JP2007090340A

JP2007090340A - バッチ式バイオガス発酵装置

Info

Publication number: JP2007090340A
Application number: JP2006236201A
Authority: JP
Inventors: Toru Amano; 徹天野; Kazuma Ozaki; 主磨尾崎; Yasushi Tomiki; 靖冨来
Original assignee: Air Water Inc
Current assignee: Air Water Inc
Priority date: 2005-08-31
Filing date: 2006-08-31
Publication date: 2007-04-12

Abstract

【課題】有機性廃棄物の搬入時等の搬入出車両の操作が容易で、設計の自由度が大きく、設置場所等が周囲環境にあまり影響されないバッチ式バイオガス発酵装置を提供する。
【解決手段】気密状態に保持された発酵室１の上部空間にスプレーノズル２２を配設し、発酵室１の床面８ａ上に投入された有機性廃棄物１０上にスプレーノズル２２から、メタン発酵細菌を含有するメタン液を散布して有機性廃棄物１０をメタン発酵細菌により分解しバイオガスを発生させるバイオガス発酵装置であり、発酵室１の床面８ａを水平面に形成し、この床面８ａにメタン液回収溝１１を形成し、上記床面８ａの一側縁部に、メタン液回収溝１１に連通するメタン液排出溝１３を形成し、メタン液回収溝１１で回収されメタン液排出溝１３を経て発酵室１外に排出されたメタン液を回収して貯留するメタン液貯蔵槽を設け、このメタン液貯蔵槽内のメタン液をスプレーノズル２２に供給している。
【選択図】図１

Description

本発明は、有機性廃棄物をメタン発酵により分解処理することを利用したバッチ式バイオガス発酵装置に関するものである。

従来から、し尿，浄化槽汚泥，下水処理汚泥，家畜糞尿，水産廃棄物，剪定枝，除草物や生ゴミ等の有機性廃棄物を有効活用するために、堆肥化（すなわち、有機肥料の製造）が検討されている。上記堆肥化は、有機性廃棄物のうち適する有機性廃棄物を好気性発酵させて処理するものであり、好気性発酵は、有機性廃棄物に空気を供給し好気性菌により有機物分解を行わせるものである。ところが、好気性発酵では、水分調整のためにおが屑を大量に必要とし、また、好気性発酵を促進させるために攪拌用の動力を要し、場合によっては温度保持のために処理物や空気を暖めるエネルギーも必要であり、エネルギー多消費型の処理方法といえる。さらに、有機性廃棄物中にはアンモニア等の悪臭を放つものが多く、アンモニア蒸散等大気汚染の問題がある。

そこで、処理物と大気とを遮断して行う嫌気性発酵処理が注目されている。この嫌気性発酵によると、メタン発酵細菌（以下、「メタン菌」という）により有機性廃棄物を分解してバイオガス（主にメタンガス）を発生させ、この発生させたバイオガスを有効活用してエネルギー回収をすることができるうえ、発酵後の消化液も良好な液体肥料として有用である。また、処理物を大気と遮断することで悪臭の発生・有害気体成分の蒸散を解消することができる。これまで開発されている嫌気性発酵の多くは、一般に湿式処理と呼ばれる、有機性廃棄物中の水分量が８５％以上のスラリー状での処理が一般的である。したがって、湿式処理はその９０％近くが、処理対象としない水分であり、その水分の移送や貯留のための動力や大容量の設備が必要となる。また、湿式処理では、スラリー状にするための水分量の調整が必要であるうえ、発酵処理後の処理液の処分のために、処理液を河川等へ放流する排水処理設備や液肥保存用の大きなスラリータンク等の貯留設備が必要となる。また、発酵槽では、発酵効率を促進させるために攪拌用の動力が必要であり、浮遊物や沈殿物等のトラブルが起きやすいものとなっている。さらに、消火液は有効な液体肥料ではあるが、処理量とほぼ同量であるため、散布のための農地等の確保が問題となる。

