WO2011132401A1 - バイオマス連続乾式ガス化プラント - Google Patents

バイオマス連続乾式ガス化プラント Download PDF

Info

Publication number
WO2011132401A1
WO2011132401A1 PCT/JP2011/002270 JP2011002270W WO2011132401A1 WO 2011132401 A1 WO2011132401 A1 WO 2011132401A1 JP 2011002270 W JP2011002270 W JP 2011002270W WO 2011132401 A1 WO2011132401 A1 WO 2011132401A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
tank
anaerobic
fermentation
aerobic fermentation
aerobic
Prior art date
Application number
PCT/JP2011/002270
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
田中裕之
及川睦雄
Original Assignee
国立大学法人東京工業大学
協和化工株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 国立大学法人東京工業大学, 協和化工株式会社 filed Critical 国立大学法人東京工業大学
Publication of WO2011132401A1 publication Critical patent/WO2011132401A1/ja

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F11/00—Treatment of sludge; Devices therefor
    • C02F11/02—Biological treatment
    • C02F11/04—Anaerobic treatment; Production of methane by such processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05F—ORGANIC FERTILISERS NOT COVERED BY SUBCLASSES C05B, C05C, e.g. FERTILISERS FROM WASTE OR REFUSE
    • C05F17/00—Preparation of fertilisers characterised by biological or biochemical treatment steps, e.g. composting or fermentation
    • C05F17/50—Treatments combining two or more different biological or biochemical treatments, e.g. anaerobic and aerobic treatment or vermicomposting and aerobic treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M21/00—Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses
    • C12M21/04—Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses for producing gas, e.g. biogas
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M21/00—Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses
    • C12M21/16—Solid state fermenters, e.g. for koji production
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M27/00—Means for mixing, agitating or circulating fluids in the vessel
    • C12M27/10—Rotating vessel
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M45/00—Means for pre-treatment of biological substances
    • C12M45/02—Means for pre-treatment of biological substances by mechanical forces; Stirring; Trituration; Comminuting
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2303/00—Specific treatment goals
    • C02F2303/10—Energy recovery
    • 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
    • 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
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/141—Feedstock
    • Y02P20/145—Feedstock the feedstock being materials of biological origin
    • 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
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/30—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies
    • 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
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/40—Bio-organic fraction processing; Production of fertilisers from the organic fraction of waste or refuse

