JP6316119B2 - Anaerobic treatment method and apparatus - Google Patents

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心 濱地
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Description

本発明は、嫌気性微生物を利用して処理流体を嫌気的に処理する嫌気性処理方法及び装置に関し、特に、嫌気ガスから嫌気発酵によってアルコール等の有機物質を合成して抽出した後の抽出残流体を嫌気的に処理する嫌気性処理方法及び装置に関する。   The present invention relates to an anaerobic treatment method and apparatus for anaerobically treating a treatment fluid using anaerobic microorganisms, and in particular, an extraction residue after synthesizing and extracting an organic substance such as alcohol from anaerobic gas by anaerobic fermentation. The present invention relates to an anaerobic treatment method and apparatus for anaerobically treating a fluid.

特許文献1には、或る種の嫌気性細菌を用いて、産業廃棄物等からエタノール等の有機物質を生成する方法が開示されている。詳しくは、産業廃棄物等の供給原料をガス化装置にて燃焼させて、一酸化炭素及び水素等を含有する嫌気ガスを生成する。この嫌気ガスを発酵槽へ導く。発酵槽には、或る種の嫌気性細菌を培養した液状培地を入れておく。この液状培地に上記嫌気ガスを溶解させる。すると、嫌気性細菌の発酵作用によって、エタノール等が生成される。このエタノール等を蒸留プロセス等によって抽出する。エタノール等以外の抽出残液は、好ましくは発酵槽へ戻す([0085])。   Patent Document 1 discloses a method for producing an organic substance such as ethanol from industrial waste using a certain type of anaerobic bacteria. Specifically, an anaerobic gas containing carbon monoxide, hydrogen, and the like is generated by burning a feedstock such as industrial waste in a gasifier. This anaerobic gas is led to the fermenter. A liquid medium in which certain anaerobic bacteria are cultured is placed in the fermenter. The anaerobic gas is dissolved in the liquid medium. Then, ethanol etc. are produced | generated by the fermenting action of anaerobic bacteria. This ethanol or the like is extracted by a distillation process or the like. The extraction residual liquid other than ethanol or the like is preferably returned to the fermenter ([0085]).

特許文献2では、発酵槽からの流出液を蒸留塔に導入し、エタノールを抽出している。エタノール以外の抽出残液(水)は、還流路によってそのまま発酵槽に戻している(図1)。したがって、水の流通ラインが、閉じた循環系になっている。   In patent document 2, the effluent from a fermenter is introduce | transduced into a distillation tower, and ethanol is extracted. Extraction residual liquid (water) other than ethanol is directly returned to the fermentor via the reflux path (FIG. 1). Therefore, the water distribution line is a closed circulation system.

特開2014−050406号公報JP 2014-050406 A 特開2004−504058号公報JP 2004-504058 A

この種の嫌気性発酵では、エタノール等の生成目的の有機物質の他、酢酸等の副生成物も合成される(特許文献1の[0066])。そのため、特許文献2のような閉循環系の場合、系内における上記副生成物の濃度が上昇し、嫌気性細菌の培養に悪影響を及ぼす。また、嫌気性細菌の屍骸等の高分子有機物(バイオマス)も累増してしまう。
一方、ワンスルーで蒸留後の抽出残液を廃棄する場合には、廃棄した分の水を新たに供給しなければならず、必要水量が多大になる。また、環境へ放出可能なレベルまで汚染度を下げるための廃液処理ないしは浄化処理の負荷が過大になる。さらに、抽出残液には上記嫌気性細菌のための栄養分も含まれており、これを抽出残液と一緒に廃棄すると、新たな栄養分を発酵槽に補充しなければならず、無駄が多い。
特許文献2のような閉循環系において、抽出残液を浄化処理したうえで発酵槽へ戻すことが考えられえる。しかし、抽出残液の全部を浄化処理するのは負荷が大きく時間もかかる。また、浄化処理によって栄養分を分解すると、上記ワンスルー方式と同様に、新たな栄養分を発酵槽に補充しなければならない。
In this type of anaerobic fermentation, by-products such as acetic acid are synthesized in addition to organic substances intended for production such as ethanol ([0066] of Patent Document 1). For this reason, in the case of a closed circulation system as in Patent Document 2, the concentration of the by-product in the system increases, which adversely affects the culture of anaerobic bacteria. In addition, macromolecular organic substances (biomass) such as anaerobic bacterial carcasses also increase.
On the other hand, when the extraction residual liquid after distillation is discarded by one-through, the discarded water must be newly supplied, and the required amount of water becomes large. In addition, the load of waste liquid treatment or purification treatment for reducing the degree of pollution to a level that can be released to the environment becomes excessive. Furthermore, the nutrient residue for the above-mentioned anaerobic bacteria is also contained in the extraction residue, and if this is discarded together with the extraction residue, a new nutrient must be replenished to the fermenter, which is wasteful.
In a closed circulation system such as Patent Document 2, it can be considered that the extraction residual liquid is purified and returned to the fermenter. However, purifying all of the extraction residual liquid is heavy and time consuming. Further, when the nutrient is decomposed by the purification treatment, a new nutrient must be replenished to the fermenter as in the one-through method.

上記課題を解決するため、本発明方法は、一酸化炭素及び水素の少なくとも一方を含む嫌気ガスを発酵槽の液状培地に溶け込ませ、前記液状培地中の嫌気性微生物の発酵作用によってアルコール等の有機物質を生成するとともに、前記発酵槽からの流出培地を、前記有機物質の濃度が高い抽出流体と、前記有機物質の濃度が低い抽出残流体とに分離した後、前記抽出残流体を処理する嫌気性処理方法において、
前記抽出残流体のCOD(Chemical Oxygen Demand:化学的酸素要求量)を嫌気処理によって低減する嫌気処理工程と、
前記嫌気処理工程の途中の抽出残流体から一部を分流して還流体として前記発酵槽へ戻す一部還流工程と、
を備えたことを特徴とする。
発酵槽で例えば酢酸などの副生成物が生成されたとしても、嫌気処理工程によって前記副生成物の濃度上昇を抑えることができる。還流体については、嫌気処理工程の途中で取り出すことで、CODがあまり低くならないようにして、栄養分の過剰な処理を抑えることができる。この還流体を発酵槽へ戻すことで液状培地として循環再利用でき、水の補充流量を小さくできる。さらに、残りの抽出残流体については、還流体の分流後も継続して嫌気処理することでCODを十分に小さくでき、その後の好気処理等の後処理ひいては廃棄処理ないしは浄化処理の負荷を低減して処理効率を高めることができる。
In order to solve the above-mentioned problems, the method of the present invention comprises dissolving an anaerobic gas containing at least one of carbon monoxide and hydrogen in a liquid medium of a fermenter, and organic matter such as alcohol by fermentation of anaerobic microorganisms in the liquid medium. Anaerobic that produces a substance and separates the effluent medium from the fermenter into an extraction fluid having a high concentration of the organic substance and an extraction residual fluid having a low concentration of the organic substance, and then processing the extraction residual fluid In the sex treatment method,
An anaerobic treatment step for reducing COD (Chemical Oxygen Demand) of the extraction residual fluid by anaerobic treatment;
A partial reflux step in which a part of the extraction residual fluid in the middle of the anaerobic treatment step is diverted and returned to the fermenter as a reflux body;
It is provided with.
Even if a by-product such as acetic acid is generated in the fermenter, an increase in the concentration of the by-product can be suppressed by the anaerobic treatment process. About a recirculation | reflux body, the excessive process of a nutrient can be suppressed by taking out in the middle of an anaerobic treatment process so that COD may not become low too much. By returning this reflux body to the fermenter, it can be recycled as a liquid medium, and the replenishment flow rate of water can be reduced. Furthermore, the remaining extraction residual fluid can be sufficiently anaerobically treated even after the recirculation of the refluxing body to sufficiently reduce the COD, thereby reducing the post-treatment of the subsequent aerobic treatment or the like, and hence the disposal or purification treatment. Thus, the processing efficiency can be increased.

前記嫌気処理工程中の抽出残流体のCODが、前記嫌気処理工程前の抽出残流体のCODの0.5倍〜0.99倍になったとき、前記抽出残流体の一部を前記還流体として分流することが好ましい。
前記嫌気処理工程中の抽出残流体のCODが、前記嫌気処理工程前の抽出残流体のCODの0.9倍〜0.97倍になったとき、前記抽出残流体の一部を前記還流体として分流することがより好ましい。
これによって、還流体を過度に嫌気処理するのを確実に防止でき、栄養分の無駄を確実に抑えることができる。
When the COD of the extraction residual fluid during the anaerobic treatment step is 0.5 to 0.99 times the COD of the extraction residual fluid before the anaerobic treatment step, a part of the extraction residual fluid is removed from the reflux body. It is preferable to divert as
When the COD of the extraction residual fluid during the anaerobic treatment step becomes 0.9 to 0.97 times the COD of the extraction residual fluid before the anaerobic treatment step, a part of the extraction residual fluid is removed from the reflux body. It is more preferable to divert as.
As a result, it is possible to reliably prevent anaerobic treatment of the reflux body and to reliably prevent waste of nutrients.

前記還流体の流量を、前記還流体を分流した後の残りの抽出残流体の流量よりも大きくすることが好ましい。
これによって、液状培地の再利用率を高め、水の補充流量を確実に小さくできる。
It is preferable that the flow rate of the reflux body is larger than the flow rate of the remaining extraction residual fluid after the reflux body is divided.
As a result, the reuse rate of the liquid medium can be increased and the replenishment flow rate of water can be reliably reduced.

前記抽出残流体を複数段の嫌気処理槽に順次送り、かつ隣接する所定の2つの嫌気処理槽どうしの間から前記抽出残流体の一部を前記還流体として分流させてもよい。
これによって、抽出残流体のCODを段階的に低下させることができる。かつ、嫌気処理の途中の抽出残流体の一部を還流体として確実に取り出すことができる。各嫌気処理槽において抽出残流体を撹拌してもよい。
The extraction residual fluid may be sequentially sent to a plurality of stages of anaerobic treatment tanks, and a part of the extraction residual fluid may be divided as the reflux body between two adjacent adjacent anaerobic treatment tanks.
As a result, the COD of the extraction residual fluid can be reduced stepwise. And a part of extraction residual fluid in the middle of anaerobic processing can be reliably taken out as a reflux body. The extraction residual fluid may be stirred in each anaerobic treatment tank.

