JP2000343100A - 高温メタン発酵 - Google Patents
高温メタン発酵Info
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel
Abstract
(57)【要約】
【課題】高温でメタン発酵能力を有する汚泥及びメタン
発酵方法を提供する。 【解決手段】７５℃以上の温度で嫌気条件下にメタン発
酵能力を有する汚泥；高温雰囲気にある土壌、汚泥また
は水に、嫌気条件かつ高温条件で有機物を添加し、維持
することを特徴とする７５℃以上の高温下にメタン発酵
能力を有する汚泥を作成する方法。
発酵方法を提供する。 【解決手段】７５℃以上の温度で嫌気条件下にメタン発
酵能力を有する汚泥；高温雰囲気にある土壌、汚泥また
は水に、嫌気条件かつ高温条件で有機物を添加し、維持
することを特徴とする７５℃以上の高温下にメタン発酵
能力を有する汚泥を作成する方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高温、特に７５℃
以上でメタン発酵能力を有する汚泥の作成方法及び該汚
泥を用いるメタン発酵システムに関する。
以上でメタン発酵能力を有する汚泥の作成方法及び該汚
泥を用いるメタン発酵システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のメタン発酵処理、いわゆる中温メ
タン発酵処理（３５℃）に用いられる汚泥は、嫌気発酵
槽に有機物を投入し、１ヶ月〜数ヶ月間維持することに
より作成されてきた。近年、普及しつつある高温処理
（５５℃）のメタン発酵用汚泥は、中温処理用の汚泥を
出発汚泥として、通例では、下水処理場の消化汚泥を出
発原料として、温度を３５℃から５５℃に徐々に上昇さ
せることにより作製することができる。しかし、より高
温温度域の処理、例えば５５℃を超える温度でのメタン
発酵能力を有する汚泥は、この方法では作成することが
できない。
タン発酵処理（３５℃）に用いられる汚泥は、嫌気発酵
槽に有機物を投入し、１ヶ月〜数ヶ月間維持することに
より作成されてきた。近年、普及しつつある高温処理
（５５℃）のメタン発酵用汚泥は、中温処理用の汚泥を
出発汚泥として、通例では、下水処理場の消化汚泥を出
発原料として、温度を３５℃から５５℃に徐々に上昇さ
せることにより作製することができる。しかし、より高
温温度域の処理、例えば５５℃を超える温度でのメタン
発酵能力を有する汚泥は、この方法では作成することが
できない。
【０００３】また、高濃度有機物、例えば厨芥成分が１
０％以上のスラリーを処理するためには、下水処理場の
消化汚泥を種汚泥として投入し、２ヶ月程度の時間をか
けて有機物濃度を上昇させる必要があり、下水処理場の
消化汚泥を高濃度有機物に投入してもメタン発酵は起き
ない。
０％以上のスラリーを処理するためには、下水処理場の
消化汚泥を種汚泥として投入し、２ヶ月程度の時間をか
けて有機物濃度を上昇させる必要があり、下水処理場の
消化汚泥を高濃度有機物に投入してもメタン発酵は起き
ない。
【０００４】さらに、下水処理場の消化汚泥を種汚泥と
した場合、酸発酵の進行により酢酸などの有機酸の蓄積
が起きるため、メタン発酵が阻害されて、メタン発酵が
停止するトラブルが多く、再度メタン発酵を立ち上げる
のに１ヶ月程度の期間を要することがある。
した場合、酸発酵の進行により酢酸などの有機酸の蓄積
が起きるため、メタン発酵が阻害されて、メタン発酵が
停止するトラブルが多く、再度メタン発酵を立ち上げる
のに１ヶ月程度の期間を要することがある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、高温、特に
７０℃以上でメタン発酵能力を有する汚泥及びメタン発
酵方法を提供することを目的とする。
７０℃以上でメタン発酵能力を有する汚泥及びメタン発
酵方法を提供することを目的とする。
【０００６】また、本発明は、高濃度の有機物を含む有
機性廃棄物を処理できるメタン発酵汚泥を作製し、効率
よくメタン発酵を行えるシステムを提供することを目的
とする。
機性廃棄物を処理できるメタン発酵汚泥を作製し、効率
よくメタン発酵を行えるシステムを提供することを目的
とする。
【０００７】さらに、本発明は、メタン発酵システムが
ダウンしたときに、急速にメタン発酵を立ち上げる方法
を提供することを目的とする。
ダウンしたときに、急速にメタン発酵を立ち上げる方法
を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、以下の項１〜
項９に関する。 項１． ７５℃以上の温度で嫌気条件下にメタン発酵能
力を有する汚泥。 項２． ８０℃で嫌気条件下にメタン発酵能力を有する
