(57)【要約】【課題】未処理物の排出を防止するとともに、機械的な攪拌を必要とすることなく、メタンガスの濃度を高くすることができるメタン発酵装置を提供する。【解決手段】メタン発酵装置１は、乾式のメタン発酵装置である。メタン発酵槽４０は、３つ以上の処理槽４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃに分割され、最上槽に投入された処理物が、より下段の処理槽に順次送られる間に、処理物を発酵させてメタンガスを発生させる。メタン発酵槽４０には、槽内底面にある処理物を回収し、槽内の処理物によって形づくられる立体の上側縁部に設けられた流出口から槽内に処理物を吹き出す処理物循環部４０Ｅが設けられている。この流出口は、立体の中心を向いている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
乾式のメタン発酵装置であって、
３つ以上の処理槽に分割され、最上槽に投入された処理物が、より下段の処理槽に順次送られる間に、前記処理物を発酵させてメタンガスを発生させるメタン発酵槽を備え、
前記メタン発酵槽は、
槽内底面にある処理物を回収し、槽内の処理物によって形づくられる立体の上側縁部に設けられた第１の流出口から槽内に処理物を吹き出す処理物循環部を備え、
前記第１の流出口が、前記立体の中心を向いている、
メタン発酵装置。
【請求項２】
前記メタン発酵槽は、
槽内で発生したガスを回収し、槽内底部に設けられた第２の流出口から槽内に吹き出すガス循環部を備える、
請求項１に記載のメタン発酵装置。
【請求項３】
前記ガス循環部は、
前記第２の流出口を囲むように槽内底面に立設され、下部側面及び上面が開放された円筒体を備える、
請求項１に記載のメタン発酵装置。
【請求項４】
前記第２の流出口及び前記円筒体は、
前記第１の流出口から流出する処理物により槽内に形成される処理物の流れにおいて、前記処理物が滞留する場所に配置されている、
請求項１から３のいずれか一項に記載のメタン発酵装置。
【請求項５】
前記処理物循環部は、
前記メタン発酵槽で発生したメタンガスを用いて発電を行うガスエンジンの熱を処理物に伝える熱交換器を備える、
請求項１から４のいずれか一項に記載のメタン発酵装置。
【請求項６】
乾式のメタン発酵装置であって、
３つ以上の処理槽に分割され、最上槽に投入された処理物が、より下段の処理槽に順次送られる間に、前記処理物を発酵させてメタンガスを発生させるメタン発酵槽を備え、
前記メタン発酵槽は、
槽内で発生したガスを回収し、槽内底部に設けられた流出口から槽内に吹き出すガス循環部を備える、
メタン発酵装置。
【請求項７】
前記ガス循環部は、
前記流出口を囲むように前記メタン発酵槽内の底面に立設され、下部側面及び上面が開放された円筒体を備える、
請求項６に記載のメタン発酵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、メタン発酵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、有機性廃棄物が可溶化された処理物に対してメタン発酵処理を行い、メタンガスを発生させるメタンガス発酵装置が用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−２１７３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
メタン発酵装置では、メタン発酵槽が１つしかない場合、メタン発酵処理されていない未処理物が、排出されてしまうおそれがあった。
【０００５】
また、メタン発酵槽において、メタンガスの濃度を高くするには、処理物を攪拌する必要があった。しかしながら、従来は、攪拌棒により処理物を攪拌するのが一般的である。したがって、槽内に攪拌棒等の設備が必要となり、設備のメンテナンスも必要となる。
