JPH07996A - 汚泥消化ガスの利用方法 - Google Patents
汚泥消化ガスの利用方法Info
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- JPH07996A JPH07996A JP8136794A JP8136794A JPH07996A JP H07996 A JPH07996 A JP H07996A JP 8136794 A JP8136794 A JP 8136794A JP 8136794 A JP8136794 A JP 8136794A JP H07996 A JPH07996 A JP H07996A
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- gas
- sludge digestion
- digestion gas
- treated water
- sludge
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
- Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel
-
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- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Abstract
(57)【要約】
【目的】 処理場から発生する汚泥消化ガスを効率よ
く、しかも二次公害を発生させることなく有効利用する
ことができる方法を提供すること。 【構成】 汚泥を嫌気性消化したときに発生する汚泥消
化ガスを、下水の三次処理等の工程から得られるアルカ
リ性の処理水と脱硫塔６において気液接触させて脱硫し
たうえ、燃料電池７に供給して発電を行う。気液接触に
はハニカム状の構造体を使用することが好ましい。
く、しかも二次公害を発生させることなく有効利用する
ことができる方法を提供すること。 【構成】 汚泥を嫌気性消化したときに発生する汚泥消
化ガスを、下水の三次処理等の工程から得られるアルカ
リ性の処理水と脱硫塔６において気液接触させて脱硫し
たうえ、燃料電池７に供給して発電を行う。気液接触に
はハニカム状の構造体を使用することが好ましい。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、下水処理場において発
生する汚泥消化ガスの利用方法に関するものである。
生する汚泥消化ガスの利用方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】下水処理場において下水汚泥を嫌気性消
化すると、例えばメタン55〜65％、炭酸ガス30〜40％、
窒素及び水素がそれぞれ５％以下の汚泥消化ガスが大量
に発生する。この汚泥消化ガスは従来から嫌気性消化槽
の加温に利用されているが、夏季には加温必要熱量が減
少するため余剰ガスが発生し、焼却処分するなど有効的
には使用されていない。また、汚泥消化ガスは発電用ガ
スエンジンの燃料としても利用されているが、発電効率
が高くないうえ、汚泥消化ガス中には100 〜数千ppm の
硫化水素分が含有されているために、二次公害を発生さ
せる原因となっていた。
化すると、例えばメタン55〜65％、炭酸ガス30〜40％、
窒素及び水素がそれぞれ５％以下の汚泥消化ガスが大量
に発生する。この汚泥消化ガスは従来から嫌気性消化槽
の加温に利用されているが、夏季には加温必要熱量が減
少するため余剰ガスが発生し、焼却処分するなど有効的
には使用されていない。また、汚泥消化ガスは発電用ガ
スエンジンの燃料としても利用されているが、発電効率
が高くないうえ、汚泥消化ガス中には100 〜数千ppm の
硫化水素分が含有されているために、二次公害を発生さ
せる原因となっていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記した従来
の問題点を解決して、汚泥消化ガスを効率よく、しかも
二次公害を発生させることなく有効利用することができ
る汚泥消化ガスの利用方法を提供するために完成された
ものである。
の問題点を解決して、汚泥消化ガスを効率よく、しかも
二次公害を発生させることなく有効利用することができ
る汚泥消化ガスの利用方法を提供するために完成された
ものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めになされた本発明は、汚泥を嫌気性消化したときに発
生する汚泥消化ガスを、処理場内において得られるアル
カリ性の処理水と気液接触させて脱硫したうえ、燃料電
池に供給して発電することを特徴とするものである。
