JP7324702B2 - Fermentation processing equipment - Google Patents
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Description
本発明は、被処理物である固形物を含む有機性廃棄物を予め可溶化処理することなく発酵槽に投入して嫌気性発酵処理する発酵処理装置に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a fermentation treatment apparatus for anaerobic fermentation treatment of organic waste containing solid matter, which is an object to be treated, by putting it into a fermentation tank without prior solubilization treatment.
特許文献1には、資源循環型社会を実現するため、生ごみや紙ごみ等の有機性固形廃棄物を嫌気性微生物によりエネルギー源として利用可能なバイオガス(約60%のメタンガス、約40%の二酸化炭素ガス、少量の硫化水素などを含む)に変換するメタン発酵処理の実用化が進められている旨記載され、そのために好適な発酵液循環式メタン発酵装置が提案されている。
In
当該発酵液循環式メタン発酵装置は、内側の所定高さに移動式レーキと周壁貫通のスクリューコンベアとが設けられた原料槽、原料槽に軽量異物の混入した有機性固形廃棄物を投入する取入口、原料槽に発酵液を供給する供給路、及び原料槽の発酵液を下方から引き抜いて上方へ戻す循環路を備え、原料槽に投入された廃棄物を発酵液に浸漬させつつ予め可溶化して発酵液と共に循環させつつバイオガスに分解し、原料槽の液面に浮かぶ軽量異物をレーキの移動によりスクリューコンベアに集めて排出するように構成されている。 The fermented liquid circulating methane fermentation apparatus has a raw material tank equipped with a mobile rake and a screw conveyor penetrating the peripheral wall at a predetermined height inside, and an intake for throwing organic solid waste mixed with lightweight foreign matter into the raw material tank. Equipped with an inlet, a supply path for supplying fermentation liquid to the raw material tank, and a circulation path for withdrawing the fermentation liquid in the raw material tank from below and returning it upward, solubilizing the waste in advance while immersing it in the fermentation liquid. It is configured to decompose into biogas while circulating together with the fermented liquid, and to collect and discharge lightweight contaminants floating on the liquid surface of the raw material tank to the screw conveyor by moving the rake.
そして、発酵液を貯えるメタン発酵槽をさらに設け、供給路に発酵槽の発酵液を原料槽へ継続的に供給する供給装置を備え、循環路に原料槽の発酵液を継続的に引き抜いて固液分離し且つ分離した濾液を発酵槽へ送ると共に固形分を原料槽へ戻す固液分離装置を備えて構成されている。 Further, a methane fermentation tank for storing the fermentation liquid is further provided, a supply device is provided for continuously supplying the fermentation liquid in the fermentation tank to the raw material tank in the supply path, and the fermentation liquid in the raw material tank is continuously withdrawn and solidified in the circulation path. It is configured with a solid-liquid separator that separates the liquid and sends the separated filtrate to the fermentation tank and returns the solid content to the raw material tank.
当該発酵液循環式メタン発酵装置は、主に有機性固形廃棄物を予め可溶化する原料槽と、主にメタン発酵させるメタン発酵槽を備える必要があり、設備コストが嵩むという問題があった。 The fermented liquid circulation type methane fermentation apparatus needs to be equipped with a raw material tank that mainly solubilizes organic solid waste in advance and a methane fermentation tank that mainly performs methane fermentation, so there is a problem that the equipment cost increases.
そこで、本願発明者は、被処理物である固形物を含む有機性廃棄物を予め可溶化処理することなく発酵槽に投入して嫌気性発酵処理する発酵処理装置の実現を目指して鋭意研究開発を進めている。 Therefore, the inventors of the present application have devoted themselves to research and development with the aim of realizing a fermentation treatment apparatus that performs anaerobic fermentation treatment by putting organic waste containing solid matter, which is the object to be treated, into a fermentation tank without prior solubilization treatment. We are promoting.
上述した生ごみや紙ごみなどの有機性固形廃棄物以外に、下水汚泥、し尿、家畜糞尿、農業系残渣、食品廃棄物などのバイオマスを対象として、それらを単独または混合した有機性廃棄物を被処理物とする発酵処理装置である。 In addition to organic solid waste such as raw garbage and paper waste mentioned above, biomass such as sewage sludge, night soil, livestock manure, agricultural residue, food waste, etc. It is a fermentation treatment apparatus for treating an object.
上述の特許文献1に記載された発酵液循環式メタン発酵装置では、原料槽及びメタン発酵の双方に循環ポンプ付き外付け循環路で構成される撹拌装置を備えて被処理物が含まれる発酵液を撹拌するように構成されている。
In the fermentation liquid circulation type methane fermentation apparatus described in the above-mentioned
被処理物が含まれる発酵液を撹拌する撹拌装置として、湿式発酵装置では上述した循環ポンプ方式以外にブロワーファンを用いて槽内に気泡を供給し、気泡の上向流を利用して槽内に循環流を生成するガス循環方式が採用されている。 As an agitating device for agitating the fermentation liquid containing the material to be treated, the wet fermentation apparatus uses a blower fan to supply air bubbles into the tank in addition to the above-mentioned circulation pump system, and the upward flow of the air bubbles is used to A gas circulation system that generates a circulation flow is adopted.
つまり、被処理物と発酵液とを撹拌するために用いられる撹拌方式は、発酵液に含まれる固形物濃度(TSまたはSS[%])に応じて適切に選択される必要があり、比較的均質で固形物濃度が5%程度の低濃度の汚泥や生ごみ、家畜糞尿、食品廃棄物などの有機性廃棄物に対しては、上述した循環ポンプ方式やガス循環方式が好適に採用されているが、不均質で発酵不適物が多く固形物濃度が10%以上になる可燃ごみなどは、横型の発酵槽内部に低速回転するガス抜き用の撹拌パドルが装備され、一方側に備えた投入部から投入された被処理物を他方側から排出するコンポガス方式(プラグフロー式)や、縦型の発酵槽内部に立設された導入管の下端から被処理物を投入して上端から槽内に被処理物を供給するとともに底部から排出するドランコ方式(プラグフロー式)では、積極的な撹拌は行なわれていなかった。 In other words, the agitation method used to agitate the material to be treated and the fermentation liquid must be appropriately selected according to the solid matter concentration (TS or SS [%]) contained in the fermentation liquid. The above-mentioned circulation pump system and gas circulation system are suitably adopted for organic waste such as uniform, low-concentration sludge with a solid concentration of about 5%, garbage, livestock manure, and food waste. However, for combustible waste that is inhomogeneous and contains many substances unsuitable for fermentation and has a solid concentration of 10% or more, a horizontal fermenter is equipped with a stirring paddle that rotates at low speed for venting gas. The component gas method (plug flow type), in which the material to be processed is discharged from the other side, and the material to be processed is introduced from the lower end of the introduction pipe installed upright inside the vertical fermentation tank, and the material to be processed is introduced from the upper end into the tank. In the Dranco method (plug flow method) in which the material to be treated is supplied to the bottom and discharged from the bottom, active stirring has not been performed.
しかし、有機性固形廃棄物以外に下水汚泥やし尿などのバイオマスを対象として、それらを単独または混合した有機性廃棄物を被処理物とする発酵処理装置では、被処理物が様々な性状となるため、一律に、循環ポンプ方式やガス循環方式による撹拌装置を備えた発酵槽を構成し、或いは撹拌装置を備えないプラグフロー式の発酵槽を構成することが困難であるという問題があった。 However, in addition to organic solid waste, biomass such as sewage sludge and human excreta are treated by fermentation treatment equipment, which treats organic waste either alone or as a mixture. Therefore, there is a problem that it is difficult to uniformly configure a fermenter equipped with a circulation pump type or gas circulation type agitator, or to configure a plug flow type fermenter without an agitator.
発酵槽内の発酵液の固形物濃度が高く高粘度である場合に、被処理物を分散させるために循環ポンプ方式やガス循環方式を採用すると、大きな動力が必要となり現実的でなく、発酵槽内の発酵液の固形物濃度が低く低粘度である場合に、プラグフロー式を採用するとプラグフローが維持できず、有機性固形廃棄物である可燃ごみなどが槽内で分離するために発酵効率が低下し、また発酵液中で有機性固形廃棄物の沈降や浮上が発生し易くなり、その対応が困難となる。また、発酵液に浮遊する発酵不適物を発酵液と分離することも困難であった。 If the fermentation liquid in the fermenter has a high solid concentration and a high viscosity, adopting a circulation pump system or a gas circulation system to disperse the material to be processed requires a large amount of power, which is not practical. If the plug flow type is used, the plug flow cannot be maintained when the solid concentration of the fermentation liquid inside the tank is low and the viscosity is low. In addition, sedimentation and floating of the organic solid waste in the fermented liquid are likely to occur, making it difficult to deal with it. Moreover, it was also difficult to separate unfermentable substances floating in the fermentation liquid from the fermentation liquid.
