JP2023142947A - メタン発酵処理装置の運転方法、およびメタン発酵処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】メタン発酵槽内の気相部に新たな配管を設置することなく、メタン発酵槽の内部で発生した泡を消泡し易くすることができる技術を提供すること。
【解決手段】有機性廃棄物を嫌気性発酵処理するメタン発酵槽１と、メタン発酵槽１の内部で発生した泡を検知する発泡検知手段１２と、メタン発酵槽１内の発酵液を循環させる循環配管８と、循環配管８に設けられ、循環配管８を流れている発酵液を加熱する熱交換器７と、を備えるメタン発酵処理装置１０１の運転方法であって、発泡検知手段１２によって発酵液の発泡を検知したとき、メタン発酵槽１内の発酵液の温度を熱交換器７によって通常運転時の温度よりも上昇させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、メタン発酵処理装置の運転方法、およびメタン発酵処理装置に関する。

有機性廃棄物の嫌気性発酵処理を内部で行うメタン発酵槽では、処理中に槽内の発酵液が発泡することがある。発泡が激しいと、泡の界面が上昇してバイオガスの回収管に泡が混入してしまうことがある。回収管に泡が混入すると、後段のバイオガス設備が損傷する可能性がある。メタン発酵槽における発泡対策として、例えば、特許文献１、２に記載のような技術がある。

特許文献１に記載の技術は、消泡剤投入装置に関するものである。嫌気性処理を行うメタン発酵槽の上に消泡剤貯留槽が設けられる。消泡剤貯留槽内の消泡剤がメタン発酵槽に投入される。

特許文献２では、ボイラーからの熱水が流通する配管、またはバイオガス利用装置の排熱を利用して生成される温水が流通する配管が、メタン発酵槽内の気相部に設けられる。ボイラーからの熱水、またはバイオガス利用装置の排熱を利用して生成された温水によって、上記気相部に存在する発生した泡を加熱することで、泡の粘度を低下させて消泡し易くしている。

特許第６３７８９５７号公報 特許第５１６６３３７号公報

特許文献１に記載のような消泡剤投入装置を用いて、発泡対策として消泡剤のみが用いられると、薬品コスト（消泡剤のコスト）が増大するという問題がある。また、大量の消泡剤が用いられると、消泡剤で発酵液が薄まるという別の問題もある。

一方、特許文献２に記載の技術によると、消泡剤の使用量を抑えることができる。しかしながら、特許文献２に記載の技術では、熱水または温水が流通する配管をメタン発酵槽内の気相部に設置する必要があり、メタン発酵槽内の気相部が煩雑なものとなってしまう。また、上記配管の腐食対策も必要となる。

本発明の目的は、メタン発酵槽内の気相部に新たな配管を設置することなく、メタン発酵槽の内部で発生した泡を消泡し易くすることができる技術を提供することである。

本願で開示するメタン発酵処理装置の運転方法は、有機性廃棄物を嫌気性発酵処理するメタン発酵槽と、前記メタン発酵槽の内部で発生した泡を検知する発泡検知手段と、前記メタン発酵槽内の発酵液を循環させる循環配管と、前記循環配管に設けられ、前記循環配管を流れている発酵液を加熱する熱交換器と、を備えるメタン発酵処理装置の運転方法であって、前記発泡検知手段によって発酵液の発泡を検知したとき、前記メタン発酵槽内の発酵液の温度を前記熱交換器によって通常運転時の温度よりも上昇させることを特徴とする。

発泡の主な要因は、発酵液の粘度増加、有機性廃棄物からの発泡性物質の混入、微生物からの発泡性物質の分泌などがある。発酵液中の発泡性物質が多くなったり発酵液の粘性が高くなると発泡しやすい。ここで、発酵液の温度が上昇すると発酵液の粘性は低下し、発泡性物質は分散しやすくなる。これにより発酵液は発泡しにくくなる。また、粘性が低い場合は泡も消えやすくなる。発泡性物質の一例として油脂分などがある。上記構成の運転方法によれば、メタン発酵槽内の発酵液の温度を上昇させることで、メタン発酵槽の内部で発生した泡を消泡し易くすることができる。

前記発泡検知手段による発酵液の発泡が検知されなくなったら、前記メタン発酵槽内の発酵液の温度を通常運転時の温度に戻すとよい。

発酵液の温度が常に高いと、メタン発酵（有機性廃棄物の嫌気性発酵処理）に支障が生じる恐れがある。発泡検知手段による発酵液の発泡が検知されなくなったら、発酵液の温度を通常運転時の温度に戻すことで、メタン発酵に支障が生じることを抑えることができる。

