技術紹介

ディーゼルエンジンを利用した燃焼脱臭・発電システムの実用化
石 原 大 治 ****

秋吉

Daiji

RyoIshihara

亮 ***Akiyoshi

前田Kaoru

薫 ***
Maeda

著者らは、臭気をディーゼルエンジンで燃焼脱臭し発電する「燃焼脱臭発電システム」を開発している。前報では、鶏糞の堆肥化装置（コンポスト）に適用し、その有効性を示した。本報では、含水率の高い豚糞の堆肥化装置からの臭気に適用し、以下を実証した。
①豚糞投入後数時間後に発酵が活発になると、酸素が炭酸ガスに化学変化するだけでなく、豚糞中の水分が盛んに蒸発し、臭気中の酸素濃度が低下する。このようなときも、臭気中の水蒸気を凝縮させるなどの対策を施し、本システムを安定に稼働させることができ、十分な脱臭効果を得ることができた。
②本システムの温排熱でコンポストに供給する空気を予熱することによって、冬季の寒冷地でも、十分な発酵状態を維持することができた。

キーワード：熱工学、燃焼、ディーゼルエンジン、脱臭、発電、堆肥化装置、コンポスト、豚糞、水分、含水率⑤容易に入手できる灯油が利用できる
1．はじめに⑥静粛性を考慮した設計である⑦ボタン一つで運転できる

著者らは、次のような特長を持つ標記システム

本システムを、鶏糞を堆肥化する際に発生するの開発を進めている。
①強烈な悪臭を無臭にする臭気に適用した結果、上記の特長を確認すること②運転コストを大幅に低減するができた（1）〜（6）。

③高濃度の悪臭ガスにも対応する

本システムは、原理的に、ディーゼルエンジン④廃棄物などの後処理が不要であるの吸気中にエンジンの駆動に必要な酸素が含まれ＊＊研究開発事業部 熱流体技術部＊＊ ＊研究開発事業部 熱流体技術部 工学博士＊＊＊ 中部エコテック株式会社 開発研究部 部長―34―

表 1 畜糞の含水率（7）

力だけでなく、温排熱を利用できることが含まれている。堆肥化は好気性発酵であり、発酵のため

体重（㎏）

含水率(％)

搾乳牛 1)

700

86

搾乳牛 2)

600〜70084

乾乳牛

550〜65080

育成牛40〜50078

そこで本システムが広範囲に適用できることを

2 歳以上

400〜70078

実証するため、以下の試験を実施することとした。

2 歳未満

200〜400

78

・本システムを、含水率が高い畜糞の堆肥化装置

乳用種

250〜70078

繁殖豚150〜30072

肥育豚

30〜11072

子豚

3〜3072

成鶏 3)

−

70

採卵鶏

成鶏 4)

−

60

雛−70

ブロイ成鶏

−70

ラー成鶏 5)

−

40

畜種

乳用牛

肉用牛

豚に供給している空気を予熱すれば発酵を促進できる可能性があり、特に寒冷地で起こりがちな冬季の発酵劣化を防止できる可能性がある。

（コンポスト）に適用する。
・本システムの温排熱で、コンポストに供給する空気を予熱する。
2．試験方法図 1 に、コンポストを含めた装置全体のフローを示す。容量 18 m3 のコンポスト 1 台から排出される臭気は、凝縮器で水蒸気分圧を下げ、サイクロ

1)生乳生産量が年間 10,000 ㎏程度の場合
2)生乳生産量が年間 7,600 ㎏程度の場合
3)低床式鶏舎の場合
4)高床式鶏舎の場合
5)暖房式のウィンドウレス鶏舎の場合

ンで水滴を除去し、分配器を経て 2 台の燃焼脱臭発電システムで脱臭された。発電した電力は 2 台のコンポストのブロワに供給され、また温排熱は2 台のコンポストの吸気として供給した。燃焼脱臭発電システムとコンポストを図 2 に示す。ていれば、どのような対象にも適用することができる。しかし表 1（7）に示すように、牛糞や豚糞は計測は、温度、湿度、酸素濃度などを、豚糞投鶏糞に比べ含水率が比較的高く、尿（牛ではふん入後 24 時間にわたって行った。の 2 倍、豚では 5 倍以上）が混入すると含水率はさらに高まる。したがって含水率
排風ブロワが多い畜糞を堆肥化させる場合に、臭気中の水蒸気や、臭気に同もみがら脱臭槽
バイパス
冷却塔からに悪影響を及ぼさないことを確認する必要がある。逆に、含水率の分水 栓

分水栓

排風ブロワ

凝縮器

伴する水滴が、本システムの稼働冷却塔へ

デミスタ

分水 栓
上流サイクロン

下流サイクロン

送風ブロワ

送風ブロワ

高い畜糞に適用できることが実証

S-18コンポスト（2号機）

できれば、種々の畜糞はもちろんのこと、含水率の高い生ゴミの堆肥化にも適用できることとなる。

S-18コンポスト（1号機）

分配器
排気ガス

排気ガスシステム1号機
排熱排熱システム2号機

また本システムの 2 番目の特長である運転コストの低減には、電図 1 コンポストを含む装置全体のフロー―

35―

IIC REVIEW/2006/10. No.36

70
酸素濃度

1960

1850

17

醗酵温度（℃）

酸素濃度（％）

2040
醗酵温度169:3630
14:24

19:12

0:00

4:48

9:36

時間

図 4 豚糞投入後の発酵温度と酸素濃度図 2 燃焼脱臭発電システムとコンポスト

臭気の湿度は 100 %であり、水蒸気を凝縮させ3．試験結果るなどの対策を実施した結果、臭気中の酸素濃度を 16 %以上に維持でき、本システムを安定に稼働①図 3 に示すように、豚糞投入後数時間後に、コさせることができた。

