(57)【要約】【課題】未分解の固形分と菌体との接触効率を高めて嫌気性条件下での消化を促進する嫌気性消化処理装置および消化促進方法を提供する。【解決手段】有機性原料を嫌気性消化処理するメタン発酵槽３１と、消化汚泥を固液分離する固液分離装置３２と、メタン発酵槽３１の消化汚泥を固液分離装置３２へ供給する供給経路３３と、固液分離装置３２の濃縮消化汚泥をメタン発酵槽３１へ供給する返送経路３４を備える嫌気性消化処理装置であって、平面視でメタン発酵槽３１の中心周りに旋回する旋回流を形成する旋回流発生装置４５を有し、返送経路３４は、前記旋回流の中心近傍に開口して、固液分離装置３１の濃縮消化汚泥をメタン発酵槽３１の槽底部近傍領域に返送する。【選択図】図１
2012213768.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機性原料を嫌気性消化処理する嫌気性消化槽と、消化汚泥を固液分離する固液分離装置と、嫌気性消化槽内の消化汚泥を固液分離装置へ供給する供給経路と、固液分離装置の濃縮消化汚泥を嫌気性消化槽へ供給する返送経路を備える嫌気性消化処理装置であって、
平面視で前記嫌気性消化槽の中心周りに旋回する旋回流を形成する旋回流発生装置を有し、前記返送経路は、その一端が前記旋回流の中心近傍で開口して、前記固液分離装置の濃縮消化汚泥を前記嫌気性消化槽内の槽底部に返送することを特徴とする嫌気性消化処理装置。
【請求項２】
旋回流発生装置は、嫌気性消化槽の槽内壁面近傍に配置され、消化汚泥流を吐出することを特徴とする請求項１に記載の嫌気性消化処理装置。
【請求項３】
返送経路は、嫌気性消化槽の槽底部に向けて開口していることを特徴とする請求項１に記載の嫌気性消化処理装置。
【請求項４】
固液分離装置は、消化汚泥を貯留する固液分離槽と、固液分離槽内の消化汚泥中に浸漬して配置する膜分離装置を有することを特徴とする請求項１または２に記載の嫌気性消化処理装置。
【請求項５】
嫌気性消化槽で有機性原料を嫌気性消化処理するのに際し、嫌気性消化槽内の消化汚泥を固液分離装置へ供給し、固液分離装置で消化汚泥中の一部の液分を取り出すことで消化汚泥を濃縮し、旋回流発生装置により嫌気性消化槽内に平面視で前記嫌気性消化槽の中心周りに旋回する消化汚泥の旋回流を形成して、旋回流の中心近傍で、かつ嫌気性消化槽内の槽底部近傍領域を消化促進領域となし、消化汚泥中の沈降性を有する固形分を前記旋回流により消化促進領域に集め、固液分離装置により濃縮された消化汚泥である濃縮消化汚泥を消化促進領域に供給し、濃縮消化汚泥中の微生物により固形分の未分解原料成分を消化することを特徴とする消化促進方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機性廃棄物を嫌気性条件下で消化する嫌気性消化処理装置に関し、消化を促進する技術に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の技術としては、特許文献１に記載するものがある。これは、発酵槽の内部に有機性廃棄物を投入して嫌気性条件下で消化し、メタンガスを回収するものであり、発酵槽内における嫌気性消化によって生じる分解生成物を含む発酵阻害物質の濃度を、発酵槽内の消化汚泥を実測して求め、この発酵阻害物質の濃度に基づいて嫌気性消化しつつある発酵槽内の消化汚泥の含水率を増減調整して、上限濃度を越えない値に発酵阻害物質の濃度を制御するものである。
【０００３】
そして、消化汚泥の含水率を低下させるには、有機性廃棄物を濃縮してあるいは無希釈で投入し、また消化汚泥の一部を固液分離手段により固液分離して濾液を系外へ引き抜き、あるいはその両方を行なっている。
【０００４】
また、消化汚泥の含水率を増大させるには、消化汚泥の一部を固液分離手段により固液分離し、濾液を系外へ引き抜くとともに、当該発酵阻害物質を含まない希釈水を補給することによって行なっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−７０９０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、生ごみなどの高含水率の有機性廃棄物や一般的な有機性廃水に較べて有機性物質を高濃度に含む高濃度有機性廃水、例えば、パーム油製造廃水（以下においてＰＯＭＥと称す）、タピオカやポテト等の澱粉加工廃水、糖蜜精製廃水（モラセス）、バイオマスエタノール蒸留残渣等を処理する場合に、例えばＰＯＭＥを原料として嫌気性消化すると、メタン発酵が進行してバイオガスが発生する。
