(57)【要約】【課題】装置コストを増大させることなく大量の有機性物質を処理する。【解決手段】有機性物質Ｔおよびこの有機性物質Ｔから発生する嫌気ガスＧが貯蔵される貯蔵部１１と、この貯蔵部１１からの嫌気ガスＧを燃焼して脱臭する燃焼脱臭装置１２とを備える有機性物質の処理システム１０であって、嫌気ガスＧを燃焼脱臭装置１２に導入する前に、予めこの嫌気ガスＧを濃縮して濃縮嫌気ガスＧ１にする濃縮機１４が設けられている。【選択図】図１
2007238740.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機性物質およびこの有機性物質から発生する嫌気ガスが貯蔵される貯蔵部と、この貯蔵部からの嫌気ガスを燃焼して脱臭する燃焼脱臭装置とを備える有機性物質の処理システムであって、
前記嫌気ガスを前記燃焼脱臭装置に導入する前に、予めこの嫌気ガスを濃縮して濃縮嫌気ガスにする濃縮機が設けられていることを特徴とする有機性物質の処理システム。
【請求項２】
請求項１記載の有機性物質の処理システムにおいて、
前記貯蔵部は前記有機性物質を発酵させて堆肥化処理するコンポストを備え、このコンポストで発生した前記嫌気ガスを前記燃焼脱臭装置に導入する前に、予めこの嫌気ガスから水分を分離する脱水処理部が設けられていることを特徴とする有機性物質の処理システム。
【請求項３】
請求項１または２に記載の有機性物質の処理システムにおいて、
前記濃縮機から前記燃焼脱臭装置に前記濃縮嫌気ガスを導入した後、この濃縮機に次の嫌気ガスを導入する前に、予め前記濃縮機に冷却エアを導入するエア導入装置が設けられるとともに、このエア導入装置から前記濃縮機を通過した冷却エアを再度この濃縮機に導入する戻入部が設けられていることを特徴とする有機性物質の処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機性物質の嫌気ガス、例えば蓄糞を発酵させたときに発生する発酵ガスや、揮発性有機化合物の揮発ガス等が貯蔵される貯蔵部と、この貯蔵部からの嫌気ガスを燃焼して脱臭する燃焼脱臭装置とを備える有機性物質の処理システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の有機性物質の処理システムとしては、例えば下記特許文献１に示されるような、堆肥化装置から発生する発酵ガスをディーゼルエンジン等の内燃機関に導入して燃料とともに燃焼させることにより、発酵ガスが含有する臭気成分を高温で熱分解し、同時に、その内燃機関を駆動源として発電を行うようにされた構成が知られている。
【特許文献１】特開２００３−１４８１８６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、従来の有機性物質の処理システムでは、堆肥化処理する有機性物質の量が多く大量の発酵ガスが発生する場合には、この大量の発酵ガスを燃焼できる容量を確保するために、多くの内燃機関若しくは大型の内燃機関を設けて燃焼脱臭装置の処理容量を増大させる必要がある。このため、大量の有機性物質を処理できるシステムでは装置コストが上昇するという問題がある。
【０００４】
この発明は、このような事情を考慮してなされたもので、装置コストを増大させることなく大量の有機性物質を処理することができる有機性物質の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】
【０００５】
