JP2001000949A - 消化ガス貯蔵設備 - Google Patents
消化ガス貯蔵設備Info
- Publication number
- JP2001000949A JP2001000949A JP17346199A JP17346199A JP2001000949A JP 2001000949 A JP2001000949 A JP 2001000949A JP 17346199 A JP17346199 A JP 17346199A JP 17346199 A JP17346199 A JP 17346199A JP 2001000949 A JP2001000949 A JP 2001000949A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- methane
- digestion
- carbon dioxide
- separation membrane
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
- Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/20—Waste processing or separation
Landscapes
- Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)
- Treatment Of Sludge (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】燃料電池設備のより一層の小型化や設備の安定
した稼働の確保及び消化ガス利用分野の拡大を、安全且
つ経済的に達成する消化ガス貯蔵設備を提供する。 【解決手段】有機性廃棄物を嫌気性微生物によりメタン
発酵処理するメタン発酵槽と、メタン発酵槽で発生した
消化ガス中の硫化水素を除去する脱硫装置と、脱硫後の
消化ガス中の二酸化炭素を分離してメタンを高濃度に濃
縮するメタン濃縮装置と、濃縮された高濃度メタンガス
を貯蔵するメタン吸蔵剤が充填されたガスホルダを設け
たことを特徴とする消化ガス貯蔵設備である。
した稼働の確保及び消化ガス利用分野の拡大を、安全且
つ経済的に達成する消化ガス貯蔵設備を提供する。 【解決手段】有機性廃棄物を嫌気性微生物によりメタン
発酵処理するメタン発酵槽と、メタン発酵槽で発生した
消化ガス中の硫化水素を除去する脱硫装置と、脱硫後の
消化ガス中の二酸化炭素を分離してメタンを高濃度に濃
縮するメタン濃縮装置と、濃縮された高濃度メタンガス
を貯蔵するメタン吸蔵剤が充填されたガスホルダを設け
たことを特徴とする消化ガス貯蔵設備である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、有機性廃棄物を嫌
気性消化処理して得られた消化ガス中のメタンを濃縮し
て貯留する消化ガス貯蔵設備に関する。
気性消化処理して得られた消化ガス中のメタンを濃縮し
て貯留する消化ガス貯蔵設備に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、下水汚泥、し尿、食品排水などの
有機性廃水又は厨芥などの流動性の有機性固形物などの
有機性廃棄物を消化槽や上向流嫌気性処理装置などで嫌
気性微生物により消化処理し、有機物を分解処理すると
共に、メタンを多量に含有する消化ガスを発生させ、発
生した消化ガスを消化槽の加熱用燃料やガスエンジン発
電用燃料などとして利用する装置が古くから数多く実施
されている。
有機性廃水又は厨芥などの流動性の有機性固形物などの
有機性廃棄物を消化槽や上向流嫌気性処理装置などで嫌
気性微生物により消化処理し、有機物を分解処理すると
共に、メタンを多量に含有する消化ガスを発生させ、発
生した消化ガスを消化槽の加熱用燃料やガスエンジン発
電用燃料などとして利用する装置が古くから数多く実施
されている。
【０００３】また、前記消化ガス中にはメタンが多量に
含まれているため、燃料電池設備用の燃料ガスとして利
用する技術の開発も行われており、本願出願人が先に特
開平９−９７６２２号、特開平１１−３７２３号で、消
化ガス中のメタンをガス分離膜で濃縮して燃料電池の燃
料ガスとして供給する設備を開示した。
含まれているため、燃料電池設備用の燃料ガスとして利
用する技術の開発も行われており、本願出願人が先に特
開平９−９７６２２号、特開平１１−３７２３号で、消
化ガス中のメタンをガス分離膜で濃縮して燃料電池の燃
料ガスとして供給する設備を開示した。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】前記開示した燃料電池
設備にあっては、消化ガス中のメタン濃度を燃料電池設
備に適した濃度に容易に濃縮することができ、低廉な燃
料ガスとして燃料電池設備用に利用することができるた
め、燃料電池設備の経済的効果を向上させたが、設備の
より一層の小型化や設備の安定した稼働の確保及び消化
ガス利用分野の拡大などが望まれていた。
設備にあっては、消化ガス中のメタン濃度を燃料電池設
備に適した濃度に容易に濃縮することができ、低廉な燃
料ガスとして燃料電池設備用に利用することができるた
め、燃料電池設備の経済的効果を向上させたが、設備の
