JP6029011B2 - Anaerobic treatment method - Google Patents
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Description
本発明は、嫌気性処理方法に関するものである。 The present invention relates to an anaerobic treatment method.
従来、有機成分が含まれる有機性排水を嫌気的に処理して処理水を得る嫌気性処理方法として、例えば下記特許文献１に記載の嫌気性処理方法が知られている。この嫌気性処理装置は、有機性排水を前処理槽に導入して前処理を行った後、嫌気性処理槽においてメタン発酵処理を行うことで有機物を分解し、有機物濃度を低下させた処理水を得ている。
Conventionally, an anaerobic treatment method described in, for example,
ここで、有機性排水を嫌気性処理する嫌気性処理方法として、低温でも十分な活性のあるメタン菌を用いる省エネ型メタン発酵が適用される場合がある。当該方法では、可能な限り投入エネルギーを減らす（可能な限り加温を行わない）ことが可能であり、例えば、気温が高い夏場では無加温での運転を行い、気温が低い冬場では最低限の加温での運転を行うことができる。しかしながら、当該方法では、メタン発酵の温度依存性が高く、気温の変化が大きい季節において、運転が安定しない場合がある。 Here, as an anaerobic treatment method for anaerobically treating organic wastewater, energy-saving methane fermentation using methane bacteria having sufficient activity even at low temperatures may be applied. In this method, it is possible to reduce the input energy as much as possible (do not heat as much as possible). For example, in summertime when the temperature is high, operation without heating is performed, and in winter when the temperature is low It is possible to operate with heating. However, in this method, the temperature dependence of methane fermentation is high, and the operation may not be stable in a season where the temperature changes greatly.
そこで、気温の変化に関わらず安定運転を行うことができる嫌気性処理方法を提供することを目的とする。 Then, it aims at providing the anaerobic processing method which can perform a stable driving | operation irrespective of the change of temperature.
本発明に係る嫌気性処理方法は、有機性排水を嫌気性処理する嫌気性処理槽を用いる嫌気性処理方法であって、有機性排水の水温を目標温度まで下げるための設定温度を設定する工程と、所定の測定箇所における温度を検出する温度検出工程と、温度検出工程での検出結果に基づいて、水温が設定温度よりも高いと判定される場合、または高くなると推定される場合、有機性排水を冷却する冷却工程と、を備える。 The anaerobic treatment method according to the present invention is an anaerobic treatment method using an anaerobic treatment tank for anaerobically treating organic wastewater, and a step of setting a set temperature for lowering the water temperature of the organic wastewater to a target temperature. If the water temperature is determined to be higher than the set temperature based on the temperature detection step for detecting the temperature at a predetermined measurement location and the detection result in the temperature detection step, A cooling step for cooling the waste water.
本発明に係る嫌気性処理方法は、温度検出工程での検出結果に基づいて、有機性排水の水温が設定温度よりも高いと判定される場合、または高くなると推定される場合、有機性排水を冷却する冷却工程を備えている。従って、有機性排水を目標温度まで下げる際に、嫌気性処理槽中の菌にとって適切な温度変化となるように設定温度を設定し、当該設定温度に基づいて有機性排水を冷却することができる。これによって、気温の変化が大きい季節であっても、嫌気性処理槽中の菌に対して、有機性排水の水温の急激な温度降下によるショックを少なくすることができると共に、積極的に低温に馴養させることができ、安定した運転を行うことが可能となる。これによって、気温の変化に関わらず安定運転を行うことができる。 When the anaerobic treatment method according to the present invention determines that the water temperature of the organic waste water is higher than the set temperature based on the detection result in the temperature detection step, or when it is estimated that the water temperature is higher, the organic waste water is removed. A cooling process for cooling is provided. Therefore, when lowering the organic wastewater to the target temperature, the set temperature can be set so that the temperature changes appropriate for the bacteria in the anaerobic treatment tank, and the organic wastewater can be cooled based on the set temperature. . This makes it possible to reduce the shock caused by a sudden drop in the temperature of the organic wastewater against bacteria in the anaerobic treatment tank even during the season when the temperature changes greatly, and actively lower the temperature. It can be acclimatized and stable operation is possible. As a result, stable operation can be performed regardless of changes in temperature.
また、本発明に係る嫌気性処理方法では、温度検出工程において、嫌気性処理槽の外の気温を検出し、冷却工程において、温度検出工程で検出された気温に基づくフィードフォワード制御によって有機性排水を冷却してよい。これによって、嫌気性処理槽の水温が気温の変化による影響を受ける前に、設定温度に従って水温を目標温度に向かって下げることができる。 In the anaerobic treatment method according to the present invention, the temperature outside the anaerobic treatment tank is detected in the temperature detection step, and the organic drainage is performed in the cooling step by feedforward control based on the temperature detected in the temperature detection step. May be cooled. Accordingly, the water temperature can be lowered toward the target temperature according to the set temperature before the water temperature of the anaerobic treatment tank is affected by the change in the air temperature.
本発明に係る嫌気性処理方法は、有機性排水を嫌気性処理する嫌気性処理槽を用いる嫌気性処理方法であって、有機性排水の水温を目標温度まで下げるための設定温度を設定する工程と、所定の測定箇所における温度を検出する温度検出工程と、有機性排水の水温が設定温度に基づいて変化するように、有機性排水を加熱する加熱工程と、を備え、設定温度を設定する工程では、予め予測される予測温度よりも高い温度に設定温度を設定し、加熱工程では、温度検出工程での検出結果に基づいて、加熱量を調整する。 The anaerobic treatment method according to the present invention is an anaerobic treatment method using an anaerobic treatment tank for anaerobically treating organic wastewater, and a step of setting a set temperature for lowering the water temperature of the organic wastewater to a target temperature. And a temperature detecting step for detecting the temperature at a predetermined measurement location, and a heating step for heating the organic waste water so that the water temperature of the organic waste water changes based on the set temperature, and setting the set temperature In the process, the set temperature is set to a temperature higher than the predicted temperature predicted in advance, and in the heating process, the heating amount is adjusted based on the detection result in the temperature detection process.