Definitions

  • the present invention is a continuous biomass dry gas that is recycled as a raw material in principle without producing a processing residue when anaerobic methane fermentation is performed on biomass with a high water content, such as raw garbage and organic waste, to recover flammable gas. Relates to chemical plant.
  • One of the inventors of the present application is anaerobic fermentation in which anaerobic fermentation is performed by anaerobically fermenting the anaerobic fermentation residue directly connected to the anaerobic fermentation tank that recovers combustible gas by anaerobic methane fermentation of the raw material biomass.
  • Anaerobic fermentation is performed by anaerobically fermenting the anaerobic fermentation residue directly connected to the anaerobic fermentation tank that recovers combustible gas by anaerobic methane fermentation of the raw material biomass.
  • the risk of generating anaerobic reaction mass in an aerobic environment is eliminated, safe operation is ensured, there is no need to water seal the raw material biomass, so dehydration and waste liquid treatment of anaerobic fermentation residue, As a result, field treatment for that purpose is no longer necessary, and the adverse effects of air, water, and noise on the plant periphery can be minimized.
  • Patent Document 2 discloses a method of drying raw material biomass before charging an anaerobic fermenter using aerobic fermentation.
  • the raw material biomass is once dried to a moisture content of about 2% by using an aerobic fermentation process ([0051]), and then immersed in a liquid anaerobic fermentation medium and subjected to methane fermentation ([0040]).
  • an aerobic fermentation process [0051]
  • a liquid anaerobic fermentation medium and subjected to methane fermentation
  • methane fermentation [0040]
  • the fermentation residue of the thermophilic microorganism treatment tank is sent to a wastewater treatment facility such as an activated sludge tank for treatment ([0029]). From these descriptions, the invention of Patent Document 2 is considered to be different in technical idea from the above-described patented invention and the following present invention.
  • Patent Document 3 discloses that methane gas is recovered in a tunnel-type methane fermentation section after the moisture of raw material biomass is evaporated by the fermentation heat of aerobic fermentation and the water content is reduced from about 80% to about 55%.
  • a method for taking out as compost In this method, the raw material biomass after moisture transpiration is in principle supplied to methane fermentation, and the methane fermentation residue is taken out of the system as compost in principle. Seem.
  • this method may require a reflux amount equivalent to 60% of the raw material biomass on a weight basis, which increases the amount of processing, increases the overall size of the apparatus, and increases the operation power.
  • the main problem to be solved by the present invention is to propose a treatment method that can eliminate the above-mentioned reflux for adjusting the water content, and a device structure suitable for the treatment method.
  • An aerobic fermentation drying tank is placed immediately before the anaerobic fermentation tank as a means for dehydrating, drying and heating the raw material biomass.
  • an aerobic fermenter has a function of dehydrating, drying and heating while supplying oxygen by blowing hot air into the raw material biomass in order to adjust the fermentation conditions.
  • this aerobic fermenter has a function of dehydrating, drying and heating while supplying oxygen by blowing hot air into the raw material biomass in order to adjust the fermentation conditions.
  • the dehydration, drying and heating functions of this aerobic fermenter are never wasted. This is because if this function is utilized, the moisture content of biomass can be directly controlled without relying on the means of reflux adopted in the above-mentioned patented invention.
  • the role of the aerobic fermentation tank is reviewed, and in some cases, it can be placed just before the anaerobic fermentation tank as an aerobic fermentation drying tank that can also perform aerobic fermentation.
  • a solution to the above-mentioned secondary problem is to arrange a large number of stirring paddles that crawl the contents of the tank and spray them into the tank from the inner surface of the aerobic fermentation drying tank having a rotating drum shape. .
  • the present invention eliminates the need for the return of dry biomass to the anaerobic fermenter entrance and reduces the amount of processing, resulting in a compact process equipment and improved energy efficiency.
  • the stirring paddle in the aerobic fermentation drying tank, the moisture transpiration effect of hot air is improved, and the time for reducing the moisture content to a predetermined value can be shortened. Can be shortened than before.
  • Embodiment 1 A pulverized mixing and feeding apparatus for pulverizing and mixing raw material biomass and continuously taking it into the system, and a barrel part rotatably supported by chambers at both ends, mechanically sealed from outside air, and stirring means and hot air
  • a horizontal rotating drum type aerobic fermentation drying tank provided with a forced aeration means connected to the generating means, a transfer machine for continuously transferring the discharge from the outlet of the aerobic fermentation drying tank to the anaerobic fermentation tank, and the body
  • a horizontal rotating drum type anaerobic fermenter that is rotatably supported by the chambers at both ends and mechanically sealed from the outside and equipped with stirring means and a hollow heat exchange pipe, and fermentation residue is continuously discharged from the anaerobic fermenter.
  • a continuous biomass dry gasification plant comprising a cutting machine that operates, when there is a demand for compost, the aerobic fermenter is operated as usual, and part or all of the output is supplied outside the system, There is a residue Put into the anaerobic fermentation tank.
  • Embodiment 2 Conversely, when there is no demand for compost, an aerobic fermenter is exclusively used as a dehydrating / drying / heating device. In this case, the methane gas yield in anaerobic fermentation increases as much as the principle amount of biomass is devoted to gasification, because the weight loss of aerobic fermentation is suppressed (the weight loss is not zero due to natural fermentation).
  • Embodiment 3 In the anaerobic fermenter, the water content gradually increases and reaches the maximum water content at the tank outlet. Therefore, the dehydration, drying, and heating functions of the aerobic fermenter are used. That is, the fermentation residue is taken out from the anaerobic fermenter, returned to the aerobic fermentation tank, and dehydrated and dried. In this way, it is possible to treat the anaerobic fermentation residue without touching the outside air, and to avoid the field treatment of the dehydrated waste liquid accompanied by the malodor problem. At the same time, since the anaerobic fermentation residue is not discharged outside the system, it is again used for gasification, so that the whole amount of raw material biomass can be gasified in principle.
