JP7748810B2 - Biogas production device, biogas utilization device, biogas production method, and biogas utilization method - Google Patents
Biogas production device, biogas utilization device, biogas production method, and biogas utilization methodInfo
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Description
本発明は、バイオガス製造装置、バイオガス利用装置、バイオガスの製造方法及びバイオガス利用方法に関する。 The present invention relates to a biogas production device, a biogas utilization device, a biogas production method, and a biogas utilization method.
廃物処理及びその資源の有効利用の観点から、家庭や食堂、あるいはレストランやホテルなどからの生ごみ、牧場や豚舎などからの家畜の糞尿、あるいは食品工場からの食品残渣などの廃物から、メタン発酵を利用してメタンを含むバイオガスを発生させることが行われている。 From the perspective of waste disposal and the effective use of resources, methane-containing biogas is being generated through methane fermentation from waste materials such as food waste from homes, cafeterias, restaurants, and hotels, livestock manure from farms and pig farms, and food waste from food factories.
発電機等のバイオガス消費装置でバイオガスを消費する場合、通常、バイオガス消費装置の運転時に必要な量だけバイオガスが発酵槽から取り出され、精製装置によって精製されてバイオガス消費装置に供給される。しかし、このような方法は、バイオガス消費装置の運転台数や運転負荷によってバイオガス消費量が随時変化するため、精製装置の運転状態が安定せず、バイオガス消費装置の運転条件の変化に追従しきれずにバイオガスのメタン濃度がばらつくことがある。バイオガス消費装置にバイオガスのメタン濃度を安定にする装置としては、精製装置で精製したバイオガスをガスタンク（ガスホルダ）に貯めておく装置が知られている（例えば特許文献１）。 When biogas is consumed in a biogas consuming device such as a generator, typically, only the amount of biogas needed for the operation of the biogas consuming device is extracted from the fermenter, refined in a refinery, and supplied to the biogas consuming device. However, with this method, the amount of biogas consumed changes constantly depending on the number of biogas consuming devices in operation and the operating load, which can cause the operating state of the refinery to become unstable and unable to keep up with changes in the operating conditions of the biogas consuming device, resulting in variations in the methane concentration of the biogas. A device that stores biogas refined in a refinery in a gas tank (gas holder) is known as a device for stabilizing the methane concentration of biogas in a biogas consuming device (see, for example, Patent Document 1).
しかし、特許文献１のような従来の装置では、バイオガス中のメタンの濃縮には限度があり、メタン濃度が高いバイオガスをバイオガス消費装置に安定して供給することは難しい。 However, with conventional devices such as those described in Patent Document 1, there is a limit to how much methane can be concentrated in biogas, making it difficult to stably supply biogas with a high methane concentration to a biogas consumption device.
本発明は、メタン濃度が高いバイオガスをバイオガス消費装置に安定して供給できるバイオガス製造装置及びバイオガスの製造方法、またそれらを用いたバイオガス利用装置及びバイオガス利用方法を提供することを目的とする。 The present invention aims to provide a biogas production device and a biogas production method that can stably supply biogas with a high methane concentration to a biogas consumption device, as well as a biogas utilization device and a biogas utilization method that use them.
上記課題の解決手段として、請求項１に記載したバイオガス製造装置（１）は、バイオマス原料の嫌気的発酵によりバイオガスを生成させる発酵槽（１０）と、前記発酵槽（１０）から供給されたバイオガス中のメタンを濃縮して精製バイオガスとするバイオガス精製装置（２０）と、前記バイオガス精製装置（２０）から供給される精製バイオガスを貯留するガスタンク（３０）と、を備え、前記ガスタンク（３０）から取り出される精製バイオガスの少なくとも一部が前記発酵槽（１０）に戻され、前記発酵槽（１０）から前記ガスタンク（３０）までの間で循環されることを特徴とする。
この構成によれば、バイオガス消費装置（３）の運転負荷に左右されずにバイオガス精製装置（２０）を安定して運転でき、メタン濃度が高いバイオガスを効率良く製造してバイオガス消費装置（３）に安定して供給することができる。
As a means for solving the above problems, the biogas production apparatus (1) described in claim 1 comprises a fermenter (10) that generates biogas by anaerobic fermentation of biomass raw materials, a biogas refinery (20) that concentrates methane in the biogas supplied from the fermenter (10) to produce purified biogas, and a gas tank (30) that stores the purified biogas supplied from the biogas refinery (20), characterized in that at least a portion of the purified biogas extracted from the gas tank (30) is returned to the fermenter (10) and circulated between the fermenter (10) and the gas tank (30).
According to this configuration, the biogas refinery (20) can be operated stably regardless of the operating load of the biogas consumption device (3), and biogas with a high methane concentration can be efficiently produced and stably supplied to the biogas consumption device (3).
請求項２に記載したバイオガス製造装置（２）は、バイオマス原料の嫌気的発酵によりバイオガスを生成させる発酵槽（１０）と、前記発酵槽（１０）から供給されたバイオガス中のメタンを濃縮して精製バイオガスとするバイオガス精製装置（２０）と、前記バイオガス精製装置（２０）から供給される精製バイオガスを貯留するガスタンク（３０）と、を備え、前記バイオガス精製装置（２０）で得られる精製バイオガスの少なくとも一部が前記発酵槽（１０）に戻され、前記発酵槽（１０）と前記バイオガス精製装置（２０）の間で循環されることを特徴とする。
この構成によれば、バイオガス消費装置（３）の運転負荷に左右されずにバイオガス精製装置（２０）を安定して運転でき、メタン濃度が高いバイオガスを効率良く製造してバイオガス消費装置（３）に安定して供給することができる。
The biogas production apparatus (2) described in claim 2 comprises a fermenter (10) that generates biogas by anaerobic fermentation of biomass raw material, a biogas refinery (20) that concentrates methane in the biogas supplied from the fermenter (10) to produce purified biogas, and a gas tank (30) that stores the purified biogas supplied from the biogas refinery (20), characterized in that at least a portion of the purified biogas obtained in the biogas refinery (20) is returned to the fermenter (10) and circulated between the fermenter (10) and the biogas refinery (20).
According to this configuration, the biogas refinery (20) can be operated stably regardless of the operating load of the biogas consumption device (3), and biogas with a high methane concentration can be efficiently produced and stably supplied to the biogas consumption device (3).
請求項３に記載したバイオガス製造装置（１，２）は、前記バイオガス精製装置（２０）が、前記発酵槽（１０）から供給されたバイオガスから二酸化炭素を分離する分離装置（２４）を備えている。
この構成によれば、メタン濃度が高い精製バイオガスが得られやすくなり、また装置をコンパクト化しやすくなる。
In the biogas production apparatus (1, 2) described in claim 3, the biogas purification device (20) includes a separation device (24) that separates carbon dioxide from the biogas supplied from the fermentation tank (10).
This configuration makes it easier to obtain purified biogas with a high methane concentration, and also makes it easier to make the device more compact.