前記抽出残流体を、1つの嫌気処理槽内において流入口から終端流出口へ向って一方向流になるように流し、かつ前記嫌気処理槽の前記流入口と前記終端流出口との間の中途流出口から前記抽出残流体の一部を前記還流体として分流させてもよい。
これによって、抽出残流体が嫌気処理槽の流入口から終端流出口へ向かって流れるにしたがって、抽出残流体のCODを漸減できる。かつ、嫌気処理の途中の抽出残流体の一部を還流体として取り出すことができる。
The extraction residual fluid flows in one anaerobic treatment tank so as to flow in one direction from the inlet to the terminal outlet, and halfway between the inlet and the terminal outlet of the anaerobic tank. A part of the extraction residual fluid may be diverted as the reflux body from the outlet.
As a result, the COD of the extraction residual fluid can be gradually reduced as the extraction residual fluid flows from the inlet to the terminal outlet of the anaerobic treatment tank. And a part of extraction residual fluid in the middle of anaerobic processing can be taken out as a reflux body.

前記還流体を分流した後の残りの抽出残流体を更に嫌気処理した後、好気処理することが好ましい。
これによって、残りの抽出残流体のCODを好気処理に適したレベルまで十分に低下させたうえで好気処理を行なうことができ、好気処理の負荷を低減できる。好気処理によって、抽出残流体のBOD(Biochemical Oxygen Demand:生物化学的酸素要求量)を環境放出可能なレベルまで下げて放出することができる。
好気処理工程として、BODの酸化工程、硝化工程、脱窒工程、脱リン工程、脱硫工程の少なくとも1つを行ってもよい。
It is preferable that anaerobic treatment is performed after anaerobic treatment is further performed on the remaining extraction residual fluid after the reflux body is divided.
This makes it possible to perform the aerobic process after sufficiently reducing the COD of the remaining extraction residual fluid to a level suitable for the aerobic process, thereby reducing the load of the aerobic process. By the aerobic treatment, the BOD (Biochemical Oxygen Demand) of the extraction residual fluid can be released to a level that can be released to the environment.
As the aerobic treatment process, at least one of a BOD oxidation process, a nitrification process, a denitrification process, a dephosphorization process, and a desulfurization process may be performed.

前記嫌気処理工程前に、前記抽出残流体を、固体成分が濃縮された固体状抽出残物と、固体成分が希釈された液状抽出残流体とに分離し、前記液状抽出残流体に対して前記嫌気処理工程を行うことが好ましい。
これによって、嫌気処理の効率を高めることができ、嫌気処理工程の所要時間を短縮できる。固体状抽出残物については、別途、処理することができる。
Before the anaerobic treatment step, the extraction residual fluid is separated into a solid extraction residue in which a solid component is concentrated and a liquid extraction residual fluid in which a solid component is diluted. It is preferable to perform an anaerobic treatment process.
As a result, the efficiency of the anaerobic process can be increased, and the time required for the anaerobic process can be shortened. The solid extraction residue can be treated separately.

前記固体状抽出残物を酸発酵によって可溶化することが好ましい。
これによって、可溶化物を嫌気処理工程に回送して抽出残流体と共に嫌気処理したり、好気処理等の後処理工程を行って廃棄したりすることができる。
It is preferable to solubilize the solid extraction residue by acid fermentation.
Thereby, the solubilized product can be forwarded to the anaerobic treatment step and anaerobically treated with the residual extraction fluid, or can be discarded by performing a post-treatment step such as aerobic treatment.

本発明に係る嫌気性処理装置は、一酸化炭素及び水素の少なくとも一方を含む嫌気ガスを溶け込ませた液状培地が収容され、前記液状培地中の嫌気性微生物の発酵作用によってアルコール等の有機物質を生成する発酵槽と、
前記発酵槽からの流出培地を、前記有機物質を濃縮した抽出流体と前記有機物質を希釈した抽出残流体とに分離する抽出部と、
前記抽出残流体のCOD(化学的酸素要求量)を嫌気処理によって低減する嫌気処理部と、
を備え、前記嫌気処理部が、中途に設けられた中途流出口と、終端に設けられた終端流出口とを有し、かつ前記中途流出口が、還流路を介して前記発酵槽に連なっており、
前記中途流出口から流出される還流体のCODが、残りの抽出残流体が前記終端流出口に達したときのCODよりも大きいことを特徴とする。
発酵槽で例えば酢酸などの副生成物が生成されたとしても、嫌気処理部において分解することで、前記副生成部物の濃度上昇を抑えることができる。また、抽出残流体の一部を嫌気処理部の途中で取り出して発酵槽に戻し、液状培地として循環再利用することができる。これによって、水の補充流量を小さくできる。しかも、嫌気処理部の途中から戻すことで、還流体のCODがあまり低くならないようにして、栄養分の無駄を抑えることができる。さらに、残りの抽出残流体については、還流体の分流後も継続して嫌気処理することでCODを十分に小さくでき、その後の好気処理等の後処理の負荷を低減でき、処理効率を高めることができる。
The anaerobic treatment apparatus according to the present invention contains a liquid medium in which an anaerobic gas containing at least one of carbon monoxide and hydrogen is dissolved, and an organic substance such as alcohol is removed by fermentation of anaerobic microorganisms in the liquid medium. A fermenter to produce,
An extraction unit that separates the effluent medium from the fermenter into an extraction fluid in which the organic substance is concentrated and an extraction residual fluid in which the organic substance is diluted;
An anaerobic treatment unit that reduces COD (chemical oxygen demand) of the extraction residual fluid by anaerobic treatment;
The anaerobic treatment unit has a midstream outlet provided in the middle and a terminal outlet provided at the end, and the midstream outlet is connected to the fermenter via a reflux path And
The COD of the reflux body flowing out from the midstream outlet is larger than the COD when the remaining extraction residual fluid reaches the terminal outlet.
Even if a by-product such as acetic acid is produced in the fermenter, for example, decomposition in the anaerobic treatment part can suppress an increase in the concentration of the by-product part. Moreover, a part of extraction residual fluid can be taken out in the middle of an anaerobic process part, can be returned to a fermenter, and can be circulated and reused as a liquid culture medium. Thereby, the replenishment flow rate of water can be reduced. In addition, by returning from the middle of the anaerobic treatment unit, it is possible to prevent waste of nutrients so that the COD of the reflux body does not become too low. Furthermore, with respect to the remaining extraction residual fluid, COD can be sufficiently reduced by continuously performing anaerobic treatment even after the flow of the reflux body, and the post-processing load such as aerobic treatment can be reduced, thereby increasing the processing efficiency. be able to.

前記嫌気処理部が、直列接続された複数段の嫌気処理槽を有し、これら嫌気処理槽における隣接する2つの嫌気処理槽どうしの間に前記中途流出口が接続され、最終段の嫌気処理槽に前記終端流出口が接続されていてもよい。
これによって、抽出残流体を複数段の嫌気処理槽に順次送りながら嫌気処理を行うことで、CODを段階的に低下させることができる。かつ、隣接する所定の2つの嫌気処理槽どうしの間から抽出残流体の一部を還流体として分流させて発酵槽に戻すことができる。各嫌気処理槽において抽出残流体を撹拌してもよい。
The anaerobic treatment part has a plurality of anaerobic treatment tanks connected in series, and the intermediate outlet is connected between two adjacent anaerobic treatment tanks in these anaerobic treatment tanks, and the anaerobic treatment tank of the final stage The terminal outlet may be connected to the terminal.
As a result, the COD can be lowered stepwise by performing anaerobic treatment while sequentially sending the extraction residual fluid to a plurality of stages of anaerobic treatment tanks. And a part of extraction residual fluid can be shunted as a reflux body from between adjacent two predetermined anaerobic processing tanks, and can be returned to a fermenter. The extraction residual fluid may be stirred in each anaerobic treatment tank.

前記嫌気処理部には、流入口から前記終端流出口へ向かう一方向流が形成されており、前記嫌気処理部の前記流入口と前記終端流出口との間に前記中途流出口が設けられていてもよい。
これによって、抽出残流体が嫌気処理部の流入口から終端流出口へ向かって流れるにしたがって、抽出残流体のCODを漸減できる。かつ、嫌気処理の途中の抽出残流体の一部を還流体として取り出すことができる。
The anaerobic treatment part is formed with a one-way flow from the inlet to the terminal outlet, and the intermediate outlet is provided between the inlet and the terminal outlet of the anaerobic part. May be.
As a result, the COD of the residual extraction fluid can be gradually reduced as the residual extraction fluid flows from the inlet to the terminal outlet of the anaerobic treatment unit. And a part of extraction residual fluid in the middle of anaerobic processing can be taken out as a reflux body.

前記終端流出口に好気処理部が接続されていることが好ましい。
これによって、前記嫌気処理部において、還流体を分流した後の残りの抽出残流体を更に嫌気処理することで、CODを好気処理に適したレベルまで十分に低下させたうえで、終端流出口から出して好気処理することができる。したがって、好気処理の負荷を低減できる。好気処理によって、抽出残流体のBODを環境放出可能なレベルまで下げて放出することができる。
It is preferable that an aerobic processing unit is connected to the terminal outlet.
Thus, in the anaerobic treatment unit, the remaining extraction residual fluid after the flow of the reflux body is further anaerobically treated, so that the COD is sufficiently lowered to a level suitable for the aerobic treatment, and then the terminal outlet Can be aerobic processed out of. Therefore, the load of aerobic processing can be reduced. By the aerobic treatment, the BOD of the residual extraction fluid can be released to a level at which environmental release is possible.

前記還流体のCODが、前記嫌気処理前の抽出残流体のCODの0.5倍〜0.99倍であることが好ましい。
前記還流体のCODが、前記嫌気処理前の抽出残流体のCODの0.9倍〜0.97倍であることがより好ましい。
これによって、還流体を過度に嫌気処理するのを確実に防止でき、栄養分の無駄を確実に抑えることができる。
It is preferable that the COD of the reflux body is 0.5 to 0.99 times the COD of the residual extraction fluid before the anaerobic treatment.
More preferably, the COD of the refluxing body is 0.9 to 0.97 times the COD of the extraction residual fluid before the anaerobic treatment.
As a result, it is possible to reliably prevent anaerobic treatment of the reflux body and to reliably prevent waste of nutrients.

前記還流体の流量が、残りの抽出残流体の流量よりも大きいことが好ましい。
これによって、液状培地の再利用率を高め、水の補充流量を確実に小さくできる。
The flow rate of the reflux body is preferably larger than the flow rate of the remaining extraction residual fluid.
As a result, the reuse rate of the liquid medium can be increased and the replenishment flow rate of water can be reliably reduced.

前記抽出部と前記嫌気処理部との間に、前記抽出残流体を、固体成分が濃縮された固体状抽出残物と、固体成分が希釈された液状抽出残流体とに分離する固液分離部が設けられ、前記液状抽出残流体が、前記嫌気処理部に導入されることが好ましい。
これによって、嫌気処理の効率を高めて所要時間を短縮できる。固体状抽出残物については、別途、処理することができる。
A solid-liquid separation unit that separates the extraction residual fluid into a solid extraction residue in which the solid component is concentrated and a liquid extraction residual fluid in which the solid component is diluted between the extraction unit and the anaerobic processing unit. It is preferable that the liquid extraction residual fluid is introduced into the anaerobic treatment section.
As a result, the efficiency of the anaerobic treatment can be increased and the required time can be shortened. The solid extraction residue can be treated separately.