より一層の小型化や設備の安定した稼働の確保及び消化
ガス利用分野の拡大などが望まれていた。
【０００５】従って、本発明は、前記要求に鑑みて成さ
れたものであり、燃料電池設備のより一層の小型化や設
備の安定した稼働の確保及び消化ガス利用分野の拡大に
は、メタン濃度やメタン貯蔵量の増加を図ることにより
達成できることに着目し、安全且つ経済的にそれらを達
成する目的でなされたものである。
れたものであり、燃料電池設備のより一層の小型化や設
備の安定した稼働の確保及び消化ガス利用分野の拡大に
は、メタン濃度やメタン貯蔵量の増加を図ることにより
達成できることに着目し、安全且つ経済的にそれらを達
成する目的でなされたものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の本発明の要旨は、請求項１においては、有機性廃棄物
を嫌気性微生物によりメタン発酵処理するメタン発酵槽
と、メタン発酵槽で発生した消化ガス中の硫化水素を除
去する脱硫装置と、脱硫後の消化ガス中の二酸化炭素を
分離してメタンを高濃度に濃縮するメタン濃縮装置と、
濃縮された高濃度メタンガスを貯蔵するメタン吸蔵剤が
充填されたガスホルダを設けたことを特徴とする消化ガ
ス貯蔵設備である。
の本発明の要旨は、請求項１においては、有機性廃棄物
を嫌気性微生物によりメタン発酵処理するメタン発酵槽
と、メタン発酵槽で発生した消化ガス中の硫化水素を除
去する脱硫装置と、脱硫後の消化ガス中の二酸化炭素を
分離してメタンを高濃度に濃縮するメタン濃縮装置と、
濃縮された高濃度メタンガスを貯蔵するメタン吸蔵剤が
充填されたガスホルダを設けたことを特徴とする消化ガ
ス貯蔵設備である。
【０００７】また、請求項２では、前記請求項１におけ
るメタン濃縮装置が、消化ガスを透過側に二酸化炭素濃
縮ガスと非透過側に高濃度メタンガスとに分離するガス
分離膜装置である。更に、請求項３では、前記請求項１
におけるメタン濃縮装置が、消化ガスを透過側に二酸化
炭素濃縮ガスと非透過側に高濃度メタンガスとに分離す
る第１段ガス分離膜装置と、第１段ガス分離膜装置の透
過側の二酸化炭素濃縮ガスを透過側に高濃度二酸化炭素
ガスと非透過側にメタン濃縮ガスとに分離する第２段ガ
ス分離膜装置からなる。
るメタン濃縮装置が、消化ガスを透過側に二酸化炭素濃
縮ガスと非透過側に高濃度メタンガスとに分離するガス
分離膜装置である。更に、請求項３では、前記請求項１
におけるメタン濃縮装置が、消化ガスを透過側に二酸化
炭素濃縮ガスと非透過側に高濃度メタンガスとに分離す
る第１段ガス分離膜装置と、第１段ガス分離膜装置の透
過側の二酸化炭素濃縮ガスを透過側に高濃度二酸化炭素
ガスと非透過側にメタン濃縮ガスとに分離する第２段ガ
ス分離膜装置からなる。
【０００８】前記請求項１においては、消化ガス中の不
要な硫化水素や二酸化炭素を分離して、高濃度メタンガ
スとし、メタンの吸蔵容量が大きいメタン吸蔵剤をガス
ホルダに充填することにより、ガス貯蔵と比較して容積
あたりのメタン貯蔵量が格段に多くなるため、設備のよ
り一層の小型化が図られると共に、貯蔵容量が大きいた
めバッファ効果により、メタン発酵槽が長時間停止して
も、後段の燃料電池設備などに供給するメタンガスが確
保できるため、安定した運転が可能であり、また、低圧
貯蔵であるため、安全性も高く、設備費も低廉となる。
更に、メタンを濃縮貯蔵するため消化ガスの利用分野を
拡大することができる。
要な硫化水素や二酸化炭素を分離して、高濃度メタンガ
スとし、メタンの吸蔵容量が大きいメタン吸蔵剤をガス
ホルダに充填することにより、ガス貯蔵と比較して容積
あたりのメタン貯蔵量が格段に多くなるため、設備のよ
り一層の小型化が図られると共に、貯蔵容量が大きいた
めバッファ効果により、メタン発酵槽が長時間停止して
も、後段の燃料電池設備などに供給するメタンガスが確
保できるため、安定した運転が可能であり、また、低圧
貯蔵であるため、安全性も高く、設備費も低廉となる。
更に、メタンを濃縮貯蔵するため消化ガスの利用分野を
拡大することができる。
【０００９】前記請求項２においては、メタン濃縮装置
をガス分離膜装置にすることにより、低エネルギ−で高
濃度のメタン含有ガスを得ることができ、前記請求項３
においては、メタン濃縮装置のガス分離膜装置を２段に
設けるため、メタンの回収率を向上させることができ、
また、２段目のガス分離膜装置で回収したメタン濃縮ガ
スを１段目のガス分離膜装置の前段に循環することによ
り、高濃度メタンガスの回収率を向上させることができ
る。
をガス分離膜装置にすることにより、低エネルギ−で高
濃度のメタン含有ガスを得ることができ、前記請求項３
においては、メタン濃縮装置のガス分離膜装置を２段に
設けるため、メタンの回収率を向上させることができ、
また、２段目のガス分離膜装置で回収したメタン濃縮ガ
スを１段目のガス分離膜装置の前段に循環することによ
り、高濃度メタンガスの回収率を向上させることができ
る。
【００１０】更に、第２段ガス分離膜装置の透過側に得
られた高濃度二酸化炭素ガスの一部をメタン発酵槽に循
環することにより、メタン発酵槽内の二酸化炭素濃度を
容易に調整でき、メタン発酵を促進させてメタン生成量
をより多くすることが可能となり、メタンの回収量を向
上させることもできる。
られた高濃度二酸化炭素ガスの一部をメタン発酵槽に循