めになされた本発明は、汚泥を嫌気性消化したときに発
生する汚泥消化ガスを、処理場内において得られるアル
カリ性の処理水と気液接触させて脱硫したうえ、燃料電
池に供給して発電することを特徴とするものである。
【０００５】燃料電池は、電極間に電解質を挟んでその
両側に酸素と水素を供給し、電気化学反応によって水と
電力を生じさせるものである。燃料の水素としてはメタ
ンガスなどの炭化水素が改質されて用いられている。ま
た現在実用化されているリン酸型燃料電池の場合にはそ
の発電効率は約35〜40％であり、ガスエンジン発電の発
電効率が約30％であるのと比較してはるかに優れた成績
を示す。このほか、燃料電池は騒音や振動がなく、排ガ
ス中に大気汚染物質がほとんど含まれていない利点があ
る。
両側に酸素と水素を供給し、電気化学反応によって水と
電力を生じさせるものである。燃料の水素としてはメタ
ンガスなどの炭化水素が改質されて用いられている。ま
た現在実用化されているリン酸型燃料電池の場合にはそ
の発電効率は約35〜40％であり、ガスエンジン発電の発
電効率が約30％であるのと比較してはるかに優れた成績
を示す。このほか、燃料電池は騒音や振動がなく、排ガ
ス中に大気汚染物質がほとんど含まれていない利点があ
る。
【０００６】しかし、燃料電池は燃料を改質して得られ
る水素と空気中の酸素との電気化学反応によって発電を
行うものであるため、燃料として供給されるメタンガス
は濃度が80〜100 ％の高濃度ガスであり、しかも燃料電
池に悪影響を与える硫化水素等の不純成分をほとんど含
まないガスでなければならない。燃料電池では、燃料ガ
ス中の流下水素濃度が5ppm以下になると燃料ガスから水
素への改質装置の触媒が急速に劣化し、燃料電池の短寿
命化を進行させる。さらにメタンガス濃度が低いと発電
量が低下することから発電効率が悪くなるだけでなく、
炭酸ガスが多量になることによって燃料改質装置内で電
池の触媒に影響を与えるような物質が生成される可能性
がある。従って、下水処理場等から発生する汚泥消化ガ
スをそのまま燃料電池に供給しても、多量の硫化水素が
燃料電池の触媒を劣化させ短期間に運転不能となる。ま
た、メタンガス濃度が低いことから発電効率が低く、経
済的な面からも実用性がない。
る水素と空気中の酸素との電気化学反応によって発電を
行うものであるため、燃料として供給されるメタンガス
は濃度が80〜100 ％の高濃度ガスであり、しかも燃料電
池に悪影響を与える硫化水素等の不純成分をほとんど含
まないガスでなければならない。燃料電池では、燃料ガ
ス中の流下水素濃度が5ppm以下になると燃料ガスから水
素への改質装置の触媒が急速に劣化し、燃料電池の短寿
命化を進行させる。さらにメタンガス濃度が低いと発電
量が低下することから発電効率が悪くなるだけでなく、
炭酸ガスが多量になることによって燃料改質装置内で電
池の触媒に影響を与えるような物質が生成される可能性
がある。従って、下水処理場等から発生する汚泥消化ガ
スをそのまま燃料電池に供給しても、多量の硫化水素が
燃料電池の触媒を劣化させ短期間に運転不能となる。ま
た、メタンガス濃度が低いことから発電効率が低く、経
済的な面からも実用性がない。
【０００７】そこで本発明では、下水処理場内において
大量に得られるアルカリ性の処理水と汚泥消化ガスとを
気液接触させて脱硫を行うとともに、炭酸ガスの除去を
行う。脱硫するにあたっては気液接触が十分に行われ、
かつ構造も比較的簡単であり圧損も少ない充填塔により
行う。
大量に得られるアルカリ性の処理水と汚泥消化ガスとを
気液接触させて脱硫を行うとともに、炭酸ガスの除去を
行う。脱硫するにあたっては気液接触が十分に行われ、
かつ構造も比較的簡単であり圧損も少ない充填塔により
行う。
【０００８】充填塔にて使用する充填物にはラヒシリン
グやサドルなどの不規則充填物がよく使用されている
が、充填が煩わしいうえ、液が低流量のときには液の分
散性が余りよくなかった。そこで本発明では、充填物と
してハニカム状の構造体を用いる。特に図２のようにハ
ニカム状のブロックを交互に傾斜させて接合した構造体
を用いることが好ましい。図２のハニカム状の構造体は
壁厚1mm 、空隙率60〜80％、比表面積400m2/m3以上のも
のであるため、極小流量時まで液分散性が優れ、気液接
触時の圧力損失が低く、有効濡れ面積も不規則充填物を
上回るものである。このような充填物を用いることによ
って、充填塔がコンパクトになり、効率的な気液接触を
行わせることができる。
グやサドルなどの不規則充填物がよく使用されている
が、充填が煩わしいうえ、液が低流量のときには液の分
散性が余りよくなかった。そこで本発明では、充填物と
してハニカム状の構造体を用いる。特に図２のようにハ
