JP2024034085A - メタン生成方法 - Google Patents
メタン生成方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2024034085A JP2024034085A JP2022138095A JP2022138095A JP2024034085A JP 2024034085 A JP2024034085 A JP 2024034085A JP 2022138095 A JP2022138095 A JP 2022138095A JP 2022138095 A JP2022138095 A JP 2022138095A JP 2024034085 A JP2024034085 A JP 2024034085A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- methane
- ammonia
- methanation
- line
- gas
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 142
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 11
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 178
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims abstract description 89
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 66
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 33
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 33
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 claims abstract description 22
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 claims abstract description 17
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 59
- 230000029087 digestion Effects 0.000 claims description 57
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 48
- 239000010802 sludge Substances 0.000 claims description 33
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 24
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 16
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 13
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 13
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 claims description 8
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 16
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 23
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 12
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 11
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 5
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 4
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen sulfide Chemical compound S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 3
- KPUWHANPEXNPJT-UHFFFAOYSA-N disiloxane Chemical class [SiH3]O[SiH3] KPUWHANPEXNPJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 3
- 229910000037 hydrogen sulfide Inorganic materials 0.000 description 3
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 3
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 description 3
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 150000003464 sulfur compounds Chemical class 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 241001148471 unidentified anaerobic bacterium Species 0.000 description 2
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005273 aeration Methods 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 1
- 238000002336 sorption--desorption measurement Methods 0.000 description 1
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 description 1
- 230000008719 thickening Effects 0.000 description 1
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
- Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel
Landscapes
- Physical Water Treatments (AREA)
- Treatment Of Sludge (AREA)
- Water Treatment By Sorption (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
【課題】大気中への二酸化炭素の排出量を抑制することを可能とするメタン生成方法を提供する。【解決手段】廃水処理設備における廃水の処理に伴って発生したメタン及び二酸化炭素を回収する工程と、回収した前記メタン及び前記二酸化炭素を含む第１ガスと、アンモニアを含む第２ガスとを反応させることによってメタンを生成する工程と、を有する。【選択図】図２
Description
本発明は、メタン生成方法に関する。
近年、二酸化炭素を水素と反応させることによってメタンを生成するメタネーションが行われている（特許文献１を参照）。
上記のようなメタネーションでは、例えば、他の設備において発生した二酸化炭素を利用することによって、大気中への二酸化炭素の排出量を抑制することが望まれている。
上記のように大気中への二酸化炭素の排出量を抑制するため、本発明におけるメタン生成方法は、廃水処理設備における廃水の処理に伴って発生したメタン及び二酸化炭素を回収する工程と、回収した前記メタン及び前記二酸化炭素を含む第１ガスと、アンモニアを含む第２ガスとを反応させることによってメタンを生成する工程と、を有する。
本発明におけるメタン生成方法によれば、大気中への二酸化炭素の排出量を抑制することが可能になる。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。しかしながら、かかる実施の形態例が、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
［第１の実施の形態における廃水処理設備１０００］
初めに、第１の実施の形態における廃水処理設備１０００について説明を行う。図１は、第１の実施の形態における廃水処理設備１０００の構成について説明する図である。
初めに、第１の実施の形態における廃水処理設備１０００について説明を行う。図１は、第１の実施の形態における廃水処理設備１０００の構成について説明する図である。
本実施の形態における廃水処理設備１０００は、図１に示すように、例えば、メタネーション設備１００と、最初沈殿池１１０と、反応槽１２０と、最終沈殿池１３０と、消化槽１４０と、脱水機１５０と、アンモニア回収装置１６０とを有する。
