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JP7746085B2 - Organic waste treatment system - Google Patents
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JP7746085B2 - Organic waste treatment system - Google Patents

Organic waste treatment system

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JP7746085B2 JP2021147058A JP2021147058A JP7746085B2 JP 7746085 B2 JP7746085 B2 JP 7746085B2 JP 2021147058 A JP2021147058 A JP 2021147058A JP 2021147058 A JP2021147058 A JP 2021147058A JP 7746085 B2 JP7746085 B2 JP 7746085B2
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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.

従来から、汚泥や工場排水などの有機性廃棄物の処理方法の一つに嫌気性消化がある。嫌気性消化では、廃棄物中の有機物を、消化槽で低分子化してメタンと二酸化炭素を主成分とするバイオガスに転換することで、処理液から除去する。 Traditionally, anaerobic digestion has been one of the methods for treating organic waste such as sludge and industrial wastewater. In anaerobic digestion, the organic matter in the waste is broken down into smaller molecules in a digester tank and converted into biogas, which is primarily composed of methane and carbon dioxide, and is then removed from the treated liquid.

また、嫌気性消化は廃棄物からのエネルギー回収にも用いられる。バイオガスには可燃性ガスであるメタンが約70%含まれており、このメタンをガスボイラーで熱に変換して消化槽の加温に用いたり、ガス発電機で発電して処理施設で使用したりすることにより、処理施設全体の購入電力量を低減できる。また、売電することで、直接的な利益を得ることもできる。 Anaerobic digestion can also be used to recover energy from waste. Biogas contains approximately 70% methane, a combustible gas. This methane can be converted into heat in a gas boiler and used to heat the digester tank, or generated in a gas generator for use at the treatment facility, reducing the amount of electricity purchased by the entire treatment facility. It is also possible to make a direct profit by selling the electricity.

バイオガスが増量するとエネルギー回収量が増える。バイオガス増量の方法として可溶化がある。可溶化は、廃棄物中の固形物を低分子化、液化することで、嫌気性消化反応を進行しやすくして、バイオガスの増量に寄与する。可溶化の方法として、例えば、オゾン法がある。例えば、従来技術のオゾン法で、汚泥に100ppm以下の添加量で過酸化水素を供給することで、オゾン添加量を低減してバイオガス発生量を増加する手法がある。 Increasing the amount of biogas increases the amount of energy recovered. One method for increasing biogas production is solubilization. Solubilization breaks down solids in waste into smaller molecules and liquefies them, making it easier for the anaerobic digestion reaction to proceed and contributing to an increase in biogas production. One example of a solubilization method is the ozone method. For example, in the conventional ozone method, hydrogen peroxide is added to the sludge at an amount of 100 ppm or less, reducing the amount of ozone added and increasing the amount of biogas generated.

特許第5916971号公報Patent No. 5916971 特許第4339775号公報Patent No. 4339775 特開2019-25428号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2019-25428

なお、オゾン法で過酸化水素を加える場合、過酸化水素が適量より少ないと可溶化の効果も小さい。また、過酸化水素が適量を超えると、コストが増えるだけでなく、可溶化の効果が低減するというデメリットもある。また、有機性廃棄物処理システムでは、汚泥に供給するオゾンの濃度やオゾンガスのガス流量が変動することは多い。 When adding hydrogen peroxide in the ozone method, if the amount of hydrogen peroxide is less than the appropriate amount, the solubilization effect will be small. On the other hand, if the amount of hydrogen peroxide exceeds the appropriate amount, not only will costs increase, but the solubilization effect will also be reduced, which is a disadvantage. Furthermore, in organic waste treatment systems, the concentration of ozone supplied to the sludge and the flow rate of ozone gas often fluctuate.

しかしながら、従来技術では、汚泥に供給するオゾンの濃度やオゾンガスのガス流量が変動することを考慮せずに過酸化水素を供給しており、過酸化水素の供給量が適量になっていないことがあり、改善の余地がある。 However, in conventional technology, hydrogen peroxide is supplied without taking into account fluctuations in the concentration of ozone supplied to the sludge or the flow rate of the ozone gas, which means that the amount of hydrogen peroxide supplied is sometimes not appropriate, leaving room for improvement.

そこで、本発明は、オゾン法において過酸化水素の供給量を適正化することができる有機性廃棄物処理システムを提供することを課題とする。 The present invention aims to provide an organic waste treatment system that can optimize the amount of hydrogen peroxide supplied in the ozone method.

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、有機物を含む処理対象物を嫌気性消化してバイオガスを生成する消化設備と、前記処理対象物を可溶化して前記消化設備に供給する可溶化設備と、を備える。前記可溶化設備は、前記処理対象物を貯留する可溶化槽と、前記可溶化槽の前記処理対象物を循環させて前記可溶化槽に戻す経路である循環経路と、前記循環経路の前記処理対象物を加圧する加圧ポンプと、前記循環経路において前記処理対象物にオゾンを供給するオゾン供給部と、前記循環経路において前記処理対象物に過酸化水素を供給する過酸化水素供給部と、前記循環経路に設けられ、少なくとも乱流と加圧のいずれかによって前記処理対象物の可溶化を促進する溶解反応部と、前記オゾン供給部から供給されたオゾンの濃度を計測するオゾン濃度計測部と、前記オゾン供給部から供給されたオゾンの流量を計測するオゾン流量計測部と、前記オゾン供給部から供給されたオゾンの濃度と流量に基づいて、前記過酸化水素供給部から供給する過酸化水素の供給量を制御する制御部と、を備える。 In order to solve the above-mentioned problems and achieve the objectives, the organic waste treatment system of this embodiment comprises a digestion facility that anaerobically digests the material to be treated, including organic matter, to produce biogas, and a solubilization facility that solubilizes the material to be treated and supplies it to the digestion facility. The solubilization equipment includes a solubilization tank that stores the material to be treated, a circulation path that circulates the material to be treated in the solubilization tank and returns it to the solubilization tank, a pressure pump that pressurizes the material to be treated in the circulation path, an ozone supply unit that supplies ozone to the material to be treated in the circulation path, a hydrogen peroxide supply unit that supplies hydrogen peroxide to the material to be treated in the circulation path, a dissolution reaction unit that is provided in the circulation path and promotes solubilization of the material to be treated by at least one of turbulence and pressurization, an ozone concentration measurement unit that measures the concentration of ozone supplied from the ozone supply unit, an ozone flow rate measurement unit that measures the flow rate of ozone supplied from the ozone supply unit, and a control unit that controls the amount of hydrogen peroxide supplied from the hydrogen peroxide supply unit based on the concentration and flow rate of ozone supplied from the ozone supply unit.

