JPH0811240B2 - Anaerobic digestion method of sewage sludge - Google Patents
Anaerobic digestion method of sewage sludgeInfo
- Publication number
- JPH0811240B2 JPH0811240B2 JP1077869A JP7786989A JPH0811240B2 JP H0811240 B2 JPH0811240 B2 JP H0811240B2 JP 1077869 A JP1077869 A JP 1077869A JP 7786989 A JP7786989 A JP 7786989A JP H0811240 B2 JPH0811240 B2 JP H0811240B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sludge
- tube
- raw
- digested
- methane
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
- Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel
Landscapes
- Treatment Of Sludge (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 発明の背景 発明の分野 この発明は、下水汚泥の嫌気性消化方法に関するもの
である。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for anaerobic digestion of sewage sludge.
背景技術 下水処理場で発生する汚泥は、通常約2%の固形分濃
度の状態で排出される。この排出する汚泥の量を減量す
る対策の1つとして、従来より汚泥を消化槽に導いてメ
タン発酵させる方法が行なわれている。BACKGROUND ART Sludge generated at a sewage treatment plant is usually discharged in a state of a solid content concentration of about 2%. As one of the measures to reduce the amount of sludge to be discharged, a method of introducing sludge into a digestion tank and performing methane fermentation has been conventionally performed.
しかしながら、このような従来の方法では、発酵速度
が遅く、かつ汚泥が稀薄な濃度であるため、大きな容量
の消化槽が必要であり、また、消化率が高々40〜50%で
あるため、消化により発生した消化ガスのかなりの部分
が、この汚泥の加熱に消費される結果となり、経済性が
極めて低かった。However, such a conventional method requires a large-capacity digestion tank because the fermentation rate is slow and the sludge has a dilute concentration, and the digestibility is at most 40-50%, so A considerable part of the digestion gas generated by the above was consumed for heating this sludge, and the economical efficiency was extremely low.
汚泥消化技術において改善すべき第1の点は、消化槽
の小型化であり、第2の点はプロセス内での熱収支の改
善と消化ガス発生率の向上である。最近では、固形分濃
度約2%の汚泥を4〜6%にまで濃縮する試みがなされ
ている。このような濃縮により、消化槽の容積を小さく
すると共に熱収を改善して、消化ガス発電によるエネル
ギー回収を可能にしている。しかしながら、このような
濃縮方法によっても、経済的な効率はなお不充分であ
り、さらに一層の性能向上が望まれている。The first point to be improved in the sludge digestion technology is the downsizing of the digestion tank, and the second point is the improvement of the heat balance and the digestion gas generation rate in the process. Recently, attempts have been made to concentrate sludge having a solid content concentration of about 2% to 4 to 6%. By such concentration, the volume of the digestion tank is reduced and the heat absorption is improved, enabling energy recovery by digestion gas power generation. However, even with such a concentration method, the economical efficiency is still insufficient, and further improvement in performance is desired.
メタン発酵の能率向上を図る方法として、50〜55℃の
高温で発酵を行う方法と、メタン発酵の前に汚泥を予め
加熱処理しておく方法が知られている。前者の方法で
は、通常な35℃でのメタン発酵の場合の2〜2.5倍の発
酵速度が得られる。後者の場合では、生汚泥を前もって
120〜180℃の温度で加熱処理しておくことによって、消
化率を通常の場合の50〜60%増しに向上させることがで
きると言われている。これらの方法は、汚泥消化の能率
を向上させる方法としては極めて有効な方法である。し
かしながら、汚泥の濃度が4〜6%の場合には、加熱に
多量の熱量が必要となるので、35℃程度に加温するのが
限度であった。したがって、50〜55℃の温度でメタン発
酵を行なったり、生汚泥を予め120〜180℃に加熱したり
することは、大量の熱量が必要になることから通常の下
水処理場では行なうことができなかった。As a method for improving the efficiency of methane fermentation, a method of performing fermentation at a high temperature of 50 to 55 ° C and a method of preliminarily heat treating sludge before methane fermentation are known. In the former method, a fermentation rate of 2 to 2.5 times that in the normal methane fermentation at 35 ° C can be obtained. In the latter case, raw sludge in advance
It is said that heat treatment at a temperature of 120 to 180 ° C. can improve the digestibility to 50 to 60% more than usual. These methods are extremely effective methods for improving the efficiency of sludge digestion. However, when the sludge concentration is 4 to 6%, a large amount of heat is required for heating, so heating to about 35 ° C was the limit. Therefore, methane fermentation at a temperature of 50 to 55 ° C or preheating of raw sludge to 120 to 180 ° C can be performed in a normal sewage treatment plant because a large amount of heat is required. There wasn't.
発明の要約 この発明の目的は、消化率、すなわち消化ガス発生率
を向上させるとともに、消化槽の容積を小型化すること
のできる嫌気性消化方法を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an anaerobic digestion method capable of improving the digestion rate, that is, the digestion gas generation rate and reducing the volume of the digestion tank.
この発明の嫌気性消化方法は、従来の希薄濃度の汚泥
の代りに脱水汚泥を用いる事を特徴とするものであっ
て、生汚泥を少くとも10%以上の固形分濃度に脱水し、
脱水した生汚泥を消化汚泥に添加して均一に混練し、混
練した汚泥を所定の温度でメタン発酵させるものであ
る。The anaerobic digestion method of the present invention is characterized by using dehydrated sludge in place of conventional dilute sludge, dehydrating raw sludge to a solid content concentration of at least 10%,
The dehydrated raw sludge is added to the digested sludge and uniformly kneaded, and the kneaded sludge is subjected to methane fermentation at a predetermined temperature.
この発明において、生汚泥の脱水は好ましくは15%以
上、更に好ましくは20%以上の固形分濃度でなされる。In the present invention, dehydration of raw sludge is preferably carried out at a solid content concentration of 15% or more, more preferably 20% or more.
