JP6979656B2 - Methane fermentation method, methane fermentation system, waste recycling method and waste recycling system - Google Patents

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Description

本発明は、メタン発酵方法に関するものであり、特に、バイオディーゼル燃料の製造過程で得られるグリセリンを含有する副産物(本明細書において「廃グリセリン」ともいう)や、石鹸工場、油脂工場、化粧品工場、医薬品工場等における油脂類を原料とする加工工程で副生されるグリセリン含有の廃棄物、廃食油や高酸価油等の脂肪酸グリセリンエステル含有の廃棄物などから、メタンを含むバイオガスを効率よく生成することができるメタン発酵方法に関するものである。また、本発明は上記メタン発酵方法を実現することのできるメタン発酵システム、グリセリンおよび脂肪酸グリセリンエステルの少なくとも1種を含有する廃棄物の再利用方法および再利用システムにも関する。 The present invention relates to a methane fermentation method, and in particular, a by-product containing glycerin (also referred to as “waste glycerin” in the present specification) obtained in the process of producing biodiesel fuel, a soap factory, an oil / fat factory, and a cosmetics factory. Efficient biogas containing methane from glycerin-containing waste produced as a by-product in processing processes using fats and oils as raw materials in pharmaceutical factories, and fatty acid glycerin ester-containing waste such as waste cooking oil and high acid value oil. It relates to a well-produced methane fermentation method. The present invention also relates to a methane fermentation system capable of realizing the above-mentioned methane fermentation method, a waste recycling method and a recycling system containing at least one of glycerin and a fatty acid glycerin ester.

近年、地球温暖化防止の観点から、二酸化炭素の発生を削減し、資源のリサイクルに繋がるような、従来の化石燃料に替わる燃料の開発が進められており、その一つとして、植物油や廃食油等を原料とするバイオディーゼル燃料が注目されている。バイオディーゼル燃料の合成方法としては、動植物の油脂や廃食用油等の油脂と、1価アルコールとを原料とし、アルカリ性物質を触媒としてエステル交換反応により合成する方法が主流である(例えば、非特許文献1)。この合成反応において、グリセリンを含有する副産物(廃グリセリン)も生成される。 In recent years, from the viewpoint of preventing global warming, the development of fuels that can replace conventional fossil fuels by reducing the generation of carbon dioxide and leading to the recycling of resources has been promoted. Biodiesel fuels made from such materials are attracting attention. As a method for synthesizing biodiesel fuel, a method of synthesizing fats and oils such as animal and plant oils and waste cooking oils and monohydric alcohols by transesterification reaction using an alkaline substance as a catalyst is the mainstream (for example, non-patented). Document 1). In this synthetic reaction, a by-product containing glycerin (waste glycerin) is also produced.

また、油脂から遊離脂肪酸を工業的に製造する方法としては、高温高圧分解法、酵素分解法等が挙げられるが、いずれも動植物等に由来する油脂を加水分解して脂肪酸を遊離するものである。かかる加水分解においても、グリセリンを含有する副産物が生成される。 Examples of methods for industrially producing free fatty acids from fats and oils include high-temperature and high-pressure decomposition methods and enzymatic decomposition methods, all of which hydrolyze fats and oils derived from animals and plants to release fatty acids. .. Such hydrolysis also produces glycerin-containing by-products.

グリセリンを含有する廃棄物は、触媒や未反応油脂等の不純物を多く含むものである。そのため、グリセリンそのものには、医薬品や化粧品等の原料としての用途があるものの、上述したグリセリン含有廃棄物を医薬品や化粧品等の原料として用いるためには多大なコストをかけて精製しなければならず、実用的ではなかった。そのため、グリセリン含有廃棄物は、産業廃棄物として処分されることが多かった。 Waste containing glycerin contains a large amount of impurities such as catalysts and unreacted fats and oils. Therefore, although glycerin itself has a use as a raw material for pharmaceuticals and cosmetics, the above-mentioned glycerin-containing waste must be purified at a great cost in order to be used as a raw material for pharmaceuticals and cosmetics. , Was not practical. Therefore, glycerin-containing waste is often disposed of as industrial waste.

一方、食用油などの油脂が劣化すると、加水分解が生じたり、炭素鎖が切れてさらに酸化したりするため、酸価の高い油(高酸価油)となる。また、植物油脂の精製における脱酸工程において、油脂(原油)から油滓が分離される。これらの高酸価油や油滓は、脂肪酸グリセリンエステルを含む廃棄物である。 On the other hand, when fats and oils such as edible oil deteriorate, hydrolysis occurs, carbon chains are broken and further oxidation occurs, so that the oil has a high acid value (high acid value oil). Further, in the deoxidizing step in the refining of vegetable oils and fats, oil slag is separated from the oils and fats (crude oil). These high acid oils and slags are wastes containing fatty acid glycerin esters.

このような状況下で、環境負荷を低減する観点から、廃グリセリン等のグリセリン含有廃棄物を有効活用する種々の試みがなされている。例えば、生ごみ、畜糞尿、汚泥などを主原料としてメタン発酵を行う際に、発酵を促進させる目的でグリセリン含有廃棄物を副原料として利用する方法が提案されている(特許文献1〜5)。また、固形有機性廃棄物及び油脂含有廃棄物を含む原料を用いてメタン発酵を行う際に、固形原料の可溶化を目的としてグリセリン含有廃棄物を利用する方法も提案されている(特許文献6)。さらに、廃グリセリンを主原料としてメタン発酵を行う際に、メタン発酵を促進させるために原料に糖を添加する方法も提案されている(特許文献7)。 Under such circumstances, various attempts have been made to effectively utilize glycerin-containing waste such as waste glycerin from the viewpoint of reducing the environmental load. For example, when methane fermentation is performed using food waste, livestock manure, sludge, etc. as the main raw material, a method of using glycerin-containing waste as an auxiliary raw material for the purpose of promoting fermentation has been proposed (Patent Documents 1 to 5). .. Further, a method of utilizing glycerin-containing waste for the purpose of solubilizing the solid raw material when methane fermentation is performed using a raw material containing solid organic waste and oil-containing waste has also been proposed (Patent Document 6). ). Further, when methane fermentation is carried out using waste glycerin as a main raw material, a method of adding sugar to the raw material in order to promote methane fermentation has also been proposed (Patent Document 7).

特開2007−098239号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2007-098239 特許5036938号公報Japanese Patent No. 5036938 特開2010−193767号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2010-193767 特開2006−348191号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2006-348191 特開2012−39912号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-39912 特開2005−279411号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2005-279411 特開2012−039975号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-039975

日本マリンエンジニアリング学会誌,2012年,第47巻,第1号,第45-50頁Journal of Japanese Society of Marine Engineering, 2012, Vol. 47, No. 1, pp. 45-50

しかしながら、特許文献2〜6に開示された方法では、グリセリン含有廃棄物は単に副原料として用いているだけであり、グリセリン含有廃棄物の有効利用という観点からはまだ不十分なものである。また、特許文献7に開示の方法においても、グリセリン含有廃棄物は、原料の可溶化のために用いられているだけである。一方、特許文献8に開示の方法では、メタン発酵の促進のために廃グリセリンに糖を加えなければならず、製造コスト、実用化の観点からはまだ十分なものとは言えない。 However, in the methods disclosed in Patent Documents 2 to 6, the glycerin-containing waste is merely used as an auxiliary raw material, and is still insufficient from the viewpoint of effective utilization of the glycerin-containing waste. Further, also in the method disclosed in Patent Document 7, the glycerin-containing waste is only used for solubilizing the raw material. On the other hand, in the method disclosed in Patent Document 8, sugar must be added to waste glycerin in order to promote methane fermentation, which is not yet sufficient from the viewpoint of production cost and practical use.

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、グリセリンを含有する廃棄物や脂肪酸グリセリンエステルを含有する廃棄物を含む原料から、効率よく、メタンを含むバイオガスを生成させるメタン発酵方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and is a methane fermentation method for efficiently producing biogas containing methane from a raw material containing waste containing glycerin and waste containing fatty acid glycerin ester. The purpose is to provide.

本発明者は上記課題を解決すべく鋭意研究を行った結果、グリセリンおよび脂肪酸グリセリンエステルの少なくとも1種を含む原料を適切なpHに調整するとともに原料から油分を分離除去し、この分離除去工程で得られたグリセリン含有液を用いてメタン発酵を行えば、効率よくメタンを含むバイオガスを産出することができることを見出し、本発明を完成させるに至った。
具体的には、本発明は以下のとおりである。
As a result of diligent research to solve the above problems, the present inventor adjusts the raw material containing at least one of glycerin and fatty acid glycerin ester to an appropriate pH and separates and removes oil from the raw material in this separation / removal step. We have found that if methane fermentation is carried out using the obtained glycerin-containing liquid, biogas containing methane can be efficiently produced, and the present invention has been completed.
Specifically, the present invention is as follows.

〔1〕 グリセリンおよび脂肪酸グリセリンエステルの少なくとも1種を含有する原料からメタンを含むバイオガスを製造するメタン発酵方法であって、
前記原料と無機酸とを混合し、第一の油分と第一のグリセリン含有液とを分離する第一の分離工程と、
前記第一のグリセリン含有液をアルカリ性物質により中和する中和工程と、
中和された前記第一のグリセリン含有液から、第二の油分および析出した無機塩を分離して第二のグリセリン含有液を得る第二の分離工程と、
前記第二のグリセリン含有液を用いてメタン発酵を行う発酵工程と、
を備えることを特徴とするメタン発酵方法。
〔2〕 前記第二の分離工程の後に前記第二のグリセリン含有液からアルコールを除去し、アルコールを分離除去した第二のグリセリン含有液を用いて前記メタン発酵を行うことを特徴とする〔1〕に記載のメタン発酵方法。
〔3〕 前記第一の分離工程において、前記原料と前記無機酸との混合液のpHが3以下であることを特徴とする〔1〕または〔2〕に記載のメタン発酵方法。
〔4〕 前記中和工程において、前記第一のグリセリン含有液のpHが4〜8となるように中和することを特徴とする〔1〕〜〔3〕のいずれか一項に記載のメタン発酵方法。
〔5〕 前記メタン発酵工程において、前記第二のグリセリン含有液に加え、窒素及び/又はリンを含む副原料をメタン発酵槽に投入することを特徴とする〔1〕〜〔4〕のいずれか一項に記載のメタン発酵方法。
〔6〕 前記副原料が、生ごみ、畜糞尿、リン酸、リン酸塩、アンモニア、及びアンモニウム塩からなる群より選択される1種または2種以上であることを特徴とする〔5〕に記載のメタン発酵方法。
〔7〕 前記メタン発酵槽内の消化汚泥の総窒素(T−N)濃度が100〜10,000mg/Lとなるように、前記副原料を添加することを特徴とする〔5〕または〔6〕に記載のメタン発酵方法。
〔8〕 前記メタン発酵槽内のCODcr負荷が2〜20kg/m3・dayとなるように、前記第二のグリセリン含有液の投入量を調節することを特徴とする〔1〕〜〔7〕のいずれか一項に記載のメタン発酵方法。
〔9〕 前記第二のグリセリン含有液のメタン発酵以外の用途の需要に応じて、前記第二のグリセリン含有液のメタン発酵工程への供給量を調整することを特徴とする〔1〕〜〔8〕のいずれか一項に記載のメタン発酵方法。
〔10〕 アルカリ触媒法以外の方法であって、酸触媒法、酸アルカリ触媒法、生体触媒法、イオン交換樹脂法、超臨界法、亜臨界法および固体触媒法からなる群より選択される少なくとも一つの方法により、脂肪酸アルキルエステルを製造するエステル化工程を備え、
前記エステル化工程においては、前記第一の分離工程で分離された第一の油分および/または前記第二の分離工程で分離された第二の油分を原料として用いる
ことを特徴とする〔1〕〜〔9〕のいずれか一項に記載のメタン発酵方法。
〔11〕 前記エステル化工程で得られた脂肪酸アルキルエステルの少なくとも一部を用いて発電する発電工程を備えることを特徴とする〔10〕に記載のメタン発酵方法。
〔12〕 前記第二のグリセリン含有液のメタン発酵以外の用途の需要に応じて、前記第二のグリセリン含有液の前記メタン発酵工程への供給量を調整するとともに、前記脂肪酸アルキルエステルの需要に応じて、前記脂肪酸アルキルエステルの前記発電工程への供給量を調整することを特徴とする〔11〕に記載のメタン発酵方法。
〔13〕 グリセリンおよび脂肪酸グリセリンエステルの少なくとも1種を含有する原料からメタンを含むバイオガスを製造するメタン発酵システムであって、
前記原料と無機酸とを混合し、第一の油分と第一のグリセリン含有液とを分離する第一の分離装置と、
前記第一のグリセリン含有液をアルカリ性物質により中和する中和装置と、
中和された前記第一のグリセリン含有液から、第二の油分および析出した無機塩を分離して第二のグリセリン含有液を得る第二の分離装置と、
前記第二のグリセリン含有液を用いてメタン発酵を行うメタン発酵装置と、
を備えることを特徴とするメタン発酵システム。
〔14〕 前記第二の分離装置の後段に、前記第二のグリセリン含有液を貯留するグリセリン貯留タンクを備え、
前記グリセリン貯留タンクは、貯留された前記第二のグリセリン含有液の量を検知する検知計を備え、
前記第二のグリセリン含有液の量が所定量以上となった場合に、前記第二のグリセリン含有液が前記メタン発酵装置へ供給される
ことを特徴とする〔13〕に記載のメタン発酵システム。
〔15〕 アルカリ触媒法以外の方法であって、酸触媒法、酸アルカリ触媒法、生体触媒法、イオン交換樹脂法、超臨界法、亜臨界法および固体触媒法からなる群より選択される少なくとも一つの方法により、脂肪酸アルキルエステルを製造するエステル化装置を備え、
前記第一の分離工程で分離された第一の油分および/または前記第二の分離工程で分離された第二の油分が、原料として前記エステル化装置に供給される
ことを特徴とする〔13〕または〔14〕に記載のメタン発酵システム。
〔16〕 前記エステル化装置の後段に、前記脂肪酸アルキルエステルを貯留する脂肪酸アルキルエステル貯留タンクを備えるともに、
前記脂肪酸アルキルエステル貯留タンクの後段に、前記脂肪酸アルキルエステルを用いて発電する発電装置を備え、
前記脂肪酸アルキルエステル貯留タンクは、貯留された前記脂肪酸アルキルエステルの量を検知する検知計を備え、
前記脂肪酸アルキルエステルの量が所定量以上となった場合に、前記脂肪酸アルキルエステルが前記発電装置へ供給される
ことを特徴とする〔15〕に記載のメタン発酵システム。
〔17〕 グリセリンおよび脂肪酸グリセリンエステルの少なくとも1種を含有する廃棄物を再利用する方法であって、
前記廃棄物と無機酸とを混合し、第一の油分と第一のグリセリン含有液とを分離する第一の分離工程と、
前記第一のグリセリン含有液をアルカリ性物質により中和する中和工程と、
中和された前記第一のグリセリン含有液から、第二の油分および析出した無機塩を分離して第二のグリセリン含有液を得る第二の分離工程と、
前記第二のグリセリン含有液を用いてメタン発酵を行う発酵工程と、
を備えることを特徴とする廃棄物再利用方法。
〔18〕 前記第二のグリセリン含有液のメタン発酵以外の用途の需要に応じて、前記第二のグリセリン含有液のメタン発酵工程への供給量を調整することを特徴とする〔17〕に記載の廃棄物再利用方法。
〔19〕 アルカリ触媒法以外の方法であって、酸触媒法、酸アルカリ触媒法、生体触媒法、イオン交換樹脂法、超臨界法、亜臨界法および固体触媒法からなる群より選択される少なくとも一つの方法により、脂肪酸アルキルエステルを製造するエステル化工程を備え、
前記エステル化工程においては、前記第一の分離工程で分離された第一の油分および/または前記第二の分離工程で分離された第二の油分を原料として用いる
ことを特徴とする〔17〕または〔18〕に記載の廃棄物再利用方法。
〔20〕 前記エステル化工程で得られた脂肪酸アルキルエステルの少なくとも一部を用いて発電する発電工程を備え、
前記第二のグリセリン含有液のメタン発酵以外の用途の需要に応じて、前記第二のグリセリン含有液の前記メタン発酵工程への供給量を調整するとともに、前記脂肪酸アルキルエステルの需要に応じて、前記脂肪酸アルキルエステルの前記発電工程への供給量を調整することを特徴とする〔19〕に記載の廃棄物再利用方法。
〔21〕 グリセリンおよび脂肪酸グリセリンエステルの少なくとも1種を含有する廃棄物を再利用するシステムであって、
前記廃棄物と無機酸とを混合し、第一の油分と第一のグリセリン含有液とを分離する第一の分離装置と、
前記第一のグリセリン含有液をアルカリ性物質により中和する中和装置と、
中和された前記第一のグリセリン含有液から、第二の油分および析出した無機塩を分離して第二のグリセリン含有液を得る第二の分離装置と、
前記第二のグリセリン含有液を用いてメタン発酵を行うメタン発酵装置と、
を備えることを特徴とする廃棄物再利用システム。
〔22〕 前記第二の分離装置の後段に、第二のグリセリン含有液を貯留するグリセリン貯留タンクを備え、
前記グリセリン貯留タンクは、貯留された前記第二のグリセリン含有液の量を検知する検知計を備え、
前記第二のグリセリン含有液の量が所定量以上となった場合に、前記第二のグリセリン含有液が前記メタン発酵装置へ供給される
ことを特徴とする〔21〕に記載の廃棄物再利用システム。
〔23〕 アルカリ触媒法以外の方法であって、酸触媒法、酸アルカリ触媒法、生体触媒法、イオン交換樹脂法、超臨界法、亜臨界法および固体触媒法からなる群より選択される少なくとも一つの方法により、脂肪酸アルキルエステルを製造するエステル化装置を備え、
前記第一の分離工程で分離された第一の油分および/または前記第二の分離工程で分離された第二の油分が、原料として前記エステル化装置に供給される
ことを特徴とする〔21〕または〔22〕に記載の廃棄物再利用システム。
〔24〕 前記エステル化装置の後段に、前記脂肪酸アルキルエステルを貯留する脂肪酸アルキルエステル貯留タンクを備えるともに、
前記脂肪酸アルキルエステル貯留タンクの後段に、前記脂肪酸アルキルエステルを用いて発電する発電装置を備え、
前記脂肪酸アルキルエステル貯留タンクは、貯留された前記脂肪酸アルキルエステルの量を検知する検知計を備え、
前記脂肪酸アルキルエステルの量が所定量以上となった場合に、前記脂肪酸アルキルエステルが前記発電装置へ供給される
ことを特徴とする〔23〕に記載の廃棄物再利用システム。
[1] A methane fermentation method for producing biogas containing methane from a raw material containing at least one of glycerin and a fatty acid glycerin ester.
The first separation step of mixing the raw material and the inorganic acid to separate the first oil component and the first glycerin-containing liquid,
A neutralization step of neutralizing the first glycerin-containing liquid with an alkaline substance, and
A second separation step of separating the second oil and the precipitated inorganic salt from the neutralized first glycerin-containing liquid to obtain a second glycerin-containing liquid.
A fermentation step in which methane fermentation is performed using the second glycerin-containing liquid, and
A methane fermentation method characterized by comprising.
[2] After the second separation step, alcohol is removed from the second glycerin-containing liquid, and the methane fermentation is performed using the second glycerin-containing liquid from which the alcohol has been separated and removed [1]. ] The methane fermentation method described in.
[3] The methane fermentation method according to [1] or [2], wherein in the first separation step, the pH of the mixed solution of the raw material and the inorganic acid is 3 or less.
[4] The methane according to any one of [1] to [3], which comprises neutralizing the first glycerin-containing liquid so that the pH becomes 4 to 8 in the neutralization step. Fermentation method.
[5] Any of [1] to [4], wherein in the methane fermentation step, an auxiliary raw material containing nitrogen and / or phosphorus is charged into the methane fermentation tank in addition to the second glycerin-containing liquid. The methane fermentation method according to item 1.
[6] The auxiliary raw material is one or more selected from the group consisting of food waste, livestock manure, phosphoric acid, phosphate, ammonia, and ammonium salt [5]. The described methane fermentation method.
[7] The auxiliary raw material is added so that the total nitrogen (TN) concentration of the digested sludge in the methane fermentation tank is 100 to 10,000 mg / L [5] or [6]. ] The methane fermentation method described in.
[8] It is characterized in that the input amount of the second glycerin-containing liquid is adjusted so that the CODcr load in the methane fermentation tank is 2 to 20 kg / m 3 · day [1] to [7]. The methane fermentation method according to any one of the above.
[9] It is characterized in that the supply amount of the second glycerin-containing liquid to the methane fermentation step is adjusted according to the demand for applications other than the methane fermentation of the second glycerin-containing liquid [1] to [ 8] The methane fermentation method according to any one of the items.
[10] A method other than the alkali catalyst method, at least selected from the group consisting of an acid catalyst method, an acid alkali catalyst method, a biocatalyst method, an ion exchange resin method, a supercritical method, a subcritical method and a solid catalyst method. It comprises an esterification step to produce a fatty acid alkyl ester by one method.
The esterification step is characterized in that the first oil separated in the first separation step and / or the second oil separated in the second separation step is used as a raw material [1]. The methane fermentation method according to any one of [9].
[11] The methane fermentation method according to [10], which comprises a power generation step of generating electricity using at least a part of the fatty acid alkyl ester obtained in the esterification step.
[12] The supply amount of the second glycerin-containing liquid to the methane fermentation step is adjusted according to the demand for applications other than methane fermentation of the second glycerin-containing liquid, and the demand for the fatty acid alkyl ester is met. The methane fermentation method according to [11], wherein the supply amount of the fatty acid alkyl ester to the power generation step is adjusted accordingly.
[13] A methane fermentation system for producing biogas containing methane from a raw material containing at least one of glycerin and a fatty acid glycerin ester.
A first separation device that mixes the raw material and an inorganic acid to separate the first oil and the first glycerin-containing liquid.
A neutralizing device that neutralizes the first glycerin-containing liquid with an alkaline substance,
A second separation device that separates the second oil and the precipitated inorganic salt from the neutralized first glycerin-containing liquid to obtain a second glycerin-containing liquid.
A methane fermentation apparatus that performs methane fermentation using the second glycerin-containing liquid, and
A methane fermentation system characterized by being equipped with.
[14] A glycerin storage tank for storing the second glycerin-containing liquid is provided after the second separation device.
The glycerin storage tank includes a detector for detecting the amount of the stored second glycerin-containing liquid.
The methane fermentation system according to [13], wherein the second glycerin-containing liquid is supplied to the methane fermentation apparatus when the amount of the second glycerin-containing liquid becomes a predetermined amount or more.
[15] A method other than the alkali catalyst method, which is selected from the group consisting of an acid catalyst method, an acid alkali catalyst method, a biocatalyst method, an ion exchange resin method, a supercritical method, a subcritical method and a solid catalyst method. Esterification equipment for producing fatty acid alkyl esters by one method
The first oil separated in the first separation step and / or the second oil separated in the second separation step is supplied to the esterification apparatus as a raw material [13]. ] Or [14]. The methane fermentation system.
[16] A fatty acid alkyl ester storage tank for storing the fatty acid alkyl ester is provided after the esterification device.
A power generation device that generates electricity using the fatty acid alkyl ester is provided after the fatty acid alkyl ester storage tank.
The fatty acid alkyl ester storage tank comprises a detector that detects the amount of the stored fatty acid alkyl ester.
The methane fermentation system according to [15], wherein the fatty acid alkyl ester is supplied to the power generation device when the amount of the fatty acid alkyl ester exceeds a predetermined amount.
[17] A method for reusing waste containing at least one of glycerin and a fatty acid glycerin ester.
The first separation step of mixing the waste and the inorganic acid to separate the first oil and the first glycerin-containing liquid,
A neutralization step of neutralizing the first glycerin-containing liquid with an alkaline substance, and
A second separation step of separating the second oil and the precipitated inorganic salt from the neutralized first glycerin-containing liquid to obtain a second glycerin-containing liquid.
A fermentation step in which methane fermentation is performed using the second glycerin-containing liquid, and
A waste recycling method characterized by providing.
[18] The second glycerin-containing liquid is characterized in that the supply amount of the second glycerin-containing liquid to the methane fermentation step is adjusted according to the demand for applications other than methane fermentation [17]. How to reuse waste.
[19] At least a method other than the alkali catalyst method, which is selected from the group consisting of an acid catalyst method, an acid alkali catalyst method, a biocatalyst method, an ion exchange resin method, a supercritical method, a subcritical method and a solid catalyst method. It comprises an esterification step to produce a fatty acid alkyl ester by one method.
The esterification step is characterized in that the first oil separated in the first separation step and / or the second oil separated in the second separation step is used as a raw material [17]. Alternatively, the waste recycling method according to [18].
[20] The present invention comprises a power generation step of generating electricity using at least a part of the fatty acid alkyl ester obtained in the esterification step.
The supply amount of the second glycerin-containing liquid to the methane fermentation step is adjusted according to the demand for applications other than methane fermentation of the second glycerin-containing liquid, and the supply amount of the second glycerin-containing liquid is adjusted according to the demand for the fatty acid alkyl ester. The waste recycling method according to [19], wherein the supply amount of the fatty acid alkyl ester to the power generation process is adjusted.
[21] A system for reusing waste containing at least one of glycerin and a fatty acid glycerin ester.
A first separation device that mixes the waste with an inorganic acid and separates the first oil and the first glycerin-containing liquid.
A neutralizing device that neutralizes the first glycerin-containing liquid with an alkaline substance,
A second separation device that separates the second oil and the precipitated inorganic salt from the neutralized first glycerin-containing liquid to obtain a second glycerin-containing liquid.
A methane fermentation apparatus that performs methane fermentation using the second glycerin-containing liquid, and
A waste recycling system characterized by being equipped with.
[22] A glycerin storage tank for storing the second glycerin-containing liquid is provided after the second separation device.
The glycerin storage tank includes a detector for detecting the amount of the stored second glycerin-containing liquid.
The waste reuse according to [21], wherein the second glycerin-containing liquid is supplied to the methane fermentation apparatus when the amount of the second glycerin-containing liquid becomes a predetermined amount or more. system.
[23] At least a method other than the alkali catalyst method, which is selected from the group consisting of an acid catalyst method, an acid alkali catalyst method, a biocatalyst method, an ion exchange resin method, a supercritical method, a subcritical method and a solid catalyst method. Esterification equipment for producing fatty acid alkyl esters by one method
The first oil separated in the first separation step and / or the second oil separated in the second separation step is supplied to the esterification apparatus as a raw material [21]. ] Or the waste recycling system according to [22].
[24] A fatty acid alkyl ester storage tank for storing the fatty acid alkyl ester is provided after the esterification device.
A power generation device that generates electricity using the fatty acid alkyl ester is provided after the fatty acid alkyl ester storage tank.
The fatty acid alkyl ester storage tank comprises a detector that detects the amount of the stored fatty acid alkyl ester.
The waste recycling system according to [23], wherein the fatty acid alkyl ester is supplied to the power generation device when the amount of the fatty acid alkyl ester exceeds a predetermined amount.

