メタン発酵処理方法および装置
【課題】濃縮装置や担体を用いずメタン発酵槽内の菌体濃度を上げて処理速度を上げることができるメタン発酵処理方法を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明のメタン発酵処理方法は、第一発酵槽１内の有機性廃棄物４と酸生成菌及び、第二発酵槽２内の低級脂肪酸とメタン発酵菌を混合撹拌する際に撹拌装置８および撹拌装置１２を停止して固液分離するための沈殿時間を設けるとしたものであり、この手段により第一発酵槽１および第二発酵槽槽２内の菌体濃度を上げることができ、処理能力を上昇させることができる。
【解決手段】本発明のメタン発酵処理方法は、第一発酵槽１内の有機性廃棄物４と酸生成菌及び、第二発酵槽２内の低級脂肪酸とメタン発酵菌を混合撹拌する際に撹拌装置８および撹拌装置１２を停止して固液分離するための沈殿時間を設けるとしたものであり、この手段により第一発酵槽１および第二発酵槽槽２内の菌体濃度を上げることができ、処理能力を上昇させることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機性廃棄物の処理装置に係り、特に固形分の多い厨芥類を中心としたメタン発酵処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、廃水処理として主流である好気性処理はその過程で生成される余剰汚泥が多量なことに加え、有害な揮発性有機汚染物質などの難分解性物質を分解することができないなどの問題を抱えている。
【０００３】
一方、嫌気性処理は産業廃水中の一般的な有機汚泥物質は言うに及ばず、毒性物質も分解する能力が備わっていることから産業廃水を再生する手段として使用価値が高まっている。さらに発酵により発生したメタンガスを電気、熱として利用する一方で、メタン発酵をさせた後の消化汚泥は廃棄される過程でコンポスト化して肥料としたり、あるいは固形燃料、乾燥汚泥などとして再利用可能であり、経済的である。
【０００４】
メタン発酵は、大きく分けると加水分解菌、酸生成菌による可溶化過程と、メタン発酵菌によるメタン発酵過程の二段階の生化学反応から成っている。タンパク質、炭水化物、脂肪等の高分子有機化合物は、まず加水分解菌などによって低分子化されて高級脂肪酸、アミノ酸、糖類となる。次に酸生成菌等によってＨ2、ＣＯ2、低級脂肪酸（酢酸、酪酸、プロピオン酸、ピルビン酸、ギ酸、乳酸、コハク酸等）に分解され、最後にメタン発酵過程でメタン発酵菌によってメタンが生成する。
【０００５】
このように可溶化過程とメタン発酵過程では、活躍する微生物の種類が全く異なり、最適ｐＨ値も可溶化過程は５．５〜６．５、メタン生成過程は７〜８と異なることから、最近は可溶化槽とメタン発酵槽を分離して発酵効率を高める二相式と呼ばれる方法が採用される場合が多い（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
この特許文献１では、メタン発酵菌の活性低下を防ぐため、ｐＨに着目し、処理水の返送工程を設けている。すなわち、菌数ではなく、菌の質（活性）を改善し、可溶化を十分に行うアイデアである。
【０００７】
このように、可溶化を十分に行わないまま第一発酵槽内発酵液を第二発酵槽へ移送すると、メタン発酵菌では分解できない物質が第二発酵槽へ蓄積し、メタン発酵装置が破綻する恐れがある。
【０００８】
なお、本明細書において「可溶化」とは、微生物の働きによる有機物の低分子化、低級脂肪酸への変換のみでなく、各種の物理化学的方法により、固形物粒子を細かくすることをも含んでいる。
【０００９】
他に、メタン発酵における処理効率を向上させる各種の方法が検討されている。
【００１０】
図３は発酵効率を高めるため、メタン発酵菌を含む汚泥を濃縮する例である。
【００１１】
厨芥類を中心とした有機性廃棄物１０２は破砕機１０１で破砕された後、ポンプ１０５、流入管１０３により第一発酵槽１０４に投入され、主に廃棄物中に存在する不特定の微生物の働きと撹拌程度の比較的穏やかな条件により可溶化され、メタン発酵の原料となる低級脂肪酸や低分子有機物を生成する。
【００１２】
スラリ状となった可溶化物はポンプ１１０、流出入管１０９により第二発酵槽１１１へ送られ、メタン発酵菌の働きにより、メタン５０〜６５％、二酸化炭素約３５〜５０％のバイオガスが生成される。
【００１３】
第二発酵槽１１１には、メタン発酵菌以外にも可溶化作用を行う菌が各種共存しているため、低級脂肪酸以外の有機物も分解されて低級脂肪酸に変換され、メタン発酵の原料となる。
【００１４】
生成したバイオガスはガス流出管１１２を経由してガスホルダー１１３に貯留された後、主に燃料として利用される。第二発酵槽１１１では、低級脂肪酸を多く含んだ可溶化液の流入量に応じてポンプ１１６、流出管１１４により汚泥を抜き出し、槽内液レベルを一定に保っている。
【００１５】
抜き出された汚泥は汚泥濃縮装置１１７に送られ、通常は凝集剤１１８を添加して濃縮汚泥（主に菌体）と脱離水に分けられる。脱離水は脱離水管１１９から排水処理装置１１５へ送られ、好気活性汚泥法などにより最終処理された後放流される。
【００１６】
一方、濃縮汚泥はポンプ１２０、切替弁１２１を介して、一部は濃縮汚泥返送管１２３を経由して第二発酵槽１１１へ返送し、槽内の菌体濃度を高めるのに使用する。残りの濃縮汚泥は汚泥排出管１２４から余剰汚泥として排出される。余剰汚泥は、第一発酵槽１０４へ返送して再発酵したり、コンポスト化あるいは焼却処理される場合が多い。
【００１７】
図４は発酵効率を高めるため、メタン発酵槽として担体を使用した例である。
【００１８】
固定床型メタン発酵槽１３０は、内部に菌を保持する担体充填層１３１が設置されており、これに可溶化液を流通させて分解し、バイオガスを発生させる。すなわち、固定床型メタン発酵槽１３０では、濃縮汚泥の返送を行わなくても菌濃度維持が可能であるため、凝集剤や濃縮装置が不要で、運転も容易である。
【００１９】
通常、ポンプ１３３によって液を循環させており、固定床型メタン発酵槽１３０内で上向流を形成しており、処理水１３４がオーバーフローとして処理水管１３５から流出する。処理水１３４は、担体充填層１３１のフィルタ作用により固形分濃度が低くなっているため、濃縮分離せずに排水処理装置１１５で処理することが可能である。
