JP6184041B1 - メタン発酵処理方法及び処理装置 - Google Patents
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Abstract
Description
メタンガスは有機物の腐敗や発酵などに伴って発生し、色も臭いもない可燃性のガスであり、メタン発酵技術を活用して大量に発生する廃棄物の処理が注目されている。
メタン発酵技術は化石燃料をほとんど使用せず、カーボンニュートラルな有機性廃棄物をエネルギー原料として利用する点で、地球温暖化防止の観点からの温室効果ガス抑制に寄与するシステムである。
例えば、特開2011−31167号に係る「汚泥消化装置」は、該装置の循環経路は、槽の内部から外部に渡って槽壁を貫通して延びる第1の横管および第2の横管23,26を有し、これらの横管の槽の外部に配置された部分の外側に外管を配置して、第1の横管および第2の横管と外管との間に外側流路を形成している。各外管の槽壁側の端部を配管で接続して、両外側流路を連通している。第2の横管の外管に熱媒体導入管を接続し、第1の横管の外管に熱媒体導出管を接続し、外管が配置された部分で、第1の横管および第2の横管内に汚泥が通り、外側流路に熱媒体が通る。これにより、循環経路内の汚泥が加熱される。
すなわち、有機性廃棄物を原料スラリー化してメタン発酵槽内に供給し、嫌気性微生物によりメタン発酵させ、発酵廃液として取り出すメタン発酵処理方法において、メタン発酵槽の外部に接続された循環経路によって発酵液の一部を循環させ、この循環経路の途中に熱交換器を設け、メタン発酵槽内の温度が53〜57℃となるように発酵液の循環流量を循環ポンプで制御している。
そこで、メタン菌等を含んだ発酵槽内のTS濃度1.5〜7%の汚泥を、この発酵槽に連通して槽外に設けた汚泥循環管にわたって循環ポンプ装置で循環させることにより攪拌混合し、攪拌混合に伴って発生する摩擦熱で加温する。
したがって、発酵槽内の有機性廃棄液は循環路を循環し、上方から流れ落ちるように、流入口を液面下に設けていない。発酵槽の上部空間には発生したメタンガスが充満し、該メタンガスは外部へ導かれて発電機を稼働するエネルギー源として消費される。
ここで、加熱手段として温水が使用され、この温水は発酵槽にて生成されるメタンガスを使用して稼動する発電機の廃熱が用いられる。上記加熱器の具体的な構造は限定しないことにするが、一般的には2重管構造として、温水が循環して流れる外径の大きな管の中心軸部を上記循環路が貫通する構造とすることが出来る。
ただし、電気を必要としない場合であれば、上記発電機に代わってボイラーや温水発生装置(ガス給湯器)を取付けることも出来る。
一方、循環路を流れる有機性廃棄液の加熱は、生成されるメタンガスを利用して稼働する発電機の廃熱にて温められる温水が用いられ、別途加熱源となるエネルギーを必要とせず、また、攪拌機を回す電気エネルギーは発電機から直接供給される。
上記廃棄物投入槽2には、メタンガスを発生する原料となる生ゴミ、家畜の***物、食品加工残渣、汚泥などの有機性廃棄物6が投入され、一緒に混ざり合っている固形物は破砕機能を備えたポンプ5にて細かく砕かれて送り出される。
そこで、発酵槽1は大きなタンクで構成され、発酵槽内の有機性廃棄液9を循環する。すなわち、発酵槽1の底部に流出口10を設けて破砕機能を備えたポンプ5にて吸い込み、有機物廃棄液9は循環路11を流れて循環し、発酵槽1の上部に設けられ流入口から流れ落ちることが出来る。ここで、上記流入口17は液面12より上方に配置され、その為に有機物廃棄液9は液面12に流れ落ちるようにしている。
そして、発酵槽1の内部には攪拌機13a,13bを両側で対角線上に取付けていて、内部に収容されている有機性廃棄液9を攪拌することが出来る。
