株式会社ユーリカ エンジニアリング (〒34 神奈川県横浜市栄区桂台中８－２ Kanagawa, 2470034, JP)
| 乾式メタン発酵用の発酵槽が発酵原料を収容する為の発酵槽本体と、該発酵槽本体の上部に形成された開口を閉鎖する蓋とからなり、前記発酵槽本体の内部には撹拌部材が設置されておらず且つ底部および周壁には発酵原料の投入口または既発酵物の抜取り用穴が存在せず、発酵原料の投入および既発酵物の抜取りが前記発酵槽本体上部の開口から行われるものであり、該発酵槽本体上部の開口の全周を取囲んで液体貯留部が設けられており、前記蓋はその全体が発酵槽本体に対して着脱自在であり、該蓋は発酵槽本体に載置した状態で蓋の全周縁部が前記液体貯留部の液中に没入することを特徴とするバッチ式乾式メタン発酵用発酵槽。 |
| 発酵槽本体の上部または蓋に発生バイオガス供給管との接続用部材が設けられていることを特徴とする請求項1記載のバッチ式乾式メタン発酵用発酵槽。 |
| 上部が開口した発酵槽本体と前記開口を密封状態で塞ぐ着脱自在の蓋とからなる発酵槽を使用し、前記発酵槽本体内にメタン菌を含む既発酵物を収容しておき、前記開口から新たな発酵原料を発酵槽本体内に投入し、前記開口から撹拌装置を挿入して既発酵物と発酵原料とを混合し、前記開口に蓋をして密封し、この状態でメタン菌により発酵させ、発生したバイオガスは発酵槽本体の上部または蓋に設けた発生バイオガス供給管用接続部材を介して発酵槽から排出し、そして発酵終了後、発酵槽の蓋を取外して、前記開口から既発酵物の一部を抜取り、再び新たな発酵原料を投入するという工程を繰返し行うことを特徴とするバッチ式乾式メタン発酵方法。 |
| 前記既発酵物と発酵原料とを混合した後に、上方から混合物を押圧するとともに混合物中に棒状体を差込んで、ガス抜き穴を混合物中に形成し、その後、蓋を閉めることを特徴とする請求項3記載のバッチ式乾式メタン発酵方法。 |
| 発酵槽を複数個用意し、処理すべき発酵原料を日時をずらして各発酵槽に投入し、1つの撹拌装置を順繰りに使用して、各発酵槽内の既発酵物と発酵原料とを混合することを特徴とする請求項3または4記載のバッチ式乾式メタン発酵方法。 |
| 発酵槽を複数個用意し、処理すべき発酵原料を日時をずらして各発酵槽に投入し、1つの押圧・ガス穴形成装置を順繰りに使用して、各発酵槽内の既発酵物と発酵原料とを混合物を上方から押圧するとともに混合物中に棒状体を差込んで、ガス抜き穴を混合物中に形成することを特徴とする請求項4または5記載のバッチ式乾式メタン発酵方法。 |
本発明は有機性廃棄物等のバイオマス メタン発酵させるための乾式メタン発酵に する。
有機性廃棄物等のバイオマスからエネ ギーを回収する方法として、メタン発酵を 用するものがある。メタン発酵は、固形物 割合(TS濃度)が10%以下であるような液状バイ マスに対して行われる湿式メタン発酵と、 形物が例えば10%以上、より典型的には20%以 と云う高い割合を占める有機性廃棄物等の イオマスに対して、加水せずに非浸水状態 メタン発酵を行う乾式メタン発酵とが知ら ている。
湿式メタン発酵は歴史もあり、実績も く、ほぼ完成された技術であるが、次のよ な問題がある。
ア、湿式メタン発酵の際に排出される 量の発酵廃液の処理には初期費用や運用費 などを含め、多大な経費を要する。また、 酵を促進させるために撹拌する必要があり その撹拌エネルギーも必要となる。
イ、固形物の割合が高い場合、湿式メ ン発酵を利用するためには水などの液を加 ることによって希釈し、スラリー状にする しかし、この加水のため処理容量が増加す ため処理効率が悪くなり、更に、加えた液 は結局廃水として処理しなければならない
