JP5623854B2 - Methane fermentation purification system - Google Patents

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Description

本発明はメタン発酵浄化システムに関し、更に詳細には、低コストで稼動させることができ、しかも硫化水素等が少なく、濃度の高いメタンガスを得ることのできるメタン発酵浄化システムに関する。   The present invention relates to a methane fermentation and purification system, and more particularly, to a methane fermentation and purification system that can be operated at low cost, and that can obtain methane gas with a high concentration and low hydrogen sulfide.

近年、畜産業等における糞尿等の有機性廃棄物処理が大きな問題となっている。すなわち、浄化槽設備等で処理せず、糞尿等を環境中に廃棄することにより、悪臭が発生したり、河川、地下水、海洋汚染等の畜産公害を起こすなど悪影響を与えている。また、それ以外の生ゴミ等有機性の塵芥の処理も、現在、主に焼却、埋立等しているが、二酸化炭素の発生や、埋め立て地の問題があり、有効な処理法の開発が求められている。   In recent years, disposal of organic waste such as manure in the livestock industry has become a major problem. That is, by not disposing of septic tank equipment or the like and discarding manure or the like into the environment, bad odors are generated or livestock pollution such as river, groundwater, marine pollution, etc. is adversely affected. In addition, other types of organic waste such as garbage are currently incinerated and landfilled. However, there are problems with carbon dioxide generation and landfill sites, and the development of effective treatment methods is required. It has been.

そこで近年、糞尿や生ゴミ等の有機性廃棄物等を嫌気条件下で発酵させ、発生するメタンガスを燃料として利用するメタン発酵が注目されている。このメタン発酵は、水分量の高い液状または泥状の有機性廃棄物から簡単な工程で可燃ガスとして熱エネルギーを抽出できることが最大の特徴であるといえる。また、活性汚泥法のような曝気のための電力を要せず、さらに生成ガスが燃料ガスとして回収されるので省エネルギープロセスであるといえる。   Therefore, in recent years, attention has been focused on methane fermentation using organic waste such as manure and garbage under anaerobic conditions and using the generated methane gas as fuel. This methane fermentation can be said to have the greatest feature that heat energy can be extracted as a combustible gas from a liquid or mud organic waste having a high water content by a simple process. Moreover, it can be said that it is an energy-saving process because it does not require electric power for aeration as in the activated sludge method, and the produced gas is recovered as fuel gas.

従来、このメタン発酵を利用した浄化槽が、沖縄県だけでも那覇、名護、西原等の下水処理場で利用されているが、これらには建設コストが高い、ランニングコストが高い、装置が複雑で、維持管理が難しい等の欠点があり、公的な施設であればともかく、一般の畜産農家や、小規模企業では利用できるものではなかった。   Conventionally, this septic tank using methane fermentation is used in sewage treatment plants in Naha, Nago, Nishihara, etc. in Okinawa alone, but these have high construction costs, high running costs, complicated equipment, There are drawbacks such as difficulty in maintenance, and it was not available to general livestock farmers or small businesses, regardless of public facilities.

本発明者は先に、一般の畜産農家が負担可能な安価で維持管理の簡単な糞尿処理設備として嫌気式メタン発酵浄化槽をいくつか提案した（特許文献１）。これらのメタン発酵浄化槽のうち、特許文献１のものは、メタン発酵槽中に蓄積したメタンの間欠的な噴出力を用いて生成するスカム層を破壊、除去使用とするものであり、しかも、外部動力を要さないという特徴をも有するものであった。しかしながら、このものは低コストで運用できるものの、処理液の円滑な循環などの点で未だ十分でない点もあり、更なる改善が求められていた。   The present inventor previously proposed several anaerobic methane fermentation septic tanks as an inexpensive and easy-to-maintain manure processing facility that can be borne by general livestock farmers (Patent Document 1). Among these methane fermentation septic tanks, the one of Patent Document 1 is intended to destroy and remove the scum layer generated by using the intermittent jet power of methane accumulated in the methane fermentation tank. It also had the feature of not requiring power. However, although this can be operated at a low cost, it is still not sufficient in terms of smooth circulation of the processing liquid, and further improvement has been demanded.

また本発明者は、別に、図１に示すような、メタン発酵により発生したメタンガスの力を利用し、動力手段を要することなくメタン発酵槽内で処理物の円滑な循環を図った発酵浄化装置も発明したが（特願２００９−２１５１２５）、このものには、発生したガスの圧力が低い場合には、硫化水素の脱硫がうまく行えないとか、処理物量が少ない場合には、処理液の循環がうまく行かないなどまだ改良の余地があった。   In addition, the present inventor separately uses the power of methane gas generated by methane fermentation, as shown in FIG. 1, and a fermentation purification apparatus that smoothly circulates the processed material in the methane fermentation tank without requiring power means. Has been invented (Japanese Patent Application No. 2009-215125). In this case, when the pressure of the generated gas is low, desulfurization of hydrogen sulfide cannot be performed well, or when the amount of processed material is small, the treatment liquid is circulated. There was still room for improvement, such as not going well.

