JPH01270997A - 嫌気性発酵方法および嫌気性発酵装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」　　′ この発明は、メタン発酵等による嫌気性廃水処理、およ
びアセトン・ブタノール発酵、セルロース・エタノール
発酵等のような嫌気的代謝による物質生産などにおいて
用いられる嫌気性発酵方法および嫌気性発酵装置に関す
るものである。

「従来の技術」 メタン発酵などの嫌気性発酵による有機性廃水の処理は
、活性汚泥法等の好気性処理に比べて、■曝気動力が不
用、■汚泥生成量が少ない、■エネルギー源として利用
できるメタンガスが生成する、■高負荷の一次処理がで
きる、等の利点を持つ水処理法であるが、この方法は特
に有機物を高濃度に含む廃水の処理に適している。

「発明が解決しようとする課題」 しかしながら、上記のような高濃度の有機性廃水のなか
には、アルコール蒸留廃液、バルブ廃液等のように、し
ばしば多量の硫酸イオンを含むものがある。このような
廃水をメタン発酵させると、メタン細菌と同様の生育条
件下で硫酸還元菌が繁殖し、硫酸イオンがメタン細菌の
生育およびメタン発酵を阻害する硫化物イオンに還元さ
れるため、メタン発酵が抑制されてメタン生成量、廃水
処理能力が低下し、著しい場合には、メタン発酵が停止
する恐れがある。また、本来、メタン生成に使われる水
素が硫酸イオンの還元に使われるため、生成ガス中のメ
タン濃度が低下し、生成ガスのほとんどが炭酸ガスとな
ってエネルギー源としての価値が低下してしまう恐れも
あり、さらに、生成ガス中に腐食性の硫化水素ガスの濃
度が増加して、嫌気性発酵を行なう発酵槽およびその発
酵槽に連結された配管が腐食する恐れもあった。

この発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、硫酸還
元菌の生育を選択的に阻害する薬剤を添加することによ
って、目的とする嫌気性発酵を阻害せずに硫酸還元菌の
生育だけを阻害する嫌気性発酵方法および嫌気性発酵装
置を提供することを目的としている。

「課題を解決するための手段」 この発明の嫌気性発酵方法は、嫌気性発酵を行なう際に
、発酵槽内またはその発酵槽に連結された配管内に硫酸
還元菌の生育を選択的に阻害する薬剤を適量添加し、こ
の薬剤が混合されている状態で嫌気性発酵を行なうもの
である。

また、この発明の他の嫌気性発酵方法は、上記嫌気性発
酵方法において、薬剤を所定の時間間隔で定期的に適量
添加するものである。

さらに、この発明の他の嫌気性発酵方法は、上記嫌気性
発酵方法において、発酵槽内またはその発酵槽に連結さ
れた配管内における薬剤濃度を常時測定すると共にその
薬剤濃度に基づいて随時適量の薬剤を添加するらのであ
る。

一方、この発明の嫌気性発酵装置は、発酵槽内、　　ま
たはその発酵槽に連結された配管内に硫酸還元菌の生育
を選択的に阻害する薬剤をａｍ添加する薬剤添加装置が
設けられているものである。

また、この発明の他の嫌気性発酵装置は、上記嫌気性発
酵装置において、薬剤添加装置を所定の時間間隔で定期
的に作動させるタイマーが設けられているものである。

さらに、この発明の他の嫌気性発酵装置は、上記嫌気性
発酵装置において、発酵槽内またはその発酵槽に連結さ
れた配管内における薬剤濃度を測定する濃度測定器とこ
の濃度測定器が測定した薬剤濃度に基づいて随時ａ量の
薬剤を添加する薬剤添加装置とを具備してなるものであ
る。

さらにまた、この発明の他の嫌気性発酵装置は、発酵槽
の内面またはその発酵槽に連結された配管の内面に硫酸
還元菌の生育を選択的に阻害する薬剤が塗布されている
ものである。

「作用　」 この発明の嫌気性発酵方法においては、嫌気性発酵を行
なう際に、発酵槽内またはその発酵槽に連結された配管
内に硫酸還元菌の生育を選択的に阻害する薬剤を適量添
加し、この薬剤が混合されている状態で嫌気性発酵を行
なうことによって、上記硫酸還元菌による硫酸イオンの
還元を抑制してメタン発酵を阻害する硫化物イオンの発
生を防ぐと共に上記硫酸還元菌がメタン生成に必要な水
素を消費することら防止する。このため、この嫌気性発
酵方法を用いて有機性廃水の嫌気性処理を行なうと、メ
タン発酵が良好な状態で行なわれて、廃水処理が効果的
に行なわれることとなる。また、上記薬剤の硫酸還元菌
阻害性によって、発酵槽およびその発酵槽に連結された
配管等が硫酸還元菌がつくりだす硫化水素ガスによって
腐食することも防止することができる。

