(57)【要約】【課題】下水汚泥や家畜排泄物などの有機性廃棄物の発酵処理にあたって、メタンガスの生成が効率的で収量が多く、設備が比較的小型で建設コストが低廉であり、運転も容易な処理システムを実現すること。【解決手段】処理対象である有機性廃棄物を好気発酵によって可溶化する可溶化槽と、可溶化した処理対象を嫌気メタン発酵させるメタン生成槽とからなる２段型のメタンガス生成システムとした。２つの発酵槽は、横長円筒形回転ドラム型であり、回転ドラムの胴部に配列した掻きあげ翼を備え、回転ドラムを正回転するときの掻きあげ翼による排出部方向への移送と、逆回転するときの投入部方向への移送を組み合わせて、排出部の方向への総合的な移送速度を遅くした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
下水汚泥、家畜排泄物等の有機性廃棄物を処理対象とし、これを発酵処理してメタンガスを生成するシステムであって、
撹拌手段、熱風発生手段および通気手段を具えた可溶化槽と、撹拌手段および熱交換手段を具えたメタン生成槽を備え、
該可溶化槽ならびに該メタン生成槽は横長円筒形回転ドラム型の槽であり、それぞれ胴部が回転自在に支持されてあり、胴部の内側は機械的に外気から密封されてあり、
該可溶化槽ならびに該メタン生成槽の内側面に配置した多数の掻き上げ翼を備え、
該掻き上げ翼は該可溶化槽ならびに該メタン生成槽が正回転するとき、該処理対象を掻き上げるとともに排出部の方向に移送し、逆回転するとき、該処理対象を掻き上げるとともに投入部の方向に移送し、
該処理対象を処理する時間内において、排出部の方向に移送する距離の積算が投入部の方向に移送する距離の積算より大きく、
該可溶化槽は該処理対象を好気発酵によって可溶化し、
該メタン生成槽は可溶化した該処理対象を嫌気メタン発酵させることを特徴とする２段型メタンガス生成システム。
【請求項２】
請求項１に記載の２段型メタンガス生成システムであって、該可溶化槽および／または該メタン生成槽に多機能無機炭化物を追加供給することを特徴とする２段型メタンガス生成システム。
【請求項３】
請求項１に記載の２段型メタンガス生成システムであって、該メタン生成槽で処理を終わった処理対象の一部を該可溶化槽および／または該メタン生成槽へリサイクルすることを特徴とする２段型メタンガス生成システム。
【請求項４】
請求項１に記載の２段型メタンガス生成システムであって、
該可溶化槽ならびに該メタン生成槽を記載の順に接続して、各槽の間に、該処理対象を移送する移送装置を具えることを特徴とすることを特徴とする２段型メタンガス生成システム。
【請求項５】
請求項１に記載の２段型メタンガス生成システムであって、
該可溶化槽において発生した排ガスが排出される通路の出口に光触媒方式もしくは熱触媒法式脱臭装置を配置したことを特徴とする２段型メタンガス生成システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下水汚泥、家畜排泄物などの有機性廃棄物を処理対象とし、これを発酵処理するシステムに関する。とくに、処理対象を乾式でメタン化処理し、メタンガスを効率的に得るシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、下水処理に使われる活性汚泥法では、微生物の同化により汚泥量が増加する反面、微生物の分解によって炭酸ガスと水が生成し、汚泥量が減少する現象も起こる。従来の処理では、汚泥の発酵処理による堆肥・メタンの生産、焼却・炭化処理による焼却灰・炭生産、ならびに乾燥処理による土壌改良剤の生産といった工程の負荷を小さくするために、この汚泥量は最小化をめざしている。たとえば、茨城県筑西市明野西部農業集落排水施設では、活性汚泥処理装置に流入するＢＯＤは１１０ｍｇ／ｌ、ＳＳは６４ｍｇ／ｌである（２０１３年１月）。通常家庭排水では、除去ＢＯＤの３５〜４５％が汚泥となる（非特許文献１）。仮に除去ＢＯＤの４０％が汚泥となる場合、ＳＳ分が余剰の汚泥になったとすると、１１０ｘ０．４＝４４ｍｇ／ｌのＳＳが余剰の汚泥になったことになる。実際はＢＯＤの部分の中に、ＳＳ以外の溶存成分の寄与があるので、元のＢＯＤに寄与する有機物のうち、多くても約２／３が汚泥となったと考えられる。
