JP2018202321A - メタン発酵槽 - Google Patents

Abstract

【課題】メタン発酵槽の形状や攪拌機のレイアウトの制限を受けずに砂を効率的に排出できるメタン発酵槽を提供する。【解決手段】メタン発酵槽１は、発酵槽本体２と、発酵槽本体２の底部に堆積した砂Ｓを吸引する吸引管３と、発酵槽本体２の外部に設けられ、圧力水により作動して吸引管３に負圧を発生させる吸引ポンプ４と、を備え、吸引管３は、発酵槽本体２の側壁２Ａに、槽の内外方向に移動自在に貫通して設けられている構成とした。【選択図】図１

Description

本発明は、メタン発酵槽に関する。

メタン発酵槽に投入される畜産糞には砂が含まれており、長期運転により槽の底部に砂が堆積していくことがある。砂が堆積すると、その分、槽の処理有効容積が減り、さらに消化液の引抜口が砂で埋まるおそれがあるため、砂を定期的に排出する必要がある。従来の砂の排出方法は、定期的に砂の量をチェックし、所定量となったときは、槽内の畜産糞の消化液を空にしたうえで、人が槽内に入ってバキュームホース等を用いて、堆積した砂を外部に排出するというものであった。

しかし、この排出方法では、「槽内の消化液の排出→槽内の換気→砂の排出」という一連の工程に日数がかかり、砂の排出が完了した後にも、「槽への消化液の返送→発酵菌のダブリングタイム等を考慮した発酵運転の再設定」の工程にかなりの日数がかかる。

この問題に対し、特許文献１には、メタン発酵槽の内部に設置した攪拌機を逆回転させて、堆積物を槽の底部中央に集め、ポンプで堆積物を槽外部に排出する技術が記載されている。

特開２０１４−１６１８１３号公報

特許文献１の技術では、メタン発酵槽内の消化液の対流により堆積物を移動させて吸引している。しかし、槽内で消化液の対流を発生させるには、メタン発酵槽の形状や攪拌機のレイアウトに制限を受けるという問題がある。また、消化液の流動性によっては所定の対流効果を得られない場合もある。

本発明はこのような課題を解決するために創作されたものであり、メタン発酵槽の形状や攪拌機のレイアウトの制限を受けずに砂を効率的に排出できるメタン発酵槽を提供することを目的とする。

前記課題を解決するため、本発明は、発酵槽本体と、前記発酵槽本体の底部に堆積した砂を吸引する吸引管と、前記発酵槽本体の外部に設けられ、圧力水により作動して前記吸引管に負圧を発生させる吸引ポンプと、を備え、前記吸引管は、前記発酵槽本体の側壁に、槽の内外方向に移動自在に貫通して設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、槽の内外方向に移動自在に貫通する吸引管を備えることにより、発酵槽本体の形状や攪拌機のレイアウトに拘らず、堆積した砂を効率良く吸引できる。吸引ポンプとして、圧力水により作動して吸引管に負圧を発生させる吸引ポンプを備えることにより、砂や夾雑物によるポンプ内の機械的閉塞も起きにくくなる。

また、本発明は、前記吸引管は、管軸方向と直交する方向に移動自在に設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、吸引管が槽の内外方向だけでなく、管軸方向と直交する方向に移動可能に設けられていることにより、広範囲に堆積した砂を一層効率的に吸引できる。

また、本発明は、前記吸引管は、可撓性の管から構成されていることを特徴とする。

本発明によれば、可撓性の吸引管により、広範囲に堆積した砂を一層効率的に吸引できる。砂の堆積量が減るにしたがって、吸引管の先端周りも自重により下方に変位するので、発酵槽本体内の底部まで砂を効率的に吸引できる。

本発明によれば、メタン発酵槽の形状や攪拌機のレイアウトの制限を受けずに砂を効率的に排出できる。

本発明に係るメタン発酵槽の構成図である。 第１実施形態の吸引管周りの側断面図である。 第２実施形態の吸引管周りの側断面図である。 第３実施形態の吸引管周りの側断面図である。

図１に示すように、メタン発酵槽１の発酵槽本体２には、原槽２１から畜産糞尿等の有機性廃棄物Ｗ１が投入される。発酵槽本体２は例えば円筒形状を呈している。発酵槽本体２内で、有機性廃棄物Ｗ１は嫌気性のメタン発酵菌によりメタン発酵し、消化ガスはガスエネルギーとしてボイラや発電機等に適宜に利用される。消化液は図示しない引抜口から下流の処理工程に移送される。畜産糞に含まれた砂はメタン発酵槽１の底部に堆積する。メタン発酵槽１内には、有機性廃棄物Ｗ１を攪拌するインペラ式の攪拌機５が回転軸を傾斜させた状態で配置されている。

