(57)【要約】  【課題】有機性廃棄物のメタン発酵において生成したバイオガスの極めて効率的な生物脱硫システムと発酵液の確実な撹拌方法を提供することを目的とする。  【解決手段】有機性廃棄物のメタン発酵において発酵槽をヘッドスペースができる構造として、このヘッドスペースに達する長さのアームを備えた撹拌機を設置し、ヘッドスペース部に供給された空気と生成バイオガスが撹拌機の動きによってよく混和され、さらに発酵液を確実に撹拌することによって発酵液中に常在する硫黄酸化細菌にも電子供与体と電子授与体を効率よく供給することで効率的な脱硫が可能となる。また、発酵槽の少なくとも底面を例えば丸い構造とすることによって撹拌の死角が無くなり確実な撹拌が可能となる。また副次的な効果としてこの構造により発酵液中の夾雑物が一箇所に集まり、夾雑物の選択的な引き抜きが容易になる。【選択図】図１
2006007091.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
メタン発酵発酵槽内部に設置した軸にアームがついている撹拌機が備わっており、このアームが上向きになったときにはアームの先端部が液面よりも上に出る程度の長さのアームが備わっていることが特徴である脱硫一体型メタン発酵装置。
【請求項２】
発酵槽底面の形状が、撹拌の死角を生じない形状になっていることが特徴である請求項１に記載の脱硫一体型メタン発酵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、食品加工残渣、畜産糞尿など有機性廃棄物のメタン発酵を行う発酵装置ならびに生成したバイオガスの脱硫装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の有機性廃棄物のメタン発酵においては、被発酵物の撹拌は生成したバイオガスや発酵中の発酵液を被発酵物中に噴射して撹拌する方式や、プロペラ型の撹拌機を発酵槽中に設置して撹拌する方法、発酵槽内に軸を設置して軸にアームを取り付け、軸を回転させて撹拌する方法などが存在する。
【０００３】
また、生成したバイオガスに含まれる硫化水素の除去は塩化鉄や活性炭に接触させることによる乾式脱硫方式と、微生物の作用による生物脱硫方式がある。微生物の作用による脱硫方式は発酵槽とは別に脱硫作用を持つ微生物を充填した脱硫装置に生成したバイオガスを通過させる方式と、発酵槽上部に生物脱硫機能をもたせる方式（例えば非特許文献１参照）や、発酵後の消化液に生成したバイオガスを接触させて脱硫する方法（例えば特許文献１参照）が存在する。
【特許文献１】特開２００３−７３６８０
【非特許文献１】『バイオガスの生物脱硫システムの開発』北口敏弘ら、北海道工業試験場報告（No.３０２）２００３年、ｐｐ４９−５３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のメタン発酵においては、液体や気体を発酵液中に噴射する方式や発酵液中に設置したプロペラ型の撹拌機によって撹拌を行う方法は、いずれも発酵槽の一部に撹拌の推進力を与えて撹拌をさせる方式であるため、撹拌ムラが生じやすく、撹拌が不確実な場合には発酵液中の浮遊物が発酵液上部に蓄積、固化してスカムを形成する場合がしばしばある。このようなスカムが形成した場合には発酵が滞ってしまい、発酵槽内に存在する嫌気性微生物の生態系が崩れて、発酵が機能しなくなってしまう危険性もある。発酵槽内に軸とアームを設置して回転させて撹拌する方式は、発酵槽全体を撹拌する方式であるがこの方法でもスカムが生じる可能性があり、一度スカムが生じてしまった場合にはこれを破砕することは極めて困難であることが問題である。
【０００５】
生成したバイオガスの脱硫に関しては酸化鉄や活性炭を利用する乾式脱硫方式では処理費用が高額になることと副生成物である硫化鉄や使用済みの活性炭の処理方法が問題であり、脱硫装置を設置する生物脱硫方式では硫化水素除去に寄与する硫黄酸化細菌の活性が低下してきた場合には脱硫装置に硫黄酸化細菌を供給しなければならないことが問題となっている。発酵槽上部に脱硫機能をもたせる方式は、発酵液中に常在している硫黄酸化細菌の作用によって脱硫するので定期的に硫黄酸化細菌を供給する必要は無いが好気性細菌である硫黄酸化細菌が増殖するためには酸素の存在が不可欠であり密閉して嫌気状態を保っている発酵槽内のうち、硫黄酸化細菌が活動する箇所のみにムラ無く酸素を供給することは困難であり、空気を供給する部分には過剰の空気が存在し、その他の部分には空気が存在していないという現象が起きる問題がある。また、この脱硫方式では、発酵液の表層の一部に存在する硫黄酸化細菌のみが脱硫をする状態になるため、脱硫の効率に問題がある。発酵後の消化液と生成したバイオガスを接触させる脱硫方式では硫黄酸化細菌の活性維持のため脱硫部分の保温が必要でありこのことに熱を要求する点が問題である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以上の課題を解決するために、本発明では発酵槽をヘッドスペースができる構造として、このヘッドスペースに達する長さのアームを備えた撹拌機を設置する。
