(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円形若しくは正多角形に形成された底板と、
この底板上の中央部に立設された第１の筒状体と、
この第１の筒状体を取り囲むように前記底板上の周縁部に立設された第２の筒状体と、
これら第１及び第２の筒状体の上端開口部を閉塞する天板と、
この天板の中央部に形成された投入口から有機性廃棄物を前記第１の筒状体の内側に形成された加水分解及び酸発酵室に投入する有機性廃棄物投入手段と、
前記加水分解及び酸発酵室に投入された有機性廃棄物を前記第１の筒状体と第２の筒状体との間に形成されたメタン発酵室に案内導入する有機性廃棄物導入手段とを具備してなるメタン発酵槽において、
前記有機性廃棄物導入手段は、前記天板上に密閉チャンバを形成するチャンバ部材と、前記加水分解及び酸発酵室内の有機性廃棄物を前記密閉チャンバ内に案内する第１の有機性廃棄物案内管と、前記密閉チャンバ内の有機性廃棄物を前記メタン発酵室内に案内する第２の有機性廃棄物案内管とから構成されることを特徴とするメタン発酵槽。
【請求項２】
前記有機性廃棄物投入手段は、前記投入口の周縁部を取り囲むように前記天板上に立設された天板付き筒体と、この天板付き筒体内に有機性廃棄物を供給する有機性廃棄物供給管とを含んで構成されることを特徴とする請求項１記載のメタン発酵槽。
【請求項３】
前記有機性廃棄物供給管は、前記天板付き筒体の上面に接続されていることを特徴とする請求項２記載のメタン発酵槽。
【請求項４】
前記有機性廃棄物投入手段は、前記天板付き筒体の上面に接続された排ガス管を含んで構成されることを特徴とする請求項２又は請求項３記載のメタン発酵槽。
【請求項５】
第１の筒状体と第２の筒状体とは、鉄鋼材料で形成されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のメタン発酵槽。
【請求項６】
第１の筒状体と第２の筒状体とは、コンクリートで一体形成されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のメタン発酵槽。
【請求項７】
前記第１の有機性廃棄物案内管は、前記加水分解及び酸発酵室内の下部付近に入口端を有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のメタン発酵槽。
【請求項８】
前記第２の有機性廃棄物案内管は、前記メタン発酵室内の下部付近に出口端を有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載のメタン発酵槽。
【請求項９】
前記天板は、前記有機性廃棄物を前記メタン発酵室から取り出すと共に前記メタン発酵室からメタンを取り出す廃棄物及びメタン取り出し手段を有することを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれかに記載のメタン発酵槽。
【請求項１０】
前記廃棄物及びメタン取り出し手段は、前記天板に穿設された貫通孔を通じて前記メタン発酵室と連通する連通室を前記天板上に形成する連通室形成部材と、この連通室形成部材の下部に接続された排液管と、前記連通室形成部材の上部に接続されたメタン捕集管とを含んで構成されることを特徴とする請求項９記載のメタン発酵槽。
【請求項１１】
前記メタン発酵室にメタン菌保持体が設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれかに記載のメタン発酵槽。
【請求項１２】
前記メタン菌保持体は、網状のメタン菌保持体であることを特徴とする請求項１１記載のメタン発酵槽。
【請求項１３】
前記網状のメタン菌保持体は、前記底板に対し斜めに傾斜して設けられていることを特徴とする請求項１１記載のメタン発酵槽。
【請求項１４】
前記網状のメタン菌保持体は、前記底板に対し垂直にして設けられていることを特徴とする請求項１１記載のメタン発酵槽。
【請求項１５】
