JP6933525B2 - Organic waste treatment system - Google Patents
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Description
実施形態は、有機性廃棄物処理システムに関する。 The embodiment relates to an organic waste treatment system.
有機物を含む有機性廃棄物を処理するシステムが知られている。このようなシステムは、オゾンで廃棄物を酸化した後、嫌気性消化することでメタン等を含むバイオガスを生成して利用している。 Systems for treating organic waste, including organic matter, are known. Such a system uses ozone to oxidize waste and then anaerobic digestion to generate biogas containing methane and the like.
しかしながら、上述のシステムでは、バイオガスの発生量が十分でないといった課題がある。 However, the above-mentioned system has a problem that the amount of biogas generated is not sufficient.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、実施形態の有機性廃棄物処理システムは、消化設備及び可溶化設備を備える。消化設備は有機物を含む処理対象物を消化して消化汚泥とバイオガスを生成する。可溶化設備は前記消化汚泥を可溶化して可溶化汚泥を生成する。前記可溶化設備は、供給部材、可溶化槽、循環経路、加圧部材、気体発生部及び破砕器を備える。供給部材は前記可溶化設備に前記消化汚泥を供給する。可溶化槽は前記消化汚泥と前記可溶化汚泥を貯留する。循環経路は前記可溶化槽に貯留されている前記消化汚泥と前記可溶化汚泥に対して可溶化処理を行って再び前記可溶化槽に戻す。前記循環経路には、前記可溶化槽に貯留されている前記消化汚泥と前記可溶化汚泥を加圧して前記循環経路に流す加圧部材と、オゾン発生部から供給されたオゾンと、前記加圧部材によって加圧され前記循環経路を流れる前記消化汚泥と前記可溶化汚泥と、を混合するとともに、圧力変動によって前記消化汚泥と前記可溶化汚泥に含まれる固形物を破砕する破砕器と、前記破砕器の下流に配置され、前記オゾンおよび破砕された前記固形物を含む前記消化汚泥と前記可溶化汚泥が噴射入力され、乱流によって前記オゾンと破砕された前記固形物との接触を増加させる溶解反応部と、が設けられている。 In order to solve the above-mentioned problems and achieve the object, the organic waste treatment system of the embodiment includes a digestion facility and a solubilization facility. The digestion facility digests the object to be treated, including organic matter, to produce digestive sludge and biogas. The solubilization equipment solubilizes the digested sludge to produce solubilized sludge . The solubilization equipment includes a supply member, a solubilization tank, a circulation path, a pressurizing member, a gas generator, and a crusher. The supply member supplies the digested sludge to the solubilization equipment. The solubilization tank stores the digested sludge and the solubilized sludge . In the circulation route, the digested sludge and the solubilized sludge stored in the solubilized tank are solubilized and returned to the solubilized tank again. In the circulation path, a pressurizing member that pressurizes the digested sludge and the solubilized sludge stored in the solubilization tank and flows them through the circulation path, ozone supplied from an ozone generating portion, and the pressurization. A crusher that mixes the digested sludge and the solubilized sludge that are pressurized by the member and flows through the circulation path, and crushes the digested sludge and the solid matter contained in the solubilized sludge by pressure fluctuation, and the crusher. Dissolution that is located downstream of the vessel and injects the digested sludge containing the ozone and the crushed solid and the solubilized sludge to increase the contact between the ozone and the crushed solid by turbulence. A reaction section and a reaction section are provided.
以下の例示的な実施形態や変形例には、同様の構成要素が含まれている。よって、以下では、同様の構成要素には共通の符号が付されるとともに、重複する説明が部分的に省略される。実施形態や変形例に含まれる部分は、他の実施形態や変形例の対応する部分と置き換えて構成されることができる。また、実施形態や変形例に含まれる部分の構成や位置等は、特に言及しない限りは、他の実施形態や変形例と同様である。 Similar components are included in the following exemplary embodiments and modifications. Therefore, in the following, similar components are given a common reference numeral, and duplicate explanations are partially omitted. The portion included in the embodiment or the modification can be configured by replacing the corresponding portion of the other embodiment or the modification. Further, the configuration and position of the portion included in the embodiment and the modified example are the same as those of the other embodiments and the modified example unless otherwise specified.
