JP6834095B2

JP6834095B2 - メタン発酵槽

Info

Publication number: JP6834095B2
Application number: JP2017004849A
Authority: JP
Inventors: 今田　勝也; 勝也今田; 仁志青木; 英成三宅
Original assignee: Maezawa Industries Inc
Current assignee: Maezawa Industries Inc
Priority date: 2017-01-16
Filing date: 2017-01-16
Publication date: 2021-02-24
Anticipated expiration: 2037-01-16
Also published as: JP2018114427A

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孔が複数形成された吸引管と、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、前記吸引孔の上方に間隔を空けて設けられ該吸引孔の目詰まりを低減する傘形のスクリーン板と、を備え、前記吸引管は複数配置され、各吸引管はそれぞれ開閉弁を介して１本に集合し、前記開閉弁を順次切り替えて開き前記吸引ポンプと連通して前記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、吸引孔が複数形成された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。

本発明によれば、開閉弁を順次切り換えて開くことにより、吸引ポンプの出力を大きくしなくても吸引管の数を増やすことができ、広範囲の堆積した砂を除去できる。また、各吸引管の吸引力を同じにでき、堆積した砂の吸引むらを防止できる。

また、本発明は、前記吸引管で吸引した砂と前記圧力水とを分離する固液分離機を備えることを特徴とする。

本発明によれば、砂と圧力水を分離するので、砂を簡単に処理できると共に、圧力水の水を再利用でき、圧力水として循環利用できる。

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。吸引管を示す平面図である。変形例に係る吸引管を示す平面図である。

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Ｗ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Ｗ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Ｗ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を吸引する吸引孔６が複数形成された吸引管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のインペラによって攪拌されて砂Ｓが発酵槽本体２の底部に偏って堆積する場合には、底部全域ではなくその堆積場所辺りに限って吸引管３を配置してもよい。吸引管３は、一例として図２に示すように、発酵槽本体２の底部において発酵槽本体２の径方向に延設する基管３Ａと、基管３Ａから左右に枝分かれする枝管３Ｂ，３Ｃとを備えて構成されている。基管３Ａの基端側は、開閉弁３２を介して吸引ポンプ４と連通している。枝管３Ｂ，３Ｃは、メタン発酵槽１の大きさや形状により、例えば基管３Ａの延設方向に間隔を空けて複数組配置される。基管３Ａ、枝管３Ｂ，３Ｃには、適宜な間隔を空けて吸引孔６が複数形成されている。

吸引孔６は、下方に向けて形成してもよいし、上方に或いは側方に向けて形成してもよい。吸引孔６を上方に向けて形成した場合は、砂が目詰まりしやすくなることも考えられる。この場合には、吸引孔６の上方に間隔を空けて傘形のスクリーン板９等を適宜に設置することにより、砂の塊等が直接に吸引孔６に吸引されることを防止して目詰まりを低減できる。

吸引管の変形例を図３に示す。吸引管３１は、発酵槽本体２の内外をそれぞれ連通する複数の基管３１Ａを備えている。各基管３１Ａには、適宜な間隔を空けて吸引孔６が複数形成されている。各基管３１Ａは、発酵槽本体１の外部においてそれぞれ開閉弁３２を介して１本に集合したうえで吸引ポンプ４と連通している。開閉弁３２の開閉は自動制御でもよいし手動でもよい。開閉弁３２の開閉方法としては、各基管３１Ａ内の負圧を高めるために、開閉弁３２を順次切り換えて開いていくことが望ましい。

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。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。

本発明のメタン発酵槽１によれば、吸引孔６が複数形成された吸引管３を備えることにより、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。

また、図３に示すように、吸引管３として基管３１Ａを複数配置し、各基管３１Ａをそれぞれ開閉弁３２を介して１本に集合させて吸引ポンプ４に連通させる構成とすれば、開閉弁３２を順次切り換えて開くことにより、吸引ポンプ４の出力を大きくしなくても基管３１Ａの数を増やすことができ、広範囲の堆積した砂を除去できる。また、各基管３１Ａの吸引力を同じにでき、堆積した砂の吸引むらを防止できる。

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。さらに、吸引孔６が複数形成されていれば、吸引管３は図示したものに限定されずに実施可能である。

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吸引孔
８固液分離機

Claims

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孔が複数形成された吸引管と、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、前記吸引孔の上方に間隔を空けて設けられ該吸引孔の目詰まりを低減する傘形のスクリーン板と、を備え、
前記吸引管は複数配置され、各吸引管はそれぞれ開閉弁を介して１本に集合し、前記開閉弁を順次切り替えて開き前記吸引ポンプと連通して前記堆積した砂を吸引することを特徴とするメタン発酵槽。
前記吸引管で吸引した砂と前記圧力水とを分離する固液分離機を備えることを特徴とする請求項１に記載のメタン発酵槽。