JP6971639B2 - 汚泥処理システムおよび汚泥処理方法 - Google Patents
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Description
消化槽は、有機性廃棄物を嫌気性微生物により消化処理してバイオガスおよび消化汚泥を得る。
アンモニア回収手段は、前記バイオガスまたは前記消化汚泥の一方または両方に含まれるアンモニアを回収する。
エネルギー変換装置は、前記アンモニア回収手段により回収されたアンモニアをエネルギーに変換する。
実施形態の汚泥処理方法では、有機性廃棄物を嫌気性微生物によって消化処理することで、二酸化炭素、メタンおよびアンモニアと、消化汚泥とが得られる。二酸化炭素、メタンおよび一部のアンモニアは、バイオガスとして得られる。また、アンモニアの残部は、消化汚泥中に含まれる水分に溶解することで、消化汚泥に含まれる状態になる。
図1に示す実施形態の汚泥処理システム100は、消化槽2と、アンモニア回収手段30と、エネルギー変換装置4と、を備える。なお、アンモニア回収手段30は、曝気管6と、アンモニア分離器3と、を備える。
また、汚泥処理システム100は、図1に示すように、汚泥濃縮槽1と、脱水装置5と、ミストセパレータ7と、脱硫塔8と、ガス貯留タンク9と、ガスエネルギー変換装置10と、送気部11と、を備えていてもよい。
汚泥濃縮槽1は、有機性廃棄物流入管L1を介して図示略の排水処理施設と接続されている。また、汚泥濃縮槽1は、有機性廃棄物送泥管L2を介して消化槽2と接続されている。
消化槽2は、消化汚泥送泥管L11を介して脱水装置5と接続されている。
アンモニア分離器3は、アンモニア送気管L8を介してエネルギー変換装置4と接続されている。また、アンモニア分離器3は、脱アンモニアガス第1送気管L9を介して送気部11と接続されている。
ミストセパレータ7は、ガス第3送気管L4を介して脱硫塔8と接続されている。
脱硫塔8は、ガス第4送気管L5を介してアンモニア分離器3に接続されている。
送気部11としては、例えば、ブロワ、コンプレッサ等が挙げられる。送気部11は、脱アンモニアガス第2送気管L10を介して曝気管6と接続されている。
脱水装置5は、脱水汚泥送泥管L12を介して図示略の乾燥装置と接続されている。また、脱水装置5は、脱離液送液管L13を介して図示略の排水処理施設と接続されている。
ガス貯留タンク9は、ガス第5送気管L7を介してガスエネルギー変換装置10と接続されている。
以下、各工程について説明する。
一方、消化槽2で生成した消化汚泥は、消化汚泥送泥管L11を介して脱水装置5に送られる。
図2に示す本実施形態の汚泥処理システム200は、汚泥処理システム100と同様に、消化槽2と、アンモニア回収手段30と、エネルギー変換装置4と、を備える。なお、アンモニア回収手段30は、曝気管6と、アンモニア分離器3と、を備える。
また、汚泥処理システム200は、図2に示すように、汚泥濃縮槽1と、脱水装置5と、ミストセパレータ7と、脱硫塔8と、ガス貯留タンク9と、ガスエネルギー変換装置10と、送気部11と、を備えていてもよい。
また、汚泥処理システム200は、加温装置12および第1熱回収手段40を備える有機性廃棄物加温手段50と、第2熱回収手段41と、を備える点において、汚泥処理システム100と相違する。以下、この相違点について説明する。
加温装置12は、第1熱回収手段40を介してエネルギー変換装置4と接続されている。また、加温装置12は、第2熱回収手段41を介してガスエネルギー変換装置10と接続されている。
図3に示す本実施形態の汚泥処理システム300は、第1の実施形態の汚泥処理システム100と同様に、消化槽2と、アンモニア回収手段31と、エネルギー変換装置4と、を備える。本実施形態のアンモニア回収手段31は、分離膜部14および散気部15を備える膜分離装置13と、アンモニア分離器3と、から構成される。
また、本実施形態の汚泥処理システム300は、図3に示すように、汚泥濃縮槽1と、ミストセパレータ7と、脱硫塔8と、ガス貯留タンク9と、ガスエネルギー変換装置10と、加温装置17及び第3熱回収手段42を備える消化汚泥加温手段51と、送気部16と、第4熱回収手段43と、を備えていてもよい。図3に示す汚泥処理システム300の構成要素のうち、第1の実施形態の汚泥処理システム100の構成要素と同一の構成要素には、図1と同一の符号を付してその説明を省略する。