一方、乾式メタン発酵処理と呼ばれる処理方法が提案されている。この方法では、処理対象となる有機性廃棄物中の水分量が６０〜８５％と少ないため、処理後の固形物はそのままもしくは好気性処理後肥料として活用でき、湿式処理のような排水処理設備や貯蔵設備を必要とせず、規模を小さくすることができる。また、湿式処理では、発酵効率を高く保つために、発酵槽のメンテナンスが重要な要素となっているが、乾式メタン発酵処理では、メンテナンスフリーに近いものとすることができる。このような乾式メタン発酵処理には、連続式とバッチ式とがある。連続式の場合には、生ゴミ処理を中心としたもので、処理物がほぼ固形物であるために、そのハンドリングが難しく、詰まりの問題やハンドリングのための動力が必要となる。

一方、バッチ式では、図６に示すようなガレージ式バイオガス発酵槽が提案がなされている（例えば、特許文献１参照）。このガレージ式バイオガス発酵槽は、左右の横壁５１（図では、一枚の横壁５１しか図示せず）と前壁５２（この前壁５２に形成された搬入出口５２ａに扉５２ｂが取り付けられている）と奥壁５３と天井壁５４（これら各壁５１〜５４は全てコンクリート製である）と床５５とを備えており、上記各壁５１〜５４および床５５に囲まれた空間に発酵バイオマス５６がバッチ式に投入されている。上記床５５の床面５５ａは、前壁５２から奥壁５３に向かって下り傾斜状に傾斜しているとともに、上記両横壁５１から両横壁５１間の中央部（すなわち、左右方向中央部）に向かって下り傾斜状に傾斜している。また、上記床５５の床面５５ａには、上記奥壁５３に沿って排水ピット５７が形成されているとともに、上記中央部に、別の排水ピット５８が上記床面５５ａの傾斜に沿って形成されており、これら両排水ピット５７，５８に取り出された浸液は管５９，ポンプ６０を介して浸液貯蔵タンク６１に回収されている。そして、この浸液貯蔵タンク６１から必要に応じて浸液が、天井壁５４の下に取り付けたノズル６２付きスプレイ管６３に供給されている。このものでは、上記床５５の床面５５ａが、前壁５２から奥壁５３に向かって下り傾斜状に傾斜する滑り面に形成されているため、上記投入された発酵バイオマス５６が扉５２ｂ側に移動するのを防止することができ、扉５２ｂを開ける際の事故の危険が生じない。
特表２００４ー５１１３３１号公報

しかしながら、上記のガレージ式バイオガス発酵槽では、床５５の床面５５ａが、前壁５２から奥壁５３に向かって下り傾斜状に傾斜しているため、ローダー等の搬入出車両を用いて発酵バイオマス５６の搬入や処理残滓の搬出を行う際に、搬入出車両の操作が難しい。しかも、床５５の床面５５ａが、前壁５２から奥壁５３に向かって下り傾斜状に傾斜しているため、浸液を奥壁５３からしか外部に排出することができず、設計の自由度が少ないうえ、上記のガレージ式バイオガス発酵槽を設置する場合に、その設置場所等が周囲環境に大きく影響される。

本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、有機性廃棄物の搬入時等の搬入出車両の操作が容易で、設計の自由度が大きく、設置場所等が周囲環境にあまり影響を受けないバッチ式バイオガス発酵装置の提供をその目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明のバッチ式バイオガス発酵装置は、気密状態に保持された発酵室の上部空間にノズルを配設し、上記発酵室の床面上に投入された有機性廃棄物上に、上記ノズルから、メタン菌を含有するメタン液を散布して上記有機性廃棄物をメタン菌により分解しバイオガスを発生させるバイオガス発酵装置であって、上記発酵室の床面を水平面に形成し、この床面にメタン液回収溝を形成し、上記発酵室の床面の一側縁部に、上記メタン液回収溝に連通するメタン液排出溝を上記一側縁部に沿わせて形成し、上記メタン液回収溝で回収されメタン液排出溝を経て発酵室外に排出されたメタン液を回収して貯留するメタン液回収タンクを設け、このメタン液回収タンクに貯留したメタン液を上記ノズルに供給するように構成した。また、メタン液の循環経路については嫌気状態を維持する構成とした。

