JP2002276897A

JP2002276897A - 消化ガスの利用方法及び装置

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Publication number: JP2002276897A
Application number: JP2001076683A
Authority: JP
Inventors: Daido Sawahara; 大道澤原
Original assignee: Tsukishima Kikai Co Ltd
Current assignee: Tsukishima Kikai Co Ltd
Priority date: 2001-03-16
Filing date: 2001-03-16
Publication date: 2002-09-25
Anticipated expiration: 2021-03-16
Also published as: JP3592648B2

Abstract

(57)【要約】【課題】消化ガスを消費設備で効率よく消費する方法
及びそのための装置の提供。【解決手段】生物学的処理に際し発生する消化ガスを
脱硫し、低圧ガスホルダーに貯蔵した後、消費設備で消
費する消化ガスの利用方法において、余剰の消化ガスを
吸着貯蔵設備に貯蔵し、吸着貯蔵設備に貯蔵された消化
ガスを必要に応じて低圧ガスホルダーに還流するか又は
直接消費設備に供給することを特徴とする消化ガスの利
用方法；並びに消化ガスを脱硫する脱硫塔と、該脱硫塔
から供給される消化ガスを貯蔵する低圧ガスホルダー
と、該低圧ガスホルダーから供給される消化ガスを消費
する消費設備とを有する消化ガス利用装置において、低
圧ガスホルダー中の余剰の消化ガスを吸着貯蔵し、貯蔵
された消化ガスを必要に応じて低圧ガスホルダーに還流
するか又は直接消費設備に供給する吸着貯蔵設備を有す
ることを特徴とする消化ガス利用装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、生物学的処理に際
し発生する消化ガスを消費設備で効率よく消費する方法
及びそのための装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】下水処理場、食品工場、ビール製造工
場、家畜の飼育場等で生じる有機性廃棄物を生物学的に
処理すると、メタン、二酸化炭素、硫化水素等からなる
消化ガスが発生する。かかる消化ガスは、例えば以下の
ような方法でエネルギー源として有効利用されている。
すなわち、まず発生した消化ガスに含まれる硫化水素を
脱硫塔等で除去し、次いで低圧ガスホルダーで適宜貯蔵
した後、ボイラー等の消費設備で燃焼させる。このとき
発生した熱は、各種設備に送られて有効に利用される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、消化ガ
スは、常時発生するものの、その発生量や発熱量をコン
トロールすることは困難であり、消費設備が稼働してい
ないときにも、消化ガスが発生する。多くの消化ガス利
用設備では、構造が簡単でメンテナンスが容易な低圧ガ
スホルダーを設置して、ガスの発生量と消費量のギャッ
プを吸収している。しかし、このギャップを低圧ガスホ
ルダーのみで吸収しようとした場合、ほぼ大気圧で貯蔵
する低圧ガスホルダーでの貯蔵密度が非常に低いため、
必要とされる容量が巨大になってしまう問題を有する。
そこで、通常は低圧ガスホルダーの容量をある程度の大
きさに抑え、貯蔵しきれない消化ガスは余剰ガスとして
処理している。かかる余剰の消化ガスは、一般に余剰ガ
ス燃焼装置等で燃焼されるため、エネルギー効率が悪い
という問題を有する。逆に、消費設備が短時間に大量の
消化ガスを必要とする場合には、消化ガスが不足するこ
ととなり、消費設備の稼働率が悪化するという問題を有
する。

【０００４】したがって、本発明は、かかる消化ガスを
消費設備で効率よく消費する方法及びそのための装置を
提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成すべく鋭意研究した結果、低圧ガスホルダーと比
較して数十倍の密度で消化ガスを貯蔵しておく吸着貯蔵
設備を設け、低圧ガスホルダーと吸着貯蔵設備との間で
消化ガスを送気できるようにすれば、消化ガスを消費設
備で効率よく消費することができることを見出した。す
なわち、消化ガスの発生が過剰である場合には、かかる
吸着貯蔵設備に消化ガスを貯蔵しておき、消費設備の消
費量が増大したときに吸着貯蔵設備から低圧ガスホルダ
ーを介して消化ガスを送気することができる。また、消
費設備が短時間に大量の消化ガスを消費する予定がある
場合には、予め吸着貯蔵設備に消化ガスを貯蔵してお
き、必要時に吸着貯蔵設備から低圧ガスホルダーを介し
て消化ガスを送気することができる。その結果、常に消
費設備で消費する必要十分量を消費設備に送気すること
ができるため、消化ガスを消費設備で効率よく消費する
ことができることを見出し、本発明を完成した。

