JP3973294B2

JP3973294B2 - Shell Methane Fermentation Processing Equipment

Info

Publication number: JP3973294B2
Application number: JP20341398A
Authority: JP
Inventors: 芳孝東郷; 清治徳山; 司瑞利雨森; 昌浩多田羅
Original assignee: Kajima Corp
Current assignee: Kajima Corp
Priority date: 1998-07-17
Filing date: 1998-07-17
Publication date: 2007-09-12
Anticipated expiration: 2018-07-17
Also published as: JP2000033358A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は貝のメタン発酵処理装置に関し、とくに大量の貝を環境に調和した方法で処理することができる生物処理装置に関する。
本発明の貝のメタン発酵処理装置は、火力発電所、原子力発電所、化学工場等で機器やプロセスの冷却に使う海水から廃棄物として除去される貝や、水産関連の食品工場等から廃棄される貝の処理に効果的に利用できる。
【０００２】
【従来の技術】
例えば火力発電所では、水路内での貝藻類の繁殖や脱落に起因する冷却水の不足によって発電支障が数多く発生している。取水路で成長・死滅した貝が取水ポンプ室に堆積したり、成長した貝が多量に落下し、スクリーンに付着してこれを閉塞し、ポンプ動力の異常な増大やポンプ能力の低下による水量減少が経験されている。
【０００３】
付着する貝は、ムラサキイガイ、カキ、フジツボ類などが多く、対策として人力で掻き落した後廃棄することが行われている。廃棄には、焼却や埋立て処理が使われ、貝殻と貝肉との分離が困難であるので、そのまま処理されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
貝藻類の処理は、実質的に貝の処理であり、従来の貝の処理方法には次のような問題があった。
【０００５】
Ａ．貝の焼却処理の場合
（ア）貝には80％以上の水分が含まれているため、焼却時に大量の燃料が必要であり、ランニングコストが高い。
（イ）大量の燃料を燃やすため、地球温暖化の原因である二酸化炭素を多く排出する。また、貝殻を分別せずに燃焼させると貝殻成分の炭酸カルシウムが分解し、その中に固定化していた二酸化炭素を多く排出する。
（ウ）ダイオキシン等の汚染物質の発生するおそれがある。
【０００６】
Ｂ．貝の埋立処理の場合
（エ）有機質が変質するため、臭気や衛生面で問題があった。
（オ）埋立て地の確保が難しい。
（カ）埋立て地は支持力が不足して、その後の跡地利用が難しい。
【０００７】
従って、本発明の目的は、貝肉を分解処理すると共に貝殻を炭酸カルシウム材料として回収する貝のメタン発酵処理装置を提供するにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明者は次の諸点に着目し、実験によりそれらの着目点が貝処理のために有効な処理要素であるとの知見を得た。
（１）貝を自動的に貝殻と貝肉とに分別することができれば、貝殻のみを有用な目的のために回収することができる。
（２）分別した貝肉を実質上固形分がないペースト状のものにすれば、メタン発酵菌によって、下水へ放流できる程度に分解することが可能になり、従来の焼却や埋立てに伴う問題点を解決することができる。
（３）メタン発酵による分解処理の過程で副生物として生じるメタン等のバイオガスを燃料などとして回収すれば、貝の処理過程のコスト低減を図ることができる。
上記諸点を確認するため、以下の実験を行なった。
【０００９】
［実験１］貝殻と貝肉との分別の自動化
図２に示すような加圧室2aと間隙2bとをシリンダー2c内に有する高圧分別機２を用意した。即ち、上部ピストン2dと下部ピストン2eを内径150mmシリンダー2c内に設け、両ピストン2d、2e間のシリンダー2c内空間を貝殻粉砕用の加圧室2aとした。両ピストン2d、2eを油圧ユニット2gに接続し、上部及び下部ピストン2d、2eの移動及び加圧室2aへの加圧を図った。ピストンとシリンダー2cの内周面との間に、貝肉をペースト化するために0.7mmの間隙2bを設けた。
【００１０】
50kgのムラサキイガイを加圧室2aに投入し、油圧ユニット2gにより250kg/cm²の圧力を加えた。その結果、貝肉ペースト34kgを得ると共に、細かく粉砕した貝殻16kgを得た。貝肉ペースト中に貝殻状のものはほとんど見られなかった。粉砕貝殻の方には、わずかな有機物（貝柱や海草類）が混在していた。
【００１１】
［実験２］貝殻の洗浄
実験１で得た貝殻の３kgと15リットルの水を、容積50リットルの攪拌機付き洗浄タンク3aに入れ、0.01Ｎ(規定濃度）となるようにこの場合苛性ソーダ（NaOH）であるアルカリ水溶液Ｚを加えた後、１時間攪拌して洗浄した。洗浄後の貝殻の重量は、表１のとおりであった。なお、アルカリ水溶液Ｚを添加したのは、蛋白を溶解して、貝殻からの貝柱等の有機物の剥離を促進し、さらに以下に説明するバイオリアクター４内のアルカリ度を高めて異物に対する干渉作用を大きくし、ひいてはメタン発酵を安定化するためである。ただし、本発明において、アルカリ水溶液Ｚの添加は必須要件ではない。
【００１２】
洗浄実験は３回行なった。実験１の分別直後の貝殻には、平均８重量％程度の有機物が付着していた。しかし、実験２の洗浄後の貝殻には、何れの回にも有機物の付着は観察されなかった。
【００１３】
【表１】
第１回の洗浄実験洗浄前重量 15.2kg 洗浄後重量 14.3kg
第２回の洗浄実験洗浄前重量 15.0kg 洗浄後重量 13.5kg
第３回の洗浄実験洗浄前重量 15.0kg 洗浄後重量 14.0kg
【００１４】
［実験３］貝殻と付着有機物の分離
実験１の方法で得た粉砕貝殻の30kg及び水60kgを、図１に示すような攪拌機付き洗浄タンク3aに入れ、0.05Ｎ(規定濃度）となるように苛性ソーダ（NaOH）を添加し、１時間攪拌して得たスラリー（固液混合物）を同図に示すような液体サイクロンからなる固液分離装置3bに送り、固(貝殻）と液（付着有機物を含む洗浄水）の分離を行なった。この実験に使用した液体サイクロンは、円筒部直径15cmの標準型液体サイクロンであった。スラリー流量は６リットル／分、サイクロンの上流流量（Ｑo）と下流流量（Ｑf）との比（Ｑo／Ｑf）は５とした。実験結果は表２のとおりであった。洗浄された貝殻の真比重は1.4であった。