すなわち、本発明のバッチ式バイオガス発酵装置は、気密状態に保持された発酵室の上部空間にノズルを配設し、上記発酵室の床面上に投入された有機性廃棄物上に、上記ノズルから、メタン菌を含有するメタン液を散布して上記有機性廃棄物をメタン菌により分解しバイオガスを発生させるバイオガス発酵装置であり、上記発酵室の床面を水平面に形成し、この床面にメタン液回収溝を形成し、上記発酵室の床面の一側縁部に、上記メタン液回収溝に連通するメタン液排出溝を上記一側縁部に沿わせて形成している。そして、上記メタン液回収溝で回収されメタン液排出溝を経て発酵室外に排出されたメタン液を回収して貯留するメタン液回収タンクを設け、このメタン液回収タンクに貯留したメタン液を上記ノズルに供給することでメタン液の循環利用を図っている。このように、本発明のバッチ式バイオガス発酵装置では、上記発酵室の床面を水平面に形成しているため、ローダー等の搬入出車両を用いて有機性廃棄物を搬入する場合や固形残滓を有機肥料として搬出する場合に、上記搬入出車両の操作が容易になる。しかも、上記発酵室の床面の一側縁部にメタン液排出溝を上記一側縁部に沿わせて設け、このメタン液排出溝に連通するメタン液回収溝を上記発酵室の床面に形成しているため、本発明のバッチ式バイオガス発酵装置を設置する場合に、その周囲環境に応じてメタン液を発酵室から取り出す場所を決定し、この決定に応じて、上記メタン液排出溝を発酵室の床面のうちの、所望の一側縁部に形成することができ、これにより設計の自由度が大きくなるうえ、上記設置場所等が周囲環境に影響されなくなる。

また、上記メタン液回収溝の底面を、上記メタン液排出溝に向かって下り傾斜状に傾斜する傾斜面に形成すると、上記メタン液回収溝に回収したメタン液をメタン液排出溝に回収しやすくなり、液循環効率が向上する。また、上記底面の傾斜角度については、特に制限がなく、傾斜角度を大きくすることでメタン液の回収がさらに容易になり、液循環効率が一層向上する。

また、上記メタン液排出溝に、ここを流れるメタン液を発酵室外に排出する排出口を設け、上記メタン液排出溝の底面を、上記排出口に向かって下り傾斜状に傾斜する傾斜面に形成すると、上記メタン液排出溝を流れるメタン液を排出口に排出しやすくなり、液循環効率が向上する。また、上記底面の傾斜角度については、特に制限がなく、傾斜角度を大きくすることでメタン液の排出がさらに容易になり、液循環効率が一層向上する。なお、上記メタン液排出溝は、回収・循環装置とは水封構造にて連結されており、発酵室内部の気密が保持されるようにしている。

また、上記メタン液回収溝に、メタン菌の保持担体となることができる物質を充填すると、メタン液の回収が容易になり、液循環効率の向上により、バイオガス発生量が増加する。なお、上記保持担体としては、もみ殻等の天然ポーラス材料や不織布等が好適に用いられる。

また、上記発酵室内で発生させたバイオガスを上記発酵室外に取り出してボイラもしくは発電機の燃料として利用すると、バイオガスをボイラもしくは発電機の燃料として有効に活用することができる。また、上記発酵室では、固形残滓を有機肥料として製造し、取り出すことができる。