本発明に係る嫌気性処理方法は、有機性排水の水温が設定温度に基づいて変化するように、有機性排水を加熱する加熱工程と、を備え、設定温度を設定する工程では、予め予測される予測温度よりも高い温度に設定温度を設定し、加熱工程では、温度検出工程での検出結果に基づいて、加熱量を調整する。例えば、有機性排水の温度が急激に降下するものであると予測される場合に、当該予測温度よりも高い温度であって、緩やかに温度降下するような設定温度を設定しておき、水温が設定温度に基づいて変化するように加熱することで、水温を緩やかに変化させることが可能となる。すなわち、有機性排水を目標温度まで下げる際に、嫌気性処理槽中の菌にとって適切な温度変化となるように設定温度を設定し、当該設定温度に基づいて有機性排水を加熱することができる。これによって、気温の変化が大きい季節であっても、嫌気性処理槽中の菌に対して、有機性排水の水温の急激な温度降下によるショックを少なくすることができ、安定した運転を行うことが可能となる。これによって、気温の変化に応じて調整し、安定運転を行うことができる。 The anaerobic treatment method according to the present invention includes a heating step of heating the organic waste water so that the water temperature of the organic waste water changes based on the set temperature, and is predicted in advance in the step of setting the set temperature. The set temperature is set to a temperature higher than the predicted temperature, and in the heating process, the heating amount is adjusted based on the detection result in the temperature detection process. For example, when it is predicted that the temperature of the organic waste water will drop sharply, a set temperature that is higher than the predicted temperature and gradually drops is set. By heating so as to change based on the set temperature, the water temperature can be gradually changed. That is, when lowering the organic waste water to the target temperature, the set temperature can be set so that the temperature changes appropriate for the bacteria in the anaerobic treatment tank, and the organic waste water can be heated based on the set temperature. . This makes it possible to reduce shocks caused by a sudden drop in the temperature of the organic wastewater against bacteria in the anaerobic treatment tank, even during the season when the temperature changes greatly, and perform stable operation. Is possible. Thereby, it can adjust according to the change of temperature, and can perform a stable driving | operation.
本発明の嫌気性処理方法によれば、気温の変化に応じて調整し、安定運転を行うことができる。 According to the anaerobic treatment method of the present invention, it is possible to perform stable operation by adjusting according to a change in temperature.
以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態を説明する。なお、以下の説明においては、同一の要素には同一の符号を用いることとし、重複する説明は省略する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, the same reference numerals are used for the same elements, and duplicate descriptions are omitted.
図１は、本発明の第１実施形態に係る嫌気性処理システムの構成を示す概略図である。嫌気性処理システム１は、原水流入管Ｌ１を通ってきた有機性排水を受け入れる調整槽９と、その後段の酸生成槽１１と、更にその後段の嫌気性処理槽１２と、を備えている。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of an anaerobic treatment system according to the first embodiment of the present invention. The
調整槽９は、後段に送出する有機性排水の流量調整処理を行う槽である。調整槽９からは、送水管Ｌ２を通じて酸生成槽１１に所定の流量で有機性排水が送られる。酸生成槽１１は、酸生成菌により有機性排水に含まれる有機物を酢酸等に分解する。また、酸生成槽１１において、中和剤としてアルカリ剤（例えば、水酸化ナトリウム）を添加してもよい。酸生成槽１１には、送水管Ｌ３が接続されており、当該送水管Ｌ３に設けられたポンプＰ３によって、酸生成槽１１内の有機性排水が上向流式嫌気性処理槽１２に流入するようになっている。
The
嫌気性処理槽１２は、例えば直方体状の容器からなり、ＥＧＳＢ（Expanded Granular Sludge Bed）反応槽などと呼ばれるタイプの水処理槽を適用してよい。嫌気性処理槽１２の下部には、流入部１３が設けられている。流入部１３は、送水管Ｌ３に連絡しており有機性排水Ｗを嫌気性処理槽１２内に流入させる。流入部１３は、例えば、長手方向に均一に穴部が設けられた送水管である。嫌気性処理槽１２内には、嫌気性汚泥が粒状化してなるグラニュール汚泥が収納されている。有機性排水Ｗは、グラニュール汚泥に接触することにより、グラニュール汚泥中の嫌気性菌によって嫌気性処理される。このようなグラニュール汚泥が、有機性排水中で下部に沈降して溜まることにより、嫌気性処理槽１２の下部にはグラニュール汚泥層１４が形成されている。