この発明において、脱水した生汚泥は、消化汚泥に添
加する前に、120〜180℃の温度で加熱処理されることが
好ましい。In this invention, the dehydrated raw sludge is preferably heat-treated at a temperature of 120 to 180 ° C. before being added to the digested sludge.
この場合、メタン発酵は発酵速度の大きい50〜55℃の
高温発酵領域で行うのが特に好ましい。In this case, it is particularly preferable that the methane fermentation is carried out in a high temperature fermentation region of 50 to 55 ° C where the fermentation rate is high.
またこの発明は、メタン発酵を酸生成工程とメタン生
成工程とに分離して行なういわゆる二相嫌気性消化方法
にも適用し得る。この場合、生汚泥を10%以上の固形分
濃度に脱水し、脱水した生汚泥を酸生成発酵後の消化汚
泥に添加して均一に混練し、混練した汚泥を酸生成発酵
させ、次に酸生成発酵の生成物をメタン生成槽に導いて
メタンを生成させる。すなわち酸生成発酵の生成物は、
酸生成発酵後の消化汚泥を脱水機でろ過することにより
脱離液として分離する。得られた脱離液中に含まれる酸
生成発酵の生成は、メタン発酵槽の中で固定化した生体
触媒と接触することによってメタン生成発酵をさせる。Further, the present invention can be applied to a so-called two-phase anaerobic digestion method in which methane fermentation is separated into an acid production step and a methane production step. In this case, the raw sludge is dehydrated to a solid content concentration of 10% or more, the dehydrated raw sludge is added to the digested sludge after the acid-producing fermentation and uniformly kneaded, and the kneaded sludge is acid-generated and fermented, and then acid-fermented. The product of productive fermentation is introduced into a methanator to produce methane. That is, the product of acid production fermentation is
The digested sludge after the acid-producing fermentation is separated with a dehydrator as a desorbed liquid. The production of acid-producing fermentation contained in the obtained desorbed liquid is brought into contact with the immobilized biocatalyst in the methane fermenter to cause methane-producing fermentation.
ここで酸生成発酵とは汚泥中の有機物から、有機酸、
アルコールおよび炭酸ガス等を生成する発酵をいう。こ
の二相嫌気性消化方法においても生汚泥を予め加熱処理
し、高温で発酵を行わせるならば性能は一層向上する。Here, the acid-producing fermentation is a process of converting organic matter from sludge into organic acid,
Fermentation that produces alcohol and carbon dioxide. Even in this two-phase anaerobic digestion method, the performance is further improved if the raw sludge is preheated and fermented at a high temperature.
以上の二層消化方式を採用する事によって粘稠な生汚
泥と種汚泥の混練条件を緩和させ、メタン発酵の能率を
一層向上させる事が出来る。By adopting the above two-layer digestion method, the kneading conditions of viscous raw sludge and seed sludge can be relaxed, and the efficiency of methane fermentation can be further improved.
汚泥の固形分濃度が4〜6%以上になると粘度が急激
に高くなり、10%を越えると撹拌機付きの通常のメタン
発酵槽では撹拌動力の消費量が過大になり経済性を失
う。さらに15%を越えると一般的な撹拌器では撹拌が不
可能になる。このため、従来より実用的な濃度として
は、4〜6%以下であると考えられてきた。したがっ
て、従来は、固形分濃度10%以上の生活泥を用いて、メ
タン発酵を行なうということはなされておらず、このよ
うなことは不可能であると考えられていた。When the solid content concentration of sludge becomes 4 to 6% or more, the viscosity sharply increases, and when it exceeds 10%, the consumption of stirring power becomes excessive in a normal methane fermentation tank equipped with a stirrer, and the economical efficiency is lost. Further, if it exceeds 15%, it becomes impossible to stir with a general stirrer. Therefore, it has been conventionally considered that the practical concentration is 4 to 6% or less. Therefore, conventionally, methane fermentation has not been performed using living mud having a solid content concentration of 10% or more, and it has been considered that such a thing is impossible.
本発明者は、固形分20%以上の生汚泥であっても菌体
濃度を充分に高くし、かつ生汚泥に菌体をむらなく均一
に混合することによって、メタン発酵が効率良く行なえ
ることを見い出した。すなわち、この発明は、濃度の高
い種汚泥、すなわち消化汚泥中に少量の高濃度の生汚泥
を添加し、これを均一に混合して、消化槽中で一定の温
度に保つことによりメタン発酵を行なっている。The present inventor has made it possible to efficiently perform methane fermentation by sufficiently increasing the microbial cell concentration even in a raw sludge having a solid content of 20% or more, and by uniformly mixing the microbial cells in the raw sludge. Found out. That is, the present invention is a high-concentration seed sludge, that is, a small amount of high-concentration raw sludge is added to the digested sludge, the mixture is uniformly mixed, methane fermentation by maintaining a constant temperature in the digestion tank I am doing it.
この発明に従がえば、少くとも10%以上の固形分濃度
に脱水した生汚泥を用いているため、従来よりも小さな
容量の消化槽にすることができる。また従来と同程度の
容量の消化層を用いた場合には、従来よりも多量の生汚
泥を消化することができる。According to the present invention, since raw sludge dehydrated to a solid content concentration of at least 10% or more is used, a digester tank having a smaller capacity than before can be obtained. Further, when the digestion layer having the same capacity as the conventional one is used, a larger amount of raw sludge can be digested than the conventional one.
またこの発明に従えば、汚泥の固形分濃度が高いの
で、加熱すべき水分量が従来よりも少なくなる。したが
って、熱収支の点で従来は実用化されなかった汚泥の熱
処理法とか高温発酵法を採用することが出来る。Further, according to the present invention, since the solid content concentration of sludge is high, the amount of water to be heated becomes smaller than in the conventional case. Therefore, in terms of heat balance, it is possible to adopt a heat treatment method of sludge or a high temperature fermentation method which has not been practically used in the past.
