JPH0367758B2 - - Google Patents
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- JPH0367758B2 JPH0367758B2 JP61221795A JP22179586A JPH0367758B2 JP H0367758 B2 JPH0367758 B2 JP H0367758B2 JP 61221795 A JP61221795 A JP 61221795A JP 22179586 A JP22179586 A JP 22179586A JP H0367758 B2 JPH0367758 B2 JP H0367758B2
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- fermentation
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
- Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel
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- Treatment Of Sludge (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は下水汚泥などの有機性汚泥を合理的に
嫌気性消化する方法に関するものである。
嫌気性消化する方法に関するものである。
嫌気性消化法は次のような理由から、下水汚泥
処理の分野では古くから一般的なものとなつてき
た。
処理の分野では古くから一般的なものとなつてき
た。
(イ) 低コストで、大量の希薄な有機性スラリーを
安定化できる。
安定化できる。
(ロ) 汚泥生成量が少ない。
(ハ) 病源菌が高速で殺菌される。
(ニ) 土壌改良剤として、消化汚泥を利用し得る。
(ホ) さらに、汚泥中の有機性炭素をメタンを主成
分とするガスに転換できるという魅力がある。
分とするガスに転換できるという魅力がある。
このような数多い利点があるにもかかわらず、
嫌気性消化プロセスは未だ、その充分な潜在的能
力を発揮させ得る段階には到達していない。それ
は次のような理由によるものである。
嫌気性消化プロセスは未だ、その充分な潜在的能
力を発揮させ得る段階には到達していない。それ
は次のような理由によるものである。
(イ) 物理的、化学的および生化学的相互作用に関
する知識の欠如。
する知識の欠如。
(ロ) 消化槽の設計および運転が慣習的方法に捉わ
れている。
れている。
(ハ) 消化システムの基本的特性に関する基礎的研
究が十分に行われないまま経験的な設計方法が
採用されている。
究が十分に行われないまま経験的な設計方法が
採用されている。
本発明は、このような問題意識に基ずいて検討
を進めた結果完成されたもので、1975年にGosh
によつて提案された二相消化法すなわち酸発酵と
メタン発酵の２相に分離して嫌気性消化する方法
をさらに改善することによつて、合理的に有機性
汚泥を嫌気性消化する技術を確立したものであ
る。
を進めた結果完成されたもので、1975年にGosh
によつて提案された二相消化法すなわち酸発酵と
メタン発酵の２相に分離して嫌気性消化する方法
をさらに改善することによつて、合理的に有機性
汚泥を嫌気性消化する技術を確立したものであ
る。
従来の下水汚泥の嫌気性消化法で大きな問題点
となつているのは、大容量の消化槽を必要とする
という点以外に、嫌気性消化工程からSSとリン
が下水処理工程へ返流されるというバツクロード
トラブルである。すなわち、嫌気性消化工程か
ら、キヤリオバーしたもはやガス発生ポテンシヤ
ルをもたないSSが下水処理工程の最初沈澱池に
流入し、そこで沈澱し再び嫌気性消化工程に流入
してくる悪循環現象がSSの返流トラブルである。
となつているのは、大容量の消化槽を必要とする
という点以外に、嫌気性消化工程からSSとリン
が下水処理工程へ返流されるというバツクロード
トラブルである。すなわち、嫌気性消化工程か
ら、キヤリオバーしたもはやガス発生ポテンシヤ
ルをもたないSSが下水処理工程の最初沈澱池に
流入し、そこで沈澱し再び嫌気性消化工程に流入
してくる悪循環現象がSSの返流トラブルである。
また、リンの返流トラブルとは、リンを含有す
る汚泥は嫌気性消化によつて、リンを溶出する
が、従来の嫌気性消化法はいずれもリンを除去す
る能力をまつたく持つていない。したがつて、溶
出したリンは、再び下水処理工程に流入してしま
うことである。
る汚泥は嫌気性消化によつて、リンを溶出する
が、従来の嫌気性消化法はいずれもリンを除去す
る能力をまつたく持つていない。したがつて、溶
出したリンは、再び下水処理工程に流入してしま
うことである。
ある研究者によれば、下水処理水のリン濃度を
高めている主因は嫌気性消化工程からのリンのバ
ツクロードであると報告している。