項１に記載の汚泥。 項３． 高温雰囲気にある土壌、汚泥または水に、嫌気
条件かつ約７０〜９０℃で有機物を添加し、維持するこ
とを特徴とする高温下にメタン発酵能力を有する汚泥を
作成する方法。 項４． 汚泥が８０℃でメタン発酵能力を有する項３に
記載の方法。 項５． 項１または２に記載の汚泥、或いは項３または
４に記載の方法により製造された汚泥を種としてメタン
発酵装置にて汚泥を作成する方法。 項６． 項１または２に記載の汚泥、或いは項３〜５の
いずれかに記載の方法により製造された汚泥を含むメタ
ン発酵装置に嫌気条件下、７５℃以上の温度下に有機性
廃棄物を供給し、汚泥のメタン発酵能力を維持する方
法。 項７． 項１または２に記載の汚泥、或いは項３〜６の
いずれかに記載の方法により得られた汚泥を含むメタン
発酵装置に嫌気条件下、７５℃以上の温度下に０．１重
量％以上の有機物濃度を有する有機性廃棄物を供給する
ことを特徴とする高濃度の有機物を用いたメタン発酵方
法。 項８． 項１または２に記載の汚泥、或いは項３〜６の
いずれかに記載の方法により得られた汚泥を発酵槽に含
むメタン発酵装置。 項９． ７５℃以上、特に８０℃の温度で嫌気条件下に
メタン発酵能力を有する汚泥をメタン発酵運転する反応
容器に接種することを特徴とするメタン発酵の急速立ち
上げ方法。
項９に関する。 項１． ７５℃以上の温度で嫌気条件下にメタン発酵能
力を有する汚泥。 項２． ８０℃で嫌気条件下にメタン発酵能力を有する
項１に記載の汚泥。 項３． 高温雰囲気にある土壌、汚泥または水に、嫌気
条件かつ約７０〜９０℃で有機物を添加し、維持するこ
とを特徴とする高温下にメタン発酵能力を有する汚泥を
作成する方法。 項４． 汚泥が８０℃でメタン発酵能力を有する項３に
記載の方法。 項５． 項１または２に記載の汚泥、或いは項３または
４に記載の方法により製造された汚泥を種としてメタン
発酵装置にて汚泥を作成する方法。 項６． 項１または２に記載の汚泥、或いは項３〜５の
いずれかに記載の方法により製造された汚泥を含むメタ
ン発酵装置に嫌気条件下、７５℃以上の温度下に有機性
廃棄物を供給し、汚泥のメタン発酵能力を維持する方
法。 項７． 項１または２に記載の汚泥、或いは項３〜６の
いずれかに記載の方法により得られた汚泥を含むメタン
発酵装置に嫌気条件下、７５℃以上の温度下に０．１重
量％以上の有機物濃度を有する有機性廃棄物を供給する
ことを特徴とする高濃度の有機物を用いたメタン発酵方
法。 項８． 項１または２に記載の汚泥、或いは項３〜６の
いずれかに記載の方法により得られた汚泥を発酵槽に含
むメタン発酵装置。 項９． ７５℃以上、特に８０℃の温度で嫌気条件下に
メタン発酵能力を有する汚泥をメタン発酵運転する反応
容器に接種することを特徴とするメタン発酵の急速立ち
上げ方法。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明において、高温雰囲気とは
温泉源泉、海底熱水鉱床または火山などの環境が挙げら
れ、土壌等の採取場所の温度としては、６０℃以上、好
ましくは７５℃以上、より好ましくは８０℃以上であ
る。高温雰囲気の土壌等とは、土壌を採取するときに高
温雰囲気である土壌等だけでなく、過去に高温雰囲気に
あった土壌等も含まれる。
温泉源泉、海底熱水鉱床または火山などの環境が挙げら
れ、土壌等の採取場所の温度としては、６０℃以上、好
ましくは７５℃以上、より好ましくは８０℃以上であ
る。高温雰囲気の土壌等とは、土壌を採取するときに高
温雰囲気である土壌等だけでなく、過去に高温雰囲気に
あった土壌等も含まれる。
【００１０】高温雰囲気にある土壌、汚泥または水は、
それ自体を用いてもよく、高温雰囲気にある土壌、汚泥
または水に対し他の土壌、汚泥または水を混合したもの
を用いてもよい。
それ自体を用いてもよく、高温雰囲気にある土壌、汚泥
または水に対し他の土壌、汚泥または水を混合したもの
を用いてもよい。
【００１１】高温雰囲気にある土壌、汚泥または水は、
嫌気的に採取することが望ましいが、好気的に採取した
土壌、汚泥または水であっても、有機物の存在下に嫌気
的条件下で維持することにより高温でメタン発酵能力を
有する汚泥を作製できる。汚泥作製の際のｐＨは好まし
くは５〜９、より好ましくは６．５〜８である。
嫌気的に採取することが望ましいが、好気的に採取した
土壌、汚泥または水であっても、有機物の存在下に嫌気
的条件下で維持することにより高温でメタン発酵能力を
有する汚泥を作製できる。汚泥作製の際のｐＨは好まし
くは５〜９、より好ましくは６．５〜８である。
【００１２】高温雰囲気にある土壌、汚泥または水に添
加する有機物は、好ましくはでんぷん、セルロース、蛋
白質を主たる構成成分とする厨芥、生ゴミ、食品工場廃
