(57)【要約】【課題】簡易な設備によってメタン発酵槽内における堆積物の堆積状態を推定する方法を提供すること。【解決手段】底面が平坦なメタン発酵槽の側面又は底面の少なくとの一方に、底面からの高さが異なるように複数個の堆積物検知用温度計を設置すると共に、メタン発酵槽内の発酵液の液温を測定する少なくとも一個の液温温度計を設置する。堆積物検知用温度計の測定値が液温温度計の測定値よりも低い値となった場合に、測定値が低くなった堆積物検知用温度計が堆積物に埋もれ、測定値が低い値となっていない堆積物検知用温度計は堆積物に埋もれていないと判断できる。その結果、メタン発酵槽内の堆積物の堆積状態を推定することが可能となる。【選択図】図１
2014159005.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
底面が略水平であるメタン発酵槽の側面又は底面の少なくとも一方に、底面からの高さが異なるように複数個の堆積物検知用温度計を設置すると共に、メタン発酵槽内の発酵液の液温を測定する少なくとも一個の液温温度計を設置し、
前記堆積物検知用温度計の測定値が前記液温温度計の測定値よりも低い値となった場合に、測定値が低くなった前記堆積物検知用温度計が堆積物に埋もれ、測定値が低い値となっていない前記堆積物検知用温度計は堆積物に埋もれていないと判断することにより、
メタン発酵槽内の堆積物の堆積状態を推定する方法。
【請求項２】
前記堆積物検知用温度計が測温抵抗体である、請求項１に記載の堆積物の堆積状態を推定する方法。
【請求項３】
前記メタン発酵槽の底面中心部から外側に向かって、長さが順に大きくなる複数個の前記堆積物検知用温度計を設置する、請求項１又は２に記載の堆積物の堆積状態を推定する方法。
【請求項４】
前記メタン発酵槽の底面に、長さが異なる複数個の堆積物検知用温度計から構成される温度計群を複数群設置する、請求項１又は２に記載の堆積物の堆積状態を推定する方法。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の堆積物の堆積状態を推定する方法によって推定される堆積物の堆積状態に応じて、前記メタン発酵槽内の堆積物の除去工程を実施する、メタン発酵槽内の堆積物の除去方法。
【請求項６】
有機性廃棄物を嫌気処理する、底面が略水平であるメタン発酵槽と、
前記メタン発酵槽の側面／又は底面の少なくとも一方に、底面からの高さが異なるように設置される複数個の堆積物検知用温度計と、
前記メタン発酵槽内の発酵液の液温を測定するために設置される少なくとも一個の液温温度計と、
前記堆積物検知用温度計の測定値と前記液温温度計の測定値とを比較し、前記堆積物検知用温度計の測定値が前記液温温度計の測定値よりも低い値となった場合に、測定値が低くなった前記堆積物検知用温度計が堆積物に埋もれ、測定値が低い値となっていない前記堆積物検知用温度計は堆積物に埋もれていないと判断するとともに、判断に応じた信号を出力する制御部と、
を有する有機性廃棄物のメタン発酵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、メタン発酵槽の運転継続中に、槽内に堆積する堆積物の堆積状態を推定するための推定方法、そのような推定方法を利用する堆積物の除去方法、及びそのような推定方法を実施し得るメタン発酵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
下水汚泥のような有機物を含有する廃水の処理方法には、汚泥の安定化及びメタンガスの回収を目的として、嫌気性消化法が一般的に用いられる。嫌気性消化法としては、有機物を含有する廃水をメタン発酵槽（消化槽）に投入し、嫌気性下でメタン菌により発酵処理することで、有機物をメタンガスに転換するメタン発酵法が汎用される。投入原料の性状及び運転条件によって、様々な処理方法及びメタン発酵槽が提案されている。
【０００３】
嫌気性下でメタン菌により有機物が嫌気的に生分解されると、バイオガスと水とに分解される。このような嫌気性消化法は、廃水に含有されている有機物を大幅に減少することができると共に、副産物として生成するメタンガス（バイオガス）をエネルギーとして回収できる利点がある。
【０００４】
