JPH10150973A - メタン発酵装置 - Google Patents

メタン発酵装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、高濃度有機排水を処理するメタン発
酵装置において、吸引式膜モジュールユニット3を用い
て高効率な発酵反応を維持しつつ長時間運転できるとと
もにより短時間で有機物含有水の処理を行なう。 【解決手段】メタン発酵槽2とは別に、分離槽1を設
け、メタン発酵槽2と分離槽1からのバイオガスを高圧
ガス貯蔵タンク5に蓄積し、メタン発酵槽2に供給され
る原水中の有機成分はメタン菌に分解されBODの低い
消化脱離液とバイオガスになる。また、消化脱離液はバ
ブラー4で曝気され中空糸膜3aによって菌体やSS分
と処理水に分離され、処理水が取り出されると同時にメ
タン菌を含む濃縮液はメタン発酵槽2に循環し菌体濃度
を高めつつ嫌気状態を維持する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、供給される有機物
質含有排水をメタン菌で発酵しその消化脱離液を引圧式
分離膜を用いて固液分離するとともに分離される透過水
を処理水として取り出し前記有機物含有排水を処理する
メタン発酵装置に関する。
【0002】
【従来の技術】生成反応装置と膜分離装置とを組み合わ
せた排水処理装置の一例として、高濃度有機排水を処理
するメタン発酵装置がある。このメタン発酵装置は、メ
タン菌を高濃度に保つことによってメタン菌の発酵効率
を維持しつつかつ清澄な処理水を得ることを目的として
なされた一種の有機物質含有排水処理装置である。この
メタン発酵装置は、有機物質含有排水がメタン菌で分解
されてなる消化脱離液をUF(Ultra Filtr
ation)膜やMF(Micro Filtrati
on)膜などで透過処理し清浄な水にする手法が考案さ
れている。
【0003】このメタン発酵装置の一例として、例え
ば、特開昭62−181772号公報に生物反応装置と
して開示されている。この装置は、動力コストおよび装
置の小型化のために、生成物反応槽と分離槽と一体化し
た生物反応槽内に中空糸膜、キャピラリー膜、チューブ
ラー膜分離膜を設け、生物反応槽体内で発生したガスを
捕集して膜下方から吹き込み生物処理液を曝気し膜分離
処理して透過水を取り出し生物処理液を処理している。
【0004】また、この生物反応装置は一つの生物反応
槽だけをもつているので、設置スペース当りの膜分離効
率を上げられるとともに生物処理液を循環させる一つの
ポンプで済むことから動力コストが安価で済むという特
徴をもっている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述した一つの槽で分
離膜処理する生物反応装置では、小型化や動力コストの
低減が図れるものの、メタン発酵装置として適用した場
合、直接、分離槽に有機物含有水を入れることになり、
有機物含有水が発酵し活性化のある消化脱離液になるの
に時間がかかり結局全体処理時間としては長くなるとい
う欠点がある。また、メタン発酵によって発生する消化
脱離液をUF膜やMF膜モジュールで処理する際に、槽
内の消化脱離液が循環する毎に浮遊する微小粒子である
所謂SS(Suspended Solid)が増加
し、やがては、このSSが膜に詰り装置の処理能力を低
下させる。たとえ、膜部材を縦に立てて配置し消化脱離
液の流れの方向に沿うようにしても、浮遊するSSは膜
部材に付着し目詰りを起す。
【0006】また、目詰りした膜部材を交換するのに、
この装置では、生物反応槽を開けてから交換しなければ
ならず、この交換操作によって移送管内の空気や残留薬
液が大気と接触しメタン菌の活性が消失する。メタン発
酵の場合はメタン菌は絶対嫌気条件下で生息するため嫌
気状態が一度壊されると直ちに菌体活性を失活し再び菌
体の活性化させるのに多くの時間を要する問題があっ
た。
【0007】従って、本発明の目的は、膜部材を交換し
ても常に高いメタンの嫌気状態に保ったまま効率良く有
機物含有排水をより短時間で処理するメタン発酵装置を
提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、供給さ
れる高濃度有機水がメタン菌で発酵される消化脱離液と
発酵により発生するバイオガスを蓄える密閉容器のメタ
ン発酵槽と、このメタン発酵槽からポンプで吸引し第1
の送給配管を介して前記消化脱離液を導入する分離槽
と、前記バイオガスを第2の送給配管を介して導入し蓄
積する高圧ガス貯蔵タンクと、前記高圧ガス貯蔵タンク