The
嫌気性処理槽１２では、その下部に設けられた流入部１３から有機性排水Ｗを内部に導入することによって上向きの流動を生じさせ、グラニュール汚泥層１４に有機性排水Ｗを通して、有機性排水Ｗを嫌気性処理する。グラニュール汚泥層１４の上部には、当該グラニュール汚泥層１４を通過し嫌気性処理を経た有機性排水Ｗの液層が形成されている。この液層の有機性排水Ｗには、グラニュール汚泥層１４から浮上した浮上グラニュール汚泥や、嫌気性処理によって発生したバイオガス（例えば、メタンガス）が含まれている。なお、浮上グラニュール汚泥は、グラニュール汚泥が浮いたものであり、例えば、グラニュール汚泥にガスが付着したり、ガスが内包されたりなどしたものである。バイオガスの主な構成成分はメタンと二酸化炭素であり、硫化水素、窒素、水素等の他の成分も少量含まれる。
In the
また、嫌気性処理槽１２の上部には、有機性排水Ｗと浮上グラニュール汚泥とバイオガスとを分離するための三相分離部１８が、配置されている。
In addition, a three-
三相分離部１８の下端部には、有機性排水Ｗを三相分離部１８の内部に導入する導入口１８ａが形成されている。この導入口１８ａに有機性排水Ｗを導くために、三相分離部１８の下方であって導入口１８ａの周囲には、三相分離部１８の底部に沿って設置された導入板１９が設けられている。また、導入板１９には、導入口１８ａに導入されなかった有機性排水Ｗを下側に返送するための返送口１９ａが形成されている。また、導入板１９の更に下方には、導入板１９の返送口１９ａを通って返送される有機性排水Ｗの流れを整えるための整流板２０が設けられている。
At the lower end of the three-
有機性排水Ｗは、上記グラニュール汚泥層１４を通過し上向きに流動し、導入板１９によって導入板１９と三相分離部１８との間に形成された導入路に外側から流入する。上記導入路を通った有機性排水Ｗの一部は、導入口１８ａから三相分離部１８内に流入し、他の部分は、導入板１９の返送口１９ａから下側に流れるようになっている。
The organic waste water W flows upward through the
三相分離部１８内に流入した有機性排水Ｗは、三相分離部１８の側壁１８ｂから外側に溢れ、処理水として処理水排出部２３に集められる。側壁１８ｂの上端の高さに、有機性排水Ｗの液面Ｈが形成される。処理水排出部２３の処理水の一部は、処理水返送路Ｌ４を通じて酸生成槽１１に返送され、処理水排出部２３の処理水の残部は、排水管Ｌ５を通じて系外に排出される。三相分離部１８において、三相分離部１８の側壁１８ｂの内側には、導入口１８ａから流入した有機性排水Ｗが直接処理水排出部２３に流入しないようにするための隔壁２４が設けられている。
The organic waste water W that has flowed into the three-
また、嫌気性処理槽１２内で、液面Ｈよりも上方の閉鎖空間には、前述のバイオガスが一時的に貯留される。この液面Ｈよりも上方の閉鎖空間を、以下、ガス貯留空間３１と呼ぶ。これに対し、液面Ｈ下の有機性排水Ｗが貯留された空間を、以下、嫌気性処理空間３３と呼ぶ。
In the
嫌気性処理槽１２では、嫌気性処理空間３３で有機性排水Ｗの嫌気性処理が行われ、バイオガスが発生する。当該バイオガスが浮上し液面Ｈまで到達することで、ガス貯留空間３１にバイオガスが一時的に貯留される。ガス貯留空間３１のバイオガスは、ガス回収ラインＬ６を通じて外部に排出され有用なエネルギー源として回収される。ここで、ガス回収ラインＬ６上には、ポンプ（排気手段）Ｐ６が設けられている。ポンプＰ６の駆動により、ガス貯留空間３１を吸引排気して強制的にバイオガスを嫌気性処理槽１２外に排出させることもできる。
In the
続いて、上記嫌気性処理システム１による嫌気性処理方法の基本動作について説明する。
Next, the basic operation of the anaerobic processing method by the
（酸生成槽処理工程）
調整槽９で調整された流量で、酸生成槽１１に対し有機性排水が導入されると、酸生成槽１１では、酸生成菌により有機性排水に含まれる有機物が酢酸等に分解される。これにより酢酸等の有機酸を多く含む有機性排水が、酸生成槽１１から嫌気性処理槽１２に送られる。
(Acid generation tank treatment process)
When the organic waste water is introduced into the
（嫌気性処理工程）
嫌気性処理槽１２の流入部１３から導入された有機性排水Ｗは、嫌気性処理空間３３内を上向きに流動する。このとき、有機性排水Ｗは、グラニュール汚泥層１４を通過しながらグラニュール汚泥に接触し、嫌気性処理される。
(Anaerobic treatment process)
The organic waste water W introduced from the
（処理水排出工程）
その後、液面Ｈまで到達した有機性排水Ｗは、側壁１８ｂの上端を越えて処理水排出部２３に溢れ、処理水として排水管Ｌ５を通じて系外に排出される。なお、排出された処理水には、後段で更なる所定の水処理が施される。
(Processed water discharge process)
Thereafter, the organic waste water W that has reached the liquid level H overflows the treated
（ガス貯留工程）
上記嫌気性処理工程では、嫌気性反応によるバイオガス（メタンガス、二酸化炭素等）が発生し、液面Ｈまで浮上することでガス貯留空間３１に一時的に貯留される。通常時は、ポンプＰ６が駆動されずに、ガス貯留空間３１のバイオガスが、ガス貯留空間３１の圧力によってガス回収ラインＬ６を流動し排出される。
(Gas storage process)
In the anaerobic treatment step, biogas (methane gas, carbon dioxide, etc.) due to an anaerobic reaction is generated, and is temporarily stored in the
次に、本実施形態の嫌気性処理方法を実行するための嫌気性処理システム１の構成について、更に詳細に説明する。
Next, the configuration of the