【０００６】すなわち、本発明は、生物学的処理に際し
発生する消化ガスを脱硫し、低圧ガスホルダーに貯蔵し
た後、消費設備で消費する消化ガスの利用方法におい
て、消化ガスを吸着貯蔵設備に貯蔵し、吸着貯蔵設備に
貯蔵された余剰の消化ガスを必要に応じて低圧ガスホル
ダーに還流又は直接消費設備へ供給することを特徴とす
る消化ガスの利用方法を提供するものである。本発明は
また、かかる消化ガスの利用方法において、余剰の消化
ガスを吸着貯蔵設備に貯蔵する方法が、余剰の消化ガス
を圧縮した後除湿し、ついで吸着剤が充填され、吸着剤
と熱媒とが壁面又は吸着槽内部に設置した熱交換機構を
介して熱交換することができる吸着槽内で、吸着剤を熱
媒で冷却しながら吸着させる消化ガスの利用方法を提供
するものである。本発明はまた、かかる消化ガスの利用
方法において、余剰の消化ガスを吸着貯蔵設備に貯蔵す
る方法が、余剰の消化ガスを圧縮した後除湿し、ついで
吸着剤が充填され、吸着剤と熱媒とが壁面又は吸着槽内
部に設置した熱交換機構を介して熱交換することができ
る吸着槽内で、吸着剤を熱媒で冷却しながら吸着させる
ものである消化ガスの利用方法を提供するものである。
本発明はまた、かかる消化ガスの利用方法において、吸
着貯蔵設備に貯蔵された消化ガスの低圧ガスホルダーへ
の環流及び消費設備への供給方法が、吸着剤に吸着され
た消化ガスを、吸着剤が充填され、吸着剤と熱媒とが壁
面又は吸着槽内部に設置した熱交換機構を介して熱交換
することができる吸着槽内で、吸着剤を熱媒で加熱しな
がら脱離させ、吸着槽内の圧力を利用してもしくはブロ
アー等で、低圧ガスホルダーへ環流させるか、又は直接
消費設備へ供給させる消化ガスの利用方法を提供するも
のである。

【０００７】本発明はまた、消化ガスを脱硫する脱硫塔
と、該脱硫塔から供給される消化ガスを貯蔵する低圧ガ
スホルダーと、該低圧ガスホルダーから供給される消化
ガスを消費する消費設備とを有する消化ガス利用装置に
おいて、低圧ガスホルダー中の余剰の消化ガスを吸着貯
蔵し、貯蔵された消化ガスを必要に応じて低圧ガスホル
ダーに環流するか又は直接消費設備へ供給する吸着貯蔵
設備を有することを特徴とする消化ガス利用装置を提供
するものである。本発明はまた、かかる消化ガス利用装
置において、吸着貯蔵設備が、消化ガスを圧縮するガス
圧縮機と、該ガス圧縮機から供給される消化ガスから水
分を除去する除湿装置と、消化ガスの吸着剤が充填さ
れ、かつ消化ガス吸着時に該吸着剤から発生する熱を保
存可能な保温材が設けられ、該除湿装置から供給される
消化ガスを吸着貯蔵する吸着槽とを含む消化ガス利用装
置を提供するものである。本発明はまた、かかる消化ガ
スの利用装置において、吸着貯蔵設備が、消化ガスを圧
縮するガス圧縮機と、該ガス圧縮機から供給される消化
ガスから水分を除去する除湿装置と、該除湿装置から供
給される消化ガスを、壁面又は吸着槽内部に設置した熱
交換機構を介して熱媒と熱交換することができる吸着剤
が充填された吸着槽とを含む消化ガス利用装置を提供す
るものである。

【０００８】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の消化ガスの利用
装置の一実施形態を示すものである。この消化ガスの利
用装置１は、脱硫塔２、メタン濃縮装置６、低圧ガスホ
ルダー３、消費設備４及び吸着貯蔵設備５を有するもの
である。脱硫塔２、低圧ガスホルダー３及び消費設備４
は直列に接続されており、吸着貯蔵設備５は、低圧ガス
ホルダー３を介して消費設備４と接続されている。

【０００９】消化ガスは、下水処理場、食品工場、ビー
ル製造工場、家畜の飼育場等で生じる廃棄物を生物学的
に処理したものであれば、廃棄物の内容、生物学的処理
の方法等に特に制限はない。消化ガスの組成は、一般に
メタンを主成分とし、二酸化炭素、水素、窒素、硫化水
素、メルカプタン等からなる。

【００１０】一般に消化ガスは、浸食性が著しい硫化水
素を含んでいる。本発明においては、まず消化ガスを脱
硫塔で脱硫する。脱硫の手段としては、乾式脱硫法と湿
式脱硫法がある。乾式脱硫法には成形脱硫剤式が多く使
用されている。成形脱硫剤式は、鉄粉、粘土等でペレッ
ト状にした成形脱硫剤を脱硫塔内に充填し、消化ガスと
接触させるものであり、取り出した使用済みの脱硫剤は
処分する。湿式脱硫法には、水洗浄式、アルカリ洗浄式
及び薬液再生式がある。このうち、水洗浄式は、下水処
理の場合は下水処理水、その他の処理場の場合は井戸
水、工業用水又は水道水と、消化ガスとを向流接触させ
るものである。脱硫時の温度及び圧力は、消化ガス発生
状態そのままでもよく、特に制限はない。脱硫後の消化
ガス中の硫化水素濃度は、０．１ｐｐｍオーダーである
ことが好ましい。