本発明の目的は、上述した問題点に鑑み、固形物濃度が低濃度から高濃度まで処理でき、発酵液中の固形物濃度に応じて、発酵不適物を除去しながらも柔軟に対応可能な発酵処理装置を提供する点にある。 In view of the above problems, the object of the present invention is to be able to treat solids from low to high concentrations, and to respond flexibly while removing unsuitable substances for fermentation according to the solids concentration in the fermentation broth. The object is to provide a fermentation treatment apparatus.
上述の目的を達成するため、本発明による発酵処理装置の第一の特徴構成は、被処理物である固形物を含む有機性廃棄物を発酵液が充填された発酵槽に投入して嫌気性発酵処理する発酵処理装置であって、前記発酵槽の液面の近傍位置で液面に沿って回転する撹拌羽根と、前記撹拌羽根が設置された高さと重なる高さ領域における前記発酵槽の周壁で一端が開口し、発酵不適物を余剰の発酵液とともに溢流させる排液管と、前記排液管に設けられ、前記発酵槽を液封する弁機構と、前記発酵槽の周壁のうち前記排液管が接続された開口部を開閉する堰を設け、前記撹拌羽根で前記発酵槽の周壁側へ集めた発酵不適物が前記開口部へ到達すると前記堰を開放するように連動させる連動機構と、を備え、前記撹拌羽根で発酵液に浮遊する発酵不適物を前記発酵槽の周壁側へ集めて前記排液管に流出させるように構成されている点にある。 In order to achieve the above-mentioned object, the first characteristic configuration of the fermentation treatment apparatus according to the present invention is to put organic waste, which is an object to be treated, including solid matter, into a fermentation tank filled with fermentation liquid, and anaerobic. A fermentation treatment apparatus for performing fermentation, comprising: a stirring blade rotating along the liquid surface at a position near the liquid surface of the fermenter; and a peripheral wall of the fermenter in a height region overlapping the height where the stirring blade is installed. A drainage pipe that is open at one end and overflows unfermented substances together with the surplus fermentation liquid, a valve mechanism provided in the drainage pipe and liquid-sealing the fermenter, and the peripheral wall of the fermenter A weir is provided to open and close the opening to which the drainage pipe is connected, and an interlocking mechanism is provided so that the weir is opened when unfermentable substances collected on the peripheral wall side of the fermenter by the stirring blade reach the opening. , and the agitating impeller collects substances unsuitable for fermentation floating in the fermentation liquid to the peripheral wall side of the fermenter and discharges them to the drainage pipe.
発酵槽の液面に浮遊する発酵不適物は、発酵槽の液面の近傍位置で液面に沿って回転する撹拌羽根によって回転方向に掻き寄せられ、粘性を備えた発酵液に対して次第に径方向に移動して周壁に沿って移動する。その後、発酵槽の周壁に設けられた排液管に流出する余剰発酵液とともに発酵不適物も排液管に流出するため発酵槽から発酵不適物が除去される。 The unsuitable substances for fermentation floating on the liquid surface of the fermenter are scraped in the direction of rotation by the stirring blades rotating along the liquid surface at a position near the liquid surface of the fermenter, and the viscous fermentation liquid is gradually reduced in diameter. Move in the direction and move along the perimeter wall. After that, the substances unsuitable for fermentation flow out to the drain pipe together with the surplus fermented liquid flowing out to the drain pipe provided on the peripheral wall of the fermenter, so that the unsuitable fermentation is removed from the fermenter.
このとき、弁機構により閉塞された排液管に余剰発酵液が流入して排液管の液面が上昇し、発酵槽内の液面と同じ液位になると、発酵液に浮遊する発酵不適物が排液管に流出するのが困難になる。しかし、排液管が接続される開口部に堰を備え、撹拌羽根で掻き寄せた発酵不適物が開口部へ到達したときに連動して堰が開放されると、発酵不適物が適切に排液管に流出する。At this time, surplus fermented liquid flows into the drain pipe blocked by the valve mechanism, and the liquid level in the drain pipe rises. It becomes difficult for material to flow down the drain. However, if a weir is provided at the opening to which the drainage pipe is connected, and the weir is opened in conjunction with when the unsuitable substances for fermentation that have been scraped by the stirring blade reach the opening, the unsuitable substances for fermentation are properly discharged. It flows out into the liquid tube.
同第二の特徴構成は、被処理物である固形物を含む有機性廃棄物を発酵液が充填された発酵槽に投入して嫌気性発酵処理する発酵処理装置であって、前記発酵槽の液面の近傍位置で液面に沿って回転する撹拌羽根と、前記撹拌羽根が設置された高さと重なる高さ領域における前記発酵槽の周壁で一端が開口し、発酵不適物を余剰の発酵液とともに溢流させる排液管と、前記排液管に設けられ、前記発酵槽を液封する弁機構と、前記排液管のうち前記弁機構の取付け位置より上流側に、前記排液管に流入した発酵液を前記発酵槽に戻す戻り流路と、を備え、前記撹拌羽根で発酵液に浮遊する発酵不適物を前記発酵槽の周壁側へ集めて前記排液管に流出させるように構成されている点にある。 The second characteristic configuration is a fermentation treatment apparatus that performs anaerobic fermentation treatment by putting organic waste including solid matter, which is an object to be treated, into a fermentation tank filled with a fermentation liquid, A stirring blade that rotates along the liquid surface at a position near the liquid surface and a peripheral wall of the fermenter in a height region overlapping the height where the stirring blade is installed, one end of which is open to remove unfermented substances into the surplus fermentation liquid. a valve mechanism provided in the drainage pipe for liquid-sealing the fermentation tank; and a return passage for returning the inflowing fermentation liquid to the fermenter, wherein the stirring blade collects unsuitable substances floating in the fermentation liquid to the peripheral wall side of the fermenter and discharges them to the drain pipe. in that it is
発酵槽の液面に浮遊する発酵不適物は、発酵槽の液面の近傍位置で液面に沿って回転する撹拌羽根によって回転方向に掻き寄せられ、粘性を備えた発酵液に対して次第に径方向に移動して周壁に沿って移動する。その後、発酵槽の周壁に設けられた排液管に流出する余剰発酵液とともに発酵不適物も排液管に流出するため発酵槽から発酵不適物が除去される。The unsuitable substances for fermentation floating on the liquid surface of the fermenter are scraped in the direction of rotation by the stirring blades rotating along the liquid surface at a position near the liquid surface of the fermenter, and the viscous fermentation liquid is gradually reduced in diameter. Move in the direction and move along the perimeter wall. After that, the substances unsuitable for fermentation flow out to the drain pipe together with the surplus fermented liquid flowing out to the drain pipe provided on the peripheral wall of the fermenter, so that the unsuitable fermentation is removed from the fermenter.
このとき、弁機構により閉塞された排液管に余剰発酵液が流入して排液管の液面が上昇し、発酵槽内の液面と同じ液位になると、発酵液に浮遊する発酵不適物が排液管に流出するのが困難になる。しかし、排液管に流入した発酵液が戻り流路を介して発酵槽に流入するように構成しておけば、排液管から流入した発酵液が戻り流路を介して発酵槽内に循環する発酵液の循環流が形成され、その流れに沿って発酵不適物が排液管に流入するようになる。At this time, surplus fermented liquid flows into the drain pipe blocked by the valve mechanism, and the liquid level in the drain pipe rises. It becomes difficult for material to flow down the drain. However, if the fermented liquid that has flowed into the drain pipe flows into the fermenter via the return channel, the fermented liquid that has flowed in from the drain pipe will circulate into the fermenter via the return channel. A circulating flow of the fermentation liquid is formed, and unfermented substances flow into the drain pipe along the flow.
同第三の特徴構成は、上述の第一または第二の特徴構成に加えて、前記発酵槽の周壁のうち前記排液管が接続された開口部に対して前記撹拌羽根の回転方向下流側に、前記撹拌羽根で前記発酵槽の周壁側へ集めた発酵不適物を受止めて前記開口部の内部に案内する案内突起を備えている点にある。 The third characteristic configuration is, in addition to the above-described first or second characteristic configuration, the rotation direction downstream side of the stirring blade with respect to the opening of the peripheral wall of the fermenter to which the drainage pipe is connected. Secondly, it is provided with guide projections for receiving unfermented materials collected on the peripheral wall side of the fermenter by the stirring blades and guiding them to the inside of the opening.
