JPS61138599A - メタン回収方法及びメタン発酵槽 - Google Patents

メタン回収方法及びメタン発酵槽

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JPS61138599A
JPS61138599A JP59261357A JP26135784A JPS61138599A JP S61138599 A JPS61138599 A JP S61138599A JP 59261357 A JP59261357 A JP 59261357A JP 26135784 A JP26135784 A JP 26135784A JP S61138599 A JPS61138599 A JP S61138599A
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methane fermentation
sludge
methane
tank
zone
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Isao Fujita
勲 藤田
Teruo Sugano
菅野 照夫
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
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    • Y02E50/00Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
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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
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    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/10Biological treatment of water, waste water, or sewage

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  • Activated Sludge Processes (AREA)
  • 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】 産業上の利用分野 本発明は製紙産業排水を活性汚泥処理した際排出される
余剰汚泥からメタンガスを回収する方法及びメタン発酵
槽に関するものである。
従来の技術 従来、製紙産業排水の活性汚泥処理は、第3図に示すよ
うに、原水を第1沈澱池に供給し、粗大な夾雑物や固形
物を沈澱除去した後、その上澄液を曝気槽に導いて数時
間曝気処理する。
この場合微生物の栄養源として窒素分(例えば尿素)、
燐分(例えば燐安)を添加して曝気処理を行なう。
ついで、最終沈澱池で静置して透明水と沈澱とに分離し
、透明水を放流し、他方沈澱の一部を返送汚泥として曝
気槽に返送し、残余を余剰汚泥とし、これを脱水した後
そのま5投棄するか又は焼却後投棄している。この場合
余剰汚泥はそれ単独では極めて脱水し難いものであるた
め、これにパルプ粕、木粉又は高分子凝集剤等を添加し
、スラリ1−プレス、ベルトプレス等を用いて脱水して
いる。
本発明が解決しようとする問題点 しかし、前記の方法による脱水処理は1パルプ粕等を別
箇に加えるため嵩高なものとなり、脱水処理が繁雑であ
り、また脱水処理のコストが割高である。
そのため、この余剰汚泥を嫌気的処理によってメタン発
酵することも考えられるが、余剰汚泥、特に製紙産業排
水の余剰汚泥のメタン発酵は極めて困難であり、今の処
実用化されていない現状でちる。
メタン発酵は、古くから発酵・醸造工業排水、食品工業
排水又は人畜糞尿等の処理に広く用いられており、また
最近では溶解用亜硫酸バルブ(DSP )工場廃液の処
理にも用いられている。
しかし、一般に製紙産業排水は食品工業排水や人畜糞尿
等と異なり窒素分、燐分等が少ないため活性汚泥処理に
当り、尿素、燐安等を外部から適宜補給する必要があり
、この為に要する費用は年間数千万〜数億円という莫大
な額にのぼる。
活性汚泥処理における余剰汚泥は、好気性微生物が溶存
