(57)【要約】【課題】高効率なメタンガス発電を行えるように構成しながらも、コンテナ型発電装置の各種装置をコンテナの内部にコンパクトに配置することができるコンテナ型発電装置を提供する。【解決手段】輸送手段で輸送可能なコンテナ型発電装置Ｃであって、前処理装置１と、前処理装置１で前処理された固形分を有する処理物を所定の亜臨界水処理条件で亜臨界水処理する亜臨界水処理部２と、亜臨界水処理された処理物をメタン発酵するメタン発酵部４と、メタンガスを精製する精製装置６と、メタンガスを燃料として発電する発電装置７とを、単一のコンテナＣの内部に収容する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
輸送手段で輸送可能なコンテナ型発電装置であって、
コンテナの外部から受け入れ部に供給された原料を前処理する前処理装置と、該前処理装置で前処理された固形分を有する処理物を所定の亜臨界水処理条件で亜臨界水処理する亜臨界水処理部と、該亜臨界水処理部で亜臨界水処理された処理物をメタン発酵するメタン発酵部と、該メタン発酵部でメタン発酵して生成されたバイオガスからメタンガスを精製する精製装置と、該精製装置により精製されたメタンガスを燃料として発電する発電装置とを、単一のコンテナの内部に収容してあるコンテナ型発電装置。
【請求項２】
前記発電装置で発電された電力を外部に出力するための接続部を備え、前記受け入れ部から前記接続部に亘るすべての装置を、前記コンテナの内部に収容してある請求項１記載のコンテナ型発電装置。
【請求項３】
前記メタン発酵部で発生した消化液をコンテナの外部に取り出すための消化液取出口、前記精製装置で発生した二酸化炭素をコンテナの外部に取り出すための二酸化炭素取出口、及び、前記メタン発酵部の発酵液を交換するための発酵液交換口の少なくともいずれか一つを、前記コンテナの側面に設けてある請求項１又は２記載のコンテナ型発電装置。
【請求項４】
前記コンテナの天井壁部に太陽光発電装置を配備し、前記コンテナの内部に該太陽光発電装置により発電した電力を蓄電する蓄電池を配備してある請求項１〜３のいずれか一項記載のコンテナ型発電装置。
【請求項５】
前記前処理装置、前記亜臨界水処理部、前記メタン発酵部、前記精製装置、及び、前記発電装置の少なくともいずれか一つをユニット化して、前記コンテナに対して着脱可能に構成してある請求項１〜４のいずれか一項記載のコンテナ型発電装置。
【請求項６】
前記コンテナは、該コンテナを前記輸送手段に搭載するための金具、又は、該コンテナを前記輸送手段に搭載して固定するためのロック装置を備えてある請求項１〜５のいずれか一項記載のコンテナ型発電装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項記載のコンテナ型発電装置を管理するためのコンテナ型発電装置の管理システムであって、
コンテナの内部に収容された機器を制御する制御装置をコンテナの内部に備え、該制御装置は、コンテナ型発電装置の運転状態に関する情報を無線又は有線で管理センターに送信可能な通信部を備え、前記管理センターは、前記通信部から送信された情報を受信可能な情報通信部と、前記通信部から送信された情報に基づいて異常が発生したコンテナ型発電装置の全部又は一部をメンテナンス済みのものに交換するための情報を報知する情報報知部とを備えてあるコンテナ型発電装置の管理システム。
【請求項８】
前記管理センターは、前記通信部から送信された情報に基づいてコンテナ型発電装置の全部又は一部に異常が発生しているか否かを判定する異常判定部を備えてある請求項７記載のコンテナ型発電装置の管理システム。
【請求項９】
前記管理センターは、メンテナンス済みのコンテナ型発電装置の在庫情報を管理する在庫管理部と、該在庫管理部の在庫情報と前記異常判定部の判定結果とを照合して異常が発生したコンテナ型発電装置の全部又は一部をメンテナンス済みのものに交換可能か否かを判定する交換判定部とを備えてある請求項８記載のコンテナ型発電装置の管理システム。
【請求項１０】
前記運転状態に関する情報が、前記メタン発酵部のメタン発酵状態を示す発酵情報であり、前記情報報知部は、前記通信部から送信された情報に基づいて前記メタン発酵部の発酵液を交換するための情報を報知する請求項７〜９のいずれか一項記載のコンテナ型発電装置の管理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、輸送手段で輸送可能なコンテナ型発電装置及びコンテナ型発電装置の管理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の技術として、例えば、特許文献１には、貯留槽から導かれた廃棄物を処理するスクリュープレスと、スクリュープレスで処理された搾汁液をメタン発酵する発酵槽と、発酵槽で発生したガスを精製する水抜槽及び脱硫槽と、精製されたガスによって運転されるガスエンジン発電機とを同一筺体内に収納したメタン発酵装置が開示されている。特許文献１に記載の技術は、メタン発酵装置の各種装置を同一筺体内に収納することで、メタン発酵システムが大規模なシステムとなることを回避し、槽間の配管等の工事の短期化を図ろうとするものである。
【０００３】
また、例えば、特許文献２には、生ごみ又は食品残渣を粉砕したスラリー状の含水食品残渣を前処理装置で亜臨界水処理し、亜臨界水処理した含水食品残渣をメタン発酵設備でメタン発酵し、メタン発酵によって発生したバイオガスを発電装置に供給して電力を発電するように構成したメタン発酵処理施設が開示されている。特許文献２に記載の技術は、スラリー状の含水食品残渣を前処理装置で亜臨界水処理してメタン発酵設備に供給することで、高い効率でメタン発酵して低コストで迅速に生ごみ又は食品残渣を処理しようとするものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開昭６０−２４４００号公報（第３図参照）
【特許文献２】特開２００７−１１１６７３号公報（図１参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した特許文献１に記載の技術は、筺体が輸送手段で輸送可能なものか明らかでないが、輸送手段で輸送できる程度の大きさのコンテナにメタン発酵装置の各種装置を収容しようとした場合に、メタン発酵装置の各種装置の大きさが大きくコンテナの内部にコンパクトに配置することが困難であった。また、搾汁液のみを搾汁槽を介して発酵槽でメタン発酵し、スクリュープレスで処理された固形分離物を固形分離物槽に収納して肥料として使用するものであるため、固形分離物槽がメタン発酵装置の各種装置をコンテナの内部に配置する妨げになり易いといった問題があり、また、固形分離物を含む廃棄物を効率よくメタン発酵して高効率なメタンガス発電を行う観点からも改善の余地があった。
【０００６】
また、上述した特許文献２に記載の技術は、生ごみ又は食品残渣を粉砕したスラリー状の含水食品残渣を前処理装置で亜臨界水処理するものであるが、各種設備を備えた大規模なメタン発酵施設に関する技術であり、輸送手段で輸送可能に構成したり各種設備をコンテナの内部に収容したりすることは全く想定されていない。
【０００７】
本発明の目的は、高効率なメタンガス発電を行えるように構成しながらも、コンテナ型発電装置の各種装置をコンテナの内部にコンパクトに配置することができるコンテナ型発電装置及びコンテナ型発電装置の管理システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の発明は、輸送手段で輸送可能なコンテナ型発電装置であって、コンテナの外部から受け入れ部に供給された原料を前処理する前処理装置と、該前処理装置で前処理された固形分を有する処理物を所定の亜臨界水処理条件で亜臨界水処理する亜臨界水処理部と、該亜臨界水処理部で亜臨界水処理された処理物をメタン発酵するメタン発酵部と、該メタン発酵部でメタン発酵して生成されたバイオガスからメタンガスを精製する精製装置と、該精製装置により精製されたメタンガスを燃料として発電する発電装置とを、単一のコンテナの内部に収容してある。
【０００９】
上記構成によると、亜臨界水処理によって固形分を有する処理物をメタン発酵し易い易分解物に短時間で効率よく変換できる。そして、メタン発酵部によるメタン発酵を短時間で効率よく行うことができ、メタンガス回収量を増加させて高効率なメタンガス発電を行うことができる。この場合、メタン発酵の効率化により、前処理装置やメタン発酵部などを構成するためのタンク類をコンテナの内部に収容するのに適した小型のもので構成することも可能になる。また、前処理装置で前処理された処理物の固形分を回収するのではなく亜臨界水処理を介してメタン発酵することで、処理物の固形分をコンテナの内部で回収するための容器等を不要にでき、亜臨界水処理部などを収容する収容空間をコンテナの内部に確保できる。これにより、高効率なメタンガス発電を行えるように構成しながらも、コンテナ型発電装置の各種装置をコンテナの内部にコンパクトに配置することができる。
【００１０】
第２の発明は、上記第１の発明のコンテナ型発電装置において、前記発電装置で発電された電力を外部に出力するための接続部を備え、前記受け入れ部から前記接続部に亘るすべての装置を、前記コンテナの内部に収容してある。
【００１１】
上記構成によると、受け入れ部から接続部に亘るすべての装置をコンテナの内部にコンパクトに配置することができる。また、外部の電力機器等と接続部とを接続し、必要最小限の外部配管等を施すだけで、操作簡単に設置作業や交換作業を完了させてコンテナ型発電装置の運転を開始できる。
【００１２】
