JP2017074549A - Biogas generator - Google Patents

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Hiroshi Oshibe
洋 押部
良和 白井
Yoshikazu Shirai
良和 白井
玉友 李
Yu-You Li
玉友 李
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a biogas generator having high energy recovery efficiency.SOLUTION: A biogas generator comprises a pretreatment tank having an opening in a lower part thereof, and a siphon type fermentation tank for producing biogas from a fermentation liquid containing a biomass raw material supplied through the opening of the pretreatment tank. The fermentation tank includes: a raw material charging port provided in a lower part thereof and connected to the opening; a discharge port provided at a position separated from the raw material charging port in an upper part of the fermentation tank to discharge the biogas; a first partition wall extending from a top plate to a first height position near a first predetermined distance of a bottom plate at a position between the raw material charging port and the discharge port and partitioning the fermentation tank into a first tank where a space above an opening is sealed and the raw material charging port is provided in a lower part and a second tank communicating with the first tank at a bottom thereof and provided with a discharge port in an upper part thereof; and a U-shaped tube having a first end and a second end and inserted through the opening of the first partition wall at an intermediate portion between the first end and the second end, wherein the first end and the second end extend upward with respect to the intermediate portion.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、バイオガス発生装置に関する。   The present invention relates to a biogas generator.

従来より、生ごみ粉砕処理廃液を受け入れる受け入れ部を設けるとともに、前記生ごみ粉砕処理廃液を沈殿分離する固液分離槽を備え、前記固液分離槽で固液分離された液相を外部に排水する排水部を前記固液分離槽に設け、前記固液分離槽にて沈殿分離された沈殿物を受け入れてバイオガス化する嫌気発酵槽を備え、前記固液分離槽から前記嫌気発酵槽に沈殿物を移流させる移流部を設けてなり、前記移流部に、前記固液分離槽と前記嫌気発酵槽との間を前記沈殿物により閉塞して、固形成分の前記嫌気発酵槽から前記固液分離槽への逆流を防止可能にする絞部を設けるとともに、前記沈殿物を前記絞部を介して前記嫌気発酵槽に移流させ、前記嫌気発酵槽の余剰の液相を前記絞部を介して前記固液分離槽に返送可能にする沈殿物移流機構を前記嫌気発酵槽に設け、前記嫌気発酵槽には、生成したバイオガスを外部に取り出すバイオガス取出路を設けた排水処理装置がある(例えば、特許文献1参照)。   Conventionally, a receiving part for receiving the waste pulverization waste liquid is provided, and a solid-liquid separation tank that precipitates and separates the waste pulverization waste liquid is provided, and the liquid phase separated in the solid-liquid separation tank is drained to the outside. The solid-liquid separation tank is provided with an anaerobic fermentation tank that receives the precipitate separated in the solid-liquid separation tank and converts it into biogas, and settles from the solid-liquid separation tank to the anaerobic fermentation tank An advection part for advancing the material is provided, and the solid-liquid separation of the solid component from the anaerobic fermenter of the solid component is performed by blocking the space between the solid-liquid separation tank and the anaerobic fermenter in the advection part. While providing a constriction part that can prevent backflow to the tank, the precipitate is transferred to the anaerobic fermentation tank through the constriction part, and the excess liquid phase of the anaerobic fermentation tank is transmitted through the constriction part. Precipitation advancing mechanism that enables return to solid-liquid separation tank The anaerobic provided to the fermentor, wherein the anaerobic fermentation tank, there is a waste water treatment device provided with a biogas extraction passage for taking out the generated biogas to the outside (for example, see Patent Document 1).

この排水処理装置は、貯留槽に嫌気ガスを供給する撹拌ポンプ、嫌気ガスを返送管に返送するガスリフター用ポンプ、嫌気発酵空間に嫌気ガスを散気する散気装置に嫌気ガスを供給する散気ポンプ、及び、固液分離槽に嫌気ガスを供給する撹拌ポンプを含む。   This wastewater treatment device is equipped with an agitation pump that supplies anaerobic gas to a storage tank, a pump for a gas lifter that returns anaerobic gas to a return pipe, and a diffuser that supplies anaerobic gas to an aeration device that diffuses anaerobic gas into an anaerobic fermentation space. A gas pump and a stirring pump for supplying anaerobic gas to the solid-liquid separation tank are included.

また、無動力撹拌機構を有するメタン発酵連続運転装置がある。発酵槽を仕切板で4つのチャンバーに分け、第1チャンバーと第2チャンバーとの間の仕切板にU字管を挿通し、第1チャンバーの気相部がバイオガスによって液面を押し下げる。第1チャンバーの液面がU字管の底部まで達すると、第1チャンバーの気相部に貯留されたバイオガスがU字管を通って第2チャンバーに移動し、発酵液が第1チャンバーに引き戻され、第1チャンバーの液面は上昇し、第2〜第4チャンバーの液面は下降する。このときに生じる液流動によって発酵槽内の撹拌が行われる。ただし、原料(模擬生ごみ)は、タイマー制御式のポンプによって、発酵槽の底部の第1チャンバーと第2チャンバーとの境界部に供給される(例えば、非特許文献1参照)。   There is also a methane fermentation continuous operation device having a non-powered stirring mechanism. The fermenter is divided into four chambers by a partition plate, a U-tube is inserted into the partition plate between the first chamber and the second chamber, and the gas phase portion of the first chamber pushes down the liquid level with biogas. When the liquid level of the first chamber reaches the bottom of the U-shaped tube, the biogas stored in the gas phase of the first chamber moves to the second chamber through the U-shaped tube, and the fermentation liquid enters the first chamber. Withdrawn, the liquid level in the first chamber rises and the liquid level in the second to fourth chambers falls. Stirring in the fermenter is performed by the liquid flow generated at this time. However, the raw material (simulated food waste) is supplied to the boundary between the first chamber and the second chamber at the bottom of the fermenter by a timer-controlled pump (see Non-Patent Document 1, for example).

特開2013−027851号公報JP 2013-027851 A

無動力撹拌機構を有する新規低コストメタン発酵リアクターの開発、小林拓朗、宇佐見心、李玉友、水環境学会誌 Journal of Japan Society on Water Environment Vol. 33, No. 12,pp.201-208 (2010)Development of a new low-cost methane fermentation reactor with a non-powered stirring mechanism, Takuro Kobayashi, Shin Usami, Yu Yu Li, Journal of Japan Society on Water Environment Vol. 33, No. 12, pp. 201-208 (2010 )

ところで、特許文献1記載の排水処理装置は、再生可能なエネルギーであるバイオマス原料からバイオガスを生成する際に、嫌気発酵槽に気液混相流を形成する散気ポンプを駆動するために相当な電力が必要になるので、エネルギーの回収効率が低くなるという課題がある。   By the way, the wastewater treatment apparatus described in Patent Document 1 is considerably suitable for driving a diffuser pump that forms a gas-liquid mixed phase flow in an anaerobic fermenter when biogas is generated from biomass raw material that is renewable energy. Since electric power is required, there is a problem that energy recovery efficiency is lowered.

また、非特許文献1記載のメタン発酵連続運転装置は、バイオマス原料を発酵槽に供給するためにポンプを用いているため、エネルギーの回収効率には改善の余地がある。   Moreover, since the methane fermentation continuous operation apparatus described in Non-Patent Document 1 uses a pump to supply biomass raw material to the fermenter, there is room for improvement in energy recovery efficiency.

そこで、エネルギーの回収効率の高いバイオガス発生装置を提供することを目的とする。   Therefore, an object is to provide a biogas generator with high energy recovery efficiency.

本発明の実施の形態のバイオガス発生装置は、バイオマス原料を水に沈殿させる前処理槽であって、下部に開口部を有する前処理槽と、前記前処理槽の前記開口部を介して供給される前記バイオマス原料を含む発酵液を微生物の存在下で貯容してバイオガスを生成するサイフォン式の発酵槽とを含み、前記発酵槽は、前記発酵槽の下部に設けられ、前記開口部に接続される原料投入口と、平面視で前記原料投入口から離間した位置において前記発酵槽の上部に設けられ、前記バイオガスを排出する排出口と、平面視における前記原料投入口と前記排出口との間の位置において、前記発酵槽の内部で前記発酵槽の天板から底板の第1所定距離手前の第1高さ位置まで延在し、貫通孔を有する第1隔壁であって、前記貫通孔よりも上方の空間が封止されるとともに、下部に前記原料投入口が設けられる第1槽と、前記発酵槽の底部で前記第1槽に連通されるとともに、上部に前記排出口が設けられる第2槽とに前記発酵槽の内部空間を分ける第1隔壁と、第1端及び第2端を有するU字管であって、前記第1端と前記第2端との間の中間部で前記第1隔壁の前記貫通孔に挿通され、前記中間部に対して前記第1端及び前記第2端が上方に伸延する、U字管とを有する。   The biogas generator according to the embodiment of the present invention is a pretreatment tank for precipitating a biomass raw material in water, and is supplied through a pretreatment tank having an opening in the lower portion and the opening of the pretreatment tank. And a siphon-type fermenter that stores bioferment containing the biomass raw material in the presence of microorganisms to generate biogas, and the fermenter is provided at a lower portion of the fermenter, and is provided at the opening. A raw material input port to be connected, a discharge port for discharging the biogas provided in an upper portion of the fermenter at a position spaced from the raw material input port in plan view, and the raw material input port and the discharge port in plan view A first partition that extends from the top plate of the fermenter to a first height position before the first predetermined distance of the bottom plate in the fermenter, and has a through hole, The space above the through hole is sealed In addition, the fermenter includes a first tank in which the raw material charging port is provided in the lower part, and a second tank in communication with the first tank at the bottom of the fermenter and in which the discharge port is provided in the upper part. A U-shaped tube having a first partition that divides the internal space of the first partition and a first end and a second end, wherein the through-hole of the first partition is at an intermediate portion between the first end and the second end And a U-shaped tube with the first end and the second end extending upward with respect to the intermediate portion.

エネルギーの回収効率の高いバイオガス発生装置を提供することができる。   A biogas generator with high energy recovery efficiency can be provided.

バイオガス発生装置100を示す断面図である。1 is a cross-sectional view showing a biogas generator 100. FIG. 図1に示すバイオガス発生装置100のA1−A2矢視断面を示す図である。It is a figure which shows the A1-A2 arrow cross section of the biogas generator 100 shown in FIG. バイオガス発生装置100がバイオガスを生成する工程を段階的に示す図である。It is a figure which shows the process in which the biogas generator 100 produces | generates biogas in steps. バイオガス発生装置100がバイオガスを生成する工程を段階的に示す図である。It is a figure which shows the process in which the biogas generator 100 produces | generates biogas in steps. 一般的なメタン発酵システム500を示す図である。1 is a diagram showing a general methane fermentation system 500. FIG. 電力収支を示す図である。It is a figure which shows an electric power balance.

以下、本発明のバイオガス発生装置を適用した実施の形態について説明する。   Embodiments to which the biogas generator of the present invention is applied will be described below.