高めている主因は嫌気性消化工程からのリンのバ
ツクロードであると報告している。
本発明は、このような、SSおよびリンのバツ
クロードトラブルを解決すると同時に嫌気性消化
工程を著しくコンパクト化することを解決課題と
している。
クロードトラブルを解決すると同時に嫌気性消化
工程を著しくコンパクト化することを解決課題と
している。
本発明は、下水汚泥などの有機性汚泥にMg
（OH）2、MgO、MgHCO3、MgCO3などのマグネ
シウム塩基を添加して酸発酵させたのち、該工程
流出汚泥に少なくともプラスの電荷をもつ凝集剤
を添加して固液分離し、さらに該分離液を固定化
されたメタン生成菌によつてメタン発酵すること
よりなる有機性汚泥の嫌気性消化方法である。
（OH）2、MgO、MgHCO3、MgCO3などのマグネ
シウム塩基を添加して酸発酵させたのち、該工程
流出汚泥に少なくともプラスの電荷をもつ凝集剤
を添加して固液分離し、さらに該分離液を固定化
されたメタン生成菌によつてメタン発酵すること
よりなる有機性汚泥の嫌気性消化方法である。
メタン発酵工程としては、UASB法（上向流
嫌気性スラツジブランケツト法）が最も好適な実
施態様である。
嫌気性スラツジブランケツト法）が最も好適な実
施態様である。
以下第１図を参照しながら、下水汚泥への適用
を例にとつて本発明の一実施例を詳しく説明す
る。
を例にとつて本発明の一実施例を詳しく説明す
る。
下水汚泥１は、Mg（OH）2もしくはMgO２を添
加されて、温度35℃、滞留日数４日の酸発酵槽３
に流入する。酸発酵槽（Acid Reator）３では酸
発酵菌によつて、汚泥固形物の可溶化と酢酸、酪
酸などの揮発性有機酸生成反応が進行する。
加されて、温度35℃、滞留日数４日の酸発酵槽３
に流入する。酸発酵槽（Acid Reator）３では酸
発酵菌によつて、汚泥固形物の可溶化と酢酸、酪
酸などの揮発性有機酸生成反応が進行する。
酸発酵槽のPHは酸発酵の最適PHである5.5に維
持される。
持される。
しかし、酢酸−酢酸塩計のPH緩衝可能範囲はPH
４〜5.8の間であるので、最適PH5.5に維持するに
は生成した酢酸、酪酸など有機酸の約80％をなん
らかの塩基で中和する必要がある。
４〜5.8の間であるので、最適PH5.5に維持するに
は生成した酢酸、酪酸など有機酸の約80％をなん
らかの塩基で中和する必要がある。
しかしCa（OH）2を酸発酵槽に添加する方法で
は後続するメタン発酵槽において、添加された
Ca2+イオンがCaCO3として沈澱し、汚泥発生量
が著しく増加するという問題があることが認めら
れた。
は後続するメタン発酵槽において、添加された
Ca2+イオンがCaCO3として沈澱し、汚泥発生量
が著しく増加するという問題があることが認めら
れた。
本発明は、次のような新しい知見にもとづくも
のである。
のである。
すなわち、汚泥にMg（OH）2又はMgOなどのマ
グネシウム塩基を添加して、OH-イオンによつ
て酸発酵槽３のPH調整を行なうと、後続するメタ
ン発酵槽４において、添加されたMg2+イオンが、
汚泥から溶出したNH4+イオン及びPO3- 4イオンと
沈澱生成反応を起し、NH4MgPO4の沈澱が生成
し、PO3- 4イオンが除去される。しかもMgCO3の
溶解度はCaCO3よりも大きいので液側に溶存し
汚泥発生量を増加させないという三重の効果が発
揮されることが見いだされた。
グネシウム塩基を添加して、OH-イオンによつ
て酸発酵槽３のPH調整を行なうと、後続するメタ
ン発酵槽４において、添加されたMg2+イオンが、
汚泥から溶出したNH4+イオン及びPO3- 4イオンと
沈澱生成反応を起し、NH4MgPO4の沈澱が生成
し、PO3- 4イオンが除去される。しかもMgCO3の
溶解度はCaCO3よりも大きいので液側に溶存し
汚泥発生量を増加させないという三重の効果が発
揮されることが見いだされた。
Ca（OH）2中和法では、有効に利用されるのは
OH-イオンだけであり、Ca2+イオンは何ら有効
に使われず、むしろメタン発酵槽内でCaCO3を
生成するという逆効果を招いていたことと比較す
ると本発明法の効果（Mg2+イオンを有効利用す
る）は非常に対照的である。しかして、酸発酵槽
から流出する汚泥５はカチオンポリマー、
FeCl3、ポリ硫酸鉄などの凝集剤６を添加したの
ちベルトプレス、遠心脱水機などの汚泥脱水機７
によつて、脱水ケーキ８と脱水分離水９に分離さ
れる。脱水分離水９中には、酸発酵槽３において
生成した酢酸、酪酸などの有機酸が高濃度に含ま
れており、SSはほとんど含まれていない。
OH-イオンだけであり、Ca2+イオンは何ら有効
に使われず、むしろメタン発酵槽内でCaCO3を
生成するという逆効果を招いていたことと比較す
ると本発明法の効果（Mg2+イオンを有効利用す
る）は非常に対照的である。しかして、酸発酵槽
から流出する汚泥５はカチオンポリマー、
FeCl3、ポリ硫酸鉄などの凝集剤６を添加したの
ちベルトプレス、遠心脱水機などの汚泥脱水機７
