JP2002066519A - 生ごみバイオガス化装置 - Google Patents

生ごみバイオガス化装置

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JP2002066519A
JP2002066519A JP2000264130A JP2000264130A JP2002066519A JP 2002066519 A JP2002066519 A JP 2002066519A JP 2000264130 A JP2000264130 A JP 2000264130A JP 2000264130 A JP2000264130 A JP 2000264130A JP 2002066519 A JP2002066519 A JP 2002066519A
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利 伸 行 足
Takeshi Matsushiro
代 武 士 松
Seiichiro Sano
野 誠一郎 佐
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    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 メタンガスの回収率を向上させると共に、廃
液処理設備のBOD負荷を軽減させる。 【解決手段】 生ごみバイオガス化装置は、高温発酵槽
1と、この高温発酵槽1の後段に接続された中温メタン
化槽2とを備えている。このうち、高温発酵槽1は、投
入された生ごみ中の有機物を加水分解菌によって加水分
解すると共に、加水分解された有機物を高温メタン菌に
よってメタン化するためのものである。中温メタン化槽
2は、高温発酵槽1からの排出液中の有機物を中温メタ
ン菌によってメタン化するためのものである。高温発酵
槽1の高温メタン菌によって、投入された生ごみ中の有
機物の大部分が迅速にメタン化される。次に、中温メタ
ン化槽2の中温メタン菌によって、高温発酵槽1でメタ
ン化されずに残った有機物のメタン化と、高温発酵槽1
で蓄積されたプロピオン酸などの有機酸の分解が進めら
れる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、生ごみ中の有機物
を細菌等の微生物によって分解・ガス化してメタンガス
を得るための生ごみバイオガス化装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、生ごみ中の有機物を細菌等の微生
物によって分解・ガス化してメタンガスを得るための生
ごみバイオガス化装置の開発が進められている。そのよ
うな生ごみバイオガス化装置の従来例が、図5及び図6
に示されている。
【0003】まず、図5に示す生ごみバイオガス化装置
は、生ごみ中の有機物の加水分解菌による加水分解から
メタン菌(メタン生成菌)によるメタン化までを、1つ
の発酵槽10内で行うように構成された単層式のもので
ある。また、図6に示す生ごみバイオガス化装置は、生
ごみ中の有機物の加水分解菌による加水分解を行うため
の加水分解槽11と、加水分解槽11で分解された有機
物のメタン菌によるメタン化を行うためのメタン化槽1
2とを備えた2段式のものである。
【0004】上記メタン菌としては、最適温度が55℃
付近である高温メタン菌と37℃付近である中温メタン
菌とが存在するが、従来の生ごみバイオガス化装置で
は、より分解速度の速い高温メタン菌の方が用いられて
いる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述したような従来の
生ごみバイオガス化装置には、以下のような問題点があ
る。すなわち、高温メタン菌による処理では、処理液中
に低級脂肪酸であるプロピオン酸などの有機酸(VF
A)が蓄積しやすく、生ごみの分解率が低下してしま
う。そして、このような有機酸の蓄積を抑制するため
に、ニッケルやコバルトなどの金属塩を少量添加するな
どの必要も生じている。
【0006】そして、従来の生ごみバイオガス化装置か
ら排出される廃液には、上記の有機酸を含むメタン化可
能な有機物(BOD成分)が多量に残存していにもかか