<実施の形態>
図1は、バイオガス発生装置100を示す断面図である。図2は、図1に示すバイオガス発生装置100のA1−A2矢視断面を示す図である。なお、図1は、図2におけるB1−B2矢視断面に相当する位置における、バイオガス発生装置100の全体の断面を示す。
<Embodiment>
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a biogas generator 100. FIG. 2 is a view showing a cross section taken along arrow A1-A2 of the biogas generating apparatus 100 shown in FIG. In addition, FIG. 1 shows the whole cross section of the biogas generator 100 in the position corresponded to the B1-B2 arrow cross section in FIG.

図1及び図2では、図示するように直交座標系であるXYZ座標系を定義する。ここでは一例として、XY平面が水平面であり、Z軸正方向が鉛直上方である。平面視とは、Z軸正方向からXY平面を見ることをいう。   1 and 2, an XYZ coordinate system that is an orthogonal coordinate system is defined as illustrated. Here, as an example, the XY plane is a horizontal plane, and the positive Z-axis direction is vertically upward. The plan view refers to viewing the XY plane from the positive direction of the Z axis.

バイオガス発生装置100は、主な構成要素として、処理槽110を含む。バイオガス発生装置100は、処理槽110以外に、処理層110で生成されるバイオガスを処理する装置や処理層110の排水を処理する装置等を含むが、図1では省略する。   The biogas generator 100 includes a treatment tank 110 as a main component. The biogas generation apparatus 100 includes, in addition to the processing tank 110, an apparatus for processing biogas generated in the processing layer 110, an apparatus for processing wastewater of the processing layer 110, and the like, which are omitted in FIG.

処理槽110は、底板111、側壁112、天板113、仕切板114、隔壁115、116、117、U字管118、邪魔板119A、仕切板119B、及び仕切ボード119Cを有する。   The processing tank 110 includes a bottom plate 111, a side wall 112, a top plate 113, a partition plate 114, partition walls 115, 116, 117, a U-shaped tube 118, a baffle plate 119A, a partition plate 119B, and a partition board 119C.

底板111は、図2に示すように、平面視で矩形状の板状部材であり、処理槽110の底部に位置する。底板111は、処理槽110の底である。   As shown in FIG. 2, the bottom plate 111 is a plate member having a rectangular shape in plan view, and is located at the bottom of the processing tank 110. The bottom plate 111 is the bottom of the processing tank 110.

側壁112は、側壁112A、112B、112C、及び112Dを有する(図2参照)。側壁112A、112B、112C、及び112Dは、底板111の四辺に沿ってこの順に平面視で矩形環状に配置されている。このため、図1には、側壁111A及び111Cのみの断面が表れている。   The side wall 112 has side walls 112A, 112B, 112C, and 112D (see FIG. 2). The side walls 112 </ b> A, 112 </ b> B, 112 </ b> C, and 112 </ b> D are arranged in a rectangular ring shape in plan view along the four sides of the bottom plate 111 in this order. For this reason, FIG. 1 shows a cross section of only the side walls 111A and 111C.

側壁112A、112B、112C、及び112Dは、それぞれ、矩形状の板状部材であり、処理槽110の4つの側面を囲んでいる。側壁112Aには、バイオマス原料を含むスラリーを処理槽110に流入させる流入口112Eが設けられている。流入口112Eは、Z軸方向において、天板113に近い位置に設けられている。   The side walls 112 </ b> A, 112 </ b> B, 112 </ b> C, and 112 </ b> D are rectangular plate-like members, respectively, and surround the four side surfaces of the processing tank 110. The side wall 112 </ b> A is provided with an inlet 112 </ b> E through which slurry containing biomass material flows into the treatment tank 110. The inflow port 112E is provided at a position close to the top plate 113 in the Z-axis direction.

また、側壁112Cには、液体を排出する排出口112Fが設けられている。排出口112Fは、Z軸方向において、天板113に近い位置に設けられている。   Further, the side wall 112C is provided with a discharge port 112F for discharging the liquid. The discharge port 112F is provided at a position close to the top plate 113 in the Z-axis direction.

なお、以下では、側壁112A、112B、112C、及び112Dを特に区別しない場合には、単に側壁112と称す。   In the following description, the side walls 112A, 112B, 112C, and 112D are simply referred to as the side walls 112 unless particularly distinguished.

天板113は、平面視で矩形状の板状部材であり、処理槽110の上面に設けられる。ここでは、一例として、天板113の平面視での大きさは、底板111と等しいこととする。天板113には、バイオガスを排出する排出口113Aが設けられている。   The top plate 113 is a rectangular plate-like member in plan view, and is provided on the upper surface of the processing tank 110. Here, as an example, the size of the top plate 113 in plan view is assumed to be equal to the bottom plate 111. The top plate 113 is provided with a discharge port 113A for discharging biogas.

底板111、側壁112、及び天板113は、例えば、金属製又は樹脂製であり、互いに固定され、直方体状の内部空間を形成している。底板111、側壁112、及び天板113が金属製の場合は、溶接又はねじ止め等によって固定すればよい。底板111、側壁112、及び天板113が樹脂製の場合は、接着又はねじ止め等によって固定すればよい。また、底板111、側壁112、及び天板113の表面には、必要に応じて塗装又は防腐処理を施せばよい。   The bottom plate 111, the side wall 112, and the top plate 113 are made of, for example, metal or resin, and are fixed to each other to form a rectangular parallelepiped internal space. When the bottom plate 111, the side wall 112, and the top plate 113 are made of metal, they may be fixed by welding or screwing. When the bottom plate 111, the side wall 112, and the top plate 113 are made of resin, they may be fixed by bonding or screwing. Further, the surface of the bottom plate 111, the side wall 112, and the top plate 113 may be subjected to painting or antiseptic treatment as necessary.

仕切板114、隔壁115、116、117、U字管118、邪魔板119A、仕切板119B、及び仕切ボード119Cは、底板111、側壁112、及び天板113によって構築される内部空間に配設される。仕切板114、隔壁115、116、117、U字管118、邪魔板119A、仕切板119B、及び仕切ボード119Cは、例えば、金属製又は樹脂製である。   The partition plate 114, the partition walls 115, 116, 117, the U-shaped tube 118, the baffle plate 119A, the partition plate 119B, and the partition board 119C are disposed in an internal space constructed by the bottom plate 111, the side wall 112, and the top plate 113. The The partition plate 114, the partition walls 115, 116, 117, the U-shaped tube 118, the baffle plate 119A, the partition plate 119B, and the partition board 119C are made of metal or resin, for example.

仕切板114、隔壁115、116、117、U字管118、邪魔板119A、仕切板119B、及び仕切ボード119Cが金属製の場合は、溶接又はねじ止め等によって固定すればよい。仕切板114、隔壁115、116、117、U字管118、邪魔板119A、仕切板119B、及び仕切ボード119Cが樹脂製の場合は、接着又はねじ止め等によって固定すればよい。また、仕切板114、隔壁115、116、117、U字管118、邪魔板119A、仕切板119B、及び仕切ボード119Cの表面には、必要に応じて塗装又は防腐処理を施せばよい。   When the partition plate 114, the partition walls 115, 116, 117, the U-shaped tube 118, the baffle plate 119A, the partition plate 119B, and the partition board 119C are made of metal, they may be fixed by welding or screwing. When the partition plate 114, the partition walls 115, 116, 117, the U-shaped tube 118, the baffle plate 119A, the partition plate 119B, and the partition board 119C are made of resin, they may be fixed by bonding or screwing. Further, the surface of the partition plate 114, the partition walls 115, 116, 117, the U-shaped tube 118, the baffle plate 119A, the partition plate 119B, and the partition board 119C may be subjected to coating or antiseptic treatment as necessary.

仕切板114は、処理槽110の内部において、YZ平面と平行に配設される板状部材である。仕切板114は、Z軸方向においては、底板111から高さh1の位置から、天板113まで延在している。高さh1は、第2高さの一例であり、底板111から下端114Aまでの長さは、第2所定距離の一例である。   The partition plate 114 is a plate-like member disposed in parallel with the YZ plane inside the processing tank 110. The partition plate 114 extends from the bottom plate 111 to the top plate 113 from the position of the height h1 in the Z-axis direction. The height h1 is an example of a second height, and the length from the bottom plate 111 to the lower end 114A is an example of a second predetermined distance.

また、仕切板114は、Y軸方向においては、側壁112Bから側壁112Dまでの間に延在している。仕切板114の下端114Aは、側壁112Bから側壁112Dまでの間でY軸方向にわたって底板111から高さh1の位置にある。   Further, the partition plate 114 extends from the side wall 112B to the side wall 112D in the Y-axis direction. The lower end 114A of the partition plate 114 is located at a height h1 from the bottom plate 111 over the Y-axis direction between the side wall 112B and the side wall 112D.

仕切板114の下端114A以外の3辺は、側壁112B及び112Dと、天板113とに固定されている。   Three sides other than the lower end 114 </ b> A of the partition plate 114 are fixed to the side walls 112 </ b> B and 112 </ b> D and the top plate 113.

このような構成の仕切板114は、底板111から高さh1よりも高い位置において、処理槽110の内部空間をX軸負方向側とX軸正方向側とに仕切っている。また、仕切板114は、処理槽110の内部空間の底部に、高さh1のスリット114Bを構築している。スリット114Bは、高さがh1であり、側壁112Bと側壁112Dとの間にわたって設けられている。   The partition plate 114 having such a configuration partitions the internal space of the processing tank 110 into an X-axis negative direction side and an X-axis positive direction side at a position higher than the height h1 from the bottom plate 111. Moreover, the partition plate 114 constructs a slit 114 </ b> B having a height h <b> 1 at the bottom of the internal space of the processing tank 110. The slit 114B has a height of h1 and is provided between the side wall 112B and the side wall 112D.

ここでは、処理槽110のうち、仕切板114よりもX軸負方向側を前処理槽120と称し、仕切板114よりもX軸正方向側を発酵槽130と称す。前処理槽120と発酵槽130は、Z軸方向においては、底板111と天板113との間に延在しており、前処理槽120と発酵槽130とは、仕切板114の下に位置するスリット114Bによって連通されている。   Here, in the treatment tank 110, the X-axis negative direction side from the partition plate 114 is referred to as a pretreatment tank 120, and the X-axis positive direction side from the partition plate 114 is referred to as a fermentation tank 130. The pretreatment tank 120 and the fermentation tank 130 extend between the bottom plate 111 and the top plate 113 in the Z-axis direction, and the pretreatment tank 120 and the fermentation tank 130 are positioned below the partition plate 114. Are communicated by slits 114B.

なお、スリット114Bは、前処理槽120の下部に設けられる開口部の一例であるとともに、発酵槽130の下部に設けられる原料投入口の一例である。   The slit 114 </ b> B is an example of an opening provided in the lower part of the pretreatment tank 120 and an example of a raw material inlet provided in the lower part of the fermentation tank 130.

すなわち、処理槽110は、前処理槽120と発酵槽130とを含む。前処理槽120と発酵槽130は、仕切板114によって仕切られている。このような処理槽110は、前処理槽120と発酵槽130とを一体化したものである。   That is, the treatment tank 110 includes a pretreatment tank 120 and a fermentation tank 130. The pretreatment tank 120 and the fermentation tank 130 are partitioned by a partition plate 114. Such a treatment tank 110 is obtained by integrating the pretreatment tank 120 and the fermentation tank 130.

