JPS62279893A - メタン発酵における酸生成リアクタ−のｐＨ調整方法 - 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 〔産業上の利用分野〕 本発明は、メタン発酵における酸生成リアクターのｐＨ
調整方法に関するものである。

本発明によれば、アルカリの使用量を大巾に減少しただ
けでなく極めて迅速且つ正確にリアクターのｐＨを調整
することができるので、従来より処理することが回置で
あった食品工業廃水その他の、特に高濃度の有機性廃水
のメタン生成を伴う嫌気性処理が可能となるものである
。

したがって本発明は、農産製造、水畜産製造、発酵工業
、製糖工業等各種食品工業において排出される廃水はも
とより、尾尿処理下水、都市下水その他の各種有機性廃
水を処理する技術分野において重用さ九るものであって
、公害防止技術としても非常に有用なものである。また
更に１本発明によれば効率よくメタンを得ることができ
るので、メタン発酵の技術分野においても重要なもので
ある。

〔従来の技術〕

メタン発酵は、各種有機性廃液といった複雑な化合物混
合体を低級脂肪酸といった有機酸のような簡単な化合物
に分解する工程、及びこれら有機酸をメタンと炭酸ガス
に分解する工程から成るものである。

前者の工程、つまり、メタン発酵の有機酸生成工程にお
けるρ］１調整は、処理効果に対する重要な制御要素で
あるが、従来は酸生成リアクター１またはそのリアクタ
ー流出管３９に取付けたｐＨ計３６によってリアクター
の内部液（または処理水）のｐＨを計測し、所定のｐＨ
値となるようにアルカリタンク３２に貯えられたアルカ
リ液をアルカリ注入ポンプ３５によってパイプ３８をし
て廃水注入管３７または酸生成リアクター３３に注入す
ることによって実施している（第２図）。

なお、３１は廃水貯槽であって、廃水は廃水ポンプ３４
により廃水送入管３７に送られる。そしてリアクター３
３で処理された処理水は、リアクター流出管３９から流
出し、発生したガスはリアクター排気管４０から外部へ
排出ないしは集気タンクに集めて適宜な用途に利用され
る。

しかしながら、このような既知の方法では、酸生成リア
クターにおける注入廃水の滞留時間が長いために応答速
度がおそくなるために適切なｐＨ調整が行われ難く、ま
た、有機酸が対象であるために緩衝作用が大きく、その
うえ、有機酸の生成し二伴って発生する二酸化炭素（Ｃ
Ｏ□）ガスが溶は込むのでｐＨ調整のため使用するアル
カリ剤を多量必要とする。

これに対して、本発明は、特定量のリアクター処理水な
いし内部液を返送ないし循環させつつ原廃水と混合し、
その間に曝気処理とｐＨ調節処理とを行い、迅速に且つ
極めて低コストで酸生成リアクターのｐ）ｌ調整を行う
ものであるが、このような技術思想は、従来全く知られ
ておらず新規である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は、上記したように従来技術が有する、特に次の
ような欠点を解決するためになされたものである。

■滞留時間が１日以上もかかり、応答速度がおそい。

■酸生成リアクターの容積が１００Ｍ以上の場合が多く
、攪拌装置の所要動力が大きく、攪拌効果が不充分であ
る。

■ｐＨ調整に要するアルカリ剤が多量必要である。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、上記欠点を一挙に解決して、大規模リアクタ
ーにおいて極めて迅速且つ正確にｐＨを調整する新規な
省エネルギー的低コスト化方法を完成するためになされ
たものであって、活性汚泥を中心とする微生物学、流体
の行動、固液分離、気液分離、汚水処理槽、バイオリア
クター等、生物。

物理、化学といった各方面から広く且つ鋭意研究した結
果、遂に完成されたものである。

以下、本発明を図面を参照しながら詳細に説明する。

廃水貯槽１に貯えた原廃水は、廃水ポンプ６により廃水
注入管１１を介して酸生成リアクター３へ送入するので
あるが、この原液をそのままリアクター３へ直接送入し
たのでは所期の目的は達成されない。

