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JP7596587B1 - Methane fermentation system and methane fermentation method - Google Patents

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JP7596587B1 JP2024139225A JP2024139225A JP7596587B1 JP 7596587 B1 JP7596587 B1 JP 7596587B1 JP 2024139225 A JP2024139225 A JP 2024139225A JP 2024139225 A JP2024139225 A JP 2024139225A JP 7596587 B1 JP7596587 B1 JP 7596587B1
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明夫 正司
美貞 金
燕飛 程
振亜 張
隆 城下
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Oriental Shiraishi Corp
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Abstract

Figure 0007596587000001

【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

Figure 0007596587000001

The present invention provides a methane fermentation system and a methane fermentation method that improve the ease of removing high-water content solid biomass and the ease of cleaning the fermentation chamber.
[Solution] The methane fermentation system comprises a fermentation chamber 1, a second storage section 32 that is provided below the floor surface 12 of the fermentation chamber 1 and that stores a first fermentation raw material 7 having a TS (solids concentration) of less than 15%, and a box section 2 that is installed within the fermentation chamber 1 and stores a second fermentation raw material 8 having a TS of 15% or more. When the first fermentation raw material 7 stored in the second storage section 32 is supplied and comes into contact with the second fermentation raw material 8, the box section 2 separates it from the second fermentation raw material 8 by causing at least a portion of the first fermentation raw material 7 to fall through a separation hole 23 drilled in the bottom plate 21.
[Selected figure] Figure 6

Description

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。 This invention relates to a methane fermentation system and a methane fermentation method used to ferment biomass resources such as agricultural waste and livestock manure.

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。 Traditionally, methane fermentation technology, which efficiently ferments stored biomass resources, has been researched as a method for effectively utilizing biomass resources as an energy resource.

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。 One method for efficiently fermenting biomass resources is to repeatedly contact the solid biomass with digestive fluid, which acts as a seed culture liquid, by circulating it through a fermentation chamber storing solid biomass. In this method, the solid biomass after fermentation absorbs water from the digestive fluid and becomes high-moisture solid biomass, which is prone to collapse and presents a problem in terms of ease of removal from the fermentation chamber. In addition, high-moisture solid biomass tends to stick to the walls and floor of the fermentation chamber, which presents a problem in that cleaning workability cannot be improved even by spraying water. Therefore, when implementing this methane fermentation method, it is necessary to improve the ease of transporting and cleaning the high-moisture solid biomass.

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。 Patent Document 1 discloses a fermenter that has a liquid groove formed on the floor of the fermenter to accommodate liquid raw materials, and is installed inside the fermenter to accommodate solid raw materials, to which the fermentation liquid contained in the liquid groove is supplied, and the fermentation liquid and solid biomass are separated by a rice husk layer on the surface of the liquid groove.

特開2007-744号公報JP 2007-744 A

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。 The fermentation tank disclosed in Patent Document 1 allows for smooth replacement of biomass. However, the fermentation tank disclosed in Patent Document 1 has problems in that it is not possible to improve the ease of unloading from the perspective of preventing the collapse of high-water content biomass, and the liquid groove is filled with rice husks, making it difficult to improve the ease of cleaning the inside of the fermentation tank.

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。 The present invention was devised in consideration of the above-mentioned problems, and its purpose is to provide a methane fermentation system and a methane fermentation method that improve the ease of transporting high-moisture solid biomass and the ease of cleaning the fermentation chamber.

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。 The methane fermentation system of the first invention comprises a fermentation chamber, a storage section that is provided below the floor surface of the fermentation chamber and stores a first fermentation raw material having a TS (solids concentration) of less than 15%, and a box section that is installed in the fermentation chamber and stores a second fermentation raw material having a TS of 15% or more. The box section is characterized in that when the first fermentation raw material stored in the storage section is supplied and comes into contact with the second fermentation raw material, at least a portion of the first fermentation raw material is separated from the second fermentation raw material by dropping it through a separation hole drilled in a bottom plate.

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。 The methane fermentation system of the second invention is characterized in that, in the first invention, the box section includes an upper box section and a lower box section each for storing the second fermentation raw material, and when the first fermentation raw material stored in the storage section is supplied and comes into contact with the second fermentation raw material, the upper box section separates at least a portion of the first fermentation raw material from the second fermentation raw material by dropping it through an upper separation hole drilled in the bottom plate of the upper box section, and when the first fermentation raw material dropped from the upper box section is supplied and comes into contact with the second fermentation raw material, the lower box section separates at least a portion of the first fermentation raw material from the second fermentation raw material by dropping it through a lower separation hole drilled in the bottom plate of the lower box section.

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。 The methane fermentation system of the third invention is the same as that of the first or second invention, characterized in that the box section is supplied with the first fermentation raw material to generate biogas, and the storage section is supplied with the biogas generated by the box section.

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。 The methane fermentation method according to the fourth invention is characterized by having a raw material supplying step of supplying a first fermentation raw material contained in a storage section that is provided below the floor surface of the fermentation chamber and that stores a first fermentation raw material having a TS of less than 15% to a box section that is installed in the fermentation chamber and that stores a second fermentation raw material having a TS of 15% or more, and a separation step of separating at least a portion of the first fermentation raw material that has been supplied to the box section by the raw material supplying step and that has come into contact with the second fermentation raw material from the second fermentation raw material by dropping it through a separation hole drilled in the bottom plate of the box section.

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。 According to the first and second inventions, the methane fermentation system is provided with a box section that separates the first fermentation raw material from the second fermentation raw material by allowing it to fall through a separation hole when the first fermentation raw material is supplied from the storage section that is located below the floor of the fermentation chamber. This makes it possible to prevent the second fermentation raw material, which has a high moisture content, from collapsing and sticking to the inside of the fermentation chamber. This makes it possible to improve the ease of transporting high moisture solid biomass and the ease of cleaning the fermentation chamber in the methane fermentation system.

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。 In particular, according to the second invention, an upper box section is provided that, when the first fermentation raw material contained in the storage section is supplied, causes it to fall through an upper separation hole to separate it from the stored second fermentation raw material, and a lower box section is provided that, when the first fermentation raw material that has fallen from the upper box section is supplied, causes it to fall through a lower separation hole to separate it from the stored second fermentation raw material. This makes it possible to efficiently ferment a large amount of fermentation raw material regardless of the volume of the box section. This makes it possible to improve the productivity of biogas in the methane fermentation system.