以下、それぞれの工程のうち、第1の実施形態と同じものについては、説明を省略または簡略する。
また、アンモニアを含む分離ガスは、分離ガス送気管L17を介してミストセパレータ7に送気される。
また、アンモニア濃度(アンモニア態窒素濃度)が低減された脱離液を排水処理施設に送った場合に、排水処理施設における窒素濃度が低減し、窒素負荷を低減できる。そのため、排水処理施設における窒素除去に要する曝気等の運転コストを削減できる。また、消化汚泥中のアンモニアを分離回収して、エネルギー変換工程に供することができ、効率よくエネルギーを取り出すことができる。
図4に示す実施形態の汚泥処理システム400は、第1の実施形態の汚泥処理システム100と同様に、消化槽2と、アンモニア回収手段32と、エネルギー変換装置4と、を備える。本実施形態のアンモニア回収手段32は、曝気部21を有する曝気装置20と、アンモニア分離器3と、から構成される。
また、本実施形態の汚泥処理システム400は、図4に示すように、汚泥濃縮槽1と、ミストセパレータ7と、脱硫塔8と、ガス貯留タンク9と、ガスエネルギー変換装置10と、加温装置17および第3熱回収手段42を有する消化汚泥加温手段51と、膜分離槽18と、送気部22と、加温装置23および第5熱回収手段44を有する分離液加温手段52と、第4熱回収手段43と、第6熱回収手段45と、を備えていてもよい。図4に示す汚泥処理システム400の構成要素のうち、第1の実施形態の汚泥処理システム100の構成要素と同一の構成要素には、図1と同一の符号を付してその説明を省略する。
膜分離槽18は、消化汚泥送泥管L14を介して消化槽2と接続されており、消化汚泥を受け入れるようになっている。また、膜分離槽18は、分離液送液管L21を介して曝気装置20と接続されており、分離液を排出できるようになっている。更に、膜分離槽18は、膜分離汚泥送泥管L18を介して、図示略の乾燥装置と接続されている。
以下、それぞれの工程のうち、第1の実施形態と同じものについては、説明を省略または簡略する。
また、窒素濃度が低減された脱離液を排水処理施設に送った場合に、排水処理施設における窒素濃度が低減し、窒素負荷を低減できる。そのため、排水処理施設における窒素除去に要する曝気等の運転コストを削減できる。また、消化汚泥中のアンモニアを分離回収して、エネルギー変換工程に供することができ、効率よくエネルギーを取り出すことができる。
濃縮器は、アンモニア分離器3から送られるアンモニアのアンモニア濃度が低い場合に設置するとよい。濃縮器を設置した場合は、エネルギー変換装置4に送られるアンモニアのアンモニア濃度が上昇することにより、エネルギー変換装置4により得られるエネルギー量を多くすることが可能になる。
分離膜や選択的吸着剤を利用した高度ガス処理器は、アンモニア分離器3から送られるアンモニア中の不純物量が多い場合に設置するとよい。分離膜や高度ガス処理器を設置した場合は、ミストセパレータ7や脱硫塔8で除去されなかったアンモニア中の不純物を除去することができる。そのため、エネルギー変換装置4における不純物による負荷を低減することが可能になる。
Claims (13)
- 有機性廃棄物を嫌気性微生物により消化処理してバイオガスおよび消化汚泥を得る消化槽と、
前記バイオガスまたは前記消化汚泥の一方または両方に含まれるアンモニアを回収するアンモニア回収手段と、
前記アンモニア回収手段により回収されたアンモニアをエネルギーに変換するエネルギー変換装置と、を備え、
前記アンモニア回収手段が、
前記消化槽内に設けられ、前記消化汚泥を曝気する曝気管と、
前記曝気によって得られたガスをアンモニアと脱アンモニアガスとに分離するアンモニア分離器と、を備え、
前記曝気管は、前記脱アンモニアガスを用いて前記消化汚泥を曝気する汚泥処理システム。 - 有機性廃棄物を嫌気性微生物により消化処理してバイオガスおよび消化汚泥を得る消化槽と、
前記バイオガスまたは前記消化汚泥の一方または両方に含まれるアンモニアを回収するアンモニア回収手段と、
前記アンモニア回収手段により回収されたアンモニアをエネルギーに変換するエネルギー変換装置と、を備え、
前記アンモニア回収手段が、
前記消化槽から送られた前記消化汚泥を収容する膜分離装置と、
前記膜分離装置内に設けられ、前記消化汚泥を曝気する散気部と、