上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明の有機性物質の処理システムは、有機性物質およびこの有機性物質から発生する嫌気ガスが貯蔵される貯蔵部と、この貯蔵部からの嫌気ガスを燃焼して脱臭する燃焼脱臭装置とを備える有機性物質の処理システムであって、前記嫌気ガスを前記燃焼脱臭装置に導入する前に、予めこの嫌気ガスを濃縮して濃縮嫌気ガスにする濃縮機が設けられていることを特徴とする。
【０００６】
この発明では、濃縮機を備えているので、燃焼脱臭装置に嫌気ガスを導入する前に、予めこの嫌気ガスを濃縮してその体積を小さく、かつ濃度を高めておくことが可能になる。したがって、処理する嫌気ガスの量が多くても燃焼脱臭装置の処理容量を増大させることなく、しかも処理効率を低減させないで脱臭処理することができる。
【０００７】
ここで、前記貯蔵部は前記有機性物質を発酵させて堆肥化処理するコンポストを備え、このコンポストで発生した前記嫌気ガスを前記燃焼脱臭装置に導入する前に、予めこの嫌気ガスから水分を分離する脱水処理部が設けられてもよい。
【０００８】
この場合、燃焼脱臭装置に嫌気ガスを導入する前に、予め脱水処理部でこの嫌気ガスの水分を分離しておくことが可能になるので、嫌気ガスに大量の水分が含まれていた場合においても、この水分に起因して燃焼脱臭装置において不完全燃焼を生じさせたり、この燃焼脱臭装置の寿命を低下させるのを抑制することができる。
【０００９】
また、前記濃縮機から前記燃焼脱臭装置に前記濃縮嫌気ガスを導入した後、この濃縮機に次の嫌気ガスを導入する前に、予め前記濃縮機に冷却エアを導入するエア導入装置が設けられるとともに、このエア導入装置から前記濃縮機を通過した冷却エアを再度この濃縮機に導入する戻入部が設けられてもよい。
【００１０】
この場合、濃縮機から濃縮嫌気ガスを燃焼脱臭装置に導入した後、次の嫌気ガスを濃縮機に導入する前に、予めこの濃縮機を冷却しておくことが可能になり、濃縮機に過度の熱負荷を与えるのが防止され、この濃縮機の寿命低下を防ぐことができる。しかも、この冷却に際してエア導入装置から濃縮機を通過した冷却エアを外部に排出することなく、戻入部を介して再度濃縮機に導入するので、臭気が外部に漏れる等して周囲環境が悪化するのを防ぐことができる。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、装置コストを増大させることなく大量の有機性物質を処理することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明に係る有機性物質の処理システムの第１実施形態を、図１を参照しながら説明する。
有機性物質の処理システム１０は、有機性物質としての蓄糞Ｔおよびこの蓄糞Ｔから発生する嫌気ガスＧが貯蔵される貯蔵部１１と、この貯蔵部１１からの嫌気ガスＧを燃焼して脱臭する燃焼脱臭装置１２とを備えている。
【００１３】
貯蔵部１１は、蓄糞Ｔが貯蔵される貯糞タンク１１ａと、貯糞タンク１１ａから蓄糞Ｔが導入されるとともに、第１送風ブロワ１１ｄから空気Ａ１が導入され、蓄糞Ｔを発酵させて堆肥化処理する複数のコンポスト１１ｂと、これらのコンポスト１１ｂから発酵ガスとしての嫌気ガスＧが導入されてこの嫌気ガスＧを均質化させるアキュムレータ１１ｃとを備えている。
【００１４】
燃焼脱臭装置１２は、後述する濃縮機１４からの濃縮嫌気ガスＧ１を冷却する冷却塔１２ａと、導入された空気Ａ２および冷却後の濃縮嫌気ガスＧ１を燃料とともにディーゼルエンジン等の内燃機関により燃焼させて、濃縮嫌気ガスＧ１の臭気成分を高温で熱分解し、同時に発電を行う燃焼脱臭発電システム１２ｂと、空気Ａ２および冷却後の濃縮嫌気ガスＧ１を燃焼脱臭発電システム１２ｂに導入する分配器１２ｃとを備えている。
