(57)【要約】【課題】鋼板製の消化槽本体のうち気相部と接する部分の腐食状況を、消化槽が稼働中であっても容易に把握できるようにする。【解決手段】鋼板製消化槽１００は、投入された汚泥を発酵処理する液相部１１と、汚泥の発酵処理により生成される消化ガスを含有する気相部１２とが内部に形成される鋼板製の消化槽本体１と、消化槽本体１のうち気相部１２と接する部分と同じ組成の試験片Ｓが収容される試験片収容ユニット４と、を備える。試験片収容ユニット４は、試験片Ｓを外部から観察可能な状態で内部空間４２に収容する収容室４１と、内部空間４２と気相部１２とを連通させる連通路４６と、を備える。【選択図】図１
2015171692.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
投入された汚泥を発酵処理する液相部と、汚泥の発酵処理により生成される消化ガスを含有する気相部とが内部に形成される鋼板製の消化槽本体と、
前記消化槽本体のうち前記気相部と接する部分と同じ組成の試験片が収容される試験片収容ユニットと、
を備え、
前記試験片収容ユニットは、
前記試験片を外部から観察可能な状態で内部空間に収容する収容室と、
前記内部空間と前記気相部とを連通させる連通路と、
を備えることを特徴とする鋼板製消化槽。
【請求項２】
前記連通路に、前記内部空間と前記気相部との連通を遮断する切換手段が設けられるとともに、
前記収容室に、前記試験片を出し入れするための開閉部が設けられる請求項１に記載の鋼板製消化槽。
【請求項３】
前記収容室に、透明の素材からなる窓部が設けられる請求項１または２に記載の鋼板製消化槽。
【請求項４】
前記窓部から前記内部空間へ光を入射させない遮光状態と、前記窓部から前記内部空間へ光を入射させる採光状態とに切り換え自在な遮光部材が設けられる請求項３に記載の鋼板製消化槽。
【請求項５】
前記収容室の底面は傾斜面となっており、
前記連通路は、前記収容室に収容された前記試験片の下端よりも低い位置で、前記底面に接続される請求項１ないし４のいずれか１項に記載の鋼板製消化槽。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、汚泥（下水汚泥、食品廃棄物等の有機性廃棄物）を発酵処理するための消化槽であって、特に消化槽本体が鋼板からなる鋼板製消化槽に関する。
【背景技術】
【０００２】
汚泥（下水汚泥、食品廃棄物等の有機性廃棄物）の発酵処理を行う消化槽は、従来コンクリート製のものが一般的であったが、コンクリート製の消化槽は、製作期間が長く、製作費用も高くなる傾向があった。そこで、近年、加工性に優れた鋼板で消化槽本体を製作することにより、製作期間の短縮や製作費用の抑制が図られている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、汚泥の発酵処理により生成される消化ガスには硫化水素が含まれており、硫化水素が消化槽内で酸化して硫酸が生成されることがある。このような硫酸が鋼板製の消化槽本体に付着した場合、当該硫酸が液相部に混ざって希釈されてしまえば特に問題とはならないが、気相部と接する部分に付着したままであると、その部分において鋼板の腐食が進行するおそれがある。
【０００４】
そこで、鋼板の腐食を回避するため、気相部と接する部分に、耐硫酸性を有する塗料を塗布するなどの対策が施されることがある。しかしながら、このような対策を施した場合であっても、消化槽の使用年数が一般的に数十年という長期間であることに鑑みると、鋼板の腐食状況を適宜確認することが好ましい。ただし、そのためには、消化槽本体から汚泥や消化ガスを排出するため、消化槽の運転を一旦中断する必要があり、消化槽の稼働率を悪化させる要因となっていた。
