7390911 種汚泥製品、種汚泥の投入装置及び種汚泥の投入方法

(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】

(24)【登録日】2023-11-24

(45)【発行日】2023-12-04

(54)【発明の名称】種汚泥製品、種汚泥の投入装置及び種汚泥の投入方法

(51)【国際特許分類】

   C02F 3/00 20230101AFI20231127BHJP

   C02F 3/28 20230101ALI20231127BHJP

   C02F 11/04 20060101ALI20231127BHJP

【ＦＩ】

C02F3/00 G ZAB

C02F3/28 A

C02F3/28 B

C02F11/04 A

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2020014449

(22)【出願日】2020-01-31

(65)【公開番号】P2021120153

(43)【公開日】2021-08-19

【審査請求日】2022-09-26

(73)【特許権者】

【識別番号】000006208

【氏名又は名称】三菱重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000785

【氏名又は名称】ＳＳＩＰ弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】中嶋 祐二

(72)【発明者】

【氏名】小川 尚樹

(72)【発明者】

【氏名】鵜飼 展行

(72)【発明者】

【氏名】田中 友樹

(72)【発明者】

【氏名】野間 彰

(72)【発明者】

【氏名】沖野 進

【審査官】河野 隆一朗

(56)【参考文献】

【文献】特開昭６２－２７９８９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０１－２１８６９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－３２７８５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０３－１０１８９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－２５９８６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－２０３１５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－２１８８９７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ０２Ｆ １１／００ － １１／２０

Ｃ１２Ｎ １／０４

Ｃ０２Ｆ ３／００

Ｃ０２Ｆ ３／２８ － ３／３４

Ｃ１２Ｎ １１／００ － １１／１８

Ｊａｐｉｏ－ＧＰＧ／ＦＸ

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

封入された種汚泥のメタン菌の活性を維持したまま保存可能、かつ、前記種汚泥の使用時に開封可能な種汚泥製品であって、
ＣＯＤ成分を含む培養液と、
前記培養液に浸漬されるとともに、前記メタン菌が担持された多孔質体と、
前記培養液及び前記多孔質体を嫌気状態で収納するための容器と、
を備え、
前記容器は、密閉容器又は気密容器であり、
前記多孔質体は、前記種汚泥製品の保存中、前記メタン菌を含むメタン発酵汚泥の粒子を前記多孔質体の表面に吸着させて、前記培養液と前記粒子の沈降層との分離を防止するように構成された
種汚泥製品。

【請求項2】

前記培養液は、難分解性ＣＯＤ成分を含む
請求項１に記載の種汚泥製品。

【請求項3】

前記容器内の圧力を陽圧かつ閾値以下に維持するためのベント管を備える
請求項１又は２に記載の種汚泥製品。

【請求項4】

前記ベント管に設けられ、ベントされたガスの量を計測するように構成された流量計を備える
請求項３に記載の種汚泥製品。

【請求項5】

前記容器内の圧力を計測するための圧力計を備える
請求項１乃至４の何れか一項に記載の種汚泥製品。

【請求項6】

前記容器内の前記培養液のｐＨを計測するためのｐＨ計を備える
請求項１乃至５の何れか一項に記載の種汚泥製品。

【請求項7】

前記容器内の温度を計測するための温度計を備える
請求項１乃至６の何れか一項に記載の種汚泥製品。

【請求項8】

前記容器内に前記ＣＯＤ成分とｐＨ調整材との少なくとも一方を注入するためのフィード管を備える
請求項１乃至７の何れか一項に記載の種汚泥製品。

【請求項9】

メタン発酵するように構成された発酵槽の状態を監視する監視する監視装置と、
前記発酵槽において、メタン発酵が停止した状態又は停止する虞がある状態になった場合に請求項１乃至８の何れか一項に記載の種汚泥製品に封入されている種汚泥を投入する投入装置と、
を備える種汚泥の投入装置。

