JPH10296292A - Method of combined treatment of methane fermentation, acetone-butanol fermentation, and petroleum-producing bacteria cultivation - Google Patents
Method of combined treatment of methane fermentation, acetone-butanol fermentation, and petroleum-producing bacteria cultivationInfo
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- JPH10296292A JPH10296292A JP11228197A JP11228197A JPH10296292A JP H10296292 A JPH10296292 A JP H10296292A JP 11228197 A JP11228197 A JP 11228197A JP 11228197 A JP11228197 A JP 11228197A JP H10296292 A JPH10296292 A JP H10296292A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は有機性の廃水とか廃
棄物のメタン発酵処理と石油生産菌培養の組合わせ処理
方法において、副生物として排ガスに含まれる一酸化炭
素の処理と再利用方法、及び上記メタン発酵処理とアセ
トン−ブタノール発酵処理及び石油生産菌培養の組合わ
せ処理方法に関するものである。The present invention relates to a method for treating methane fermentation of organic wastewater or waste and a combination of cultivation of petroleum-producing bacteria, and a method for treating and recycling carbon monoxide contained in exhaust gas as a by-product. And a method for combining the methane fermentation treatment, the acetone-butanol fermentation treatment, and the culture of petroleum-producing bacteria.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来から有機性の廃水及び廃棄物を嫌気
性処理によってメタン発酵を行う処理方法が広く用いら
れている。このメタン発酵処理は、基質となる有機物が
加水分解（液化）され、酸生成菌により酢酸その他の揮
発性有機酢酸を生成する。酢酸は酢酸資化性メタン生成
菌によりメタンに変換される。これ以外の基質は加水分
解と有機酸生成を経て酢酸，水素，二酸化炭素等を生成
してからメタン化される。ある種のメタン生成菌はメタ
ノールを直接資化してメタンを生成することが知られて
いる。2. Description of the Related Art Conventionally, a method of performing methane fermentation on organic wastewater and waste by anaerobic treatment has been widely used. In this methane fermentation treatment, an organic substance serving as a substrate is hydrolyzed (liquefied), and acetic acid and other volatile organic acetic acids are produced by acid-producing bacteria. Acetic acid is converted to methane by acetic acid-utilizing methanogens. Other substrates undergo hydration and organic acid generation to produce acetic acid, hydrogen, carbon dioxide, and the like, and are then methanated. Certain methanogens are known to directly utilize methanol to produce methane.
【０００３】他方でプロピオン酸とか酪酸などの揮発性
有機酸は、水素や二酸化炭素を生成して酢酸に分解さ
れ、酢酸を経由してからメタンに変換される。水素資化
性メタン生成菌は水素と二酸化炭素からメタンを生成す
る。On the other hand, volatile organic acids such as propionic acid and butyric acid generate hydrogen and carbon dioxide, are decomposed into acetic acid, and are converted into methane via acetic acid. Hydrogen-utilizing methanogens produce methane from hydrogen and carbon dioxide.
【０００４】メタン発酵が正常に進行するためには、加
水分解，酸生成，メタン生成の速度のバランスがとれて
いることが要求され、これらのバランスが崩れるとシス
テムフェイリュアー（異常発酵）が起こり易くなる。こ
のシステムフェイリュアーが起きると、回復するまでに
長時間を要する上、メタン発酵処理設備の処理能力が低
下して対応に苦慮するという不都合が生じる。[0004] In order for methane fermentation to proceed normally, it is required that the rates of hydrolysis, acid formation and methane formation be balanced, and if these balances are lost, system failure (abnormal fermentation) may occur. It is easy to happen. When this system failure occurs, it takes a long time to recover, and in addition, the processing capacity of the methane fermentation treatment facility is reduced, and there is an inconvenience that it is difficult to take measures.
【０００５】メタン発酵の処理効率を高める方法とし
て、発酵温度を高くしたり、固形有機物の可溶化を促進
するための物理化学的処理，酵素処理，メタン菌の流出
を防ぐための固定化処理などがあり、これらの一部は既
に実用化されている。[0005] As a method of increasing the treatment efficiency of methane fermentation, there are methods such as raising the fermentation temperature, physicochemical treatment to promote solubilization of solid organic matter, enzymatic treatment, and immobilization treatment to prevent outflow of methane bacteria. Some of these have already been put to practical use.
【０００６】特に有機物のメタン発酵において処理効率
を高めるために過剰の有機物負荷をかけると、中間生成
物である低級脂肪酸を主体とした有機酸濃度が上昇して
ｐＨが低下する。これに伴って非電離有機酸によりメタ
ン生成菌が阻害されてメタン生成速度が低下する。低級
脂肪酸の中でもプロピオン酸は特に分解しにくく、阻害
性が高いことが知られており、プロピオン酸の濃度が上
昇した場合には対応に苦慮することが多い。[0006] In particular, when an excessive organic substance load is applied in order to increase the treatment efficiency in methane fermentation of organic substances, the concentration of organic acids mainly composed of lower fatty acids, which are intermediate products, increases, and the pH decreases. Accompanying this, non-ionizing organic acids inhibit methanogens and reduce the methanation rate. Among the lower fatty acids, propionic acid is particularly difficult to decompose and is known to have a high inhibitory property. When the concentration of propionic acid increases, it is often difficult to respond.
【０００７】一方、大阪大学の今中忠行，森川正章氏ら
による報告によると、油田土壌から発見された細菌であ
る石油生産菌を用いて、原材料をＣＯ2ガス、最終産物
を石油の主要成分であるアルカン／アルケンとする一連
のプロセス（炭素物系循環系）により構築したＣＯ2固
定と石油生成に関する微生物学的方法が提供されてい
る。この報告によると、嫌気性の条件下で石油の主要成
分であるアルカン／アルケンを分解して生育する。On the other hand, according to a report by Tadayuki Imanaka and Masaaki Morikawa of Osaka University, using oil-producing bacteria, a bacterium found in oilfield soil, the raw material is CO 2 gas and the final product is the major component of petroleum. There is provided a microbiological method for CO 2 fixation and petroleum production constructed by a series of processes (carbon-based circulation system) of alkane / alkene. According to this report, it grows under anaerobic conditions by decomposing alkanes / alkenes, which are the major components of petroleum.
【０００８】この細菌を分離培養している段階で以下の
事実が判明した。即ち、分離培養してＨＤ−１株と命名
された培養菌株は、基質となるアルカン／アルケンが存
在しない条件下では逆にアルカン／アルケンを生成す
る。The following facts have been found at the stage of separating and culturing this bacterium. That is, the culture strain named HD-1 strain which has been separated and cultured reversely produces alkane / alkene under the condition that the alkane / alkene serving as the substrate does not exist.
【０００９】この反応経路を研究することにより、この
菌は二酸化炭素と水素から石油の主要成分であるアルカ
ン／アルケンを生成することが判明した。又、この細菌
は脂肪酸からアルデヒトを経由してアルカン／アルケン
を生成するアルデヒトカルボニラーゼの酵素活性があ
り、パルミチン酸やヘキサデカナールからヘキサデカン
が生成した。By studying this reaction pathway, it was found that the bacterium produces alkane / alkene, a major component of petroleum, from carbon dioxide and hydrogen. In addition, this bacterium had the enzyme activity of aldehyde human carbonylase which produces alkanes / alkenes from fatty acids via aldehydes, and hexadecane was produced from palmitic acid and hexadecanal.
【００１０】上記の反応も水素を消費する反応であり、
嫌気性条件下で水素を消費するという特性は水素資化性
メタン生成菌と類似しているものといえる。石油生産菌
がプロピオン酸等の低級脂肪酸を還元できるかどうかに
ついては不明であるが、アルデヒトカルボニラーゼ活性
があればプロピオン酸はプロパンに還元されて、プロピ
オン酸による阻害性が低下する可能性がある。The above reaction is also a reaction consuming hydrogen,
The characteristic of consuming hydrogen under anaerobic conditions can be said to be similar to hydrogen-utilizing methanogens. Whether petroleum-producing bacteria can reduce lower fatty acids such as propionic acid is unknown, but propidic acid may be reduced to propane if aldehyde human carbonylase activity is present, which may reduce propionic acid-induced inhibition. is there.
【００１１】本出願人は先に特願平９−９８５４２号に
より、メタン発酵と石油生産菌培養の組合わせ処理方法
を提案した。この方法はメタン発酵タンク内における水
素濃度の上昇を防止する方法として、前記石油生産菌を
用いて二酸化炭素と水素を石油の主要成分であるアルカ
ン／アルケンに変換し、且つ石油生産菌をメタン発酵タ
ンク内に適宜に供給することによって該石油生産菌の水
素消費作用によりメタン発酵タンク内の水素を低濃度に
維持する方法を特徴とするものである。The applicant of the present invention has previously proposed a combination treatment method of methane fermentation and culture of petroleum-producing bacteria in Japanese Patent Application No. 9-98542. In this method, as a method for preventing an increase in hydrogen concentration in a methane fermentation tank, carbon dioxide and hydrogen are converted into alkanes / alkenes, which are main components of petroleum, using the above-mentioned petroleum-producing bacteria, and the petroleum-producing bacteria are methane-fermented. The method is characterized in that hydrogen is kept at a low concentration in the methane fermentation tank by the hydrogen consumption action of the petroleum producing bacterium by appropriately supplying the hydrogen into the tank.
