By not adding the Mg source, compared to the Mg concentration in the digested liquid discharged from the methane fermentation tank, the Mg concentration in the digested liquid returned to the methane fermenter through the MAP crystallizer can be lowered. .

更に、MAP晶析装置から返送される消化液のpHはメタン発酵槽におけるpHよりも高くなっていることから、MAP晶析装置からメタン発酵槽に返送途中の消化液のpHを下げておくことでメタン発酵槽や返送経路でのスケール発生リスクを更に低下させることができる。   Furthermore, since the pH of the digested liquid returned from the MAP crystallizer is higher than that in the methane fermenter, the pH of the digested liquid being returned from the MAP crystallizer to the methane fermenter should be lowered. The scale generation risk in the methane fermentation tank and return route can be further reduced.

上記の知見を基礎として完成した本発明は一側面において、
メタン発酵槽内消化液が滞留若しくは循環する系統から引き抜かれたアンモニウムイオンと、マグネシウムイオンと、リン酸イオンとを含有する消化液を導入するための入口と、
種結晶及び入口から導入された消化液を収容し、消化液中に含まれるアンモニウムイオン、マグネシウムイオン及びリン酸イオンを反応させてMAPを晶析するためのリアクタと、
該リアクタ内の消化液を脱炭酸するための曝気機構、減圧機構及び撹拌機構よりなる群から選択される一種以上の脱炭酸機構と、
晶析したMAPを消化液から分離するための分離機構と、
MAPを分離後の消化液であって、マグネシウムイオン濃度がメタン発酵槽内消化液と比べて低減された消化液をメタン発酵槽内消化液が滞留若しくは循環する系統へ返送するための出口と、
を備えた晶析装置である。
In one aspect, the present invention completed based on the above findings,
An inlet for introducing a digestion liquid containing ammonium ions, magnesium ions, and phosphate ions extracted from the system in which the digestive liquid in the methane fermentation tank stays or circulates;
A reactor for containing a seed crystal and a digestive juice introduced from an inlet, and for crystallization of MAP by reacting ammonium ions, magnesium ions and phosphate ions contained in the digestive fluid;
One or more decarboxylation mechanisms selected from the group consisting of an aeration mechanism, a decompression mechanism and an agitation mechanism for decarboxylating the digestion fluid in the reactor;
A separation mechanism for separating the crystallized MAP from the digestive juice;
An outlet for returning the digested liquid after separation of MAP to a system in which the digested liquid in the methane fermentation tank stays or circulates the digested liquid in which the magnesium ion concentration is reduced compared to the digested liquid in the methane fermenter;
Is a crystallizing apparatus.

本発明に係る晶析装置は一実施形態において、MAPを分離後、出口から排出される前に消化液に有機酸を添加するための機構を更に備える。   In one embodiment, the crystallizer according to the present invention further includes a mechanism for adding an organic acid to the digested liquid after separating MAP and before discharging from the outlet.

本発明は別の一側面において、
メタン発酵槽内消化液が滞留若しくは循環する系統と、
本発明に係る晶析装置と、
該系統から消化液を引き抜いて該晶析装置に送るための第一の配管系と、
該晶析装置の出口から排出される消化液を前記系統に返送するための第二の配管系と、
を備えたメタン発酵設備である。
In another aspect of the present invention,
A system in which digested liquid in the methane fermentation tank stays or circulates;
A crystallizer according to the present invention;
A first piping system for withdrawing digestive juice from the system and sending it to the crystallizer;
A second piping system for returning the digested liquid discharged from the outlet of the crystallizer to the system;
Is a methane fermentation facility equipped with

本発明に係るメタン発酵設備は一実施形態において、第二の配管系に接続されており、第二の配管系に有機酸を添加するための機構を更に備える。   In one embodiment, the methane fermentation facility according to the present invention is connected to a second piping system, and further includes a mechanism for adding an organic acid to the second piping system.

本発明に係るメタン発酵設備は別の一実施形態において、メタン発酵槽内消化液が滞留若しくは循環する系統がメタン発酵槽を含む。   In another embodiment of the methane fermentation facility according to the present invention, the system in which the digested liquid in the methane fermentation tank stays or circulates includes the methane fermentation tank.

本発明は更に別の一側面において、
メタン発酵槽内消化液が滞留若しくは循環する系統から引き抜いたアンモニウムイオンと、マグネシウムイオンと、リン酸イオンとを含有する消化液のpHを、曝気、減圧及び撹拌よりなる群から選択される一種以上の脱炭酸方法により上昇させ、種結晶の存在下で該消化液に含まれるアンモニウムイオン、マグネシウムイオン及びリン酸イオンを反応させてMAPを晶析する工程と、
晶析したMAPを消化液から分離する工程と、
MAPを分離後の消化液であって、マグネシウムイオン濃度がメタン発酵槽内消化液と比べて低減された消化液を前記系統へ返送する工程と、
を含むメタン発酵設備におけるスケール防止方法である。
In another aspect of the present invention,
One or more selected from the group consisting of aeration, reduced pressure and agitation, the pH of the digestive fluid containing ammonium ions, magnesium ions and phosphate ions extracted from the system in which the digestive fluid in the methane fermentation tank stays or circulates And a step of crystallizing MAP by reacting ammonium ions, magnesium ions and phosphate ions contained in the digested liquid in the presence of seed crystals.
Separating the crystallized MAP from the digestive juice;
A step of returning the digested liquid after separation of MAP to the system, the digested liquid having a reduced magnesium ion concentration compared to the digested liquid in the methane fermentation tank;
It is the scale prevention method in the methane fermentation installation containing this.

本発明に係るスケール防止方法は一実施形態において、MAPを分離後の消化液を前記系統へ返送する途中で、該消化液に有機酸を添加することにより該消化液のpHを低下させる工程を含む。   In one embodiment, the scale prevention method according to the present invention includes a step of lowering the pH of the digestive liquid by adding an organic acid to the digestive liquid while returning the digested liquid after separating MAP to the system. Including.

本発明は更に別の一側面において、
メタン発酵槽内消化液が滞留若しくは循環する系統から引き抜かれたアンモニウムイオンと、マグネシウムイオンと、リン酸イオンとを含有する消化液を導入するための入口と、
種結晶及び入口から導入された消化液を収容し、該消化液中に含まれるアンモニウムイオン、マグネシウムイオン及びリン酸イオンを反応させてMAPを晶析するためのリアクタと、
該リアクタ内の消化液のpHを上昇させるための機構と、
晶析したMAPを消化液から分離するための分離機構と、
MAPを分離後、出口から排出される前に消化液に有機酸を添加するための機構と、
MAPを分離後の消化液であって、マグネシウムイオン濃度がメタン発酵槽内消化液と比べて低減された消化液をメタン発酵槽内消化液が滞留若しくは循環する系統へ返送するための出口と、
を備えた晶析装置である。
In another aspect of the present invention,
An inlet for introducing a digestion liquid containing ammonium ions, magnesium ions, and phosphate ions extracted from the system in which the digestive liquid in the methane fermentation tank stays or circulates;
A reactor for containing a seed crystal and a digested liquid introduced from an inlet, and reacting ammonium ions, magnesium ions and phosphate ions contained in the digested liquid to crystallize MAP;
A mechanism for raising the pH of the digestive fluid in the reactor;
A separation mechanism for separating the crystallized MAP from the digestive juice;
A mechanism for adding organic acid to the digestive juice after separating MAP and before being discharged from the outlet;
An outlet for returning the digested liquid after separation of MAP to a system in which the digested liquid in the methane fermentation tank stays or circulates the digested liquid in which the magnesium ion concentration is reduced compared to the digested liquid in the methane fermenter;
Is a crystallizing apparatus.