本発明によれば、グリセリン含有廃棄物や脂肪酸グリセリンエステル含有廃棄物から効率よくメタンを含むバイオガスを製造することができる。また、グリセリン含有廃棄物からのメタンの回収率が従来の方法に比して飛躍的に大きくなる。 According to the present invention, biogas containing methane can be efficiently produced from glycerin-containing waste and fatty acid glycerin ester-containing waste. In addition, the recovery rate of methane from glycerin-containing waste is dramatically increased as compared with the conventional method.

本発明の一実施形態に係るメタン発酵方法のフローを表す図である。It is a figure which shows the flow of the methane fermentation method which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の好ましい実施形態が備えるエステル化工程(第二のエステル化工程)のフローを表す図である。It is a figure which shows the flow of the esterification step (second esterification step) provided with the preferable embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係るメタン発酵システム(廃棄物再利用システム)を説明する図である。It is a figure explaining the methane fermentation system (waste reuse system) which concerns on one Embodiment of this invention. 実施例で用いた実験装置を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the experimental apparatus used in an Example. 実施例におけるガス発生量を示すグラフである。It is a graph which shows the gas generation amount in an Example.

以下、本発明の実施形態について説明する。
〔メタン発酵方法〕
本発明の一実施形態に係るメタン発酵方法は、グリセリンおよび脂肪酸グリセリンエステルの少なくとも1種を含有する原料からメタンを含むバイオガスを製造する方法であって、前記原料と無機酸とを混合し、第一の油分と第一のグリセリン含有液とを分離する第一の分離工程と;前記第一のグリセリン含有液をアルカリ性物質により中和する中和工程と;中和されたグリセリン含有液から、第二の油分および析出した無機塩を分離して第二のグリセリン含有液を得る第二の分離工程と;前記第二のグリセリン含有液を用いてメタン発酵を行う発酵工程と;を備える。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
[Methane fermentation method]
The methane fermentation method according to the embodiment of the present invention is a method for producing a biogas containing methane from a raw material containing at least one of glycerin and a fatty acid glycerin ester, in which the raw material and an inorganic acid are mixed. From the first separation step of separating the first oil and the first glycerin-containing liquid; the neutralization step of neutralizing the first glycerin-containing liquid with an alkaline substance; from the neutralized glycerin-containing liquid. It comprises a second separation step of separating the second oil component and the precipitated inorganic salt to obtain a second glycerin-containing liquid; and a fermentation step of performing methane fermentation using the second glycerin-containing liquid.

図1は本実施形態に係るメタン発酵方法の特に好適な実施形態におけるフローを表す図である。図1においては、グリセリン含有廃棄物または脂肪酸グリセリンエステル含有廃棄物を含む原料に無機酸を混合して第一の油分を分離除去する第一の分離工程と、それに続く第一のグリセリン含有液の中和工程と、中和されたグリセリン含有液から第二の油分と無機塩を分離除去する第二の分離工程と、それに続く第二のグリセリン含有液からアルコールを分離除去するアルコール除去工程とが図示されている。さらに、これらの工程を経て得られた第二のグリセリン含有液を用いてメタン発酵を行う工程が図示されている。なお、アルコール除去工程は任意工程であり、第二のグリセリン含有液はアルコール除去工程を介さずにメタン発酵工程に供給されてもよい。 FIG. 1 is a diagram showing a flow in a particularly suitable embodiment of the methane fermentation method according to the present embodiment. In FIG. 1, a first separation step of mixing an inorganic acid with a raw material containing glycerin-containing waste or fatty acid glycerin ester-containing waste to separate and remove a first oil component, followed by a first glycerin-containing liquid. The neutralization step, the second separation step of separating and removing the second oil and the inorganic salt from the neutralized glycerin-containing liquid, and the subsequent alcohol removing step of separating and removing the alcohol from the second glycerin-containing liquid are performed. It is illustrated. Further, a step of performing methane fermentation using the second glycerin-containing liquid obtained through these steps is illustrated. The alcohol removing step is an optional step, and the second glycerin-containing liquid may be supplied to the methane fermentation step without going through the alcohol removing step.

(1)原料
本実施形態において用いる原料は、グリセリンおよび脂肪酸グリセリンエステルの少なくとも1種を含むものであれば、特に限定されない。
グリセリンを含む原料としては、例えば、グリセリンを含有する廃棄物が例示される。また、脂肪酸グリセリンエステルを含む原料は、後述する第一の分離工程において、酸触媒エステル交換反応等によりグリセリンを生成するため、これらも好適に利用することができる。
以下、グリセリン含有廃棄物および脂肪酸グリセリンエステル含有廃棄物についてやや詳しく説明する。
(1) Raw Material The raw material used in the present embodiment is not particularly limited as long as it contains at least one of glycerin and fatty acid glycerin ester.
Examples of the raw material containing glycerin include waste containing glycerin. Further, since the raw material containing the fatty acid glycerin ester produces glycerin by an acid-catalyzed transesterification reaction or the like in the first separation step described later, these can also be suitably used.
Hereinafter, the glycerin-containing waste and the fatty acid glycerin ester-containing waste will be described in some detail.

(1−1)グリセリン含有廃棄物
本実施形態で用いられるグリセリン含有廃棄物としては、バイオディーゼル燃料の製造過程で副生される廃グリセリン、遊離脂肪酸の製造工程で副生されるグリセリン廃液、甘水、脂肪酸アルキルエステルの洗浄廃水などを用いることができる。
(1-1) Glycerin-containing waste The glycerin-containing waste used in this embodiment includes waste glycerin produced as a by-product in the biodiesel fuel production process, glycerin waste liquid produced as a by-product in the free fatty acid production process, and sweetness. Water, washing waste water of fatty acid alkyl ester, etc. can be used.

ここで、遊離脂肪酸の製造工程で副生されるグリセリン廃液とは、動植物の油脂を加水分解して遊離脂肪酸を製造する場合に副生される廃棄物である。加水分解による遊離脂肪酸の製造方法としては、高温高圧分解法、酵素分解法等が挙げられる。かかる製造工程で副生されるグリセリン廃液には、グリセリンの他、未反応の油脂、部分的に加水分解された油脂等が含まれる。
また、甘水は、油脂を鹸化(アルカリ加水分解)して脂肪酸塩を生成させる場合(例えば、石鹸の製造過程など)における副生成物であり、グリセリン、水分、アルカリ等を含む。
脂肪酸アルキルエステルの洗浄廃水は、バイオディーゼル燃料をはじめとする脂肪酸アルキルエステルの製造過程において、反応物を洗浄したときに生じる廃水であり、水分の他、脂肪酸アルキルエステルの製造反応において副生されるグリセリンが含まれ、さらに未反応の遊離脂肪酸およびその塩、1価アルコール等が含まれる。
Here, the glycerin waste liquid produced as a by-product in the process of producing a free fatty acid is a waste produced as a by-product when hydrolyzing fats and oils of animals and plants to produce a free fatty acid. Examples of the method for producing free fatty acid by hydrolysis include a high-temperature high-pressure decomposition method and an enzymatic decomposition method. The glycerin waste liquid produced as a by-product in such a production process includes unreacted fats and oils, partially hydrolyzed fats and oils, and the like, in addition to glycerin.
In addition, sweet water is a by-product in the case of saponifying (alkaline hydrolysis) fats and oils to produce fatty acid salts (for example, in the manufacturing process of soap), and contains glycerin, water, alkali and the like.
Washing wastewater of fatty acid alkyl ester is wastewater generated when a reactant is washed in the process of manufacturing fatty acid alkyl ester such as biodiesel fuel, and is produced as a by-product in the production reaction of fatty acid alkyl ester in addition to water. It contains glycerin, and further contains unreacted free fatty acids and salts thereof, monohydric alcohols and the like.

次に、バイオディーゼル燃料の製造過程で副生される廃グリセリンについて、やや詳しく説明する。
バイオディーゼル燃料となる脂肪酸アルキルエステルは、植物油などの原料油脂に、メタノール等の1価アルコールと、水酸化カリウム等のアルカリ触媒とを加え、エステル交換反応を行うことで得られる。
Next, the waste glycerin produced as a by-product in the manufacturing process of biodiesel fuel will be described in a little more detail.
The fatty acid alkyl ester used as a biodiesel fuel can be obtained by adding a monohydric alcohol such as methanol and an alkaline catalyst such as potassium hydroxide to a raw material fat such as vegetable oil and performing a transesterification reaction.

バイオディーゼル燃料の原料油脂としては、菜種油、パーム油、オリーブ油、ひまわり油、大豆油、コメ油、大麻油等の植物油;魚油、豚脂、牛豚等の獣脂;天ぷら油等の廃食油;などを用いることができる。
1価アルコールとしては、メタノール、エタノール、1−プロパノール、エチルヘキサノール等を用いることができ、メタノールおよびエタノールが好ましく、メタノールが特に好ましい。
アルカリ触媒としては、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、酸化カルシウム等を用いることができるが、本実施形態で分離回収される塩の析出性や再利用容易性等の観点から、水酸化カリウムが好ましい。
Raw oils and fats for biodiesel fuel include vegetable oils such as rapeseed oil, palm oil, olive oil, sunflower oil, soybean oil, rice oil and cannabis oil; animal fats such as fish oil, pork fat and cow pig; waste cooking oil such as tempura oil; Can be used.
As the monohydric alcohol, methanol, ethanol, 1-propanol, ethylhexanol and the like can be used, and methanol and ethanol are preferable, and methanol is particularly preferable.
Potassium hydroxide, sodium hydroxide, calcium oxide and the like can be used as the alkaline catalyst, but potassium hydroxide is preferable from the viewpoint of precipitation property and ease of reuse of the salt separated and recovered in the present embodiment. ..

上記エステル交換反応においては、原料油脂に含まれる脂肪酸グリセリンエステルが1価アルコールと反応し、脂肪酸アルキルエステルおよびグリセリンが生成する。得られる反応液は、脂肪酸アルキルエステル相と、廃グリセリン相とに液々分離し、バイオディーゼル燃料の製造においては、得られた脂肪酸アルキルエステル相を回収して洗浄等を行い、バイオディーゼル燃料とする。 In the transesterification reaction, the fatty acid glycerin ester contained in the raw material fat and oil reacts with the monohydric alcohol to produce the fatty acid alkyl ester and glycerin. The obtained reaction solution is separated into a fatty acid alkyl ester phase and a waste glycerin phase, and in the production of biodiesel fuel, the obtained fatty acid alkyl ester phase is recovered and washed to obtain a biodiesel fuel. do.

一方、廃グリセリン相は、グリセリンを高濃度に含む他、未反応の1価アルコール(特にメタノール)、未反応の油脂、脂肪酸およびその塩、アルカリ触媒、さらには原料油脂に由来する夾雑物などが含まれる。廃グリセリンとしては、液状の廃グリセリンであっても良いし、また、固体状の廃グリセリンであっても良いが、作業性、取り扱い等の観点から、液状の廃グリセリンであることが好ましい。
廃グリセリンにおけるグリセリン、1価アルコール、油脂並びに脂肪酸およびその塩の含有量は特に限定されないが、通常、廃グリセリン全体に対して、グリセリンは25質量%以上65質量%以下、1価アルコールは2質量%以上20質量%以下、油脂ならびに脂肪酸およびその塩の合計は30質量%以上50質量%以下となる場合が多い。
On the other hand, the waste glycerin phase contains unreacted monohydric alcohol (especially methanol), unreacted fats and oils, fatty acids and salts thereof, alkaline catalysts, and impurities derived from raw material fats and oils, in addition to containing glycerin in a high concentration. included. The waste glycerin may be liquid waste glycerin or solid waste glycerin, but liquid waste glycerin is preferable from the viewpoint of workability, handling and the like.
The content of glycerin, monohydric alcohol, fat and oil, fatty acid and its salt in waste glycerin is not particularly limited, but usually, glycerin is 25% by mass or more and 65% by mass or less, and monohydric alcohol is 2% by mass with respect to the whole waste glycerin. % Or more and 20% by mass or less, and the total amount of fats and oils, fatty acids and salts thereof is often 30% by mass or more and 50% by mass or less.

