JPH0510160B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、メタン発酵システムの一部を成すメ
タン発酵槽に関する。

最近、ローカルエネルギ創出および環境汚染な
どの公害防止の一環として、農畜産廃棄物による
メタン発酵が大きくクローズアツプされて来てお
り、大小様々なメタン発酵システムについて、そ
の実用化を目指し開発努力が続けられている。現
時の技術水準では、豚10000頭を越えるような大
規模なメタン発酵システムは、下水処理場の汚泥
消化システムに近いものとなり、システム設備費
が嵩む。したがつて、このようなメタン発酵シス
テムを設備可能な需要家は、極めて少ない。他
方、豚500〜5000頭の中小企業規模の場合、中規
模又は小規模なメタン発酵システムを設備可能な
需要家は多い。が、これらの需要家にとつては、
システム設備費として投資可能な資金量が比較的
少なく、しかも、メタン発酵システムの全コスト
に対するメタン発酵槽自体の価格及び施工費の占
める割合が一般に極めて大きいことから、メタン
発酵槽のコストパーフオーマンスがメタン発酵シ
ステム導入可否の鍵を握つている。

第１図に、上記中小規模のメタン発酵システム
の一例の全体が示され、このメタン発酵システム
に円筒状縦型のメタン発酵槽が使用されている。

まず、メタン発酵システムの概略を説明する。
豚舎１から廃棄物溜め２に排出された糞尿３は、
廃棄物汲上げポンプ４により円筒状縦型のメタン
発酵槽５内に汲み上げられる。このメタン発酵槽
５内には、下部で吸込み上部で吐出する型の攪拌
ポンプ６が設けられ、この攪拌ポンプ６から離れ
てメタン発酵槽５の中央に、上下方向に長い加温
用内部温水コイル７が設けられている。攪拌ポン
プ６は電動機により駆動され、メタン発酵槽５内
には電気配線８が通つている。

上記メタン発酵槽５で生成された消化メタンガ
スは、脱水装置９及び脱硫装置１０を経て水封式
ガスホルダ１１に供給される。ガスホルダ１１内
に保持されたメタンガスの一部はボイラ１２の燃
料として使用され、このボイラ１２で生成された
温水は、上記加温用内部温水コイル７へ送給され
る。

上述した円筒状縦型メタン発酵槽５には次の様
な欠点が存在する。

１ 価格面から、中間断熱材を有する二重繊維強
化プラスチツク板により作られた円筒槽が利用
されるが、この円筒槽は、その内容積が大きく
なるにつれて輸送および加温による発酵効率の
低下を防止するため高さが高くなり、そのため
地震や台風の際倒壊し易い。例えば、豚500頭
に対応する規模のメタン発酵システムにおい
て、メタン発酵槽の内容積は20m³（タンク外側
寸法：φ2280mm×5921mmＨ）が限界であり、高
さを低くして外径を大きくすると輸送が困難と
なる。

２ 高さが高くなると、メタン発酵槽５内の発酵
液の水圧が大きくなり、メタン発酵槽５の底部
の耐水圧が困難となる。

３ 高さが高くなると、廃棄物汲上げポンプ４及
び攪拌ポンプ６の揚程が大きくなり、規模の割
にはこれらポンプ４及び６の消費エネルギーが
増大してしまう。

４ 高さが高くなると避雷針その他の落雷対策が
必要となる。

５ 加温用内部温水コイル７及び攪拌ポンプ６の
保守が困難である。

６ 加温用内部温水コイルの発酵効率の低下を来
たす、すなわち発酵効率の低下を防ぐには、タ
ンク内水平方向の加熱を均一にするため温水コ
イルが同心円状多重構造となる。

第２図に、円筒状横型メタン発酵槽の典型例
が示されている。このメタン発酵槽１５は、横
方向に一定間隔を置いて、攪拌ポンプ６と同型
の攪拌ポンプ１６を３個有している。これら攪
拌ポンプ１６は、メタン発酵槽１５のタンク１
５ａと一体不可分である。また、タンク１５ａ
の側部からタンク１５ａの下部においてタンク
１５ａの横方向に加温用内部温水コイル１７が
延設されている。この加温用内部温水コイル１
７もタンク１５ａと一体不可分である。

上述した円筒状横型メタン発酵槽１５には、
次の様な欠点が存在する。

７ 攪拌ポンプ１６及び加温用内部温水コイル１
７は、タンク１５ａと一体不可分であるため保
守点検が困難であり、保守点検を行うとすれば
タンク１５ａ内を空にしなければならない。

８ メタン発酵槽１５は普通型トラツク輸送が出
来かつ内容積を大にするには外径寸法が直径
2.8ｍ以下で長さが10ｍ以下であるが、発酵槽
１５の全長に亘る均一な加温と攪拌が困難であ
る。