なお、前処理槽120は、調整槽又は固液分離槽として捉えてもよい。また、発酵槽130は、嫌気発酵槽として捉えてもよい。   Note that the pretreatment tank 120 may be regarded as an adjustment tank or a solid-liquid separation tank. Moreover, you may catch the fermenter 130 as an anaerobic fermenter.

前処理槽120は、バイオマス原料を含むスラリーを貯容し、バイオマス原料を沈殿させる前処理を行う槽である。前処理槽120の内部には微生物は存在しないため、バイオガスの生成は行われない。   The pretreatment tank 120 is a tank that stores a slurry containing a biomass material and performs a pretreatment for precipitating the biomass material. Since there are no microorganisms in the pretreatment tank 120, biogas is not generated.

バイオマス原料を含むスラリーは、バイオマス原料を水に混合した液体であり、基質と称す。図1には基質10として濃いドット模様で示す。基質10に含まれるバイオマス原料は、前処理槽120の下部に沈殿する。図1には沈殿物11として濃いグレーで示す。基質10は、前処理槽120のスリット114Bから発酵槽130に供給され、発酵槽130の内部では発酵液20になる。図1には発酵液20を薄いドット模様で示す。発酵液20には、バイオマス原料を分解する微生物が混合される。   The slurry containing the biomass raw material is a liquid in which the biomass raw material is mixed with water, and is called a substrate. In FIG. 1, the substrate 10 is shown by a dark dot pattern. Biomass raw material contained in the substrate 10 is precipitated in the lower part of the pretreatment tank 120. In FIG. 1, the precipitate 11 is shown in dark gray. The substrate 10 is supplied to the fermenter 130 from the slit 114 </ b> B of the pretreatment tank 120, and becomes the fermentation liquid 20 inside the fermenter 130. FIG. 1 shows the fermented liquid 20 in a thin dot pattern. The fermentation broth 20 is mixed with microorganisms that decompose the biomass material.

ここで、バイオマス原料とは、例えば、食品廃棄物、下水汚泥、畜産系廃棄物等の有機物であり、嫌気性の条件下で微生物と接触させて微生物が分解処理を行うことにより、バイオガスを発生する原料である。   Here, the biomass raw material is, for example, organic matter such as food waste, sewage sludge, livestock waste, etc., and the biogas is decomposed by contact with the microorganism under anaerobic conditions. It is a generated raw material.

また、バイオガスとは、発酵槽130の内部でバイオマス原料が分解されることによって発生するガスである。ここでは、食品廃棄物を含むバイオマス原料からメタンガスを生成する形態について説明するが、発酵槽130で生成されるバイオガスの約55%〜約65%がメタンガスであり、残りは二酸化炭素等である。   The biogas is a gas generated by decomposing a biomass raw material inside the fermenter 130. Here, although the form which produces | generates methane gas from the biomass raw material containing food waste is demonstrated, about 55%-about 65% of the biogas produced | generated with the fermenter 130 is methane gas, and the remainder is carbon dioxide etc. .

発酵槽130は、嫌気性の条件下で微生物が供給され、スリット114Bを介して前処理槽120から供給される基質10を利用して、バイオガスを生成する槽である。発酵槽130は、サイフォン式の構成を有する。   The fermenter 130 is a tank that is supplied with microorganisms under anaerobic conditions and generates biogas using the substrate 10 supplied from the pretreatment tank 120 via the slit 114B. The fermenter 130 has a siphon type configuration.

また、図1には主な構成要素のみを示すため、図示を省略しているが、発酵槽130には、温水循環ポンプが接続されている。発酵液20は、温水循環ポンプによって発酵に適した温度(例えば、30℃〜60℃の範囲のある温度、一例として、35度あるいは55度)に保持される。   Moreover, since only the main components are shown in FIG. 1, illustration is omitted, but a hot water circulation pump is connected to the fermenter 130. The fermentation liquid 20 is maintained at a temperature suitable for fermentation (for example, a temperature in the range of 30 ° C. to 60 ° C., for example, 35 degrees or 55 degrees) by a hot water circulation pump.

発酵槽130の内部において、隔壁115、116、及び117は、X軸負方向側からX軸正方向側にかけて、この順に設けられている。   In the fermenter 130, the partition walls 115, 116, and 117 are provided in this order from the X-axis negative direction side to the X-axis positive direction side.

ここでは、発酵槽130の内部空間は、3つの隔壁115、116、及び117によって、4つのチャンバー131、132、133、及び134に区分けされていることとして説明を行う。4つのチャンバー131、132、133、及び134は、互いに連通している。   Here, the internal space of the fermenter 130 will be described as being divided into four chambers 131, 132, 133, and 134 by three partition walls 115, 116, and 117. The four chambers 131, 132, 133, and 134 communicate with each other.

また、チャンバー131の内部の発酵液20の液面を液面20Aとして示す。また、チャンバー132〜134の内部の発酵液20の液面は、互いに等しくなるため、液面20Bとして示す。ここでは、一例として、チャンバー131の発酵液20の液面20Aは、前処理槽120の基質10の液面10Aと等しく、また、発酵液20の液面20Aと液面20Bも等しい場合を示す。   Moreover, the liquid level of the fermentation liquid 20 inside the chamber 131 is shown as a liquid level 20A. Moreover, since the liquid level of the fermentation liquid 20 inside the chambers 132 to 134 is equal to each other, it is shown as a liquid level 20B. Here, as an example, the liquid level 20A of the fermentation liquid 20 in the chamber 131 is equal to the liquid level 10A of the substrate 10 of the pretreatment tank 120, and the liquid level 20A and the liquid level 20B of the fermentation liquid 20 are also equal. .

隔壁115は、処理槽110の内部において、YZ平面と平行に配設される板状部材である。隔壁115は、第1隔壁の一例である。   The partition wall 115 is a plate-like member disposed in parallel with the YZ plane inside the processing tank 110. The partition 115 is an example of a first partition.

隔壁115は、Z軸方向においては、底板111から高さh2の位置から、天板113まで延在している。また、隔壁115は、Y軸方向においては、側壁112Bから側壁112Dまでの間に延在している。隔壁115の下端115Aは、側壁112Bから側壁112Dまでの間でY軸方向にわたって底板111から高さh2の位置にある。高さh2は、第1高さの一例であり、底板111から下端115Aまでの距離は、第1所定距離の一例である。   The partition wall 115 extends from the bottom plate 111 to the top plate 113 from the position of the height h2 in the Z-axis direction. The partition 115 extends between the side wall 112B and the side wall 112D in the Y-axis direction. The lower end 115A of the partition wall 115 is located at a height h2 from the bottom plate 111 over the Y-axis direction between the side wall 112B and the side wall 112D. The height h2 is an example of a first height, and the distance from the bottom plate 111 to the lower end 115A is an example of a first predetermined distance.

隔壁115の下端115A以外の3辺は、側壁112B及び112Dと、天板113とに固定されている。   Three sides other than the lower end 115 </ b> A of the partition wall 115 are fixed to the side walls 112 </ b> B and 112 </ b> D and the top plate 113.

また、隔壁115には、貫通孔115Bが設けられている。貫通孔115Bは、板状の隔壁115をX軸方向(隔壁115の厚さ方向)に貫通する開口部である。貫通孔115BのY軸方向における位置は、一例として、隔壁115のY軸方向における長さの中央である。貫通孔115Bには、U字管118が挿通されている。   The partition wall 115 is provided with a through hole 115B. The through hole 115B is an opening that penetrates the plate-like partition 115 in the X-axis direction (the thickness direction of the partition 115). The position of the through hole 115B in the Y-axis direction is, for example, the center of the length of the partition wall 115 in the Y-axis direction. A U-shaped tube 118 is inserted through the through hole 115B.

このような構成の隔壁115は、底板111から高さh2よりも高い位置において、発酵槽130の内部空間をX軸負方向側と、X軸正方向側とに仕切っている。また、隔壁115は、発酵槽130の内部空間の底部に、高さh2のスリット115Cを構築している。スリット115Cは、高さがh2であり、側壁112Bと側壁112Dとの間にわたって設けられている。   The partition wall 115 having such a configuration partitions the inner space of the fermenter 130 into an X-axis negative direction side and an X-axis positive direction side at a position higher than the height h2 from the bottom plate 111. In addition, the partition wall 115 constructs a slit 115 </ b> C having a height h <b> 2 at the bottom of the internal space of the fermenter 130. The slit 115C has a height of h2 and is provided between the side wall 112B and the side wall 112D.

ここでは、発酵槽130のうち、隔壁115よりもX軸負方向側をチャンバー131と称し、隔壁115よりもX軸正方向側で隔壁116よりもX軸負方向側をチャンバー132と称す。チャンバー131とチャンバー132は、Z軸方向においては、底板111と天板113との間に延在しており、チャンバー131とチャンバー132とは、隔壁115の下に位置するスリット115Cによって連通されている。チャンバー131は、第1槽の一例であり、チャンバー132は、第2槽の一例である。   Here, in the fermenter 130, the X axis negative direction side from the partition wall 115 is referred to as a chamber 131, the X axis positive direction side from the partition wall 115, and the X axis negative direction side from the partition wall 116 is referred to as a chamber 132. The chamber 131 and the chamber 132 extend between the bottom plate 111 and the top plate 113 in the Z-axis direction, and the chamber 131 and the chamber 132 are communicated with each other by a slit 115C positioned below the partition wall 115. Yes. The chamber 131 is an example of a first tank, and the chamber 132 is an example of a second tank.

また、チャンバー131のうちの隔壁115の下端115Aよりも上側では、U字管118によってチャンバー132に連通していること以外は、仕切板114と、天板113と、隔壁115と、発酵液20の液面20Aとによって密封される空間が生じるように構成されている。   Further, above the lower end 115 </ b> A of the partition wall 115 in the chamber 131, the partition plate 114, the top plate 113, the partition wall 115, and the fermentation broth 20 except that the U-shaped tube 118 communicates with the chamber 132. A space sealed by the liquid level 20A is formed.

チャンバー131は、スリット114Bによって前処理槽120と連通しており、前処理槽120から基質10が供給される。発酵槽130の内部では、チャンバー131からチャンバー132を経て発酵槽130の全体に基質10が供給され、バイオガスが生成される。   The chamber 131 communicates with the pretreatment tank 120 through the slit 114 </ b> B, and the substrate 10 is supplied from the pretreatment tank 120. Inside the fermenter 130, the substrate 10 is supplied to the entire fermenter 130 from the chamber 131 through the chamber 132, and biogas is generated.

チャンバー131で発生するバイオガスは、チャンバー131の上側の仕切板114と、天板113と、隔壁115と、発酵液20の液面20Aとによって密封される空間に貯まる。   The biogas generated in the chamber 131 is stored in a space sealed by the upper partition plate 114, the top plate 113, the partition wall 115, and the liquid level 20 </ b> A of the fermentation solution 20.

また、チャンバー132は、チャンバー131から基質10が供給されて、バイオガスを生成する。チャンバー132で生成されるバイオガスは、チャンバー132〜134の発酵液20の液面20Bより上の空間を経て、排出口113Aから排出される。   The chamber 132 is supplied with the substrate 10 from the chamber 131 and generates biogas. The biogas generated in the chamber 132 passes through the space above the liquid level 20B of the fermentation liquid 20 in the chambers 132 to 134 and is discharged from the discharge port 113A.