【００１５】
【表２】
サイクロンの下流物：貝殻及び少量の水合計46kg（固形有機物は観察されず）サイクロンの上流物：固形有機物を含む水合計44kg（貝殻は観察されず）
【００１６】
［実験４］貝肉ペーストなどのメタン発酵による分解
実験１で分別されたムラサキイガイの貝肉ペーストを同量の水で希釈したものを原廃液とし、図３のバイオリアクター４によりメタン発酵の実験を行なった。図３及び４を参照するに、バイオリアクター４として、直径30mm、長さ600mmのガラス繊維製担体4bの４本からなるろ床4aを、有効容積３リットルの反応槽内に充填した固定床式のものを使用した。担体4b上の微生物として、55℃で活性を示す高温メタン生成菌が含まれる汚泥を使用した。VSS（有機性固形分濃度、概ね微生物濃度を示す）が8,000mg／リットルである汚泥の３リットルをバイオリアクター４に投入した後、55℃に加熱した上で、前記原廃液を徐々にバイオリアクター４へ投入した。
【００１７】
原廃液のC0Dcr（化学的酸素要求量）は30,000〜40,000mg／リットルであり、そのB0D（生物学的酸素要求量）は25,000〜35,000mg／リットルであった。スタート後30日で、C0D容積負荷が16kgC0D／m³日となり発酵状態が安定したので、そのまま60日間運転をした。処理水質はC0Dcrが4,000〜6,000mg／リットル、B0Dが3,000〜4,000mg／リットルであり、60日間の平均除去率はC0Dcrが85％、B0Dが88％であった。
【００１８】
また、バイオガスは原廃液１リットル当たり、平均20リットル発生し、バイオガス中のメタンの平均組成は71％であった。
【００１９】
本発明は、以上の実験で得た知見に基づいて完成したものである。
【００２０】
図１及び２に示す実施例を参照するに、本発明による貝のメタン発酵処理装置１は、貝殻粉砕用の加圧室2aと該加圧室2aに連なる貝肉ペースト化用の間隙2bと加圧手段（図２の油圧ユニット2g）を有する高圧分別機２、高圧分別機２からの粉砕貝殻Ｌ上の残存貝肉を洗浄水Ｗへ洗落として洗浄水Ｗを残存貝肉溶液Ｒとする攪拌機付き貝殻洗浄タンク 3a と、残存貝肉溶液Ｒから粉砕貝殻を分離する固液分離装置 3b と、分離された粉砕貝殻を洗浄水Ｗで洗浄する振動ふるい 3d とを有し、固液分離装置 3b からの残存貝肉溶液Ｒの一部と振動ふるい 3d からの洗浄水Ｗとを貝殻洗浄タンク 3a へ戻して使用する粉砕貝殻洗浄ユニット３、及び高圧分別機２からの貝肉ペーストＰと固液分離装置 3b からの残存貝肉溶液Ｒの残部とをメタン発酵処理する生物反応槽４を備えてなるものである。
【００２１】
好ましくは前記高圧分別機２に、一対のピストン2d、2eを内部に有し且つ所定加圧位置にある両ピストン2d、2eの間に前記加圧室2aを画成するシリンダー2c、シリンダー2cの内周面との間に前記ペースト化用間隙2bを形成する如きピストン2e周縁の凹部2f、ピストン2d、2eを駆動する加圧手段2g、所定加圧位置にある前記ピストン2eの凹部2fに対向するシリンダー2c周壁上の部位に周壁を貫通して開口する貝肉の流出口2h、及びシリンダー2c周壁上における両ピストン2d、2eの所定払出し位置の中間部位に周壁を貫通して開口する粉砕貝殻の払出し口2iを設ける。
【００２２】
更に好ましくは、貝殻洗浄タンク 3a の洗浄水Ｗに 0.01 〜 0.05 Ｎ（規定濃度）となるようにアルカリ水溶液Ｚを加える。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明による貝のメタン発酵処理装置の作用を、図１及び２の実施例によって説明する。
処理すべき貝を洗浄ホッパ−15に投入し、清浄水Ｃを上から散布して貝を洗い、洗浄排水Ｙを排水路へ流す。洗浄後の貝をスクリュウコンベアで高圧分別機２へ送る。
【００２４】
図２に示す高圧分別機２の実施例においては、貝の粉砕処理をする時のシリンダー2c内における加圧室2aの加圧位置を、実線位置のように予め定め、粉砕貝殻Ｌを送出するための払出し位置を点線位置のように予め定める。洗浄ホッパ−15からの貝は、加圧位置にある加圧室2aに向けて開口する貝投入口2kを介し高圧分別機２に充填される。
【００２５】
油圧ユニット2gから上部ピストン2dと下部ピストン2eとを介して、加圧室2aに充分大きな圧力を加えると、流動性のない貝殻は、両ピストン2d、2eからの圧力により圧力室2a内で粉砕され粉砕貝殻Ｌとなる。流動性のある貝肉だけが貝肉ペーストＰになって微小間隙2bへ流込み、流出口2hから排出される。
【００２６】
その後、上部ピストン2dと下部ピストン2eとの移動により加圧室2aを払出し位置へ移し、この位置の加圧室2aに開口する払出し口2iを介して粉砕貝殻Ｌを排出する。図示例では、払出し口2iに対向するシリンダー2c上の部位に、払出しピストン2jが設けられており、払出しピストン2jが粉砕貝殻Ｌをシリンダー2cから払出し口2iへ払出す。こうして、貝殻と貝肉が分別され、それぞれ払出し口2iと流出口2hとに分けて送出される。
【００２７】
加圧室2aでの圧縮は、例えば油圧ユニット2gにより200〜250kg/cm²の圧力で行なう。図示例の場合にシリンダー2cと下部ピストン2eとの間のクリアランスである微小間隙2bは、１mm以下を基準とし、分別状態の仕様に応じて可変なものとする。シリンダー2cの径は、分別処理すべき貝の量によって定まり、径が大きくなるほど分別処理量は増大する。
【００２８】
分別した粉砕貝殻Ｌには、わずかな貝肉や海草等の残存有機物が附着しているので、払出し口2iからの粉砕貝殻Ｌを洗浄ユニット３によって水洗いする。図１に示すように洗浄ユニット３には、粉砕貝殻Ｌ上の残存貝肉を残存貝肉溶液Ｒへ洗落とす貝殻洗浄タンク3aと、残存貝肉溶液Ｒから固形分を回収する固液分離装置3bと、分離された粉砕貝殻を洗浄水Ｗで洗浄する振動ふるい 3d とを設ける。洗浄タンク3aに、分別機払出し口2iからの粉砕貝殻Ｌと洗浄水Ｗとを入れ、攪拌機等により攪拌して粉砕貝殻Ｌ上の残存貝肉等の有機物をまず新しい洗浄水Ｗへ洗落とすことによりその水を残存貝肉溶液Ｒにする。好ましくは、0.01〜0.05Ｎの濃度となるように苛性ソーダ（NaOH）等のアルカリ水溶液Ｚを洗浄水Ｗ（残存貝肉溶液Ｒ）に加え、洗浄の効率化及びその後のメタン発酵の安定化を図る。洗浄時間は長い程よいが、１時間もあれば十分である。