前記固体状抽出残物を酸発酵によって可溶化させる酸発酵部が設けられていることが好ましい。
これによって、可溶化物を嫌気処理部に送って抽出残流体と共に嫌気処理したり、好気処理等の後処理を施して廃棄したりすることができる。
It is preferable that an acid fermentation part for solubilizing the solid extraction residue by acid fermentation is provided.
As a result, the solubilized product can be sent to the anaerobic treatment unit to be anaerobically treated with the residual extraction fluid, or subjected to post-treatment such as aerobic treatment and discarded.

本発明によれば、発酵槽で例えば酢酸などの副生成物が発生したとしても、その濃度上昇を抑えることができる。また、還流体を過度に嫌気処理するのを防止して、栄養分の無駄を抑えることができるとともに、水の補充流量を少なくできる。さらには、その後の好気処理等の後処理(廃棄処理ないしは浄化処理)の負荷を低減して処理効率を高めることができる。   According to the present invention, even if a by-product such as acetic acid is generated in the fermenter, an increase in the concentration can be suppressed. Moreover, it is possible to prevent the reflux body from being anaerobically treated, to suppress waste of nutrients, and to reduce the replenishment flow rate of water. Furthermore, the processing efficiency can be increased by reducing the load of subsequent processing (discarding or purification processing) such as aerobic processing.

図1は、本発明の第1実施形態に係る嫌気性処理装置を含む廃棄物処理システムの回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram of a waste treatment system including an anaerobic treatment apparatus according to the first embodiment of the present invention. 図2は、本発明の第2実施形態に係る嫌気性処理装置を含む廃棄物処理システムの回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram of a waste treatment system including an anaerobic treatment apparatus according to the second embodiment of the present invention. 図3は、本発明の第3実施形態に係る嫌気性処理装置を含む廃棄物処理システムの回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram of a waste treatment system including an anaerobic treatment apparatus according to the third embodiment of the present invention. 図4は、本発明の第4実施形態に係る嫌気性処理装置を含む廃棄物処理システムの回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram of a waste treatment system including an anaerobic treatment apparatus according to the fourth embodiment of the present invention.

以下、本発明の実施形態を図面にしたがって説明する。
図1は、本発明の第1実施形態を示したものである。嫌気性処理装置1は、廃棄物2の処理システムに組み込まれている。廃棄物処理システムでは、溶融炉11において廃棄物2を燃やして低分子レベルまで分解し、一酸化炭素(CO)を含有する嫌気ガス3を生成する。嫌気性処理装置1において、この嫌気ガス3を液状培地4に溶解させるとともに、有機物質生成嫌気性微生物5の嫌気的発酵作用によってエタノール(COH)、その他の有機物質を生成して、これを抽出する。
以下、詳述する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention. The anaerobic treatment apparatus 1 is incorporated in a waste 2 treatment system. In the waste treatment system, the waste 2 is burned in the melting furnace 11 and decomposed to a low molecular level to generate an anaerobic gas 3 containing carbon monoxide (CO). In the anaerobic treatment apparatus 1, the anaerobic gas 3 is dissolved in the liquid medium 4, and ethanol (C 2 H 5 OH) and other organic substances are produced by the anaerobic fermentation action of the organic substance-producing anaerobic microorganisms 5. Extract this.
Details will be described below.

嫌気性処理装置1は、ガスライン10と、液状体ライン20とを含む。溶融炉11からガスライン10が延びている。溶融炉11は、嫌気ガス3の供給部となる。ガスライン10上に、脱酸素部12と、圧送ポンプ13とが順次設けられている。脱酸素部12には、例えばFe、Ni、Cr、Co、Cu等の遷移金属からなる触媒12aが設けられている。   The anaerobic treatment apparatus 1 includes a gas line 10 and a liquid material line 20. A gas line 10 extends from the melting furnace 11. The melting furnace 11 serves as a supply unit for the anaerobic gas 3. On the gas line 10, the deoxidation part 12 and the pressure pump 13 are provided in order. The deoxygenation unit 12 is provided with a catalyst 12a made of a transition metal such as Fe, Ni, Cr, Co, or Cu.

液状体ライン20上には、発酵槽21と、抽出部22と、嫌気処理部30と、好気処理部50とが順次設けられている。ガスライン10の下流端が、発酵槽21の底部に接続されている。発酵槽21には、液状培地4が収容されている。液状培地4の大部分は水(HO)であり、これにビタミンやリン酸等の栄養分が分散又は溶解されている。この液状培地4中で有機物質生成嫌気性微生物5が培養されている。有機物質生成嫌気性微生物5としては、例えば特許文献1、2等に開示された嫌気性細菌を用いることができる。この有機物質生成嫌気性微生物5が、嫌気的な発酵作用によってCO及びH等からエタノールを合成する。ブタノール等の他のアルコールや他の有機物質を合成することもある(特許文献1、2等参照)。 On the liquid material line 20, the fermenter 21, the extraction part 22, the anaerobic process part 30, and the aerobic process part 50 are provided in order. The downstream end of the gas line 10 is connected to the bottom of the fermenter 21. The fermenter 21 accommodates the liquid medium 4. Most of the liquid medium 4 is water (H 2 O), and nutrients such as vitamins and phosphoric acid are dispersed or dissolved therein. An organic substance-producing anaerobic microorganism 5 is cultured in the liquid medium 4. As an organic substance production | generation anaerobic microorganism 5, the anaerobic bacterium disclosed by patent document 1, 2, etc. can be used, for example. This organic substance-producing anaerobic microorganism 5 synthesizes ethanol from CO, H 2 and the like by anaerobic fermentation. Other alcohols such as butanol and other organic substances may be synthesized (see Patent Documents 1 and 2).

発酵槽21の液出口21bに抽出部22が接続されている。抽出部22は、例えば蒸留塔にて構成され、上下に延びている。抽出部22には、頂部出口22aと、底部出口22bとが設けられている。頂部出口22aは、抽出流体7aの出口となる。抽出流体7aは、上記発酵槽21にて生成されたエタノール等のアルコールを高濃度に含む。抽出部22図示は省略するが、頂部出口22aには、脱水処理部などが設けられている。抽出及び脱水等を経た抽出流体7aのエタノール等のアルコール濃度は、例えば92wt%〜99.9wt%程度である。
なお、抽出部22は、複数の蒸留塔を含んでいてもよい。これら複数の蒸留塔が直接又は並列に接続されていてもよい。抽出部22が、もろみ塔、単蒸留部、精留部などを含んでいてもよい。
An extraction unit 22 is connected to the liquid outlet 21 b of the fermenter 21. The extraction part 22 is comprised by the distillation tower, for example, and is extended up and down. The extraction unit 22 is provided with a top outlet 22a and a bottom outlet 22b. The top outlet 22a serves as an outlet for the extraction fluid 7a. The extraction fluid 7a contains alcohol such as ethanol produced in the fermenter 21 at a high concentration. Although illustration of the extraction unit 22 is omitted, a dehydration processing unit and the like are provided at the top outlet 22a. The concentration of alcohol such as ethanol in the extraction fluid 7a that has undergone extraction and dehydration is, for example, about 92 wt% to 99.9 wt%.
The extraction unit 22 may include a plurality of distillation columns. These plurality of distillation columns may be connected directly or in parallel. The extraction unit 22 may include a mash tower, a simple distillation unit, a rectification unit, and the like.

底部出口22bは、抽出残流体7bの出口となる。抽出残流体7bは、大部分が水であり、これに上記の栄養分や、有機物質生成嫌気性微生物5の生体又は屍骸等の高分子有機物(バイオマス)や、抽出しきれなかった低濃度ないしは微量濃度のエタノールや副生成物の酢酸等が含まれている。底部出口22bに嫌気処理部30が接続されている。   The bottom outlet 22b serves as an outlet for the extraction residual fluid 7b. The extraction residual fluid 7b is mostly water, and the above-mentioned nutrients, high-molecular organic matter (biomass) such as the living body or skeleton of the organic substance-producing anaerobic microorganism 5, and low concentrations or traces that could not be extracted. Concentrations of ethanol and by-product acetic acid are included. An anaerobic treatment unit 30 is connected to the bottom outlet 22b.

嫌気処理部30には、抽出部22から抽出残流体7bが導入されて収容されている。この抽出残流体7b中で抽出残処理用嫌気性微生物6が培養されている。嫌気性微生物6としては、酸発酵菌やメタン発酵菌が挙げられる。これら菌の発酵作用によって抽出残流体7b中の有機物が分解され、抽出残流体7bのCOD(化学的酸素必要量)が低減される。   The extraction residual fluid 7b is introduced from the extraction unit 22 and stored in the anaerobic processing unit 30. The anaerobic microorganism 6 for residual extraction treatment is cultured in the residual extraction fluid 7b. Examples of the anaerobic microorganism 6 include acid-fermenting bacteria and methane-fermenting bacteria. The organic matter in the extraction residual fluid 7b is decomposed by the fermentation action of these bacteria, and the COD (chemical oxygen requirement) of the extraction residual fluid 7b is reduced.

嫌気処理部30には、2つの流出口35,36が設けられている。中途流出口35は、嫌気処理部30の処理進展方向の中途に設けられている。この中途流出口35から抽出残流体7bの一部が還流体7cとして流出される。終端流出口36は、嫌気処理部30の処理進展方向の終端に設けられている。この終端流出口36から抽出残流体7bの残部7dが流出して排出流体7eとなる。   The anaerobic treatment unit 30 is provided with two outlets 35 and 36. The midway outlet 35 is provided in the middle of the process progress direction of the anaerobic processing unit 30. A part of the extraction residual fluid 7b flows out from the midstream outlet 35 as the reflux body 7c. The terminal outlet 36 is provided at the terminal of the anaerobic processing unit 30 in the processing progress direction. The remaining portion 7d of the extraction residual fluid 7b flows out from the terminal outlet 36 and becomes the discharged fluid 7e.

