特許 6980186 バイオガス精製システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6980186

(24)【登録日】2021年11月19日

(45)【発行日】2021年12月15日

(54)【発明の名称】バイオガス精製システム

(51)【国際特許分類】

   C10L 3/08 20060101AFI20211202BHJP

   B01D 53/14 20060101ALI20211202BHJP

   C12P 5/02 20060101ALN20211202BHJP

【ＦＩ】

   C10L3/08

   B01D53/14 200

   !C12P5/02

【請求項の数】6

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2017-94583(P2017-94583)

(22)【出願日】2017年5月11日

(65)【公開番号】特開2018-188594(P2018-188594A)

(43)【公開日】2018年11月29日

【審査請求日】2020年2月21日

(73)【特許権者】

【識別番号】304021288

【氏名又は名称】国立大学法人長岡技術科学大学

(73)【特許権者】

【識別番号】000220262

【氏名又は名称】東京瓦斯株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】大坂 典子

(72)【発明者】

【氏名】相川 安佐美

(72)【発明者】

【氏名】山口 隆司

(72)【発明者】

【氏名】幡本 将史

【審査官】 ▲吉▼澤 英一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−１８８３４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−１２０４９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−０９５５１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０２４４４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 幡本将史、山口隆司，嫌気性排水処理リアクターで起こる嫌気的硫黄酸化反応，日本微生物生態学会誌，2014年，29巻2号，p.76-77

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ１０Ｌ ３／０８

Ｂ０１Ｄ ５３／１４

Ｃ１２Ｐ ５／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

バイオガスの一部を水に吸収させる高圧吸収塔と、
前記バイオガス中に含まれる硫化物と、二酸化炭素とからメタンを生成する、嫌気的硫黄酸化反応を用いたメタン変換手段と、
を有し、
前記高圧吸収塔は、０．５ＭＰａ以上の気体を前記水に吸収させ、
前記嫌気的硫黄酸化反応を用いたメタン変換手段は、前記流化物を、酸素が無い条件下でも酸化することができる、細菌及びバクテリアの少なくとも一方を用いたリアクターであり、
前記リアクター内における反応物の温度は１０℃以上２０℃以下であり、前記反応物のｐＨは７．０以上８．５以下であるバイオガス精製システム。

【請求項2】

前記高圧吸収塔でバイオガスの一部を吸収した水を、前記メタン変換手段に供給する請求項１に記載のバイオガス精製システム。

【請求項3】

前記メタン変換手段で生じる、処理済みの水を、減圧、脱気して、オフガスと残留水に分離する減圧・脱気塔を備え、
前記残留水が、前記高圧吸収塔に循環水として送られる請求項２に記載のバイオガス精製システム。

【請求項4】

前記高圧吸収塔で前記バイオガスの一部を吸収させた吸収処理済み水を減圧処理して吸収処理済み水を生成し、前記吸収処理済み水を前記メタン変換手段に供給する減圧・脱気塔と、
前記メタン変換手段で生じた処理済みの水を、前記減圧・脱気塔に送る処理済み水用配管と、
を備え、
減圧処理を終えた吸収処理済み水が前記メタン変換手段に供給される請求項１に記載のバイオガス精製システム。

【請求項5】

前記残留水の温度を調整する熱交換器を備える請求項１〜４の何れか一項に記載のバイオガス精製システム。

【請求項6】

前記高圧吸収塔で前記バイオガスの一部を吸収させた吸収処理済み水を減圧、脱気して、メタンガスと残留水に分離する減圧・脱気塔と、
前記メタン変換手段で生じる処理済みの水を、前記高圧吸収塔塔に送る水供給配管と、
を備え、
前記残留水が前記メタン変換手段に供給され、
前記処理済みの水が前記高圧吸収塔に循環水として送られる請求項１に記載のバイオガス精製システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、バイオガス精製システムに関する。

【背景技術】

【0002】

再生可能エネルギーの利用拡大が期待されており、再生可能エネルギーの一種である、バイオマスから発生するバイオガスを有効活用しようとする取り組みが活発化している。バイオガスは、約６０％のメタンと約４０％の二酸化炭素、その他に硫化水素やシロキサン等の微量不純物を含む。

