(57)【要約】【課題】簡易な構成でシステム全体の大型化に対応することができるバイオマス処理システムを提供する。【解決手段】  バイオマスを加水分解する加水分解槽を有する第１ユニット１１と、加水分解されたバイオマスをメタン発酵させる発酵槽を有する第２ユニット１２とが、バイオマスの処理工程に合わせて直線上に隣接して連結配列される。さらに、メタン発酵に伴って発生する発生ガスを分解するガス分解装置を有する第３ユニット１３と、発酵後の残渣である消化液を脱水する脱水装置を有する第４ユニットとが、第１ユニット１１および第２ユニット１２と独立、かつ、複数の第１ユニット１１および第２ユニット１２に対応可能に構成される。【選択図】図１
2014024050.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バイオマスをメタン発酵させることによりメタンを含む発生ガスを発生させるバイオマス処理システムであって、
前記バイオマスを加水分解する加水分解槽を少なくとも有する第１ユニットと、
前記第１ユニットの加水分解槽に接続され、加水分解された前記バイオマスを発酵させる発酵槽と、該発酵槽に接続されて該発酵槽で発生した前記発生ガスの脱硫を行う脱硫装置とを有する第２ユニットと、
前記第２ユニットの脱硫装置を介して供給される前記発生ガスを分解するガス分解装置を有する第３ユニットと
を備え、
前記第１ユニットと前記第２ユニットとが、前記バイオマスの処理工程に合わせて直線上に隣接して連結配列されると共に、前記第３ユニットが、該第１ユニットおよび該第２ユニットと独立、かつ、複数の該第１ユニットおよび該第２ユニットに対応可能に構成されることを特徴とするバイオマス処理システム。
【請求項２】
請求項１記載のバイオマス処理システムにおいて、
前記第３ユニットは、前記第２ユニットの脱硫装置を介して供給される前記発生ガスを一時的に貯留する発生ガスタンクを有し、該発生ガスタンクに貯留された該発生ガスを前記ガス分解装置により分解することで、複数の前記第１ユニットおよび前記第２ユニットに対応可能に構成されることを特徴とするバイオマス処理システム。
【請求項３】
請求項１または２記載のバイオマス処理システムにおいて、
食品残渣を原料として前記バイオマスを生成する破砕装置を有する前処理ユニットを備え、
前記前処理ユニットが前記第１ユニットおよび前記第２ユニットとは独立に構成されることを特徴とするバイオマス処理システム。
【請求項４】
請求項１〜３のうちいずれか１項記載のバイオマス処理システムにおいて、
前記第２ユニットの発酵槽における前記バイオマスの発酵後の残渣である消化液を貯留する消化液タンクと、該消化液タンクに貯留された消化液を脱水する脱水装置と、脱水装置により脱水された残渣を固化させる固化装置とを有する第４ユニットとを備え、
前記第４ユニットは、前記消化液タンクに貯留された前記消化液を前記脱水装置および前記固化装置により脱水処理および固化処理することで、複数の前記第１ユニットおよび前記第２ユニットに対応可能に構成されることを特徴とするバイオマス処理システム。
【請求項５】
請求項１〜４のうちいずれか１項記載のバイオマス処理システムにおいて、
前記第１ユニットおよび前記第２ユニットが一体または各々分割してトレーラに積載可能に構成されることを特徴とするバイオマス処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バイオマスをメタン発酵させることによりメタンを含む発生ガスを発生させるバイオマス処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のバイオマス処理システムとしては、発酵槽を直方体の筐体内にゴムまたは合成樹脂製薄膜を袋状に配設してなり、直方体の寸法を道路運送法に制約された寸法としてトレーラで移動可能としたものが知られている。
