(57)【要約】  【課題】  長期間安定に運転可能な、高効率でコンパクトなメタン発酵処理方法を提供する。  【解決手段】  メタン菌を主体とする嫌気性微生物を担持させたろ床を有する第１発酵槽と第２発酵槽を直列に配置してメタン発酵槽とし、この第１発酵槽に有機性廃棄物を粉砕したスラリーを投入し、第１発酵槽のろ床を通過させてメタン発酵させた後の液状の処理液を第２発酵槽に送り、該処理液を第２発酵槽で再度メタン発酵させて、バイオガス等の資源を回収すると共に、発酵廃液を消化液として取出すメタン発酵処理方法において、前記第１発酵槽にガス攪拌装置を設けて、前記スラリーの投入時から所定時間経過するまでの間、前記ガス攪拌装置の出力を停止するか、又は出力を弱めて、該スラリー中の発酵不適物を沈降させて分離した後、前記ガス攪拌装置の出力を高めて、前記スラリーを攪拌しながら発酵させる。  【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
メタン菌を主体とする嫌気性微生物を担持させたろ床を有する第１発酵槽と第２発酵槽を直列に配置してメタン発酵槽とし、この第１発酵槽に有機性廃棄物を粉砕したスラリーを投入し、第１発酵槽のろ床を通過させてメタン発酵させた後の液状の処理液を第２発酵槽に送り、該処理液を第２発酵槽で再度メタン発酵させて、バイオガス等の資源を回収すると共に、発酵廃液を消化液として取出すメタン発酵処理方法において、
前記第１発酵槽にガス攪拌装置を設けて、前記スラリーの投入時から所定時間経過するまでの間、前記ガス攪拌装置の出力を停止するか、又は出力を弱めて、該スラリー中の発酵不適物を沈降させて分離した後、前記ガス攪拌装置の出力を高めて、前記スラリーを攪拌しながら発酵させることを特徴とするメタン発酵処理方法。
【請求項２】
前記第１発酵槽の内部に、底壁に対して所定の高さから上方に伸びる隔壁を設け、該隔壁で仕切られたそれぞれの領域の下部に第１ガス攪拌装置を設け、該隔壁で仕切られた一つの領域には、前記第１ガス攪拌装置の他に、第２ガス攪拌装置と前記スラリーの投入口とを設け、前記スラリーの投入時から所定時間経過するまでの間は、前記第２ガス攪拌装置のみを動作させ、それ以後は、前記第１ガス攪拌装置及び前記第２ガス攪拌装置を動作させる請求項１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】
生ゴミ等の有機性廃棄物のほとんどは、焼却や埋立処分されているが、焼却に伴うダイオキシンの発生や埋立処分地の逼迫、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研究、開発されている。
【０００３】
メタン発酵は、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もので、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。
【０００４】
メタン発酵処理は、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して有機性廃棄物をバイオガスと水とに分解する方法であり、有機性廃棄物を大幅に減量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をエネルギーとして回収できるメリットがある。また、嫌気性のため曝気動力が不要であるため省エネルギーな処理法である。
【０００５】
ごみ等の有機性廃棄物をメタン発酵法で効率的に処理するメタン発酵装置として、例えば下記特許文献１、２等には、有機性廃棄物をペースト状に粉砕して、５０〜６０℃で大きな活性を示す高温メタン菌で処理するメタン発酵装置が開示されている。高温菌は３６〜３８℃の中温で活性が大きくなる中温菌に比べ２〜３倍程の活性を持っており、高温菌でメタン発酵を行うことで分解速度の向上と消化率の向上を図っている。有機性廃棄物を用いたメタン発酵は、メタンガスの生成量を増大でき、燃料電池などのガス発電に有効利用できるメリットがある。
【０００６】
