JPH0696155B2 - 有機性廃水のメタン醗酵による処理方法および処理装置 - Google Patents
有機性廃水のメタン醗酵による処理方法および処理装置Info
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- JPH0696155B2 JPH0696155B2 JP2146842A JP14684290A JPH0696155B2 JP H0696155 B2 JPH0696155 B2 JP H0696155B2 JP 2146842 A JP2146842 A JP 2146842A JP 14684290 A JP14684290 A JP 14684290A JP H0696155 B2 JPH0696155 B2 JP H0696155B2
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- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M21/00—Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
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- C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
- C02F3/28—Anaerobic digestion processes
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はビール製造工程廃液のような有機性廃水を中温
及び高温メタン菌により生物処理する場合に適する有機
性廃水のメタン醗酵による処理方法および処理装置に関
するものである。
及び高温メタン菌により生物処理する場合に適する有機
性廃水のメタン醗酵による処理方法および処理装置に関
するものである。
（従来の技術） 上記のような有機性廃水の処理方法としては、活性汚泥
による好気性処理とメタン菌による嫌気性処理とが知ら
れており、特に最近では嫌気性固定床を用い、中温及び
高温メタン菌により有機物をメタンガスと二酸化炭素に
分解する処理方法が注目されている。ところがビール製
造工程廃液のようなアルコール廃液をメタン醗酵処理す
る場合、BOD負荷を１〜3Kg/m3・日程度と低くすると支
障なく処理ができるものの、BOD負荷をこれ以上に高め
ると次第にBOD除去率が低下し、十分な処理効果が得ら
れないという問題があった。
による好気性処理とメタン菌による嫌気性処理とが知ら
れており、特に最近では嫌気性固定床を用い、中温及び
高温メタン菌により有機物をメタンガスと二酸化炭素に
分解する処理方法が注目されている。ところがビール製
造工程廃液のようなアルコール廃液をメタン醗酵処理す
る場合、BOD負荷を１〜3Kg/m3・日程度と低くすると支
障なく処理ができるものの、BOD負荷をこれ以上に高め
ると次第にBOD除去率が低下し、十分な処理効果が得ら
れないという問題があった。
そこで特開昭64-47498号公報に示されるように、アミノ
酸等の栄養素及びミネラルをアルコール廃液中に添加し
てメタン醗酵の効率を上昇させることが提案されている
ものの、実ラインにおける本発明者等のテストによれ
ば、BOD負荷とBOD除去率の点でなお満足できないもので
あった。
酸等の栄養素及びミネラルをアルコール廃液中に添加し
てメタン醗酵の効率を上昇させることが提案されている
ものの、実ラインにおける本発明者等のテストによれ
ば、BOD負荷とBOD除去率の点でなお満足できないもので
あった。
一方、本発明者等の研究によれば、この種の嫌気性固定
床を用いた処理装置においては、嫌気性処理装置の有効
容量に対する微生物を担持した担体の見かけの表面積の
大きさが処理能力に大きく影響する。すなわち、嫌気性
処理においては廃水中のBODが液相中の酸発酵菌の働き
により有機酸にまで分解（酸発酵）され、生成した有機
酸が担体表面に固定化されたメタン菌の働きによりメタ
ンガスに分解されるため、嫌気性処理をスムーズに進行
させるためには後段のメタン発酵が前段の酸発酵に負け
ないことが重要である。このため、メタン菌の住処であ
る担体の表面積を酸発酵菌の住処である液相の容量に対
して所定の比率以上とする必要があり、従来は特開昭63
-248497号公報に示されるように担体表面積／有効液容
量の値を20m2/m3以上とすることが必要であった。
床を用いた処理装置においては、嫌気性処理装置の有効
容量に対する微生物を担持した担体の見かけの表面積の
大きさが処理能力に大きく影響する。すなわち、嫌気性
処理においては廃水中のBODが液相中の酸発酵菌の働き
により有機酸にまで分解（酸発酵）され、生成した有機
酸が担体表面に固定化されたメタン菌の働きによりメタ