（下記特許文献１  ［００３４］参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−３２０８９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のバイオマス処理システムでは、発酵槽の大きさがその筐体の寸法上の制約を受けるため、システム全体を大型化することが困難であった。
【０００５】
一方で、当該従来のバイオマス処理システムを併設することで、バイオマスの発酵処理量を増大させることも考えられるが、重複する設備が増大して装置構成が複雑となり、現実的でない。
【０００６】
以上の事情に鑑みて、本発明は、簡易な構成でシステム全体の大型化に対応することができるバイオマス処理システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１発明のバイオマス処理システムは、バイオマスをメタン発酵させることによりメタンを含む発生ガスを発生させるバイオマス処理システムであって、
前記バイオマスを加水分解する加水分解槽を少なくとも有する第１ユニットと、
前記第１ユニットの加水分解槽に接続され、加水分解された前記バイオマスを発酵させる発酵槽と、該発酵槽に接続されて該発酵槽で発生した前記発生ガスの脱硫を行う脱硫装置とを有する第２ユニットと、
前記第２ユニットの脱硫装置を介して供給される前記発生ガスを分解するガス分解装置を有する第３ユニットと
を備え、
前記第１ユニットと前記第２ユニットとが、前記バイオマスの処理工程に合わせて直線上に隣接して連結配列されると共に、前記第３ユニットが、該第１ユニットおよび該第２ユニットと独立、かつ、複数の該第１ユニットおよび該第２ユニットに対応可能に構成されることを特徴とする。
【０００８】
かかる第１発明のバイオマス処理システムによれば、加水分解により発酵に適したように調整されたバイオマスを続けて発酵槽に供給するため、加水分解槽と発酵槽とはバイオマスの発酵処理上隣接して設けることが望ましいところ、第１ユニットおよび第２ユニットを直線上に一体に構成することでこれを実現することができる。
【０００９】
さらに、一体を成す第１ユニットおよび第２ユニットは、これを複数併設することで、システム全体をバイオマスの発酵処理量に応じて大型化することができる。
【００１０】
ここで、一体を成す第１ユニットおよび第２ユニットを複数併設した場合でも、各第２ユニットに接続される第３ユニットは、第１ユニットおよび第２ユニットと独立であるため、配置に自由度を持たせることができる。さらに、第３ユニットは、一体を成す複数の第１ユニットおよび第２ユニットに対応可能に構成されることから、第３ユニットを共通化して装置構成が複雑化することもない。
【００１１】
このように、第１発明のバイオマス処理システムによれば、簡易な構成でシステム全体の大型化に対応することができる。
【００１２】
第２発明のバイオマス処理システムは、第１発明において、
前記第３ユニットは、前記第２ユニットの脱硫装置を介して供給される前記発生ガスを一時的に貯留する発生ガスタンクを有し、該発生ガスタンクに貯留された該発生ガスを前記ガス分解装置により分解することで、複数の前記第１ユニットおよび前記第２ユニットに対応可能に構成されることを特徴とする。
【００１３】
かかる第２発明のバイオマス処理システムによれば、一体を成す第１ユニットおよび第２ユニットを複数併設した場合には、複数の発酵槽から脱硫装置を介して供給される発生ガスを第３ユニットのガス分解装置によりすべて分解処理する必要が生じる。ここで、かかる発生ガスを一時的に貯留する発生ガスタンクを第３ユニットに設けることで、簡易な構成で、複数の第１ユニットおよび第２ユニットに対応可能に構成することができ、システム全体の大型化に対応することができる。
【００１４】
第３発明のバイオマス処理システムは、第１または第２発明において、
食品残渣を原料として前記バイオマスを生成する破砕装置を有する前処理ユニットを備え、
