JPS5950002A - Production of hydrogen from organic waste - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To improve the energy density and utilization rate as compared to methane fermentation by bringing a product obtd. by the acid fermentation of org. waste into a photocatalyst in the presence of light to produce hydrogen. CONSTITUTION:Org. waste is charged into an acid fermentation vessel 1b from a duct 4. It is kept at 30-60 deg.C with warm water subjected to heat exchange in a heat exchanger 3 between a warm water duct 9 and a circulating duct 8, and acid fermentation is carried out while agitating the waste with hydrogen fed from a circulatng blower 11a. A fermented product in the vessel 1b is charged into a hydrogen producing vessel 13 through a duct 5 and brought into contact with a photocatalyst 14. At the same time, sunbeams 17 are irradiated through a light transmitting roof 15 to generate hydrogen. Part of the hydrogen is fed to aerators 16 through a blower 11b. Waste liquor after the reaction is fed to a solid-liq. separation vessel 19 through an outflow path 18, and the separated liq. is discharged from a discharge path 20. The remaining solid is returned to the vessel 13 through a duct 22.

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、下水汚泥等の有機性廃棄物から水素を生成
する方法に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for producing hydrogen from organic waste such as sewage sludge.

第１図は、従来行なわれている下水汚泥等の有機性廃棄
物からメタンを生成する方法を示す模式図である。図に
おいて、（１ａ）は下水汚泥等の有機性廃棄物を嫌気発
酵させるための一次消化槽、（２）はこの−火消化槽（
１ａ）における生成物を固液分離するための二次消化槽
、（３）は上記−火消化槽（１ａ）内の被処理物を加温
するための熱交換器、（４）は上記−火消化槽（１ａ）
に上記有機性廃棄物を導入する体成分の引き抜き管路、
（７）は上記二次消化槽（２）からの脱離液排出管路、
（８）は上記−火消イビ４　（ｌａ）と上記熱交換器（
３）を連結する循環管路、（９）は温水を上記熱交換器
（３）に循環させるための温水管路、（１０）は上記−
火消化槽（１ａ）および上記二次消化槽（２）に連結さ
れた消化ガス管路、　（１１ａ）は上記−火消化槽（ｌ
ａ）にガスを循環させるためのガス循環ブロク、（１２
ａ）〜（１２（りは各ポンプである。FIG. 1 is a schematic diagram showing a conventional method for producing methane from organic waste such as sewage sludge. In the figure, (1a) is a primary digestion tank for anaerobic fermentation of organic waste such as sewage sludge, and (2) is this fire digestion tank (
A secondary digestion tank for solid-liquid separation of the product in 1a), (3) a heat exchanger for heating the material to be treated in the above fire digestion tank (1a), and (4) above - Fire extinguishing tank (1a)
a body component withdrawal conduit for introducing the organic waste into the
(7) is a desorbed liquid discharge pipe from the secondary digestion tank (2);
(8) is the above-mentioned fire extinguisher Ibi 4 (la) and the above heat exchanger (
3), (9) is a hot water pipe for circulating hot water to the heat exchanger (3), and (10) is the above-mentioned -
A digestive gas pipe (11a) connected to the fire extinguishing tank (1a) and the secondary digestion tank (2), (11a) is connected to the fire extinguishing tank (l)
a) gas circulation block for circulating gas to (12
a) to (12) are each pump.

次に動作について説明する。投入管路（４）より一火消
化槽（１ａ）に下水汚泥等の有機性廃棄物が導入される
。この有機性廃棄物は、循環ポンプによって熱交換器（
３）と上記−火消化槽（１ａ）との間を循環することに
より加温され、所定温度に保持される。Next, the operation will be explained. Organic waste such as sewage sludge is introduced into the one-fire digestion tank (1a) through the input pipe (4). This organic waste is transferred to a heat exchanger (
3) and the fire extinguishing tank (1a), it is heated and maintained at a predetermined temperature.

この所定温度は通常、中編消化では３０’Ｃ〜３５℃、
縄温消化では５０℃〜５５℃である。消化によって発生
するガスの一部はガス循環グロク（１１ａ）によって上
記−火消化槽（１ａ）内の攪拌に用いられ、残りは排出
される。上記−火消化槽（１ａ）で消化された有機性廃
棄物は、再投入ポンプ（１２ａ）によって二次消化槽（
２）に送られる。この二次消化槽（２）で固液分離され
た結果上記有機性廃棄物から脱離した脱離液液 は脱離性排出管路（７ンから排出され、残りの有機性廃
棄物は引き抜きポンプ（１２１））によって引き抜かれ
る。This predetermined temperature is usually 30'C to 35°C for medium-length digestion.
In rope temperature digestion, the temperature is 50°C to 55°C. A part of the gas generated by the digestion is used for stirring in the fire extinguishing tank (1a) by the gas circulation grok (11a), and the rest is discharged. The organic waste digested in the fire digestion tank (1a) is transferred to the secondary digestion tank (1a) by the reinjection pump (12a).
2). As a result of solid-liquid separation in this secondary digestion tank (2), the desorbed liquid desorbed from the organic waste is discharged from the desorption discharge pipe (7), and the remaining organic waste is extracted. pump (121)).

