JP2005296905A - 乾式メタン発酵方法及び装置。 - Google Patents
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Abstract
【課題】 アンモニアを除去したメタン菌水溶液を当該メタン発酵に再利用することで、従来の使用済みメタン菌水溶液を系外へ排出する廃水処理を不要又は減少できるようにする。
【解決手段】 槽2内で有機性廃棄物1を嫌気性条件下にて発酵させメタンガスを生成し回収する乾式メタン発酵方法であって、前記有機性廃棄物1より固液分離したメタン菌水溶液を槽2外へ導出し、該導出したメタン菌水溶液の一部についてアンモニアを電解処理槽3等により除去し、該アンモニア除去後の処理済み水溶液を、例えば、前記導出したメタン菌水溶液の一部と共に前記嫌気性条件下の発酵に再利用する。
【選択図】 図1
【解決手段】 槽2内で有機性廃棄物1を嫌気性条件下にて発酵させメタンガスを生成し回収する乾式メタン発酵方法であって、前記有機性廃棄物1より固液分離したメタン菌水溶液を槽2外へ導出し、該導出したメタン菌水溶液の一部についてアンモニアを電解処理槽3等により除去し、該アンモニア除去後の処理済み水溶液を、例えば、前記導出したメタン菌水溶液の一部と共に前記嫌気性条件下の発酵に再利用する。
【選択図】 図1
Description
本発明は、有機廃棄物(以下、バイオマスという)を嫌気性条件下にて発酵させメタンガスを生成し回収する乾式メタン発酵方法及び装置に関する。
生ゴミ等の食品系廃棄物や牛糞等の畜産系廃棄物のバイオマスについては、嫌気性微生物つまりメタン菌の作用により該バイオマスからメタンガスを生成し回収するようにして、発電用燃料ガス等として利活用されている。このメタン発酵は乾式メタン発酵法と湿式メタン発酵法とに大別される。乾式メタン発酵法は、廃棄された対象バイオマスについて加水調整を行わず発酵処理する(但し、メタン菌が活動する上で最低限度の水分は確保・補充する)ので、湿式メタン発酵法のようなバイオマスの水分含有率を90wt%以上に保持させる加水等の調整を施さず、発酵槽の大型化、発酵後の残さや廃液の最終処分等が大がかりとなることはないので、現在注目されている方法である。一例としては、バイオマスに含まれている水分を固液分離し、該分離したメタン菌水溶液(メタン菌を含む水溶液のこと、以下、同じ)をバイオマスに循環式に加えて発酵させる乾式メタン発酵法がある。
ところで、乾式メタン発酵法は、バイオマスの水分含有率が90wt%以下と小さくなる分、湿式メタン発酵法よりも高濃度発酵となり、バイオマス中に含まれる窒素化合物から生成されるアンモニア濃度も湿式メタン発酵法より高くなって、メタン発酵がアンモニアの濃度上昇に伴って抑制される。このようなメタン発酵の阻害要因に対し、従来技術には、湿式メタン発酵法ではあるが、アンモニア濃度が高くなった場合に該アンモニアを除去することによりメタン回収効率を向上するようにしたものもある。このアンモニア除去法は、例えば、発酵汚泥の中に直接液中膜を浸漬させ、アンモニア等の発酵阻害物質を膜分離により水と一緒に抜き出し、汚泥濃度を調整するために抜き出した水分と同量の水分を汚泥に加えメタン発酵させる(特許文献1)。他のアンモニア除去法は、メタン菌を含む廃水処理において、廃水中のアンモニア成分をアンモニアストリッピング法、つまり液中に含まれる高濃度のアンモニアをスチームや空気を吹き込んで気相に放散し除去するものである(特許文献2)。
特許第3442288号公報
特開2001−137888号公報
特許文献1の技術は、水分含有率が低い乾式メタン発酵法に適用できず、また、バイオマスが活性汚泥を対象としているため発酵槽の大型化や廃水処理工程を設ける等の設備費がかかる。これに対し、特許文献2の技術は、アンモニアを除去した後の廃水は無害化用の高度処理を施した後に系外へ排出しており、廃水処理工程が必須となる。また、回収したアンモニアはそのまま資源として利用しているが、環境によってアンモニアの形態での回収が困難な場合には、活性炭等の触媒を充填した触媒反応塔を通して酸化分解され無害な窒素として大気放散させており、回収したアンモニアを処理する工程も設けなければならない。