第３の発明は、上記第１又は第２の発明のコンテナ型発電装置において、前記メタン発酵部で発生した消化液をコンテナの外部に取り出すための消化液取出口、前記精製装置で発生した二酸化炭素をコンテナの外部に取り出すための二酸化炭素取出口、及び、前記メタン発酵部の発酵液を交換するための発酵液交換口の少なくともいずれか一つを、前記コンテナの側面に設けてある。
【００１３】
上記構成によると、消化液取出口又は二酸化炭素取出口を用いてコンテナの外部に消化液又は二酸化炭素を簡単に取り出すことができ、また、発酵液交換口を用いてコンテナの外部からメタン発酵部内の発酵液を容易に交換することができ、メンテナンス性のよいコンテナ型発電装置を実現できる。
【００１４】
第４の発明は、上記第１〜第３の発明のいずれか一つのコンテナ型発電装置において、前記コンテナの天井壁部に太陽光発電装置を配備し、前記コンテナの内部に該太陽光発電装置により発電した電力を蓄電する蓄電池を配備してある。
【００１５】
上記構成によると、コンテナの天井壁部を発電部として有効活用して、コンテナ内の各種装置の電力として活用したり外部へ出力する電力を増やしたりでき、更に高効率なコンテナ型発電装置を実現できる。
【００１６】
第５の発明は、上記第１〜第４の発明のいずれか一つのコンテナ型発電装置において、前記前処理装置、前記亜臨界水処理部、前記メタン発酵部、前記精製装置、及び、前記発電装置の少なくともいずれか一つをユニット化して、前記コンテナに対して着脱可能に構成してある。
【００１７】
上記構成によると、ユニット化された各種装置をコンテナから取り外してメンテナンスしたり交換したりすることができ、メンテナンス性のよいコンテナ型発電装置を実現できる。
【００１８】
第６の発明は、上記第１〜第５の発明のいずれか一つのコンテナ型発電装置において、前記コンテナは、該コンテナを前記輸送手段に搭載するための金具、又は、該コンテナを前記輸送手段に搭載して固定するためのロック装置を備えてある。
【００１９】
上記構成によると、金具又はロック装置を利用してコンテナごと輸送手段に搭載することができ、故障時等に迅速にコンテナごと交換できる。
【００２０】
第７の発明は、上記第１〜第６の発明のいずれか一つのコンテナ型発電装置を管理するためのコンテナ型発電装置の管理システムであって、コンテナの内部に収容された機器を制御する制御装置をコンテナの内部に備え、該制御装置は、コンテナ型発電装置の運転状態に関する情報を無線又は有線で管理センターに送信可能な通信部を備え、前記管理センターは、前記通信部から送信された情報を受信可能な情報通信部と、前記通信部から送信された情報に基づいて異常が発生したコンテナ型発電装置の全部又は一部をメンテナンス済みのものに交換するための情報を報知する情報報知部とを備えてある。
【００２１】
上記構成によると、管理システムを用いて異常が発生したコンテナ型発電装置をメンテナンス済みのものに迅速に交換できる。これにより、コンテナ型発電装置の所有者側での維持管理の全部又は一部を不要にして、コンテナ型発電装置の運転停止時間を最小限に留めることができる。
【００２２】
第８の発明は、上記第７の発明のコンテナ型発電装置の管理システムにおいて、前記管理センターは、前記通信部から送信された情報に基づいてコンテナ型発電装置の全部又は一部に異常が発生しているか否かを判定する異常判定部を備えてある。
【００２３】
上記構成によると、通信部から送信された多くの情報から迅速にコンテナ型発電装置の故障を判定することができ、異常が発生したコンテナ型発電装置の交換を更に迅速に行うことができる。
【００２４】
第９の発明は、上記第８の発明のコンテナ型発電装置の管理システムにおいて、前記管理センターは、メンテナンス済みのコンテナ型発電装置の在庫情報を管理する在庫管理部と、該在庫管理部の在庫情報と前記異常判定部の判定結果とを照合して異常が発生したコンテナ型発電装置の全部又は一部をメンテナンス済みのものに交換可能か否かを判定する交換判定部とを備えてある。
【００２５】
上記構成によると、在庫管理部の在庫情報を確認して交換可能か否かを迅速に判定することができ、異常が発生したコンテナ型発電装置の交換を更に迅速に行うことができる。
【００２６】
第１０の発明は、上記第７〜第９の発明のいずれか一つのコンテナ型発電装置の管理システムにおいて、前記運転状態に関する情報が、前記メタン発酵部のメタン発酵状態を示す発酵情報であり、前記情報報知部は、前記通信部から送信された情報に基づいて前記メタン発酵部の発酵液を交換するための情報を報知する。
【００２７】
上記構成によると、メタン発酵部のメタン発酵状態を的確に管理センターで把握できるとともに、品質が悪化したメタン発酵部内の発酵液を新たな発酵液に迅速に交換できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】第１実施形態のメタンガス発電システムを説明するブロック図である。
【図２】第１実施形態のコンテナ型発電装置の全体構造を説明する斜視図である。
【図３】別の形態でコンテナ型発電装置の各種機器をユニット化する例を説明する斜視図である。
【図４】第１実施形態のコンテナ型発電装置の管理システムを説明するブロック図である。
【図５】第２実施形態のメタンガス発電システムを説明するブロック図である。
【図６】第３実施形態のメタンガス発電システムを説明するブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
［第１実施形態］
図１は、第１実施形態のメタンガス発電システムＳを説明するブロック図である。なお、図１では、原料となる生ごみから生成した生成物の流れを太線の実線で示し、排熱の流れを破線で示し、制御系の配線等を細線の実線で示してある（図５及び図６においても同様）。図１に示すように、メタンガス発電システムＳは、原料となる生ごみを受け入れて前処理する前処理装置１と、前処理装置１で前処理されたケーキと水の混合物を所定の亜臨界水処理条件で亜臨界水処理する亜臨界水処理部２と、前処理装置１で前処理された搾液及び洗浄水と亜臨界水処理部２で亜臨界水処理された処理物を攪拌して一時的に貯留する一時貯留部３と、一時貯留部３で攪拌して一時的に貯留された攪拌物をメタン発酵するメタン発酵部４と、メタン発酵部４でメタン発酵して生成されたバイオガスからメタンガスを精製する精製装置６と、精製装置６により精製されたメタンガスを燃料として発電する発電装置７と、これらの装置等を制御するとともに発電装置７で発電された電力を制御する制御装置８とを備える。ここで、メタンガス発電システムＳで処理される「生ごみ」とは、家庭や飲食店から排出される調理かす、食べ残しや残飯などの廃棄物を意味し、具体的には、ご飯、うどん、そば、野菜、肉、魚介類などを意味し、物質構成としては、タンパク質、糖を含む炭水化物、脂質が主なものである。
【００３０】
前処理装置１は、生ごみを受け入れる受け入れ部１Ａと、受け入れ部１Ａに受け入れられた生ごみを破砕機等によりスラリー状に破砕する破砕部１Ｂと、破砕部１Ｂで破砕したスラリー状の破砕物を搾液とケーキに固液分離する固液分離部１Ｃと、固液分離部１Ｃで分離されたケーキを浸水脱水処理する浸水脱水処理部１Ｄと、浸水脱水処理部１Ｄで脱水処理されたケーキに水を加えて水分調整する水分調整部１Ｅとを備える。
【００３１】
破砕部１Ｂは、生ごみをスラリー状に破砕できるものであればせん断式や回転ブレード式などの種々の破砕機を採用できるが、生ごみに混入した異物を分離可能な回転ブレード式破袋分別機が好ましい。これにより、生ごみに混入した異物、具体的には、割り箸などの木屑、ごみ袋や弁当箱などのプラスチック類、空き缶やスプーンやフォークなどの金属類、などの可燃ごみや不燃ごみとして通常処理される異物を、生ごみを破砕する回転ブレードの遠心力を利用して分離除去できる。
【００３２】
固液分離部１Ｃは、破砕部１Ｂで破砕したスラリー状の破砕物を、固形分であるケーキと液体分である搾液とに分離できるものであれば、フィルタープレス機や遠心分離機などであってもよいが、連続処理の観点からスクリュープレス機が好ましい。そして、固液分離部１Ｃで分離された糖を多く含む搾液は、亜臨界水処理部２による亜臨界水処理を経ずに一時貯留部３に直接貯留される。一方、固液分離部１Ｃで分離されたタンパク質を多く含むケーキは、浸水脱水処理部１Ｄによる浸水脱水処理や水分調整部１Ｅによる水分調整を経て亜臨界水処理部２に供給されて所定の亜臨界水処理条件で亜臨界水処理される。これにより、破砕部１Ｂで破砕したスラリー状の破砕物をそのまま亜臨界水処理部２に供給して糖とタンパク質が含まれた状態で亜臨界水処理する場合に比べ、亜臨界水処理時におけるメイラード反応を効果的に抑制することができ、メイラード反応に起因して後工程であるメタン発酵部４でのメタン発酵が阻害されることを防止できる。
【００３３】
ここで、メイラード反応とは、還元糖とアミノ化合物（アミノ酸、ペプチドおよびタンパク質）を加熱したときに起こる反応である。また、還元糖とは、例えばグルコース、フルクトース、グリセルアルデヒドなどの全ての単糖、ラクトース、アラビノース、マルトースなどのマルトース型二糖・オリゴ糖などであり、単糖又は二糖類など重合度の小さい水溶性の糖である。したがって、固液分離部１Ｃにおいて生ごみに含まれる糖の内の水溶性の糖を予めタンパク質を多く含む水不溶性の固形分から分離することによって、加熱時（亜臨界水処理時）におけるメイラード反応を効果的に抑制することができる。
【００３４】
