特許 7596587 メタン発酵システム、及びメタン発酵方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-11-29

(45)【発行日】2024-12-09

(54)【発明の名称】メタン発酵システム、及びメタン発酵方法

(51)【国際特許分類】

   C02F 11/04 20060101AFI20241202BHJP

   B09B 3/65 20220101ALI20241202BHJP

   C12M 1/113 20060101ALI20241202BHJP

   C12M 1/00 20060101ALI20241202BHJP

   C12P 5/02 20060101ALI20241202BHJP

【ＦＩ】

C02F11/04 A

B09B3/65

C12M1/113

C12M1/00 C

C12P5/02

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2024139225

(22)【出願日】2024-08-20

【審査請求日】2024-08-21

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000103769

【氏名又は名称】オリエンタル白石株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100120868

【弁理士】

【氏名又は名称】安彦 元

(74)【代理人】

【識別番号】100198214

【弁理士】

【氏名又は名称】眞榮城 繁樹

(72)【発明者】

【氏名】正司 明夫

(72)【発明者】

【氏名】金 美貞

(72)【発明者】

【氏名】程 燕飛

(72)【発明者】

【氏名】張 振亜

(72)【発明者】

【氏名】城下 隆

【審査官】目代 博茂

(56)【参考文献】

【文献】特開２００７－０００７４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特許第７４０３７８１（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】特開２００７－２１６１３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－３２４１７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１５５０８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０６８８１３３３（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ０２Ｆ１１／００－１１／２０

Ｂ０９Ｂ１／００－５／００

Ｃ１２Ｍ１／００－１／４２

Ｃ１２Ｐ５／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

発酵室と、
前記発酵室の床面よりも下方に設けられ、ＴＳ（固形物濃度）が１５％未満の第１発酵原料を収容する収容部と、
前記発酵室内に設置され、ＴＳが１５％以上の第２発酵原料を収容する函体部と、
を備え、
前記函体部は、前記収容部に収容された前記第１発酵原料が供給されて前記第２発酵原料と接触したとき、前記第１発酵原料の少なくとも一部を底板に穿設された分離孔を通過させて落下させることにより前記第２発酵原料と分離すること
を特徴とするメタン発酵システム。

【請求項2】

前記函体部は、それぞれ前記第２発酵原料を収容する上位函体部と下位函体部とを含み、
前記上位函体部は、前記収容部に収容された前記第１発酵原料が供給されて前記第２発酵原料と接触したとき、前記第１発酵原料の少なくとも一部を前記上位函体部の底板に穿設された上位分離孔を通過させて落下させることにより前記第２発酵原料と分離し、
前記下位函体部は、前記上位函体部から落下した前記第１発酵原料が供給されて前記第２発酵原料と接触したとき、前記第１発酵原料の少なくとも一部を前記下位函体部の底板に穿設された下位分離孔を通過させて落下させることにより前記第２発酵原料と分離すること
を特徴とする請求項１に記載のメタン発酵システム。

【請求項3】

前記函体部は、前記第１発酵原料が供給されてバイオガスを生成し、
前記収容部は、前記函体部により生成された前記バイオガスが供給されること
を特徴とする請求項１又は２に記載のメタン発酵システム。

【請求項4】

発酵室の床面よりも下方に設けられＴＳが１５％未満の第１発酵原料を収容する収容部に収容された前記第１発酵原料を、前記発酵室内に設置されＴＳが１５％以上の第２発酵原料が収容された函体部に供給する原料供給工程と、
前記原料供給工程により前記函体部に供給されて前記第２発酵原料と接触した前記第１発酵原料のうち少なくとも一部を、前記函体部の底板に穿設された分離孔を通過させて落下させることにより前記第２発酵原料と分離する分離工程と、
を有すること
を特徴とするメタン発酵方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、農産残渣や畜産糞尿等のバイオマス資源を発酵させるために用いるメタン発酵システム、及びメタン発酵方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、バイオマス資源をエネルギー資源として有効活用するための方法として、貯留したバイオマス資源を効率よく発酵させるメタン発酵技術が研究されている。

【0003】

バイオマス資源を効率よく発酵させる方法として、固体バイオマスを貯留した発酵室に対して種菌液としての消化液を循環させることで固体バイオマスに繰り返し接触させる方法がある。この方法においては、発酵後の固体バイオマスが消化液の水分を吸収して含水率の高い高含水固体バイオマスとなるため、荷崩れしやすく、発酵室からの搬出作業性に問題がある。また、高含水固体バイオマスは、発酵室の壁面や床面にこびりつきやすく、放水によっても清掃作業性が向上できない問題がある。そのため、このメタン発酵方法の実施にあたり、高含水固体バイオマスの運搬作業性及び清掃作業性の向上が求められる。

【0004】

特許文献１には、発酵槽床面に形成され液体原料を収容する液溝と、発酵槽内に設置され固体原料を収容し、液溝に収容された発酵液が供給され、発酵液と固体バイオマスとを液溝表面の籾殻層により分離する発酵槽が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２００７－７４４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１に開示された発酵槽によれば、バイオマスの入れ替え作業をスムーズに行うことができる。しかしながら、特許文献１に開示された発酵槽では、高含水のバイオマスの荷崩れ防止の観点での搬出作業性を向上できず、また液溝に籾殻が敷き詰められるため発酵槽内の清掃作業性を向上できない問題がある。

【0007】

そこで本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、高含水固体バイオマスの搬出作業性及び発酵室の清掃作業性の向上が図られたメタン発酵システム、及びメタン発酵方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

第１発明におけるメタン発酵システムは、発酵室と、前記発酵室の床面よりも下方に設けられ、ＴＳ（固形物濃度）が１５％未満の第１発酵原料を収容する収容部と、前記発酵室内に設置され、ＴＳが１５％以上の第２発酵原料を収容する函体部と、を備え、前記函体部は、前記収容部に収容された前記第１発酵原料が供給されて前記第２発酵原料と接触したとき、前記第１発酵原料の少なくとも一部を底板に穿設された分離孔を通過させて落下させることにより前記第２発酵原料と分離することを特徴とする。

【0009】

第２発明におけるメタン発酵システムは、第１発明において、前記函体部は、それぞれ前記第２発酵原料を収容する上位函体部と下位函体部とを含み、前記上位函体部は、前記収容部に収容された前記第１発酵原料が供給されて前記第２発酵原料と接触したとき、前記第１発酵原料の少なくとも一部を前記上位函体部の底板に穿設された上位分離孔を通過させて落下させることにより前記第２発酵原料と分離し、前記下位函体部は、前記上位函体部から落下した前記第１発酵原料が供給されて前記第２発酵原料と接触したとき、前記第１発酵原料の少なくとも一部を前記下位函体部の底板に穿設された下位分離孔を通過させて落下させることにより前記第２発酵原料と分離することを特徴とする。

