JPH03224697A - Separating membrane-combined methane fermentation device - Google Patents

Separating membrane-combined methane fermentation device

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JPH03224697A
JPH03224697A JP2019177A JP1917790A JPH03224697A JP H03224697 A JPH03224697 A JP H03224697A JP 2019177 A JP2019177 A JP 2019177A JP 1917790 A JP1917790 A JP 1917790A JP H03224697 A JPH03224697 A JP H03224697A
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fermentation tank
acid
methane
separation membrane
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Yoshinori Yushina
油科 嘉則
Mikio Soma
相馬 幹雄
Jun Hasegawa
潤 長谷川
Hiroki Sato
佐藤 広己
Tokihiko Koyama
小山 時彦
Junji Fujitani
藤谷 淳二
Hisashi Nomura
久志 野村
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AKUA RUNESANSU GIJUTSU KENKYU KUMIAI
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AKUA RUNESANSU GIJUTSU KENKYU KUMIAI
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Abstract

PURPOSE:To enhance methane fermentation efficiency by dividing the methane fermentation device to an acid fermentation tank and the methane fermentation tanks, providing a separating membrane between the two tanks, packing the microorganisms deposited on specific non-woven fabrics into both tanks and providing circulating means for forming upward flow in both tanks. CONSTITUTION:The methane fermentation device is divided into the anaerobic fermentation tank 104 and the methane fermentation tank 115 and the separating membrane 109 is installed between the two tanks. The water permeated through the separating membrane 109 is admitted into the methane fermentation tank 115 and the concentrated water is returned to the lower part of the acid fermentation tank 104. Further, the microorganisms deposited on the non-woven fabrics consisting of plastic fibers of >=1.0 sp. gr. are respectively packed into the acid fermentation tank 104 and the methane fermentation tank 115. In addition, circulating pumps 112, 117 for forming the upward flow are respectively provided in the acid fermentation tank 104 and the methane fermentation tank 115. As a result, the methane fermentation efficiency is improved and the quality of the treated water is greatly improved.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、有機物含有排水の処理等に好適なメタン発酵
装置に関し、詳しくは効率的なメタン発酵を行なうこと
ができるメタン発酵装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a methane fermentation device suitable for the treatment of wastewater containing organic matter, and more particularly to a methane fermentation device capable of carrying out efficient methane fermentation.

〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕現在、
我国における都市、工場等から排出される有機物含有排
水については、主として好気性の生物による処理が行な
われている。しかしながら、近年は嫌気性メタン発酵処
理が注目され、産業排水の嫌気性処理装置等が実用化さ
れるに至っている。その理由として、■好気性処理に比
べて処理に必要な電力量が少ないこと、■ガス化による
有効エネルギーの回収が可能であること、■余剰汚泥量
が少なく汚泥処理コストが低減できることなどが挙げら
れ、省エネルギー型の排水処理が可能となるためである
[Problems to be solved by conventional techniques and inventions] Currently,
Organic matter-containing wastewater discharged from cities, factories, etc. in Japan is mainly treated using aerobic organisms. However, in recent years, anaerobic methane fermentation treatment has attracted attention, and anaerobic treatment equipment for industrial wastewater has been put into practical use. The reasons for this include: ■ less electricity is required for treatment than aerobic treatment, ■ it is possible to recover effective energy through gasification, and ■ the amount of surplus sludge is small, reducing sludge treatment costs. This is because it enables energy-saving wastewater treatment.

メタン発酵は通常、「加水分解→酸発酵→メタン発酵」
の三要素の生化学反応から成っており、高分子のタンパ
ク質や炭水化物等の基質が低分子化して高級脂肪酸とな
り、さらに低級脂肪酸化されてメタン、炭酸ガス等が生
成される。この生化学反応プロセスでメタン発酵菌の増
殖速度は極めて低いため、菌体の系外流出を避けなけれ
ばならない。このような状況下、高速メタン発酵を可能
にするには、高濃度のメタン発酵菌をバイオリアクター
内に保持することが必要となる。高速メタン発酵を実現
するためには、バイオリアクター中に微生物担体を充填
し、菌体を付着せしめて菌体の洗い出しくWash o
ut)現象を阻止することにより、バイオリアクター中
の菌体濃度を増加させて効率的なメタン発酵を行なわせ
ることが必要である。
Methane fermentation usually involves "hydrolysis → acid fermentation → methane fermentation"
It consists of a three-element biochemical reaction in which high-molecular substrates such as proteins and carbohydrates are reduced to lower molecules to become higher fatty acids, which are further converted to lower fatty acids to produce methane, carbon dioxide, etc. In this biochemical reaction process, the growth rate of methane-fermenting bacteria is extremely low, so it is necessary to avoid leaking the bacterial cells out of the system. Under these circumstances, in order to enable high-speed methane fermentation, it is necessary to maintain a high concentration of methane-fermenting bacteria in the bioreactor. In order to achieve high-speed methane fermentation, a bioreactor is filled with microbial carriers, the microbial cells are attached, and the microbial cells are washed out.
It is necessary to increase the bacterial cell concentration in the bioreactor and carry out efficient methane fermentation by inhibiting this phenomenon.

現在、微生物担体としてはポーラスセラミック砂、活性
炭、ケイソウ上等の無機担体やプラスチックの仮あるい
は粒子、ラシヒリング等の有機担体があるが、いずれも
菌体を十分に付着することができないため、満足できる
結果が得られていない。
Currently, microbial carriers include inorganic carriers such as porous ceramic sand, activated carbon, and diatomaceous materials, as well as organic carriers such as plastic temporary or particles, and Raschig rings, but none of them are satisfactory because they cannot sufficiently attach bacterial cells. No results have been obtained.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

そこで、本発明者らは上記問題点を解消した高性能メタ
ン発酵用バイオリアクターの実現を目指し鋭意研究を行
なったところ、バイオリアクターを酸発酵槽とメタン発
酵槽とに分け、両槽の間に分離膜を設置し、該分離膜の
透過水はメタン発酵槽へ流入し、濃縮水は酸発酵槽下部
へ返送し、さらに各種にそれぞれ特定の不織布を微生物
担体として充填し、該担体にメタン発酵菌を担持せしめ
たものを用いるとともに、各種にそれぞれ上向流を形成
するための循環手段を設けることによりメタン発酵効率
を極めて増大させることができ、処理水質を大幅に改善
できることを見出し、この知見に基いて本発明を完成し
た。
Therefore, the present inventors conducted intensive research with the aim of realizing a high-performance bioreactor for methane fermentation that solved the above problems, and found that the bioreactor was divided into an acid fermentation tank and a methane fermentation tank, and there was a gap between the two tanks. A separation membrane is installed, and the permeated water of the separation membrane flows into the methane fermentation tank, and the concentrated water is returned to the lower part of the acid fermentation tank.Furthermore, each type is filled with a specific nonwoven fabric as a microbial carrier, and the carrier is used for methane fermentation. We discovered that methane fermentation efficiency could be greatly increased and the quality of treated water could be greatly improved by using materials that carried bacteria and providing each type with circulation means to form an upward flow. The present invention was completed based on this.