本発明は更に別の一側面において、
・メタン発酵槽内消化液が滞留若しくは循環する系統と、
・以下の(a)〜(e)を備える晶析装置と、
(a)メタン発酵槽内消化液が滞留若しくは循環する系統から引き抜かれたアンモニウムイオンと、マグネシウムイオンと、リン酸イオンとを含有する消化液を導入するための入口;
(b)種結晶及び入口から導入された消化液を収容し、該消化液中に含まれるアンモニウムイオン、マグネシウムイオン及びリン酸イオンを反応させてMAPを晶析するためのリアクタ;
(c)該リアクタ内の消化液のpHを上昇させるための機構;
(d)晶析したMAPを消化液から分離するための分離機構;並びに
(e)MAPを分離後の消化液であって、マグネシウムイオン濃度がメタン発酵槽内消化液と比べて低減された消化液をメタン発酵槽内消化液が滞留若しくは循環する系統へ返送するための出口;
・該系統から消化液を引き抜いて該晶析装置に送るための第一の配管系と、
・該晶析装置の出口から排出される消化液を前記系統に返送するための第二の配管系と、
・第二の配管系に接続されており、第二の配管系に有機酸を添加するための機構と、
を備えたメタン発酵設備である。
In another aspect of the present invention,
・ A system in which digested liquid in the methane fermentation tank stays or circulates,
A crystallizer comprising the following (a) to (e):
(A) an inlet for introducing a digestion liquid containing ammonium ions, magnesium ions, and phosphate ions extracted from a system in which the digestion liquid in the methane fermentation tank stays or circulates;
(B) A reactor for containing the seed crystal and the digestive juice introduced from the inlet and reacting ammonium ions, magnesium ions and phosphate ions contained in the digestive fluid to crystallize MAP;
(C) a mechanism for raising the pH of the digestive fluid in the reactor;
(D) Separation mechanism for separating crystallized MAP from the digestive juice; and (e) Digested liquid after separation of MAP, in which the magnesium ion concentration is reduced compared to the digestive fluid in the methane fermentation tank Outlet for returning the liquid to the system in which the digestion liquid in the methane fermenter stays or circulates;
A first piping system for withdrawing digestive juice from the system and sending it to the crystallizer;
A second piping system for returning the digested liquid discharged from the outlet of the crystallizer to the system;
A mechanism connected to the second piping system for adding organic acid to the second piping system;
Is a methane fermentation facility equipped with

本発明は更に別の一側面において、
メタン発酵槽内消化液が滞留若しくは循環する系統から引き抜かれたアンモニウムイオンと、マグネシウムイオンと、リン酸イオンとを含有する消化液のpHを上昇させ、種結晶の存在下で該消化液に含まれるアンモニウムイオン、マグネシウムイオン及びリン酸イオンを反応させてMAPを晶析する工程と、
晶析したMAPを消化液から分離する工程と、
MAPを分離後の消化液であって、マグネシウムイオン濃度がメタン発酵槽内消化液と比べて低減された消化液を前記系統へ返送する工程と、
MAPを分離後の消化液を前記系統へ返送する途中で、該消化液に有機酸を添加することにより該消化液のpHを低下させる工程と、
を含むメタン発酵設備におけるスケール防止方法である。
In another aspect of the present invention,
Increases the pH of digestive fluid containing ammonium ions, magnesium ions, and phosphate ions extracted from the system in which digestive fluid in the methane fermentation tank stays or circulates, and is contained in the digestive fluid in the presence of seed crystals Crystallization of MAP by reacting ammonium ions, magnesium ions and phosphate ions,
Separating the crystallized MAP from the digestive juice;
A step of returning the digested liquid after separation of MAP to the system, the digested liquid having a reduced magnesium ion concentration compared to the digested liquid in the methane fermentation tank;
A step of reducing the pH of the digestive liquid by adding an organic acid to the digestive liquid in the course of returning the digested liquid after separation of MAP to the system;
It is the scale prevention method in the methane fermentation installation containing this.

本発明によれば、メタン発酵設備におけるスケール発生を効果的に予防することが可能である。本発明の好ましい実施形態によれば、定期的なスケール除去作業を行うことなく低ランニングコストで長期間にわたってメタン発酵設備の円滑な稼働を行うことも可能である。   According to the present invention, scale generation in a methane fermentation facility can be effectively prevented. According to a preferred embodiment of the present invention, it is possible to smoothly operate the methane fermentation facility over a long period of time at a low running cost without performing a periodic descaling operation.

脱炭酸機構の具体的態様を示す図である。It is a figure which shows the specific aspect of a decarboxylation mechanism. 本発明に係るMAP晶析装置の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the MAP crystallizer which concerns on this invention. 本発明に係るメタン発酵設備の構成例を示す図であり、実施例で採用した構成に相当する。It is a figure which shows the structural example of the methane fermentation equipment which concerns on this invention, and is equivalent to the structure employ | adopted in the Example. 比較例におけるメタン発酵設備の構成である。It is a structure of the methane fermentation installation in a comparative example.

<1.晶析装置>
本発明に係るMAP晶析装置は一実施形態において、
メタン発酵槽内消化液が滞留若しくは循環する系統から引き抜かれたアンモニウムイオン(NH4 +)と、マグネシウムイオン(Mg2+)と、リン酸イオン(PO4 3-)とを含有する消化液を導入するための入口と、
種結晶及び入口から導入された消化液を収容し、該消化液中に含まれるアンモニウムイオン、マグネシウムイオン及びリン酸イオンを反応させてMAPを晶析するためのリアクタと、
該リアクタ内の消化液のpHを上昇させるための機構と、
晶析したMAPを消化液から分離するための分離機構と、
MAPを分離後の消化液であって、マグネシウムイオン濃度がメタン発酵槽内消化液と比べて低減された消化液をメタン発酵槽内消化液が滞留若しくは循環する系統へ返送するための出口と、
を備える。
<1. Crystallizer>
In one embodiment, a MAP crystallizer according to the present invention includes:
A digestion solution containing ammonium ions (NH 4 + ), magnesium ions (Mg 2+ ), and phosphate ions (PO 4 3− ) extracted from the system in which the digestive fluid in the methane fermentation tank stays or circulates An entrance to introduce,
A reactor for containing a seed crystal and a digested liquid introduced from an inlet, and reacting ammonium ions, magnesium ions and phosphate ions contained in the digested liquid to crystallize MAP;
A mechanism for raising the pH of the digestive fluid in the reactor;
A separation mechanism for separating the crystallized MAP from the digestive juice;
An outlet for returning the digested liquid after separation of MAP to a system in which the digested liquid in the methane fermentation tank stays or circulates the digested liquid in which the magnesium ion concentration is reduced compared to the digested liquid in the methane fermenter;
Is provided.

