JP4949110B2 - メタン発酵前処理装置、メタン発酵処理システム及びこれらの方法 - Google Patents
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Description
その一例として提案されるメタン発酵前処理装置を図14に示す。
1)生ごみ破砕物101から夾雑物を夾雑物除去手段105で除去する際には、固形状の生ごみが夾雑物と同時に除去され、夾雑物発生量の増加となると共に、本来処理する生ごみが除去される結果、メタン発酵槽でのメタンガス発生量の低下が生ずる、という問題がある。
特に、破砕された生ごみから夾雑物を除去する選別手段においても、前記ビニールや繊維状物等は、選別手段によっても完全には選別されずに、生ごみ中に残留するので、これらを積極的に除去することも切望されている。
)の除去は、可能であるものの、軽質な夾雑物(例えばビニール、繊維等)は液面にスカムとして浮上するため、その除去が困難である、という問題がある。
第11の発明は、第1乃至9のいずれか一つのメタン発酵前処理装置と、前記メタン発酵前処理装置で前処理されたメタン発酵用可溶化液をメタン発酵処理するメタン発酵槽と、前記メタン発酵槽でメタン発酵処理されたメタン発酵処理液を後処理するためのメタン発酵後処理装置とを具備し、前記メタン発酵後処理装置が、メタン発酵槽からのメタン発酵処理液中に残留する夾雑物を除去する第2の固液分離装置と、前記夾雑物除去後のメタン発酵処理液中の窒素成分を除去する脱窒・硝化反応槽と、前記反応槽での反応熱を除去する熱交換器と、前記脱窒・硝化反応槽からの脱窒・硝化反応液を濃縮する濃縮槽とを具備することを特徴とするメタン発酵処理システムにある。
第12の発明は、第10又は11の発明において、前記第2の固液分離装置がフィルタ系分離装置又は脱水系分離装置のいずれか一方又は両方からなることを特徴とするメタン発酵処理システムにある。
第20の発明は、14乃至19いずれか一つの発明において、前記廃棄物が、容器包装されている液状廃棄物であることを特徴とするメタン発酵前処理方法にある。
第22の発明は、第21の発明において、メタン発酵槽からのメタン発酵処理液中に残留する夾雑物を固液分離装置で除去した後に、前記夾雑物が除去されたメタン発酵処理液中の窒素成分を除去することを特徴とするメタン発酵処理方法にある。
第23の発明は、第21又は22の発明において、前記固液分離装置がフィルタ系分離装置又は脱水系分離装置のいずれか一方又は両方からなることを特徴とするメタン発酵処理方法にある。
図1は、実施例に係るメタン発酵前処理装置を示す概念図である。
図1に示すように、本実施例に係るメタン発酵前処理装置10−1は、例えば生ごみ等の有機性廃棄物(以下、「廃棄物」という)11Aを先ず粗く破砕処理する粗破砕機12−1と、前記粗破砕された廃棄物11Aを更に細かく砕く微破砕機12−2と、前記廃棄物11Aに混入している例えばビニール等の夾雑物13を選択的に選別する選択破砕選別機14と、前記夾雑物13が除去された廃棄物11Bを所定の水分量(水分量:85%以上)となるように可溶化する可溶化槽15と、前記可溶化槽15で可溶化した可溶化液18A中に残留する夾雑物13を除去する第1の固液分離装置であるスクリーン16Aと、前記残留夾雑物13を除去した可溶化液18Bを再度可溶化槽15に戻す戻しラインL3と、前記可溶化槽15からメタン発酵槽21にメタン発酵処理を行なうメタン発酵用可溶化液18Dを供給する供給ラインL5を具備するものである。
ここで、例えばスクリーンの場合には、その目開きを1〜20mm、望ましくは10〜12mmとすることが好ましい。