わらず、この廃液をそのまま、好気性処理である活性汚
泥処理によって処理している。このため、投入した生ご
みに対するメタンガスの回収率が低くなってしまうとい
う問題がある。
【0007】また、活性汚泥処理を行う廃液処理設備の
BOD負荷が大きくなるため、活性汚泥の曝気に要する
動力も大きくなり、エネルギー回収率の低下につながる
だけでなく、廃液処理設備の大型化や、廃棄物となる余
剰汚泥の増大を招くという問題も生ずる。
【0008】本発明は、このような点を考慮してなされ
たものであり、メタンガスの回収率を向上させると共
に、廃液処理設備のBOD負荷を軽減させることのでき
るような生ごみバイオガス化装置を提供することを目的
とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】第1の発明 は、生ごみ
中の有機物を高温メタン菌によってメタン化するための
高温発酵槽と、この高温発酵槽の後段に接続され、当該
高温発酵槽からの排出液中の有機物を中温メタン菌によ
ってメタン化するための中温メタン化槽とを備えたこと
を特徴とする生ごみバイオガス化装置である。
【0010】この第1の発明によれば、まず高温発酵槽
の高温メタン菌によって、投入された生ごみ中の有機物
の大部分を迅速にメタン化することができる。次に、中
温メタン化槽の中温メタン菌によって、高温発酵槽でメ
タン化されずに残った有機物をメタン化すると共に、高
温発酵槽で蓄積されたプロピオン酸などの有機酸の分解
を進めることができる。
【0011】第2の発明 は、第1の発明において、前
記高温発酵槽は、前記高温メタン菌の最適温度である5
5℃付近に保たれているものである。
【0012】第3の発明 は、生ごみ中の有機物を微生
物によって加水分解するための加水分解槽と、この加水
分解槽の後段に接続され、前記加水分解槽で加水分解さ
れた有機物を高温メタン菌によってメタン化するための
高温メタン化槽と、この高温メタン化槽の後段に接続さ
れ、当該高温メタン化槽からの排出液中の有機物を中温
メタン菌によってメタン化するための中温メタン化槽と
を備えたことを特徴とする生ごみバイオガス化装置であ
る。
【0013】この第3の発明によれば、まず高温メタン
化槽の高温メタン菌によって、投入された生ごみ中の有
機物の大部分を迅速にメタン化することができる。次
に、中温メタン化槽の中温メタン菌によって、高温メタ
ン化槽でメタン化されずに残った有機物をメタン化する
と共に、高温メタン化槽で蓄積されたプロピオン酸など
の有機酸の分解を進めることができる。
【0014】第4の発明 は、第3の発明において、前
記高温メタン化槽は、前記高温メタン菌の最適温度であ
る55℃付近に保たれているものである。
【0015】第5の発明 は、第1乃至第4のいずれか
の発明において、前記中温メタン化槽は、前記中温メタ
ン菌の最適温度である37℃付近に保たれているもので
ある。
【0016】
【発明の実施の形態】次に、図面を参照して本発明の実
施の形態について説明する。図1及び図2は、本発明に
よる生ごみバイオガス化装置の第1及び第2の実施形態
をそれぞれ示す図である。
【0017】[第1の実施形態]まず、図1により本発
明の第1の実施形態について説明する。
【0018】〈構 成〉図1において、本実施形態の生
ごみバイオガス化装置は、高温発酵槽1と、この高温発
酵槽1の後段に接続された中温メタン化槽2とを備えて
いる。このうち、高温発酵槽1は、投入された生ごみ中
の有機物を加水分解菌によって加水分解すると共に、加
水分解された有機物を高温メタン菌によって(メタン発
酵させて)メタン化するためのものである。この目的の
ため、高温発酵槽1は、高温メタン菌の最適温度である
55℃付近に保たれている。
【0019】また、中温メタン化槽2は、高温発酵槽1
からの排出液中の有機物を中温メタン菌によって(メタ
ン発酵させて)メタン化するためのものである。この目
的のため、中温メタン化槽2は、中温メタン菌の最適温
度である37℃付近に保たれている。
【0020】〈作用効果〉次に、このような構成よりな
る本実施形態の作用効果について説明する。
【0021】本実施形態によれば、まず高温発酵槽1の
高温メタン菌によって、投入された生ごみ中の有機物の