下水処理場には、消化ガス発電の設備が設けられてい
る場合がある。この発明に従えば、この発電システムか
ら生じた排熱を用いて、汚泥を加熱することが可能にな
るので、このような処理場においてこの発明は特に有用
なものとなる。The sewage treatment plant may be equipped with a digestion gas power generation facility. According to the present invention, the sludge can be heated by using the exhaust heat generated from this power generation system, so that the present invention is particularly useful in such a treatment plant.
好適な実施例の説明 Fill and Draw法の実験 Fill and Draw法によって、この発明を検討した。Description of the Preferred Embodiment Experiment of Fill and Draw Method The present invention was examined by the Fill and Draw method.
種汚泥としては、50〜50℃で消化させたものを固形分
濃度15%に脱水して用いた。生汚泥としては、固形分濃
度21%に脱水したものを用いた。熱処理汚泥としては、
生汚泥を約170℃で30分間加熱処理したものを用いた。The seed sludge used was digested at 50 to 50 ° C and dehydrated to a solid concentration of 15%. The raw sludge used was dehydrated to a solid concentration of 21%. As heat treatment sludge,
The raw sludge used was heat-treated at about 170 ° C for 30 minutes.
実施例1 内容積約1000mlのガス排出口を設けた完全密閉型の実
験用ニーダに、種汚泥200gと生汚泥2.6gを入れて窒素ガ
スでニーダのポット内を置換した。次いで、5分間混練
を行なった後、ニーダを53℃の恒温水槽中につけて静置
した。発生した消化ガスを捕集瓶に集めて、翌日にガス
発生量とメタン含有率を測定した。次いで、ニーダのポ
ットの中から2.6gの汚泥を抜き取り、新たに2.6gの生汚
泥を加えて、再び5分間混練した。この操作を毎日1回
繰返した。実験は16日間継続して行なった。第1図には
ガス発生量を、第2図には発生したガスのメタン含有率
を示す。Example 1 200 g of seed sludge and 2.6 g of raw sludge were placed in a completely sealed experimental kneader having a gas outlet with an internal volume of about 1000 ml, and the inside of the kneader pot was replaced with nitrogen gas. Then, after kneading for 5 minutes, the kneader was placed in a constant temperature water bath at 53 ° C. and allowed to stand. The generated digested gas was collected in a collection bottle, and the amount of gas generated and the methane content were measured the next day. Next, 2.6 g of sludge was extracted from the kneader pot, 2.6 g of fresh sludge was newly added, and the mixture was kneaded again for 5 minutes. This operation was repeated once a day. The experiment was continued for 16 days. The gas generation amount is shown in FIG. 1, and the methane content of the generated gas is shown in FIG.
比較例1 300mlの三角フラスコに、200gの種汚泥と、2.6gの生
汚泥とを入れて、窒素ガスでフラスコ内を置換しながら
ガラス棒で汚泥を撹拌し混合した。消化ガス抜出し口の
付いたゴム栓でこの三角フラスコに蓋をし、53℃の恒温
水槽につけて静置した。発生した消化ガスを捕集瓶に集
めて、その翌日にメタン含有率を測定した。次いで、フ
ラスコの中から2.6gの汚泥を抜き取り、2.6gの生汚泥を
新たに加えて再びガラス棒で撹拌した混合した。この操
作を毎日1回繰返した。実験は16日間行なった。得られ
た結果を、第1図および第2図に示す。Comparative Example 1 200 g of seed sludge and 2.6 g of raw sludge were placed in a 300 ml Erlenmeyer flask, and the sludge was stirred and mixed with a glass rod while displacing the inside of the flask with nitrogen gas. The Erlenmeyer flask was covered with a rubber stopper having a digestion gas outlet, placed in a constant temperature water bath at 53 ° C., and allowed to stand. The generated digestive gas was collected in a collection bottle, and the methane content was measured the next day. Next, 2.6 g of sludge was extracted from the flask, 2.6 g of fresh sludge was newly added, and the mixture was again stirred with a glass rod to mix. This operation was repeated once a day. The experiment was conducted for 16 days. The obtained results are shown in FIGS. 1 and 2.
実施例2 実施例1において用いた生汚泥の代わりに、熱処理汚
泥を用い、実施例1と同様にしてガス発生量および発生
したガスのメタン含有率を測定した。結果を第1図およ
び第2図に示す。Example 2 Instead of the raw sludge used in Example 1, heat-treated sludge was used, and the gas generation amount and the methane content of the generated gas were measured in the same manner as in Example 1. The results are shown in FIGS. 1 and 2.
比較例2 比較例1において用いた生汚泥の代わりに、熱処理汚
泥を用いて、比較例1と同様にして熱処理汚泥を種汚泥
中に混合し消化させてガス発生量とメタン含有率を測定
した。得られた結果を第1図および第2図に示す。Comparative Example 2 Instead of the raw sludge used in Comparative Example 1, heat-treated sludge was used, and the heat-treated sludge was mixed with seed sludge and digested in the same manner as in Comparative Example 1 to measure the gas generation amount and the methane content. . The obtained results are shown in FIGS. 1 and 2.
第1図に示されるように、実験用ニーダを用いて充分
に汚泥を混合した実施例1は、撹拌が十分ではない比較
例1よりもはるかに高いガス発生量を示した。このガス
発生量は、汚泥の有機物1gあたりのガス発生量である。
実施例1のガス発生量は、従来の低い濃度で行なわれて
いる消化の場合のガス発生量とほぼ同じレベルであっ
た。As shown in FIG. 1, Example 1 in which the sludge was sufficiently mixed using the experimental kneader exhibited a much higher gas generation amount than Comparative Example 1 in which the stirring was insufficient. This gas generation amount is the gas generation amount per 1 g of organic matter in sludge.
The gas generation amount of Example 1 was almost the same level as the gas generation amount in the case of digestion which was performed at a low concentration in the related art.
