溶存气体除去装置以及有机性被处理物的生物处理装置的制造方法_3

文档序号:9134203阅读:来源:国知局
成的装置,可使用用于测定 消化气体4中1种以上的特定成分浓度的装置、用于检测特定成分在某浓度以上时该成分 存在的装置等。例如,可列举湿式气量计、甲烷气体检测器或二氧化碳浓度计等。
[0088] 本实施方式的溶存气体除去装置中的监视装置22对所述pH监视装置26或气体 监视装置28没有限定。例如,可以通过pH监视装置26,监视从生物反应槽排出的处理水的 pH。此外,也可使用用于监视处理中的有机性被处理物或从生物反应槽排出的处理水所含 的有机酸浓度的有机酸浓度监视装置。作为有机酸浓度监视装置,可列举气相色谱法(GC) 及高效液相色谱法(HPLC)等。
[0089] 作为监视装置22,可以使用选自由这些pH监视装置、气体监视装置及有机酸浓度 监视装置构成的组群中的至少1种。通过使用PH监视装置或气体监视装置,可容易测定及 监视有机性被处理物1的处理情况。监视装置22通过设置至少2种,能更正确地判断处理 情况。本实施方式中,设置有pH监视装置26及气体监视装置28这2种。
[0090] 气体除去装置24具有气体分离装置30及减压装置32。气体分离装置30按照在 生物反应槽10内浸渍于有机性被处理物1中的方式设置。气体分离装置30具有透过有机 性被处理物1所含的溶存气体2的分离膜。减压装置32按照对气体分离装置30的该分离 膜的二次侧进行减压的方式构成。本实施方式中,在分离膜中,将溶存气体2透过分离膜时 的入口侧(分离膜与有机性被处理物接触的一侧)称为一次侧,其相反侧,即透过膜的溶存 气体2排出的出口侧(溶存气体的透过侧)称为二次侧。
[0091] 作为分离膜,可以使用非透水性分离膜,使用该膜时,即使是生物处理含水率高的 有机性被处理物1时,也易于分离、回收不含水分的溶存气体2。分离膜也可使用非透水性 中空纤维膜,分离、回收溶存气体2变得更容易。作为非透水性中空纤维膜,例如可以使用 用多孔支撑层夹住由疏水材料构成的中空纤维膜或气体透过性的非多孔分离层的两面而 成的三层复合中空纤维膜等。
[0092] 作为分离膜,可以使用气体选择透过性分离膜,通过使用该膜,易于高浓度地分 离、回收氢气、氨气或甲烷气体等有用的气体。作为分离膜可以使用气体选择透过性中空纤 维膜,气体的分离、回收变得更容易。作为气体选择透过性中空纤维膜,例如可以使用具有 聚氨酯制的非多孔分离层的三层复合中空纤维膜等。
[0093] 气体分离装置30的形态没有特别限定,可以适当使用采用了公知的分离膜组件 (中空纤维膜组件或平膜组件等)的各种的形态。例如可以使用中空纤维膜组件,通过使用 该组件,能够简单地对内部减压,膜的比表面积大,提高填充率。
[0094] 中空纤维膜组件具有由多个中空纤维膜(分离膜)扎成的中空纤维膜束和按照与 所述中空纤维膜束的至少一个端部连通的方式设置的集气管。该中空纤维膜组件的结构按 照透过各中空纤维膜的分离气体经由集气管回收的方式构成。中空纤维膜组件可以在中空 纤维膜束的两个端部分别设置集气管,也可以仅在中空纤维膜束的一个端部设置集气管而 密封另一个端部。此外,也可以将中空纤维膜束翻折成环状,按照将其两个端部连通于一个 集气管的方式连接。
[0095] 气体分离装置30可以按照不妨碍生物反应槽10内的有机性被处理物1的流动的 方式设置。例如,该例子中,气体分离装置30具有中空纤维膜作为分离膜时,可以按照所述 中空纤维膜的轴向沿着生物反应槽10的上下方向的方式设置。此外,气体分离装置30具有 平膜作为分离膜时,可以按照所述平膜的平面沿着生物反应槽10的上下方向的方式设置。
[0096] 减压装置32是减压气体分离装置30的分离膜的二次侧的装置。通过减压分离膜 的二次侧,可以使有机性被处理物1所含的溶存气体2透过分离膜的二次侧而将之除去。
[0097] 减压装置32若是可以减压气体分离装置30的分离膜的二次侧的装置,则没有特 别限定,例如可列举抽气栗等。例如,当气体分离装置30是中空纤维膜束的端部连接有集 气管的中空纤维膜组件时,通过连接所述集气管与减压装置32,经由集气管,中空纤维膜的 内部就可被减压。
[0098] 气体储存装置34连接在减压装置32的下流侧,能够回收储存通过气体分离装置 30分离的溶存气体2。此外,该例子中,也可以回收储存生物反应槽10内产生的、从气体排 出口 16排出的消化气体4。
[0099] 作为气体储存装置34,若是能够对分离、回收的气体进行储存的装置,则没有特别 限定,可以是铝袋或压力容器等。
[0100] 以下,对生物处理装置100的作用进行说明。
[0101] 生物处理装置100中,例如,以在生物反应槽10内收容用于生物处理的微生物的 状态,从被处理物流入口 12流入有机性被处理物1,从而在生物反应槽10内进行有机性被 处理物1的生物处理。通过生物处理产生的消化气体4从生物反应槽10上部的气体排出 口 16排出并储存于气体储存装置34中,生物处理后的处理水从处理水流出口 14排出并导 入下一个工序(未图不)。