すなわち本発明は、有機含有排水のメタン発酵を行なう
メタン発酵装置において、メタン発酵装置が嫌気性の酸
発酵槽とメタン発酵槽とに分けられており、かつ両槽の
間に分離膜が設置され、該分離膜の透過水はメタン発酵
槽へ流入し、濃縮水は酸発酵槽下部へ返送するとともに
、前記酸発酵槽および前記メタン発酵槽にはそれぞれ比
重1.0以上のプラスチック繊維よりなる不織布担体に
担持された微生物が充填されており、かつ前記酸発酵槽
および前記メタン発酵槽にはそれぞれ上向流を形成する
ための循環手段が備えられていることを特徴とする分離
膜複合化メタン発酵装置を提供するものである。
That is, the present invention provides a methane fermentation apparatus for methane fermentation of organic-containing wastewater, in which the methane fermentation apparatus is divided into an anaerobic acid fermentation tank and a methane fermentation tank, and a separation membrane is installed between the two tanks. The permeated water of the separation membrane flows into the methane fermentation tank, and the concentrated water is returned to the lower part of the acid fermentation tank, and each of the acid fermentation tank and the methane fermentation tank is provided with a nonwoven fabric made of plastic fibers with a specific gravity of 1.0 or more. A separation membrane-complexed methane membrane-compounded methane system, characterized in that microorganisms supported on a carrier are filled, and the acid fermenter and the methane fermenter are each equipped with a circulation means for forming an upward flow. The present invention provides a fermentation device.

以下、本発明を図面により詳細に説明する。本発明の装
置は基本的には酸発酵槽とメタン発酵槽の2つの槽およ
び分離膜よりなる。第1図(a)〜(C)は本発明にお
いて用いる酸発酵槽の一態様を示したものであり、第1
図(a)は同酸発酵槽の上部平面図、第1図(b)は同
酸発酵槽の縦断面図および分離膜との接続図、第1図(
C)は同酸発酵槽の一部切欠き下部平面図である。また
、第2図(a)〜(C)は本発明において用いるメタン
発酵槽の一態様を示したものであり、第2図(a)は同
メタン発酵槽の上部平面図、第2図(ト))は同メタン
発酵槽の縦断面図、第2図(C)は同メタン発酵槽の一
部切欠き下部平面図である。
Hereinafter, the present invention will be explained in detail with reference to the drawings. The apparatus of the present invention basically consists of two tanks, an acid fermenter and a methane fermenter, and a separation membrane. Figures 1 (a) to (C) show one embodiment of the acid fermenter used in the present invention;
Figure (a) is a top plan view of the acid fermenter, Figure 1 (b) is a longitudinal sectional view of the acid fermenter and a connection diagram with the separation membrane, and Figure 1 (
C) is a partially cutaway lower plan view of the acid fermenter. Moreover, FIGS. 2(a) to (C) show one embodiment of the methane fermentation tank used in the present invention, and FIG. 2(a) is a top plan view of the methane fermentation tank, and FIG. 2(C) is a longitudinal sectional view of the same methane fermentation tank, and FIG. 2(C) is a partially cutaway lower plan view of the same methane fermentation tank.

図中、符号1は酸発酵槽であって、酸発酵槽lは外形が
通常、円筒型または角型のものであり、第1図では角型
のものを示している。この酸発酵槽1は上部に、後述す
る不織布担体の流出を防くグレーチング2を有するとと
もに、下部に前記不織布担体を維持するグレーチング3
を有している。
In the figure, reference numeral 1 denotes an acid fermentation tank, and the acid fermentation tank l usually has a cylindrical or square shape, and FIG. 1 shows a square shape. This acid fermenter 1 has a grating 2 in the upper part that prevents the nonwoven carrier from flowing out, which will be described later, and a grating 3 in the lower part to maintain the nonwoven carrier.
have.

これらグレーチング2とグレーチング3の外形は酸発酵
槽1と同様であって、大きさは酸発酵槽1よりわずかに
小さいものである。ここで、グレーチング2とグレーチ
ング3は、図示した如く、下水の側溝等に用いられる格
子状のものを意味する。
These gratings 2 and 3 have the same external shape as the acid fermenter 1, and are slightly smaller in size than the acid fermenter 1. Here, the grating 2 and the grating 3, as shown in the figure, refer to grid-like gratings used for sewage gutters and the like.

上記グレーチング2とグレーチング3との間に、不織布
担体に担持された微生物が充填されている。
Microorganisms supported on a nonwoven fabric carrier are filled between the gratings 2 and 3.

図中、符号4は、不織布担体に担持された微生物を充填
した層である。この不織布担体の詳細については後述す
る。
In the figure, numeral 4 is a layer filled with microorganisms supported on a nonwoven fabric carrier. Details of this nonwoven fabric carrier will be described later.

上記不織布担体の充填率は、グレーチング2とグレーチ
ング3の間の容積の50〜90%、特に60〜80%と
することが好ましい。ここで充填率が50%未満である
と、逆洗時の流動は十分に行なわれるものの、不織布担
体に付着する菌体量が減少し、反応効率が低下するため
好ましくない。
The filling rate of the nonwoven fabric carrier is preferably 50 to 90%, particularly 60 to 80%, of the volume between grating 2 and grating 3. If the filling rate is less than 50%, although sufficient flow occurs during backwashing, the amount of bacterial cells adhering to the nonwoven fabric carrier decreases, which is undesirable because the reaction efficiency decreases.

一方、充填率が90%を超えると、不織布担体に付着し
た余剰の菌体を逆洗により剥離する場合に十分な不織布
担体の流動が行なわれず、十分な洗浄効果が得られない
ため好ましくない。
On the other hand, if the filling rate exceeds 90%, sufficient flow of the nonwoven fabric carrier will not be achieved when excess bacterial cells adhering to the nonwoven fabric carrier are peeled off by backwashing, and a sufficient cleaning effect will not be obtained, which is not preferable.

本発明においては、上記酸発酵槽lに有機物を含有する
排水(原排水)を供給するための排水供給管5および排
水供給ポンプ6が、下部のグレーチング3より下側に備
えられている。したがって、排水は排水供給管5および
排水供給ポンプ6を通り、下部のグレーチング3の下に
設置されている穴あき管7を通って酸発酵槽1上方に向
かって流れる。
In the present invention, a wastewater supply pipe 5 and a wastewater supply pump 6 for supplying wastewater containing organic matter (raw wastewater) to the acid fermentation tank 1 are provided below the lower grating 3. Therefore, the waste water flows through the waste water supply pipe 5 and the waste water supply pump 6, and through the perforated pipe 7 installed under the lower grating 3 towards the top of the acid fermenter 1.