メタン発酵槽１は、前記発酵槽本体２と、発酵槽本体２の底部に堆積した砂Ｓを吸引する吸引管３と、発酵槽本体２の外部に設けられ、圧力水により作動して吸引管３に負圧を発生させる吸引ポンプ４と、を備えている。

攪拌機５は前記したように回転軸が傾斜して配置されているので、インペラによって攪拌された砂Ｓは、図１に示すように発酵槽本体２の底部に攪拌機５とは反対側に偏って堆積される。吸引管３は、その先端の吸引口が砂Ｓの堆積部に臨むように配置されている。

「第１実施形態」
図２において、吸引管３は、発酵槽本体２の側壁２Ａに、槽の内外方向に移動自在に貫通して設けられている。吸引管３は、直線状の金属管やプラスチック管等からなる。側壁２Ａには、槽の外側に水平状に突設し、先端にフランジ１１Ａを有する筒状のドレンノズル１１が取り付けられている。フランジ１１Ａには、ドレン開閉バルブ１２が取り付けられている。本実施形態のドレン開閉バルブ１２はナイフゲートバルブからなり、円形フランジ型の弁箱１２Ａと、上下に昇降自在な平板状の弁体１２Ｂとを備えている。ドレン開閉バルブ１２は、弁箱１２Ａの一面側がフランジ１１Ａにあてがわれて、ボルト１３およびナット１４によりドレンノズル１１に固定される。ドレン開閉バルブ１２は手動式であってもよいし、電動式であってもよい。

弁箱１２Ａの他面側にはパッキンケース１５が取り付けられている。パッキンケース１５は、一端側、他端側にそれぞれフランジ１５Ａ，１５Ｂを有する筒状部材であり、フランジ１５Ａが弁箱１２Ａにあてがわれて前記ボルト１３で弁箱１２Ａに固定されている。吸引管３は、ドレン開閉バルブ１２が開いた状態で、パッキンケース１５とドレン開閉バルブ１２とドレンノズル１１の内部を水平状に貫通して、先端の吸引口６が発酵槽本体２内の底部に臨む。吸引口６は、斜め下向きに開口するように形成されている。

吸引管３の外周面とパッキンケース１５の内周面との間には、軸封部材としてパッキン１６が介設されている。パッキン１６は、断面角形を呈した紐状のグランドパッキンが好適である。パッキン１６の一端側は、パッキンケース１５の内周面に突設したパッキン押え１７により移動が阻止され、パッキン１６の他端側は、パッキンケース１５のフランジ１５Ｂにボルト１８およびナット１９で取り付けられたパッキン押え２０により移動が阻止されている。パッキン押え１７は、パッキンケース１５に固定あるいは一体形成されたもので、その内径が吸引管３の外径より大きく形成されている。また、パッキン押え２０の内径も吸引管３の外径より大きく形成されている。このパッキン押え２０の先端をボルト１８およびナット１９によりパッキン１６へ押し込むと、パッキン１６が潰れ、吸引管３の外周面を押圧する。この押圧量を調整することにより、吸引管３を移動してもメタン発酵槽１内から液体が漏れるのを防止したり、漏れる液体の量を調整することができるようになっている。なお、パッキン１６はＯリングであってもよい。吸引管３の基端は、開閉バルブ２２を介して吸引ポンプ４に接続されている。

吸引ポンプ４は、たとえばジェットポンプから構成される。図１に示すように、吸引ポンプ４は、駆動水ポンプ７から供給される圧力水により作動して、吸引管３に負圧を発生させる。駆動水ポンプ７で使用する駆動水は、地下水やメタン発酵槽１で得られた消化液を利用することができる。吸引管３で吸引された砂は圧力水とともに固液分離機８で砂と水に分離される。図示しない圧力水槽を設けて、固液分離機８で分離した水を貯留し、圧力水として再利用してもよい。この圧力水槽により圧力水を循環利用できる。

このような一連の排砂運転をタイマー制御等により定期的に行うことにより、発酵槽本体２内の砂Ｓの量を抑え、発酵槽本体２の処理有効容積の減少を阻止できる。勿論、有機性廃棄物Ｗの投入状況に応じて任意の時間に排砂運転を行ってもよい。また、発酵槽本体２の内部に、砂を検知する検知センサ（図示せず）を設け、この検知センサの検知信号に基いて排砂運転を行うようにしてもよい。

「作用」
排砂運転を行う際は、開閉バルブ２２を開き、吸引ポンプ４により吸引管３に負圧を発生させて、吸引口６から砂Ｓを吸引する。そして、作業者が吸引ポンプ４を動かして吸引管３を管軸方向すなわち槽の内外方向に移動させ、吸引口６の位置を適宜に移動させていくことにより、広範囲に堆積した砂Ｓを効率的に吸引できる。吸引管３の外周面はグランドパッキン等からなるパッキン１６により封密されているため、吸引管３を前後に移動させても発酵槽本体２内の有機性廃棄物Ｗが漏れることはない。なお、吸引ポンプ４の下部に車輪を取り付け、当該車輪を床上で走行させることで吸引ポンプ４を移動させるようにしてもよい。そして、作業終了時には開閉バルブ２２を閉める。