浸水脱水処理部１Ｄは、ケーキを浸水処理するための容器と、ケーキを脱水処理する脱水装置とを備える。脱水装置は、ケーキを脱水できるものであればフィルタープレス機や遠心分離機などであってもよいが、連続処理の観点からスクリュープレス機が好ましい。浸水脱水処理部１Ｄでは、固液分離部１Ｃで固液分離することで脱水処理されたケーキを容器に入れて浸水処理し、さらに、浸水処理したケーキを脱水装置で再び脱水処理する。これにより、固液分離部１Ｃで分離されたケーキに含まれる糖濃度を更に低減することができ、亜臨界水処理時におけるメイラード反応を更に効果的に抑制することができる。この場合、固液分離部１Ｃで固液分離する際にスクリュープレス機で脱水する回数や、浸水処理したケーキを脱水装置で再び脱水する回数は、１回であってもよいが、複数回行うとケーキに含まれる糖濃度を多く低減できる。また、固液分離部１Ｃで固液分離する際にスクリュープレス機で脱水する速度や、浸水処理したケーキを脱水装置で再び脱水する速度は、低速であっても高速であってもよいが、所定速度よりも低速で脱水するとケーキに含まれる糖濃度を効率よく低減できる。
【００３５】
浸水脱水処理部１Ｄで脱水処理する際に生じる洗浄水は、固液分離部１Ｃで分離された搾液と同様に、亜臨界水処理部２による亜臨界水処理を経ずに一時貯留部３に直接貯留される。これにより、浸水脱水処理部１Ｄで脱水処理に用いた洗浄水を排水することなく搾液及び処理物とともにメタン発酵部４に供給してメタン発酵することができ、廃棄物となる排水の量を低減できるとともに最終的なメタンガス回収量を増加させることができる。
【００３６】
水分調整部１Ｅは、浸水脱水処理部１Ｄで脱水処理されたケーキに水を加えて亜臨界水処理に適した含水率に調整する。水分調整部１Ｅにおけるケーキと水の混合比率は、ＴＳ（全固形分濃度）５〜３０％、好ましくは５〜２０％、より好ましくは５〜１５％であることが望ましい。混合比率が、５％未満では固形分濃度が低く、処理量が不十分となり、３０％を超えると含水率が低く、亜臨界水処理できなくなる。水分調整部１Ｅは、配管や制御バルブ等を介して亜臨界水処理部２に接続されている。
【００３７】
亜臨界水処理部２は、熱交換器などにより構成された加熱部２Ａを備え、この加熱部２Ａによって所定の亜臨界水処理条件となるように加熱される。水分調整部１Ｅで水分調整されたケーキと水の混合物は、亜臨界水処理部２に供給されて所定の亜臨界水処理条件で亜臨界水処理される。これにより、従来メタン発酵部４でメタン発酵する際に微生物が長時間をかけて分解していた高分子成分を亜臨界水のもつ加水分解能により短時間で分解することができ、水分調整されたケーキと水の混合物をメタン発酵し易い易分解物に短時間で効率よく変換できる。亜臨界水処理部２での亜臨界水処理条件は、温度が１２０〜２２０℃、好ましくは１４０〜２２０℃、より好ましくは１６０〜２２０℃であり、時間が５〜６０分間、好ましくは１０〜６０分間、より好ましくは１０〜３０分間であることが望ましい。温度が１２０℃未満では亜臨界水処理による可溶化が不十分となり、温度が２２０℃を超えると炭化が起こってしまう。また、時間が５分未満では亜臨界水処理による可溶化が不十分となり、時間が６０分間を超えると炭化が起こってしまう。
【００３８】
亜臨界水処理部２は、配管や制御バルブ等を介して一時貯留部３に接続され、亜臨界水処理部２で亜臨界水処理された処理物は、一時貯留部３に供給される。一時貯留部３は、バッファータンクなどにより構成され、そのタンク内部に供給された内容物を攪拌する攪拌装置を備える。亜臨界水処理部２で亜臨界水処理された処理物や、前処理装置１で前処理された搾液及び洗浄水は、一時貯留部３の内部で攪拌装置によりメタン発酵し易い混合状態に攪拌されながら、一時貯留部３の内部に一時的に貯留される。つまり、亜臨界水処理部２で亜臨界水処理された処理物や前処理装置１で前処理された搾液及び洗浄水をそのままメタン発酵部４に供給すると、それぞれの供給量や供給時期の相違等によってメタン発酵部４に供給される供給物の組成が大きく変化してメタン発酵の管理等に支障が生じるおそれがあるが、これらの処理物並びに搾液及び洗浄水を一時貯留部３を経てメタン発酵部４に供給することで、一時貯留部３においてメタン発酵部４に供給する供給物の組成を均一にして、メタン発酵部４に供給する供給物の組成変化を少なくすることができる。なお、前処理装置１で前処理された搾液及び洗浄水は、亜臨界水処理部２で亜臨界水処理された処理物と混合して一時貯留部３に供給するように構成してもよい。
【００３９】
一時貯留部３は、配管や制御バルブ等を介してメタン発酵部４に接続され、一時貯留部３で一時的に貯留された攪拌物は、メタン発酵部４に供給される。メタン発酵部４は、タンクなどの槽状の容器により構成され、熱交換器などにより構成された加熱部４Ａと、メタン発酵により発生した消化液を貯留するための消化液貯留部４Ｂとを備える。メタン発酵部４は、加熱部４Ａによって加熱されて所定のメタン発酵温度となるように維持管理される。これにより、攪拌物が酸素のない嫌気状態でメタン生成菌を主体とする微生物の作用によって分解され、メタンを主成分とするバイオガスが発生する。メタン発酵部４でのメタン発酵温度は、５０〜６０℃、好ましくは５５℃であることが望ましい。
【００４０】
消化液貯留部４Ｂは、配管や制御バルブ等を介して浸水脱水処理部１Ｄ及び水分調整部１Ｅに接続されている。消化液貯留部４Ｂは、メタン発酵部４で発生した消化液の発生量と、後段の浸水脱水処理部１Ｄ、水分調整部１Ｅ及び排水装置５への消化液の供給量を制御するための制御部として機能する。消化液貯留部４Ｂに貯留された消化液の一部は、浸水脱水処理部１Ｄでケーキを浸水処理するため処理水や水分調整部１Ｅでケーキの水分調整を行うための水として再利用される。これにより、消化液の一部を排水することなく浸水脱水処理部１Ｄの処理水及び水分調整部１Ｅの水として有効活用して廃棄物となる排水の量を低減できる。また、消化液の一部を亜臨界水処理部２及び一時貯留部３を介して再びメタン発酵に供して、最終的なメタンガス回収量を増加させることができる。消化液貯留部４Ｂには、消化液を排水処理する排水装置５が接続され、消化液貯留部４Ｂに貯留された消化液の一部が排水装置５により排水処理されてから廃棄される。なお、消化液貯留部４Ｂに貯留された消化液の一部を浸水脱水処理部１Ｄの処理水としてのみ再利用してもよく、水分調整部１Ｅの水としてのみ再利用してもよい。また、排水装置５を廃止して、消化液貯留部４Ｂに貯留された消化液の全部を浸水脱水処理部１Ｄの処理水及び水分調整部１Ｅの水として再利用してもよい。
【００４１】
メタン発酵部４には、ガスホルダー６Ａを介して精製装置６が接続されている。メタン発酵部４で生成したバイオガスは、ガスホルダー６Ａに一時的に貯留され、制御バルブ等を介して適量ずつ精製装置６に供給される。精製装置６は、メタン発酵部４で生成した主にメタンガスと二酸化炭素からなるバイオガスからメタンガスを精製して回収するための装置である。本実施形態では、精製装置６が、膜材料に無機材料を用いた分離膜、具体的には、例えば、テトラアルコキシシラン（テトラメトキシシラン又はテトラエトキシシラン）と、炭化水素基を含有する炭化水素基含有トリアルコキシシラン（トリメトキシシラン又はトリエトキシシランのＳｉ原子に炭素数１〜６のアルキル基又はフェニル基が結合したもの）との反応によって得られる複合ポリシロキサン網目構造体に、二酸化炭素と親和性を有する金属塩（Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｎｉ、及びＦｅからなる群から選択される少なくとも一種の金属の酢酸塩、硝酸塩、炭酸塩、ホウ酸塩、又はリン酸塩）を少量添加した二酸化炭素／メタンガス分離膜で構成されている。これにより、高濃度のメタンガスを得ることができ、高い分離機能によって従来必要であった吸着剤の交換などのメンテナンスを不要にできる。また、分離膜自体の耐久性を向上させることもできる。
【００４２】
精製装置６は、ガスホルダー６Ｂを介して発電装置７に接続されている。精製装置６で精製されたメタンガスは、ガスホルダー６Ｂに一時的に貯留され、制御バルブ等を介して適量ずつ発電装置７に供給される。本実施形態では、発電装置７が、酸素極に酸素を供給し燃料極にメタンガスを供給することで発電する燃料電池が採用されている。燃料電池としては、リン酸形（ＰＡＦＣ）や固体高分子形（ＰＥＦＣ）等の低温型や、溶融炭酸塩形（ＭＣＦＣ）や固体酸化物形（ＳＯＦＣ）等の高温型等を用いることができるが、本実施形態では、発電時の運転温度が７００℃以上と最も高い固体酸化物形（ＳＯＦＣ）の燃料電池が採用されている。なお、発電装置７は、燃料電池に限らず、メタンガスを燃料としてエンジンを駆動して発電するガスエンジン発電機などであってもよい。
【００４３】
発電装置７は、熱交換器などにより構成された熱変換部７Ａを備える。熱変換部７Ａは、燃料電池の発電時に発生する排熱を熱媒油等の流体に熱変換し、亜臨界水処理部２の加熱部２Ａ及びメタン発酵部４の加熱部４Ａに供給する。つまり、本発明に係るメタンガス発電システムＳでは、亜臨界水処理部２の加熱部２Ａやメタン発酵部４の加熱部４Ａで多く熱源が必要であり、例えばボイラーや電気ヒーター等の熱源を別途用意すると、その分システム全体としてのエネルギー効率や発電効率が低下するため、発電効率が良くかつ発電時の運転温度が７００℃以上と高い固体酸化物形（ＳＯＦＣ）の燃料電池を採用し、その発電時に発生する排熱を亜臨界水処理部２の加熱部２Ａ及びメタン発酵部４の加熱部４Ａで有効利用している。つまり、メタン発酵部４でのメタン発酵温度は、比較的低温であるが、亜臨界水処理部２での亜臨界水処理温度は、比較的高温であり、専ら亜臨界水処理部２で多くの熱源が必要となる。そこで、特に亜臨界水処理部２の加熱部２Ａの熱源として有効活用できるように、発電時の運転温度が７００℃以上となる固体酸化物形（ＳＯＦＣ）の燃料電池が採用されている。
【００４４】
