(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機廃棄物の液状スラリーを投入して嫌気発酵処理する第１の嫌気発酵槽(３)と、該第１の嫌気発酵槽での発酵終了後の液を貯留して二次発酵を行う第２の嫌気発酵槽(２)とを有する複合型嫌気発酵施設（１）であって、
前記第１の嫌気発酵槽(３)は、上面開口をもつ容器状体(３Ａ１)を備え、
前記第２の嫌気発酵槽(２)は、床部(２Ａ１)と該床部の外周縁から上方に向け連設された側壁部(２Ａ２)とから構成されかつ上面がシート密閉屋根(５)で覆われ、
外気の影響による該第１の嫌気発酵槽からの放熱量を低減するべく、前記第１の嫌気発酵槽(３)の前記容器状体(３Ａ１)は、前記第２の嫌気発酵槽(２)の床部(２Ａ１)と側壁部(２Ａ２)の内周面と前記シート密閉屋根(５)とにより囲まれた空間内に配設されかつ該第２の嫌気発酵槽(２)内に貯留された液により囲まれており、
前記容器状体(３Ａ１)の上面開口の全周囲からオーバーフローすることにより、前記第１の嫌気発酵槽(３)から前記第２の嫌気発酵槽(２)へ液が移動し、かつ、
前記複合型嫌気発酵施設の外部のバキュームカーに接続されかつ前記第２の嫌気発酵槽(２)内へ引き込まれたパイプ（２Ｃ）をさらに備え、前記パイプにより前記第２の嫌気発酵槽内の液を前記バキュームカーを用いて吸引した後、その吸引した液を該パイプ(２Ｃ)により該第２の嫌気発酵槽内に返送し、返送する際の吐出圧により該第２の嫌気発酵槽内の液の撹拌を行うことを特徴とする複合型嫌気発酵施設。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、新規な構成を有する家畜糞尿、生ゴミなどの有機性廃棄物などの液状スラリーを対象とした複合型嫌気発酵施設およびその施設における発酵槽内の液の攪拌方法に係るものである。
詳しくは、液状スラリーを対象とした連続式嫌気発酵と貯留式嫌気発酵を組み合わせた複合型嫌気発酵施設および複合型嫌気発酵施設における発酵槽内の液の攪拌方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のものにあっては、下記のようなものになっている。
一般的な嫌気発酵処理施設（通称バイオガスプラント）は野外に設置され、連続式嫌気発酵槽、その付帯施設（ガスボイラ、ガスエンジン（ガス発電機））および消化液（発酵終了後の液）貯留槽で構成されている。また、貯留槽を貯留式嫌気発酵槽として利用する場合、貯留式嫌気発酵槽は連続式嫌気発酵槽に併設される。
液状スラリーの移送はポンプと発酵槽間に設置されたパイプで行われる。
１．連続式嫌気発酵槽は以下の特徴、役割を有する。
Ａ．嫌気発酵処理施設の基幹施設である。
Ｂ．家畜糞尿、生ゴミなどの有機性廃棄物などの液状スラリーを２０〜２５日間で嫌気発酵処理する。
２．貯留式嫌気発酵槽は以下の役割を有する。
Ａ．消化液の貯留をする。
Ｂ．二次発酵による更なるバイオガスの採取と有機物の分解を行う。
特に農業用の場合、容積は冬期にスラリーを圃場に散布できない期間、すなわち約６ケ月分が一般的である。
３．付帯施設（ガスボイラ、ガスエンジン（ガス発電機））は、以下の役割を有する。
Ａ．ガスボイラは連続式嫌気発酵槽と貯留式嫌気発酵槽を加温するため、それぞれの発酵槽から発生したバイオガスを用いて温水を作成する。
Ｂ．ガスエンジンは施設で利用する電気を、連続式嫌気発酵槽と貯留式嫌気発酵槽から発生したバイオガスを用いて発電する。