廃グリセリンはアルカリ触媒を多量に含むため、pHは9以上であることが多く、本実施形態においては、9〜13であってよい。
第一の分離工程において、廃グリセリンに含まれる未反応の油脂および1価アルコールによる酸触媒エステル化反応を進行させやすくする観点から、廃グリセリンにおける水分の含有量は、5質量%以下であることが好ましく、3質量%以下であることが特に好ましい。廃グリセリンにおける水分含有量は、加熱、減圧、乾燥剤等の使用、精製グリセリン中を透過させることなどにより適宜調整することができる。
Since the waste glycerin contains a large amount of an alkaline catalyst, the pH is often 9 or more, and in the present embodiment, it may be 9 to 13.
In the first separation step, the water content in the waste glycerin shall be 5% by mass or less from the viewpoint of facilitating the acid-catalyzed esterification reaction by the unreacted fats and oils and the monohydric alcohol contained in the waste glycerin. Is preferable, and it is particularly preferable that the content is 3% by mass or less. The water content of the waste glycerin can be appropriately adjusted by heating, depressurizing, using a desiccant or the like, permeating the purified glycerin, and the like.

ここで、グリセリンは医薬品や化粧品等の原料となり得るが、廃グリセリンに含まれるグリセリンをかかる用途に用いるためには高純度に精製する必要があり、多大なコストやエネルギーを要する。そのため廃グリセリンはグリセリンとしての利用価値がかなり低く、従来は処理困難物となっていた。
しかし、本実施形態によれば、廃グリセリンをメタン発酵の主原料として用いることができ、産業廃棄物である廃グリセリンを有効活用できる観点からも、環境負荷を低減することができる。
Here, glycerin can be used as a raw material for pharmaceuticals and cosmetics, but in order to use glycerin contained in waste glycerin for such purposes, it is necessary to purify it with high purity, which requires a great deal of cost and energy. Therefore, waste glycerin has a considerably low utility value as glycerin, and has been difficult to process in the past.
However, according to the present embodiment, waste glycerin can be used as a main raw material for methane fermentation, and the environmental load can be reduced from the viewpoint of effectively utilizing waste glycerin, which is an industrial waste.

本実施形態においては、後述する第一の分離工程における利用のしやすさの観点から、以上述べたグリセリン含有廃棄物の中でも、バイオディーゼル燃料の製造過程で副生される廃グリセリン、および遊離脂肪酸の製造工程で副生されるグリセリン廃液の少なくとも1種を用いることが好ましく、バイオディーゼル燃料の製造過程で副生される廃グリセリンを用いることが特に好ましい。 In the present embodiment, from the viewpoint of ease of use in the first separation step described later, among the glycerin-containing wastes described above, waste glycerin produced as a by-product in the manufacturing process of biodiesel fuel and free fatty acids It is preferable to use at least one kind of glycerin waste liquid produced as a by-product in the production process of the above, and it is particularly preferable to use waste glycerin produced as a by-product in the production process of biodiesel fuel.

(1−2)脂肪酸グリセリンエステル含有廃棄物
本実施形態においては、脂肪酸グリセリンエステルを含有する廃棄物も原料として用いることができる。本実施形態においては、無機酸を用いた第一の分離工程、中和工程および第二の分離工程にて行うため、脂肪酸グリセリンエステルを含有する原料を用い、第一の分離工程における酸触媒エステル化反応によりグリセリンの収量を高めることもできる。
脂肪酸グリセリンエステルを含有する廃棄物としては、例えば、廃食油や賞味期限切れ油脂含有食品(天ぷら油、マヨネーズ、ドレッシング、バター、クリーム、チーズ等)、動植物油、高酸価油(グリストラップ油、下水油、地溝油、廃液処理再生油等)の脂肪酸グリセリンエステルを主成分とする油脂;油滓、石鹸等の脂肪酸塩を主成分とする組成物;などが挙げられる。
なお、本明細書において「主成分とする」とは、当該組成物において含有量が最も多い成分(ただし最も多い成分が水である場合には2番目に含有量が多い成分)であることを意味し、好ましくは含有量が40質量%以上、より好ましくは50質量%以上である。
(1-2) Fatty acid glycerin ester-containing waste In this embodiment, fatty acid glycerin ester-containing waste can also be used as a raw material. In the present embodiment, since the first separation step, the neutralization step and the second separation step using an inorganic acid are carried out, a raw material containing a fatty acid glycerin ester is used, and an acid catalyst ester in the first separation step is used. The yield of glycerin can also be increased by the chemical reaction.
Wastes containing fatty acid glycerin esters include, for example, waste cooking oil, foods containing expired oils and fats (temple oil, mayonnaise, dressings, butter, cream, cheese, etc.), animal and vegetable oils, and high acid value oils (glistrap oil, sewage). Oils, ground groove oils, waste liquid-treated recycled oils, etc.) containing fatty acid glycerin esters as main components; compositions containing fatty acid salts such as oil slags and soaps as main components; and the like can be mentioned.
In addition, in this specification, "the main component" means the component having the highest content in the composition (however, when the most abundant component is water, the component having the second highest content). This means that the content is preferably 40% by mass or more, more preferably 50% by mass or more.

ここで、高酸価油は、酸価10mgKOH/g以上の油脂をいい、油脂の主成分である脂肪酸グリセリンエステルの他、遊離脂肪酸等を含む。酸価は20mgKOH/g以上であってよく、さらには50mgKOH/g以上であってもよい。なお、酸価の上限は、通常は200mgKOH/g以下である。
油滓は、植物油脂の精製における脱酸工程において油脂(原油)から分離される副生成物であり、脂肪酸塩、脂肪酸グリセリンエステル、アルカリ、水分等を含む。
Here, the high acid value oil refers to an oil or fat having an acid value of 10 mgKOH / g or more, and contains free fatty acid and the like in addition to the fatty acid glycerin ester which is the main component of the oil and fat. The acid value may be 20 mgKOH / g or more, and further may be 50 mgKOH / g or more. The upper limit of the acid value is usually 200 mgKOH / g or less.
The oil slag is a by-product separated from the oil (crude oil) in the deoxidizing step in the refining of vegetable oil, and contains fatty acid salts, fatty acid glycerin esters, alkalis, water and the like.

(1−3)副原料
本実施形態においては、副原料として、生ごみ、畜糞尿、汚泥、生活排水(し尿・下水)、産業排水、脱臭廃水等、その他リンや窒素を含む化学物質、例えば、リン酸、リン酸塩、アンモニア、アンモニウム塩、具体的には、リン酸アンモニウム、塩化アンモニウム、硫酸アンモニウム、リン酸、リン酸カリウム、リン酸マグネシウム等を加えることができる。なお、副原料は後述するメタン発酵工程において用いるものであり、主原料となる廃グリセリン等を中和工程、分離工程を施して得られた第二のグリセリン含有液をメタン発酵槽に投入する際に合わせて発酵槽に投入する。
(1-3) Auxiliary raw materials In the present embodiment, as auxiliary raw materials, food waste, livestock manure, sludge, domestic wastewater (sewage / sewage), industrial wastewater, deodorized wastewater, and other chemical substances containing phosphorus and nitrogen, such as , Phosphate, phosphate, ammonia, ammonium salt, specifically, ammonium phosphate, ammonium chloride, ammonium sulfate, phosphoric acid, potassium phosphate, magnesium phosphate and the like can be added. The auxiliary raw material is used in the methane fermentation step described later, and when the second glycerin-containing liquid obtained by performing the neutralization step and the separation step of the waste glycerin or the like as the main raw material is put into the methane fermentation tank. Put it in the fermenter according to.

(2)第一の分離工程
第一の分離工程は、グリセリンおよび脂肪酸グリセリンエステルの少なくとも1種を含む原料と、無機酸とを混合し、第一の油分と第一のグリセリン含有液とを相分離する工程である。
本工程で分離される油分には、脂肪酸アルキルエステルの他、脂肪酸グリセリンエステル、遊離脂肪酸が含まれる。
(2) First Separation Step In the first separation step, a raw material containing at least one of glycerin and a fatty acid glycerin ester is mixed with an inorganic acid, and the first oil component and the first glycerin-containing liquid are phased with each other. This is the process of separation.
The oil content separated in this step includes fatty acid glycerin ester and free fatty acid in addition to fatty acid alkyl ester.

グリセリンを含む原料を用いる場合、中でも廃グリセリンを用いる場合には、本工程において、廃グリセリン等に含まれる脂肪酸の塩が、無機酸により遊離脂肪酸に変換される。また、脂肪酸およびその塩は、無機酸を酸触媒とし、廃グリセリンに含まれる未反応の1価アルコールとのエステル化反応により、脂肪酸アルキルエステルを生成する。 When a raw material containing glycerin is used, particularly when waste glycerin is used, in this step, the salt of the fatty acid contained in the waste glycerin or the like is converted into a free fatty acid by an inorganic acid. Further, the fatty acid and its salt use an inorganic acid as an acid catalyst and produce a fatty acid alkyl ester by an esterification reaction with an unreacted monohydric alcohol contained in waste glycerin.

また、原料として脂肪酸グリセリンエステル含有廃棄物を用いる場合には、1価アルコールとのエステル交換反応により、脂肪酸アルキルエステルとグリセリンとを生成する。この場合の1価アルコールは、別途添加することができ、例えば、後述するアルコール分離工程において回収した1価アルコールを用いることができる。また、脂肪酸グリセリンエステル含有廃棄物と同時に廃グリセリンを処理することにより、廃グリセリンに含まれる未反応の1価アルコールを利用してもよい。
1価アルコールの存在下で第一の分離工程を行う場合、本工程は酸触媒エステル化工程ということもできる。なお、後述する第二のエステル化反応との対比において、第一の分離工程を「第一のエステル化工程」という場合がある。
When a fatty acid glycerin ester-containing waste is used as a raw material, a fatty acid alkyl ester and glycerin are produced by a transesterification reaction with a monohydric alcohol. The monohydric alcohol in this case can be added separately, and for example, the monohydric alcohol recovered in the alcohol separation step described later can be used. Further, by treating the waste glycerin at the same time as the fatty acid glycerin ester-containing waste, the unreacted monohydric alcohol contained in the waste glycerin may be utilized.
When the first separation step is performed in the presence of a monohydric alcohol, this step can also be referred to as an acid-catalyzed esterification step. In comparison with the second esterification reaction described later, the first separation step may be referred to as "first esterification step".

なお、1価アルコールが含まれない場合であっても、脂肪酸グリセリンエステルは、第一の分離工程において酸の存在下で遊離脂肪酸とグリセリンとを生成する。また、原料に脂肪酸塩が含まれる場合は、酸により脂肪酸塩が遊離脂肪酸に変換され、グリセリンと分離しやすくなる。
そのため、原料に1価アルコールが含まれない場合であっても、本実施形態を好適に適用することができる。
Even when the monohydric alcohol is not contained, the fatty acid glycerin ester produces free fatty acid and glycerin in the presence of an acid in the first separation step. When the raw material contains a fatty acid salt, the fatty acid salt is converted into a free fatty acid by the acid, and it becomes easy to separate from glycerin.
Therefore, even when the raw material does not contain monohydric alcohol, the present embodiment can be suitably applied.

本実施形態においては、無機酸の存在下で第一の分離工程を行うため、多様な原料を同時に処理することができる。また、第一の分離工程を行うことにより、廃グリセリン、廃食油、高酸価油など、グリセリンや脂肪酸グリセリンエステルを含有する廃棄物を有効活用できるため、環境負荷の低減にも寄与することができる。
なかでも高酸価油は、酸価が10mgKOH/g以上と高いことから前述したアルカリ触媒によるエステル交換反応の原料としての利用は困難である。しかし、酸触媒エステル化反応ともいうべき第一の分離工程においては、高酸価油も原料として好適に用いることができる。
In this embodiment, since the first separation step is performed in the presence of an inorganic acid, various raw materials can be processed at the same time. In addition, by performing the first separation step, wastes containing glycerin and fatty acid glycerin esters such as waste glycerin, waste cooking oil, and high acid value oil can be effectively utilized, which can contribute to reduction of environmental load. can.
Among them, high acid value oil has a high acid value of 10 mgKOH / g or more, so that it is difficult to use it as a raw material for the transesterification reaction using the alkali catalyst described above. However, in the first separation step, which can be called an acid-catalyzed esterification reaction, high acid value oil can also be suitably used as a raw material.

廃グリセリンや脂肪酸グリセリンエステル含有廃棄物などを原料として用いる場合には、第一の分離工程で生じる脂肪酸アルキルエステルおよび遊離脂肪酸は、第一の油分からなる油相に移行するため、第一のグリセリン含有液と分離することができる。なお、油相を回収した場合、得られた第一の油分(脂肪酸アルキルエステル,遊離脂肪酸等)は、さらなるエステル化反応(後述するエステル化工程)に付し、最終的にはバイオディーゼル燃料等の原料とすることができる。
一方、第一のグリセリン含有液は、無機酸の添加により酸性化されている。また、第一のグリセリン含有液は、無機酸とグリセリン含有廃棄物に含まれるアルカリとから生成した無機塩を含有する場合がある。なお、無機塩の一部は析出していてもよく、すなわち第一のグリセリン含有液は、酸性グリセリン相と析出した無機塩とを含んでいてもよい。
When waste glycerin or fatty acid glycerin ester-containing waste is used as a raw material, the fatty acid alkyl ester and free fatty acid produced in the first separation step move to the oil phase consisting of the first oil, so that the first glycerin It can be separated from the contained liquid. When the oil phase is recovered, the obtained first oil (fatty acid alkyl ester, free fatty acid, etc.) is subjected to a further esterification reaction (esterification step described later), and finally biodiesel fuel, etc. Can be used as a raw material for.
On the other hand, the first glycerin-containing liquid is acidified by the addition of an inorganic acid. In addition, the first glycerin-containing liquid may contain an inorganic salt produced from an inorganic acid and an alkali contained in the glycerin-containing waste. A part of the inorganic salt may be precipitated, that is, the first glycerin-containing liquid may contain an acidic glycerin phase and the precipitated inorganic salt.

第一の分離工程において使用し得る原料は、水分含有量が10質量%以下であることが好ましく、5質量%以下であることが好ましい。水分含有量が低い原料(例えば、水分含有量の少ない廃グリセリン等)を用いることで、後述する反応液の水分含有量を低くすることが容易となる。なお、原料の水分含有量は、加熱、減圧、乾燥剤等の使用、精製グリセリン中を透過させることなどにより適宜調整することができる。 The raw material that can be used in the first separation step preferably has a water content of 10% by mass or less, and preferably 5% by mass or less. By using a raw material having a low water content (for example, waste glycerin having a low water content), it becomes easy to reduce the water content of the reaction solution described later. The water content of the raw material can be appropriately adjusted by heating, reducing the pressure, using a desiccant or the like, or permeating the purified glycerin.

第一の分離工程で用いる無機酸としては、濃硫酸、リン酸、濃硝酸、塩化水素等が挙げられるが、水分含有量の低い濃硫酸およびリン酸が好ましく、濃硫酸が特に好ましい。 Examples of the inorganic acid used in the first separation step include concentrated sulfuric acid, phosphoric acid, concentrated nitric acid, hydrogen chloride and the like, but concentrated sulfuric acid and phosphoric acid having a low water content are preferable, and concentrated sulfuric acid is particularly preferable.

第一の分離工程においては、上記原料と上記無機酸との混合液(反応液)のpHを3以下にすることが好ましく、1以下にすることが特に好ましい。反応液のpHは、上記無機酸の添加量により調整することができる。
反応液は、水分含有量を10質量%以下とすることが好ましく、0.5質量%以下とすることが特に好ましい。反応液の水分含有量は、各原料の水分含有量および投入量の調整、反応液への乾燥剤の使用などにより適宜調整することができる。
反応液のpHおよび水分含有量を上記範囲とすることで、酸触媒エステル化反応の効率を高めることができ、また第一の油分と第一のグリセリン含有液(酸性グリセリン相、無機塩を含む)とを良好に分離させることができる。
In the first separation step, the pH of the mixed solution (reaction solution) of the raw material and the inorganic acid is preferably 3 or less, and particularly preferably 1 or less. The pH of the reaction solution can be adjusted by the amount of the above-mentioned inorganic acid added.
The water content of the reaction solution is preferably 10% by mass or less, and particularly preferably 0.5% by mass or less. The water content of the reaction solution can be appropriately adjusted by adjusting the water content and the input amount of each raw material, using a desiccant in the reaction solution, and the like.
By setting the pH and water content of the reaction solution within the above ranges, the efficiency of the acid-catalyzed esterification reaction can be enhanced, and the first oil component and the first glycerin-containing solution (containing an acidic glycerin phase and an inorganic salt) can be contained. ) And can be well separated.

第一の分離工程における反応液の温度は、30〜64℃とすることができ、さらには50〜60℃とすることができる。また、反応時間は、0.5〜12時間とすることができ、さらには4〜12時間とすることができる。この間は反応液を攪拌することが好ましい。
上記反応(あるいは攪拌)が終了したのち、0.2〜12時間静置することで、脂肪酸アルキルエステルや未反応の油脂等を含む第一の油分と、酸性グリセリン相や無機塩を含む第一のグリセリン含有液とが分離する。第一の油分は、さらなる酸触媒エステル化反応に付すことで、脂肪酸アルキルエステルの生成に用いることができる。一方、第一のグリセリン含有液は、続く中和工程に付される。
The temperature of the reaction solution in the first separation step can be 30 to 64 ° C, and further can be 50 to 60 ° C. The reaction time can be 0.5 to 12 hours, more can be 4 to 12 hours. During this period, it is preferable to stir the reaction solution.
After the above reaction (or stirring) is completed, the mixture is allowed to stand for 0.2 to 12 hours to contain the first oil containing fatty acid alkyl ester, unreacted fat and oil, and the first containing an acidic glycerin phase and an inorganic salt. Separates from the glycerin-containing liquid. The first oil can be used to produce a fatty acid alkyl ester by subjecting it to a further acid-catalyzed esterification reaction. On the other hand, the first glycerin-containing liquid is subjected to the subsequent neutralization step.

(3)中和工程
中和工程は、第一の分離工程で得られた第一のグリセリン含有液を、アルカリ性物質により中和する工程である。
かかるアルカリ性物質としては、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム等の水酸化物、を用いることができる。
(3) Neutralization Step The neutralization step is a step of neutralizing the first glycerin-containing liquid obtained in the first separation step with an alkaline substance.
As such an alkaline substance, hydroxides such as potassium hydroxide and sodium hydroxide can be used.