【０００５】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、鋼板製の消化槽本体のうち気相部と接する部分の腐食状況を、消化槽が稼働中であっても容易に把握できるようにすることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明にかかる鋼板製消化槽は、投入された汚泥を発酵処理する液相部と、汚泥の発酵処理により生成される消化ガスを含有する気相部とが内部に形成される鋼板製の消化槽本体と、前記消化槽本体のうち前記気相部と接する部分と同じ組成の試験片が収容される試験片収容ユニットと、を備え、前記試験片収容ユニットは、前記試験片を外部から観察可能な状態で内部空間に収容する収容室と、前記内部空間と前記気相部とを連通させる連通路と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明にかかる鋼板製消化槽は、消化槽本体のうち気相部と接する部分と同じ組成の試験片を、外部から観察可能な状態で試験片収容ユニットの収容室の内部空間に収容することができる。この内部空間は連通路を介して気相部と連通しているので、収容室内の試験片は気相部に暴露された状態と同等の状態となる。つまり、収容室内の試験片を外部から観察することで、気相部と接する部分の鋼板の腐食状況を把握することができる。このように、本発明によれば、鋼板製の消化槽本体のうち気相部と接する部分の腐食状況を、消化槽が稼働中であっても容易に把握することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明にかかる鋼板製消化槽の実施形態を模式的に示す縦断面図である。
【図２】試験片収容ユニットの詳細を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
［消化槽の構成］
以下、本発明にかかる鋼板製消化槽（以下、単に「消化槽」と称する）の実施形態について図面を参照しつつ説明する。図１に示す消化槽１００は、汚泥（下水汚泥、食品廃棄物等の有機性廃棄物）を嫌気性発酵処理するものであり、主に、汚泥が投入される消化槽本体１と、汚泥を攪拌する攪拌機２と、汚泥を加温する加温装置３と、後述する試験片Ｓが収容される試験片収容ユニット４と、を具備して構成される。
【００１０】
（消化槽本体）
消化槽本体１は、汚泥を嫌気性発酵処理するための槽であり、本実施形態では縦型円筒形状としている。ただし、消化槽本体１の形状はこれに限られるものではない。また、消化槽本体１は、加工が容易な鋼板製となっており、消化槽本体１をコンクリート製とする場合と比べて、製作期間を短縮することができ、且つ製作費用を抑えることができるものとなっている。
【００１１】
消化槽本体１の内部には、不図示の汚泥投入手段より投入された汚泥を発酵処理する液相部１１と、発酵処理により生成される消化ガスを含有する気相部１２とが形成される。液相部１１に含まれる汚泥を、攪拌機２により攪拌するとともに、加温装置３により加温することで、嫌気性発酵を促進させることができる。
【００１２】
嫌気性発酵により発生した消化ガスは、消化槽本体１の上部に接続された消化ガス排出管１３から排出される。また、消化槽本体１の底面に堆積した汚泥は、不図示のポンプに接続された汚泥引抜管１４によって外部に引き抜かれる。なお、消化ガスは、約６０容量％のメタン、約４０容量％の二酸化炭素、および少量の硫化水素やアンモニアを含むガス（バイオガス）である。
【００１３】
（攪拌機）
消化槽本体１に取り付けられた攪拌機２は、液相部１１の汚泥を攪拌するためのものである。攪拌機２は、平面視において消化槽本体１の中央に設けられており、シャフト２ａと、シャフト２ａに２段配置されたインペラ２ｂとを有する。シャフト２ａの上端部は、消化槽本体１の外部に設けられたモータ２１に連結されている。なお、攪拌機２を平面視において消化槽本体１の中央から偏心させて設けてもよいし、インペラ２ｂは２段配置に限定されず、１段でも３段以上であってもよい。
【００１４】
攪拌機２を図１の符号ｆ１の方向に回転させることで、符号ｆ２で示すように、消化槽本体１の中央部では上から下への流れ、消化槽本体１の周縁部では下から上への流れとなる攪拌流が形成される。なお、攪拌機２の回転方向はこれに限定されず、攪拌機２を符号ｆ１の反対向きに回転させて、符号ｆ２の反対向きの攪拌流を形成してもよい。
