JP2019209286A - Biomass treatment method, wastewater treatment method and wastewater treatment equipment - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば、セルロースなどの多糖類を含むバイオマスを利用して、発酵処理によってエタノールやメタンガスを得るバイオマス処理方法に関する。また、上記バイオマス処理方法によって、排水処理に伴って生じる余剰汚泥を効率的に処分できる排水処理方法、及び、排水処理設備に関する。 The present invention relates to a biomass processing method for obtaining ethanol or methane gas by fermentation using, for example, biomass containing a polysaccharide such as cellulose. In addition, the present invention relates to a wastewater treatment method and wastewater treatment equipment that can efficiently dispose of excess sludge generated in conjunction with wastewater treatment by the biomass treatment method.
バイオマスは、天然界における生物によって作り出されたセルロースなどの多糖類を含む。多糖類のうちでも特にセルロースは、分解されにくいため、エタノール発酵やメタン発酵などの発酵処理において、そのままでは発酵原料として利用されにくい。 Biomass contains polysaccharides such as cellulose produced by living organisms in nature. Among polysaccharides, in particular, cellulose is difficult to be decomposed, so that it is difficult to be used as a fermentation raw material as it is in a fermentation process such as ethanol fermentation or methane fermentation.
従来、バイオマスに含まれるセルロース等の多糖類から、発酵処理されやすい発酵成分を生成させて、斯かる発酵成分に対して発酵処理を施すバイオマス処理方法が知られている。この種のバイオマス処理方法としては、例えば、反すう動物の第1胃(ルーメン)から取り出されたルーメン液と、セルロース含有廃棄物を含むバイオマスと、還元作用を有するシステインなどの化合物とを混合して発酵成分を生成させ、さらにメタン発酵処理によって、発酵成分などからメタンガスを作り出すバイオマス処理方法が知られている(例えば、特許文献1)。 Conventionally, a biomass processing method is known in which a fermentation component that is easily fermented is produced from a polysaccharide such as cellulose contained in biomass, and the fermentation component is subjected to a fermentation treatment. As this kind of biomass processing method, for example, rumen liquid taken out from ruminant rumen, biomass containing cellulose-containing waste, and a compound such as cysteine having a reducing action are mixed. A biomass processing method is known in which fermentation components are generated and methane gas is generated from the fermentation components by methane fermentation treatment (for example, Patent Document 1).
特許文献1記載のバイオマス処理方法では、システインなどの化合物の還元作用によって嫌気性条件を保ちつつ、ルーメン液に含まれていた栄養源によって、ルーメン微生物が活発に代謝及び増殖できる。これに伴い、ルーメン微生物は、セルロースを分解する酵素を生成して、セルロースを揮発性脂肪酸などの発酵成分へ変換する。即ち、ルーメン微生物は、メタン発酵処理に関わる微生物にとって栄養源となる上記発酵成分を作り出すことができる。そして、特許文献1記載のバイオマス処理方法では、バイオマスから生成した発酵成分を含む被処理物に対して、メタン発酵処理を施す。 In the biomass treatment method described in Patent Document 1, rumen microorganisms can be actively metabolized and proliferated by the nutrient source contained in the rumen solution while maintaining anaerobic conditions by the reducing action of compounds such as cysteine. Along with this, rumen microorganisms produce an enzyme that decomposes cellulose and converts the cellulose into fermentation components such as volatile fatty acids. That is, rumen microorganisms can produce the above fermentation components that are nutrient sources for microorganisms involved in methane fermentation treatment. And in the biomass processing method of patent document 1, a methane fermentation process is performed with respect to the to-be-processed object containing the fermentation component produced | generated from biomass.
しかしながら、特許文献1記載のバイオマス処理方法では、例えばバイオマス量が比較的多くなると、栄養源を含むルーメン液を追加供給すること等によって、ルーメン微生物にとって有用な栄養源(特に窒素分、リン分など)も増加させる必要が生じる。このため、特許文献1記載のバイオマス処理方法は、例えばバイオマス量が比較的多い場合にルーメン液を追加供給すること等をしなければ、メタン発酵などの発酵処理を必ずしも効率よく行うことができないという問題がある。
これに対して、ルーメン液を供給しなくても、エタノール発酵などの発酵処理を効率よく行うことができるバイオマス処理方法が要望されている。そこで、本発明者らは、エタノール発酵処理又はメタン発酵処理を経た発酵残渣の液分が、ルーメン微生物にとって有用な栄養源を含む点に着目した。
However, in the biomass treatment method described in Patent Document 1, for example, when the amount of biomass is relatively large, a nutrient source useful for rumen microorganisms (especially nitrogen content, phosphorus content, etc.) is provided by additionally supplying a rumen solution containing a nutrient source. ) Also needs to be increased. For this reason, the biomass processing method described in Patent Document 1 cannot always efficiently perform fermentation processing such as methane fermentation unless the rumen liquid is additionally supplied when the amount of biomass is relatively large, for example. There's a problem.
On the other hand, there is a demand for a biomass processing method capable of efficiently performing a fermentation process such as ethanol fermentation without supplying a rumen solution. Then, the present inventors paid attention to the fact that the liquid residue of the fermentation residue that has undergone the ethanol fermentation process or the methane fermentation process contains a nutrient source that is useful for rumen microorganisms.
本発明は、上記の問題点等に鑑み、発酵処理されにくい多糖類を含むバイオマスを利用して、発酵処理を効率よく行うことができるバイオマス処理方法を提供することを課題とする。
本発明は、排水処理に伴って生じる余剰汚泥を、上記バイオマス処理方法によって効率的に処分できる排水処理方法及び排水処理設備を提供することを課題とする。
This invention makes it a subject to provide the biomass processing method which can perform a fermentation process efficiently using the biomass containing the polysaccharide which is hard to perform a fermentation process in view of said problem.
This invention makes it a subject to provide the waste water treatment method and waste water treatment equipment which can dispose of the excess sludge produced with a waste water treatment efficiently by the said biomass treatment method.
上記課題を解決すべく、本発明に係るバイオマス処理方法は、
多糖類を含むバイオマスと、
反すう動物由来のルーメン微生物と、
エタノール発酵処理を経たエタノール発酵残渣から固液分離によって分離されたエタノール発酵分離液、及び、メタン発酵処理を経たメタン発酵残渣から固液分離によって分離されたメタン発酵分離液の少なくとも一方と、を混合した被処理物において、前記多糖類から発酵成分を生成させる前処理工程と、
前記発酵成分を含む被処理物の少なくとも一部に対してエタノール発酵処理を施す発酵工程と、
を備える。
In order to solve the above problems, the biomass processing method according to the present invention is:
Biomass containing polysaccharides;
Rumen microorganisms from ruminants,
At least one of the ethanol fermentation separation liquid separated by solid-liquid separation from the ethanol fermentation residue after ethanol fermentation treatment and the methane fermentation separation liquid separated by solid-liquid separation from the methane fermentation residue after methane fermentation treatment was mixed. In the treated object, a pretreatment step of generating a fermentation component from the polysaccharide,
A fermentation process in which an ethanol fermentation treatment is performed on at least a part of the object to be treated containing the fermentation component;
Is provided.
上記のバイオマス処理方法において、エタノール発酵分離液やメタン発酵分離液は、エタノール発酵処理やメタン発酵処理に伴って生成された窒素分やリン分を比較的多く含む。前処理工程の被処理物が、エタノール発酵分離液やメタン発酵分離液を含むことによって、ルーメン微生物は、エタノール発酵分離液やメタン発酵分離液の窒素分やリン分を利用して、活発に代謝して増殖できる。これにより、ルーメン微生物は、単糖類、オリゴ糖(少糖類)や揮発性脂肪酸などの発酵成分を、前処理工程において十分に生成することができる。
そして、発酵成分を含む被処理物に対してエタノール発酵処理を行うことによって、発酵成分が、エタノール発酵に関わる微生物の栄養源となって、エタノール発酵処理が効率よく進行する。
In the biomass treatment method described above, the ethanol fermentation separation liquid and the methane fermentation separation liquid contain a relatively large amount of nitrogen and phosphorus produced in association with the ethanol fermentation treatment and the methane fermentation treatment. When the pretreatment process contains an ethanol fermentation lysate or methane fermentation lysate, rumen microorganisms are actively metabolized using the nitrogen content and phosphorus content of the ethanol fermentation lysate and methane fermentation lysate. And can proliferate. Thereby, the rumen microorganism can fully produce | generate fermentation components, such as a monosaccharide, an oligosaccharide (oligosaccharide), and a volatile fatty acid, in a pre-processing process.
And by performing an ethanol fermentation process with respect to the to-be-processed object containing a fermentation component, a fermentation component becomes a nutrient source of the microorganisms in connection with ethanol fermentation, and an ethanol fermentation process advances efficiently.
上記のバイオマス処理方法において、前記前処理工程の前記被処理物に混合させる前記エタノール発酵分離液は、前記発酵工程の前記エタノール発酵処理を経たエタノール発酵分離液を含んでもよい。
発酵工程の前記エタノール発酵処理を経たエタノール発酵分離液を前処理工程で使用する分、排水処理を施すエタノール発酵分離液が減る。よって、排水処理を施すエタノール発酵分離液を減らしつつ有効に利用できる。換言すると、エタノール発酵分離液の窒素分やリン分をルーメン微生物の代謝や増殖のために有効に利用できる。
In the biomass processing method described above, the ethanol fermentation separation liquid to be mixed with the object to be processed in the pretreatment step may include an ethanol fermentation separation liquid that has undergone the ethanol fermentation treatment in the fermentation step.
The amount of ethanol fermentation separation liquid subjected to wastewater treatment is reduced by the amount of ethanol fermentation separation liquid that has undergone the ethanol fermentation treatment in the fermentation process used in the pretreatment process. Therefore, it can utilize effectively, reducing the ethanol fermentation separation liquid which performs waste water treatment. In other words, the nitrogen content and phosphorus content of the ethanol fermentation separated solution can be effectively used for the metabolism and growth of rumen microorganisms.
上記のバイオマス処理方法において、前記発酵工程では、前記エタノール発酵処理が施された後のエタノール発酵残渣の少なくとも一部に対してメタン発酵処理を施し、
前記前処理工程の前記被処理物に混合させる前記メタン発酵分離液は、前記発酵工程の前記メタン発酵処理を経たメタン発酵分離液を含んでもよい。
In the biomass treatment method, in the fermentation step, methane fermentation treatment is performed on at least a part of the ethanol fermentation residue after the ethanol fermentation treatment is performed,
The methane fermentation separation liquid to be mixed with the object to be treated in the pretreatment process may include a methane fermentation separation liquid that has undergone the methane fermentation treatment in the fermentation process.
