JP5284324B2 - Ammonia removal equipment - Google Patents

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Description

本発明は、有機性廃棄物を発酵させてメタンガスを含む有用なバイオガスを生成する処理過程において、メタン発酵の阻害となるアンモニアを除去する装置に関する。   The present invention relates to an apparatus for removing ammonia that inhibits methane fermentation in a process of fermenting organic waste to produce useful biogas containing methane gas.

従来より家畜の排泄物、食品廃棄物等の有機性廃棄物をメタン生成菌のような微生物によりメタン発酵処理してメタンガスを含む有用なバイオガスを生成する技術が広く提案されており、また、メタン発酵の阻害となるアンモニアを除去する技術が種々提案されている。   Conventionally, techniques for producing useful biogas including methane gas by treating methane fermentation of organic waste such as livestock excrement and food waste with microorganisms such as methanogen have been widely proposed. Various techniques for removing ammonia that inhibits methane fermentation have been proposed.

アンモニア除去技術として、例えば、特許文献1(特開2006-205017号公報)に開示される有機性廃棄物の処理方法および処理システムでは、メタン処理過程(メタン発酵槽)の前工程にて、有機性廃棄物を可溶化し、アンモニアおよび水素を発生させることができる微生物を利用してアンモニア発酵処理を行い、それにより生成されたアンモニアや水素を除去した後に可溶化された有機性廃棄物をメタン生成原料としてメタン発酵処理工程(メタン発酵槽)に送る技術が提案されている。   As an ammonia removal technique, for example, in the organic waste treatment method and treatment system disclosed in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2006-205017), an organic process is performed in the pre-process of the methane treatment process (methane fermentation tank). Soybean waste is solubilized, and ammonia fermentation is performed using microorganisms capable of generating ammonia and hydrogen, and the solubilized organic waste is methane removed after removing ammonia and hydrogen produced thereby. A technique for sending to a methane fermentation treatment process (methane fermentation tank) as a raw material has been proposed.

また、特許文献2(特開2006-334472号公報)に開示されるアンモニア含有廃水の処理方法では、半導体製造工程、めっき工程、製鉄設備などから発生するアンモニアを含むアンモニア含有廃水からアンモニアを回収する方法として、アンモニアストリッピング法を利用したシステムを提案している。アンモニアストリッピング法では、廃水を加熱し、そこに空気を吹き込むことによって廃水中のアンモニアを通気ガスに移し、更にその通気ガスを酸洗浄することによってアンモニアを液側に移行させて、アンモニウム塩として回収するものである。特許文献2では、(1)500ppm以上のアンモニアを含む廃水を、水酸化アルカリの水溶液又は水分散液でpH8以上、温度50℃以上にコントロールしながら、モレタナ(富士化水工業株式会社の登録商標)スクラバーの上部に供給し、モレタナスクラバーの下部から供給する通気ガスと気液接触させることによってアンモニアをガスとして放散させ、(2)モレタナスクラバーから排出されるアンモニアを含むガスを、鉱酸の水溶液を吸収剤として用いる別のスクラバーに通して気液接触させてアンモニアをアンモニウム塩として固定回収する技術を提案している。
Further, in the method for treating ammonia-containing wastewater disclosed in Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 2006-334472), ammonia is recovered from the ammonia-containing wastewater containing ammonia generated from a semiconductor manufacturing process, a plating process, steelmaking facilities, and the like. As a method, a system using an ammonia stripping method is proposed. In the ammonia stripping method, wastewater is heated and air is blown into it to transfer the ammonia in the wastewater to the aeration gas, and further, the aeration gas is acid-washed to move the ammonia to the liquid side as an ammonium salt. It is to be collected. In Patent Document 2, (1) wastewater containing 500 ppm or more of ammonia is controlled by Moretana (a registered trademark of Fuji Kasui Kogyo Co., Ltd.) while controlling the pH of the waste water with an aqueous solution or dispersion of an alkali hydroxide to a pH of 8 or more and a temperature of 50 ° C. ) Ammonia is released as a gas by gas-liquid contact with an aeration gas supplied to the upper part of the scrubber and supplied from the lower part of the Moretanus scrubber. (2) A gas containing ammonia discharged from the Moretanus scrubber Has proposed a technique in which ammonia is fixed and recovered as an ammonium salt by passing it through another scrubber using an aqueous solution as an absorbent and bringing it into gas-liquid contact.

特許文献3(特開2009-66557号公報)のバイオガスシステムでは、メタン発酵後の消化液の処理のために、メタン発酵槽から抜き出される消化液をアンモニアストリッピング装置に導入しアンモニア除去を行い、アンモニア除去された消化液(脱窒消化液)を、貯蔵タンクに移し、貯蔵タンクに設けたドレンバルブから有機性排水として排出する技術を提案している。また、アンモニア回収工程では、ガス状あるいはミスト状となったアンモニアを凝縮器に蓄えた水に吸収させてアンモニア水として回収している。回収されたアンモニア水は脱窒処理されて一部が凝縮器に戻され再びアンモニア吸収水として利用されるようにしている。   In the biogas system of Patent Document 3 (Japanese Unexamined Patent Publication No. 2009-66557), in order to treat the digested liquid after methane fermentation, the digested liquid extracted from the methane fermentation tank is introduced into an ammonia stripping device to remove ammonia. A technique is proposed in which the digested liquid from which ammonia has been removed (denitrified digested liquid) is transferred to a storage tank and discharged from a drain valve provided in the storage tank as organic waste water. In the ammonia recovery process, gaseous or mist-like ammonia is absorbed in water stored in a condenser and recovered as ammonia water. The recovered ammonia water is denitrified and part of it is returned to the condenser so that it can be reused as ammonia-absorbed water.

特許文献4(特開2009-66558号公報)のバイオガスシステムでは、メタン発酵後の消化液の処理のために、メタン発酵槽から抜き出される消化液をアンモニアストリッピング装置に導入しアンモニア除去を行い、アンモニアストリッピングを行った後の消化液を、脱酸素工程で消化液中に溶解した酸素を除去することで、メタン生成菌に酸化ストレスを与えることなくメタン発酵槽に戻して再利用できる技術を提案している。本技術は、メタン発酵後の消化液中には発酵によって生じた窒素成分(アンモニア、亜硝酸態窒素など)が溶解しており、窒素成分の濃度が高くなると、メタン発酵阻害の原因となるので、消化液中のアンモニアを除去して消化液をメタン発酵槽の希釈液として再利用できるようにしている。また、消化液の脱酸素は、嫌気性菌のメタン生成菌が、分子状酸素の存在(酸化ストレス)によってその活動が著しく阻害されるために、それを防ぐために行われる。   In the biogas system of Patent Document 4 (Japanese Unexamined Patent Publication No. 2009-66558), in order to treat the digested liquid after methane fermentation, the digested liquid extracted from the methane fermentation tank is introduced into an ammonia stripping device to remove ammonia. By removing the oxygen dissolved in the digestion solution in the deoxygenation step, the digestion solution after ammonia stripping can be returned to the methane fermenter and reused without giving oxidative stress to the methanogen Proposing technology. In this technology, nitrogen components (ammonia, nitrite nitrogen, etc.) produced by fermentation are dissolved in the digestive juice after methane fermentation, and if the concentration of nitrogen components increases, it will cause methane fermentation inhibition. The ammonia in the digestive liquid is removed so that the digestive liquid can be reused as a diluted liquid in the methane fermentation tank. In addition, deoxygenation of digestive fluid is performed to prevent anaerobic methanogens because their activities are significantly inhibited by the presence of molecular oxygen (oxidative stress).