【請求項10】

メタン発酵するように構成された発酵槽の状態を監視する監視するステップと、
前記発酵槽において、メタン発酵が停止した状態又は停止する虞がある状態になった場合に請求項１乃至８の何れか一項に記載の種汚泥製品に封入されている種汚泥を投入するステップと、
を含む種汚泥の投入方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、種汚泥製品、種汚泥の投入装置及び種汚泥の投入方法に関する。

【背景技術】

【0002】

メタン菌に有機性廃棄物や廃水等を分解させてメタンを生成するシステムが知られている（例えば、特許文献１、２）。このようなシステムでは、メタン菌を保持するように構成されたメタン発酵槽に有機性廃棄物や廃水等を処理した溶液を投入することにより、メタンを生成する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１６－２０３１５３号公報

【文献】特開２００５－２１８８９７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

メタン発酵槽におけるメタン発酵系の立ち上げには１ヶ月以上の期間を要する。これはメタン菌の増殖に時間がかかるためである。また、メタン発酵を阻害する物質の混入やアンモニア濃度の過度な上昇、有機酸濃度の過度な上昇等により、メタン発酵系が破綻する場合がある。この場合においても、メタン発酵系の再立ち上げに、１ヶ月以上の期間を要する。

【0005】

ここで、メタン発酵系を早く立ち上げる方法として、他のメタン発酵槽から取得した種汚泥をメタン発酵槽に投入する方法がある。しかし、この方法では、種汚泥に含まれるメタン菌の活性が低下しないように、取得してから投入するまでの期間において種汚泥の嫌気状態を保つことが必要である。実際には、このような期間において嫌気状態を維持することは難しいため、メタン菌の活性が低下した状態の種汚泥を投入することとなる。この場合、メタン菌の増殖に時間がかかってしまう。

【0006】

したがって、メタン発酵系の早い立ち上げを実現するためには、メタン菌の活性が維持された新鮮な種汚泥を投入可能な手法を確立することが必要である。なお、このような手法が確立できれば、例えばメタン発酵槽において系の破綻の兆候が見られた場合等においても、種汚泥を投入することにより、破綻リスクを軽減する効果も期待できる。

【0007】

上述の事情に鑑みて、本開示は、メタン発酵槽の立ち上げ期間を短縮すること又はメタン発酵槽の系が破綻するリスクを軽減することが可能な種汚泥製品、種汚泥の投入装置及び種汚泥の投入方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本開示に係る種汚泥製品は、
ＣＯＤ成分を含む培養液と、
前記培養液に浸漬されるとともに、メタン菌が担持された多孔質体と、
前記培養液及び前記多孔質体を嫌気状態で収納するための容器と、
を備える。

【0009】

本開示に係る種汚泥の投入装置は、
メタン発酵するように構成された発酵槽の状態を監視する監視する監視装置と、
前記発酵槽において、メタン発酵が停止した状態又は停止する虞がある状態になった場合に上記の種汚泥製品に封入されている種汚泥を投入する投入装置と、
を備える。

【0010】

本開示に係る種汚泥の投入方法は、
メタン発酵するように構成された発酵槽の状態を監視する監視するステップと、
前記発酵槽において、メタン発酵が停止した状態又は停止する虞がある状態になった場合に上記の種汚泥製品に封入されている種汚泥を投入するステップと、
を含む。

【発明の効果】

【0011】

本開示によれば、メタン発酵槽の立ち上げ期間を短縮すること又はメタン発酵槽の系が破綻するリスクを軽減することが可能な種汚泥製品、種汚泥の投入装置及び種汚泥の投入方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】一実施形態に係る種汚泥製品の構成を概略的に示す図である。

【図2】比較例に係る種汚泥製品の構成を概略的に示す図である。

【図3】図１に示す多孔質体に担持されるメタン菌に対するＣＯＤ成分の供給状態を説明するための模式図である。

【図4】一実施形態に係る種汚泥製品に含まれるメタン菌の量の一例を示すグラフである。

【図5】一実施形態に係る種汚泥製品におけるメタンガス発生量の一例を示すグラフである。

【図6】一実施形態に係る種汚泥製品の汚泥を投入することによる効果を説明するための概念図である。

【図7】一実施形態に係る種汚泥の投入装置の構成を概略的に示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、添付図面を参照して幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。