つぎに、本発明の実施の形態を図面にもとづいて詳しく説明する。ただし、これに限定されるものではない。

図１および図２は本発明のバッチ式バイオガス発酵装置の一実施の形態を示している。この実施の形態では、上記バッチ式バイオガス発酵装置に４つの発酵室１が形成されている。これらの図において、２は鋼製の前側壁であり、この前側壁２には、その上側部分２ａを残した状態で、有機性廃棄物１０を搬入して固形残滓（図示せず）を搬出する搬入出口２ｂが形成されている。３は上記搬入出口２ｂを気密状に開閉する左右一対のスチール製扉であり、後述する左右両側壁４，５や仕切り壁９ａ〜９ｃに回動自在に取付けられている。４，５は左右両側壁で、６は奥側壁で、７は断熱壁からなる天井壁で、８は床で、９ａ〜９ｃは上記各壁２，４〜７および床８で囲まれた空間を４つの発酵室１に仕切る仕切り壁（左仕切り壁９ａ，中央仕切り壁９ｂ，右仕切り壁９ｃ）であり、それぞれコンクリート製であり、内側には防腐のための塗料が塗布されている。

上記各壁２，４〜７および床８は気密状に接合されており、かつ上記各搬入出口２ｂは各扉３で気密状に閉じることができるため、上記各発酵室１はそれぞれ、各扉３を閉じた状態では気密状態に保持されている。図１において、２０は上記各発酵室１に設けた空気導入パイプであり、有機性廃棄物１０，固形残滓の搬入，搬出作業を安全に確保するため発酵終了後に各発酵室１内部の気体を空気に置換するためのものである。また、２６は上記各発酵室１に設けた換気用パイプであり、その先端部（一端部）は、上記奥側壁６の上端部に穿設された貫通孔を挿通して上記各発酵室１の上部空間に突出している。そして、各発酵室１内部の気体は換気用パイプ２６の他端部から換気ブロアー３２で脱臭装置３３に送られ、大気に放出される。

上記各発酵室１の床８は、その床面８ａが水平面（水平な平坦面）に形成されているとともに（図１参照）、上記床面８ａには、その前端面より所定距離奥側に寄った位置から奥端面まで一直線状に延びる３本のメタン液回収溝１１がそれぞれ（上記左右両側壁４，５および各仕切り壁９ａ〜９ｃと）平行に切欠き形成されている（図２参照）。これら各メタン液回収溝１１は、その底面１１ａが奥端面（すなわち、後述するメタン液排出溝１３）に向かって下り傾斜状に傾斜する傾斜面に形成されている（図３参照）とともに、上記各メタン液回収溝１１の内部には、もみ殻等（図示せず）が充填されており、メタン液の回収が容易になる。

また、上記各発酵室１の床８の床面８ａには、その奥端面に、奥側壁６に沿って延びる１本のメタン液排出溝１３が形成されている。これら４本のメタン液排出溝１３は、左右の仕切り壁９ａ，９ｃに向かって下り傾斜状に傾斜する傾斜面に形成されており、各メタン液排出溝１３の（仕切り壁９ａ，９ｃ側の）端部に排出口（図示せず）が形成されている。より詳しく説明すると、左端の発酵室１に形成された左端メタン液排出溝１３は、左端メタン液回収溝１１の端部から左仕切り壁９ａまで延びているとともに、中央左側の発酵室１に形成された中央左側メタン液排出溝１３は、右端メタン液回収溝１１の端部から左仕切り壁９ａまで延びており、両メタン液排出溝１３の底面が、左仕切り壁９ａ（両メタン液排出溝１３の排出口）に向かって下り傾斜状に傾斜する傾斜面に形成されている。また、中央右側の発酵室１に形成された中央右側メタン液排出溝１３は、左端メタン液回収溝１１の端部から右仕切り壁９ｃまで延びているとともに、右端の発酵室１に形成された右端メタン液排出溝１３は、右端メタン液回収溝１１の端部から右仕切り壁９ｃまで延びており、両メタン液排出溝１３の底面が、右仕切り壁９ｃ（両メタン液排出溝１３の排出口）に向かって下り傾斜状に傾斜する傾斜面に形成されている。