その前に、リアクター３からの処理水と原液とを混合し
なければならない、処理水と原液との混合比は、処理水
を原液の約１７２量ないし５０倍量程度混合するのが良
く、処理水、原液の種類、′ａ度、ｐＨ等にしたがって
最適混合比を選択するのがよい。

一般的に好適な範囲としては、処理水を原液の等量ない
し３０倍凰程度使用するのが好ましし）。このようにし
て混合した処理水と原液との混液は、直接これをリアク
ター３に返送してもよし１が、空気又は不活性ガスと接
触させて曝気処理するのが好適である。

上記した一連の処理は、例えば次のようにして行う。リ
アクター３から取り出した処理水は、ピット４、処理水
循環ポンプ９、処理水循環配管１５を介して、気液接触
槽５に送入する。気液接触槽５は、曝気槽として作用す
るものであって、空気及び／又は不活性ガス（二酸化炭
素、ネオン、アルゴン、キセノン、ヘリウム等）を、送
風機１０から送気管１６を経て槽５内に送気し、そこで
処理水と充分に接触して、処理水中に含有ないし溶解し
ているＣＯ２、Ｈ，Ｓ等を気液接触槽排気管１８から揮
散せしめる。

気液接触処理後の処理水は、気液接触槽流出管１７から
取り出し、リアクター３に返送してやり、必要あればこ
のサイクルをくり返えして処理水を循環せしめる。この
ようにして処理水を返送ないしは循環させつつ、これに
廃水注入管１１から供給される原廃水を上記した割合で
合し、リアクター３に送入する。このようにして前記し
た特定量の酸生成リアクター流出水（処理水）又はリア
クター内部液を返送ないし循環させつつ供給原液と合し
、混合させることによって、 ■　リアクターの滞留時間を短縮して応答速度を迅速化
させ、 ■　攪拌混合効果を向上させ、 ■　処理水またはリアクター内部液に含まれるＮ１（４
−Ｎを返送してアルカリとして利用することができる。

また、上記したように、返送ないし循環せしめる液と原
廃水とを混合する前及び／又はその後に、アルカリタン
ク２からアルカリ注入ポンプ７及びアルカリ注入管１２
を介して、アルカリ液を添加してリアクター３のｐＨ値
を所定域に調整する。８はリアクター３に設けたｐＨ調
節記録計である。

本発明によれば、リアクター処理水ないし内部液を返送
ないし循環させつつこれに特定量の原廃水を加え、これ
をリアクターで処理するだけでも上記のように充分に所
期の目的を達成することができる。しかしながら、該返
送ないし＠環させる液を気液接触槽５において空気又は
不活性ガスと接触、＠気処理すると、更に効果が高まる
。すなわち、曝気処理することによって、液中に溶解し
ているＣＯ□、　Ｈ□Ｓ等を揮散せしめ、その後に供給
原水と合する構成を採ることにより。

■　ｐｏ調整用のアルカリ剤の用量を激減させ、■　メ
タン生成リアクターのＨ，Ｓによる阻害作用を排除でき
るのである。

このようにして混合液は、一定のｐＨ条件下で、リアク
ター３内で迅速且つ効率よく処理されて、ピット４を介
してリアクター流出管１３から流出する。この流出液は
、直ちに河川に放流したり、工業用水として各種用途に
利用したりできるほか。

処理水循環ポンプ９に送って、前記した原液稀釈用処理
水として使用することができる。また、この原液稀釈用
液としては、処理水、流出液のほかにリアクター内部液
も適宜使用できるし、これらの混合液を使用することも
できる。なお、この場合、アルカリはリアクター３に直
接添加してもよい。

本漬の変形としては、例えば、 ■　原液、返送処理水を混合した後、気液接触槽に流入
させて、曝気した後、酸生成リアクターに流入させ、ｐ
Ｈ調整のためのアルカリは直接酸生成リアクターに注入
する方式、及び ■　原液、返送処理水、アルカリの王者を気液接触槽に
注入させて実施する方式が挙げられる。

