(57)【要約】【課題】活性汚泥を活性化させて効率的な処理を図ることができる活性汚泥槽等を提案する。【解決手段】有機物及び窒素を１つの槽内で硝化・脱窒する活性汚泥槽１２において、槽内１２に炭酸カルシウムを投入する。炭酸カルシウムを坦体として投入する。活性汚泥処理装置Ｂは、最初沈殿池９、凝集沈殿槽１０、アンモニアストリッピング１１、活性汚泥槽１２、最終沈殿槽１３が直列に連結される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機物及び窒素を１つの槽内で硝化・脱窒する活性汚泥槽において、
前記槽内に炭酸カルシウムを投入したことを特徴とする活性汚泥槽。
【請求項２】
前記炭酸カルシウムを坦体として投入したことを特徴とする請求項１に記載の活性汚泥槽。
【請求項３】
最初沈殿池、凝集沈殿槽、アンモニアストリッピング、活性汚泥槽、最終沈殿槽が直列に連結される活性汚泥処理装置において、
前記活性汚泥槽として、請求項１又は請求項２に記載の活性汚泥槽を用いたことを特徴とする活性汚泥処理装置。
【請求項４】
ガス化炉からのガス化ガスを酸化改質する酸化改質炉と、
前記酸化改質炉で改質したガス化ガスを冷却して熱回収する熱交換器と、
前記熱交換器で冷却した後のガス化ガスを冷却して水蒸気を凝縮させる冷却器と、
前記冷却器で冷却したガス化ガスを加圧する昇圧機と、
前記昇圧機で加圧したガス化ガスを冷却してＣＯ２を分離するＣＯ２吸収装置と、
前記冷却器及び前記昇圧機で発生した排水を処理する排水処理器と、
を備えるガス化ガス精製装置において、
前記排水処理器に請求項３に記載の活性汚泥処理装置を連結したことを特徴とするガス化ガス精製装置。
【請求項５】
有機物及び窒素を１つの槽内で硝化・脱窒する活性汚泥処理方法において、
前記槽内に炭酸カルシウムを投入したことを特徴とする活性汚泥処理方法。
【請求項６】
前記炭酸カルシウムを坦体として投入したことを特徴とする請求項５に記載の活性汚泥槽処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、活性汚泥槽、活性汚泥処理装置、ガス化ガス精製装置及び活性汚泥処理方法
に関する。
【背景技術】
【０００２】
廃棄物を熱分解して可燃性ガス、タール・軽油、飛散チャーを含有する熱分解ガスを得て、この熱分解ガスを精製して燃料ガスとして利用する方法が知られている。
ガス化ガス精製方法や燃料ガス改質装置の一般的技術水準を示すものとしては、例えば、特許文献１,２がある。
【０００３】
そして、ガス化ガス精製装置から排出される排液は、活性汚泥槽を経て浄化された後に放水される。この活性汚泥槽は、排水中の有機物を細菌、原生動物、後生動物など多様な生物種により吸着・分解して浄化する手法であって、下水処理や産業排水処理などに広く用いられている。
活性汚泥処理には長時間を要するため、活性汚泥を活性化して効率的に処理を行うことが求められる。このため、例えば、特許文献３に示すように、排水を硝化槽から脱窒槽の順に通して硝化脱窒する窒素除去方法において、硝化槽に活性汚泥又は硝化細菌を含む担体を投入して排水を中性付近に維持する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−４５８５７号公報
【特許文献２】特開２００５−６０５３３号公報
【特許文献３】特開２００１−７９５９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
活性汚泥の活性化には、槽内のｐＨの影響が大きく影響する。活性汚泥槽では、有機物及び窒素を硝化・脱窒する際のｐＨの変動が顕著であり、ｐＨが基準値より逸脱した場合には処理が行われなくなってしまう。このため、従来はｐＨを維持するためにＮａＯＨ水溶液のようなアルカリを使用し調整している。
しかしながら、アルカリを随時投入するため手間がかかるという問題がある。また、排水の性状により正確なアルカリ投入量を把握するのが困難であるため、投入量過多もしくは不足する場合も少なくないという問題がある。
【０００６】
また、特許文献３に開示された技術は、硝化槽と脱窒槽を有する２槽式であり、有機物及び窒素を１つの槽で硝化・脱窒する場合には適さないという問題がある。