図2に示すように、本実施例に係るメタン発酵前処理装置10−2は、実施例1のメタン発酵前処理装置10−1において、第1の固液分離装置であるスクリーンの後流側に、可溶化液中に浮遊する沈降物(例えば微細な砂・貝殻等)を比重差により沈降分離(比重分離)する沈降槽17を有するものである。
図3に示すように、本実施例に係るメタン発酵前処理装置10−3は、前記第1の固液分離装置として、フィルタ系分離装置であるスクリーン16Aと、脱水系分離装置であるスクリュープレス16Bとを用いて、循環ライン中を循環する可溶化液18A中の夾雑物13を除去すると共に、脱水系処理により可溶化液の戻し量の増大を図るようにしている。
図4に示すように、本実施例に係るメタン発酵前処理装置10−4は、前記可溶化槽15Aが、少なくとも2室以上(本実施例では2室:第1室15−1、第2室15−2)とすると共に、これら2室を可溶化液が流通可能となるように下部連通隔壁15aで分割されてなるものである。
そして、前記下部連通隔壁15aで分割された第2室15−2においては、メタン発酵槽21に供給するメタン発酵用可溶化液18D中に、浮遊物及び夾雑物が少ないものとなり、この結果メタン発酵効率の向上を図ることができる。
図5に示すように、本実施例に係る他の構成による可溶化槽15Bは、槽内部に下部連通壁15aと越流壁15bが配設されており、これらによりスカム浮上部15c、沈澱部15d及びポンプピット部15eに分割するようにしている。これにより、メタン発酵槽21に供給するメタン発酵用可溶化液中に、浮遊物及び夾雑物が極力少ないものとなり、この結果メタン発酵効率の更なる向上を図ることができる。
図6に示すように、本実施例に係るメタン発酵前処理装置10−5は、前記沈降槽17内から前記可溶化槽15に戻る可溶化液18Cがシャワー水となる噴霧ノズル15fを有しており、該噴霧ノズル15fからのシャワー水により可溶化液表面を叩きつけることで、採取される循環である可溶化液18A中にスカムを混入するようにしている。これにより、可溶化槽15の夾雑物13の存在量の低減を図るようにしている。
図7に示すように、本実施例に係るメタン発酵前処理装置10−6は、前記沈降槽17内から前記可溶化槽15に戻る可溶化液18Cに対して加圧ポンプPを用いて圧入水となるようにしており、可溶化槽15Aの底部に堆積する沈殿物27近傍に圧入するようにしている。
これにより、可溶下槽から排出する沈殿物の量の削減を図るようにしている。
図8は本実施例に係るメタン発酵後処理装置を示す概念図である。
図8に示すように、本実施例に係るメタン発酵後処理装置30−1は、メタン発酵槽からのメタン発酵処理液(消化液)22中の窒素成分を除去する脱窒・硝化反応槽(以下、「反応槽」という)31と、前記脱窒・硝化反応槽31からの脱窒・硝化反応液32A中に残留する夾雑物13を除去する第2の固液分離装置であるストレーナ33Aと、前記前記夾雑物13除去後の反応液32B中の熱を除去する熱交換器34と、前記熱交換後の脱窒・硝化反応液32Cを前記脱窒・硝化反応槽31に戻すラインL8と、脱窒・硝化反応槽31からの脱窒・硝化反応液を濃縮する濃縮槽37とを具備するものである。
これにより、前記反応液32A中に残留する夾雑物13を除去することができる。
ここで、前記第2の固液分離装置としては、第1の固液分離装置と同様に、例えばスクリーンや脱水機等のようなものを挙げることができる。