【００２９】
洗浄後の粉砕貝殻Ｌが含まれる残存貝肉溶液Ｒを、固液分離装置3bに加え固形分の粉砕貝殻Ｌを分離して回収する。固液分離装置3bの一例は液体サイクロンである。固液分離装置 3b から固形分として排出される粉砕貝殻Ｌは、少量の有機物含有洗浄水を伴っているので、さらに新しい洗浄水Ｗを注水しながら振動ふるい 3d にかけ、粉砕貝殻Ｌから有機物を完全に除去する。こうして回収した粉砕貝殻Ｌは、炭酸カルシウムからできているので、土壌中和剤等として利用できる。ふるい 3d から落ちた水、即ち固液分離装置 3b から粉砕貝殻Ｌに伴ってきた水及びふるい 3d で新しく注水した洗浄水は、洗浄水ポンプ 3e によって洗浄タンク 3a へ戻して貝殻の洗浄に使う。また図１に示すように、固液分離装置 3b で固形分を分離した後の残存貝肉溶液Ｒの一部分を洗浄タンク 3a へ戻し、粉砕貝殻循環ポンプ 3c によって洗浄タンク 3a と固液分離装置 3b との間に循環させる。
【００３０】
高圧分別機２の流出口2hから排出される貝肉ペーストＰと、洗浄ユニット３の固液分離装置3bで粉砕貝殻Ｌが分離された残存貝肉溶液Ｒのうち洗浄タンク 3a へ戻す一部分以外の残部との両者を、スラリーＳとしてメタン発酵槽４へ注入する。バイオリアクターとも呼ばれる生物発酵槽４は数多くの種類があるが、例えば図３及び４に例示する円筒状担体4bを縦に規則的に充填して固定ろ床4aとしたものを使用する。担体4bには、メタン発酵菌を担持させ、貝肉ペーストＰ及び残存貝肉溶液Ｒ中の有機物を効率的に分解処理する。スラリーＳは、固形分の分散や発酵温度の均一化のために、例えばスラリー循環ポンプ８によりメタン発酵槽４内を上向き又は下向きに循環させるのがよい。ただし、本発明で用いる生物反応槽４は、固定ろ床4a及び円筒状担体4bを使用したものに限定されない。
【００３１】
本発明者は、上記メタン発酵後の処理水の有機物濃度が、従来の二次処理、例えば活性汚泥の二次処理により下水に対する規制値以下に低減できる程度のものであることを実験的に見出した。図１の実施例では上記二次処理として浸漬膜10を使用している。
【００３２】
従って、本発明による貝のメタン発酵処理装置の処理水は、従来の活性汚泥等による二次処理の後、下水や河川に放流することができる。
【００３３】
要するに、本発明によれば貝肉及び付着した海草類は、メタン生成菌を代表とする嫌気性微生物により80％以上の有機物はバイオガスに分解される。また、残りの有機物も活性汚泥の好気性微生物により分解される。生物処理する前に貝殻と貝肉を分別するので、貝殻によるバイオリアクターの閉塞もなく、安定した発酵となる。貝殻も洗浄するため有効利用できる。即ち本発明は、貝肉を分解処理し、しかも貝殻の炭酸カルシウムとしての回収を可能にする。
【００３４】
よって、本発明の目的である「貝肉を分解処理すると共に貝殻を炭酸カルシウム材料として回収する貝のメタン発酵処理装置の提供」を達成することができる。
【００３５】
【実施例】
図１に示す本発明の実施例では、貝殻洗浄ユニット３において、固液分離装置3bで固形分を分離した後の残存貝肉溶液Ｒの一部分を粉砕器５へ送ると共にその残部を洗浄タンク3aへ戻し、粉砕貝殻循環ポンプ3cで洗浄タンク3aと固液分離装置3bとの間に循環させることにより、粉砕貝殻Ｌの洗浄の徹底を図っている。
【００３７】
固液分離装置3bで固形分としての粉砕貝殻Ｌを分離した後の残存貝肉溶液Ｒも、生物反応槽４での分解に適しない粒子を含むので、好ましくは、発酵促進のためそれらの粒子を粉砕器5により微粉砕する。微粉砕は細かくする程よいが、100ミクロン以下が好ましい。このための粉砕器５の一例は石臼式のものである。粉砕器５からのスラリーＳを、スラリータンク6へ送り、高圧分別機２からの貝肉ペーストＰと充分良く混合する。
【００３８】
スラリータンク6に一旦貯蔵したスラリーＳを、スラリー供給ポンプ７で生物反応槽４へ投入し、メタン発酵による有機物分解処理に供する。本発明に用いる生物反応槽4は、スラリーＳ中の有機物たる貝肉ペーストＰ及び残存貝肉溶液Ｒ中の有機物をメタン発酵により分解するものであれば足りる。好ましくは、図４に示す円筒状担体4bを縦方向に規則的に充填した固定床式のものを使う。同図の担体4bは、中空筒体4eを枠体4gに支持させたものであり、好ましくはその中空筒体4eをガラス繊維製又は炭素繊維製の多孔質周壁4fによって形成する。その担体4bに、50〜60℃で発酵する高温メタン生成菌を担持させて用い、スラリーＳを効率的に処理する。発酵液、即ちスラリーＳは、固形分の分散や発酵温度の均一化のために、スラリー循環ポンプ８により生物反応槽４内を上向き又は下向きに循環させるのがよい。
【００３９】
メタン発酵による分解処理後の廃液は、従来の二次処理、例えば活性汚泥による好気処理又は浸漬膜処理等で下水に対する規制値以下にまで処理し、処理水Ｅとして下水や河川に放流する。
【００４０】
生物反応槽４でメタン発酵の際に発生するバイオガスを、温水ボイラーの熱源として使用し、得られた温水を生物反応槽４の加熱や一般的給湯に利用することができる。バイオガスには、少量の硫化水素が含まれるので、腐食防止や安全確保のため、酸化鉄等による脱硫器13で脱硫する。ボイラーなどの燃料に使用する場合は、小型の水封式ガスホルダー14にバイオガスを一旦貯えるのが燃料制御等のためには便利である。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の貝のメタン発酵処理装置は、貝を貝殻と貝肉とに分別した上で貝肉をメタン発酵で分解するので、次の顕著な効果を奏する。
【００４２】
（イ）貝肉を省エネ・省資源型のメタン発酵利用の生物処理で処理するため、低いランニングコストで貝の処理を行なえる。
（ロ）非燃焼式であるので、二酸化炭素が増えず、ダイオキシン等の汚染物質の発生もない。
（ハ）貝肉を貝殻から完全に分別するので、分別後の貝殻を土壌改良材やセメント増量材として使用できる。
（ニ）高温メタン発酵の利用が可能であるので、高効率で小型の貝の処理装置を提供できる。
