(57)【要約】  【課題】  メタン発酵槽内に担体を充填することでメタン発酵処理の高速化を図るとともに、担体の交換を容易に行え、更には攪拌により担体を痛めることなく、担体表面に付着する固形分やバイオガスを除去できるメタン発酵処理方法を提供する。  【解決手段】  嫌気性微生物を担持させる流動式担体を有するメタン発酵槽３に、スラリー化した有機性廃棄物を投入し、嫌気性微生物によりメタン発酵させるメタン発酵処理方法において、担体を保形性を有する籠状の容器２０に入れて、前記メタン発酵槽３内に充填し、前記担体を前記籠状の容器２０に入れた状態で流動させながら発酵を行う。前記籠状の容器２０は、ニッケル、コバルト、銅から選ばれた一種以上を含む材料で構成されていることが好ましく、また、球状であることがより好ましい。  【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
嫌気性微生物を担持させる流動式担体を有するメタン発酵槽に、スラリー化した有機性廃棄物を投入し、嫌気性微生物によりメタン発酵させるメタン発酵処理方法において、
前記担体を保形性を有する籠状の容器に入れて、前記メタン発酵槽内に充填し、前記担体を前記籠状の容器に入れた状態で流動させながら発酵を行うことを特徴とするメタン発酵処理方法。
【請求項２】
前記籠状の容器は、ニッケル、コバルト、銅から選ばれた一種以上を含む材料で構成されている請求項１に記載のメタン発酵処理方法。
【請求項３】
前記籠状の容器は、球状をなす請求項１又は２記載のメタン発酵処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、嫌気性微生物を用いて、糞尿、生ゴミ、食品加工残滓等の有機性廃棄物を処理するメタン発酵処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
生ごみ、消化汚泥等の有機性廃棄物のほとんどは、焼却や埋め立て処分されているが、焼却に伴うダイオキシンの発生や埋め立て処分地の逼迫、悪臭などの問題から、環境負荷の少ない処理方法が求められている。これらの問題を解決するために、有機性廃棄物をメタン発酵処理し、発生したメタンガスを燃料電池やガスエンジンを用いて発電するシステムが開発されている。
【０００３】
このメタン発酵は、有機性廃棄物をバイオガスと水とに分解して大幅に減量することができ、嫌気性のため曝気動力が不要で省エネルギーな処理法であり、しかも副産物として生成するメタンガスをエネルギーとして回収できるメリットがある。
【０００４】
メタン発酵処理においては、有機性廃棄物を粉砕、スラリー化した後、このスラリーを発酵槽に投入し、嫌気性下でメタン菌により発酵処理することで、有機性廃棄物をメタンガスに転換する。そして、投入原料の性状や運転条件などにより様々な処理方法、発酵槽が提案されている。
【０００５】
例えば、下記特許文献１、２には、発酵に寄与する嫌気性微生物との接触効率を向上させるため、メタン発酵槽内に、担体を充填することが開示されている。
【特許文献１】特開平８−１８２９９６号公報
【特許文献２】特開平５−１６９０８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
担体は、嫌気性微生物を保持する必要があることから、表面に多数の空隙を有している。そのため、メタン発酵処理により発生したバイオガスが空隙内に残留することがあり、液面近傍に浮き上がってしまうという問題があった。
【０００７】
また、担体表面にスラリーに含まれる油脂等の固形分が付着することにより、担体の空隙が閉塞してしまい、有機性廃棄物と、嫌気性微生物との接触効率が低下し、発酵不良となる可能性があった。
【０００８】
そこで、上記特許文献１、２のように、通常は機械攪拌を行い、担体内のガスを逃がすと共に、担体表面の固形分を除去する必要がある。しかし、例えば攪拌羽根を用いて担体を攪拌した場合、担体と攪拌羽根とが接触するので、担体を痛めてしまい破損しかねなく、担体の交換頻度が高くなり、メンテナンス費用がかかる。
【０００９】
また、メタン発酵処理を継続するにつれ、槽内の担体は古くなって老化・劣化したりするので、安定した発酵状態を維持するため、老化や、劣化などした担体を定期的に交換する必要があるが、例えば、流動性を有する担体を用いた場合、槽内に点在しているため、担体を回収するのに手間がかかり、また、完全に回収しきれないことがあった。
【００１０】