本発明の目的は、従来の円筒状縦型及び横型の
メタン発酵槽の欠点を除去し、加温及び攪拌効果
を高めてメタン発酵性能を向上せしめるとともに
加温及び攪拌装置の保守点検が容易なメタン発酵
槽を提供することである。この目的を達成するた
めの本発明は、円筒状横型メタン発酵槽を構成す
るタンクの頂部に、該タンクの長手方向に沿つて
一定間隔毎に複数個の挿入口を開口し、この挿入
口に設けられた着脱用フランジに、上端部に前記
着脱用フランジに載置されるスペーサを有して、
このスペーサの下方に延設された複数本の棒材及
び該棒材の下端に固着された底板とから成る支持
枠と、該支持枠に設置された水中型攪拌ポンプ及
びこの攪拌ポンプから液面の上方に延びる吐出管
と、該水中型攪拌ポンプと吐出管の周囲を螺旋状
に取り巻く加温用内部温水コイルとから構成され
た加温・攪拌ユニツトを着脱自在に配設したこと
を特徴とする。

以下、第３図ないし第５図に基づいて、本発明
の好適な実施例を詳細に説明する。ほぼ横型円筒
状のメタン発酵槽のタンク２０は、複数本の脚部
２１により基礎面２２に固定されている。タンク
２０の全壁は、繊維強化プラスチツクから成る内
壁及び外壁を有し、これらの壁間にポリウレタン
から成る断熱材を充填した構造を有する。タンク
２０の外径および全長は、メタン発酵システムの
規模に応じて適当に選定されている。

しかし大型トレラーなど特殊運搬車でなく低床
の大型トラツク輸送を考慮すると外径2.8ｍ以下
が好ましい。

内容積最大50m³のものをユニツト化し規模の拡
大に応じて増設することが容易である。

上記タンク２０の頂部には、このタンク２０の
長手方向に一定間隔を置いて複数個の挿入口２３
が若干上方に突出して設けられている。各挿入口
２３は、その横断面が正方形であり、上端に角形
の着脱用フランジ２４を有する。

各挿入口２３からタンク２０内に加温・攪拌ユ
ニツト２５が挿入されている。この加温・攪拌ユ
ニツト２５は、主として、上下に延設された複数
本の棒材２６とこれら棒材２６の下端に固着され
た１枚の底板２７とから成る支持枠２８と、この
支持枠２８の軸心部に設置された、攪拌器として
の水中型攪拌ポンプ２９と、この攪拌ポンプ２９
から支持枠２８内を上方に延びた吐出管３０と、
攪拌ポンプ２９及び吐出管３０を螺旋状に取巻
き、棒材２６に内接しつつ上方に延びた加温用内
部温水コイル３１と、挿入口２３の着脱用フラン
ジ２４に載置される角形スペーサ３２とから成
る。

上記支持枠２８の底板２７には、攪拌ポンプ２
９が設けてあり、攪拌ポンプ２９の下端部に攪拌
ポンプ２９を介して吐出管３０に連通した発酵液
循環用吸入口３３が配設されている。

上記吐出管３０の上端には、第４図及び第５図
に示すように、十字状にクロスし、かつ、それぞ
れ４個の端部で開口した吐出管口３４が設けられ
ている。また、この吐出管３４は、発酵液３５の
液面よりも上方で開口し、しかも、循環効率向上
のため加温器としての加温用内部温水コイル３１
の内側で３個が開口し、外側で１個が開口してい
る。

上記スペーサ３２は、タンク２０の壁と同一構
造の壁を有し、中空であつて、第５図に示すよう
に、対向した２面にそれぞれケーブル接続用端子
箱３６と温水入管口３７及び温水出管口３８とを
有し、他の対向した２面にそれぞれガス放出管口
３９を有する。これらガス放出管口３９は、メタ
ン発酵システムの他の部分を構成するガス精製貯
溜装置へ接続されている。上記ケーブル接続用端
子箱３６から攪拌ポンプ２９中の図示しないモー
タへ電気ケーブル４０が延設されている。上記温
水入管口３７及び温水出管口３８は、加温用内部
温水コイル３１に接続されている。

上記スペーサ３２の上面には、正方形の上蓋４
１が載置されている。上蓋４１のほゞ中央にバル
ブ４１ａを装着した発酵ガス検査管４１ｂがタン
ク２０内と大気側を連通するように配設されてい
る。この発酵ガス検査管４１ｂは、タンク２０内
でメタン発酵が正常に行われるまでの間に、タン
ク２０内のガスをサンプリングするためのもので
ある。