前記メタン発酵槽内の発酵液の温度を前記熱交換器によって通常運転時の温度よりも上昇させた後、所定の時間が経過したら、前記メタン発酵槽内の発酵液の温度を通常運転時の温度に戻すようにしてもよい。

この構成によると、万が一発酵液の発泡が検知され続けたとしても、所定の時間が経過したら、発酵液の温度が通常運転時の温度に戻るので、発酵液の温度が常に高い状態を回避することができる。その結果、メタン発酵に支障が生じることをより確実に抑えることができる。

前記循環配管は、前記メタン発酵槽の底部から発酵液を引き抜くための第１引抜管と、前記メタン発酵槽の上部から発酵液を引き抜くための第２引抜管と、前記メタン発酵槽の上部に発酵液を戻すための戻し配管と、を備え、通常運転時、前記第１引抜管を用いて前記メタン発酵槽の底部から発酵液を引き抜き、前記メタン発酵槽内の発酵液の温度を前記熱交換器によって通常運転時の温度よりも上昇させるとき、前記第２引抜管を用いて前記メタン発酵槽の上部から発酵液を引き抜くようにしてもよい。

泡が溜まっていくのは発酵液の液面付近である。また、泡が発生しやすいのも発酵液の液面付近である。発酵液の液面付近はメタン発酵槽の上部に位置する。メタン発酵槽の上部から発酵液を引き抜き加熱し、メタン発酵槽の上部に発酵液を戻すと、メタン発酵槽の底部から発酵液を引き抜き加熱し、メタン発酵槽の上部に発酵液を戻す場合よりも、発酵液の液面付近の温度を速やかに上げることができる。発酵液の液面付近の温度が速やかに上がることで、発生した泡は短時間で消泡し易い。また槽内全体を温める必要が無いためメタン発酵への影響を押さえることができる。

さらには、泡を多く含む発酵液が循環配管を流れることとなり、循環配管を流れる過程での破泡による消泡効果も期待できる。

本願はメタン発酵処理装置についても開示する。メタン発酵処理装置は、有機性廃棄物を嫌気性発酵処理するメタン発酵槽と、前記メタン発酵槽の内部で発生した泡を検知する発泡検知手段と、前記メタン発酵槽内の発酵液を循環させる循環配管と、前記循環配管に設けられ、前記循環配管を流れている発酵液を加熱する熱交換器と、を備えるメタン発酵処理装置であって、前記発泡検知手段によって発酵液の発泡を検知したとき、前記メタン発酵槽内の発酵液の温度を前記熱交換器によって通常運転時の温度よりも上昇させる制御装置を備える。

発酵液の温度が上昇すると、その結果、発酵液の粘性が低下して発酵液やこれに含まれる発泡性物質の分散性が高まり、発酵液は発泡しにくくなる。また、発泡性物質の分散性が高いと、発生した泡も消えやすくなる。以上より、上記構成のメタン発酵処理装置によれば、メタン発酵槽内の発酵液の温度を上昇させることで、メタン発酵槽の内部で発生した泡を消泡し易くすることができる。また、発泡対策運転を自動で行うことができる。

前記制御装置は、前記発泡検知手段による発酵液の発泡が検知されなくなったら、前記メタン発酵槽内の発酵液の温度を通常運転時の温度に戻すように構成されているとよい。

発酵液の温度が常に高いと、メタン発酵に支障が生じる恐れがある。発泡検知手段による発酵液の発泡が検知されなくなったら、発酵液の温度を通常運転時の温度に戻すことで、メタン発酵に支障が生じることを抑えることができる。

前記制御装置は、前記メタン発酵槽内の発酵液の温度を前記熱交換器によって通常運転時の温度よりも上昇させた後、所定の時間が経過したら、前記メタン発酵槽内の発酵液の温度を通常運転時の温度に戻すように構成されてもよい。

この構成によると、万が一発酵液の発泡が検知され続けたとしても、所定の時間が経過したら、発酵液の温度が通常運転時の温度に戻るので、発酵液の温度が常に高い状態を回避することができる。その結果、メタン発酵に支障が生じることをより確実に抑えることができる。

