(57)【要約】【課題】家畜糞尿のメタン発酵を阻害するアンモニアを除去し、また糞尿に含まれる炭水化物、たんぱく質、脂肪などの有機物を微細化、低分子化することによりメタン発酵速度の上昇と発生ガス量の増大を図ることができる燃料製造方法および燃料製造装置を提供する。【解決手段】燃料の製造方法は、反応容器内に家畜糞尿を投入すると共に、前記家畜糞尿の投入量の５倍以上２０倍以下の水を反応容器内に注入する工程と、前記家畜糞尿及び水の投入後、前記反応容器内に、０．６２ＭＰａ以上１．９ＭＰａ以下の飽和水蒸気を注入する工程と、前記水蒸気注入を続けた状態で、反応容器内の攪拌を開始し、アンモニアを除去すると共に、前記家畜糞尿に含まれる有機物の結合分子を分離することにより微細化する工程と、前記反応容器内の下部温度が１２５℃以上まで上昇した時点で攪拌を終了する工程と、を含むことを特徴とする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応容器内に家畜糞尿を投入すると共に、前記家畜糞尿の投入量の５倍以上２０倍以下の水を反応容器内に注入する工程と、
前記家畜糞尿及び水の投入後、前記反応容器内に、０．６２ＭＰａ以上１．９ＭＰａ以下の飽和水蒸気を注入する工程と、
前記水蒸気注入を続けた状態で、反応容器内の攪拌を開始し、アンモニアを除去すると共に、前記家畜糞尿に含まれる有機物の結合分子を分離することにより微細化する工程と、
前記反応容器内の下部温度が１２５℃以上まで上昇した時点で攪拌を終了する工程と、
を含むことを特徴とする燃料の製造方法。
【請求項２】
前記攪拌が、反応容器内の下部温度が１００℃に達した時点で開始されることを特徴とする請求項１記載の燃料の製造方法。
【請求項３】
前記家畜糞尿が鶏糞であって、
反応容器内に鶏糞を投入すると共に、前記鶏糞の投入量の５倍以上１０倍以下の水を反応容器内に注入する工程と、
前記鶏糞及び水の投入後、前記反応容器内に、０．６９ＭＰａ以上０．８４ＭＰａ以下の飽和水蒸気を注入する工程と、
前記水蒸気注入を続けた状態で、反応容器内の攪拌を開始し、アンモニアを除去すると共に、前記家畜糞尿に含まれる有機物の結合分子を分離することにより微細化する工程と、
前記反応容器内の下部温度が１３５℃〜１４０℃の温度まで上昇した時点で攪拌を終了する工程と、
を含むことを特徴とする請求項１または請求項２記載の燃料の製造方法。
【請求項４】
前記家畜糞尿が豚糞尿であって、
反応容器内に豚糞尿を投入すると共に、前記豚糞尿の投入量の１０倍以上１２倍以下の水を反応容器内に注入する工程と、
前記豚糞尿及び水の投入後、前記反応容器内に、０．７６ＭＰａ以上０．８５ＭＰａ以下の飽和水蒸気を注入する工程と、
前記水蒸気注入を続けた状態で、反応容器内の攪拌を開始し、アンモニアを除去すると共に、前記豚糞尿に含まれる有機物の結合分子を分離することにより微細化する工程と、
前記反応容器内の下部温度が１３５℃〜１４０℃の温度まで上昇した時点で攪拌を終了する工程と、
を含むことを特徴とする請求項１または請求項２記載の燃料の製造方法。
【請求項５】
前記請求項１乃至請求項２に記載された燃料の製造方法に用いられる燃料製造装であって、
攪拌手段を備えた反応容器と、
前記反応容器内に投入された家畜糞尿に対して高圧飽和水蒸気を注入する水蒸気注入手段と、
前記反応容器内の下部温度を測定する温度センサと、
前記水蒸気注入手段による飽和水蒸気の注入を制御し、前記反応容器内の圧力が０．６２ＭＰａ以上１．９ＭＰａ以下になすと共に、反応容器内の下部温度が１００℃を通過した時点で攪拌手段の動作を開始し、前記下部温度が１２５℃以上まで上昇した時点で攪拌を終了するように制御する制御手段と、
を有することを特徴とする燃料製造装置。
【請求項６】
前記家畜糞尿が鶏糞であって、
前記水蒸気注入手段による飽和水蒸気の注入を制御し、前記反応容器内の圧力が０．６９ＭＰａ以上０．８４ＭＰａ以下になすと共に、反応容器内の下部温度が１００℃を通過した時点で攪拌手段の動作を開始し、前記下部温度が１３５℃〜１４０℃の温度まで上昇した時点で攪拌を終了するように制御する制御手段を備えることを特徴とする請求項５記載の燃料製造装置。
【請求項７】
前記家畜糞尿が豚糞尿であって、