最初沈殿池１１０は、ラインＬ１１を介して排出された廃水（例えば、下水等の廃水）に含まれる有機物や浮遊物質（以下、これらを総称して汚濁物とも呼ぶ）を沈殿分離する。ラインＬ１１は、例えば、廃水の供給元と最初沈殿池１１０とを連通する配管である。そして、最初沈殿池１１０は、分離した汚濁物を初沈汚泥としてラインＬ１５から消化槽１４０に排出する。ラインＬ１５は、例えば、最初沈殿池１１０と消化槽１４０とを連通する配管である。また、最初沈殿池１１０は、汚濁物を分離した廃水をラインＬ１２から反応槽１２０に排出する。ラインＬ１２は、例えば、最初沈殿池１１０と反応槽１２０とを連通する配管である。
なお、ラインＬ１５は、例えば、最初沈殿池１１０と濃縮槽（図示せず）とを連通し、さらに、濃縮槽と消化槽１４０とを連通する配管であってもよい。そして、濃縮槽は、この場合、例えば、最初沈殿池１１０から排出された初沈汚泥を濃縮して消化槽１４０に供給するものであってよい。
反応槽１２０は、ラインＬ１２を介して最初沈殿池１１０から供給された廃水を、活性汚泥による生物学的処理（例えば、標準活性汚泥法や循環式硝化脱窒法による生物学的処理）によって処理する。そして、反応槽１２０は、生物学的処理が行われた後の廃水をラインＬ１３から最終沈殿池１３０に排出する。ラインＬ１３は、例えば、反応槽１２０と最終沈殿池１３０とを連通する配管である。
最終沈殿池１３０は、ラインＬ１３を介して反応槽１２０から排出された廃水に含まれる汚泥を沈殿分離する。そして、最終沈殿池１３０は、沈殿分離した汚泥の一部を返送汚泥としてラインＬ２１から反応槽１２０に返送する。ラインＬ２１は、例えば、最終沈殿池１３０と反応槽１２０とを直接連通する配管、または、ラインＬ１６と反応槽１２０とを連通する配管である。さらに、最終沈殿池１３０は、沈殿分離した汚泥のうちの返送汚泥以外の汚泥を余剰汚泥としてラインＬ１６から消化槽１４０に排出する。ラインＬ１６は、例えば、最終沈殿池１３０と消化槽１４０とを直接連通する配管、または、最終沈殿池１３０とラインＬ１５とを連通する配管である。
なお、ラインＬ１６は、例えば、最終沈殿池１３０と濃縮装置（図示せず）とを連通し、さらに、濃縮装置と消化槽１４０とを連通する配管であってもよい。そして、濃縮装置は、例えば、最終沈殿池１３０から排出された余剰汚泥を濃縮して消化槽１４０に供給するものであってもよい。
また、最終沈殿池１３０は、例えば、汚泥を分離した廃水（上澄み液）をラインＬ１４から後段の滅菌処理装置（図示せず）に排出する。その後、滅菌処理装置（図示せず）は、例えば、ラインＬ１４を介して最終沈殿池１３０から排出された廃水を滅菌し、減菌した処理水を放流する。ラインＬ１４は、例えば、最終沈殿池１３０と滅菌処理装置とを連通する配管である。
消化槽１４０は、例えば、消化槽１４０内の嫌気性細菌によって、ラインＬ１５を介して供給された初沈汚泥とラインＬ１６を介して供給された余剰汚泥とのそれぞれに含まれる有機物を消化（分解）して消化汚泥を生成する。この場合、消化槽１４０内の嫌気性細菌は、有機物の消化の過程においてメタンガス及び二酸化炭素を含む消化ガス（以下、単に消化ガスとも呼ぶ）を生成する。
脱水機１５０は、ラインＬ１７を介して消化槽１４０から供給された消化汚泥を固形物と分離液（以下、単に分離液とも呼ぶ）とに分離する。ラインＬ１７は、例えば、消化槽１４０と脱水機１５０とを連通する配管である。そして、脱水機１５０は、分離液をラインＬ１８からアンモニア回収装置１６０に供給する。ラインＬ１８は、例えば、脱水機１５０とアンモニア回収装置１６０とを連通する配管である。また、脱水機１５０は、分離液を分離した消化汚泥（固形物）をラインＬ２０から焼却炉等の後段設備（図示せず）に供給する。ラインＬ２０は、例えば、脱水機１５０と焼却炉等の後段設備とを連通する配管である。
アンモニア回収装置１６０は、ラインＬ１８を介して脱水機１５０から供給された分離液に含まれるアンモニアを回収する。具体的に、アンモニア回収装置１６０は、例えば、ストリッピングやゼオライト吸脱着等を行うことによってアンモニアの回収を行う。そして、アンモニア回収装置１６０は、回収したアンモニアをラインＬ３からメタネーション装置１０に供給する。ラインＬ３は、例えば、アンモニア回収装置１６０とメタネーション装置１０とを連通する配管である。
また、アンモニア回収装置１６０は、アンモニアを回収した後の分離液をラインＬ１９から最初沈殿池１１０に供給する。ラインＬ１９は、例えば、アンモニア回収装置１６０と最初沈殿池１１０とを直接連通する配管、または、アンモニア回収装置１６０とラインＬ１１とを連通する配管である。