本実施形態に係る嫌気性処理システム１は、低温でも十分な活性のあるメタン菌を用いる省エネ型メタン発酵を採用するシステムである。すなわち、嫌気性処理槽１２内のグラニュール汚泥中には低温活性のメタン菌が含まれている。例えば図４に示すように、本実施形態に係る嫌気性処理槽１２は、低温であってもメタン発酵が可能である。本実施形態に係る嫌気性処理システム１は、省エネ型メタン発酵を採用しても一年を通して安定運転が可能なシステムである。図１に示すように、嫌気性処理システム１は、嫌気性処理システム１の運転制御を実行する制御部５０と、嫌気性処理システム１内の有機性排水を加熱する加熱部５１と、嫌気性処理システム１内の有機性排水を冷却する冷却部５２と、嫌気性処理システム１内の有機性排水の水温を検出する温度検出部５３と、嫌気性処理槽１２の外の気温を検出する温度検出部５４と、を備えている。
The
加熱部５１は、嫌気性処理システム１内の有機性排水を加熱する機能を有する。加熱部５１は、有機性排水を加熱することができるものであれば特に限定されないが、電気式のヒーター、燃焼器などを適用してよい。図１に示す例では、嫌気性処理システム１は、調整槽９の有機性排水を加熱する加熱部５１Ａと、酸生成槽１１の有機性排水を加熱する加熱部５１Ｂと、嫌気性処理槽１２の有機性排水を加熱する加熱部５１Ｃと、を備えている。ただし、嫌気性処理システム１は、少なくとも嫌気性処理槽１２の水温を上げることができる位置（嫌気性処理槽１２の位置、または嫌気性処理槽１２より上流側の位置）で有機性排水を加熱できる加熱部５１を有していればよく、加熱部５１Ａ〜５１Ｃのうちの少なくとも１つを有していればよく、ラインＬ１，Ｌ２，Ｌ３を流れる有機性排水を加熱する加熱部５１を有していてもよい。
The heating unit 51 has a function of heating the organic waste water in the
冷却部５２は、嫌気性処理システム１内の有機性排水を冷却する機能を有する。冷却部５２は、有機性排水を冷却することができるものであれば特に限定されないが、ヒートポンプ、熱交換器などを適用してよい。図１に示す例では、嫌気性処理システム１は、調整槽９の有機性排水を冷却する冷却部５２Ａと、酸生成槽１１の有機性排水を冷却する冷却部５２Ｂと、嫌気性処理槽１２の有機性排水を冷却する冷却部５２Ｃと、を備えている。ただし、嫌気性処理システム１は、少なくとも嫌気性処理槽１２の水温を下げることができる位置（嫌気性処理槽１２の位置、または嫌気性処理槽１２より上流側の位置）で有機性排水を加冷却できる冷却部５２を有していればよく、冷却部５２Ａ〜５２Ｃのうちの少なくとも１つを有していればよく、ラインＬ１，Ｌ２，Ｌ３を流れる有機性排水を冷却する冷却部５２を有していてもよい。
The cooling unit 52 has a function of cooling the organic waste water in the
温度検出部５３は、嫌気性処理システム１内の有機性排水の水温を検出する機能を有し、温度センサなどによって構成される。図１に示す例では、嫌気性処理システム１は、調整槽９の有機性排水の水温を検出する温度検出部５３Ａと、酸生成槽１１の有機性排水の水温を検出する温度検出部５３Ｂと、嫌気性処理槽１２の有機性排水の水温を検出する温度検出部５３Ｃと、を備えている。槽９，１１，１２内における各温度検出部５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃの位置は、水温を検出できる位置であれば特に限定されない。ただし、嫌気性処理システム１は、少なくとも嫌気性処理槽１２の水温を計測可能な位置、または推定可能な位置（嫌気性処理槽１２より上流側または下流側の位置）で有機性排水の水温を検出できる温度検出部５３を有していればよく、温度検出部５３Ａ〜５３Ｃのうちの少なくとも１つを有していればよく、ラインＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５を流れる有機性排水の水温を検出する温度検出部５３を有していてもよい。温度検出部５４は、嫌気性処理槽１２の外の気温を検出する機能を有し、温度センサなどによって構成される。温度検出部５４の設置位置は特に限定されない。
The temperature detection unit 53 has a function of detecting the water temperature of the organic waste water in the
制御部５０は、嫌気性処理システム１全体の制御を行うものである。制御部５０は、加熱部５１Ａ〜５１Ｃ、冷却部５２Ａ〜５２Ｃ、及び温度検出部５３Ａ〜５３Ｃ，５４と電気的に接続されている。制御部５０は、温度検出部５３，５４の検出結果に基づいて、加熱部５１及び冷却部５２を制御することにより、年間の気温推移に合わせ、嫌気性処理槽１２の水温を省エネ型メタン発酵において適切な温度とする。特に、制御部５０は、秋から冬にかけて急激に気温が降下することによるショックを低減するために、嫌気性処理槽１２の水温を積極的に低下させることで、嫌気性処理槽１２内のメタン菌を積極的に低温に馴養させるような制御を行う。
The
制御部５０は、嫌気性処理槽１２の水温を目標温度まで下げるための設定温度を設定する設定部として機能する。ここで、目標温度とは、冬場における嫌気性処理槽１２の水温の設定値であり、例えば５〜２５℃とすることができる。設定温度とは、嫌気性処理槽１２の水温の急激な温度降下を避けるために、目標温度に向かって徐々に温度を低下させる際の水温の時間ごとの目標値である。図３に示すように、時間を横軸に設定し、温度を縦軸に設定した場合、設定温度ＤＴは時間の経過とともに目標温度ＭＴへ向けて徐々に低下するような直線（または曲線や階段状に減少するグラフでもよい）に係るグラフで示される。なお、設定温度ＤＴは、冷却や加熱の要否を判断する際に用いられる（詳細は後述）が、演算の負荷や冷却部５２、加熱部５１の負荷を低減するために、当該判断が行われる際に設定温度に対して高温側及び低温側に許容範囲を有していてもよい。例えば、図３に示すように、基準設定温度ＳＴに対して高温側の許容値ＵＢを設定し、基準設定温度ＳＴに対して低温側の許容値ＤＢを設定してよい。この場合、許容値ＵＢと許容値ＤＢの間の範囲を設定温度ＤＴとして演算してよい。なお、高温側の許容値ＵＢと低温側の許容値ＤＢの何れか一方のみでもよい。例えば、嫌気性処理槽１２の水温の検出結果に基づいてフィードバック制御を行う際、嫌気性処理槽１２の水温が基準設定温度ＳＴと一致していなくとも、設定温度ＤＴの範囲に入っていれば加熱部５１及び冷却部５２を停止しておいてよい。
The
また、制御部５０は、温度検出部５３，５４の検出結果に基づいて、加熱部５１による加熱の要否を判定すると共に加熱処理を実行する機能と、冷却部５２による冷却の要否を判定すると共に冷却処理を実行する機能を有している。例えば、制御部５０は、温度検出部５３，５４での検出結果を取得し、当該検出結果に基づいて、嫌気性処理槽１２の水温が設定温度よりも高くなるか否かの判定を行うと共に、低くなるか否かの判定を行ってよい。制御部５０は、嫌気性処理槽１２の水温が設定温度よりも高くなると判定したときに冷却部５２による冷却を実行してよく、低くなると判定したときに加熱部５１による加熱を実行してよい。また、制御部５０は、温度検出部５３，５４での検出結果を取得し、当該検出結果に基づいて、嫌気性処理槽１２の水温が設定温度よりも高くなることを推定してよく、低くなることを推定してよい。