前記水蒸気注入手段による飽和水蒸気の注入を制御し、前記反応容器内の圧力が０．７６ＭＰａ以上０．８５ＭＰａ以下になすと共に、反応容器内の下部温度が１００℃を通過した時点で攪拌手段の動作を開始し、前記下部温度が１３５℃〜１４０℃の温度まで上昇した時点で攪拌を終了するように制御する制御手段を備えることを特徴とする請求項５記載の燃料製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料製造方法および燃料製造装置に関し、特に、家畜糞尿をガス化発電用燃料に適した性状に変換処理するのに好適な燃料製造方法および燃料製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、バイオマスなどの廃棄物から有効にエネルギーを回収するため、例えば特許文献１に示すように、廃棄物を熱分解によりガス化し、得られた熱分解ガスを熱源として発電するガス化発電技術が提案されている。このガス化発電技術は、ガス化炉内に投入した廃棄物に、酸素と水蒸気からなるガス化剤を供給しつつ加熱してガス化させている。
しかしながら、燃料とする廃棄物が生ゴミや下水道汚泥等のように高湿潤な資材である場合、含水率が８０％以上と高いために非常に熱分解させ難く、熱分解ガスを十分に発生させられないという問題があった。
【０００３】
このような問題を解決すべく、本発明者は、特許文献２において、反応容器内に投入された生ゴミに対して高圧水蒸気を注入し、前記反応容器内の圧力を１．５０ＭＰａ以上１．９６ＭＰａ以下、温度を１８５℃以上２１５℃以下で３０分〜５０分間保持して結合分子を分離することにより微細化した燃料を製造する燃料の製造方法を提案している。
この特許文献２記載された燃料の製造方法によれば、前記燃料を発酵させることにより、発電に利用できるメタンガスを得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−１２１２５３号公報
【特許文献２】特許第３６１３５６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、廃棄物を水熱反応処理する技術について特許文献１に示したが、特許文献１では、生ゴミ、下水汚泥等の含水率が高く、ガス化発電用の燃料として利用しにくい廃棄物（固形物）を対象としている。そして、水熱反応処理によって含水率を低下させて、適度な含水率の燃料（固形物）に変換している。即ち、特許文献１に記載された燃料は固形物である。
しかしながら、燃料とする廃棄物が家畜糞尿の場合、生ゴミや下水道汚泥等の場合と異なる技術的課題があった。
即ち、燃料とする廃棄物が家畜糞尿の場合、含水率が高く、燃料を固形物化することは困難であり、固形化するためのエネルギーを必要とするため、不経済である。また、糞尿から生じるアンモニアによって発酵が阻害され、円滑にメタンガスを得ることができないという課題があった。
【０００６】
また、糞尿には、消化のままの餌（炭水化物、たんぱく質、脂肪などの有機物）が含まれており、消化のままの餌は単糖、アミノ酸、高脂肪酸等の低分子有機物に分解され難く、前記糞尿をメタン発酵の工程へ移送し、迅速に発酵させることが困難であるという課題があった。更に、家畜糞尿の場合、アンモニアの悪臭の問題もあった。
そのため、家畜糞尿を燃料として、メタン発酵を行うには商業的に困難であるという技術的課題があった。
【０００７】
本発明者は、このような技術的課題を解決するために、家畜糞尿からメタン発酵を阻害する発酵阻害するアンモニアを除去し、また消化のままの餌等の微細化、低分子化することにより、メタン発酵速度の上昇と発生ガス量の増大を図る研究を鋭意行い、本発明を完成するに至ったものである。
【０００８】
即ち、本発明者は、家畜糞尿をメタン発酵させ、燃料への変換処理として水熱反応を前提に研究した。そして、反応容器に家畜糞尿を投入すると共に水（水道水）を投入し、更にこの反応容器に水蒸気を注入し、加えて攪拌羽根に、前記家畜糞尿を含む液体を衝突させ分子運動を激化させることを試みた。
その結果、投入した家畜糞尿が低分子化、糖化、アミノ化、イオン積の変化を起こし、また発酵阻害物質であるアンモニアが減少することを知見した。また、家畜糞尿の低分子化、糖化、アミノ化と、発酵阻害物質であるアンモニアの減少によって、メタン発酵速度の上昇、発生ガス量の増大が図られることを知見した。
【０００９】