本発明においては、酸発酵を受けた処理水は配管8を通
り、ポンプ9により分離膜10に供給される。この分離
膜の詳細については後述するが、分離膜10としては限
外濾過膜または精密濾過膜を使用する。分離膜10によ
り、酸発酵処理中に存在するSS、すなわち微生物や排
水中に含まれている固形物がメタン発酵槽に流出しない
。分離膜10を通過した透過水11は、メタン発酵槽へ
行く。透過水11は外見はきれいであるが、液中に有機
酸等を含有している。一方、分離膜1oを通過しなかっ
た濃縮水12の一部は、配管14を通り穴あき管15よ
り酸発酵槽lを上向流として循環し、大部分の濃縮水1
2は循環用管13を通り、再びポンプ9より分離膜に供
給され、循環が行われる。 ここで、上記手段により酸
発酵槽1中に形成される上旬流の流速(原水の流速と循
環水の流速の合計の流速)LVは、ガス発生の始まる前
においては6〜8 m/hr以上とすることが必要であ
る。この範囲以上のLV値をとると酸発酵槽1内にデッ
ドゾーンがなく、排水および循環水と、不織布担体に担
持された微生物との接触が槽内全体で極めて効率良く行
なわれる。酸発酵槽1よりガスの発生が始まったら、ガ
スによる混合が行なわれるため、LV値を6〜8m/h
r未満に下げても良い。
In the present invention, treated water that has undergone acid fermentation passes through a pipe 8 and is supplied to a separation membrane 10 by a pump 9. The details of this separation membrane will be described later, but as the separation membrane 10, an ultrafiltration membrane or a precision filtration membrane is used. The separation membrane 10 prevents SS present during acid fermentation treatment, that is, microorganisms and solids contained in wastewater, from flowing into the methane fermentation tank. The permeated water 11 that has passed through the separation membrane 10 goes to the methane fermentation tank. Although the permeated water 11 has a clean appearance, it contains organic acids and the like. On the other hand, a part of the concentrated water 12 that did not pass through the separation membrane 1o passes through the piping 14 and circulates through the acid fermentation tank 1 as an upward flow through the perforated pipe 15, and most of the concentrated water 1
2 passes through the circulation pipe 13 and is again supplied to the separation membrane by the pump 9, where it is circulated. Here, the flow rate (the total flow rate of the raw water flow rate and the circulating water flow rate) of the early flow formed in the acid fermenter 1 by the above means is 6 to 8 m/hr or more before gas generation starts. It is necessary to do so. When the LV value is above this range, there is no dead zone within the acid fermentation tank 1, and the contact between the drainage water and circulating water and the microorganisms supported on the nonwoven fabric carrier is carried out extremely efficiently throughout the tank. Once gas starts to be generated from the acid fermenter 1, the LV value should be adjusted to 6 to 8 m/h to perform mixing with the gas.
It may be lowered below r.

酸発酵槽1は上記の如く不織布担体を固定床として使用
しているため、菌体の増殖により担体の目詰りが発生す
る。このため定期的に担体の逆洗を行なう必要があり、
そのための逆洗手段が酸発酵槽1の下部グレーチング3
より下側に備えられている。逆洗の方法としては、槽内
の上向流の流速LVを増加させる方法と吹き込みガスを
槽内に与える方法が考えられるが、本発明の酸発酵槽1
ではその両方を使用し、目詰りを解消する。
Since the acid fermenter 1 uses a nonwoven fabric carrier as a fixed bed as described above, the carrier becomes clogged due to proliferation of bacterial cells. For this reason, it is necessary to backwash the carrier periodically.
The backwashing means for this purpose is the lower grating 3 of the acid fermentation tank 1.
It is located lower. Possible methods for backwashing include a method of increasing the upward flow velocity LV in the tank and a method of supplying blown gas into the tank.
Let's use both to clear the blockage.

したがって、逆洗手段として広義には槽内の上向流の流
速LVを増加させるための手段を含むが、ここでは狭義
の意味における逆洗手段、すなわち吹き込みガスを槽内
に与える手段について述べる。
Therefore, the backwashing means in a broad sense includes means for increasing the flow velocity LV of the upward flow in the tank, but here, the backwashing means in the narrow sense, that is, the means for supplying blown gas into the tank will be described.

吹き込みガスは窒素等の不活性ガスや槽内から発生する
ガスを利用する。本発明においては図示した如く、酸発
酵槽1の最下部に逆洗用ガス管16およびスパージャ−
17を備えており、逆洗用のガスは逆洗用ガス管16を
通り、スパージャ−エフより槽内へ吹き込まれる。
As the blowing gas, inert gas such as nitrogen or gas generated from inside the tank is used. In the present invention, as shown in the figure, a backwashing gas pipe 16 and a sparger are installed at the bottom of the acid fermenter 1.
17, and the backwashing gas passes through the backwashing gas pipe 16 and is blown into the tank from the sparger F.

以上の如き構造を有する酸発酵槽l内において、排水中
の有機物は微生物により酸発酵反応を受け、分離膜10
を通り透過水11は後段のメタン発酵槽21に導かれる
。また、酸発酵槽1より発生するガスは、ガス管18よ
り取り出され、必要により一部は上記逆洗用の吹き込み
ガスとして利用される。
In the acid fermentation tank l having the above structure, organic matter in the wastewater undergoes an acid fermentation reaction by microorganisms, and the separation membrane 10
The permeated water 11 is led to the methane fermentation tank 21 in the latter stage. Further, the gas generated from the acid fermentation tank 1 is taken out from the gas pipe 18, and a part of it is used as the above-mentioned blowing gas for backwashing, if necessary.

上記酸発酵槽1とは別に、分離膜10と接続して後段に
メタン発酵槽21が設けられている。このメタン発酵槽
21は外形が通常、円筒型または角型のものであり、第
2図では角型のものを示している。
Separately from the acid fermentation tank 1, a methane fermentation tank 21 is provided at a subsequent stage connected to the separation membrane 10. The methane fermentation tank 21 usually has a cylindrical or square shape, and FIG. 2 shows a square shape.

このメタン発酵槽21は、前記の酸発酵槽1とほぼ同様
の構造を有するものであるが、酸発酵槽1とは担体充填
率および使用する担体の形状が通常具なっている。
This methane fermentation tank 21 has almost the same structure as the acid fermentation tank 1 described above, but the carrier filling rate and the shape of the carrier used are usually different from those of the acid fermentation tank 1.

すなわち、メタン発酵槽21は上部と下部にそれぞれグ
レーチング22.グレーチング23を有しており、上部
グレーチング22により不織布担体の浮上を防ぐととも
に、下部グレーチング23により不織布担体を維持して
いる。これらグレーチング22とグレーチング23は、
前記酸発酵槽1におけるグレーチング2とグレーチング
3と同様のものである。
That is, the methane fermentation tank 21 has gratings 22. The upper grating 22 prevents the nonwoven fabric carrier from floating, and the lower grating 23 maintains the nonwoven fabric carrier. These gratings 22 and 23 are
These are similar to the gratings 2 and 3 in the acid fermenter 1.

このグレーチング22とグレーチング23との間に、不
織布担体に担持された微生物が充填されている。図中、
符号24は不織布担体に担持された微生物を充填した層
である。
Microorganisms supported on a nonwoven fabric carrier are filled between the grating 22 and the grating 23. In the figure,
Reference numeral 24 is a layer filled with microorganisms supported on a nonwoven fabric carrier.

このメタン発酵槽21に充填される不織布担体の充填率
は、グレーチング22とグレーチング23の間の容積の
70〜100%である。その理由は、メタン発酵槽21
内のメタン発酵菌は増殖が遅く、かつ酸発酵菌はど粘着
性がなく、不織布担体の流動を行なわなくとも微生物の
剥離が行なわれるためである。
The filling rate of the nonwoven fabric carrier filled into this methane fermentation tank 21 is 70 to 100% of the volume between the gratings 22 and 23. The reason is that methane fermentation tank 21
This is because the methane-fermenting bacteria within the membrane grow slowly, and the acid-fermenting bacteria are not sticky, so that the microorganisms can be removed even without fluidization of the nonwoven fabric carrier.

本発明においては、上記メタン発酵槽21に分離膜10
を通過した透過水を供給するための供給管25が備えら
れている。この供給管25は、下部のグレーチング23
より下側に備えられている。
In the present invention, a separation membrane 10 is provided in the methane fermentation tank 21.
A supply pipe 25 is provided for supplying the permeated water that has passed through. This supply pipe 25 connects to the lower grating 23
It is located lower.

したがって、酸発酵処理水は、供給管25に導かれ、下
部のグレーチング23の下に設置されている穴あき管2
6を通ってメタン発酵槽21上方に向かって流れる。
Therefore, the acid fermentation treated water is guided to the supply pipe 25, and the perforated pipe 2 installed under the lower grating 23
6 and flows toward the upper part of the methane fermentation tank 21.