実施例2では、生汚泥を予め加熱処理している。第1
図に示されるように、実施例2のガス発生量は、実施例
1よりもさらに高くなっており、加熱処理により消化率
が向上し、多量のガスが発生したことがわかる。加熱処
理した汚泥を用いた比較例2との比較から、この場合に
おいても汚泥を十分に混合することが必要であることが
わかる。In Example 2, raw sludge was heat-treated in advance. First
As shown in the figure, the gas generation amount of Example 2 is higher than that of Example 1, and it can be seen that the heat treatment improves the digestibility and generates a large amount of gas. From comparison with Comparative Example 2 using heat-treated sludge, it can be seen that even in this case, it is necessary to sufficiently mix the sludge.
ベンチスケール実験 第3図は、この発明に従う第1の具体的な説明のため
の工程図である。第3図を参照して、10%以上に脱水し
た生汚泥は、ニーダ1中に添加される。ニーダ1には、
消化槽2から排出された消化汚泥が種汚泥として循環さ
れており、この消化汚泥中に、生汚泥が混合される。ニ
ーダ1としては、粘度の高いものを混練することのでき
るものが使用され、たとえばコニーダ、またリボンミキ
サ、ギロチンミキサなどが使用できる。ニーダ1で消化
汚泥中に生汚泥を混練した汚泥は、次に消化槽2に送ら
れる。消化槽2では、消化が行なわれ、発生した消化ガ
スが抜き出される。所定時間の消化が終わった汚泥は、
再びニーダ1に添加され、一部は廃棄される。ニーダ1
における消化汚泥/生汚泥との混合割合は大きい方が安
定した結果がえられる。ニーダの効率にもよるが実際に
は1〜20が用いられる。Bench Scale Experiment FIG. 3 is a process chart for the first specific explanation according to the present invention. Referring to FIG. 3, the raw sludge dehydrated to 10% or more is added to the kneader 1. In Knead 1,
The digested sludge discharged from the digestion tank 2 is circulated as seed sludge, and the raw sludge is mixed in this digested sludge. As the kneader 1, a kneader capable of kneading a high viscosity is used, and for example, a kneader, a ribbon mixer, a guillotine mixer or the like can be used. The sludge obtained by kneading the raw sludge into the digested sludge in the kneader 1 is then sent to the digestion tank 2. In the digestion tank 2, digestion is performed and the generated digestion gas is extracted. Sludge that has been digested for a predetermined time,
It is added to the kneader 1 again, and a part is discarded. Knead 1
The larger the mixing ratio of digested sludge / raw sludge in the above, the more stable results can be obtained. Depending on the efficiency of the kneader, 1 to 20 is actually used.
メタン発酵は、通常汚泥中の基質の有機物から有機酸
やアルコールを生成する過程と、有機酸やアルコールか
らメタンを生成する過程の2つの過程を経てメタンを生
成すると言われている。生汚泥中の菌体濃度が低いか、
または生汚泥と種汚泥との混合状態が不均一であり、局
部的に菌体濃度が低くなる場合には、有機酸やアルコー
ルの生成が優勢になり、メタン生成菌の活動が抑制され
る。メタン発酵の速度は、メタン生成過程が律速であ
り、またメタン生成菌はpHや有機酸濃度に非常に敏感で
あると言われている。このため、生汚泥中のメタン生成
菌の濃度を常に高く保ち、メタン生成菌の周囲の有機酸
やアルコールの濃度が或る限度以上にならないように生
汚泥と種汚泥とを混練することが必要である。有機酸や
アルコール濃度が過剰にならないように、生汚泥と種汚
泥との混合に際しては、循環させる種汚泥の量を増加し
て菌体の初期濃度を高めておくことが好ましい。これに
よって、酸生成菌とメタン生成菌の共生関係の均衡が保
たれる。It is said that methane fermentation produces methane through two processes, a process of producing organic acids and alcohols from organic substances of substrates in sludge and a process of producing methane from organic acids and alcohols. Is the bacterial concentration in the raw sludge low?
Alternatively, when the mixed state of raw sludge and seed sludge is non-uniform and the bacterial cell concentration is locally low, the production of organic acids and alcohols becomes dominant, and the activity of methanogenic bacteria is suppressed. Regarding the rate of methane fermentation, it is said that the methane production process is rate-determining, and methanogens are very sensitive to pH and organic acid concentration. Therefore, it is necessary to keep the concentration of methanogens in the raw sludge high and knead the raw sludge and the seed sludge so that the concentration of organic acids or alcohols around the methanogen does not exceed a certain limit. Is. When mixing the raw sludge and the seed sludge, it is preferable to increase the amount of seed sludge to be circulated to increase the initial concentration of the bacterial cells so that the organic acid and alcohol concentrations do not become excessive. This balances the symbiotic relationship between acid-producing and methanogenic bacteria.
第4図はこの発明に従う第2の具体的な説明のための
工程図であり、種汚泥との混練前に生汚泥を加熱処理す
る具体例を示している。第4図を参照して、脱水した生
汚泥は、汚泥予熱器3に供給され予め加熱される。生汚
泥は次に、加熱器4内に供給され120〜180℃の温度に加
熱される。この加熱器4は、たとえば蒸気により加熱す
ることができる。このような蒸気には、下水処理場に設
置されている消化ガス発電の廃熱から回収した蒸気を用
いることができる。加熱された汚泥は、次に第1フラッ
シュタンク5に入れられる。ここで生汚泥は100℃に冷
却される。第1フラッシュタンクで発生した飽和蒸気
は、汚泥予熱器1に導かれ、生汚泥の予熱のために用い
られる。次に生汚泥は、第2のフラッシュタンク6に入
れられ、たとえば55℃に冷却される。FIG. 4 is a process chart for a second specific explanation according to the present invention, showing a specific example of heat treatment of raw sludge before kneading with seed sludge. With reference to FIG. 4, the dehydrated raw sludge is supplied to the sludge preheater 3 and preheated. The raw sludge is then fed into the heater 4 and heated to a temperature of 120-180 ° C. The heater 4 can be heated by steam, for example. For such steam, steam recovered from waste heat of digestion gas power generation installed in a sewage treatment plant can be used. The heated sludge is then put in the first flash tank 5. Here the raw sludge is cooled to 100 ° C. The saturated steam generated in the first flash tank is guided to the sludge preheater 1 and used for preheating the raw sludge. Next, the raw sludge is put into the second flash tank 6 and cooled to, for example, 55 ° C.
