(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機物を含む被処理物を好気性微生物により分解させて有機物が溶解した水を生成させ得るようにした有機溶解物抽出機と、
該有機溶解物抽出機からの水に溶解している有機物を嫌気性微生物により分解させて有機酸等の酸が溶解した水を生成させ得るようにした酸生成槽と、
該酸生成槽からの水に溶解している有機酸等の酸をメタン生成細菌群により発酵させてメタンガスを生成させ得るようにしたメタン発酵槽と、
該メタン発酵槽からオーバフローして流出させた、下水放流が可能な処理水を貯留する処理水タンクと
を備え、
前記有機溶解物抽出機へ前記処理水タンクから処理水の一部を送給して散水させるようにしたことを特徴とするメタンガス生成システム。
【請求項２】
メタン発酵槽からの水の一部を当該メタン発酵槽の底部に循環させる管路を設けた請求項１に記載のメタンガス生成システム。
【請求項３】
酸生成槽に、該酸生成槽内の水を所定の温度に加温するヒータを設けた請求項１又は２に記載のメタンガス生成システム。
【請求項４】
メタン発酵槽からの水の一部を当該メタン発酵槽の底部に循環させる管路に、該管路内の水の温度を所定の温度に加温するヒータを設けた請求項１、２又は３に記載のメタンガス生成システム。
【請求項５】
メタン発酵槽内の水のｐＨが所定の値よりも低い場合にメタン発酵槽内にアルカリ溶液を送給するための手段を設けた請求項１、２、３又は４に記載のメタンガス生成システム。
【請求項６】
メタン発酵槽からオーバフローした水を処理水タンクへ送る管路に好気性微生物処理槽を設けた請求項１、２、３、４又は５に記載のメタンガス生成システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はメタンガス生成システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から生ごみ等の有機性廃棄物は発酵処理されてメタンガスが取り出され、得られたメタンガスはコージェネレーションシステム等によって電気エネルギや熱エネルギとして有効利用することが行われている。
【０００３】
而して、従来のメタンガス生成システムの一例は図２に示されている。図中、ａは生ごみを含んだごみが投入されると共に有機スラリを生成するようにした湿式粉砕選別装置、ｂは湿式粉砕選別装置ａから送給された有機スラリを貯留するスラリ貯留槽、ｃはスラリ貯留槽ｂから送給された有機スラリを発酵処理してメタンを発生させるメタン発酵槽、ｄはメタン発酵槽ｃで発生したメタンガスを貯留するメタンガス貯留槽、ｅはメタン発酵槽ｃでメタンガスの取り出された消化液を貯留する消化液貯留槽、ｆは消化液貯留槽ｅからの消化液に凝集剤を加えたものを脱水処理する脱水機、ｇはコンポスト装置である。
【０００４】
上記メタンガス生成システムでは、収集されたごみは湿式粉砕選別装置ａに投入されて生ごみ等の有機物が水と混合され、粉砕されると共に、石、金属等の重量物、プラスチック、布等の軽量物が選別され、粉砕された有機物は有機スラリとなり、スラリ貯留槽ｂで貯留される。又、有機スラリは、スラリ貯留槽ｂからメタン発酵槽ｃに定量送給され、メタン発酵槽ｃでは、有機スラリが発酵させられてメタンガスが発生し、発生したメタンガスは、メタンガス貯留槽ｄに貯留される。メタンガス貯留槽ｄに貯留されたメタンガスは取り出されて例えばコージェネレーションシステムに送給され、コージェネレーションシステムにおいて電気エネルギや熱エネルギとして有効利用される。
【０００５】
メタン発酵槽ｃでメタンガスが取り出されて残った消化液は、消化液貯留槽ｅで貯留され、凝集剤を添加されて脱水機ｆに送給され、脱水機ｆで脱離液が脱水された脱水汚泥はコンポスト装置ｇに送給される。脱離液は水処理装置に送給され、又、コンポスト装置ｇで得られた固型物はたい肥となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記メタンガス生成システムでは、有機酸はメタン発酵槽ｃにおいて大量のスラリとして処理されるため、能率良く迅速にメタン発酵処理を行ってメタンガスを生成させることが困難である。又大量の有機スラリを処理する必要があるため、メタン発酵槽ｃが大型化するうえ、消化液を処理するために脱水機ｆ等余分な装置が必要となるため、設備費、運転維持費が高価となる。
【０００７】