この方法において、−火消化槽（１ａ）内では酸生菌と
メタン菌とが共生し、下水汚泥等の有機性廃棄物は酸生
菌により低級有機酸に分解された後、メタン菌によりガ
ス化される。このように、この方法で得られるガスはメ
タンを主成分とするもので、その発熱量は例えば下水汚
泥から得られたガスでけ約５５００ＫＣａｉ／／ｆＦ／
　である。In this method, - Acidophilic bacteria and methane bacteria coexist in the fire extinguishing tank (1a), and organic waste such as sewage sludge is decomposed into lower organic acids by the acidophilic bacteria, and then gasified by the methane bacteria. be converted into As described above, the gas obtained by this method has methane as its main component, and its calorific value is approximately 5500 KCai//fF/
It is.

従来の消化方法は以上のように構成されているので、生
成ガスはメタンを主成分とするものであった。有機性廃
棄物からのエネルギー回収法として、従来のメタンはエ
ネルギー密度の点で問題があった。Since the conventional digestion method is configured as described above, the generated gas is mainly composed of methane. As a method of energy recovery from organic waste, conventional methane has had problems in terms of energy density.

この発明は上記のような従来のものの欠点を除去するた
めになされたもので、有機性廃棄物を酸発酵させ発酵生
成物を生成した後、この発酵生成物を光触媒と光存在下
で接触させながら水素を生成する有機性廃棄物からの水
素生成方法を提供することを目的としている。This invention was made in order to eliminate the drawbacks of the conventional ones as described above, and after acid fermenting organic waste to produce a fermentation product, this fermentation product is brought into contact with a photocatalyst in the presence of light. The purpose of the present invention is to provide a method for producing hydrogen from organic waste, which produces hydrogen at the same time.

以下、この発明の一実施例について説明する。An embodiment of the present invention will be described below.

＠２図において、（１ｂ）は下水汚泥等の有機性廃棄物
を酸発酵させるだめの酸発酵槽、（１３）はこの酸発酵
槽（１ｂ）での発酵生成物から水素を生成するための水
素生成槽、（１４）はこの水素生成槽（１３）内に散在
する光触媒粒子群、（１５）は上記水素生成槽（１３）
上部に取り付けられた光透過性屋根、（１６）は上記水
素生成槽（１３）内を攪拌するための散気装置、（１７
）は照射光線、（１８）は上記水素生成槽（１３）内で
の水素生成反応廃液の流出路、（１９）は上記水素鼠罎 生成反応廃液　　　分離するための固液分離槽、（２０
）はとの固液分離槽（１９）で分離された分離液の排出
路、（２１）は上記固液分離槽（１９）内に沈殿した分
離固体、（２２）はこの分離固体（２１）の返送管路、
（２３）は上記分離固体（２１）の排出管路、（２４ａ
）　、　（２４ｂ）はパルプである。In Figure @2, (1b) is an acid fermenter for acid fermenting organic waste such as sewage sludge, and (13) is an acid fermenter for producing hydrogen from the fermentation product in this acid fermenter (1b). Hydrogen generation tank, (14) is a group of photocatalyst particles scattered in this hydrogen generation tank (13), (15) is the hydrogen generation tank (13)
A light-transmitting roof attached to the upper part (16) is a diffuser for stirring the inside of the hydrogen generation tank (13), (17)
) is the irradiation light beam, (18) is the outflow path of the hydrogen generation reaction waste liquid in the hydrogen generation tank (13), (19) is the solid-liquid separation tank for separating the hydrogen generation reaction waste liquid, (20
) A discharge path for the separated liquid separated in the solid-liquid separation tank (19), (21) is the separated solid precipitated in the solid-liquid separation tank (19), and (22) is the separated solid (21). return pipeline,
(23) is a discharge pipe for the separated solid (21), (24a
), (24b) is pulp.

次に動作について説明する。下水汚泥等の有機性廃棄物
は投入管路（４）より酸発酵槽（１ｂ）に投入される。Next, the operation will be explained. Organic waste such as sewage sludge is input into the acid fermentation tank (1b) through the input pipe (4).