図10は本実施例に係るメタン発酵処理システムを示す概念図である。図10に示すように、本実施例に係るメタン発酵処理システム40−1は、図1に示す実施例1に係るメタン発酵前処理装置10−1と、前記メタン発酵前処理装置10−1で前処理されたメタン発酵用可溶化液18Dをメタン発酵処理するメタン発酵槽21と、図8に示す実施例6の前記メタン発酵槽21でメタン発酵処理されたメタン発酵処理液22を後処理するメタン発酵後処理装置30−1とを具備するものである。
図11は本実施例に係るメタン発酵処理システムを示す概念図である。図11に示すように、本実施例に係るメタン発酵処理システム40−2は、実施例8に示すメタン発酵処理システム40−1において、メタン発酵後処理装置30−3としてメタン発酵処理液22を直接ストレーナ33Aに導入するようにしている。
本実施例では、メタン発酵処理槽21からのメタン発酵処理液22を直接ストレーナ33Aに導入することで、夾雑物13を除去し、その後反応槽31で脱窒・脱硝処理するようにしている。
図12は本実施例に係るメタン発酵処理システムを示す概念図である。図12に示すように、本実施例に係るメタン発酵処理システム40−3は、実施例8のメタン発酵処理システム40−1において、メタン発酵後処理装置30−4として分離除去した夾雑物13の後処理工程を含むものである。
図13に示すように、本実施例に係るメタン発酵処理システム40−4は、液状廃棄物11Cを破砕処理する破砕機12−1、12−2と、破砕された液状廃棄物に混入している夾雑物(例えばビニール等)13を選択的に選別する選別機14と、前記液状夾雑物13が除去された液状廃棄物11D中に残留する夾雑物13を除去する第1の固液分離装置であるスクリーン16Aと、前記残留夾雑物13が除かれた液状廃棄物11E中に浮遊する沈降物(微細な砂・貝殻等)20を沈降させる沈降槽17と、前記沈降槽17で沈降物20を除去した後の液状廃棄物11Fを可溶化する可溶化槽15と、前記可溶化槽15からメタン発酵槽21にメタン発酵処理を行なうメタン発酵用可溶化液18Gを供給する供給ラインL5を具備するものである。
11A、11B 廃棄物
12−1 粗破砕機
12−2 微破砕機
13 夾雑物
14 選別機
15、15A、15B 可溶化槽
16A、33B スクリーン
16B、33A ストレーナ
17 沈降槽
18A、18B、18C 可溶化液
18D メタン発酵用可溶化液
21 メタン発酵槽
30−1〜30−4 メタン発酵後処理装置
40−1〜40−4 メタン発酵処理システム
Claims (23)
- 廃棄物を破砕処理する破砕機と、
破砕された廃棄物に混入している夾雑物を選別する選別機と、
前記夾雑物が除去された廃棄物を可溶化する可溶化槽と、
前記可溶化槽で可溶化した可溶化液中に残留する夾雑物を除去する第1の固液分離装置と、
前記可溶化槽の液面近傍から前記可溶化液を採取し、前記第1の固液分離装置に前記可溶化液を供給するための可溶化液の供給ラインと、
前記第1の固液分離装置と前記選別機で夾雑物を除去した廃棄物を前記可溶化槽に送給する廃棄物ラインとを連結し、前記固液分離により夾雑物が除去された可溶化液を再度可溶化槽に戻すための戻しラインと、
前記可溶化槽の下部近傍から前記可溶化液を採取し、前記可溶化槽からメタン発酵槽にメタン発酵用可溶化液を供給する供給ラインを具備することを特徴とするメタン発酵前処理装置。 - 請求項1において、
前記第1の固液分離装置の後流側に設けられ、前記残留夾雑物が除かれた可溶化液中に浮遊する沈降物を沈降させる沈降槽を具備し、
前記戻しラインが、
前記第1の固液分離装置と前記沈降槽とを連結し、前記第1の固液分離装置で残留夾雑物を除去した前記可溶化液を前記可溶化槽に供給するためのラインと、