また、この発明の池の嫌気性発酵方法においては、薬剤
を所定の時間間隔で定期的に適量添加することによって
、発酵槽内の薬剤濃度を常に適正な濃度範囲に保つこと
ができる。

さらに、この発明の他の嫌気性発酵方法においては、発
酵槽内またはその発酵槽に連結された配管内における薬
剤濃度を常時測定すると共にその薬剤濃度に基づいて随
時適量の薬剤を添加することによって、刻々と変化する
薬剤濃度に応じた量の薬液を適時添加することができ、
これにより発酵槽内の薬剤濃度を常に確実に一定濃度に
保つことができる。

一方、この発明の嫌気性発酵装置においては、発酵槽の
内面またはその発酵槽に連結された配管の内面に硫酸還
元菌の生育を選択的に阻害する薬剤が塗布されているこ
とによって、嫌気性発酵中に薬剤を添加しなくても硫酸
還元菌の生育が阻害されて、嫌気性発酵を良好な状態で
行なうことができ、さらに発酵槽等の各種および各配管
の腐食を効果的に防止することもできる。

「実施例」 以下、この発明の嫌気性発酵装置の第１実施例を第１図
を参照して説明する。

この実施例の嫌気性発酵装置は、例えばアルコール蒸留
廃液、バルブ廃液等の廃水をメタン発酵によって処理す
るものであって、嫌気性発酵を行なう発酵槽ｌと、この
発酵槽ｌに原廃水を供給する原廃水供給系と、同発酵槽
１内の廃水を循環させる廃水循環系と、同発酵槽１内で
発生するガスを捕集するガス捕集系と、同発酵槽ｌを温
める温水循環系とから構成されたものである。

上記原廃水供給系は、原廃水を供給する供給ボブ２およ
び供給配管３とこの供給配管３の供給ポンプ２下流側に
設けられた流量計４とからなるものである。そして、上
記供給配管３の供給ポンプ２上流側には、薬液貯留槽５
とこの薬液貯留槽５内の薬液を流量計４の流量に応じて
添加する薬液添加弁６とから構成された薬剤添加装置が
設けられている。この薬剤添加装置の薬液貯留槽５には
、硫酸還元菌の生育を選択的に阻害する薬剤が水などの
溶剤に溶かした状態で貯留されている。

上記のような硫酸還元菌阻害性を有する薬剤としては、
例えば、ゲンタマイシン、ジヒドロストレプトマイシン
、フラジオマイシン硫酸塩、ネオマイシンおよびその池
のアミノグリコシド群、ペニノリン、メチシリンナトリ
ウムおよびその他のβラクタム群、バシトランン、ノボ
ビオノン、オレアンドマイシンなどのように主としてダ
ラム陽性菌の生育を阻止する抗生物質、リファンピシン
などのように主として抗酸菌の生育を阻止する抗生物質
、シクロヘキシミドなどのように糸状菌の生育を阻止す
る抗生物質、および、ドデシルベンゼンスルホン酸、ツ
ウィーン６０、塩化オクタデシルトリメチルアンモニウ
ム、臭化せチルトリメチルアンモニウム、臭化セチルピ
リジニウム、塩化セチルピリジニウム、ポリエチレング
リコールステアリルアミンおよびその他の界面活性剤、
および、ゲンチアンバイオレットＢ、ビートレッド、コ
チニールピグメント、モナスクスビグメント、クリスタ
ルバイオレット、ツクシンおよびその他の色素、および
、ベラパミル塩酸塩、クロルプロマジン塩酸塩、０−ク
レゾール、ｍ−クレゾール、ヒビテン、トリニトロフェ
ノール、ｐ−トルエンスルホン酸ナトリウム、グルタル
アルデヒドおよびその他の物質などがある。

そして、これらの各薬剤は、発酵槽１内においてその１
度が例えば１０ｐｐｍ程度の適当な濃度になるように添
加されることによって、発酵槽ｌ内およびこの発酵槽ｌ
に連結されている各配管内などにおける硫酸還元菌の活
動を抑制し、これにより硫酸イオンの硫化物イオンへの
還元を防止して、メタン発酵を良好な状態で行なうよう
にするものである。