したがって、本発明の目的は、メタン発酵槽内に担体を充填することで、メタン発酵処理の高速化を図るとともに、担体の交換を容易に行え、更には攪拌により担体を痛めることなく、担体表面に付着する固形分やバイオガスを除去できるメタン発酵処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明のメタン発酵処理方法は、嫌気性微生物を担持させる流動式担体を有するメタン発酵槽に、スラリー化した有機性廃棄物を投入し、嫌気性微生物によりメタン発酵させるメタン発酵処理方法において、前記担体を保形性を有する籠状の容器に入れて、前記メタン発酵槽内に充填し、前記担体を前記籠状の容器に入れた状態で流動させながら発酵を行うことを特徴とする。
【００１２】
これによれば、籠状の容器に担体を封入することにより、担体を攪拌羽根などの攪拌機に直接接触させることなく、メタン発酵槽内を流動させることができ、担体を痛めることなく、担体表面に付着した固形分やバイオガスを除去できる。
【００１３】
更には、メタン発酵処理を継続するにつれ、槽内の担体は古くなって老化・劣化したりするので、定期的に交換する必要があるが、担体は籠状容器に一定量充填されて配置されているため、担体を回収しやすい。
【００１４】
また、本発明においては、前記籠状の容器は、ニッケル、コバルト、銅から選ばれた一種以上を含む材料で構成されていることが好ましい。これによれば、籠状容器から溶け出した微量のニッケル、コバルト、銅等の金属を、メタン菌の栄養塩として利用でき、メタン菌を活性化させることができる。
【００１５】
更にまた、本発明においては、前記籠状の容器は、球状であることが好ましい。これによれば、メタン発酵槽内において、流動させやすくなるので、担体の空隙に付着したバイオガスや油脂汚染物などを除去する効果が高い。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、担体を、攪拌羽根などの攪拌機に直接接触させることなく、メタン発酵槽内に流動させることができるので、担体を攪拌機などで痛めることなく、担体表面に付着する固形分やバイオガスを除去できる。また、メタン発酵槽内の担体を交換する際、担体を回収しやすくなる。したがって、メタン発酵処理状態を安定させるためのメンテナンス費用を低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の一実施形態について、図面を用いて更に詳細に説明する。      
図１は、本発明のメタン発酵処理方法において利用できるメタン発酵装置の構成を示す一実施形態であり、このメタン発酵処理装置は、有機性廃棄物をペースト状に処理する粉砕機１と、このペーストをスラリー化して貯留するスラリー調整槽２と、攪拌機６を有するメタン発酵槽３と、メタン発酵処理後の発酵液を処理するための廃液処理槽４とで主に構成されている。
【００１８】
粉砕機１からの配管１ａは、ペースト供給ポンプ１０を介してスラリー調整槽２に連結し、スラリー調整槽２からの配管２ａは、スラリー供給ポンプ１１を介してメタン発酵槽３に連結している。
【００１９】
メタン発酵槽３の下部には、メタン発酵処理後のメタン発酵廃液を引き抜くための配管４ａが、メタン発酵廃液引き抜きポンプ１２を介して廃液処理槽４に連結している。
【００２０】
廃液処理槽４としては脱窒処理が可能であればよく、例えば、微生物によって有機物や窒素を除去する生物処理法を行うための活性汚泥槽や、アンモニアを曝気処理した後に触媒による酸化分解をして窒素ガスにして無害化するアンモニアストリッピング法を行う装置等を用いることができる。
【００２１】
メタン発酵槽３の上部には、発生したバイオガスを取り出すための配管５ａが連結され、この配管５ａが、図示しないガスホルダーに連結されており、ガスホルダーにてバイオガスが回収されるようになっている。
【００２２】
そして、メタン発酵槽３には、嫌気性微生物を担持させるための担体が所定量充填された籠状の容器２０が配置されており、攪拌機６でメタン発酵槽内の発酵液及び籠状の容器２０を攪拌・流動できるように構成されている。
【００２３】
本発明における担体としては、表面に空隙を有し、流動性を有するものであれば特に限定はなく、例えば、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ビニロン樹脂、塩化ビニリデン樹脂、ピリジウムポリマーなどの合成樹脂素材や、炭素繊維などの繊維素材を、不織布や発泡体などの多孔質状に成形したものなどが挙げられる。
