特開 2025-30393 分解ガス回収システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2025030393

(43)【公開日】2025-03-07

(54)【発明の名称】分解ガス回収システム

(51)【国際特許分類】

   B09B 1/00 20060101AFI20250228BHJP

   B09B 3/60 20220101ALI20250228BHJP

【ＦＩ】

B09B1/00 A ZAB

B09B3/60

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023135652

(22)【出願日】2023-08-23

(71)【出願人】

【識別番号】501137636

【氏名又は名称】株式会社ＴＭＥＩＣ

(71)【出願人】

【識別番号】514035453

【氏名又は名称】株式会社エックス都市研究所

(74)【代理人】

【識別番号】110003199

【氏名又は名称】弁理士法人高田・高橋国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】北垣 剛

(72)【発明者】

【氏名】堀井 安雄

【テーマコード（参考）】

4D004

【Ｆターム（参考）】

4D004AA01

4D004AB05

4D004BB03

4D004CA12

4D004CA18

4D004CC11

4D004CC15

(57)【要約】

【課題】有機性廃棄物の埋立地で発生したガスが大気中に排出されるのを抑える。
【解決手段】分解ガスを回収するシステムは、通気管と、ガス回収構造と、を備える。前記通気管は、地中に形成された埋立処分場の底面に対して略垂直方向に設けられる。前記通気管は、前記埋立処分場に埋め立てられた有機性廃棄物の分解により発生する分解ガスを、埋め立て面の上方に排出する。前記ガス回収構造は、前記通気管を経由する分解ガスの排出経路に設けられる。前記ガス回収構造は、分解ガスからＣＯ_２ガス及びＣＨ_４ガスの少なくとも一方を回収する。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

地中に形成された埋立処分場の底面に対して略垂直方向に設けられ、前記埋立処分場に埋め立てられた有機性廃棄物の分解により発生する分解ガスを、埋め立て面の上方に排出する通気管と、
前記通気管を経由する分解ガスの排出経路に設けられ、分解ガスからＣＯ_２ガス及びＣＨ_４ガスの少なくとも一方を回収するガス回収構造と、
を備えることを特徴とする分解ガス回収システム。

【請求項2】

前記通気管が、第１通気管と、前記第１通気管の内側に設けられて前記第１通気管よりも小径の第２通気管とを含み、
前記第１及び第２通気管は、外周面に形成された複数の通気孔をそれぞれ有し、
前記ガス回収構造が、前記第１通気管の内側、かつ、前記第２通気管の外側に位置し、ＣＯ_２ガス及びＣＨ_４ガスの少なくとも一方を回収するガス回収材料を含む
ことを特徴とする請求項１に記載の分解ガス回収システム。

【請求項3】

前記通気管が、前記埋め立て面の上方に位置する開口を有し、
前記ガス回収構造が、前記開口に着脱可能に取り付けられたベンチレータと、前記ベンチレータに組み込まれ、ＣＯ_２ガス及びＣＨ_４ガスの少なくとも一方を回収するガス回収材料と、を含む
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の分解ガス回収システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、埋立処分場において有機性廃棄物の分解により発生する分解ガスを回収するシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１は、準好気性の廃棄物処分場の構造を開示する。この従来の構造は、地盤中に形成された埋立地と、この埋立地に隣接して形成された浸出水集水ピットと、この埋立地の底面に配置された浸出水集排水管と、を備えている。浸出水集排水管は、有孔の配管である。浸出水集排水管は、この孔を介して埋立地の浸出水を集めて集水ピットに送る。集水ピットは、浸出水集排水管から送られてきた浸出水を外部の処分施設に送る。

【0003】

従来の構造は、また、送気管と、通気管とを備えている。送気管の一端は浸出水集排水管に接続され、他端は地上に開放されている。送気管の地上側の開放端にはブロワが設けられており、このブロワを稼働することで、送気管を介して浸出水集排水管に外気が送られ、又は、浸出水集排水管内のガスが送気管を介して外部に排出される。通気管は、有孔の配管であり、その一端は浸出水集排水管に接続され、他端は地上に開放されている。通気管は、この孔を介して埋立地で発生したガスを外部に排出する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１３－６３４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

有機性廃棄物の埋立地では、微生物による有機性廃棄物の分解が進行する。この分解が進行すると、ＣＨ_４ガス、ＣＯ_２ガスといったガスが発生する。発生したガスは、「分解ガス」又は「埋立ガス」と呼ばれる。嫌気性の埋立地では、分解ガスに占めるＣＨ_４ガスの割合が多くなる。一方、準好気性の埋立地では、分解ガスに占めるＣＨ_４ガスの割合が低下し、ＣＯ_２ガスの割合が多くなる。我が国では、ＣＨ_４ガスの排出量を抑えることのできる準好気性の埋立地が多く設置されている。