から導入する前記バイオガスにより前記分離槽の底部か
ら導入された前記消化脱離液を曝気するバブラーと、前
記消化脱離液が曝気され前記ポンプで吸引し微小粒子を
補促する中空糸等の引圧式分離膜と、前記吸引式分離膜
で前記消化脱離液から分離された前記処理水を前記ポン
プで取り出す排出配管と、前記分離槽に供給される前記
消化脱離液の余剰部を前記メタン発酵槽に返送する返送
配管と、前記分離槽で発生する前記バイオガスを前記高
圧ガス貯蔵タンクに送給する第3の送給配管とを備える
メタン発酵装置である。また、前記吸引式分離膜の目詰
り度を検出するための前記ポンプの吸引圧を測定する圧
力計を備えることが望ましい。さらに、前記第1の送給
配管と前記第2の送給配管と前記返送配管のそれぞれの
配管経路に開閉バルブが備えられていることが望まし
い。
【0009】
【発明の実施の形態】次に、本発明について図面を参照
して説明する。
【0010】図1に本発明の一実施の形態におけるメタ
ン発酵装置の構成を示す図である。このメタン発酵装置
は、図1に示すように、原水取入れ口6から供給される
高濃度有機物質含有水がメタン菌で発酵される消化脱離
液と発酵により発生するバイオガスを蓄える密閉容器の
メタン発酵槽2と、このメタン発酵槽2から吸引ポンプ
11で吸引し消化脱離液供給管7を介して消化脱離液を
導入する分離槽1と、メタン発酵槽2のバイオガスをガ
ス送給管12を介して導入し蓄積する高圧ガス貯蔵タン
ク5と、高圧ガス貯蔵タンク5から導入するバイオガス
により分離槽1の底部から導入された消化脱離液を曝気
するバブラー4と、消化脱離液が曝気され吸引ポンプ1
1で吸引し微小粒子を補促する中空糸等の引圧式膜モジ
ュールユニット3と、中空糸膜3aで消化離脱液から分
離された処理水を吸引ポンプ11で取り出す処理水排出
管10と、分離槽1に供給される消化脱離液の余剰部を
前記メタン発酵槽2に返送する濃縮液送給管8と、分離
槽1で発生するバイオガスを高圧ガス貯蔵タンク5に送
給するガス送給管12aとを備えている。
【0011】ここで、このメタン発酵装置の作用を説明
すると、まず、メタン発酵槽2に導入された有機物質含
有水は、メタン菌によりBODの低い消化脱離液とバイ
オガスになる。そして、メタン菌を含む消化脱離液が分
離槽1に入り、この消化脱離液はバイオガスの曝気作用
を伴なって中空糸膜3aで微小粒子である菌体が捕捉さ
れる。そして、吸引式膜モジュールユニット3の中空糸
膜3aを透過する処理水は集水管9を通り処理水排出管
10から装置外に排出される。
【0012】一方、槽内に循環する濃縮された菌体を含
む消化脱離液である濃縮液は液面レベルを常に一定に維
持するためにメタン発酵槽2に戻される。従って、継目
なし密閉容器であるメタン発酵槽2内は常に高い嫌気状
態を保ったままになる。メタン発酵槽2内では、菌体が
高密度に濃縮されるため導入される有機物含有水は高い
効率で発酵し蓄えられる。
【0013】また、メタン発酵槽2および分離槽1で発
生するバイオガスは主にメタンと炭酸ガスが主であって
酸素を含んでいない。そして、常時、高圧ガス貯蔵タン
ク5に蓄えられ、必要に応じてバブラー4に供給され
る。そして、このバイオガスによる曝気は、中空糸膜を
洗浄する作用が働き膜に付着するSSを離脱させ膜の目
詰りを遅くしている。この結果、長時間運転が可能とな
り、メタン発酵槽の発酵高率を常に高く維持できる。
【0014】試みに、中空糸膜を設置した本装置に豚糞
尿排水を投入し処理を行ったところ、メタン発酵槽から
膜分離槽に流入した消化液は間欠的に膜面積1平方メー
トル当り10L/hrで膜ろ過され清純な処理水が得ら
れた。また、メタン菌を含む濃縮液をメタン発酵槽に再
循環したところ、メタン発酵の指標となる原液中の有機
酸の90%以上が除去され、有機物1Kgあたり約36
0Lのメタンガスが発生したことから高効率な発酵反応
が確認された。
【0015】このメタン発酵装置は、バイオガスによる
中空糸膜3aへのバブリングによりSSの付着を防止し
ているものの、長期間に亘って運転する内に中空糸膜3
aが目詰りを起し処理能力が低下する。この中空糸膜3
aの目詰りの許容値を判定するために、本発明では、処
理水排出管10に圧力計13を設けた。この圧力計13
がある規定の圧力より低下したら、中空糸膜3aを交換
することとした。
【0016】この中糸膜3aの交換には、メタン発酵槽
2内に蓄えられた菌体の活性が失なわないように行なわ
なければならない。そこで、本発明では、メタン発酵槽
2の消化脱離液を大気に晒さわれることなく、分離槽1