図1は、従来の有機性廃棄物処理システムの全体構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing the overall configuration of a conventional organic waste treatment system. 図2は、従来の有機性廃棄物処理システムにおけるオゾン濃度とオゾンガス流量の経時変化を示すグラフである。FIG. 2 is a graph showing the change over time in ozone concentration and ozone gas flow rate in a conventional organic waste treatment system. 図3は、第1実施形態における第1実験装置の全体構成を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the overall configuration of the first experimental device in the first embodiment. 図4は、第1実施形態における第2実験装置の全体構成を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the overall configuration of the second experimental device in the first embodiment. 図5は、第1実施形態における有機性廃棄物処理システムの全体構成を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing the overall configuration of the organic waste treatment system according to the first embodiment. 図6は、第2実施形態における有機性廃棄物処理システムの全体構成を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing the overall configuration of an organic waste treatment system according to the second embodiment. 図7は、第3実施形態における有機性廃棄物処理システムの全体構成を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing the overall configuration of an organic waste treatment system according to the third embodiment.

以下、本発明の有機性廃棄物処理システムの実施形態(第1実施形態~第3実施形態)等について説明する。以下の例示的な従来技術や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を付すとともに、重複する説明を適宜省略する。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。 The following describes embodiments (first to third embodiments) of the organic waste treatment system of the present invention. The following exemplary prior art, embodiments, and variations include similar components. Therefore, below, similar components are given the same reference numerals, and duplicate explanations will be omitted as appropriate. Parts included in the embodiments and variations can be configured by replacing them with corresponding parts in other embodiments and variations. Furthermore, the configurations and positions of parts included in the embodiments and variations are the same as those in other embodiments and variations unless otherwise specified.

(従来技術)
まず、理解を助けるために、従来の有機性廃棄物処理システムについて説明する。図1は、従来の有機性廃棄物処理システム100の全体構成を示す図である。有機性廃棄物処理システム100は、消化設備12と、可溶化設備14と、を備える。
(Prior Art)
First, to facilitate understanding, a conventional organic waste treatment system will be described. Figure 1 is a diagram showing the overall configuration of a conventional organic waste treatment system 100. The organic waste treatment system 100 includes a digestion facility 12 and a solubilization facility 14.

消化設備12は、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を生成するとともに、有機物を除去した後の消化汚泥を排出する。消化設備12は、消化槽22を有する。 The digester 12 anaerobically digests organic waste containing organic matter to produce biogas containing methane, and discharges digested sludge after the organic matter has been removed. The digester 12 has a digester tank 22.

消化槽22は、可溶化設備14によって可溶化された可溶化汚泥を受け取る。消化槽22は、嫌気性微生物を内部に含み、可溶化設備14から受け取った可溶化汚泥を嫌気性微生物によって嫌気性消化する。消化槽22は、メタンを含むバイオガスを発電設備90等に供給するとともに、消化汚泥を脱水設備92等へ送る。 The digester tank 22 receives the solubilized sludge solubilized by the solubilization equipment 14. The digester tank 22 contains anaerobic microorganisms, which anaerobically digest the solubilized sludge received from the solubilization equipment 14. The digester tank 22 supplies biogas containing methane to the power generation equipment 90 and other equipment, and sends the digested sludge to the dewatering equipment 92 and other equipment.

可溶化設備14は、循環経路32と、可溶化槽34と、加圧ポンプ36と、過酸化水素水タンク38と、過酸化水素注入ポンプ40と、オゾン発生装置42と、エジェクター44と、溶解反応部46と、を有する。 The solubilization equipment 14 includes a circulation path 32, a solubilization tank 34, a pressure pump 36, a hydrogen peroxide tank 38, a hydrogen peroxide injection pump 40, an ozone generator 42, an ejector 44, and a dissolution reaction section 46.

可溶化槽34の消化汚泥は、循環経路32を循環し、その途中で加圧ポンプ36、エジェクター44、溶解反応部46を通過し、可溶化槽34に戻る。 The digested sludge in the solubilization tank 34 circulates through the circulation path 32, passing through the pressure pump 36, ejector 44, and dissolution reaction section 46 along the way, before returning to the solubilization tank 34.

可溶化槽34は、汚泥(消化汚泥、可溶化汚泥)を貯留する。可溶化槽34は、可溶化汚泥を消化槽22へと送る。 The solubilization tank 34 stores sludge (digested sludge, solubilized sludge). The solubilization tank 34 sends the solubilized sludge to the digestion tank 22.

過酸化水素注入ポンプ40は、過酸化水素水タンク38から供給された過酸化水素を、循環経路32において、加圧ポンプ36によって加圧された汚泥にエジェクター44の下流側で注入する。 The hydrogen peroxide injection pump 40 injects hydrogen peroxide supplied from the hydrogen peroxide solution tank 38 into the sludge pressurized by the pressure pump 36 in the circulation path 32 downstream of the ejector 44.

オゾン発生装置42は、循環経路32上でエジェクター44を流れる汚泥にオゾンを供給する。 The ozone generator 42 supplies ozone to the sludge flowing through the ejector 44 on the circulation path 32.

溶解反応部46は、ノズル50と、内筒52と、溶解反応タンク54とを有する。ノズル50は、エジェクター44から送られるオゾンと過酸化水素が混合された汚泥を溶解反応タンク54内に噴射する。これによって、汚泥の可溶化が促進する。溶解反応部46は、可溶化汚泥を可溶化槽34へ送る。 The dissolution reaction section 46 has a nozzle 50, an inner cylinder 52, and a dissolution reaction tank 54. The nozzle 50 sprays the sludge mixed with ozone and hydrogen peroxide sent from the ejector 44 into the dissolution reaction tank 54. This promotes the solubilization of the sludge. The dissolution reaction section 46 sends the solubilized sludge to the solubilization tank 34.

このような従来の有機性廃棄物処理システム100において、汚泥に供給するオゾンの濃度やオゾンガスのガス流量が変動することは多い。ここで、図2は、従来の有機性廃棄物処理システム100におけるオゾン濃度とオゾンガス流量の経時変化を示すグラフである。オゾン濃度やオゾンガスのガス流量を一定にしようとしても、図2に示すように、それらは変動することが多い。しかしながら、オゾン濃度やオゾンガスのガス流量が変動することを考慮せずに過酸化水素を供給しており、過酸化水素の供給量が適量になっていないことがあり、改善の余地がある。 In such conventional organic waste treatment systems 100, the ozone concentration and ozone gas flow rate supplied to the sludge often fluctuate. Figure 2 is a graph showing the changes in ozone concentration and ozone gas flow rate over time in a conventional organic waste treatment system 100. Even when attempts are made to keep the ozone concentration and ozone gas flow rate constant, as shown in Figure 2, they often fluctuate. However, hydrogen peroxide is supplied without taking into account fluctuations in ozone concentration and ozone gas flow rate, and the amount of hydrogen peroxide supplied may not be appropriate, leaving room for improvement.

そこで、以下では、オゾン法において過酸化水素の供給量を適正化することができる技術について説明する。 Below, we will explain a technology that can optimize the amount of hydrogen peroxide supplied in the ozone method.

