JPS62277197A - 流出物の処理方法および装置 - 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】 ３、発明の詳細な説明 本発明は、メタン発酵方法および固定床とダブルフロー
とを備えた装置に関する。

本発明は、有機物を溶液状態または懸濁状態で含有する
流出物（ｅｆ　ｒ　Ｉｕｅｎｔ　）の嫌気発酵のための
装置に適用できる。

より明確にすると、本明１Ｂ書中に用いる「基質」の詔
は、循環物と共に処理される流出物を意味する。この基
質の流量は、処理される流出物の流量に循環流ωを加え
たものに等しい。

嫌気発酵処理方法は工業レベルで普通に使用されている
。この方法において、活性な微生物をその上に見出すこ
とができる充填床を通して基質が流れる。基質は、底か
ら頂上へまたは頂上から底へのいずれかの方向で流れる
。

例えば、フランス特許第８１０１５６４号明細書は、充
填床内を下方へ流れる基質の分解について説明している
。スラッジの一部を循環することによって、懸濁状態に
ある物質の分解を増加させることができるが、この方法
は、例えばデカンテーションなどによって透明にする必
要がある懸濁状態の物質（ｍａｔｔｅｒｓ　　ｉｎ　　
５ｕｓｐｅｎｓｉｏｎ　：　Ｍ　Ｉ　Ｓ　）を依然とし
て多く含んだ精製液を生じるという不利な点を有する。

この不利な点を制限するために、上記の特許では、精製
液を排出路を通して充填床のレベルで排出する。固体−
液体分離を更に改良するために、発酵装置への入口での
流出物の流量を減少させ、それによって、それの流速を
減少させることが必要である。しかし、この場合には、
工業レベルで処理済み流出物を得るには十分でない。

米国特許第４３３６１３５号明細書には、処理を２工程
で行うように設計された流出物処理用の装置について説
明されている。この方法では、一方の工程は、流れが下
向流である中央領域で行われ、他方の工程は、流れが上
向流である環状の周辺領域で行われる。

しかし、上記の米国特許明細書には、この型の装置を用
いである含有率の懸濁状態物質を有し酸素要求旦の高い
流出物を処理するために従うべき操作条件は全く説明さ
れていない。

本発明は、懸濁状態物質（ＭＩＳ）の含有率が１Ｑ／２
以上であり、化学的酸素要求ｍ　（ＣＯＤ）が５．ＯＯ
Ｏｍｏ／λ以上であるいずれの流出物にも適用できる。

本発明による方法は次の工程を包含する。

ＩＬ二二 充填床内を下方へ流れる基質の嫌気発酵。

ＩＬに 工程１から得られる混合物のデカンテーション。

これによって、スラッジと上澄液を得る。この液体と場
合に応じてスラッジの一部を循環させる。

ｍ二 工程２から得られる上澄液の充填床を通る嫌気発酵。こ
の液体は充填床を上方に流れる。

本発明による方法は下に示す順序で行われる次の３工程
を包含する（第１図参照）。

工程１：充填床を下方に流れる基質の嫌気発酵基質１を
嫌気発酵領域２へ導く。ここでは、活性な微生物がこの
領域中に備えられた充填床に保持されている。上記基質
１は、第１図中に下向きの矢印で示すように上記領域を
下方へ通過して流れる。

基質は、処理される流出物、循環液、および任意の循環
スラッジから構成される。

循環物質（液体および任意のスラッジ）の流量は、処理
される流出物の流量より大きく、流出物の流量の１倍な
いし１０倍であることが好ましい。

液体とスラッジの循環の場合には、液体の１１１ｆｊ１
は全流屋の９０％に近い。

スラッジは断続な仕方で循環させることができる。

スラッジの循環によって、発酵領域２へ微生物を再導入
し、この領域中に一定の分解能力を保存することが可能
となる。本発明者らは、また、デカンテーションされた
スラッジ中に、領域２で見出されたものとは異なる微生
物を見出した。これらのスラッジの一部の循環によって
、これらの他の微生物を領域２へ導入し、それによって
更に分解を助けることが可能となる。循環液は工程２の
デカンテーションに由来する。分解可能な物質の一部が
気体に変換された上記液体は、領域２で酸およびバイオ
ガスに変換される基質よりも高いｐＨを有する。