なお、アンモニアの除去方法としては、前記したアンモニアストリッピング法以外に、嫌気性微生物の代謝作用を利用する生物的脱窒法、次亜塩素酸を加えて化学的に窒素を除去する方法等が挙げられる。生物的脱窒法は、好気性微生物である硝酸菌・亜硝酸菌及び脱窒素細菌の協働作用によってアンモニアを分解するもので、乾式メタン発酵法で用いられるメタン菌水溶液、つまりアンモニア濃度が高くなり易い場合には適していない。次亜塩素酸処理方法は、メタン菌水溶液自体に薬剤(次亜塩素酸ソーダまたは塩素)を添加するため有害な塩化物若しくは塩素ガスの取り扱いと共に、メタン菌水溶液に浸漬させたバイオマスの発酵残さの扱いが問題となる。
本発明は以上のような背景に鑑みなされたものである。その目的は、アンモニアを除去したメタン菌水溶液を当該メタン発酵に再利用することにより、メタン発酵に用いられたメタン菌水溶液を系外へ排出する廃水処理を不要にできると共に、除去したアンモニアを大気放出させる処理工程も不要にでき、それによって乾式メタン発酵の利点を更に増大可能にすることにある。
上記した目的を達成するため請求項1の発明は、槽内で有機性廃棄物を嫌気性条件下にて発酵させメタンガスを生成し回収する乾式メタン発酵方法であって、
前記有機性廃棄物より固液分離したメタン菌水溶液を槽外へ導出し、該導出したメタン菌水溶液の一部についてアンモニアを除去し、該アンモニア除去後の処理済み水溶液を前記嫌気性条件下の発酵に再利用することを特徴としている。
以上の乾式メタン発酵方法は、前記アンモニア除去後の処理済み水溶液と、前記アンモニア除去前のメタン菌水溶液の一部とを混合し、混合メタン菌水溶液として前記有機性廃棄物に加えること(請求項2)、前記導出したメタン菌水溶液または前記混合メタン菌水溶液を加えた後の前記有機性廃棄物の水分含有率が60から85wt%の範囲内であること(請求項3)、前記導出したメタン菌水溶液から電気分解処理法によりアンモニアを除去すること(請求項4)が好ましい。
前記有機性廃棄物より固液分離したメタン菌水溶液を槽外へ導出し、該導出したメタン菌水溶液の一部についてアンモニアを除去し、該アンモニア除去後の処理済み水溶液を前記嫌気性条件下の発酵に再利用することを特徴としている。
以上の乾式メタン発酵方法は、前記アンモニア除去後の処理済み水溶液と、前記アンモニア除去前のメタン菌水溶液の一部とを混合し、混合メタン菌水溶液として前記有機性廃棄物に加えること(請求項2)、前記導出したメタン菌水溶液または前記混合メタン菌水溶液を加えた後の前記有機性廃棄物の水分含有率が60から85wt%の範囲内であること(請求項3)、前記導出したメタン菌水溶液から電気分解処理法によりアンモニアを除去すること(請求項4)が好ましい。
また、請求項5の発明は、上記発明を装置構造として捉えたもので、有機性廃棄物を嫌気性条件下にて発酵させメタンガスを生成し回収する乾式メタン発酵装置であって、前記槽内でメタン菌水溶液を有機性廃棄物に加えて該有機性廃棄物を発酵させる発酵槽と、前記有機性廃棄物より固液分離したメタン菌水溶液を前記発酵槽から導入して、該メタン菌水溶液中のアンモニアを除去可能な電解処理槽と、前記電解処理槽で前記メタン菌水溶液からアンモニアを除去した処理済み水溶液と前記発酵槽から導出したアンモニア除去前のメタン菌水溶液とを混ぜた混合メタン菌水溶液として、前記発酵槽に戻し前記有機性廃棄物に加える循環経路とを備えている。
以上の装置構造では、前記電解処理槽でアンモニアを除去した処理済み水溶液と前記発酵槽から導出したアンモニア除去前のメタン菌水溶液とを入れて前記混合メタン菌水溶液として培養する1以上の貯留槽を有していること(請求項6)、前記処理済み水溶液または/および前記発酵槽から導出したメタン菌水溶液を単独で一時入れておく貯留槽を有していること(請求項7)が好ましい。