メタン発酵槽内消化液が滞留若しくは循環する系統としては、メタン発酵槽の他、消化液の加温装置、サンプリング装置、固液分離装置、及びこれらに接続される消化液の循環配管が挙げられる。本発明が処理対象とするメタン発酵槽内消化液にはアンモニウムイオンと、マグネシウムイオンと、リン酸イオンとが含まれている。これらのイオンの供給源は特に制限されるものではないが、例えば、厨芥、残飯、食品及び飲料品の製造残渣、下水汚泥、有機性の排水処理汚泥、家畜糞尿などの有機性廃棄物に含まれ得る。該消化液のpHは一般的に7.0〜8.0であることから、先述した反応式に従ってMAPが析出するポテンシャルを有している。メタン発酵槽内消化液が滞留若しくは循環する系統から連続的又は断続的に該消化液を引き抜き、晶析装置でMAPを晶析させることで該消化液が有するMAP析出ポテンシャルを低下させることができる。特に、本実施形態においては消化液中に含まれるマグネシウムイオン源以外にマグネシウムイオン供給源が存在しない。このため、MAPを分離後の消化液中のマグネシウムイオン濃度は前記系統から引き抜いたメタン発酵槽内消化液中のマグネシウムイオン濃度と比べて低減される。例えば、MAPを分離後の消化液中のマグネシウムイオン濃度は前記系統から引き抜いたメタン発酵槽内消化液中のマグネシウムイオン濃度に対して好ましくは50%以下とすることができ、より好ましくは40%以下とすることができ、より好ましくは30%以下とすることができ、更により好ましくは20%以下とすることができ、例えば10〜50%とすることができる。よって、MAP析出ポテンシャルが低下した消化液を該系統に返送したときの、該系統内でのスケール発生予防効果が高い。   Examples of the system in which the digestive liquid in the methane fermentation tank stays or circulates include a digestion liquid heating apparatus, a sampling apparatus, a solid-liquid separation apparatus, and a digestive liquid circulation pipe connected to these in addition to the methane fermentation tank. . The digested liquid in the methane fermentation tank to be treated by the present invention contains ammonium ions, magnesium ions, and phosphate ions. The source of these ions is not particularly limited, but is included in, for example, organic waste such as straw, leftover food, food and beverage manufacturing residues, sewage sludge, organic wastewater treatment sludge, and livestock manure. Can be. Since the pH of the digestive fluid is generally 7.0 to 8.0, it has a potential for precipitation of MAP according to the above-described reaction formula. It is possible to reduce the MAP precipitation potential of the digested liquid by continuously or intermittently drawing the digested liquid from the system in which the digested liquid in the methane fermentation tank stays or circulates and crystallizing MAP with a crystallizer. . In particular, in this embodiment, there is no magnesium ion supply source other than the magnesium ion source contained in the digestive juice. For this reason, the magnesium ion concentration in the digestive fluid after separating MAP is reduced compared to the magnesium ion concentration in the digestive fluid in the methane fermentation tank extracted from the system. For example, the magnesium ion concentration in the digestive juice after separation of MAP can be preferably 50% or less, more preferably 40% with respect to the magnesium ion concentration in the digestive fluid in the methane fermentation tank extracted from the strain. Or less, more preferably 30% or less, even more preferably 20% or less, for example, 10 to 50%. Therefore, the scale generation prevention effect in the system is high when the digestive juice having a lowered MAP precipitation potential is returned to the system.

MAP晶析装置の入口から導入された消化液のpHを上昇させることでMAPの晶析反応が進行する。pHを上昇させる手段としては、曝気及び減圧よりなる群から選択される一種以上の脱炭酸方法が挙げられ、これらはそれ自体公知の曝気機構、減圧機構及び撹拌機構により実施可能である。もともと、メタン発酵槽内消化液のpHは7〜8程度であり、MAPの晶析反応を進行させるための好ましいpHは8以上、例えば8〜9であることから、pHは0.5〜1.0程度上昇させれば十分である。この他、アルカリを添加する方法も挙げられるが、メタン発酵槽内消化液中には炭酸が飽和又は飽和に近い状態で溶解していることから、曝気、減圧操作及び撹拌機構から選択される一種又は二種以上を組み合わせて実施することでヘンリーの法則により脱炭酸されて容易に消化液のpHが上昇する。このため、経済性を考えれば曝気、減圧及び撹拌から選択される一種以上の脱炭酸方法を採用することが好ましい。補助的に水酸化ナトリウム等のアルカリを添加してもよいが、その場合はメタン発酵槽に消化液を戻す前に添加したアルカリと等しい当量の酸を加えることでメタン発酵への影響を抑制することが好ましい。   The MAP crystallization reaction proceeds by raising the pH of the digested liquid introduced from the inlet of the MAP crystallizer. Examples of the means for raising the pH include one or more decarboxylation methods selected from the group consisting of aeration and reduced pressure, and these can be carried out by a known aeration mechanism, reduced pressure mechanism and stirring mechanism. Originally, the pH of the digested liquid in the methane fermenter is about 7 to 8, and the preferable pH for advancing the MAP crystallization reaction is 8 or more, for example, 8 to 9, so the pH is 0.5 to 1. It is sufficient to raise it by about 0.0. In addition, although a method of adding an alkali is also mentioned, since carbonic acid is dissolved in a saturated or near-saturated state in the digestion liquid in the methane fermentation tank, it is a kind selected from aeration, decompression operation and stirring mechanism Alternatively, by carrying out a combination of two or more, decarboxylation is easily performed according to Henry's law, and the pH of the digestive juice easily rises. For this reason, it is preferable to employ one or more decarboxylation methods selected from aeration, decompression and stirring in view of economy. An alkali such as sodium hydroxide may be supplementarily added, but in that case, an acid equivalent to the alkali added before returning the digested liquid to the methane fermentation tank is added to suppress the influence on the methane fermentation. It is preferable.

脱炭酸方法を実施するための具体的な脱炭酸機構の例について図1の(a)、(b)及び(c)に示す。何れの機構においても外部空気を積極的に導入することはないが、リアクタを完全密閉構造としないことで、リアクタ外部への送気量に相当する空気を周囲環境から取り込むことが可能である。(a)及び(b)は、リアクタ10内の気相部からガスを引き抜き、これを循環ブロア11を介してリアクタ10内の消化液に送り込む循環曝気機構である。このうち、(b)はドラフトチューブ式の曝気機構であり、少ない曝気量でリアクタ全体を曝気することが可能である。(c)は表面曝気式の曝気機構であり、攪拌機12により消化液の表面を攪拌することで消化液の表面付近が曝気される。当該方式は循環ブロワを使用しないため、動力や維持管理面で低コストであるという特徴がある。曝気により、消化液中に溶解していたメタンガス及び炭酸ガスが除去されてリアクタ10内の気相部分に入る。一部は循環ブロア11によってリアクタ10内を循環するが、残りは排気ブロア13により排出される。脱炭酸機構により、徐々にリアクタ10内の消化液が脱炭酸される。   Examples of a specific decarboxylation mechanism for carrying out the decarboxylation method are shown in FIGS. 1 (a), (b) and (c). In any mechanism, external air is not actively introduced, but by not having a completely sealed structure, it is possible to take in air corresponding to the amount of air supplied to the outside of the reactor from the surrounding environment. (A) and (b) are circulation aeration mechanisms that draw gas from the gas phase portion in the reactor 10 and send it to the digestive fluid in the reactor 10 via the circulation blower 11. Among these, (b) is a draft tube type aeration mechanism, and the whole reactor can be aerated with a small aeration amount. (C) is a surface aeration type aeration mechanism, and the surface of the digestive liquid is aerated by stirring the surface of the digestive liquid with the agitator 12. Since this method does not use a circulating blower, it is characterized by low cost in terms of power and maintenance. By aeration, methane gas and carbon dioxide dissolved in the digestion liquid are removed and enter the gas phase portion in the reactor 10. A part is circulated in the reactor 10 by the circulation blower 11, while the rest is discharged by the exhaust blower 13. The digestion liquid in the reactor 10 is gradually decarboxylated by the decarboxylation mechanism.

減圧処理は、特開平7−136406号公報に開示されているような脱気装置を使用することが望ましい。当該脱気装置を使用することにより、真空容器内で回転する有底のふるい体の遠心力により消化液を加速して消化液を該真空容器内の壁面に衝突させ、消化液中の炭酸を除去することができる。   For the decompression process, it is desirable to use a deaeration device as disclosed in JP-A-7-136406. By using the deaeration device, the digestion liquid is accelerated by the centrifugal force of the bottomed sieve rotating in the vacuum container, and the digestion liquid collides with the wall surface in the vacuum container, so that the carbon dioxide in the digestion liquid is removed. Can be removed.

