JPS5973100A - 嫌気性消化設備の温度制御装置 - Google Patents

嫌気性消化設備の温度制御装置

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JPS5973100A
JPS5973100A JP57182754A JP18275482A JPS5973100A JP S5973100 A JPS5973100 A JP S5973100A JP 57182754 A JP57182754 A JP 57182754A JP 18275482 A JP18275482 A JP 18275482A JP S5973100 A JPS5973100 A JP S5973100A
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JP
Japan
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amount
temperature
digestion
heat
time
Prior art date
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Pending
Application number
JP57182754A
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English (en)
Inventor
Kazuo Shibazaki
柴崎 和夫
Ryosuke Miura
良輔 三浦
Itaru Takase
高瀬 格
Yukio Toya
遠矢 幸男
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/30Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel

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  • Treatment Of Sludge (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は工場廃水処理施設や下水処理場で発止する有機
性汚泥を処理する嫌気性消化設備の温度制御装置に関す
る。
〔発明の技術的背景〕
有機性汚泥を処理する方法として、嫌気性消化法は古く
から行なわれている。近年、エネルギー情勢の悪化にと
もない、嫌気性消化法は特に注目されるようになってき
た。これは、メタンを主成分とする消化ガスが多量に得
られること、好気性処理のような多量の陽気が不必要で
あること、などの理由によるものと考えられる。
嫌気性消化処理は、有機性汚泥中の炭水化物、脂肪、タ
ンパク質を主に揮発性有機酸に分解する液化段階と、揮
発性有機酸を主にメタンと炭酸ガスに分解するガス化段
階の二段階の反応から構成されている。液化反応を行な
わせる細菌を酸生成菌、ガス化反応を行なわせる細菌を
メタン菌と呼んでいる。
上述した二段階の反応のうち、ガス化段階が律速段階で
あると考えられている。これは消化槽内で揮発性有機酸
の蓄積が時折観察されること、メタン菌の増殖速度は酸
生成菌のそれと比較して約1/10程度であること、等
の理由による。
第1図に嫌気性消化プロセスの基本的なフローを示す。
ン ゛フ有機性汚泥は1路1を介して第1消化槽2に投1、
゛ 入される。ここで有機性汚泥を15〜20日程度滞留さ
せ、前述した液化、ガス化反応により、最終的にメタン
、炭酸ガス等に分解させる。第1消化槽2では、細菌の
活性を高く維持させるために、30〜40°C程度に加
温している(加温装置の図示は省略)。また投入された
有機性汚泥と細菌を均一に分布させるために、機械、攪
拌あるいは発生した消化ガスをブロワ−などによって吹
き込んで攪拌している(攪拌装置のメ1示は礪略)。次
に、消化処理が終了した消化汚泥は移送管3を介して第
2消化槽4へ送られる。$2消化槽は主に消化汚泥を沈
降濃縮する目的を持っている。このため、加温装置、撹
拌装置は通常設置されていない。分離された上澄液は管
路5を介して、河川などに放流されるか、あるいは水処
理プロセスへ還流される。下方に溜った濃縮された消化
汚泥は管路6を介して次の汚泥処理工程へ送られる。第
1消化槽2、第2消化槽4から発生した消化ガスは、管
路7を介してガスタンク8に一旦貯留された後、第1消
化槽2の加温用エネルギー等に使われる。
以上述べたように、嫌気性消化処理は細菌の作用によっ
て行なわれる生物反応であるが、一般の化学反応と同じ
ように処理効率に影響を及ぼす主な要因は温度である。
すなわち、第1消化槽2に対する加熱温度が、各処理場
で経験的に決められる最適な温度からずれると、消化効
率が低下する。
このため、従来は消化温度を測定し、操作員が経験的に
加温装置の燃焼状態をオン、オフさせることによって、
消化温度を目標値(−保つよう(=管理していた。しか
し、この従来方法では、消化温度を精度よく目標値(二
保つためには、操作員の豊富な経験を必要とし、必ずし
も満足いく結果が得られていなかった。また操作員は常
(=消化温度の測定値を監視している必要があり、労力
のいる作業であった。
また一部の処理場では、消化槽温度を測定し、設定温度
(目標温度)と差があれば自動的(ニボイラの燃焼をオ
ン、オフさせたり、ボイラへの燃料供給速度を調節した
りするフィードバック制御を行なっている。しかし、消
化槽の容量は一般(二太きいため、熱の時定数が大きく
、設定温度(−達するまでには大きな時間遅れがあった
。このため、熱的外乱に対する制御系の追従性はわるく
、消化効率の向上には限界があった。
〔発明の目的〕
本発明の目的は常(=消化温度を設定値(=維持できる
嫌気性消化設備の温度制御装置を提供することにある。
〔発明の概要〕
本発明は消化4’++7およびこの消化ねへの加温装置
を備えた嫌気性消化設備の温度制御装置であって、消化
槽付近の気温を測定するi・14度計と、予め時刻の経
過に伴う気温の変化パターンを記憶させである記憶装置
と、この記憶装置(二記憶された変化パターンおよび前
記温度計からの測定値(二より消化処理に要する予定の
時間θ1のまでの気温変化を推定すると共にこの気温変
化(二基づく上記岡間θ1中の消化槽からの放散熱量θ
1を演算しかつこれを時間θ1で徐許して平均化した放
散熱量?1を演算する゛第1の演算手段と、消化槽(二
投入される汚泥量およびその温度を測定する汚泥へ、測
定器および温度計と、投入された所定量の汚泥を目標と
する消化温度まで加温するの(二必要な熱量Q、を演算
しかつこれを予定の時間θ2で除算して平均化した必要
