JP2006305491A - Fermentation system and biogas generating system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、糞尿などを被処理物とし、それを発酵させてバイオガスを出力するシステムに関するものである。 The present invention relates to a system that uses manure or the like as an object to be processed, ferments it, and outputs biogas.
家畜の糞尿を集めて処理する過程で生成されたバイオガスを用いて発電したり、冷暖房したりするシステムが研究されている。バイオガスを燃焼させることにより火力発電を行なったり、バイオガスを改質して燃料電池の燃料として発電に利用するなど、様々なシステムが検討されている。 Research has been conducted on a system for generating electricity or heating / cooling using biogas generated in the process of collecting and processing livestock manure. Various systems have been studied, such as thermal power generation by burning biogas, or reforming biogas and using it as fuel for fuel cells.
糞尿を処理する過程において、消化槽あるいは発酵槽と称される容器あるいはタンクに糞尿を被処理物として受け入れて、嫌気性状態で一定時間滞留させることによりメタン発酵させ、バイオガスを抽出する。その際、メタン菌を含む被処理物と、受け入れた直後の被処理物とを混ぜてメタン発酵を促進させたり、被処理物の表面物のスカムが蓄積されるのを防止したりする目的で、発酵槽内の被処理物は適当な方法で攪拌される。 In the process of treating manure, manure is received as an object to be treated in a container or tank called a digester or fermenter, and methane fermentation is performed by retaining the manure in an anaerobic state for a certain period of time to extract biogas. At that time, for the purpose of promoting the methane fermentation by mixing the processed material containing methane bacteria and the processed material immediately after receiving it, or preventing the accumulation of scum on the surface of the processed material The material to be treated in the fermenter is agitated by an appropriate method.
特開平5−269494号公報には、攪拌する1つの方法として、消化槽(発酵槽)内で発生した消化ガス(バイオガス)を吹き込むことが記載されている。また、攪拌する他の方法として、攪拌翼を有する攪拌軸を垂直に挿入して攪拌軸を回転することにより、機械的に攪拌することも記載されている。
発酵槽においてメタン発酵させる場合、発酵効率を高めて、ガス出力を大きくすることが重要である。そのためには、発酵槽内の被処理物を十分に攪拌して、投入された新しい被処理物と、メタン菌が繁殖した滞留している被処理物との接触を促すことが望ましい。一方、バイオガスを生成するシステムを検討する場合、生成されるバイオガスの量が多いことが好ましいことはもちろんであるが、生成量の時間的な変動が小さいことが望ましい。 When methane fermentation is performed in a fermenter, it is important to increase fermentation output and increase gas output. For that purpose, it is desirable to sufficiently agitate the object to be treated in the fermenter to promote contact between the new object to be treated and the object to be treated in which methane bacteria have been propagated. On the other hand, when examining a system for producing biogas, it is preferable that the amount of biogas produced is large, but it is desirable that the variation in production amount with time is small.
メタン発酵の対象となる被処理物は、下水により集められる有機汚泥であっても良い。しかしながら、雑排水と混合された下水には有機汚泥以外の廃棄物も多く含まれるので発酵効率が悪く、滞留時間が長すぎたり、廃棄物の分離あるいは処理が複雑になりすぎて設備が大型になり、経済効率が悪い。これに対し、ある程度の数の家畜を飼育する農場においては、家畜の糞尿として、含有成分が安定した被処理物を大量に得ることができるので、バイオガスを用いた発電システムなどを設置する対象として適している。 The object to be treated for methane fermentation may be organic sludge collected by sewage. However, since sewage mixed with miscellaneous wastewater contains a lot of waste other than organic sludge, fermentation efficiency is poor, residence time is too long, separation or treatment of waste becomes too complicated, and equipment becomes large. The economic efficiency is bad. On the other hand, in farms that raise a certain number of livestock, it is possible to obtain a large amount of processed materials with stable components as livestock manure. Suitable as
しかしながら、農場において糞尿が集められるタイミングは、例えば一日一回というように限られている。したがって、発酵槽に糞尿を投入する作業はバッチ処理になり、発酵槽内においては、新しい被処理物が投入された後の短期間は急速に発酵が進んで大量のバイオガスが出力され、ある程度時間が経過すると発酵速度が低下してバイオガスの出力は小さくなるという現象が発生する。したがって、バイオガスの生成システムは、短期間に発生する大量のバイオガスを処理できる能力が要求されると共に、上流の供給量と、下流の消費量とのギャップを埋めるだけの量のバイオガスを溜めておくタンクあるいはレシーバが必要となる。 However, the timing of collecting manure on the farm is limited, for example, once a day. Therefore, the work of adding manure to the fermenter is a batch process, and in the fermenter, fermentation proceeds rapidly and a large amount of biogas is output for a short period after a new workpiece is introduced. As time passes, the fermentation rate decreases and the biogas output decreases. Therefore, a biogas generation system is required to be capable of processing a large amount of biogas generated in a short period of time, and has an amount of biogas sufficient to fill the gap between upstream supply and downstream consumption. A tank or receiver is needed.