そして、上記のメタン発酵における処理効率を向上させる各種の方法が検討されており、例えば下記の特許文献２、３には、発酵に先立って、有機性廃棄物を高圧による圧縮破砕機で粉砕、スラリー化して効率よく破砕することが開示されている。また、下記の特許文献４には、破砕機能を有するカッター付きポンプによって、有機性廃棄物を破砕しつつ、メタン発酵槽に投入することが開示されている。
【０００７】
更に、メタン発酵槽内に微生物を担体に担持したろ床を設けて処理効率を向上させることも検討されており、例えば、下記の特許文献５には、浮上性微生物固定化担体と沈降性微生物固定化粒状担体とを反応槽内に充填して排水の処理を行うことが開示されている。
【０００８】
また、メタン発酵槽内に、メタン菌などの微生物の流出を防止するための分離膜を設けることも知られている。例えば、下記の特許文献６には、反応槽の外部循環流路内に設置した散気装置において作動気体を散気し、外部順循環流路の一端開口から反応槽に駆動流を吐出して反応槽を攪拌するとともに、反応槽と外部循環路とにわたって槽内液を循環させ、外部循環流路に配置した膜分離装置で槽内液を固液分離し、駆動流を掃流として、膜分離装置の膜面に作用させて洗浄することが開示されている。
【０００９】
更に、下記の特許文献７には、メタン発酵槽と、分解処理中の発酵槽内に浸漬されて残留固形分及び、発酵菌を分離しながら発酵液をろ過して処理する精密ろ過膜、前記分解時に生じるバイオガスを貯えるガスホルダー、並びに前記ガスホルダーに結合し且つ前記精密ろ過膜した下方に配置した散気管を備え、該散気管から発酵槽内へ放散したバイオガスの気泡の上昇流により前記精密ろ過膜の閉塞を防止してなる浸漬型膜利用メタン発酵システムが開示されている。
【００１０】
また、下記の特許文献８、９には、メタン発酵槽において反応槽を２つに分け、処理液を最初の槽に返送することが開示されている。
【特許文献１】特開２００１−４６９９７号公報
【特許文献２】特開平１０−１３７７３０号公報
【特許文献３】特開平１１−２２１５４１号公報
【特許文献４】特開平２００２−２１０４３１号公報
【特許文献５】特開２００２−１０２８８１号公報
【特許文献６】特開２００１−１７０６３１号公報
【特許文献７】特開２０００−９４０００号公報
【特許文献８】特開２０００−１６７５８７号公報
【特許文献９】特許第３３０３９７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上記の従来のメタン発酵処理方法のうち、上記特許文献２、３等に記載されている高圧による圧縮粉砕を行う手法や、上記特許文献４に開示されている粉砕ポンプを用いる手法は、機器コストが高額であり、使用電力量が大きいことから、ランニングコストも高い。
【００１２】
また、上記特許文献５の方法においては、担体を用いることが開示されているものの、担体はメタン菌の流出防止を目的に配置されており、難分解性の固形物や発酵不適物の分離除去については検討されていない。更に、上記特許文献６、７に記載されている方法においても同様で、メタン菌の流出防止が主目的とされており、難分解性の固形物や発酵不適物を分離除去する機能を持たせることを特徴とはしていない。
【００１３】
また、上記特許文献８、９等に記載されている方法においては、処理液を返送する最初の槽は、いずれも生物可溶化を行う酸発酵槽として用いており、この槽ではメタン発酵を行っていないので、全体のメタン発酵処理効率が不充分であるという問題があった。
【００１４】
このように、上記の従来技術においては、メタン発酵槽内の配管が閉塞しやすく、高速高容積負荷のメタン発酵槽を長期間安定に行うプラントの実現は困難であった。
【００１５】