【０００７】
また、発酵槽の下部を撹拌の死角を生じない形状とする。
【発明の効果】
【０００８】
発酵槽内で発酵槽液面よりも上部まで撹拌のアームが突出するような構造とすることで、ヘッドスペース部の気体の混和効果が得られ、空気の偏在を解消し、効率よく硫黄酸化細菌が増殖できる条件を提供することができる。
ヘッドスペース部と発酵液部を同時に撹拌する構造によって、発酵液表層部以外の発酵液中に存在する硫黄酸化細菌に対しても電子供与体となる硫化水素と電子授与体となる酸素に接触する機会を積極的に提供することが可能となり、高い脱硫効果が得られる。
ヘッドスペース部に撹拌のアームが届くことによって発酵液表層にスカムが発生した場合には、このスカムの上部または下部からアームがスカムを壊すように撹拌されるため、これを容易に破壊することができる。
【０００９】
発酵槽の下部を例えば角が丸い構造とすることによって撹拌の死角がなくなるためにより効率的な撹拌効果が得られる。さらに副次的な効果として発酵液中の夾雑物が一箇所に溜まる構造となるため、夾雑物の選択的な引き抜きが容易となる。
【実施例】
【００１０】
以下に本発明の一実施形態を説明する。なお本発明は下記の実施形態に限定されるものではなく適宜変更して実施することが可能なものである。図１には本発明の一実施形態によるメタン発酵の発酵槽１の概略を示す。図１に示すように本発酵槽は発酵槽の液面２が発酵槽内壁の上部よりも低くなっていることによって、生成したバイオガスが滞留するヘッドスペース９を有していて、発酵により生成したバイオガスは一度このヘッドスペース部９に滞留し、ここで硫黄酸化細菌による脱硫を受けた後、ガス貯留設備に貯留され、エネルギーとして利用される。なお、図には示していないが発酵槽の液面高さを制御する仕組みを設けて、発酵槽に常にヘッドスペース部ができるように液量を制御する。
【００１１】
発酵槽内には発酵槽を貫く形で撹拌機の軸４が設置されており、これにアーム３が取り付けてあり発酵液を撹拌する。このとき、アームが上向きになった場合には発酵液の液面２より上にアームが出てヘッドスペース部９に達する長さのアーム３が取り付けられている。図２は図１に示した発酵槽のA−A断面図であり少なくとも発酵槽底部７を例えば角が丸い形状とし、撹拌の死角が生じないような構造とすると共に発酵液中の夾雑物が一箇所に溜まるような構造とする。
【００１２】
以上に示した実施形態によって以下に示す効果が得られる。発酵槽内撹拌機のアーム３が発酵液液面２よりも上部、ヘッドスペース部９に達することによって表層部以外の発酵液中に常在する硫黄酸化細菌もヘッドスペース９中に存在する硫化水素を常に利用することが可能な状態を提供できる。また、通常メタン発酵の発酵槽は発酵に適した温度に保持するような機能が備わっている。一般的にメタン発酵が効率よく進行する温度域では、硫黄酸化細菌にとっても適した温度域であることが多いため、脱硫のための保温や加温をする必要はない。図１の実施形態では発酵槽ヘッドスペース部９に空気を供給する装置６をひとつ設置しているがこのように空気の供給口が少ない場合にも撹拌機２がヘッドスペース部９を含めて撹拌するため、ヘッドスペース部９の気体の混和がおこる。したがって、発酵液中の硫黄酸化細菌に対して電子供与体となる硫化水素と電子授与体となる酸素を効率よく供給することができ、バイオガスの効率よい脱硫が可能となる。
また、撹拌機のアーム３がヘッドスペース部９に達することおよび撹拌の死角が存在しないことによって発酵槽の確実な撹拌が可能となり、発酵液上部にスカムが形成する危険は極めて小さくなり、仮にスカムが形成した場合にもこれを撹拌機のアームがスカムごと撹拌することによってこれを容易に破砕することができる構造である。
図２に示すように発酵槽の少なくとも底部を例えば丸い構造にすることによって、発酵液中の夾雑物が一箇所に集中する構造となるため、例えばここに引き抜きのポンプを設置することによって夾雑物のみを選択的に引き抜くことが可能である。
本実施例は上記のような特徴を有しているので前述の課題を解消できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明の一実施形態を示す。
【図２】図１に示した実施形態のA−A断面図を示す。
【符号の説明】
【００１４】
１  発酵槽
２  発酵槽液面
３  撹拌機アーム部
４  撹拌機軸部
５  撹拌機回転域
６  脱硫用空気供給装置
７  脱硫済みバイオガス排出部
８  発酵槽底部
９  発酵槽ヘッドスペース部
【図１】
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【図２】
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