環することにより、メタン発酵槽内の二酸化炭素濃度を
容易に調整でき、メタン発酵を促進させてメタン生成量
をより多くすることが可能となり、メタンの回収量を向
上させることもできる。
【００１１】なお、請求項１におけるメタン発酵槽は、
消化槽や上向流嫌気性処理装置などが用いられるが、嫌
気性微生物により消化処理し、有機物を分解処理すると
共に、メタンを多量に含有する消化ガスを発生させる装
置であればよい。また、硫化水素を除去する脱硫装置は
吸収液を用いる湿式脱硫装置や吸着剤を用いる乾式脱硫
装置などいずれでもよく、更に、メタンを濃縮するメタ
ン濃縮装置は、ガス分離膜装置以外にも、ＰＳＡ装置を
用いてもよい。
消化槽や上向流嫌気性処理装置などが用いられるが、嫌
気性微生物により消化処理し、有機物を分解処理すると
共に、メタンを多量に含有する消化ガスを発生させる装
置であればよい。また、硫化水素を除去する脱硫装置は
吸収液を用いる湿式脱硫装置や吸着剤を用いる乾式脱硫
装置などいずれでもよく、更に、メタンを濃縮するメタ
ン濃縮装置は、ガス分離膜装置以外にも、ＰＳＡ装置を
用いてもよい。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態につい
て図面に基づいて説明する。図１は本発明の一実施の形
態の系統図である。
て図面に基づいて説明する。図１は本発明の一実施の形
態の系統図である。
【００１３】１は有機性廃棄物を嫌気性雰囲気でメタン
菌などの嫌気性微生物を用いて有機物を分解処理すると
共に、メタンを多量に含有する消化ガスを発生させる消
化槽であり、円筒槽、矩形槽及び卵形槽などの形状が用
いられており、内部には発生した消化ガスを循環し、エ
アリフト効果により攪拌するガス攪拌装置１１が設けら
れているが、本攪拌装置１１は、攪拌羽による機械攪拌
装置であってもよく、また、本実施の形態では消化槽１
が１段であるが、前段に通性嫌気性菌により蛋白質など
の高分子有機物を、有機酸などの低分子有機物に分解す
る酸発酵槽や油脂分などを高温で分解して溶解する可溶
化槽などを設けてもよいことは言うまでもない。更に、
消化槽が上向流嫌気性処理装置などでもよく、嫌気性微
生物により消化処理し、有機物を分解処理すると共に、
メタンを多量に含有する消化ガスを発生させる装置であ
ればよい。
菌などの嫌気性微生物を用いて有機物を分解処理すると
共に、メタンを多量に含有する消化ガスを発生させる消
化槽であり、円筒槽、矩形槽及び卵形槽などの形状が用
いられており、内部には発生した消化ガスを循環し、エ
アリフト効果により攪拌するガス攪拌装置１１が設けら
れているが、本攪拌装置１１は、攪拌羽による機械攪拌
装置であってもよく、また、本実施の形態では消化槽１
が１段であるが、前段に通性嫌気性菌により蛋白質など
の高分子有機物を、有機酸などの低分子有機物に分解す
る酸発酵槽や油脂分などを高温で分解して溶解する可溶
化槽などを設けてもよいことは言うまでもない。更に、
消化槽が上向流嫌気性処理装置などでもよく、嫌気性微
生物により消化処理し、有機物を分解処理すると共に、
メタンを多量に含有する消化ガスを発生させる装置であ
ればよい。
【００１４】２は第１段ガス分離膜装置３の前段に設け
られ、消化ガス中の硫化水素を除去する脱硫装置であ
り、アルカリ溶液で吸収する湿式脱硫装置や活性炭を用
いて吸着除去、酸化鉄粒子を用いて反応除去する乾式脱
硫装置などが用いられる。
られ、消化ガス中の硫化水素を除去する脱硫装置であ
り、アルカリ溶液で吸収する湿式脱硫装置や活性炭を用
いて吸着除去、酸化鉄粒子を用いて反応除去する乾式脱
硫装置などが用いられる。
【００１５】３は消化槽で発生した消化ガスを透過側３
ｂに二酸化炭素濃縮ガスと非透過側３ａに高濃度メタン
ガスとに分離する第１段ガス分離膜装置であり、また、
４は第１段ガス分離膜装置の透過側３ｂの二酸化炭素濃
縮ガスを透過側４ｂに高濃度二酸化炭素ガスと非透過側
４ａにメタン濃縮ガスとに分離する第２段ガス分離膜装
置である。
ｂに二酸化炭素濃縮ガスと非透過側３ａに高濃度メタン
ガスとに分離する第１段ガス分離膜装置であり、また、
４は第１段ガス分離膜装置の透過側３ｂの二酸化炭素濃
縮ガスを透過側４ｂに高濃度二酸化炭素ガスと非透過側
４ａにメタン濃縮ガスとに分離する第２段ガス分離膜装
置である。
【００１６】前記第１段及び第２段ガス分離膜装置３、
４に用いられるガス分離膜としては、主に、ポリイミド
膜、ポリスルホン膜、三酢酸セルロ−ス膜、ポリテトラ
フルオロエチレン膜、ポリエ−テルスルホン膜などの高
分子気体分離膜やカ−ボン膜、微多孔質ガラス複合膜な
どが用いられるが、ポリイミド膜がメタンと二酸化炭素
との分離係数が高く、耐硫化水素性もあるため好まし
い。
４に用いられるガス分離膜としては、主に、ポリイミド
膜、ポリスルホン膜、三酢酸セルロ−ス膜、ポリテトラ
フルオロエチレン膜、ポリエ−テルスルホン膜などの高
分子気体分離膜やカ−ボン膜、微多孔質ガラス複合膜な
どが用いられるが、ポリイミド膜がメタンと二酸化炭素
との分離係数が高く、耐硫化水素性もあるため好まし
い。
【００１７】５は第１段ガス分離膜装置３の非透過側３
ａに得られた高濃度メタンガスを貯蔵するメタン吸蔵剤
が充填されたガスホルダであり、充填されるメタン吸蔵