したがって、本発明の目的は、前処理での機器コスト、また、ランニングコストを低減し、難分解性の固形物や発酵不適物を効果的に分離除去することにより、配管の閉塞を防止して、メンテナンス性を改善するとともに、長期間安定して運転可能な、高効率でコンパクトなメタン発酵処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題を解決するにあたって、本発明のメタン発酵処理方法は、メタン菌を主体とする嫌気性微生物を担持させたろ床を有する第１発酵槽と第２発酵槽を直列に配置してメタン発酵槽とし、この第１発酵槽に有機性廃棄物を粉砕したスラリーを投入し、第１発酵槽のろ床を通過させてメタン発酵させた後の液状の処理液を第２発酵槽に送り、該処理液を第２発酵槽で再度メタン発酵させて、バイオガス等の資源を回収すると共に、発酵廃液を消化液として取出すメタン発酵処理方法において、前記第１発酵槽にガス攪拌装置を設けて、前記スラリーの投入時から所定時間経過するまでの間、前記ガス攪拌装置の出力を停止するか、又は出力を弱めて、該スラリー中の発酵不適物を沈降させて分離した後、前記ガス攪拌装置の出力を高めて、前記スラリーを攪拌しながら発酵させることを特徴とする。
【００１７】
本発明のメタン発酵処理方法によれば、第１発酵槽において、処理液中に含まれている発酵処理が可能な成分と発酵不適物とを、沈降速度の差を利用することで効果的に分離できる。そのため、発酵不適物の処理が容易となり、配管中にこれらが堆積して閉塞するといった事態を防止でき、メタン発酵処理を長期間安定して実施することができる。
【００１８】
そして、第２発酵槽では、固形物が少なく、発酵不適物の極めて少ない液状の処理液が送られてくるので、第２発酵槽では高速処理が可能となる。そのため、全体として高速高容積負荷のメタン発酵処理を行うことができる。
【００１９】
また、本発明において、前記スラリーの投入から所定時間経過するまでの間、比重の大きい発酵液不純物が重力沈降するように、ガス攪拌速度を下げる、あるいはガス攪拌を停止することが好ましい。
【００２０】
これによれば、処理液中の発酵処理が可能な成分と発酵不適物とを分離させやすく、より効率的に発酵不適物を除去できる。
【００２１】
そして、前記第１発酵槽の内部に、底壁に対して所定の高さから上方に伸びる隔壁を設け、該隔壁で仕切られたそれぞれの領域の下部に第１ガス攪拌装置を設け、該隔壁で仕切られた一つの領域には、前記第１ガス攪拌装置の他に、第２ガス攪拌装置と前記スラリーの投入口とを設け、前記スラリーの投入時から所定時間経過するまでの間は、前記第２ガス攪拌装置のみを動作させ、それ以後は、前記第１ガス攪拌装置及び前記第２ガス攪拌装置を動作させることが好ましい。
【００２２】
これによれば、隔壁で仕切られた一つの領域に、スラリーを投入して発酵不適物を分離するようにしたので、各ガス攪拌装置による攪拌力を調整しやすくなり、効果的に発酵不適物を除去できる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、メタン発酵槽内に投入された有機性廃棄物中のメタン発酵不適物を効果的に分離・除去できるため、配管等の閉塞を防止でき、メタン発酵処理を長期間安定して行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
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装置の構成を示す第一の実施形態であって、この処理装置は、有機性廃棄物を粗砕する粉砕機１と、微粉砕した有機性廃棄物を貯留してスラリー状を調製するためのスラリー調整槽２と、メタン発酵槽１０と、発酵により生成したガスを貯留するためのガスホルダー３とから主に構成されている。
【００２５】
メタン発酵槽１０は第１発酵槽１０ａ、第２発酵槽１０ｂとで構成されており、第１発酵槽１０ａ、第２発酵槽１０ｂ内には、それぞれろ床１１、１２が配置されている。
【００２６】
投入された有機瀬廃棄物を粉砕するための粉砕機１は、供給配管によって、スラリー調整槽２に連結されるように構成され、更に、スラリー調整槽２からの供給配管が第１発酵槽１０ａに接続されている。スラリー調整槽２と第１発酵槽１０ａとを接続する供給配管には、図示しないポンプ等が設けられており、第１発酵槽１０ａに有機性廃棄物を供給する有機性廃棄物供給手段となる。
【００２７】