隔壁116は、処理槽110の内部において、YZ平面と平行に配設される板状部材である。隔壁116は、第2隔壁の一例である。   The partition wall 116 is a plate-like member disposed in parallel with the YZ plane inside the processing tank 110. The partition wall 116 is an example of a second partition wall.

隔壁116は、Z軸方向においては、底板111から高さh3の位置まで延在している。また、隔壁116は、Y軸方向においては、側壁112Bから側壁112Dまでの間に延在している。隔壁116の上端116Aは、側壁112Bから側壁112Dまでの間でY軸方向にわたって底板111から高さh3の位置にある。   The partition wall 116 extends from the bottom plate 111 to a height h3 in the Z-axis direction. The partition 116 extends between the side wall 112B and the side wall 112D in the Y-axis direction. An upper end 116A of the partition wall 116 is located at a height h3 from the bottom plate 111 over the Y-axis direction between the side wall 112B and the side wall 112D.

隔壁116の上端116A以外の3辺は、側壁112B及び112Dと、底板111とに固定されている。   Three sides other than the upper end 116 </ b> A of the partition wall 116 are fixed to the side walls 112 </ b> B and 112 </ b> D and the bottom plate 111.

このような構成の隔壁116は、底板111から高さh3よりも低い位置において、発酵槽130の内部空間をX軸負方向側と、X軸正方向側とに仕切っている。   The partition wall 116 having such a configuration partitions the inner space of the fermenter 130 into an X-axis negative direction side and an X-axis positive direction side at a position lower than the height h3 from the bottom plate 111.

ここでは、発酵槽130のうち、隔壁116よりもX軸負方向側で隔壁115よりもX軸正方向側をチャンバー132と称し、隔壁116よりもX軸正方向側で隔壁117よりもX軸負方向側をチャンバー133と称す。チャンバー132とチャンバー133は、Z軸方向においては、底板111と天板113との間に延在しており、チャンバー132とチャンバー133とは、隔壁116の上の空間によって連通されている。   Here, in the fermenter 130, the X-axis negative direction side of the partition wall 116 and the X-axis positive direction side of the partition wall 115 are referred to as a chamber 132, and the X-axis positive direction side of the partition wall 116 and the X-axis positive direction side of the partition wall 117. The negative direction side is referred to as a chamber 133. The chamber 132 and the chamber 133 extend between the bottom plate 111 and the top plate 113 in the Z-axis direction, and the chamber 132 and the chamber 133 are communicated by a space above the partition wall 116.

チャンバー133は、チャンバー132を介して基質10が供給されて、バイオガスを生成する。チャンバー133で生成されるバイオガスは、チャンバー132〜134の発酵液20の液面Bより上の空間を経て、排出口113Aから排出される。   The chamber 133 is supplied with the substrate 10 through the chamber 132 and generates biogas. The biogas generated in the chamber 133 is discharged from the discharge port 113A through the space above the liquid level B of the fermentation liquid 20 in the chambers 132 to 134.

隔壁117は、処理槽110の内部において、YZ平面と平行に配設される板状部材である。隔壁117は、第2隔壁の一例である。隔壁117は、Z軸方向においては、底板111から高さh2の位置から、天板113から高さh4だけ下がった位置まで延在している。   The partition wall 117 is a plate-like member disposed in parallel with the YZ plane inside the processing tank 110. The partition wall 117 is an example of a second partition wall. The partition wall 117 extends from the position at the height h2 from the bottom plate 111 to a position at a height h4 from the top plate 113 in the Z-axis direction.

また、隔壁117は、Y軸方向においては、側壁112Bから側壁112Dまでの間に延在している。隔壁117の下端117Aは、側壁112Bから側壁112Dまでの間でY軸方向にわたって底板111から高さh2の位置にある。隔壁117の上端117Bは、側壁112Bから側壁112Dまでの間でY軸方向にわたって天板113から高さh4だけ下の位置にある。   Further, the partition wall 117 extends from the side wall 112B to the side wall 112D in the Y-axis direction. The lower end 117A of the partition wall 117 is located at a height h2 from the bottom plate 111 over the Y axis direction between the side wall 112B and the side wall 112D. The upper end 117B of the partition wall 117 is at a position below the top plate 113 by a height h4 in the Y-axis direction between the side wall 112B and the side wall 112D.

隔壁117の下端117A及び上端117B以外の2辺は、側壁112B及び112Dとに固定されている。   Two sides of the partition wall 117 other than the lower end 117A and the upper end 117B are fixed to the side walls 112B and 112D.

このような構成の隔壁117は、底板111から高さh2よりも高く、かつ、天板113よりも高さh4だけ低い位置において、発酵槽130の内部空間をX軸負方向側と、X軸正方向側とに仕切っている。   The partition wall 117 having such a configuration is configured such that the inner space of the fermenter 130 is disposed on the X axis negative direction side and the X axis at a position higher than the height h2 from the bottom plate 111 and lower than the top plate 113 by the height h4. It is divided into the positive direction side.

また、隔壁117は、発酵槽130の内部空間の底部に、高さh2のスリット117Cを構築している。スリット117Cは、高さがh2であり、側壁112Bと側壁112Dとの間にわたって設けられている。また、隔壁117は、発酵槽130の内部空間の上部に、高さh4のスリット117Dを構築している。スリット117Dは、高さがh4であり、側壁112Bと側壁112Dとの間にわたって設けられている。   In addition, the partition wall 117 has a slit 117 </ b> C having a height h <b> 2 at the bottom of the internal space of the fermenter 130. The slit 117C has a height h2, and is provided between the side wall 112B and the side wall 112D. Moreover, the partition wall 117 constructs a slit 117 </ b> D having a height h <b> 4 in the upper part of the internal space of the fermenter 130. The slit 117D has a height of h4 and is provided between the side wall 112B and the side wall 112D.

ここでは、発酵槽130のうち、隔壁117よりもX軸負方向側で隔壁116よりもX軸正方向側をチャンバー133と称し、隔壁117よりもX軸正方向側をチャンバー134と称す。チャンバー133とチャンバー134は、Z軸方向においては、底板111と天板113との間に延在しており、チャンバー133とチャンバー134とは、隔壁117の上下にそれぞれ位置するスリット117C及び117Dによって連通されている。   Here, in the fermenter 130, the X axis negative direction side from the partition wall 117 and the X axis positive direction side from the partition wall 116 are referred to as a chamber 133, and the X axis positive direction side from the partition wall 117 is referred to as a chamber 134. The chamber 133 and the chamber 134 extend between the bottom plate 111 and the top plate 113 in the Z-axis direction, and the chamber 133 and the chamber 134 are formed by slits 117C and 117D respectively located above and below the partition wall 117. It is communicated.

また、チャンバー134の側壁112Cの上部には、発酵液20を排出するための排出口112Fが設けられており、チャンバー134の内部には、仕切板119Bと仕切ボード119Cが設けられている。仕切板119Bと仕切ボード119Cは、発酵液20を排出口112Fに誘導するために設けられている。   In addition, a discharge port 112F for discharging the fermentation liquor 20 is provided in the upper part of the side wall 112C of the chamber 134, and a partition plate 119B and a partition board 119C are provided in the chamber 134. The partition plate 119B and the partition board 119C are provided to guide the fermentation broth 20 to the discharge port 112F.

仕切板119Bは、プレート119B1と119B2を有する。プレート119B1は、上端が天板113に固定されており、チャンバー134のX軸方向における幅の中心において、Y軸方向に側壁112Bから側壁112Dまで伸延するとともに、Z軸負方向に伸延している。   The partition plate 119B has plates 119B1 and 119B2. The plate 119B1 has an upper end fixed to the top plate 113, and extends from the side wall 112B to the side wall 112D in the Y-axis direction at the center of the width in the X-axis direction of the chamber 134 and extends in the Z-axis negative direction. .

プレート119B2は、プレート119B1の下端に取り付けられている。プレート119B1は、プレート119B1と同様にY軸方向において側壁112Bから側壁112Dまで伸延しており、XZ平面内において、Y軸負方向側からY軸正方向側を見て、Z軸正方向に対して時計回りの方向に135度をなすように角度が付けられている。   The plate 119B2 is attached to the lower end of the plate 119B1. Similarly to the plate 119B1, the plate 119B1 extends from the side wall 112B to the side wall 112D in the Y-axis direction. In the XZ plane, the Y-axis negative direction side is viewed from the Y-axis positive direction side, and the Z-axis positive direction is viewed. The angle is set to 135 degrees in the clockwise direction.

このようなプレート119B1と119B2によって構築される仕切板119Bは、下端が発酵液20に浸かるようにサイズが設定されている。   The partition plate 119 </ b> B constructed by such plates 119 </ b> B <b> 1 and 119 </ b> B <b> 2 is sized so that the lower end is immersed in the fermentation broth 20.

仕切ボード119Cは、XZ断面の形状が一例として二等辺直角三角形であり、側壁112Cに取り付けられている。仕切ボード119Cが側壁112Cに取り付けられるZ軸方向の位置は、発酵液20に浸かる位置(液面20Bよりも下側)である。   The partition board 119C has an isosceles right triangle as an example of the XZ cross-sectional shape, and is attached to the side wall 112C. The position in the Z-axis direction where the partition board 119C is attached to the side wall 112C is a position where the partition board 119C is immersed in the fermentation broth 20 (below the liquid level 20B).

仕切ボード119Cは、Y軸方向において側壁112Bから側壁112Dまで伸延している。仕切ボード119Cの先端119C1は、XZ断面の二等辺直角三角形の形状の直角な頂点に相当する部分であり、プレート119B2の下端との間に、発酵液20Aを排出口112Fに誘導するスリットを形成している。   The partition board 119C extends from the side wall 112B to the side wall 112D in the Y-axis direction. The front end 119C1 of the partition board 119C is a portion corresponding to a right apex of the shape of an isosceles right triangle in the XZ cross section, and a slit for guiding the fermentation broth 20A to the discharge port 112F is formed between the lower end of the plate 119B2. doing.

チャンバー134の内部空間のうち、上述のような仕切板119Bと仕切ボード119Cによって囲まれる空間内の発酵液20の液面は、チャンバー134の内部空間のうちの仕切板119Bと仕切ボード119Cによって囲まれる空間以外における液面20Bとは異なる場合がある。   The liquid level of the fermentation broth 20 in the space surrounded by the partition plate 119B and the partition board 119C as described above in the internal space of the chamber 134 is surrounded by the partition plate 119B and the partition board 119C in the internal space of the chamber 134. It may be different from the liquid level 20B in a space other than the space where

チャンバー134は、チャンバー132、133を介して基質10が供給されて、バイオガスを生成する。チャンバー134で生成されるバイオガスは、チャンバー132〜134の発酵液20の液面20Bより上の空間を経て、排出口113Aから排出される。   The chamber 134 is supplied with the substrate 10 through the chambers 132 and 133 to generate biogas. The biogas generated in the chamber 134 passes through the space above the liquid level 20B of the fermentation liquid 20 in the chambers 132 to 134 and is discharged from the discharge port 113A.