【0010】

第３発明におけるメタン発酵システムは、第１発明又は第２発明において、前記函体部は、前記第１発酵原料が供給されてバイオガスを生成し、前記収容部は、前記函体部により生成された前記バイオガスが供給されることを特徴とする。

【0011】

第４発明におけるメタン発酵方法は、発酵室の床面よりも下方に設けられＴＳが１５％未満の第１発酵原料を収容する収容部に収容された前記第１発酵原料を、前記発酵室内に設置されＴＳが１５％以上の第２発酵原料が収容された函体部に供給する原料供給工程と、前記原料供給工程により前記函体部に供給されて前記第２発酵原料と接触した前記第１発酵原料のうち少なくとも一部を、前記函体部の底板に穿設された分離孔を通過させて落下させることにより前記第２発酵原料と分離する分離工程と、を有することを特徴とする。

【発明の効果】

【0012】

第１発明～第２発明によれば、メタン発酵システムは、発酵室の床面よりも下方に設けられた収容部に収容された第１発酵原料が供給されたとき分離孔を通過させて落下させることにより第２発酵原料と分離する函体部を備える。このため、高含水の第２発酵原料の荷崩れ及び発酵室内へのこびりつきを抑制できる。これにより、メタン発酵システムについて高含水固体バイオマスの搬出作業性及び発酵室の清掃作業性の向上を図ることができる。

【0013】

特に、第２発明によれば、収容部に収容された第１発酵原料が供給されたとき上位分離孔を通過させて落下させることにより収容された第２発酵原料と分離する上位函体部と、上位函体部から落下した第１発酵原料が供給されたとき下位分離孔を通過させて落下させることにより収容された第２発酵原料と分離する下位函体部と、を備える。このため、函体部の容積によらず大量の発酵原料を効率よく発酵させることができる。これにより、メタン発酵システムについてバイオガスの製造性の向上を図ることができる。

【0014】

特に、第３発明によれば、収容部は、函体部により生成されたバイオガスが供給される。すなわち、函体部により生成されるバイオガスは、収容部に収容される第１発酵原料及び第１発酵原料の発酵による生成物に接触し、バイオガス中の硫化水素及びアンモニアが溶出し得る。このため、生成したバイオガスの脱硫処理及びアンモニア除去処理を行う機器を設ける必要がない。これにより、メタン発酵装置の小型化を図ることができる。また、生成されたバイオガス中の二酸化炭素も同様に溶出するため、メタン濃度が純化された、発熱量の高いバイオガスを生成することができる。これにより、ガスの運送・保管等に要するコストが低減されるなど、バイオガスの有用性向上を図ることができる。

【0015】

第４発明によれば、メタン発酵方法は、発酵室の床面よりも下方に設けられた収容部に収容された第１発酵原料を、第２発酵原料が収容された函体部に供給する原料供給工程と、供給された第１発酵原料について分離孔を通過させて落下させることにより第２発酵原料と分離する分離工程と、を有する。このため、高含水の第２発酵原料の荷崩れ及び発酵室内へのこびりつきを抑制できる。これにより、メタン発酵システムについて高含水固体バイオマスの搬出作業性及び発酵室の清掃作業性の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】図１は、本実施形態におけるメタン発酵システムの一例を示す模式斜視図である。

【図2】図２は、本実施形態におけるメタン発酵システムを構成する発酵室の一例を示す模式斜視図である。

【図3】図３は、図２のＡ－Ａ断面に対応する発酵室の一例を示す模式断面図である。

【図4】図４は、本実施形態におけるメタン発酵システムを構成する函体部の一例を示す模式平面図である。

【図5】図５は、図４のＢ－Ｂ断面に対応する函体部の一例を示す模式断面図である。

【図6】図６は、本実施形態におけるメタン発酵システムの動作に含まれる工程の一例を示す模式断面図である。

【図7】図７は、本実施形態におけるメタン発酵システムの動作に含まれる工程の一例を示す模式断面図である。

【図8】図８は、本実施形態におけるメタン発酵システムの動作に含まれる工程の一例を示す模式断面図である。

【図9】図９は、本実施形態におけるメタン発酵システムの動作に含まれる工程の第１変形例を示す模式断面図である。

【図10】図１０は、本実施形態におけるメタン発酵システムを構成する発酵室の第２変形例を示す模式斜視図である。

【図11】図１１は、図１０のＢ－Ｂ断面に対応するメタン発酵システムの動作に含まれる工程の一例を示す模式断面図である。

【図12】図１２は、図１０のＢ－Ｂ断面に対応するメタン発酵システムの動作に含まれる工程の一例を示す模式断面図である。

【図13】図１３は、図１０のＢ－Ｂ断面に対応するメタン発酵システムの動作に含まれる工程の一例を示す模式断面図である。

【図14】図１４は、図１０のＢ－Ｂ断面に対応するメタン発酵システムの動作に含まれる工程の一例を示す模式断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態としてのメタン発酵システム１００、及びメタン発酵方法の一例について詳細に説明をする。なお、各図において、第１水平方向Ｘとし、第１水平方向Ｘと直交する１つの方向を第２水平方向Ｙとし、第１水平方向Ｘ及び第２水平方向Ｙのそれぞれと直交する方向を高さ方向Ｚとする。各図における構成は、説明のため模式的に記載されており、例えば各構成の大きさや、構成毎における大きさの対比等については、図とは異なってもよい。

【0018】

（メタン発酵システム１００）
図面を参照して、本実施形態におけるメタン発酵システム１００の一例を説明する。

【0019】

メタン発酵システム１００は、種菌液、家畜ふん尿、消化液等を含み得るＴＳ（固形物濃度）が１５％未満の発酵原料（第１の発酵原料）と、籾殻や廃材等の固体バイオマスを含み得るＴＳが１５％以上の発酵原料（第２の発酵原料）と、を接触させることでメタン発酵を促進してバイオガスを生成するシステムである。なお、ＴＳの単位「％」は質量％を指す。

【0020】

メタン発酵システム１００は、例えば図１に示すように、開閉部１１を有する１以上の発酵室１と、函体部２と、を備える。メタン発酵システム１００は、例えば発酵室１で発生したバイオガスを貯留するためのバイオガス採集タンクＴを備えてもよい。また、メタン発酵システム１００は、作業者Ｕにより、第２の発酵原料が収容された函体部２が発酵室１内に搬入され、開閉部１１が閉塞されてメタン発酵が完了した後、開閉部１１が開放されて函体部２が発酵室１外に搬出される。