具体的に第1実施形態では、嫌気処理部30が、複数段(ここでは2段)の嫌気処理槽31,32にて構成されている。これら嫌気処理槽31,32が連絡路33を介して直列接続されている。抽出残流体7bが、嫌気処理槽31,32に順次導入される。各嫌気処理槽31,32の抽出残流体7b中で嫌気性微生物6が培養され、嫌気発酵が行われている。嫌気処理槽31,32の大きさは、ほぼ等しいが、互いに異なっていてもよい。   Specifically, in the first embodiment, the anaerobic treatment unit 30 includes a plurality of (here, two) anaerobic treatment tanks 31 and 32. These anaerobic treatment tanks 31 and 32 are connected in series via a communication path 33. The extraction residual fluid 7b is sequentially introduced into the anaerobic treatment tanks 31 and 32. The anaerobic microorganism 6 is cultured in the extraction residual fluid 7b of each anaerobic treatment tank 31, 32, and anaerobic fermentation is performed. The sizes of the anaerobic treatment tanks 31 and 32 are substantially equal, but may be different from each other.

各嫌気処理槽31,32には、攪拌機構31f,32fが設けられている。撹拌機構31fによって前段の嫌気処理槽31内の抽出残流体7bが撹拌されている。したがって、嫌気処理槽31内のCOD分布や嫌気性微生物6の分散濃度は、嫌気処理槽31の全域にわたってほぼ一様になっている。同様に、撹拌機構32fによって後段の嫌気処理槽32内の抽出残流体7bが撹拌されることで、嫌気処理槽32内のCOD分布や嫌気性微生物6の分散濃度が嫌気処理槽32の全域にわたってほぼ一様になっている。撹拌機構31f,32fは、撹拌スクリューでもよく、撹拌ポンプでもよい。   The anaerobic treatment tanks 31 and 32 are provided with stirring mechanisms 31f and 32f. The residual extraction fluid 7b in the preceding anaerobic treatment tank 31 is stirred by the stirring mechanism 31f. Therefore, the COD distribution in the anaerobic treatment tank 31 and the dispersion concentration of the anaerobic microorganisms 6 are substantially uniform over the entire area of the anaerobic treatment tank 31. Similarly, the extraction residual fluid 7b in the subsequent anaerobic treatment tank 32 is agitated by the stirring mechanism 32f, so that the COD distribution in the anaerobic treatment tank 32 and the dispersion concentration of the anaerobic microorganisms 6 are spread over the entire area of the anaerobic treatment tank 32. It is almost uniform. The stirring mechanisms 31f and 32f may be stirring screws or stirring pumps.

連絡路33から還流路40が分岐されている。還流路40には、還流ポンプ37が設けられている。
連絡路33における還流路40の分岐部よりも後段の嫌気処理槽32側の部分には、送流ポンプ38が設けられている。
A reflux path 40 is branched from the communication path 33. A reflux pump 37 is provided in the reflux path 40.
A flow pump 38 is provided in a portion of the communication path 33 closer to the anaerobic treatment tank 32 than the branch of the reflux path 40.

還流路40上に中途流出口35が設けられている。中途流出口35は、それより連絡路33側の還流路40を介して、隣接する2つの嫌気処理槽31,32どうしの間に接続されている。なお、中途流出口35が、連絡路33と還流路40の分岐部に配置されていてもよい。   A midway outlet 35 is provided on the reflux path 40. The midway outlet 35 is connected between two adjacent anaerobic treatment tanks 31 and 32 via a reflux path 40 on the communication path 33 side. The midstream outlet 35 may be disposed at a branch portion between the communication path 33 and the reflux path 40.

還流路40は、発酵槽21へ延びている。これによって、中途流出口35が、還流路40を介して発酵槽21に連なっている。還流路40の中途部には、補充部41が接続されている。補充部41は、水(HO)を、還流路40を介して発酵槽21に補充(供給)する。さらに、補充部41は、この水と一緒に、有機物質生成嫌気性微生物5用の栄養分(ビタミン、リン酸等)をも還流路40を介して発酵槽21に補充(供給)する。 The reflux path 40 extends to the fermenter 21. As a result, the midway outlet 35 is connected to the fermenter 21 via the reflux path 40. A replenishment unit 41 is connected to the middle of the reflux path 40. The replenishing unit 41 replenishes (supplies) water (H 2 O) to the fermenter 21 via the reflux path 40. Further, the replenishing unit 41 replenishes (supplies) the fermenter 21 with the nutrients (vitamin, phosphoric acid, etc.) for the organic substance-producing anaerobic microorganisms 5 through the reflux path 40 together with the water.

補充部41と還流路40との間には、脱酸素部42が設けられている。脱酸素部42は、窒素(N)の曝気部を有している。 A deoxygenation unit 42 is provided between the replenishment unit 41 and the reflux path 40. The deoxidation part 42 has an aeration part of nitrogen (N 2 ).

後段(最終段)の嫌気処理槽32の出口は、終端流出口36を構成している。つまり、嫌気処理槽32に終端流出口36が接続されている。終端流出口36には、好気処理部50が連なっている。好気処理部50は、好気処理槽51と、曝気機構52を含む。好気処理槽51には、好気性細菌が培養されている。曝気機構52は、空気又は酸素(O)を好気処理槽51中に曝気する。 The outlet of the rear stage (final stage) anaerobic treatment tank 32 constitutes a terminal outlet 36. That is, the terminal outlet 36 is connected to the anaerobic treatment tank 32. An aerobic treatment unit 50 is connected to the terminal outlet 36. The aerobic treatment unit 50 includes an aerobic treatment tank 51 and an aeration mechanism 52. In the aerobic treatment tank 51, aerobic bacteria are cultured. The aeration mechanism 52 aerates air or oxygen (O 2 ) into the aerobic treatment tank 51.

上記の廃棄物処理システムひいては嫌気性処理装置1による嫌気性処理方法を説明する。
<廃棄物燃焼〜ガス生成工程>
溶融炉11に廃棄物2を投入する。廃棄物2は、例えば有機系の産業廃棄物である。また、好ましくはほぼ100%の酸素を溶融炉11に供給する。そして、廃棄物2を例えば2000℃程度に高温加熱して燃焼させる。これによって、廃棄物2の構成分子のほとんどがガス化され、嫌気ガス3が生成される。嫌気ガス3は、COの他,H、CO等を含有する。
廃棄物2の燃焼で生じた固形成分(スラグ)は溶融炉11から別途、排出される。
An anaerobic treatment method by the waste treatment system and the anaerobic treatment apparatus 1 will be described.
<Waste combustion to gas production process>
The waste 2 is put into the melting furnace 11. The waste 2 is, for example, an organic industrial waste. Preferably, almost 100% oxygen is supplied to the melting furnace 11. Then, the waste 2 is heated to, for example, about 2000 ° C. and burned. As a result, most of the constituent molecules of the waste 2 are gasified and an anaerobic gas 3 is generated. The anaerobic gas 3 contains H 2 , CO 2 and the like in addition to CO.
Solid components (slag) generated by combustion of the waste 2 are separately discharged from the melting furnace 11.

<ガス脱酸素工程>
嫌気ガス3を脱酸素部12に通す。このとき、嫌気ガス3中にOが含まれていた場合、Fe、Ni、Cr、Co、Cu等の遷移金属を触媒として、嫌気ガス3中のCOやHとOとが反応して、COやHOが生成される。これによって、嫌気ガス3からOが除かれる。
<Gas deoxygenation process>
Anaerobic gas 3 is passed through deoxidation section 12. At this time, when O 2 is contained in the anaerobic gas 3, CO or H 2 in the anaerobic gas 3 reacts with O 2 using a transition metal such as Fe, Ni, Cr, Co, or Cu as a catalyst. Thus, CO 2 and H 2 O are generated. As a result, O 2 is removed from the anaerobic gas 3.

<ガス供給工程>
脱酸素後の嫌気ガス3を、圧送ポンプ13にて圧縮して、発酵槽21に圧送する。この嫌気ガス3が、発酵槽21の液状培地4内に勢い良くバブリングされて溶け込む。
<Gas supply process>
The anaerobic gas 3 after deoxygenation is compressed by the pressure pump 13 and is pumped to the fermenter 21. This anaerobic gas 3 is bubbled vigorously into the liquid medium 4 of the fermenter 21 and melts.

<発酵工程>
これによって、液状培地4中の有機物質生成嫌気性微生物5の発酵作用によって、嫌気ガス3のCO及びH等からエタノール等のアルコール(有機物質)が生成される。また、COや酢酸(CHCOOH)等の副生成物も生成される。
上述したガス脱酸素工程によって嫌気ガス中のOを除去しておくことで、嫌気性微生物5にダメージを与えるのを防止できる。
<Fermentation process>
Thereby, alcohol (organic substance) such as ethanol is generated from CO and H 2 of the anaerobic gas 3 by the fermentation action of the organic substance-producing anaerobic microorganism 5 in the liquid medium 4. By-products such as CO 2 and acetic acid (CH 3 COOH) are also produced.
By removing O 2 in the anaerobic gas by the above-described gas deoxygenation step, it is possible to prevent the anaerobic microorganism 5 from being damaged.

上記のCOや、未使用のCO、H等の気体成分は、発酵槽21のガス出口から放出される。これら気体成分は、溶融炉11に戻してもよく、空気と一緒に燃焼させて蒸留などの熱源として利用してもよい。 The gas components such as CO 2 , unused CO, and H 2 are discharged from the gas outlet of the fermenter 21. These gaseous components may be returned to the melting furnace 11 or may be burned together with air and used as a heat source such as distillation.

発酵槽21の液出口21bからは、液状培地4の一部4eが、一定の流量で連続的に流出される。この流出培地4eが抽出部22へ送られる。   From the liquid outlet 21b of the fermenter 21, a part 4e of the liquid medium 4 is continuously discharged at a constant flow rate. This effluent medium 4 e is sent to the extraction unit 22.

<抽出(蒸留)工程>
抽出部22においては、流出培地4eが蒸留されてエタノールが抽出される。つまり、流出培地4eが、エタノールを高濃度に含む抽出流体7aと、エタノール濃度が低い抽出残流体7bとに分離される。抽出流体7aは、頂部出口22aから流出され、低沸点物質除去や脱水工程などの精製処理等を経て、溶剤や化学品原料、燃料用などの種々の利用に供することができる。
抽出残流体7bは、底部出口22bから嫌気処理部30へ導かれる。
<Extraction (distillation) process>
In the extraction unit 22, the effluent medium 4e is distilled to extract ethanol. That is, the outflow medium 4e is separated into an extraction fluid 7a containing ethanol at a high concentration and an extraction residual fluid 7b having a low ethanol concentration. The extraction fluid 7a flows out from the top outlet 22a, and can be used for various uses such as a solvent, a chemical raw material, and a fuel through a purification process such as a low boiling point substance removal and a dehydration process.
The residual extraction fluid 7b is guided from the bottom outlet 22b to the anaerobic processing unit 30.