熱量g−2を演算する第2の演算手段と、前記汚泥投入
  □から時間θ2の間は前記平均熱量2・1とhとを
加えた値により加温装置を制御しまた時間θ2経過後は
前記事均熱量fP1にて加温装置を制御する制御装置と
を備えたものである。
〔発明の実施例〕
次に第2図(=示す一実施例(=基づいて、本発明をよ
り具体的C:説明する。なお第1図と同一要素(二つい
ては同一番号で示す。11は温度計で、第1消化槽2の
付近(=設置してあり、その周囲の気温を測定する。こ
の測定値は第1演算手段13(=出力される。12は記
憶装置で、天候別、月別の気温変化パターンを記憶させ
てあり、第1演算手段13からの要求(二より、対応す
る気温変化パターンを第1演算手段13に与える。この
記憶装置12に記憶させである気温変化パターンは、図
30その一例を示すよう(=、ある時刻を基準としてそ
の気温と各時刻での気温との偏差をとったパターンであ
り、これ(二より、現在の気温からそれ以後の時刻にお
ける気温をそれぞれ推定することができる。ここで第3
図は、天候晴の5月C:おける東京地区のパターンを示
す。このパターンにおいて、例えば、現在15時であり
、この時の気温が20℃であると仮定する。そして、こ
の時の偏差は図示パターンから約+2.5℃である。従
って基準となる時刻の温度は17.5℃である。これら
の値から現在時以降の温度を推定する。例えば17時で
は図示パターンから偏差が約+2℃なので、この時点の
気温は17.5℃+26C=19.5℃と推定される。
また23時では図示パターンから偏差が約−0,2℃な
ので、この時点の気温は17,5°C−0,2℃=17
.3℃と推定される。
もちろん、上記パターンは天候や季節毎に異なるので、
各季節毎(二、それぞれの天候C二ついてそれぞれパタ
ーンを設定しておく。そしてその日の天候等(二より、
演算手段13からの指令(二よって対応するパターンが
記憶装置から読み出される。
第1演算手段13は、上述のようにして求められる気温
変化の推定値を用いて、消化処理に必要な予め設定され
た時間(通常は次回の有機性汚泥投入時までの時間を用
いる)中(二、第1の消化槽2からの放散熱量Q1を次
式にて推定する。
Qr=fθ1sxUx(T−tl)aθ、、曲(1)1
−ユ+上+工 ・・・・・・(2) U−α1  λ   α。
ここで、 S;第l消化槽の表面積 U;総括伝熱係数 T;消化温度の目標値 tl;気温の推定値 θ1;時; α1.α2;液体側および気体側の境膜伝熱係数X;消
化槽壁の厚さ λ;消消化堅壁熱伝導度 さら(=、次式(二示すよう(=、放散熱量Q1を前記
予め設定した時間θ、で徐算して、平均化した放散熱量
?、を求める。
?r = Qt /θ1    ・・・・・・(3)消
化槽へ有機性汚泥を投入していない場合は、この第1演
算手段13からの出力は制御装置18に供給される。制
御装置18では、平均化した放散熱量?1と等しい熱量
を消化槽2へ供給すべく、加温装置、例えばボイラ9へ
の燃料供給速度、蒸気吹込み管10(二よる蒸気吹込み
量等を制御する。
次(=消化槽2へ有機性汚泥を投入している場合(二つ
いて述べる。
被処理物である有機性汚泥は管路19を介して、貯留槽
20に一旦貯められる。管路19に設置された投入汚泥
量測定器、例えば流量計14および貯留槽20(=設置
された温度計15によって、次(二投入される有機性汚
泥の流量および温度が測定される。これらの測定器から
の出力は第2演算手段16に供給される。第2演算手段
16では、次式(=よって、投入有機性汚泥を消化温度
の目標値まで加温するのに必要な熱量Q2を次式(二で
求める。
Qt = V X CX (T −it)   −・(
4)ここで V;投入有機性汚泥の体積 C;投入有機性汚泥の比熱 t!:投入有機性汚泥の温度 さら(二、次式で示すように、熱、it Qzを予め設
定した時間θ2にて徐算し、平均化した熱量りを得る。
h = Qt /θ2       ・・・・・・(5
)ここで、上記時間θ!は、目標とする消化温度T(二
連するまでに要する時間であり、なるべく短い方がよい
。従って、一般的(二は汚泥の投入速度(=対応させる
べく、所定量(体積■)の汚泥を投入するに必要な時間
を用いる。ただし、加温装置であるボイラ9の発熱容量
の関係(二で、上記投入時間を維持できない場合等は、
もちろんこの発熱容量に見合ったなるべく短い時間を設
定すればよい。
次(二、この第2演算手段16の出力と、第1演算手段
13の出力は、第3演算手段17へ供給され、加算され
る。第3演算手段の出力は制御装置18に供給され、こ
れと等しい熱量を消化槽へ供給すべく、ボイラ9への燃
料供給速度、蒸気吹込み量等を制御する。
すなわち、制御装置18は汚泥投入から前記時間θ2の
間は第1演算手段13の出力りと第2演算手段16の出
力11との和C二よりボイラ9を制御し、時間θ、経過
後は第1の演算手段13の出力りのみ(二てボイラ9を
制御する。
ここで、第1演算手段および第2演算手段(二おいて、
消化槽2からの放散熱量および投入有機性汚泥の加温用
熱量の平均化を行なっているので、ボイラ9への燃料供
給速度、蒸気吹込み量等の副産頻度を減することができ
る。、 なお、本実施例では、消化槽へ投入する有機性汚泥を一
旦貯留槽20i=貯めておく場合(二ついて説明したが
、貯留槽20が設置されていない場合には、管路1(二
流量計19および温度計15を設置する。この場合、投
入有機性汚泥を消化温度の目標値まで加温するの(=必
要な熱量の演算結果は、有機性汚泥の投入終了時(ニー
るが、一般(二有機性汚泥の投入は数分から数十分で終
了するので問題とならない。
〔発明の効果〕
以上述べたよう(二本発明(二よれば、消化槽からの放
散熱量と投入有機性汚泥の加温用熱量を推定し、これ(
二見合う熱量を自動的(二供給するので、常(二消化温
度を目標値に維持することができる。
従って、消化効率を向上させることができる。また、操
作員が消化温度の測定値を常時見ている必要はなく、省
力化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は嫌気性消化処理の一般的なフローを示す図、第
2図は本発明(二よる嫌気性消化設備の温度制御装置の
一実施例を示す図、第3図は本発明(二剤いる気温変化
パターンの一例を示す図である。 2・・・消化槽      9・・・加温装置11・・
・温度計     12・・・記憶装置13・・・第1
演算手段  14・・・汚泥量測定器15・・・温度計
     16・・・第2演算手段18・・・制御装置 (7317)代理人 弁理士 則 近 憲 佑(ほか1
名) 第1図 第2図 第3図 7 9  //  /3 15  /7  /9 2/
  23  /  3  、!;峙   亥弓 575

