JPS63232899A - メタン発酵方法 - 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】 Ａ、産業上の利用分野 この発明はメタン発酵方法に関する。

Ｂ１発明の概要 この発明は液化槽を多相にしたメタン発酵方法において
、 第１液化槽と中仕切板で区画された第２液化槽を有し、
第１液化槽で低分子化された有機物と未分解の有機物と
を第２液化槽で分離し、低分子化された有機物だけを第
２液化槽でさらに低分子化した有機物にしてガス化槽に
導びいてメタンガスを生成させるようにしたことにより
、 ガス化槽に未分解の有機物が侵入しなくなるので、ガス
化槽での異常発泡がなくなり、メタンガス発生型の向上
を図ることができる。

Ｃ１従来の技術 第５図は従来の二相式メタン発酵装置を示す構成図で、
第５図に示すように、液化槽５１とガス化槽５２の二つ
の槽を有し、この二つの槽にはそれぞれ熱交換システム
５３．５４が備えられている。このシステム５３．５４
はポンプ５３ａ、５４ａと熱交換器５３ｂ、５４ｂから
なる。液化槽５１とガス化槽５２とは双方の槽圧レベル
を均等にする槽圧連通管５５と移送管５６とによりそれ
ぞれ連通されている。

上記のように構成されたメタン発酵装置において、メタ
ンを生成するには次のように行う。まず発酵性有機物（
例えば、尿、ふん、その他の有機系廃棄物）を液化槽５
１に投与する。この液化槽５１は発酵性有機物中の炭水
化物、糖質たんばく質などの高分子物質を加水分解菌、
酸生成菌などの細菌により低分子化し、メタン細菌の基
質となるギ酸、酢酸からなる有機物を生成する所である
。

液化槽５１で生成された低分子化の有機物は移送管５６
からガス化槽５２に導かれる。このガス化槽５２は高濃
度に保持されたメタン細菌により、Ｄ０発明が解決しよ
うとする問題点 第５図に示したメタン発酵装置によるメタンガス生成方
法ではメタン発酵の基質となる有機物濃度、特にメタン
細菌の基質であるギ酸、酢酸濃度がメタンガス化率向上
の要因となる。しかし、第５図に示す装置においては、
液化槽５Ｉが投与され、る未分解の有機物と酸生成細菌
などによる分解性有機物（低分子化された有機物）との
混合系の状態になる。このため、未分解状態の有機物が
ガス化槽５２に移送され、酸生成反応系がガス化槽５２
で進む。この結果、ガス化槽５２では未分解の有機物が
衝撃負荷となり、異常発泡を生じ、メタンガス発生能力
を大幅に低下させる間層かある。

Ｅ９問題点を解決するための手段 この発明は第１液化槽と中仕切板で区画された第２液化
槽を有し、第１液化槽に発酵性有機物を投与し、加水分
解菌、酸生成菌により低分子化した有機物を生成する第
１工程と、 こ゛の第１工程における未分解の有機物と低分子化され
た有機物とを第２液化槽で分離し、低分子化した有機物
を第２液化槽でさらに低分子化の有機物に生成する第２
工程と、 この第２工程で生成された低分子化の有機物をガス化槽
に導びいてメタン細菌を用いてメタンガスを生成する第
３工程とからなるものである。

Ｆ１作用 第１工程で未分解の有機物は第１液化槽から第２液化槽
に移さないように第２工程で分離するとともに、第１工
程で低分子化された有機物を第２工程でさらに低分子化
して第３工程のガス化槽に導びくようにする。これによ
ってメタンガスの発生僧の向上を図るようにしたもので
ある。

Ｇ、実施例 以下図面を参照してこの発明の一実施を例説明する。

第１図においては、■は大形の発酵槽で、この発酵槽ｉ
内は中仕切板２，３にて区画されて、第ｌ液化槽４．第
２液化槽５及びガス化槽６（メタン発酵槽）に分けられ
ている。

前記中仕切板２．３は平板状をなし、その端部が発酵槽
１の内底壁、内側壁や白土壁に接着剤などで固定されて
いる。中仕切板２，３には液面より下方に連通孔７，８
が形成されている。この連通孔７．８は横方向に細長く
形成され、その端部が発酵槽ｌの側壁近くまで達してい
る。

また、中仕切板２．３の液面上方には槽圧連通孔９，１
０が複数個形成され、第１．第２′／＆化槽４゜５内と
ガス化種６内との開口面積が広くなるように構成される
。前記槽圧連通孔９．ＩＯによって第１．第２液化槽４
．５とガス化槽６との圧力が等しく保たれている。なお
、槽圧連通孔９．１０はそれぞれ一つとしてその孔９．
１０の開口面積を広く形成してもよい。

１１．１２は補助中仕切板で、この補助中仕切板１１，
１２は中仕切板２．３の液化槽４，５１別に前記連通孔
７．８の下方から斜め上方に延設されている。１３．１
４は逆流防止板で、この逆流防止板１３．１４は前記補
助中仕切板１１．１２の反対側に前記連通孔７．８から
斜め上方に延設されている。なお、１５．１６は熱交換
器、１７．１８はポンプ、１９，２０．２１は撹拌子で
ある。

次に上記実施例の作用を述べるに、まず各液化槽４，５
の機能について説明する。

第１液化槽４には発酵有機物が投与され、この有機物中
の蛋白質、脂質、糖質、炭水化物が加水分解菌、酸生成
菌により急速に低分子化の有機物（吉草酸、酪酸、プロ
ピオン酸、酢酸など）に生成される。