【００２０】
逆に担体充填層１３１よりも下の固定床底部１３６には濃厚な汚泥（菌体と未分解の微粒有機物）が蓄積しており、これは必要に応じて弁１３７、汚泥排出管１３８により余剰汚泥として排出する。
【００２１】
このように固定床型メタン発酵槽１３０は、担体により菌体を高濃度に保持することができるため、処理速度が速く、発酵槽をコンパクト化できる。
【００２２】
しかし、汚泥や廃水と比較して固形分の比較的多い厨芥等の有機性廃棄物を対象とする場合、粗粒子による固定床の閉塞が問題となるため、可溶化を高度に行うか、可溶化後に固液分離を行って粗大な固形物粒子を除去しておくか、または閉塞を抑制する構成にする必要がある。可溶化促進の手段としては、酵素添加、アルカリ添加、機械的微破砕、オゾン、超音波処理、高温高圧処理などの手段が用いられる。
【００２３】
また、メタン発酵槽内に、メタン発酵菌などの微生物の流出を防止するための分離膜を設けることも知られている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２０００−１６７５８７号公報
【特許文献２】特開２００１−１７０６３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
メタン発酵の処理効率を向上させる場合、特許文献１のようにメタン発酵菌の活性低下の防止と、図３、図４及び特許文献２のように菌数の確保という、大きく分けて２種類の方法がある。
【００２５】
しかし、いずれの場合も、メタン発酵槽を大型化するか、返送や濃縮（膜も含む）のために新たな装置が必要である上、濃縮作業は非常に煩雑であるという問題があり、装置と作業を簡略化することが要求されている。
【００２６】
また、図４に示したような従来のメタン発酵処理方法及び装置において、担体を用いて菌体濃度を上げる場合、発酵槽の閉塞防止のため高度な可溶化が必要となり、可溶化工程が複雑化するという課題があり、担体を用いず菌体濃度を上げることが要求されている。
【００２７】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、新たな装置を設けず、各槽からの菌の流出を防ぎ、工程を複雑化せずに効率的にメタン発酵槽内の菌体濃度と、メタン発酵菌と低級脂肪酸の接触機会を上げ、発酵処理速度を上昇させることができるメタン発酵処理方法及び装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２８】
本発明のメタン発酵処理方法及び装置は上記目的を達成するために、メタン発酵槽内の低級脂肪酸とメタン発酵菌を混合撹拌する際に、撹拌装置を停止して固液分離する沈殿時間を設けることとしたものである。
【００２９】
この手段により濃縮装置を使用せず、メタン発酵槽内の菌体濃度を上げて処理速度を上げることができるメタン発酵処理方法及び装置が得られる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば濃縮装置や担体を用いず、メタン発酵槽内の菌体濃度を上げて処理速度を上げることができるという効果のあるメタン発酵処理方法及び装置を提供できる。
【００３１】
また、工程を複雑化せずにメタン発酵菌と低級脂肪酸の接触機会を維持することができるという効果のあるメタン発酵処理方法及び装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
本発明は、有機性廃棄物を酸生成菌により低級脂肪酸に分解する第一発酵槽と低級脂肪酸をさらにメタン発酵菌によりメタンと炭酸ガスに分解する第二発酵槽と、第一発酵槽及び第二発酵槽に撹拌装置を設け、第一発酵槽内で有機性廃棄物と酸生成菌、及び第二発酵槽内で低級脂肪酸とメタン発酵菌を混合撹拌するメタン発酵処理方法において、撹拌装置を停止して固液分離した沈殿部内の菌体濃度を上げるための沈殿時間を設けるものであり、濃縮装置を用いず、メタン発酵槽内の菌体濃度を上げて処理速度を上げることができるという作用を有する。
【００３３】
また、撹拌装置は撹拌翼を有し、固液分離した沈殿部内に撹拌翼を固定することにより、有機性廃棄物と酸生成菌、及び低級脂肪酸とメタン発酵菌を沈殿部内で混合撹拌するとしたものであり、有機性廃棄物と酸生成菌及び、低級脂肪酸とメタン発酵菌を沈殿部内で混合撹拌することができる。
【００３４】
また、有機性廃棄物の流入管を有する第一発酵槽と、スカムや上澄み液を流出するための流出口を有する第二発酵槽と、第一発酵槽内で生成した低級脂肪酸を第二発酵槽へ移流する流出入管と、第一発酵槽及び第二発酵槽内を撹拌するための撹拌装置と、第一発酵槽及び第二発酵槽内で発生したバイオガスを捕集するためのガス流出管とガスホルダーを備え、第二発酵槽内の攪拌装置は、攪拌翼とこれを駆動させるモーターからなり、第二発酵槽内の撹拌翼は固液分離した沈殿部内に固定し、回転により下向流を発生させるとともに、流出入管の出口は、第二発酵槽の前記撹拌翼より下部に配するとしたものであり、低級脂肪酸とメタン発酵菌を沈殿部内で効率的に混合撹拌することができ、槽全体での攪拌に比べ短時間で沈殿させることができるという作用を有する。
【００３５】
また、撹拌装置を停止して固液分離した沈殿部内の菌体濃度を上げるための沈殿時間を設けるものであり、濃縮装置を用いず、メタン発酵槽内の菌体濃度を上げて処理速度を上げることができるという作用を有する。
【００３６】
また、第一発酵槽内の攪拌装置は、攪拌翼とこれを駆動させるモーターからなり、第一発酵槽内の撹拌翼は固液分離した沈殿部内に固定し、回転により下向流を発生させるとともに、流入管の出口は、第一発酵槽の前記撹拌翼より下部に配したものであり、有機性廃棄物と酸生成菌を沈殿部内で効率的に混合撹拌することができ、槽全体での攪拌に比べ短時間で沈殿させることができるという作用を有する。
【００３７】
また、第二発酵槽の流出口を第二発酵槽の液位に配するとしたものであり、第二発酵槽内の発酵液位を一定に保つという作用を有する。
【００３８】
また、第一発酵槽内の前記流出入管の流出口を第一発酵槽の液位に配するとしたものであり、第一発酵槽内の発酵液位を一定に保つという作用を有する。