メタネーション設備１００は、図１に示すように、例えば、メタネーションを行うメタネーション装置１０を有する。
具体的に、メタネーション装置１０は、例えば、消化槽１４０において発生された消化ガスを回収する。そして、メタネーション装置１０は、例えば、回収した消化ガスに含まれる二酸化炭素及びメタンと、アンモニア回収装置１６０において回収されたアンモニアとを反応させることによってメタネーションを行う。
すなわち、本実施の形態におけるメタネーション設備１００では、例えば、廃水処理設備１０００（消化槽１４０）における廃水の処理に伴って発生した二酸化炭素を用いる（流用する）ことによってメタンの生成を行う。
これにより、本実施の形態におけるメタネーション設備１００は、例えば、廃水処理設備１０００において発生した二酸化炭素を有効利用することが可能になる。そのため、メタネーション設備１００は、例えば、廃水処理設備１０００からの二酸化炭素の排出量を抑制することが可能になる。
なお、以下、アンモニア回収装置１６０において回収されたアンモニアを用いることによってメタンを生成する場合について説明を行うが、これに限られない。本実施の形態におけるメタネーション設備１００は、例えば、アンモニア回収装置１６０において回収されたアンモニア以外のアンモニア（例えば、市販のアンモニア）を用いることによってメタンを生成するものであってもよい。
［第１の実施の形態におけるメタネーション設備１００の詳細］
次に、第１の実施の形態におけるメタネーション設備１００の詳細について説明を行う。図２は、第１の実施の形態におけるメタネーション設備１００の構成について説明する図である。
次に、第１の実施の形態におけるメタネーション設備１００の詳細について説明を行う。図２は、第１の実施の形態におけるメタネーション設備１００の構成について説明する図である。
本実施の形態におけるメタネーション設備１００は、メタネーション装置１０に加えて、例えば、前処理装置２０と、窒素分離装置３０とを有する。
前処理装置２０は、ラインＬ１を介して消化槽１４０から供給された消化ガスに含まれる有害物を除去する。具体的に、前処理装置２０は、例えば、硫化水素を含む硫黄化合物やシロキサン等を消化ガスから除去する。ラインＬ１は、例えば、消化槽１４０と前処理装置２０とを連通する配管である。そして、前処理装置２０は、有害物を除去した消化ガスをラインＬ４からメタネーション装置１０に供給する。ラインＬ４は、例えば、前処理装置２０とメタネーション装置１０とを連通する配管である。
なお、前処理装置２０は、例えば、消化ガスに含まれる硫化水素等を除去する除去装置（図示せず）と、消化ガスに含まれる他の硫黄化合物やシロキサン等を除去する除去装置（図示せず）とをそれぞれ有するものであってもよい。
メタネーション装置１０は、例えば、ラインＬ４を介して前処理装置２０から供給された消化ガスに含まれる二酸化炭素及びメタンと、ラインＬ３を介してアンモニア回収装置１６０から供給されたアンモニアとを反応させることによってメタンを生成する。
具体的に、メタネーション装置１０は、例えば、Ｎｉ系触媒またはＲｕ系触媒を用いることによって以下の式１に示すように反応させる。
このように、本実施の形態におけるメタネーション設備１００では、例えば、消化ガスに含まれる二酸化炭素をアンモニアと反応させることによってメタンの生成を行う。
これにより、本実施の形態におけるメタネーション設備１００では、例えば、メタネーションの触媒反応に伴う発熱量を抑制することが可能になる。そのため、メタネーション設備１００では、例えば、メタネーションの触媒反応中における局所高温の発生を抑止することが可能になり、局所冷却の機能を備えたメタネーション装置１０を用いる必要がなくなる。
また、本実施の形態におけるメタネーション設備１００では、例えば、消化槽１４０において発生した消化ガスに含まれるメタンと二酸化炭素との分離を行わずに、メタンとをそれぞれ含む状態の消化ガスを用いてメタネーションを行う。
これにより、本実施の形態におけるメタネーション設備１００では、例えば、メタネーションの触媒反応に寄与しない予め含まれているメタンの存在により、発熱のペースを緩和することが可能になる。そのため、メタネーション設備１００では、上記の場合と同様に、例えば、メタネーションの触媒反応中における局所高温の発生を抑止することが可能になり、局所冷却の機能を備えたメタネーション装置１０を用いる必要がなくなる。また、メタネーション設備１００では、例えば、消化槽１４０において発生した消化ガスに含まれるメタンと二酸化炭素とを分離する装置（例えば、二酸化炭素の分離装置や回収装置）を用いる必要がなくなる。
したがって、メタネーション設備１００では、例えば、メタネーション装置１０の構造を簡略化することが可能になり、メタンの生成に伴うコストを削減することが可能になる。