さらに本発明においては、メタン発酵槽21に上向流を
形成するための循環手段を、下部のグレーチング23よ
り下側に備えている。この循環手段は具体的には循環用
管27および循環用ポンプ28からなっており、上部の
グレーチング22の上方の処理水を循環用管27および
循環用ポンプ28を通して穴あき管29により処理水の
一部を循環させる。
Furthermore, in the present invention, a circulation means for forming an upward flow in the methane fermentation tank 21 is provided below the lower grating 23. Specifically, this circulation means consists of a circulation pipe 27 and a circulation pump 28, and the treated water above the upper grating 22 is passed through the circulation pipe 27 and the circulation pump 28, and then the treated water is pumped through a perforated pipe 29. Circulate some.

ここで、上記手段により形成される上向流の流速(メタ
ン発酵水の流速と循環水の流速の合計の流速)LVは、
ガス発生の始まる前は6〜8 m/hr以上とすること
が必要である。この範囲以上のLV値をとると、メタン
発酵槽21内にデッドゾーンがなく、排水(メタン発酵
水)および循環水と、不織布担体に担持された微生物と
の接触が槽内金体で極めて効率良く行なわれる。メタン
発酵槽21よりガスの発生が始まったら、ガスによる混
合が行なわれるため、LV値を6〜8 m/hr未溝に
下げても良い。
Here, the flow rate of the upward flow formed by the above means (the total flow rate of the flow rate of methane fermentation water and the flow rate of circulating water) LV is:
It is necessary to set the speed to 6 to 8 m/hr or more before gas generation begins. When the LV value is above this range, there is no dead zone in the methane fermentation tank 21, and the contact between the waste water (methane fermentation water) and circulating water and the microorganisms supported on the nonwoven fabric carrier is extremely efficient. well done. When gas starts to be generated from the methane fermentation tank 21, the LV value may be lowered to 6 to 8 m/hr, since mixing by the gas is performed.

メタン発酵槽21は、酸発酵槽1と同様に、不織布担体
を固定床として使用しているため、長期間では菌体の増
殖により担体の目詰りが発生する。
Like the acid fermenter 1, the methane fermenter 21 uses a nonwoven fabric carrier as a fixed bed, and therefore, over a long period of time, the carrier becomes clogged due to the proliferation of bacterial cells.

このため定期的に担体の逆洗を行なう必要があり、その
ための逆洗手段がメタン発酵槽21の下部グレーチング
23より下側に備えられている。逆洗方法は、前記酸発
酵槽1の逆洗方法と同様であり、槽内の上向流の流速L
Vを増加させるとともに、吹き込みガスを槽内に与える
ことにより行なう。
Therefore, it is necessary to periodically backwash the carrier, and a backwashing means for this purpose is provided below the lower grating 23 of the methane fermentation tank 21. The backwashing method is similar to the backwashing method of the acid fermentation tank 1, and the flow rate L of the upward flow in the tank is
This is done by increasing V and supplying blowing gas into the tank.

ここで、吹き込みガスを槽内に与えるために、メタン発
酵槽21の最下部に、逆洗用ガス管30およびスパージ
ャ−31が備えられている。窒素等の不活性ガスや槽内
から発生するガスを利用した吹き込みガスは、逆洗用ガ
ス管30を通り、スパージャ−31より槽内へ吹き込ま
れる。
Here, a backwashing gas pipe 30 and a sparger 31 are provided at the lowest part of the methane fermentation tank 21 in order to supply blown gas into the tank. A blowing gas using an inert gas such as nitrogen or a gas generated from inside the tank passes through a backwashing gas pipe 30 and is blown into the tank from a sparger 31.

本発明においては、排水中の有機物は酸発酵槽1内で微
生物により酸発酵を行ない、分離膜10により固形物を
除去し、その透過水がメタン発酵槽21にてメタン等の
ガスになり、ガス管33より取り出される。また、メタ
ン発酵処理水は、処理水管32を通して外部に放流され
る。
In the present invention, organic matter in wastewater undergoes acid fermentation by microorganisms in an acid fermentation tank 1, solid matter is removed by a separation membrane 10, and the permeated water is converted into gas such as methane in a methane fermentation tank 21. It is taken out from the gas pipe 33. Furthermore, the methane fermentation treated water is discharged to the outside through the treated water pipe 32.

さて、本発明で微生物担体として用いる不織布担体につ
いて述べると、この不織布担体は無数の複雑な空間を有
する不織布を素材としたものである。この不織布素材は
水より比重が大きい、比重1.0以上のプラスチック繊
維よりなるものである。
Now, regarding the nonwoven fabric carrier used as a microorganism carrier in the present invention, this nonwoven fabric carrier is made of a nonwoven fabric having countless complicated spaces. This nonwoven fabric material is made of plastic fibers with a specific gravity of 1.0 or more, which is higher in specific gravity than water.

酸発酵とメタン発酵の反応は、それぞれの反応を司る菌
相が異なるため、菌相に合った素材を選ぶことが必要で
ある。具体例を示すと、ポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化
ビニル、ナイロン、ビニロンなどを挙げることができ、
中でもポリ塩化ビニリデンは酸発酵に関与する微生物と
メタン発酵に関与する微生物のいずれもが付着しやすい
ので好ましい。
Acid fermentation and methane fermentation have different bacterial flora that control each reaction, so it is necessary to choose materials that match the bacterial flora. Specific examples include polyvinylidene chloride, polyvinyl chloride, nylon, vinylon, etc.
Among these, polyvinylidene chloride is preferred because it is easily attached to both microorganisms involved in acid fermentation and microorganisms involved in methane fermentation.

また、酸発酵用バイオリアクターに充填する不織布担体
の目開きは2〜9mm、メタン発酵用バイオリアクター
に充填する不織布担体の目開きは0.6〜3IImとす
ることが好ましいことを究明した(この詳細は特願昭6
3−6836号明細書に開示されている。)。
In addition, we found that it is preferable that the opening of the nonwoven fabric carrier filled in the bioreactor for acid fermentation is 2 to 9 mm, and that the opening of the nonwoven fabric carrier filled in the bioreactor for methane fermentation is preferably 0.6 to 3 IIm. For details, please see the special request
No. 3-6836. ).

本発明において、不織布担体の形状は連続生産が可能で
安価に生産されるものが好ましい。一般に使用される不
織布担体の形状が第3図(a)〜(e)に示される。第
3図(a)は円柱状、第3図ら)は角型状、第3図(C
)は球型状、第3図(d)は中空円筒状のものを示して
おり、さらに第3図(e)はプラスチック基板と不織布
を交互に組み合わせた立方体モジュールを示している。
In the present invention, the shape of the nonwoven fabric carrier is preferably one that allows continuous production and is produced at low cost. The shapes of commonly used nonwoven fabric carriers are shown in FIGS. 3(a) to (e). Fig. 3 (a) is cylindrical, Fig. 3 et al.) is prismatic, Fig. 3 (C
) shows a spherical module, FIG. 3(d) shows a hollow cylindrical module, and FIG. 3(e) shows a cubic module in which plastic substrates and nonwoven fabrics are alternately combined.

本発明において不織布担体の形状は、酸発酵槽1とメタ
ン発酵槽21とで同一のものであってもよいが、好まし
くは異なるものを使用する。すなわち、反応効率からす
ると第3図(e)に示す如き形状のものが良いが、この
ものは流動性の点で第3図(a)のものに劣っている。
In the present invention, the shapes of the nonwoven fabric carriers may be the same in the acid fermenter 1 and the methane fermenter 21, but preferably different shapes are used. That is, from the viewpoint of reaction efficiency, the shape shown in FIG. 3(e) is good, but this shape is inferior to the shape shown in FIG. 3(a) in terms of fluidity.