【0006】

分解ガスに含まれるＣＨ_４ガス及びＣＯ_２ガスは、温室効果ガスでもある。そのため、埋立地で発生したこれらのガスは、地中から大気中に排出されるのを抑えることが望ましい。この点、特許文献１の構造は、埋立地で発生した分解ガスを大気中に積極的に排出するものであることから、改良の余地がある。

【0007】

本発明の１つの目的は、有機性廃棄物の埋立地で発生したガスが大気中に排出されるのを抑えるための技術を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明は、分解ガスを回収するシステムであり、次の特徴を有する。
前記システムは、通気管と、ガス回収構造と、を備える。
前記通気管は、地中に形成された埋立処分場の底面に対して略垂直方向に設けられる。前記通気管は、前記埋立処分場に埋め立てられた有機性廃棄物の分解により発生する分解ガスを、埋め立て面の上方に排出する。
前記ガス回収構造は、前記通気管を経由する分解ガスの排出経路に設けられる。前記ガス回収構造は、分解ガスからＣＯ_２ガス及びＣＨ_４ガスの少なくとも一方を回収する。

【0009】

本発明において、前記通気管は、第１通気管と、第２通気管とを含んでいてもよい。前記第２通気管は、前記第１通気管の内側に設けられる。前記第２通気管は、前記第１通気管よりも小さい径を有する。前記第１及び第２通気管は、外周面に形成された複数の通気孔をそれぞれ有する。
本発明において、前記ガス回収構造は、前記第１通気管の内側、かつ、前記第２通気管の外側に位置し、ＣＯ_２ガス及びＣＨ_４ガスの少なくとも一方を回収するガス回収材料を含んでいてもよい。

【0010】

本発明において、前記通気管は、前記埋め立て面の上方に位置する開口を有していてもよい。
本発明において、前記ガス回収構造は、前記開口に着脱可能に取り付けられたベンチレータと、前記ベンチレータに組み込まれ、ＣＯ_２ガス及びＣＨ_４ガスの少なくとも一方を回収するガス回収材料と、を含む。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、通気管を経由する分解ガスの排出経路にガス回収構造が設けられるので、このガス回収構造によって分解ガスからＣＯ_２ガス及びＣＨ_４ガスの少なくとも一方を回収することができる。従って、分解ガスに含まれるＣＯ_２ガス又はＣＨ_４ガスが、通気管を経由して大気中に排出されるのを抑えることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】実施形態に係る分解ガス回収システムが適用される埋立処分場の構成例を示す図である。

【図2】図１の２－２線での断面を示す図である。

【図3】図１の３－３線での断面を示す図である。

【図4】埋立処分場でのガス及び液体の排出経路を説明する図である。

【図5】ガス回収構造の第１例を説明する図である。

【図6】ガス回収構造の第２例を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。また、以下の実施形態によりこの発明が限定されるものではない。

【0014】

１．埋立処分場の構成例
図１は、実施形態に係る分解ガス回収システムが適用される廃棄物の埋立処分場の構成例を示す図である。図１には、廃棄物の埋立処分場１０の平面図が描かれている。図１のＸ－Ｙ面は地面と略並行であり、埋立処分場１０は地中に設けられる。埋立処分場１０の底面１１と、Ｘ軸方向（長手方向）の側面１２及び１３と、Ｙ軸方向の側面１４とは、例えば、コンクリート板から構成される。底面１１には、保護マット及び遮水シートが少なくとも１枚ずつ敷設される。側面１２、１３及び１４にも保護マット及び遮水シートが敷設されてもよい。

【0015】

底面１１には、また、浸出水集排水管が敷設される。浸出水集排水管は、底面１１、側面１２、１３、１４等により区画される処分空間内の浸出水を集めて、集めた浸出水を処分空間外に排出する。図１に示される例では、浸出水集排水管が、幹線２１と、支線２２－２９とを含んでいる。幹線２１及び支線２２－２９は、例えば、合成樹脂から形成される。幹線２１及び支線２２－２９の各管の外周面には、通水孔が複数形成されている。各管の周囲に存在する水（浸出水）は、これらの通水孔を通じて各管の内側に移動する。