【0014】

（種汚泥製品の構成）
以下、一実施形態に係る種汚泥製品１００について説明する。図１は、一実施形態に係る種汚泥製品１００の構成を概略的に示す図である。

【0015】

図１に示すように、種汚泥製品１００は、ＣＯＤ（化学的酸素要求量）成分を含む培養液１１０と、培養液１１０に浸漬されるとともに、メタン菌が担持された多孔質体１２０と、培養液１１０及び多孔質体１２０を嫌気状態で収納するための容器１３０と、を備える。一実施形態では、多孔質体１２０は、活性炭である。なお、多孔質体１２０は、例えば、木炭、パーライト、ゼオライト、軽石材等であってもよい。培養液１１０には、汚泥の粒子（不図示）が含まれる。容器１３０は、密閉容器や気密容器であってもよい。

【0016】

糖（グルコース、シュクロース、オリゴ糖）や有機酸（酢酸、酪酸、プロピオン酸など）は、メタン発酵の原料になる。そのため、培養液１１０のＣＯＤ成分は、糖（グルコース、シュクロース、オリゴ糖）や有機酸（酢酸、酪酸、プロピオン酸など）を含んでいてもよい。多孔質体１２０は、メタン菌の大きさ以上（例えば、０．５μｍ以上）の径を有する一以上の細孔１２１（後述する図３参照）を含むことが好ましい。また、担体として用いる多孔質体１２０の粒径は、ハンドリング性や撹拌性を考慮して、１～１０ｍｍの範囲内であることが好ましい。

【0017】

幾つかの実施形態において、培養液１１０は、難分解性ＣＯＤ成分を含んでいてもよい。難分解性ＣＯＤ成分は、メタン菌によって少しずつ分解される。この場合、メタン菌の活性を維持するために必要な成分が枯渇しにくいため、種汚泥製品１００の長期間の保存に適している。難分解性ＣＯＤ成分は、界面活性剤、芳香剤、セルロース等である。難分解性ＣＯＤ成分は、直鎖構造で炭素原子Ｃの数が３以上の炭化水素であってもよい。なお、ここで言う難分解性ＣＯＤ成分には、メタン菌が分解できないプラスチック（ポリマー）や殺菌性の次亜塩素酸は含まれない。

【0018】

酢酸やグルコースは、難分解性ＣＯＤ成分には含まれない。ただし、汚泥の一部としては、これらが含まれてもよい。これらは、すぐにメタン菌によって分解されるため、封入してから使用可能となるまでの待機期間を短縮するためのスターターとして使用されてもよい。

【0019】

幾つかの実施形態において、例えば、図１に示すように、種汚泥製品１００は、容器１３０内の圧力を閾値以下に維持するためのベント管１４０を備えていてもよい。ベント管１４０は、例えば、容器１３０の上部に設けられる。ベント管１４０は、圧力が閾値を超えないようにガスを排出するリリース弁であってもよいし、圧力が閾値を超えた場合にガスを排出するように制御される電磁弁であってもよい。このような構成によれば、容器１３０内の圧力が過度に上昇することを抑えることができるため、安全性を向上させることができる。

【0020】

幾つかの実施形態において、例えば、図１に示すように、種汚泥製品１００は、ベント管１４０に設けられ、ベントされたガスの量を計測するように構成された流量計１５０を備えていてもよい。このような構成によれば、ベントされたガスの量（積算値）からメタンガス発生量すなわちメタン菌の活性状態をモニタリングすることができる。そのため、種汚泥として使用可能な状態か否かを容易に確認することができる。

【0021】

幾つかの実施形態において、例えば、図１に示すように、種汚泥製品１００は、容器１３０内の圧力を計測するための圧力計１６０を備えていてもよい。この場合、容器１３０内の圧力を監視することができるため、容器１３０内の圧力異常を容易に検出することができる。

