JPS6384698A

JPS6384698A - 嫌気性処理方法

Info

Publication number: JPS6384698A
Application number: JP61229184A
Authority: JP
Inventors: Koji Sayama; 晃司佐山; Tsunemi Kawamoto; 川本　常美
Original assignee: Nippon Beet Sugar Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Nippon Beet Sugar Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1986-09-27
Filing date: 1986-09-27
Publication date: 1988-04-15
Also published as: JPH0412198B2

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）この発明は有機性廃棄物の嫌気性処理方法に関する。

（従来技術）従来から、有機性廃棄物を嫌気的に処理する各種方法が
知られているが、尚実用面で種々解決されなければなら
ない問題を残している。例えば被処理廃棄物中の蛋白質
、脂肪のような難消化性物質の取扱いもそのような問題
点の一つで、かかる物質を嫌気性処理装置に供給するに
先立って、アルカリ加熱により加水分解して後続の嫌気
性消化を促進せしめようとする特開昭５５−４９８５５
号公報記載の提案などがある。

（発明が解決しようとする問題点）上記特開昭５３−４９８５５号公報記載に代表される前
処理方法にあっては、アルカリ等の薬剤や、加水分解（
低分子化）に熱エネルギーを必要とし、化学的な操作等
の専門技術を必要とする念め、熱エネルギー等の操作費
を高めることになり、実用面で猶問題なしとしない。

（問題点を解決するための手段）この発明者らは、上記事情に鑑み、熱エネルギーの消費
を増大することなく高分子物質を可溶化、低分子化する
方法について鋭意研究した結果、有機性廃棄物をきわめ
て緩慢ζこ昇温処理して、高分子物質を可溶化、低分子
化して後嫌気性処理装置に供給することにより、後続の
消化反応を容易にすることができ、その結果負荷ｉ（揮
発性有機物の容積負荷）を高めてガス発生ｉｌヲ高め得
たものである。

（作　用）この発明の処理方法を適用できる有機質廃棄物の種類は
特に制限されるものではないが、家畜の糞尿等比較的性
状の一定しない夾雑物の混入の多い廃棄物の処理に適合
する。

いま牛糞尿を例として説明すると、通常牛糞尿は畜舎の
床に設備し九流下溝に流下するが、飼料の与え方、床の
況浄等により変動し流下溝でミキシングされたスラリー
状の糞尿混合物（以下単に糞尿という）の固形分はおよ
そ１０〜１２％の範囲にあり、窒素成分が比較的多いた
め、アンモニアイオンや硫化水素による発酵阻害が出易
く、そのため通常処理至適濃度に稀釈している。そして
、例えばホルスタイン種の搾乳中が排泄する糞尿につい
てビー力・テスト規模で２段階方式の嫌気処理を各種固
形分濃度で行ったところ、第１表に示すように、固形分
９％のときにガス量が最大となり、９％以下でも、また
以上でもガス量が少なくなることが認められた。

第１表　固形分濃度と発生ガス量（原料ゆ当りＮＪ）Ｎは０℃、１気圧の漂準状態を表わす。

この結果から、嫌気処理に適当する糞尿の固形分濃度は
９〜１０％の範囲であることが知られる。

第１図はこの発明の方法のプロセスの流れを示したもの
であり、畜舎の床に設備した流下溝１に流入した糞及び
尿は、攪拌又は混合羽根２により十分混合されてスラリ
ー様の糞尿３となっている。この糞尿３は吸引ポンプ４
と配管５によって、この発明で使用する前処理槽６の糞
尿供給側に供給される。この発明で使用する前処理槽６
は、供給された糞尿３を長時間かけて緩慢に昇温する間
に糞尿中の高分子物質を可溶化、低分子化するためのも
ので、各種構造の槽が考えられるが、この発明では、昇
温熱源として嫌気性処理槽（以下単に発酵槽という）７
で生ずる糞尿を消化処理した消化液の保有熱を利用せん
とするもので、このため配管８により消化液を前処理槽
６に供給する。かように前処理槽６においては消化液の
保有熱を利用して糞尿を加温するものであるから、その
構造は熱交換型のものとなる。しかしながら通常知られ
ている多管型、プレート型、二重円筒型等の熱交換器で
は長時間器内に滞留させた場合、糞尿中に混入している
スラッジ等が管壁やプレート壁に付着して熱伝達を妨げ
るとか、夾雑物が流通を阻害するとかで使用に適さない
。