４．各発酵槽内では、発泡抑制（泡の破壊）、スカムの破壊およびメタン菌と有機物を接触させるため、攪拌が行われる。
この場合、一般的な発酵槽内液の攪拌方法は、連続式嫌気発酵槽では、プロペラ式攪拌機や圧力差を利用した攪拌方式、貯留式嫌気発酵槽では大型のプロペラ攪拌機で行う。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の技術で述べたものにあっては、下記のような問題点を有していた。
第１．連続式嫌気発酵槽と貯留式嫌気発酵槽を併設した場合、施工費と施設面積が大きくなる。
第２．連続式嫌気発酵槽から貯留式嫌気発酵槽への移送パイプが閉塞し、発酵槽の運転を停止する事例が多い。
第３．寒冷地で連続式嫌気発酵槽を運転する場合、発酵槽の放熱量が多いことから、発酵温度の制御が容易ではない。
第４．嫌気発酵槽内のアクシデント、長径の夾雑物が攪拌羽・シャフトにからみつくなど攪拌機の故障が発生した場合や攪拌機自体の交換が必要な場合、嫌気発酵槽から攪拌機を取り出さなければならない。しかし、密閉された嫌気発酵槽より攪拌機を取り出す作業は大変手間がかかり、交換作業時には嫌気発酵槽の運転を停止しなければならない。
第５．攪拌機を導入していない連続式嫌気発酵槽では発酵槽容積（ガスだまりの空間と糞尿が実際に入る容積の合計容積）に対する有効容積（実際に糞尿が入る容積）の割合は７０％程度とされる。このため、発酵槽容積を１００％利用できない。
【０００４】
これらの問題を解決するためには下記の改善が必要である。
第１の問題を改善するため、連続式嫌気発酵槽および貯留式嫌気発酵槽のレイアウト。
第２、３の問題を改善するため、連続式嫌気発酵槽および貯留式嫌気発酵槽間における液状スラリーの移送方法の改善。
第４、５の問題を改善するため、連続式嫌気発酵槽および貯留式嫌気発酵槽内の液の攪拌方法。
【０００５】
本発明は、従来の技術の有するこのような問題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、上述の問題を解決できるものを提供しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は下記のようになるものである。
請求項１記載の発明は、有機廃棄物の液状スラリーを投入して嫌気発酵処理する第１の嫌気発酵槽(３)と、該第１の嫌気発酵槽での発酵終了後の液を貯留して二次発酵を行う第２の嫌気発酵槽(２)とを有する複合型嫌気発酵施設（１）であって、
前記第１の嫌気発酵槽(３)は、上面開口をもつ容器状体(３Ａ１)を備え、
前記第２の嫌気発酵槽(２)は、床部(２Ａ１)と該床部の外周縁から上方に向け連設された側壁部(２Ａ２)とから構成されかつ上面がシート密閉屋根(５)で覆われ、
外気の影響による該第１の嫌気発酵槽からの放熱量を低減するべく、前記第１の嫌気発酵槽(３)の前記容器状体(３Ａ１)は、前記第２の嫌気発酵槽(２)の床部(２Ａ１)と側壁部(２Ａ２)の内周面と前記シート密閉屋根(５)とにより囲まれた空間内に配設されかつ該第２の嫌気発酵槽(２)内に貯留された液により囲まれており、
前記容器状体(３Ａ１)の上面開口の全周囲からオーバーフローすることにより、前記第１の嫌気発酵槽(３)から前記第２の嫌気発酵槽(２)へ液が移動し、かつ、前記複合型嫌気発酵施設の外部のバキュームカーに接続されかつ前記第２の嫌気発酵槽(２)内へ引き込まれたパイプ（２Ｃ）をさらに備え、前記パイプにより前記第２の嫌気発酵槽内の液を前記バキュームカーを用いて吸引した後、その吸引した液を該パイプ(２Ｃ)により該第２の嫌気発酵槽内に返送し、返送する際の吐出圧により該第２の嫌気発酵槽内の液の撹拌を行うことを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態を実施例に基づき図面を参照して説明する。