【0022】

幾つかの実施形態において、例えば、図１に示すように、種汚泥製品１００は、容器１３０内の培養液１１０のｐＨを計測するためのｐＨ計１７０を備えていてもよい。この場合、培養液１１０のｐＨがメタン菌の活性維持に適した範囲内の値であるか否かを確認することができる。

【0023】

幾つかの実施形態において、例えば、図１に示すように、種汚泥製品１００は、容器１３０内の温度を計測するための温度計１８０を備えていてもよい。かかる構成によれば、メタン菌の保存環境として適切な温度範囲内（例えば、３７～５５℃）であるか否かを確認することができる。例えば、適切な温度範囲から逸脱している場合には、外部から冷却又は加熱を行うことにより、容器１３０内の温度を調整することが可能となる。例えば、温度計１８０の計測値が所定温度を超えている場合に、送風や冷却水で容器１３０を冷却してもよい。これにより、保存性が向上する。

【0024】

なお、温度計１８０は、容器１３０内の温度ではなく、容器１３０の周囲の雰囲気温度を計測するように設けられてもよい。この場合においても、間接的に、メタン菌の保存環境として適切な温度範囲内であるか否かを確認することができる。

【0025】

幾つかの実施形態において、例えば、図１に示すように、種汚泥製品１００は、容器１３０内にＣＯＤ成分とｐＨ調整材との少なくとも一方を注入するためのフィード管１９０を備えていてもよい。フィード管１９０には、開閉弁１９１が設けられてもよい。

【0026】

ｐＨ調整材は、例えば、ＮＨ_３、ＮａＯＨ等のアルカリ成分である。ＮＨ_３は、ｐＨ調整材として特に適している。このような構成によれば、ＣＯＤ成分とｐＨ調整材との少なくとも一方を注入することにより、容器１３０内におけるメタン菌の環境を適切に調整することができる。そのため、保存性が向上する。例えば、ｐＨ計１７０の計測値がｐＨ７．０以下となった場合にｐＨ調整材を容器１３０内に投入してもよい。圧力計１６０の計測値が陰圧又は常圧を示す場合にＣＯＤ成分を容器１３０内に追加投入してもよい。

【0027】

なお、フィード管１９０は、培養液１１０の一部を容器１３０内から抜き出すことを可能とする構成であってもよい。すなわち、フィード管１９０は、注入用ではなく、培養液１１０の成分分析用であってもよい。

【0028】

なお、図１に示す、ベント管１４０、流量計１５０、圧力計１６０、ｐＨ計１７０、温度計１８０、フィード管１９０等の構成は、省略されてもよい。また、図１では、多孔質体１２０が円形で示されているが、多孔質体１２０は、このような形状に限られない。

【0029】

ここで、多孔質体１２０を用いた場合の利点について説明する。図２は、比較例に係る種汚泥製品２００の構成を概略的に示す図である。

【0030】

図２に示すように、比較例に係る種汚泥製品２００には、多孔質体１２０が使用されていない。この場合、長時間が経過すると、メタン菌と粒子を含むメタン発酵汚泥１１１が沈降し、ＣＯＤ成分を含む培養液１１０と分離してしまう。この場合、メタン菌へのＣＯＤ成分の供給不良が生じてしまう。

【0031】

図３は、図１に示す多孔質体１２０に担持されるメタン菌に対するＣＯＤ成分の供給状態を説明するための模式図である。黒色のプロットＢは、多孔質体１２０に担持されるメタン菌を模式的に示している。破線で示すように、多孔質体１２０の細孔１２１にメタン菌が担持される。

【0032】

多孔質体１２０の表面には、汚泥の粒子（不図示）が吸着しやすい。そのため、一実施形態に係る種汚泥製品１００によれば、メタン発酵汚泥１１１の粒子沈降が生じにくい。その結果、粒子沈降に起因したメタン菌へのＣＯＤ成分の供給不良の問題を回避し、培養液１１０に浸漬された多孔質体１２０に担持されるメタン菌に対するＣＯＤ成分の良好な供給状態を維持できる。

