JP2011177618A - メタン発酵処理方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】メタン発酵液に微生物を担持し得る疎水性の多孔性担体を浸漬してメタン発酵反応を進行させた後、このメタン発酵液に担体を浸漬したままの状態でアンモニア性窒素を含有する有機性廃棄物を投入してメタン発酵処理を行うようにした。
【選択図】図2
Description
(1)基質の調製
基質には、以下に示す4%ドッグフード(日本ペットフード製)含有新鮮基質を用いた。
[4%ドッグフード含有基質(水1L中の組成)]
ドッグフード: 40g
KH2PO4: 1.135g
K2HPO4: 1.74g
NiCl2・6H2O: 0.4mg
CoCl2・6H2O: 0.48mg
デュラン社製の250mL容ガラスバイアル瓶をリアクターとして用いた。このガラス瓶に生ゴミからの安定したガス生成が行われていた好熱性嫌気性消化槽(メタン発酵槽)内から採取した汚泥を250mL入れた。
温度(発酵液温度)55℃で攪拌しながら運転を行った。尚、リアクターの運転はフィルアンドドロー方式で行い、1日に1回、発酵液を一定量廃棄し、同量の基質を添加するようにした。また、この際に5Nの水酸化ナトリウム溶液を用いて発酵液のpHを8.0に維持した。
・1−4日目 :0.99g−CODcr/L/日
・5−7日目 :2.0g−CODcr/L/日
・8−11日目 :3.0g−CODcr/L/日
・12−15日目:4.0g−CODcr/L/日
・16−59日目:4.9g−CODcr/L/日
蓋の上面に設けたシリコーンゴムにガス採集管を差し込み、ガス採集管のガラス瓶の外側の端部に袋を備えて、ガラス瓶内から発生するバイオガスを袋内に採集した。そして、ガス発生量を水上置換法により測定した。
(実験条件):炭素繊維不織布有り、アンモニウムイオン添加あり
ガラス瓶内に炭素繊維不織布を入れ、発酵液へのアンモニウムイオンの添加を行いながらリアクターの運転を行った。アンモニウムイオンの添加は、発酵液に塩化アンモニウムを添加することにより行った。
ガラス瓶内に炭素繊維不織布(タイプ:ピッチ、空隙率:約98%、縦:70mm、横:30mm、厚さ:2.4mm)を2枚入れた。
28日目に500mg−N/L分のアンモニウムイオンを添加してアンモニウムイオン濃度を790mg−N/L(ドッグフードの分解に伴うアンモニウムイオンも含む)とし、28−41日目はアンモニウムイオン濃度が790mg−N/Lを維持するようにアンモニウムイオンを添加し続けた。
42日目に800mg−N/L分のアンモニウムイオンを添加してアンモニウムイオン濃度を1560mg−N/L(ドッグフードの分解に伴うアンモニウムイオンも含む)とし、42−54日目はアンモニウムイオン濃度が1560mg−N/Lを維持するようにアンモニウムイオンを添加し続けた。
55日目に1500mg−N/L分のアンモニウムイオンを添加してアンモニウムイオン濃度を2920mg−N/L(ドッグフードの分解に伴うアンモニウムイオンも含む)とし、55−59日目はアンモニウムイオン濃度が2920mg−N/Lを維持するようにアンモニウムイオンを添加し続けた。
(実験条件):炭素繊維不織布有り、アンモニウムイオン添加有り(高負荷)
アンモニウムイオンの負荷量(添加量)以外は実施例1と同様の条件でリアクターの運転を行った。
28日目に500mg−N/L分のアンモニウムイオンを添加してアンモニウムイオン濃度を790mg−N/L(ドッグフードの分解に伴うアンモニウムイオンも含む)とし、28−41日目はアンモニウムイオン濃度が790mg−N/Lを維持するようにアンモニウムイオンを添加し続けた。
42日目に2800mg−N/L分のアンモニウムイオンを添加してアンモニウムイオン濃度を3150mg−N/L(ドッグフードの分解に伴うアンモニウムイオンも含む)とし、42−54日目はアンモニウムイオン濃度が3150mg−N/Lを維持するようにアンモニウムイオンを添加し続けた。
(実験条件):炭素繊維不織布無し、アンモニウムイオン添加無し
ガラス瓶内に炭素繊維不織布を入れず、発酵液へのアンモニウムイオンの添加を行うことなく実施例1と同様の条件でリアクターの運転を行った。但し、ドッグフードが分解されて生じるアンモニウムイオンは存在しており、その濃度は380mg−N/L程度であった。
(実験条件):炭素繊維不織布有り、アンモニウムイオン添加無し
発酵液へのアンモニウムイオンの添加を行わなかった以外は実施例1と同様の条件でリアクターの運転を行った。但し、ドッグフードが分解されて生じるアンモニウムイオンは存在しており、その濃度は380mg−N/L程度であった。