熱変換部７Ａは、配管や制御バルブ等を介して亜臨界水処理部２の加熱部２Ａに接続され、亜臨界水処理部２の加熱部２Ａは、配管や制御バルブ等を介してメタン発酵部４の加熱部４Ａに接続されている。つまり、熱変換部７Ａで熱変換された排熱のうちの亜臨界水処理部２の加熱部２Ａで熱源として用いられて余った余剰熱が、メタン発酵部４の加熱部４Ａの熱源として利用される。これにより、亜臨界水処理部２での亜臨界水処理温度とメタン発酵部４でのメタン発酵温度との温度差に着目し、熱変換部７Ａで熱変換された排熱を無駄なく有効利用できる。また、メタン発酵部４の加熱部４Ａは、配管や制御バルブ等を介して熱変換部７Ａに接続されている。これにより、熱変換部７Ａと亜臨界水処理部２の加熱部２Ａとメタン発酵部４の加熱部４Ａとの間で流体を循環させることができ、メタン発酵部４の加熱部４Ａの戻り熱を無駄なく有効利用できる。なお、亜臨界水処理部２の加熱部２Ａの余剰熱をメタン発酵部４の加熱部４Ａに供給するのではなく、熱変換部７Ａで熱変換された排熱をメタン発酵部４の加熱部４Ａに直接供給してもよい。
【００４５】
制御装置８は、メタンガス発電システムＳを統括的に制御するものであり、システム内の各種機器の作動を制御するシステム制御部８Ａと、発電装置７で発電された電力及びシステム内の使用電力を制御する電力制御部８Ｂとを備える。前処理装置１の破砕機やスクリュープレス機等の各種機器や、システム内の各種制御バルブ等の制御機器は、制御装置８に接続されている。また、前処理装置１内の各種機器の電力情報や異常情報などの前処理装置１の稼働状態を計測するための計測機器類や、亜臨界水処理部２の内部の温度や圧力などの処理状態を計測するための計測機器類や、メタン発酵部４のメタン発酵温度などのメタン発酵状態を計測するための計測機器類や、精製装置６のメタンガス精製量などのメタンガス精製状態を計測するための計測機器類や、発電装置７の電力量などの発電状態を計測するための計測機器類も、制御装置８に接続されている。
【００４６】
制御装置８のシステム制御部８Ａは、前処理装置１の受け入れ部１Ａに供給された生ごみが連続処理されるように、システム内の各種機器や制御機器を制御する。また、制御装置８のシステム制御部８Ａは、システム内の各種計測機器類からの計測値に基づいて、亜臨界水処理部２において所定の亜臨界水処理条件で亜臨界水処理され、メタン発酵部４において所定のメタン発酵温度でメタン発酵され、精製装置６において所定量のメタンガスが精製され、発電装置７において所定の電力が発電されるように、システム内の各種機器及び制御機器を制御する。
【００４７】
制御装置８には、外部電源を入力しかつ発電装置７で発電した発電電力を外部に出力するための接続部９が接続されている。接続部９は、プラグやコンセントなどにより構成され、簡単に外部電源等と接続できるように構成されている。制御装置８の電力制御部８Ｂは、システム内の各種機器で消費される消費電力と発電装置７で発電された発電電力とを監視し、発電電力が消費電力よりも上回る場合には、接続部９を介して発電電力を外部に出力する。また、制御装置８の電力制御部８Ｂは、発電装置７が発電を開始していない準備運転時等には、外部電源から入力した電力をシステム内の各種機器の電力として使用するように電力制御し、発電装置７が発電を開始すると、外部電源から入力した電力の使用をやめて発電装置７で発電した電力をシステム内の各種機器の電力として使用するように電力制御する。
【００４８】
図２は、本発明に係るコンテナ型発電装置Ｃの全体構造を説明する斜視図であり、図３は、別の形態でコンテナ型発電装置の各種機器をユニット化する例を説明する斜視図である。図２に示すように、コンテナ型発電装置Ｃは、コンテナ１５の内部に上記メタンガス発電システムＳの全ての装置を収容し、コンテナ１５ごとトラックやトレーラーや貨物列車などの輸送手段ＴＲで輸送可能に構成されている。つまり、メタンガス発電システムＳを構成する、前処理装置１、亜臨界水処理部２、一時貯留部３、メタン発酵部４、排水装置５、精製装置６、発電装置７及び制御装置８は、これらに付属する付属品も含めて、単一のコンテナ１５の内部に収容されている。これにより、メタンガス発電システムＳの全ての装置をコンテナ１５ごとまとめて輸送手段ＴＲで簡単に輸送できるだけでなく、コンテナ１５の外部への臭気や処理液やバイオガスなどの漏洩を最小限に留めることができる。
【００４９】
コンテナ１５は、底壁部１５ａと、天井壁部１５ｂと、これらの底壁部１５ａ及び天井壁部１５ｂの間で四方側面を構成する各側壁部１５ｃとを備え、これらの壁部１５ａ，１５ｂ，１５ｃの内部にメタンガス発電システムＳを収容するための収容空間が形成された構造となっている。各壁部１５ａ，１５ｂ，１５ｃは、梁となる鋼製フレーム類を各所に備えたフレーム構造が採用されている。これにより、コンテナ１５の剛性を高めることができ、輸送手段ＴＲによる輸送時の振動等に耐え得るだけでなく、地震発生時の耐震構造を備えたものとなる。
【００５０】
コンテナ１５の一側面を構成する側壁部１５ｃには、複数の開口部１５ｄが形成されている。前処理装置１、亜臨界水処理部２、一時貯留部３、メタン発酵部４、排水装置５、精製装置６、発電装置７及び制御装置８は、複数のユニットＵ１・・・Ｕ５にユニット化され、それぞれのユニットＵ１・・・Ｕ５が複数の開口部１５ｄを介してコンテナ１５に対して着脱可能に構成されている。つまり、前処理装置１が前処理ユニットＵ１としてユニット化され、亜臨界水処理部２と一時貯留部３が亜臨界水処理ユニットＵ２としてユニット化され、メタン発酵部４と排水装置５がメタン発酵ユニットＵ３としてユニット化され、精製装置６と二つのガスホルダー６Ａ，６Ｂが精製ユニットＵ４としてユニット化され、発電装置７と制御装置８が発電ユニットＵ５としてユニット化されている。これにより、複数のユニットＵ１・・・Ｕ５のうちのいずれか一つのユニットに異常が発生した場合には、異常が発生したユニットのみをコンテナ１５から取り外して、コンテナ１５の外部で容易にメンテナンスできる。また、コンテナ型発電装置Ｃを所有する所有者側でのメンテナンスが困難な場合には、異常が発生したユニットのみをコンテナ１５から取り外して、メンテナンス済みのものに交換したり、工場等に搬送して修理したりすることが可能となる。また、災害発生時などには、コンテナ１５から各ユニットＵ１・・・Ｕ５の全部又は一部を取り外して、コンテナ１５の内部を避難場所等として活用することも可能である。
【００５１】
図２に示すように、複数のユニットＵ１・・・Ｕ５は、各種装置を載置固定する載置台Ｕａと側壁部１５ｃの一部となる外壁部Ｕｂとを、コンテナ１５の底壁部１５ａに対してスライド機構等を介してスライド自在に装着することで、載置台Ｕａ及び外壁部Ｕｂを外側に引き出してコンテナ１５から取り外すようにユニット化されている。この場合、載置台Ｕａに載置固定された各種装置は上方及び両側方が開放されているので、他のユニットとの接続やコンテナ１５の外部でのメンテナンスを容易に行うことができる。なお、図２に示すユニット化の形態とは異なる形態でユニット化してもよく、例えば、図３（Ａ）に示すように、ロック装置Ｒによってロック自在なドアＵｃをヒンジＴ，Ｔを介して開口部１５ｄに揺動開閉自在に装着し、各種装置を載置固定する載置台Ｕａを底壁部１５ａに対してスライド機構等を介してスライド自在に装着し、ドアＵｃを開いた状態で載置台Ｕａを外側に引き出すように構成してもよい。これにより、図２に示した形態の外壁部Ｕｂ側の面も開放することができ、他のユニットとの接続やコンテナ１５の外部でのメンテナンスを更に容易に行うことができる。また、例えば、図３（Ｂ）に示すように、鋼製の箱体Ｕｄの内部に各種装置を収容し、箱体Ｕｄをコンテナ１５に対してスライド機構等を介してスライド自在に装着し、箱体Ｕｄを外側に引き出すように構成してもよい。これにより、コンテナ１５の外部への臭気や処理水やバイオガスなどの漏洩を更に効果的に防止できるとともに、輸送手段ＴＲによる輸送時の各種装置の損傷を防止できる。また、図示しないが、図２、図３（Ａ）及び（Ｂ）に示したユニット化の形態を、各ユニット内に配置する装置の種類等に応じて適宜組み合わせてもよい。
【００５２】
なお、本実施形態では、コンテナ型発電装置を構成する全ての機器をユニット化してコンテナ１５に対して着脱可能に構成した例を示したが、これらの機器の一部のみをユニット化してもよい。具体的には、例えばメンテナンスの頻度が比較的高い前処理装置１のみをユニット化してもよい。また、ユニット化する単位についても、異なる装置を一つのユニットとしてユニット化してもよい。具体的には、例えば前処理装置１の各種機器を２つ以上のユニットにユニット化してもよく、例えば発電装置７と制御装置８とを別々のユニットにユニット化してもよい。
【００５３】
図２に示すように、前処理ユニットＵ１の外壁部Ｕｂの上部には、受け入れ部１Ａが設けられている。作業者は受け入れ部１Ａの開口から前処理ユニットＵ１の内部に生ごみを投入する。メタン発酵ユニットＵ３の側面下部には、メタン発酵部４の発酵液を交換するための発酵液交換口ａと、消化液貯留部４Ｂに貯留された消化液を取り出す消化液取出口ｂと、精製装置６で分離された二酸化炭素を取り出す二酸化炭素取出口ｃと、排水装置５で処理された排水を取り出す排水取出口ｄが集中配置されている。なお、二酸化炭素取出口ｃは、精製ユニットＵ４の側面に配置してもよい。この場合、他の取出口等とは距離が遠くなるが、二酸化炭素取出口ｃを設けるための配管等を簡素化できる。
【００５４】