発酵槽において大量のバイオガスが発生したときだけ発電するという方法を採用することも可能である。しかしながら、平均的な電力需要に対して非常に大きな発電装置が必要になり、発電された電力を蓄積するための充電装置と大容量のバッテリーも必要になるので、この方法も経済的とはいえない。 It is also possible to adopt a method of generating electricity only when a large amount of biogas is generated in the fermenter. However, this method is also economical because a very large power generation device is required for the average power demand, and a charging device and a large-capacity battery for storing the generated power are also required. Absent.
そこで、本発明においては、発酵槽において、長時間にわたりバイオガスの出力を維持できる発酵システムを提供することを目的としている。そして、バッチ処理で被処理物を受け入れる場合であっても、バイオガスの生成量の時間的な変動をできるかぎり少なくして、消費側の要求量とのギャップを少なくできる発酵システムを提供することを目的としている。さらに、発電などを継続して、あるいは長時間にわたり行なうことができるバイオガス生成システムを提供することを目的としている。 Then, in this invention, it aims at providing the fermentation system which can maintain the output of biogas over a long time in a fermenter. To provide a fermentation system that can reduce the gap with the demand on the consumer side by minimizing temporal fluctuations in the amount of biogas produced, even when receiving workpieces in batch processing. It is an object. It is another object of the present invention to provide a biogas generation system that can perform power generation or the like for a long time.
被処理物の発酵により生成されたガスは微細な気泡になる。発酵が急激に行なわれるときは、微細な気泡の密度が高く、それらの微細な気泡が集まって粗大化し、浮力により被処理物の表面に達して被処理物からバイオガスとして放出される。一方、発酵速度が低い場合は、被処理物中に微細な気泡は存在するが、集合して粗大化する機会が少なく、その結果、バイオガスの放出量が小さい。このため、本発明においては、発酵槽内において、機械的に被処理物を攪拌する攪拌装置に加えて、バイオガスを被処理物に吹き込む手段を設ける。被処理物に対し、ある程度のサイズで浮力を備えた気泡の状態でバイオガスを導入すれば、その気泡が上昇する過程で被処理物内に存在するバイオガスを集めて被処理物から放出される。したがって、発酵速度が低下したときでも、バイオガスの出力の急激な低下を抑制できる。 The gas generated by fermentation of the object to be processed becomes fine bubbles. When fermentation is performed rapidly, the density of fine bubbles is high, the fine bubbles gather and become coarse, reach the surface of the workpiece by buoyancy, and are released from the workpiece as biogas. On the other hand, when the fermentation rate is low, fine bubbles are present in the object to be processed, but there are few opportunities to collect and coarsen, and as a result, the amount of biogas released is small. For this reason, in this invention, in addition to the stirring apparatus which stirs a to-be-processed object mechanically in a fermenter, the means to blow in biogas to a to-be-processed object is provided. If biogas is introduced into the object to be processed in the form of bubbles with a certain size and buoyancy, the biogas present in the object to be processed is collected and released from the object to be processed as the bubbles rise. The Therefore, even when the fermentation rate is reduced, a rapid decrease in biogas output can be suppressed.
本発明において被処理物内に導入されるバイオガスの泡は、結果として被処理物を攪拌する効果を発揮する場合もあるが、被処理物内の微細な気泡を集めて被処理物内から脱出させることを目的とする。したがって、導入されたバイオガスの泡が潰れたり、細かく分断されたりすることは好ましくない。また、導入されたバイオガスの泡が被処理物内の同じ経路を通って上昇するのでは、被処理物内の微細な泡を効率良く集めることができず、バイオガスの放出量の向上に対する寄与がすくない。さらに、被処理物を投入した後の発酵速度が大きく、バイオガスの生成量が大きいときには、バイオガスの泡を導入する積極的な意味はなく、バイオガスの生成量が低下してきたときに、バイオガスの泡を積極的に導入することが望ましい。発酵槽内におけるバイオガスの滞留時間は短いので、バイオガスをリサイクルしても消費側に与える影響は小さいが、一時的でもバイオガスの出力が大きく変動することは好ましくない。したがって、少ないバイオガスの気泡で、効率的に被処理物内にある微細なバイオガスの泡を集める必要がある。 In the present invention, the bubbles of biogas introduced into the object to be processed may exhibit the effect of stirring the object to be processed as a result, but the fine bubbles in the object to be processed are collected from the object to be processed. The purpose is to escape. Therefore, it is not preferable that the introduced biogas bubbles are crushed or finely divided. In addition, if the introduced biogas bubbles rise through the same path in the object to be processed, the fine bubbles in the object to be processed cannot be collected efficiently, and the amount of biogas released can be improved. Not much contribution. Furthermore, when the fermentation rate after introducing the material to be processed is large and the amount of biogas produced is large, there is no positive meaning of introducing biogas bubbles, and when the amount of biogas produced has decreased, It is desirable to actively introduce biogas bubbles. Since the residence time of the biogas in the fermenter is short, the influence on the consumption side is small even if the biogas is recycled, but it is not preferable that the biogas output fluctuates greatly even temporarily. Therefore, it is necessary to efficiently collect fine biogas bubbles in the object to be processed with few biogas bubbles.