【００１５】
そして、本実施形態の有機性物質の処理システム１０では、貯蔵部１１と燃焼脱臭装置１２との間に、コンポスト１１ｂで発生した嫌気ガスＧを燃焼脱臭装置１２に導入する前に、予めこの嫌気ガスＧから水分Ｍを分離する脱水処理部としての凝縮器１３と、空気Ａ３および脱水処理後の嫌気ガスＧ等を濃縮機１４に導入する排風ブロワ１５と、空気Ａ３および脱水処理後の嫌気ガスＧ等を濃縮する濃縮機１４とを備えている。
【００１６】
このうち濃縮機１４は円板状とされ、その内部空間全体の体積の１０％がゼオライトハニカムにより形成されたハニカム構造とされ、濃縮機１４の内部に導入された嫌気ガスＧおよび空気Ａ３等はこのハニカム構造部分に案内されて濃縮されるようになっている。
【００１７】
また、濃縮機１４から燃焼脱臭装置１２に濃縮嫌気ガスＧ１を導入した後、この濃縮機１４に次の嫌気ガスＧおよび空気Ａ３を導入する前に予め、濃縮機１４に冷却エアＡ４を導入するエア導入装置１６が設けられている。さらに、このエア導入装置１６から濃縮機１４を通過した冷却エアＡ４を再度この濃縮機１４に導入するための第１戻入部１７が設けられている。
すなわち、前述した排風ブロワ１５は、前記通過した冷却エアＡ４、空気Ａ３および脱水処理後の嫌気ガスＧを濃縮機１４に導入し、濃縮機１４は、前記通過した冷却エアＡ４、空気Ａ３および脱水処理後の嫌気ガスＧを濃縮するようになっている。
【００１８】
以上の有機性物質の処理システム１０により嫌気ガスＧを脱臭処理する方法について説明する。
まず、貯糞タンク１１ａに貯蔵された蓄糞Ｔをベルトコンベアで３つのコンポスト１１ｂのそれぞれに導入する。この際、１つのコンポスト１１ｂについて２４時間を１周期として蓄糞Ｔの導入量を経時変化させつつ継続的に導入し、他の２つのコンポスト１１ｂについては導入するタイミングをそれぞれ約８時間ずつずらして、前記１つのコンポスト１１ｂと同様の周期および導入量で蓄糞Ｔを導入する。このようにして各コンポスト１１ｂに蓄糞Ｔを導入する際、同時に、第１送風ブロワ１１ｄにより空気Ａ１を各コンポスト１１ｂに９ｍ３／ｍｉｎの流量で導入する。なお、本実施形態では、各コンポスト１１ｂの内部体積は３６ｍ３とされている。
【００１９】
そして、各コンポスト１１ｂで蓄糞Ｔを発酵させて堆肥化処理して、この際発生した嫌気ガスＧをアキュムレータ１１ｃに導入して、この嫌気ガスＧを均質化させる。この均質化された嫌気ガスＧが含有する臭気成分としてのＮＨ３の濃度は３０００ｐｐｍとなる。なお、本実施形態のアキュムレータ１１ｃは、その内径が約４ｍ、高さが約５ｍとされている。
【００２０】
次に、アキュムレータ１１ｃから嫌気ガスＧを凝縮器１３に導入し、この嫌気ガスＧが含有する水分Ｍを２．５ｍ３／ｍｉｎ蒸発させ、ＮＨ３の濃度を１０００ｐｐｍにする。そして、この嫌気ガスＧに空気Ａ３を５．５ｍ３／ｍｉｎ導入して、ＮＨ３の濃度を２００ｐｐｍに希釈する。次に、この希釈化された嫌気ガスＧを排風ブロワ１５により３０ｍ３／ｍｉｎで濃縮機１４に導入し、嫌気ガスＧの体積を１０分の１の３ｍ３／ｍｉｎに圧縮し、かつＮＨ３の濃度を１０倍の２０００ｐｐｍに濃縮して濃縮嫌気ガスＧ１にする。
なお、濃縮嫌気ガスＧ１の酸素の含有率は約１０ｖｏｌ％となる。また、嫌気ガスＧを濃縮機１４に直接導入しないで、空気Ａ３と混ぜ合わせて希釈化した混合ガスを導入することによって、濃縮機１４が腐食するのを抑制している。
【００２１】