によつて、脱水ケーキ８と脱水分離水９に分離さ
れる。脱水分離水９中には、酸発酵槽３において
生成した酢酸、酪酸などの有機酸が高濃度に含ま
れており、SSはほとんど含まれていない。
このように、本発明では、酸発酵汚泥に凝集剤
を添加して、凝集分離するので、SSの除去率が
高く、かつ安定しており、後続するメタン発酵工
程４に常に低SSの液を供給することが出来る。
を添加して、凝集分離するので、SSの除去率が
高く、かつ安定しており、後続するメタン発酵工
程４に常に低SSの液を供給することが出来る。
この点は、極めて重要であり、本発明によつて
SSを多量に含む液には不適当な、USSB法など
の固定化微生物によるメタン発酵法を効果的に適
用することが初めて可能になつた。
SSを多量に含む液には不適当な、USSB法など
の固定化微生物によるメタン発酵法を効果的に適
用することが初めて可能になつた。
メタン発酵工程４としては、メタン生成菌の自
己固定化作用を利用するUASB法が最適である
が、粒状セラミツクなどのメタン菌付着媒体を用
いる嫌気性流動層法、嫌気性固定床を採用するこ
ともできる。
己固定化作用を利用するUASB法が最適である
が、粒状セラミツクなどのメタン菌付着媒体を用
いる嫌気性流動層法、嫌気性固定床を採用するこ
ともできる。
図面にはメタン醗酵槽として、UASB槽を用
いた例を例示してある。
いた例を例示してある。
しかして、高濃度の有機酸を含んだ脱水分離水
９はUASBリアクターの底部から上向流で流入
し、該有機酸はリアクター内に高濃度のスラツジ
ブランケツトを形成している粒径１〜２mmのメタ
ン生成菌グラニユール（グラニユール内部は高密
度なMethanothrix属のメタン菌で構成され、そ
の表面を薄い粘質物が覆つている。）によつて高
速にメタン醗酵される。
９はUASBリアクターの底部から上向流で流入
し、該有機酸はリアクター内に高濃度のスラツジ
ブランケツトを形成している粒径１〜２mmのメタ
ン生成菌グラニユール（グラニユール内部は高密
度なMethanothrix属のメタン菌で構成され、そ
の表面を薄い粘質物が覆つている。）によつて高
速にメタン醗酵される。
本発明者らの実験結果によれば、40Kg
CODcr／m3・ｄという高負荷が安定して可能で
あり、固形物濃度３％程度の下水汚泥を第１図に
示すフローによつて処理する場合中温消化によ
る、UASBリアクターの所要滞留日数は、余裕
を含めても１日で充分であることが確認された。
CODcr／m3・ｄという高負荷が安定して可能で
あり、固形物濃度３％程度の下水汚泥を第１図に
示すフローによつて処理する場合中温消化によ
る、UASBリアクターの所要滞留日数は、余裕
を含めても１日で充分であることが確認された。
酸発酵槽とUASBリアクターの両者の合計所
要滞留日数は５日であり、従来のコンベンシヨナ
ルな消化タンクによる方法の25〜30日と比較する
と、本発明法の卓越的高速処理効果が明確であ
る。
要滞留日数は５日であり、従来のコンベンシヨナ
ルな消化タンクによる方法の25〜30日と比較する
と、本発明法の卓越的高速処理効果が明確であ
る。
UASBリアクター内に維持されているメタン
菌グラニユールの濃度は、75000〜80000mg／と
極めて高濃度であつた。このことが有機酸を極め
て高速にメタン発酵できる理由であると考えられ
る。
菌グラニユールの濃度は、75000〜80000mg／と
極めて高濃度であつた。このことが有機酸を極め
て高速にメタン発酵できる理由であると考えられ
る。
UASBリアクター４内では有機酸がメタンに
転換される結果、PHは酸発酵槽３のPHよりも上昇
し、Hz7.0〜7.5となる。酸発酵槽３に添加された
Mg2+イオンは、UASBリアクター４内において、
PO4 3-NH4 +イオンと沈澱生成反応を起し、
NH4MgPO4の決勝状沈澱を生成し、脱水分離水
９中の溶解状リンを80〜90％除去できる。
転換される結果、PHは酸発酵槽３のPHよりも上昇
し、Hz7.0〜7.5となる。酸発酵槽３に添加された
Mg2+イオンは、UASBリアクター４内において、
PO4 3-NH4 +イオンと沈澱生成反応を起し、
NH4MgPO4の決勝状沈澱を生成し、脱水分離水
９中の溶解状リンを80〜90％除去できる。
NH4MgPO4の溶解度は酸性側では高く、アル
カリ側で低下するので、PHの低い酸発酵槽３にお
いては、NH4MgPO4の沈澱はほとんど生成せ
ず、UASBリアター４内で生成する。
カリ側で低下するので、PHの低い酸発酵槽３にお
いては、NH4MgPO4の沈澱はほとんど生成せ
ず、UASBリアター４内で生成する。
このことは、重要であり、緻密なNH4MgPO4
沈澱の一部がメタン菌のグラニユールの核として
の役割を果す。
沈澱の一部がメタン菌のグラニユールの核として
の役割を果す。
メタン菌グラニユールにとりこまれなかつた
NH4MgPO4沈澱は沈降性が良好であるので、管
