食品廢棄物沼氣發(fā)酵系統(tǒng)
為了完成防止地球暖化對(duì)策，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)的循環(huán)社會(huì)，作為國策，日本大力推進(jìn)“生物質(zhì)•日本綜合戰(zhàn)略”，實(shí)施生物質(zhì)的綜合利用。關(guān)于食品廢棄物，實(shí)施食品有關(guān)事業(yè)者的食品再循環(huán)法，進(jìn)行再資源化。通過沼氣發(fā)酵的生物質(zhì)，可從生垃圾等水分多的原料有效回收能量并可轉(zhuǎn)換為電力等。這是一種也適用于城市的食品廢棄物再資源化的有效方法，但難以確保堆肥和家畜飼料的需要，F(xiàn)有的沼氣發(fā)酵工藝過程，由于處理速度慢，必須要大容量的發(fā)酵槽，使設(shè)備規(guī)模變大，廢棄物處理成本變高是個(gè)需解決的課題。因此，日本富士電機(jī)集團(tuán)公司進(jìn)行了能高速處理的沼氣發(fā)酵系統(tǒng)的開發(fā)。這種所謂的高速處理是縮短在沼氣發(fā)酵槽的滯留時(shí)間（HRT），使發(fā)酵槽小型化，目標(biāo)繼續(xù)進(jìn)行穩(wěn)定發(fā)酵。其食品廢棄物沼氣發(fā)酵系統(tǒng)開發(fā)狀況介紹如下：
（1）高速沼氣發(fā)酵系統(tǒng)的開發(fā)
目前開發(fā)的沼氣發(fā)酵系統(tǒng)採用濕式高溫發(fā)酵工藝過程，將載流子充填于發(fā)酵槽內(nèi)，成功地使嫌氣性微生物高密度粘附于其上，而以前的沼氣發(fā)酵系統(tǒng)，以除控制發(fā)酵槽內(nèi)的溫度外，不進(jìn)行發(fā)酵過程的特別控制方式為主流。該公司以分析微生物增殖速度的結(jié)果為基礎(chǔ)，確立發(fā)酵控制方式。與食品廢棄物的量或種類的變化相對(duì)應(yīng)，開發(fā)自動(dòng)維持最佳發(fā)酵狀態(tài)的系統(tǒng)。由于有效地利用這些技術(shù)，將以往高溫發(fā)酵過程需要10天以上的發(fā)酵日數(shù)縮短一半以下，使設(shè)備大幅縮小，實(shí)現(xiàn)了低成本化。為了除去沼氣發(fā)酵液中高濃度的氮，採用亞硝酸硝化脫氮法，與現(xiàn)有的生物處理方式相比，也可實(shí)現(xiàn)設(shè)備小型化和降低運(yùn)輸成本的目標(biāo)。
（2）供食殘?jiān)恼託獍l(fā)酵系統(tǒng)實(shí)證試驗(yàn)
富士電機(jī)集團(tuán)公司和京都日野市共同在日野市凈化中心內(nèi)建設(shè)以學(xué)校供食殘?jiān)鼮閷?duì)象的0.4t/d試驗(yàn)裝置。從2003年12月到2005年4月作為廢棄物研究財(cái)團(tuán)的廢棄物處理技術(shù)開發(fā)支援事業(yè)進(jìn)行了實(shí)證試驗(yàn)，試驗(yàn)期間分PHASEⅠ和PHASEⅡ二階段進(jìn)行。試驗(yàn)設(shè)備由垃圾收集設(shè)備、沼氣發(fā)酵設(shè)備、廢液處理設(shè)備、氣體凈化利用設(shè)備等組成。前設(shè)備處理能力0.7t/d，額定處理量0.4t/d，調(diào)壓槽3.0m3，沼氣發(fā)酵槽2.6m3×2槽，間歇曝氣槽8.5m3。
在實(shí)證試驗(yàn)中，每周五收集從日野市內(nèi)小學(xué)排出的供食殘?jiān)，并送入垃圾粉碎分選機(jī)，除去乙烯袋等不宜發(fā)酵物，同時(shí)進(jìn)行粉碎送往調(diào)整槽。被粉碎后的生垃圾在調(diào)整槽用1-1.5倍的水進(jìn)行稀釋，再送到沼氣發(fā)酵槽，用滯留4日（HRT）時(shí)間進(jìn)行生物質(zhì)氣化。所產(chǎn)生的生物質(zhì)氣體，作為發(fā)酵槽加溫的鍋爐燃料利用，剩余的生物質(zhì)氣體燃燒后放出于大氣中。從沼氣發(fā)酵槽產(chǎn)生的發(fā)酵廢液，用曝氣式活性污泥處理方法進(jìn)行處理，在下水道中排走。而剩下污泥的一部分進(jìn)行凝集沉淀，用溫水進(jìn)行可溶化處理，返送回沼氣發(fā)酵槽。
在PHASⅡ處理階段，在沼氣發(fā)酵上升期，用自動(dòng)負(fù)荷上升控制進(jìn)行運(yùn)行，用約20日時(shí)間，達(dá)到額定負(fù)荷為止，在途中12日的停止期后，再用約10天時(shí)間上升，共進(jìn)行了約200天的實(shí)證運(yùn)行。結(jié)果每噸生垃圾的生物氣體發(fā)生量是143-210Nm3，甲烷濃度約63%。
2005年5-8月，將上述試驗(yàn)設(shè)備遷移到該公司的千葉工場，從2005年9月開始投入市原市供食中心的供食殘?jiān)，繼續(xù)進(jìn)行PHASEⅡ的試驗(yàn)。從PHASEⅠ到Ⅱ的總運(yùn)行日數(shù)超過730天，并進(jìn)行了長期穩(wěn)定性和可靠性確認(rèn)。
（3）乳制品沼氣發(fā)酵系統(tǒng)實(shí)證試驗(yàn)
富士電機(jī)系統(tǒng)公司和明治乳業(yè)公司，NEDO共同研究，作為2005年度NEDO的生物質(zhì)等未活用物質(zhì)能源實(shí)證試驗(yàn)事業(yè)，在明治乳業(yè)公司神奈川工場迠設(shè)2t/d的廢乳制品沼氣發(fā)酵系統(tǒng)從2006年4月起進(jìn)行實(shí)證試驗(yàn)。發(fā)酵廢液，在工場內(nèi)的現(xiàn)有排水處理設(shè)備進(jìn)行處理。變成不用前處理設(shè)備和廢液處理設(shè)備，所產(chǎn)生的生物質(zhì)氣體通過蒸汽鍋爐生產(chǎn)蒸汽在工場使用的系統(tǒng)。2006年4月末達(dá)到額定處理量，繼續(xù)進(jìn)行順利的試驗(yàn)。
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