JPS59105895A - 炭酸調整メタン発酵装置 - Google Patents

炭酸調整メタン発酵装置

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JPS59105895A
JPS59105895A JP57214132A JP21413282A JPS59105895A JP S59105895 A JPS59105895 A JP S59105895A JP 57214132 A JP57214132 A JP 57214132A JP 21413282 A JP21413282 A JP 21413282A JP S59105895 A JPS59105895 A JP S59105895A
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JP
Japan
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gas
methane fermentation
carbon dioxide
fermenter
fermentation tank
Prior art date
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Pending
Application number
JP57214132A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroshi Sano
寛 佐野
Nobuo Masuda
益田 信雄
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Daido Steel Co Ltd
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
Agency of Industrial Science and Technology
Daido Steel Co Ltd
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Publication date
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • 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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  • Treatment Of Sludge (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は下水汚泥等の有機物をrm #に含有する廃棄
物の処理に用いられるメタン@醒装置に関するものであ
る。
従来、この種の装置にあっては例えば第1図に示すよう
に01)段に配され攪拌機(1)Aを付した完全混合型
発酵+1(+)と、後段に配され該完全混合型金#糟(
1)に連絡経路(3)によつて連絡する静置型発酵槽(
2)と、該静置型発酵槽(2)の上部に連絡し上澄液を
排出する溢流経路(4)と、該静置型発酵槽(2)の底
部に1jjJ絡■7沈降した汚泥をポンプ(5)Aによ
って完全混合型発酵槽(1)へ返送する返送経路(5)
および残余の汚泥を系外へ取出す排出経路(8)と、完
全混合型発酵槽(1)および静置型発酵槽(2)からメ
タン発酵によって発生する消化ガスの排出経路(6)と
、完全混合型発酵槽(1)に汚泥等の被処理物を供給す
る供給経路仔)とからなり完全混合型発酵槽(1)にお
いては被処理物は微生物と攪拌機(1)Aによって完全
に混合されつつ反応せしめられ、静置型発酵槽(2)に
おいては被処理物は上澄液と固形物(fr3泥)とに分
離されつつ更に反応せしめられ、汚泥の所定h1は再び
返送経路(5)によって完全混合型発酵槽(1)へ返送
される。
上記メタン発酵におけるメカニズムは以下のようなもの
であろう。
即ち被処理物中の不溶性有機物は先ず微生物′   の
細胞外酵素によって可溶性有機物となり、該可溶性有機
物から酸生成菌によって揮発性の有機酸が生成され、該
有機酸はメタン菌によってメタンガスおよび病酸ガスに
分解せしめられるのである。したがって酸生成菌によっ
て生成される有機酸がメタン菌の基質になることになる
が、更に詳細に考察するとメタン菌の基質になるのは非
解離有機酸であるとされて因る。しかしメタン発酵の場
合は一般の発酵と異なり過剰の非解離有機酸はメタン菌
の順調な生育を阻害する。そこでメタン発酵においては
糸のpH管理が極めて重要なものとなる。何となれば系
のpl−1が低い場合は有機酸の解離度は小さくなり、
非解離有機酸の濃度は増大しメタン菌の生育を阻害する
に至り、糸の丙が高い場合は有機酸の解與「度は大きく
なり基質である非解離有機酸濃度が減小する、メタン発
酵の場合には上記のように最適のpH通↓囲に糸を制御
することが必要であるのであるが従来は下′記の理由で
pH制御が非常に困難であった。
メタン発酵のプロセスの起動にあたっては既存のメタン
発酵槽の汚泥を種汚泥とし該種汚泥と被処理物とを混合
する方法が一般にとられるが、種汚泥のには輸送等の関
係で小量に限られる場合が多く、したがって起動時に糸