撹拌羽根によって周方向に押出し搬送される発酵不適物が、排液管が接続された開口部を通り越してそのまま周方向に沿って移動する虞がある場合でも、案内突起で受け止められた後に開口部に案内され、第1配管から送り出される。 Even if there is a risk that unsuitable substances for fermentation pushed and conveyed in the circumferential direction by the stirring blades pass through the opening to which the drainage pipe is connected and move along the circumferential direction as they are, they are received by the guide projections and then are removed from the opening. and sent out from the first pipe.
同第四の特徴構成は、上述の第一から第三の何れかの特徴構成に加えて、前記排液管は、平面視で軸心が前記発酵槽の周壁の接線方向を向く第1配管を介して前記発酵槽に取り付けられている点にある。 The fourth characteristic configuration is, in addition to any one of the above-described first to third characteristic configurations, the drainage pipe being a first pipe having an axis oriented in a tangential direction of the peripheral wall of the fermenter when viewed from above. It is attached to the fermenter via.
撹拌羽根によって周方向に押出し搬送される発酵不適物が周壁に沿って移動し、その移動方向に沿うように形成された第1配管から送り出される。 Fermentation unsuitable substances that are pushed out and conveyed in the circumferential direction by the stirring blades move along the circumferential wall and are sent out from the first pipe that is formed along the moving direction.
以上説明した通り、本発明によれば、固形物濃度が低濃度から高濃度まで処理でき、発酵液中の固形物濃度に応じて、発酵不適物を除去しながらも柔軟に対応可能な発酵処理装置を提供することができるようになった。 As described above, according to the present invention, the solid concentration can be processed from low concentration to high concentration, and depending on the solid concentration in the fermentation liquor, fermentation processing that can be flexibly handled while removing substances unsuitable for fermentation. equipment can be provided.
以下、図面を参照して本発明による発酵処理装置を説明する。 Hereinafter, a fermentation processing apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[発酵処理装置が組み込まれたシステムの説明]
図1には、有機性廃棄物の処理システムのブロック構成が示されている。都市ごみ、し尿や浄化槽汚泥、下水汚泥などの由来の異なる様々な有機性廃棄物を処理するシステムで、それら有機性廃棄物に含まれるエネルギーをバイオガスとして回収するシステムである。
[Description of the system incorporating the fermentation treatment device]
FIG. 1 shows a block configuration of an organic waste treatment system. This system treats various organic wastes of different origins, such as municipal solid waste, night soil, septic tank sludge, and sewage sludge, and recovers the energy contained in these organic wastes as biogas.
一般家庭などから収集された紙ごみ、厨芥、樹脂等の可燃性ごみを、破砕機などを用いて小片に破砕し、発酵処理に適した有機性固形廃棄物と発酵処理に不適な樹脂や無機物、金属などに分別する前処理が行なわれ、発酵不適物はごみ焼却設備で処理され、発酵適物は発酵処理装置に投入されてメタン発酵処理される。 Combustible waste such as paper waste, kitchen waste, and resin collected from general households is crushed into small pieces using a crusher, etc., and organic solid waste suitable for fermentation processing and resin and inorganic materials unsuitable for fermentation processing are collected. , metals, etc., are processed by a waste incineration facility, and those suitable for fermentation are put into a fermentation treatment apparatus and subjected to methane fermentation.
当該発酵処理装置では、発酵適物である可燃性ごみに加えて、し尿や浄化槽汚泥さらには下水汚泥が同時に処理できる。なお、発酵処理装置で処理される被処理物は、生ごみや紙ごみなどの有機性固形廃棄物、下水汚泥、し尿や浄化槽汚泥以外に、家畜糞尿、農業系残渣、食品廃棄物などのバイオマスなども対象となり、それらが単独または混合された有機性廃棄物が対象となる。 In this fermentation treatment apparatus, in addition to combustible waste, which is suitable for fermentation, night soil, septic tank sludge, and sewage sludge can be treated at the same time. In addition to organic solid waste such as garbage and paper waste, sewage sludge, night soil, and septic tank sludge, biomass such as livestock manure, agricultural residue, food waste, etc. etc. are also subject, and organic wastes that are either alone or mixed are subject.
メタン発酵処理で生成されたバイオガスに含まれるメタンガスは再生エネルギーとして回収され、発酵残渣は脱水処理などの残渣処理が施された後に焼却処理される。発酵残渣の脱水処理により生じた脱水液は活性汚泥法などで生物処理され、当該生物処理で生じた余剰汚泥も発酵適物としてメタン発酵処理の対象となる。 The methane gas contained in the biogas produced by the methane fermentation process is recovered as renewable energy, and the fermentation residue is incinerated after undergoing residue treatment such as dehydration. The dehydrated liquid produced by the dehydration treatment of the fermentation residue is subjected to biological treatment such as the activated sludge method, and the surplus sludge produced by the biological treatment is also subject to methane fermentation treatment as a material suitable for fermentation.
[発酵処理装置の説明]
図3には、発酵処理装置の全体構成が示されている。発酵処理装置10は、発酵槽20と、投入機構30と、撹拌機構40と、ガス排出部50と、発酵液排出口60、不適物排出機構70、スカム排出機構100などを備えて構成され、被処理物である発酵適物、つまり固形物を含む有機性廃棄物を、別途の可溶化処理槽などを用いて可溶化処理することなく、発酵槽20に直接投入して嫌気性発酵処理する装置である。
[Description of fermentation treatment equipment]
FIG. 3 shows the overall configuration of the fermentation treatment apparatus. The
発酵槽20は、鋼板を用いて円筒状に形成された縦型の処理槽であり、側壁には熱媒体の流路となるジャケット22が設けられ、熱媒供給部23から供給される熱媒体がジャケット22を通過して熱媒排出部21から排出されるように構成されている。熱媒体として温水が好適に用いられ、例えば約57℃程度の温水がジャケット22に供給されることで槽内の発酵液が発酵に適した約55℃の温度に加温される。
The
発酵槽20の上端には、槽内が密閉されるように円盤状の蓋体25がフランジ部で着脱可能に固定されている。蓋体25には、撹拌機構40が支持されるとともに、嫌気性発酵処理で生成されたバイオガスを取り出すガス排出部50として機能するバイオガス排出バルブV3を備えた配管が接続され、さらに槽内部を目視確認するためののぞき窓26が設けられている。
A disk-shaped
発酵槽20の側壁下端には下方側が次第に縮径されるロート状部24が形成され、底部中央には不適物排出機構70が設けられている。
A funnel-shaped
不適物排出機構70は、発酵液中に混入した砂、貝殻、金属類などの発酵不適物を発酵槽20から排出するための機構で、発酵槽20の底部下方に突出形成され発酵槽20より縮径された筒状部73と、筒状部73に設けられた二重ダンパ機構71,72で構成されている。下部ダンパ72を閉じた状態で上部ダンパ71を開放して発酵不適物を取り込んだ後に、上部ダンパ71を閉じて下部ダンパ72を開放することにより発酵不適物が槽外に取り出される。
The unsuitable