【0003】

上述のようにバイオガスにはメタン以外のガスも含まれることから、バイオガスを精製せずに利用するには、バイオガス専用の機器が必要になり、コストや汎用性の点で問題がある。

【0004】

そこで、近年ではバイオガス精製技術を用いてメタンを分離、精製するバイオガス精製システムについて各種検討がなされている。

【0005】

バイオガス精製技術には、高圧水吸収法、ＰＳＡ法、膜分離法など様々な方法が知られている。高圧水吸収法を用いたバイオガス精製システムの構成例を図１に示す。

【0006】

図１に示すように、従来のバイオガス精製システム１０は、バイオガス供給手段１１から供給したバイオガスを、圧縮機１２により加圧し、吸収塔１３へと供給する。

【0007】

吸収塔１３には循環水が水供給配管１３１により供給されており、吸収塔１３へ供給したバイオガスのうち、主にメタンガス以外の二酸化炭素や、硫化物を循環水に吸収させる。一方、バイオガスのうち、循環水に吸収されなかったメタンガスをメタンガス回収配管１３２から回収する。回収したメタンガスは、例えば除湿機１４により除湿した後、タンク１５へと回収し、貯蔵できる。

【0008】

そして、吸収塔１３において、主にメタンガス以外のガスを吸収した吸収処理済み水１３３は、減圧・脱気塔１６へと送られ、減圧、脱気処理を行うことで、吸収処理済み水１３３に吸収されていたメタンガスを、減圧・脱気塔用メタンガス回収配管１６１から回収する。また、吸収処理済み水１３３に吸収されていた二酸化炭素や、硫化物等を含有するガスは、活性炭等を用いた吸着塔１７へと送られ、一部は吸着塔１７で吸着され、残部のオフガスは大気へと放出される。

【0009】

また、減圧・脱気塔１６で減圧、脱気処理した後の残留水１６２は回収され、必要に応じて熱交換器１８で温度を調整した後、水供給配管１３１へ、所定の圧力へと加圧し、送られ、循環水として利用される。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

しかしながら、上記従来のバイオガス精製システム１０においては、バイオガス中に含まれている大半の硫化物を吸着塔１７で吸収しているため、該吸着塔１７で用いた活性炭等の吸着剤を産業廃棄物として処理する必要があった。また、バイオガス中に含まれている大半の二酸化炭素についても大気放散することになるため、環境負荷を十分に低減できているとはいえなかった。このため、バイオガス中に含まれている硫化物や、二酸化炭素についても有効に利用し、産業廃棄物の発生を抑制することや、環境負荷をより低減することが求められていた。

【0011】

そこで上記従来技術が有する問題に鑑み、本発明の一側面では、バイオガス中に含まれる硫化物や二酸化炭素を有効に利用することができるバイオガス精製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】

【0012】

本発明の一態様によれば、バイオガスの一部を水に吸収させる高圧吸収塔と、前記バイオガス中に含まれる硫化物と、二酸化炭素とからメタンを生成する、嫌気的硫黄酸化反応を用いたメタン変換手段と、を有し、前記高圧吸収塔は、０．５ＭＰａ以上の気体を前記水に吸収させ、前記嫌気的硫黄酸化反応を用いたメタン変換手段は、前記流化物を、酸素が無い条件下でも酸化することができる、細菌及びバクテリアの少なくとも一方を用いたリアクターであり、前記リアクター内における反応物の温度は１０℃以上２０℃以下であり、前記反応物のｐＨは７．０以上８．５以下であるバイオガス精製システムを提供する。

【発明の効果】

【0013】

本発明の一態様によれば、バイオガス中に含まれる硫化物や二酸化炭素を有効に利用することができるバイオガス精製システムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】従来のバイオガス精製システムの構成例を示す図である。

