(57)【要約】【課題】  本発明は、ガス濃縮装置として過大な設備を必要とせず、また、ガス濃縮装置による濃縮処理速度の制御が不要で、ガス利用設備を複雑化する必要がない消化ガス利用設備を提供する。【解決手段】  本発明は、消化槽２と、この消化槽２から発生した消化ガス中のメタンガスを濃縮するガス濃縮装置４と、このガス濃縮装置４と並列に配置され、消化槽２から発生した消化ガスを貯蔵する低圧ガスホルダー５と、ガス濃縮装置４により濃縮されたガスを用いて作動する利用設備７とを備え、消化槽２から発生した消化ガスはガス濃縮装４へ流入すると共に、ガス濃縮装置４による濃縮処理能力以上の消化ガスが、消化槽２から発生した場合には、消化槽２から低圧ガスホルダー５に消化ガスが流入することを特徴とする消化ガス利用設備１である。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
消化槽と、この消化槽から発生した消化ガス中のメタンガスを濃縮するガス濃縮装置と、このガス濃縮装置と並列に配置され、消化槽から発生した消化ガスを貯蔵する低圧ガスホルダーと、ガス濃縮装置により濃縮されたガスを用いて作動する利用設備とを備え、消化槽から発生した消化ガスはガス濃縮装置へ流入すると共に、ガス濃縮装置による濃縮処理能力以上の消化ガスが、消化槽から発生した場合には、消化槽から低圧ガスホルダーに消化ガスが流入することを特徴とする消化ガス利用設備。
【請求項２】
前記消化槽から発生した消化ガス量が、前記ガス濃縮装置による濃縮処理能力に満たない場合、前記低圧ガスホルダーに貯蔵されている消化ガスが、前記ガス濃縮装置へ流入することを特徴とする請求項１に記載の消化ガス利用設備。
【請求項３】
前記利用設備の動作が停止している場合、または、前記利用設備の動作で消費されるガス量以上のガスが、前記ガス濃縮装置から発生した場合、前記ガス濃縮装置から発生したガスが、前記低圧ガスホルダーに貯蔵されることを特徴とする請求項１に記載の消化ガス利用設備。
【請求項４】
前記ガス濃縮装置から発生し、前記低圧ガスホルダーに貯蔵されているガスを、前記利用設備に流入させ、前記利用設備を作動させることを特徴とする請求項３に記載の消化ガス利用設備。
【請求項５】
前記消化槽から発生した消化ガスを、消化ガス中のメタンガスを濃縮する前記ガス濃縮装置へ流入させ、
前記ガス濃縮装置による濃縮処理能力以上の消化ガスが、前記消化槽から発生した場合に、前記消化槽から前記低圧ガスホルダーに消化ガスを流入させることを特徴とする消化ガス利用方法。
【請求項６】
前記消化槽から発生した消化ガス量が、前記ガス濃縮装置による濃縮処理能力に満たない場合、前記低圧ガスホルダーに貯蔵されている消化ガスを、前記ガス濃縮装置へ流入させることを特徴とする請求項５に記載の消化ガス利用方法。
【請求項７】
前記ガス濃縮装置により発生したガス量が、前記利用設備による前記ガス消費量よりも多い場合、前記ガス濃縮装置から発生したガスを前記低圧ガスホルダーに貯蔵することを特徴とする請求項５に記載の消化ガス利用方法。
【請求項８】
前記ガス濃縮装置から発生し、前記低圧ガスホルダーに貯蔵されているガスを、前記利用設備に流入させ、前記利用設備を作動させることを特徴とする請求項７に記載の消化ガス利用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、消化ガス中のメタンガスを濃縮し、これを発電等に利用する消化ガス利用設備および消化ガス利用方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、消化槽２と、この消化槽２からの消化ガス中のイオウ分を脱硫する脱硫塔３と、脱二酸化炭素塔（ガス濃縮装置）４と、この脱二酸化炭素塔