【００１５】
また、本実施形態では、攪拌機２をインペラ２ｂで汚泥を攪拌する機械式攪拌機としているが、ドラフトチューブ式やスクリュー羽根式等の他の機械式攪拌機やガス式攪拌機を採用することも可能である。
【００１６】
（加温装置）
加温装置３は、消化槽本体１に投入された汚泥を加温するためのものである。加温装置３は、加温器（熱交換器）３１と、加温器３１と消化槽本体１の上下部とを接続する配管３２と、配管３２に配設されるポンプ３３とを有する。加温器３１には、ボイラー（不図示）などの温水源から温水が供給される。消化槽本体１の下部から吸引された汚泥は、加温器３１にて加温された後、消化槽本体１の上部から消化槽本体１内に戻される。なお、加温装置３は、消化槽本体１内の汚泥の攪拌にも寄与する。
【００１７】
（試験片収容ユニット）
試験片収容ユニット４は、消化槽本体１の外部に設けられており、消化槽本体１のうち気相部１２と接する部分と同じ組成の試験片Ｓを収容する。試験片収容ユニット４は、主に、試験片Ｓを外部から観察可能な状態で内部空間４２に収容する収容室４１と、収容室４１の内部空間４２と消化槽本体１内の気相部１２とを連通させる連通路４６と、を有して構成される。
【００１８】
図２を参照しつつ、試験片収容ユニット４の詳細について説明する。収容室４１は、基本的に遮光性の素材で外郭が構成されており、不図示の支持部材により消化槽本体１の上面に支持されている。なお、連通路４６が十分な強度を有するのであれば、連通路４６で収容室４１を支持してもよい。収容室４１の底面４１ａには、試験片Ｓを載置する載置台４３が設けられている。載置台４３に載置される試験片Ｓの個数については特に制約はなく、単数でも複数でもよい。また、載置台４３を設けることは必須ではなく、底面４１ａに試験片Ｓを直接載置してもよい。
【００１９】
収容室４１の側面には、透明のガラスやプラスチック樹脂からなる窓部材４４が設けられる。窓部材４４は、支軸４４ａによって収容室４１の外郭に連結されており、支軸４４ａを中心に閉状態（図２で実線で示す状態）と開状態（図２で二点鎖線で示す状態）との間で揺動自在に構成されている。通常、窓部材４４は閉状態となっており、このとき収容室４１は気密状態となり、連通路４６以外の場所からは、基本的に気体が流出入できないようになっている。一方、窓部材４４を開状態とすることで、試験片Ｓの収容室４１への出し入れが可能となる。なお、窓部材４４は揺動式のものに限定されず、例えばスライド式など他の様式であってもよい。
【００２０】
窓部材４４の外側には、遮光性の板材からなる遮光部材４５が設けられる。遮光部材４５は、支軸４５ａによって収容室４１の外郭に連結されており、支軸４５ａを中心に遮光状態（図２で実線で示す状態）と採光状態（図２で一点鎖線で示す状態）との間で揺動自在に構成されている。通常、遮光部材４５は遮光状態となっており、このとき遮光部材４５は窓部材４４に近接して窓部材４４を覆い、窓部材４４から内部空間４２へ光を入射させないようになっている。一方、遮光部材４５を窓部材４４から離間させて採光状態とすると、窓部材４４から内部空間４２へ光が入射し、収容室４１内の試験片Ｓを外部から観察可能となる。なお、遮光部材４５は揺動式のものに限定されず、例えばスライド式など他の様式であってもよい。
【００２１】
収容室４１の内部空間４２を消化槽本体１内の気相部１２と連通させる連通路４６は、その一端が収容室４１の底面４１ａに接続されるとともに、その他端が消化槽本体１の上面に接続される。また、連通路４６には切換手段としての切換弁４７が設けられており、内部空間４２と気相部１２との連通を遮断することが可能となっている。
【００２２】
切換弁４７を開状態とすることで、内部空間４２が気相部１２と連通し、収容室４１内の試験片Ｓが、気相部１２に実質的に暴露された状態となる。一方、切換弁４７を閉状態とすれば、内部空間４２と気相部１２との連通が遮断されるので、この状態で窓部材４４を開くことにより、安全に試験片Ｓの出し入れを行うことができる。なお、切換弁４７は、通常は開状態となっている。
