JPH0866699A - 汚泥の回分式メタン発酵方法および装置 - Google Patents

汚泥の回分式メタン発酵方法および装置

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JPH0866699A
JPH0866699A JP20409894A JP20409894A JPH0866699A JP H0866699 A JPH0866699 A JP H0866699A JP 20409894 A JP20409894 A JP 20409894A JP 20409894 A JP20409894 A JP 20409894A JP H0866699 A JPH0866699 A JP H0866699A
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JP
Japan
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sludge
glaze
far
methane
infrared ceramics
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JP20409894A
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Atsushi Oda
敦 織田
Takeshi Nanjo
雄 南條
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HEC CORP
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HEC CORP
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/30Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel

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  • Physical Water Treatments (AREA)
  • Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)
  • Treatment Of Sludge (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【構成】 汚泥の回分式メタン発酵方法において、釉薬
を塗布して焼成した遠赤外線セラミックス21を内部に
配置した嫌気性発酵槽13に汚泥14を導入し、遠赤外
線セラミックス21の作用の下にメタン発酵させる。 【効果】 汚泥の分解率が高まり、メタン発生率が向上
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、都市下水処理場や産業
廃水処理場で残渣物として生じる汚泥の回分式メタン発
酵方法および装置に関する。
【0002】
【従来の技術】都市下水処理場や産業廃水処理場で残渣
物として生じる汚泥は、たとえば嫌気性消化により処理
されている。嫌気性消化の第1段階においては汚泥中の
高分子有機質が通性嫌気性菌により低分子中間生成物に
分解され、第2段階においてはこの中間生成物や代謝生
産物が絶対嫌気性菌により炭酸ガスやメタンやアンモニ
アに分解される。第2段階で発生するメタンが大量であ
るため、消化の第2段階をメタン発酵といい、これにあ
ずかる細菌を特にメタン菌と呼ぶ。消化汚泥は消化前に
比べて減容されているので次工程の処理が容易であり、
発生したメタンは有効利用可能である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】一般に、生活水準の向
上などから汚泥量は増加する傾向にあり、このため、汚
泥をより効率的に処理できるようにすることが必要とさ
れている。
【0004】本発明は上記問題を解決するもので、汚泥
の分解率を高め、ひいてはメタン発生率を向上させ得る
汚泥のメタン発酵方法を提供することを目的とするもの
である。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
に、本発明の汚泥の回分式メタン発酵方法は、釉薬を塗
布して焼成した遠赤外線セラミックスを内部に配置した
嫌気性発酵槽に汚泥を導入し、遠赤外線セラミックスの
作用の下にメタン発酵させるようにしたことを特徴とす
る。
【0006】また、本発明の汚泥の回分式メタン発酵方
法は、釉薬を塗布して焼成した遠赤外線セラミックス
が、ペタライトを含有するセラミックスに黒色釉薬を塗
布して焼成したものであることを特徴とする。
