JP2003304893A - 有機酸の製造方法及び製造装置並びに有機酸の保存方法 - Google Patents
有機酸の製造方法及び製造装置並びに有機酸の保存方法Info
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- JP2003304893A JP2003304893A JP2002113442A JP2002113442A JP2003304893A JP 2003304893 A JP2003304893 A JP 2003304893A JP 2002113442 A JP2002113442 A JP 2002113442A JP 2002113442 A JP2002113442 A JP 2002113442A JP 2003304893 A JP2003304893 A JP 2003304893A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、有機性廃棄物から有機酸を効率よ
く生成できる有機酸の製造方法及び製造装置並びに有機
酸の保存方法を提供することを目的とする。 【解決手段】 本発明は、有機性汚泥を加熱処理する加
熱処理装置２、加熱処理装置２から排出される加熱処理
液を嫌気処理する嫌気処理装置１０、嫌気処理装置１０
から排出される嫌気処理液を固液分離し有機酸を得る固
液分離装置２１を備える有機酸の製造装置１である。汚
泥を加熱処理装置２で５０〜１８０℃で加熱処理する
と、汚泥が熱で分解されて可溶性低分子となり、また微
生物膜や動植物膜は熱で破壊され、膜内部の体内物質が
流出する。このため、加熱処理液が嫌気処理装置１０で
嫌気処理されると、有機酸が効率よく生成される。そし
て、固液分離装置２１で嫌気処理液を固液分離すること
により上記有機酸が回収される。
く生成できる有機酸の製造方法及び製造装置並びに有機
酸の保存方法を提供することを目的とする。 【解決手段】 本発明は、有機性汚泥を加熱処理する加
熱処理装置２、加熱処理装置２から排出される加熱処理
液を嫌気処理する嫌気処理装置１０、嫌気処理装置１０
から排出される嫌気処理液を固液分離し有機酸を得る固
液分離装置２１を備える有機酸の製造装置１である。汚
泥を加熱処理装置２で５０〜１８０℃で加熱処理する
と、汚泥が熱で分解されて可溶性低分子となり、また微
生物膜や動植物膜は熱で破壊され、膜内部の体内物質が
流出する。このため、加熱処理液が嫌気処理装置１０で
嫌気処理されると、有機酸が効率よく生成される。そし
て、固液分離装置２１で嫌気処理液を固液分離すること
により上記有機酸が回収される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、酢酸、酪酸、プロ
ピオン酸等の有機酸の製造方法及び製造装置並びに有機
酸の保存方法に関する。
ピオン酸等の有機酸の製造方法及び製造装置並びに有機
酸の保存方法に関する。
【０００２】
【従来技術】有機酸は、例えば排水中の窒素分を除去す
る循環脱窒法に使用する炭素源として、高価なメタノー
ルに代わるものとして有用である。特に、循環脱窒法を
適用する脱窒設備が大規模になる場合には、メタノール
を用いると、大幅に運転コストがかかるため、炭素源と
してメタノールの代わりに有機酸を用いることは、運転
コスト低減の観点から、極めて望ましい。
る循環脱窒法に使用する炭素源として、高価なメタノー
ルに代わるものとして有用である。特に、循環脱窒法を
適用する脱窒設備が大規模になる場合には、メタノール
を用いると、大幅に運転コストがかかるため、炭素源と
してメタノールの代わりに有機酸を用いることは、運転
コスト低減の観点から、極めて望ましい。
【０００３】このような有機酸を製造する方法として、
従来、例えば２０００年度下水道新技術研究所年報〔１
／２巻〕ｐ．１２３〜１２８に開示されるものがある。
この年報には、沈殿池で発生する汚泥等の有機性廃棄物
を発酵槽に導入し、発酵槽での酸発酵により有機酸を得
る方法が開示されている。
従来、例えば２０００年度下水道新技術研究所年報〔１
／２巻〕ｐ．１２３〜１２８に開示されるものがある。
この年報には、沈殿池で発生する汚泥等の有機性廃棄物
を発酵槽に導入し、発酵槽での酸発酵により有機酸を得
る方法が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た従来の方法は以下に示す課題を有する。
た従来の方法は以下に示す課題を有する。
【０００５】すなわち従来の方法では、発酵槽の温度が
３５℃以下であり低いものであった。このため、発酵槽
において有機酸が効率よく生成されず、有機酸の生成に
多大な時間を要していた。
３５℃以下であり低いものであった。このため、発酵槽
において有機酸が効率よく生成されず、有機酸の生成に
多大な時間を要していた。
【０００６】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であり、有機性廃棄物から有機酸を効率よく生成できる
有機酸の製造方法及び製造装置並びに有機酸の保存方法
を提供することを目的とする。
であり、有機性廃棄物から有機酸を効率よく生成できる
有機酸の製造方法及び製造装置並びに有機酸の保存方法
を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、有機性廃棄物を加熱処理する加熱処理装
置と、前記加熱処理装置で加熱処理される加熱処理液を
嫌気処理する嫌気処理装置と、前記嫌気処理装置で嫌気
処理される嫌気処理液を固液分離して有機酸を得る固液