(第1実施形態)
以下、第1実施形態について説明する。まず、図3を参照して、オゾン添加量と、可溶化率やバイオガス発生量との関係を調べた第1実験について説明する。次に、図4を参照して、オゾン添加量に対する過酸化水素水添加量の適正範囲を調べた第2実験について説明する。次に、図5を参照して、第1実施形態における有機性廃棄物処理システム10について説明する。
(First embodiment)
The first embodiment will now be described. First, a first experiment will be described with reference to Fig. 3, which investigated the relationship between the amount of ozone added and the solubilization rate and the amount of biogas generated. Next, a second experiment will be described with reference to Fig. 4, which investigated the appropriate range of the amount of hydrogen peroxide added relative to the amount of ozone added. Next, an organic waste treatment system 10 according to the first embodiment will be described with reference to Fig. 5.

(第1実験)
まず、第1実験について説明する。図3は、第1実施形態における第1実験装置200の全体構成を示す図である。第1実験装置200は、例えば、実験室に設置される。第1実験装置200は、循環経路32と、可溶化槽34と、加圧ポンプ36と、オゾン発生装置42(オゾン供給部)と、エジェクター44と、溶解反応部46と、圧力調整バルブ71と、を備える。溶解反応部46は、ノズル50と、内筒52と、溶解反応タンク54と、を有する。
(First Experiment)
First, the first experiment will be described. Fig. 3 is a diagram showing the overall configuration of a first experimental apparatus 200 in the first embodiment. The first experimental apparatus 200 is installed, for example, in a laboratory. The first experimental apparatus 200 includes a circulation path 32, a solubilization tank 34, a pressure pump 36, an ozone generator 42 (ozone supply unit), an ejector 44, a dissolution reaction unit 46, and a pressure adjustment valve 71. The dissolution reaction unit 46 includes a nozzle 50, an inner cylinder 52, and a dissolution reaction tank 54.

第1実験装置200を用いて、オゾン添加のみで汚泥の可溶化実験を実施した。可溶化槽34に入れた汚泥を加圧ポンプ36で溶解反応部46に送る途中のエジェクター44で、オゾン発生装置42からオゾンが吸引される。そのオゾン吸引による圧力変動により汚泥のフロック(塊)が粉砕されるとともにオゾン混合汚泥となる。オゾン混合汚泥は、内部が加圧された溶解反応部46内のノズル50から噴射され、溶解反応部46内に設置された内筒52と接触することで、溶解反応部46内で、乱流撹拌する。これにより、マイクロバブル溶解したオゾンと汚泥が反応して可溶化する。 Using the first experimental apparatus 200, an experiment was conducted to solubilize sludge using only ozone addition. Sludge placed in the solubilization tank 34 was sent to the dissolution reaction section 46 by the pressure pump 36, and ozone was sucked in from the ozone generator 42 by the ejector 44. The pressure fluctuations caused by the ozone suction pulverized sludge flocs, turning them into ozone-mixed sludge. The ozone-mixed sludge was sprayed from a nozzle 50 inside the pressurized dissolution reaction section 46, and upon contact with an inner tube 52 installed inside the dissolution reaction section 46, was subjected to turbulent agitation within the dissolution reaction section 46. As a result, the ozone dissolved by the microbubbles reacted with the sludge, causing it to be solubilized.

汚泥は下水処理場の消化汚泥(VS1.5%)を使用して、汚泥に対するオゾン添加量は、0~150mg/Lとした。これは、汚泥のVS当たりのオゾン注入率では、0~0.01mg-O3/mg-VSに相当する。 The sludge used was digested sludge (VS 1.5%) from a sewage treatment plant, and the amount of ozone added to the sludge was 0-150 mg/L. This corresponds to an ozone injection rate per VS of sludge of 0-0.01 mg-O3/mg-VS.

第1実験装置200では、オゾンガス流量と加圧ポンプ36の流量の気液比は0.08を超えて設定することができないため、気液比は固定して、オゾン添加量は処理時間で調整した。オゾン添加量0mg/Lは、第1実験装置200において、オゾン以外の効果を得るために、オゾン発生装置42で電圧を印加しない無放電状態での酸素供給で実施したことを意味する。 In the first experimental device 200, the gas-liquid ratio of the ozone gas flow rate and the pressure pump 36 flow rate could not be set above 0.08, so the gas-liquid ratio was fixed and the amount of ozone added was adjusted by the treatment time. An ozone addition amount of 0 mg/L means that in the first experimental device 200, oxygen was supplied in a non-discharge state with no voltage applied to the ozone generator 42 in order to obtain effects other than ozone.

実験後の汚泥サンプルのVSS(浮遊物質の強熱減量)を分析し、式(1)を用いて可溶化率を得た。
可溶化率[%]=(1-汚泥サンプルVSS[%]÷未処理汚泥VSS[%])×
100 ・・・・式(1)
The VSS (loss on ignition of suspended solids) of the sludge samples after the experiment was analyzed, and the solubilization rate was obtained using equation (1).
Solubilization rate [%] = (1 - sludge sample VSS [%] ÷ untreated sludge VSS [%]) ×
100...Formula (1)

次に、ガス発生量を得るための消化試験を下記の通り実施した。200mLのバイアル瓶に、処理汚泥サンプル、種汚泥としての消化汚泥を1:1の比で入れ、気相部を窒素置換して封入した。37℃の恒温振とう機にセットし、発生したガス量を、30日を超えるまで測定した。測定値から、汚泥サンプルVS量当たりのガス発生量と未処理汚泥に対するガス増加比を式(2)、式(3)を用いて求めた。 Next, a digestion test to determine the amount of gas generated was conducted as follows. Treated sludge sample and digested sludge as seed sludge were placed in a 200 mL vial in a 1:1 ratio, and the gas phase was replaced with nitrogen and sealed. The vial was placed in a thermostatic shaker at 37°C, and the amount of gas generated was measured for over 30 days. From the measured values, the amount of gas generated per VS amount of sludge sample and the gas increase ratio relative to untreated sludge were calculated using equations (2) and (3).

ガス発生量[L/g-VS]
=ガス発生量測定値(mL)×10-3÷(汚泥サンプル量[mL]×VS[%]×
10-2) ・・・・式(2)
ガス増加比[-]=処理液ガス発生量[mL]÷未処理汚泥ガス発生量[mL]
・・・・式(3)
Gas generation rate [L/g-VS]
= Measured gas generation rate (mL) × 10 −3 ÷ (sludge sample amount [mL] × VS [%] ×
10 -2 ) ...Formula (2)
Gas increase ratio [-] = amount of gas generated from treated liquid [mL] ÷ amount of gas generated from untreated sludge [mL]
...Formula (3)

実験結果は表1の通りである。A-1の未処理汚泥は、第1実験装置200に入れる前の汚泥である。A-1とA-2の比較から、オゾンを供給しなくても、汚泥を第1実験装置200に通すことで、可溶化率は9.8ポイント増加し、ガス増加比も0.07ポイント増加した。これは、汚泥が圧力変動管路であるエジェクター44で気体と混合される際、生じた圧力変動に伴い生じた剪断力で汚泥の固形物が破砕され、低分子化した効果と考えられる。 The experimental results are shown in Table 1. A-1 is untreated sludge before it was placed in the first experimental equipment 200. Comparing A-1 and A-2, passing the sludge through the first experimental equipment 200 increased the solubilization rate by 9.8 points and the gas increase ratio by 0.07 points, even without supplying ozone. This is thought to be due to the shear force generated by the pressure fluctuations that occurred when the sludge was mixed with gas in the ejector 44, which is a pressure fluctuation pipe, causing the solid matter in the sludge to break down into smaller molecules.