に存在する酸生成菌およびメタン菌の濃度(初期濃度)
は非常に低いのでこれらの菌がある程度になるまで反応
は進まず、起動には時間がかかシ誘導期間が存在するこ
とになる。更に前述した不溶性有機物が酵素によって可
溶性有機物になる過程は該誘導期間においても進行する
から該過程中における蛋白質分解にもとづくアンモニア
が生成する。該アンモニアは糸のpHを高めメタン発酵
プロセスの初期において低濃度の酸生成菌が生成する小
域の有機酸は大部分直ちに解hyしてしまいメタン菌の
基質となる非解離有機酸はしたがって極めて小量しか存
在しないことKなり、メタン菌の増殖は殆んど起らずア
ンモニア生成量が更に増加すればアンモニアはNHa型
で存在するものが多くなりNHaによる微生物の生育阻
害によって系は休眠状態におちいるのである。このよう
な誘導時期ではメタン発酵によって生成されるCO2も
存在しないことになるから系に002が溶存することに
よってアンモニア存在下に形成される緩衝状Ii+蓼は
全く期待出来ず、系は高アルカリ側において極めて不安
定な状1A13となっている。上記誘導期間を脱して酸
生成菌の活動が開始されると有機酸が生成されて来るが
メタン菌濃度はいまだ極めて低く基質としてメタン菌に
とりこまれる有機酸は極めて小量であり、したがって有
機酸が急速に蓄積されて上記緩衝状■ではない系のpH
け急速に低下し最適な田以下になってしまう。その結果
メタン面の活動は低下して有機酸が益々蓄積゛すると言
う悪循環におちいり、系は酸敗状態になる。このような
酸敗状兆の系にアルカリを添加して中和せんとしても系
が緩衝状態を形成しておらずアルカリの添加喰が過大に
なり易く、かくして系が安定するまでには非常に長時間
を要することが多い。
以上のような欠点からメタン発酵法は現在では殆んど用
いられていない。しかしメタン発酵法は消化汚泥の生成
量が少なくしたがってその処分に要するエネルギーも少
なくなシ、しかもエネルギー源であるメタンガスが得ら
れると言う点からみてエネルギー資源の少ない我国では
非常に有用なものである。
本発明は上記の事情を鑑みて従来のメタン発酵法の有す
る上記欠点を解消しプロセスを安定化することによって
メタン発酵法の実用性を扁・めることを目的とし、メタ
ン発酵に外部から炭酸ガスを補給することを骨子とする
ものである。
本発明を第2図に示す一実施例によって詳細に説明する
第2図において攪拌機(1)Aを付した完全混合型発酵
槽(1)を前段に配し、静置型発酵槽(2)を後段に配
し、該完全混合型発酵槽(すに供給経路(7)から被処
理物(汚泥)を供給し完全混合状[孝で反応せしめた後
連絡経路(3)を介して静置型発酵槽(2)へ移送して
更に反応を進めると共に上澄液と固形分(汚泥)とに分
離せしめ、上澄液は溢流経絡(4)より排出し、沈降し
た汚泥の所定量はポンプ(5)Aによって返送経路(5
)を介して完全混合型発酵槽(1)へ返送し、残余の汚
泥は排出経路(8)から糸外へ取出し、完全混合型発酵
槽(1)および静置型発酵槽(2)から生成される消化
ガス(OH<+C02)は排出経路(6)を介して排出
する点については第1図に示す従来例と同様であるが起
動時において完全混合型発酵槽(1)に種汚泥を投入す
る。この際、前記したよう建種汚泥は小量に限られる場
合が多く、その場合には被処理物量も小量とする。本発
明においては上記反応系に002が供給される。CO2
源としては灯油等の燃焼ガス(N2+002)、他のメ
タン発酵(曹から得られた消化ガス((jH4+ CO
2)等が用いられる。該消化ガスを用いる場合には排出
経路(6)に第2図に示すようにパル、プ(9)Aの介
在する連絡経路(9)をIl!絡し、てガス貯槽10に
導ひいて11i?I蓄しておき、必要に応じてポンプ(
lυAによってガス供綺経vT(lυ、 (1,(+1
2)を介して完全混合型発酵槽(1)および静置型発酵
#!(2)へ夫々該消化ガスを供給する。また燃焼ガス
を用いる場合には燃焼装置Qのによって燃焼ガスを生成
し、該燃焼ガスを連絡経路(13を介して同様にガス貯
槽OQに導ひいて備蓄、かつ反応系へ供給する。
その場合燃焼ガスとしてはボイラ廃ガスを用いてもよい
。かくして発酵槽(+) 、 (2)内の空気はこれら
002含有ガスによって置換され嫌気状態となるが同時
にCO2は反応系にも溶解する。反応系に#衝状態を形
成するにはアンモニア等のアルカリの存在が必要である
が、該アンモニア源としては流入廃水あるいは1曝気混
合液を用いる。
該アンモニア源は起動時に発酵槽(1)に投入しておく
。002含有ガスによる置換を継続するとやがて平衡状
態に達17、該平衡状弗においては発酵槽(1) 、 
(2)の空間に置換されたCO2含有ガス(気相)の0
02分圧に応じた濃度の遊I?IC02が反応系に存在
している。上記起動時において第1図に示す従来例では
…■記したように蛋白質分解にもとづくアンモニア生成
によって発酵槽(1)の反応系のpHは8以上になるが
、例えばメタン燃焼ガス(C02含有量約10%)をC
O2含有ガスとして用いる本発明の方法では反応系のp
Hは7付近に維持することが出来る。したがってメタン
菌の基質である非解離有機酸は適正ptが確保され菌は
順調に生育して起動を円滑に行うことが出来るのである
。発酵槽(1)において起動が円滑に行なわれれば該反
応系は漸時発酵槽(2)へ移行して発酵槽(2)の反応