上記液体を循環することによって、分解速度を増加でき
るばかりでなく、基質のｐＨの制御が可能となる。

任意の型の充填物を適切に使用できる。しかし、フロコ
ール（ＦＬＯＣＯＲ）Ｒ型などの波形を有する環状の充
填剤、またはフロコールＥ型の板状、または房状（ｔｕ
ｆｔ）や玉房状（ｐｏＩＩｌｐｏｎ　）の充填物を使用
することが好ましい。

生成する混合物３を本発明の方法の工程２へ送る。

工程２：デカンテーション 工程１の最後に得られた混合物３は、デカンテーション
領域と称する領域４でデカンテーションに供される。

デカンテーションは一つまたはそれ以上の工程で行うこ
とができ、他の任意の分離法がこの要求に合う可能性が
ある。

同一の発酵ａ胃中に領域４と領域２とが共存することが
好ましく、後に装置の説明によって本発明の方法を実施
するために特に有利な配置を説明するが、これはどのよ
うな観点からもこの方法の特徴に影響を及ぼさない。

工程２で次の二つの相が得られる。

−「固体」であり「スラッジ」と称される相５と、 −液相６゜ 上澄液は、依然として未分離の少量のＭＩＳと更に可溶
性物質を含有する可能性がある。

スラッジ５の一部は工程１を循環することができる。一
方、他の部分は精製される。

液体６の一部は工程１を循環し、他の部分は工程３へ送
られる。

ｍ二 工程２に由来し依然として分解可能な物質を含有する液
相６は、発酵領１１７で、嫌気条件下で充填物に保持さ
れた微生物の作用を受ける。液相６は、第１図中に矢印
で示すように上記領域を通って上方に流れる。

発酵領域２と同様に、任意の型の充填物が適切に使用で
きる。同一の充填物を選択することもできる。

本発明者らが行った試験から、下向流の速度は選択した
充填物によって制限されることが示された。例えば、フ
ロコールＲ環状充填物を用いる場合には、下向流で、媒
体の洗浄なしで１．５ｍ／時を越えることは不可能であ
る。下向流速度は１．５ｍ／ｌｌｉ￥周辺であることが
好ましい。フロコールＲ充填物を使用する場合には、上
向流の速度は０．５ｍ／時を越えず、０．１ないし０．
５ｍ／時であることが好ましい。

Ｆｌ製された液体８は領域７を流出する。これのＣＯＤ
は約８０なし９０％に減少される。

従って、本発明は次のように定義できる。

有機物を懸濁状態および（または）溶液状態で含有する
流出物をメタン発酵により生物学的に処理するための方
法であって、充填床を用いた連続的な二つの嫌気発酵工
程を備えてなり、この二つの嫌気発酵工程の内、第１の
発酵工程は下向流で行い、第２の発酵工程は上向流で行
うものにおいて、上記第１および第２の発酵工程をデカ
ンテーション工程により分離し、このデカンテーション
工程で得た上澄液の一部、および、場合に応じてデカン
トされたスラッジの一部を上記第１の発酵工程に循環さ
せ、この循環混合物（上澄液および任意のスラッジ）の
流量を処理すべき流出物の流量より大きく、好ましくは
上記流出物の流量の１倍ないし１０倍とし、この方法を
ＣＯＤが５０００ｍｏ／ｆｆｉ以上であり、かつＭＩＳ
含有率が１ｇ／λ以上である流出物に適用する方法。

本発明による方法の利点は次の通りである。

−系中に可能な限り大量のＭＩＳを保持することができ
、従って、比較的透明な液体が排出される。

−系中に微生物が保持され、このために後続の分離が避
けられ、分解の能力が保存される。

−ＭＩＳを最大限に蒸発させるための系中のＭＩＳの滞
在時間が増加し、これによって、系からＭＩＳまたは微
生やを流出させることなく、良好な開裂収率で嫌気発酵
流出物によって非常に負担の大きい流出物の処理が可能
となる。更に、これが、工業レベルでの適用に適切な流
量で行われる。