前記消化槽において発生したバイオガスおよび前記曝気により得られた分離ガスをアンモニアと脱アンモニアガスとに分離するアンモニア分離器と、を備え、
前記散気部は、前記脱アンモニアガスを用いて前記消化汚泥を曝気する汚泥処理システム。 - 有機性廃棄物を嫌気性微生物により消化処理してバイオガスおよび消化汚泥を得る消化槽と、
前記消化槽から送られた前記消化汚泥を収容すると共に前記消化汚泥を膜分離汚泥と分離液とに分離する膜分離槽と、
前記分離液に含まれるアンモニアを回収するアンモニア回収手段と、
前記アンモニア回収手段により回収されたアンモニアをエネルギーに変換するエネルギー変換装置と、を備え、
前記アンモニア回収手段が、
前記膜分離槽から送られた前記分離液を収容する曝気装置と、
前記曝気装置内に設けられ、前記分離液を曝気する曝気部と、
前記曝気により得られた分離ガスをアンモニアと脱アンモニアガスとに分離するアンモニア分離器と、を備え、
前記曝気部は、前記脱アンモニアガスを用いて前記分離液を曝気する汚泥処理システム。 - 前記エネルギー変換装置で発生した熱を用いて、前記膜分離装置に前記消化汚泥を送る消化汚泥送泥管を加温する消化汚泥加温手段を備える請求項2に記載の汚泥処理システム。
- 前記エネルギー変換装置で発生した熱を用いて、前記曝気装置に分離液を送る分離液送液管を加温する分離液加温手段を備える請求項3に記載の汚泥処理システム。
- 前記エネルギー変換装置で発生した熱を用いて、前記消化槽に前記有機性廃棄物を送る有機性廃棄物送泥管を加温する有機性廃棄物加温手段を備える請求項1に記載の汚泥処理システム。
- 前記エネルギー変換装置で発生した熱を用いて、前記消化槽を加温する消化槽加温手段を備える請求項1〜請求項6の何れか一項に記載の汚泥処理システム。
- 前記アンモニア分離器が、前記バイオガスまたは前記消化汚泥の一方または両方に含まれるアンモニアを分離回収するアンモニア分離膜である請求項1〜請求項7の何れか一項に記載の汚泥処理システム。
- 前記エネルギー変換装置がアンモニア燃料電池である請求項1〜請求項8の何れか一項に記載の汚泥処理システム。
- 前記エネルギー変換装置が、アンモニアを燃料として発電する発電機である請求項1〜請求項8の何れか一項に記載の汚泥処理システム。
- 有機性廃棄物を嫌気性微生物により消化処理してバイオガスおよび消化汚泥を得る消化処理工程と、
前記バイオガスまたは前記消化汚泥の一方または両方に含まれるアンモニアを回収するアンモニア回収工程と、
前記アンモニア回収工程により回収された前記アンモニアをエネルギーに変換するエネルギー変換工程と、を備え、
前記アンモニア回収工程が、
前記消化汚泥を曝気する工程と、
前記曝気により得られたガスをアンモニアと脱アンモニアガスとに分離する工程と、を備え、
前記消化汚泥を曝気する前記工程では、前記脱アンモニアガスを用いて前記消化汚泥を曝気する汚泥処理方法。 - 有機性廃棄物を嫌気性微生物により消化処理してバイオガスおよび消化汚泥を得る消化処理工程と、
前記バイオガスまたは前記消化汚泥の一方または両方に含まれるアンモニアを回収するアンモニア回収工程と、
前記アンモニア回収工程により回収された前記アンモニアをエネルギーに変換するエネルギー変換工程と、を備え、
前記アンモニア回収工程が、
前記消化汚泥を曝気することで前記アンモニアを含む分離ガスを得る膜分離工程と、
前記消化処理工程で発生したバイオガスおよび前記アンモニアを含む分離ガスをアンモニアと脱アンモニアガスとに分離する工程と、を備え、
前記膜分離工程では、前記脱アンモニアガスを用いて前記消化汚泥を曝気する汚泥処理方法。 - 有機性廃棄物を嫌気性微生物により消化処理してバイオガスおよび消化汚泥を得る消化処理工程と、
前記消化汚泥を膜分離汚泥と分離液とに分離する膜分離工程と、
前記分離液に含まれるアンモニアを回収するアンモニア回収工程と、
前記アンモニア回収工程により回収された前記アンモニアをエネルギーに変換するエネルギー変換工程と、を備え、
前記アンモニア回収工程が、
前記分離液を曝気してアンモニアを含むガスを取り出す曝気工程と、
前記アンモニアを含むガスから前記アンモニアを分離回収する工程と、を備え、
前記曝気工程では、前記アンモニアを分離回収する工程でアンモニアが回収された後の脱アンモニアガスを用いて前記分離液を曝気する汚泥処理方法。
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