上記のバイオマス処理方法において、前記前処理工程を経た被処理物の一部に対して前記エタノール発酵処理を施し、且つ、被処理物の残部の少なくとも一部に、前記エタノール発酵分離液及び前記メタン発酵分離液の少なくとも一方と、前記バイオマスとをさらに供給して、発酵成分をさらに生成させてもよい。
これにより、被処理物におけるルーメン微生物が、エタノール発酵分離液又はメタン発酵分離液の少なくとも一方と、バイオマスの多糖類とを利用して代謝を行って増殖する。よって、さらに発酵成分を生成させることができる。従って、反すう動物から取り出したルーメン液(第1胃液)を新たに追加しなくても、多糖類を分解する微生物を増殖させて、多糖類が単糖類や少糖類へ分解することを促進でき、これにより、揮発性脂肪酸などの発酵成分を生成させることができる。
In the above biomass treatment method, the ethanol fermentation treatment is performed on a part of the object to be treated that has undergone the pretreatment step, and at least part of the remaining part of the object to be treated is subjected to the ethanol fermentation separation liquid and the methane. At least one of the fermentation separation liquid and the biomass may be further supplied to further generate fermentation components.
Thereby, the rumen microorganisms in a to-be-processed object metabolize and proliferate using at least one of an ethanol fermentation separation liquid or a methane fermentation separation liquid, and the polysaccharide of biomass. Therefore, fermentation components can be further generated. Therefore, without newly adding rumen fluid (first gastric fluid) taken from ruminants, it is possible to grow microorganisms that degrade polysaccharides, and to promote the degradation of polysaccharides to monosaccharides and oligosaccharides, Thereby, fermentation components, such as a volatile fatty acid, can be produced | generated.
本発明の排水処理方法は、
有機性排水を活性汚泥によって生物処理する第1処理工程と、
反すう動物由来のルーメン微生物によって多糖類から生成させた発酵成分に対してエタノール発酵処理を施す第2処理工程と、を備え、
前記第2処理工程は、
前記多糖類を含むバイオマスと、前記ルーメン微生物と、前記エタノール発酵処理を経たエタノール発酵残渣から固液分離によって分離されたエタノール発酵分離液、及び、メタン発酵処理を経たメタン発酵残渣から固液分離によって分離されたメタン発酵分離液の少なくとも一方とを混合した被処理物において、前記発酵成分を生成させる前処理工程と、
前記発酵成分を含む被処理物の少なくとも一部に対して前記エタノール発酵処理を施す発酵工程と、を有し、
該発酵工程は、前記エタノール発酵処理を行うエタノール発酵工程と、前記エタノール発酵処理を経たエタノール発酵残渣から固液分離によって分離されたエタノール発酵分離固形分の少なくとも一部に対してメタン発酵処理を施すメタン発酵工程とを有し、
前記第1処理工程の前記生物処理に伴って生じた余剰汚泥の一部に対して、前記メタン発酵工程の前記メタン発酵処理を施す。
The wastewater treatment method of the present invention is
A first treatment step of biologically treating organic wastewater with activated sludge;
A second treatment step of subjecting the fermentation component produced from the polysaccharide by ruminant microorganisms derived from ruminants to an ethanol fermentation treatment,
The second treatment step includes
By the solid-liquid separation from the biomass containing the polysaccharide, the rumen microorganisms, the ethanol fermentation separation liquid separated from the ethanol fermentation residue through the ethanol fermentation treatment, and the methane fermentation residue through the methane fermentation treatment In a workpiece to be mixed with at least one of the separated methane fermentation separation liquid, a pretreatment step for generating the fermentation component;
A fermentation process for performing the ethanol fermentation treatment on at least a part of the object to be treated containing the fermentation component,
The fermentation process is an ethanol fermentation process in which the ethanol fermentation process is performed, and a methane fermentation process is performed on at least part of the ethanol fermentation separated solids separated from the ethanol fermentation residue that has undergone the ethanol fermentation process by solid-liquid separation. A methane fermentation process,
The methane fermentation process of the methane fermentation process is performed on a part of the excess sludge generated with the biological process of the first process process.
本発明の排水処理設備は、
有機性排水を活性汚泥によって生物処理する第1処理部と、
反すう動物由来のルーメン微生物によって多糖類から生成させた発酵成分に対してエタノール発酵処理を施す第2処理部と、を備え、
前記第2処理部は、
前記多糖類を含むバイオマスと、前記ルーメン微生物と、前記エタノール発酵処理を経たエタノール発酵残渣から固液分離によって分離されたエタノール発酵分離液、及び、メタン発酵処理を経たメタン発酵残渣から固液分離によって分離されたメタン発酵分離液の少なくとも一方とを混合した被処理物において、前記発酵成分を生成させる前処理部と、
前記発酵成分を含む被処理物の少なくとも一部に対して前記エタノール発酵処理を施す発酵部と、を有し、
該発酵部は、前記エタノール発酵処理を行うエタノール発酵部と、前記第2処理部の前記エタノール発酵処理を経たエタノール発酵残渣から固液分離によって分離されたエタノール発酵分離固形分の少なくとも一部に対してメタン発酵処理を施すメタン発酵部とを有し、
前記第1処理部の前記生物処理に伴って生じた余剰汚泥の一部を前記メタン発酵部に供給して、供給された前記余剰汚泥に対して前記メタン発酵部において前記メタン発酵処理を施すように構成されている。
The wastewater treatment facility of the present invention is
A first treatment unit for biologically treating organic wastewater with activated sludge;
A second processing unit that performs an ethanol fermentation process on a fermentation component generated from a polysaccharide by ruminant microorganisms derived from ruminants,
The second processing unit includes:
By the solid-liquid separation from the biomass containing the polysaccharide, the rumen microorganisms, the ethanol fermentation separation liquid separated from the ethanol fermentation residue through the ethanol fermentation treatment, and the methane fermentation residue through the methane fermentation treatment In a workpiece to be mixed with at least one of the separated methane fermentation separation liquid, a pretreatment unit that generates the fermentation component;
A fermentation section that performs the ethanol fermentation treatment on at least a part of the object to be treated containing the fermentation component,
The fermentation part is an ethanol fermentation part that performs the ethanol fermentation process, and at least a part of the ethanol fermentation separated solids separated by solid-liquid separation from the ethanol fermentation residue that has undergone the ethanol fermentation process of the second process part. And a methane fermentation section that performs methane fermentation treatment,
A part of the excess sludge generated in association with the biological treatment of the first treatment unit is supplied to the methane fermentation unit, and the methane fermentation treatment is performed on the supplied excess sludge in the methane fermentation unit. It is configured.
本発明のバイオマス処理方法は、発酵処理されにくい多糖類を含むバイオマスを利用して、発酵処理を効率よく行うことができるという効果を奏する。
本発明の排水処理設備及び排水処理方法は、上記バイオマス処理方法によって、排水処理に伴って生じる余剰汚泥を効率的に処分できるという効果を奏する。
The biomass treatment method of the present invention has an effect that fermentation treatment can be efficiently performed using biomass containing polysaccharides that are difficult to undergo fermentation treatment.
The wastewater treatment facility and the wastewater treatment method of the present invention have an effect that the surplus sludge generated with the wastewater treatment can be efficiently disposed by the biomass treatment method.
以下、本発明に係るバイオマス処理方法の一実施形態について、斯かる方法を実施するために用いるバイオマス処理装置20の例を示した図面を参照しつつ、詳しく説明する。
Hereinafter, an embodiment of a biomass processing method according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings showing an example of a
本実施形態のバイオマス処理方法は、多糖類を含むバイオマスBと、
反すう動物由来のルーメン微生物と、
エタノール発酵処理を経たエタノール発酵残渣から固液分離によって分離されたエタノール発酵分離液C、及び、メタン発酵処理を経たメタン発酵残渣から固液分離によって分離されたメタン発酵分離液Dの少なくとも一方と、を混合した被処理物において、前記多糖類から発酵成分を生成させる前処理工程と、
前記発酵成分を含む被処理物の少なくとも一部に対してエタノール発酵処理を施す発酵工程とを備える。
発酵工程は、上記のごとくエタノール発酵処理を行うエタノール発酵工程と、
エタノール発酵処理が施された後のエタノール発酵残渣から固液分離によってエタノール発酵分離液Cとエタノール発酵分離固形分とを得る第1固液分離工程と、
第1固液分離工程によって得られたエタノール発酵分離液Cに対して蒸留処理を施すことによって精製エタノールEを得る蒸留工程と、
第1固液分離工程で得られたエタノール発酵分離固形分の少なくとも一部に対してメタン発酵処理を施すメタン発酵工程と、
メタン発酵処理が施された後のメタン発酵残渣から固液分離によってメタン発酵分離液Dとメタン発酵分離固形分とを得る第2固液分離工程とを有する。
本実施形態では、前処理工程を行いつつ、発酵工程のエタノール発酵工程及びメタン発酵工程を行うことが好ましい。
The biomass processing method of the present embodiment includes a biomass B containing a polysaccharide,
Rumen microorganisms from ruminants,
At least one of an ethanol fermentation separation liquid C separated by solid-liquid separation from an ethanol fermentation residue subjected to an ethanol fermentation treatment, and a methane fermentation separation liquid D separated by solid-liquid separation from a methane fermentation residue subjected to a methane fermentation treatment; In a processing object mixed with, a pretreatment step of generating a fermentation component from the polysaccharide,
And a fermentation process for subjecting at least a part of the object to be treated containing the fermentation component to an ethanol fermentation treatment.
The fermentation process is an ethanol fermentation process in which an ethanol fermentation process is performed as described above.
A first solid-liquid separation step of obtaining an ethanol fermentation separation liquid C and an ethanol fermentation separation solid content by solid-liquid separation from the ethanol fermentation residue after the ethanol fermentation treatment is performed;
A distillation step for obtaining purified ethanol E by subjecting the ethanol fermentation separation liquid C obtained by the first solid-liquid separation step to a distillation treatment;
A methane fermentation process in which a methane fermentation process is performed on at least a part of the ethanol fermentation separated solids obtained in the first solid-liquid separation process;
A second solid-liquid separation step of obtaining a methane fermentation separation liquid D and a methane fermentation separation solid content by solid-liquid separation from the methane fermentation residue after being subjected to the methane fermentation treatment.
In the present embodiment, it is preferable to perform the ethanol fermentation process and the methane fermentation process of the fermentation process while performing the pretreatment process.