本発明は、上記状況の下なされたものであり、家畜糞尿のメタン発酵を阻害するアンモニアを除去し、また糞尿に含まれる炭水化物、たんぱく質、脂肪などの有機物を微細化、低分子化することによりメタン発酵速度の上昇と発生ガス量の増大を図ることができる燃料製造方法および燃料製造装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するためになされた本発明にかかる燃料の製造方法は、反応容器内に家畜糞尿を投入すると共に、前記家畜糞尿の投入量の５倍以上２０倍以下の水を反応容器内に注入する工程と、前記家畜糞尿及び水の投入後、前記反応容器内に、０．６２ＭＰａ以上１．９ＭＰａ以下の飽和水蒸気を注入する工程と、前記水蒸気注入を続けた状態で、反応容器内の攪拌を開始し、アンモニアを除去すると共に、前記家畜糞尿に含まれる有機物の結合分子を分離することにより微細化する工程と、前記反応容器内の下部温度が１２５℃以上まで上昇した時点で攪拌を終了する工程と、を含むことを特徴としている。
【００１１】
本発明は、上記したように、家畜糞尿の投入量に対して、特定量の水を反応容器内に注入し、更に反応容器内に特定圧の飽和水蒸気を注入し、水蒸気注入を続けた状態で、反応容器内の攪拌を開始し、反応容器内の下部温度が特定温度に達するまで攪拌を続け、特定温度に到達した後、攪拌を終了する。
このように、特定量の水および特定圧の飽和水蒸気を注入し、下部温度が特定温度になるまで、攪拌することにより、アンモニアが除去されると共に、前記糞尿に含まれる有機物の結合分子が分離され、微細化される。即ち、糞尿を原料とする燃料から発酵阻害物質であるアンモニアが除去されると共に、燃料の低分子化、糖化、アミノ化、イオン積変化を図ることができる。
その結果、前記燃料を用いて、発酵槽において迅速なメタン発酵を行うことができ、メタン発酵速度の上昇と発生ガス量の増大を図ることができる。
尚、家畜糞尿とは、鶏糞、豚糞尿、牛糞尿、馬糞尿、羊糞尿等をいう。
【００１２】
ここで、特定量の水を反応容器内に注入するのは、家畜糞尿はＣＯＤｃｒの数値が高く、醗酵に要する時間が長くなり、経済性の損失が大きいため、水で希釈しＣＯＤｃｒの数値を下げ、発酵効率を上げるためである。
即ち、家畜糞尿の投入量の５倍未満の場合には、ＣＯＤ数値に対する有機物濃度（ＴＯＣ）が高く、発酵速度が遅くなり好ましくない。一方、特定量の水が家畜糞尿の投入量の２０倍を越える場合には、有機物濃度（ＴＯＣ）が低く、発酵速度が遅なり、経済性が失われるため、好ましくない。
【００１３】
また、反応容器内に、特定圧力の飽和水蒸気を注入するのは、水熱反応を行うためであり、この特定圧力が０．６２ＭＰａ未満の場合には、アンモニアの残留が見られ、発酵効率が好ましくない。一方、前記特定圧力が１．９ＭＰａを超える場合には、反応終了後、排出時に有機物の炭化現象があり、好ましくない。
【００１４】
また、反応容器内の攪拌は、水蒸気注入を続けた状態で、反応容器内の攪拌を開始し、反応容器内の下部温度が１２５℃以上まで上昇した時点で攪拌を終了する。
このように、１２５℃まで上昇した時点で、既に家畜糞尿の低分子化、アミノ化、糖化が終了するため、攪拌を終了する。
【００１５】
尚、前記攪拌は、反応容器内の下部温度が１００℃に達した時点で開始されることが望ましい。
このように、反応容器内の下部温度を基準としたのは、糞尿を含む液体において、反応容器内の下部に位置する領域の温度が低く、その温度を測定することにより、液体中の全有機物の温度が１００℃以上であることを確認することができるためである。
また、反応容器内の下部温度が１００℃に達した時点で、攪拌を開始するのは、糞尿に含まれる有機物の結合分子を分離し、微細化する（撹拌を開始しその羽根に衝突させ分子運動を高める）ためである。
【００１６】
また、前記家畜糞尿が鶏糞の場合、反応容器内に鶏糞を投入すると共に、前記鶏糞の投入量の５倍以上１０倍以下の水を反応容器内に注入する工程と、前記鶏糞及び水の投入後、前記反応容器内に、０．６９ＭＰａ以上０．８４ＭＰａ以下の飽和水蒸気を注入する工程と、前記水蒸気注入を続けた状態で、反応容器内の攪拌を開始し、アンモニアを除去すると共に、前記家畜糞尿に含まれる有機物の結合分子を分離することにより微細化する工程と、前記反応容器内の下部温度が１３５℃〜１４０℃の温度まで上昇した時点で攪拌を終了する工程と、を含むことが望ましい。