棄物などが例示されるが、高温でメタン発酵能力を有す
る汚泥を作製できる限りにおいて、どのような有機物を
使用してもよい。
加する有機物は、好ましくはでんぷん、セルロース、蛋
白質を主たる構成成分とする厨芥、生ゴミ、食品工場廃
棄物などが例示されるが、高温でメタン発酵能力を有す
る汚泥を作製できる限りにおいて、どのような有機物を
使用してもよい。
【００１３】有機物としては、厨芥、生ゴミ、食品工場
廃棄物などをそのまま使用してもよく、湿式酸化処理や
オートクレーブ処理をした試料を用いてもよい。また、
メタン発酵代謝経路の有機物（糖、有機酸またはそれら
の混合物）を用いて作製してもよい。
廃棄物などをそのまま使用してもよく、湿式酸化処理や
オートクレーブ処理をした試料を用いてもよい。また、
メタン発酵代謝経路の有機物（糖、有機酸またはそれら
の混合物）を用いて作製してもよい。
【００１４】上記で作製した汚泥をメタン発酵処理装置
の発酵槽に種汚泥として接種し、有機物を投入処理し
て、メタン発酵装置の発酵槽中に汚泥を作製してもよ
い。
の発酵槽に種汚泥として接種し、有機物を投入処理し
て、メタン発酵装置の発酵槽中に汚泥を作製してもよ
い。
【００１５】もちろん、上記方法にて作成した汚泥を実
験施設等において、継代作業を行い、メタン発酵能力を
有する汚泥として維持した後に、メタン発酵処理装置の
発酵槽に接種してメタン発酵処理装置の発酵槽中に汚泥
を作製してもよい。
験施設等において、継代作業を行い、メタン発酵能力を
有する汚泥として維持した後に、メタン発酵処理装置の
発酵槽に接種してメタン発酵処理装置の発酵槽中に汚泥
を作製してもよい。
【００１６】本発明のメタン発酵能力を有する汚泥は、
７５℃以上、好ましくは８０℃でメタン発酵能力を有す
る汚泥である。
７５℃以上、好ましくは８０℃でメタン発酵能力を有す
る汚泥である。
【００１７】上記の汚泥作製方法により作製或いは維持
した汚泥を用いて、メタン発酵する。すなわち、厨芥、
生ゴミ、食品工場廃棄物等の有機物、或いはこれらにつ
いて湿式酸化処理やオートクレーブ処理などの前処理を
行ったものに、汚泥を接種して、好ましくは７５℃〜９
０℃、より好ましくは８０℃〜９０℃の高温に維持し
て、嫌気状態を維持しつつ、ｐＨを好ましくは５〜９、
より好ましくは６．５〜８に制御する。
した汚泥を用いて、メタン発酵する。すなわち、厨芥、
生ゴミ、食品工場廃棄物等の有機物、或いはこれらにつ
いて湿式酸化処理やオートクレーブ処理などの前処理を
行ったものに、汚泥を接種して、好ましくは７５℃〜９
０℃、より好ましくは８０℃〜９０℃の高温に維持し
て、嫌気状態を維持しつつ、ｐＨを好ましくは５〜９、
より好ましくは６．５〜８に制御する。
【００１８】嫌気状態の維持は、二酸化炭素、窒素、ア
ルゴン、水素などを用いて行うことができる。また、必
要に応じて、硫化ナトリウムなどの酸素除去剤を加えて
もよい。
ルゴン、水素などを用いて行うことができる。また、必
要に応じて、硫化ナトリウムなどの酸素除去剤を加えて
もよい。
【００１９】本発明のメタン発酵で処理される有機性廃
棄物としては、厨芥、生ゴミ、食品工場廃棄物が例示さ
れ、その有機物濃度としては、固形成分の乾燥重量含有
率として０．１重量％以上、好ましくは１重量％以上、
より好ましくは５重量％以上、特に１０重量％以上であ
る。
棄物としては、厨芥、生ゴミ、食品工場廃棄物が例示さ
れ、その有機物濃度としては、固形成分の乾燥重量含有
率として０．１重量％以上、好ましくは１重量％以上、
より好ましくは５重量％以上、特に１０重量％以上であ
る。
【００２０】
【発明の効果】本発明によれば、従来の方法では実現で
きない７５℃以上の高温雰囲気でのメタン発酵処理プロ
セスが可能となる。
きない７５℃以上の高温雰囲気でのメタン発酵処理プロ
セスが可能となる。
【００２１】また、メタン発酵槽の運転立ち上げが著し
く短期間で可能となる。すなわち、本発明の方法により
作製した汚泥を用いれば、高濃度の有機物に対して接種
することにより有機物温度を徐々に上げる（通常２ヶ
月）必要はなく、メタン発酵が可能である。従って、運
転機能低下や停止の原因となるメタン発酵の負荷変動が
許容され、より効率よくメタン発酵を行うことができ
る。
く短期間で可能となる。すなわち、本発明の方法により
作製した汚泥を用いれば、高濃度の有機物に対して接種
することにより有機物温度を徐々に上げる（通常２ヶ
月）必要はなく、メタン発酵が可能である。従って、運
転機能低下や停止の原因となるメタン発酵の負荷変動が
許容され、より効率よくメタン発酵を行うことができ
る。
【００２２】さらに、酸発酵により蓄積する酢酸などの
有機酸が存在しても、或いは有機酸が蓄積しても、本発
明の汚泥を用いれば、メタン発酵を維持できる。