剤としては、活性炭、ゼオライト、活性アルミナ及びシ
リカ並びにそれらを担体とし、メタンを化学吸着する金
属酸化物、金属水酸化物又は金属錯塩などの金属化合物
や金属単体を担持したものを用いることができる。前記
において、活性炭に金属錯塩を担持したメタン吸蔵剤を
用いるのが、メタン吸蔵能力が大きいため好ましく、ま
た、その形状は、粉末状、粒状又は繊維状などで用いる
ことができるが、充填の容易性から粒状活性炭を用いる
のが好ましい。
ａに得られた高濃度メタンガスを貯蔵するメタン吸蔵剤
が充填されたガスホルダであり、充填されるメタン吸蔵
剤としては、活性炭、ゼオライト、活性アルミナ及びシ
リカ並びにそれらを担体とし、メタンを化学吸着する金
属酸化物、金属水酸化物又は金属錯塩などの金属化合物
や金属単体を担持したものを用いることができる。前記
において、活性炭に金属錯塩を担持したメタン吸蔵剤を
用いるのが、メタン吸蔵能力が大きいため好ましく、ま
た、その形状は、粉末状、粒状又は繊維状などで用いる
ことができるが、充填の容易性から粒状活性炭を用いる
のが好ましい。
【００１８】６はガスホルダに貯蔵された高濃度メタン
ガスを燃料ガスとする燃料電池設備であり、燃料電池本
体の前段に硫化水素の脱硫器、メタンを改質して水素を
製造する改質器などが設けられ、また必要により燃料電
池本体で生成した水を処理する水処理装置が設けられ、
それらが一体化されて組み立てられている。
ガスを燃料ガスとする燃料電池設備であり、燃料電池本
体の前段に硫化水素の脱硫器、メタンを改質して水素を
製造する改質器などが設けられ、また必要により燃料電
池本体で生成した水を処理する水処理装置が設けられ、
それらが一体化されて組み立てられている。
【００１９】前記燃料電池設備６に設けられた脱硫装置
としては、酸化亜鉛や酸化ニッケルなどを脱硫剤とした
乾式脱硫装置を用いるのが好ましく、また、改質器とし
ては、ニッケル触媒などを触媒とした装置を用いるのが
好ましいが、一般的に都市ガスを燃料とした燃料電池設
備６で用いられる脱硫器や改質器が用いられる。また、
燃料電池本体は、開発も進み数多く実用化されているリ
ン酸型燃料電池が用いられるが、開発途上にある溶融炭
酸塩型燃料電池や固体電解質型燃料電池でも使用が可能
である。
としては、酸化亜鉛や酸化ニッケルなどを脱硫剤とした
乾式脱硫装置を用いるのが好ましく、また、改質器とし
ては、ニッケル触媒などを触媒とした装置を用いるのが
好ましいが、一般的に都市ガスを燃料とした燃料電池設
備６で用いられる脱硫器や改質器が用いられる。また、
燃料電池本体は、開発も進み数多く実用化されているリ
ン酸型燃料電池が用いられるが、開発途上にある溶融炭
酸塩型燃料電池や固体電解質型燃料電池でも使用が可能
である。
【００２０】７は消化ガスを加圧して第１段ガス分離膜
装置３に供給するコンプレッサ−であり、また、８は第
２段ガス分離膜装置４の透過側４ｂを減圧し、透過した
高濃度二酸化炭素ガスを取り出す減圧ポンプである。
装置３に供給するコンプレッサ−であり、また、８は第
２段ガス分離膜装置４の透過側４ｂを減圧し、透過した
高濃度二酸化炭素ガスを取り出す減圧ポンプである。
【００２１】次に有機性汚泥を消化処理し、得られた消
化ガスを燃料電池用の燃料ガスとして利用する作用につ
いて述べる。有機性汚泥は汚泥／汚泥熱交換器１２で消
化処理されて排出される消化汚泥と熱交換して加熱さ
れ、消化槽１に供給される。消化槽１に供給された有機
性汚泥はガス攪拌装置１１での消化ガスの循環により均
一攪拌されながら、嫌気性菌の生物作用で有機物が分解
される。
化ガスを燃料電池用の燃料ガスとして利用する作用につ
いて述べる。有機性汚泥は汚泥／汚泥熱交換器１２で消
化処理されて排出される消化汚泥と熱交換して加熱さ
れ、消化槽１に供給される。消化槽１に供給された有機
性汚泥はガス攪拌装置１１での消化ガスの循環により均
一攪拌されながら、嫌気性菌の生物作用で有機物が分解
される。
【００２２】有機物が生物作用で分解されることによ
り、メタンが６０〜７０％、二酸化炭素が３０〜４０％
含有した消化ガスが発生する。尚、硫黄化合物を含有す
る有機物にあっては硫化水素が生成して一部が消化ガス
中に混入し、また、窒素化合物を含有する場合にはアン
モニアが生成するが、アンモニアは水に対する溶解度が
高く、他の溶解イオンと化合しやすいため、消化液中に
溶解して存在する。
り、メタンが６０〜７０％、二酸化炭素が３０〜４０％
含有した消化ガスが発生する。尚、硫黄化合物を含有す
る有機物にあっては硫化水素が生成して一部が消化ガス
中に混入し、また、窒素化合物を含有する場合にはアン
モニアが生成するが、アンモニアは水に対する溶解度が
高く、他の溶解イオンと化合しやすいため、消化液中に
溶解して存在する。
【００２３】生物作用で消化処理して増殖した嫌気性菌
などの汚泥分は、消化液と共に消化汚泥として系外に排
出され、図示しない汚泥処理装置で処理される。また、
消化槽１での消化処理は、一般的に消化槽温度が３０〜
６０℃の範囲で行われ、温度が高い程消化効率が高くな
るため、温度の低い時期などには加熱する必要があり、
その熱源としては、燃料電池設備６から排出される高温
ガスの熱量を後記の回収設備で回収した熱が用いられ、
汚泥／温水熱交換器１４で熱交換により供給される。