【００１１】脱硫された消化ガスは、低圧ガスホルダー
に貯蔵する。低圧ガスホルダーが存在しないと、消化ガ
ス発生量の変動をすべて吸着貯蔵設備で吸収しなければ
ならない。このため、例えば消化ガスを圧縮して吸着貯
蔵設備に貯蔵するために、吸着貯蔵設備の一要素として
ガス圧縮機を用いる場合、ガス圧縮機の容量を消化ガス
の最大発生量に合わせなければならなくなり、不必要に
大容量の機種を選択しなければならなくなるという事態
が生じて好ましくない。低圧ガスホルダーには、乾式、
湿式の二種類があるが、そのいずれでもよい。

【００１２】消化ガスを消費する消費設備に特に制限は
なく、例えば温水ボイラー、スチームボイラー等の各種
ボイラー、燃料電池、ガスタービン（マイクロタービン
を含む）、ガスエンジン等が挙げられる。また、ガスの
販売先であるガス事業者が保有する消費設備も含む。

【００１３】消化ガスは、エネルギーの有効利用の観点
から脱硫後低圧ガスホルダーに貯蔵する前又は吸着貯蔵
設備に貯蔵する前にメタン濃縮装置を用いて二酸化炭素
を除去し、メタンを濃縮しておくことが好ましい。メタ
ン濃縮を行わない場合は、後述する吸着貯蔵設備から放
出される消化ガスの発熱量が変化するので、クッション
タンクを設けて発熱量を調整することが好ましい。脱二
酸化炭素の手段としては、例えば活性炭、ゼオライト、
金属酸化物等の二酸化炭素吸着剤が充填された吸着塔に
通す方法；気体分離膜を用いて真空で脱気する方法；多
孔質中空糸膜を用いて分離する方法等が挙げられる。こ
のうち、二酸化炭素を選択的に除去でき、かつコンパク
トで経済的であることから、多孔質中空糸膜、特に疎水
性中空糸膜を用いることが好ましい。

【００１４】疎水性中空糸膜を用いて、消化ガスから二
酸化炭素を除去する原理について説明する。水中に、疎
水性中空糸を２本（ガス供給用及び回収用）置く。中空
糸は疎水性であるため、水はその中に入ってこない。供
給用の中空糸に高濃度の消化ガス（硫化水素を除去した
後のもの）を流し、回収用の中空糸内はガス濃度を低濃
度に保っておく。二酸化炭素は、他のガス成分と比べて
水に対する溶解性が高い。このため、二酸化炭素は、他
のガス成分よりも大量に、中空糸膜の微小孔を通って水
中に拡散、溶解する。そして、回収用中空糸膜に達した
二酸化炭素は、逆の過程を経て回収される。中空糸膜
は、多くの市販品（例えば、ＮＯＫ（株）製脱気膜モジ
ュール）があり、それらのいずれを用いてもよい。

【００１５】本発明において好適な、疎水性中空糸膜を
用いて、消化ガスから二酸化炭素を除去してメタンガス
を濃縮するためのメタン濃縮装置を以下に示す。図３
は、メタンガス濃縮装置の一例を示す概略構成図であ
る。吸収部Ａ及び放散部ＢはポンプＣを介して水を循環
供給している。消化ガスは、吸収部Ａ内の中空糸膜（図
示しない）に供給される。ガス中の二酸化炭素は、吸収
部Ａ内の水中に大量に溶け込み、二酸化炭素含量が減少
してメタンガスが濃縮された消化ガスが排気される。水
中に溶け込んだ二酸化炭素は、ポンプＣを介して放散部
Ｂに送られる。放散部Ｂに送られた二酸化炭素は、放散
部Ｂ内の中空糸膜（図示しない）に回収されて排気され
る。

【００１６】消化ガスの吸着貯蔵方法、及び貯蔵された
消化ガスを低圧ガスホルダーに還流するか直接消費設備
に供給する方法は、消化ガスを効率的かつ容易に貯蔵す
ることができ、必要に応じて容易に脱離することができ
る方法であれば特に制限はないが、以下に説明する方法
が好ましい。