前記前処理ユニットが前記第１ユニットおよび前記第２ユニットとは独立に構成されることを特徴とする。
【００１５】
かかる第３発明のバイオマス処理システムによれば、バイオマスの原料を生成する前処理ユニットを第１ユニットおよび第２ユニットとは独立に構成することで、例えば、食品残渣を回収した廃棄物処理業者は、かかる前処理ユニットを用いて、従来、廃棄物として廃棄処分されていた食品残渣からメタン発酵の原料となるバイオマスを大量に生成することができ、簡易な構成でシステム全体の大型化に対応することができる。
【００１６】
第４発明のバイオマス処理システムは、第１〜第３発明のいずれかにおいて、
前記第２ユニットの発酵槽における前記バイオマスの発酵後の残渣である消化液を貯留する消化液タンクと、該消化液タンクに貯留された消化液を脱水する脱水装置と、脱水装置により脱水された残渣を固化させる固化装置とを有する第４ユニットとを備え、
前記第４ユニットは、前記消化液タンクに貯留された前記消化液を前記脱水装置および前記固化装置により脱水処理および固化処理することで、複数の前記第１ユニットおよび前記第２ユニットに対応可能に構成されることを特徴とする。
【００１７】
かかる第４発明のバイオマス処理システムによれば、一体を成す第１ユニットおよび第２ユニットを複数併設した場合には、複数の発酵槽の消化液を処分する必要が生じる。ここで、かかる消化液を一時的に貯留する消化液タンクを第４ユニットに設けることで、簡易な構成で、複数の第１ユニットおよび第２ユニットに対応可能に構成することができ、システム全体の大型化に対応することができる。
【００１８】
第５発明のバイオマス処理システムは、第１〜第４発明のいずれかにおいて、
前記第１ユニットおよび前記第２ユニットが一体または各々分割してトレーラに積載可能に構成されることを特徴とする。
【００１９】
かかる第５発明のバイオマス処理システムによれば、一体を成す第１ユニットおよび第２ユニットを一体または各々分割してトレーラに積載可能に構成することで、実際に、第１ユニットおよび第２ユニットをバイオマスの発酵処理量に応じて併設することができ、システム全体の大型化に対応することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本実施形態のバイオマス処理システムの外観を示す外観図。
【図２】図１のバイオマス処理システムの全体構成を示すシステム構成図。
【図３】図１の第１ユニットおよび第２ユニットの具体的構成を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１乃至図３に示すように、本実施形態のバイオマス処理システムは、バイオマスをメタン発酵させることによりメタンを含む発生ガスを発生させるシステムであって、前処理ユニット１０と、第１ユニット１１と、第２ユニット１２と、第３ユニット１３と、第４ユニット１４とを備える。
【００２２】
前処理ユニット１０は、例えば、残飯や生ゴミなどの食品残渣を破砕する破砕装置１００を備え、破砕装置１００により残飯や生ゴミなどの食品残渣を破砕することによりバイオマスの原料を生成する。
【００２３】
図１において、前処理ユニットは、第１ユニット１１〜第４ユニット１４に併設されているが、前処理ユニット１０は、第１ユニット１１〜第４ユニット１４とは独立に構成されるものであり、第１ユニット１１〜第４ユニット１４とは異なる場所に設置されてもよい。
【００２４】
例えば、食品残渣を回収した廃棄物処理業者は、食品残渣の集積場に前処理ユニット１０を設けることで、処分場や中間処理施設を食品残渣の集積場として、従来、廃棄物として廃棄処分されていた食品残渣からメタン発酵の原料となるバイオマスを大量に生成することができる。
【００２５】