（ホ）副生物として生じるメタンガスを燃料として回収し、資源の活用及び貝処理装置のコスト低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】は、本発明装置の一実施例の説明図である。
【図２】は、本発明で使う高圧分別機の一実施例の説明図である。
【図３】は、本発明で使う生物反応槽の構成を示す図である。
【図４】は、図３の反応槽における微生物担体の説明図である。
【符号の説明】
１…貝のメタン発酵処理装置
２…高圧分別機 2a…加圧室
2b…間隙 2c…シリンダー
2d…上部ピストン 2e…下部ピストン
2f…凹部 2g…油圧ユニット
2h…流出口 2i…払出し口
2j…払出しピストン 2k…貝投入口
３…貝殻洗浄ユニット 3a…洗浄タンク
3b…固液分離装置 3c…粉砕貝殻循環ポンプ
3d…振動ふるい 3e…洗浄水ポンプ
４…生物反応槽 4a…ろ床
4b…担体 4e…中空筒体
4f…多孔質周壁 4g…枠体
５…粉砕器６…スラリータンク
７…スラリー供給ポンプ８…スラリー循環ポンプ
９…二次処理槽 10…浸漬膜
11…曝気用ブロワー 12…処理水ポンプ
13…脱硫器 14…ガスホルダー
15…洗浄ホッパーＣ…洗浄水
Ｅ…処理水Ｇ…バイオガス
Ｌ…粉砕貝殻Ｐ…貝肉ペースト
Ｒ…残留貝肉溶液Ｗ…洗浄水
Ｙ…洗浄排水Ｚ…アルカリ水溶液[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a shellfish methane fermentation treatment apparatus, and more particularly to a biological treatment apparatus capable of treating a large amount of shellfish in a manner harmonized with the environment.
The shellfish methane fermentation treatment apparatus of the present invention is discarded from shellfish removed from seawater used for cooling equipment and processes in thermal power plants, nuclear power plants, chemical plants, etc., and from fishery-related food factories, etc. It can be used effectively for the treatment of shellfish.
[0002]
[Prior art]
For example, in a thermal power plant, many power generation problems occur due to a lack of cooling water caused by breeding and dropping of shellfish algae in the waterway. Shells grown and killed in the intake channel accumulate in the intake pump room, or a large amount of grown shells fall and adhere to the screen to block it, reducing the amount of water due to abnormal increase in pump power and decrease in pump capacity Has been experienced.
[0003]
There are many mussels, oysters, barnacles, etc. that adhere to them, and as a countermeasure, they are scraped off by human power and then discarded. For disposal, incineration or landfill treatment is used, and it is difficult to separate the shell from the shellfish, so that it is treated as it is.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
Shellfish algae treatment is substantially shellfish treatment, and conventional shellfish treatment methods have the following problems.
[0005]
A. In the case of incineration of shellfish (a) Since shellfish contains more than 80% of water, a large amount of fuel is required for incineration, and the running cost is high.
(B) Since a large amount of fuel is burned, a large amount of carbon dioxide, which causes global warming, is emitted. In addition, when the shell is burned without separation, the calcium carbonate component of the shell is decomposed, and a large amount of carbon dioxide immobilized therein is discharged.
(C) Contaminants such as dioxins may be generated.
[0006]
B. In the case of landfill treatment of shellfish (d) Since the organic matter was altered, there were problems with odor and hygiene.