【０００３】
これは、下水汚泥を資源として捉えると資源を浪費していることになるという問題があることを示している。したがって資源を有効に使うという点で、活性汚泥法以外の方法が提案されている。たとえば、下水汚泥を嫌気発酵でメタン化する方法である。この場合、発生するメタンガスは燃料として用いることができる。さらに、発酵残渣は肥料として用いることができる。この場合は汚泥の量が多いほど、大量のメタンガスなどを得ることができる。
【０００４】
しかし、メタンガスを生成することを目的とすると別の課題もある。メタン発酵には嫌気性環境が必要であるが、それはほとんどの場合、原料となる有機性廃棄物を大量の水に浸漬して酸素を遮断する湿式（または水封式）で実現される。この結果として、発酵残渣と水の混合物が嫌気発酵の生成物として発生する。
【０００５】
これをそのまま液肥として消費できる条件があれば好都合である。しかし液肥の用途が無い環境では、この混合物の固液分離操作と水処理が、さらに必要になるという課題があった。
【０００６】
それを避けるために、湿式ではなく、原料となる有機性廃棄物の水分を減少させ含水率を７０ｗｔ％以下として発酵させる乾式法が有った。本願発明者らは、既に原料となる有機性廃棄物の水分を減少させるために乾燥する手段として、嫌気発酵槽の直前に好気発酵乾燥槽を配置し、さらに、嫌気発酵工程の残渣を好気発酵乾燥槽にリサイクルする方法を提案した（特許文献１）。
【０００７】
この方法によれば、嫌気発酵工程に投入される原料となる有機性廃棄物の含水率を７０ｗｔ％以下に低下させ、乾式嫌気発酵を行うので、処理量を大幅に低下できる。たとえば、９７ｗｔ％の含水率の原料となる有機性廃棄物を７０ｗｔ％の含水率にした場合、減容率及び減量率は、約１／１０となる。また、嫌気発酵工程の残渣のリサイクルによりメタン収率（単位原料となる有機性廃棄物あたりのメタン生成量）が高まる。
【０００８】
しかし、この方法では原料となる有機性廃棄物の好気発酵熱を使用する乾燥工程のために原料となる有機性廃棄物の持つエネルギーが消費されてしまうという課題が残った。一般に有機性廃棄物処理においては汚泥資源のエネルギー化の最大化は実現されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】ＰＣＴ／ＪＰ２０１１／００２２７０
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】”汚水・排水処理”、１４１頁、オーム社（２００９）
【非特許文献２】ｅfficient Methane Fermentation System with Hydrolysis Technology Using High Temperature Aerobic Hydrolysis Bacteria、環境と安全、 Vol.3, No.1, pp.13-20(2012)
【非特許文献３】Journal of Environmental Biotechnology, vol.9, No.2, 89-93(2009)
【非特許文献４】Promotion effect of various charcoals on the proliferation of composting microorganisms, Tanso, No.224, 261-265(2006)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の解決課題は、下水汚泥や家畜排泄物などの有機性廃棄物の発酵処理にあたって、メタンガス生成の収量が高く、設備が比較的小型で建設コストが低廉であり、運転も容易な２段型メタンガス生成システムを実現することである。
【００１２】
