JPH0366954B2 - - Google Patents
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Description
本発明は有機廃棄物をメタン及びその他の有用
産物例えば肥料に転化する方法に関する。更に詳
細には本発明は複数の帯域において遂行される嫌
気的消化方法に関する。 有機廃物例えばワラ、アルコール蒸留廃液、
紙、野菜くず及び動物性廃物即ち下ごえ、マグロ
処理工場廃物及びその他はメタンガス生産のため
の資源となり得ると長い間考えられている。この
資源の利用のための実用的方法を提供する目的で
かなりの量の費用と努力が払われた。代表的方法
としては複雑な系の中での廃物の好気的及び嫌気
的減成がある。 従前技術の最も多くの系においては約10％又は
それ以上の固形物を含有する廃物の水性懸濁物を
発酵系内で処理するがこれらの系はその系の少く
とも一部を加熱することを必要としている。これ
らの系は又間歇的或は連続的な撹拌と頻繁な周期
性維持とを要することが典型的である。微生物富
化汚泥或は活性汚泥の再循環がこの系の重要部分
であることが屡々であつて操作に多大の科学的専
門技術を要することが普通である。これらの系の
設置のための最初の投下資本は一般に高額で手が
出せない。 有機廃棄物を実質量のメタンへ転化させる簡単
で経済的な方法が今や本発明において発見され
た。本方法は殆んど又は何ら専門技術を伴わず
に、又殆んど或は全く維持費を要することなく操
作され得る。本発明に従い有機廃棄物を嫌気処理
する。少くとも４個、例えば６個の順次に配列さ
れた嫌気帯の第一帯の中へ有機廃物の低固体含量
水性懸濁物を周期的に通過させる。これらの複数
帯域は相互に次のように連絡している：即ち６個
の帯域の使用の場合には第一帯への液体の添加は
第一嫌気帯の下部から第二嫌気帯の下部へ液流を
起し；第二嫌気帯の上部から第三嫌気帯の上部へ
液流を起し；第三嫌気帯の下部から第四嫌気帯の
下部へ液流を起し；第四嫌気帯の上部から第五嫌
気帯の上部へ液流を起し；第五嫌気帯の下部から
第六嫌気帯の下部へ液流を起し；そして第六嫌気
帯の上部から液を流出させる。この直列の液体連
絡はこれらの帯域間のみの液体連絡を構成してい
る。すべての帯域は実質上静止状態を保つてい
る。このことは最初の４帯域の少くとも各帯域に
おいて３個の垂直に配置された層を提供する。上
層はリグノセルロース性固体の水性懸濁物を含
む。中層は主として中等度の鎖長の脂肪酸例えば
吉草酸及びプロピオン酸である酸の水溶液を含
む。下層は主として蟻酸及び酢酸である酸の水溶
液を含む。各帯は周辺温度即ち26〜34℃の範囲で
あり得る温度に保たれるので早い減成を要する場
合以外にはこの系にエネルギー付与の必要はない
ことが普通であつて該早い減成を要する場合には
単に第一帯においてのみ40℃未満にまで温度を増
加させ得る。各帯の頂部からメタンガスを収集し
肥料用固形物を第二、三及び六帯の下部から周期
的に分離し得る。第六帯から分離された流出液に
ついては環境規準に合致させるための処理を加え
る必要は殆ど又は全く無い。 添付図面の第１図は本方法の有利な一態様を示
す。有機廃物の低固体含量水性懸濁物を管１０経
由で第一帯へ周期的に通過させる。有機廃物は
ワラ、紙又はその他のリグノセルロース物質及び
他のいかなる有機性廃物即ち下ごえ、アルコール
蒸留廃液、魚くず、野菜くず及び類似物であつて
もよい。固形物は管１０から加えられる水性懸濁
物の約４重量％以下、好ましくは３重量％以下、
最も好ましくは約２重量％を構成する。第一帯
（）の規模（寸法）は本方法で処理される物質
のBOD及び（又は）COD含量に依存する。第一
帯に充分な液体収容空間（liquid space）を設
けるべきであつて８時間毎に系へ加えられる
BOD又はCODの１ポンド（0.45Kg）当り少くと
も10ガロン（37.85）の液体収容空間を設ける
べきである。第一帯の液高（液深）は第二帯
の底部及び排出管１４の位置によつて定まるが帯
内で層が形成されるため及びメタン生合成菌を繁
殖させるために約10〜約30フイート（約3.0〜約
9.1m）、好ましくは約10〜約18フイート（約3.0〜
約5.5m）の範囲内にあるべきである。 第一帯は側壁（複数）（図示されない）、前壁
及びバツフル１６により区切られ、バツフル１６
は全帯域の広さにわたつて即ち一方の側壁から他
方の側壁まで伸びている。バツフル１６の高さは
管１４により決定される水位よりも少くとも約10
インチ（約25.4cm）だけ高い頂部にあるように調
節される。バツフルの頂部は帯域の屋根よりも低
いところにあり、従つて第一帯と第二帯との
間にガスが連通している。バツフル底部は帯域床
に接触しないようになつていて第一帯の底部と第
二帯の底部との間に液が連通している。バツフル
底部と帯域底部との間の間隙は約30インチ（約
76.2cm）であるべきであるがこの間隙は約18〜約
48インチ（約45.7〜約121.9cm）の高さの底部間
隙を保つように変えられ得る。 本発明の重要な態様は帯域（複数）内の液体−
固体混合物を実質上静止状態又は非撹乱状態に維
持することである。かようにして該混合物の層形
成を促進するのである。頂部層は約２フイート
（約0.6m）未満の深さを有し得ると共にリグノセ
ルロース性固体１７を浮遊させる。嫌気性菌がこ
の固体１７を減成させると中等度鎖長の脂肪酸例
えば吉草酸、酪酸及びプロピオン酸が形成され、
これら諸物質は帯域内の主として中間層として位
置することになる。これらの中間体としての酸類
が減成されると蟻酸及び酢酸が生成しこれらは帯
域の下層内に位置する。これらの簡単な酸類は帯
域底部内で細菌による減成を受けメタンと二酸化