<第1実施形態>
図1は、第1実施形態にかかる有機性廃棄物処理システム10の全体構成を示す図である。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a diagram showing the overall configuration of the organic
有機性廃棄物処理システム10は、下水等に含まれる有機性廃棄物から嫌気性消化によってメタンと二酸化炭素とを生成して有機物を除去する。有機性廃棄物処理システム10は、嫌気性消化によって生成したメタンが約70%含まれるバイオガスをエネルギーとして回収して利用する。例えば、有機性廃棄物処理システム10は、バイオガスに含まれるメタンをガスボイラーで熱に変換して、後述する消化槽20、22の加温に利用している。また、有機性廃棄物処理システム10は、バイオガスに含まれるメタンを発電設備90のガス発電機での発電に利用し、発電した電力を有機性廃棄物処理システム10内で利用することにより、購入電力量を低減し、または、売電することで利益を得る。
The organic
図1に示すように、有機性廃棄物処理システム10は、消化設備12と、可溶化設備14とを備える。
As shown in FIG. 1, the organic
消化設備12は、有機物を含む有機性廃棄物または汚泥を嫌気性消化してメタンを含むバイオガスを生成するとともに、有機物を除去した消化後の汚泥を排出する。消化設備12は、第1消化槽20と、第2消化槽22とを有する。有機性廃棄物または汚泥は、処理対象物の例である。
The
第1消化槽20は、例えば、有機性廃棄物処理システム10の最も上流側であって、可溶化設備14の上流側に設けられている。第1消化槽20は、嫌気性微生物を内部に含み、外部から供給される有機性廃棄物を嫌気性微生物によって嫌気性消化する。嫌気性微生物は、例えば、加水分解菌、酸生成菌、及び、メタン生成菌等である。例えば、第1消化槽20は、加水分解菌によって、有機性廃棄物に含まれる炭水化物、タンパク質、脂質等の高分子有機物を低分子有機物へと分解する。次に、第1消化槽20は、酸生成菌によって低分子有機物を酢酸、プロピオン酸等の低級脂肪酸へ分解する。第1消化槽20は、メタン生成菌によって低級脂肪酸をメタンと二酸化炭素とに分解してバイオガスを生成する。第1消化槽20は、有機性廃棄物を嫌気性消化して生成したバイオガスを発電設備90等へ送るとともに、一部の有機物が除去された残りである消化後の汚泥を可溶化設備14へと送る。尚、第1消化槽20は、点線の矢印で示すように、汚泥の一部を可溶化設備14ではなく第2消化槽22へと供給してもよい。
The
第2消化槽22は、可溶化設備14の下流側に設けられている。第2消化槽22は、可溶化設備14から送られる可溶化された汚泥を、第1消化槽20と同様の消化方法によって嫌気性消化する。第2消化槽22は、可溶化された汚泥を嫌気性消化して生成したバイオガスを発電設備90等へ送るとともに、汚泥から有機物が除去された残りの消化汚泥を脱水設備92等に排出する。
The
可溶化設備14は、消化設備12から送られる消化後の汚泥を可溶化及び液化して消化設備12へ供給する。可溶化設備14は、供給ポンプ30と、循環経路32と、可溶化槽34と、加圧ポンプ36と、過酸化水素注入装置38と、注入ポンプ40と、オゾン発生装置42と、破砕器44と、溶解反応部46と、排出ポンプ48とを有する。
The
供給ポンプ30は、供給部材の例である。供給ポンプ30は、消化設備12の第1消化槽20と可溶化槽34とに接続されている。供給ポンプ30は、第1消化槽20の汚泥を可溶化設備14の可溶化槽34へと供給する。
The
循環経路32は、可溶化槽34と、加圧ポンプ36と、破砕器44と、溶解反応部46と、可溶化槽34とを接続する汚泥の経路である。循環経路32は、可溶化槽34の汚泥を、加圧ポンプ36、破砕器44、溶解反応部46の順で循環させて、可溶化槽34へと戻す。
The
可溶化槽34は、第1消化槽20と、第2消化槽22とに接続されている。可溶化槽34は、供給ポンプ30を介して第1消化槽20から送られる消化された汚泥を一時的に貯留する。また、可溶化槽34は、溶解反応部46から送られる可溶化された汚泥を一時的に貯留する。可溶化槽34は、破砕器44へ汚泥を送るとともに、可溶化された汚泥を第2消化槽22へと送る。
The
加圧ポンプ36は、加圧部材の例である。加圧ポンプ36は、循環経路32上であって、可溶化槽34と、破砕器44との間に接続されている。加圧ポンプ36は、可溶化槽34の汚泥を加圧して循環経路32に流し、破砕器44へ送る。加圧ポンプ36による汚泥の流量は、供給ポンプ30による汚泥の流量よりも多い。これにより、加圧ポンプ36は、循環経路32内で汚泥を複数回循環させる。
The pressurizing
過酸化水素注入装置38は、注入ポンプ40を介して、破砕器44よりも上流側で循環経路32に接続されている。過酸化水素注入装置38は、循環経路32を流れる汚泥に注入して供給するための過酸化水素を生成する。例えば、過酸化水素注入装置38は、過酸化水素を含む液状の過酸化水素水を汚泥に供給する。過酸化水素注入装置38及び注入ポンプ40は、過酸化水素供給部の例である。
The hydrogen
注入ポンプ40は、過酸化水素注入装置38に接続されるとともに、加圧ポンプ36の下流側と破砕器44の上流側との間の循環経路32に接続されている。注入ポンプ40は、過酸化水素注入装置38から供給された過酸化水素を、加圧ポンプ36によって加圧された汚泥に破砕器44の上流側で注入する。例えば、注入ポンプ40は、添加量が100ppm以下となる流量で過酸化水素を汚泥へ供給する。
The
