JP2012161761A

JP2012161761A - メタン発酵槽及びボトムシートの施工方法

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Publication number: JP2012161761A
Application number: JP2011025050A
Authority: JP
Inventors: Minoru Fukano; 実深野
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2011-02-08
Filing date: 2011-02-08
Publication date: 2012-08-30
Anticipated expiration: 2031-02-08
Also published as: JP5209071B2

Abstract

【課題】ボトムシートの破断を抑制し得るメタン発酵槽及びボトムシートの施工方法を提供することにある。
【解決手段】実施形態によれば、貯水池と、貯水池を複数に仕切るコンクリート製の仕切り壁１２と、貯水池中の廃水を攪拌する上下動可能な攪拌装置１５と、貯水池の底部及び傾斜部に少なくとも配置されたボトムシート２５と、廃水で発生するメタンガスを内側に貯蔵するガス不透過性の天幕用カバーシート２６と、ボトムシート及び天幕用カバーシートの端部を固定する固定具と、天幕用カバーシートの内側に配置されたメタンガス回収用の配管２７を具備し、ボトムシートは、貯水池の対向する土手部のうち一方の土手部から反対側の土手部まで達するボトムシート片と、土手部に隣接する別な土手部から前記ボトムシート片まで展張するボトムシート用素材と、貯水池のコーナー部のボトムシート用素材の切断片とから構成されているメタン発酵槽が得られる。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、メタン発酵槽及びこのメタン発酵槽に使用されるボトムシートの施工方法に関する。

従来、工場からの有機性廃水は、例えば、次のように処理されている。即ち、工場からの有機性廃水はボイラーで加熱した後、メタン発酵槽に送り、このメタン発酵槽で有機性廃水を約３５℃程度で発酵してメタンガスを回収し、残りの有機性廃水は素掘りの貯水池やタンク等に収容していた。

ところで、有機性廃水等の液体を貯蔵するタンクは数多くあるが、大型のタンクをＦＲＰパネル、鋼板、又はコンクリートなどで構築すると巨額の設備費用が必要となる。このため、大型のタンクでは、大地形状を活用し、そこにシートを敷設してタンクを形成する方式が採用されている。この方式は、特に地価の安い海外で数多く使用されるケースがある。このシート式タンクの中で、気体と液体の両方を貯蔵する場合、ボトムシート及びカバーシートが必要になる。これらのシートは巨大なことから敷設に技術とノウハウを必要とする。これらのシートは場合によっては１００ｍ×１００ｍ以上の広さに及ぶ場合もあり、重量はボトムシートとカバーシートの合計で４０トンを超えるケースもある。従って、巨大な構築物を目的に合わせてボトムシートやカバーシートを施工するには技術を必要とする。

巨大な凹部形状を活用したガス貯蔵可能な密閉型タンクにおけるボトムシートは、例えば次のようにして構築される。まず、例えば幅７ｍ、長さ約１００ｍ、重さ１．５トン程度の複数のロール形状のシートを展張した後、展張されたシートの端部同士を溶着，切断し、これを繰り返してタンク内側（底面及び法面）を覆う大きさの１枚のボトムシートを形成する。ここで、カバーシートの材質としては、例えばＨＤＰＥ（High-Density Polyethylene：高密度ポリエチレン）を用いる。つづいて、このボトムシートの四方の端部を凹部形状の貯水池の土手部に固定することにより、密閉形タンクのボトムシートを築造する。ボトムシートで覆われた貯水池には例えば工場からの有機性廃水などが収容され、有機性廃水で発生したメタンガスは天幕用カバーシートの内側に配置されたガス回収装置により回収される。

