JPH08281300A - 汚泥消化方法 - Google Patents
汚泥消化方法Info
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- JPH08281300A JPH08281300A JP7116535A JP11653595A JPH08281300A JP H08281300 A JPH08281300 A JP H08281300A JP 7116535 A JP7116535 A JP 7116535A JP 11653595 A JP11653595 A JP 11653595A JP H08281300 A JPH08281300 A JP H08281300A
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- 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)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 消化効率の優れた汚泥消化方法を提供する。
【構成】 汚泥を消化槽内においてメタン発酵により分
解する汚泥分解方法において、この消化槽内の消化ガス
の二酸化炭素濃度を常に４５体積％以上に保持すること
を構成とする。
解する汚泥分解方法において、この消化槽内の消化ガス
の二酸化炭素濃度を常に４５体積％以上に保持すること
を構成とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は汚泥消化方法、より詳し
くは汚泥を消化槽内においてメタン発酵により消化する
汚泥消化方法に関するものである。
くは汚泥を消化槽内においてメタン発酵により消化する
汚泥消化方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、下水汚泥，産業廃水汚泥等の汚泥
および、屎尿，産業廃水等の有機性水溶液（以下、汚泥
と総称する）の有機成分を消化するために、嫌気性のメ
タン発酵が利用されている。この嫌気性のメタン発酵
は、操作エネルギーが少ない省エネルギープロセスであ
るとともにメタン生成を伴うエネルギー生産プロセスで
あるために、生活廃水，産業廃水等の処理場において汚
泥の処理に広く採用されている。しかしながら、メタン
生成菌はその増殖速度が非常に遅く、効果的な有機物分
解率を得るためには大きな消化槽が必要である。
および、屎尿，産業廃水等の有機性水溶液（以下、汚泥
と総称する）の有機成分を消化するために、嫌気性のメ
タン発酵が利用されている。この嫌気性のメタン発酵
は、操作エネルギーが少ない省エネルギープロセスであ
るとともにメタン生成を伴うエネルギー生産プロセスで
あるために、生活廃水，産業廃水等の処理場において汚
泥の処理に広く採用されている。しかしながら、メタン
生成菌はその増殖速度が非常に遅く、効果的な有機物分
解率を得るためには大きな消化槽が必要である。
【０００３】そこで、消化速度を促進する方法が研究さ
れ、例えば特公昭５５−４６９１３号公報には、微粉砕
した有機物原料とメタン発酵用汚泥と水とを混合した原
料に二酸化炭素を接触させつつ、メタン発酵を行わせる
方法が提案されている。この二酸化炭素を接触させる方
法として、二酸化炭素を吸収した溶液を原料に加える、
系外から消化槽に二酸化炭素を供給する等の方法が開示
されている。
れ、例えば特公昭５５−４６９１３号公報には、微粉砕
した有機物原料とメタン発酵用汚泥と水とを混合した原
料に二酸化炭素を接触させつつ、メタン発酵を行わせる
方法が提案されている。この二酸化炭素を接触させる方
法として、二酸化炭素を吸収した溶液を原料に加える、
系外から消化槽に二酸化炭素を供給する等の方法が開示
されている。
【０００４】さらに、特開昭６１−１７８０１６号公
報，特公平６−３０７９７号公報には、汚泥の消化にお
いて消化ガス中のメタンを高分子気体分離膜を用いて分
離し、高濃度メタンを回収するとともに、二酸化炭素を