また、上記アルカリ性物質として、グリセリンを含有する物質を用いることができる。かかるグリセリン含有アルカリ性物質としては、例えば、上記廃グリセリン等、油脂のアルカリ触媒エステル交換反応による副生成物;などが挙げられる。これらは、酸性グリセリンを中和できるのみならず、グリセリンの収量を高めることができるため、かかる観点からもグリセリン含有アルカリ性物質の使用は好ましい。かかるグリセリン含有アルカリ性物質は、脂肪酸塩や脂肪酸グリセリンエステルを含有するものでもよい。
上記グリセリン含有アルカリ性物質は、グリセリン含有量が25質量%以上であることが好ましく、50質量%以上であることが特に好ましい。上限は特に限定されないが、例えば99質量%以下であってよく、90質量%以下であってよい。
また、上記グリセリン含有アルカリ性物質は、pHが9以上であることが好ましく、9〜13であることが特に好ましい。
Further, as the alkaline substance, a substance containing glycerin can be used. Examples of such glycerin-containing alkaline substances include the above-mentioned waste glycerin and other by-products of the alkali-catalyzed transesterification reaction of fats and oils. Since these can not only neutralize acidic glycerin but also increase the yield of glycerin, the use of glycerin-containing alkaline substances is preferable from this viewpoint as well. The glycerin-containing alkaline substance may contain a fatty acid salt or a fatty acid glycerin ester.
The glycerin-containing alkaline substance preferably has a glycerin content of 25% by mass or more, and particularly preferably 50% by mass or more. The upper limit is not particularly limited, but may be, for example, 99% by mass or less, and may be 90% by mass or less.
The pH of the glycerin-containing alkaline substance is preferably 9 or more, and particularly preferably 9 to 13.

さらに、上記アルカリ性物質として、脂肪酸塩を主成分とする組成物を用いてもよい。脂肪酸塩を主成分とするアルカリ性物資としては、例えば、油滓、アルカリ石鹸などが挙げられる。 Further, as the alkaline substance, a composition containing a fatty acid salt as a main component may be used. Examples of alkaline substances containing fatty acid salts as main components include oil slags and alkaline soaps.

上記中和工程においては、グリセリン含有液のpHが4.0〜8.0となるように、さらには4.5〜7.0となるように、特に5.0〜6.5となるように中和することが好ましい。グリセリン含有液のpHがかかる範囲となるように中和することで、続く第二の分離工程において、油分が分離しやすくなり、また無機塩も析出しやすくなる。グリセリン含有液のpHは、上記アルカリ性物質の添加量を制御することで適宜調整することが可能である。 In the above neutralization step, the pH of the glycerin-containing liquid is 4.0 to 8.0, further 4.5 to 7.0, and particularly 5.0 to 6.5. It is preferable to neutralize to. By neutralizing the glycerin-containing liquid so that the pH is within such a range, the oil component can be easily separated and the inorganic salt can be easily precipitated in the subsequent second separation step. The pH of the glycerin-containing liquid can be appropriately adjusted by controlling the amount of the alkaline substance added.

中和工程においては、液性が酸性から中性付近に移行するよう、酸性グリセリン含有液を撹拌しながら上記アルカリ性物質を添加することが好ましい。前述したとおり、中和に用いるアルカリ性物質として脂肪酸塩を含有する物質を用いてもよいところ、上記のような添加順序とすることで、脂肪酸塩が酸により遊離脂肪酸に変換される。遊離脂肪酸は、グリセリン含有液から相分離した油相に移行し、グリセリン含有液のpHが高くなってもグリセリン含有液に再溶解し難くなる。これにより、続く第二の分離工程における分離がより一層容易となる。なお、脂肪酸塩は、上述した脂肪酸の塩を主成分とする物質のほか、油脂のアルカリ触媒エステル交換反応やアルカリ加水分解による副生成物にも含まれる。 In the neutralization step, it is preferable to add the alkaline substance while stirring the acidic glycerin-containing liquid so that the liquid property shifts from acidic to near neutral. As described above, a substance containing a fatty acid salt may be used as the alkaline substance used for neutralization, but the fatty acid salt is converted into a free fatty acid by the acid by the above addition order. The free fatty acid shifts from the glycerin-containing liquid to the phase-separated oil phase, and even if the pH of the glycerin-containing liquid becomes high, it becomes difficult to redissolve in the glycerin-containing liquid. This makes separation in the subsequent second separation step even easier. The fatty acid salt is contained not only in the above-mentioned substance containing a fatty acid salt as a main component, but also in a by-product of an alkali-catalyzed transesterification reaction of fats and oils and alkali hydrolysis.

上記アルカリ性物質により、第一の分離工程で得られた第一のグリセリン含有液は中和される。中和されたグリセリン含有液は、続く第二の分離工程に付される。 The alkaline substance neutralizes the first glycerin-containing liquid obtained in the first separation step. The neutralized glycerin-containing liquid is subjected to the subsequent second separation step.

(4)第二の分離工程
第二の分離工程は、中和工程にて得られた中和されたグリセリン含有液から、第二の油分および析出した無機塩を分離し、第二のグリセリン含有液を得る工程である。
(4) Second Separation Step In the second separation step, the second oil and the precipitated inorganic salt are separated from the neutralized glycerin-containing liquid obtained in the neutralization step, and the second glycerin is contained. This is the process of obtaining a liquid.

ここで、分離される第二の油分には、第一の分離工程でも分離されず第一のグリセリン含有液に残った油脂や脂肪酸の他、中和工程において添加されたアルカリ性物質に由来する油脂や遊離脂肪酸などが含まれる。 Here, the second oil to be separated includes fats and oils and fatty acids that were not separated even in the first separation step and remained in the first glycerin-containing liquid, as well as fats and oils derived from alkaline substances added in the neutralization step. And free fatty acids are included.

また、第二の分離工程において分離される無機塩は、第一の分離工程において添加された無機酸(濃硫酸等)と、アルカリ(カリウム、ナトリウム等)との塩であり、好ましくは硫酸カリウムである。上記アルカリは、第一の分離工程に投入される原料(廃グリセリン等)や、中和工程において添加されたアルカリ性物質に含まれるものであり、無機塩は第一の分離工程や中和工程において析出している。 The inorganic salt separated in the second separation step is a salt of an inorganic acid (concentrated sulfuric acid, etc.) added in the first separation step and an alkali (potassium, sodium, etc.), preferably potassium sulfate. Is. The alkali is contained in a raw material (waste glycerin or the like) added to the first separation step or an alkaline substance added in the neutralization step, and an inorganic salt is contained in the first separation step or neutralization step. It is precipitating.

一方、グリセリン含有液には、グリセリンの他、廃グリセリンに由来する1価アルコール、水分等が含まれる。かかるグリセリン含有液に対し、油分や無機塩は溶解度が低いため、グリセリン含有液と分離される。 On the other hand, the glycerin-containing liquid contains, in addition to glycerin, monohydric alcohol derived from waste glycerin, water and the like. Since oil and inorganic salts have low solubility in such a glycerin-containing liquid, they are separated from the glycerin-containing liquid.

この第二の分離工程では、中和後の原料を3〜12時間ほど静置後、上部液(油分)、下部液(グリセリン含有液)を別々に回収し、下部液となるグリセリン含有液を得ることができるが、遠心分離等により分離速度を高めることが好ましい。かかる遠心分離においては、上部液(すなわち油分)、下部液(すなわちグリセリン含有液)および固形物(すなわち無機塩)を分離することのできる三相分離型の遠心分離機を好適に用いることができる。また、無機塩が多量に析出する場合には、デカンタ型等の固液分離が可能な遠心分離機により一定程度の無機塩をあらかじめ分離した後、液相部分をさらに三相分離型遠心分離機により分離することが好ましい。 In this second separation step, after the neutralized raw material is allowed to stand for about 3 to 12 hours, the upper liquid (oil) and the lower liquid (glycerin-containing liquid) are separately recovered, and the glycerin-containing liquid to be the lower liquid is collected. Although it can be obtained, it is preferable to increase the separation rate by centrifugation or the like. In such a centrifuge, a three-phase separation type centrifuge capable of separating an upper liquid (that is, an oil content), a lower liquid (that is, a glycerin-containing liquid) and a solid substance (that is, an inorganic salt) can be preferably used. .. When a large amount of inorganic salt is deposited, a certain amount of inorganic salt is separated in advance by a centrifuge capable of solid-liquid separation such as a decanter type, and then the liquid phase portion is further separated by a three-phase separation type centrifuge. It is preferable to separate by.

第二の分離工程において得られる第二の油分は、例えば、第一の分離工程において分離された第一の油分と合わせ、さらなる酸触媒エステル化反応(後述するエステル化工程)に付すことで、脂肪酸アルキルエステルの生成に用いることができる。具体的には、第二の分離工程において得られる第二の油分は、バイオディーゼル燃料となる脂肪酸メチルエステル(FAME)製造の原料として用いることができる。即ち、この油分にメタノールと触媒とを加えメチルエステル化反応を起こすというものである。
また、無機塩は、例えば、洗浄工程等を経て無機肥料等の原料とすることができる。
一方、以上のようにして得られた第二のグリセリン含有液は、そのままでもメタン発酵の炭素源として後述するメタン発酵工程に用いることができるが、原料等に由来する1価アルコールを除去する場合には、さらにアルコール除去工程に付してもよい。
さらにアルコール除去工程に付すことで、メタン発酵の効率性向上の観点、作業性の観点、さらには危険物として取り扱う必要を回避する観点から、好ましい場合がある。一方、アルコール除去に要する運転コストを節減する観点からは、あるいは第二のグリセリン含有液において1価アルコールの存在が問題とならない場合(例えば、原料に1価アルコールが含まれず、第二のグリセリン含有液にも1価アルコールが含まれない場合など)は、アルコール除去工程に付さずに上記第二のグリセリン含有液をそのままメタン発酵工程に供給してもよい。
The second oil component obtained in the second separation step is, for example, combined with the first oil component separated in the first separation step and subjected to a further acid-catalyzed esterification reaction (esterification step described later). It can be used to produce fatty acid alkyl esters. Specifically, the second oil component obtained in the second separation step can be used as a raw material for producing fatty acid methyl ester (FAME) as a biodiesel fuel. That is, methanol and a catalyst are added to this oil to cause a methyl esterification reaction.
Further, the inorganic salt can be used as a raw material for an inorganic fertilizer or the like through, for example, a washing step or the like.
On the other hand, the second glycerin-containing liquid obtained as described above can be used as it is as a carbon source for methane fermentation in the methane fermentation step described later, but when removing the monohydric alcohol derived from the raw material or the like. May be further subjected to an alcohol removing step.
Further, by subjecting it to the alcohol removal step, it may be preferable from the viewpoint of improving the efficiency of methane fermentation, from the viewpoint of workability, and from the viewpoint of avoiding the need to treat it as a dangerous substance. On the other hand, from the viewpoint of reducing the operating cost required for alcohol removal, or when the presence of the monohydric alcohol does not matter in the second glycerin-containing liquid (for example, the raw material does not contain the monohydric alcohol and contains the second glycerin). If the liquid does not contain monohydric alcohol, etc.), the second glycerin-containing liquid may be supplied to the methane fermentation step as it is without being subjected to the alcohol removal step.

(5)アルコール除去工程
アルコール除去工程は、第二の分離工程で得られた第二のグリセリン含有液から1価アルコール(メタノール等)を除去する工程であって、必要に応じて実施する任意工程である。
上記第二のグリセリン含有液には、廃グリセリンに由来し、第一の分離工程(酸触媒エステル化反応)においても残存した1価アルコールが含まれ得る。かかる1価アルコールが残存したままでもメタン発酵に用いることができるが、除去することでメタン発酵の効率を向上させることができる。
(5) Alcohol removal step The alcohol removing step is a step of removing monovalent alcohol (methanol, etc.) from the second glycerin-containing liquid obtained in the second separation step, and is an optional step to be carried out as necessary. Is.
The second glycerin-containing liquid may contain a monohydric alcohol derived from waste glycerin and remaining in the first separation step (acid-catalyzed esterification reaction). The monohydric alcohol can be used for methane fermentation even if it remains, but the efficiency of methane fermentation can be improved by removing it.

1価アルコールの分離・除去工程においては、減圧蒸留法、気液接触法、膜分離法などを採用することができる。
減圧蒸留法は、グリセリン含有液を加温(例えば、60℃程度)してメタノール等の1価アルコールを蒸発させ、その後減圧することで1価アルコール等を分離する方法である。分離した1価アルコール等は冷却して回収することができる。
気液接触法は、グリセリン含有液を微細な液滴として気相と接触させ、沸点の低い1価アルコールを気相に移行させて分離する方法であり、具体的にはスプレードライ法等を好適に採用することができる。
膜分離法は、1価アルコールを優先的に透過させる膜を用いる方法である。
ちなみに、第二のグリセリン含有液を蒸留して回収されたメタノール等の1価アルコールは、バイオディーゼル燃料の製造に積極的に用いることができる。
In the step of separating / removing the monohydric alcohol, a vacuum distillation method, a gas-liquid contact method, a membrane separation method and the like can be adopted.
The vacuum distillation method is a method in which a glycerin-containing liquid is heated (for example, about 60 ° C.) to evaporate a monohydric alcohol such as methanol, and then the pressure is reduced to separate the monohydric alcohol or the like. The separated monohydric alcohol or the like can be cooled and recovered.
The gas-liquid contact method is a method in which a glycerin-containing liquid is brought into contact with the gas phase as fine droplets, and a monohydric alcohol having a low boiling point is transferred to the gas phase for separation. Can be adopted for.
The membrane separation method is a method using a membrane that preferentially permeates a monohydric alcohol.
Incidentally, the monohydric alcohol such as methanol recovered by distilling the second glycerin-containing liquid can be positively used for the production of biodiesel fuel.

なお、第二のグリセリン含有液には水分がさらに含まれている場合がある。かかる水分は、メタン発酵における炭素源としての効果を妨げるものではなく精製グリセリンに残存していてもよいが、例えば減圧蒸留法や気液接触法等においては、1価アルコールとともに気相に移行するため水分を除去することもできる。
また、上記1価アルコールを分離するアルコール分離工程の前または後に、イオン交換法や、活性白土、珪藻土、炭素、ゼオライト等を用い、さらなる精製処理を行ってもよい。
The second glycerin-containing liquid may further contain water. Such water does not interfere with the effect as a carbon source in methane fermentation and may remain in purified glycerin, but in, for example, in a vacuum distillation method or a gas-liquid contact method, the water moves to the gas phase together with the monohydric alcohol. Therefore, it is possible to remove water.
Further, before or after the alcohol separation step of separating the monohydric alcohol, further purification treatment may be performed using an ion exchange method, activated clay, diatomaceous earth, carbon, zeolite or the like.

この工程で分離された1価アルコールは、そのまま、あるいは必要に応じて再蒸留等により精製し、アルカリ触媒エステル交換反応や酸触媒エステル化反応の原料として再利用することができる。また、上記第二の分離工程において分離された無機塩等の洗浄液等として用いてもよい。 The monohydric alcohol separated in this step can be purified as it is or, if necessary, by redistillation or the like, and can be reused as a raw material for an alkali-catalyzed transesterification reaction or an acid-catalyzed esterification reaction. Further, it may be used as a cleaning liquid or the like for the inorganic salt or the like separated in the second separation step.

なお、上記方法で得られたグリセリンは純度が高いものであり、例えば、グリセリンの純度が85質量%以上、90質量%以上、97質量%以上、さらには99質量%以上とすることができる。上記方法においては、上述した第一の分離工程、中和工程および第二の分離工程を介することにより、廃グリセリン等が原料であるにも関わらず、また比較的簡便な方法でありながら、上記数値範囲のような純度の高い精製グリセリンを得ることができる。 The glycerin obtained by the above method has a high purity, and for example, the purity of glycerin can be 85% by mass or more, 90% by mass or more, 97% by mass or more, and further 99% by mass or more. In the above method, by going through the above-mentioned first separation step, neutralization step and second separation step, although waste glycerin or the like is a raw material, and although it is a relatively simple method, the above method is used. Purified glycerin with high purity as in the numerical range can be obtained.

上記方法で得られた第二のグリセリン含有液は、後述するメタン発酵工程に付されるほか、アスファルト含有組成物やセメント含有組成物の剥離剤;生物学的硝化脱窒処理における有機炭素源として用いられる脱窒剤;工業用原料(例えば、脂肪酸グリセリンエステルの原料)など、多様な用途に用いることができる。また、さらに蒸留等の工程に付すことで、さらなる高純度が必要となる用途(例えば、化粧品、飲食品、医薬品等)への適用も可能である。 The second glycerin-containing liquid obtained by the above method is subjected to the methane fermentation step described later, and is also used as a release agent for asphalt-containing compositions and cement-containing compositions; as an organic carbon source in biological nitrification and denitrification treatment. Denitrifying agents used; can be used in a variety of applications such as industrial raw materials (eg, raw materials for fatty acid glycerin esters). Further, by further subjecting it to a process such as distillation, it can be applied to applications requiring higher purity (for example, cosmetics, foods and drinks, pharmaceuticals, etc.).

(6)メタン発酵工程
メタン発酵工程では、上述した工程を経て得られた第二のグリセリン含有液を用いてメタン発酵を行う以外、常法に従って行うことができる。
より具体的には、上述した第二のグリセリン含有液をメタン発酵槽に投入するが、この時、上述した副原料を加えるのが好ましい。
(6) Methane fermentation step The methane fermentation step can be carried out according to a conventional method except that methane fermentation is carried out using the second glycerin-containing liquid obtained through the above-mentioned steps.
More specifically, the above-mentioned second glycerin-containing liquid is put into the methane fermenter, and at this time, it is preferable to add the above-mentioned auxiliary raw material.

メタン発酵槽は密閉型の反応槽であり、内部には嫌気性微生物であるメタン菌が充填されているとともに、嫌気条件下に保たれる。また、メタン発酵槽内には、汚泥、主原料、副原料、その他メタン発酵を促す有機物・必須元素の混合物中に、メタン菌が均一に分散し作用するように撹拌機が設置される。メタン発酵槽内では、上記した混合物が嫌気性微生物で分解され、メタン発酵の進行に伴って、メタンガスと消化液とが生成される。具体的には、メタン発酵槽内では、メタン発酵によって生成されたメタンガスを主とするバイオガスが発酵槽の最上部の空洞部分に滞留し、下部に消化液が貯留される。
本実施形態においては、発酵槽内を37℃付近に保ちながら行う中温発酵、および55℃付近に保ちながら行う高温発酵のいずれでもよく、嫌気牲の雰囲気下で内容物を攪拌しながらメタン発酵を実行するのが好ましい。
The methane fermentation tank is a closed reaction tank, and the inside is filled with methane bacteria, which are anaerobic microorganisms, and is maintained under anaerobic conditions. Further, in the methane fermentation tank, a stirrer is installed so that methane bacteria are uniformly dispersed and act in a mixture of sludge, main raw material, auxiliary raw material, and other organic substances / essential elements that promote methane fermentation. In the methane fermentation tank, the above-mentioned mixture is decomposed by anaerobic microorganisms, and methane gas and digestive juice are produced as the methane fermentation progresses. Specifically, in the methane fermentation tank, biogas mainly composed of methane gas produced by methane fermentation stays in the uppermost cavity of the fermenter, and digestive juice is stored in the lower part.
In the present embodiment, either medium-temperature fermentation performed while keeping the inside of the fermenter at around 37 ° C. or high-temperature fermentation performed while keeping the temperature around 55 ° C. may be used, and methane fermentation is performed while stirring the contents in an anaerobic atmosphere. It is preferable to carry out.