【図2】本発明の第１の実施形態におけるバイオガス精製システムの構成例を示す図である。

【図3】本発明の第２の実施形態におけるバイオガス精製システムの構成例を示す図である。

【図4】本発明の第３の実施形態におけるバイオガス精製システムの構成例を示す図である。

【図5】本発明の第４の実施形態におけるバイオガス精製システムの構成例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明するが、本発明は、下記の実施形態に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、下記の実施形態に種々の変形および置換を加えることができる。

【0016】

本実施形態のバイオガス精製システムは、バイオガス中に含まれる硫化物と、二酸化炭素とからメタンを生成するメタン変換手段を有することができる。

【0017】

既述のように、従来のバイオガス精製システムにおいては、バイオガスに含まれる硫化物や、二酸化炭素について有効に利用するものではなく、硫化物については、脱臭を目的として、吸着塔において吸着し、該吸着塔で用いた吸着剤は産業廃棄物として処理されていた。また、二酸化炭素については、大気に放散されていた。

【0018】

そこで、本発明の発明者らは、硫化物や、二酸化炭素を有効に、すなわちエネルギー源として利用することができる、バイオガス精製システムの構成について鋭意検討を行った。その結果、バイオガス中に含まれる硫化物と、二酸化炭素とからメタンを生成する、メタン変換手段を備えることにより、バイオガス中に含まれる硫化物や二酸化炭素を有効に利用できることを見出し、本発明を完成させた。

【0019】

以下に、本実施形態のバイオガス精製システムの構成例について、図面を用いながら説明を行う。

【0020】

［第１の実施形態］
本実施形態のバイオガス精製システムの構成例を図２を用いて説明する。

【0021】

図２に示した本実施形態のバイオガス精製システム２０は、バイオガス中に含まれる硫化物と、二酸化炭素とからメタンを生成するメタン変換手段２９を有することができる。

【0022】

メタン変換手段２９は、バイオガス中に含まれる硫化物と、二酸化炭素とからメタンを生成するように構成されていれば足り、その構成については特に限定されるものではない。本発明の発明者らの検討によれば、硫化物と、二酸化炭素とからメタンを生成するメタン変換手段として、嫌気的硫黄酸化反応を用いたメタン変換手段を好ましく用いることができる。このような嫌気的硫黄酸化反応を用いたメタン変換手段として、具体的には例えば硫黄化合物を、酸素が無い条件下でも酸化することができる細菌、バクテリア等を用いたリアクター（反応槽）が挙げられる。係るリアクターは、予めリアクター内に硫黄化合物を酸素がない条件下でも酸化することができる細菌および／またはバクテリアを配置しておき、該リアクター内にバイオガス中の硫化物と、二酸化炭素とを溶解させた水を供給することで、硫化物を酸化し、この際併せてメタンを生成することができる。

【0023】

硫黄化合物を酸素がない条件下でも酸化することができる細菌、バクテリアとしては特に限定されるものではないが、例えばバクテリアではgenus Smithella、およびphylum Caldisericaに属する微生物等が、古細菌ではMethanosaeta spp．等が挙げられる。硫黄化合物を酸素がない条件下でも酸化することができる細菌、バクテリアとしては、例えば上述の古細菌、及びバクテリアから選択された１種以上を用いることができる。

【0024】

硫黄化合物を、酸素が無い条件下でも酸化することができる細菌、バクテリア等を用いたリアクター内での反応については明らかではないが、本発明の発明者らは、例えば以下の化学式（１）により反応が進行するものと推定している。

【0025】

ＨＳ⁻＋ＨＣＯ_３⁻＋Ｈ_２Ｏ→ＣＨ_４＋ＳＯ_４^２−・・・（１）
化学式（１）に示すように、硫化物のＨＳ⁻が酸化されＳＯ_４^２−が生成され、この際、あわせて炭酸（ＨＣＯ_３⁻）からメタン（ＣＨ_４）が生成される。

【0026】

メタン変換手段における反応条件は特に限定されるものではなく、メタン変換手段の構成や、要求されるメタンへの変換効率等に応じて任意に選択することができる。例えば、メタンへの変換効率を特に高める観点から、メタン変換手段のリアクター内における反応物の温度は、１０℃以上２０℃以下とすることが好ましい。また、メタン変換手段のリアクター内の反応物のｐＨは７．０以上８．５以下とすることが好ましい。

