特許 5872521 メタン発酵槽、およびメタン発酵槽内の堆積物除去方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5872521

(24)【登録日】2016年1月22日

(45)【発行日】2016年3月1日

(54)【発明の名称】メタン発酵槽、およびメタン発酵槽内の堆積物除去方法

(51)【国際特許分類】

   C02F 11/04 20060101AFI20160216BHJP

   B09B 3/00 20060101ALI20160216BHJP

【ＦＩ】

   C02F11/04 AZAB

   B09B3/00 C

【請求項の数】15

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2013-218062(P2013-218062)

(22)【出願日】2013年10月21日

(65)【公開番号】特開2014-208323(P2014-208323A)

(43)【公開日】2014年11月6日

【審査請求日】2015年1月27日

(31)【優先権主張番号】特願2013-66040(P2013-66040)

(32)【優先日】2013年3月27日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000192590

【氏名又は名称】株式会社神鋼環境ソリューション

(74)【代理人】

【識別番号】110001841

【氏名又は名称】特許業務法人梶・須原特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】榎本 周一

(72)【発明者】

【氏名】三浦 雅彦

【審査官】 富永 正史

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭５７−１８４４９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５８−１９６８９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５８−１５０４９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−２６３６９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５７−１２７４９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−２８５４９９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０２Ｆ １１／００−１１／２０

Ｂ０９Ｂ ３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

メタン発酵槽本体と、
前記メタン発酵槽本体内の底部に液体を圧入する液体圧入手段と、
前記メタン発酵槽本体内の底部に堆積した堆積物を槽外へ排出する排出手段と、
を備え、
前記液体圧入手段は、
液体供給ポンプと、
前記液体供給ポンプに接続された圧入液管と、を有し、
前記圧入液管は、
前記液体供給ポンプに接続された吐出ヘッダー管と、
前記吐出ヘッダー管に接続された複数の分岐圧入管と、を有し、
前記メタン発酵槽本体内の底部の端部に配置された前記分岐圧入管の吐出口からの液体の吐出方向が、前記メタン発酵槽本体の底面に対して斜め上方であって、前記メタン発酵槽本体の中央部へ向かう方向とされており、
前記液体圧入手段から圧入された液体で前記堆積物を泳動させ、泳動した前記堆積物を前記排出手段にて槽外へ排出する、メタン発酵槽。

【請求項2】

請求項１に記載のメタン発酵槽において、
前記メタン発酵槽本体内の底部中央にも前記分岐圧入管の吐出口が設けられており、当該吐出口からの液体の吐出方向が、前記メタン発酵槽本体の天板部へ向かう方向とされている、メタン発酵槽。

【請求項3】

メタン発酵槽本体と、
前記メタン発酵槽本体内の底部に液体を圧入する液体圧入手段と、
前記メタン発酵槽本体内の底部に堆積した堆積物を槽外へ排出する排出手段と、
を備え、
前記液体圧入手段は、
液体供給ポンプと、
前記液体供給ポンプに接続された圧入液管と、を有し、
前記圧入液管は１本のみであって、当該圧入液管の一端は前記液体供給ポンプに接続されており、他端である吐出口は前記メタン発酵槽本体内の底部中央に設けられており、当該吐出口からの液体の吐出方向が、前記メタン発酵槽本体の天板部へ向かう方向とされており、
前記液体圧入手段から圧入された液体で前記堆積物を泳動させ、泳動した前記堆積物を前記排出手段にて槽外へ排出する、メタン発酵槽。

【請求項4】

請求項１〜３のいずれかに記載のメタン発酵槽において、
前記排出手段は、
排出ポンプと、
前記排出ポンプに接続された排出管と、
を有する、メタン発酵槽。

【請求項5】

請求項４に記載のメタン発酵槽において、
前記排出管は、
前記排出ポンプに接続された吸込ヘッダー管と、
前記吸込ヘッダー管に接続された複数の分岐吸込管と、
を有し、
複数の前記分岐吸込管の吸込口が、前記メタン発酵槽本体内の底部の側壁部に沿って配置されている、メタン発酵槽。

【請求項6】

請求項５に記載のメタン発酵槽において、
前記メタン発酵槽本体内の底部中央にも前記分岐吸込管の吸込口が配置されている、メタン発酵槽。

【請求項7】

メタン発酵槽本体と、
前記メタン発酵槽本体内の底部に液体を圧入する液体圧入手段と、
前記メタン発酵槽本体内の底部に堆積した堆積物を槽外へ排出する排出手段と、
を備え、
前記液体圧入手段は、
液体供給ポンプと、
前記液体供給ポンプに接続された圧入液管と、を有し、
前記メタン発酵槽本体の内部には、投入された有機性廃棄物を攪拌する攪拌機が配置されており、
前記圧入液管は、
前記液体供給ポンプに接続された吐出ヘッダー管と、
前記吐出ヘッダー管に接続された複数の分岐圧入管と、を有し、
前記メタン発酵槽本体内の底部の端部に配置された前記分岐圧入管の吐出口からの液体の吐出方向が、水平方向に対して斜め下向きの方向とされており、
前記排出手段は、
排出ポンプと、
前記排出ポンプに一端が接続されており、他端である吸込口が前記メタン発酵槽本体内であって前記攪拌機の羽根の下方に配置された排出管と、を有し、
前記液体圧入手段から圧入された液体で前記堆積物を泳動させ、泳動した前記堆積物を前記排出手段にて槽外へ排出する、メタン発酵槽。