本発明は、また、上記の方法を行う装置に関する。

上記の装置は次の手段を備える。

−充填床で下向流の基質の嫌気発酵を行う手段。

−上ｉｆｆ液とスラッジを得るために生成した混合物の
デカンテーションを行う手段。

−上澄液の一部およびスラッジの一部を循環させるため
の手段。

−充填床で上向流の上澄液の嫌気発酵を行う手段。

−基質を運搬し、精製液を流出させ、スラッジを精製し
、混合物と上澄液を移送するための手段。

第１図によれば、工程１による基質１の嫌気発酵を行う
ための手段は、金網上に保持され発酵領域２を構成する
充填床を含有する。

充填物は、フロコールＲ環状充填物などのポリ塩化ビニ
ルの波形を有する環状充填物、または房状や玉房状の充
填物から構成されることが好ましい。他の型の構成要素
も同様に適切に使用できる。

これらは、膨張粘土凝集物、可塑性物質、織物などの板
状、薄片状などの充填物である。

基質は、基質の良好な分布を確実にするために、充填床
上への噴霧により上記充填床上に導入することが好まし
い。

デカンテーション領域４でスラッジと上澄液とに分ける
工程２によるデカンテーションを行うための手段は、工
程１で使用する発酵手段から分離できる。それらは、例
えば、デカンタ−１遠心分離機などである。

デカンテーションを行うために使用する手段は、同様に
、工程１の発酵を行うための手段と組合せることができ
、デカンテーション領域４と発Ｗ！ｆ領域２は同一の装
置の部分とすることができる。従って、発酵デカント装
置として知られている装置では、デカンテーション領域
４は発酵領域２の下に位置し、発酵により得られた混合
物は重力に従って領１ａ４へ流れる。

本発明による装置は、十分な容積の分離領１ｉｉ！４を
提供するために、発酵領域２の充填床を支持する網を、
全高さく領域４＋領域２）をＨとするとき、ｈ／Ｈ＝０
．１ないし０．５、好ましくはｈ／Ｈ＝０．２５となる
ような高ざｈ（デカンテーション領域４の底から計測す
る）に置くことを特徴とする。

デカンテーションを更に容易にするためには、ｗＡ域４
を領域２に向かって開く円錐に形成するのが有利である
。

上澄液の一部と場合に応じてスラッジの一部を、工程１
の発酵を行うための手段へ循環させるためのポンプや弁
などを備えた管系は、分離装置から出ている。

管は、本発明の方法の工程３によって充填床を通過する
上向流中で嫌気発酵が行われる装置へ上澄液を運搬する
。上記装置は、金網上に保持された充填床から構成され
る発酵領域７を備える。

領域７の充填物は、フロコールＲ環状充填物などのポリ
塩化ビニルの波形を有する環状充填物、または房状や玉
房状の充填物から構成されることが好ましい。他の型の
構成要素も同様に適切に使用できる。これらは、膨張粘
土凝集物、可塑性物質、織物などの板状、薄片状などの
充填物である。

領域２と領域７の充填物は同一であってよいが、これは
必須条件ではない。

本発明は、また、本発明の方法の実施に使用できる装置
に関する。この装置は、緊密な仕切りによって二つの部
分、好ましくは実質的に等容の二つの部分に分割され、
これらの二つの部分が発酵装置の下部で互いに関連して
いる一つだけの発酵装置から構成される。ここで、二つ
の部分のそれぞれは、発酵装置の全部分を覆う金網上に
保持された充填物を備えており、この発ｐ′Ｉ！装置は
、更に、発酵産生ガスの除去のために少なくとも一つの
排出管と、 −基質を発酵装置の第１部分の充填物上へ運搬する管と
、 −処理済液を発酵装置の第２部分の充填物に排出するた
めの管と、 −発酵装置の底と基質を供給する管とを連結する、スラ
ッジを循環させるための管と、−上記第１ａｌ１分の充
填物の上に置かれ基質を供給する管に達する、液体を循
環させるための管とを喝える。

網の下に位置するデカンテーション領域に十分な容積を
提供するために、この綱を、ｈ、／　Ｈ−０，１ないし
０．５、好ましくは０．２（Ｈは発酵装置の全高さであ
る）となる高さｈに置く。

分離領域が位置している発酵装置の底部の形は変化させ
ることができる。例えば、第３図および第４図に示すよ
うに円錐または平坦であってよく、同様に仕切りの形も
上記の図に示すように平坦または円状であってよい。上
記の形は全て制限的なものではない。