含む残ガスを消化槽に循環する方法が記載されている。
報，特公平６−３０７９７号公報には、汚泥の消化にお
いて消化ガス中のメタンを高分子気体分離膜を用いて分
離し、高濃度メタンを回収するとともに、二酸化炭素を
含む残ガスを消化槽に循環する方法が記載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記特
公昭５５−４６９１３号公報に記載の方法は、別途、二
酸化炭素吸収溶液，二酸化炭素ガス等を大量に準備しな
ければならず、装置，操業が複雑であり、操業コストが
高いという問題点がある。また、特開昭６１−１７８０
１６号公報に記載の方法は、発生するメタンは効率よく
回収できるものの、汚泥の消化効率が低いという問題点
がある。
公昭５５−４６９１３号公報に記載の方法は、別途、二
酸化炭素吸収溶液，二酸化炭素ガス等を大量に準備しな
ければならず、装置，操業が複雑であり、操業コストが
高いという問題点がある。また、特開昭６１−１７８０
１６号公報に記載の方法は、発生するメタンは効率よく
回収できるものの、汚泥の消化効率が低いという問題点
がある。
【０００６】本発明は、このような問題点を解消するた
めに成されたものであり、従来よりも汚泥の消化効率の
優れた汚泥消化方法を提供することを目的とするもので
ある。
めに成されたものであり、従来よりも汚泥の消化効率の
優れた汚泥消化方法を提供することを目的とするもので
ある。
【０００７】
【課題を解決するための手段および作用・効果】本発明
による汚泥消化方法は、前述された目的を達成するため
に、汚泥を消化槽内においてメタン発酵により分解する
汚泥分解方法において、この消化槽内の消化ガスの二酸
化炭素濃度を常に４５体積％以上に保持することを特徴
とするものである。
による汚泥消化方法は、前述された目的を達成するため
に、汚泥を消化槽内においてメタン発酵により分解する
汚泥分解方法において、この消化槽内の消化ガスの二酸
化炭素濃度を常に４５体積％以上に保持することを特徴
とするものである。
【０００８】本発明による汚泥消化方法において生じる
汚泥消化は、次の反応の進行によって基本的には行われ
る。 ＣＯ2 ＋ ４Ｈ2 ＝ ＣＨ4 ＋ ２Ｈ2 Ｏ ＣＯ2 ＋ ２Ｃ2 Ｈ5 ＯＨ ＝ ＣＨ4 ＋ ２ＣＨ3 ＣＯＯＨ ＣＯ2 ＋ ２Ｃ3 Ｈ7 ＣＯＯＨ ＋ Ｈ2 Ｏ ＝ ＣＨ4 ＋ ４ＣＨ3 ＣＯＯＨ ＣＯ2 ＋ ＣＨ3 ＣＯＯＨ ＝ ＣＨ4 ＋ ２ＣＯ2
汚泥消化は、次の反応の進行によって基本的には行われ
る。 ＣＯ2 ＋ ４Ｈ2 ＝ ＣＨ4 ＋ ２Ｈ2 Ｏ ＣＯ2 ＋ ２Ｃ2 Ｈ5 ＯＨ ＝ ＣＨ4 ＋ ２ＣＨ3 ＣＯＯＨ ＣＯ2 ＋ ２Ｃ3 Ｈ7 ＣＯＯＨ ＋ Ｈ2 Ｏ ＝ ＣＨ4 ＋ ４ＣＨ3 ＣＯＯＨ ＣＯ2 ＋ ＣＨ3 ＣＯＯＨ ＝ ＣＨ4 ＋ ２ＣＯ2
【０００９】従来、これらの反応〜のうち，，
の反応に寄与する各種菌の作用は二酸化炭素が多量に
存在すると抑制されると考えられ、実際、汚泥の消化に
おいて二酸化炭素濃度は厳に低くおさえられている。し
かしながら、本発明者は、反応を見たとき、消化槽内
の消化ガスの二酸化炭素濃度を４５体積％以上にすると
定説に反して反応が（右方向に）進行、汚泥の消化効率
が向上することを見い出した。このことは、前記反応系
の反応の反応式に照らして矛盾のないことである。
の反応に寄与する各種菌の作用は二酸化炭素が多量に
存在すると抑制されると考えられ、実際、汚泥の消化に
おいて二酸化炭素濃度は厳に低くおさえられている。し
かしながら、本発明者は、反応を見たとき、消化槽内
の消化ガスの二酸化炭素濃度を４５体積％以上にすると
定説に反して反応が（右方向に）進行、汚泥の消化効率
が向上することを見い出した。このことは、前記反応系
の反応の反応式に照らして矛盾のないことである。
【００１０】二酸化炭素濃度を増加させることは容易な
ことであるが、その結果として得られる汚泥の消化効率
向上、汚泥の減量化の効果は非常に大きい。