以上の装置構造では、前記電解処理槽でアンモニアを除去した処理済み水溶液と前記発酵槽から導出したアンモニア除去前のメタン菌水溶液とを入れて前記混合メタン菌水溶液として培養する1以上の貯留槽を有していること(請求項6)、前記処理済み水溶液または/および前記発酵槽から導出したメタン菌水溶液を単独で一時入れておく貯留槽を有していること(請求項7)が好ましい。
(発明の着眼点)以上のメタン発酵は、炭水化物、脂肪質、タンパク質等を分解して有機酸を生成する酸発酵過程、得られた酸からメタンと二酸化炭素を生成する過程の二段階からなる。この発酵では、メタン菌(メタン発酵菌)がリグニンやセルロース等の繊維質を分解できないため対象バイオマスを全てガス化することは困難であり、最終段階で発酵残さ処理および廃水処理が必要となる。これらの処理は、湿式メタン発酵の方が乾式メタン発酵より大型の設備を必要し経費も増大する。但し、乾式メタン発酵法であっても、循環利用されるメタン菌水溶液はアンモニア濃度の上昇に伴ってメタン発酵が進まなくなると系外で廃水処理され、新しいメタン菌水溶液に入れ換えられており、これらの処理経費がメタン発酵の普及に大きな障害となっている。本発明者らは、そのような背景から、乾式メタン発酵において、特にアンモニアを除去した処理済み水溶液をメタン菌水溶液と共に当該メタン発酵に再利用することにより、ガス回収効率を維持向上し、同時に維持経費や最終処分経費等を低減できよう工夫したものである。
・請求項1と5の発明では、乾式メタン発酵において、固液分離したメタン菌水溶液を発酵槽の外へ導出し、該導出した一部についてだけアンモニアを除去処理した処理済み水溶液とし、該処理済み水溶液を再利用するため、従来乾式メタン発酵法であっても必須としていた使用済みメタン菌水溶液の廃水処理工程をほぼ皆無にでき、アンモニア濃度の上昇を抑えてガス回収効率を維持向上できる。これにより、本発明は、廃水処理費を大幅に低減したり、使用済みメタン菌水溶液を系外に排出しないため安全性や信頼性を向上できる。
・請求項2と6の発明では、アンモニア除去後の処理済み水溶液と、アンモニア除去前のメタン菌水溶液の一部とを混合し、混合メタン菌水溶液として再利用し、メタンガスを高効率で生成したり回収できるようにする。
・請求項2と6の発明では、アンモニア除去後の処理済み水溶液と、アンモニア除去前のメタン菌水溶液の一部とを混合し、混合メタン菌水溶液として再利用し、メタンガスを高効率で生成したり回収できるようにする。
・請求項3は、乾式メタン発酵において、有機廃棄物の水分含有率を60%以上に維持することでメタン菌の正常な活動を保ち、また、有機廃棄物の水分含有率を85%以下に抑えることで発酵槽の巨大化を防いだりバイオマス自体の最終的な廃棄処理経費を低減できるようにする。
・請求項4は、槽内から導出したメタン菌水溶液中のアンモニア濃度を電気分解処理法(以下、電解処理法という)によって低減させる。この電解処理法は、アンモニアの分解率が高く、脱臭作用に優れるため悪臭除去効果もあり、しかもアンモニア除去後の処理済み水溶液をアルカリ除去前のメタン菌水溶液に入れて溶媒等として使用できる。
・請求項7の発明は、例えば、図3のようなシステムを構築可能にして設計自由度を拡大できるようにする。
・請求項4は、槽内から導出したメタン菌水溶液中のアンモニア濃度を電気分解処理法(以下、電解処理法という)によって低減させる。この電解処理法は、アンモニアの分解率が高く、脱臭作用に優れるため悪臭除去効果もあり、しかもアンモニア除去後の処理済み水溶液をアルカリ除去前のメタン菌水溶液に入れて溶媒等として使用できる。
・請求項7の発明は、例えば、図3のようなシステムを構築可能にして設計自由度を拡大できるようにする。
