(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
メタン発酵により生成する生物ガスを利用してメタン発酵槽ｗ内液を撹拌する方法であって、メタン発酵槽ｗ内であってメタン発酵槽ｗの液中に、ほぼ鉛直に設けられた流出管ｐの下部の周囲に、隔壁、流出管ｐ外壁面、及び前記隔壁下方の水面により気相部ｇを形成し、気相部ｇ内に生物ガスを送り、液体の固体に対する付着力及び表面張力を利用して、間欠的かつ一気に生物ガスを流出管ｐ下端より流出管ｐ内に溢流させ、流出管ｐ内にガス層を形成せしめ、このガス層の浮上力によって、流出管ｐ上端より生物ガス及び液体を噴出させ、これによってメタン発酵槽ｗ内を撹拌するとともに、気相部ｇ内に送る生物ガスが、気相部ｇ下方の液中より気相部ｇ内に浮上してくる生物ガスであることを特徴とするメタン発酵水槽内の撹拌方法。
【請求項２】
角柱形あるいは円柱形のメタン発酵槽ｗ内に設置し、気体を利用してメタン発酵槽ｗに満たされた液体を撹拌するための、
（ア）液体の流入口ｉを備え、かつその内部上方に気体を収納するための気相部ｇを有する上部密閉容器ｃ
（イ）上部密閉容器ｃ内の上部隔壁の下方であって、流入口ｉより上方の位置に開口し、上部隔壁を貫通しほぼ鉛直上方に伸び、水槽ｗ液面の下方に開口する流出管ｐ
よりなる撹拌器が、有機性廃棄物を栄養源としてメタン菌を育成し、かつ該廃水を浄化し、かつメタンガスを採取するためのメタン発酵槽の槽内底面上方に設置されていることを特徴とする撹拌装置を備えたメタン菌等水棲生物の育成用水槽。
【請求項３】
流出管ｐの下端がほぼ水平であることを特徴とする請求項２記載のメタン菌等水棲生物の育成用水槽。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、水槽等容器内に満たされた液体を撹拌するための方法、装置及びこれを備えた水棲生物の育成用水槽に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、メタン発酵水槽内の撹拌には、エアポンプを用い、水槽内下方より散気装置を介して圧縮生物ガスを循環的に送り込む方法、いわゆるガス攪拌方式、攪拌翼で機械的攪拌する方法、ポンプでにメタン発酵水槽内の液を循環させる方式等、がある。いずれも攪拌のための動力費用が必要である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、攪拌のための動力費用の必要ないメタン発酵水槽内の撹拌方法及びメタン菌等水棲生物の育成用水槽を提供するものである。
【０００４】
【問題を解決するための手段】
第１に、メタン発酵により生成する生物ガスを利用してメタン発酵槽ｗ内液を撹拌する方法であって、メタン発酵槽ｗ内であってメタン発酵槽ｗの液中に、ほぼ鉛直に設けられた流出管ｐの下部の周囲に、隔壁、流出管ｐ外壁面、及び前記隔壁下方の水面により気相部ｇを形成し、気相部ｇ内に生物ガスを送り、液体の固体に対する付着力及び表面張力を利用して、間欠的かつ一気に生物ガスを流出管ｐ下端より流出管ｐ内に溢流させ、流出管ｐ内にガス層を形成せしめ、このガス層の浮上力によって、流出管ｐ上端より生物ガス及び液体を噴出させ、これによってメタン発酵槽ｗ内を撹拌するとともに、気相部ｇ内に送る生物ガスが、気相部ｇ下方の液中より気相部ｇ内に浮上してくる生物ガスであることを特徴とするメタン発酵水槽内の撹拌方法であり、
第２に、角柱形あるいは円柱形のメタン発酵槽ｗ内に設置し、気体を利用してメタン発酵槽ｗに満たされた液体を撹拌するための、
（ウ）液体の流入口ｉを備え、かつその内部上方に気体を収納するための気相部ｇを有する上部密閉容器ｃ
（エ）上部密閉容器ｃ内の上部隔壁の下方であって、流入口ｉより上方の位置に開口し、上部隔壁を貫通しほぼ鉛直上方に伸び、水槽ｗ液面の下方に開口する流出管ｐ
よりなる撹拌器が、有機性廃棄物を栄養源としてメタン菌を育成し、かつ該廃水を浄化し、かつメタンガスを採取するためのメタン発酵槽の槽内底面上方に設置されていることを特徴とするメタン菌等水棲生物の育成用水槽である。
【０００５】
【実施例と作用】
次に、図面により本発明を詳しく説明する。図１は、本発明の装置の一実施態様を示す図面であり、縦断面図である。有機性廃水を栄養源として酢酸菌等酸生成菌とメタン菌を培養育成し、かつ該廃水を浄化し、かつメタンを採取するためのメタン発酵槽ｗ内に撹拌器ｂが固定設置されている。廃水の流入口、処理液の流出口、脱硫装置、生物ガス貯留タンク等も設けるが図示していない。攪拌器ｂは、上部密閉容器ｃ、流出管ｐ、流入口ｉよりなる。流出管ｐは、上部密閉容器ｃの上部隔壁２を貫通し、上部隔壁２のやや下方にほぼ水平に開口し、ほぼ鉛直に設けられている。流出管ｐの上端は液面ｓ２の下方に開口するよう構成されている。流入口ｉは、側壁４の流出管下方開口部３よりも下方に位置する部位に設けられている。上部隔壁２、側壁４及び流出管ｐ外壁面により、気相部ｇが形成されている。