大部分を迅速にメタン化することができる。次に、中温
メタン化槽2の中温メタン菌によって、高温発酵槽1で
メタン化されずに残った有機物をメタン化すると共に、
高温発酵槽1で蓄積されたプロピオン酸などの有機酸の
分解を進めることができる。
【0022】すなわち、図3及び図4の生ごみ処理状況
の経過を示すグラフからも分かるように、高温メタン菌
による処理は、中温メタン菌による処理に比べて処理速
度は速いが、有機酸(VFA)が蓄積されやすくなる性
質を有している(図3及び図4のグラフでは、生ごみの
給液量(L/日)が大きいほど処理速度が速いことを示
している)。
【0023】従って、本実施形態によれば、生ごみの分
解効率を高めてメタンガスの回収率を向上させることが
できる。また、装置から排出される廃液中のBOD濃度
の低下により、廃液処理設備のBOD負荷を軽減させる
ことができる。従って、活性汚泥処理を行う廃液処理設
備を用いる場合、活性汚泥の曝気に要する動力を削減し
てエネルギー回収率を向上させると共に、設備の小型化
や、廃棄物となる余剰汚泥の減少を図ることができる。
【0024】また、前段の高温発酵槽1で過負荷などに
よる高温メタン化菌の活性低下が生じた場合でも、後段
の中温メタン化槽2によるメタン化処理が可能なので、
生ごみバイオガス化装置全体としての処理の悪化を抑制
することができる。
【0025】〈その他〉本実施形態の高温発酵槽1にお
ける加水分解菌としては、最適温度が高温メタン菌と同
様の55℃付近である高温加水分解菌を用いることが好
ましい。このことにより、高温メタン菌に合わせて55
℃付近に保たれた高温発酵槽1において、加水分解菌に
よる加水分解の処理能力を向上させることができる。ま
た、高温加水分解菌を用いることで有機酸の分解率が向
上するので、予め高温発酵槽1において有機酸の分解を
進めておくことで、その後段側での負荷を軽減すること
ができる。
【0026】[第2の実施形態]本実施形態は、図2に
示すように、上記の高温発酵槽1に代えて、加水分解槽
3と高温メタン化槽4とを備えた点で上記第1の実施形
態と異なり、その他の構成は図1に示す上記第1の実施
形態と同様である。
【0027】すなわち、本実施形態の生ごみバイオガス
化装置は、加水分解槽3の後段に高温メタン化槽4が接
続され、この高温メタン化槽4の後段にさらに中温メタ
ン化槽2が接続された構造をなしている。このうち加水
分解槽3は、投入された生ごみ中の有機物を、主に加水
分解菌によって加水分解するためのものである。また、
高温メタン化槽4は、加水分解槽3で分解された有機物
を高温メタン菌によってメタン化するためのものであ
る。
【0028】〈作用効果〉次に、このような構成よりな
る本実施形態の作用効果について説明する。
【0029】本実施形態によれば、まず高温メタン化槽
4の高温メタン菌によって、投入された生ごみ中の有機
物の大部分を迅速にメタン化することができる。次に、
中温メタン化槽2の中温メタン菌によって、高温メタン
化槽4でメタン化されずに残った有機物をメタン化する
と共に、高温メタン化槽4で蓄積されたプロピオン酸な
どの有機酸の分解を進めることができる。
【0030】このため、第1の実施形態の場合と同様、
生ごみの分解効率を高めてメタンガスの回収率を向上さ
せると共に、装置から排出される廃液中のBOD濃度の
低下により、廃液処理設備のBOD負荷を軽減させるこ
とができる。
【0031】また、高温メタン化槽4で過負荷などによ
る高温メタン化菌の活性低下が生じた場合でも、後段の
中温メタン化槽2によるメタン化処理が可能なので、生
ごみバイオガス化装置全体としての処理の悪化を抑制す
ることができる。
【0032】〈その他〉本実施形態の加水分解槽3にお
いても、上記の高温加水分解菌を用いると共に、その最
適温度である55℃付近に保つことで、加水分解の処理
能力を向上させることができる。このことにより、加水
分解槽3を相対的に小型化することができる。また、予
め加水分解槽3において有機酸の分解を進めておくこと
で、その後段側での負荷を軽減することができる。
【0033】
【発明の効果】本発明によれば、まず高温メタン菌によ
って、投入された生ごみ中の有機物の大部分を迅速にメ
タン化することができる。次に、中温メタン菌によっ