【0021】

メタン発酵システム１００は、例えば図２～図３に示すように、発酵室１の床面１２（発酵室１の床板材の内表面）よりも下方に設けられ、ＴＳが１５％未満の第１の発酵原料を収容する収容部３を備える。ここで、床面１２よりも下方の収容部３とは、高さ方向Ｚ（鉛直方向）において、収容部３の底の高さが発酵室１の床板材の内表面（床面１２）の高さよりも低ければよい。具体的には、床面１２よりも下方の収容部３とは、床面１２に切り欠かれて形成される溝部のように床面１２と一体であり発酵室１と不可分とされる場合と、床面１２よりも鉛直下方（図１０参照）又は斜め下方に設けられる収容空間のように床面１２と別体であり発酵室１から分離される場合とを含む。

【0022】

また、メタン発酵システム１００は、例えば図４～図５に示すように、函体部２が底板２１と側板２２とからなり、上方が開口した開口部Ｏを有する函体であり、底板２１には第１の発酵原料を通過させつつ第２の発酵原料を通過させない分離孔２３が予め穿設されている。このため、メタン発酵システム１００は、収容部３に収容された第１の発酵原料が函体部２に供給されて第２の発酵原料と接触したとき、第１の発酵原料の少なくとも一部について分離孔２３を通過させて落下させることにより第２の発酵原料と分離できる。

【0023】

ここで、従来技術では第１の発酵原料と第２の発酵原料とを繰り返し接触させたとき、第２の発酵原料の含水率が向上し、その結果、高含水の第２の発酵原料が発酵室１内で荷崩れを起こしたり発酵室１内の床や壁にこびりついたりする等、搬出や清掃の作業性に課題があった。一方で、本発明のメタン発酵システム１００によれば、高含水の第２の発酵原料について函体部２から漏出せず、かつ、函体部２の分離孔２３から第１の発酵原料を排出できる。この場合、高含水の第２の発酵原料の荷崩れ及び発酵室１内へのこびりつきを抑制できる。これにより、メタン発酵システム１００について高含水固体バイオマスの搬出作業性及び発酵室１の清掃作業性の向上を図ることができる。また、収容部３が床面１２よりも下方に設けられるため、床面１２上でフォークリフト等の車両を走行させて発酵室１内の発酵原料の入替を効率よく実施できる。これにより、メタン発酵システム１００について高含水固体バイオマスの搬出作業性の向上を図ることができる。

【0024】

メタン発酵システム１００は、例えば図２に示すように、排水パイプ４と、送水ポンプ５と、散水パイプ６と、をさらに備えてもよい。メタン発酵システム１００は、例えば排水パイプ４を介して収容部３に収容された第１の発酵原料を収容部３から排水し、送水ポンプ５及び散水パイプ６を介して函体部２の上方から第１の発酵原料を供給し、その後第１の発酵原料を収容部３に回収することを繰り返す。この場合、第１の発酵原料を追加することなくメタン発酵の促進を持続させることができる。これにより、メタン発酵システム１００について作業性及び経済性の向上を図ることができる。

【0025】

＜発酵室１＞
発酵室１は、発酵原料を収容してメタン発酵を行うための開閉自在の閉塞空間である。メタン発酵システム１００が複数の発酵室１を備えるとき、各発酵室１は互いに独立した閉塞空間となる。発酵室１の材質としては、発酵室１内を密閉でき、かつ、フォークリフト等の車両が内部を走行できる程度の強度を有する材質であればよく、例えばコンクリート製又は鋼製である。

【0026】

発酵室１の形状及び寸法は、１以上の函体部２を収容でき、かつ収容部３を形成できる十分な床面積を確保できれば任意であるが、例えば幅１ｍ～１０ｍ×高さ１ｍ～１０ｍ×奥行１ｍ～５０ｍの略直方体ある。

【0027】

発酵室１は、例えば図２～図３に示すように、開閉部１１と、床面１２と、側面１３と、天井１４と、で囲われた閉塞空間である。発酵室１は、床面１２に１以上の収容部３が切り欠かれて形成される。

【0028】

発酵室１は、例えば函体部２の設置性を考慮して床面１２が略水平に形成される。発酵室１は、例えば床面１２が開閉部１１から発酵室１の排水パイプ４側の奥行方向（図２の第１水平方向Ｘ）に向かうにつれて下方に傾斜して形成されてもよい。この場合、第１の発酵原料が開閉部１１を通過して発酵室１の外へ漏れ出ることを防ぐことができる。これにより、メタン発酵システム１００について経済性の向上を図ることができる。

【0029】

＜函体部２＞
函体部２は、ＴＳが１５％以上の第２の発酵原料を収容する。函体部２の材質としては、例えば鋼製であり、剛性を有する。

【0030】

函体部２の形状及び寸法は、発酵室１内に自立して設置できれば任意であるが、例えば幅０．５ｍ～２．５ｍ×高さ０．５ｍ～２．５ｍ×奥行０．５ｍ～２．５ｍの略直方体である。函体部２は、例えば多角柱体や円柱体等、高さ方向Ｚに延長された柱体が好ましい。この場合、複数の函体部２を高さ方向Ｚに積み上げることができ、函体部２の寸法によらずメタン発酵に用いる第２の発酵原料の量を柔軟に調整できる。これにより、メタン発酵システム１００について製造性の向上を図ることができる。また、作業者Ｕが搬出入しやすい寸法に設計しやすい。これにより、メタン発酵システム１００について作業性の向上を図ることができる。

【0031】

函体部２は、例えば図４～図５に示すように、底板２１と、側板２２と、分離孔２３と、開口部Ｏと、を有する。函体部２は、開口部Ｏを介して内部に第２の発酵原料を収容し、又は収容された第２の発酵原料を排出する。函体部２は、例えば１以上の公知の鋼板からなる側板２２と、格子状鋼板とパンチングメタルを重ねた底板２１と、で構成され、このとき格子とパンチ穴の隙間が分離孔２３に相当する。底板２１及び側板２２の厚さは、例えば０．１ｍｍ～５０ｍｍである。

【0032】

＜＜分離孔２３＞＞
分離孔２３は、函体部２の底板２１に１以上予め穿設される。分離孔２３の幅（図５の第１水平方向Ｘの幅）は、例えば０．０５ｍｍ～１０ｍｍである。分離孔２３は、例えば複数穿設されるとき、所定の間隔だけ互いに離間して穿設される。分離孔２３は、函体部２に収容された発酵原料のうち分離孔２３の幅よりも小さい固形体、又は流動体を第２収容部３２に落下させることで、互いに接触し又は混合された異なる複数の発酵原料を分離できる。

【0033】

分離孔２３は、予め第２の発酵原料が収容された函体部２に第１の発酵原料が供給されて第２の発酵原料と接触したとき、第１の発酵原料の少なくとも一部を通過させて落下させることにより、第２の発酵原料と分離する。ここで、第１の発酵原料と第２の発酵原料との接触を起因とするメタン発酵に伴い溶出した第２の発酵原料に含まれる成分の一部については、分離孔２３を通過して落下する第１の発酵原料とみなす。すなわち、メタン発酵の進行に伴い、第１の発酵原料の体積が増加し、第２の発酵原料の体積が減少し得る。