請求項４に記載したバイオガス利用装置（１００，２００）は、前記バイオガス製造装置（１，２）と、前記バイオガス製造装置（１，２）で製造された精製バイオガスを消費して運転するバイオガス消費装置（３）と、を備えている。
この構成によれば、メタン濃度が高いバイオガスを安定してバイオガス消費装置（３）に供給して利用することができる。
The biogas utilization device (100, 200) described in claim 4 includes the biogas production device (1, 2) and a biogas consumption device (3) that operates by consuming the purified biogas produced in the biogas production device (1, 2).
According to this configuration, biogas with a high methane concentration can be stably supplied to the biogas consumption device (3) and utilized.
請求項５に記載したバイオガスの製造方法は、発酵槽（１０）でバイオマス原料の嫌気的発酵によりバイオガスを生成させ、バイオガス精製装置（２０）にて前記発酵槽（１０）で生成したバイオガス中のメタンを濃縮して精製バイオガスとし、前記精製バイオガスをガスタンク（３０）に貯留し、前記ガスタンク（３０）から取り出した精製バイオガスの少なくとも一部を前記発酵槽（１０）に戻し、前記発酵槽（１０）から前記ガスタンク（３０）までの間で循環させることを特徴とする。
この構成によれば、バイオガス消費装置（３）の運転負荷に左右されずにバイオガス精製装置（２０）を安定して運転でき、メタン濃度が高いバイオガスを効率良く製造してバイオガス消費装置（３）に安定して供給することができる。
The method for producing biogas described in claim 5 is characterized in that biogas is produced in a fermenter (10) by anaerobic fermentation of a biomass raw material, methane in the biogas produced in the fermenter (10) is concentrated in a biogas purification device (20) to produce purified biogas, the purified biogas is stored in a gas tank (30), at least a portion of the purified biogas taken out from the gas tank (30) is returned to the fermenter (10), and the purified biogas is circulated between the fermenter (10) and the gas tank (30).
According to this configuration, the biogas refinery (20) can be operated stably regardless of the operating load of the biogas consumption device (3), and biogas with a high methane concentration can be efficiently produced and stably supplied to the biogas consumption device (3).
請求項６に記載したバイオガスの製造方法は、発酵槽（１０）でバイオマス原料の嫌気的発酵によりバイオガスを生成させ、バイオガス精製装置（２０）にて前記発酵槽（１０）で生成したバイオガス中のメタンを濃縮して精製バイオガスとし、前記精製バイオガスをガスタンク（３０）に貯留し、前記バイオガス精製装置（２０）で得た精製バイオガスの少なくとも一部を前記発酵槽（１０）に戻し、前記発酵槽（１０）と前記バイオガス精製装置（２０）の間で循環させることを特徴とする。
この構成によれば、バイオガス消費装置（３）の運転負荷に左右されずにバイオガス精製装置（２０）を安定して運転でき、メタン濃度が高いバイオガスを効率良く製造してバイオガス消費装置（３）に安定して供給することができる。
The method for producing biogas described in claim 6 is characterized in that biogas is produced in a fermenter (10) by anaerobic fermentation of a biomass raw material, methane in the biogas produced in the fermenter (10) is concentrated in a biogas refinery (20) to produce purified biogas, the purified biogas is stored in a gas tank (30), at least a portion of the purified biogas obtained in the biogas refinery (20) is returned to the fermenter (10), and the purified biogas is circulated between the fermenter (10) and the biogas refinery (20).
According to this configuration, the biogas refinery (20) can be operated stably regardless of the operating load of the biogas consumption device (3), and biogas with a high methane concentration can be efficiently produced and stably supplied to the biogas consumption device (3).
請求項７に記載したバイオガス利用方法は、前記のバイオガスの製造方法により精製バイオガスを製造し、ガスタンク（３０）から取り出した前記精製バイオガスを消費してバイオガス消費装置（３）を運転する。
この構成によれば、メタン濃度が高いバイオガスを安定してバイオガス消費装置（３）に供給して利用することができる。
A biogas utilization method according to claim 7 includes producing purified biogas by the biogas production method, and consuming the purified biogas extracted from a gas tank (30) to operate a biogas consumption device (3).
According to this configuration, biogas with a high methane concentration can be stably supplied to the biogas consumption device (3) and utilized.
請求項８に記載したバイオガス利用方法は、精製バイオガスの一部を前記発酵槽（１０）から前記ガスタンク（３０）までの間、又は前記発酵槽（１０）と前記バイオガス精製装置（２０）の間で循環させつつ、前記バイオガス消費装置（３）を運転する。
この構成によれば、バイオガス精製装置（２０）の運転条件はバイオガス消費装置（３）の運転条件に左右されずに、急激に変更する必要がなくなるため、バイオガスの消費量に左右されにくい安定した運転が可能となる。
In the biogas utilization method described in claim 8, the biogas consumption device (3) is operated while circulating a portion of the purified biogas between the fermenter (10) and the gas tank (30) or between the fermenter (10) and the biogas purification device (20).
According to this configuration, the operating conditions of the biogas refinery device (20) are not affected by the operating conditions of the biogas consumption device (3) and do not need to be changed suddenly, thereby enabling stable operation that is less affected by the amount of biogas consumed.
請求項９に記載したバイオガス利用方法は、前記バイオガス消費装置（３）の運転停止時に、前記精製バイオガスの全部を前記発酵槽（１０）から前記ガスタンク（３０）までの間、又は前記発酵槽（１０）と前記バイオガス精製装置（２０）の間で循環させる。
この構成によれば、バイオガス消費装置（３）の運転開始直後からメタン濃度の高いバイオガスをバイオガス消費装置（３）に供給することができる。
In the biogas utilization method described in claim 9, when the operation of the biogas consumption device (3) is stopped, all of the purified biogas is circulated between the fermentation tank (10) and the gas tank (30) or between the fermentation tank (10) and the biogas purification device (20).
According to this configuration, biogas with a high methane concentration can be supplied to the biogas consumption device (3) immediately after the start of operation of the biogas consumption device (3).
本発明によれば、メタン濃度が高いバイオガスをバイオガス消費装置に安定して供給できるバイオガス製造装置及びバイオガスの製造方法、またそれらを用いたバイオガス利用装置及びバイオガス利用方法を提供できる。 The present invention provides a biogas production device and a biogas production method that can stably supply biogas with a high methane concentration to a biogas consumption device, as well as a biogas utilization device and a biogas utilization method that use them.
以下、本発明の一実施形態に係るバイオガス利用装置について図面に基づいて説明する。なお、以下の説明において例示される図の寸法等は一例であって、本発明はそれらに必ずしも限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。 The following describes a biogas utilization device according to one embodiment of the present invention, with reference to the accompanying drawings. Please note that the dimensions of the drawings shown in the following description are merely examples, and the present invention is not necessarily limited to these. Appropriate modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
［第１の実施形態］
（バイオガス利用装置）
図１に示すように、本実施形態のバイオガス利用装置１００は、バイオガス製造装置１と、バイオガス製造装置１で製造された精製バイオガスを消費して運転するバイオガス消費装置３と、を備えている。
[First embodiment]
(Biogas utilization device)
As shown in FIG. 1 , the biogas utilization device 100 of this embodiment includes a biogas production device 1 and a biogas consumption device 3 that operates by consuming the refined biogas produced in the biogas production device 1.