などの汚泥分は、消化液と共に消化汚泥として系外に排
出され、図示しない汚泥処理装置で処理される。また、
消化槽１での消化処理は、一般的に消化槽温度が３０〜
６０℃の範囲で行われ、温度が高い程消化効率が高くな
るため、温度の低い時期などには加熱する必要があり、
その熱源としては、燃料電池設備６から排出される高温
ガスの熱量を後記の回収設備で回収した熱が用いられ、
汚泥／温水熱交換器１４で熱交換により供給される。
【００２４】消化槽１で発生した消化ガスは、脱硫装置
２で硫化水素が除去され、コンプレッサ−７で加圧され
て第１段ガス分離膜装置３に供給される。尚、消化ガス
の加圧圧力は、２〜１０Ｋｇ／ｃｍ2 Ｇに調整されるの
が好ましい。
２で硫化水素が除去され、コンプレッサ−７で加圧され
て第１段ガス分離膜装置３に供給される。尚、消化ガス
の加圧圧力は、２〜１０Ｋｇ／ｃｍ2 Ｇに調整されるの
が好ましい。
【００２５】第１段ガス分離膜装置３に供給された消化
ガスは、主に二酸化炭素がガス分離膜を透過し、透過側
３ｂに二酸化炭素濃縮ガスが得られ、非透過側３ａに高
濃度メタンガスが得られる。尚、透過側３ｂに得られる
二酸化炭素濃縮ガスは、二酸化炭素が７０〜８０％、メ
タンが２０〜３０％含有され、非透過側３ａに得られる
高濃度メタンガスは、メタンが８５〜９５％、二酸化炭
素が５〜１５％含有されている。
ガスは、主に二酸化炭素がガス分離膜を透過し、透過側
３ｂに二酸化炭素濃縮ガスが得られ、非透過側３ａに高
濃度メタンガスが得られる。尚、透過側３ｂに得られる
二酸化炭素濃縮ガスは、二酸化炭素が７０〜８０％、メ
タンが２０〜３０％含有され、非透過側３ａに得られる
高濃度メタンガスは、メタンが８５〜９５％、二酸化炭
素が５〜１５％含有されている。
【００２６】第１段ガス分離膜装置３の非透過側３ａに
得られる高濃度メタンガスは、ガスホルダ５に導入さ
れ、充填されたメタン吸蔵剤により吸蔵されるが、ガス
貯蔵と比較して容積あたりのメタン貯蔵量が格段に多く
なる。
得られる高濃度メタンガスは、ガスホルダ５に導入さ
れ、充填されたメタン吸蔵剤により吸蔵されるが、ガス
貯蔵と比較して容積あたりのメタン貯蔵量が格段に多く
なる。
【００２７】第１段ガス分離膜装置３の透過側３ｂに得
られた二酸化炭素濃縮ガスを第２段ガス分離膜装置４に
供給して透過側４ｂを減圧ポンプ８で減圧することによ
り、第１段ガス分離膜装置３と同様に二酸化炭素がガス
分離膜を透過し、透過側４ｂに更に二酸化炭素が濃縮さ
れた高濃度二酸化炭素ガスが得られ、非透過側４ａに第
１段ガス分離膜装置３からの二酸化炭素濃縮ガス中のメ
タンが濃縮したメタン濃縮ガスが得られる。前記第２段
ガス分離膜装置４の透過側４ｂは、減圧ポンプ８で１０
０〜３００Torrに減圧されるのが好ましい。尚、得られ
る高濃度二酸化炭素ガスは、二酸化炭素が９０〜９９
％、メタンが１〜１０％含有され、非透過側３ａに得ら
れるメタン濃縮ガスは、メタンが５５〜７０％、二酸化
炭素が３０〜４５％含有されている。
られた二酸化炭素濃縮ガスを第２段ガス分離膜装置４に
供給して透過側４ｂを減圧ポンプ８で減圧することによ
り、第１段ガス分離膜装置３と同様に二酸化炭素がガス
分離膜を透過し、透過側４ｂに更に二酸化炭素が濃縮さ
れた高濃度二酸化炭素ガスが得られ、非透過側４ａに第
１段ガス分離膜装置３からの二酸化炭素濃縮ガス中のメ
タンが濃縮したメタン濃縮ガスが得られる。前記第２段
ガス分離膜装置４の透過側４ｂは、減圧ポンプ８で１０
０〜３００Torrに減圧されるのが好ましい。尚、得られ
る高濃度二酸化炭素ガスは、二酸化炭素が９０〜９９
％、メタンが１〜１０％含有され、非透過側３ａに得ら
れるメタン濃縮ガスは、メタンが５５〜７０％、二酸化
炭素が３０〜４５％含有されている。
【００２８】前記において、第２段ガス分離膜装置４の
透過側４ｂを減圧する他に、第２段ガス分離膜装置４に
供給される二酸化炭素濃縮ガスを２〜１０Ｋｇ／ｃｍ2
Ｇに加圧して供給し、透過側４ｂに更に二酸化炭素が濃
縮された高濃度二酸化炭素ガスを得るようにしてもよ
く、また、前記減圧と加圧とを併用してもよい。
透過側４ｂを減圧する他に、第２段ガス分離膜装置４に
供給される二酸化炭素濃縮ガスを２〜１０Ｋｇ／ｃｍ2
Ｇに加圧して供給し、透過側４ｂに更に二酸化炭素が濃
縮された高濃度二酸化炭素ガスを得るようにしてもよ
く、また、前記減圧と加圧とを併用してもよい。
【００２９】前記作用により、第２段ガス分離膜装置４
の非透過側４ａのメタン濃縮ガスを第１段ガス分離膜装
置３の前段の消化ガスに循環することにより、残存する
メタンを余剰ガスとして廃棄することなく第１段ガス分
離膜装置３で回収することができメタンの回収率を向上
させることができる。
の非透過側４ａのメタン濃縮ガスを第１段ガス分離膜装
置３の前段の消化ガスに循環することにより、残存する
メタンを余剰ガスとして廃棄することなく第１段ガス分
離膜装置３で回収することができメタンの回収率を向上
させることができる。
【００３０】前記ガスホルダ５のメタン吸蔵剤で吸蔵さ
れたメタンは、加熱又は減圧などの操作で脱着し、供給
流量を制御して効率的な燃料ガスとして燃料電池設備６
に供給され、供給された高濃度メタンガスは、燃料電池
本体の前段に設けられた脱硫器で微量に含有されている
硫化水素が吸着分離され、改質器で高濃度メタンガス中