  • Embodiment 4 The aerobic fermenter includes a forced air blower that promotes evaporation of surplus moisture together with oxygen supply to the tank and a hot air generator by heat exchange between gas power generation (cogeneration) waste heat, and in the aerobic fermenter
  • the warmed air and water vapor are collected and supplied to the hollow fixed shaft provided in the anaerobic fermenter, and the contents of the anaerobic fermenter are indirectly heated and then released to the atmosphere from the end of the hollow fixed shaft through the deodorizer.
  • FIG. 1 is a simplified block diagram showing a processing flow according to an embodiment of the present invention.
  • the accepted garbage is put into the aerobic fermentation drying tank together with the recycled anaerobic fermentation residue, and the water is evaporated and dried.
  • Biomass whose water content has been reduced to a predetermined value is transferred to an anaerobic fermenter, methane-fermented, and partly converted into methane gas.
  • Methane gas is supplied as fuel to the cogeneration system to generate electricity and waste heat.
  • FIG. 2 is a diagram in which the material balance is shown in the processing flow.
  • the numbers (kg / day) in the boxes for ⁇ new raw material '', ⁇ anaerobic residue '', ⁇ aerobic fermentation drying '', ⁇ transfer '', ⁇ anaerobic fermentation '' and ⁇ fever / transpiration '' are shown in order from the top.
  • Total processing amount in the block, wt (water content), ds (dry solid amount), total processing amount water content + dry solid amount.
  • the material balance of this figure is made on the assumption that the amount of compost discharged from the aerobic fermenter to the outside is zero. These numerical values assume a steady operation state and do not include an unsteady state at the beginning of operation.
  • a total of 660 kg of biomass which is 516.3 kg of new raw garbage raw material plus 143.7 kg of anaerobic residue, is put into the aerobic fermentation drying tank, and the water content decreases from 561 kg to 97.8 kg by 463.2 kg, and the amount of dry solids However, due to carbon dioxide generation by aerobic fermentation, it decreases by 19 kg from 99 kg to 80 kg (the value of the decrease appears in the “Fever / Transpiration” box).
  • the residence time of the biomass in the aerobic fermentation drying tank is 7 days, the dimensions of the aerobic fermentation drying tank are ⁇ 1.4 m ⁇ L4.3 m ⁇ 6.6 m3, and the power consumption is 0.4 kw. Waste heat of 1,959kcal is supplied from the cogeneration unit to make hot air for drying to blow into the tank.
  • the treatment amount 177.8 kg moisture amount 97.8 kg + dry solid amount 80.0 kg is transferred to the anaerobic fermenter. At this time, the moisture content is 55 wt%, and the power for transfer is 0.1 kw.
  • anaerobic fermenter In an anaerobic fermenter, the amount of dry matter is reduced by 34.1 kg from 80.0 kg to 45.9 kg. This decrease is methane gasification and appears in the generated gas quantity box. However, the moisture content does not change in the anaerobic fermenter, so the moisture content increases as the amount of dry solids decreases, and the maximum value is 68 wt% at the anaerobic fermenter outlet. become. These are returned to the aerobic fermentation drying tank as anaerobic residue, and dehydrated and dried.
  • the size of the anaerobic fermentation drying tank is ⁇ 1.4m ⁇ L3.0m ⁇ 4.6m3, and the power consumption is 0.4kw.
  • the hot air for drying sent to the aerobic fermentation drying tank is in the anaerobic fermentation tank with 463.2 kg of water (water vapor) and carbon dioxide equivalent to 19.0 kg of dry solids as shown in the “Heat / Transpiration” box.
  • the power for the deodorizer is 0.4 kw.
  • anaerobic fermenters convert 34.1 kg of dry matter into methane gas.
  • This methane gas is supplied to the cogeneration unit via the desulfurization unit, generating 10kw of electricity and 14,000kcal of waste heat. Since the power consumed by this system is 1.7kw and the waste heat is 1,959kcal, 8.3kw of power and approximately 12,000kcal of waste heat can be supplied outside the system.
  • FIG. 3 is a conceptual elevation showing the schematic structure of the aerobic fermentation drying tank and the anaerobic fermentation tank shown in the processing flow of FIG.
  • Both the aerobic fermentation drying tank and the anaerobic fermentation tank have the body (3) with both the entrance and exit chambers (1 2) comprising a horizontal rotating drum that is rotatably supported and mechanically sealed from the outside air, and has stirring means and a central fixed shaft.
  • the two tanks are connected by a transfer machine (9) sealed from the outside air.
  • a cutting machine (10) for discharging the fermentation residue is installed at the anaerobic fermentation tank outlet, from which the anaerobic fermentation tank residue is recycled to the aerobic fermentation drying tank.
  • illustration of the ventilation blower and hot-air generator in an aerobic fermentation drying tank, the gas holder in an anaerobic fermentation tank, and other attachment apparatus was abbreviate
  • the first stirring means is a feed blade (7) for propelling and moving the contents of the tank toward the outlet.
  • a number of feed blades (7) are arranged in a spiral pattern on the inner wall of the tank, and each blade propels and conveys the contents toward the tank outlet as the tank rotates.
  • fixed agitating blades (5) that cross in a cross shape are attached to the fixed shaft (4) at regular intervals, and the tank contents are agitated against the propulsive force of the feeding blade (7).
  • the second stirring means is an auxiliary stirring blade (6) that scoops up the contents with the rotation of the tank and sprays it into the tank.
  • the auxiliary stirring blades (6) are arranged upright in a row parallel to the central axis of the tank at each of the upper, lower, left and right positions of the tank inner wall.
  • the present invention contributes to the development of various industries that emit garbage and organic waste, especially agriculture, fisheries, livestock, food processing, sales distribution, etc., and contributes to the activities of local governments that handle garbage can do.
  • FIG. 3 is a block diagram in which a material balance is shown on a treatment flow in a biomass continuous dry gasification plant according to an embodiment of the present invention.
  • 1 is a conceptual elevation showing the structure of an aerobic fermentation drying tank and an anaerobic fermentation tank according to one embodiment of the present invention.