【請求項8】

請求項７に記載のメタン発酵槽において、
前記分岐圧入管の吐出口からの液体の吐出方向が、さらに、前記攪拌機の水平方向に回転する羽根の回転方向に沿う方向とされている、メタン発酵槽。

【請求項9】

メタン発酵槽本体内の底部の端部から、前記メタン発酵槽本体の底面に対して斜め上方であって、前記メタン発酵槽本体の中央部へ向けて液体を圧入することで当該底部に堆積した堆積物を泳動させ、泳動した堆積物を排出手段にて槽外へ排出する、メタン発酵槽内の堆積物除去方法。

【請求項10】

メタン発酵槽本体内の底部中央から、前記メタン発酵槽本体の天板部へ向けて液体を圧入することで当該底部に堆積した堆積物を泳動させ、泳動した堆積物を排出手段にて槽外へ排出する、メタン発酵槽内の堆積物除去方法。

【請求項11】

請求項９に記載のメタン発酵槽内の堆積物除去方法において、
前記メタン発酵槽本体内の底部中央から、前記メタン発酵槽本体の天板部へ向けても液体を圧入する、メタン発酵槽内の堆積物除去方法。

【請求項12】

請求項９〜１１のいずれかに記載のメタン発酵槽内の堆積物除去方法において、
前記メタン発酵槽本体内の底部の側壁部に沿った複数箇所から前記堆積物を排出手段にて槽外へ排出する、メタン発酵槽内の堆積物除去方法。

【請求項13】

請求項９〜１２のいずれかに記載のメタン発酵槽内の堆積物除去方法において、
前記メタン発酵槽本体内の底部中央から前記堆積物を排出手段にて槽外へ排出する、メタン発酵槽内の堆積物除去方法。

【請求項14】

メタン発酵槽本体の内部には、投入された有機性廃棄物を攪拌する攪拌機が配置されており、
前記メタン発酵槽本体内の底部の端部から、水平方向に対して斜め下向きの方向で前記メタン発酵槽本体内へ液体を圧入することで当該底部に堆積した堆積物を泳動させ、前記攪拌機の羽根の下方から泳動した堆積物を排出手段にて槽外へ排出する、メタン発酵槽内の堆積物除去方法。

【請求項15】

請求項１４に記載のメタン発酵槽内の堆積物除去方法において、
前記メタン発酵槽本体内の底部の端部から、前記攪拌機の水平方向に回転する羽根の回転方向に沿う方向へ向けて液体を圧入する、メタン発酵槽内の堆積物除去方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、下水汚泥、食品廃棄物などの有機性廃棄物を嫌気性発酵処理するためのメタン発酵槽、および当該メタン発酵槽内の堆積物の除去方法に関する。

【背景技術】

【0002】

メタン発酵槽内の内容物を槽外へ排出するための技術として、例えば特許文献１に記載の技術がある。特許文献１に記載の技術は、メタン発酵槽本体（消化タンク本体）内から汚泥を引く抜くための技術である。消化タンク本体の内壁に沿って上下方向に排出管（オーバーフロー管）を設置し、排出管の一端（汚泥導入口）を消化タンク本体内の底部に位置させ、排出管（オーバーフロー管）の頂部に大気開放手段（消化タンク本体内の液面上限レベルよりも上方に上端を位置させた円筒）を設けている。

【0003】

この構成により、コンクリート製のスラッジポケットを消化タンク本体に設けることなく安定的に汚泥を排出することができる、と特許文献１において称されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００４−１０５７９８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

消化タンクを運転し続けていくと、汚泥よりも比重が大きい砂分などが消化タンク本体の底に堆積していく。また、粘度の高い汚泥が消化タンク本体の底にこびりついて堆積していくこともある。

【0006】

ここで、特許文献１に記載の技術は、汚泥脱水設備などへ送るために消化タンク本体から汚泥を引き抜く方法に関するものであって、消化タンク本体の底に堆積した砂分を多く含む汚泥などの堆積物を槽外へ排出するための方法に関するものではない。

【0007】

さらには、特許文献１に記載の汚泥の排出方法（引抜方法）では、上記した堆積物を槽外へ排出することはほとんど不可能である。特許文献１に記載の汚泥の引抜は、単なる液面レベルの差を利用した発酵液（汚泥）の自然流下（液体は高いところから低いところへ流れる）によるものであるので、砂分を多く含む堆積した汚泥、消化タンク本体の底にこびりついた粘度の高い汚泥を槽外へ排出することは困難である。