第１発酵槽１０ａ内には、ガス噴射口１３ａが、スラリー調整槽２からのスラリー供給口よりも下部に配置されており、発酵槽外部に取付けられた、ガス攪拌装置１３と配管を介して連結している。
【００２８】
本発明においてガス攪拌装置とは、メタン発酵槽１０内部または槽外部からガスを吸引し、気泡として液中に拡散させることにより水流を発生させて、槽内を攪拌する装置であり、水中曝気装置やエゼクタ方式水中ポンプ等がある。
【００２９】
また、第１発酵槽１０ａと第２発酵槽１０ｂとは、スラリー引き抜きポンプ２１を介して直列に連結されている。すなわち、第１発酵槽１０ａの上部空間からの配管３１が、引き抜きポンプ２１を介して、第２発酵槽１０ｂの底部に接続され、第１発酵槽１０ａのろ床１１の上部から、第２発酵槽１０ｂのろ床１２の下部付近へ有機性廃棄物を含むスラリーを送る手段を構成している。そして、第２発酵槽１０ｂの上部空間からの配管３２が、引き抜きポンプ２２を介して、廃液処理装置４に直結されて、消化液取出し手段を構成している。なお、この第２発酵槽１０ｂの上部空間からの配管３２は、引き抜きポンプ２２を通過した後、途中で分岐しており、この分岐管３３は加温手段である熱交換器１４を介して第１発酵槽１０ａの上部空間に接続され、第２発酵槽１０ｂからの消化液の一部が熱交換器１４で加温されて第１発酵槽１０ａへ返送可能となっている。この分岐管３３が、第２発酵槽１０ｂのろ床１２の上部に溜まる液状の処理液の一部を、第１発酵槽１０ａに返送する返送手段を構成している。
【００３０】
第１発酵槽１０ａ及び第２発酵槽１０ｂの上部空間からは、ガスホルダー３に連結される配管３４が接続されており、それぞれの発酵槽において発生したバイオガスが、ガスホルダー３に貯蔵されるように構成されている。これによって、このガスホルダー３に貯蔵されたバイオガスが、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。
【００３１】
なお、第１発酵槽１０ａ、第２発酵槽１０ｂの底部からは、ろ床１１、１２の下部から余剰汚泥を取出す手段である配管３５、３６が接続されており、それぞれの配管３５、３６は引き抜きポンプ２３を介して固液分離装置５に接続され、固液分離後の液体が廃液処理装置４に送られるように構成されている。
【００３２】
ろ床１１、１２としては特に限定されないが、例えば合成樹脂素材又は繊維素材からなる担体にメタン菌等を付着・担持したものからなる。
【００３３】
ろ床１１、１２の形態は、接触面積を増加させるために各種形態とすることができ、例えば、ろ床１１、１２が固定床の場合には、図２（ａ）のろ床１１ａ（１２ａ）のような中空円筒状でもよく、図２（ｂ）のろ床１１ｂ（１２ｂ）のような板状であってもよい。
【００３４】
このような固定床の場合、ろ床１１、１２は、上記担体を互いに平行になるように規則的に配置して構成することが好ましい。例えば、図２に示すように、第１発酵槽１０ａ（１０ｂ）内に、複数本の中空円筒状の担体を垂直方向に並列に配置・充填したものでもよく、図２（ｂ）に示すように、複数枚の板状の担体を垂直方向に並列させて配置・充填したものでもよい。これにより、限られた容積内に固定化微生物をより多く充填することができるとともに、スラリーと微生物との接触面積を大きくすることができる。そして、上記担体の配列方向を、循環経路に沿った方向とすることが好ましく、それによって循環抵抗を少なくすると共に、固定化微生物表面にスラリーが均一に接触するようにできる。
【００３５】
また、図２（ｃ）のろ床１１ｃ（１２ｃ）に示すようなシート状のろ床を、発酵槽１０ａ（１０ｂ）の内壁面全周を被覆するように配置してもよい。
【００３６】
本発明においては、ろ床１１、１２は固定床には限定されず、例えば、図２（ｄ）のろ床１１ｄ（１２ｄ）に示すような、塊状の担体を分散させた流動床も使用できる。
【００３７】