廃水中には難分解性で比重の高い固形物又は発酵不適物（砂、毛髪、ビニール片等）も存在することから、メタン発酵槽内にこれらが徐々に堆積する。そのため、定期的にメタン発酵槽底面に堆積した堆積物を除去したり、堆積物の堆積を防止したりする必要がある。
【０００５】
例えば、特許文献１に開示されている排水処理装置は、排水に含有される固形物を固液分離手段において分離し、この固液分離された汚泥を減容すべく可溶化槽において当該汚泥を可溶化し、この可溶化液を、可溶化液返送ラインを介して固液分離手段又は固液分離手段より前段へ返送する一方で、可溶化槽の底部における汚泥の堆積を、汚泥堆積防止手段によって防止するようにし、可溶化槽底部にデッドスペースを生じることなく可溶化槽の有効容量を確保し、十分な可溶化効率を得ると共に、レベル計や温度計等の計器類のセンサー部が汚泥に覆われることなく計器類が所望に動作するようにし得るとされている。
【０００６】
特許文献２は、混合液の全容積に占める汚泥の割合を体積率とし、汚泥の濃度と体積率との比より体積濃度係数を算出し、体積濃度係数から汚泥の再基質化率を算出する汚泥の処理状態の計測方法を開示している。
【０００７】
特許文献２の計測方法によれば、低コスト、高耐久性かつ高精度で汚泥の再基質化率を計測することができ、汚泥削減システムと組合すことにより常に汚泥を最適な状態に維持することができ、汚泥削減システムの高効率化、低コスト化、省メンテナンスが図れるとされている。
【０００８】
一方、汚泥中の汚泥濃度を測定する装置として、超音波式汚泥濃度測定装置が知られている。例えば、特許文献３は、濃度測定対象である汚泥から発生するガスが本管部や測定室に溜まり汚泥濃度を正確に測定できなくなることを防止することができる超音波式汚泥濃度測定装置として、汚泥が流通する本管部に連通口を設け、該連通口に制御弁を介して測定室を配設し、制御弁を閉弁して測定室内の汚泥を加圧手段で加圧し、測定室に設けられた超音波送受信器によって汚泥に対して超音波を送受信して減衰量を測定し、該減衰量から汚泥濃度を算出する超音波式汚泥濃度測定装置において、測定室に設けられた開口を覆う弾性部材と、該弾性部材の外側を覆い、加圧室を形成する外覆部材と、本管部及び／又は測定室の上部に設けられ、本管部及び／又は測定室に溜まった気体を排出する気体排出口及び排出制御弁とを備えることを特徴とする超音波式汚泥濃度測定装置を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１０−６９３９７号公報
【特許文献２】特開２００８−３０２２９５号公報
【特許文献３】特開２００９−３００４６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
食品廃棄物のような有機性廃棄物の嫌気性消化処理のために設けられる鋼板製のメタン発酵槽は、内容積750〜6000m3程度であり、下水汚泥の嫌気性消化処理のために下水処理場に設けられるコンクリート製のメタン発酵槽は、内容積が数万ｍ３程度の大型タンクであることが一般的である。しかも被処理液が有色かつ不透明であるため、メタン発酵槽の底面に堆積物が堆積しているか否かを目視で確認することは不可能である。このようなメタン発酵槽は、長期間連続して運転し続けなければならないため、堆積物が堆積したままでは、メタン発酵槽下部にデッドスペースが生じ、被処理液の処理効率が悪くなる。
【００１１】
このため、従来は、実際の堆積物量が不明なまま、メタン発酵槽下部に設けられた堆積物引き抜き配管から、堆積物を経験的に必要と思われる一定期間毎に、ポンプ動力によって抜き出すか、長期間経過後に浚渫するしかなかった。
【００１２】
ここで、汚泥検出用の超音波センサーによって堆積物の堆積状態を確認することも考えられるが、メタン発酵槽内の被処理液は、固形分濃度が2〜10質量％と非常に高く、粘性も有する場合がある上に、メタン発酵槽自体が大きいため、汚泥濃度を測定するセンサーを堆積物の堆積状態検知用に転用することは困難である。
【００１３】
本発明は、簡易な設備によってメタン発酵槽内における堆積物の堆積状態を推定する方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