【0034】

＜収容部３＞
収容部３は、ＴＳが１５％未満の第１の発酵原料を収容する。収容部３は、例えば図２～図３に示すように、発酵室１の床面１２に切り欠かれて形成される溝形状である。すなわち、溝形状の収容部３は、発酵室１の床板材の内表面である床面１２よりも下方に設けられる。

【0035】

収容部３は、例えば開閉部１１から離間していれば床面１２に任意の形状に切り欠かれて形成されてよく、平面視で１以上の矩形、台形、三角形等を組み合わせた形状でもよい。収容部３は、例えば一方部分（一端）が開閉部１１側の床面１２に形成され、他方部分（他端）が側面１３側の床面１２に形成される。収容部３は、例えば他端が排水パイプ４と接続される。このとき、収容部３に収容された第１の発酵原料は、収容部３内を一端から他端に向かって流動し、排水パイプ４を介して収容部３から排水される。

【0036】

収容部３の幅（図２の第２水平方向Ｙの幅）は任意であるが、例えば１００ｍｍ～５００ｍｍである。

【0037】

収容部３は、例えば図２に示すように、第１収容部３１と、第２収容部３２と、第３収容部３３と、を含んでもよい。各収容部３１、３２、３３は、例えば一端側において互いに離隔し、他端側において合流する。この場合、一端側と他端側とにおいて合流する場合と比べて、第１の発酵原料が一端側に滞留しにくく、効率よく排水パイプ４側に流動させて収容部３から排水することができる。これにより、メタン発酵システム１００について製造性の向上を図ることができる。

【0038】

収容部３は、例えば図３に示すように、底面が略水平に形成される。この場合、収容部３の底面が発酵室１の奥行方向に向かうにつれて下方に傾斜して形成する場合と比べて第１の発酵原料を収容する空間を拡張しやすく、一度のメタン発酵でより多くの第１の発酵原料を収容してメタン発酵に用いることができる。これにより、メタン発酵システム１００について製造性の向上を図ることができる。

【0039】

収容部３は、例えば一端側から他端側に向かうにつれて下方に傾斜して形成されてもよい。この場合、第１の発酵原料が収容部３内に滞留しにくく、効率よく収容部３から排水できる。これにより、メタン発酵システム１００について製造性の向上を図ることができる。

【0040】

＜排水パイプ４＞
排水パイプ４は、一端側が収容部３と接続され、他端側が送水ポンプ５と接続される。排水パイプ４は、収容部３に収容された第１の発酵原料を排水する。排水パイプ４の材質としては、例えば樹脂製である。

【0041】

なお、図２～図３の例では、排水パイプ４は発酵室１外に設置された送水ポンプ５と接続するように発酵室１の内外を連通して設けられるが、これに限定されず、発酵室１内に設置された送水ポンプ５と接続されてもよい。

【0042】

＜送水ポンプ５＞
送水ポンプ５は、一端側が排水パイプ４と接続され、他端側が散水パイプ６と接続される。送水ポンプ５は、収容部３から排水パイプ４に排水された第１の発酵原料を散水パイプ６に送水する。送水ポンプ５としては、例えば公知の送水用ポンプが用いられる。

【0043】

＜散水パイプ６＞
散水パイプ６は、一端側が送水ポンプ５と接続され、他端側が発酵室１の内部に配置される。散水パイプ６の材質としては、例えば樹脂製である。

【0044】

散水パイプ６は、例えば図２～図３に示すように、他端側が発酵室１の天井１４付近に設けられる。散水パイプ６は、例えば剛体であるとき側面１３に貫通して固定されて天井１４に沿って延長され、柔軟体であるとき側面１３を貫通して天井１４に固定される。

【0045】

散水パイプ６は、発酵室１内に配置された他端側のパイプ側面に図示しない散水孔が予め穿設されており、送水ポンプ５を動力として一端側から圧送される第１の発酵原料をその散水孔を介して散水する。すなわち、散水パイプ６は、収容部３に収容された第１の発酵原料を発酵室１内の上方から散布して落下させることで、発酵室１内に設置された函体部２に対して第１の発酵原料を供給することができる。

【0046】

散水パイプ６は、例えば図２に示すように、第１散水パイプ６１と、第２散水パイプ６２と、第３散水パイプ６３と、を含んでもよい。各散水パイプ６１、６２、６３は、例えば発酵室１内の一端側において一のパイプから枝分かれしており、他端側において互いに離隔している。この場合、第１の発酵原料を枝分かれしない一のパイプから散水する場合と比べて、第１の発酵原料を広範囲に均等に散布でき、より多くの発酵原料についてメタン発酵の促進を持続できる。これにより、メタン発酵システム１００について製造性の向上を図ることができる。

【0047】

＜バイオガス採集タンクＴ＞
バイオガス採集タンクＴは、発酵室１内で生成されたバイオガスを採集するためのタンクである。バイオガス採集タンクＴは、例えば発酵室１と直接接続される。

【0048】

バイオガス採集タンクＴは、発酵室１内で生成されるバイオガスの採集及び排出のみを行い、バイオガス採集タンクＴ内でバイオガスの生成を行わない。バイオガス採集タンクＴの材質としては、例えば公知のガスホルダーと同等の鋼材、ポリ塩化ビニル等の樹脂材料が用いられる。

【0049】

（メタン発酵方法）
次に、図面を参照して、本実施形態におけるメタン発酵方法として、メタン発酵システム１００の動作の一例を説明する。メタン発酵方法は、例えば原料供給工程と、分離工程と、を有する。

【0050】

本実施形態では、説明の便宜上、収容部３のうち第２収容部３２と、散水パイプ６のうち第２散水パイプ６２と、を用いる例を挙げるが、これに限定されず、第１収容部３１、第３収容部３３又は第１散水パイプ６１、第３散水パイプ６３が用いられてもよい。

【0051】

また、本実施形態では、メタン発酵方法の各工程について、メタン発酵システム１００が備える図示しない公知のコンピュータ内にインストールされたプログラム等に基づいてメタン発酵システム１００が各構成を制御して各工程を実行してもよく、作業者Ｕが主体となりメタン発酵システム１００の各構成を操作してメタン発酵方法の各工程を実行してもよい。

【0052】

まず、本実施形態のメタン発酵方法に用いる発酵原料として、第１発酵原料Ａ及び第２発酵原料Ｂを説明する。なお、第１発酵原料Ａは上述の第１の発酵原料に、第２発酵原料Ｂは上述の第２の発酵原料に、それぞれ対応する。