オゾン発生装置42は、気体発生部の例である。オゾン発生装置42は、破砕器44に接続されている。オゾン発生装置42は、汚泥に混合する気体であるオゾンを発生させる。オゾン発生装置42は、破砕器44を流れる汚泥にオゾンを供給する。例えば、オゾン発生装置42は、450mg/L以下の添加量でオゾンを汚泥に供給することが好ましい。
The
破砕器44は、循環経路32上に設けられている。破砕器44は、加圧ポンプ36及び注入ポンプ40の下流側と、オゾン発生装置42とに接続されている。破砕器44は、溶解反応部46の上流側に接続されている。破砕器44は、例えば、ポンプの一つであるエジェクター(圧力変動管路ともいう)である。破砕器44は、オゾン発生装置42から供給されたオゾンを吸引する。破砕器44は、加圧ポンプ36で加圧され注入ポンプ40によって過酸化水素が注入された汚泥と、オゾンとを混合する。破砕器44は、オゾンの供給による圧力変動によって生じたせん断力により汚泥中の固形物を破砕して低分子化するとともに、オゾンをマイクロバブル化する。破砕器44は、マイクロバブル化したオゾンが混合された汚泥を溶解反応部46へ送る。
The
溶解反応部46は、循環経路32上であって、破砕器44の下流側と可溶化槽34の上流側とに接続されている。溶解反応部46は、ノズル50と、溶解反応タンク54と、乱流部材52とを有する。ノズル50は、溶解反応タンク54内に設置され、破砕器44から延びる循環経路32に接続されている。ノズル50は、破砕器44から送られるオゾンが混合された汚泥を溶解反応タンク54内に噴射する。乱流部材52は、溶解反応タンク54内に設置されている。乱流部材52は、溶解反応タンク54内に噴射されたオゾン混合汚泥の流れを乱す。これにより、乱流部材52は、マイクロバブル状のオゾンと汚泥内の固形物との接触を増加させ、オゾンが混合された汚泥中の有機物の細胞壁をオゾンの酸化力によって破壊し、細胞内部の炭水化物及びタンパク質の可溶化を促進する。溶解反応タンク54は、オゾン混合汚泥を内部で加圧する。溶解反応タンク54は、可溶化槽34と接続されている。溶解反応タンク54は、可溶化された汚泥を可溶化槽34へ送る。
The
排出ポンプ48は、消化設備12の第2消化槽22と可溶化槽34とに接続されている。排出ポンプ48は、可溶化槽34内の可溶化された汚泥を第2消化槽22へと供給する。
The
次に、有機性廃棄物処理システム10の動作について説明する。
Next, the operation of the organic
消化設備12の第1消化槽20は、外部から送られた有機物を含む有機性廃棄物を嫌気性消化して、メタンを含むバイオガスと、一部の有機物が除去された消化汚泥とを生成する。第1消化槽20は、バイオガスを発電設備90等に送るとともに、消化された汚泥を可溶化設備14の可溶化槽34へ送る。加圧ポンプ36が、可溶化槽34に供給された貯留されている汚泥を加圧して、循環経路32に流す。注入ポンプ40は、過酸化水素注入装置38から供給された過酸化水素を破砕器44へと流れる循環経路32中の汚泥に注入する。破砕器44は、加圧されて過酸化水素が注入された汚泥にオゾン発生装置42から供給されたオゾンを混合するとともに、汚泥中の固形物を破砕したオゾン混合汚泥を溶解反応部46へと送る。溶解反応部46は、オゾンと汚泥内の固形物との接触を高めて可溶化させた汚泥を可溶化槽34へ送る。可溶化槽34は、可溶化された汚泥を貯留しつつ、汚泥の一部を可溶化汚泥として第2消化槽22へ送るとともに、残りを可溶化設備14内で循環させる。第2消化槽22は、可溶化汚泥を嫌気性消化することによって、バイオガスと、有機物が可溶化汚泥から除去された消化汚泥とを生成する。第2消化槽22は、バイオガスを発電設備90等に送るとともに、消化された汚泥を脱水設備92等に送る。
The
次に、上述した有機性廃棄物処理システム10の可溶化設備14の効果を実証するための実験について説明する。まず、今回の実験に用いた実験装置14aについて説明する。図2は、実験装置14aの全体構成図である。上述の有機性廃棄物処理システム10の可溶化設備14の構成と同様の実験装置14aの構成には、同じ符号を付与して説明を簡略化する。
Next, an experiment for demonstrating the effect of the
図2に示すように、実験装置14aは、循環経路32と、可溶化槽34と、加圧ポンプ36と、過酸化水素注入装置38と、注入ポンプ40と、破砕器44と、オゾン発生装置42と、溶解反応部46とを備える。溶解反応部46は、ノズル50と、乱流部材52と、溶解反応タンク54とを有する。
As shown in FIG. 2, the
<第1実験>
第1実験では、有機性廃棄物処理システム10におけるオゾンの効果について説明する。下記の表1に示すように、6個の異なる条件で第1実験を行った。6個の異なる条件の各サンプルNo.をA−1からA−6とする。第1実験では、可溶化率と、ガス増加比とを調べた。
<First experiment>
In the first experiment, the effect of ozone in the organic
可溶化率を調べる実験では、加圧ポンプ36によって可溶化槽34の汚泥を循環経路32内で循環させた。可溶化槽34の汚泥は、下水処理場の強熱減量(Volatile Solids:VS)が1.5%の消化汚泥を使用した。
In the experiment for examining the solubilization rate, the sludge in the
サンプルNo.A−1は、比較用であって、オゾン等を供給することのない下水処理場の消化汚泥のままである。 Sample No. A-1 is for comparison purposes and remains as digestive sludge from a sewage treatment plant that does not supply ozone or the like.
