成果報告書詳細
管理番号20100000001700
タイトル平成17年度-平成21年度成果報告書 バイオマスエネルギー地域システム化実験事業 先進型高効率乾式メタン発酵システム実験事業
公開日2010/9/30
報告書年度2005 - 2009
委託先名穂高広域施設組合
プロジェクト番号P05004
部署名新エネルギー技術開発部
和文要約本事業では、家庭系ごみ、事業系ごみ、剪定枝等の地域バイオマス資源を対象に効率的な収集運搬システムを構築し、「先進型高効率乾式メタン発酵システム」によるエネルギーの回収利用実験を行った。また、焼却施設と乾式メタン発酵施設とのエネルギーの相互利用を図るコンバインドシステムの検討を実施した。平成17-21年度の主な成果は以下のとおりであった。(1)家庭系ごみ及び事業系ごみについて新たに「バイオガス回収ごみ袋」を作成し運用を行った。収集量は平成19年度987t/年、平成20年度1,228t/年、平成21年度1,274t/年であった。(2)バイオガス回収ごみの組成は生ごみ70%、紙ごみ30%程度で、組成・性状ともに2年半に渡ってほぼ安定していた。(3)分別に協力している世帯から出るメタン発酵適物のうちバイオガス回収ごみに出されている割合は、生ごみ80%程度、紙ごみ50%程度、メタン発酵適物全体では70%前後であった。(4)事業系ごみはバーコード管理を利用したシステムを運用して、事業所のごみの量と組成を日単位で把握することにより、事業所グループ別の生ごみ・紙ごみの排出傾向及び組成の週間変動を把握した。(5)実験データに基づく穂高広域施設組合行政区域内におけるバイオガス回収ごみ量は平均32t/日、組成は概ね生ごみ70%、紙ごみ30%程度と推計された。(6)大きなごみ袋(60L)の試験利用により、収集量は平均16%増加した。また、紙ごみの収集量が増加したため、大きなごみ袋の使用は紙ごみの効率的な分別収集方法として効果があると考えられる。(7)アンケート調査により、市民及び事業所のごみ分別への協力体制が整ってきていることを確認した。(8)乾式メタン発酵システムの2年半の運転で、原料1tあたり平均230Nm3(平均メタン濃度55%)程度のバイオガス発生効率を安定維持できた。槽内汚泥の含水率は、脱水処理が不要な80%程度を維持できた。また、バイオガス中メタン濃度の変動幅を改善する原料投入パターンを見出した。(9)9日間の原料投入及び装置の全停止後に再始動を行うDSS運転を行い、速やかに停止前のバイオガス発生量に回復できることを実証した。(10)汚泥1tあたりの分解性VS(Volatile Solid:強熱減量)負荷量を3kg/日から6kg/日程度まで徐々に高め、高負荷量でも安定運転できることを実証し、発酵槽等の規模を小さくできることを確認した。また、破砕機設備費等の低減のため、スクリーンメッシュ寸法を大きくする手法を検討した。(11)従来、乾式メタン発酵ではNH4-N濃度2,000mg/kg以上では阻害があるとみなされていたが、NH4-N濃度3,000mg/kg程度でも安定運転を維持できることを実証した。(12)バイオガス発電装置が始動可能なメタン濃度は47%-68%程度であり、また、発電効率は25-30%程度であることを確認した。(13)ガス発電装置の運転に悪影響を与えるシロキサンがバイオガス中に3mg/Nm3程度含まれることを確認し、除去技術を検討した。(14)し尿処理施設の汚泥乾燥焼却設備を用いて、汚泥と発酵残渣乾燥品との混焼試験を行い、残渣乾燥品が助燃剤として燃料消費量低減に有効であることを確認した。(15)乾式メタン発酵と焼却施設とのコンバインドシステムを検討し、ごみ全量焼却に比べてコンバインドシステムでは焼却施設規模を小さくできることを示した。また、乾式メタン発酵システムの運転に使用する電力と熱は、コンバインドシステム内で全量まかなえることを示した。
英文要約Title:Test Business Project For Utilization Of Biomass Energy Generated In The Area/ Test Business Project Of High Efficient And Advanced Dry Anaerobic Composting (FY2005-FY2009) Final Report
An efficient collection and transportation system was developed for regional biomass resources. Following the installation of an advanced high-performance dry methane fermentation system dry methane fermentation system, energy recycling was conducted using dry methane fermentation. A system that exchanges energy between an incinerator and the dry methane fermentation system was also investigated. Notable results from FY2005–2009 are summarized below. (1) The waste collection bag was made and used. Collected waste (biomass) volume totaled 978 t in FY2007, 1,228 t in FY2008, and 1,274 t in FY2009. (2) Composition of biogas recovery waste was ~70% raw garbage (RG) and ~30% paper waste (PW); waste composition and condition remained stable for 2 and a half years. (3) Of methane fermentation-suitable waste, proportions supplied as biogas recovery waste were ~80% RG and ~50% PW; overall, ~70% of total methane fermentable waste. (4) The bar-code system was used to monitor the daily volume and composition of general commercial waste, and weekly changes in volume and composition were tracked. (5) Estimated biogas recovery volume within the study area was 32 t/day; ~70% RG and ~30% PW. (6) Use of 60-L waste bags increased collected waste volume ~16%. (7) A survey found that community members are increasingly willing to separate waste. (8) High-efficiency biogas generation was maintained during operation of the dry methane fermentation system, producing ~230 Nm3 of methane (55% mean methane concentration) per ton of raw materials. Sludge moisture content was maintained at ~80%; making dewatering unnecessary. A loading pattern for raw materials that improves biogas methane concentration fluctuation was also discovered. (9) After shutting down the dry methane fermentation system for 9 days, and then restarting it, the volume of generated biogas rapidly recovered to pre-shutdown levels. (10) The system was verified to be capable of stable operation at even higher loads of degradable volatile solids, indicating that the fermenter could be made smaller. (11) Stable operation was also verified for a high sludge NH4-N concentration (~3,000 mg/kg), even though concentrations ³2,000 mg/kg are thought to inhibit dry methane fermentation. (12) A generation efficiency of 25–30% was achieved. (13) Levels of biogas siloxanes, which adversely affect gas generator operation, were ~3 mg/Nm3, and ways to reduce them were examined. (14) Sludge burned together with dry fermentation residue confirmed that dry residue used as a fuel additive effectively reduced fuel consumption. (15) Dry methane fermentation together with incineration showed that it is possible to reduce the size of the incinerator, compared to an incineration-only system. Furthermore, the electrical energy and heat used in operating a dry methane fermentation system can be fully provided by the combined system itself.
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