なお、メタネーション装置１０において行われるメタネーションでは、上記の式１に示すように、メタンに加えて窒素と水とが生成される。そのため、メタネーション装置１０は、図２に示すように、例えば、ラインＬ７を介して水（凝縮水）を外部に排出する。ラインＬ７は、例えば、メタネーション装置１０とメタネーション装置１０が設けられた建屋（図示せず）の外とを連通する配管である。また、メタネーション装置１０は、図２に示すように、例えば、ラインＬ５を介してメタン及び窒素を含むガス（以下、混合ガスとも呼ぶ）を窒素分離装置３０に供給する。ラインＬ５は、例えば、メタネーション装置１０と窒素分離装置３０とを連通する配管である。
窒素分離装置３０は、ラインＬ５を介してメタネーション装置１０から供給された混合ガスに含まれるメタンと窒素とを分離する。そして、窒素分離装置３０は、ラインＬ６を介して窒素を外部に排出する。ラインＬ６は、例えば、窒素分離装置３０と窒素分離装置３０が設けられた建屋（図示せず）の外とを連通する配管である。また、窒素分離装置３０は、ラインＬ２を介してメタンを発電装置やボイラー等の他の装置（以下、単に他の装置とも呼ぶ）に供給する。ラインＬ２は、例えば、窒素分離装置３０と他の装置とを連通する配管である。すなわち、窒素分離装置３０は、例えば、メタンを燃料等として用いる他の装置に対してメタンを供給する。
なお、上記の例では、メタネーション装置１０が窒素分離装置３０に対して混合ガスを供給する場合について説明を行ったが、これに限られない、メタネーション装置１０は、例えば、他の装置に対して混合ガスを直接供給するものであってもよい。
［第１の実施の形態におけるメタン生成方法］
次に、第１の実施の形態におけるメタン生成方法について説明を行う。図３は、第１の実施の形態におけるメタン生成方法を説明するフローチャート図である。
次に、第１の実施の形態におけるメタン生成方法について説明を行う。図３は、第１の実施の形態におけるメタン生成方法を説明するフローチャート図である。
消化槽１４０は、例えば、最初沈殿池１１０から供給された初沈汚泥と最終沈殿池１３０から供給された余剰汚泥とに含まれる有機物を消化（分解）することによって、メタンガス及び二酸化炭素を含む消化ガスを生成する。そして、メタネーション設備１００は、例えば、消化槽１４０において生成された消化ガスを回収する（図３のステップＳ１）。
また、アンモニア回収装置１６０は、例えば、脱水機１５０から供給された分離液に含まれるアンモニアを回収する（図３のステップＳ２）。
その後、メタネーション設備１００は、例えば、ステップＳ１において回収した消化ガスに含まれるメタン及び二酸化炭素と、ステップＳ２においてアンモニア回収装置１６０が回収したアンモニアとを反応させることによってメタンを生成する（図３のステップＳ３）。
このように、本実施の形態におけるメタネーション設備１００は、例えば、廃水処理設備１０００における廃水の処理に伴って発生したメタン及び二酸化炭素を回収し、回収したメタン及び二酸化炭素を含むガス（以下、第１ガスとも呼ぶ）と、アンモニアを含むガス（以下、第２ガスとも呼ぶ）とを反応させることによってメタンを生成する。
具体的に、廃水処理設備１０００は、例えば、廃水から分離された汚泥に含まれる有機物を消化する消化槽１４０を備える。そして、メタネーション設備１００は、例えば、消化槽１４０における汚泥の消化に伴って発生した消化ガスを回収する。また、メタネーション設備１００は、この場合、例えば、回収した消化ガスに含まれる硫黄化合物（例えば、硫化水素）とシロキサンとのうちの少なくともいずれかを除去する。
また、本実施の形態におけるアンモニア回収装置１６０は、例えば、廃水処理設備１０００における廃水の処理に伴って発生したアンモニアを回収する。具体的に、アンモニア回収装置１６０は、例えば、消化槽１４０から排出された汚泥からアンモニアを回収する。そして、メタネーション設備１００は、例えば、アンモニア回収装置１６０が回収したアンモニアを用いることによってメタンを生成する。
これにより、本実施の形態におけるメタネーション設備１００は、例えば、消化槽１４０において発生した二酸化炭素を有効利用することが可能になる。そのため、メタネーション設備１００は、例えば、廃水処理設備１０００からの二酸化炭素の排出量を抑制することが可能になる。言い換えれば、メタネーション設備１００は、例えば、消化槽１４０において発生した二酸化炭素からメタンを生成することによって、ネガティブエミッションを達成することが可能になる。