また、有機性廃棄物の発酵処理にあたり、発酵槽における最適な発酵時間を実現することが可能であり、効率的な発酵処理を行う２段型メタンガス生成システムを実現することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、下水汚泥、家畜排泄物等の有機性廃棄物を処理対象とし、これを発酵処理してメタンガスを生成するシステムであって、
撹拌手段、熱風発生手段および通気手段を具えた可溶化槽と、撹拌手段および熱交換手段を具えたメタン生成槽を備え、
該可溶化槽は該処理対象を好気発酵によって可溶化し、
該メタン生成槽は可溶化した該処理対象を嫌気メタン発酵させ、
該可溶化槽ならびに該メタン生成槽を記載の順に接続して、各槽の間に、該汚泥を移送する移送装置を具えたことを特徴とする２段型メタンガス生成システムである。
【００１４】
さらに、該可溶化槽ならびに該メタン生成槽は横長円筒形回転ドラム型の槽であり、それぞれ胴部が回転自在に支持されてあり、胴部の内側は機械的に外気から密封されてあり、
該可溶化槽ならびに該メタン生成槽の内側面に配置した多数の掻き上げ翼を備え、
該掻き上げ翼は該可溶化槽ならびに該メタン生成槽が正回転するとき、該処理対象を掻き上げるとともに排出部の方向に移送し、逆回転するとき、該処理対象を掻き上げるとともに投入部の方向に移送し、
該処理対象を処理する時間内において、排出部の方向に移送する距離の積算が投入部の方向に移送する距離の積算より大きいことを特徴とすることを特徴とする２段型メタンガス生成システムである。
【００１５】
本発明の基本的考え方は、好気発酵を行う可溶化槽の次段に嫌気メタン発酵を行うメタン生成槽を連結してなる２段型メタンガス生成システムである。
【００１６】
２段の発酵工程の内、前段の好気発酵を行う可溶化槽に多機能無機炭化物を加えることにより、好気発酵による可溶化速度を高め、また、続く嫌気メタン発酵の阻害要因となる酸性条件を緩和するので嫌気メタン発酵によるメタン生成速度が上昇する。
【００１７】
また、前記好気発酵による可溶化工程（ここでは加水分解を伴う低分子化プロセス）に続く、有機酸を生成する酸生成工程において嫌気発酵阻害物質であるアンモニアを除去できるので、後段の嫌気メタン発酵を促進できる（非特許文献２）。
【００１８】
また、前段の好気発酵による可溶化における加水分解過程及び酸生成過程が進行し、後段の嫌気メタン発酵過程ではそれら生成された有機酸がほとんどメタン発酵に利用されて消費されることが、実証実験によって示されている（非特許文献３）。
【００１９】
また、本発明で言う多機能無機炭化物の表面において、セルロース分解酵素を分泌するCellulomones属等に見られる分枝型の細胞形態を示す微生物の存在がＳＥＭ顕微鏡で、菌数が増大することがＡＴＰ測定実験から確認されたので、好気可溶化発酵プロセスに多機能無機炭化物を投入すると、多機能無機炭化物は好気発酵による可溶化効率を上昇させることになる(非特許文献４)。
【００２０】
また、多機能無機炭化物は、表１のｐＨの欄に示すように、表面及び内部のアルカリ性維持機能により、後段の嫌気メタン発酵によるメタン生成においても、有機酸によるｐＨの低下を抑制してメタン発酵菌の活動が阻害されることを減少させる。さらに、多機能無機炭化物は、嫌気性発酵に伴い発生し、装置腐食の原因となる硫化水素を抑制する。これらの機能を強化するため、多機能無機炭化物を可溶化槽および／またはメタン生成槽において追加供給することもできる。
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【００２１】
多機能無機炭化物は発酵においてこれらの機能を発揮するので、必要に応じて可溶化槽および／またはメタン生成槽において追加して加えることによって、所望の機能を強化することができる。
【００２２】
本発明のシステムにおいて、メタン生成槽において残った処理対象の一部を、可溶化槽にリサイクルすることもできる。これは、適宜メタン生成槽の処理対象の一部または全部を可溶化槽に戻して、未発酵の処理対象をさらに発酵させるためである。
