JPS60132697A - 有機物含有液体の嫌気性発酵方法および装置 - Google Patents

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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、有機性の十分）Ｗ成分を含む水溶液又はこの
ような分解性の有機物質を含む水性懸濁液等の有機物含
有液体の嫌気性発酵方法および装置に関し、さらに詳し
くは、脂肪酸生成過程を経てメタンガス生成過程に至ら
しめる嫌気性発酵方法および装置に関する。

〔従来技術〕

従来、有機性廃水あるいは水性廃棄物の処理法の一つと
して、嫌気性のメタン発酵方法が提案されている。この
発酵方法はメタン生成菌により有機性廃水等を嫌気的に
発酵分解処理するもので、この方法によれば有機物の減
少とメタンガス等のエネルギー回収をはかることができ
る。しかし、この方法には、装置を運転管理する上で維
持管理の困ｆｌさが指摘さている。

すなわち、この従来の発酵方法では、処理すべき有機物
含有液体の有機物負荷の増大や該液体中への発酵阻害性
物質の混入等によってメタンガス生成能が低下し、メタ
ン発酵槽内で低級脂肪酸濃度が上昇する。そして、低級
脂肪酸の蓄積濃度が大きくなってくると、メタン発酵槽
内の液の水素イオン濃度が６．０以下となり、さらに、
５．０以下になると脂肪酸生成能も大幅に低下し、つい
にはガスの発生が全く認められない状態となって嫌気性
発酵槽の機能が停止してしまう。このような状態に至っ
た装置を回復させるには、発酵槽への原水の供給を停止
させ、発酵槽内の液にアルカリを添加して該液の水素イ
オン濃度を７．０〜８．０に調整し、この濃度を保持し
つつ発生ガス量が相当量になるまで発酵槽を数週間放置
しておかなければならない。そこで、実際の運転に際し
ては、発酵槽内の液の低級脂肪酸濃度やアルカリ度およ
び水素イオン濃度を記録し、水素イオン濃度が６．０〜
６．５未満にならないように原水の発酵槽への供給量を
コントロールするか又は発酵槽内の液へアルカリ類を添
加したりなどして、発酵機能を適切に維持するようにし
ているので装置の運転管理が煩雑となる。

〔発明の目的〕

本発明は、上述した事情にかんがみてなされたものであ
って、発酵装置の運転維持管理を安定かつ容易に行うこ
とができる有機物含有液体の有利な嫌気性発酵方法およ
び装置を提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

このため、本発明の嫌気性発酵方法は、カルシウム化合
物を主成分とする多孔質担体に嫌気性微生物を固着させ
て嫌気性微生物集合体を形成せしめ、該嫌気性微生物集
合体に有機物含有液体を嫌気的に接触させて発酵を行う
ことを特徴とする。

また、本発明の嫌気性発酵装置は、有機物含有液体を貯
蔵する原液タンクと、カルシウム化合物を主成分とする
多孔質担体に嫌気性微生物を固着させて形成した嫌気性
微生物集合体に前記原液タンクからの有機物含有液体を
嫌気的に接触させて発酵を行うために該嫌気性微生物集
合体を充填した反応槽と、該反応槽から流出した処理液
を貯蔵する処理液貯槽と、および前記反応槽にお＆Ｊる
発酵により発生したガスを貯留するガス貯留タンクから
なることを特徴とする。

以下、図面に基づいて本発明の構成を詳しく説明する。

第１図中、■は処理−すべき有機物含有液体を貯蔵する
原液タンク、５は嫌気性微生物集合体９を充填部７に充
填した反応槽、１３は処理液貯槽、１４はガス貯留タン
クである。

反応槽５に充填される嫌気性微生物集合体９は、カルシ
ウム化合物を主成分とする多孔質担体に嫌気性微生物を
固着させることによって形成される。カルシウム化合物
を主成分とする多孔質担体としては、枝すンゴ顆、テー
ブルサンゴ類等のサンゴ類の風化遺骸を挙げることがで
きる。これらのサンゴ類の風化遺骸の内部微細構造は当
該サンゴが生存時に有していた微細管状組織に由来して
いる。この微細管状組織は、風化遺骸の表面と内部とを
貫通した複１゛（ｔな形状の構造となっている。また、
嫌気性微生物は、例えば酸生成菌類、メタン生成菌類な
どである。