【0008】

そのため、従来は、消化タンクを一定期間運転したら、消化タンク本体内の気層部を窒素パージした後、消化タンク本体内を開放して清掃するという方法で、消化タンク本体内の堆積物の除去がなされている。消化タンクの大きさは様々であるが、この清掃作業は非常に大がかりなものであって大変な作業である。

【0009】

なお、消化タンク本体内の清掃作業を行わなければ、消化タンク本体内に堆積物が蓄積されていく。消化タンク本体内の堆積物が増加していくと、その分、消化タンク本体の有効容量が減少し、その結果、当該消化タンクからのメタンガスの発生量が低下してしまう。

【0010】

このようなことから、消化タンク本体内を開放することなく、消化タンク本体内の堆積物をタンク外へ容易に排出することができる方法が望まれている。

【0011】

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、メタン発酵槽本体内を開放することなく、メタン発酵槽本体内の堆積物を容易に槽外へ排出する方法、およびその方法を実施できる構成を備えたメタン発酵槽を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0012】

本発明は、メタン発酵槽内の堆積物除去方法である。メタン発酵槽本体内の底部に液体を圧入することで当該底部に堆積した堆積物を泳動させ、泳動した堆積物を排出手段にて槽外へ排出する。

【0013】

また、本発明は、メタン発酵槽というものの発明でもある。本発明のメタン発酵槽は、メタン発酵槽本体と、前記メタン発酵槽本体内の底部に液体を圧入する液体圧入手段と、前記メタン発酵槽本体内の底部に堆積した堆積物を槽外へ排出する排出手段と、を備え、前記液体圧入手段から圧入された液体で前記堆積物を泳動させ、泳動した前記堆積物を前記排出手段にて槽外へ排出させる。

【発明の効果】

【0014】

本発明によると、メタン発酵槽本体内を開放することなく、メタン発酵槽本体内の堆積物を容易に槽外へ排出することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の第１実施形態に係るメタン発酵槽を示す側面図である。

【図2】図１のＡ−Ａ断面図（図２（ａ））、およびＢ−Ｂ断面図（図２（ｂ））である。

【図3】本発明の第２実施形態に係るメタン発酵槽を示す側面図である。

【図4】本発明の第３実施形態に係るメタン発酵槽を示す側面図である。

【図5】図４のＡ−Ａ断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の説明では、本発明に係るメタン発酵槽の一例として、下水汚泥を嫌気性発酵処理するための、いわゆる消化タンクを例示しているが、本発明は、食品廃棄物などの有機性廃棄物を嫌気性発酵処理するためのメタン発酵槽にも適用することができる。

【0017】

（第１実施形態）
（消化タンクの構成）
図１に示すように、消化タンク１００（メタン発酵槽）は、消化タンク本体１（メタン発酵槽本体）、攪拌機２、加温装置５、液体圧入装置３（液体圧入手段）、排出装置４（排出手段）などを具備してなる。

【0018】

（消化タンク本体）
消化タンク本体１は、汚泥（下水汚泥）を嫌気性発酵処理するための槽である。消化タンク本体１に投入された汚泥は、加温装置５により加温されるとともに、攪拌機２により攪拌される。嫌気性発酵により発生した消化ガスは、槽頂部から出ていくようにされている。なお、消化タンク本体１への汚泥投入手段、消化タンク本体１からの消化ガス取出手段の図示は省略している。また、消化ガスは、メタンが約６０容量％、二酸化炭素が約４０容量％のガス（バイオガス）である。

【0019】

ここで、本実施形態の消化タンク本体１は鋼板製である。これに対して、特許文献１に記載の消化タンク本体は、コンクリート製（プレストレストコンクリート製）である。コンクリート製の消化タンク本体は、製作期間が長く、製作費用も高い。本実施形態のように鋼板製の消化タンク本体１とすれば、コンクリート製の消化タンク本体よりも製作期間を短縮することができ、且つ製作費用も抑えることができる。

【0020】

また、プレストレストコンクリートには、その成形後に孔などをあけることができない。そのため、液体圧入装置３を構成する後述するような分岐圧入管２２ａ〜２２ｇを消化タンク本体に貫通させるように設けることは、不可能ではないが、非常に難しい（製作期間・費用がかかる）。一方、鋼板は加工性に優れている。そのため、本実施形態のように消化タンク本体１を鋼板製とすれば、消化タンク本体を貫通する分岐圧入管２２ａ〜２２ｇを設けやすい。また、消化タンク本体１に、点検口を設けたり、各種計測装置を取り付けたりするのも容易である。これらより、鋼板製の消化タンク本体１とすることで、その製作期間を短縮することができるとともに、製作費用を抑えることができる。さらには、維持管理性の向上も期待できる。