バイオガス消費装置３としては、バイオガスを消費して運転される装置であれば特に限定されず、例えば、バイオガスを利用して発電する発電装置を例示できる。発電装置の具体例としては、例えば、バイオガスを利用したエンジン発電機、蒸気タービン発電機、マイクロガスタービン発電機を例示できる。
バイオガス製造装置１と接続されるバイオガス消費装置３の数は、１つには限定されず、２つ以上であってもよい。
The biogas consumption device 3 is not particularly limited as long as it is a device that operates by consuming biogas, and can be, for example, a power generation device that uses biogas to generate electricity. Specific examples of the power generation device include an engine generator, a steam turbine generator, and a micro gas turbine generator that use biogas.
The number of biogas consumers 3 connected to the biogas production apparatus 1 is not limited to one, and may be two or more.
バイオガス製造装置１は、発酵槽１０と、バイオガス精製装置２０と、ガスタンク３０と、を備えている。バイオガス精製装置２０は、除湿装置２１と、脱硫装置２２と、圧縮部２３と、分離装置２４とを備えている。 The biogas production system 1 includes a fermenter 10, a biogas refinery 20, and a gas tank 30. The biogas refinery 20 includes a dehumidifier 21, a desulfurizer 22, a compressor 23, and a separator 24.
発酵槽１０と除湿装置２１はガス流路４１で接続されている。除湿装置２１と脱硫装置２２はガス流路４２で接続されている。脱硫装置２２と圧縮部２３はガス流路４３で接続されている。ガス流路４３には逆止弁５１が設けられている。圧縮部２３と分離装置２４はガス流路４４で接続されている。分離装置２４とガスタンク３０はガス流路４５で接続されている。ガスタンク３０とバイオガス消費装置３はガス流路４６で接続されている。ガス流路４６の途中にはバルブ５２が設けられている。ガス流路４６のバルブ５２の位置からガス流路４７が分岐し、ガス流路４７のガス流路４６とは反対側が発酵槽１０と接続されている。 The fermenter 10 and dehumidifier 21 are connected by a gas flow path 41. The dehumidifier 21 and desulfurizer 22 are connected by a gas flow path 42. The desulfurizer 22 and compression section 23 are connected by a gas flow path 43. A check valve 51 is provided in the gas flow path 43. The compression section 23 and separation device 24 are connected by a gas flow path 44. The separation device 24 and gas tank 30 are connected by a gas flow path 45. The gas tank 30 and biogas consumption device 3 are connected by a gas flow path 46. A valve 52 is provided midway along the gas flow path 46. A gas flow path 47 branches off from the position of the valve 52 on the gas flow path 46, and the end of the gas flow path 47 opposite the gas flow path 46 is connected to the fermenter 10.
ガス流路４１～４７は特に限定されず、公知の配管等を適宜使用できる。ガス流路４１～４７には、コンプレッサー、真空ポンプ等の送気手段、開閉弁等の各種弁や、圧力計等の計測機器等を適宜設置することができる。 Gas flow paths 41-47 are not particularly limited, and known piping or the like can be used as appropriate. Gas flow paths 41-47 can be appropriately equipped with gas supply means such as compressors and vacuum pumps, various valves such as on-off valves, and measuring instruments such as pressure gauges.
発酵槽１０は、バイオマス原料が収容され、バイオマス原料の嫌気的発酵（メタン発酵）によりバイオガスを生成させる発酵槽である。発酵槽１０で生成したバイオガスはガス流路４１を通じて除湿装置２１に送られる。
バイオマス原料としては、特に限定されず、例えば、家庭やレストラン等からの生ごみ、牧場や豚舎等からの家畜糞尿、食品工場からの食品残渣等の廃物を液状化したものを例示できる。
The fermenter 10 is a fermenter that contains biomass material and generates biogas by anaerobic fermentation (methane fermentation) of the biomass material. The biogas generated in the fermenter 10 is sent to the dehumidifier 21 through a gas flow path 41.
The biomass raw material is not particularly limited, and examples thereof include liquefied waste such as food waste from homes and restaurants, livestock manure from farms and pig farms, and food waste from food factories.
発酵槽１０には、例えば、発酵槽１０内に収容されたバイオマス原料を撹拌する撹拌ミキサー、発酵槽１０内を所定の温度に保持する温度保持器等を設けることができる。また、発酵槽１０には、発酵槽１０の下部からバイオマス原料を抜き出し、再び発酵槽１０の下部に戻して循環させる循環流路が設けられていてもよい。バイオマス原料を任意のタイミングで循環させることで、バイオマス原料の嫌気的発酵の効率が向上する。 The fermenter 10 may be equipped with, for example, a stirring mixer that stirs the biomass material contained in the fermenter 10, a temperature maintainer that maintains the interior of the fermenter 10 at a predetermined temperature, and the like. The fermenter 10 may also be equipped with a circulation flow path that extracts the biomass material from the bottom of the fermenter 10 and returns it to the bottom of the fermenter 10 for circulation. Circulating the biomass material at any time improves the efficiency of anaerobic fermentation of the biomass material.
バイオガス精製装置２０は、バイオガス中のメタンを濃縮して精製バイオガスとする装置である。バイオガス精製装置２０は、バイオガスを分離装置２４に供給するのに先立って前処理する除湿装置２１と脱硫装置２２を備えている。なお、バイオガス精製装置２０は除湿装置２１と脱硫装置２２のいずれか一方又は両方を備えていなくてもよい。 The biogas refinery 20 is a device that concentrates methane in biogas to produce purified biogas. The biogas refinery 20 is equipped with a dehumidifier 21 and a desulfurizer 22 that pretreat the biogas before supplying it to the separator 24. Note that the biogas refinery 20 does not necessarily have to be equipped with either or both of the dehumidifier 21 and the desulfurizer 22.
除湿装置２１は、バイオガスから水分を除去する装置である。発酵槽１０からガス流路４１を通じて供給されたバイオガスが除湿装置２１で除湿され、ガス流路４２を通じて脱硫装置２２へと送られる。
除湿装置２１としては、特に限定されず、例えば、バイオガスを冷却して水分をドレン水として排出できる熱交換器を例示できる。
The dehumidifier 21 is a device that removes moisture from the biogas. The biogas supplied from the fermenter 10 through the gas flow path 41 is dehumidified by the dehumidifier 21 and sent to the desulfurization device 22 through the gas flow path 42.
The dehumidifier 21 is not particularly limited, and may be, for example, a heat exchanger that can cool the biogas and discharge the moisture as drain water.
脱硫装置２２は、バイオガス中のＨ２Ｓを除去する装置である。除湿装置２１からガス流路４２を通じて供給されたバイオガス中のＨ２Ｓが脱硫装置２２で除去され、ガス流路４３を通じて圧縮部２３へと送られる。
脱硫装置２２としては、脱硫剤を使用したものなど、特に限定されず、例えば、水中にバイオガスを微細な気泡となるように吹き込み、バイオガス中のＨ２Ｓを水に溶解させて除去する装置を例示できる。Ｈ２Ｓの除去に用いる水としては、特に限定されず、例えば、地下水、河川水、工場排水、水道水、農業用水を例示できる。
The desulfurizer 22 is a device that removes H 2 S from the biogas. The H 2 S in the biogas supplied from the dehumidifier 21 through the gas flow path 42 is removed by the desulfurizer 22, and the resulting biogas is sent to the compression section 23 through the gas flow path 43.