ニカム状のブロックを交互に傾斜させて接合した構造体
を用いることが好ましい。図２のハニカム状の構造体は
壁厚1mm 、空隙率60〜80％、比表面積400m2/m3以上のも
のであるため、極小流量時まで液分散性が優れ、気液接
触時の圧力損失が低く、有効濡れ面積も不規則充填物を
上回るものである。このような充填物を用いることによ
って、充填塔がコンパクトになり、効率的な気液接触を
行わせることができる。
【０００９】アルカリ性の処理水としては、処理場内に
おいて得られるpH９〜10の処理水が使用される。処理水
流量と汚泥消化ガス流量との比が、0.1:1 〜1:1の範囲
で運転する。この方法によって、コンパクトな設備で効
率よく硫化水素濃度を0.01〜5ppm程度まで減少させると
同時に、炭酸ガスを吸収してメタンガス濃度を80％程度
にまで高める。
おいて得られるpH９〜10の処理水が使用される。処理水
流量と汚泥消化ガス流量との比が、0.1:1 〜1:1の範囲
で運転する。この方法によって、コンパクトな設備で効
率よく硫化水素濃度を0.01〜5ppm程度まで減少させると
同時に、炭酸ガスを吸収してメタンガス濃度を80％程度
にまで高める。
【００１０】なお、アルカリ性の処理水は下水処理プロ
セスの最終沈殿池から消毒槽への過程途中、またはろ過
や凝集などの三次処理を行っている処理場ではその後か
ら消毒槽への過程途中に大量に得られるものであり、通
常は下水処理場内の機器の洗浄や散水など飲料目的以外
に場内用水用として引き抜かれて使用されている。この
ため、このようなアルカリ性の処理水を用いて脱硫を行
えば、ほとんど費用を要することなく脱硫とメタンガス
の濃縮が可能となり、気液接触後の廃水はそのまま場内
の水処理設備へ返送すればよい利点がある。しかもこの
ような処理水は微生物を含有しており、気液接触時にこ
の微生物が硫化水素を分解する効果も期待することがで
きる。
セスの最終沈殿池から消毒槽への過程途中、またはろ過
や凝集などの三次処理を行っている処理場ではその後か
ら消毒槽への過程途中に大量に得られるものであり、通
常は下水処理場内の機器の洗浄や散水など飲料目的以外
に場内用水用として引き抜かれて使用されている。この
ため、このようなアルカリ性の処理水を用いて脱硫を行
えば、ほとんど費用を要することなく脱硫とメタンガス
の濃縮が可能となり、気液接触後の廃水はそのまま場内
の水処理設備へ返送すればよい利点がある。しかもこの
ような処理水は微生物を含有しており、気液接触時にこ
の微生物が硫化水素を分解する効果も期待することがで
きる。
【００１１】
【実施例】以下に本発明を図１に示す実施例によって更
に詳細に説明する。下水は、周知のように最初沈殿池
１、曝気槽２、最終沈殿池３を経由して処理されるが、
最初沈殿池１および最終沈殿池３から出る汚泥は濃縮槽
４を経て消化槽５へ送られ、ここで嫌気性消化される。
このときに前記したように大量の汚泥消化ガスが発生す
る。
に詳細に説明する。下水は、周知のように最初沈殿池
１、曝気槽２、最終沈殿池３を経由して処理されるが、
最初沈殿池１および最終沈殿池３から出る汚泥は濃縮槽
４を経て消化槽５へ送られ、ここで嫌気性消化される。
このときに前記したように大量の汚泥消化ガスが発生す
る。
【００１２】また最終沈殿池３から出た二次処理水は石
灰凝集沈殿、再炭酸塩化の三次処理を受けたうえでろ過
されて（三次）処理水となるが、この処理水はpHが９〜
10のアルカリ性を示す。そこでこの処理水を脱硫塔６へ
送り、汚泥消化ガスと気液接触させる。これにより汚泥
消化ガス中の硫化水素を0.01〜５ppm 程度にまで減少さ
せ、また炭酸ガスを除去して汚泥消化ガス中のメタンガ
ス濃度を80％程度にまで高めることができる。このよう
にして浄化された汚泥消化ガスは燃料電池７へ供給さ
れ、発電が行われる。
灰凝集沈殿、再炭酸塩化の三次処理を受けたうえでろ過
されて（三次）処理水となるが、この処理水はpHが９〜
10のアルカリ性を示す。そこでこの処理水を脱硫塔６へ
送り、汚泥消化ガスと気液接触させる。これにより汚泥
消化ガス中の硫化水素を0.01〜５ppm 程度にまで減少さ
せ、また炭酸ガスを除去して汚泥消化ガス中のメタンガ
ス濃度を80％程度にまで高めることができる。このよう
にして浄化された汚泥消化ガスは燃料電池７へ供給さ
れ、発電が行われる。
【００１３】前記したように、燃料電池７における発電
効率はガスエンジン発電よりもはるかに高く、実施例の
場合にも37％以上の効率が得られた。このとき燃料電池
７からは70〜90℃程度の温水が発生するため、この熱を
消化槽５の加温に利用することができる。また燃料電池
７は無騒音、無振動であるうえに、浄化された汚泥消化
ガスを使用するので損傷されることがなく、二次公害を