路１０によつてUASBリアクター底部から抜き
出し、酸発酵槽流出汚泥５に混合して、脱水ケー
キ８にとりこんで系内から除去する。
NH4MgPO4沈澱は沈降性が良好であるので、管
路１０によつてUASBリアクター底部から抜き
出し、酸発酵槽流出汚泥５に混合して、脱水ケー
キ８にとりこんで系内から除去する。
NH4MgPO4は肥料として有名な物質であるの
で、脱水ケーキ８は、肥効成分に富む有機質肥料
として利用できる。
で、脱水ケーキ８は、肥効成分に富む有機質肥料
として利用できる。
なお、PHがアルカリ側にあるUASBリアクタ
ー流出水１１の一部１１′を酸発酵槽３にリサイ
クルすると、酸発酵槽に添加するPH、調整用アル
カリ剤２の添加量を削減できるという効果があ
る。
ー流出水１１の一部１１′を酸発酵槽３にリサイ
クルすると、酸発酵槽に添加するPH、調整用アル
カリ剤２の添加量を削減できるという効果があ
る。
１２は消化ガス抜き出し管、１３は消化ガス捕
集チヤンバーである。
集チヤンバーである。
１ 有機性汚泥を高速にメタンガスに転換でき
る。
る。
この結果、装置容積を通常の方法（下水道施
設基準に記載のもの）の約1/5に縮小できる。
設基準に記載のもの）の約1/5に縮小できる。
２ 嫌気性消化工程からのSSおよびリンの返流
トラブルを解決できる。
トラブルを解決できる。
３ 肥効成分に富む汚泥脱水ケーキが得られる。
４ UASBリアクター内で生成するNH4MgPO4
がメタン菌グラニユールの核になるので、沈降
性の良いグラニユールが生成し、UASBリア
クター内のメタン菌濃度を高めるはたらきをす
る。
がメタン菌グラニユールの核になるので、沈降
性の良いグラニユールが生成し、UASBリア
クター内のメタン菌濃度を高めるはたらきをす
る。
５ 酸発酵槽に添加するPH調整剤をリン除去剤と
しても利用できるという複合効果がある。
しても利用できるという複合効果がある。
第１図は本発明方法で用いる装置の一例の概略
フロー図を示す。 １……下水汚泥、２……マグネシウム塩基、３
……酸発酵槽、４……UASBメタン発酵槽、６
……凝集剤、７……汚泥脱水機。
フロー図を示す。 １……下水汚泥、２……マグネシウム塩基、３
……酸発酵槽、４……UASBメタン発酵槽、６
……凝集剤、７……汚泥脱水機。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 有機性汚泥にMg（OH）2、MgHCO3などのマ
グネシウム塩基を添加して酸発酵させたのち、該
工程流出汚泥に少なくともプラスの電荷をもつ凝
集剤を添加して固液分離し、さらに該分離液を固
定化されたメタン生成菌によつてメタン発酵する
ことを特徴とする有機性汚泥の嫌気性消化方法。 ２ メタン発酵流出液の一部を、酸発酵工程に循
環する特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３ 固液分離工程に汚泥脱水機を用いる特許請求
の範囲第１項記載の方法。 ４ メタン発酵工程においてUASB法を用いる
特許請求の範囲第１項記載の方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61221795A JPS6377600A (ja) | 1986-09-22 | 1986-09-22 | 有機性汚泥の嫌気性消化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61221795A JPS6377600A (ja) | 1986-09-22 | 1986-09-22 | 有機性汚泥の嫌気性消化方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6377600A JPS6377600A (ja) | 1988-04-07 |
| JPH0367758B2 true JPH0367758B2 (ja) | 1991-10-24 |
Family
ID=16772318
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61221795A Granted JPS6377600A (ja) | 1986-09-22 | 1986-09-22 | 有機性汚泥の嫌気性消化方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6377600A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
1986
- 1986-09-22 JP JP61221795A patent/JPS6377600A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6377600A (ja) | 1988-04-07 |
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