【0021】

本実施形態では、縦型円筒形状の消化タンク本体１とされている。消化タンク本体１の底は、平らであり、水平に設置されている。なお、消化タンク本体１の底は、その中心が外周よりも少し低くなった逆円錐形状であってもよい。この場合、水平方向に対する円錐面の傾斜角度は、５度以下とされる。さらには、消化タンク本体１の底は、その中心が外周よりも少し高くなった円錐形状であってもよい。この場合、水平方向に対する円錐面の傾斜角度は、逆円錐形状の場合と同じく５度以下とされる。すなわち、消化タンク本体１の底は、その中心に向かって水平方向に対して±５度以下の角度、さらには±３度以下の角度であればよい。

【0022】

また、消化タンク本体１の形状は、直方体であってもよい。この場合も、消化タンク本体１の底は、平ら（平らで水平設置）であってもよいし、その中心が外周よりも少し低くなっていてもよいし（逆四角錐形状）、少し高くなっていてもよい（四角錐形状）。すなわち、消化タンク本体１の底は、その中心に向かって水平方向に対して±５度以下の角度、さらには±３度以下の角度であればよい。

【0023】

（攪拌機）
消化タンク本体１の内部に配置された攪拌機２は、消化タンク本体１に投入された汚泥（有機性廃棄物）を攪拌するためのものである。本実施形態では、鋼板製の水平方向に回転する羽根２ａで汚泥を攪拌する攪拌機としているが、特許文献１に記載のようなドラフトチューブ式の攪拌機であってもよいし、一般的に用いられているタンクで発生したガスを利用して攪拌を行うガス攪拌式でもよい。攪拌機２は、平面視において消化タンク本体１の中央に配置されている。

【0024】

（加温装置）
加温装置５は、消化タンク本体１に投入された汚泥を加温するためのものである。加温装置５は、循環ポンプ１５と、加温器１６（熱交換器）と、汚泥循環配管１７とで構成されている。加温器１６には、ボイラー（不図示）などの温水源から温水が供給される。消化タンク本体１から引き抜かれた汚泥は、加温器１６にて加温された後、消化タンク本体１に戻される。

【0025】

（液体圧入装置）
液体圧入装置３は、消化タンク本体１内の底部に液体を圧入することで、消化タンク本体１内の底部に堆積した堆積物Ｓを圧入した液体で泳動させるためのものである。堆積物Ｓは、砂分を多く含む汚泥であったり、粘度の高い汚泥であったりする。

【0026】

液体圧入装置３は、液体供給ポンプ１１と、液体供給ポンプ１１に接続された圧入液管１２とで構成されている。消化タンク本体１内に圧入される液体は、液状のものなら何でもよく、例えば下水処理水である。
なお、液体供給ポンプ１１を用いずに、消化タンク本体１内に自然流下で液体を圧入してもよい。例えば、消化タンク本体１内の液面レベルよりも十分高い位置に水槽（不図示）を設置し、その水槽から消化タンク本体１へ自然流下で液体を圧入してもよい。

【0027】

本実施形態における圧入液管１２は、液体供給ポンプ１１に接続された吐出ヘッダー管２１と、吐出ヘッダー管２１に接続された複数の分岐圧入管２２ａ〜２２ｇとで構成されている。

【0028】

図１、図２（ｂ）に示したように、吐出ヘッダー管２１の下流側は、消化タンク本体１の底部の側壁部を囲むような、消化タンク本体１の外径よりも少し大きな径のリング形状の管とされている。そして、このリング形状の管部分に分岐圧入管２２ａ〜２２ｇが接続されている。
なお、吐出ヘッダー管２１を小さくして（径を小さくして）、消化タンク本体１内に吐出ヘッダー管２１を設置することは可能である。

【0029】

分岐圧入管２２ａ〜２２ｇは、消化タンク本体１の底部を貫通するように設けられている。分岐圧入管２２ａ〜２２ｇのうちの分岐圧入管２２ａ〜２２ｆは、消化タンク本体１の底部の外周に沿って等間隔で設けられている。一方、分岐圧入管２２ａ〜２２ｇのうちの分岐圧入管２２ｇ、１本は、消化タンク本体１の底部中央に向かって延びるように設けられている。

【0030】

ここで、消化タンク本体１内の底部の端部に配置された分岐圧入管２２ａ〜２２ｆの吐出口２３ａ〜２３ｆは、それぞれの吐出口２３ａ〜２３ｆからの液体の吐出方向が、消化タンク本体１の底面（水平方向）に対して斜め上方であって、消化タンク本体１の中央部（本実施形態では、攪拌機２の上段の羽根２ａが配置された部分）へ向かう方向とされている。

【0031】

なお、吐出口２３ａ〜２３ｆからの液体の吐出方向（吐出角度）は、堆積物Ｓの予想される堆積形状により具体的な吐出方向（吐出角度）が決定されるが、消化タンク本体１の底面に対して１５°から８０°、すなわち１５°以上８０°以下の範囲とされる（１５°以上８０°以下の範囲の中で決定される）ことが好ましい。