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。 In particular, according to the third invention, the storage section is supplied with biogas produced by the box section. That is, the biogas produced by the box section comes into contact with the first fermentation raw material and the product of fermentation of the first fermentation raw material contained in the storage section, and hydrogen sulfide and ammonia in the biogas may be eluted. For this reason, it is not necessary to provide equipment for desulfurization and ammonia removal of the generated biogas. This allows the methane fermentation device to be made smaller. In addition, carbon dioxide in the generated biogas is also eluted in the same manner, so that a biogas with a purified methane concentration and high calorific value can be produced. This allows the usefulness of the biogas to be improved, such as by reducing the costs required for gas transportation and storage.

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。 According to the fourth invention, the methane fermentation method includes a raw material supplying step of supplying the first fermentation raw material contained in a storage section provided below the floor surface of the fermentation chamber to a box section containing the second fermentation raw material, and a separation step of separating the supplied first fermentation raw material from the second fermentation raw material by allowing it to pass through a separation hole and fall. This makes it possible to prevent the second fermentation raw material, which has a high water content, from collapsing and sticking to the inside of the fermentation chamber. This makes it possible to improve the ease of transporting high water content solid biomass and the ease of cleaning the fermentation chamber in the methane fermentation system.

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。FIG. 1 is a schematic perspective view showing an example of a methane fermentation system according to the present embodiment. 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。FIG. 2 is a schematic perspective view showing an example of a fermentation chamber constituting the methane fermentation system in this embodiment. 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。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing an example of a fermentation chamber corresponding to the cross section AA in FIG. 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。FIG. 4 is a schematic plan view showing an example of a box body that constitutes the methane fermentation system in this embodiment. 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。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing an example of the case part corresponding to the cross section BB in FIG. 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。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing an example of a process included in the operation of the methane fermentation system in this embodiment. 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。FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing an example of a process included in the operation of the methane fermentation system in this embodiment. 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。FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing an example of a process included in the operation of the methane fermentation system in this embodiment. 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。FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing a first modified example of the steps included in the operation of the methane fermentation system in this embodiment. 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。FIG. 10 is a schematic perspective view showing a second modified example of the fermentation chamber constituting the methane fermentation system in this embodiment. 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。FIG. 11 is a schematic cross-sectional view showing an example of a process included in the operation of the methane fermentation system, which corresponds to the cross-section BB of FIG. 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。FIG. 12 is a schematic cross-sectional view showing an example of a process included in the operation of the methane fermentation system, which corresponds to the cross-section BB of FIG. 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。FIG. 13 is a schematic cross-sectional view showing an example of a process included in the operation of the methane fermentation system corresponding to the cross-section BB of FIG. 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。FIG. 14 is a schematic cross-sectional view showing an example of a process included in the operation of the methane fermentation system corresponding to the cross-section BB of FIG.

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。 Below, with reference to the drawings, a detailed description will be given of an example of a methane fermentation system 100 and a methane fermentation method according to an embodiment of the present invention. In each drawing, a first horizontal direction X is defined, a direction perpendicular to the first horizontal direction X is defined as a second horizontal direction Y, and a direction perpendicular to each of the first horizontal direction X and the second horizontal direction Y is defined as a height direction Z. The configurations in each drawing are shown diagrammatically for the purpose of explanation, and for example, the size of each component and the size comparison between the components may differ from those shown in the drawing.

(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。
(Methane fermentation system 100)
An example of a methane fermentation system 100 according to the present embodiment will be described with reference to the drawings.

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。 The methane fermentation system 100 is a system that promotes methane fermentation and produces biogas by contacting a fermentation raw material (first fermentation raw material) having a TS (solids concentration) of less than 15%, which may include seed culture liquid, livestock manure, digestive fluids, etc., with a fermentation raw material (second fermentation raw material) having a TS of 15% or more, which may include solid biomass such as rice husks and waste materials. Note that the unit "%" for TS refers to % by mass.

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。 As shown in FIG. 1, the methane fermentation system 100 includes one or more fermentation chambers 1 having an opening/closing section 11, and a box section 2. The methane fermentation system 100 may include a biogas collection tank T for storing biogas generated in the fermentation chamber 1, for example. In addition, the methane fermentation system 100 includes a box section 2 containing the second fermentation raw material being carried into the fermentation chamber 1 by an operator U, and after the opening/closing section 11 is closed and methane fermentation is completed, the opening/closing section 11 is opened and the box section 2 is carried out of the fermentation chamber 1.

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。 As shown in Figs. 2 and 3, the methane fermentation system 100 is provided with a storage section 3 that is provided below the floor surface 12 (the inner surface of the floor plate material of the fermentation chamber 1) of the fermentation chamber 1 and stores a first fermentation raw material with a TS of less than 15%. Here, the storage section 3 below the floor surface 12 means that the height of the bottom of the storage section 3 in the height direction Z (vertical direction) is lower than the height of the inner surface (floor surface 12) of the floor plate material of the fermentation chamber 1. Specifically, the storage section 3 below the floor surface 12 includes a case where the storage section 3 is integral with the floor surface 12 and inseparable from the fermentation chamber 1, such as a groove portion cut into the floor surface 12, and a case where the storage section 3 is separate from the floor surface 12 and separated from the fermentation chamber 1, such as a storage space provided vertically (see Fig. 10) or diagonally below the floor surface 12.

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。 As shown in Figures 4 and 5, the methane fermentation system 100 is a box having an opening O at the top, with the box section 2 made of a bottom plate 21 and a side plate 22, and a separation hole 23 that allows the first fermentation raw material to pass through but does not allow the second fermentation raw material to pass through. As a result, when the first fermentation raw material stored in the storage section 3 is supplied to the box section 2 and comes into contact with the second fermentation raw material, the methane fermentation system 100 allows at least a portion of the first fermentation raw material to pass through the separation hole 23 and fall, thereby separating it from the second fermentation raw material.

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。 Here, in the conventional technology, when the first fermentation raw material and the second fermentation raw material are repeatedly brought into contact with each other, the moisture content of the second fermentation raw material increases, and as a result, the high moisture content of the second fermentation raw material collapses in the fermentation chamber 1 or sticks to the floor or walls of the fermentation chamber 1, and there are problems with the workability of carrying it out and cleaning it. On the other hand, according to the methane fermentation system 100 of the present invention, the high moisture content of the second fermentation raw material does not leak from the box body part 2, and the first fermentation raw material can be discharged from the separation hole 23 of the box body part 2. In this case, the collapse of the high moisture content of the second fermentation raw material and sticking to the fermentation chamber 1 can be suppressed. This makes it possible to improve the workability of carrying out the high moisture content solid biomass and the workability of cleaning the fermentation chamber 1 for the methane fermentation system 100. In addition, since the storage part 3 is provided below the floor surface 12, the fermentation raw material in the fermentation chamber 1 can be efficiently replaced by running a vehicle such as a forklift on the floor surface 12. This can improve the ease of transporting high-moisture solid biomass from the methane fermentation system 100.

