JP7213484B2 - メタン発酵槽、メタン発酵システム及びメタン発酵処理方法 - Google Patents
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Description
図1は、本実施形態のメタン発酵槽及びメタン発酵システムを示す模式図である。本実施形態のメタン発酵システム1は、嫌気性条件下で活動する嫌気性微生物により、有機性廃棄物を分解し、メタン(CH4)及び二酸化炭素(CO2)を含むバイオガスを発生させるメタン発酵を行うシステムである。この有機性廃棄物は、例えば、有機汚泥、廃油、廃酸、廃アルカリ、又は動植物性残渣等である。メタン発酵システム1によって発生したバイオガスは、精製された後、エネルギーとして利用される。
図7は、第1変形例のメタン発酵システムを示す模式図である。図7に示すメタン発酵システム2は、分別粉砕機10と、スラリータンク20と、メタン発酵槽100と、制御装置150と、第1ウルトラファインバブル水作製装置210と、第2ウルトラファインバブル水作製装置220と、消化液処理装置40と、脱硫装置50と、ガスホルダ60と、を備える。メタン発酵システム2は、メタン発酵システム1の構成に対して、ウルトラファインバブル水作製装置200の代わりに、第1ウルトラファインバブル水作製装置210と、第2ウルトラファインバブル水作製装置220と、を有する点で相違する。
図8は、第2変形例のメタン発酵システムを示す模式図である。図8に示すメタン発酵システム3は、分別粉砕機10と、スラリータンク20と、メタン発酵槽100と、制御装置150と、ウルトラファインバブル水作製装置200と、触媒貯蔵装置230と、触媒供給部180と、消化液処理装置40と、脱硫装置50と、ガスホルダ60と、を備える。メタン発酵システム3は、メタン発酵システム1の構成に対して、触媒貯蔵装置230を有する点で相違する。
図9は、第3変形例のメタン発酵システムを示す模式図である。図9に示すメタン発酵システム4は、分別粉砕機10と、スラリータンク20と、前発酵槽30と、メタン発酵槽100と、制御装置150と、ウルトラファインバブル水作製装置200と、消化液処理装置40と、脱硫装置50と、ガスホルダ60と、を備える。メタン発酵システム4は、メタン発酵システム1の構成に対して、スラリータンク20とメタン発酵槽100との間に前発酵槽30を有する点で相違する。前発酵槽30は、配管21によりスラリータンク20に接続する。前発酵槽30は、配管31によりメタン発酵槽100に接続する。
図10は、第4変形例のメタン発酵システムを示す模式図である。図10に示すメタン発酵システム5は、分別粉砕機10と、スラリータンク20と、メタン発酵槽100と、制御装置150と、ウルトラファインバブル水作製装置200と、消化液処理装置40と、脱硫装置50と、ガスホルダ60と、を備える。メタン発酵システム5は、メタン発酵システム1の構成に対して、ウルトラファインバブル水作製装置200の気体源Gが、ウルトラファインバブルを形成する気体を発電設備70から導入する点で相違する。気体源Gは、発電設備70において精製後バイオガスの燃焼により排出される二酸化炭素を導入する。
図11は、第5変形例のメタン発酵システムを示す模式図である。図11に示すメタン発酵システム6は、分別粉砕機10と、スラリータンク20と、メタン発酵槽100と、制御装置150と、ウルトラファインバブル水作製装置200と、消化液処理装置40と、脱硫装置50と、ガスホルダ60と、を備える。メタン発酵システム6は、メタン発酵システム1の構成に対して、ウルトラファインバブル水作製装置200の水源Wが、ウルトラファインバブル水を形成する液体を消化液処理装置40から導入する点で相違する。水源Wは、消化液処理装置40において消化液から固液分離した液体、又は排水処理後の液体を導入する。
図12は、第6変形例のメタン発酵システムを示す模式図である。図12に示すメタン発酵システム7は、分別粉砕機10と、スラリータンク20と、メタン発酵槽100と、制御装置150と、ウルトラファインバブル水作製装置200と、消化液処理装置40と、脱硫装置50と、ガスホルダ60と、加熱装置80を備える。メタン発酵システム7は、メタン発酵システム1の構成に対して、発電設備70の発電で生じる廃熱で加熱された温水が循環する加熱装置80が、メタン発酵槽100の外周に設けられている点で相違する。
10 分別粉砕機
11 配管
20 スラリータンク
21 配管
30 前発酵槽
31 配管
40 消化液処理装置
41 配管
50 脱硫装置
51 配管
60 ガスホルダ
61 配管
70 発電設備
80 加熱装置
100 メタン発酵槽
110 発酵部
120 ウルトラファインバブル水供給部
121 配管
122 バルブ
130 第1供給部
131 配管
132 バルブ
140 第2供給部
141 配管
142 バルブ
150 制御装置
151 推定部
152 制御部
160 第1検出装置
170 第2検出装置
180 触媒供給部
181 配管
182 バルブ
200 ウルトラファインバブル水作製装置
201 ウルトラファインバブル発生装置