炭素とを生成する。これらの異る各種基質に作用
する細菌は天然に存在する細菌であつてよく、こ
れは肥料の場合と同様であつて肥料中に存在する
細菌が繁殖して所要のすべての減成を遂行する。
別法として被処理有機廃物が減成に必要な嫌気性
菌を欠くか又は乏しい場合例えばアルコール発酵
廃液の場合にはこれらの細菌欠乏廃物に対し減成
機能系即ち肥料系から得られた細菌を植付けるこ
とが可能で、新基質への短い適応期間後に植付菌
は減成を行うようになる。 多くの研究の結果、二種の廃物即ち肥料及びア
ルコール発酵廃液においてはBOD及びCOD含量、
PH及び全固形物に関して大差があることが判つて
いるため、有機廃物のすべての型のものが同様に
減圧されるであろうことが判る。マグロ処理工場
廃物及び野菜くずに対するパイロツトプラントに
よる予備的研究の結果上記の事実が確認された。 静止状態の保持のために管１０を経て第一帯
へ送給される固体−液体懸濁物は比較的低い流入
力の下で添加されるようにすることが必要であ
る。このことは浮遊固体のレベル以下の深さ例え
ば約５フイート（約1.52m）の深さにまで流入管
１０を第一帯の液の中へ浸漬することにより部分
的に達成される。更に流入管１０の直径は流入物
質の流入力を広い範囲にわたつて確実に拡散させ
る程度に大である。 バツフルに近い所に散水器１８を設ける。散水
器から散布される水が浮遊固体を濡らすだけであ
つて乱流を起さないように水圧が調節され、散水
器が設計される。温度、場所及び有機廃物の特殊
性にもとづき浮遊有機廃物１７の最頂部分は乾い
た、硬い、こんがらかつた層状物を形成し細菌作
用を受けないことが起り得る。従つて浮游廃物を
湿潤化する散水器１８を設け、浮游廃物の或物が
しづかに沈み固形物の硬い塊りを破壊するように
する。 第一帯又は第１図の第一帯及び第二帯の下
床１２は流入物から離隔する方向において傾斜す
ることが好ましい。この傾斜は所望通りに変えら
れ得るけれども約7゜の傾斜角をもつことが適当で
あると認められた。減成された固形物の或物は帯
域底部へ沈み、傾斜にそつて流下する。これらの
固体をバルブ２１及び２２の開放により周期的に
取出して肥料として利用し得る。槽（帯域）床上
に多量の固形物が堆積したときにはメタン生成量
が顕著に減ずる。その際には管２０を介して固形
物を除去すべきである。完全に減成されたときに
固形物は悪臭を殆ど発しない性状のものとなる。
減成不充分の固形物を系外へ通過させて排出した
ときには有機酸の高度認識可能の芳香性のにおい
が顕著となるのでこの時点でバルブ２２及び２１
を閉じる。 第二帯の寸法は第一帯の寸法の約半分であ
る。従つて第１図に示すように一個の槽の中に第
一帯と第二帯とが位置する場合には第二帯は槽長
の約1/3を構成する。第二帯の上部は管１４によ
つて第三帯の上部と連通する。第三帯内の水位
は第二帯の水位より幾分、例えば約10インチ（約
25.4cm）だけ低い。この事実は第二帯から第三帯
へ通ずる管１４を経由する物質が管１４から出た
ときに落下して水没することを保証する。従つて
浮游固形物は第三帯への導入により湿潤化され
る。 第三帯の寸法は第二帯とおよそ同じであること
が好ましい。第三帯と第四帯との中間に存在
するバツフル２４は第一帯と第二帯との中間に存
在するバツフルとおよそ同じである。けれども第
三帯と第四帯との寸法は、底部が相互に連通する
限り、所望次第で変更され得る。既述の通り第一
及び二帯の寸法が本発明の正常実施にとつて最重
要である。 第三帯の底部はバツフル２４の下方において第
四帯の底部と連通し、該バツフル２４の下底はバ
ツフル１６と同様に第三及び四帯の下底２６から
約30インチ（約76.2cm）の間隙もつことが好適で
ある。第四帯の頂部は管２８を介して第五帯の頂
部と連通している。第五帯はバツフル３０の下
底の間隙を介して第六帯と連通する。該間隙は
バツフル２４及び１６に関する間隙と同様に配置
されることが好ましい。 第三及び四帯の下底２６の傾斜の方向は所望の
いかなる方向であつてもよい。図示の通り管３１
及びバルブ３２を経て固形物を容易に除去するた
めに或る傾斜を保つことが好ましい。 同様に第五及び六帯の下底３４の傾斜の方向は
所望通りでよいが管３５とバルブ３６とを経て固
形物を容易に除去する方向である。 有機廃棄物が直列の各帯を順次に通過するうち
に大量の減成が起る。全帯域にわたり静止状態を
保つことにより全帯域に層（複数）が形成され
る。第一、二、三及び四帯を通過する固形物量は
各帯域内の固形物の層である。けれども有機廃棄
物が第五及び六帯に到達するまでにはたとえ存在
するとしても僅かな浮遊固形物である。しかしこ
れらの帯域にさえも酸の層（複数）が存在する。
最も多くの場合に第五帯内にも又浮遊固形物が存
在し第六帯には僅少量の固形物が存在する。 管４０，４２及び４４を介して各帯域からメタ
ンを収集しこれを管４６経由で貯槽へ送る。メタ
ンガスをいかなる慣用系又は慣用法によつてでも
貯蔵し得る。好適な一貯蔵法は水によるガス密封
貯槽であつて水中に浮ぶ槽の下部にメタンガスを
収集する。かような水によるガス密封槽は当業技
術者に公知である。この系の使用の際に大気圧よ
りも好ましくは約0.4psi（0.028Kg/cm2）だけ高い連
続的背圧がガスに保持されることが好ましい。こ
の結果として或量のガスが系内に再溶解し各種細
菌の生育を促進すると信ぜられる。上記の水によ
るガス密封貯蔵槽以外の他の系によつてガスを収
集しようとするならば当業界公知の手段により、
例えば管４６に具備された減圧バルブの使用によ
り、系内に背圧を与えることができる。貯蔵ガス
は所望通りに使用され例えば電力の形態で有用エ
ネルギーを提供し得る。 この系を周囲温度に保持しこれに対して熱を加