この冷却した生汚泥をニーダ1中に供給し、種汚泥と
して循環している消化汚泥と混練する。混練した汚泥
は、次に消化槽2に送られ所定の温度、たとえば50〜55
℃でメタン発酵が行なわれる。発生した消化ガスは抜出
し口から取出され、所定時間の消化を終えた汚泥は、一
部が廃棄され、残りはニーダ1に循環される。The cooled raw sludge is supplied into the kneader 1 and kneaded with the digested sludge circulating as seed sludge. The kneaded sludge is then sent to the digestion tank 2 at a predetermined temperature, for example 50 to 55.
Methane fermentation is carried out at ° C. The generated digestion gas is taken out from the outlet, the sludge that has been digested for a predetermined time is partially discarded, and the rest is circulated to the kneader 1.
第4図に示すような工程に基づいて本ベンチスケール
実験を行なった。消化槽として第5図に示すようなチュ
ーブタイプの消化槽を用いた。第5図を参照して、ジャ
ケット11内にはチューブ12が設けられている。チューブ
12の上端には汚泥供給ノズル13と消化ガス排出口15が設
けられている。ジャケット11の底部には、汚泥排出口14
が設けられている。加温ジャケット付きのニーダ1で混
練された汚泥は泥供給ノズル13からチューブ12内に供給
される。チューブ12内は、ジャケット11により所定の温
度になるように保たれている。チューブ12内では、消化
しながら汚泥は下方に移動する。一定期間内でチューブ
12内を移動した汚泥は、次に汚泥排出口14から排出さ
れ。消化により発生したガスはチューブ12の頂部に設け
られた消化ガス排出口15から排出される。This bench-scale experiment was conducted based on the process shown in FIG. A tube type digester as shown in FIG. 5 was used as the digester. Referring to FIG. 5, a tube 12 is provided inside the jacket 11. tube
A sludge supply nozzle 13 and a digestion gas discharge port 15 are provided at the upper end of 12. At the bottom of the jacket 11, the sludge discharge port 14
Is provided. The sludge kneaded by the kneader 1 with a heating jacket is supplied from the mud supply nozzle 13 into the tube 12. The inside of the tube 12 is kept at a predetermined temperature by the jacket 11. In the tube 12, sludge moves downward while digesting. Tube within a certain period
The sludge that has moved inside 12 is then discharged from the sludge discharge port 14. The gas generated by digestion is discharged from the digestion gas discharge port 15 provided at the top of the tube 12.
チューブ12としては、直径160m/m、長さ3500m/mのも
のを用いた。チューブ12内の温度が50〜55℃となるよう
にジャケット11に温水を流して保温した。汚泥供給ノズ
ル13から供給された汚泥が、1日間でチューブ12内を通
過するように、汚泥供給ノズル12からの汚泥の供給速度
を調整した。As the tube 12, a tube having a diameter of 160 m / m and a length of 3500 m / m was used. The jacket 11 was kept warm by flowing warm water so that the temperature inside the tube 12 became 50 to 55 ° C. The sludge supply rate from the sludge supply nozzle 12 was adjusted so that the sludge supplied from the sludge supply nozzle 13 could pass through the tube 12 in one day.
50〜55℃に加温されたニーダ1では、種汚泥、すなわ
ち消化汚泥12.0kgに対し、固形分濃度21%の生汚泥をあ
らかじめ160℃で30分間加熱処理したものを0.84kgの割
合で混練し、6時間に1回の割合で間けつ的に汚泥供給
ノズル13からチューブ12内に供給した。In Kneader 1 heated to 50-55 ℃, 0.84kg of seed sludge, that is, 12.0kg of digested sludge, was preliminarily heat-treated with raw sludge with a solid content of 21% at 160 ℃ for 30 minutes. Then, the sludge was supplied into the tube 12 once every 6 hours from the sludge supply nozzle 13.
以上のようにして、15日間このベンチスケール実験を
行い、消化により発生したガス発生量および発生したガ
ス中のメタン含有率を測定した。その結果、このシステ
ムによれば、生汚泥中の有機物1kgあたり、約750のガ
スが発生した。従来の通常の嫌気性消化では、有機物1k
gあたり、約500のガス発生量であるので、このシステ
ムで得られたガス発生量はかなり高い値である。なお、
メタン含有率は約60%であり、従来の通常な嫌気性消化
方法とほぼ同程度であった。従来の消化方法に比べ、単
位有機物あたりのガス発生量が著しく向上したことか
ら、より実際に近い条件であるベンチスケール実験から
も、この発明の消化方法が優れた方法であることが明ら
かである。第6図は、大規模プラントにこの発明を適用
した場合の消化槽の一例を示す部分切欠断面図である。
この発明においては、汚泥の粘度が高いため、従来のよ
うな撹拌槽中での消化を行なうことができない。したが
って、あらかじめニーダでよく混練した後、第5図に示
したように、汚泥チューブ中で移動させながら消化する
方法が有効な方法の1つである。このため、大規模プラ
ントにおいては、第6図に示すような多数のチューブを
備えた装置を用いることができる。第6図を参照して、
ジャケット21中には複数のチューブ22が入れられてい
る。このチューブ22は、たとえば、直径0.2〜1.0m、長
さ10〜30mのものが用いられる。ジャケット21の底部に
は汚泥供給口23が設けられており、この汚泥供給口23に
は各チューブ22に対応した汚泥分配ノズル24が設けられ
ている。またジャケット21の底部には、温水入口27およ
び汚泥排出口25が設けられている。ジャケット21の上方
部には消化ガスを抜き出すための消化ガス出口26および
温水入口28が設けられている。As described above, this bench scale experiment was performed for 15 days, and the amount of gas generated by digestion and the methane content in the generated gas were measured. As a result, according to this system, about 750 gases were generated per kg of organic matter in the raw sludge. With conventional normal anaerobic digestion, organic matter 1k
Since the gas generation amount is about 500 per gram, the gas generation amount obtained by this system is a considerably high value. In addition,
The methane content was about 60%, which was almost the same as the conventional anaerobic digestion method. Compared with the conventional digestion method, the amount of gas generated per unit organic matter was significantly improved, and it is clear that the digestion method of the present invention is an excellent method even from bench scale experiments, which are more realistic conditions. . FIG. 6 is a partially cutaway sectional view showing an example of a digestion tank when the present invention is applied to a large-scale plant.
