JP5560522B2 - メタン発酵消化液の高付加価値化の方法およびその装置 - Google Patents
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Description
消化液を単純に蒸留した蒸留液でも、リン処理槽および形成槽の処理によってMAPの形成は可能である。しかし、この場合、形成槽でMAPを固液分離した後の液分(以下、形成槽液分という。)の量が大きい。同液には、MAP反応残の窒素、リン等が残存しそのまま放流できず、消化液の濃縮・減量が果たせない。もちろん、形成槽でのMAP反応を最適にして形成槽液分中の窒素、リン等の残存量を最小にし、放流を可能とすることは技術的には可能である。しかしながら、そのためには、MAP反応に最適なpH値に調整したり、形成槽に導入されるアンモニア性窒素濃縮液のアンモニア性窒素濃度およびリン酸溶出材からのリンの溶出量をモニタリングし、それに応じたマグネシウム化合物の添加制御が必要である。このような制御はpH調整剤を必要とするなどコスト高を招くとともに、リン溶出量が変化しやすい炭化物、焼却灰(バイオマス由来を含む)をリン酸溶出材として用いることはできない。これに対して図2に示すような蒸留法では、アンモニア性窒素濃縮液の生成の段階で消化液の減量が図られており、形成槽液分も先に述べた単純な蒸留に比べて少なくなる。このため、形成槽液分に仮に多量の窒素、リン等が残存しても、液肥としての活用が容易である。特に、図2の蒸留法で同時に生成される濃縮液にはカリウムが濃縮されているので、形成槽液分との併用で、三大肥料成分の窒素、リン、カリウムを施肥できる。
まず、(I)試薬を添加した例1について
(1)メタン発酵消化液ろ液の蒸留処理で得られたアンモニア濃縮液100mlをビーカーに取る。
(2)塩化マグネシウムを添加する。塩化マグネシウムは溶解した。
(3)リン酸2水素カリウムを添加する。白濁を生じた。(但し、リン酸2水素カリウムは水に可溶である。)
(4)攪拌をやめると、白濁物が沈殿した。
pH及びアンモニア性窒素、リン酸態リン及びpHの値の変化は以下の表1の通りである。表1からアンモニア性窒素及びリン酸態リンの濃度の低下並びに沈殿物の形成からMAPの生成と考えられる。
沈殿物の成分を測定したところ、アンモニア性窒素5.3%、リン19%、マグネシウム14%(いずれも沈殿物乾物重さ当たりの重量%)であった。実験に用いたアンモニア性窒素濃縮液のアンモニア性窒素濃度が1160mg/L(≒0.1%)で、沈殿物ではアンモニア性窒素が約50倍に濃縮されている。
(1)メタン発酵消化液ろ液の蒸留処理で得られたアンモニア濃縮液100mlをビーカーに取る。
(2)水酸化マグネシウムを添加する。塩化マグネシウムは溶解しずらく白濁する。
(3)リン酸2水素カリウムを添加する。白濁を生じた。(但し、リン酸2水素カリウ
ムは水に可溶である。)
(4)攪拌をやめると、白濁物が沈殿した。
pH及びアンモニア性窒素、リン酸態リン及びpHの値の変化は以下の表2の通りである。表2からアンモニア性窒素及びリン酸態リンの濃度の低下並びに沈殿物の形成からMAPの生成と考えられる。
ケース1では、汚泥炭を蒸留水に浸漬した。ケース2では、焼却灰を蒸留水に浸漬した。ケース3では、汚泥炭をアンモニア濃縮液に浸漬した。ケース4では、焼却灰をアンモニア濃縮液に浸漬した。
リンの溶出については、以下の表3に示すように、汚泥炭と焼却灰とを比較すると、汚泥炭からリンの溶出が多いことが判明した。溶媒は蒸留水よりアンモニア濃縮液が有利であることが判明した。
3 消化液回収システム
4 アンモニア性窒素濃縮蒸留液生成システム
5 形成槽
6 投入装置(リン酸マグネシウムアンモニウム生成材投入手段)
Dg 消化液
L ろ液(消化液)
L−NH アンモニア性窒素濃縮蒸留液(蒸留液)
Claims (7)
- 有機性廃棄物を発酵させてメタン生成後に残留する消化液を回収する第1のステップと、この消化液を蒸留処理してアンモニア性窒素を濃縮した蒸留液を生成する第2のステップと、第2のステップで生成された蒸留液に、含有されるリン成分が前記蒸留液中で溶出されるリン溶出材とマグネシウム化合物とを投入してリン酸マグネシウムアンモニウム(MAP)を生成させ沈殿させて固液分離させる第3のステップと、沈殿したリン酸マグネシウムアンモニウム(MAP)を回収する第4のステップとを有することを特徴とするメタン発酵消化液の高付加価値化の方法。