前記網状のメタン菌保持体は、前記底板に対し水平にして設けられていることを特徴とする請求項１１記載のメタン発酵槽。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、糞尿、おから、焼酎製造残渣、生ゴミ等の有機性廃棄物を嫌気性微生物により発酵処理するためのメタン発酵槽に関する。
【０００２】
【従来の技術】
糞尿、おから、焼酎製造残渣、生ゴミ等の有機性廃棄物を嫌気性微生物により発酵処理するための設備として、従来、図５に示されるようなものが知られている。同図において、符号１は有機性廃棄物を加水分解し、さらに有機性廃棄物を酸生成菌により発酵処理して酢酸等の有機酸を生成するための第１の発酵処理タンクを示し、この第１の発酵処理タンク１で発酵処理された有機性廃棄物は移送機器としてのポンプ５により移送管２を経て第２の発酵処理タンク３へ送られる。
【０００３】
第２の発酵処理タンク３は移送管２を経て第１の発酵処理タンク１から送られた有機性廃棄物をメタン生成菌により発酵処理してメタンを生成するためのものであり、この第２の発酵処理タンク３で生成されたメタンは第２の発酵処理タンク３の屋根部に設けられた排気ノズル４から排出捕集され、メタン発酵処理の終了したスラリー状の有機性廃棄物は発酵処理タンク３の側面下部に設けられた取出しノズル６から取り出されるようになっている。
【０００４】
このような有機性廃棄物処理設備では、有機性廃棄物のメタン発酵処理を加水分解及び酸生成工程とメタン生成工程とに分けることができるため、有機性廃棄物を効率的に処理することが可能である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した従来のものでは、少なくとも２基の発酵処理タンクを必要とするため、設置スペースに余裕のない場所では適用できないという問題があった。また、移送ポンプ５が故障した場合には有機性廃棄物を第１の発酵処理タンクから第２の発酵処理タンクへ移送することができなくなるため、ポンプの保守点検を頻繁に行わなければならないという問題があった。さらに、第２の発酵処理タンクから有機性廃棄物を抜き出す際にメタン菌も一緒に流出してしまうため、タンク内のメタン菌濃度を高濃度に保つことが困難であったり、メタン菌を再度成長させるためのエネルギー損失が避けられなかった。
さらに従来のものでは、発酵処理タンク内に撹拌器が備えらることがあったが、発泡の原因となるとともに定期的なメンテナンスが必要となる。撹拌により発泡が発生し、その結果として安定運転が崩れてタンク内の組成と濃度が不均一となりバクテリアの死滅の原因ともなっていた。
【０００６】
本発明は前記した課題に鑑みてなされたもので、設置スペースに余裕のない場所であっても有機性廃棄物のメタン発酵処理を効率的に行うことのできる構造の簡単なメタン発酵槽を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明に係るメタン発酵槽は、円形若しくは正多角形に形成された底板と、この底板上の中央部に立設された第１の筒状体と、この第１の筒状体を取り囲むように前記底板上の周縁部に立設された第２の筒状体と、これら第１及び第２の筒状体の上端開口部を閉塞する天板と、この天板の中央部に形成された投入口から有機性廃棄物を前記第１の筒状体の内側に形成された加水分解及び酸発酵室に投入する有機性廃棄物投入手段と、前記加水分解及び酸発酵室に投入された有機性廃棄物を前記第１の筒状体と第２の筒状体との間に形成されたメタン発酵室に案内導入する有機性廃棄物導入手段とを具備してなるメタン発酵層において、前記有機性廃棄物導入手段は、前記天板上に密閉チャンバを形成するチャンバ部材と、前記加水分解及び酸発酵室内の有機性廃棄物を前記密閉チャンバ内に案内する第１の有機性廃棄物案内管と、前記密閉チャンバ内の有機性廃棄物を前記メタン発酵室内に案内する第２の有機性廃棄物案内管とから構成されることを特徴とする。
【０００８】