【００２３】
収容室４１の底面４１ａは水平面に対して傾斜しており、底面４１ａの最下部で連通路４６が接続されている。その結果、連通路４６は、載置台４３に載置された試験片Ｓの下端よりも低い位置で底面４１ａに接続されることになる。なお、このように底面４１ａを傾斜させることは必須ではなく、底面４１ａは水平面と平行であってもよいし、湾曲面であってもよい。
【００２４】
［腐食状況の把握］
既述のように、汚泥の発酵処理により生成される消化ガスには硫化水素が含まれており、硫化水素が消化槽本体１内で酸化して硫酸が生成されることがある。このような硫酸が、消化槽本体１のうち気相部１２と接する部分（以下、「気相内壁」と称する）に付着したままであると、気相内壁の腐食が進行するおそれがある。
【００２５】
本実施形態にかかる消化槽１００では、気相内壁と同じ組成の試験片Ｓが収容される試験片収容ユニット４を設けることで、気相内壁の腐食の状況を容易に把握できるように構成されている。なお、気相内壁に塗装（例えば耐硫酸性のもの）が塗布されている場合には、この試験片Ｓにも同じ塗装が塗布されているものとする。
【００２６】
試験片Ｓを収容室４１内に収容し、窓部材４４を閉めておくとともに、切換弁４７を開状態としておくことで、収容室４１内の試験片Ｓは、実質的に気相部１２に暴露された状態となる。したがって、消化槽１００の稼働中にこの状態を維持しておくことで、実際の気相内壁における腐食状況を、収容室４１内の試験片Ｓにより再現することができる。
【００２７】
そして、遮光部材４５を持ち上げて開くことによって、透明の窓部材４４を通して収容室４１内の試験片Ｓの腐食状況を観察することができる。また、切換弁４７を閉状態とした後に窓部材４４を開けることで、試験片Ｓを収容室４１から安全に取り出すことができ、試験片Ｓの腐食状況をより詳細に観察したり分析したりすることが可能となる。
【００２８】
［効果］
本実施形態の消化槽１００によれば、気相内壁と同じ組成の試験片Ｓを、外部から観察可能な状態で試験片収容ユニット４の収容室４１の内部空間４２に収容することができる。この内部空間４２は連通路４６を介して気相部１２と連通しているので、収容室４１内の試験片Ｓは気相部１２に暴露された状態と同等の状態となる。つまり、収容室４１内の試験片Ｓを外部から観察することで、気相内壁の腐食状況を把握することができる。このように、消化槽１００によれば、気相内壁の腐食状況を、消化槽１００が稼働中であっても容易に把握することができる。
【００２９】
また、消化槽１００には、連通路４６に、内部空間４２と気相部１２との連通を遮断する切換手段４７が設けられるとともに、収容室４１に、試験片Ｓを出し入れするための窓部材４４（開閉部）が設けられる。このため、試験片Ｓを外部から観察するだけでなく、収容室４１から試験片Ｓを取り出して、試験片Ｓの腐食状況をより詳細に観察したり分析したりすることが可能となる。
【００３０】
また、消化槽１００には、収容室４１に、透明の素材からなる窓部材４４（窓部）が設けられる。このため、安価且つ簡易な構成で、収容室４１内の試験片Ｓを外部から観察することができる。
【００３１】
また、消化槽１００には、窓部材４４から内部空間４２へ光を入射させない遮光状態と、窓部材４４から内部空間４２へ光を入射させる採光状態とに切り換え自在な遮光部材４５が設けられる。このため、収容室４１内の試験片Ｓを観察するとき以外は、遮光部材４５を遮光状態としておくことで、収容室４１内での藻類等の発生を抑制できる。
【００３２】
また、消化槽１００においては、収容室４１の底面４１ａは傾斜しており、連通路４６は、収容室４１に収容された試験片Ｓの下端よりも低い位置で底面４１ａに接続される。この構成によれば、底面４１ａに液体が溜まったとしても、試験片Ｓに液体中に浸漬する前に、液体は連通路４６から排出されることになる。したがって、良好に試験を遂行することができる。