In this invention, since the sludge has a high viscosity, digestion in a conventional stirring tank cannot be performed. Therefore, one of the effective methods is to knead well in advance with a kneader and then to digest while moving in a sludge tube as shown in FIG. Therefore, in a large-scale plant, a device having a large number of tubes as shown in Fig. 6 can be used. Referring to FIG. 6,
A plurality of tubes 22 are contained in the jacket 21. The tube 22 has a diameter of 0.2 to 1.0 m and a length of 10 to 30 m, for example. A sludge supply port 23 is provided at the bottom of the jacket 21, and the sludge supply nozzle 23 is provided with a sludge distribution nozzle 24 corresponding to each tube 22. A warm water inlet 27 and a sludge discharge port 25 are provided at the bottom of the jacket 21. A digestion gas outlet 26 and a hot water inlet 28 for extracting digestion gas are provided in the upper portion of the jacket 21.
汚泥供給口23から供給された汚泥は、汚泥分配ノズル
24により、それぞれのチューブ22中に押出される。チュ
ーブ22中では、汚泥が徐々に押出されて上昇し、チュー
ブ22の上方端では、汚泥があふれて、チューブ22の外壁
を通り今度は下方に移動する。チューブ22の外壁を通り
下方に移動した汚泥は、汚泥排出口25により排出され
て、一部は廃棄され、残りはニーダに循環される。Sludge supplied from the sludge supply port 23 is a sludge distribution nozzle.
By 24, they are extruded into their respective tubes 22. In the tube 22, the sludge is gradually extruded and rises, and at the upper end of the tube 22, the sludge overflows, passes through the outer wall of the tube 22, and then moves downward. The sludge that has moved downward through the outer wall of the tube 22 is discharged through the sludge discharge port 25, part of which is discarded, and the rest is circulated to the kneader.
汚泥は、チューブ22中を上昇しかつチューブ22の外壁
を伝わって下降する間に消化する。このような方式をと
ることにより、短いチューブでも、長い滞留時間を確保
することができる。なお、ジャケット21の外壁中には、
温水入口27から供給される温水が通され、この温水は温
水出口28から出ていく。この温水により、ジャケット21
の内部が所定の温度に保たれるようにされている。The sludge digests while rising in the tube 22 and down the outer wall of the tube 22. By adopting such a method, a long retention time can be secured even with a short tube. In addition, in the outer wall of the jacket 21,
The hot water supplied from the hot water inlet 27 is passed through, and the hot water exits from the hot water outlet 28. With this warm water, the jacket 21
The inside of is kept at a predetermined temperature.
第6図に示すような複数のチューブを有した消化槽を
用いることにより、チューブ内での汚泥の移動速度を均
一にすることができ、短絡流のような汚泥の移動の不均
一を防止することができる。また、複数のチューブを有
した消化槽を用い、汚泥をチューブの壁に沿って移動さ
せることにより、撹拌を行なうことができない場合で
も、メタン発酵を有効に行なうことができ、撹拌動力の
消費量が過大になり経済性を失うことも回避される。By using a digestion tank having a plurality of tubes as shown in FIG. 6, it is possible to make the movement speed of sludge in the tubes uniform and prevent uneven movement of sludge such as short-circuit flow. be able to. In addition, by using a digestion tank with multiple tubes and moving sludge along the walls of the tubes, methane fermentation can be performed effectively even when stirring cannot be performed, and the amount of stirring power consumed It is also possible to avoid losing the economy due to excessive cost.
しかしながら、第6図に示す消化槽は、この発明に用
いることのできる消化槽の一例であって、この発明は第
6図に示す消化槽の使用に限定されるものではない。However, the digester shown in FIG. 6 is an example of the digester that can be used in the present invention, and the present invention is not limited to the use of the digester shown in FIG.
この発明は、上述したようにメタン発酵を酸生成工程
とメタン生成工程とに分離して行なう二相嫌気性消化方
法にも適用され得る。第7図は、このような二層嫌気性
消化方法にこの発明を適用した場合の具体的な説明のた
めの工程図である。第7図を参照して、脱水された生汚
泥は、ニーダ31に供給される。ここで脱水生汚泥は循環
された消化汚泥に混練される。混練された汚泥は、酸発
酵消化槽32に送られ、メタン発酵プロセスにおける酸生
成工程のみが行なわれる。発酵後の消化汚泥の一部は脱
水機33により脱水した後廃棄される。残りはニーダ31に
循環される。酸生成発酵により、生汚泥中の有機物は有
機酸やアルコール、あるいは炭酸ガスなどに変換され可
溶化される。このため、酸生成工程で生成した有機産等
は脱離液中に溶解している。脱離液は次に、メタン生成
発酵を行なわせるために固定化生体触媒を有するメタン
生成発酵槽44中に供給される。ここでメタン生成発酵が
行なわれ、発生したメタンガスは取出され、メタン生成
発酵槽34で処理された脱離液は廃棄される。なお酸発酵
消化槽32の構造としては第5図、第6図に示すようなチ
ューブタイプのものが用いられる。The present invention can also be applied to a two-phase anaerobic digestion method in which methane fermentation is separated into an acid production step and a methane production step as described above. FIG. 7 is a process chart for specific description of the case where the present invention is applied to such a two-layer anaerobic digestion method. With reference to FIG. 7, the dehydrated raw sludge is supplied to the kneader 31. Here, the dehydrated raw sludge is kneaded with the circulated digested sludge. The kneaded sludge is sent to the acid fermentation digestion tank 32, and only the acid production step in the methane fermentation process is performed. A part of the digested sludge after fermentation is dehydrated by the dehydrator 33 and then discarded. The rest is circulated to Kneader 31. By the acid production fermentation, the organic matter in the raw sludge is converted into organic acid, alcohol, carbon dioxide gas or the like and solubilized. For this reason, organic substances and the like generated in the acid generation step are dissolved in the desorbed liquid. The effluent is then fed into a methanogenic fermentor 44 with immobilized biocatalyst to carry out the methanogenic fermentation. Methane production fermentation is performed here, the generated methane gas is taken out, and the desorbed liquid processed in the methanogenic fermentation tank 34 is discarded. As the structure of the acid fermentation digestion tank 32, a tube type as shown in FIGS. 5 and 6 is used.