また、チャンバー134では、前処理槽120から発酵槽130に供給される基質10と同じ量の発酵液20が排出口112Fから排出される。   In the chamber 134, the same amount of the fermentation liquor 20 as the substrate 10 supplied from the pretreatment tank 120 to the fermentation tank 130 is discharged from the discharge port 112F.

図1に示す状態は、液面20Aと液面20Bとのつり合いが取れており、液面20Aと液面20Bの高さが等しい状態である。このようにつり合いが取れた状態は、後述するサイフォン効果が生じた後にも生じる。   The state shown in FIG. 1 is a state where the liquid level 20A and the liquid level 20B are balanced, and the heights of the liquid level 20A and the liquid level 20B are equal. Such a balanced state occurs even after the siphon effect described later occurs.

発酵槽130には、液面20Aと液面20Bとのつり合いが取れた状態で、隔壁116と、後述するU字管118の中間部118Cとよりも液面20A及び20Bが高くなるように、発酵液20が貯容される。   In the fermenter 130, in a state where the liquid level 20A and the liquid level 20B are balanced, the liquid levels 20A and 20B are higher than the partition wall 116 and an intermediate portion 118C of the U-shaped tube 118 described later. Fermentation liquid 20 is stored.

液面20Aと液面20Bとのつり合いが取れた状態から、後述するサイフォン効果が得られる状態になるまでには、液面20Aは下がり、液面20Bは上昇する。すなわち、発酵液20は、隔壁116の上端116Aよりも常に高い位置まで発酵槽130に入れられているため、チャンバー131〜134のうち、チャンバー132〜134の発酵液20の液面20Bは、互いに等しくなる。   From the state in which the liquid level 20A and the liquid level 20B are balanced, the liquid level 20A is lowered and the liquid level 20B is raised until a siphon effect described later is obtained. That is, since the fermentation liquor 20 is always put in the fermenter 130 to a position higher than the upper end 116A of the partition wall 116, the liquid level 20B of the fermentation liquor 20 in the chambers 132 to 134 among the chambers 131 to 134 is mutually Will be equal.

また、チャンバー131の内部は、発酵液20の液面20Aよりも上側の空間は密封されており、チャンバー131で発生するバイオガスは、発酵液20の液面20Aよりも上側の密封された空間に貯まる。このため、バイオガスの量が増えてチャンバー131の発酵液20の液面20Aが押し下げられると、チャンバー131からスリット115Cを介してチャンバー132〜134に発酵液20が移動する。   Moreover, the space above the liquid level 20A of the fermentation liquid 20 is sealed inside the chamber 131, and the biogas generated in the chamber 131 is a sealed space above the liquid level 20A of the fermentation liquid 20. Accumulate in. For this reason, when the amount of biogas increases and the liquid level 20A of the fermentation liquid 20 in the chamber 131 is pushed down, the fermentation liquid 20 moves from the chamber 131 to the chambers 132 to 134 through the slit 115C.

これにより、チャンバー131の発酵液20の液面20Aと、チャンバー132〜134の発酵液20の液面20Bとの差が大きくなる。   Thereby, the difference between the liquid level 20A of the fermentation liquid 20 in the chamber 131 and the liquid level 20B of the fermentation liquid 20 in the chambers 132 to 134 increases.

U字管118は、端部118A及び118Bと、中間部118Cとを有するU字型の管状部材である。U字管118は、端部118Aから端部118Bまで、内部で連通しているパイプ状の部材である。   The U-shaped tube 118 is a U-shaped tubular member having end portions 118A and 118B and an intermediate portion 118C. The U-shaped tube 118 is a pipe-shaped member that communicates with the inside from the end 118A to the end 118B.

U字管118の中間部118Cは、隔壁115の貫通孔115Bに挿通されている。中間部118Cの外周面と、貫通孔115Bとの間は封止されている。ここで、中間部118Cの外周面と、貫通孔115Bとの間を封止するとは、貫通孔115Bと中間部118Cとの間を発酵液20が通ることができないように密封することをいう。   An intermediate portion 118 </ b> C of the U-shaped tube 118 is inserted into the through hole 115 </ b> B of the partition wall 115. The space between the outer peripheral surface of the intermediate portion 118C and the through hole 115B is sealed. Here, sealing between the outer peripheral surface of the intermediate part 118C and the through hole 115B means sealing so that the fermentation liquor 20 cannot pass between the through hole 115B and the intermediate part 118C.

例えば、U字管118が樹脂製の場合は、中間部118Cの外周面を貫通孔115Bに接着することによって、中間部118Cの外周面と貫通孔115Bを封止すればよい。また、例えば、U字管118が金属製の場合は、中間部118Cの外周面を貫通孔115Bに溶接又は接着することによって、中間部118Cの外周面と貫通孔115Bを封止すればよい。   For example, when the U-shaped tube 118 is made of resin, the outer peripheral surface of the intermediate portion 118C and the through hole 115B may be sealed by adhering the outer peripheral surface of the intermediate portion 118C to the through hole 115B. For example, when the U-shaped pipe 118 is made of metal, the outer peripheral surface of the intermediate portion 118C and the through hole 115B may be sealed by welding or bonding the outer peripheral surface of the intermediate portion 118C to the through hole 115B.

U字管118の端部118A及び118Bは、中間部118Cの両側でZ軸上方に折り曲げられ、所定の高さの位置まで伸延している。ここでは、一例として、端部118A及び118Bの高さは等しい。   The end portions 118A and 118B of the U-shaped tube 118 are bent upward on the Z axis on both sides of the intermediate portion 118C and extended to a predetermined height. Here, as an example, the heights of the end portions 118A and 118B are equal.

U字管118は、チャンバー131とチャンバー132との間でサイフォン効果を生じさせるために設けられている。チャンバー131の発酵液20の液面20Aと、チャンバー132の発酵液20の液面20Bとの差がバイオガスの生成に伴ってある程度大きくなると、U字管118を利用したサイフォン効果が得られる。   The U-shaped tube 118 is provided for generating a siphon effect between the chamber 131 and the chamber 132. When the difference between the liquid level 20A of the fermentation liquid 20 in the chamber 131 and the liquid level 20B of the fermentation liquid 20 in the chamber 132 increases to some extent as biogas is generated, a siphon effect using the U-shaped tube 118 is obtained.

サイフォン効果が生じると、チャンバー132〜134からチャンバー131に発酵液20が移動する。このような発酵液20の移動を利用して、発酵槽130の発酵液20を撹拌するとともに、スリット114Bを介して前処理槽120から発酵槽130に基質10を無動力で供給する。なお、具体的な動作については、図3及び図4を用いて後述する。   When the siphon effect occurs, the fermentation solution 20 moves from the chambers 132 to 134 to the chamber 131. The fermenter 20 in the fermenter 130 is stirred using such movement of the fermenter 20, and the substrate 10 is supplied from the pretreatment tank 120 to the fermenter 130 through the slit 114B without power. A specific operation will be described later with reference to FIGS.

U字管118の中間部118Cの高さは、発酵槽130のサイズ(容量)、チャンバー131〜134のそれぞれのサイズ(容量)、スリット115C及び117Cのサイズ、及び、隔壁116の高さ等を考慮して、サイフォン効果を生じさせる際に最適と考えられるチャンバー131の発酵液20の液面20Aに合わせておけばよい。   The height of the intermediate portion 118C of the U-shaped pipe 118 is determined by the size (capacity) of the fermenter 130, the size (capacity) of the chambers 131 to 134, the size of the slits 115C and 117C, the height of the partition wall 116, and the like. In view of this, it may be adjusted to the liquid level 20A of the fermentation liquid 20 in the chamber 131, which is considered to be optimal when the siphon effect is generated.

中間部118Cの高さは、隔壁115の貫通孔115Bの高さによって決まるため、隔壁115の貫通孔115Bの高さは、サイフォン効果を生じさせる際に最適と考えられるチャンバー131の発酵液20の液面20Aに合わせればよい。   Since the height of the intermediate portion 118C is determined by the height of the through-hole 115B of the partition wall 115, the height of the through-hole 115B of the partition wall 115 is the optimum of the fermented liquid 20 in the chamber 131 that is considered to be optimal when causing the siphon effect. What is necessary is just to match | combine with the liquid level 20A.

邪魔板119Aは、チャンバー132の下側から上側に向かって流れる発酵液20をX軸正方向に誘導するとともに、隔壁116の上側を通ってチャンバー133からチャンバー132に流入する発酵液20をZ軸負方向側に誘導するために設けられている。   The baffle plate 119A guides the fermented liquid 20 flowing from the lower side to the upper side of the chamber 132 in the X-axis positive direction, and passes the fermented liquid 20 flowing from the chamber 133 to the chamber 132 through the upper side of the partition wall 116. It is provided to guide to the negative direction side.

次に、図3及び図4を用いて、バイオガス発生装置100においてバイオガスが生成される工程について説明する。   Next, the process in which biogas is produced in the biogas generator 100 will be described with reference to FIGS. 3 and 4.

図3及び図4は、バイオガス発生装置100がバイオガスを生成する工程を段階的に示す図である。   FIG. 3 and FIG. 4 are diagrams showing the steps in which the biogas generation apparatus 100 generates biogas step by step.

バイオガスの生成工程が始まる直前の段階では、図3(A)に示すように、チャンバー131の発酵液20の液面20Aは、U字管118の端部118Aの高さと略等しい。図3(A)に示す状態は、図1に示す状態と同一であり、一例として、液面20Bと液面20Aの高さは等しく、この状態で、チャンバー131の内部の発酵液20と、チャンバー132〜134の内部の発酵液20とのつり合い(バランス)が取れていることとする。   In the stage immediately before the biogas production process starts, the liquid level 20A of the fermentation liquid 20 in the chamber 131 is substantially equal to the height of the end portion 118A of the U-shaped tube 118, as shown in FIG. The state shown in FIG. 3 (A) is the same as the state shown in FIG. 1. As an example, the liquid surface 20B and the liquid surface 20A have the same height, and in this state, the fermentation liquid 20 inside the chamber 131, The balance (balance) with the fermentation liquid 20 inside the chambers 132 to 134 is taken.

図3(A)に示す状態において、チャンバー131〜134の発酵液20がバイオガスを生成し始め、チャンバー131の上部にバイオガスが貯留し始める。これにより、チャンバー131の発酵液20の液面20Aよりも上の密封される空間に貯留するバイオガスの量は徐々に増加する。また、バイオガスの生成に伴い、チャンバー132〜134の液面20Bよりも上の空間は、酸素が存在しない嫌気状態となる。チャンバー132〜134で生成されるバイオガスは、排出口113Aから排出される。   In the state shown in FIG. 3A, the fermentation liquid 20 in the chambers 131 to 134 starts to generate biogas, and the biogas starts to be stored in the upper portion of the chamber 131. Thereby, the amount of biogas stored in the sealed space above the liquid level 20A of the fermentation liquid 20 in the chamber 131 gradually increases. As the biogas is generated, the space above the liquid level 20B of the chambers 132 to 134 is in an anaerobic state where no oxygen is present. The biogas generated in the chambers 132 to 134 is discharged from the discharge port 113A.

