JP2010142735A - 有機性固形廃棄物のメタン発酵方法及びシステム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】有機性固形廃棄物Cを原料槽10に嫌気的に貯え、原料槽と気相部が連通する嫌気性発酵槽30に廃棄物の分解微生物含有発酵液Sを貯え、発酵槽の発酵液を継続的に原料槽へ供給して廃棄物を浸漬させ、原料槽の廃棄物及び発酵液の混合液C+Sを固液分離装置20へ継続的に抜出して固形分Eと濾液Dとに分離し且つ分離した濾液を発酵槽へ送ると共に固形分を原料槽へ戻し、原料槽の廃棄物を原料槽と固液分離装置と発酵槽との間で循環する発酵液に浸漬させつつ分解し、分解生成ガスGを両槽30、10の気相部から回収する。好ましくは、分離装置の濾液の分離量に応じて発酵液の供給量又は混合液の抜出量を調整する。
【選択図】図1
Description
(ロ)また、固液分離装置20を原料槽10及び発酵槽30から独立させることにより、従来のように発酵槽の内部で分離する方法に比して分離装置20に堆積した残渣Mの除去・回収作業が容易であり、システムのメンテナンスに伴う停止・中断時間を最小限に抑えつつスケールアップすることができる。
(ハ)更に、固液分離装置20を原料槽10及び発酵槽30から独立させているので、分離装置20のメンテナンス時に原料槽10と発酵槽30との間の循環を一時的に中断した場合でも、例えば原料槽10及び発酵槽30の内部をそれぞれ単独で撹拌することにより、システム全体の定常的なメタン発酵状態を維持することができる。
(ニ)廃棄物Cの分解時に生じる有機酸が原料槽10から発酵槽30へ移送されるので、原料槽10内の有機酸の蓄積によるpHの低下(いわゆる酸敗)を防ぎ、原料槽10における固形廃棄物Cの効率的な分解を促進できる。
(ホ)また、発酵槽30の発酵液Sを原料槽10へ循環させることにより、原料槽10において廃棄物Cの分解時に生じるH2やCO2を取り込んでバイオガスを生成させることができ、原料槽10及び発酵槽30の両槽から分解生成ガスGを回収することでバイオガスの回収率を高めることができる。
生ごみA・紙ごみBの混合有機性固形廃棄物Cを適切に処理できることを確認するため、図3に示すように原料槽10と固液分離装置20とを接続した実験装置を用いて実験を行った。本実験では、固形廃棄物C150kgと水1.2m3とを増粘剤15kgと共に混合した試料を原料槽10に投入し、原料槽10から分離装置20への試料導入量を流量計19で計測し、分離装置20からの濾液分離量を流量計29で計測しながら、分離装置20の濾液中に含まれる有機物の粒度分布を計測して粒径加積曲線を作成した。先ず幅0.45mmのスリット付き隔壁21を設けた分離装置20を用いて粒径加積曲線を作成し、次いで口径3mmの丸型パンチング細孔付き隔壁21を設けた分離装置20を用いて粒径加積曲線を作成した。これらの実験結果を図4のグラフに示す。
3…選別装置 7…原料ホッパ
8…(スクリュー付き)取入口
10…原料槽 11…撹拌装置
12…外付け循環路 13…循環ポンプ
14…導入装置 15…導入路
16…導入ポンプ 17…抜出路
19…流量計
20…固液分離装置 21…細孔又はスリット付き隔壁
22…導入室 23…分離室
24…回転翼 25…駆動装置
26…回転軸 27…返戻路
28…輸送路 29…流量計
30…メタン発酵槽 31…撹拌装置
32…外付け循環路 33…循環ポンプ
34…保温装置(熱交換器) 35…廃液路
40…供給装置 41…供給路
42…供給ポンプ
44…ガス回収路 45…ガスホルダ
46…脱硫装置 47…温水ボイラ
48…温水供給路
50…制御装置
52…残渣除去装置 53…脱水装置
54…濾液受け槽 55…返送装置(返送ポンプ)
56…抜出路 57…返送路
60…メタン発酵装置 61…嫌気発酵槽
62…有孔隔壁 63…有孔隔壁
64…取入口 65…撹拌装置
66…排出口 67…還流路
68…還流ポンプ
70…一時滞留槽 71…微生物固定床
72…有孔板 73…溢流路
74…気相部連通路
A…易分解有機物 B…難分解性有機物
C…有機性固形廃棄物 D…濾液
E…固形分 F…残渣分離液
M…残渣 N…廃液
S…発酵液 G…分解生成ガス(バイオガス)
Claims (14)