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。 As shown in FIG. 2, the methane fermentation system 100 may further include a drainage pipe 4, a water pump 5, and a sprinkler pipe 6. The methane fermentation system 100 repeats the process of draining the first fermentation raw material stored in the storage section 3 from the storage section 3 via the drainage pipe 4, supplying the first fermentation raw material from above the box section 2 via the water pump 5 and the sprinkler pipe 6, and then recovering the first fermentation raw material in the storage section 3. In this case, the promotion of methane fermentation can be sustained without adding the first fermentation raw material. This can improve the workability and economy of the methane fermentation system 100.

<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。
<Fermentation chamber 1>
The fermentation chamber 1 is a closed space that can be opened and closed to accommodate fermentation raw materials and perform methane fermentation. When the methane fermentation system 100 includes a plurality of fermentation chambers 1, each fermentation chamber 1 is an independent closed space. The material of the fermentation chamber 1 may be any material that can seal the inside of the fermentation chamber 1 and has a strength sufficient to allow vehicles such as a forklift to travel inside the chamber, and may be made of, for example, concrete or steel.

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。 The shape and dimensions of the fermentation chamber 1 can be any shape and size as long as it can accommodate one or more box sections 2 and has sufficient floor space to form the accommodation section 3, but for example, it is a roughly rectangular parallelepiped with a width of 1m to 10m, a height of 1m to 10m, and a depth of 1m to 50m.

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。 As shown in Figures 2 and 3, for example, the fermentation chamber 1 is a closed space surrounded by an opening/closing section 11, a floor surface 12, side surfaces 13, and a ceiling 14. The fermentation chamber 1 is formed by cutting out one or more storage sections 3 into the floor surface 12.

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。 The fermentation chamber 1 has a substantially horizontal floor surface 12, for example, in consideration of the ease of installation of the box body 2. The fermentation chamber 1 may be formed such that the floor surface 12 slopes downward from the opening/closing section 11 toward the depth direction of the fermentation chamber 1 on the drain pipe 4 side (first horizontal direction X in FIG. 2). In this case, it is possible to prevent the first fermentation raw material from passing through the opening/closing section 11 and leaking out of the fermentation chamber 1. This can improve the economic efficiency of the methane fermentation system 100.

<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。
<Box body part 2>
The box body 2 contains the second fermentation raw material having a TS of 15% or more. The box body 2 is made of a material, for example, steel, and has rigidity.

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。 The shape and dimensions of the box body 2 are arbitrary as long as it can be installed independently within the fermentation chamber 1, but for example, it is a roughly rectangular parallelepiped with a width of 0.5m to 2.5m x height of 0.5m to 2.5m x depth of 0.5m to 2.5m. The box body 2 is preferably a columnar body extended in the height direction Z, such as a polygonal column or a cylindrical body. In this case, multiple box body parts 2 can be stacked in the height direction Z, and the amount of the second fermentation raw material used for methane fermentation can be flexibly adjusted regardless of the dimensions of the box body parts 2. This improves the manufacturability of the methane fermentation system 100. It is also easy to design the dimensions so that the operator U can easily carry it in and out. This improves the workability of the methane fermentation system 100.

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。 As shown in Figures 4 and 5, for example, the box body 2 has a bottom plate 21, side plates 22, separation holes 23, and an opening O. The box body 2 stores the second fermentation raw material inside, or discharges the stored second fermentation raw material through the opening O. The box body 2 is composed of side plates 22 made of, for example, one or more known steel plates, and a bottom plate 21 made of a lattice-shaped steel plate and a punched metal layered on top of each other, where the gap between the lattice and the punched holes corresponds to the separation hole 23. The thickness of the bottom plate 21 and the side plates 22 is, for example, 0.1 mm to 50 mm.

<<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。
<<Separation hole 23>>
One or more separation holes 23 are pre-drilled in the bottom plate 21 of the box body 2. The width of the separation hole 23 (width in the first horizontal direction X in FIG. 5 ) is, for example, 0.05 mm to 10 mm. For example, when a plurality of separation holes 23 are drilled, they are drilled at predetermined intervals from each other. The separation holes 23 can separate a plurality of different fermentation raw materials that are in contact with or mixed with each other by dropping solid bodies or fluid bodies that are smaller than the width of the separation hole 23, among the fermentation raw materials contained in the box body 2, into the second storage section 32.

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。 When the first fermentation raw material is supplied to the box section 2, which already contains the second fermentation raw material, and comes into contact with the second fermentation raw material, the separation hole 23 allows at least a portion of the first fermentation raw material to pass through and fall, thereby separating it from the second fermentation raw material. Here, some of the components contained in the second fermentation raw material that are dissolved in association with methane fermentation caused by contact between the first fermentation raw material and the second fermentation raw material are considered to be the first fermentation raw material that passes through the separation hole 23 and falls. In other words, as methane fermentation progresses, the volume of the first fermentation raw material increases, and the volume of the second fermentation raw material may decrease.

<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。
<Storage section 3>
The accommodation section 3 accommodates the first fermentation raw material having a TS of less than 15%. The accommodation section 3 is, for example, as shown in Figures 2 and 3, in the shape of a groove formed by cutting out the floor surface 12 of the fermentation chamber 1. That is, the groove-shaped accommodation section 3 is provided below the floor surface 12, which is the inner surface of the floor plate material of the fermentation chamber 1.

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。 The storage section 3 may be formed by cutting out any shape into the floor surface 12 as long as it is separated from the opening/closing section 11, and may be a shape that combines one or more rectangles, trapezoids, triangles, etc. in a plan view. For example, one part (one end) of the storage section 3 is formed on the floor surface 12 on the opening/closing section 11 side, and the other part (the other end) is formed on the floor surface 12 on the side surface 13 side. For example, the other end of the storage section 3 is connected to the drain pipe 4. At this time, the first fermentation raw material stored in the storage section 3 flows from one end to the other end within the storage section 3, and is drained from the storage section 3 via the drain pipe 4.

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。 The width of the storage section 3 (width in the second horizontal direction Y in FIG. 2) is arbitrary, but is, for example, 100 mm to 500 mm.

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。 As shown in FIG. 2, the storage section 3 may include a first storage section 31, a second storage section 32, and a third storage section 33. The storage sections 31, 32, and 33 are separated from each other, for example, at one end and merge at the other end. In this case, the first fermentation raw material is less likely to remain at one end than when the first fermentation raw material merges at one end and the other end, and can be efficiently caused to flow toward the drain pipe 4 and drained from the storage section 3. This can improve the manufacturability of the methane fermentation system 100.