【００１７】図２は、本発明に用いる吸着貯蔵設備の一
実施形態を示すものである。この吸着貯蔵設備は、消化
ガスを圧縮するガス圧縮機５１と、ガス圧縮機５１から
供給される消化ガスから水分を除去する除湿装置５２
と、消化ガスの吸着剤が充填され、かつガス吸着時に吸
着剤から発生する熱を保存することが可能な保温材が設
けられ、除湿装置５２から供給される消化ガスを吸着す
る吸着槽５３とを備えて構成されている。ガス圧縮機５
１、除湿装置５２及び吸着槽５３は、直列に接続されて
いる。ライン５３１は、吸着槽５３から脱離した消化ガ
スを低圧ガスホルダーへ返送するラインであり、ライン
５３２は、ライン５３１から途中で分岐して消化ガスを
ガス圧縮機５１に返送するラインである。このライン５
３２は、吸着槽５３から連続的または間欠的に一部のガ
スを抜き出してガス圧縮機５１に供給するためのもので
ある。

【００１８】図２に示すように構成された吸着貯蔵設備
を用いて消化ガスの吸着貯蔵を行う方法を次に説明す
る。まず低圧ガスホルダーから供給される消化ガスをガ
ス圧縮機５１に導入して圧縮する。ここでのガス圧縮率
は特に限定されないが、好ましくは吸着槽５３における
消化ガスの吸着効率が向上するような圧力まで、例えば
常圧〜２ＭＰａ程度にまで消化ガスを圧縮することが好
ましい。ガス圧縮機５１としては、例えばコンプレッサ
ー等が挙げられる。コンプレッサーは、後工程にオイル
ミストが飛散しないオイルフリータイプであることが好
ましい。

【００１９】ガス圧縮機５１で圧縮された消化ガスは、
除湿装置５２に供給され、水分を除去される。消化ガス
中の水分を除去する手段としては、例えば水分を選択的
に吸着可能な吸着剤を用いて除湿する手段、あるいは機
械的に除湿する手段等を利用することができるが、潮解
方式の除湿装置の使用が特に好ましい。潮解方式の除湿
装置は、水分を含む消化ガスを、潮解性の塩、例えば塩
化カルシウム、塩化マグネシウム、粗製塩化ナトリウム
などの吸湿性化合物と接触させ、ガス中の水分を選択的
に除去する。この種の潮解方式の除湿装置は、電動機を
含まないので、機械的除湿に比べてランニングコストが
非常に安価になる利点がある。またガスに引火する危険
性がなく、可燃ガスを取り扱う防爆地域でも使用するこ
とができる。さらに、粗製塩化ナトリウムのような安全
な天然物吸湿剤を用いることによって、水分を吸着して
潮解した塩の廃棄あるいは再利用を簡単に行うことがで
きる。

【００２０】水分除去により、消化ガス中の水蒸気圧
を、吸着させようとする圧力において露点１０℃以下相
当の９．２ｍｍＨｇ、特に０℃以下相当の４．６ｍｍＨ
ｇとすることが好ましい。露点０℃以下とすることによ
り、消化ガスの吸着効率がさらに向上する。水蒸気圧
は、除湿装置５２に導入する消化ガスの流量によってコ
ントロールすることができる。除湿装置５２において水
分を除去した消化ガスは、吸着槽５３に供給される。

【００２１】より好ましい形態において、除湿装置５２
の下流側と吸着槽５３の上流側の間に、メタン、二酸化
炭素以外の成分を活性炭によって吸着除去する有機成分
除去装置を設け、除湿を終えた消化ガスを有機成分除去
装置に導入し、ガス中に含まれたメタン、二酸化炭素以
外の有機成分を活性炭で吸着除去した後に、そのガスを
吸着槽５３に供給する。消化ガス中に含まれる「メタ
ン、二酸化炭素以外の」有機成分としては、たとえばト
ルエン、オクタン、トリデカンなどの有機化合物を挙げ
ることができる。これらの成分は、消化ガスとともに吸
着槽５３に供給された場合、メタンより優先的に吸着剤
に吸着されてしまうため、吸着剤の吸着能力を低下させ
ることが知られている。そこで吸着槽５３に供給される
ガスからこれらの成分を予め除去しておくことによっ
て、これらの成分による吸着能力の低下を防止すること
ができる。

【００２２】この有機成分除去装置は、除湿後の消化ガ
スを活性炭と接触させてトルエン、オクタン、トリデカ
ンなどのメタン以外の有機成分を吸着除去できるもので
あれば良く、装置の形状は問わないが、設置や取扱いの
容易さから、円筒形の圧力容器を用いることが好まし
い。メタン以外の有機化合物の吸着除去に使用する活性
炭は、一般に市販される各種の活性炭を使用することが
でき、特に「有機溶媒回収用」として販売されている活
性炭を用いることが好ましい。