チャンバー131の上部においてバイオガスの量が増加すると、図3(B)に示すように、チャンバー131の発酵液20の液面20Aが徐々に押し下げられるとともに、チャンバー131の発酵液20がスリット115Cを介して、矢印B1で示すようにチャンバー132に移動する。   When the amount of biogas increases in the upper part of the chamber 131, as shown in FIG. 3 (B), the liquid level 20A of the fermentation liquid 20 in the chamber 131 is gradually pushed down, and the fermentation liquid 20 in the chamber 131 opens the slit 115C. To move to the chamber 132 as indicated by an arrow B1.

また、チャンバー132と133は、隔壁116の上部で連通しており、チャンバー133と134は、スリット117Cを介して底部で連通しているため、発酵液20は、矢印B2及びB3で示すように、チャンバー132からチャンバー133及び134に流れ込む。   Further, since the chambers 132 and 133 communicate with each other at the upper part of the partition wall 116 and the chambers 133 and 134 communicate with each other at the bottom through the slit 117C, the fermentation broth 20 is indicated by arrows B2 and B3. , Flows into the chambers 133 and 134 from the chamber 132.

この結果、図3(B)に示すように、チャンバー132、133、及び134の発酵液20の液面20Bが押し上げられる。   As a result, as shown in FIG. 3B, the liquid level 20B of the fermentation liquid 20 in the chambers 132, 133, and 134 is pushed up.

以上のようにして、発酵槽130の発酵液20がバイオガスを生成して、チャンバー131の発酵液20の液面20Aが押し下げられると、チャンバー131から134に向かって発酵液20が移動する。   As described above, when the fermentation liquid 20 in the fermenter 130 generates biogas and the liquid level 20A of the fermentation liquid 20 in the chamber 131 is pushed down, the fermentation liquid 20 moves from the chamber 131 toward the chamber 134.

発酵槽130の内部でバイオガスがさらに生成され、図4(A)に示すように、チャンバー131の発酵液20の液面20AがU字管118の中間部118Cの底部まで押し下げられると、U字管118を通じてサイフォン効果が生じる。   When biogas is further generated inside the fermenter 130 and the liquid level 20A of the fermentation liquid 20 in the chamber 131 is pushed down to the bottom of the middle part 118C of the U-shaped tube 118 as shown in FIG. A siphon effect occurs through the tube 118.

図4(A)には、サイフォン効果が生じる直前の状態を示す。矢印C1、C2、C3で示すように、チャンバー131から134に向かって、発酵液20が流れ込んでいる。   FIG. 4A shows a state immediately before the siphon effect occurs. As indicated by arrows C1, C2, and C3, the fermentation liquor 20 flows from the chamber 131 toward the 134.

サイフォン効果は、チャンバー131の発酵液20の液面20AがU字管118の中間部118Cの底部まで押し下げられたときに生じる。   The siphon effect occurs when the liquid level 20 </ b> A of the fermentation liquid 20 in the chamber 131 is pushed down to the bottom of the intermediate part 118 </ b> C of the U-shaped pipe 118.

サイフォン効果が生じると、図4(B)に示すように、チャンバー131の上部に貯留されているバイオガスは、U字管118を通じてチャンバー132に抜けて行く。また、このとき、チャンバー132〜134の発酵液20は、矢印D2及びD3で示すようにチャンバー131に向かう方向に流れ、矢印D1で示すようにチャンバー132からスリット115Cを介してチャンバー131に戻ってくる。図4(A)の状態から図4(B)の状態への変化は、数秒程度で完了する。   When the siphon effect occurs, as shown in FIG. 4B, the biogas stored in the upper part of the chamber 131 goes out to the chamber 132 through the U-shaped tube 118. At this time, the fermentation broth 20 in the chambers 132 to 134 flows in the direction toward the chamber 131 as indicated by arrows D2 and D3, and returns from the chamber 132 to the chamber 131 via the slit 115C as indicated by the arrow D1. come. The change from the state of FIG. 4A to the state of FIG. 4B is completed in about several seconds.

このとき、スリット115Cを介してチャンバー132からチャンバー131に急激に戻ってくる発酵液20の水流(矢印D1)が、スリット114Bの前(X軸正方向側)を通り、チャンバー131の内部を上昇する。   At this time, the water flow (arrow D1) of the fermentation broth 20 that rapidly returns from the chamber 132 to the chamber 131 through the slit 115C passes through the front of the slit 114B (X-axis positive direction side) and rises inside the chamber 131. To do.

このため、スリット114Bの前(X軸正方向側の前)の空間の水圧は、他の部分の水圧よりも低くなる。すなわち、負圧が生じたような状態になる。   For this reason, the water pressure in the space in front of the slit 114B (in front of the X axis positive direction side) is lower than the water pressure in other portions. That is, a state in which a negative pressure is generated is obtained.

従って、前処理槽120の底部に沈殿するバイオマス原料を多く含む基質10が、スリット114Bを介してチャンバー131の内部に流出する。   Therefore, the substrate 10 containing a large amount of biomass material that precipitates at the bottom of the pretreatment tank 120 flows out into the chamber 131 through the slit 114B.

また、図4(A)の状態から図4(B)の状態への変化は数秒程度で完了するため、矢印D1〜D3で表される水流は、急激に生じる水流であり、図3(B)と図4(A)の矢印B1〜B3と矢印C1〜C3で表される水流よりも強い。   In addition, since the change from the state of FIG. 4A to the state of FIG. 4B is completed in about several seconds, the water flow represented by the arrows D1 to D3 is a water flow that occurs abruptly, and FIG. ) And the water flow represented by arrows B1 to B3 and arrows C1 to C3 in FIG.

また、チャンバー132、133、134の内部では、破線の矢印E1、E2、E3で示すように、急激な水流によって渦を巻くような水流も生じる。   Further, inside the chambers 132, 133, and 134, as shown by broken arrows E1, E2, and E3, a water flow that vortexes due to an abrupt water flow also occurs.

このため、矢印D1〜D3で表される水流や、破線の矢印E1、E2、E3で示す渦を巻くような水流によって、チャンバー131〜134の発酵液20は、全体的に撹拌される。これにより、チャンバー131〜134の発酵液20の濃度(バイオマス原料の濃度)が均等化される。   For this reason, the fermentation liquid 20 in the chambers 131 to 134 is agitated as a whole by the water flow represented by the arrows D1 to D3 and the water flow that winds the vortices indicated by the broken arrows E1, E2, and E3. Thereby, the density | concentration (concentration of biomass raw material) of the fermentation liquid 20 of the chambers 131-134 is equalized.

図4(B)に示す状態から、チャンバー131の発酵液20の液面20Aと、チャンバー132〜134の発酵液20の液面20Bとがつり合うまで、スリット115Cを介してチャンバー132からチャンバー131に発酵液20が移動し、基質10がチャンバー131の内部に補給されつつ、チャンバー131の内部の発酵液20の液面20Aは、上昇する。また、チャンバー131〜134の発酵液20は、全体的に撹拌されて、発酵液20の濃度(バイオマス原料の濃度)が均等化される。   From the state shown in FIG. 4 (B), the liquid level 20A of the fermentation liquid 20 in the chamber 131 and the liquid level 20B of the fermentation liquid 20 in the chambers 132 to 134 are balanced from the chamber 132 to the chamber 131 through the slit 115C. While the fermentation liquid 20 moves and the substrate 10 is replenished inside the chamber 131, the liquid level 20A of the fermentation liquid 20 inside the chamber 131 rises. Moreover, the fermentation broth 20 of the chambers 131-134 is stirred as a whole, and the density | concentration (concentration of biomass raw material) of the fermentation broth 20 is equalized.

そして、チャンバー131の発酵液20の液面20Aと、チャンバー132〜134の発酵液20の液面20Bとがつり合うと、図3(A)に示す状態に戻る。   And if the liquid level 20A of the fermentation liquid 20 of the chamber 131 and the liquid level 20B of the fermentation liquid 20 of the chambers 132-134 balance, it will return to the state shown to FIG. 3 (A).

そして、図3(A)に示す状態において、チャンバー131〜134の発酵液20がバイオガスを生成し、その後、上述したような図3(B)、図4(A)、及び図4(B)に示す状態が繰り返される。   And in the state shown to FIG. 3 (A), the fermented liquid 20 of the chambers 131-134 produces | generates biogas, and after that FIG. 3 (B), FIG. 4 (A), and FIG. ) Is repeated.

このようにして、バイオガス発生装置100は、バイオガスを生成し続ける。バイオガスは、排出口113Aからバイオガス発生装置100の外部に排出される。また、前処理槽120の底部に沈殿するバイオマス原料を多く含む基質10が、スリット114Bを介してチャンバー131の内部に流出すると、前処理槽120から発酵槽130に供給される基質10と同じ量の発酵液20が排出口112Fから排出され、さらに、図示しない排水設備等に排水される。   In this way, the biogas generation apparatus 100 continues to generate biogas. The biogas is discharged to the outside of the biogas generator 100 through the discharge port 113A. Further, when the substrate 10 containing a large amount of biomass raw material that precipitates at the bottom of the pretreatment tank 120 flows out into the chamber 131 through the slit 114B, the same amount as the substrate 10 supplied from the pretreatment tank 120 to the fermentation tank 130. The fermented liquor 20 is discharged from the discharge port 112F and further discharged to a drainage facility (not shown).

以上のように、バイオガス発生装置100によれば、サイフォン式の発酵槽130のチャンバー131の上部に貯まるバイオガスを利用して、無動力で発酵槽130の発酵液20を撹拌できるとともに、無動力で前処理槽120から基質10を発酵槽に供給することができる。   As described above, according to the biogas generator 100, the fermentation gas 20 in the fermenter 130 can be stirred without power using the biogas stored in the upper part of the chamber 131 of the siphon type fermenter 130, and the The substrate 10 can be supplied from the pretreatment tank 120 to the fermenter by power.

次に、図5及び図6を用いて、バイオガス発生装置100のメリットについて説明する。   Next, the merit of the biogas generator 100 will be described with reference to FIGS. 5 and 6.

図5は、一般的なメタン発酵システム500を示す図である。ここでは、まず、一般的なメタン発酵システム500について説明し、その次に、一般的なメタン発酵システム500にバイオガス発生装置100を適用した場合のメリットについて説明する。   FIG. 5 is a diagram showing a general methane fermentation system 500. Here, first, a general methane fermentation system 500 will be described, and then, merits when the biogas generator 100 is applied to the general methane fermentation system 500 will be described.

メタン発酵システム500は、一例として、プラントのような施設に設けられ、バイオマス原料を用いて、バイオガスを生成する。   As an example, the methane fermentation system 500 is provided in a facility such as a plant, and generates biogas using a biomass raw material.

メタン発酵システム500は、破砕機501、原料投入ポンプ502、前処理槽503、前処理槽撹拌ポンプ504、基質投入ポンプ505、発酵槽506、発酵槽撹拌ポンプ507、温水循環ポンプ508、撹拌ブロワ509、ガス貯留槽510、加圧ファン511、及び排水ポンプ512を含む。   The methane fermentation system 500 includes a crusher 501, a raw material charging pump 502, a pretreatment tank 503, a pretreatment tank stirring pump 504, a substrate charging pump 505, a fermentation tank 506, a fermentation tank stirring pump 507, a hot water circulation pump 508, and a stirring blower 509. , A gas storage tank 510, a pressure fan 511, and a drainage pump 512.