分離装置とを備えることを特徴とする有機酸の製造装置
である。
め、本発明は、有機性廃棄物を加熱処理する加熱処理装
置と、前記加熱処理装置で加熱処理される加熱処理液を
嫌気処理する嫌気処理装置と、前記嫌気処理装置で嫌気
処理される嫌気処理液を固液分離して有機酸を得る固液
分離装置とを備えることを特徴とする有機酸の製造装置
である。
【０００８】この製造装置によれば、有機性廃棄物が加
熱処理装置によって５０〜１８０℃で加熱処理される
と、有機性廃棄物が熱で分解されて可溶性の低分子とな
り、また微生物膜や動植物膜は熱で破壊され、膜内部の
体内物質が流出する。このため、このような低分子の可
溶性物質や微生物の体内物質を含む加熱処理液が嫌気処
理装置で嫌気処理されると、嫌気処理装置で有機酸が効
率よく生成される。ここで、嫌気処理液には有機酸のほ
か固形物が含まれている。そこで、固液分離装置により
嫌気処理液を固液分離すると、上記有機酸が回収され
る。
熱処理装置によって５０〜１８０℃で加熱処理される
と、有機性廃棄物が熱で分解されて可溶性の低分子とな
り、また微生物膜や動植物膜は熱で破壊され、膜内部の
体内物質が流出する。このため、このような低分子の可
溶性物質や微生物の体内物質を含む加熱処理液が嫌気処
理装置で嫌気処理されると、嫌気処理装置で有機酸が効
率よく生成される。ここで、嫌気処理液には有機酸のほ
か固形物が含まれている。そこで、固液分離装置により
嫌気処理液を固液分離すると、上記有機酸が回収され
る。
【０００９】上記嫌気処理装置が、前記加熱処理液が嫌
気処理される嫌気処理槽と、前記嫌気処理槽に酸素を導
入する酸素導入手段と、前記嫌気処理槽における槽内液
の酸化還元電位を測定する電位測定装置と、前記電位測
定装置で測定される酸化還元電位に基づいて前記酸素導
入手段を制御し、前記嫌気処理槽に導入する酸素の量を
調整する制御手段とを備えることが好ましい。
気処理される嫌気処理槽と、前記嫌気処理槽に酸素を導
入する酸素導入手段と、前記嫌気処理槽における槽内液
の酸化還元電位を測定する電位測定装置と、前記電位測
定装置で測定される酸化還元電位に基づいて前記酸素導
入手段を制御し、前記嫌気処理槽に導入する酸素の量を
調整する制御手段とを備えることが好ましい。
【００１０】この場合、嫌気処理槽において、電位測定
装置により測定される槽内液の酸化還元電位に基づき、
制御手段により酸素導入手段を制御し、酸化還元電位が
−０〜−３００ｍＶの範囲となるよう嫌気処理槽に導入
する酸素量を調整することが可能となる。この場合、嫌
気処理槽において有機酸の発酵速度が速くなるため、有
機酸が多量に且つ短時間で生成される。
装置により測定される槽内液の酸化還元電位に基づき、
制御手段により酸素導入手段を制御し、酸化還元電位が
−０〜−３００ｍＶの範囲となるよう嫌気処理槽に導入
する酸素量を調整することが可能となる。この場合、嫌
気処理槽において有機酸の発酵速度が速くなるため、有
機酸が多量に且つ短時間で生成される。
【００１１】上記製造装置は、前記固液分離装置の下流
側に設けられ、有機酸を貯留する有機酸貯留槽と、前記
固液分離装置の下流側であって前記有機酸貯留槽の上流
側に設けられ、アンモニア性窒素を吸着する吸着材を備
えた吸着装置とを更に備えることが好ましい。
側に設けられ、有機酸を貯留する有機酸貯留槽と、前記
固液分離装置の下流側であって前記有機酸貯留槽の上流
側に設けられ、アンモニア性窒素を吸着する吸着材を備
えた吸着装置とを更に備えることが好ましい。
【００１２】この場合、吸着装置において、吸着材によ
りアンモニア性窒素が十分に除去される。こうして得ら
れる有機酸は、排水の硝酸性窒素除去用の有機物源とし
て有効利用することが可能となる。
りアンモニア性窒素が十分に除去される。こうして得ら
れる有機酸は、排水の硝酸性窒素除去用の有機物源とし
て有効利用することが可能となる。
【００１３】また本発明は、有機性廃棄物を５０〜１８
０℃で加熱処理する加熱工程と、前記加熱工程で得られ
る加熱処理液を嫌気処理する嫌気処理工程と、前記嫌気
処理工程で得られる嫌気処理液を固液分離して有機酸を
得る固液分離工程とを含むことを特徴とする有機酸の製
造方法である。
０℃で加熱処理する加熱工程と、前記加熱工程で得られ
る加熱処理液を嫌気処理する嫌気処理工程と、前記嫌気
処理工程で得られる嫌気処理液を固液分離して有機酸を
得る固液分離工程とを含むことを特徴とする有機酸の製
造方法である。
【００１４】この製造方法によれば、有機性廃棄物を５
０〜１８０℃で加熱処理すると、有機性廃棄物は熱で分
解され、可溶性の低分子となり、また微生物膜や動植物
膜は熱で破壊され、膜内部の体内物質が流出する。この
ため、このような低分子の可溶性物質や微生物の体内物
質を含む加熱処理液が嫌気処理されると、有機酸が効率
よく生成される。ここで、嫌気処理液には有機酸のほか
固形物が含まれている。このため、嫌気処理液の固液分
離により上記有機酸が回収される。
０〜１８０℃で加熱処理すると、有機性廃棄物は熱で分
解され、可溶性の低分子となり、また微生物膜や動植物
膜は熱で破壊され、膜内部の体内物質が流出する。この
ため、このような低分子の可溶性物質や微生物の体内物
質を含む加熱処理液が嫌気処理されると、有機酸が効率
よく生成される。ここで、嫌気処理液には有機酸のほか
固形物が含まれている。このため、嫌気処理液の固液分
離により上記有機酸が回収される。
【００１５】上記嫌気処理工程は、前記加熱処理液の酸
化還元電位を測定する電位測定工程と、前記電位測定工
程で測定される酸化還元電位に基づき、酸化還元電位が