リアクタ内には種結晶が収容されていることで、種結晶表面で効率的にMAPを生成させることができる。また、種結晶の表面で新たなMAPを晶析させることで、後段の分離工程でのMAPの分離が良好になる。種結晶としては、リアクタで晶析したMAP、或いは別のリアクタで晶析したMAPを用いることができ、更には、メタン発酵槽等のメタン発酵槽内消化液が滞留若しくは循環する系統で自然発生的に析出したMAPを用いることもできる。この他、リン鉱石やドロマイト、骨炭、活性炭、けい砂、珪酸カルシウム等の粉末或いは粒状物を用いることもできる。種結晶の粒径は任意でよいが、粒径は大きいほうが固液分離性を良好にする一方で、小さい方がリアクタ内での流動性に優れるので、両者のバランスの観点からは、平均粒径として0.05〜3.0mmが好ましく、0.1〜0.5mmがより好ましい。種結晶の平均粒径はJIS Z8815−1994に準拠して湿式ふるい分けし、粒径累積分布(質量基準)から求めたメジアン径(d50)として定義される。リアクタ内へのMAP充填量が多いほどMAPの生成効率が増加する傾向があり、リアクタ内に充填するMAP濃度は10g/L以上とすることが好ましい。   Since the seed crystal is accommodated in the reactor, MAP can be efficiently generated on the surface of the seed crystal. Moreover, by separating new MAP on the surface of the seed crystal, the separation of MAP in the subsequent separation step becomes good. As a seed crystal, MAP crystallized in a reactor or MAP crystallized in another reactor can be used. Furthermore, it naturally occurs in a system in which digested liquid in a methane fermentation tank such as a methane fermentation tank stays or circulates. Alternatively, MAP that has been deposited can be used. In addition, powders or granular materials such as phosphate ore, dolomite, bone charcoal, activated carbon, silica sand and calcium silicate can be used. The seed crystal can be of any particle size, but the larger the particle size, the better the solid-liquid separation, while the smaller one is excellent in fluidity in the reactor. The diameter is preferably 0.05 to 3.0 mm, more preferably 0.1 to 0.5 mm. The average particle diameter of the seed crystal is defined as a median diameter (d50) obtained by wet sieving in accordance with JIS Z8815-1994 and determined from a cumulative particle diameter distribution (mass basis). As the amount of MAP charged in the reactor increases, the MAP generation efficiency tends to increase, and the concentration of MAP charged in the reactor is preferably 10 g / L or more.

リアクタ内で晶析したMAPは、分離機構によって消化液から分離される。分離機構としては特に制限はないが、濾過、遠心分離、重力沈殿等の固液分離が挙げられる。固液分離を実施するために濾過膜を使用してもよく、特開2003−117306号公報の図1に記載されるような反応槽の上部に重力沈殿部を形成するとともに、その内部に気液分離用の内筒を備えた固液分離構造を採用してもよい。この場合、MAPの結晶を含有する消化液を気泡と共に上方の拡大部に向かって流すと、気泡は内筒を通じて上方に排出され、残りの液分は拡大部で上昇速度が低下するので、MAPの結晶は下降する。このため、内筒の下部ではMAPの結晶が流動している状態となり、ここからMAPを回収することができる。また、遠心分離するための装置として例えば液体サイクロンを使用することができる。   The MAP crystallized in the reactor is separated from the digestive juice by the separation mechanism. Although there is no restriction | limiting in particular as a separation mechanism, Solid-liquid separation, such as filtration, centrifugation, and gravity precipitation, is mentioned. A filtration membrane may be used to carry out the solid-liquid separation, and a gravity precipitation part is formed in the upper part of the reaction tank as described in FIG. You may employ | adopt the solid-liquid separation structure provided with the inner cylinder for liquid separation. In this case, when the digestive liquid containing MAP crystals is flowed toward the upper enlarged portion together with the bubbles, the bubbles are discharged upward through the inner cylinder, and the rising speed of the remaining liquid is reduced at the enlarged portion. The crystals fall. For this reason, the MAP crystal is flowing in the lower part of the inner cylinder, and the MAP can be recovered therefrom. Further, for example, a liquid cyclone can be used as a device for centrifugal separation.

固液分離によって分離したMAPの結晶の一部をリアクタに返送してもよい。リアクタに返送されたMAPの結晶は種結晶として利用することができるため、外部から種結晶を繰り返し添加する必要がなくなる。   A part of MAP crystals separated by solid-liquid separation may be returned to the reactor. Since the MAP crystals returned to the reactor can be used as seed crystals, it is not necessary to repeatedly add seed crystals from the outside.

MAP晶析装置内には、MAPを分離後、出口から排出される前に消化液に有機酸を添加するための機構を設けもよい。MAP晶析装置から返送される消化液のpHはメタン発酵槽内消化液が滞留若しくは循環する系統における消化液のpHよりも高くなっていることから、MAP晶析装置から当該系統に返送途中の消化液のpHを下げておくことで当該系統や、当該系統への返送経路でのスケール発生リスクを更に低下させることができる。消化液に有機酸を添加するための機構はMAP晶析装置の外側に設置することも可能であるが、その場合は、返送配管系でのスケール発生リスクを低くするために、可能な限りMAP晶析装置の出口近傍に設置することが好ましい。   In the MAP crystallizer, a mechanism for adding the organic acid to the digested liquid after separating MAP and before discharging from the outlet may be provided. Since the pH of the digested liquid returned from the MAP crystallizer is higher than the pH of the digested liquid in the system in which the digested liquid in the methane fermenter stays or circulates, the MAP crystallizer is in the process of returning to the system. By reducing the pH of the digestive juice, the risk of scale generation in the system and the return route to the system can be further reduced. The mechanism for adding the organic acid to the digested liquid can be installed outside the MAP crystallizer, but in that case, in order to reduce the risk of scale generation in the return piping system, the MAP should be used as much as possible. It is preferable to install in the vicinity of the outlet of the crystallizer.

MAP分離後の消化液へ有機酸を添加するための機構としては特に制限はなく、有機酸供給配管をMAP分離後の消化液が流れる配管に直接接続してもよいが、混合効率を高めるため、エジェクター又はインラインミキサー等の混合装置を介して接続することが好ましい。更には有機酸混合槽を設置して、有機酸供給配管及びMAP分離後の消化液が流れる配管を当該槽に接続し、混合槽内で有機酸及び消化液を混合することも好ましい。維持管理の観点からは、閉塞のリスクが低い有機酸混合槽を設置する態様が好ましい。有機酸混合槽はMAP晶析装置の内部及び外部のどちらに設置することも可能である。   The mechanism for adding the organic acid to the digested liquid after the MAP separation is not particularly limited, and the organic acid supply pipe may be directly connected to the pipe through which the digested liquid after the MAP separation flows, but in order to increase the mixing efficiency. It is preferable to connect via a mixing device such as an ejector or an in-line mixer. Furthermore, it is also preferable to install an organic acid mixing tank, connect an organic acid supply pipe and a pipe through which the digested liquid after MAP separation flows to the tank, and mix the organic acid and the digested liquid in the mixing tank. From the viewpoint of maintenance, an embodiment in which an organic acid mixing tank with a low risk of clogging is installed is preferable. The organic acid mixing tank can be installed either inside or outside the MAP crystallizer.

pHを下げるだけであれば有機酸に代えて無機酸を使用してもよいが、無機酸を添加する場合にはメタン発酵槽内消化液が滞留若しくは循環する系統にMAP分離後の消化液を返送したときに当該系統内のイオンバランスに影響を与えるため、有機酸を添加することが好ましい。有機酸の場合はメタン発酵槽内で有機酸自体が発酵してガス化するため、メタン発酵プロセスに予期せぬ悪影響が生じることを予防できる。有機酸としては特に制限はないが、原料に含まれる物や、酸発酵槽などで原料の分解過程で発生する物を、一種単独で又は二種以上組み合わせて添加することが予期せぬ挙動を防止する観点で好ましい。原料に含まれる物としては、酢酸、乳酸、クエン酸など、原料の分解過程で発生する物としては、蟻酸、酢酸、プロピオン酸、乳酸などが、例として挙げられる。   An inorganic acid may be used instead of an organic acid if the pH is only lowered. However, when adding an inorganic acid, the digested liquid after separation of MAP is put in the system where the digested liquid in the methane fermentation tank stays or circulates. It is preferable to add an organic acid in order to affect the ion balance in the system when returned. In the case of an organic acid, since the organic acid itself is fermented and gasified in the methane fermenter, it is possible to prevent an unexpected adverse effect on the methane fermentation process. There are no particular restrictions on the organic acid, but it is not expected to add one or a combination of two or more of the substances contained in the raw material or generated in the decomposition process of the raw material in an acid fermentation tank. It is preferable in terms of prevention. Examples of the material contained in the raw material include acetic acid, lactic acid, and citric acid, and examples of the material generated in the decomposition process of the raw material include formic acid, acetic acid, propionic acid, and lactic acid.