ウ、湿式メタン発酵で発生する含水率 高い(約95%)発酵残渣は、それを液肥として利 用する以外、脱水装置にて固液分離を行い、 液分は廃水処理プラントで処理された後、付 近の河川や下水道に放流される。一方、固分 すなわち脱水ケーキは堆肥化システムにて堆 肥にされ販売されるか、または埋立や焼却に て処分される。
一方、乾式メタン発酵では、発酵対象 イオマスを希釈せずに処理することができ ため、処理容量が増加することはなく、発 残渣の含水率が低く、発酵廃液処理が不要 ある。このためシステム全体を、扱いやす 、シンプルなものにすることができる。従 て、乾式メタン発酵は湿式メタン発酵に比 て初期コストの低減化が計れるという利点 ある。しかし、乾式メタン発酵は10数年前に ヨーロッパで開発された技術で実績も出てき ているが、まだまだ技術開発が必要なこれか らの技術であり、種々の提案がなされている 。
従来の乾式メタン発酵においては、有 廃棄物を連続的に処理する方法が殆どであ 。例えば、特開2006-255626号公報(特許文献1)、 特開平11-309493号公報(特許文献2)などに見みら れるように、密閉された発酵槽の一部に有機 廃棄物を送込むための取入れ口と発酵後の発 酵残渣を取出すための取出し口が設けられ、 また発生したバイオガスを排出する配管が設 けられており、発酵槽は配管により発酵原料 供給装置、脱水装置および発酵残渣の一部を 再び発酵槽に送込む返還路に連結されている 。このように発酵槽は巨大な循環システムの 一部である。
そして、従来の乾式メタン発酵におい は、発酵槽の中に嫌気性のメタン菌を含む 汚泥を入れておき、そこに粉砕した有機廃 物などを通常1日1回ポンプで送り込むととも に発酵残渣を取出し口から取除くことが行わ れる。このように従来は連続して行うため、 発酵槽の中に回転する攪拌装置を設置して、 種汚泥と新たに投入された有機廃棄物とを混 合することが一般的に行われている。
このような連続式の乾式メタン発酵槽 おいては、毎日のように新たな有機廃棄物 投入と発酵残渣の排出を行わなければいけ いので、その度に発酵槽における密閉状態 解放されてしまうことになる。
また、個々の発酵槽に攪拌機を設置し 場合には、設備費用も高くになるとともに 詰まりなどが生じた時にメンテナンスが難 く、そのためランニングコストも掛かって まう。
このように連続式の乾式メタン発酵槽 おいては問題があるので、バッチ式の乾式 タン発酵も提案されている。例えば、特許 献3(特許第3913676号公報)ではバッチ式のバイ ガス発酵槽が提案されている。
特許文献3に開示されている発酵槽はガレ
ジ式の構造をしており、1つの床と複数の壁
面、および扉によって均一に閉鎖可能な1つ
搬入・搬出口からなりたっているものであ
。搬入・搬出口は処理すべき廃棄物などを
送し、また残渣を搬出するために車輌(例え
、フロント積下し機)などが出入りできるよ
うな大きな扉を設けており、この扉を気密状
態に閉じられるようにしている。床は搬入・
搬出口から反対側の奥の壁に向かって傾斜し
ており、奥側の壁に発生したガスを取出すガ
ス取出し口が設けられている構造となってい
る。この特許文献4の発酵槽における問題点
、ガレージ形式であり、扉を開け閉めする
造になっているため、密閉性を良くしよう
するとコスト高になったり、扉を閉鎖する
にごみ等が扉周縁の密閉箇所に付着しない
うしなければならない等と、経済的および
作上に難しい面がある。また、このガレー
式の発酵槽においては、発酵槽内に入れら
た有機物を種汚泥と均一に混合することが
難である。
本発明は従来の湿式メタン発酵システ における問題点を解決して、乾式メタン発 としたものである。また、従来の乾式メタ 発酵システムにおける連続式メタン発酵槽 おける前述したような問題点を解決し、バ チ式のメタン発酵槽を提供することを目的 するものである。
