(57)【要約】【課題】シートと水面との間に発生する表面張力を低下させるとともに、シートと水面との間にガス溜まりを抑制し、容易な構成でシートの破損や気密の破壊を防止する。【解決手段】嫌気性生物を含むスラリーを貯留するラグーン１と、外部からの気体の侵入を防ぐようにラグーン１の上部を覆うとともに、ラグーン１で貯留するスラリーから発生するガスの量に応じて膨らむように張られるシート２と、スラリーに浮遊可能にラグーン１内に配置され、スラリーの水面Ｓを複数に区分する枠を有する浮遊体５と、スラリーから発生するガスを排気可能な排気口３１を有する排気管３とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
嫌気性生物を含むスラリーを貯留するラグーンと、
外部からの気体の侵入を防ぐように前記ラグーンの上部を覆うとともに、前記ラグーンで貯留するスラリーから発生するガスの量に応じて膨らむように張られるシートと、
スラリーに浮遊可能に前記ラグーン内に配置され、スラリーの水面を複数に区分する枠を有する浮遊体と、
スラリーから嫌気性発酵により発生するガスを排気可能な排気口を有する排気管と、
を備えることを特徴とする嫌気性発酵システム。
【請求項２】
前記浮遊体は、開口を有するとともに、両端が封止される中空の管であって、
前記排気管は、前記浮遊体と接続され、前記開口からスラリーが発生するガスを排気する
ことを特徴とする請求項１に記載の嫌気性発酵システム。
【請求項３】
前記シートは、光によって発電する光発電シートであることを特徴とする請求項１又は２に記載の嫌気性発酵システム。
【請求項４】
前記シートは、光によって発電する光発電素子を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の嫌気性発酵システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、嫌気性の有機物を含む汚水を処理する嫌気性発酵システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
嫌気性有機物を含む汚水を処理する嫌気性発酵システムがある。このような嫌気性有機物を処理するシステムでは水槽の気密が重要となるが、水槽の気密方法には様々な方法がある。
【０００３】
例えば、嫌気性発酵を行なう水封式の水槽とガスホルダーを一体とし、水槽上部をシートで覆って水槽内を気密にする方法がある（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の方法では、水槽の容積が大きく、水槽を覆うシートの面積が大きい場合、何らかの理由でシート内のガス圧が低下してシートと液面が接触した場合に再度シートを膨らませることが困難になる問題がある。
【０００４】
すなわち、シート内のガスの放出により圧力が低下してシートが水槽内部の液面と接触すると、この接触面に表面張力が発生する。シートと液面との接触面積が小さい場合には水槽中の液体から嫌気性発酵によって発生するガスによる圧力でシートを膨らませてシートを液面から引き離すことができる。一方、シートと液面との接触面積が大きい場合、シートと水面の間で生じる表面張力が大きくなる。また、シートと水面の間でガス溜まりができることもある。したがって、水面との接触面積が大きいシートやガス溜まりが存在しているシートが、液体から発生するガスの圧力で再び膨らむ場合、シートが大きな表面張力に逆らうことになるため、シートの破損や気密の破壊が生じる恐れがある。
【０００５】
このようなシートの破損や気密の破壊を防止するため、液面上にネットを張設し、ゴムシートをネットに支承する方法がある（例えば、特許文献２参照）。また、広大な水槽の上部に多数のワイヤーを張架し、シートを分割する方法がある（例えば、特許文献３参照）。
【０００６】
しかしながら、特許文献２に記載の方法の場合には、水面の面積が大きくなると、ネットを張設することが困難となり、嫌気性発酵システムの構成が複雑になるとともに、設置のコストが増大する問題がある。また、特許文献３に記載の方法の場合にも、広大な水槽の上部にワイヤーを張架することは困難であり、多数のワイヤー固定用の支柱が必要になることで嫌気性発酵システムの構成が複雑になるとともに、設置コストが増大する問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭５６−１２９０９４号公報