前記沈降槽と前記廃棄物ラインとを連結し、前記沈降槽において軽質な夾雑物を除去した前記可溶化液中に残留している重質な夾雑物を沈降分離して除去した前記可溶化液を前記可溶化槽に供給するためのラインとを含む
ことを特徴とするメタン発酵前処理装置。 - 請求項1又は2において、
前記第1の固液分離装置がフィルタ系分離装置又は脱水系分離装置のいずれか一方又は両方からなることを特徴とするメタン発酵前処理装置。 - 請求項1乃至3のいずれか一つにおいて、
前記可溶化槽が、少なくとも2室以上とすると共に、各室を前記可溶化液が流通可能とするための隔壁を含み、
前記隔壁が、前記可溶化液が供給される前流側に少なくとも槽内の液面近傍の前記可溶化液の流通を阻止する下部連通隔壁を含むことを特徴とするメタン発酵前処理装置。 - 請求項4において、
前記2室以上に分割された可溶化槽が、
前記選別機により夾雑物が除去された廃棄物が流入する第1室と、前記メタン発酵槽にメタン発酵用可溶化液を引き抜く第2室とを少なくとも有すると共に、
前記第1室と第2室とが前記可溶化液がその下端部で連通する下部連通壁を用いて分割してなることを特徴とするメタン発酵前処理装置。 - 請求項1乃至5のいずれか一つにおいて、
前記可溶化槽に戻る可溶化液が圧入水であり、可溶化液下部に堆積する沈殿物近傍に圧入してなることを特徴とするメタン発酵前処理装置。 - 請求項2乃至6のいずれか一つにおいて、
前記沈降槽内から前記可溶化槽に戻る可溶化液がシャワー水であり、可溶化液表面を叩きつけてなることを特徴とするメタン発酵前処理装置。 - 請求項2乃至7のいずれか一つにおいて、
前記沈降槽内の上昇流の流速が、0.15m/s以下であることを特徴とするメタン発酵前処理装置。 - 請求項1乃至8のいずれか一つにおいて、
前記廃棄物が、容器包装されている液状廃棄物であることを特徴とするメタン発酵前処理装置。 - 請求項1乃至9のいずれか一つのメタン発酵前処理装置と、
前記メタン発酵前処理装置で前処理されたメタン発酵用可溶化液をメタン発酵処理するメタン発酵槽と、
前記メタン発酵槽でメタン発酵処理されたメタン発酵処理液を後処理するためのメタン発酵後処理装置とを具備し、
前記メタン発酵後処理装置が、
メタン発酵槽からのメタン発酵処理液中の窒素成分を除去する脱窒・硝化反応槽と、
前記脱窒・硝化反応槽からの脱窒・硝化反応液中に残留する夾雑物を除去する第2の固液分離装置と、
前記夾雑物除去後の反応液中の熱を除去する熱交換器と、
前記熱交換後の脱窒・硝化反応液を前記脱窒・硝化反応槽に戻すラインと、
脱窒・硝化反応槽からの脱窒・硝化反応液を濃縮する濃縮槽とを具備することを特徴とするメタン発酵処理システム。 - 請求項1乃至9のいずれか一つのメタン発酵前処理装置と、
前記メタン発酵前処理装置で前処理されたメタン発酵用可溶化液をメタン発酵処理するメタン発酵槽と、
前記メタン発酵槽でメタン発酵処理されたメタン発酵処理液を後処理するメタン発酵後処理装置とを具備し、
前記メタン発酵後処理装置が、
メタン発酵槽からのメタン発酵処理液中に残留する夾雑物を除去する第2の固液分離装置と、
前記夾雑物除去後のメタン発酵処理液中の窒素成分を除去する脱窒・硝化反応槽と、
前記反応槽での反応熱を除去する熱交換器と、
前記脱窒・硝化反応槽からの脱窒・硝化反応液を濃縮する濃縮槽とを具備することを特徴とするメタン発酵処理システム。 - 請求項10又は11において、
前記第2の固液分離装置がフィルタ系分離装置又は脱水系分離装置のいずれか一方又は両方からなることを特徴とするメタン発酵処理システム。 - 請求項10乃至12のいずれか一つにおいて、
除去される夾雑物がビニール系の回収夾雑物である際に、