[0102] 此外,根据pH监视装置26和气体监视装置28,通过监视生物反应槽10内处理中 的有机性被处理物1的pH和生物反应槽10中产生的消化气体4的产生量或气体组成,监 视生物反应槽10内的有机性被处理物1的处理情况。然后,根据pH监视装置26和气体监 视装置28的监视结果,即监视装置测定的值或由该值求得的评价值,通过气体除去装置24 分离除去有机性被处理物1所含的溶存气体2。例如,将有机性被处理物1的pH设为评价 值,当该评价值达到规定的阈值时,或将消化气体4的产生量或目标气体浓度设为评价值, 或将由这些产生量或气体浓度求出的值设为评价值,当评价值达到规定的阈值时,运转减 压装置32,通过气体分离装置30分离除去妨碍生物处理的溶存气体2。通过气体分离装置 30除去的溶存气体2储存在气体储存装置34中。
[0103] [有机性被处理物的生物处理方法]
[0104] 本实施方式的有机性被处理物的生物处理方法是生物处理含有水分的有机性被 处理物产生消化气体的方法。以下,作为其中一例,对使用所述生物处理装置100的生物处 理方法进行说明。
[0105] 本实施方式的生物处理是指通过微生物等生物使物质发生化学变化等反应的处 理。本实施方式中发生反应的物质(被处理物)是有机性被处理物1。作为有机性被处理 物1,例如可列举农业、畜产业、水产业、食品业等各种领域中的废水、污水、粪尿、净化槽污 泥或污水污泥等含有水分的有机性被处理物。水分占有机性被处理物1的总重量的比例 (含水率)可以是75重量%以上。有机性被处理物1的含水率可认为水分最大可占其重 量的大半(将近100重量%,例如95~99重量% )。即,可认为所述含水率为75~95重 量%、75~99重量%等。
[0106] 作为本实施方式的生物处理中使用的微生物等的生物及其反应,例如,可以是甲 烷发酵或氢发酵等在厌氧条件下通过厌氧微生物发酵有机性被处理物所含的有机物的处 理。厌氧微生物可以是产甲烷古细菌等。
[0107] 本实施方式的生物处理方法可以适用于甲烷发酵或氢发酵。甲烷发酵中溶存气体 2增加,COD负荷(C0D浓度,是由溶存气体2的氧化剂引起的氧化中所需要的氧气浓度,此 处是指从溶存气体2的各组成求出所需要的氧气浓度并对之求和得到的)变高时,易陷入 酸败状态,一旦陷入酸败状态则不易恢复。但本实施方式中通过设置用于除去溶存气体2 的气体除去装置24,该问题得到解决。因此,本实施方式的生物处理方法特别适用于甲烷发 酵。本实施方式的生物处理方法对于生物反应涉及多阶段的复杂有机性被处理物的生物处 理特别有效。
[0108] 使用本实施方式的生物处理装置100的生物处理方法中,在生物反应槽10内从底 部的被处理物流入口 12流入有机性被处理物1,在生物反应槽10内生物处理有机性被处理 物1,产生消化气体4。同时,基于通过后述的监视装置22测定的值掌握生物处理情况,根 据生物处理情况的变化启动减压装置32,运转气体除去装置24,分离除去有机性被处理物 1所含的溶存气体2。
[0109] 用于生物处理的微生物可以新添加于生物反应槽10内处理的有机性被处理物1 中,也可以使用原本存在于有机性被处理物1中的微生物。
[0110] 生物处理有机性被处理物1的处理水3从处理水流出口 14排出导入下一个工序。 生物反应槽10内产生的消化气体4从上部的气体排出口 16排出,与通过气体分离装置30 分离除去的溶存气体2 -起回收储存于气体储存装置34中。
[0111] 本实施方式的生物处理方法中,从被处理物流入口 12连续地向生物反应槽10中 供给有机性被处理物1,从气体排出口 16连读地排出处理水3。
[0112] 生物反应槽中有机性被处理物1的水理学停滞时间根据生物处理中使用的生物 反应槽的构成及微生物等的种类而不同,结合这些通过试行进行适当选择使生物处理的效 率最佳。所述水理学停滞时间可以在处理中变动,也可以是固定的。
[0113] 本实施方式的生物处理方法可适用于各种厌氧性生物处理,根据生物处理的种 类,能够适宜对处理产生不好影响的溶存气体作为除去对象。
[0114] 作为除去对象的溶存气体2根据生物处理的种类而不同,例如可列举氧气、二氧 化碳气体、氮气、氢气或甲烷气体等。另外,从有机性被处理物1除去的溶存气体2中,可以 含有曾经溶存于有机性被处理物1中的消化气体。
[0115] 例如,作为甲烷发酵中的除去对象的溶存气体2,可列举妨碍甲烷发酵的氢气及二 氧化碳气体。甲烷发酵时,从有机性被处理物1除去的溶存气体2中,可以含有曾经溶存于 有机性被处理物1中的甲烷气体。此外,作为氢发酵中的除去对象的溶存气体2,可列举妨 碍氢发酵的二氧化碳气体。氢发酵时,从有机性被处理物1中除去的溶存气体2中,可以含 有曾经溶存于有机性被处理物1中的氢气。
[0116] [监视装置和溶存气体除去装置的作用]
[0117] 溶存气体除去装置20按照根据监视装置22测定的值运转的方式构成。根据监视 装置的测定值运转
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