前記家畜糞尿が鶏糞の場合には、水の投入量が鶏糞の投入量の５倍以上１０倍以下、反応容器内に投入される飽和水蒸気の圧力が０．６９ＭＰａ以上０．８４ＭＰａ以下、攪拌終了が反応容器内の下部温度が１３５℃〜１４０℃の温度まで上昇した時点とするのが、好ましい。
【００１７】
また、前記家畜糞尿が豚糞尿の場合、反応容器内に豚糞尿を投入すると共に、前記豚糞尿の投入量の１０倍以上１２倍以下の水を反応容器内に注入する工程と、前記豚糞尿及び水の投入後、前記反応容器内に、０．７６ＭＰａ以上０．８５ＭＰａ以下の飽和水蒸気を注入する工程と、前記水蒸気注入を続けた状態で、反応容器内の攪拌を開始し、アンモニアを除去すると共に、前記豚糞尿に含まれる有機物の結合分子を分離することにより微細化する工程と、前記反応容器内の下部温度が１３５℃〜１４０℃の温度まで上昇した時点で攪拌を終了する工程と、を含むことが望ましい。
前記家畜糞尿が豚糞尿の場合には、水の投入量が鶏糞の投入量の１０倍以上１２倍以下、反応容器内に投入される飽和水蒸気の圧力が０．７６ＭＰａ以上０．８５ＭＰａ、攪拌終了が反応容器内の下部温度が１３５℃〜１４０℃の温度まで上昇した時点とするのが、好ましい。
【００１８】
上記目的を達成するためになされた本発明にかかる、家畜糞尿を原料とする燃料の製造装置は、攪拌手段を備えた反応容器と、前記反応容器内に投入された家畜糞尿に対して高圧飽和水蒸気を注入する水蒸気注入手段と、前記反応容器内の下部温度を測定する温度センサと、前記水蒸気注入手段による飽和水蒸気の注入を制御し、前記反応容器内の圧力が０．６２ＭＰａ以上１．９ＭＰａ以下になすと共に、反応容器内の下部温度が１００℃を通過した時点で攪拌手段の動作を開始し、前記下部温度が１２５℃以上まで上昇した時点で攪拌を終了するように制御する制御手段と、を有することを特徴としている。
【００１９】
また、前記家畜糞尿が鶏糞である場合には、前記水蒸気注入手段による飽和水蒸気の注入を制御し、前記反応容器内の圧力が０．６９ＭＰａ以上０．８４ＭＰａ以下になすと共に、反応容器内の下部温度が１００℃を通過した時点で攪拌手段の動作を開始し、前記下部温度が１３５℃〜１４０℃の温度まで上昇した時点で攪拌を終了するように制御する制御手段を備えることが望ましい。
【００２０】
また、前記家畜糞尿が豚糞尿である場合には、前記水蒸気注入手段による飽和水蒸気の注入を制御し、前記反応容器内の圧力が０．７６ＭＰａ以上０．８５ＭＰａ以下になすと共に、反応容器内の下部温度が１００℃を通過した時点で攪拌手段の動作を開始し、前記下部温度が１３５℃〜１４０℃の温度まで上昇した時点で攪拌を終了するように制御する制御手段を備えることが望ましい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、家畜糞尿のメタン発酵を阻害するアンモニアを除去し、また糞尿に含まれる炭水化物、たんぱく質、脂肪などの有機物を微細化、低分子化することによりメタン発酵速度の上昇と発生ガス量の増大を図る燃料製造方法および燃料製造装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、本発明にかかる燃料製造方法を示す、家畜糞尿の収集からメタンガス化に至る製造工程のフローチャート図である。
【図２】図２は、本発明にかかる製造装置を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１，２に基づいて、本発明に係る燃料製造方法について説明する。
本発明に係る燃料製造方法は、図１に示すように、まず、収集した家畜糞尿（Ｓ１）を水熱反応処理する（Ｓ２）。
この燃料製造方法は、この水熱反応処理を特定の条件下で行う点に特徴がある。即ち、特定量の水および特定圧の飽和水蒸気を注入し、反応容器内の下部温度が特定温度になるまで、攪拌することにより、家畜糞尿におけるアンモニア生成を抑制すると共に、前記家畜糞尿に含まれる有機物の結合分子を分離することにより微細化し、低分子化、アミノ化、糖化した燃料を得る点に特徴がある。尚、水熱反応処理の条件については、後に詳しく述べる。
【００２４】
前記水熱反応処理がなされた液体及び固形物は、固液分離機によって、家畜糞尿の発酵成分（微細化された低分子有機物）を含有する有機物含有液体（単に、液体と称する場合もある）と、固形物に分離される（Ｓ３）。
