食品废弃物沼气发酵系统

   

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为了完成防止地球暖化对策，实现可持续的循环社会，作为国策，日本大力推进“生物质•日本综合战略”，实施生物质的综合利用。关于食品废弃物，实施食品有关事业者的食品再循环法，进行再资源化。通过沼气发酵的生物质，可从生垃圾等水分多的原料有效回收能量并可转换为电力等。这是一种也适用于城市的食品废弃物再资源化的有效方法，但难以确保堆肥和家畜饲料的需要。现有的沼气发酵工艺过程，由于处理速度慢，必须要大容量的发酵槽，使设备规模变大，废弃物处理成本变高是个需解决的课题。因此，日本富士电机集团公司进行了能高速处理的沼气发酵系统的开发。这种所谓的高速处理是缩短在沼气发酵槽的滞留时间（HRT），使发酵槽小型化，目标继续进行稳定发酵。其食品废弃物沼气发酵系统开发状况介绍如下：

   （1）高速沼气发酵系统的开发

    目前开发的沼气发酵系统採用湿式高温发酵工艺过程，将载流子充填于发酵槽内，成功地使嫌气性微生物高密度粘附于其上，而以前的沼气发酵系统，以除控制发酵槽内的温度外，不进行发酵过程的特别控制方式为主流。该公司以分析微生物增殖速度的结果为基础，确立发酵控制方式。与食品废弃物的量或种类的变化相对应，开发自动维持最佳发酵状态的系统。由于有效地利用这些技术，将以往高温发酵过程需要10天以上的发酵日数缩短一半以下，使设备大幅缩小，实现了低成本化。为了除去沼气发酵液中高浓度的氮，採用亚硝酸硝化脱氮法，与现有的生物处理方式相比，也可实现设备小型化和降低运输成本的目标。

    （2）供食残渣的沼气发酵系统实证试验

    富士电机集团公司和京都日野市共同在日野市净化中心内建设以学校供食残渣为对象的0.4t/d试验装置。从2003年12月到2005年4月作为废弃物研究财团的废弃物处理技术开发支援事业进行了实证试验，试验期间分PHASEⅠ和PHASEⅡ二阶段进行。试验设备由垃圾收集设备、沼气发酵设备、废液处理设备、气体净化利用设备等组成。前设备处理能力0.7t/d，额定处理量0.4t/d，调压槽3.0m3，沼气发酵槽2.6m3×2槽，间歇曝气槽8.5m3。

    在实证试验中，每周五收集从日野市内小学排出的供食残渣，并送入垃圾粉碎分选机，除去乙烯袋等不宜发酵物，同时进行粉碎送往调整槽。被粉碎后的生垃圾在调整槽用1-1.5倍的水进行稀释，再送到沼气发酵槽，用滞留4日（HRT）时间进行生物质气化。所产生的生物质气体，作为发酵槽加温的锅炉燃料利用，剩余的生物质气体燃烧后放出于大气中。从沼气发酵槽产生的发酵废液，用曝气式活性污泥处理方法进行处理，在下水道中排走。而剩下污泥的一部分进行凝集沉淀，用温水进行可溶化处理，返送回沼气发酵槽。

    在PHASⅡ处理阶段，在沼气发酵上升期，用自动负荷上升控制进行运行，用约20日时间，达到额定负荷为止，在途中12日的停止期后，再用约10天时间上升，共进行了约200天的实证运行。结果每吨生垃圾的生物气体发生量是143-210Nm3，甲烷浓度约63%。

    2005年5-8月，将上述试验设备迁移到该公司的千叶工场，从2005年9月开始投入市原市供食中心的供食残渣，继续进行PHASEⅡ的试验。从PHASEⅠ到Ⅱ的总运行日数超过730天，并进行了长期稳定性和可靠性确认。