JP2013006164A - 有機性廃棄物の湿式メタン発酵処理方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明は、下水汚泥及び木質系バイオマスを湿式メタン発酵させる有機性廃棄物のメタン発酵処理方法であって、木質系バイオマスを加圧下で混練することによって破砕し、膨潤化させる前処理工程と、
木質系バイオマスが含水率90質量%以上98質量%以下となるように、前処理工程後の木質系バイオマスと下水汚泥の少なくとも一部とを混合する調質工程と、
調質工程後の下水汚泥と木質系バイオマスとの混合物を、木質系バイオマスがメタン発酵槽内の混合物全体の0.1質量%以上3質量%以下となりように調整した後、メタン発酵させ、メタンガスを回収するメタン発酵工程と、
メタン発酵後の発酵残渣を脱水し、固形分を廃棄する固形分廃棄工程と、を有する。
【選択図】図1
Description
下水汚泥及び木質系バイオマスをメタン発酵させる有機性廃棄物の湿式メタン発酵処理方法であって、
前記方法は
木質系バイオマスを加圧下で混練することによって破砕し、膨潤化させる前処理工程と、
木質系バイオマスが含水率90質量%以上98質量%以下となるように、前処理工程後の木質系バイオマスと下水汚泥の少なくとも一部を混合する調質工程と、
調質工程後の下水汚泥と木質系バイオマスとの混合物を、木質系バイオマスがメタン発酵槽内の混合物全体の0.1質量%以上3質量%以下となるように調整した後、メタン発酵させ、メタンガスを回収するメタン発酵工程と、
メタン発酵後の発酵残渣を脱水し、固形分を廃棄する固形分廃棄工程と、
を有する。
(前処理工程)
図1は、本発明の実施形態1の概略工程フローを示す。木質系廃棄物(木質系バイオマス)の具体例は、剪定枝、刈草、藻類、籾殻、稲藁又は廃木材である。木質系バイオマスは、破砕機に供給され、加圧下で混練されることによって破砕及び膨潤化される。破砕機としては、神鋼造機株式会社製、商品名:植繊機(登録商標)を使用し得る。破砕機では、水分を含有している木質系バイオマスが圧縮及び混練された後、圧力が開放されることによって、破砕された木質系バイオマスが膨潤化される。膨潤化されることによって、木質系バイオマスの繊維が開繊され、結晶構造が崩れる。その結果、表面積が増大し、かつ、吸水性が向上するために、通常の微粉砕処理された木質系バイオマスと比較して、微生物による発酵を受けやすくなる。
次に、下水処理施設から排出される下水汚泥が脱水処理され、濃縮された濃縮汚泥の一部が、調質槽へと供給される。そして、前処理工程後の木質系バイオマスも、調質槽へと供給され、両者が攪拌及び混合される。このとき、調質槽内での混合物の含水率が90質量%以上98質量%以下、好ましくは92質量%以上95質量%以下となるように木質系バイオマスと下水汚泥の混合割合を調整する。混合物の流動性が悪い場合には、適宜水を添加して流動性を調整してもよい。
調質工程後、有機性廃水及び木質系バイオマスの混合物は、メタン発酵槽へと供給され、含有される有機物が、湿式メタン発酵によって嫌気的に生物分解される。この際、メタン発酵槽内においては、木質系バイオマスが混合物全体の0.1質量%以上3質量%以下となるように調整される。メタン発酵工程は、公知の湿式メタン発酵方法によって行い得る。発生したメタンガスは、精製された後、ガスタンクのような貯蔵施設に貯蔵される。本発明では、前処理工程において、木質系バイオマスを破砕及び膨潤化しているために、単に微粉砕した木質系バイオマスを湿式メタン発酵させる場合と比較して、木質系バイオマスのメタン発酵効率が高い。
メタン発酵工程が終了した後、メタン発酵槽内の発酵液は、脱水機を用いて固液分離される。脱水機の例は、汚泥脱水機である。固形分は、通常は焼却処分され、液体は排水設備へと排水され、処理される。発酵液を固液分離する際、通常であれば、無機金属塩又は高分子凝集剤のような凝集剤を発酵液に添加し、有機物を凝集沈殿させた後、脱水機へと供給して固液分離する。しかし、本発明では、下水汚泥に木質系バイオマスが混合されているために発酵液の脱水性がよく、発酵液に添加する凝集剤が少量で済み、凝集剤のコストを抑制し得る。
図6は、本発明の実施形態2の概略工程フローを示す。本実施形態の基本フローは、図1に示される実施形態1と共通するため、ここでは相違点についてのみ説明する。
2: ケーシング
3: スクリュー
3a:スクリューの羽根
4: 剪断刃部材
4a:剪断刃部材のテーパ状剪断刃面
5:ボルト
6: 排出孔
7:トップカバー
8:リアカバー
9:カッター
10:ホッパ
10a:ホッパの傾斜面
11:支持部材
12:スクリューの先端
13:ホッパの被処理物投入口
14:導水管
14a:バルブ
19:回転方向を示す矢印
20:回転軸
22:駆動源
23a,23b:ボルト
26:後部空間
30,40:被処理物
30a,30b:被処理物の小片
41:搬送装置
42a,42b:被処理物の移動方向を示す矢印
43:ホッパ内に滞留する被処理物
44a:スクリュー巻き込み側空間
44b:右側空間
O:スクリュー3の中心点
C1:中心点Oを通る垂線
Claims (3)
- 下水汚泥及び木質系バイオマスをメタン発酵させる有機性廃棄物の湿式メタン発酵処理方法であって、
前記方法は、
木質系バイオマスを加圧下で混練することによって破砕し、膨潤化させる前処理工程と、
木質系バイオマスが含水率90質量%以上98質量%以下となるように、前処理工程後の木質系バイオマスと下水汚泥の少なくとも一部を混合する調質工程と、
調質工程後の下水汚泥と木質系バイオマスとの混合物を、木質系バイオマスがメタン発酵槽内の混合物全体の0.1質量%以上3質量%以下となるように調整した後、メタン発酵させ、メタンガスを回収するメタン発酵工程と、
メタン発酵後の発酵残渣を脱水し、固形分を廃棄する固形分廃棄工程と、
を有する。 - 前記調質工程又はその前段階において、木質系バイオマス、又は木質系バイオマスと下水汚泥との混合物を曝気処理する、請求項1に記載の方法。
- 前記調質工程において、少なくとも滞留時間を1日以上とする請求項1又は2に記載の方法。
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