前記循環配管は、前記メタン発酵槽の底部から発酵液を引き抜くための第１引抜管と、前記メタン発酵槽の上部から発酵液を引き抜くための第２引抜管と、前記メタン発酵槽の上部に発酵液を戻すための戻し配管と、を備え、前記制御装置は、通常運転時、前記第１引抜管を用いて前記メタン発酵槽の底部から発酵液を引き抜き、前記メタン発酵槽内の発酵液の温度を前記熱交換器によって通常運転時の温度よりも上昇させるとき、前記第２引抜管を用いて前記メタン発酵槽の上部から発酵液を引き抜くように構成されてもよい。

メタン発酵槽の上部から発酵液を引き抜き加熱し、メタン発酵槽の上部に発酵液を戻すと、メタン発酵槽の底部から発酵液を引き抜き加熱し、メタン発酵槽の上部に発酵液を戻す場合よりも、発酵液の液面付近の温度を速やかに上げることができる。発酵液の液面付近の温度が速やかに上がることで、発生した泡は短時間で消泡し易い。

さらには、泡を多く含む発酵液が循環配管を流れることとなり、循環配管を流れる過程での破泡による消泡効果も期待できる。

本発明によれば、メタン発酵槽内の気相部に新たな配管を設置することなく、メタン発酵槽の内部で発生した泡を消泡し易くすることができる技術を提供することができる。

本発明の第１実施形態に係るメタン発酵処理装置を示す図である。 本発明の第２実施形態に係るメタン発酵処理装置を示す図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しつつ説明する。

（第１実施形態）
図１に示すように、メタン発酵処理装置１０１は、メタン発酵槽１と、攪拌機２と、加温装置３と、引抜装置４と、コントローラ５（制御装置）と、を備えている。

メタン発酵槽１は、下水汚泥や食品廃棄物などの有機性廃棄物を嫌気性発酵処理するためのタンクである。メタン発酵槽１は、例えばコンクリート製のタンクである。なお、メタン発酵槽１は、鋼板製のタンクとされてもよい。メタン発酵槽１には、攪拌機２、加温装置３、および引抜装置４などが設けられる。

攪拌機２は、メタン発酵槽１に投入された汚泥（有機性廃棄物、発酵液）を攪拌するためのものである。本実施形態では、水平方向に回転する複数段の羽根２ａ（インペラ）で汚泥（発酵液）を攪拌する攪拌機２とされている。攪拌機２の駆動源は例えば電動機２ｂである。攪拌機２は、平面視においてメタン発酵槽１の槽中心部に配置されている。羽根２ａの回転により、メタン発酵槽１の槽中心部に下降流が発生する。下降流はメタン発酵槽１の底部で広がり反転して上昇流となる。なお、攪拌機２の羽根２ａは逆回転されてもよい。羽根２ａが逆回転されると、メタン発酵槽１の槽中心部で上昇流が発生し、上昇流は、メタン発酵槽１の上部で広がり反転して下降流となる。また、攪拌機２は、平面視においてメタン発酵槽１の槽中心部からずれた位置に配置されてもよい。さらには、攪拌機は、ドラフトチューブ式の攪拌機であってもよいし、ガス攪拌式の攪拌機であってもよい。

以下、メタン発酵槽１内の汚泥を発酵液と言うこととする。加温装置３は、メタン発酵槽１内の発酵液を加温（加熱）するためのものである。加温装置３は、循環ポンプ６と、熱交換器７と、循環配管８と、を備えている。槽内の発酵液の温度は、攪拌機２による発酵液の攪拌によって均一化される。

循環配管８は、メタン発酵槽１内の発酵液を循環させるための配管である。循環配管８は、メタン発酵槽１の外部に設けられる。循環配管８は、熱交換器７を境に、その上流側の、メタン発酵槽１の底部から発酵液を引き抜くための引抜管８ａと、その下流側の、メタン発酵槽１の上部に発酵液を戻すための戻し配管８ｂとに区別することができる。引抜管８ａの経路中に循環ポンプ６が配置され、引抜管８ａの経路中の前記循環ポンプ６ａの上流部に引抜弁１３が配置される。引抜弁１３は、遠隔操作が可能な自動弁であってもよいし、手動弁であってもよい。なお、引抜弁１３をコントローラ５にて開閉制御する場合、引抜弁１３は、遠隔操作が可能な自動弁とされる。引抜弁１３の開閉を作業員が手動でのみ行う場合には、引抜弁１３は、手動弁とされてもよい。