- 第3のステップで、第2のステップで生成された蒸留液をリン処理槽に導き、リン処理槽に導かれた蒸留液にリン溶出材を投入し、リン成分が溶出されたリン溶出材の沈殿物とアンモニア性窒素およびリン酸態リンを含む溶解液とを生成させて固液分離させた後、分離された溶解液を形成槽に導き、形成槽の溶解液にマグネシウム化合物を投入しリン酸マグネシウムアンモニウム(MAP)を生成させ沈殿させて固液分離させることを特徴とする請求項1に記載のメタン発酵消化液の高付加価値化の方法。
- リン溶出材が、工業用に製造されたリン酸塩、バイオマス由来の炭化物、バイオマス由来の焼却灰のうち少なくともいずれか1であることを特徴とする請求項1または2に記載のメタン発酵消化液の高付加価値化の方法。
- 有機性廃棄物を発酵させてメタン生成後に残留する消化液を回収する消化液回収システムと、この消化液回収システムにより回収された消化液を蒸留処理してアンモニア性窒素を濃縮した蒸留液を生成するアンモニア性窒素濃縮蒸留液生成システムと、このアンモニア性窒素濃縮蒸留液生成システムにより生成された蒸留液を貯留し、内部に沈殿物が生成されると生成された沈殿物が分離回収される形成槽と、この形成槽に貯留された蒸留液に、含有されるリン成分が前記蒸留液中で溶出されるリン溶出材とマグネシウム化合物とを投入するリン酸マグネシウムアンモニウム生成材投入手段とを備えるとともに、
蒸留液が貯留された形成槽にリン酸マグネシウムアンモニウム生成材投入手段によりリン溶出材とマグネシウム化合物とを投入し、形成槽内にリン酸マグネシウムアンモニウム(MAP)を生成させ沈殿させて回収することを特徴とするメタン発酵消化液の高付加価値化の装置。 - アンモニア性窒素濃縮蒸留液生成システムと形成槽との間に設けられ、アンモニア性窒素濃縮蒸留液生成システムにより生成された蒸留液を貯留するリン処理槽と、このリン処理槽の蒸留液にリン溶出材を投入してリン成分が溶出されたリン溶出材の沈殿物とアンモニア性窒素およびリン酸態リンを含む溶解液とを生成させ固液分離させるリン溶出材投入手段と、リン処理槽内で固液分離された上記沈殿物と上記溶解液とのうち、分離した溶解液を上記形成槽に導く溶解液導入手段とを設けるとともに、
リン酸マグネシウムアンモニウム生成材投入手段は、溶解液導入手段により形成槽に導かれた上記溶解液にマグネシウム化合物を投入することを特徴とする請求項4に記載のメタン発酵消化液の高付加価値化の装置。 - リン溶出材が、工業用に製造されたリン酸塩、バイオマス由来の炭化物、バイオマス由来の焼却灰のうち少なくともいずれか1であることを特徴とする請求項4または5に記載のメタン発酵消化液の高付加価値化の装置。
- アンモニア性窒素濃縮蒸留液生成システムは、有機性廃棄物を発酵させてメタン生成後に残留する消化液が注入される蒸留タンクと、
この蒸留タンクに設けられ内部の消化液を所定の温度で加熱する加熱手段と、
この蒸留タンクに連通され蒸留タンクで蒸発した気体を冷却して凝縮させる冷却部と、
吸引側が冷却部に接続され装置内の圧力を減圧させる減圧ポンプと、
冷却部に連通され、冷却部で冷却された凝縮液を導き入れる第1および第2の受液タンクと、
これら第1および第2の受液タンクと冷却部との間に設けられ連通路を切り替える切替弁とを備えた濃縮装置により構成され、蒸留タンク内に注入された消化液を加熱手段で加熱し、蒸発した気体を冷却部で凝縮させ、このアンモニア濃度の高いアンモニア濃縮蒸留液を切替弁を介して第1の受液タンクに導き、蒸留タンク内で蒸発する気体のアンモニア濃度が低下すると切替弁を切り替え、冷却部で凝縮されたアンモニア濃度の低い清浄蒸留液を第2の受液タンクに導き、第1の受液タンクからアンモニア濃縮蒸留液を、第2の受液タンクから清浄蒸留液を、蒸留タンクから消化液の濃縮液をそれぞれ回収することを特徴とする請求項4に記載のメタン発酵消化液の高付加価値化の装置。
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