【0007】また、本発明の汚泥の回分式メタン発酵装
置は、嫌気性発酵槽の内部に、釉薬を塗布して焼成した
遠赤外線セラミックスを配置したことを特徴とする。ま
た、本発明の汚泥の回分式メタン発酵装置は、釉薬を塗
布して焼成した遠赤外線セラミックスが、ペタライトを
含有するセラミックスに黒色釉薬を塗布して焼成したも
のであることを特徴とする。
【0008】
【作用】上記構成において、遠赤外線セラミックスの作
用の下にメタン発酵を行うようにしたことにより、汚泥
の分解率が高められ、メタン発生率が向上する。
【0009】
【実施例】以下に実施例を挙げて、本発明の汚泥の回分
式メタン発酵方法の原理を説明する。
【0010】図1において、恒温水槽1は、槽内の水2
の温度を37℃に維持する温度制御装置3を備え、槽内
の水2に浸漬して嫌気性発酵槽4を設置している。嫌気
性発酵槽4は内部に、基質としての汚水とメタン菌を含
有する種汚泥との混合物5を入れるとともに、遠赤外線
セラミックスを取り付けるようになっている。
【0011】恒温水槽1の外部には、飽和食塩水6を入
れたガス貯め容器7と、容器8とを設けており、嫌気性
発酵槽4内の上部空間とガス貯め容器7内の上部空間と
を導管9によって連通させ、ガス貯め容器7の内部と容
器8の内部とを、一端が飽和食塩水6中に開口し他端が
容器8の下方に開口している導管10により連通させて
いる。容器8の天部には、容器8内の空気を流出させる
流出管11を設けている。これにより、嫌気性発酵槽4
内で発生したガスを導管9を通じてガス貯め容器7に導
入し、導入されたガス12の圧力により導管10を通じ
て容器8の内部に送り込まれた飽和食塩水6の量を測定
することで、嫌気性発酵槽4内で発生したガスの量を捉
えることができる。なお、発生ガスの組成はオールザッ
ト−ルンゲ法により求める。
【0012】なお、この実施例では、汚泥に代わる基質
としてD−グルコース(C612 6 )を栄養源とする
下記の表1の組成の汚水を使用した。
【0013】
【表1】
【0014】また、遠赤外線セラミックスとして、以下
の2種類のものを使用した。 1)ペタライト75%、木節粘土20%、及び三石クレ
ー5%なる組成を有するセラミックスに、遷移元素Mn
2 、Fe23 、CaO、CuOからなる黒色釉薬を
塗布し、1150℃で焼成した平板状の釉薬付遠赤外線
セラミックス。この釉薬付遠赤外線セラミックスの分光
放射率曲線を図2のグラフに示す。図2のグラフにおい
て、横軸は波長(μm)を示し、縦軸は放射率(%)を
示す。
【0015】2)上記1)と同一組成を有するセラミッ
クスを、釉薬を塗布することなく1150℃で焼成した
平板状の釉薬なし遠赤外線セラミックス。この釉薬なし
遠赤外線セラミックスの分光放射率曲線を図3のグラフ
に示す。図3のグラフにおいて、横軸は波長(μm)を
示し、縦軸は放射率(%)を示す。
【0016】上記したメタン発酵装置、基質としての汚
水、遠赤外線セラミックスを使用し、以下のような発酵
条件においてメタン発酵させた。 イ)ガス発生量に対する遠赤外線セラミックスの影響を
調べるために、釉薬付遠赤外線セラミックスを投入した
場合(BC)と、遠赤外線セラミックスを投入しない場
合(対照)(NC)においてメタン発酵させた。種汚泥
(メタン菌)対汚水の混合割合を10:1とした。
【0017】ロ)メタン菌に対する遠赤外線セラミック
スの影響を調べるために、釉薬付遠赤外線セラミックス
を発酵槽底部に浸漬した場合(BC)、釉薬付遠赤外線
セラミックスを発酵槽上部に浸漬した場合(CT)、釉
薬なし遠赤外線セラミックスを発酵槽底部に浸漬した場
合(WC)、遠赤外線セラミックスを投入しない場合
(対照)(NC)においてメタン発酵させた。種汚泥対
汚水の混合割合を6:1とした。
【0018】ハ)上記したロ)と同様の発酵条件を設定
し、種汚泥対汚水の混合割合を4:1とした。上記した
発酵条件をまとめて下記の表2に示す。なお、イ)、
ロ)、ハ)においてはpH緩衝剤としてNaHCO3
添加した。
【0019】
【表2】
【0020】イ)、ロ)、ハ)の結果をそれぞれ図4、
図5、図6のグラフに示す。各グラフは、積算ガス発生
量(ml)を時間(h)に対してプロットしたものであ
る。イ)においては、図4のグラフからわかるように、
釉薬付遠赤外線セラミックスを投入した場合(BC)の
ガス発生量が、遠赤外線セラミックスを投入しなかった
場合(NC)のガス発生量を12%上回った。
【0021】ロ)においては、図5のグラフからわかる
ように、遠赤外線セラミックスを投入しなかった場合
(NC)のガス発生量を100%としたとき、釉薬付遠
赤外線セラミックスを発酵槽底部に浸漬した場合(B
C)のガス発生量は115%であり、釉薬付遠赤外線セ
ラミックスを発酵槽上部に浸漬した場合(CT)のガス