有機酸が存在しても、或いは有機酸が蓄積しても、本発
明の汚泥を用いれば、メタン発酵を維持できる。
【００２３】さらに、発酵バランスが崩れ、ｐＨ低下を
招き停止したメタン発酵槽に対してｐＨを中性に調製し
た上で本発明の汚泥を投入することにより、メタン発酵
機能を速やかに回復することが可能となる。
招き停止したメタン発酵槽に対してｐＨを中性に調製し
た上で本発明の汚泥を投入することにより、メタン発酵
機能を速やかに回復することが可能となる。
【００２４】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づき詳細に説明す
る。 実施例１：モデル生ゴミを用いた８０℃でのメタン発酵 泉温が９０℃以上の兵庫県下の温泉において、源泉に堆
積している土壌または温泉水を採取し、ブチルゴム栓に
より密閉できるガラス製血清瓶（容積７０ｍｌ）中で嫌
気条件下、８０℃程度の温度、ｐＨ６．５〜８に維持し
ながらモデル生ゴミ（セルロース０．３％、でんぷん２
％）を供給しつつ７日程度維持した。ガラス製血清瓶底
には土壌由来の汚泥が得られた。この汚泥は、８０℃で
のメタン発酵が可能であった。
る。 実施例１：モデル生ゴミを用いた８０℃でのメタン発酵 泉温が９０℃以上の兵庫県下の温泉において、源泉に堆
積している土壌または温泉水を採取し、ブチルゴム栓に
より密閉できるガラス製血清瓶（容積７０ｍｌ）中で嫌
気条件下、８０℃程度の温度、ｐＨ６．５〜８に維持し
ながらモデル生ゴミ（セルロース０．３％、でんぷん２
％）を供給しつつ７日程度維持した。ガラス製血清瓶底
には土壌由来の汚泥が得られた。この汚泥は、８０℃で
のメタン発酵が可能であった。
【００２５】実施の具体例としては、モデル生ゴミ（セ
ルロース０．３％、でんぷん２％）をブチルゴム栓によ
り密閉できるガラス製血清瓶（容積７０ｍｌ）にいれ、
水素−二酸化炭素混合ガスを吹き込んだ。オートクレー
ブ後、脱酸素処理を行い、嫌気状態にした。そこに、温
泉源泉付近（約９０℃）の土壌を接種し、８０℃程度の
温度、ｐＨ６．５〜８に維持したところ、土壌由来の汚
泥が得られ、２日後にはメタンの産生が確認された。メ
タン産生量の変化を図１（◆）に示した。同じ組成のモ
デル生ゴミを用い、下水処理場の消化汚泥を種汚泥と
し、３５℃で維持した場合についても図１（黒四角）に
示した。このモデル生ゴミの有機物濃度では、３５℃消
化汚泥でのメタン産生は確認できなかった。 実施例２：実ゴミを用いた８０℃でのメタン発酵 泉温が９０℃以上の兵庫県下の温泉において、源泉に堆
積している土壌または温泉水を採取し、ガラス製血清瓶
（容積７０ｍｌ）中で嫌気条件下、８０℃程度の温度、
ｐＨ６．５〜８に維持しながら実ゴミ（市販幕の内弁
当）を供給しつつ７日程度維持したところ、８０℃でメ
タンの発生が確認された。
ルロース０．３％、でんぷん２％）をブチルゴム栓によ
り密閉できるガラス製血清瓶（容積７０ｍｌ）にいれ、
水素−二酸化炭素混合ガスを吹き込んだ。オートクレー
ブ後、脱酸素処理を行い、嫌気状態にした。そこに、温
泉源泉付近（約９０℃）の土壌を接種し、８０℃程度の
温度、ｐＨ６．５〜８に維持したところ、土壌由来の汚
泥が得られ、２日後にはメタンの産生が確認された。メ
タン産生量の変化を図１（◆）に示した。同じ組成のモ
デル生ゴミを用い、下水処理場の消化汚泥を種汚泥と
し、３５℃で維持した場合についても図１（黒四角）に
示した。このモデル生ゴミの有機物濃度では、３５℃消
化汚泥でのメタン産生は確認できなかった。 実施例２：実ゴミを用いた８０℃でのメタン発酵 泉温が９０℃以上の兵庫県下の温泉において、源泉に堆
積している土壌または温泉水を採取し、ガラス製血清瓶
（容積７０ｍｌ）中で嫌気条件下、８０℃程度の温度、
ｐＨ６．５〜８に維持しながら実ゴミ（市販幕の内弁
当）を供給しつつ７日程度維持したところ、８０℃でメ
タンの発生が確認された。
【００２６】実施の具体例としては、市販の幕の内弁当
を成分に分類して、それぞれ破砕して重量（湿重量）を
測定した。
を成分に分類して、それぞれ破砕して重量（湿重量）を
測定した。
【００２７】市販の幕の内弁当 米 ２００ｇ タンパク質 １００ｇその他 １００ｇ 上記の成分のそれぞれ半量（合計２００ｇ）に水１３０
ｍｌを加え水分を調整し、水酸化ナトリウム水溶液を用
いてｐＨを５．６から７．５に調整した。実ゴミをブチ
ルゴム栓により密閉できるガラス製血清瓶（容積７０ｍ
ｌ）にいれ、水素−二酸化炭素混合ガスを吹き込んだ。
そこに、温泉源泉付近（約９０℃）から採取した土壌を
接種し、８０℃で維持した。コントロールとして、消化
汚泥（３５℃）についても同様に実施した。温泉源泉付
近（約９０℃）から採取した土壌については、維持後、