【００２３】吸着槽５３には、吸着剤が充填されてい
る。さらに吸着槽５３の内壁側と外壁側との少なくとも
一方及び／又は吸着槽５３の槽内には、ガス吸着時に吸
着剤から生じる吸着熱を蓄熱することが可能な保温材が
設けられている。さらに、この吸着槽５３には、電気ヒ
ーターやトレースラインのようなヒーターが設けられ、
吸着槽５３のガス脱離に際して保温材の蓄熱とヒーター
による加熱とを吸着剤に加える構成になっている。特
に、吸着槽５３の外壁に電気ヒーターやトレースライン
を設け、その上から保温材で覆って保温した構成が好ま
しい。

【００２４】吸着剤としては、例えば活性炭、人工ゼオ
ライト、天然ゼオライト、シリカゲル、有機金属錯体
（フマル酸銅、テレフタル酸銅等）等が挙げられ、これ
らを１種又は２種以上用いることができる。吸着剤とし
て活性炭等を用いる場合、通常ガス処理に用いられる比
表面積１０００ｍ²／ｇ程度、細孔径２０Å以下、細孔
容積０．２〜１．０ｍｌ／ｇのものが好ましい。吸着時
の温度、圧力に特に制限はないが、温度は好ましくは外
気温以下がよい。圧力は常圧以上、特に常圧〜２ＭＰａ
が好ましい。また保温材としては、従来より周知の無機
質保温材、有機質保温材を用いることができ、好ましく
は発泡硬質ウレタン、ガラスウールなどが用いられる。

【００２５】吸着槽５３に供給された消化ガスは、吸着
槽５３に充填された吸着剤に吸着、貯蔵される。この吸
着貯蔵の際、吸着剤は発熱し、吸着槽５３内の温度が上
昇する。この吸着熱の発生により、吸着剤によるガス吸
着効率は若干低下するが、吸着熱エネルギーの有効利用
を図るため、この吸着熱エネルギーを保温材に積極的に
蓄えておき、ガス脱離時の吸着剤加熱用熱源の一部とし
て利用する。

【００２６】消化ガスの吸着貯蔵を終えた吸着槽５３か
ら消化ガスを取り出す場合、吸着槽５３内の吸着剤を加
温する。より高い熱効率を実現するため、ガスを吸着貯
蔵中、必要に応じてヒーターによる加温を行い、吸着剤
や保温剤の温度を維持することが望ましい。上述した通
り、このガス脱離の際には、吸着槽５３に設けられた保
温材に蓄えた熱エネルギーを積極的に利用し、さらに吸
着槽５３に取り付けられた電気ヒーターやトレースライ
ンから熱エネルギーを補填して消化ガスの取り出しを行
う。吸着槽５３から放出された消化ガスは、ライン５３
１を通して低圧ガスホルダーに搬送される。

【００２７】吸着槽５３から放出される消化ガスは、例
えばパイプラインによって燃料消費地（消費設備）へ移
送される場合がある。しかし、消化ガス発生場所からの
パイプライン移送が経済的に採算がとれない場合もあ
る。したがって、消化ガスを吸着する吸着槽５３は、可
搬式、すなわち吸着槽５３のガス配管や架台がシステム
から着脱可能であり、吸着槽５３が燃料需要地の所在に
かかわらず効率的に輸送可能とすることが好ましい。可
搬式吸着槽は、トラック等の輸送車両によって搬送可能
であれば、その形状は特に制限されない。

【００２８】また、目的量の消化ガスを吸着貯蔵するた
めに、吸着槽５３は、小容量のものを複数使用するか、
目的量を満たす容量のものを１つ使用するか、いずれで
もよい。前者の場合、吸着槽５３を規格品にすることに
よりコストダウンが可能となり、また小型であるため可
搬式にしやすく、利用者によるメンテナンスの負担が軽
い等の利点がある。後者の場合、設置面積が少なくて済
むという利点がある。

【００２９】吸着槽５３に消化ガスを導入して消化ガス
の吸着貯蔵を進めていくと、消化ガスの主成分であるメ
タンガスが吸着され、それ以外のガス成分、特に水分が
次第に濃縮され、吸着槽５３内に溜まってくる。吸着槽
５３内に水分が増えると、吸着剤の吸着能力が低下して
しまう。その吸着効率の低下を防止するために、吸着貯
蔵設備５では、吸着槽５３から連続的または間欠的に一
部のガスを抜き出してガス圧縮機５１に供給する返送ラ
イン５３２を設けることが好ましい。吸着槽５３から返
送ライン５３２を通して、吸着槽５３内の一部のガスを
抜き出しながら、消化ガスの吸着貯蔵を実施することに
よって、吸着槽５３内における水分の濃縮が防止され、
水分による吸着剤の吸着効率の低下を防ぐことができ
る。返送ライン５３２を通してガス圧縮機５１に送られ
たガスは、低圧ガスホルダーから送られる消化ガスと混
合され、圧縮後、除湿される。