本発明に係るメタン発酵槽において、前記有機性廃棄物投入手段は、前記投入口の周縁部を取り囲むように前記天板上に立設された天板付き筒体と、この天板付き筒体内に有機性廃棄物を供給する有機性廃棄物供給管とを含んで構成されることが好ましく、前記有機性廃棄物供給管は、前記天板付き筒体の上面に接続されていることことが好ましい。また、前記有機性廃棄物投入手段は、前記天板付き筒体の上面に接続された排ガス管を含んで構成されることが好ましい。第１の筒状体と第２の筒状体とは、鉄鋼材料で形成されてもよい。さらに、第１の筒状体と第２の筒状体とは、コンクリートで一体形成されてもよい。
【０００９】
本発明に係るメタン発酵槽において、前記第１の有機性廃棄物案内管は前記加水分解及び酸発酵室内の下部付近に入口端を有することが好ましく、前記第２の有機性廃棄物案内管は前記メタン発酵室内の下部付近に出口端を有することが好ましい。
【００１０】
本発明に係るメタン発酵槽において、前記天板は前記有機性廃棄物を前記メタン発酵室から取り出すと共に前記メタン発酵室からメタンを取り出す廃棄物及びメタン取り出し手段を有することが好ましく、この廃棄物及びメタン取り出し手段は、前記天板に穿設された貫通孔を通じて前記メタン発酵室と連通する連通室を前記天板上に形成する連通室形成部材と、この連通室形成部材の下部に接続された排液管と、前記連通室形成部材の上部に接続されたメタン捕集管とを含んで構成されることが好ましい。
【００１１】
また、前記メタン発酵室にメタン菌保持体が設けられ、このメタン菌保持体が網状のメタン菌保持体であり、さらに前記底板に対し斜めに傾斜して設けられていることが好ましい。この網状のメタン菌保持体は、前記底板に対し垂直にして設けられてもよく、前記底板に対し水平にして設けられてもよい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１３】
図１は本発明の一実施形態に係るメタン発酵槽の平面図で、図２は図１の線II−IIに沿う断面図である。図１及び図２において、符号１０は本発明の一実施形態に係るメタン発酵槽を示し、このメタン発酵槽１０は、円形状の鋼製底板１２と、この底板１２上の中央部に立設された第１の筒状体１４と、この第１の筒状体１４を取り囲むように底板１２上の周縁部に立設された第２の筒状体１６と、これら筒状体１４，１６の上端開口部を気密に閉塞する鋼製の天板１８とを備えて構成されている。
【００１４】
第１の筒状体１４及び第２の筒状体１６は、底板１２及び天板１８と同様に鉄鋼材料で形成されている。また、これらの筒状体１４，１６は円筒形状をなしており、その下端部は底板１２の上面に、また上端部は天板１８の下面にそれぞれ全周にわたってシール溶接されている。
【００１５】
天板１８は底板１２と同様に円形状に形成されており、この天板１８の上面には、天板１８の中央部に形成された投入口２０から有機性廃棄物を第１の筒状体１４の内側に形成された加水分解及び酸発酵室２２に投入する有機性廃棄物投入構造体２４と、加水分解及び酸発酵室２２に投入された有機性廃棄物を第１の筒状体１４と第２の筒状体１６との間に形成されたメタン発酵室２６に案内導入する有機性廃棄物導入構造体２８と、有機性廃棄物をメタン発酵室２６から取り出すと共にメタン発酵室２６からメタンを取り出す廃棄物及びメタン取り出し構造体３０とが設けられている。
【００１６】
図３は、有機性廃棄物投入構造体２４および有機性廃棄物導入構造体２８の構造を示す断面図である。同図に示されるように、有機性廃棄物投入手段としての有機性廃棄物投入構造体２４は、投入口２０の周縁部を取り囲むように天板１８上に立設された天板付き筒体２４ａを備えており、この天板付き筒体２４ａの上面には、天板付き筒体２４ａ内に有機性廃棄物を供給する有機性廃棄物供給管２４ｂが接続されていると共に排ガス管２４ｃ（図１参照）が接続されている。
【００１７】