202 ウルトラファインバブル水タンク
210 第1ウルトラファインバブル水作製装置
211 第1ウルトラファインバブル発生装置
212 第1ウルトラファインバブル水タンク
220 第2ウルトラファインバブル水作製装置
221 第2ウルトラファインバブル発生装置
222 第2ウルトラファインバブル水タンク
230 触媒貯蔵装置
232 触媒タンク
G、G1、G2 気体源
W、W1、W2 水源
C 触媒源
S10 加水分解工程
S12 酸生成工程
S14 第1メタンガス形成工程
S16 第2メタンガス形成工程
S20、S22、S24、S26、S28、S30 ステップ
Claims (16)
- 嫌気性微生物を含む培養液により有機性廃棄物をメタン発酵させる発酵部と、
直径1μm以下の二酸化炭素、水素、酸素及び窒素の少なくともひとつの気泡を含む第1の水を前記発酵部に供給する第1供給部と、
直径1μm以下の空気の気泡を含む第2の水を前記発酵部に供給する第2供給部と、
を備え、
前記第1供給部では、前記第1の水の供給量が調整可能であり、
前記第2供給部では、前記第2の水の供給量が調整可能である、
メタン発酵槽。 - 前記有機性廃棄物は、難分解性有機物を含む請求項1に記載のメタン発酵槽。
- 前記第1の水及び前記第2の水の気泡の濃度は、6×107particles/ml以上5×109particles/ml以下である請求項1又は2に記載のメタン発酵槽。
- 請求項1から3のいずれか一項に記載のメタン発酵槽と、
前記第1供給部を介して前記発酵部に供給する前記第1の水を作製する第1水作製装置と、
前記第2供給部を介して前記発酵部に供給する前記第2の水を作製する第2水作製装置と、
を有するメタン発酵システム。 - 前記第1供給部による前記第1の水の供給量を調節するとともに、前記第2供給部による前記第2の水の供給量を調節する制御装置を有する請求項4に記載のメタン発酵システム。
- 前記メタン発酵槽の硫化水素濃度、二酸化炭素濃度及びメタン濃度の少なくともひとつを検出する第1検出装置、及び、pHを検出する第2検出装置の少なくともひとつを備え、
前記制御装置は、前記第1検出装置が検出する硫化水素濃度、二酸化炭素濃度及びメタン濃度の少なくともひとつ、並びに、前記第2検出装置が検出するpHの少なくともひとつに基づいて、前記第1供給部による前記第1の水の供給量と、前記第2供給部による前記第2の水の供給量と、を調節する請求項5に記載のメタン発酵システム。 - 前記制御装置は、前記発酵部の前記培養液の直径1μm以下の気泡の濃度を推定する推定部と、前記推定部が推定した濃度に基づいて前記第1の水及び前記第2の水の供給量を調節する制御部と、を備える請求項5又は6に記載のメタン発酵システム。
- 前記制御部は、前記発酵部の前記培養液の直径1μm以下の気泡の濃度が2×107particles/ml以上2×108particles/ml以下となるように、前記第1の水及び前記第2の水の供給量を調節する請求項7に記載のメタン発酵システム。
- 前記メタン発酵槽から発生したバイオガスから硫黄酸化物を除去して精製後バイオガスとする脱硫装置を備える請求項4から8のいずれか一項に記載のメタン発酵システム。
- 前記第1供給部が供給する前記第1の水の気泡は、前記精製後バイオガスの燃焼により排出される二酸化炭素を含む請求項9に記載のメタン発酵システム。
- 前記第1供給部及び前記第2供給部の少なくとも一方から前記第1の水及び前記第2の水の少なくともいずれかが供給され、かつ、前記メタン発酵槽に投入される前の有機性廃棄物をスラリー化するスラリータンクを備える請求項4から10のいずれか一項に記載のメタン発酵システム。
- 前記メタン発酵槽から発生した消化液を固液分離し、かつ、前記消化液の固液分離によって得られた液体を前記スラリータンクに供給する消化液処理装置を備える請求項11に記載のメタン発酵システム。
- 前記第1供給部及び前記第2供給部の少なくとも一方から前記第1の水及び前記第2の水の少なくともいずれかが供給され、かつ、前記メタン発酵槽に投入される前の有機性廃棄物を加水分解する前発酵槽を備える請求項4から12のいずれか一項に記載のメタン発酵システム。
- 前記メタン発酵槽から発生した消化液を固液分離し、かつ、前記消化液の固液分離によって得られた液体を前記前発酵槽に供給する消化液処理装置を備える請求項13に記載のメタン発酵システム。
- 前記第1供給部及び前記第2供給部の少なくとも一方が供給する前記第1の水及び前記第2の水の少なくともいずれかは、前記消化液の固液分離によって得られた前記液体を含む請求項12又は14に記載のメタン発酵システム。
- 嫌気性微生物を含む培養液により有機性廃棄物をメタン発酵させるメタン発酵処理方法であって、
メタン発酵中に、直径1μm以下の二酸化炭素、水素、酸素及び窒素の少なくともひとつの気泡を含む第1の水と、直径1μm以下の空気の気泡を含む第2の水と、を前記有機性廃棄物に供給し、
前記第1の水の供給量は、調整可能であり、
前記第2の水の供給量は、調整可能である、
メタン発酵処理方法。
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