第１ユニット１１は、筐体１１０内に収容された雨水タンク１１１と原水タンク１１２と加水分解槽１１３と、筐体１１０の屋上に設置された太陽光温水パネル１１４と太陽光発電パネル１１５とを備える。なお、太陽光発電パネル１１５は、その一部が第２ユニット１２の筐体１２０の屋上に設置されている（図２においては、太陽光発電パネル１１５の図示を省略している。）。
【００２６】
雨水タンク１１１は、第１ユニット１１および第２ユニット１２の屋上に降った雨水を回収したタンクであって、雨水タンク１１１の雨水は太陽光温水パネル１１４に送水されて加熱された上で、原水タンク１１２に供給される。
【００２７】
原水タンク１１２では、前処理ユニット１０により生成されたバイオマスと、太陽光温水パネル１１４で加熱した温水とを混合調整した原水を貯留する。
【００２８】
加水分解槽１１３は、原水タンク１１２で予め混合調整された原水がポンプＰにより槽内に供給される。
【００２９】
なお、原水タンク１１２および加水分解槽１１３では、太陽光温水パネル１１４で加熱された温水および加熱ヒータ（図示省略）等により、原水が適温に温度調整される。また、原水タンク１１２および加水分解槽１１３には、電動モータＭにより駆動する攪拌機Ｎが設けられており、攪拌機Ｎにより原水が適宜攪拌混合される。
【００３０】
第２ユニット１２は、筐体１２０内に収容された発酵槽１２１と脱硫装置１２２とを備える。
【００３１】
ここで、第１ユニット１１の筐体１１０と第２ユニット１２の筐体１２０とが、バイオマスの処理工程が連続するように、直線上に隣接して連結配列されている。このように、第１ユニット１１と第２ユニット１２とは一対で一体を成し、第１ユニット１１および第２ユニット１２とは一体または各々分割してトレーラに積載可能に構成される。さらに、一体を成す第１ユニット１１および第２ユニット１２は、バイオマスの発酵処理量に応じて適宜複数併設することができ、システム全体の大型化が対応可能となっている。
【００３２】
発酵槽１２１は、加水分解槽１１３で加水分解処理されたバイオマスが、加水分解槽１１３からポンプＰにより供給され、供給されたバイオマスをメタン発酵させる。
【００３３】
発酵槽１２１は、ＰＨセンサＰＨと、温度センサtと、側壁に取り付けられたヒータＨとを備え、メタン発酵に適したＰＨ、温度となるように管理される。また、電動モータＭにより駆動する攪拌機Ｎが設けられており、攪拌機ＮによりＰＨおよび温度が均一となるように攪拌混合される。
【００３４】
脱硫装置１２２は、複数の脱硫塔からなり硫化水素を除去処理する。脱硫装置１２２は、発酵槽１２１の上部に設けられた排気バルブに接続されており、発酵槽１２１におけるバイオマスのメタン発酵の進行に伴って生成されるメタンを含む発生ガスが供給される。さらに、発生ガスの供給量に応じて、脱硫塔の手前に設けられた複数のバルブを操作することで、発生ガスの供給路が変更可能となっており、複数の脱硫塔を発生ガスの供給量に適した形で使用することができる。
【００３５】
第３ユニット１３は、筐体１３０内に収容されたガス分解装置１３１と、ガス分解装置１３１に隣接して設けられた再生装置１３２と、ガス分解装置１３１と第２ユニット１２の脱硫装置１２２との間に設けられた発生ガスタンク１３３とを備える。
【００３６】
ガス分解装置１３１は、例えば、放電電極間にメタンガスを供給することで、メタンを分解してカーボンと水素とを含む分解ガスを連続的に生成する。
【００３７】
再生装置１３２は、分解ガスを再生資源にする各種装置であって、例えば、分解ガス中の水素を吸蔵する吸蔵装置１３２ａ並びにこれを用いた燃料電池１３２ｂ、分解ガスを燃焼させるエンジン１３２ｃ並びにこれにより発電を行う発電機１３２ｄ、および分解ガス中の炭素成分を圧縮する圧縮機１３２ｅ並びにこれにより炭素充填を行なった充填物質１３２ｆが該当する。
【００３８】
発生ガスタンク１３３は、第２ユニット１２の発酵槽１２１におけるバイオマスのメタン発酵の進行に伴って生成されるメタンを含む発生ガスが脱硫装置１２２を介して供給され、かかる発生ガスが一時的に貯留される。そのため、第１ユニット１１および第２ユニット１２を複数並列に併設した場合でも、これらから供給される発生ガスが直接ガス分解装置１３１に供給されることなく、発生ガスタンク１３３がバッファとして機能するため、簡易な構成で、複数の第１ユニット１１および第２ユニット１２に対応可能に構成することができる。