更に、本発明は、特許文献3に開示され いるバッチ式のメタン発酵槽における問題 を解決することである。すなわち、発酵槽 ガレージ式であるため非常に大きな設備と ってしまうという問題があり、特に、バッ 式の場合は排出される廃棄物を処理するた には、1つの発酵槽において処理するべき日 時に対応した数のメタン発酵槽を用意する必 要があり、例えば、10日間で発酵を完了させ とすれば、10個の発酵槽が必要となる。こ ようにガレージ式の大きな発酵槽を10個も用 意するには面積的にも広大なものとなる。
また、特許文献3の発酵槽においては、 きな開閉扉を密閉状態とするためにシール 難しく気密性を高く保つことが困難である また、大きなガレージ式の発酵槽であるた 中に収容した廃棄物を効率よく均一に混合 拌することが困難であるという問題がある
本発明は、このような特許文献3に開示 れている発酵槽が有する問題点を解消し、 閉性がよく、発生するガス圧も高くでき、 造が簡便で、設備的にも安価で、メンテナ スが簡単であり、ランニングコストも安く トータル的に経済的なバッチ式乾式メタン 酵用の発酵槽を提供することを目的とする のである。また、本発明はこの発酵槽を使 した発酵方法を提供することをも目的とす ものである。
本発明は、乾式メタン発酵用の発酵槽 発酵原料を収容する為の発酵槽本体と、該 酵槽本体の上部に形成された開口を閉鎖す 蓋とからなり、前記発酵槽本体の内部には 拌部材が設置されておらず且つ底部および 壁には発酵原料の投入口または既発酵物の 取り用穴が存在せず、発酵原料の投入およ 既発酵物の抜取りが前記発酵槽本体上部の 口から行われるものであり、該発酵槽本体 部の開口の全周を取囲んで液体貯留部が設 られており、前記蓋はその全体が発酵槽本 に対して着脱自在であり、該蓋は発酵槽本 に載置した状態で蓋の全周縁部が前記液体 留部の液中に没入することを特徴とするバ チ式乾式メタン発酵用発酵槽により前記目 を達成する。
この場合、発酵槽本体の上部または蓋 発生バイオガス供給管との接続用部材が設 られている。
また、本発明は、上部が開口した発酵 本体と前記開口を密封状態で塞ぐ着脱自在 蓋とからなる発酵槽を使用し、前記発酵槽 体内にメタン菌を含む既発酵物を収容して き、前記開口から新たな発酵原料を発酵槽 体内に投入し、前記開口から撹拌装置を挿 して既発酵物と発酵原料とを混合し、前記 口に蓋をして密封し、この状態でメタン菌 より発酵させ、発生したバイオガスは発酵 本体の上部または蓋に設けた発生バイオガ 供給管用接続部材を介して発酵槽から排出 、そして発酵終了後、発酵槽の蓋を取外し 、前記開口から既発酵物の一部を抜取り、 び新たな発酵原料を投入するという工程を 返し行うことを特徴とするバッチ式乾式メ ン発酵方法により前記目的を達成する。
この場合、前記既発酵物と発酵原料と 混合した後に、上方から混合物を押圧する ともに混合物中に棒状体を差込んで、ガス き穴を混合物中に形成し、その後、蓋を閉 ることが好ましい。
また、発酵槽を複数個用意し、処理す き発酵原料を日時をずらして各発酵槽に投 し、1つの撹拌装置を順繰りに使用して、各 酵槽内の既発酵物と発酵原料とを混合する とが好ましい。
本発明のバッチ式乾式メタン発酵槽は が完全に取外すことができ、蓋を外した状 で上から新たな有機廃棄物を投入すること できる。また、蓋を完全に取除けるので、 要な発酵残渣も上方からパワーシャベルな により簡単に取除くことができる。
また、本発明によれば、発酵槽本体か 蓋が完全に取外せるので、発酵槽本体の上 に大きな開口が生じるため、そこから撹拌 置を発酵槽本体内に入れて、新たに投入さ た有機廃棄物と種汚泥との混合を簡単に行 ことができる。また、この混合撹拌装置は 酵槽内に設置されているものでないので、 の発酵槽と共用できるので経済的である。