本発明に係るメタン菌水溶液発酵方法及び装置について図面を参照しながら説明する。図1は第1実施例を示す装置の模式図、図2はその変形例を示す模式図、図3は第2実施例を示す装置の模式図である。以下の説明では、各図のメタン発酵装置を説明した後、それを用いたメタン発酵方法に言及する。
(第1実施例)図1の乾式メタン発酵装置は、バイオマス1の所定量を槽内に収容可能な発酵槽2と、発酵槽2で固液分離されたメタン菌水溶液の一部を導入して該メタン菌水溶液に含まれるアンモニアを分解する電解処理槽3と、貯留槽4とを備え、それら各槽が循環経路5により連結されている。
ここで、発酵槽2は、バイオマス1を保持してメタン発酵させる箇所である。槽構造は、バイオマス1を適宜な保持手段により槽内の任意箇所に載置可能であると共に、槽内上側に設けられてメタン菌水溶液をバイオマス1に加えるノズル10と、槽内下部に設けられて前記バイオマス1からメタン菌を含むメタン菌水溶液を固液分離する分離器11と、槽内上部に接続されて生成したメタンガスを槽外へ導出する回収経路12とを有している。
分離器11は、バイオマス1からメタン菌水溶液を固液分離するものである。この型式は、重力流下分離器を採用しているが、これ以外の濾過分離器、遠心分離器、圧搾分離器、沈降分離器、浮上分離器等でもよい。要は、分離能力としてメタン水溶液を電解処理に障害とならない程度に分離する能力を有していればよい。また、回収経路12は、発酵槽2の上部と不図示の回収タンクとを接続しており、開閉弁12aを介して開閉される。なお、メタン菌水溶液をバイオマス1に加える方法としては、バイオマス1を発酵槽1内に適量だけセットした後、上部からメタン菌水溶液をノズル10を介し加えて浸透させる方法(以下、浸透方法と称する)と、発酵槽1内にメタン菌水溶液をノズル10等を介し適量だけ貯めた後、バイオマス1を発酵槽1内に投入し浸漬させる方法(以下、浸漬方法と称する)とがある。
ノズル10は、複数個が用いられており、循環経路5を構成している下流側の配管5fの先端に接続されている。このノズル形状としては、前記浸透方法の場合だとシャワーノズル、スプレーノズル、スプリンクラー等が好ましく、前記浸漬方法だと注入ノズル等が好ましい。バイオマス1から分離されたメタン菌水溶液は、貯留槽2の内底側にある程度溜まった時点で、槽内より導出され、導出されたメタン菌水溶液について、一部が電解処理槽3へ導入されてアンモニア除去処理され、一部がそのアンモニアを除去した処理済み水溶液と混ぜられ、混合メタン菌水溶液として発酵槽1内に戻される。このため、通常は、発酵槽1からメタン菌水溶液を導出する工程と、前記した混合メタン菌水溶液を発酵槽2のバイオマス1に加える工程は連続的でなく半連続的又は間欠的となる。また、発酵槽1の内底部側には、メタン菌水溶液中のアンモニアの濃度を検知する不図示の濃度検知器(検知センサ等)が設けられている。
電解処理槽3は、発酵槽2内で固液分離されたメタン菌水溶液を導入し、該メタン菌水溶液中のアンモニアを電気分解処理法(電解処理法)によって除去する箇所である。槽構造は、陽極と陰極が槽内の適位置に配置されており、電解制御部14を介して両電極に通電される。なお、陽極としては、金属イオンなどを溶出することのない非溶出性のチタン電極、ステイレス鋼、ジルコニウム、ニッケル合金等を使用することが好ましい。陰極としては、耐アルカリ性のものを使用することが好ましい。また、電解処理槽3内には、槽内に導入されたメタン菌水溶液や電解処理過程等において当該メタン菌水溶液中のアンモニアの濃度を検知する不図示の濃度検知器が設けられている。
ここで、電解処理法とは、メタン菌水溶液中に陰極と陽極とを配置し、該両電極間に電気負荷を印加させるもので、メタン菌水溶液中のアンモニアおよびアンモニア性窒素は電解処理時の陽極では(1),(2)式に従って窒素に酸化される。
2NH3 → N2+6H+ + e− ・・・・(1)
2NH4+ → N2+8H+ +6e− ・・・・(2)
陰極として酸素の還元反応は、
O2+4H+ +4e− → 2H2O ・・・・(3)
以上より、
3O2+4NH3 → 2N2+6H2O ・・・・(4)