被処理物に混入する砂、金属、貝殻などの発酵不適物が発酵液中で次第に沈降して底部に堆積すると有効な発酵容積が減少して発酵効率が低下する虞がある。しかし、底部に形成された筒状部73に発酵不適物を堆積させて、二重ダンパ機構71,72を介して槽外に排出することにより、ポンプ装置などの大きな動力を要することなく、また嫌気状態を維持しながら発酵容積の減少を回避することができる。
If unsuitable substances for fermentation such as sand, metals, shells, etc. mixed in the material to be treated gradually sediment in the fermentation liquid and accumulate at the bottom, the effective fermentation volume may decrease and the fermentation efficiency may decrease. However, by accumulating unsuitable substances for fermentation on the
[発酵処理装置に組み込まれた撹拌機構の説明]
撹拌機構40は、発酵槽20に投入された有機性廃棄物を槽内で撹拌するために設けられ、蓋体25の上部に設置された撹拌用のモータ45と、蓋体25に回転可能に軸受で支持された鉛直姿勢の回転軸と、回転軸にカップリング43を介して接続された撹拌軸41と、撹拌軸41に固定された撹拌羽根42,44,46を備えて構成されている。撹拌軸41は発酵槽20の軸心と一致するように設置されている。
[Description of the stirring mechanism incorporated in the fermentation treatment apparatus]
The agitating
撹拌軸41の上端は蓋体25に軸支された回転軸とカップリング43を介して接続され、撹拌軸41の下端は軸支されることなく自由端となっている。そのためメンテナンスが必要な場合には、分解することなくまた槽内の汚泥を引抜くことなく発酵槽20から蓋体25を取り外すことにより、発酵槽20の上端から撹拌羽根42,44,46と一体で撹拌軸41を引き抜くことが可能になる。
The upper end of the stirring
図3及び図6(a)に示すように、最上段に位置する沈降促進羽根42は、撹拌軸41に嵌入固定されたスリーブ42bに中心角180°の角度となるように固定された2枚の平板状の羽根片42aで構成され、発酵槽20内の発酵液の液面を横切る位置、好ましくは羽根面の上下方向中央部に液面が位置するように位置決めされるとともに、先端が発酵槽20の内壁面の近傍位置まで延出形成されている。具体的には羽根片42aの先端と発酵槽20の内壁面の間隙が投入口の口径程度に設定されている。なお、羽根面の上下方向中央部に液面が位置するように、発酵液の液位を光反射式などの液位センサで検出して発酵液の液位の変動が小さくなるように発酵液の引き抜きにより調整することが好ましい。
As shown in FIGS. 3 and 6(a), the uppermost
そして、各羽根面の上縁42Uが下縁42Lより撹拌軸41の回転方向に向けて傾斜する傾斜姿勢となるようにスリーブ42bに固定されている。そのため、撹拌軸41が回転すると沈降促進羽根42によって発酵液の液面に浮遊する未発酵の有機性固形廃棄物が効率的に液面下に沈降するように押し下げられるようになり、液中で発酵処理が促されるようになる。なお、図6(a)中、上方の図面は平面図、下方の図面は正面図である。
Each blade surface is fixed to the
本実施形態では、各羽根片42aの径方向長さが発酵槽20の内径より僅かに短い長さに設定されるとともに、水平面に対して上端側が15~60度の範囲、好ましくは30~45度の範囲で回転方向に傾斜するように設定されている。なお、撹拌軸41の先端部の周速が10~100mm/秒、好ましくは30~60mm/秒の範囲であれば廃棄物の沈降が促進される。
In this embodiment, the radial length of each
図3及び図6(b)に示すように、沈降促進羽根42より下方に分散羽根44が上下方向に3段設けられている。図6(b)中、上方の図面は平面図、下方の図面は正面図である。
As shown in FIGS. 3 and 6(b), three dispersing
分散羽根44は、撹拌軸41に固定されたスリーブ44bに中心角180°の角度となるように固定された2枚の平板状の羽根片44aで構成され、各羽根片44aの径方向長さが沈降促進羽根42よりも短く、発酵槽20の内径の40~90%、好ましくは50~70%の範囲の長さに設定されている。平板状の羽根片44aであれば、発酵液の上下方向中間部の撹拌が効率よくできて、軽いものと重いものを振り分けることができる。
The dispersing
分散羽根44は、上下方向幅が数十から数百mm程度に設定され、水平面に対して上端側が所定角度だけ回転方向に傾斜するように設定されていてもよい。
The
分散羽根44による撹拌作用により、発酵過程で被処理物に捕捉された状態のバイオガスが被処理物から開放され、バイオガスによる体積膨張に起因する液位の上昇が抑制されるとともに、発酵液中で被処理物が分散されることによりさらに発酵が促進されるようになる。また、発酵液が撹拌されることにより、ジャケット22に供給される熱媒体から伝熱される発酵液の温度分布が均一になり、発酵液全体が良好な発酵温度に維持される。
Due to the stirring action of the dispersing
また、上下方向に3段に配された分散羽根44のうちの1段は、投入機構30による有機性廃棄物の投入位置の近傍高さに位置するように構成され、投入機構30により発酵槽20に投入された直後の有機性廃棄物が速やかに発酵液中で分散される。
In addition, one of the dispersing
図3及び図6(c)に示すように、分散羽根44より下方に掻き寄せ羽根46が設けられている。図6(c)中、上方の図面は平面図、下方の図面は正面図である。
As shown in FIGS. 3 and 6(c), raking
掻き寄せ羽根46は、発酵槽20の底部位置で撹拌軸41に固定され、発酵液中で被処理物を分散させる下部分散羽根片46aと、下部分散羽根片46aの先端に固定され発酵液中に沈降した発酵不適物を不適物排出機構70に掻き寄せる掻き寄せ羽根片46cとを備えている。
The
具体的に、掻き寄せ羽根46は、撹拌軸41に嵌入固定されたスリーブ46bに中心角180°の角度となるように固定された2枚の断面コの字状の下部分散羽根片46aと、下部分散羽根片46aの先端側に設けられた断面コの字状の掻き寄せ羽根片46cで構成されている。掻き寄せ羽根片46cは発酵槽20の側壁のうちロート状部24に対向するように傾斜姿勢で配置され、下部分散羽根片46aは一端がスリーブ46bに固定され他端が羽根片46cに固定されるように水平姿勢で配置されている。
Specifically, the
断面コの字状に形成された各羽根片46a,46cの開口が回転方向を向くように配され、発酵槽20の底部に沈降した発酵不適物をコの字状の凹部で捕捉して筒状部73に向けて掻き寄せるように動作する。その過程で発酵不適物に混入している発酵適物が撹拌されて発酵処理が促される。
The
つまり、発酵槽20の内部に沈降した発酵不適物が底部に堆積しないように、また発酵不適物により架橋の発生を回避するべく、掻き寄せ羽根片46cによって不適物排出機構70に効率的に掻き寄せられる。その過程で発酵不適物に混入している被処理物が下部分散羽根片46aにより撹拌されて発酵処理が促される。なお、各羽根片46a,46cは断面コの字状に形成されることが必須ではなく、単に平坦な板状体で構成されていてもよい。筒状部付近まで撹拌軸が延出しているのは、架橋を破壊するためであり、その部位に突起を設けるとさらにその効果が上昇する。
That is, in order to prevent the unsuitable materials for fermentation that have settled inside the
[発酵処理装置に組み込まれた投入機構の説明]
図3及び図5(a)~(f)に示すように、投入機構30は、発酵槽20に有機性廃棄物を投入するための機構であり、水平面に対して所定の傾斜角度θとなる傾斜姿勢で発酵槽20の壁部に形成されたフランジ管36に、先端側が下向きとなるように挿入されフランジ固定された断面が矩形の筒状ケーシング31(図5(e)参照。)と、筒状ケーシング31に内装された断面が矩形の押圧体32と、筒状ケーシング31の軸心に沿って押圧体32を進退駆動する油圧式の駆動機構33とを備えた押込み投入機構30で構成されている。
[Description of the input mechanism incorporated in the fermentation treatment apparatus]
As shown in FIGS. 3 and 5(a) to (f), the
筒状ケーシング31の先端部FEが発酵槽20内で発酵液中に浸漬するように、発酵槽20の側壁に備えたフランジ管36に挿入固定されている。本実施形態では、フランジ管36が水平面に対して約30°の傾斜姿勢に設定され、筒状ケーシング31の傾斜姿勢も水平面に対して約30°の傾斜姿勢に設定されている。なお、本実施形態では約30°の傾斜姿勢に設定されているが、15~45°の範囲で適宜設定可能である。従って、筒状ケーシング31の他端側に配された駆動機構33が発酵液中に没することなく、また確実に水封できるようになる。
The
さらに、有機性廃棄物を筒状ケーシング31の先端から押込み投入機構30に供給するホッパー機構35が押込み投入機構30の上部に設けられている。ホッパー機構35は、開閉自在な蓋体35cを備えた投入部である上部開口35dから垂下する4枚の側壁35aにより角筒状の収容部が形成され、側壁35aのうち平面視で筒状ケーシング31の軸心を挟むように設けられた一対の対向壁に連なり、下端に向けて次第に幅狭となる傾斜壁部35bが形成されている。
Further, a
図5(a)には説明の便宜上、蓋体35cを破線で示している。当該蓋体35は一端部で側壁35aにヒンジ機構hを介して開閉自在に取り付けられている。また、図5(c)で示す符号35hは点検窓である。
In FIG. 5A, the
上部開口35dからから収容部に投入された発酵適物が、傾斜壁部35bの下端開口から押込み投入機構30の筒状ケーシング31に形成された開口部31aを介して筒状ケーシング31内に落下供給されるように構成されている。
Fermentable material put into the container from the
つまり、投入機構30の一部を構成する筒状ケーシング31の上部に、長手方向が筒状ケーシング31の軸心に沿う形状の開口部31aが形成され、開口部31aの各長手方向縁部に傾斜壁部35bの各下端35u(図5(a)参照。)が段差なく連なるように配置されている。
That is, an
そして、押圧体32の押圧面32aが、開口部31aの各長手方向縁部と傾斜壁部35bの各下端の連接部P1,P2を通る仮想平面Pよりも上方に延出する矩形形状に構成され、また筒状ケーシング31に連なる傾斜壁部35bの傾斜角度が水平方向に対して10~60度、好ましくは30~50度の範囲の傾斜角に設定されている(図5(f)参照。)。
The
この様な構成を採用することにより、ホッパー機構35に投入された有機性廃棄物が傾斜壁部35bの下端近傍で圧密化されてブリッジが生じる虞があるような場合でも、当該押圧面32aによって圧密部が削り取られる結果、傾斜壁部35bの下端近傍の有機性廃棄物の重量バランスが崩れてブリッジの発生が阻止される。またホッパー機構35の傾斜壁部35bの下端近傍でブリッジが生じていても、当該押圧面32aによって圧密部が削り取られるためにブリッジが破壊される。