したがって、担体の洗浄時に流動性が特に要求される酸
発酵槽1には第3図(a)の如き円柱状のもの、或いは
これにさらに流動性向上のため穴あきプラスチックフィ
ルムを円周に被覆したものを用い、メタン醗酵槽21に
は第3図(e)の如き形状のものを用いることが好まし
い。
Therefore, the acid fermenter 1, which particularly requires fluidity when washing the carriers, should have a cylindrical shape as shown in Fig. 3(a), or it should be covered with a perforated plastic film around the circumference to further improve fluidity. It is preferable to use a methane fermenter having a shape as shown in FIG. 3(e) for the methane fermentation tank 21.

次に、本発明で用いる分離膜について述べる。Next, the separation membrane used in the present invention will be described.

この分離膜10としては、限外濾過膜あるいは精密濾過
膜を使用する。従来の濾過は多孔性の濾材を通して数μ
m以上の固形物を分離していたが、限外濾過膜(UF)
では通常100〜lnmの物質を、また精密濾過膜(M
F)では通常10−0.1μmの物質を分離することが
できる。負荷する圧力は、UFで0.5〜10 kg/
 cIlN、MFT:0.1〜2 kg / ciであ
る。
As this separation membrane 10, an ultrafiltration membrane or a precision filtration membrane is used. Conventional filtration uses porous filter media to
Although solids of more than m were separated, ultrafiltration membranes (UF)
Generally, substances with a diameter of 100 to lnm are filtered using microfiltration membranes (M
F) can usually separate substances of 10-0.1 μm. The pressure to be applied is 0.5 to 10 kg/ UF.
cIIN, MFT: 0.1-2 kg/ci.

分離膜の素材としては、有機物あるいはセラミック膜の
ような無機物等があるが、どのような素材でも本発明に
使用できる。また、分離膜の形態としては、平膜型、ス
パイラル型、中空糸型等様々なものがあるが、本発明に
はどのような形態のものも使用することができる。
Materials for the separation membrane include organic materials and inorganic materials such as ceramic membranes, but any material can be used in the present invention. Further, there are various types of separation membranes such as flat membrane type, spiral type, hollow fiber type, etc., and any type can be used in the present invention.

本発明の分離膜のように細かい物質を分離することので
きる膜は、通常膜にゲル層が形成されるゲル分極が起き
るため、本発明では第1図(b)に示したように、循環
用管13より循環水を流すことによりゲル層の形成を防
止している。
Membranes that can separate fine substances, such as the separation membrane of the present invention, usually undergo gel polarization that forms a gel layer on the membrane. Formation of a gel layer is prevented by flowing circulating water through the utility pipe 13.

このように、酸発酵槽1の後に分離膜10を設置し、酸
発酵槽1中の菌体濃度を高めると共に原水中に含まれる
SSを酸発酵槽1に閉じ込めておくことが可能となった
。SSのうち、有機性のものは酸発酵槽1の中で可溶化
し、有機酸に変換される。従って、排水中に含まれる有
機物を効率よく次のメタン発酵槽21で利用することが
可能となる。これに対し、分離膜を使用しない場合は、
排水中に含まれているSSは、酸発酵槽で一部未分解の
ままメタン発酵槽に流入することがあり、本来メタン発
酵を行うべきメタン発酵槽でSSの可溶化や酸発酵の反
応が行われ、メタン発酵の効率を悪くする。さらに、本
発明のような固定床型2槽発酵プロセスにおいて、酸発
酵槽の後に分離膜を設置することは分離膜を透過する透
過水量の増加につながり、従って分離膜の膜面積を減ら
すことができるため、経済的にも大きなメリットがある
。すなわち、分離膜の透過水量は一般的に、原水中に存
在するSSの濃度が高い程少なくなる傾向があることが
立証されている。固定床型の発酵槽では、はとんどの菌
体が発酵槽内の不織布担体に付着しているため、分離膜
へ送られる酸発酵を受けた処理水中には不織布担体より
剥離した菌体および元々排水中に含まれていたSSが存
在するのみである。したがって、この処理水中のSS濃
度は、通常の浮遊式発酵槽において処理された処理水に
含まれるss1度、すなわち全菌体量および元々排水中
に含まれていたSSの合計量に比べて極めて低いもので
ある。それ故、固定床型発酵槽の後に分離膜を設置する
ことにより、分離膜の所要膜面積を大幅に低減すること
ができるのである。
In this way, by installing the separation membrane 10 after the acid fermenter 1, it became possible to increase the bacterial cell concentration in the acid fermenter 1 and to confine SS contained in the raw water in the acid fermenter 1. . Among the SS, organic ones are solubilized in the acid fermenter 1 and converted into organic acids. Therefore, it becomes possible to efficiently utilize the organic matter contained in the wastewater in the next methane fermentation tank 21. On the other hand, if a separation membrane is not used,
SS contained in wastewater may flow into the methane fermentation tank while remaining partially undecomposed in the acid fermentation tank, and the solubilization and acid fermentation reactions of SS may not occur in the methane fermentation tank where methane fermentation should normally take place. This reduces the efficiency of methane fermentation. Furthermore, in the fixed-bed two-tank fermentation process of the present invention, installing a separation membrane after the acid fermenter leads to an increase in the amount of permeated water passing through the separation membrane, and therefore it is possible to reduce the membrane area of the separation membrane. There are great economic benefits as well. That is, it has been proven that the amount of water permeated through a separation membrane generally tends to decrease as the concentration of SS present in raw water increases. In a fixed-bed fermenter, most of the bacterial cells are attached to the nonwoven fabric carrier in the fermenter, so the treated water that has undergone acid fermentation and is sent to the separation membrane contains bacterial cells and bacteria that have detached from the nonwoven fabric carrier. Only the SS originally contained in the wastewater is present. Therefore, the SS concentration in this treated water is extremely high compared to the SS1 degree contained in treated water treated in a normal floating fermenter, that is, the total amount of bacterial cells and the total amount of SS originally contained in the wastewater. It is low. Therefore, by installing a separation membrane after the fixed bed fermenter, the required membrane area of the separation membrane can be significantly reduced.

本発明のように、固定床型発酵槽−分離膜一固定床型メ
タン発酵槽という構成とすることにより、メタン発酵効
率、処理水質および分離膜の効率のいずれの点において
も装置的に優れている。よって、この装置を用いるメタ
ン発酵プロセスは当然のことながら従来のプロセスより
も格段にすくれたものである。
By using the configuration of a fixed bed fermenter, a separation membrane, and a fixed bed methane fermenter as in the present invention, the device is superior in terms of methane fermentation efficiency, treated water quality, and separation membrane efficiency. There is. Therefore, the methane fermentation process using this device is naturally much more sophisticated than the conventional process.

〔実施例〕〔Example〕

次に、本発明を実施例により説明するが、本発明の範囲
を超えない限り、これに限定するものではない。
Next, the present invention will be explained by examples, but the present invention is not limited thereto unless it exceeds the scope of the present invention.