このため、本発明の発酵システムは、被処理物を受け入れ、当該被処理物の発酵により得られたバイオガスを出力する発酵槽と、被処理物の内部でインペラーを動かして攪拌する攪拌装置と、発酵槽から出力されたバイオガスの一部を、インペラーに同期して動く気泡放出管を介して被処理物の内部に放出する気泡供給手段とを有する。バイオガスの気泡をインペラーに同期して動く気泡放出管を介して被処理物の内部に放出することにより、インペラーの動きにより形成される被処理物の渦と、気泡放出管にから放出される気泡との相対的な速度差を殆ど無くすことができる。したがって、バイオガスの気泡は、注入された状態から潰れにくく、微細化されずに独自で十分な浮力を備えた状態で被処理物の渦に巻き込まれる。このため、注入された気泡が、その周囲の被処理物内の微細な気泡を集めて粗大化して浮上する。また、インペラーの動きに同期しながらバイオガスの気泡を導入することにより、被処理物内に気泡を分散して導入でき、少ない量の気泡により被処理物内に分散しているバイオガスの微小な気泡を集めて被処理物から放出でき、バイオガスの回収率の低下を抑制できる。 For this reason, the fermentation system of the present invention accepts an object to be processed and outputs a biogas obtained by fermentation of the object to be processed, and a stirrer that moves and moves the impeller inside the object to be processed. And a bubble supply means for discharging a part of the biogas output from the fermenter to the inside of the object to be processed through a bubble discharge tube that moves in synchronization with the impeller. By discharging the bubbles of biogas into the object to be processed through the bubble discharge pipe that moves in synchronization with the impeller, the vortex of the object to be processed formed by the movement of the impeller and the bubble discharge pipe are released. The relative speed difference with the bubble can be almost eliminated. Therefore, the bubbles of the biogas are not easily crushed from the injected state, and are caught in the vortex of the object to be processed in a state having a unique and sufficient buoyancy without being miniaturized. For this reason, the injected bubbles are collected by collecting the fine bubbles in the object to be processed around them, and then floated. In addition, by introducing biogas bubbles in synchronization with the movement of the impeller, the bubbles can be dispersed and introduced into the object to be processed, and the small amount of air bubbles dispersed in the object to be processed can be introduced. Bubbles can be collected and released from the object to be processed, and a reduction in the recovery rate of biogas can be suppressed.
気泡供給手段は、気泡放出管をインペラーとは独立した駆動装置により、インペラーと同期して回す独立した機構であっても良い。また、バイオガスの気泡は、インペラーから放出するようにすることも可能であり、気泡供給手段を攪拌装置に完全に一体化することも可能である。しかしながら、インペラーに複数の機能を持たせることは、インペラーが高価になり、また、攪拌する能力を低下させる要因にもなる。したがって、気泡供給手段は、インペラーを駆動するシャフトにより駆動される気泡放出管を備えていることが望ましい。気泡供給手段の駆動機構を、機械的な攪拌装置と共用できるので、経済的であり、インペラーと気泡放出管を分離できるので、それぞれを最適な形状で設計することができる。シャフトに沿って気泡放出管にバイオガスを導く配管を設けることにより、回転する気泡放出管にもバイオガスを簡単に供給できる。 The bubble supply means may be an independent mechanism that rotates the bubble discharge tube in synchronization with the impeller by a drive device independent of the impeller. Further, the bubbles of the biogas can be discharged from the impeller, and the bubble supply means can be completely integrated with the stirring device. However, providing the impeller with a plurality of functions makes the impeller expensive and also causes a reduction in the ability to stir. Therefore, it is desirable that the bubble supply means includes a bubble discharge tube driven by a shaft that drives the impeller. Since the drive mechanism of the bubble supply means can be shared with a mechanical stirring device, it is economical and the impeller and the bubble discharge tube can be separated, so that each can be designed in an optimum shape. By providing a pipe for guiding the biogas to the bubble discharge pipe along the shaft, the biogas can be easily supplied to the rotating bubble discharge pipe.