また、本実施の形態におけるメタネーション設備１００では、例えば、消化汚泥から分離された分離液に含まれるアンモニアを用いてメタネーションを行うことで、最初沈殿池１１０に供給される分離液（ラインＬ１９を介して最初沈殿池１１０に供給される分離液）に含まれるアンモニアの量を抑制することが可能になる。そのため、メタネーション設備１００は、例えば、反応槽１２０に供給されるアンモニアの量を抑制することが可能になり、アンモニアに含まれる窒素成分の脱窒に要する酸素量を抑制することが可能になる。したがって、メタネーション設備１００は、例えば、反応槽１２０内に供給する必要がある酸素量（すなわち、曝気コスト）を抑制することが可能になる。
なお、上記の例では、消化槽１４０において発生された消化ガスに含まれる二酸化炭素をアンモニアと反応させてメタンを生成する場合について説明を行ったが、アンモニアに代えて水素を用いるものであってもよい。具体的に、メタネーション設備１００では、例えば、消化ガスに含まれる二酸化炭素を、再生可能エネルギーから生成された水素や市販の水素と反応させることによってメタンを生成するものであってもよい。
［第２の実施の形態におけるメタネーション設備２００］
次に、第２の実施の形態におけるメタネーション設備２００について説明を行う。図４は、第２の実施の形態におけるメタネーション設備２００の構成について説明する図である。以下、第１の実施の形態におけるメタネーション設備１００と異なる点について説明を行う。
次に、第２の実施の形態におけるメタネーション設備２００について説明を行う。図４は、第２の実施の形態におけるメタネーション設備２００の構成について説明する図である。以下、第１の実施の形態におけるメタネーション設備１００と異なる点について説明を行う。
メタネーション設備２００は、メタネーション設備１００と同様に、メタネーションを行うことによってメタンを生成する設備であり、例えば、メタネーション設備１００の代わりに廃水処理設備１０００において用いることが可能な設備である。
具体的に、メタネーション設備２００は、メタネーション設備１００と同様に、例えば、メタネーション装置１０と、前処理装置２０とを有する。また、メタネーション設備２００は、メタネーション設備１００と異なり、例えば、アンモニア生成装置４０を有する。
アンモニア生成装置４０は、ラインＬ３１を介してメタネーション装置１０から供給された混合ガスに含まれる窒素と、ラインＬ３２を介して外部から供給された水素とを反応させることによってアンモニアを生成する。ラインＬ３１は、例えば、メタネーション装置１０とアンモニア生成装置４０とを連通する配管である。また、ラインＬ３２は、例えば、水素の供給元とアンモニア生成装置４０とを連通する配管である。なお、アンモニア生成装置４０に供給される水素は、例えば、再生可能エネルギーから生成された水素であってよいし、市販の水素であってもよい。
具体的に、アンモニア生成装置４０は、例えば、鉄系触媒を用いることによって以下の式２に示すように反応させる。
そして、アンモニア生成装置４０は、生成したアンモニアをラインＬ３３からメタネーション装置１０に供給する。ラインＬ３３は、例えば、アンモニア生成装置４０とメタネーション装置１０とを直接連通する配管、または、アンモニア生成装置４０とラインＬ３とを連通する配管である。
すなわち、本実施の形態におけるアンモニア生成装置４０は、例えば、メタネーション装置１０において発生した窒素を用いることによってアンモニアを生成し、生成したアンモニアをメタネーション装置１０に供給する。
これにより、本実施の形態におけるメタネーション設備２００では、例えば、アンモニア回収装置１６０において回収されたアンモニアに加え、アンモニア生成装置４０において生成されたアンモニアについても用いることによってメタネーションを行うことが可能になる。
なお、アンモニア生成装置４０は、メタネーション装置１０から供給された混合ガスに含まれるメタンをラインＬ３４から他の装置（発電装置やボイラー等の他の装置）に供給する。ラインＬ３４は、例えば、アンモニア生成装置４０と他の装置とを連通する配管である。また、アンモニア生成装置４０は、メタネーション装置１０から供給された混合ガスに含まれる水蒸気が凝縮した水（凝縮水）をラインＬ３５から外部に供給する。ラインＬ３５は、例えば、アンモニア生成装置４０とアンモニア生成装置４０が設けられた建屋（図示せず）の外とを連通する配管である。
また、メタネーション装置１０とアンモニア生成装置４０との間に、メタネーション装置１０において発生した、メタン、窒素、及び水蒸気を含む混合ガスから水蒸気を除去する装置（換言すれば、この混合ガスから水蒸気を凝縮し凝縮水にして除去する装置）を設置し、水蒸気量を低下させたガスをアンモニア生成装置４０に供給するようにしてもよい。
［第２の実施の形態におけるメタン生成方法］