また、A-2~A-5から、オゾンの供給量が多いほど、汚泥の可溶化と発生ガス量が増加したことがわかる。 Furthermore, A-2 to A-5 show that the greater the amount of ozone supplied, the greater the sludge solubilization and the amount of gas generated.

以上のことから、汚泥の固形物を破砕した後、オゾンを注入して、マイクロバブル化したオゾンを汚泥に加圧溶解することで、少なくともオゾン添加量150mg/L以下では、オゾン添加量と比例して高い可溶化率とバイオガス増量が得られることが示唆された。 These findings suggest that by crushing the solid matter in the sludge, injecting ozone, and then pressurizing and dissolving the microbubbled ozone into the sludge, a high solubilization rate and increased biogas production can be achieved in proportion to the amount of ozone added, at least when the ozone addition amount is 150 mg/L or less.

(第2実験)
次に、第2実験について説明する。図4は、第1実施形態における第2実験装置300の全体構成を示す図である。第2実験装置300は、例えば、実験室に設置される。
(Second Experiment)
Next, the second experiment will be described. Fig. 4 is a diagram showing the overall configuration of a second experimental device 300 in the first embodiment. The second experimental device 300 is installed in, for example, a laboratory.

第2実験装置300は、図3の第1実験装置200に、濃度30%の過酸化水素水を貯留する過酸化水素水タンク38と、過酸化水素注入ポンプ40(過酸化水素供給部)と、を追加したものである。そして、過酸化水素注入ポンプ40によって、所定の速度で過酸化水素水を汚泥に注入した。実験結果を表2に示す。 The second experimental apparatus 300 was the first experimental apparatus 200 shown in Figure 3, with the addition of a hydrogen peroxide tank 38 for storing 30% hydrogen peroxide and a hydrogen peroxide injection pump 40 (hydrogen peroxide supply unit). The hydrogen peroxide injection pump 40 then injected the hydrogen peroxide into the sludge at a predetermined rate. The experimental results are shown in Table 2.

B-1の未処理汚泥は、第2実験装置300に入れる前の汚泥である。B-2~B-9ではオゾン添加量を50mg/Lとして、過酸化水素水添加量を0~100ppmの範囲で添加した。 The untreated sludge in B-1 is the sludge before it was placed in the second experimental device 300. In B-2 to B-9, the ozone addition amount was 50 mg/L, and the hydrogen peroxide solution was added in the range of 0 to 100 ppm.

過酸化水素を添加しないB-2の可溶化率は10.4%、ガス増加比は1.19であった。過酸化水素水添加量を10~100ppmとしたB-3~B-9の可溶化率は9.8~11.9%の範囲にあり、平均値は約10.6%で明確な差異は認められなかった。一方、ガス増加比は過酸化水素水添加量10ppmでは1.29で、20ppmでは1.31で、30ppmでは1.33と、30ppmまでは増加した。40ppmではB-2よりも大きいものの30ppmに対しては減少に転じ、60ppm以降はB-2と同程度以下のガス増加比となった。 The solubilization rate of B-2, which did not contain added hydrogen peroxide, was 10.4%, and the gas increase ratio was 1.19. The solubilization rates of B-3 to B-9, which contained added amounts of hydrogen peroxide ranging from 10 to 100 ppm, ranged from 9.8 to 11.9%, with an average of approximately 10.6%, and no clear differences were observed. Meanwhile, the gas increase ratio increased up to 30 ppm, being 1.29 at 10 ppm added hydrogen peroxide, 1.31 at 20 ppm, and 1.33 at 30 ppm. While the gas increase ratio was higher than B-2 at 40 ppm, it began to decrease at 30 ppm, and from 60 ppm onwards, the gas increase ratio was at or below that of B-2.

過酸化水素水を添加しても可溶化率に大きな変化が見られなかったことから、過酸化水素の添加効果は、オゾンのように浮遊性の汚泥(固体)を完全な溶解性まで酸化分解しているのではないことが示唆された。一方、30ppmまではガス増加比が増加していることから、過酸化水素の添加により汚泥中の有機物の細胞壁を切断して浮遊性のまま消化しやすい状態にしているものと推察された。さらに、過酸化水素水添加量30ppmでガス増加比が最大となったことから、過酸化水素水添加量には最適値があり、それより少ないと可溶化効果が十分に得られず、それより多い場合は可溶化効果が十分に得られないことに加えて過酸化水素水の費用が過大となることが示唆された。なお、過酸化水素水添加量が最適値よりも多くなればなるほど、オゾンと水が反応して生成される酸化力の強いヒドロキシラジカル(OH)を過酸化水素が多く消費してしまうため、可溶化率やガス増加比が低下すると考えられる。 The addition of hydrogen peroxide did not significantly change the solubilization rate, suggesting that the effect of adding hydrogen peroxide is not to oxidize and decompose the floating sludge (solids) to complete solubility, as occurs with ozone. However, the gas increase ratio increased up to 30 ppm, suggesting that the addition of hydrogen peroxide cleaves the cell walls of the organic matter in the sludge, leaving it floating and easily digestible. Furthermore, the gas increase ratio was greatest at 30 ppm, suggesting that there is an optimal amount of hydrogen peroxide added; if the amount is less than this, the solubilization effect is insufficient, while if the amount is more than this, the solubilization effect is insufficient and the cost of hydrogen peroxide becomes excessive. Furthermore, the more hydrogen peroxide added above this optimal amount, the more hydrogen peroxide consumed the highly oxidizing hydroxyl radicals (OH) generated by the reaction of ozone and water, resulting in a decrease in the solubilization rate and gas increase ratio.

ガス増加比がB-2よりも大きくなる過酸化水素水添加量は10~40ppmで、特にガス増加比が大きかった20~30ppm辺りに過酸化水素水添加量の最適値があるものと考えられる。以上のことから、過酸化水素水添加量の最適範囲は、汚泥に対するオゾン添加量50mg/Lに対して少なくとも10~40ppm、より好ましくは20~30ppmと示唆された。 The amount of aqueous hydrogen peroxide to be added that results in a greater gas increase ratio than B-2 is 10 to 40 ppm, and it is thought that the optimal amount of aqueous hydrogen peroxide to be added is around 20 to 30 ppm, where the gas increase ratio was particularly high. Based on the above, it is suggested that the optimal range of aqueous hydrogen peroxide to be added is at least 10 to 40 ppm, and more preferably 20 to 30 ppm, for an ozone addition amount of 50 mg/L to sludge.