この酸発酵槽（１ｂ）で酸発酵を受は固形有機物は有機
酸等の液状化合物に分解され、主に二酸化炭素より成る
ガスが発生する。上記酸発＃槽（１ｂ）に取り付けた熱
交換器（３）により、循環管路（８）と温水管路（９）
との間で熱交換が行われ、槽内は一定温度に保持される
。この保持温度は酸生菌が活動する温度である３０℃〜
６０℃の範囲で選べば良いが、３０°Ｃ〜３５℃で最も
活発に活動する繭と５０１〜５５℃で最も活発に活動す
る菌の２橋類の酸生菌があるため、上記例れかの範囲に
保持することが望ましい。酸発酵槽（１ｂ）内はガス循
環プロワ−（１１ａ）により、発生ガスで攪拌されてい
る。酸発酵槽（１ｂ）円での反応生成＊Ｊけ再投入管路
（５）を経て水素生成槽（１３）に投入される。この水
素生成槽（１３）に物 投入された反応生成言は光触媒粒子群（１４）と接触し
つつ、光透過性屋根（１５）を通して太陽光線等の照射
光線（１７）を受け、水素、炭酸ガス等を発生する。When subjected to acid fermentation in this acid fermentation tank (1b), solid organic matter is decomposed into liquid compounds such as organic acids, and gas consisting mainly of carbon dioxide is generated. The heat exchanger (3) attached to the acid generation tank (1b) connects the circulation pipe (8) and hot water pipe (9).
Heat exchange takes place between the tank and the tank, and the temperature inside the tank is maintained at a constant temperature. This holding temperature ranges from 30°C, which is the temperature at which acidophilic bacteria become active.
It should be selected within the range of 60°C, but since there are two types of acidophilic bacteria: cocoons that are most active at 30°C to 35°C and bacteria that are most active at 501°C to 55°C, the above example is not suitable. It is desirable to keep it within this range. The inside of the acid fermenter (1b) is stirred with generated gas by a gas circulation blower (11a). Reaction production in the acid fermentation tank (1b) *J is charged into the hydrogen generation tank (13) via the re-input pipe (5). The reaction product added to the hydrogen generation tank (13) comes into contact with the photocatalyst particle group (14) and receives irradiation light (17) such as sunlight through the light-transmitting roof (15), producing hydrogen and carbonic acid. Generates gas etc.

ここで、光触媒としては二酸化チタンを白金、パラジウ
ム、ニッケル、ルテニウム、酸化ルテニウム等で素面修
蝕したものが効果的であるが、酸発酵生成物と反応する
触媒であれば他のものでもよい。また、光触媒は温度が
高くなるに従い反応速度も大きくなるので、酸発酵生成
物は酸発酵槽（１ｂ）で加温され保持された温度のまま
水素生成槽（１３）に送れば良く、上記両槽（ｌｂ）、
（１３）を５０℃〜５５℃で運用すれば酸発酵反応、水
素生成反応共に効率的に行なわせる事ができる。Here, titanium dioxide surface-treated with platinum, palladium, nickel, ruthenium, ruthenium oxide, etc. is effective as the photocatalyst, but other catalysts may be used as long as they react with acid fermentation products. In addition, since the reaction rate of the photocatalyst increases as the temperature increases, the acid fermentation product can be heated in the acid fermentation tank (1b) and sent to the hydrogen generation tank (13) at the maintained temperature. Tank (lb),
If (13) is operated at 50°C to 55°C, both the acid fermentation reaction and the hydrogen production reaction can be carried out efficiently.

水素生成槽（１３）で発生したガスの一部は、ガス循環
グロツー（１１１））により散気装置（１６）に送られ
、水素生成槽（１３）内の攪拌に用いられる。水素生成
槽（１３）での反応廃液は流出路（１８）をｄて固液分
離槽（１９）に送られる。この固液分離槽（１９）で分
離された液体は排出路（２０）により排出され、１ｍ１
体Ｖｉ返送管路（２２）により返送される。また、上記
発生ガスは上記酸発酵槽（１ｂ）の加温用熱源として用
いることもできる。A part of the gas generated in the hydrogen generation tank (13) is sent to the diffuser (16) by the gas circulation groove (111) and used for stirring inside the hydrogen generation tank (13). The reaction waste liquid from the hydrogen generation tank (13) is sent to the solid-liquid separation tank (19) through the outflow path (18). The liquid separated in this solid-liquid separation tank (19) is discharged through a discharge path (20), and is 1m1
The body Vi is returned through the return pipe (22). Further, the generated gas can also be used as a heat source for heating the acid fermenter (1b).