える必要がないことは世界の多くの地域における
通りである。その理由はこの系がメタン生合成性
の中温菌を利用するように設計されていることに
ある。この系を好ましくは約26〜約40℃、更に好
ましくは32℃以下で操業する。この系を26〜30℃
で操作したときに最良成績が得られることが見出
された。この系を寒冷気候下に操業しようと望む
ならば慣用手段で熱を与えてよい。かような状況
下に熱を与える一方策は系を絶縁構造物の中に設
置して帯域（複数）の外壁と絶縁構造物の内壁と
の間に空間を具えることである。メタンを電気に
転換させるための発電機からの排ガスを上記空間
へ通すことにより廃熱を系の加熱に有効に利用す
る。 各帯域の好適配置の例を第２，３図に示す。帯
域及び、及び並びには共通の側壁５２を
共有する。帯域及び、及び並びには同様
に共同側壁５４を共有する。バツフル１６，２４
及び３０は各帯域の側壁から側壁へ伸びていて共
面配置の関係に置かれる。有機廃棄物を管１０を
介して第一帯へ供給する。必要に応じ浮游物を
間歇的に潤おすための散水器１８を第一帯上部で
バツフル１６に近く位置させる。バツフル１６の
下を通つた有機廃棄物を線１４経由で第二帯の
上部へ排出し、これを第三帯の上部へ流入させ
る。次にこの有機廃棄物をバツフル２４の下へ通
し第四帯の上部から排出させる。最後にこの廃
棄物をバツフル３０の下へ通し管５８経由でこの
系から排出させる。 管１４，２８及び５８の夫々の直径は各帯域内
に静止状態を保持することを助けるために変化さ
れ得る。即ち該管類の直径は通過固形廃棄物をつ
まらせないために充分に大である。又この直径を
比較的大に保持することにより帯域から帯域へ流
れる物質流をゆるやかにして過剰撹乱を起さない
ようにする。最小好適直径は約６インチ（15.24
cm）であることが見出された。該寸法は所望によ
り及び被処理固形物の型並びに類似条件により変
えられ得る。 固形物は管２０，３１及び３５を経て各帯域の
底部から除去されメタンガスは管４０，４２及び
４４を経て収集される。第２及び３図に示される
系の有利なレイアウトはそれがひとつのモジユー
ル単位（modular unit）を形成することにある。
単位の下底傾斜１２は単一方向にあることが有利
であり得る。 或種の無機化学品が系の操作を劇的に改善し得
ることが見出された。即ち10000ガロン（37853
）当り硫酸銅としての硫酸塩の約１〜１ 1/2ポ
ンド（約0.45〜0.68Kg）の量を２〜３週間毎に添
加することが奨められる。金属の形の鉄を230000
ガロン（870620）当り約１トンの量で２〜３年
毎に約１回添加し得る。可溶性モリブデンの形の
モリブデンを約700000ガロン（2649710）当り
２〜３ポンド（0.91〜1.36Kg）の量で２〜３年毎
に添加する。 生成メタン量は帯域の系の最後に四段階で生成
されるガスの総量を再循環させることにより増加
させ得ると信ぜられるが、その場合に該段階のメ
タン生合成細菌の同化作用に好影響を与えるCO2
の溶解量を増加させるのである。メタンガスの再
循環は最後の四帯域の夫々の下部から約２フイー
ト（約0.61m）の距離を置いて管を挿入しこの管
を介して帯域中へ静かに循環させることにより遂
行され得る。 下記の諸例は本発明の実際操作を例示しこの系
の実用性とひろい応用面とを示すものである。 例 １ 第１，２及び３図に例示されているような発酵
系及びバイオガス（biogas）貯蔵系、ガス生成プ
ラント並びに流出物保持槽を約2000頭の豚を飼う
養豚場に配設した。檻から毎日出る廃物を加圧洗
浄し、消化装置の第一帯中へ重力下に流入させ
た。消化装置は三槽から構成され第２図に示すよ
うな２個の通常壁で仕切られ総液体収納容積約
700000ガロン（約2649710）を有していた。こ
の槽の容量は約11000頭の豚を将来飼育する見込
で設計された。槽の全長は96フイート
（29.26m）、槽内の液深は入口の所で11フイート
（3.35m）、出口の所で17フイート（5.18m）であ
つた。液体−固体懸濁物の２％は固体から構成さ
れ、この懸濁物は槽へ１日２回加えられた。この
系内の固体を増加させるためにこの系から固体を
除去することなく６カ月間この系を操業したがこ
れはこの系の効率的操作のために必要であつた。
その後に21日目毎に固体を取出して肥料として利
用した。 硫酸銅を約１ポンド／10000ガロン（約0.45
Kg／37853）の量で周期的に２〜３週間毎に加
え、約３トンの屑鉄を１回、２ポンド（0.91Kg）
の量のモリブデンを１回添加した。この系は１日
当り約10000〜11000立方フイート（283160〜
311476）のガスを発生しその中の75％はメタン
ガスを構成していた。残部は二酸化炭素であつ
た。メタンガスを利用して発電させ１日当り600
キロワツトの量を飼育場で利用した。 系内流入物質と系外流出物質とのBODとCOD
とを計測してBODとCODとが90〜95％まで減じ
たことが見出された。 この系の操業について更に充分に検討するため
に下記の個所におけるBOD含量とCOD含量とを
測定した： 個所１：系内へ導入する前の固体／液体懸濁物 個所２：帯域１の上流端 個所３：帯域１の下流端 個所４：帯域２の下流端 個所５：帯域３の上流端 個所６：帯域４の下流端 個所７：帯域５の上流端 個所８：帯域５の下流端 個所９：帯域６の下流端 個所10：帯域６から出る流出管 得られた結果は次の通りである。
産物例えば肥料に転化する方法に関する。更に詳
細には本発明は複数の帯域において遂行される嫌
気的消化方法に関する。 有機廃物例えばワラ、アルコール蒸留廃液、
紙、野菜くず及び動物性廃物即ち下ごえ、マグロ