【０００６】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、未処理物の排出を防止するとともに、機械的な攪拌を必要とすることなく、メタンガスの濃度を高くすることができるメタン発酵装置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】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の第１の観点に係るメタン発酵装置は、
乾式のメタン発酵装置であって、
３つ以上の処理槽に分割され、最上槽に投入された処理物が、より下段の処理槽に順次送られる間に、前記処理物を発酵させてメタンガスを発生させるメタン発酵槽を備え、
前記メタン発酵槽は、
槽内底面にある処理物を回収し、槽内の処理物によって形づくられる立体の上側縁部に設けられた第１の流出口から槽内に処理物を吹き出す処理物循環部を備え、
前記第１の流出口が、前記立体の中心を向いている。
【０００８】
この場合、前記メタン発酵槽において、
槽内で発生したガスを回収し、槽内底部に設けられた第２の流出口から槽内に吹き出すガス循環部を備える、
こととしてもよい。
【０００９】
前記ガス循環部は、
前記第２の流出口を囲むように槽内底面に立設され、下部側面及び上面が開放された円筒体を備える、
こととしてもよい。
【００１０】
前記第２の流出口及び前記円筒体は、
前記第１の流出口から流出する処理物により槽内に形成される処理物の流れにおいて、前記処理物が滞留する場所に配置されている、
こととしてもよい。
【００１１】
前記処理物循環部は、
前記メタン発酵槽で発生したメタンガスを用いて発電を行うガスエンジンの熱を処理物に伝える熱交換器を備える、
こととしてもよい。
【００１２】
本発明の第２の観点に係るメタン発酵装置は、
乾式のメタン発酵装置であって、
３つ以上の処理槽に分割され、最上槽に投入された処理物が、より下段の処理槽に順次送られる間に、前記処理物を発酵させてメタンガスを発生させるメタン発酵槽を備え、
前記メタン発酵槽は、
槽内で発生したガスを回収し、槽内底部に設けられた流出口から槽内に吹き出すガス循環部を備える。
【００１３】
この場合、前記ガス循環部は、
前記流出口を囲むように前記メタン発酵槽内の底面に立設され、下部側面及び上面が開放された円筒体を備える、
こととしてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、メタン発酵槽が３段以上に分かれており、下段の処理槽に処理物が運ばれていくうちに、メタン発酵が行われていない未処理物が残らなくなるので、未処理物の排出を防止することができる。また、槽内において対角線上に処理物の流れを作り出すことができるので、機械的な攪拌を必要とせずに、槽内の処理物の状態を均一化することができる。また、発生したメタンガスを処理物内に通すことにより、処理物に二酸化炭素を吸収させることができるので、メタンガスの濃度を高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態に係るメタン発酵装置の構成を示す模式図である。
【図２】図２（Ａ）は、ガス循環部の一部の上面図である。図２（Ｂ）は、ガス循環部の一部の側面断面図である。
【図３】図３（Ａ）は、処理物循環部による処理物の循環を示す側面図である。図３（Ｂ）は、処理物循環部による処理物の循環を示す上面図である。
【図４】ガス循環部が設置される位置の一例を示す図である。
【図５】メタン発酵槽の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。本実施の形態では、Ｚ軸を上下方向とし、ＸＹ面を水平面とする。
【００１７】
本実施の形態に係るメタン発酵装置は、有機廃棄物をメタン発酵することにより、メタンガスを生成し、生成されたメタンガスをバイオマスエネルギーとして利用する。ここで、有機性廃棄物とは、タンパク質、炭水化物、脂肪、セルロースなどの高分子有機化合物又はそれ由来の化合物から主としてなる物質であり、実質的に固体状無機化合物は含有しない。ただし、簡単に可溶化できて、微生物の増殖に悪影響を及ぼさない固体状無機化合物であれば、多少は含有されていてもよい。
【００１８】