このため、家畜の糞尿を取扱う前処理槽６の構造として
は、糞尿３中に混入する畜毛、稲藁、牧草、木片、木皮
、穀物類等の不消化性粗大物質とか、泥土、金属片等の
夾雑物により流通が阻害されることがないこと、及びこ
れら粗大物、夾雑物を適宜排出できることの条件に対応
できる構造が考慮されなければならない。かかる要件を
満す前処理槽としては種々考えられるが、第２図に示す
構造のものは構造、取扱いが簡単で、熱伝達を高めるよ
うに工夫されているものである。第２図について説明す
ると、この前処理槽６は有底の箱体９をＡ、　Ｂ、　Ｃ
及びＤの４つの室に順に区画した構造で、室ＢとＤは下
部で連通しており、室ＡとＣも同様に下部で連通してい
る。室ＢとＤは糞尿が流通し、室ＡとＣは消化液が流通
する。ポンプ４によって吸引した糞尿３が室Ｂに供給さ
れると、下方の絞り部９、連絡部１０を経、開口１）か
ら室りに流入する。

一方、配管８により輸送された消化液は室Ｃに供給され
、前記絞り部９と連絡部１０の外壁と箱体９の側壁１２
との間に形成する間隙１３を通って室Ａに流入する。か
ような構造により、糞尿流通室と消化液流通室が実質的
に交互配列となり、熱伝達を効果的とする。−万、新た
に供給される糞尿と消化液は室Ｂ、Ｃの配列により、当
初に保有熱の大部分を糞尿に与えることになり、室り内
の糞尿が急速に昇温されることは起らない。上記構造の
前処理槽６で所定の日数消化液の保有熱により緩慢に昇
温処理した糞尿処理物は、配管１４により発酵槽７に流
入し、ここにおいて引つづき酸生成、メタン生成反応を
受は消化液とメタンを主体とするガスを生成する。生成
したガスは、ガス抜管１５により抜き出し、ホルダー等
図示しない貯槽に送出する。

消化液は前記のように配管８により前処理槽６に供給す
る。１６は室Ａの下部に配した消化液中のスラッジ等異
物の抜出管であり、１７は前記連絡部１０に配した糞尿
中に混入する粗大物、夾雑物の抜出管である。

上記前処理槽６を使用する場合、Ｗ量の糞尿が前処理槽
６に供給されると、Ｗ量の糞尿処理物が発酵槽７に流入
する。これによって、発酵槽７からはピストンフローに
よってＷ量の消化液が前処理槽６Ｉこ送出されることに
なり、この間の液の輸送は流下溝１中の糞尿の吸引にポ
ンプを用いる他はピストンフローによりなされるから動
力量が少くてすむ。前処理槽６に流入したＷ量の消化液
に相当する既存の消化液を前処理槽６より填り出すこと
になるが、室Ａ−Ｃ間の連通が前記したように間隙１３
によりなされるため流通抵抗が働き、室０円で消化液の
流れが乱れることが予測されるので、このような場合に
は抜出し配管１８にポンプ１９を設置して強制するとよ
い。

この発明は上記のように、発酵槽に供給する被処理物を
前処理槽で前処理した後供給するようにしたもので、前
処理槽にて消化液の保有熱を利用して被処理物を加温す
る。このとき、被処理物の昇温速さが前処理に影響する
ので、いま、これを上記同様、牛糞間を例として説明す
ると、第２図に示す構造の前処理槽を用い、前処理日数
を０〜１０の範囲で変更して処理した処理液を発酵槽に
夫々供給し、発酵日数１０日ｎ１２０日日目発生ガス量
を測定した結果は第２表に示す如くで、前処理日数２〜
４日とするとき発生ガス量を多くする。そして、前処理
日数２〜４日の処理液の平均的分析結果は、第３表の如
くで、固形分が１％減少しており、その他ＯＲＰの低下
、アンモニア窒素の若干槽、有機酸の種類では若干相違
があるが、全有機酸（５種類）の若干槽を認め、また色
相の変化、臭気の減少も丸めた。

かような分析結果から、前処理槽においては、蛋白質、
脂肪等の難消化性の高分子物質が可溶化、低分子化する
が、有機酸の生成までは殆んど進行しておらず云うなれ
ば酸生成直前の状態になっていると認めることができ、
この結果、発酵槽において後続する酸生成、メタン生成
反応が容易化すると推測している。

第２表　前処理日数と発生ガス量但し、前処理日数及び発酵日数は夫々オーバーフローレ
ベルの調整にて行った。

前処理槽供給牛糞床の品温は平均１２．．４℃であり、
オーバーフロー出口部品温は平均２４１℃消化液の品温平均４五〇℃発生ガス量は
０℃１気圧における測定値第３表　前処理前後の分析結果かような点から、この発明で採用する被処理液の前処理
は、滞留時間を２〜４日の範囲として、消化液の保有熱
を利用し、緩慢に昇温することである。そして、この前
処理に第２図に示す構造の熱交換方式の箱型処理槽が問
題なく適合する。