一方、有機性廃棄物導入手段としての有機性廃棄物導入構造体２８は、天板１８上に密閉チャンバ２８ａを形成するチャンバ部材２８ｂを備えており、密閉チャンバ２８ａは天板付き筒体２４ａの周囲に形成されている。また、有機性廃棄物導入構造体２８は加水分解及び酸発酵室２２内の有機性廃棄物を密閉チャンバ２８ａ内に案内する第１の有機性廃棄物案内管２８ｃを備えており、この案内管２８ｃの入口端は加水分解及び酸発酵室２２内の下部付近に設けられている（図２参照）。さらに、有機性廃棄物導入構造体２８は密閉チャンバ２８ａ内の有機性廃棄物をメタン発酵室２６内に案内する第２の有機性廃棄物案内管２８ｄを備えており、この案内管２８ｄの出口端はメタン発酵室２６内の下部付近に設けられている（図２参照）。
【００１８】
図４は、廃棄物及びメタン取り出し構造体３０の構造を示す断面図である。同図に示されるように、廃棄物及びメタン取り出し構造体３０は、天板１８に穿設された貫通孔１８ａを通じてメタン発酵室２６と連通する連通室３０ａを天板上１８に形成する連通室形成部材３０ｂと、この連通室形成部材３０ｂの側面下部に接続された排液管３０ｃと、連通室形成部材３０ｂの側面上部に接続されたメタン捕集管３０ｄとを含んで構成されている。
【００１９】
メタン発酵室２６内には、網状のメタン菌保持体３２が第１の筒状体１４を中心軸として放射状に複数設けられている（図１及び図２参照）。これらのメタン菌保持体３２は有機性廃棄物中のメタン菌を保持してメタン発酵室２６内のメタン菌濃度を高濃度に保つためのものであり、底板１２に対し斜めに設けられている。
【００２０】
このように構成される本発明の一実施形態に係るメタン発酵槽１０では、有機性廃棄物を加水分解及び酸発酵させるための加水分解及び酸発酵室２２が第１の筒状体１４の内側に形成されるとともに、有機性廃棄物をメタン発酵させるためのメタン発酵室２６が第１の筒状体１４と第２の筒状体１６との間に形成される。従って、有機性廃棄物をメタン発酵処理する場合に酸発酵用とメタン発酵用の２基のタンクを設置しなくても良いので、省スペース化を図ることができる。
【００２１】
また、本発明の一実施形態に係るメタン発酵槽１０では、メタン発酵室２６が加水分解及び酸発酵室２２を取り囲むように画成されているので、前述した従来のものに比べて外気との接触面積が少なくなり、これに伴って放熱量が低減されるので、省エネルギー化を図ることができる。
【００２２】
さらに、本発明の一実施形態に係るメタン発酵槽１０では、有機性廃棄物投入構造体２４が天板付き筒体の上面に排ガス管２４ｃが接続されているので、加水分解及び酸発酵室２２で発生した硫化水素等のガスを外部へ排出することができ、これにより加水分解及び酸発酵室２２で発生した硫化水素等のガスが有機性廃棄物と一緒にメタン発酵室２６へ流入することを防止できる。
【００２３】
また、本発明の一実施形態に係るメタン発酵槽１０では、加水分解及び酸発酵室２２に投入された有機性廃棄物の液位が図３にＬ１で示すレベルまで上昇すると、加水分解及び酸発酵室２２に投入された有機性廃棄物が第１の有機性廃棄物案内管２８ｃを通って密閉チャンバ２８ａ内に流入する。そして、密閉チャンバ２８ａ内に流入した有機性廃棄物の液位が図３にＬ２で示すレベルまで上昇すると、密閉チャンバ２８ａ内の有機性廃棄物が第２の有機性廃棄物案内管２８ｄを通ってメタン発酵室２６に流入する。従って、本発明の一実施形態に係るメタン発酵槽１０では、ポンプ等の動力機器を用いることなく有機性廃棄物を加水分解及び酸発酵室２２からメタン発酵室２６に移送することができる。
【００２４】
また、本発明の一実施形態に係るメタン発酵槽１０では、メタン発酵室２６に網状のメタン菌保持体３２を設けたことにより、メタン発酵室２６内のメタン菌が有機性廃棄物と一緒に廃棄物及びメタン取り出し構造体３０から流出することが防止され、これによりメタン発酵室２６内のメタン菌濃度を高濃度に保つことができる。
【００２５】
さらに、本発明の一実施形態に係るメタン発酵槽１０では、メタン菌保持体３２が底板１２に対し斜めに設けられているので、有機性廃棄物との接触率を高めることができ、これによりメタン発酵室２６内のメタン菌濃度をより高濃度に保つことができる。
【００２６】