かかる有機性廃棄物としては、例えば畜産汚泥、下水汚泥、生ごみなどの厨芥類などの有機性廃棄物を挙げることができる。これらは可溶化処理前に固形物濃度を濃縮処理した原料として使用してもよい。また、糖や有機酸やそれらの混合した、メタン発酵処理における代謝経路の有機物を添加してもよい。
【００１９】
図１に示すようにメタン発酵装置１は、破砕機１０と、混合槽２０と、可溶化槽３０と、メタン発酵槽４０と、冷却塔５０と、脱硫塔６０と、ガスホルダ７０と、ガスエンジン８０と、を備える。
【００２０】
破砕機１０と混合槽２０との間は、処理物（原料）を送る配管１１で接続され、配管１１には原料系ポンプ１２が挿入されている。混合槽２０と可溶化槽３０との間は処理物（原料）を送る配管２１で接続され、配管２１には電磁三方弁２２が挿入されている。また、可溶化槽３０とメタン発酵槽４０との間は処理物（原料）を送る配管３１で接続され、配管３１には電磁三方弁３２が挿入されている。電磁三方弁２２と電磁三方弁３２との間は処理物（原料）を送る配管２３で接続され、配管２３には原料系ポンプ２４が挿入されている。
【００２１】
有機性廃棄物は、破砕機１０に投入された後、配管１１→混合槽２０→配管２１→可溶化槽３０→配管３１を通って、メタン発酵槽４０へ送られ、メタン発酵後、メタン発酵槽４０から排出される。排出された処理物は、堆肥として利用される。
【００２２】
メタン発酵槽４０と冷却塔５０の間は、発生したメタンガスを送る配管５１で接続されている。また、冷却塔５０と脱硫塔６０との間は、メタンガスを送る配管５２で接続されている。また、脱硫塔６０とガスホルダ７０との間は、メタンガスを送る配管６１で接続されている。ガスホルダ７０とガスエンジン８０との間は、メタンガスを送る配管７１で接続されている。メタン発酵槽４０で発生したメタンガスは、配管５１、冷却塔５０、脱硫塔６０、配管６１、ガスホルダ７０、配管７１、ガスエンジン８０の順に送られる。
【００２３】
破砕機１０には、外部から有機性廃棄物が投入される。破砕機１０は、投入された有機性廃棄物を、適当な大きさに粉砕する。粉砕された処理物は、原料系ポンプ１２により、配管１１を介して混合槽２０に送られる。
【００２４】
混合槽２０の内部には攪拌機が設けられており、投入された有機性廃棄物が攪拌機で攪拌される。これにより、混合槽２０に収容された有機性廃棄物は、混合し均一な状態となる。また、混合槽２０には、紫外線照射部が取り付けられている。紫外線照射部は、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）により紫外線を混合槽２０内に照射する。紫外線照射部は、混合槽２０に投入された処理物に紫外線を照射し、処理物の殺菌を行う。混合槽２０で殺菌された有機性廃棄物は、配管２１を介して、可溶化槽３０に送られる。
【００２５】
可溶化槽３０は、投入された処理物に対して可溶化処理を行う。可溶化槽３０では、例えば、プロテアーゼ生成菌等の可溶化菌を用いた高温可溶化処理が行われる。可溶化槽３０には、培養槽３３が取り付けられている。培養槽３３では、可溶化菌が培養されており、培養槽３３から可溶化槽３０に可溶化菌が供給される。培養槽３３及びＵＶ−ＬＥＤ（紫外線照射装置）３４は、給水管３５に挿入されている。給水管３５から送られた水は、ＵＶ−ＬＥＤ３４で殺菌された状態で培養槽３３に送られる。培養槽３３は、可溶化菌を含む水を、給水管３５を介して可溶化槽３０に送る。
【００２６】
可溶化槽３０には、処理物を収容する内容器３０Ａと、内容器３０Ａを囲むように設けられた外容器３０Ｂとが設けられている。可溶化処理が行われる処理物は、内容器３０Ａ内に収容される。外容器３０Ｂと内容器３０Ａとの間には、熱媒体が収容されている。本実施の形態では、熱媒体として湯水が用いられる。この熱媒体により、可溶化槽３０の槽内の温度は、高温に保たれている。
【００２７】
可溶化槽３０の槽内には、有機性廃棄物を攪拌するための攪拌機とモータとが取り付けられている。さらに、可溶化槽３０には、有機性廃棄物に空気を供給するための空気挿入口が設けられており、空気挿入口には、エアポンプ３６、３７が接続されている。このエアポンプ３６、３７により、空気が可溶化槽３０に送られる。このようにして、可溶化槽３０では、撹拌又は瀑気（ばっき）を行うことで高温好気性の下で可溶化を促進させる。高温好気性とは、温度を５０℃〜１００℃として、好ましくは圧力をかけることなく標準状態（空気雰囲気下）で有機性廃棄物を可溶化する状態を意味する。