特開2006-205017号公報JP 2006-205017 A 特開2006-334472号公報JP 2006-334472 A 特開2009-66557号公報JP 2009-66557 特開2009-66558号公報JP 2009-66558

メタンガスを含むバイオガス生成原料となる有機性廃棄物(バイオマス)として、鶏糞などの家畜排泄物を利用することが検討されているが、家畜排泄物は、メタン生成を阻害するアンモニアとなる含有窒素が高濃度であるために、実現に向けて種々の課題が残されている。窒素濃度が高い原料の場合、原料を水で希釈希釈(加水)してアンモニアによるメタン発酵阻害を回避する方法がとられてきたが含有窒素が高濃度であるが故に、多量の希釈水を必要とし、結果的にメタン発酵工程の後に生じるメタン発酵後の消化液も多量となる。したがって、消化液を廃液として排出する場合には、環境汚染の問題になりかねず、その対策が必要となる。また排水処理にかかるランニングコストが膨大となる。特に、下水道処理設備が整備されていない人里はなれた場所にバイオガス製造設備を設置する場合には、多量の排水は、バイオガス設備の実現を妨げる大きな原因となっている。   The use of livestock excrement such as poultry manure as organic waste (biomass), which is a raw material for producing biogas containing methane gas, has been studied, but livestock excreta is nitrogen containing ammonia that inhibits methane production. However, various problems remain for the realization. In the case of a raw material with a high nitrogen concentration, a method has been used to dilute and dilute the raw material with water (hydrolysis) to avoid inhibition of methane fermentation by ammonia, but a large amount of diluted water is required because the nitrogen content is high. As a result, the digested liquid after methane fermentation that occurs after the methane fermentation process also becomes large. Therefore, when the digestive juice is discharged as a waste solution, it may become a problem of environmental pollution, and countermeasures are required. In addition, the running cost for wastewater treatment becomes enormous. In particular, when a biogas production facility is installed in a secluded place where sewerage treatment facilities are not established, a large amount of wastewater is a major cause that hinders the realization of the biogas facility.

かような課題を有するために、鶏糞のような高濃度窒素含有の家畜排出物からバイオガスを生成するための技術が多々提案されているにもかかわらず、現実は、なかなか実現が困難な状況にある。   Because of these issues, the reality is that it is difficult to realize despite many proposals to produce biogas from livestock waste containing high concentrations of nitrogen, such as chicken manure. It is in.

特許文献1では、上記のような高濃度窒素含有の有機性廃棄物を湿式および乾式メタン発酵の原料として用いることができるようにするために、メタン発酵槽に原料を供する前に、原料を可溶化し(有機性廃棄物の固形分が分解されて減少すること)、アンモニアおよび水素を生成させることができるような温度条件を成立させること、アンモニア除去手段として熱アルカリ処理槽やアンモニアストリッピング槽(気液接触方式)が挙げられることを提案している。これらの方法ではアルカリ剤添加によりpHを高く維持して更に加熱することでアンモニアを除去するが次工程のメタン発酵に送る際には更に酸を加えて適正pH(7付近)まで中和する必要がある。このため薬品および加熱エネルギーがランニングコストを上昇させる。アンモニアストリッピング方式としては、可溶化された液状原料(有機性廃棄物)と空気との気液接触が特許文献2〜4のように知られているが、空気中に含まれる酸素は嫌気性のメタン生成を阻害する(酸素ストレス)。酸素ストレス対策としては、特許文献4に開示されているように脱酸素手段を設けることが考えられるが、設備およびそのコストが増加する。   In Patent Document 1, in order to be able to use organic waste containing high-concentration nitrogen as described above as a raw material for wet and dry methane fermentation, the raw material can be used before being supplied to the methane fermentation tank. Solubilization (reduction of the solid content of organic waste is reduced), establishment of temperature conditions capable of generating ammonia and hydrogen, thermal alkali treatment tank and ammonia stripping tank as ammonia removal means (Gas-liquid contact method) is proposed. In these methods, the pH is kept high by adding an alkaline agent, and ammonia is removed by further heating. However, when sending to the methane fermentation in the next step, it is necessary to add acid to neutralize to an appropriate pH (around 7). There is. For this reason, chemicals and heating energy increase running costs. As an ammonia stripping method, gas-liquid contact between a solubilized liquid raw material (organic waste) and air is known as in Patent Documents 2 to 4, but oxygen contained in air is anaerobic. Inhibits methane production (oxygen stress). As a countermeasure against oxygen stress, it is conceivable to provide a deoxygenating means as disclosed in Patent Document 4, but the equipment and its cost increase.

本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、メタン生成原料が高濃度窒素含有の家畜排出物等であっても、アンモニア除去の処理効率を高め、特にアンモニア除去の処理時間の短縮化とメタン発酵槽の排水量の低減に貢献でき、さらにアンモニアストリッピング方式を採用した場合であっても、脱酸素手段を不要とするアンモニア除去装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above points, and its purpose is to improve the treatment efficiency of ammonia removal even if the raw material for producing methane is a high-concentration nitrogen-containing livestock effluent, and the like. An object of the present invention is to provide an ammonia removing device that can contribute to shortening of the treatment time and the amount of waste water from the methane fermentation tank, and further eliminates the need for deoxygenating means even when an ammonia stripping method is employed.

本発明は、上記目的を達成するために、基本的には、アンモニア発酵槽に収容されたメタン生成原料の一部を、発酵槽外に取り出して閉鎖循環系の嫌気雰囲気の下で循環させながら原料に含まれるアンモニアをガス化除去する機構と、アンモニア除去された前記原料を前記アンモニア発酵槽に戻す機構と、を備える閉鎖循環系アンモニア除去装置を提案する。   In order to achieve the above-mentioned object, the present invention basically takes out a part of the methanogenic raw material accommodated in the ammonia fermenter while taking it out of the fermenter and circulating it in an anaerobic atmosphere of a closed circulation system. Proposed is a closed circulation system ammonia removal device comprising a mechanism for gasifying and removing ammonia contained in a raw material and a mechanism for returning the raw material from which ammonia has been removed to the ammonia fermentation tank.