ンガスに分解されるため、嫌気性処理をスムーズに進行
させるためには後段のメタン発酵が前段の酸発酵に負け
ないことが重要である。このため、メタン菌の住処であ
る担体の表面積を酸発酵菌の住処である液相の容量に対
して所定の比率以上とする必要があり、従来は特開昭63
-248497号公報に示されるように担体表面積／有効液容
量の値を20m2/m3以上とすることが必要であった。
（発明が解決しようとする課題） 本発明は上記したような従来の問題点を解決して、ビー
ル製造工程廃液等の有機廃液を10Kg/m3・日以上の高いB
OD負荷を維持しつつ90％以上の高いBOD除去率で処理す
ることができる有機性廃水のメタン醗酵による処理方法
および装置を提供するために完成されたものである。
ル製造工程廃液等の有機廃液を10Kg/m3・日以上の高いB
OD負荷を維持しつつ90％以上の高いBOD除去率で処理す
ることができる有機性廃水のメタン醗酵による処理方法
および装置を提供するために完成されたものである。
また本発明は、担体表面積／有効液容量の値を従来より
も大幅に小さくした装置により、上記の目的を達成する
ことができる有機性廃水のメタン醗酵による処理方法お
よび装置を提供するために完成されたものである。
も大幅に小さくした装置により、上記の目的を達成する
ことができる有機性廃水のメタン醗酵による処理方法お
よび装置を提供するために完成されたものである。
（課題を解決するための手段） 本発明者等は上記の課題を解決するために研究を重ねた
結果、BOD負荷を高めるとBOD除去率が低下する原因は栄
養素の不足によるメタン菌の増殖速度の低下にあり、特
にニッケル、鉄、コバルトの３元素を従来考えられてい
た量よりもかなり多量に添加することがメタン菌の増殖
活性向上に必要であることを究明した。またこれらの元
素の添加により担体に固定化されたメタン菌の増殖活性
を向上させれば、従来必要とされていたよりも担体表面
積／有効液容量の値を小さくできることを確認した。
結果、BOD負荷を高めるとBOD除去率が低下する原因は栄
養素の不足によるメタン菌の増殖速度の低下にあり、特
にニッケル、鉄、コバルトの３元素を従来考えられてい
た量よりもかなり多量に添加することがメタン菌の増殖
活性向上に必要であることを究明した。またこれらの元
素の添加により担体に固定化されたメタン菌の増殖活性
を向上させれば、従来必要とされていたよりも担体表面
積／有効液容量の値を小さくできることを確認した。
本発明は上記の知見に基づいて完成されたものであり、
第１の発明は、嫌気性固定床を用いて有機性廃水をメタ
ン醗酵により処理するに当たり、メタン菌の増殖に必要
な栄養元素であるニッケル、鉄、コバルトを、廃水のBO
D濃度に対してNi/BODが25×10-6以上、Fe/BODが60×10
-6以上、Co/BODが1.25×10-6以上に維持しつつ処理を行
わせることを特徴とするものである。
第１の発明は、嫌気性固定床を用いて有機性廃水をメタ
ン醗酵により処理するに当たり、メタン菌の増殖に必要
な栄養元素であるニッケル、鉄、コバルトを、廃水のBO
D濃度に対してNi/BODが25×10-6以上、Fe/BODが60×10
-6以上、Co/BODが1.25×10-6以上に維持しつつ処理を行
わせることを特徴とするものである。
また第２の発明は、嫌気性処理装置内に充填した担体の
見かけの表面積と装置の有効容量との比（担体表面積／
有効液容量）を10m2/m3以上とした装置を用いて上記の
処理を行うことを特徴とするものである。
見かけの表面積と装置の有効容量との比（担体表面積／
有効液容量）を10m2/m3以上とした装置を用いて上記の
処理を行うことを特徴とするものである。
更に第３の発明は、上記の発明を実施するための装置の
発明であって、嫌気性処理装置内に充填した担体の見か
けの表面積と装置の有効容量との比（担体表面積／有効
液容量）を10m2/m3以上としたことを特徴とするもので
ある。
発明であって、嫌気性処理装置内に充填した担体の見か
けの表面積と装置の有効容量との比（担体表面積／有効
液容量）を10m2/m3以上としたことを特徴とするもので
ある。
ここで見かけの表面積とは、担体の幾何学的形状から計
算される表面積であり、担体素材の内部に入り込んだ微
細な細孔、割れ目等により形成される素材自身の表面積
は含んでいない。また有効液量とは、装置内の廃水が存
在する容量から担体の占める体積を引いた容量、すなわ
ち実際に処理すべき廃水の量を意味する。
算される表面積であり、担体素材の内部に入り込んだ微
細な細孔、割れ目等により形成される素材自身の表面積
は含んでいない。また有効液量とは、装置内の廃水が存
在する容量から担体の占める体積を引いた容量、すなわ
ち実際に処理すべき廃水の量を意味する。
（実施例） 以下に本発明を図面を参照しつつ更に詳細に説明する。
