JPS5926200A - メタン発酵方法 - Google Patents

メタン発酵方法

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Publication number
JPS5926200A
JPS5926200A JP57137031A JP13703182A JPS5926200A JP S5926200 A JPS5926200 A JP S5926200A JP 57137031 A JP57137031 A JP 57137031A JP 13703182 A JP13703182 A JP 13703182A JP S5926200 A JPS5926200 A JP S5926200A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
sludge
sent
liquid
methane
tank
Prior art date
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Pending
Application number
JP57137031A
Other languages
English (en)
Inventor
Hayamizu Ito
伊東 速水
Shuhei Tatsumi
巽 修平
Kozo Nagai
永易 弘三
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.)
Kawasaki Heavy Industries Ltd
Kawasaki Motors Ltd
Original Assignee
Kawasaki Heavy Industries Ltd
Kawasaki Jukogyo KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kawasaki Heavy Industries Ltd, Kawasaki Jukogyo KK filed Critical Kawasaki Heavy Industries Ltd
Priority to JP57137031A priority Critical patent/JPS5926200A/ja
Publication of JPS5926200A publication Critical patent/JPS5926200A/ja
Pending legal-status Critical Current

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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

Landscapes

  • 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。有機性物質を生物化学的に分解してメタンを
含有するガスを生成させるメタン発酵方法に関するもの
である。
メタン発酵による有機性物質からガスへの分解は、酸生
成菌群の存在下で有機性物質を低級脂肪酸に転換する酸
生成過程と、低級脂肪酸をメタン生成菌群の存在下でC
H,、CO2、NHs、HzSなどのガスに分解するガ
ス生成過程の2段階に行なわれる。従来は上記2種の細
菌群を同一の消化槽で作用させるのが一般的であったが
、酸生成相およびメタン生成工程 担う細菌群の増殖、生理学的特性は木質的に異なって因
るので、2種の細゛菌群を同一の消化槽で作用させるこ
とは生物化学工学上きわめて不合理である。このため最
近では、二相消化法による嫌気性消化の機能向上に関す
る研究が数多く行なわれている。その−例として第1図
に示すように、予め原料汚泥を前処理槽lに導入しアル
カリを添加して前処理した後、酸生成槽2に導入し酸生
成菌群の存在下で生物化学的に分解し、液を第1汚泥濃
縮機3に送υ液部と汚泥部とに分離し、液部をメタン生
成槽4へ送シメクン生成菌群の存在下で生物化学的にメ
タンを含有するガスを生成・分離し、一方、汚泥部の一
部を酸生成槽2VC戻し、汚泥部の残部を汚泥処理装置
5へ送り、メタン生成槽4からの液を第2汚泥濃縮機6
へ送り液部と汚泥部とに分離し、液部を排液処理装置7
へ送り、汚泥部の一部をメタン生成槽4へ返送するとと
もに、汚泥部の残?’lilを汚泥処理装置5へ送るよ
うにしたメタン発酵装置が提案されている。
しかしこの第1図に示す方式は、酸生成工程、メタン生
成工程それぞれに独立した汚泥濃縮工程を設けているの
で、両工程それぞれに適した汚泥濃度を容易に設定する
ことができる反面、最適運転条件が前処理工程で80℃
前後、prito前後、酸生成工程で40’C前後、p
H5前後、メタン生成工程で52℃前後、pH7前後で
あるので、前処理工程で加熱した後、酸生成工程で冷却
し、メタン生成]二程で再度加熱しなければならず、熱