４を出た消化ガスを貯蔵する低圧ガスホルダー５と、この低圧ガスホルダー５からの消化ガスを圧縮するガス圧縮機（図示せず）により圧縮されたガスを貯蔵する中圧ガスホルダー６と、この中圧ガスホルダー６からのガスを用いて作動するガスタービン（利用設備）７とを有するガス利用設備１が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００３−８３０８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、消化槽２で発生する消化ガスの量および消化ガス中のメタンガス量は変動するものである。消化槽２で大量の消化ガス、特に、大量のメタンガスが発生した場合にも、消化ガス中のメタンガスを濃縮、即ち、消化ガスからの脱二酸化炭素を適切に行うためには、脱二酸化炭素塔４を過大な設備としたり、消化ガスの発生量に応じて、脱二酸化炭素塔４によるメタンガス濃縮速度を変化させるための装置や制御が必要となり、ガス利用設備１や脱二酸化炭素塔４が複雑化するものであった。
【０００４】
本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、ガス濃縮装置として過大な設備を必要とせず、また、ガス濃縮装置による濃縮処理速度の制御が不要で、ガス利用設備を複雑化する必要がない消化ガス利用設備または消化ガス利用方法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】
【０００５】
以上の問題点を解決するため、本発明は、消化槽と、この消化槽から発生した消化ガスを濃縮するガス濃縮装置と、消化槽に対しガス濃縮装置と並列に配置され、消化槽から発生した消化ガスを貯蔵する低圧ガスホルダーと、ガス濃縮装置により濃縮されたガスを用いて作動する利用設備とを備え、消化槽から発生した消化ガスはガス濃縮装置へ流入すると共に、ガス濃縮装置による濃縮処理能力以上の消化ガスが、消化槽から発生した場合には、消化槽から低圧ガスホルダーに消化ガスが流入することを特徴とする消化ガス利用設備である。
【０００６】
この発明によれば、消化槽から発生した消化ガスは、まず、ガス濃縮装置へ流入し、ガス濃縮装置による濃縮処理能力以上の消化ガスが、消化槽から発生した場合には、消化槽から低圧ガスホルダーに消化ガスが流入するので、ガス濃縮装置として過大な設備を有さず、また、ガス濃縮装置による濃縮処理速度の制御を行わなくとも、ガス濃縮装置による濃縮処理を適切に行うことができる。
【０００７】
また、本発明において、消化槽から発生した消化ガス量が、ガス濃縮装置による濃縮処理能力に満たない場合、低圧ガスホルダーに貯蔵されている消化ガスを、ガス濃縮装置へ流入させても良い。
【０００８】
この発明によれば、ガス濃縮装置により濃縮処理すべき消化ガス量が不足する場合、低圧ガスホルダーから補充されるので、消化ガス発生量の変動に対してガス濃縮設備を制御することなく、常に、定量的な濃縮処理を適切に行うことができる。
【０００９】
また、本発明において、利用設備の動作が停止している場合、または、利用設備の動作で消費されるガス量以上のガスが、ガス濃縮装置から発生した場合、ガス濃縮装置から発生したガスは、低圧ガスホルダーに貯蔵されても良い。
【００１０】
この発明によれば、ガス濃縮装置からのガスの供給と利用設備によるガスの消費のバランスが不均衡である場合にも、余剰のガスを低圧ガスホルダーに溜めて、ガスの供給と消費のバランスを確保することができる。
【００１１】
また、本発明において、ガス濃縮装置から発生し、低圧ガスホルダーに貯蔵されているガスを、利用設備に流入させ、利用設備を作動させても良い。
【００１２】