本実施形態において用いられる第二のグリセリン含有液は、n−ヘキサン抽出物質(n−Hex)が10,000mg/kg以下であることが好ましく、5,000mg/kg以下であることがより好ましく、2,000mg/kg以下であることが特に好ましい。ここで、n−ヘキサン抽出物質は、有機溶剤であるn−ヘキサンによって抽出される不揮発性の物質の総称であり、水中の「油分等」の量を表す指標として用いられているものである。本実施形態において用いられる第二のグリセリン含有液は、グリセリン含有廃棄物から油分を除去しているため、n−Hexが小さい値となっている。かかる油分が除去された第二のグリセリン含有液を用いることで、メタン発酵の効率(特にメタン生成速度)を向上させることができる。 The second glycerin-containing liquid used in the present embodiment preferably has an n-hexane extractant (n-Hex) of 10,000 mg / kg or less, more preferably 5,000 mg / kg or less. It is particularly preferably 2,000 mg / kg or less. Here, the n-hexane extract substance is a general term for non-volatile substances extracted by n-hexane, which is an organic solvent, and is used as an index showing the amount of "oil, etc." in water. The second glycerin-containing liquid used in the present embodiment has a small value of n-Hex because oil is removed from the glycerin-containing waste. By using the second glycerin-containing liquid from which the oil component has been removed, the efficiency of methane fermentation (particularly the methane production rate) can be improved.

本実施形態においては、メタン発酵工程におけるメタン発酵槽内のCODcr負荷が2〜20kg/m3・dayの範囲内に入るように、第二のグリセリン含有液の投入量を適宜調節することが好ましい。さらに好ましくは、メタン発酵槽内のCODcr負荷を5〜10kg/m3・dayとする。CODcr負荷をかけ過ぎると、メタン発酵が速やかに進行し難くなる。上記のようなCODcr負荷の範囲に発酵槽内を調整することで、メタン発酵の速度を維持することが容易となる。In the present embodiment, it is preferable to appropriately adjust the input amount of the second glycerin-containing liquid so that the CODcr load in the methane fermentation tank in the methane fermentation step is within the range of 2 to 20 kg / m 3 · day. .. More preferably, the CODcr load in the methane fermenter is 5 to 10 kg / m 3 · day. If the CODcr load is applied too much, it becomes difficult for methane fermentation to proceed rapidly. By adjusting the inside of the fermenter to the range of the CODcr load as described above, it becomes easy to maintain the rate of methane fermentation.

副原料の投入は、メタン菌の活動に必要な栄養素(窒素・リン・その他の必須元素)を補充する目的で加えるものである。副原料の投入量は好ましくは、メタン発酵槽内の消化汚泥の全窒素(T−N)濃度が100〜10,000mg/リットルになるように調整する。さらに好ましくは、T−N濃度が500〜5,000mg/リットルとなるように投入する。このような濃度になるように副原料の投入量を調整すると、メタン発酵が好適に進行し、メタンの生成量が増加する。 The addition of auxiliary materials is for the purpose of supplementing nutrients (nitrogen, phosphorus, and other essential elements) necessary for the activity of methane bacteria. The amount of the auxiliary raw material added is preferably adjusted so that the total nitrogen (TN) concentration of the digested sludge in the methane fermenter is 100 to 10,000 mg / liter. More preferably, it is added so that the TN concentration is 500 to 5,000 mg / liter. When the input amount of the auxiliary raw material is adjusted so as to have such a concentration, methane fermentation proceeds favorably and the amount of methane produced increases.

メタン発酵槽で生成されたメタンガスは、適宜回収され、発電などの燃料として用いるほか、精製後、高純度のメタンガスとして種々の用途に用いられる。 The methane gas produced in the methane fermenter is appropriately recovered and used as a fuel for power generation, etc., and after purification, it is used for various purposes as high-purity methane gas.

(7)エステル化工程
上述した第一および第二の分離工程においては、分離した油相より第一および第二の油分がそれぞれ回収される。これらは、アルカリ触媒法による脂肪酸アルキルエステルの製造における原料として循環供給することも考えられるが、純度が必ずしも高くないため、そのままの状態で原料として用いようとすると、脂肪酸アルキルエステルを効率的に製造することが困難な場合がある。また、第一および/または第二の油分には、遊離脂肪酸等の酸価の高い油脂が含まれており、とりわけ第一の油分は、酸触媒を用いたエステル化反応ともいうことができる第一の分離工程(第一のエステル化工程)にて分離されたものであるため、酸性の油分となっている。そのため、第一および第二の油分をそのままアルカリ触媒による脂肪酸アルキルエステルの製造の原料として用いることはより一層困難となる。
(7) Esterification Step In the first and second separation steps described above, the first and second oil components are recovered from the separated oil phases, respectively. It is conceivable that these are circulated and supplied as raw materials in the production of fatty acid alkyl esters by the alkaline catalyst method, but since the purity is not necessarily high, if they are used as raw materials as they are, the fatty acid alkyl esters can be efficiently produced. It can be difficult to do. Further, the first and / or the second oil contains oils and fats having a high acid value such as free fatty acids, and in particular, the first oil can be said to be an esterification reaction using an acid catalyst. Since it was separated in one separation step (first esterification step), it has an acidic oil content. Therefore, it becomes more difficult to use the first and second oils as they are as a raw material for producing a fatty acid alkyl ester using an alkali catalyst.

しかし、アルカリ触媒法以外の方法であれば、酸価の高い油脂であっても、脂肪酸アルキルエステルを製造することが可能である。そこで、本実施形態においては、アルカリ触媒法以外の方法により脂肪酸アルキルエステルを製造する、エステル化工程を備えることが好ましい。
なお、前述した第一の分離工程(第一のエステル化工程)との対比において、本工程を「第二のエステル化工程」ということがある。
However, if it is a method other than the alkaline catalyst method, it is possible to produce a fatty acid alkyl ester even with a fat or oil having a high acid value. Therefore, in the present embodiment, it is preferable to include an esterification step of producing a fatty acid alkyl ester by a method other than the alkaline catalyst method.
In comparison with the above-mentioned first separation step (first esterification step), this step may be referred to as "second esterification step".

第二のエステル化工程においては、第一の分離工程で分離された第一の油分、および/または上記第二の分離工程で分離された第二の油分を原料として用いることが好ましい。
その他の原料としては、上記酸反応工程(第一のエステル化工程)と同様の原料(高酸価油等)を用いることができる。
In the second esterification step, it is preferable to use the first oil separated in the first separation step and / or the second oil separated in the second separation step as a raw material.
As the other raw material, the same raw material (high acid value oil or the like) as in the above acid reaction step (first esterification step) can be used.

これらを原料とすることにより、上述したメタン発酵方法において、産業廃棄物をより一層効率的に再資源化することが可能となる。アルカリ触媒法以外の方法であれば、これらの原料であっても好適に用いることができる。 By using these as raw materials, it becomes possible to more efficiently recycle industrial waste in the above-mentioned methane fermentation method. Any method other than the alkaline catalyst method can be preferably used even with these raw materials.

また、第二のエステル化工程においては、上記アルコール分離工程で分離された1価のアルコールを原料として用いることが好ましい。これにより、上述したメタン発酵方法において、産業廃棄物をより一層効率的に再資源化することが可能となる。 Further, in the second esterification step, it is preferable to use the monohydric alcohol separated in the alcohol separation step as a raw material. This makes it possible to recycle industrial waste more efficiently in the above-mentioned methane fermentation method.

第二のエステル化工程で採用し得る方法は、アルカリ触媒法以外の方法であり、より具体的には、酸触媒法、酸アルカリ触媒法、生体触媒法、イオン交換樹脂法、超臨界法、亜臨界法および固体触媒法が例示される。これらの方法であれば、酸価の高い廃食油や油脂であっても、さらには未反応の遊離脂肪酸を含む油脂であっても、メタノールなどの1価アルコールとエステル交換反応を行うことができる。 The method that can be adopted in the second esterification step is a method other than the alkali catalyst method, and more specifically, an acid catalyst method, an acid alkali catalyst method, a biocatalyst method, an ion exchange resin method, a supercritical method, and the like. Subcritical methods and solid catalyst methods are exemplified. With these methods, transesterification reaction can be carried out with a monohydric alcohol such as methanol, even if it is a waste cooking oil or fat or oil having a high acid value, or even a fat or oil containing unreacted free fatty acid. ..

第二のエステル化工程においては、脂肪酸アルキルエステルを含有する油分とともに、グリセリンが副生される。第二のエステル化工程で得られる油分と、グリセリン含有液とは、静置、遠心分離等により、相分離させることができる。分離した油分は、脂肪酸アルキルエステルを回収し、バイオディーゼル燃料等とすることができる。一方、副生されたグリセリンは、例えば、上記第一の分離工程(第一のエステル化工程)で得られた第一のグリセリン含有液とともに中和工程に供給することができる。このように構成すると、第二のエステル化工程で副生されたグリセリンについても、中和工程、第二の分離工程等を経て第二のグリセリン含有液の一部とすることができるため、より一層効率的に再資源化することができる。 In the second esterification step, glycerin is by-produced together with the oil containing the fatty acid alkyl ester. The oil content obtained in the second esterification step and the glycerin-containing liquid can be phase-separated by standing, centrifuging or the like. The separated oil can be used as a biodiesel fuel by recovering the fatty acid alkyl ester. On the other hand, the by-produced glycerin can be supplied to the neutralization step together with the first glycerin-containing liquid obtained in the first separation step (first esterification step), for example. With this configuration, the glycerin produced as a by-product in the second esterification step can be made into a part of the second glycerin-containing liquid through the neutralization step, the second separation step, and the like. It can be recycled more efficiently.

第二のエステル化工程として、上述したアルカリ触媒法以外の方法の中でも、特に酸触媒法を採用することが好ましい。
図2に示すように、第二のエステル化工程として酸触媒法を採用する場合には、上記第一の油分および/または第二の油分を原料として用いる。その他の原料としては、アルコール除去工程で回収された1価のアルコールを用いることができ、さらには、第一の分離工程(第一のエステル化工程)と同様の原料(高酸価油等)を用いても良い。
第二のエステル化工程で得られた反応液は、脂肪酸アルキルエステルを含む油分と、副生したグリセリンや酸触媒およびその塩等を含むグリセリン含有液とに分離させる。得られる油分およびグリセリン含有液はいずれも酸性となっており、このうち酸性グリセリン含有液は上記中和工程などに供給することができる。
Among the methods other than the alkaline catalyst method described above, it is particularly preferable to adopt the acid catalyst method as the second esterification step.
As shown in FIG. 2, when the acid catalyst method is adopted as the second esterification step, the first oil component and / or the second oil component is used as a raw material. As other raw materials, monovalent alcohol recovered in the alcohol removing step can be used, and further, the same raw materials (high acid value oil, etc.) as in the first separation step (first esterification step) can be used. May be used.
The reaction solution obtained in the second esterification step is separated into an oil component containing a fatty acid alkyl ester and a glycerin-containing solution containing by-produced glycerin, an acid catalyst and a salt thereof. Both the obtained oil and the glycerin-containing liquid are acidic, and the acidic glycerin-containing liquid can be supplied to the neutralization step or the like.

一方、脂肪酸アルキルエステルを含む油分については、中和や脱水等を行うことが好ましい。ここで、中和・脱水の方法としては、バイオディーゼル燃料の製造過程で副生される廃グリセリンを用いる方法が好ましく例示される。具体的には、バイオディーゼル燃料の製造過程で副生される廃グリセリンを脱アルコール化してタンク等に貯留しておき、当該タンクの下部から、中和させる油分を投入して廃グリセリンと接触させる。これにより、酸性の油分は廃グリセリンのアルカリにより中和され、さらに油分に含まれる水および1価アルコールは廃グリセリン液に吸収される。そして、下部から投入された油分は比重差により上部からオーバーフローされるため、容易に回収することができる。このような方法により、中和、脱水および脱アルコールを同時に行うことができ、高品質な油分を簡便に得ることができる。なお、水および1価アルコールを吸収した廃グリセリン液は、上述した中和工程に供給することができ、第二の分離工程等を経て第二のグリセリン含有液の一部とすることができる。 On the other hand, it is preferable to neutralize or dehydrate the oil containing the fatty acid alkyl ester. Here, as a method of neutralization / dehydration, a method using waste glycerin produced as a by-product in the manufacturing process of biodiesel fuel is preferably exemplified. Specifically, waste glycerin produced as a by-product in the manufacturing process of biodiesel fuel is dealcoholicized and stored in a tank or the like, and neutralizing oil is added from the lower part of the tank to bring it into contact with waste glycerin. .. As a result, the acidic oil is neutralized by the alkali of the waste glycerin, and the water and the monohydric alcohol contained in the oil are absorbed by the waste glycerin solution. Then, the oil content charged from the lower part overflows from the upper part due to the difference in specific gravity, so that it can be easily recovered. By such a method, neutralization, dehydration and dealcoholization can be performed at the same time, and high-quality oil can be easily obtained. The waste glycerin liquid that has absorbed water and the monohydric alcohol can be supplied to the above-mentioned neutralization step, and can be made into a part of the second glycerin-containing liquid through the second separation step and the like.

なお、第二のエステル化工程において、酸触媒法以外の方法としては、生体触媒法、超臨界法、亜臨界法を好ましく例示することができる。
生体触媒法は、エステル変換反応の触媒活性を備えたリパーゼやホスホリパーゼを用いて、エステル交換反応を促す方法である。生体触媒法は、反応条件が穏やかであるが、酸価値の高い油脂であってもエステル交換反応を促進でき、副生物が少ないという特性がある。
超臨界法や亜臨界法は、温度や圧力を調整して、原材料を超臨界状態または亜臨界状態に変えることで、物質の相状態を気液二相から液液二相、さらに誘電率を下げて一相へと変化させて、本来触媒を用いる必要があった反応系を無触媒系へと変えて、加水分解を促進する方法である。
In the second esterification step, as a method other than the acid catalyst method, a biocatalyst method, a supercritical method, and a subcritical method can be preferably exemplified.
The biocatalyst method is a method for promoting a transesterification reaction by using a lipase or a phospholipase having a catalytic activity for a transesterification reaction. The biocatalyst method has a characteristic that the reaction conditions are mild, but the transesterification reaction can be promoted even for fats and oils having a high acid value, and there are few by-products.
In the supercritical method and subcritical method, the phase state of a substance is changed from two phases of gas and liquid to two phases of liquid and liquid, and further, by adjusting the temperature and pressure to change the raw material to the supercritical state or the subcritical state. This is a method of promoting hydrolysis by lowering the reaction system to one phase and changing the reaction system, which originally required the use of a catalyst, to a non-catalytic system.

このような第二のエステル化工程を行うことにより、産業廃棄物をより一層効率的に再資源化することが可能となる。得られた脂肪酸アルキルエステルは、バイオディーゼル燃料、バイオ重油等として出荷できるほか、発電などに付すことでエネルギーを回収することもできる。すなわち、第二のエステル化工程で得られた脂肪酸アルキルエステルを用いて発電する発電工程をさらに備えていてもよい。 By performing such a second esterification step, it becomes possible to recycle industrial waste more efficiently. The obtained fatty acid alkyl ester can be shipped as biodiesel fuel, bioheavy oil, etc., and energy can be recovered by subjecting it to power generation or the like. That is, it may further include a power generation step of generating electricity using the fatty acid alkyl ester obtained in the second esterification step.

(8)変形例
本発明に係る方法は、上記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することができる。
例えば、上記メタン発酵方法は、「グリセリンおよび脂肪酸グリセリンエステルの少なくとも1種を含む廃棄物を再利用する方法」とすることができる。
(8) Modification Example The method according to the present invention is not limited to the above embodiment, and can be variously modified at the implementation stage without departing from the gist thereof.
For example, the methane fermentation method can be "a method of reusing waste containing at least one of glycerin and fatty acid glycerin ester".

また、前述したとおり、第二の分離工程で得られた第二のグリセリン含有液、またはアルコール除去工程でアルコールを分離除去したグリセリン含有液は、精製グリセリンとして多様な用途に適用することができる。
そのため、本発明においては、得られた第二のグリセリン含有液(精製されたグリセリン)をメタン発酵以外の用途に用い、残部を上記メタン発酵工程に付す構成を採用してもよい。
すなわち、前述した第一の分離工程、中和工程および第二の分離工程を備え(必要に応じて、さらに上記アルコール除去工程を備える)、得られた第二のグリセリン含有液(精製されたグリセリン)をメタン発酵以外の用途に用い、第二のグリセリン含有液の残部を上記メタン発酵工程に付す、との態様は、本発明の変形例の一つである。
なお、精製されたグリセリンの一部をメタン発酵以外の用途に用いる場合、本態様の方法は「グリセリンおよび脂肪酸グリセリンエステルの少なくとも1種を含む原料からグリセリンを精製する方法」とすることができる。
Further, as described above, the second glycerin-containing liquid obtained in the second separation step or the glycerin-containing liquid obtained by separating and removing alcohol in the alcohol removing step can be applied to various uses as purified glycerin.
Therefore, in the present invention, the obtained second glycerin-containing liquid (purified glycerin) may be used for applications other than methane fermentation, and the balance may be subjected to the above-mentioned methane fermentation step.
That is, the obtained second glycerin-containing liquid (purified glycerin) is provided with the above-mentioned first separation step, neutralization step and second separation step (including, if necessary, the alcohol removal step). ) Is used for applications other than methane fermentation, and the remainder of the second glycerin-containing liquid is subjected to the above-mentioned methane fermentation step, which is one of the modifications of the present invention.
When a part of the purified glycerin is used for a purpose other than methane fermentation, the method of this embodiment can be "a method of purifying glycerin from a raw material containing at least one of glycerin and a fatty acid glycerin ester".

メタン発酵以外の用途としては、例えば、アスファルト含有組成物やセメント含有組成物の剥離剤;生物学的硝化脱窒処理における有機炭素源として用いられる脱窒剤;工業用原料(例えば、脂肪酸グリセリンエステルの原料);グリセリンの高純度が必要となる用途(例えば、化粧品、飲食品、医薬品等)等が挙げられる。
この変形例においては、メタン発酵以外の用途の需要に応じて、メタン発酵に付す第二のグリセリン含有液の量を調整することとしてもよい。
Applications other than methane fermentation include, for example, stripping agents for asphalt-containing compositions and cement-containing compositions; denitrifying agents used as organic carbon sources in biological nitrification and denitrification treatments; industrial raw materials (eg, fatty acid glycerin esters). Raw material); Applications that require high purity of glycerin (for example, cosmetics, foods and drinks, pharmaceuticals, etc.) and the like can be mentioned.
In this modification, the amount of the second glycerin-containing liquid to be subjected to methane fermentation may be adjusted according to the demand for applications other than methane fermentation.