発酵液交換口ａは、メタン発酵部４に配管接続され、交換口の近傍に設けられた開閉弁等を操作することで、メタン発酵部４内の発酵液を抜いたり、逆に、新たな発酵液をメタン発酵部４内に入れたりすることができる。これにより、コンテナ１５の外部からメタン発酵部４内の発酵液を容易に交換することができる。また、消化液取出口ｂは、消化液貯留部４Ｂに配管接続され、取出口の近傍に設けられた開閉弁等を操作することで、消化液貯留部４Ｂ内の消化液を取り出すことができる。また、二酸化炭素取出口ｃは、精製装置６に設けられた二酸化炭素回収用のガスホルダー（図示せず）に配管接続され、取出口の近傍に設けられた開閉弁等を操作することで、ガスホルダー内の二酸化炭素を取り出すことができる。これにより、コンテナ１５の外部に消化液及び二酸化炭素を簡単に取り出すことができ、取り出した消化液を液肥として利用したり、取り出した二酸化炭素を植物の育成に利用したりできる。そして、排水取出口ｄは、排水装置５に配管接続され、取出口近傍に設けられた開閉弁等を操作することで、排水装置５で処理された排水を取り出して排水口などに廃棄することができる。
【００５５】
なお、図示しないが、植物を栽培する設備等の一式をコンテナ型発電装置Ｃと同様に単一のコンテナの内部に収容したコンテナ型植物工場をコンテナ１５に併設し、消化液取出口ｂ及び二酸化炭素取出口ｃから取り出した消化液及び二酸化炭素をコンテナ型植物工場で利用するように構成してもよい。この場合、発電装置７で発電した電力や発電装置７の発電時に発生した排熱をコンテナ型植物工場に供給して植物の栽培に必要な電力や熱として利用するように構成してもよい。また、逆に、コンテナ型植物工場で栽培された植物の栽培残渣などをコンテナ型発電装置Ｃの原料として利用するように構成してもよい。
【００５６】
コンテナ１５の天井壁部１５ｂの上面には、太陽光発電パネル１３，１３が配設されている。太陽光発電パネル１３，１３は、コンテナ１５の内部、つまり、発電ユニットＵ５の内部に配設された蓄電池１６に接続され、太陽光発電パネル１３，１３で発電した電力が蓄電池１６に蓄えられる。蓄電池１６は、制御装置８の電力制御部８Ｂに接続されている。そして、制御装置８の電力制御部８Ｂは、蓄電池１６に蓄えられた電力を、システム内の各種機器の電力として使用するように制御し、発電装置７で発電した発電電力とともに接続部９を介して外部に出力するように制御する。これにより、外部からの電力の確保が困難な場所においても、予め蓄電池１６に充電しておくことで、蓄電池１６の電力を使って設置後すぐに運転を開始できる。また、原料となる生ごみがなくなり、メタンガス発電の機能を一時的に停止せざるを得ない状況であっても、蓄電池１６や太陽光発電パネル１３によってシステム内の各種機器の電力を確保して、外部からの電力に頼ることなくメタンガス発酵から発電までの一連の機能を継続でき、自立したコンテナ型発電装置Ｃを実現できる。その結果、例えば被災地等の停電地帯での復興支援等において、単に発電装置として機能させて電力を供給できるだけでなく、被災地等の停電地帯での過酷な環境下においても電力を供給し続けることが可能となる。
【００５７】
コンテナ１５の一側面を構成する側壁部１５ｃには、輸送手段ＴＲにコンテナ１５を搭載するための金具１４が配設されている。金具１４は、輸送手段ＴＲの種類に応じてフックやアイボルトなど種々の金具を採用できる。なお、図示しないが、コンテナ１５の底壁部１５ｃの複数個所には、コンテナ１５を輸送手段ＴＲに搭載して固定するためのロック装置が設けられている。コンテナ１５の一側面を構成する側壁部１５ｃには、外部電源を入力しかつ発電装置７で発電した発電電力等を外部に出力するための接続部９が配設されている。コンテナ型発電装置Ｃを設置又は交換する際には、外部電源等を接続部９に接続し、排水口などに連通する配水管を排水取出口ｄに接続するだけで、操作簡単に設置作業や交換作業を完了させてコンテナ型発電装置Ｃの運転を開始できる。
【００５８】
図４は、本発明に係るコンテナ型発電装置Ｃの管理システムを説明するブロック図である。図４に示すように、メタンガス発電システムＳの制御装置８は、コンテナ型発電装置Ｃの運転状態に関する情報を無線で管理センターＫに送信可能な通信部８Ｃを備える。通信部８Ｃから送信された情報は、インターネット等の通信手段Ｉを介して、管理センターＫの管理サーバで受信される。
【００５９】
制御装置８のシステム制御部８Ａは、システム内の各種計測機器類で計測した計測データを、コンテナ型発電装置Ｃの運転状態に関する情報として、所定時間毎に通信部８Ｃを介して管理センターＫの管理サーバに送信するように制御する。コンテナ型発電装置Ｃの運転状態に関する情報としては、例えば、前処理装置１の稼働状態を示す稼働情報、亜臨界水処理部２の処理状態を示す亜臨界水処理情報、一時貯留部３の貯留状態を示す貯留情報、メタン発酵部４のメタン発酵状態を示す発酵情報、精製装置６のメタンガス精製状態を示す精製情報、及び、発電装置７の発電状態を示す発電情報などが挙げられる。
【００６０】
前処理装置１の稼働状態を示す稼働情報としては、例えば、前処理装置１内の各種機器の駆動電流値や消費電力量などの電力情報、受け入れ部１Ａに設けられた詰まり検出用センサなどからの異常情報などが挙げられる。また、亜臨界水処理部２の処理状態を示す亜臨界水処理情報としては、亜臨界水処理部２の内部の温度や圧力、加熱部２Ａの温度などが挙げられる。また、一時貯留部３の貯留状態を示す貯留情報としては、一時貯留部３の内部の温度や圧力、攪拌装置の駆動電流値などが挙げられる。また、メタン発酵部４のメタン発酵状態を示す発酵情報としては、メタン発酵温度、発酵液のＰＨ、発酵液のアンモニア濃度、バイオガス発生量、有機酸量、溶存酸素濃度などが挙げられる。また、精製装置６のメタンガス精製状態を示す精製情報としては、メタンガス精製量、メタンガス濃度などが挙げられる。また、発電装置７の発電状態を示す発電情報としては、発電した電力の電流値や電圧値や電力量、熱変換部７Ａの温度などが挙げられる。
【００６１】
管理センターＫの管理サーバは、複数のコンテナ型発電装置Ｃの通信部８Ｃから送信された情報を受信する情報通信部Ｋ１を備える。情報通信部Ｋ１は、通信部８Ｃから受信した各コンテナ型発電装置Ｃの運転状態に関する情報を、ディスプレイ等の情報表示部Ｋ７で表示可能な形態で、コンテナ型発電装置Ｃ毎に分けて又は情報毎に分類して、サーバ内の情報格納部Ｋ２に格納する。これにより、管理センターＫに設けられた情報表示部Ｋ７に各種情報をコンテナ型発電装置Ｃ毎に分けて又は情報毎に分類して表示でき、各コンテナ型発電装置Ｃの運転状態を管理センターＫで的確にかつ容易に把握できる。なお、本実施形態では、情報報知部の一例としてディスプレイ等の情報表示部Ｋ７を示したが、情報報知部がスピーカなどの音声で報知するものであってもよい。
【００６２】
管理センターＫの管理サーバは、コンテナ型発電装置Ｃに異常が発生しているか否かを判定する異常判定部Ｋ３を備える。異常判定部Ｋ３は、情報格納部Ｋ２に格納された情報から、コンテナ型発電装置Ｃの各種機器に異常が発生しているか否かを判定する。具体的には、例えば前処理装置１の稼働情報から、駆動電流値が定格より大であれば、その駆動電流値が定格より大となった機器に異常が発生していると判定する。また、例えばメタン発酵部４の発酵情報から、ＰＨが所定値以下（例えば、６．９以下）に低下したり、アンモニア濃度が所定値以上（例えば、２０００ｍｍｇ／Ｌ以上）に上昇した場合には、メタン発酵部４の発酵液に異常が発生していると判定する。そして、異常判定部Ｋ３で判定された判定結果は、異常個所や異常レベルとともに情報表示部Ｋ７に表示される。
【００６３】
管理センターＫには、メンテナンス済みのコンテナ型発電装置Ｃや、メンテナンス中のコンテナ型発電装置Ｃを保管するコンテナ保管庫Ｋａが併設されている。管理センターＫは、サーバに接続されたキーボード等の入力部Ｋ５を備える。管理センターＫの管理者は、コンテナ保管庫Ｋａに保管されたコンテナ型発電装置Ｃの在庫情報、すなわち、メンテナンス済み及びメンテナンス中のコンテナ型発電装置Ｃが何台コンテナ保管庫Ｋａに保管されているかを、入力部Ｋ５から入力する。入力部Ｋ５から入力された在庫情報は、情報表示部Ｋ７で表示可能な形態で、サーバ内の在庫管理部Ｋ６に格納される。
【００６４】
管理センターＫの管理サーバは、異常が発生したコンテナ型発電装置Ｃをメンテナンス済みのコンテナ型発電装置Ｃに交換可能か否かを判定する交換判定部Ｋ４を備える。交換判定部Ｋ４は、在庫管理部Ｋ６に格納された在庫情報と異常判定部Ｋ３の判定結果とを照合して、異常が発生したコンテナ型発電装置Ｃをメンテナンス済みのコンテナ型発電装置Ｃに交換可能か否かを判定する。つまり、交換判定部Ｋ４は、異常判定部Ｋ３で異常と判定された場合には、在庫情報を照合してコンテナ保管庫Ｋａにメンテナンス済みのコンテナ型発電装置Ｃが保管されていれば、「交換可能」であると判定する。逆に、交換判定部Ｋ４は、異常判定部Ｋ３で異常と判定された場合であっても、在庫情報を照合してコンテナ保管庫Ｋａにメンテナンス済みのコンテナ型発電装置Ｃが保管されていなければ、「交換不可能」であると判定する。交換判定部Ｋ４で判定された判定結果は、情報表示部Ｋ７に表示される。
【００６５】
管理センターＫの管理者は、情報表示部Ｋ７に「交換可能」と表示された場合には、メンテナンス済みのコンテナ型発電装置Ｃを輸送手段ＴＲに搭載して異常と判定されたコンテナ型発電装置Ｃが設置された場所に向かい、メンテナンス済みのコンテナ型発電装置Ｃを輸送手段ＴＲから降ろして、異常と判定されたコンテナ型発電装置Ｃを輸送手段ＴＲに搭載する。そして、異常と判定されたコンテナ型発電装置Ｃをコンテナ保管庫Ｋａに回収してから、メンテナンス済みのコンテナ型発電装置Ｃの在庫情報を確認しながら適宜メンテナンスする。逆に、管理センターＫの管理者は、情報表示部Ｋ７に「交換不可能」と表示された場合には、異常と判定されたコンテナ型発電装置Ｃを所有する所有者に「交換不可能」であることを伝達したり、コンテナ保管庫Ｋａに保管されたコンテナ型発電装置Ｃを早くメンテナンスするように指示したりする。これにより、メタン発酵を利用したコンテナ型発電装置Ｃでは、メタン菌の死滅等多くの問題があり装置の維持管理が困難であるが、当該管理システムを用いることで、異常が発生したコンテナ型発電装置Ｃをメンテナンス済みのコンテナ型発電装置Ｃに迅速に交換することができ、所有者側での装置の維持管理の全部又は一部を不要にして、コンテナ型発電装置Ｃの運転停止時間を最小限に留めることができる。