すなわち、図１のメタン醗酵浄化装置１は、メタン発酵槽２中で生じたメタンガスの気泡が、処理物との混合物（以下、「含メタン処理物」という）の状態で、その浮力により、上部へと浮上を開始する。そして、メタン発酵槽上部５は、導出管接続部６が最も高い位置となるよう形成されているので、含メタン処理物はすべて導出管接続部６へ集まることになる。   That is, the methane fermentation purification apparatus 1 in FIG. 1 is configured such that the bubbles of methane gas generated in the methane fermentation tank 2 are in a mixture with a processed product (hereinafter referred to as “methane-containing processed product”). Begin to surface. And since the methane fermentation tank upper part 5 is formed so that the outlet pipe connection part 6 may become the highest position, all the methane containing processed materials will gather to the outlet pipe connection part 6. FIG.

そして、この導出管接続部６は、斜め上方に向かって伸びている導出管３およびこれと続く戻し管４と接続しているから、更に含メタン処理物は、導出管３を通って上方に移動し、戻し管４上部に設けられたメタンガス分離部１０に至り、メタンガスと処理物に分かれる。   Since the outlet pipe connecting portion 6 is connected to the outlet pipe 3 extending obliquely upward and the subsequent return pipe 4, the methane-containing product further passes upward through the outlet pipe 3. It moves and reaches the methane gas separation part 10 provided in the upper part of the return pipe 4, and is divided into methane gas and processed material.

このようにしてメタンガス分離部１０において分離されたメタンガスは、メタンガス配管（図示せず）を通じて燃料等として供給される。一方、メタンガスが分離された処理物は、メタンガス気泡が無くなったことによる比重の増加と、また、継続的に導出管３を通って上方に移動して来る含メタン処理物の圧力によって、戻し管４を下に向かって流下し、戻し管出口８を通ってメタン発酵槽２に戻る。   The methane gas thus separated in the methane gas separation unit 10 is supplied as fuel or the like through a methane gas pipe (not shown). On the other hand, the treated product from which methane gas has been separated has a return pipe due to an increase in specific gravity due to the disappearance of methane gas bubbles and the pressure of the methane-containing treated product that continuously moves upward through the outlet pipe 3. 4 flows downward and returns to the methane fermentation tank 2 through the return pipe outlet 8.

このようなメカニズムが働くため、上記メタン発酵浄化装置では外部動力を要せずに処理物を循環、撹拌することが可能となる。更に、処理物投入口９から、糞尿等を投入する場合には、それらが戻り管４を流れ落ちるため、この力によって更に循環、撹拌する力がより強くなる。特に、メタンガス分離部１０に処理物投入口９を設けた場合は、処理物上にスカムが発生しても投入される処理物によって戻し管４に戻され、メタン発酵槽へと戻ることになるものである。   Since such a mechanism works, in the said methane fermentation purification apparatus, it becomes possible to circulate and stir a processed material, without requiring external power. Furthermore, when manure or the like is introduced from the processed material introduction port 9, since it flows down the return pipe 4, the force for further circulation and stirring is further increased by this force. In particular, when the processed material inlet 9 is provided in the methane gas separation unit 10, even if scum is generated on the processed material, the processed material is returned to the return pipe 4 and returned to the methane fermentation tank. Is.

しかしながら、図１の装置では、メタン発酵槽２で発生したメタンガスは、そのままの状態でメタンガス分離部１０からメタンガス配管へ供給されるため、圧力が低く、発生ガス中には０．２％程含まれる硫化水素ガスを除去しにくいという問題があった。また、前記のように、含メタン処理物は、導出管３を通って上方に移動し、戻し管４上部に設けられたメタンガス分離部１０まで運ばれるわけであるが、発生するメタンガスの量が少なすぎると導出管３中での上方へ向かっての流れが弱く、循環がスムーズに行かなくなるおそれがあるので、ある程度の大きさのメタン発酵槽とする必要があり、小型化がしにくいという課題もあった。   However, in the apparatus of FIG. 1, since the methane gas generated in the methane fermentation tank 2 is supplied as it is from the methane gas separation unit 10 to the methane gas pipe, the pressure is low, and the generated gas contains about 0.2%. There was a problem that it was difficult to remove the hydrogen sulfide gas. Further, as described above, the methane-containing processed product moves upward through the outlet pipe 3 and is transported to the methane gas separation unit 10 provided at the upper part of the return pipe 4. If the amount is too small, the upward flow in the outlet pipe 3 is weak, and there is a possibility that the circulation will not go smoothly. Therefore, it is necessary to use a methane fermentation tank of a certain size, and it is difficult to reduce the size. There was also.

特開平１１−１９７６９６号JP-A-11-197696

従って、図１に示すような低いコストで運用可能なメタン発酵浄化槽を利用しながら、処理量が少なくても処理液を円滑に循環させて効率的にメタンを発酵させることができ、しかも発生したメタンを脱硫し、ある程度の高い圧力のものとして供給することのできるメタン発酵浄化システムの提供をその課題とするものである。   Therefore, while using a methane fermentation septic tank that can be operated at a low cost as shown in FIG. 1, the treatment liquid can be smoothly circulated and efficiently fermented with methane even if the amount of treatment is small. An object of the present invention is to provide a methane fermentation and purification system capable of desulfurizing methane and supplying it with a certain high pressure.

本発明者は、前記図１に示すメタン発酵浄化槽の課題を解決すべく鋭意研究を行った結果、メタンガス分離部において分離されたメタンガスを再度発酵槽に戻すようにすれば、メタンガスの濃度を高めることが可能であると共に、メタン発酵槽内の処理物をより円滑に循環させることができることを見出し、本発明を完成した。   As a result of earnest research to solve the problem of the methane fermentation septic tank shown in FIG. 1, the present inventor increases the concentration of methane gas if the methane gas separated in the methane gas separation unit is returned to the fermenter again. In addition, the present inventors have found that the processed product in the methane fermentation tank can be circulated more smoothly and completed the present invention.