また、前述したとおり、上述した方法においては、グリセリン含有廃棄物や脂肪酸グリセリンエステル含有廃棄物を原料として用いることができ、第二のグリセリン含有液(精製されたグリセリン)と、油分(第一および/または第二の油分)とを得ることができる。第二のグリセリン含有液は、メタン発酵以外の用途に用いることができ、一方で油分は上記第二のエステル化工程に付すことで脂肪酸アルキルエステルを製造することができる。
ここで、原料となるグリセリン含有廃棄物や脂肪酸グリセリンエステル含有廃棄物は、由来や組成等が多様であり、原料によってグリセリンや脂肪酸グリセリンエステルの含有比率が大きく異なる。そのため、上記方法で分離されるグリセリン含有液と、油分(第一および/または第二の油分)との比率との比率も、原料に依存して異なるものとなり、得られる第二のグリセリン含有液(精製されたグリセリン)と脂肪酸アルキルエステルとの比率も、原料に依存して変動する。この場合、精製グリセリンの需要(メタン発酵以外の用途)や、脂肪酸アルキルエステルの需要(バイオディーゼル燃料等)に応じた製造量の調整が困難となる場合がある。
Further, as described above, in the above-mentioned method, glycerin-containing waste and fatty acid glycerin ester-containing waste can be used as raw materials, and a second glycerin-containing liquid (purified glycerin) and an oil component (first and) can be used. / Or a second oil) can be obtained. The second glycerin-containing liquid can be used for applications other than methane fermentation, while the oil content can be subjected to the above-mentioned second esterification step to produce a fatty acid alkyl ester.
Here, the glycerin-containing waste and the fatty acid glycerin ester-containing waste, which are raw materials, have various origins, compositions, and the like, and the content ratios of glycerin and fatty acid glycerin ester differ greatly depending on the raw materials. Therefore, the ratio of the ratio of the glycerin-containing liquid separated by the above method to the oil content (first and / or second oil content) also differs depending on the raw material, and the obtained second glycerin-containing liquid is also obtained. The ratio of (purified glycerin) to the fatty acid alkyl ester also varies depending on the raw material. In this case, it may be difficult to adjust the production amount according to the demand for refined glycerin (uses other than methane fermentation) and the demand for fatty acid alkyl esters (biodiesel fuel, etc.).

これに対し、メタン発酵以外の用途の需要に応じて、第二のグリセリン含有液のメタン発酵工程への供給量を調整するとともに、脂肪酸アルキルエステルの需要に応じて、脂肪酸アルキルエステルの発電工程への供給量を調整することができる。
すなわち、前述した第一の分離工程、中和工程、第二の分離工程およびメタン発酵工程を備えるとともに、前述した第二のエステル化工程および発電工程をさらに備え、第二の分離工程で得られた第二のグリセリン含有液のメタン発酵以外の用途の需要に応じて、第二のグリセリン含有液のメタン発酵工程への供給量を調整するとともに、第二のエステル化工程で得られた脂肪酸アルキルエステルの需要に応じて、脂肪酸アルキルエステルの発電工程への供給量を調整する、との態様は、本発明の変形例の一つである。
なお、第二のグリセリン含有液のメタン発酵以外の用途の需要とは、上記メタン発酵工程に供給されない第二のグリセリン含有液の出荷量と言い換えることができる。また、脂肪酸アルキルエステルの需要とは、上記発電工程に供給されない脂肪酸アルキルエステルの出荷量と言い換えることができる。
On the other hand, the supply amount of the second glycerin-containing liquid to the methane fermentation process is adjusted according to the demand for applications other than methane fermentation, and the fatty acid alkyl ester power generation process is adjusted to meet the demand for the fatty acid alkyl ester. Supply amount can be adjusted.
That is, it is provided with the above-mentioned first separation step, neutralization step, second separation step and methane fermentation step, and further provided with the above-mentioned second esterification step and power generation step, and is obtained in the second separation step. The supply amount of the second glycerin-containing liquid to the methane fermentation step is adjusted according to the demand for applications other than methane fermentation of the second glycerin-containing liquid, and the fatty acid alkyl obtained in the second esterification step is adjusted. The aspect of adjusting the supply amount of the fatty acid alkyl ester to the power generation process according to the demand for the ester is one of the modifications of the present invention.
The demand for the second glycerin-containing liquid for purposes other than methane fermentation can be rephrased as the shipment amount of the second glycerin-containing liquid that is not supplied to the methane fermentation step. Further, the demand for the fatty acid alkyl ester can be rephrased as the shipment amount of the fatty acid alkyl ester that is not supplied to the power generation process.

このように構成することで、原料によってグリセリンや脂肪酸グリセリンエステルの含有比率が大きく変動しても、精製グリセリンや脂肪酸アルキルエステルの需要に応じて柔軟に対応することができる。そのため、本態様の方法は、グリセリンおよび脂肪酸グリセリンエステルの少なくとも1種を含む廃棄物を再利用する方法として特に好適である。 With this configuration, even if the content ratio of glycerin or fatty acid glycerin ester fluctuates greatly depending on the raw material, it is possible to flexibly respond to the demand for purified glycerin or fatty acid alkyl ester. Therefore, the method of this embodiment is particularly suitable as a method for reusing waste containing at least one of glycerin and fatty acid glycerin ester.

〔メタン発酵システム〕
上述した実施形態に係るメタン発酵方法を実現することのできる、本発明の一実施形態に係るメタン発酵システムについて説明する。
なお、前述したメタン発酵方法と同様に、以下に説明するメタン発酵システムは、グリセリンおよび脂肪酸グリセリンエステルの少なくとも1種を含む廃棄物を再利用するシステムとすることができる。
[Methane fermentation system]
A methane fermentation system according to an embodiment of the present invention, which can realize the methane fermentation method according to the above-described embodiment, will be described.
Similar to the above-mentioned methane fermentation method, the methane fermentation system described below can be a system for reusing waste containing at least one of glycerin and fatty acid glycerin ester.

図3に示すように、メタン発酵システム(廃棄物再利用システム)100は、第一の分離装置101と、中和装置102と、第二の分離装置103と、メタン発酵装置104とを備えて構成されている。
なお、図3に例示されるメタン発酵システム100は、さらにグリセリン含有液を貯留する貯留タンク105および107、アルコール除去装置106、第二のエステル化装置111、脂肪酸アルキルエステルを貯留する貯留タンク112、および発電装置113を備えるように図示されている。
As shown in FIG. 3, the methane fermentation system (waste recycling system) 100 includes a first separation device 101, a neutralization device 102, a second separation device 103, and a methane fermentation device 104. It is configured.
The methane fermentation system 100 exemplified in FIG. 3 further includes storage tanks 105 and 107 for storing glycerin-containing liquids, an alcohol removing device 106, a second esterification device 111, and a storage tank 112 for storing fatty acid alkyl esters. And are illustrated to include a power generator 113.

原料である、グリセリンまたは脂肪酸グリセリンエステルを含む組成物(図3ではグリセリン含有廃棄物および脂肪酸グリセリンエステル含有廃棄物を示している)は、無機酸とともに、第一の分離装置101に投入され、酸触媒エステル交換反応等が行われる。一定時間が経過すると、反応液は酸性グリセリン相(第一のグリセリン含有液)と油相(第一の油分)とに相分離する。
第一のグリセリン含有液には、グリセリン、無機塩、1価アルコール等が含まれており、第一のグリセリン含有液は中和装置102に供給され、アルカリ性物質が投入されて中和される。
A composition containing glycerin or fatty acid glycerin ester as a raw material (showing glycerin-containing waste and fatty acid glycerin ester-containing waste in FIG. 3) is charged into the first separation device 101 together with an inorganic acid, and the acid is charged. A catalytic transesterification reaction or the like is carried out. After a certain period of time, the reaction solution is phase-separated into an acidic glycerin phase (first glycerin-containing solution) and an oil phase (first oil component).
The first glycerin-containing liquid contains glycerin, an inorganic salt, a monohydric alcohol and the like, and the first glycerin-containing liquid is supplied to the neutralizing device 102, and an alkaline substance is added to neutralize the first glycerin-containing liquid.

中和装置102にて中和して得られた中和グリセリン含有液は、第二の分離装置103に供給され、第二のグリセリン含有液、油分(第二の油分)、および無機塩に分離される。第二の分離装置103としては、三相分離型遠心分離機などを好適に用いることができ、その前段にデカンタ型などの固液分離可能な遠心分離機などを設けても良い。
なお、第二の分離装置103より分離された無機塩は、肥料などに用いることができる。
The neutralized glycerin-containing liquid obtained by neutralizing with the neutralizing device 102 is supplied to the second separation device 103 and separated into a second glycerin-containing liquid, an oil component (second oil component), and an inorganic salt. Will be done. As the second separation device 103, a three-phase separation type centrifuge or the like can be preferably used, and a centrifuge or the like capable of solid-liquid separation such as a decanter type may be provided in front of the three-phase separation type centrifuge or the like.
The inorganic salt separated from the second separation device 103 can be used as fertilizer or the like.

第二の分離装置103で分離された第二のグリセリン含有液は、メタン発酵装置104に供給される。なお、第二の分離装置103とメタン発酵装置104との間に、第二のグリセリン含有液を貯留する貯留タンク105を設けてもよい。 The second glycerin-containing liquid separated by the second separation device 103 is supplied to the methane fermentation device 104. A storage tank 105 for storing the second glycerin-containing liquid may be provided between the second separation device 103 and the methane fermentation device 104.

また、第二の分離装置103で分離された第二のグリセリン含有液に、1価アルコールが残存している場合には、これをアルコール除去装置106にて分離・除去してもよい。アルコールが除去された第二のグリセリン含有液は、グリセリン貯留タンク107にて貯留し、メタン発酵以外の用途に用いることができる。また、分離除去された1価アルコールは、後述する第二のエステル化装置111へ供給されるように構成してもよい。
なお、第二のグリセリン含有液において1価アルコールの存在が問題とならない場合(例えば、原料に1価アルコールが含まれず、第二のグリセリン含有液にも1価アルコールが含まれない場合など)は、図3中の一点鎖線で示すように、第二のグリセリン含有液を、アルコール除去装置106をバイパスして貯留タンク107に供給されるように構成してもよい。
If the monohydric alcohol remains in the second glycerin-containing liquid separated by the second separation device 103, it may be separated and removed by the alcohol removing device 106. The second glycerin-containing liquid from which the alcohol has been removed is stored in the glycerin storage tank 107 and can be used for applications other than methane fermentation. Further, the separated and removed monohydric alcohol may be configured to be supplied to the second esterification apparatus 111 described later.
When the presence of the monohydric alcohol does not matter in the second glycerin-containing liquid (for example, when the raw material does not contain the monohydric alcohol and the second glycerin-containing liquid does not contain the monohydric alcohol). , As shown by the one-point chain line in FIG. 3, the second glycerin-containing liquid may be configured to bypass the alcohol removing device 106 and be supplied to the storage tank 107.

ところで、前述したとおり、原料中のグリセリンや脂肪酸グリセリンエステルの含有比率は、原料によって大きく変動する。第二のグリセリン含有液のメタン発酵以外の用途の需要(メタン発酵装置104に供給されない第二のグリセリン含有液の出荷量)に比べて、第二のグリセリン含有液の製造量が多いと、第二のグリセリン含有液の貯留量が多くなる。
そこで、好ましい態様において、グリセリン貯留タンク107は、第二のグリセリン含有液のレベルを検知するレベル計L1を備える。そして、第二のグリセリン含有液のレベルが所定値以上となったことがレベル計L1によって検知されると、メタン発酵システム100は、バルブV1を開き、第二のグリセリン含有液をメタン発酵装置104へ供給するように構成することができる。
このように構成することで、原料によってグリセリンや脂肪酸グリセリンエステルの含有比率が大きく変動しても、精製グリセリンの需要に応じて柔軟に対応することができる。
この場合において、グリセリン貯留タンク107は、第二のグリセリン含有液の量を検知できる検知計を備えていればよく、例えば、レベル計の代わりに重量計を用いてもよい。
By the way, as described above, the content ratio of glycerin and fatty acid glycerin ester in the raw material varies greatly depending on the raw material. When the production amount of the second glycerin-containing liquid is larger than the demand for the second glycerin-containing liquid for applications other than methane fermentation (the shipment amount of the second glycerin-containing liquid not supplied to the methane fermentation apparatus 104), the second glycerin-containing liquid is produced. The amount of storage of the second glycerin-containing liquid increases.
Therefore, in a preferred embodiment, the glycerin storage tank 107 includes a level meter L1 for detecting the level of the second glycerin-containing liquid. Then, when the level meter L1 detects that the level of the second glycerin-containing liquid is equal to or higher than the predetermined value, the methane fermentation system 100 opens the valve V1 and uses the second glycerin-containing liquid in the methane fermentation apparatus 104. Can be configured to supply to.
With this configuration, even if the content ratio of glycerin or fatty acid glycerin ester fluctuates greatly depending on the raw material, it is possible to flexibly respond to the demand for purified glycerin.
In this case, the glycerin storage tank 107 may be provided with a detector capable of detecting the amount of the second glycerin-containing liquid, and for example, a weighing scale may be used instead of the level meter.

なお、図3においては、第二の分離装置103で分離された第二のグリセリン含有液が、メタン発酵装置104とアルコール除去装置106とに分かれて供給されるように図示されているが、本実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、メタン発酵効率を向上させる観点から、アルコール除去装置106でアルコール除去されたグリセリン含有液を、メタン発酵装置104に供給する構成としてもよい。
かかる構成において、さらにグリセリン貯留タンク107がレベル計L1を備える場合には、アルコール除去装置106(またはグリセリン貯留タンク107)からメタン発酵装置104へ第二のグリセリン含有液を供給する経路にバルブV1を設け、レベル計L1により検知されるグリセリン含有液のレベルに応じてバルブV1を開閉する構成とすることができる。
Although it is shown in FIG. 3 that the second glycerin-containing liquid separated by the second separating device 103 is separately supplied to the methane fermentation device 104 and the alcohol removing device 106. The embodiments are not limited to this. For example, from the viewpoint of improving the efficiency of methane fermentation, the glycerin-containing liquid from which the alcohol has been removed by the alcohol removing device 106 may be supplied to the methane fermentation device 104.
In such a configuration, when the glycerin storage tank 107 further includes a level meter L1, a valve V1 is provided in a path for supplying a second glycerin-containing liquid from the alcohol removing device 106 (or the glycerin storage tank 107) to the methane fermentation device 104. The valve V1 can be opened and closed according to the level of the glycerin-containing liquid detected by the level meter L1.

また、アルコール除去装置106は、任意の構成であり、本システムにおいては省略も可能である。このような場合においては、貯留タンク105も省略することができる。かかる構成において、さらにグリセリン貯留タンク107がレベル計L1を備える場合には、グリセリン貯留タンク107からメタン発酵装置104へ第二のグリセリン含有液を供給する経路にバルブV1を設け、レベル計L1により検知される第二のグリセリン含有液のレベルに応じてバルブV1を開閉する構成としてもよい。 Further, the alcohol removing device 106 has an arbitrary configuration and can be omitted in this system. In such a case, the storage tank 105 can also be omitted. In such a configuration, when the glycerin storage tank 107 further includes a level meter L1, a valve V1 is provided in the path for supplying the second glycerin-containing liquid from the glycerin storage tank 107 to the methane fermentation apparatus 104, and the valve V1 is detected by the level meter L1. The valve V1 may be opened and closed according to the level of the second glycerin-containing liquid.

本実施形態の好ましい一態様において、メタン発酵システム100は、さらに第二のエステル化装置111を備えている。第二のエステル化装置111は、アルカリ触媒法以外の方法を用いて脂肪酸アルキルエステルを製造するためのエステル化反応槽で構成されている。第二のエステル化装置111には、第一の分離装置101で分離された油分(第一の油分)、および/または、第二の分離装置103で分離された油分(第二の油分)が供給される。さらに、アルコール除去装置106で分離・除去された1価アルコールが供給される構成としてもよい。 In a preferred embodiment of the present embodiment, the methane fermentation system 100 further comprises a second esterification device 111. The second esterification apparatus 111 is composed of an esterification reaction tank for producing a fatty acid alkyl ester by a method other than the alkaline catalyst method. The second esterification device 111 contains the oil component (first oil component) separated by the first separation device 101 and / or the oil component (second oil component) separated by the second separation device 103. Be supplied. Further, the monohydric alcohol separated / removed by the alcohol removing device 106 may be supplied.

第二のエステル化装置111においては、アルカリ触媒法以外の方法、より具体的には、酸触媒法、酸アルカリ触媒法、生体触媒法、イオン交換樹脂法、超臨界法、亜臨界法または固体触媒法が実施される。これらのいずれかの方法によりエステル化反応(エステル交換反応を含む)が行われ、脂肪酸アルキルエステルを含む油分と、グリセリン含有液とが分離される。副生されたグリセリン含有液は、例えば、上述した中和装置102に供給され、中和および分離を経て、メタン発酵等の原料として再資源化することができる。
なお、第二のエステル化装置111において酸触媒法によりエステル化反応が行われる場合は、脂肪酸アルキルエステルを含む油分は酸性となっている。かかる酸性の油分は、廃グリセリンを貯留したタンク等(図示しない)の下部から注入してグリセリン相の上部にオーバーフローさせることで、中和・脱水・脱アルコール化を同時に行ってもよい。
このようにして得られた脂肪酸アルキルエステルは、脂肪酸アルキルエステル貯留タンク112にて貯留される。
In the second esterification apparatus 111, a method other than the alkali catalyst method, more specifically, an acid catalyst method, an acid alkali catalyst method, a biocatalyst method, an ion exchange resin method, a supercritical method, a subcritical method or a solid is used. The catalytic method is carried out. An esterification reaction (including a transesterification reaction) is carried out by any of these methods to separate the oil containing the fatty acid alkyl ester from the glycerin-containing liquid. The by-produced glycerin-containing liquid can be, for example, supplied to the above-mentioned neutralization device 102, neutralized and separated, and recycled as a raw material for methane fermentation and the like.
When the esterification reaction is carried out by the acid catalyst method in the second esterification apparatus 111, the oil component containing the fatty acid alkyl ester is acidic. Such acidic oil may be neutralized, dehydrated, and dealcoholicized at the same time by injecting the acidic oil component from the lower part of a tank or the like (not shown) storing waste glycerin and overflowing it to the upper part of the glycerin phase.
The fatty acid alkyl ester thus obtained is stored in the fatty acid alkyl ester storage tank 112.

本実施形態に係るメタン発酵システム100は、さらに好ましい一態様において、貯留タンク112の後段に、脂肪酸アルキルエステルを用いて発電する発電装置113を備えていてもよい。発電装置113を備えることにより、バイオディーゼル燃料等として脂肪酸アルキルエステルを出荷するだけでなく、メタン発酵システム100において脂肪酸アルキルエステルからエネルギーを回収することができる。 In a more preferred embodiment, the methane fermentation system 100 according to the present embodiment may include a power generation device 113 that generates power using a fatty acid alkyl ester after the storage tank 112. By providing the power generation device 113, not only the fatty acid alkyl ester can be shipped as a biodiesel fuel or the like, but also energy can be recovered from the fatty acid alkyl ester in the methane fermentation system 100.