そして、この濃縮嫌気ガスＧ１（３ｍ３／ｍｉｎ）を燃焼脱臭装置１２の冷却塔１２ａに導入して約３０℃に冷却した後に、このガスＧ１を分配器１２ｃを介して１ｍ３／ｍｉｎの空気Ａ２とともに２台の燃焼脱臭発電システム１２ｂそれぞれに２ｍ３／ｍｉｎずつ導入し、各システム１２ｂにおいて、空気Ａ２および濃縮嫌気ガスＧ１を燃料とともにディーゼルエンジン等の内燃機関で燃焼させて、濃縮嫌気ガスＧ１の臭気成分を高温で熱分解し、同時に発電を行う。
【００２２】
なお、分配器１２ｃから燃焼脱臭発電システム１２ｂに導入される濃縮嫌気ガスＧ１および空気Ａ２の混合ガスの酸素の含有率は約１７ｖｏｌ％となり、大気中の空気に含まれる酸素の含有率と同等になる。また、燃焼脱臭発電システム１２ｂの処理容量は本実施形態では約２ｍ３／ｍｉｎとされている。
【００２３】
ここで、濃縮機１４から濃縮嫌気ガスＧ１が燃焼脱臭装置１２に導入されると、この濃縮機１４では残存した臭気成分がこの濃縮機１４の脱着ポートに向けて流動する。その際、燃焼脱臭発電システム１２ｂにおける前記燃焼時の排気ガスＧ２（２００℃以上）が濃縮機１４に導入され、この排気ガスＧ２の熱により前記脱着ポートに位置する前記残存した臭気成分が脱着されて取り除かれる。
【００２４】
そして、次の嫌気ガスＧや空気Ａ３が濃縮機１４に導入される前に、予めエア導入装置１６から濃縮機１４に冷却エアＡ４を導入してこの濃縮機１４を冷却させておく。この冷却エアＡ４の導入量は、濃縮機１４から燃焼脱臭装置１２に導入される濃縮嫌気ガスＧ１と同量（４ｍ３／ｍｉｎ）とする。この冷却時に濃縮機１４を通過した冷却エアＡ４は、排風ブロワ１５と凝縮器１３との間に第１戻入部１７を介して戻され、再度、排風ブロワ１５により濃縮機１４に導入され、前記と同様に濃縮された後に燃焼される。これにより、濃縮機１４を通過したことによって臭気成分を含有することになった冷却エアＡ４が外部に流出するのを防ぐことができる。
【００２５】
以上説明したように、本実施形態による有機性物質の処理システム１０によれば、濃縮機１４を備えているので、燃焼脱臭装置１２に嫌気ガスＧを導入する前に、予めこの嫌気ガスＧを濃縮してその体積を小さくして濃度を高めておくことが可能になる。したがって、処理する蓄糞Ｔや嫌気ガスＧの量が多くても燃焼脱臭装置１２の処理容量を増大させることなく、しかも処理効率を低減させないで脱臭処理することができる。
【００２６】
すなわち、排風ブロワ１５から３０ｍ３／ｍｉｎの嫌気ガスＧを濃縮機１４を介さず直接、燃焼脱臭発電システム１２ｂに導入する場合には、本実施形態のように燃焼脱臭発電システム１２ｂの処理容量が２ｍ３／ｍｉｎのとき、このシステム１２ｂを１５台設ける必要があるのに対し、本実施形態では２台設ければ足りることになる。
【００２７】
ここで、嫌気ガスＧの体積を小さくした濃縮嫌気ガスＧ１では酸素の含有率が約１０ｖｏｌ％と少なくなりすぎ、そのまま燃焼脱臭発電システム１２ｂに導入すると不完全燃焼が生ずることになるが、本実施形態では、このシステム１２ｂに導入する前に空気Ａ２を１ｍ３／ｍｉｎ導入して、大気中の空気に含まれる酸素の含有率と同等にしているので、不完全燃焼が発生するのを防ぐことができる。
【００２８】
また、本実施形態では、脱水処理部としての凝縮器１３を備えているので、嫌気ガスＧに比較的大量の水分が含有されていた場合においても、燃焼脱臭装置１２にこの嫌気ガスＧを導入する前に、予めこの水分を分離しておくことが可能になり、この水分に起因して燃焼脱臭装置１２において不完全燃焼を生じさせたり、この燃焼脱臭装置１２の寿命を低下させるのを抑制することができる。
【００２９】