サンプルNo.A−2は、破砕器44を介して、電圧を印加しない無放電状態のオゾン発生装置42から150mg/Lの酸素が供給された汚泥である。尚、サンプルNo.A−1には、オゾンが供給されていない。サンプルNo.A−2における汚泥のVS当たりの酸素注入率は、0.01mg−O2/mg−VSである。
Sample No. A-2 is sludge to which 150 mg / L of oxygen is supplied from the
サンプルNo.A−3からA−5のそれぞれは、破砕器44を介して、オゾン発生装置42から150mg/L、300mg/L、450mg/Lのオゾンが供給された汚泥である。サンプルNo.A−3からA−5のそれぞれにおける汚泥のVS当たりのオゾン注入率は、それぞれ0.01mg−O3/mg−VS、0.02mg−O3/mg−VS、0.03mg−O3/mg−VSである。
Sample No. Each of A-3 to A-5 is sludge to which 150 mg / L, 300 mg / L, and 450 mg / L of ozone are supplied from the
サンプルNo.A−6は、比較用であって、破砕器44ではなく散気管を介して、オゾン発生装置42から150mg/Lのオゾンが供給された汚泥である。サンプルNo.A−6における汚泥のVS当たりのオゾン注入率は、0.01mg−O3/mg−VSである。
Sample No. A-6 is sludge for which 150 mg / L of ozone is supplied from the
実験装置14aでは、オゾン発生装置42からのオゾンまたは酸素のガス流量と、加圧ポンプ36による汚泥の流量とを固定し、オゾン及び酸素の添加量は、オゾンまたは酸素を供給する処理時間(分)で調整した。
In the
実験後の汚泥サンプルの浮遊物質の強熱減量(Volatile Suspended Solids:VSS)を分析して、可溶化率を次の式(1)で算出した。
可溶化率[%]=(1−α1/α2)×100 ・・・(1)
α1:処理後の汚泥サンプルのVSS[%]
α2:未処理汚泥(サンプルNo.A−1)のVSS[%]
The ignition loss (Volatile Suspended Solids: VSS) of the suspended solids of the sludge sample after the experiment was analyzed, and the solubilization rate was calculated by the following formula (1).
Solubilization rate [%] = (1-α1 / α2) × 100 ・ ・ ・ (1)
α1: VSS [%] of the sludge sample after treatment
α2: VSS [%] of untreated sludge (Sample No. A-1)
次に、ガス発生量を得るために消化実験を実施した。上述のサンプルNo.A−1からA−6までの汚泥と、メタン発生菌を含む種汚泥とを1:1の比で200mLのバイアル瓶に入れ、気相部を窒素置換してバイアル瓶を封入した。汚泥が封入され、37℃の恒温振とう機にセットされたバイアル瓶から発生したガス発生量を、30日間を越えて測定した。サンプルNo.A−1の未処理汚泥のVS量当たりのガス発生量に対する、測定した各汚泥サンプルのVS量当たりのガス発生量の比であるガス増加比を次の式(2)及び式(3)によって算出した。
ガス発生量[L/g−VS]=β1×10−3/(β2×β3×10−2) ・・・(2)
β1:各サンプルのガス発生量の測定値[mL]
β2:各サンプルの汚泥量[mL]
β3:各サンプルのVS[%]
ガス増加比=γ1/γ2 ・・・(3)
γ1:式(2)によって算出された各サンプルのガス発生量[L/g−VS]
γ2:式(2)によって算出された未処理汚泥(サンプルNo.A−1)のガス発生量[L/g−VS]
Next, a digestion experiment was carried out to obtain the amount of gas generated. The above-mentioned sample No. The sludges A-1 to A-6 and the seed sludge containing methane-producing bacteria were placed in a 200 mL vial at a ratio of 1: 1 and the gas phase part was replaced with nitrogen to enclose the vial. The amount of gas generated from a vial filled with sludge and set in a constant temperature shaker at 37 ° C. was measured for more than 30 days. Sample No. The gas increase ratio, which is the ratio of the measured gas generation amount per VS amount of each sludge sample to the gas generation amount per VS amount of the untreated sludge of A-1, is calculated by the following equations (2) and (3). Calculated.