また、前述したとおり、原料中のグリセリンや脂肪酸グリセリンエステルの含有比率は、原料によって大きく変動する。脂肪酸アルキルエステルの需要(発電113に供給されない脂肪酸アルキルエステルの出荷量)に比べて、脂肪酸アルキルエステルの製造量が多いと、脂肪酸アルキルエステルの貯留量が多くなる。
そこで、好ましい態様において、脂肪酸アルキルエステル貯留タンク112は、脂肪酸アルキルエステルのレベルを検知するレベル計L2を備える。そして、脂肪酸アルキルエステルのレベルが所定値以上となったことがレベル計L2によって検知されると、メタン発酵システム100は、バルブV2を開き、脂肪酸アルキルエステルを発電装置113へ供給するように構成することができる。
このように構成することで、原料によってグリセリンや脂肪酸グリセリンエステルの含有比率が大きく変動しても、脂肪酸アルキルエステルの需要に応じて柔軟に対応することができる。
Further, as described above, the content ratio of glycerin and fatty acid glycerin ester in the raw material varies greatly depending on the raw material. When the production amount of the fatty acid alkyl ester is larger than the demand for the fatty acid alkyl ester (the shipment amount of the fatty acid alkyl ester not supplied to the power generation 113), the storage amount of the fatty acid alkyl ester is large.
Therefore, in a preferred embodiment, the fatty acid alkyl ester storage tank 112 includes a level meter L2 for detecting the level of the fatty acid alkyl ester. Then, when it is detected by the level meter L2 that the level of the fatty acid alkyl ester exceeds a predetermined value, the methane fermentation system 100 opens the valve V2 and is configured to supply the fatty acid alkyl ester to the power generation device 113. be able to.
With this configuration, even if the content ratio of glycerin or fatty acid glycerin ester fluctuates greatly depending on the raw material, it is possible to flexibly respond to the demand for the fatty acid alkyl ester.

以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。 The embodiments described above are described for facilitating the understanding of the present invention, and are not described for limiting the present invention. Therefore, each element disclosed in the above embodiment is intended to include all design changes and equivalents belonging to the technical scope of the present invention.

以下、実施例等を示すことにより本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は下記の実施例等に何ら限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail by showing examples and the like, but the present invention is not limited to the following examples and the like.

(廃グリセリンの準備)
水酸化カリウムを触媒とするアルカリ触媒法により、廃食油とメタノールとをエステル交換させてバイオディーゼル燃料を製造した。このとき生成したグリセリンを含む副生成物を廃グリセリンとして回収した。
(Preparation of waste glycerin)
Biodiesel fuel was produced by transesterifying waste cooking oil and methanol by an alkaline catalyst method using potassium hydroxide as a catalyst. The by-product containing glycerin produced at this time was recovered as waste glycerin.

この廃グリセリンにゼオライトを廃グリセリン1kgあたり20g添加して水分を除去した。ゼオライトが添加された廃グリセリンは、250メッシュのフィルターを通過させて、ゼオライトおよび固体状の不純物を除去した。
こうして得られた原料としての廃グリセリン(以下、「原料廃グリセリン」という。)の組成および物性は表1に示すとおりであった。
20 g of zeolite was added to this waste glycerin per 1 kg of waste glycerin to remove water. The zeolite-added waste glycerin was passed through a 250 mesh filter to remove zeolite and solid impurities.
The composition and physical properties of the waste glycerin as a raw material thus obtained (hereinafter referred to as “raw material waste glycerin”) are as shown in Table 1.

Figure 0006979656
Figure 0006979656

(第一の分離工程)
加温冷却機能を有する容量1,000L(リットル)の反応タンクに、原料廃グリセリン500kg、高酸価油(150mgKOH/g)300kgを投入し、攪拌(120rpm)しながら55℃まで加温した。この状態で、濃硫酸32Lを反応容器中に15分かけて添加した。濃硫酸の添加にあたり、反応容器中の混合物の温度が65℃を超えないように留意した。濃硫酸を全量添加した後の反応液のpHは1であった。濃硫酸の添加終了後、240分間攪拌を継続した。その後10時間静置し、油相(第一の油分)と酸性グリセリン相(第一のグリセリン含有液)とに分離させ、第一のグリセリン含有液(酸性グリセリン相,析出した硫酸カリウムを含む)を回収した。以上の操作を繰り返すことにより、第一のグリセリン含有液5,000kgを得た。
(First separation step)
500 kg of raw material waste glycerin and 300 kg of high acid value oil (150 mgKOH / g) were put into a reaction tank having a capacity of 1,000 L (liter) having a heating / cooling function, and heated to 55 ° C. with stirring (120 rpm). In this state, 32 L of concentrated sulfuric acid was added into the reaction vessel over 15 minutes. When adding concentrated sulfuric acid, care was taken not to exceed the temperature of the mixture in the reaction vessel at 65 ° C. The pH of the reaction solution after the total amount of concentrated sulfuric acid was added was 1. After the addition of concentrated sulfuric acid was completed, stirring was continued for 240 minutes. After that, it is allowed to stand for 10 hours to separate it into an oil phase (first oil content) and an acidic glycerin phase (first glycerin-containing liquid), and the first glycerin-containing liquid (including the acidic glycerin phase and precipitated potassium sulfate). Was recovered. By repeating the above operation, 5,000 kg of the first glycerin-containing liquid was obtained.

(中和工程)
容量15,000Lの反応タンクに、攪拌しながら第一のグリセリン含有液5,000kg、廃グリセリン5,000kgを投入した。pHは7.1であった。その後も4時間攪拌を継続し、その後24時間静置した。
(Neutralization process)
A reaction tank having a capacity of 15,000 L was charged with 5,000 kg of the first glycerin-containing liquid and 5,000 kg of waste glycerin with stirring. The pH was 7.1. After that, stirring was continued for 4 hours, and then the mixture was allowed to stand for 24 hours.

(第二の分離工程)
中和されたグリセリンを、デカンタ型遠心分離機(製品名:Z18H−V,タナベウィルテック社製)にて5,500rpm、180分間処理し、析出した硫酸カリウムを分離回収した。液相について、さらに三相分離型遠心分離機(アルファ・ラバル社製)にて8,000rpm、180分間処理し、第二の油分、第二のグリセリン含有液、硫酸カリウムをそれぞれ分離回収した。この工程で得られた第二のグリセリン含有液を試料1とした。
(Second separation step)
The neutralized glycerin was treated with a decanter type centrifuge (product name: Z18H-V, manufactured by Tanabe Wiltec) at 5,500 rpm for 180 minutes, and the precipitated potassium sulfate was separated and recovered. The liquid phase was further treated with a three-phase separator (manufactured by Alfa Laval) at 8,000 rpm for 180 minutes, and the second oil, the second glycerin-containing liquid, and potassium sulfate were separated and recovered. The second glycerin-containing liquid obtained in this step was used as sample 1.

(アルコール除去工程)
上記第二の分離工程で得られた第二のグリセリン含有液を、真空蒸留装置を用いて蒸留温度110℃で10分のバッチ式で蒸留し、メタノールおよび水を分離除去した。得られた第二のグリセリン含有液(メタノール及び水の除去後のグリセリン含有液)を試料2とした。
なお、比較の目的で、最初に得られた原料廃グリセリンを試料3とした。
(Alcohol removal process)
The second glycerin-containing liquid obtained in the second separation step was distilled in a batch system at a distillation temperature of 110 ° C. for 10 minutes using a vacuum distillation apparatus, and methanol and water were separated and removed. The obtained second glycerin-containing liquid (glycerin-containing liquid after removal of methanol and water) was used as sample 2.
For the purpose of comparison, the first obtained raw material waste glycerin was used as sample 3.

試料1〜3のそれぞれについて、pH、BOD、TOC,CODcr、T−N、n−Hex、T−P、全塩素、グリセリン濃度、メタノール濃度、及び比重を測定した。結果を表2に示す。
ここで、以下に述べる各項目は、JIS K0102に準拠して測定した。BOD(生物化学的酸素要求量)とは、水中の有機物などの量を、その酸化分解のために微生物が必要とする酸素の量で表したものである。TOC(全有機炭素)とは、水中の有機物の総量を「有機物中に含まれる炭素量」として表現する指標である。また、COD(化学的酸素要求量)とは、水中の有機物量を、「酸化剤により分解した時の酸素消費量」として表現する指標であり、使用する酸化剤の種類や反応条件に応じて複数の種類がある。本実施形態では、COD指標として、酸化剤に二クロム酸カリウムを用いる「CODCr」を好適に用いることができる。酸化剤に過マンガン酸カリウムを使う「CODMn」は実際の有機物量に対する捕捉率が低いためである。また、T−N(全窒素)は水中に含まれる窒素化合物の総量を示すものである。次に、n−Hex(n−ヘキサン抽出物質)は、昭和49年環境省告示64号付表4抽出・重量法により測定した。n−Hexは、有機溶剤であるn−ヘキサンによって抽出される不揮発性の物質の総称であり、水中の「油分等」の量を表す指標として用いられているものである。ここで油分等とは動植物油脂、脂肪酸、脂肪酸エステル、リン脂質などの脂肪酸誘導体、ワックス、グリース、石油系炭化水素等を含む。また、T−P(総リン)は水中に含まれるリン化合物の総量である。全塩素は、燃焼イオンクロマトグラフ法で測定し、水中に含まれる塩素及び塩化物の総量である。
また、メタノール濃度はガスクロマトグラフ法、グリセリン濃度は液体クロマトグラフ法により測定した。
For each of Samples 1 to 3, pH, BOD, TOC, CODcr, TN, n-Hex, T-P, total chlorine, glycerin concentration, methanol concentration, and specific gravity were measured. The results are shown in Table 2.
Here, each item described below was measured according to JIS K0102. BOD (Biochemical Oxygen Demand) is the amount of organic matter in water expressed by the amount of oxygen required by microorganisms for its oxidative decomposition. TOC (total organic carbon) is an index expressing the total amount of organic matter in water as "the amount of carbon contained in the organic matter". The COD (Chemical Oxygen Demand) is an index that expresses the amount of organic matter in water as "the amount of oxygen consumed when decomposed by an oxidant", depending on the type of oxidant used and the reaction conditions. There are multiple types. In the present embodiment, "COD Cr " using potassium dichromate as an oxidizing agent can be preferably used as a COD index. This is because "COD Mn ", which uses potassium permanganate as an oxidizing agent, has a low capture rate with respect to the actual amount of organic matter. Further, TN (total nitrogen) indicates the total amount of nitrogen compounds contained in water. Next, n-Hex (n-hexane extractant) was measured by the extraction / gravimetric method in Appendix Table 4 of Notification No. 64 of the Ministry of the Environment in 1974. n-Hex is a general term for non-volatile substances extracted by n-hexane, which is an organic solvent, and is used as an index showing the amount of "oil, etc." in water. Here, the oil content and the like include animal and vegetable fats and oils, fatty acids, fatty acid esters, fatty acid derivatives such as phospholipids, waxes, greases, petroleum-based hydrocarbons and the like. Further, T-P (total phosphorus) is the total amount of phosphorus compounds contained in water. Total chlorine is the total amount of chlorine and chloride contained in water as measured by combustion ion chromatography.
The methanol concentration was measured by a gas chromatograph method, and the glycerin concentration was measured by a liquid chromatograph method.

Figure 0006979656
Figure 0006979656

表2からわかるように、試料1及び2(本発明における実施例)と比較のために用いた試料3とでは、BOD、TOC,CODcrの値においてはそれほど大きな差異、及び顕著な傾向はとくには見られない。しかしながら、水中に存在する油分の指標として用いられるn−Hexでは、試料1(分離工程後、アルコール除去を行わなかったサンプル)、及び試料2(分離工程後、アルコール除去を行ったサンプル)と、比較として用いた試料3(廃グリセリン)とでは値に大きな違いがある。即ち、本発明の方法によれば、グリセリン含有廃棄物中の油分を極めて高い効率で分離除去できることがわかる。 As can be seen from Table 2, there are not so large differences in the values of BOD, TOC, and CODcr between Samples 1 and 2 (Examples in the present invention) and Sample 3 used for comparison, and a remarkable tendency is particularly remarkable. can not see. However, in n-Hex used as an index of the oil content present in water, sample 1 (a sample in which alcohol was not removed after the separation step) and sample 2 (a sample in which alcohol was removed after the separation step) were used. There is a big difference in the value from the sample 3 (waste glycerin) used for comparison. That is, it can be seen that according to the method of the present invention, the oil content in the glycerin-containing waste can be separated and removed with extremely high efficiency.

次に、試料1〜3のそれぞれについて、図4に示すメタン発酵装置を用い、以下に示す要領でメタン発酵実験を行い、各試料のバイオガス発生量を測定した。なお、試験は、試験開始(メタン発酵開始)から15日間経過した時点で終了とした。 Next, each of the samples 1 to 3 was subjected to a methane fermentation experiment as shown below using the methane fermentation apparatus shown in FIG. 4, and the amount of biogas generated in each sample was measured. The test was terminated when 15 days had passed from the start of the test (start of methane fermentation).

実施例で用いたメタン発酵装置を、図4を用いて説明する。メタン発酵装置1は、発酵槽2と、撹拌子4と、加温装置6と、温度計8と、原料投入口10と、ドレイン12と、ガス出口14とを有する。発酵槽2は、容量が20LでSUS製の密閉型円筒状タンクである。発酵槽2のガス出口14にはガスチューブ16が装着されており、そのガスチューブ16は流量計18(容積式フローメータ)に接続されている。流量計18はデータロギング装置を内蔵しており、これにより24時間連続でのガス発生量をモニターして記録することができる。さらに、流量計18にはもう一つのガスチューブ20を介して、発生したガスを捕集するためのアルミ製のガスパック22が接続されている。 The methane fermentation apparatus used in the examples will be described with reference to FIG. The methane fermentation apparatus 1 has a fermentation tank 2, a stirrer 4, a heating apparatus 6, a thermometer 8, a raw material input port 10, a drain 12, and a gas outlet 14. The fermenter 2 is a closed cylindrical tank having a capacity of 20 L and made of SUS. A gas tube 16 is attached to the gas outlet 14 of the fermenter 2, and the gas tube 16 is connected to a flow meter 18 (volumetric flow meter). The flow meter 18 has a built-in data logging device, which can monitor and record the amount of gas generated continuously for 24 hours. Further, an aluminum gas pack 22 for collecting the generated gas is connected to the flow meter 18 via another gas tube 20.

まず、発酵槽2に、窒素・リンを含む食品残渣で馴養した汚泥3.5Lを種汚泥として投入した。次に、発酵槽内を37℃に加温しつつ、試料1〜3のそれぞれを50グラム発酵槽2に投入した。発酵槽2内の雰囲気を窒素でパージし、槽内温度を37℃±0.5℃に保ちながら攪拌子4を常時作動させ、発酵槽2内を攪拌し続けた。流量計18を用いガス発生量の計測と、流量計に連結するガスパック22によりガスの全量捕集を行った。ここで、ガス発生量は流量計18に付随するデータロガーにより連続的に記録した。 First, 3.5 L of sludge acclimated with food residue containing nitrogen and phosphorus was put into the fermenter 2 as seed sludge. Next, each of the samples 1 to 3 was put into the 50-gram fermenter 2 while heating the inside of the fermenter to 37 ° C. The atmosphere in the fermenter 2 was purged with nitrogen, the stirrer 4 was constantly operated while keeping the temperature in the tank at 37 ° C. ± 0.5 ° C., and the inside of the fermenter 2 was continuously stirred. The amount of gas generated was measured using the flow meter 18, and the entire amount of gas was collected by the gas pack 22 connected to the flow meter. Here, the amount of gas generated was continuously recorded by a data logger attached to the flow meter 18.

試料1〜3を用いた場合のそれぞれについてのガス発生量の経時変化を図5に示す。図5からわかるように、本発明による方法では(試料1及び2を用いた場合には)、バイオガスの生成速度が、廃グリセリンを用いた(試料3を用いた)場合のそれに比して格段に速くなっており、バイオガスの生成量も多くなっているのがわかる。
ここで、バイオガスの原料となり得る炭素源は、BOD、TOC、CODcrのいずれを指標としても、試料1〜3で同程度であるにもかかわらず、試料1及び2においてバイオガスの生成速度が速くなっており、生成量も多くなっていることから、グリセリン含有廃棄物から油分を除去することで、メタン発酵の効率が飛躍的に高まったものと認められる。
FIG. 5 shows the change over time in the amount of gas generated for each of the samples 1 to 3 when they were used. As can be seen from FIG. 5, in the method according to the present invention (when samples 1 and 2 are used), the biogas production rate is higher than that when waste glycerin is used (when sample 3 is used). It can be seen that the speed is much faster and the amount of biogas produced is also higher.
Here, the carbon source that can be a raw material for biogas has the same level of biogas production rate in samples 1 and 2 regardless of whether BOD, TOC, or CODcr is used as an index. It is considered that the efficiency of methane fermentation was dramatically improved by removing the oil from the glycerin-containing waste because the speed was increased and the amount produced was also increased.

本発明によれば、産業廃棄物である廃グリセリン等を原料とし、メタン発酵によりメタンを含有するバイオガスを効率よく製造することができる。従来は利用価値が低いとされていた廃グリセリン等のグリセリン含有廃棄物を積極的に利用することができ、産業上の利用価値は大なるものがある。例えば、本発明による方法で生成されたバイオガスを脱硫工程に回し、得られたガスをガスエンジンに供給して発電をすることもできる。また、分離膜等で含有する二酸化炭素を除去し、家庭用ガスとして供給することもできる。
また、本発明によるメタン発酵方法の途中の分離工程で得られた油分は、バイオディーゼル燃料を製造する際の原材料として用いることができる。さらにまた、本発明の方法において中間生成物として得られたグリセリン含有液は、適宜希釈して水処理脱窒剤、及びアスファルト付着防止剤としても利用することができる。
このように、本発明によれば、これまで廃棄物として処理されていた廃グリセリン等のグリセリン含有廃棄物は種々の用途・分野において利用が可能となり、多くの利用先を確保することにより、安定的なリサイクルフローが可能になる。この結果、産業上の利用価値は大なるものがある。
According to the present invention, biogas containing methane can be efficiently produced by methane fermentation using waste glycerin or the like, which is an industrial waste, as a raw material. Glycerin-containing waste such as waste glycerin, which was conventionally considered to have low utility value, can be actively utilized, and there are some that have great industrial utility value. For example, the biogas produced by the method according to the present invention can be sent to a desulfurization step, and the obtained gas can be supplied to a gas engine to generate electricity. It is also possible to remove carbon dioxide contained in the separation membrane or the like and supply it as a household gas.
Further, the oil content obtained in the separation step in the middle of the methane fermentation method according to the present invention can be used as a raw material for producing biodiesel fuel. Furthermore, the glycerin-containing liquid obtained as an intermediate product in the method of the present invention can be appropriately diluted and used as a water treatment denitrifying agent and an asphalt adhesion inhibitor.
As described above, according to the present invention, glycerin-containing waste such as waste glycerin, which has been treated as waste, can be used in various uses and fields, and is stable by securing many destinations. Recycling flow becomes possible. As a result, the industrial utility value is great.