有機酸の添加量は、返送されるMAP分離後の消化液のpHがメタン発酵槽内消化液と同程度又はそれよりも少し低いpHとなるまで下げることができる量とするのが好ましい。具体的には、8以下に調整することが好ましく、7.5以下に調整することがより好ましく、例えば6〜8に調整することができる。   The addition amount of the organic acid is preferably an amount that can be lowered until the pH of the digested liquid after separation of MAP to be returned reaches a pH that is the same as or slightly lower than the digested liquid in the methane fermentation tank. Specifically, it is preferable to adjust to 8 or less, more preferably to 7.5 or less, for example, 6 to 8 can be adjusted.

有機酸の供給源としては、専用の有機酸供給ラインを敷設してもよいが、メタン発酵設備においては、メタン発酵槽の前段に酸発酵槽が設置されていることが多いため、酸発酵槽内の液を一部引き抜いて、これを有機酸供給源とすることが好都合である。   As an organic acid supply source, a dedicated organic acid supply line may be laid, but in an methane fermentation facility, an acid fermentation tank is often installed in front of the methane fermentation tank. It is convenient to withdraw a part of the liquid and use it as an organic acid source.

図2に、分離機構として液体サイクロン26を採用した晶析装置20の構成例を示す。リアクタ21には、メタン発酵槽等から供給される消化液22の供給管、リアクタ21と下部が連通している返送管23、リアクタ21内の消化液やMAP粒子を引き抜く引抜管24、及び液体サイクロン26の微粒子排出管25が接続されている。また、図示しないが、リアクタ21には先述した曝気機構が設けられている。リアクタ21では、種結晶と液の混合をよくするため、また、種結晶の良好な流動状態を保つために攪拌装置31による液攪拌を行うことが好ましい。攪拌は曝気機構により兼ねることも可能である。   In FIG. 2, the structural example of the crystallizer 20 which employ | adopted the liquid cyclone 26 as a separation mechanism is shown. The reactor 21 includes a supply pipe for digestion liquid 22 supplied from a methane fermentation tank, a return pipe 23 communicating with the reactor 21 and the lower part, a withdrawal pipe 24 for extracting the digestion liquid and MAP particles in the reactor 21, and a liquid. The particulate discharge pipe 25 of the cyclone 26 is connected. Although not shown, the reactor 21 is provided with the aeration mechanism described above. In the reactor 21, it is preferable to perform liquid stirring by the stirring device 31 in order to improve the mixing of the seed crystal and the liquid and to maintain a good flow state of the seed crystal. Stirring can also be performed by an aeration mechanism.

リアクタ21は、底部平断面の面積が上端平断面の面積よりも小さな構造であることが好ましい。また、上端から下方の所定位置までの平断面が同じ形状で且つ同じ断面積であり、該所定位置から下方はその断面が徐々に縮小するような形状であることが好ましい。例えば、図2に示すように底部が逆円錐形の形状が好ましい。逆円錐形の角度は、水平に対して45°以上であることが好ましく、60°以上であることがより好ましい。このように角度を設けることで、リアクタ21内で沈降したMAP粒子をリアクタ底部の一点に集中させることができる。更に、粒子の引抜管24は沈降したMAP粒子が集中する付近に接続することが好ましい。これにより、堆積物による閉塞を防止することができる。   The reactor 21 preferably has a structure in which the area of the bottom flat cross section is smaller than the area of the top flat cross section. Further, it is preferable that the flat cross section from the upper end to the predetermined position below has the same shape and the same cross sectional area, and the lower portion from the predetermined position has a shape such that the cross section gradually decreases. For example, as shown in FIG. 2, it is preferable that the bottom has an inverted conical shape. The angle of the inverted cone is preferably 45 ° or more and more preferably 60 ° or more with respect to the horizontal. By providing such an angle, the MAP particles that have settled in the reactor 21 can be concentrated at one point on the bottom of the reactor. Furthermore, it is preferable that the particle extraction tube 24 is connected in the vicinity where the settled MAP particles are concentrated. Thereby, the blockage by a deposit can be prevented.

液体サイクロン26の微粒子排出管25は、液体サイクロン26で濃縮したMAP粒子を液体サイクロン26の底部から排出してリアクタ21に返送するものである。液体サイクロン26で濃縮したMAP粒子をリアクタ21に返送することで、リアクタ内で種結晶となるMAP粒子濃度を高めることができ、その結果MAP粒子表面積を大きく維持することが可能となる。晶析反応は粒子の核化現象と成長現象からなるが、種結晶の表面積が大きいほど、核化現象よりも成長現象が優先されるので固液分離が容易となり好ましい。また、液体サイクロン26の底部又は微粒子排出管25に、濃縮されたMAP粒子を回収する回収管27を接続することができる。   The fine particle discharge pipe 25 of the hydrocyclone 26 discharges the MAP particles concentrated by the liquid cyclone 26 from the bottom of the liquid cyclone 26 and returns it to the reactor 21. By returning the MAP particles concentrated by the hydrocyclone 26 to the reactor 21, the concentration of MAP particles that become seed crystals in the reactor can be increased, and as a result, the MAP particle surface area can be maintained large. The crystallization reaction is composed of a nucleation phenomenon and a growth phenomenon of particles, and the larger the surface area of the seed crystal, the higher the growth phenomenon is prioritized over the nucleation phenomenon. Further, a recovery pipe 27 for recovering concentrated MAP particles can be connected to the bottom of the hydrocyclone 26 or the fine particle discharge pipe 25.

返送管23の上部には循環水槽28が設置されている。循環水槽28は循環水(MAP分離後の消化液と同じ性状)を一時的に貯留する槽であり、任意の大きさにすることができる。無論、攪拌装置を設置して均一になるように混合してもよい。循環水槽28は、液体サイクロン26の溢流上昇管33に接続されており、更にリアクタ21と返送管23を介して底部で連通している。液体サイクロン26においてMAP粒子が分離された消化液は溢流上昇管33を通って、循環水槽28に供給される。循環水槽28はリアクタ21の水面と同じ水位を保っており、返送された消化液の一部はリアクタ21に返送され、一部はオーバーフローにより、MAP分離後の消化液32として排出され、残りが液体サイクロン流入管29によって液体サイクロン26に投入される。   A circulating water tank 28 is installed above the return pipe 23. The circulating water tank 28 is a tank for temporarily storing circulating water (the same property as the digested liquid after MAP separation), and can be of any size. Of course, you may mix so that it may become uniform by installing a stirring apparatus. The circulating water tank 28 is connected to the overflow rising pipe 33 of the hydrocyclone 26 and further communicates with the reactor 21 and the return pipe 23 at the bottom. The digested liquid from which the MAP particles have been separated in the hydrocyclone 26 is supplied to the circulating water tank 28 through the overflow riser 33. The circulating water tank 28 maintains the same water level as the water surface of the reactor 21, and a part of the returned digestive liquid is returned to the reactor 21, and a part of the digested liquid is discharged as a digested liquid 32 after MAP separation due to overflow. The liquid cyclone 26 is introduced into the liquid cyclone 26 through the liquid cyclone inflow pipe 29.

MAP分離後の消化液32には晶析装置20から排出される前に有機酸34を添加することでpHを下げておくことが好ましい。図示の実施態様においては、MAP分離後の消化液32は有機酸混合槽35で有機酸と混合されてpHが下がった後に晶析装置20から排出される。混合効率を高めるために有機酸混合槽35中の液を攪拌することが好ましく、有機酸混合槽35には攪拌機構36が備わっている。攪拌機構36としては機械攪拌や曝気が挙げられる。   It is preferable to lower the pH by adding an organic acid 34 to the digested liquid 32 after MAP separation before being discharged from the crystallizer 20. In the illustrated embodiment, the digested liquid 32 after the MAP separation is discharged from the crystallizer 20 after being mixed with the organic acid in the organic acid mixing tank 35 and the pH is lowered. In order to increase the mixing efficiency, it is preferable to stir the liquid in the organic acid mixing tank 35, and the organic acid mixing tank 35 is provided with a stirring mechanism 36. Examples of the stirring mechanism 36 include mechanical stirring and aeration.