【００２３】
可溶化槽およびメタン生成槽の構造としては、横長円筒形の回転ドラム型が望ましい。縦型構造であって回転する撹拌翼方式であると、低含水率の処理対象の粘性のため必要な回転トルクが大きいので回転翼への機械的な負荷が大きく、駆動のための消費電力も大きい。さらに回転翼による撹拌が及ばない処理対象も存在してしまう。
【００２４】
それに対して、横長円筒形の回転ドラム型の発酵槽（可溶化槽およびメタン生成槽を併せて発酵槽と呼ぶ。以下同じ。）は、胴部が回転自在に支持されている。回転ドラム型発酵槽の胴部の内側面に配置した多数の掻き上げ翼を備えており、回転ドラム型発酵槽の回転に伴って内部の処理対象が掻き上げられ、反転され、回転方向によって決まる方向に移送される。
【００２５】
横長円筒形の回転ドラム型発酵槽の回転トルクは縦型構造である場合に比べて小さく、さらに内部の掻き上げ翼による効果によって、処理対象が十分に反転、撹拌されるという効果が有る。
【００２６】
回転ドラムの内側に取り付けてある掻き上げ翼は、回転ドラムの中心軸に対して翼面を傾けて取付けてあるので、回転ドラムが回転するとき、翼端が下がっている方向に処理対象を移送する。回転ドラムを或る決められた方向で回転（これを正回転とする）すると、掻き上げ翼は処理対象を掻き上げるとともに、処理対象を発酵槽の排出部の方向に移送する。一方、回転ドラムを逆方向で回転すると、同じ掻きあげ翼の翼面の傾きは、処理対象を反対に発酵槽の投入部の方向に移送するように作用する。正回転と逆回転を適宜組み合わせれば、処理対象はそれに従って往復運動して、常にその全量が満遍なく攪拌される。正回転する時間を逆回転する時間より長くすれば、全体としてゆっくり排出部の方向に移送される。
【００２７】
もし、回転ドラムが正回転だけすると、常に掻きあげ翼が処理対象を排出部の方向に送り出すように作用して短時間の内に排出部に到達してしまい、十分に発酵ができない状態で排出部のスペースを埋めてしまうので正常な処理機能を果たせなくなってしまう。また、そのような状態を避けるために、回転ドラムの回転を一時的に止めて滞留時間を長くする方法をとると、処理対象の反転、撹拌が十分でなくなり発酵処理の効率が低下してしまう。
【００２８】
すなわち、回転ドラムの胴部に設置された同じ掻きあげ翼を回転ドラムの正回転と逆回転によってそれぞれ前後の方向に処理対象を移送するように作用させることができ、その結果、発酵処理槽内で有機性廃棄物が反転されつつ、また前後に移動しつつ、総体的にはゆっくりと排出方向に移送することができ、効率的に発酵処理をおこなえる。総合的な移動速度は、運転中であっても、正逆の回転方向の運転時間の比率によって自由に変えることができる。また、掻きあげ翼の寸法、配置と角度などの構造によって調整することができる。処理対象である有機性廃棄物の性状や、発酵処理の進捗時間を勘案し最も適当な速度になるように設計し、制御できる。
【発明の効果】
【００２９】
有機性廃棄物の処理にあたって、含水率の低い下水汚泥、家畜排泄物等を処理対象とし廃棄物の資源化を促進する。２段型の横長円筒形回転ドラム型発酵槽を用いて、メタンガスの収量が多くコンパクトなメタンガス生成システムを実現できる。
【００３０】
前段に説明したごとく、好気発酵を行う可溶化槽に横長円筒形回転ドラム型の構造を用いれば、可溶化槽自体の回転により原料となる有機性廃棄物が反転して撹拌されるために、撹拌効率が高いので、可溶化速度を高めることができる。後段のメタン生成槽についても、同様に撹拌効率が高いので、メタンガス生成速度を高めることができる。
【００３１】
また、前段の好気発酵を行う可溶化槽において、多機能無機炭化物を追加して加えることにより、可溶化速度を高め、続く嫌気メタン発酵の阻害要因である酸性条件を緩和するのでメタンガスの生成速度が増加する。さらに、メタン生成と共に発生する腐食性の硫化水素を抑制する。
【００３２】