本発明によれば、メタン生成原料が高濃度窒素含有の家畜排出物等であっても、アンモニア除去の処理効率を高め、特にアンモニア除去の処理時間の短縮化とメタン発酵槽の排水量の低減に貢献できる。さらにアンモニア除去手段として、アンモニアストリッピング方式を採用した場合であっても、閉鎖循環系による嫌気性雰囲気でのアンモニア除去を可能にするので、脱酸素手段を不要とし、設備コストの低減を図り得るアンモニア除去装置を提供することができる。   According to the present invention, even if the raw material for producing methane is a high-concentration nitrogen-containing livestock effluent, etc., the ammonia removal treatment efficiency is improved, and particularly the treatment time for ammonia removal is shortened and the amount of wastewater from the methane fermentation tank is reduced. Can contribute. Furthermore, even when the ammonia stripping method is adopted as the ammonia removing means, it is possible to remove ammonia in an anaerobic atmosphere by a closed circulation system, so that a deoxygenating means is not required and equipment costs can be reduced. An ammonia removal apparatus can be provided.

本発明のアンモニア除去方法を実施するシステムの一実施例を示す全体概要図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The whole schematic diagram which shows one Example of the system which implements the ammonia removal method of this invention. 図1のシステムにおける第1段階アンモニア除去工程を実行する第1の閉鎖循環系アンモニア除去装置を示す概要図。The schematic diagram which shows the 1st closed circulation system ammonia removal apparatus which performs the 1st step ammonia removal process in the system of FIG. 図1のシステムにおける第2段階アンモニア除去工程を実行する第2の閉鎖循環系アンモニア除去装置を示す概要図。The schematic diagram which shows the 2nd closed circulation system ammonia removal apparatus which performs the 2nd step | paragraph ammonia removal process in the system of FIG.

本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。   Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明のアンモニア除去方法を実施するシステムの一実施例を示す全体概要図、図2は、そのシステムにおける第1段階アンモニア除去工程を実行する第1の閉鎖循環系アンモニア除去装置の概要図、図3は、そのシステムにおける第2段階アンモニア除去工程を実行する第2の閉鎖循環系アンモニア除去装置の概要図である。   FIG. 1 is an overall schematic diagram showing an embodiment of a system for carrying out the ammonia removing method of the present invention, and FIG. 2 is a diagram of a first closed circulation system ammonia removing apparatus that executes a first stage ammonia removing step in the system. FIG. 3 is a schematic diagram of a second closed circulation system ammonia removal apparatus that executes a second stage ammonia removal step in the system.

本システムは、大別すると、図1に示すように、メタン生成原料となる有機性廃棄物を投入する原料投入装置1と、第1段階アンモニア除去工程を実行するシステム101と、第2段階アンモニア除去工程を実行するシステム102と、周辺装置(12〜17)よりなる。   As shown in FIG. 1, this system is roughly divided into a raw material input device 1 for supplying organic waste as a methane generation raw material, a system 101 for executing a first stage ammonia removal process, and a second stage ammonia. The system 102 includes a removal process and peripheral devices (12 to 17).

本実施例に係るアンモニア除去システムでは、メタン生成原料として、鶏糞などの家畜排泄物のように高窒素濃度有機物を使用する場合であっても、アンモニア除去効率を高め(アンモニア除去工程の時間短縮化)且つ全体システムの水処理量(希釈水量)や排水量を効果的に減少させ、しかも熱エネルギーなどのコストの低減化を図ることを意図して、次のような処理がなされる。   In the ammonia removal system according to the present embodiment, even when a high nitrogen concentration organic substance such as livestock excrement such as chicken manure is used as a methanogenic raw material, the ammonia removal efficiency is increased (the time for the ammonia removal process is shortened). In addition, the following treatment is performed in order to effectively reduce the water treatment amount (dilution water amount) and waste water amount of the entire system and to reduce the cost of thermal energy and the like.

第1段階のアンモニア除去システム101では、まずアンモニア転換工程が実行される。アンモニア転換工程では、メタン生成原料である高窒素含有の有機性廃棄物は、メタン発酵槽7に送る前の処理の段階で、アンモニア発酵槽2にて原料は分解が進行して液状化(可溶化)する。   In the first stage ammonia removal system 101, an ammonia conversion step is first executed. In the ammonia conversion process, organic waste containing high nitrogen, which is a raw material for producing methane, is liquefied as the raw material decomposes in the ammonia fermenter 2 at the stage of processing before being sent to the methane fermenter 7 (possible Solubilize).

可溶化された原料に含まれる窒素成分は、アンモニア発酵槽2にて、アンモニア生成を行う性質を有する嫌気性の微生物等によりアンモニアに転換される。微生物については、既に多くの文献で開示され周知であるので、説明を省略する。アンモニア転換工程では、適切な転換温度(例えば室温〜80℃程度)と攪拌条件を維持することにより、pH調整等の薬品を使用しないで、24時間以内でのアンモニア転換が可能である。   The nitrogen component contained in the solubilized raw material is converted into ammonia in the ammonia fermenter 2 by an anaerobic microorganism or the like having the property of generating ammonia. Microorganisms have already been disclosed and well-known in many literatures, and will not be described here. In the ammonia conversion step, ammonia conversion can be performed within 24 hours without using chemicals such as pH adjustment by maintaining an appropriate conversion temperature (for example, about room temperature to 80 ° C.) and stirring conditions.

高濃度窒素含有の有機廃棄物のアンモニア除去及びメタン発酵の処理効率を高めるために、本実施例では、メタン発酵処理前の第1段階アンモニア除去システム(原料アンモニア除去システム)101と後述のメタン発酵工程における第2段階のアンモニア除去システム(発酵液/消化液アンモニア除去システム)102とを併用する。このように二段階のアンモニア除去システムを組合わせることで効率化と熱エネルギーなどのコスト低減化を図る。   In this embodiment, in order to increase the processing efficiency of ammonia removal and methane fermentation of organic waste containing high-concentration nitrogen, in this embodiment, a first stage ammonia removal system (raw material ammonia removal system) 101 before methane fermentation treatment and methane fermentation described later. A second stage ammonia removal system (fermented liquid / digested liquid ammonia removal system) 102 in the process is used in combination. By combining the two-stage ammonia removal system in this way, efficiency and thermal energy costs are reduced.

すなわち、
(イ)第1段階アンモニア除去システム101では、アンモニア発酵槽2でアンモニア転換処理された原料を、第1の閉鎖循環系アンモニア除去装置(3、4)に導入して嫌気雰囲気の下で循環させながら原料中に含まれるアンモニアを、メタン発酵の最終目標濃度レベルに至らない濃度レベル(第1段階濃度レベル)でガス化除去する。ここで最終目標濃度レベルとは、メタン発酵槽7でメタン生成を実用レベルで生成可能にするいわゆる許容濃度である。第1段階濃度レベルは、例えば、材料が鶏糞のように含有窒素濃度が非常に高く、転換された当初アンモニア濃度が9000ppm mg/L程度ある場合には、6000mg/L程度になるまでアンモニア除去を行う。第1の閉鎖循環系アンモニア除去装置(3、4)の構成については、後述するが、それは嫌気性雰囲気の下、メタン発酵槽温度〜80℃の温度で実行される。
That is,
(A) In the first stage ammonia removal system 101, the raw material that has been subjected to ammonia conversion treatment in the ammonia fermenter 2 is introduced into the first closed circulation system ammonia removal device (3, 4) and circulated under an anaerobic atmosphere. However, ammonia contained in the raw material is gasified and removed at a concentration level (first concentration level) that does not reach the final target concentration level of methane fermentation. Here, the final target concentration level is a so-called allowable concentration that enables methane production to be generated at a practical level in the methane fermentation tank 7. For example, if the concentration of nitrogen contained in the material is very high, such as chicken manure, and the converted initial ammonia concentration is about 9000 ppm mg / L, ammonia removal is performed until it reaches about 6000 mg / L. Do. Although the structure of the first closed circulation system ammonia removal device (3, 4) will be described later, it is executed at a temperature of methane fermenter temperature to 80 ° C under an anaerobic atmosphere.