発生量は108%であった。
【0022】ハ)においては、図6のグラフからわかる
ように、遠赤外線セラミックスを投入しなかった場合
(NC)のガス発生量を100%としたとき、釉薬なし
遠赤外線セラミックスを発酵槽底部に浸漬した場合(W
C)のガス発生量は102%であり、釉薬付遠赤外線セ
ラミックスを発酵槽底部に浸漬した場合(BC)のガス
発生量は112%であり、釉薬付遠赤外線セラミックス
を発酵槽上部に浸漬した場合(CT)のガス発生量は1
09%であった。
【0023】上記したイ)、ロ)、ハ)の結果から、釉
薬付遠赤外線セラミックスを発酵槽底部に浸漬した場
合、遠赤外線セラミックスを投入しなかった場合に比し
てガス発生量が12〜15%増加しており、菌との接触
がほとんどない発酵槽上部に釉薬付遠赤外線セラミック
スを浸漬した場合でもガス発生量が8〜9%増加してい
ることがわかる。
【0024】イ)、ロ)、ハ)において発生したガスの
組成は図7のグラフに示した通りであり、メタン濃度は
全て70%前後であって、釉薬付遠赤外線セラミックス
を発酵槽底部に浸漬した場合、遠赤外線セラミックスを
投入しなかった場合に比して若干メタン濃度が高く、メ
タン菌の活動がより活発であることがわかる。
【0025】上記と同じメタン発酵装置、基質としての
汚水、遠赤外線セラミックス、発酵条件を用いてメタン
発酵させた。ただし、種汚泥対汚水の混合割合を、ニ)
においては3:1とし、ホ)においては2:1とした。
これらの発酵条件をまとめて下記の表3に示す。
【0026】
【表3】
【0027】ニ)の結果を図8、図9に示す。図8は、
積算ガス発生量(ml)を時間(h)に対してプロット
したグラフであり、図9はガス組成を示すグラフであ
る。グラフからわかるように、500時間後、釉薬付遠
赤外線セラミックスを発酵槽底部に浸漬したBCB31
は、遠赤外線セラミックスを投入しなかったNCB31
よりガス発生量が9%増加した。
【0028】ホ)の結果を図10、図11に示す。図1
0は、積算ガス発生量(ml)を時間(h)に対してプ
ロットしたグラフであり、図11はガス組成を示すグラ
フである。グラフからわかるように、500時間後、釉
薬付遠赤外線セラミックスを発酵槽底部に浸漬したBC
B21は、遠赤外線セラミックスを投入しなかったNC
B21よりガス発生量が23%増加した。
【0029】発酵開始時における汚水(IS)、種汚泥
(SD)、サンプリングした消化液(NCB31、BC
B31、NCB21、BCB21)の性状を調べた結果
を以下の表4に示す。
【0030】
【表4】
【0031】表4において、汚水(IS)と種汚泥(S
D)のpHはメタン発酵に十分適した値であり、酸化還
元電位(ORP)についても、汚水(IS)は高いもの
の、種汚泥(SD)は十分低い値を示しており、発酵の
阻害要因はないことがわかる。消化液(NCB31、B
CB31、NCB21、BCB21)については、全て
において酸化還元電位(ORP)は十分に低く、pHも
NaHCO3 の緩衝作用によって8.00前後を示して
おり、発酵状態は良好であった。また、消化液の揮発性
けん濁物質(VSS)は全ての場合において種汚泥より
増加しており、発酵期間中に菌体量が増加したものと思
われる。特に遠赤外線セラミックスを投入した場合にお
いて揮発性けん濁物質(VSS)の増加が著しく、遠赤
外線セラミックスの作用によってメタン菌が活性化され
たと考えられる。
【0032】次に、上記した汚泥の回分式メタン発酵方
法を実施する回分式メタン発酵装置の一実施例を図12
を用いて説明する。図12において、13は都市下水汚
泥などの汚泥の嫌気性処理において通常用いられている
ような嫌気性発酵槽であり、内部に処理対象たる汚泥1
4が投入されるものである。
【0033】発酵槽13内の中央部には、上下が開口し
た攪拌用リフターパイプ15が槽の上部から底部にわた
り上下方向に配設されており、発酵槽13の天部には、
槽内で発生したガスを取り出すガス取出口16と、攪拌
用リフターパイプ15内の中央高さで開口するガス吹出
管17とが設けられている。
【0034】発酵槽13の側部には、上部に脱離液排出
口18が形成されるとともに、底部付近に上から順に汚
泥投入管19と汚泥引出管20とが設けられており、汚
泥投入管19と汚泥引出管20は槽内の中央部まで導か
れている。
【0035】発酵槽13の内周には、底面および側面
に、汚泥14の液面高さあるいは液面よりわずか下の高
さとなる位置まで全周にわたって、釉薬を塗布して焼成
した遠赤外線セラミックス21が配置されている。
【0036】このような構成の嫌気性発酵槽13におい
て処理を行うときは、汚泥投入管19より発酵槽13の
内部に汚泥14とメタン菌を含む種汚泥とを投入し、ガ
ス吹出管17より攪拌用リフターパイプ15の内部にガ
