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公開番号2025040252
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-24
出願番号2023147058
出願日2023-09-11
発明の名称メタン発酵処理方法、及び、メタン発酵処理設備
出願人株式会社神鋼環境ソリューション
代理人個人
主分類C02F 11/04 20060101AFI20250314BHJP(水,廃水,下水または汚泥の処理)
要約【課題】構成の簡素化、及び、省エネルギー化を図りながら、メタン発酵槽に供給する有機性廃棄物の温度をメタン発酵処理の適温の温度範囲内に容易に調整する。
【解決手段】有機性廃棄物として、第1有機性廃棄物C1と、第1有機性廃棄物C1よりも難分解性の第2有機性廃棄物C2とを有し、第2有機性廃棄物C2を加熱する加熱工程と、加熱工程にて加熱された第2有機性廃棄物C2を冷却する冷却工程と、第1有機性廃棄物C1については、加熱工程を経ていないものをメタン発酵槽33に供給し、第2有機性廃棄物C2については、加熱工程にて加熱されたのち、冷却工程にて冷却されたものをメタン発酵槽33に供給する供給工程とを行う。
【選択図】図1

特許請求の範囲【請求項１】
有機性廃棄物をメタン発酵槽にてメタン発酵処理してバイオガスを製造するメタン発酵処理方法において、
前記有機性廃棄物として、第１有機性廃棄物と、前記第１有機性廃棄物よりも難分解性の第２有機性廃棄物とを有し、
前記第２有機性廃棄物を加熱する加熱工程と、
前記加熱工程にて加熱された前記第２有機性廃棄物を冷却する冷却工程と、
前記第１有機性廃棄物については、前記加熱工程を経ていないものを前記メタン発酵槽に供給し、前記第２有機性廃棄物については、前記加熱工程にて加熱されたのち、前記冷却工程にて冷却されたものを前記メタン発酵槽に供給する供給工程とを行うメタン発酵処理方法。
続きを表示（約 1,600 文字）【請求項２】
前記第１有機性廃棄物を前記メタン発酵槽に供給する第１供給経路と、前記第２有機性廃棄物を前記メタン発酵槽に供給する第２供給経路とが、別々に備えられている請求項１に記載のメタン発酵処理方法。
【請求項３】
前記供給工程として、前記加熱工程を経ていない前記第１有機性廃棄物と前記冷却工程にて冷却された前記第２有機性廃棄物とを混合させる第１混合工程と、前記第１混合工程にて混合された前記第１有機性廃棄物と前記第２有機性廃棄物との混合物を前記メタン発酵槽に供給する第１混合物供給工程とを行う請求項１に記載のメタン発酵処理方法。
【請求項４】
前記供給工程として、前記加熱工程を経ていない前記第１有機性廃棄物と前記加熱工程にて加熱された前記第２有機性廃棄物とを混合させる第２混合工程と、前記第２混合工程にて混合された前記第１有機性廃棄物と前記第２有機性廃棄物との混合物を前記メタン発酵槽に供給する第２混合物供給工程とを行い、
前記冷却工程では、前記第２混合工程にて混合された前記混合物を冷却している請求項１に記載のメタン発酵処理方法。
【請求項５】
前記加熱工程では、前記第２有機性廃棄物と加熱用熱媒体とを熱交換器にて熱交換させることで、前記第２有機性廃棄物を加熱し、
前記冷却工程では、前記第２有機性廃棄物と冷却用熱媒体とを前記熱交換器にて熱交換させることで、前記第２有機性廃棄物を冷却し、
前記熱交換器は、前記加熱用熱媒体の供給を受けて前記第２有機性廃棄物を加熱する加熱状態と、前記冷却用熱媒体の供給を受けて前記第２有機性廃棄物を冷却する冷却状態とに切替自在に構成され、
前記加熱工程と前記冷却工程とを行う場合には、前記熱交換器を前記加熱状態に切り替えて前記加熱工程を行う加熱工程実行期間と、前記熱交換器を前記冷却状態に切り替えて前記冷却工程を行う冷却工程実行期間とに交互に切り替える請求項１～４の何れか１項に記載のメタン発酵処理方法。
【請求項６】
前記第１混合工程と前記第１混合物供給工程とを行う場合に、混合前の前記第１有機性廃棄物の混合前第１温度に基づいて、前記冷却工程における前記第２有機性廃棄物の冷却量を調整する第１冷却量調整工程を行う請求項３に記載のメタン発酵処理方法。
【請求項７】
前記第１混合工程と前記第１混合物供給工程とを行う場合に、前記第１有機性廃棄物と前記第２有機性廃棄物との混合物の混合後温度又は前記メタン発酵槽内のメタン発酵液の温度に基づいて、前記冷却工程における前記第２有機性廃棄物の冷却量を調整する第２冷却量調整工程を行う請求項３に記載のメタン発酵処理方法。
【請求項８】
前記第２混合工程と前記第２混合物供給工程とを行い、前記冷却工程において前記第２混合工程にて混合された前記混合物を冷却する場合に、前記冷却工程にて冷却された前記混合物の冷却後混合温度又は前記メタン発酵槽内のメタン発酵液の温度に基づいて、前記冷却工程における前記混合物の冷却量を調整する第３冷却量調整工程を行う請求項４に記載のメタン発酵処理方法。
【請求項９】
有機性廃棄物をメタン発酵槽にてメタン発酵処理してバイオガスを製造するメタン発酵処理設備において、
前記有機性廃棄物として、第１有機性廃棄物と、前記第１有機性廃棄物よりも難分解性の第２有機性廃棄物とを有し、
前記第２有機性廃棄物を加熱する加熱部と、