上記廃水循環系は、上記発酵槽ｉ内の廃水を取り入れて
発酵槽！内の水位を調節する水位調節槽７と、この水位
調節槽７内の廃水を循環させる循環配管８および循環ポ
ンプ９と、この循環ポンプ９により循環される廃水のｐ
Ｈを調整して上記発酵槽に戻すｐＨ調整槽ＩＯと、この
ｐＨ調整槽１０の下流側の循環配管８に設けられた流量
計１！とからなるものである。上記水位調節槽７は、そ
の内部に流入される廃水の水位が発酵槽ｌ内と同じ水位
になるように構成されたものであって、その下部に内部
の廃水を放出して発酵槽ｉ内の水位を調節する放出弁１
２が連結されている。また、上記ｐＨ調整槽１０は、そ
の上部にアルカリ貯留ｔｌ１３がアルカリ添加弁１４を
介して連結されているものであって、その内部に流入さ
れる廃水のｐＨに基づいてアルカリ添加弁１４を開閉さ
せることにより上記廃水にアルカリ貯留槽１３内のアル
カリを添加し、これにより上記廃水のｌ）Ｈを適正値に
調整するものである。

上記ガス捕集系は、上記発酵槽１の上部から流出するガ
スを水洗する水洗槽１５とこの水洗槽１５で水洗したガ
スの量を測定するガスメータ１６とからなるものである
。

上記温水循環系は、上記発酵槽ｌの側部に設けられたジ
ャケット１７と、ジャケット１７内の温水を循環させる
温水配管１８および温水ポンプ１９と、この温水ポンプ
１９により循環される温水を温めるヒータ２０と、この
ヒータ２０によって温められた温水の温度を調節する温
度調節槽２１とからなるものである。

このような構成の嫌気性発酵装置を用いて廃水処理を行
なう場合には、予め、発酵槽ｌの内部に嫌気性細菌を固
定化する抗火石を充填しておく。

このようにした後、まず、供給ポンプ２で外部から原廃
水を供給することによってこの原廃水を流量計４を通し
てｐＨ！ｌｉ整槽１０整像１０る。その際、上記流量計
４により測定した原廃水の流量に基づいて薬液添加弁６
の開度を調節することにより、所定量の薬液を供給配管
３内に連続的に添加し、これによって、上記ｐＨ！ＩＩ
整槽１０に供給される原廃水中の薬剤濃度を常に適正な
濃度にする。

このようにすると、上記ｐＨ調整槽ｌＯに適正な濃度の
薬剤が添加された原廃水が供給されると共に、その原廃
水が発酵槽１の下部から供給されてこの原廃水が発酵槽
ｌ内の所定水位まで満たされる。

一方、上記操作と並行して温水ポンプ１９を作動させる
ことによって、ジャケット１７内を循環する温水をヒー
タ２０に供給し、さらにこのヒータ２０により加熱され
た温水を温度調節槽２１に供給する。そして、上記ジャ
ケット！７内の温水の温度に基づいて冷水供給弁２２を
開放させることにより温度調節Ｉ！２１内の温水に適量
の冷水を混合し、これによって温水の温度を例えば５５
℃程度の適正な温度に調節した後、その温水をジャケッ
ト１７内に供給する。このようにすると、ジャケット１
７内の温水が適正な温度に保たれた状態で循環すると共
に、その温水によって発酵槽ｌ内が温められて発酵槽ｌ
内の廃水の温度が適正温度に保たれる。

このようにした後、循環ポンプ９を作動させると、発酵
槽１内の廃水の一部が上部から水位調節槽７に流出し、
この廃水がｐＨ８整槽１０に供給される。そして、この
ｐＨ１ｉ１整槽ｌＯ内において、廃水のｐｔ−ｔを随時
測定すると共に、ｐＨが７以下になった時にアルカリ添
加弁１４を開放することによってアルカリ貯留槽１３か
らアルカリを添加して廃水のｐＨを常に７以上に保つ。

そして、このようにして適正なｐ）（に調節された廃水
は、発酵槽１の下部から再度供給されてこの発酵Ｉｌｌ
の下から上に向かって循環することとなる。

また、このようにして発酵槽ｉ内で嫌気性発酵を行なう
ことによって発生したガスは、発酵ＩＩ＋の上部から放
出されて水洗槽１５に送られ、そこで二酸化炭素などが
除去されてメタン濃度が高められ、さらにガスメータ１
６によりガスの量が測定された後、捕集される。