処理工場廃物及びその他はメタンガス生産のため
の資源となり得ると長い間考えられている。この
資源の利用のための実用的方法を提供する目的で
かなりの量の費用と努力が払われた。代表的方法
としては複雑な系の中での廃物の好気的及び嫌気
的減成がある。 従前技術の最も多くの系においては約10％又は
それ以上の固形物を含有する廃物の水性懸濁物を
発酵系内で処理するがこれらの系はその系の少く
とも一部を加熱することを必要としている。これ
らの系は又間歇的或は連続的な撹拌と頻繁な周期
性維持とを要することが典型的である。微生物富
化汚泥或は活性汚泥の再循環がこの系の重要部分
であることが屡々であつて操作に多大の科学的専
門技術を要することが普通である。これらの系の
設置のための最初の投下資本は一般に高額で手が
出せない。 有機廃棄物を実質量のメタンへ転化させる簡単
で経済的な方法が今や本発明において発見され
た。本方法は殆んど又は何ら専門技術を伴わず
に、又殆んど或は全く維持費を要することなく操
作され得る。本発明に従い有機廃棄物を嫌気処理
する。少くとも４個、例えば６個の順次に配列さ
れた嫌気帯の第一帯の中へ有機廃物の低固体含量
水性懸濁物を周期的に通過させる。これらの複数
帯域は相互に次のように連絡している：即ち６個
の帯域の使用の場合には第一帯への液体の添加は
第一嫌気帯の下部から第二嫌気帯の下部へ液流を
起し；第二嫌気帯の上部から第三嫌気帯の上部へ
液流を起し；第三嫌気帯の下部から第四嫌気帯の
下部へ液流を起し；第四嫌気帯の上部から第五嫌
気帯の上部へ液流を起し；第五嫌気帯の下部から
第六嫌気帯の下部へ液流を起し；そして第六嫌気
帯の上部から液を流出させる。この直列の液体連
絡はこれらの帯域間のみの液体連絡を構成してい
る。すべての帯域は実質上静止状態を保つてい
る。このことは最初の４帯域の少くとも各帯域に
おいて３個の垂直に配置された層を提供する。上
層はリグノセルロース性固体の水性懸濁物を含
む。中層は主として中等度の鎖長の脂肪酸例えば
吉草酸及びプロピオン酸である酸の水溶液を含
む。下層は主として蟻酸及び酢酸である酸の水溶
液を含む。各帯は周辺温度即ち26〜34℃の範囲で
あり得る温度に保たれるので早い減成を要する場
合以外にはこの系にエネルギー付与の必要はない
ことが普通であつて該早い減成を要する場合には
単に第一帯においてのみ40℃未満にまで温度を増
加させ得る。各帯の頂部からメタンガスを収集し
肥料用固形物を第二、三及び六帯の下部から周期
的に分離し得る。第六帯から分離された流出液に
ついては環境規準に合致させるための処理を加え
る必要は殆ど又は全く無い。 添付図面の第１図は本方法の有利な一態様を示
す。有機廃物の低固体含量水性懸濁物を管１０経
由で第一帯へ周期的に通過させる。有機廃物は
ワラ、紙又はその他のリグノセルロース物質及び
他のいかなる有機性廃物即ち下ごえ、アルコール
蒸留廃液、魚くず、野菜くず及び類似物であつて
もよい。固形物は管１０から加えられる水性懸濁
物の約４重量％以下、好ましくは３重量％以下、
最も好ましくは約２重量％を構成する。第一帯
（）の規模（寸法）は本方法で処理される物質
のBOD及び（又は）COD含量に依存する。第一
帯に充分な液体収容空間（liquid space）を設
けるべきであつて８時間毎に系へ加えられる
BOD又はCODの１ポンド（0.45Kg）当り少くと
も10ガロン（37.85）の液体収容空間を設ける
べきである。第一帯の液高（液深）は第二帯
の底部及び排出管１４の位置によつて定まるが帯
内で層が形成されるため及びメタン生合成菌を繁
殖させるために約10〜約30フイート（約3.0〜約
9.1m）、好ましくは約10〜約18フイート（約3.0〜
約5.5m）の範囲内にあるべきである。 第一帯は側壁（複数）（図示されない）、前壁
及びバツフル１６により区切られ、バツフル１６
は全帯域の広さにわたつて即ち一方の側壁から他
方の側壁まで伸びている。バツフル１６の高さは
管１４により決定される水位よりも少くとも約10
インチ（約25.4cm）だけ高い頂部にあるように調
節される。バツフルの頂部は帯域の屋根よりも低
いところにあり、従つて第一帯と第二帯との
間にガスが連通している。バツフル底部は帯域床
に接触しないようになつていて第一帯の底部と第
二帯の底部との間に液が連通している。バツフル
底部と帯域底部との間の間隙は約30インチ（約
76.2cm）であるべきであるがこの間隙は約18〜約
48インチ（約45.7〜約121.9cm）の高さの底部間
隙を保つように変えられ得る。 本発明の重要な態様は帯域（複数）内の液体−
固体混合物を実質上静止状態又は非撹乱状態に維
持することである。かようにして該混合物の層形
成を促進するのである。頂部層は約２フイート
（約0.6m）未満の深さを有し得ると共にリグノセ
ルロース性固体１７を浮遊させる。嫌気性菌がこ
の固体１７を減成させると中等度鎖長の脂肪酸例
えば吉草酸、酪酸及びプロピオン酸が形成され、
これら諸物質は帯域内の主として中間層として位
置することになる。これらの中間体としての酸類
が減成されると蟻酸及び酢酸が生成しこれらは帯
域の下層内に位置する。これらの簡単な酸類は帯
域底部内で細菌による減成を受けメタンと二酸化
炭素とを生成する。これらの異る各種基質に作用
する細菌は天然に存在する細菌であつてよく、こ
れは肥料の場合と同様であつて肥料中に存在する
細菌が繁殖して所要のすべての減成を遂行する。
別法として被処理有機廃物が減成に必要な嫌気性
菌を欠くか又は乏しい場合例えばアルコール発酵
廃液の場合にはこれらの細菌欠乏廃物に対し減成
機能系即ち肥料系から得られた細菌を植付けるこ
とが可能で、新基質への短い適応期間後に植付菌