ことであるが、その結果として得られる汚泥の消化効率
向上、汚泥の減量化の効果は非常に大きい。
【００１１】本発明の目的は、後述される詳細な説明か
ら明らかにされる。しかしながら、詳細な説明および具
体的実施例は最も好ましい実施態様について説明する
が、本発明の製品および範囲内の種々の変更および変形
はその詳細な説明から当業者にとって明らかであること
から、具体的例として述べるものである。
ら明らかにされる。しかしながら、詳細な説明および具
体的実施例は最も好ましい実施態様について説明する
が、本発明の製品および範囲内の種々の変更および変形
はその詳細な説明から当業者にとって明らかであること
から、具体的例として述べるものである。
【００１２】
【実施例】次に、本発明による汚泥消化方法の具体的実
施例につき、図面を参照しつつ説明する。
施例につき、図面を参照しつつ説明する。
【００１３】（実施例１）汚泥の消化反応に対する二酸
化炭素濃度の影響を調べるために、図１に示されている
ような汚泥消化実験装置１を用いて汚泥の消化が行われ
る。まず、デンプンを主体とした合成汚泥が汚泥供給口
２から消化槽３に供給される。この消化槽３は容量３リ
ットルのガラス製の円筒槽であるがＲＣ、ＰＣまたは鋼
製の卵形槽，上下円錐槽等であってもよい。また、この
消化槽３には、機械的攪拌装置４とガス攪拌装置５とが
備えられており、気液の充分な接触が図られている。こ
の消化槽３内の雰囲気は嫌気性とされ、ヒータ６により
メタン生成菌の育成に良好な温度（３５℃）が維持さ
れ、またメタン生成菌の育成に良好なｐＨが維持されつ
つ、二酸化炭素注入口７から二酸化炭素が注入される。
化炭素濃度の影響を調べるために、図１に示されている
ような汚泥消化実験装置１を用いて汚泥の消化が行われ
る。まず、デンプンを主体とした合成汚泥が汚泥供給口
２から消化槽３に供給される。この消化槽３は容量３リ
ットルのガラス製の円筒槽であるがＲＣ、ＰＣまたは鋼
製の卵形槽，上下円錐槽等であってもよい。また、この
消化槽３には、機械的攪拌装置４とガス攪拌装置５とが
備えられており、気液の充分な接触が図られている。こ
の消化槽３内の雰囲気は嫌気性とされ、ヒータ６により
メタン生成菌の育成に良好な温度（３５℃）が維持さ
れ、またメタン生成菌の育成に良好なｐＨが維持されつ
つ、二酸化炭素注入口７から二酸化炭素が注入される。
【００１４】この条件において、 実験Ｎｏ．１ 初期ＣＯＤｃｒ濃度：７６８０ｍｇ／ｌ 初期ＶＳＳ濃度：１９００〜２４００ｍｇ／ｌ 消化槽３内の二酸化炭素濃度： 初期濃度 ；３０．８体積％ ５０日後の濃度 ；２２．９体積％ 実験期間中平均濃度；３２．７体積％、 実験Ｎｏ．２ 初期ＣＯＤｃｒ濃度：７２５０ｍｇ／ｌ 初期ＶＳＳ濃度：１９００〜２４００ｍｇ／ｌ 消化槽３内の二酸化炭素濃度： 初期濃度 ；５８．２体積％ ５０日後の濃度 ；３５．２体積％ 実験期間中平均濃度；４９．１体積％、 実験Ｎｏ．３ 初期ＣＯＤｃｒ濃度：６８９０ｍｇ／ｌ 初期ＶＳＳ濃度：１９００〜２４００ｍｇ／ｌ 消化槽３内の二酸化炭素濃度： 初期濃度 ；７０．２体積％ ５０日後の濃度 ；３９．８体積％ 実験期間中平均濃度；５５．８体積％
【００１５】として消化実験が行われる。この消化実験
において、有機物の分解率を表すＣＯＤｃｒ除去率
（％）およびＶＳＳ除去率（％）と、ＶＳＳ当たりのメ
タンガス発生量（ｍｌ／ｍｇ）とが測定される。なお、
メタン発生量は、消化ガスをガスホルダ８に貯え、３日
に一度、発生した消化ガスの量と、貯えた消化ガス中の
メタン濃度をガスクロマトグラフィーにより分析するこ
とにより求められる。なお、ＣＯＤｃｒ除去率（％）を
表１に、ＶＳＳ除去率（％）を表２に、メタンガス発生
量を図２のグラフに示す。
において、有機物の分解率を表すＣＯＤｃｒ除去率
（％）およびＶＳＳ除去率（％）と、ＶＳＳ当たりのメ
タンガス発生量（ｍｌ／ｍｇ）とが測定される。なお、
メタン発生量は、消化ガスをガスホルダ８に貯え、３日
に一度、発生した消化ガスの量と、貯えた消化ガス中の
メタン濃度をガスクロマトグラフィーにより分析するこ