すなわち本発明は、
（１）メタン発酵槽と、当該メタン発酵槽で生成するメタンガスを、処理物とともにメ
タンガス分離部に導く導出管と、メタンガスを分離した後の処理物を前記メタン発酵
槽に戻す戻し管とを有し、前記メタン発酵槽の上面は、前記導出管接続部が最も高い
位置となるよう形成され、当該導出管は、少なくとも前記導出管接続部より高い位置
において、前記戻し管と接続し、前記戻し管の上部は、メタンガス分離部を形成し、
前記戻し管の下部は、前記メタン発酵槽と連通すると共に、処理物投入口を前記メタ
ンガス分離部または戻し管の上部に設けたメタン発酵浄化装置；
（２）前記メタン発酵浄化装置のメタンガス分離部とメタンガス配管で連通し、メタン ガスを送気する送気装置；
（３）メタン発酵槽中に設けられ、前記送気装置と連通し、メタン発酵槽中にメタンガ
スを吹き込む吹込み管；および
（４）メタンガス配管の何れかに設けられたメタンガス取り出し部
を有することを特徴とするメタン発酵浄化システムである。 That is, the present invention
(1) A methane fermentation tank, a lead-out pipe that guides the methane gas produced in the methane fermentation tank together with the processed product to the methane gas separation unit, and a return pipe that returns the processed product after separating the methane gas to the methane fermentation tank. And the upper surface of the methane fermenter is formed so that the outlet pipe connecting portion is at the highest position, and the outlet pipe is connected to the return pipe at least at a position higher than the outlet pipe connecting portion, The upper part of the return pipe forms a methane gas separation part,
A lower part of the return pipe communicates with the methane fermentation tank, and a methane fermentation and purification apparatus in which a process input is provided at the upper part of the methane gas separation unit or the return pipe;
(2) An air supply device that communicates with the methane gas separation part of the methane fermentation and purification device through a methane gas pipe and supplies methane gas;
(3) provided in the methane fermentation tank, communicated with the air supply device, and blown pipe for injecting methane gas into the methane fermentation tank; and (4) a methane gas extraction section provided in any of the methane gas pipes. This is a methane fermentation and purification system.

また本発明は、メタンガス分離部と送気装置の間、もしくは送気装置の後ろに脱硫装置を設けた前記のメタン発酵浄化システムである。   Moreover, this invention is the said methane fermentation purification system which provided the desulfurization apparatus between the methane gas separation part and the air supply apparatus, or behind the air supply apparatus.

更に本発明は、メタン発酵槽上面が、導出管接続部を頂点とする円錐もしくは四角錐型の形状であるか、導出管接続部に向かって上ってゆく片流れ屋根の形状である前記のメタン発酵浄化システムである。   Furthermore, the present invention provides the methane fermentation tank, wherein the top surface of the methane fermentation tank has a conical or quadrangular pyramid shape with the lead-out pipe connection portion at the top, or a single-flow roof that rises toward the lead-out pipe connection portion. Fermentation purification system.

本発明のメタン発酵浄化システムは、スカムの発生をもたらすことなく、嫌気状態で処理液を円滑に発酵槽内で循環させることができ、しかも硫化水素含有量の少ない高濃度のメタンを得ることができるものである。   The methane fermentation purification system of the present invention can smoothly circulate the treatment liquid in an anaerobic state in an anaerobic state without causing generation of scum, and can obtain high-concentration methane with a low hydrogen sulfide content. It can be done.

また、上記システムの、送気装置の前段または後段に脱硫装置を設置すれば、より純度の高いメタンガスが得られ、種々の目的に利用可能することができる。   Moreover, if a desulfurization apparatus is installed in the front | former stage or back | latter stage of an air supply apparatus of the said system, methane gas with higher purity can be obtained and can be utilized for various purposes.

従って、本発明によるメタン発酵浄化システムは、有機性廃棄物の嫌気性メタン発酵浄化処理を、より簡便に、低コスト、省エネルギーで実施することができるものである。   Therefore, the methane fermentation and purification system according to the present invention can carry out the anaerobic methane fermentation and purification treatment of organic waste more easily, at low cost and with energy saving.

本発明者が先に開発したメタン発酵浄化装置の一実施態様を模式的に示した図面である。It is drawing which showed typically one embodiment of the methane fermentation purification apparatus which this inventor developed previously. 本発明のメタン発酵浄化システムで使用するメタン発酵浄化装置の一実施態様を模式的に示した図面である。It is drawing which showed typically one embodiment of the methane fermentation purification apparatus used with the methane fermentation purification system of this invention. 本発明の一態様であるメタン発酵浄化システムの概要を示す図面である。It is drawing which shows the outline | summary of the methane fermentation purification system which is 1 aspect of this invention. 本発明の別の態様であるメタン発酵浄化システムの概要を示す図面である。It is drawing which shows the outline | summary of the methane fermentation purification system which is another aspect of this invention.

以下、本発明のメタン発酵浄化システムのいくつかの実施態様を示す図と共に本発明を説明する。   Hereinafter, the present invention will be described together with drawings showing some embodiments of the methane fermentation and purification system of the present invention.