【００３９】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００４０】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１実施形態に係るメタン発酵装置の構成図である。
【００４１】
図１に示すように、本メタン発酵処理装置は第一発酵槽１と第二発酵槽２が同じ槽に設けられており、その間を仕切り板３で分割するといった構成になっている。
【００４２】
第一発酵槽１は破砕機により破砕された有機性廃棄物４を流入するための流入管５と、第一発酵槽内発酵液を撹拌するための撹拌翼６とこれを駆動させるモーター７からなる撹拌装置８で構成される。
【００４３】
第一発酵槽１に備えられた撹拌翼６は第一発酵槽内発酵液を固液分離した状態の沈殿部内に固定し、回転時に撹拌翼６から下向流を発生させる構造となっている。また、流入管５の出口は、第一発酵槽１の撹拌翼６より下部に固定する。
【００４４】
第一発酵槽１は流出入管９により第二発酵槽２と接続されており、第一発酵槽１に配されている流出入管９の入口は保持したい第一発酵槽内発酵液の液位に固定する。
【００４５】
第二発酵槽２は第二発酵槽内発酵液を撹拌するための撹拌翼１０とこれを起動させるモーター１１からなる撹拌装置１２と、第二発酵槽の上澄み液である廃液１３を流出するための流出管１４で構成されている。
【００４６】
第二発酵槽２に備えられた撹拌翼１０は第二発酵槽内発酵液を固液分離した状態の沈殿部内に固定し、回転時に撹拌翼１０から下向流を発生させる構造となっている。また、流出入管９の出口は、第二発酵槽２の撹拌翼１０より下部に固定し、流出管の入口は保持したい第二発酵槽内発酵液の液位に固定する。
【００４７】
また、第一発酵槽１及び第二発酵槽２には各槽内で発生したバイオガス１５をガスホルダー（図示なし）へ移流するためのガス流出管１６を備えている。
【００４８】
上記の構成におけるメタン発酵の処理を詳細に説明する。
【００４９】
厨芥を中心とした有機性廃棄物４を破砕機により２０ｍｍ以下程度に破砕し、流入管５により、第一発酵槽１の沈殿部内の撹拌翼６より下の位置へ流入する。このとき、第一発酵槽１の上澄み液に有機性廃棄物４が混合して、酸生成菌による低級脂肪酸への分解が完了する前に第二発酵槽２へ流出することをできるだけ防ぐために、流入管５の出口は第一発酵槽１の底面により近い方が好ましい。
【００５０】
粉砕された有機性廃棄物４が第一発酵槽１へ流入を完了したら、第一発酵槽１に設置している適正な撹拌翼６とモーター７からなる撹拌装置８を低回転で起動させ、第一発酵槽内発酵液の上澄み液を取り込まずに沈殿部のみを混合撹拌する。
【００５１】
沈殿部内の撹拌翼６より下の位置へ流入された、粉砕された有機性廃棄物４は沈殿部内で滞留するため、上澄み液を含めた全体攪拌に比べ、酸生成菌を主とした不特定の微生物との接触機会は増大し、固液分離のための沈殿時間も短くなる。
【００５２】
図２に適正な撹拌翼６の一例を示す。図２（ａ）は、撹拌翼６を上から見た構成図、（ｂ）は撹拌翼６を横から見た構成図であり、撹拌翼６が４枚の羽根板１７で構成された例である。
【００５３】
発酵槽を円筒形とした場合、翼径Ｄが直径の４０％、羽根板１７の幅Ｗが発酵槽直径の１０％および羽根板１７の傾斜角度θが２５°の撹拌翼であり、これを有する撹拌装置８を５０ｒｐｍで沈殿部内において撹拌翼６から下向流を発生させるように回転させた場合、上澄み液を取り込まない効率的な沈殿部の撹拌を約５分維持することができたことを確認した。
【００５４】
上記攪拌翼の数値は、組合せの一例であり、各数値の増減により、適正な攪拌強度となる組合せは多数ある。
【００５５】
実際の攪拌においては、撹拌装置８の起動から約１分経過したら撹拌装置８を停止し、次の有機性廃棄物４が流入されるまで約５分間、発酵液を沈殿させて処理を行った。
【００５６】
発酵液全体を撹拌した場合、固液分離に時間がかかるが、以上のような適正な撹拌翼６を有する撹拌装置８を低回転で運転した場合は沈殿部内のみの撹拌となるため、上澄み液を取り込まずに沈殿部と有機性廃棄物が効率的に短時間で撹拌することができ、さらに固液分離の効率を上げることができる。
【００５７】
第一発酵槽１へ流入された有機性廃棄物４は主に廃棄物中に存在する不特定の微生物の働きと撹拌程度の比較的穏やかな条件により可溶化され、メタン発酵の原料となる低級脂肪酸や低分子有機物を生成する。
【００５８】
第一発酵槽１へ流入した有機廃棄物４の量に比例した第一発酵槽内発酵液における液位の上昇により、第一発酵槽内発酵液は第二発酵槽２へ越流するが、上記のように沈殿部内のみの攪拌のため、沈殿時間が短くても第一発酵槽内発酵液の固液分離は促進され、越流するものは第一発酵槽内発酵液の上澄み液が主となる。
【００５９】
第一発酵槽内発酵液の上澄み液には低級脂肪酸に分解されていない有機性廃棄物は少なく、また酸生成菌も少ないので、第二発酵槽２に与える負荷を抑制することができ、第一発酵槽の酸生成菌が第二発酵槽へ流出することを防ぎ、酸生成菌の菌体濃度を上げることができる。すなわち、酸生成が促進され、同一処理量に対しては、処理時間の短縮あるいは処理槽の小型化が実現できる。
【００６０】
次に、低級脂肪酸を多く含む可溶化液を流出入管９により、第二発酵槽２の沈殿部内の撹拌翼１０より下の位置へ流入する。このとき、第一発酵槽の場合と同様、第二発酵槽２の上澄み液に低級脂肪酸が混合して、メタン発酵菌によるバイオガス１５への分解が完了する前に流出することをできるだけ防ぐために、流出入管９の出口は第二発酵槽２の底面により近い方が好ましい。
【００６１】
低級脂肪酸を多く含む可溶化液の第二発酵槽２への流入を完了したら、第二発酵槽２に設置している適正な撹拌翼１０とモーター１１からなる撹拌装置１２を低回転で起動させ、第二発酵槽内発酵液の上澄み液を取り込まずに沈殿部のみを混合撹拌し、低級脂肪酸を多く含む可溶化液とメタン発酵菌を主とした不特定の微生物の接触機会を増大させる。
【００６２】
沈殿部内の撹拌翼１０より下の位置へ流入された、低級脂肪酸を多く含む可溶化液は、攪拌により、沈殿部内の下部から上部へ移動する間に、沈殿部内のメタン発酵菌を主とした不特定の微生物と接触する。
【００６３】