(E) It is difficult to secure landfill.
(F) The landfill is insufficient to support and it is difficult to use the site afterwards.
[0007]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a shellfish methane fermentation treatment apparatus that decomposes shellfish and collects shells as calcium carbonate material.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present inventor has focused on the following points, and has obtained knowledge that these points of interest are effective processing elements for shellfish processing.
(1) If shellfish can be automatically separated into shells and shellfish, only shells can be recovered for useful purposes.
(2) If the sorted shellfish is made into a paste that is substantially free of solids, it can be decomposed to the extent that it can be discharged into sewage by methane-fermenting bacteria, and problems associated with conventional incineration and landfilling The point can be solved.
(3) If biogas such as methane produced as a by-product in the process of decomposition by methane fermentation is recovered as fuel, the cost of the shell processing process can be reduced.
In order to confirm the above points, the following experiment was conducted.
[0009]
[Experiment 1] Automation of separation of shell and shell meat A high-pressure separator 2 having a pressurizing chamber 2a and a gap 2b in a cylinder 2c as shown in FIG. 2 was prepared. That is, the upper piston 2d and the lower piston 2e are provided in a cylinder 2c having an inner diameter of 150 mm, and the space inside the cylinder 2c between the pistons 2d and 2e is used as a pressure chamber 2a for shell crushing. Both pistons 2d, 2e were connected to the hydraulic unit 2g, and the upper and lower pistons 2d, 2e were moved and pressurized to the pressurizing chamber 2a. A 0.7 mm gap 2b was provided between the piston and the inner peripheral surface of the cylinder 2c in order to paste shellfish.
[0010]
A 50 kg mussel was put into the pressurizing chamber 2a, and a pressure of 250 kg / cm ² was applied by the hydraulic unit 2g. As a result, 34 kg of shellfish paste was obtained and 16 kg of finely crushed shells were obtained. Almost no shell-like material was found in the shellfish paste. Slight organic matter (shells and seaweeds) was mixed in the ground shell.
[0011]
[Experiment 2] 3 kg of shell and 15 liters of water obtained in Shell Cleaning Experiment 1 are placed in a washing tank 3a with a stirrer having a capacity of 50 liters, and in this case caustic soda (NaOH) so that it becomes 0.01 N (specified concentration) After adding the alkaline aqueous solution Z, the mixture was stirred and washed for 1 hour. Table 1 shows the weight of the shell after washing. The addition of the alkaline aqueous solution Z dissolves the protein and promotes the peeling of organic matter such as shells from the shell, and further increases the alkalinity in the bioreactor 4 described below, thereby interfering with foreign substances. This is to increase the size and to stabilize methane fermentation. However, in the present invention, the addition of the alkaline aqueous solution Z is not an essential requirement.
[0012]
The washing experiment was performed three times. On average, about 8% by weight of organic matter was adhered to the shells immediately after the separation in Experiment 1. However, no adhesion of organic matter was observed on the shell after washing in Experiment 2 at any time.
[0013]
[Table 1]
First washing experiment Weight before washing 15.2kg Weight after washing 14.3kg
Second washing experiment Weight before washing 15.0kg Weight after washing 13.5kg
3rd washing experiment Weight before washing 15.0kg Weight after washing 14.0kg
[0014]
[Experiment 3] Separation of shell and attached organic matter 30 kg of crushed shell obtained by the method of Experiment 1 and 60 kg of water are placed in a washing tank 3 a with a stirrer as shown in FIG. The slurry (solid-liquid mixture) obtained by adding caustic soda (NaOH) and stirring for 1 hour is sent to the solid-liquid separator 3b consisting of a liquid cyclone as shown in the figure, and the solid (shell) and liquid (adhesive organic matter are removed). Containing washing water). The hydrocyclone used in this experiment was a standard hydrocyclone with a cylindrical part diameter of 15 cm. The slurry flow rate was 6 liters / minute, and the ratio (Qo / Qf) between the upstream flow rate (Qo) and the downstream flow rate (Qf) of the cyclone was 5. The experimental results are shown in Table 2. The true specific gravity of the washed shell was 1.4.
[0015]
[Table 2]
Downstream of cyclone: shells and small amount of water Total 46 kg (no solid organic matter observed) Upstream of cyclone: Water containing solid organic matter 44 kg (no shell observed)
[0016]
[Experiment 4] Decomposition experiment 1 of mussel paste such as shellfish paste Diluted mussel shell paste with the same amount of water was used as the raw waste liquid, and the methane fermentation experiment was conducted using bioreactor 4 in FIG. I did it. 3 and 4, as the bioreactor 4, a fixed bed type in which a filter bed 4a composed of four glass fiber carriers 4b having a diameter of 30 mm and a length of 600 mm is packed in a reaction tank having an effective volume of 3 liters. I used one. As microorganisms on the carrier 4b, sludge containing high-temperature methanogens active at 55 ° C. was used. After putting 3 liters of sludge with VSS (organic solid content concentration, generally indicating microbial concentration) into 8,000 mg / liter into the bioreactor 4 and heating to 55 ° C, the raw waste solution is gradually added to the bioreactor. 4
[0017]
The raw liquid C0Dcr (chemical oxygen demand) was 30,000-40,000 mg / liter, and its B0D (biological oxygen demand) was 25,000-35,000 mg / liter. In 30 days after the start, because C0D volume load fermentation state becomes the 16kgC0D / m ³ days has stabilized, and the operation as it is for 60 days. The treated water quality was 4,000 to 6,000 mg / liter for C0Dcr and 3,000 to 4,000 mg / liter for B0D. The average removal rate over 60 days was 85% for C0Dcr and 88% for B0D.
[0018]
Biogas was generated on average 20 liters per liter of raw waste liquid, and the average composition of methane in biogas was 71%.
[0019]
The present invention has been completed based on the knowledge obtained in the above experiments.