【００３９】
ここで、発生ガスタンク１３３を筐体１３０内に設けないことで、第１ユニット１１および第２ユニット１２を後日さらに複数併設した場合でも、発生ガスタンク１３３の容量をそれに合せて大きくすることで、第３ユニット１３全体の設備の変更を不要として、これに対応することが可能となっている。
【００４０】
第４ユニット１４は、筐体１４０内に収容された脱水装置１４１と、脱水装置１４１に隣接して設けられた固化装置１４２と、脱水装置１４１と第２ユニット１２の発酵槽１２１との間に設けられた消化液タンク１４３とを備える。
【００４１】
脱水装置１４１は、発酵槽１２１のメタン発酵後の残渣である消化液を脱水する。脱水の手法としては、既存の種々の手法が採用され得る。さらに、消化液を脱水することにより得られた水分はろ過された後、第１ユニット１１の雨水タンク１１１へと戻される。
【００４２】
固化装置１４２は、脱水装置１４１により脱水された消化液の残渣を固化させる。固化の手法としては、圧縮および乾燥等の既存の種々の手法が採用され得る。
【００４３】
消化液タンク１４３は、第２ユニット１２の発酵槽１２１におけるメタン発酵後の残渣である消化液が発酵槽１２１のポンプＰを介して供給され、かかる消化液が一時的に貯留される。そのため、第１ユニット１１および第２ユニット１２を複数並列に併設した場合でも、これらから供給される消化液が脱水装置１４１に供給されることなく、消化液タンク１４３がバッファとして機能するため、簡易な構成で、複数の第１ユニット１１および第２ユニット１２に対応可能に構成することができる。
【００４４】
ここで、消化液タンク１４３を筐体１４０内に設けないことで、第１ユニット１１および第２ユニット１２を後日さらに複数併設した場合でも、消化液タンク１４３の容量をそれに合せて大きくすることで、第４ユニット全体の設備の変更を不要として、これに対応することが可能となっている。
【００４５】
以上が、本実施形態のバイオマス処理システムの構成であり、かかるバイオマス処理システムによれば、第１ユニット１１および第２ユニット１２を直線上に一体に構成し、これを複数併設することで、システム全体をバイオマスの発酵処理量に応じて大型化することができる。
【００４６】
さらに、第３ユニット１３および第４ユニット１４は、一体を成す複数の第１ユニット１１および第２ユニット１２に対応可能に構成されることから、第１ユニット１１および第２ユニット１２を複数併設してシステム全体を大型化した場合でも、第３ユニット１３および第４ユニット１４が共通化されるため装置構成が複雑化することもない。
【００４７】
このように、本実施形態のバイオマス処理システムによれば、簡易な構成でシステム全体の大型化に対応することができる。
【００４８】
なお、本実施形態において、発生ガスタンク１３３は、第３ユニット１３の筐体１３０内に収容されていないが、筐体１３０内に収容されるように構成してもよい。同様に、消化液タンク１４３は、第４ユニット１４の筐体１４０内に収容されていないが、筐体１４０内に収容されるように構成してもよい。
【符号の説明】
【００４９】
１０…前処理ユニット、１１…第１ユニット、１２…第２ユニット、１３…第３ユニット、１４…第４ユニット、１００…破砕装置、１１１…雨水タンク、１１２…原水タンク、１１３…加水分解槽、１２１…発酵槽、１２２…脱硫装置、１３１…ガス分解装置、１３２…再生装置、１３３…発生ガスタンク、１４１…脱水装置、１４２…固化装置、１４３…消化液タンク。
【図１】
2014024050.tif 000003
【図２】
2014024050.tif 000004
【図３】
2014024050.tif 000005