本発明は、上記実情に鑑み、能率良く迅速にメタン発酵処理を行ってメタンガスを生成させ得るようにし、又、小形のメタン発酵槽を使用し得るようにすると共に脱水機等の余分な装置を不要にして、設備費、運転維持費を安価にし得るようにしたメタンガス生成システムを提供することを目的としてなしたものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１のメタンガス生成システムは、有機物を含む被処理物を好気性微生物により分解させて有機物が溶解した水を生成させ得るようにした有機溶解物抽出機と、
該有機溶解物抽出機からの水に溶解している有機物を嫌気性微生物により分解させて有機酸等の酸が溶解した水を生成させ得るようにした酸生成槽と、
該酸生成槽からの水に溶解している有機酸等の酸をメタン生成細菌群により発酵させてメタンガスを生成させ得るようにしたメタン発酵槽と、
該メタン発酵槽からオーバフローして流出させた、下水放流が可能な処理水を貯留する処理水タンクと
を備え、
前記有機溶解物抽出機へ前記処理水タンクから処理水の一部を送給して散水させるようにしたものである。
【００１０】
本発明の請求項２のメタンガス生成システムは、メタン発酵槽からの水の一部を当該メタン発酵槽の底部に循環させる管路を設けたものである。
【００１１】
本発明の請求項３のメタンガス生成システムは、酸生成槽に、該酸生成槽内の水を所定の温度に加温するヒータを設けたものである。
【００１２】
本発明の請求項４のメタンガス生成システムは、メタン発酵槽からの水の一部を当該メタン発酵槽の底部に循環させる管路に、該管路内の水の温度を所定の温度に加温するヒータを設けたものである。
【００１３】
本発明の請求項５のメタンガス生成システムは、メタン発酵槽内の水のｐＨが所定の値よりも低い場合にメタン発酵槽内にアルカリ溶液を送給するための手段を設けたものである。
【００１４】
本発明の請求項６のメタンガス生成システムは、メタン発酵槽からオーバフローした水を処理水タンクへ送る管路に好気性微生物処理槽を設けたものである。
【００１５】
本発明においては、有機溶解物抽出機では、有機物を含む被処理物は好気性微生物により分解させられて有機物の溶解した水が生成され、酸生成槽では、有機溶解物抽出機からの水に溶解している有機物が、嫌気性微生物により分解させられて有機酸が溶解した水が生成され、メタン発酵槽では、酸生成槽からの水に溶解している有機酸がメタン生成細菌群により発酵させられてメタンガスが生成される。
【００１６】
本発明では、能率良く迅速にメタン発酵処理を行ってメタンガスを生成させることができ、又、小形のメタン発酵槽を使用することができると共に脱水機等の余分な装置が不要なため設備費、運転維持費が安価になる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。
図１は本発明を実施する形態の一例である。
１は生ごみ溶解物抽出機であり、生ごみ溶解物抽出機１は駆動装置１ａにより駆動される攪拌羽根１ｂを備えている。而して、生ごみ溶解物抽出機１においては、異物類（ガラス、金属、プラスチック、木片、紙等）を除去されたうえ投入された生ごみ（例えば、厨房残滓、残飯等の食品廃棄物）は、好気性微生物の働きで分解されて、有機物が溶解した水と炭酸ガスが生成されるようになっている。
【００１８】
２は酸生成槽であり、酸生成槽２は駆動装置２ａにより駆動される攪拌羽根２ｂを備えている。又、酸生成槽２には、温度指示調節計３及びヒータ４が装着され、酸生成槽２内の水の温度を所定の温度に保持し得るようになっている。
【００１９】
而して、酸生成槽２においては、生ごみ溶解物抽出機１から送給された水中の有機物は、嫌気性微生物の働きにより分解されて、酢酸、プロピオン酸、酪酸、乳酸等の有機酸が生成されるようになっている。
【００２０】
５は間歇運転可能なポンプであり、酸生成槽２で生成された有機酸を含む水は、ポンプ５により、適宜管路６を介しメタン発酵槽７へ送給し得るようになっている。又、メタン発酵槽７としては、例えば、上向流嫌気性汚泥床型リアクタや嫌気性固定床型リアクタが使用され、水中の有機酸は、メタン発酵槽７においてメタン生成細菌群により発酵させられてメタンガスが生成されるようになっている。
【００２１】
８はメタン発酵槽７内の有機酸を含む水の一部を、ポンプ９により管路６のポンプ５下流側に循環させる循環管路で、循環管路８には、ポンプ９よりも流れ方向上流側に位置するよう、ヒータ１０、温度指示調節計１１が流れ方向へ向け順次接続され、ポンプ９下流側には、ｐＨ指示調節計１２が接続されている。
【００２２】