【００６６】
コンテナ保管庫Ｋａには、図示しないが、メタン発酵部４の発酵液を交換するため交換用の発酵液を製造する発酵液製造設備が配備されている。つまり、管理センターＫの管理者は、コンテナ型発電装置Ｃに実際に供給される生ごみと同等の餌を与えて発酵液製造設備を運転管理し、交換用の発酵液を製造する。そして、管理センターＫの管理者は、情報表示部Ｋ７に表示された異常判定部Ｋ３の判定結果から、メタン発酵部４の発酵液に異常が発生していると判定された場合には、異常が発生していると判定されたコンテナ型発電装置Ｃのメタン発酵部４の発酵液を交換する。つまり、管理センターＫの管理者は、メタン発酵部４の発酵液に異常が発生していると判定された場合には、発酵液製造設備で製造された発酵液を所定の容器に入れて車や輸送手段ＴＲ等で異常と判定されたコンテナ型発電装置Ｃが設置された場所に向かい、発酵液交換口ａを用いて品質が悪化したメタン発酵部４内の発酵液を抜いて所定の容器に入れて持ち運んだ発酵液をメタン発酵部４内に入れる。これにより、品質が悪化したメタン発酵部４内の発酵液を迅速に交換できるとともに、コンテナ型発電装置Ｃに実際に供給される生ごみと同等の餌を与えて運転管理した発酵液を用いて、発酵液の交換後にメタン発酵部４のバイオガス発生量が低下することを効果的に防止できる。なお、図示しないが、コンテナ型発電装置Ｃのメタン発酵部４にＰＨ回復剤を自動的に添加する回復剤添加装置を備え、異常判定部Ｋ３でメタン発酵部４の発酵液に異常が発生していると判定された場合には、管理センターＫの管理サーバが情報通信部Ｋ１から制御装置８の通信部８Ｃに異常発生信号を送信して、制御装置８のシステム制御部８Ａが回復剤添加装置を制御してメタン発酵部４に所定量のＰＨ回復剤を自動的に添加するように構成してもよい。この場合、メタン発酵部４にＰＨ回復剤を自動的に添加しても発酵液の異常が解消しない場合に、上述したように管理センターＫの管理者がメタン発酵部４の発酵液を交換するように構成してもよい。
【００６７】
なお、本実施形態では、異常が発生したコンテナ型発電装置Ｃをメンテナンス済みのコンテナ型発電装置Ｃに交換するように、コンテナ型発電装置Ｃの管理システムを構築した例を示したが、異常が発生したコンテナ型発電装置Ｃを交換するのに代えて、又は、異常が発生したコンテナ型発電装置Ｃを交換するとともに、コンテナ型発電装置Ｃの複数のユニットＵ１・・・Ｕ５のうちの異常が発生したユニットをメンテナンス済みのユニットに交換するように、コンテナ型発電装置Ｃの管理システムを構築してもよい。この場合、コンテナ保管庫Ｋａにメンテナンス済みの各ユニットＵ１・・・Ｕ５を保管し、異常判定部Ｋ３がユニットＵ１・・・Ｕ５毎の異常を判定し、交換判定部Ｋ４が在庫管理部Ｋ６に格納された各ユニットの在庫情報と異常判定部Ｋ３の判定結果とを照合して異常が発生したユニットをメンテナンス済みのユニットに交換可能か否かを判定し、情報表示部Ｋ７が異常判定部Ｋ３及び交換判定部３の判定結果を表示するように構成すればよい。
【００６８】
また、本実施形態では、在庫管理部Ｋ６の在庫情報に基づいて交換判定部Ｋ４でメンテナンス済みのコンテナ型発電装置Ｃに交換可能か否かを判定するように構成した例を示したが、交換判定部Ｋ４を廃止し、管理者が情報表示部Ｋ７に表示された異常判定部Ｋ３の判定結果と在庫管理部Ｋ６の在庫情報とを確認してメンテナンス済みのものに交換可能か否かを判定するように構成してもよく、交換判定部Ｋ４及び在庫管理部Ｋ６を廃止し、管理者が情報表示部Ｋ７に表示された異常判定部Ｋ３の判定結果からコンテナ保管庫Ｋａの在庫を確認してメンテナンス済みのものに交換可能か否かを判定するように構成してもよい。また、異常判定部Ｋ３でコンテナ型発電装置Ｃの各種機器に異常が発生しているか否かを判定するように構成した例を示したが、異常判定部Ｋ３を廃止し、管理者が情報表示部Ｋ７に表示された情報格納部Ｋ２の情報からコンテナ型発電装置Ｃの各種機器に異常が発生しているか否かを判定するように構成してもよい。この場合においても、交換判定部Ｋ４や在庫管理部Ｋ６を備えても備えなくてもよい。
【００６９】
また、管理センターＫの管理サーバに設けた情報格納部Ｋ２や異常判定部Ｋ３などの機能の一部を、コンテナ型発電装置Ｃの制御装置８側に移転してもよい。具体的には、例えば、制御装置８のシステム制御部８Ａが、コンテナ型発電装置Ｃの各種機器に異常が発生しているか否かを判定し、その判定結果を通信部８Ｃを介して管理センターＫの情報通信部Ｋ１に送信し、情報通信部Ｋ１で受信した判定結果を情報表示部Ｋ７で表示するように構成したり、情報通信部Ｋ１で受信した判定結果に基づいて交換判定部Ｋ４でメンテナンス済みのコンテナ型発電装置Ｃに交換可能か否かを判定するように構成してもよい。この場合、管理センターＫに管理サーバを設けずに、例えば管理センターＫの管理者の携帯電話やタブレット端末など端末装置に制御装置８のシステム制御部８Ａからコンテナ型発電装置Ｃの各種機器に異常が発生したことをメールなどの伝達手段により伝達するように構成してもよい。
【００７０】
［第２実施形態］
図５は、第２実施形態のメタンガス発電システムＳを説明するブロック図である。つまり、コンテナ１５の内部に収容するメタンガス発電システムＳとして、上記第１実施形態のメタンガス発電システムＳに代えて、本第２実施形態のメタンガス発電システムＳを収容してもよい。なお、後述する以外の他の構成は、上記第１実施形態と同様である。図５に示すように、メタン発酵部４の消化液貯留部４Ｂには、配管や制御バルブ等を介して消化液用亜臨界水処理部１０が接続されている。消化液貯留部４Ｂは、メタン発酵部４で発生した消化液の発生量と、後段の消化液用亜臨界水処理部１０への消化液の供給量を制御するための制御部として機能する。
【００７１】
消化液用亜臨界水処理部１０は、メタン発酵部４で発生した消化液を所定の消化液用亜臨界水処理条件で亜臨界水処理するものである。消化液用亜臨界水処理部１０は、熱交換器などにより構成された加熱部１０Ａを備え、この加熱部１０Ａによって所定の消化液用亜臨界水処理条件となるように加熱される。消化液用亜臨界水処理部１０での消化液用亜臨界水処理条件は、亜臨界水処理部２での亜臨界水処理条件よりも高温で行うことが望ましい。すなわち、消化液用亜臨界水処理条件は、温度が１６０〜２５０℃、好ましくは１６０〜２２０℃、より好ましくは１７０〜２１０℃であり、時間が５〜６０分間、好ましくは１０〜６０分間、より好ましくは１０〜３０分間であることが望ましい。温度が１６０℃未満では亜臨界水処理による可溶化が不十分となり、温度が２５０℃を超えると炭化が起こってしまう。また、時間が５分未満では亜臨界水処理による可溶化が不十分となり、時間が６０分間を超えると炭化が起こってしまう。
【００７２】
熱変換部７Ａは、配管や制御バルブ等を介して消化液用亜臨界水処理部１０の加熱部１０Ａに接続され、消化液用亜臨界水処理部１０の加熱部１０Ａは、配管や制御バルブ等を介してメタン発酵部４の加熱部４Ａに接続されている。つまり、熱変換部７Ａで熱変換された排熱が、消化液用亜臨界水処理部１０の加熱部１０Ａの熱源として利用され、消化液用亜臨界水処理部１０の加熱部１０Ａで熱源として用いられて余った余剰熱が、メタン発酵部４の加熱部４Ａの熱源として利用される。なお、消化液用亜臨界水処理部１０の加熱部１０Ａの余剰熱をメタン発酵部４の加熱部４Ａに供給するのではなく、熱変換部７Ａで熱変換された排熱をメタン発酵部４の加熱部４Ａに直接供給してもよい。
【００７３】
消化液用亜臨界水処理部１０は、配管や制御バルブ等を介して一時貯留部１１に接続されている。これにより、消化液用亜臨界水処理部１０で亜臨界水処理された処理水は、バッファータンクなどにより構成された一時貯留部１１に供給される。この場合、一時貯留部１１は、消化液用亜臨界水処理部１０で亜臨界水処理された処理水の処理量と、後段の浸水脱水処理部１Ｄ、水分調整部１Ｅ及び排水装置５への処理水の供給量を制御するための制御部として機能する。
【００７４】
一時貯留部１１は、配管や制御バルブ等を介して浸水脱水処理部１Ｄ及び水分調整部１Ｅに接続され、メタン発酵部４で発生した消化液の一部が、浸水脱水処理部１Ｄでケーキを浸水処理するため処理水や水分調整部１Ｅでケーキの水分調整を行うための水として再利用される。これにより、消化液の一部を排水することなく浸水脱水処理部１Ｄの処理水及び水分調整部１Ｅの水として有効活用して廃棄物となる排水の量を低減できる。また、消化液の一部を亜臨界水処理部２及び一時貯留部３を介して再びメタン発酵に供して、最終的なメタンガス回収量を増加させることができる。一時貯留部１１には、消化液を排水処理する排水装置５が接続され、一時貯留部１１に貯留された消化液の一部が排水装置５により排水処理されてから廃棄される。なお、メタン発酵部４で発生した消化液の一部を浸水脱水処理部１Ｄの処理水としてのみ再利用してもよく、水分調整部１Ｅの水としてのみ再利用してもよい。また、排水装置５を廃止して、メタン発酵部４で発生した消化液の全部を浸水脱水処理部１Ｄの処理水及び水分調整部１Ｅの水として再利用してもよい。
【００７５】
なお、消化液用亜臨界水処理部１０を配管や制御バルブ等を介して一時貯留部３に接続して、消化液用亜臨界水処理部１０で亜臨界水処理された処理水の全部又は一部を、亜臨界水処理部２で亜臨界水処理された処理物や前処理装置１で前処理された搾液及び洗浄水とともに一時貯留部３に供給して、メタン発酵部４で再びメタン発酵するように構成してもよい。これにより、一時貯留部１１を廃止してメタンガス発電システムＳの小型化や製造コスト削減を図ることができる。この場合においても、消化液用亜臨界水処理部１０で亜臨界水処理された処理水は、一時貯留部３に直接供給するように構成してもよく、亜臨界水処理部２で亜臨界水処理された処理物と混合して一時貯留部３に供給するように構成してもよい。