特開２００４−６８３７６号公報

上述したように、ボトムシートの四方の端部は、凹部形状の貯水池の土手部に固定していた。ところで、ボトムシートの施工時は、天候、気温によってはボトムシートの温度が上昇し、ボトムシートが伸長する。しかし、施工終了後、メタン発酵槽に有機性廃水を注水すると、有機性廃水によってボトムシートの温度が低下し、ボトムシート全体に収縮応力が発生する。また、敷設するシート長が長い（タンクの容量が大きい）ほど、収縮幅が大きくなる。このようにボトムシート全体は収縮するが、ボトムシートの端部が貯水池の土手部に固定されているため、ボトムシートが破断する恐れがあった。

実施形態の目的は、施工時と注水後のシート温度差によることなく、ボトムシートの破断を抑制し得るメタン発酵槽及びボトムシートの施工方法を提供することである。

実施形態のメタン発酵槽は、嫌気性有機物を含む廃水を収容するメタン発酵槽であり、前記廃水を収容する，内側周囲に傾斜部が形成された貯水池と、この貯水池を複数に仕切るコンクリート製の仕切り壁と、この仕切り壁の両側に該仕切り壁から夫々離間して配置され，貯水池中の廃水を攪拌する上下動可能な攪拌装置と、前記貯水池の底部及び傾斜部に配置されたボトムシートと、廃水で発生するメタンガスを内側に貯蔵するガス不透過性の天幕用カバーシートと、前記ボトムシート及び天幕用カバーシートの端部を固定する固定具と、前記天幕用カバーシートの内側に配置されたメタンガス回収用の配管とを具備し、前記ボトムシートは、貯水池の対向する土手部のうち一方の土手部から反対側の土手部まで達するボトムシート片と、土手部に隣接する別な土手部から前記ボトムシート片まで展張するボトムシート用素材と、貯水池のコーナー部のボトムシート用素材の切断片とから構成されていることを特徴とする。

第１の実施形態に係るメタン発酵槽の概略的な断面図。図１のメタン発酵槽を別な断面から見た概略的な断面図。図１及び図２のメタン発酵槽の概略的な平面図。図１及び図２のメタン発酵槽に使用される天幕用カバーシート、ボトムシートの端部を固定するための固定部材の説明図。図１及び図２のメタン発酵槽に使用されるボトムシートの施工方法の説明図。第２の実施形態に係るメタン発酵槽の概略的な平面図。第３の実施形態に係るメタン発酵槽の概略的な平面図。

以下、実施形態に係るメタン発酵槽、及びこのメタン発酵槽の一構成であるボトムシートの施工方法について図面を参照して説明する。なお、実施形態は下記に述べることに限定されない。
（第１の実施形態）
本実施形態に係るメタン発酵槽について図１〜図５を参照して説明する。ここで、図１はメタン発酵槽の概略的な断面図、図２は図１のメタン発酵槽を別な断面から見た概略的な断面図、図３は図１及び図２のメタン発酵槽の概略的な平面図、図４はメタン発酵槽の一構成である貯水池の土手部、底部及び仕切り壁の上部に配置される固定具の説明図、図５は図１及び図２のメタン発酵槽に使用されるボトムシートの施工方法の説明図である。

図１中の符号１１は、コンクリート製の仕切り壁１２により２つに仕切られた約１００ｍ×１００ｍの矩形状の貯水池を示す。貯水池１１は、四方に傾斜部１１ａと土手部１１ｂを有している。仕切り壁１２は、基礎１３により貯水池１１の底部及び傾斜部１１aに固定されている。仕切り壁１２の両側には、貯水池１１中の有機性廃水１４を攪拌するための攪拌装置１５が夫々２基ずつ取り付けられている。

攪拌装置１５は、前記仕切り壁１２の根元近くの貯水池底部に打ち込まれたコンクリートブロック１６と、このコンクリートブロック１６に立設されたガイドバー１７と、これらのガイドバー１７に沿って上下動するプロペラ式攪拌機１８と、この攪拌機１８を吊り下げる吊り下げ機構１９とから構成されている。吊り下げ機構１９は、仕切り壁１２の上端部のコンクリート床（図示せず）に固定された支持具２０と、この支持具２０の先端部に設けられた滑車２１と、一端が前記攪拌機１８に固定されて攪拌機１８を滑車２１を介して上下動させる鎖２２と、この鎖２２を巻き上げる巻き上げ機（図示せず）から構成されている。前記攪拌装置２５のガイドバー１７が位置する前記仕切り壁１２の上部側壁には、ガイドバー１７や鎖２２を通すための箱型状のボックス２３が設けられている。このボックス２３の下部より貯水池１１の有機性廃水１４の水面が上になることで、ボックス２３は水封の効果もある。