- 有機性固形廃棄物を原料槽に嫌気的に貯え、前記原料槽と気相部が連通する嫌気性発酵槽に前記廃棄物の分解微生物含有発酵液を貯え、前記発酵槽の発酵液を原料槽へ継続的に供給して廃棄物を浸漬させ、前記原料槽の廃棄物及び発酵液の混合液を固液分離装置へ継続的に抜出して固形分と濾液とに分離し且つ分離した濾液を発酵槽へ送ると共に固形分を原料槽へ戻し、前記原料槽の廃棄物を当該原料槽と固液分離装置と発酵槽との間で循環する発酵液に浸漬させつつ分解し且つ分解生成ガスを両槽の気相部から回収してなる有機性固形廃棄物のメタン発酵方法。
- 請求項1のメタン発酵方法において、前記固液分離装置の濾液分離量に応じて前記原料槽への発酵液供給量又は前記原料槽からの混合液抜出量を調整してなる有機性固形廃棄物のメタン発酵方法。
- 請求項1又は2のメタン発酵方法において、前記原料槽に、当該原料槽内の廃棄物及び発酵液を混合撹拌する撹拌装置を設けてなる有機性固形廃棄物のメタン発酵方法。
- 請求項1から3の何れかのメタン発酵方法において、前記発酵槽に、当該発酵槽内の発酵液を撹拌する撹拌装置を設けてなる有機性固形廃棄物のメタン発酵方法。
- 請求項1から4の何れかのメタン発酵方法において、前記分離装置又は原料槽に開閉弁を介して脱水装置を接続し、前記開閉弁の開放時に分離装置又は原料槽の混合液を抜出して残渣を脱水分離すると共に残渣分離液を発酵槽又は原料槽へ戻してなる有機性固形廃棄物のメタン発酵方法。
- 請求項1から5の何れかのメタン発酵方法において、前記有機性固形廃棄物を、微生物分解速度の異なる廃棄物の混合した混合有機性固形廃棄物としてなる有機性固形廃棄物のメタン発酵方法。
- 有機性固形廃棄物を嫌気的に貯える原料槽、前記廃棄物の分解微生物含有発酵液を貯える嫌気性発酵槽、前記発酵槽の発酵液を原料槽へ継続的に供給して廃棄物を浸漬させる供給装置、前記原料槽の廃棄物及び発酵液の混合液を継続的に抜出して固形分と濾液とに分離し且つ分離した濾液を発酵槽へ送ると共に固形分を原料槽へ戻す固液分離装置、並びに前記原料槽及び発酵槽の気相部に連通するガス回収路を備え、前記原料槽の廃棄物を当該原料槽と固液分離装置と発酵槽との間で循環する発酵液に浸漬させつつ分解し且つ分解生成ガスを両槽の気相部から回収してなる有機性固形廃棄物のメタン発酵システム。
- 請求項7のメタン発酵システムにおいて、前記分離装置の濾液分離量に応じて前記供給装置の発酵液供給量又は前記分離装置による原料槽からの混合液抜出量を調整する制御装置を設けてなる有機性固形廃棄物のメタン発酵システム。
- 請求項7又は8のメタン発酵システムにおいて、前記原料槽に、当該原料槽内の廃棄物及び発酵液を混合撹拌する撹拌装置を設けてなる有機性固形廃棄物のメタン発酵システム。
- 請求項7から9の何れかのメタン発酵システムにおいて、前記発酵槽に、当該発酵槽内の発酵液を撹拌する撹拌装置を設けてなる有機性固形廃棄物のメタン発酵システム。
- 請求項7から10の何れかのメタン発酵システムにおいて、前記分離装置又は原料槽に開閉弁を介して接続され且つ開閉弁の開放時に分離装置又は原料槽の混合液を抜出して残渣を脱水分離する脱水装置と、前記脱水装置の残渣分離液を発酵槽又は原料槽へ戻す返送装置とを設けてなる有機性固形廃棄物のメタン発酵システム。
- 請求項7から11の何れかのメタン発酵システムにおいて、前記有機性固形廃棄物を、微生物分解速度の異なる廃棄物の混合した混合有機性固形廃棄物としてなる有機性固形廃棄物のメタン発酵システム。
- 請求項7から12の何れかのメタン発酵システムにおいて、前記固液分離装置に、細孔又はスリット付き隔壁により仕切られた導入室及び分離室と、当該隔壁の導入室側表面に対向して旋回する回転翼と、前記原料槽の混合液を導入室へ送る導入路と、前記導入室に残った固形分を原料槽へ戻す返戻路と、前記分離室に排出された濾液を発酵槽へ送る輸送路とを含めてなる有機性固形廃棄物のメタン発酵システム。
- 請求項7から13の何れかのメタン発酵システムにおいて、前記原料槽の廃棄物取入口に、前記固形廃棄物を粉砕・破砕する破砕装置と、前記粉砕・破砕後の廃棄物から所定粒径以下の廃棄物をふるい分けする選別装置とを設けてなる有機性固形廃棄物のメタン発酵システム。
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