上記のように被処理液を２〜４日滞留せしめることによ
り、被処理液の品質（濃度９組成等）に変動があった場
合、発酵槽における影響を緩和する副次的な効果が認め
られる。例えば、前記流下溝内の糞尿を混合する攪拌羽
根の運転が停止した場合、糞と尿は徐々に分離し、溝の
底部は尿等の液が、主体となるので、水中ポンプ等で吸
い上げるとき尿の割合が増加する等の質的変動が起る。

かような変動があったときの発酵槽への影響を発生ガス
量で説明すると、第４図にその一例を示すごときで、前
処理槽を使用せず直接発酵槽へ変動した被処理液を供給
した場合の傾向線ａに比べて、前処理槽で処理した後に
発酵槽へ供給した場合の傾向線すをみると、相対ガス発
生率で傾向線ａの場合４日経過で８０％に低下するのに
対し、傾向Ｉ！ｉ１ｂでは同レベルに低下するのに２２
日とその影響の現われが５倍強遅延することが認められ
、このことからこの発明の前処理により被処理液の変動
緩和が大きくもたらされることになる。

以上の如く、この発明の方法は家畜の糞尿の嫌気処理の
ほか、製糖、発酵、水産、製紙、畜産等各種の濃厚有機
質廃棄物の嫌気処理に利用できる。

以下実施例により具体的に説明する。

（実施例）実施例と比較例を併記する。

第２図に示す構造の前処理槽として、室ＢとＤの合計作
業容積を１．２　ｍ’、室ＡとＣの合計作業容積を１．
６０ｍ’に設計製作し、発酵槽として作業容積４０ｍ３
に設計製作した特開昭６１−１７４８５号公報記載の嫌
気処理処置を用意して、第１図に示す如く接続し、平均
組成が第４表である乳牛糞尿を処理した。尚、前処理槽
を使用しない従来の処理方法を比較例として実施した。

実施例として本発明の方法で第４表の糞尿を処理した結
果、定常状態で最大発生ガス量をもたらした牛糞尿の供
給量は５１５　ｋｇ７日であったのに対し、比較例では
４００ｋｌｉ１７日止りとなった。

両側により得た成績を第５表にまとめる。

第４表　乳牛糞乳の組成乳酸、酢酸、蟻酸、酪酸の５ａの合計を示す第５表　　
実施例及び比較例の成績 ※１　対発酵槽作業容積（４０ｍ”） ※２発酵槽の加温に消費した量 ※３発生ガスのメタン濃度（効　果）この発明によるときは、消化液の保有熱を十分に回収し
てこれを利用するので省熱エネルギーをもたらすと共に
、有機物負荷量を高め、余剰ガス率を著しく高めること
が出来、寒冷地における糞尿等の処理に利用してきわめ
て有益であり、そして更に供給禎処理液の変動が発酵処
理に及ぶ度合を遅延、減衰する副次的な効果をもたらす
。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示すフローシート、第２
図はこの発明に用いる前処理槽の一例を示す斜視図、第
３図は第２図の平面概略図、第４図は被処理液の変動が
発酵処理に及ぼす影響を説明するグラフである。１・・・流下溝　３・・・糞尿　６・・・前処理槽　７
・・・発酵槽ａ・・・前処理槽を用いない場合の変動傾
向線ｂ・・・前処理槽を用いた場合の変動傾向線特許出
願入　日本甜菜製糖株式会社代理人　弁理士　萼　　　　優　美ほか２多才　Ｉ　Ｍ牙　２　図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）有機性廃棄物を嫌気性環境下で処理してメタン化
する嫌気性処理方法において、有機性廃棄物を緩慢に昇
温処理して高分子物質を可溶化、低分子化して後嫌気性
処理装置に供給することを特徴とする嫌気性処理方法。
（２）有機性廃棄物を２〜４日の長時間で１５〜３５℃
に昇温処理する特許請求の範囲第（１）項記載の処理方
法。
（３）有機性廃棄物を嫌気性処理装置から生ずる消化液
の保有熱を利用して昇温する特許請求の範囲第（１）項
又は第（２）項記載の処理方法。
（４）昇温処理に箱型の熱交換方式処理槽を使用する特
許請求の範囲第（１）項ないし第（３）項のいずれか１
項記載の処理方法。