この固液分離機は、公知の機械を用いることができる。分離された有機物含有液体は、発酵槽に移送され（Ｓ４）、発酵槽に収容される。この有機物含有液体の移送についても、公知の移送機械を用いることができる。
そして、前記有機物含有液体は、発酵槽は所定温度に維持され、メタン菌による発酵処理（メタンガス化）がなされる。この発酵処理も従来と同様に行うことができる。
【００２５】
このように、本発明は家畜糞尿を対象とし、家畜糞尿に水を注入し、特定の条件下で水熱反応処理を行い、前記家畜糞尿に含まれている有機物を含有する液体を燃料とするものである。
【００２６】
次に、本発明に係る燃料製造装置の一実施形態について図２基づいて説明する。
図２に示すように、本実施形態の燃料製造装置１は、家畜糞尿を収容して処理するための反応容器２と、前記反応容器２に家畜糞尿と、水（水道水）を投入するための投入口２ａと、この反応容器２に投入された、家畜糞尿と水（水道水）を混合した液体を攪拌するための攪拌手段３とを備えている。
また、燃料製造装置１は、反応容器２内の家畜糞尿と水（水道水）を混合した液体に対して高圧水蒸気を注入するための水蒸気注入手段４と、反応容器２内の圧力を調節するための圧力調節手段５と、前記攪拌手段３、前記水蒸気注入手段４および前記圧力調節手段５を制御するための制御手段６とを備えている。
【００２７】
更に、前記各構成部についてより詳細に説明する。
前記反応容器２は、耐圧性を備えた第一種圧力容器により構成されており、その内部で家畜糞尿と水（水道水）を混合した液体を処理するものである。
この反応容器２の上部には投入口２ａが設けられるとともに、下部には水熱処理をした低分子有機物を含有する液体を外部に導出する導出口２ｂが設けられている。
これら投入口２ａおよび導出口２ｂは、前記液体を処理する際に反応容器２内の高温高圧に耐えられるパッキンが使用された密閉構造を備えている。
尚、投入口２ａおよび導出口２ｂは、安全性を考慮して、反応容器２内の圧力が０．０１５ＭＰａ以下に達しない限り、開閉操作が反応しないシステム制御を備えている。
【００２８】
更に、反応容器２の内部下部には温度センサ７が設けられ、また内部上部には圧力センサ８が設けられ、反応容器２内の温度および圧力を検出するように構成されている。
特に、温度センサ７が反応容器２の内部下部に設けられているため、反応容器２の内部下部に位置する、温度が低くなる下層の有機物含有液体の温度を測定することができる。
即ち、反応容器２下部に位置するか液体下層の温度を検出することによって、有機物含有液体全体の温度が、温度センサ７で検出した温度以上であることを確認することができる。
【００２９】
前記攪拌手段３は、前記液体を全体に渡って一様に加圧および加温するためのものである。この撹拌手段３は、反応容器２内の長手方向に延設され、回転可能に軸支された水平回動軸３ａと、この水平回動軸３ａに取り付けられた撹拌羽根３ｂとを備えている。
また水平回動軸３ａには駆動モータ３ｃが連結され、前記撹拌羽根３ｂを駆動モータ３ｃによって回転駆動するように構成されている。
【００３０】
前記水蒸気注入手段４は、高圧の水蒸気（飽和水蒸気）を発生させるボイラー４ａと、このボイラー４ａから発生した水蒸気（飽和水蒸気）を反応容器２内に供給するための送気管４ｂとを備えている。
前記ボイラー４ａで発生する水蒸気（飽和水蒸気）の圧力は一定値に保持されており、反応容器２内の圧力は、高圧水蒸気（高圧飽和水蒸気）の注入量で調節される。
この高圧水蒸気（高圧飽和水蒸気）の圧力によって反応容器内の温度が定まり、反応容器２内は高温に保持される。
また、前記送気管４ｂは、反応容器２に対して水平回動軸３ａよりも上方位置であって略水平方向に連結されている。
【００３１】
前記圧力調節手段５は、電気制御により開閉制御される圧力調整バルブ５ａと、この圧力調整バルブ５ａを介して反応容器２内の水蒸気を排気するための排気管５ｂとから構成されている。
そして、反応容器２内の圧力が所定値を越えると圧力調整バルブ５ａを開放し、反応容器２内の圧力を抜いて所定の圧力に保持するようになっている。
また、排気管５ｂにはサイレンサー９を介して冷却装置１０が連結されており、反応容器２からの水蒸気を冷却して液化し、排水処理設備１１に供給されるように構成されている。さらに、サイレンサー９により、騒音防止条例の規制値をクリアして市街地などに設置できるよう設計されている。
【００３２】