(実験条件):炭素繊維不織布無し、アンモニウムイオン添加有り
ガラス瓶内に炭素繊維不織布を入れずに、実施例1と同様の条件でリアクターの運転を行った。但し、アンモニウムイオンの負荷条件は以下の通り異なっていた。
28−41日目はアンモニウムイオン濃度が850mg−N/Lであった。
42−54日目はアンモニウムイオン濃度が1660mg−N/Lであった。
55−59日目はアンモニウムイオン濃度が3110mg−N/Lであった。
(1)バイオガス発生速度
実施例1、2及び比較例1〜3におけるバイオガス発生速度の経時変化を図2に示す。
炭素繊維不織布を用いずにアンモニウムイオン添加を行った条件である比較例3では、アンモニウムイオンの添加を行うとバイオガス発生速度が低下し、40日目にはバイオガスの発生が殆ど起こらなくなった。これに対し、炭素繊維不織布を用いてアンモニウムイオン添加を行った条件である実施例1では、アンモニウムイオンを添加していない比較例1及び2とほぼ同様の実験結果を示し、運転期間中はバイオガスを良好に発生させ続けることができた。このことから、炭素繊維不織布を発酵液に入れてメタン発酵処理を行うことで、発酵液のアンモニウムイオン濃度が2920mg−N/Lまで上昇しても、アンモニウムイオンによるメタン発酵の阻害を抑えながら、効率よくバイオガスを生成できることが明らかとなった。
実施例1、2及び比較例1〜3におけるバイオガスのメタン含有率の経時変化を図3に示す。炭素繊維不織布を用いずにアンモニウムイオン添加を行った条件である比較例3では、30日経過後から徐々にメタン含有率が低下する傾向が見られた。これに対し、他の条件については、メタンガス含有率はほぼ同程度であった。
実施例1、2及び比較例1〜3における揮発性脂肪酸濃度の経時変化を図4に示す。炭素繊維不織布を用いずにアンモニウムイオン添加を行った条件である比較例3では、30日経過後から急激に揮発性脂肪酸濃度が上昇する傾向が見られた。これに対し、他の条件については、揮発性脂肪酸は低濃度に抑えられることが確認でき、特に、実施例1と比較例2では、リアクターの運転期間中において、揮発性脂肪酸濃度が極めて低濃度に抑えられることが明らかとなった。
以上の結果から、炭素繊維不織布を用いることで、発酵液のアンモニウムイオン濃度が3150mg−N/Lまで上昇しても、アンモニウムイオンを添加していない場合と同じレベルでメタン発酵を進行させ得ることが明らかとなった。
Claims (4)
- メタン発酵液に微生物を担持し得る疎水性の多孔性担体を浸漬してメタン発酵反応を進行させた後、前記メタン発酵液に前記担体を浸漬したままの状態でアンモニア性窒素を含有する有機性廃棄物を投入してメタン発酵処理を行うことを特徴とするメタン発酵処理方法。
- メタン発酵液に微生物を担持し得る疎水性の多孔性担体を浸漬してメタン発酵反応を進行させて前記担体を取り出し、前記メタン発酵液とは別のメタン発酵液に前記取り出された担体を浸漬すると共にアンモニア性窒素を含有する有機性廃棄物を投入してメタン発酵処理を行うことを特徴とするメタン発酵処理方法。
- 前記担体が炭素製である請求項1または2に記載のメタン発酵処理方法。
- 前記炭素製担体が炭素繊維不織布である請求項3に記載のメタン発酵処理方法。
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CN103130336A (zh) * | 2011-12-02 | 2013-06-05 | 新奥科技发展有限公司 | 一种增强生物填料及其制备方法 |
JP2013226071A (ja) * | 2012-04-25 | 2013-11-07 | Hiroshima Univ | ポリヒドロキシアルカノエートの生産装置及び生産方法 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2003190994A (ja) * | 2001-12-25 | 2003-07-08 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 有機性廃棄物消化用微生物担体とその製造方法 |
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- 2010-02-26 JP JP2010042333A patent/JP5666149B2/ja active Active
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