さらに二相嫌気消化方法における他の具体例としては
第4図に示すような方法で生汚泥を予め120〜180℃の温
度に加熱処理した後に、前記の二相嫌気性消化を行うも
のがある。この場合発酵は50〜55℃の高温領域で行う事
が好ましい。こうする事によって二相嫌気性消化の効率
は一層改善される。Furthermore, as another specific example of the two-phase anaerobic digestion method, there is one in which the raw sludge is preheated to a temperature of 120 to 180 ° C. by the method as shown in FIG. 4 and then the two-phase anaerobic digestion is performed. . In this case, fermentation is preferably carried out in a high temperature range of 50 to 55 ° C. This will further improve the efficiency of the two-phase anaerobic digestion.
第1図は、Fill and Draw法による実験におけるガス発
生量を示す図である。 第2図は、Fill and Draw法による実験において発生し
たガスのメタン含有率を示す図である。 第3図は、この発明に従う第1の具体的な説明のための
工程図である。 第4図は、この発明に従う第2の具体的な説明のための
工程図である。 第5図は、第4図に示す工程に従うベンチスケール実験
において使用した消化槽を示す斜視図である。 第6図は、大規模プラントにこの発明を適用した場合の
消化槽の部分切欠斜視図である。 第7図は、この発明に従う第3の具体的な説明のための
工程図である。FIG. 1 is a diagram showing a gas generation amount in an experiment by the Fill and Draw method. FIG. 2 is a diagram showing the methane content of the gas generated in the experiment by the Fill and Draw method. FIG. 3 is a process chart for the first specific explanation according to the present invention. FIG. 4 is a process chart for the second specific description according to the present invention. FIG. 5 is a perspective view showing a digester used in a bench-scale experiment according to the process shown in FIG. FIG. 6 is a partially cutaway perspective view of a digestion tank when the present invention is applied to a large-scale plant. FIG. 7 is a process chart for the third specific explanation according to the present invention.
Claims (4)
と共に、残りを循環させ、この循環消化汚泥に生汚泥を
添加しメタン発酵させる下水汚泥の嫌気性消化方法であ
って、 前記生汚泥を少なくとも10%以上の固形分濃度に脱水
し、 前記脱水した生汚泥を前記循環消化汚泥に添加して均一
に混練し、 混練して得られた汚泥を複数本のチューブ型消化槽に分
配供給し、 それぞれのチューブ型消化槽内で汚泥を所定の温度でメ
タン発酵させながら前記チューブの壁に沿って移動さ
せ、 前記移動により前記チューブ型消化槽より排出された汚
泥の一部を廃棄し、残りを前記循環消化汚泥として前記
排水した生汚泥と混練することを特徴とする、下水汚泥
の嫌気性消化方法。1. A method for anaerobic digestion of sewage sludge, which comprises discarding a part of digested sludge after methane fermentation, circulating the rest, adding raw sludge to the circulating digested sludge, and performing methane fermentation. The sludge is dehydrated to a solid content concentration of at least 10% or more, the dehydrated raw sludge is added to the circulating digested sludge and uniformly kneaded, and the sludge obtained by the kneading is distributed to a plurality of tube-type digester tanks. Supply and move sludge in each tube-type digester along the wall of the tube while performing methane fermentation at a predetermined temperature, and discarding part of the sludge discharged from the tube-type digester by the transfer. A method for anaerobic digestion of sewage sludge, characterized in that the remainder is kneaded as the circulating digested sludge with the drained raw sludge.
ルによりそれぞれのチューブ型消化槽に押出し、 それぞれのチューブ型消化槽内で汚泥を徐々に上昇させ
ながら、その上端において汚泥を溢れさせ、 溢れた汚泥を前記チューブ型消化槽の外壁を伝わらせて
下降させ、 下降した汚泥の一部を廃棄し、残りを前記循環消化汚泥
として前記脱水した生汚泥と混練することを特徴とす
る、請求項1記載の下水汚泥の嫌気性消化方法。2. The sludge obtained by kneading is extruded into each tube-type digestion tank by a mixing / distributing nozzle, and the sludge is gradually raised in each tube-type digestion tank while causing the sludge to overflow at the upper end thereof. Characterized in that the overflowed sludge is caused to descend along the outer wall of the tube-type digestion tank, a part of the descended sludge is discarded, and the rest is kneaded with the dehydrated raw sludge as the circulation digested sludge. An anaerobic digestion method for sewage sludge according to claim 1.
加熱処理し、前記加熱処理後の生汚泥を前記消化汚泥に
添加することを特徴とする、請求項1または2記載の下
水汚泥の嫌気性消化方法。3. The sewage according to claim 1, wherein the dehydrated raw sludge is heat-treated at a temperature of 120 to 180 ° C., and the heat-treated raw sludge is added to the digested sludge. Anaerobic digestion method of sludge.