また、接触できないまま沈殿部内を上澄み液側まで上昇した場合でも、上澄み液より低級脂肪酸の方が比重が重いため、沈殿部と上澄み液の境界に滞留し、メタン発酵菌を主とした不特定の微生物との接触機会があり、全体攪拌に比べ、接触機会は増大する。
【００６４】
さらに、第二発酵槽２へ流入した可溶化液の量に比例した第二発酵槽内発酵液における液位の上昇により、第二発酵槽内発酵液は流出管１４より装置外へ越流するが、上記のように沈殿部内のみの攪拌のため、沈殿時間が短くても第二発酵槽内発酵液の固液分離は促進され、越流するものは第二発酵槽内発酵液の上澄み液が主となる。
【００６５】
第二発酵槽内発酵液の上澄み液にはメタン発酵菌に分解されていない低級脂肪酸は少なく、またメタン発酵菌も少ないので、第二発酵槽のメタン発酵菌が装置外へ流出することを防ぎ、メタン発酵菌の菌体濃度を上げることができる。
【００６６】
すなわち、菌体濃度を上げるとともに、メタン発酵菌と低級脂肪酸との接触機会が増大することにより、メタン発酵が促進され、同一処理量に対しては、処理時間の短縮あるいは処理槽の小型化が実現できる。
【００６７】
撹拌装置１２の起動から約１分経過したら撹拌装置１２を停止し、次の可溶化液が流入されるまで約５分間、発酵液を沈殿させる。ここで、適正な撹拌翼１０の条件は、前記第一発酵槽の撹拌翼６と同じである。
【００６８】
第二発酵槽２へ流入した可溶化液はメタン発酵菌の働きにより、メタン５０〜６５％、二酸化炭素約３５〜５０％のバイオガス１５に分解される。
【００６９】
生成したバイオガス１５はガス流出管１６を経由してガスホルダー（図示なし）に貯留された後、主に燃料として利用される。
【００７０】
流出管より越流した第二発酵槽２の上澄み液は廃液１３として濃縮分離せずに排水処理装置で処理する。
【００７１】
ここで、第二発酵槽２は内部に固定床などの構造体を持たない単なる容器上のものであるため、粗粒子による閉塞は問題とならない。
【００７２】
このように本実施形態の装置構成と運転方法により、酸生成菌の菌体濃度をあげることにより可溶化を促進するので、担体を用いたメタン発酵方法のように、可溶化を促進させるためのアルカリなどの薬剤投入や超音波やオゾンなどの特別な装置の設置などが不必要で可溶化工程がシンプルとなり、装置と薬剤のコスト低減、運転の省力化が可能となる。
【００７３】
また、酸生成菌およびメタン発酵菌の流出防止により可溶化促進とともにメタン発酵も促進され、特別な装置および汚泥濃縮返送の不要な高速処理システムとなり、従来のメタン発酵装置と比較した処理量が同じであれば、各発酵槽を小型化することができる。
【００７４】
さらに、可溶化残渣及びメタン発酵汚泥の排出量を低減でき、コンポスト化、焼却処理するべき最終処理物の量が減り、その分、バイオガスの発生量を増加させることができる。
【００７５】
なお、上記実施の形態では、仕切り板３による槽の分割を例としたが、別槽で水位差を利用できない場合は、ポンプを利用しても、同様の効果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明によるメタン発酵処理方法及び処理装置は、固形分の多い厨芥類を中心とした有機性廃棄物の処理に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明の第１実施形態に係るメタン発酵システムの構成図
【図２】本発明の第１実施形態に係る撹拌翼の構成図（（ａ）同撹拌翼を上から見た構成図、（ｂ）同攪拌翼を横から見た構成図）
【図３】従来のメタン発酵システムの系統図
【図４】従来のメタン発酵システムの系統図
【符号の説明】
【００７８】
１ 第一発酵槽
２ 第二発酵槽
３ 仕切り板
４ 有機性廃棄物
５ 流入管
６、１０ 撹拌翼
７、１１ モーター
８、１２ 撹拌装置
９ 流出入管
１３ 廃液
１４ 流出管
１５ バイオガス
１６ ガス流出管
１７ 羽根板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機性廃棄物の処理装置に係り、特に固形分の多い厨芥類を中心としたメタン発酵処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、廃水処理として主流である好気性処理はその過程で生成される余剰汚泥が多量なことに加え、有害な揮発性有機汚染物質などの難分解性物質を分解することができないなどの問題を抱えている。
【０００３】
一方、嫌気性処理は産業廃水中の一般的な有機汚泥物質は言うに及ばず、毒性物質も分解する能力が備わっていることから産業廃水を再生する手段として使用価値が高まっている。さらに発酵により発生したメタンガスを電気、熱として利用する一方で、メタン発酵をさせた後の消化汚泥は廃棄される過程でコンポスト化して肥料としたり、あるいは固形燃料、乾燥汚泥などとして再利用可能であり、経済的である。
【０００４】
メタン発酵は、大きく分けると加水分解菌、酸生成菌による可溶化過程と、メタン発酵菌によるメタン発酵過程の二段階の生化学反応から成っている。タンパク質、炭水化物、脂肪等の高分子有機化合物は、まず加水分解菌などによって低分子化されて高級脂肪酸、アミノ酸、糖類となる。次に酸生成菌等によってＨ2、ＣＯ2、低級脂肪酸（酢酸、酪酸、プロピオン酸、ピルビン酸、ギ酸、乳酸、コハク酸等）に分解され、最後にメタン発酵過程でメタン発酵菌によってメタンが生成する。
【０００５】
このように可溶化過程とメタン発酵過程では、活躍する微生物の種類が全く異なり、最適ｐＨ値も可溶化過程は５．５〜６．５、メタン生成過程は７〜８と異なることから、最近は可溶化槽とメタン発酵槽を分離して発酵効率を高める二相式と呼ばれる方法が採用される場合が多い（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
この特許文献１では、メタン発酵菌の活性低下を防ぐため、ｐＨに着目し、処理水の返送工程を設けている。すなわち、菌数ではなく、菌の質（活性）を改善し、可溶化を十分に行うアイデアである。
【０００７】
このように、可溶化を十分に行わないまま第一発酵槽内発酵液を第二発酵槽へ移送すると、メタン発酵菌では分解できない物質が第二発酵槽へ蓄積し、メタン発酵装置が破綻する恐れがある。
【０００８】