本実施形態のバイオマス処理方法は、多糖類を含むバイオマスBと、反すう動物の第1胃から取り出したルーメン液A(ルーメン微生物を含有)とを混合し、エタノール発酵分離液Cを混合せずに調製した被処理物において、ルーメン微生物によって多糖類から発酵成分を生成させる予備処理工程を備える。本実施形態のバイオマス処理方法では、予備処理工程を行った後に、前処理工程を実施する。 In the biomass processing method of the present embodiment, the biomass B containing the polysaccharide and the rumen fluid A (containing rumen microorganisms) taken out from the rumen of the ruminant are mixed, and the ethanol fermentation separation liquid C is not mixed. In the prepared to-be-processed object, the pretreatment process which produces | generates a fermentation component from polysaccharide with a rumen microorganism is provided. In the biomass treatment method of the present embodiment, the pretreatment process is performed after the preliminary treatment process.
バイオマスBは、セルロースなどの多糖類を含む。バイオマスBは、通常、難分解性のセルロースを少なくとも含む。セルロースは、植物を構成する成分の1つである。セルロースは、例えば、草本植物、木本植物に含まれる。
本実施形態で用いるバイオマスBとしては、例えば、廃棄処分され得るバイオマスが挙げられる。廃棄処分され得るバイオマスとしては、例えば、古紙、刈ったあとの草本類、コーヒー滓、茶滓(茶殻)、野菜ゴミ、製紙工場から排出される製紙スラッジ、製紙工場の生物学的廃水処理設備から発生する余剰汚泥などが挙げられる。
バイオマスBは、例えば、リグノセルロースを含んでもよい。
Biomass B contains polysaccharides such as cellulose. Biomass B usually contains at least persistent cellulose. Cellulose is one of the components constituting a plant. Cellulose is contained in herbaceous plants and woody plants, for example.
Examples of biomass B used in the present embodiment include biomass that can be disposed of. Examples of biomass that can be disposed of include waste paper, herbs after cutting, coffee cakes, teacups, vegetable waste, paper sludge discharged from paper mills, and biological wastewater treatment facilities in paper mills. Examples include excess sludge that is generated.
Biomass B may contain lignocellulose, for example.
上記ルーメン微生物を体内に有する反すう動物としては、例えば、牛、羊、山羊などが挙げられる。 Examples of ruminants having the rumen microorganisms include cows, sheep, goats, and the like.
ルーメン微生物は、自然界では、反すう動物の第1胃(ルーメン)内に存在する。ルーメン微生物には、多数種の細菌類(セルロース分解菌、蛋白質分解菌等)や原生動物などが包含される。これらの微生物の代謝や増殖に伴って、セルロースなどの多糖類は、グルコース、又は、酢酸、プロピオン酸、酪酸などの揮発性脂肪酸に変換され得る。 Rumen microorganisms are naturally present in the rumen of ruminants. Rumen microorganisms include many types of bacteria (cellulose-degrading bacteria, protein-degrading bacteria, etc.) and protozoa. With the metabolism and growth of these microorganisms, polysaccharides such as cellulose can be converted into glucose or volatile fatty acids such as acetic acid, propionic acid, and butyric acid.
反すう動物由来のルーメン微生物は、反すう動物の第1胃(ルーメン)から取り出したもの、又は、斯かる微生物が第1胃(ルーメン)の外部で増殖した後のものである。ルーメン微生物は、第1胃(ルーメン)内のルーメン液Aに含まれている。ルーメン液Aは、生きた反すう動物又は屠殺後の反すう動物から取り出すことができる。ルーメン液Aを用いて予備処理工程を行うことによって、ルーメン微生物によって多糖類から発酵成分を生成させることができる。一方、後述するように、予備処理工程で増殖させた後のルーメン微生物(即ち、上記第1胃の外部で増殖した後の微生物)によって前処理工程において発酵成分を生成させることもできる。前処理工程では、上記第1胃の外部で増殖した後のルーメン微生物を用いる。 Ruminant microorganisms derived from ruminants are those taken from the rumen of ruminants, or after such microorganisms have grown outside the rumen. Rumen microorganisms are contained in rumen fluid A in the rumen. Rumen fluid A can be removed from live ruminants or slaughtered ruminants. By performing the pretreatment step using the rumen fluid A, it is possible to generate fermentation components from the polysaccharide by the rumen microorganisms. On the other hand, as will be described later, fermentation components can also be produced in the pretreatment step by the rumen microorganisms grown in the pretreatment step (that is, microorganisms grown outside the first stomach). In the pretreatment step, the rumen microorganism after growing outside the first stomach is used.
上記のバイオマス処理方法を実施するために用いるバイオマス処理装置20は、例えば図1に示すように、上記の予備処理工程及び前処理工程を行う前処理部21と、上記の発酵工程を行う発酵部22とを有する。
発酵部22は、前処理部21から供給された被処理物に対してエタノール発酵処理を行うエタノール発酵部221と、
エタノール発酵部221のエタノール発酵処理が施された後のエタノール発酵残渣から固液分離によってエタノール発酵分離液C(第1エタノール発酵分離液)とエタノール発酵分離固形分とを得る第1固液分離部222と、
第1固液分離部222で得られたエタノール発酵分離液C(第1エタノール発酵分離液)に対して蒸留処理を施して精製エタノールEを得る蒸留部223と、
第1固液分離部222の固液処理によって得られたエタノール発酵分離固形分の少なくとも一部に対してメタン発酵処理を施すメタン発酵部224と、
メタン発酵処理が施された後のメタン発酵残渣から固液分離によってメタン発酵分離液Dとメタン発酵分離固形分とを得る第2固液分離部225と、を有する。
上記のバイオマス処理装置20は、第1固液分離部222で得られたエタノール発酵分離液C(第1エタノール発酵分離液)を蒸留部223に供給し、該蒸留部223においてエタノールが減少したエタノール発酵分離液C(第2エタノール発酵分離液 蒸留廃液ともいう)の少なくとも一部を前処理部21に供給(返送)するように構成されている。
なお、本実施形態のバイオマス処理装置20は、図1に示すように、前処理部21の上流側に、バイオマスBを粉砕する粉砕部23を有し、粉砕部23で粉砕されたバイオマスBを前処理部21に供給するように構成されてもよい。
For example, as shown in FIG. 1, the
The
1st solid-liquid separation part which obtains ethanol fermentation separation liquid C (1st ethanol fermentation separation liquid) and ethanol fermentation separation solid content by solid-liquid separation from the ethanol fermentation residue after the ethanol fermentation process of
A
A
A second solid-
The
In addition, as shown in FIG. 1, the
前処理部21は、例えばリグノセルロースを含むバイオマスBと、ルーメン微生物とを含む被処理物を収容する前処理槽を有する。前処理槽は、上記のエタノール発酵分離液Cも収容できる。前処理部21は、前処理槽内において、エタノール発酵分離液Cに含まれる窒素分やリン分などによってルーメン微生物の代謝や増殖を活性化させ、また、ルーメン微生物によって、セルロースを単糖類(グルコース等)、オリゴ糖(少糖類)、又は揮発性脂肪酸などへ変換させて、発酵成分を生成させるように構成されている。そして、発酵成分を含むこととなった被処理物を前処理槽に収容するように構成されている。前処理槽は、槽内の内容物を撹拌できるように構成されている。
The
上記のバイオマス処理装置20は、前処理部21の被処理物の一部を発酵部22のエタノール発酵部221へ供給するように構成されている。上記のバイオマス処理装置20は、該被処理物の一部を断続的に供給する半連続式であってもよく、被処理物の一部を連続的にエタノール発酵部221へ供給する連続式であってもよい。
Said
上記のバイオマス処理装置20は、前処理部21(前処理槽)にバイオマスBを連続的又は断続的に供給するように構成され、第1固液分離部222から蒸留部223を介して返送されるエタノール発酵分離液C(第2エタノール発酵分離液)を前処理部21(前処理槽)に連続的又は断続的に供給するように構成され、前処理部21からエタノール発酵部221へ被処理物の一部を連続的又は断続的に供給するように構成されることが好ましい。
Said
また、本実施形態のバイオマス処理装置20は、エタノール発酵部221から第1固液分離部222へエタノール発酵残渣の一部を連続的又は断続的に供給するように構成され、エタノール発酵残渣から固液分離によって分離されたエタノール発酵分離固形分を連続的又は断続的に第1固液分離部222からメタン発酵部224に供給するように構成され、メタン発酵部224から第2固液分離部225へメタン発酵残渣を連続的又は断続的に供給するように構成されることが好ましい。
In addition, the
上記のバイオマス処理装置20は、蒸留部223の蒸留処理後のエタノール発酵分離液C(第2エタノール発酵分離液)を前処理部21に返送するように構成されていることが好ましい。斯かる構成によって、ルーメン微生物が利用しやすくなった窒素分やリン分を含むエタノール発酵分離液Cが、前処理槽に供給されて、前処理槽においてルーメン微生物が増殖する。よって、前処理槽に供給されるバイオマスBの多糖類が、ルーメン微生物によって発酵成分へと十分に変換される。
また、上記のバイオマス処理装置20は、第2固液分離工程によって得られたメタン発酵分離液Dを前処理部21に返送するように構成されることが好ましい。斯かる構成によって、ルーメン微生物が利用しやすくなったアンモニア態窒素やリン酸態リンなどの無機栄養分を含むメタン発酵分離液Dが、前処理槽に供給されて、前処理槽においてルーメン微生物が増殖する。よって、前処理槽に供給されるバイオマスBの多糖類が、ルーメン微生物によって発酵成分へと十分に変換される。
The
Moreover, it is preferable that said
予備処理工程では、バイオマスBを前処理槽に供給する。予備処理工程では、前処理工程と異なり、ルーメン液Aを前処理槽に供給することによって被処理物にルーメン微生物を含ませる。また、エタノール発酵分離液Cを前処理槽に供給しない。これにより、ルーメン液A(ルーメン微生物を含有)とバイオマスBとを含み、エタノール発酵分離液Cを含まない被処理物を調製する。
予備処理工程では、ルーメン微生物の栄養源となる窒素分やリン分などをルーメン液Aが含むため、被処理物がエタノール発酵分離液Cを含まなくても、被処理物においてルーメン微生物が代謝や増殖可能である。よって、多糖類から発酵成分を生成させることができる。なお、予備処理工程と前処理工程とは、同様の条件で行うことができる。
In the pretreatment process, biomass B is supplied to the pretreatment tank. In the pretreatment process, unlike the pretreatment process, rumen microorganisms are included in the object to be treated by supplying the rumen liquid A to the pretreatment tank. Further, the ethanol fermentation separation liquid C is not supplied to the pretreatment tank. Thereby, the to-be-processed object which contains the rumen liquid A (containing rumen microorganisms) and the biomass B and does not contain the ethanol fermentation separation liquid C is prepared.
In the pretreatment process, since the rumen solution A contains nitrogen and phosphorus as nutrient sources for the rumen microorganisms, even if the object to be treated does not contain the ethanol fermentation separation liquid C, the rumen microorganisms are metabolized in the object to be treated. Can proliferate. Therefore, fermentation components can be generated from the polysaccharide. Note that the pretreatment process and the pretreatment process can be performed under the same conditions.