(有機性廃棄物処理システムの構成と動作)
次に、本実施形態の有機性廃棄物処理システム10の構成と動作について説明する。図5は、第1実施形態におけ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。有機性廃棄物処理システム10は、例えば、下水処理設備等に設置される。
(Configuration and operation of organic waste treatment system)
Next, the configuration and operation of the organic waste treatment system 10 of this embodiment will be described. Figure 5 is a diagram showing the overall configuration of the organic waste treatment system 10 in the first embodiment. The organic waste treatment system 10 is installed in, for example, a sewage treatment facility.

有機性廃棄物処理システム10は、下水汚泥等の有機性廃棄物である汚泥(処理対象物)に含まれる有機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、消化槽22の加温に利用する。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 waste treatment system 10 removes organic matter contained in sludge (the material to be treated), which is organic waste such as sewage sludge, by generating methane and carbon dioxide through anaerobic digestion. The organic waste treatment system 10 recovers and uses the biogas produced by anaerobic digestion, which contains approximately 70% methane, as energy. For example, the organic waste treatment system 10 converts the methane contained in the biogas into heat in a gas boiler and uses it to heat the digester tank 22. The organic waste treatment system 10 also uses the methane contained in the biogas to generate electricity in the gas generator of the power generation facility 90, and by using the generated electricity within the organic waste treatment system 10, it can reduce the amount of electricity purchased or earn profits by selling the electricity.

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、制御装置16(制御部)と、を備える。 The organic waste treatment system 10 includes a digestion facility 12, a solubilization facility 14, and a control device 16 (control unit).

消化設備12は、有機物を含む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(消化汚泥)を排出する。消化設備12は、消化槽22を有する。 The digestion facility 12 anaerobically digests sludge containing organic matter to produce biogas containing methane, and discharges digested sludge from which the organic matter has been removed (digested sludge). The digestion facility 12 has a digestion tank 22.

消化槽22には、外部からの有機性廃棄物と、可溶化設備14によって可溶化された可溶化汚泥と、が送られる。消化槽22は、嫌気性微生物を内部に含み、可溶化設備14から供給される可溶化汚泥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、加水分解菌、酸生成菌、及び、メタン生成菌等である。例えば、消化槽22は、加水分解菌によって、汚泥の有機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、消化槽22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。更に、消化槽22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し、一部の有機物が除去された消化汚泥をバイオガスから分離する。消化槽22は、メタンを含むバイオガスを発電設備90等に供給するとともに、消化汚泥を脱水設備92等へ送る。 The digester 22 receives organic waste from the outside and solubilized sludge solubilized by the solubilization equipment 14. The digester 22 contains anaerobic microorganisms, which anaerobically digest the solubilized sludge supplied from the solubilization equipment 14. The anaerobic microorganisms include hydrolytic bacteria, acid-producing bacteria, and methanogens. For example, the digester 22 uses hydrolytic bacteria to decompose high molecular weight organic matter, such as carbohydrates, proteins, and lipids, contained in the sludge organic matter into low molecular weight organic matter. Next, the digester 22 uses acid-producing bacteria to decompose the low molecular weight organic matter into lower fatty acids, such as acetic acid and propionic acid. Furthermore, the digester 22 uses methanogens to decompose the lower fatty acids into methane and carbon dioxide, producing biogas, and the digested sludge, from which some of the organic matter has been removed, is separated from the biogas. The digester tank 22 supplies biogas containing methane to the power generation equipment 90 and other equipment, and sends digested sludge to the dehydration equipment 92 and other equipment.

可溶化設備14は、消化槽22から受け取った消化汚泥を可溶化して消化設備12に返す。可溶化設備14は、循環経路32と、可溶化槽34と、加圧ポンプ36と、過酸化水素水タンク38と、過酸化水素注入ポンプ40と、オゾン発生装置42と、エジェクター44と、溶解反応部46と、オゾンガス流量計61と、オゾン濃度計62と、を有する。 The solubilization equipment 14 solubilizes the digested sludge received from the digestion tank 22 and returns it to the digestion equipment 12. The solubilization equipment 14 includes a circulation path 32, a solubilization tank 34, a pressure pump 36, a hydrogen peroxide tank 38, a hydrogen peroxide injection pump 40, an ozone generator 42, an ejector 44, a dissolution reaction section 46, an ozone gas flow meter 61, and an ozone concentration meter 62.

循環経路32は、可溶化槽34と、加圧ポンプ36と、エジェクター44と、溶解反応部46と、可溶化槽34と、を接続する経路である。循環経路32は、可溶化槽34の汚泥を、加圧ポンプ36、エジェクター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 circulation path 32 connects the solubilization tank 34, the pressure pump 36, the ejector 44, the dissolution reaction section 46, and the solubilization tank 34. The circulation path 32 circulates the sludge in the solubilization tank 34 through the pressure pump 36, the ejector 44, and the dissolution reaction section 46, in that order, before returning it to the solubilization tank 34.

可溶化槽34は、消化槽22と、循環経路32と、に接続されている。可溶化槽34は、消化槽22から受け取った消化汚泥と、溶解反応部46から受け取った可溶化汚泥とが混合された汚泥を一時的に貯留する。 The solubilization tank 34 is connected to the digestion tank 22 and the circulation path 32. The solubilization tank 34 temporarily stores sludge that is a mixture of digested sludge received from the digestion tank 22 and solubilized sludge received from the dissolution reaction section 46.

加圧ポンプ36は、循環経路32において、可溶化槽34とエジェクター44の間に配置されている。加圧ポンプ36は、循環経路32の汚泥を加圧する。つまり、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、エジェクター44へ送る。 The pressure pump 36 is disposed in the circulation path 32 between the solubilization tank 34 and the ejector 44. The pressure pump 36 pressurizes the sludge in the circulation path 32. In other words, the pressure pump 36 pressurizes the sludge in the solubilization tank 34, forces it into the circulation path 32, and sends it to the ejector 44.

オゾン発生装置42は、循環経路32上のエジェクター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、循環経路32において、エジェクター44を流れる汚泥に酸化剤としてのオゾンを供給する。 The ozone generator 42 is connected to the ejector 44 on the circulation path 32. The ozone generator 42 generates ozone, a gas that is mixed with the sludge. The ozone generator 42 supplies ozone as an oxidizing agent to the sludge flowing through the ejector 44 on the circulation path 32.

エジェクター44は、循環経路32において、加圧ポンプ36と溶解反応部46の間に配置されている。エジェクター44は、例えば、ポンプの一種である圧力変動管路である。エジェクター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。エジェクター44は、加圧ポンプ36で加圧された汚泥とオゾンを混合する。エジェクター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。エジェクター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 ejector 44 is disposed in the circulation path 32 between the pressure pump 36 and the dissolution reaction section 46. The ejector 44 is, for example, a pressure fluctuation pipe, which is a type of pump. The ejector 44 draws in ozone supplied from the ozone generator 42. The ejector 44 mixes the ozone with the sludge pressurized by the pressure pump 36. The ejector 44 uses shear force generated by pressure fluctuations caused by the supply of ozone to crush solids in the sludge into smaller molecules and convert the ozone into microbubbles. The ejector 44 sends the sludge mixed with the microbubbled ozone to the dissolution reaction section 46.