【００２４】
また、本発明における籠状の容器２０としては、メタン発酵槽内の発酵液を流通させることができるように、メッシュ状またはパンチングメタル状の素材で形成されたものであって、保形性を有する容器が好ましく使用される。
【００２５】
そして、籠状の容器２０の形状としては、立方体、錐体、球状等が挙げられるが、球状であることが好ましい。籠状の容器２０の形状が球状であれば、籠状の容器２０を、メタン発酵槽３内で、効率よく流動させることができると共に、容器２０の内部で担体の流動性も高くなるので、担体に付着する固形分やバイオガスの除去効率が高い。
【００２６】
また、籠状の容器２０の材質としては、耐食性のある材質であれば特に限定はないが、ニッケル、コバルト、銅から選ばれた一種以上を含む材料からなるものが特に好ましい。ニッケル、コバルト、銅などの金属塩は、メタン菌の栄養塩として利用されている。したがって、籠状の容器からメタン発酵槽に溶け出した微量の上記金属成分を、メタン菌の栄養塩として利用でき、メタン菌の活性化が期待できる。
【００２７】
そして、籠状の容器２０の具体例としては、例えば図２に示すようなものが例示できる。すなわち、図２（ａ）のように２つの半球状の容器２０ａ、２０ｂの一端がヒンジ２２を介して連結されており、半球状の容器２０ａ、２０ｂを開閉させることで、籠状の容器２０内に担体２１を出し入れできるような構造のもの、図２（ｂ）のように、籠状の容器２０を上下２つの半球状の容器２０ａ、２０ｂに分離して、籠状の容器２０内に担体２１を出し入れできるような構造のもの、図２（ｃ）のように、籠状の容器２０の一部に、蓋体２３で開閉する担体取り出し口２４が設けられている構造のものなどが挙げられる。なお、半球状の容器２０ａ、２０ｂや、蓋体２３には、それぞれ図示しない開閉ロック装置が設けられている。
【００２８】
次に、この処理装置を用いた、本発明のメタン発酵処理方法について説明する。      
有機性廃棄物は、粉砕機１にまず貯蔵され、破砕・粉砕などの処理がなされ、ペースト化される。そして、ペースト化された有機性廃棄物は、ペースト供給ポンプ１０を介してスラリー調整槽２に貯留される。ここで適度な水で希釈されてスラリー化される。
【００２９】
次に、このスラリーは、スラリー供給ポンプ１１によってメタン発酵槽３に投入されてメタン発酵が行なわれる。
【００３０】
メタン発酵槽３には、メタン菌等の嫌気性微生物が付着・担持された担体の充填された籠状の容器２０が配置されており、ここでスラリーのメタン発酵が行なわれ、嫌気性微生物による有機性廃棄物の分解が行われる。なお、メタン発酵槽３に取付けられた攪拌機６により、槽内の発酵液及び籠状の容器２０とが攪拌されており、担体の表面や、籠状の容器２０の表面に付着した固形分や、バイオガスが取り除かれ、担体の空隙部の閉塞や、担体の液面浮上が抑制されている。
【００３１】
そして、メタン発酵処理により得られたバイオガスは、図示しないガスホルダーに回収され、燃料電池発電装置、ガスエンジン等の発電機やボイラーの燃料として有効利用されるようになっている。
【００３２】
このように、本発明によれば、担体を、攪拌羽根などの攪拌機に直接接触させることなく、担体表面に付着する固形分やバイオガスを除去できるので、担体の破損が少なくなり、担体の交換頻度を低減できる。また、古くなって劣化してきた担体を定期的に交換する際に、担体が籠状容器に一定量充填されてメタン発酵槽内に配置されているため、担体の回収・交換がしやすい。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明のメタン発酵処理方法は、生ゴミ、食品加工残滓、活性汚泥処理などの余剰汚泥等の、有機性廃棄物のメタン発酵処理に好適に用いることができ、メンテナンスコストの低減が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明に用いるメタン発酵処理装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】籠状の容器の例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３５】
１：粉砕機
２：スラリー調整槽
３：メタン発酵槽
４：廃液処理槽
６：攪拌機
２０：籠状の容器
２１：担体
【図１】
2006255490.tif 000003
【図２】
2006255490.tif 000004