【００２８】
可溶化処理とは、固体状又は水懸濁状の通常高分子状の有機化合物を、水に溶解可能な低分子状態にまで分解する処理である。本実施の形態では、プロテアーゼ生成菌を用いて超高温可溶化が実施される。プロテアーゼ生成菌とは、タンパク質分解酵素（プロテアーゼ）を菌体外に生成分泌することができる菌である。
【００２９】
プロテアーゼ生成菌としては、例えばＢａｃｉｌｌｕｓ種が挙げられ、特にＢａｃｉｌｌｕｓ  ｓｐ．ＭＵ３（微生物特許寄託センター第ＮＩＴＥ  ＡＰ−１５６号）が挙げられる。この耐熱性のプロテアーゼ生成菌は、８０℃でも十分に活動できる超高温好気性を有する。この菌の産生する酵素は、分子量約５７，０００で、優れた熱耐性を示し、広いｐＨ範囲で、高いタンパク質分解能を有する。
【００３０】
超高温とは、５０℃〜１００℃、好ましくは６０℃〜９０℃、特に好ましくは７０℃〜８０℃である。超高温可溶化は、水溶液媒体中、好気性又は嫌気性条件下、好ましくは好気性条件下、有機性廃棄物を有機性廃棄物濃度が５０ｗｔ％以下、好ましくは５〜４０ｗｔ％、特に好ましくは１０〜３０ｗｔ％になるような量で、プロテアーゼ生成菌と接触させて行われる。この実施の形態において、特に好ましい条件では有機性廃棄物濃度１０〜３０ｗｔ％まで原料の固形物濃度（ＤＳ）を高めることができ、望ましくはＤＳ２０％以上で、ｐＨ５〜８、望ましくは６付近、可溶化槽雰囲気は好気性が最適条件となる。
【００３１】
プロテアーゼ生成菌により消化させるための時間は１２〜７２時間、好ましくは２４〜４８時間である。好気性又は嫌気性条件下で実施する場合、攪拌、瀑気（ばっき）条件下で実施することができる。かかる条件下で実施すると、後述するように、アンモニアをその場で除去することが可能となり、原料の可溶化とアンモニア除去を同時に行うことができ、メタン発酵の促進が可能となる。Ｂａｃｉｌｌｕｓ  ｓｐ．ＭＵ３をプロテアーゼ生成菌として用いる場合、この菌は好気性耐熱性菌であるので、空気で瀑気しながら攪拌下で可溶化でき、可溶化、アンモニア除去の両面から最適である。
【００３２】
この実施の形態に係る可溶化工程は、プロテアーゼ生成菌の他に、リパーゼ生産菌、グリコシターゼ生成菌及び／又はセルラーゼ生成菌など、各種分解酵素を生成する菌体を単独または組み合わせて添加することが可能である。これらは生育、増殖条件が似たようなものであれば、同一の反応槽で使用することができるが、条件が異なる場合は複数の可溶化槽３０を設け、各可溶化槽３０を異なる条件で使用すればよい。この場合、リパーゼ生産菌、グリコシターゼ生成菌及び／又はセルラーゼ生成菌を用いる可溶化槽で可溶化を行った後、プロテアーゼ生成菌による高温可溶化槽で可溶化をすることが好ましい。
【００３３】
可溶化槽３０にはアンモニア吸着槽３８が接続されている。アンモニア吸着槽３８は、可溶化槽３０における可溶化処理で発生するアンモニアを吸着して除去するために設けられている。
【００３４】
可溶化槽３０で可溶化された処理物は、配管３１を介して、メタン発酵槽４０に送られる。メタン発酵槽４０は、収容された処理物に対してメタン発酵処理を行う。
【００３５】
メタン発酵処理は、通常嫌気性雰囲気で活動するメタン菌が用いられ、その消化作用を利用するものである。メタン菌の活性温度領域は０〜７０℃が普通であり、これ以上の高温領域では９０℃程度まで生き延びる菌種も存在するが、ほとんど死滅する。低温領域では３℃から４℃までが限界とされている。メタンガス生成速度は、この活性温度に非常に大きな影響を受ける。
【００３６】
ガス生成速度は発酵槽温度が高ければ高いほど早く進みガス発生量が増大する。実際にメタン菌が住みやすいとされている温度領域は次の３つが確認されている。（１）２０℃以下の低温領域、（２）２５〜３５℃の中温領域、（３）４５℃以上の高温領域がある。本発明のメタン発酵の温度については低温、中温、高温のメタン発酵がいずれでも適用できるが、４０℃〜７０℃で高温メタン発酵を行うのが好ましく、更には５０℃〜５５℃でメタン発酵するのが好ましい。