リアクタ21内のMAP粒子は、引抜管24より所定の流量で引き抜き、液体サイクロン26に投入する。この際、引抜管24を液体サイクロンの流入管29に接続することが好ましい。これにより、引抜管24内のMAP粒子濃度を循環水槽28からの循環水(消化液)で希釈した後に液体サイクロン26に投入することが可能になる。液体サイクロン26へ投入するMAP粒子の濃度は、液体サイクロン26の処理性能を左右する重要な操作因子であり、MAP分離後の消化液のMAP粒子濃度の低下やサイクロンアンダ(サイクロン底部)の閉塞防止のため、MAP粒子の濃度は低いほうが好ましい。   The MAP particles in the reactor 21 are extracted from the extraction tube 24 at a predetermined flow rate and are introduced into the hydrocyclone 26. At this time, it is preferable to connect the drawing tube 24 to the inflow tube 29 of the hydrocyclone. As a result, the MAP particle concentration in the extraction tube 24 can be introduced into the liquid cyclone 26 after being diluted with the circulating water (digestion fluid) from the circulating water tank 28. The concentration of MAP particles introduced into the hydrocyclone 26 is an important operating factor that affects the processing performance of the hydrocyclone 26, and prevents the decrease of the MAP particle concentration in the digested liquid after MAP separation and the blockage of the cyclone under (cyclone bottom). Therefore, it is preferable that the concentration of MAP particles is low.

リアクタ21内のpHや水温が変動する場合は、pH計30や水温計(図示せず)を設置して、計測値に応じて曝気量を調整したり、pH調整剤を添加したり、加温冷却操作を行うことも可能である。   If the pH or water temperature in the reactor 21 fluctuates, install a pH meter 30 or a water temperature meter (not shown) to adjust the amount of aeration according to the measured value, add a pH adjuster, It is also possible to perform a temperature cooling operation.

なお、消化液22の供給管及び/又はリアクタ21の底部に接続した引抜管24にし渣除去装置を配置することができる。し渣を除去することで、液体サイクロン26を用いたMAP粒子の分離の安定性を飛躍的に向上させることができる。し渣の分離方法としては例えば、遠心沈降機、重力分離を利用した沈降分離槽などが挙げられる。   In addition, a residue removing device can be disposed in the supply pipe of the digestive fluid 22 and / or the drawing pipe 24 connected to the bottom of the reactor 21. By removing the residue, the stability of MAP particle separation using the liquid cyclone 26 can be dramatically improved. Examples of the method for separating the residue include a centrifugal sedimentator and a sedimentation tank using gravity separation.

<2.メタン発酵設備>
本発明に係るメタン発酵設備の一実施形態においては、メタン発酵槽内消化液が滞留若しくは循環する系統と、本発明に係る晶析装置と、該系統から消化液を引き抜いて該晶析装置に送るための第一の配管系と、該晶析装置の出口から排出される消化液を前記系統に返送するための第二の配管系とを備える。メタン発酵設備が晶析装置内部にMAP分離後の消化液への有機酸添加機構を備えていない場合、第二の配管系に有機酸を添加するための機構を備えていてもよい。
<2. Methane fermentation equipment>
In one embodiment of the methane fermentation facility according to the present invention, the system in which the digested liquid in the methane fermentation tank stays or circulates, the crystallizer according to the present invention, and the digested liquid is drawn from the system to the crystallizer. A first piping system for sending and a second piping system for returning the digested liquid discharged from the outlet of the crystallizer to the system. In the case where the methane fermentation facility does not have an organic acid addition mechanism for the digested liquid after MAP separation in the crystallizer, a mechanism for adding an organic acid to the second piping system may be provided.

図3には、本発明に係るMAP晶析装置を利用したメタン発酵設備40の機器構成例が模式的に示されている。メタン発酵設備40は酸発酵槽41、メタン発酵槽42、MAP晶析装置43、及び有機酸混合槽44を備える。発酵原料となる有機物(典型的には有機性廃棄物)51はまず酸発酵槽41に投入されて可溶化・酸発酵処理される。可溶化・酸発酵処理を受けた後の酸発酵液は、メタン発酵槽42に投入され、ここで嫌気性微生物の働きによって分解されてメタン及び炭酸ガスが発生し、バイオガス54として排出される。嫌気性微生物による酸発酵液の分解を促進する観点で、攪拌機45によってメタン発酵槽42内を攪拌することが好ましい。   FIG. 3 schematically shows a device configuration example of the methane fermentation facility 40 using the MAP crystallizer according to the present invention. The methane fermentation facility 40 includes an acid fermentation tank 41, a methane fermentation tank 42, a MAP crystallizer 43, and an organic acid mixing tank 44. An organic matter (typically organic waste) 51 serving as a fermentation raw material is first put into an acid fermentation tank 41 and subjected to a solubilization / acid fermentation treatment. The acid fermentation broth after being subjected to the solubilization / acid fermentation treatment is put into a methane fermentation tank 42 where it is decomposed by the action of anaerobic microorganisms to generate methane and carbon dioxide, which are discharged as biogas 54. . From the viewpoint of promoting the decomposition of the acid fermentation broth by anaerobic microorganisms, it is preferable to stir the inside of the methane fermentation tank 42 by the stirrer 45.

メタン発酵槽42からは消化液55が排出される一方、消化液の一部はMAP晶析装置43に移送される。MAP晶析装置43では消化液に含まれるイオンを原料にして先述したMAP晶析反応が実施される。晶析したMAP53は固液分離後にMAP晶析装置43から排出される。また、MAP晶析装置43からは脱炭酸によって発生した炭酸ガスやメタンガスを含む排ガス52が排出される。一方、MAP分離後の消化液は有機酸混合槽44に流入し、酸発酵槽41から引き抜かれた有機酸含有液と混合されてpH低下処理を受ける。酸発酵槽41では攪拌機46によって、有機酸含有液と消化液の混合が促進される。酸発酵槽41を出た消化液はメタン発酵槽42へ返送される。当該操作を連続的又は断続的に繰り返すことにより、メタン発酵槽42内におけるMAP発生ポテンシャルが低下された状態を維持可能である。本発明に係るメタン発酵設備の一実施形態によれば、スケール発生を長期間にわたって抑制することも可能であり、スケールの除去作業及びこれに伴うメタン発酵設備の稼働停止を行う必要がなくなる。本発明はメタン発酵設備の運転に伴う管理コストの大幅な低下をもたらすことができ、産業上の利用価値は極めて高い。   While the digested liquid 55 is discharged from the methane fermentation tank 42, a part of the digested liquid is transferred to the MAP crystallizer 43. In the MAP crystallizer 43, the MAP crystallization reaction described above is carried out using ions contained in the digestive juice as raw materials. The crystallized MAP 53 is discharged from the MAP crystallizer 43 after solid-liquid separation. Further, the MAP crystallizer 43 discharges exhaust gas 52 containing carbon dioxide gas and methane gas generated by decarboxylation. On the other hand, the digested liquid after MAP separation flows into the organic acid mixing tank 44 and is mixed with the organic acid-containing liquid extracted from the acid fermentation tank 41 to undergo a pH lowering process. In the acid fermenter 41, mixing of the organic acid-containing liquid and the digestive liquid is promoted by the stirrer 46. The digested liquid leaving the acid fermentation tank 41 is returned to the methane fermentation tank 42. By repeating the operation continuously or intermittently, it is possible to maintain a state in which the MAP generation potential in the methane fermentation tank 42 is lowered. According to one embodiment of the methane fermentation facility according to the present invention, it is possible to suppress the generation of scale over a long period of time, and it is not necessary to perform the scale removal operation and the operation stop of the methane fermentation facility associated therewith. The present invention can bring about a significant reduction in management costs associated with the operation of a methane fermentation facility, and its industrial utility value is extremely high.