Abstract

【課題】従来のプロセスにおける嫌気発酵槽入り口における含水率を調整するための、好気発酵産出物の一部を環流する操作を不要化し、当該環流に伴う処理量の増大と装置ユニットの大型化、系内のエネルギー消費が大きい等の諸問題を解決する。また、好気発酵乾燥糟における脱水・乾燥・加温機能を強化することにより、装置を小型化する。 【解決手段】好気発酵乾燥糟を前段に嫌気発酵槽を後段に配置して、好気発酵乾燥槽からの産出物を原則として全量、嫌気発酵槽へ投入する。このプロセスを採用することにより、上記の環流によらなくても、嫌気発酵槽内の含水率を７０wt％以下に抑える条件を無理なく実現することができる。また、好気発酵乾燥糟に内容物を掬い上げ槽内に散布するための、多数の攪拌補助羽根の列を設置する。

Description

バイオマス連続乾式ガス化プラント
　本発明は、生ゴミ・有機性廃棄物等、高含水率のバイオマスを嫌気性メタン発酵させて可燃性ガスを回収するに際し、処理残渣を出さずに原則全量を原料としてリサイクルするバイオマス連続乾式ガス化プラントに関する。
　従来から、家畜排泄物等流動状の生物系廃棄物の処理は、メタン菌の力を借りる嫌気発酵により行われ、発生ガスは燃料に、発酵残渣は肥料として用いられてきた。メタン発酵には嫌気性環境が必要であるが、その環境は素材を大量の水に浸漬して酸素を遮断する湿式（または水封式）で実現される。この場合は発酵残渣と水の混合物が得られるから、これをそのまま液肥として消費できる条件があれば好都合である。しかし液肥の用途がない環境では固液分離操作と水処理が必要になる。
　本願発明者の一名は、原料バイオマスを嫌気性メタン発酵させて可燃性ガスを回収する嫌気発酵槽を前段に、これに直結して嫌気発酵残滓を好気発酵させて堆肥化する好気発酵槽を後段に配置する連続乾式バイオマス・ガス化プラントについて提案し、平成２１年に特許を受けた（特許文献１）。本発明は、当該特許発明に対する改良案に相当する。
　上記特許発明によれば、好気性環境中に嫌気性反応持続塊を生じる危険が排除されて安全運転が確保され、原料バイオマスを水封する必要がなく、そのため嫌気発酵残滓の脱水・廃液処理、及びそのためのフィールド処理が不要となり、プラント周辺に対する大気・水・騒音の各面での悪影響を最小限に留めることができた。
　特許文献２は、好気発酵を利用して嫌気発酵槽投入前の原料バイオマスを乾燥させる方式について開示する。この方式では、好気発酵工程を利用して原料バイオマスを一旦含水率２％程度まで乾燥させた(〔0051〕)後、液状の嫌気発酵培地に浸した上でメタン発酵させる(〔0040〕)。また、好熱性微生物処理槽の発酵残渣
は、活性汚泥槽などの廃水処理
施設に送って処理することが記載されている(〔0029〕)。これらの記載から、特許文献２の発明は、上記特許発明及び下記本発明とは技術思想を異にすると思われる。
　特許文献３は、原料バイオマスの水分を好気発酵の発酵熱により蒸散させ、含水率を約８０％から約５５％に減少させた後、トンネル式メタン発酵部においてメタンガスを回収し、メタン発酵残滓を堆肥として外部に取り出す方式について開示する。この方式では、水分蒸散後の原料バイオマスは原則全量がメタン発酵に供され、メタン発酵残滓は原則全量が堆肥として系外へ取り出される点が、上記特許発明及び下記本発明とは異なる技術思想と思われる。
特許第４３４６０３５号公報 特開２００４－３５８４００号公報 特許第４１１４１６９号公報
　含水率が８５wt％を超えることもある原料バイオマスを嫌気発酵により効率良くメタン化するには、嫌気発酵槽内の含水率を７０wt％以下に調整する必要があるため、上記特許発明（特許文献１）では、嫌気発酵槽下流の好気発酵槽で発酵を完了し含水率が３０wt％程度に低下した産出物の一部を嫌気発酵槽入り口へ還流する（残りはコンポストとして外部供給）方式を採用した。しかしこの方式では、重量ベースで原料バイオマスの６０％にも相当する還流量が必要となる場合があり、処理量が増大して装置全般が大型化し、運転動力も大きいという問題点があった。
　よって本発明の主たる解決課題は、含水率調整のための上記還流を不要化することができる処理方式、及びこれに適する装置構造について提案することである。
　原料バイオマスを脱水・乾燥・加温する手段として、嫌気発酵槽の直前に好気発酵乾燥槽を配置する。
　上記特許発明の立場はコンポストと可燃性ガスの併産にあった。しかしコンポストの需要はプラントの立地条件によって左右され、必ずしも安定的ではない。