【００７６】
また、本第２実施形態のメタンガス発電システムＳをコンテナ１５の内部にユニット化して収容する場合、消化液用亜臨界水処理部１０及び一時貯留部１１は、亜臨界水処理部２及び一時貯留部３とともに亜臨界水処理ニットＵ２としてユニット化してもよく、亜臨界水処理部２及び一時貯留部３とは別に消化液用亜臨界水処理ユニットとしてユニット化してもよい。
【００７７】
［第３実施形態］
図６は、第３実施形態のメタンガス発電システムＳを説明するブロック図である。つまり、コンテナ１５の内部に収容するメタンガス発電システムＳとして、上記第２実施形態のメタンガス発電システムＳに代えて、本第３実施形態のメタンガス発電システムＳを収容してもよい。なお、後述する以外の他の構成は、上記第１及び第２実施形態と同様である。図６に示すように、メタン発酵部４の消化液貯留部４Ｂには、配管や制御バルブ等を介して亜臨界水処理部２が接続されている。つまり、上記第２実施形態において亜臨界水処理部２とは別に消化液用亜臨界水処理部１０を設ける構成に代えて、亜臨界水処理部２が消化液用亜臨界水処理部として機能するように構成されている。
【００７８】
制御装置８のシステム制御部８Ａは、切り換え手段として機能するものであり、制御バルブ等を切り換え操作して、亜臨界水処理部２の運転状態を、水分調整部１Ｅで水分調整された混合物を所定の亜臨界水処理条件で亜臨界水処理する混合物処理状態と、メタン発酵部４で発生した消化液を所定の消化液用亜臨界水処理条件で亜臨界水処理する消化液処理状態とに切り換える。つまり、制御装置８のシステム制御部８Ａは、混合物処理状態において、制御バルブ等を切り換え操作して、水分調整部１Ｅで水分調整された混合物を亜臨界水処理部２に供給し、消化液貯留部４Ｂに貯留された消化液の亜臨界水処理部２への供給を停止するように制御する。そして、制御装置８のシステム制御部８Ａは、システム内の各種計測機器類からの計測値に基づいて、混合物を上記第１実施形態で示した所定の亜臨界水処理条件で亜臨界水処理するように制御する。また、制御装置８のシステム制御部８Ａは、消化液処理状態において、制御バルブ等を切り換え操作して、水分調整部１Ｅで水分調整された混合物の亜臨界水処理部２への供給を停止し、消化液貯留部４Ｂに貯留された消化液を亜臨界水処理部２へ供給するように制御する。この場合、消化液貯留部４Ｂは、メタン発酵部４で発生した消化液の発生量と、後段の亜臨界水処理部２への消化液の供給量を制御するための制御部として機能する。そして、制御装置８のシステム制御部８Ａは、システム内の各種計測機器類からの計測値に基づいて、消化液を上記第２実施形態で示した所定の消化液用亜臨界水処理条件で亜臨界水処理するように制御する。
【００７９】
すなわち、制御装置８のシステム制御部８Ａは、前処理装置１の受け入れ部１Ａへの生ごみの供給量やメタン発酵部４への攪拌物の供給量などを自動的に演算することで亜臨界水処理部２の稼働状態を監視し、水分調整部１Ｅで水分調整された混合物を亜臨界水処理部２で亜臨界水処理していない時間は、亜臨界水処理部２の運転状態を、混合物処理状態から消化液処理状態に一時的に切り換えるように制御する。これにより、上記第２実施形態で記載した消化液用亜臨界水処理部１０を備えることなく消化液を亜臨界水処理することができ、つまり、亜臨界水処理部２を消化液用亜臨界水処理部１０として兼用することができ、メタンガス発電システムＳの小型化や製造コスト削減を図ることができる。
【００８０】
亜臨界水処理部２は、一時貯留部１１に接続され、亜臨界水処理部２で亜臨界水処理された処理物は、一時貯留部１１に一時的に貯留されてから浸水脱水処理部１Ｄの処理水及び水分調整部１Ｅの水として再利用される。この場合、一時貯留部１１は、亜臨界水処理部２で亜臨界水処理された処理水の処理量と、後段の浸水脱水処理部１Ｄ、水分調整部１Ｅ及び排水装置５への処理水の供給量を制御するための制御部として機能する。なお、一時貯留部１１を廃止して、一時貯留部３が一時貯留部１１として機能するように構成してもよい。この場合、制御装置８のシステム制御部８Ａが、一時貯留部３から攪拌物をメタン発酵部４に供給する配管の制御バルブと、一時貯留部３から処理水を浸水脱水処理部１Ｄ及び水分調整部１Ｅに供給する配管の制御バルブとを適宜切り換え操作するように構成すればよい。
【００８１】
なお、本実施形態では、制御装置８のシステム制御部８Ａが、切り換え手段として機能するように構成した例を示したが、切り換え手段として異なる構成を採用してもよい。具体的には、例えば、混合物や消化液を亜臨界水処理部２に供給する配管等に手動操作式のバルブ等を設けて、作業者が手動でバルブ等を操作して、亜臨界水処理部２の運転状態を混合物処理状態と消化液処理状態とに切り換えるように構成してもよい。
【００８２】
また、消化液処理状態で処理された処理水の全部又は一部を、混合物処理状態で処理された処理物や前処理装置１で前処理された搾液及び洗浄水とともに一時貯留部３に供給して、メタン発酵部４で再びメタン発酵するように構成してもよい。これにより、一時貯留部１１を廃止してメタンガス発電システムＳの小型化や製造コスト削減を図ることができる。
【００８３】
また、本第３実施形態のメタンガス発電システムＳをコンテナ１５の内部にユニット化して収容する場合、一時貯留部１１は、亜臨界水処理部２及び一時貯留部３とともに亜臨界水処理ユニットＵ２としてユニット化してもよく、亜臨界水処理部２及び一時貯留部３とは別のユニットとしてユニット化してもよい。
【実施例】
【００８４】
以下、表１〜表７に基づいて本発明の実施例を説明する。なお、後述する実施例は一例として示すものであり、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００８５】
［メイラード反応の抑制］
糖としてグルコース、タンパク質としてポリペプトンを用いて、糖とタンパク質が混在する状態で亜臨界水処理することによって起こるメイラード反応が、どの程度メタン発酵を阻害するかについて調べた。つまり、試料Ａ；グルコース  ５０ｇ／Ｌ  の水溶液、試料Ｂ；ポリペプトン  ５０ｇ／Ｌ  の水溶液、試料Ｃ；グルコース／ポリペプトン  ５０ｇ／Ｌ  の水溶液、を試料として用いる。そして、これらの試料Ａ，Ｂ，Ｃをステンレス製の亜臨界反応管に入れて密栓し、以下の表１に示す温度に設定したオイルバス中に攪拌しながら１０分間浸漬し、１０分経過後、オイルバスから上記反応管を引き上げる、という手順で亜臨界水処理を行った。
【００８６】
次に、亜臨界水処理後の試料７．５ｇと、汚泥３０ｇを、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）／アルミニウム（ＡＬ）／ポリエチレン（ＰＥ）の三層構造のフィルム製のチャック付きラミネート袋に入れ、空気を抜いてからチャックした。その後、試料と汚泥を封入したラミネート袋の体積を測定して初期体積とした。そして、該ラミネート袋を５５℃のインキュベーター内に静置して７日間発酵を続け、発酵後のラミネート袋の体積を発酵後体積として測定し、以下の式によりバイオガス発生量を決定した。
（バイオガス発生量）＝（発酵後体積）−（初期体積）
そして、７日間発酵後にガスクロマトグラフィーを用いて、メタンガス（ＣＨ４）と二酸化炭素（ＣＯ２）の比率（ＣＨ４／ＣＯ２）を測定し、上記バイオガス発生量と該比率（ＣＨ４／ＣＯ２）からメタンガス発生量を決定した。その結果を表１に示す。
【００８７】
【表１】
2014124615.tif 000003
【００８８】
表１の結果から明らかなように、生ごみそのものを想定した糖とタンパク質が混在する試料Ｃでは、亜臨界水処理を行うことによってメタンガス発生量が低減し、特に２００℃×１０分間の亜臨界水処理によって大きくメタンガス発生量が低減しており、メイラード反応によりメタン発酵が大きく阻害されたと考えられる。これに対して、生ごみを搾液とケーキに分離し、分離したケーキを想定したタンパク質のみの試料Ｂでは、メイラード反応によるメタン発酵の阻害がなく、亜臨界水処理を行うことによってメタンガス発生量が増加している。同様に、分離した搾液を想定した糖のみの試料Ａでも亜臨界水処理を行うことによってメタンガス発生量が増加している。
【００８９】
［消化液用亜臨界水処理］
次に、１００Ｌ規模で馴養したメタン発酵槽からの消化残渣を、実験的に有機分を増加させるために２倍程度の濃縮を行い、亜臨界水処理（消化液用亜臨界水処理）してメタン発酵することによって、上記消化残渣から更にメタンガスの回収が可能であり、同時に廃棄物となるメタン発酵の最終残渣量（発酵後の最終固形分濃度）が低減されることについて調べた。
【００９０】
再亜臨界水処理は以下の表２に示す温度に設定した以外は、上記の最初の亜臨界水処理と同様の条件で行い、メタン発酵の消化残渣を再度、亜臨界水処理（消化液用亜臨界水処理）した。再亜臨界水処理後の試料１０ｇと、汚泥４０ｇを用いた以外は上記の最初のメタン発酵と同様にしてメタン発酵を行い、同様にしてバイオガス発生量及びメタンガス発生量を決定した。その結果を表２に示す。
【００９１】
【表２】
2014124615.tif 000004
【００９２】
表２の結果から明らかなように、上記メタン発酵の消化残渣を再度、亜臨界水処理（消化液用亜臨界水処理）することによって、更にメタンガスを回収することができ、加えて、廃棄物となるメタン発酵の最終残渣量（発酵後の最終固形分濃度）が低減されることも分かった。