のメタンを水素に改質し、燃料電池本体に供給される。
れたメタンは、加熱又は減圧などの操作で脱着し、供給
流量を制御して効率的な燃料ガスとして燃料電池設備６
に供給され、供給された高濃度メタンガスは、燃料電池
本体の前段に設けられた脱硫器で微量に含有されている
硫化水素が吸着分離され、改質器で高濃度メタンガス中
のメタンを水素に改質し、燃料電池本体に供給される。
【００３１】前記第２段ガス分離膜装置４の透過側４ｂ
に得られた高濃度二酸化炭素ガスは、余剰ガスとして余
剰ガス燃焼装置１５で燃焼して大気中に排出されるが、
一部を消化槽１に循環して消化槽１内の二酸化炭素濃度
を調整することにより、メタン発酵を促進させメタン生
成量をより多くすることが可能となり、メタンの回収量
の向上を図ることができる。
に得られた高濃度二酸化炭素ガスは、余剰ガスとして余
剰ガス燃焼装置１５で燃焼して大気中に排出されるが、
一部を消化槽１に循環して消化槽１内の二酸化炭素濃度
を調整することにより、メタン発酵を促進させメタン生
成量をより多くすることが可能となり、メタンの回収量
の向上を図ることができる。
【００３２】燃料電池設備６から排出される排ガスは温
度が高いため、次の熱回収設備で熱回収が図られる。熱
回収設備は、循環水と燃料電池設備６からの排ガスとを
ガス／液熱交換器１３で熱交換させ、更に、加熱された
高温の循環水と消化槽１内の消化汚泥とを汚泥／温水熱
交換器１４で熱交換することにより、消化槽汚泥を所定
の温度に加熱することにより排ガスの熱量が温水で回収
される。
度が高いため、次の熱回収設備で熱回収が図られる。熱
回収設備は、循環水と燃料電池設備６からの排ガスとを
ガス／液熱交換器１３で熱交換させ、更に、加熱された
高温の循環水と消化槽１内の消化汚泥とを汚泥／温水熱
交換器１４で熱交換することにより、消化槽汚泥を所定
の温度に加熱することにより排ガスの熱量が温水で回収
される。
【００３３】前記の図１に示した本発明の一実施形態の
設備におけるガス流路のガス組成、ガス流量及び圧力の
デ−タを表１に示す。
設備におけるガス流路のガス組成、ガス流量及び圧力の
デ−タを表１に示す。
【００３４】
【表１】
【００３５】
【発明の効果】請求項１においては、貯蔵に不要な硫化
水素や二酸化炭素を分離して、必要なメタンを高濃度に
濃縮し、メタンの吸蔵容量が多いメタン吸蔵剤をガスホ
ルダに充填したことにより、ガス貯蔵と比較して容積あ
たりのメタン貯蔵量が格段に多くなるため、設備のより
一層の小型化が図られると共に、バッファ効果により安
定した運転が可能となる。また、低圧貯蔵であるため、
安全性も高く、設備費も低廉となり、更に、メタンを濃
縮貯蔵するため消化ガスの利用分野を拡大することがで
きる。
水素や二酸化炭素を分離して、必要なメタンを高濃度に
濃縮し、メタンの吸蔵容量が多いメタン吸蔵剤をガスホ
ルダに充填したことにより、ガス貯蔵と比較して容積あ
たりのメタン貯蔵量が格段に多くなるため、設備のより
一層の小型化が図られると共に、バッファ効果により安
定した運転が可能となる。また、低圧貯蔵であるため、
安全性も高く、設備費も低廉となり、更に、メタンを濃
縮貯蔵するため消化ガスの利用分野を拡大することがで
きる。
【００３６】請求項２においては、メタン濃縮装置をガ
ス分離膜装置にすることにより、低エネルギ−で高濃度
のメタン含有ガスを得ることができ、請求項３において
は、メタン濃縮装置のガス分離膜装置を２段に設けるた
め、メタンの回収率を向上させることができ、また、２
段目のガス分離膜装置で回収したメタン濃縮ガスを１段
目のガス分離膜装置の前段に循環することにより、高濃
度メタンの回収率を向上させることができる。
ス分離膜装置にすることにより、低エネルギ−で高濃度
のメタン含有ガスを得ることができ、請求項３において
は、メタン濃縮装置のガス分離膜装置を２段に設けるた
め、メタンの回収率を向上させることができ、また、２
段目のガス分離膜装置で回収したメタン濃縮ガスを１段
目のガス分離膜装置の前段に循環することにより、高濃
度メタンの回収率を向上させることができる。
【図１】本発明の一実施の形態の系統図
１：消化槽 ２：脱硫装置 ３：第１段ガス分離膜装置 ４：第２段ガス分離膜装置 ５：ガスホルダ ６：燃料電池設備 ７：コンプレッサ− ８：減圧ポンプ １１：ガス攪拌装置 １２：汚泥／汚泥熱交換器 １３：ガス／液熱交換器 １４：汚泥／温水熱交換器 １５：余剰ガス燃焼装置
Claims (3)
- 【請求項１】有機性廃棄物を嫌気性微生物によりメタン
発酵処理するメタン発酵槽と、メタン発酵槽で発生した
消化ガス中の硫化水素を除去する脱硫装置と、脱硫後の
消化ガス中の二酸化炭素を分離してメタンを高濃度に濃
縮するメタン濃縮装置と、濃縮された高濃度メタンガス
を貯蔵するメタン吸蔵剤が充填されたガスホルダを設け
たことを特徴とする消化ガス貯蔵設備。 - 【請求項２】前記メタン濃縮装置が、消化ガスを透過側
に二酸化炭素濃縮ガスと非透過側に高濃度メタンガスと
に分離するガス分離膜装置であることを特徴とする請求
項１記載の消化ガス貯蔵設備。 - 【請求項３】前記メタン濃縮装置が、消化ガスを透過側
に二酸化炭素濃縮ガスと非透過側に高濃度メタンガスと
に分離する第１段ガス分離膜装置と、第１段ガス分離膜
装置の透過側の二酸化炭素濃縮ガスを透過側に高濃度二