なお、本明細書において「可溶化」とは、微生物の働きによる有機物の低分子化、低級脂肪酸への変換のみでなく、各種の物理化学的方法により、固形物粒子を細かくすることをも含んでいる。
【０００９】
他に、メタン発酵における処理効率を向上させる各種の方法が検討されている。
【００１０】
図３は発酵効率を高めるため、メタン発酵菌を含む汚泥を濃縮する例である。
【００１１】
厨芥類を中心とした有機性廃棄物１０２は破砕機１０１で破砕された後、ポンプ１０５、流入管１０３により第一発酵槽１０４に投入され、主に廃棄物中に存在する不特定の微生物の働きと撹拌程度の比較的穏やかな条件により可溶化され、メタン発酵の原料となる低級脂肪酸や低分子有機物を生成する。
【００１２】
スラリ状となった可溶化物はポンプ１１０、流出入管１０９により第二発酵槽１１１へ送られ、メタン発酵菌の働きにより、メタン５０〜６５％、二酸化炭素約３５〜５０％のバイオガスが生成される。
【００１３】
第二発酵槽１１１には、メタン発酵菌以外にも可溶化作用を行う菌が各種共存しているため、低級脂肪酸以外の有機物も分解されて低級脂肪酸に変換され、メタン発酵の原料となる。
【００１４】
生成したバイオガスはガス流出管１１２を経由してガスホルダー１１３に貯留された後、主に燃料として利用される。第二発酵槽１１１では、低級脂肪酸を多く含んだ可溶化液の流入量に応じてポンプ１１６、流出管１１４により汚泥を抜き出し、槽内液レベルを一定に保っている。
【００１５】
抜き出された汚泥は汚泥濃縮装置１１７に送られ、通常は凝集剤１１８を添加して濃縮汚泥（主に菌体）と脱離水に分けられる。脱離水は脱離水管１１９から排水処理装置１１５へ送られ、好気活性汚泥法などにより最終処理された後放流される。
【００１６】
一方、濃縮汚泥はポンプ１２０、切替弁１２１を介して、一部は濃縮汚泥返送管１２３を経由して第二発酵槽１１１へ返送し、槽内の菌体濃度を高めるのに使用する。残りの濃縮汚泥は汚泥排出管１２４から余剰汚泥として排出される。余剰汚泥は、第一発酵槽１０４へ返送して再発酵したり、コンポスト化あるいは焼却処理される場合が多い。
【００１７】
図４は発酵効率を高めるため、メタン発酵槽として担体を使用した例である。
【００１８】
固定床型メタン発酵槽１３０は、内部に菌を保持する担体充填層１３１が設置されており、これに可溶化液を流通させて分解し、バイオガスを発生させる。すなわち、固定床型メタン発酵槽１３０では、濃縮汚泥の返送を行わなくても菌濃度維持が可能であるため、凝集剤や濃縮装置が不要で、運転も容易である。
【００１９】
通常、ポンプ１３３によって液を循環させており、固定床型メタン発酵槽１３０内で上向流を形成しており、処理水１３４がオーバーフローとして処理水管１３５から流出する。処理水１３４は、担体充填層１３１のフィルタ作用により固形分濃度が低くなっているため、濃縮分離せずに排水処理装置１１５で処理することが可能である。
【００２０】
逆に担体充填層１３１よりも下の固定床底部１３６には濃厚な汚泥（菌体と未分解の微粒有機物）が蓄積しており、これは必要に応じて弁１３７、汚泥排出管１３８により余剰汚泥として排出する。
【００２１】
このように固定床型メタン発酵槽１３０は、担体により菌体を高濃度に保持することができるため、処理速度が速く、発酵槽をコンパクト化できる。
【００２２】
しかし、汚泥や廃水と比較して固形分の比較的多い厨芥等の有機性廃棄物を対象とする場合、粗粒子による固定床の閉塞が問題となるため、可溶化を高度に行うか、可溶化後に固液分離を行って粗大な固形物粒子を除去しておくか、または閉塞を抑制する構成にする必要がある。可溶化促進の手段としては、酵素添加、アルカリ添加、機械的微破砕、オゾン、超音波処理、高温高圧処理などの手段が用いられる。
【００２３】
また、メタン発酵槽内に、メタン発酵菌などの微生物の流出を防止するための分離膜を設けることも知られている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２０００−１６７５８７号公報
【特許文献２】特開２００１−１７０６３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
メタン発酵の処理効率を向上させる場合、特許文献１のようにメタン発酵菌の活性低下の防止と、図３、図４及び特許文献２のように菌数の確保という、大きく分けて２種類の方法がある。
【００２５】
しかし、いずれの場合も、メタン発酵槽を大型化するか、返送や濃縮（膜も含む）のために新たな装置が必要である上、濃縮作業は非常に煩雑であるという問題があり、装置と作業を簡略化することが要求されている。
【００２６】
また、図４に示したような従来のメタン発酵処理方法及び装置において、担体を用いて菌体濃度を上げる場合、発酵槽の閉塞防止のため高度な可溶化が必要となり、可溶化工程が複雑化するという課題があり、担体を用いず菌体濃度を上げることが要求されている。
【００２７】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、新たな装置を設けず、各槽からの菌の流出を防ぎ、工程を複雑化せずに効率的にメタン発酵槽内の菌体濃度と、メタン発酵菌と低級脂肪酸の接触機会を上げ、発酵処理速度を上昇させることができるメタン発酵処理方法及び装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２８】
本発明のメタン発酵処理方法及び装置は上記目的を達成するために、メタン発酵槽内の低級脂肪酸とメタン発酵菌を混合撹拌する際に、撹拌装置を停止して固液分離する沈殿時間を設けることとしたものである。
【００２９】
この手段により濃縮装置を使用せず、メタン発酵槽内の菌体濃度を上げて処理速度を上げることができるメタン発酵処理方法及び装置が得られる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば濃縮装置や担体を用いず、メタン発酵槽内の菌体濃度を上げて処理速度を上げることができるという効果のあるメタン発酵処理方法及び装置を提供できる。
【００３１】
また、工程を複雑化せずにメタン発酵菌と低級脂肪酸の接触機会を維持することができるという効果のあるメタン発酵処理方法及び装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