さらに、シャフトを中空にして、気泡放出管は、シャフトの内部の流路を介して供給されたバイオガスを出力するように構成することも可能であり、本発明の発酵システムを簡素化でき、経済的である。また、気泡放出管は、バイオガスの気泡をさらに分散して被処理物に導入できるように、バイオガスの気泡を当該気泡放出管の長手方向に分散して出力することが望ましい。 Furthermore, the shaft can be hollow, and the bubble discharge tube can be configured to output biogas supplied via the flow path inside the shaft, which can simplify the fermentation system of the present invention, Economical. In addition, it is desirable that the bubble discharge tube outputs the biogas bubbles dispersed in the longitudinal direction of the bubble discharge tube so that the biogas bubbles can be further dispersed and introduced into the workpiece.
気泡放出管は、インペラーの前後(下流、上流)のいずれにも設置することができる。気泡と被処理物との接触距離を長くする点では、気泡放出管は、インペラーの上流に取り付けられていることが望ましい。また、インペラーにより、インペラーの下流にインペラーより広がる渦流が形成される場合は、インペラーの上流から気泡を導入した方が、短く抵抗の少ない気泡放出管により、広い範囲に気泡を分散して導入できる。 The bubble discharge tube can be installed either before or after the impeller (downstream or upstream). In terms of increasing the contact distance between the bubbles and the object to be processed, it is desirable that the bubble discharge tube is attached upstream of the impeller. If the impeller creates a swirl that extends from the impeller downstream of the impeller, it is possible to disperse and introduce the bubbles over a wide range by introducing a bubble from the upstream side of the impeller with a short and low resistance bubble discharge tube. .
攪拌装置が、被処理物の底近傍の領域を攪拌して上方に向けた流れを形成する第1のインペラーと、表面近傍の領域を攪拌して下方に向けた流れを形成する第2のインペラーとを備えている場合は、気泡供給手段は、第1のインペラーの下側に配置された第1の気泡放出管と、第2のインペラーの下側に配置された第2の気泡放出管とを備えていることが望ましい。それぞれのインペラーに対応して気泡放出管を設けることにより、それぞれのインペラーにより形成される渦に同期した速度で気泡を導入することが可能となり、より効率的に被処理物の微細な気泡を集めることができる。また、第2のインペラーに対しては上側が上流になるが、気泡が浮力により上昇することを考えると、第2のインペラーに対しては下側に気泡放出管を配置した方が、被処理物との接触距離を長くでき、効果的である。 A first impeller in which a stirrer stirs a region near the bottom of the workpiece to form an upward flow, and a second impeller that stirs a region near the surface to form a downward flow The bubble supply means includes a first bubble discharge tube disposed below the first impeller, and a second bubble discharge tube disposed below the second impeller. It is desirable to have. By providing a bubble discharge tube corresponding to each impeller, it becomes possible to introduce bubbles at a speed synchronized with the vortex formed by each impeller, and more efficiently collect fine bubbles of the object to be processed. be able to. Further, although the upper side is upstream with respect to the second impeller, considering that the bubbles rise due to buoyancy, it is better to dispose the bubble discharge tube on the lower side with respect to the second impeller. The contact distance with the object can be increased, which is effective.
このように、本発明においては、バイオガスが生成された量(生成量)が低下してきたときに気泡を導入することによりバイオガスの生成量の低下を抑止する。したがって、発酵槽内において被処理物を発酵させてバイオガスを得る、本発明のバイオガスの製造方法においては、被処理物の内部でインペラーを動かして被処理物を攪拌する第1の工程と、インペラーを動かして被処理物を攪拌すると共に、発酵槽から出力されたバイオガスの一部を、インペラーと同期して動く気泡放出管を介して被処理物の内部に放出する第2の工程とを有することが望ましい。バイオガスの生成量が十分であるときは、第1の工程により、気泡を導入せずに機械的に被処理物を攪拌することによりバイオガスを出力し、バイオガスの生成量が低下したときには、第2の工程により、気泡を導入してバイオガスの生成量の低下を抑止することができる。 As described above, in the present invention, when the amount of biogas produced (production amount) is reduced, the introduction of bubbles is suppressed to reduce the production amount of biogas. Therefore, in the biogas production method of the present invention in which the biogas is obtained by fermenting the material to be processed in the fermenter, the first step of stirring the material by moving the impeller inside the material to be processed; The second step of stirring the workpiece by moving the impeller and discharging a part of the biogas output from the fermenter to the inside of the workpiece through a bubble discharge tube that moves in synchronization with the impeller It is desirable to have When the amount of biogas produced is sufficient, the first step outputs the biogas by mechanically stirring the object without introducing bubbles, and the amount of biogas produced is reduced. In the second step, it is possible to suppress the decrease in the amount of biogas produced by introducing bubbles.