【特許文献２】特開２００５−２４６３４９号公報
【特許文献３】特開平６−３２０１８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述したように、従来の嫌気性発酵システムでは、シートと水面との間に発生する表面張力を低減するため、嫌気性発酵システムの構成が複雑になったり、設置コストが増大する問題があった。
【０００９】
本発明は、上記課題に鑑み、シートと水面との間に発生する表面張力を低下させるとともに、シートと水面との間にガス溜まりを抑制し、容易な構成でシートの破損や気密の破壊を防止することが可能な嫌気性発酵システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するために、本発明に係る嫌気性発酵システムでは、嫌気性生物を含むスラリーを貯留するラグーンと、外部からの気体の侵入を防ぐように前記ラグーンの上部を覆うとともに、前記ラグーンで貯留するスラリーから発生するガスの量に応じて膨らむように張られるシートと、スラリーに浮遊可能にラグーン内に配置され、スラリーの水面を複数に区分する枠を有する浮遊体と、スラリーから発生するガスを排気可能な排気口を有する排気管とを備える。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、シートと水面との間に発生する表面張力を低下させるとともに、シートと水面との間にガス溜まりを抑制し、容易にシートの破損や気密の破壊を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る嫌気性発酵システムを説明する断面図の一例である。
【図２】図１の嫌気性発酵システムの上面図の一例である。
【図３】図１の嫌気性発酵システムの他の方向からの断面図である。
【図４】図１の嫌気性発酵システムでガスが排気された状態を説明する断面図の他の例である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る嫌気性発酵システムを説明する断面図の一例である。
【図６】図５の嫌気性発酵システムの上面図の一例である。
【図７】図５の嫌気性発酵システムの他の方向からの断面図である。
【図８】図５の嫌気性発酵システムでガスが排気された状態を説明する断面図の他の例である。
【図９】図５の嫌気性発酵システムの浮遊部材と排気口について説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、図面を用いて本発明の各実施形態に係る嫌気性発酵システムについて説明する。以下の説明において、同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
【００１４】
〈第１の実施形態〉
図１は、本発明の第１の実施形態に係る嫌気性発酵システムの断面図であり、図２は、嫌気性発酵システムの上面図である。また、図３は、図１とは異なる方向からの嫌気性発酵システムの断面図である。具体的には、図１は、図２のａ−ａの断面図であって、図３は、図２のｂ−ｂの断面図である。
【００１５】
図１に示すように、嫌気性発酵システムは、処理対象となるスラリーを貯留するラグーン１と、ラグーン１を覆うシート２と、ラグーン１内の内部に配置され、スラリーの水面Ｓに浮遊し、水面を複数に区分する浮遊体５を備えている。
【００１６】
ラグーン１の壁面は、コンクリート等で内部のスラリーが嫌気性発酵システム１０外に浸出しないように形成されている。ラグーン１内のスラリーには、嫌気性醗酵を行なう嫌気性生物が存在している。したがって、嫌気性生物による発酵によって、スラリーからは、ガス（例えば、メタンガス）が発生する。図１に示す例では、ラグーン１は、四角形であるが、ラグーン１の形状は四角形である必要はない。
【００１７】
また、シート２は、ゴムシート等であって、ラグーン１内のガスによって水面Ｓから持ち上げられることが可能な軽量のシートである。ラグーン１内に存在する嫌気性生物は、空気中の酸素に暴露されると死滅するおそれがあるため、このシート２によってラグーン１内と外気との気密を保っている。