は減成を行うようになる。 多くの研究の結果、二種の廃物即ち肥料及びア
ルコール発酵廃液においてはBOD及びCOD含量、
PH及び全固形物に関して大差があることが判つて
いるため、有機廃物のすべての型のものが同様に
減圧されるであろうことが判る。マグロ処理工場
廃物及び野菜くずに対するパイロツトプラントに
よる予備的研究の結果上記の事実が確認された。 静止状態の保持のために管１０を経て第一帯
へ送給される固体−液体懸濁物は比較的低い流入
力の下で添加されるようにすることが必要であ
る。このことは浮遊固体のレベル以下の深さ例え
ば約５フイート（約1.52m）の深さにまで流入管
１０を第一帯の液の中へ浸漬することにより部分
的に達成される。更に流入管１０の直径は流入物
質の流入力を広い範囲にわたつて確実に拡散させ
る程度に大である。 バツフルに近い所に散水器１８を設ける。散水
器から散布される水が浮遊固体を濡らすだけであ
つて乱流を起さないように水圧が調節され、散水
器が設計される。温度、場所及び有機廃物の特殊
性にもとづき浮遊有機廃物１７の最頂部分は乾い
た、硬い、こんがらかつた層状物を形成し細菌作
用を受けないことが起り得る。従つて浮游廃物を
湿潤化する散水器１８を設け、浮游廃物の或物が
しづかに沈み固形物の硬い塊りを破壊するように
する。 第一帯又は第１図の第一帯及び第二帯の下
床１２は流入物から離隔する方向において傾斜す
ることが好ましい。この傾斜は所望通りに変えら
れ得るけれども約7゜の傾斜角をもつことが適当で
あると認められた。減成された固形物の或物は帯
域底部へ沈み、傾斜にそつて流下する。これらの
固体をバルブ２１及び２２の開放により周期的に
取出して肥料として利用し得る。槽（帯域）床上
に多量の固形物が堆積したときにはメタン生成量
が顕著に減ずる。その際には管２０を介して固形
物を除去すべきである。完全に減成されたときに
固形物は悪臭を殆ど発しない性状のものとなる。
減成不充分の固形物を系外へ通過させて排出した
ときには有機酸の高度認識可能の芳香性のにおい
が顕著となるのでこの時点でバルブ２２及び２１
を閉じる。 第二帯の寸法は第一帯の寸法の約半分であ
る。従つて第１図に示すように一個の槽の中に第
一帯と第二帯とが位置する場合には第二帯は槽長
の約1/3を構成する。第二帯の上部は管１４によ
つて第三帯の上部と連通する。第三帯内の水位
は第二帯の水位より幾分、例えば約10インチ（約
25.4cm）だけ低い。この事実は第二帯から第三帯
へ通ずる管１４を経由する物質が管１４から出た
ときに落下して水没することを保証する。従つて
浮游固形物は第三帯への導入により湿潤化され
る。 第三帯の寸法は第二帯とおよそ同じであること
が好ましい。第三帯と第四帯との中間に存在
するバツフル２４は第一帯と第二帯との中間に存
在するバツフルとおよそ同じである。けれども第
三帯と第四帯との寸法は、底部が相互に連通する
限り、所望次第で変更され得る。既述の通り第一
及び二帯の寸法が本発明の正常実施にとつて最重
要である。 第三帯の底部はバツフル２４の下方において第
四帯の底部と連通し、該バツフル２４の下底はバ
ツフル１６と同様に第三及び四帯の下底２６から
約30インチ（約76.2cm）の間隙もつことが好適で
ある。第四帯の頂部は管２８を介して第五帯の頂
部と連通している。第五帯はバツフル３０の下
底の間隙を介して第六帯と連通する。該間隙は
バツフル２４及び１６に関する間隙と同様に配置
されることが好ましい。 第三及び四帯の下底２６の傾斜の方向は所望の
いかなる方向であつてもよい。図示の通り管３１
及びバルブ３２を経て固形物を容易に除去するた
めに或る傾斜を保つことが好ましい。 同様に第五及び六帯の下底３４の傾斜の方向は
所望通りでよいが管３５とバルブ３６とを経て固
形物を容易に除去する方向である。 有機廃棄物が直列の各帯を順次に通過するうち
に大量の減成が起る。全帯域にわたり静止状態を
保つことにより全帯域に層（複数）が形成され
る。第一、二、三及び四帯を通過する固形物量は
各帯域内の固形物の層である。けれども有機廃棄
物が第五及び六帯に到達するまでにはたとえ存在
するとしても僅かな浮遊固形物である。しかしこ
れらの帯域にさえも酸の層（複数）が存在する。
最も多くの場合に第五帯内にも又浮遊固形物が存
在し第六帯には僅少量の固形物が存在する。 管４０，４２及び４４を介して各帯域からメタ
ンを収集しこれを管４６経由で貯槽へ送る。メタ
ンガスをいかなる慣用系又は慣用法によつてでも
貯蔵し得る。好適な一貯蔵法は水によるガス密封
貯槽であつて水中に浮ぶ槽の下部にメタンガスを
収集する。かような水によるガス密封槽は当業技
術者に公知である。この系の使用の際に大気圧よ
りも好ましくは約0.4psi（0.028Kg/cm2）だけ高い連
続的背圧がガスに保持されることが好ましい。こ
の結果として或量のガスが系内に再溶解し各種細
菌の生育を促進すると信ぜられる。上記の水によ
るガス密封貯蔵槽以外の他の系によつてガスを収
集しようとするならば当業界公知の手段により、
例えば管４６に具備された減圧バルブの使用によ
り、系内に背圧を与えることができる。貯蔵ガス
は所望通りに使用され例えば電力の形態で有用エ
ネルギーを提供し得る。 この系を周囲温度に保持しこれに対して熱を加
える必要がないことは世界の多くの地域における
通りである。その理由はこの系がメタン生合成性
の中温菌を利用するように設計されていることに
ある。この系を好ましくは約26〜約40℃、更に好
ましくは32℃以下で操業する。この系を26〜30℃
で操作したときに最良成績が得られることが見出
された。この系を寒冷気候下に操業しようと望む
ならば慣用手段で熱を与えてよい。かような状況
下に熱を与える一方策は系を絶縁構造物の中に設