酸素の存在下でBOD成分を食物として増殖した残渣で
あって、この余剰汚泥中には多量の9素、燐を残留して
いる。
本発明者等は上述従来の活性汚泥処理につき種々研究の
結果、製紙産業排水を活性汚泥処理した際排出される余
剰汚泥を利用してメタン発酵させると共に、メタン発酵
後の消化分解液を活性汚泥処理に循環使用することによ
って、製紙産業排水からメタンガスを回収すると共に、
窒素、燐等のクローズド7ステムを提供することKある
問題点を解決するための手段 本発明のafEtの発明は、製紙産業排水に活性汚泥処
理を施して得られる余剰汚泥にメタン菌を含む種汚泥を
仕込み、さらに余剰汚泥IK対しパルプ粕2〜3を添加
してメタン菌を馴養させてメタン発酵させると共に、該
メタン発酵後の消化分解液を、活性汚泥の曝気槽で循環
して使用することからなるメタン回収方法である。
また、本発明の第2の発明は、蓋を有するメタン発酵槽
の内部に、ロート状に形成された仕切板が取付けられ、
該仕切板の上部が清澄シーツとされ、下部が攪拌ゾーン
とされており、清澄ゾーンのメタン発酵槽の内周壁に沿
って溝状に形成された溢流水の水路、が諏付けられてお
り、また、攪拌ゾーンには余剰汚泥が供給される・ζイ
ブが挿通されていると共に、攪拌機が取付けられており
、攪拌ゾーンで余剰汚泥が攪拌されてメタン発酵し、発
生したメタンガスは清澄ゾーン上部に放出され、パイプ
を通じてガスホルダーに供給され、他方消化分解液は清
澄ノ゛−7を溢流し、溝状に形成された水路を介して活
性汚泥処理の曝気槽に供給されるように構成されている
メタン発酵槽である。
作用効果 本発明は以上の如き構成からなるものであって、活性汚
泥処理された製紙産業排水は、最終沈澱池で静置して上
澄液と沈澱とに分離し、上清液は放流される。
また、沈澱の一部は返送汚泥として活性汚泥処理の曝気
槽に循環使用する。
つぎに前記沈澱池の返送汚泥の残部をメタン発酵槽中へ
供給する。この場合、メタン菌を含む種汚泥(例えば都
市下水処理場等の汚泥等)を仕込むと共K、余剰汚泥l
に対し2〜3のパルプ粕を添加する。
従来、製紙産業排水を活性汚泥処理して得られる余剰汚
泥は前述のようにメタン発酵は極めて困難であるが、こ
れにセルロース繊維であるパルプ粕を余剰汚泥lに対し
2〜3倍量添加してメタン菌を馴養することによってメ
タン発酵が可能であることが確認された。
前記のように余剰汚泥にパルプ粕を添加することによっ
てメタン発酵が可能となる詳細な理由は、さらに今後の
研究に俟たなければならないが、製紙産業排水を活性汚
泥処理して得られた余剰汚泥からメタンガスが回収でき
ることは本発明をもって1矢とする。
また、余剰汚泥のメタノ発酵が可能となった結果、従来
余剰汚泥の困難な脱水処理を必要としないため余剰汚泥
の処理能率を高めることができる。
さらに、メタン発酵後の消化分解液は活性汚泥処理時の
窒素、燐を多量に含むため、これをそのま\活性汚泥の
曝気槽に供給して循環使用することができる。
前記の如くメタン発酵後の消化分解液を曝気槽に循環使
用する結果、爾後の製紙産業排水の活性汚泥処理の際、
新たに窒素、燐等を添加する必要がなく活性汚泥処理の
コストを大巾に低減できる。
そればかりでなく、余剰汚泥の消化分解液中の窒素、燐
を活性汚泥処理に循環して使用できるため、窒素、燐の
クローズド/ステムが達成でき、従って従来行っていた
余剰汚泥の脱水。
焼却、投棄等の手間は一切不必要となるばかりでなく、
水質環境への富栄養化の防止にも役立つ。
他方、メタン発酵は、均一な温度分布、及びメタン菌と
汚泥との接触を充分く保つため攪拌が必要である反面、
消化分解液の回収には液の乱れを止め清澄にしなければ
ならず、このためには攪拌を一時停止して液を静置する
必要がある。
また、前記の様に静置して清澄水を得るには装置の横断
面積(直径)が効いてくること及びメタン発酵には7〜
20日位要するため、メタン発酵槽と別箇に直径の犬な
る清澄槽が必要であり、装置が大型となり、また設備費
が嵩むという欠点がある。
本発明者等はメタノ発酵槽における攪拌と清澄という相
反する2つの機能を満足させるため研究の結果、第2の
発明の如き構成のメタン発酵槽を得ることができた。
即ち、第2の発明におけるメタノ発酵槽は、メタン発酵
槽上部が蓋によって7−ルされておの攪拌ゾーンに供給
され、攪拌機で攪拌されてメタン発酵が行われる。
メタン発酵槽における攪拌は、メタン発酵槽内のロート
状仕切板によって、該仕切板下部の攪拌ゾーンで行われ