【0033】

例えば、図３において矢印で示すように、多孔質体１２０の表面上の細孔１２１に対して、あらゆる方向からＣＯＤ成分が供給される。この場合、多孔質体１２０に担持されたメタン菌による分解により、メタン菌近傍でＣＯＤ成分が消費されても、培養液１１０中のＣＯＤ成分が多孔質体１２０の細孔１２１内へと拡散する。そのため、メタン菌近傍でのＣＯＤ成分の枯渇が防止される。

【0034】

したがって、種汚泥製品１００によれば、長期間にわたってメタン菌の活性を維持したままの状態で種汚泥を保存することができる。このため、例えばメタン発酵槽において系の破綻の兆候が見られた場合等に、上記構成の種汚泥製品１００を使用することにより、メタン発酵槽の系が破綻するリスクを軽減することができる。あるいは、メタン発酵槽の立ち上げ時に、上記構成の種汚泥製品１００を使用することで立ち上げ期間を短縮することができる。例えば、１ヶ月程度の期間が必要な立ち上げ又は再立ち上げを種汚泥製品１００の使用により１週間程度に短縮化することが可能となる。

【実施例】

【0035】

以下、具体的な実施例を挙げて、上記実施形態をさらに具体的に説明する。まず、種汚泥製品１００の仕込み量の一例を説明する。

【0036】

培養液１１０として、５０～１００ｐｐｍ（５０～１００ｇ）のＣＯＤを含む水１０ｍ^３を使用する。多孔質体１２０として、活性炭１０ｋｇを使用する。ＣＯＤ成分は、難分解性ＣＯＤ成分、有機酸（塩）、糖類である。培養液１１０には、１ｇ以上（好ましくは１０ｇ以上、より好ましくは１００ｇ以上）のメタン発酵汚泥を投入する。これらを容器１３０内に収納する。なお、メタン発酵汚泥を含む培養液１１０として、界面活性剤を含む洗濯排水が使用されてもよい。

【0037】

嫌気状態で保管するため、容器１３０内の酸素濃度はほとんどゼロであることが好ましい。なお、収納時に空気が混入したとしても、容器１３０内には好気性の菌も少なからず存在するため、酸素成分は好気性の菌によって減少する。また、メタンガスの発生により、容器１３０内が陽圧となるため、酸素成分はベント管１４０から排出される。

【0038】

このような仕込み量を収納した種汚泥製品１００は、所定の温度条件（例えば、３７℃以上）で長期保管することができる。なお、本願発明者は、実験により種汚泥製品１００の保存性を確認した。以下、メタン発酵汚泥を容器１３０に収納して保存した実験結果を説明する。

【0039】

表１は、比較例１及び実施例２－１、２－２において、アルキメデス法によって計測した体積増加量を示している。なお、体積増加量の計測誤差は１０ｍｌ程度と考えられる。

【表1】

【0040】

表２は、比較例１及び実施例２－１、２－２において、シリンジを用いた体積増加量の計測法によって計測した体積増加量と容器１３０内のガス成分を分析した分析結果とを示している。なお、実施例２－１、２－２における「＜１」は１％未満を意味する。

【表2】

【0041】

比較例１は、水に活性炭（汚泥なし）を投入したサンプルを使用した例である。実施例２－１、２－２は、活性炭を多孔質体１２０として使用し、界面活性剤を含む培養液１１０を使用した場合の実施例である。実施例２－１、２－２は、メタン発酵汚泥と活性炭（粒径が極小）と培養液１１０がスラリー状で混合したサンプルを使用した例である。

【0042】

表１を見ると、比較例１では、試験開始から４日後、７日後、１１日後の体積増加量はほとんどないことがわかる。一方、実施例２－１、２－２では、徐々に体積が増加していることがわかる。表２を見ると、実施例２－１、２－２について試験開始から１５日後の体積増加量を表１の場合とは異なる手法で計測した結果、体積増加量を再確認できたことがわかる。体積の増加は、メタン発酵によるものと考えられる。