破砕機501で破砕された食品残渣等のバイオマス原料は、原料投入ポンプ502によって前処理槽503に供給され、水によって希釈され、バイオマス原料を含むスラリー(基質)が生成される。前処理槽503の中のスラリーは、前処理槽撹拌ポンプ504によって撹拌される。   Biomass raw materials such as food residues crushed by the crusher 501 are supplied to the pretreatment tank 503 by the raw material input pump 502 and diluted with water to generate a slurry (substrate) containing the biomass raw material. The slurry in the pretreatment tank 503 is agitated by a pretreatment tank agitation pump 504.

前処理槽503の中で沈殿したバイオマス原料は、基質投入ポンプ505によって発酵槽506に供給される。発酵槽506に貯容される発酵液は、発酵槽撹拌ポンプ507によって撹拌されるとともに、温水循環ポンプ508によって発酵に適した温度(例えば、30℃〜60℃の範囲のある温度、一例として、35度あるいは55度)に保持され、さらに、撹拌ブロワ509によっても撹拌される。   The biomass material precipitated in the pretreatment tank 503 is supplied to the fermentation tank 506 by the substrate charging pump 505. The fermentation liquor stored in the fermenter 506 is agitated by a fermenter agitation pump 507 and at a temperature suitable for fermentation by a hot water circulation pump 508 (for example, a temperature in the range of 30 ° C. to 60 ° C., for example, 35 Degree or 55 degrees) and further stirred by the stirring blower 509.

発酵槽506で生成されるバイオガスは、ガス貯留槽510に貯められ、加圧ファン511によって、一例としてガスエンジンに供給される。また、発酵槽506で不要になった発酵液は、排水ポンプ512によって排水設備に排出される。   Biogas generated in the fermenter 506 is stored in the gas storage tank 510 and supplied to the gas engine by the pressurized fan 511 as an example. Further, the fermented liquid that is no longer necessary in the fermenter 506 is discharged to the drainage facility by the drainage pump 512.

ガスエンジンによって発生される電力は、回収電力として取り出され、一部はメタン発酵システム500に必要な電力(消費電力)として消費され、余剰の電力(余剰電力)は、メタン発酵システム500が設置されるプラント等で利用することができる。   The electric power generated by the gas engine is taken out as recovered electric power, a part is consumed as electric power (power consumption) necessary for the methane fermentation system 500, and surplus electric power (excess electric power) is installed in the methane fermentation system 500. Can be used in other plants.

なお、消費電力は、例えば、メタン発酵システム500の破砕機501、原料投入ポンプ502、前処理槽撹拌ポンプ504、基質投入ポンプ505、発酵槽撹拌ポンプ507、温水循環ポンプ508、撹拌ブロワ509、加圧ファン511、及び排水ポンプ512の駆動に用いられる電力である。   The power consumption includes, for example, the crusher 501 of the methane fermentation system 500, the raw material charging pump 502, the pretreatment tank stirring pump 504, the substrate charging pump 505, the fermentation tank stirring pump 507, the hot water circulation pump 508, the stirring blower 509, Electric power used to drive the pressure fan 511 and the drain pump 512.

また、ガスエンジンによって発生される熱は、回収排熱として取り出され、一部はメタン発酵システム500に必要な熱(消費熱)として利用され、余剰の熱(余剰熱)は、メタン発酵システム500が設置されるプラント等で利用することができる。   Further, the heat generated by the gas engine is taken out as recovered exhaust heat, and part of the heat is used as heat (consumed heat) necessary for the methane fermentation system 500, and surplus heat (surplus heat) is used as the methane fermentation system 500. It can be used in a plant or the like where is installed.

なお、消費熱は、例えば、メタン発酵システム500の温水循環ポンプ508で発酵液を温める際に利用される熱である。   In addition, heat consumption is the heat utilized when warming a fermentation liquid with the hot water circulation pump 508 of the methane fermentation system 500, for example.

ここで、図5に示すメタン発酵システム500に、実施の形態のバイオガス発生装置100を適用すると、次のように消費電力を低減することができる。   Here, when the biogas generator 100 according to the embodiment is applied to the methane fermentation system 500 shown in FIG. 5, power consumption can be reduced as follows.

まず、バイオガス発生装置100は、前処理槽120と発酵槽130とを一体化するとともにスリット114Bで連通させて、サイフォン効果によって生じる水流を利用して、スリット114Bを介して前処理槽120から発酵槽130に基質10を供給している。   First, the biogas generator 100 integrates the pretreatment tank 120 and the fermenter 130 and communicates them with the slit 114B, and uses the water flow generated by the siphon effect, from the pretreatment tank 120 via the slit 114B. The substrate 10 is supplied to the fermenter 130.

これは、図5に示すメタン発酵システム500では、前処理槽503と発酵槽506とを一体化させることになる。   In the methane fermentation system 500 shown in FIG. 5, the pretreatment tank 503 and the fermentation tank 506 are integrated.

このため、図5に示すメタン発酵システム500に、実施の形態のバイオガス発生装置100を適用すれば、基質投入ポンプ505が不要になる。   For this reason, if the biogas generator 100 of embodiment is applied to the methane fermentation system 500 shown in FIG. 5, the substrate injection | pouring pump 505 will become unnecessary.

また、バイオガス発生装置100は、発酵槽130の内部で生じる水流を利用して発酵液20を撹拌している。これは、図5に示すメタン発酵システム500では、発酵槽506に接続されている発酵槽撹拌ポンプ507と撹拌ブロワ509の役割に相当する。   Moreover, the biogas generator 100 is stirring the fermented liquid 20 using the water flow produced inside the fermenter 130. This corresponds to the roles of the fermenter stirring pump 507 and the stirring blower 509 connected to the fermenter 506 in the methane fermentation system 500 shown in FIG.

このため、図5に示すメタン発酵システム500に、実施の形態のバイオガス発生装置100を適用すれば、発酵槽撹拌ポンプ507と撹拌ブロワ509が不要になる。   For this reason, if the biogas generator 100 of embodiment is applied to the methane fermentation system 500 shown in FIG. 5, the fermenter stirring pump 507 and the stirring blower 509 will become unnecessary.

以上のように、図5に示すメタン発酵システム500に、実施の形態のバイオガス発生装置100を適用すると、基質投入ポンプ505、発酵槽撹拌ポンプ507、及び撹拌ブロワ509が不要になる。   As described above, when the biogas generator 100 according to the embodiment is applied to the methane fermentation system 500 shown in FIG. 5, the substrate charging pump 505, the fermenter stirring pump 507, and the stirring blower 509 are not necessary.

従って、図5に示すようなメタン発酵システム500にバイオガス発生装置100を適用すると、消費電力の低減を図ることにより、エネルギーの回収効率を向上させることができる。   Therefore, when the biogas generator 100 is applied to the methane fermentation system 500 as shown in FIG. 5, the energy recovery efficiency can be improved by reducing the power consumption.

図6は、電力収支を示す図である。横軸は、食品残渣量(t/日)を示す。食品残渣量(t/日)は、図5に示す破砕機501に投入される食品残渣の量を一日あたりのトン数で表す。縦軸は、消費電力を回収電力量で除算して得る電力比を百分率(%)で表す。   FIG. 6 is a diagram showing a power balance. The horizontal axis indicates the amount of food residue (t / day). The amount of food residue (t / day) represents the amount of food residue introduced into the crusher 501 shown in FIG. 5 in tons per day. The vertical axis represents the power ratio obtained by dividing the power consumption by the recovered power amount in percentage (%).

また、A(○のマーカー)は、図5に示すメタン発酵システム500による電力比を示す。図5に示すメタン発酵システム500は、上述のように、破砕機501、原料投入ポンプ502、前処理槽撹拌ポンプ504、基質投入ポンプ505、発酵槽撹拌ポンプ507、温水循環ポンプ508、撹拌ブロワ509、加圧ファン511、及び排水ポンプ512の稼働に、電力が必要である。   Moreover, A (marker of (circle)) shows the power ratio by the methane fermentation system 500 shown in FIG. As described above, the methane fermentation system 500 shown in FIG. Electric power is required to operate the pressure fan 511 and the drain pump 512.

B(△のマーカー)は、図5に示すメタン発酵システム500において、前処理槽503と発酵槽506を一体化して、前処理槽撹拌ポンプ504を省いたシステムによる電力比を示す。すなわち、Bのシステムの消費電力は、Aのシステムの消費電力よりも、前処理槽撹拌ポンプ504を省いた分だけ低減されている。   B (marker of Δ) indicates a power ratio by a system in which the pretreatment tank 503 and the fermentation tank 506 are integrated in the methane fermentation system 500 shown in FIG. 5 and the pretreatment tank agitation pump 504 is omitted. That is, the power consumption of the system B is lower than the power consumption of the system A by the amount that the pretreatment tank agitation pump 504 is omitted.

C(□のマーカー)は、図5に示すメタン発酵システム500において、発酵槽506をサイフォン式のものにして、発酵槽撹拌ポンプ507と撹拌ブロワ509を省いたシステムによる電力比を示す。なお、前処理槽503と発酵槽506は一体化されていない。   C (marker of □) shows a power ratio obtained by a system in which the fermenter 506 is a siphon type in the methane fermentation system 500 shown in FIG. 5 and the fermenter agitation pump 507 and the agitation blower 509 are omitted. Note that the pretreatment tank 503 and the fermenter 506 are not integrated.

すなわち、Cのシステムの消費電力は、Aのシステムの消費電力よりも、発酵槽撹拌ポンプ507と撹拌ブロワ509を省いた分だけ低減されている。   That is, the power consumption of the C system is lower than the power consumption of the A system by eliminating the fermenter agitation pump 507 and the agitation blower 509.

D(◇のマーカー)は、図5に示すメタン発酵システム500に、実施の形態のバイオガス発生装置100を適用することにより、基質投入ポンプ505、発酵槽撹拌ポンプ507、及び撹拌ブロワ509を省いたシステムによる電力比を示す。   D (marker of ◇) saves the substrate charging pump 505, the fermenter stirring pump 507, and the stirring blower 509 by applying the biogas generator 100 of the embodiment to the methane fermentation system 500 shown in FIG. It shows the power ratio by the system.

すなわち、Dのシステムの消費電力は、Aのシステムの消費電力よりも、基質投入ポンプ505、発酵槽撹拌ポンプ507、及び撹拌ブロワ509を省いた分だけ低減されている。   That is, the power consumption of the system D is lower than the power consumption of the system A by the amount that omits the substrate charging pump 505, the fermenter stirring pump 507, and the stirring blower 509.

図6に示すように、A〜Dのいずれのシステムにおいても、食品残渣量が増大するに連れて、電力比が低下する傾向があることが分かる。これは、食品残渣量が増大することにより、エネルギーの回収効率が改善されるからである。   As shown in FIG. 6, it can be seen that in any of the systems A to D, the power ratio tends to decrease as the amount of food residue increases. This is because the energy recovery efficiency is improved by increasing the amount of food residue.