【0053】

＜第１発酵原料Ａ＞
第１発酵原料Ａは、第２収容部３２に予め収容され、送水ポンプ５を動力として収容部３２からの排水と発酵室１内への散水とを繰り返して循環する。第１発酵原料Ａは、発酵室１内で湿式メタン発酵する。第１発酵原料Ａは、例えばバイオマス資源のうち、ＴＳが２％～５％以上、１５％未満の流動体が用いられ、種菌液、家畜ふん尿、消化液等が含まれる。上述のＴＳを満たす第１発酵原料Ａを用いることで、液体の第１発酵原料Ａが十分に流動性を保ちながら発酵室１内で循環し、メタン発酵に必要な微生物の活動が活発に行われることが期待される。

【0054】

＜第２発酵原料Ｂ＞
第２発酵原料Ｂは、函体部２に予め収容される。第２発酵原料Ｂは、函体部２内で乾式メタン発酵する。第２発酵原料Ｂは、例えばバイオマス資源のうち、ＴＳが１５％以上、３０％～４０％未満の固形体が用いられ、籾殻や廃材等の固体バイオマスが含まれる。一般的な単独の乾式メタン発酵では、含水率６０％～８０％程度の原料を用いて運転され、これはＴＳ２０％～４０％程度に相当する。したがって、乾式メタン発酵される第２発酵原料ＢのＴＳ上限値の目安として、４０％が一般的と考えられる。上述のＴＳを満たす第２発酵原料Ｂを用いることで、固形バイオマスの第２発酵原料Ｂが適切に水分を保持しつつ発酵が進行し、効率的にメタンが生成されることが期待される。

【0055】

次に、本実施形態のメタン発酵方法の詳細を説明する。なお、図中の実線矢印は、第１発酵原料Ａの流動方向を示している。

【0056】

＜事前準備＞
事前準備として、例えば図６に示すように、第２収容部３２に第１発酵原料Ａを予め収容し、函体部２に第２発酵原料Ｂを予め収容する。第１発酵原料Ａ中又は第２発酵原料Ｂ中には、メタン生成菌が予め存在する。ここで、第２収容部３２に収容される第１発酵原料Ａを第１発酵原料Ａａとする。

【0057】

また、作業者Ｕは、発酵室１内をメタン発酵が促進する嫌気性環境下とするために、開閉部１１を開放した状態で第１発酵原料Ａ及び第２発酵原料Ｂを収容した後に、開閉部１１を閉塞して発酵室１を密閉し、必要に応じて発酵室１内を脱気（脱酸素）処理する。

【0058】

＜原料供給工程＞
原料供給工程において、メタン発酵システム１００は、例えば図６に示すように、第１発酵原料Ａについて送水ポンプ５を介して第２収容部３２から排水パイプ４へ流動させて排水する。その後、メタン発酵システム１００は、例えば図７に示すように、排水パイプ４に排水された第１発酵原料Ａａを発酵室１上方に設置された第２散水パイプ６２に送水する。ここで、第２散水パイプ６２に送水される第１発酵原料Ａを第１発酵原料Ａｂとする。

【0059】

次に、メタン発酵システム１００は、例えば図７に示すように、第１発酵原料Ａｂについて、第２散水パイプ６２に穿設された図示しない散水孔を介して発酵室１内の上方から散水する。ここで、発酵室１内の上方から散水される第１発酵原料Ａを第１発酵原料Ａｃとする。

【0060】

次に、メタン発酵システム１００は、例えば図８に示すように、送水ポンプ５及び第２散水パイプ６２を介して発酵室１内の上方から散水した第１発酵原料Ａｃの少なくとも一部を、予め第２発酵原料Ｂが収容された函体部２の内部に供給する。ここで、函体部２に供給される第１発酵原料Ａを第１発酵原料Ａｄとする。

【0061】

このとき、第１発酵原料Ａｄと接触した第２発酵原料Ｂは、メタン生成菌の作用によりメタン発酵が促進される。その結果、第２発酵原料Ｂが乾式メタン発酵され、函体部２内でバイオガス及び消化液が生成される。函体部２内で第２発酵原料Ｂから生じたバイオガスは、発酵室１内を上方に移動し、発酵室１の上方に設けられたガス採集タンクＴに採集される。

【0062】

＜分離工程＞
分離工程において、メタン発酵システム１００は、例えば図８に示すように、第１発酵原料Ａｄについて函体部２の底板２１に予め穿設された分離孔２３を通過させて、函体部２よりも下方の第２収容部３２に落下させる。ここで、分離孔２３を通過する途中の第１発酵原料Ａを第１発酵原料Ａｅとし、分離孔２３を通過して第２収容部３２に落下する第１発酵原料Ａを第１発酵原料Ａｆとする。

【0063】

すなわち、本実施形態のメタン発酵方法は、第２収容部３２に収容された第１発酵原料Ａを、第２発酵原料Ｂが収容された函体部２に供給する原料供給工程と、供給された第１発酵原料Ａについて分離孔２３を通過させて落下させることにより第２発酵原料Ｂと分離する分離工程と、を有する。この場合、高含水の第２発酵原料Ｂの荷崩れ及び発酵室１内へのこびりつきを抑制できる。これにより、メタン発酵システム１００について高含水固体バイオマスの搬出作業性及び発酵室１の清掃作業性の向上を図ることができる。

【0064】

また、函体部２の内部で乾式メタン発酵した第２発酵原料Ｂから生じた消化液は、第１発酵原料Ａｅと同様に、分離孔２３を通過して第２収容部３２に流下する。第２収容部３２に流下した消化液は、第１発酵原料Ａｆとともに、又は第１発酵原料Ａｆの代わりに、第２収容部３２から排出され、排水パイプ４、送水ポンプ５、及び第２散水パイプ６２を介して発酵室１内上方から散水され、函体部２に供給される。

【0065】

このとき、第２収容部３２では、函体部２から第１発酵原料Ａ及び消化液の流下が繰り返されて第１発酵原料Ａが攪拌され、その結果、第１発酵原料Ａの湿式メタン発酵が促進され、第２収容部３２内でバイオガス及び消化液が生成される。第２収容部３２内で第１発酵原料Ａから生じたバイオガスは、発酵室１内を上方に移動し、発酵室１の上方に設けられたガス採集タンクＴに採集される。

【0066】

第２収容部３２において生成される消化液は、第２収容部３２よりも上方の函体部２に供給された後、第２収容部３２に流下する。この場合、メタン発酵を促進するために発酵原料等を攪拌する攪拌器を設ける必要がない。これにより、メタン発酵システム１００の小型化を図ることができる。また、第２収容部３２において生成される消化液は、函体部２に収容される第２発酵原料Ｂ及び第２発酵原料Ｂの発酵による生成物との接触により、溶出したＮＰＫ成分をより多く含み得る。このため、ＮＰＫ成分の含有量が向上し、より良質なバイオ液肥として活用することができる。これにより、液肥施用に伴う労力が省力化されるなど、液肥の有用性向上を図ることができる。