【0016】

幹線２１は、Ｘ軸方向に直線上に延びている。支線２２－２５は、それぞれ、側面１２側に一端が位置し、他端が幹線２１に接続されている。支線２６－２９は、それぞれ、側面１３側に一端が位置し、他端が幹線２１に接続されている。そのため、支線２２－２９によって集められた浸出水は、幹線２１に移動する。幹線２１の端部には、浸出水集水ピット３１が接続されている。浸出水集水ピット３１は、排水ポンプを備えている。排水ポンプが駆動されると、幹線２１に集められた浸出水が処分空間外に排出される。

【0017】

幹線２１の長手方向には、通気管３２及び３３が設けられている。通気管３２及び３３は、処分空間内に外気（空気）を供給し、又は、処分空間内のガスを外部に排出することを主たる目的として設けられる。通気管３２及び３３は、底面１１に対して略垂直方向に設けられる。通気管３２及び３３は、例えば、合成樹脂から形成される。また、通気管３２及び３３の各管の外周面には、通気孔が複数形成されている。そのため、通気管３２及び３３には、外気及びガスだけでなく浸出水も流れる。通気管３２及び３３には、埋め立ての進捗に応じて延伸が可能な管（例えば、プレスト管）が用いられる。

【0018】

図２は、図１の２－２線での断面を示す図である。図２は、図１に示した通気管３２の軸方向に沿った断面図でもある。図２のＺ軸正方向は、鉛直上向き方向と一致しており、底面１１に対して略垂直な方向とも一致している。尚、図１に示した通気管３３の軸方向に沿った断面図は、これから説明する通気管３２のそれと基本的に同じである。図２に示されるように、通気管３２は、第１通気管３２ａと、第２通気管３２ｂとを含んでいる。第２通気管３２ｂは第１通気管３２ａよりも小径であり、第１通気管３２ａの内側に挿入されている。

【0019】

第１通気管３２ａの基端（開口端）は、幹線２１の全体を覆う切栗石台３４に接続されている。第１通気管３２ａの先端（開口端）は、蓋部材３５によって覆われている。蓋部材３５の中央部には、第２通気管３２ｂを通す孔が形成されている。第２通気管３２ｂの基端（開口端）は幹線２１に接続され、第２通気管３２ｂの先端（開口端）は開放されている。第１通気管３２ａの内側、かつ、第２通気管３２ｂの外側の空間には切栗石群３６が配置されている。尚、図２に示される例では、第１通気管３２ａの内側、かつ、第２通気管３２ｂの外側の空間の一部に切栗石群３６が描かれているが、実際には、この空間の全体に満遍なく切栗石群３６が配置されている。

【0020】

切栗石台３４を構成する切栗石と、切栗石群３６を構成する切栗石は同じである。切栗石台３４の主たる配置目的は、幹線２１及び支線２２－２９の周囲の通気性及び通水性の確保にある。切栗石群３６の主たる配置目的は、通気管３２の立設状態の維持と、第２通気管３２ｂの周囲の通気性及び通水性の確保にある。切栗石群３６は、後述するガス回収構造の第１の例の一部を構成する。

【0021】

図３は、図１の３－３線での断面を示す図である。図２に示されたのが幹線２１の断面であったのに対し、図３には支線２４の断面が示されている。図３に示されるように、支線２４の全体は切栗石台３４によって覆われている。切栗石台３４の左右には土３７が敷設されている。

【0022】

埋立処分場１０に有機性廃棄物が埋め立てされた状態の一例を、図４を参照して説明する。図４に描かれる断面の位置は、図２で説明した断面の位置と同じである。処分空間に廃棄された有機性廃棄物ＷＳは、Ｚ軸上向きに堆積する。有機性廃棄物ＷＳの廃棄の都度、有機性廃棄物ＷＳの露出面を覆う土３８が敷設される。図４には、有機性廃棄物ＷＳと土３８のセットが２セット描かれている。１段目のセットがより古いセットであり、２段目のセットが新しいセットである。２段目のセットを構成する土３８の表面が「埋め立て面」を構成する。

【0023】

第１通気管３２ａ及び第２通気管３２ｂの先端は、埋め立て面よりも上方に位置している。図４に示される例において、有機性廃棄物ＷＳを更に埋め立てる場合は、第１通気管３２ａ及び第２通気管３２ｂの先端に追加の管をそれぞれ連結する。これにより、第１通気管３２ａ及び第２通気管３２ｂの先端の位置が、埋め立て面よりも上方に保たれている。尚、第１通気管３２ａに追加の管を連結する場合は、連結前に蓋部材３５が一旦取り外され、連結後に蓋部材３５が追加の管の先端に取り付けられる。