【００１２】図５により特願平９−９８５４２号にかか
る装置例の概要を説明すると、１はメタン発酵タンク、
２は基質の流入口、３は同流出口、４はガスホルダ、５
は石油生産菌培養タンク、６は水素及び二酸化炭素の供
給手段、７は石油生産菌供給手段である。そして基質流
入口２からメタン発酵タンク１に有機性の基質を流入さ
せて、メタン発酵タンク１内の嫌気性菌の作用により基
質の一部がメタンに変換され、ガスホルダ４に貯留され
る。残部の基質は流出口３から流出する。An outline of an example of the apparatus according to Japanese Patent Application No. 9-98542 will be described with reference to FIG.
2 is the substrate inlet, 3 is the same outlet, 4 is the gas holder, 5
Is a petroleum-producing bacteria culture tank, 6 is a supply means of hydrogen and carbon dioxide, and 7 is a petroleum-producing bacteria supply means. Then, an organic substrate is caused to flow into the methane fermentation tank 1 from the substrate inflow port 2, and a part of the substrate is converted into methane by the action of the anaerobic bacteria in the methane fermentation tank 1 and stored in the gas holder 4. The remaining substrate flows out of the outlet 3.
【００１３】他方で石油生産菌培養タンク５は石油生産
菌用培養液で満たされており、この液中に予め石油生産
菌の種菌を供給する。水素及び二酸化炭素の供給手段６
では、例えばメタン発酵タンク１から発生するメタンと
二酸化炭素の混合ガスの水蒸気改質などによって水素と
二酸化炭素が得られるので、この水素と二酸化炭素を石
油生産菌培養タンク５に供給する。石油生産菌供給手段
７は石油生産菌培養タンク５で増殖した石油生産菌を濃
縮分離してメタン発酵タンク１に供給する機能を持つ。On the other hand, the petroleum-producing bacterium culture tank 5 is filled with a culture liquid for petroleum-producing bacteria, and a seed of the petroleum-producing bacteria is supplied into this liquid in advance. Hydrogen and carbon dioxide supply means 6
Then, for example, hydrogen and carbon dioxide are obtained by steam reforming of a mixed gas of methane and carbon dioxide generated from the methane fermentation tank 1, and the hydrogen and carbon dioxide are supplied to the petroleum-producing bacterium culture tank 5. The petroleum-producing bacteria supply means 7 has a function of concentrating and separating the petroleum-producing bacteria grown in the petroleum-producing bacteria culturing tank 5 and supplying it to the methane fermentation tank 1.
【００１４】かかる装置例によれば、メタン発酵タンク
１に石油生産菌を適宜に供給して該石油生産菌の水素消
費作用によりメタン発酵タンク１内の水素を低濃度に維
持することができる。水素濃度が低く保たれることによ
り、プロピオン酸などの低級脂肪酸から水素と酢酸を生
成する反応が進行してプロピオン酸濃度が低下し、更に
石油生産菌のアルデヒトカルボニラーゼの作用によって
脂肪酸はアルデヒドを経由してアルカン／アルケンに変
換され、脂肪酸の濃度が減少する。According to such an example of the apparatus, the petroleum producing bacteria can be appropriately supplied to the methane fermentation tank 1 and the hydrogen concentration in the methane fermentation tank 1 can be kept low by the hydrogen consumption action of the petroleum producing bacteria. By keeping the hydrogen concentration low, the reaction to generate hydrogen and acetic acid from lower fatty acids such as propionic acid progresses, and the propionic acid concentration decreases.Furthermore, fatty acids are converted to aldehydes by the action of petroleum producing bacteria aldehyde human carbonylase. To reduce alkanes / alkenes and reduce the concentration of fatty acids.
【００１５】そして非電離の脂肪酸によるメタン発酵阻
害をなくしてメタン発酵を高効率化させ、併せて石油生
産菌の菌体を分解してアルカン／アルケンの生産コスト
が低減させるという作用が得られる。The effect of eliminating methane fermentation inhibition by non-ionized fatty acids and improving methane fermentation efficiency, and at the same time, decomposing the cells of petroleum-producing bacteria to reduce the production cost of alkanes / alkenes is obtained.
【００１６】又、本出願人は先に特願平９−１０２３３
０号により、メタン発酵と石油生産菌培養の組合わせ処
理において、石油生産菌培養タンクからの一酸化炭素を
含むガスを、一酸化炭素をギ酸ナトリウムに変換する手
段に送り込んで一酸化炭素をギ酸ナトリウムに変換し、
得られたギ酸ナトリウムを基質としてメタン発酵タンク
に送り込むようにしたメタン発酵と石油生産菌培養の組
合わせ処理における一酸化炭素処理方法を提案した。The present applicant has previously filed Japanese Patent Application No. 9-10233.
According to No. 0, in the combined treatment of methane fermentation and petroleum-producing bacteria culture, gas containing carbon monoxide from the petroleum-producing bacteria culture tank is sent to means for converting carbon monoxide to sodium formate to convert carbon monoxide into formic acid. Convert to sodium,
A method for treating carbon monoxide in a combined treatment of methane fermentation and cultivation of petroleum-producing bacteria was proposed in which the obtained sodium formate was fed into a methane fermentation tank as a substrate.
【００１７】図６により特願平９−１０２３３０号にか
かる装置例の概要を説明すると、符号１〜７までは、図
５で説明した特願平９−９８５４２号にかかる装置例と
同一であるため同一の符号を付して表示してある。図６
の符号８は一酸化炭素をギ酸ナトリウムに変換する手段
であり、９は管体である。Referring to FIG. 6, an outline of an example of the apparatus according to Japanese Patent Application No. 9-102330 will be described. Reference numerals 1 to 7 are the same as those of the apparatus according to Japanese Patent Application No. 9-98542 described with reference to FIG. For this reason, the same reference numerals are attached and displayed. FIG.
Is a means for converting carbon monoxide to sodium formate, and 9 is a tube.
【００１８】かかる装置例によれば、石油生産菌培養タ
ンク５で得られる一酸化炭素を含むガスは一酸化炭素を
ギ酸ナトリウムに変換する手段８に送り込んで、所定の
加温条件下で水酸化ナトリウム等と接触させて一酸化炭
素をギ酸ナトリウムに変換し、得られたギ酸ナトリウム
を管体９を用いて基質としてメタン発酵タンク１に送り
込まれて再利用される。一酸化炭素を除去して無害化し
た排ガスはそのまま大気中に放散可能となる。According to this example of the apparatus, the gas containing carbon monoxide obtained in the culture tank 5 for petroleum-producing bacteria is sent to the means 8 for converting carbon monoxide to sodium formate and subjected to hydroxylation under predetermined heating conditions. The carbon monoxide is converted into sodium formate by contact with sodium or the like, and the obtained sodium formate is fed into the methane fermentation tank 1 as a substrate using the tube 9 and reused. Exhaust gas that has been rendered harmless by removing carbon monoxide can be released into the atmosphere as it is.
【００１９】[0019]
【発明が解決しようとする課題】図５に示すメタン発酵
と石油生産菌培養の組合わせた嫌気性生物処理方法にお
いて、メタン発酵タンク１から発生したメタンガスを水
素及び二酸化炭素の供給手段６で水蒸気改質などによっ
て水素と二酸化炭素を得る過程で一酸化炭素が副生物と
して生成する。この一酸化炭素は水に難溶性を有し、従
って一酸化炭素、二酸化炭素及び水素から構成される水
蒸気改質後の混合ガスを石油生産菌培養タンク５に供給
すると、一酸化炭素は必然的に石油生産菌培養タンク５
外に排出される。In the anaerobic biological treatment method shown in FIG. 5, in which methane fermentation and cultivation of petroleum-producing bacteria are combined, the methane gas generated from the methane fermentation tank 1 is supplied to the hydrogen and carbon dioxide supply means 6 with steam. During the process of obtaining hydrogen and carbon dioxide by reforming or the like, carbon monoxide is generated as a by-product. This carbon monoxide is poorly soluble in water. Therefore, when a mixed gas after steam reforming composed of carbon monoxide, carbon dioxide and hydrogen is supplied to the petroleum-producing bacteria cultivation tank 5, the carbon monoxide is inevitable. Tank 5 for petroleum producing bacteria
It is discharged outside.