置して帯域（複数）の外壁と絶縁構造物の内壁と
の間に空間を具えることである。メタンを電気に
転換させるための発電機からの排ガスを上記空間
へ通すことにより廃熱を系の加熱に有効に利用す
る。 各帯域の好適配置の例を第２，３図に示す。帯
域及び、及び並びには共通の側壁５２を
共有する。帯域及び、及び並びには同様
に共同側壁５４を共有する。バツフル１６，２４
及び３０は各帯域の側壁から側壁へ伸びていて共
面配置の関係に置かれる。有機廃棄物を管１０を
介して第一帯へ供給する。必要に応じ浮游物を
間歇的に潤おすための散水器１８を第一帯上部で
バツフル１６に近く位置させる。バツフル１６の
下を通つた有機廃棄物を線１４経由で第二帯の
上部へ排出し、これを第三帯の上部へ流入させ
る。次にこの有機廃棄物をバツフル２４の下へ通
し第四帯の上部から排出させる。最後にこの廃
棄物をバツフル３０の下へ通し管５８経由でこの
系から排出させる。 管１４，２８及び５８の夫々の直径は各帯域内
に静止状態を保持することを助けるために変化さ
れ得る。即ち該管類の直径は通過固形廃棄物をつ
まらせないために充分に大である。又この直径を
比較的大に保持することにより帯域から帯域へ流
れる物質流をゆるやかにして過剰撹乱を起さない
ようにする。最小好適直径は約６インチ（15.24
cm）であることが見出された。該寸法は所望によ
り及び被処理固形物の型並びに類似条件により変
えられ得る。 固形物は管２０，３１及び３５を経て各帯域の
底部から除去されメタンガスは管４０，４２及び
４４を経て収集される。第２及び３図に示される
系の有利なレイアウトはそれがひとつのモジユー
ル単位（modular unit）を形成することにある。
単位の下底傾斜１２は単一方向にあることが有利
であり得る。 或種の無機化学品が系の操作を劇的に改善し得
ることが見出された。即ち10000ガロン（37853
）当り硫酸銅としての硫酸塩の約１〜１ 1/2ポ
ンド（約0.45〜0.68Kg）の量を２〜３週間毎に添
加することが奨められる。金属の形の鉄を230000
ガロン（870620）当り約１トンの量で２〜３年
毎に約１回添加し得る。可溶性モリブデンの形の
モリブデンを約700000ガロン（2649710）当り
２〜３ポンド（0.91〜1.36Kg）の量で２〜３年毎
に添加する。 生成メタン量は帯域の系の最後に四段階で生成
されるガスの総量を再循環させることにより増加
させ得ると信ぜられるが、その場合に該段階のメ
タン生合成細菌の同化作用に好影響を与えるCO2
の溶解量を増加させるのである。メタンガスの再
循環は最後の四帯域の夫々の下部から約２フイー
ト（約0.61m）の距離を置いて管を挿入しこの管
を介して帯域中へ静かに循環させることにより遂
行され得る。 下記の諸例は本発明の実際操作を例示しこの系
の実用性とひろい応用面とを示すものである。 例 １ 第１，２及び３図に例示されているような発酵
系及びバイオガス（biogas）貯蔵系、ガス生成プ
ラント並びに流出物保持槽を約2000頭の豚を飼う
養豚場に配設した。檻から毎日出る廃物を加圧洗
浄し、消化装置の第一帯中へ重力下に流入させ
た。消化装置は三槽から構成され第２図に示すよ
うな２個の通常壁で仕切られ総液体収納容積約
700000ガロン（約2649710）を有していた。こ
の槽の容量は約11000頭の豚を将来飼育する見込
で設計された。槽の全長は96フイート
（29.26m）、槽内の液深は入口の所で11フイート
（3.35m）、出口の所で17フイート（5.18m）であ
つた。液体−固体懸濁物の２％は固体から構成さ
れ、この懸濁物は槽へ１日２回加えられた。この
系内の固体を増加させるためにこの系から固体を
除去することなく６カ月間この系を操業したがこ
れはこの系の効率的操作のために必要であつた。
その後に21日目毎に固体を取出して肥料として利
用した。 硫酸銅を約１ポンド／10000ガロン（約0.45
Kg／37853）の量で周期的に２〜３週間毎に加
え、約３トンの屑鉄を１回、２ポンド（0.91Kg）
の量のモリブデンを１回添加した。この系は１日
当り約10000〜11000立方フイート（283160〜
311476）のガスを発生しその中の75％はメタン
ガスを構成していた。残部は二酸化炭素であつ
た。メタンガスを利用して発電させ１日当り600
キロワツトの量を飼育場で利用した。 系内流入物質と系外流出物質とのBODとCOD
とを計測してBODとCODとが90〜95％まで減じ
たことが見出された。 この系の操業について更に充分に検討するため
に下記の個所におけるBOD含量とCOD含量とを
測定した： 個所１：系内へ導入する前の固体／液体懸濁物 個所２：帯域１の上流端 個所３：帯域１の下流端 個所４：帯域２の下流端 個所５：帯域３の上流端 個所６：帯域４の下流端 個所７：帯域５の上流端 個所８：帯域５の下流端 個所９：帯域６の下流端 個所10：帯域６から出る流出管 得られた結果は次の通りである。
【表】
総BOD及びCOD減少は90％以上であることが
判る。更にBOD及びCOD減少は生成メタンガス
量に直接比例するので上表は各帯域内の相対的生
成メタン量を示す。 例 ２ アルコール蒸留廃液１日当り400ガロン
（1514.12）を処理する規模に減ずること以外は
例１に記載したことと同様に発酵系、バイオガス
貯蔵系、ガス生成プラント及び流出物保持槽を配
設した。アルコール蒸留廃液の固形物含量を消化
系へ通す前に該廃液の固形物含量を約２〜４重量
％に調節した。８時間当りのBOD／COD負荷量
（ポンド）に対しこの消化系は45ガロン（170.34
）の総処理能を有していた。第一帯域は８時間
当りBOD／COD量の１ポンドに対し10ガロン