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 消化槽およびこの消化槽への加温装置を備えた嫌気性消
    化設備の温度制御装置において、消化槽付近の気温を測
    定する温度計と、予め時刻の経過に伴う気温の変化パタ
    ーンを記憶させである記憶装置と、この記憶装置(二記
    憶された変化パターンおよび前記温度計からの現在の測
    定値により消化処理に要する予定の時間θ、のまでの気
    温変化を推定すると共にこの気温変化に基づく上記時間
    θ1中の消化槽からの放散熱量qを演算しかつこれを時
    間θ1で除算して平均化した放散熱量りを演算する第1
    の演算手段と、消化槽に投入される汚泥量およびその温
    度を測定する汚泥量測定器および温度針と、投入された
    所定量の汚泥を目標とする消化温度まで加温するのに必
    要な熱量Q!を演算しかつこれを予定の時間θ2で除算
    して平均化した必要熱量りを演算する第2の演算手段と
    、前記汚泥投入から時間02の間は前記平均熱1iとh
    とを加えた値により加温装置を制御しまた時間θ2経過
    後は前記平均熱量trにて加温装置を制御する制御装置
    とを備えたことを特徴とする嫌気性消化設備の温度制御
    装置。
JP57182754A 1982-10-20 1982-10-20 嫌気性消化設備の温度制御装置 Pending JPS5973100A (ja)

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JPS5973100A true JPS5973100A (ja) 1984-04-25

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ID=16123847

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JP57182754A Pending JPS5973100A (ja) 1982-10-20 1982-10-20 嫌気性消化設備の温度制御装置

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014188485A (ja) * 2013-03-28 2014-10-06 Sumitomo Heavy Ind Ltd 嫌気性処理方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014188485A (ja) * 2013-03-28 2014-10-06 Sumitomo Heavy Ind Ltd 嫌気性処理方法

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