JPS5926199A - メタン発酵装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、厨芥、都市下水、汚泥、し尿、糞尿、産業
廃液等の有機系廃棄物から嫌気性消化法を利用してメタ
ンガスを発生させることを目的としたメタン発酵装置に
関する。

一般に、メタンガスは生ゴミなどの有機質廃棄物を嫌気
性の微生物で分解することによって得られる。有機質廃
棄物は、まず、酸生成菌によって酢酸、プロピオン酸、
酪酸なとの低級脂肪酸に分解され、ついでメタンフオー
ムと呼ばれるメタン細菌によって分解され、メタンガス
、炭酸ガス、水素ガスが生成される。有機物の分解消化
には、ｐＨ値７〜８が最適であるが、保高温長水路嫌気
性消化法はｐＨ調整が容易で、発酵槽中にはスカム、脱
離水、スラッジに完全分前した三層が形成され、有機質
廃棄物はスカム下で活発にメタン発酵し、カス化が行な
われ、１ｍ”当り９，５００Ｋｃａｌの高い熱量を持つ
メタンガスが回収されるので、産業用、家庭用の熱源と
して有効に利用することができる。

メタン発酵を効率的に行なわせるには、有機質廃棄物と
嫌気性メタン細菌との接触が十分性なわれる必要がある
が、メタン発酵槽で消化スラッジと有機質廃棄物とを混
合したたけで静置するとスラッジは沈降し、スカムと呼
ばれる気泡を含んだ浮上物も分離したまくになり、次に
有機質廃棄物を新たに送入しても細菌の多いスラッジと
接触しにく＼なる。沈降した下層部やスカムのような濃
縮部分では低級脂肪酸の濃度が著しく上り、メタン菌が
阻害されることになりやすい。そのため、従来は有機物
の円滑な消化を図るために発酵槽内を何らかの手段で攪
拌することが不可欠であった。

この攪拌には、ポンプによる処理水の循環方法、プロペ
ラなどによる機械攪拌方法、ガス攪拌方法などが採用さ
れているが、機械攪拌ではプロペラや軸に浮遊物が固着
する、ガス攪拌では循環ポンプから、機械攪拌では回転
軸部分などから発酵槽中に酸素が混入するなどの問題が
あり、また浮遊物濃度が高くなるほど、粘度が大きいほ
ど攪拌が困難になるなどの欠点があった。

特に、嫌気性処理によるメタン発酵では酸素をつ 断；念りとが不可欠であるが、攪拌やガス循環の際に空
気中の酸素がまぎれ込んで溶存酸素が増えるとメタン発
酵は適切に行なわれなくなる。

本願発明は、上記のような酸素混入の危険性のｋもなう
攪拌方式を採用することなく、無攪拌方式により溶存酸
素を極力少なくして完全嫌気の状態で有機物の分解消化
を静かに効率的に進めることを可能にした装置を提供す
るものである。

本願発明は、発酵槽を完全密閉状にし、その上部に一ま
たは二以上の略円錐形状の蓋部からなるカスドームを設
けるとともに、有機質廃棄物を含む汚水の固−液分離沈
降槽を発酵槽に隣接して設け、沈降した固形分は分離沈
降槽の下部の開孔から発酵槽中の脱離液部分へ流入させ
るようにし、分離沈降槽の水位の上昇によって発酵槽の
上部のスカムがガスドーム内に上昇し、蓋部の傾斜壁面
からの押圧力により自然に破砕されるようにし、かつ、
分離沈降槽の液面部分に水平に屋根状の固−液分離沈降
促進板を設けたことを特徴とする。

本願発明は、上記のような構成要件を適切に組み合せる
ことによって、発酵槽への酸素の混入が避けられ、ガス
ドームの保温効果、スカムの自然な破砕、新しく送入し
た有機物とメタン菌との良好な接触、適切な固−液分離
などの顕著な効果が達成される。

以下、本願発明の装置の実施例を図面にもとづいて説明
する。

この発明の装置は、全体がＦＲＰなどの強化樹脂などを
用いて通常の方法で製作したメタン発酵装置１からなる
。

発酵槽Ａは完全に密閉し、その上部には一または二以上
の略円錐形状の蓋部２を有するガスドーム６を密閉状に
設ける。蓋部を完全密閉状にしたためスカム層は空気に
さらされることがなく、酸化による固いスカムの形成が
避けられる。また、外部大気中へ逃げようとする熱を捉
える働き、すなわち炭酸ガスによる温室効果および炭酸
ガスの還元効果を高め、メタンフォーマ−の増殖に大き
な効果を与える。生成されたメタンガスはガスドーム乙
に溜まり、ガス導管４を経て適宜外部へ取り出される。