貯水池１１の土手部１１ｂにはコンクリート枠（図示せず）が敷設され、このコンクリート枠及び前記仕切り壁１２のコンクリート床の上部には、図４に示すような高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）製の固定具２４が埋め込まれている。また、貯水池１１の底部のコンクリートブロック１６にも固定具２４が埋め込まれている。この固定具２４のうち、図４のラインＬよりも下側の部分がコンクリートよりも下側の部分がコンクリート枠等に埋め込まれ、その他の部分は露出した状態にある。

貯水池１１の底部、傾斜部１１ａ及び仕切り壁１２には、ＨＤＰＥ製のボトムシート２５が敷設されている。ここで、ボトムシート２５は、貯水池１１の対向する土手部１１ｂのうち一方の土手部１１ｂから反対側の土手部１１ｂまで達するボトムシート片と、土手部１１ｂに隣接する別な土手部１１ｂから展張するボトムシート用素材と、貯水池１１のコーナー部のボトムシート用素材の切断片と、仕切り壁１２の上部から貯水池１１の底部まで展張するボトムシート用素材から構成されている。

ボトムシート２５の端部は、貯水池１１の土手部１１ｂの固定具２４及び仕切り壁１２の固定具２４に溶着して固定されている。また、ボトムシート２５は、コンクリートブロック１６部分ではその一部が部分的に開口され、その周縁部がコンクリートブロック１６に埋め込まれた固定具２４に溶着して固定されている。更に、ボトムシート２５は、ボックス２３が存在する部分でも開口されている。貯水池１１の上部は、比重０．９４のガス不透過性のＨＤＰＥ製天幕用カバーシート２６により覆われている。カバーシート２６の端部は、貯水池１１の土手部１１ｂ、仕切り壁１２の上端部、及びボックス２３の上端部に固定されている。

天幕用カバーシート２６の内側で貯水池１１内の有機性廃水１４の上方には、有機性廃水１４で発生したメタンガスを回収するガス回収配管２７が配置されている。このガス回収配管２７の下部側にはメタンガスを吸入するための複数の微細孔が穿設され、図示しない開閉バルブ、ファン、メタンガス回収部とともにガス回収装置が構成されている。

次に、図１、図２のメタン発酵槽におけるボトムシートの施工方法について、図５を参照して説明する。なお、便宜上、仕切り壁の片側の貯水池にボトムシートを施工する場合について説明する。

まず、貯水池１１の互いに向き合う土手部１１ｂのうち、一方の土手部１１ｂに図５に示すように帯状のボトムシート用素材３１を巻回したロール３２ａ，３２ｂを隣接して配置する。次に、ロール３２ａ，３２ｂからボトムシート用素材３１を一方の土手部１１ｂから他方の土手部１１ｂに向って矢印Ａ方向に送り出した後、適宜な長さで隣接するボトムシート用素材を切断し、素材の隣接する縁部同士を溶着する。次に、貯水池１１の底部に設けたコンクリートブロック１６の固定具２４に対応するボトムシート用素材を切断して開口部を形成する。次いで、ロール３２a，３２ｂを横方向（図５の左方向）に移動させてボトムシート用素材の溶着、切断を繰り返して貯水池１１の他方の土手部１１ｂ近くまで達する１枚の矩形状のボトムシート片（図示せず）を準備する。つづいて、貯水池１１の底部に設けたコンクリートブロック１６の固定具２４に対応するボトムシート片の開口部の縁部を固定具２４に溶着する。