次に、本発明による方法の適用に特に有利であることが
見出された特別な装置について説明する。

第２図に示す装置は、周を、頂部、および底部から構成
される二つの発酵袋Ｗ１２ｏおよび３２を備えている。

図示されている装置では、基質の下向流と共に作用する
発酵装置２０は、上記の発酵装置の底にデカンテーショ
ンによるＭＩＳの分離のために円錐領域２２を鏝えるよ
うに、円錐の底部２１を備えることが有利である。発酵
装置１ｆｆ２０は、金網２４上に置かれた充填物２３を
備えている。上記の充填物を適当な位置に固定するため
に、網２５を充填物成分の真上に置くことが好ましい。

しかし、これは必須条件ではない。

それから、充填物上の管２７を通して基質２６を導入す
る。排出または噴霧栓２５は管２７の末端に備えること
が有利であり、これによって、充填物上への基質のより
良好な分布が確実となる。上記の基質は、嫌気条件下で
、活性な微生物を含有する充填物を通って浸透し、そこ
で分解反応を受ける。

流出する混合物は、網２４の下に置かれている分［４域
２２でそれのＭＩＳの一部を浄化されている。

スラッジ２９は円錐の底部２１の底に堆積する。

発酵装置２０の底に十分な容積の分Ｉ！１領域を提供す
るために、網２４を、発酵ＶＡＷ！！２０の全高さをＨ
とするとき、ｈ／Ｈ−０，２５となるような高さｈ（発
酵装置２０の底部から計測する）に１く。

分［１２３から２つの管が出ている。管３０はスラッジ
２９の一部の循環のための管で発酵装置２０への供給を
行う管２７へ向かい、管３１は発酵装置２９で部分的に
精製された液体のための管である。上記の管３１は、発
酵装置２０の底（網２４の下）から発酵装″１１３２の
底（網２４の上）まで上記液体を運搬する。

発醇装！！２０中で液体を循環させるための管４４は上
記の管３１へ連結されている。発酵装置３２も、同様に
、網３４上に保持される充填物３３を備え、場合に応じ
て固定位置に保持される網３５を頂上に有している。充
填物３３の成分は充填剤２３と同じであってよいが、こ
れは必須条件ではない。

網３４の下で管３１を通過して到達する液体は充填物を
通過して上方へ流れ、それの残りのＭＩＳの幾分かが浄
化され、上記充填物に保持された微生物によって更に分
解される。これは、充填物の上の発酵装置の頂上に位置
する管３６を経由して発酵装置３２を出る（第２図参照
）か、または、充填物の頂上のレベルに位置する排出路
を通って発酵装置を出る（第３図参照）。

発酵装置３２は第２図に示されるように平坦な底部３７
を備える。実際、管３１を通り液体によって運ばれるＭ
ＩＳの量は比較的小さいので、スラッジが発酵装＠３２
の底に堆積するための円錐の底部を必要としない。

物質が極くわずかにしか含まれていない上向流と共に作
用する平坦な底部を有する発酵装置の場合には、可能な
限り大きい発酵領域を有し、そのために、発酵装置の全
高さをＨとするとき、ｈ／Ｈ−０，１ないし０．２５と
なるような高さｈ（発酵装置２０の底部から）に網を位
置させることが好ましい。

管３８および３９により、それぞれの発酵装置について
周期的にスラッジを排出させることが可能となり、管４
０および管４１は発酵産生ガスの排出を可能とする。流
体の流量は、ポンプ４２および４３、および流体管が備
えている弁によって制即され、本発明の方法によって定
義される値に調整される。

これらの流量もまた、発酵装置２２０および３２の断面
積に依存する。

装置費用を減少させるためには、例えば第３図および第
４図に説明されているように、本発明の方法の実施のた
めに発酵装置を一つだけ使用することが有利である。

上記の発酵装置５０は、周壁、頂部、および平坦な底部
５１または円錐の底部５２から構成される。仕切りは上
記の発酵装置を二つの部分■および■に分割する。上記
の仕切りは第３図では平坦（５３）であり、第４図では
円筒形（５４）である。仕切り５３および５４は下部に
開口部を備えることが必要であり、これにより部分■を
下方に流れる基質は部分■の充填物を通過した後、部分
的にデカントされ、部分■へ上昇することができる。