上記のバイオマス処理方法においては、予備処理工程や前処理工程を経た被処理物の一部を前処理槽から取り出すことができる。取り出された被処理物の一部に対して、発酵工程のエタノール発酵処理を施すことができる。例えば、予備処理工程や前処理工程を経た後の被処理物の一部を取り出して、該一部をそのままエタノール発酵部221に供給して、供給された被処理物に対してエタノール発酵処理を施すことができる。一方、被処理物中のルーメン微生物を分離する操作をした後の液(揮発性脂肪酸などの発酵成分を含む)をエタノール発酵部221に供給して、エタノール発酵処理の原料として用いることもできる。
なお、上記のバイオマス処理方法においては、予備処理工程を経た被処理物の残部の少なくとも一部を収容した前処理槽に、バイオマスBとエタノール発酵分離液C(蒸留処理を経た第2エタノール発酵分離液)とを新たに供給して、前処理工程を行う。なお、予備処理工程及び前処理工程を同じ前処理槽において行うことができる。
In said biomass processing method, a part of to-be-processed object which passed through the pre-processing process and the pre-processing process can be taken out from a pre-processing tank. An ethanol fermentation process in the fermentation process can be performed on a part of the processed object taken out. For example, a part of the object to be processed after the pretreatment process and the pretreatment process is taken out, and the part is supplied to the
In the above biomass treatment method, biomass B and ethanol fermentation separation liquid C (second ethanol fermentation separation that has undergone distillation treatment) are stored in a pretreatment tank that contains at least a part of the remaining part of the workpiece that has undergone the pretreatment step. Liquid) is newly supplied and a pretreatment process is performed. Note that the pretreatment step and the pretreatment step can be performed in the same pretreatment tank.
前処理工程では、新たに供給したバイオマスBと、新たに供給したエタノール発酵分離液Cと、予備処理工程を経た被処理物の残部(予備処理工程を経て増殖した後のルーメン微生物を含有)とを前処理槽において混合し、被処理物を調製する。本実施形態のバイオマス処理方法では、被処理物に含ませるエタノール発酵分離液Cは、上記のエタノール発酵工程及び第1固液分離工程を経て得られたものである。なお、前処理工程で被処理物に混合させるエタノール発酵分離液Cやメタン発酵分離液Dは、本実施形態の発酵工程以外のエタノール発酵処理やメタン発酵処理においてそれぞれ得られたものであってもよい。 In the pretreatment process, the newly supplied biomass B, the newly supplied ethanol fermentation separation liquid C, and the remainder of the material to be processed that has undergone the pretreatment process (containing rumen microorganisms after being propagated through the pretreatment process), Are mixed in a pretreatment tank to prepare an object to be treated. In the biomass treatment method of the present embodiment, the ethanol fermentation separation liquid C included in the object to be treated is obtained through the ethanol fermentation step and the first solid-liquid separation step. In addition, even if the ethanol fermentation separation liquid C and the methane fermentation separation liquid D which are mixed with a to-be-processed object at a pre-processing process are obtained in ethanol fermentation processes and methane fermentation processes other than the fermentation process of this embodiment, respectively. Good.
具体的には、前処理工程では、上記の予備処理工程を経た被処理物(増殖したルーメン微生物を含む)の残部を収容した前処理槽に、本実施形態のエタノール発酵処理及び固液分離によって上記のごとく得られたエタノール発酵分離液Cと、必要に応じて粉砕されたバイオマスBとを新たに供給して被処理物を調製できる。そして、嫌気性条件下で、所定時間経過させることによって、ルーメン微生物を増殖させることができる。これにより、揮発性脂肪酸などの発酵成分を生成させることができる。 Specifically, in the pretreatment process, the ethanol treatment and solid-liquid separation according to the present embodiment are applied to the pretreatment tank that contains the remainder of the processed material (including the grown rumen microorganisms) that has undergone the pretreatment process. The to-be-processed object can be prepared by newly supplying the ethanol fermentation separation liquid C obtained as described above and the biomass B pulverized as necessary. And rumen microorganisms can be propagated by making predetermined time pass under anaerobic conditions. Thereby, fermentation components, such as a volatile fatty acid, can be produced | generated.
前処理工程では、被処理物の撹拌を連続的に行ってもよく、撹拌を断続的に行ってもよく、撹拌を止めてもよい。前処理工程は、反すう動物の第1胃内と同様に、嫌気性条件下で行う。前処理槽の内部を嫌気条件に設定することによって、前処理工程を嫌気性条件下で行うことができる。前処理工程は、反すう動物の第1胃における温度に近い温度で行うことが好ましい。例えば、セルロースが変換されて揮発性脂肪酸などが所定量生じるまで、1〜48時間、前処理工程を続ける。なお、後述するように、前処理工程を複数回行うことができる。 In the pretreatment step, the object to be treated may be continuously stirred, the stirring may be intermittently performed, or the stirring may be stopped. The pretreatment step is performed under anaerobic conditions as in the rumen of the ruminant. By setting the inside of the pretreatment tank to anaerobic conditions, the pretreatment process can be performed under anaerobic conditions. The pretreatment step is preferably performed at a temperature close to that in the rumen of the ruminant. For example, the pretreatment process is continued for 1 to 48 hours until cellulose is converted and a predetermined amount of volatile fatty acid is produced. As will be described later, the pretreatment process can be performed a plurality of times.
前処理工程によれば、ルーメン微生物は、主にセルロースを炭素源として代謝を行いつつ、増殖できる。また、ルーメン微生物は、上記のエタノール発酵分離液Cに含まれる窒素分やリン分を利用して、活発に増殖できる。ルーメン微生物の代謝や増殖に伴って、セルロースは、発酵工程の発酵処理における発酵細菌が栄養源として利用しやすい単糖類(グルコース等)、オリゴ糖(少糖類)や揮発性脂肪酸などの発酵成分へと変換される。そして、生成した発酵成分を含む被処理物を得ることができる。よって、発酵工程におけるエタノール発酵処理のための発酵成分を十分に含む被処理物を得ることができる。
なお、前処理工程では、バイオマスの量が比較的多い場合であっても、被処理物に混合するエタノール発酵分離液Cやメタン発酵分離液Dの量を比較的多くすることで、上記の発酵成分を十分に生成させることができる。従って、上記のバイオマス処理方法は、被処理物に混合するバイオマスの量が比較的多い場合に、特に、発酵処理を効率よく行うことができる。
According to the pretreatment process, rumen microorganisms can proliferate while performing metabolism mainly using cellulose as a carbon source. Moreover, rumen microorganisms can be actively proliferated using the nitrogen content and the phosphorus content contained in the ethanol fermentation separation liquid C. Along with the metabolism and growth of rumen microorganisms, cellulose becomes a fermentation component such as monosaccharides (such as glucose), oligosaccharides (oligosaccharides), and volatile fatty acids that can be easily used as nutrient sources by fermentation bacteria in the fermentation process of the fermentation process. Is converted. And the to-be-processed object containing the produced | generated fermentation component can be obtained. Therefore, the to-be-processed object which fully contains the fermentation component for the ethanol fermentation process in a fermentation process can be obtained.
In the pretreatment step, even if the amount of biomass is relatively large, the above fermentation can be performed by relatively increasing the amount of the ethanol fermentation separation liquid C and the methane fermentation separation liquid D mixed with the object to be treated. Ingredients can be produced sufficiently. Therefore, the above-described biomass processing method can efficiently perform the fermentation process particularly when the amount of biomass to be mixed with the object to be processed is relatively large.
また、前処理工程によれば、予備処理工程で増殖したルーメン微生物の一部を基にして、さらにルーメン微生物を増殖させて、揮発性脂肪酸などの発酵成分を生成させることができる。従って、反すう動物から直接取り出したルーメン液A(ルーメン微生物を含む)を新たに供給しなくても、揮発性脂肪酸などの発酵成分を生成させることができる。 Further, according to the pretreatment step, it is possible to further propagate the rumen microorganisms based on a part of the rumen microorganisms grown in the pretreatment step, thereby generating fermentation components such as volatile fatty acids. Therefore, it is possible to produce fermentation components such as volatile fatty acids without newly supplying rumen fluid A (including rumen microorganisms) taken directly from ruminants.
上記の発酵成分は、オリゴ糖(少糖類)、単糖類、又は、揮発性脂肪酸のいずれかを少なくとも含む。 The fermentation component includes at least one of oligosaccharide (oligosaccharide), monosaccharide, or volatile fatty acid.
上記のバイオマス処理方法においては、前処理工程を経た被処理物の一部を前処理槽から取り出すことができる。なお、前処理工程を経た被処理物の全部を前処理槽からエタノール発酵部221へ供給した場合、前処理槽において上記の予備処理工程を行い、さらに、上述したように前処理工程を行うことができる。
In said biomass processing method, a part of to-be-processed object which passed through the pre-processing process can be taken out from a pre-processing tank. In addition, when all the to-be-processed objects which passed through the pre-processing process are supplied to the
前処理工程は、繰り返して複数回行ってもよい。例えば、前処理工程を行うごとに、被処理物の一部を前処理槽から取り出し、取り出した一部に対してエタノール発酵処理を施す一方で、取り出し後に残った被処理物の少なくとも一部を用いて、さらに前処理工程を行うことができる。このようにして、増殖後のルーメン微生物を含む被処理物の一部を用いて、ルーメン微生物を増殖させることを繰り返すことで、揮発性脂肪酸などの発酵成分を繰り返して生成させることができる。従って、前処理工程を行うごとに、揮発性脂肪酸などの発酵成分を生成させることができる。 The pretreatment process may be repeated a plurality of times. For example, each time the pretreatment step is performed, a part of the object to be processed is taken out from the pretreatment tank, and the extracted part is subjected to the ethanol fermentation treatment, while at least a part of the object to be processed remaining after the removal is removed In addition, a pretreatment step can be performed. In this way, fermentation components such as volatile fatty acids can be repeatedly generated by repeating the growth of rumen microorganisms using a part of the processed material containing the rumen microorganisms after growth. Accordingly, fermentation components such as volatile fatty acids can be generated every time the pretreatment process is performed.