も順調に進行する。
本発明においては発酵槽(2)は必ずしも必須のもので
はない。このようにしてメタン発酵プロ七スが開始され
ると該プロセスによって消化ガス(CH4+ 00z 
)が生成されるが該消化ガス中の002は反応系に一部
溶解し、したがって発酵槽(1) 、 (2)の空間に
存在する消化ガス(貧相)の00’llQ度は30〜3
5%程度となる。該Co2分圧に対応してC02が反応
系に溶解しているのであるが、この場合には反応系のp
Hは6.6以上の適正値に保たれ反応は順調である。し
かし反応系のバランスがくずれると反応系に残留する有
機酸の濃度が増大して田が低下し非解離有機酸濃度が増
大してメタン菌に対して生育降害が及ぼされることにな
る。このようなバランスがくずれる原因としては発酵槽
(1)へ投入されるアンモニア源のアンモニア濃度の減
小、供給汚泥の量および質の変@(特に過負荷)、温度
変化。
重金属、フェノール等の毒性物質の混入等が考えられる
。上記バランスのくずれで系が酸敗状態になった場合、
従来では前記のようにアルカリ剤を添加していたがpH
が過大となシ易い。したがって本発明においては望まし
くは気相のC02濃度を調節することによって反応系(
液相)の遊#C02/農度を調節する。そこで気ト1の
CO2濃度、および液相のpHを測定しつつ気相のCO
2濃度を調節すれば反応系のバランスのくずれに対応し
て液相のC021J!1度が調節きれることになる。上
記気相のC02濃度の21,1節には第3図および箸4
図に示すようにガス供給経路(IIにCO2吸収堺(縛
、■を介在せしめる。シ官3図のCO2吸収塔04)に
おいてはポンプ(14Aによって循環経路σaBに力士
イソーダを循環せしめ、該カセイソーダに(EO2含有
ガスをストリッピングする。第4図においてはCO2吸
収塔(至)内にアルカリ性ケーキ(財)Aを充填し、該
アルカリ性ケーキCM)Aに00z含有ガスを接触せし
める。アルカリ性ケーキ1241Aは汚泥の脱水濾過の
際塩化鉄等の凝集剤とともに石灰を添加した場合に得ら
れる。
この外気用のCO2濃度の調節には系のpH低下時に循
環ガス中の002を吸収除去する代りに、循環ガスに燃
焼ガス(C0210%程度)を加えて循環ガスの002
含有量を少なくする方法、同上に於て、循環ガスを排し
、発酵槽に燃焼ガスを過大して虞の回復をはかる方法、
のいずれをも適用することができる。上記のようにCO
2含有ガスのC02濃度を調節する場合は反応系のl)
(およびCO2含有ガスのCO2濃度を計器により1B
14続的に測定して自動制御卸を行うことが出来る。
本発明においてはCO2含有ガスとして起動時には燃焼
ガスを用い、定常時には消化ガスヶ用いる方法、終始消
化ガスを用いる方法、終始仰(焼ガスを用いる方法のい
づれもが適用されるのは言うまでもない。
本発明は一ヒ記の構成を有するからメタン発酵プロセス
の起動時に反応系に002を供給し1反応糸に存在する
アンモニアと共に反応系を緩衝状態とし、もってpHを
大きな変動なくして適正値に維持するものであり、反応
を順調に起動しかつ継続して行くことが出来る。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来例を示す系統図、第2図以下に本発明の実
施例を示し、第2図は系統図、第3図は002吸収系の
一実施例の系統図、第4図は002吸収系の他の実砲例
の系統図である。 図中、(1)・・・・完全混合型発酵槽、(2)・・・
・静置型発酵槽 特許出願人 工業技術院長 石板 誠−大同特殊鋼株式
会社 指定代理人 内 藤 −男

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、 発酵槽と、該発酵槽に炭酸ガスを含有するガスを
    供給する手段とからなる炭酸調整メタン発酵装置 2、該炭′酸ガスを含有するガスは燃焼ガスとして供給
    される「特許請求の範囲、瀉1項」に記載の炭酸調整メ
    タン発酵装置 31.該炭酸ガスを含有するガスはメタン発酵によって
    生ずる消化ガスとして供給される「特許請求の範囲第1
    項」に記載の炭酸調整メタン発酵装置 4、該燃焼ガスは消化ガスを燃焼せしめることによって
    得られる「特許請求の範囲第2項」に記載の炭酸調整メ
    タン発酵装置 5、 該炭酸ガスを含有するガスの供給手段には炭酸ガ
    ス調節手段が介在する[特t’+請求の範囲第1.2.
    3および4項」に記載の炭酸調整メタン発酵装置 6、 該発酵槽は前段に配される完全混合型発酵槽と、
    後段に配される静置型発酵槽とからなる「特許請求の範
    囲第1,2.3.4および5項」に記載の炭酸調整メタ
    ン発酵装置
JP57214132A 1982-12-06 1982-12-06 炭酸調整メタン発酵装置 Pending JPS59105895A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005044743A1 (en) * 2003-11-11 2005-05-19 Preseco Oy Method and apparatus for processing organic material
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