なお、上述した実施形態ではメタン発酵槽の底板１２として円形状の底板を用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば正方形、正五角形、正六角形等の正多角形の底板を用いても良い。
【００２７】
また、上述した実施形態では第１および又は第２の筒状体１４，１６として円筒状の筒状体を用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば第１および又は第２の筒状体として角筒状の筒状体を用いても良い。
【００２８】
さらに、上述した実施形態では底板１２、第１の筒状体１４及び第２の筒状体１６を鉄鋼材料で形成したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば底板１２、第１の筒状体１４及び第２の筒状体１６をコンクリートで一体的に形成しても良い。さらに底板１２、第１の筒状体１４、第２の筒状体１６及び天板１８をコンクリートで一体に形成しても良いし、底板１２、第１の筒状体１４及び第２の筒状体１６をコンクリートで一体に形成すると共に天板１８をコンクリートで別体に形成しても良い。
【００２９】
また、上述した実施形態ではメタン菌保持体３２を底板１２に対し斜めに設けたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばメタン菌保持体３２を底板１２に対し水平若しくは垂直に設けても良い。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るメタン発酵槽によれば、有機性廃棄物をメタン発酵処理する場合に酸発酵用とメタン発酵用の２基のタンクを設置しなくても良いので、省スペース化を図ることができ、設置スペースに余裕のない場所であっても有機性廃棄物のメタン発酵処理を効率的に行うことができる。また、従来のものに比べて外気との接触面積が少なくなり、これに伴って放熱量が低減されるので、省エネルギー化を図ることができる。さらに、加水分解及び酸発酵室で発生した硫化水素等のガスが有機性廃棄物と一緒にメタン発酵室へ流入することを防止できる。また、ポンプ等の動力機器を用いることなく有機性廃棄物を加水分解及び酸発酵室からメタン発酵室へ移送することができる。また、メタン菌発酵室に網状のメタン菌保持体を放射状に複数傾斜状に設けてメタン菌を固定保持することにより、メタン発酵室内のメタン菌濃度を高濃度に保つことができ、メタン菌を再成長させるためのエネルギーロスもない。
また、メタン発酵室内のメタン菌濃度を高濃度に保つことにより発酵効率が高いためメタンガス収量も多くなる。
さらに、撹拌器を設けず発泡現象も発生せず、メンテナンスも最低限で済むため安定運転が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るメタン発酵槽の平面図である。
【図２】図１の線II−IIに沿う断面図である。
【図３】有機性廃棄物投入構造体と有機性廃棄物導入構造体の構造を示す断面図である。
【図４】廃棄物及びメタン取り出し構造体の構造を示す断面図である。
【図５】従来のメタン発酵槽の概略構成図である。
【符号の説明】
１２  底板
１４  第１の筒状体
１６  第２の筒状体
１８  天板
２０  投入口
２２  加水分解及び酸発酵室
２４  有機性廃棄物投入構造体
２４ａ  天板付き筒体
２４ｂ  有機性廃棄物供給管
２４ｃ  排ガス管
２６  メタン発酵室
２８  有機性廃棄物導入構造体
２８ａ  密閉チャンバ
２８ｂ  チャンバ部材
２８ｃ  第１の有機性廃棄物案内管
２８ｄ  第２の有機性廃棄物案内管
３０  廃棄物及びメタン取り出し構造体
３０ｃ  排液管
３０ｄ  メタン捕集管
３２  メタン菌保持体
【図１】
0003774090.tif 000002
【図２】
0003774090.tif 000003
【図３】
0003774090.tif 000004
【図４】
0003774090.tif 000005
【図５】
0003774090.tif 000006