、仕切板上部の清澄ゾーンには殆んど影響を及ぼさず、
また沈澱物が清澄ノ゛−ンに浸入しても自重により徐々
に降下し、ロート状に形成された仕切板によって中央部
に形成された開口部から下部の攪拌ゾーンへ移行し、従
って仕切板上部は清澄液とすることができる。
前記のように攪拌シーツのメタン発酵によって発生した
メタンガスは上昇し、仕切板の開口部を通じて上部の清
澄シーツに至り、その上部に放出される。この場合攪拌
ゾーンからのメタンガスの放出を促進するため、メタン
発酵槽内壁と仕切板との取付部分近傍に、下部の攪拌ゾ
ーンに通ずる複数のガス抜きパイプを取付け、メタン発
酵によって得られるメタンガスを、清澄ゾーンを通さず
、直接攪拌ゾーンから放出させることもできる。
清澄ゾーンと蓋内部との間に放出されたメタンガスは適
宜蓋に取付けだパイプを通じてガスホルダーへ回収する
他方、仕切板上部の清澄ゾーンにある消化分解液は順次
、メタン発酵槽内に供給される余剰汚泥によって、清澄
ゾーンの上部から、その外周壁に取付けられている溝状
の水路内へ徐々に溢流し、パイプを通じて活性汚泥処理
の曝気槽へ供給し、循環して使用する。
以上のように、第2の発明におけるメタン発酵槽は構造
も簡単で小型であり、しかも攪拌と清澄との相反する機
能を同時に有するものとす゛ ることかできる。
以上の如く、本発明は製紙産業排水を活性汚泥処理した
際の余剰汚泥からメタンガスを回収することができると
共に、メタン発酵後の消化分解液を活性汚泥の曝気槽へ
循環使用することによって、従来の如く定常的に窒素、
燐を補給する必要がなく、窒素、燐の補給に伴なう費用
を大巾に低減することができる。
そればかりでなく、従来、余剰汚泥を脱水し、投棄した
場合、余剰汚泥中に含まれる窒素、燐等の排臭に起因す
る河川、湖等の水質環境汚染のおそれは全くなく、窒素
、燐等クローズド/ステムが達成できるという効果もあ
る。
実施例 第1図は第1の発明の一実施例を示したものであシ、ま
た第2図は第2の発明の一実施例を示したものであるが
、つぎにこれら図面によって本発明を具体的に説明する
製紙産業排水(原水)を第1沈澱池で粗大な夾雑物及び
固形物を沈澱除去した後、その上澄液を曝気槽に導いて
数時間曝気させて活性汚泥処理を施こす。もつともこの
場合、当初は原水に好気性菌の栄養源として尿素等の窒
素分、燐安等の燐分を配合するが、その後は余剰汚泥の
メタン発酵時の消化分解液によって充分補給できるため
、補給の必要はない。
前記のように曝気処理の後、最終沈澱池に導いて静置し
、上澄液を適宜放流し、沈澱の一部は返送汚泥として曝
気槽へ送って循環使用する。
また、前記沈澱の一部は余剰汚泥とされ、これにメタン
菌を含有する種汚泥(例えば都市下水処理場等の汚泥)
を仕込んだ余剰汚泥をメタノ発酵槽に導入する。
メタン発酵槽は第2図に示すよ−うK、メタン発酵槽1
の上部が蓋2でンールされており、該メタン発酵槽1内
部がロート状の仕切板3で仕切られ、その上部が清澄ゾ
ーンTとされ、下部が攪拌ゾーン■に形成されている。
前記清澄ゾーンIは、メ、り・ン発酵槽1の内周壁に沿
って溝状の水路4が取付けられており、該水路4の一部
にパイプ5が取付けられ、該パイプ5が活性汚泥処理の
曝気槽(図示省略)に連通している。
他方、攪拌ゾーン■は1余剰汚泥の供給バイブロが挿通
されていると共K、メタノ発酵槽1の外周壁下部に攪拌
機7が取付けられており、また、前記仕切板3が取付け
られているメタン発酵槽1の内周壁近傍に、攪拌シーツ
nかも清澄ゾーンlを貫通して清澄ゾーンI上部の空間
部に突出するガス抜きパイプ8が取付けられている。第
2図では該ガス抜きパイプ8は1本のみ示されてしるが
、実際にはメタン発酵槽1の内周壁に沿って複数本のガ
ス抜きパイプ8が等間隔に配置されている。尚、第2図
中符号9はメタンガス取出し用のパイプである。
メタン菌を含む種汚泥を仕込んだ余剰汚泥は、バイブロ
によって攪拌ノ゛−/■へ供給されて攪拌され、同時に
投込式ヒーターで液温を53℃迄加温しつ−1この状態
でパルプ粕を含む新液を、該新液中のパルプ粕と余剰汚
泥との割合が2〜31の割合となるように攪拌ゾーン■
に少しづ′−,添加し、代りに消化分解液の当量を抜出
して置換する。
このようにして処理する内に1 メタンガスが発生する
が、これをパイプ9で取出してガスホルダーへ供給貯蔵
する。
他方、メタン発酵によって生じた清澄液(消化分解液)
は清澄ゾーンIに徐々に貯えられ、これがオーバーフロ
ーして溝状の水路4に溢流し、パイプ5を通じて活性汚