となり、アンモニアは無害な窒素ガスとしてメタン菌水溶液中から除去される。なお、電解処理中に発生する窒素ガスなどは、図示しないベント配管から大気放出させるか、発酵槽2の槽内雰囲気として利用しても良い。
2NH3 → N2+6H+ + e− ・・・・(1)
2NH4+ → N2+8H+ +6e− ・・・・(2)
陰極として酸素の還元反応は、
O2+4H+ +4e− → 2H2O ・・・・(3)
以上より、
3O2+4NH3 → 2N2+6H2O ・・・・(4)
となり、アンモニアは無害な窒素ガスとしてメタン菌水溶液中から除去される。なお、電解処理中に発生する窒素ガスなどは、図示しないベント配管から大気放出させるか、発酵槽2の槽内雰囲気として利用しても良い。
貯留槽4は、発酵槽2で固液分離されて槽外へ導出されたメタン菌水溶液の一部と、電解処理した後の処理済み水溶液とを適量づつ導入して貯留する箇所である。この構造では、電解処理槽3において、電圧の印加に伴う放電によって発生する紫外線や機械的な衝撃波によりメタン菌水溶液中のメタン菌等の微生物も破壊・死滅する。このため、貯留槽4では、分離器11で固液分離されたメタン菌水溶液の一部と、アンモニア除去後の処理済み水溶液とを適量づつ導入して新たな混合メタン菌水溶液として、メタン菌を適宜に培養させる。貯留槽4の数は、発酵槽2の大きさやシステム全体の稼動条件等に応じて設定される。通常は複数の貯留槽4が使用される。
循環経路5は、発酵槽1と右側の貯留槽4とを連結している配管5aと、配管5aの途中に接続されて発酵槽1内で固液分離されたメタン菌水溶液を電解処理槽3に導入する配管5bと、電解処理槽3内のメタン菌水溶液つまりアルカリ除去後の処理済み水溶液を配管5a側へ送る配管5cと、配管5aの下流側と左側の貯留槽4とを接続している配管5dと、左右の貯留槽4,4とポンプ6との間に介在されている配管5eと、ポンプ6と発酵槽2内のノズル10との間に介在されている配管5fとから構成されている。符号6a〜6f(及び図2の符号6g,6h、図3の符号6j)は各配管に付設された開閉弁である。
(メタン発酵方法)以上の乾式メタン発酵装置の操作例について説明する。このメタン発酵方法では、発酵槽1内に所定量のバイオマス1がセットされる。このバイオマス1は、牛糞/鶏糞/豚糞等の家畜糞尿や剪定枝/わら等の敷料である畜産系廃棄物、生ゴミ/魚のあら/パン粉/おから/酒粕等の食品系廃棄物が対象となり、畜産系廃棄物単独、食品系廃棄物単独の各態様以外に、両者を混ぜた態様であっても差し支えない。なお、畜産系廃棄物は、動物の体内でメタン菌がある程度成長しており、メタン発酵開始時にメタンガスの立ち上がりが速い。この点、生ゴミ等の食品系廃棄物は、メタン菌が含まれていないか含まれていてもごく僅かであり、畜産系廃棄物よりメタン発酵の立ち上がりが遅いので、例えば、対象のバイオマスを予め酸発酵、好気発酵、粉砕等の前処理を行うことが好ましい。また、バイオマス1は廃棄された状態のまま、つまり基本的には水分調整を行わないが、水分含有率が60wt%より少なくなるとメタン菌の正常な活動が維持されないので、60wt%以上になるよう水分を添加する。逆に、水分含有率が85wt%以上だと水分が過多になり、発酵槽2の巨大化、バイオマス自体の最終処分に時間と経費がかかる。このため、バイオマス1の水分含有率は60〜85wt%の範囲、より好ましくは65〜80wt%の範囲に収まるようにする。
図1の装置構成では、発酵槽2に対してメタン菌水溶液の導出及び導入経路として、配管5a、右側の貯留槽4、配管5e、ポンプ6、配管5f、ノズル10からなる第1経路と、配管5a、配管5d、左側の貯留槽4、配管5e、ポンプ6、配管5f、ノズル10からなる第2経路、つまり2つの循環経路が切換可能に形成される。また、前記各経路は、共通の配管5aを有し、該配管5aに対し電解処理槽3が配管5bと配管5cとを介して接続されている。