第１図はビール製造工程廃液をメタン醗酵処理する装置
を示すもので、（１）は処理槽、（２）は高温メタン菌
を固定化した多孔性セラミックス担体、（３）は有機性
廃水のタンク、（４）はメタン醗酵により生じたメタン
ガスを貯溜するガスホルダー、（５）は処理水タンクで
ある。また（６）は処理槽（１）内のPHを所定値に維持
するためのアルカリタンク、（７）は栄養源タンクであ
る。
を示すもので、（１）は処理槽、（２）は高温メタン菌
を固定化した多孔性セラミックス担体、（３）は有機性
廃水のタンク、（４）はメタン醗酵により生じたメタン
ガスを貯溜するガスホルダー、（５）は処理水タンクで
ある。また（６）は処理槽（１）内のPHを所定値に維持
するためのアルカリタンク、（７）は栄養源タンクであ
る。
本実施例の装置により処理される有機性廃水としては、
トルーブ廃液、麦粕脱水廃液、廃棄ビール、廃棄ジュー
ス、又はこれらの混合液等のビール製造工程廃液のほか
に、大豆ホエー廃水、豆腐製造工程廃水、ウイスキー蒸
留廃水等がある。そしてこれらの廃水の成分を分析する
と、ニッケル、鉄、コバルトは全く含まれていないか、
含まれていてもその量はごく微量である。
トルーブ廃液、麦粕脱水廃液、廃棄ビール、廃棄ジュー
ス、又はこれらの混合液等のビール製造工程廃液のほか
に、大豆ホエー廃水、豆腐製造工程廃水、ウイスキー蒸
留廃水等がある。そしてこれらの廃水の成分を分析する
と、ニッケル、鉄、コバルトは全く含まれていないか、
含まれていてもその量はごく微量である。
そこで本発明においては、栄養源タンク（７）から従来
周知の栄養源のほかに、ニッケル、鉄、コバルトを必要
に応じて添加する。添加量は廃水のBOD濃度に対してNi/
BODが25×10-6以上、Fe/BODが60×10-6以上、Co/BODが
1.25×10-6以上となるようにする。更に廃水中の窒素及
びリンの濃度が、N/BODが６×10-3以上、P/BODが1.5×1
0-3以上となるようにすることが好ましい。
周知の栄養源のほかに、ニッケル、鉄、コバルトを必要
に応じて添加する。添加量は廃水のBOD濃度に対してNi/
BODが25×10-6以上、Fe/BODが60×10-6以上、Co/BODが
1.25×10-6以上となるようにする。更に廃水中の窒素及
びリンの濃度が、N/BODが６×10-3以上、P/BODが1.5×1
0-3以上となるようにすることが好ましい。
廃水中のニッケル、鉄、コバルトの量を上記のように限
定した理由は、ビール製造工程廃液の高温メタン菌によ
る処理についてのデータを集成した第２図以下のグラフ
に示される通りである。
定した理由は、ビール製造工程廃液の高温メタン菌によ
る処理についてのデータを集成した第２図以下のグラフ
に示される通りである。
即ち、第２図に示されるように、Ni/BODの値が25×10-6
以上の領域ではBOD負荷が10Kg/m3・日を越えるが、これ
以下ではBOD負荷が低下し、これらの元素を全く添加し
ていなかった従来法ではBOD負荷は3Kg/m3・日程度に過
ぎないことが分かる。また第３図に示されるように、Fe
/BODの値が60×10-6以上の領域ではBOD負荷が10Kg/m3・
日を越えるが、これ以下ではBOD負荷はやはり低下し、
従来法では3Kg/m3・日程度に過ぎない。更に第４図に示
されるように、Co/BODが1.25×10-6以上でBOD負荷が10K
g/m3・日を越えることとなる。
以上の領域ではBOD負荷が10Kg/m3・日を越えるが、これ
以下ではBOD負荷が低下し、これらの元素を全く添加し
ていなかった従来法ではBOD負荷は3Kg/m3・日程度に過
ぎないことが分かる。また第３図に示されるように、Fe
/BODの値が60×10-6以上の領域ではBOD負荷が10Kg/m3・
日を越えるが、これ以下ではBOD負荷はやはり低下し、
従来法では3Kg/m3・日程度に過ぎない。更に第４図に示
されるように、Co/BODが1.25×10-6以上でBOD負荷が10K
g/m3・日を越えることとなる。
そしてこれらの条件が満足された場合には、第５図に示
されるように、10Kg/m3・日以上のBOD負荷を維持しつ
つ、90％を越える高いBOD除去率を達成することができ
ることが確認された。なおこれらのデータは高温メタン
菌についてのものであるが、中温メタン菌についても同
様の傾向を確認することができた。
されるように、10Kg/m3・日以上のBOD負荷を維持しつ
つ、90％を越える高いBOD除去率を達成することができ
ることが確認された。なおこれらのデータは高温メタン
菌についてのものであるが、中温メタン菌についても同
様の傾向を確認することができた。
このように比較的多量のニッケル、鉄、コバルトの添加
が有効に作用するのは、これらがメタン醗酵を行う際の
補酵素の形成に寄与するためと考えられる。
が有効に作用するのは、これらがメタン醗酵を行う際の