熱交換器７は、循環配管８を流れている発酵液を加熱する間接式熱交換器である。熱交換器７には、ボイラー９から温水が供給される。メタン発酵槽１の底部から引き抜かれた発酵液は、熱交換器７にて温水との間接接触により加熱された後、メタン発酵槽１の上部からメタン発酵槽１内に戻される。加温装置３は、メタン発酵槽１内の発酵液の攪拌にも寄与する。なお、発酵液を加熱するための熱源は、ボイラー９からの温水に限定されない。例えば、バイオガス発電機の排熱や汚泥焼却設備の排熱から温水を得て、当該温水を、発酵液を加熱するための熱源としてもよい。また、温水以外の熱媒を用いることもできる。熱媒としては例えば熱媒油や蒸気を用いてもよい。

メタン発酵槽１内の発酵液は、上記加温装置３により加温（加熱）されるとともに、攪拌機２により攪拌される。メタン発酵槽１内で嫌気性発酵により発生したバイオガスは、図示を省略するガス回収管にてメタン発酵槽１の中から取り出される。ガス回収管は、メタン発酵槽１の上面に接続されている。バイオガスは、例えば、メタンが約６０容量％、二酸化炭素が約４０容量％のガスである。メタン発酵槽１の中から取り出されたバイオガスは、ボイラー９の燃料として利用されたり、発電設備（不図示）の燃料として利用されたりする。

引抜装置４は、メタン発酵槽１の底部からメタン発酵槽１内の発酵残渣をその槽外へ引き抜くためのものである。引抜装置４は、引抜ポンプ１０と、引抜配管１１と、を備えている。

メタン発酵槽１は、例えば日本下水道協会の指針によると、中温発酵処理においては温度約３０～３７℃で滞留時間２０～３０日程度、高温発酵処理においては温度約５０～５５℃で滞留時間１０～１５日程度で運転される。

ここで、メタン発酵槽１の内部において発酵液が発泡することがある。発泡の原因となる成分が含まれた汚泥がメタン発酵槽１に投入されたり、当該成分がメタン発酵槽１に存在している状態で何らかの環境の変化が起こったりすると、突発的かつ短時間の間に泡が発生・成長することがある。特に、油脂類が汚泥に多く含まれる場合、粘性の高い泡が発生し易い。この種の泡は破泡しにくく、泡が短時間の内に急速に増加し、突発的な発泡となる。発泡が激しいと、泡の界面が上昇してガス回収管に泡が混入し、その後破泡して液体となった発酵液がガス回収管から流出してしまうことがある。

発酵液の発泡の主な要因は、発酵液の粘度増加や有機性廃棄物や微生物からの分泌による発泡性物質の分散性にある。粘度が増加したり発泡性物質の分散性が低いと発酵液は発泡しやすい。粘度が低くなり又は発泡性物質の分散性が高いと発酵液は発泡しにくい。また、発泡性物質の分散性が低いと、発生した泡は消えにくく、発泡性物質の分散性が高いと、発生した泡は消えやすい。発泡性物質の分散性を高めたり発酵液の粘度を低下させるには、発酵液の温度を上げることである。そこで、本実施形態のメタン発酵処理装置１０１は、メタン発酵槽１に発泡検知手段１２が設けられ、発酵液の温度を制御するためのコントローラ５（制御装置）を備えている。

発泡検知手段１２は、メタン発酵槽１の内部で発生した泡を検知するための計器である。発泡検知手段１２として、静電容量式レベル計、電極式レベル計、超音波式レベル計などが用いられる。発泡検知手段１２は、メタン発酵槽１の上面に取り付けられてもよいし、メタン発酵槽１の上部の側面に取り付けられてもよい。なお、メタン発酵槽１には、発泡検知手段１２とは別に、メタン発酵槽１の液面レベルＷＬを検知するための液面計（不図示）が取り付けられている。

発泡検知手段１２とコントローラ５とはケーブルで接続されており、発泡検知手段１２の検出信号はケーブルを介してコントローラ５に入力される。コントローラ５は、ボイラー９などを制御する。

コントローラ５は、発泡検知手段１２によってメタン発酵槽１内の発酵液の発泡を検知したとき、当該発酵液の温度を熱交換器７によって通常運転時の温度よりも上昇させるように制御構成されている。