【0027】

メタン変換手段は、リアクター内の反応物の温度を所望の範囲とするため、加熱手段や、冷却手段を有することができる。また、メタン変換手段のリアクター内の反応物のｐＨを所定の範囲とするため、メタン変換手段のリアクター内や、メタン変換手段に接続された配管上にｐＨ調整剤を供給する手段や、ｐＨ値を検出するｐＨ検出手段等を設けることもできる。

【0028】

なお、メタン変換手段として、上述のように嫌気的硫黄酸化反応を用いる場合、メタン変換手段のリアクター内は酸素を含まない雰囲気に維持されていることが好ましい。このため、メタン変換手段のリアクターは外部からの空気の浸入を防ぐことができるように、他の反応器等と接続する配管以外の部分では密閉性を有するように構成されていることが好ましい。メタン変換手段のリアクター内は、バイオガス精製システムを起動させる前等に予め雰囲気制御を行っておくこともできるが、上述の化学式（１）の反応が開始すると、生成したメタンによりリアクター内が置換されることになるため、バイオガス精製システムを起動させる前等にリアクター内について、予め雰囲気制御等を行っておかなくても良い。

【0029】

メタン変換手段２９で生成したメタンは、図２に示すように、メタン変換手段用メタンガス回収配管２９１により回収し、貯蔵することができる。

【0030】

上述のように、メタン変換手段２９として、嫌気的硫黄酸化反応を用いたメタン変換手段を用いる場合、バイオガスの一部、主にメタンガス以外のガスを水に溶解させ、メタン変換手段２９へは、該バイオガスの一部を吸収、溶解させた水を供給することが好ましい。このため、本実施形態のバイオガス精製システムは、バイオガスの一部を水に吸収させる吸収塔をさらに有し、吸収塔でバイオガスの一部を吸収した水を、メタン変換手段に供給するように構成することが好ましい。

【0031】

具体的には、図２に示したように、バイオガス供給手段２１から供給したバイオガスを精製し、メタンガスを回収する配管経路上であって、バイオガス供給手段２１とメタン変換手段２９との間に吸収塔２３を設けることができる。

【0032】

吸収塔２３は、バイオガスの一部を水に吸収させるように構成されていれば良いが、水への吸収効率を高めるため、該吸収塔２３は、高圧吸収塔であることが好ましい。

【0033】

そこで、バイオガス供給手段２１と、吸収塔２３との間には、バイオガスを加圧するための圧縮機２２を配置することができる。圧縮機２２で加圧したバイオガスの圧力は特に限定されるものではなく、例えば常圧（大気圧）よりも高く、すなわち０．１ＭＰａよりも高くすることが好ましく、特に０．９ＭＰａ以上にすることがより好ましい。このため、高圧吸収塔は、例えば０．５ＭＰａ以上の気体を水に吸収させる吸収塔とすることが好ましく、０．９ＭＰａ以上の気体を水に吸収させる吸収塔とすることがより好ましい。

【0034】

なお、吸収塔２３は高圧吸収塔に限定されるものではなく、第４の実施形態で後述するように常圧の吸収塔等を用いることもできる。高圧吸収塔に代えて常圧吸収塔を用いる場合には後述するように圧縮機２２を設けることなく、例えばバイオガス供給手段２１から供給された常圧以上のバイオガスを吸収塔に供給できる。

【0035】

吸収塔２３でバイオガスの一部を水に吸収させることで、メタンガスを主成分とするガスと、水に吸収した硫化物、及び二酸化炭素等と、を分離することができる。メタンガスについては、図２に示したように吸収塔２３に接続したメタンガス回収配管２３２により回収することができる。回収したメタンガスについては、必要に応じて、例えば除湿機２４により除湿した後、タンク２５へと回収し、貯蔵できる。