特に本実施形態では、凝縮器１３により嫌気ガスＧから水分を分離した後に、この嫌気ガスＧを濃縮機１４に導入して濃縮するようにしているので、嫌気ガスＧの濃縮効率の向上を図ることが可能になり、この処理システム１０全体での有機性物質の処理効率を向上させることができる。さらに、濃縮機１４が、嫌気ガスＧの含有する水分に起因して破損し易くなり寿命が低下するのを防ぐことができる。
【００３０】
さらに、エア導入装置１６が設けられているので、濃縮機１４から濃縮嫌気ガスＧ１を燃焼脱臭装置１２に導入した後、次の嫌気ガスＧを貯蔵部１１から濃縮機１４に導入する前に、予めこの濃縮機１４を冷却しておくことが可能になり、濃縮機１４に過度の熱負荷を与えるのが防止され、この濃縮機１４の寿命低下を防ぐことができる。
また、エア導入装置１６から濃縮機１４を通過した冷却エアＡ４を再度この濃縮機１４に導入するための第１戻入部１７が設けられ、前記通過した冷却エアＡ４を外部に排出させないので、臭気が外部に漏れる等して周囲環境が悪化するのを防ぐことができる。
【００３１】
次に、本発明に係る有機性物質の処理システムの第２実施形態を、図２を参照しながら説明するが、前記第１実施形態と同様の部位には同一符号を付してその説明は省略し、異なる点についてのみ説明する。
【００３２】
本実施形態に係る有機性物質の処理システム２０における排風ブロワ１５は、アキュムレータ１１ｃにより均質化された嫌気ガスＧと、エア導入装置１６から濃縮機１４を通過した冷却エアＡ４とを脱水処理部としての除湿機２１に導入するように設けられている。そして、除湿機２１には、除湿機２１に空気Ａ５を導入する第２送風ブロワ２３と、この空気Ａ５を加熱するヒータ２４とが設けられており、除湿機２１に付着した臭気成分を脱着させて取り除けるようになっている。また、除湿機２１において嫌気ガスＧおよび冷却エアＡ４の混合ガスから分離した水分Ｍをアキュムレータ１１ｃと排風ブロワ１５との間に導入して、前記混合ガスの熱により蒸発させるようにした第２戻入部２２が設けられている。
【００３３】
以上の有機性物質の処理システム２０により嫌気ガスＧを脱臭処理する方法について説明する。
前記均質化された嫌気ガスＧおよび濃縮機１４を通過した冷却エアＡ４からなる混合ガスを排風ブロワ１５により４０ｍ３／ｍｉｎで除湿機２１に導入する。この混合ガスでは、ＮＨ３の濃度が３０００ｐｐｍとされるとともに、含水率が８５％とされる。また、除湿機２１には第２送風ブロワ２３から９ｍ３／ｍｉｎの空気Ａ５が導入される。
【００３４】
そして、除湿機２１を通過した前記混合ガスは、ＮＨ３の濃度が２００ｐｐｍとされるとともに含水率が４０％とされ、さらに濃縮機１４に導入されて、体積が１０分の１の４ｍ３／ｍｉｎに圧縮されるとともにＮＨ３の濃度が１０倍の２０００ｐｐｍに濃縮される。次に、この濃縮嫌気ガスＧ１を分配器１２ｃを介して２ｍ３／ｍｉｎの空気Ａ２とともに３台の燃焼臭気脱臭システム１２ｂそれぞれに２ｍ３／ｍｉｎずつ導入し、各システム１２ｂにおいて、前記実施形態と同様に脱臭処理する。
【００３５】
以上説明したように本実施形態による有機性物質の処理システム２０によれば、前記第１実施形態で奏効される作用効果に加え、除湿機２１で前記混合ガスから分離された水分Ｍを、第２戻入部２２を介してアキュムレータ１１ｃと排風ブロワ１５との間に導入して蒸発させることが可能になるので、臭気が外部に漏れる等して周囲環境が悪化するのを確実に防ぐことができる。
【００３６】
次に、本発明に係る有機性物質の処理システムの第３実施形態を、図３を参照しながら説明するが、前記第１実施形態と同様の部位には同一符号を付してその説明は省略し、異なる点についてのみ説明する。