メタン発酵槽１内で発泡が生じていないとき、または発泡が生じていても泡の量が僅かであるとき、発泡検知手段１２によってメタン発酵槽１内の発酵液の液面が検出され、検出された液面レベルＷＬの信号をコントローラ５は受信する。メタン発酵槽１内で発泡が生じて泡が成長すると、膨れ上がっていく多数の泡により泡の界面が上昇していく。液面レベルＷＬよりも高い泡の界面が発泡検知手段１２によって検出され、検出された界面レベルの信号をコントローラ５が受信すると、コントローラ５は次のような制御を行う。なお、発泡検知手段１２によってメタン発酵槽１内の発酵液の発泡を検知したときというのは、発泡検知手段１２によって液面レベルＷＬよりも所定のレベル以上となる高さで泡の界面を検知したときである。

コントローラ５は、メタン発酵槽１内の発酵液の温度を熱交換器７によって通常運転時の温度よりも上昇させるようにボイラー９を制御する。ここで、上記の温度（通常運転時の温度）というのは、予め設定されたメタン発酵槽１の運転温度である。メタン発酵槽１内の温度はメタン発酵槽１に設けられた温度計（図示せず）によって槽内の発酵液の温度、もしくは加温後の発酵液の温度を戻し配管８ｂで測定し、この温度が設定された温度（例えば３７℃～３９℃）となるようにボイラー９から熱交換器７へ供給される温水の流量を調整する。コントローラ５は、発酵液の発泡を検知した際に通常運転時よりも加温後の発酵液の温度が高くなるように（例えば４０～４５℃となるように）ボイラー９の温水量を調節する。なお、メタン発酵槽１内の温度を直接測定することに代えて加温後の発酵液の温度を配管内で測定し（循環配管８を構成する戻し配管８ｂ部分で測定し）、メタン発酵槽１の温度を推定しても良い。

コントローラ５は、発酵液の温度を上昇させる際にはボイラー９から供給される温水の流量を上げて循環される発酵液に熱交換器７から供給される熱量を増やす。これにより、通常運転時よりも大流量の温水がボイラー９から熱交換器７へ供給される。メタン発酵槽１の底部から引き抜かれた発酵液は、熱交換器７にて、ボイラー９からの大流量の温水との間接接触により加熱される。加熱された発酵液は、メタン発酵槽１の上部からメタン発酵槽１内に戻る。その結果、メタン発酵槽１内の発酵液の温度が上がる。これにより、発酵液の粘度が低くなり又は、発泡性物質の分散性が高まり、発生した泡は消えやすくなる。また、発酵液は発泡しにくくなる。以上より、メタン発酵処理装置１０１によれば、メタン発酵槽１内の気相部に新たな配管を設置することなく、メタン発酵槽１の内部で発生した泡を消泡し易くすることができる。

また、メタン発酵槽１内の発酵液の温度が上がることで、嫌気性発酵の反応速度が向上することもある。さらには、発酵液の粘性が低下し、攪拌機２による攪拌効率も向上する。

なお、コントローラ５を用いずに、またはコントローラ５を設けずに、作業員が、発泡検知手段１２によってメタン発酵槽１内の発酵液の発泡を検知し、発泡を検知したとき、作業員が手動で、メタン発酵槽１内の発酵液の温度を熱交換器７によって通常運転時の温度よりも上昇させてもよい。すなわち、コントローラ５が行う制御を作業員が手動で行ってもよい。なお、発酵液の発泡が検知されなくなったときの制御など、後述するコントローラ５が行う制御についても作業員が手動で行ってもよい。作業員は、例えば次のような手動による制御を行う。作業員は、発泡検知手段１２の検出値からメタン発酵槽１内の発酵液の発泡を検知する。発泡検知手段１２の検出値は、例えば電気盤（不図示）に表示されている。作業員は、発泡検知手段１２の検出値に基づいて、メタン発酵槽１内における発泡の有無を経験的に知る（検知する）。なお、メタン発酵槽１に覗き窓が設けられている場合、覗き窓より目視により発泡の有無を確認して検出するようにしても良い。作業員は、メタン発酵槽１内で発泡が生じていることを検知すると、ボイラー９から供給される温水の流量を上げて、循環配管８を流れている発酵液を通常運転時の流量よりも大流量の温水で熱交換器７によって加熱する。