【0036】

そして、吸収塔２３において、バイオガスの一部、例えば主にメタンガス以外のガスを吸収した吸収処理済み水２３３は、メタン変換手段２９へと送ることができる。

【0037】

メタン変換手段２９での反応等については既述のため、説明を省略する。メタン変換手段２９において生成したメタンガスについては、既述のようにメタン変換手段用メタンガス回収配管２９１により回収することができる。回収したメタンガスについては、必要に応じて、例えば除湿機２４により除湿した後、タンク２５へと回収し、貯蔵できる。

【0038】

メタン変換手段２９において処理済みの水は、処理済み水用配管２９２を介して、例えば減圧・脱気塔２６へと送り、減圧、脱気を行い、オフガスと、残留水とに分離することができる。なお、減圧・脱気塔２６において、例えば減圧処理を行った際にメタンガスが生じる場合には、減圧・脱気塔に、図示しない減圧・脱気塔用メタンガス回収配管を接続しておき、該減圧・脱気塔用メタンガス回収配管１６１からメタンガスを回収することもできる。

【0039】

オフガスについては、硫化物や、二酸化炭素の含有量が十分に低減できていることから、オフガス用配管２６１から直接大気中へ放出することができる。

【0040】

減圧・脱気塔２６で減圧、脱気処理した後の残留水２６２は回収し、必要に応じて熱交換器２８で冷却等を行い、温度を調整した後、吸収塔２３の水供給配管２３１へ、所定の圧力へと加圧して送られ、循環水として利用することができる。なお、必要に応じて残留水２６２に新たな水を加えて混合してから、水供給配管２３１に供給し、吸収塔２３に水を供給することもできる。また、このように吸収塔２３へは循環水を供給することができることから、吸収塔２３で用いる水は純水に限定されるものではなく、例えばバイオガスの一部が溶存した循環水を用いることができる。

【0041】

なお、本実施形態のバイオガス精製システムにバイオガスを供給するバイオガス供給手段２１としては特に限定されないが、例えば汚泥や、汚水、ゴミ、生物の排泄物、有機質肥料、生分解性物質等を発酵、嫌気性消化させることによりバイオガスを生成するバイオガス生成手段を用いることができる。バイオガス供給手段としてバイオガス生成手段を用いる場合、バイオガス生成手段は、原料となる汚泥等を発酵、嫌気性消化させ、バイオガスを発生させることができるように構成されていれば足り、その構成は特に限定されない。バイオガス生成手段は、例えば原料を発酵、消化するためのタンクや、図２中に矢印で示したように該タンクに対して原料を搬送、供給するための原料供給手段、タンク内の原料を撹拌する撹拌手段、生成したバイオガスを取出すためのバイオガス排気手段等を備えた構成を有することができる。

【0042】

また、バイオガス供給手段２１としては、例えば他所で生成したバイオガスを貯蔵したバイオガスタンクを用いることもできる。

【0043】

以下の他の実施形態においてもバイオガス供給手段としては特に限定されるものではなく、例えば上述のようなバイオガス生成手段や、バイオガスタンク等を用いることができる。

【0044】

本実施形態のバイオガス精製システム２０においては、バイオガスに含まれる硫化物と、二酸化炭素とからメタンを生成するメタン変換手段２９を用いることで、従来は廃棄されていた硫化物、及び二酸化炭素をメタンに変換し、エネルギー源として有効に利用することができる。

【0045】

バイオガス精製システムの他の構成例について、以下に図面を用いて説明する。なお、各反応器等について、特に断らない限り第１の実施形態で説明したものと同様に構成することができる。このため、既に説明した内容と重複する部分については説明を一部省略する。

【0046】

［第２の実施形態］
第２の実施形態のバイオガス精製システムの構成例を図３に示す。

【0047】

図３に示したバイオガス精製システム３０では、吸収塔３３までは、図２に示したバイオガス精製システム２０の場合と同様に構成することができる。すなわち、バイオガス供給手段３１から供給したバイオガスを、例えば圧縮機３２で圧縮し、吸収塔３３へ供給し、吸収塔３３において、バイオガスの一部を水に吸収させることができる。なお、吸収塔３３については、既述のように高圧吸収塔を好ましく用いることができる。