（37.85）の処理容積を有していた。アルコール
蒸留廃液の最初の送給以前に第一消化帯域の1/2
〜1/3を例えば例１記載の作動中の消化系からの
種物質（seeding material）で満たした。種物質
は第１図に示すような第二槽の第三帯域から採取
された液状物質であつた。次に始動時の計算量の
約30％の量のアルコール蒸留廃液を加え次の７〜
10日間のうちに漸次に増量して100％処理能に達
せしめた。所定期間内に徐々にアルコール廃液の
全添加量を加え該期間にわたつて平均に分布させ
た。かようにしてBOD／CODの90〜95％減少を
達成した。21日目毎に系から固形物を除去した。 その他の有機廃棄物例えばマグロ処理工場廃物
及び野菜くずを用いて例２の処理を繰返した。 本発明は好適諸態様を参照して詳記されたけれ
ども上記された本発明の技術思想から逸脱するこ
となく変更及び修整を施し得る。従つて本発明の
系が嫌気的六帯域を用いて詳細に説明されたけれ
どもCOD負荷が著大でなければ第二及び三槽の
バツフル２４及び３０を省略して帯域数を４個に
減ずることが可能である。
判る。更にBOD及びCOD減少は生成メタンガス
量に直接比例するので上表は各帯域内の相対的生
成メタン量を示す。 例 ２ アルコール蒸留廃液１日当り400ガロン
（1514.12）を処理する規模に減ずること以外は
例１に記載したことと同様に発酵系、バイオガス
貯蔵系、ガス生成プラント及び流出物保持槽を配
設した。アルコール蒸留廃液の固形物含量を消化
系へ通す前に該廃液の固形物含量を約２〜４重量
％に調節した。８時間当りのBOD／COD負荷量
（ポンド）に対しこの消化系は45ガロン（170.34
）の総処理能を有していた。第一帯域は８時間
当りBOD／COD量の１ポンドに対し10ガロン
（37.85）の処理容積を有していた。アルコール
蒸留廃液の最初の送給以前に第一消化帯域の1/2
〜1/3を例えば例１記載の作動中の消化系からの
種物質（seeding material）で満たした。種物質
は第１図に示すような第二槽の第三帯域から採取
された液状物質であつた。次に始動時の計算量の
約30％の量のアルコール蒸留廃液を加え次の７〜
10日間のうちに漸次に増量して100％処理能に達
せしめた。所定期間内に徐々にアルコール廃液の
全添加量を加え該期間にわたつて平均に分布させ
た。かようにしてBOD／CODの90〜95％減少を
達成した。21日目毎に系から固形物を除去した。 その他の有機廃棄物例えばマグロ処理工場廃物
及び野菜くずを用いて例２の処理を繰返した。 本発明は好適諸態様を参照して詳記されたけれ
ども上記された本発明の技術思想から逸脱するこ
となく変更及び修整を施し得る。従つて本発明の
系が嫌気的六帯域を用いて詳細に説明されたけれ
どもCOD負荷が著大でなければ第二及び三槽の
バツフル２４及び３０を省略して帯域数を４個に
減ずることが可能である。
添付図面の第１図は本発明の消化系の好適な一
態様を例示するフロウダイアグラムであり；第２
図は部分的に示された平面図であつて各帯域の好
適配置を示し；第３図は第２図の設備の線３−３
に沿う側面図である。 …第一帯、…第二帯、…第三帯、…第
四帯、…第五帯、…第六帯、１０…線又は流
入管、１２…下床又は下底、１４…排出管、１６
…バツフル、１７…固形物又は浮游廃物、１８…
散水管、２０…管、２１及び２２…バルブ、２４
…バツフル、２６…下底、２８…管、３０…バツ
フル、３１…管、３２…バルブ、３４…下底、３
５…管、３６…バルブ、４０，４２，４４及び４
６…管、５２及び５４…側壁、５８…管。
態様を例示するフロウダイアグラムであり；第２
図は部分的に示された平面図であつて各帯域の好
適配置を示し；第３図は第２図の設備の線３−３
に沿う側面図である。 …第一帯、…第二帯、…第三帯、…第
四帯、…第五帯、…第六帯、１０…線又は流
入管、１２…下床又は下底、１４…排出管、１６
…バツフル、１７…固形物又は浮游廃物、１８…
散水管、２０…管、２１及び２２…バルブ、２４
…バツフル、２６…下底、２８…管、３０…バツ
フル、３１…管、３２…バルブ、３４…下底、３
５…管、３６…バルブ、４０，４２，４４及び４
６…管、５２及び５４…側壁、５８…管。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 有機廃棄物をメタンと肥料とへ転化させる嫌
気的細菌学的方法において、 約４重量％以下の固形物含量をもつ有機廃物の
低固体含量水性懸濁物を少くとも４個の嫌気性帯
域のうちの第一嫌気帯へ通過させ、この場合に第
一及び第二嫌気帯は第一槽内に位置し、第三及び
第四嫌気帯は第二槽内に位置し、該諸帯域が直列
に液体を連通させるように配設し、即ち第一帯へ
の液体の添加は 第一嫌気帯の下部から第二嫌気帯の下部へ液流
を起し； 第二嫌気帯の上部から第三嫌気帯の上部へ液流
を起し； 第三嫌気帯の下部から第四嫌気帯の下部へ液流
を起し； この最後の第四嫌気帯の上部から液体を流出さ
せるように配設し； 該直列の液体連通は各帯域間の唯一の液体連通
であり、第二嫌気帯から第三嫌気帯へ沈積固形物
が通過することはなく、 該各嫌気帯に静止状態を保持させ、それによつ
て混合物の層形成を起させ、 周囲温度を各帯域中で約40℃未満に維持し；そ
して 諸帯域の頂部からメタンを収集すると共に諸帯
域から肥料としての固形物を周期的に取出す諸工
程の組合せを特徴とする上記の方法。 ２ 有機廃棄物をメタンと肥料とへ転化させる嫌
気的細菌学的方法において、 約４重量％以下の固形物含量をもつ有機廃物の
低固体含量水性懸濁物を６個の嫌気性帯域のうち
の第一嫌気帯へ通過させ、この場合に第一及び二
嫌気帯は第一槽内に位置し、第三及び四嫌気帯は