から蓋を伴なって引圧式膜モジュールユニット3を引き
上げるために、事前に配管を閉る開閉弁14a,14
b,14c,14dを設けている。
【0017】すなわち、中止膜3aを交換するには、原
水の供給を停止し開閉バルブ14dを閉じ、引続き開閉
バルブ14a、14b、14cの順に閉じ、そして、分
離槽2内に残余する消化離脱液をメタン発酵槽2に図示
していない配管とポンプで戻してから、ガス送給管1
2、消化脱離液供給管7、濃縮液送給管のそれぞれの継
手および吸引ポンプ11と処理水排出管10との継手を
外し、図示していない吊り上け装置で、吸引式膜モジュ
ールユニット3を分離槽1の蓋と共に引上げ、中空糸膜
3aを新しいものに交換する。次に、交換を完了し配管
を繋ぎ蓋を閉じてから、図示していない分離槽のドレイ
ン口から窒素ガスを導入し槽内を完全に乾燥する。この
ことは、メタン発酵槽2から導入される消化脱離液の菌
体の活性を失わないようにするためである。
【0018】このように中糸膜を交換した後でも、直ち
にメタン発酵槽2より多くの菌体を含む消化脱離液を導
入し即時処理できるという利点がある。
【0019】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、有機物質
含有水をメタン菌で発酵させ消化脱離液を蓄える密閉構
造のメタン発酵槽とは別に、メタン発酵槽からの導入液
をメタン菌で分解してなる消化離脱液を曝気して透過す
る吸引膜を具備するとともにこの吸引膜で微小粒子と処
理水と分離しかつこの処理水を排出する排出管と余剰の
メタン菌を含む余剰の濃縮液をメタン発酵槽に戻す送給
管とを具備する分離槽を設け、メタン菌によるメタン発
酵槽および分離槽から発生するバイオガスを固液の曝気
に使用することによって、吸引膜を効果的に洗浄すると
ともにメタン発酵槽の発酵効率を常に一定に維持し、装
置を処理効率を下げることなく長時間運転できるという
効果がある。
【0020】また、メタン発酵槽を密閉構造にするとと
もにその周囲のガス配管や液送給配管の開口を密閉する
手段を設けることによって、吸引膜を交換するにして
も、メタン発酵槽に蓄えられる消化脱離液を大気に晒す
ことなく行なえるので、メタン発酵槽内の消化脱離液の
嫌気状態が常に高く維持できるので、常に高効率の処理
しより短時間で処理できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態におけるメタン発酵装置
の構成を示す図である。
【符号の説明】
1 分離槽 2 メタン発酵槽 3 引圧式膜モジュールユニット 3a 中空糸膜離 4 バブラー 5 高圧ガス貯蔵タンク 6 原水取入れ口 7 消化脱離液供給管 8 濃縮液供給管 9 集水管 10 処理水排出管 11 吸引ポンプ 12,12a ガス送給管 13 圧力計 14a,14b,14c,14d 開閉バルブ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 供給される高濃度有機水がメタン菌で発
    酵される消化脱離液と発酵により発生するバイオガスを
    蓄える密閉容器のメタン発酵槽と、このメタン発酵槽か
    らポンプで吸引し第1の送給配管を介して前記消化脱離
    液を導入する分離槽と、前記バイオガスを第2の送給配
    管を介して導入し蓄積する高圧ガス貯蔵タンクと、前記
    高圧ガス貯蔵タンクから導入する前記バイオガスにより
    前記分離槽の底部から導入された前記消化脱離液を曝気
    するバブラーと、前記消化脱離液が曝気され前記ポンプ
    で吸引し微小粒子を補促する中空糸等の引圧式分離膜
    と、前記吸引式分離膜で前記消化離脱液から分離された
    前記処理水を前記ポンプで取り出す排出配管と、前記分
    離槽に供給される前記消化脱離液の余剰部を前記メタン
    発酵槽に返送する返送配管と、前記分離槽で発生する前
    記バイオガスを前記高圧ガス貯蔵タンクに送給する第3
    の送給配管とを備えることを特徴とするメタン発酵装
    置。
  2. 【請求項2】 前記吸引式分離膜の目詰り度を検出する
    ための前記ポンプの吸引圧を測定する圧力計を備えるこ
    とを特徴とする請求項1記載のメタン発酵装置。
  3. 【請求項3】 前記第1の送給配管と前記第2の送給配
    管と前記返送配管のそれぞれの配管経路に開閉バルブが
    備えられている請求項1および2記載のメタン発酵槽。
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