成工程と、前記酸生成工程で生成した成分からメタンを
生成するメタン生成工程とに分離して行ない、前記酸生
成工程で発生した消化汚泥の一部分を前記メタン生成工
程に送るため排出し、残りの消化汚泥を循環させ、この
循環消化汚泥に生汚泥を添加して前記酸生成工程を行な
う下水汚泥の二相嫌気性消化方法であって、 前記生汚泥を少なくとも10%以上の固形分濃度に脱水
し、 前記脱水した生汚泥を前記循環消化汚泥に添加して均一
に混練し、 混練して得られた汚泥を複数本のチューブ型消化槽に分
配供給し、 それぞれのチューブ型消化槽内で汚泥を所定の温度で酸
生成発酵させながら前記チューブの壁に沿って移動さ
せ、 前記移動により前記チューブ型消化槽より排出された汚
泥の一部分を前記メタン生成工程に送り、その残りを前
記循環消化汚泥として前記脱水した生汚泥と混練するこ
とを特徴とする、下水汚泥の二相嫌気性消化方法。4. The methane fermentation is carried out separately into an acid producing step of producing mainly an acid and a methane producing step of producing methane from the components produced in the acid producing step, and the digestion produced in the acid producing step. It is a two-phase anaerobic digestion method for sewage sludge in which a part of sludge is discharged to be sent to the methane production step, the remaining digested sludge is circulated, and raw sludge is added to the circulated digested sludge to perform the acid production step. The raw sludge is dehydrated to a solid content concentration of at least 10% or more, the dehydrated raw sludge is added to the circulating digested sludge and uniformly mixed, and the sludge obtained by the kneading is formed into a plurality of tube types. It is distributed and supplied to the digester, and sludge is moved along the wall of the tube while acid-producing and fermenting the sludge in each tube-type digester at a predetermined temperature. A two-phase anaerobic digestion method for sewage sludge, comprising sending a part of mud to the methane production step and kneading the rest as the circulating digested sludge with the dehydrated raw sludge.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1077869A JPH0811240B2 (en) | 1988-03-30 | 1989-03-29 | Anaerobic digestion method of sewage sludge |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7460688 | 1988-03-30 | ||
| JP63-74606 | 1988-03-30 | ||
| JP1077869A JPH0811240B2 (en) | 1988-03-30 | 1989-03-29 | Anaerobic digestion method of sewage sludge |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0231898A JPH0231898A (en) | 1990-02-01 |
| JPH0811240B2 true JPH0811240B2 (en) | 1996-02-07 |
Family
ID=26415769
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1077869A Expired - Lifetime JPH0811240B2 (en) | 1988-03-30 | 1989-03-29 | Anaerobic digestion method of sewage sludge |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0811240B2 (en) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2997833B2 (en) | 1993-12-28 | 2000-01-11 | 日立造船株式会社 | Anaerobic digestion method of sewage sludge |
| JP3572199B2 (en) * | 1998-06-23 | 2004-09-29 | 三菱重工業株式会社 | Organic solid matter methane recovery method |
| JP4168552B2 (en) * | 1999-10-07 | 2008-10-22 | 栗田工業株式会社 | Organic waste treatment methods |
| JP4834942B2 (en) * | 2001-09-03 | 2011-12-14 | 株式会社Ihi | Organic waste processing method and processing apparatus |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5670897A (en) * | 1979-11-10 | 1981-06-13 | Kubota Ltd | Treatment of water treating sludge |
| JPS58153594A (en) * | 1982-03-05 | 1983-09-12 | Ebara Infilco Co Ltd | Treatment of organic waste |
| JPS58205594A (en) * | 1982-05-25 | 1983-11-30 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Anaerobic digestion method |
| JPS59388A (en) * | 1982-06-26 | 1984-01-05 | Kubota Ltd | Anaerobic digestion of organic waste liquor or organic sludge and digesting apparatus therefor |
-
1989
- 1989-03-29 JP JP1077869A patent/JPH0811240B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0231898A (en) | 1990-02-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4354936A (en) | Anaerobic digestion process | |
| Pipyn et al. | Lactate and ethanol as intermediates in two‐phase anaerobic digestion | |
| US5451319A (en) | Anaerobic digestion process for sewage sludge | |
| JPS60132698A (en) | Step type anaerobic reaction tank | |
| JPH07185595A (en) | Anaerobic digestion method of sewage sludge | |
| CN106883984B (en) | A device and method for high-efficiency methane production from lignocellulosic materials | |
| CN102482686A (en) | Method for producing biogas or biogas | |
| CN116854327A (en) | Treatment method for drying and stabilizing organic sludge | |
| US5290450A (en) | Anaerobic digestion process for sewage sludge | |
| CN114686344A (en) | Methane production system based on recoverable composite mediator enhanced anaerobic digestion | |
| Radwan et al. | Dry anaerobic fermentation of agricultural residues | |
| CN103992015B (en) | A kind of technique improving biochemical excess sludge dewatering | |
| Borole et al. | Methane production in a 100-L upflow bioreactor by anaerobic digestion of farm waste | |
| CN115466751B (en) | Promote high inherent quick-witted discarded object CH that contains 4 Yield and H 2 Method and device for S control rate | |
| JPS59183895A (en) | Fuel gas producing method and apparatus | |
| JPH0811240B2 (en) | Anaerobic digestion method of sewage sludge | |
| CN206887102U (en) | A kind of efficient methane phase device of lignocellulosic material | |
| CN119614339A (en) | Device and method for improving biogas yield through micro-aeration backflow of biogas slurry | |
| JPS62279899A (en) | Method and apparatus for treating sewage of excretion system | |
| RU2600996C2 (en) | Method of aerobic-anaerobic processing of liquid manure to produce biogas, effluent, biosludge and device for its implementation | |
| JPS59386A (en) | Anaerobic digestion of organic wastewater | |
| CN211057122U (en) | Pre-aeration heating sequencing batch anaerobic dry fermentation device | |
| JPS62236489A (en) | Production of methane | |
| CN219652992U (en) | Anaerobic fermentation reactor with high solid substrate concentration | |
| KR102885227B1 (en) | Two-phase anaerobic digestion system consisting of a vertical type acid fermentation tank and a horizontal type methane fermentation tank |