第1段階のアンモニア除去システム101は、アンモニア転換工程とアンモニア除去工程を2つの工程で行うが、同時に実施することも可能である。   The ammonia removal system 101 in the first stage performs the ammonia conversion process and the ammonia removal process in two steps, but can also be performed simultaneously.

(ロ)前記第1段階のアンモニア除去工程(システム101)に付された原料は、メタン発酵槽7に導入され、可溶化が進行した状態にある原料(メタン発酵液)の一部が、メタン発酵槽外の第2の閉鎖循環系アンモニア除去装置(10、11)に取り出される。取り出されたメタン発酵液は、アンモニア除去装置(10、11)にて嫌気雰囲気の下で循環し、その循環過程でメタン発酵液に含まれるアンモニアがメタン発酵を阻害しない許容濃度レベル(例えば3000 mg/L以下)に至るまでガス化除去される。アンモニア除去処理後されたメタン発酵液は、メタン発酵槽7に戻される。第2の閉鎖循環系アンモニア除去装置(10、11)の構成については、後述するが、それは第1の閉鎖循環系アンモニア除去装置同様に嫌気性雰囲気の下でメタン発酵槽温度〜80℃の温度で運転される。   (B) The raw material subjected to the first stage ammonia removal step (system 101) is introduced into the methane fermentation tank 7, and a part of the raw material (methane fermentation broth) in the state of progress of solubilization is converted into methane. It is taken out to the second closed circulation system ammonia removing device (10, 11) outside the fermenter. The extracted methane fermentation liquor is circulated under an anaerobic atmosphere in the ammonia removal device (10, 11), and the allowable concentration level (for example, 3000 mg) in which ammonia contained in the methane fermentation liquor does not inhibit methane fermentation in the circulation process. / L or less). The methane fermentation broth after the ammonia removal treatment is returned to the methane fermentation tank 7. The configuration of the second closed circulation system ammonia removal device (10, 11) will be described later, but it is a temperature of methane fermentation tank to 80 ° C. in an anaerobic atmosphere as in the first closed circulation system ammonia removal device. It is driven by.

両アンモニア除去システム101、102は、当初は第1段階のシステム101が必然的に運転され、その後に第2段階のシステム102に第1段階のアンモニア除去工程に付された原料が送られ、さらに第1段階のシステム101にアンモニア発酵槽2から原料が供給されれば、以後、両システムを並行に運転可能であり、このようにすれば、アンモニア除去処理効率を高めることができる。   In both ammonia removal systems 101 and 102, the first stage system 101 is inevitably operated initially, and then the raw material subjected to the first stage ammonia removal process is sent to the second stage system 102. If the raw material is supplied from the ammonia fermenter 2 to the first-stage system 101, then both systems can be operated in parallel. In this way, ammonia removal efficiency can be increased.

ここで、第1、第2段階のアンモニア除去システムの具体的構成を、図1および図2、図3にしたがって説明する。   Here, a specific configuration of the first and second stage ammonia removal systems will be described with reference to FIGS. 1, 2, and 3.

第1段階のアンモニア除去システム101に用いる第1の閉鎖循環系アンモニア除去装置は、アンモニア放散塔3とアンモニアスクラバー4とを有する。可溶化した原料に含まれるアンモニアをガス化する放散塔3としては、モレタナ、充填塔、スプレー方式が有力であるが、その中でもスプレー方式が好ましい。ここでは、スプレー方式を一例として説明する。   The first closed circulation system ammonia removal device used in the first stage ammonia removal system 101 includes an ammonia diffusion tower 3 and an ammonia scrubber 4. As the stripping tower 3 for gasifying ammonia contained in the solubilized raw material, a moletana, a packed tower, and a spray system are effective, but among them, the spray system is preferable. Here, the spray method will be described as an example.

スプレー方式では、前もってアンモニア発酵槽2にて含有窒素がアンモニア転換された可溶化原料が、配管20、開弁制御された原料供給弁21、配管23を介して且つポンプ22の駆動によりアンモニア放散塔3に供給され、アンモニア放散塔3の下部に貯留する。このとき、発酵槽7に通じる原料供給弁25は閉じた状態にある。   In the spray method, the solubilized raw material in which the nitrogen contained in the ammonia fermenter 2 has been converted to ammonia in advance is converted into an ammonia diffusion tower through the pipe 20, the raw material supply valve 21 controlled to open the valve, and the pipe 23 and by driving the pump 22. 3 is stored in the lower part of the ammonia diffusion tower 3. At this time, the raw material supply valve 25 leading to the fermenter 7 is in a closed state.

アンモニア放散塔3の下部に原料が貯留すると、弁21が閉じ、弁24が開き操作或いは制御がなされる。この状態で、ポンプ22を駆動させ、またアンモニアスクラバー4の駆動ポンプ26を駆動させ、アンモニアスクラバー4から硫安タンク5に通じる弁27は閉状態になるよう操作される。この状態で、アンモニア放散塔3の下部に貯留された可溶化原料(アンモニア転換済原料)40は、図2に示すように、ポンプ22、配管23を介して放散塔3の上部から内部にシャワー状に放出(有機廃棄物シャワー)されるとともに、アンモニア放散塔3の下からは、スクラバー4からファン28、配管29を介して送り込まれる嫌気性雰囲気ガス(このガスは、当初は空気であり酸素も含まれるが、閉鎖系の放散塔3とスクラバー4との間で循環するので、循環していくうちに炭酸ガス、アンモニアガス、水蒸気が主流となり、嫌気性雰囲気ガスとなる)が送り込まれる。それによりシャワー状(液滴状:飛沫状、粒状)の原料と嫌気性雰囲気ガスが気液接触することで、気液接触表面積が拡大することによりアンモニアを効率良くガス化する。ガス化したアンモニアは、アンモニアススクラバー4に送られ、スクラバー4でアンモニアが除去された後の嫌気性雰囲気ガスがアンモニア放散塔3へファン28及びガス循環系配管29を介して送られ、このようにして、嫌気性雰囲気ガスが2塔間を循環する。   When the raw material is stored in the lower part of the ammonia diffusion tower 3, the valve 21 is closed, and the valve 24 is opened or controlled. In this state, the pump 22 is driven, the drive pump 26 of the ammonia scrubber 4 is driven, and the valve 27 leading from the ammonia scrubber 4 to the ammonium sulfate tank 5 is operated to be closed. In this state, the solubilized raw material (ammonia converted raw material) 40 stored in the lower part of the ammonia diffusion tower 3 is showered from the upper part of the diffusion tower 3 through the pump 22 and the pipe 23 as shown in FIG. An anaerobic atmosphere gas (this gas is initially air and oxygen is sent from the scrubber 4 through the fan 28 and the pipe 29 from the bottom of the ammonia diffusion tower 3. However, since it circulates between the closed diffusion tower 3 and the scrubber 4, carbon dioxide, ammonia gas, and water vapor become mainstream and become anaerobic atmosphere gas as it circulates). Thereby, the raw material in the shower form (droplet form: droplet form, granular form) and the anaerobic atmosphere gas are brought into gas-liquid contact, whereby the gas-liquid contact surface area is expanded, thereby efficiently gasifying ammonia. The gasified ammonia is sent to the ammonia scrubber 4, and the anaerobic atmosphere gas after the ammonia is removed by the scrubber 4 is sent to the ammonia diffusion tower 3 via the fan 28 and the gas circulation system pipe 29. Thus, an anaerobic atmosphere gas circulates between the two towers.