【００１８】
図１乃至図３に示す一例では、浮遊体５は、複数の浮遊部材３が連結板４によって連結されている。例えば、浮遊体５は中空であるとともに両端が封止された管であって、液体上で浮遊することができる物であることが考えられる。
【００１９】
また、浮遊体５が水面Ｓ上を自由に動かないようにする鎖６と、スラリーの水面Ｓとシート２との間に排気口７１が位置するように配置され、嫌気性生物による発酵によってスラリーから発生するガスをラグーン１の外に排出する排気管７とを備えている。
【００２０】
図２は、四角形である浮遊体５の四隅を、同様に四角形であるラグーン１の四隅と接続する一例である。
【００２１】
スラリーから発生するガスの量が排気管７から排出されるガスの量よりも多いとき、ラグーン１内には多くのガスが溜まるため、シート２は、図１に示すように膨らむ。一方、スラリーから発生するガスの量が排気管７から排出されるガスの量よりも少ないとき、ラグーン１内に存在するガスは少なくなるため、シート２は、図４に示すように萎んで浮遊体５上に垂れ下がる。
【００２２】
ラグーン１内のガスが排出され、内部のガスの圧力がシート２の重量を支える圧力以下になったとき、図４に示すように、シート２は水面Ｓに接触して支持されるのではなく、浮遊体５に接触して支持される。仮にシート２の一部が水面Ｓ上に接触したとしても、水面Ｓと接触するシート２の面積は小さいため、シート２と水面Ｓとに働く表面張力は小さい。したがって、スラリーからガスが放出されたとき、発生したガスの量に応じた圧力によって図１に示すようにシート２を持ち上げることができる。
【００２３】
図２に示す例では、浮遊体５の形は限定されず、浮遊部材３及び連結板４の形や数も限定されない。具体的には、嫌気性発酵システム１０内のガスで生じた圧力によってシート２を支えることが出来なくなったとき、シート２と水面Ｓとの接触面積を少なくするとともに、シート２と水面Ｓとの接触部分を分割することができればよい。したがって、図２に示す例では、浮遊部材３と連結板４を枠として四角形が形成されているが、浮遊部材３と連結板４で形成される形状は四角形でなくても良い。また、図１に示す例では、浮遊体５の断面形状は円であるが、円形に限られず、多角形等の他の形状であっても良い。
【００２４】
ここで、浮遊体５の上に人が乗ることが可能であれば、点検員等はラグーン１を覆った状態で浮遊体５及びシート２の上に乗りながら、シート２の点検や修繕等を行うことができる。すなわち、シート２のメンテナンス等の際にラグーン１を覆うシート２を取り外す必要がなく、シート２の点検や修繕等の作業が容易になる。そのためには、浮遊部材３及び連結板４の量や材質を選択する際、スラリーに浮いている浮遊体５の上に人が乗ることが可能になるような浮力や強度を持たせる材質を選択し、人が乗ることが可能になるように浮遊部材３及び連結板４を組み合わせる必要がある。
【００２５】
また、図１乃至３では、１つの浮遊体５を有する嫌気性発酵システム１０を示しているが、嫌気性発酵システム１０は、複数の浮遊体５を有していても良い。すなわち、ラグーン１の大きさや形状に応じて、浮遊体５を形成する浮遊部材３や連結板４のサイズや数を調整したり、複数の浮遊体５を組み合わせても良い。複数の浮遊体５をラグーン１の大きさや形状に合わせて利用する場合、浮遊体５の一部を鎖６によってラグーン１の端に接続するとともに、浮遊体５同士を鎖６で接続し、浮遊体５が水面Ｓ上で適切な場所に配置させることができる。
【００２６】
上述したように、第１の実施形態に係る嫌気性発酵システム１０によれば、ラグーン１のサイズが大きい場合であっても、浮遊体５を利用することで、シート２の水面Ｓへの接触により生じる表面張力を低下させることができる。したがって、内部に存在するガスの量が少なくなり、ラグーン１を覆うシート２をガスの圧力で支えられなくなってシート２がスラリーの水面Ｓに落ちる場合であっても、水面Ｓと接するシート２の面積を制限し、シート２と水面Ｓに働く表面張力を小さくすることができる。これにより、その後にスラリーからガスが放出されたとき、発生したガスの量に応じた圧力によって、再び容易にシート２を持ち上げることができる。また、シート２と水面Ｓに働く表面張力が少なくなって水面Ｓに接触しているシート２を小さい圧力で持ち上げることが可能になるため、水面Ｓに接触しているシート２を持ち上げる際のシート２の破損を防止することができる。