したがって、本発明の発酵システムを用いたバイオガス生成システムにおいては、発酵槽に対するバイオガスをオンオフできることが望ましい。すなわち、本発明のバイオガス生成システムは、被処理物を発酵槽に供給する被処理物供給システムと、発酵システムから出力されたバイオガスを一時的に蓄積するレシーバと、レシーバ、または発酵システムからレシーバに至る配管経路から、バイオガスを、気泡供給手段に対し、非連続的に供給するバイオガス返送システムとを有する。このバイオガス生成システムでは、被処理物供給システムがバッチ処理で被処理物を発酵槽に供給する場合でも、長時間にわたり安定した量のバイオガスを供給できる。したがって、消費側とのバッファとなるバイオガスのレシーバあるいはタンクを小さくすることができ、経済的なバイオガス生成システムを提供できる。 Therefore, in the biogas production system using the fermentation system of the present invention, it is desirable that the biogas for the fermenter can be turned on and off. That is, the biogas generation system of the present invention includes a processing object supply system that supplies a processing object to a fermenter, a receiver that temporarily stores biogas output from the fermentation system, a receiver, or a fermentation system. A biogas return system that supplies the biogas to the bubble supply means discontinuously from a pipe route leading to the receiver. In this biogas generation system, a stable amount of biogas can be supplied over a long period of time even when the object supply system supplies the object to be fermented by batch processing. Therefore, the receiver or tank of the biogas serving as a buffer with the consumer can be reduced, and an economical biogas generation system can be provided.
図1に、家畜の糞尿からバイオガスを生成するバイオガス生成システムの一例として、消費側である発電プラントに供給するバイオガス生成プラントの概略構成を示してある。このバイオガス生成プラント1は、原始的な糞尿2aを受け入れる原料受入槽3を備えており、原料受入槽3の中で、糞尿2aは攪拌機3aにより上水2bなどと混合され適当な粘度に薄められた被処理物12となる。バイオガス生成プラント1は、この被処理物12をメタン発酵してメタンを主成分とするバイオガスを出力する発酵システム10を備えている。発酵システム10は、被処理物12を受け入れて発酵する発酵槽11と、発酵槽11の内部の被処理物12を攪拌する攪拌装置20と、攪拌装置20に取り付けられ、発酵槽11にバイオガスを気泡として導入する気泡供給システム30とを備えている。
FIG. 1 shows a schematic configuration of a biogas generation plant that supplies a power plant on the consumption side as an example of a biogas generation system that generates biogas from livestock manure. The biogas generation plant 1 includes a raw material receiving tank 3 for receiving
バイオガス生成プラント1は、さらに、原料受入槽3から被処理物12を発酵槽11に供給する移送ポンプ4と、発酵槽11から出力されたバイオガス19を一時的に蓄積するガスバッグ5と、発酵槽11からガスバッグ5に至る配管17からバイオガス19の一部を気泡供給システム30に供給するガス返送システム40と、発酵槽11の被処理物12を発酵に適した35〜42℃に加温する温水ボイラシステム6と、発酵槽11から消化液18を抽出する消化液移送ポンプ7と、抽出された消化液18を蓄える消化液槽8とを備えている。ガス返送システム40は、気泡供給システム30へのガス供給をオンオフできる自動弁41を備えている。ガスバッグ5には消費プラントとして燃料電池プラント50が接続されており、ガスバッグ5から供給されたバイオガスが改質され、燃料電池の燃料として消費される。
The biogas generation plant 1 further includes a transfer pump 4 that supplies the workpiece 12 from the raw material receiving tank 3 to the
図2に、発酵システム10の一例を示してある。この発酵システム10は、縦型の発酵槽11と、発酵槽11の内部の被処理物12を攪拌する攪拌装置20と、攪拌装置20に取り付けられた気泡供給システム30とを備えている。攪拌装置20は、被処理物12の底近傍の領域を攪拌して上方に向けた流れ25を形成する第1のインペラー21と、表面近傍の領域を攪拌して下方に向けた流れ26を形成する第2のインペラー22と、これらのインペラー21および22を駆動するシャフト23と、シャフト23を回転するモータ24とを備えている。
FIG. 2 shows an example of the
気泡供給システム30は、第1のインペラー21の下側に配置された第1の気泡放出管31と、第2のインペラー22の下側に配置された第2の気泡放出管32とを備えている。これら第1の気泡放出管31と、第2の気泡放出管32とは、インペラー21および22を駆動するシャフト23に取り付けられており、インペラー21および22と同期して回転する。気泡供給システム30は、さらに、シャフト23に沿って第1および第2の気泡放出管31および32にバイオガス19を供給する縦配管33と、縦配管33にガス返送システム40からのバイオガス19を入れるスイベルジョイント34とを備えている。スイベルジョイント34は、回転運動する配管と、固定された配管とを密に接続するための適当なシール構造を備えた公知のジョイントである。
The