アンモニアスクラバー4は、アンモニアを中和するための酸性液(例えば硫酸)41が入れ替え可能に貯留し、ポンプ26及び配管32を介して循環する酸性液41のシャワー(酸性洗浄)でアンモニアを捕集する。アンモニアスクラバー4で捕集した酸性液41は薬液注入ユニット(図示省略)で例えばpH3〜4またはそれ以下にコントロールされる。アンモニア除去によりアンモニア転換済原料中のアンモニア濃度が前述の第1段階濃度レベルまで低下した段階で、第1のアンモニア除去工程は完了し、メタン発酵槽7に通じる弁25が開き、ポンプ22の駆動によりアンモニア放散塔3内の原料がメタン発酵槽7に送られる。また、スクラバー4の下部の硫安液を交換する場合には下部に設けた弁27が開き、硫安は、ポンプ30を介して硫安タンク5に送られて貯蔵され、肥料等の原料にされる。   The ammonia scrubber 4 stores an acidic liquid (for example, sulfuric acid) 41 for neutralizing ammonia in a replaceable manner, and collects ammonia by a shower (acid cleaning) of the acidic liquid 41 circulated through the pump 26 and the pipe 32. To do. The acidic liquid 41 collected by the ammonia scrubber 4 is controlled to a pH of 3 to 4 or less, for example, by a chemical liquid injection unit (not shown). When the ammonia concentration in the ammonia-converted raw material is lowered to the first-stage concentration level by the ammonia removal, the first ammonia removal step is completed, the valve 25 leading to the methane fermentation tank 7 is opened, and the pump 22 is driven. Thus, the raw material in the ammonia diffusion tower 3 is sent to the methane fermentation tank 7. When the ammonium sulfate solution at the lower part of the scrubber 4 is replaced, the valve 27 provided at the lower part is opened, and the ammonium sulfate is sent to the ammonium sulfate tank 5 via the pump 30 and stored, and used as a raw material such as fertilizer.

上記の第1段階のアンモニア除去工程において、閉鎖循環系アンモニア除去装置を構成するアンモニア放散塔3とアンモニアスクラバー4は、ヒータ及び温度センサ(いずれも図示省略)を備え、両者間は、温度制御装置31でメタン発酵槽温度〜80℃の等温で制御されている。また、アンモニア放散塔3とアンモニアスクラバー4とは、外気から閉鎖された閉鎖循環系を構成するほかに、各塔内が気液平衡状態に保たれている。したがって、閉鎖循環系は、等温・気液平衡状態にあるので、放散塔3・スクラバー4の両者間での熱交換(蒸発、凝縮)が抑制されている。したがって、アンモニア放散塔3での水分の蒸発或いは凝縮を抑えて可溶化原料の水分の変動を抑え、アンモニアスクラバー4での水分の蒸発或いは凝縮を抑え、中和水濃度の変動を抑えることができる。すなわち、放散塔・スクラバー間のエネルギー消費を抑える。   In the first stage ammonia removal step, the ammonia diffusion tower 3 and the ammonia scrubber 4 constituting the closed circulation system ammonia removal device are provided with a heater and a temperature sensor (both not shown), and a temperature control device between them. 31 is controlled at an isothermal temperature of methane fermenter temperature to 80 ° C. Further, the ammonia diffusion tower 3 and the ammonia scrubber 4 constitute a closed circulation system closed from the outside air, and the inside of each tower is maintained in a gas-liquid equilibrium state. Therefore, since the closed circulation system is in an isothermal and gas-liquid equilibrium state, heat exchange (evaporation and condensation) between the diffusion tower 3 and the scrubber 4 is suppressed. Therefore, it is possible to suppress the evaporation or condensation of water in the ammonia diffusion tower 3 to suppress the fluctuation of moisture in the solubilized raw material, to suppress the evaporation or condensation of water in the ammonia scrubber 4, and to suppress the fluctuation in neutralized water concentration. . That is, energy consumption between the stripping tower and the scrubber is suppressed.

なお、メンテナンスなどで系内のガスを排気する場合には臭気対策のため、アンモニアスクラバー4を通過したガスの一部を、脱臭装置6を介して大気開放することにより、脱臭装置の容量を小さくする。   When exhausting the gas in the system for maintenance or the like, a part of the gas that has passed through the ammonia scrubber 4 is opened to the atmosphere via the deodorizer 6 to reduce the capacity of the deodorizer in order to prevent odor. To do.

第1段階のアンモニア除去システム101で原料をメタン発酵槽温度~80℃で高温にすることで、原料の可溶化が進み、副次的にメタン発酵の高効率化が図れる。   By increasing the temperature of the raw material at a temperature of methane fermentation tank to 80 ° C. in the first stage ammonia removal system 101, solubilization of the raw material proceeds, and the efficiency of methane fermentation can be improved as a secondary effect.

前述したように、例えば6000 mg/L程度までアンモンニア除去された原料は、次に発酵槽7に送られ、嫌気性でメタン生成する働きを有する微生物を用いてメタン発酵処理に供される。メタン発酵槽7内でのメタン生成のためには、上記アンモニア濃度では未だメタン生成の阻害要因となり得るので、メタン発酵槽7の可溶化原料(メタン発酵液)の一部をメタン発酵槽外に取り出して、第2の閉鎖循環系アンモニア除去装置(アンモニア放散塔10、アンモニアスクラバー11)を用いて第2段階目のアンモニア除去工程が実行される。   As described above, the raw material from which ammonia is removed to about 6000 mg / L, for example, is then sent to the fermenter 7 where it is subjected to methane fermentation using anaerobic microorganisms that generate methane. In order to produce methane in the methane fermentation tank 7, the ammonia concentration can still be an inhibiting factor for methane production. Therefore, a part of the solubilized raw material (methane fermentation liquid) of the methane fermentation tank 7 is placed outside the methane fermentation tank. The second stage ammonia removal step is performed using the second closed circulation system ammonia removal device (ammonia diffusion tower 10 and ammonia scrubber 11).