【００２７】
〈第２の実施形態〉
図５は、本発明の第２の実施形態に係るラグーン１の断面図であり、図６は、ラグーン１の上面図である。また、図７は、図５とは異なる方向からのラグーン１の断面図である。具体的には、図５は、図６のａ−ａの断面図であって、図７は、図６のｂ−ｂの断面図である。
【００２８】
第２の実施形態に係る嫌気性発酵システム１０ａは、第１の実施形態に係る嫌気性発酵システム１０と比較して、浮遊部材３ａと排気管７ａとが一体となっており、浮遊部材３ａは、排気口８を有しており、スラリーから発生したガスは、浮遊部材３ａが有する排気口8及び排気管７ａを介してラグーン１の外に排気される点で異なる。
【００２９】
第２の実施形態に係るラグーン１でも、内部のガスの量に応じて、シート２が膨らんだり萎んだり変形する。すなわち、スラリーから発生するガスの量が排気管７ａから排出されるガスの量よりも多いとき、シートは図５に示すように膨らむ。一方、スラリーから発生するガスの量が排気管７ａから排出されるガスの量よりも少ないとき、シートは図８に示すように萎んで浮遊体５ａ上に垂れ下がる。
【００３０】
図９（ａ）に示すように、浮遊部材３には開口８を有し、この開口８を排気口としているが浮遊部材３に開口８を有する突出部８ａを形成し、この突出部８ａ上の開口８を排気口としても良い。
【００３１】
上述したように、第２の実施形態に係るラグーン１によれば、ラグーン１のサイズが広大であっても、浮遊体５を利用することで、シート２の水面Ｓへの接触により生じる表面張力を低下させる。したがって、内部に存在するガスの量が少なくなり、ラグーン１を覆うシート２をガスの圧力で支えられなくなってシート２がスラリーの水面Ｓに落ちる場合であっても、シート２の全面が水面Ｓと接するのではなく、水面を区分している浮遊体５に接する部分ができることで、水面Ｓと接するシート２の面積を制限し、シート２と水面Ｓに働く表面張力を小さくすることができる。これにより、その後にスラリーからガスが放出されたとき、発生したガスの量に応じた圧力によって、再び容易にシート２を持ち上げることができる。また、水面Ｓに接触しているシート２を小さい圧力で持ち上げることが可能になるため、水面Ｓに接触しているシート２を持ち上げる際にシート２が破損することを防止することができる。
【００３２】
〈第１変形例〉
本発明の第１変形例に係る嫌気性発酵システムでは、シート２として、太陽光等の光で発電する光発電シートを利用している。嫌気性発酵システムは屋外に設置されることが一般的であり、シート２は太陽光に曝される。また、ラグーン１は、ある程度のスラリーを処理しようとした場合、所定以上の大きさが必要になるため、ラグーン１を覆うシート２の大きさも比較的大きくなる。したがって、シート２に光発電シートを利用することで、嫌気性発酵システムにおいて利用する電力を発電することができる。
【００３３】
例えば、嫌気性発酵システムでは、ラグーン１内のスラリーを攪拌機等によって攪拌して、発酵を促進させることがある（図示せず）。第１変形例に係る嫌気性発酵システムでは、このような攪拌機で使用する電力を、シート２における太陽光発電で生成することができる。
【００３４】
また、シート自体で発電する光発電シートでなく、通常のシートであってもシートが光発電素子を有している場合、光発電シートと同様に利用することができる。
【００３５】
このようにシート２が発電機能を有している場合、光発電機能の点検作業等が必須になる。したがって、第１の実施形態において上述したように、浮遊部材３や連結板４の材質等を調整して浮遊体５の上に人が乗ることができるようにすることが重要である。
【符号の説明】
【００３６】
１…ラグーン
２…シート
３，３ａ…浮遊部材
３１…排気口
４…連結板
５，５ａ…浮遊体
６…鎖
７，７ａ…排気管
７１…排気口
【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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【図９】
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