In addition, the
次に、年間の気温推移に合わせた嫌気性処理システム１の運転制御方法の一例について説明する。なお、以下の運転制御は一例に過ぎず、地域や年によって適宜適切な制御を行ってよい。図５に示すように、１〜２月は気温が最も低い季節であり、制御部５０は、最低限度の加熱によって運転を行うべく、嫌気性処理槽１２の水温が１０℃以上になるように、加熱部５１によって常時加熱を行う。１２月及び３〜４月は気温が低い季節であり、制御部５０は、温度検出部５３，５４の検出結果に基づき、嫌気性処理槽１２の水温が１０℃以下になる場合のみ、加熱部５１によって加熱を行う。５〜９月は気温が高い季節であるため、制御部５０は加熱部５１による加熱を行わない（無加温）。
Next, an example of the operation control method of the
ここで、１０〜１１月は冬に向けて気温が急激に低下する季節であるため、急激な温度降下によるショックを少なくするため、制御部５０は、所定の温度から設定温度を目標温度に向かって徐々に下げるように加熱部５１による加熱及び冷却部５２による冷却を行う。例えば、制御部５０は、平均気温（約１８℃）から目標温度（１０℃）に向かって設定温度を一週間ごとに１℃下げるように冷却部５２を制御し、水温が１０℃以下になる場合は加熱部５１で加熱を行ってよい。
Here, since October is a season in which the temperature suddenly decreases toward winter, the
上述のような秋〜冬にかけての運転制御について、図２及び図３を参照してより詳細に説明する。図２は、秋〜冬にかけての運転制御の一例を示すフローチャートである。なお、図２の処理が開始される前段階において、制御部５０は、嫌気性処理槽１２の水温を目標温度ＭＴまで下げるための所定時期における設定温度ＤＴを設定しておく（設定温度を設定する工程）。図２に示すように、制御部５０は、予め設定しておいた設定温度ＤＴから、現在の設定温度ＤＴの値を参照する（ステップＳ１０）。次に、制御部は、温度検出部５３，５４の検出結果を取得する（ステップＳ２０：温度検出工程）。
The operation control from autumn to winter as described above will be described in more detail with reference to FIGS. FIG. 2 is a flowchart showing an example of operation control from autumn to winter. In addition, before the process of FIG. 2 is started, the
次に、制御部５０は、Ｓ２０で取得した検出結果に基づいて、有機性排水の冷却が必要か否かの判定を行う（ステップＳ３０）。Ｓ３０において冷却が必要であると判定されると、制御部５０は、冷却部５２を制御することによって有機性排水の冷却を行う（ステップＳ４０：冷却工程）。Ｓ４０の後、図２に示す処理が終了し、再びＳ１０から処理が繰り返される。一方、Ｓ３０において冷却が必要でないと判定されると、制御部５０は、Ｓ２０で取得した検出結果に基づいて、有機性排水の加熱が必要か否かの判定を行う（ステップＳ５０）。Ｓ５０において加熱が必要であると判定されると、制御部５０は、加熱部５１を制御することによって有機性排水の加熱を行う（ステップＳ６０）。Ｓ６０の後、図２に示す処理が終了し、再びＳ１０から処理が繰り返される。一方、Ｓ５０において加熱が必要でないと判定されると、冷却及び加熱は行われず、図２に示す処理が終了し、再びＳ１０から処理が繰り返される。
Next, the
ここで、Ｓ２０において温度検出部５４で嫌気性処理槽１２の外の気温を検出した検出結果を用いてＳ３０〜Ｓ６０の処理を行う場合の一例について具体的に説明する。制御部５０は、Ｓ３０及びＳ４０において、Ｓ２０で検出された気温に基づくフィードフォワード制御によって有機性排水を冷却してよい。すなわち、Ｓ３０において、制御部５０は、Ｓ２０で検出された気温に基づいて、（冷却しなかった場合に）嫌気性処理槽１２の水温が設定温度よりも高くなるか否かについて推定する。制御部５０は、現時点における設定温度と気温の差や、気温の変動や、ガス発生量などに基づいて、当該推定を行うことができる。制御部５０は、検出した気温に基づいて、嫌気性処理槽１２の水温が設定温度よりも高くなると推定した場合に、冷却が必要であると判定すると共に、冷却部５２による冷却量を演算する。また、制御部５０は、Ｓ４０において、当該冷却量に基づいて冷却部５２の制御を行う。
Here, an example in the case of performing processing of S30-S60 using the detection result which detected the temperature outside the
また、制御部５０は、Ｓ５０及びＳ６０において、Ｓ２０で検出された気温に基づくフィードフォワード制御によって有機性排水を加熱してよい。すなわち、Ｓ５０において、制御部５０は、Ｓ２０で検出された気温に基づいて、（加熱しなかった場合に）嫌気性処理槽１２の水温が設定温度よりも低くなるか否かについて推定する。制御部５０は、現時点における設定温度と気温の差や、気温の変動や、ガス発生量などに基づいて、当該推定を行うことができる。制御部５０は、検出した気温に基づいて、嫌気性処理槽１２の水温が設定温度よりも低くなると推定した場合に、加熱が必要であると判定すると共に、加熱部５３による加熱量を演算する。また、制御部５０は、Ｓ５０において、当該加熱量に基づいて加熱部５１の制御を行う。あるいは、制御部５０は、気温が急激に低下した場合などに、嫌気性処理槽１２の水温が急激に低下することを推定し、予め加熱部５３による加熱を行ってよい。あるいは、制御部５０は、気温が所定の温度（例えば目標温度である１０℃）を下回った場合は直ちに加熱を行ってよい。
Moreover, the
制御部５０は、Ｓ３０及びＳ４０において、Ｓ２０で検出された有機性排水の水温に基づくフィードバック制御によって有機性排水を冷却してよい。すなわち、Ｓ３０において、制御部５０は、Ｓ２０で検出された有機性排水の水温に基づいて、嫌気性処理槽１２の水温が設定温度よりも高いか否かについて判定する。なお、嫌気性処理槽１２の温度検出部５３Ｃの検出結果を用いる場合は、検出結果に係る値をそのまま判定に用いてよい。他の槽９，１１の検出結果を用いる場合は、検出結果に係る値から嫌気性処理槽１２の水温の推定値を演算し、当該推定値を判定に用いてよい。制御部５０は、検出した水温に基づいて、嫌気性処理槽１２の水温が設定温度よりも高くなると判定した場合に、冷却が必要であると判定すると共に、冷却部５２による冷却量を演算する。また、制御部５０は、Ｓ４０において、当該冷却量に基づいて冷却部５２の制御を行う。なお、有機性排水の水温の検出結果に基づいて、嫌気性処理槽１２の水温が設定温度よりも高くなることを推定してもよい。例えば、現時点では水温が設定温度より高くなくても、温度検出部５３が水温の急激な上昇を検出した時などは、制御部５０は、水温が設定温度よりも高くなると推定してよい。