２日でメタンが産生された。そのメタン産生量の変化を
図２に示した。 実施例３：模擬ゴミ培地での発酵能力の比較 （１）培養条件 発酵実験で用いたでんぷん−セルロース添加培地（模擬
ゴミ培地）は、小麦でんぷん、バレイショでんぷんおよ
び粉末セルロース（重量比率3.5:3.5:1の割合で混合し
たもの)を各種塩類を含む培地に添加し作製した。以
後、便宜上、この組成の培地を模擬ゴミ培地と称する。
培地液量に対するでんぷんおよびセルロースの合計重量
の割合、すなわち、有機物濃度を0.23%から12%と調製し
て使用した。
ｍｌを加え水分を調整し、水酸化ナトリウム水溶液を用
いてｐＨを５．６から７．５に調整した。実ゴミをブチ
ルゴム栓により密閉できるガラス製血清瓶（容積７０ｍ
ｌ）にいれ、水素−二酸化炭素混合ガスを吹き込んだ。
そこに、温泉源泉付近（約９０℃）から採取した土壌を
接種し、８０℃で維持した。コントロールとして、消化
汚泥（３５℃）についても同様に実施した。温泉源泉付
近（約９０℃）から採取した土壌については、維持後、
２日でメタンが産生された。そのメタン産生量の変化を
図２に示した。 実施例３：模擬ゴミ培地での発酵能力の比較 （１）培養条件 発酵実験で用いたでんぷん−セルロース添加培地（模擬
ゴミ培地）は、小麦でんぷん、バレイショでんぷんおよ
び粉末セルロース（重量比率3.5:3.5:1の割合で混合し
たもの)を各種塩類を含む培地に添加し作製した。以
後、便宜上、この組成の培地を模擬ゴミ培地と称する。
培地液量に対するでんぷんおよびセルロースの合計重量
の割合、すなわち、有機物濃度を0.23%から12%と調製し
て使用した。
【００２８】上記の培地を培養容器（血清瓶）に添加
し、容器内の気体を水素８０％＋二酸化炭素２０％の混
合ガスに完全に置換した後、オートクレーブ滅菌処理を
行った。メタン発酵サンプルの接種前に、酸素除去剤と
して硫化ナトリウム溶液を適量添加して脱酸素処理を行
った。 （２）培養容器 メタン発酵実験には、ブチルゴム栓により密閉できるガ
ラス製血清瓶（容積７０ml）を用いた。 （３）発生メタンの分析 発酵により生成したメタンの分析は、培養容器の上部空
間からタイトシリンジを用いてガス試料を採取し、ガス
クロマトグラフィー(GC-320 GLサイエンス社製）での分
析を行った。分析装置の検量は、メタンガス標準品(GL
サイエンス社製）を用いた。ガスクロマトグラフィーの
分析条件を以下に示す。 ガスクロマトグラフィーの分析条件 ・キャリアガス 窒素 ・カラム モレキュラーシーブ5A60/80(JK) ・カラム温度 ５０℃ ・検出器 ＴＣＤ （４）実験条件 温泉サンプル由来の高温メタン発酵汚泥および消化汚泥
を種として0.23%、2.3%、5%および12%の４条件の有機物
濃度（ＤＭ）の模擬ゴミ培地を用いてメタン発酵能を評
価した。
し、容器内の気体を水素８０％＋二酸化炭素２０％の混
合ガスに完全に置換した後、オートクレーブ滅菌処理を
行った。メタン発酵サンプルの接種前に、酸素除去剤と
して硫化ナトリウム溶液を適量添加して脱酸素処理を行
った。 （２）培養容器 メタン発酵実験には、ブチルゴム栓により密閉できるガ
ラス製血清瓶（容積７０ml）を用いた。 （３）発生メタンの分析 発酵により生成したメタンの分析は、培養容器の上部空
間からタイトシリンジを用いてガス試料を採取し、ガス
クロマトグラフィー(GC-320 GLサイエンス社製）での分
析を行った。分析装置の検量は、メタンガス標準品(GL
サイエンス社製）を用いた。ガスクロマトグラフィーの
分析条件を以下に示す。 ガスクロマトグラフィーの分析条件 ・キャリアガス 窒素 ・カラム モレキュラーシーブ5A60/80(JK) ・カラム温度 ５０℃ ・検出器 ＴＣＤ （４）実験条件 温泉サンプル由来の高温メタン発酵汚泥および消化汚泥
を種として0.23%、2.3%、5%および12%の４条件の有機物
濃度（ＤＭ）の模擬ゴミ培地を用いてメタン発酵能を評
価した。
【００２９】接種後から１日、３日、５日、７日、１５
日および１ヶ月経過後のメタンの生成の有無を確認する
とともに、確認できた発酵試料を種として、その発酵試
料の有機物濃度条件よりも高濃度の条件にて継代培養を
検討した。
日および１ヶ月経過後のメタンの生成の有無を確認する
とともに、確認できた発酵試料を種として、その発酵試
料の有機物濃度条件よりも高濃度の条件にて継代培養を
検討した。
【００３０】また、５５℃培養の実験では、消化汚泥
（発酵温度３５℃）を種として培養温度条件を５５℃に
設定して実験を行った。結果を表１に示す。
（発酵温度３５℃）を種として培養温度条件を５５℃に
設定して実験を行った。結果を表１に示す。
【００３１】
【表１】
【００３２】消化汚泥を種とし、温度条件３５℃にて0.