【００３０】本発明に用いる吸着貯蔵設備の他の実施形
態の一例を図４に示す。消化ガスは、ガス圧縮機５１で
加圧される。次いで、消化ガスは除湿装置５２で除湿さ
れる。吸着槽５３は、冷水等の低温熱媒を循環させるこ
とができるように、壁面外側にジャケットやトレースラ
インが設置されている。除湿装置５２から排気された消
化ガスは吸着槽５３に送気されて吸着剤に吸着される。
吸着熱による吸着剤の温度上昇はかかる低温熱媒によっ
て抑制され、吸着剤は常に適温に保持されている。

【００３１】図４に示すように構成された吸着貯蔵設備
を用いて消化ガスの吸着貯蔵を行う方法を次に説明す
る。低圧ガスホルダーから供給された消化ガスは、ガス
圧縮機５１で圧縮する。ガス圧縮機の種類、圧縮率等は
上記と同様である。次いで、消化ガスを除湿装置５２に
送気して除湿する。除湿装置の種類、除湿性能等は上記
と同様である。

【００３２】次いで、除湿された消化ガスを、吸着剤を
充填した吸着槽５３内で、該吸着剤を低温熱媒で冷却し
ながら吸着させる。吸着剤を充填する吸着槽５３は、吸
着剤と熱媒とが、その壁面又は吸着槽５３内部に設置し
た熱交換機構を介して熱交換できるものである。吸着槽
５３の壁面には、壁面を介した熱媒と吸着剤との熱交換
を効率よく行えるように、例えばジャケット、トレース
ライン等を設置することが好ましい。また、吸着槽５３
内部にもチューブやトレースライン等の熱交換機構を設
置することが好ましい。これらに熱媒を流すことによっ
て吸着剤の冷却が促進される。熱媒としては、例えば冷
水、不凍液、低温空気、外気等の低温熱媒が挙げられる
が、吸着剤との熱効率の観点から、冷水、不凍液等が好
ましい。充填された吸着剤の量と熱媒の流量との比に特
に制限はなく、消化ガスの成分構成、流量等に応じて適
宜選択すればよい。吸着剤の冷却温度に特に制限はない
が、３５℃以下、特に２５℃以下が好ましい。

【００３３】吸着槽５３内に送気された消化ガスは、吸
着剤に吸着される。このとき、吸着剤は吸着熱により昇
温し易くなるが、壁面又は吸着槽内部に設置した熱交換
機構を介して低温熱媒と熱交換し、熱交換効率が優れて
いることから、吸着剤は常に適温を維持することができ
る。このため、消化ガスの吸着剤への吸着効率は、従来
の方法よりも高い。吸着剤としては、上記と同様のもの
を用いることができ、また吸着時の温度、圧力について
も上記と同様である。

【００３４】なお、吸着槽５３は、壁面から吸着槽中心
部に向かってフィンが設けられていることが好ましい。
これにより、熱交換面積が増加することから、熱媒と吸
着剤との熱交換がさらに促進され、消化ガスの吸着効率
がさらに向上する。フィンの形状等に特に制限はない。

【００３５】吸着貯蔵された消化ガスの低圧ガスホルダ
ーへの環流方法および消費設備への供給方法は、吸着剤
に吸着された消化ガスを、吸着剤を充填した吸着槽内
で、該吸着剤を熱媒で加熱しながら脱離させ、吸着槽内
の圧力を利用して、もしくはブロアー等で、低圧ガスホ
ルダーへ環流又は直接消費設備に供給するものである。
吸着剤を充填する吸着槽は、吸着剤と熱媒とが、その壁
面又は吸着槽内部に設置された熱交換機構を介して熱交
換できるものである。吸着槽の壁面には、壁面を介した
熱媒と吸着剤との熱交換を効率よく行えるように、例え
ばジャケット、トレースライン等を設置することが好ま
しい。また、吸着槽内部にもチューブやトレースライン
等の熱交換機構を設置することが好ましい。これらに熱
媒を流すことによって吸着剤の加温が促進される。熱媒
としては、例えばスチーム、乾燥高温空気、熱水等の高
温熱媒が挙げられるが、吸着剤との熱効率の観点から、
スチーム、熱水等が好ましい。充填された吸着剤の量と
熱媒の流量との比に特に制限はなく、消化ガスの成分構
成、流量等に応じて適宜選択すればよい。吸着剤の加熱
温度に特に制限はないが、５℃以上、特に１５℃以上が
好ましい。

【００３６】消化ガスの脱離時には、吸着剤の温度が低
下し易くなるため、脱離が促進され難くなるが、吸着剤
が、壁面又は吸着槽内部に設置された熱交換機構を介し
て高温熱媒と熱交換し、熱交換効率が優れていることか
ら、吸着剤は常に適温を維持することができる。このた
め、消化ガスの吸着剤からの脱離効率は、従来の方法よ
りも高い。