【0032】

また、消化タンク本体１内の底部中央に設けられた分岐圧入管２２ｇの吐出口２３ｇは、その吐出口２３ｇからの液体の吐出方向が、消化タンク本体１の天板部１ａへ向かう方向とされている。

【0033】

吐出口２３ａ〜２３ｆからの液体の吐出方向（吐出角度）と同様に、当該吐出口２３ｇからの液体の吐出方向（吐出角度）は、堆積物Ｓの予想される堆積形状により具体的な吐出方向（吐出角度）が決定されるが、消化タンク本体１の底面に対して３０°から９０°、すなわち３０°以上９０°以下の範囲とされる（３０°以上９０°以下の範囲の中で決定される）ことが好ましい。

【0034】

なお、本実施形態では、消化タンク本体１の底部の端部（端部外周）に計６本の分岐圧入管２２ａ〜２２ｆを配置するとともに、消化タンク本体１の底部中央に向かって延びる分岐圧入管２２ｇ、１本を配置しているが、消化タンク本体１の底部の端部（端部外周）のみに複数の分岐圧入管を配置してもよいし、消化タンク本体１の底部中央に向かって延びる分岐圧入管２２ｇのみを配置してもよい。分岐圧入管２２ａ〜２２ｆは消化タンク本体１の底部の外周に沿って等間隔でなくてもよい。さらには、消化タンク本体１の底部の端部（端部外周）に配置する分岐圧入管は１本であってもよい。

【0035】

なお、消化タンク本体１の底部中央に向かって延びる分岐圧入管２２ｇのみ（圧入管１本のみ）を配置する場合、この配管を「分岐圧入管」と呼ぶのは適切ではなく、単に「圧入管（圧入液管）」と呼ぶのが適切である。この場合、吐出ヘッダー管２１は不要であり、圧入管（圧入液管）の一端が液体供給ポンプ１１に接続される。圧入管（圧入液管）の吐出口である他端の位置およびそこからの吐出方向は、分岐圧入管２２ｇの吐出口２３ｇと同じである。

【0036】

（排出装置）
排出装置４は、液体圧入装置３から圧入された液体で泳動した堆積物Ｓを消化タンク本体１内の槽外へ排出するためのものである。排出装置４は、排出ポンプ１３と、排出ポンプ１３に接続された排出管１４とで構成されている。

【0037】

本実施形態における排出管１４は、排出ポンプ１３に接続された吸込ヘッダー管２４と、吸込ヘッダー管２４に接続された複数の分岐吸込管２５ａ〜２５ｇとで構成されている。

【0038】

図１、図２（ａ）に示したように、吸込ヘッダー管２４の上流側は、消化タンク本体１の底部の内側壁部に沿った、消化タンク本体１の内径よりも少し小さな径のリング形状の管とされている。そして、このリング形状の管部分に分岐吸込管２５ａ〜２５ｇが接続されている。

【0039】

分岐吸込管２５ａ〜２５ｇのうちの分岐吸込管２５ａ〜２５ｆは、消化タンク本体１の底部の内周に沿って等間隔で設けられており、それぞれの吸込口２６ａ〜２６ｆは下向きに開口している。すなわち、分岐吸込管２５ａ〜２５ｆの吸込口２６ａ〜２６ｆは、下向きに開口した態様で、消化タンク本体１内の底部の側壁部に沿って等間隔で配置されている。

【0040】

一方、分岐吸込管２５ａ〜２５ｇのうちの分岐吸込管２５ｇ、１本は、消化タンク本体１の底部中央に向かって延びるように吸込ヘッダー管２４に接続されており、その吸込口２６ｇは、消化タンク本体１の底部中央で下向きに開口している。

【0041】

なお、本実施形態では、消化タンク本体１の底部の内周に沿って計６本の分岐吸込管２５ａ〜２５ｆを配置するとともに、消化タンク本体１の底部中央に向かって延びる分岐吸込管２５ｇ、１本を配置しているが、消化タンク本体１の底部の内周に沿う部分のみに複数の分岐吸込管を配置してもよいし、消化タンク本体１の底部中央に向かって延びる分岐吸込管のみを配置してもよい。分岐吸込管２５ａ〜２５ｆは消化タンク本体１の底部の内周に沿って等間隔でなくてもよい。さらには、消化タンク本体１の底部の内周に沿って配置する分岐吸込管は１本であってもよい。

【0042】

（消化タンク本体内の底部に溜まった堆積物の除去）
次に、消化タンク本体１内の底部に溜まった堆積物Ｓの除去方法について説明する。

【0043】

まず、液体供給ポンプ１１を動作させ、消化タンク本体１内の底部に分岐圧入管２２ａ〜２２ｇから液体を圧入する。消化タンク本体１内の底部に溜まった堆積物Ｓは、液体供給ポンプ１１からの液体が噴き付けられることで、消化タンク本体１内の液相部に泳動する。