【０００７】
嫌気性消化槽でメタン発酵が効率良く進行するためには、メタン発酵槽内で原料と菌体とが均等に接触する必要がある。しかしながら、メタン発酵槽が大型化すると、全ての原料が菌体と接触することを保障しえず、槽内の原料液中の未分解の固形分や菌体の凝集体が槽底部に沈降することがあり、大容量の槽内領域において原料と菌体との均等な接触を実現するためには、槽内全体を攪拌する大規模な攪拌装置を必要とする。
【０００８】
本発明は上記した課題を解決するものであり、未分解の固形分と菌体との接触効率を高めて嫌気性条件下での消化を促進する嫌気性消化処理装置および消化促進方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の嫌気性消化処理装置は、有機性原料を嫌気性消化処理する嫌気性消化槽と、消化汚泥を固液分離する固液分離装置と、嫌気性消化槽内の消化汚泥を固液分離装置へ供給する供給経路と、固液分離装置の濃縮消化汚泥を嫌気性消化槽へ供給する返送経路を備える嫌気性消化処理装置であって、平面視で前記嫌気性消化槽の中心周りに旋回する旋回流を形成する旋回流発生装置を有し、前記返送経路は、その一端が前記旋回流の中心近傍で開口して、前記固液分離装置の濃縮消化汚泥を前記嫌気性消化槽内の槽底部に返送することを特徴とする。
【００１０】
本発明の嫌気性消化処理装置において、旋回流発生装置は、嫌気性消化槽の槽内壁面近傍に配置され、消化汚泥流を吐出することを特徴とする。
本発明の嫌気性消化処理装置において、返送経路は、嫌気性消化槽の槽底部に向けて開口していることを特徴とする。
【００１１】
本発明の嫌気性消化処理装置において、固液分離装置は、消化汚泥を貯留する固液分離槽と、固液分離槽内の消化汚泥中に浸漬して配置する膜分離装置を有することを特徴とする。
【００１２】
本発明の消化促進方法は、嫌気性消化槽で有機性原料を嫌気性消化処理するのに際し、嫌気性消化槽内の消化汚泥を固液分離装置へ供給し、固液分離装置で消化汚泥中の一部の液分を取り出すことで消化汚泥を濃縮し、旋回流発生装置により嫌気性消化槽内に平面視で前記嫌気性消化槽の中心周りに旋回する消化汚泥の旋回流を形成して、旋回流の中心近傍で、かつ嫌気性消化槽内の槽底部近傍領域を消化促進領域となし、消化汚泥中の沈降性を有する固形分を前記旋回流により消化促進領域に集め、固液分離装置により濃縮された消化汚泥である濃縮消化汚泥を消化促進領域に供給し、濃縮消化汚泥中の微生物により固形分の未分解原料成分を消化することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
以上のように本発明によれば、嫌気性消化槽（メタン発酵槽）内で消化汚泥を旋回流として旋回させることで、嫌気性消化槽の底部の中央部に消化促進領域として、未分解原料成分を含む沈降性の固形分が溜まり易い領域を形成することができる。この消化促進領域に、固形分の未分解原料成分が集まろうとするところまたは集まったところに、固液分離装置で微生物（菌体）濃度を高めた濃縮消化汚泥を供給することで、未分解原料成分と微生物の接触頻度が高まり、未分解原料成分が速やかに分解処理される。
【００１４】
また、濃縮消化汚泥はメタン発酵槽内の消化汚泥よりも比重および粘度が大きいので、濃縮消化汚泥を消化促進領域に供給することで、消化促進領域に溜まる沈降性の固形分を濃縮消化汚泥でより効率よく舞い上がらせ、沈降性の固形分を濃縮消化汚泥とともに効率よく拡散させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態を示す嫌気性消化処理装置の模式図
【図２】同嫌気性消化処理装置の嫌気性消化槽の平面図
【図３】本発明の他の実施の形態を示す嫌気性消化処理装置の模式図
【図４】本発明の他の実施の形態を示す沈殿槽の模式図
【図５】本発明の他の実施の形態を示す嫌気性消化槽の平面図
【図６】本発明の他の実施の形態を示す嫌気性消化処理装置の模式図
【図７】本発明の他の実施の形態を示す嫌気性消化処理装置の模式図
【図８】本発明の他の実施の形態を示す嫌気性消化処理装置の模式図
【図９】本発明の嫌気性消化処理装置の全体構成を示すフローシート図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図９において、嫌気性消化処理施設は、受入部１０、貯留部２０、嫌気性消化処理部３０を備えている。