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。 As shown in FIG. 3, for example, the bottom surface of the storage section 3 is formed to be approximately horizontal. In this case, it is easier to expand the space for storing the first fermentation raw material than when the bottom surface of the storage section 3 is formed to be inclined downward toward the depth direction of the fermentation chamber 1, and more first fermentation raw material can be stored and used for methane fermentation in one methane fermentation run. This improves the manufacturability of the methane fermentation system 100.

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。 The storage section 3 may be formed, for example, so as to slope downward from one end to the other end. In this case, the first fermentation raw material is less likely to remain in the storage section 3, and can be efficiently drained from the storage section 3. This can improve the manufacturability of the methane fermentation system 100.

<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。
<Drainage pipe 4>
One end of the drain pipe 4 is connected to the storage unit 3, and the other end is connected to the water pump 5. The drain pipe 4 drains the first fermentation raw material stored in the storage unit 3. The drain pipe 4 is made of a material, for example, resin.

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。 In the example shown in Figures 2 and 3, the drain pipe 4 is provided to communicate between the inside and outside of the fermentation chamber 1 so as to connect to a water pump 5 installed outside the fermentation chamber 1, but this is not limited thereto, and the drain pipe 4 may also be connected to a water pump 5 installed inside the fermentation chamber 1.

<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。
<Water Pump 5>
One end of the water supply pump 5 is connected to the drain pipe 4, and the other end is connected to the sprinkling pipe 6. The water supply pump 5 supplies the first fermentation raw material drained from the storage section 3 to the drain pipe 4 to the sprinkling pipe 6. As the water supply pump 5, for example, a known water supply pump is used.

<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。
<Watering pipe 6>
One end of the water sprinkler pipe 6 is connected to the water pump 5, and the other end is disposed inside the fermentation chamber 1. The water sprinkler pipe 6 is made of a material, for example, resin.

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。 The other end of the water sprinkler pipe 6 is provided near the ceiling 14 of the fermentation chamber 1, as shown in Figures 2 and 3. When the water sprinkler pipe 6 is rigid, it penetrates the side surface 13 and is fixed to the ceiling 14, and when the water sprinkler pipe 6 is flexible, it penetrates the side surface 13 and is fixed to the ceiling 14.

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。 The water sprinkler pipe 6 has water sprinkler holes (not shown) drilled in advance on the side of the pipe on the other end side placed inside the fermentation chamber 1, and the first fermentation raw material pumped from one end side by the water supply pump 5 is sprinkled through the water sprinkler holes. In other words, the water sprinkler pipe 6 can supply the first fermentation raw material stored in the storage section 3 to the box section 2 installed inside the fermentation chamber 1 by sprinkling and dropping the first fermentation raw material stored in the storage section 3 from above inside the fermentation chamber 1.

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。 The sprinkler pipes 6 may include a first sprinkler pipe 61, a second sprinkler pipe 62, and a third sprinkler pipe 63, as shown in FIG. 2, for example. Each sprinkler pipe 61, 62, 63 branches off from one pipe at one end side within the fermentation chamber 1, for example, and is separated from each other at the other end side. In this case, compared to the case where the first fermentation raw material is sprinkled from a single pipe that does not branch off, the first fermentation raw material can be evenly spread over a wide area, and the promotion of methane fermentation can be sustained for a larger amount of the fermentation raw material. This can improve the manufacturability of the methane fermentation system 100.

<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。
<Biogas collection tank T>
The biogas collection tank T is a tank for collecting the biogas generated in the fermentation chamber 1. The biogas collection tank T is directly connected to the fermentation chamber 1, for example.

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。 The biogas collection tank T only collects and discharges the biogas generated in the fermentation chamber 1, and does not generate biogas within the biogas collection tank T. The material of the biogas collection tank T is, for example, the same steel material as known gas holders, or a resin material such as polyvinyl chloride.

(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。
(Methane fermentation method)
Next, as a methane fermentation method in this embodiment, an example of the operation of the methane fermentation system 100 will be described with reference to the drawings. The methane fermentation method includes, for example, a raw material supplying step and a separation step.

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。 For ease of explanation, this embodiment uses an example in which the second storage section 32 of the storage section 3 and the second sprinkler pipe 62 of the sprinkler pipe 6 are used, but this is not limited thereto, and the first storage section 31 and the third storage section 33 or the first sprinkler pipe 61 and the third sprinkler pipe 63 may be used.

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。 In addition, in this embodiment, the methane fermentation system 100 may control each component and execute each process based on a program or the like installed in a publicly known computer (not shown) included in the methane fermentation system 100, or the worker U may take the lead in operating each component of the methane fermentation system 100 to execute each process of the methane fermentation method.

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。 First, the first fermentation raw material A and the second fermentation raw material B will be described as fermentation raw materials used in the methane fermentation method of this embodiment. Note that the first fermentation raw material A corresponds to the first fermentation raw material described above, and the second fermentation raw material B corresponds to the second fermentation raw material described above.

<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。
<First fermentation raw material A>
The first fermentation raw material A is stored in the second storage section 32 in advance, and is circulated by repeatedly draining the water from the storage section 32 and spraying water into the fermentation chamber 1 using the water pump 5 as power. The first fermentation raw material A undergoes wet methane fermentation in the fermentation chamber 1. For example, the first fermentation raw material A is a fluid biomass resource with a TS of 2% to 5% or more and less than 15%, and includes seed culture liquid, livestock manure, digestive fluid, etc. By using the first fermentation raw material A that satisfies the above-mentioned TS, it is expected that the liquid first fermentation raw material A will circulate in the fermentation chamber 1 while maintaining sufficient fluidity, and the activity of the microorganisms required for methane fermentation will be actively carried out.

<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。
<Second fermentation raw material B>
The second fermentation raw material B is accommodated in the box body 2 in advance. The second fermentation raw material B is subjected to dry methane fermentation in the box body 2. For example, the second fermentation raw material B is a solid material having a TS of 15% or more and less than 30% to 40% among biomass resources, and includes solid biomass such as rice husks and waste materials. In a typical single dry methane fermentation, a raw material having a moisture content of about 60% to 80% is used, which corresponds to a TS of about 20% to 40%. Therefore, 40% is generally considered to be a guideline for the upper limit of the TS of the second fermentation raw material B to be subjected to dry methane fermentation. By using the second fermentation raw material B that satisfies the above-mentioned TS, it is expected that the fermentation of the second fermentation raw material B, which is a solid biomass, will proceed while appropriately retaining moisture, and methane will be efficiently produced.

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。 Next, the methane fermentation method of this embodiment will be described in detail. Note that the solid arrows in the figure indicate the flow direction of the first fermentation raw material A.