以上の装置構成において、メタン発酵時には、開閉弁6a〜6fを制御することにより次のような流れを形成する。なお、この例では、各貯留槽4に対し予め用意されたアンモニア濃度の低いメタン菌水溶液が充填されているものとする。まず、メタン発酵を開始した初期段階では、一方の貯留槽4内のメタン菌水溶液を配管5e、ポンプ6、配管5f、ノズル10等を介してバイオマス1に加え、又、分離器11で固液分離されたメタン菌水溶液を配管5a(又は配管5aと配管5d)を通じてそのまま循環している。そして、この構成では、例えば、発酵槽2内で固液分離されたメタン菌水溶液中のアンモニア濃度が設計値に達すると、発酵槽2内のメタン菌水溶液が配管5a及び配管5bを通して電解処理槽3内へ導出される。その後は、電解処理槽3で上記した電解処理法によりメタン菌水溶液中のアルカリが除去(アルカリ濃度が低減されること)されて、処理済み水溶液に処理される。この処理と並行して、前記一方の貯留槽4側では、槽内のメタン菌水溶液がバイオマス1に加えられ無くなった時点で、開閉弁6e,6fを閉、配管5a又は配管5a,5bを通して発酵槽2から固液分離されたメタン菌水溶液を適量だけ導入し、前後して電解処理槽3内の前記処理済み水溶液を配管5c,5a又は配管5c,5a,5dから適量だけ導入し、両者の混合メタン菌水溶液として静置・培養される。なお、この培養時には、他方の貯留槽4内のメタン菌水溶液が発酵槽2へ送られてバイオマス1に加えられる。
本発明のメタン発酵方法は、以上の例から推察されるように、発酵槽2内で分離されて槽外へ導出されるメタン菌水溶液のうち、その一部が電解処理槽3に導入されて電気分解法によりアンモニアを除去した処理済み水溶液として処理される。そして、当該処理済み水溶液は、貯留槽4を介して前記槽外へ導出されたアルカリ除去前のメタン菌水溶液に混入されて、貯留槽4内で培養された後、当該メタン発酵に再利用される。このため、この構成では、従来必須としていた使用済みメタン菌水溶液の廃水処理工程が不要となり、アンモニア濃度の上昇を常に理想状態に抑えてガス回収効率を向上できるようにする。
(変形例)図2は図1の装置構成を一部変形した例である。この説明では変更点だけを述べる。この構成では、図1の構成に対し、貯留槽4が内部の仕切壁4aにより複数の室に区画されている点、発酵槽2内のメタン菌水溶液が配管5gを介して電解処理槽3内に一旦導入された後、該電解処理槽3から貯留槽4の各室へそれぞれ配管5h,5j又は配管5h,5kを通じて導入される点で異なっている。ここで、前者の構成は貯留槽4の一形態を挙げたものである。後者の構成は、例えば、発酵槽2内で分離されたメタン菌水溶液が配管5g、電解処理槽3、配管5h,5k、貯留槽4の右側室、配管5e、ポンプ6、配管5f、ノズル10を介して循環される。そして、メタン発酵の進行に伴って、前記メタン菌水溶液中のアルカリ濃度が上昇したときは、同図のごとく貯留槽4の右側室にそのメタン菌水溶液の所定量を導入し貯める。次に、電解処理槽3内に適量を貯めて、上記した電解処理法によりアルカリを除去した処理済み水溶液として処理される。そして、この構成では、前記処理済み水溶液が前記貯留槽4の右側室に適量だけ導入されてアルカリ除去前のメタン菌水溶液と混ぜられ、両者の混合メタン菌水溶液として静置・培養される。なお、この培養時には、貯留槽4の左側室を介してメタン菌水溶液が発酵槽2へ送られてバイオマス1に加えられることになる。
(第2実施例)図3は上記実施例に対し、アルカリ除去前のメタン菌水溶液とアルカリ除去後の処理済み水溶液をそれぞれ単独で貯留し、両者を配管経路5から発酵槽2へ戻す際に所定割合に混合するような形態を想定したものである。この説明では、作用的に同じ部材及び部位に同一符号を付し、変更点だけを詳述する。すなわち、この装置構成では、発酵槽2内で分離されたメタン菌水溶液が配管5aを通って専用の貯留槽7(アルカリ除去前のメタン菌水溶液を貯める槽)に貯留され、又、配管5a、5bを通って電解処理槽3内に導入されて、上記した電解処理法によりアルカリを除去した処理済み水溶液に処理され、該処理済み水溶液が配管5jを通って専用の貯留槽7(アルカリ除去後のメタン菌水溶液、つまり処理済み水溶液を貯める槽)に貯留される。そして、両貯留槽7からは、アルカリ除去前のメタン菌水溶液とアルカリ除去後の処理済み水溶液とを、配管5eに所定割合で混ざるよう導出して、混合メタン菌水溶液として配管5e、ポンプ6、配管5f、ノズル10を介して発酵槽2に循環することになる。このような構成は上記した浸漬方法等において好適なものとなる。