図２は、本発明のメタン発酵浄化システムで用いるメタン発酵浄化装置の基本的構成を模式的に示した図面である。図中、１はメタン発酵浄化装置、２はメタン発酵槽、３は導出管、４は戻し管、５はメタン発酵槽上面、６は導出管接続部、７は戻し管接続部、８は戻し管出口、９処理物投入口、１０はメタンガス分離部、１１は汚泥排出管を示し、２４は吹込み管、２５ａおよび２５ｃは、それぞれメタン配管を示す。   FIG. 2 is a drawing schematically showing a basic configuration of a methane fermentation and purification apparatus used in the methane fermentation and purification system of the present invention. In the figure, 1 is a methane fermentation purification device, 2 is a methane fermentation tank, 3 is a discharge pipe, 4 is a return pipe, 5 is a top surface of the methane fermentation tank, 6 is a discharge pipe connection section, 7 is a return pipe connection section, and 8 is a return pipe. Pipe outlet, 9 treated product inlet, 10 is a methane gas separation unit, 11 is a sludge discharge pipe, 24 is a blow pipe, and 25a and 25c are methane pipes, respectively.

本発明のメタン発酵浄化装置１は、図２に示すように、メタン発酵槽２と、導出管３お、戻し管４および吹込み管２４で構成されている。このうち、メタン発酵槽２は、その上面５が、導出管接続部６で最も高い位置となるよう形成されている。具体的には、メタン発酵槽上面５は、導出管接続部６を頂点とする円錐あるいは四角錐型の形状であったり、導出管接続部６に向かって片流れの屋根の形状であっても良い。   As shown in FIG. 2, the methane fermentation and purification apparatus 1 of the present invention includes a methane fermentation tank 2, a lead-out pipe 3, a return pipe 4, and a blow-in pipe 24. Among these, the methane fermentation tank 2 is formed so that the upper surface 5 thereof is at the highest position in the outlet pipe connecting portion 6. Specifically, the upper surface 5 of the methane fermentation tank may have a conical or quadrangular pyramid shape with the outlet pipe connecting portion 6 as an apex, or a single-flow roof shape toward the outlet pipe connecting portion 6. .

上記した導出管接続部６から伸びる導出管３は、少なくとも導出管接続部６より高い位置において、戻し管４と接続する。すなわち、導出管３は、斜め上方に向かって伸び、この導出管３は、戻し管４と、戻し管接続部７において接続される。   The outlet pipe 3 extending from the outlet pipe connecting portion 6 is connected to the return pipe 4 at least at a position higher than the outlet pipe connecting portion 6. That is, the outlet pipe 3 extends obliquely upward, and the outlet pipe 3 is connected to the return pipe 4 at the return pipe connecting portion 7.

この戻し管４は、ほぼ垂直に設けられた管であり、その上部にはメタンガス分離部１０を形成し、その下部は、発酵槽上部５を貫き、戻し管出口８でメタン発酵槽２と連通する。このメタンガス分離部１０は、メタンガス配管２５ａと接続されている。   The return pipe 4 is a pipe provided substantially vertically. A methane gas separation unit 10 is formed in the upper part of the return pipe 4. The lower part penetrates the fermenter upper part 5 and communicates with the methane fermenter 2 at the return pipe outlet 8. To do. The methane gas separation unit 10 is connected to a methane gas pipe 25a.

また、前記戻し管４の上部には、処理物投入口９が設けられており、ここから糞尿、生ゴミ等が投入することができ、戻し管４から戻し管出口８を通じてメタン発酵槽２中に供給する。この処理物投入口９は、そこから処理物が流出しない位置であればどこであっても良い。例えば、図２に示すように、処理物投入口９とメタンガス分離部１０とを同じ位置に設けることもできるが、その場合は、例えば、Ｕ字管１２等を用いて、これらを分離し、メタンガスが漏出しないようにすることが望ましい。   Further, a processed material inlet 9 is provided at the upper part of the return pipe 4, from which manure, raw garbage, etc. can be input, and from the return pipe 4 through the return pipe outlet 8 in the methane fermentation tank 2. To supply. The processed material inlet 9 may be located anywhere as long as the processed material does not flow out of the processed material input port 9. For example, as shown in FIG. 2, the treatment object inlet 9 and the methane gas separation unit 10 can be provided at the same position. In this case, for example, the U-tube 12 or the like is used to separate them, It is desirable to prevent methane gas from leaking.

図３は、このメタン発酵浄化槽１を利用したメタン発酵浄化システムの一態様の概要を示す図面である。図中、１、３、４、９および１０は、前記と同じであり、２１は送気装置、２２は脱硫装置、２３はメタンガス取出し口、２４は吹込み管、２５はメタンガス配管、２６は弁をそれぞれ示す。   FIG. 3 is a drawing showing an outline of one aspect of a methane fermentation and purification system using the methane fermentation and purification tank 1. In the figure, 1, 3, 4, 9 and 10 are the same as above, 21 is an air supply device, 22 is a desulfurization device, 23 is a methane gas outlet, 24 is a blow-in tube, 25 is a methane gas pipe, and 26 is Each valve is shown.