本実施例では、メタン発酵槽7のメタン発酵液の一部は、ポンプ33の駆動により、配管34、開弁状態の弁56、熱交換器9、加熱器8を介してアンモニア放散塔10に供給される。この場合、メタン発酵槽の段(凝集槽12)に通じる弁55と、放散塔10の出口側とメタン発酵槽7間の戻り配管52に設けた弁54は閉じた状態にあり、戻り配管52に設けたポンプ53は、停止状態にある。熱交換器9、加熱器8の働きについては後述する。   In this embodiment, a part of the methane fermentation liquid in the methane fermentation tank 7 is driven to the ammonia diffusion tower 10 through the pipe 34, the valve 56 in the valve open state, the heat exchanger 9, and the heater 8 by driving the pump 33. Supplied. In this case, the valve 55 leading to the stage of the methane fermentation tank (flocculation tank 12) and the valve 54 provided in the return pipe 52 between the outlet side of the stripping tower 10 and the methane fermentation tank 7 are in a closed state, and the return pipe 52 The pump 53 provided in is in a stopped state. The functions of the heat exchanger 9 and the heater 8 will be described later.

第2段階アンモニア除去システム102に用いるアンモニア放散塔10としては、モレタナ、充填塔、スプレーの方式が有力で、いずれでも良いが、その中でもモレタナ方式が好ましいので、ここでは、それを一例にして説明する。   As the ammonia-dispersing tower 10 used in the second stage ammonia removal system 102, the system of moretana, packed tower, and spray may be effective, and any of them may be used. Of these, the moretana system is preferable. To do.

モレタナ方式は、図3に示すように、アンモニア放散塔10内に気液接触用の多孔の棚段44を設けるが、多孔棚段に代えて通気性を有する充填剤を用いることも可能である。   In the Moretana method, as shown in FIG. 3, a porous shelf 44 for gas-liquid contact is provided in the ammonia diffusion tower 10, but an air-permeable filler can be used instead of the porous shelf. .

メタン発酵槽7から一部取り出したメタン発酵液は、放散塔10の下部に貯留し(符号42で示す)、このメタン発酵液42は、放散塔10の上部からポンプ35及び配管36を介して多孔棚段44の上面に滴下される。放散塔10の下から塔内にアンモニアスクラバー11側からの嫌気性雰囲気ガスが送り込まれる。この嫌気性雰囲気ガスは、第1段階のアンモニア除去システム101で用いたものと同様に、当初は空気であり酸素も含まれるが、閉鎖系の放散塔10とスクラバー11との間で循環するので、循環していくうちに炭酸ガス、アンモニアガス、水蒸気が主流となり、嫌気性雰囲気ガスとなるものである。   A part of the methane fermentation liquid taken out from the methane fermentation tank 7 is stored in the lower part of the stripping tower 10 (indicated by reference numeral 42), and this methane fermentation liquid 42 is passed from the upper part of the stripping tower 10 through the pump 35 and the pipe 36. It is dropped on the upper surface of the porous shelf stage 44. Anaerobic atmosphere gas from the ammonia scrubber 11 side is fed into the tower from under the stripping tower 10. This anaerobic atmospheric gas is initially air and contains oxygen, similar to that used in the first stage ammonia removal system 101, but circulates between the closed diffusion tower 10 and the scrubber 11. As it circulates, carbon dioxide, ammonia gas, and water vapor become mainstream and become an anaerobic atmosphere gas.

この多孔棚段44の領域で、上方から滴下されてくるメタン発酵液が下方から送り込まれてくる嫌気性雰囲気ガスと接触(気液接触)することで、メタン発酵液の液滴表面から嫌気性雰囲気ガス(循環ガス)中にアンモニアがガス化して放散される。放散塔10内で放散されるアンモニアガスは、循環ガス配管38及びファン39を介してアンモニアススクラバー11に供給され、酸性液43の酸性洗浄によりアンモニアガスが酸性液中に吸収されアンモニア除去が行われる。アンモニアが除去された嫌気性雰囲気ガスはスクラバー11に戻され、既述したように気液接触(酸性液とアンモニアガスの気液接触によるアンモニアストリッピング)に供される。   In the region of the perforated shelf 44, the methane fermentation liquid dripped from above comes into contact with the anaerobic atmosphere gas fed from below (gas-liquid contact), thereby anaerobic from the droplet surface of the methane fermentation liquid. Ammonia is gasified and diffused in the atmospheric gas (circulation gas). The ammonia gas diffused in the stripping tower 10 is supplied to the ammonia scrubber 11 through the circulation gas pipe 38 and the fan 39, and the ammonia gas is absorbed into the acidic liquid by the acidic cleaning of the acidic liquid 43 to remove the ammonia. Is called. The anaerobic atmosphere gas from which ammonia has been removed is returned to the scrubber 11 and used for gas-liquid contact (ammonia stripping by gas-liquid contact between an acidic liquid and ammonia gas) as described above.

本実施例では、アンモニアスクラバー11もモレタナ方式を採用するものであり、多孔棚段45がスクラバー11の塔内に装填されている。棚段45は、通気性充填材を使用してもよい。スクラバー11としてはモレタナ、充填塔、スプレー方式が有効で、そのいずれでも良い。第2段階のアンモニア除去時において、pH調整用の薬品を使用せず、メタン発酵液のpH(7〜8付近)でアンモニア除去を行う。   In the present embodiment, the ammonia scrubber 11 also adopts the Moretana method, and the porous shelf 45 is loaded in the scrubber 11 tower. The shelf 45 may use a breathable filler. As the scrubber 11, moretana, packed tower and spray system are effective, and any of them may be used. At the time of ammonia removal in the second stage, ammonia is removed at the pH of the methane fermentation broth (around 7-8) without using any chemical for pH adjustment.

また、第2の閉鎖循環系アンモニア放散塔10とアンモニアスクラバー11も、第1段階のアンモニア除去システム同様に、両者間が温度制御装置51を介して等温(メタン発酵槽温度〜80℃)制御され、且つ両者は、気液平衡状態に保たれている(等温・気液平衡状態)。等温・気液平衡状態の利点は、第1アンモニア除去システムで述べたのと同様であるので、説明を省略する。   Further, the second closed circulation system ammonia diffusion tower 10 and the ammonia scrubber 11 are also controlled isothermally (the methane fermentation tank temperature to 80 ° C.) via the temperature control device 51 as in the first stage ammonia removal system. Both are kept in a vapor-liquid equilibrium state (isothermal / vapor-liquid equilibrium state). Since the advantages of the isothermal / gas-liquid equilibrium state are the same as those described in the first ammonia removal system, description thereof will be omitted.