　一方、好気発酵槽には、発酵条件を整えるため、原料バイオマスに熱風を吹き込んで酸素を供給しつつ脱水・乾燥・加温を行う機能が具わっている。しかし、例えコンポストの需要がなく生産を行わない場合でも、この好気発酵槽の持つ脱水・乾燥・加温機能は決して無駄ではない。この機能を活用すれば、上記特許発明で採用した還流という手段に頼らなくても、バイオマスの含水率を直接制御することができるからである。そのためには、好気発酵槽の役割を見直して、場合によっては好気発酵も行うことができる好気発酵乾燥槽としてこれを嫌気発酵槽の直前に配置すれば良い。かくして上記の課題解決手段に想到した。
　しかし、上述のように好気発酵槽の役割を好気発酵乾燥槽として見直す場合は、好気性発酵菌に悪影響を及ぼさないよう従来やや控え目にしていた乾燥機能を思い切って強化し、装置の小型化を図ることが望ましい。これが本発明の副次的解決課題となる。
　上記副次的課題への解決手段は、回転ドラム形をなす好気発酵乾燥槽の内面から、槽の内容物を掬い上げて槽内へ散布する多数の攪拌パドルを配列立設することである。
　本発明により、嫌気発酵槽入り口への乾燥バイオマスの還流が不要となり、処理量が抑えられるので、プロセス機器がコンパクトになり、エネルギー効率が改善された。
　さらに、好気発酵乾燥槽に上記攪拌パドルを設置したことにより、熱風の水分蒸散効果が向上し、含水率を所定の値まで低下させる時間を短縮できるため、好気発酵乾燥槽のドラム長さを従来より短縮することができた。
　実施形態１：原料バイオマスを粉砕混合して系内へ連続的に取り入れる粉砕混合送入装置と、胴部を両端のチャンバーに回転自在に支持されて機械的に外気から密封されかつ撹拌手段及び熱風発生手段に接続された強制通気手段を具える横置回転ドラム式好気発酵乾燥槽と、好気発酵乾燥槽の出口から排出物を嫌気発酵槽へ連続的に移送する移送機と、胴部を両端のチャンバーに回転自在に支持されて機械的に外気から密封されかつ撹拌手段及び中空熱交換パイプを備えた横置回転ドラム式嫌気発酵槽と、嫌気発酵槽から発酵残渣を連続的に排出する切出機とを具えてなるバイオマス連続乾式ガス化プラントにおいて、コンポストの需要がある場合は好気発酵槽を通常通り運転して、その産出物の一部又は全部を系外へ供給し、残余があれば嫌気発酵槽へ投入する。
　実施形態２：逆にコンポストの需要がない場合は好気発酵槽を専ら脱水・乾燥・加温装置として使用する。なおこの場合はバイオマスの原則全量がガス化に充てられる以上に、好気発酵減量が抑制される分（自然発酵により減量はゼロではない）、嫌気発酵でのメタンガス収量が増加する。
　実施形態３：嫌気発酵槽では含水率が次第に上昇し槽出口で最高含水率となる。そこで好気発酵槽の持つ脱水・乾燥・加温機能を利用する。すなわち、嫌気発酵槽から発酵残滓を取り出して好気発酵糟へ戻して脱水・乾燥を行う。こうすれば、嫌気発酵残滓を外気に触れさせずに処理することができ、悪臭問題を伴う脱水廃液のフィールド処理等を避けることができる。それと共に、嫌気発酵残滓を系外へ排出せず再びガス化に充てるので、原料バイオマスの原則全量をガス化することができる。
　実施形態４：好気発酵槽は槽内への酸素供給と共に余剰水分の蒸発を促す強制通気ブロワーとガス発電（コジェネ）廃熱との熱交換による熱風発生装置を具え、好気発酵槽内で暖められた空気と水蒸気は集められて嫌気発酵槽内に設けた中空固定軸内へ供給されて嫌気発酵槽内容物を間接加温後に中空固定軸末端から脱臭装置を経て大気放出される。
　図１は、本発明の一実施例に係る処理フローを示す簡略ブロック図である。受け入れられた生ゴミはリサイクルされる嫌気発酵残滓と一緒に好気発酵乾燥槽へ投入され、水分が蒸散されて乾燥される。含水率が所定値まで低下したバイオマスは、嫌気発酵槽へ移送されて、メタン発酵されて一部がメタンガスに変換される。メタンガスは燃料としてコジェネ装置へ供給されて電力と廃熱を発生する。
　図２は、上記処理フローに物質収支を併記した図である。図中の「新規原料」、「嫌気残滓」、「好気発酵乾燥」、「移送」、「嫌気発酵」、「発熱・蒸散」の各ボックス内の数字(kg/day)は、上から順に当該ブロックにおける総処理量、wt(水分量)、ds(乾固物量)で、総処理量＝水分量＋乾固物量である。本図の物質収支は好気発酵槽から外部へのコンポスト排出量がゼロの前提で作られている。なおこれらの数値は定常運転状態を想定しており、運転開始当初の非定常状態を含まない。
　先ず、新規生ゴミ原料516.3kgに嫌気残滓143.7kgを加えた合計660kgのバイオマスが好