ンポスト内の温度は最高 60 ℃〜 65 ℃程度、アコンポストに供給する空気量が減り新鮮な空気

ンモニア濃度は最高 3,000 ppm となった。このが混ざると酸素濃度が高まるが、この場合コンポとき酸素濃度は最低となった。

ストへの酸素供給が減るため好気性発酵が抑制さ

図中の●が発酵温度（右側の縦軸）を示し、それ、コンポスト内の温度が上昇せずに発酵がます

れ以外のシンボルが各所でのアンモニア濃度ます抑制されるという悪循環に至る。しかし図 4（左側の縦軸）を示す。に示すように、コンポスト内の温度は豚糞を投入②大気の酸素濃度は 21 %だが、発酵によって 16した後上昇し、そのときに臭気中の酸素濃度は最%未満になると、本システムが不完全燃焼状態低となった。となった。酸素濃度低下の要因としては、酸素すなわち本システムは、コンポスト内の発酵にが炭酸ガスに化学変化する影響は 1 〜 2 ポイン

悪影響を与えずに稼働するがことが確認できた。

トにとどまり、残りは水分の蒸発による水蒸気③畜糞が発酵したときの臭気は、アンモニアが主成分であるとされている。表 2 にアンモニア濃度濃度上昇であった。の計測結果を示す。本システムは、脱臭効果の仕様を満たしていることが確認できた。
65
排気ブロワ出口

3000
2500

55
コンポ上段

2000
1500

5045

凝縮器出口

醗酵温度

1000

40
1、2号機排気ガス

500
09:36

14:24

19:12

0:00
時間

4:48

④本システムの温排熱で、コンポストの吸気を予60
醗酵温度（℃）

アンモニア濃度(ppm)3500

表 2 本システムの脱臭効果

アンモニア濃度(ppm)

3530
19:12

脱臭後

60

北川式アンミニア検知管

脱臭前2,500 〜 3,000仕様

脱臭率 90％以上

9:36

14:24

図 3 豚糞投入後のアンモニア濃度と温度

―36―

70
システム稼動60

冷地でも、夏季と同様の発酵状態を維持するこ

コンポ上段

システム稼動とができることを確認した。

温度（℃）

504030

謝20

コンポ下段

辞

コンポ入口10

本試験は、明智ジェネティクス（株）で行われ、0
1号機ラジエタ

-10
0:00

12:00

0:00

12:00

0:00

12:00

0:00

12:00

時間

その実施には多大なるご協力をいただきました。

0:00
2005/2/4-2/7

ここに記し、感謝の意を表します。

図 5 温排熱の利用による発酵の促進

参考文献
熱した。その結果、図 5 に示すように、冬季の（1）石原ほか 2 名､ディーゼルエンジンを利用した

寒冷地であるにもかかわらず、空気がコンポス

燃焼脱臭・発電システムの開発､ＩＩＣレビ

トに入るときの温度を常に 30 ℃程度に維持するュー（2004-4 月号）p.60

ことができ、夏季と同様の発酵状態を維持する（2）高原ほか 7 名､ディーゼルエンジンコージェネことができた。

レーションシステムを利用した鶏ふん発酵臭気の脱臭､におい・かおり環境学会誌第 35 巻
4．まとめ

第 1 号（2004）p.49-55

著者らが開発した燃焼脱臭発電システムが広範（3）西川･高原､鶏糞発酵ガスの燃焼脱臭によるア囲に適用できるものであることを実証するため、ンモニアと窒素酸化物の反応挙動､大気環境豚糞の堆肥化装置（コンポスト）からの臭気を脱学会誌第 38 巻第 6 号（2003）p.377

臭する試験を行い、以下の結果を得た。

（4）早川､高濃度悪臭ガスに対応した「脱臭・発①豚糞投入後数時間後に発酵が活発になると、発電ディーゼルシステム」の開発､養鶏の友酵によって酸素が炭酸ガスに化学変化するだけ（2006 年 4 月号）p.32

でなく、豚糞中の水分が盛んに蒸発し、臭気中（5）秋吉･石原､ディーゼルエンジンで発電できるの酸素濃度が低下する。このようなときも、臭燃焼脱臭システム､農業機械学会誌第 68 巻第気中の水蒸気を凝縮させるなどの対策を施し、

1 号（2006）p.38-39

臭気中の酸素濃度を 16 %程度以上に維持するこ（6）（財）畜産環境整備機構､家畜ふん尿処理施とによって、本システムを安定に稼働させるこ設・機械選定ガイドブック（脱臭・焼却・炭とができ、脱臭率も十分高いことを確認した。

化処理施設編）（2006 発刊予定）②本システムの温排熱によって、コンポストに供（7）原田（農水省）､ 家畜ふん尿の特性と処理利用給する空気を予熱することによって、冬季の寒の基礎知識（1997）

研究開発事業部
熱流体技術部

研究開発事業部
熱流体技術部
工学博士

中部エコテック株式会社
開発研究部 部長

石原 大治

秋吉

前田

TEL. 045-759-2160
FAX. 045-759-2161

TEL. 045-759-2160
FAX. 045-759-2161

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亮薫

TEL. 045-759-2160
FAX. 045-759-2161
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