−０〜−３００ｍＶとなるように前記有機酸に酸素を導
入する酸素導入工程とを含むことが好ましい。
化還元電位を測定する電位測定工程と、前記電位測定工
程で測定される酸化還元電位に基づき、酸化還元電位が
−０〜−３００ｍＶとなるように前記有機酸に酸素を導
入する酸素導入工程とを含むことが好ましい。
【００１６】この場合、嫌気処理工程において有機酸の
発酵速度が速くなるため、有機酸が多量に且つ短時間で
生成される。
発酵速度が速くなるため、有機酸が多量に且つ短時間で
生成される。
【００１７】更に本発明は、上記有機酸に塩類を添加す
ることを特徴とする有機酸の保存方法である。
ることを特徴とする有機酸の保存方法である。
【００１８】上記のようにして回収される有機酸には多
量の微生物が混入している。このため、そのままの状態
にすると微生物により発酵が進み、有機酸は、低分子の
有機酸になるか、炭酸ガス及び水に変換され、有機酸濃
度が低下する。そこで、上記のようにして回収される有
機酸に塩類を添加すると、微生物は、その膜の浸透圧変
化で死滅するか又は、生育が阻害される。このため、発
酵は抑制され、有機酸を長期間保存することが可能とな
る。
量の微生物が混入している。このため、そのままの状態
にすると微生物により発酵が進み、有機酸は、低分子の
有機酸になるか、炭酸ガス及び水に変換され、有機酸濃
度が低下する。そこで、上記のようにして回収される有
機酸に塩類を添加すると、微生物は、その膜の浸透圧変
化で死滅するか又は、生育が阻害される。このため、発
酵は抑制され、有機酸を長期間保存することが可能とな
る。
【００１９】更にまた本発明は、上記有機酸の酸化還元
電位を測定する電位測定工程と、前記電位測定工程で測
定される酸化還元電位に基づき、酸化還元電位が−０〜
−３００ｍＶとなるように上記有機酸に酸素を導入する
酸素導入工程とを含むことを特徴とする有機酸の保存方
法である。
電位を測定する電位測定工程と、前記電位測定工程で測
定される酸化還元電位に基づき、酸化還元電位が−０〜
−３００ｍＶとなるように上記有機酸に酸素を導入する
酸素導入工程とを含むことを特徴とする有機酸の保存方
法である。
【００２０】この場合、有機酸においてメタン菌の生育
が阻害されるため、メタン菌による有機酸の分解が十分
に防止される。このため、発酵は抑制され、有機酸を長
期間保存することが可能となる。
が阻害されるため、メタン菌による有機酸の分解が十分
に防止される。このため、発酵は抑制され、有機酸を長
期間保存することが可能となる。
【００２１】なお、本発明において、酸化還元電位と
は、電位測定装置としての酸化還元電位計を用いて測定
した値を言う。
は、電位測定装置としての酸化還元電位計を用いて測定
した値を言う。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
詳細に説明する。
詳細に説明する。
【００２３】図１は、本発明による有機酸の製造装置の
第１実施形態を示す概略図であり、有機性廃棄物として
の有機性汚泥から有機酸を製造する製造装置を示すもの
である。この有機性汚泥としては、例えば有機性排水の
処理設備で得られた沈殿物、処理設備を構成する生物処
理槽で発生した余剰汚泥又はこれらの混合汚泥など、有
機性排水の処理設備における有機性廃棄物が用いられ
る。
第１実施形態を示す概略図であり、有機性廃棄物として
の有機性汚泥から有機酸を製造する製造装置を示すもの
である。この有機性汚泥としては、例えば有機性排水の
処理設備で得られた沈殿物、処理設備を構成する生物処
理槽で発生した余剰汚泥又はこれらの混合汚泥など、有
機性排水の処理設備における有機性廃棄物が用いられ
る。
【００２４】図１に示すように、有機酸の製造装置１
は、有機性汚泥を加熱する加熱処理装置２を備えてい
る。加熱処理装置２は、加熱反応タンク３を備えてお
り、加熱反応タンク３には汚泥導入ライン４が接続され
ている。加熱反応タンク３には、槽内液の温度を均一に
するための攪拌機５が設けられ、攪拌機５は、モータ６
と、モータ６に接続される回転軸７と、回転軸７に固定
される攪拌羽根８とから構成されている。また加熱反応
タンク３には、蒸気導入ライン９を介して蒸気源が接続
されている。蒸気は、加熱反応タンク３の槽内液を加熱
する熱源となるものである。
は、有機性汚泥を加熱する加熱処理装置２を備えてい
る。加熱処理装置２は、加熱反応タンク３を備えてお
り、加熱反応タンク３には汚泥導入ライン４が接続され
ている。加熱反応タンク３には、槽内液の温度を均一に
するための攪拌機５が設けられ、攪拌機５は、モータ６
と、モータ６に接続される回転軸７と、回転軸７に固定
される攪拌羽根８とから構成されている。また加熱反応
タンク３には、蒸気導入ライン９を介して蒸気源が接続
されている。蒸気は、加熱反応タンク３の槽内液を加熱
する熱源となるものである。
【００２５】製造装置１は、加熱処理装置２で得られる
加熱処理液を嫌気処理する嫌気処理装置１０を備えてい
る。嫌気処理装置１０は、加熱処理液が嫌気処理される
嫌気性反応タンク（嫌気処理槽）１１を備えており、嫌
気性反応タンク１１と加熱反応タンク３は、加熱処理液
導入ライン１２によって接続されている。嫌気性反応タ
ンク１１には、槽内液の温度を均一にするための攪拌機
１３が設けられ、攪拌機１３は、モータ１４と、モータ
１４に接続される回転軸１５と、回転軸１５に固定され
る攪拌羽根１６とから構成されている。また嫌気性反応
タンク１１には、槽内液の酸化還元電位（以下、「ＯＲ
Ｐ」という）を測定するＯＲＰ測定計１７が設けられて