The desulfurization device 22 is not particularly limited and may be one that uses a desulfurization agent, and may be, for example, a device that blows biogas into water to form fine bubbles and dissolves H2S in the biogas in the water to remove it. The water used to remove H2S is not particularly limited and may be, for example, groundwater, river water, industrial wastewater, tap water, or agricultural water.
脱硫装置２２の後段には圧縮部２３と分離装置２４が設けられている。脱硫装置２２からガス流路４３を通じて送られてくるバイオガスが圧縮部２３で圧縮され、ガス流路４４を通じて分離装置２４に供給される。圧縮部２３は、前処理後のバイオガスを圧縮して分離装置２４での処理に必要な圧力とするために設けられている。 A compression unit 23 and a separation unit 24 are provided downstream of the desulfurization unit 22. Biogas sent from the desulfurization unit 22 through the gas flow path 43 is compressed in the compression unit 23 and supplied to the separation unit 24 through the gas flow path 44. The compression unit 23 is provided to compress the pretreated biogas to the pressure required for processing in the separation unit 24.
圧縮部２３としては、バイオガスを所定の圧力に圧縮できるものであればよく、公知のコンプレッサーを使用できる。また、圧縮部２３には、分離装置２４に供給するバイオガスの温度を所定の温度に調整できる公知の温度調整手段（冷却器等）を適宜設けてもよい。圧縮部２３において、コンプレッサーの数は１つには限定されず、２つ以上であってもよい。同様に、温度調整手段の数は１つには限定されず、２つ以上であってもよい。 The compression unit 23 may be any known compressor capable of compressing biogas to a predetermined pressure. The compression unit 23 may also be provided with a known temperature adjustment device (such as a cooler) that can adjust the temperature of the biogas supplied to the separation device 24 to a predetermined temperature. The number of compressors in the compression unit 23 is not limited to one, and may be two or more. Similarly, the number of temperature adjustment devices is not limited to one, and may be two or more.
分離装置２４は、バイオガスから二酸化炭素を分離してメタンを濃縮する装置である。分離装置２４でメタンが濃縮された精製バイオガスは、ガス流路４５を通じてガスタンク３０へと送られる。バイオガスから分離した二酸化炭素ガスを含む分離ガスは、排出流路４８を通じて排出する。 The separator 24 separates carbon dioxide from the biogas and concentrates the methane. The purified biogas, from which methane has been concentrated in the separator 24, is sent to the gas tank 30 via the gas flow path 45. The separated gas, which contains carbon dioxide gas separated from the biogas, is discharged via the discharge flow path 48.
分離装置２４としては、バイオガスから二酸化炭素を分離してメタンを濃縮できるものであればよく、例えば、膜分離装置、ＰＳＡ法（圧力スイング吸着法：Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｓｗｉｎｇ Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ Ｍｅｔｈｏｄ）を用いた装置（以下、「ＰＳＡ式吸着分離装置」ともいう。）を例示できる。なかでも、メタン濃度が高い精製バイオガスが得られやすく、コンパクトな点から、膜分離装置が好ましい。 The separator 24 may be any device capable of separating carbon dioxide from biogas and concentrating methane. Examples include a membrane separator and a device using the PSA (Pressure Swing Adsorption) method (hereinafter also referred to as a "PSA adsorption separator"). Among these, a membrane separator is preferred because it is compact and easily produces purified biogas with a high methane concentration.
膜分離装置は、ケーシング内に分離膜が収容されてなり、分離膜を透過する速度が成分によって異なることを利用する分離装置である。
分離膜は、中空糸膜であってもよく、平膜であってもよく、中空糸膜が好ましい。中空糸膜の寸法は、特に限定されず、例えば外径を０．４～０．９ｍｍ、内径を０．２～０．６ｍｍ、膜厚を０．２～０．３ｍｍとすることができる。
A membrane separation device is a separation device that has a separation membrane housed in a casing and utilizes the fact that components permeate the separation membrane at different speeds.
The separation membrane may be a hollow fiber membrane or a flat membrane, with a hollow fiber membrane being preferred. The dimensions of the hollow fiber membrane are not particularly limited, and may be, for example, an outer diameter of 0.4 to 0.9 mm, an inner diameter of 0.2 to 0.6 mm, and a membrane thickness of 0.2 to 0.3 mm.
分離膜の材質としては、特に限定はなく、無機系の膜を使用しても有機系の膜を使用してもよい。無機系の膜としては、例えば、セラミック等の担体とゼオライトなどの複合の膜が挙げられる。
有機系の膜としては、例えば、ポリスルホン、酢酸セルローズまたはポリアミドが挙げられ、ポリスルホンが好ましい。これらの材質の膜に対しては、二酸化炭素の膜透過速度が大きく、メタンの膜透過速度は小さい。そのため、分離膜を透過しなかったガスをメタン濃度が増加した精製バイオガスとして回収できる。なお、これらの材質の膜は、二酸化炭素だけでなく水蒸気も膜透過速度が大きい。そのため、精製バイオガス中の水分量も低くすることができる。ただし、水分は分離膜に負荷を与えるため、本実施形態では、分離装置２４に供給するバイオガスの水分量を除湿装置２１によって予め低くしている。
The material of the separation membrane is not particularly limited, and either an inorganic membrane or an organic membrane may be used. Examples of inorganic membranes include a composite membrane of a ceramic or other carrier and zeolite or the like.
Examples of organic membranes include polysulfone, cellulose acetate, and polyamide, with polysulfone being preferred. Membranes made of these materials have a high membrane permeation rate for carbon dioxide and a low membrane permeation rate for methane. Therefore, gas that does not permeate the separation membrane can be recovered as purified biogas with an increased methane concentration. Membranes made of these materials also have a high membrane permeation rate for water vapor as well as carbon dioxide. Therefore, the moisture content in the purified biogas can also be reduced. However, because moisture places a load on the separation membrane, in this embodiment, the moisture content of the biogas supplied to the separator 24 is reduced in advance by the dehumidifier 21.
ＰＳＡ式吸着分離装置は、吸着塔に充填された吸着剤へのメタンの吸着速度と二酸化炭素の吸着速度の差によりメタンと二酸化炭素が分離される。
吸着剤としては、メタンよりも二酸化炭素を吸着しやすいものを使用してもよいし、二酸化炭素よりもメタンを吸着しやすいものを使用してもよい。吸着剤に吸着させた成分の脱離は、吸着時の条件によって設定すればよく、例えば加圧条件で吸着させた場合は減圧によって脱離させ、減圧条件で吸着させた場合は加圧によって脱離させる。また、吸着剤によっては吸着又は脱離を大気圧条件で行ってもよい。
In a PSA adsorptive separation device, methane and carbon dioxide are separated by the difference in the adsorption rate between methane and carbon dioxide to the adsorbent packed in the adsorption tower.
The adsorbent may be one that adsorbs carbon dioxide more easily than methane, or one that adsorbs methane more easily than carbon dioxide. The desorption of the components adsorbed by the adsorbent may be set according to the conditions during adsorption. For example, if adsorption is performed under pressurized conditions, desorption is performed by reducing the pressure, and if adsorption is performed under reduced pressure, desorption is performed by applying pressure. Depending on the adsorbent, adsorption or desorption may be performed under atmospheric pressure.