【0044】

その後、排出ポンプ１３を動作させて、泳動している堆積物Ｓを消化タンク本体１内の発酵液（汚泥）とともに分岐吸込管２５ａ〜２５ｇから吸い込み、槽外へ排出する。

【0045】

なお、液体供給ポンプ１１の起動（液体の圧入開始）と、排出ポンプ１３の起動（堆積物Ｓの引抜開始）とは、同時であってもよいし、液体供給ポンプ１１の起動よりも早く排出ポンプ１３を起動させてもよい。すなわち、液体の圧入開始と堆積物Ｓの引抜開始とは同時であってもよいし、液体の圧入開始よりも早く堆積物Ｓの引抜を開始してもよい（他の実施形態においても同様）。

【0046】

なお、分岐圧入管２２ａ〜２２ｇ（圧入液管１２）の吐出口２３ａ〜２３ｇは、分岐圧入管２２ａ〜２２ｇ（圧入液管１２）の口径と同じ寸法であってもよいが、吐出口２３ａ〜２３ｇの口径（開口径）を分岐圧入管２２ａ〜２２ｇの口径よりも小さくすることで、圧入液の噴出速度を高めることができ、これにより、堆積物Ｓをより泳動させることができる（他の実施形態においても同様）。

【0047】

また、排出管１４に関しては、その分岐吸込管２５ａ〜２５ｇの吸込口２６ａ〜２６ｇを吸込側に拡径させたものとする（ラッパ形状とする）ことも好ましい。この構成によると、泳動した堆積物Ｓの収集効果を高めることができる（他の実施形態においても同様）。

【0048】

（作用・効果）
本発明では、メタン発酵槽本体内の底部に液体を圧入することで当該底部に堆積した堆積物を泳動させ、泳動した堆積物を排出手段にて槽外へ排出する。
この構成によると、メタン発酵槽本体内の堆積物を泳動させることで、例えば砂分を多く含む汚泥、粘度の高い汚泥であるメタン発酵槽本体内の底部の堆積物を、排出手段にて容易に槽外へ排出することできる。
また、この構成では、メタン発酵槽本体内を開放する必要はない。すなわち、メタン発酵槽本体内を開放することなく、メタン発酵槽本体内の堆積物を容易に槽外へ排出することができる。

【0049】

また、本発明においては、前記した実施形態で設備構成として例示したように、メタン発酵槽本体内の底部の端部から、メタン発酵槽本体の底面に対して斜め上方であって、メタン発酵槽本体の中央部へ向けて液体を圧入することが好ましい。
また、メタン発酵槽本体内の底部中央から、メタン発酵槽本体の天板部へ向けて液体を圧入することも好ましい。
メタン発酵槽本体内の底部の隅やメタン発酵槽本体内の底部中央は、堆積部が溜まり易い部分である。これらの部分から、斜め上方や槽本体の中央部へ向けて液体を噴射することで、メタン発酵槽本体内の堆積物をより確実に泳動させることができる。

【0050】

また、泳動した堆積物の排出に関しては、前記した実施形態で設備構成として例示したように、メタン発酵槽本体内の底部の側壁部に沿った複数箇所から泳動した堆積物を槽外へ排出することが好ましい。
メタン発酵槽本体内の底部の側壁部に沿う部分は、圧入液により一旦、上方向に泳動し（押し上げられ）、その後、泳動しつつその自重で沈降する堆積物の動く速度が比較的遅い部分である。この部分から堆積物を槽外へ排出するようにすることで、堆積物の収集・排出効果を高めることができる。

【0051】

また、メタン発酵槽本体内の底部中央から泳動した堆積物を排出手段にて槽外へ排出することも好ましい。メタン発酵槽本体内の底部中央は、前記したように堆積部が溜まり易い部分であり、この部分から堆積物を槽外へ排出するようにすることで、堆積物の排出効果を高めることができる。

【0052】

本実施形態では、消化タンク本体１を鋼板製のものとしている。前記したように、鋼板は加工性に優れている。そのため、前記した実施形態で例示したような液体圧入装置３や、排出装置４をメタン発酵槽本体に設けやすい。また、メタン発酵槽本体に点検口を設けたり、各種計測装置を取り付けたりするのも容易となる。

【0053】

なお、従来のプレストレストコンクリート製の消化タンク本体（メタン発酵槽本体）では、本実施形態における液体圧入装置３や排出装置４を消化タンク本体（メタン発酵槽本体）の下部に設けようとすると、製作費用がかさむ。また、メタン発酵槽本体を鋼板製とすることで、従来のコンクリート製のものと比べて、維持管理性の向上も期待できる。

【0054】

（第２実施形態）
図３を参照しつつ第２実施形態について説明する。なお、第１実施形態の消化タンク１００を構成する機器・配管と同じ機器・配管については同じ符号を付している。