また、パッキン１６を交換またはメンテナンスする際には、吸引管３の先端周りをパッキン１６の位置まで移動させ、ドレン開閉バルブ１２の弁体１２Ｂを閉じてから行う。このように、吸引管３の先端をドレン開閉バルブ１２の外側まで、引き抜くことができる構造なので、外部から発酵槽本体２内に吸引管３を入れられ、砂の溜まった発酵槽本体２に後から取り付けることができる。さらに、既存のメタン発酵槽１のドレン開閉バルブ１２の内径より小さい外径の吸引管３を使用すれば、既存の発酵槽本体２内の砂を除去することができる。よって、吸引管３を交換することでいろいろなメタン発酵槽１のドレン開閉バルブ１２に対応することができる。

「第２実施形態」
図３において、第２実施形態の吸引管３は、発酵槽本体２の側壁２Ａに、槽の内外方向に加えて、管軸方向と直交する方向、すなわち上下方向および左右方向（図３における紙面奥−手前方向）に移動可能となるように設けられている。なお、図３において、第１実施形態と同じ構成要素には同じ符号を付してその説明は省略する。

ドレン開閉バルブ１２とパッキンケース１５との間には、吸引管３を覆う可撓性の筒状のカバー部材２３が設けられている。吸引管３は、直線状の金属管やプラスチック管等からなる。本実施形態のカバー部材２３は蛇腹形状を呈している。カバー部材２３は、一端が、ドレン開閉バルブ１２の弁箱１２Ａの他面にボルト１３で締結されたリング状のカバー押え２４により固定され、他端が、パッキンケース１５のフランジ１５Ａにボルト２５およびナット２６で締結されたリング状のカバー押え２７により固定されている。

本実施形態によれば、作業者が吸引ポンプ４を動かすと、カバー部材２３の蛇腹部が撓むことにより、吸引管３を槽の内外方向だけでなく仮想線で示すように上下方向、または左右方向に回動させることができる。これにより、広範囲に堆積した砂Ｓを一層効率的に吸引できる。

「第３実施形態」
図４において、第３実施形態の吸引管３１は、可撓性の管（フレキシブルホース）から構成されている。なお、図４において、第１実施形態と同じ構成要素には同じ符号を付してその説明は省略する。

本実施形態によれば、作業者が吸引ポンプ４を動かすことにより、フレキシブルホースからなる吸引管３１で広範囲に堆積した砂Ｓを一層効率的に吸引できる。砂Ｓの堆積量が減るにしたがって、吸引管３１の先端周りも自重により下方に変位するので、発酵槽本体２内の底部まで砂Ｓを効率的に吸引できる。

以上の３つの実施形態で説明したように、吸引管３，３１を、発酵槽本体２の側壁２に、槽の内外方向に移動自在に貫通して設けることにより、発酵槽本体２の形状や攪拌機５のレイアウトに拘らず、砂Ｓを効率良く吸引できる。発酵槽本体２の形状や攪拌機５のレイアウトの制限を受けないので、既設のメタン発酵槽にも本発明を容易に適用できる。また、吸引ポンプとして、圧力水により作動して吸引管３，３１に負圧を発生させる吸引ポンプ（ジェットポンプ）４を備えることにより、砂や夾雑物によるポンプ内の機械的閉塞も起きにくくなる。

以上、本発明の好適な実施形態を説明した。本発明は、発酵槽本体２の形状や攪拌機５のレイアウトは図示したものに限定されずに実施可能である。また、攪拌機５は必ずしも設定する必要はない。

１ メタン発酵槽
２ 発酵槽本体
３，３１ 吸引管
４ 吸引ポンプ
５ 攪拌機
６ 吸引口
８ 固液分離機
１１ ドレンノズル
１２ ドレン開閉バルブ
１５ パッキンケース
１６ パッキン

Claims (3)

1. 発酵槽本体と、
   前記発酵槽本体の底部に堆積した砂を吸引する吸引管と、
   前記発酵槽本体の外部に設けられ、圧力水により作動して前記吸引管に負圧を発生させる吸引ポンプと、を備え、
   前記吸引管は、前記発酵槽本体の側壁に、槽の内外方向に移動自在に貫通して設けられていることを特徴とするメタン発酵槽。
2. 前記吸引管は、管軸方向と直交する方向に移動自在に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のメタン発酵槽。
3. 前記吸引管は、可撓性の管から構成されていることを特徴とする請求項１に記載のメタン発酵槽。

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