なお、本発明は、以上の実施例や変形例に何ら制約されるものではなく、請求項1と5で特定した要件を充足すればよく、細部は以上の具体例を参照して種々変形したり展開可能なものである。
2…発酵槽(1はバイオマス、11は分離器)
3…電解処理槽(14は電解制御部)
4,7…貯留槽
5…循環経路(5a〜5jは配管、6a〜6jは開閉弁)
3…電解処理槽(14は電解制御部)
4,7…貯留槽
5…循環経路(5a〜5jは配管、6a〜6jは開閉弁)
Claims (7)
- 槽内で有機性廃棄物を嫌気性条件下にて発酵させメタンガスを生成し回収する乾式メタン発酵方法であって、
前記有機性廃棄物より固液分離したメタン菌水溶液を槽外へ導出し、該導出したメタン菌水溶液の一部についてアンモニアを除去し、該アンモニア除去後の処理済み水溶液を前記嫌気性条件下の発酵に再利用することを特徴とする乾式メタン発酵方法。 - 前記アンモニア除去後の処理済み水溶液と、前記アンモニア除去前のメタン菌水溶液の一部とを混合し、混合メタン菌水溶液として前記有機性廃棄物に加える請求項1に記載の乾式メタン発酵方法。
- 前記導出したメタン菌水溶液または前記混合メタン菌水溶液を加えた後の前記有機性廃棄物の水分含有率が60から85wt%の範囲内である請求項1又は2に記載の乾式メタン発酵方法。
- 前記導出したメタン菌水溶液から電気分解処理法によりアンモニアを除去する請求項1から3の何れかに記載の乾式メタン発酵方法。
- 有機性廃棄物を嫌気性条件下にて発酵させメタンガスを生成し回収する乾式メタン発酵装置であって、
前記槽内でメタン菌水溶液を有機性廃棄物に加えて該有機性廃棄物を発酵させる発酵槽と、
前記有機性廃棄物より固液分離したメタン菌水溶液を前記発酵槽から導入して、該メタン菌水溶液中のアンモニアを除去可能な電解処理槽と、
前記電解処理槽で前記メタン菌水溶液からアンモニアを除去した処理済み水溶液と前記発酵槽から導出したアンモニア除去前のメタン菌水溶液とを混ぜた混合メタン菌水溶液として、前記発酵槽に戻し前記有機性廃棄物に加える循環経路
とを備えていることを特徴とする乾式メタン発酵装置。 - 前記電解処理槽でアンモニアを除去した処理済み水溶液と前記発酵槽から導出したアンモニア除去前のメタン菌水溶液とを入れて前記混合メタン菌水溶液として培養する1以上の貯留槽を有している請求項5に記載の乾式メタン発酵装置。
- 前記アンモニアを除去した処理済み水溶液または/および前記発酵槽から導出したアンモニア除去前のメタン菌水溶液を単独で一時入れておく貯留槽を有している請求項5又は6に記載の乾式メタン発酵装置。
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Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007044588A (ja) * | 2005-08-08 | 2007-02-22 | Kajima Corp | 二槽型乾式嫌気性消化装置 |
JP2007216135A (ja) * | 2006-02-16 | 2007-08-30 | Kajima Corp | 固形有機性廃棄物のメタン発酵装置 |
JP2009527345A (ja) * | 2006-02-21 | 2009-07-30 | ベーコン・エナジー・テクノロジーズ・ジーエムビーエイチ・アンド・シーオー.ケージー | 固形分の多いバイオマスをメタン化するためのバイオリアクタ |