以下に本発明の実施例を比較例と共に示すが、これらの実施例は本発明及びその利点をよりよく理解するために提供するものであり、発明が限定されることを意図するものではない。   Examples of the present invention will be described below together with comparative examples, but these examples are provided for better understanding of the present invention and its advantages, and are not intended to limit the invention.

食品加工工場にて発生する廃棄物をメタン発酵処理する施設への本発明の適用事例について、以下に示す。   An example of application of the present invention to a facility that treats waste generated in a food processing factory to methane fermentation is shown below.

(比較例)
本工場では、加工残渣や戻り製品など、1日あたり最大3.5tの生ごみが発生している。本工場において従来採用していたメタン発酵設備の構成を図4に示す。図4中の符号は図3と同様であるので省略する。発酵原料の生ごみは異物除去後に加水され、容量20m3の酸発酵槽を経て、容量200m3のメタン発酵槽に投入される。発酵原料は酸発酵槽にて固形分約12%の液に調整される。この時、酸発酵槽中の窒素分は平均4.5kg/m3、リンは0.6kg/m3、マグネシウムは0.2kg/m3程度である。酸発酵槽では、有機物の加水分解が進んで有機酸が生成し、pHは4.0以下にまで低下する。
(Comparative example)
In this factory, a maximum of 3.5 tons of garbage is generated per day, such as processing residues and returned products. The configuration of the methane fermentation facility conventionally employed in this factory is shown in FIG. The reference numerals in FIG. 4 are the same as those in FIG. Garbage as a raw material for fermentation is hydrated after removing foreign substances, and then passed through an acid fermentation tank with a capacity of 20 m 3 and put into a methane fermentation tank with a capacity of 200 m 3 . The fermentation raw material is adjusted to a liquid having a solid content of about 12% in an acid fermentation tank. At this time, the nitrogen partial average 4.5 kg / m 3 of acid fermentation tank, phosphorus 0.6 kg / m 3, the magnesium is about 0.2 kg / m 3. In an acid fermenter, hydrolysis of organic matter proceeds to produce an organic acid, and the pH drops to 4.0 or lower.

酸発酵槽を経た液は、メタン発酵槽に投入される。メタン発酵槽では、有機物がメタン発酵菌の作用によって、メタンと炭酸ガスに分解される。分解によって、有機酸がガスに変換されて除去されることと、有機物に含まれるたんぱく質の分解によってアンモニアが生成されることなどから、メタン発酵槽内のpHは7.0〜8.0に上昇する。   The liquid that has passed through the acid fermentation tank is put into the methane fermentation tank. In the methane fermenter, organic matter is decomposed into methane and carbon dioxide by the action of methane fermentation bacteria. The pH in the methane fermenter rises to 7.0-8.0 because organic acids are converted into gas and removed by decomposition, and ammonia is generated by decomposition of proteins contained in organic matter. To do.

一般的に、食品系の原料には窒素とリンは必ず含まれる。それに加えて本工場の場合は、塩分由来のマグネシウムも多く含まれるため、メタン発酵槽の内部でMAPが生成する条件が整っていた。そのため、特にメタン発酵槽内の液面付近や、消化液の引抜管周辺にスケールが発生した。スケールは、消化液の引抜ポンプの閉塞やメタン発酵槽撹拌機の故障につながるため、2〜3年に1回施設の稼動を停止し、スケールの除去を行う必要があった。スケールを除去するためには、容量200m3のメタン発酵槽を空にして、薬品洗浄などによってスケールを除去した後に、再度メタン発酵菌を立ち上げなければならず、多大な労力と数ヶ月間の施設の稼動停止が必要となっていた。また、稼動停止中は廃棄物の処理を外部に委託する必要があるため、費用面の負担も大きかった。 In general, food-based ingredients always contain nitrogen and phosphorus. In addition, in the case of this factory, a large amount of magnesium derived from salinity was contained, so the conditions for generating MAP inside the methane fermentation tank were in place. For this reason, scales occurred particularly near the liquid surface in the methane fermentation tank and around the digestion juice extraction tube. Since the scale leads to clogging of the digestion liquid drawing pump and failure of the methane fermenter agitator, it was necessary to stop the operation once every two to three years and remove the scale. In order to remove the scale, it is necessary to empty the methane fermentation tank with a capacity of 200 m 3 , remove the scale by chemical cleaning, and then start up the methane fermentation bacteria again. The facility had to be shut down. Moreover, since it was necessary to outsource the disposal of waste while the operation was stopped, the cost burden was large.

(発明例)
これに対して、スケールの発生を防止するため、メタン発酵設備の構成を図3に示す構成に改良した。メタン発酵槽から消化液を1日30m3引き抜き、固液分離機構として液体サイクロンを使用した晶析装置に導入した。晶析装置では、外部から薬剤を加えること無く、装置内気相部からの循環曝気と、排気ブロワによる吸引によって、消化液中に溶存している炭酸ガスを排出し、消化液のpHを上昇させた。この結果、消化液のpHは7.4から8.2に上昇した。なお、当該操作と同等のpH上昇効果を得るためには、15kg/日程度の苛性ソーダが必要になる。
(Invention example)
On the other hand, in order to prevent generation | occurrence | production of a scale, the structure of the methane fermentation installation was improved into the structure shown in FIG. The digested liquid was extracted from the methane fermentation tank at 30 m 3 per day and introduced into a crystallizer using a liquid cyclone as a solid-liquid separation mechanism. In the crystallizer, carbon dioxide dissolved in the digestive fluid is discharged by circulating aeration from the gas phase inside the device and suction with an exhaust blower without adding chemicals from the outside, thereby raising the pH of the digestive fluid. It was. As a result, the pH of the digested liquid rose from 7.4 to 8.2. Note that caustic soda of about 15 kg / day is required in order to obtain a pH increase effect equivalent to the operation.

晶析装置から排出されるガスには、炭酸ガスの他に硫化水素やアンモニアガスも含まれるため、そのまま大気放散させると臭気発生源となるため、工場内の排水処理設備の活性汚泥槽に吹き込むことで、硫化水素やアンモニアの揮散を防いだ。   Since the gas discharged from the crystallizer contains hydrogen sulfide and ammonia gas in addition to carbon dioxide, it can be a source of odor if it is released into the atmosphere as it is, so it is blown into the activated sludge tank of the wastewater treatment facility in the factory. As a result, volatilization of hydrogen sulfide and ammonia was prevented.

晶析装置内には、粒径1.0〜2.0mmのMAP種結晶がMAP濃度30〜50g/Lで保持される。pHが上昇した消化液は、MAPが晶析する条件が整っているため、消化液中のリン酸イオンやマグネシウムイオンは種結晶表面に晶析し、MAPとして系統外に排出できる。本工場のケースでは、晶析装置の入口でpH7.4、リン酸濃度72mg−P/L、マグネシウムイオン濃度26mg/Lであったのに対し、晶析装置の出口でpH8.2、リン酸濃度49mg−P/L、マグネシウムイオン濃度4mg/Lとなった。MAP結晶は、1日あたり平均6kg/日程度回収できた。MAPは肥料として利用可能である。   In the crystallizer, a MAP seed crystal having a particle size of 1.0 to 2.0 mm is held at a MAP concentration of 30 to 50 g / L. Since the digested liquid with an increased pH has conditions for MAP to crystallize, phosphate ions and magnesium ions in the digested liquid crystallize on the surface of the seed crystal and can be discharged out of the system as MAP. In the case of this factory, the pH was 7.4 at the inlet of the crystallizer, the phosphoric acid concentration was 72 mg-P / L, and the magnesium ion concentration was 26 mg / L, whereas the pH was 8.2 and phosphoric acid at the outlet of the crystallizer. The concentration was 49 mg-P / L, and the magnesium ion concentration was 4 mg / L. MAP crystals were recovered on average about 6 kg / day per day. MAP can be used as a fertilizer.