ガスタンク３０としては、精製バイオガスを貯留できるものであればよく、公知のガスタンク（ガスホルダ）を採用できる。
ガスタンク３０から取り出された精製バイオガスは、ガス流路４６を通じてバイオガス消費装置３に供給することができ、またバルブ５２が設けられた分岐点からガス流路４７を通じて発酵槽１０に返送することができる。発酵槽１０に戻される精製バイオガスは、発酵槽１０からガスタンク３０の間でバイオガス製造装置１内を循環する。
The gas tank 30 may be any known gas tank (gas holder) that can store purified biogas.
The purified biogas extracted from the gas tank 30 can be supplied to the biogas consumption device 3 through a gas flow path 46, and can also be returned to the fermenter 10 through a gas flow path 47 from a branch point where a valve 52 is provided. The purified biogas returned to the fermenter 10 circulates within the biogas production apparatus 1 between the fermenter 10 and the gas tank 30.
（バイオガスの製造方法）
以下、本発明のバイオガスの製造方法の一例として、バイオガス製造装置１を用いる例について説明する。
本実施形態では、まず発酵槽１０でバイオマス原料の嫌気的発酵によりバイオガスを生成させる。バイオマス中の有機物が嫌気性微生物によって分解されることでバイオガスが生成する。バイオガスの成分の大半はメタンと二酸化炭素からなり、またその発酵雰囲気に起因して水分が含まれている。
(Biogas production method)
Hereinafter, an example of the method for producing biogas according to the present invention will be described, in which the biogas production apparatus 1 is used.
In this embodiment, biogas is first produced by anaerobic fermentation of biomass raw material in a fermenter 10. Biogas is produced when organic matter in the biomass is decomposed by anaerobic microorganisms. The majority of biogas components are methane and carbon dioxide, and it also contains moisture due to the fermentation atmosphere.
発酵槽１０で利用する嫌気性微生物は、特に限定されない。発酵槽１０内の温度は、発酵に有利な温度に適宜調整すればよく、例えば、３５～６０℃程度とすることができる。また、発酵中は定期的に発酵槽１０内のバイオマスを撹拌することで発酵効率が高まる。また、任意のタイミングで発酵槽１０内のバイオマスを抜き出し、再度発酵槽１０に戻してバイオマスを循環させることで発酵効率を高めてもよい。 The anaerobic microorganisms used in the fermenter 10 are not particularly limited. The temperature inside the fermenter 10 can be adjusted appropriately to a temperature favorable for fermentation, for example, approximately 35 to 60°C. Fermentation efficiency can be improved by periodically stirring the biomass inside the fermenter 10 during fermentation. Fermentation efficiency can also be improved by withdrawing the biomass from the fermenter 10 at any time and returning it to the fermenter 10 to circulate the biomass.
発酵槽１０で生成するバイオガス中のメタンと二酸化炭素の比率は、廃物の種類や発酵条件等の如何によって左右されるが、例えば、メタンの割合が６０体積％程度であり、残余の４０体積％程度が二酸化炭素である。 The ratio of methane to carbon dioxide in the biogas produced in the fermenter 10 depends on the type of waste and fermentation conditions, but for example, the proportion of methane is approximately 60% by volume, with the remaining 40% by volume being carbon dioxide.
発酵槽１０で生成したバイオガスをバイオガス精製装置２０に送り、二酸化炭素を分離してメタンを濃縮した精製バイオガスとする。この例では、発酵槽１０で生成したバイオガスに対する前処理として、除湿装置２１による除湿処理、及び脱硫装置２２による脱硫処理を行う。そして前処理後のバイオガスを圧縮部２３で所定の圧力に圧縮してから分離装置２４に供給し、膜分離処理、吸着分離処理等によって二酸化炭素を分離してメタンを濃縮する。 The biogas produced in the fermenter 10 is sent to the biogas refinery 20, where the carbon dioxide is separated and the methane is concentrated to produce purified biogas. In this example, the biogas produced in the fermenter 10 is pretreated by dehumidification using the dehumidifier 21 and desulfurization using the desulfurization device 22. The pretreated biogas is then compressed to a predetermined pressure in the compression section 23 and supplied to the separation device 24, where the carbon dioxide is separated and the methane is concentrated using membrane separation, adsorption separation, or other processes.
分離装置２４が膜分離装置の場合、分離装置２４に供給されるバイオガスの圧力は、要求される精製バイオガスのメタン濃度等に応じて適宜設定される。メタンを高濃度で含む精製バイオガスを得るためには、分離装置２４に供給されるバイオガスの圧力を高めに設定する。精製バイオガスの収率を上げるためには、分離装置２４に供給されるバイオガスの圧力を低めに設定する。 When the separator 24 is a membrane separator, the pressure of the biogas supplied to the separator 24 is set appropriately depending on the required methane concentration of the purified biogas, etc. To obtain purified biogas containing a high concentration of methane, the pressure of the biogas supplied to the separator 24 is set higher. To increase the yield of purified biogas, the pressure of the biogas supplied to the separator 24 is set lower.
分離装置２４に供給するバイオガスの温度は、適宜設定できる。分離装置２４が膜分離装置の場合、分離装置２４に供給されるバイオガスの温度は、分離膜の材質にもよるが、例えば４０～６０℃、好ましくは４５～５５℃とすることができる。分離装置２４がＰＳＡ式吸着分離装置の場合、分離装置２４に供給されるバイオガスの温度は、例えば３０～６０℃、好ましくは４０～５０℃とすることができる。 The temperature of the biogas supplied to the separator 24 can be set as appropriate. If the separator 24 is a membrane separator, the temperature of the biogas supplied to the separator 24 can be, for example, 40 to 60°C, preferably 45 to 55°C, depending on the material of the separation membrane. If the separator 24 is a PSA adsorption separator, the temperature of the biogas supplied to the separator 24 can be, for example, 30 to 60°C, preferably 40 to 50°C.
バイオガス精製装置２０で得られた精製バイオガスは、ガスタンク３０に送って貯留する。また、この例ではガスタンク３０から取り出した精製バイオガスの少なくとも一部を発酵槽１０に戻し、発酵槽１０からガスタンク３０までの間で循環させる。精製バイオガスの少なくとも一部をバイオガス製造装置１において循環させることで、精製バイオガスのメタン濃度をさらに高めることができる。 The purified biogas obtained in the biogas purification device 20 is sent to the gas tank 30 and stored. In this example, at least a portion of the purified biogas extracted from the gas tank 30 is returned to the fermenter 10 and circulated between the fermenter 10 and the gas tank 30. By circulating at least a portion of the purified biogas in the biogas production device 1, the methane concentration of the purified biogas can be further increased.