スを圧送して槽内の汚泥14を攪拌混合する。そして、
断続的に適宜攪拌混合を行いつつ、汚泥14を槽内に適
当時間保持する。この間に、汚泥14は、メタン菌を含
む種汚泥と十分接触することになり、発酵槽13の内周
面に配置された遠赤外線セラミックス21の作用の下に
メタン菌により良好に分解されて、メタンガスなどの消
化ガスを発生し、かつ減容される。
【0037】処理を終了した消化汚泥は脱離液排出口1
8と汚泥引出口20から引き出し、槽内で発生した消化
ガスはガス取出口16より取り出す。消化ガスの一部は
汚泥を攪拌混合する目的で循環に供し、ガス吹出管17
より攪拌用リフターパイプ15の内部に圧送する。
【0038】本発明の回分式メタン発酵装置は上記に限
定されることなく構成することができ、種々の嫌気性発
酵槽の内部に、釉薬を塗布して焼成した遠赤外線セラミ
ックスを配置することで構成できる。上記したガスリフ
ト式以外に機械攪拌式やポンプ循環式など、種々の混合
方式を用いることができる。
【0039】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、汚泥を回
分式にてメタン発酵させる嫌気性発酵槽の内部に、釉薬
を塗布して焼成した遠赤外線セラミックスを存在させる
ことにより、汚泥の分解率を高め、メタン発生率を向上
させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の汚泥の回分式メタン発酵方法を説明す
る回分式メタン発酵装置の全体構成図である。
【図2】釉薬付遠赤外線セラミックスの分光放射率曲線
を示したグラフである。
【図3】釉薬なし遠赤外線セラミックスの分光放射率曲
線を示したグラフである。
【図4】発酵条件イにおける積算ガス発生量を示したグ
ラフである。
【図5】発酵条件ロにおける積算ガス発生量を示したグ
ラフである。
【図6】発酵条件ハにおける積算ガス発生量を示したグ
ラフである。
【図7】発酵条件イ、ロ、ハで発生したガスの組成を示
したグラフである。
【図8】発酵条件ニにおける積算ガス発生量を示したグ
ラフである。
【図9】発酵条件ニで発生したガスの組成を示したグラ
フである。
【図10】発酵条件ホにおける積算ガス発生量を示した
グラフである。
【図11】発酵条件ホで発生したガスの組成を示したグ
ラフである。
【図12】本発明の一実施例の汚泥の回分式メタン発酵
装置を示した説明図である。
【符号の説明】
13 嫌気性発酵槽 14 汚泥 21 遠赤外線セラミックス
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 南條 雄 大阪府大阪市西区江戸堀2丁目6番33号 (江戸堀シミズビル)新日本技術サービス 株式会社内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 釉薬を塗布して焼成した遠赤外線セラミ
    ックスを内部に配置した嫌気性発酵槽に汚泥を導入し、
    遠赤外線セラミックスの作用の下にメタン発酵させるこ
    とを特徴とする汚泥の回分式メタン発酵方法。
  2. 【請求項2】 釉薬を塗布して焼成した遠赤外線セラミ
    ックスが、ペタライトを含有するセラミックスに黒色釉
    薬を塗布して焼成したものであることを特徴とする請求
    項1記載の汚泥の回分式メタン発酵方法。
  3. 【請求項3】 嫌気性発酵槽の内部に、釉薬を塗布して
    焼成した遠赤外線セラミックスを配置したことを特徴と
    する汚泥の回分式メタン発酵装置。
  4. 【請求項4】 釉薬を塗布して焼成した遠赤外線セラミ
    ックスが、ペタライトを含有するセラミックスに黒色釉
    薬を塗布して焼成したものであることを特徴とする請求
    項3記載の汚泥の回分式メタン発酵装置。
JP20409894A 1994-08-30 1994-08-30 汚泥の回分式メタン発酵方法および装置 Pending JPH0866699A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8889786B2 (en) 2010-09-30 2014-11-18 Zeon Corporation Cyclopentene ring-opening polymer and method of production of same

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0698751A (ja) * 1991-12-24 1994-04-12 Osaka Prefecture 発酵方法および発酵槽

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