て、高温メタン菌による処理ではメタン化されずに残っ
た有機物をメタン化すると共に、高温メタン菌による処
理で蓄積されたプロピオン酸などの有機酸の分解を進め
ることができる。このため、生ごみの分解効率を高めて
メタンガスの回収率を向上させることができる。また、
装置から排出される廃液中のBOD濃度の低下により、
廃液処理設備のBOD負荷を軽減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による生ごみバイオガス化装置の第1の
実施形態を示す模式図。
【図2】本発明による生ごみバイオガス化装置の第2の
実施形態を示す模式図。
【図3】高温メタン菌による生ごみ処理状況の経過を示
すグラフ。
【図4】中温メタン菌による生ごみ処理状況の経過を示
すグラフ。
【図5】従来の単槽式の生ごみバイオガス化装置を示す
模式図。
【図6】従来の2段式の生ごみバイオガス化装置を示す
模式図。
【符号の説明】
1 高温発酵槽 2 中温メタン化槽 3 加水分解槽 4 高温メタン化槽
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C12N 1/00 B09B 3/00 ZABC D (72)発明者 佐 野 誠一郎 東京都港区芝浦一丁目1番1号 株式会社 東芝本社事務所内 Fターム(参考) 4B029 AA02 BB02 DA03 DF01 4B065 AA01X BB22 BC03 BC11 BC50 CA03 CA55 4D004 AA03 BA03 CA18 CA19 DA02 DA03 DA06 4D059 AA07 BA01 BA13 BA31 CA22 CC03 EA02 EA06 EB02 EB06

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】生ごみ中の有機物を高温メタン菌によって
    メタン化するための高温発酵槽と、 この高温発酵槽の後段に接続され、当該高温発酵槽から
    の排出液中の有機物を中温メタン菌によってメタン化す
    るための中温メタン化槽とを備えたことを特徴とする生
    ごみバイオガス化装置。
  2. 【請求項2】前記高温発酵槽は、前記高温メタン菌の最
    適温度である55℃付近に保たれている、ことを特徴と
    する請求項1記載の生ごみバイオガス化装置。
  3. 【請求項3】生ごみ中の有機物を微生物によって加水分
    解するための加水分解槽と、 この加水分解槽の後段に接続され、前記加水分解槽で加
    水分解された有機物を高温メタン菌によってメタン化す
    るための高温メタン化槽と、 この高温メタン化槽の後段に接続され、当該高温メタン
    化槽からの排出液中の有機物を中温メタン菌によってメ
    タン化するための中温メタン化槽とを備えたことを特徴
    とする生ごみバイオガス化装置。
  4. 【請求項4】前記高温メタン化槽は、前記高温メタン菌
    の最適温度である55℃付近に保たれている、ことを特
    徴とする請求項3記載の生ごみバイオガス化装置。
  5. 【請求項5】前記中温メタン化槽は、前記中温メタン菌
    の最適温度である37℃付近に保たれている、ことを特
    徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の生ごみバイ
    オガス化装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007059688A1 (en) * 2005-11-26 2007-05-31 Liguo Ma A method and an apparatus to produce biogas
KR101149430B1 (ko) * 2009-12-23 2012-06-27 대한민국 혐기성 소화조
KR20200038666A (ko) * 2018-10-04 2020-04-14 주식회사 디에이치 유기성 폐기물 처리 장치 및 이를 이용한 초음파 전처리가 결합된 고온-중온 혐기성 소화 운전 방법

Cited By (4)

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