消泡および新たな発泡の減少により発酵液の発泡状態がおさまることで、発泡検知手段１２による発酵液の発泡が検知されなくなったら、コントローラ５は、メタン発酵槽１内の発酵液の温度を通常運転時の温度に戻す。すなわちコントローラ５は、ボイラー９から供給される温水の流量を元に戻し（通常運転時の流量まで減少させ）、加熱後の発酵液の温度の設定値を元に戻す（通常運転時の温度に戻す）。中温発酵処理の場合の夏場においてなど、発酵液の加温が不要な場合は、コントローラ５による制御により、または作業員による手動により、ボイラー９を停止させるか熱交換器７への温水供給を止める。発酵液の加温が必要な場合は、ボイラー９の運転をそのまま継続する。

発酵液の温度が常に高いと、メタン発酵（有機性廃棄物の嫌気性発酵処理）に支障が生じる恐れがある。発泡検知手段１２による発酵液の発泡が検知されなくなったら、メタン発酵槽１内の発酵液の温度を通常運転時の温度に戻すことで、メタン発酵に支障が生じることを抑えることができる。

コントローラ５は、メタン発酵槽１内の発酵液の温度を熱交換器７によって通常運転時の温度よりも上昇させた後、所定の時間が経過したら、メタン発酵槽１内の発酵液の温度を通常運転時の温度に戻すように制御構成されていてもよい。なお、前記と同様、中温発酵処理の場合の夏場においてなど、発酵液の加温が不要な場合は、コントローラ５による制御により、または作業員による手動により、ボイラー９を停止若しくは熱交換器７への温水の供給を停止させる。発酵液の加温が必要な場合は、ボイラー９の運転をそのまま継続する。

上記制御によると、万が一発酵液の発泡が検知され続けたとしても、所定の時間が経過したら、発酵液の温度が通常運転時の温度に戻るので、発酵液の温度が常に高い状態を回避することができる。その結果、メタン発酵に支障が生じることをより確実に抑えることができる。

（第２実施形態）
図２は、本発明の第２実施形態に係るメタン発酵処理装置１０２を示す図である。第１実施形態のメタン発酵処理装置１０１と、第２実施形態のメタン発酵処理装置１０２との相違点は、発泡検知手段１２によってメタン発酵槽１内の発酵液の発泡が検知されたときに、第２実施形態では、循環配管８を切り替えて、発酵液の液面付近を優先的に循環加温（循環加熱）する運転を行う点である。第１実施形態のメタン発酵処理装置１０１と、第２実施形態のメタン発酵処理装置１０２とで共通する機器については、同一の符号を付している。

第２実施形態のメタン発酵処理装置１０２を構成する循環配管８は、メタン発酵槽１の内部から発酵液を引き抜くための配管として、メタン発酵槽１の底部から発酵液を引き抜くための引抜管８ａ（以下、第１引抜管８ａと呼ぶ）に加えて、メタン発酵槽１の上部から発酵液を引き抜くための第２引抜管８ｃを備えている。第２引抜管８ｃの上流端は、メタン発酵槽１の側面の上部に接続されている。第２引抜管８ｃの下流端は、循環ポンプ６と引抜弁１３との間部分の第１引抜管８ａに接続されている。第２引抜管８ｃの上流部に第２引抜弁１４が配置される。第２引抜弁１４は、遠隔操作が可能な自動弁であってもよいし、手動弁であってもよい。

第２実施形態において、引抜弁１３を第１引抜弁１３と呼ぶこととする。第１引抜弁１３、および第２引抜弁１４をコントローラ５にて開閉制御する場合、第１引抜弁１３、および第２引抜弁１４は、遠隔操作が可能な自動弁とされる。第１引抜弁１３、および第２引抜弁１４の開閉を作業員が手動でのみ行う場合には、第１引抜弁１３、および第２引抜弁１４は、手動弁とされてもよい。

第２実施形態において、メタン発酵槽１内の温度を槽内に設置された温度計（図示せず）によって測定する点も第1実施形態と同じである。ただし、第１実施形態において温度計の位置は特に制限が無いものの、第２実施形態においてはメタン発酵槽１上層の温度を測定するようにすることが好ましい。そのため、設置位置としては発酵液深さに対して液表面から１/２以内、より好ましくは１/４以内となる高さに設置することが望ましい。

コントローラ５は、通常運転時に、熱交換器７によって発酵液を加熱して戻し配管８ｂを用いてメタン発酵槽１の上部に発酵液を戻すとき、第１引抜管８ａを用いてメタン発酵槽１の底部から発酵液を引き抜く制御を行う。この制御は、第１実施形態のメタン発酵処理装置１０１においても同じである。コントローラ５は、通常運転時の流量でボイラー９から熱交換器７へ温水の供給を行う。コントローラ５は、第１引抜弁１３を閉から開にするとともに、循環ポンプ６を動作させる。このとき、第２引抜弁１４は閉である。