気泡供給システム30にバイオガス19を供給するシステム40は、オンオフバルブ41を備えており、被処理物12に対するバイオガス19の注入を断続的に行なうことができる。したがって、この発酵システム10を用いてバイオガスを生成する場合、原料槽3から被処理物12を受け入れた直後は、攪拌装置20のインペラー21および22を駆動して攪拌し、新たに受け入れた被処理物12と、メタン菌を多く含む既存の被処理物12とを混ぜる。この際、ガスバッグ5に残ったバイオガスが十分にあれば、気泡供給システム30から気泡39を放出することにより、被処理物12の攪拌を補助することができる。気泡39は浮力により自ら動くので、インペラー21および22による流れの影響が及ばない領域がある場合は、気泡39が通過することにより攪拌が促進される。
The
新たに受け入れた被処理物12と、既存の被処理物12が混合されると、発酵速度が上がる。発酵槽11の内部では、被処理物12の有機汚泥がメタン菌により分解され、バイオガスの生成量が増加し、被処理物12の内部で気泡39が粗大化して被処理物12から発酵槽11の上部に放出される。そして、配管17を介してガスバッグ5に集められる。この段階になると、被処理物12の内部で生成されるメタンガス量が十分に多い。したがって、発酵を必要以上に促進させる必要はなく、バイオガス供給システム40のバルブ41を閉じて、気泡は導入せずに、発酵が継続するようにインペラー21および22で攪拌する(第1の工程)。
When the newly received
発酵システム10の容量などにより変わるが、原料となる被処理物12を発酵槽11に投入してから数時間が経過すると、発酵速度は低下し、バイオガス19の生成量も減る。したがって、バイオガス供給システム40のバルブ41を開けて、気泡供給システム30へバイオガス19の一部を供給する。これにより、インペラー21および22と同期して回転している気泡供給管31および32から気泡39が被処理物12に導入され、インペラー21および22の動きと同期した状態で気泡39が被処理物12に供給される(第2の工程)。
Although depending on the capacity of the
インペラー21および22の動きと同期して導入された気泡39は、インペラー21および22により形成された被処理物12の渦25および26の回転速度に匹敵する回転速度を備えており、渦26あるいは26に自然に巻き込まれ、気泡39が粉砕されたり、分断されることが少ない。したがって、導入された気泡39は、自らの浮力により渦25または26の動きに沿いながら上昇し、その過程で、被処理物12にある微細なバイオガス19の泡を取り込み、成長する。発酵速度が低下しているが、被処理物12の内部では微細なバイオガス19の泡がまだ十分に生成される状態では、発酵速度の低下に加えて、気泡同志が合体する確率が低下することにより、急激にガスの放出速度が低下すると考えられる。これに対し、気泡39を積極的に注入することにより、被処理物12の内部の微細な気泡を集合して積極的に放出することが可能となり、ガスの放出速度の低下を抑制できる。さらに、気泡は、被処理物12を攪拌する機能も果たすので、発酵速度の低下も抑制でき、総合的にバイオガス19の放出速度の低下を抑制できる。
The
同じ位置から気泡を導入すると、気泡は被処理物12の内部を同じ経路を通って浮上する確率が高いので、他の領域で発生しているバイオガスを集めることができない。膨大な量の気泡を分散して被処理物12の内部に導入することによりバイオガスの回収効率を向上できるかもしれないが、それにより一時的にでもバイオガスの実質的な生成量が低下するのでは意味がない。本例の発酵システム10に採用されている気泡供給システム30においては、長手方向に分散して気泡39を発生できる気泡放出管31および32を、インペラー21および22に同期して回転させている。このため、少量の気泡39を被処理物12の内部に分散して導入することができ、少量のバイオガスを使って、バイオガスの回収効率を上げることができる。
If bubbles are introduced from the same position, the bubbles have a high probability of rising inside the object to be processed 12 through the same path, so that biogas generated in other regions cannot be collected. Although it may be possible to improve the recovery efficiency of biogas by dispersing a huge amount of bubbles and introducing them into the object to be processed 12, this substantially reduces the amount of biogas generated even temporarily. So it makes no sense. In the
本例においては、被処理物12の底の方から気泡39を導入する気泡放出管31は、インペラー21の上流、すなわち、下方に配置されている。発酵槽11における被処理物12の粘度はかなり高く、インペラー21の周囲で乱流が発生するような速度でインペラー21を回転させて攪拌することはできない。したがって、インペラー21と同じような回転速度で気泡39を導入することにより、インペラー21で気泡39が潰されて微細化されることなく、十分な浮力を持ったサイズのまま、インペラー21により発生された渦25に気泡39は飲み込まれる。インペラー21は、多くの場合、半径方向外側に広がるような渦25を生成する。したがって、インペラー21の下流で気泡39を放出するよりは、インペラー21の上流で気泡39を放出した方が、広い範囲に気泡39を分散して放出でき、バイオガスの回収効率を向上できる。
In this example, the
一方、被処理物12の表面12の方から気泡39を導入する気泡放出管32は、インペラー22の下流、すなわち、下方に配置されている。上述したように、気泡39をインペラー22により形成される渦26に乗せて分散するという点では、インペラー22の上流、すなわち、上方に気泡放出管32を配置することが望ましい。しかしながら、気泡放出管32から放出される気泡39は、バイオガスを回収するという点では、放出される気泡自体で上昇できる程度の浮力を備えたサイズであることが望ましく、気泡放出管32をインペラー22の上方に配置した場合、渦26に巻き込まれずにそのまま表面に浮上してしまう気泡39の割合が増加する。したがって、バイオガスの回収確率を向上するという点では、表面近傍を攪拌するインペラー22に対しては、その下方に気泡放出管32を配置することが望ましい。
On the other hand, the
