JP2920531B1 - メタン菌を用いた浄化装置 - Google Patents

Abstract

【要約】 【課題】メタン菌を用いた浄化装置は、きわめて有用な
浄化装置であるが、メタン菌の発酵能を維持するため
に、寒冷地では外部熱源による加温が必要であり、該浄
化装置を寒冷地で使用するのは、コスト的に困難であっ
た。このような課題を解決するために、本発明は、外部
熱源による加温を必要とせず、且つ高い有機物分解能を
保持したメタン菌浄化装置を提供することを目的とす
る。 【解決手段】本発明は、光合成細菌を固定化した好気反
応槽の中に、従来のメタン菌発酵装置を収容したメタン
菌浄化装置を提供する。光合成細菌は、汚水中の有機物
を分解するとともに、有機物および有機酸の酸化反応時
に熱を発するので、本発明の装置は、外部熱源を一切必
要としない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、メタン菌を用いて
有機系廃水を浄化するための浄化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】メタン菌を用いた浄化装置（以下メタン
菌浄化装置）は、メタン菌の発酵作用により、農業廃
水、生活排水などの汚水中の有機物を分解して、汚水を
浄化するためのバイオリアクターであり、優れた浄化特
性を有するのみならず、メタン菌が産するメタンをエネ
ルギー源として回収し、再利用できるという大きな利点
を有する。

【０００３】このような目的のために使用し得るメタン
菌浄化装置として、２相式メタン発酵装置が開発され、
本発明者によって既に文献に発表されている（前川孝
昭、農業技術体系・畜産編、追録１２号（１９９３）、
農山漁村文化協会）。しかし、該装置の場合、メタン菌
の発酵作用を十分に得るためには、外部熱源を用いて汚
水を３７〜５４℃に加温する必要があり、エネルギー消
費量およびランニングコストが大きいという欠点があ
る。そのため、従来のメタン菌浄化装置は、特に寒冷地
で使用するには不適当であり、寒冷地の酪農地帯の河
川、湖沼などの水質汚染を解消するために用いることが
困難であった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、外部熱源に
よる加温を必要とせず、且つ高い有機物分解能を保持し
たメタン菌浄化装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者は、以上のよう
な課題を解決するために、光合成細菌を固定化した担体
が配置された好気反応槽の中に、従来の２相式メタン発
酵装置を収容した新規メタン菌浄化装置を開発した。

【０００６】すなわち本発明は、メタン菌を用いて有機
系廃水を浄化するための装置であって、（ａ）光合成細
菌を固定化した担体および送液ポンプが配置され、内壁
又は外壁にブロアが装着された好気反応槽と、（ｂ）該
好気反応槽に収容された２相式メタン発酵槽であって、
酸発酵槽およびメタン発酵槽から構成され、該酸発酵槽
が前記送液ポンプに接続されたパイプを通じて前記好気
反応槽と接続されている２相式メタン発酵槽とを具備す
る浄化装置を提供する。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明のメタン菌浄化装置は、有
機系廃水、すなわち畜産廃水、生活排水などの高濃度の
有機物を含有する汚水を浄化するために用いられる。

【０００８】以下、図１に従って本発明の実施例を詳述
する。

【０００９】

【実施例】本発明の浄化装置は、好気反応槽（１００）
および該好気反応槽（１００）の中に収容された２相式
メタン発酵槽（１０１）から構成される。

【００１０】好気反応槽（１００）の底部には光合成細
菌を固定化した光合成細菌担体（１０２）が配設されて
おり、好気反応槽（１００）の内壁又は外壁には前記好
気反応槽内に空気を送り込むためのブロア（１０３）が
装着されている。

【００１１】好気反応槽（１００）は、浄化すべき液体
の量に適合した任意の容積を有し得る。

【００１２】好気反応槽の形状は、任意の形状であり得
るが、熱量損失を低下させるために、単位体積当たりの
表面積が小さいことが好ましい。

【００１３】また、本発明の装置を寒冷地で使用する場
合、好気反応槽（１００）は断熱性物質を用いて製造す
ることが好ましい。このような断熱性物質には、発泡体
が含まれる。二重壁も好ましい。

【００１４】前記光合成細菌は汚水中の有機物を部分分
解し、酢酸などの低級脂肪酸を酸化する。前記光合成細
菌は、該酸化反応時に発生する熱により、好気反応槽
（１００）中の汚水および２相式メタン発酵槽（１０
１）の温度を１５〜２０℃に保つことができる。また、
低級脂肪酸は２相式メタン発酵槽の中で、メタン菌によ
って消化ガスに転換される。

【００１５】このように、本発明のメタン菌発酵装置に
おいては、汚水中の有機物自体が加熱用燃料として機能
するので、外部熱源が一切不要となる。

【００１６】光合成細菌担体（１０２）に固定化すべき
光合成細菌の適切な量は、液体中に含まれる有機物の量
によって決定することができ、生物学的酸素要求量が３
０００〜４００００ｍｇ/ Ｌの汚染度を示す液体１Ｌ当
たり５ｇ以上の乾燥光合成細菌を添加することが好まし
い。

【００１７】光合成細菌を固定化するための方法は、当
業者に周知であり、光合成細菌を不溶性の担体に物理的
または化学的に結合せしめる方法、グルタルアルデヒド
などの高分子ポリマーにより細菌を架橋する方法、およ
び格子またはカプセルの中に封入する方法などがある
が、細菌を封入する方法が最も好ましい。