次に、第２の実施の形態におけるメタン生成方法について説明を行う。図５は、第２の実施の形態におけるメタン生成方法を説明するフローチャート図である。
次に、第２の実施の形態におけるメタン生成方法について説明を行う。図５は、第２の実施の形態におけるメタン生成方法を説明するフローチャート図である。
消化槽１４０は、例えば、最初沈殿池１１０から供給された初沈汚泥と最終沈殿池１３０から供給された余剰汚泥とに含まれる有機物を消化（分解）することによって、メタンガス及び二酸化炭素を含む消化ガスを生成する。そして、メタネーション設備１００は、例えば、消化槽１４０において生成された消化ガスを回収する（図５のステップＳ１１）。
また、アンモニア回収装置１６０は、例えば、脱水機１５０から供給された分離液に含まれるアンモニアと、後述するＳ１４において生成されたアンモニアとのそれぞれを回収する（図５のステップＳ１２）。
その後、メタネーション設備１００は、例えば、ステップＳ１１において回収した消化ガスに含まれるメタン及び二酸化炭素と、ステップＳ１２において回収したアンモニアとを反応させることによってメタンを生成する（図５のステップＳ１３）。
さらに、アンモニア生成装置４０は、例えば、ステップＳ１３においてメタンとともに生成された窒素と、水素の供給元から供給された水素とを反応させることによってアンモニアを生成する（図５のステップＳ１４）。
このように、本実施の形態におけるメタネーション設備１００は、例えば、第１ガスと第２ガスとを反応させることによってメタンと窒素とを生成する。そして、メタネーション設備１００は、例えば、生成した窒素を含むガスと水素を含むガスとを反応させることによってアンモニアを生成し、生成したアンモニアと第１ガスとを反応させることによってメタンをさらに生成する工程とを有する。
これにより、本実施の形態におけるメタネーション設備２００では、例えば、アンモニア生成装置４０において生成されたアンモニアについても用いることによってメタネーションを行うことが可能になる。そのため、メタネーション設備２００では、例えば、市販のアンモニアの必要量を抑制することが可能になり、メタンの生成に要するコストをより削減することが可能になる。
１０：メタネーション装置 ２０：前処理装置
３０：窒素分離装置 ４０：アンモニア生成装置
１００：メタネーション設備 １１０：最初沈殿池
１２０：反応槽 １３０：最終沈殿池
１４０：消化槽 １５０：脱水機
１６０：アンモニア回収装置 ２００：メタネーション設備
１０００：廃水処理設備 Ｌ１：ライン
Ｌ２：ライン Ｌ３：ライン
Ｌ４：ライン Ｌ５：ライン
Ｌ６：ライン Ｌ７：ライン
Ｌ１１：ライン Ｌ１２：ライン
Ｌ１３：ライン Ｌ１４：ライン
Ｌ１５：ライン Ｌ１６：ライン
Ｌ１７：ライン Ｌ１８：ライン
Ｌ１９：ライン Ｌ２０：ライン
Ｌ３１：ライン Ｌ３２：ライン
Ｌ３３：ライン Ｌ３４：ライン
Ｌ３５：ライン
３０：窒素分離装置 ４０：アンモニア生成装置
１００：メタネーション設備 １１０：最初沈殿池
１２０：反応槽 １３０：最終沈殿池
１４０：消化槽 １５０：脱水機
１６０：アンモニア回収装置 ２００：メタネーション設備
１０００：廃水処理設備 Ｌ１：ライン
Ｌ２：ライン Ｌ３：ライン
Ｌ４：ライン Ｌ５：ライン
Ｌ６：ライン Ｌ７：ライン
Ｌ１１：ライン Ｌ１２：ライン
Ｌ１３：ライン Ｌ１４：ライン
Ｌ１５：ライン Ｌ１６：ライン
Ｌ１７：ライン Ｌ１８：ライン
Ｌ１９：ライン Ｌ２０：ライン
Ｌ３１：ライン Ｌ３２：ライン
Ｌ３３：ライン Ｌ３４：ライン
Ｌ３５：ライン
Claims (5)
- 廃水処理設備における廃水の処理に伴って発生したメタン及び二酸化炭素を回収する工程と、
回収した前記メタン及び前記二酸化炭素を含む第１ガスと、アンモニアを含む第２ガスとを反応させることによってメタンを生成する工程と、を有するメタン生成方法。 - 前記廃水処理設備は、前記廃水から分離された汚泥に含まれる有機物を消化する消化槽を備え、
前記メタン及び前記二酸化炭素を回収する工程では、前記消化槽における前記汚泥の消化に伴って発生した消化ガスを回収する、請求項１に記載のメタン生成方法。 - さらに、前記廃水処理設備における前記廃水の処理に伴って発生した前記アンモニアを回収する工程を有する、請求項１に記載のメタン生成方法。
- 前記廃水処理設備は、前記廃水から分離された汚泥に含まれる有機物を消化する消化槽を備え、
前記アンモニアを回収する工程では、前記消化槽から排出された前記汚泥から前記アンモニアを回収する、請求項３に記載のメタン生成方法。 - 前記メタンを生成する工程では、前記第１ガスと前記第２ガスとを反応させることによって前記メタンと窒素とを生成し、さらに、