By adopting such a configuration, even if the organic waste thrown into the
しかも、被処理物が生ごみや紙ごみなどの有機性固形廃棄物である場合、流動性の高い下水汚泥、し尿、家畜糞尿、農業系残渣、食品廃棄物などである場合、それらの混合物である場合など何れの場合でも、発酵槽20の側壁に押圧体32が内装された筒状ケーシング31が傾斜姿勢で取付けられているため、駆動機構33により進退駆動される押圧体32によって安定して発酵槽20に押込み投入できるようになる。
Moreover, if the object to be treated is organic solid waste such as food waste or paper waste, or highly fluid sewage sludge, night soil, livestock manure, agricultural residue, food waste, etc., a mixture of these In any case, the
筒状ケーシング31の先端FEが押圧体32の最大進出位置よりさらに先端側に延出形成されている。そのため、押圧体32が後退駆動された場合に、押圧体32により押圧され圧密化された有機性廃棄物が筒状ケーシング31の先端FEに残存してシール機能が発揮されるようになる。その結果、発酵槽20内の発酵液が筒状ケーシング31内に多量に流入するようなことがなく、また発酵ガスが筒状ケーシング31内に漏洩するようなことが回避できる。
The tip FE of the
さらに、筒状ケーシング31の先端FEの開口が側面視で鉛直または鋭角な端縁に形成されている。従って、発酵槽20の内部で生じた発酵ガスが発酵液内を鉛直方向に上昇する際に、筒状ケーシング31の内に流入して外部に漏洩するような不都合な事態の発生を回避することができる。
Furthermore, the opening of the tip FE of the
ホッパー機構35の筒状ケーシング31壁部への連通位置CA近傍が発酵槽20内の発酵液の液面となるようにホッパー機構35の筒状ケーシング31への取付け位置が設定されている(図5(b)参照。)。この様な設定によれば、筒状ケーシング31に流入した発酵液がホッパー機構35から外部に漏洩することがなく、またホッパー機構35から供給される有機性廃棄物に適度な水分が付与されるので、発酵槽20に押込み投入された後に発酵液中で速やかに分散するようになる。
The attachment position of the
ホッパー機構35は、矩形形状の上部開口から垂下する側壁を備えた角筒状の収容部35aと、収容部35aの下端が筒状ケーシング31に向けて先窄まり形状となる傾斜壁部35bで構成されるロート状部を備えて構成され、収容部35aに投入された有機性固形廃棄物である可燃性ごみを選別した発酵適物に加えて、し尿や浄化槽汚泥さらには下水汚泥が一緒に投入され、内部に堆積された状態で混合されつつ押込み投入機構30により発酵槽20内部に投入される。
The
筒状ケーシング31に連接されるホッパー機構35の壁部35aのうち押圧体32の進出方向側の前壁部35eが筒状ケーシング31との連接部位で押圧体32の進出方向に向けた傾斜姿勢に形成されている(図5(b),(d)参照。)。
Of the
押圧体32により筒状ケーシング31内を押圧される有機性廃棄物は、筒状ケーシング31に連接された前壁部35eとの間で圧密される際に前壁部35e及び押圧体32に圧密応力が作用する。このとき、押圧体32の進出方向側の前壁部35eが筒状ケーシング31との連接部位で押圧体32の進出方向に向けた傾斜姿勢に形成されていると、押圧体32の上部近傍の有機性廃棄物の一部が傾斜姿勢の前壁部35eに形成された空間に逃げるため、急激な圧密作用が回避され、円滑に押圧供給されるようになる。
The organic waste that is pressed inside the
筒状ケーシング31に連接されるホッパー機構35の壁部35aのうち押圧体32の後退方向側の後壁部35fは、開口部31aより押圧体32の後退方向側に位置している。
A
押圧体32を最大進出位置まで駆動した際に、押圧体32の後端壁より後方に開口部31aから有機性廃棄物が落下することがないように、開口部31aの長手方向長さより押圧体32の長さを長くする必要があり、それだけ部品コストが嵩むという不都合が生じる。そこで、開口部31aの長手方向長さを制限すると、それに伴ってホッパー機構35の容量を制限せざるを得なくなる。そのような場合でも、筒状ケーシング31に連接されるホッパー機構35の壁部35aのうち押圧体32の後退方向側の後壁部35fが開口部31aより後退方向側に位置するように構成すれば、押圧体32の長さを制限して部品コストを低減しながらもホッパー機構35の容量を確保することができるようになる。
When the
図7(a),(b)には、筒状ケーシング31に沿って押圧体32が最後端付近まで後退駆動された状態及び最前端まで進出駆動された状態が示されている。後退駆動された押圧体32の最後端位置は、筒状ケーシング31の開口部31aのうちホッパー機構35の後端壁35f側で、押圧体32の先端が僅かに開口部31aから覗える程度に筒状ケーシング内に位置するように設定されている。
FIGS. 7A and 7B show a state in which the
押圧体32の押圧面32aが進出方向に対して垂直な面に形成されることにより有機性廃棄物に対して最大の押圧力が作用する。そして、筒状ケーシング31内で押圧体32が最大進出位置に達した後に後退駆動されると、筒状ケーシング31内に形成された空洞部にホッパー35から新たな有機性廃棄物が落下供給される。
Since the
図7(a),(b)に示すように、本実施形態では、押圧体32の押圧面32aが進出方向に対して垂直な面に形成されるとともに、側面視で上部から下部に向けて段階的に突出する階段形状に形成されており、有機性廃棄物に対して最大の押圧力を作用させながらも、筒状ケーシング31の下部側の押圧面で押圧される有機性廃棄物が筒状ケーシング31の上部側の押圧面で押圧される有機性廃棄物よりも筒状ケーシング31のより先端側Fまで押圧されるように構成されている。
As shown in FIGS. 7(a) and 7(b), in this embodiment, the
そのため、押圧体32が後退駆動された際に筒状ケーシング31内に形成される空洞部の容積が平坦な押圧面で押圧された場合より大きくなり、それだけ多量の有機性廃棄物が筒状ケーシング31内に落下供給可能になる。
Therefore, when the
押圧面32aに形成された階段形状の傾斜角度(筒状ケーシング31の軸心に対する段差部の先端包絡面の傾斜角度α)は筒状ケーシング31の軸心の直交面に対して筒状ケーシング31の傾斜角度θ以上の角度に設定されていることが好ましい。ホッパー機構35から筒状ケーシング31内に鉛直方向に落下する有機性廃棄物の落下軌跡上に先に押圧された有機性廃棄物が存在することがなくなるので、それだけ多量の有機性廃棄物が落下供給されるようになる。
The inclination angle of the stepped shape formed on the
さらに、筒状ケーシング31とホッパー機構35の進出方向側の壁部35eとの連接部位またはその近傍に一端側が固定され、開口部に沿って他端側がホッパー機構35の投入部35dに掛け渡された索状体35gを備えている。
Furthermore, one end side is fixed to a connecting portion between the
仮にホッパー機構35の傾斜壁部35bでブリッジが発生した場合でも、投入部35dに掛け渡された索状体35gを牽引操作することにより、容易くブリッジを崩壊させることができる。なお、ワイヤーやチェーンで索状体35gを構成することができる。また、索状体35gの一端側が固定される連接部位には、前壁部35eの傾斜部によって空間が形成されているため、押圧体32が最大進出位置まで駆動された場合でも、押圧体32と干渉することがない。なお、押圧体32と索状体35gを連動させて、索状体35gの牽引を自動化してもよい。
Even if a bridge occurs at the
当該押圧体32は、先端側の階段状の押圧面23aを構成するブロックを含めて、筒状ケーシング31の軸心方向に分割可能な複数の押圧体片32cで構成されている。押圧体32が筒状ケーシング31に沿って進退駆動される際に、筒状ケーシング31の内壁と押圧体32との間で有機性廃棄物や異物などが挟み込まれる虞があり、それによって押圧体32が摩耗する場合がある。そのような場合に押圧体32を筒状ケーシング32の軸心方向に分割可能な複数の押圧体片32cで構成しておけば、摩耗した押圧体片32cのみ交換すればよいので、コストの低減を図ることができる。押圧体32を樹脂材料で構成すれば、筒状ケーシング31の摩耗を防止し、滑りを良くすることができ、発酵液に起因する酸腐食も回避できる。また、原料の送り量を増やすために開口を大きくする場合に、押圧体32も長くするする必要がある。そのような場合でも押圧体32の長さを容易に調整できる。押圧体32の強度を上げるために、押圧体32をSUSで一体に製作することもできる。
The
また、押圧体32の後端部32eに先端が固定され、後端が筒状ケーシング31の後端部から突出するストロークゲージ32gが設けられている。油圧式の駆動機構33であるため、筒状ケーシング31内で有機性廃棄物の詰りなどが生じた場合に、最大の圧油が油路に供給されていても押圧体32を駆動するピストンロッドが作動しない場合がある。
Further, a
そのような場合に押圧体32が最大進出位置に達しているのか否かを筒状ケーシング31の外部から確認することは困難であるが、ストロークゲージ32gを設けておけば、筒状ケーシング31内部での押圧体31の位置を筒状ケーシング31の外部から容易に確認することができる。
In such a case, it is difficult to check from the outside of the
なお、押込み投入機構30が垂直姿勢であれば、流動性の高い液分が固形分に優先して槽内に投入され、押込み投入機構30が水平姿勢であれば流動性の高い液分が円滑に搬送されず、何れの場合でも槽内の被処理物の組成が不安定になるが、押込み投入機構30が傾斜姿勢で取付けられていれば、そのような状態の発現が回避される。
If the push-in
発酵液排出口60となるフランジ管が発酵槽20の側壁下部に設けられ、嫌気性発酵処理後の発酵液、つまり消化液が排出される。
A flange pipe serving as a fermentation
[スカム排出機構の説明]
上述したように、有機性廃棄物から完全に発酵不適物を除去するのは困難なため、有機性廃棄物とともに発酵槽20に投入された発酵不適物のうち、重量物は底部に沈降し、樹脂片などの軽量物は粘性のある発酵液と絡まって塊状のスカムとなって発酵液の液面に浮遊堆積するようになる。
[Description of scum discharge mechanism]
As described above, it is difficult to completely remove unsuitable substances for fermentation from the organic waste. Lightweight materials such as resin pieces become entangled with the viscous fermented liquid to form lumpy scum that floats and deposits on the liquid surface of the fermented liquid.