担体を構成する材質としては、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用いることができる。本発明においては、上記合成樹脂素材を多孔質状に成形したもの、例えば不織布や発泡体などが好ましく用いられる。また、繊維素材を紐状に編み込んだものも好ましく用いられ、このような多孔質状の担体を用いることにより、担体の表面積を増大することができるので、担体に付着・担持できるメタン菌等の数を大幅に増やすことができる。また、担体内部にまでメタン菌等を付着・担持できるので、担体に付着したメタン菌等が撹拌等によって剥がれ落ちるのを防止できる。このような担体として、例えば、菊花弁型バイオフレックス担体（商品名：株式会社日本バイリーン製）や、バイオコード（商品名：ティビーアール株式会社製）などの紐状の担体等が挙げられる。
【００３８】
本発明において、ろ床１１、１２としては固定床であることが好ましい。固定床であれば、流動床のように、担体が槽外に流出してしまう可能性がなく、また、担体による配管の閉塞も生じない。
【００３９】
そして、ろ床１１、１２の体積充填率は３０％以上であることが好ましく、３０〜６０％であることがより好ましい。なお、ろ床の体積充填率とは、ろ床を充填する容積（容器）に対する、ろ床のみかけ体積の体積充填率のことをいい、例えば図２（ａ）の場合、第１発酵槽１０ａ（１０ｂ）の円筒形容器の容積に対する、ろ床１１ａ（１２ａ）の体積の占有率を意味する。体積充填率が３０％未満であると、ろ床に付着する菌数が低下し、滞留日数３日以下の処理が困難になる。また、分解率やガス化率の低下を招く可能性がある。
【００４０】
次に、上記のメタン発酵処理装置を用いた有機性廃棄物のメタン発酵処理方法について説明する。
【００４１】
図１に示すように、飲食店や一般家庭等から排出される生ゴミや、食品工場などから排出される食品加工残渣、屎尿、活性汚泥処理などの余剰汚泥等の有機性廃棄物は、粉砕機１により粗砕された後、スラリー調整槽２に投入される。このスラリー調整槽２では、必要に応じて加水し、固形物濃度１０〜２０質量％となるように調整される。このようにメタン発酵処理に供する有機性廃棄物を粉砕、スラリー化することにより、分解速度及び消化率を向上することができる。なお、本発明においては、後述する第１発酵槽１０ａにおいて嫌気性微生物により可溶化を行うため、高圧プレスや微粉砕機による微粉砕は不要であり、前処理工程が簡略化されている。
【００４２】
そして、このスラリーを第１発酵槽１０ａに投入する。この第１発酵槽１０ａ内は、通常はガス攪拌装置１３により槽内が攪拌されると共に、ろ床１１へ向かう上昇流が形成されている。
【００４３】
本発明においては、第１発酵槽１０ａにスラリーを投入してから所定時間経過するまでの間、ガス攪拌装置１３を停止、あるいはガス攪拌速度を低下させることが好ましい。
【００４４】
このスラリー中には、通常の発酵処理が可能な成分の他に、粒子径が大きいもの、小石状塊、種子等の発酵処理に不適な成分も含まれている。これらの発酵不適物は比重が大きく沈降速度が速いため、堆積しやすい。そのため、スラリー投入時にガス攪拌装置１３を停止、あるいはガス攪拌速度を低下させることで、重力沈降によって、発酵不適物を効果的に沈降分離できる。例えば、攪拌装置の出力範囲は、定格運動出力に対して０〜５０％程度まで低下させて、ガス攪拌を停止あるいはガス攪拌速度を低下させるとよい。ここで、ガス攪拌装置の出力とは液中へのガス供給量と等価であり、液の上昇速度を意味する。
【００４５】
また、本発明では、第１発酵槽１０ａへのスラリーの投入位置は、第１発酵槽１０ａの高さを１００とした時、底部から２５〜７５の高さから投入することが好ましく、４０〜６０の高さから投入することがより好ましい。７５よりも高い位置で投入すると、沈降滞留時間が長くなり、粒子中に気泡が含まれやすくなり、発酵不適物が沈降しにくくなる虞れがあり、また、２５よりも低い位置で投入すると、発酵処理可能な成分と発酵不適物との分離が充分できずに堆積してしまう虞れがある。
【００４６】