しかしながら、AとBのシステムでは、食品残渣量を1(t/日)まで増大させても、電力比は、それぞれ、130%と126%であり、消費電力が回収電力量を上回っていることが分かる。これでは、バイオマス原料から再生可能エネルギーを得るために、回収可能な再生可能エネルギーよりも多い電力を消費していることになり、電力収支はマイナスである。   However, in the systems A and B, even if the amount of food residue is increased to 1 (t / day), the power ratio is 130% and 126%, respectively, and the power consumption exceeds the recovered power amount. I understand. In this case, in order to obtain renewable energy from biomass raw material, more electric power is consumed than recoverable renewable energy, and the power balance is negative.

また、CとDのシステムでは、食品残渣量が約0.25(t/日)以上になると、電力比が約100%以下になる。   In the C and D system, when the amount of food residue is about 0.25 (t / day) or more, the power ratio is about 100% or less.

より具体的には、CとDのシステムでは、食品残渣量が0.3(t/日)の場合に、それぞれ、電力比は75%と70%である。また、食品残渣量が0.6(t/日)の場合に、それぞれ、電力比は57%と53%である。また、食品残渣量が1(t/日)の場合に、それぞれ、電力比は48%と44%である。   More specifically, in the C and D systems, when the amount of food residue is 0.3 (t / day), the power ratio is 75% and 70%, respectively. When the amount of food residue is 0.6 (t / day), the power ratio is 57% and 53%, respectively. When the amount of food residue is 1 (t / day), the power ratio is 48% and 44%, respectively.

以上より、Dのシステムの電力比は、Cのシステムよりも約5%程度改善されていることが分かる。   From the above, it can be seen that the power ratio of the system D is improved by about 5% compared to the system C.

従って、実施の形態のバイオガス発生装置100は、サイフォン式の発酵槽130のチャンバー131の上部に貯まるバイオガスを利用して、無動力で発酵槽130の発酵液20を撹拌するとともに、無動力で前処理槽120から基質10を発酵槽に供給することにより、エネルギーの回収効率(再生効率)を改善することができる。   Therefore, the biogas generator 100 of the embodiment uses the biogas stored in the upper part of the chamber 131 of the siphon-type fermenter 130 to stir the fermentation liquid 20 in the fermenter 130 without power, By supplying the substrate 10 from the pretreatment tank 120 to the fermentation tank, the energy recovery efficiency (regeneration efficiency) can be improved.

従って、実施の形態によれば、エネルギーの回収効率の高いバイオガス発生装置100を提供することができる。   Therefore, according to the embodiment, it is possible to provide the biogas generator 100 with high energy recovery efficiency.

なお、以上では、前処理槽120と発酵槽130とを一体化した処理槽110の中で、仕切板114によって前処理槽120と発酵槽130が仕切られている形態について説明したが、前処理槽120と発酵槽130との間は、離れていてもよい。スリット114Bの代わりに、前処理槽120の下部に設けられる開口部と、発酵槽130の下部に設けられる原料投入口とを接続する流路を設け、流路の内部にまで沈殿したバイオマス原料が充填されるようにしてもよい。   In addition, although the above demonstrated the form in which the pretreatment tank 120 and the fermenter 130 were partitioned by the partition plate 114 in the treatment tank 110 in which the pretreatment tank 120 and the fermentation tank 130 were integrated, the pretreatment The tank 120 and the fermenter 130 may be separated from each other. Instead of the slit 114B, a flow path connecting the opening provided in the lower part of the pretreatment tank 120 and the raw material inlet provided in the lower part of the fermenter 130 is provided, and the biomass raw material precipitated to the inside of the flow path It may be filled.

また、以上では、スリット114Bが前処理槽120と発酵槽130の底板111と仕切板114の下端114Aとの間に形成される形態について説明したが、スリット114Bの位置は、底板111よりも少し高い位置にあってもよい。   Moreover, although the slit 114B demonstrated the form formed between the bottom plate 111 of the pretreatment tank 120 and the fermenter 130, and the lower end 114A of the partition plate 114 in the above, the position of the slit 114B is a little more than the bottom plate 111. It may be in a high position.

また、以上では、発酵槽130が4つのチャンバー131〜134を有する形態について説明したが、発酵槽130は、チャンバー134を有していなくてもよい。この場合は、チャンバー133に排出口112Fを設ければよい。また、発酵槽130は、チャンバー133及び134を有していなくてもよい。この場合は、チャンバー132に排出口112Fを設ければよい。また、発酵槽130は、5つ以上のチャンバーを有していてもよい。   Moreover, although the fermenter 130 demonstrated the form which has the four chambers 131-134 above, the fermenter 130 does not need to have the chamber 134. FIG. In this case, a discharge port 112F may be provided in the chamber 133. In addition, the fermenter 130 may not have the chambers 133 and 134. In this case, a discharge port 112F may be provided in the chamber 132. Moreover, the fermenter 130 may have five or more chambers.

また、バイオガスを排出するための排出口113Aは、X軸方向において、隔壁115と仕切板119Bとの間であれば、どこに取り付けられていてもよい。   Further, the discharge port 113A for discharging the biogas may be attached anywhere as long as it is between the partition wall 115 and the partition plate 119B in the X-axis direction.

以上、本発明の例示的な実施の形態のバイオガス発生装置について説明したが、本発明は、具体的に開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。   The biogas generation apparatus according to the exemplary embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to the specifically disclosed embodiment, and departs from the scope of the claims. Various modifications and changes are possible.

10 基質
10A 液面
20 発酵液
20A、20B 液面
100 バイオガス発生装置
110 処理槽
111 底板
112、112A、112B、112C、112D 側壁
112F 排出口
113 天板
113A 排出口
114 仕切板
114B スリット
115、116、117 隔壁
115B 貫通孔
118 U字管
118A、118B 端部
118C 中間部
119A 邪魔板
119B 仕切板
119C 仕切ボード
120 前処理槽
130 発酵槽
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Substrate 10A Liquid level 20 Fermentation liquid 20A, 20B Liquid level 100 Biogas generator 110 Processing tank 111 Bottom plate 112, 112A, 112B, 112C, 112D Side wall 112F Discharge port 113 Top plate 113A Discharge port 114 Partition plate 114B Slit 115, 116 117 partition wall 115B through hole 118 U-shaped pipe 118A, 118B end 118C intermediate part 119A baffle plate 119B partition plate 119C partition board 120 pretreatment tank 130 fermenter

Claims (5)

バイオマス原料を水に沈殿させる前処理槽であって、下部に開口部を有する前処理槽と、
前記前処理槽の前記開口部を介して供給される前記バイオマス原料を含む発酵液を微生物の存在下で貯容してバイオガスを生成するサイフォン式の発酵槽とを含み、
前記発酵槽は、
前記発酵槽の下部に設けられ、前記開口部に接続される原料投入口と、
平面視で前記原料投入口から離間した位置において前記発酵槽の上部に設けられ、前記バイオガスを排出する排出口と、
平面視における前記原料投入口と前記排出口との間の位置において、前記発酵槽の内部で前記発酵槽の天板から底板の第1所定距離手前の第1高さ位置まで延在し、貫通孔を有する第1隔壁であって、前記貫通孔よりも上方の空間が封止されるとともに、下部に前記原料投入口が設けられる第1槽と、前記発酵槽の底部で前記第1槽に連通されるとともに、上部に前記排出口が設けられる第2槽とに前記発酵槽の内部空間を分ける第1隔壁と、
第1端及び第2端を有するU字管であって、前記第1端と前記第2端との間の中間部で前記第1隔壁の前記貫通孔に挿通され、前記中間部に対して前記第1端及び前記第2端が上方に伸延する、U字管と
を有する、バイオガス発生装置。
A pretreatment tank for precipitating biomass raw material in water, and a pretreatment tank having an opening at the bottom;
A siphon-type fermenter that stores the fermentation liquid containing the biomass raw material supplied through the opening of the pretreatment tank in the presence of microorganisms to generate biogas,
The fermenter is
A raw material charging port provided at a lower portion of the fermenter and connected to the opening;
An exhaust port provided at the top of the fermenter at a position spaced apart from the raw material input port in plan view, and discharging the biogas;
In a position between the raw material inlet and the outlet in a plan view, it extends from the top plate of the fermenter to a first height position before a first predetermined distance of the bottom plate inside the fermenter and penetrates. A first partition having a hole, wherein a space above the through-hole is sealed, and a first tank in which the raw material charging port is provided at a lower portion; A first partition that communicates and divides the internal space of the fermenter into a second tank provided with the discharge port at the top;
A U-shaped tube having a first end and a second end, inserted into the through-hole of the first partition wall at an intermediate portion between the first end and the second end, with respect to the intermediate portion; A biogas generator, comprising: a U-shaped tube with the first end and the second end extending upward.
前記前処理槽と前記発酵槽は、一体的に形成されており、
前記前処理槽及び前記発酵槽の天板から底板の第2所定距離手前の第2高さ位置まで延在し、前記第2高さ位置よりも下の空間に、前記開口部及び前記原料投入口を構築する、仕切板をさらに含む、請求項1記載のバイオガス発生装置。
The pretreatment tank and the fermentation tank are integrally formed,
It extends from the top plate of the pretreatment tank and the fermenter to a second height position before a second predetermined distance of the bottom plate, and the opening and the raw material are charged in a space below the second height position. The biogas generator according to claim 1, further comprising a partition plate for constructing the mouth.
前記第1槽の上部に貯留するバイオガスによって前記第1槽内の前記発酵液の液面が押し下げられるとともに、前記第1槽内の発酵液が前記第2槽内に移動して前記第2槽内の発酵液の液面が押し上げられ、
前記第1槽内の前記発酵液の液面が前記U字管の前記中間部まで押し下げられると、前記U字管を通じたサイフォン効果により、前記第1槽内の発酵液の液面と、前記第2槽内の発酵液の液面とがつり合うまで、前記第2槽から前記第1槽に発酵液が移動する、請求項1又は2記載のバイオガス発生装置。
The level of the fermentation liquid in the first tank is pushed down by the biogas stored in the upper part of the first tank, and the fermentation liquid in the first tank moves into the second tank and moves to the second tank. The liquid level of the fermentation liquid in the tank is pushed up,
When the liquid level of the fermentation broth in the first tank is pushed down to the middle part of the U-shaped tube, due to the siphon effect through the U-shaped tube, the liquid level of the fermentation liquid in the first tank, and The biogas generator according to claim 1 or 2, wherein the fermented liquid moves from the second tank to the first tank until the liquid level of the fermented liquid in the second tank is balanced.
前記サイフォン効果によって前記第2槽から前記第1槽に発酵液が移動する際に、前記前処理槽の前記開口部から前記第1槽の前記原料投入口に前記バイオマス原料が供給される、請求項3記載のバイオガス発生装置。   When the fermentation liquid moves from the second tank to the first tank due to the siphon effect, the biomass raw material is supplied from the opening of the pretreatment tank to the raw material inlet of the first tank. Item 4. The biogas generator according to Item 3. 前記発酵槽は、前記第2槽を複数の槽に分ける1又は複数の第2隔壁をさらに有する、請求項1乃至4のいずれか一項記載のバイオガス発生装置。   The biogas generator according to any one of claims 1 to 4, wherein the fermenter further includes one or a plurality of second partition walls that divide the second tank into a plurality of tanks.
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