本発明によれば、蓋の周縁部を水封す ことにより発酵槽を密閉しているので、密 が簡単且つ完全である。簡単な密閉方式で るにも拘らず、完全な密閉ができ、単に蓋 発酵槽本体から持上げたり、発酵槽本体に せたりするだけで、蓋を簡単に取外したり 付けたりすることができる。
本発明においては、発生したバイオガ を外部へ排出するために、発酵槽本体の上 に発生バイオガス供給管との接続部材を設 ておくだけでよいので、極めて構成が簡単 ある。なお、蓋の方にこのような発生バイ ガス供給管との接続部材を設けておいても い。
また、発生バイオガス供給管の経路に イオガス圧力調節装置を設置しておくこと より、従来のような増圧装置を使用しなく も、バイオガスの圧力を水封の許す圧力ま 高くすることができる。
10 発酵槽
1 発酵槽本体
2 蓋
3 液体貯留部
4 接続部材
11 発酵槽本体の開口
21 蓋の周縁部
31 液体
51 既発酵物
52 発酵原料
7 搬送装置
8 撹拌装置
9 押圧・ガス穴形成装置
以下本発明の実施例を図面に基いて詳 に説明する。図1は本発明のバッチ式乾式メ ン発酵用発酵槽の一実施例の断面図である
本発明のバッチ式乾式メタン発酵に使 する発酵槽10は図1示すように、発酵槽本体1 発酵槽本体上部に形成された開口11を閉鎖 る蓋2とから構成されている。発酵槽本体1は 筒状体またはバケツ状に上方に開拡した筒状 体であり、断面が円形であるものが好ましい 。発酵槽本体1の内部には従来の発酵槽内部 設けられるような撹拌装置や撹拌部材が設 されていない。また、発酵槽本体1の底部12 周壁13には発酵原料を投入するための投入口 或いは既発酵物を抜取るための穴などが設け られていない。
発酵原料の投入および既発酵物の抜取 は発酵槽本体1の上部の開口11から行われる 発酵槽本体1の上部の全周を取囲んで液体貯 部3が設けられており、液体貯留部3の中に 液体(例えば水)が貯留される。
蓋2は発酵槽本体1に固定されておらず、 着脱自在なものである。蓋2の周縁部21は垂下 した状態であり、蓋2を発酵槽本体1に被せた 態では蓋2の全周縁部21が発酵槽本体1の上部 に設けた液体貯留部3の液体31の中に没入した 状態となる。
図1に示した実施例では蓋2は取手22が設 られている。また、発酵槽本体1の周壁13の 部に発生したバイオガスを外部に排出する めに発生バイオガス供給管と接続するため 接続部材4が設けられている。発生したバイ オガスは接続部材4に連結された発生バイオ ス供給管により従来のプラントにおけると 様に使用する箇所に運ばれる。
図2は本発明の発酵槽10の別の実施例を す断面図である。図1に示した発酵槽と異な 点を説明すると、発酵槽本体1に天井部14が けられ、この天井部14に開口11が形成されて いる。開口11の全周縁を取囲むように液体貯 部3が設けられている。また、図2に示した 施例においては発生バイオガス供給管との 続部材4が蓋2に設けられている。なお、接続 部材4は図1に示したものと同様に発酵槽本体1 に設けてもよい。また、図2に示した実施例 おける開口11も撹拌部材や抜取り部材等を挿 入・抜取りできるように充分に大きな開口と することが好ましい。
図3に基いて本発明の発酵槽を用いた発 原料の処理の工程を説明する。図3(a)に示す ように、蓋2を取り除いて、上部が開口した 態の発酵槽本体1内にメタン菌を含む既発酵 51を収容しておく。そして予め準備してあ 新たな発酵原料52を適宜な搬送装置7(図3では シャベルの形状で示した)で開口11から発酵槽 本体1内に投入する。次ぎに図3(b)に示すよう 、開口11から撹拌装置8を挿入して既発酵物5 1と投入した発酵原料52とを混合する。
