バイオガスプラントの基本的なレイアウトと構成機器

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バイオガスプラントの基本的なレイアウトと構成機器

下の画像は、年間110,000m3もの原料を処理する大規模なバイオガスプラントですが、規模の大小に関係なく、どのバイオガスプラントもおおむね同じようなプロセスと機器構成になります。

1.原料受入/前処理(必要に応じて)
2.加温/殺菌工程
3.メタン発酵槽
4.ガスホルダー/ガスシステム
5.コジェネ設備
6.消化液貯留槽

バイオガスプラントの各工程と設備機器

1.原料受入/前処理

一般的には地下に受入槽を設け、原料を均質に混合するためのミキサーやポンプが取り付けられます。
ミキサーやポンプは、原料を細かく粉砕できるような能力を持ったものが選定されます。

近年ではビートなどをそのまま発酵槽に投入するケースが増えており、そのような場合は、破砕機能の付いたホッパーに投入し、スクリューコンベアなどでそのままメタン発酵槽に投入できるシステムが利用されています。

分別収集されていない有機性廃棄物などを原料とする場合は、破砕装置、各種選別装置などが必要となります。

2.加温/殺菌工程

スパイラル熱交換器などによって、原料を加温します。
食品残渣も投入する場合や、集約型のバイオガスプラントの場合など、殺菌処理が必要とされる場合は、定められた温度、保持時間で原料の殺菌処理をします。

初期の頃のバイオガスプラントでは、発酵槽に温水チューブを巻きつけるなどして加温していましたが、近年ではスパイラル熱交換器を使用し、原料の加温、殺菌、発酵槽や可溶化槽の温度維持を効率よく行うプラントが増えました。

3.メタン発酵槽

投入原料の種類、処理量などによって最も効率的な発酵槽のタイプを選定します。 一般的に、処理量が増えて大容量の発酵槽が必要となる場合は、グラスコーティング鋼板による組立式タンクと、センターミキサーの組み合わせが、経済的にも、技術的にも最もメリットがあると言われています。

4.ガスホルダー/ガスシステム

乾式と湿式のガスホルダーガスホルダーもプラントのレイアウトによって、様々な選択肢があります。 生物脱硫を行なう場合は、消化液貯留槽の上にガスバッグを付けたデュアルパーパスタンクのタイプが採用されますが、その場合でも、ダブルメンブレン方式や、ステンレス製ルーフ方式があります。
また、デュアルパーパスタンク方式としない場合でも、ガスバッグの外殻の材質についていくつかの選択肢があります。

ガスホルダーからコジェネ設備、余剰ガス燃焼装置などのバイオガスを消費する設備機器までの、ガスの流れをコントロールするガスシステムも、プラントのレイアウトによって必要となります。

5.コジェネ設備

バイオガス発電機コジェネ設備も、軽油とバイオガスを混焼させるデュアルフューエルエンジンと、バイオガス専焼のガスエンジンの選択肢があります。

6.消化液貯留槽

ドイツにおいては、消化液は液肥として農地に撒布しているため、撒布できない期間貯留できる容量の消化液貯留槽を設置する必要があります。 日本では、消化液を液肥として農地に撒布できる地域が限られているため、大容量の消化液貯留槽の代わりに、消化液の浄化設備が必要となる場合があります。

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