いる。また嫌気性反応タンク１１及び蒸気導入ライン９
は、分岐ライン１８によって接続されている。更に嫌気
性反応タンク１１には、空気導入ライン１９を介して空
気源が接続されている。なお、空気導入ライン１９及び
空気源により酸素導入手段が構成されている。
加熱処理液を嫌気処理する嫌気処理装置１０を備えてい
る。嫌気処理装置１０は、加熱処理液が嫌気処理される
嫌気性反応タンク（嫌気処理槽）１１を備えており、嫌
気性反応タンク１１と加熱反応タンク３は、加熱処理液
導入ライン１２によって接続されている。嫌気性反応タ
ンク１１には、槽内液の温度を均一にするための攪拌機
１３が設けられ、攪拌機１３は、モータ１４と、モータ
１４に接続される回転軸１５と、回転軸１５に固定され
る攪拌羽根１６とから構成されている。また嫌気性反応
タンク１１には、槽内液の酸化還元電位（以下、「ＯＲ
Ｐ」という）を測定するＯＲＰ測定計１７が設けられて
いる。また嫌気性反応タンク１１及び蒸気導入ライン９
は、分岐ライン１８によって接続されている。更に嫌気
性反応タンク１１には、空気導入ライン１９を介して空
気源が接続されている。なお、空気導入ライン１９及び
空気源により酸素導入手段が構成されている。
【００２６】嫌気性反応タンク１１には、嫌気処理液導
入ライン２０を介して汚泥分離装置（固液分離装置）２
１が接続され、汚泥分離装置２１と嫌気性反応タンク１
１は、汚泥返送ライン２２によって接続されている。汚
泥分離装置２１としては、例えば機械的濃縮を行う遠心
分離機が用いられる。但し、汚泥分離装置２１は、汚泥
と有機酸とを分離できるものであれば如何なるものであ
ってもよい。従って、汚泥分離装置２１としては、上記
遠心分離機のほか、重力濃縮を行う凝集沈殿装置（シッ
クナー）又はポリマー、ＰＡＣ（ポリ塩化アルミニウ
ム）、塩化第２鉄、塩化アルミニウム等の凝集剤の添加
により固液分離を行う凝集槽も用いることができる。上
記汚泥分離装置２１により嫌気処理液から固形分を除去
し、有機酸を得ることが可能であり、除去した汚泥は汚
泥返送ライン２２により嫌気性反応タンク１１に返送す
ることが可能である。
入ライン２０を介して汚泥分離装置（固液分離装置）２
１が接続され、汚泥分離装置２１と嫌気性反応タンク１
１は、汚泥返送ライン２２によって接続されている。汚
泥分離装置２１としては、例えば機械的濃縮を行う遠心
分離機が用いられる。但し、汚泥分離装置２１は、汚泥
と有機酸とを分離できるものであれば如何なるものであ
ってもよい。従って、汚泥分離装置２１としては、上記
遠心分離機のほか、重力濃縮を行う凝集沈殿装置（シッ
クナー）又はポリマー、ＰＡＣ（ポリ塩化アルミニウ
ム）、塩化第２鉄、塩化アルミニウム等の凝集剤の添加
により固液分離を行う凝集槽も用いることができる。上
記汚泥分離装置２１により嫌気処理液から固形分を除去
し、有機酸を得ることが可能であり、除去した汚泥は汚
泥返送ライン２２により嫌気性反応タンク１１に返送す
ることが可能である。
【００２７】汚泥分離装置２１には、ライン２３を介し
て有機酸貯留槽２４が接続されており、有機酸貯留槽２
４には有機酸が貯留されるようになっている。
て有機酸貯留槽２４が接続されており、有機酸貯留槽２
４には有機酸が貯留されるようになっている。
【００２８】なお、加熱処理液導入ライン１２及び汚泥
導入ライン４はいずれも、熱交換器２５を通り、嫌気処
理液導入ライン２０及び汚泥導入ライン４はいずれも熱
交換器２６を通ることが好ましい。この場合、熱交換器
２５においては、加熱処理液導入ライン１２を通る加熱
処理液の熱によって汚泥導入ライン４を通る汚泥が予熱
され、熱交換器２６においては、嫌気処理液導入ライン
２０を通る嫌気処理液の熱によって汚泥導入ライン４を
通る汚泥が予熱される。このため、加熱反応タンク３に
おいて容易に汚泥を加熱でき、加熱に要する運転コスト
の低減を図ることができる。
導入ライン４はいずれも、熱交換器２５を通り、嫌気処
理液導入ライン２０及び汚泥導入ライン４はいずれも熱
交換器２６を通ることが好ましい。この場合、熱交換器
２５においては、加熱処理液導入ライン１２を通る加熱
処理液の熱によって汚泥導入ライン４を通る汚泥が予熱
され、熱交換器２６においては、嫌気処理液導入ライン
２０を通る嫌気処理液の熱によって汚泥導入ライン４を
通る汚泥が予熱される。このため、加熱反応タンク３に
おいて容易に汚泥を加熱でき、加熱に要する運転コスト
の低減を図ることができる。
【００２９】次に、前述した有機酸の製造装置１を用い
た有機酸の製造方法について説明する。
た有機酸の製造方法について説明する。
【００３０】まず有機性汚泥を、汚泥導入ライン４を経
て加熱反応タンク３に導入する。加熱反応タンク３には
蒸気源から蒸気導入ライン９を経て蒸気を導入し、槽内
液を所定温度５０〜１８０℃で加熱する。これにより、
加熱反応タンク３に導入される汚泥は加熱処理され（加
熱工程）、有機性汚泥が熱で分解されて可溶性の低分子
となり、また微生物膜や動植物膜は熱で破壊され、膜内
部の体内物質が流出する。
て加熱反応タンク３に導入する。加熱反応タンク３には
蒸気源から蒸気導入ライン９を経て蒸気を導入し、槽内
液を所定温度５０〜１８０℃で加熱する。これにより、
加熱反応タンク３に導入される汚泥は加熱処理され（加
熱工程）、有機性汚泥が熱で分解されて可溶性の低分子
となり、また微生物膜や動植物膜は熱で破壊され、膜内
部の体内物質が流出する。
【００３１】槽内液の温度が５０℃未満では、温度が低
すぎて汚泥が分解されず、嫌気性反応タンク１１におい
て有機酸が十分に生成されなくなり、槽内液の温度が１