[0020]
Referring to the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, a shellfish methane fermentation treatment apparatus 1 according to the present invention includes a pressurized chamber 2a for pulverizing shells and a gap 2b for forming shellfish paste connected to the pressurized chamber 2a. high pressure fractionation unit 2 having a pressurizing means (hydraulic unit 2g of FIG. 2), and the remaining shellfish flesh solution R the cleaning water W remaining shellfish meat dropped wash the cleaning water W on the grinding shell L from the high pressure sorter 2 A shell washing tank 3a with a stirrer, a solid-liquid separator 3b for separating the crushed shell from the remaining shellfish solution R, and a vibrating sieve 3d for washing the separated crushed shell with washing water W, and separating the solid and liquid A crushed shell washing unit 3 that uses part of the remaining shellfish solution R from the apparatus 3b and washing water W from the vibrating sieve 3d by returning it to the shell washing tank 3a , and a shellfish paste P from the high-pressure separator 2; A biological reaction tank 4 for subjecting the remaining portion of the remaining shellfish solution R from the solid-liquid separator 3b to methane fermentation treatment It is prepared.
[0021]
Preferably, the high-pressure separator 2 includes a pair of pistons 2d and 2e, and a cylinder 2c and a cylinder 2c that define the pressurizing chamber 2a between the pistons 2d and 2e at a predetermined pressurizing position. A recess 2f on the periphery of the piston 2e that forms the gap 2b for pasting between the inner peripheral surface, a pressurizing means 2g for driving the pistons 2d and 2e, and a recess 2f of the piston 2e at a predetermined pressurizing position shellfish meat outlet 2h of the site through the wall into the opening on the cylinder 2c peripheral wall, and crushed shells which open through the wall into an intermediate portion of a predetermined payout position of both pistons 2d, 2e in the cylinder 2c on the peripheral wall Discharge port 2i is provided.
[0022]
More preferably, Ru adding an alkali aqueous solution Z so that the cleaning water W of the shells wash tank 3a 0.01 ~ 0.05 N (normal concentration).
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The operation of the methane fermentation treatment apparatus for shellfish according to the present invention will be described with reference to the embodiment of FIGS.
The shellfish to be treated is put into the washing hopper 15, sprayed with clean water C from above to wash the shellfish, and the washing wastewater Y is allowed to flow into the drainage channel. The washed shellfish is sent to the high-pressure separator 2 by a screw conveyor.
[0024]
In the embodiment of the high-pressure separator 2 shown in FIG. 2, the pressurizing position of the pressurizing chamber 2a in the cylinder 2c when the shell is crushed is predetermined as shown by the solid line position, and the crushed shell L is sent out. The payout position is determined in advance as indicated by the dotted line position. Shells from the washing hopper 15 are filled into the high-pressure separator 2 through the shell inlet 2k that opens toward the pressurizing chamber 2a at the pressurizing position.
[0025]
When a sufficiently large pressure is applied to the pressurizing chamber 2a from the hydraulic unit 2g through the upper piston 2d and the lower piston 2e, the non-fluid shell is crushed in the pressure chamber 2a by the pressure from both pistons 2d and 2e. And crushed shell L. Only the shellfish with fluidity becomes shellfish paste P and flows into the minute gap 2b and is discharged from the outlet 2h.
[0026]
Thereafter, the pressurization chamber 2a is moved to the discharge position by the movement of the upper piston 2d and the lower piston 2e, and the crushed shell L is discharged through the discharge port 2i opened to the pressurization chamber 2a at this position. In the illustrated example, a delivery piston 2j is provided at a portion on the cylinder 2c facing the delivery port 2i, and the delivery piston 2j delivers the crushed shell L from the cylinder 2c to the delivery port 2i. In this way, the shell and the shell meat are separated and sent separately to the discharge port 2i and the outlet 2h, respectively.
[0027]
The compression in the pressurizing chamber 2a is performed at a pressure of 200 to 250 kg / cm ² by, for example, the hydraulic unit 2g. In the case of the illustrated example, the minute gap 2b, which is the clearance between the cylinder 2c and the lower piston 2e, is 1 mm or less as a reference, and is variable according to the specification of the separation state. The diameter of the cylinder 2c is determined by the amount of shells to be separated, and the separation treatment amount increases as the diameter increases.
[0028]
Since the separated crushed shell L is attached with a small amount of remaining organic matter such as shellfish and seaweed, the crushed shell L from the dispensing port 2i is washed with water by the washing unit 3. As shown in FIG. 1, the washing unit 3 includes a shell washing tank 3a for washing the remaining shellfish on the crushed shell L into the remaining shellfish solution R, and a solid-liquid separator for recovering solids from the remaining shellfish solution R. and 3b, provided with vibrating screen 3d washing the separated milled shells with wash water W. Put the crushed shell L and the wash water W from the separator discharge port 2i into the washing tank 3a , stir with a stirrer etc., and wash off the organic matter such as the remaining shellfish on the crushed shell L to the new wash water W first. The water is made into the remaining shellfish solution R. Preferably, an alkaline aqueous solution Z such as caustic soda (NaOH ) is added to the washing water W ( residual shell meat solution R ) so as to have a concentration of 0.01 to 0.05 N so as to improve the washing efficiency and the subsequent stabilization of methane fermentation. . The longer the cleaning time, the better, but one hour is sufficient.
[0029]
The residual shellfish solution R containing the crushed shell L after washing is added to the solid-liquid separator 3b to separate and collect the crushed shell L of the solid content. An example of the solid-liquid separator 3b is a liquid cyclone. Since the crushed shell L discharged from the solid-liquid separator 3b as a solid content is accompanied by a small amount of organic-containing washing water, the organic matter is completely removed from the crushed shell L by pouring it through a vibrating sieve 3d while pouring fresh washing water W. To remove. Since the crushed shell L recovered in this way is made of calcium carbonate, it can be used as a soil neutralizer or the like. The water dropped from the sieve 3d , that is, the water accompanying the crushed shell L from the solid-liquid separation device 3b and the washing water newly injected by the sieve 3d are returned to the washing tank 3a by the washing water pump 3e and used for washing the shell. Further, as shown in FIG. 1, solid-liquid solids return a portion of the remaining shellfish flesh solution R after separation into the wash tank 3a in the separation device 3b, washing tank 3a and the solid-liquid separation device 3b by pulverizing shells circulation pump 3c Circulate between.