生成した前記窒素を含むガスと水素を含むガスとを反応させることによってアンモニアを生成する工程と、
生成した前記アンモニアと前記第１ガスとを反応させることによってメタンをさらに生成する工程とを有する、請求項１に記載のメタン生成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2022138095A JP2024034085A (ja) | 2022-08-31 | 2022-08-31 | メタン生成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2022138095A JP2024034085A (ja) | 2022-08-31 | 2022-08-31 | メタン生成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2024034085A true JP2024034085A (ja) | 2024-03-13 |
Family
ID=90193394
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2022138095A Pending JP2024034085A (ja) | 2022-08-31 | 2022-08-31 | メタン生成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2024034085A (ja) |
-
2022
- 2022-08-31 JP JP2022138095A patent/JP2024034085A/ja active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101304396B1 (ko) | 폐활성 슬러지의 포스포러스 및 마그네슘을 스트립하는 프로세스와 스트루바이트 생산 시스템 | |
| JP4610977B2 (ja) | 汚泥返流水の処理方法及び処理装置 | |
| JP3103027B2 (ja) | 汚水中のアンモニアを用いる排ガスの処理方法と装置 | |
| KR101430722B1 (ko) | 에너지 절감형 하·폐수처리방법 및 처리시스템 | |
| CN101708926B (zh) | 一种同时脱硫、脱氮、脱色的废水生物处理方法 | |
| RU2012118649A (ru) | Способ и установка очистки заводских сточных вод | |
| KR101093443B1 (ko) | 전기에너지 생성이 가능한 하수처리장치 및 이 하수처리장치의 전기에너지 생성 방법 | |
| JP2000015288A (ja) | 廃水の処理方法及び装置 | |
| JP2007061710A (ja) | 有機性汚泥の処理方法および処理装置 | |
| EP0804272B1 (en) | Waste gas treatment system and method | |
| JP2005058854A (ja) | 廃水処理方法及び装置 | |
| JP2024034085A (ja) | メタン生成方法 | |
| KR101813894B1 (ko) | 증발 및 응축 유기산 생성 구조의 고도 하수 처리 시스템 및 그에 의한 하수 처리 방법 | |
| JP2006167512A (ja) | メタン発酵物処理装置及び方法 | |
| JP2002079299A (ja) | 含アンモニア廃棄物の処理方法 | |
| US20090050561A1 (en) | System and method for processing wastewater | |
| JP3667597B2 (ja) | 半導体製造工程から排出されるアンモニア含有排水の処理方法 | |
| CN109896692A (zh) | 一种煤制烯烃及其污水处理耦合的工艺 | |
| KR100753906B1 (ko) | 하·폐수 처리 슬러지로부터 생물학적 영양염류처리를 위한탄소원 회수 및 슬러지 저감방법 | |
| US20130092612A1 (en) | Sludge thickening and ammonia treatment system | |
| JP2009195783A (ja) | 有機性廃水の廃水処理方法 | |
| JP3364018B2 (ja) | 廃水の処理方法 | |
| JPH10249384A (ja) | 高濃度懸濁物含有廃水の処理方法 | |
| KR101064472B1 (ko) | 1,4-다이옥산 함유 폐수 처리 방법 | |
| JP4566718B2 (ja) | 下水処理装置及び方法 |