このようにして嫌気性発酵を続けていき、廃水中の有機
物が十分に処理された後、上記供給ポンプ２によって原
廃水を所定流量でｐ）ＩＱ整槽ｌＯに供給する。その際
、この原廃水にも、上記薬剤添加装置によって原廃水の
流量に応じた量の薬液を添加する。そして、このように
して原廃水を上記廃水と混合しながら発酵槽ｌに供給す
ると、発酵槽ｌ内の水位が上昇して所定の水準を越え、
その水位の上昇に基づいて放出弁１２が所定の開度で開
放される。そして、このようにして原廃水の供給量に応
じて処理済の廃水を所定量放出していくことによって、
発酵槽ｌ内の水位を所定の水準に保ちながら原廃水が連
続的に処理されていくこととなる。

第２図は、この発明の第２実施例の嫌気性発酵装置を示
す図である。

この嫌気性発酵装置では、薬剤添加装置がｐＨ調整槽１
０に設けられており、かつ、この薬剤添加装置の薬液添
加弁６はタイマー２３と連動して作動するように構成さ
れている。この薬剤添加装置は、予めタイマー２３に設
定された時間間隔で薬液添加弁６を開放させることによ
って薬液をｐＨｎ整槽ｌＯ内に定期的に適量添加するよ
うに構成されたものである。なお、上記タイマー２３に
設定される時間間隔は、その時間間隔で薬液が添加され
た場合に発酵槽！内の薬剤濃度が常に適正な濃度に保た
れるように設定されている。

このような嫌気性発酵装置を用いた場合には、廃水循環
系を循環する廃水中に適量の薬液を適時添加することが
できるので、発酵槽ｉ内の廃水の薬剤濃度を常に適正な
濃度範囲に保つことができる。

なお、この嫌気性発酵装置では、薬剤添加装置をｐＨ調
整槽１０に取り付けたが、この薬剤添加装置は発酵槽ｌ
または水位調節槽７に取り付けても良く、また、循環配
管１８に取り付けても差し支えない。

第３図は、この発明の第３実施例の嫌気性発酵装置を示
す図である。

この嫌気性発酵装置では、薬剤添加装置がｌ）Ｈ調整槽
１０に設けられており、かつ、この薬剤添加装置の薬液
添加弁６はｐＨ８整槽１０に設けられた濃度測定器２４
と連動して作動するように構成されている。この薬剤添
加装置は、濃度測定器２４により　ｐＨｎ整槽１０内の
廃水の薬剤濃度を常時測定すると共にその薬剤濃度に基
づいて薬液添加弁６を開放させることによって随時適量
の薬剤をｐＨｎ整ｔ’！１０内に添加するように構成さ
れたものである。

このような嫌気性発酵装置を用いた場合には、刻々と変
化する廃水中の薬剤濃度に応じた量の薬液を適時添加す
ることができるので、発酵槽１内の廃水の薬剤濃度を常
に確実に一定濃度に保つことができる。

なお、この嫌気性発酵装置では、薬剤添加装置をｌ（調
整Ｈｔｏに取り付けたが、この薬剤添加装置は発酵ｍｔ
または水位調節槽７に取り付けても良く、また、循環配
管１８に取り付けても差し支えない。

第４図は、この発明の第４実施例の嫌気性発酵装置を示
す図である。

この嫌気性発酵装置では、薬剤が、コーティング剤等に
混入された状態で、発酵槽１の内面と水位調節槽７の内
面とｐＨ調整槽１０の内面と上記発酵槽ｌに連結された
全ての配管の内面とに塗布されている。

このような嫌気性発酵装置を用いた場合には、廃水処理
中に薬剤を添加しなくてもメタン発酵を良好な状態で行
なうことができ、さらに発酵槽１等の各種および各配管
の腐食を効果的に防止することもできる。

なお、この嫌気性発酵装置では、上記コーティング剤等
に混入された薬剤を必要に応じて上記発酵槽１等の各種
および各配管の外面にも塗布しても良く、その場合には
、各種および各配管の外面の腐食ら防止することができ
る。また、この実施例の嫌気性発酵装置に、上記第１実
施例ないし第３実施例の嫌気性発酵装置に設けられてい
る薬剤添加装置を設けても差し支えない。

また、上記各実施例では、この発明を固定床式の嫌気性
廃水処理装置に適用した例を示したが、この発明は、流
動床式およびその他の嫌気性廃水処理装置に適用するこ
ともでき、さらに、アセトン・ブタノール発酵、セルロ
ース・エタノール発酵等のような嫌気的代謝による物質
生産、およびその他の嫌気性発酵を利用したあらゆる装
置に適用することができる。