受入部１０は、流入する有機性原料１に含まれたし渣等の浮遊物質や砂を除去するスクリーン１１と、スクリーン１１で分離した除去物を溜める除去物ピット１２と、除去物ピット１２の除去物を排出するピットポンプ１３と、スクリーン１１を通過した有機性原料１が流入する供給タンク１４と、供給タンク１４の有機性原料１を貯留部２０へ移送する移送ポンプ１５を備えている。
【００１７】
貯留部２０は、移送ポンプ１５で送られてくる有機性原料１を貯留する貯留タンク２１と、貯留タンク２１の内部に備えられて有機性原料１を攪拌する攪拌装置２２と、貯留タンク２１の有機性原料１を嫌気性消化処理部３０へ供給する供給ポンプ２３を備えている。
【００１８】
嫌気性消化処理部３０は、有機性原料を嫌気性消化処理する嫌気性消化槽としてのメタン発酵槽３１と、消化汚泥を固液分離する密閉式の固液分離装置３２と、メタン発酵槽３１の内部の消化汚泥を越流槽３５４を介して固液分離装置３２へ供給する供給経路３３と、固液分離装置３２のの濃縮消化汚泥をメタン発酵槽３１へ供給する返送経路３４とを備えている。
【００１９】
越流槽３５４は固液分離装置３２内の液位がメタン発酵槽３１内の液位よりも低くなる場合に、固液分離装置３２内の液位を調整、保持するために必要である。
固液分離装置３２は、消化汚泥を貯留する固液分離槽３２１と、固液分離槽３２１の槽内の消化汚泥中に浸漬して配置する複数の膜分離装置３５と、各膜分離装置３５の下方に配置する散気装置３６を有している。膜分離装置３５には種々の形式のものがあるが、本実施の形態では膜分離装置３５が複数の膜カートリッジ（図示省略）を平行に配置してなり、膜カートリッジの相互間に上向流路を有している。散気装置３６にはバイオガス供給路３７が接続しており、バイオガス供給路３７は、基端側が固液分離装置３２の槽上部空間に連通し、経路途中に介装したミストセパレータ３８およびブロア３９を有し、先端側が散気装置３６に連通している。
【００２０】
膜分離装置３５の二次側には透過液流路４０が接続しており、透過液流路４０は、基端側が各膜分離装置３５の二次側に連通し、経路途中に介装した吸引ポンプ４１を有し、先端側が透過液ピット４２に連通している。透過液ピット４２はピット排出ポンプ４３を有している。返送経路３４は、基端側が固液分離槽３２１の下流側に連通し、経路途中に介装した汚泥返送ポンプ４４を有し、先端側がメタン発酵槽３１の中心近傍で、かつ槽底部に向けて開口し、固液分離槽３２１の濃縮消化汚泥をメタン発酵槽３１の槽底部近傍領域に返送する。
【００２１】
図１および図２に示すように、メタン発酵槽３１は槽内壁面近傍に配置した複数の旋回流発生装置４５を有しており、旋回流発生装置４５は消化汚泥流を所定流速で吐出する回転翼４５１を有し、平面視で円形のメタン発酵槽３１の中心周りに旋回する旋回流を形成する。そのため、回転翼４５１の回転軸方向は、メタン発酵槽３１の中心を外れるように向けられている。
【００２２】
メタン発酵槽３１は槽上部空間にガスホルダー４６が接続している。尚、図１においては嫌気性消化処理部３０の構成を簡略に表示している。
以下、上記構成における作用を説明する。受入部１０では、スクリーン１１が系内に流入する有機性原料１に含まれたし渣等の浮遊物質や砂を除去し、スクリーン１１を通過した有機性原料１を供給タンク１４に貯留し、供給タンク１４の有機性原料１を移送ポンプ１５で貯留部２０へ移送する。
【００２３】
貯留部２０では、移送ポンプ１５で送られてくる有機性原料１を貯留タンク２１に貯留し、貯留タンク２１の内部に備えた攪拌装置２２で有機性原料１を攪拌しつつ、貯留タンク２１の有機性原料１を供給ポンプ２３で嫌気性消化処理部３０へ供給する。
【００２４】
嫌気性消化処理部３０では、供給ポンプ２３で送られてくる有機性原料１をメタン発酵槽３１に導き、有機性原料１を嫌気性消化処理し、発生するバイオガスをガスホルダー４６に貯留する。
【００２５】
この嫌気性消化処理において、メタン発酵槽３１の内部の消化汚泥はメタン発酵槽３１に隣接して配置される越流槽３５４とそれに続く供給経路３３を通して固液分離装置３２へ供給し、固液分離装置３２において消化汚泥を固液分離し、固液分離装置３２の濃縮消化汚泥を汚泥返送ポンプ４３により返送経路３４を通してメタン発酵槽３１へ供給する。メタン発酵槽３１における作用は後述する。
【００２６】
固液分離装置３２では、各散気装置３６からバイオガスを膜面洗浄用気体として各膜分離装置３５へ向けて散気しつつ、固液分離槽３２１の槽内の消化汚泥を複数の膜分離装置３５で膜分離し、膜分離装置３５の二次側に透過した透過液を、吸引ポンプ４１により透過液流路４０を通して取り出して透過液ピット４２に貯留した後に、ピット排出ポンプ４３で系外へ取り出す。
