JP2012183481A - 水素メタン発酵装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の水素メタン発酵装置は、単槽の発酵槽、該発酵槽と連結し該発酵槽内にバイオマスを供給するためのバイオマス供給手段、該発酵槽と連結し該発酵槽内で発生するバイオガスを該発酵槽外に回収するためのバイオガス回収手段、および該発酵槽と連結し該発酵槽内で発生する発酵残渣を該発酵槽外に回収するための発酵残渣回収手段を備え、該発酵槽は、該発酵槽内を上部と下部とに隔離する多孔隔壁、該上部および該下部の内部をそれぞれ攪拌するための攪拌手段、および該上部内の発酵液を該下部内に移送するための移送手段を備える。
【選択図】図1
Description
図1は、本発明の水素メタン発酵装置の一実施態様を示す模式図である。図1に示す装置は、単槽の発酵槽1、該発酵槽1と連結し該発酵槽1内にバイオマス71を供給するためのバイオマス供給手段2、該発酵槽1と連結し該発酵槽1内で発生するバイオガス72を該発酵槽1外に回収するためのバイオガス回収手段3、および該発酵槽1と連結し該発酵槽1内で発生する発酵残渣73を該発酵槽1外に回収するための発酵残渣回収手段4を備え、該発酵槽1は、該発酵槽1内を上部11と下部12とに隔離する多孔隔壁13、該上部11および該下部12の内部をそれぞれ攪拌するための攪拌手段14、および該上部11内の発酵液を該下部12内に移送するための移送手段15を備える。
本発明の方法は、上記装置内にバイオマスを連続的または間欠的に供給し、該装置内で水素発酵とメタン発酵とを連続的に行い、そして該装置内からバイオガスおよび発酵残渣を連続的または間欠的に回収する工程を含む。
バイオマスを適度な含水率(〜90%)に調整し、温度調整する。温度調整は、中温域(30〜40℃)または高温域(50〜60℃)のいずれかにすることが好ましいが、いずれにしても構わない。このように調整したバイオマスを、バイオマス供給手段2によって発酵槽1の上部11内に連続的または間欠的に供給する。供給速度は、特に限定されない。間欠的に供給する場合、数時間毎に供給と供給停止をくり返す。
水素発酵は、主として発酵槽1の上部11内で行われる。
メタン発酵は、主として発酵槽1の下部12内で行われる。
水素発酵で発生した水素ガスおよび二酸化炭素からなる混合ガスは、上部11内の上方にあるガス相に移行する。また、メタン発酵で発生したメタンガスおよび二酸化炭素からなる混合ガスは、多孔隔壁13の孔を通過して、上部11内を経由して上部11内の上方にあるガス相に移行する。これらのバイオガスを、上部11内の上方にあるガス相からバイオガス回収手段3によって発酵槽1外に連続的に回収する。バイオガスは、そのまま貯留してもよく、二酸化炭素を除去した後、貯留してもよい。
図1に示すような、高さ12mおよび直径3.5mの円筒形状で、円筒の下端面から8.4mの高さに多孔隔壁13を有する発酵槽1を備えた水素メタン発酵装置に芋焼酎粕(固形物濃度6.0%、有機物濃度5.4%)5ton/dayを連続的に供給して水素発酵とメタン発酵とを連動して行った。有機物濃度は、芋焼酎粕を乾燥後、600℃にて2時間加熱する強熱減量試験の結果から算出した。発酵槽内の発酵液の液面の高さは、円筒の下端面から10.5mであった。攪拌は、1時間ごとに運転と停止とを繰り返すように間欠的に行った。水素発酵は、35℃にて、pHをpH5.2に制御して行った。メタン発酵は、35℃にて、pHを制御せずに行った。ガス発生量は容積式ガス流量計を用いて測定し、ガス成分はガスクロマトグラフィによって測定した。結果を表1に示す。
芋焼酎粕に代えて麦焼酎粕(固形物濃度10.5%、有機物濃度10.0%)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、水素発酵とメタン発酵とを連動して行った。結果を表1に示す。
水素メタン発酵装置に代えて完全混合槽型発酵装置を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、発酵を行った。結果を表1に示す。
水素メタン発酵装置に代えて完全混合槽型発酵装置を用いたこと以外は、実施例2と同様にして、発酵を行った。結果を表1に示す。
11 発酵層内上部
12 発酵層内下部
13 多孔隔壁
14 回転翼
15 移送手段
16 ブロワ
17 水素ガス分離膜
2 バイオマス供給手段
3 バイオガス回収手段
4 発酵残渣回収手段
5 水素ガス
61 発酵液面
62 発酵液の流れ
71 バイオマス
72 バイオガス
73 発酵残渣
74 水素ガス
Claims (9)
- 水素発酵とメタン発酵とを連動して行うための水素メタン発酵装置であって、
該装置が、単槽の発酵槽、該発酵槽と連結し該発酵槽内にバイオマスを供給するためのバイオマス供給手段、該発酵槽と連結し該発酵槽内で発生するバイオガスを該発酵槽外に回収するためのバイオガス回収手段、および該発酵槽と連結し該発酵槽内で発生する発酵残渣を該発酵槽外に回収するための発酵残渣回収手段を備え、
該発酵槽が、該発酵槽内を上部と下部とに隔離する多孔隔壁、該上部および該下部の内部をそれぞれ攪拌するための攪拌手段、および該上部内の発酵液を該下部内に移送するための移送手段を備える、装置。 - 前記発酵槽が円筒の形状であり、該円筒の高さと直径との比が2:1〜4:1である、請求項1に記載の装置。
- 前記円筒の高さが、8〜12mである、請求項1または2に記載の装置。
- 前記発酵槽の下端面と上端面との距離と、前記発酵槽の下端面と前記隔壁との距離との比が、10:7〜10:8である、請求項1から3のいずれかの項に記載の装置。
- 前記隔壁の孔の内径が、50〜100mmである、請求項1から4のいずれかの項に記載の装置。
- 前記攪拌手段が、回転翼、ポンプおよびブロワからなる群より選択される、請求項1から5のいずれかに記載の装置。
- 水素発酵とメタン発酵とを連動して行うための方法であって、請求項1から6のいずれかに記載の装置内にバイオマスを連続的または間欠的に供給し、該装置内で水素発酵とメタン発酵とを連続的に行い、そして該装置内からバイオガスおよび発酵残渣を連続的または間欠的に回収する工程を含む、方法。
- 前記工程で回収したバイオガスを前記装置内の発酵槽内にブロワすることにより該発酵槽内を攪拌する、請求項7に記載の方法。
- 前記工程で回収したバイオガスから水素ガスを分離して残ったガスを前記装置内の発酵槽内にブロワすることにより該発酵槽内を攪拌する、請求項7または8に記載の方法。
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