経済性が悪く、また前処理工程でアルカリを添加し、酸
生成工程で酸を添加し、メタン生成工程で再度アルカリ
を添加するので、pH調整用薬剤を多く必要とするなど
の問題点があった。
一方、木発明者らはメタン発酵名ユニット別の技術的に
最適な条件について試験した。前処理工程の試験結果を
第1表に、酸生成工程の試験結果を第2表に、メタン生
成工程の試験結果を第3表に、汚泥濃縮工程の試#L結
果を第゛4表に示す。
第1表 第2表 第  3  表 第  4  表 なお第2表におけるvSは揮発性スラツジ(VO−1a
tile sludge)である。
上記の知見に基つき、従来法の問題点を解決するために
、木発明者らは前処理工程を改良し、前処理工程、メタ
ン生成工程、酸生成工程の順に汚泥を処理することによ
シ、前処理工程に加えた熱エネルギを有効に利用して熱
エネルギ収支を改善し、またメタン生成工程と酸生成工
程との間に、汚泥および分離液の循環を実施して、pH
調整用薬剤をきわめて節減できるようにしたメタン発酵
方法を発明し、特許出願している(特願昭56−171
222号)が、プロセス全体の液バランスを汚泥濃度維
持の観点からみると、制御範囲が非常に狭く、かつ処理
総費用に占める汚泥濃縮機に係る電力費が大きいなどの
問題があった。
本発明は上記の諸点に鑑みなされたもので、メタン生成
槽の後に沈殿槽を設け、沈殿濃縮液の一部を返送し、残
部を酸生成槽へ送り、上層液部を全量第1汚泥濃縮機へ
送り、さらには、酸生成槽からの排出液を一部第2汚泥
濃縮機へ送る前に分離し、酸生成槽ヘリサイクルする回
路を設けることにより、熱エネルギ収支を改善し、pH
調整用薬剤をきわめて節減でき、さらに汚泥濃縮機のS
S(浮遊物質)負担を軽減して必要電力費が大幅に低減
できるメタン発酵方法を提供せんとするものである。
以下、本発明の構成を図面に基づいて説明する。
第2図は本発明の方法を実施するメタン発酵装置の一例
を示し、第3図は第2図に示す装置を含む下水処理装置
の一例を示している。原料汚泥としては、−例として都
市下水処理装置8から排出される汚泥を濃縮機10によ
シ濃縮したものを用する。この原料汚泥、すなわち有機
性物質を含有する液体を予め前処理槽11に導入し、ア
ルカリ性下または酸性下で50℃以上に常圧下で加温す
るとともに、空気、酸素、オゾン化空気などの酸化性気
体を吹き込んで有機性物質の一部を化学的に分解する。
なお第2図および第3図では、−例として前処理槽11
にアルカリを添加する場合を示している〜しかる後、液
体の全量をメタン生成槽12へ送り、嫌気性条件下でか
つメタン生成菌群の存在下で生物化学的にメタンを含有
するガスを生成・分離する。ついで液体の全量を沈殿槽
9へ送り上層部と沈殿層部に分離した後、上層部を第1
汚犯濃縮機13へ送シ液部と汚泥部とに分離し、液部を
排液処理装置14(第3図では都市下水処理装置8)へ
送るとともに、汚泥部の全量を前記メタン生成槽12へ
返送し、一方、沈殿槽9の沈殿層部の一部を前記メタン
生成槽12へ返送し、沈殿層部の残部を酸生成槽15へ
送り、通性嫌気性条件下でかつ酸生成菌群の存在下で生
物化学的に分解した後、排出液の全量を第2汚泥濃縮機
16へ送り液部と汚泥部とに分離し、液部を前記メタン
生成槽12へ送シ、汚泥部の一部を前記酸生成槽15へ
返送し、汚泥部の残部を汚泥処理装置17へ送る。汚泥
処理装置17へ送られた余剰汚泥は脱水された後、焼却
炉18で焼却される。20は排煙処理装置、21は熱回
収部である。またメタン生成槽12から分離されたメタ
ンは脱硫装置22に導入されて脱硫され、貯留槽23に
一旦貯留されてガスエンジン24などの燃料に供される
。なお各部の温度およびpHは、前処理槽にアルカリを
添加−する場合、前処理槽が80℃前後、pHI 0前
後、メタン生成槽が52℃前後、pH7前後、酸生成槽
が40℃前後、pH5前後、排液処理装置が30℃前後
、pH7前後となるように調節する。
以上は酸生成槽15からの排出液を全量第2汚泥濃縮機
16へ送る場合であるが、他の方法として、酸生成槽1
5からの排出液の一部を第2汚泥濃縮機16へ送シ液部
と汚泥部とに分離し、液部を前記メタン生成槽12へ送
り汚泥部の一部を第2汚泥濃縮機前でバイパス管19に
より分離した排出液の残部と混合しつつ前記酸生成槽1
5へ返送し、汚泥部の残部を汚泥処理装置17へ送る場
合もある。
つぎに本発明の実施例について説明する。
実施例1 出願人会社の生活廃水活性汚泥処理場から排出された余
剰汚泥を前処理槽に導き、NaOHを添加してpHl 
Oに調整した後、80℃に加熱し2時間空気を通気しな
がら滞留させた。ついでこの反応液を嫌気性条件下で、
メタン生成菌群が優勢であるようにしたメタン生成槽に
2.On1′/Dの割合で送シ込んだ。メタン生成槽に
は、第4図に示すように、後段の工程の沈殿槽からの汚
泥0.15nグD、第1汚泥濃縮機からの濃縮汚泥0.