【００３７】
高温可溶化された有機性廃棄物をメタン発酵処理する場合、乾式（投入固形物濃度を１０％以上とする乾式）の処理方式を採用することによって効率良くメタン発酵処理することができ、本実施形態でも、乾式の処理方式を適用することができる。
【００３８】
本実施の形態では、可溶化処理を高温好気性条件下で実施し、メタン発酵処理を嫌気性条件下で実施することが出来るので、温度においては可溶化処理の高い温度を利用してメタン発酵の温度を高くすることができ、また菌増殖条件としては可溶化処理（好気性条件）の菌がメタン発酵工程（嫌気性条件）で不活性化されるためメタン発酵を邪魔しないという利点がある。
【００３９】
本実施の形態では、上記高温好気性とは温度を５０〜１００℃として、好ましくは圧力をかけることなく標準状態（空気雰囲気下）で有機性廃棄物を可溶化する状態を意味する。
【００４０】
メタン発酵槽４０は、第１槽４０Ａ、第２槽４０Ｂ及び第３槽４０Ｃに分かれている。外部から投入された処理物は、まず、第１槽４０Ａに投入され、そこでメタン発酵が進行する。この第１槽４０Ａで、９５％程度の処理物のメタン発酵が完了する。メタン発酵が進めば進むほど処理物の比重は軽くなるため、上に行き、側壁を越えて第２槽４０Ｂに送られる。
【００４１】
第２槽４０Ｂでもメタン発酵が行われ、残り１．２〜２％ぐらい未処理物が残る程度に、すなわちメタン発酵がほぼ完了した状態で処理物が第３槽４０Ｃに送られる。第３槽４０Ｃでもメタン発酵が行われる。メタン発酵が完了する。メタン発酵が完了した処理物は、第３槽４０Ｃから外部へ排出される。
【００４２】
メタン発酵槽４０には、メタン発酵により発生したガス（メタンガス及び二酸化炭素）を回収し、外部に取り出して、内部に戻すことにより、ガスを循環させるガス循環部４０Ｄが設けられている。ガス循環部４０Ｄには、配管４１と、ガスを送るブロワ４２とが設けられている。ブロワ４２により、メタン発酵槽４０内で発生したメタンガスは、配管４１に送られ、メタン発酵槽４０に戻される。
【００４３】
図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示すように、メタン発酵槽４０の底面には、円筒体４が立設されている。円筒体４の下部側面には、複数の開口４Ａが設けられており、円筒体４の上端には開口４Ｂが設けられている。また、配管４１の先端４１Ａは、円筒体４内の底面中央まで延びており、その先端４１Ａの開口（第１の流出口）からガスが排出されるようになっている。
【００４４】
配管４１の先端４１Ａから排出されたガスは、円筒体４内を上昇する。ガスの上昇の流れにより、円筒体４内の処理物６も上昇を始める。すると、開口４Ａにおいて円筒体４の外部から内部への処理物６の流れができ、開口４Ｂにおいて円筒体４の内部から外部への処理物の流れができる。これにより、メタン発酵槽４０の内部で、処理物の上下の循環の流れが形成され、処理物６の攪拌が行われる。
【００４５】
なお、配管４１の先端４１Ａから排出するガスは、メタンガスと二酸化炭素との混合ガスである。このガスが処理物６内に排出されると、二酸化炭素が処理物６に吸収されるようになるため、メタンガスの比率を向上することができる。メタンガスの比率が高まると、ガスエンジン８０における発電効率を高めることができる。
【００４６】
また、処理物６に二酸化炭素を供給することにより、アンモニアガスの発生を抑制することができる。アンモニアガスはメタン発酵を阻害するため、二酸化炭素を処理物６に供給することにより、メタン発酵を促進することができる。
【００４７】
図１に戻り、メタン発酵槽４０には、処理物６を回収して内部に戻すことにより、処理物６を循環させる処理物循環部４０Ｅが設けられている。処理物循環部４０Ｅは、配管４３と、原料系ポンプ４４と、電磁三方弁４５，４６と、を備える。原料系ポンプ４４は、配管４３に挿入されている。原料系ポンプ４４により、メタン発酵槽４０から排出された処理物６は、配管４３を介して、メタン発酵槽４０に戻される。電磁三方弁４５は、配管４３を分岐させる。電磁三方弁４６は、配管１３を介して粉砕機１０と配管４３とを接続する。また、配管４３には熱交換器４７が挿入されている。