ガスドームの隣接部の直下には仕切り板５を設け、ガス
吸引を容易にするとともにスカム層の移動を防止する。

分解発酵槽の底部のスラッジＩは有機物の負荷量に合せ
て排出管６により定量ずつ抜きとる。保温構造にした分
解発酵槽の加熱は、使用時の最初に５２−５ろ°Ｃに加
熱するたけて後は発酵熱によって生ずる熱で発酵槽が暖
まり、加熱のためのエネルギーをほとんど必要としない
。

本願発明は、発酵槽内におけるスカム、脱離液、スラッ
ジの攪拌は極力避けた方がよいので、発酵槽内への新し
い有機物の供給の際にも、発酵槽内容物の攪拌が起らな
いように有機物を静かに供給しなければならない。そこ
で、新しい有機物の導入のために、スラリー状汚水を導
入して固−液分離し、固形分のみを静かに発酵槽Ａに導
入するための分離沈降槽Ｂを発酵槽Ａの上部片側側壁７
に隣接して設ける。分離沈降槽Ｂは、その外観を第１図
に示すように、その上部の側壁８、下部の複数の漏斗状
の側壁９および端部壁１０によって形成されかつ・その
内部に垂直板１１を適宜設けるス形状など沈降槽内部に
攪拌現象の起らない細長いすき間を有する構造のもので
あればよい。

分離沈降槽Ｂの」二部に導入管２５から流入したスラリ
ー状汚水中の固形分は分離沈降槽Ｂ内を沈降し、発酵槽
のほぼ中位部の脱離液部分■の開孔部２６から発酵槽Ａ
の下部へ静かに流入する。固−液分離後の放流水は、導
入管２５の反対側に設けた排出管２７から排出する。

導入管２５から有機物を含むスラッジ状汚水を分離沈降
槽に単に流下させるだけでは固−液分離が十分ではなく
、また分離沈降槽内の液の攪拌現象も起りがちであるた
め、分離沈降槽Ｂの上部の液面直下には、流入するスラ
リー状汚水の固形分と水との分離および固形分の静かな
沈降を促進させるための装置を設ける。この装置は、第
４図に示すように、分離沈降槽の汚水導入側の端部壁１
０、これに若干の間隙をおいて対向させた支持板２８、
支持板に片持状に固着された固−液分離沈降促進板１２
、促進板の右端に対向した溢流ぜき１３、端部壁１０と
支持板２８間に形成される液循環室１４、液循環室１４
内に設けたエアリフトなどの液の強制循環装置１５を主
な構成要素とする。

分離沈降促進板１２は、その上面が汚水導入時の水面直
下に位置するように支持板に固着し、汚水中の沈澱物が
下方へすべり落ちることができるように水面に対して一
定の角度α、好ましくは６０度以上下方へ傾斜する屋根
状の２枚の板あるいは一体に成形した１枚の板からなる
。

分離沈降促進板は、支持板２８の方向へ向けて斜め下方
へ若干傾斜するように設けた方が液の循環を円滑に行な
う面で好ましい。また、水面の上方斜め方向に突出する
１〜２枚の背ビレ状板１６を第４図のように分離沈降促
進板の略左半分程度の長さまで形成し、スラリー状汚水
循環流の短絡現象を利用して表面水の整流と浮遊物の沈
降を早めるようにもできる。分離沈降促進板と背ビレ状
板１６との間には、汚水の循環を良くするために適宜の
巾の垂直板１７を設けることが望ましい。

溢流ぜき１６は、分離沈降槽内の水面を一定に保つと同
時に固−液分離後の液体のみを排出管２７へ導くもので
あるが、分離沈降促進板が処理水導入時に水面の直下の
位置になるようにせきの高さを設定する。また、溢流ぜ
き１３は導入された汚水をせきの反対方向の下方へ循環
させる当て板の役割もする。そのために、溢流ぜきの下
端部は曲面１９を設けて汚水の循環流の形成を良好にす
るとよい。溢流ぜきの上端部にはフェルトなどのフィル
ター作用をする物質２０をとりつけて有機物などの固形
分と放流水との良好な分離が行なわれるようにするとよ
い。

分離沈降槽Ｂの水位が所定レベルより低下し、新しい汚
水の導入が必要になったら、汚水を導入管２５から導入
する。分離沈降促進板上に導入管２５から流入したスラ
リー状汚水は、第４図の矢印に示すように流れ、背ビレ
状板１６および屋根状の分離沈降促進板１２の上部を流
れる際に固形分の一部が分離され、溢流ぜき１３に衝突
した水流は屋根状の分離沈降促進板の下部へもぐり込ん
で左方へ流れ、分離沈降促進板と支持板との固着部の下
方において支持板２８中に設りた開孔２９から循環室１
４に流れ込み、ここで圧縮空気の噴出力すなわちエアリ
フトにより上方へ移動させられ、循環水排出孔１８より
再び分離沈降促進板上へ排出される。