Gas generation amount [L / g-VS] = β1 × 10 -3 / (β2 × β3 × 10 -2 ) ・ ・ ・ (2)
β1: Measured value of gas generation amount of each sample [mL]
β2: Sludge amount of each sample [mL]
β3: VS [%] of each sample
Gas increase ratio = γ1 / γ2 ・ ・ ・ (3)
γ1: Gas generation amount of each sample calculated by the formula (2) [L / g-VS]
γ2: Gas generation amount of untreated sludge (sample No. A-1) calculated by the formula (2) [L / g-VS]
第1実験の可溶化率、及び、ガス増加比の実験結果を下記の表1に示す。
サンプルNo.A−1とA−2との比較によって、オゾンを供給せず酸素を供給した場合でも、図2の破砕器44を有する実験装置14aは、可溶化率を8.2ポイント増加させ、ガス増加比を0.4ポイント増加できることがわかった。これは、実験装置14aの破砕器44が、汚泥を気体(ここでは酸素)と混合する際に、エジェクターの圧力変動管路として機能し、圧力変動に伴って生じたせん断力で汚泥の固形物を粉砕して低分子化させた効果と考えられる。
Sample No. By comparing A-1 and A-2, even when oxygen was supplied without supplying ozone, the
サンプルNo.A−2からA−5の比較によって、汚泥の可溶化率及びガス増加比は、供給された気体(ここでは、酸素またはオゾン)の添加量の増加に伴って、増加することがわかった。 Sample No. By comparing A-2 to A-5, it was found that the solubilization rate of sludge and the gas increase ratio increase as the amount of supplied gas (here, oxygen or ozone) increases.
オゾンの添加量が同じサンプルNo.A−3とA−6との比較によって、汚泥の可溶化率は2.8ポイント増加し、ガス増加比は0.1ポイント増加した。これは、サンプルNo.A−3のオゾン供給に使用した破砕器44は、サンプルNo.A−6のオゾン供給に使用した散気管に比べて、可溶化性能に優れ、ガス発生量の増加に寄与したためと考えられる。
Sample No. with the same amount of ozone added. By comparing A-3 and A-6, the solubilization rate of sludge increased by 2.8 points and the gas increase ratio increased by 0.1 points. This is the sample No. The
第1実験の実験結果から、実験装置14aは、オゾンを供給してマイクロバブル化させて汚泥に含まれる固形物を粉砕することにより、450mg/L以下の添加量のオゾンで、可溶化率とガス増加比とを向上できることがわかった。表1のサンプルNo.A−3〜A−5の試験において、排ガス中に排オゾンは検出されず、投入したオゾンが効率的に利用された。第1実験の結果から、第1実施形態の構成とすることにより、排オゾン装置なしで、有機性廃棄物処理システム10を構築できることがわかった。
From the experimental results of the first experiment, the
<第2実験>
第2実験では、有機性廃棄物処理システム10における過酸化水素の効果について説明する。下記の表2に示すように、5個の異なる条件で第2実験を行った。5個の異なる条件の各サンプルNo.をB−1からB−5とする。第2実験では、可溶化率と、ガス増加比とを調べた。
<Second experiment>
In the second experiment, the effect of hydrogen peroxide on the organic
サンプルNo.B−1は、サンプルNo.A−1と同様である。 Sample No. B-1 is sample No. It is the same as A-1.
サンプルNo.B−2からB−5は、サンプルNo.A−2からA−5のそれぞれに対して過酸化水素を50ppm、50ppm、100ppm、150ppm添加した汚泥である。 Sample No. B-2 to B-5 are sample Nos. The sludge is prepared by adding 50 ppm, 50 ppm, 100 ppm, and 150 ppm of hydrogen peroxide to each of A-2 to A-5, respectively.
