JP7204263B2 - 植物処理方法および植物処理システム - Google Patents
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Description
植物を処理するための植物処理方法であって、
植物を破砕する工程と、
破砕した前記植物を放置する工程と、
放置した前記植物を圧搾して、繊維質固形分と、液分とに分離する工程と、
前記繊維質固形分を炭化により減容処理する工程と、
前記液分をメタン発酵させて、メタンガスと前記消化液とを生成する工程と、
を含む植物処理方法が提供される。
植物を処理するための処理システムであって、
植物を破砕する手段と、
破砕した前記植物を放置する手段と、
放置した前記植物を圧搾して、繊維質固形分と、液分とに分離する手段と、
前記繊維質固形分を炭化により減容処理する手段と、
前記液分をメタン発酵させて、メタンガスと消化液とを分離してメタンガスおよび消化液を製造する手段と
を含む植物処理システムが提供される。
水生植物に破砕・圧搾処理を施すことにより、分解性の高い溶存性有機物を含有する液分と、分解性の低い細胞壁を含有する繊維質固形分とに分離される。実施例1では、本実施形態の水生植物処理により水生植物の体積がどの程度減少するかについて実証した。実験条件は、以下のとおりである。
破砕処理条件:無破砕、0.5cm、3.0cm
圧搾圧力:20MPa、40MPa(圧搾圧を変えて2回圧搾処理を実施)
炭化温度:800℃
炭化時間:2時間
実施例2として、実施例1の条件で作成した破砕物のサイズおよび搾汁圧を変えて、搾汁量の圧搾条件依存性、すなわち搾汁効率依存性を検討した。その結果を図5に示す。図5は、縦軸に破砕物から排出された液分の量を、ホテイアオイの水分量に対する割合(%)とし、横軸を破砕および圧搾条件として、示したグラフである。図5に示すように、破砕サイズは、大きいよりも小さい方が、搾汁効率が良く、また搾汁圧は、高い方が、搾汁効率が良いことが確認できた。
以下の条件で、ホテイアオイを圧搾して得た液分を使用してメタン発酵を行い、メタン発酵速度について検討した。実験条件は以下のとおりである。
破砕:0.5 cm
圧搾圧力:50 MPa
反応槽:高速メタン発酵槽を模擬的に形成した500 mLメジウム瓶(有効容積 300 mL)
種汚泥:神奈川県横浜市環境創造局北部汚泥資源化センターより分与された中温嫌気性消化汚泥
基質投入条件:種汚泥:基質=2g-VS:1g-DOC
温度:37±1℃
撹拌:100rpm
液分は、ホテイアオイが保有する肥料効果を有する窒素、燐を含んでいる。液分のメタン発酵により消化液が生成されるので、消化液中に有効成分である窒素、燐成分の量が保存されているか否かについて、液分および消化液中の全窒素濃度および全燐濃度を定量分析することにより検討した。なお、分析条件は以下のとおりである。
以下の条件で、ホテイアオイを放置した後に、圧搾して得た液分を使用してメタン発酵を行い、メタン発酵速度について検討した。また液分の溶出養分を分析し、養分回収性について検討した。実験条件は以下のとおりである。
破砕:0.5 cm
圧搾圧力:50 MPa
放置時間:0時間、12時間、24時間、および12時間放置後圧搾した後に繊維固形物を再度12時間放置
反応槽:高速メタン発酵槽を模擬的に形成した500 mLメジウム瓶(有効容積 300 mL)
種汚泥:神奈川県横浜市環境創造局北部汚泥資源化センターより分与された中温嫌気性消化汚泥
基質投入条件:種汚泥:基質=2g-VS:1g-DOC
温度:37±1℃
撹拌:100rpm
液分は、ホテイアオイが保有する肥料効果を有する窒素、燐を含んでいる。液分の全窒素濃度および全燐濃度を定量分析することにより検討した。なお、分析条件は以下のとおりである。
以下の条件で、ホテイアオイを圧搾して得た液分につき、図13に示すように、pH調整し、pH調整した液分をペリスタポンプ(登録商標)等のポンプ300によりメタン発酵を可能とする菌叢が固定された担体320が充填された反応槽310へ送り、各水理学的滞留時間(HRT)とした場合の基質と反応槽310から排出する排水の溶存有機炭素(DOC)濃度から前処理の効果について検討した。水理学的滞留時間は、反応槽310へ液分が流入してから流出までの平均的な時間である。破砕、圧搾圧力、種汚泥は、図3に示す実施例と同様とした。メタン発酵により発生したバイオガスは、反応槽310の頂部から排出させ、排水は、オーバーフローにより排出させた。実験条件は以下のとおりである。
温度:37±1℃
pH調整:Ca(OH)2
反応槽:有効容積6.5m3
水理学的滞留時間(HRT):
運転期間(日) 0- 12:5日
12- 44:4日
44- 77:3日
77-120:2日
pHは、6.5~7.5に調整した。
210…放置装置
220…圧搾機
230…炭化炉
240…高速メタン発酵処理槽
250…固液分離装置
260…消化液貯留槽
270…バイオガス精製
280…pH調整装置
300…ポンプ
310…反応槽
320…担体
Claims (6)
- 水生植物を処理するための植物処理方法であって、
水生植物を破砕する工程と、
破砕した前記水生植物を12時間~24時間放置する工程と、
放置した前記水生植物を圧搾して、繊維質固形分と、液分とに分離する工程と、
前記繊維質固形分を炭化により減容処理する工程と、
分離された前記液分のpHを6~8に調整することにより前処理する工程と、
発酵槽内の水理学的滞留時間を2日~4日として前処理された前記液分をメタン発酵させて、メタンガスと消化液とを生成する工程と、
前記消化液を固液分離して、微生物の培養液もしくは液体肥料を製造する工程とを含む植物処理方法。 - 前記破砕する工程において、破砕の程度、放置時間および圧搾圧を制御する工程を含む、請求項1に記載の植物処理方法。
- 前記炭化を、最高温度350~900℃、保持時間1~4時間で適用する、請求項1または2に記載の植物処理方法。
- 水生植物を処理するための植物処理システムであって、
水生植物を破砕する手段と、
破砕した前記水生植物を12時間~24時間放置する手段と、
放置した前記水生植物を圧搾して、繊維質固形分と、液分とに分離する手段と、
前記繊維質固形分を炭化により減容処理する手段と、
分離された前記液分のpHを6~8に調整することにより前処理する手段と、
発酵槽内の水理学的滞留時間を2日~4日として前処理された前記液分をメタン発酵させて、メタンガスと消化液とを分離してメタンガスおよび消化液を製造する手段と、
前記消化液を固液分離して、微生物の培養液もしくは液体肥料を製造する手段とを含む植物処理システム。 - 前記破砕する手段は、破砕の程度、放置時間および圧搾圧を制御する、請求項8に記載の植物処理システム。
- 前記炭化を、最高温度350~900℃、保持時間1~4時間で適用する、請求項8または9に記載の植物処理システム。
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