そして、スラリー投入時におけるガス攪拌装置１３の出力を停止又は低下する時間は、第１発酵槽へのスラリー供給時間と発酵不適物の沈降滞留時間を加えた時間とすることが好ましく、沈降滞留時間の２倍程度までの時間がより好ましい。沈降滞留時間を下回る時間設定であると、比重の小さい発酵不適物を沈降させにくく、十分には分離できないことがあり、また、ガス攪拌装置１３の出力を停止又は低下する時間がより長いと、発酵処理が可能な成分まで沈降堆積してしまい発酵効率が低下するとともに、処理量の低下を招く虞れがある。
【００４７】
スラリー投入後、ガス攪拌装置１３の出力を所定の時間停止又は弱めた後、再びガス攪拌装置１３の出力を高めてスラリー投入前の出力とし、槽内の攪拌を行う共に、ろ床１１を通過して上方に向かう上昇流を形成させる。その後、第１発酵槽１０ａにてメタン発酵された液状の処理液は第１発酵槽１０ａから配管３１からポンプ２１を介して第２発酵槽１０ｂの下部に送られる。更に、処理液は、第２発酵槽１０ｂ内に配置されたろ床１２を上方に向かって通過した後、第２発酵槽１０ｂの上部から配管３２からポンプ２２によって引き抜かれて廃液処理装置４に送られる。そして、廃液処理装置４において、例えば硝化・脱窒反応等を行ってアンモニアを除去した後、排水されることになる。なお、第１発酵槽１０ａのろ床１１の下部、第２発酵槽１０ｂのろ床１２の下部に溜まる余剰汚泥は、配管３５、３６から取り出され、ポンプ２３によって定期的に引き抜かれる。この余剰汚泥は、固液分離装置５によって固液分離され、固体部分は必要に応じてコンポスト化されると共に、液体部分は廃液処理装置４に送られる。また、発生したバイオガスは、第１発酵槽１０ａ及び第２発酵槽１０ｂの上部空間から配管３４を通してガスホルダー３に送られて、エネルギー等として使用される。
【００４８】
なお、必要に応じて、ポンプ２２によって引き抜かれた処理液の一部は、配管３３を通して第１発酵槽１０ａに返送してもよい。このとき、処理液は、高温メタン発酵に適する５０〜６０℃に加温して返送されることが好ましい。このときの返送は第１発酵槽１０ａ内におけるｐＨの低下による酸敗を防止するためのものであるので、第１発酵槽１０ａ内におけるｐＨが６．５〜７．５となるように返送量を設定することが好ましい。
【００４９】
このように、第１発酵槽１０ａと第２発酵槽１０ｂとで２段階に分けてメタン発酵を行うことにより、第１発酵槽１０ａ内では嫌気性微生物による可溶化を行うことができ、高圧プレスや、粉砕ポンプによる微粉砕等の前処理が不要となる。そして、第１発酵槽１０ａにて、第１ガス攪拌装置１３を所定のタイミングで停止又は出力を弱めることで、難分解性の固形物や発酵不適物を効果的に分離除去できる。そのため、装置内に汚泥等が沈降しにくくなり、洗浄コストやメンテナンス性が改善できる。更には、第１発酵槽１０ａ内に設置したろ床１１によるフィルタリング効果によって、難分解性の固形物や発酵不適物を分離除去することができる。一方、第２発酵槽１０ｂにおいては、ＳＳ（浮遊粒子）の少ない処理液が送られるので短時間での処理が可能であり、全体として高速高容積負荷のメタン発酵槽を行うことができる。
【００５０】
以上のように、上記のメタン発酵処理装置を用いた処理方法によれば、第１発酵槽１０ａによって前処理での機器コスト、また、ランニングコストを低減し、難分解性の固形物や発酵不適物を分離除去する機能を持たせることができ、更に第２発酵槽１０ｂでのメタン発酵処理を連続して行い、必要に応じて処理液を第１発酵槽１０ａに循環返送することで、高効率なメタン発酵処理を安定して行うことができる。
【００５１】
図３には、本発明のメタン発酵処理装置における第二の実施形態が示されている。なお、前記実施形態と実質的に同一部分には、同符号を付してその説明を省略することとする。
【００５２】
前記図１に示した実施形態による処理装置との変更点は、（１）第１発酵槽１０ａには、底壁に対して所定の高さから上方に伸びる隔壁１７が配置され、槽内が複数の領域に区切られている点、（２）隔壁１７で仕切られたそれぞれの領域の下部に第１ガス攪拌装置１５につながるガス噴射口１５ａが設けられている点、（３）隔壁１７で仕切られた一つの領域には、第１ガス攪拌装置１５につながるガス噴射口１５ａの他に、第２ガス攪拌装置１６につながるガス噴射口１６ａ、及びスラリーの投入口が設けられている点である。