気発酵乾燥槽へ投入され、同槽中で水分が561kgから97.8kgへ463.2kgだけ減少し、乾固物量が好気発酵による炭酸ガス化のため、99kgから80kgへ19kgだけ減少する(減少分の数値
は「発熱・蒸散」ボックスに現れている)。好気発酵乾燥槽中のバイオマスの滞留時間は
７日間、好気発酵乾燥槽の寸法はφ1.4m×L4.3m→6.6m3、消費電力は0.4kwである。槽内
へ吹き込む乾燥用熱風を作るため1,959kcalの廃熱がコジェネ装置から供給される。
　その結果「移送」ボックスに示すように、処理量177.8kg＝水分量97.8kg＋乾固物量80.0kgが嫌気発酵槽へ移送される。この時の含水率は55wt%、移送用動力は0.1kwである。
　嫌気発酵槽では乾固物量が80.0kgから45.9kgへ34.1kgだけ減少する。この減少分がメタンガス化分であり、発生ガス量ボックスに現れている。しかし嫌気発酵槽では水分量は変化しないから乾固物量の減少に伴って含水率が上昇し、嫌気発酵槽出口では最高値68wt%
になる。これらが嫌気残滓として好気発酵乾燥槽へ還流され、脱水・乾燥される。嫌気発酵乾燥槽の寸法はφ1.4m×L3.0m→4.6m3、消費電力は0.4kwである。
　好気発酵乾燥槽へ送入された乾燥用熱風は、「発熱・蒸散」ボックスに示すように、水分（水蒸気）463.2kgと乾固物量19.0kgに相当する炭酸ガスを伴って嫌気発酵槽内に設け
られた中空固定軸内へ供給され、嫌気発酵槽内容物を間接加温した後、中空固定軸末端から脱臭装置を経て大気放出される。脱臭装置用動力は0.4kwである。
　上で見たように、嫌気発酵槽では34.1kgの乾固物量がメタンガス化される。このメタンガスは脱硫装置を経てコジェネ装置へ供給され、10kwの電力と14,000kcalの廃熱を発生させる。本システムが消費する電力は1.7kw、廃熱は1,959kcalだから、差し引き8.3kwの電
力と約12,000kcalの廃熱を系外へ供給することができる。
　図３は、図１の処理フローに示した好気発酵乾燥槽と嫌気発酵槽を抜き出して、概略構造を示した概念的立面図である。
　好気発酵乾燥槽、嫌気発酵槽の両槽とも、胴部(３)を入り口・出口の両チャンバー(１
、２)に回転自在に支持されて機械的に外気から密封され、かつ撹拌手段及び中心固定軸
を具える横置回転ドラムからなる。両槽の間は外気から密封された移送機(９)で接続される。また嫌気発酵槽出口には発酵残滓を排出する切出機(１０)が設置され、そこから嫌気発酵槽残滓が好気発酵乾燥槽へリサイクルされる。なお、本図では好気発酵乾燥槽における通気ブロワーや熱風発生装置、並びに嫌気発酵槽におけるガスホルダーその他の付属装置の図示を省略した。
　両槽とも内部に２種類の撹拌手段を具える。第一の撹拌手段は槽の内容物を出口方向へ推進し移動させる送り羽根(７)である。多数の送り羽根(７)は槽の内壁上で螺旋曲線を描いて配列立設され、各羽根が槽の回転に伴って内容物を槽出口へ向かって推進移送する。なお、固定軸(４)には十字形にクロスする固定攪拌羽根(５)が一定間隔で取り付けられており、送り羽根(７)による推進力に抗して槽内容物を攪拌する。
　第二の撹拌手段は、槽の回転に伴って内容物を掬い上げて槽内へ散布する攪拌補助羽根(６)である。攪拌補助羽根(６)は槽内壁の上下左右の各位置において槽の中心軸に平行な各一列をなして配列立設される。好気発酵乾燥槽内の第二の撹拌手段により、吹き込まれる熱風と槽内容物との接触が良好になり水分蒸散効率が向上する。嫌気発酵槽内の第二の撹拌手段により嫌気発酵進行中のバイオマス塊が砕かれてガスの放散性が良好になり、嫌気発酵残滓への可燃性ガスの随伴が防止され、安全性が向上する。
　本発明は、生ゴミ・有機性廃棄物を排出するあらゆる産業、特に農漁業・畜産・食品加工・同販売流通等多くの産業の発達に寄与すると共に、生ごみ処理に当たる自治体等の活動に貢献することができる。
本発明の一実施例に係るバイオマス連続乾式ガス化プラントにおける処理フ　　ローを示すブロック図である。 本発明の一実施例に係るバイオマス連続乾式ガス化プラントにおける処理フ　　ローに物質収支を併記したブロック図である。 本発明の一実施例に係る好気発酵乾燥槽及び嫌気発酵槽の構造を示す概念的　　立面図である。
　１：入り口チャンバー
　２：出口チャンバー
　３：回転ドラム
　４：固定軸
　５：固定攪拌羽根
　６：攪拌補助羽根
　７：送り羽根
　８：投入口
　９：移送機
１０：切出機
 