【００２０】この一酸化炭素は毒性が強いので、石油生
産菌培養における排ガスは一酸化炭素を除去する装置を
設置する必要がある。Since this carbon monoxide is highly toxic, it is necessary to install a device for removing carbon monoxide from the exhaust gas from the culture of petroleum producing bacteria.
【００２１】この外にも、一酸化炭素は石油生産菌によ
り脂肪酸がアルデヒドを経由してアルデヒドデカルボニ
ラーゼの作用によりアルカン／アルケンに還元される過
程において、Ｒ−ＣＨＯ → Ｒ−ＣＨ3 ＋ ＣＯ を生成
することが生合成過程に関する研究から解明されてい
る。一酸化炭素を除去する方法として、例えばロジウム
錯塩であるＲｈＣｌ〔（Ｃ6Ｈ6）3Ｐ〕3とか銅アンモニ
ア液に吸収させる手段が知られている。しかしこのロジ
ウム錯塩薬剤は高価である上、一酸化炭素を回収しても
そのまま再利用することができないという問題があり、
従って一酸化炭素を再利用しやすい別の化合物に変換す
る必要がある。In addition, carbon monoxide is converted into R-CHO → R-CH 3 + CO by the process of reducing fatty acids to alkanes / alkenes by aldehyde decarbonylase via aldehydes by petroleum producing bacteria. It has been elucidated from studies on the biosynthetic process to produce. As a method for removing carbon monoxide, for example, a means for absorbing RhCl [(C 6 H 6 ) 3 P] 3 which is a rhodium complex salt or a copper ammonia solution is known. However, this rhodium complex salt is expensive, and there is a problem that even if carbon monoxide is recovered, it cannot be reused as it is.
Therefore, it is necessary to convert carbon monoxide to another compound that is easy to reuse.
【００２２】図６に示した装置例では、石油生産菌培養
タンク５で得られる一酸化炭素を含むガスを、一酸化炭
素をギ酸ナトリウムに変換する手段８に送り込んでギ酸
ナトリウムに変換し、このギ酸ナトリウムを基質として
メタン発酵タンク１に送り込むことによって再利用が可
能となるが、この装置例の場合でも以下の問題点が残っ
ている。即ち、ギ酸ナトリウムは固体であるため、これ
をメタン発酵の基質として再利用するのは取り扱い上不
便である。又、一酸化炭素が除去された石油生産菌培養
タンク５からの排気はタンク外に排出されるが、排気中
に未反応の水素が残存しているため、そのまま排出する
ことは防災上の観点から好ましくなく、メタン発酵タン
ク１に返送する方がよい。In the example of the apparatus shown in FIG. 6, a gas containing carbon monoxide obtained in the culture tank 5 for petroleum-producing bacteria is sent to a means 8 for converting carbon monoxide to sodium formate, and is converted into sodium formate. Although reuse is possible by sending sodium formate as a substrate to the methane fermentation tank 1, the following problems remain even in the case of this apparatus example. That is, since sodium formate is a solid, it is inconvenient in handling to reuse it as a substrate for methane fermentation. The exhaust gas from the petroleum-producing microorganism cultivation tank 5 from which carbon monoxide has been removed is discharged outside the tank. However, since unreacted hydrogen remains in the exhaust gas, it is necessary to discharge it as it is from a disaster prevention point of view. Therefore, it is better to return to the methane fermentation tank 1.
【００２３】水素をメタン発酵の基質として利用するこ
とを考えると、一酸化炭素をギ酸ナトリウムに変換する
よりもむしろ水蒸気で変成して二酸化炭素と水素に変換
した方が利用可能な水素の量が多くなるものと考えられ
る。Considering that hydrogen is used as a substrate for methane fermentation, the amount of available hydrogen can be reduced by converting carbon monoxide into steam and converting it to carbon dioxide and hydrogen rather than converting it to sodium formate. It is thought to increase.
【００２４】そこで本発明は上記に鑑みてなされたもの
であって、メタン発酵処理とアセトン−ブタノール発酵
処理及び石油生産菌培養との組み合わせ処理を用いた際
に、副生物として石油生産菌培養タンクからの排ガスに
含まれる一酸化炭素を無害化処理するとともに、この一
酸化炭素を二酸化炭素と水素に変換したことにより、メ
タン発酵の基質として用いた際の取り扱いが容易な組み
合わせ処理方法を提供することを目的とするものであ
る。In view of the above, the present invention has been made in view of the above, and when a combined treatment of methane fermentation treatment, acetone-butanol fermentation treatment, and cultivation of petroleum-producing bacteria is used, a culturing tank for petroleum-producing bacteria is used as a by-product. Detoxification of carbon monoxide contained in exhaust gas from coal and conversion of this carbon monoxide into carbon dioxide and hydrogen to provide a combined treatment method that is easy to handle when used as a substrate for methane fermentation The purpose is to do so.
【００２５】[0025]
【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するために、先ず請求項１により、メタン発酵タンク
と石油生産菌培養タンクとを組み合わせて、メタン発酵
タンク内の嫌気性菌の作用により基質の一部をメタンに
変換するとともに、石油生産菌培養タンクで増殖した石
油生産菌をメタン発酵タンクに供給するようにしたメタ
ン発酵と石油生産菌培養の組合わせ処理において、石油
生産菌培養タンクから発生する排ガスに含有される一酸
化炭素を水蒸気変成して水素と二酸化炭素に変換し、得
られた水素と二酸化炭素をメタン発酵タンクに通気する
ようにしたメタン発酵と石油生産菌培養の組合わせ処理
方法を提供する。In order to achieve the above object, the present invention firstly combines a methane fermentation tank and a petroleum-producing bacterium cultivation tank according to claim 1 to reduce anaerobic bacteria in the methane fermentation tank. In the combined treatment of methane fermentation and petroleum-producing germ culture, a part of the substrate is converted to methane by the action, and the oil-producing bacterium grown in the petroleum-producing bacterium culture tank is supplied to the methane fermentation tank. Methane fermentation and petroleum-producing bacterium culture in which carbon monoxide contained in exhaust gas generated from the culture tank is converted into hydrogen and carbon dioxide by steam conversion, and the resulting hydrogen and carbon dioxide are passed through a methane fermentation tank Is provided.
【００２６】請求項２により、アセトン−ブタノール発
酵タンクに石油生産菌培養タンクとを組み合わせた処理
において、アセトン−ブタノール発酵で副生する水素と
二酸化炭素を石油生産菌培養タンクに供給して、石油の
主成分であるアルカン／アルケンを分離回収することを
特徴とするようにした組み合わせ処理方法とする。According to the second aspect of the present invention, in the treatment in which the acetone-butanol fermentation tank is combined with the petroleum-producing bacterium culturing tank, hydrogen and carbon dioxide by-produced in the acetone-butanol fermentation are supplied to the petroleum-producing bacterium culturing tank. And a alkane / alkene which is a main component of the method.
【００２７】請求項３により、メタン発酵タンクにアセ
トン−ブタノール発酵タンクと石油生産菌培養タンクと
を組み合わせた処理において、アセトン−ブタノール発
酵タンクに蒸留装置、分留装置、抽出分離装置を設け
て、アセトン−ブタノール発酵タンクで発酵処理した液
の一部を蒸留装置に送り込み、蒸留分を分留装置に送っ
て該分留装置からブタノール，アセトン又はイソプロパ
ノール，エタノールを得る一方、蒸留廃液あるいは抽出
残液をメタン発酵タンクで発酵処理するとともに、該メ
タン発酵タンクに石油生産菌培養タンクで得られる培養
液を加えて石油生産菌体を分解し、菌体内に蓄積した石
油の主成分であるアルカン／アルケンを分離回収するよ
うにした組み合わせ処理方法を提供する。According to the third aspect of the present invention, in the treatment in which the acetone-butanol fermentation tank and the petroleum-producing microorganism culture tank are combined with the methane fermentation tank, the acetone-butanol fermentation tank is provided with a distillation device, a fractionation device, and an extraction separation device. A part of the liquid fermented in the acetone-butanol fermentation tank is sent to a distillation apparatus, and the distillate is sent to a fractionation apparatus to obtain butanol, acetone, isopropanol, and ethanol from the fractionation apparatus, while distilling waste liquid or extraction residue Is fermented in a methane fermentation tank, and a culture solution obtained in a petroleum-producing bacterium culturing tank is added to the methane fermentation tank to decompose the petroleum-producing cells, and the alkane / alkene, which is the main component of petroleum accumulated in the cells, And a combination treatment method for separating and recovering the same.