【００３３】
［変形例］
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上記実施形態の要素を適宜組み合わせまたは種々の変更を加えることが可能である。
【００３４】
例えば、上記実施形態では、窓部材４４（窓部）を設けることで、収容室４１内の試験片Ｓを外部から観察できるよう構成したが、試験片Ｓを外部から観察可能とする構成はこれに限定されない。例えば、試験室４１内に試験片Ｓを撮影するカメラを設けるようにしてもよい。あるいは、窓部材４４（窓部）およびカメラの両方を用いることで、より確実に試験片Ｓの腐食状況を観察できるようにしてもよい。
【００３５】
また、上記実施形態では、窓部材４４が、窓部としての機能と開閉部としての機能を兼ね備えるように構成した。しかしながら、窓部と開閉部とを別々に設けることも可能である。
【００３６】
また、上記実施形態では、連通路４６の一端を収容室４１の底面４１ａに接続するとともに、その他端を消化槽本体１の上面に接続したが、連通路４６の接続箇所はこれに限定されない。例えば、連通路４６の一端を収容室４１の底面４１ａ以外に接続してもよいし、連通路４６の他端を消化槽本体１の側面や消化ガス排出管１３に接続してもよい。
【００３７】
また、上記実施形態では、試験片Ｓを収容室４１に載置するものとしたが、試験片Ｓを収容室４１の天井面から吊り下げるようにしてもよい。このとき、例えば、試験片Ｓをバネばかりに吊るし、バネばかりによる試験片Ｓの測定重量を、収容室４１の外部から確認できるようにしておけば好適である。こうすることで、試験片Ｓに腐食や剥離が生じて、試験片Ｓの重量が軽くなると、それを収容室４１の外部から認識できるため、腐食や剥離の進行状況を容易に把握することができる。
【００３８】
また、必要に応じて、試験片Ｓについた錆を水洗浄できるように、給水ラインを敷設してもよい。このとき、給水ラインに開閉弁を設けて、開閉弁を開くことにより、適宜試験片Ｓを水洗浄できるようにしておくと好適である。
【符号の説明】
【００３９】
１：消化槽本体
４：試験片収容ユニット
１１：液相部
１２：気相部
４１：収容室
４１ａ：底面
４２：内部空間
４４：窓部材（開閉部、窓部）
４５：遮光部材
４６：連通路
４７：切換弁（切換手段）
１００：鋼板製消化槽
Ｓ：試験片
【図１】
2015171692.tif 000003
【図２】
2015171692.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成27年6月23日(2015.6.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
投入された汚泥を発酵処理する液相部と、汚泥の発酵処理により生成される消化ガスを含有する気相部とが内部に形成される鋼板製の消化槽本体と、
前記消化槽本体のうち前記気相部と接する部分と同じ組成の試験片が収容される試験片収容ユニットと、
を備え、
前記試験片収容ユニットは、
前記試験片を外部から観察可能な状態で内部空間に収容する収容室と、
前記内部空間と前記気相部とを連通させる連通路と、
を備え、
前記収容室には前記連通路以外から気体の流出入がないことを特徴とする鋼板製消化槽。
【請求項２】
前記連通路に、前記内部空間と前記気相部との連通を遮断する切換手段が設けられるとともに、
前記収容室に、前記試験片を出し入れするための開閉部が設けられる請求項１に記載の鋼板製消化槽。
【請求項３】
前記収容室に、透明の素材からなる窓部が設けられる請求項１または２に記載の鋼板製消化槽。
【請求項４】
前記窓部から前記内部空間へ光を入射させない遮光状態と、前記窓部から前記内部空間へ光を入射させる採光状態とに切り換え自在な遮光部材が設けられる請求項３に記載の鋼板製消化槽。
【請求項５】
前記収容室の底面は傾斜面となっており、
前記連通路は、前記収容室に収容された前記試験片の下端よりも低い位置で、前記底面に接続される請求項１ないし４のいずれか１項に記載の鋼板製消化槽。