【０００７】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、活性汚泥を活性化させて効率的な処理を図ることができる活性汚泥槽、活性汚泥処理装置、ガス化ガス精製装置及び活性汚泥処理方法を提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る活性汚泥槽、活性汚泥処理装置、ガス化ガス精製装置及び活性汚泥処理方法では、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
第１の発明は、有機物及び窒素を１つの槽内で硝化・脱窒する活性汚泥槽において、前記槽内に炭酸カルシウムを投入したことを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、炭酸カルシウムのバッファ効果により活性汚泥のｐＨの変動が少なくなる。したがって、活性汚泥の活性化を容易かつ確実に図ることができる。
【００１０】
また、前記炭酸カルシウムを坦体として投入したことを特徴とする。
これにより、投入量が過多となったり不足したりする場合がなくなるという効果がある。
【００１１】
第２の発明は、最初沈殿池、凝集沈殿槽、アンモニアストリッピング、活性汚泥槽、最終沈殿槽が直列に連結される活性汚泥処理装置において、前記活性汚泥槽として、第１の発明に係る活性汚泥槽を用いたことを特徴とする。
本発明によれば、活性汚泥処理を効率的に行うことができる。
【００１２】
第３の発明は、ガス化炉からのガス化ガスを酸化改質する酸化改質炉と、前記酸化改質炉で改質したガス化ガスを冷却して熱回収する熱交換器と、前記熱交換器で冷却した後のガス化ガスを冷却して水蒸気を凝縮させる冷却器と、前記冷却器で冷却したガス化ガスを加圧する昇圧機と、前記昇圧機で加圧したガス化ガスを冷却してＣＯ２を分離するＣＯ２吸収装置と、前記冷却器及び前記昇圧機６で発生した排水を処理する排水処理器と、を備えるガス化ガス精製装置において、前記排水処理器に第２の発明に係る活性汚泥処理装置を連結したことを特徴とする。
本発明によれば、ガス化ガス精製を効率的に行うことができる。
【００１３】
第４の発明は、有機物及び窒素を１つの槽内で硝化・脱窒する活性汚泥処理方法において、前記槽内に炭酸カルシウムを投入したことを特徴とする。
【００１４】
本発明によれば、炭酸カルシウムのバッファ効果により活性汚泥のｐＨの変動が少なくなる。したがって、活性汚泥の活性化を容易かつ確実に図ることができる。
【００１５】
また、前記炭酸カルシウムを坦体として投入したことを特徴とする。
これにより、投入量が過多となったり不足したりする場合がなくなるという効果がある。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、炭酸カルシウムのバッファ効果により活性汚泥のｐＨの変動が少なくなる。したがって、活性汚泥の活性化を容易かつ確実に図ることができる。
また、前記炭酸カルシウムを坦体として投入したので、投入量が過多となったり不足したりする場合がなくなるという効果がある
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態に係るガス化ガス精製装置の概要構成を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る活性汚泥処理装置及び活性汚泥槽の概要構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明に係る活性汚泥槽、活性汚泥処理装置、ガス化ガス精製装置及び活性汚泥処理方法の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１９】
図１は、本発明の実施形態に係るガス化ガス精製装置Ａの概要構成を示す図である。
図１に示すように、石炭等のガス化ガス精製装置Ａは、ガス化炉１、酸化改質炉２、熱交換器３、直接冷却器４、間接冷却器５、昇圧機６、脱硫器・脱ＣＯ２器７、排水処理器８を備えている。
【００２０】