第1実験と同様の方法でサンプルNo.B−1からB−5の可溶化率及びガス増加比を算出した。第2実験の可溶化率、及び、ガス増加比の実験結果を下記の表2に示す。
サンプルNo.B−2は、サンプルNo.A−2に比べて、可溶化率が5.9ポイント増加し、ガス増加比が0.1ポイント増加した。サンプルNo.B−3は、サンプルNo.A−3に比べて、可溶化率が8.4ポイント増加し、ガス増加比が0.3ポイント増加した。サンプルNo.B−4は、サンプルNo.A−4に比べて、可溶化率が9.5ポイント増加し、ガス増加比が0.3ポイント増加した。サンプルNo.B−5は、サンプルNo.A−5に比べて、可溶化率が9.5ポイント増加し、ガス増加比が0.1ポイント低下した。サンプルNo.B−5のガス増加比が低下した理由は、オゾンの酸化が過剰となり、有機物の一部がガスまで酸化分解される過分解が生じたためと考えられる。 Sample No. B-2 is sample No. Compared with A-2, the solubilization rate increased by 5.9 points and the gas increase ratio increased by 0.1 points. Sample No. B-3 is sample No. Compared with A-3, the solubilization rate increased by 8.4 points and the gas increase ratio increased by 0.3 points. Sample No. B-4 is sample No. Compared with A-4, the solubilization rate increased by 9.5 points and the gas increase ratio increased by 0.3 points. Sample No. B-5 is sample No. Compared with A-5, the solubilization rate increased by 9.5 points and the gas increase ratio decreased by 0.1 points. Sample No. It is probable that the reason why the gas increase ratio of B-5 decreased was that ozone was excessively oxidized and a part of the organic matter was oxidatively decomposed into gas.
従って、サンプルNo.B−2の結果から過酸化水素の添加のみでは、汚泥の可溶化及びガス増加比の向上への寄与は小さいことがわかった。 Therefore, sample No. From the results of B-2, it was found that the addition of hydrogen peroxide alone contributed little to the solubilization of sludge and the improvement of the gas increase ratio.
サンプルNo.B−3からB−5の結果によって、過酸化水素は、オゾンと合わせて添加することによって、汚泥の可溶化率及びガス増加比を大幅に向上できることがわかった。 Sample No. From the results of B-3 to B-5, it was found that hydrogen peroxide can be added together with ozone to significantly improve the solubilization rate of sludge and the gas increase ratio.
サンプルNo.B−5の結果から、オゾンの添加量が450mg/L、かつ、過酸化水素の添加量が150ppmの場合、汚泥の過分解が生じて、ガス増加比が低減することが分かった。 Sample No. From the results of B-5, it was found that when the amount of ozone added was 450 mg / L and the amount of hydrogen peroxide added was 150 ppm, sludge was over-decomposed and the gas increase ratio was reduced.
これらの結果から、ガス増加比を促進するためには、オゾンと過酸化水素とを合わせて添加した場合であって、過酸化水素の添加量が100ppm以下であることが好ましいことがわかった。より好ましくは、オゾンの添加量が0.02mg−O3/mg−VS(=300mg/L)以下であって、かつ、過酸化水素の添加量が100ppm以下である。更に、ガス増加比がほぼ同じサンプルNo.A−4とB−3(ガス増加比:1.9)の結果から、過酸化水素水を50ppm添加することは、オゾンを150mg/L添加することと同様のガス増加比を得られることがわかった。ガス増加比がほぼ同じサンプルNo.A−5とB−4(ガス増加比:2.1または2.2)の結果から、過酸化水素水を100ppm添加することは、オゾンを150mg/L添加することと同様のガス増加比を得られることがわかった。 From these results, it was found that in order to promote the gas increase ratio, it is preferable that ozone and hydrogen peroxide are added together and the amount of hydrogen peroxide added is 100 ppm or less. More preferably, the amount of ozone added is 0.02 mg-O 3 / mg-VS (= 300 mg / L) or less, and the amount of hydrogen peroxide added is 100 ppm or less. Further, the sample No. having almost the same gas increase ratio. From the results of A-4 and B-3 (gas increase ratio: 1.9), it can be obtained that adding 50 ppm of hydrogen peroxide solution gives the same gas increase ratio as adding 150 mg / L of ozone. all right. Sample No. with almost the same gas increase ratio. From the results of A-5 and B-4 (gas increase ratio: 2.1 or 2.2), adding 100 ppm of hydrogen peroxide solution gives the same gas increase ratio as adding 150 mg / L of ozone. It turned out to be obtained.