<嫌気処理工程>
嫌気処理部30においては、抽出残処理用嫌気性微生物6の嫌気発酵によって抽出残流体7bが嫌気処理される。嫌気発酵は、酸発酵とメタン発酵を含む。酸発酵菌による酸発酵によって、抽出残流体7b中の嫌気性微生物5の屍骸等の高分子有機物(バイオマス)を、酢酸などの低分子酸性有機物に分解又は可溶化できる。更に、メタン発酵菌によるメタン発酵によって、酢酸などの低分子酸性有機物(上記発酵工程における副生成物の酢酸を含む)をメタン(CH)及び二酸化炭素(CO)に分解できる。これによって、嫌気処理が進むにしたがって、抽出残流体7bのCOD(Chemical Oxygen Demand:化学的酸素要求量)を漸次低減できる。
嫌気処理工程で生じた気体成分(CH,CO等)は、各嫌気処理槽31,32の気体出口から排出される。
<Anaerobic treatment process>
In the anaerobic processing unit 30, the extraction residual fluid 7 b is subjected to anaerobic processing by anaerobic fermentation of the extraction residual processing anaerobic microorganism 6. Anaerobic fermentation includes acid fermentation and methane fermentation. By acid fermentation by acid-fermenting bacteria, a high-molecular organic substance (biomass) such as a skeleton of anaerobic microorganisms 5 in the extraction residual fluid 7b can be decomposed or solubilized into a low-molecular acidic organic substance such as acetic acid. Furthermore, low-molecular acidic organic substances such as acetic acid (including acetic acid as a by-product in the fermentation process) can be decomposed into methane (CH 4 ) and carbon dioxide (CO 2 ) by methane fermentation using methane-fermenting bacteria. Thereby, as the anaerobic process proceeds, the COD (Chemical Oxygen Demand) of the residual extraction fluid 7b can be gradually reduced.
Gas components (CH 4 , CO 2, etc.) generated in the anaerobic treatment process are discharged from the gas outlets of the anaerobic treatment tanks 31 and 32.

<分流工程(一部還流工程)>
抽出残流体7bは、複数段の嫌気処理槽31,32によって順次嫌気処理されるとともに、この嫌気処理工程の途中の嫌気処理槽31から嫌気処理槽32へ移行される際に、一部が還流体7cとして分流される。
詳しくは、抽出残流体7bは、先ず前段(第1段)の嫌気処理槽31に導入され、嫌気処理槽31内において撹拌されながら嫌気処理された後、連絡路33へ導出される。そして、連絡路33において、還流体7cと、残りの抽出残流体7dとに分流される。還流体7cは、還流路40へ流れ、発酵槽21へ送られる。残りの抽出残流体7dは、後段の嫌気処理槽32へ流れ、嫌気処理槽32において撹拌されながら更に嫌気処理された後、終端流出口36から出されて排出流体7eとなる。
<Diversion process (partial reflux process)>
The extraction residual fluid 7b is sequentially anaerobically treated by the plural stages of anaerobic treatment tanks 31 and 32, and a part of the extraction residual fluid 7b is returned when it is transferred from the anaerobic treatment tank 31 in the middle of the anaerobic treatment process. The fluid 7c is diverted.
Specifically, the extraction residual fluid 7 b is first introduced into the anaerobic treatment tank 31 of the previous stage (first stage), and after being anaerobically treated while being stirred in the anaerobic treatment tank 31, it is led out to the communication path 33. Then, in the communication path 33, the flow is divided into the reflux body 7c and the remaining extraction residual fluid 7d. The reflux body 7 c flows to the reflux path 40 and is sent to the fermenter 21. The remaining extraction residual fluid 7d flows to the anaerobic treatment tank 32 in the subsequent stage, and is further anaerobically treated while being stirred in the anaerobic treatment tank 32, and then is discharged from the terminal outlet 36 to become the discharged fluid 7e.

還流体7cのCODは、嫌気処理部30による嫌気処理前の抽出残流体7bのCODよりも小さく、かつ残りの抽出残流体7dが終端流出口36に達したときのCOD(好気処理部50による処理前の排出流体7eのCOD)よりも大きい。また、還流体7cの流量は、抽出残流体7bの全体流量(嫌気処理部30への導入流量)よりも小さく、かつ残りの抽出残流体7dの流量よりも大きい。
なお、嫌気処理前の抽出残流体7bのCODは、流出培地4eにおけるアルコール分を差し引いたCODとほぼ等しい。
The COD of the reflux body 7c is smaller than the COD of the extraction residual fluid 7b before the anaerobic processing by the anaerobic processing unit 30, and the COD (aerobic processing unit 50) when the remaining extraction residual fluid 7d reaches the terminal outlet 36. Is larger than the COD of the discharged fluid 7e before the treatment. In addition, the flow rate of the reflux body 7c is smaller than the overall flow rate of the residual extraction fluid 7b (the flow rate of introduction to the anaerobic treatment unit 30) and larger than the flow rate of the remaining residual extraction fluid 7d.
The COD of the residual extraction fluid 7b before the anaerobic treatment is substantially equal to the COD obtained by subtracting the alcohol content in the effluent medium 4e.

好ましくは、嫌気処理中の抽出残流体7bのCODが、嫌気処理前の抽出残流体7bよりも少しだけ小さくなった時点で、抽出残流体7bの一部を分流して還流体7cとする。言い換えると、嫌気処理中の抽出残流体7bのCODが、終端流出口36での排出流体7eのCODよりも十分に大きい時点で、抽出残流体7bの一部を還流体7cとして分流する。
好ましくは、嫌気処理中の抽出残流体7bのCODが、嫌気処理前の抽出残流体7bのCODの0.5倍〜0.99倍になったとき、還流体7cを分流する。
より好ましくは、嫌気処理中の抽出残流体7bのCODが、嫌気処理前の抽出残流体7bのCODの0.9倍〜0.97倍になったとき、還流体7cを分流する。
これによって、嫌気処理槽31において抽出残流体7bを過度に嫌気処理するのを防止でき、還流体7c内に有機物質生成嫌気性微生物5用の栄養分を未分解で残すことができる。
Preferably, when the COD of the extraction residual fluid 7b during the anaerobic treatment becomes slightly smaller than the extraction residual fluid 7b before the anaerobic treatment, a part of the extraction residual fluid 7b is diverted to form the reflux body 7c. In other words, when the COD of the extraction residual fluid 7b during the anaerobic treatment is sufficiently larger than the COD of the discharged fluid 7e at the terminal outlet 36, a part of the extraction residual fluid 7b is diverted as the reflux body 7c.
Preferably, when the COD of the extraction residual fluid 7b during the anaerobic treatment becomes 0.5 to 0.99 times the COD of the extraction residual fluid 7b before the anaerobic treatment, the reflux body 7c is diverted.
More preferably, when the COD of the extraction residual fluid 7b during the anaerobic treatment becomes 0.9 to 0.97 times the COD of the extraction residual fluid 7b before the anaerobic treatment, the reflux body 7c is divided.
Thereby, it is possible to prevent the extraction residual fluid 7b from being excessively anaerobically treated in the anaerobic treatment tank 31, and to leave the nutrients for the organic substance-producing anaerobic microorganisms 5 in the reflux body 7c undecomposed.

好ましくは、還流体7cの流量が、抽出残流体7bの全体流量よりも少しだけ小さく、かつ残りの抽出残流体7dの流量よりも十分に大きくなるように設定する。これによって、発酵槽21への戻り流量を確保できるとともに、排出流体7eの流量を低減して、後処理(好気処理)の負荷を軽減できる。   Preferably, the flow rate of the reflux body 7c is set to be slightly smaller than the entire flow rate of the remaining extraction fluid 7b and sufficiently larger than the flow rate of the remaining remaining extraction fluid 7d. Thereby, while being able to ensure the return flow rate to the fermenter 21, the flow rate of the exhaust fluid 7e can be reduced, and the load of post-processing (aerobic treatment) can be reduced.

好ましくは、嫌気処理槽31内における抽出残流体7bの滞留時間を短くし、嫌気処理槽32内における残りの抽出残流体7dの滞留時間を長くする。これによって、還流体7cが過度に嫌気処理されるのを確実に回避できるとともに、残りの抽出残流体7dについては十分に時間をかけて嫌気処理することによって、抽出残流体7dのCODを十分に低減でき、後処理(好気処理)の負荷を確実に軽減できる。   Preferably, the residence time of the extraction residual fluid 7b in the anaerobic treatment tank 31 is shortened, and the residence time of the remaining extraction residual fluid 7d in the anaerobic treatment tank 32 is lengthened. As a result, the reflux body 7c can be reliably prevented from being anaerobically treated, and the remaining extraction residual fluid 7d is sufficiently anaerobically treated to sufficiently reduce the COD of the extraction residual fluid 7d. The load of post-processing (aerobic processing) can be surely reduced.

例えば、嫌気処理前(嫌気処理部30へ導入前)の抽出残流体7bのCODが30000mg/L程度とすると、還流体7cのCODは27000mg/L〜29000mg/L程度になるようにする。これによって、還流体7cが過度に嫌気処理されるのを回避でき、栄養分を殆ど未分解で残留させることができる。
また、残りの抽出残流体7dのCODは最終的に3000mg/L程度になるようにする。これによって、排出流体7eのCODを後述する好気処理に適したレベルまで下げることができる。
なお、本発明が、上記の数値範囲に限定されるものではない。
For example, if the COD of the extraction residual fluid 7b before anaerobic treatment (before introduction into the anaerobic treatment unit 30) is about 30000 mg / L, the COD of the reflux body 7c is set to about 27000 mg / L to 29000 mg / L. Thereby, it is possible to avoid the anaerobic treatment of the reflux body 7c, and it is possible to leave the nutrients almost undegraded.
Further, the COD of the remaining extraction residual fluid 7d is finally set to about 3000 mg / L. As a result, the COD of the discharged fluid 7e can be lowered to a level suitable for an aerobic process described later.
In addition, this invention is not limited to said numerical range.

還流体7c及び抽出残流体7dの各流量ひいては流量比(連絡路33から還流路40への分流比)は、還流ポンプ37及び送流ポンプ38の出力によって調節できる。更には、前段の嫌気処理槽31における抽出残流体7bの滞留時間及び後段の嫌気処理槽32における残りの抽出残流体7dの滞留時間や、還流体7cのCOD及び残りの抽出残流体7dの最終的なCODについても、還流ポンプ37及び送流ポンプ38の出力によって調節できる。
なお、上記の流量調節は、流量制御弁によって行ってもよい。
Each flow rate of the reflux body 7c and the residual extraction fluid 7d and thus a flow rate ratio (a flow ratio from the communication path 33 to the reflux path 40) can be adjusted by outputs of the reflux pump 37 and the feed pump 38. Furthermore, the residence time of the extraction residual fluid 7b in the preceding anaerobic treatment tank 31 and the residence time of the remaining extraction residual fluid 7d in the subsequent anaerobic treatment tank 32, the final COD of the reflux body 7c and the remaining extraction residual fluid 7d. The typical COD can also be adjusted by the outputs of the reflux pump 37 and the feed pump 38.
Note that the above flow rate adjustment may be performed by a flow rate control valve.