エタノール発酵部221は、エタノール発酵処理を行うエタノール発酵槽を有する。エタノール発酵部221は、エタノール発酵に関わる微生物(以下、単に「酵母等」と記載することもある)と、前処理部21(前処理槽)から供給された被処理物とを、エタノール発酵槽の内部に収容し、槽内でエタノール発酵処理を行うように構成されている。
The
本実施形態において、エタノール発酵工程では、予備処理工程又は前処理工程を経た被処理物の少なくとも一部に対してエタノール発酵処理を施す。例えば、予備処理工程又は前処理工程を経た前処理槽内の被処理物の一部を取り出し、取り出した被処理物を、そのままエタノール発酵槽に供給することができる。発酵工程では、エタノール発酵槽の内部を嫌気性条件に設定し、嫌気性条件下でエタノール発酵処理を行う。 In the present embodiment, in the ethanol fermentation process, an ethanol fermentation process is performed on at least a part of the workpiece that has undergone the pretreatment process or the pretreatment process. For example, a part of the object to be processed in the pretreatment tank that has undergone the pretreatment process or the pretreatment process can be taken out, and the extracted object to be processed can be supplied to the ethanol fermentation tank as it is. In a fermentation process, the inside of an ethanol fermenter is set as anaerobic conditions, and ethanol fermentation processing is performed under anaerobic conditions.
エタノール発酵工程において、発酵成分を含む被処理物に対してエタノール発酵処理を施すことによって、揮発性脂肪酸などの発酵成分が酵母等の栄養源となる。詳しくは、難分解性バイオマス(リグノセルロース)からルーメン微生物によって生成された単糖やオリゴ糖は、酵母等によってエタノール、二酸化炭素等に分解される。従って、発酵成分によってエタノール発酵処理が効率よく進行し、エタノールを効率よく得ることができる。 In an ethanol fermentation process, fermentation components, such as a volatile fatty acid, become nutrient sources, such as yeast, by performing ethanol fermentation processing to a processed material containing a fermentation component. Specifically, monosaccharides and oligosaccharides produced by rumen microorganisms from hardly degradable biomass (lignocellulose) are decomposed into ethanol, carbon dioxide and the like by yeasts and the like. Therefore, the ethanol fermentation process proceeds efficiently by the fermentation components, and ethanol can be obtained efficiently.
エタノール発酵工程においては、エタノール発酵処理を嫌気性条件下で行う。エタノール発酵処理は、酵母等の代謝や増殖に適した温度範囲で行うことが好ましい。エタノール発酵工程のエタノール発酵処理によって、エタノール発酵残渣が生成される。エタノール発酵残渣は、エタノール発酵処理が施された後の処理物である。 In the ethanol fermentation process, the ethanol fermentation process is performed under anaerobic conditions. The ethanol fermentation treatment is preferably performed in a temperature range suitable for the metabolism and growth of yeast and the like. An ethanol fermentation residue is produced | generated by the ethanol fermentation process of an ethanol fermentation process. The ethanol fermentation residue is a processed product after the ethanol fermentation treatment is performed.
第1固液分離部222は、エタノール発酵部221から供給されたエタノール発酵処理後のエタノール発酵残渣を固液分離するように構成されている。例えば、第1固液分離部222は、固液分離機を有し、エタノール発酵残渣を固液分離機によって液分(エタノール発酵分離液C)と固形分(エタノール発酵分離固形分、例えば酵母残渣)とに分離するように構成されている。具体的には、固液分離機としては、例えば、ベルト濃縮機等の濃縮機、あるいは、遠心脱水機、スクリュープレス脱水機、ベルトプレス脱水機等の脱水機が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
The 1st solid-
第1固液分離工程では、第1固液分離部222における固液分離によって、上記のエタノール発酵残渣をエタノール発酵分離液Cとエタノール発酵分離固形分とに分離する。エタノール発酵分離液Cは、上記の固液分離によって得られた液分である。エタノール発酵分離液Cには、上記の固液分離によって得られ蒸留部223に供給される第1エタノール発酵分離液と、蒸留部223の蒸留処理によって第1エタノール発酵分離液のエタノールが減少した第2エタノール発酵分離液とが包含される。一方、エタノール発酵分離固形分は、上記の固液分離によって得られた固形分である。
In the first solid-liquid separation step, the ethanol fermentation residue is separated into an ethanol fermentation separated liquid C and an ethanol fermentation separated solid by solid-liquid separation in the first solid-
エタノール発酵分離液Cは、エタノール発酵に関わる酵母等が生成した代謝物を含む。斯かる代謝物は、例えば窒素分やリン分(例えば各種アミノ酸類)などの栄養源を含む。窒素分やリン分は、上記ルーメン微生物にとって、栄養源として利用しやすいものである。斯かる栄養源を含むエタノール発酵分離液Cを上記の前処理工程で用いることによって、ルーメン微生物は、エタノール発酵分離液Cの窒素分やリン分を利用して、活発に代謝して増殖できる。窒素分やリン分などの栄養源は、水に溶解した状態であるため、ルーメン微生物が栄養源として直接的に利用しやすいものである。このような栄養源を利用できるため、ルーメン微生物は、前処理工程において活発に代謝して増殖できる。 The ethanol fermentation separation liquid C contains a metabolite generated by yeast or the like involved in ethanol fermentation. Such metabolites include nutrient sources such as nitrogen and phosphorus (for example, various amino acids). Nitrogen and phosphorus are easily used as a nutrient source for the rumen microorganisms. By using the ethanol fermentation separation liquid C containing such a nutrient source in the above pretreatment step, rumen microorganisms can actively metabolize and grow using the nitrogen content and phosphorus content of the ethanol fermentation separation liquid C. Since nutrient sources such as nitrogen and phosphorus are dissolved in water, rumen microorganisms are easy to use directly as nutrient sources. Since such a nutrient source can be used, rumen microorganisms can be actively metabolized and proliferated in the pretreatment process.
蒸留部223は、例えば蒸留塔を有する。蒸留部223は、蒸留塔によって、第1固液分離工程によって得られたエタノール発酵分離液C(第1エタノール発酵分離液)に対して蒸留処理を施すように構成されている。蒸留部223は、エタノール発酵分離液Cに含まれるエタノールをいったん気化させてから凝縮させることで、精製エタノールEを得るように構成されている。蒸留処理によって、エタノール発酵分離液Cからエタノールが揮発することから、エタノール量が減少したエタノール発酵分離液C(第2エタノール発酵分離液)を得ることができる。
The
蒸留工程では、第1固液分離工程によって得たエタノール発酵分離液C(第1エタノール発酵分離液)に対して蒸留処理を施し、エタノール発酵分離液Cから精製エタノールEを得る。これにより、エタノール発酵分離液Cにおけるエタノールを減らすことができる。蒸留工程では、蒸留塔を用いた一般的な方法によって、エタノール発酵分離液Cに対して蒸留処理を施すことができる。得られた精製エタノールEは、例えば燃料として使用される。 In the distillation step, the ethanol fermentation separation liquid C (first ethanol fermentation separation liquid) obtained by the first solid-liquid separation step is subjected to a distillation treatment to obtain purified ethanol E from the ethanol fermentation separation liquid C. Thereby, ethanol in ethanol fermentation separation liquid C can be reduced. In the distillation step, the ethanol fermentation separation liquid C can be subjected to a distillation treatment by a general method using a distillation tower. The purified ethanol E obtained is used as a fuel, for example.
本実施形態では、蒸留処理を施した後のエタノール発酵分離液C(第2エタノール発酵分離液)の少なくとも一部を前処理槽に供給して、前処理工程を行う。なお、本実施形態では、蒸留処理を施した後のエタノール発酵分離液Cの一部をメタン発酵部224に供給して、メタン発酵工程を行ってもよい。
In this embodiment, at least a part of the ethanol fermentation separation liquid C (second ethanol fermentation separation liquid) after the distillation treatment is supplied to the pretreatment tank to perform the pretreatment step. In the present embodiment, a part of the ethanol fermentation separation liquid C after the distillation treatment may be supplied to the
本実施形態のように、第1固液分離工程によって得たエタノール発酵分離液Cの一部を前処理工程で用いることによって、エタノール発酵分離液Cを排水処理するための負荷が軽減される。例えば、排水処理の設備を小規模に抑えることができる。 Like this embodiment, the load for draining the ethanol fermentation separation liquid C is reduced by using a part of the ethanol fermentation separation liquid C obtained by the first solid-liquid separation process in the pretreatment process. For example, wastewater treatment facilities can be reduced to a small scale.
メタン発酵部224は、エタノール発酵処理が施された後のエタノール発酵残渣の少なくとも一部に対してメタン発酵処理を施すためのメタン発酵槽を有する。メタン発酵部224は、メタン発酵に関わる微生物(以下、単に「メタン生成菌等」と記載することもある)と、第1固液分離部222から供給された固形分(エタノール発酵分離固形分)とを、メタン発酵槽の内部に収容し、槽内でメタン発酵処理を行うように構成されている。メタン発酵部224は、蒸留部223で蒸留処理が施されたエタノール発酵分離液C(第2エタノール発酵分離液)の一部も内部に収容できるように構成されている。
The
メタン発酵工程では、エタノール発酵処理を経たエタノール発酵残渣を固液分離することによって得られた固形分(エタノール発酵分離固形分)の少なくとも一部に対してメタン発酵処理を施す。例えば、第1固液分離工程を経たエタノール発酵分離固形分をそのままメタン発酵槽に供給することができる。メタン発酵工程では、メタン発酵槽の内部を嫌気性条件に設定し、嫌気性条件下でメタン発酵処理を行う。 In the methane fermentation process, the methane fermentation process is performed on at least a part of the solid content (ethanol fermentation separated solid content) obtained by solid-liquid separation of the ethanol fermentation residue that has undergone the ethanol fermentation process. For example, the ethanol fermentation separation solid content which passed through the 1st solid-liquid separation process can be supplied to a methane fermentation tank as it is. In the methane fermentation process, the inside of the methane fermentation tank is set to anaerobic conditions, and methane fermentation treatment is performed under anaerobic conditions.
メタン発酵工程において、第1固液分離工程を経たエタノール発酵分離固形分に対してメタン発酵処理を施すことによって、酵母等を構成する物質がメタン生成菌等の栄養源となる。詳しくは、酵母の菌体等における高分子物質は、まず、加水分解菌によって、より低分子の物質に分解される。続いて、酸生成細菌によって、酢酸やプロピオン酸などの揮発性脂肪酸、乳酸およびエタノール等が生じる。酢酸は、さらに、メタン生成菌(メタン生成古細菌群)によって、エタノールや二酸化炭素に変換される。また、酢酸以外の揮発性脂肪酸、乳酸およびエタノールは、水素生成細菌によって水素と酢酸となり、最後にメタン生成菌(メタン生成古細菌群)等によってメタンガス、二酸化炭素等に分解される。このように、酵母等を構成する物質がメタン生成菌等によって分解されて、メタンガスが発生する。 In the methane fermentation process, the substance constituting the yeast or the like becomes a nutrient source for the methane-producing bacteria and the like by subjecting the ethanol fermentation separated solid content that has undergone the first solid-liquid separation process to methane fermentation treatment. Specifically, a high molecular substance in yeast cells or the like is first decomposed into lower molecular substances by hydrolyzing bacteria. Subsequently, acid-producing bacteria produce volatile fatty acids such as acetic acid and propionic acid, lactic acid and ethanol. Acetic acid is further converted into ethanol and carbon dioxide by methanogens (methanogenic archaea). In addition, volatile fatty acids other than acetic acid, lactic acid and ethanol are converted into hydrogen and acetic acid by hydrogen-producing bacteria, and finally decomposed into methane gas, carbon dioxide, and the like by methanogens (methane-producing archaea). In this way, substances constituting yeast and the like are decomposed by methanogenic bacteria and the like, and methane gas is generated.