また、回転ドラムの胴部に設置された掻きあげ翼によって処理対象をそれぞれ前後に移送しつつ、総合的には最適な速度で、すなわち発酵槽内での最適な滞留時間で、排出方向に移送することができる。総合的な移送速度は、正逆の回転の運転時間の比率、掻きあげ翼の寸法、配置と角度などの構造によって調整することができ、処理対象である有機性廃棄物の性状や、発酵処理の進捗時間を勘案し最も適当な速度になるように設計、制御できる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
ｆ２（ｆ１と異なるのは図４のみ）
【図１】２段型メタンガス生成システムの工程図
【図２】横長円筒形回転ドラム型の可溶化槽ならびにメタン生成槽の概念図
【図３】横長円筒形回転ドラムの正面断面の概念図
【図４】掻き上げ翼による処理対象の動きの概念図
【図５】処理対象の総合的な動きの概念図
【図６】光触媒を使った脱臭装置の概念図
【図７】熱触媒を使った脱臭装置の概念図
【図８】回転方向のタイムチャート
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本発明による２段型メタンガス生成システムについて実施例をあげて説明する。
【実施例１】
【００３５】
図１は本発明による２段型メタンガス生成システムの工程図である。この図１に沿って、工程の流れを説明する。２段型メタンガス生成システム１に受け入れられた含水率が７０ｗｔ％以下の下水汚泥や家畜排泄物などの有機性廃棄物である処理対象は、処理対象入口５１を通って可溶化槽１０に入る。
【００３６】
可溶化槽１０は機械的に密封されており、撹拌手段、熱風発生手段および通気手段を備えている。図１に図示しない熱風発生手段で発生した熱風を図示しない通気手段によって可溶化槽１０の槽内に吹き込んで、槽内を所望の温度に保持しておくこともできる。可溶化槽１０にあらかじめ加温された、好気発酵を行う種菌を投入しておくと、投入された処理対象は、撹拌手段によって撹拌されて空気中の酸素と触れ、所望の温度で好気発酵して可溶化が進む。また、脱臭装置４０により、発酵に伴って発生する臭気を脱臭してから大気に放散することができる。
【００３７】
可溶化槽１０を機械的に密封する理由は、槽内の熱を放散しないようにして、その熱によって次段のメタン生成槽２０を加温するためであり、また発生するアンモニア臭を大気に放散しないようにするためである。
【００３８】
可溶化槽１０で好気発酵した処理対象においては、含まれていた高分子の多糖類、脂肪、タンパク質が、それぞれ、低分子である、単糖、脂肪酸類、アミノ酸類に分解される。さらに、これらの単分子は有機酸に速やかに分解される。これを、移送装置５２を経て、メタン生成槽２０に送る。
【００３９】
メタン生成槽２０は機械的に密封されており、撹拌手段および熱交換手段を備えている。図示しない熱交換手段は可溶化槽１０の熱をメタン生成槽２０に導き、内容物である処理対象を加温する。処理対象は撹拌手段によって適時に撹拌することで、嫌気メタン発酵が進み、また生成されたメタンが処理対象から放出されやすくする。
【００４０】
メタン生成槽２０を機械的に密封する理由はメタン生成に必要な嫌気環境を維持し、また処理対象の嫌気メタン発酵が進んで発生したメタンガスを、メタンガス配管５５を経て回収し、メタンガスホルダー３０に蓄積するためである。蓄積されたメタンガスは、熱風発生手段や発電用ガスエンジンなどの燃料として利用できる。
【００４１】
メタン生成槽２０で残渣となった部分は、処理残渣出口５３を通って、必要な範囲で移送装置５４を通って可溶化槽１０にリサイクルされる。メタン生成槽２０の残渣は、メタン発酵が終了しなかった部分を含んでいるので、移送装置５４を通って、メタン生成槽２０の入口にリサイクルしてもよい。
【００４２】
ここで、多機能無機炭化物について説明する。多機能無機炭化物というのは表１および表２に示したように、一般炭および活性炭と異なる原料、製法、機能を有するものを指す。
【００４３】