更に、前記制御手段６は、攪拌手段３、水蒸気注入手段４および圧力調節手段５と電気的に接続されており、これらを制御するように構成されている。また、前記制御手段６は、駆動モータ３ｃの回転方向や回転速度を制御して、反応容器２内における液体の撹拌の開始、停止を制御するように構成されている。更に、前記制御手段６は、反応容器２内の液体をガス化発電用燃料に適した性状に変換する所定の圧力を一定時間保持するように水蒸気注入手段４による水蒸気の注入量を制御するように構成されている。
【００３３】
また、前記制御手段６は、反応容器２内の温度セン７および圧力センサ８と電気的に接続されており、温度セン７からの信号を受けて、駆動モータ３ｃの駆動開始、駆動停止の制御を行う。また、前記制御手段６は、反応容器２内の温度セン７および圧力センサ８の検出結果に基づいて反応容器２内の温度および圧力を所定の値で保持するようにフィードバック制御している。
具体的には、反応容器２内の温度や圧力が所定の温度、圧力から低下した場合には、前記制御手段６によって、水蒸気注入手段４からの高圧水蒸気の注入量を増加させて温度および圧力を上昇させるように制御する。逆に、反応容器２内の温度や圧力が所定の温度、圧力以上に上昇した場合には、前記制御手段６によって、圧力調節手段５の圧力調整バルブ５１を開放して高圧水蒸気を排気し温度および圧力を低下させるように制御する。
【００３４】
次に、本実施形態の燃料製造装置１による燃料製造方法について説明する。
まず、家畜糞尿を投入口２ａから反応容器２内に投入する。また、投入した家畜糞尿量に応じた、特定量の水（水道水）を反応容器内に注入する。
【００３５】
このように特定量の水を反応容器内に投入するのは、家畜糞尿のＣＯＤｃｒ数値が高く、醗酵に要する時間が長くなり、商業（経済性）の損失が大きい為、適度の水で希釈し有機物濃度を下げ発酵効率を上げるためである。
この特定量の水が家畜糞尿の投入量の５倍未満の場合には、ＣＯＤ数値に対する有機物濃度（ＴＯＣ）が高く、発酵速度が遅くなり好ましくない。
一方、特定量の水が家畜糞尿の投入量の２０倍を越える場合には、有機物濃度（ＴＯＣ）が低く、メタン菌の世代交代に必要な栄養素が不足し、発酵速度が遅なり、経済性が失われるため、好ましくない。また、多量の水により、家畜糞尿に含まれる有機物の結合分子の分離が阻害され、低分子化、アミノ化、糖化を困難するため、好ましくない。
そのため、反応容器内に家畜糞尿を投入する際、家畜糞尿の投入量の５倍以上２０倍以下の水を反応容器内に注入するのが望ましい。
【００３６】
前記家畜糞尿が鶏糞の場合も、鶏糞の投入量の５倍以上２０倍以下の水を反応容器内に注入するのが望ましいが、特に、鶏糞の投入量の５倍以上１０倍以下の水を注入するのが望ましい。
また、前記家畜糞尿が豚糞尿の場合も、豚糞尿の投入量の５倍以上２０倍以下の水を反応容器内に注入するのが望ましいが、特に、豚糞尿の投入量の１０倍以上１２倍以下の水を注入するのが望ましい。
【００３７】
そして、あらかじめ投入する家畜糞尿に応じた、処理時の反応容器内圧力と、設定した圧力に対応する容器内温度を予め制御手段６に対して設定しておく。また、攪拌開始温度と攪拌終了温度を、予め制御手段６に対して設定しておく。
この場合、設定される反応容器内圧力は、家畜糞尿がガス化発電用燃料に適した性状に変換するのに必要な圧力である。
【００３８】
そして、反応容器２内では、水平回動軸３ａよりも上方に取り付けられた送気管４ｂから高圧の飽和水蒸気が注入される。また、容器内温度は、水蒸気の理論圧力に付随する温度に設定される。
【００３９】
具体的には、反応容器内の圧力は０．６２ＭＰａ以上１．９ＭＰａ以下に設定される。この反応容器内の圧力が０．６２ＭＰａ未満の場合には、アンモニアの残留が見られ、発酵効率が好ましくない。一方、前記特定圧力が１．９ＭＰａを超える場合には、液体中の有機物の炭化現象が進み、メタンガス発生に長時間を要し、経済効果は希薄なものとなり、好ましくない。
鶏糞の場合も、反応容器内の圧力を０．６２ＭＰａ以上１．９ＭＰａ以下になすのが望ましいが、特に０．６９ＭＰａ以上０．８４ＭＰａ以下になすのが好ましい。
また豚糞尿の場合も、反応容器内の圧力を０．６２ＭＰａ以上１．９ＭＰａ以下になすのが望ましいが、特に０．７６ＭＰａ以上０．８５ＭＰａ以下になすのが好ましい。
【００４０】