１５，１６は上記奥側壁６の（左右両仕切り壁９ａ，９ｃに対応する部分の）後側に配設されたマンホールであり、左側のマンホール１５は第１連通パイプ１７ａを介して左端メタン液排出溝１３の排出口に連通し、第２連通パイプ１７ｂを介して中央左側メタン液排出溝１３の排出口に連通している。また、右側のマンホール１６は第３連通パイプ１７ｃを介して中央右側メタン液排出溝１３の排出口に連通し、第４連通パイプ１７ｄを介して右端メタン液排出溝１３の排出口に連通している。上記各メタン液排出溝１３は、水封構造で各連通パイプ１７ａ〜１７ｄと連結されており、発酵室１内部の気密が保たれている。また、上記右側のマンホール１６が左側のマンホール１５より低く形成されており、右側に向かって下り傾斜状に傾斜する第１連結パイプ１８を介して両マンホール１５，１６が連結されているとともに、右側のマンホール１６の右側に、これより低く形成されたメタン液貯蔵槽２１が配設されており、これらが、右側に向かって下り傾斜状に傾斜する第２連結パイプ１９を介して連結されている。

２２はメタン液を散布する複数のスプレーノズルであり、上記各発酵室１の上部空間に配設された第１メタン液供給パイプ２３に取付けられている。これら各第１メタン液供給パイプ２３は、ポンプ２５を備えた第２メタン液供給パイプ２４を介して上記メタン液貯蔵槽２１に連結しており、このメタン液貯蔵槽２１内に貯留されたメタン液をポンプ２５により上記両供給パイプ２３，２４を介して上記各ノズル２２に供給するようにしている。

２７はガス配管であり、その先端部は上記各発酵室１の天井壁７を貫通して上記各発酵室１内部に開口している。そして、上記各発酵室１内で発生したバイオガスは、脱硫装置２８を介してガス回収ホルダ２９に連通している。

３４はガス回収ホルダ２９内のバイオガスをボイラ３５もしくは発電装置３６に供給するガス供給ブロアであり、上記ボイラ３５では、供給されるバイオガスの一部もしくは全部を燃焼させて温水をつくり、この温水を送りパイプ３７を介して、上記床８およびメタン液貯蔵槽２１に埋設した温調パイプ３８に供給したのち戻しパイプ３９を介してボイラ３５に戻し、これにより、上記床８上の有機性廃棄物１０およびメタン液の温度を均一に保持するようにしている。また、上記発電装置３６では、供給されるバイオガスの一部もしくは全部を燃焼させて発電および熱を取り出し、この熱を利用して温水をつくり、上記と同様にして、有機性廃棄物１０の温度を均一に保持し、上記発電装置３６から取り出した電気を、本発明のバッチ式バイオガス発酵装置の電気設備に供給している。

上記のバッチ式バイオガス発酵装置を用い、つぎのようにして有機性廃棄物１０をメタン発酵により分解処理してバイオガスを発生させるとともに、固定残滓を有機肥料として製造することができる。すなわち、まず、有機性廃棄物１０を前処理し（水分調整し）、ローダー等を用いて各発酵室１内に投入し、ついで、各発酵室１の扉３を閉め、各発酵室１内を気密状態にする。つぎに、メタン液貯蔵槽２１の（メタン菌が含有された）メタン液をポンプ２５により各スプレーノズル２２に供給し、各スプレーノズル２２から、各発酵室１の床面８ａ上に投入された有機性廃棄物１０上表面に均等に散布する。これにより、有機性廃棄物１０がメタン菌により分解されてバイオガスを発生する。また、メタン液は床面８ａの各メタン液回収溝１１，メタン液排出溝１３を通り、メタン液貯蔵槽２１に回収されたのち、上記したように、ポンプ２５により各スプレーノズル２２に供給され、各スプレーノズル２２から散布される。このメタン液の循環により、メタン菌の活性が維持される。一方、発生したバイオガスはガス配管２７に集められ、そのバイオガスの構成要素に応じて、自動的に制御されてガス回収ホルダ２９に回収される。また、固定残滓は有機肥料として利用される。