メタン発酵工程においては、メタン発酵処理を嫌気性条件下で行う。メタン発酵工程のメタン発酵処理によって、メタン発酵残渣が生成される。メタン発酵残渣は、メタン発酵処理が施された後の処理物である。メタン発酵処理は、いわゆる中温メタン発酵処理(20℃を超えて40℃以下、好ましくは30℃から37℃)であってもよく、高温メタン発酵処理(40℃を超えて65℃以下、好ましくは50℃から55℃)であってもよいが、メタン発酵槽を加温するエネルギーが少なくできるという点で、中温メタン発酵処理が好ましい。 In the methane fermentation process, the methane fermentation treatment is performed under anaerobic conditions. A methane fermentation residue is produced | generated by the methane fermentation process of a methane fermentation process. The methane fermentation residue is a processed product after the methane fermentation treatment is performed. The methane fermentation treatment may be a so-called medium temperature methane fermentation treatment (above 20 ° C. and 40 ° C. or less, preferably 30 ° C. to 37 ° C.), and a high temperature methane fermentation treatment (above 40 ° C. and 65 ° C. or less, preferably Although it may be from 50 ° C. to 55 ° C., medium temperature methane fermentation treatment is preferable in that energy for heating the methane fermentation tank can be reduced.
第2固液分離部225は、例えば第1固液分離部222と同様に構成されている。また、第2固液分離工程は、第1固液分離工程と同様にして、メタン発酵残渣を固液分離することによって、実施できる。第2固液分離工程で得られたメタン発酵分離液Dは、メタン発酵残渣を固液分離することによって得られた液分である。一方、第2固液分離工程で得られたメタン発酵分離固形分は、メタン発酵残渣を固液分離することによって得られた固形分である。メタン発酵分離固形分は、例えば、バイオマス処理装置20の外部へ送られてさらに処理され得る。
The second solid-
本実施形態では、第2固液分離部225における第2固液分離工程によって得られたメタン発酵分離液Dの少なくとも一部を前処理槽に供給して、前処理工程を行う。
In this embodiment, at least a part of the methane fermentation separation liquid D obtained by the second solid-liquid separation step in the second solid-
第2固液分離工程においてメタン発酵残渣から固液分離によって分離されたメタン発酵分離液Dは、メタン発酵に関わる微生物がメタン発酵処理に伴って生成した代謝物を、比較的多く含む。斯かる代謝物は、例えばアンモニア態窒素やリン酸態リンなどの無機栄養分を含む。斯かる無機栄養分を含むメタン発酵分離液Dを上記の前処理工程で用いることによって、ルーメン微生物は、メタン発酵分離液Dのアンモニア態窒素を窒素分として利用して、また、リン酸態リンをリン分として利用して、活発に代謝して増殖できる。アンモニア態窒素やリン酸態リンなどの無機栄養分は、水に溶解した状態であるため、ルーメン微生物が栄養源として直接的に利用しやすいものである。このような栄養源を利用できるため、ルーメン微生物は、前処理工程において活発に代謝して増殖できる。 The methane fermentation separation liquid D separated from the methane fermentation residue by solid-liquid separation in the second solid-liquid separation step contains a relatively large amount of metabolites produced by the microorganisms involved in methane fermentation along with the methane fermentation treatment. Such metabolites include, for example, inorganic nutrients such as ammonia nitrogen and phosphate phosphorus. By using the methane fermentation separated solution D containing such inorganic nutrients in the above pretreatment step, the rumen microorganism uses the ammonia nitrogen of the methane fermentation separated solution D as a nitrogen component, and also uses phosphate phosphorus. It can be actively metabolized and proliferated by using it as a phosphorus content. Since inorganic nutrients such as ammonia nitrogen and phosphate phosphorus are dissolved in water, rumen microorganisms are easy to use directly as nutrient sources. Since such a nutrient source can be used, rumen microorganisms can be actively metabolized and proliferated in the pretreatment process.
本実施形態のように、第2固液分離工程によって得たメタン発酵分離液Dを前処理工程で用いることによって、メタン発酵分離液Dを排水処理するための負荷が軽減される。例えば、活性汚泥処理するための曝気槽の散気風量を抑えたり、排水処理の設備を小規模に抑えたりすることができる。 Like this embodiment, the load for draining the methane fermentation separation liquid D is reduced by using the methane fermentation separation liquid D obtained by the second solid-liquid separation process in the pretreatment process. For example, the amount of air diffused in an aeration tank for treating activated sludge can be suppressed, and the equipment for wastewater treatment can be reduced to a small scale.
本実施形態では、いわゆる半連続式でバイオマス処理方法を実施することができる。
例えば、前処理部21の被処理物のpHが、生成した揮発性脂肪酸によって規定値よりも低くなるまで前処理部21において前処理工程を行った後、被処理物の一部をエタノール発酵部221に供給する。一方、前処理槽において、被処理物の残部と、新たに供給したバイオマスBと、第1固液分離工程を経て且つ蒸留部223から新たに供給したエタノール発酵分離液Cとを混合して、被処理物を新たに調製する。なお、必要に応じて、第2固液分離工程を経たメタン発酵分離液Dを被処理物に新たに供給する。そして、同様にして前処理工程を行う。
また、被処理物の一部を前処理部21からエタノール発酵部221に供給した後、供給された被処理物に対して、所定期間エタノール発酵処理を施し、エタノール発酵工程を行う。その後、エタノール発酵槽の内容物(エタノール発酵残渣)の一部を第1固液分離部222に供給する。
同様にして、前処理工程とエタノール発酵工程とをそれぞれ繰り返し、半連続式でバイオマス処理方法を実施することができる。
また、第1固液分離部222に供給されたエタノール発酵残渣の量に応じたエタノール発酵分離固形分をメタン発酵部224に供給し、上記エタノール発酵残渣の量に応じたエタノール発酵分離液Cを蒸留部223に供給する。蒸留部223の蒸留工程を経たエタノール発酵分離液Cを、上述したように前処理部21に供給する。
また、所定期間のメタン発酵処理によってメタン発酵工程を行った後、メタン発酵槽の内容物(メタン発酵残渣)の一部を第2固液分離部225に供給する。第2固液分離部225に供給されたメタン発酵残渣の量に応じたメタン発酵分離液Dを、上述したように前処理部21に供給する。
In the present embodiment, the biomass processing method can be carried out in a so-called semi-continuous type.
For example, after performing the pretreatment process in the
Moreover, after supplying a part of to-be-processed object from the
Similarly, the pretreatment process and the ethanol fermentation process are repeated, and the biomass treatment method can be carried out in a semi-continuous manner.
Moreover, the ethanol fermentation separation solid content according to the quantity of the ethanol fermentation residue supplied to the 1st solid-
Moreover, after performing a methane fermentation process by the methane fermentation process of a predetermined period, a part of contents (methane fermentation residue) of a methane fermentation tank are supplied to the 2nd solid-
一方、本実施形態では、いわゆる連続式でバイオマス処理方法を実施することもできる。
例えば、前処理部21において前処理工程を行いつつ被処理物の一部をエタノール発酵部221に供給する一方で、前処理部21における被処理物に、所定の時間間隔で、バイオマスBと、第1固液分離工程を経た蒸留部223からのエタノール発酵分離液Cとを供給する。なお、必要に応じて、第2固液分離工程を経たメタン発酵分離液Dも被処理物に供給する。そして、前処理工程によってバイオマスBの多糖類から発酵成分を生成させつつ、発酵成分を含む被処理物をエタノール発酵部221に供給する。
また、エタノール発酵部221のエタノール発酵槽に前処理部21から被処理物を供給しつつエタノール発酵処理を行う。しかも、エタノール発酵処理を行いつつ、エタノール発酵槽の発酵残渣の一部を第1固液分離部222に供給する。
上記のごとく、連続式で実施するバイオマス処理方法においては、例えばエタノール発酵部221で生じる単位時間あたりのエタノール発生量が所望量になるように、単位時間あたり所定量の被処理物を前処理部21からエタノール発酵部221へ供給し、単位時間あたり所定量のエタノール発酵残渣をエタノール発酵槽から取り出し、第1固液分離部222に供給することができる。
また、第1固液分離部222に供給されたエタノール発酵残渣の量に応じたエタノール発酵分離液Cを蒸留部223に供給する。蒸留部223で蒸留処理を行いつつ蒸留工程を経たエタノール発酵分離液Cを、上述したように前処理部21に供給する。
また、第1固液分離部222に供給されたエタノール発酵残渣の量に応じたエタノール発酵分離固形分をメタン発酵部224に供給する。エタノール発酵分離固形分をメタン発酵部224に供給しつつ、メタン発酵槽の内容物(メタン発酵残渣)の一部を第2固液分離部225に供給する。第2固液分離部225に供給されたメタン発酵残渣の量に応じたメタン発酵分離液Dを、上述したように前処理部21に供給する。
このようにして、連続式でバイオマス処理方法を実施することができる。
On the other hand, in this embodiment, the biomass processing method can also be carried out in a so-called continuous manner.
For example, while supplying a part of the processing object to the
In addition, the ethanol fermentation process is performed while supplying the workpiece from the
As described above, in the biomass processing method performed in a continuous manner, for example, a predetermined amount of an object to be processed per unit time is pretreated so that the amount of ethanol generated per unit time generated in the
Further, the ethanol fermentation separation liquid C corresponding to the amount of ethanol fermentation residue supplied to the first solid-
In addition, the ethanol fermentation separation solid content corresponding to the amount of ethanol fermentation residue supplied to the first solid-
In this way, the biomass processing method can be carried out continuously.