【0043】

表２を見ると、実施例２－１、２－２において１５日後の容器１３０内のガス成分としてメタンガスが検出されていることがわかる。このように、実施例２－１、２－２では、メタン菌の活性が維持されていることを推測可能な実験結果が得られた。一方、比較例１の実験結果では、そのような実験結果が得られなかった。このような実験結果からメタンガスの生成速度と温度の関係性を導き出して、長期保存に最適な条件を得ることも可能である。

【0044】

以下、メタン菌を含む洗濯排水を培養液１１０として使用し、活性炭を多孔質体１２０として使用し、ドラム缶を容器１３０として使用した場合の種汚泥製品１００の実施例について説明する。この実施例では、１６ＳｒＤＮＡと“メチルコエンザイムＭ 還元酵素”ＤＮＡとをＰＣＲ（Ｐｏｌｙｍｅｒａｓｅ Ｃｈａｉｎ Ｒｅａｃｔｉｏｎ）で計測した。具体的には、ＴＨＵＮＤＥＲＢＩＲＤ（登録商標） ＳＹＢＲ ｑＰＣＲ Ｍｉｘ（東洋紡）をＰＣＲ用酵素として用い、ロシュ製のｌｉｇｈｔｃｙｃｌｅｒ（制御用ＰＣ 付き）を用いて遺伝子増幅試験を実施した。増幅作業フローは以下の通りである。手順２～４は６５回繰り返した。
手順１：プレヒート（９５℃），６０ｓｅｃ
手順２：融解反応：（９５℃），１０ｓｅｃ
手順３：アニーリング反応：（５５℃），１０ｓｅｃ
手順４：伸長反応（６０℃）：５０ｓｅｃ

【0045】

図４は、一実施形態に係る種汚泥製品１００に含まれるメタン菌の量の一例を示すグラフである。図４において、縦軸は、初期値を１とした場合のメタン菌の量（相対値）を対数形式で示し、横軸は、種汚泥製品１００が製造されてから経過した経過期間を示している。図５は、一実施形態に係る種汚泥製品１００におけるメタンガス発生量の一例を示すグラフである。図５において、縦軸は、初期値を１とした場合のメタンガス発生量（相対値）を対数形式で示し、横軸は、種汚泥製品１００が製造されてから経過した経過期間を示している。

【0046】

図４及び図５に示すように、１年後でもメタン菌の活性状態が維持されていることがわかる。また、７年後では１年後の場合よりも活性が高く、メタン菌が増加していることがわかる。１４年後では、７年後と同等の活性が維持されていることがわかる。

【0047】

図６は、一実施形態に係る種汚泥製品１００の汚泥を投入することによる効果を説明するための概念図である。このグラフは、種汚泥製品１００の汚泥を投入した場合と投入しない場合とを比較したメタン発酵槽におけるメタンガス回収量の一例を示している。縦軸は、１日当たりのメタン発酵槽の１ｋｇの汚泥から回収されるメタンガス回収量ｍ^３を示し、横軸は経過期間（運用開始から経過した日数）を示している。

【0048】

プロットＰ１は、種汚泥製品１００の汚泥を投入しない場合のメタンガス回収量の推移を示している。プロットＰ２は、破線で示す閾値（例えば、メタンガス回収量の目標値の７０％）を下回ったタイミングで種汚泥製品１００の汚泥を投入した場合のメタンガス回収量の推移を示している。

【0049】

プロットＰ１で示すように、何らかの理由により、メタン発酵系が阻害された場合に、種汚泥製品１００の汚泥を投入しない場合、メタンガス回収量は徐々に低下していき、メタン発酵系が破綻してしまう。これに対し、プロットＰ２で示すように、メタン発酵系が阻害されても、その兆候が表れてきたタイミング（閾値を下回ったタイミング）で種汚泥製品１００の汚泥を投入した場合、メタンガス回収量が増加して、メタン発酵系の破綻を回避することができる。