アンモニア放散塔10に供給された発酵液42は、(1)最終目標濃度レベル(第2段階例えば3000 mg/L以下)になるまで放散塔10と配管36の経路で循環してアンモニア除去が行われた後、戻り配管52を介してメタン発酵槽7に戻されるか、或いは
(2)規定回数(一回以上)だけ放散塔10と配管36の経路で循環してアンモニア除去が行われた後、戻り配管52を介してメタン発酵槽7に戻される。
The fermentation liquor 42 supplied to the ammonia stripping tower 10 is (1) circulated through the path of the stripping tower 10 and the pipe 36 until the final target concentration level (second stage, for example, 3000 mg / L or less) is reached, thereby removing ammonia. After being removed, it is returned to the methane fermentation tank 7 via the return pipe 52, or (2) after the ammonia is removed by circulation through the path of the stripping tower 10 and the pipe 36 for a specified number of times (one or more times). Then, it is returned to the methane fermentation tank 7 via the return pipe 52.

アンモニア放散塔10のメタン発酵液がメタン発酵槽7に戻される場合には、ポンプ33を停止させ、戻り配管52の弁54を開き、ポンプ53を駆動させる。この発酵液戻しの後に、弁54を閉じ、ポンプ53を停止させ、再度ポンプ33を駆動させてメタン発酵槽7からアンモニア放散塔10にメタン発酵液を供給し、その後、既述したアンモニア除去工程を行う。   When the methane fermentation liquid from the ammonia diffusion tower 10 is returned to the methane fermentation tank 7, the pump 33 is stopped, the valve 54 of the return pipe 52 is opened, and the pump 53 is driven. After this fermentation broth return, the valve 54 is closed, the pump 53 is stopped, the pump 33 is driven again, and the methane fermentation liquor is supplied from the methane fermentation tank 7 to the ammonia stripping tower 10, and then the ammonia removal step described above. I do.

このような一連の工程を繰り返すことにより、メタン発酵槽7のアンモニア濃度を最終目標濃度レベル(例えば3,000mg/L)以下に低減することができる。   By repeating such a series of steps, the ammonia concentration in the methane fermentation tank 7 can be reduced to a final target concentration level (for example, 3,000 mg / L) or less.

本実施例では、メタン発酵槽7から閉鎖循環系アンモニア除去機構の放散塔10へメタン発酵液を送る配管37には、上流側から下流に熱交換器9と加熱器8とが設けられ、放散塔10からメタン発酵槽7へメタン発酵液を戻す配管は、熱交換器9を経由してメタン発酵槽7に接続されている。第2段階のアンモニア除去システム(メタン発酵液アンモニア除去システム)102の熱効率向上をはかるため、メタン発酵槽7から抜き出したメタン発酵液は、再生熱交器9を経由して加熱器8を介して昇温された後に放散塔10へ導入される。また、放散塔10からメタン発酵槽7へ戻されるメタン発酵液は前述の再生熱交換器9にてメタン発酵槽7へ投入する温度まで下げられる。このようにすることで、アンモニア除去効率向上とメタン発酵槽7内の温度の上昇が抑えられる。   In the present embodiment, the pipe 37 for sending the methane fermentation liquid from the methane fermentation tank 7 to the diffusion tower 10 of the closed circulation system ammonia removal mechanism is provided with the heat exchanger 9 and the heater 8 from the upstream side to the downstream side to dissipate. A pipe for returning the methane fermentation liquid from the tower 10 to the methane fermentation tank 7 is connected to the methane fermentation tank 7 via the heat exchanger 9. In order to improve the thermal efficiency of the second stage ammonia removal system (methane fermentation liquid ammonia removal system) 102, the methane fermentation liquid extracted from the methane fermentation tank 7 passes through the regenerative heat exchanger 9 and the heater 8. After the temperature is raised, it is introduced into the diffusion tower 10. Further, the methane fermentation liquor returned from the stripping tower 10 to the methane fermentation tank 7 is lowered to the temperature at which the methane fermentation tank 7 is charged by the regenerative heat exchanger 9 described above. By doing in this way, the ammonia removal efficiency improvement and the temperature rise in the methane fermentation tank 7 are suppressed.

また、加熱器8及び熱交換器9で温度調節された発酵液の熱は、メタン発酵槽の温度維持に利用され、効率的なエネルギー利用を図ることができる。   Moreover, the heat of the fermentation liquor whose temperature has been adjusted by the heater 8 and the heat exchanger 9 is used to maintain the temperature of the methane fermentation tank, and efficient energy use can be achieved.

メタン発酵液(いわゆる消化液)の一部は、メタン発酵液の含水率を適宜保つための加水として再利用されるが(消化液の発酵槽への戻しついては後述する)、消化液中にはメタン発酵時に生成されたアンモニアが含まれているため、第2の閉鎖循環系アンモニア除去システム102を利用してアンモニア除去が行われる。アンモニア濃度が希釈水として利用できるレベルのアンモニア濃度まで低下した後に、弁55を開くことで、メタン発酵槽7の消化液が、固液分離装置13を介して再利用のための水槽16に送られる。   A part of the methane fermentation broth (so-called digestive juice) is reused as water to keep the water content of the methane fermentation broth appropriately (returning the digestive juice back to the fermentor will be described later). Since ammonia produced at the time of methane fermentation is contained, ammonia removal is performed using the second closed circulation system ammonia removal system 102. After the ammonia concentration has decreased to a level that can be used as dilution water, the digested liquid in the methane fermentation tank 7 is sent to the water tank 16 for reuse via the solid-liquid separator 13 by opening the valve 55. It is done.

この場合、メタン発酵槽7の原料の含水率が70%以下であれば、原料により持ち込まれる水分量は、固液分離装置17にて分離される固体残渣中に含まれる水分量とバランスし、外部へ排出される消化液の排水を極小化(ケースによっては、ほぼゼロ)することが可能となる。固液分離装置13で分離した脱離水は、水槽16に貯留し、再利用液としてメタン発酵槽7に戻され、再利用されない脱離液は、排水処理設備17等を経由して、系外に排出される。脱離液をメタン発酵槽に戻してもアンモニアの濃縮を防止できるため、脱離液の再利用が図られ、排水量を低減することができる。   In this case, if the moisture content of the raw material of the methane fermentation tank 7 is 70% or less, the amount of water brought in by the raw material is balanced with the amount of water contained in the solid residue separated by the solid-liquid separation device 17, It is possible to minimize the digestive drainage discharged to the outside (nearly zero in some cases). The desorbed water separated by the solid-liquid separator 13 is stored in the water tank 16 and returned to the methane fermentation tank 7 as a recycle liquid, and the desorbed liquid that is not reused passes through the waste water treatment facility 17 and the like. To be discharged. Even if the desorbed liquid is returned to the methane fermenter, concentration of ammonia can be prevented, so that the desorbed liquid can be reused and the amount of drainage can be reduced.