次に、本発明に係る排水処理設備の一実施形態について、図面を参照しつつ詳しく説明する。 Next, an embodiment of the wastewater treatment facility according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
本実施形態の排水処理設備1は、図2に示すように、
有機性排水を活性汚泥によって生物処理する第1処理部10と、
反すう動物由来のルーメン微生物によって多糖類から生成させた発酵成分に対してエタノール発酵処理を施す第2処理部20と、を備える。
第2処理部20は、多糖類を含むバイオマスBと、ルーメン微生物と、エタノール発酵処理を経たエタノール発酵残渣から固液分離によって分離されたエタノール発酵分離液C、及び、メタン発酵処理を経たメタン発酵残渣から固液分離によって分離されたメタン発酵分離液Dの少なくとも一方とを混合した被処理物において、発酵成分を生成させる前処理部21と、
発酵成分を含む被処理物の少なくとも一部に対してエタノール発酵処理を施す発酵部22と、を有する。
該発酵部22は、エタノール発酵処理を行うエタノール発酵部221と、第2処理部20のエタノール発酵処理を経たエタノール発酵残渣から固液分離によって分離されたエタノール発酵分離固形分の少なくとも一部に対してメタン発酵処理を施すメタン発酵部224とを有する。
本実施形態の排水処理設備1は、第1処理部10の生物処理に伴って生じた余剰汚泥Fの一部をメタン発酵部224に供給して、供給された余剰汚泥Fに対してメタン発酵部224においてメタン発酵処理を施すように構成されている。
As shown in FIG. 2, the wastewater treatment facility 1 of the present embodiment
A
And a
The
And a
The
The wastewater treatment facility 1 of the present embodiment supplies a part of the excess sludge F generated by the biological treatment of the
第1処理部10は、生物処理される前の上記の有機性排水から初沈汚泥を沈殿によって分離する前段分離部11と、前段分離部11から供給された排水を活性汚泥によって生物処理する生物処理部12と、生物処理が施された処理水と活性汚泥とを分離する後段分離部13と、を備える。なお、本発明において、第1処理部10は、必ずしも前段分離部11を有しなくてもよい。
第2処理部20は、上述したバイオマス処理方法を実施するための装置と同様に構成されている。
The
The
有機性排水は、有機物を含有する粒子等を含む。有機物は、有機態窒素などの窒素分、有機態リンなどのリン分を含有する。有機性排水は、例えば、食品・飲料水工場排水、酒造工場排水、製紙工場排水、下水などである。 Organic wastewater contains particles containing organic matter. The organic substance contains a nitrogen content such as organic nitrogen and a phosphorus content such as organic phosphorus. The organic wastewater is, for example, food / drinking water factory wastewater, brewery factory wastewater, paper mill wastewater, sewage and the like.
前段分離部11は、有機性排水を内部に収容する沈殿槽である最初沈殿槽を有する。前段分離部11は、最初沈殿槽に供給された有機性排水の流速を下げて滞留させることによって、生物処理される前の有機性排水から、沈殿によって、初沈汚泥(粒子等を含む)を最初沈殿槽の下部に貯めるように構成されている。前段分離部11は、貯まった初沈汚泥を最初沈殿槽の底部から最初沈殿槽の外部へ抜き出せるように構成されている。
The
生物処理部12は、活性汚泥を内部に含み、内部に空気を供給することによって曝気を行い、曝気に伴う撹拌力によって活性汚泥を流動させる曝気槽を有する。生物処理部12は、前段分離部11から供給された有機性排水を活性汚泥によって曝気槽内で生物処理するように構成されている。活性汚泥に含まれる微生物によって、有機性排水の有機物を、好気的条件下で無機物にまで分解することができる。
The
後段分離部13は、生物処理が施された処理水を収容する最終沈殿槽を有する。後段分離部13は、最終沈殿槽に供給された処理水の流速を下げて滞留させることによって、沈殿によって、活性汚泥を最終沈殿槽の下部に貯めるように構成されている。後段分離部13は、貯まった活性汚泥を最終沈殿槽の底部から最終沈殿槽の外部へ抜き出せるように構成されている。活性汚泥は、有機物を分解できる微生物を含有する。従って、活性汚泥は、有機物を比較的多く含み、有機態窒素などの窒素分やリン分も含む。
The
なお、第1処理部10は、後段分離部13で分離した活性汚泥の一部を、生物処理部12の曝気槽に供給(返送)できるように構成されている。
In addition, the
上記の排水処理設備1は、前段分離部11において沈殿によって得た初沈汚泥を、前処理部21に供給できるように構成されている。これにより、排水処理設備1で発生する廃棄物量を削減することができる。初沈汚泥は、窒素分やリン分を比較的多く含有することから、前処理部21における前処理工程において、ルーメン微生物の代謝や増殖を活性化できる。なお、初沈汚泥は、セルロースを含有する野菜くずや茶滓(茶殻)などを含む場合がある。このような場合、初沈汚泥がセルロースを含むため、初沈汚泥を前処理部21に供給することによって、前処理部21にバイオマスBが供給されることとなる。
The wastewater treatment facility 1 is configured to be able to supply the initial sedimentation sludge obtained by precipitation in the
上記の排水処理設備1は、後段分離部13において沈殿によって得た活性汚泥から生物処理部12の曝気槽に供給(返送)した分を除いた残部(余剰汚泥F)の一部を、メタン発酵部224のメタン発酵槽に供給できるように構成されている。これにより、排水処理設備1で発生する廃棄物量を削減することができる。余剰汚泥Fは、有機物及び窒素分やリン分を比較的多く含有することから、メタン発酵部224におけるメタン発酵工程において、メタン生成菌等の代謝や増殖を活性化でき、メタンガスの発生を促進できる。
In the wastewater treatment facility 1 described above, a part of the remaining portion (excess sludge F) obtained by removing (excluding) the amount supplied (returned) to the aeration tank of the
なお、本実施形態の排水処理設備1は、第1処理部10の後段分離部13で分離された活性汚泥(余剰汚泥F)、及び、第2処理部20の第2固液分離部225で分離された固形分(メタン発酵残渣のうちの固形分)を処理する汚泥処理部30をさらに備える。具体的には、汚泥処理部30は、汚泥を乾燥処理する汚泥乾燥装置や汚泥を焼却処理する汚泥焼却装置などを有してもよいが、これに限定されない。
In addition, the waste water treatment facility 1 of this embodiment includes the activated sludge (excess sludge F) separated by the
続いて、本発明に係る排水処理方法の一実施形態について説明する。 Then, one Embodiment of the waste water treatment method concerning this invention is described.
本実施形態の排水処理方法は、有機性排水を活性汚泥によって生物処理する第1処理工程と、上記のバイオマス処理方法に相当する第2処理工程とを備える。 The wastewater treatment method of the present embodiment includes a first treatment step for biologically treating organic wastewater with activated sludge and a second treatment step corresponding to the biomass treatment method.
詳しくは、本実施形態の排水処理方法は、
有機性排水を活性汚泥によって生物処理する第1処理工程と、
反すう動物由来のルーメン微生物によって多糖類から生成させた発酵成分に対してエタノール発酵処理を施す第2処理工程と、を備える。
第2処理工程は、多糖類を含むバイオマスBと、ルーメン微生物と、エタノール発酵処理を経たエタノール発酵残渣から固液分離によって分離されたエタノール発酵分離液C、及び、メタン発酵処理を経たメタン発酵残渣から固液分離によって分離されたメタン発酵分離液の少なくとも一方を混合した被処理物において、発酵成分を生成させる前処理工程と、
発酵成分を含む被処理物の少なくとも一部に対してエタノール発酵処理を施す発酵工程と、を有する。
該発酵工程は、エタノール発酵処理を行うエタノール発酵工程と、エタノール発酵処理を経たエタノール発酵残渣から固液分離によって分離されたエタノール発酵分離固形分の少なくとも一部に対してメタン発酵処理を施すメタン発酵工程とを有する。
本実施形態の排水処理方法では、第1処理工程の生物処理に伴って生じた余剰汚泥Fの一部に対して、メタン発酵工程のメタン発酵処理を施す。
なお、第2処理工程は、上述したバイオマス処理方法と同様にして実施できる。
Specifically, the wastewater treatment method of this embodiment is
A first treatment step of biologically treating organic wastewater with activated sludge;
A second treatment step of subjecting the fermentation component produced from the polysaccharide by ruminant microorganisms derived from ruminants to an ethanol fermentation treatment.
The second treatment step includes biomass B containing polysaccharides, rumen microorganisms, ethanol fermentation separation C separated from the ethanol fermentation residue that has undergone ethanol fermentation by solid-liquid separation, and methane fermentation residue that has undergone methane fermentation In the to-be-processed material in which at least one of the methane fermentation separated liquid separated from the liquid by solid-liquid separation is mixed, a pretreatment step for generating fermentation components;
And a fermentation process in which an ethanol fermentation process is performed on at least a part of an object to be processed including a fermentation component.
The fermentation process includes an ethanol fermentation process in which an ethanol fermentation process is performed, and a methane fermentation process in which at least a portion of the ethanol fermentation separated solids separated from the ethanol fermentation residue that has undergone the ethanol fermentation process is separated by solid-liquid separation. Process.
In the wastewater treatment method of the present embodiment, the methane fermentation process of the methane fermentation process is performed on a part of the surplus sludge F generated along with the biological treatment of the first process process.
In addition, a 2nd process process can be implemented like the biomass processing method mentioned above.
前段分離工程は、上述した前段分離部11によって実施できる。前段分離工程では、例えば、前段分離部11に供給された有機性排水を数時間〜数日間滞留させ、初沈汚泥を沈殿させる。
The pre-stage separation step can be performed by the
生物処理工程は、上述した生物処理部12によって実施できる。生物処理工程では、例えば、曝気槽の内部に空気を供給することによって曝気する。そして、曝気に伴う撹拌力によって活性汚泥を流動させつつ、活性汚泥を構成する微生物によって有機性排水の有機物を分解させる。曝気によって活性汚泥の微生物に酸素を供給できる。
The biological treatment process can be performed by the
後段分離工程は、上述した後段分離部13によって実施できる。後段分離工程では、例えば、後段分離部13に供給された処理水を数時間〜数日間滞留させ、活性汚泥を沈殿させる。
The post-separation step can be performed by the
本実施形態の排水処理方法では、前段分離工程において沈殿によって得た初沈汚泥を、前処理部21に供給してもよい。これにより、排水処理方法で発生する廃棄物量を削減することができる。初沈汚泥は、窒素分やリン分を比較的多く含有することから、前処理部21における前処理工程において、ルーメン微生物の代謝や増殖を活性化できる。なお、初沈汚泥は、セルロースを含有する野菜くずや茶滓(茶殻)などを含む場合がある。このような場合、初沈汚泥がセルロースを含むため、初沈汚泥を前処理部21に供給することによって、前処理部21にバイオマスBが供給されることとなる。
In the wastewater treatment method of the present embodiment, the initial sedimentation sludge obtained by precipitation in the previous separation step may be supplied to the
本実施形態の排水処理方法では、後段分離工程において沈殿によって得た活性汚泥から生物処理部12の曝気槽に供給(返送)した分を除いた残部(余剰汚泥F)の一部を、メタン発酵部224のメタン発酵槽に供給してもよい。余剰汚泥Fは、有機物及び窒素分やリン分を比較的多く含有することから、メタン発酵部224におけるメタン発酵工程において、メタン生成菌等の代謝や増殖を活性化でき、メタンガスの発生を促進できる。
In the wastewater treatment method of the present embodiment, a part of the remaining portion (excess sludge F) obtained by removing (excluding) the amount supplied (returned) to the aeration tank of the
本実施形態のバイオマス処理方法、排水処理方法、及び、排水処理設備などは、上記例示の通りであるが、本発明は、上記例示の排水処理設備などに限定されるものではない。
また、一般のバイオマス処理方法、排水処理方法、及び、排水処理設備などにおいて用いられる種々の態様を、本発明の効果を損ねない範囲において、採用することができる。
Although the biomass treatment method, the wastewater treatment method, the wastewater treatment facility, and the like according to the present embodiment are as illustrated above, the present invention is not limited to the above-exemplified wastewater treatment facility.