発生させるおそれもない。
効率はガスエンジン発電よりもはるかに高く、実施例の
場合にも37％以上の効率が得られた。このとき燃料電池
７からは70〜90℃程度の温水が発生するため、この熱を
消化槽５の加温に利用することができる。また燃料電池
７は無騒音、無振動であるうえに、浄化された汚泥消化
ガスを使用するので損傷されることがなく、二次公害を
発生させるおそれもない。
【００１４】表１に、硫化水素の除去とメタンガスの濃
縮を処理水との気液接触により行わせた実施例１〜４
と、アルカリの薬品を用いて気液接触させた比較例１〜
２を示す。なお充填材としては、図２に示したハニカム
構造体を使用した。表１に示されるように、実施例にお
いても薬品を用いた比較例と同等の結果が得られた。し
かも実施例の場合、処理ガス１m3当りの処理コストを比
較例の２〜３割カットすることができた。また比較例３
は処理水を使用したが、気液接触用の充填物として円筒
状の1.5 インチのラヒシリング（厚さ1/4 インチ、空隙
率68％、比表面積115m2/m3) を使用したものであり、処
理後のメタン濃度が低く、硫化水素濃度は高いことが分
かる。
縮を処理水との気液接触により行わせた実施例１〜４
と、アルカリの薬品を用いて気液接触させた比較例１〜
２を示す。なお充填材としては、図２に示したハニカム
構造体を使用した。表１に示されるように、実施例にお
いても薬品を用いた比較例と同等の結果が得られた。し
かも実施例の場合、処理ガス１m3当りの処理コストを比
較例の２〜３割カットすることができた。また比較例３
は処理水を使用したが、気液接触用の充填物として円筒
状の1.5 インチのラヒシリング（厚さ1/4 インチ、空隙
率68％、比表面積115m2/m3) を使用したものであり、処
理後のメタン濃度が低く、硫化水素濃度は高いことが分
かる。
【００１５】
【表１】
【００１６】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明の汚泥消
化ガスの利用方法によれば、汚泥を嫌気性消化したとき
に発生する汚泥消化ガスを処理場内において容易に得ら
れるアルカリ性の処理水と気液接触させて脱硫したう
え、燃料電池に供給して発電するようにしたので、汚泥
消化ガスを効率よく、しかも二次公害を発生させること
なく有効利用することができる。また、本発明によれば
薬剤費が不要となり、更に市水費も不要となるので、ラ
ンニングコストを従来の薬剤を用いた方法に比較して20
〜30％削減することができる。更に設備面においても、
薬剤貯留タンク、薬剤混合タンク等が不要となり、なお
かつ気液接触後の廃水を既存の水処理設備へ返送してし
まうことから、反応生成物の処理を含む廃水処理設備が
不要となるため、設備費において10％以上、設備面積に
おいては20％以上の減少を図ることができる。
化ガスの利用方法によれば、汚泥を嫌気性消化したとき
に発生する汚泥消化ガスを処理場内において容易に得ら
れるアルカリ性の処理水と気液接触させて脱硫したう
え、燃料電池に供給して発電するようにしたので、汚泥
消化ガスを効率よく、しかも二次公害を発生させること
なく有効利用することができる。また、本発明によれば
薬剤費が不要となり、更に市水費も不要となるので、ラ
ンニングコストを従来の薬剤を用いた方法に比較して20
〜30％削減することができる。更に設備面においても、
薬剤貯留タンク、薬剤混合タンク等が不要となり、なお
かつ気液接触後の廃水を既存の水処理設備へ返送してし
まうことから、反応生成物の処理を含む廃水処理設備が
不要となるため、設備費において10％以上、設備面積に
おいては20％以上の減少を図ることができる。
【図１】本発明の実施例を示すフローシートである。
【図２】本発明に使用される充填材の一例を示す断面図
である。
である。
１ 最初沈殿池、２ 曝気槽、３ 最終沈殿池、４ 濃
縮槽、５ 消化槽、６脱硫塔、７ 燃料電池
縮槽、５ 消化槽、６脱硫塔、７ 燃料電池
Claims (4)
- 【請求項１】 汚泥を嫌気性消化したときに発生する汚
泥消化ガスを、処理場内において得られるアルカリ性の
処理水と気液接触させて脱硫したうえ、燃料として利用
することを特徴とする汚泥消化ガスの利用方法。 - 【請求項２】 脱硫後の汚泥消化ガスを燃料電池に供給
して発電するとともに、燃料電池の排熱を消化槽の加温
に使用する請求項１記載の汚泥消化ガスの利用方法。 - 【請求項３】 脱硫における充填物として、ハニカム状
の構造体を用いる請求項１記載の汚泥消化ガスの利用方
法。 - 【請求項４】 処理場内において得られるアルカリ性の
処理水として、pHが９〜10である最終沈殿池からの流出
水や三次処理水を使用する請求項１記載の汚泥消化ガス