ガス化炉１は、ガス化原料として石炭と水蒸気とを供給してガス化ガスを生成するものである。すなわち、ガス化炉１は、石炭を７００℃〜９００℃の温度にてガス化するように設定されており、更に石炭と水蒸気のみならず、排水処理器８からのタール分やチャー、循環して残ったガス化ガス等が供給されるようになっている。
【００２１】
酸化改質炉２は、ガス化炉１からのガス化ガスを高温にて酸化改質するものである。すなわち、酸化改質炉２は、酸素、空気を導入すると共に水素を燃焼して１１００℃〜１３００℃程度の高温になるように設定されており、更に出口側では冷却水を噴霧してガス温度を１０００℃〜１２００℃程度に低減するようにしている。
【００２２】
熱交換器３は、酸化改質炉２で改質したガス化ガスを冷却して熱回収するものである。
すなわち、熱交換器３は、ボイラ等の熱回収構造により構成されている。
【００２３】
直接冷却器４は、熱交換器３で冷却した後のガス化ガスを冷却するものである。すなわち、直接冷却器４は、水スプレー噴霧等の冷却手段を備え、熱交換器３からのガス化ガスを直接冷却するようにしている。
【００２４】
間接冷却器５は、直接冷却器４で冷却したガス化ガスを更に間接冷却するものである。すなわち、間接冷却器５は、熱交換用の配管等の間接冷却手段を備え、直接冷却手段からのガス化ガスを間接冷却するようにしている。
【００２５】
昇圧機６は、間接冷却器５で間接冷却したガス化ガスを加圧するものである。すなわち、昇圧機６は、ガス化ガスを１ＭＰａ〜５ＭＰａ程度まで加圧するガスコンプレッサであり、ガス化ガス中のタール分の飽和蒸気濃度を下げるようにしている。
【００２６】
脱硫器・脱ＣＯ２器７は、昇圧機６で昇圧されたガス化ガスから硫黄・ＣＯ２を除去するものである。すなわち、脱硫器・脱ＣＯ２器７は、ガス化ガスから硫黄及びＣＯ２を分離するように構成されている。
【００２７】
排水処理器８は、直接冷却器４、間接冷却器５、昇圧機６で発生した排水を処理するものである。すなわち、排水処理器８は、直接冷却器４、間接冷却器５、昇圧機６に連結され、これらにおいて発生する排水を処理して、可燃性物質のタール分及びチャーと処理水とを分離しするように構成されている。
【００２８】
このような構成において、ガス化ガス精製装置Ａは、ガス化ガスを処理する際には、ガス化炉１において石炭等をガス化する。
そして、ガス化炉１からのガス化ガスを酸化改質炉２で酸化・水蒸気改質することでガス化ガスに含まれるタール分を除去する。
改質したガス化ガスを熱交換器３で冷却して熱回収し、冷却後のガス化ガスを直接冷却器４及び間接冷却器５で冷却してガス化ガスに残存する水蒸気を凝縮させる。
冷却したガス化ガスを昇圧機６により加圧し、加圧したガス化ガスを脱硫器・脱ＣＯ２器７で冷却して硫黄、ＣＯ２を分離する。
そして、ガス化ガスを精製して所望の供給先へ供給すると共に、ＣＯ２を廃棄、固定化するようにしている。
【００２９】
なお、酸化改質炉２の出口側では、ガス化ガスの２０％程度（モル流量比）の冷却水（クエンチ水）を噴霧してガス温度を１０００℃〜１２００℃程度まで下げ、下流側の熱交換器３等の耐久性を保証している。また、噴霧した冷却水は、下流側の直接冷却器４、間接冷却器５、昇圧機６で温度低下に伴って凝縮され、排水処理器８に送られている。
そして、排水処理器８は、排水から可燃性物質のタール分及びチャーを分離してガス化炉１へ供給している。
【００３０】
次に、排水処理器８に連結される活性汚泥処理装置Ｂ及び活性汚泥槽１２について図２を参照して説明する。
図２は、本発明の実施形態に係る活性汚泥処理装置Ｂ及び活性汚泥槽１２の概要構成を示す図である。
【００３１】
図２に示すように、排水処理器８には、最初沈殿池９、凝集沈殿槽１０、アンモニアストリッピング１１、活性汚泥槽（曝気槽）１２、最終沈殿槽１３が直列に連結される。これら最初沈殿池９から最終沈殿槽１３の設備を活性汚泥処理装置Ｂという。
そして、排水処理器８から排出された処理水が活性汚泥処理装置Ｂ、すなわち最初沈殿池９から最終沈殿槽１３を経ることで、放流水として外部に放水されるようになっている。
【００３２】
最初沈殿池９は、排水処理器８から排出された処理水に含まれる固形物を沈殿させて除去する。
【００３３】
凝集沈殿槽１０は、最初沈殿池９から排出された処理水に対して凝固剤を投入し、凝固した固形物を沈殿させて除去する。
【００３４】