<補充工程>
還流体7cは、還流路40によって発酵槽21へ送られる。
この途中で、補充部41から水及び栄養分(ビタミン、リン酸等)が、脱酸素部42を経て、還流体7cへ供給される。これによって、液状体ライン20に水を補充できるとともに、有機物質生成嫌気性微生物5のための栄養分(ビタミン、リン酸等)を補充できる。脱酸素部42においては、上記栄養分を含む水に窒素が曝気されることによって、水中の溶存酸素が、窒素に移り、窒素と一緒に排気される。
<Replenishment process>
The reflux body 7 c is sent to the fermenter 21 through the reflux path 40.
In the middle of this, water and nutrients (vitamin, phosphoric acid, etc.) are supplied from the replenishing unit 41 to the reflux body 7 c via the deoxygenating unit 42. Thereby, water can be replenished to the liquid body line 20 and nutrients (vitamin, phosphoric acid, etc.) for the organic substance-producing anaerobic microorganisms 5 can be replenished. In the deoxygenation unit 42, nitrogen is aerated in the water containing the nutrients, so that dissolved oxygen in the water moves to the nitrogen and is exhausted together with the nitrogen.

補充部41からの水の補充流量は、抽出残流体7dひいては排出流体7eの流量とほぼ対応する。これによって、排出流体7eが外部に放出されても、液状体ライン20全体の水量を一定に保つことができる。抽出残流体7dは還流体7cに比べて十分に少量であるから、補充部41における水の補充流量を十分に小さくできる。また、還流体7cは、栄養分があまり分解されていない段階で嫌気処理部30から取り出されたものであるから、補充部41における栄養分の所要補充量は少なくて済む。   The replenishment flow rate of water from the replenishment unit 41 substantially corresponds to the flow rate of the residual extraction fluid 7d and thus the discharged fluid 7e. Thereby, even if the discharged fluid 7e is discharged to the outside, the water amount of the entire liquid material line 20 can be kept constant. Since the extraction residual fluid 7d is sufficiently small as compared with the reflux body 7c, the replenishment flow rate of water in the replenishment unit 41 can be sufficiently reduced. Further, since the reflux body 7c is taken out from the anaerobic treatment unit 30 when the nutrients are not decomposed so much, the replenishment amount of nutrients in the replenishment unit 41 can be small.

<還流工程>
その後、還流体7cは、発酵槽21に戻され、液状培地4となる。これによって、液状培地4を循環再利用できる。
上述したように、嫌気処理槽31における嫌気処理によって、酢酸などの副生成物の増加を防止できるから、発酵槽21におけるエタノール等のアルコールの合成効率を維持できる。また、脱酸素部42において補充水から酸素を除去しておくことによって、液状培地4中の有機物質生成嫌気性微生物5に与えるダメージを低減できる。
<Reflux process>
Thereafter, the reflux body 7 c is returned to the fermenter 21 to become the liquid medium 4. As a result, the liquid medium 4 can be circulated and reused.
As described above, anaerobic treatment in the anaerobic treatment tank 31 can prevent an increase in by-products such as acetic acid, so that the synthesis efficiency of alcohol such as ethanol in the fermentation tank 21 can be maintained. Further, by removing oxygen from the replenishing water in the deoxygenation unit 42, damage to the organic substance-producing anaerobic microorganisms 5 in the liquid medium 4 can be reduced.

<好気処理工程(後処理工程)>
終端流出口36から出た排出流体7eは、好気処理部50へ送られる。好気処理部50においては、排出流体7eを、好気処理槽51に導入するとともに、曝気機構52によって空気または酸素を曝気して好気発酵を起こさせる。この好気処理によって、排出流体7e中の有機物を酸化分解でき、排出流体7eのBOD(Biochemical Oxygen Demand:生物化学的酸素要求量)を低減できる。更に必要に応じて、周知の方法により、排出流体7eの硝化工程、脱窒工程、脱リン工程、脱硫工程等を行ってもよい。硝化工程においては、硝化菌を用いてもよい。脱窒工程においては、脱窒菌を用いてもよい。脱リン工程においては、脱リン菌を用いてもよい。脱硫工程においては、脱硫菌を用いてもよい。上述したように、嫌気処理槽32における嫌気処理によって排出流体7eのCODひいてはBODを好気処理可能な大きさまで低減しておくことによって、好気処理ひいては廃棄処理ないしは浄化処理の負荷を低減でき、処理効率を高めることができる。
<Aerobic treatment process (post-treatment process)>
The discharged fluid 7 e that has exited from the terminal outlet 36 is sent to the aerobic processing unit 50. In the aerobic treatment part 50, the exhaust fluid 7e is introduced into the aerobic treatment tank 51, and aerobic fermentation is caused by aeration of air or oxygen by the aeration mechanism 52. By this aerobic treatment, the organic matter in the exhaust fluid 7e can be oxidatively decomposed, and the BOD (Biochemical Oxygen Demand) of the exhaust fluid 7e can be reduced. Further, if necessary, a nitrification step, a denitrification step, a dephosphorization step, a desulfurization step, and the like of the discharged fluid 7e may be performed by a known method. Nitrifying bacteria may be used in the nitrification step. In the denitrification step, denitrifying bacteria may be used. In the dephosphorization step, dephosphorization bacteria may be used. In the desulfurization step, desulfurization bacteria may be used. As described above, by reducing the COD and thus BOD of the discharged fluid 7e to an aerobic treatment size by the anaerobic treatment in the anaerobic treatment tank 32, the load of the aerobic treatment and thus the disposal or purification treatment can be reduced. Processing efficiency can be increased.

<放出工程>
これによって、排出流体7eのBODを規制レベルまで十分に下げることができ、排出流体7eを浄化して河川や下水等の環境に放出して廃棄できる。
<Discharge process>
As a result, the BOD of the discharged fluid 7e can be sufficiently lowered to the regulation level, and the discharged fluid 7e can be purified and released into an environment such as a river or sewage to be discarded.

次に、本発明の他の実施形態を説明する。以下の実施形態において、既述の実施形態と重複する内容に関しては、図面に同一符号を付して説明を省略する。
図2は、本発明の第2実施形態を示したものである。第2実施形態では、抽出部22の底部出口22bと嫌気処理部30とを結ぶライン20aから戻し路20bが分岐されている。戻し路20bは、発酵槽21に連なっている。
Next, another embodiment of the present invention will be described. In the following embodiments, the same reference numerals are attached to the drawings for the same contents as those of the above-described embodiments, and the description thereof is omitted.
FIG. 2 shows a second embodiment of the present invention. In the second embodiment, the return path 20 b is branched from a line 20 a that connects the bottom outlet 22 b of the extraction unit 22 and the anaerobic processing unit 30. The return path 20 b is continuous with the fermenter 21.

したがって、抽出部22からの抽出残流体7bの一部分が、戻し路20bから直接、発酵槽21に戻される。抽出残流体7bの残部が、嫌気処理部30へ送られて嫌気処理される。これによって、エタノール(生成目的の有機物質)が抽出残流体7bに残留していた場合、その一部分を発酵槽21を経由して再び抽出部22へ戻し、再び抽出工程にかけることができる。したがって、嫌気処理部30及び好気処理部50を経て分解ないしは廃棄されるエタノールの流量を低減することができる。逆に言うと、抽出部22におけるエタノールの抽出効率が高くなくても、無駄に捨てられるエタノール量を低減することができる。
また、嫌気処理部30へ送られる抽出残流体7bの流量が減るため、嫌気処理部30の負担を軽減できる。
Therefore, a part of the extraction residual fluid 7b from the extraction unit 22 is returned directly to the fermenter 21 from the return path 20b. The remaining portion of the extraction residual fluid 7b is sent to the anaerobic processing unit 30 for anaerobic processing. Thereby, when ethanol (an organic substance to be generated) remains in the extraction residual fluid 7b, a part of the ethanol can be returned to the extraction unit 22 via the fermenter 21 and can be subjected to the extraction process again. Therefore, the flow rate of ethanol that is decomposed or discarded through the anaerobic processing unit 30 and the aerobic processing unit 50 can be reduced. In other words, even if the ethanol extraction efficiency in the extraction unit 22 is not high, the amount of ethanol that is wasted can be reduced.
Moreover, since the flow rate of the extraction residual fluid 7b sent to the anaerobic processing unit 30 is reduced, the burden on the anaerobic processing unit 30 can be reduced.

図3は、本発明の第3実施形態を示したものである。第3実施形態では、嫌気処理部30Xが、上向流式嫌気性汚泥床(USAB: Upflow Anaerobic Sludge Blanket)にて構成されている。嫌気処理部30Xには、抽出残処理用嫌気性微生物6が凝集したグラニュール6Xが底部から頂部近くまで充填されている。   FIG. 3 shows a third embodiment of the present invention. In 3rd Embodiment, the anaerobic process part 30X is comprised by the upward flow type anaerobic sludge bed (USAB: Upflow Anaerobic Sludge Blanket). The anaerobic treatment unit 30X is filled with granules 6X in which the anaerobic microorganisms 6 for residual extraction processing have been aggregated from the bottom to the top.

また、嫌気処理部30Xの底部には、流入口34が設けられている。嫌気処理部30Xの頂部には、終端流出口36が設けられている。嫌気処理部30Xの高さ方向の途中(流入口34と終端流出口36との間)には、中途流出口35が設けられている。中途流出口35から還流路40が延びている。
嫌気処理部30Xには攪拌機構は設けられていない。
An inflow port 34 is provided at the bottom of the anaerobic treatment unit 30X. A terminal outlet 36 is provided at the top of the anaerobic treatment unit 30X. A midway outlet 35 is provided in the middle of the anaerobic treatment unit 30X in the height direction (between the inlet 34 and the terminal outlet 36). A reflux path 40 extends from the midway outlet 35.
The anaerobic treatment unit 30X is not provided with a stirring mechanism.

抽出部22からの抽出残流体7bは、流入口34から嫌気処理部30Xの底部に導入され、グラニュール6Xの抽出残処理用嫌気性微生物6と接触する。これによって、抽出残流体7b中の有機物が嫌気的に分解されていく。抽出残流体7bは、グラニュール6X内を流入口34から終端流出口36へ向かって上昇する。したがって、グラニュール6X内に上向きの一方向流が形成される。流れる間に嫌気発酵が進む。したがって、嫌気処理部30Xにおけるより高い位置ほど、抽出残流体7bのCODが小さくなる。   The extraction residual fluid 7b from the extraction unit 22 is introduced from the inlet 34 to the bottom of the anaerobic processing unit 30X and comes into contact with the anaerobic microorganism 6 for extraction residual processing of the granules 6X. As a result, the organic matter in the extraction residual fluid 7b is decomposed anaerobically. The residual extraction fluid 7b rises in the granule 6X from the inlet 34 toward the terminal outlet 36. Therefore, an upward unidirectional flow is formed in the granule 6X. Anaerobic fermentation progresses while flowing. Therefore, the higher the position in the anaerobic processing unit 30X, the smaller the COD of the extraction residual fluid 7b.