過酸化水素水タンク38は、過酸化水素注入ポンプ40を介して、エジェクター44よりも下流側で循環経路32に接続されている。過酸化水素水タンク38は、循環経路32を流れる汚泥に注入(供給)するための過酸化水素を生成する。過酸化水素水タンク38は、過酸化水素を含む液状の過酸化水素水を酸化剤として汚泥に供給する。 The hydrogen peroxide tank 38 is connected to the circulation path 32 downstream of the ejector 44 via a hydrogen peroxide injection pump 40. The hydrogen peroxide tank 38 generates hydrogen peroxide to be injected (supplied) into the sludge flowing through the circulation path 32. The hydrogen peroxide tank 38 supplies liquid hydrogen peroxide containing hydrogen peroxide to the sludge as an oxidizing agent.

過酸化水素注入ポンプ40は、過酸化水素水タンク38に接続されるとともに、エジェクター44の下流側と溶解反応部46の上流側との間の循環経路32に接続されている。過酸化水素注入ポンプ40は、過酸化水素水タンク38から供給された酸化剤としての過酸化水素を、循環経路32において汚泥に注入する。 The hydrogen peroxide injection pump 40 is connected to the hydrogen peroxide tank 38 and to the circulation path 32 between the downstream side of the ejector 44 and the upstream side of the dissolution reaction section 46. The hydrogen peroxide injection pump 40 injects hydrogen peroxide as an oxidizing agent supplied from the hydrogen peroxide tank 38 into the sludge in the circulation path 32.

溶解反応部46は、循環経路32において、エジェクター44と可溶化槽34の間に配置されている。溶解反応部46は、少なくとも乱流と加圧のいずれかによって汚泥の可溶化を促進する。溶解反応部46は、循環経路32上でオゾンと過酸化水素が供給された汚泥を可溶化させて可溶化槽34に送る。溶解反応部46は、ノズル50と、内筒52と、溶解反応タンク54と、を有する。ノズル50は、溶解反応タンク54内に設置され、エジェクター44から延びる循環経路32に接続されている。ノズル50は、エジェクター44から送られるオゾンと過酸化水素が混合された汚泥を溶解反応タンク54内に噴射する。内筒52は、溶解反応タンク54内に設置されている。内筒52は、溶解反応タンク54内に噴射された汚泥の流れを乱す。これにより、内筒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、オゾン混合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等の有機物の可溶化を促進する。また、過酸化水素と汚泥内の固形物との接触も増加し、有機物の可溶化が促進する。溶解反応タンク54は、汚泥を内部で加圧する。 The dissolution reaction section 46 is located in the circulation path 32 between the ejector 44 and the solubilization tank 34. The dissolution reaction section 46 promotes sludge solubilization by at least one of turbulence and pressurization. The dissolution reaction section 46 solubilizes sludge supplied with ozone and hydrogen peroxide on the circulation path 32 and sends the solubilized sludge to the solubilization tank 34. The dissolution reaction section 46 has a nozzle 50, an inner cylinder 52, and a dissolution reaction tank 54. The nozzle 50 is installed in the dissolution reaction tank 54 and connected to the circulation path 32 extending from the ejector 44. The nozzle 50 injects the sludge mixed with ozone and hydrogen peroxide sent from the ejector 44 into the dissolution reaction tank 54. The inner cylinder 52 is installed in the dissolution reaction tank 54. The inner cylinder 52 disturbs the flow of sludge injected into the dissolution reaction tank 54. As a result, the inner cylinder 52 increases contact between the microbubbles of ozone and the solids in the sludge, destroying the cell walls of the organic matter in the ozone-mixed sludge with the oxidizing power of ozone and promoting the solubilization of organic matter such as carbohydrates and proteins inside the cells. It also increases contact between the hydrogen peroxide and the solids in the sludge, promoting the solubilization of organic matter. The dissolution reaction tank 54 pressurizes the sludge inside.

オゾンガス流量計61は、オゾン発生装置42から供給されたオゾンの流量(オゾンガス流量)を計測し、計測結果を制御装置16に出力する。 The ozone gas flow meter 61 measures the flow rate of ozone (ozone gas flow rate) supplied from the ozone generator 42 and outputs the measurement result to the control device 16.

オゾン濃度計62は、オゾン発生装置42から供給されたオゾンの濃度を計測し、計測結果を制御装置16に出力する。 The ozone concentration meter 62 measures the concentration of ozone supplied from the ozone generator 42 and outputs the measurement results to the control device 16.

制御装置16は、例えば、CPU(Central Processing Unit)等のハードウェアプロセッサと、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、SSD(Solid State Drive)、HDD(Hard Disk Drive)等の記憶装置とを有するコンピュータである。制御装置16は、制御プログラムを読み込むことによって、有機性廃棄物処理システム10を制御する。具体的には、制御装置16は、過酸化水素注入ポンプ40、オゾンガス流量計61およびオゾン濃度計62と、データを含む電気信号を送受信可能に接続されている。 The control device 16 is a computer having, for example, a hardware processor such as a CPU (Central Processing Unit) and storage devices such as RAM (Random Access Memory), ROM (Read Only Memory), SSD (Solid State Drive), and HDD (Hard Disk Drive). The control device 16 controls the organic waste treatment system 10 by loading a control program. Specifically, the control device 16 is connected to the hydrogen peroxide injection pump 40, ozone gas flow meter 61, and ozone concentration meter 62 so as to be able to send and receive electrical signals containing data.

制御装置16は、オゾンガス流量計61からオゾンの流量の計測結果を受信するとともに、オゾン濃度計62からオゾンの濃度の計測結果を受信する。制御装置16は、オゾン発生装置42から供給されたオゾンの濃度と流量に基づいて、過酸化水素注入ポンプ40から供給する過酸化水素の供給量を制御する。その場合に、例えば、制御装置16は、汚泥に対するオゾン添加量50mg/Lに対して過酸化水素水添加量が10~40ppm、より好ましくは20~30ppmとなるようにする。 The control device 16 receives the measurement results of the ozone flow rate from the ozone gas flow meter 61 and the measurement results of the ozone concentration from the ozone concentration meter 62. The control device 16 controls the amount of hydrogen peroxide supplied from the hydrogen peroxide injection pump 40 based on the concentration and flow rate of ozone supplied from the ozone generator 42. In this case, for example, the control device 16 adjusts the amount of hydrogen peroxide added to 10 to 40 ppm, more preferably 20 to 30 ppm, for an ozone addition amount of 50 mg/L to the sludge.