【0067】

上述した各工程を実施し、本実施形態におけるメタン発酵システム１００の動作は終了する。なお、メタン発酵システム１００では、例えば上述した各工程を繰り返し実施してもよい。

【0068】

（メタン発酵システム１００の第１変形例）
メタン発酵システム１００は、例えば図９に示すように、函体部２が、それぞれ第２発酵原料Ｂ’、Ｂ’’を収容する上位函体部２’と下位函体部２’’と、を含んでもよい。

【0069】

なお、上位函体部２’及び下位函体部２’’について、底板２１’、２１’’、側板２２’、２２’’、分離孔２３’、２３’’は、それぞれ底板２１、側板２２、分離孔２３と同様の形状及び機能を有する。また、第２発酵原料Ｂ’、Ｂ’’は、第２発酵原料Ｂと同様の発酵原料である。

【0070】

すなわち、メタン発酵システム１００は、第２収容部３２に収容された第１発酵原料Ａが供給されたとき上位分離孔２３’を通過させて落下させることにより収容された第２発酵原料Ｂ’と分離する上位函体部２’と、上位函体部２’から落下した第１発酵原料Ａが供給されたとき下位分離孔２３’’を通過させて落下させることにより収容された第２発酵原料Ｂ’’と分離する下位函体部２’’と、を備える。この場合、函体部２の容積によらず大量の発酵原料を効率よく発酵させることができる。これにより、メタン発酵システム１００についてバイオガスの製造性の向上を図ることができる。

【0071】

また、図９では、上位函体部２’及び下位函体部２’’について高さ方向Ｚに積み上げられた隣り合う２つの函体部２を例示したが、これに限定されない。上位函体部２’及び下位函体部２’’は、例えば高さ方向Ｚに積み上げられた３以上の函体部２のうち隣り合う何れか２つの函体部２でもよく、離間する何れか２つの函体部２でもよい。また、上位函体部２’及び下位函体部２’’は、上位函体部２’の分離孔２３’と下位函体部２’’の開口部Ｏとが公知の樹脂製パイプ等を介して第１発酵原料Ａを供給可能とされていれば、平面視で設置位置が互いに離間し、かつ、高さが異なるように配置された２つの函体部２でもよい。

【0072】

次に、本変形例のメタン発酵方法の詳細を説明する。

【0073】

＜原料供給工程＞
原料供給工程において、メタン発酵システム１００は、例えば図９に示すように、送水ポンプ５及び第２散水パイプ６２を介して発酵室１内の上方から散水した第１発酵原料Ａｃの少なくとも一部を、予め第２発酵原料Ｂ’が収容された上位函体部２’の内部に供給する。ここで、上位函体部２’に供給される第１発酵原料Ａを第１発酵原料Ａｇとする。

【0074】

このとき、第１発酵原料Ａｇと接触した第２発酵原料Ｂ’は、メタン生成菌の作用によりメタン発酵が促進される。その結果、第２発酵原料Ｂ’が乾式メタン発酵され、上位函体部２’内でバイオガス及び消化液が生成される。上位函体部２’内で第２発酵原料Ｂ’から生じたバイオガスは、発酵室１内を上方に移動し、発酵室１の上方に設けられたガス採集タンクＴに採集される。

【0075】

＜分離工程＞
分離工程において、メタン発酵システム１００は、例えば第１発酵原料Ａｇについて上位函体部２’の底板２１’に予め穿設された分離孔２３’を通過させて、上位函体部２’よりも下方の下位函体部２’’に落下させる。ここで、分離孔２３’を通過して下位函体部２’’に落下する第１発酵原料Ａを第１発酵原料Ａｈとする。

【0076】

その後、メタン発酵システム１００は、例えば上位分離孔２３’を通過させて上位函体部２’から落下した第１発酵原料Ａｈの少なくとも一部を、予め第２発酵原料Ｂ’’が収容された下位函体部２’’の内部に供給する。ここで、下位函体部２’’に供給される第１発酵原料Ａを第１発酵原料Ａｉとする。

【0077】

このとき、第１発酵原料Ａｉと接触した第２発酵原料Ｂ’’は、メタン生成菌の作用によりメタン発酵が促進される。その結果、第２発酵原料Ｂ’’が乾式メタン発酵され、下位函体部２’’内でバイオガス及び消化液が生成される。下位函体部２’’内で第２発酵原料Ｂ’’から生じたバイオガスは、発酵室１内を上方に移動し、発酵室１の上方に設けられたガス採集タンクＴに採集される。

【0078】

その後、メタン発酵システム１００は、例えば第１発酵原料Ａｉについて下位函体部２’’の底板２１’’に予め穿設された分離孔２３’’を通過させて、下位函体部２’’よりも下方の第２収容部３２に落下させる。ここで、分離孔２３’’を通過する途中の第１発酵原料Ａを第１発酵原料Ａｊとし、分離孔２３を通過して第２収容部３２に落下する第１発酵原料Ａを第１発酵原料Ａｋとする。

【0079】

すなわち、本変形例のメタン発酵方法は、原料供給工程では第２収容部３２に収容された第１発酵原料Ａを、第２発酵原料Ｂ’が収容された上位函体部２’に供給する。また、分離工程では、原料供給工程により供給された第１発酵原料Ａについて分離孔２３’を通過させて落下させることにより第２発酵原料Ｂ’と分離するとともに、第２発酵原料Ｂ’’が収容された下位函体部２’’に供給した第１発酵原料Ａについて分離孔２３’’を通過させて落下させることにより第２発酵原料Ｂ’’と分離する。この場合、函体部２の容積によらず大量の発酵原料を効率よく発酵させることができる。これにより、メタン発酵システム１００についてバイオガスの製造性の向上を図ることができる。

【0080】

（メタン発酵システム１００の第２変形例）
メタン発酵システム１００は、例えば図１０に示すように、収容部３（床下収容部３４）が発酵室１の床面１２よりも下方において発酵室１から分離されて設けられてもよい。また、メタン発酵システム１００は、例えばガス回収パイプ７、ガスポンプ８、及びガス吹込みパイプ９をさらに備えてもよい。

【0081】

なお、散水パイプ６は、例えば第１水平方向Ｘに延長される基部から枝分かれして第２水平方向Ｙに延長された第１散水パイプ６１と、第１散水パイプ６１から枝分かれして第１水平方向Ｘに延長された第２散水パイプ６２と、をさらに有してもよい。

【0082】

＜床下収容部３４＞
床下収容部３４は、例えば発酵室１の床面１２よりも下方に設けられる。床下収容部３４は、ＴＳが１５％未満の第１の発酵原料を収容する。床下収容部３４は、発酵室１と接続（連通）され、発酵室１内の第１の発酵原料等が落下して流入する。