具体的には、表１に示した通り、多機能無機炭化物は、通常の燃料として使う一般炭を製造するよりも２００℃程度高い高温で、酸素を一切遮断して原料を焼成して製造するので、ほぼ完全に炭素からなっており、比重が０．２８〜０．３と極めて軽く、比表面積は３００ｍ2／ｇ以上と、通常の一般炭の５０ｍ2／ｇ以下に比べ大きく、また特に通電性がある。
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【００４４】
一方、表２に示した通り、活性炭は材料を２００〜６００℃で蒸し焼きにした上で、６００〜１０００℃の高温で賦活するという２段階の製造工程が必要であるが、多機能無機炭化物は１段階の焼成工程のみで製造できるので、工程が簡易で所要エネルギーを下げることができる。また、多機能無機炭化物は弱アルカリ性であり発酵に有利であるのに対して、活性炭は強アルカリ性であって、発酵菌をはじめとする微生物は活動を停止するか死滅してしまう。また、活性炭が木、ヤシ殻、石炭などを原料として製造されるのにたいして、多機能無機炭化物の原料となるのは有機性廃棄物全般であり、たとえば下水処理後に発生する汚泥残渣からも製造できるので、環境対策ともなる。
【００４５】
多機能無機炭化物の具体的な例としては、株式会社ベンチャーバイザーズ・プロ製の高機能無機炭を粉末として、金属篩により２５０〜６００μｍの粒径範囲の部分を選別したものである。
【００４６】
必要に応じて可溶化槽および／またはメタン生成槽において、多機能無機炭化物を供給することによって、アルカリ性を維持したり、硫化水素の発生を抑制したりするなど所望の機能を強化することができる。
【００４７】
図２は横長円筒形回転ドラム型発酵槽の概念図である。本発明である２段型メタンガス生成システムにおいては、２段の発酵槽をなしている可溶化槽ならびにメタン生成槽は横長円筒形回転ドラム型であることが望ましい。なぜなら、乾式の発酵工程とするために含水率を７０ｗｔ％以下とすると、処理対象は流動しない粘度状になるので、回転する撹拌羽根を持った縦型の装置では大きな撹拌トルクが必要となるからである。
【００４８】
図２において見てとれるように、可溶化槽１０とメタン生成槽２０は横長円筒形回転ドラムの長手方向の長さ寸法が異なるだけで基本的構造は同じである。両槽の同じ部分の符号は同じ番号としてあり、添え字がａであるのは可溶化槽１０の一部であることを示し、添え字がｂであるのはメタン生成槽２０の一部であることを示す。以下の説明および図において、両槽に共通な場合は、添え字を省略することがある。
【００４９】
可溶化槽１０およびメタン生成槽２０の両槽とも、ベース１２０の上に固定された投入部１２２および排出部１２３があり、横長円筒形回転ドラムの胴部１２１はローラー１１によって、回転自在に支持されている。
【００５０】
固定されている投入部１２２および排出部１２３と、回転する横長円筒形回転ドラムの胴部１２１の間には図示しない回転シール機構を有し、機械的に外気から密封されている。また、可溶化槽１０は撹拌手段、および図示しない熱風発生手段および通気手段を備えており、メタン生成槽２０は、撹拌手段および図示しない熱交換手段を備えている。
【００５１】
両槽は、両槽の間の通気を遮断してあり、外気から密封された移送装置５３によって、図１に示す順に接続されている。またメタン生成槽２０の出口には発酵処理の残滓を排出する処理残渣出口５３から発酵の残滓の一部を図示しない移送装置を通って可溶化槽１０へリサイクルすることができる。
図２では、生成したメタンガスを貯留するガスホルダー、脱臭装置、その他の付属装置の図示を省略してある。 
【００５２】
図３に示すように、両槽とも撹拌手段として、横長円筒形回転ドラムの胴部１２１の内側に設置した掻き上げ翼１２６と、回転ドラムの胴部１２１にモーター９０、チェーン９２などからなる回転装置を備えている。図２、図３において、多数の掻き上げ翼については、図面が煩雑になることを避けて１つにだけ符号をつけてある。図３の矢印は或る時点の回転ドラムの回転方向を示しており、回転ドラム内の処理対象が右側に掻き上げられてる状態と対応している。