第2実験の実験結果から、実験装置14aは、過酸化水素を汚泥に供給した後、オゾンをマイクロバブル化させつつ供給して汚泥に含まれる固形物を粉砕する場合、少なくとも300mg/L以下の添加量のオゾンで、かつ、100ppm以下の添加量の過酸化水素で、可溶化率とガス増加比とを向上できることがわかった。
From the experimental results of the second experiment, when hydrogen peroxide is supplied to the sludge and then ozone is supplied while being microbubbled to crush the solid matter contained in the sludge, the
上述したように第1実施形態の有機性廃棄物処理システム10では、破砕器44が、オゾンの供給によって生じた圧力変動によって、汚泥内の固形物を粉砕しつつ、汚泥とオゾンを混合する。これにより、有機性廃棄物処理システム10は、微小化した固形物とオゾンとの接触を高め、可溶化率を向上させることによって、バイオガスの発生量を増加させることができる。
As described above, in the organic
有機性廃棄物処理システム10では、加圧ポンプ36によって循環する汚泥の流量が供給ポンプ30によって供給される汚泥の流量よりも多い。したがって、有機性廃棄物処理システム10は、循環経路32内で汚泥を複数回にわたって循環させることができるので、可溶化率をより向上させて、バイオガスの発生量を増加させることができる。
In the organic
有機性廃棄物処理システム10では、オゾン発生装置42がオゾンを汚泥に供給している。これにより、有機性廃棄物処理システム10は、酸素等を供給する場合に比べて、可溶化率を向上させて、バイオガスの発生量を増加させることができる。
In the organic
有機性廃棄物処理システム10では、過酸化水素注入装置38及び注入ポンプ40が過酸化水素を汚泥に供給している。これにより、有機性廃棄物処理システム10は、製造コスト、運営コスト及び材料コスト等が高価なオゾンの供給量を低減しつつ、バイオガスの発生量を増加させることができる。
In the organic
有機性廃棄物処理システム10では、過酸化水素注入装置38及び注入ポンプ40が100ppm以下の添加量で過酸化水素を汚泥に供給している。これにより、有機性廃棄物処理システム10は、高価なオゾンの供給量を低減しつつ、過剰な過酸化水素の添加を抑制して、バイオガスの発生量を増加させることができる。
In the organic
有機性廃棄物処理システム10では、過酸化水素注入装置38及び注入ポンプ40が破砕器44の上流側に接続されている。これにより、破砕器44が汚泥とオゾンとの混合のみならず、汚泥と過酸化水素との混合をも促進するので、有機性廃棄物処理システム10は、可溶化率及びバイオガスの発生量をより向上させることができる。
In the organic
<第2実施形態>
図3は、第2実施形態の有機性廃棄物処理システム110の全体構成図である。図3に示すように、第2実施形態の有機性廃棄物処理システム110は、消化設備112と、可溶化設備14とを備える。
<Second Embodiment>
FIG. 3 is an overall configuration diagram of the organic
消化設備112は、消化槽122を有する。
The
消化槽122は、可溶化槽34の下流側に接続されている。消化槽122は、可溶化槽34によって可溶化された汚泥が送られる。消化槽122は、可溶化された汚泥を嫌気性消化して、バイオガスと、有機物が可溶化汚泥から除去された消化汚泥とを生成する。消化槽122は、バイオガスを発電設備90等に供給するとともに、消化後の汚泥を脱水設備92等へ送る。
The
可溶化設備14は、嫌気性消化がされていない有機性廃棄物を可溶化して、消化設備112へ供給する。可溶化槽34には、有機性廃棄物が直接外部から送られる。可溶化槽34は、有機物を含み嫌気性消化がされていない有機性廃棄物と溶解反応部46から送られる汚泥とが混合された汚泥を貯留する。加圧ポンプ36は、混合されて可溶化槽34に貯留されている汚泥の一部を破砕器44へ送るとともに、排出ポンプ48は、残りの汚泥を消化槽122へ送る。
The
第2実施形態においても、オゾンの添加量及び過酸化水素の添加量は、第1実施形態と同様である。 Also in the second embodiment, the addition amount of ozone and the addition amount of hydrogen peroxide are the same as those in the first embodiment.
第2実施形態においても、第1実施形態と同様の効果を奏することができる。 Also in the second embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.
<第3実施形態>
図4は、第3実施形態の有機性廃棄物処理システム210の全体構成図である。図4に示すように、第3実施形態の有機性廃棄物処理システム210は、消化設備212と、可溶化設備14とを有する。
<Third Embodiment>
FIG. 4 is an overall configuration diagram of the organic
消化設備212は、消化槽220を有する。
The
消化槽220は、可溶化槽34と接続されている。消化槽220は、外部から供給される有機性廃棄物、及び、可溶化槽34から送られる可溶化汚泥を嫌気性消化して、バイオガスと、有機物が除去された消化汚泥とを生成する。消化槽220は、生成したバイオガスを発電設備90等へ送る。消化槽220は、消化後の汚泥の一部を可溶化槽34へ送るとともに、残りの汚泥を脱水設備92等へ送る。
The
第3実施形態の可溶化設備14の可溶化槽34では、消化槽220から送られる消化後の汚泥と、溶解反応部46から送られる汚泥とが混合された汚泥を貯留する。可溶化槽34は、混合されて可溶化された汚泥の一部を加圧ポンプ36によって破砕器44へ送るとともに、残りの汚泥を排出ポンプ48によって消化槽220へと送る。
In the
第3実施形態においても、オゾンの添加量及び過酸化水素の添加量は、第1実施形態と同様である。 Also in the third embodiment, the addition amount of ozone and the addition amount of hydrogen peroxide are the same as those in the first embodiment.