図３のシステムにおいて、メタンガス分離部１０からメタンガス配管２５ａに出たメタンガスは、例えば、図３の脱硫装置２２に流入し、硫化水素が取り除かれる。脱硫装置２２としては、硫化水素を除去できればどのようなものであっても良く、例えば、水酸化鉄やゼオライト等を利用した脱硫装置や、水や石灰水でメタンガスを洗浄する装置等が挙げられる。なお、後記するメタンガスを処理物へ吹き込み、接触させることによっても硫化水素がある程度除去されるので、メタンガスにあまり高い精製度を求めない場合は、脱硫装置２２を省略することも可能である。   In the system of FIG. 3, methane gas that has flowed from the methane gas separation unit 10 to the methane gas pipe 25a flows into, for example, the desulfurization device 22 of FIG. 3, and hydrogen sulfide is removed. The desulfurization device 22 may be any device as long as it can remove hydrogen sulfide, and examples thereof include a desulfurization device using iron hydroxide or zeolite, a device for washing methane gas with water or lime water, and the like. . Note that hydrogen sulfide is removed to some extent by blowing methane gas, which will be described later, and bringing it into contact with the processed material. Therefore, if the methane gas does not require a very high degree of purification, the desulfurization device 22 can be omitted.

次いで、脱硫装置２２で浄化されたメタンガスは、送気装置２１の吸引力により、メタンガス配管２５ｂを通じて、送気装置２１に流入し、この送気装置２１の力で、メタンガス配管２５ｃから吹込み管２４を通じて、メタン発酵浄化槽１に吹き込まれる。この送気装置２１としては、一般の送風機（ブロワー）等を利用することができる。また、吹込み管２４は、数多くの孔が形成されており、かつ処理物中に突き出しているので、送気装置２１によりメタンガス配管２５ｃを通じて送り込まれたメタンガスを気泡状態で処理物中に放出させることができ、本来のメタン発酵で生じるメタン気泡と相俟って上方への強い流れを形成させることができる。この吹込み管２４としては、先端に気泡放出用穴のある棒状のものであっても良いが、先端をリング状とし、ここに気泡放出用穴を設けたものとすることが好ましい。   Next, the methane gas purified by the desulfurization device 22 flows into the air supply device 21 through the methane gas pipe 25b by the suction force of the air supply device 21, and the blowing pipe from the methane gas pipe 25c by the force of the air supply device 21. 24 is blown into the methane fermentation septic tank 1. As this air supply device 21, a general blower or the like can be used. In addition, since the blow pipe 24 has a large number of holes and protrudes into the processing object, the methane gas sent through the methane gas pipe 25c by the air supply device 21 is released into the processing object in a bubble state. In combination with the methane bubbles generated in the original methane fermentation, a strong upward flow can be formed. The blowing tube 24 may be a rod-shaped tube having a bubble discharge hole at the tip, but preferably has a ring shape at the tip and provided with a bubble discharge hole.

また、図３のシステムにおいては、脱硫装置２２と送気装置２１の間の配管に、弁２６を介してメタンガス取出し口２３が設置されており、配管２５ａ、脱硫装置２２、配管２５ｂ、送気装置２１および吹込み管２４と循環するメタンガスの濃度がある程度高くなった後には、ここからメタンガスを取り出し、利用することができる。   In the system of FIG. 3, a methane gas outlet 23 is installed in a pipe between the desulfurization device 22 and the air supply device 21 via a valve 26, and a pipe 25 a, the desulfurization device 22, a pipe 25 b, an air supply After the concentration of the methane gas circulating with the apparatus 21 and the blow-in pipe 24 becomes high to some extent, the methane gas can be taken out from this and used.

図４は、本発明のメタン発酵浄化システムの別の態様の概要を示す図面である。図中の各記号は、前記と同じである。本態様のメタン発酵浄化システムは、図３のものと、基本的に送気装置２１と脱硫装置２２の位置が異なる。すなわち、本態様のメタン発酵浄化システムでは、メタン発酵浄化槽１で発生したメタンガスは、メタンガス分離部１０から、メタンガス配管２５ｄを通り、直接送気装置２１に送り込まれる。   FIG. 4 is a drawing showing an outline of another aspect of the methane fermentation purification system of the present invention. Each symbol in the figure is the same as described above. In the methane fermentation and purification system of this embodiment, the positions of the air supply device 21 and the desulfurization device 22 are basically different from those in FIG. That is, in the methane fermentation and purification system of this aspect, the methane gas generated in the methane fermentation and purification tank 1 is sent directly from the methane gas separation unit 10 to the air supply device 21 through the methane gas pipe 25d.

そして、この送気装置２１中のメタンガスは、その力によりメタンガス配管２５ｅを通じて脱硫装置２２に送り込まれ、脱硫される。この脱硫されたメタンガスは、メタンガス配管２５ｆを通じ吹込み管２４から気泡状態で処理物中に放出される。   And the methane gas in this air supply apparatus 21 is sent into the desulfurization apparatus 22 through the methane gas piping 25e by the force, and is desulfurized. The desulfurized methane gas is discharged into the treatment object in the form of bubbles from the blowing pipe 24 through the methane gas pipe 25f.