<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。
<Advance preparations>
6, for example, the first fermentation raw material A is stored in advance in the second storage section 32, and the second fermentation raw material B is stored in advance in the box body section 2. Methane-producing bacteria are already present in the first fermentation raw material A or the second fermentation raw material B. Here, the first fermentation raw material A stored in the second storage section 32 is referred to as the first fermentation raw material Aa.

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。 In order to create an anaerobic environment in the fermentation chamber 1 that promotes methane fermentation, the worker U places the first fermentation raw material A and the second fermentation raw material B in the fermentation chamber 1 with the opening/closing section 11 open, closes the opening/closing section 11 to seal the fermentation chamber 1, and degass (deoxygenate) the fermentation chamber 1 as necessary.

<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。
<Raw material supply process>
In the raw material supply step, the methane fermentation system 100 drains the first fermentation raw material A by flowing it from the second storage section 32 to the drain pipe 4 via the water supply pump 5, as shown in Fig. 6 for example. Thereafter, the methane fermentation system 100 sends the first fermentation raw material Aa drained into the drain pipe 4 to a second sprinkler pipe 62 installed above the fermentation chamber 1, as shown in Fig. 7 for example. Here, the first fermentation raw material A sent to the second sprinkler pipe 62 is referred to as the first fermentation raw material Ab.

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。 Next, as shown in FIG. 7, the methane fermentation system 100 sprays water from above the fermentation chamber 1 through a spray hole (not shown) drilled in the second spray pipe 62 on the first fermentation raw material Ab. Here, the first fermentation raw material A sprayed from above the fermentation chamber 1 is referred to as the first fermentation raw material Ac.

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。 Next, as shown in FIG. 8, the methane fermentation system 100 supplies at least a portion of the first fermentation raw material Ac, which has been sprayed from above the fermentation chamber 1 via the water pump 5 and the second water spray pipe 62, to the inside of the box body 2 in which the second fermentation raw material B is previously stored. Here, the first fermentation raw material A supplied to the box body 2 is referred to as the first fermentation raw material Ad.

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。 At this time, the second fermentation raw material B that has come into contact with the first fermentation raw material Ad undergoes methane fermentation due to the action of the methanogens. As a result, the second fermentation raw material B undergoes dry methane fermentation, and biogas and digestive liquid are produced in the box body 2. The biogas generated from the second fermentation raw material B in the box body 2 moves upward within the fermentation chamber 1 and is collected in the gas collection tank T installed above the fermentation chamber 1.

<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。
<Separation step>
8, the methane fermentation system 100 passes the first fermentation raw material Ad through a separation hole 23 pre-drilled in the bottom plate 21 of the box body 2 and drops it into the second storage section 32 below the box body 2. Here, the first fermentation raw material A passing through the separation hole 23 is referred to as the first fermentation raw material Ae, and the first fermentation raw material A passing through the separation hole 23 and dropping into the second storage section 32 is referred to as the first fermentation raw material Af.

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。 That is, the methane fermentation method of this embodiment has a raw material supplying process in which the first fermentation raw material A contained in the second storage section 32 is supplied to the box section 2 in which the second fermentation raw material B is contained, and a separation process in which the supplied first fermentation raw material A is passed through the separation hole 23 and dropped to separate it from the second fermentation raw material B. In this case, it is possible to prevent the high moisture content second fermentation raw material B from collapsing and sticking to the inside of the fermentation chamber 1. This can improve the ease of transporting high moisture content solid biomass and the ease of cleaning the fermentation chamber 1 in the methane fermentation system 100.

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。 The digestive liquid generated from the second fermentation raw material B that has undergone dry methane fermentation inside the box body 2 flows down through the separation hole 23 into the second storage section 32, similar to the first fermentation raw material Ae. The digestive liquid that flows down into the second storage section 32 is discharged from the second storage section 32 together with the first fermentation raw material Af or instead of the first fermentation raw material Af, and is sprayed from above the fermentation chamber 1 via the drain pipe 4, the water pump 5, and the second sprinkling pipe 62, and is supplied to the box body 2.

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。 At this time, in the second storage section 32, the first fermentation raw material A and the digestive liquid are repeatedly flowed down from the box section 2, stirring the first fermentation raw material A, which promotes wet methane fermentation of the first fermentation raw material A and produces biogas and digestive liquid in the second storage section 32. The biogas produced from the first fermentation raw material A in the second storage section 32 moves upward in the fermentation chamber 1 and is collected in a gas collection tank T provided above the fermentation chamber 1.

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。 The digestive liquid produced in the second storage section 32 is supplied to the box section 2 above the second storage section 32, and then flows down into the second storage section 32. In this case, there is no need to provide an agitator for stirring the fermentation raw materials, etc., to promote methane fermentation. This allows the methane fermentation system 100 to be made more compact. In addition, the digestive liquid produced in the second storage section 32 may contain more dissolved NPK components due to contact with the second fermentation raw material B contained in the box section 2 and the products of fermentation of the second fermentation raw material B. This increases the content of NPK components and allows the liquid to be used as a better bio-liquid fertilizer. This reduces the labor required for applying the liquid fertilizer, and improves the usefulness of the liquid fertilizer.

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。 After carrying out each of the above-mentioned steps, the operation of the methane fermentation system 100 in this embodiment is completed. Note that in the methane fermentation system 100, for example, each of the above-mentioned steps may be carried out repeatedly.

(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。
(First Modification of Methane Fermentation System 100)
In the methane fermentation system 100, for example, as shown in FIG. 9, the box portion 2 may include an upper box portion 2' and a lower box portion 2'' that respectively accommodate the second fermentation raw materials B' and B''.

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。 In addition, for the upper box portion 2' and the lower box portion 2'', the bottom plates 21', 21'', the side plates 22', 22'', and the separation holes 23', 23'' have the same shapes and functions as the bottom plate 21, the side plate 22, and the separation hole 23, respectively. In addition, the second fermentation raw materials B', B'' are fermentation raw materials similar to the second fermentation raw material B.

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。 That is, the methane fermentation system 100 includes an upper box section 2' that separates the first fermentation raw material A contained in the second storage section 32 from the contained second fermentation raw material B' by dropping it through the upper separation hole 23' when supplied, and a lower box section 2'' that separates the first fermentation raw material A contained in the second storage section 32 from the contained second fermentation raw material B'' by dropping it through the lower separation hole 23'' when supplied. In this case, a large amount of fermentation raw material can be fermented efficiently regardless of the volume of the box section 2. This can improve the productivity of biogas in the methane fermentation system 100.