第二槽内に位置し、第五及び六嫌気帯は第三槽内
に位置し、該諸帯域が直列に液体を連通させるよ
うに配設し、即ち第一帯への液体の添加は 第一嫌気帯の下部から第二嫌気帯の下部へ液流
を起し； 第二嫌気帯の上部から第三嫌気帯の上部へ液流
を起し； 第三嫌気帯の下部から第四嫌気帯の下部へ液流
を起し； 第四嫌気帯の上部から第五嫌気帯の上部へ液流
を起し； 第五嫌気帯の下部から第六嫌気帯の下部へ液流
を起し；そして 第六嫌気帯の上部から液体を流出させるように
配設し； 該直列の液体連通は各帯域間の唯一の液体連通
であり、第二嫌気帯から第三嫌気帯へ又は第四嫌
気帯から第五嫌気帯へ沈積固形物が通過すること
はなく、 該６個の嫌気帯の夫々に静止状態を保持させ、
それによつて混合物の層形成を起させ、 周囲温度を各帯域中で約40℃未満に維持し；そ
して 諸帯域の頂部からメタンを収集すると共に諸帯
域のうちの３個の帯域の下部から肥料としての固
形物を周期的に取出す諸工程の組合せを特徴とす
る上記の方法。 ３ 静止状態が少くとも始めの４個の帯域の中で
垂直に配置された層即ち： リグノセルロース性固体の水性懸濁物を含む上
層； 主として中等度の鎖長の脂肪酸である酸の水溶
液を含む中層；及び 主として義酸及び酢酸である酸の水溶液を含む
下層 を形成する特許請求の範囲第２項記載の方法。 ４ 各帯の液深が約10〜約30フイート（約3.0〜
約9.1m）である特許請求の範囲第２項記載の方
法。 ５ 第一帯の液体収容空間が８時間毎に系へ加え
られるBOD又はCODの１ポンド（0.45Kg）当り
約10ガロン（37.85）より大きい特許請求の範
囲第４項記載の方法。 ６ 第二帯の液体収容空間が第一帯内の液体収容
空間の約1/2である特許請求の範囲第５項記載の
方法。 ７ 第一帯と第二帯との間の液体連通が該２個の
帯域の側部から側部へ実質上伸びていて各帯域の
底部から該底部の上方に約30インチ（約76.2cm）
の高さにまで実質上伸びている開口によるもので
ある特許請求の範囲第６項記載の方法。 ８ 有機廃棄固体の低固体含量水性懸濁物が約３
重量％以下の固体含有率を有する特許請求の範囲
第７項記載の方法。 ９ 各帯域の液深が約10〜約18フイート（約3.0
〜約5.5m）である特許請求の範囲第８項記載の
方法。 １０ 有機廃物が動物性廃物である特許請求の範
囲第９項記載の方法。 １１ 有機廃棄固体の低固体含量水性懸濁物が約
２重量％の固体含有率を有する特許請求の範囲第
１０項記載の方法。 １２ 第二帯から第三帯へ通過する固体が第三帯
へ流入したときに水中に没する特許請求の範囲第
１１項記載の方法。 １３ 第四及び三嫌気帯の夫々が第一及び二嫌気
帯と殆ど同じ規模の帯域である特許請求の範囲第
１２項記載の方法。 １４ 第五及び六嫌気帯の夫々が第一及び二嫌気
帯と殆ど同じ寸法の帯域である特許請求の範囲第
１３項記載の方法。 １５ 第六帯の温度が32℃以下に保たれる特許請
求の範囲第１４項記載の方法。 １６ 鉄、硫酸銅及び可溶性モリブデンから成る
群から選ばれる１種又は複数種の組成物を第一帯
へ周期的に添加する特許請求の範囲第１５項記載
の方法。 １７ 第六帯の温度が約26〜約30℃に保たれる特
許請求の範囲第１６項記載の方法。 １８ 第六帯上のガス圧が大気圧以上に保たれる
特許請求の範囲第１７項記載の方法。 １９ 有機廃物がアルコール蒸留廃液である特許
請求の範囲第９項記載の方法。 ２０ 有機廃物が魚処理工場廃物である特許請求
の範囲第９項記載の方法。 ２１ 有機廃物が野菜くずである特許請求の範囲
第９項記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/536,431 US4503154A (en) | 1982-01-05 | 1983-09-29 | Anaerobic digestion of organic waste for biogas production |
| US536431 | 1983-09-29 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6078700A JPS6078700A (ja) | 1985-05-04 |
| JPH0366954B2 true JPH0366954B2 (ja) | 1991-10-21 |
Family
ID=24138478
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58226700A Granted JPS6078700A (ja) | 1983-09-29 | 1983-11-30 | バイオガス製造用の有機廃物の嫌気的消化方法 |
Country Status (12)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4503154A (ja) |
| EP (1) | EP0145792B1 (ja) |
| JP (1) | JPS6078700A (ja) |
| AT (1) | ATE29870T1 (ja) |
| AU (1) | AU560614B2 (ja) |
| BR (1) | BR8306510A (ja) |
| CA (1) | CA1198605A (ja) |
| DE (1) | DE3373807D1 (ja) |
| DK (1) | DK163985C (ja) |
| ES (2) | ES527626A0 (ja) |
| IL (1) | IL70159A (ja) |
| PT (1) | PT77662B (ja) |
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