【0048】

また、吸収塔３３で分離したメタンガスについては、図３に示したように吸収塔３３に接続したメタンガス回収配管３３２により回収することができる。回収したメタンガスについては、必要に応じて、例えば除湿機３４により除湿した後、タンク３５へと回収し、貯蔵できる。

【0049】

そして、バイオガス精製システム３０では、吸収塔３３でバイオガスの一部を吸収させた吸収処理済み水３３３を一旦減圧・脱気塔３６へと送り、減圧処理を終えた吸収処理済み水を、メタン変換手段３９へと供給することができる。

【0050】

メタン変換手段３９において生成したメタンガスについては、メタン変換手段用メタンガス回収配管３９１により回収することができる。回収したメタンガスについては、必要に応じて、例えば除湿機３４により除湿した後、タンク３５へと回収し、貯蔵できる。

【0051】

メタン変換手段３９において処理済みの水は、処理済み水用配管３９２を介して、例えば再度減圧・脱気塔３６へと送り、脱気処理を実施することができる。

【0052】

減圧・脱気塔３６で分離されたメタンガスは、減圧・脱気塔用メタンガス回収配管３６１により回収することができる。回収したメタンガスについては、必要に応じて、例えば除湿機３４により除湿した後、タンク３５へと回収し、貯蔵できる。

【0053】

また、減圧・脱気塔３６では、さらにオフガスと、残留水３６２とに分離することができる。

【0054】

オフガスについては、硫化物や、二酸化炭素の含有量が十分に低減できていることから、オフガス用配管３６３から大気中へ放出することができる。

【0055】

メタン変換手段３９で処理を行い、再度減圧・脱気塔３６に戻され、減圧・脱気塔３６で脱気処理した後の残留水３６２は回収され、必要に応じて熱交換器３８で冷却等を行い、温度を調整した後、吸収塔３３の水供給配管３３１へ、所定の圧力に加圧して送られ、循環水として利用することができる。なお、必要に応じて残留水３６２に新たな水を加えて混合してから、水供給配管３３１により吸収塔３３に水を供給することもできる。また、このように吸収塔３３へは循環水を供給することができることから、吸収塔３３で用いる水は純水に限定されるものではなく、例えばバイオガスの一部が溶存した循環水を用いることができる。

【0056】

メタン変換手段２９として、既述のように硫黄化合物を、酸素が無い条件下でも酸化することができる細菌、バクテリア等を用いたリアクターを用いる場合、細菌等の種類によっては、高圧吸収塔で加圧された水を供給した場合に、メタンへの変換効率が十分に高くならない場合がある。係る場合、本実施形態のバイオガス精製システム３０で示したように一旦減圧した水をメタン変換手段３９に供給することで、効率よくメタンへの変換を行うことができる。

【0057】

また、本実施形態のバイオガス精製システム３０においては、減圧した水をメタン変換手段３９に供給するため、メタン変換手段３９においては耐圧性能が低いリアクターを用いることも可能になる。

【0058】

［第３の実施形態］
第３の実施形態のバイオガス精製システムの構成例を図４に示す。

【0059】

図４に示したバイオガス精製システム４０では、吸収塔４３までは、図２に示したバイオガス精製システム２０と同様に構成することができる。すなわち、バイオガス供給手段４１から供給したバイオガスを圧縮機４２で圧縮し、吸収塔４３へ供給し、吸収塔４３において、バイオガスの一部を水に吸収させることができる。吸収塔４３については、既述のように高圧吸収塔を好ましく用いることができる。

【0060】

また、吸収塔４３で分離したメタンガスについては、図４に示したように吸収塔４３に接続したメタンガス回収配管４３２により回収することができる。回収したメタンガスについては、必要に応じて、例えば除湿機４４により除湿した後、タンク４５へと回収し、貯蔵できる。

【0061】

バイオガス精製システム４０では、吸収塔４３でバイオガスの一部を吸収させた吸収処理済み水４３３を減圧・脱気塔４６へと送り、減圧・脱気塔４６で減圧、脱気処理を実施することができる。