【００３７】
本実施形態に係る有機性物質の処理システム３０は、ＶＯＣ含有の環境芳香族やケトン系等の揮発性有機化合物から発生する揮発ガスを脱臭処理するものである。具体的には、貯蔵部１１は、揮発性有機化合物および揮発ガスを貯蔵し、この貯蔵部１１からの揮発ガス（濃度２０〜３０ｐｐｍ）Ｇを排風ブロワ１５により３０ｍ３／ｍｉｎで濃縮機１４に導入する。そして、揮発ガスＧの体積を１０分の１の３ｍ３／ｍｉｎまで圧縮するとともに濃度を１０倍の２００〜３００ｐｐｍまで濃縮する。
【００３８】
次に、この濃縮嫌気ガスＧ１を冷却塔１２ａに導入して約３０℃まで冷却した後に、流量１ｍ３／ｍｉｎの空気Ａ２とともに分配器１２ｃに導入し、その後、２台の燃焼脱臭システム１２ｂそれぞれに２ｍ３／ｍｉｎずつ濃縮嫌気ガスＧ１と空気Ａ２との混合ガスを導入して脱臭処理する。そして、排気ガスＧ２の一部は、前記各実施形態と同様に、濃縮機１４に導入してその内部に付着した臭気成分を脱着させて取り除き、残りは外部に排出する。
このような構成においても、装置コストを増大させることなく大量の有機性物質を処理することができる。なお、本実施形態では、嫌気ガスＧに水分は殆ど含有されていないので、前記第１、第２実施形態のように脱水処理部は設けられていない。
【００３９】
なお、本発明の技術的範囲は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、前記各実施形態では、濃縮機１４に残存した臭気成分を脱着するのに、燃焼脱臭発電システム１２ｂからの排気ガスＧ２を濃縮機１４に導入したが、これに代えて、加熱した空気を導入するようにしてもよい。
【００４０】
また、前記第１、第２実施形態では、脱水処理部（凝縮器１３、除湿機２１）により嫌気ガスＧから水分Ｍを分離した後に、このガスＧを濃縮機１４に導入したが、これに代えて、嫌気ガスＧから水分Ｍを分離する前に濃縮機１４により濃縮嫌気ガスＧ１とし、その後、この濃縮嫌気ガスＧ１から水分Ｍを分離した後に、このガスＧ１を燃焼脱臭装置１２に導入するようにしてもよい。
さらに、前記実施形態では、燃焼脱臭装置１２が燃焼脱臭発電システム１２ｂを有する構成を示したが、これに代えて、例えば蓄熱槽等の自己発電しない燃焼脱臭装置を採用してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
装置コストを増大させることなく大量の有機性物質を処理することができる有機性物質の処理システムを提供する。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明に係る第１実施形態において、有機性物質の処理システムを示すブロック図である。
【図２】本発明に係る第２実施形態において、有機性物質の処理システムを示すブロック図である。
【図３】本発明に係る第３実施形態において、有機性物質の処理システムを示すブロック図である。
【符号の説明】
【００４３】
１０、２０、３０  有機性物質の処理システム
１１  貯蔵部
１１ｂ  コンポスト
１２  燃焼脱臭装置
１３  凝縮器（脱水処理部）
１４  濃縮機
１６  エア導入装置
１７  第１戻入部（戻入部）
２１  除湿機（脱水処理部）
Ａ４  冷却エア
Ｇ  嫌気ガス
Ｇ１  濃縮嫌気ガス
Ｔ  蓄糞（有機性物質）
【図１】
2007238740.tif 000003
【図２】
2007238740.tif 000004
【図３】
2007238740.tif 000005