次に、前記土手部１１ｂと隣り合う別の土手部１１ｂに配置したロール３３a，３３ｂからボトムシート用素材３１をボトムシート片まで送り出し、隣接するボトムシート用素材の縁部同士を溶着するとともに、前記ボトムシート片と溶着して接続する。つづいて、ロール３３a，３３ｂを縦方向（図５の下方向）に移動させて、隣接するボトムシート用素材同士との溶着、切断及びボトムシート片との溶着を繰り返す。この後、貯水池１１のコーナー部に別途用意したボトムシート用素材の切断片を配置した後、隣接する前記ボトムシート用素材やボトムシート片と溶着して接続する。

次に、仕切り壁１２の上に配置したロール（図示せず）からボトムシート用素材をコンクリートブロック１６の固定具２４やボトムシート片まで送り出して切断した後、隣接するボトムシート用素材の縁部同士を溶着する。次いで、コンクリートブロック１６の固定具２４に対応するボトムシート用素材を切断して開口部を形成した後、固定具２４に対応するボトムシート用素材の開口部の縁部を固定具２４に溶着する。なお、前記仕切り壁１２の上部に取り付けたボックス２３に対応する部分が開口したボトムシート用素材は予め用意し、隣接する他のボトムシート用素材と溶着する。つづいて、仕切り壁１２の上部から展張させたボトムシート用素材の端部をボトムシート片の端部に溶着する。この後、ボトムシート２５の端部を貯水池１１の土手部１１ｂの固定具２４、仕切り壁１２の上部の固定具２４に熱融着し、ボトムシート２５の施工を完了する。

第１の実施形態に係るメタン発酵槽は、以下に述べる効果を有する。
（１）ボトムシート２５は、三方の端部が貯水池１１の土手部１１ｂ及び底部のコンクリートブロック１６の固定具２４に溶着されたボトムシート片と、一端部が貯水池１１の土手部１１ｂの固定具２４に溶着され，他端部がボトムシート片に溶着されたボトムシート用素材と、貯水池１１のコーナー部に配置されたボトムシート用素材と、一端部が仕切り壁１２の上部の固定具２４に溶着され，他端部が前記コンクリートブロック１６の固定具２４に溶着されたボトムシート用素材から構成されている。従って、ボトムシート全体の四方の端部が貯水池の土手部等に固定された従来のボトムシートと比べて、ボトムシートが複数個のボトムシート用素材とボトムシート片から構成されるため、施工時と注水後の温度差の影響を受けにくく、ボトムシート２５の破断を最小に抑えることができる。

（２）貯水池１１を仕切る仕切り壁１２に隣接して配置された攪拌装置１５により、貯水池１１に収容された廃水を攪拌できるので、廃水内の沈殿物の淀みを抑制することができる。

なお、第１の実施形態では、互いに向き合う土手部間にまたがるボトムシート片を形成した後、隣接する土手部からの他のボトムシート用素材、ボトムシート用素材の切断片、仕切り壁からのボトムシート用素材を夫々溶着する場合について述べたが、これらの工程の順番は特に限定されることなく、任意に行うことができる。

（第２の実施形態）
本実施形態に係るメタン発酵槽について図６を参照して説明する。但し、図１〜図５と同部材は同符号を付して説明を省略する。
第２の実施形態のメタン発酵槽は、第１の実施形態と比べ、ガイドバー１７を支持するコンクリートブロック１６を仕切り壁１２に沿って広い領域で設けた点が異なる。従って、第２の実施形態によれば、ガイドバー１７周辺の固定具２４に溶着されたボトムシート２５への収縮応力を第１の実施形態と比べていっそう分散でき、ボトムシートの破断をより抑制し、漏水を防ぐことができる。