【0050】

（種汚泥の投入装置の構成）
以下、メタン発酵するように構成された発酵槽（メタン発酵槽）に自動的に種汚泥製品１００に封入されている種汚泥を投入する種汚泥の投入装置１について説明する。図７は、一実施形態に係る種汚泥の投入装置１の構成を概略的に示すブロック図である。

【0051】

図７に示すように、種汚泥の投入装置１は、メタン発酵するように構成された発酵槽の状態を監視する監視する監視装置２と、発酵槽において、メタン発酵が停止した状態又は停止する虞がある状態になった場合に種汚泥製品１００に封入されている種汚泥を投入する投入装置３と、を備える。監視装置２は、センサ、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等から構成される。投入装置３は、監視装置２によって制御され、制御信号に応じて種汚泥製品１００の開封及び種汚泥の投入を実行するように構成される。

【0052】

メタン発酵が停止する虞がある状態としては、例えば、メタン発酵を阻害する物質が発酵槽内に流入したこと又は流入する可能性があることが判明した状態が考えられる。このような構成によれば、メタン発酵系が破綻した場合の再立ち上げを種汚泥の投入によって短期間かつ容易に行うことが可能となる。

【0053】

なお、種汚泥の投入装置１によらず、ユーザが発酵槽の状態（例えばガス発生量）を監視して、必要と判断した場合に種汚泥製品１００を開封し、種汚泥を投入してもよい。毎年１回程度の定期点検で、メタンガスの回収量を計測し、その計測結果に基づいて、種汚泥を投入するか否かの判断とその投入量の決定が行われてもよい。種汚泥製品１００は、メタン発酵槽の施設に保管され、常時投入可能に配備されてもよい。

【0054】

本開示は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。

【0055】

（まとめ）
上記各実施形態に記載の内容は、例えば以下のように把握される。

【0056】

（１）本開示の一実施形態に係る種汚泥製品（１００）は、
ＣＯＤ成分を含む培養液（１１０）と、
前記培養液（１１０）に浸漬されるとともに、メタン菌が担持された多孔質体（１２０）と、
前記培養液（１１０）及び前記多孔質体（１２０）を嫌気状態で収納するための容器（１３０）と、
を備える。

【0057】

上記（１）に記載の構成によれば、メタン菌を担持する多孔質体（１２０）を用いているため、メタン発酵汚泥の粒子沈降に起因したメタン菌へのＣＯＤ成分の供給不良の問題を回避し、培養液（１１０）に浸漬された多孔質体（１２０）に担持されるメタン菌に対するＣＯＤ成分の良好な供給状態を維持できる。即ち、多孔質体（１２０）に担持されたメタン菌による分解でＣＯＤ成分が消費されると、培養液（１１０）中のＣＯＤ成分が多孔質体（１２０）の細孔（１２１）内へと拡散してメタン菌近傍でのＣＯＤ成分の枯渇が防止される。

【0058】

その結果、長期間にわたってメタン菌の活性を維持したままの状態で種汚泥を保存することができる。このため、例えばメタン発酵槽において系の破綻の兆候が見られた場合等に、上記構成の種汚泥製品（１００）を使用することにより、メタン発酵槽の系が破綻するリスクを軽減することができる。あるいは、メタン発酵槽の立ち上げ時に、上記構成の種汚泥製品（１００）を使用することで立ち上げ期間を短縮することができる。

【0059】

（２）幾つかの実施形態では、上記（１）に記載の構成において、
前記培養液（１１０）は、難分解性ＣＯＤ成分を含む。

【0060】

上記（２）に記載の構成によれば、難分解性ＣＯＤ成分は、メタン菌によって少しずつ分解されるため、枯渇しにくい。そのため、種汚泥製品の長期間の保存に適している。

【0061】

（３）幾つかの実施形態では、上記（１）又は（２）に記載の構成において、前記種汚泥製品（１００）は、
前記容器（１３０）内の圧力を閾値以下に維持するためのベント管（１４０）を備える。