【００５３】
図２、図３から見て取れるように、掻き上げ翼１２６は槽の胴部１２１の内部の壁上で螺旋曲線を描いて多数が配列されて取付けられている。回転ドラムの正回転に伴って、掻き上げ翼１２６は投入部の方向（図２で右方向）へ向かって処理対象を移送する。回転ドラムの逆回転に伴って、掻き上げ翼１２６は槽の排出部の方向（図２で左方向）へ向かって処理対象を移送する。前後方向に移送されるとき処理対象を効果的に攪拌することができる。
【００５４】
図４、図５によって、さらに詳しく説明する。図４は掻き上げ翼による処理対象の動きを示す概念図である。図４は、回転ドラムの胴部の中心部にあって水平になっている位置に有る、図２に示した、掻き上げ翼１２６ｆ、掻き上げ翼１２６ｒを、胴部を透かして一方向から水平に見た状況を示すもので、図４（ａ）は、回転ドラムが正回転（投入部の方向から見て右回転）した場合を、図４（ｂ）は回転ドラムが逆回転した場合を示す。図４（ａ）と図４（ｂ）は同じ掻き上げ翼であるが、視点の手前の壁に有る場合と向こう側の壁に有る場合で、翼面の傾きが反対に見える。
【００５５】
図４（ａ）では、掻き上げ翼１２６ｆは排出部の方向（図で右）が低くなるように（右回りに計って）角度αだけ傾いて設置されている。回転ドラムの正回転とともに、掻き上げ翼１２６は槽の下側から処理対象を掻き上げて、上昇速度Ｅで槽の上方まで持ち上げる。掻き上げ翼１２６は次第に翼面が傾斜して先端部（図で手前側）が下がってくるので、持ち上げられた処理対象１００は図で右下に向かってずり落ちて行く。このとき、翼面に沿った移動量Ｌｄに対して出口の方向への処理対象の移送量はＬｆとなる。図４（ｂ）の掻き上げ翼１２６ｒは、図４（ａ）に対して図で左右対称の構造と作用となる。
【００５６】
図５は処理対象の総合的な動きを示す概念図である。回転ドラムの胴部１２１の中に記載した曲線は処理対象１００を代表する或る一か所の動きを示す。図５（ａ）に示したのは、回転ドラムが正回転だけして、掻き上げ翼１２６によって処理対象を排出部の方向（図で右）に移送した場合である。図５（ｂ）は、回転ドラムが正回転した場合を実線で、続いて逆回転した場合を破線で示している。正回転のとき掻き上げ翼が処理対象を排出部の方向（図で右）に螺旋曲線で見て２回転分移送し、逆回転のとき同じ掻き上げ翼が投入部の方向（図で左）に１回転分移送していることが見て取れる。
【００５７】
図８にこのときの回転方向のタイムチャートを示す。回転方向の制御は図示しない回転制御装置で行う。このタイムチャートでは、正回転（Ｆｏｒｗａｒｄ）がｔ１、続いて逆回転（Ｒｅｖｅｒｓｅ）がｔ２、その後休止（Ｓｔｏｐ）がｔ３という時間サイクルが繰り返されている。ここでｔ１＞ｔ２である。この結果、処理対象の排出部の方向（図で右）への長い移送と、投入部の方向（図で左）への、すなわち逆方向への短い移送が交互に行われ、総合的にゆっくりした出口の方向への移送となっている。このような回転制御装置は、例えば３相交流モーター、コンタクタ、タイマーまたはシーケンサーによって容易に実現できる。
【００５８】
処理対象１００の総合的な移送速度は正逆の回転の時間比率ｔ１／ｔ２で変えることができる。または、掻き上げ翼１２６の角度、ならびに数と位置の設計により決定できる。処理対象の種類、含水率などの物性に応じて、移送速度すなわち槽内に滞留する時間が決められるので発酵に最適な処理時間を選択できる。
【００５９】
発酵処理に伴って臭気が発生するので、図１に示すように脱臭装置４０によって臭気を外部に出さないようにしている。光触媒方式の脱臭装置が使用できる。光触媒としては酸化チタンと紫外ランプを組み合わせたものを使うことができる。
【００６０】
図６に光触媒方式脱臭装置の概念図を示した。図中の矢印は、排ガスの移動経路を示している。光触媒方式脱臭装置６０において、排ガス入口６３に続いて往復した排ガス通路の表面に酸化チタンなどを塗布した光触媒層６１を配置してある。排ガス通路には紫外線灯６２を配置してある。排ガスは排ガス通路を通過するとき光触媒層６１と接触する。