（バイオガス利用方法）
また、バイオガス利用方法の一例について説明する。
本実施形態のバイオガス利用装置１００を用いるバイオガス利用方法では、前述のようにバイオガス製造装置１を用いてバイオガスを製造する。そして、ガスタンク３０から取り出した精製バイオガスをバイオガス消費装置３に供給し、バイオガスを消費してバイオガス消費装置３を運転する。例えば、バイオガス消費装置３として発電機を用いる場合、バイオガス製造装置１で製造したバイオガスを利用して発電を行うことができる。精製バイオガスをガスタンク３０に貯留しておくことで、バイオガス消費装置３が高負荷で運転されている時や、バイオガス消費装置３の台数が多い場合でも、バイオガス精製装置２０は高負荷で運転する必要がなく、精製エネルギーを低減できる。
(How to use biogas)
An example of a method for utilizing biogas will also be described.
In the biogas utilization method using the biogas utilization apparatus 100 of this embodiment, biogas is produced using the biogas production apparatus 1 as described above. Then, the purified biogas extracted from the gas tank 30 is supplied to the biogas consumption apparatus 3, and the biogas is consumed to operate the biogas consumption apparatus 3. For example, if a generator is used as the biogas consumption apparatus 3, power can be generated using the biogas produced in the biogas production apparatus 1. By storing the purified biogas in the gas tank 30, even when the biogas consumption apparatus 3 is operating under high load or when there are a large number of biogas consumption apparatuses 3, the biogas refinery apparatus 20 does not need to be operated under high load, and the energy required for refining can be reduced.
本実施形態のバイオガス利用方法では、ガスタンク３０から取り出した精製バイオガスの一部を発酵槽１０に戻して発酵槽１０からガスタンク３０までの間で循環させつつ、精製バイオガスの残部をバイオガス消費装置３に送ってバイオガス消費装置３を運転することができる。例えばバイオガス消費装置３の軽負荷で運転されている時に、その負荷に合わせてバイオガス精製装置２０の運転条件を低負荷へと変更せずに、バイオガス消費装置３の運転に必要な流量を超える流量のバイオガスを精製し、その余剰分を発酵槽１０に戻して循環させる。これにより、バイオガス精製装置２０の入口のバイオガスのメタン濃度が高くなるため、バイオガス消費装置３に供給するバイオガスのメタン濃度をさらに高くすることができる。また、バイオガス精製装置２０は運転条件を急激に変更する必要がなくなるため、バイオガスの消費量に左右されにくい安定した運転が可能となる。 In the biogas utilization method of this embodiment, a portion of the purified biogas extracted from the gas tank 30 is returned to the fermenter 10 and circulated between the fermenter 10 and the gas tank 30, while the remainder of the purified biogas is sent to the biogas consumer 3 to operate the biogas consumer 3. For example, when the biogas consumer 3 is operating under a light load, the operating conditions of the biogas refinery 20 are not changed to a low load to match the load, and instead a flow rate of biogas exceeding the flow rate required to operate the biogas consumer 3 is purified, and the excess is returned to the fermenter 10 for circulation. This increases the methane concentration of the biogas at the inlet of the biogas refinery 20, thereby further increasing the methane concentration of the biogas supplied to the biogas consumer 3. Furthermore, because the operating conditions of the biogas refinery 20 do not need to be changed suddenly, stable operation that is less affected by the amount of biogas consumed is possible.
バイオガス消費装置３の運転停止時には、精製バイオガスの全部を発酵槽１０からガスタンク３０までの間で循環させることができる。例えば、バイオガス消費装置３の運転を停止している時には、バイオガス精製装置２０を小流量にて省エネ運転し、精製バイオガスの全部を発酵槽１０に戻して循環させる。これにより、バイオガス消費装置３の運転開始直後からメタン濃度の高いバイオガスをバイオガス消費装置３に供給することができる。 When the biogas consumption device 3 is stopped, all of the purified biogas can be circulated between the fermenter 10 and the gas tank 30. For example, when the biogas consumption device 3 is stopped, the biogas purification device 20 is operated at a low flow rate to save energy, and all of the purified biogas is returned to the fermenter 10 and circulated. This allows biogas with a high methane concentration to be supplied to the biogas consumption device 3 immediately after the biogas consumption device 3 starts operating.
精製バイオガスを発酵槽１０に戻す際には、若干の正圧で発酵槽１０の下部（液相部分）に精製バイオガスを戻すことが好ましい。これにより、発酵槽１０内のバイオマス原料が撹拌され、発酵を促進することができる。 When returning the purified biogas to the fermenter 10, it is preferable to return the purified biogas to the lower part (liquid phase) of the fermenter 10 under a slight positive pressure. This agitates the biomass material in the fermenter 10, promoting fermentation.
［第２の実施形態］
（バイオガス利用装置）
図２に示すように、本実施形態のバイオガス利用装置２００は、バイオガス製造装置２と、バイオガス製造装置２で製造された精製バイオガスを消費して運転するバイオガス消費装置３と、を備えている。図２における図１と同じ部分は同符号を付して説明を省略する。
Second Embodiment
(Biogas utilization device)
As shown in Figure 2, a biogas utilization device 200 of this embodiment includes a biogas production device 2 and a biogas consumption device 3 that operates by consuming the purified biogas produced in the biogas production device 2. The same parts in Figure 2 as those in Figure 1 are designated by the same reference numerals, and their explanations will be omitted.
バイオガス利用装置２００は、バイオガス製造装置１の代わりにバイオガス製造装置２を備えている以外は、バイオガス利用装置１００と同様の態様である。
バイオガス製造装置２は、ガスタンク３０とバイオガス消費装置３を接続するガス流路４６からガス流路４７が分岐する代わりに、分離装置２４とガスタンク３０を接続するガス流路４５からガス流路４７が分岐している以外は、バイオガス製造装置１と同様の態様である。
The biogas utilization apparatus 200 has the same configuration as the biogas utilization apparatus 100 except that it includes a biogas production apparatus 2 instead of the biogas production apparatus 1 .
The biogas production apparatus 2 is similar to the biogas production apparatus 1, except that the gas flow path 47 branches off from the gas flow path 45 connecting the separation device 24 and the gas tank 30, instead of branching off from the gas flow path 46 connecting the gas tank 30 and the biogas consumption device 3.
バイオガス利用装置２００では、バイオガス精製装置２０で得られた精製バイオガスの少なくとも一部が、ガス流路４５の分岐点からガス流路４７を通じて発酵槽１０に返送されるようになっている。発酵槽１０に戻される精製バイオガスは、発酵槽１０とバイオガス精製装置２０の間でバイオガス製造装置１内を循環する。 In the biogas utilization device 200, at least a portion of the purified biogas obtained in the biogas refinery device 20 is returned to the fermenter 10 through the gas flow path 47 from the branching point of the gas flow path 45. The purified biogas returned to the fermenter 10 circulates within the biogas production device 1 between the fermenter 10 and the biogas refinery device 20.
（バイオガスの製造方法）
バイオガス製造装置２を用いるバイオガスの製造方法では、バイオガス製造装置１を用いる場合と同様に、発酵槽１０でバイオガスを生成させ、バイオガス精製装置２０でバイオガスから二酸化炭素を分離して精製バイオガスを得ることができる。
バイオガス精製装置２０で得た精製バイオガスは、ガスタンク３０に送って貯留することができる。また、この例ではバイオガス精製装置２０で得た精製バイオガスの少なくとも一部を発酵槽１０に戻し、発酵槽１０とバイオガス精製装置２０の間で循環させる。精製バイオガスの少なくとも一部をバイオガス製造装置２において循環させることで、精製バイオガスのメタン濃度をさらに高めることができる。
(Biogas production method)
In the method of producing biogas using the biogas production apparatus 2, as in the case of using the biogas production apparatus 1, biogas is produced in the fermenter 10, and carbon dioxide is separated from the biogas in the biogas purification apparatus 20 to obtain purified biogas.
