(57)【要約】【課題】  発生ガスを利用した簡単な装置での無動力撹拌ができるメタン発酵槽と処理方法及びそれに用いるガス捕集装置を提供する。【解決手段】  有機性廃棄物をメタン発酵させるメタン発酵２０において、該発酵槽内の発酵液中に、上部に発生したガスを捕集して貯留するガス貯留部４を有し、下部の側面複数箇所に捕集したガスをまとめて排出させる機能を有する切欠部３を設けたガス捕集装置１０を設置することとしたものであり、前記ガス捕集装置は、メタン発酵槽内に複数個を水平又は垂直に設置してもよく、該装置上方に円筒状のドラフトチューブを配備し槽内の撹拌を円滑にしてもよく、また、発酵液中で発生したガスを捕集して貯留するガス貯留部と、該貯留部の下部の側面複数箇所に設けた捕集したガスをまとめて排出させる機能を有する切欠部とからなるメタン発酵槽用のガス捕集装置としたものである。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機性廃棄物をメタン発酵させるメタン発酵槽において、該発酵槽内の発酵液中に、上部に発生したガスを捕集して貯留するガス貯留部を有し、下部の側面複数箇所に捕集したガスをまとめて排出させる機能を有する切欠部を設けたガス捕集装置を設置することを特徴とするメタン発酵槽。
【請求項２】
前記ガス捕集装置は、メタン発酵槽内に複数個を水平又は垂直に設置することを特徴とするメタン発酵槽。
【請求項３】
前記ガス捕集装置は、該装置上方に円筒状のドラフトチューブを配備したことを特徴とする請求項１又は２記載のメタン発酵槽。
【請求項４】
有機性廃棄物をメタン発酵させる処理方法において、該メタン発酵処理液中に、上部に発生したガスを捕集して貯留するガス貯留部を有し、下部の側面複数箇所に捕集したガスをまとめて排出させる機能を有する切欠部を設けたガス捕集装置を配置して、該ガス捕集装置の切欠部からガスを排出させて、該排出したガスにより処理液を撹拌させて処理することを特徴とするメタン発酵処理方法。
【請求項５】
発酵液中で発生したガスを捕集して貯留するガス貯留部と、該貯留部の下部の側面複数箇所に設けた捕集したガスをまとめて排出させる機能を有する切欠部とからなる、メタン発酵槽の発酵液中に設置して用いることを特徴とするガス捕集装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、メタン発酵に係り、特に、有機廃棄物をメタン発酵処理するにあたり、メタン発酵槽内の撹拌及び消泡をすることができるメタン発酵槽と処理方法及びそれに用いるガス捕集装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
有機性廃棄物をメタン発酵処理する方法は、メタンからのエネルギー回収が可能であることと、汚泥発生量の削減の両面から注目されている。
メタン発酵を効率良く行うためには、メタン発酵槽内液を均質な状態にし、また槽内温度分布を均一化してメタン発酵を促進させると共に、スカムの発生を防止する目的で、撹拌を行う必要がある。メタン発酵の撹拌方式には、ブロワによるガス撹拌方式、回転羽根等を有する撹拌機による機械撹拌方式、ポンプによる液撹拌方式があるが、これら撹拌方式のメタン発酵槽では、反応槽の撹拌のためだけに多大な電力が必要となるため、その分エネルギー回収率が上がらないという問題があった。
【０００３】
上記問題点を解決する撹拌方式に、発生ガスの圧力を利用して撹拌を行う無動力撹拌方式があるが、本発明はこの無動力撹拌方式によるものである。
無動力撹拌方式のメリットとして、(1)撹拌動力が不要、(2)省エネルギー、(3)維持管理が容易等があげられる。しかし、従来型の技術では、メタン発酵槽本体を特殊な構造体にすることが必要となるが、メタン発酵槽自体が非常に大きな設備であるために、建設コストが増大するという問題があった。この点から、既設の機械撹拌方式のメタン発酵槽を、無動力撹拌方式のメタン発酵槽へ改造することは、メタン発酵槽そのものの構造を大きく変更しなければならないため、ほぼ不可能であった。