メタン発酵槽は、低温発酵においては温度20℃付近で滞留時間30〜60日、中温発酵においては温度37℃付近で滞留時間20〜30日、高温発酵においては温度55℃付近で滞留時間7〜20日程度で運転される。また、メタン発酵槽には、被処理液を撹拌するための撹拌装置が設けられることが一般的であり、被処理液の液温は、比較的均一に保たれている。
【００１５】
本発明者等は、メタン発酵槽内に堆積する堆積物を検出する方法について鋭意検討を重ねた結果、堆積物内部温度は、メタン発酵槽内の被処理液の液温よりも低くなることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【００１６】
具体的に、本発明は、
底面が略水平であるメタン発酵槽の側面又は底面の少なくとも一方に、底面からの高さが異なるように複数個の堆積物検知用温度計を設置すると共に、メタン発酵槽内の発酵液の液温を測定する少なくとも一個の液温温度計を設置し、
前記堆積物検知用温度計の測定値が前記液温温度計の測定値よりも低い値となった場合に、測定値が低くなった前記堆積物検知用温度計が堆積物に埋もれ、測定値が低い値となっていない前記堆積物検知用温度計は堆積物に埋もれていないと判断することにより、
メタン発酵槽内の堆積物の堆積状態を推定する方法に関する。
【００１７】
メタン発酵槽内に堆積物が堆積し始めると、側面又は底面に設置された複数個の温度計（堆積物検知用温度計）のうち、メタン発酵槽の底面に近い（すなわち、メタン発酵槽の最も低い位置にある）温度計から順に堆積物に埋まる。すると、堆積物に埋もれた温度計の測定値だけが、他の温度計の測定値よりも低い値となり、メタン発酵槽内に堆積物が堆積していると判断し得る。
【００１８】
前記側面温度計は、測温抵抗体であることが好ましい。
【００１９】
側面温度計が測温抵抗体であれば、複数個の側面温度計の測定値をオンラインで監視することが容易であり、安定性が高く、故障も少ない。
【００２０】
メタン発酵槽の底面中心部から外側に向かって、長さが順に大きくなる複数個の堆積物検知用温度計を設置することが好ましい。
【００２１】
メタン発酵槽においては、中心に撹拌装置が設けられることが一般的であるため、堆積物は底面の中心付近よりも外周部付近により多く堆積することが多い。そのため、メタン発酵槽の底面に、長さが異なる複数個の堆積物検知用温度計を設置することが好ましい。この場合、底面中心部から外側に向かって、温度計の長さが順に大きくなるように複数個の堆積物検知用温度計を設置することにより、底面に堆積した堆積物の厚みをより正確に把握することが可能となる。
【００２２】
メタン発酵槽の底面に、長さが異なる複数個の堆積物検知用温度計から構成される温度計群を複数群設置することも好ましい。
【００２３】
大型のメタン発酵槽は、底面の面積が大きく、底面に堆積する堆積物の厚みをより正確に把握することが要求される。この場合、長さの異なる複数個の温度計を１つの温度計群として、この温度計群を複数群底面に設置することにより、底面に堆積した堆積物の厚みの分布を正確に把握することが可能となる。実用的には、２列（底面を上方から見て一文字状）〜４列（底面を上方から見て十文字状）とすることが好ましい。
【００２４】
メタン発酵槽内の堆積物除去方法として、本発明の堆積物の堆積状態を推定する方法によって推定される堆積物の堆積状態に応じて、メタン発酵槽内の堆積物の除去工程を実施し、メタン発酵槽内から堆積物を除去することが好ましい。
【００２５】
メタン発酵槽内の堆積物の堆積状態に合わせて堆積物の除去工程を実施することによって、効率良く堆積物を除去でき、デッドスペースを解消することができる。
【００２６】
本発明の堆積物の堆積状態を推定する方法及びメタン発酵槽内の堆積物の除去方法を実施するのに適したメタン発酵装置は、
有機性廃棄物を嫌気処理する、底面が略水平なメタン発酵槽と、
前記メタン発酵槽の側面／又は底面の少なくとも一方に、液面からの距離が異なるように設置される複数個の堆積物検知用温度計と、
前記メタン発酵槽内の発酵液の液温を測定するために設置される少なくとも一個の液温温度計と、
前記堆積物検知用温度計の測定値と前記液温温度計の測定値とを比較し、前記堆積物検知用温度計の測定値が前記液温温度計の測定値よりも低い値となった場合に、測定値が低くなった前記堆積物検知用温度計が堆積物に埋もれ、測定値が低い値となっていない前記堆積物検知用温度計は堆積物に埋もれていないと判断するとともに、前記判断に応じた信号を出力する制御部と、