そこで、底部に沈降した発酵不適物は不適物排出機構70を介して外部に排出され、液面に浮遊堆積したスカムはスカム排出機構100によって余剰の発酵液とともに排出されるように構成されている。
Therefore, the unsuitable substances for fermentation that settle to the bottom are discharged to the outside through the unsuitable
図3に示すように、スカム排出機構100は、発酵槽20の周壁に接続された排液管DTと、排液管DTに設けられた弁機構V1と、排液タンクDMなどを備えて構成されている。
As shown in FIG. 3, the
排液管DTは、断面が矩形形状の管体で構成され、発酵槽20の周壁のうち撹拌羽根が設置された高さと重なる高さ領域で発酵液の液面の近傍位置に管端部が接続された水平姿勢の第1配管DT1と第1配管DT1から鉛直方向に姿勢変更された第2配管DT2で構成され、第2配管DT2の下端部が排液タンクDMに接続されている。なお、第1配管DT1は水平姿勢に限るものではなく、流入した発酵液が第2配管に流下するように傾斜姿勢で配置されていてもよい。第1配管DT1を備えずに第2配管DT2が直接発酵槽20の周壁に接続されていてもよい。
The drainage pipe DT is composed of a tubular body with a rectangular cross section, and the end of the pipe is positioned near the liquid surface of the fermentation liquid in the height region of the peripheral wall of the
排液管DTから発酵不適物を余剰の発酵液とともに溢流させるために、管端部は発酵槽に設定された目標となる液位を上下の管壁で挟むような位置に取り付けられている。また、弁機構V1は、第2配管の中間部位に取り付けられ、発酵槽20で生じたバイオガスが漏洩しないように液封するべくナイフゲート弁が用いられている。
In order to allow unfermented substances to overflow from the drain pipe DT together with the surplus fermented liquid, the end of the pipe is attached at a position such that the target liquid level set in the fermenter is sandwiched between the upper and lower pipe walls. . Also, the valve mechanism V1 is attached to an intermediate portion of the second pipe, and a knife gate valve is used to seal the biogas generated in the
弁機構V1を閉塞した状態で排液管DTに流出した余剰の発酵液及びスカムSCは、その後に一時的に弁機構V1を開放することにより排液管DTから排液タンクDMに流出して貯留される。弁機構V1の開閉を一定時間間隔で繰返して、排液タンクDMに余剰の発酵液及びスカムSCを貯留した後に、弁機構V1を閉塞してドレンバルブDVを開放することで排液タンクDMに溜まった余剰の発酵液及びスカムSCを排出して、その後脱水処理する。 The surplus fermentation broth and scum SC that have flowed out to the drainage pipe DT with the valve mechanism V1 closed are then temporarily released from the valve mechanism V1 to flow out from the drainage pipe DT to the drainage tank DM. stored. After repeating the opening and closing of the valve mechanism V1 at regular time intervals to store the surplus fermentation liquid and scum SC in the drainage tank DM, the valve mechanism V1 is closed and the drain valve DV is opened to release the liquid into the drainage tank DM. Excess fermentation broth and scum SC that have accumulated are discharged, and then dehydrated.
図4(a)に示すように、発酵液に浮遊する発酵不適物の塊であるスカムSCは、発酵槽20の液面の近傍位置で液面に沿って回転する撹拌羽根42によって回転方向に掻き寄せられ、粘性を備えた発酵液に相対して次第に径方向に移動して発酵槽20の内周壁に沿って移動する。その後、発酵槽20の周壁に設けられた排液管DTの開口から余剰発酵液とともに排液管DTに流出する。
As shown in FIG. 4( a ), scum SC, which is a mass of substances unsuitable for fermentation floating in the fermentation liquid, is moved in the rotational direction by the stirring
弁機構V1により閉塞された排液管DTに余剰発酵液が流入して排液管DTの液面が上昇し、発酵槽20内の液面と同じ液位になると、発酵液に浮遊する発酵不適物がそれ以上は排液管DTに流出するのが困難になる。 Excess fermented liquid flows into the drain pipe DT blocked by the valve mechanism V1, and the liquid level of the drain pipe DT rises. It becomes difficult for the unsuitable substances to flow out to the drainage pipe DT any more.
そこで、図3及び図4(b)に示すように、発酵槽2の周壁のうち排液管DTが接続された開口部を開閉する堰GTを設け、撹拌羽根42で掻き寄せた発酵不適物が開口部へ到達すると堰GTを開放するように連動させる連動機構を備えていることが好ましい。撹拌羽根42で掻き寄せた発酵不適物が開口部へ到達したときに連動して堰GTが開放されると、発酵不適物が適切に排液管DTに流出する。
Therefore, as shown in FIGS. 3 and 4(b), a weir GT is provided to open and close the opening of the peripheral wall of the fermenter 2 to which the drain pipe DT is connected, and the unsuitable substances for fermentation that are scraped by the stirring
図9には連動機構の一例が示されている。撹拌軸41に取り付けた撹拌羽根42の回転位相を検出する第1のカム板C1と、第1のカム板C1と連動して堰GTを上方に押圧する第2のカム板C3などで構成することができる。撹拌羽根42の先端が排液管DTの開口部の直近上流側に到達したときに第1のカム板C1と連動する揺動棹C2が軸心P1周りに揺動し、その揺動力をギア伝達機構を介して第2のカム板C3が固定された回転軸P2に伝達することにより、第2のカム板C3が揺動して、第2のカム板C3により上方に押し上げられた堰GTが下方に移動することで、撹拌羽根42により搬送されるスカムSCが排液管DTの開口部に流入する。
FIG. 9 shows an example of an interlocking mechanism. It consists of a first cam plate C1 for detecting the rotation phase of the
図4(a),(b)の例では、平面視で、排液管DTを構成する第1配管DT1の軸心が、発酵槽20の径方向に沿う姿勢で配されているため、撹拌羽根42の回転に伴って周方向に押圧されるスカムSCが排液管DTの開口から排液管DTに良好に流出しない虞もある。
In the examples of FIGS. 4A and 4B, since the axis of the first pipe DT1 that constitutes the drain pipe DT is arranged along the radial direction of the
図4(c)に示すように、平面視で、排液管DTを構成する第1配管DT1の軸心が、発酵槽20の周壁の接線方向に沿う姿勢で取り付けられていると、撹拌羽根42によって周方向に押出し搬送される発酵不適物であるスカムSCが周壁に沿って移動し、その移動方向に沿うように形成された第1配管DT1から良好に送り出されるようになる。
As shown in FIG. 4(c), when the axial center of the first pipe DT1 constituting the drainage pipe DT is attached in a posture along the tangential direction of the peripheral wall of the
図4(d)に示すように、発酵槽20の周壁のうち排液管DTが接続された開口部であって、撹拌羽根42の回転方向下流側に撹拌羽根42で掻き寄せた発酵不適物を受止めて開口部に案内する案内突起GBを備えていることが好ましい。
As shown in FIG. 4( d ), the fermentation unsuitable material that is gathered by the stirring
撹拌羽根42によって周方向に押出し搬送される発酵不適物が、排液管DTが接続された開口部を通り越してそのまま周方向に沿って移動する虞がある場合でも、案内突起GBを備えていれば、案内突起GBで受け止められた後に排液管DT開口部に案内され、良好に第1配管から送り出されるようになる。案内突起GBと発酵槽20の径方向とのなす角度θは、0°~60°の範囲が好ましい。
Even if there is a risk that unfermented substances that are pushed out and conveyed in the circumferential direction by the stirring
図4(a)から(d)では平面視で直線状の撹拌羽根42を例示したが、図4(e),(f)に示す例では、回転に伴って発酵不適物が周方向に押出され易くなるように、撹拌羽根42が回転方向に凸となる弧状に形成されている。また、撹拌羽根42の先端が案内突起GBと干渉しないように径方向長さが調節されている。撹拌羽根42によってスカムSCが排液管DTに向けて搬送される間は、図4(e)に示すように堰GTが上昇して余剰の発酵液が排液管DTに流入することはない。図4(f)に示すように、スカムSCが排液管DTの近傍まで搬送されると堰GTが下降してスカムSCが排液管DTに流入する。
4 (a) to (d) exemplify the
図8に示すように、排液管DTのうち弁機構V1の取付け位置より上流側に、排液管DTに流入した発酵液を開口部より下方から発酵槽20に戻す戻り流路RTを備えてもよい。戻り流路RTには弁機構V2(ナイフゲート弁)が設けられている。
As shown in FIG. 8, a return passage RT is provided upstream of the mounting position of the valve mechanism V1 in the drainage pipe DT to return the fermented liquid that has flowed into the drainage pipe DT from below the opening to the
弁機構V1を閉塞した排液管DTに余剰発酵液が流入して排液管DTの液面が上昇し、発酵槽20内の液面と同じ液位になると、発酵液に浮遊する発酵不適物が排液管DTに流出するのが困難になる。 Excess fermented liquid flows into the drain pipe DT that blocks the valve mechanism V1, and the liquid level of the drain pipe DT rises. It becomes difficult for the material to flow into the drain tube DT.