而して、メタン発酵槽７から取り出された水の一部は、循環管路８を送給されて、管路６から再びメタン発酵槽７へ送給されるが、これは、メタン発酵槽７の底部に水中に含まれている固形物が沈殿して溜まらないようにするためである。又、温度指示調節計１１で検出された循環管路８を流通する水の温度が所定の温度よりも低い場合には、温度指示調節計１１からの指令によりヒータ１０が作動して、循環管路８内を流れる有機酸を含む水を所定の温度に加熱し得るようになっている。又、ポンプ５からの有機酸の濃度の濃い水は、ポンプ９からの有機酸の濃度の薄い水によりメタン発酵槽７の入側で希釈され得るようになっている。
【００２３】
１３はアルカリ溶液槽、１４はアルカリ溶液槽１３と管路６の管路８接続部よりも下流側を接続する管路１５の中途部に接続したポンプであり、ｐＨ指示調節計１２で検出した循環管路８内の水のｐＨが所定の値より低い場合には、ｐＨ指示調節計１２からの指令によりポンプ１４が起動され、アルカリ溶液槽１３のアルカリ溶液（例えば苛性ソーダ）を管路６，１５からメタン発酵槽７内に送給し、ｐＨを所定の値に調整し得るようになっている。
【００２４】
１６はメタン発酵槽７の後段に設置された硫化水素除去塔、１７は硫化水素除去塔１６で硫化水素が除去されたメタンガスを貯留するガスホルダである。而して、ガスホルダ１７に貯留されたメタンガスは適宜例えばコージェネレーションシステムに送給され、コージェネレーションシステムにおいて電気エネルギや熱エネルギとして有効利用されるようになっている。
【００２５】
１８はメタン発酵槽７からオーバフローした、下水放流が可能な処理水を貯留する処理水タンクで、処理水タンク１８をオーバフローした水は肥料的効果や水耕的効果を期待される農業用の潅水として利用できるようになっている。
【００２６】
１９は管路２０の中途部に接続されて、処理水タンク１８からの処理水を管路２０から溶解物抽出機１の散水ヘッダ１ｃに送給させるためのポンプである。なお、Ｗは処理水タンク１８からオーバフローして排水された水を補給する補給水である。
【００２７】
次に、上記図示例の作動を説明する。
異物類（ガラス、金属、プラスチック、木片、紙等）を除去された生ごみ（例えば、厨房残滓、残飯等の食品廃棄物）は、生ごみ溶解物抽出機１に投入されて、駆動装置１ａにより駆動される攪拌羽根１ｂにより、生ごみ溶解物抽出機１内のもみがら、おがくず等の木質系材料と共に攪拌される。このため、もみがら、おがくず等の木質系材料に付着している好気性微生物により、生ごみは有機物の溶解物に分解され、有機物の溶解した水及び炭酸ガスが生成される。而して、炭酸ガスは外部へ排出され、有機物の溶解した水は酸生成槽２へ送給される。この際、散水ヘッダ１ｃからは、処理水タンク１８からの水若しくは補給水Ｗが生ごみ溶解物抽出機１内に噴射される。
【００２８】
酸生成槽２に送給された水中に溶解している有機物は、駆動装置２ａにより駆動される攪拌羽根２ｂにより攪拌されつつ、酸生成槽２内の嫌気性微生物により分解されて酢酸、プロピオン酸、酪酸、乳酸等の有機酸が生成され、有機酸の溶解した水は、ポンプ５により管路６を通ってメタン発酵槽７へ送給される。
【００２９】
又、温度指示調節計３により検出された酸生成槽２内の水の温度が所定の値よりも低い場合には、温度指示調節計３からヒータ４に指令が与えられてヒータ４がオンになり、酸生成槽２内の水の温度は所定の温度になるよう加温される。例えば、メタン発酵槽７で用いるメタン生成細菌群が中温菌の場合は、酸生成槽２内の水の温度は３７±５℃程度に調整され、メタン発酵槽７で用いるメタン生成細菌群が高温菌の場合は、酸生成槽２内の水の温度は５４±３℃程度に調整される。これらの温度は、メタン発酵槽７においてメタン生成細菌群が活発に活動することのできる温度である。
【００３０】
メタン発酵槽７へ送給された水中に溶解している有機酸は、メタン発酵槽７においてメタン生成細菌群により発酵させられ、メタンガスが得られ、得られたメタンガスは、メタン発酵槽７から硫化水素除去塔１６へ送給されて、硫化水素除去塔１６において硫化水素を除去されてガスホルダ１７へ送給され、ガスホルダ１７から例えばコージェネレーションシステムに送給され、コージェネレーションシステムにおいて電気エネルギや熱エネルギとして有効利用される。
【００３１】
又、メタンガス生成後にメタン発酵槽７の上部から流出した水は、処理水タンク１８へ送給されて水に含まれている固形物が沈殿させられ、固形物が除去された水は処理水タンク１８をオーバフローして排水され、肥料的効果及び水耕的効果を期待して農業用の潅水として利用される。これは、排水内には窒素、リン、金属塩類等の肥効成分が含まれており、肥料として利用できるためである。