一方、コントローラ５は、メタン発酵槽１内の発酵液の温度を熱交換器７によって通常運転時の温度よりも上昇させるとき、第２引抜管８ｃを用いてメタン発酵槽１の上部から発酵液を引き抜く制御を行う。コントローラ５は、通常運転時よりも温水供給量を上げ、ボイラー９から熱交換器７へ温水の供給を行う。コントローラ５は、第２引抜弁１４を閉から開にするとともに、第１引抜弁１３を開から閉にする（引抜弁１３・１４の切り替え）。温水供給量を上げてから、引抜弁１３・１４を切り替えてもよいし、引抜弁１３・１４を切り替えてから、温水供給量を上げてもよい。

これにより、通常運転時よりも大きな流量の温水がボイラー９から熱交換器７へ供給される。第２引抜管８ｃによりメタン発酵槽１の上部から発酵液は引き抜かれる。引き抜かれた発酵液は、熱交換器７にて、通常運転時よりも大きな流量の温水との間接接触により加熱される。加熱された発酵液は、メタン発酵槽１の上部からメタン発酵槽１内に戻る。

メタン発酵槽１内において泡が溜まっていくのは発酵液の液面付近である。また、泡が発生しやすいのも発酵液の液面付近である。発酵液の液面付近はメタン発酵槽１の上部に位置する。メタン発酵槽１の上部から発酵液を引き抜き加熱し、メタン発酵槽１の上部に発酵液を戻すと、メタン発酵槽１の底部から発酵液を引き抜き加熱し、メタン発酵槽１の上部に発酵液を戻す場合よりも、発酵液の液面付近の温度を速やかに上げることができる。発酵液の液面付近の温度が速やかに上がることで、発生した泡は短時間で消泡し易い。また、泡を多く含む発酵液が循環配管８を流れることとなり、循環配管８を流れる過程での破泡による消泡効果も期待できる。さらには、循環ポンプ６での破泡による消泡効果も期待できる。また、メタン発酵槽１内の発酵液の上部を優先的に加熱することとなり、加熱の影響がメタン発酵槽１内の発酵液の下部に比較的およびにくい。そのため、発酵液の温度を通常運転時の温度に戻しやすい。

第２引抜管８ｃの吸い込み口１５のレベル（位置、高さ）は、発酵液の液面レベルＷＬと、発酵液の液面レベルＷＬよりも５０ｃｍ下、好ましくは１００ｃｍ下と、の間とされるとよい。これによると、発酵液の液面付近の温度を速やかに上げることができるとともに、メタン発酵槽１内から泡を多く含む発酵液を引き抜くことができる。第２引抜管８ｃの吸い込み口１５のレベルとは、第２引抜管８ｃにおける上流側端部の水平方向に延びる配管部分の管底のレベルのことである。

図２に示す実施形態では、戻し配管８ｂの戻し口１６と、第２引抜管８ｃの吸い込み口１５とは、攪拌機２に対して同じ側に配置されている。第２引抜管８ｃの吸い込み口１５は、攪拌機２に対して、戻し配管８ｂの戻し口１６とは反対側に配置されてもよい。これによると、戻し配管８ｂから吐出された発酵液が、そのまますぐに第２引抜管８ｃに吸い込まれることを防止することができ、発酵液の液面付近の温度をより速やかに上げることができる。

なお上記実施形態においては、メタン発酵槽１内の発酵液の温度を通常運転時の温度よりも上昇させるために、ボイラー９から熱交換器７へ供給される温水の流量を通常運転時よりも多くした。発酵液の温度を上昇させる方法はこれに限定されない。例えばボイラー９やこれに代替する熱源の温度を変更する（高くする）ことで温水の温度を調整してもよく、又はボイラー９等の熱源の設定温度（温水の設定温度）はそのまま一定で循環ポンプ６による発酵液の循環流量を通常運転時よりも少なくしてもよい。

また、第１実施形態において汚泥引き抜き配管（引抜管８ａ）を発酵槽底部に設けているがこれを発酵槽上部に設けてもよい。すなわちメタン発酵槽１の上部から汚泥を引き抜き、熱交換器７によって加熱した後にメタン発酵槽１の上部に戻すようにしてもよい。