【００６１】
光触媒である酸化チタンは短波長の光を受けると、触媒として水と反応して活性酸素種を生成する性質がある。活性酸素種は非常に強い酸化力をもち、有機物や細菌などに対して分解作用を示すことが知られている。有機性廃棄物の発酵処理で発生する臭いの成分である各種化合物を分解することができる。有機性廃棄物の発酵処理で発生する排ガスには多量の水蒸気が含まれており、酸化チタンによる分解反応を起こすのには都合が良い。
【実施例２】
【００６２】
実施例２は実施例１の脱臭装置４０を熱触媒方式脱臭装置としたものである。図７に熱触媒方式脱臭装置の概念図を示す。図中の矢印は、排ガスの移動経路を示している。熱触媒方式脱臭装置７０は、熱交換器７３、空気加熱器７２、熱触媒ハニカム７１で構成されている。
【００６３】
排ガス入口７４から入った排ガスは、内部に脱臭後の高温の排ガスが通るジャケット型の熱交換器７３によって予備加熱され、さらに空気加熱器７２によって反応に適当な温度まで加熱され、熱触媒ハニカム７１を通ることで、臭気の元になっている有機成分が分解される。熱触媒は温度が高いほど活性が上がるので、発酵処理により６０℃程度まで温度が上昇した排ガスを発酵乾燥槽から直接に送れるので空気加熱器７２による加熱が少なくてすむという利点が有る。
【００６４】
実施例２のその他の部分の構造と作用は実施例１と同じである。
【００６５】
上記の２つの実施例によれば、可溶化槽１０とメタン生成槽２０を基本的に同じ構造としてあるので、装置の製作や保守にかかる費用が少ない。
可溶化槽１０ならびにメタン生成槽２０を横長円筒形回転ドラム型とすることにより、小さな動力で槽内容物の撹拌が可能になり、また撹拌されない部分が少ない。
【００６６】
可溶化槽１０の内部では撹拌手段により、処理対象と吹き込まれる熱風との接触が良好になり好気発酵が早く進む。メタン生成槽２０の内部では、撹拌手段により嫌気発酵進行中の原料となる有機性廃棄物の塊が砕かれて汚泥からのメタンガスの放散が良好になる。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明は、有機性廃棄物を排出するあらゆる産業、特に農漁業・畜産・食品加工・同販売流通等多くの産業の発達に寄与すると共に、生ごみ処理に当たる自治体等の活動に貢献することができる。
【００６８】
また、発酵処理によって発生するメタンガスはエネルギー源として様々な方法で活用できる。
【符号の説明】
【００６９】
１    メタンガス生成システム
２    横長円筒形回転ドラム型発酵槽
１０    可溶化槽
１１ａ    ローラー
１２０ａ、１２０ｂ  ベース
１２１ａ、１２１ｂ  胴部
１２２ａ、１２２ｂ  投入部
１２３ａ、１２３ｂ  排出部
１２６ａ、１２６ｂ  掻きあげ翼
１２６ｆ、１２６ｒ  掻きあげ翼
２０    メタン生成槽
１１ｂ    ローラー
３０    メタンガスホルダー
３１    排風機
４０    脱臭装置
４１    排風機
５１    処理対象入口
５２    移送装置
５３    処理残渣出口
５４    移送装置
５５    メタンガス配管
５６    メタンガス出口
５７    排ガス配管
５８    排ガス出口
６０    光触媒方式脱臭装置
６１    光触媒層
６２    紫外線灯
６３    排ガス入口
６４    排ガス出口
７０    熱触媒方式脱臭装置
７１    熱触媒ハニカム
７２    空気加熱器
７３    熱交換器
７４    排ガス入口
７５    排ガス出口
９０    モーター
９１    減速機
９２    チェーン
１００  処理対象
【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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