2m/Dおよび第2汚泥濃縮機からの脱離水の全量(0
05η?/D)を混合して投入した。メタン生成槽の滞
留日数は7日、沈殿槽の滞留日数は2日であった。メタ
ン生成槽の槽内温度は52℃に放熱を防ぐことにより温
調し、pHはHCIにて7に調整した。ここで汚泥中の
V S (volatite sludge)当b 0
.8 N77?/lの消化ガスが発生し、この消化ガス
のメタン濃度は約50%であった。沈殿槽からの排出物
は遠心ろ過濃縮機にて汚泥部と液部とに分離し、液部は
COD値500■/l以下であり、全量排液処理槽へ送
って処理した。一方、沈殿槽からの汚泥部の375%を
再びメタン生成槽に返送し、残j)62.5%を酸生成
槽へ送シ込んだ。通性嫌気性条件下、酸生成菌群の優勢
であるようにした酸生成槽は、HCA’にてpH5に調
整し槽内温度を40℃に放熱を防ぐことによシ温調した
。滞留日数は1日とした。i生成槽からの排出液を遠心
ろ過濃縮機にて汚泥部と液部とに分離し、液部は全量メ
タン生成工程へ返送し、汚泥部の158%を酸生成工程
へ返送し、残り8.4.2%を系外へ排出した。
実施例2 出願人会社の生活廃水活性汚泥処理場から排出された余
剰汚泥を前処理槽に導き、NaOHを添加してpH10
に調整した後、80℃に加熱し2時間空気を通気しなが
ら滞留させた。ついでこの反応液を嫌気性条件下で、メ
タン生成菌群が優勢でようにしたメタン生成槽に2.0
*?/Dの割合で送り込んだ。メタン生成槽には、第5
図に示すように、後段の工程の沈殿槽からの汚泥0.3
4922ヴD、第1汚泥濃縮機からの濃縮汚泥0.2 
yyr’/ Dおよび第2汚泥濃縮機からの脱離水の全
量(0,0508ypt/D )を混合して投入した。
メタン生成槽の滞留口′#、は7日、沈殿槽の滞留日数
は2日であった。メタン生成槽の槽内温度は52℃に放
熱を防ぐことによシ温調し、pHはH(J?にて7に調
整した。ここで汚泥中のV S (volatite 
sludge)当D0.8Ni/1の消化ガスが発生し
、この消化ガスのメタン濃度は約50%であった。沈殿
槽からの排出物は遠心ろ過濃縮機にて汚泥部と液部とに
分離し、液部はCOD値500〜/β以下であり、全量
排液処理槽へ送って処理した。一方、沈殿槽からの汚泥
部の582%は再びメタン生成槽に返送し、残り418
%を酸生成槽へ送り込んだ。通性嫌気性条件下、酸生成
菌群の優勢であるようにした酸生成槽は、HCIにてp
H5に調整し槽内温度を40℃に放熱を防ぐことにより
、温調した。滞留日数は1日とした。酸生成槽からの排
出液の88%を遠心ろ過濃縮機にて汚泥部と液部とに分
離し、液部は全量メタン生成工程へ返送し、汚泥部の9
9%を系外へ排出し、残り1%と酸生成槽からの排出液
の残部(12%)とを混合しながら酸生成槽へ送った。
第6図は実施例2におけるメタン生成槽入口のトータル
スラッジ濃度(wt%)と必要コスト比との関係を示し
たものである。第6図において、破線は従来法の場合、
実線は本願の第2の発明の場合を示している。縦軸の必
要コスト比は、本願の第2め発明において、メタン生成
、槽入口のトータルスラッジ濃度が5.4wt%のとき
の必要コストを10としたものである。第6図から木発
明の場合は従来法に比べて必要コストが大幅に低減され
ていることが明らかである。
本発明は以上説明したように、メタン生成槽の下流側に
沈殿槽を設けることによシ、第1汚泥濃縮機のSS負担
を著しく軽減することができ、このため必要電力費を大
幅に低減することができ、汚泥製縮機性能に応じて液バ
ランス制御を実施することが可能となり、さらに酸生成
槽の後にリサイクル回路を設けることによシ、第2汚泥
濃縮機も同様な条件となシ、プロセス全体として著しく
電力費を軽減でき、かつ制御性を向上させるなどの優れ
た効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のメタン発酵装置の一例を示す工程図、第
2図は木発明の方法を実施するメタン発酵装置の一例を