【００２８】上記アセトン−ブタノール発酵タンクで副
生した水素と二酸化炭素ガスを石油生産菌培養タンクに
送り込んで、石油生産菌培養により該石油生産菌を増殖
させる。又、蒸留装置の廃液あるいは抽出分離装置の抽
出残液をメタン発酵タンクに送り込んで、発生したメタ
ンガスの一部を該メタン発酵タンクの加温に用いるとと
もに、石油生産菌培養タンクで副生した一酸化炭素を含
む排ガスに水蒸気改質による変成を行って水素と二酸化
炭素に変換し、この水素と二酸化炭素をメタン発酵タン
クに通気する。Hydrogen and carbon dioxide gas by-produced in the above-mentioned acetone-butanol fermentation tank are fed into a petroleum-producing bacterium culturing tank, and the petroleum-producing bacterium is propagated by petroleum-producing bacterium culturing. Further, the waste liquid of the distillation apparatus or the extraction residual liquid of the extraction / separation apparatus is sent to the methane fermentation tank, and a part of the generated methane gas is used for heating the methane fermentation tank, and the by-product produced in the petroleum-producing bacteria culture tank is removed. Exhaust gas containing carbon oxide is converted by steam reforming into hydrogen and carbon dioxide, and the hydrogen and carbon dioxide are passed through a methane fermentation tank.
【００２９】更にメタンガスを原料とするリン酸型燃料
電池発電システムを用いた発電を行い、発生する水蒸気
を用いたメタンの水蒸気改質と一酸化炭素変成を行っ
て、得られた水素と二酸化炭素ガスを石油生産菌培養タ
ンクに供給する。Further, power generation is performed using a phosphoric acid fuel cell power generation system using methane gas as a raw material, steam reforming of methane using generated steam and carbon monoxide conversion are performed, and the obtained hydrogen and carbon dioxide are obtained. The gas is supplied to the cultivation tank for petroleum producing bacteria.
【００３０】かかるメタン発酵タンクとアセトン−ブタ
ノール発酵タンク及び石油生産菌培養タンクの組み合わ
せ処理によれば、メタン発酵タンクで発生したメタンガ
スの水蒸気改質で水素と二酸化炭素を得る際に副生物と
して水に難溶性の一酸化炭素が生成するが、石油生産菌
培養タンクから一酸化炭素変成器で該一酸化炭素を水蒸
気と反応させて水素と二酸化炭素に変換してからメタン
発酵タンクに通気することにより、水素が約８０％，二
酸化炭素が約２０％で一酸化炭素は約１％以下となる。
このメタン発酵により発生するガスの一部は石油生産菌
による石油生産に利用される。According to the combined treatment of the methane fermentation tank, the acetone-butanol fermentation tank and the petroleum-producing bacteria culture tank, water and by-products are obtained as by-products when hydrogen and carbon dioxide are obtained by steam reforming of methane gas generated in the methane fermentation tank. Insoluble carbon monoxide is produced, but from the culture tank for petroleum producing bacteria, the carbon monoxide is converted into hydrogen and carbon dioxide by reacting the carbon monoxide with steam in a carbon monoxide converter, and then aerated to the methane fermentation tank. As a result, about 80% of hydrogen, about 20% of carbon dioxide and about 1% or less of carbon monoxide are obtained.
Part of the gas generated by this methane fermentation is used for oil production by petroleum producing bacteria.
【００３１】又、アセトン−ブタノール発酵を行った液
の一部は蒸留装置と分留装置でブタノール，アセトン又
はイソプロパノール，エタノール等が得られ、発酵処理
した液の他の一部は抽出分離によりブタノールが得られ
る。A part of the solution subjected to the acetone-butanol fermentation is obtained with a distillation apparatus and a fractionating apparatus to obtain butanol, acetone or isopropanol, ethanol, and the like. Is obtained.
【００３２】アセトン−ブタノール発酵処理では水素と
二酸化炭素が副生するが、このガスは石油生産菌培養タ
ンクに送られて石油生産の原料となる。該石油生産菌培
養により増殖した菌体はメタン発酵タンク内に送り込ま
れ、菌体分解で遊離した石油の主成分であるアルカン／
アルケンが分離回収される。In the acetone-butanol fermentation treatment, hydrogen and carbon dioxide are by-produced, and this gas is sent to a petroleum-producing bacteria culture tank and becomes a raw material for petroleum production. The cells grown by the culture of the petroleum-producing bacteria are fed into a methane fermentation tank, where the alkane / main component of petroleum released by the decomposition of the cells is used.
The alkene is separated and recovered.
【００３３】蒸留廃液あるいは抽出残液はメタン発酵タ
ンクで処理され、発生したメタンガスの一部がリン酸型
燃料電池発電システムにより水素と二酸化炭素に変換さ
れ、石油生産菌培養タンクに供給されて石油生産の原料
となる。この石油生産菌培養タンクから排出される排気
が一酸化炭素変成器に送り込まれ、一酸化炭素が水素と
二酸化炭素に変換されてメタン発酵タンクで水素資化性
メタン生成によりメタンに変換される。The distillation waste liquid or extraction residue is treated in a methane fermentation tank, and a part of the generated methane gas is converted into hydrogen and carbon dioxide by a phosphoric acid fuel cell power generation system, and is supplied to a petroleum-producing bacteria cultivation tank. It becomes a raw material for production. The exhaust gas discharged from the petroleum-producing bacterium culture tank is sent to a carbon monoxide converter, where carbon monoxide is converted into hydrogen and carbon dioxide, and is converted into methane by hydrogen-assimilating methane generation in a methane fermentation tank.
【００３４】石油生産菌培養タンクから排出される一酸
化炭素は、メタンの水蒸気改質にて副生するものと、石
油生産菌によるアルカン／アルケン生成の過程で石油生
産菌のアルデヒトカルボニラーゼの作用により生成する
ものとの２通りがあるが、これら一酸化炭素は水素と二
酸化炭素に変換されてメタン発酵の基質として再利用さ
れることにより、システムとしての有用性が高められ
る。The carbon monoxide discharged from the petroleum-producing bacterium cultivation tank is produced by-produced by steam reforming of methane and the aldehyde-carbonylase of the petroleum-producing bacterium in the process of alkane / alkene production by the petroleum-producing bacterium. There are two types, one produced by the action. These carbon monoxides are converted into hydrogen and carbon dioxide and reused as a substrate for methane fermentation, thereby increasing the usefulness as a system.
【００３５】[0035]
【発明の実施の形態】以下本発明にかかるメタン発酵及
びアセトン−ブタノール発酵と石油生産菌培養の組合わ
せ処理方法の具体的な実施例を説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, specific examples of a method for a combination treatment of methane fermentation, acetone-butanol fermentation and culture of petroleum-producing bacteria according to the present invention will be described.
【００３６】本実施例ではは前記メタン発酵と石油生産
培養とを組み合わせた嫌気性生物処理において、石油生
産菌培養タンクから発生する一酸化炭素を含む排ガスを
対象として、一酸化炭素を水蒸気変成して水素と二酸化
炭素に変換し、メタン発酵タンクに通気することが動作
上の特徴となっている。In this embodiment, in the anaerobic biological treatment combining the methane fermentation and the petroleum production culture, carbon monoxide is subjected to steam conversion for exhaust gas containing carbon monoxide generated from the culture tank for petroleum producing bacteria. It is an operational feature to convert it to hydrogen and carbon dioxide and vent it to a methane fermentation tank.
【００３７】図１に示した本実施例の概要図において、
１はメタン発酵タンク、２は基質の流入口、３は同流出
口、４はガスホルダ、５は石油生産菌培養タンク、６は
水素及び二酸化炭素の供給手段、１０は石油生産菌分離
濃縮手段、１１は一酸化炭素変成器である。この一酸化
炭素変成器１１から導出された管体９がメタン発酵タン
ク１に連結されている。In the schematic diagram of this embodiment shown in FIG.
1 is a methane fermentation tank, 2 is a substrate inlet, 3 is the same outlet, 4 is a gas holder, 5 is a petroleum producing bacteria culturing tank, 6 is a hydrogen and carbon dioxide supply means, 10 is a petroleum producing bacteria separation and concentration means, 11 is a carbon monoxide converter. A pipe 9 led out of the carbon monoxide converter 11 is connected to the methane fermentation tank 1.
【００３８】かかる本実施例の装置によれば、メタン発
酵タンク１に予め有機性の基質を流入して、メタン発酵
タンク１内の嫌気性菌の作用により基質の一部をメタン
に変換し、ガスホルダ４に貯留する。残部の基質は流出
口３から流出する。According to the apparatus of this embodiment, an organic substrate is introduced into the methane fermentation tank 1 in advance, and a part of the substrate is converted into methane by the action of the anaerobic bacteria in the methane fermentation tank 1. It is stored in the gas holder 4. The remaining substrate flows out of the outlet 3.