循環室１４内には圧縮空気の噴出部を設け、ポンプ（図
示せず）により空気を送給し液を強制循環させる。

導入管２５から流入した汚水は最初矢印■のように遠回
りして循環するが、次第に短絡して矢印■のように小回
りして流れるようになり、液の表層部のみを循環するよ
うになり、新鮮水の沈降槽下部への流入が避けられ、有
機質の固形分のみが下方へ静かに沈降し、発酵槽Ａ内へ
流入し、分離された水は発酵槽へは流入せずに放流水と
して排出管２７から排出される。したがって、新たに導
入した汚水によって従来法のように発酵槽内が攪拌され
るようなこともない。

処理水の導入時の分離沈降槽Ｂの水位りを発酵槽Ａの上
部の蓋部の傾斜側壁面の下部のレベルに位置するように
溢流ぜき７６の高さを設定すれば一旦低下していた分離
沈降槽の水面がスラリー状汚水の導入により次第に上昇
するにつれ、連通管状になった発酵槽のスカム面Ｓも上
昇するが、蓋部が傾斜面になっているためガスドームの
水平面積が次第に狭くなるので下方からの押圧力と蓋部
側壁２の抵抗力によってスカムにぜん断力が加わりスカ
ムの破砕が起る。すなわち、分離沈降槽Ｂ内の汚水の水
位りの上昇下降の繰り返しだけによって機械力を用いず
にスカムの破砕が円滑に行なわれるという優れた効果が
得られる。

この装置は、地上式でも地下式でも使用できる。

突起２３は地下式の場合の装置の浮上防止のための抵抗
板である。

なお、この装置は実際の使用に当っては単独での使用の
みならず、複数個接続して使用できることはもちろんで
ある。この場合は、有機物は次槽に流入させる必要があ
るので溢流ぜきにフェルトなどのフィルター装置を設け
る必要はない。

本願発明は、以上に詳述したような構成にするこ七によ
って、新しく導入した汚水から固形分のみが効率的に分
離され、これが沈降して脱離液およびスラッジと接触し
、また機械力をともなわずにスカムが破砕されることと
相まって従来のように発酵槽を積極的に攪拌せずに完全
嫌気状態て有機物り消化か行なわれるので、攪拌に要す
る設備、エネルギーが不要になり装置の保守も容易゛に
なるなどメタン発酵装置として実用性が大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本願発明のメタン発酵装置の全体を示す斜視
図。 第２図は、発酵槽の縦断面図。 第６図は、第２図の６−６線断面図。 第４図は、分離沈降促進装置の斜視図。 第５図は、別の実施例の全体を示す斜視図である。 １・・・・・・・本発明装置　　６・・・・・・・ガス
ドーム８・・・・・・・側　壁　　　　１２・・・・分
離沈降促進板１ろ・・・・・・溢流ぜき　　　１４・・
・・・液循環室１６・・・・・・背ビレ状板　　２５・
・・・・導入管２７・・・・・排出管　　　　Ａ・・・
・・・・発酵槽Ｂ・・・・・・・・分離沈降槽

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）発酵槽の上部に略円錐形の蓋部側壁を有する一ま
   たは二以上のガスドームを密閉状に設は口の発酵槽の片
   側側壁部に隣接して固−液分離沈降槽を設け、その底部
   を発酵槽の脱離液部分と連通させ、同一液分離沈降槽の
   液面直下には水平に配置した屋根状板を主とする固−液
   分離促進装置を設けるとともにその一端上部の側壁に有
   機物含有汚水の導入孔を他端側壁に放流水排出孔を設け
   たことを特徴とするメタン発酵装置。 （２）固−液分離促進装置が、汚水導入側の端部壁に対
   向した支持板に取付けられ、発酵槽の側壁に平行でかつ
   水平方向に配置された屋根状板、汚水導入側の反対側に
   設けた溢流せき、および汚水導入側の端部壁と支持板と
   の間に設けられ屋根状板の下方を流れてきた液を導入す
   る開孔とを有する液循環室とからなることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項に記載のメタン発酵装置。 （６）固−液分離促進装置の溢流ぜきの上面が、発酵槽
   の略円錐形状の蓋部の傾斜側面の下部の位置と同一水準
   になるように溢流ぜきの高さを設定することによって、
   分離沈降槽の水位の上昇・下降によって発酵槽上部のス
   カ竿ムが破砕されるようにしたことを特徴とする特許請
   求の範囲第１項または第２項記載のメタン発酵装置。