とにより求められる。なお、ＣＯＤｃｒ除去率（％）を
表１に、ＶＳＳ除去率（％）を表２に、メタンガス発生
量を図２のグラフに示す。
【００１６】
【表１】
【００１７】
【表２】
【００１８】また、前記消化実験において５０日後の汚
泥を分析することによりその汚泥中の各元素（Ｃ，Ｈ，
Ｎ，Ｓ）の除去率が算出される。この結果を図３のグラ
フに示す。
泥を分析することによりその汚泥中の各元素（Ｃ，Ｈ，
Ｎ，Ｓ）の除去率が算出される。この結果を図３のグラ
フに示す。
【００１９】なお、本実施例において、二酸化炭素濃度
の測定は、ガスクロマトグラフィー，赤外線吸収式ガス
分析計，公知のガスセンサー等を使用して行われる。
の測定は、ガスクロマトグラフィー，赤外線吸収式ガス
分析計，公知のガスセンサー等を使用して行われる。
【００２０】前記表１，表２，図２のグラフ，図３のグ
ラフから、次のことがわかる。汚泥の消化槽内の二酸化
炭素濃度（実験期間中平均濃度）を３２．７体積％から
４９．１体積％に、更に５５．８体積％に増加すると、
ＣＯＤｃｒ除去率（表１参照），ＶＳＳ除去率（表２参
照）が増加し、特にＶＳＳ除去率の増加が顕著であり、
汚泥中の有機物の分解が二酸化炭素濃度の濃度の増加と
共に進むことがわかる。
ラフから、次のことがわかる。汚泥の消化槽内の二酸化
炭素濃度（実験期間中平均濃度）を３２．７体積％から
４９．１体積％に、更に５５．８体積％に増加すると、
ＣＯＤｃｒ除去率（表１参照），ＶＳＳ除去率（表２参
照）が増加し、特にＶＳＳ除去率の増加が顕著であり、
汚泥中の有機物の分解が二酸化炭素濃度の濃度の増加と
共に進むことがわかる。
【００２１】また、二酸化炭素濃度が増加すると、汚泥
中の各種元素（Ｃ，Ｈ，Ｎ，Ｓ）の除去率が増加するこ
とから、汚泥の分解が進むことがわかる（図３参照）。
特筆すべきは、Ｎｏ．２の場合（４９．１体積％）に
はＣ，Ｈの除去率の増加が顕著で、Ｎｏ．３の場合（５
５．８体積％）にはＮ，Ｓの除去率の増加が顕著なこと
である。このことから、消化槽内の二酸化炭素濃度が約
５０％程度ではＣ，Ｈを主体とする炭水化物，脂肪の低
分子化が進み、二酸化炭素濃度が５６％程度に増加する
とＮ，Ｓを含むタンパク質の低分子化が進むと考えられ
る。
中の各種元素（Ｃ，Ｈ，Ｎ，Ｓ）の除去率が増加するこ
とから、汚泥の分解が進むことがわかる（図３参照）。
特筆すべきは、Ｎｏ．２の場合（４９．１体積％）に
はＣ，Ｈの除去率の増加が顕著で、Ｎｏ．３の場合（５
５．８体積％）にはＮ，Ｓの除去率の増加が顕著なこと
である。このことから、消化槽内の二酸化炭素濃度が約
５０％程度ではＣ，Ｈを主体とする炭水化物，脂肪の低
分子化が進み、二酸化炭素濃度が５６％程度に増加する
とＮ，Ｓを含むタンパク質の低分子化が進むと考えられ
る。
【００２２】このように、二酸化炭素濃度の増加により
汚泥中の有機物の分解が進むことによって、汚泥が減量
化される。
汚泥中の有機物の分解が進むことによって、汚泥が減量
化される。
【００２３】また、有機物の分解が進む結果としてエネ
ルギー資源として有用なメタンガスの発生量も増加する
（図２参照）。このことから、固形物状の有機物から離
脱した水素原子が水素資化性メタン菌の作用により前記
反応にしたがって過剰に存在する二酸化炭素と反応し
てメタンガスを生成し、二酸化炭素ガス濃度を増加させ
ることが水素資化性メタン菌の活性度および増殖率を向
上させるものと推測される。
ルギー資源として有用なメタンガスの発生量も増加する
（図２参照）。このことから、固形物状の有機物から離
脱した水素原子が水素資化性メタン菌の作用により前記
反応にしたがって過剰に存在する二酸化炭素と反応し
てメタンガスを生成し、二酸化炭素ガス濃度を増加させ
ることが水素資化性メタン菌の活性度および増殖率を向
上させるものと推測される。
【００２４】前述のように、本発明は、種々に変更可能
なことは明らかである。このような変更は本発明の精神
および範囲に反することなく、また当業者にとって明瞭
