JP2011062636A

JP2011062636A - メタン発酵浄化装置

Info

Publication number: JP2011062636A
Application number: JP2009215125A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Yoshimoto; 弘吉元
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-09-17
Filing date: 2009-09-17
Publication date: 2011-03-31

Abstract

【課題】外部動力による攪拌を行わず、低いコストで運用可能でありながら、処理液を円滑に循環させることができ、効率的にメタンを発酵させることのできるメタン発酵浄化装置を提供すること。
【解決手段】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およびメタンガスを分離した後の処理物を発酵槽に戻す戻し管を有するメタン発酵浄化装置であって、前記メタン発酵槽の上面は、導出管接続部が最も高い位置となるよう形成され、前記導出管は、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、メタンガス分離部となり、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ことを特徴とするメタン発酵浄化装置。
【選択図】図１

Description

本発明はメタン発酵浄化装置に関し、更に詳細には、メタン発酵槽中を撹拌するための撹拌機構等を有することなく、低コストで稼動させることができるメタン発酵浄化装置に関する。

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。

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。

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。

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提案した（特許文献１）。このメタン発酵浄化槽は、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。

特開平１１−１９７６９６号

本発明は、外部動力による攪拌を行わず、低いコストで運用可能でありながら、処理液を円滑に循環させることができ、効率的にメタンを発酵させることのできるメタン発酵浄化装置の提供をその課題とするものである。

本発明者は、上記課題を解決べく鋭意研究を行った結果、メタン発酵槽中で発生したメタンガスを、処理物と共にメタンガス分離部に導き、メタンガスを分離した後の処理物を発酵槽に戻すようにすれば、特段の動力手段を要せず、メタン発酵槽内の円滑な処理物の循環が図れることを見出し、本発明を完成した。

すなわち本発明は、メタン発酵槽、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および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を有するメタン発酵浄化装置であって、前記メタン発酵槽の上面は、導出管接続部が最も高い位置となるよう形成され、前記導出管は、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処理物投入口を設けたことを特徴とするメタン発酵浄化装置である。

本発明のメタン発酵浄化装置は、外部動力による攪拌を行わずに低いコストで運用可能であり、しかも、スカムの発生をもたらすことなく、処理液を円滑に発酵槽内で循環させることができるものである。

そして、本発明によるメタン発酵浄化装置を使用することで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可能となる。

本発明の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。本発明のメタン発酵浄化装置の別の実施態様を模式的に示した図面である。

以下、本発明のメタン発酵浄化装置の一実施形態を示す図と共に本発明を説明する。図１は、本発明の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は汚泥排出管を示す。

本発明のメタン発酵浄化装置１は、図１に示すように、メタン発酵槽２と、導出管３および戻し管４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。

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。

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（図示せず）と接続され、発生したメタンガスを燃料等として供給することが可能となる。

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、図１では、戻し管接続部７より下に設けられているが、これに限られるものでなく、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。

本発明の装置において、特段の外部動力を使用しなくても十分なメタン発酵が行われ、かつ安定にメタンガスを供給し得る理由は、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。そして、本発明のメタン発酵槽上部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。

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。

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。

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、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。

なお、本発明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。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。

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、外部動力を必要とせず撹拌することが可能である。また、発生したメタンガスは逐次、メタンガス分離部１０に送り出されるため、安定なメタンガスの利用が可能である。

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もないので、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。

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

Claims

メタン発酵槽、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および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を有するメタン発酵浄化装置であって、前記メタン発酵槽の上面は、導出管接続部が最も高い位置となるよう形成され、前記導出管は、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ことを特徴とするメタン発酵浄化装置。
前記導出管に加熱手段が設けられている請求項１記載のメタン発酵浄化装置。