固液分離装置13で繊維質の少ない消化液を処理した場合、固形分の回収率を向上するために、固液分離装置の前段に凝縮槽12を設置して、高分子凝集剤、もみがら、おが屑等を投入して、固形分の回収率向上を図ってもよい。   When digestion liquid with less fiber is processed in the solid-liquid separation device 13, in order to improve the recovery rate of solid content, a condensing tank 12 is installed in the previous stage of the solid-liquid separation device, and a polymer flocculant and rice cake are collected. Alternatively, sawdust or the like may be added to improve the solid content recovery rate.

固液分離装置で分離した固形物は、ホッパ攪拌機を経由して炭化炉、または堆肥化設備で処理し、炭化物または、たい肥等とする。   The solid matter separated by the solid-liquid separator is processed in a carbonization furnace or composting equipment via a hopper stirrer to obtain a carbide or compost.

本実施例によれば、
(1)メタン発酵阻害の要因となるアンモニア除去を、メタン発酵の前段階とメタン発酵段階にて、2段階アンモニア除去システムを併用することで行うので、高濃度窒素含有の有機性廃棄物を使用した場合でも、無加水或いは外部からの希釈水量を極力減らして、効率の良い(時間短縮、エネルギー消費の低減)、しかも余裕をもってアンモニア除去を実行することができ、しかも、今までメタン発酵普及に向けて大きな阻害要因であった排水量を大幅に低減することができ、実用化レベルの高濃度窒素含有の有機性廃棄物を使用したメタン生成設備を実現することができた。
According to this example,
(1) Since ammonia removal, which is a factor in inhibiting methane fermentation, is performed by using a two-stage ammonia removal system in the methane fermentation pre-stage and methane fermentation stage, organic waste containing high-concentration nitrogen is used. Even in this case, no water is added or the amount of dilution water from the outside is reduced as much as possible, and the ammonia removal can be executed with good efficiency (reduction of time and energy consumption) and sufficient margin. As a result, the amount of waste water, which was a major impediment, could be greatly reduced, and a methane production facility using organic waste containing high-concentration nitrogen at a practical level could be realized.

なお、高窒素含有に限らず、低窒素含有の有機性廃棄物に適用できることはいうまでもない。
(2)さらにアンモニア除去手段として、アンモニアストリッピング方式を採用した場合であっても、閉鎖循環系による嫌気性雰囲気でのアンモニア除去を可能にするので、脱酸素手段を不要とし、設備コストの低減を図ることができる。
(3)しかもアンモニア放散塔とアンモニアスクラバーとの間を等温・気液平衡状態に保つことができるので、アンモニア除去工程において可溶化した原料の水分蒸発やアンモニア除去に用いたアンモニア搬送ガス(循環ガス)の凝縮を抑制してアンモニア除去時のエネルギー消費を抑えることができる。
(4)消化液は、メタン発酵槽へ戻して再生利用できるため、排水量を極力抑えることが可能となる。
(5)アンモニア除去工程に付されたメタン発酵液をメタン発酵槽に戻す場合には、加熱器および再生熱交換器を用いてメタン発酵槽の温度を好ましい温度に維持できるので、メタン発酵の促進とエネルギー消費の両立を図ることができる。
Needless to say, the present invention is applicable not only to high nitrogen content but also to low nitrogen content organic waste.
(2) Further, even when an ammonia stripping method is adopted as an ammonia removal means, it is possible to remove ammonia in an anaerobic atmosphere by a closed circulation system, so that a deoxygenation means is not required and equipment costs are reduced. Can be achieved.
(3) Moreover, since the space between the ammonia diffusion tower and the ammonia scrubber can be maintained in an isothermal and gas-liquid equilibrium state, the ammonia carrier gas (circulation gas) used for water evaporation of the material solubilized in the ammonia removal step and ammonia removal ) Can be suppressed and energy consumption during ammonia removal can be suppressed.
(4) Since the digestive juice can be recycled by returning it to the methane fermentation tank, the amount of waste water can be suppressed as much as possible.
(5) When returning the methane fermentation liquor subjected to the ammonia removal step to the methane fermentation tank, the temperature of the methane fermentation tank can be maintained at a preferable temperature using a heater and a regenerative heat exchanger. And energy consumption can be achieved.

2…アンモニア発酵槽、3,4…第1の閉鎖循環系アンモニア除去装置(アンモニア放散塔、アンモニアスクラバー)、7…メタン発酵槽、8…加熱器、9…熱交換機、10,11…第2の閉鎖循環系アンモニア除去装置(アンモニア放散塔、アンモニアスクラバー)、31…温度制御装置、51…温度制御装置、101…第1段階のアンモニア除去システム、102…第2段階のアンモニア除去システム。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 2 ... Ammonia fermenter, 3, 4 ... 1st closed circulation system ammonia removal apparatus (ammonia diffusion tower, ammonia scrubber), 7 ... Methane fermenter, 8 ... Heater, 9 ... Heat exchanger, 10, 11 ... 2nd A closed circulation system ammonia removal device (ammonia diffusion tower, ammonia scrubber), 31 ... temperature control device, 51 ... temperature control device, 101 ... first stage ammonia removal system, 102 ... second stage ammonia removal system.

Claims (1)

アンモニア発酵槽に収容されたメタン生成原料の一部を、発酵槽外に取り出して閉鎖循環系の嫌気雰囲気の下で循環させながら原料に含まれるアンモニアをガス化除去する機構を備え、
前記アンモニアをガス化除去する機構は、嫌気性雰囲気の塔内で前記原料を嫌気性雰囲気ガスとの気液接触によりガス化するアンモニア放散塔と、
アンモニアガスを、嫌気性雰囲気で酸性液によりを酸性洗浄してアンモニア除去を行うアンモニアスクラバーと、
前記アンモニア放散塔と前記アンモニアスクラバーとの間に嫌気性雰囲気ガスを循環させて前記アンモニア放散塔で放散したアンモニアガスを前記アンモニアスクラバーに搬送するガス循環機構と、
前記アンモニア放散塔と前記アンモニアスクラバーとの両者間を、気液平衡の状態で等温制御する温度制御装置を備えることを特徴とする閉鎖循環系アンモニア除去装置。
A portion of the methane product ingredients contained in the ammonia fermenter, the ammonia contained in the raw material while circulating under anaerobic atmosphere closed circulation system taken out of the fermenter comprises a machine structure to remove gasified,
Mechanism for removing gasifying the ammonia, the ammonia stripping column to the gas by the gas-liquid contact with anaerobic atmosphere gas the raw material in the column of anaerobic atmosphere,
An ammonia scrubber that removes ammonia by acid cleaning the ammonia gas with an acidic liquid in an anaerobic atmosphere;
A gas circulation mechanism for circulating an anaerobic atmosphere gas between the ammonia diffusion tower and the ammonia scrubber to convey the ammonia gas diffused in the ammonia diffusion tower to the ammonia scrubber;
A closed circulation system ammonia removing apparatus comprising a temperature control device for isothermal control between the ammonia diffusion tower and the ammonia scrubber in a gas-liquid equilibrium state .
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