図3に、異なる発酵システム10の概略構成を示してある。この発酵システム10は、中空のシャフト23を採用し、そのシャフト23の内部をガス供給経路として利用して、上下の気泡放出管32および31にバイオガスを供給している。図4に、シャフト23と、それぞれの気泡放出管32および31との連結状態を拡大して、断面により示してある。中空のシャフト23の内部は、ガス流路37となっており、ガス供給システム40からスイベルジョイント34を介してバイオガス19の一部が供給されている。各々の気泡放出管32および31は、ガス流路37と連通している。したがって、バイオガス19は、それぞれの気泡放出管32および31の長手方向に分散して設けられたガス放出孔35から気泡39となって被処理物12に出力される。
FIG. 3 shows a schematic configuration of a
以上に説明したように、本例の発酵システム10においては、有機汚泥を含む被処理物12をメタン発酵させた結果出力されるバイオガス19の一部を被処理物12に気泡39として戻して、メタン発酵の速度が低下してきたときに、バイオガス19の回収率の低下を抑制しようとしている。したがって、バッチジョブにより被処理物12が発酵槽11に供給されたときに、バイオガス19が所定の量、出力される期間を延長でき、また、バイオガスの出力低下を緩やかにすることができる。したがって、バイオガス生成プラント1においては、消費側である発電プラント50に対して、一定のバイオガスを長時間にわたり供給できる。このため、バッファとなるガスバッグ5の容量を小さくでき、経済的なガス供給システムを提供できる。さらに、供給されるバイオガスの量が一定になるので、発電プラント50を定格で長時間にわたり運転でき、バッテリーなどの電力を蓄積するための設備をなくしたり、小型化したりすることが可能となる。
As described above, in the
1 バイオガス生成プラント、 10 発酵システム
11 発酵槽、 12 被処理物、 19 バイオガス
20 攪拌装置、 21、22 インペラー、 23 シャフト
30 気泡供給システム、 31、32 気泡放出管
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Biogas production plant, 10
Claims (8)
前記被処理物の内部でインペラーを動かして攪拌する攪拌装置と、
前記発酵槽から出力された前記バイオガスの一部を、前記インペラーに同期して動く気泡放出管を介して前記被処理物の内部に放出する気泡供給手段とを有する発酵システム。 A fermentor that accepts a workpiece and outputs biogas obtained by fermentation of the workpiece;
An agitation device for agitating by moving an impeller inside the workpiece;
A fermentation system comprising bubble supply means for discharging a part of the biogas output from the fermenter to the inside of the object to be processed through a bubble discharge tube that moves in synchronization with the impeller.
前記気泡放出管は、前記シャフトにより駆動される、発酵システム。 In Claim 1, the stirring device includes a shaft that drives the impeller,
The fermentation system, wherein the bubble discharge tube is driven by the shaft.
前記気泡放出管は、前記シャフトの内部の流路を介して供給された前記バイオガスを出力する、発酵システム。 In Claim 2, the shaft is hollow,
The said bubble discharge pipe is a fermentation system which outputs the said biogas supplied via the flow path inside the said shaft.
前記気泡供給手段は、前記第1のインペラーの下側に配置された第1の気泡放出管と、前記第2のインペラーの下側に配置された第2の気泡放出管とを備えている、発酵システム。 In Claim 1, the said stirring apparatus stirs the area | region near the bottom of the said to-be-processed object, and forms the flow toward the upper direction, and the flow which stirred the area | region near the surface and directed below And a second impeller for forming
The bubble supply means includes a first bubble discharge tube disposed below the first impeller and a second bubble discharge tube disposed below the second impeller. Fermentation system.
前記被処理物の内部でインペラーを動かして前記被処理物を攪拌する第1の工程と、
前記インペラーを動かして前記被処理物を攪拌すると共に、前記発酵槽から出力された前記バイオガスの一部を前記インペラーに同期して動く気泡放出管を介して前記被処理物の内部に放出する第2の工程とを有するバイオガスの製造方法。 A biogas production method for fermenting an object to be treated in a fermenter to obtain biogas,
A first step of stirring the workpiece by moving an impeller inside the workpiece;
The impeller is moved to agitate the object to be processed, and a part of the biogas output from the fermenter is discharged into the object to be processed through a bubble discharge pipe that moves in synchronization with the impeller. The biogas manufacturing method which has a 2nd process.