第3実施形態においても、第1実施形態と同様の効果を奏することができる。 Also in the third embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.
上述の各実施形態の各構成の配置、機能、個数、及び、数値等は適宜変更してよい。上述の各実施形態を組み合わせてもよい。 The arrangement, function, number, numerical value, and the like of each configuration of each of the above-described embodiments may be changed as appropriate. Each of the above embodiments may be combined.
例えば、上述の各実施形態における循環経路32上の各構成の順序は適宜変更してよい。
For example, the order of each configuration on the
上述の実施形態では、オゾンを発生させて汚泥に供給するオゾン発生装置42を気体発生部の一例として挙げたが、気体発生部は、オゾン以外の酸素等の気体を汚泥に供給する装置であってもよい。
In the above-described embodiment, the
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although some embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other embodiments, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the scope of the invention described in the claims and the equivalent scope thereof.
10、110、210…有機性廃棄物処理システム、12、112、212…消化設備、14…可溶化設備、30…供給ポンプ(供給部材)、32…循環経路、34…可溶化槽、36…加圧ポンプ(加圧部材)、38…過酸化水素注入装置(過酸化水素供給部)、40…注入ポンプ(過酸化水素供給部)、42…オゾン発生装置(気体発生部)、44…破砕器。 10, 110, 210 ... Organic waste treatment system, 12, 112, 212 ... Digestion equipment, 14 ... Solubilization equipment, 30 ... Supply pump (supply member), 32 ... Circulation route, 34 ... Solubilization tank, 36 ... Pressurized pump (pressurizing member), 38 ... hydrogen peroxide injection device (hydrogen peroxide supply section), 40 ... injection pump (hydrogen peroxide supply section), 42 ... ozone generator (gas generator), 44 ... crushing vessel.
Claims (10)
前記消化汚泥を可溶化して可溶化汚泥を生成する可溶化設備と、
を備え、
前記可溶化設備は、
前記可溶化設備に前記消化汚泥を供給する供給部材と、
前記消化汚泥と前記可溶化汚泥を貯留する可溶化槽と、
前記可溶化槽に貯留されている前記消化汚泥と前記可溶化汚泥に対して可溶化処理を行って再び前記可溶化槽に戻すための循環経路と、を有し、
前記循環経路には、
前記可溶化槽に貯留されている前記消化汚泥と前記可溶化汚泥を加圧して前記循環経路に流す加圧部材と、
オゾン発生部から供給されたオゾンと、前記加圧部材によって加圧され前記循環経路を流れる前記消化汚泥と前記可溶化汚泥と、を混合するとともに、圧力変動によって前記消化汚泥と前記可溶化汚泥に含まれる固形物を破砕する破砕器と、
前記破砕器の下流に配置され、前記オゾンおよび破砕された前記固形物を含む前記消化汚泥と前記可溶化汚泥が噴射入力され、乱流によって前記オゾンと破砕された前記固形物との接触を増加させる溶解反応部と、が設けられている有機性廃棄物処理システム。 Digestive equipment that digests processing objects containing organic matter to generate digestive sludge and biogas,
A solubilization facility that solubilizes the digested sludge to produce solubilized sludge,
With
The solubilization equipment
A supply member that supplies the digested sludge to the solubilization facility,
A solubilization tank for storing the digested sludge and the solubilized sludge,
It has a digestive sludge stored in the solubilization tank and a circulation route for solubilizing the solubilized sludge and returning it to the solubilization tank again.
In the circulation path,
A pressure member that pressurizes the digested sludge and the solubilized sludge stored in the solubilization tank and flows them through the circulation path.
The ozone supplied from the ozone generating unit, the digested sludge pressurized by the pressurizing member and flowing through the circulation path, and the solubilized sludge are mixed, and the digested sludge and the solubilized sludge are formed by pressure fluctuation. A crusher that crushes the solids contained in it,
The digested sludge containing the ozone and the crushed solid matter and the solubilized sludge are injected and input downstream of the crusher, and the contact between the ozone and the crushed solid matter is increased by turbulence. An organic waste treatment system provided with a dissolution reaction section.
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