【0062】

減圧・脱気塔４６で分離されたメタンガスは、減圧・脱気塔用メタンガス回収配管４６１により回収することができる。回収したメタンガスについては、必要に応じて、例えば除湿機４４により除湿した後、タンク４５へと回収し、貯蔵できる。

【0063】

本実施形態のバイオガス精製システム４０では、減圧・脱気塔４６で減圧、脱気処理した後の残留水４６２については硫化物、及び二酸化炭素を依然として含有していることから、係る残留水４６２をメタン変換手段４９へと供給することができる。メタン変換手段４９において生成したメタンガスについては、メタン変換手段用メタンガス回収配管４９１により回収することができる。回収したメタンガスについては、必要に応じて、例えば除湿機４４により除湿した後、タンク４５へと回収し、貯蔵できる。

【0064】

メタン変換手段４９において処理済みの水は、吸収塔４３に接続された水供給配管４３１に接続し、所定の圧力に加圧してから循環水として吸収塔４３に水を供給することもできる。なお、他の実施形態に示したバイオガス精製システムの場合と同様に、図示しない熱交換器を設け、冷却等を行い、温度を調整した後、吸収塔４３の水供給配管４３１へ、水を供給することもできる。また、必要に応じてメタン変換手段４９での処理済み水に新たな水を加えて混合してから、水供給配管４３１により吸収塔４３に水を供給することもできる。このように吸収塔４３へは循環水を供給することができることから、吸収塔４３で用いる水は純水に限定されるものではなく、例えばバイオガスの一部が溶存した循環水を用いることができる。

【0065】

本実施形態のバイオガス精製システム４０では、減圧・脱気塔４６に供給した吸収処理済み水４３３について硫化物や、二酸化炭素の回収を行っていないことから、他の実施形態で示したバイオガス精製システムの場合と比較して、減圧・脱気塔４６で吸収処理済み水４３３から分離されたオフガス中に含まれる硫化物や、二酸化炭素の濃度が高くなっている。このため、吸着塔４７を設け、オフガスについては、吸着塔４７において硫化物等を吸着させてから大気中に放出することが好ましい。

【0066】

本実施形態のバイオガス精製システム４０においては、減圧・脱気塔４６で減圧、脱気処理を行った後の残留水４６２について、メタン変換手段４９へ供給することで残留水４６２内に吸収された硫化物、及び二酸化炭素からメタンを生成し、エネルギー源として有効に利用することができる。

【0067】

［第４の実施形態］
第４の実施形態のバイオガス精製システムの構成例を図５に示す。

【0068】

図５に示したバイオガス精製システム５０では、吸収塔５３として、常圧吸収塔を用いている。

【0069】

このため、バイオガス供給手段５１から供給したバイオガスは、圧縮機を経ることなく、直接吸収塔５３へと供給することができる。吸収塔５３においては、バイオガスの一部を水に吸収させることができる。また、吸収塔５３で分離したメタンガスについては、図５に示したように吸収塔５３に接続したメタンガス回収配管５３２により回収することができる。回収したメタンガスについては、必要に応じて、例えば除湿機５４により除湿した後、タンク５５へと回収し、貯蔵できる。

【0070】

そして、吸収塔５３において、バイオガスの一部を吸収させた吸収処理済み水５３３をメタン変換手段５９へと供給することができる。

【0071】

メタン変換手段５９において生成したメタンガスについては、メタン変換手段用メタンガス回収配管５９１により回収することができる。回収したメタンガスについては、必要に応じて、例えば除湿機５４により除湿した後、タンク５５へと回収し、貯蔵できる。

【0072】

メタン変換手段５９において処理済みの水は、吸収塔５３に接続された水供給配管５３１に供給し、所定の圧力へに加圧してから循環水として吸収塔５３に水を供給することもできる。なお、他の実施形態に示したバイオガス精製システムの場合と同様に、図示しない熱交換器を設け、冷却等を行い、温度を調整した後、吸収塔５３の水供給配管５３１へ、水を供給することもできる。また、メタン変換手段５９での処理済み水に新たな水を加えて混合してから、水供給配管５３１により吸収塔５３に水を供給することもできる。このように吸収塔５３へは循環水を供給することができることから、吸収塔５３で用いる水は純水に限定されるものではなく、例えばバイオガスの一部が溶存した循環水を用いることができる。

