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公開番号2025024019
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-19
出願番号2024194768,2020183347
出願日2024-11-06,2020-10-30
発明の名称処理システム、発電装置、脱硫処理装置、発電方法及び脱硫方法
出願人住友重機械工業株式会社
代理人弁理士法人雄渾
主分類C02F 3/28 20230101AFI20250212BHJP(水,廃水,下水または汚泥の処理)
要約【課題】本発明の課題は、被処理物の嫌気処理後の排出物を活用し、より効率的なエネルギーの回収・利用あるいは脱硫処理を可能とする処理システム、発電装置、脱硫処理装置、発電方法及び脱硫方法を提供することである。
【解決手段】上記課題を解決するために、被処理物を嫌気処理する消化設備を備える処理システムにおいて、嫌気処理後の排出物を固液分離した濾液中の還元性物質を電子供与体とする反応により発電又は脱硫処理を行う処理システム、発電装置、脱硫処理装置、発電方法及び脱硫方法を提供する。本発明によれば、濾液水中に含まれる還元性物質を直接電子供与体とした反応により、嫌気処理後に発生する排出物を活用し、発電や脱硫処理を行うことができ、嫌気処理に係るランニングコストの低減や、処理システム全体に係る処理能力の向上が可能となる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
被処理物に対する嫌気処理を行う消化設備を備える処理システムであって、
嫌気処理後の排出物を固液分離した濾液中の還元性物質を電子供与体とする反応により発電を行うことを特徴とする、処理システム。
続きを表示（約 790 文字）【請求項２】
被処理物に対する嫌気処理を行う消化設備を備える処理システムであって、
嫌気処理後の排出物を固液分離した濾液中の還元性物質を電子供与体とする反応により脱硫処理を行うことを特徴とする、処理システム。
【請求項３】
前記濾液と電極とを接触させ、発電を行う発電部を備えることを特徴とする、請求項１又は２に記載の処理システム。
【請求項４】
前記電極間にイオン交換体を配置することを特徴とする、請求項３に記載の処理システム。
【請求項５】
前記発電部の電極表面と、前記濾液中の還元性物質を含む電極反応成分との接触効率を向上させる接触効率向上手段を備えることを特徴とする、請求項３又は４に記載の処理システム。
【請求項６】
前記接触効率向上手段は、前記電極表面に対し、前記電極反応成分の移動速度を速める移動速度制御手段を備えることを特徴とする、請求項５に記載の処理システム。
【請求項７】
前記移動速度制御手段として、前記濾液中の還元性物質を電子供与体とする反応に関する温度制御手段を設けることを特徴とする、請求項６に記載の処理システム。
【請求項８】
前記接触効率向上手段は、前記電極反応成分の濃度を制御する濃度制御手段を備えることを特徴とする、請求項５に記載の処理システム。
【請求項９】
前記濃度制御手段として、前記濾液中の還元性物質を、前記濾液中に溶存させるためのｐＨ制御手段を設けることを特徴とする、請求項８に記載の処理システム。
【請求項１０】
前記接触効率向上手段は、前記電極表面に堆積した堆積物を洗浄する洗浄手段を備えることを特徴とする、請求項５に記載の処理システム。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電あるいは脱硫処理を伴う処理システムに関するものである。また、本発明は、嫌気処理における発電装置及び発電方法に関するものである。さらに、本発明は、嫌気処理における脱硫処理装置及び脱硫方法に関するものである。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
一般に、有機物を含む被処理物を処理する方法として、種々の微生物を利用した生物処理が知られている。特に、嫌気的な環境下での生物処理（以下、「嫌気処理」と呼ぶ）は、曝気動力が不要で、余剰汚泥がほとんど発生しないことなど、導入のメリットが高いことから広く用いられており、例えば、被処理物が固形分を多く含むバイオマスの場合、消化槽を用いた嫌気処理などが知られている。また、嫌気処理に付随して、様々な処理工程や技術を組み合わせることも行われている。例えば、嫌気処理に付随させる技術の一つとしては、嫌気処理により発生したメタンなどのバイオガスを燃料として用い、発電を行うことが知られている。
【０００３】
一方、微生物を利用した処理として、微生物による酸化還元反応を利用した発電を行う微生物燃料電池が知られている。微生物燃料電池とは、微生物の代謝能力を利用して電気エネルギーを得るものである。より具体的には、微生物燃料電池とは、微生物によって有機物などの基質が酸化分解する過程で生じた電子をアノード側で回収し、カソード側に電子を移動させることで電流を得る構成を有するものである。
【０００４】
例えば、特許文献１には、一対の電極の一方をアノードとして嫌気性下で生育可能な微生物及び有機性物質を含む溶液（懸濁液）と接触させ、他方の電極をカソードとして構造上空隙を有する材料によって形成して空気と接触させ、アノードとカソードを電気的に接続して閉回路を形成させた発電装置が記載されている。また、特許文献１には、アノード表面に微生物を付着させることも記載されている。さらに、特許文献１には、この発電装置により、アノードにおける有機性物質を電子供与体とする微生物による酸化反応、及び、カソードにおける酸素を電子受容体とする還元反応を進行させる発電方法についても記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２００４－４４２４１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載されるような微生物燃料電池による発電は、エネルギー変換効率が低く、実用化に際しては発電出力の向上が大きな課題となっている。これは、微生物を直接電極に接触あるいは担持させるため、電極への物質移動が微生物により阻害されることや、微生物の代謝速度が律速となることに起因しているものと推察される。
【０００７】
また、近年、嫌気処理に限らず、被処理物の各種処理を行う処理システムの設備駆動電力を抑え、省エネルギー化に優れるものとするために、処理システムに付随させる技術として、効率的なエネルギーの回収・利用が可能な技術が求められている。このような技術の一つとして、被処理物の処理システムに微生物燃料電池を適用し、被処理物の処理と発電を同時に行うことに係る技術が検討されているが、上記したように、十分な発電出力を得ることが困難であるという課題がある。
【０００８】
さらに、被処理物の処理に付随させる技術としては、効率的なエネルギーの回収・利用以外にも、嫌気処理などの処理時に発生する被処理物中の有害物質を効率的に除去する技術が求められる。このような技術としては、特に、嫌気処理時に発生する硫化水素を除去する脱硫処理を効率的に行うことが求められている。
【０００９】
特に、嫌気処理においては、嫌気処理後の排出物を再度嫌気処理に供することや、嫌気処理後の排出物に対する別処理が必要となることがある。このとき、嫌気処理後に発生する排出物を活用し、発電や脱硫処理を行うことで、被処理物の処理に係るランニングコストの低減や、処理全体に係る処理能力の向上が期待される。
【００１０】
本発明の課題は、被処理物の嫌気処理後の排出物を活用し、より効率的なエネルギーの回収・利用あるいは脱硫処理を可能とする処理システム、発電装置、脱硫処理装置、発電方法及び脱硫方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
（【００１１】以降は省略されています）

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