を有する。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、従来は不可能であったメタン発酵槽内における堆積物の堆積状態を推定し、堆積物の厚みのような堆積状態の判断が可能となる。その結果、メタン発酵槽の使用状況に応じた堆積物の排出が可能となり、処理効率の向上を図り得る。さらに、堆積物が堆積しにくい撹拌速度に調整することが可能となり、堆積物の発生自体を抑制し得る。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明を実施するためのメタン発酵槽の一例を示す。
【図２】堆積物が堆積し始めた状態のメタン発酵槽を示す。
【図３】堆積物が最下部に設置された側面温度計の位置まで堆積した状態のメタン発酵槽を示す。
【図４】堆積物が2番目に低い場所に設置された側面温度計の位置まで堆積した状態のメタン発酵槽を示す。
【図５】本発明を実施するためのメタン発酵槽の別例を示す。
【図６】堆積物が不均一に堆積した状態のメタン発酵槽を示す。
【図７】堆積物が均一に堆積した状態のメタン発酵槽を示す。
【図８】堆積物が壁面に集中して堆積した状態のメタン発酵槽を示す。
【図９】温度測定1ヶ月目のメタン発酵槽内の温度分布を示す。
【図１０】温度測定2ヶ月目のメタン発酵槽内の温度分布を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
本発明の実施の形態について、適宜図面を参照しながら説明する。本発明は、以下の記載に限定されない。
【００３０】
（実施形態１）
図１は、本発明を実施するためのメタン発酵槽の一例を示す。本発明で使用されるメタン発酵槽１は、底面が略水平な鋼板製のメタン発酵槽であり、円筒形又は水平方向の断面が八角形以上の多角形となる柱状体であり、下水処理場で発生する余剰汚泥を消化処理して消化ガスを取り出すように構成されている。このようなメタン発酵槽の缶体高さは、10m以上30m以下で、直径（水平方向の断面が多角形の場合は、内接円の直径は10m以上30m以下であることが一般的である。
なお、本願明細書において、「略水平」には、底面が水平（水平な平面）である場合はもちろん、底面が端部（円周部）に比べて中心部が若干高くなっている場合（底面が上向きに凸状となっている場合）及び若干低くなっている場合（底面が下向きに凸状となっている場合）も含まれる。端部（円周部）に比べて中心部が高く又は低くなっている場合、端部と中心部とを結ぶ直線が水平線となす角度は、0.3度以上1度以下に調整されることが好ましく、0.5度以上1度以下に調整されることがより好ましい。
【００３１】
メタン発酵槽１内の被処理液２は、側面２の下部から配管８を通じてポンプ（図示せず）によって取り出され、加温装置９により、例えば、中温発酵に適した37℃〜40℃に加温される。加温された被処理液４は、配管１０を経てメタン発酵槽１へと返送される。メタン発酵槽１には、中央部にモータＭに接続された撹拌装置１１が設けられている。
【００３２】
図１では、撹拌装置１１として２段のインペラ翼が設けられているが、スクリュー翼を設けてもよい。インペラ式撹拌装置としては、プロペラ型、パドル型、フラットパドル型、タービン型又はコーン型の撹拌装置を使用し得る。スクリュー式撹拌装置としては、リボン型又はスクリュー型の撹拌装置を使用し得る。撹拌装置１１によって被処理液４が撹拌され、メタン発酵槽１内の被処理液４の温度が均一に保たれている。
【００３３】
メタン発酵槽１の底面３付近には、堆積物を抜き出すための引き抜き配管７が設けられており、ポンプＰの動力によって堆積物をメタン発酵槽１から除去する。
【００３４】
側面２には、底面３に近い位置から順に堆積物検知用温度計（側面温度計）５ａ〜５ｇが設けられている。また、被処理液４の液温を測定するための液温温度計６が設けられている。液温温度計６は、堆積物に埋もれることがない上面付近に設けられることが好ましい。また、液温温度計６は、被処理液４が十分に撹拌される位置に設けられることが好ましい。堆積物検知用温度計５ａ〜５ｇは、フランジによって側面２に取り付けられている。堆積物検知用温度計の数は、任意に選択し得る。
【００３５】