なお、上記実施例でｌ”を酸発酵槽（１ｂ）、水素生成
！　（１３）の各槽内の攪拌を発生ガスを用いて行なっ
ているが、機械的手段による攪拌であっても艮い。In addition, in the above example, stirring in the acid fermentation tank (1b) and the hydrogen production tank (13) is performed using generated gas, but stirring by mechanical means is also acceptable. .

壕だ、上記実施例では有機性廃棄物について説明したが
、例えば海草、：東頑等のバイオマス産物を原料として
利用することができることはぎうまでもない。In the above example, organic waste was explained, but it goes without saying that biomass products such as seaweed and Togan can be used as raw materials.

以上のように、この発明によれば有機性廃棄物を酸発酵
させ発酵生成物を生成した後、この発酵生成物を光触媒
と光存在下で接触させながら水素を生成するようにした
ので、従来のメタン発酵に比べてエネルギー密度、利用
度の点で大きく躍進した。As described above, according to the present invention, organic waste is acid-fermented to produce a fermentation product, and then this fermentation product is brought into contact with a photocatalyst in the presence of light to produce hydrogen. Compared to methane fermentation, this is a significant leap forward in terms of energy density and utilization.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第１図は従来の有機性廃棄物からメタンを生成する方法
を示す模式図、第２図はこの発明の一実施例を示す模式
図である。 図において（１ｂ）は酸発酵槽、（１３）は水素生成槽
、（１４）は光触媒粒子群、（１５）は光透過性屋根、
（１６）は散気装置、（１７）は照射光線である。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。 代理　人葛　野　　信　− 手続補正書（′Ｉ灼 昭和５１１２月２２日 特許庁長官殿 １、事件の表示　　　　特願昭５７−１６００８５号事
件との関係　　　特許出願人 住　所　　　　　東京都千代田区丸の自重丁目２番３号
名　称（６０１）　　　三菱電機株式会社代表者片山仁
八部 ４、代理人 住　所　　　　　東京都千代田区丸の内二丁目２番３号
５、補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄 ６、補正の内容 明細書第４頁第２行の［５５００Ｋｃａｉ／６／ｊを「
５５００　Ｋｃａｌ／ｍ　ｊと訂正する。 以上FIG. 1 is a schematic diagram showing a conventional method for producing methane from organic waste, and FIG. 2 is a schematic diagram showing an embodiment of the present invention. In the figure, (1b) is an acid fermentation tank, (13) is a hydrogen generation tank, (14) is a group of photocatalyst particles, (15) is a light-transparent roof,
(16) is an air diffuser, and (17) is an irradiation light beam. In addition, in the figures, the same reference numerals indicate the same or equivalent parts. Agent Makoto Kuzuno - Procedural amendment ('I) December 22, 1963, Director General of the Japan Patent Office 1, Indication of case Relationship to patent application No. 160085 of 1982 Patent applicant's address Address of Maruno, Chiyoda-ku, Tokyo Chome 2-3 Name (601) Mitsubishi Electric Corporation Representative Hitoshi Katayama 4, Agent Address 2-2-3-5 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Detailed explanation of the invention in the specification subject to amendment Column 6, page 4, line 2 of the statement of contents of the amendment [5500Kcai/6/j]
Correct it to 5500 Kcal/m j. that's all

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] （１）有機性廃棄物を酸発酵させ発酵生成物を生成する
工程、上記発酵生成物を光触媒と光存在下で接触させな
がら水素を生成する工程よりなる有機性廃棄物からの水
素生成方法。(1) A method for producing hydrogen from organic waste, which comprises a step of acid fermenting organic waste to produce a fermentation product, and a step of producing hydrogen while bringing the fermentation product into contact with a photocatalyst in the presence of light. （２）有機性廃棄物から発酵生成物を生成するための酸
発酵槽と、上記発酵生成物から水素を生成するための水
素生成槽とを別々に設けたことを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載の有機性廃棄物からの水素生成方法。(2) A claim characterized in that an acid fermenter for producing a fermentation product from organic waste and a hydrogen generation tank for producing hydrogen from the fermentation product are provided separately. The method for producing hydrogen from organic waste according to item 1. （３）水素により酸発酵槽水素生成槽のうち少なくとも
一方の槽内を攪拌するようにした特許請求の範囲第１項
ないし第３項の何れかに記載の有機性廃棄物からの水素
生成方法。(3) A method for producing hydrogen from organic waste according to any one of claims 1 to 3, wherein the inside of at least one of the acid fermenter hydrogen production tanks is stirred by hydrogen. .