Claims (2)

  1. 　原料バイオマスに嫌気性発酵を行わせてメタン等可燃性ガスを回収するバイオマス連続乾式ガス化プラントにおいて、
    　原料バイオマスを粉砕混合して系内へ連続的に取り入れる粉砕混合送入装置と、
    　胴部を両端のチャンバーに回転自在に支持されて機械的に外気から密封され、かつ撹拌手段及び熱風発生手段に接続された強制通気手段を具える横置回転ドラム式好気発酵乾燥槽と、
    　好気発酵乾燥槽の出口から排出物を嫌気発酵槽へ連続的に移送する移送機と、
    　胴部を両端のチャンバーに回転自在に支持されて機械的に外気から密封され、かつ撹拌手段及び中空熱交換パイプを備えた横置回転ドラム式嫌気発酵槽と、
    　嫌気発酵槽から発酵残渣を連続的に排出する切出機とを具え、
    　前記好気発酵乾燥槽及び嫌気発酵槽が、それぞれの前記撹拌手段として二種類のパドル状羽根を備え、第一の種類の撹拌手段は、多数の羽根が槽内壁上で螺旋曲線を描いて配列立設され、各羽根が槽の回転に伴って内容物を槽出口へ向かって推進移送する形式のもの、第二の種類の撹拌手段は、多数の羽根が槽内壁の上下左右の各位置において槽の中心軸に平行な各一列をなして配列立設され、槽の回転に伴って内容物を掬い上げて槽内へ散布する形式のものであり、
    　バイオマスを脱水・乾燥・加温する手段として、前記好気発酵乾燥槽が嫌気発酵槽の直前に配置され、嫌気発酵槽出口から取り出した嫌気発酵残滓を好気発酵乾燥槽へリサイクルして再びメタンガス化に供することを特徴とする前記ガス化プラント。
  2. 　前記好気発酵乾燥槽は、所望によりその内容物に好気性発酵を行わせてコンポストを生産することが可能である請求項１記載のガス化プラント。
     
PCT/JP2011/002270 2010-04-21 2011-04-19 バイオマス連続乾式ガス化プラント WO2011132401A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010-098321 2010-04-21
JP2010098321A JP5531235B2 (ja) 2010-04-21 2010-04-21 バイオマス連続乾式ガス化プラント

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2011132401A1 true WO2011132401A1 (ja) 2011-10-27

Family

ID=44833945

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2011/002270 WO2011132401A1 (ja) 2010-04-21 2011-04-19 バイオマス連続乾式ガス化プラント

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP5531235B2 (ja)
WO (1) WO2011132401A1 (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107298594A (zh) * 2017-06-29 2017-10-27 杭州金株环境科技有限公司 一种厨余垃圾的有氧发酵装置
CN107628735A (zh) * 2017-10-27 2018-01-26 南通弘峰新能源机械有限公司 智能好氧发酵系统用原料混合增氧装置
CN108968767A (zh) * 2018-08-15 2018-12-11 北京奥合兴科技有限公司 微生物垫料厕所系统
CN109554286A (zh) * 2019-01-17 2019-04-02 江苏亿金环保科技有限公司 一种有机物厌氧干式发酵装置
CN111215432A (zh) * 2020-01-13 2020-06-02 中国科学院青岛生物能源与过程研究所 一种有机生物质垃圾三段式集成处理系统及方法