【0024】

２．分解ガスの排出経路
有機性廃棄物ＷＳが微生物の働きにより分解されると、ＣＨ_４ガスとＣＯ_２ガスを含む分解ガスＧＡＳが生成する。この分解ガスＧＡＳは、有機性廃棄物ＷＳの層内を移動し、第１通気管３２ａの近傍へと移動する。第１通気管３２ａの近傍の分解ガスＧＡＳは、第１通気管３２ａの通気孔を通って第１通気管３２ａの内側に進入し、切栗石群３６の隙間を更に通って第２通気管３２ｂの近傍へと移動する。第２通気管３２ｂの近傍の分解ガスＧＡＳは、第２通気管３２ｂの通気孔を通って第２通気管３２ｂの内側に進入する。そして、第２通気管３２ｂの内部をＺ軸上向き（上方）に移動し、第２通気管３２ｂの先端から外部に排出される。

【0025】

実施形態では、有機性廃棄物ＷＳの層から第２通気管３２ｂの先端に至る分解ガスＧＡＳの一連の排出経路においてＣＨ_４ガスとＣＯ_２ガスが回収される。このＣＨ_４ガスとＣＯ_２ガスを回収するガス回収機構の例を次に説明する。

【0026】

３．ガス回収機構
３－１．第１の例
図５は、ガス回収機構の第１の例を説明する図である。図５には、切栗石群３６の拡大模式図が描かれている。この図５では、切栗石群３６が、切栗石４１と、切栗石４１の近傍に配置されたガス回収材料４２と、を含んでいる。ガス回収材料４２には、主にＣＯ_２ガスを回収する材料と、主にＣＨ_４ガスを回収する材料とが含まれている。

【0027】

ＣＯ_２ガスを回収するガス回収材料４２としては、ナトリウム塩、カルシウム塩、マグネシウム塩といった無機系ＣＯ_２吸着材や、アミン系ＣＯ_２吸着材が例示される。ガス回収材料４２としては、無機系ＣＯ_２吸着材として例示した化学物質を多く含むスラグ、廃棄物焼却プロセスにおいて飛灰中の有害物質を固定化するために消石灰を過剰に吹き込まれた焼却灰も例示される。ＣＨ_４ガスを回収するガス回収材料４２としては、比表面積及び孔径が調整された活性炭、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーンといった炭素系吸着材が例示される。

【0028】

切栗石４１の近傍にガス回収材料４２が配置されていることで、切栗石群３６の隙間を更に通って第２通気管３２ｂの近傍へと移動する分解ガスＧＡＳから、ＣＯ_２ガス及びＣＨ_４ガスの少なくとも一方を分離回収することが可能となる。

【0029】

３－２．第２の例
図６は、ガス回収機構の第２の例を説明する図である。図６に描かれる断面の位置は、図２で説明した断面の位置と同じである。また、図６には、図４で説明した有機性廃棄物ＷＳと土３８のセットが描かれている。図６に示される例では、第２通気管３２ｂの先端に、ベンチレータ４３が着脱可能に取り付けられている。ベンチレータ４３を着脱可能に取り付けられた理由は、定期的な点検及び交換を目的としている。ベンチレータ４３は、埋め立て面の上方に流れる風の吸引作用によって、第２通気管３２ｂ内の分解ガスＧＡＳを外部に排出する。

【0030】

第２の例では、このベンチレータ４３に、第１の例で説明したガス回収材料４２が組み込まれている。ガス回収材料４２の組み込み例としては、ベンチレータ４３内の通気路の途中にガス回収材料４２を含んだユニットを取り付けることが挙げられる。

【0031】

４．効果
以上説明した実施形態によれば、通気管３２及び３３を経由する分解ガスＧＡＳの排出経路にガス回収構造が設けられるので、このガス回収構造によって分解ガスＧＡＳからＣＯ_２ガス及びＣＨ_４ガスの少なくとも一方を回収することができる。従って、分解ガスＧＡＳに含まれるＣＯ_２ガス又はＣＨ_４ガスが、通気管３２又は３３を経由して大気中に排出されるのを抑えることが可能となる。

【符号の説明】

【0032】

１０…埋立処分場、１１…底面、１２，１３，１４…側面、２１…幹線、２２，２３，２４，２５，２６，２７，２８，２９…支線、３１…浸出水集水ピット、３２，３３…通気管、３２ａ…第１通気管、３２ｂ…第２通気管、３４…切栗石台、３５…蓋部材、３６…切栗石群、３７，３８…土、４１…切栗石、４２…ガス回収材料、４３…ベンチレータ、ＷＳ…有機性廃棄物、ＧＡＳ…分解ガス

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】