23%有機物濃度の模擬ゴミ培地で培養した場合、培養開
始15日経過時点でメタン生成が確認できた。
23%有機物濃度の模擬ゴミ培地で培養した場合、培養開
始15日経過時点でメタン生成が確認できた。
【００３３】2.3%有機物濃度の模擬ゴミ培地で培養した
場合には、１ヶ月を経過してもメタン発生が確認できな
かった。
場合には、１ヶ月を経過してもメタン発生が確認できな
かった。
【００３４】消化汚泥で0.23%有機物濃度の模擬ゴミ培
地にてメタン生成した試料を種として、2.3%有機物濃度
の模擬ゴミ培地で培養したが、水素生成が促進されたも
のの、メタン生成は観察されなかった。
地にてメタン生成した試料を種として、2.3%有機物濃度
の模擬ゴミ培地で培養したが、水素生成が促進されたも
のの、メタン生成は観察されなかった。
【００３５】培養温度条件３５℃で、0.23%有機物濃度
の模擬ゴミ培地でメタン生成が確認された試料を種とし
て、0.23%有機物濃度の模擬ゴミ培地に培養温度条件５
５℃にて継代培養した結果、培養開始１５日にてメタン
生成が確認できた。
の模擬ゴミ培地でメタン生成が確認された試料を種とし
て、0.23%有機物濃度の模擬ゴミ培地に培養温度条件５
５℃にて継代培養した結果、培養開始１５日にてメタン
生成が確認できた。
【００３６】その発酵試料を種として有機物濃度2.3%の
模擬ゴミ培地に継代培養（５５℃）した結果、２０日の
培養期間にてメタン生成が確認できた。さらに、その発
酵試料を種として、5%有機物濃度の模擬ゴミ試料での発
酵実験を行ったが、１ヶ月経過後もメタンは生成しなか
った。
模擬ゴミ培地に継代培養（５５℃）した結果、２０日の
培養期間にてメタン生成が確認できた。さらに、その発
酵試料を種として、5%有機物濃度の模擬ゴミ試料での発
酵実験を行ったが、１ヶ月経過後もメタンは生成しなか
った。
【００３７】温泉試料では、培養温度条件８０℃にて、
0.23%から5%までの有機物濃度の模擬ゴミ培地で３日程
度でメタン生成が確認できた。また、12%の有機物濃度
では、７日間程度でメタン生成が確認できた。温泉試料
は消化汚泥のように有機物濃度を徐々に上昇させる必要
はない。 実施例４：１Ｌスケールでのメタン発酵能の評価 （１）培養容器および培地 ブチルゴム栓により密閉できるガラス製血清瓶（容積1.
2L）を培養容器として使用した。培養（発酵）試料のｐ
Ｈのモニタリングは、随時培地を少量（１ml程度）抜き
取り、pH測定することにより行った。培地のpH調整が必
要な場合は、水酸化ナトリウム溶液を適量添加した。
0.23%から5%までの有機物濃度の模擬ゴミ培地で３日程
度でメタン生成が確認できた。また、12%の有機物濃度
では、７日間程度でメタン生成が確認できた。温泉試料
は消化汚泥のように有機物濃度を徐々に上昇させる必要
はない。 実施例４：１Ｌスケールでのメタン発酵能の評価 （１）培養容器および培地 ブチルゴム栓により密閉できるガラス製血清瓶（容積1.