被処理液４の具体例は、下水処理場で発生する汚泥又は食品廃棄物、畜産由来の糞尿等のバイオマスを含む液であるが、有機物を含有し、メタン菌の発育に悪影響を与える物質を含有していない限り、被処理液４としてメタン発酵槽１へと供給してよい。なお、メタン発酵槽に供給される汚泥又は食品廃棄物は、事前に固形分濃度2〜10％に調整されることが好ましい。
【００３６】
メタン発酵槽１の運転を継続すると、図２に示されるように、底面３に堆積物が堆積する。図２では、最も低い位置に設けられている堆積物検知用温度計５ａが堆積物に埋もれていないため、堆積物検知用温度計５ａ〜５ｇの測定値と、液温温度計６の測定値は、すべて同じである。図２に示される状態であれば、堆積物は堆積していないか、又は堆積物検知用温度計５ａの位置まで堆積していないと判断できる。
【００３７】
さらにメタン発酵槽１の運転を継続すると、図３に示されるように、堆積物検知用温度計５ａが堆積物１２に埋もれてしまう。この場合、堆積物検知用温度計５ｂ〜５ｇの測定値と、液温温度計６の測定値は同じであるが、堆積物検知用温度計５ａの測定値だけが低くなる。図３に示される状態であれば、堆積物１２は、堆積物検知用温度計５ａと５ｂの中間位置まで堆積していると判断できる。
【００３８】
さらにメタン発酵槽１の運転を継続すると、図４に示されるように、堆積物検知用温度計５ａ及び５ｂが堆積物１２に埋もれてしまう。この場合、堆積物検知用温度計５ｃ〜５ｇの測定値と、液温温度計６の測定値は同じであるが、堆積物検知用温度計５ａ及び５ｂの測定値は低くなる。図４に示される状態であれば、堆積物１２は、堆積物検知用温度計５ｂと５ｃの中間位置まで堆積していると判断できる。
【００３９】
この堆積物の検知について具体的に説明する。各温度計（液温温度計及び堆積物検知用温度計）は、図示されていない制御部に接続されており、この制御部が液温温度計と各堆積物検知用温度計との測定値を比較する。例えば、液温温度計の測定値と比較して、ある堆積物検知用温度計の測定値が0.5℃以上低い場合、制御部は、当該堆積物検知用温度計が設置されている部分が堆積物に覆われていると判断する。
【００４０】
堆積物が堆積していると制御部が判断する温度差（液温温度計の測定値と堆積物用温度計の測定値との差）は0.5℃以上に設定されることが好ましく、1.0℃以上に設定されることがより好ましい。0.5℃以上とするのは、温度計の測定誤差、外壁を通じて放熱、又は発酵槽内の被処理液の液温のムラが存在する可能性があるためである。より確実に堆積物の有無を検知するためには、温度差は1.0℃以上に設定されることが好ましい。
【００４１】
液温温度計及び堆積物検知用温度計による温度の測定は、連続的に行ってもよく、断続的（例えば、数分毎、数十分毎又は１時間毎）に行ってもよい。断続的に温度測定する場合、槽内の温度管理の観点から。少なくとも１時間毎に温度測定することが好ましい。
【００４２】
断続的に温度測定する場合、被処理物である汚泥の投入時又は消化汚泥の引き抜き時には、メタン発酵槽内の温度が不均一になりやすく、液温自体も変化する可能性がある。このため、被処理物投入時又は消化汚泥引き抜き時を避けて温度測定することが好ましい。例えば、温度測定のタイミングと被処理物を投入するタイミングが重複した場合、当該測定結果を堆積物の判断用に利用しないよう制御部で設定することが好ましい。あるいは、被処理物投入後数分間は、温度を測定しないよう制御部で設定してもよい。
【００４３】
断続的に温度測定する場合、複数回の測定結果の平均値を用いて堆積物の有無に関する判断が行われることが好ましい。平均値としては、例えば、半日毎又は1日毎の測定値の平均値を用いればよい。一方、連続的に温度測定する場合も、所定期間における平均値を算出し、この平均値を比較することにより堆積物の有無を判断するようにしても良い。この所定期間は、例えば、半日又は1日とすればよい。
【００４４】
温度を測定する場合、堆積物がほとんど無い状態で各温度計の初期値を測定し、各測定値を補正するようにしても良い。初期値を測定して補正することで運転当初からの温度ムラや各温度計に依存する個体差から発生する温度差による測定誤差を低減することができる。特に大型のメタン発酵槽においては必ずしも槽内の温度が均一にならない可能性があることから、堆積物がほとんど無い状態における各温度計の温度を測定してこれを用いて測定値を補正することによって、大型のメタン発酵槽を用いた場合であっても堆積物の堆積状況をより正確に把握することができる。