このようにして、図４の態様のシステムでも、図３の態様のシステムと同様、メタン発酵槽２で生じたメタンガスを循環させることができるのであるが、送気装置２１と脱硫装置２２の位置が逆になるため、吹込み管２４から吹き込まれるメタンガスの吐出圧が低くなるため、これをなるべく上部に設けることが好ましい。例えば、低い圧力でも気泡として放出できるように、メタン発酵槽２の上部５付近に吹込み管２４を設けることが好ましい。   4, the methane gas generated in the methane fermentation tank 2 can be circulated in the system of the embodiment of FIG. 4 as well, but the positions of the air supply device 21 and the desulfurization device 22 are the same. Therefore, since the discharge pressure of the methane gas blown from the blow pipe 24 becomes low, it is preferable to provide this at the upper part as much as possible. For example, it is preferable to provide the blowing pipe 24 in the vicinity of the upper part 5 of the methane fermentation tank 2 so that it can be released as bubbles even at a low pressure.

なお、吹込み管２４の位置も、吹き込んだメタンガスがなるべく長い距離を移動することで、全体の循環を良くするよう、導出管接続部６から離すことが望ましい。例えば、メタン発酵槽２の上面５が導出管接続部６を頂点とし、これに向かって片流れの屋根の形状である場合は、導出管接続部６と戻し管４は、メタン発酵槽２中での処理物が大きく循環するよう正反対の位置に設けられる（すなわち、導出管接続部６は上面５の最も高いところに設けられるのに対し、戻り管４は、上面５の最も低いところあるいはその近傍に設けられる）ことが好ましいが、上記吹込み管２４もこの戻し管４に近い位置に設けてメタンガスが広く処理物中に放出され、最終的に導出管接続部６に集められるようにすることが好ましい。また、図４では、送気装置２１の手前の配管に、弁２６を介してメタンガス取出し口２３が設置されているが、これに限らず、送気装置２１の後にメタンガス取り出し口を設けても良い。   The position of the blowing pipe 24 is preferably separated from the outlet pipe connecting portion 6 so that the blown methane gas moves as long as possible to improve the overall circulation. For example, when the upper surface 5 of the methane fermentation tank 2 has the outlet pipe connection portion 6 as the apex and is in the shape of a single-flow roof toward this, the outlet pipe connection portion 6 and the return pipe 4 are in the methane fermentation tank 2. The outlet pipe connection portion 6 is provided at the highest position on the upper surface 5 while the return pipe 4 is provided at the lowest position in the vicinity of the upper surface 5 or in the vicinity thereof. However, the blowing pipe 24 is also provided at a position close to the return pipe 4 so that the methane gas is widely discharged into the processed material and finally collected at the outlet pipe connecting portion 6. Is preferred. Further, in FIG. 4, the methane gas outlet 23 is installed in the pipe before the air supply device 21 via the valve 26, but the present invention is not limited to this, and a methane gas extraction port may be provided after the air supply device 21. good.

本発明のシステムにおいて、低動力でありながら十分なメタン発酵が行われ、かつ安定に脱硫された、ある程度の濃度のメタンガスを供給し得る理由は、図３にシステムにより説明すれば次の通りである。すなわち、メタン発酵槽２中で生じたメタンガスの気泡は、処理物との混合物（以下、「含メタン処理物」という）の状態で、その浮力により、上部へと浮上を開始するが、前記のように既に生成していたメタンガスも、吹込み管２４を介して処理物中に吹き込まれるため、この力も加わって、含メタン処理物はより強い力で上方へ移動する。   In the system of the present invention, the reason why a certain level of methane gas can be supplied that has been sufficiently methane-fermented while being low in power and has been stably desulfurized is described as follows by referring to FIG. is there. That is, the bubbles of methane gas generated in the methane fermentation tank 2 start to float upward due to the buoyancy in the state of a mixture with the treated product (hereinafter referred to as “methane-containing treated product”). Since the methane gas that has already been generated is blown into the processed material through the blowing pipe 24, this force is also applied, and the methane-containing processed material moves upward with a stronger force.

そして、本発明システムで用いるメタン発酵槽２の上部５は、前記のように導出管接続部６が最も高い位置となるよう形成されているから、含メタン処理物はすべて導出管接続部６へ集まることになる。   And since the upper part 5 of the methane fermentation tank 2 used by this invention system is formed so that the outlet pipe connection part 6 may become the highest position as mentioned above, all the methane-containing processed materials go to the outlet pipe connection part 6. Will be gathered.

この導出管接続部６は、図２にも示すように、斜め上方に向かって伸びている導出管３およびこれと続く戻し管４と接続しているから、含メタン処理物は、導出管３を通って強い力で上方に移動し、戻し管４上部に設けられたメタンガス分離部１０に至り、メタンガスと処理物に分かれる。   As shown in FIG. 2, the outlet pipe connecting portion 6 is connected to the outlet pipe 3 extending obliquely upward and the return pipe 4 that follows the outlet pipe 3. It moves upward with a strong force, reaches the methane gas separation unit 10 provided at the upper part of the return pipe 4, and is separated into methane gas and processed material.

このようにしてメタンガス分離部１０において分離されたメタンガスは、配管２５ａおよび２５ｂを介した送気装置２１の吸引力により、配管２５ａから吹きこみ管２４へと循環を開始する。   The methane gas thus separated in the methane gas separation unit 10 starts to circulate from the pipe 25a to the blow-in pipe 24 by the suction force of the air supply device 21 via the pipes 25a and 25b.

一方、メタンガスが分離された処理物は、メタンガス気泡が無くなったことによる比重の増加と、また、継続的に導出管３を通って上方に移動して来る含メタン処理物の圧力によって、戻し管４を下に向かって流下し、戻し管出口８を通ってメタン発酵槽２に戻る。   On the other hand, the treated product from which methane gas has been separated has a return pipe due to an increase in specific gravity due to the disappearance of methane gas bubbles and the pressure of the methane-containing treated product that continuously moves upward through the outlet pipe 3. 4 flows downward and returns to the methane fermentation tank 2 through the return pipe outlet 8.