2L）を培養容器として使用した。培養（発酵）試料のｐ
Ｈのモニタリングは、随時培地を少量（１ml程度）抜き
取り、pH測定することにより行った。培地のpH調整が必
要な場合は、水酸化ナトリウム溶液を適量添加した。
【００３８】培地は、有機物濃度2.3%の模擬ゴミ（培地
組成は、実施例３にて用いた組成と同様）および生ゴミ
（実施例２で用いた市販幕の内弁当破砕物）を使用し
た。 （２）実験条件 評価菌は、温泉試料由来の８０℃メタン発酵汚泥とし、
コントロールとして３５℃メタン発酵汚泥（消化汚泥）
とした。菌の接種濃度は、培養開始時に１ml当たり１０
5細胞とした。培養開始後、経時的に生成メタン量を測
定した。結果を図３〜５に示す。
組成は、実施例３にて用いた組成と同様）および生ゴミ
（実施例２で用いた市販幕の内弁当破砕物）を使用し
た。 （２）実験条件 評価菌は、温泉試料由来の８０℃メタン発酵汚泥とし、
コントロールとして３５℃メタン発酵汚泥（消化汚泥）
とした。菌の接種濃度は、培養開始時に１ml当たり１０
5細胞とした。培養開始後、経時的に生成メタン量を測
定した。結果を図３〜５に示す。
【００３９】図３〜５に示すように、８０℃でメタン発
酵可能な温泉試料由来の汚泥は模擬ゴミおよび生ゴミと
もに１日にて発酵が立ち上がっているのに対し、３５℃
の消化汚泥は、模擬ゴミについて培養開始から早くとも
１５日後に立ち上がりを示した。 実施例５：メタン発酵速度の評価 実施例３および４にて示した培地組成および培養条件メ
タン発酵実験を行い、高温メタン発酵汚泥と３５℃消化
汚泥および３５℃消化汚泥を種として馴化作製された５
５℃汚泥を用いて発酵速度を測定した。結果を表２に示
す。なお、メタン生成速度は1kgDM有機物を処理した場
合の１日当たりのメタン発生量（Ｌ）を示す。
酵可能な温泉試料由来の汚泥は模擬ゴミおよび生ゴミと
もに１日にて発酵が立ち上がっているのに対し、３５℃
の消化汚泥は、模擬ゴミについて培養開始から早くとも
１５日後に立ち上がりを示した。 実施例５：メタン発酵速度の評価 実施例３および４にて示した培地組成および培養条件メ
タン発酵実験を行い、高温メタン発酵汚泥と３５℃消化
汚泥および３５℃消化汚泥を種として馴化作製された５
５℃汚泥を用いて発酵速度を測定した。結果を表２に示
す。なお、メタン生成速度は1kgDM有機物を処理した場
合の１日当たりのメタン発生量（Ｌ）を示す。
【００４０】
【表２】
【００４１】有機物濃度12%の生ゴミを用いた場合のメ
タン生成速度は、５５℃メタン発酵汚泥（消化汚泥）で
2.3L/KgDM・日、８０℃メタン発酵汚泥で33.3L/KgDM・
日であった。８０℃メタン発酵汚泥のメタン生成速度
は、５５℃メタン発酵汚泥の１４倍であった。
タン生成速度は、５５℃メタン発酵汚泥（消化汚泥）で
2.3L/KgDM・日、８０℃メタン発酵汚泥で33.3L/KgDM・
日であった。８０℃メタン発酵汚泥のメタン生成速度
は、５５℃メタン発酵汚泥の１４倍であった。
【００４２】このように、５５℃メタン発酵汚泥を用い
ると、DM 10.3%の生ゴミを処理できるが、５５℃メタン
発酵汚泥は馴化に時間がかかるだけでなく、メタン発生
速度が８０℃メタン発酵汚泥と比較して非常に遅く、本
発明のメタン発酵汚泥は馴化速度及びメタン発酵速度の
両面で、従来のメタン発酵汚泥よりも優れていることが
明らかになった。
ると、DM 10.3%の生ゴミを処理できるが、５５℃メタン
発酵汚泥は馴化に時間がかかるだけでなく、メタン発生
速度が８０℃メタン発酵汚泥と比較して非常に遅く、本
発明のメタン発酵汚泥は馴化速度及びメタン発酵速度の
両面で、従来のメタン発酵汚泥よりも優れていることが
明らかになった。
【図１】モデル生ゴミを用いた場合のメタン産生量を示
すグラフである。図１中、「◆」は温泉由来土壌（８０
℃）を示し、「黒四角」は消化汚泥（３５℃）を示す。
すグラフである。図１中、「◆」は温泉由来土壌（８０
℃）を示し、「黒四角」は消化汚泥（３５℃）を示す。
【図２】実ゴミを用いた場合のメタン産生量を示すグラ
フである。図２中、「◆」は温泉由来土壌（８０℃）を
示し、「黒四角」は消化汚泥（３５℃）を示す。
フである。図２中、「◆」は温泉由来土壌（８０℃）を
示し、「黒四角」は消化汚泥（３５℃）を示す。
【図３】温泉試料由来（８０℃）発酵（2.3%模擬ゴミ）
の結果を示す。なお、３５℃メタン菌は2.3%模擬ゴミで
発酵しなかった。
の結果を示す。なお、３５℃メタン菌は2.3%模擬ゴミで
発酵しなかった。
【図４】消化汚泥由来の３５℃メタン発酵の結果を示
す。
す。
【図５】生ゴミについて、温泉試料由来（８０℃）発酵
汚泥の結果を示す。なお、３５℃の消化汚泥は生ゴミで
発酵しなかった。
汚泥の結果を示す。なお、３５℃の消化汚泥は生ゴミで
発酵しなかった。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松下 功 大阪府大阪市中央区平野町四丁目１番２号 大阪瓦斯株式会社内 (72)発明者 中本 学 大阪府大阪市中央区平野町四丁目１番２号 大阪瓦斯株式会社内 (72)発明者 市村 直也 京都市下京区中堂寺南町17京都リサーチパ ーク (72)発明者 浜浦 真由美 京都市下京区中堂寺南町17京都リサーチパ ーク Ｆターム(参考） 4D004 AA02 BA03 CA18 CC07 DA02 DA06 DA10 4D059 AA07 AA23 BA12 BA25 EB06 EB20
Claims (7)
- 【請求項１】７５℃以上の温度で嫌気条件下にメタン発
酵能力を有する汚泥。 - 【請求項２】高温雰囲気にある土壌、汚泥または水に、
嫌気条件かつ約７０〜９０℃で有機物を添加し、維持す
ることを特徴とする高温下にメタン発酵能力を有する汚
泥を作成する方法。 - 【請求項３】請求項１に記載の汚泥、或いは請求項２に
記載の方法により製造された汚泥を種としてメタン発酵
装置にて汚泥を作成する方法。 - 【請求項４】請求項１に記載の汚泥、或いは請求項２〜