【００３９】石油生産菌培養タンク５は石油生産菌用培
養液で満たされており、この液中に石油生産菌の種菌を
供給する。水素及び二酸化炭素の供給手段６では、例え
ばメタン発酵タンク１から発生するメタンと二酸化炭素
の混合ガスの水蒸気改質などによって水素と二酸化炭素
が得られるので、この水素と二酸化炭素を石油生産菌培
養タンク５に供給する。The petroleum-producing bacterium culture tank 5 is filled with a culture liquid for petroleum-producing bacteria, and a seed of the petroleum-producing bacteria is supplied into the liquid. In the hydrogen and carbon dioxide supply means 6, hydrogen and carbon dioxide can be obtained by, for example, steam reforming of a mixed gas of methane and carbon dioxide generated from the methane fermentation tank 1. Supply to tank 5.
【００４０】石油生産菌分離濃縮手段１０は、石油生産
菌培養タンク５で増殖した石油生産菌を濃縮分離してメ
タン発酵タンク１に供給する機能を持つ。The petroleum-producing bacteria separating / concentrating means 10 has a function of concentrating and separating the petroleum-producing bacteria grown in the petroleum-producing bacteria culturing tank 5 and supplying it to the methane fermentation tank 1.
【００４１】このような過程において、前記したように
メタン発酵タンク１から発生したメタンガスを水素及び
二酸化炭素の供給手段６で水蒸気改質などによって水素
と二酸化炭素を得る際に、副生物として一酸化炭素が生
成する。従って石油生産菌培養タンク５からの排ガス中
には、水に難溶性の一酸化炭素が含まれている。In such a process, as described above, when methane gas generated from the methane fermentation tank 1 is subjected to steam reforming or the like by the hydrogen and carbon dioxide supply means 6 to obtain hydrogen and carbon dioxide, monoxide is produced as a by-product. Carbon is produced. Therefore, the exhaust gas from the petroleum-producing bacterium culture tank 5 contains carbon monoxide which is hardly soluble in water.
【００４２】そこで一酸化炭素を含むガスを、石油生産
菌培養タンク５から一酸化炭素変成器１１に送り込み、
該一酸化炭素を水蒸気と反応させて水素と二酸化炭素に
変換する。この反応は下記の式によって表わすことがで
きる。 ＣＯ ＋ Ｈ2Ｏ → Ｈ2 ＋ ＣＯ2 得られた水素と二酸化炭素の混合ガスは管体９を介して
メタン発酵タンク１に通気され、タンク内の水素資化性
メタン生成菌の作用によりメタンに変換される。発生し
たメタンガスはガスホルダ４に貯留されるとともに、一
部は水素及び二酸化炭素の供給手段６による水蒸気改質
により水素と二酸化炭素に変換して、再度石油生産菌培
養タンク５に送り込まれる。尚、一酸化炭素変成器１１
により一酸化炭素を除去して無害化した排ガスは、その
まま大気中に放散しても良い。Then, a gas containing carbon monoxide is sent from the petroleum-producing microorganism cultivation tank 5 to the carbon monoxide converter 11,
The carbon monoxide is reacted with steam to convert it to hydrogen and carbon dioxide. This reaction can be represented by the following equation: CO + H 2 O → H 2 + CO 2 The resulting mixed gas of hydrogen and carbon dioxide is passed through the pipe 9 to the methane fermentation tank 1, and methane is produced by the action of the hydrogen-assimilating methane-producing bacteria in the tank. Is converted to The generated methane gas is stored in the gas holder 4 and partly converted into hydrogen and carbon dioxide by steam reforming by the hydrogen and carbon dioxide supply means 6, and is sent again to the petroleum producing bacteria cultivation tank 5. The carbon monoxide converter 11
The exhaust gas detoxified by removing carbon monoxide may be directly emitted into the atmosphere.
【００４３】メタンの水蒸気改質により生成するガスの
組成は、水素が７５％，一酸化炭素が１５％，二酸化炭
素が８％であり、一酸化炭素がかなり多く残っている。
これに対して一酸化炭素改質を行うと、水素が８０％，
二酸化炭素が約２０％で一酸化炭素は約１％以下とな
る。The composition of the gas produced by steam reforming of methane is 75% hydrogen, 15% carbon monoxide, and 8% carbon dioxide, with a considerable amount of carbon monoxide remaining.
On the other hand, when carbon monoxide reforming is performed, hydrogen is 80%,
About 20% carbon dioxide and less than about 1% carbon monoxide.
【００４４】メタン発酵により発生する平均ガス組成
は、およそメタンが３分の２，二酸化炭素が３分の１で
あるので、メタン発酵により発生するガスの半分が水素
に変換され、その一部は石油生産菌による石油生産に利
用され、残りはメタン生成に利用される。水素資化性メ
タン生成の反応式は下記の通りである。 ＣＯ2 ＋ ４Ｈ2 → ＣＨ4 ＋ ２Ｈ2Ｏ 水素資化性メタン生成反応で水素の一部はメタンに変換
され、未反応の水素はガスホルダ４に貯留されて再利用
可能となる。余剰のメタンと水素は燃焼させて、メタン
発酵タンク１の加温水蒸気発生のために利用される。Since the average gas composition generated by methane fermentation is approximately one third of methane and one third of carbon dioxide, half of the gas generated by methane fermentation is converted to hydrogen, and part of that gas is converted to hydrogen. It is used for oil production by petroleum producing bacteria, and the rest is used for methane production. The reaction formula of hydrogen-assimilating methane generation is as follows. CO 2 + 4H 2 → CH 4 + 2H 2 O A part of hydrogen is converted into methane in the hydrogen assimilating methane generation reaction, and unreacted hydrogen is stored in the gas holder 4 and can be reused. Excess methane and hydrogen are burned and used for generating heated steam in the methane fermentation tank 1.
【００４５】図１に示した本実施例の水素及び二酸化炭
素の供給手段６として、図２に示すリン酸型燃料電池発
電システムが利用される。図２中の１３は燃料電池、１
４は改質器、１５は一酸化炭素変成器、１６はブロワ、
１７は水蒸気分離器、１８は直流交流変換装置、１９は
制御装置である。The phosphoric acid fuel cell power generation system shown in FIG. 2 is used as the hydrogen and carbon dioxide supply means 6 of this embodiment shown in FIG. Reference numeral 13 in FIG.
4 is a reformer, 15 is a carbon monoxide converter, 16 is a blower,
17 is a steam separator, 18 is a DC / AC converter, and 19 is a controller.
【００４６】このリン酸型燃料電池発電システムでは、
周知の発電手段に基づいて原燃料１２が改質器１４から
一酸化炭素変成器１５を経て燃料電池１３に送り込まれ
るとともに、水蒸気分離器１７を介してブロワ１６の空
気とともに燃料電池に送り込まれて発電が行われ、燃料
電池１３で得られた直流電力１３ａが直流交流変換装置
１８により交流電力１８ａに変換されるが、発電時に生
成する水蒸気がメタンの水蒸気改質や一酸化炭素変成に
も用いられる。In this phosphoric acid type fuel cell power generation system,
The raw fuel 12 is fed from the reformer 14 to the fuel cell 13 via the carbon monoxide converter 15 based on a known power generation means, and is sent to the fuel cell together with the air of the blower 16 via the steam separator 17. The power is generated, and the DC power 13a obtained by the fuel cell 13 is converted into AC power 18a by the DC / AC converter 18. The steam generated during the power generation is also used for steam reforming of methane and carbon monoxide conversion. Can be
【００４７】従って前記メタン発酵タンク１において生
成するメタンの一部は燃料電池１３に供給されて、残り
のメタンは改質器１４による水蒸気改質と一酸化炭素変
成器１５による一酸化炭素変成によって水素と二酸化炭
素に還元され、前記石油生産菌培養タンク５におけるア
ルカン／アルケンの生産に利用される。Therefore, part of the methane produced in the methane fermentation tank 1 is supplied to the fuel cell 13, and the remaining methane is produced by the steam reforming by the reformer 14 and the carbon monoxide conversion by the carbon monoxide converter 15. It is reduced to hydrogen and carbon dioxide and is used for the production of alkanes / alkenes in the petroleum-producing bacteria culture tank 5.
【００４８】図３は本実施例を適用したメタン発酵及び
アセトン−ブタノール発酵と石油生産菌培養を組合わせ
た嫌気性生物処理システム構成図である。図中で図１と
同一の構成部分には同一の符号を付して表示してある。FIG. 3 is a block diagram of an anaerobic biological treatment system combining methane fermentation, acetone-butanol fermentation, and petroleum-producing bacterium cultivation according to this embodiment. In the figure, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.
【００４９】図３中に記載した２１はアセトン−ブタノ
ール発酵の原料供給手段、２２は破砕，殺菌などの前処
理手段、２３はアセトン−ブタノール発酵タンク、２４
は種菌供給手段、２５は蒸留装置、２６は分留装置、２
７は抽出分離装置、２８はアルカン／アルケン分離回収
手段である。In FIG. 3, 21 is a raw material supply means for acetone-butanol fermentation, 22 is pretreatment means such as crushing and sterilization, 23 is an acetone-butanol fermentation tank, 24
Is a seed supply means, 25 is a distillation apparatus, 26 is a fractionating apparatus, 2
7 is an extraction separation device, and 28 is an alkane / alkene separation and recovery means.