次に本発明の実施例について述べる。

実施例 第１図に示した酸生成リアクターシステムを用い、上水
ＩＱ当りコーンステイープリカー３０ｇを溶解した原液
を次のようにして処理した。

実容積５Ｑの酸生成リアクター３を使用し、リアクター
の水温は３０℃に維持した。原液の１５倍量の処理水を
、気液接触槽５内で、空気を送気機１０を介して吹き込
んで曝気し、次いで原液と混合した。

一方、酸生成リーアクターにはｐＨ調節記録計８を設置
しておき、これと連動させたアルカリ注入ポンプ７によ
ってアルカリタンク２に貯えた５％水酸化ナトリウムを
原水注入管に注加し、Ｍ生成リアクターのＰＨを６．０
にｇ整して原水の処理を行った。その際の水酸化ナトリ
ウムの消費量は次表のとおりであった。なお、対照とし
て、第２図に示した従来システムによって上記と同一組
成の原水を処理し、その際の水酸化ナトリウムの消費量
を測定して次の結果を得た。

表 ＴＯＣ負荷量１０ｋｇ／＋ｏ３／日　ＴＯＣ負荷量２０
ｋｇ／ａ＋’／日従来の方式　　９６０　ｍｇ）Ｑ　　
　　　　１３２０　ｍｇ／Ｑ本発明の方式　　　６０　
１１　　　　　　　　１７０　　Ｎ上記結果からも明ら
かなように、アルカリ消費量は本発明方法の方が格段に
少なく顕著なアルカリ節減効果が認められる。なお、本
発明によって処理した結果、原水に含まれるＳＯ４態硫
黄は還元されて硫黄の除去率は９８％以上に達した。

〔効　果〕

本発明によれば、上記したような新規にして独特な構成
を採ることにより、極く少量のアルカリを使用するにも
拘らず、迅速且つ正確にリアクター内のｐＨ調整を行う
ことができ、しかも攪拌効率が高いためにエネルギー必
要量が非常に少ないという著効が奏される。

また、本発明は、次のような作用効果の故に、非常に効
率よ＜ｐＨの調整ができるだけでなく、原水の処理及び
メタン発酵が極めて能率的にできるのである。

■　酸生成リアクターに流入させる水量を増大させるこ
とによって滞留時間を短縮させ、応答速度を迅速にする
。

■　原液と処理水を返送して混合することにより攪拌に
必要な動力を低減させることが可能である。

■　原液に含まれる蛋白質等は、生化学的に分解され、
ＮＨ４態窒素に転換される。

■　空気または不活性ガスと接触曝気することによって
、溶解しているＣ０２、Ｈ２Ｓは空気、または不活性ガ
スに揮散して除去される。

■　原液に含有されるＳ０４態硫黄は、還元されてＨ２
Ｓとなって揮敗し、メタン生成阻害濃度である１００＋
ｍｇ／１２以上となるのが防止される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る酸生成リアクターシステムの１実
施例を図示したものであり、第２図は従来システムを図
示したものである。 １．３１・・・廃水貯槽、　　　　　２，３２・・・ア
ルカリタンク、３．３３・・・酸生成リアクター１５・
・・気液接触槽。 １５・・・処理水循環配管。 代理人　弁理士　戸　１）親　男 第　　１１１１ 第　　２　　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 酸生成リアクター内部液及び／又は酸生成リアクターか
   ら処理されて流出してくる処理水を、該リアクターに供
   給する廃液量の１／２量ないし５０倍量だけ該リアクタ
   ーに返送ないし循環させつつ、供給原液と合して、混合
   せしめ、しかもその間に空気又は不活性ガスと接触せし
   めるとともにｐＨ調節することを、特徴とするメタン発
   酵における酸生成リアクターのｐＨ調整方法。