実施例 酸発酵槽、メタン発酵槽および分離膜を有するメタン発
酵装置(分離膜複合化固定床型メタン発酵バイオリアク
ター)を用いたベンチプラントを油脂・タンパク製造工
場に設置し、長期連続嫌気性メタン発酵のフィールドテ
ストを実施した。本廃水はBOD約1000mg/I!
、で、流量7.5 rrf/日、水温30°Cの条件に
て装置設計を行なった。
Example A bench plant using a methane fermentation device (separation membrane composite fixed bed methane fermentation bioreactor) having an acid fermenter, a methane fermenter, and a separation membrane was installed in an oil and protein manufacturing factory to produce long-term continuous anaerobic methane. A field test of fermentation was conducted. This wastewater has a BOD of approximately 1000mg/I!
The equipment was designed under the conditions of a flow rate of 7.5 rrf/day and a water temperature of 30°C.

以下、実験内容を第4図に示すフローシートに従って説
明する。
The details of the experiment will be explained below according to the flow sheet shown in FIG.

(])  フローシートの説明 廃水(原水)は、調整槽101に貯留された後、原水ポ
ンプ102によって原水供給管103を通り酸発酵槽1
04へ供給される。酸発酵槽104内は不織布担体が充
填されている。酸発酵槽104内は、上向流で流れ、原
水基準で3.2時間の滞留時間である。酸発酵槽104
上部より流出する酸発酵処理水は導管105を通り分離
膜用貯槽10に貯えられる。その後、分離膜供給ポンプ
107および分離膜用循環ポンプ108を通り、分離膜
109へ供給される。分離膜透過水114はメタン発酵
槽115へ流入するが、一方濃縮水は大部分が導管11
1を通り、分離膜用循環ポンプ108にて循環する。残
りの濃縮水は導管110を通り酸発酵槽用循環ポンプ1
12により再び酸発酵槽104に循環する。また、酸発
酵処理水の一部は酸発酵槽用循環ポンプ112および導
管103を通り循環されるが、これは本実験用に使用し
たラインであり、通常は導管110のみでよい。メタン
発酵槽115においては、酸発酵槽104と同様に不織
布担体が充填されており、メタン発酵処理水の一部が導
管116を通り循環用ポンプ117によって上向流で液
循環されている。原水基準で6.4時間の滞留時間の後
、オーバーフローしたメタン発酵処理水は、導管118
を通り、−旦処理水槽119に貯えられ、適宜処理水ポ
ンプ120によって放流される。また、バイオリアクタ
ー内で増殖する微生物は、余剰汚泥として酸発酵槽1o
4゜メタン発酵槽115それぞれの低部より、配管12
8129を介して適宜引き抜くことができるようになっ
ている。
(]) Description of Flow Sheet Wastewater (raw water) is stored in a regulating tank 101 and then passed through a raw water supply pipe 103 by a raw water pump 102 to an acid fermenter 1.
04. The inside of the acid fermentation tank 104 is filled with a nonwoven fabric carrier. The inside of the acid fermenter 104 flows in an upward flow, and the residence time is 3.2 hours based on raw water. Acid fermenter 104
The acid fermentation treated water flowing out from the upper part passes through the conduit 105 and is stored in the separation membrane storage tank 10. Thereafter, it passes through a separation membrane supply pump 107 and a separation membrane circulation pump 108, and is supplied to a separation membrane 109. The separation membrane permeate water 114 flows into the methane fermentation tank 115, while most of the concentrated water flows through the conduit 11.
1, and is circulated by a separation membrane circulation pump 108. The remaining concentrated water passes through a conduit 110 to the circulation pump 1 for the acid fermenter.
12, it is circulated again to the acid fermenter 104. Further, a part of the acid fermentation treated water is circulated through the acid fermenter circulation pump 112 and the conduit 103, but this is the line used for this experiment, and normally only the conduit 110 is sufficient. The methane fermentation tank 115 is filled with a nonwoven carrier like the acid fermentation tank 104, and part of the methane fermentation treated water is circulated in an upward flow through a conduit 116 by a circulation pump 117. After a residence time of 6.4 hours based on raw water, the overflowed methane fermentation treated water is transferred to conduit 118.
The water is then stored in the treated water tank 119 and discharged by the treated water pump 120 as appropriate. In addition, microorganisms that proliferate in the bioreactor are added to the acid fermentation tank 1o as excess sludge.
From the lower part of each 4° methane fermentation tank 115, pipe 12
8129 so that it can be pulled out as appropriate.

一方、バイオリアクターから発生したガスは、各々ガス
配管122,123を通り、酸化鉄触媒を充填した脱硫
塔124,124°に流入し、硫化水素等の悪臭成分が
除去される。次いで、脱硫塔124.124’を出たガ
スは洗浄塔126へと導かれ、微量に残存する悪臭成分
が、アルカリを主成分とする水溶液によって吸収される
。脱硫塔124.124“と洗浄塔126の中間にある
クツション槽125は、汚泥を引き抜いたときなどに、
バイオリアクター内が負圧となって大気を吸引すること
が起こらないように、発生ガスを少量貯留しておくもの
である。このようにして悪臭成分が除去された発生ガス
はエネルギーとして利用できることとなる。
On the other hand, the gas generated from the bioreactor passes through gas pipes 122 and 123, respectively, and flows into desulfurization towers 124 and 124° filled with an iron oxide catalyst, where malodorous components such as hydrogen sulfide are removed. Next, the gas exiting the desulfurization towers 124 and 124' is led to a cleaning tower 126, where trace amounts of remaining malodorous components are absorbed by an aqueous solution containing alkali as the main component. A cushion tank 125 located between the desulfurization tower 124, 124'' and the cleaning tower 126 is used to remove sludge, etc.
A small amount of generated gas is stored to prevent the bioreactor from becoming negative pressure and sucking in the atmosphere. The generated gas from which malodorous components have been removed in this way can be used as energy.

(2)実験装置 第4図のフローシートに示された実験装置の主要機器に
ついて説明する。
(2) Experimental Apparatus The main equipment of the experimental apparatus shown in the flow sheet of FIG. 4 will be explained.

■調整槽 2.000 mmφX2,000 mmH,容積6.3
rrf、有効容積5.0イ×2基 ■固定床型メタン発酵バイオリアクター〔酸発酵槽〕 第1図に示す構造のものを用いた。
■Adjustment tank 2.000 mmφX2,000 mmH, volume 6.3
rrf, effective volume 5.0 μ x 2 fixed bed methane fermentation bioreactor [acid fermenter] A structure shown in FIG. 1 was used.

a)寸法 0 900 mmX750 mmX1,800 mmH
,容積1.2rrf。
a) Dimensions: 0 900 mm x 750 mm x 1,800 mmH
, volume 1.2rrf.

有効容積1.Oボ O上下グレーチング間隔の容積: 900 mmX75
0 mmX1.05On+mH,容積0.71 rrr
b)不織布担体形状 第3図(a)に示す円柱状担体(50mmφX50mm
L)に、穴あきプラスチックフィルムを円周に被覆した
もの(プラスチックフィルムの穴径: 7.8 nun
φ。
Effective volume 1. Volume of upper and lower grating spacing: 900 mm x 75
0 mmX1.05On+mH, volume 0.71 rrr
b) Non-woven fabric carrier shape Cylindrical carrier (50mmφX50mm
L) covered with a perforated plastic film around the circumference (plastic film hole diameter: 7.8 nun
φ.

プラスチックフィルムの開孔率:30%)を用いた。A plastic film with a porosity of 30% was used.

C)不織布担体充填量と率 充填量   0.54rrr グレーチング間隔の容積当り充填率 76%d)不織布
担体の目開き 不織布担体の目開きは3.6mmのものを使用した。
C) Nonwoven fabric carrier filling amount and ratio filling amount 0.54 rrr Filling rate per volume of grating interval 76% d) Opening of nonwoven fabric carrier A nonwoven fabric carrier with an opening of 3.6 mm was used.