８０℃を超えると、混入している不純物により、配管内
におけるスケールの発生が多くなる。
すぎて汚泥が分解されず、嫌気性反応タンク１１におい
て有機酸が十分に生成されなくなり、槽内液の温度が１
８０℃を超えると、混入している不純物により、配管内
におけるスケールの発生が多くなる。
【００３２】また槽内液の加熱時間は好ましくは１０分
〜３時間であり、より好ましくは２０分〜６０分であ
る。加熱時間が１０分未満では汚泥の分解が不十分とな
る傾向があり、３時間を超えると、加熱するエネルギー
が増大し、不経済となる傾向がある。
〜３時間であり、より好ましくは２０分〜６０分であ
る。加熱時間が１０分未満では汚泥の分解が不十分とな
る傾向があり、３時間を超えると、加熱するエネルギー
が増大し、不経済となる傾向がある。
【００３３】更に加熱反応タンク３の内部圧力は、１０
０〜５００ｋＰａとすることが好ましい。内部圧力が１
００ｋＰａ未満では、内部圧力が大気圧より低くなるの
で、加温が難しくなる傾向があり、内部圧力が５００ｋ
Ｐａを超えると、加熱反応タンク３の管理が難しくなる
傾向がある。
０〜５００ｋＰａとすることが好ましい。内部圧力が１
００ｋＰａ未満では、内部圧力が大気圧より低くなるの
で、加温が難しくなる傾向があり、内部圧力が５００ｋ
Ｐａを超えると、加熱反応タンク３の管理が難しくなる
傾向がある。
【００３４】加熱反応タンク３で得られた加熱処理液
は、加熱処理液導入ライン１２を経て嫌気性反応タンク
１１に導入して嫌気処理する（嫌気処理工程）。このと
き、加熱処理液は、上記のような低分子の可溶性物質や
微生物の体内物質を含んでおり、これらは嫌気性菌によ
って容易に分解されるものである。このため、嫌気性反
応タンク１１で嫌気処理がなされると、嫌気性反応タン
ク１１で有機酸が効率よく生成される。
は、加熱処理液導入ライン１２を経て嫌気性反応タンク
１１に導入して嫌気処理する（嫌気処理工程）。このと
き、加熱処理液は、上記のような低分子の可溶性物質や
微生物の体内物質を含んでおり、これらは嫌気性菌によ
って容易に分解されるものである。このため、嫌気性反
応タンク１１で嫌気処理がなされると、嫌気性反応タン
ク１１で有機酸が効率よく生成される。
【００３５】嫌気性反応タンク１１においては、空気源
から空気導入ライン１９を経て嫌気性反応タンク１１に
空気を導入することが好ましい。このとき、ＯＲＰ測定
計１７でＯＲＰ値を測定し（電位測定工程）、測定され
たＯＲＰ値に基づき、ＯＲＰ値が−０〜−３００ｍＶ、
好適には−５０〜−１５０ｍＶとなるように空気の導入
量を調整する（酸素導入工程）。これにより、有機酸の
発酵速度が速くなるため、有機酸が多量に且つ短時間で
生成される。
から空気導入ライン１９を経て嫌気性反応タンク１１に
空気を導入することが好ましい。このとき、ＯＲＰ測定
計１７でＯＲＰ値を測定し（電位測定工程）、測定され
たＯＲＰ値に基づき、ＯＲＰ値が−０〜−３００ｍＶ、
好適には−５０〜−１５０ｍＶとなるように空気の導入
量を調整する（酸素導入工程）。これにより、有機酸の
発酵速度が速くなるため、有機酸が多量に且つ短時間で
生成される。
【００３６】また嫌気性反応タンク１１の槽内液中に
は、蒸気を導入して槽内液の温度を、２０〜１００℃、
好ましくは３０〜７０℃とする。槽内液の温度が２０℃
未満では、酸発酵速度が非常に遅くなる傾向があり、１
００℃を超えると、微生物の耐熱種が極端に少なくな
り、生育速度も極端に低下するので、酸発酵がほとんど
停止する。蒸気は、蒸気源から蒸気導入ライン９、分岐
ライン１８を経て嫌気性反応タンク１１に導入する。
は、蒸気を導入して槽内液の温度を、２０〜１００℃、
好ましくは３０〜７０℃とする。槽内液の温度が２０℃
未満では、酸発酵速度が非常に遅くなる傾向があり、１
００℃を超えると、微生物の耐熱種が極端に少なくな
り、生育速度も極端に低下するので、酸発酵がほとんど
停止する。蒸気は、蒸気源から蒸気導入ライン９、分岐
ライン１８を経て嫌気性反応タンク１１に導入する。
【００３７】嫌気性反応タンク１１の嫌気処理液は、嫌
気処理液導入ライン２０を経て汚泥分離装置２１に導入
する。このとき、嫌気処理液には、汚泥及び有機酸が含
まれており、汚泥分離装置２１により嫌気処理液から汚
泥を除去して有機酸を分離することができる（固液分離
工程）。
気処理液導入ライン２０を経て汚泥分離装置２１に導入
する。このとき、嫌気処理液には、汚泥及び有機酸が含
まれており、汚泥分離装置２１により嫌気処理液から汚
泥を除去して有機酸を分離することができる（固液分離
工程）。
【００３８】除去した汚泥は、汚泥返送ライン２２を経
て嫌気性反応タンク１１に返送することが好ましい。こ
の場合、返送汚泥中には多量の微生物が含まれるため、
嫌気性反応タンク１１において有機酸発酵が速やかに進
行する。
て嫌気性反応タンク１１に返送することが好ましい。こ
の場合、返送汚泥中には多量の微生物が含まれるため、
嫌気性反応タンク１１において有機酸発酵が速やかに進
行する。
【００３９】分離した有機酸は、ライン２３を経て有機
酸貯留槽２４に導入し、ここで有機酸を貯留する。こう
して有機性汚泥が有価物である有機酸として回収され、
有機性汚泥が有効に利用されることになる。
酸貯留槽２４に導入し、ここで有機酸を貯留する。こう
して有機性汚泥が有価物である有機酸として回収され、
有機性汚泥が有効に利用されることになる。
【００４０】次に、こうして製造された有機酸の保存方
法について説明する。
法について説明する。
【００４１】上記のようにして製造された有機酸には多
量の微生物が混入している。このため、そのままの状態