【００５０】上記アセトン−ブタノール発酵の原料供給
手段２１の原料としてデンプン質とか糖質の原料が用い
られる。この原料は破砕，殺菌などの前処理手段２２で
前処理されてからアセトン−ブタノール発酵タンク２３
に入り、種菌供給手段２４からアセトン−ブタノール発
酵を行う種菌が混合される。種菌としてはClostridium
Acetobutylicum等がある。As a raw material of the raw material supply means 21 for the above-mentioned acetone-butanol fermentation, a raw material of starch or saccharide is used. This raw material is pretreated by pretreatment means 22 such as crushing and sterilization, and then is subjected to an acetone-butanol fermentation tank 23.
, And a seed bacterium for performing acetone-butanol fermentation is mixed from the seed bacterium supply means 24. Clostridium as inoculum
Acetobutylicum etc.
【００５１】発酵処理した液の一部は蒸留装置２５に送
り込まれ、蒸留分は分留装置２６に送られて、該分留装
置２６からブタノール（ｎ−ブタノール），アセトン又
はイソプロパノール（２−プロパノール），エタノール
等が得られる。発酵処理した液の他の一部は抽出分離装
置２７に送り込まれ、抽出分離によりブタノールが得ら
れる。A part of the liquid subjected to the fermentation treatment is sent to a distillation device 25, and the distillate is sent to a fractionation device 26, from which butanol (n-butanol), acetone or isopropanol (2-propanol) is added. ), Ethanol and the like. Another part of the liquid after the fermentation treatment is sent to the extraction / separation device 27, and butanol is obtained by the extraction / separation.
【００５２】蒸留装置２５の蒸留廃液はメタン発酵タン
ク１に送り込まれ、このメタン発酵タンク１内で発生し
たメタンガスはガスホルダ４で貯留される。アセトン−
ブタノール発酵タンク２３では水素と二酸化炭素が副生
するが、このガスは石油生産菌培養タンク５に送られて
石油生産の原料となる。The distillation waste liquid from the distillation device 25 is sent to the methane fermentation tank 1, and the methane gas generated in the methane fermentation tank 1 is stored in the gas holder 4. Acetone-
Hydrogen and carbon dioxide are by-produced in the butanol fermentation tank 23, and this gas is sent to the petroleum-producing bacterium culture tank 5 and becomes a raw material for oil production.
【００５３】石油生産菌培養において増殖した菌体は石
油生産菌供給手段７によりメタン発酵タンク１内に送り
込まれる。菌体が分解されて遊離した石油の主成分であ
るアルカン／アルケンは、メタン発酵廃液からアルカン
／アルケン分離回収手段２８により分離回収される。The cells grown in the culture of the petroleum producing bacteria are sent into the methane fermentation tank 1 by the petroleum producing bacteria supply means 7. Alkanes / alkenes, which are the main components of the petroleum liberated by the decomposition of the cells, are separated and recovered from the methane fermentation waste liquid by the alkane / alkene separation and recovery means 28.
【００５４】蒸留装置２５の廃液あるいは抽出分離装置
２７の抽出残液は、メタン発酵タンク１で処理され、発
生したメタンガスの一部は該メタン発酵タンク１の加温
に用いられ、残りは水素及び二酸化炭素の供給手段６か
ら図２に示すリン酸型燃料電池発電システムにより水素
と二酸化炭素に変換されて、石油生産菌培養タンク５に
送られて石油生産の原料となる。The waste liquid of the distillation apparatus 25 or the extraction residue of the extraction / separation apparatus 27 is treated in the methane fermentation tank 1, and a part of the generated methane gas is used for heating the methane fermentation tank 1, and the rest is hydrogen and methane. It is converted into hydrogen and carbon dioxide by the phosphoric acid type fuel cell power generation system shown in FIG. 2 from the carbon dioxide supply means 6 and sent to the petroleum-producing bacteria cultivation tank 5 to become a raw material for petroleum production.
【００５５】石油生産菌培養タンク５から排出される排
気は、一酸化炭素変成器１１に送られて、一酸化炭素が
水素と二酸化炭素に変換され、メタン発酵タンク１に通
気されて水素資化性メタン生成によりメタンに変換され
る。The exhaust gas discharged from the petroleum-producing bacterium culture tank 5 is sent to a carbon monoxide converter 11 where carbon monoxide is converted into hydrogen and carbon dioxide. Is converted to methane by the production of reactive methane.
【００５６】これらのシステム構成でメタンの水蒸気改
質は、アセトン−ブタノール発酵からの水素と二酸化炭
素が石油生産の原料として十分ある場合には省略でき
る。又、メタン発酵を省略してアセトン−ブタノール発
酵と石油生産菌培養とを組み合わせたシステムとした場
合には、アセトン−ブタノール発酵から副生する水素と
二酸化炭素ガスの一部は洗浄，圧縮処理して水素とドラ
イアイスにし、残りは石油生産菌培養タンク５に通気す
る。この石油生産菌培養タンク５から排出されるガスは
燃焼処分してもよい。In these system configurations, steam reforming of methane can be omitted if hydrogen and carbon dioxide from acetone-butanol fermentation are sufficient as feedstock for petroleum production. In the case where the methane fermentation is omitted and a system in which acetone-butanol fermentation and petroleum-producing bacteria culture are combined is used, part of hydrogen and carbon dioxide gas by-produced from acetone-butanol fermentation is washed and compressed. To make hydrogen and dry ice, and the rest is ventilated to the tank 5 for culturing petroleum producing bacteria. The gas discharged from the petroleum-producing bacterium culture tank 5 may be burned and disposed.
【００５７】従来、アセトン−ブタノール発酵タンク２
３の発酵液からブタノールなどを回収する手段として、
蒸留−分離法が用いられているが、有機溶剤を用いて分
離することも可能である。この方法ではアルカン／アル
ケンが抽出分離装置２７に送り込まれて、アセトン−ブ
タノール発酵タンク２３から排出された発酵液からブタ
ノールを回収するために使用される。Conventionally, an acetone-butanol fermentation tank 2
As means for recovering butanol etc. from the fermentation liquor of 3,
Although a distillation-separation method is used, separation using an organic solvent is also possible. In this method, the alkane / alkene is fed into the extraction / separation device 27 and used to recover butanol from the fermentation liquor discharged from the acetone-butanol fermentation tank 23.
【００５８】ブタノールを抽出分離により回収する方法
として、発酵液からの抽出溶剤として２−オクタノール
を使用して、更に再抽出溶剤として直鎖パラフィン（ア
ルカン）を用いる方法がある。As a method for recovering butanol by extraction and separation, there is a method in which 2-octanol is used as an extraction solvent from a fermentation liquor, and linear paraffin (alkane) is used as a re-extraction solvent.
【００５９】図４はアセトン−ブタノール発酵における
抽出分離によるブタノール生産システムを示す概要図で
あり、３１は発酵装置、３２は抽出塔、３３は毒性除去
塔、３４は抽剤回収塔、３５は直鎖パラフィン回収
塔、３６は抽剤回収塔、３７は２−プロパノール塔、
３８，３９はブタノール回収塔である。FIG. 4 is a schematic diagram showing a butanol production system by extraction / separation in acetone-butanol fermentation, in which 31 is a fermentation apparatus, 32 is an extraction tower, 33 is a toxicity removal tower, 34 is an extractant recovery tower, and 35 is a straight line. Chain paraffin recovery tower, 36 is an extractant recovery tower, 37 is a 2-propanol tower,
38 and 39 are butanol recovery towers.
【００６０】原料は発酵装置３１で発酵処理され、抽出
塔３２で２−オクタノールが抽出され、毒性除去塔３３
から直鎖パラフィン回収塔に送られて直鎖パラフィンが
回収されるとともに抽剤回収塔３４と抽剤回収塔３
６を経てから２−プロパノール塔３７で２−プロパノー
ルが回収され、ブタノール回収塔３８，３９でブタノー
ルと水が回収される。The raw material is subjected to a fermentation treatment in a fermentation apparatus 31, 2-octanol is extracted in an extraction tower 32, and a toxic removal tower 33 is extracted.
Is sent to a linear paraffin recovery tower to recover linear paraffin, and the extractant recovery tower 34 and the extractant recovery tower 3
After 6, 2-propanol is recovered in a 2-propanol tower 37, and butanol and water are recovered in butanol recovery towers 38 and 39.