上記多孔質担体へのこのような嫌気性微生物の固着は、
常法によって行えばよい。嫌気性微生物集合体９を充填
した反応槽５は、■槽でもよいが、必要に応じて複数槽
を並列に配置してもよい。

有機物含有液体を嫌気性発酵処理するに際しては、供給
ポンプ２を介して原液タンク１から有機物含有液体を取
り出して、それを原液導入管３を経て原液人口４から反
応槽５に上向流で通液する。なお、処理すべき有機物含
有液体に粗粒物質等の固形物が含まれている場合には、
沈殿又はスクリーン手法等により必要に応じて前以って
該液体から該固形物を除去してもよい。

前以って除去した該固形物は別途嫌気性発酵処理して可
溶化させた後、原液タンク１に戻し、反応槽５にて処理
する。

反応槽５内では、有機物含有液体と嫌気性微生物集合体
９とを嫌気的に接触させて発酵を行わせる。この場合、
反応槽５はヒーター８により加熱し、３０〜３８℃の中
温領域か又は５０〜５５℃の高温領域に保持する。これ
により、低級脂肪酸が生成するが、この低級脂肪酸とカ
ルシウム化合物を主成分とする多孔質担体とが穏やかに
反応するので、反応槽５内の液の水素イオン濃度が自動
的に適度な範囲に調整されることになる。また、メタン
ガス、炭酸ガス等のガスが発生し、このガスは反応槽５
に充填された嫌気性微生物集合体９の空隙部分を通過し
て反応槽５の上部空間から排出される。なお、嫌気性微
生物集合体９を形成する多孔質担体の粒径は、３〜５０
ｍｍが好ましく、５〜５９ｍｍであることがさらに好ま
しい。この粒径範囲の場合には、発生したガスが嫌気性
微生物集合体９の空隙部分に詰ることなく上昇し、反応
槽５の上部空間から容易に排出されることになるからで
ある。

３ｍｍよりも小さくなると発生ガスの気泡が上記空隙部
分に詰り、ガス抜けが悪くなると共に充填層の嫌気性発
酵反応の有効容積を減少させる原因となる。

上記のように反応槽５内で処理した後、処理液出口１０
から処理液を取り出し、管１２を介して処理液貯槽１３
に導入する。この処理液は、必要に応じて反応槽５に循
環させてもよい。

また、反応槽５内で発生したガスは、発生ガス出口１７
から取り出し、管１８および発生ガス流量計１１を経て
ガス貯留タンク１４に入れられる。ガス貯留タンク１４
内のガスは、適宜、ガス放出弁１５を開くことにより管
１６を介して取り出される。

〔発明の効果〕

上述したようにしてなる本発明によれば、下記の効果を
奏することができる。

（］）　嫌気性微生物集合体を形成する多孔質担体がカ
ルシウム化合物を主成分とするものであるため、反応構
内の液の水素イオン濃度を最適な範囲に自動的に調整す
るから、水素イオン濃度の低下による発酵阻害を防止す
ることができる。

（２）嫌気性微生物集合体を形成する多孔質担体がサン
ゴ類の風化遺骸である場合には、この風化遺骸の物理的
構造が表面と内部を貫通する細管状の組織集合体からな
っているので、嫌気性微生物の大量生育に必要な好適環
境を与えるため、反応槽内の単位容積当りの菌体量が従
来の浮遊式嫌気性発酵槽方式に比して数倍となり、これ
により有機物負荷もこの従来方式に比して１．５〜２．
０倍となる。

（３）　このため、発酵装置の運転管理を安全かつ容易
に行うことができる。

（４）嫌気性微生物集合体を形成する多孔質担体の粒径
を３〜５０ｍｍとすることにより、反応槽内の充填層の
ガス抜き、目詰り防止のための特別な処置が不要となる
。

以下に実施例を示して本発明の効果を具体的に説明する
。

実施例 実験区１〜■について、第１図に示されるような装置で
嫌気性発酵処理の連続実験を３月間に亘って行った。

実験区■ば、粒径を５〜５０ｍｍに調整したサンゴ類の
風化遺骸を充填した固定床方式の反応槽を使用した場合
である。

実験区■ば、粒径を３〜５ｍｍに調整したサンゴ類の風
化遺骸を充填した固定床方式の反応槽を使用した場合で
ある。

実験区■ば、実験区■と同様の粒径に調整した市販のコ
ークスを充填した固定床方式の反応槽を使用した場合で
ある。

実験区■は、実験区■と同様の粒径に調整した多孔性発
泡セラミックを充填した固定床方式の反応槽を使用した
場合である。

実験区■は、対照区であって、充填物を入れない状態で
固定床方式の反応槽を使用した場合である。

実験区Ｉ〜■には、下記表−１に示す組成の原液を連続
的に供給した。その他の実験条件は下記表−２に示す通
りである。この結果を表３〜表９と第２図〜第４図に示
す。なお、第２図〜第４図において、・は実験区Ｉ・を
、×は実験区■を、○は実験区■を、△は実験区■を、
口は実験区■をそれぞれ表わす。