補酵素の形成に寄与するためと考えられる。
また上記の実施例では、処理槽（１）内に充填した多孔
性セラミックス担体（２）の見かけの表面積と処理槽
（１）の有効容量との比（担体表面積／有効液容量）を
70m2/m3としたのであるが、次にこの値を種々に変化さ
せて処理可能な最大BOD負荷を測定した。このとき、Ni/
BODは50×10-6、Fe/BODは120×10-6、Co/BODは2.5×10
-6で一定とした。またこれと比較するために、ニッケ
ル、鉄、コバルトを添加せず、Ni/BODが10×10-6、Fe/B
ODが40×10-6、Co/BODが1.0×10-6の従来の廃水を用い
て同様に担体表面積／有効液容量の値を変え、処理可能
な最大BOD負荷を測定した。
性セラミックス担体（２）の見かけの表面積と処理槽
（１）の有効容量との比（担体表面積／有効液容量）を
70m2/m3としたのであるが、次にこの値を種々に変化さ
せて処理可能な最大BOD負荷を測定した。このとき、Ni/
BODは50×10-6、Fe/BODは120×10-6、Co/BODは2.5×10
-6で一定とした。またこれと比較するために、ニッケ
ル、鉄、コバルトを添加せず、Ni/BODが10×10-6、Fe/B
ODが40×10-6、Co/BODが1.0×10-6の従来の廃水を用い
て同様に担体表面積／有効液容量の値を変え、処理可能
な最大BOD負荷を測定した。
この結果は第６図に示されるとおりであり、Ni/BOD、Fe
/BOD、Co/BODの値が本発明の範囲を外れる従来の場合に
は担体表面積／有効液容量の値を20m2/m3以上としない
と最大BOD負荷が10Kg/m3・日を下回る。これに対して本
願発明の場合には担体表面積／有効液容量の値を10m2/m
3とした場合にもなお、高い最大BOD負荷を維持すること
ができる。しかし本発明の場合であっても、担体表面積
／有効液容量の値が10m2/m3よりも小さくなると、最大B
OD負荷が10Kg/m3・日を下回ることとなる。
/BOD、Co/BODの値が本発明の範囲を外れる従来の場合に
は担体表面積／有効液容量の値を20m2/m3以上としない
と最大BOD負荷が10Kg/m3・日を下回る。これに対して本
願発明の場合には担体表面積／有効液容量の値を10m2/m
3とした場合にもなお、高い最大BOD負荷を維持すること
ができる。しかし本発明の場合であっても、担体表面積
／有効液容量の値が10m2/m3よりも小さくなると、最大B
OD負荷が10Kg/m3・日を下回ることとなる。
このようにNi/BOD、Fe/BOD、Co/BODの値を本発明の範囲
内としたときには、担体表面に固定化されたメタン菌の
メタン発酵能力が強化され、メタン菌の量を減少させて
も十分なメタン発酵を行わせることができるから、担体
表面積／有効液容量の値を10m2/m3まで下げても、後段
のメタン発酵が前段の酸発酵に負けることがなく、高い
BOD負荷を維持することができる。
内としたときには、担体表面に固定化されたメタン菌の
メタン発酵能力が強化され、メタン菌の量を減少させて
も十分なメタン発酵を行わせることができるから、担体
表面積／有効液容量の値を10m2/m3まで下げても、後段
のメタン発酵が前段の酸発酵に負けることがなく、高い
BOD負荷を維持することができる。
（発明の効果） 本発明は以上の説明から明らかなように、メタン菌の増
殖等に必要な栄養元素であるニッケル、鉄、コバルトの
BOD濃度に対する割合を所定の値に維持することにより
メタン菌の増殖活性を高め、ビール製造工程廃液に代表
される各種の有機廃液を10Kg/m3・日以上の高いBOD負荷
を維持しつつ90％以上の高いBOD除去率で処理すること
ができる。また本発明の装置によれば、担体表面に固定
化されたメタン菌のメタン発酵能力を強化したことによ
り、従来は20m2/m3以上とすることが必要であった担体
表面積／有効液容量の値を10m2/m3以上にまで下げるこ
とができ、しかも各種の有機廃液を高いBOD負荷を維持
しつつ高いBOD除去率で処理することができる。
殖等に必要な栄養元素であるニッケル、鉄、コバルトの
BOD濃度に対する割合を所定の値に維持することにより
メタン菌の増殖活性を高め、ビール製造工程廃液に代表
される各種の有機廃液を10Kg/m3・日以上の高いBOD負荷
を維持しつつ90％以上の高いBOD除去率で処理すること
ができる。また本発明の装置によれば、担体表面に固定
化されたメタン菌のメタン発酵能力を強化したことによ
り、従来は20m2/m3以上とすることが必要であった担体
表面積／有効液容量の値を10m2/m3以上にまで下げるこ
とができ、しかも各種の有機廃液を高いBOD負荷を維持
しつつ高いBOD除去率で処理することができる。
よって本発明は従来の問題点を解決した有機性廃水のメ
タン醗酵による処理方法および装置として、産業の発展
に寄与するところは極めて大きいものである。