しかし、弁機構V2を開放した状態で、排液管DTに流入した発酵液が戻り流路RTを介して発酵槽20に流入するように構成しておけば、排液管DTから流入した発酵液が戻り流路RTを介して発酵槽20内に循環する発酵液の循環流が形成され、その流れに沿って発酵不適物であるスカムSCが排液管に流入するようになる。発酵槽20に戻る発酵液に細かなスカムSCが混入しないように目の粗いフィルタを備えていてもよい。
However, if the fermented liquid flowing into the drainage pipe DT is configured to flow into the
弁機構V1を閉塞し、弁機構V2を開放した状態で排液管DTに流出した余剰の発酵液及びスカムSCは、その後に一時的に弁機構V2を閉塞し、弁機構V1を開放することにより排液タンクDMに流出して貯留される。弁機構V1及びV2の開閉を一定時間間隔で繰返して排液タンクDMに余剰の発酵液及びスカムSCを貯留した後に、弁機構V1の閉塞時にドレンバルブDVを開放することで排液タンクDMに溜まった余剰の発酵液及びスカムSCを排出してその後脱水処理する。 With the valve mechanism V1 closed and the valve mechanism V2 open, the surplus fermented liquid and scum SC that have flowed out into the drain pipe DT can then temporarily close the valve mechanism V2 and open the valve mechanism V1. The liquid flows out to the drainage tank DM and is stored there. After repeating the opening and closing of the valve mechanisms V1 and V2 at regular time intervals to store excess fermentation liquid and scum SC in the waste liquid tank DM, the drain valve DV is opened when the valve mechanism V1 is closed to drain the waste liquid into the waste liquid tank DM. Excess fermented liquid and scum SC that have accumulated are discharged and then dehydrated.
上述した排液管DTを構成する第1配管の設置姿勢や、案内突起GB、堰GT、戻り流路RTの其々を適宜組み合わせてスカム排出機構を構成することが可能となる。 It is possible to configure the scum discharge mechanism by appropriately combining the installation posture of the first pipe constituting the drain pipe DT described above, the guide projection GB, the weir GT, and the return flow passage RT.
[発酵処理装置の構成要素の他の態様]
上述した実施形態では、撹拌機構40として、撹拌軸41に沈降促進羽根42、分散羽根44、掻き寄せ羽根46を備えた構成を説明したが、少なくとも沈降促進羽根42を備えていればよく、分散羽根44及び掻き寄せ羽根46を備えていなくてもよい。
[Other Aspects of Components of Fermentation Treatment Apparatus]
In the above-described embodiment, the stirring
上述した実施形態では、撹拌機構40として、上中下3段の分散羽根44を備えた例を説明したが、1段であってもよいし、上下2段であってもよいし、4段以上備えていてもよい。
In the above-described embodiment, an example in which the
分散羽根44は、撹拌軸41に固定されたスリーブ44bに中心角180°の角度となるように固定された断面が円形の二本の棒状体44aで構成されていてもよい。各棒状体44aの径方向長さは沈降促進羽根42よりも短く、発酵槽20の内径の40~90%、好ましくは50~70%の範囲の長さに設定されていればよい。棒状体44aの断面は長径が上下姿勢となる長円で構成されていても、真円であっても楕円であってもよい。
The dispersing
分散羽根44が発酵液中で回転すると、回転に伴って棒状体44aの表面に接触する発酵液が円形の曲面に沿って上下に振り分けられるように移動するため、大きな抵抗を受けることなく回転でき、分散羽根44aの回転軌跡の上下近傍に位置する発酵液が効果的に撹拌される。
When the dispersing
上述した実施形態では、沈降促進羽根42、分散羽根44、掻き寄せ羽根46の何れも中心角180°となるようにスリーブに固定された2枚の羽根片で構成された例を説明したが、2枚に限るものではなく、3枚以上の羽根片で構成されていてもよい。3枚の羽根片であれば中心角120°、4枚の羽根片であれば中心角90°と均等に配置すればよい。また、各撹拌羽根は平面視で直線形状である必要はなく、平面視で湾曲形状に形成されていてもよい。
In the above-described embodiment, an example in which each of the
上述した実施形態では、沈降促進羽根42、分散羽根44が板状体の羽根片で構成され、掻き寄せ羽根46が断面コの字状の羽根片で構成された例を説明したが、各羽根片の形状は特に限定されることはなく、求められる機能に応じて公知の形状の羽根片から適切な形状の羽根片を採用することが可能である。ただし、沈降促進羽根42の羽根片は回転に伴って発酵液の液面に浮遊する未処理の被処理物を液中に浸漬させる機能を備えている必要がある。
In the above-described embodiment, the
上述した実施形態では、発酵槽20の側壁下部にロート状部24を形成し、内壁の傾斜面に沿って発酵不適物が沈降するように構成した例を説明したが、ロート状部24は必須でなく、鉛直壁に形成されていてもよい。この場合、底部に沈降した発酵不適物を筒状部73に向けて掻き出すように掻き寄せ羽根46を構成すればよい。
In the above-described embodiment, the funnel-shaped
上述した実施形態では、断面形状が円形の発酵槽20を説明したが、発酵槽20の形状は円筒形状に限るものではなく、断面矩形の角筒形状の発酵槽20であってもよい。そのような場合には、発酵液の液面に浮遊する被処理物を発酵液中に浸漬するために、複数の撹拌機構40を分散して設置すればよい。
In the embodiment described above, the
[発酵処理システムの説明]
図2には、発酵処理装置10が組み込まれた発酵処理システムが示されている。ごみ収集車90により収集され家庭ごみヤード91に搬入された家庭ごみは、ホイールローダ92によりコンベア機構に搬送されて破袋機93に投入される。
[Description of fermentation treatment system]
FIG. 2 shows a fermentation treatment system in which the
破袋機93で破袋された家庭ごみは選別機94に投入されて、樹脂などの軽量物発酵不適物94aと金属成分などの重量物発酵不適物94bと、厨芥や紙ごみなどの発酵適物94cに選別され、発酵適物94cは発酵適物ヤード95に集積される。さらに発酵適物ヤード95から適物ホッパー96に投入された発酵適物は破砕分別機97により小片に破砕されて風力及びふるい選別された発酵適物がストックケース80にストックされる。選別機94としてロールスクリーン選別機などが用いられる。
The household waste whose bags have been broken by the
ストックケース80に充填された有機性廃棄物は電動チェーン機構81によって発酵処理装置10に備えたホッパー機構35に投入され、押込み投入機構30を介して発酵槽20に投入されてメタン発酵処理される。
The organic waste filled in the
発酵槽20で生成されたメタンガスなどのバイオガスは、ガス排出部50から引抜かれてガスホルダ84に集められ、脱硫塔86で脱硫された後にガス燃焼装置88の燃料に供される。なお、符号87は燃料(LPGボンベ)である。ガス燃焼装置88で加熱された熱水が熱源として発酵槽20の保温用のジャケットなどに供給される。
Biogas such as methane gas produced in the
発酵槽20で嫌気性発酵処理が終了した発酵液は固液分離(脱水処理)されて、液分は活性汚泥が充填された発酵汚泥貯留槽89に貯留される。発酵汚泥貯留槽89から発酵液が混和槽98に導かれて凝集剤が添加された後に汚泥脱水機99に導かれて固液分離され、固形分はストックケース80に充填されて焼却設備に送られ、焼却処理される。液分は生物処理槽89で生物処理され、処理水は放流し、余剰汚泥は発酵槽20に投入され、或いは系外処理される。
After the anaerobic fermentation treatment in the
上述した発酵処理装置10は、押込み投入機構30の筒状ケーシング31の先端部FEが発酵液中に浸漬するように、発酵槽20の側壁に傾斜姿勢で取付けられ、筒状ケーシング31の先端部が撹拌羽根の近傍に位置するように構成されている。
The
さらに、発酵処理装置10は、発酵槽20の側壁に対する押込み投入機構30の上下方向取付け位置が、被処理物の性状に基づいて調整されるように構成される。
Furthermore, the
例えば、図3に示したように、発酵槽20の側壁の上下に備えたフランジ管36,37の何れかに押込み投入機構30を取り付けるように構成することが望ましい。フランジ管36,37が、発酵槽20の側壁に対する投入機構30の上下方向取付け位置が、被処理物の性状に基づいて調整可能な取付位置調整機構となる。
For example, as shown in FIG. 3, it is desirable to configure the push-in
発酵処理装置10に投入される被処理物の性状は、設置された地域の環境により異なるが、地域ごとに安定しており大きく変動することはない。そこで、被処理物の性状に基づいて押込み投入機構30の上下方向取付け位置を調整することにより、被処理物の性状に適した状態で発酵槽に被処理物を投入することができるようになる。
The properties of the material to be processed that is put into the