１は液状スラリーを対象とした第１発明としての複合型嫌気発酵施設で、貯留式嫌気発酵槽（第２の嫌気発酵槽）２と、貯留式嫌気発酵槽内に設けられた連続式嫌気発酵槽（第１の嫌気発酵槽）３と、ガスボイラ４と、シート密閉屋根５から構成されている。
【００１０】
Ａ．貯留式嫌気発酵槽２は、貯留式嫌気発酵槽部２Ａと、貯留式用温水パイプ２Ｂと、消化液（スラリー）排出部２Ｃから構成されている。
ａ．貯留式嫌気発酵槽部２Ａは、コンクリート製の床部２Ａ１と、側壁部２Ａ２から構成され、床部２Ａ１は平面円形に構成され、表面２Ａ１１は平坦に構成されている。
側壁部２Ａ２は、床部の外周に上方に向け連設され、外周面は断熱処理されている。
床部２Ａ１の表面２Ａ１１については、当該床部の右方側を下り勾配に形成することにより、砂、夾雑物などの排出作業を容易にする。
ｂ．貯留式用温水パイプ２Ｂは、側壁部２Ａ２の内周面における下辺近傍に配管され、当該貯留式用温水パイプ２Ｂの始端２Ｂ１と終端２Ｂ２は外部に引出されている。
ｃ．消化液排出部２Ｃは、一方の消化液排出兼攪拌用パイプ２Ｃ１と他方の消化液排出兼攪拌用パイプ２Ｃ２で構成され、側壁部２Ａ２における右方部分に所定間隔を存して配設されている。
２Ｃ３は上記両パイプの外方端に取付けられたバルブである。
【００１１】
Ｂ．連続式嫌気発酵槽３は、貯留式嫌気発酵槽２の貯留式嫌気発酵槽部２Ａにおける床部２Ａ１の左方端部分に配設された連続式嫌気発酵槽部３Ａと、連続式用温水パイプ３Ｂと、原料投入口３Ｃと、スラッジ排出口３Ｄから構成されている。
ａ．連続式嫌気発酵槽部３Ａは、鋼板などをもってなる平面円形の床部３Ａ１１と、床部に起立連結された側壁部３Ａ１２からなる上面が開口された容器状体３Ａ１と、容器状体３Ａ１における側壁部の内部に形成された吹きつけウレタンなどでなる側壁用断熱層３Ａ３と、容器状体３Ａ１における床部の内部にすり鉢型に形成された吹きつけウレタンなどでなる底用断熱層３Ａ４から構成されている。
この場合、すり鉢型に構成すると底に沈殿物がたまりやすいことになると共に、攪拌効率が向上する。
ｂ．連続式用温水パイプ３Ｂは、側壁用断熱層３Ａ３の内周面に配管され、当該連続式用温水パイプ３Ｂの始端３Ｂ１と終端３Ｂ２は外部に引出されている。
ｃ．原料投入口３Ｃは、外部から連続式嫌気発酵槽３内に引込まれたパイプ３Ｃ１の先端３Ｃ１１を連続式嫌気発酵槽部３Ａの底に向けて開口するよう配管して構成されている。
ｄ．スラッジ排出口３Ｄは、外部から連続式嫌気発酵槽３内に引込まれたパイプ３Ｄ１の先端３Ｄ１１を連続式嫌気発酵槽部３Ａの底に向けて開口するよう配管して構成されている。
【００１２】
Ｃ．ガスボイラ４は、貯留式嫌気発酵槽２の近傍に配設されている。
そして、このガスボイラからの第１往きパイプ４Ａは、貯留式用温水パイプ２Ｂの始端２Ｂ１に連結され、第１還りパイプ４Ａ１は、貯留式用温水パイプ２Ｂの終端２Ｂ２に連結され、第２往きパイプ４Ｂは、連続式用温水パイプ３Ｂの始端３Ｂ１に連結され、第２還りパイプ４Ｂ１は、連続式用温水パイプ３Ｂの終端３Ｂ２に連結されている。
Ｄ．シート密閉屋根５は、ＦＲＰ板や断熱性を有するシートなどをもって貯留式嫌気発酵槽部２Ａの上面を覆う状態で敷設・張設されている。
そして、シート密閉屋根５に一端を連通連結されたバイオガス供給パイプ５Ａの先端はガスボイラ４に連結されている。