〔メタン発酵槽] 第2図に示す構造のものを用いた。[Methane fermentation tank] The structure shown in FIG. 2 was used.

a)寸法 0 900 mmX900 mmX3,000 mmH
,容積2.4rrr。
a) Dimensions: 0 900 mm x 900 mm x 3,000 mmH
, volume 2.4rrr.

有効容積2.0ボ ○ 上下グレーチング間隔の容積: 900 mmX9
00 mmX2.050 mmH,容積1.7rrfb
)不織布担体形状 第3図(e)に示すプラスチック基板と不織布とを組み
合わせた立方体モジュールを使用した。なお、プラスチ
ック基板は表面に凹凸を有するものを使用した。この基
板の厚さは0.7mm、基板の間隔は33闘、不織布の
厚さは20mmであり、単位モジュール寸法は450m
m X 450mm X 500mmであった。
Effective volume: 2.0 mm Volume between upper and lower gratings: 900 mm x 9
00 mmX2.050 mmH, volume 1.7rrfb
) Nonwoven Fabric Carrier Shape A cubic module in which a plastic substrate and a nonwoven fabric were combined as shown in FIG. 3(e) was used. Note that the plastic substrate used had an uneven surface. The thickness of this board is 0.7mm, the spacing between boards is 33mm, the thickness of the nonwoven fabric is 20mm, and the unit module size is 450m.
It was m x 450mm x 500mm.

C)不織布担体充填量と率 充填量   1.7ボ グレーチング間隔の容積当り充填率100%d)不織布
担体の目開き 不織布担体の目開きは2.1mmのものを使用した。
C) Filling amount and ratio filling amount of nonwoven fabric carrier: 100% filling rate per volume of 1.7-vog grating interval d) Opening of nonwoven fabric carrier A nonwoven fabric carrier with an opening of 2.1 mm was used.

〔分離膜〕[Separation membrane]

膜形式:外圧式キャピラリー型 膜素材:有機性膜(ポリスルホンとポリビニルアルコー
ルの複合したもの) キャピラリー形状:中空糸状(外径1.35mm、内径
0 、80mm ) 分画分子量:約15.OQQ 膜モジユール形状:内径100mm、長さ1 、000
mm中空糸充填率:約60% モジュール1本当たりの膜面積:約Ion(/本[処理
水槽〕 1.800 mmφX2,100 mmH,容積5rr
f〔脱硫塔〕 酸発酵槽104およびメタン発酵槽115のそれぞれに
用いる脱硫塔124,124“は同寸法(300mmφ
XI、750 mmH,容積120ffi)であり、酸
化鉄70eを充填した。
Membrane type: External pressure capillary type membrane Material: Organic membrane (composite of polysulfone and polyvinyl alcohol) Capillary shape: Hollow fiber (outer diameter 1.35 mm, inner diameter 0, 80 mm) Molecular weight cut off: Approx. 15. OQQ membrane module shape: inner diameter 100mm, length 1,000
mm hollow fiber filling rate: approx. 60% membrane area per module: approx.
f [Desulfurization tower] The desulfurization towers 124 and 124'' used for the acid fermentation tank 104 and the methane fermentation tank 115 are of the same size (300 mmφ).
XI, 750 mmH, volume 120ffi) and filled with iron oxide 70e.

[クツション槽〕 容積140! 〔洗浄塔〕 200 mmφX2,000 mmH,容積60ffi
(3)実験方法および結果 運転開始に際し、消化汚泥を種菌として、酸発酵槽10
4とメタン発酵槽115に投入した。各種のpHは前者
が6.0〜6.7、後者が7.2〜7.8の範囲にコン
トロールし、槽内温度を30″Cに保持した。その後、
分離膜なしの運転、すなわち酸発酵処理水113をメタ
ン発酵槽115下部に連結した装置で微生物の増殖運転
を半年行なったところ、定常状態となったので、これを
分離膜なしの実験データ(1ケ月間の実験の平均値)と
した。
[Cushion tank] Volume 140! [Cleaning tower] 200 mmφX2,000 mmH, volume 60ffi
(3) Experimental method and results At the start of operation, the acid fermenter 10
4 and the methane fermentation tank 115. The pH of each type was controlled within the range of 6.0 to 6.7 for the former and 7.2 to 7.8 for the latter, and the temperature inside the tank was maintained at 30''C.
After half a year of operation without a separation membrane, in which microorganisms were grown in a device in which the acid fermentation treated water 113 was connected to the lower part of the methane fermentation tank 115, a steady state was reached. The average value of the experiment over a period of 2 months) was used.

結果を第1〜3表に示す。その後、分離膜を複合化した
本発明の装置で実験を行い、約半年後の1ケ月間の実験
の平均値を第1〜3表に示す。
The results are shown in Tables 1-3. Thereafter, experiments were conducted using the apparatus of the present invention in which a separation membrane was combined, and Tables 1 to 3 show the average values of the one month experiment after about six months.

第1表(BOD除去率) * :ボ排水当たりの全ガス回収量(Nn+3/m’)*2
:排水当たりのメタンガス回収量(Nm3/m3)以上
の如き長期連続実験の結果、BOD負荷約2kgBOD
/m・日という、従来の活性汚泥法(BOD負荷約1 
kgBOD/rIf・日)以上の値および水温3゜°C
というほぼ常温の条件下で十分なガス発生が可能であり
、排水1ボ当たりの回収ガス量についてみると、分離膜
なしの場合0.33 Nm3/m’、分離膜を中間に設
置した場合0.478m3/m3となり、且つ排水1ボ
当たりのメタンガス回収量をみても同様に各々0.30
8m3/m3.0.37 Nm”/m”となり、酸発酵
槽とメタン発酵槽の中間に分離膜を設置することにより
極めて高いエネルギーを回収することができることが判
明した。さらに、水質においてはBOD除去率が約92
.0%であり、分離膜なしの場合のBOD除去率60.
7%より大幅に改善できた。BOD除去率は活性汚泥法
と比較するとほぼ同程度の高率が得られ、曝気動力が不
必要なメタン発酵において約92%のBOD除去が達成
されたことは、極めて画期的なことである。特に、今回
のように比較的低濃度BODの排水を常温に近い条件で
処理したにもかかわらず、よい結果が得られたことは、
本発明の装置が優れていることを実験的に証明したこと
になる。
Table 1 (BOD removal rate) *: Total gas recovery amount per bottle discharge (Nn+3/m') *2
: The amount of methane gas recovered per wastewater (Nm3/m3) As a result of long-term continuous experiments, the BOD load was approximately 2 kg BOD.
/m・day, the conventional activated sludge method (BOD load approx. 1
kgBOD/rIf/day) or higher and water temperature 3°C
Sufficient gas generation is possible under conditions of approximately room temperature, and the amount of gas recovered per 1 tank of waste water is 0.33 Nm3/m' without a separation membrane, and 0.0 when a separation membrane is installed in the middle. .478m3/m3, and the amount of methane gas recovered per one wastewater tank is also 0.30.
8m3/m3.0.37 Nm"/m", and it was found that extremely high energy could be recovered by installing a separation membrane between the acid fermenter and the methane fermenter. Furthermore, in terms of water quality, the BOD removal rate is approximately 92%.
.. 0%, and the BOD removal rate without a separation membrane is 60.
This was a significant improvement over 7%. The BOD removal rate is almost as high as that of the activated sludge method, and it is extremely revolutionary that approximately 92% BOD removal was achieved in methane fermentation, which does not require aeration power. . In particular, we were able to obtain good results despite treating wastewater with a relatively low concentration of BOD under conditions close to room temperature.
This means that it has been experimentally proven that the device of the present invention is superior.