【0055】

本実施形態の消化タンク１０１では、汚泥循環配管１７と、圧入液管１２の吐出ヘッダー管２１とを配管１８で相互に接続している。

【0056】

ここで、配管１８は、消化タンク本体１内の汚泥の加温に用いている加温発酵液（加温汚泥）の一部または全てを、所定の時間、圧入液管１２に流して、消化タンク本体１内の底部への圧入液として使用するための加温汚泥圧入用管である（以下、加温汚泥圧入用管１８と記載する）。

【0057】

消化タンク本体１内へ圧入する液体は、ｐＨ６〜ｐＨ８程度の未滅菌の水（例えば、未滅菌の下水処理水）を用いることが好ましいが、消化タンク本体１内の汚泥の加温に用いている加温発酵液（加温汚泥）を、消化タンク本体１内へ圧入する液体として用いるのも好ましい。加温発酵液（加温汚泥）は、消化タンク本体１の底部に溜まった堆積物Ｓよりも温度が高く、この加温発酵液（加温汚泥）を圧入により堆積物Ｓに噴き付けることで、堆積物Ｓの泳動をより促進させることができる。加温発酵液（加温汚泥）によると、例えば、砂分同士の物理的吸着、砂分と汚泥との物理的吸着を解除しやすいからである。

【0058】

なお、汚泥循環配管１７の循環ポンプ１５と加温器１６との間の部分から発酵液（汚泥）を取り出し、消化タンク本体１内の底部へ圧入液として供給するようにしてもよい。すなわち、加温器１６で加温される前の発酵液（汚泥）を圧入液として用いるようにしてもよい。

【0059】

また、本実施形態では、加温汚泥圧入用管１８を、消化タンク本体１の底部に直接接続するのではなく、液体供給ポンプ１１よりも下流側の圧入液管１２の吐出ヘッダー管２１に接続することで、下水処理水と加温発酵液（加温汚泥）とを圧入液として併用することができるようにしている。
これにより、圧入液の吐出位置（吐出口２３ａ〜２３ｇ）を共通にしたまま、堆積物Ｓの性状により、下水処理水のみを用いたり、加温発酵液（加温汚泥）のみを用いたり、下水処理水と加温発酵液（加温汚泥）とを併用したりするなどの圧入液の使い分けを行うことができる。すなわち、堆積物Ｓの泳動促進のオプションを多くもつことができる。

【0060】

なお、圧入液として発酵液（汚泥）を用いず、ｐＨ６〜ｐＨ８程度の未滅菌の水（例えば、未滅菌の下水処理水）を圧入液として使用する場合、圧入液の供給を長時間連続して行うと、消化タンク本体１内の発酵液を希釈・冷却してしまい、消化ガスの発生量が低下する可能性がある。そのため、消化タンク本体１への圧入液（例えば、未滅菌の下水処理水）の供給量は、消化タンク本体１の有効容量の例えば０．５％以下にすることが好ましい。

【0061】

また、第１実施形態、第２実施形態で例示した、消化タンク本体１内への圧入液の供給運転、および消化タンク本体１内からの堆積部Ｓの排出運転を、タイマによる自動運転にすると、消化タンク本体１内の堆積物Ｓを定期的に自動で槽外へ排出することができ、その結果、消化タンク本体１の有効容量の減少を容易に防止することができる。

【0062】

（第３実施形態）
図４、５を参照しつつ第３実施形態について説明する。なお、第１実施形態の消化タンク１００を構成する機器・配管と同じ機器・配管については同じ符号を付している。

【0063】

（液体圧入装置）
本実施形態の液体圧入装置６は、液体供給ポンプ１１と、液体供給ポンプ１１に接続された圧入液管１９とで構成されている。この圧入液管１９は、液体供給ポンプ１１に接続された吐出ヘッダー管３１と、吐出ヘッダー管３１に接続された複数の分岐圧入管３２ａ〜３２ｈとで構成されている。

【0064】

吐出ヘッダー管３１の下流側は、消化タンク本体１の底部の内壁面に沿うリング形状の管とされ、消化タンク本体１内の底部に配置されている。そして、このリング形状の管部分に分岐圧入管３２ａ〜３２ｈが接続されている。
なお、吐出ヘッダー管３１の径を本実施形態のものよりも大きくして、消化タンク本体１の外に吐出ヘッダー管３１を配置してもよい。

【0065】

分岐圧入管３２ａ〜３２ｈは、消化タンク本体１の底部の内周に沿って等間隔で設けられている。ここで、本実施形態では、分岐圧入管３２ａ〜３２ｈの吐出口３３ａ〜３３ｈは、それぞれの吐出口３３ａ〜３３ｈからの液体の吐出方向が、平面視において攪拌機２の水平方向に回転する羽根２ａの回転方向ｒに沿う方向とされている（図５参照）。

【0066】

また、吐出口３３ａ〜３３ｈからの液体の吐出方向は、攪拌機２の水平方向に回転する羽根２ａの回転方向ｒに沿う方向であって、さらに水平方向に対して斜め下向きの方向とされている。