なお、図中、７は断熱材である。
【００１３】
第２発明は複合型嫌気発酵施設１を用いた発酵槽内の液の攪拌方法である。
すなわち、搬送機器の吐出力を利用した連続式嫌気発酵槽と貯留式嫌気発酵槽内の液の攪拌方法である。
【００１４】
Ａ．連続式嫌気発酵槽３内の液の攪拌は原料投入時の吐出圧を用いる。
具体的には、連続式嫌気発酵槽への液状スラリーの移送はポンプを用いるが、このときのパイプ３Ｃ１から吐出される液状スラリーの吐出圧で、泡とスカムの破壊およびメタン菌と有機物の接触を行う。
Ｂ．貯留式嫌気発酵槽２内の液の攪拌はバキュームカー６を用いる。
具体的には、バキュームカーを消化液排出兼攪拌用パイプ２Ｃのバルブ２Ｃ３に接続し、バキュームカーを用いて貯留式嫌気発酵槽内の液を吸引した後、液を貯留式嫌気発酵槽２に返送する。
すなわち、貯留式嫌気発酵槽２内への液の返送時における吐出圧を利用して攪拌することになる。
【００１５】
【発明の効果】
本発明は、上述の通り構成されているので次に記載する効果を奏する。
１．第１発明の効果は下記の通りである。
Ａ．連続式嫌気発酵槽を貯留式嫌気発酵槽内に設置することから施設面積が小さくなる。
Ｂ．また、連続式嫌気発酵槽の基礎部分および密閉屋根がなくなるので施工費を縮小することができる。
Ｃ．連続式嫌気発酵槽から排出される消化液（嫌気発酵処理された液状スラリー）は連続式嫌気発酵槽の上部開放部全面よりオーバーフローすることから接続パイプが不要となる。すなわち、この発明により発酵槽間の移送パイプがなくなることから、閉塞が皆無となる。
Ｄ．連続式嫌気発酵槽を貯留式嫌気発酵槽内に配置することから、連続式嫌気発酵槽が外気の影響、特に寒冷外気の影響を受けることはない。すなわち、連続式嫌気発酵槽からの放熱量が激減し、余剰熱量が増加する。
Ｅ．アクシデントなどで嫌気発酵槽の運転を停止する事態が生じた場合、発酵槽内の液の急激な温度低下がないことから、ガス生成量の低下、発酵障害など再稼働時のダメージが少ない。
【００１６】
２．第２発明の効果は下記の通りである。
Ａ．連続式嫌気発酵槽と貯留式嫌気発酵槽内の機械式攪拌機を省略することができる。
このことから、攪拌機の故障が発生した場合や攪拌機自体の交換が必要な場合、嫌気発酵槽からの攪拌機の取り出しと、攪拌機に関する将来の交換費用など追加投資が不要となる。
Ｂ．連続式嫌気発酵槽の容積を１００％利用することができる。すなわち、連続式嫌気発酵槽の有効容積と発酵槽容積を同等として活用することができる。
Ｃ．これらのことから施設の維持管理、メンテナンスが容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１発明を示す縦断面図である。
【図２】第１発明を示す縦断面図である。
【図３】同上の１部を切欠いた平面図である。
【図４】図２の１部を切欠いた平面図である。
【図５】第２発明を示す１部を切欠いた縦断面図である。
【図６】同上の平面図である。
【符号の説明】
１  複合型嫌気発酵施設
２  貯留式嫌気発酵槽
３  連続式嫌気発酵槽
４  ガスボイラ
５  シート密閉屋根
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
0004086700.tif 000005
【図５】
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【図６】
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