【００１８】光合成細菌を封入するための好適な高分子
には、アルギン酸ゲルおよびポリアクリルアミドゲル、
ポリビニールアルコールなどが含まれるが、細菌に対し
て増殖阻害のないものが好ましい。

【００１９】好気反応槽（１００）には、さらに送液ポ
ンプ（１０４）および該ポンプに接続された送液パイプ
（１０５）が設置されている。送液ポンプ（１０４）お
よび送液パイプ（１０５）は市販のものを使用し得る。

【００２０】２相式メタン発酵槽（１０１）の上面に
は、取込口（１０６）が設けられており、前記送液パイ
プ（１０５）の一端が接続され、好気反応槽（１００）
中の汚水が送液される。

【００２１】２相式メタン発酵槽（１０１）は、公知で
あり、上記した本発明者の文献中に詳細に開示されてい
る。以下、２相式メタン発酵槽（１０１）の概要を記
す。

【００２２】２相式メタン発酵槽（１０１）は、非メタ
ン菌がスラッジ中に収容されている酸発酵槽（１０７）
およびメタン菌がスラッジ中に収容されているメタン発
酵槽（１０８Ａ）からなる。

【００２３】酸発酵槽（１０７）中に収容される非メタ
ン菌は通性嫌気性菌なので、酸発酵槽（１０７）の嫌気
条件は厳密でなくてもよいが、メタン発酵槽（１０８
Ａ）中に収容されるメタン菌は絶対嫌気性菌なので、厳
密な嫌気条件を要する。

【００２４】好ましくは、酸発酵槽（１０７）とメタン
発酵槽（１０８Ａ）の容量比は、約１：５〜１：１０で
ある。

【００２５】まず汚水は、送液ポンプ（１０４）によっ
て、好気反応槽（１００）から酸発酵槽（１０７）に導
入される。該汚水中の有機物は、非メタン細菌によって
炭素数が数個以下の有機酸に分解される。

【００２６】酸発酵槽（１０７）中に収容すべき好まし
い非メタン菌群は、通性嫌気性菌である。非メタン菌群
を固定化するには、上述の高分子及び固定化法を使用し
得る。

【００２７】汚水はさらにメタン発酵槽（１０８Ａ）に
送液され、メタン菌の発酵作用により有機酸はメタンに
還元されて、汚水中の有機物が除去される。

【００２８】本発明において、好適なメタン菌は、Meth
anothrixである。ほとんどのメタン菌は、水素と二酸化
炭素からメタンを合成するが、Methanothrixは、酢酸か
らメタンを合成することができ、酢酸の分解に有効であ
る。

【００２９】メタン菌群を固定化する場合には、上述の
高分子および固定化法を使用し得る。メタン菌群を固定
化しない場合には、メタン菌が排水に漏出するのを防ぐ
ために、メタン発酵槽（１０８Ａ）の液体排出部に限外
濾過膜を付設してもよい。

【００３０】発生したメタンはガスフォルダ（１０８
Ｂ）に蓄積し、該メタンの圧力によって浄化された汚水
の排出がなされる。

【００３１】２相式メタン発酵槽（１０１）には沈澱槽
（１０９）を設置することが望ましい。沈澱槽（１０
９）を設けることにより、原水が酸発酵槽（１０７）に
入った時にメタン発酵槽（１０８Ａ）中の液体を該沈澱
槽に移動させ、該液体中の粒子を沈澱分離せしめて清澄
な上澄液として排出口（１１０）より排水することがで
きる。排出された液体は、逆浸透膜を通過させることに
より、純水にし得る。

【００３２】本発明のメタン菌浄化装置では、前記メタ
ン菌および非メタン菌群は、ともに常温下で十分に機能
しなければならない。このためには、まず従来のメタン
菌浄化装置において用いられてきた中温メタン菌（至適
発酵温度が３７℃前後）の中から、常温で十分なメタン
発酵能を示し得るメタン菌（以下常温メタン菌）を集積
培養によって選択する。集積培養によって、所望の特性
を有する細菌を選別・増殖する方法は当業者に周知であ
る。次に、該選択した常温メタン菌に対して、常温下で
十分に有機酸を供し得る非メタン菌群を探索し、常温下
において最適にメタン発酵を行い得るメタン菌と非メタ
ン菌群の組み合わせを見出せばよい。

【００３３】

【発明の効果】本発明によれば、外部熱源による加温を
必要とせず、且つ高い有機物分解能を保持したメタン菌
浄化装置が得られる。本発明の浄化装置を用いることに
より、近年大きな問題となっている、寒冷地における家
畜糞尿による河川の水質汚濁を改善することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のメタン菌を用いた浄化装置を示す図。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 メタン菌を用いて有機系廃水を浄化する
   ための装置であって、 （ａ）光合成細菌を固定化した担体および送液ポンプが
   配置され、内壁又は外壁にブロアが装着された好気反応
   槽と、 （ｂ）該好気反応槽に収容された２相式メタン発酵槽で
   あって、酸発酵槽およびメタン発酵槽から構成され、該
   酸発酵槽が前記送液ポンプに接続されたパイプを通じて
   前記好気反応槽と接続されている２相式メタン発酵槽と
   を具備する浄化装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載の浄化装置であって、前記
   好気反応槽が満水になった後に、前記好気反応槽に装着
   されたブロアにより、前記好気反応槽に空気を送り、一
   定時間経過後、時限装置により自動的に前記酸発酵槽に
   送液することを特徴とする浄化装置。