前記濃縮槽からの濃縮槽流出液に前記ビニール系夾雑物を混和する混和槽と、前記混和槽で混和された混和物を脱水処理する脱水機とを具備することを特徴とするメタン発酵処理システム。 - 破砕機で破砕された廃棄物に混入している夾雑物を選別した後、可溶化槽で可溶化し、
前記可溶化槽の液面近傍から前記可溶化液を採取し、第1の固液分離装置に前記可溶化液を供給するための可溶化液の供給ラインを介して液面近傍の前記可溶化液を前記第1の固液分離装置に供給し、
前記第1の固液分離装置で前記可溶化槽で可溶化した可溶化液中に残留する夾雑物を除去し、
固液分離して夾雑物が除去された可溶化液を、選別されて夾雑物が除去された廃棄物を前記可溶化槽に送給するための廃棄物ラインに供給して前記第1の固液分離装置に循環させ、
その後、前記可溶化槽の下部近傍から前記可溶化液を採取し、前記可溶化液から夾雑物を除去したメタン発酵用可溶化液をメタン発酵槽に供給することを特徴とするメタン発酵前処理方法。 - 請求項14において、
前記固液分離装置において前記残留夾雑物が除かれた可溶化液中に浮遊する沈降物を沈降槽において沈降させた後に、前記可溶化液中に残留している重質な夾雑物を沈降分離して除去した前記可溶化液を前記沈降槽から前記可溶化槽に戻すことを特徴とするメタン発酵前処理方法。 - 請求項14又は15において、
前記固液分離装置がフィルタ系分離装置又は脱水系分離装置のいずれか一方又は両方からなることを特徴とするメタン発酵前処理方法。 - 請求項14乃至16のいずれか一つにおいて、
前記可溶化槽内に、少なくとも2室以上とすると共に、各室を前記可溶化液が流通可能とするための隔壁を設けると共に、前記隔壁のうち、前記可溶化液が供給される前流側に、少なくとも槽内の液面近傍の前記可溶化液の流通を阻止する下部連通隔壁を設け、
前記可溶化槽内の前記可溶化液を、少なくとも2室以上で可溶化液が流通可能となるように隔壁で分割しつつ可溶化させることを特徴とするメタン発酵前処理方法。 - 請求項14乃至17のいずれか一つにおいて、
前記可溶化槽に戻る可溶化液を圧入水とし、可溶化液下部に堆積する沈殿物近傍に圧入・攪拌することを特徴とするメタン発酵前処理方法。 - 請求項15乃至18いずれか一つにおいて、
前記可溶化槽に戻る可溶化液をシャワー水とし、可溶化液表面を叩きつけることを特徴とするメタン発酵前処理方法。 - 請求項14乃至19のいずれか一つにおいて、
前記廃棄物が、容器包装されている液状廃棄物であることを特徴とするメタン発酵前処理方法。 - 請求項14乃至20のいずれか一つのメタン発酵前処理方法で前処理した後、
前記メタン発酵前処理装置で前処理されたメタン発酵用可溶化液をメタン発酵槽でメタン発酵し、
その後、メタン発酵処理液をメタン発酵槽からのメタン発酵処理液中の窒素成分を除去する脱窒・硝化反応槽において、前記脱窒・硝化反応液を循環させ、該脱窒・硝化反応液中に残留する夾雑物を固液分離装置で除去し、その後前記夾雑物を除去した脱窒・硝化反応液を濃縮槽で濃縮し、後処理することを特徴とするメタン発酵処理方法。 - 請求項21において、
メタン発酵槽からのメタン発酵処理液中に残留する夾雑物を固液分離装置で除去した後に、前記夾雑物が除去されたメタン発酵処理液中の窒素成分を除去することを特徴とするメタン発酵処理方法。 - 請求項21又は22において、
前記固液分離装置がフィルタ系分離装置又は脱水系分離装置のいずれか一方又は両方からなることを特徴とするメタン発酵処理方法。
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