また、反応容器内の攪拌は、水蒸気注入を続けた状態で、反応容器内の下部温度が１００℃に達した時点で開始され、反応容器内の下部温度が１２５℃以上まで上昇した時点で攪拌を終了する。
このように、１００℃に達した時点で攪拌を開始するは、液体に含有される有機物まで１００℃の温度が伝達され、更に分子レベルの分解を容易にするため、撹拌を開始し、攪拌羽根に有機物を衝突させ分子運動を激しく高めるためである。
また、１２５℃まで上昇した時点で攪拌を終了するは、投入された液体に含有される有機物は、既に、糖化、アミノ化、低分子化されているためである。
【００４１】
前記家畜糞尿が鶏糞、豚糞尿の場合も、反応容器内の下部温度が１００℃に達した時点で開始され、反応容器内の下部温度が１２５℃以上まで上昇した時点で攪拌を終了するのが望ましい。特に、鶏糞、豚糞尿の場合、反応容器内の下部温度が１００℃に達した時点で開始され、前記反応容器内の下部温度が１３５℃〜１４０℃の温度まで上昇した時点で攪拌を終了するのが好ましい。
【００４２】
また、攪拌されている間、制御手段６は、温度センサ７および圧力センサ８の検出結果に基づき、反応容器２内の温度および圧力を予め設定した温度および圧力に保持するように水蒸気注入手段４および圧力調整手段５を制御している。
【００４３】
そして、反応容器内の下部温度が所定温度まで上昇した時点で攪拌を終了し、制御手段６は水蒸気注入手段４を制御して水蒸気の注入を停止するとともに、圧力調節手段５を制御して圧力調整バルブ５１を開放する。これにより反応容器２内の高圧水蒸気が排気管５ｂに排気され反応容器２内は減圧される。
【００４４】
以上のような処理によって、家畜糞尿（鶏糞、豚糞尿）、消化のままの餌に含まれる炭水化物、タンパク質、脂肪等の有機物は、その結合分子が分離され、微細化され、単唐、アミノ酸、高脂肪酸等の低分子有機物に性状変化が生じる。
そして、低分子有機物を含有する液体は導出口２ｂから導出され、固液分離機１２を介して発酵槽に供給され、メタンガス化処理（発酵処理）がなされ、メタンガスが抽出される。
尚、固液分離機１２を介することなく、発酵槽に供給し、メタンガス化処理をなしても良いが、固液分離機１２を用いることにより、ビニール、小石等の異物を除去できるため、固液分離機１２を用いた方が好ましい。
【実施例】
【００４５】
（実施例１）
実施例１では、鶏糞を処理し、アンモニア臭気、メタンガス量を検証した。
まず、鶏糞７５０Ｋｇを反応容器内に投入すると共に、鶏糞投入量の６倍にあたる水道水４５５０Ｋｇを反応容器に投入した。そして、表１の実験１〜９に示すように、反応容器２内の液体温度、反応容器内の圧力、攪拌回転数を変化させて、水熱処理を行った。
そして、水熱処理後のＣＯＤｃｒ、ＰＨ，アンモニア臭気を測定すると共に、水熱処理を行った液体を発酵槽に供給し、発生したメタンガス量を測定した。その結果を表１に示す。尚、実験１〜９において、発酵槽温度（使用した発酵槽の発酵条件温度）は３０〜４４℃とした。
【００４６】
【表１】
2018203842.tif 000002
【００４７】
水熱処理を行った燃料は、アンモニアが限りなく検出されないこと、ＰＨ５．６〜７．５程度であること、またガス発生量が多いことが望ましい。
表１の評価では、アンモニア臭気が有る場合には×を記し、アンモニア臭気が減少し、ガス発生量が多い場合に△を記し、アンモニア臭気が無く、ガス発生量が多い場合に◎を記した。尚、実験６〜９は、アンモニア臭気が無く、ガス発生量が多いが、水蒸気を多量に使用することから経済性を考慮して、○を記した。
【００４８】
上記実験１〜９からわかるように、反応容器２内の液体温度が１２５℃以上、反応容器内の圧力が０．６５Ｍｐａ以上である場合に、ＰＨが７．５であり、アンモニア臭気が減少し、発生したメタンガス量が８８ｍ３／日以上であり、アンモニア臭気減少の効果が確認された。
特に、反応容器２内の液体温度が１３５℃以上、反応容器内の圧力が０．７６Ｍｐａ以上である場合に、ＰＨが５．６〜７以下であり、アンモニア臭気が無く、発生したメタンガス量が１０２ｍ３／日以上であり、好ましいことが確認された。
ここで、反応容器２内の液体温度が１６０℃以上の場合にも、アンモニア臭気がなく、発生したメタンガス量が１０２ｍ３／日以上であり、好ましいが、水蒸気を多量に使用するため、不経済である。またＰＨ５．６と酸性を呈する場合もあり、この場合には、中和処理が必要となる。
【００４９】