【００４５】
具体的には、堆積物がほとんど無い運転初期の段階（例えば、運転開始後1日後〜3日後まで）において各温度計の測定値を確認し、当該測定値を基準値として、基準値が同じになるように各温度計の補正値を決定し、測定値を補正する。この補正値は、季節毎に決定されてもよく、年間を通じて同一の補正値を利用するようにしてもよい。
【００４６】
また、温度の測定にあたっては、瞬間的に当該測定部が高温（又は低温）になることも起こり得るため、所定期間測定するようにすることが好ましい。
【００４７】
連続的に温度測定する場合にも、断続的に温度測定を行う場合と同様に、被処理物である汚泥の投入時又は消化汚泥の引き抜き時の測定値は、堆積物の有無の判断のために利用しないことが好ましい。具体的な方法としては、汚泥投入のタイミングに合わせて制御部が温度測定を停止すること、又は温度計からの信号を堆積物の有無の判断のために利用しないようプログラムすることが挙げられる。
【００４８】
液温温度計の測定値と堆積物検知用温度計の測定値とを制御部が演算及び比較し、両者の測定値の差が0.5℃以上の所定温度以上である場合、制御部は、当該温度差がある堆積物検知用温度計の部位が堆積物に覆われていると判断する。
【００４９】
制御部は、堆積物が堆積していると判断される場合、少なくとも当該箇所が堆積物に覆われていることを出力する出力手段を有する。出力手段は、特に限定されず、特定の電気信号であってもよく、液晶画面のような表示手段であってもよい。また、後述するように当該出力によって、堆積物除去手段を制御するようにしてもよい。
【００５０】
メタン発酵槽において、所定の高さまで堆積物が堆積していると判断される場合、制御部によって堆積物除去のための信号が出され、堆積物除去工程を実施する。具体的には、堆積物１２が除去すべきと考えられる位置まで堆積した場合には、制御部の信号により引き抜き配管７を開き、ポンプＰの動力によって堆積物を引き抜く。
【００５１】
堆積物除去工程を実施する具体的な判断基準としては、例えば、缶高さに対して5％となる高さまで堆積物が堆積したと判断される場合に堆積物除去工程を実施するようにすればよい。具体的には、メタン発酵槽の側面及び／又は底面に堆積物検知用温度計を設置し、缶高さの5％となる高さ付近に設置した堆積物検知用温度計が堆積物に覆われていると判断される場合に、堆積物除去工程を実施するように制御部が堆積物除去手段を制御する。
【００５２】
堆積物除去工程を実施する判断基準となる高さ（ここでは缶高さの5％となる高さ）に複数の堆積物検知用温度計を設置した場合、全ての温度計が堆積物に覆われていると判断されている必要はない。1個の堆積物検知用温度計が堆積物に覆われていると判断される場合に堆積物除去工程を実施するようにしてもよく、複数個の堆積物検知用温度計が堆積物に覆われていると判断される場合に除去工程を実施するようにしてもよい。堆積物除去工程を実施するための判断基準として、複数個の堆積物検知用温度計を利用することにより、必要以上に堆積物除去工程を実施することなく、確実に槽内で堆積物が堆積している判断される際にのみ堆積物除去工程が実施され得る。
【００５３】
なお、堆積状況を正確に検知するため、堆積物検知用温度計は、少なくとも2本以上設置されることが好ましく、3本以上設置されることがより好ましい。それぞれの温度計は、高さ（底面からの距離）を変えて設置されることが好ましい。
【００５４】
底部に複数の温度計を設置する場合、堆積物除去工程を実施する基準は缶高さに限定されず、缶の有効体積の５％が堆積物で埋まったと判断される場合に堆積物除去工程を実施するようにしてもよい。層の壁面にのみ堆積物が付着して実質堆積物がほとんど無い場合も起こりうるため、温度計を底部にも設けた場合、より確実に堆積物の堆積状況を測定しうると共に、堆積状況に応じてより確実に堆積物除去工程を実施し得る。
【００５５】
堆積物の除去方法（除去工程）としては、単に引き抜き配管７を用いて底部に堆積した堆積物を除去する方法の他、例えば、水のような液体を供給して堆積物を被処理液４中に分散させ、引き抜き配管７を用いて除去する方法、又は撹拌翼の回転数を上げて堆積物を被処理液４中に分散させ、引き抜き配管７を通じて被処理液４と共に抜き出す方法が挙げられる。また、引き抜き配管７の他に、配管８を通じて堆積物１２を引き抜くようにしてもよく、引き抜き配管７を設置せずに配管８のみを用いて堆積物１２を引き抜くようにしてもよい。配管８は、１本に限定されず、例えば、周方向に等間隔に複数本設けられてもよい。