３のいずれかに記載の方法により製造された汚泥を含む
メタン発酵装置に嫌気条件下、７５℃以上の温度下に有
機性廃棄物を供給し、汚泥のメタン発酵能力を維持する
方法。 - 【請求項５】請求項１に記載の汚泥、或いは請求項２〜
４のいずれかに記載の方法により得られた汚泥を含むメ
タン発酵装置に嫌気条件下、７５℃以上の温度下に０．
１重量％以上の有機物濃度を有する有機性廃棄物を供給
することを特徴とする高濃度の有機物を用いたメタン発
酵方法。 - 【請求項６】請求項１に記載の汚泥、或いは請求項２〜
４のいずれかに記載の方法により得られた汚泥を発酵槽
に含むメタン発酵装置。 - 【請求項７】７５℃以上の温度で嫌気条件下にメタン発
酵能力を有する汚泥をメタン発酵運転する反応容器に接
種することを特徴とするメタン発酵の急速立ち上げ方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000055680A JP4592141B2 (ja) | 1999-03-30 | 2000-03-01 | 高温メタン発酵 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11-87657 | 1999-03-30 | ||
| JP8765799 | 1999-03-30 | ||
| JP2000055680A JP4592141B2 (ja) | 1999-03-30 | 2000-03-01 | 高温メタン発酵 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000343100A true JP2000343100A (ja) | 2000-12-12 |
| JP4592141B2 JP4592141B2 (ja) | 2010-12-01 |
Family
ID=26428909
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000055680A Expired - Fee Related JP4592141B2 (ja) | 1999-03-30 | 2000-03-01 | 高温メタン発酵 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4592141B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007007629A (ja) * | 2005-07-04 | 2007-01-18 | Office Neo:Kk | 尿浄化方法及び装置 |
| JP2008253872A (ja) * | 2007-03-30 | 2008-10-23 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | 共発酵方法 |
| JP2009066513A (ja) * | 2007-09-12 | 2009-04-02 | Obihiro Univ Of Agriculture & Veterinary Medicine | メタン発酵方法 |
| CN112375676A (zh) * | 2020-11-19 | 2021-02-19 | 哈尔滨工业大学 | 处理高含固厨余垃圾的水平流厌氧消化反应装置和方法 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03109999A (ja) * | 1989-09-22 | 1991-05-09 | Komatsu Ltd | 廃水処理方法 |
| JP3389625B2 (ja) * | 1993-02-26 | 2003-03-24 | 栗田工業株式会社 | 高温嫌気性処理方法 |
| JPH07124597A (ja) * | 1993-11-04 | 1995-05-16 | Kankyo Eng Kk | 有機性汚泥の処理方法 |
| JPH0975998A (ja) * | 1995-09-08 | 1997-03-25 | Shinko Pantec Co Ltd | 汚泥の消化処理方法およびその装置 |
-
2000
- 2000-03-01 JP JP2000055680A patent/JP4592141B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007007629A (ja) * | 2005-07-04 | 2007-01-18 | Office Neo:Kk | 尿浄化方法及び装置 |
| JP2008253872A (ja) * | 2007-03-30 | 2008-10-23 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | 共発酵方法 |
| JP4709798B2 (ja) * | 2007-03-30 | 2011-06-22 | 三井造船株式会社 | 共発酵方法 |
| JP2009066513A (ja) * | 2007-09-12 | 2009-04-02 | Obihiro Univ Of Agriculture & Veterinary Medicine | メタン発酵方法 |
| CN112375676A (zh) * | 2020-11-19 | 2021-02-19 | 哈尔滨工业大学 | 处理高含固厨余垃圾的水平流厌氧消化反应装置和方法 |
| CN112375676B (zh) * | 2020-11-19 | 2022-04-12 | 哈尔滨工业大学 | 处理高含固厨余垃圾的水平流厌氧消化反应装置和方法 |
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| JP4592141B2 (ja) | 2010-12-01 |
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