前記被処理物を前記発酵槽に供給する被処理物供給システムと、
前記発酵システムから出力された前記バイオガスを一時的に蓄積するレシーバと、
前記レシーバ、または前記発酵システムから前記レシーバに至る配管経路から、前記バイオガスを、前記気泡供給手段に対し、非連続的に供給するバイオガス返送システムとを有するバイオガス生成システム。 A fermentation system according to any one of claims 1 to 6;
A processing object supply system for supplying the processing object to the fermenter;
A receiver that temporarily stores the biogas output from the fermentation system;
A biogas generation system comprising: a biogas return system that discontinuously supplies the biogas to the bubble supply means from the receiver or a piping path from the fermentation system to the receiver.
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Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN100447113C (en) * | 2007-02-06 | 2008-12-31 | 辽宁中田干燥设备制造有限公司 | Device for preparing ecological fertilizer by using livestock and poultry manure |
JP2009006246A (en) * | 2007-06-27 | 2009-01-15 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Fluid stirring method and arm rotating sparger |
CN100497215C (en) * | 2007-02-06 | 2009-06-10 | 辽宁中田干燥设备制造有限公司 | Device for preparing high-quality biogas by using feces of farm |
JP2012040556A (en) * | 2011-09-27 | 2012-03-01 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Stirring method of fluid and arm rotation type sparger |
JP5580500B1 (en) * | 2014-02-10 | 2014-08-27 | 株式会社神鋼環境ソリューション | Steel plate digester |
JP2015051390A (en) * | 2013-09-06 | 2015-03-19 | 水ing株式会社 | Methane fermentation apparatus |
KR101954068B1 (en) * | 2018-10-08 | 2019-03-06 | 주식회사 오버컴에너지 | process for preparing of emulsion oil mixed with livestock urine |
CN111515091A (en) * | 2020-05-08 | 2020-08-11 | 明纬(广州)电子有限公司 | Automatic glue pouring equipment |
CN112011440A (en) * | 2020-08-28 | 2020-12-01 | 安徽科技学院 | Biogas fermentation tank |
CN112080400A (en) * | 2020-09-15 | 2020-12-15 | 山东中润生物质能源有限公司 | Method and equipment for preparing biogas through anaerobic fermentation of biomass |
CN112875937A (en) * | 2021-03-30 | 2021-06-01 | 江苏恒盛技术咨询有限公司 | Environment-friendly chemical machinery |
CN116254172A (en) * | 2023-03-20 | 2023-06-13 | 枣庄市杰诺生物酶有限公司 | Novel arginine purifying and preparing equipment and method |
-
2005
- 2005-04-28 JP JP2005132802A patent/JP2006305491A/en active Pending
Cited By (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN100497215C (en) * | 2007-02-06 | 2009-06-10 | 辽宁中田干燥设备制造有限公司 | Device for preparing high-quality biogas by using feces of farm |
CN100447113C (en) * | 2007-02-06 | 2008-12-31 | 辽宁中田干燥设备制造有限公司 | Device for preparing ecological fertilizer by using livestock and poultry manure |
JP2009006246A (en) * | 2007-06-27 | 2009-01-15 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Fluid stirring method and arm rotating sparger |
JP2012040556A (en) * | 2011-09-27 | 2012-03-01 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Stirring method of fluid and arm rotation type sparger |
JP2015051390A (en) * | 2013-09-06 | 2015-03-19 | 水ing株式会社 | Methane fermentation apparatus |
JP2015164716A (en) * | 2014-02-10 | 2015-09-17 | 株式会社神鋼環境ソリューション | Digestion tank made of steel plate |
JP5580500B1 (en) * | 2014-02-10 | 2014-08-27 | 株式会社神鋼環境ソリューション | Steel plate digester |
KR101954068B1 (en) * | 2018-10-08 | 2019-03-06 | 주식회사 오버컴에너지 | process for preparing of emulsion oil mixed with livestock urine |
CN111515091A (en) * | 2020-05-08 | 2020-08-11 | 明纬(广州)电子有限公司 | Automatic glue pouring equipment |
CN112011440A (en) * | 2020-08-28 | 2020-12-01 | 安徽科技学院 | Biogas fermentation tank |
CN112011440B (en) * | 2020-08-28 | 2023-02-28 | 安徽科技学院 | Biogas fermentation tank |
CN112080400A (en) * | 2020-09-15 | 2020-12-15 | 山东中润生物质能源有限公司 | Method and equipment for preparing biogas through anaerobic fermentation of biomass |
CN112875937A (en) * | 2021-03-30 | 2021-06-01 | 江苏恒盛技术咨询有限公司 | Environment-friendly chemical machinery |
CN116254172A (en) * | 2023-03-20 | 2023-06-13 | 枣庄市杰诺生物酶有限公司 | Novel arginine purifying and preparing equipment and method |
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