上記のように、この実施の形態では、上記各発酵室１の床８の床面８ａを水平面に形成しているため、ローダー等の搬入出車両を用いて有機性廃棄物１０を搬入する場合や固形残滓を有機肥料として搬出する場合に、上記搬入出車両の操作が容易になる。しかも、上記床面８ａの一側縁部にメタン液排出溝１３を上記一側縁部に沿わせて設け、このメタン液排出溝１３に連通する各メタン液回収溝１１を上記発酵室１の床面８ａに形成しているため、本発明のバッチ式バイオガス発酵装置を設置する場合に、その周囲環境に応じてメタン液を各発酵室１から取り出す場所を決定し、この決定に応じて、上記メタン液排出溝１３を各発酵室１の床面８ａのうちの、所望の一側縁部に形成することができ、これにより設計の自由度が大きくなるうえ、上記設置場所等が周囲環境に影響されなくなる。

図４は上記各発酵室１の床８の床面８ａに形成されるメタン液回収溝１１およびメタン液排出溝１３の変形例を示している。この例では、上記メタン液回収溝１１は、上記床面８ａの左右方向中央部に、その前端面より所定距離奥側に寄った位置から奥端面まで一直線状に延びる１本の中央溝４１と、この中央溝４１から所定の傾斜角度で左右方向に前向きに延びる１０本の枝溝４２（左側の５本の枝溝４２と右側の５本の枝溝４２）とで構成されている。

上記メタン液排出溝１３は、上記各発酵室１の床８の床面８ａの奥端面にその左右方向全幅にわたって形成されており、その左右方向中央部に排出口（図示せず）が形成されている。このメタン液排出溝１３の底面１３ａは、メタン液排出溝１３の左右両端部から上記排出口に向かって下り傾斜状に傾斜する傾斜面に形成されている。また、上記メタン液回収溝１１の中央溝４１は、その底面４１ａが奥端面（すなわち、上記メタン液排出溝１３の排出口）に向かって下り傾斜状に傾斜する傾斜面に形成されており、各枝溝４２は、その底面４２ａが上記中央溝４１に向かって下り傾斜状に傾斜する傾斜面に形成されている。また、この例では、マンホール４３は上記各発酵室１に対応して設けられており、連通パイプ４３ａを介して上記各発酵室１のメタン液排出溝１３の排出口に連通している。それ以外の部分は上記実施の形態と同様であり、同様の部分には同じ符号を付している。この例のメタン液回収溝１１およびメタン液排出溝１３を用いた場合にも、上記実施の形態と同様の作用・効果を奏する。

なお、上記実施の形態では、各メタン液回収溝１１および各メタン液排出溝１３の底面１１ａ，１３ａ，４１ａ，４２ａを傾斜面に形成しているが、これに限定するものではなく、各メタン液回収溝１１および各メタン液排出溝１３の少なくとも１つを水平面に形成してもよい。

また、上記実施の形態において、発電装置３６は、ガス回収ホルダ２９から供給されるバイオガスの一部もしくは全部を改質・精製して反応させるための発電装置であってもよいし、上記供給されるバイオガスの一部もしくは全部を利用して可燃成分を濃縮させる精製装置であってもよいし、上記供給されるバイオガスの一部もしくは全部を利用して可燃成分を濃縮・充填・熱量調整させる精製・充填・熱量調整装置であってもよいし、上記供給されるバイオガスの一部もしくは全部を利用するためそのままもしくは精製してパイプラインにて輸送する輸送機構を備えていてもよいし、上記供給されるバイオガスの一部もしくは全部を利用するためそのままもしくは精製しまたは熱量調整のうえパイプラインにて輸送する輸送機構を備えていてもよい。

つぎに、本発明の実施例を詳しく説明する。

図５は本発明の実施例に用いるバッチ式バイオガス発酵装置を示している。この発酵装置は、効率的な有機性廃棄物（豚糞，鶏糞，剪定枝，生ゴミ）１３トンを２８日間嫌気性発酵で処理を行い、短時間（一般的な好気性発酵処理においては６０日以上の発酵日数が必要）での処理を目標としている。また、発生したバイオガス（メタン濃度４５体積％以上）はバイオガスボイラー６９ｂおよび発電機７０で燃焼させ、発生した熱は第１〜第４発酵槽６０ａ〜６０ｄおよびメタン液貯蔵槽６２の温度維持に利用する。