例えば、発酵槽20内の発酵液の固形物濃度が高く高粘度となるような被処理物は、発酵液中で浮き上がり難いので、図3に示すように、上方のフランジ管36から投入することによって、ゆっくりと沈降しながら発酵処理を進めることができる。
For example, the object to be treated, which has a high solids concentration and a high viscosity in the fermentation liquid in the
また、例えば、発酵槽20内の発酵液の固形物濃度が低く低粘度となるような被処理物は、発酵液中で液面に浮き上がり易いので、下方のフランジ管37から投入することによって容易に液面に浮き上がることがない状態で発酵処理を進めることができる。
In addition, for example, an object to be treated that has a low solid concentration and a low viscosity in the fermentation liquid in the
上述した実施形態では、投入機構30が、筒状ケーシング31と、筒状ケーシング31に内装された断面が矩形の押圧体32と、筒状ケーシング31の軸心に沿って押圧体32を進退駆動する油圧式の駆動機構33とを備えた押込み投入機構30で構成された例を説明したが、投入機構30は、筒状ケーシング31と、筒状ケーシング31に内装されたスクリュー羽根と、スクリュー羽根を回転駆動得る駆動機構とで構成されたスクリュー式の投入機構であってもよい。
In the above-described embodiment, the
上述した実施形態は本発明の一態様であり、該記載により本発明が限定されるものではなく、各部の具体的な構造、サイズ、材料などは本発明の作用効果が奏される範囲で適宜変更設計可能であることはいうまでもない。 The above-described embodiment is one aspect of the present invention, and the present invention is not limited by the description, and the specific structure, size, material, etc. of each part are appropriately within the range in which the effects of the present invention are exhibited. Needless to say, it is possible to change the design.
10:発酵処理装置
20:発酵槽
30:投入機構
31:筒状ケーシング
32:押圧体
36:フランジ管
37:フランジ管
40:撹拌機構
41:撹拌軸
42:沈降促進羽根
44:分散羽根
36:掻き寄せ羽根
50:ガス排出部
60:発酵液排出口
70:不適物排出機構
71:二重ダンパ機構
72:二重ダンパ機構
73:筒状部
100:スカム排出機構
DM:排液タンク
DT:排液管
DV:ドレンバルブ、
RT:戻り流路
V1:弁機構(ナイフゲート弁)
10: Fermentation treatment device 20: Fermentation tank 30: Feeding mechanism 31: Cylindrical casing 32: Pressing body 36: Flange pipe 37: Flange pipe 40: Stirring mechanism 41: Stirring shaft 42: Sedimentation promoting blade 44: Dispersing blade 36: Scraping Gathering blade 50: Gas discharge part 60: Fermented liquid discharge port 70: Inappropriate matter discharge mechanism 71: Double damper mechanism 72: Double damper mechanism 73: Cylindrical part 100: Scum discharge mechanism DM: Drainage tank DT: Drainage Pipe DV: drain valve,
RT: return flow path V1: valve mechanism (knife gate valve)
Claims (4)
前記発酵槽の液面の近傍位置で液面に沿って回転する撹拌羽根と、
前記撹拌羽根が設置された高さと重なる高さ領域における前記発酵槽の周壁で一端が開口し、発酵不適物を余剰の発酵液とともに溢流させる排液管と、
前記排液管に設けられ、前記発酵槽を液封する弁機構と、
前記発酵槽の周壁のうち前記排液管が接続された開口部を開閉する堰を設け、前記撹拌羽根で前記発酵槽の周壁側へ集めた発酵不適物が前記開口部へ到達すると前記堰を開放するように連動させる連動機構と、
を備え、
前記撹拌羽根で発酵液に浮遊する発酵不適物を前記発酵槽の周壁側へ集めて前記排液管に流出させるように構成されている発酵処理装置。 A fermentation treatment apparatus for anaerobic fermentation treatment by putting organic waste containing solid matter, which is an object to be treated, into a fermentation tank filled with a fermentation liquid,
A stirring blade that rotates along the liquid surface at a position near the liquid surface of the fermenter;
A drainage pipe, one end of which is open at the peripheral wall of the fermenter in a height region overlapping the height where the stirring blade is installed, and overflows unfermented substances together with surplus fermentation liquid;
a valve mechanism provided in the drainage pipe and liquid-sealing the fermenter;
A weir is provided to open and close an opening of the peripheral wall of the fermenter to which the drainage pipe is connected, and the weir is closed when unfermented substances collected to the peripheral wall of the fermenter by the stirring blade reach the opening. an interlocking mechanism that interlocks so as to open;
with
A fermentation treatment apparatus configured to collect substances unsuitable for fermentation floating in the fermentation liquid by the stirring blades to the peripheral wall side of the fermentation tank and to discharge them to the drainage pipe.
前記発酵槽の液面の近傍位置で液面に沿って回転する撹拌羽根と、A stirring blade that rotates along the liquid surface at a position near the liquid surface of the fermenter;
前記撹拌羽根が設置された高さと重なる高さ領域における前記発酵槽の周壁で一端が開口し、発酵不適物を余剰の発酵液とともに溢流させる排液管と、A drainage pipe, one end of which is open at the peripheral wall of the fermenter in a height region overlapping the height where the stirring blade is installed, and overflows unfermented substances together with surplus fermentation liquid;
前記排液管に設けられ、前記発酵槽を液封する弁機構と、a valve mechanism provided in the drainage pipe and liquid-sealing the fermenter;
前記排液管のうち前記弁機構の取付け位置より上流側に、前記排液管に流入した発酵液を前記発酵槽に戻す戻り流路と、a return passage for returning the fermented liquid that has flowed into the drainage pipe to the fermenter upstream of the mounting position of the valve mechanism in the drainage pipe;
を備え、with
前記撹拌羽根で発酵液に浮遊する発酵不適物を前記発酵槽の周壁側へ集めて前記排液管に流出させるように構成されている発酵処理装置。A fermentation processing apparatus configured to collect substances unsuitable for fermentation floating in the fermentation liquid by the stirring blades to the peripheral wall side of the fermentation tank and to discharge them to the drainage pipe.
4. The fermentation treatment apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the drainage pipe is attached to the fermenter through a first pipe having an axial center oriented in a tangential direction of the peripheral wall of the fermenter in plan view. .
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