表−１ 原液の組成： Ｐ　Ｈ６，８ ＢＯＤｍｇ／ρ　３３　、８００ ＣＯＤ　ｍｇ／　Ｉｔ　２７．７００ Ｔ　ＯＣｍｇ／　（１１７，５００ 有機物　％　５．０ 灰分　ｍｇ／＃　２，０００ 全窒素ｍｇ／　（１１，３６０ 表−２ 実験条件： 反応器内水温　５２℃±２℃ 有機物負荷　２，３〜２２．３ｋｇ− 有機物／β・日 反応器液浸容積　２．７３７！ 担体充填容積　２．１２β 表−２（つづき） ＲＵＮ　Ｎｏ　有機物負荷　反応槽内 （ｇ／ｊ！・日）　原液滞留 峙−間−ｑ １　４．９　１０．２ ２　７．１　７．０ ３　９．４　５．３ ４　１１．８　４．２ ５　１４．２　３．５ ６　１６．５　３．０ ７　１Ｂ、９　２．６ ８　’　２２．３　２．２ 〔注〕 実験区　Ｉ；サンゴ（大）　５〜５０ｍｍ■：サンゴ（
小）２〜５１ ■：コークス　５〜５０ｍｍ ■；発泡セラミック　５〜５０ｍｍ ■：充填物なし 表３〜表９および第２図〜第４図から明らかなように、
サンゴ類を支持担体とした実験区Ｉ、■では、単位充填
容積当りの有機物負荷を他の実験区よりも大きくできる
ことが判る。したがって、本発明によれば、高負荷時に
おいても生成脂肪酸がサンゴ類中のカルシウム成分によ
って中和されるので、急激なＰＨ低下によるショックが
少なく、一時的に少しＰＨが下っても有機物負荷を軽減
するごとによりその回復が容易であるから、装置の設置
醋積および設備費を小さくすることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法の一例を示す工程図、第２図は有
機物負荷とＰ　Ｈとの関係図、第３図は有機物負荷と処
理水ＴＯＣとの関係図、第４図は有機物負荷とガス発生
量との関係図である。 １・・・原液タンク、２・・・供給ポンプ、３・・・原
液導入管、４・・・原液入口、５・・・反応槽、６・・
・保温材、７・・・充填部、８・・・ヒーター、９・・
・嫌気性微生物集合体、１０・・・処理液出口、１１・
・・発生ガス流量計、１２・・・管、１３・・・処理液
貯槽、１４・・・貯留タンク、１５・・・ガス放出弁、
１６・・・管、１７・・・発生ガス出口、１８・・・管
。 代理人　弁理士　小　川　信　− 野口賢照 斎下和彦 第２図 有機物−負荷（ｇ／ｌ・日） 第３図 有機物負荷（９／ｌ・日） ２　第４図 有機物負荷（ｇ／が日）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ■、カルシウム化合物を主成分とする多孔質担体に嫌気
   性微生物を固着させて嫌気性微生物集合体を形成せしめ
   、該嫌気性微生物集合体に有機物含有液体を嫌気的に接
   触させて発酵を行うことを特徴とする有機物含有液体の
   嫌気性発酵方法。 ２、　有機物含有液体を貯蔵する原液タンクと、カルシ
   ウム化合物を主成分とする多孔質担体に嫌気性微生物を
   固着させて形成した嫌気性微生物集合体に前記原液タン
   クからの有機物含有液体を嫌気的に接触させて発酵を行
   うために該嫌気性微生物集合体を充填した反応槽と、該
   反応槽から流出した処理液を貯蔵する処理液貯槽と、お
   よび前記反応槽における発酵により発生したガスを貯留
   するガス貯留タンクからなることを特徴とする有機物含
   有液体の嫌気性発酵装置。