本発明では、発酵槽1の底部から流出して液面上方から流れ落ちることで、その落流荷重を利用して発酵槽内では上下方向に循環する流れが形成される。しかも攪拌機13a,13bを発酵槽の両側で対角線上の位置に取付けて攪拌することで、水平面内で循環する流れが形成されて均等に混ざり合うことが出来る。
一方、発電機3から生じる廃熱を利用して加熱された温水が温水加熱器4を流れるようにしている。
上記発電機3が稼働することで発生する廃熱が利用されて温水ユニット16内の温水15が温められ、この温水15は上記加熱器4を循環するように成っている。
該発酵層1の上端部には循環路11が配置されてその流入口17が先端に設けられている。
一方、循環路11を流れて上記流入口17から流れ落ちる有機性廃棄液9は上下方向に循環する流れが形成され、発酵槽内の有機性廃棄液9は均一に混ざり合い、しかも水平面内の循環流れにて液面上に発生する泡は上方の流入口17から流れ落ちる有機性廃棄液9にて順次潰される。
このように、コンテナ19,20に収容して構成することで、個々の装置を現場へ運んで設置する必要がなく、その為に全体がコンパクト化されると共に据付け作業が省力化される。
2 廃棄物投入槽
3 発電機
4 加熱器
5 破砕ポンプ
6 有機性廃棄物
7 攪拌機
8 搬送管
9 有機性廃棄液
10 流出口
11 循環路
12 液面
13 攪拌機
14 上部空間
15 温水
16 温水ユニット
17 流入口
18 メタンガスタンク
19 コンテナ
20 コンテナ
Claims (6)
- 有機性廃棄物からメタンガスを発生する装置において、廃棄物を投入する廃棄物投入槽、メタンガスが発生する発酵槽、該メタンガスを使って稼働する発電機、該発電機が稼働する際の廃熱を使って加熱する温水ユニットを有し、加熱された温水ユニット内の温水が循環する加熱器を有し、上記廃棄物投入槽と発酵槽を搬送管にて接続すると共に該廃棄物投入槽に入れた有機性廃棄物を発酵槽へ送る為のポンプを取付け、そして該発酵槽内で上下方向に循環する流れを形成する為に発酵槽の下端部に設けた流出口から流れて発酵槽内の有機性廃棄液の液面より上方に流入口を有す循環路を設け、該循環路は内部を流れる有機性廃棄液を加熱する為に上記加熱器内を通過し、上記発酵槽の形状を概略直方体にすると共に、水平面内で循環する流れを形成する為に攪拌機を両側の対角線上に設けたことを特徴とするメタン発酵処理装置。
- 上記攪拌機に代わって噴射ノズルを取付けた請求項1記載のメタン発酵処理装置。
- 上記発電機に代わってボイラーを用いた請求項1、又は請求項2記載のメタン発酵処理装置。
- 上記発電機に代わって温水発生装置を用いた請求項1、又は請
求項2記載のメタン発酵処理装置。 - 有機性廃棄物を細かく砕いた有機性廃棄液からメタンガスを発生するメタン発酵処理方法において、廃棄物を投入する廃棄物投入槽、メタンガスが発生する発酵槽、該メタンガスを使って稼働する発電機、該発電機が稼働する際の廃熱を使って加熱する温水ユニット、そして加熱された温水ユニット内の温水が循環する加熱器を有し、上記廃棄物投入槽に入れた有機性廃棄物を細かく砕いて出来る有機性廃棄液をポンプにて発酵槽へ送り、発酵槽にはその下端部に設けた流出口から循環路を延ばし、その流入口を発酵槽内の有機性廃棄液の液面より上方に設け、上記有機性廃棄液は循環路を流れると共に途中に設けた加熱器内を上記循環路が通過することによって所定の温度に加熱され、そして、有機性廃棄液は上記下端部の流出口から流出して上記流入口から液面に向かって流れ落ちることで発酵槽内にて上下方向に循環する流れを形成し、また、上記発酵槽の形状を概略直方体にすると共に、攪拌機を両側の対角線上に設けて攪拌することで有機性廃棄液が水平面内で循環する流れを形成したことを特徴とするメタン発酵処理方法。
- 上記攪拌機に代わって噴射ノズルを取付けた請求項5記載のメタン発酵処理方法。
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