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。 In addition, in FIG. 9, the upper box part 2' and the lower box part 2'' are illustrated as two adjacent box parts 2 stacked in the height direction Z, but this is not limited thereto. The upper box part 2' and the lower box part 2'' may be, for example, any two adjacent box parts 2 out of three or more box parts 2 stacked in the height direction Z, or any two spaced apart box parts 2. In addition, the upper box part 2' and the lower box part 2'' may be two box parts 2 that are spaced apart from each other in a plan view and have different heights, as long as the separation hole 23' of the upper box part 2' and the opening O of the lower box part 2'' are capable of supplying the first fermentation raw material A through a known resin pipe or the like.

次に、本変形例のメタン発酵方法の詳細を説明する。 Next, we will explain the details of this modified methane fermentation method.

<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。
<Raw material supply process>
In the raw material supply step, the methane fermentation system 100 supplies at least a part of the first fermentation raw material Ac, which is sprayed from above the fermentation chamber 1 via the water pump 5 and the second sprinkling pipe 62, to the inside of the upper box portion 2' in which the second fermentation raw material B' has been accommodated in advance, as shown in Fig. 9. Here, the first fermentation raw material A supplied to the upper box portion 2' is referred to as the first fermentation raw material Ag.

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。 At this time, the second fermentation raw material B' that has come into contact with the first fermentation raw material Ag undergoes methane fermentation due to the action of methanogens. As a result, the second fermentation raw material B' undergoes dry methane fermentation, and biogas and digestive liquid are produced in the upper box section 2'. The biogas generated from the second fermentation raw material B' in the upper box section 2' moves upward within the fermentation chamber 1 and is collected in the gas collection tank T installed above the fermentation chamber 1.

<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。
<Separation step>
In the separation process, the methane fermentation system 100 passes, for example, the first fermentation raw material Ag through a separation hole 23' drilled in advance in the bottom plate 21' of the upper box section 2' and drops it into the lower box section 2'' below the upper box section 2'. Here, the first fermentation raw material A that passes through the separation hole 23' and drops into the lower box section 2'' is referred to as the first fermentation raw material Ah.

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。 Then, the methane fermentation system 100 supplies at least a portion of the first fermentation raw material Ah that has fallen from the upper box section 2', for example by passing through the upper separation hole 23', to the inside of the lower box section 2'' in which the second fermentation raw material B'' is already contained. Here, the first fermentation raw material A supplied to the lower box section 2'' is referred to as the first fermentation raw material Ai.

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。 At this time, the second fermentation raw material B" that has come into contact with the first fermentation raw material Ai undergoes methane fermentation due to the action of methanogens. As a result, the second fermentation raw material B" undergoes dry methane fermentation, and biogas and digestive liquid are produced in the lower box section 2". The biogas generated from the second fermentation raw material B" in the lower box section 2" moves upward within the fermentation chamber 1 and is collected in the gas collection tank T installed above the fermentation chamber 1.

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。 Then, the methane fermentation system 100 passes, for example, the first fermentation raw material Ai through a separation hole 23'' pre-drilled in the bottom plate 21'' of the lower box section 2'' and drops it into the second storage section 32 below the lower box section 2''. Here, the first fermentation raw material A passing through the separation hole 23'' is referred to as the first fermentation raw material Aj, and the first fermentation raw material A passing through the separation hole 23 and dropping into the second storage section 32 is referred to as the first fermentation raw material Ak.

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。 That is, in the methane fermentation method of this modified example, in the raw material supplying process, the first fermentation raw material A stored in the second storage section 32 is supplied to the upper box section 2' in which the second fermentation raw material B' is stored. In the separation process, the first fermentation raw material A supplied in the raw material supplying process is passed through the separation hole 23' and dropped to be separated from the second fermentation raw material B', and the first fermentation raw material A supplied to the lower box section 2'' in which the second fermentation raw material B'' is stored is passed through the separation hole 23'' and dropped to be separated from the second fermentation raw material B''. In this case, a large amount of fermentation raw material can be fermented efficiently regardless of the volume of the box section 2. This can improve the productivity of biogas in the methane fermentation system 100.

(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。
(Second modified example of methane fermentation system 100)
10 , the methane fermentation system 100 may be provided such that the accommodation section 3 (underfloor accommodation section 34) is separated from the fermentation chamber 1 and below the floor surface 12 of the fermentation chamber 1. The methane fermentation system 100 may further include, for example, a gas recovery pipe 7, a gas pump 8, and a gas blowing pipe 9.

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。 The sprinkler pipe 6 may further include, for example, a first sprinkler pipe 61 that branches off from a base extending in the first horizontal direction X and extends in the second horizontal direction Y, and a second sprinkler pipe 62 that branches off from the first sprinkler pipe 61 and extends in the first horizontal direction X.

<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。
<Underfloor storage section 34>
The underfloor accommodation section 34 is provided, for example, below the floor surface 12 of the fermentation chamber 1. The underfloor accommodation section 34 accommodates the first fermentation raw material having a TS of less than 15%. The underfloor accommodation section 34 is connected (communicates) with the fermentation chamber 1, and the first fermentation raw material, etc. in the fermentation chamber 1 drop into the underfloor accommodation section 34.

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。 As shown in FIG. 10, for example, the underfloor storage section 34 is provided vertically below the floor surface 12 and is connected to the fermentation chamber 1 via one or more perforations 121 drilled through a portion of the floor surface 12. That is, when cleaning the inside of the fermentation chamber 1, cleaning water falls into the underfloor storage section 34 via the perforations 121 and fills the inside of the underfloor storage section 34, so that the inside of the fermentation chamber 1 and the inside of the underfloor storage section 34 can be cleaned at the same time by simultaneously cleaning the inside of the fermentation chamber 1 and the inside of the underfloor storage section 34 and pumping the cleaning water out of the underfloor storage section 34. In this case, the time required for cleaning the methane fermentation system 100 can be shortened. This can improve the cleaning workability of the methane fermentation system 100.

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。 The shape and dimensions of the underfloor storage section 34 can be any shape and size as long as it provides sufficient space to store the first fermentation raw material, but for example, it is a roughly rectangular parallelepiped with a width of 1 to 10 m, a height of 1 to 10 m, and a depth of 1 to 50 m.

<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。
<Gas recovery pipe 7>
One end of the gas recovery pipe 7 is disposed inside the fermentation chamber 1, and the other end is connected to a gas pump 8. The gas recovery pipe 7 recovers, for example, biogas produced by fermentation of the second fermentation raw material contained in the box portion 2 inside the fermentation chamber 1. The gas recovery pipe 7 is made of, for example, resin.

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。 The gas recovery pipe 7 may further include a first gas recovery pipe 71 and a second gas recovery pipe 72 branching off from a base extending in the first horizontal direction X, for example.