【００４８】
図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示すように、配管４３内を送られた処理物６を流出する流出口５（第２の流出口）は、メタン発酵槽４０における処理物の上面であって、メタン発酵槽４０の処理物６によって形づくられる立体（直方体）の上側角部に取り付けられている。さらに、流出口５は、処理物６によって形づくられる立体（直方体）の対角線の方向、すなわち立体の中心点の方向を向いている。
【００４９】
流出口５から処理物６が吐出されると、メタン発酵槽４０内の処理物６は、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示すような流れを形成し、これにより、処理物６全体が攪拌されるようになる。ガスによる攪拌は、上下方向の攪拌であったが、処理物６の流れによる攪拌は、横方向の流れを含んでいる。
【００５０】
処理物６は、全体的には図３（Ａ）及び図３（Ｂ）の流れで攪拌されるが、槽内の一部には、処理物６が滞留する場所が出現する。そこで、本実施の形態では、図４に示すように、処理物６が滞留する場所に図２に示す円筒体４等から成るガスを吹き出す仕組みを配置すれば、一部の処理物６の滞留による処理むらを防ぐことができる。
【００５１】
メタン発酵槽４０で生成されたガスは、冷却塔５０に送られて冷却され、脱硫塔６０に出力される。脱硫塔６０は、入力したガスに対して脱硫処理を行い、取り出したメタンガスを、ガスホルダ７０に出力する。ガスホルダ７０は、メタンガスを貯留する。ガスエンジン８０は、ガスホルダ７０から送られるメタンガスでガスタービンを回して発電を行う。ガスエンジン８０で発電された電力は、電力線８１を介してキュービクル（受電設備）へ送られる。
【００５２】
ガスエンジン８０は、発電により発熱する。このため、ガスエンジン８０と、熱交換器８４の間には、温水を流す配管８２と、冷温水ポンプ８３とが設けられており、ガスエンジン８０の熱が、熱交換器８４に送られるようになっている。熱交換器８４は、投げ込みヒータ９０と配管８５で接続されている。これにより、ガスエンジン８０の熱は、熱交換器８４を介して、投げ込みヒータ９０へ伝えられる。
【００５３】
投げ込みヒータ９０と、可溶化槽３０と、熱交換器４７との間には、熱媒体の配管経路が構築されている。投げ込みヒータ９０で熱せられた熱媒体は、可溶化槽３０の槽内の温度を一定に保ちつつ、可溶化槽３０から熱交換器４７に送られ、熱交換器４７から投げ込みヒータ９０に戻る。この熱媒体の循環経路を熱媒体循環部とする。
【００５４】
熱交換器４７は、熱媒体循環部で循環する熱媒体と、処理物循環部４０Ｅを循環する処理物との間で熱交換を行う。熱交換器４７で熱せられた処理物６は、メタン発酵槽４０に戻り、発酵効率の高い温度でさらにメタン発酵が行われる。このような熱交換器４７により、メタン発酵槽４０で発酵する処理物の温度が、均一に保たれており、発酵菌によるメタン発酵効率が低下しないように維持されている。
【００５５】
次に、メタン発酵装置１の動作について説明する。
【００５６】
処理物は、粉砕機１０で粉砕された後、混合槽２０で攪拌・殺菌され、可溶化槽３０で可溶化処理が行われた後、メタン発酵槽４０でメタン発酵が行われる。メタン発酵槽４０は第１槽４０Ａ，第２槽４０Ｂ，第３槽４０Ｃに分かれており、下段の処理槽に送られるうちに、未処理の処理物がなくなっていく。メタン発酵槽４０内では、ガス循環部４０Ｄ及び処理物循環部４０Ｅによる処理物の攪拌、二酸化炭素の吸着が行われ、メタン発酵が行われ、メタンガスを発生させる。メタンガスは、ガスホルダ７０に蓄積され、ガスエンジン８０における発電に用いられる。
【００５７】
ガスエンジン８０で発生した熱は、熱交換器８４→投げ込みヒータ９０を経て可溶化槽３０の保温に用いられ、さらに熱交換器４７を介した処理物６の保温に用いられる。
【００５８】
メタン発酵槽４０で処理済となった処理物は、メタン発酵槽４０から排出される。排出された処理物は、堆肥として用いることができる。処理物は、すべて処理済みとなるので、腐ったにおいがしないようになっている。