では微生物により発酵が進み、有機酸は、低分子の有機
酸になるか、炭酸ガス及び水に変換される。
量の微生物が混入している。このため、そのままの状態
では微生物により発酵が進み、有機酸は、低分子の有機
酸になるか、炭酸ガス及び水に変換される。
【００４２】そこで、有機酸に塩類を添加する。これに
より、微生物は、微生物膜の浸透圧変化で死滅するか又
は、生育が阻害される。このため、発酵は抑制され、有
機酸を長期間保存することが可能となる。ここで、塩類
としては、例えば塩化ナトリウム、塩化カリウム、硫酸
ナトリウム、硫酸カリウム、硝酸ナトリウム、硝酸カリ
ウム等が挙げられる。これらのうち、有機酸中の微生物
を死滅させたり生育を阻害するためには塩化ナトリウム
が有効である。
より、微生物は、微生物膜の浸透圧変化で死滅するか又
は、生育が阻害される。このため、発酵は抑制され、有
機酸を長期間保存することが可能となる。ここで、塩類
としては、例えば塩化ナトリウム、塩化カリウム、硫酸
ナトリウム、硫酸カリウム、硝酸ナトリウム、硝酸カリ
ウム等が挙げられる。これらのうち、有機酸中の微生物
を死滅させたり生育を阻害するためには塩化ナトリウム
が有効である。
【００４３】塩類は通常、有機酸貯留槽２４の槽内液中
の濃度が５００〜５０，０００ｍｇ／ｌ、好ましくは
５，０００〜１０，０００ｍｇ／ｌとなるように添加す
る。５００ｍｇ／ｌ未満では、メタン菌等の増殖で有機
酸の発酵が進み、有機酸がメタンガス、炭酸ガスや水等
に分解され、有機酸の保存ができなくなる傾向があり、
５０，０００ｍｇ／ｌを超えると、脱窒に使用する時、
注入後の有機酸の希釈倍率が少なく、脱窒菌の生育阻害
が起こる傾向がある。塩類の濃度を５００〜５０，００
０ｍｇ／ｌの範囲内とすると、有機酸貯留槽２４に貯留
された有機酸をそのまま排水処理の硝酸性窒素除去に使
用しても、脱窒反応に影響が出なくなる。
の濃度が５００〜５０，０００ｍｇ／ｌ、好ましくは
５，０００〜１０，０００ｍｇ／ｌとなるように添加す
る。５００ｍｇ／ｌ未満では、メタン菌等の増殖で有機
酸の発酵が進み、有機酸がメタンガス、炭酸ガスや水等
に分解され、有機酸の保存ができなくなる傾向があり、
５０，０００ｍｇ／ｌを超えると、脱窒に使用する時、
注入後の有機酸の希釈倍率が少なく、脱窒菌の生育阻害
が起こる傾向がある。塩類の濃度を５００〜５０，００
０ｍｇ／ｌの範囲内とすると、有機酸貯留槽２４に貯留
された有機酸をそのまま排水処理の硝酸性窒素除去に使
用しても、脱窒反応に影響が出なくなる。
【００４４】また有機酸は、次のようにして保存するこ
とも可能である。すなわち図３に示すように、有機酸貯
留槽２４にＯＲＰ測定計２７を設けると共に、散気管２
８を設け、ＯＲＰ測定計２７によりＯＲＰ値を測定し
（電位測定工程）、ＯＲＰ値が−０〜−３００ｍＶとな
るよう、散気管２８から有機酸に導入する空気の量を調
整する（酸素導入工程）。散気管２８にはブロワ２９に
よりライン２９ａを経て空気を導入する。これによりメ
タン菌の生育が阻害され、メタン菌による有機酸の分解
が十分に防止される。
とも可能である。すなわち図３に示すように、有機酸貯
留槽２４にＯＲＰ測定計２７を設けると共に、散気管２
８を設け、ＯＲＰ測定計２７によりＯＲＰ値を測定し
（電位測定工程）、ＯＲＰ値が−０〜−３００ｍＶとな
るよう、散気管２８から有機酸に導入する空気の量を調
整する（酸素導入工程）。散気管２８にはブロワ２９に
よりライン２９ａを経て空気を導入する。これによりメ
タン菌の生育が阻害され、メタン菌による有機酸の分解
が十分に防止される。
【００４５】次に、本発明による有機酸の製造装置の第
２実施形態について図３を参照して説明する。なお、図
３において、第１実施形態と同一又は同等の構成要素に
ついては同一の符号を付すこととする。
２実施形態について図３を参照して説明する。なお、図
３において、第１実施形態と同一又は同等の構成要素に
ついては同一の符号を付すこととする。
【００４６】図３は、本発明による有機酸の製造装置の
第２実施形態を示す概略図である。図３に示すように、
本実施形態の有機酸製造装置３０は、汚泥分離装置２１
の下流側であって有機酸貯留槽２４の上流側に、吸着材
３１を備えた吸着塔（吸着装置）３２を更に備える点で
第１実施形態の有機酸製造装置１と相違する。ここで、
吸着材３１としては、例えばゼオライトのほか、イオン
交換樹脂等が挙げられるが、これらのうち安価であるこ
とから、ゼオライトが好ましい。また吸着塔３２と汚泥
分離装置２１はライン３３によって接続され、吸着塔３
２と汚泥貯留槽２３はライン３４によって接続されてい
る。
第２実施形態を示す概略図である。図３に示すように、
本実施形態の有機酸製造装置３０は、汚泥分離装置２１
の下流側であって有機酸貯留槽２４の上流側に、吸着材
３１を備えた吸着塔（吸着装置）３２を更に備える点で
第１実施形態の有機酸製造装置１と相違する。ここで、
吸着材３１としては、例えばゼオライトのほか、イオン
交換樹脂等が挙げられるが、これらのうち安価であるこ
とから、ゼオライトが好ましい。また吸着塔３２と汚泥
分離装置２１はライン３３によって接続され、吸着塔３
２と汚泥貯留槽２３はライン３４によって接続されてい
る。
【００４７】汚泥分離装置２１により分離された有機酸
にアンモニア性窒素が含まれている場合、汚泥分離装置
２１からライン３３を経て有機酸が吸着塔３２に導入さ
れると、有機酸は吸着材３１を通過する。このとき、吸
着材３１においてアンモニア性窒素が十分に除去され
る。アンモニア性窒素が除去された有機酸はライン３４