[0030]
Of the shellfish paste P discharged from the outlet 2h of the high-pressure separator 2 and the remaining shellfish solution R from which the crushed shell L was separated by the solid-liquid separation device 3b of the washing unit 3, other than the part returned to the washing tank 3a Both the remaining part and the remaining part are poured into the methane fermentation tank 4 as slurry S. There are many kinds of biological fermenters 4 also called bioreactors. For example, a cylindrical filter 4b illustrated in FIGS. 3 and 4 is regularly packed vertically to form a fixed filter bed 4a. The carrier 4b carries methane fermentation bacteria, and efficiently decomposes organic substances in the shellfish paste P and the remaining shellfish solution R. The slurry S is preferably circulated in the methane fermentation tank 4 upward or downward by, for example, a slurry circulation pump 8 in order to disperse the solid content and to make the fermentation temperature uniform. However, the biological reaction tank 4 used in the present invention is not limited to the one using the fixed filter bed 4a and the cylindrical carrier 4b.
[0031]
The inventor has experimentally found that the organic matter concentration of the treated water after the methane fermentation is such that it can be reduced to a regulation value or less for sewage by a conventional secondary treatment, for example, a secondary treatment of activated sludge. It was. In the embodiment of FIG. 1, an immersion film 10 is used as the secondary treatment.
[0032]
Therefore, the treated water of the shellfish methane fermentation treatment apparatus according to the present invention can be discharged into sewage or river after secondary treatment with conventional activated sludge and the like.
[0033]
In short, according to the present invention, more than 80% of organic matter is decomposed into biogas by shellfish and attached seaweeds by anaerobic microorganisms typified by methanogens. The remaining organic matter is also decomposed by the aerobic microorganisms of the activated sludge. Since shells and shellfish are separated prior to biological treatment, the bioreactor is not blocked by shells and stable fermentation is achieved. It can be used effectively because it also cleans shells. That is, the present invention decomposes shellfish and enables recovery of shellfish as calcium carbonate.
[0034]
Therefore, “the provision of a methane fermentation treatment apparatus for shellfish that decomposes shellfish and collects shellfish as a calcium carbonate material” that is an object of the present invention can be achieved.
[0035]
【Example】
In the embodiment of the present invention shown in FIG. 1, in the shell washing unit 3, a part of the remaining shellfish solution R after the solid content is separated by the solid-liquid separation device 3b is sent to the grinder 5 and the remainder is washed tank 3a. Then, the crushed shell L is circulated between the washing tank 3a and the solid-liquid separator 3b by the crushed shell circulation pump 3c to thoroughly clean the crushed shell L.
[0037]
Since the residual shellfish solution R after separating the crushed shell L as a solid content in the solid-liquid separator 3b also contains particles that are not suitable for decomposition in the biological reaction tank 4, these particles are preferably used to promote fermentation. Is pulverized by a pulverizer 5. Although finer pulverization is better, it is preferably 100 microns or less. An example of the pulverizer 5 for this purpose is a stone mill type. The slurry S from the pulverizer 5 is sent to the slurry tank 6 and sufficiently mixed with the shellfish paste P from the high-pressure separator 2.
[0038]
The slurry S once stored in the slurry tank 6 is put into the biological reaction tank 4 by the slurry supply pump 7 and subjected to organic matter decomposition treatment by methane fermentation. The biological reaction tank 4 used in the present invention is sufficient if it decomposes the organic matter in the shellfish paste P as the organic matter in the slurry S and the remaining shellfish solution R by methane fermentation. Preferably, a fixed bed type in which a cylindrical carrier 4b shown in FIG. 4 is regularly packed in the vertical direction is used. The carrier 4b shown in the figure is obtained by supporting a hollow cylinder 4e on a frame 4g. Preferably, the hollow cylinder 4e is formed by a porous peripheral wall 4f made of glass fiber or carbon fiber. The carrier 4b is used by supporting a high-temperature methanogen that ferments at 50 to 60 ° C. to efficiently treat the slurry S. The fermented liquor, that is, the slurry S, is preferably circulated in the biological reaction tank 4 upward or downward by the slurry circulation pump 8 in order to disperse the solid content and make the fermentation temperature uniform.
[0039]
The waste liquid after the decomposition treatment by methane fermentation is treated to a level equal to or lower than the regulation value for sewage by a conventional secondary treatment such as an aerobic treatment by activated sludge or a submerged membrane treatment, and discharged as sewage or rivers as treated water E.
[0040]
Biogas generated during methane fermentation in the biological reaction tank 4 can be used as a heat source for the hot water boiler, and the obtained hot water can be used for heating the biological reaction tank 4 or general hot water supply. Since biogas contains a small amount of hydrogen sulfide, it is desulfurized with a desulfurizer 13 made of iron oxide or the like for preventing corrosion and ensuring safety. When used as fuel for a boiler or the like, it is convenient for fuel control or the like to temporarily store biogas in a small water-sealed gas holder 14.
[0041]
【The invention's effect】
As described above, the shellfish methane fermentation treatment apparatus according to the present invention has the following remarkable effects because the shellfish is decomposed by methane fermentation after separating the shell into shells and shellfish.
[0042]
(I) Shellfish can be processed at low running cost because shellfish is processed by energy-saving and resource-saving biological treatment using methane fermentation.
(B) Since it is a non-combustion type, carbon dioxide does not increase and there is no generation of pollutants such as dioxins.
(C) Since the shellfish is completely separated from the shell, the shell after separation can be used as a soil conditioner or a cement extender.
(D) Since high-temperature methane fermentation can be used, a highly efficient and small shell processing apparatus can be provided.