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2015019382A1 (ja) * 2013-08-05 2017-03-02 祝 王 前置凝集工程を有する２段型メタンガス生成システム

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006159099A (ja) * 2004-12-08 2006-06-22 Ohbayashi Corp 乾燥塔、乾燥方法及び有機物処理システム
JP2007330918A (ja) * 2006-06-16 2007-12-27 Kawasaki Heavy Ind Ltd 汚泥の再資源化方法及びその装置。
JP2010069479A (ja) * 2008-09-16 2010-04-02 Bekon Energy Technologies Gmbh & Co Kg 家庭廃棄物の量および体積を縮小する方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004358400A (ja) * 2003-06-06 2004-12-24 Fuji Electric Holdings Co Ltd 有機性廃棄物の処理方法
JP4346035B2 (ja) * 2005-08-26 2009-10-14 協和化工株式会社 連続乾式バイオマス・ガス化プラント

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006159099A (ja) * 2004-12-08 2006-06-22 Ohbayashi Corp 乾燥塔、乾燥方法及び有機物処理システム
JP2007330918A (ja) * 2006-06-16 2007-12-27 Kawasaki Heavy Ind Ltd 汚泥の再資源化方法及びその装置。
JP2010069479A (ja) * 2008-09-16 2010-04-02 Bekon Energy Technologies Gmbh & Co Kg 家庭廃棄物の量および体積を縮小する方法

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107298594A (zh) * 2017-06-29 2017-10-27 杭州金株环境科技有限公司 一种厨余垃圾的有氧发酵装置
CN107298594B (zh) * 2017-06-29 2020-08-14 杭州金株环境科技有限公司 一种厨余垃圾的有氧发酵装置
CN107628735A (zh) * 2017-10-27 2018-01-26 南通弘峰新能源机械有限公司 智能好氧发酵系统用原料混合增氧装置
CN108968767A (zh) * 2018-08-15 2018-12-11 北京奥合兴科技有限公司 微生物垫料厕所系统
CN109554286A (zh) * 2019-01-17 2019-04-02 江苏亿金环保科技有限公司 一种有机物厌氧干式发酵装置
CN111215432A (zh) * 2020-01-13 2020-06-02 中国科学院青岛生物能源与过程研究所 一种有机生物质垃圾三段式集成处理系统及方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP5531235B2 (ja) 2014-06-25
JP2011224500A (ja) 2011-11-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2011132401A1 (ja) バイオマス連続乾式ガス化プラント
CN102517200B (zh) 一种有机废弃物干式厌氧高温发酵系统及发酵工艺
US20090209025A1 (en) High solid thermophilic anaerobic digester
CN102838264B (zh) 一种处理生物质的工艺及设备装置
KR101785611B1 (ko) 유기성폐기물 자원화 처리시설
JP4221617B2 (ja) 動植物性残渣物乾燥発酵飼料・乾燥発酵肥料等製造装置
KR20130024429A (ko) 돈슬러리의 지하 혐기발효공정을 포함한 돈사 시스템
BRPI0915815B1 (pt) Processo para a produção de metano de águas de processo e material biogênico
KR20220073015A (ko) 고농도유기물 처리를 위한 고효율 열분해반응조가 구비된 순환과 혼합교차교반운전 혐기소화시스템
CA2567583A1 (en) Two-stage anaerobic digester
JP5252762B2 (ja) 有機性廃棄物処理方法
CN108503165A (zh) 一种有机污泥干化稳定化快速处理装置及处理方法
KR101803089B1 (ko) 친환경 축산 분뇨 처리시스템 및 처리 방법
DK181219B1 (en) System and method for treating excrement of livestock
WO2012009462A9 (en) Solid waste digestion system
CN209797800U (zh) 一种利用风能提温的生活垃圾堆肥装置
CN203728835U (zh) 垃圾处理装置
JP2010064913A (ja) 炭化物系肥料の製造方法
CN215947069U (zh) 一种养殖场剩余污泥半干化设备
JP2018171606A (ja) 回転軸つき有機廃棄物メタンガス化システム
CN111960875B (zh) 屠宰污泥制备蚓粪肥料的装置及方法
KR101929788B1 (ko) 유기성슬러지 처리를 위한 바이오 드라잉 시스템
KR20130016465A (ko) 고체 바이오 매스 에너지 연료화 장치
GB2481212A (en) A biogas production apparatus
CN215627677U (zh) 一种高温好氧垃圾处理设备

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 11771744

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 11771744

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1