【００３７】吸着槽は、壁面から吸着槽中心部に向かっ
てフィンが設けられていることが好ましい。これによ
り、熱交換面積が増加することから、熱媒と吸着剤との
熱交換が促進され、消化ガスの脱離効率がさらに向上す
る。フィンの形状等に特に制限はない。

【００３８】

【発明の効果】本発明によれば、消化ガスの発生が過剰
である場合には、吸着貯蔵設備に消化ガスを貯蔵してお
き、消費設備の消費量が増大したときに吸着貯蔵設備か
ら低圧ガスホルダーを介して又は直接、消費設備へ消化
ガスを送気することができる。また、消費設備が短時間
に大量の消化ガスを消費する予定がある場合には、予め
吸着貯蔵設備に消化ガスを貯蔵しておき、必要時に吸着
貯蔵設備から低圧ガスホルダーを介して又は直接、消費
設備へ消化ガスを送気することができる。その結果、消
費設備で消費する必要十分量を常に消費設備に送気する
ことができるため、消化ガスを消費設備で効率よく消費
することができる。特に、吸着貯蔵方法が、消化ガスを
圧縮し、次いで水分を除去した後、吸着剤が充填され、
かつガス吸着時に該吸着剤から発生する熱を保存可能な
保温材が設けられた吸着槽内で吸着させるものであれ
ば、ガス吸着時に発生した吸着熱を吸着槽に蓄熱し、ガ
ス脱着時にその熱を利用できるので、設備構造が単純化
でき、運転に必要なエネルギーが少なくて済むので、イ
ニシャルコストおよびランニングコストを大幅に低減で
きる。また、吸着槽にヒーターを設け、吸着槽のガス脱
着に際して保温材の蓄熱とヒーターによる加熱とを吸着
剤に付加することによって、この効果をより顕著なもの
にすることができる。

【００３９】また、特に、吸着貯蔵方法が、消化ガスを
圧縮し、次いで水分を除去した後、吸着剤が充填され、
吸着剤と熱媒とが壁面又は吸着槽内部に設置した熱交換
機構を介して熱交換することができる吸着槽内で、吸着
剤を熱媒で冷却しながら吸着させる方法である場合、低
圧ガスホルダーへの還流方法及び消費設備への供給方法
が、吸着剤に吸着された消化ガスを、吸着剤が充填さ
れ、吸着剤と熱媒とが壁面又は吸着槽内部に設置した熱
交換機構を介して熱交換することができる吸着槽内で、
吸着剤を熱媒で加熱しながら脱離させ、吸着槽内の圧力
を利用してもしくはブロアー等で、低圧ガスホルダーへ
還流させる方法又は消費設備への供給方法である場合
に、この効果をより顕著なものとすることができる。ま
た、特に、上記の吸着貯蔵方法において、除湿後にメタ
ンと二酸化炭素以外の成分を吸着槽の上流で活性炭によ
って吸着除去することによって、メタンと二酸化炭素よ
りも優先的に吸着剤に吸着され吸着剤の能力を低下させ
るトルエン、オクタン、トリデカンなどのメタン以外の
有機成分が除去され、吸着槽の消化ガス貯蔵容量の低下
が防止でき、この効果を顕著にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の消化ガスの利用装置の一例を示す概
略構成図である。