この第１液化槽４の反応について、豚ふん搾汁液を用い
て酸生成ガス発生量を実験により求めた結果を第２図に
示す。この第２図の結果から３５度Ｃのときが急速に有
機物が分解するからこの実施例では液温を熱交換器１５
を利用して３５度Ｃに加温し、また滞留日数については
ガス発生速度が低下する２〜３日にする。上記のように
して生成された低分子化の有機物は撹拌子１９により撹
拌されて、第２液化槽５に送られる。この第２液化槽５
は第１液化槽４における未分解の有機物が第２液化槽５
に侵入しないように、低分子化した有機物と未分解有機
物とを分離する所である。すなわち、低分子化した有機
物だけが第２液化槽５内に入る。この第２液化槽５は第
１液化槽４で低分子化した有機物を、さらに低分子化の
有機物にしてメタン菌の基質となる酢酸濃度を高める作
用をなす。

この第２液化槽５での滞留日数は第２図と同様の搾汁液
を用いて実験して得た酢酸生成量の関係（第３図に示す
。）から得る。第３図から酢酸生成量は約１０８目で飽
和状態になるので、第１液化槽４の３日を引くと７日が
滞留日数となる。

上記に述べたように液化槽４，５で得られた低分子化さ
れた有機物はガス化槽６に収納される。

このような状態にあるとき、熱交換器１５．１６とポン
プ１７，１８からなる熱交換システムを動作させるとガ
ス化種６内の低分子化された有機物が熱交換器１６とポ
ンプ１８の熱交換システムを循環し、ガス化種３内は均
一に発酵適正温度に上昇される。なお、第１液化槽４も
熱交換システムにより均一に発酵適正温度に上昇される
。

ここで、発酵性有機物を第１液化槽４に、さらに投与す
ると、この発酵性有機物の方がすでに低分子化された有
機物よりも比重が大きいために下方に沈むと共に液面が
上昇する。このため、低分子化された有機物が補助中仕
切板１１を越えて連通孔７を通って第２液化槽５に流入
される。この第２液化槽５は流入した低分子化の有機物
をより低分子化の有機物に変えるとともに第１液化槽４
から流れ込む未分解の有機物を抑制する。未分解の有機
物が第２液化槽５に流れ込んでも、この未分解の有機物
が補助中仕切板１２を越えてガス化槽６に流入しないよ
うにする。すなわち、ガス化槽６には低分子化された有
機物だけが中仕切板３の連通孔８を通って流れ込むこと
になる。

ガス化槽６に流入された低分子化の有機物は熱交換シス
テム内を循環することによってガス化種６内を移動する
。このとき、有機物は逆流防止板１４により規制される
ためガス化種３内の低分子化の有機物が第２液化槽５に
逆流することなくガス化種６内を移動してメタン細菌に
よってメタン（ＣＨ，）に生成される。

なお、第１．第２液化槽４，５若しくはガス化槽６にお
いて発泡層が生じても槽圧連通孔９．ＩＯの開口面積が
広いため、槽圧連通孔９．１０の全てが塞がれることは
ない。従って、液化槽４，５とガス化槽６とは常に連通
状態にあるので、液化槽４．５又はガス化種６内の圧力
異常を回避できるとともに発泡層レベルが一定になる。

上記実施例では各種４．５．６が一体化された槽のもの
を使用したが、第４図に示すように、ガス化槽６と第１
．第２液化槽４，５とを各別にしてもよい。第４図は二
重円筒形に構成したもので、第１円筒体４１には第１と
第２液化槽４，５を構成し、第２円筒体４２にはガス化
槽６を構成したものである。なお、４３は槽圧連通管、
４４は移送管であり、その池は第１図と同一部分には同
一符号を付して示す。

上記の各実施例に使用される中仕切板２．３は熱伝達体
（例えば、ステンレス、チタン鉄、アルミ。

その他の合金類、熱伝導性有機材料）にて形成し、−相
“だけを加熱することで槽全体を加温できるので、省エ
ネルギ化が図れる。

また、液化槽は二相の場合だけしか示さなかったけれど
も多相にしてもよい。

Ｈ９発明の効果 以上述べたように、この発明によれば、液化槽を多相式
にして有機酸生成反応が確実に行われ、高濃度の酢酸が
生成されるとともに未分解の有機物との分離が確実にな
されるので、メタン発酵槽での異常発泡を防止できる。

また、メタン発酵槽に安定した基質を供給でき。ガス発
生量も向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す構成説明図、第２図
は豚ふん搾汁液による酸生成ガス発生量を実験により得
た特性図、第３図は豚ふん搾汁液による滞留日数と酢酸
生成量の関係を示す特性図、第４図はこの発明の他の実
施例を示す構成説明図、第５図は従来例を示す構成説明
図である。 ２．３・・・中仕切板、４・・・第１液化槽、５・・・
第２液化槽、６・・ガス化槽。 第１図 １−−−−−−一托＃＃９，１０−−−−櫂王盪通孔２
．３−−−一中＆ナク［乏　　　　　　　　　　１１，
１２−−−−ｍイ丁しフ門−ス七仁す教４５−−−−ｆ
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通才、　　　　　　　　　１７．１８−−−−ボンデ第
２図 腿ａ日　数（日） 第３図　。 浄Ｖ！　口数（ヨ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）第１液化槽と中仕切板で区画された第２液化槽を
   有し、第１液化槽に発酵性有機物を投与し、加水分解菌
   、酸生成菌により低分子化した有機物を生成する第１工
   程と、 この第１工程における未分解の有機物と低分子化された
   有機物とを第２液化槽で分離し、低分子化した有機物を
   第２液化槽でさらに低分子化の有機物に生成する第２工
   程と、 この第２工程で生成された低分子化の有機物をガス化槽
   に導びいてメタン細菌を用いてメタンガスを生成する第
   ３工程とからなるメタン発酵方法。