<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。
<Gas pump 8>
One end of the gas pump 8 is connected to the gas recovery pipe 7, and the other end is connected to the gas inlet pipe 9. The gas pump 8 sends the biogas discharged from the fermentation chamber 1 to the gas recovery pipe 7 to the gas inlet pipe 9. As the gas pump 8, for example, a known gas pump is used.

<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。
<Gas injection pipe 9>
One end of the gas blowing pipe 9 is connected to the gas pump 8, and the other end is disposed inside the underfloor storage section 34. The gas blowing pipe 9 blows the biogas discharged from the fermentation chamber 1 into the first fermentation raw material stored in the underfloor storage section 34. The gas blowing pipe 9 is made of a material, for example, resin.

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。 The gas injection pipe 9 may further include a first gas injection pipe 91 and a second gas injection pipe 92 branching off from a base extending in the first horizontal direction X, for example.

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。 In other words, in the methane fermentation system 100, the storage section 3 (underfloor storage section 34) is supplied with gas generated by the box section 2. That is, the biogas generated by the box section 2 comes into contact with the first fermentation raw material and the product of fermentation of the first fermentation raw material stored in the storage section 3, and hydrogen sulfide and ammonia in the biogas may be eluted. In this case, there is no need to provide equipment for desulfurization and ammonia removal of the generated biogas. This allows the methane fermentation device to be made smaller. In addition, carbon dioxide in the generated biogas is also eluted in the same way, so that a biogas with a purified methane concentration and high calorific value can be generated. This allows the usefulness of the biogas to be improved, such as reducing the costs required for gas transportation and storage.

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。 Next, the details of the methane fermentation method of this modified example will be described. Figures 11 to 14 are schematic cross-sectional views showing an example of the operation of a methane fermentation system corresponding to the cross section B-B in Figure 10.

<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。
<Advance preparations>
11, for example, the first fermentation raw material A is stored in advance in the underfloor storage section 34, and the second fermentation raw material B is stored in advance in the box body section 2. Methane-producing bacteria are already present in the first fermentation raw material A or the second fermentation raw material B. Here, the first fermentation raw material A stored in the underfloor storage section 34 is referred to as the first fermentation raw material Al.

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。 Here, the box body 2 may be installed on the floor surface 12 via the legs 24, for example, by attaching the legs 24 to the bottom plate 21 in advance. In this case, a space is formed between the bottom plate 21 and the floor surface 12, so that the supplied first fermentation raw material A can pass through the separation hole 23 even if the box body 2 is not placed in the fermentation chamber 1 so that the separation hole 23 and the perforation 121 overlap in a plan view.

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。 In order to create an anaerobic environment in the fermentation chamber 1 that promotes methane fermentation, the worker U places the first fermentation raw material A and the second fermentation raw material B in the fermentation chamber 1 with the opening/closing section 11 open, closes the opening/closing section 11 to seal the fermentation chamber 1, and degass (deoxygenate) the fermentation chamber 1 as necessary.

<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。
<Raw material supply process>
In the raw material supply step, the methane fermentation system 100 drains the first fermentation raw material A by flowing it from the underfloor storage section 34 to the drain pipe 4 via the water supply pump 5, as shown in Fig. 12. Thereafter, the methane fermentation system 100, for example, sends the first fermentation raw material Am drained into the drain pipe 4 to a second sprinkler pipe 62 installed above the fermentation chamber 1. Here, the first fermentation raw material A sent to the second sprinkler pipe 62 is referred to as the first fermentation raw material An.

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。 Next, the methane fermentation system 100 sprays water, for example, on the first fermentation raw material An from above in the fermentation chamber 1 through a spray hole (not shown) drilled in the second spray pipe 62. Here, the first fermentation raw material A sprayed from above in the fermentation chamber 1 is referred to as the first fermentation raw material Ao.

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。 Next, as shown in FIG. 13, the methane fermentation system 100 supplies at least a portion of the first fermentation raw material Ao, which has been sprayed from above the fermentation chamber 1 via the water pump 5 and the second water spray pipe 62, to the inside of the box body 2 in which the second fermentation raw material B is previously stored. Here, the first fermentation raw material A supplied to the box body 2 is referred to as the first fermentation raw material Ap.

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。 At this time, the second fermentation raw material B that has come into contact with the first fermentation raw material Ap undergoes methane fermentation due to the action of the methanogens. As a result, the second fermentation raw material B undergoes dry methane fermentation, and biogas Ga (G) and digestive liquid are produced in the box body 2. The biogas Ga generated from the second fermentation raw material B in the box body 2 moves upward in the fermentation chamber 1 and is collected in the gas recovery pipe 7 installed above the fermentation chamber 1. Here, the biogas G collected in the gas recovery pipe 7 is referred to as biogas Gb.

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。 Then, the gas pump 8 blows the biogas Gb recovered in the gas recovery pipe 7 into the first fermentation raw material Al stored in the underfloor storage section 34 via the gas blowing pipe 9. Here, the biogas G sent to the underfloor storage section 34 is referred to as biogas Gc, and the biogas G blown into the first fermentation raw material Al in the underfloor storage section 34 is referred to as biogas Gd. After some components of the biogas Gd come into contact with the first fermentation raw material Al and are dissolved, the biogas Gd passes through the perforations 121 and flows into the fermentation chamber 1, and is then recovered in the gas recovery pipe 7 together with the biogas Ga or instead of the biogas Ga.

<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。
<Separation step>
14, the methane fermentation system 100 passes the first fermentation raw material Ap through a separation hole 23 pre-drilled in the bottom plate 21 of the box body 2 and drops it into the underfloor storage section 34 below the box body 2. Here, the first fermentation raw material A passing through the separation hole 23 is referred to as the first fermentation raw material Aq, the first fermentation raw material A passing through the separation hole 23 and flowing on the floor surface 12 is referred to as the first fermentation raw material Ar, and the first fermentation raw material A passing through the perforation 121 from the floor surface 12 and dropping into the underfloor storage section 34 is referred to as the first fermentation raw material As.

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。 The digestive liquid generated from the second fermentation raw material B that has undergone dry methane fermentation inside the box body 2 flows over the floor surface 12 through the separation hole 23, similar to the first fermentation raw material Aq, and passes through the perforations 121 to flow down into the underfloor storage section 34. The digestive liquid that has flowed down into the underfloor storage section 34 is discharged from the underfloor storage section 34 together with the first fermentation raw material As or instead of the first fermentation raw material As, and is sprayed from above the fermentation chamber 1 via the drain pipe 4, the water pump 5, and the second sprinkling pipe 62, and is supplied to the box body 2.

