JP7019901B2 - メタン発酵槽 - Google Patents

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槽の底部中央に集めている。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ず、堆積物を槽の底部中央に集めることができない場合もある。

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、対流によらず、砂を効率的に集めて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、円筒形状を呈する発酵槽本体と、発酵槽本体の内部を攪拌する攪拌機と、前記発酵槽本体の側壁の下部から発酵槽本体の内部に突出し、所定の間隔をあけて配置された複数のバッフル板と、前記発酵槽本体の側壁の下部に内外方向に水平状に貫通するとともに、前記バッフル板を挟んで両側に設けられる複数の吸引管と、を備え、前記攪拌機は、前記発酵槽本体の中心Ｏを通る一の径方向線Ｄを挟んで一方側において、回転軸の下端を支持する回転軸支持部が、平面視したときに前記中心Ｏから線分Ｃだけ偏心して配置され、かつ、当該一の径方向線Ｄに対して前記回転軸が傾斜するように配置され、前記バッフル板及び前記吸引管は、前記発酵槽本体の前記一の径方向線Ｄを挟んで前記攪拌機の反対側に配置され、前記バッフル板は、上方に向かうにしたがい前記発酵槽本体の前記側壁からの突出量が小さくなるように、側面視して略三角形状を呈し、前記攪拌機の回転により、前記バッフル板の周囲に砂を堆積させ、前記吸引管により堆積した砂を吸引することを特徴とする。

本発明によれば、バッフル板の周りに緩流部分が発生する。これにより、簡単な構造で砂を効果的に集めて堆積させることができ、排砂効率を向上させることができる。

本発明によれば、排砂効率を一層向上させることができる。

本発明によれば、砂は攪拌機から離れた他方側に集まりやすいので、バッフル板を他方側に設けることにより、砂を効果的に集めて堆積させることができる。

本発明によれば、有機性廃棄物の上層での攪拌作用がバッフル板により損なわれることがない。

本発明によれば、メタン発酵槽内の対流によらず、砂を効率的に堆積させて排出できる。

本発明に係るメタン発酵槽の構成図である。 本発明に係るメタン発酵槽の平面図である。

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は例えば蓋付きの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。畜産糞には砂が含まれているため、メタン発酵槽１の底部には砂Ｓが堆積する。

メタン発酵槽１は、前記発酵槽本体２と、発酵槽本体２の内部を攪拌するインペラ式の攪拌機５と、発酵槽本体２の側壁２ａの下部から発酵槽本体２の内部に突出するバッフル板６と、バッフル板６の周りに堆積した砂Ｓを吸引する吸引管３と、を備えている。

攪拌機５は、その回転軸５ａが傾斜して配置されている。回転軸５ａの下端を支持する回転軸支持部５ｂは、図２に示すように、発酵槽本体２の中心Ｏから線分Ｃだけ偏心して配置されている。ここで、線分Ｃと直交して中心Ｏを通る線を径方向線Ｄとすると、攪拌機５は、径方向線Ｄを挟んで一方側Ｐ１に偏って位置している。

バッフル板６は、中心Ｏを挟んで攪拌機５とは反対側に、つまり、径方向線Ｄを挟んで他方側Ｐ２に配置されている。バッフル板６は、発酵槽本体２の側壁２ａの内面からほぼ中心Ｏに向かって延びる平板状部材から構成されている。図２では、バッフル板６を発酵槽本体２の円周方向に間隔を空けて２つ設けた場合を示している。各バッフル板６は、図１に示すように、上方に向かうにしたがい発酵槽本体２の側壁２ａからの突出量が小さくなるように、側面視して略三角形状を呈している。バッフル板６の下縁は、発酵槽本体２の底部に接続していてもよいし、若干距離が空いていてもよい。バッフル板６の下縁の長さは、発酵槽本体２の内径寸法の１／３以下にすることが好ましい。

吸引管３は、発酵槽本体２の側壁２ａに内外方向に貫通するように、水平状に設けられている。吸引管３は、金属管やプラスチック管等からなり、本実施形態では、内側先端の開口部が吸引口３ａを構成する。吸引管３の吸引口３ａは、バッフル板６の周りに堆積した砂Ｓを吸引するように、バッフル板６の脇に配置されている。本実施形態では、各バッフル板６の両脇に吸引口３ａが位置するように、３本の吸引管３が設けられている。発酵槽本体２の外部において、各吸引管３には開閉バルブ１１が取り付けられている。３本の吸引管３は、発酵槽本体２の外部において集合されて吸引ポンプ４に接続されている。なお、開閉バルブ１１は、吸引管３の集合部と吸引ポンプ４との間に１つだけ設ける態様としてもよい。

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Ｓ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。なお、吸引ポンプ４としては、吸引管３に負圧を生じさせる機能を有していれば、ジェットポンプ以外のものであってもよい。

このような一連の排砂運転は、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」
攪拌機５のインペラの回転により、発酵槽本体２内の有機性廃棄物Ｗ１には旋回流Ｇが生じる。旋回流Ｇによって、砂Ｇは側壁２ａの下部に集まる傾向となり、特に攪拌機５から離れた他方側Ｐ２の側壁２ａの下部に集まる。しかも、他方側Ｐ２には、バッフル板６が配置されているので、旋回流Ｇがバッフル板６によって遮られて、バッフル板６の脇には緩流部分が発生する。したがって、砂Ｓは、旋回流Ｇでさほど乱されることなくバッフル板６の脇に効果的に堆積していき、バッフル板６の脇に配置した吸引口３ａによって効率良く砂Ｓを排出することができる。

バッフル板６は、上方に向かうにしたがい側壁２ａからの突出量が小さくなるように、側面視略三角形状を呈しているので、有機性廃棄物Ｗ１の上層での攪拌作用がバッフル板６によって損なわれることもない。

以上のように、発酵槽本体２の側壁２ａの下部から発酵槽本体２の内部に突出するバッフル板６を設ければ、バッフル板６の周りに緩流部分が発生する。これにより、簡単な構造で砂Ｓを効果的に集めて堆積させることができ、排砂効率を向上させることができる。

以上、本発明の好適な実施形態を説明した。バッフル板６は、１つだけ設けてもよいし、３つ以上設けても良い。

１ メタン発酵槽
２ 発酵槽本体
３ 吸引管
３ａ 吸引口
４ 吸引ポンプ
５ 攪拌機
６ バッフル板

Claims (1)

1. 円筒形状を呈する発酵槽本体と、
   発酵槽本体の内部を攪拌する攪拌機と、
   前記発酵槽本体の側壁の下部から発酵槽本体の内部に突出し、所定の間隔をあけて配置された複数のバッフル板と、
   前記発酵槽本体の側壁の下部に内外方向に水平状に貫通するとともに、前記バッフル板を挟んで両側に設けられる複数の吸引管と、
   を備え、
   前記攪拌機は、前記発酵槽本体の中心Ｏを通る一の径方向線Ｄを挟んで一方側において、回転軸の下端を支持する回転軸支持部が、平面視したときに前記中心Ｏから線分Ｃだけ偏心して配置され、かつ、当該一の径方向線Ｄに対して前記回転軸が傾斜するように配置され、
   前記バッフル板及び前記吸引管は、前記発酵槽本体の前記一の径方向線Ｄを挟んで前記攪拌機の反対側に配置され、
   前記バッフル板は、上方に向かうにしたがい前記発酵槽本体の前記側壁からの突出量が小さくなるように、側面視して略三角形状を呈し、
   前記攪拌機の回転により、前記バッフル板の周囲に砂を堆積させ、前記吸引管により堆積した砂を吸引することを特徴とするメタン発酵槽。

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