Ｌ記聞口部は、ネッ）５８．５７のｆ側に位置する部分
に対応させ、隔壁を当該ネット−ヒに８．置させること
ができる（第４図）、あるいは開口をネットの直下に位
置する隔壁部分内に設け、その大きさをスラッジを通過
させないが液体を通過させるに充分なものとしてもよい
（第３図）。

水トなネット５５が、充填物５８．５７が載置されてい
る隔壁５３または５４により固定されている。氷上なネ
ット５８を充填物上に載置してこれを固定するようにし
てもよい。

第３図および第４図に示した２つの例において、ネット
５５は発酵装置の底部から測定した高さｈのところに、
載置されている。この高さｈは。

ネット５５の下に充分な大きさのデカンテーション領域
を提供するように、発酵装置５ｏの全長をＨとシタ場合
、ｈ、／ｌ（＝　０．１＆いＬｏ　、５好マシくは０．
２５を満足するものである。

バイブロ０は、処理すべき基質を部分■内の充填物５８
Ｌに導くものである。この基質は、バイブロ５によって
導かれた処理すべき流出物、パイプ６７により導かれた
循環されるべき液体、および６３により導かれた循環ス
ラッジによって構成される。基質は充填物中を下向して
流れ、部分２の充填物５７に上向流として循環される前
にデカンテーション領域６１中において、含まれる大部
分のＭＩＳから分離される６部分■からは、充填物５７
の上に位置するバイブロ２（第４図）または充填物５７
の頂部に位置する排出チャンネル８Ｂ（第３図）を介し
て精製物が流出する。

循環バイブロ３、デカントされたスラー、ジの一部をバ
イブロ０に再導入するものであり、スラッジの残部は、
発酵装置を妨害しないようにバイブロ４を介して周期的
に排出される。

充填物５８．５７は同じものであっても、異なるもので
あってもよい、好ましくは、充填物は、ポリ塩化ビニル
中のフロコールＲタイプのリング状部材であって粗にか
つランダムに付着（ｄｅｐｏｓｉｔｅ）されたものから
なるものであり、あるいは発酵装置中に懸濁された房お
よび玉房の組合せである。流れは、本発明の条件を満足
するようにポンプおよび弁によって制御される。

以１−特に有用な装置例について図面に沿って説明した
が、この発明の方法に適合して操作される他のいずれの
装置もこの発［ＪＩの範囲に属する。

以ド、この発明の実施例を記載する。

実効容積１０ｍ３．断面積２．５ｍ’および高さ４ｍの
、第３図に示すような発酵装置を、薄いモ板状隔壁によ
り同容積の２つの部分に分割し、各部分にフロコールＲ
リングを充填した。

部分■に、処理すべき流出物であるとうきび７Ｆｊ留物
（ＣＯＤ＝５００００ｍｇ／ｌ．ＭＩＳ＝３ｇ／ｌ．ｔ
ｉ！類＝ｔ３．６ｇ／ｌ、乾燥エキス＝６５ｇ／ｌ）か
らなる基質を０．４ｍ３／時の流ｊ、Ｌで仕込んだ、液
は１．２５ｍ　　／時の流４￥で、およびスラッジは０
．１５ｍ３／時の魔賃で循環させた。部分■において、
基質の下向流速は１．４４ｍ／時であり、部分■におい
てＬ向流速は０．３２ｍ／時であった。結果は以下の通
りであった。