アンモニアストリッピング１１は、凝集沈殿槽１０から排出された処理水から化学反応によってアンモニア性窒素を除去する。
すなわち、処理水中のアンモニウムイオン（ＮＨ４＋）と水酸化物イオン（ＯＨ−）を反応させて、水（Ｈ２Ｏ）とアンモニアガス（ＮＨ３）に変化させ、アンモニアガスを大気に放散させる。
【００３５】
活性汚泥槽（曝気槽）１２は、アンモニアストリッピング１１から排出された処理水に含まれる有機物をバクテリアにより吸着・分解して浄化するものである。
活性汚泥は、主としてバクテリア（細菌類）、原生動物、後生動物などから構成されている。バクテリアは処理水中の有機物を食べて増殖し、原生動物や後生動物はそのバクテリアや粒子状の有機物を食べて増殖する。その結果、処理水中の有機物や粒子状物質が減少するため、処理水が浄化される。
【００３６】
そして、最終沈殿槽１３は、活性汚泥槽１２から排出された処理水に含まれる固形物を沈殿させて除去し、放流水として外部に放流する。
【００３７】
活性汚泥槽１２では、処理水の有機物（例えばＣ６Ｈ１２Ｏ6）及び窒素（アンモニア態窒素：ＮＨ４＋Ｎ−）を硝化、脱窒する時に槽内のｐＨの影響が大きく左右する。そして、ｐＨが基準値より逸脱すると浄化処理が行われなくなってしまう場合がある。特に、硝化、脱窒反応では顕著である。
【００３８】
このような不都合を回避するため、活性汚泥槽１２においては、槽内に炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）の坦体が投入されている。炭酸カルシウムの担体を活性汚泥槽１２に投入することにより、活性汚泥のｐＨ変動を少なくすることができる。
【００３９】
なぜなら、炭酸カルシウムは、活性汚泥槽１２内で、炭酸水素イオン（ＨＣＯ３−）と炭酸イオン（ＣＯ３２−）との間で自在に変化し、槽内のｐＨ変動を減らして平衡を保つように機能するからである（バッファ効果）。したがって、活性汚泥のｐＨが中性付近で安定し、活性汚泥が活性化される。
【００４０】
また、活性汚泥が溶解したＣａ２＋を取り込むことにより、活性汚泥の比重が増すため、沈降性向上が起きる。そのため、汚泥濃度ＭＬＳＳを高めることも可能であり、より高濃度の排水を処理することも可能になる。
【００４１】
このように、活性汚泥槽１２の槽内に炭酸カルシウムの坦体を投入することで、バッファ効果により、活性汚泥のｐＨの変動が少なくなる。したがって、従来、活性汚泥のｐＨを維持するために添加されていたＮａＯＨ水溶液のようなアルカリの使用を廃止することができる。また、汚泥の沈降性向上に効果がある。
【００４２】
なお、炭酸カルシウムを坦体として投入するのは、わずかに水に溶けるため、容易に活性汚泥槽１２の槽内に長時間滞留させることができるからである。言い換えれば、溶解度が高い炭酸塩の場合には、槽内からすぐに流出してしまう虞がある。
【００４３】
このように、本実施形態に係る活性汚泥槽１２によれば、有機物及び窒素を１つの槽内で硝化・脱窒する活性汚泥槽１２に炭酸カルシウムを投入したので、炭酸カルシウムのバッファ効果により活性汚泥のｐＨの変動が少なくなる。したがって、活性汚泥の活性化を容易かつ確実に図ることができる。
【００４４】
また、前記炭酸カルシウムを坦体として投入したので、投入量が過多となったり不足したりする場合がなくなるという効果がある。
【００４５】
なお、上述した実施の形態において示した動作手順、あるいは各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲においてプロセス条件や設計要求等に基づき種々変更可能である。
【符号の説明】
【００４６】
Ａ…ガス化ガス精製装置、  Ｂ…活性汚泥処理装置、  １…ガス化炉、  ２…酸化改質炉、  ３…熱交換器、  ４…直接冷却器、  ５…間接冷却器、  ６…昇圧機、  ７…脱硫器・脱ＣＯ２器、  ８…排水処理器、  ９…最初沈殿池、  １０…凝集沈殿槽、  １１…アンモニアストリッピング、  １２…活性汚泥槽、  １３…最終沈殿槽
【図１】
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【図２】
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