【００６１】前記各例において、石油生産菌培養タンク
５から排出される一酸化炭素はメタンの水蒸気改質にて
副生するものと、石油生産菌によるアルカン／アルケン
生成の過程で石油生産菌のアルデヒトカルボニラーゼの
作用により生成するものとの２通りがあるが、これらの
一酸化炭素は水素と二酸化炭素に変換されてメタン発酵
の基質として再利用されることにより、システムとして
の有用性が高められる。前記図６に示した先願例ではギ
酸ナトリウムは固体であるため、これをメタン発酵の基
質として再利用するのは取り扱い上不便であったが、本
実施例で採用した方法では水素と二酸化炭素が気体であ
るため取り扱いが容易であり、メタン発酵の基質として
無駄なく利用することができる。In each of the above examples, the carbon monoxide discharged from the petroleum-producing bacterium cultivation tank 5 is a by-product produced by steam reforming of methane, and the carbon monoxide produced by the petroleum-producing bacterium during the alkane / alkene production process. There are two types, one produced by the action of aldehyde human carbonylase. These carbon monoxides are converted to hydrogen and carbon dioxide and reused as substrates for methane fermentation, which makes them useful as a system. Enhanced. In the prior application example shown in FIG. 6, since sodium formate is a solid, it was inconvenient to reuse it as a substrate for methane fermentation. However, in the method adopted in this embodiment, hydrogen and carbon dioxide were used. Since it is a gas, it is easy to handle and can be used without waste as a substrate for methane fermentation.
【００６２】図３に示した例では、アセトン−ブタノー
ル発酵の副生物である水素と二酸化炭素を石油生産菌培
養に直接利用できるという利点がある。この例ではアセ
トン−ブタノール発酵菌はヘキソースのみならずペント
ースをも発酵することができるため、ヘミセルロース含
有の高いバイオマス原料にも適用することができる。
又、アセトン−ブタノール発酵の生産物の中で潜在需要
があり、最も価値が高いのはブタノールであり、これは
ガソホールとしてガソリンと混合して利用可能である。The example shown in FIG. 3 has an advantage that hydrogen and carbon dioxide, which are by-products of the acetone-butanol fermentation, can be directly used for culturing petroleum-producing bacteria. In this example, since the acetone-butanol fermentation bacterium can ferment not only hexose but also pentose, it can be applied to a biomass raw material having a high hemicellulose content.
Also, among the products of the acetone-butanol fermentation, there is potential demand and the most valuable is butanol, which can be used as gasohol in admixture with gasoline.
【００６３】アセトン−ブタノール発酵は条件を変える
ことによって生成比率が変化するため、ブタノールの生
成比率を高めることができる。しかし単に蒸留とか分留
によってブタノールを回収したのではエネルギー効率が
低下する難点があるが、石油生産菌が生産したアルカン
／アルケンを用いた分離抽出手段によれば、エネルギー
効率を高めることが可能であり、ブタノールという付加
価値の高い生産物を容易に得ることができる。In the acetone-butanol fermentation, since the production ratio changes by changing the conditions, the production ratio of butanol can be increased. However, there is a drawback that energy efficiency is reduced by simply recovering butanol by distillation or fractionation. However, according to the separation and extraction means using alkane / alkene produced by petroleum-producing bacteria, it is possible to increase energy efficiency. Yes, butanol, a high value-added product, can be easily obtained.
【００６４】[0064]
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明にか
かるメタン発酵タンクとアセトン−ブタノール発酵タン
ク及び石油生産菌培養タンクの組み合わせ処理によれ
ば、メタン発酵タンクにより有機性の基質を嫌気性菌の
作用によりメタンに変換する一方で、該メタン発酵タン
クで発生したメタンガスの水蒸気改質の際に副生する一
酸化炭素を、一酸化炭素変成器で水蒸気と反応させて水
素と二酸化炭素に変換してからメタン発酵タンクに通気
することにより、石油生産菌培養タンクの排ガスに含ま
れる一酸化炭素を無害化処理するとともにメタン発酵に
より発生するガスを石油生産菌による石油生産に利用す
ることができる。この二酸化炭素と水素をメタン発酵の
基質として用いた際の取り扱いは容易である。又、一酸
化炭素を除去した無害化した排ガスはそのまま大気中に
放散することが可能となる。As described above in detail, according to the combined treatment of the methane fermentation tank, the acetone-butanol fermentation tank and the petroleum-producing bacteria culture tank according to the present invention, the methane fermentation tank anaerobizes the organic substrate. While converting to methane by the action of bacteria, carbon monoxide by-produced during steam reforming of the methane gas generated in the methane fermentation tank is reacted with steam in a carbon monoxide converter to produce hydrogen and carbon dioxide. By converting and then ventilating the methane fermentation tank, it is possible to detoxify the carbon monoxide contained in the exhaust gas from the cultivation tank for petroleum producing bacteria and use the gas generated by methane fermentation for oil production by petroleum producing bacteria. it can. The handling when using this carbon dioxide and hydrogen as substrates for methane fermentation is easy. Further, the detoxified exhaust gas from which carbon monoxide has been removed can be directly emitted into the atmosphere.
【００６５】アセトン−ブタノール発酵処理では水素と
二酸化炭素が副生するが、このガスを石油生産菌培養タ
ンクに送り込んで石油生産菌を増殖させ、増殖した菌体
分解で遊離した石油の主成分であるアルカン／アルケン
を分離回収することができる。更に蒸留廃液とか抽出残
液はメタン発酵タンクで処理され、発生したメタンガス
の一部がリン酸型燃料電池発電システムにより水素と二
酸化炭素に変換されて石油生産菌培養タンクでの石油生
産の原料として利用可能となる。In the acetone-butanol fermentation treatment, hydrogen and carbon dioxide are produced as by-products. This gas is sent to a petroleum-producing bacterium cultivation tank to proliferate the petroleum-producing bacteria. Certain alkanes / alkenes can be separated and recovered. Furthermore, the distillation waste liquid and the extraction residue are processed in a methane fermentation tank, and a part of the generated methane gas is converted into hydrogen and carbon dioxide by a phosphoric acid fuel cell power generation system, and used as a raw material for oil production in a petroleum production bacteria culture tank. Will be available.
【００６６】石油生産菌培養タンクから排出される排気
は一酸化炭素変成器に送り込まれて水素と二酸化炭素に
変換されてからメタン発酵タンクに通気されることによ
り、水素資化性メタン生成によりメタンに変換可能であ
る。The exhaust gas discharged from the culture tank for petroleum producing bacteria is sent to a carbon monoxide converter, converted into hydrogen and carbon dioxide, and then passed through a methane fermentation tank. Can be converted to
【００６７】従って本発明によれば、メタン発酵タンク
とアセトン−ブタノール発酵タンク及び石油生産菌培養
タンクの組み合わせ処理における副生物として石油生産
菌培養タンクの排ガスに含まれる一酸化炭素を無害化処
理するとともに、メタン発酵の基質として有効に再利用
をはかることにより、システムとしての有用性が向上す
るという効果がもたらされる。Therefore, according to the present invention, carbon monoxide contained in the exhaust gas of the petroleum-producing bacteria culture tank is rendered harmless as a by-product in the combined treatment of the methane fermentation tank, the acetone-butanol fermentation tank, and the petroleum-producing bacteria culture tank. At the same time, by effectively reusing it as a substrate for methane fermentation, the effect of improving the usefulness as a system is brought about.
【図１】本発明の具体的な実施例を示す概要図。FIG. 1 is a schematic diagram showing a specific embodiment of the present invention.
【図２】水素及び二酸化炭素の供給手段のリン酸型燃料
電池発電システムの概要図。FIG. 2 is a schematic diagram of a phosphoric acid fuel cell power generation system using hydrogen and carbon dioxide supply means.
【図３】メタン発酵及びアセトン−ブタノール発酵と石
油生産菌培養を組合わせた嫌気性生物処理システムの概
要図。FIG. 3 is a schematic diagram of an anaerobic biological treatment system that combines methane fermentation, acetone-butanol fermentation, and culture of petroleum-producing bacteria.
【図４】アセトン−ブタノール発酵における抽出分離に
よるブタノール生産システムを示す概要図。FIG. 4 is a schematic diagram showing a butanol production system by extraction separation in acetone-butanol fermentation.
【図５】メタン発酵と石油生産菌培養の組合わせ処理方
法の一例を示す概要図。FIG. 5 is a schematic diagram showing an example of a combination treatment method of methane fermentation and culture of petroleum-producing bacteria.
【図６】メタン発酵と石油生産菌培養の組合わせ処理方
法の他の例を示す概要図。FIG. 6 is a schematic diagram showing another example of a combination treatment method of methane fermentation and culture of petroleum-producing bacteria.