In S30 and S40, the
制御部５０は、Ｓ５０及びＳ６０において、Ｓ２０で検出された有機性排水の水温に基づくフィードバック制御によって有機性排水を加熱してよい。すなわち、Ｓ５０において、制御部５０は、Ｓ２０で検出された気温に基づいて、嫌気性処理槽１２の水温が設定温度よりも低いか否かについて判定する。制御部５０は、検出した水温に基づいて、嫌気性処理槽１２の水温が設定温度よりも低くなると判定した場合に、加熱が必要であると判定すると共に、加熱部５３による加熱量を演算する。また、制御部５０は、Ｓ５０において、当該加熱量に基づいて加熱部５１の制御を行う。なお、有機性排水の水温の検出結果に基づいて、嫌気性処理槽１２の水温が設定温度よりも低くなることを推定してもよい。例えば、現時点では水温が設定温度より低くなくても、温度検出部５３が水温の急激な下降（例えば、図３では、破線で示す水温が局所的に急激に降下している）を検出した時などは、制御部５０は、水温が設定温度よりも低くなると推定してよい。あるいは、制御部５０は、嫌気性処理槽１２の水温が所定の温度（例えば目標温度である１０℃）を下回った場合は直ちに加熱を行ってよい。
In S50 and S60, the
なお、制御部５０は、Ｓ３０において、気温を用いた判定及び有機性排水の水温を用いた判定の何れか一方のみを行ってもよく、両方を行ってもよい。また、制御部５０は、Ｓ５０において、気温を用いた判定及び有機性排水の水温を用いた判定の何れか一方のみを行ってもよく、両方を行ってもよい。
In S30, the
続いて、以上説明した嫌気性処理システム１の嫌気性処理方法による作用効果について説明する。
Then, the effect by the anaerobic processing method of the
ここで、低温でも十分な活性のあるメタン菌を用いる省エネ型メタン発酵を適用する嫌気性処理方法では、可能な限り投入エネルギーを減らす（可能な限り加温を行わない）ことが可能であり、例えば、気温が高い夏場では無加温での運転を行い、気温が低い冬場では最低限の加温での運転を行うことができる。しかしながら、当該方法では、メタン発酵の温度依存性が高いため（例えば図４参照）、夏場や冬場は安定運転が可能である一方、特に秋〜冬にかけての気温の変化が大きい季節では、運転が安定しない場合がある。 Here, in the anaerobic treatment method that applies energy-saving methane fermentation using methane bacteria that are sufficiently active even at low temperatures, it is possible to reduce the input energy as much as possible (do not warm as much as possible), For example, driving without heating can be performed in summer when the temperature is high, and driving with minimum heating can be performed in winter when the temperature is low. However, in this method, since the temperature dependency of methane fermentation is high (see, for example, FIG. 4), stable operation is possible in summer and winter, while operation is particularly difficult in seasons when the temperature changes greatly from autumn to winter. It may not be stable.
これに対して、本実施形態に係る嫌気性処理方法は、Ｓ２０の温度検出工程で取得した温度検出部５３，５４からの検出結果に基づいて、有機性排水の水温が設定温度よりも高いと判定される場合、または高くなると推定される場合、有機性排水を冷却するＳ４０の冷却工程を備えている。従って、有機性排水を目標温度まで下げる際に、嫌気性処理槽１２中のメタン菌にとって適切な温度変化となるように設定温度を設定し、当該設定温度に基づいて有機性排水を冷却することができる。これによって、気温の変化が大きい季節であっても、嫌気性処理槽１２中のメタン菌に対して、有機性排水の水温の急激な温度降下によるショックを少なくすることができると共に、積極的に低温に馴養させることができ、安定した運転を行うことが可能となる。これによって、気温の変化に関わらず安定運転を行うことができる。
In contrast, in the anaerobic treatment method according to the present embodiment, when the water temperature of the organic waste water is higher than the set temperature based on the detection results from the
また、本実施形態に係る嫌気性処理方法では、Ｓ２０の温度検出工程において、嫌気性処理槽１２の外の気温を検出し、Ｓ４０の冷却工程において、Ｓ２０で検出された気温に基づくフィードフォワード制御によって有機性排水を冷却している。これによって、嫌気性処理槽１２の水温が気温の変化による影響を受ける前に、設定温度に従って水温を目標温度に向かって下げることができる。
Further, in the anaerobic treatment method according to the present embodiment, the temperature outside the
本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。例えば嫌気性処理槽の構成は上述のような構成に限定されず、嫌気性処理を行うことができる限り、適宜構成を変更してよい。 The present invention is not limited to the embodiment described above. For example, the configuration of the anaerobic treatment tank is not limited to the configuration described above, and the configuration may be changed as appropriate as long as the anaerobic treatment can be performed.