この発明によれば、ガス濃縮装置による濃縮処理能力以上の消化ガスを利用設備で消費して、有効利用することができる。
【００１３】
また、本発明は、消化槽から発生した消化ガスを、消化ガス中のメタンガスを濃縮するガス濃縮装置へ流入させ、このガス濃縮装置による濃縮処理能力以上の消化ガスが、消化槽から発生した場合に、消化槽から低圧ガスホルダーに消化ガスを流入させることを特徴とする消化ガス利用方法である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、消化槽から発生した消化ガスは、まず、ガス濃縮装置へ流入し、ガス濃縮装置による濃縮処理能力以上の消化ガスが、消化槽から発生した場合には、消化槽から低圧ガスホルダーに消化ガスが流入するので、ガス濃縮装置として過大な設備を有さず、また、ガス濃縮装置による濃縮処理速度の制御を行わなくとも、ガス濃縮装置による濃縮処理を適切に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態による消化ガス利用設備１につき、図面を参照として説明する。
この消化ガス利用設備１は、消化槽２と、消化槽２で発生した消化ガスを脱硫する脱硫塔３と、脱硫塔３により脱硫された消化ガス中のメタンガスを濃縮するガス濃縮装置（メタン濃縮装置）４と、このガス濃縮装置４と並列に配置され、消化ガスを貯蔵する低圧ガスホルダー５と、ガス濃縮装置４により濃縮されたガスを貯蔵する中圧ガスホルダー６と、中圧ガスホルダー６に貯蔵されているガスを用いて作動する利用設備７とを備えている。
【００１６】
消化槽２は、有機性汚泥或いは有機性廃液の原液が供給され、嫌気性液化菌群により原液を低分子の揮発性脂肪酸にする液化反応と、生成した脂肪酸をメタン菌群でメタンガスに転換するメタン化反応を行なうものである。消化槽２で発生する消化ガスの主成分は、メタンガスと二酸化炭素であり、他に少量の硫化物、窒素化合物、水素を含み、又、メタンガス含有率は消化ガス全体の５５〜６０％が一般的である。
【００１７】
脱硫塔３による消化ガスの脱硫は、消化ガスを活性炭、金属錯体、金属酸化物等を充填した脱硫塔３内に送気すること、また、成形脱硫剤による乾式脱硫法、水洗式、アルカリ洗浄式、薬液再生式等の湿式脱硫法によって行われる。
【００１８】
ガス濃縮装置４は、消化ガスから脱二酸化炭素を行い、消化ガス中のメタンガスを濃縮するものである。脱二酸化炭素の手段としては、例えば、活性炭、ゼオライト、金属酸化物等の二酸化炭素吸着剤が充填された吸収塔に通す方法、気体分離膜を用いて真空で脱気する方法、多孔質中空糸膜を用いて分離する方法などが挙げられる。これらのうち、二酸化炭素を選択的に除去でき、かつコンパクトで経済的であることから、多孔質中空糸膜、特に疎水性中空糸膜を用いることが好ましい。
【００１９】
脱二酸化炭素の程度は、最終的に得られる消化ガス中の二酸化炭素の濃度が２〜１０容量％となる程度が好ましい。それは、消化ガスの性状が改善され、特殊で高価な消化ガス用機器ではなく、一般的で廉価な都市ガス用機器の使用が可能となるからである。
【００２０】
疎水性中空糸膜を用いて、消化ガスから二酸化炭素を除去する原理につき説明する。水中に、疎水性中空糸を一対（ガス供給用および回収用）、置く。中空糸は疎水性であるため、水はその中に入ってこない。供給用の中空糸に高濃度の消化ガスを流し、回収用の中空糸内はガス濃度を低濃度に保っておく。二酸化炭素は、他のガス成分と比べて水に対する溶解度が高いため、二酸化炭素は、他のガス成分よりも大量に、供給用の中空糸の微小孔を通って水中に拡散し、溶解する。そして、水中に溶解した状態で、回収用中空糸に達した二酸化炭素は、回収用の中空糸内に取り込まれて、回収される。
【００２１】