【０００４】
また、従来型の無動力撹拌方式は、発生ガスの圧力を利用して発酵槽内液に液位差をつけ、その液位差を解放することでの液移動による撹拌方式であるため、メタン発酵槽内の液面に浮遊するスカムや発生ガスにより、液面上部に滞留する気泡を除去することは不可能である。
さらに、従来型の無動力撹拌方式はその機構が複雑であり、発酵原料となる有機性廃棄物中に含まれる夾雑物等により配管が閉塞しやすく、また、閉塞した場合には、気密構造であるメタン発酵槽を解放して復旧作業をしなければならず、大きな問題となっている。
【非特許文献１】汚泥処理センター等施設設備計画・設計要領、ｐ．２７２〜２７５、（社）全国都市清掃会議
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記従来技術の問題点を解消し、有機性廃棄物のメタン発酵処理において、発生ガスを利用した簡単な装置での無動力撹拌ができるメタン発酵槽と処理方法及びそれに用いるガス捕集装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するために、本発明では、有機性廃棄物をメタン発酵させるメタン発酵槽において、該発酵槽内の発酵液中に、上部に発生したガスを捕集して貯留するガス貯留部を有し、下部の側面複数箇所に捕集したガスをまとめて排出させる機能を有する切欠部を設けたガス捕集装置を設置することを特徴とするメタン発酵槽としたものである。
前記メタン発酵槽において、ガス捕集装置は、メタン発酵槽内に複数個を水平又は垂直に設置することができ、また、前記ガス捕集装置は、該装置上方に円筒状のドラフトチューブを配備してもよい。
【０００７】
また、本発明では、有機性廃棄物をメタン発酵させる処理方法において、該メタン発酵処理液中に、上部に発生したガスを捕集して貯留するガス貯留部を有し、下部の側面複数箇所に捕集したガスをまとめて排出させる機能を有する切欠部を設けたガス捕集装置を配置して、該ガス捕集装置の切欠部からガスをさせて、該排出したガスにより処理液を撹拌させて処理することを特徴とするメタン発酵処理方法としたものである。
さらに、本発明では、発酵液中で発生したガスを捕集して貯留するガス貯留部と、該貯留部の下部の側面複数箇所に設けた捕集したガスをまとめて排出させる機能を有する切欠部とからなる、メタン発酵槽の発酵液中に設置して用いることを特徴とするガス捕集装置としたものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば有機性廃棄物のメタン発酵処理において、発生ガスを捕集して排出させるガス捕集装置を用いることにより、無動力撹拌することができ、メタン発酵でのエネルギー回収量を増加させることが可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
次に、本発明を詳細に説明する。
図１は、本発明に用いるガス捕集装置の一例の斜視図で、メタン発酵槽内で発生したガスを捕集する装置を示し、図２は、本発明のメタン発酵槽の一例の断面構成図で、図１のガス捕集装置を用いた例を示している。図１において、ガス捕集装置１０は、陣笠状筒１の内面に内側面板２を張り合わせた形状をしており、内側面板２には、切欠部３を複数個有している。図１にて、内側面板２は、鉛直方向に対して傾斜をつけて配置されているが、円柱状に垂直に配置しても構わない。ガス捕集装置１０は、内面に発酵ガスが滞留する構造となっているため、耐食性の材質で製作するとよい。また、ガス捕集装置１０には大きな荷重負荷がかかることもないため、ＦＲＰ材やＰＥ材等の軽量材を用いてもよい。
【００１０】
図２にて、メタン発酵槽２０に設置されたガス捕集装置１０には、メタン発酵により発生したガスが陣笠部下部から流入し、ガス貯留部４にガスが滞留する。ガス貯留部４に一定量のガスが溜まると、切欠部３よりまとめてガスが排出される。発酵ガスは、通常は微細な気泡であるが、ガス捕集装置１０により発酵ガスがまとまり、気泡が大きくなったガスが排出され、槽内の液がガスと共に上昇す