The purified biogas obtained in the biogas refinery device 20 can be sent to and stored in a gas tank 30. In this example, at least a portion of the purified biogas obtained in the biogas refinery device 20 is returned to the fermenter 10 and circulated between the fermenter 10 and the biogas refinery device 20. By circulating at least a portion of the purified biogas in the biogas production device 2, the methane concentration of the purified biogas can be further increased.
（バイオガス利用方法）
本実施形態のバイオガス利用装置２００を用いるバイオガス利用方法では、前述のようにバイオガス製造装置２を用いてバイオガスを製造する。そして、ガスタンク３０から取り出した精製バイオガスをバイオガス消費装置３に供給し、バイオガスを消費してバイオガス消費装置３を運転する。バイオガス利用装置２００を用いる態様においても、精製バイオガスをガスタンク３０に貯留しておくことで、バイオガス消費装置３が高負荷で運転されている時や、バイオガス消費装置３の台数が多い場合でも、バイオガス精製装置２０は高負荷で運転する必要がなく精製エネルギーを低減できる。
(How to use biogas)
In the biogas utilization method using the biogas utilization apparatus 200 of this embodiment, biogas is produced using the biogas production apparatus 2 as described above. Then, the purified biogas extracted from the gas tank 30 is supplied to the biogas consumption apparatus 3, and the biogas is consumed to operate the biogas consumption apparatus 3. Even in the aspect using the biogas utilization apparatus 200, by storing the purified biogas in the gas tank 30, even when the biogas consumption apparatus 3 is operated under high load or when there are a large number of biogas consumption apparatuses 3, the biogas refinery apparatus 20 does not need to be operated under high load, and the refining energy can be reduced.
また、バイオガス精製装置２０で得た精製バイオガスの一部を発酵槽１０に戻して発酵槽１０とバイオガス精製装置２０の間で循環させつつ、精製バイオガスの残部をガスタンク３０に送り、さらにガスタンク３０からバイオガス消費装置３に送ってバイオガス消費装置３を運転することができる。これにより、バイオガス利用装置１００を用いる場合と同様に、バイオガス精製装置２０の入口のバイオガスのメタン濃度が高くなるため、バイオガス消費装置３に供給するバイオガスのメタン濃度をさらに高くすることができる。また、バイオガス精製装置２０は運転条件を急激に変更する必要がなくなるため、バイオガスの消費量に左右されにくい安定した運転が可能となる。 In addition, a portion of the purified biogas obtained in the biogas refinery 20 can be returned to the fermenter 10 and circulated between the fermenter 10 and the biogas refinery 20, while the remainder of the purified biogas is sent to the gas tank 30 and then sent from the gas tank 30 to the biogas consumer 3 to operate the biogas consumer 3. As a result, just as when the biogas utilization device 100 is used, the methane concentration of the biogas at the inlet of the biogas refinery 20 is increased, making it possible to further increase the methane concentration of the biogas supplied to the biogas consumer 3. In addition, because there is no need to suddenly change the operating conditions of the biogas refinery 20, stable operation that is less affected by the amount of biogas consumed is possible.
バイオガス消費装置３の運転停止時には、精製バイオガスの全部を発酵槽１０とバイオガス精製装置２０の間で循環させることができる。これにより、バイオガス利用装置１００を用いる場合と同様に、バイオガス消費装置３の運転開始直後からメタン濃度の高いバイオガスをバイオガス消費装置３に供給することができる。 When the operation of the biogas consumption device 3 is stopped, all of the purified biogas can be circulated between the fermenter 10 and the biogas purification device 20. This allows biogas with a high methane concentration to be supplied to the biogas consumption device 3 immediately after the operation of the biogas consumption device 3 is started, just as when the biogas utilization device 100 is used.
以上説明したように、本発明の実施形態では、バイオガス消費装置の運転負荷に左右されずにバイオガス精製装置を安定して運転でき、メタン濃度が高いバイオガスを効率良く製造してバイオガス消費装置に安定して供給することができる。 As described above, in an embodiment of the present invention, the biogas purification device can be operated stably regardless of the operating load of the biogas consumption device, and biogas with a high methane concentration can be efficiently produced and stably supplied to the biogas consumption device.
なお、本発明の実施形態は、前記したバイオガス利用装置１００，２００、バイオガス製造装置１，２、及び、それらを利用したバイオガスの製造方法及びバイオガス利用方法には限定されない。例えば、発酵槽１０で生成されるバイオガスの組成によっては、バイオガス精製装置２０は脱硫装置２２を備えていなくてもよい。また、圧縮部２３は、圧縮の程度が小さく圧縮後のバイオガスの温度が充分に低い場合は、温度調整手段としての冷却器を備えていなくてもよい。
その他、本発明の趣旨に逸脱しない範囲で、前記実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また前記した変形例を適宜組み合わせてもよい。
The embodiments of the present invention are not limited to the biogas utilization devices 100, 200, the biogas production devices 1, 2, and the biogas production and biogas utilization methods using them. For example, depending on the composition of the biogas produced in the fermenter 10, the biogas refinery device 20 may not include the desulfurization device 22. Furthermore, if the degree of compression is small and the temperature of the biogas after compression is sufficiently low, the compression section 23 may not include a cooler as a temperature adjustment means.
In addition, within the scope of the present invention, the components in the above-described embodiments may be replaced with well-known components as appropriate, and the above-described modifications may be combined as appropriate.
１，２…バイオガス製造装置、３…バイオガス消費装置、１０…発酵槽、２０…バイオガス精製装置、２１…除湿装置、２２…脱硫装置、２３…圧縮部、２４…分離装置、３０…ガスタンク、１００，２００…バイオガス利用装置。 1, 2...Biogas production device, 3...Biogas consumption device, 10...Fermentation tank, 20...Biogas purification device, 21...Dehumidification device, 22...Desulfurization device, 23...Compression section, 24...Separation device, 30...Gas tank, 100, 200...Biogas utilization device.
Claims (2)
バイオガス精製装置が備える膜分離装置にて前記発酵槽で生成したバイオガス中のメタンを濃縮して精製バイオガスとし、
前記精製バイオガスをガスタンクに貯留し、
前記ガスタンクから取り出した精製バイオガスの少なくとも一部を前記発酵槽に戻し、前記発酵槽から前記ガスタンクまでの間で循環させるバイオガスの製造方法により、精製バイオガスを製造すること、及び、
前記ガスタンクから取り出した前記精製バイオガスを消費してバイオガス消費装置を運転することを含み、
前記バイオガス消費装置の運転時には、前記バイオガス精製装置で前記バイオガス消費装置の運転に必要な流量を超える流量のバイオガスを精製し、前記精製バイオガスの余剰分を前記発酵槽から前記ガスタンクまでの間で循環させ、前記バイオガス消費装置に供給するバイオガスのメタンガス濃度を高め、
前記バイオガス消費装置の運転停止時には、前記精製バイオガスの全部を前記発酵槽から前記ガスタンクまでの間で循環させ、運転開始直後の前記バイオガス消費装置に供給するバイオガスのメタンガス濃度を高める、バイオガス利用方法。 Biogas is produced by anaerobic fermentation of biomass materials in a fermentation tank.