低圧ガスホルダー５には、ガス濃縮装置４による濃縮処理能力以上の消化ガスが、消化槽２から発生した場合に、消化槽２から脱硫塔３を介して、消化ガスが流入する。また、消化槽２から発生した消化ガス量が、ガス濃縮装置４による濃縮処理能力に満たない場合、ブロワ−（図示せず）を動作させることにより、低圧ガスホルダー５に貯蔵されている消化ガスを、ガス濃縮装置４へ流入させる。
低圧ガスホルダー５の圧力は、一般に１〜３ｋＰａＧ（Ｇはゲージ圧を表す）である。
【００２２】
中圧ガスホルダー６は、ガス圧縮機（図示せず）により圧縮されたガスを貯蔵する。中圧ガスホルダー６により貯蔵されるガス圧力は、０．３〜０．９ＭＰａであることが好ましい。このような中圧ガスホルダー６であれば、高圧貯蔵ホルダーのように厳しい規制に応ずる必要を免れる。
【００２３】
利用設備７は、例えば、ガスタービンのように、電力や熱エネルギーを供給する。ガスタービンなどである場合、所望の発電量に応じて、単数または複数とすることができる。
【００２４】
利用設備７の動作が停止している場合、または、利用設備７の動作で消費されるガス量以上のガスが、ガス濃縮装置４から発生した場合、ガス濃縮装置４から発生したガスは、利用設備７に送られず、低圧ガスホルダー５に送られて、貯蔵される。また、このように、ガス濃縮装置４から発生し、低圧ガスホルダー５に貯蔵されているガスは、直接、利用設備７に流入させ、利用設備７を作動させることができるようになっている。尚、脱硫塔３からの消化ガスとガス濃縮装置４から発生したガスとの混合の影響は、低圧ガスホルダー５の容量を充分に大きくすることにより軽減できる。
【００２５】
本発明による利用設備７により得られた電力は、例えば、下水処理における機械設備（例えば、曝気槽のブロワー）、電気設備（例えば、照明）の動力として使用される。
【００２６】
次に、本発明の実施の形態による消化ガス利用設備１の動作につき、説明する。
まず、消化槽２で発生した消化ガスを脱硫塔３で脱硫する。その後、脱硫塔３により脱硫された消化ガス中のメタンガスを、ガス濃縮装置４で濃縮する（脱二酸化炭素を行う）。この際、ガス濃縮装置４による濃縮処理能力以上の消化ガスが、消化槽２から発生した場合には、消化槽２から低圧ガスホルダー５に消化ガスが流入するようになっている。また、消化槽２から発生した消化ガス量が、ガス濃縮装置４による濃縮処理能力に満たない場合、低圧ガスホルダー５に貯蔵されている消化ガスが、ガス濃縮装置４へ流入するようになっている。ガス濃縮装置４で濃縮されたガスは、ガス圧縮機（図示せず）により圧縮された後、中圧ガスホルダー６に貯蔵される。中圧ガスホルダー６に貯蔵された圧縮ガスは、ガスタービンなどの利用設備７で利用され、電力や熱エネルギーが生み出される。尚、利用設備７の動作が停止している場合、または、利用設備７の動作で消費されるガス量以上のガスが、ガス濃縮装置４から発生した場合、ガス濃縮装置４から発生したガスは、低圧ガスホルダー５に貯蔵される。また、ガス濃縮装置４から発生し、低圧ガスホルダー５に貯蔵されているガスは、利用設備７に流入されて、利用設備７を作動させる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施の形態による消化ガス利用設備を示す図である。
【図２】従来技術としての消化ガス利用設備を示す図である。
【符号の説明】
【００２８】
１‥‥消化ガス利用設備、２‥‥消化槽、３‥‥脱硫塔、４‥‥ガス濃縮装置、５‥‥低圧ガスホルダー、６‥‥中圧ガスホルダー、７‥‥利用設備
【図１】
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【図２】
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