JP5551834B2 - 微好気性条件に曝される好冷性嫌気性分解生物反応器における硫化水素の生物酸化 - Google Patents
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Description
この出願は、2010年11月9日に提出された米国仮特許出願第61/411690号からの優先権を主張し、その内容は参照によりその全体が組み込まれる。
20 合成バイオガス、
22 質量流量計、
24 拡散器、
26 空気注入ポンプ、
28 質量流量計、
30 ガス試料採取、
32 容積ガスメーター。
et al., 2000, Canadian Agricultural Engineering, 42: 131-137)。
1. 生物反応器、
2. スラッジ床ゾーン、
3. 処理廃液、
4. ガススペース、
5. バイオガス再循環ライン、
6. バイオガスポンプ、
7. 供給ライン、
8. 処理廃液除去ポート、
9. スラッジ試料採取ポート、
10. 混合液又は上清試料採取ポート、
11. ガス排気口、
12. バイオガス流量計、
13. 熱電対、及び
14. 供給システム、
に言及する。
農場に、2011年2月に試作機を設置した。この場所で得られた結果は、実験室で観察された結果を超える性能を示した。最適化分析は、
農場で運転中の排泄物消化系から汲み上げられる農場のメタニセーション(methanisation)スラッジを接種される、二つの異なる構造のバブルカラムにおいて実施された(図13及び14参照)。
100. バブルカラム BF1、
110. バブルカラム BF2、
112. EPDM拡散器の直径(25.4cm)、
114. バブルカラム(BF1及びBF2)の直径(60.96cm)、
116. 拡散カラムの直径(30.48cm)、
118. バブルカラム(BF1及びBF2)の高さ(152.4cm)、
120. BF1内のスラッジの高さ(86,36cm)、
122. BF1内の3つの拡散器のセットアップ、
124. BF2内のスラッジの高さ(121.92cm)、
126. BF2内に設置されたEDPM拡散器、
128. BF2のヘッドスペース(30.48cm)、
130. BF2内の拡散カラムの高さ(114cm)、
132. BF2の底と拡散カラムの間の間隙(15.24cm)、
160. 排水弁、
162. 排水弁、
に言及する。
134. 化学的前処理、
136. 試料採取ポート#1(H2S<2000ppmの場合、バイオガスを注入)、
138. ロタメータ、
140. 熱質量流量制御装置(空気)−BF1、
142. 熱質量流量制御装置(空気)−BF2、
144. 試料採取ポート#3(BF1の排気口)、
146. 試料採取ポート#4(BF2の排気口)、
148. 質量流量計−BF1、
150. 質量流量計−BF2、
に言及する。
実験は、液体牛排泄物を供給されるAD生物反応器のガス相への空気の注入が、バイオガスH2S濃度を減少することを確かめることを含んだ。実験はまた、O2が微生物学的バランスに影響するか、又は生物反応器の性能を低下させるかどうかを検証することを可能にした。
1日目:上清の排出及び#1への供給。
2、3及び4日目:#2、#3及び#4への供給。
5、6及び7日目:反応時間及び検出時間。
二つのバブルカラム(BF1、100:及びBF2、110)(図13)は並行して操作され、試験機の核となった(図14)。これらは、それぞれ450Lの水圧容量(高さ:1.52m、118;幅:0.61m、114)を有する2つの同一の円筒型タンクである。壁はステンレス鋼製であり、取り外し可能なプレキシガラスカバーを有する。ネジポートは、外側のチューブ連結に利用できる。内部ネジポートは、バブルカラムのより低い部分での拡散器の取り付けを可能にする。排出バルブ(5.08cm)はリザーバの円錐底の最も低い点で利用可能であり、完全にリザーバを空にすることを可能にする(160、162)。バイオガス管は透明な補強された柔軟なPVC及び堅いネジPVC(主に直径1.27cm)で作られている。ガス漏れ総合点検を、石鹸及び水を用いて定期的にシステムにおいて実施した。
・メタン(CH4、赤外線センサー、範囲0〜100%体積、誤差+/-1.5%体積)。
・二酸化炭素(CO2、赤外線センサー、範囲0〜100%体積、測定誤差+/−1.5%体積)。
・酸素(O2、電気化学的センサー、範囲0〜25%、誤差+/−3%体積)。