酸化炭素ガスと非透過側にメタン濃縮ガスとに分離する
第２段ガス分離膜装置からなることを特徴とする請求項
１記載の消化ガス貯蔵設備。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17346199A JP2001000949A (ja) | 1999-06-21 | 1999-06-21 | 消化ガス貯蔵設備 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17346199A JP2001000949A (ja) | 1999-06-21 | 1999-06-21 | 消化ガス貯蔵設備 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001000949A true JP2001000949A (ja) | 2001-01-09 |
Family
ID=15960914
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17346199A Pending JP2001000949A (ja) | 1999-06-21 | 1999-06-21 | 消化ガス貯蔵設備 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001000949A (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002239508A (ja) * | 2001-02-15 | 2002-08-27 | Toshiba Corp | バイオガス生成システム |
| JP2003083085A (ja) * | 2001-09-07 | 2003-03-19 | Tsukishima Kikai Co Ltd | 消化ガスから電力及び熱エネルギーを得る方法及び設備 |
| JP2006112488A (ja) * | 2004-10-13 | 2006-04-27 | Ngk Insulators Ltd | 下水汚泥由来のメタン濃縮方法及びメタン貯蔵装置 |
| JP2006116381A (ja) * | 2004-10-19 | 2006-05-11 | Kazuaki Tamatsubo | 有機性排水のメタン発酵処理方法および装置 |
| JP2009066513A (ja) * | 2007-09-12 | 2009-04-02 | Obihiro Univ Of Agriculture & Veterinary Medicine | メタン発酵方法 |
| WO2012086416A1 (ja) * | 2010-12-24 | 2012-06-28 | 三菱化工機株式会社 | 嫌気性消化処理方法、及び嫌気性消化処理装置 |
| JP2013095726A (ja) * | 2011-11-03 | 2013-05-20 | Toho Gas Co Ltd | バイオガスのメタン濃縮方法及びメタン濃縮装置 |
| CN111094725A (zh) * | 2017-09-07 | 2020-05-01 | 株式会社新生能源研究 | 发电系统 |
| WO2020203994A1 (ja) * | 2019-03-29 | 2020-10-08 | 宇部興産株式会社 | ガス分離システム |
| CN112805079A (zh) * | 2018-10-02 | 2021-05-14 | 赢创纤维有限公司 | 用于从含有甲烷、二氧化碳和硫化氢的气体混合物分离甲烷的装置和方法 |
| WO2023074769A1 (ja) * | 2021-11-01 | 2023-05-04 | 住友重機械工業株式会社 | ガス処理装置、ガス処理方法及びメタン発酵処理システム |
| WO2023175719A1 (ja) * | 2022-03-15 | 2023-09-21 | 株式会社ジェイテクト | バイオガス製造システム及びバイオガスの製造方法 |
-
1999
- 1999-06-21 JP JP17346199A patent/JP2001000949A/ja active Pending
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002239508A (ja) * | 2001-02-15 | 2002-08-27 | Toshiba Corp | バイオガス生成システム |
| JP2003083085A (ja) * | 2001-09-07 | 2003-03-19 | Tsukishima Kikai Co Ltd | 消化ガスから電力及び熱エネルギーを得る方法及び設備 |
| JP2006112488A (ja) * | 2004-10-13 | 2006-04-27 | Ngk Insulators Ltd | 下水汚泥由来のメタン濃縮方法及びメタン貯蔵装置 |
| JP2006116381A (ja) * | 2004-10-19 | 2006-05-11 | Kazuaki Tamatsubo | 有機性排水のメタン発酵処理方法および装置 |
