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公開番号2025050348
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-04
出願番号2023159079
出願日2023-09-22
発明の名称バイオガス直接脱硫装置
出願人鹿児島県,サザングリーン協同組合
代理人個人
主分類C02F 11/04 20060101AFI20250327BHJP(水,廃水,下水または汚泥の処理)
要約【課題】メタン発酵槽の上部壁面への析出物の付着を軽減すると共に、メタン菌への影響を抑制しつつ効率よく硫酸還元菌の活性を抑制するだけでなく、液中に溶け込んだ酸素と硫化水素との化学反応によりバイオガス中の硫化水素濃度の低減を図るバイオガス直接脱硫装置を提供する。
【解決手段】本発明に係るバイオガス直接脱硫装置1は、バイオマス資源が充填される前処理装置Fからバイオマス資源を導入する資源導入部4と、空気aを導入する空気導入部6と、消化液dを導出する消化液導出部12と、バイオガスbを導出するガス導出部15と、を備えた発酵槽2(メタン発酵槽)からなり、発酵槽2は、発酵液cが充填されないヘッドスペースhを上部に有し、空気導入部6は、発酵槽2内の発酵液cの液面wを超えない液面近傍の液中に空気aが導入されるよう構成したことを特徴とする。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
バイオマス資源が充填される前処理装置から前記バイオマス資源を導入する資源導入部と、空気を導入する空気導入部と、消化液を導出する消化液導出部と、バイオガスを導出するガス導出部と、を備えた発酵槽からなり、
前記発酵槽は、発酵液が充填されないヘッドスペースを上部に有し、
前記空気導入部は、前記発酵槽内の前記発酵液の液面を超えない前記液面近傍の液中に空気が導入されるよう構成したことを特徴とするバイオガス直接脱硫装置。
続きを表示（約 330 文字）【請求項２】
前記発酵槽から導出された前記バイオガスの一部を前記発酵槽に循環させる循環部を備えたことを特徴とする請求項１に記載のバイオガス直接脱硫装置。
【請求項３】
前記液中の前記空気導入部は管状の導入管を有し、前記導入管は略水平又は／及び略垂直に空気排出口を配設したことを特徴とする請求項２に記載のバイオガス直接脱硫装置。
【請求項４】
前記導入管は、周側面に前記空気排出口を形成したことを特徴とする請求項３に記載のバイオガス直接脱硫装置。
【請求項５】
前記導入管は、略円環状に形成すると共に前記発酵槽の内部において軸線方向を鉛直に配設したことを特徴とする請求項４に記載のバイオガス直接脱硫装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
この発明は、メタン発酵処理で発生するバイオガスに含まれる硫化水素を効率的に除去するバイオガス直接脱硫装置に関する。
続きを表示（約 1,200 文字）【背景技術】
【０００２】
有機性廃棄物（廃棄物系バイオマスとも呼ばれる）は、主としてメタン発酵により処理されてメタンを主成分とするバイオガスが発生し、バイオガスはメタン発酵する廃棄物系バイオマスの種類やメタン発酵の方法によって濃度は異なるものの、主成分としてメタンを５５％～８５％、二酸化炭素を１５％～４５％、硫化水素を４００ｐｐｍ～６０００ｐｐｍ含んでいる。
【０００３】
発生したバイオガスは、ボイラーやガスエンジンの燃料として利用でき、また燃料利用によってメタンが二酸化炭素になると地球温暖化係数（ＧＷＰ）は１／２５に下がるとなっている。
【０００４】
バイオガス中に含まれる硫化水素は金属腐食性が高く有毒であるので、その除去（脱硫）が必要であり、そのための脱硫装置には、乾式、湿式、及び生物脱硫方式がある。
【０００５】
一般的に乾式脱硫には、硫化水素と選択的に反応する酸化鉄系の脱硫剤が用いられ、脱硫剤は気体との接触面が大きくなるように成形されており、これを充填した反応塔にバイオガスを通気することにより脱硫されるが、脱硫剤の定期的交換や破過した脱硫剤の再生処理に費用がかかる。
【０００６】
また、湿式脱硫は、気液接触塔の下部にバイオガスを導きＮａＯＨ液と向流接触させ、硫化水素をＮａＯＨ液にＮａ
２
Ｓとして吸収させるものであるため、ＮａＯＨ溶液の交換や補給が必要となる。
【０００７】
更に、生物脱硫は、硫黄酸化細菌に水と硫化水素および酸素を供給することで、硫化水素を主として硫酸イオンに変えることにより脱硫するものであり、従来技術では、空気吹込みで活性化された硫黄酸化細菌で硫化水素を生物酸化させる方法で、硫酸イオンとして回収することができるが、一般的に低濃度までの除去が難しいため、バイオガスの利用方法によっては後段に乾式脱硫装置の設置が必要となる。
【０００８】
また、生物脱硫で必要とされる空気の量はバイオガス量の５～１０％と大きく、バイオガスの見かけ熱量の低下やボイラーでの失火が問題となる場合があり、更に、生物脱硫法において固定床方式を採用する場合、関与菌群を固定するための充填材等を必要とする。
【０００９】
このように、現状では様々な脱硫方式が採用されている中で地球温暖化ガス対策先進国であるドイツの事例を挙げると、メタン発酵の消化汚泥液に硫黄酸化細菌が生息し、この菌は硫化水素を硫黄あるいは硫化物に変換することが１９８２年に発見され、先行技術実施事例として２０００年頃の事例では、メタン発酵装置で生成されたバイオガスによる直接ガスエンジン発電が行われている。
【００１０】
そのバイオガス中の硫化水素低減技術としてメタン発酵槽の上部にバイオガス量の３～５％量の空気を供給する脱硫方法により硫化水素濃度を２００～１００ｐｐｍまで低減していた。
（【００１１】以降は省略されています）

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