【0062】

上記（３）に記載の構成によれば、容器（１３０）内の圧力が過度に上昇することを抑えることができるため、安全性を向上させることができる。

【0063】

（４）幾つかの実施形態では、上記（３）に記載の構成において、前記種汚泥製品（１００）は、
前記ベント管（１４０）に設けられ、ベントされたガスの量を計測するように構成された流量計（１５０）を備える。

【0064】

上記（４）に記載の構成によれば、ベントされたガスの量からメタンガス発生量すなわちメタン菌の活性状態をモニタリングすることができる。そのため、種汚泥として使用可能な状態か否かを容易に確認することができる。

【0065】

（５）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（４）の何れか一つに記載の構成において、前記種汚泥製品（１００）は、
前記容器（１３０）内の圧力を計測するための圧力計（１６０）を備える。

【0066】

上記（５）に記載の構成によれば、容器（１３０）内の圧力を監視することができる。そのため、容器（１３０）内の圧力異常を容易に検出することができる。

【0067】

（６）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（５）の何れか一つに記載の構成において、前記種汚泥製品（１００）は、
前記容器（１３０）内の前記培養液（１１０）のｐＨを計測するためのｐＨ計（１７０）を備える。

【0068】

上記（６）に記載の構成によれば、培養液（１１０）のｐＨがメタン菌の活性維持に適した範囲内の値であるか否かを確認することができる。

【0069】

（７）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（６）の何れか一つに記載の構成において、前記種汚泥製品（１００）は、
前記容器（１３０）内の温度を計測するための温度計（１８０）を備える。

【0070】

上記（７）に記載の構成によれば、メタン菌の保存環境として適切な温度範囲内であるか否かを確認することができる。例えば、適切な温度範囲から逸脱している場合には、外部から冷却又は加熱を行うことにより、容器（１３０）内の温度を調整することが可能となる。そのため、保存性が向上する。

【0071】

（８）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（７）の何れか一つに記載の構成において、前記種汚泥製品（１００）は、
前記容器（１３０）内に前記ＣＯＤ成分とｐＨ調整材との少なくとも一方を注入するためのフィード管（１９０）を備える。

【0072】

上記（８）に記載の構成によれば、ＣＯＤ成分とｐＨ調整材との少なくとも一方を注入することにより容器（１３０）内におけるメタン菌の環境を適切に調整することができる。そのため、保存性が向上する。

【0073】

（９）本開示の一実施形態に係る種汚泥の投入装置（１）は、
メタン発酵するように構成された発酵槽の状態を監視する監視する監視装置（２）と、
前記発酵槽において、メタン発酵が停止した状態又は停止する虞がある状態になった場合に上記（１）乃至（８）の何れか一つに記載の種汚泥製品（１００）に封入されている種汚泥を投入する投入装置（３）と、
を備える。

【0074】

上記（９）に記載の構成によれば、メタン発酵系が破綻した場合の再立ち上げを種汚泥の投入によって短期間かつ容易に行うことが可能となる。

【0075】

（１０）本開示の一実施形態に係る種汚泥の投入方法は、
メタン発酵するように構成された発酵槽の状態を監視する監視するステップと、
前記発酵槽において、メタン発酵が停止した状態又は停止する虞がある状態になった場合に上記（１）乃至（８）の何れか一つに記載の種汚泥製品（１００）に封入されている種汚泥を投入するステップと、
を含む。

【0076】

上記（１０）に記載の方法によれば、メタン発酵系が破綻した場合の再立ち上げを種汚泥の投入によって短期間かつ容易に行うことが可能となる。

【符号の説明】

【0077】

１ 種汚泥の投入装置
２ 監視装置
３ 投入装置
１００，２００ 種汚泥製品
１１０ 培養液
１１１ メタン発酵汚泥
１２０ 多孔質体
１２１ 細孔
１３０ 容器
１４０ ベント管
１５０ 流量計
１６０ 圧力計
１７０ ｐＨ計
１８０ 温度計
１９０ フィード管
１９１ 開閉弁

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】