そのため、商業的には、反応容器２内の液体温度が１３５℃〜１４０℃、反応容器内の圧力が０．７６Ｍｐａ〜０．８５Ｍｐａ以上である場合に、ＰＨが７であり、アンモニア臭気がなく、発生したメタンガス量が１０２ｍ３／日〜１３９ｍ３／日以上であるため、望ましい。
【００５０】
（実施例２）
実施例２では、鶏糞の投入量に対して、水（希釈水）の投入量を変えて、アンモニア臭気、メタンガス量を検証した。
鶏糞７５０Ｋｇを反応容器２内に投入すると共に、表２の実験１０〜１８に示すように、鶏糞投入量の４倍〜２０倍にあたる水道水（希釈水）を反応容器に投入した。
そして、反応容器２内の液体温度１１２℃〜１８０℃、反応容器内の圧力０．３８〜１．５Ｍｐａ、攪拌回転数３〜６ｒｐｍとして、水熱処理を行った。
そして、実施例１の実験１〜９と同様に、水熱処理後のＣＯＤｃｒ、ＰＨ，アンモニア臭気を測定すると共に、水熱処理を行った液体を発酵槽に供給し、発生したメタンガス量を測定した。その結果を表２に示す。尚、実験１０〜１８において、実験１〜９と同様に、発酵槽温度（使用した発酵槽の発酵条件温度）は３０〜４４℃とした。
【００５１】
【表２】
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【００５２】
表２の評価では、アンモニア臭気が有る場合には×を記し、アンモニア臭気が減少し、ガス発生量が多い場合に△を記し、アンモニア臭気が無く、ガス発生量が多い場合に◎を記した。尚、実験１５〜１８は、アンモニア臭気が無く、ガス発生量が多いが、水蒸気を多量に使用することから経済性を考慮して、○を記した。
【００５３】
上記実験１０〜１８からわかるように、鶏糞の投入量に対して、水（水道水）の投入量が５倍〜２０倍である場合に、好ましいことが確認された。尚、反応容器２内の液体温度が１５５℃以上の場合にも、アンモニア臭気がなく好ましいが、水蒸気を多量に使用するため、不経済である。
【００５４】
（実施例３）
実施例３では、豚糞尿を処理し、アンモニア臭気、メタンガス量を検証した。
表３の実験１９〜２５に示すように、反応容器２内の液体温度、反応容器内の圧力、希釈液量、攪拌回転数を変化させて、水熱処理を行った。
そして、水熱処理後のＣＯＤｃｒ、ＰＨ，アンモニア臭気を測定すると共に、水熱処理を行った液体を発酵槽に供給し、発生したメタンガス量を測定した。その結果を表３に示す。尚、実験１９〜２５において、実験１〜９と同様に、発酵槽温度（使用した発酵槽の発酵条件温度）は３０〜４４℃とした。
【００５５】
【表３】
2018203842.tif 000004
【００５６】
その結果、反応容器２内の液体温度が１２５℃℃以上、反応容器内の圧力が０．６５Ｍｐａ以上である場合に、ＰＨが６．８〜７．５であり、アンモニア臭気がなく（アンモニア臭気が減少し）、発生したメタンガス量が７１ｍ３／日以上であり、好ましいことが確認された。
特に、反応容器内の圧力が０．７６ＭＰａ以上０．８５ＭＰａ以下、ＰＨが６．８〜７．５であり、アンモニア臭気がなく（アンモニア臭気が減少し）、発生したメタンガス量が９９ｍ３／日以上であり、好反応容器内の下部温度が１３５℃〜１４０℃が好ましいことが確認された。尚、反応容器２内の液体温度が１６０℃以上の場合にも、アンモニア臭気がなく好ましいが、水蒸気を多量に使用するため、不経済である。
【符号の説明】
【００５７】
１          燃料製造装置
２          反応容器
２ａ        投入口
２ｂ        導出口
３          攪拌手段
３ａ        水平回動軸
３ｂ        撹拌羽根
３ｃ        駆動モータ
４          水蒸気注入手段
４ａ        ボイラー
４ｂ        送気管
５          圧力調節手段
５ａ        圧力調整バルブ
５ｂ        排気管
６          制御手段
７          温度センサ
８          圧力センサ
９          サイレンサー
１０        冷却装置
１１        排水処理設備
１２        固液分離機
【図１】
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【図２】
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