・硫化水素(H2S、電気化学的センサー、範囲0〜2000ppm、>1000ppmの場合は誤差+/−100ppm及び<1000ppmの場合は誤差+/−6ppm)。
1)H2S排出口濃度:燃料としての使用に関してバイオガス腐食性のレベルを確立する。燃焼前のバイオガス中のH2S濃度は、近い将来にケベック州において州の規則に制約されるであろう。
2)H2S濃度の減少率:H2S濃度減少に関して注入口濃度と相対的に性能の指標を与える。空気添加は排出口でガスを希釈し、以下のように計算されるこのパラメータに影響を与える。
Claims (23)
- バイオガス中の硫化水素濃度を下げる方法であって、以下の工程、
a)嫌気性消化によってバイオガスを生成する生物反応器中に空気を供給する工程であって、前記生物反応器がガス相、及びチオバチルス属が存在する嫌気性スラッジを含む液体相を含む工程、及び
b)硫黄単体への酸化によってバイオガスから硫化水素を除去する工程、を含み、前記生物反応器が5℃〜30℃の温度であることを特徴とする方法。 - バイオガス中の硫化水素濃度を下げる方法であって、以下の工程、
a)嫌気性消化によってバイオガスを生成する生物反応器中に空気を供給する工程であって、前記生物反応器がガス相、及びチオバチルス属が存在する嫌気性スラッジを含む液体相を含む工程、並びに
b)硫化水素から変換された硫黄単体を前記生物反応器から除去する工程、
を含み、前記生物反応器が5℃〜30℃の温度であることを特徴とする方法。 - 前記生物反応器に結合される少なくとも1つの隣接した生物反応器から、追加のバイオガスが供給される、請求項1又は2に記載の方法。
- 前記空気を供給される生物反応器に有機基質を供給する工程を更に含む、請求項3に記載の方法。
- 前記有機基質が液体基質、半液体基質又は固体基質である、請求項4に記載の方法。
- 前記有機基質が畜産廃棄物、農業廃棄物、都市廃棄物、農業食品廃棄物、産業有機廃棄物、又はそれらの混合物である、請求項5に記載の方法。
- 前記畜産廃棄物が動物廃棄物である、請求項6に記載の方法。
- 前記動物廃棄物が牛排泄物、豚排泄物、鶏排泄物、又はそれらの混合物である、請求項7に記載の方法。
- 前記生物反応器の前記ガス相に空気が注入される、請求項1又は2に記載の方法。
- 前記注入空気の流量が、前記バイオガスの流量の2〜20%である、請求項1又は2に記載の方法。
- バイオガス中の硫化水素濃度を下げる方法であって、以下の工程、
a)第一の生物反応器に空気及びバイオガスを供給する工程であって、前記バイオガスが第二の生物反応器から提供され、前記第一の生物反応器が、チオバチルス属が存在するスラッジを含む工程、及び
b)硫黄単体への酸化によって硫化水素をバイオガスから除去する工程、
を含み、前記第一の生物反応器が5℃〜30℃の温度であることを特徴とする方法。 - バイオガス中の硫化水素濃度を下げる方法であって、以下の工程、
a)第一の生物反応器に空気及びバイオガスを供給する工程であって、前記バイオガスが第二の生物反応器から提供され、前記第一の生物反応器が、チオバチルス属が存在するスラッジを含む工程、及び
b)硫化水素から変換された硫黄単体を前記第一の生物反応器から除去する工程、
を含み、前記第一の生物反応器が5℃〜30℃の温度であることを特徴とする方法。 - 前記第一の生物反応器がガス相を含む、請求項11又は12に記載の方法。
- 前記第一の生物反応器が液体相を更に含む、請求項13に記載の方法。
- 前記スラッジが前記第一の生物反応器の液体相又はガス相に含まれる、請求項14に記載の方法。
- 前記第一の生物反応器に第二の生物反応器から回収されたスラッジを接種する工程を更に含む、請求項11又は12に記載の方法。
- 前記スラッジが固体又は液体有機基質に順応している、請求項16に記載の方法。
- 前記有機基質が畜産廃棄物、農業廃棄物、都市廃棄物、農業食品廃棄物、産業有機廃棄物、又はそれらの混合物である、請求項17に記載の方法。
- 前記畜産廃棄物が動物廃棄物である、請求項18に記載の方法。
- 前記動物廃棄物が牛排泄物、豚排泄物、鶏排泄物、又はそれらの混合物である、請求項19に記載の方法。
- 前記バイオガスが空気と混合される、請求項11又は12に記載の方法。
- 前記バイオガス−空気混合物が、第一の生物反応器中に泡立たせられる、請求項21に記載の方法。
- 前記注入空気の流量が、前記第二の生物反応器によって生成されるバイオガスの流量の2〜20%である、請求項11又は12に記載の方法。
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