まず、メタン発酵を開始する事前準備として、メタン菌を養生するための発酵を行った。投入原料としては、豚糞，剪定枝等を２トンほど第４発酵槽６０ｄに投入し、原料が３８℃になるように加温した。加温方法としては、ＬＰＧボイラー６９ａを稼働させ、床暖房への温水供給を行った。原料投入が終わったのち、第４発酵槽気密扉６１ｄを閉鎖し、嫌気状態を維持した。当初、投入原料は第４発酵槽６０ｄ内の上部気層部に残った酸素を利用し、好気性発酵を行っていたが、約６０時間で第４発酵槽６０ｄ内の酸素濃度は０％となった。この状態を２カ月間保持し、メタン菌の養生を行った。

また、上記の養生に伴い、メタン液貯蔵槽６２内のメタン菌養生を行った。投入原料としては、鶏糞，水，活性汚泥，パン粉等を３トンほどメタン液貯蔵槽６２に投入し、メタン液貯蔵槽６２内底部に付設してある床暖房により、メタン液を３８℃に加温維持した。この状態を２カ月間保持し、嫌気性発酵を促した。メタン液貯蔵槽６２内のメタン濃度は１カ月で４０体積％を超えた。

養生が終了した種菌（上記第４発酵槽６０ｄに投入された原料）に、さらに豚糞・鶏糞混合物を１１トンほど混ぜ、第３発酵槽６０ｃに投入し、バッチ式バイオガス発酵装置の本格稼働を行った。第３発酵槽６０ｃ内の上部気層部の酸素濃度の低下とメタン濃度の上昇が確認された。

つづいて、第３発酵槽６０ｃに投入された原料に、メタン液貯蔵槽６２で養生されたメタン液をメタン液供給ポンプ６３により散布を行った。メタン液の外部への流出（特に第３発酵槽気密扉６１ｃ）が無く、第３発酵槽６０ｃ内床（図示せず。上記実施の形態における、床８と同様構造のもの）の床面を水平にすることによる影響はなかった。

メタン液は、第３発酵槽６０ｃに付設してあるメタン液回収回路（図示せず。上記実施の形態における、メタン液回収溝１１、メタン液排出溝１３、マンホール１５，１６、連結パイプ１８，１９と同様構造のもの）によりメタン液貯蔵槽６２に回収された。原料水分が６２体積％と低いため、ある程度原料に吸収されたが、８５体積％程度のメタン液回収が確認された。このメタン液の回収割合は、発酵日数が進むほど高いものになっていった。減少した分のメタン液は、水道水を補給することでメタン液貯蔵槽６２の容量を維持した。

上記の状態を２カ月ほど維持し、嫌気性発酵を促進させた。発酵状況は、原料投入後より順調にメタン濃度が上昇し、２５日で想定したメタン濃度６０体積％を越えた。バイオガス発生量は、日当たり１３００リットルであった。これにより、第３発酵槽６０ｃ内で順調な嫌気性発酵が進んでいることが確認された。さらに、第１発酵槽６０ａおよび第２発酵槽６０ｂへの原料投入を行い、同様の結果を得た。この結果から、第１〜第４発酵槽６０ａ〜６０ｄ内でのメタン菌の増加が進めば、短時間でのメタン濃度上昇が見込まれることが判る。

第１〜第４発酵槽６０ａ〜６０ｄから発生したバイオガスには、６００〜２０００ｐｐｍ程度の硫化水素が混入していた。このバイオガスを、脱硫槽６６により硫化水素を０％まで除去し、ガスパック（ガス回収ホルダ）６７に貯蔵した。貯蔵したバイオガスは、第１〜第４発酵槽６０ａ〜６０ｄおよびメタン液貯蔵槽６２の温度低下に伴い、ガス供給ブロアー６８を介して、バイオガスボイラー６９ｂおよび発電機７０で燃焼させ、温水供給により発酵温度の維持を行った。発電機７０より発生した熱は、床暖房用の温水回路（図示せず）と熱交換器７１とで熱交換を行い、貯湯タンク７２に余剰した熱を温水として貯蔵した。また、発生した電力は、電灯電源として利用した。