【００５３】
次に、この処理装置を用いた発酵処理方法について説明する。なお、基本的な工程は前記実施形態と同様であり、異なる点について詳述する。
【００５４】
図３に示されるように、有機性廃棄物は粉砕機１で粗砕され、スラリー調整槽２に投入後、適宜加水されてスラリー化され、第１発酵槽１０ａに供給される。この第１発酵槽１０ａ内は、通常は第１ガス攪拌装置１５及び第２ガス攪拌装置１６により槽内が攪拌されると共に、ろ床１１へ向かう上昇流が形成されている。
【００５５】
この実施形態においては、スラリーの投入から所定時間経過するまで、その領域内における第１ガス攪拌装置１５の出力を停止させ、第２ガス攪拌装置１６のみを作動させる。
【００５６】
第２ガス攪拌装置１６のみの上昇流は、比較的弱いので、第１発酵槽１０ａに投入されたスラリー中に含まれる発酵処理可能な成分（比較的軽い成分）は、上昇流に乗って移動しやすく、発酵不適物等の比較的比重の大きいものは、上昇流に抗して沈降していく。このため、発酵処理が可能な成分と、発酵不適物との沈降速度に差をつけやすくなり、発酵不適物を効果的に沈降分離できる。また、隔壁１７によってスラリー投入領域を区画したことにより、発酵不適物が沈降しやすい条件を安定して形成することができる。
【００５７】
第２ガス攪拌装置１６の出力は、その領域における第１ガス攪拌装置１５との出力の合計を１００％とした時、０〜５０％とすることが好ましく、０〜３０％とすることがより好ましい。
【００５８】
また、スラリー投入時における第１ガス攪拌装置１５の停止時間は、前記実施形態におけるガス攪拌装置１３の停止時間と同様にすることが好ましい。
【００５９】
そして、スラリー投入後、その領域内の第１ガス攪拌装置１５を所定時間停止させて発酵不適物を沈降分離した後、第１ガス攪拌装置１５を作動させ、スラリー投入前の出力とする。そして、第１ガス攪拌装置１５、及び第２攪拌装置１６により槽内の攪拌を行う共に、ろ床１１を通過して上方に向かう上昇流を形成させる。こうして、第１発酵槽１０ａにてメタン発酵された液状の処理液は、第１発酵槽１０ａからポンプ２１を介して第２発酵槽１０ｂの下部に送られ、後の処理は前記実施形態と同様である。
【００６０】
なお、図１、図３に示す上述したそれぞれの実施形態においては、第１発酵槽１０ａ内にのみガス攪拌装置を設け、スラリー中の発酵不適物を分離除去しているが、第２発酵槽１０ｂ内にも第１発酵槽１０ａ内に設置したものと同様のガス攪拌装置を設け、同様の操作を行い、スラリー中の発酵不適物の分離除去を行ってもよい。これによれば、第１発酵槽１０ａで分離除去しきれなかった発酵不適物を第２発酵槽１０ｂ内で分離除去できるため、第２発酵槽１０ｂ内に配置したろ床１２が極めて閉塞しにくくなる。したがって、長期間安定した運転に適したものとなる。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
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られる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明のメタン発酵処理装置の第一の実施形態を示す概略構成図である。
【図２】同処理装置におけるメタン発酵槽の一例を示す一部切欠き斜視図である。
【図３】本発明のメタン発酵処理装置の第二の実施形態を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００６３】
１：粉砕機
２：スラリー調整槽
３：ガスホルダー
４：廃液処理装置
５：固液分離装置
１０：メタン発酵槽
１０ａ：第１発酵槽
１０ｂ：第２発酵槽
１１、１２：ろ床
１３：ガス攪拌装置
１４：熱交換器
１５：第１ガス攪拌装置
１６：第２ガス攪拌装置
１７：隔壁
２１、２１、２３：ポンプ
【図１】
2006255545.tif 000002
【図２】
2006255545.tif 000003
【図３】
2006255545.tif 000004