「発明の効果」 この発明の嫌気性発酵方法によれば、嫌気性発酵を行な
う際に、発酵槽内またはその発酵槽に連結された配管内
に硫酸還元菌の生育を選択的に阻害する薬剤を適量添加
し、この薬剤が混合されている状態で嫌気性発酵を行な
うので、上記硫酸還元菌による硫酸イオンの還元を抑制
してメタン発酵を阻害する硫化物イオンの発生を防ぐこ
とができると共に、メタン生成に必要な水素が上記硫酸
還元菌に消費されることを防止することができる。

このため、この嫌気性発酵方法を用いて有機性廃水の嫌
気性処理を行なった場合には、メタン発酵を良好な状態
で行なうことができ、廃水処理を効果的に行なうことが
できる。また、上記薬剤の硫酸還元菌阻害性によって、
発酵槽およびその発酵槽に連結された配管等が硫酸還元
菌がつくりだす　゛硫化水素ガスによって腐食すること
も防止することができる。

また、この発明の他の嫌気性発酵方法によれば、薬剤を
所定の時間間隔で定期的に適量添加することによって、
発酵槽内の薬剤濃度を常に適正な濃度範囲に保つことが
できる。

さらに、この発明の他の嫌気性発酵方法によれば、発酵
槽内またはその発酵槽に連結された配管内における薬剤
濃度を常時測定すると共にその薬剤濃度に基づいて随時
適量の薬剤を添加することによって、刻々と変化する薬
剤濃度に応じた量の薬液を適時添加することができ、こ
れにより発酵槽内の薬剤濃度を常に確実に一定濃度に保
つことができる。

一方、この発明の嫌気性発酵装置によれば、発酵槽の内
面またはその発酵槽に連結された配管の内面に硫酸還元
菌の生育を選択的に阻害する薬剤が塗布されていること
によって、嫌気性処理中に薬剤を添加しなくても硫酸還
元菌の生育が阻害されて、嫌気性発酵を良好な状態で行
なうことができ、さらに発酵槽等の６槽および各配管の
腐食を効果的に防止することもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１実施例の嫌気性発酵装置の概略
構成図であり、第２図はこの発明の第２実施例の嫌気性
発酵装置の概略構成図であり、第３図はこの発明の第３
実施例の嫌気性発酵装置の概略構成図であり、第４図は
この発明の第４実施例の嫌気性発酵装置の概略構成図で
ある。 ｌ・・・・発酵槽、 ３・・・・配管（供給配管）、 ５．６・・・・薬剤添加装置、 ８・・・・配管（循環配管）、 ２３　・・タイマー、 ２４・・・・濃度測定器。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）嫌気性発酵を行なう際に、発酵槽内またはその発
   酵槽に連結された配管内に硫酸還元菌の生育を選択的に
   阻害する薬剤を適量添加し、この薬剤が混合されている
   状態で嫌気性発酵を行なうことを特徴とする嫌気性発酵
   方法。
2. （２）第１項記載の嫌気性発酵方法において、薬剤を所
   定の時間間隔で定期的に適量添加することを特徴とする
   嫌気性発酵方法。
3. （３）第１項記載の嫌気性発酵方法において、発酵槽内
   またはその発酵槽に連結された配管内における薬剤濃度
   を常時測定すると共にその薬剤濃度に基づいて随時適量
   の薬剤を添加することを特徴とする嫌気性発酵方法。
4. （４）発酵槽内またはその発酵槽に連結された配管内に
   硫酸還元菌の生育を選択的に阻害する薬剤を適量添加す
   る薬剤添加装置が設けられていることを特徴とする嫌気
   性発酵装置。
5. （５）第４項記載の嫌気性発酵装置において、薬剤添加
   装置を所定の時間間隔で定期的に作動させるタイマーが
   設けられていることを特徴とする嫌気性発酵装置。
6. （６）第４項記載の嫌気性発酵装置において、発酵槽内
   またはその発酵槽に連結された配管内における薬剤濃度
   を測定する濃度測定器とこの濃度測定器が測定した薬剤
   濃度に基づいて随時適量の薬剤を添加する薬剤添加装置
   とを具備してなることを特徴とする嫌気性発酵装置。
7. （７）硫酸還元菌の生育を選択的に阻害する薬剤が混合
   されている状態で嫌気性発酵を行なう嫌気性発酵装置で
   あって、上記薬剤が発酵槽の内面またはその発酵槽に連
   結された配管の内面に塗布されていることを特徴とする
   嫌気性発酵装置。