【００９３】
［実施例］
以下の表３に示す配合比率を有する「標準生ごみ」２７６ｇに蒸留水３６０ｇを加え、家庭用ミキサー（ブレンダー）で破砕し、スラリー状にしたものを、目開き１ｍｍの篩を用いて、搾液２３８．５ｇとケーキ３９７．５ｇに固液分離した。上記篩上に残ったケーキ３９７．５ｇに蒸留水１８５．５ｇを加えて、４０００ｒｐｍで５分間、遠心分離して水相を除去し、これを３回繰り返して上記ケーキを洗浄した。
【００９４】
【表３】
2014124615.tif 000005
【００９５】
次に、上記のように洗浄したケーキ３９７．５ｇに、生ごみを固液分離した際に除去した搾液と同量の蒸留水２３８．５ｇを加え、以下の表４に示した亜臨界水温度（１２０〜２２０℃）で１０分間、亜臨界水処理した。次に、亜臨界水処理した処理物と、生ごみを固液分離した際に除去した搾液と、上記洗浄に用いた水を混合し、それを汚泥３０ｇに加え、メタン発酵を行った（亜臨界水処理物：搾液：洗浄水の混合比率＝３．７５ｇ：２．２５ｇ：５．２５ｇ）。メタン発酵容器には、マルエム株式会社製のバイアル瓶（Ｎо．８）を用い、ブチルゴム栓、アルミシールで密栓後、インキュベーター（５５℃）内に静置した。２４時間毎にシリンジでガスを抜いて体積を測定し、７日間の合計量をバイオガス発生量とした。その結果を以下の表４に示す。なお、上記のようなバッチ試験で行ったため、２４時間毎のバイオガス発生量の合計量からの最終メタンガス濃度を正確に測定することが困難であっため、バイオガス発生量の合計量により比較した。
【００９６】
【表４】
2014124615.tif 000006
【００９７】
表４の結果から明らかなように、亜臨界水処理を行わなかったものに比較して、１２０〜２２０℃で１０分間、亜臨界水処理したものは、バイオガスの発生量が非常に多くなっていることが分かる。
【００９８】
［比較例］
上記表３に示す配合を有する「標準生ごみ」２７６ｇに蒸留水３６０ｇを加え、家庭用ミキサー（ブレンダー）で破砕し、スラリー状にしたものを試料とした。すなわち、「標準生ごみ」を搾液とケーキに固液分離しなかった以外は、実施例と同様にして、亜臨界水処理及びメタン発酵を行った。その結果を以下の表５に示す。
【００９９】
【表５】
2014124615.tif 000007
【０１００】
表５から明らかなように、亜臨界水処理なしに比較すると、比較的低温（１２０〜１６０℃）の１０分間の亜臨界水処理条件下では、バイオガス発生量が同等又は若干低下している程度であるが、特に、比較的高温（１８０〜２２０℃）の１０分間の亜臨界水処理条件下では、バイオガス発生量が低下している。これは、タンパク質と糖を含む生ごみをそのまま亜臨界水処理したため、メイラード反応が起こり、メタン発酵が阻害されたためと考えられる。本発明においては、上記実施例のように、生ごみを、タンパク質を多く含むケーキと糖を多く含む搾液に予め固液分離して、上記ケーキのみを亜臨界水処理することによって、生ごみに含まれる糖のうちの水溶性の糖を、タンパク質を多く含む水不溶性の固形分から分離し、メタン発酵を阻害するメイラード反応を抑制してバイオガス発生量を増加させるものである。
【０１０１】
［浸水脱水処理］
以下の表６に示す配合比率を有する「標準生ごみ−２」１００ｇを、回転ブレード式破袋分別機（株式会社共立製）で破砕し、スラリー状にした破砕物を、下記の処理条件Ａ，Ｂ，Ｃで処理し、その処理中における各脱水処理の前後のケーキに水を加えて、亜臨界水処理に適した水分量である全固形分濃度（ＴＳ）が１０％となる水分条件に水分調整した。そして、水分調整した各混合物の総糖濃度（ラフィノース、二糖（セロビオース，マルトース，スクロース）、グルコース、フルクトースの分析濃度の合計）を測定して、固液分離したケーキを浸水脱水処理することによって、どの程度ケーキに含まれる糖濃度を低減できるかについて調べた。同時に、どのように浸水脱水処理すれば効率よくケーキに含まれる糖濃度を低減できるかについて調べた。
【０１０２】
【表６】
2014124615.tif 000008
（注１）肉類を想定し、ドッグフード：水＝１：２の重量比としたもの。
【０１０３】
処理条件Ａ；スラリー状の破砕物を蒸留水中に２４時間浸水し、浸水後、脱水装置としてスクリュープレス機（川口精機株式会社製「ＤＭ−１５Ｓ」）を用いて繰り返し脱水した。その際、浸水前の破砕物、１回目の脱水後のケーキ、２回目の脱水後のケーキ、３回目の脱水後のケーキ、４回目の脱水後のケーキを上記水分条件に水分調整して、水分調整した各混合物の総糖濃度を測定した。また、上記スクリュープレス機による脱水は、脱水１回目と２回目の脱水速度が低速（スクリュープレス機の回転数：１ｒｐｍ）となり、脱水３回目と４回目の脱水速度が高速（スクリュープレス機の回転数：５ｒｐｍ，表７の「Ｈ」）となる低速脱水と、脱水１回目からすべて脱水速度が高速（スクリュープレス機の回転数：５ｒｐｍ）となる高速脱水とを行った。なお、表７では、浸水前の破砕物を水分調整した混合物の総糖濃度（脱水回数；０）に対して各脱水後のケーキの混合物の総糖濃度をパーセント表示してある。
処理条件Ｂ；スラリー状の破砕物を、浸水処理せずに、上記スクリュープレス機を用いて繰り返し脱水した。その際、脱水前の破砕物、１回目の脱水後のケーキ、２回目の脱水後のケーキ、３回目の脱水後のケーキを上記水分条件に水分調整して、水分調整した各混合物の総糖濃度を測定した。また、上記スクリュープレス機による脱水は、脱水１回目と２回目の脱水速度が低速（スクリュープレス機の回転数：１ｒｐｍ）となり、脱水３回目の脱水速度が高速（スクリュープレス機の回転数：５ｒｐｍ，表７の「Ｈ」）となる低速脱水と、脱水１回目からすべて脱水速度が高速（スクリュープレス機の回転数：５ｒｐｍ）となる高速脱水とを行った。なお、表７では、脱水前の破砕物を水分調整した混合物の総糖濃度（脱水回数；０）に対して各脱水後のケーキの混合物の総糖濃度をパーセント表示してある。
処理条件Ｃ；スラリー状の破砕物を、上記スクリュープレス機を用いて一回脱水して固液分離し、脱水後のケーキを蒸留水中に２４時間浸水し、浸水後、上記スクリュープレス機を用いて繰り返し脱水した。その際、固液分離前の破砕物、浸水後の１回目の脱水後のケーキ、２回目の脱水後のケーキ、３回目の脱水後のケーキを上記水分条件に水分調整して、水分調整した各混合物の総糖濃度を測定した。また、上記スクリュープレス機による脱水は、浸水後の脱水１回目と２回目の脱水速度が高速（スクリュープレス機の回転数：５ｒｐｍ）となり、脱水３回目の脱水速度が低速（スクリュープレス機の回転数：１ｒｐｍ，表７の「Ｌ」）となる高速脱水を行った。なお、表７では、固液分離前の破砕物を水分調整した混合物の総糖濃度（脱水回数；０）に対して各脱水後のケーキの混合物の総糖濃度をパーセント表示してある。
【０１０４】
【表７】
2014124615.tif 000009
【０１０５】
表７から明らかなように、各処理条件において、脱水回数が多いほど混合物の総糖濃度が減少していることが分かる。つまり、一回脱水するよりも複数回脱水する方が混合物の総糖濃度を多く低減することができる。また、処理条件Ａの低速脱水と処理条件Ｂの低速脱水とを比較すると、処理条件Ａの方が処理条件Ｂよりも混合物の総糖濃度が多く減少していることが分かる。同様に、処理条件Ａの高速脱水と処理条件Ｂの高速脱水とを比較すると、処理条件Ａの方が処理条件Ｂよりも混合物の総糖濃度が多く減少していることが分かる。つまり、処理条件Ｂのように浸水処理せずに脱水するよりも、処理条件Ａのように浸水した後に脱水した方が、混合物の総糖濃度を効率よく低減することができ、結果として、亜臨界水処理時におけるメイラード反応を効果的に抑制できると考えられる。
【０１０６】
また、処理条件Ａの低速脱水と高速脱水とを比較すると、低速脱水の方が高速脱水よりも混合物の総糖濃度が多く減少していることが分かる。同様に、処理条件Ｂの低速脱水と高速脱水とを比較すると、低速脱水の方が高速脱水よりも混合物の総糖濃度が多く減少していることが分かる。つまり、混合物を高速で脱水するよりも低速で脱水した方が効率よく混合物の総糖濃度を低減することができる。また、処理条件Ｃの高速脱水と処理条件Ａの高速脱水とを比較すると、処理条件Ｃの方が処理条件Ａよりも混合物の総糖濃度が更に多く減少していることが分かる。つまり、処理条件Ｃのように浸水前に脱水して固液分離した方が、混合物の総糖濃度を更に効率よく低減することができ、結果として、亜臨界水処理時におけるメイラード反応を更に効果的に抑制できると考えられる。
【産業上の利用可能性】
【０１０７】
本発明に係るコンテナ型発電装置は、生ごみ以外の原料、例えば、汚泥、木材や植物残渣などの植物由来の廃棄物、家畜の糞尿等の廃棄物などのバイオマス原料からメタンガスを生成してメタンガス発電するコンテナ型発電装置にも利用可能である。
【符号の説明】
【０１０８】
１      前処理装置
１Ａ    受け入れ部
２      亜臨界水処理部
４      メタン発酵部
６      精製装置
７      発電装置
８      制御装置
８Ｃ    通信部
９      接続部
１３    太陽光発電パネル
１５    コンテナ
１５ｂ  天井壁部
１６    蓄電池
ａ      発酵液交換口
ｂ      消化液取出口
ｃ      二酸化炭素取出口
Ｃ      コンテナ型発電装置
Ｋ      管理センター
Ｋ１    情報通信部
Ｋ２    異常判定部
Ｋ４    交換判定部
Ｋ６    在庫管理部
Ｋ７    情報報知部
ＴＲ    輸送手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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