抽出残流体7bの一部は、上昇の途中で中途流出口35から流出して、還流体7cとなる。この還流体7cが還流路40を経て発酵槽21に戻される点は、第1実施形態と同様である。また、好ましくは、第1実施形態と同様に、還流体7cの流量を残りの抽出残流体7dの流量よりも大きくする。したがって、嫌気処理部30X内の流入口34から中途流出口35までの抽出残流体7bの流速は大きく、中途流出口35よりも上側の抽出残流体7dの流速は小さい。   A part of the extraction residual fluid 7b flows out from the midstream outlet 35 in the middle of ascending, and becomes the reflux body 7c. The point that this reflux body 7c is returned to the fermenter 21 via the reflux path 40 is the same as in the first embodiment. Further, preferably, similarly to the first embodiment, the flow rate of the reflux body 7c is set larger than the flow rate of the remaining extraction residual fluid 7d. Therefore, the flow rate of the extraction residual fluid 7b from the inlet 34 to the midstream outlet 35 in the anaerobic treatment unit 30X is large, and the flow rate of the extraction residual fluid 7d above the midstream outlet 35 is small.

残りの抽出残流体7dは、更に嫌気処理されながら嫌気処理部30Xの頂部まで上昇する。そして、終端流出口36から流出して、排出流体7eとなる。したがって、排出流体7eのCODを十分に小さくしたうえで、好気処理部50へ導入して効率的に好気処理できる。   The remaining extraction residual fluid 7d rises to the top of the anaerobic treatment unit 30X while being further anaerobically treated. Then, it flows out from the terminal outlet 36 and becomes the discharged fluid 7e. Therefore, after the COD of the discharged fluid 7e is made sufficiently small, it can be introduced into the aerobic processing unit 50 and efficiently aerobic processed.

図4は、本発明の第4実施形態を示したものである。第4実施形態の嫌気性処理装置1は、固液分離部60と、酸発酵部63(可溶化部)とを更に備えている。固液分離部60及び酸発酵部63は、液状体ライン20における抽出部22と嫌気処理部30との間に介在されている。したがって、抽出部22から出た抽出残流体7bは、固液分離部60に導入される。   FIG. 4 shows a fourth embodiment of the present invention. The anaerobic treatment apparatus 1 according to the fourth embodiment further includes a solid-liquid separation unit 60 and an acid fermentation unit 63 (solubilization unit). The solid-liquid separation unit 60 and the acid fermentation unit 63 are interposed between the extraction unit 22 and the anaerobic processing unit 30 in the liquid body line 20. Therefore, the extraction residual fluid 7 b that has come out of the extraction unit 22 is introduced into the solid-liquid separation unit 60.

固液分離部60は、沈殿槽やフィルタを有している。この固液分離部60において、抽出残流体7bが、固体状抽出残物7fと、液状抽出残流体7gとに分離される。固体状抽出残物7fは、抽出残流体7bの固体成分(有機物質生成嫌気性微生物5の屍骸等)を濃縮したものである。液状抽出残流体7gは、抽出残流体7bの固体成分が希釈され、液状になっている。   The solid-liquid separation unit 60 has a precipitation tank and a filter. In the solid-liquid separator 60, the extraction residual fluid 7b is separated into a solid extraction residue 7f and a liquid extraction residual fluid 7g. The solid extraction residue 7f is obtained by concentrating the solid components of the extraction residual fluid 7b (eg, the body of the organic substance-producing anaerobic microorganism 5). The liquid extraction residual fluid 7g is in a liquid state by diluting the solid component of the extraction residual fluid 7b.

固液分離部60の液状抽出残流体7g側の出口が、嫌気処理部30に接続されている。これによって、液状抽出残流体7gが、嫌気処理部30に導入されて嫌気処理される。液状抽出残流体7gには、固体成分がほとんど含まれていないから、嫌気処理の所要時間を短縮できる。特に、還流体7cを分流した後の残りの抽出残流体7dの処理時間を短縮でき、嫌気処理の負荷を軽減できる。   An outlet on the liquid extraction residual fluid 7 g side of the solid-liquid separation unit 60 is connected to the anaerobic processing unit 30. As a result, the liquid extraction residual fluid 7g is introduced into the anaerobic processing unit 30 and subjected to anaerobic processing. Since the liquid extraction residual fluid 7g contains almost no solid component, the time required for the anaerobic treatment can be shortened. In particular, it is possible to shorten the processing time of the remaining extraction residual fluid 7d after diverting the reflux body 7c, and to reduce the load of the anaerobic processing.

固液分離部60の固体状抽出残物7f側の出口は、酸発酵部63に接続されている。酸発酵部63には、酸発酵菌8が培養されている。酸発酵菌8は、固体状抽出残物7fを酸発酵によって嫌気的に分解して可溶化する。したがって、有機物質生成嫌気性微生物5の屍骸(バイオマス)を液状にすることができる。
可溶化物は、液状抽出残流体7gと共に嫌気処理部30へ導入してもよい。或いは、好気処理を行ったうえで廃棄してもよい。
The outlet of the solid-liquid separation unit 60 on the solid extraction residue 7 f side is connected to the acid fermentation unit 63. In the acid fermentation part 63, acid fermentation bacteria 8 are cultured. The acid-fermenting bacteria 8 anaerobically decomposes and solubilizes the solid extraction residue 7f by acid fermentation. Accordingly, the carcass (biomass) of the organic substance-producing anaerobic microorganism 5 can be made liquid.
The solubilized product may be introduced into the anaerobic treatment unit 30 together with 7 g of the liquid extraction residual fluid. Or you may discard after performing an aerobic process.

本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の改変をなすことができる。
例えば、嫌気ガス3は、CO及びHのうち少なくとも一方を含んでいればよい。ただし、嫌気ガス3がHを含みCOを含まない場合は、CO等の他の炭素源が必要になる。
生成目的の有機物質は、エタノール、ブタノール等のアルコールに限られず、酢酸などの他の有機化合物であってもよい。
流体4,7a〜7e,7gは、流動可能であればよく、固形分を含んでいてもよい。
第1実施形態の変形例として、3つ以上の嫌気処理槽が、カスケード接続されていてもよい。これら3つ以上の嫌気処理槽のうち、隣接する所定の2つの嫌気処理槽どうしの間に中途流出口35及び還流路40が設けられることで、これら所定の2つの嫌気処理槽どうし間から還流体7cが分流されるようにしてもよい。
第1実施形態(図1)において、還流路40が、連絡路33から分岐されるのではなく、嫌気処理槽31における連絡路33の接続部の近傍から直接延び出ていてもよい。この還流路40の嫌気処理槽31との接続部が、中途流出口35を構成していてもよい。
複数の実施形態を互いに組み合わせてもよい。例えば、第3実施形態(図3)及び第4実施形態(図4)においても、第2実施形態(図2)と同様に、抽出部22の底部出口22bと嫌気処理部30とを結ぶライン20aから戻し路20bを分岐させて、この戻し路20bを発酵槽21に接続してもよい。
また、第4実施形態(図4)の嫌気処理部30は、第1実施形態(図1)と同様に撹拌式の多段嫌気処理槽31,32になっているが、第3実施形態(図3)のような一方向流嫌気処理槽30Xにて構成してもよい。
The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
For example, anaerobic gas 3 may include at least one of CO and H 2. However, when the anaerobic gas 3 contains H 2 and does not contain CO, another carbon source such as CO 2 is required.
The organic substance to be generated is not limited to alcohols such as ethanol and butanol, and may be other organic compounds such as acetic acid.
The fluids 4, 7 a to 7 e, and 7 g may be flowable and may contain a solid content.
As a modification of the first embodiment, three or more anaerobic treatment tanks may be cascade-connected. Among these three or more anaerobic treatment tanks, the intermediate outlet 35 and the reflux path 40 are provided between two adjacent predetermined anaerobic treatment tanks, so that the predetermined two anaerobic treatment tanks are returned to each other. The fluid 7c may be diverted.
In the first embodiment (FIG. 1), the reflux path 40 may extend directly from the vicinity of the connection portion of the connection path 33 in the anaerobic treatment tank 31 instead of being branched from the connection path 33. The connection portion of the reflux path 40 with the anaerobic treatment tank 31 may constitute a midstream outlet 35.
A plurality of embodiments may be combined with each other. For example, in the third embodiment (FIG. 3) and the fourth embodiment (FIG. 4), the line connecting the bottom outlet 22b of the extraction unit 22 and the anaerobic processing unit 30 is the same as in the second embodiment (FIG. 2). The return path 20b may be branched from 20a, and the return path 20b may be connected to the fermenter 21.
In addition, the anaerobic treatment unit 30 of the fourth embodiment (FIG. 4) is a stirring type multi-stage anaerobic treatment tank 31 and 32 as in the first embodiment (FIG. 1), but the third embodiment (FIG. 4). You may comprise in the unidirectional flow anaerobic treatment tank 30X like 3).

本発明は、例えば産業廃棄物の焼却処理で生じる一酸化炭素からエタノールを合成するエタノール生成システムの水処理装置に適用できる。   The present invention can be applied to a water treatment apparatus of an ethanol generation system that synthesizes ethanol from carbon monoxide generated by, for example, incineration of industrial waste.