また、上述の実施形態では、有機性排水の水温が急激に変化しないように積極的に冷却を行っていた。これに替えて、実際の有機性排水の水温が急激に低下する場合に、設定温度を高めに設定しておくことで加熱部５１で加熱する状態としておき、時間の経過とともに加熱部５１の加熱量を徐々に変化させることで、有機性排水の水温が緩やかに変化するようにしてもよい。この嫌気性処理方法は、有機性排水の水温を目標温度まで下げるための設定温度を設定する工程と、所定の測定箇所における温度を検出する温度検出工程と、有機性排水の水温が設定温度に基づいて変化するように、有機性排水を加熱する加熱工程と、を備えている。また、設定温度を設定する工程では、予め予測される予測温度よりも高い温度に設定温度を設定し、加熱工程では、温度検出工程での検出結果に基づいて、加熱量を調整する。 Moreover, in the above-mentioned embodiment, it cooled actively so that the water temperature of organic waste_water | drain does not change rapidly. Instead, when the water temperature of the actual organic waste water is drastically lowered, the heating unit 51 is kept in a state of being heated by setting the set temperature to be high, and the heating of the heating unit 51 with the passage of time. By gradually changing the amount, the water temperature of the organic waste water may change gradually. This anaerobic treatment method includes a step of setting a set temperature for lowering the temperature of the organic waste water to the target temperature, a temperature detecting step of detecting the temperature at a predetermined measurement location, and the temperature of the organic waste water at the set temperature. And a heating step for heating the organic waste water so as to change based on the above. In the step of setting the preset temperature, the preset temperature is set to a temperature higher than the predicted temperature predicted in advance, and in the heating step, the amount of heating is adjusted based on the detection result in the temperature detection step.
図６を参照して、積極的に冷却を行うことで水温を緩やかに変化させる方法と、加熱を行うことで水温を緩やかに変化させる方法について説明する。前述の実施形態のように、積極的に冷却を行う場合、例えば一点鎖線に示すような設定温度ＤＴ１を設定する。このような設定温度ＤＴ１は、気温や水温（加熱や冷却を何も行わないと仮定した場合の水温）の予測温度（図中、破線で示す）に基づいて設定することができる。設定温度ＤＴ１は、予測温度よりも低い温度であって、予測温度の変化度合い（低下度合い）よりも緩やかな変化度合いで変化するような温度に設定される。例えば、設定温度ＤＴ１の傾きや変化率を、予測温度の傾き（近似的な傾きであってよい）や変化率よりも小さいものに設定してよい。また、設定温度ＤＴ１の温度低下開始点Ｐ１を、予測温度の温度低下開始点Ｐ２（任意に設定可能であり、急激な温度低下が開始する点としてもよく、所定の温度となるタイミングに係る点としてもよい）よりも早い時期に設定してよい。なお、予測温度は、過去の気温のデータなどから予測してもよく、外部機関から発表されたデータなどを用いてもよい。このように、予測気温に基づいて設定温度を設定しておき、実際の運転時は温度検出部５４の検出結果に基づいて、冷却部５２による冷却量及び加熱部５１による加熱量を調整することで、設定温度ＤＴ１に基づいて有機性排水を緩やかに目標温度ＭＴまで低下させることができる。これにより、実際に水温が急激に低下するよりも前段階で、メタン菌を低温に馴養させることができ，安定した運転を行うことができる。
With reference to FIG. 6, a method for gradually changing the water temperature by actively cooling and a method for gradually changing the water temperature by heating will be described. When the cooling is positively performed as in the above-described embodiment, for example, the set temperature DT1 as shown by the alternate long and short dash line is set. Such a set temperature DT1 can be set based on the predicted temperature (indicated by a broken line in the figure) of the air temperature and the water temperature (water temperature when it is assumed that nothing is heated or cooled). The set temperature DT1 is set to a temperature that is lower than the predicted temperature and changes with a degree of change that is more gradual than the change degree (decrease degree) of the predicted temperature. For example, the slope or change rate of the set temperature DT1 may be set to be smaller than the slope of the predicted temperature (which may be an approximate slope) or the change rate. Further, the temperature decrease start point P1 of the set temperature DT1 may be set as the temperature decrease start point P2 of the predicted temperature (which can be arbitrarily set, and may be a point at which a rapid temperature decrease starts, and relates to the timing at which the predetermined temperature is reached. May be set earlier. The predicted temperature may be predicted from past temperature data or the like, or data published from an external organization may be used. In this way, the set temperature is set based on the predicted temperature, and the cooling amount by the cooling unit 52 and the heating amount by the heating unit 51 are adjusted based on the detection result of the
一方、加熱によって緩やかに温度変化をさせる場合、例えば実線に示すような設定温度ＤＴ２を設定する。このような設定温度ＤＴ２は、気温や水温の予測温度（図中、破線で示す）に基づいて設定することができる。設定温度ＤＴ２は、予測温度よりも高い温度であって、予測温度の変化度合い（低下度合い）よりも緩やかな変化度合いで変化するような温度に設定される。例えば、設定温度ＤＴ２の傾きや変化率を、予測温度の傾き（近似的な傾きであってよい）や変化率よりも小さいものに設定してよい。また、設定温度ＤＴ２の温度低下開始点Ｐ３を、予測温度の温度低下開始点Ｐ２よりも遅い時期に設定してよい。なお、予測温度に基づいて予め設定温度を設定していた場合でも、温度検出部５３の検出結果に基づいて、設定温度を補正してもよい（例えば、予測温度よりも測定結果に係る実際の温度低下が早い場合は、設定温度ＤＴ２のグラフを全体的に左に寄せてよく、予測温度よりも測定結果に係る実際の温度低下が遅い場合は、設定温度ＤＴ２のグラフを全体的に右に寄せてよい）。このように、予測気温に基づいて設定温度を設定しておき、実際の運転時は温度検出部５４の検出結果に基づいて、加熱部５１による加熱量を調整することで、設定温度ＤＴ２に基づいて有機性排水を緩やかに目標温度ＭＴまで低下させることができる。加熱部５１は、測定温度が設定温度ＤＴ２よりも低い時（低いと推定される時）は加熱を行う。例えば、設定温度に対して気温などの測定温度が大きく低下する場合は加熱量を増加し、気温などが設定温度に近くなる場合は加熱量を減少させる。これにより、急激な温度低下によるショックを少なくし、安定した運転を行うことができる。なお、加熱部５１のみでの制御が可能となるため、システムから冷却部５２を省略することも可能である。ただし、冷却部５２を補助的に用いてもよい（局所的に急激に気温が高くなる場合に、冷却してよい）。