| JP2009066513A (ja) * | 2007-09-12 | 2009-04-02 | Obihiro Univ Of Agriculture & Veterinary Medicine | メタン発酵方法 |
| WO2012086416A1 (ja) * | 2010-12-24 | 2012-06-28 | 三菱化工機株式会社 | 嫌気性消化処理方法、及び嫌気性消化処理装置 |
| JP2013095726A (ja) * | 2011-11-03 | 2013-05-20 | Toho Gas Co Ltd | バイオガスのメタン濃縮方法及びメタン濃縮装置 |
| CN111094725A (zh) * | 2017-09-07 | 2020-05-01 | 株式会社新生能源研究 | 发电系统 |
| CN111094725B (zh) * | 2017-09-07 | 2022-08-26 | 株式会社新生能源研究 | 发电系统 |
| CN112805079A (zh) * | 2018-10-02 | 2021-05-14 | 赢创纤维有限公司 | 用于从含有甲烷、二氧化碳和硫化氢的气体混合物分离甲烷的装置和方法 |
| WO2020203994A1 (ja) * | 2019-03-29 | 2020-10-08 | 宇部興産株式会社 | ガス分離システム |
| JPWO2020203994A1 (ja) * | 2019-03-29 | 2020-10-08 | ||
| US11938442B2 (en) | 2019-03-29 | 2024-03-26 | Ube Corporation | Gas separation system |
| JP7476885B2 (ja) | 2019-03-29 | 2024-05-01 | Ｕｂｅ株式会社 | ガス分離システム |
| WO2023074769A1 (ja) * | 2021-11-01 | 2023-05-04 | 住友重機械工業株式会社 | ガス処理装置、ガス処理方法及びメタン発酵処理システム |
| WO2023175719A1 (ja) * | 2022-03-15 | 2023-09-21 | 株式会社ジェイテクト | バイオガス製造システム及びバイオガスの製造方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4010811B2 (ja) | 燃料電池発電方法及び燃料電池発電システム | |
| US20110244555A1 (en) | Method and system for purifying raw gases, particularly biogas, for obtaining methane | |
| JP3938223B2 (ja) | 消化ガス利用燃料電池設備 | |
| US20120097027A1 (en) | Method and system for purifying biogas for extracting methane | |
| US10927008B2 (en) | Method and device for upgrading of biogas and hydrogen production from anaerobic fermentation of biological material | |
| JP2001000949A (ja) | 消化ガス貯蔵設備 | |
| US10079399B2 (en) | Fuel, cell, and generation system and method using the same | |
| JP2002275482A (ja) | 消化ガスによる発電方法及び発電システム | |
| KR101771131B1 (ko) | 고온형 연료전지 발전용 바이오가스 전처리 융합 자원화 공정 시스템 | |
| JP2001023677A (ja) | 燃料電池発電方法及び燃料電池発電システム | |
| EP3267524B1 (en) | Fuel cell system | |
| KR101441492B1 (ko) | 바이오가스 연료전지 시스템 및 가스 공급 방법 | |
| JP2002292393A (ja) | メタン発酵処理装置および処理方法 | |
| JP5457854B2 (ja) | 高純度水素の製造方法 | |
| JP3929723B2 (ja) | メタン濃縮装置 | |
| JPH0997622A (ja) | 燃料電池設備 | |
| JP2006299105A (ja) | メタンガス及び炭酸ガスの濃縮方法並びに濃縮装置 | |
| JPH07169495A (ja) | 廃棄物発酵ガス利用化学発電システム | |
| JP2010024443A (ja) | 消化ガスの脱硫方法及び装置 | |
| KR101359193B1 (ko) | 소화 가스 탈황 공정의 탈황제 재생 방법 | |
| JP2010053003A (ja) | 高純度水素製造方法 | |
| JPH1135503A (ja) | 消化ガスからのメタノ−ル製造装置 | |
| JP2003120440A (ja) | ガスエンジン | |
| JP2002216829A (ja) | 家畜用糞尿処理消化ガスを用いた発電システム | |
| CN109929636B (zh) | 沼气脱硫方法及装置 |