【００２７】
固液分離装置３２の槽上部空間に滞留するバイオガスは、バイオガス供給路３７を通して取り出し、ミストセパレータ３８でミストを分離した後に、ブロア３９で散気装置３６に供給する。
【００２８】
メタン発酵槽３１では、旋回流発生装置４５により槽内壁面に沿って消化汚泥流を所定流速で吐出して、平面視でメタン発酵槽３１の中心周りに旋回する旋回流を形成する。返送経路３４の先端開口から固液分離装置３２の濃縮消化汚泥を、メタン発酵槽３１の中心近傍、すなわち旋回流の中心近傍で、かつメタン発酵槽３１の槽底部近傍領域に返送する。
【００２９】
このように、メタン発酵槽３１の内部で消化汚泥を旋回流として旋回させることで、メタン発酵槽３１の底部の中央部に消化促進領域として、未分解原料成分を含む沈降性の固形分が溜まり易い領域を形成することができる。この消化促進領域に、固形分の未分解原料成分を集めるとともに、固液分離装置３２で微生物（菌体）濃度を高めた濃縮消化汚泥を供給することで、未分解原料成分と微生物の接触頻度が高まり、未分解原料成分が速やかに分解処理される。
【００３０】
また、濃縮消化汚泥はメタン発酵槽３１の消化汚泥よりも比重および粘度が大きいので、濃縮消化汚泥を消化促進領域に供給することで、消化促進領域に溜まる沈降性の固形分を濃縮消化汚泥でより効率よく舞い上がらせ、沈降性の固形分を濃縮消化汚泥とともに効率よく拡散させることができる。
【００３１】
上記した実施の形態においては、固液分離装置３２が固液分離槽３２１と膜分離装置３５とからなるが、図３に示すように、全ろ過方式の外圧型の膜分離装置３５２を用いることも可能である。この場合には供給経路３３の経路途中に圧送ポンプ３３１を設ける。
【００３２】
また、上記した実施の形態では、返送経路３４の先端開口がメタン発酵槽３１の槽底面に向けて開口しているが、図４に示すように、返送経路３４の先端開口はメタン発酵槽３１の槽底面に沿って水平方向に向けて放射状、もしくは複数方向に開口させても良い。
【００３３】
また、図５に示すように、返送経路３４の先端開口はメタン発酵槽３１の槽底面に沿って水平方向に向けて１方向に開口させても良い。
また、図６に示すように、返送経路３４の先端開口はメタン発酵槽３１の槽底面から上方に向けて開口させても良い。
【００３４】
また、図７に示すように、固液分離装置３２には、沈殿槽３５３を用いる沈降分離方式を採用することも可能であり、固液分離装置３２としては種々のものを採用することができる。
【００３５】
また、旋回流発生装置４５として、図８に示すように、メタン発酵槽３１に外付け流路３１１を設け、この外付け流路３１１の先端をメタン発酵槽３１の槽内壁面近傍で開口させるとともに、外付け流路３１１に吐出ポンプ３１２を設けることも可能である。
【００３６】
この構成では、メタン発酵槽３１の消化汚泥を外付け流路３１１に吸い込み、吐出ポンプ３１２によって外付け流路３１１の先端開口から槽内壁面に沿って消化汚泥を所定速度で吐出する。旋回流発生装置４５としては種々のものを採用することができる。
【符号の説明】
【００３７】
１０    受入部
２０    貯留部
３０    嫌気性消化処理部
１    有機性原料
１１    スクリーン
１２    除去物ピット
１３    ピットポンプ
１４    供給タンク
１５    移送ポンプ
２１    貯留タンク
２２    攪拌装置
２３    供給ポンプ
３１    メタン発酵槽
３２    固液分離装置
３３    供給経路
３４    返送経路
３５    膜分離装置
３６    散気装置
３７    バイオガス供給路
３８    ミストセパレータ
３９    ブロア
４０    透過液流路
４１    吸引ポンプ
４２    透過液ピット
４３    ピット排出ポンプ
４４    汚泥返送ポンプ
４５    旋回流発生装置
４６    ガスホルダー
３１１    外付け流路
３１２    吐出ポンプ
３２１    固液分離槽
３３１    圧送ポンプ
３５２    膜分離装置
３５３    沈殿槽
３５４    越流槽
４５１    回転翼
【図１】
2012213768.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2012213768.tif 000008
【図７】
2012213768.tif 000009
【図８】
2012213768.tif 000010
【図９】
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