【００５６】
本実施形態においては、配管８は循環して被処理物を加温するようにしているが、配管８を複数設置する場合、その内の一部を用いて被処理物を循環すればよく、その他の配管は循環せずに直接内容物の引き抜き用に利用される構成としてもよい。
【００５７】
本実施形態においては、液温温度計６をメタン発酵槽１の上面から設置しているが、これに限定されない。例えば、メタン発酵槽１の側面２から槽内に挿入し、側面２（側壁）から十分に離れた位置に液面温度計６を設置してもよい。
【００５８】
（実施形態２）
図５は、本発明を実施するためのメタン発酵槽の別例を示す。図５に示されるメタン発酵槽２１は、底面３の中心部から外周方向に向けて、長さが異なる堆積物検知用温度計（底面温度計）１３ａ〜１３ｅが設けられている。堆積物検知用温度計１３の長さは、１３ａ＜１３ｂ＜１３ｃ＜１３ｄ＜１３ｅである。堆積物検知用温度計１３ａ〜１３ｅ以外の構成については、図１に示されるメタン発酵槽１と同じであるため、説明を省略する。
【００５９】
図６は、堆積物が不均一に堆積した状態のメタン発酵槽２１を示す。図６では、堆積物１２が不均一な堆積状態となっており、側面温度計５ａ及び５ｂは堆積物１２に埋もれているが、堆積物検知用温度計については１３ａのみが埋もれている。
【００６０】
一方、図７は、堆積物が均一に堆積した状態のメタン発酵槽２１を示す。図７では、堆積物１２が均一な堆積状態となっており、堆積物検知用温度計５ａ及び５ｂと、堆積物検知用温度計１３ａ〜１３ｃが堆積物１２に埋もれている。
【００６１】
図６と図７の堆積物１２の堆積量を比較すると、当然図７の堆積量が多い。しかし、堆積物検知用温度計５ａ及び５ｂの測定値だけでは、堆積物の堆積状態が図６又は図７の何れに示される状態であるかを区別することはできない。堆積物検知用温度計１３ａ〜１３ｅの測定値も液温温度計６の測定値と比較することにより、堆積物１２の堆積状態を正確に判断することができる。その結果、堆積物１２量が少ないと判断できればそのまま運転を継続し、堆積物１２量が多いと判断できれば引き抜き配管７及びポンプＰによって堆積物を除去することにより、メタン発酵槽２１内の有効処理量を高く維持し得る。
【００６２】
堆積物の堆積状態をより正確に判断するためには、メタン発酵槽の側面の複数箇所に、底面からの高さが異なるように（液面からの距離が異なるように）、複数個の堆積物検知用温度計（側面温度計）を設置することが好ましいく、同様に、堆積物の堆積状態をより正確に判断するためには、メタン発酵槽の底面中心部から外側に向かって、堆積物検知用温度計（底面温度計）の長さが順に大きくなるように複数個の堆積物検知用温度計（底面温度計）を複数列設置することが好ましい。
【００６３】
ここまで、本実施形態について、図６及び図７に示されたように堆積した例について説明したが、図８に示されるように、堆積物が壁面（側面内側）に集中して堆積する場合も考えられる。この場合、メタン発酵槽１の底部には堆積物が少量しか堆積していないにも関わらず、側面の堆積物検知用温度計（５ａ〜５ｇ）の測定値だけでは、５ｄまで堆積していると判断されることとなる。このような場合には、底面に堆積物検知用温度計（１３ａ〜１３ｅ）を設置することにより、堆積物の堆積状態を明確に判断することが可能となり、より効果的に堆積物の除去を実施し得る。
【００６４】
なお、壁面に堆積物が集中して付着している場合は、撹拌翼の回転数を変更したり、水のような液体を供給したりすることで、壁面から堆積物を剥離するようにしてもよい。また、壁面に振動を与えることによって、壁面から堆積物を剥離するようにしてもよい。
【００６５】
実施形態１及び実施形態２においては、メタン発酵槽１の底部に堆積物が堆積した場合、ポンプＰによる引き抜き及び／又は撹拌翼の回転数の変更という手段を講じることにより、メタン発酵槽１内から早期に堆積物を除去し得る。メタン発酵槽１内の堆積物は、放置すると堆積物同士が結合して大きな塊となると共に、壁面又は底面に対して強固に付着する可能性がある。このため、一度壁面又は底面に対して強固に付着した堆積物を除去するためには、メタン発酵槽１内を空にして洗浄する必要があるが、本発明の堆積物の堆積状態を推定する方法によれば、堆積物の堆積状況を正確に推定し得るため、堆積物除去工程を最適なタイミングで実施することが可能であり、堆積物同士が強固に結合したり、壁面又は底面に対して強固に付着したりする前に、適宜堆積物を容易に除去することが可能となる。