（第３の実施形態）
本実施形態に係るメタン発酵槽について図７を参照して説明する。但し、図１〜図５と同部材は同符号を付して説明を省略する。
第３の実施形態のメタン発酵槽は、第２の実施形態と比べ、ガイドバー１７を支持するコンクリートブロック１６を仕切り壁１２に沿って連続して設け、コンクリートブロック１６の長手方向に沿って数十ｍにわたる固定具２４を設けた点が異なる。第３の実施形態によれば、ボトムシート（底部及び傾斜部）に働く収縮応力を数十ｍにわたる固定具２４全体で受けることになり、ボトムシートの破断をいっそう抑制して漏水を防止できる。

なお、上記実施形態では、仕切り壁に沿ってボトムシートを敷設した場合について述べたが、これに限らず、仕切り壁に防水加工を施すことにより、仕切り壁へのボトムシートの敷設を省略することができる。また、上記実施形態では、２基の攪拌装置を仕切り壁を挟んで夫々配置した場合について述べたが、この数は１基でも３基以上でもよい。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１１…貯水池、１２…仕切り壁、１４…有機性廃水、１５…攪拌装置、１６…コンクリートブロック、１７…ガイドバー、１８…プロペラ式攪拌機、１９…吊り下げ機構、２０…支持具、２１…滑車、２２…鎖、２３…ボックス、２４…固定具、２５…ボトムシート、２６…天幕用カバーシート、２７…ガス回収配管。

Claims

嫌気性有機物を含む廃水を収容するメタン発酵槽であり、
前記廃水を収容する，内側周囲に傾斜部が形成された貯水池と、この貯水池を複数に仕切るコンクリート製の仕切り壁と、この仕切り壁の両側に該仕切り壁から夫々離間して配置され，貯水池中の廃水を攪拌する上下動可能な攪拌装置と、前記貯水池の底部及び傾斜部に配置されたボトムシートと、廃水で発生するメタンガスを内側に貯蔵するガス不透過性の天幕用カバーシートと、前記ボトムシート及び天幕用カバーシートの端部を固定する固定具と、前記天幕用カバーシートの内側に配置されたメタンガス回収用の配管とを具備し、
前記ボトムシートは、貯水池の対向する土手部のうち一方の土手部から反対側の土手部まで達するボトムシート片と、土手部に隣接する別な土手部から前記ボトムシート片まで展張するボトムシート用素材と、貯水池のコーナー部のボトムシート用素材の切断片とから構成されていることを特徴とするメタン発酵槽。
前記攪拌装置は、前記仕切り壁から近接した貯水池底部に打ち込まれた複数のコンクリートブロックと、これらのコンクリートブロックに夫々立設された複数のガイドバーと、これらのガイドバーに沿って上下動するプロペラ式攪拌機と、このプロペラ式攪拌機を吊り下げる吊り下げ機構とから構成されていることを特徴とする請求項１記載のメタン発酵槽。
前記攪拌装置は、前記仕切り壁の根元の貯水池底部に仕切り壁に沿って打ち込まれたコンクリートブロックと、このコンクリートブロックに立設された複数のガイドバーと、これらのガイドバーに沿って上下動するプロペラ式攪拌機と、この攪拌機を吊り下げる吊り下げ機構とから構成されてい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１乃至３いずれか記載のメタン発酵槽に使用されるボトムシートを施工する方法であり、
複数の帯状のボトムシート用素材を、仕切り壁で仕切られた貯水池の互いに向き合う土手部のうち、一方の土手部から反対側の土手部側に延出した後、ボトムシート用素材の長手方向に沿う縁部同士を熱融着により接続して貯水池の底部及び傾斜部を覆うボトムシート片を形成する工程と、
前記土手部と隣り合う別の土手部から別の帯状のボトムシート用素材を送り出し、前記ボトムシート片と熱融着により接続する工程と、
貯水池のコーナー部にボトムシート用素材の切断片を当てた後、前記土手部から送り出したボトムシート用素材と熱融着し、ボトムシートを形成する工程と、
前記ボトムシートの端部を、固定具を用いて貯水池の土手部及び底部のコンクリートブロックに固定する工程と
を具備することを特徴とするボトムシートの施工方法。