１…メタン発酵タンク ２…流入口 ３…流出口 ４…ガスホルダ ５…石油生産菌培養タンク ６…水素及び二酸化炭素の供給手段 ７…石油生産菌分離濃縮手段 ９…管体 １１…一酸化炭素変成器 １３…燃料電池 １４…改質器 １５…一酸化炭素変成器 １６…ブロワ １７…水蒸気分離器 １８…直流交流変換装置 １９…制御装置 ２１…アセトン−ブタノール発酵の原料供給手段 ２２…（破砕，殺菌などの）前処理手段 ２３…アセトン−ブタノール発酵タンク ２４…種菌供給手段 ２５…蒸留装置 ２６…分留装置 ２７…抽出分離装置 ２８…アルカン／アルケン分離回収手段 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Methane fermentation tank 2 ... Inlet 3 ... Outlet 4 ... Gas holder 5 ... Tank for culturing petroleum-producing bacteria 6 ... Supply means of hydrogen and carbon dioxide 7 ... Means for separating and concentrating petroleum-producing bacteria 9 ... Tubular body 11 ... Carbon monoxide conversion 13 ... fuel cell 14 ... reformer 15 ... carbon monoxide converter 16 ... blower 17 ... steam separator 18 ... DC / AC converter 19 ... controller 21 ... raw material supply means for acetone-butanol fermentation 22 ... (crushing, Pretreatment means such as sterilization 23 ... Acetone-butanol fermentation tank 24 ... Seed supply means 25 ... Distillation apparatus 26 ... Fractionation apparatus 27 ... Extraction and separation apparatus 28 ... Alkane / alkene separation and recovery means
Claims (6)
クとを組み合わせて、メタン発酵タンク内の嫌気性菌の
作用により基質の一部をメタンに変換するとともに、石
油生産菌培養タンクで増殖した石油生産菌をメタン発酵
タンクに供給するようにしたメタン発酵と石油生産菌培
養の組合わせ処理において、 石油生産菌培養タンクから発生する排ガスに含有される
一酸化炭素を水蒸気変成して水素と二酸化炭素に変換
し、得られた水素と二酸化炭素をメタン発酵タンクに通
気することを特徴とする、メタン発酵と石油生産菌培養
の組合わせ処理方法。A methane fermentation tank and a petroleum-producing bacterium culturing tank are combined to convert a part of the substrate into methane by the action of an anaerobic bacterium in the methane fermentation tank, and the petroleum produced in the petroleum-producing bacterium culturing tank. In the combined treatment of methane fermentation and petroleum-producing bacteria cultivation, in which the production bacteria are supplied to the methane fermentation tank, the carbon monoxide contained in the exhaust gas generated from the petroleum-producing bacteria cultivation tank is converted into steam and hydrogen and carbon dioxide. A method for the combined treatment of methane fermentation and cultivation of petroleum-producing bacteria, characterized in that the resulting hydrogen and carbon dioxide are aerated into a methane fermentation tank.
生産菌培養タンクとを組み合わせた処理において、 アセトン−ブタノール発酵で副生する水素と二酸化炭素
を石油生産菌培養タンクに供給して、石油の主成分であ
るアルカン／アルケンを分離回収することを特徴とする
アセトン−ブタノール発酵と石油生産菌培養の組合わせ
処理方法。2. A process in which an acetone-butanol fermentation tank is combined with a petroleum-producing bacterium culturing tank, wherein hydrogen and carbon dioxide by-produced in the acetone-butanol fermentation are supplied to the petroleum-producing bacterium culturing tank to produce a main component of petroleum. Wherein the alkane / alkene is separated and recovered.
ル発酵タンクと石油生産菌培養タンクとを組み合わせた
処理において、 アセトン−ブタノール発酵タンクに蒸留装置、分留装
置、抽出分離装置を設けて、アセトン−ブタノール発酵
タンクで発酵処理した液の一部を蒸留装置に送り込み、
蒸留分を分留装置に送って該分留装置からブタノール，
アセトン又はイソプロパノール，エタノールを得る一
方、蒸留廃液あるいは抽出残液をメタン発酵タンクで発
酵処理して、該メタン発酵タンクに石油生産菌培養タン
クで得られる培養液を加えて石油生産菌体を分解し、菌
体内に蓄積した石油の主成分であるアルカン／アルケン
を分離回収することを特徴とするメタン発酵及びアセト
ン−ブタノール発酵と石油生産菌培養の組合わせ処理方
法。3. A process in which a methane fermentation tank is combined with an acetone-butanol fermentation tank and a petroleum-producing bacteria cultivation tank, wherein the acetone-butanol fermentation tank is provided with a distillation device, a fractionating device, and an extraction separation device. Part of the liquid fermented in the fermentation tank is sent to the distillation device,
The distillate is sent to a fractionation apparatus, and butanol,
While obtaining acetone, isopropanol, and ethanol, the distillation waste liquid or the extraction residue is fermented in a methane fermentation tank, and the culture liquid obtained in the petroleum-producing bacteria culture tank is added to the methane fermentation tank to decompose the petroleum-producing bacteria. And a method of combining methane fermentation and acetone-butanol fermentation and culturing petroleum-producing bacteria, wherein alkane / alkene, which is the main component of petroleum accumulated in the cells, is separated and recovered.
副生した水素と二酸化炭素ガスを石油生産菌培養タンク
に送り込んで、石油生産菌培養により該石油生産菌を増
殖させることを特徴とする請求項３記載のメタン発酵及
びアセトン−ブタノール発酵と石油生産菌培養の組合わ
せ処理方法。4. The method according to claim 3, wherein hydrogen and carbon dioxide gas produced as by-products in the acetone-butanol fermentation tank are fed into a petroleum-producing bacterium culturing tank, and the petroleum-producing bacterium is grown by culturing the petroleum-producing bacterium. A combined treatment method of the described methane fermentation, acetone-butanol fermentation, and culture of petroleum-producing bacteria.
置の抽出残液をメタン発酵タンクに送り込んで、発生し
たメタンガスの一部を該メタン発酵タンクの加温に用い
るとともに、石油生産菌培養タンクで副生した一酸化炭
素を含む排ガスに水蒸気改質による変成を行って水素と
二酸化炭素に変換し、この水素と二酸化炭素をメタン発
酵タンクに通気することを特徴とする請求項３記載のメ
タン発酵及びアセトン−ブタノール発酵と石油生産菌培
養の組合わせ処理方法。5. A waste liquid from the distillation apparatus or an extraction residue from the extraction / separation apparatus is sent to a methane fermentation tank, and a part of the generated methane gas is used for heating the methane fermentation tank. 4. The methane fermentation according to claim 3, wherein the exhaust gas containing by-produced carbon monoxide is converted into hydrogen and carbon dioxide by steam reforming, and the hydrogen and carbon dioxide are passed through a methane fermentation tank. And a combination treatment method of acetone-butanol fermentation and culture of petroleum-producing bacteria.
池発電システムを用いた発電を行い、発生する水蒸気を
用いたメタンの水蒸気改質と一酸化炭素変成を行って、
得られた水素と二酸化炭素ガスを石油生産菌培養タンク
に供給することを特徴とする請求項３記載のメタン発酵
及びアセトン−ブタノール発酵と石油生産菌培養の組合
わせ処理方法。6. Power generation using a phosphoric acid fuel cell power generation system using methane gas as a raw material, steam reforming of methane using generated steam and carbon monoxide conversion,
The method according to claim 3, wherein the obtained hydrogen and carbon dioxide gas are supplied to a petroleum-producing bacterium culturing tank.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11228197A JPH10296292A (en) | 1997-04-30 | 1997-04-30 | Method of combined treatment of methane fermentation, acetone-butanol fermentation, and petroleum-producing bacteria cultivation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11228197A JPH10296292A (en) | 1997-04-30 | 1997-04-30 | Method of combined treatment of methane fermentation, acetone-butanol fermentation, and petroleum-producing bacteria cultivation |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10296292A true JPH10296292A (en) | 1998-11-10 |
Family
ID=14582779
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11228197A Pending JPH10296292A (en) | 1997-04-30 | 1997-04-30 | Method of combined treatment of methane fermentation, acetone-butanol fermentation, and petroleum-producing bacteria cultivation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10296292A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001104931A (en) * | 1999-10-01 | 2001-04-17 | Arou Ecology & Engineering Overseas 1999 Ltd | Waste treatment system |
| JP2007275690A (en) * | 2006-04-03 | 2007-10-25 | Ngk Insulators Ltd | Method for separating and recovering organic liquid from organic liquid aqueous solution |
| CN106520531A (en) * | 2016-11-15 | 2017-03-22 | 龚容 | Combined type biogas digester |
-
1997
- 1997-04-30 JP JP11228197A patent/JPH10296292A/en active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001104931A (en) * | 1999-10-01 | 2001-04-17 | Arou Ecology & Engineering Overseas 1999 Ltd | Waste treatment system |
| JP2007275690A (en) * | 2006-04-03 | 2007-10-25 | Ngk Insulators Ltd | Method for separating and recovering organic liquid from organic liquid aqueous solution |
| CN106520531A (en) * | 2016-11-15 | 2017-03-22 | 龚容 | Combined type biogas digester |
| CN106520531B (en) * | 2016-11-15 | 2019-03-15 | 龚容 | Combined biogas pool |
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