【図２】本発明に用いる吸着貯蔵設備の一例を示す概
略構成図である。

【図３】本発明に用いる吸着貯蔵設備の一例を示す概
略構成図である。

【図４】本発明に用いる吸着貯蔵設備の一例を示す概
略構成図である。

【符号の説明】

１：消化ガスの利用装置２：脱硫塔３：低圧ガスホルダー４：消費設備５：吸着貯蔵設備６：メタン濃縮設備５１：ガス圧縮機５２：除湿装置５３：吸着槽５３１低圧ガスホルダーへの還流ライン５３２：ガス圧縮機への返送ラインＡ：吸収部Ｂ：放散部Ｃ：ポンプ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】生物学的処理に際し発生する消化ガスを
脱硫し、低圧ガスホルダーに貯蔵した後、消費設備で消
費する消化ガスの利用方法において、消化ガスを吸着貯
蔵設備に貯蔵し、吸着貯蔵設備に貯蔵された余剰の消化
ガスを必要に応じて低圧ガスホルダーに還流又は直接消
費設備へ供給することを特徴とする消化ガスの利用方
法。
【請求項２】余剰の消化ガスを吸着貯蔵設備に貯蔵す
る方法が、余剰の消化ガスを圧縮し、ついで水分を除去
した後、吸着剤が充填され、かつ消化ガス吸着時に該吸
着剤から発生する熱を保存可能な保温材が設けられた吸
着槽内で吸着させるものである請求項１記載の消化ガス
の利用方法。
【請求項３】吸着槽に保温材とヒーターを設け、吸着
槽のガス脱離に際して保温材の蓄熱とヒーターによる加
熱とを吸着剤に加えるものである請求項２記載の消化ガ
スの利用方法。
【請求項４】余剰の消化ガスを吸着貯蔵設備に貯蔵す
る方法が、余剰の消化ガスを圧縮した後除湿し、ついで
吸着剤が充填され、吸着剤と熱媒とが壁面又は吸着槽内
部に設置した熱交換機構を介して熱交換することができ
る吸着槽内で、吸着剤を熱媒で冷却しながら吸着させる
ものである請求項１記載の消化ガスの利用方法。
【請求項５】吸着貯蔵設備に貯蔵された消化ガスの低
圧ガスホルダーへの環流及び消費設備への供給方法が、
吸着剤に吸着された消化ガスを、吸着剤が充填され、吸
着剤と熱媒とが壁面又は吸着槽内部に設置した熱交換機
構を介して熱交換することができる吸着槽内で、吸着剤
を熱媒で加熱しながら脱離させ、吸着槽内の圧力を利用
してもしくはブロアー等で、低圧ガスホルダーへ環流さ
せるか、又は直接消費設備へ供給させるものである請求
項１〜４のいずれか１項記載の消化ガスの利用方法。
【請求項６】吸着槽に壁面から吸着槽中心部に向かっ
てフィンが設けられている請求項４又は５記載の消化ガ
スの利用方法。
【請求項７】水分除去を、潮解方式の除湿により行う
ものである請求項２〜６のいずれか１項記載の消化ガス
の利用方法。
【請求項８】吸着槽から連続的又は間欠的に一部の消
化ガスを抜き出し、消化ガスを圧縮する工程に供給しつ
つ、消化ガスを吸着させるものである請求項２〜７のい
ずれか１項記載の消化ガス利用方法。
【請求項９】可搬式吸着槽を用いるものである請求項
２〜８のいずれか１項記載の消化ガスの利用方法。
【請求項１０】水分を除去した後、吸着槽の上流でメ
タン、二酸化炭素以外の成分を活性炭によって吸着除去
することを特徴とする請求項２〜９のいずれか１項記載
の消化ガスの利用方法。
【請求項１１】消化ガスを脱硫する脱硫塔と、該脱硫
塔から供給される消化ガスを貯蔵する低圧ガスホルダー
と、該低圧ガスホルダーから供給される消化ガスを消費
する消費設備とを有する消化ガス利用装置において、低
圧ガスホルダー中の余剰の消化ガスを吸着貯蔵し、貯蔵
された消化ガスを必要に応じて低圧ガスホルダーに環流
するか又は直接消費設備へ供給する吸着貯蔵設備を有す
ることを特徴とする消化ガス利用装置。
【請求項１２】吸着貯蔵設備が、消化ガスを圧縮する
ガス圧縮機と、該ガス圧縮機から供給される消化ガスか
ら水分を除去する除湿装置と、消化ガスの吸着剤が充填
され、かつ消化ガス吸着時に該吸着剤から発生する熱を
保存可能な保温材が設けられ、該除湿装置から供給され
る消化ガスを吸着貯蔵する吸着槽とを含むものである請
求項１１記載の消化ガス利用装置。
【請求項１３】吸着槽に、吸着剤と保温剤の少なくと
も一方を加熱するヒーターを設けたことを特徴とする請
求項１２記載の消化ガス利用装置。
【請求項１４】吸着貯蔵設備が、消化ガスを圧縮する
ガス圧縮機と、該ガス圧縮機から供給される消化ガスか
ら水分を除去する除湿装置と、該除湿装置から供給され
る消化ガスを、壁面又は吸着槽内部に設置した熱交換機
構を介して熱媒と熱交換することができる吸着剤が充填
された吸着槽とを含むものである請求項１１記載の消化
ガス利用装置。
【請求項１５】除湿装置が、吸湿性化合物に消化ガス
を接触させて除湿する潮解方式である請求項１２〜１４
のいずれか１項記載の消化ガスの利用装置。
【請求項１６】吸着槽から連続的又は間欠的に一部の
消化ガスを抜き出してガス圧縮機に供給する返送ライン
を設けたことを特徴とする請求項１２〜１５のいずれか
１項記載の消化ガス利用装置。
【請求項１７】吸着槽を可搬式構造としたことを特徴
とする請求項１１〜１６のいずれか１項記載の消化ガス
の利用装置。
【請求項１８】除湿装置の下流側と吸着槽の上流側の
間に、メタン、二酸化炭素以外の成分を活性炭によって
吸着除去する有機成分除去装置を設けたことを特徴とす
る請求項１２〜１７のいずれか１項記載の消化ガスの利
用装置。