【００３２】
処理水タンク１８からの水は一部、ポンプ１９により管路２０を送給されて散水ヘッダ１ｃから生ごみ溶解物抽出機１に噴射され、有機物の溶解した水を生成させることに供される。
【００３３】
メタン発酵槽７の水の一部は、上部側部から循環管路８に取り出され、ポンプ９により循環管路８、管路６を介してメタン発酵槽７の下部に循環される。このため、循環水によりメタン発酵槽７の底部近傍が攪拌されたような状態となり、メタン発酵槽７の底部に固形物が沈殿することを防止することができる。
【００３４】
又、温度指示調節計１１により検出された循環管路８内の水の温度が所定の温度よりも低い場合には、温度指示調節計１１からヒータ１０に指令が与えられてヒータ１０はオンになり、循環管路８内の水は所定の温度になるよう加温される。例えば、メタン発酵槽７で用いるメタン生成細菌群が中温菌の場合は、循環管路８内の水の温度、延いてはメタン発酵槽７内の温度は３７±５℃程度に調整され、メタン発酵槽７で用いるメタン生成細菌群が高温菌の場合は、循環管路８内の水の温度は５４±３℃程度に調整される。これらの温度は、前述の場合と同様、メタン発酵槽７においてメタン生成細菌群が活発に活動することのできる温度である。
【００３５】
ｐＨ指示調節計１２で検出した循環管路８内の水のｐＨが所定の値よりも低い場合には、指令がポンプ１４に与えられ、ポンプ１４が駆動される。このため、アルカリ溶液槽１３のアルカリ溶液はポンプ１４により、管路１５，６からメタン発酵槽７内へ送給され、メタン発酵槽７内の水のｐＨは所定の値に保持される。因みに、メタンの発酵を良好に行うには、ｐＨは６．４〜７．２位が好ましい。
【００３６】
上記図示例によれば、従来のように有機スラリを処理する場合よりも液化分解が進み、固形物量が小さく、粘性が減少するため、能率良く迅速にメタン発酵処理を行ってメタンガスを生成させることができ、又、小形のメタン発酵槽を使用することができると共に脱水機等の余分な装置が不要なため設備費、運転維持費が安価になる。
【００３７】
[実施例]
生ごみ溶解物抽出機１に対する生ごみの投入量を１ｋｇ／日（約９．８Ｎ／日）、水噴射量を２５リットル／日とすると、生ごみ溶解物抽出機１からの排水量は２６リットル／日、排水に含まれるＣＯＤｃｒは１０，０００ｍｇ／リットル（０．０９８Ｎ／リットル）、酸生成槽２からの排水量は２５リットル／日、排水に含まれるＣＯＤｃｒは１０，０００ｍｇ／リットル（０．０９８Ｎ／リットル）、メタン発酵槽７でのメタンガス発生量は１２０リットル／日、メタン発酵槽７から処理水タンク１８へ送給される排水中のＣＯＤｃｒは５００ｍｇ／リットル（０．００４９Ｎ／リットル）、処理水タンク１８から排水される排水中のＣＯＤｃｒは５００ｍｇ／リットル（０．００４９Ｎ／リットル）となる。
【００３８】
なお、本発明のメタンガス生成システムにおいては、生ごみを処理する場合について説明したが、生ごみに限らず、ディスポーザ装置からのディスポーザキッチン排水に対しても適用できること、又、例えば、図１に示すように、メタン発酵槽７からオーバフローした水を処理水タンク１８へ送るラインに、仮想線で示すように好気性微生物処理槽２１を設けても実施し得ること、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００３９】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明の請求項１〜６に記載のメタンガス生成システムによれば、能率良く迅速にメタン発酵処理を行ってメタンガスを生成させることができ、又、小形のメタン発酵槽を使用することができると共に脱水機等の余分な装置が不要なため設備費、運転維持費が安価になるという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のメタンガス生成システムの実施の形態の一例の概要を示すフローチャートである。
【図２】従来のメタンガス生成システムの一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１  生ごみ溶解物抽出機（有機溶解物抽出機）
２  酸生成槽
４  ヒータ
７  メタン発酵槽
８  循環管路（管路）
１０  ヒータ
１３  アルカリ溶液槽（アルカリ溶液を送給するための手段）
１４  ポンプ（アルカリ溶液を送給するための手段）
１５  管路（アルカリ溶液を送給するための手段）
【図１】
0004945035.tif 000002
【図２】
0004945035.tif 000003