その後、好ましくは、図3(c)に示すよう 、押圧・ガス穴形成装置9を開口11から入れ 、これを上下動する。押圧・ガス穴形成装 9は押圧部材91と多数の棒状体92を有してお 、既発酵物51と発酵原料52との混合物53を押 部材91により上から押圧して混合物中の空気 を追い出す。また、棒状体92は混合物53に穴54 を穿つ。この穴54は混合物53が発酵してバイ ガスが発生した際に、バイオガスがスムー に抜けるようにするためのものである。な 、混合物53の押圧とガス穴形成を別に行って もよいが、その場合は先に混合物53を押圧し おいてから、ガス穴を形成することが好ま い。
次ぎに図3(d)に示すように、取外してお た蓋2を発酵槽本体1に被せる。被せた状態 図3(e)に示した。図3(f)は図3(e)における丸で んだ箇所の拡大断面図であり、発酵槽本体1 上部に形成した液体貯留部3と蓋2との関係 示す。蓋2の周縁部21が液体貯留部3の液体31 中に没入した状態であり、発酵槽10は密封状 態となる。この密封状態のまま、所望日数( えば10日間)置いておき、メタン菌により混 物53を発酵指せてバイオガスを発生させる。 なお、図3においては発生バイオガス供給管 の接続部材4は省略し図示しているが、発酵 本体1または蓋2に設けた接続部材4を介して 生バイオガス供給管に接続され、発生バイ ガス供給管を介して発生したバイオガスは 望の箇所へと排出される。
発酵終了後、図3(g)に示すように、発酵 10の蓋2を取外して、発酵槽本体の1開口11か 既発酵物51の一部を発酵残渣55として搬送装 置7により抜取る。そして、再び新たな発酵 料52を既発酵物51の上に投入する工程(すなわ ち図3(a)に示した工程)に戻る。このように図3 (a)~(g)に示した工程を1サイクルとして繰返し う。
従って、本発明の発酵槽を用いた乾式 タン発酵はバッチ式となるものであり、本 明の発酵槽を複数個準備しておけば、毎日 有機廃棄物の処理およびバイオガスの発生 その利用することができる。例えば、発酵 10日間で行われるとすれば、図3(g)~(d)の工程 短時間で終り、図3(e)の状態で10日間おくこ になる。そのため、10個の発酵槽を用意し おき、各発酵槽における最初の開始日時を1 ずつずらせば、毎日、有機廃棄物の処理お びバイオガスの発生を行える。また、この うに作業日時をずらすことにより、搬送装 7、撹拌装置8および押圧・ガス穴形成装置9 それぞれ1台あれば全ての発酵槽10に共用す ことができる。
図4は本発明のバッチ式乾式メタン発酵 10を複数基(発酵に必要とする日数と同じ台 )使用した場合のプラントのシステムフロー を示すフローチャートである。
有機廃棄物(プラスチックが分別された 燃ごみ等)52を粉砕装置61により粉砕して、 タン菌を含む既発酵物51が入っている本発明 の発酵槽10内に投入する。発酵により発生し バイオガスは発酵槽10からバイオガス圧力 節装置62を経て、バイオガス貯蔵・供給装置 63に送られる。ここからコ・ジェネレーショ ・システム64に送られ、電力65に変換され、 この電力65は消費者に売られる(売電66)。また 、発酵槽10から抜取られた発酵残渣55は乾燥 置67により乾燥され、固形燃料56として利用 れる。
一方、コ・ジェネレーション・システ 64で発生した熱は、発酵槽10に送って発酵槽 の混合物53を加熱して発酵を助長し、また 燥装置67に送って発酵残渣55を乾燥するのに 用する。
Next Patent: THERAPEUTIC AGENT FOR CANCER WITH RESISTANCE TO PROTEASE INHIBITOR