【００５９】
以上詳細に説明したように、本実施の形態によれば、メタン発酵槽４０が３段以上に分かれており、下段の処理槽４０Ｂ、４０Ｃに処理物が運ばれていくうちに、メタン発酵が行われていない未処理物が残らなくなるので、未処理物の排出を防止することができる。また、メタン発酵槽４０内において対角線上に処理物の流れを作り出すことができるので、機械的な攪拌を必要せずに、槽内の処理物６を均一化することができる。また、発生したメタンガスを処理物６内に通すことにより、処理物に二酸化炭素を吸収させることができるので、メタンガスの濃度を高くすることができる。
【００６０】
なお、本実施の形態では、メタン発酵槽４０の処理槽を３段としたが、４段以上であってもよい。
【００６１】
また、本実施の形態では、メタン発酵槽４０の各処理槽４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃを直方体としたが、本発明はこれには限られず、例えば円筒形であってもよい。この場合には、流出口５は、処理物６の中心を向くようにすればよい。
【００６２】
また、流出口５は、処理物６の中心を向かなくてもよい。処理槽の形状が円筒形である場合には、図５に示すように、流出口５’が、円筒状のメタン発酵槽（第１槽）４０Ａ’の内側壁の円周方向を向くようにしてもよい。この場合、メタン発酵槽（第１槽）４０Ａ’の底面の中心に配管４１の先端４１Ａの開口及び円筒体４を配置するとよい。
【００６３】
本実施の形態では、第１槽４０Ａに、円筒体４を設置したが、第２槽４０Ｂ，第３槽４０Ｃに円筒体４を設置するようにしてもよい。
【００６４】
なお、図１では、ガス循環部４０Ｄ、処理物循環部４０Ｅは、第３槽４０Ｃから第１槽４０Ａへガス又は処理物を循環させているように図示しているが、第１槽４０Ａ、第２槽４０Ｂ、第３槽４０Ｃでそれぞれガス、処理物を循環させるようにしてもよい。
【００６５】
この発明は、この発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、この発明を説明するためのものであり、この発明の範囲を限定するものではない。すなわち、この発明の範囲は、実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。そして、特許請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、この発明の範囲内とみなされる。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明は、メタン発酵を行うメタン発酵装置に適用することができる。
【符号の説明】
【００６７】
１  メタン発酵装置、４  円筒体、４Ａ，４Ｂ  開口、５  流出口、６  処理物、１０  粉砕機、１１  配管、１２  原料系ポンプ、１３  配管、２０  混合槽、２１  配管、２２  電磁三方弁、２３  配管、２４  原料系ポンプ、３０  可溶化槽、３０Ａ  内容器、３０Ｂ  外容器、３１  配管、３２  電磁三方弁、３３  培養槽、３４  ＵＶ−ＬＥＤ（紫外線照射装置）、３５  給水管、３６，３７  エアポンプ、３８  アンモニア吸着槽、４０  メタン発酵槽、４０Ａ  第１槽、４０Ｂ  第２槽、４０Ｃ  第３槽、４０Ｄ  ガス循環部、４０Ｅ  処理物循環部、４１  配管、４１Ａ  先端、４２  ブロワ、４３  配管、４４  原料系ポンプ、４５，４６  電磁三方弁、４７  熱交換器、５０  冷却塔、５１，５２  配管、６０  脱硫塔、６１  配管、７０  ガスホルダ、７１  配管、８０  ガスエンジン、８１  電力線、８２  配管、８３  冷温水ポンプ、８４  熱交換器、８５  配管、９０  投げ込みヒータ、９１，９２，９３  配管、９４  冷温水ポンプ
【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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