な全てのそのような変形、変更は請求の範囲に含まれる
ものである。
なことは明らかである。このような変更は本発明の精神
および範囲に反することなく、また当業者にとって明瞭
な全てのそのような変形、変更は請求の範囲に含まれる
ものである。
【図１】図１は、本実施例に係る汚泥消化方法を実施す
るための実験装置の模式図である。
るための実験装置の模式図である。
【図２】図２は、本実施例による消化実験におけるメタ
ンガス発生量を示すグラフである。
ンガス発生量を示すグラフである。
【図３】図３は、本実施例による消化実験における各種
元素の除去率を示すグラフである。
元素の除去率を示すグラフである。
１ 汚泥消化実験装置 ２ 汚泥供給口 ３ 消化槽 ４ 機械的攪拌装置 ５ ガス攪拌装置 ６ ヒータ ７ 二酸化炭素注入口 ８ ガスホルダ
Claims (1)
- 【請求項１】 汚泥を消化槽内においてメタン発酵によ
り消化する汚泥消化方法において、この消化槽内の消化
ガスの二酸化炭素濃度を常に４５体積％以上に保持する
ことを特徴とする汚泥消化方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11653595A JP3552786B2 (ja) | 1995-04-17 | 1995-04-17 | 汚泥消化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11653595A JP3552786B2 (ja) | 1995-04-17 | 1995-04-17 | 汚泥消化方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08281300A true JPH08281300A (ja) | 1996-10-29 |
| JP3552786B2 JP3552786B2 (ja) | 2004-08-11 |
Family
ID=14689538
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11653595A Expired - Fee Related JP3552786B2 (ja) | 1995-04-17 | 1995-04-17 | 汚泥消化方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3552786B2 (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5919599A (ja) * | 1982-07-23 | 1984-02-01 | Toshiba Corp | 嫌気性消化方法 |
| JPH0515899A (ja) * | 1991-07-16 | 1993-01-26 | Pub Works Res Inst Ministry Of Constr | 嫌気性メタン発酵方法 |
-
1995
- 1995-04-17 JP JP11653595A patent/JP3552786B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5919599A (ja) * | 1982-07-23 | 1984-02-01 | Toshiba Corp | 嫌気性消化方法 |
| JPH0515899A (ja) * | 1991-07-16 | 1993-01-26 | Pub Works Res Inst Ministry Of Constr | 嫌気性メタン発酵方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3552786B2 (ja) | 2004-08-11 |
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| A521 | Written amendment |
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