示す工程図、第3図は第2図に示す装置を含む下水処理
装置の一例を示す工程図、第4図は実施例1における物
質収支を示す説明図、第5図は実施例2における物質収
支を示す説明図、第6図はメタン生成槽入口のトータル
スラッジ濃度と必要コスト比との関係を示すグラフであ
る。 1・・・前処理槽、2・・・酸生成槽、3・・・第1汚
泥濃縮機、4・・・メタン生成槽、5・・・汚泥処理装
置、6・・・第2汚泥濃縮機、7・・・排液処理装置、
8・・・都市下水処理装置、9・・・沈殿槽、10・・
・濃縮機、11・・・前処理槽、12・・・メタン生成
槽、13・・・第1汚泥濃縮機、14・・・排液処理装
置、15・・・酸生成槽、16・・・第2汚泥濃縮機、
17・・・汚泥処理装置、18・・・焼却炉、19・・
・バイパス管、20・・・排煙処理装置、21・・・熱
回収部、22・・・脱硫装置、23・・・貯留槽、24
・・・ガスエンジン 特 許 出 願 人  川崎重工業株式会社代   理
   人  弁理士 塩 出真−7り〜゛、(゛)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 l 有機性物質を生物化学的に分解してメタンを含有す
    るガスを生成させる方法において、予め有機性物質を含
    有する液体を前処理槽に導入し、アルカリ性下または酸
    性下で50℃以上に常圧下で加温するとともに、酸化性
    気体を吹き込んで有機性物質の一部を化学的に分解した
    後、この液体の全量をメタン生成槽へ送シ嫌気性条件下
    でかつメタン生成菌群の存在下で生物化学的にメタンを
    含有するガスを生成・分離し、ついで液体の全量を沈殿
    槽へ送り上層部と沈殿層部に分離した後、上層部を第1
    汚泥濃縮機へ送り液部と汚泥部とに分離し、液部を排液
    処理装置へ送るとともに、汚泥部の全量を前記メタン生
    成槽へ返送し、一方、沈殿槽の沈殿層部の一部を前記メ
    タン生成槽へ返送し、沈殿層部の残部を酸生成槽へ送り
    、通性嫌気性条件下でかつ酸生成菌群の存在下で生物化
    学的に分解した後、排出液の全量を第2汚泥濃縮機へ送
    シ液部と汚泥部とに分離し、液部を前記メタン生成槽へ
    送シ汚泥部の一部を前記酸生−成槽へ返送し、汚泥部の
    残部を汚泥処理装置へ送ることを特徴とするメタン発酵
    方法。 2 有機性物質を生物化学的に分解してメタンを含有す
    るガスを生成させる方法におりで、予め有機性物質を含
    有する液体を前処理槽に導入し、アルカリ性下または酸
    性下で50℃以上に常圧下で加温するとともに、酸化性
    気体を吹き込んで有機性物質の一部を化学的に分解した
    後、この液体の全量をメタン生成槽へ送り嫌気性条件下
    でかつメタン生成菌群の存在下で生物化学的にメタンを
    含有するガスを生成・分離し、ついで液体の全量を沈殿
    槽へ送シ上層部と沈殿層部に分離した後、上層部を第1
    汚泥濃縮機へ送り液部と汚泥部とに分離し、液部を排液
    処理装置へ送るとともに、汚泥部の全量を前記メタン生
    成槽へ返送し、一方、沈殿槽の沈殿層部の一部を前記メ
    タン生成槽へ返送し、沈殿層部の残部を酸生成槽へ送シ
    、通性嫌気性条件下でかつ酸生成菌群の存在下で生物化
    学的に分解した後、排出液の一部を第2汚泥濃縮機へ送
    り液部と汚泥部とに分離し、液部を前記メタン生成槽へ
    送り汚泥部の一部を第2汚泥濃縮機前で分離した排出液
    の残部と混合しつつ前記酸生成槽へ返送し、汚泥部の残
    部を汚泥処理装置へ送ることを特徴とするメタン発酵方
    法。
JP57137031A 1982-08-05 1982-08-05 メタン発酵方法 Pending JPS5926200A (ja)

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