を経て有機酸貯留槽２４に貯留され、この有機酸は、排
水の硝酸性窒素除去用の有機物源として有効利用するこ
とができる。
にアンモニア性窒素が含まれている場合、汚泥分離装置
２１からライン３３を経て有機酸が吸着塔３２に導入さ
れると、有機酸は吸着材３１を通過する。このとき、吸
着材３１においてアンモニア性窒素が十分に除去され
る。アンモニア性窒素が除去された有機酸はライン３４
を経て有機酸貯留槽２４に貯留され、この有機酸は、排
水の硝酸性窒素除去用の有機物源として有効利用するこ
とができる。
【００４８】なお、吸着材３１に多量のアンモニア性窒
素が吸着されると、やがて吸着性能が低下する。そのよ
うな場合には、吸着材３１を空気で曝気し、生物学的に
アンモニア性窒素を硝化し、硝酸として除去する。又は
吸着材３１に８０〜１４０℃の高温蒸気を吹き込み、ア
ンモニア性窒素をアンモニアガスとして除去する。
素が吸着されると、やがて吸着性能が低下する。そのよ
うな場合には、吸着材３１を空気で曝気し、生物学的に
アンモニア性窒素を硝化し、硝酸として除去する。又は
吸着材３１に８０〜１４０℃の高温蒸気を吹き込み、ア
ンモニア性窒素をアンモニアガスとして除去する。
【００４９】本発明は、前述した実施形態に限定される
ものではない。例えば上記実施形態は、有機性汚泥から
有機酸を製造する装置に係るものであるが、有機性汚泥
に限定されず、有機性廃棄物であれば、生ごみであって
もよい。
ものではない。例えば上記実施形態は、有機性汚泥から
有機酸を製造する装置に係るものであるが、有機性汚泥
に限定されず、有機性廃棄物であれば、生ごみであって
もよい。
【００５０】また上記第１及び第２実施形態では、嫌気
処理装置１０において、ＯＲＰ測定計１７で測定される
ＯＲＰ値に基づき、ＯＲＰ値が−０〜−３００ｍＶの範
囲内の値となるよう、制御装置により空気の導入量を制
御するようにすることが好ましい。この場合、ＯＲＰ値
が確実に上記範囲内の値とされるため、嫌気性反応タン
ク１１においてより効率よく有機酸を生成することがで
きる。
処理装置１０において、ＯＲＰ測定計１７で測定される
ＯＲＰ値に基づき、ＯＲＰ値が−０〜−３００ｍＶの範
囲内の値となるよう、制御装置により空気の導入量を制
御するようにすることが好ましい。この場合、ＯＲＰ値
が確実に上記範囲内の値とされるため、嫌気性反応タン
ク１１においてより効率よく有機酸を生成することがで
きる。
【００５１】更に上記第１及び第２実施形態では、汚泥
分離装置２１から汚泥返送ライン２２を経て嫌気性反応
タンク１１に汚泥を返送しているが、汚泥分離装置２１
で分離された汚泥を嫌気性反応タンク１１に導入する代
わりに、有機酸の製造装置１，３０の運転開始時におい
て、作業者が、活性汚泥又は有機性排水の処理設備で得
られた沈殿物を直接嫌気性反応タンク１１に導入しても
良い。この場合でも、活性汚泥、沈殿物に多量の微生物
が混入しているため、嫌気性反応タンク１１において有
機酸発酵が速やかに進行する。
分離装置２１から汚泥返送ライン２２を経て嫌気性反応
タンク１１に汚泥を返送しているが、汚泥分離装置２１
で分離された汚泥を嫌気性反応タンク１１に導入する代
わりに、有機酸の製造装置１，３０の運転開始時におい
て、作業者が、活性汚泥又は有機性排水の処理設備で得
られた沈殿物を直接嫌気性反応タンク１１に導入しても
良い。この場合でも、活性汚泥、沈殿物に多量の微生物
が混入しているため、嫌気性反応タンク１１において有
機酸発酵が速やかに進行する。
【００５２】
【発明の効果】以上説明したように本発明の有機酸の製
造装置及び製造方法によれば、有機性廃棄物が嫌気処理
に先立って加熱され、嫌気処理時に分解されやすい状態
とされるため、有機性廃棄物から有機酸を効率よく生成
することができる。
造装置及び製造方法によれば、有機性廃棄物が嫌気処理
に先立って加熱され、嫌気処理時に分解されやすい状態
とされるため、有機性廃棄物から有機酸を効率よく生成
することができる。
【００５３】また本発明の有機酸の保存方法によれば、
メタン菌の増殖が抑制され、有機酸の分解を十分に防止
できるので、長時間にわたって有機酸を保存することが
できる。
メタン菌の増殖が抑制され、有機酸の分解を十分に防止
できるので、長時間にわたって有機酸を保存することが
できる。
【図１】本発明による有機酸の製造装置の一実施形態を
示す概略図である。
示す概略図である。
【図２】図１の有機酸貯留槽の内部を示す概略図であ
る。
る。
【図３】本発明による有機酸の製造装置の他の実施形態
を示す概略図である。
を示す概略図である。
１，３０…有機酸の製造装置、２…加熱処理装置、３…
加熱反応タンク（加熱処理装置）、５…攪拌機（加熱処
理装置）、１０…嫌気処理装置、１１…嫌気性反応タン
ク（嫌気処理装置）、１３…攪拌機（嫌気処理装置）、
１７…ＯＲＰ測定計（電位測定装置）、１９…空気導入
ライン（酸素導入手段）、２１…汚泥分離装置（固液分
離装置）、２４…有機酸貯留槽、３１…吸着材、３２…
吸着塔（吸着装置）。
加熱反応タンク（加熱処理装置）、５…攪拌機（加熱処
理装置）、１０…嫌気処理装置、１１…嫌気性反応タン
ク（嫌気処理装置）、１３…攪拌機（嫌気処理装置）、
１７…ＯＲＰ測定計（電位測定装置）、１９…空気導入
ライン（酸素導入手段）、２１…汚泥分離装置（固液分
離装置）、２４…有機酸貯留槽、３１…吸着材、３２…
吸着塔（吸着装置）。
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 4B064 AD04 AD05 AD06 CA01 CB30