前記加熱部にて加熱された前記第２有機性廃棄物を冷却する冷却部と、
前記第１有機性廃棄物については、前記加熱部を経ていないものを前記メタン発酵槽に供給し、前記第２有機性廃棄物については、前記加熱部にて加熱されたのち、前記冷却部にて冷却されたものを前記メタン発酵槽に供給する供給部とが備えられているメタン発酵処理設備。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機性廃棄物をメタン発酵処理してバイオガスを製造するメタン発酵処理方法、及び、メタン発酵処理設備に関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
例えば、排水処理で生じる汚泥やバイオマス等の有機性廃棄物の処分において、減容化・エネルギー化を目的としてメタン発酵（嫌気性発酵）が広く行われている。メタン発酵は、嫌気性条件下で有機性廃棄物を一定期間貯蔵することにより、嫌気性微生物の作用で有機性廃棄物が分解されメタンガスや二酸化炭素といったバイオガスを生成する技術であり、国内の廃棄物設備や排水処理設備で広く採用されている。
【０００３】
メタン発酵を行うメタン発酵設備は、主として、有機性廃棄物を貯蔵してメタン発酵を行うメタン発酵槽と、メタン発酵槽内のメタン発酵液を攪拌する攪拌機と、メタン発酵液の加温を行う加温装置とが備えられている。
【０００４】
バイオガスの回収効率を高めるため、メタン発酵の有機性廃棄物を加熱し可溶化してからメタン発酵処理を行う方法が行われている。メタン発酵の有機性廃棄物を加熱することにより、有機性廃棄物中の難分解性物質が可溶化されバイオガスの発生量が増加する。ただし、可溶化処理で高温となった有機性廃棄物をそのままメタン発酵槽に供給すると、有機性廃棄物の温度が高すぎてメタン発酵を行う微生物に悪影響を与えるおそれがある。
【０００５】
そこで、従来、有機性廃棄物を加熱したのち、その加熱後の有機性廃棄物を冷却し、その冷却後の有機性廃棄物をメタン発酵槽に供給してメタン発酵処理を行うものが知られている（例えば、特許文献１、２参照）。特許文献１では、加熱後の有機性廃棄物を加熱前の有機性廃棄物と熱交換することにより、加熱後の有機性廃棄物を冷却している。特許文献２では、加熱後の有機性廃棄物を冷却水と熱交換することにより、加熱後の有機性廃棄物を冷却している。
【０００６】
また、熱可溶化のために加熱した有機性廃棄物を冷却せずにメタン発酵槽に供給するものもある（例えば、特許文献３参照）。この特許文献３では、有機性廃棄物を、好気処理した後の余剰汚泥と初沈汚泥とに分け、余剰汚泥を熱可溶化のために加熱し、その加熱後の余剰汚泥と加熱していない初沈汚泥とを混合させてメタン発酵槽に供給している。余剰汚泥と初沈汚泥とは単に混合させるのではなく、加熱後の余剰汚泥と加熱していない初沈汚泥とを混ぜた場合に、メタン発酵処理の適温の温度範囲になるように、加熱する余剰汚泥の流量を調整している。これにより、メタン発酵処理では、加温する新たなエネルギーが不要となり、省エネルギー化を図ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特開２００４－３５１２７１号公報
特開２００７－１１７８０１号公報
特開２０１２－１９２３５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１、２は、熱可溶化のために加熱後の有機性廃棄物を冷却することを前提構成とするのに対して、特許文献３は、熱可溶化のために加熱後の有機性廃棄物を冷却しないことを前提構成とするので、前提構成が異なる特許文献１、２と特許文献３とを組み合わせること自体が難しいものである。
【０００９】
特許文献３では、メタン発酵処理では加温する新たなエネルギーが不要となるものの、加熱後の余剰汚泥と加熱しない初沈汚泥とを混ぜた場合に、メタン発酵処理の適温の温度範囲になるように、加熱する余剰汚泥の流量を調整する必要がある。しかしながら、この余剰汚泥の流量を調整すること自体が難しいものであり、そのために複雑な構成を追加しなければならず、構成の複雑化やコストアップを招くものとなる。しかも、余剰汚泥と初沈汚泥との混ざり具合等の混合状況や季節変動による初沈汚泥の温度変化によって、混ぜた汚泥の温度が変化することから、冷却等の温度調整を行うことなく、メタン発酵槽に供給する汚泥の温度を調整することが難しくなる。よって、混合状況や初沈汚泥の温度変化によっては、メタン発酵槽に供給される汚泥の温度が十分に温度低下しておらず、メタン発酵を行う微生物に悪影響を与えてしまい、メタン発酵処理を適切に行えなくなる可能性がある。
【００１０】
それに対して、特許文献１、２では、熱可溶化のために加熱後の有機性廃棄物を冷却するので、冷却のためのエネルギーや構成が必要となるものの、メタン発酵槽に供給する有機性廃棄物の温度を、メタン発酵を行う微生物に悪影響を与えることがない温度まで十分に低下させることができる。よって、特許文献１，２では、特許文献３と比べて、メタン発酵槽に供給する有機性廃棄物の温度を適温の温度範囲内に調整し易いものとなる。
（【００１１】以降は省略されています）

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