【００６６】
さらに、汚泥の堆積状況を制御手段によって判断し、堆積物除去工程を実施する場合には、堆積物の堆積状態に応じて堆積物除去工程を実施するための除去手段を変更することにより、効率よく堆積物を除去することが可能となる。例えば、底面及び側面に堆積物検知用温度計を設置する場合、図８に示されるように、壁面のみに堆積物が堆積していると判断される場合には、堆積物除去工程の際に撹拌翼の回転数を上げるか、又は側壁に振動を与えることによって、壁面から堆積物を除去する。一方、図６又は図７に示されるように、堆積物が底面も含め所定量以上堆積したと判断される場合、ポンプＰを駆動して引き抜き管７から堆積物を引き抜く。
【００６７】
本実施形態において、温度計として測温抵抗体を利用することが好ましいが、熱電対を利用することもできる。
【００６８】
［実施例］
底面の直径10m、被処理液の水位10mである円柱状の鋼板製メタン発酵槽（メタン発酵タンク）の側面に、底面からの距離0.5m（温度計５〜７）、2.6m（温度計４）、4.7m（温度計３）、6.8m（温度計２）の位置に、堆積物検知用温度計（側面温度計）として測温抵抗体式の温度計を取り付け、メタン発酵槽内の温度を経時的に測定した。このメタン発酵槽の被処理液量は750m3であり、１日に30m3の被処理液を分散供給し、被処理液供給時に同量の被処理液を引き抜くという運転を連続して行っている。
【００６９】
最も低い位置の測温抵抗体温度計（温度計５〜７）は、円周方向に均等となるように３箇所に取り付け、他の位置は１個ずつ取り付けた。また、メタン発酵液の液温を測定するための測温抵抗体温度計を、底面からの距離8.9ｍの位置に液温温度計（温度計１）を取り付けた。
【００７０】
メタン発酵槽内の被処理液は、撹拌翼（直径2200mm、最大幅450mmのインペラ式撹拌翼）によって撹拌されている。また、被処理液は、外部引き抜き配管に設けられた加温装置によって加温され、37℃に維持されている。被処理液は、下水汚泥（固形分濃度2〜6質量％）である。
【００７１】
このメタン発酵槽内の温度分布の測定を5月1日に開始した。図９は、温度測定1ヶ月目における被処理液の温度分布を表すグラフを示す。撹拌翼の撹拌速度は、19rpmである。図９では、すべての堆積物検知用温度計は、同じ測定値を示していた。このため、メタン発酵槽内には堆積物が堆積していないか、又は底面からの高さ0.5m未満で堆積していると判断された。
【００７２】
図１０は、温度測定2ヶ月目における被処理液の温度分布を表すグラフを示す。撹拌翼の撹拌速度は、6月1日時点で15rpmに変更した。図１０では、6月中旬以降、最も低い位置に取り付けられた堆積物検知用温度計（温度計５〜７）の測定値が、他の堆積物検知用温度計の測定値よりも同じ測定値を示していた。このため、メタン発酵槽内には、底面からの高さ0.5mを超える位置まで堆積物が堆積していると判断された。
【００７３】
このように、本発明によれば、従来は不可能であったメタン発酵槽内における堆積物の堆積状態を容易に判断することが可能となり、撹拌速度の調整等によって、堆積物の堆積を防止し、メタン発酵効率を向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明は、廃水処理及びエネルギーの分野において有用である。
【符号の説明】
【００７５】
１：メタン発酵槽（実施形態１）
２：側面
３：底面
４：被処理液
５ａ〜５ｇ：堆積物検知用温度計（側面温度計）
６：液温温度計
７：引き抜き配管
８，１０：配管
９：加温装置
１１：撹拌装置
１２：堆積物
１３ａ〜１３ｅ：堆積物検知用温度計（底面温度計）
２１：メタン発酵槽（実施形態２）
Ｍ：モータ
Ｐ：ポンプ
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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