本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。上記の実施形態の各構成を適宜組み合わせたり、上記の実施形態に種々の変更を加えたりすることが可能である。

１：メタン発酵槽
５：コントローラ（制御装置）
７：熱交換器
８：循環配管
８ａ：引抜管（第１引抜管）
８ｂ：戻し配管
８ｃ：第２引抜管
１２：発泡検知手段
１０１、１０２：メタン発酵処理装置

Claims (8)

1. 有機性廃棄物を嫌気性発酵処理するメタン発酵槽と、
   前記メタン発酵槽の内部で発生した泡を検知する発泡検知手段と、
   前記メタン発酵槽内の発酵液を循環させる循環配管と、
   前記循環配管に設けられ、前記循環配管を流れている発酵液を加熱する熱交換器と、
   を備えるメタン発酵処理装置の運転方法であって、
   前記発泡検知手段によって発酵液の発泡を検知したとき、前記メタン発酵槽内の発酵液の温度を前記熱交換器によって通常運転時の温度よりも上昇させる、
   メタン発酵処理装置の運転方法。
2. 請求項１に記載のメタン発酵処理装置の運転方法において、
   前記発泡検知手段による発酵液の発泡が検知されなくなったら、前記メタン発酵槽内の発酵液の温度を通常運転時の温度に戻す、
   メタン発酵処理装置の運転方法。
3. 請求項１に記載のメタン発酵処理装置の運転方法において、
   前記メタン発酵槽内の発酵液の温度を前記熱交換器によって通常運転時の温度よりも上昇させた後、所定の時間が経過したら、前記メタン発酵槽内の発酵液の温度を通常運転時の温度に戻す、
   メタン発酵処理装置の運転方法。
4. 請求項１から３のいずれかに記載のメタン発酵処理装置の運転方法において、
   前記循環配管は、
   前記メタン発酵槽の底部から発酵液を引き抜くための第１引抜管と、
   前記メタン発酵槽の上部から発酵液を引き抜くための第２引抜管と、
   前記メタン発酵槽の上部に発酵液を戻すための戻し配管と、
   を備え、
   通常運転時、前記第１引抜管を用いて前記メタン発酵槽の底部から発酵液を引き抜き、
   前記メタン発酵槽内の発酵液の温度を前記熱交換器によって通常運転時の温度よりも上昇させるとき、前記第２引抜管を用いて前記メタン発酵槽の上部から発酵液を引き抜く、
   メタン発酵処理装置の運転方法。
5. 有機性廃棄物を嫌気性発酵処理するメタン発酵槽と、
   前記メタン発酵槽の内部で発生した泡を検知する発泡検知手段と、
   前記メタン発酵槽内の発酵液を循環させる循環配管と、
   前記循環配管に設けられ、前記循環配管を流れている発酵液を加熱する熱交換器と、
   を備えるメタン発酵処理装置であって、
   前記発泡検知手段によって発酵液の発泡を検知したとき、前記メタン発酵槽内の発酵液の温度を前記熱交換器によって通常運転時の温度よりも上昇させる制御装置を備える、
   メタン発酵処理装置。
6. 請求項５に記載のメタン発酵処理装置において、
   前記制御装置は、前記発泡検知手段による発酵液の発泡が検知されなくなったら、前記メタン発酵槽内の発酵液の温度を通常運転時の温度に戻す、
   メタン発酵処理装置。
7. 請求項５に記載のメタン発酵処理装置において、
   前記制御装置は、前記メタン発酵槽内の発酵液の温度を前記熱交換器によって通常運転時の温度よりも上昇させた後、所定の時間が経過したら、前記メタン発酵槽内の発酵液の温度を通常運転時の温度に戻す、
   メタン発酵処理装置。
8. 請求項５から７のいずれかに記載のメタン発酵処理装置において、
   前記循環配管は、
   前記メタン発酵槽の底部から発酵液を引き抜くための第１引抜管と、
   前記メタン発酵槽の上部から発酵液を引き抜くための第２引抜管と、
   前記メタン発酵槽の上部に発酵液を戻すための戻し配管と、
   を備え、
   前記制御装置は、通常運転時、前記第１引抜管を用いて前記メタン発酵槽の底部から発酵液を引き抜き、前記メタン発酵槽内の発酵液の温度を前記熱交換器によって通常運転時の温度よりも上昇させるとき、前記第２引抜管を用いて前記メタン発酵槽の上部から発酵液を引き抜く、
   メタン発酵処理装置。

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