の利用方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8136794A JPH07996A (ja) | 1993-04-22 | 1994-04-20 | 汚泥消化ガスの利用方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5-96140 | 1993-04-22 | ||
| JP9614093 | 1993-04-22 | ||
| JP8136794A JPH07996A (ja) | 1993-04-22 | 1994-04-20 | 汚泥消化ガスの利用方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07996A true JPH07996A (ja) | 1995-01-06 |
Family
ID=26422391
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8136794A Pending JPH07996A (ja) | 1993-04-22 | 1994-04-20 | 汚泥消化ガスの利用方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07996A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001065621A1 (en) * | 2000-03-02 | 2001-09-07 | Ebara Corporation | Fuel cell power generation method and system |
| JP2005255700A (ja) * | 2004-03-09 | 2005-09-22 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | バイオガス精製方法およびバイオガス精製システム |
| JP2010054241A (ja) * | 2008-08-26 | 2010-03-11 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | メタンの測定方法及び発生制御方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56161896A (en) * | 1980-05-20 | 1981-12-12 | Agency Of Ind Science & Technol | Anaerobic digestion |
| JPH04177013A (ja) * | 1990-11-13 | 1992-06-24 | Ube Ind Ltd | 廃棄物を利用した発電装置 |
| JPH0568849A (ja) * | 1991-09-18 | 1993-03-23 | Kurita Water Ind Ltd | 消化ガスの脱硫方法および装置 |
| JPH05345200A (ja) * | 1992-04-01 | 1993-12-27 | Ngk Insulators Ltd | 有機性汚泥の処理方法 |
-
1994
- 1994-04-20 JP JP8136794A patent/JPH07996A/ja active Pending
Patent Citations (4)
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| JP2004525478A (ja) * | 2000-03-02 | 2004-08-19 | 株式会社荏原製作所 | 燃料電池発電方法及び燃料電池発電システム |
| US6969562B2 (en) | 2000-03-02 | 2005-11-29 | Ebara Corporation | Fuel cell power generation method and system |
| JP2005255700A (ja) * | 2004-03-09 | 2005-09-22 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | バイオガス精製方法およびバイオガス精製システム |
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| Date | Code | Title | Description |
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| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20010206 |