本発明は、有機性廃棄物を酸生成菌により低級脂肪酸に分解する第一発酵槽と低級脂肪酸をさらにメタン発酵菌によりメタンと炭酸ガスに分解する第二発酵槽と、第一発酵槽及び第二発酵槽に撹拌装置を設け、第一発酵槽内で有機性廃棄物と酸生成菌、及び第二発酵槽内で低級脂肪酸とメタン発酵菌を混合撹拌するメタン発酵処理方法において、撹拌装置を停止して固液分離した沈殿部内の菌体濃度を上げるための沈殿時間を設けるものであり、濃縮装置を用いず、メタン発酵槽内の菌体濃度を上げて処理速度を上げることができるという作用を有する。
【００３３】
また、撹拌装置は撹拌翼を有し、固液分離した沈殿部内に撹拌翼を固定することにより、有機性廃棄物と酸生成菌、及び低級脂肪酸とメタン発酵菌を沈殿部内で混合撹拌するとしたものであり、有機性廃棄物と酸生成菌及び、低級脂肪酸とメタン発酵菌を沈殿部内で混合撹拌することができる。
【００３４】
また、有機性廃棄物の流入管を有する第一発酵槽と、スカムや上澄み液を流出するための流出口を有する第二発酵槽と、第一発酵槽内で生成した低級脂肪酸を第二発酵槽へ移流する流出入管と、第一発酵槽及び第二発酵槽内を撹拌するための撹拌装置と、第一発酵槽及び第二発酵槽内で発生したバイオガスを捕集するためのガス流出管とガスホルダーを備え、第二発酵槽内の攪拌装置は、攪拌翼とこれを駆動させるモーターからなり、第二発酵槽内の撹拌翼は固液分離した沈殿部内に固定し、回転により下向流を発生させるとともに、流出入管の出口は、第二発酵槽の前記撹拌翼より下部に配するとしたものであり、低級脂肪酸とメタン発酵菌を沈殿部内で効率的に混合撹拌することができ、槽全体での攪拌に比べ短時間で沈殿させることができるという作用を有する。
【００３５】
また、撹拌装置を停止して固液分離した沈殿部内の菌体濃度を上げるための沈殿時間を設けるものであり、濃縮装置を用いず、メタン発酵槽内の菌体濃度を上げて処理速度を上げることができるという作用を有する。
【００３６】
また、第一発酵槽内の攪拌装置は、攪拌翼とこれを駆動させるモーターからなり、第一発酵槽内の撹拌翼は固液分離した沈殿部内に固定し、回転により下向流を発生させるとともに、流入管の出口は、第一発酵槽の前記撹拌翼より下部に配したものであり、有機性廃棄物と酸生成菌を沈殿部内で効率的に混合撹拌することができ、槽全体での攪拌に比べ短時間で沈殿させることができるという作用を有する。
【００３７】
また、第二発酵槽の流出口を第二発酵槽の液位に配するとしたものであり、第二発酵槽内の発酵液位を一定に保つという作用を有する。
【００３８】
また、第一発酵槽内の前記流出入管の流出口を第一発酵槽の液位に配するとしたものであり、第一発酵槽内の発酵液位を一定に保つという作用を有する。
【００３９】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００４０】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１実施形態に係るメタン発酵装置の構成図である。
【００４１】
図１に示すように、本メタン発酵処理装置は第一発酵槽１と第二発酵槽２が同じ槽に設けられており、その間を仕切り板３で分割するといった構成になっている。
【００４２】
第一発酵槽１は破砕機により破砕された有機性廃棄物４を流入するための流入管５と、第一発酵槽内発酵液を撹拌するための撹拌翼６とこれを駆動させるモーター７からなる撹拌装置８で構成される。
【００４３】
第一発酵槽１に備えられた撹拌翼６は第一発酵槽内発酵液を固液分離した状態の沈殿部内に固定し、回転時に撹拌翼６から下向流を発生させる構造となっている。また、流入管５の出口は、第一発酵槽１の撹拌翼６より下部に固定する。
【００４４】
第一発酵槽１は流出入管９により第二発酵槽２と接続されており、第一発酵槽１に配されている流出入管９の入口は保持したい第一発酵槽内発酵液の液位に固定する。
【００４５】
第二発酵槽２は第二発酵槽内発酵液を撹拌するための撹拌翼１０とこれを起動させるモーター１１からなる撹拌装置１２と、第二発酵槽の上澄み液である廃液１３を流出するための流出管１４で構成されている。
【００４６】
第二発酵槽２に備えられた撹拌翼１０は第二発酵槽内発酵液を固液分離した状態の沈殿部内に固定し、回転時に撹拌翼１０から下向流を発生させる構造となっている。また、流出入管９の出口は、第二発酵槽２の撹拌翼１０より下部に固定し、流出管の入口は保持したい第二発酵槽内発酵液の液位に固定する。
【００４７】
また、第一発酵槽１及び第二発酵槽２には各槽内で発生したバイオガス１５をガスホルダー（図示なし）へ移流するためのガス流出管１６を備えている。
【００４８】
上記の構成におけるメタン発酵の処理を詳細に説明する。
【００４９】
厨芥を中心とした有機性廃棄物４を破砕機により２０ｍｍ以下程度に破砕し、流入管５により、第一発酵槽１の沈殿部内の撹拌翼６より下の位置へ流入する。このとき、第一発酵槽１の上澄み液に有機性廃棄物４が混合して、酸生成菌による低級脂肪酸への分解が完了する前に第二発酵槽２へ流出することをできるだけ防ぐために、流入管５の出口は第一発酵槽１の底面により近い方が好ましい。
【００５０】
粉砕された有機性廃棄物４が第一発酵槽１へ流入を完了したら、第一発酵槽１に設置している適正な撹拌翼６とモーター７からなる撹拌装置８を低回転で起動させ、第一発酵槽内発酵液の上澄み液を取り込まずに沈殿部のみを混合撹拌する。
【００５１】
沈殿部内の撹拌翼６より下の位置へ流入された、粉砕された有機性廃棄物４は沈殿部内で滞留するため、上澄み液を含めた全体攪拌に比べ、酸生成菌を主とした不特定の微生物との接触機会は増大し、固液分離のための沈殿時間も短くなる。
【００５２】
図２に適正な撹拌翼６の一例を示す。図２（ａ）は、撹拌翼６を上から見た構成図、（ｂ）は撹拌翼６を横から見た構成図であり、撹拌翼６が４枚の羽根板１７で構成された例である。
【００５３】
発酵槽を円筒形とした場合、翼径Ｄが直径の４０％、羽根板１７の幅Ｗが発酵槽直径の１０％および羽根板１７の傾斜角度θが２５°の撹拌翼であり、これを有する撹拌装置８を５０ｒｐｍで沈殿部内において撹拌翼６から下向流を発生させるように回転させた場合、上澄み液を取り込まない効率的な沈殿部の撹拌を約５分維持することができたことを確認した。