次に、有機性廃棄物処理システム10における汚泥の処理に関する動作について説明する。まず、有機性廃棄物が消化槽22に送られる。次に、消化槽22で汚泥を消化する。次に、消化槽22から可溶化槽34に消化汚泥が供給される。次に、加圧ポンプ36は、可溶化槽34に供給されて貯留されている汚泥を加圧して、循環経路32に流す。 Next, we will explain the operation of sludge treatment in the organic waste treatment system 10. First, organic waste is sent to the digestion tank 22. Next, the sludge is digested in the digestion tank 22. Next, the digested sludge is supplied from the digestion tank 22 to the solubilization tank 34. Next, the pressure pump 36 pressurizes the sludge that has been supplied to and stored in the solubilization tank 34, and sends it through the circulation path 32.

エジェクター44は、加圧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、汚泥中の固形の有機物を破砕する。過酸化水素注入ポンプ40は、過酸化水素水タンク38から供給された過酸化水素を循環経路32中の汚泥に注入する。溶解反応部46は、汚泥内の固形の有機物とオゾンや過酸化水素との接触を高めて可溶化させ、可溶化汚泥を可溶化槽34へ送る。 The ejector 44 mixes the pressurized sludge with ozone supplied from the ozone generator 42 and breaks down solid organic matter in the sludge. The hydrogen peroxide injection pump 40 injects hydrogen peroxide supplied from the hydrogen peroxide solution tank 38 into the sludge in the circulation path 32. The dissolution reaction section 46 increases contact between the solid organic matter in the sludge and the ozone and hydrogen peroxide, solubilizing it, and sends the solubilized sludge to the solubilization tank 34.

可溶化槽34は、可溶化汚泥を貯留しつつ、一部を消化槽22へ送るとともに、残りを可溶化設備14内で循環させる。消化槽22は、可溶化汚泥を嫌気性消化することによって、メタンを含むバイオガスと、可溶化汚泥から有機物が除去された消化汚泥とを生成する。消化槽22は、バイオガスを発電設備90等に送るとともに、消化汚泥を脱水設備92等に送る。 The solubilization tank 34 stores the solubilized sludge, sends a portion to the digestion tank 22, and circulates the remainder within the solubilization equipment 14. The digestion tank 22 anaerobically digests the solubilized sludge, producing biogas containing methane and digested sludge, which is the solubilized sludge from which organic matter has been removed. The digestion tank 22 sends the biogas to a power generation facility 90 or the like, and sends the digested sludge to a dewatering facility 92 or the like.

このように、有機性廃棄物処理システム10では、「消化槽22から可溶化槽34へ消化汚泥を引き抜く第1工程」、「可溶化槽34の消化汚泥を可溶化設備14で可溶化処理する第2工程」、「可溶化槽34から消化槽22へ可溶化汚泥を返送する第3工程」、の3つ工程をバッチ処理で繰り返し行うことにより消化槽22の消化汚泥を可溶化処理する。そして、第2工程でオゾン発生装置42からオゾンガスの供給が行われるが、図2に示すように、特にオゾン発生装置42の運転初期などにオゾン濃度とオゾンガス流量が安定しない場合が多い。 In this way, in the organic waste treatment system 10, the digested sludge in the digester tank 22 is solubilized by repeatedly performing three batch processes: "Step 1: Extracting digested sludge from the digester tank 22 to the solubilization tank 34," "Step 2: Solubilizing the digested sludge in the solubilization tank 34 in the solubilization equipment 14," and "Step 3: Returning the solubilized sludge from the solubilization tank 34 to the digester tank 22." In Step 2, ozone gas is supplied from the ozone generator 42, but as shown in Figure 2, the ozone concentration and ozone gas flow rate are often unstable, especially in the early stages of operation of the ozone generator 42.

有機性廃棄物処理システム10において、オゾン発生装置42で生成したオゾンガスのオゾン濃度とオゾンガス流量とを計測して、計測したオゾン濃度とオゾンガス流量から、オゾン添加量を計算して、汚泥に対するオゾン添加量50mg/Lに対して過酸化水素水添加量が20~30ppmとなるように過酸化水素注入ポンプ40における過酸化水素水の流量を制御した。その場合、過酸化水素注入ポンプ40における過酸化水素水の流量を式(4)で計算した。 In the organic waste treatment system 10, the ozone concentration and ozone gas flow rate of the ozone gas generated by the ozone generator 42 were measured, and the amount of ozone added was calculated from the measured ozone concentration and ozone gas flow rate. The flow rate of the hydrogen peroxide solution in the hydrogen peroxide injection pump 40 was controlled so that the amount of hydrogen peroxide solution added was 20 to 30 ppm for an ozone addition rate of 50 mg/L to the sludge. In this case, the flow rate of the hydrogen peroxide solution in the hydrogen peroxide injection pump 40 was calculated using equation (4).

H2O2=RH2O2÷RO3×(QO3×CO3÷60) ・・・・式(4)
各パラメータについては、以下の通りである。
H2O2 :過酸化水素注入ポンプ流量 [mL/min]
H2O2 :過酸化水素水添加量 20[ppm]
O3 :オゾン添加量 50[mg/L]
O3 :オゾンガス流量 [Nm3/h]
O3 :オゾン濃度 [g/Nm3]
Q H2O2 = R H2O2 ÷ R O3 × (Q O3 × C O3 ÷60) ...Formula (4)
The parameters are as follows:
Q H2O2 : Hydrogen peroxide injection pump flow rate [mL/min]
R H2O2 : Amount of hydrogen peroxide added: 20 ppm
R O3 : Amount of ozone added: 50 mg/L
Q O3 : Ozone gas flow rate [Nm3/h]
CO3 : ozone concentration [g/Nm3]

これにより、オゾン添加量に対して適切な過酸化水素水添加量が維持されるようになり、消化槽22に返送された可溶化汚泥の消化により高いガス増加比が維持でき、バイオガス発生量を安定して増加できた。 This allows the amount of hydrogen peroxide added to be maintained appropriately relative to the amount of ozone added, and a high gas increase ratio can be maintained through the digestion of solubilized sludge returned to the digestion tank 22, resulting in a stable increase in the amount of biogas generated.

このように、第1実施形態の有機性廃棄物処理システム10によれば、汚泥に供給するオゾンの濃度やオゾンガス流量が変動して不安定であっても、制御装置16によって、汚泥に対するオゾン添加量50mg/Lに対して過酸化水素水添加量が10~40ppm、より好ましくは20~30ppmとなるようにする。これにより、汚泥に供給する過酸化水素の供給量を適正化し、汚泥の可溶化を促進することができる。 As such, with the organic waste treatment system 10 of the first embodiment, even if the ozone concentration or ozone gas flow rate supplied to the sludge fluctuates and becomes unstable, the control device 16 ensures that the amount of hydrogen peroxide added is 10 to 40 ppm, and more preferably 20 to 30 ppm, for an ozone addition amount of 50 mg/L to the sludge. This optimizes the amount of hydrogen peroxide supplied to the sludge, and promotes sludge solubilization.