Moreover, the various aspects used in a general biomass processing method, a wastewater treatment method, a wastewater treatment facility, etc. can be employ | adopted in the range which does not impair the effect of this invention.
上記実施形態では、エタノール発酵分離液Cやメタン発酵分離液Dを被処理物に混合しない予備処理工程を備えたバイオマス処理方法について詳しく説明したが、本発明は、このようなバイオマス処理方法に限定されない。例えば、本発明は、予備処理工程を備えず、ルーメン液Aと、バイオマスBと、さらにエタノール発酵分離液C又はメタン発酵分離液Dとを混合して被処理物を調製する工程を予備処理工程の代わりに備えたバイオマス処理方法であってもよい。 In the said embodiment, although the biomass processing method provided with the pretreatment process which does not mix the ethanol fermentation separation liquid C and the methane fermentation separation liquid D with a to-be-processed object was demonstrated in detail, this invention is limited to such a biomass processing method. Not. For example, the present invention does not include a pretreatment step, and a step of preparing an object to be processed by mixing rumen liquid A, biomass B, and further ethanol fermentation separation liquid C or methane fermentation separation liquid D. The biomass processing method provided instead of may be used.
上記実施形態では、エタノール発酵部221とメタン発酵部224とを有するバイオマス処理装置を用いたバイオマス処理方法について詳しく説明したが、本発明は、このようなバイオマス処理方法に限定されない。例えば図3に示すように、本発明は、メタン発酵部224を有さずエタノール発酵部221のみを発酵部22として有するバイオマス処理装置を用いたバイオマス処理方法であってもよい。斯かるバイオマス処理方法においては、エタノール発酵処理後のエタノール発酵残渣から固液分離によって得られた固形分(エタノール発酵分離固形分)が、廃棄処分され得る。
In the said embodiment, although the biomass processing method using the biomass processing apparatus which has the
なお、上記実施形態のバイオマス処理装置は、図1における破線で示すように、第1固液分離部で得られたエタノール発酵分離液C(即ち、第1エタノール発酵分離液)が、蒸留部223を介さずに、前処理部21へ返送されるように構成されてもよい。また、図1における破線で示すように、エタノール発酵部221においてエタノール発酵処理が施された後のエタノール発酵残渣が、第1固液分離部222及び蒸留部223を経ずに、メタン発酵部224に供給されるように構成されてもよい。
In addition, as shown by the broken line in FIG. 1, in the biomass processing apparatus of the above embodiment, the ethanol fermentation separation liquid C (that is, the first ethanol fermentation separation liquid) obtained in the first solid-liquid separation unit is the
1:排水処理設備、
10:第1処理部、
11:前段分離部、 12:生物処理部、 13:後段分離部、
20:第2処理部(バイオマス処理装置)、
21:前処理部、
22:発酵部、
221:エタノール発酵部、 222:第1固液分離部、 223:蒸留部、
224:メタン発酵部、 225:第2固液分離部、
23:粉砕部、
30:汚泥処理部、
A:ルーメン液、 B:バイオマス、 C:エタノール発酵分離液、
D:メタン発酵分離液、 E:精製エタノール、 F:活性汚泥(余剰汚泥)。
1: Wastewater treatment equipment,
10: 1st processing part,
11: First stage separation unit, 12: Biological treatment unit, 13: Second stage separation unit,
20: 2nd processing part (biomass processing apparatus),
21: Pre-processing unit,
22: Fermentation part,
221: ethanol fermentation section, 222: first solid-liquid separation section, 223: distillation section,
224: methane fermentation unit, 225: second solid-liquid separation unit,
23: crushing part,
30: Sludge treatment part,
A: Rumen liquid, B: Biomass, C: Ethanol fermentation separation liquid,
D: Methane fermentation separation liquid, E: Purified ethanol, F: Activated sludge (excess sludge).
Claims (6)
反すう動物由来のルーメン微生物と、
エタノール発酵処理を経たエタノール発酵残渣から固液分離によって分離されたエタノール発酵分離液、及び、メタン発酵処理を経たメタン発酵残渣から固液分離によって分離されたメタン発酵分離液の少なくとも一方と、を混合した被処理物において、前記多糖類から発酵成分を生成させる前処理工程と、
前記発酵成分を含む被処理物の少なくとも一部に対してエタノール発酵処理を施す発酵工程と、
を備える、バイオマス処理方法。 Biomass containing polysaccharides;
Rumen microorganisms from ruminants,
At least one of the ethanol fermentation separation liquid separated by solid-liquid separation from the ethanol fermentation residue after ethanol fermentation treatment and the methane fermentation separation liquid separated by solid-liquid separation from the methane fermentation residue after methane fermentation treatment was mixed. In the treated object, a pretreatment step of generating a fermentation component from the polysaccharide,
A fermentation process in which an ethanol fermentation treatment is performed on at least a part of the object to be treated containing the fermentation component;
A biomass processing method.
前記前処理工程の前記被処理物に混合させる前記メタン発酵分離液は、前記発酵工程の前記メタン発酵処理を経たメタン発酵分離液を含む、請求項1又は2に記載のバイオマス処理方法。 In the fermentation step, methane fermentation treatment is performed on at least a part of the ethanol fermentation residue after the ethanol fermentation treatment is performed,
The biomass processing method according to claim 1 or 2 with which said methane fermentation separation liquid mixed with said processed material of said pretreatment process contains methane fermentation separation liquid which passed said methane fermentation processing of said fermentation process.
反すう動物由来のルーメン微生物によって多糖類から生成させた発酵成分に対してエタノール発酵処理を施す第2処理工程と、を備え、
前記第2処理工程は、
前記多糖類を含むバイオマスと、前記ルーメン微生物と、前記エタノール発酵処理を経たエタノール発酵残渣から固液分離によって分離されたエタノール発酵分離液、及び、メタン発酵処理を経たメタン発酵残渣から固液分離によって分離されたメタン発酵分離液の少なくとも一方とを混合した被処理物において、前記発酵成分を生成させる前処理工程と、
前記発酵成分を含む被処理物の少なくとも一部に対して前記エタノール発酵処理を施す発酵工程と、を有し、
該発酵工程は、前記エタノール発酵処理を行うエタノール発酵工程と、前記エタノール発酵処理を経たエタノール発酵残渣から固液分離によって分離されたエタノール発酵分離固形分の少なくとも一部に対してメタン発酵処理を施すメタン発酵工程とを有し、
前記第1処理工程の前記生物処理に伴って生じた余剰汚泥の一部に対して、前記メタン発酵工程の前記メタン発酵処理を施す、排水処理方法。 A first treatment step of biologically treating organic wastewater with activated sludge;
A second treatment step of subjecting the fermentation component produced from the polysaccharide by ruminant microorganisms derived from ruminants to an ethanol fermentation treatment,
The second treatment step includes
By the solid-liquid separation from the biomass containing the polysaccharide, the rumen microorganisms, the ethanol fermentation separation liquid separated from the ethanol fermentation residue through the ethanol fermentation treatment, and the methane fermentation residue through the methane fermentation treatment In a workpiece to be mixed with at least one of the separated methane fermentation separation liquid, a pretreatment step for generating the fermentation component;
A fermentation process for performing the ethanol fermentation treatment on at least a part of the object to be treated containing the fermentation component,
The fermentation process is an ethanol fermentation process in which the ethanol fermentation process is performed, and a methane fermentation process is performed on at least part of the ethanol fermentation separated solids separated from the ethanol fermentation residue that has undergone the ethanol fermentation process by solid-liquid separation. A methane fermentation process,
The waste water treatment method which performs the said methane fermentation process of the said methane fermentation process with respect to a part of surplus sludge produced with the said biological treatment of a said 1st process process.
反すう動物由来のルーメン微生物によって多糖類から生成させた発酵成分に対してエタノール発酵処理を施す第2処理部と、を備え、
前記第2処理部は、
前記多糖類を含むバイオマスと、前記ルーメン微生物と、前記エタノール発酵処理を経たエタノール発酵残渣から固液分離によって分離されたエタノール発酵分離液、及び、メタン発酵処理を経たメタン発酵残渣から固液分離によって分離されたメタン発酵分離液の少なくとも一方とを混合した被処理物において、前記発酵成分を生成させる前処理部と、
前記発酵成分を含む被処理物の少なくとも一部に対して前記エタノール発酵処理を施す発酵部と、を有し、
該発酵部は、前記エタノール発酵処理を行うエタノール発酵部と、前記第2処理部の前記エタノール発酵処理を経たエタノール発酵残渣から固液分離によって分離されたエタノール発酵分離固形分の少なくとも一部に対してメタン発酵処理を施すメタン発酵部とを有し、
前記第1処理部の前記生物処理に伴って生じた余剰汚泥の一部を前記メタン発酵部に供給して、供給された前記余剰汚泥に対して前記メタン発酵部において前記メタン発酵処理を施すように構成されている、排水処理設備。 A first treatment unit for biologically treating organic wastewater with activated sludge;
A second processing unit that performs an ethanol fermentation process on a fermentation component generated from a polysaccharide by ruminant microorganisms derived from ruminants,
The second processing unit includes:
By the solid-liquid separation from the biomass containing the polysaccharide, the rumen microorganisms, the ethanol fermentation separation liquid separated from the ethanol fermentation residue through the ethanol fermentation treatment, and the methane fermentation residue through the methane fermentation treatment In a workpiece to be mixed with at least one of the separated methane fermentation separation liquid, a pretreatment unit that generates the fermentation component;
A fermentation section that performs the ethanol fermentation treatment on at least a part of the object to be treated containing the fermentation component,
The fermentation part is an ethanol fermentation part that performs the ethanol fermentation process, and at least a part of the ethanol fermentation separated solids separated by solid-liquid separation from the ethanol fermentation residue that has undergone the ethanol fermentation process of the second process part. And a methane fermentation section that performs methane fermentation treatment,
A part of the excess sludge generated in association with the biological treatment of the first treatment unit is supplied to the methane fermentation unit, and the methane fermentation treatment is performed on the supplied excess sludge in the methane fermentation unit. The wastewater treatment facility is composed of
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