【００５４】
上記攪拌翼の数値は、組合せの一例であり、各数値の増減により、適正な攪拌強度となる組合せは多数ある。
【００５５】
実際の攪拌においては、撹拌装置８の起動から約１分経過したら撹拌装置８を停止し、次の有機性廃棄物４が流入されるまで約５分間、発酵液を沈殿させて処理を行った。
【００５６】
発酵液全体を撹拌した場合、固液分離に時間がかかるが、以上のような適正な撹拌翼６を有する撹拌装置８を低回転で運転した場合は沈殿部内のみの撹拌となるため、上澄み液を取り込まずに沈殿部と有機性廃棄物が効率的に短時間で撹拌することができ、さらに固液分離の効率を上げることができる。
【００５７】
第一発酵槽１へ流入された有機性廃棄物４は主に廃棄物中に存在する不特定の微生物の働きと撹拌程度の比較的穏やかな条件により可溶化され、メタン発酵の原料となる低級脂肪酸や低分子有機物を生成する。
【００５８】
第一発酵槽１へ流入した有機廃棄物４の量に比例した第一発酵槽内発酵液における液位の上昇により、第一発酵槽内発酵液は第二発酵槽２へ越流するが、上記のように沈殿部内のみの攪拌のため、沈殿時間が短くても第一発酵槽内発酵液の固液分離は促進され、越流するものは第一発酵槽内発酵液の上澄み液が主となる。
【００５９】
第一発酵槽内発酵液の上澄み液には低級脂肪酸に分解されていない有機性廃棄物は少なく、また酸生成菌も少ないので、第二発酵槽２に与える負荷を抑制することができ、第一発酵槽の酸生成菌が第二発酵槽へ流出することを防ぎ、酸生成菌の菌体濃度を上げることができる。すなわち、酸生成が促進され、同一処理量に対しては、処理時間の短縮あるいは処理槽の小型化が実現できる。
【００６０】
次に、低級脂肪酸を多く含む可溶化液を流出入管９により、第二発酵槽２の沈殿部内の撹拌翼１０より下の位置へ流入する。このとき、第一発酵槽の場合と同様、第二発酵槽２の上澄み液に低級脂肪酸が混合して、メタン発酵菌によるバイオガス１５への分解が完了する前に流出することをできるだけ防ぐために、流出入管９の出口は第二発酵槽２の底面により近い方が好ましい。
【００６１】
低級脂肪酸を多く含む可溶化液の第二発酵槽２への流入を完了したら、第二発酵槽２に設置している適正な撹拌翼１０とモーター１１からなる撹拌装置１２を低回転で起動させ、第二発酵槽内発酵液の上澄み液を取り込まずに沈殿部のみを混合撹拌し、低級脂肪酸を多く含む可溶化液とメタン発酵菌を主とした不特定の微生物の接触機会を増大させる。
【００６２】
沈殿部内の撹拌翼１０より下の位置へ流入された、低級脂肪酸を多く含む可溶化液は、攪拌により、沈殿部内の下部から上部へ移動する間に、沈殿部内のメタン発酵菌を主とした不特定の微生物と接触する。
【００６３】
また、接触できないまま沈殿部内を上澄み液側まで上昇した場合でも、上澄み液より低級脂肪酸の方が比重が重いため、沈殿部と上澄み液の境界に滞留し、メタン発酵菌を主とした不特定の微生物との接触機会があり、全体攪拌に比べ、接触機会は増大する。
【００６４】
さらに、第二発酵槽２へ流入した可溶化液の量に比例した第二発酵槽内発酵液における液位の上昇により、第二発酵槽内発酵液は流出管１４より装置外へ越流するが、上記のように沈殿部内のみの攪拌のため、沈殿時間が短くても第二発酵槽内発酵液の固液分離は促進され、越流するものは第二発酵槽内発酵液の上澄み液が主となる。
【００６５】
第二発酵槽内発酵液の上澄み液にはメタン発酵菌に分解されていない低級脂肪酸は少なく、またメタン発酵菌も少ないので、第二発酵槽のメタン発酵菌が装置外へ流出することを防ぎ、メタン発酵菌の菌体濃度を上げることができる。
【００６６】
すなわち、菌体濃度を上げるとともに、メタン発酵菌と低級脂肪酸との接触機会が増大することにより、メタン発酵が促進され、同一処理量に対しては、処理時間の短縮あるいは処理槽の小型化が実現できる。
【００６７】
撹拌装置１２の起動から約１分経過したら撹拌装置１２を停止し、次の可溶化液が流入されるまで約５分間、発酵液を沈殿させる。ここで、適正な撹拌翼１０の条件は、前記第一発酵槽の撹拌翼６と同じである。
【００６８】
第二発酵槽２へ流入した可溶化液はメタン発酵菌の働きにより、メタン５０〜６５％、二酸化炭素約３５〜５０％のバイオガス１５に分解される。
【００６９】
生成したバイオガス１５はガス流出管１６を経由してガスホルダー（図示なし）に貯留された後、主に燃料として利用される。
【００７０】
流出管より越流した第二発酵槽２の上澄み液は廃液１３として濃縮分離せずに排水処理装置で処理する。
【００７１】
ここで、第二発酵槽２は内部に固定床などの構造体を持たない単なる容器上のものであるため、粗粒子による閉塞は問題とならない。
【００７２】
このように本実施形態の装置構成と運転方法により、酸生成菌の菌体濃度をあげることにより可溶化を促進するので、担体を用いたメタン発酵方法のように、可溶化を促進させるためのアルカリなどの薬剤投入や超音波やオゾンなどの特別な装置の設置などが不必要で可溶化工程がシンプルとなり、装置と薬剤のコスト低減、運転の省力化が可能となる。
【００７３】
また、酸生成菌およびメタン発酵菌の流出防止により可溶化促進とともにメタン発酵も促進され、特別な装置および汚泥濃縮返送の不要な高速処理システムとなり、従来のメタン発酵装置と比較した処理量が同じであれば、各発酵槽を小型化することができる。
【００７４】
さらに、可溶化残渣及びメタン発酵汚泥の排出量を低減でき、コンポスト化、焼却処理するべき最終処理物の量が減り、その分、バイオガスの発生量を増加させることができる。
【００７５】
なお、上記実施の形態では、仕切り板３による槽の分割を例としたが、別槽で水位差を利用できない場合は、ポンプを利用しても、同様の効果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明によるメタン発酵処理方法及び処理装置は、固形分の多い厨芥類を中心とした有機性廃棄物の処理に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明の第１実施形態に係るメタン発酵システムの構成図