(第2実施形態)
次に、第2実施形態について説明する。図6は、第2実施形態における有機性廃棄物処理システム10aの全体構成を示す図である。第1実施形態では、消化槽22の消化汚泥を可溶化槽34に送り、可溶化設備14で可溶化処理した可溶化汚泥を消化槽22に返送した。第2実施形態では、図6に示すように、有機性廃棄物を可溶化槽34に送り、可溶化設備14で可溶化処理した可溶化汚泥を消化槽22に返送する。このような第2実施形態においても、第1実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
Second Embodiment
Next, a second embodiment will be described. Figure 6 is a diagram showing the overall configuration of an organic waste treatment system 10a in the second embodiment. In the first embodiment, digested sludge from the digester 22 was sent to the solubilization tank 34, and the solubilized sludge solubilized in the solubilization equipment 14 was returned to the digester 22. In the second embodiment, as shown in Figure 6, organic waste is sent to the solubilization tank 34, and the solubilized sludge solubilized in the solubilization equipment 14 is returned to the digester 22. In this second embodiment, the same effects as those in the first embodiment can be achieved.

(第3実施形態)
次に、第3実施形態について説明する。図7は、第3実施形態における有機性廃棄物処理システム10bの全体構成を示す図である。第3実施形態では、図7に示すように、消化設備12aは、1次消化槽22aと、2次消化槽22bと、を備える。1次消化槽22aは有機性廃棄物を受け取って1次消化を行い、消化汚泥を可溶化槽34に送る。そして、可溶化設備14で可溶化処理した可溶化汚泥を2次消化槽22bに返送する。1次消化槽22aと2次消化槽22bから発電設備90にバイオガスが送られる。2次消化槽22bから脱水設備92に消化汚泥が送られる。このような第3実施形態においても、第1実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment will be described. Figure 7 is a diagram showing the overall configuration of an organic waste treatment system 10b according to the third embodiment. In the third embodiment, as shown in Figure 7, the digestion equipment 12a includes a primary digestion tank 22a and a secondary digestion tank 22b. The primary digestion tank 22a receives organic waste, performs primary digestion, and sends the digested sludge to the solubilization tank 34. The solubilized sludge solubilized in the solubilization equipment 14 is then returned to the secondary digestion tank 22b. Biogas is sent from the primary digestion tank 22a and the secondary digestion tank 22b to the power generation equipment 90. The digested sludge is sent from the secondary digestion tank 22b to the dehydration equipment 92. This third embodiment can also achieve the same effects as the first embodiment.

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。 While several 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 may be embodied in a variety of other forms, and various omissions, substitutions, and modifications may be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and their variations are within the scope and spirit of the invention, and are also included in the scope of the invention and its equivalents as set forth in the claims.

10、10a、10b…有機性廃棄物処理システム、12、12a…消化設備、14…可溶化設備、16…制御装置、22…消化槽、22a…1次消化槽、22b…2次消化槽、32…循環経路、34…可溶化槽、38…過酸化水素水タンク、40…過酸化水素注入ポンプ、42…オゾン発生装置、44…エジェクター、46…溶解反応部、61…オゾンガス流量計、62…オゾン濃度計、90…発電設備、92…脱水設備。

10, 10a, 10b...organic waste treatment system, 12, 12a...digestion equipment, 14...solubilization equipment, 16...control device, 22...digestion tank, 22a...primary digestion tank, 22b...secondary digestion tank, 32...circulation path, 34...solubilization tank, 38...hydrogen peroxide water tank, 40...hydrogen peroxide injection pump, 42...ozone generator, 44...ejector, 46...dissolution reaction section, 61...ozone gas flow meter, 62...ozone concentration meter, 90...power generation equipment, 92...dehydration equipment.

Claims (2)

有機物を含む処理対象物を嫌気性消化してバイオガスを生成する消化設備と、
前記処理対象物を可溶化して前記消化設備に供給する可溶化設備と、
を備え、
前記可溶化設備は、
前記処理対象物を貯留する可溶化槽と、
前記可溶化槽の前記処理対象物を循環させて前記可溶化槽に戻す経路である循環経路と、
前記循環経路の前記処理対象物を加圧する加圧ポンプと、
前記循環経路において前記処理対象物にオゾンを供給するオゾン供給部と、
前記循環経路において前記処理対象物に過酸化水素を供給する過酸化水素供給部と、
前記循環経路に設けられ、少なくとも乱流と加圧のいずれかによって前記処理対象物の可溶化を促進する溶解反応部と、
前記オゾン供給部から供給されたオゾンの濃度を計測するオゾン濃度計測部と、
前記オゾン供給部から供給されたオゾンの流量を計測するオゾン流量計測部と、
前記オゾン供給部から供給されたオゾンの濃度と流量に基づいて、前記過酸化水素供給部から供給する過酸化水素の供給量を制御し、その場合に、前記処理対象物に対するオゾン添加量50mg/Lに対して過酸化水素水添加量が10~40ppmとなるようにする制御部と、
を備える有機性廃棄物処理システム。
a digestion facility that performs anaerobic digestion on a treatment target material containing organic matter to generate biogas;
a solubilization facility that solubilizes the material to be treated and supplies the solubilized material to the digestion facility;
Equipped with
The solubilization equipment comprises:
a solubilization tank for storing the material to be treated;
a circulation path that circulates the material to be treated in the solubilization tank and returns it to the solubilization tank;
a pressure pump that pressurizes the object to be treated in the circulation path;
an ozone supply unit that supplies ozone to the object to be treated in the circulation path;
a hydrogen peroxide supply unit that supplies hydrogen peroxide to the object to be treated in the circulation path;
a dissolution reaction section provided in the circulation path and promoting solubilization of the object to be treated by at least one of turbulence and pressure;
an ozone concentration measuring unit that measures the concentration of ozone supplied from the ozone supply unit;
an ozone flow rate measuring unit that measures the flow rate of ozone supplied from the ozone supply unit;
a control unit that controls the amount of hydrogen peroxide supplied from the hydrogen peroxide supply unit based on the concentration and flow rate of ozone supplied from the ozone supply unit, so that the amount of hydrogen peroxide added to the treatment object is 10 to 40 ppm for an ozone addition amount of 50 mg/L ;
An organic waste treatment system comprising:
前記制御部は、前記オゾン供給部から供給されたオゾンの濃度と流量に基づいて、前記過酸化水素供給部から供給する過酸化水素水の供給量を制御する場合に、前記処理対象物に対するオゾン添加量50mg/Lに対して過酸化水素水添加量が20~30ppmとなるようにする、請求項1に記載の有機性廃棄物処理システム。
2. The organic waste treatment system of claim 1, wherein the control unit controls the amount of aqueous hydrogen peroxide supplied from the hydrogen peroxide supply unit based on the concentration and flow rate of ozone supplied from the ozone supply unit so that the amount of aqueous hydrogen peroxide added is 20 to 30 ppm for an ozone addition amount of 50 mg/L to the treatment target.
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