【0073】

本実施形態のバイオガス精製システム５０においては、吸収塔５３として常圧吸収塔を用いているため、圧縮機等を省略することができ、システムの構成をより簡略化することができる。このため、コストや、設置面積を特に抑制しつつ、バイオガスに含まれる硫化物、及び二酸化炭素からメタンを生成し、エネルギー源として有効に利用することができる。

【0074】

以上に、バイオガス精製システムについて各種構成例について説明したが、上述の４種の実施形態に限定されるものではない。例えば上述の４種の実施形態で説明した要素を組み合わせたシステムとすることもできる。具体的には例えば、第１の実施形態に示したバイオガス精製システム２０において、第３の実施形態のバイオガス精製システム４０の場合と同様に、減圧・脱気塔２６で生じた残留水２６２について、別途設けたメタン変換手段に供給し、該残留水中にごく微量に含まれる硫化物、二酸化炭素からメタンをさらに生成するように構成することもできる。

【0075】

各実施形態のバイオガス精製システムにおいて、必要に応じて任意の部材、手段を設けることもできる。例えば第１の実施形態に示したバイオガス精製システム２０において、オフガス用配管２６１上に吸着塔を設け、減圧・脱気塔２６からのオフガスを該吸着塔に供給し、オフガス中の硫化物濃度をさらに低減するように構成することもできる。

【0076】

また、ここまで説明した各実施形態のバイオガス精製システムにおいて説明を行った、各手段について、同様の機能を有する部材、手段に置き換えることもできる。例えば、減圧・脱気塔について、減圧を行う手段と、脱気を行う手段とを分けて設けても良い。

【0077】

さらに、ここまで各実施形態で説明したバイオガス精製システムに供給するガスは、バイオガスのみに限定されるものではなく、例えば硫化物と、二酸化炭素とを含有する混合ガスを用いることもできる。硫化物としては例えば硫化水素（Ｈ_２Ｓ）等が挙げられる。

【0078】

以上に説明したバイオガス精製システムによれば、バイオガスに含まれる硫化物と、二酸化炭素とからメタンを生成することができる。このため、上記各実施形態で説明したバイオガス精製システムによれば、従来廃棄されていたバイオガス中の硫化物や、二酸化炭素をエネルギー源として有効に利用することができる。

【0079】

さらに、上記各実施形態で説明したバイオガス精製システムによれば、従来は大気に排気されていた二酸化炭素を固定化することができるため、バイオガス精製システムをカーボンマイナスなシステムとすることができる。

【0080】

従来はバイオガス中の硫化物を吸着剤に吸着させていたため、該吸着剤の廃棄費用が必要であったところ、上記各実施形態で説明したバイオガス精製システムでは、硫化物の吸着剤による吸着が不要になるか、吸着剤に吸着させる硫化物の量を低減できるため、吸着剤の廃棄費用が不要、もしくは低減することが可能になり、バイオガス精製システムのランニングコストを抑制することが可能なる。

【0081】

また、図１を用いて説明したように、従来のバイオガス精製システム１０は、バイオガス供給手段１１から供給したバイオガスを、圧縮機１２により加圧後、吸収塔１３へと供給していた。そして、吸収塔１３へ供給したバイオガスのうち、主にメタンガス以外の二酸化炭素や、硫化物を循環水に吸収させていた。このため、係る循環水に吸収された硫化物を処理するために曝気処理が行われる場合があったが、上記各実施形態で説明したバイオガス精製によれば、係る曝気処理が不要になるため、曝気処理に要していた動力の負荷を低減できる。

【0082】

そして、上記各実施形態で説明したバイオガス精製システムは、比較的シンプルな構成を有しているため、省スペースなバイオガス精製システムを実現することができる。

【符号の説明】

【0083】

２０、３０、４０、５０ バイオガス精製システム
２３、３３、４３、５３ 吸収塔
２９、３９、４９、５９ メタン変換手段

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】