【図２】本発明の第１実施形態に係る撹拌翼の構成図（（ａ）同撹拌翼を上から見た構成図、（ｂ）同攪拌翼を横から見た構成図）
【図３】従来のメタン発酵システムの系統図
【図４】従来のメタン発酵システムの系統図
【符号の説明】
【００７８】
１ 第一発酵槽
２ 第二発酵槽
３ 仕切り板
４ 有機性廃棄物
５ 流入管
６、１０ 撹拌翼
７、１１ モーター
８、１２ 撹拌装置
９ 流出入管
１３ 廃液
１４ 流出管
１５ バイオガス
１６ ガス流出管
１７ 羽根板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機性廃棄物を酸生成菌により低級脂肪酸に分解する第一発酵槽と、前記低級脂肪酸をさらにメタン発酵菌によりメタンと炭酸ガスに分解する第二発酵槽と、前記第一発酵槽及び前記第二発酵槽に撹拌装置を設け、前記第一発酵槽内で前記有機性廃棄物と酸生成菌、及び前記第二発酵槽内で前記低級脂肪酸とメタン発酵菌を混合撹拌するメタン発酵処理方法において、前記撹拌装置を停止して固液分離した沈殿部内の菌体濃度を上げるための沈殿時間を設けることを特徴とするメタン発酵処理方法。
【請求項２】
前記撹拌装置は撹拌翼を有し、固液分離した沈殿部内に前記撹拌翼を固定することにより、前記有機性廃棄物と酸生成菌、及び前記低級脂肪酸とメタン発酵菌を沈殿部内で混合撹拌することを特徴とする請求項１記載のメタン発酵処理方法。
【請求項３】
有機性廃棄物の流入管を有する第一発酵槽と、スカムや上澄み液を流出するための流出口を有する第二発酵槽と、前記第一発酵槽内で生成した低級脂肪酸を前記第二発酵槽へ移流する流出入管と、前記第一発酵槽及び前記第二発酵槽内を撹拌するための撹拌装置と、前記第一発酵槽及び前記第二発酵槽内で発生したバイオガスを捕集するためのガス流出管とガスホルダーを備え、前記第二発酵槽内の攪拌装置は、攪拌翼とこれを駆動させるモーターからなり、前記第二発酵槽内の撹拌翼は固液分離した沈殿部内に固定し、回転により下向流を発生させるとともに、前記流出入管の出口は、前記第二発酵槽の前記撹拌翼より下部に配することを特徴とするメタン発酵処理装置。
【請求項４】
前記撹拌装置を停止して固液分離した沈殿部内の菌体濃度を上げるための沈殿時間を設けることを特徴とする請求項３記載のメタン発酵処理装置。
【請求項５】
前記第一発酵槽内の攪拌装置は、攪拌翼とこれを駆動させるモーターからなり、前記第一発酵槽内の撹拌翼は固液分離した沈殿部内に固定し、回転により下向流を発生させるとともに、前記流入管の出口は、前記第一発酵槽の前記撹拌翼より下部に配することを特徴とする請求項３または４記載のメタン発酵処理装置。
【請求項６】
前記第二発酵槽の流出口を前記第二発酵槽の液位に配することを特徴とする請求項３〜５いずれか１項に記載のメタン発酵処理装置。
【請求項７】
前記第一発酵槽内の前記流出入管の流出口を前記第一発酵槽の液位に配することを特徴とする請求項３〜６いずれか１項に記載のメタン発酵処理装置。
【請求項１】
有機性廃棄物を酸生成菌により低級脂肪酸に分解する第一発酵槽と、前記低級脂肪酸をさらにメタン発酵菌によりメタンと炭酸ガスに分解する第二発酵槽と、前記第一発酵槽及び前記第二発酵槽に撹拌装置を設け、前記第一発酵槽内で前記有機性廃棄物と酸生成菌、及び前記第二発酵槽内で前記低級脂肪酸とメタン発酵菌を混合撹拌するメタン発酵処理方法において、前記撹拌装置を停止して固液分離した沈殿部内の菌体濃度を上げるための沈殿時間を設けることを特徴とするメタン発酵処理方法。
【請求項２】
前記撹拌装置は撹拌翼を有し、固液分離した沈殿部内に前記撹拌翼を固定することにより、前記有機性廃棄物と酸生成菌、及び前記低級脂肪酸とメタン発酵菌を沈殿部内で混合撹拌することを特徴とする請求項１記載のメタン発酵処理方法。
【請求項３】
有機性廃棄物の流入管を有する第一発酵槽と、スカムや上澄み液を流出するための流出口を有する第二発酵槽と、前記第一発酵槽内で生成した低級脂肪酸を前記第二発酵槽へ移流する流出入管と、前記第一発酵槽及び前記第二発酵槽内を撹拌するための撹拌装置と、前記第一発酵槽及び前記第二発酵槽内で発生したバイオガスを捕集するためのガス流出管とガスホルダーを備え、前記第二発酵槽内の攪拌装置は、攪拌翼とこれを駆動させるモーターからなり、前記第二発酵槽内の撹拌翼は固液分離した沈殿部内に固定し、回転により下向流を発生させるとともに、前記流出入管の出口は、前記第二発酵槽の前記撹拌翼より下部に配することを特徴とするメタン発酵処理装置。
【請求項４】
前記撹拌装置を停止して固液分離した沈殿部内の菌体濃度を上げるための沈殿時間を設けることを特徴とする請求項３記載のメタン発酵処理装置。
【請求項５】
前記第一発酵槽内の攪拌装置は、攪拌翼とこれを駆動させるモーターからなり、前記第一発酵槽内の撹拌翼は固液分離した沈殿部内に固定し、回転により下向流を発生させるとともに、前記流入管の出口は、前記第一発酵槽の前記撹拌翼より下部に配することを特徴とする請求項３または４記載のメタン発酵処理装置。
【請求項６】
前記第二発酵槽の流出口を前記第二発酵槽の液位に配することを特徴とする請求項３〜５いずれか１項に記載のメタン発酵処理装置。
【請求項７】
前記第一発酵槽内の前記流出入管の流出口を前記第一発酵槽の液位に配することを特徴とする請求項３〜６いずれか１項に記載のメタン発酵処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００８−２３８０７８（Ｐ２００８−２３８０７８Ａ）
【公開日】平成２０年１０月９日（２００８．１０．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−８３７４６（Ｐ２００７−８３７４６）
【出願日】平成１９年３月２８日（２００７．３．２８）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月９日（２００８．１０．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月２８日（２００７．３．２８）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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