【0083】

床下収容部３４は、例えば図１０に示すように、床面１２の鉛直下方に設けられ、床面１２の一部が貫通して穿設された１以上の穿孔１２１を介して発酵室１と接続される。すなわち、発酵室１内を清掃する場合に、洗浄水が穿孔１２１を介して床下収容部３４に落下して床下収容部３４内に満たされるので、発酵室１内と床下収容部３４内とを同時に洗浄して、洗浄水を床下収容部３４から汲み出すことで、発酵室１内と床下収容部３４内とを同時に清掃できる。この場合、メタン発酵システム１００の清掃作業の所要時間を短縮化できる。これにより、メタン発酵システム１００について清掃作業性の向上を図ることができる。

【0084】

床下収容部３４の形状及び寸法は、第１の発酵原料を収容できる十分な空間を確保できれば任意であるが、例えば幅１～１０ｍ×高さ１～１０ｍ×奥行１～５０ｍの略直方体である。

【0085】

＜ガス回収パイプ７＞
ガス回収パイプ７は、一端側が発酵室１の内部に配置され、他端側がガスポンプ８と接続される。ガス回収パイプ７は、例えば発酵室１内の函体部２に収容された第２の発酵原料の発酵により生成されたバイオガスを回収する。ガス回収パイプ７の材質としては、例えば樹脂製である。

【0086】

ガス回収パイプ７は、例えば第１水平方向Ｘに延長される基部から枝分かれした第１ガス回収パイプ７１と第２ガス回収パイプ７２とをさらに有してもよい。

【0087】

＜ガスポンプ８＞
ガスポンプ８は、一端側がガス回収パイプ７と接続され、他端側がガス吹込みパイプ９と接続される。ガスポンプ８は、発酵室１からガス回収パイプ７に排出されたバイオガスをガス吹込みパイプ９に送る。ガスポンプ８としては、例えば公知のガス用ポンプが用いられる。

【0088】

＜ガス吹込みパイプ９＞
ガス吹込みパイプ９は、一端側がガスポンプ８と接続され、他端側が床下収容部３４の内部に配置される。ガス吹込みパイプ９は、床下収容部３４に収容された第１の発酵原料に対して、発酵室１から排出されたバイオガスを吹き込む。ガス吹込みパイプ９の材質としては、例えば樹脂製である。

【0089】

ガス吹込みパイプ９は、例えば第１水平方向Ｘに延長される基部から枝分かれした第１ガス吹込みパイプ９１と第２ガス吹込みパイプ９２とをさらに有してもよい。

【0090】

すなわち、メタン発酵システム１００は、収容部３（床下収容部３４）が、函体部２により生成されたガスが供給される。すなわち、函体部２により生成されるバイオガスは、収容部３に収容される第１の発酵原料及び第１の発酵原料の発酵による生成物に接触し、バイオガス中の硫化水素及びアンモニアが溶出し得る。この場合、生成したバイオガスの脱硫処理及びアンモニア除去処理を行う機器を設ける必要がない。これにより、メタン発酵装置の小型化を図ることができる。また、生成されたバイオガス中の二酸化炭素も同様に溶出するため、メタン濃度が純化された、発熱量の高いバイオガスを生成することができる。これにより、ガスの運送・保管等に要するコストが低減されるなど、バイオガスの有用性向上を図ることができる。

【0091】

次に、本変形例のメタン発酵方法の詳細を説明する。図１１～図１４は、図１０のＢ－Ｂ断面に対応するメタン発酵システムの動作の一例を示す模式断面図である。

【0092】

＜事前準備＞
事前準備として、例えば図１１に示すように、床下収容部３４に第１発酵原料Ａを予め収容し、函体部２に第２発酵原料Ｂを予め収容する。第１発酵原料Ａ中又は第２発酵原料Ｂ中には、メタン生成菌が予め存在する。ここで、床下収容部３４に収容される第１発酵原料Ａを第１発酵原料Ａｌとする。

【0093】

ここで、函体部２は、例えば底板２１に予め脚部２４が取り付けられ、脚部２４を介して床面１２に設置されてもよい。このとき、底板２１と床面１２との間に空間が形成されるため、函体部２が分離孔２３と穿孔１２１とが平面視で重なるように発酵室１内に配置されなくても、供給された第１発酵原料Ａについて分離孔２３を通過させることができる。

【0094】

また、作業者Ｕは、発酵室１内をメタン発酵が促進する嫌気性環境下とするために、開閉部１１を開放した状態で第１発酵原料Ａ及び第２発酵原料Ｂを収容した後に、開閉部１１を閉塞して発酵室１を密閉し、必要に応じて発酵室１内を脱気（脱酸素）処理する。

【0095】

＜原料供給工程＞
原料供給工程において、メタン発酵システム１００は、例えば図１２に示すように、第１発酵原料Ａについて送水ポンプ５を介して床下収容部３４から排水パイプ４へ流動させて排水する。その後、メタン発酵システム１００は、例えば排水パイプ４に排水された第１発酵原料Ａｍを発酵室１上方に設置された第２散水パイプ６２に送水する。ここで、第２散水パイプ６２に送水される第１発酵原料Ａを第１発酵原料Ａｎとする。

【0096】

次に、メタン発酵システム１００は、例えば第１発酵原料Ａｎについて、第２散水パイプ６２に穿設された図示しない散水孔を介して発酵室１内の上方から散水する。ここで、発酵室１内の上方から散水される第１発酵原料Ａを第１発酵原料Ａｏとする。

【0097】

次に、メタン発酵システム１００は、例えば図１３に示すように、送水ポンプ５及び第２散水パイプ６２を介して発酵室１内の上方から散水した第１発酵原料Ａｏの少なくとも一部を、予め第２発酵原料Ｂが収容された函体部２の内部に供給する。ここで、函体部２に供給される第１発酵原料Ａを第１発酵原料Ａｐとする。

【0098】

このとき、第１発酵原料Ａｐと接触した第２発酵原料Ｂは、メタン生成菌の作用によりメタン発酵が促進される。その結果、第２発酵原料Ｂが乾式メタン発酵され、函体部２内でバイオガスＧａ（Ｇ）及び消化液が生成される。函体部２内で第２発酵原料Ｂから生じたバイオガスＧａは、発酵室１内を上方に移動し、発酵室１の上方に設けられたガス回収パイプ７に回収される。ここで、ガス回収パイプ７に回収されるバイオガスＧをバイオガスＧｂとする。

【0099】

その後、ガスポンプ８は、ガス回収パイプ７に回収されたバイオガスＧｂを、ガス吹込みパイプ９を介して床下収容部３４に収容された第１発酵原料Ａｌに吹き込む。ここで、床下収容部３４に送られるバイオガスＧをバイオガスＧｃとし、床下収容部３４内の第１発酵原料Ａｌに吹き込まれるバイオガスＧをバイオガスＧｄとする。バイオガスＧｄは、第１発酵原料Ａｌと接触して一部成分が溶出した後、穿孔１２１を通過して発酵室１内に流動し、その後、バイオガスＧａとともに、又はバイオガスＧａの代わりに、ガス回収パイプ７に回収される。