このようなメカニズムが働くため、本発明メタン発酵浄化装置では少ない外部動力により処理物を循環、撹拌させることが可能となる。更に、処理物投入口９から、糞尿等を投入する場合には、それらが戻り管４を流れ落ちるため、この力によっても循環、撹拌が図れる。特に、図２に示すように、メタンガス分離部１０に処理物投入口９を設けた場合は、処理物上にスカムが発生しても投入される処理物によって戻し管４に戻され、メタン発酵槽へと戻ることになる。   Since such a mechanism works, in the methane fermentation and purification apparatus of the present invention, the processed product can be circulated and stirred with a small amount of external power. Furthermore, when manure or the like is introduced from the processed material introduction port 9, they flow down the return pipe 4, so that circulation and agitation can be achieved by this force. In particular, as shown in FIG. 2, in the case where the methane gas separation unit 10 is provided with the processed material inlet 9, even if scum is generated on the processed material, it is returned to the return pipe 4 by the processed material that is input. It will return to the tank.

図４のシステムでも、メタンガス分離部１０において分離されたメタンガスが、配管２５ｄを介した送気装置２１の吸引力により、脱硫装置２２を通った後、吹きこみ管２４へ吹き込まれ循環を開始する以外は、図３のシステムとほぼ同一である。   In the system of FIG. 4 as well, the methane gas separated in the methane gas separation unit 10 passes through the desulfurization device 22 by the suction force of the air supply device 21 through the pipe 25d, and is then blown into the blow-in pipe 24 to start circulation. Except for this, it is almost the same as the system of FIG.

なお、本発明のシステムは、全体として密閉された構造であることが必要である。すなわち、空気が何れかから流入すると、これがメタンガス中に混入し、メタン発酵槽中に吹き込まれた場合に、嫌気条件が維持できなくなるためである。従って、本システムで用いるメタン発酵槽２は、空気等の流入しない密閉した構造のもの、例えば鉄製のタンクや、コンクリートで構成されたものが好ましい。   In addition, the system of this invention needs to be a structure sealed as a whole. That is, if air flows in from either, it is mixed in methane gas, and when it is blown into the methane fermentation tank, anaerobic conditions cannot be maintained. Therefore, the methane fermentation tank 2 used in the present system is preferably a sealed structure in which air or the like does not flow, such as an iron tank or concrete.

また、メタン発酵槽２の下部には、発酵での残留固形物を取り出すための汚泥排出管１１を設けることが好ましい。更に、本発明のメタン発生装置を寒冷地で利用する場合には、加熱をすることが好ましい。この場合、加熱機器を導出管３や、メタン発酵槽２中に設置しても良いが、導出管３に加熱機器を設置する方が構造的に簡単であり、好ましい。   Moreover, it is preferable to provide the sludge discharge pipe 11 for taking out the solid residue in fermentation in the lower part of the methane fermenter 2. Furthermore, when the methane generator of the present invention is used in a cold region, heating is preferable. In this case, the heating device may be installed in the outlet tube 3 or the methane fermentation tank 2, but it is structurally simple and preferable to install the heating device in the outlet tube 3.

以上のように構成された本発明によれば、発生するメタンガス気泡の浮力と、送気装置２１により送り込まれるメタンガス気泡の浮力を利用して常に処理物がメタン発酵槽２、導出管３および戻り管４の間を循環するため、少ない動力で撹拌することが可能である。しかも、吹き込むメタンガスは、空気と異なり酸素を含まないものであるため、メタン発酵の嫌気条件を妨げることはない。   According to the present invention configured as described above, the processed material is always treated using the buoyancy of the generated methane gas bubbles and the buoyancy of the methane gas bubbles sent by the air supply device 21, and the processed product is always returned to the methane fermentation tank 2, the lead-out pipe 3, and the return. Since it circulates between the pipes 4, it is possible to stir with less power. And since the methane gas which blows in does not contain oxygen unlike air, it does not disturb the anaerobic conditions of methane fermentation.

また、発生したメタンガスは、メタンガス分離部１０から送気装置２１の吸引力に基づき、配管２５から吹きこみ管２４へと循環することで、濃度を高く、また圧力を高めることができるので、より安定に利用しやすいものとなる。特に、脱硫装置２２を設けた本発明システムにより得られる、硫化水素を除去した純度の高いメタンガスは広く一般向けに利用しやすいものである。   Moreover, since the generated methane gas is circulated from the pipe 25 to the blow-in pipe 24 based on the suction force of the air supply device 21 from the methane gas separation unit 10, the concentration can be increased and the pressure can be increased. It will be stable and easy to use. In particular, high-purity methane gas from which hydrogen sulfide has been removed, which is obtained by the system of the present invention provided with the desulfurization apparatus 22, is widely used for general purposes.