ることにより、メタン発酵槽に撹拌力が生じる。また、発酵ガスは気泡が微細なために、発酵槽上部に泡面を形成し、スカムとなって発酵槽の運転に支障をきたす場合があるが、ガス捕集装置１０により気泡を大きくしてやることでスカムの発生を抑制し、また発生したスカムも大きな気泡によって消泡される。ガス捕集装置１０をメタン発酵槽内２０内に設置する際には、排出ガスの偏流を防ぐため、切欠部３の上端レベルをそろえるよう水平に設置した方がよい。
また、切欠部３は、形状が三角形、半楕円形、台形で、その大きさは底辺が３０〜１００ｍｍ、高さが１０〜８０ｍｍが好ましい。底辺又は高さが、これらの数値以下になると、切欠部からガスが発生しなくなり、これらの数値以上になると、気泡が大きくなりすぎる。
なお、メタン発酵槽への原料の流入は、槽下部から行う方がより撹拌効果がよい。
【００１１】
図３は、メタン発酵槽２０内にガス捕集装置１０を複数基設置した例である。多段に設置されたガス捕集装置１０により、メタン発酵槽２０内で発生するガスをより多く撹拌、消泡に利用できるものである。ガス捕集装置１０を多段に設置する場合は、発酵槽上部に行くにしたがって、設置するガス捕集装置１０の外径を大きくしてやるとよい。つまり、発酵槽最下部に設置ざれたガス捕集装置１０ａよりも上部に設置するガス捕集装置１０ｂの外径を大きく、そしてガス捕集装置１０ｂよりも上部に設置するガス捕集装置１０ｃの外径を大きくした方が好ましい。これは下部から発生した大きな気泡が、上部のガス捕集装置１０のガス貯留部４に流入しないようにするためである。
図４は、ガス捕集装置１０の上部にドラフトチューブ２１を設置し、液循環による撹拌効果をもたせたものである。
【００１２】
図５（ａ）〜図５（ｃ）及び図６（ａ）、図６（ｂ）に、ガス捕集装置の他の形状例を示す。図１で示したガス捕集装置１０は円形を成しているが、図５（ａ）〜（ｃ）に示すガス捕集部材１１ａ〜１１ｃを組合せ、図６（ａ）、（ｂ）に示すような多角形状のものとしてもよい。なお、図６では、図５（ｂ）のガス捕集部材１１ｂを用いているが、１１ａ又は１１ｃを用いても同様なガス捕集装置とすることができる。
図７（ａ）〜図７（ｆ）に、ガス捕集装置の他の形状例を示す。図１及び図６に示したものは、輪を成したガス捕集装置の内側面に切欠部３を有するものであったが、図７（ａ）〜図７（ｆ）に示すように、切欠部がガス捕集装置の外側面に有するものでもよい。図７（ａ）〜図７（ｆ）に示すガス捕集装置１２をメタン発酵槽２０内に１個ないし複数個設置することでも槽内の撹拌及び消泡の効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に用いるガス捕集装置の一例を示す斜視図。
【図２】本発明のメタン発酵槽の一例を示す断面構成図。
【図３】本発明のメタン発酵装置の他の例を示す断面構成図。
【図４】本発明のメタン発酵装置の他の例を示す断面構成図。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は、本発明に用いるガス捕集装置のガス捕集部材の各例を示す斜視図。
【図６】（ａ）及び（ｂ）は、図５のガス捕集部材を組立てた本発明に用いるガス捕集装置の斜視図。
【図７】（ａ）〜（ｆ）は、本発明に用いる捕集装置の別の例を示す斜視図。
【符号の説明】
【００１４】
１：陣笠状筒、２：内側面板、３：切欠部、４：ガス貯留部、１０、１０ａ〜１０ｃ：ガス捕集装置、１１ａ〜１１ｃ：ガス捕集部材、１２ａ〜１２ｆ：ガス捕集装置、２０：メタン発酵槽、２１：ドラフトチューブ
【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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