CC01 CC05 CC12 CC30 CD02
DA16
4D059 AA04 AA05 BA11 BA21 BA34
BA56 BE31 BE38 BE49 BE55
BE56 BF02 BH03 BJ03 BK30
CA23 CA27 CC10 DA45 EA20
EB06 EB20
Claims (7)
- 【請求項１】 有機性廃棄物を加熱処理する加熱処理装
置と、 前記加熱処理装置から排出される加熱処理液を嫌気処理
する嫌気処理装置と、 前記嫌気処理装置から排出される嫌気処理液を固液分離
して有機酸を得る固液分離装置と、を備えることを特徴
とする有機酸の製造装置。 - 【請求項２】 前記嫌気処理装置が、 前記加熱処理液が嫌気処理される嫌気処理槽と、 前記嫌気処理槽に酸素を導入する酸素導入手段と、 前記嫌気処理槽における槽内液の酸化還元電位を測定す
る電位測定装置と、 前記電位測定装置で測定される酸化還元電位に基づいて
前記酸素導入手段を制御し、前記嫌気処理槽に導入する
酸素の量を調整する制御手段と、を備えることを特徴と
する請求項１に記載の有機酸の製造装置。 - 【請求項３】 前記固液分離装置の下流側に設けられ、
有機酸を貯留する有機酸貯留槽と、前記固液分離装置の
下流側であって前記有機酸貯留槽の上流側に設けられ、
アンモニア性窒素を吸着する吸着材を備えた吸着装置と
を更に備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の
有機酸の製造装置。 - 【請求項４】 有機性廃棄物を５０〜１８０℃で加熱処
理する加熱工程と、 前記加熱工程で得られる加熱処理液を嫌気処理する嫌気
処理工程と、 前記嫌気処理工程で得られる嫌気処理液を固液分離して
有機酸を得る固液分離工程と、を含むことを特徴とする
有機酸の製造方法。 - 【請求項５】 前記嫌気処理工程が、 前記加熱処理液の酸化還元電位を測定する電位測定工程
と、 前記電位測定工程で測定される酸化還元電位に基づき、
酸化還元電位が−０〜−３００ｍＶとなるように前記有
機酸に酸素を導入する酸素導入工程と、を含むことを特
徴とする請求項４に記載の有機酸の製造方法。 - 【請求項６】 請求項４又は５に記載の有機酸の製造方
法により製造される有機酸に塩類を添加することを特徴
とする有機酸の保存方法。 - 【請求項７】 請求項４又は５に記載の有機酸の製造方
法により製造される有機酸の酸化還元電位を測定する電
位測定工程と、 前記電位測定工程で測定される酸化還元電位に基づき、
酸化還元電位が−０〜−３００ｍＶとなるように前記有
機酸に酸素を導入する酸素導入工程と、を含むことを特
徴とする有機酸の保存方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002113442A JP2003304893A (ja) | 2002-04-16 | 2002-04-16 | 有機酸の製造方法及び製造装置並びに有機酸の保存方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002113442A JP2003304893A (ja) | 2002-04-16 | 2002-04-16 | 有機酸の製造方法及び製造装置並びに有機酸の保存方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003304893A true JP2003304893A (ja) | 2003-10-28 |
Family
ID=29395631
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002113442A Pending JP2003304893A (ja) | 2002-04-16 | 2002-04-16 | 有機酸の製造方法及び製造装置並びに有機酸の保存方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003304893A (ja) |
Cited By (5)
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| JP2007098275A (ja) * | 2005-10-04 | 2007-04-19 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | 有機酸生成装置及び有機酸生成方法 |
| JP2007098273A (ja) * | 2005-10-04 | 2007-04-19 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | 有機酸生成方法及び有機酸生成装置 |
| JP2007260602A (ja) * | 2006-03-29 | 2007-10-11 | Sumitomo Heavy Industries Environment Co Ltd | 有機酸生成方法、有機酸生成装置、及び排水処理設備 |
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-
2002
- 2002-04-16 JP JP2002113442A patent/JP2003304893A/ja active Pending
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060725 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20061121 |