On the other hand, when the temperature is gradually changed by heating, for example, a set temperature DT2 as shown by a solid line is set. Such set temperature DT2 can be set based on the predicted temperature of air temperature or water temperature (indicated by a broken line in the figure). The set temperature DT2 is set to a temperature that is higher than the predicted temperature and changes with a degree of change that is more gradual than the degree of change (decrease degree) of the predicted temperature. For example, the slope or change rate of the set temperature DT2 may be set to be smaller than the slope of the predicted temperature (which may be an approximate slope) or the change rate. Further, the temperature decrease start point P3 of the set temperature DT2 may be set at a time later than the temperature decrease start point P2 of the predicted temperature. Even when the preset temperature is set in advance based on the predicted temperature, the preset temperature may be corrected based on the detection result of the temperature detection unit 53 (for example, the actual temperature related to the measurement result rather than the predicted temperature). When the temperature drop is early, the graph of the set temperature DT2 may be moved to the left as a whole. When the actual temperature drop related to the measurement result is slower than the predicted temperature, the graph of the set temperature DT2 is moved to the right as a whole. You can send it.) In this way, the set temperature is set based on the predicted temperature, and during actual operation, the heating amount by the heating unit 51 is adjusted based on the detection result of the
１…嫌気性処理システム、９…調整槽、１１…酸生成槽、１２…嫌気性処理槽、５０…制御部、５１…加熱部、５２…冷却部、５３…温度検出部、５４…温度検出部、Ｗ…有機性排水。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記有機性排水の水温を目標温度まで下げるための設定温度を設定する工程と、
嫌気性処理システム内の何れかの箇所における前記有機性排水の水温、及び前記嫌気性処理槽の外の気温の少なくとも一方を検出する温度検出工程と、
前記温度検出工程での検出結果に基づいて、前記水温が前記設定温度よりも高いと判定される場合、または高くなると推定される場合、前記有機性排水を冷却する冷却工程と、
を備え、
前記設定温度を設定する工程では、時間の経過と共に前記目標温度へ向けて低下する時間ごとの目標値として前記設定温度を設定する、嫌気性処理方法。 An anaerobic treatment method using an anaerobic treatment tank for anaerobically treating organic wastewater,
Setting a set temperature for lowering the temperature of the organic waste water to a target temperature;
A temperature detection step for detecting at least one of the water temperature of the organic waste water at any point in the anaerobic treatment system and the temperature outside the anaerobic treatment tank ;
When it is determined that the water temperature is higher than the set temperature based on the detection result in the temperature detection step, or when it is estimated to be higher, a cooling step for cooling the organic waste water,
Equipped with a,
The anaerobic processing method of setting the set temperature as a target value for each time that decreases toward the target temperature as time elapses in the step of setting the set temperature .
前記冷却工程において、前記温度検出工程で検出された前記気温に基づくフィードフォワード制御によって前記有機性排水を冷却する、請求項１に記載の嫌気性処理方法。 In the temperature detection step, the temperature outside the anaerobic treatment tank is detected,
The anaerobic treatment method according to claim 1, wherein in the cooling step, the organic waste water is cooled by feedforward control based on the air temperature detected in the temperature detection step.
前記有機性排水の水温を目標温度まで下げるための設定温度を設定する工程と、
嫌気性処理システム内の何れかの箇所における前記有機性排水の水温、及び前記嫌気性処理槽の外の気温の少なくとも一方を検出する温度検出工程と、
前記有機性排水の前記水温が前記設定温度に基づいて変化するように、前記有機性排水を加熱する加熱工程と、を備え、
前記設定温度を設定する工程では、予め予測される予測温度よりも高い温度に前記設定温度を設定し、且つ、時間の経過と共に前記目標温度へ向けて低下する時間ごとの目標値として前記設定温度を設定し、
前記加熱工程では、前記温度検出工程での検出結果に基づいて、加熱量を調整する、嫌気性処理方法。 An anaerobic treatment method using an anaerobic treatment tank for anaerobically treating organic wastewater,
Setting a set temperature for lowering the temperature of the organic waste water to a target temperature;
A temperature detection step for detecting at least one of the water temperature of the organic waste water at any point in the anaerobic treatment system and the temperature outside the anaerobic treatment tank ;
A heating step of heating the organic waste water so that the water temperature of the organic waste water changes based on the set temperature,
In the step of setting the set temperature, set the set temperature to a temperature higher than the predicted temperature is predicted in advance, and the set temperature as a target value for each time that decreases toward the target temperature with the lapse of time Set
In the heating step, an anaerobic treatment method of adjusting a heating amount based on a detection result in the temperature detection step.
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