1 嫌気性処理装置
3 嫌気ガス
4 液状培地
4e 流出培地
5 有機物質生成嫌気性微生物
6 抽出残処理用嫌気性微生物
7a 抽出流体
7b 抽出残流体
7c 還流体
7d 残りの抽出残流体
21 発酵槽
22 抽出部
30 嫌気処理部
30X 嫌気処理部
31,32 嫌気処理槽
34 流入口
35 中途流出口
36 終端流出口
40 還流路
41 補充部
42 脱酸素部
50 好気処理部
60 固液分離部
63 酸発酵部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Anaerobic processing apparatus 3 Anaerobic gas 4 Liquid culture medium 4e Outflow medium 5 Organic substance production | generation anaerobic microorganism 6 Anaerobic microorganism 7a for extraction residual processing Extraction fluid 7b Extraction residual fluid 7c Recirculation | reflux 7d Remaining extraction residual fluid 21 Fermenter 22 Extraction Unit 30 anaerobic processing unit 30X anaerobic processing unit 31, 32 anaerobic processing tank 34 inlet 35 intermediate outlet 36 terminal outlet 40 reflux path 41 replenishing unit 42 deoxygenating unit 50 aerobic processing unit 60 solid-liquid separation unit 63 acid fermentation unit

Claims (18)

一酸化炭素及び水素の少なくとも一方を含む嫌気ガスを発酵槽の液状培地に溶け込ませ、前記液状培地中の嫌気性微生物の発酵作用によって有機物質を生成するとともに、前記発酵槽からの流出培地を、前記有機物質の濃度が高い抽出流体と、前記有機物質の濃度が低い抽出残流体とに分離した後、前記抽出残流体を処理する嫌気性処理方法において、
前記抽出残流体のCOD(化学的酸素要求量)を嫌気処理によって低減する嫌気処理工程と、
前記嫌気処理工程の途中の抽出残流体から一部を分流して還流体として前記発酵槽へ戻す一部還流工程と、
を備え、前記有機物質がアルコールであることを特徴とする嫌気性処理方法。
Anaerobic gas containing at least one of carbon monoxide and hydrogen is dissolved in the liquid medium of the fermentor, and an organic substance is generated by the fermenting action of the anaerobic microorganisms in the liquid medium. In the anaerobic treatment method of treating the extraction residual fluid after separating the extraction fluid with a high concentration of the organic substance and the extraction residual fluid with a low concentration of the organic substance,
Anaerobic treatment step of reducing COD (chemical oxygen demand) of the extraction residual fluid by anaerobic treatment;
A partial reflux step in which a part of the extraction residual fluid in the middle of the anaerobic treatment step is diverted and returned to the fermenter as a reflux body;
Anaerobic treatment method , wherein the organic substance is alcohol .
前記嫌気処理工程中の抽出残流体のCODが、前記嫌気処理工程前の抽出残流体のCODの0.5倍〜0.99倍になったとき、前記抽出残流体の一部を前記還流体として分流することを特徴とする請求項1に記載の嫌気性処理方法。   When the COD of the extraction residual fluid during the anaerobic treatment step is 0.5 to 0.99 times the COD of the extraction residual fluid before the anaerobic treatment step, a part of the extraction residual fluid is removed from the reflux body. The anaerobic treatment method according to claim 1, wherein the anaerobic treatment method is performed. 前記嫌気処理工程中の抽出残流体のCODが、前記嫌気処理工程前の抽出残流体のCODの0.9倍〜0.97倍になったとき、前記抽出残流体の一部を前記還流体として分流することを特徴とする請求項1又は2に記載の嫌気性処理方法。   When the COD of the extraction residual fluid during the anaerobic treatment step becomes 0.9 to 0.97 times the COD of the extraction residual fluid before the anaerobic treatment step, a part of the extraction residual fluid is removed from the reflux body. The anaerobic treatment method according to claim 1, wherein the anaerobic treatment method is performed. 前記還流体の流量を、前記還流体を分流した後の残りの抽出残流体の流量よりも大きくすることを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の嫌気性処理方法。   The anaerobic treatment method according to any one of claims 1 to 3, wherein the flow rate of the reflux body is made larger than the flow rate of the remaining extraction residual fluid after the reflux body is divided. 前記抽出残流体を複数段の嫌気処理槽に順次送り、かつ隣接する所定の2つの嫌気処理槽どうしの間から前記抽出残流体の一部を前記還流体として分流させることを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載の嫌気性処理方法。   The extraction residual fluid is sequentially sent to a plurality of stages of anaerobic treatment tanks, and a part of the extraction residual fluid is diverted as the reflux body between two adjacent adjacent anaerobic treatment tanks. The anaerobic treatment method according to any one of 1 to 4. 前記抽出残流体を、1つの嫌気処理槽内において流入口から終端流出口へ向って一方向流になるように流し、かつ前記嫌気処理槽の前記流入口と前記終端流出口との間の中途流出口から前記抽出残流体の一部を前記還流体として分流させることを特徴とする請求項1〜5の何れか1項に記載の嫌気性処理方法。   The extraction residual fluid flows in one anaerobic treatment tank so as to flow in one direction from the inlet to the terminal outlet, and halfway between the inlet and the terminal outlet of the anaerobic tank. The anaerobic treatment method according to any one of claims 1 to 5, wherein a part of the extraction residual fluid is diverted from the outlet as the reflux body. 前記還流体を分流した後の残りの抽出残流体を更に嫌気処理した後、好気処理することを特徴とする請求1〜6の何れか1項に記載の排気性処理方法。   The exhaustive treatment method according to any one of claims 1 to 6, further comprising anaerobic treatment after the remaining extraction residual fluid after the flow of the reflux body is further anaerobically treated. 前記嫌気処理工程前に、前記抽出残流体を、固体成分が濃縮された固体状抽出残物と、固体成分が希釈された液状抽出残流体とに分離し、前記液状抽出残流体に対して前記嫌気処理工程を行うことを特徴とする請求項1〜7の何れか1項に記載の嫌気性処理方法。   Prior to the anaerobic treatment step, the extraction residual fluid is separated into a solid extraction residue in which a solid component is concentrated and a liquid extraction residual fluid in which a solid component is diluted. The anaerobic treatment method according to any one of claims 1 to 7, wherein an anaerobic treatment step is performed. 前記固体状抽出残物を酸発酵によって可溶化することを特徴とする請求項8に記載の嫌気性処理方法。   The anaerobic treatment method according to claim 8, wherein the solid extraction residue is solubilized by acid fermentation. 一酸化炭素及び水素の少なくとも一方を含む嫌気ガスを溶け込ませた液状培地が収容され、前記液状培地中の嫌気性微生物の発酵作用によって有機物質を生成する発酵槽と、
前記発酵槽からの流出培地を、前記有機物質の濃度が高い抽出流体と、前記有機物質の濃度が低い抽出残流体とに分離する抽出部と、
前記抽出残流体のCOD(化学的酸素要求量)を嫌気処理によって低減する嫌気処理部と、
を備え、前記嫌気処理部が、中途に設けられた中途流出口と、終端に設けられた終端流出口とを有し、かつ前記中途流出口が、還流路を介して前記発酵槽に連なっており、
前記中途流出口から流出される還流体のCODが、残りの抽出残流体が前記終端流出口に達したときのCODよりも大きく、前記有機物質がアルコールであることを特徴とする嫌気性処理装置。
A fermenter in which a liquid medium in which an anaerobic gas containing at least one of carbon monoxide and hydrogen is dissolved is contained, and an organic substance is generated by a fermenting action of anaerobic microorganisms in the liquid medium;
An extraction unit that separates the effluent medium from the fermenter into an extraction fluid having a high concentration of the organic substance and an extraction residual fluid having a low concentration of the organic substance;
An anaerobic treatment unit that reduces COD (chemical oxygen demand) of the extraction residual fluid by anaerobic treatment;
The anaerobic treatment unit has a midstream outlet provided in the middle and a terminal outlet provided at the end, and the midstream outlet is connected to the fermenter via a reflux path And
The COD of the reflux material which is discharged from the middle outflow port, much larger than the COD when the remaining raffinate fluid reaches the end outlet, anaerobic said organic material, characterized in that an alcohol treatment apparatus.
前記嫌気処理部が、直列接続された複数段の嫌気処理槽を有し、これら嫌気処理槽における隣接する2つの嫌気処理槽どうしの間に前記中途流出口が接続され、最終段の嫌気処理槽に前記終端流出口が接続されていることを特徴とする請求項1に記載の嫌気性処理装置。 The anaerobic treatment part has a plurality of anaerobic treatment tanks connected in series, and the intermediate outlet is connected between two adjacent anaerobic treatment tanks in these anaerobic treatment tanks, and the anaerobic treatment tank of the final stage anaerobic treatment apparatus according to claim 1 0, characterized in that the end outlet is connected to. 前記嫌気処理部には、流入口から前記終端流出口へ向かう一方向流が形成されており、前記嫌気処理部の前記流入口と前記終端流出口との間に前記中途流出口が設けられていることを特徴とする請求項1に記載の嫌気性処理装置。 The anaerobic treatment part is formed with a unidirectional flow from the inlet to the terminal outlet, and the intermediate outlet is provided between the inlet and the terminal outlet of the anaerobic part. anaerobic treatment apparatus according to claim 1 0, characterized in that there. 前記終端流出口に好気処理部が接続されていることを特徴とする請求項1〜1の何れか1項に記載の嫌気性処理装置。 Anaerobic treatment apparatus according to any one of claims 1 0 to 1 2, characterized in that the aerobic treatment unit to the end outlet is connected. 前記還流体のCODが、前記嫌気処理前の抽出残流体のCODの0.5倍〜0.99倍であることを特徴とする請求項1〜1の何れか1項に記載の嫌気性処理装置。 COD of the return member is anaerobic according to any one of claims 1 0 to 1 3, wherein a 0.5-fold to 0.99 times the COD of anaerobic pretreatment of the raffinate fluid Sex processing equipment. 前記還流体のCODが、前記嫌気処理前の抽出残流体のCODの0.9倍〜0.97倍であることを特徴とする請求項1〜1の何れか1項に記載の嫌気性処理装置。 COD of the return member is anaerobic according to any one of claims 1 0-1 4, wherein a 0.9-fold ~0.97 times the COD of anaerobic pretreatment of the raffinate fluid Sex processing equipment. 前記還流体の流量が、残りの抽出残流体の流量よりも大きいことを特徴とする請求項1〜1の何れか1項に記載の嫌気性処理装置。 The flow rate of the reflux body, anaerobic treatment apparatus according to any one of claims 1 0 to 1 5, characterized in that greater than the flow rate of the rest of the extraction residue fluid. 前記抽出部と前記嫌気処理部との間に、前記抽出残流体を、固体成分が濃縮された固体状抽出残物と、固体成分が希釈された液状抽出残流体とに分離する固液分離部が設けられ、前記液状抽出残流体が、前記嫌気処理部に導入されることを特徴とする請求項1〜1の何れか1項に記載の嫌気性処理装置。 A solid-liquid separation unit that separates the extraction residual fluid into a solid extraction residue in which the solid component is concentrated and a liquid extraction residual fluid in which the solid component is diluted between the extraction unit and the anaerobic processing unit. is provided, the liquid extraction residue fluid, anaerobic treatment apparatus according to any one of claims 1 0 to 1 6, characterized in that it is introduced into the anaerobic treatment section. 前記固体状抽出残物を酸発酵によって可溶化させる酸発酵部が設けられていることを特徴とする請求項1に記載の嫌気性処理装置。 The anaerobic treatment apparatus according to claim 17 , further comprising an acid fermentation unit that solubilizes the solid extraction residue by acid fermentation.
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