JP2009018211A - 家畜糞尿の処理装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】家畜糞尿の固液分離装置1と、分離液中のアンモニアと水分をアンモニア蒸気として分離する減圧フラッシュエバポレータ3と、ここで有機物が濃縮された濃縮液の一部をメタン発酵して消化ガスを回収するメタン発酵装置9と、濃縮液を減圧フラッシュエバポレータ3に戻す循環ポンプ4と、アンモニア蒸気からミストを除去するノックアウトドラム6と、ミスト除去後のアンモニア蒸気を加圧するコンプレッサ7と、加圧後のアンモニア蒸気にスチームを混合後、これと濃縮液を熱交換して濃縮液を加熱する熱交換器5と、液化した回収アンモニア液を資源化する微生物培養装置8とを備えた。
【選択図】図1
Description
従来の家畜糞尿の処理方法において、特許文献2では有機性廃棄物のガス化処理工程などで発生するアンモニアの回収について注目している。しかしながら、ガス化処理工程でアンモニアが阻害因子となる点については何ら注目されていない。すなわち、特許文献2に記載された処理方法においては、メタン発酵後の処理液からアンモニアを除去して回収していたので、前述した問題が生じていた。
また、本発明は、処理工程において排出される各種の処理物を、肥料や家畜飼料あるいは燃料ガスなどとして有効利用できる形態の処理物として回収することを目的としてなされたものである。
減圧フラッシュエバポレータの運転条件としては、圧力を10kPa〜100kPa、温度50℃〜100℃にして運転されるのが好ましい。しかも、圧力を20kPa〜80kPa、温度60℃〜90℃にして運転した方が、運転経費の低廉化を図る上で好ましい。より好ましくは、圧力を30kPa〜60kPa、温度60℃〜80℃である。
ノックアウトドラム(気液分離タンク)とは、飽和蒸気(アンモニア蒸気)などの飽和流体を気体と液体に分離するドラムである。例えば、円筒形タンクの円筒壁内面の円周接線方向に飽和流体を流入し、旋回流を発生させてこれを気体と液体とに分離する。
コンプレッサの種類としては、例えばレシプロ型コンプレッサ、ツインスクリュー型コンプレッサ、スクロール型コンプレッサ、ダブルツース型コンプレッサなどを採用することができる。
熱交換装置としては、エロフィン式熱交換装置、ブレートフィン式熱交換装置、水冷ブレートフィン式熱交換装置などを採用することができる。
しかも、家畜糞尿中に含有されている多量のアンモニアをメタン発酵処理の前段で除去するので、メタン発酵によりメタンガスを回収する場合に、アンモニアが阻害因子になり、十分なメタン発酵処理は行えない問題を解決し、メタン発酵を効率的に行うことができる。
図1は、本発明の一実施形態の家畜糞尿の処理装置の系統図である。
固液分離装置1は、家畜糞尿を固形分と液分とに分離する装置で、固液分離装置であればいかなるものでもよいが、具体的にはスクリュープレス脱水機(図示せず)が挙げられる。これは、先細りのスクリーンよりなる外筒と、外筒内に軸線を一致させて収納された先細りのスクリューと、スクリューの回転モータとを有している。家畜糞尿を外筒の大径な元部に形成された家畜糞尿の入口から投入し、回転モータによりスクリューを回転させることで、スクリューの内部に投入された家畜糞尿をスクリューにより出口側に移送しながら圧縮し、分離液を外筒スクリーンでろ過して分離除去する装置である。分離された固形分は出口から排出される。
熱交換器5は、減圧フラッシュエバポレータ3で分離されたアンモニア蒸気を加圧し、その蒸気にスチームを混合したスチーム混合アンモニア蒸気と循環濃縮液を熱交換して濃縮液を加熱する。
コンプレッサ7は、ノックアウトドラム6で分離されたアンモニア蒸気を所定の圧力に加圧するものである。
微生物培養装置8は、回収アンモニア液を資源化するためのアンモニア処理装置であり、ユウグレナ類(ミドリムシ藻綱)に属する単細胞、または緑藻類に属する単細胞などの家畜の飼育に必要な栄養素を豊富に含有する微生物などを培養する家畜飼料用微生物の培養装置である。ここでは、ユーグレナ細胞を光照射下の培養 槽で回分培養する装置が採用されている。ユーグレナ 細胞に含有されるタンパク質は、光照射によって増加する。
また、窒素源としては、上記熱交換後の回収アンモニア液が採用されている。ユーグレナの培養温度は20〜35℃で、初期pHは2.0〜7.5が適当であるが、細胞の増殖には3.0〜5.0の範囲が好ましい。また、培養時には、適度の機械攪拌および/または通気攪拌を行なう。
まず、家畜糞尿を固液分離装置1に供給し、固液分離装置1で有機性固形分と液分とに分離する。固形分は有機性固形分処理装置としての図示しないコンポスト化装置により堆肥化されて有効利用することができる。
次に、減圧フラッシュエバポレータ3で脱塩分離液を濃縮し、アンモニア分を揮散分離した試験例について述べる。
NH4−N濃度5,000mg/L、SS濃度3wt/vol%の脱塩分離液を、減圧フラッシュエバポレータ3へ1m3/hrで供給し、減圧フラッシュエバポレータ3における条件を圧力60kPaで処理した。その結果、分離された濃縮液はNH4−N濃度1,600mg/L、SS濃度8wt/vol%であった。
2:晶析脱リン装置
3:減圧フラッシュエバポレータ
4:循環ポンプ
5:熱交換器
6:ノックアウトドラム
7:コンプレッサ
8:微生物培養装置
9:メタン発酵装置
Claims (5)
- 家畜糞尿を固液分離する固液分離装置と、
該固液分離装置で分離された分離液からアンモニアと水分をアンモニア蒸気として分離する減圧フラッシュエバポレータと、
該減圧フラッシュエバポレータで有機物が濃縮された濃縮液の一部を抜き出し、メタン発酵して消化ガスを回収するメタン発酵装置と、
該減圧フラッシュエバポレータでアンモニア蒸気が分離され有機物が濃縮された濃縮液を上記減圧フラッシュエバポレータに戻して循環する循環手段と、
上記分離されたアンモニア蒸気からミストを除去するノックアウトドラムと、
該ノックアウトドラムで分離されたアンモニア蒸気を加圧するコンプレッサと、
該コンプレッサで加圧されたアンモニア蒸気にスチームを混合してスチーム混合アンモニア蒸気とし、該スチーム混合アンモニア蒸気と上記濃縮液を熱交換して濃縮液を加熱する熱交換装置と、
該熱交換装置での熱交換で上記スチーム混合アンモニア蒸気が液化した回収アンモニア液を資源化するアンモニア処理装置
とを備えたことを特徴とする家畜糞尿の処理装置。 - 固液分離装置で分離された分離液から溶解塩を除去する溶解塩除去装置を減圧フラッシュエバポレータの前段に付設した請求項1に記載の家畜糞尿の処理装置。
- 溶解塩除去装置が晶析脱リン装置である請求項2に記載の家畜糞尿の処理装置。
- 減圧フラッシュエバポレータにおいて圧力を10kPa〜100kPa、温度50℃〜100℃にして運転される請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の家畜糞尿の処理装置。
- アンモニア処理装置が、アンモニアを栄養源の一部として増殖する家畜飼料用微生物の培養装置である請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の家畜糞尿の処理装置。
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