嫌気性発酵が終わった発酵槽６０ａ〜６０ｄについては、その内部の気体を換気用パイプ（図示せず）から換気ブロアー６４で吸引し、換気を行った。排気されたガスは、脱臭槽６５を介して大気に放出した。酸素欠乏，硫化水素中毒防止のため、第１〜第４発酵槽気密扉６１ａ〜６１ｄ開放前には、第１〜第４発酵槽６０ａ〜６０ｄ内の酸素濃度を２０体積％以上になるまで、立ち入りできないシステムとした。

発酵後の残渣は、フロントローダー（図示せず）にて第１〜第４発酵槽６０ａ〜６０ｄ外に搬出された。第１〜第４発酵槽６０ａ〜６０ｄ内床の床面は地上面と水平になっているため、残渣の搬出および原料投入を効率的に行うことができた。

残渣搬出の作業時には、一般的な豚糞，鶏糞処理施設から発生するような悪臭は、確認されなかった。このことから、臭いの元である有機酸類が充分に分解し、発酵日数２８日間において充分な有機性廃棄物の処理が行われたと思われる。上記結果より、第１〜第４発酵槽６０ａ〜６０ｄ内床を水平にすることで原料投入および残渣搬出の作業性の向上が確認でき、さらにメタン液のスムーズな循環による嫌気性発酵の効率化が確認された。

本発明のバッチ式バイオガス発酵装置の一実施の形態を示す構成図である。上記バッチ式バイオガス発酵装置の要部の断面図である。メタン液回収溝およびメタン液排出溝の要部の斜視図である。上記メタン液回収溝およびメタン液排出溝の変形例を示す説明図である。実施例を示す説明図である。従来例を示す説明図である。

符号の説明

１発酵室
８ａ発酵室床面
１０有機性廃棄物
１１メタン液回収溝
１３メタン液排出溝
２２スプレーノズル

Claims

気密状態に保持された発酵室の上部空間にノズルを配設し、上記発酵室の床面上に投入された有機性廃棄物上に、上記ノズルから、メタン発酵細菌を含有するメタン液を散布して上記有機性廃棄物をメタン発酵細菌により分解しバイオガスを発生させるバイオガス発酵装置であって、上記発酵室の床面を水平面に形成し、この床面にメタン液回収溝を形成し、上記発酵室の床面の一側縁部に、上記メタン液回収溝に連通するメタン液排出溝を上記一側縁部に沿わせて形成し、上記メタン液回収溝で回収されメタン液排出溝を経て発酵室外に排出されたメタン液を回収して貯留するメタン液回収タンクを設け、このメタン液回収タンクに貯留したメタン液を上記ノズルに供給するように構成したことを特徴とするバッチ式バイオガス発酵装置。
上記メタン液回収溝の底面を、上記メタン液排出溝に向かって下り傾斜状に傾斜する傾斜面に形成した請求項１記載のバッチ式バイオガス発酵装置。
上記メタン液排出溝に、ここを流れるメタン液を発酵室外に排出する排出口を設け、上記メタン液排出溝の底面を、上記排出口に向かって下り傾斜状に傾斜する傾斜面に形成した請求項２記載のバッチ式バイオガス発酵装置。
上記メタン液回収溝に、メタン発酵細菌の保持担体となることができる物質を充填した請求項１〜３のいずれか一項に記載のバッチ式バイオガス発酵装置。
上記発酵室内で発生させたバイオガスを上記発酵室外に取り出してボイラもしくは発電機の燃料として利用するようにした請求項１〜４のいずれか一項に記載のバッチ式バイオガス発酵装置。