〔発明の効果] 本発明ではメタン発酵装置が酸発酵槽とメタン発酵槽と
に分けられていると共に、両槽の間に分離膜を設置して
いる。さらに、これら両槽には特定の不織布担体に担持
された微生物が充填されており、しかもこれら両槽には
それぞれ上向流を形成するための循環手段が備えられて
いる。そのため、この分離膜複合化メタン発酵装置を用
いて有機物含有排水の処理を行うと、メタン発酵効率を
著しく増大させることができ、処理水水質を大幅に改善
することができる。
[Effects of the Invention] In the present invention, the methane fermentation apparatus is divided into an acid fermentation tank and a methane fermentation tank, and a separation membrane is installed between the two tanks. Furthermore, both of these tanks are filled with microorganisms supported on specific nonwoven fabric carriers, and both of these tanks are each equipped with circulation means for forming an upward flow. Therefore, when organic matter-containing wastewater is treated using this separation membrane composite methane fermentation device, the methane fermentation efficiency can be significantly increased, and the quality of the treated water can be significantly improved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図(a)〜(C)は本発明において用いる酸発酵槽
の一態様を示したものであり、第1図(a)は同酸発酵
槽の上部平面図、第1図(b)は同酸発酵槽の縦断面図
および分離膜との接続図、第1図(C)は同酸発酵槽の
一部切欠き下部平面図である。また、第2図(a)〜(
C)は本発明において用いるメタン発酵槽の一態様を示
したものであり、第2図(a)は同メタン発酵槽の上部
平面図、第2図ら)は同メタン発酵槽の縦断面図、第2
図(C)は同メタン発酵槽の一部切欠き下部平面図であ
る。なお、図中、符号1は酸発酵槽、符号2は(上部)
グレーチング、符号3は(下部)グレーチング、符号4
は微生物担体充填層、符号5は排水供給管、符号6は排
水供給ポンプ、符号7および15は穴あき管、符号9は
ポンプ、符号10は分離膜、符号12は濃縮水、符号1
3は循環用管、符号16は逆洗用ガス管、符号17はス
パージャ−1符号18はガス管、符号21はメタン発酵
槽、符号22は(上部)グレーチング、符号23は(下
部)グレーチング、符号24は微生物担体充填層、符号
25は供給管、符号26および29は穴あき管、符号2
7は循環用管、符号28は循環用ポンプ、符号3oは逆
洗用ガス管、符号31はスパージャ−1符号32は処理
水用管である。 第3図(a)〜(C)は不織布担体の各種形状を示した
ものであり、第3図(a)は円柱状、第3図(d)は中
空円筒状、第3図(e)はプラスチック基板と不織布を
交互に組み合わせた立方体モジュールを示している。 第4図は本発明の実施例におけるフローシートである。 図中、符号101は調整槽、符号102は原水ポンプ、
符号103は原水供給管、符号104は酸発酵槽、符号
106は分離用貯槽、符号107は分離膜供給ポンプ、
符号108は分離膜用循環ポンプ、符号109は分離膜
、符号115はメタン発酵槽、符号117は循環用ポン
プ、符号119は処理水槽、符号120は処理水ポンプ
、符号122および123はそれぞれガス管、符号12
4および124゛はそれぞれ脱硫塔、符号125はクツ
ション槽、符号126は洗浄塔である。
Figures 1 (a) to (C) show one embodiment of the acid fermenter used in the present invention, where Figure 1 (a) is a top plan view of the acid fermenter, and Figure 1 (b) is a top plan view of the acid fermenter. 1 is a longitudinal sectional view of the acid fermenter and a connection diagram with a separation membrane, and FIG. 1(C) is a partially cutaway lower plan view of the acid fermenter. In addition, Fig. 2 (a) to (
C) shows one embodiment of the methane fermentation tank used in the present invention, FIG. 2(a) is a top plan view of the methane fermentation tank, FIG. Second
Figure (C) is a partially cutaway bottom plan view of the same methane fermentation tank. In addition, in the figure, code 1 is the acid fermenter, code 2 is (upper part)
Grating, code 3 is (lower) grating, code 4
1 is a microorganism carrier packed bed, 5 is a wastewater supply pipe, 6 is a wastewater supply pump, 7 and 15 are perforated pipes, 9 is a pump, 10 is a separation membrane, 12 is concentrated water, and 1
3 is a circulation pipe, 16 is a backwashing gas pipe, 17 is a sparger, 18 is a gas pipe, 21 is a methane fermentation tank, 22 is an (upper) grating, 23 is a (lower) grating, Reference numeral 24 is a microorganism carrier packed bed, 25 is a supply pipe, 26 and 29 are perforated pipes, and 2
7 is a circulation pipe, 28 is a circulation pump, 3o is a backwashing gas pipe, 31 is a sparger 1, and 32 is a treated water pipe. 3(a) to 3(C) show various shapes of the nonwoven fabric carrier, FIG. 3(a) is cylindrical, FIG. 3(d) is hollow cylindrical, and FIG. 3(e) is cylindrical. shows a cubic module made of alternating plastic substrates and nonwoven fabrics. FIG. 4 is a flow sheet in an embodiment of the present invention. In the figure, numeral 101 is a regulating tank, numeral 102 is a raw water pump,
103 is a raw water supply pipe, 104 is an acid fermentation tank, 106 is a separation tank, 107 is a separation membrane supply pump,
108 is a circulation pump for separation membrane, 109 is a separation membrane, 115 is a methane fermentation tank, 117 is a circulation pump, 119 is a treated water tank, 120 is a treated water pump, 122 and 123 are gas pipes, respectively. , code 12
4 and 124' are desulfurization towers, 125 is a cushion tank, and 126 is a cleaning tower.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)有機物含有排水のメタン発酵を行なうメタン発酵
装置において、メタン発酵装置が嫌気性の酸発酵槽とメ
タン発酵槽とに分けられており、かつ両槽の間に分離膜
が設置され、該分離膜の透過水はメタン発酵槽へ流入し
、濃縮水は酸発酵槽下部へ返送するとともに、前記酸発
酵槽および前記メタン発酵槽にはそれぞれ比重1.0以
上のプラスチック繊維よりなる不織布担体に担持された
微生物が充填されており、かつ前記酸発酵槽および前記
メタン発酵槽にはそれぞれ上向流を形成するための循環
手段が備えられていることを特徴とする分離膜複合化メ
タン発酵装置。
(1) In a methane fermentation device that performs methane fermentation of wastewater containing organic matter, the methane fermentation device is divided into an anaerobic acid fermentation tank and a methane fermentation tank, and a separation membrane is installed between the two tanks. The permeated water of the separation membrane flows into the methane fermentation tank, and the concentrated water is returned to the lower part of the acid fermentation tank.The acid fermentation tank and the methane fermentation tank are each equipped with a nonwoven fabric carrier made of plastic fibers with a specific gravity of 1.0 or more. A separation membrane composite methane fermentation device filled with supported microorganisms, and wherein the acid fermenter and the methane fermenter are each equipped with circulation means for forming an upward flow. .
(2)酸発酵槽およびメタン発酵槽の間に設置される分
離膜が限外濾過膜または精密濾過膜である請求項(1)
記載の分離膜複合化メタン発酵装置。
(2) Claim (1) wherein the separation membrane installed between the acid fermenter and the methane fermenter is an ultrafiltration membrane or a precision filtration membrane.
The separation membrane composite methane fermentation device described above.
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