A membrane separation device provided in the biogas purification device concentrates methane in the biogas produced in the fermenter to produce purified biogas;
storing the purified biogas in a gas tank;
Producing purified biogas by a biogas producing method in which at least a portion of the purified biogas taken out from the gas tank is returned to the fermenter and circulated between the fermenter and the gas tank ; and
and operating a biogas consuming device by consuming the purified biogas extracted from the gas tank;
During operation of the biogas consumption device, the biogas purification device purifies the biogas at a flow rate exceeding the flow rate required for operation of the biogas consumption device, and circulates the surplus purified biogas between the fermenter and the gas tank to increase the methane gas concentration of the biogas supplied to the biogas consumption device;
When the operation of the biogas consumption device is stopped, all of the purified biogas is circulated between the fermenter and the gas tank, thereby increasing the methane gas concentration of the biogas supplied to the biogas consumption device immediately after starting operation.
バイオガス精製装置が備える膜分離装置にて前記発酵槽で生成したバイオガス中のメタンを濃縮して精製バイオガスとし、
前記精製バイオガスをガスタンクに貯留し、
前記バイオガス精製装置で得た精製バイオガスの少なくとも一部を前記発酵槽に戻し、前記発酵槽と前記バイオガス精製装置の間で循環させるバイオガスの製造方法により、精製バイオガスを製造すること、及び、
前記ガスタンクから取り出した前記精製バイオガスを消費してバイオガス消費装置を運転することを含み、
前記バイオガス消費装置の運転時には、前記バイオガス精製装置で前記バイオガス消費装置の運転に必要な流量を超える流量のバイオガスを精製し、前記精製バイオガスの余剰分を前記発酵槽と前記バイオガス精製装置の間で循環させ、前記バイオガス消費装置に供給するバイオガスのメタンガス濃度を高め、
前記バイオガス消費装置の運転停止時には、前記精製バイオガスの全部を前記発酵槽と前記バイオガス精製装置の間で循環させ、運転開始直後に前記バイオガス消費装置に供給するバイオガスのメタンガス濃度を高める、バイオガス利用方法。 Biogas is produced by anaerobic fermentation of biomass materials in a fermentation tank.
A membrane separation device provided in the biogas purification device concentrates methane in the biogas produced in the fermenter to produce purified biogas;
storing the purified biogas in a gas tank;
Producing purified biogas by a biogas production method in which at least a portion of the purified biogas obtained in the biogas refinery is returned to the fermenter and circulated between the fermenter and the biogas refinery; and
and operating a biogas consuming device by consuming the purified biogas extracted from the gas tank;
During operation of the biogas consumption device, the biogas refiner refines biogas at a flow rate exceeding a flow rate required for operation of the biogas consumption device, and circulates the surplus purified biogas between the fermenter and the biogas refiner to increase the methane gas concentration of the biogas supplied to the biogas consumption device;
When the operation of the biogas consumption device is stopped, all of the purified biogas is circulated between the fermenter and the biogas purification device, and the methane gas concentration of the biogas supplied to the biogas consumption device immediately after starting operation is increased.
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Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2025133314A (en) * | 2024-03-01 | 2025-09-11 | エア・ウォーター株式会社 | Concentrated gas production device and production method |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000094000A (en) | 1998-09-21 | 2000-04-04 | Kajima Corp | Methane fermentation system using submerged membrane |
| JP2001000949A (en) | 1999-06-21 | 2001-01-09 | Mitsubishi Kakoki Kaisha Ltd | Digestion gas storing apparatus |
| JP2001276880A (en) | 2000-03-31 | 2001-10-09 | Ataka Construction & Engineering Co Ltd | Waste treatment method and apparatus |
| JP2003083085A (en) | 2001-09-07 | 2003-03-19 | Tsukishima Kikai Co Ltd | Method and facility for obtaining electric power and heat energy from digested gas |
| JP2005074323A (en) | 2003-09-01 | 2005-03-24 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | Methane fermentation method and apparatus therefor |
| JP2007254572A (en) | 2006-03-23 | 2007-10-04 | Ngk Insulators Ltd | Methane enrichment system and operation method thereof |
| JP2010269223A (en) | 2009-05-19 | 2010-12-02 | Hitachi Engineering & Services Co Ltd | Organic waste treatment method and apparatus |
| JP2012101139A (en) | 2010-11-05 | 2012-05-31 | Tokyo Gas Co Ltd | Biogas producing system and method for removing ammonia in biogas |
| JP2014180630A (en) | 2013-03-19 | 2014-09-29 | Tokyo Gas Co Ltd | Method of and device for treating organic waste |
| US20170198227A1 (en) | 2014-09-18 | 2017-07-13 | Korea Research Institute Of Chemical Technology | Multistage Membrane Separation and Purification Process and Apparatus for Separating High Purity Methane Gas |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6024396U (en) * | 1983-07-27 | 1985-02-19 | 株式会社明電舎 | Methane fermentation equipment |
| JPS61178016A (en) * | 1985-02-01 | 1986-08-09 | Takuma Sogo Kenkyusho:Kk | Recovery of methane gas in digestion tank |
| JP2017056451A (en) * | 2015-09-18 | 2017-03-23 | 大阪瓦斯株式会社 | Methane fermentation apparatus |
-
2021
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Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000094000A (en) | 1998-09-21 | 2000-04-04 | Kajima Corp | Methane fermentation system using submerged membrane |
| JP2001000949A (en) | 1999-06-21 | 2001-01-09 | Mitsubishi Kakoki Kaisha Ltd | Digestion gas storing apparatus |
| JP2001276880A (en) | 2000-03-31 | 2001-10-09 | Ataka Construction & Engineering Co Ltd | Waste treatment method and apparatus |
| JP2003083085A (en) | 2001-09-07 | 2003-03-19 | Tsukishima Kikai Co Ltd | Method and facility for obtaining electric power and heat energy from digested gas |
| JP2005074323A (en) | 2003-09-01 | 2005-03-24 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | Methane fermentation method and apparatus therefor |
| JP2007254572A (en) | 2006-03-23 | 2007-10-04 | Ngk Insulators Ltd | Methane enrichment system and operation method thereof |
| JP2010269223A (en) | 2009-05-19 | 2010-12-02 | Hitachi Engineering & Services Co Ltd | Organic waste treatment method and apparatus |
| JP2012101139A (en) | 2010-11-05 | 2012-05-31 | Tokyo Gas Co Ltd | Biogas producing system and method for removing ammonia in biogas |
| JP2014180630A (en) | 2013-03-19 | 2014-09-29 | Tokyo Gas Co Ltd | Method of and device for treating organic waste |
| US20170198227A1 (en) | 2014-09-18 | 2017-07-13 | Korea Research Institute Of Chemical Technology | Multistage Membrane Separation and Purification Process and Apparatus for Separating High Purity Methane Gas |
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