【0100】

＜分離工程＞
分離工程において、メタン発酵システム１００は、例えば図１４に示すように、第１発酵原料Ａｐについて函体部２の底板２１に予め穿設された分離孔２３を通過させて、函体部２よりも下方の床下収容部３４に落下させる。ここで、分離孔２３を通過する途中の第１発酵原料Ａを第１発酵原料Ａｑとし、分離孔２３を通過して床面１２上を流動する第１発酵原料Ａを第１発酵原料Ａｒとし、床面１２から穿孔１２１を通過して床下収容部３４に落下する第１発酵原料Ａを第１発酵原料Ａｓとする。

【0101】

また、函体部２の内部で乾式メタン発酵した第２発酵原料Ｂから生じた消化液は、第１発酵原料Ａｑと同様に、分離孔２３を通過して床面１２上を流動し、穿孔１２１を通過して床下収容部３４に流下する。床下収容部３４に流下した消化液は、第１発酵原料Ａｓとともに、又は第１発酵原料Ａｓの代わりに、床下収容部３４から排出され、排水パイプ４、送水ポンプ５、及び第２散水パイプ６２を介して発酵室１内上方から散水され、函体部２に供給される。

【0102】

このとき、床下収容部３４では、函体部２から第１発酵原料Ａ及び消化液の流下が繰り返されて第１発酵原料Ａが攪拌され、その結果、第１発酵原料Ａの湿式メタン発酵が促進され、床下収容部３４内でバイオガス及び消化液が生成される。床下収容部３４内で第１発酵原料Ａから生じたバイオガスは、発酵室１内を上方に移動し、発酵室１の上方に設けられたガス回収パイプ７に回収される。

【0103】

床下収容部３４において生成される消化液は、床下収容部３４よりも上方の函体部２に供給された後、床下収容部３４に流下する。この場合、メタン発酵を促進するために発酵原料等を攪拌する攪拌器を設ける必要がない。これにより、メタン発酵システム１００の小型化を図ることができる。また、床下収容部３４において生成される消化液は、函体部２に収容される第２発酵原料Ｂ及び第２発酵原料Ｂの発酵による生成物との接触により、溶出したＮＰＫ成分をより多く含み得る。このため、ＮＰＫ成分の含有量が向上し、より良質なバイオ液肥として活用することができる。これにより、液肥施用に伴う労力が省力化されるなど、液肥の有用性向上を図ることができる。

【0104】

本実施形態によれば、メタン発酵システム１００は、発酵室１の床面１２よりも下方に設けられた収容部３に収容された第１発酵原料７が供給されたとき分離孔２３を通過させて落下させることにより第２発酵原料８と分離する函体部２を備える。このため、高含水の第２発酵原料８の荷崩れ及び発酵室１内へのこびりつきを抑制できる。これにより、メタン発酵システム１００について高含水固体バイオマスの搬出作業性及び発酵室１の清掃作業性の向上を図ることができる。

【0105】

また、本実施形態によれば、収容部３に収容された第１発酵原料７が供給されたとき上位分離孔２３’を通過させて落下させることにより収容された第２発酵原料８’と分離する上位函体部２’と、上位函体部２’から落下した第１発酵原料７が供給されたとき下位分離孔２３’’を通過させて落下させることにより収容された第２発酵原料８’’と分離する下位函体部２’’と、を備える。このため、函体部２の容積によらず大量の発酵原料を効率よく発酵させることができる。これにより、メタン発酵システム１００についてバイオガスの製造性の向上を図ることができる。

【0106】

また、本実施形態によれば、収容部３は、函体部２により生成されたバイオガスＧが供給される。すなわち、函体部２により生成されるバイオガスＧは、収容部３に収容される第１発酵原料Ａ及び第１発酵原料Ａの発酵による生成物に接触し、バイオガスＧ中の硫化水素及びアンモニアが溶出し得る。このため、生成したバイオガスＧの脱硫処理及びアンモニア除去処理を行う機器を設ける必要がない。これにより、メタン発酵装置の小型化を図ることができる。また、生成されたバイオガスＧ中の二酸化炭素も同様に溶出するため、メタン濃度が純化された、発熱量の高いバイオガスＧを生成することができる。これにより、ガスの運送・保管等に要するコストが低減されるなど、バイオガスＧの有用性向上を図ることができる。

【0107】

また、本実施形態によれば、メタン発酵方法は、発酵室１の床面１２よりも下方に設けられた収容部３に収容された第１発酵原料７を、第２発酵原料８が収容された函体部２に供給する原料供給工程と、供給された第１発酵原料７について分離孔２３を通過させて落下させることにより第２発酵原料８と分離する分離工程と、を有する。このため、高含水の第２発酵原料８の荷崩れ及び発酵室内へのこびりつきを抑制できる。これにより、メタン発酵システム１００について高含水固体バイオマスの搬出作業性及び発酵室１の清掃作業性の向上を図ることができる。

【0108】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0109】

１００ メタン発酵システム
１ 発酵室
１１ 開閉部
１２ 床面
１２１ 穿孔
１３ 壁面
１４ 天井
２ 函体部
２’ 上位函体部
２’’ 下位函体部
２１、２１’、２１’’ 底板
２２、２２’、２２’’ 側板
２３、２３’、２３’’ 分離孔
２４ 脚部
３ 収容部
３１、３２、３３ 収容部
３４ 床下収容部
４ 排水パイプ
５ 送水ポンプ
６ 散水パイプ
６１、６２、６３、６４、６５ 散水パイプ
７、７１、７２ ガス回収パイプ
８ ガスポンプ
９、９１、９２ ガス吹込みパイプ
Ａ、Ａａ～Ａｓ 第１発酵原料
Ｂ、Ｂ’、Ｂ’’ 第２発酵原料
Ｇ、Ｇａ～Ｇｄ バイオガス
Ｔ ガス採集タンク
Ｏ 開口部
Ｕ 作業者

【要約】

【課題】高含水固体バイオマスの搬出作業性及び発酵室の清掃作業性の向上が図られたメタン発酵システム、及びメタン発酵方法を提供する。
【解決手段】メタン発酵システムは、発酵室１と、発酵室１の床面１２よりも下方に設けられ、ＴＳ（固形物濃度）が１５％未満の第１発酵原料７を収容する第２収容部３２と、発酵室１内に設置され、ＴＳが１５％以上の第２発酵原料８を収容する函体部２と、を備え、函体部２は、第２収容部３２に収容された第１発酵原料７が供給されて第２発酵原料８と接触したとき、第１発酵原料７の少なくとも一部を底板２１に穿設された分離孔２３を通過させて落下させることにより第２発酵原料８と分離することを特徴とする。
【選択図】図６

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】