(E) It is possible to recover methane gas generated as a by-product as fuel, to use resources and reduce the cost of the shell processing apparatus.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory view of an embodiment of the device of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram of an embodiment of a high-pressure separator used in the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a biological reaction tank used in the present invention.
FIG. 4 is an explanatory view of a microorganism carrier in the reaction tank of FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Shell methane fermentation processing apparatus 2 ... High pressure sorter 2a ... Pressurization room
2b ... Gap 2c ... Cylinder
2d ... Upper piston 2e ... Lower piston
2f… Recess 2g… Hydraulic unit
2h… Outlet 2i… Discharge outlet
2j ... Dispensing piston 2k ... Shell inlet 3 ... Shell cleaning unit 3a ... Cleaning tank
3b… Solid-liquid separator 3c… Crushing shell circulation pump
3d ... Vibrating sieve 3e ... Washing water pump 4 ... Biological reaction tank 4a ... Filter bed
4b ... carrier 4e ... hollow cylinder
4f ... Porous peripheral wall 4g ... Frame 5 ... Crusher 6 ... Slurry tank 7 ... Slurry supply pump 8 ... Slurry circulation pump 9 ... Secondary treatment tank 10 ... Immersion membrane
11… Aeration blower 12… Processed water pump
13… Desulfurizer 14… Gas holder
15 ... Washing hopper C ... Washing water E ... Treated water G ... Biogas L ... Crushed shell P ... Shellfish paste R ... Residual shellfish solution W ... Washing water Y ... Washing drainage Z ... Alkaline aqueous solution

Claims

貝殻粉砕用の加圧室と該加圧室に連なる貝肉ペースト化用の間隙と加圧手段とを有する高圧分別機、
高圧分別機からの粉砕貝殻上の残存貝肉を洗浄水へ洗落として該洗浄水を残存貝肉溶液とする攪拌機付き貝殻洗浄タンクと、該残存貝肉溶液から粉砕貝殻を分離する固液分離装置と、該分離された粉砕貝殻を洗浄水で洗浄する振動ふるいとを有し、該固液分離装置からの残存貝肉溶液の一部と振動ふるいからの洗浄水とを貝殻洗浄タンクへ戻して使用する粉砕貝殻洗浄ユニット、及び
高圧分別機からの貝肉ペーストと固液分離装置からの残存貝肉溶液の残部とをメタン発酵処理する生物反応槽
を備えてなる貝のメタン発酵処理装置。A high-pressure separator having a pressurizing chamber for crushing shells, a gap for forming shellfish paste connected to the pressurizing chamber, and pressurizing means ;
A shell washing tank with a stirrer that uses the washing water to wash away residual shellfish on the ground shell from the high-pressure separator into the washing water, and a solid-liquid separation to separate the ground shell from the residual shellfish solution An apparatus and a vibrating sieve for washing the separated crushed shell with washing water, and returning a part of the remaining shellfish solution from the solid-liquid separator and the washing water from the vibrating sieve to the shell washing tank. A shell methane fermentation treatment apparatus comprising a bioreactor for methane fermentation of a crushed shell washing unit to be used , and a shellfish paste from a high-pressure separator and a remaining portion of a remaining shellfish solution from a solid-liquid separator.

請求項１の処理装置において、前記高圧分別機に、一対のピストンを内部に有し両ピストンの所定加圧位置の間に前記加圧室を画成するシリンダー、前記シリンダー内周面との間に前記ペースト化用間隙を形成する前記ピストン周縁の凹部、前記ピストンを駆動する加圧手段、前記所定加圧位置にあるピストン周縁の凹部に対向する前記シリンダー周壁上の部位に周壁を貫通して開口する貝肉の流出口、及び前記シリンダー周壁上における両ピストンの所定払出し位置の中間部位に周壁を貫通して開口する粉砕貝殻の払出し口を設けてなる貝のメタン発酵処理装置。2. The processing apparatus according to claim 1, wherein the high-pressure separator has a pair of pistons therein, a cylinder defining a pressurizing chamber between predetermined pressurizing positions of both pistons, and an inner peripheral surface of the cylinder. A recess on the peripheral edge of the piston that forms the gap for pasting, a pressurizing means for driving the piston, and a portion on the peripheral wall of the cylinder that faces the concave portion on the peripheral edge of the piston at the predetermined pressure position. A shellfish methane fermentation treatment apparatus comprising a shell outlet that opens and a discharge port for a crushed shell that opens through the peripheral wall at an intermediate portion of a predetermined discharge position of both pistons on the cylinder peripheral wall.

請求項１又は２の処理装置において、前記貝殻洗浄タンクの洗浄水に0.01〜0.05Ｎ（規定濃度）となるようにアルカリ水溶液を加えてなる貝のメタン発酵処理装置。The processing apparatus of Claim 1 or 2 WHEREIN: The methane fermentation processing apparatus of the shellfish which adds alkaline aqueous solution so that it may become 0.01-0.05N (normal density | concentration) to the washing water of the said shell washing tank.

請求項１から３の何れかの処理装置において、前記粉砕貝殻分離後の前記残存貝肉溶液中の固形分を微粉砕する粉砕器を設け、前記高圧分別機からの貝肉ペーストと前記微粉砕後の残存貝肉溶液とを前記生物反応槽でメタン発酵処理してなる貝のメタン発酵処理装置。The processing apparatus according to any one of claims 1 to 3, further comprising a pulverizer for finely pulverizing a solid content in the remaining shellfish solution after separation of the crushed shell, and the shellfish paste and the finely pulverized powder from the high-pressure separator. A methane fermentation treatment apparatus for shellfish obtained by subjecting the remaining shellfish solution to methane fermentation treatment in the biological reaction tank.

請求項１から４の何れかの処理装置において、前記生物反応槽で副生物として生じるバイオガス用のガスホルダーを設けてなる貝のメタン発酵処理装置。In any of the processing apparatus of claims 1 4, methane fermentation treatment apparatus of shellfish comprising providing a gas holder for biogas produced in the biological reactor as a by-product.