US8053228B2 (en) | 2005-09-08 | 2011-11-08 | Bekon Energy Technologies Gmbh & Co., Kg | Bioreactor comprising a retaining system |
CZ305839B6 (cs) * | 2010-12-09 | 2016-04-06 | Technická univerzita v Liberci | Způsob přípravy biologicky aktivního roztoku pro diskontinuální proces suché fermentace biomasy |
US20200339453A1 (en) * | 2017-10-29 | 2020-10-29 | Michael Siegert | Bioelectrochemical method and apparatus for energy reclamation from nitrogen compounds |
-
2004
- 2004-04-16 JP JP2004121069A patent/JP2005296905A/ja active Pending
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007044588A (ja) * | 2005-08-08 | 2007-02-22 | Kajima Corp | 二槽型乾式嫌気性消化装置 |
US8053228B2 (en) | 2005-09-08 | 2011-11-08 | Bekon Energy Technologies Gmbh & Co., Kg | Bioreactor comprising a retaining system |
JP2007216135A (ja) * | 2006-02-16 | 2007-08-30 | Kajima Corp | 固形有機性廃棄物のメタン発酵装置 |
JP2009527345A (ja) * | 2006-02-21 | 2009-07-30 | ベーコン・エナジー・テクノロジーズ・ジーエムビーエイチ・アンド・シーオー.ケージー | 固形分の多いバイオマスをメタン化するためのバイオリアクタ |
US8759083B2 (en) | 2006-02-21 | 2014-06-24 | Bekon Energy Technologies Gmbh & Co., Kg | Bioreactor for methanization of biomass having a high solids fraction |
CZ305839B6 (cs) * | 2010-12-09 | 2016-04-06 | Technická univerzita v Liberci | Způsob přípravy biologicky aktivního roztoku pro diskontinuální proces suché fermentace biomasy |
US20200339453A1 (en) * | 2017-10-29 | 2020-10-29 | Michael Siegert | Bioelectrochemical method and apparatus for energy reclamation from nitrogen compounds |
US11691901B2 (en) * | 2017-10-29 | 2023-07-04 | Hexem Sa | Bioelectrochemical method and apparatus for energy reclamation from nitrogen compounds |
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