上記加温・攪拌ユニツト２５は、タンク２０の
内容積の大小及び必要加温・攪拌能力によつて１
個又は複数個設けられる。

上記タンク２０の一の側面（第４図中、左側
面）には、上部に発酵原液投入管口４２が設けら
れ、下部にドレン４３が設けられている。

上記タンク２０の他の側面（第４図中、右側
面）には、上部に発酵廃液排出管口４４及び液面
計４５が設けられ、下部にドレン４３が設けられ
ている。

以下、上述した本発明のメタン発酵槽の作用を
説明する。発酵原液が外部に存在する第１図に示
すような吸上ポンプ４により発酵原液投入管口４
２を経てタンク２０内に投入され、発酵原液の特
性に応じた滞留日数を経て、その間に発酵し、発
酵廃液として発酵廃液排出管口４４からオーバー
フローする。すなわち、メタン発酵槽の全体を静
態的に観れば、毎日発酵原液が投入される毎にそ
の液量に応じて発酵廃液が排出され、タンク２０
内の液面は一定に規制されている。

発酵原液は、加温・攪拌ユニツト２５により十
分な攪拌と加温とを受けて、嫌気性環境内でタン
ク２０内の発酵液３５に内在するメタン菌による
メタン発酵が促進され、発酵液３５の上部空間に
メタンガスを放出しつつ、発酵原液投入管口４２
側から発酵廃液排出管口４４側へ徐々に流動して
行く。

発酵液３５の上部空間に放出されたメタンガス
は、ガス放出管口３９を経てガス精製貯溜装置の
方へ送られる。

上記メタン発酵槽内においては、発酵液循環用
吸水口３３から発酵液３５が攪拌ポンプ２９によ
り汲み上げられ、吐出管口３４より加温用内部温
水コイル３１の内外に散布される。散布された発
酵液は、加温用内部温水コイル３１の内側又は外
側を通過しつつ加温され、再び発酵液循環用吸入
口３３の方へ下降して行く。このようにして効率
的に攪拌と加温とが繰り返される。

上記加温・攪拌ユニツト２５は、そのスペーサ
３２の部分において、着脱用フランジ２４に着脱
自在に支持されているのみであるから、タンク２
０から簡単に取外すことができ、また取外してい
る間は、上蓋４１を着脱用フランジ２４に密封状
態で取付け、それによつてタンク２０内の嫌気性
環境を損うことがない。

上述の通り、本発明は円筒状横型のタンクの頂
部に着脱フランジ付挿入口を設ける一方、支持枠
内において加温器及び攪拌器が配設され、支持枠
の上部にスペーサを有する加温・攪拌ユニツト
が、上記挿入口からタンク内に挿入され、スペー
サが着脱用フランジに取外し自在に取付けられる
ようにしたので、タンクの容積、発酵液の特性、
及び寒冷地又は温暖地などの気象条件などの種々
の条件に応じて加温・攪拌ユニツトの数を自由に
選定できる。

本発明にかかるメタン発酵槽は、基本的な形状
として円筒状横型を採用しており、必然的に全高
は一定値以下に制限される。それに伴つて地震と
か台風で倒壊する惧れがなく、且つ槽内の発酵液
の水圧が必要以上に大きくなることが防止され、
メタン発酵槽を構成する材料に特別な耐圧性が要
求されないという効果がある。更に廃棄物汲上げ
ポンプとか攪拌ポンプの揚程が小さく、これらポ
ンプの駆動に要する消費エネルギーは小さくて済
むという効果が得られる。

更に発酵液が攪拌ポンプによつて汲上げられ、
加温用内部温水コイルの内側及び外側を通過しつ
つ加温されることにより、発酵液の循環速度が高
められるとともに、攪拌条件と加温条件を相互に
関連付けてコントロールできて、メタン発酵作用
が促進されるという効果を発揮する。

また、加温・攪拌ユニツトは、タンクに対し取
付・取外し自在であるからメタン発酵槽の保守点
検が容易であり、しかも部品の交換等のメンテナ
ンスも簡単に行えるという効果が得れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来技術にかかる一のメタン発酵シ
ステムの概略説明図、第２図は、従来技術にかか
る横型円筒のメタン発酵槽の概略縦断面図、第３
図は、本発明にかかるメタン発酵槽の一部省略平
面図、第４図は、第３図における−線断面
図、第５図は第４図における−線断面図であ
る。 ２０……タンク、２３……挿入口、２４……着
脱用フランジ、２５……加温・攪拌ユニツト、２
８……支持枠、２９……攪拌器、３１……加温
器、３２……スペーサ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 円筒状横型メタン発酵槽を構成するタンクの
   頂部に、該タンクの長手方向に沿つて一定間隔毎
   に複数個の挿入口を開口し、この挿入口に設けら
   れた着脱用フランジに、上端部に前記着脱用フラ
   ンジに載置されるスペーサを有して、このスペー
   サの下方に延設された複数本の棒材及び該棒材の
   下端に固着された底板とから成る支持枠と、該支
   持枠に設置された水中型攪拌ポンプ及びこの攪拌
   ポンプから液面の上方に延びる吐出管と、該水中
   型攪拌ポンプと吐出管の周囲を螺旋状に取り巻く
   加温用内部温水コイルとから構成された加温・攪
   拌ユニツトを着脱自在に配設したことを特徴とす
   るメタン発酵槽。