タン醗酵による処理方法および装置として、産業の発展
に寄与するところは極めて大きいものである。
第１図は本発明の実施例を説明する断面図、第２図はNi
/BODの値とBOD負荷との関係を示すグラフ、第３図はFe/
BODの値とBOD負荷との関係を示すグラフ、第４図はCo/B
ODの値とBOD負荷との関係を示すグラフ、第５図はBOD負
荷とBOD除去率との関係を示すグラフ、第６図は担体表
面積／有効液容量の値と最大BOD負荷との関係を示すグ
ラフである。
/BODの値とBOD負荷との関係を示すグラフ、第３図はFe/
BODの値とBOD負荷との関係を示すグラフ、第４図はCo/B
ODの値とBOD負荷との関係を示すグラフ、第５図はBOD負
荷とBOD除去率との関係を示すグラフ、第６図は担体表
面積／有効液容量の値と最大BOD負荷との関係を示すグ
ラフである。
Claims (3)
- 【請求項１】嫌気性固定床を用いて有機性廃水をメタン
醗酵により処理するに当たり、メタン菌の増殖に必要な
栄養元素であるニッケル、鉄、コバルトを、廃水のBOD
濃度に対してNi/BODが25×10-6以上、Fe/BODが60×10-6
以上、Co/BODが1.25×10-6以上に維持しつつ処理を行わ
せることを特徴とする有機性廃水のメタン醗酵による処
理方法。 - 【請求項２】嫌気性処理装置内に充填した担体の見かけ
の表面積と装置の有効容量との比（担体表面積／有効液
容量）を10m2/m3以上とした装置を用いることを特徴と
する請求項１記載の有機性廃水のメタン醗酵による処理
方法。 - 【請求項３】嫌気性処理装置内に充填した担体の見かけ
の表面積と装置の有効容量との比（担体表面積／有効液
容量）を10m2/m3以上としたことを特徴とする請求項１
記載の方法により有機性廃水のメタン醗酵による処理を
行わせるための処理装置。
Priority Applications (8)
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|---|---|---|---|
| JP2146842A JPH0696155B2 (ja) | 1989-08-25 | 1990-06-05 | 有機性廃水のメタン醗酵による処理方法および処理装置 |
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| CA 2023902 CA2023902C (en) | 1989-08-25 | 1990-08-23 | Method for treating organic waste water by methane fermentation and treating apparatus therefor |
| DE69009353T DE69009353T2 (de) | 1989-08-25 | 1990-08-23 | Verfahren zur Behandlung von organischen Abwässern durch Methangärung. |
| EP19900309251 EP0414539B1 (en) | 1989-08-25 | 1990-08-23 | Method for treating organic waste water by methane fermentation. |
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| BR9004192A BR9004192A (pt) | 1989-08-25 | 1990-08-24 | Metodo e aparelho para tratamento de uma agua contendo residuos organicos por fermentacao de metano |
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| JP1-219469 | 1989-08-25 | ||
| JP21946989 | 1989-08-25 | ||
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Publications (2)
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| JPH0696155B2 true JPH0696155B2 (ja) | 1994-11-30 |
Family
ID=26477552
Family Applications (1)
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| AU (1) | AU615390B2 (ja) |
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