晶析後の消化液中の微細なMAP結晶によって、メタン発酵槽への戻しの配管やメタン発酵槽内で再結晶化することを防ぐため、晶析装置の出口近傍には有機酸添加設備を設けた。有機酸源としては、酸発酵槽内の液を使用した。当該液のpHは平均3.8であった。酸発酵液1.5m3/日を加えることで、pHを6.7にまで下げることができた。なお、当該操作と同等のpH低下効果を得るためには、50kg/日程度の硫酸が必要になる。
以上の改良を行ってから5年間、定期的なスケール除去操作を実施していないにもかかわらず、メタン発酵槽の他、メタン発酵槽とMAP晶析装置の間の循環経路においてもスケールによる閉塞や機器故障は発生しなかった。本発明に係る晶析装置の導入により、メタン発酵処理施設におけるMAP由来のスケール発生の問題を低コストで解消することができた。
In order to prevent fine MAP crystals in the digested liquid after crystallization from recrystallizing in the methane fermentation tank and the return pipe to the methane fermentation tank, an organic acid addition facility is installed near the outlet of the crystallization apparatus. Provided. As the organic acid source, the liquid in the acid fermentation tank was used. The pH of the liquid was 3.8 on average. The pH could be lowered to 6.7 by adding 1.5 m 3 / day of acid fermentation broth. In order to obtain a pH lowering effect equivalent to that of the operation, about 50 kg / day of sulfuric acid is required.
Although the scale removal operation has not been carried out regularly for 5 years after the above improvements, clogging is also caused in the circulation path between the methane fermentation tank and the MAP crystallizer in addition to the methane fermentation tank. No equipment failure occurred. By introducing the crystallizer according to the present invention, the problem of MAP-derived scale generation in the methane fermentation treatment facility could be solved at low cost.

10 リアクタ
11 循環ブロア
12 攪拌機
13 排気ブロア
20 晶析装置
21 リアクタ
22 処理前の消化液
23 返送管
24 引抜管
25 微粒子排出管
26 液体サイクロン
27 回収管
28 循環水槽
29 流入管
30 pH計
31 攪拌装置
32 MAP分離後の消化液
33 溢流上昇管
34 有機酸
35 有機酸混合槽
40 メタン発酵設備
41 酸発酵槽
42 メタン発酵槽
43 MAP晶析装置
44 有機酸混合槽
45 攪拌機
46 攪拌機
51 発酵原料
52 MAP晶析装置の排ガス
53 MAP
54 バイオガス
55 消化液
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Reactor 11 Circulation blower 12 Stirrer 13 Exhaust blower 20 Crystallizer 21 Reactor 22 Digested liquid 23 before processing Return pipe 24 Extraction pipe 25 Fine particle discharge pipe 26 Hydrocyclone 27 Recovery pipe 28 Circulating water tank 29 Inflow pipe 30 pH meter 31 Stirrer 32 Digested liquid 33 after MAP separation Overflow riser 34 Organic acid 35 Organic acid mixing tank 40 Methane fermentation equipment 41 Acid fermentation tank 42 Methane fermentation tank 43 MAP crystallizer 44 Organic acid mixing tank 45 Stirrer 46 Stirrer 51 Fermentation raw material 52 MAP crystallizer exhaust gas 53 MAP
54 Biogas 55 Digestive fluid

Claims (7)

メタン発酵槽内消化液が滞留若しくは循環する系統から引き抜かれたアンモニウムイオンと、マグネシウムイオンと、リン酸イオンとを含有する消化液を導入するための入口と、
種結晶及び入口から導入された消化液を収容し、該消化液中に含まれるアンモニウムイオン、マグネシウムイオン及びリン酸イオンを反応させてMAPを晶析するためのリアクタと、
該リアクタ内の消化液を脱炭酸するための曝気機構、減圧機構及び撹拌機構よりなる群から選択される一種以上の脱炭酸機構と、
晶析したMAPを消化液から分離するための分離機構と、
MAPを分離後の消化液であって、マグネシウムイオン濃度がメタン発酵槽内消化液と比べて低減された消化液をメタン発酵槽内消化液が滞留若しくは循環する系統へ返送するための出口と、
を備えた晶析装置。
An inlet for introducing a digestion liquid containing ammonium ions, magnesium ions, and phosphate ions extracted from the system in which the digestive liquid in the methane fermentation tank stays or circulates;
A reactor for containing a seed crystal and a digested liquid introduced from an inlet, and reacting ammonium ions, magnesium ions and phosphate ions contained in the digested liquid to crystallize MAP;
One or more decarboxylation mechanisms selected from the group consisting of an aeration mechanism, a decompression mechanism and an agitation mechanism for decarboxylating the digestion fluid in the reactor;
A separation mechanism for separating the crystallized MAP from the digestive juice;
An outlet for returning the digested liquid after separation of MAP to a system in which the digested liquid in the methane fermentation tank stays or circulates the digested liquid in which the magnesium ion concentration is reduced compared to the digested liquid in the methane fermenter;
A crystallization apparatus comprising:
MAPを分離後、出口から排出される前に消化液に有機酸を添加するための機構を更に備えた請求項1に記載の晶析装置。   The crystallization apparatus according to claim 1, further comprising a mechanism for adding an organic acid to the digested liquid after separating MAP and before discharging from the outlet. メタン発酵槽内消化液が滞留若しくは循環する系統と、
請求項1又は2に記載の晶析装置と、
該系統から消化液を引き抜いて該晶析装置に送るための第一の配管系と、
該晶析装置の出口から排出される消化液を前記系統に返送するための第二の配管系と、
を備えたメタン発酵設備。
A system in which digested liquid in the methane fermentation tank stays or circulates;
The crystallizer according to claim 1 or 2,
A first piping system for withdrawing digestive juice from the system and sending it to the crystallizer;
A second piping system for returning the digested liquid discharged from the outlet of the crystallizer to the system;
Methane fermentation equipment equipped with.
第二の配管系に接続されており、第二の配管系に有機酸を添加するための機構を更に備えた請求項3に記載のメタン発酵設備。   The methane fermentation facility according to claim 3, further comprising a mechanism connected to the second piping system and adding an organic acid to the second piping system. メタン発酵槽内消化液が滞留若しくは循環する系統がメタン発酵槽を含む請求項3又は4に記載のメタン発酵設備。   The methane fermentation facility according to claim 3 or 4, wherein the system in which the digested liquid in the methane fermentation tank stays or circulates includes a methane fermentation tank. メタン発酵槽内消化液が滞留若しくは循環する系統から引き抜いたアンモニウムイオンと、マグネシウムイオンと、リン酸イオンとを含有する消化液のpHを、種結晶の存在下で、曝気、減圧及び撹拌よりなる群から選択される一種以上の脱炭酸方法により上昇させ、該消化液に含まれるアンモニウムイオン、マグネシウムイオン及びリン酸イオンを反応させてMAPを晶析する工程と、
晶析したMAPを消化液から分離する工程と、
MAPを分離後の消化液であって、マグネシウムイオン濃度がメタン発酵槽内消化液と比べて低減された消化液を前記系統へ返送する工程と、
を含むメタン発酵設備におけるスケール防止方法。
The pH of the digestive fluid containing ammonium ions, magnesium ions, and phosphate ions extracted from the system in which the digestive fluid in the methane fermenter stays or circulates is aerated, decompressed and stirred in the presence of seed crystals. is raised by one or more decarboxylation method selected from the group, comprising the steps of ammonium ions contained in the digestive juices by reacting magnesium ions and phosphate ions to crystallize MAP,
Separating the crystallized MAP from the digestive juice;
A step of returning the digested liquid after separation of MAP to the system, the digested liquid having a reduced magnesium ion concentration compared to the digested liquid in the methane fermentation tank;
A scale prevention method in a methane fermentation facility including
MAPを分離後の消化液を前記系統へ返送する途中で、該消化液に有機酸を添加することにより該消化液のpHを低下させる工程を含む請求項6に記載のスケール防止方法。   The scale prevention method according to claim 6, further comprising a step of lowering the pH of the digested liquid by adding an organic acid to the digested liquid in the course of returning the digested liquid after separating MAP to the system.
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