【0067】

なお、吐出口３３ａ〜３３ｈからの液体の吐出方向は、水平方向に対して斜め下向きの方向ではなく、水平方向であってもよい。また、吐出口３３ａ〜３３ｈからの液体の吐出方向を、攪拌機２の羽根２ａの回転方向ｒに沿う方向とするのではなく、平面視においては消化タンク本体１の中央へ向かう方向であって、側面視においては水平方向に対して斜め下向きの方向（換言すれば、消化タンク本体１の底の中心部へ向かう方向）としてもよい。

【0068】

（排出装置）
本実施形態の排出装置７は、排出ポンプ１３と、排出ポンプ１３に一端が接続されており、他端である吸込口２０ａが消化タンク本体１内であって攪拌機２の羽根２ａの下方に配置された排出管２０とで構成されている。吸込口２０ａは、消化タンク本体１の底部中央で下向きに開口している。

【0069】

（消化タンク本体内の底部に溜まった堆積物の除去）
まず、液体供給ポンプ１１を動作させ、消化タンク本体１内の底部に分岐圧入管３２ａ〜３２ｈから液体を圧入する。消化タンク本体１内の底部に溜まった堆積物Ｓは、液体供給ポンプ１１からの液体が噴き付けられることで、消化タンク本体１内の液相部に泳動する。

【0070】

本実施形態では、消化タンク本体１内の底部の内周壁付近の複数箇所から、水平方向に対して斜め下向きの方向であって、且つ攪拌機２の羽根２ａの回転方向ｒに沿う方向に液体を噴出させているので、泳動した堆積物Ｓは、消化タンク本体１内の中央に集まりやすくなる。

【0071】

その後、排出ポンプ１３を動作させて、消化タンク本体１内の中央に集まった堆積物Ｓを消化タンク本体１内の発酵液（汚泥）とともに排出管２０から吸い込み、槽外へ排出する。

【0072】

（作用・効果）
攪拌機２の羽根２ａの回転による発酵液（汚泥）の流れを、符号を付して図４に矢印で示している。図４に示したように、攪拌機２の羽根２ａの回転により、消化タンク本体１内には、上下方向の流れｆ２と水平方向の流れｆ１が生じる。上下方向の流れｆ２は、攪拌機２の羽根２ａの下方から外側に広がった後に上昇する流れであるので、羽根２ａの下方である消化タンク本体１内の底中央は流速が小さくなりやすく堆積物Ｓが溜まりやすい部分である。

【0073】

ここで本実施形態では、消化タンク本体１内の底部の内周壁付近の複数箇所（消化タンク本体１内の底部の端部）から、水平方向に対して斜め下向きの方向で消化タンク本体１内へ液体を圧入するとともに、攪拌機２の羽根２ａの下方から堆積物Ｓを排出手段にて槽外へ排出している。この構成によると、消化タンク本体１内の底部の端部から、水平方向に対して斜め下向きの方向で消化タンク本体１内へ液体が噴出することで、堆積物Ｓが溜まりやすい消化タンク本体１内の底中央に堆積物Ｓが集まりやすい。これにより、堆積物Ｓを吸込口２０ａから吸い込み槽外へ排出させ易くなる。

【0074】

また本実施形態では、消化タンク本体１内の底部の端部から、攪拌機２の水平方向に回転する羽根２ａの回転方向ｒに沿う方向へ向けて液体を噴出させている。この構成によると、攪拌機２の羽根２ａの回転により生じる水平方向の流れｆ１（回転する流れ）との相乗効果により、消化タンク本体１内の底中央に堆積物Ｓがより集まりやすくなる。

【0075】

なお、前記したように、吐出口３３ａ〜３３ｈからの液体の吐出方向を、攪拌機２の羽根２ａの回転方向ｒに沿う方向とするのではなく、消化タンク本体１の底の中心部へ向かう方向としてもよい。消化タンク本体１内の底中央へ堆積物Ｓを泳動させて集めるという目的では、消化タンク本体１内の底部の内周壁付近から、水平方向に対して斜め下向きの方向に液体を噴出させるということが共通する技術事項である。

【符号の説明】

【0076】

１：消化タンク本体（メタン発酵槽本体）
２：攪拌機
３：液体圧入装置（液体圧入手段）
４：排出装置（排出手段）
５：加温装置（加温手段）
１１：液体供給ポンプ
１２：圧入液管
１３：排出ポンプ
１４：排出管
１５：循環ポンプ
１６：加温器
２１：吐出ヘッダー管
２２ａ〜２２ｇ：分岐圧入管
２３ａ〜２３ｇ：分岐圧入管の吐出口
２４：吸込ヘッダー管
２５ａ〜２５ｇ：分岐吸込管
２６ａ〜２６ｇ：分岐吸込管の吸込口
１００：消化タンク（メタン発酵槽）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】