Claims (25)

脂肪酸グリセリンエステルを含有する原料からメタンを含むバイオガスを製造するメタン発酵方法であって、
前記原料と無機酸とを1価アルコールの存在下で反応させ、第一の油分と第一のグリセリン含有液とを分離する第一の分離工程と、
前記第一のグリセリン含有液をアルカリ性物質により中和する中和工程と、
中和された前記第一のグリセリン含有液から、第二の油分および析出した無機塩を分離して第二のグリセリン含有液を得る第二の分離工程と、
前記第二のグリセリン含有液を用いてメタン発酵を行う発酵工程と、
を備え、
前記第一の分離工程における前記反応は、反応液のpHが3以下である
ことを特徴とするメタン発酵方法。
A methane fermentation method for producing biogas containing methane from a raw material containing a fatty acid glycerin ester.
The first separation step of reacting the raw material with an inorganic acid in the presence of a monohydric alcohol to separate the first oil and the first glycerin-containing liquid.
A neutralization step of neutralizing the first glycerin-containing liquid with an alkaline substance, and
A second separation step of separating the second oil and the precipitated inorganic salt from the neutralized first glycerin-containing liquid to obtain a second glycerin-containing liquid.
A fermentation step in which methane fermentation is performed using the second glycerin-containing liquid, and
Equipped with
The reaction in the first separation step is a methane fermentation method, wherein the pH of the reaction solution is 3 or less.
アルカリ触媒法以外の方法であって、酸触媒法、酸アルカリ触媒法、生体触媒法、イオン交換樹脂法、超臨界法、亜臨界法および固体触媒法からなる群より選択される少なくとも一つの方法により、脂肪酸アルキルエステルを製造するエステル化工程を備え、
前記エステル化工程においては、前記第一の分離工程で分離された第一の油分および/または前記第二の分離工程で分離された第二の油分を原料として用いる
ことを特徴とする請求項1に記載のメタン発酵方法。
At least one method other than the alkali catalyst method, which is selected from the group consisting of an acid catalyst method, an acid alkali catalyst method, a biocatalyst method, an ion exchange resin method, a supercritical method, a subcritical method and a solid catalyst method. With an esterification step to produce a fatty acid alkyl ester
In the esterification step, claim 1, which comprises using the second oil separated by the first oil and / or the second separation step are separated by the first separation step as a raw material The methane fermentation method described in.
前記エステル化工程で得られた脂肪酸アルキルエステルの少なくとも一部を用いて発電する発電工程を備えることを特徴とする請求項2に記載のメタン発酵方法。 The methane fermentation method according to claim 2, further comprising a power generation step of generating electricity using at least a part of the fatty acid alkyl ester obtained in the esterification step. 前記第二のグリセリン含有液のメタン発酵以外の用途の需要に応じて、前記第二のグリセリン含有液の前記メタン発酵工程への供給量を調整するとともに、前記脂肪酸アルキルエステルの需要に応じて、前記脂肪酸アルキルエステルの前記発電工程への供給量を調整することを特徴とする請求項3に記載のメタン発酵方法。 The supply amount of the second glycerin-containing liquid to the methane fermentation step is adjusted according to the demand for applications other than methane fermentation of the second glycerin-containing liquid, and the supply amount of the second glycerin-containing liquid is adjusted according to the demand for the fatty acid alkyl ester. The methane fermentation method according to claim 3, wherein the supply amount of the fatty acid alkyl ester to the power generation step is adjusted. 前記脂肪酸グリセリンエステルを含有する原料は、バイオディーゼル燃料の製造過程で副生される廃グリセリンを含む、請求項1〜4のいずれか一項に記載のメタン発酵方法。 The methane fermentation method according to any one of claims 1 to 4, wherein the raw material containing the fatty acid glycerin ester contains waste glycerin produced as a by-product in the process of producing a biodiesel fuel. 前記第二の分離工程の後に前記第二のグリセリン含有液からアルコールを除去し、アルコールを分離除去した第二のグリセリン含有液を用いて前記メタン発酵を行うことを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載のメタン発酵方法。 Claims 1 to 5 are characterized in that alcohol is removed from the second glycerin-containing liquid after the second separation step, and the methane fermentation is performed using the second glycerin-containing liquid from which the alcohol has been separated and removed. The methane fermentation method according to any one of the above. 前記中和工程において、前記第一のグリセリン含有液のpHが4〜8となるように中和することを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載のメタン発酵方法。 The methane fermentation method according to any one of claims 1 to 6, wherein in the neutralization step, the first glycerin-containing liquid is neutralized so as to have a pH of 4 to 8. 前記メタン発酵工程において、前記第二のグリセリン含有液に加え、窒素及び/又はリンを含む副原料をメタン発酵槽に投入することを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載のメタン発酵方法。 The invention according to any one of claims 1 to 7, wherein in the methane fermentation step, an auxiliary raw material containing nitrogen and / or phosphorus is charged into the methane fermentation tank in addition to the second glycerin-containing liquid. Methane fermentation method. 前記副原料が、生ごみ、畜糞尿、リン酸、リン酸塩、アンモニア、及びアンモニウム塩からなる群より選択される1種または2種以上であることを特徴とする請求項8に記載のメタン発酵方法。 The methane according to claim 8, wherein the auxiliary raw material is one or more selected from the group consisting of food waste, livestock manure, phosphoric acid, phosphate, ammonia, and ammonium salt. Fermentation method. 前記メタン発酵槽内の消化汚泥の総窒素(T−N)濃度が100〜10,000mg/Lとなるように、前記副原料を添加することを特徴とする請求項8または9に記載のメタン発酵方法。 The methane according to claim 8 or 9, wherein the auxiliary raw material is added so that the total nitrogen (TN) concentration of the digested sludge in the methane fermentation tank is 100 to 10,000 mg / L. Fermentation method. 前記メタン発酵槽内のCODcr負荷が2〜20kg/m3・dayとなるように、前記第二のグリセリン含有液の投入量を調節することを特徴とする請求項1〜10のいずれか一項に記載のメタン発酵方法。 One of claims 1 to 10, wherein the input amount of the second glycerin-containing liquid is adjusted so that the CODcr load in the methane fermentation tank is 2 to 20 kg / m 3 · day. The methane fermentation method described in. 前記第二のグリセリン含有液のメタン発酵以外の用途の需要に応じて、前記第二のグリセリン含有液のメタン発酵工程への供給量を調整することを特徴とする請求項1〜11のいずれか一項に記載のメタン発酵方法。 One of claims 1 to 11, wherein the supply amount of the second glycerin-containing liquid to the methane fermentation step is adjusted according to the demand for uses other than the methane fermentation of the second glycerin-containing liquid. The methane fermentation method according to item 1. 脂肪酸グリセリンエステルを含有する原料からメタンを含むバイオガスを製造するメタン発酵システムであって、
前記原料と無機酸とを1価アルコールの存在下で反応させ、第一の油分と第一のグリセリン含有液とを分離する第一の分離装置と、
前記第一のグリセリン含有液をアルカリ性物質により中和する中和装置と、
中和された前記第一のグリセリン含有液から、第二の油分および析出した無機塩を分離して第二のグリセリン含有液を得る第二の分離装置と、
前記第二のグリセリン含有液を用いてメタン発酵を行うメタン発酵装置と、
を備え、
前記第一の分離装置における前記反応は、反応液のpHが3以下である
ことを特徴とするメタン発酵システム。
A methane fermentation system that produces biogas containing methane from raw materials containing fatty acid glycerin esters.
A first separation device that separates the first oil and the first glycerin-containing liquid by reacting the raw material with an inorganic acid in the presence of a monohydric alcohol.
A neutralizing device that neutralizes the first glycerin-containing liquid with an alkaline substance,
A second separation device that separates the second oil and the precipitated inorganic salt from the neutralized first glycerin-containing liquid to obtain a second glycerin-containing liquid.
A methane fermentation apparatus that performs methane fermentation using the second glycerin-containing liquid, and
Equipped with
The reaction in the first separation device is a methane fermentation system characterized in that the pH of the reaction solution is 3 or less.
アルカリ触媒法以外の方法であって、酸触媒法、酸アルカリ触媒法、生体触媒法、イオン交換樹脂法、超臨界法、亜臨界法および固体触媒法からなる群より選択される少なくとも一つの方法により、脂肪酸アルキルエステルを製造するエステル化装置を備え、
前記第一の分離工程で分離された第一の油分および/または前記第二の分離工程で分離された第二の油分が、原料として前記エステル化装置に供給される
ことを特徴とする請求項13に記載のメタン発酵システム。
At least one method other than the alkali catalyst method, which is selected from the group consisting of an acid catalyst method, an acid alkali catalyst method, a biocatalyst method, an ion exchange resin method, a supercritical method, a subcritical method and a solid catalyst method. Esterification equipment for producing fatty acid alkyl esters.
Claims second oil separated by the first oil and / or the second separation step are separated by the first separation step, characterized in that it is supplied to the esterification device as a raw material 13. The methane fermentation system according to 13.
前記エステル化装置の後段に、前記脂肪酸アルキルエステルを貯留する脂肪酸アルキルエステル貯留タンクを備えるともに、
前記脂肪酸アルキルエステル貯留タンクの後段に、前記脂肪酸アルキルエステルを用いて発電する発電装置を備え、
前記脂肪酸アルキルエステル貯留タンクは、貯留された前記脂肪酸アルキルエステルの量を検知する検知計を備え、
前記脂肪酸アルキルエステルの量が所定量以上となった場合に、前記脂肪酸アルキルエステルが前記発電装置へ供給される
ことを特徴とする請求項14に記載のメタン発酵システム。
A fatty acid alkyl ester storage tank for storing the fatty acid alkyl ester is provided after the esterification device.
A power generation device that generates electricity using the fatty acid alkyl ester is provided after the fatty acid alkyl ester storage tank.
The fatty acid alkyl ester storage tank comprises a detector that detects the amount of the stored fatty acid alkyl ester.
The methane fermentation system according to claim 14, wherein the fatty acid alkyl ester is supplied to the power generation device when the amount of the fatty acid alkyl ester exceeds a predetermined amount.
前記第二の分離装置の後段に、前記第二のグリセリン含有液を貯留するグリセリン貯留タンクを備え、
前記グリセリン貯留タンクは、貯留された前記第二のグリセリン含有液の量を検知する検知計を備え、
前記第二のグリセリン含有液の量が所定量以上となった場合に、前記第二のグリセリン含有液が前記メタン発酵装置へ供給される
ことを特徴とする請求項13〜15のいずれか一項に記載のメタン発酵システム。
A glycerin storage tank for storing the second glycerin-containing liquid is provided after the second separation device.
The glycerin storage tank includes a detector for detecting the amount of the stored second glycerin-containing liquid.
One of claims 13 to 15, wherein the second glycerin-containing liquid is supplied to the methane fermentation apparatus when the amount of the second glycerin-containing liquid becomes a predetermined amount or more. The methane fermentation system described in.
脂肪酸グリセリンエステルを含有する廃棄物を再利用する方法であって、
前記廃棄物と無機酸とを1価アルコールの存在下で反応させ、第一の油分と第一のグリセリン含有液とを分離する第一の分離工程と、
前記第一のグリセリン含有液をアルカリ性物質により中和する中和工程と、
中和された前記第一のグリセリン含有液から、第二の油分および析出した無機塩を分離して第二のグリセリン含有液を得る第二の分離工程と、
前記第二のグリセリン含有液を用いてメタン発酵を行う発酵工程と、
を備え、
前記第一の分離工程における前記反応は、反応液のpHが3以下である
ことを特徴とする廃棄物再利用方法。
A method of reusing waste containing fatty acid glycerin esters.
The first separation step of reacting the waste with the inorganic acid in the presence of a monohydric alcohol to separate the first oil and the first glycerin-containing liquid.
A neutralization step of neutralizing the first glycerin-containing liquid with an alkaline substance, and
A second separation step of separating the second oil and the precipitated inorganic salt from the neutralized first glycerin-containing liquid to obtain a second glycerin-containing liquid.
A fermentation step in which methane fermentation is performed using the second glycerin-containing liquid, and
Equipped with
The reaction in the first separation step is a waste recycling method, wherein the pH of the reaction solution is 3 or less.
アルカリ触媒法以外の方法であって、酸触媒法、酸アルカリ触媒法、生体触媒法、イオン交換樹脂法、超臨界法、亜臨界法および固体触媒法からなる群より選択される少なくとも一つの方法により、脂肪酸アルキルエステルを製造するエステル化工程を備え、
前記エステル化工程においては、前記第一の分離工程で分離された第一の油分および/または前記第二の分離工程で分離された第二の油分を原料として用いる
ことを特徴とする請求項17に記載の廃棄物再利用方法。
At least one method other than the alkali catalyst method, which is selected from the group consisting of an acid catalyst method, an acid alkali catalyst method, a biocatalyst method, an ion exchange resin method, a supercritical method, a subcritical method and a solid catalyst method. With an esterification step to produce a fatty acid alkyl ester
17. In the esterification step, which comprises using the second oil separated by the first oil and / or the second separation step are separated by the first separation step as a raw material Waste reuse method described in.
前記エステル化工程で得られた脂肪酸アルキルエステルの少なくとも一部を用いて発電する発電工程を備え、
前記第二のグリセリン含有液のメタン発酵以外の用途の需要に応じて、前記第二のグリセリン含有液の前記メタン発酵工程への供給量を調整するとともに、前記脂肪酸アルキルエステルの需要に応じて、前記脂肪酸アルキルエステルの前記発電工程への供給量を調整することを特徴とする請求項18に記載の廃棄物再利用方法。
A power generation step of generating electricity using at least a part of the fatty acid alkyl ester obtained in the esterification step is provided.
The supply amount of the second glycerin-containing liquid to the methane fermentation step is adjusted according to the demand for applications other than methane fermentation of the second glycerin-containing liquid, and the fatty acid alkyl ester is used according to the demand. The waste recycling method according to claim 18, wherein the supply amount of the fatty acid alkyl ester to the power generation process is adjusted.
前記第二のグリセリン含有液のメタン発酵以外の用途の需要に応じて、前記第二のグリセリン含有液のメタン発酵工程への供給量を調整することを特徴とする請求項17〜19のいずれか一項に記載の廃棄物再利用方法。 Any of claims 17 to 19, wherein the supply amount of the second glycerin-containing liquid to the methane fermentation step is adjusted according to the demand for applications other than methane fermentation of the second glycerin-containing liquid. The waste reuse method described in paragraph 1. 脂肪酸グリセリンエステルを含有する廃棄物を再利用するシステムであって、
前記廃棄物と無機酸とを1価アルコールの存在下で反応させ、第一の油分と第一のグリセリン含有液とを分離する第一の分離装置と、
前記第一のグリセリン含有液をアルカリ性物質により中和する中和装置と、
中和された前記第一のグリセリン含有液から、第二の油分および析出した無機塩を分離して第二のグリセリン含有液を得る第二の分離装置と、
前記第二のグリセリン含有液を用いてメタン発酵を行うメタン発酵装置と、
を備え、
前記第一の分離装置における前記反応は、反応液のpHが3以下である
ことを特徴とする廃棄物再利用システム。
A system for reusing waste containing fatty acid glycerin esters.
A first separation device that reacts the waste with an inorganic acid in the presence of a monohydric alcohol to separate the first oil and the first glycerin-containing liquid.
A neutralizing device that neutralizes the first glycerin-containing liquid with an alkaline substance,
A second separation device that separates the second oil and the precipitated inorganic salt from the neutralized first glycerin-containing liquid to obtain a second glycerin-containing liquid.
A methane fermentation apparatus that performs methane fermentation using the second glycerin-containing liquid, and
Equipped with
The reaction in the first separation device is a waste recycling system characterized in that the pH of the reaction solution is 3 or less.
アルカリ触媒法以外の方法であって、酸触媒法、酸アルカリ触媒法、生体触媒法、イオン交換樹脂法、超臨界法、亜臨界法および固体触媒法からなる群より選択される少なくとも一つの方法により、脂肪酸アルキルエステルを製造するエステル化装置を備え、
前記第一の分離工程で分離された第一の油分および/または前記第二の分離工程で分離された第二の油分が、原料として前記エステル化装置に供給される
ことを特徴とする請求項21に記載の廃棄物再利用システム。
At least one method other than the alkali catalyst method, which is selected from the group consisting of an acid catalyst method, an acid alkali catalyst method, a biocatalyst method, an ion exchange resin method, a supercritical method, a subcritical method and a solid catalyst method. Esterification equipment for producing fatty acid alkyl esters.
Claims second oil separated by the first oil and / or the second separation step are separated by the first separation step, characterized in that it is supplied to the esterification device as a raw material 21. The waste recycling system.
前記エステル化装置の後段に、前記脂肪酸アルキルエステルを貯留する脂肪酸アルキルエステル貯留タンクを備えるともに、
前記脂肪酸アルキルエステル貯留タンクの後段に、前記脂肪酸アルキルエステルを用いて発電する発電装置を備え、
前記脂肪酸アルキルエステル貯留タンクは、貯留された前記脂肪酸アルキルエステルの量を検知する検知計を備え、
前記脂肪酸アルキルエステルの量が所定量以上となった場合に、前記脂肪酸アルキルエステルが前記発電装置へ供給される
ことを特徴とする請求項22に記載の廃棄物再利用システム。
A fatty acid alkyl ester storage tank for storing the fatty acid alkyl ester is provided after the esterification device.
A power generation device that generates electricity using the fatty acid alkyl ester is provided after the fatty acid alkyl ester storage tank.
The fatty acid alkyl ester storage tank comprises a detector that detects the amount of the stored fatty acid alkyl ester.
The waste recycling system according to claim 22, wherein the fatty acid alkyl ester is supplied to the power generation device when the amount of the fatty acid alkyl ester exceeds a predetermined amount.
前記第二の分離装置の後段に、第二のグリセリン含有液を貯留するグリセリン貯留タンクを備え、
前記グリセリン貯留タンクは、貯留された前記第二のグリセリン含有液の量を検知する検知計を備え、
前記第二のグリセリン含有液の量が所定量以上となった場合に、前記第二のグリセリン含有液が前記メタン発酵装置へ供給される
ことを特徴とする請求項21〜23のいずれか一項に記載の廃棄物再利用システム。
A glycerin storage tank for storing the second glycerin-containing liquid is provided after the second separation device.
The glycerin storage tank includes a detector for detecting the amount of the stored second glycerin-containing liquid.
One of claims 21 to 23, wherein the second glycerin-containing liquid is supplied to the methane fermentation apparatus when the amount of the second glycerin-containing liquid becomes a predetermined amount or more. Waste recycling system described in.
脂肪酸グリセリンエステルを含有する原料から、メタン発酵の炭素源を製造する方法であって、A method for producing a carbon source for methane fermentation from a raw material containing a fatty acid glycerin ester.
前記原料と無機酸とを1価アルコールの存在下で反応させ、第一の油分と第一のグリセリン含有液とを分離する第一の分離工程と、The first separation step of reacting the raw material with an inorganic acid in the presence of a monohydric alcohol to separate the first oil and the first glycerin-containing liquid.
前記第一のグリセリン含有液をアルカリ性物質により中和する中和工程と、A neutralization step of neutralizing the first glycerin-containing liquid with an alkaline substance, and
中和された前記第一のグリセリン含有液から、第二の油分および析出した無機塩を分離して第二のグリセリン含有液を得る第二の分離工程と、A second separation step of separating the second oil and the precipitated inorganic salt from the neutralized first glycerin-containing liquid to obtain a second glycerin-containing liquid.
を備え、Equipped with
前記第一の分離工程における前記反応は、反応液のpHが3以下であり、In the reaction in the first separation step, the pH of the reaction solution is 3 or less, and the reaction solution has a pH of 3 or less.
前記第二のグリセリン含有液を、前記メタン発酵の炭素源とするThe second glycerin-containing liquid is used as a carbon source for the methane fermentation.
ことを特徴とする、メタン発酵の炭素源の製造方法。A method for producing a carbon source for methane fermentation, which is characterized by the above.
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