次に作用を説明する。上部密閉容器ｃ内下方より緩やかに上昇してくるメタン菌の発生する生物ガス（点線矢印）が気相部ｇに連続的に流入すると、液面ｓ１は下降し流出管ｐ下端に達する、その後液体の固体に対する付着力と表面張力の作用により、さらに下降する。やがて、液体の固体に対する付着力及び表面張力による作用が限界に達すると、気相部ｇの生物ガスは、流出管ｐ下方開口部３の周囲から一気に流出管ｐ内に流入し、流出管ｐ内の水を押し上げながら、流出管ｐ内にガス層を形成する。同時に流出管ｐ内に流入したガスに相当する液が流入口ｉより上部密閉容器ｃ内に流入してくる。すぐに、ガス層は、流出管ｐ内ガス層上方の液の大部分を押し上げ、流出管ｐ内ガス層下方の液を引き上げながら、流出管ｐ内を上昇し、液と共に流出管ｐ上端より勢いよく噴出する。
液面ｓ１はやや上昇した後、再び下降を始め、再び液体の固体に対する付着力及び表面張力による作用が限界に達すると、気相部ｇのガスは、流出管ｐ下方開口部３の周囲から一気に流出管ｐ内に流入し、流出管ｐ内の水を押し上げ、流出管ｐ内にガス層を形成する。同時に、流出管ｐ内に流入したガスに相当する液が流入口ｉより上部密閉容器ｃ内に流入してくる。すぐに、ガス層は、流出管ｐ内ガス層上方の液の大部分を押し上げ、流出管ｐ内ガス層下方の液を引き上げながら、流出管ｐ内を上昇し、液と共に流出管ｐ上端より勢いよく噴出する。以後周期的にこの噴出が繰り返される。この噴出と噴出に伴う上部密閉容器ｃへの液の引き込みによって、水槽ｗ内の液は流動し、撹拌される。
１回の噴出による撹拌の強さは、上部密閉容器ｃ内気液接触面積の流出管ｐ断面積に対する比、流出管ｐ断面積、及び流出管ｐ長さによって決まる。上部密閉容器ｃ内気液接触面積の流出管ｐ断面積に対する比が大きいほど、流出管ｐ内に形成されるガス層の高さが増加し、上昇速度が大きくなるので、激しい噴出と噴出に伴う激しい上部密閉容器ｃへの液の引き込みが起こり、撹拌力が増加する。また、流出管ｐ断面積、及び流出管ｐ長さが大きいほど、大量の液の噴出と噴出に伴う上部密閉容器ｃへの大量の液の引き込みが起こり、撹拌力が増加する。上部密閉容器ｃ内気液接触面積の流出管ｐ断面積に対する比はほぼ５０以上が適当である。
本発明の装置は、連続的に流入する生物ガスを溜め込み、一気に放出するので、ガスの流入速度がわずかでも、噴出回数は減少するが、一定の大きな噴出が起こる。このように、本発明では、上部密閉容器ｃ内下方よりメタン菌の発生する生物ガスだけで撹拌でき、撹拌のための動力費用が不要となる。また、槽内液は、太いパイプ内を通るだけなので、目詰まりがない。
流出管ｐ下端３の断面は、ほぼ水平にする。これにより、空気が流出管ｐ内に一様に流入し、効果的に空気層が形成される。流出管ｐの口径が大きい場合、この水平性が特に要求される。
流入口ｉは、図のように４箇所に限定されるものではない。複数箇所に設け、水槽ｗ内を均等に流動させることが望ましい。
また、本発明の装置は、液体と接触する機械的な部分がないので、腐食の心配もなく、メンテナンスが容易かつ安価にできる。
【０００６】
【発明の効果】
以上のように、本発明の装置は、液体の固体に対する付着力及び表面張力による作用とガスの浮揚力を利用したものであり、メタン菌等が発生する生物ガスを気相部ｇ内に溜め込み、一気に流出管ｐ内に溢流させることにより激しい大量の液の噴出を起こす点に特徴を有するものである。
このような本発明の利点をまとめれば下記のとおりである。
（１）簡単な構造で、無動力撹拌を行なえる。撹拌動力費が不要となる。
（２）発生する生物ガスだけで大きな撹拌力を得られる。
（３）ガス発生速度に関係なく一定の撹拌力がえられる。ガス発生速度が小さくとも、撹拌不能状態にならない。
（４）液体と接触する機械的な部分や運動部分がないので、故障も少なく、メンテナンスが安価にできる。
以上のような本発明の方法及び装置によれば、有機性廃棄物のメタン醗酵処理
が、低コストで行なえる。
【０００７】
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の装置の一実施態様を示す、縦断面図説明図である。
【符号の説明】
ｃは上部密閉容器、ｇは気相部，ｉは流入口，ｐは流出管、ｓ１及びｓ２は液面、ｗはメタン発酵槽、２は上部密閉容器ｃの上部隔壁、３は流出管ｐの下端、４は上部密閉容器ｃの側部隔壁、である。
実線矢印は液の流れの方向を示す。点線矢印は生物ガスの流れの方向を示す。
【図１】
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