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。 At this time, in the underfloor storage section 34, the first fermentation raw material A and the digestive liquid are repeatedly flowed down from the box section 2, stirring the first fermentation raw material A, which promotes wet methane fermentation of the first fermentation raw material A and produces biogas and digestive liquid in the underfloor storage section 34. The biogas generated from the first fermentation raw material A in the underfloor storage section 34 moves upward in the fermentation chamber 1 and is collected in the gas collection pipe 7 provided above the fermentation chamber 1.

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。 The digestive fluid generated in the underfloor storage section 34 is supplied to the box section 2 above the underfloor storage section 34, and then flows down into the underfloor storage section 34. In this case, there is no need to provide an agitator for stirring the fermentation raw materials, etc., to promote methane fermentation. This allows the methane fermentation system 100 to be made more compact. In addition, the digestive fluid generated in the underfloor storage section 34 may contain more dissolved NPK components due to contact with the second fermentation raw material B stored in the box section 2 and the products of fermentation of the second fermentation raw material B. This increases the content of NPK components and allows the liquid to be used as a better bio-liquid fertilizer. This reduces the labor required for liquid fertilizer application, and improves the usefulness of the liquid fertilizer.

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。 According to this embodiment, the methane fermentation system 100 is provided with a box section 2 that separates the first fermentation raw material 7 from the second fermentation raw material 8 by dropping it through a separation hole 23 when the first fermentation raw material 7 stored in the storage section 3 provided below the floor surface 12 of the fermentation chamber 1 is supplied. This makes it possible to prevent the second fermentation raw material 8, which has a high moisture content, from collapsing and sticking to the inside of the fermentation chamber 1. This makes it possible to improve the ease of transporting high moisture solid biomass and the ease of cleaning the fermentation chamber 1 in the methane fermentation system 100.

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。 In addition, according to this embodiment, the upper box section 2' separates the first fermentation raw material 7 contained in the storage section 3 from the contained second fermentation raw material 8' by dropping it through the upper separation hole 23' when supplied, and the lower box section 2'' separates the first fermentation raw material 7 contained in the storage section 3 from the contained second fermentation raw material 8'' by dropping it through the lower separation hole 23'' when supplied. Therefore, a large amount of fermentation raw material can be fermented efficiently regardless of the volume of the box section 2. This improves the productivity of biogas in the methane fermentation system 100.

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。 According to this embodiment, the storage section 3 is supplied with the biogas G produced by the box section 2. That is, the biogas G produced by the box section 2 comes into contact with the first fermentation raw material A and the product of fermentation of the first fermentation raw material A contained in the storage section 3, and hydrogen sulfide and ammonia in the biogas G may be dissolved. For this reason, it is not necessary to provide equipment for desulfurization and ammonia removal of the generated biogas G. This allows the methane fermentation device to be made smaller. In addition, carbon dioxide in the generated biogas G is also dissolved in the same manner, so that biogas G with a purified methane concentration and high calorific value can be produced. This reduces the costs required for gas transportation, storage, etc., and improves the usefulness of the biogas G.

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。 According to this embodiment, the methane fermentation method includes a raw material supplying process in which the first fermentation raw material 7 stored in the storage section 3 provided below the floor surface 12 of the fermentation chamber 1 is supplied to the box section 2 in which the second fermentation raw material 8 is stored, and a separation process in which the supplied first fermentation raw material 7 is separated from the second fermentation raw material 8 by dropping it through the separation hole 23. This makes it possible to prevent the high moisture content second fermentation raw material 8 from collapsing and sticking to the inside of the fermentation chamber. This makes it possible to improve the ease of transporting high moisture content solid biomass and the ease of cleaning the fermentation chamber 1 in the methane fermentation system 100.

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。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be embodied in various other forms, and various omissions, substitutions, and modifications can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are included in the scope of the invention and its equivalents described in the claims.

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
100 Methane fermentation system 1 Fermentation chamber 11 Opening/closing section 12 Floor surface 121 Perforation 13 Wall surface 14 Ceiling 2 Box section 2' Upper box section 2'' Lower box section 21, 21', 21'' Bottom plate 22, 22', 22'' Side plate 23, 23', 23'' Separation hole 24 Leg section 3 Storage section 31, 32, 33 Storage section 34 Underfloor storage section 4 Drain pipe 5 Water pump 6 Sprinkler pipe 61, 62, 63, 64, 65 Sprinkler pipe 7, 71, 72 Gas recovery pipe 8 Gas pump 9, 91, 92 Gas blowing pipe A, Aa to As First fermentation raw material B, B', B'' Second fermentation raw material G, Ga to Gd Biogas T Gas collection tank O Opening U Operator

Claims (4)

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。
The fermentation room and
A storage section that is provided below the floor surface of the fermentation chamber and stores a first fermentation raw material having a TS (solid concentration) of less than 15%;
A box portion installed in the fermentation chamber and accommodating a second fermentation raw material having a TS of 15% or more;
Equipped with
The methane fermentation system is characterized in that, when the first fermentation raw material contained in the storage section is supplied and comes into contact with the second fermentation raw material, the box section separates at least a portion of the first fermentation raw material from the second fermentation raw material by dropping it through a separation hole formed in a bottom plate.
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。
The case includes an upper case and a lower case, each of which accommodates the second fermentation raw material;
When the first fermentation raw material contained in the storage section is supplied and comes into contact with the second fermentation raw material, the upper case portion separates at least a portion of the first fermentation raw material from the second fermentation raw material by dropping the first fermentation raw material through an upper separation hole formed in a bottom plate of the upper case portion,
The methane fermentation system of claim 1, characterized in that when the first fermentation raw material dropped from the upper box section is supplied and comes into contact with the second fermentation raw material, the lower box section separates at least a portion of the first fermentation raw material from the second fermentation raw material by dropping it through a lower separation hole drilled in a bottom plate of the lower box section.
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。
The housing portion is supplied with the first fermentation raw material to generate biogas,
The methane fermentation system according to claim 1 or 2, wherein the storage section is supplied with the biogas produced by the box section.
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。
A raw material supplying step of supplying the first fermentation raw material accommodated in an accommodation section that is provided below the floor surface of the fermentation chamber and accommodates a first fermentation raw material having a TS of less than 15% to a box section that is provided in the fermentation chamber and accommodates a second fermentation raw material having a TS of 15% or more;
A separation process in which at least a portion of the first fermentation raw material that has been supplied to the box section by the raw material supply process and contacted with the second fermentation raw material is dropped through a separation hole formed in a bottom plate of the box section to separate it from the second fermentation raw material;
The methane fermentation method according to claim 1,
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