部分ｌで処理された基質：ＣＯＤ　＝　１５　ｇ／　１
部分■から流出した基質：ＣＯＤ＝５ｇ／ＩＭＩＳ＝０
．３ｇ／ｌ ガス産生量（ＣＨ＋＋Ｃ０９）＝発酵装２１１　ｍ３当
り一日につき１２．６ｍ３　。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の方法を実施するための処理装置を概
略的に示すブロック図、第２図は、本発明の方法を実施
するために特に好ましい処理装置を示す図、第３図およ
び第４図は、それぞれ、本発明の方法に用いられる発酵
装置を示す図。 ２４、２５．３４．３５．５３．５５・・Φワイヤネッ
ト。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. （１）有機物を懸濁状態および（または）溶液状態で含
   有する流出物をメタン発酵により生物学的に処理するた
   めの方法であって、充填床を用いた連続的な２つの嫌気
   発酵工程を備えてなり、この２つの嫌気発酵工程の内、
   第１の発酵工程は下向流でおこない、第２の発酵工程は
   上向流でおこなうものにおいて、前記第１および第２の
   発酵工程をデカンテーション工程により分離し、このデ
   カンテーション工程で得た上澄液の一部および、場合に
   応じて、デカントされたスラッジの一部を前記第１の発
   酵工程に循環させ、この循環混合物の流量を処理すべき
   流出物の流量より大きく好ましくは流出物の流量の１倍
   ないし１０倍とし、当該方法をＣＯＤが５０００ｍｇ／
   ｌ以上でありかつＭＩＳ含有率が１ｇ／ｌ以上である流
   出物に適用することを特徴とする、流出物の生物学的処
   理方法。
2. （２）充填物がポリ塩化ビニルタイプにおけるフロコー
   ルＲリングからなる特許請求の範囲第１項記載の方法。
3. （３）充填物が房および玉房からなる特許請求の範囲第
   １項記載の方法。
4. （４）下向流の速度が２．５ｍ／時未満好ましくは１な
   いし１．５ｍ／時であり、上向流の速度が０．５ｍ／時
   以下好ましくは０．３ｍ／時以上である特許請求の範囲
   第１項または第２項記載の方法。
5. （５）発酵ゾーンを形成しワイヤネット上に載置された
   充填物を有するとともに、嫌気条件の下で操作され、か
   つ基質を前記充填物上に導くパイプを備えた上向流発酵
   装置、 前記上向流発酵装置内において前記ネット 上に位置するデカンテーション領域、 ワイヤネット上に載置された充填物を有す るとともに、嫌気条件の下で操作され、かつ前記デカン
   テーション領域からの上澄を導くパイプを備えた上向流
   発酵装置、並びに 産生ガス、スラッジおよび精製液を排出す るためのパイプ を有する流出物の処理装置において、 上向流発酵装置の充填物が載置されている ネットを、前記デカンテーション領域と発酵領域との合
   計高さをＨとした場合、ｈ／Ｈ＝０．１ないし０．５好
   ましくは０．２５を満足する、デカンテーション領域の
   底部からの高さｈのところに設置し、前記上澄およびス
   ラッジを循環させるためのパイプを前記デカンテーショ
   ン領域から基質を供給するパイプに向けて分岐させるこ
   とを特徴とする、メタン発酵による有機物含有流出物の
   処理装置。
6. （６）隔壁によって分割され、それぞれ発酵装置の全区
   域をカバーするワイヤネット上に載置された充填物を含
   有する２つの部分を有し、前記隔壁は発酵装置の底部に
   おいて前記２つの部分を接続する開口をその下部に有す
   る発酵装置であって、発酵産生ガスを排出するための１
   以上のパイプ、スラッジを排出するためのパイプ、並び
   に発酵装置の第１の部分の充填物上に基質を導くための
   パイプを設け、発酵装置の第２の部分の充填物の頂部に
   精製液体を排出するためのパイプを設け、発酵装置の底
   部と基質供給パイプとをスラッジを循環させるためのパ
   イプにより接続し、発酵装置の第１の部分の充填物の下
   に設置され液体を循環させるためのパイプを基質供給パ
   イプに接続し、および発酵装置の全高さをＨとした場合
   、ｈ／Ｈ＝０．１ないし０．５好ましくは０．２５を満
   足する、発酵装置底部からの高さｈのところに前記ワイ
   ヤネットを設置したことを特徴とする発酵装置。
7. （７）隔壁が平板状である特許請求の範囲第６項記載の
   発酵装置。
8. （８）発酵装置の２つの部分が実質的に等しい断面を有
   する特許請求の範囲第６項記載の発酵装置。
9. （９）充填物がポリ塩化ビニル中のフロコールＲリング
   からなる特許請求の範囲第５項または第６項記載の発酵
   装置。
10. （１０）充填物が房および玉房からなる特許請求の範囲
    第５項または第６項記載の方法。