泥の曝気槽に供給し、循環して使用される。
つぎの表は容量301のメタン発酵槽を用い、これにメ
タン菌を含む種汚泥(都市下水処理場より入手)201
2を仕込み、下記のような操作によって得られたもので
ある。
容量30I1.の密閉式タンクにメタン菌を含む種汚泥
(重下水処理場より人手)202(Pl″I−=中性)
を仕込み、内部を攪拌機で攪拌しなから投込式ヒーター
で液温を53℃迄加温し、その状態で毎日12の割合で
工場より採取した余剰汚泥と該余剰汚泥lに対し2〜3
倍のパルプ粕を含む新液(汚泥濃度4%)で置換しなが
らメタン菌を馴養させた。
最初の数ケ月間は殆んど発酵が起らず、ガスも発生しな
かった。その後漸くガスを発生するようになったが、ガ
スの成分は硫化水素を主体第に減少し、代って徐々にメ
タンガスが発生するようになり、それにつれて液の−も
中性附近まで恢復した。メタンガスの発生が恒常状態と
なったのを確認した後、毎日発酵槽より汚泥を含む液を
22宛抜出し、代って余剰汚泥1に対しパルプ粕2〜3
からなる新液(汚泥濃度4%)22を補充した。メタン
ガスの発生は次第に盛んになり、ガス濃度はCH460
容量%に達した。
発酵液22/日抜取り、新液22/日補充を続けながら
その間抜取った消化分解液を12のメス/リンダ−に加
え放置し、汚泥を自然沈降させた。沈降速度は1〜2c
m/時であった。得られたメス/す/ダー内の上澄水に
ついて懸濁固形分(ss)、N分及びP分を測定した。
一方、タンク内で発生したメタンガスを夕/り上部から
パイプを通じて流量計に導き発生量を測定した。
以上のように本発明は従来、余剰汚泥の脱水。
焼却に莫大なエネルギー、費用を要していたものが、本
発明ではエネルギーの回収、窒素、燐の回収が図られ、
従って窒素、燐のクローズドシステムが図られると共に
、余剰汚泥は脱水処理せずに分解できるため、メタン発
酵槽底部の・最終排臭汚泥の処理も極めて簡単であるほ
か、水質環境汚染の防止が図られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例のフo −7−ト、第2図1
は本発明の第2の発明の一実施例の断面図、第3図は従
来法の70−7−トである。 1 メタン発酵槽、2 蓋、3 仕切板、4溝状の水路
、5,6.9  パイプ、7 攪拌機、8 ガス抜きパ
イプ、■ 清澄ノ゛−ノ、■攪拌ゾーン。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)製紙産業排水に活性汚泥処理を施して得られる余
    剰汚泥にメタン菌を含む種汚泥を仕込み、さらに余剰汚
    泥1に対しパルプ粕2〜3を添加し、メタン菌を馴養さ
    せてメタン発酵させると共に、該メタン発酵後の消化分
    解液を、活性汚泥処理の曝気槽で循環して使用すること
    を特徴とするメタン回収方法。
  2. (2)蓋を有するメタン発酵槽の内部に、ロート状に形
    成された仕切板が取付けられ、該仕切板の上部が清澄ゾ
    ーンとされ、下部が攪拌ゾーンとされており、清澄ゾー
    ンのメタン発酵槽の内周壁に沿つて溝状に形成された溢
    流水の水路が取付けられており、また攪拌ゾーンには余
    剰汚泥が供給されるパイプが挿通されていると共に、攪
    拌機が取付けられており、攪拌ゾーンで余剰汚泥が攪拌
    されてメタン発酵し、発生したメタンガスは清澄ゾーン
    上部に放出され、パイプを通じてガスホルダーに供給さ
    れ、他方清澄ゾーンの消化分解液は清澄ゾーンを溢流し
    、溝状に形成された水路を介して汚性汚泥処理の曝気槽
    に供給されるように構成されていることを特徴とするメ
    タン発酵槽。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005279551A (ja) * 2004-03-30 2005-10-13 Kurita Water Ind Ltd 有機性排水の生物処理方法
JP2006088014A (ja) * 2004-09-22 2006-04-06 Kurita Water Ind Ltd 有機性排水の処理方法
CN105948234A (zh) * 2016-06-27 2016-09-21 郑州大学 一种含磷好氧颗粒污泥的资源化方法

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