現在、畜産農家等では、家畜の糞と尿を分離し、糞は堆肥化し、尿は活性汚泥処理を行うことが主流であるが、本発明のメタン発酵浄化槽では糞尿の混合処理が可能なので、維持コストが大幅に低下させることができる。また、本発明のメタン発酵装置では、特段撹拌装置等を用いることはなく、送気装置を用いるだけであるので、その建設費も安価となるので、経済性が高く、畜産農家にとって極めて経済的なものである。   Currently, in livestock farmers, etc., the mainstream is to separate the feces and urine of livestock, compost the manure, and the activated sewage to treat the urine, but in the methane fermentation septic tank of the present invention, fecal urine can be mixed, Maintenance costs can be significantly reduced. Further, in the methane fermentation apparatus of the present invention, a special stirring device or the like is not used, and only an air supply device is used. Therefore, the construction cost is also low, so that the economy is high and extremely economical for livestock farmers. Is something.

また、それに限らず、小規模酒造所の廃液、レストラン等の残飯あるいはゴミ処理場の生ゴミなどを処理し、メタンガスを得ることができるので、種々の事業所において広く利用しうるものである。   In addition, the present invention is not limited to this, and can treat effluent from small-scale breweries, leftovers from restaurants, etc., or raw garbage from garbage disposal plants to obtain methane gas, so that it can be widely used in various business establishments.

１ … … メタン発酵浄化装置
２ … … メタン発酵槽
３ … … 導出管
４ … … 戻し管
５ … … メタン発酵槽上面
６ … … 導出管接続部
７ … … 戻し管接続部
８ … … 戻し管出口
９ … … 処理物投入口
１０ … … メタンガス分離部
１１ … … 汚泥排出管
１２ … … Ｕ字管
２１ … … 送気装置
２２ … … 脱硫装置
２３ … … メタンガス取出し口
２４ … … 吹込み管
２５ … … メタンガス配管
２６ … … 弁
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...... Methane fermentation purification apparatus 2 ...... Methane fermentation tank 3 ...... Outlet pipe 4 ...... Return pipe 5 ...... Methane fermentation tank upper surface 6 ...... Outlet pipe connection part 7 ...... Return pipe connection part 8 ...... Return pipe outlet 9…… Processed material inlet 10…… Methane gas separation part 11…… Sludge discharge pipe 12…… U-shaped pipe 21…… Air supply device 22…… Desulfurization device 23…… Methane gas outlet 24…… Blowing tube 25… … Methane gas piping 26…… valve

Claims (5)

（１）メタン発酵槽と、当該メタン発酵槽で生成するメタンガスを、処理物とともにメ
タンガス分離部に導く導出管と、メタンガスを分離した後の処理物を前記メタン発酵
槽に戻す戻し管とを有し、前記メタン発酵槽の上面は、前記導出管接続部が最も高い
位置となるよう形成され、当該導出管は、少なくとも前記導出管接続部より高い位置
において、前記戻し管と接続し、前記戻し管の上部は、メタンガス分離部を形成し、
前記戻し管の下部は、前記メタン発酵槽と連通すると共に、処理物投入口を前記メタ
ンガス分離部または戻し管の上部に設けたメタン発酵浄化装置；
（２）前記メタン発酵浄化装置のメタンガス分離部とメタンガス配管で連通し、メタン ガスを送気する送気装置；
（３）メタン発酵槽中に設けられ、前記送気装置と連通し、メタン発酵槽中にメタンガ
スを吹き込む吹込み管；および
（４）メタンガス配管の何れかに設けられたメタンガス取り出し部
を有することを特徴とするメタン発酵浄化システム。 (1) A methane fermentation tank, a lead-out pipe that guides the methane gas produced in the methane fermentation tank together with the processed product to the methane gas separation unit, and a return pipe that returns the processed product after separating the methane gas to the methane fermentation tank. And the upper surface of the methane fermenter is formed so that the outlet pipe connecting portion is at the highest position, and the outlet pipe is connected to the return pipe at least at a position higher than the outlet pipe connecting portion, The upper part of the return pipe forms a methane gas separation part,
A lower part of the return pipe communicates with the methane fermentation tank, and a methane fermentation and purification apparatus in which a process input is provided at the upper part of the methane gas separation unit or the return pipe;
(2) An air supply device that communicates with the methane gas separation part of the methane fermentation and purification device through a methane gas pipe and supplies methane gas;
(3) provided in the methane fermentation tank, communicated with the air supply device, and blown pipe for injecting methane gas into the methane fermentation tank; and (4) a methane gas extraction section provided in any of the methane gas pipes. A methane fermentation purification system characterized by that. メタンガス分離部と送気装置の間に脱硫装置を設けた請求項１記載のメタン発酵浄化システム。   The methane fermentation purification system according to claim 1, wherein a desulfurization device is provided between the methane gas separation unit and the air supply device. 送気装置の後に脱硫装置を設けた請求項１記載のメタン発酵浄化システム。   The methane fermentation purification system according to claim 1, wherein a desulfurization device is provided after the air supply device. メタン発酵槽上面が、導出管接続部６を頂点とする円錐もしくは四角錐型の形状である請求項１ないし３の何れかの項記載のメタン発酵浄化システム。   The methane fermentation purification system according to any one of claims 1 to 3, wherein the upper surface of the methane fermentation tank has a conical or quadrangular pyramid shape with the outlet pipe connecting portion 6 as a vertex. メタン発酵槽上面が、導出管接続部６に向かって上ってゆく片流れ屋根の形状である請求項１ないし３の何れかの項記載のメタン発酵浄化システム。
The methane fermentation purification system according to any one of claims 1 to 3, wherein the upper surface of the methane fermentation tank has a shape of a single-flow roof that rises toward the outlet pipe connection portion 6.
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