JPH02208562A - 嫌気性発酵槽の負荷検出方法および制御方法 - 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】 ［産業上の利用分野］ この発明は、生物反応を利用して発酵処理する嫌気性発
酵槽の負荷状態を検出するための負荷検出方法および負
荷状態の制御方法に関し、処理液の現状ガス発生速度と
十分な基質を加えたときに発生するガス発生速度、及び
これらの比から負荷状態を検知して利用するようにした
ものである。

［従来の技術］ 廃水などの処理方法の一つとして生物反応を利用して行
なう発酵処理があり、例えば下水汚泥やし尿の消化槽、
あるいは高濃度廃水等の反応器などで嫌気性微生物を用
いる嫌気性発酵槽として利用されている。

このような嫌気性発酵槽では、流入する廃水や基質の量
が許容範囲を越える過負荷状態になると、嫌気性微生物
に対する阻害物質が次第に蓄積してくるため、発酵処理
の能力が低下してしまう。

特に、嫌気性発酵槽で過負荷状態が継続すると、メタン
細菌が容易に回復できないほどのダメージを受けてしま
うことが多く、従来から大きな問題となっている。

そこで、嫌気性発酵槽の負荷状態を検知して対処する必
要から主として次の・ような負荷検知方法が採用されて
いる。

■：嫌気性発酵槽内のｐＨを測定し、その低下から過負
荷状態を検知するもの。

■：嫌気性発酵槽内の揮発性脂肪酸の蓄積量から過負荷
状態を検知するもの。

■：嫌気性発酵槽内で生物反応に伴って発生するガスの
発生量の低下から過負荷状態を検知するもの。

そして、これらの負荷検知方法で嫌気性発酵槽内が過負
荷状態になっていると判断されると、これに対処するた
め廃水や基質の流入量を制限したり、消石灰の投入など
が行われ、負荷の軽減や嫌気性微生物の回復などが図ら
れている。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、従来のいずれの嫌気性発酵槽の負荷検知方法
でも次のような問題がある。

まず、■のｐＨの低下から検知するものでは、ＰＨの低
下が過負荷状態からかなり遅れて現れるため、ｐＨの低
下を検知してから対応したのでは遅すぎ、嫌気性微生物
が大きなダメージを受けてしまうという問題がある。

また、■の揮発性脂肪酸の蓄積量から検知するものでは
、現状においては揮発性脂肪酸の蓄積量を簡便に自動計
測することができないため、嫌気性発酵槽の状態を直ち
に知ることができないという問題がある。

さらに、■のガスの発生量の低下から検知するものでは
、ガスの発生量の低下が過負荷状態の場合だけでなく、
負荷が低すぎる場合にも生じるなめ、いずれの場合か判
断することができないという間頭がある。

したがって、いずれの負荷検知方法においても人間の判
断にゆだねられる部分が多く、自動的に、しかも機械的
に負荷を検知することが出来ず、嫌気性発酵槽の負荷制
御を行なうこともできないのが現状である。

この発明はかかる従来技術の問題点に鑑みてなされたも
ので、過負荷によるガス発生量の低下が、酢酸塩、！＠
酸塩などメタン細菌の基質を加えても回復しないのに対
し、負荷が低すぎてのガス発生量低下は十分な基質を加
えれば回復するという違いに着目し、簡単かつ自動的に
負荷状態を検知できる嫌気性発酵槽の負荷検出方法およ
び嫌気性発酵槽の負荷制御方法を提供しようとするもの
である。

［課題を解決するための手段］ 上記従来技術が有する課題を解決するため、この発明の
嫌気性発酵槽の負荷検出方法は、嫌気性発酵槽内の負荷
状態を検出するに際し、嫌気性発酵槽内の嫌気性微生物
を含む液からの現状ガス発生速度と、この液に十分な基
質を加えて得られる余剰ガス発生能力に基づくガス発生
速度とを求めた後、これらの比から負荷を検知するよう
にしたことを特徴し、この発明の嫌気性発酵槽の負荷制
御方法は、嫌気性発酵槽の負荷を制御するに際し、前記
現状ガス発生速度と前記ガス発生速度とめ比１．−り検
知された負荷に基づき処理液の流入量を調整するように
したことを特徴するものである。

［作　用コ この嫌気性発酵槽の負荷検出方法によれば、嫌気性発酵
槽内の液のガス発生量を計測するなどして現状ガス発生
速度を求めるとともに、この液に十分な基質を加えて回
復させたときに得られるガス発生量を計測して余剰ガス
発生速度を求めてこれらの比を求めるようにしており、
０〜１の範囲で変化する比が１に近付くと負荷が上昇し
ているとし、０に近くなると嫌気性発酵槽に余力がある
と判断して負荷状態を検知するようにしている。

また、この嫌気性発酵槽の負荷制御方法によれば、負荷
の検出結果を用いて処理液の流入量を調節するようにし
ており、従来難しかった負荷に応じた嫌気性発酵槽の制
御を可能としている。

［実施例コ 以下、この発明の実施例を図面に基づき詳細に説明する
。

第１図はこの発明の嫌気性発酵槽の負荷検出方法を適用
した嫌気性発酵槽の一実施例にかかる概略構成図である
。

この発明が適用される嫌気性発酵槽１は底部に接続され
た廃水供給管２から流入する廃水を嫌気性微生物によっ
て発酵させ、生物反応に伴って発生するメタンなどのガ
スを上部のガス溜め３に集めてガス排気管４により外部
に排出するようになっている。

このような嫌気性発酵槽１に設けられる負荷検出装置１
０は、底部に開口部が形成された負荷検出用のガス発生
槽１１を備えており、ガス発生槽１１が嫌気性発酵槽１
の上部に配置され、はぼ上半分が嫌気性発酵槽１の上に
突き出し、はぼ下半分が嫌気性発酵槽１内に入った状態
で固定されている。

この負荷検出用のガス発生槽１１内の上部には、採泥管
１２の上端部が開口しており、この採泥管１２の下端部
は嫌気性発酵槽１内の底部付近に位置し、途中に介装し
た定流量型の採泥ポンプ１３を介して微生物を含む汚泥
１４をガス発生槽１１に送り込み、嫌気性発酵槽１と同
じ状態でガスを発生させて現状ガス発生速度Ａを調べる
ことができるようになっている。

また、十分な基質を加えた状態でガスを発生させてガス
発生速度Ｂを計測するため、採泥ポンプ１３の出口側の
採泥管１２に薬注管１４が接続されて合流するようにな
っており、この薬注管１４には、メタン細菌の基質であ
る酢酸塩、蟻酸塩などの水溶液を貯留する基質用の薬注
槽１５から薬注ポンプ１６を介して基質が送られるよう
になっている。そして、この薬注ポンプ１６４こは、タ
イマ１７が付設され、予め設定した間隔で間欠的に運転
されるようなっている。

さらに、ガス発生槽１１の上端部には、発生したガスを
排出するためのガス排出管１８が接続しである。

このようなガス発生槽１１で発生したガスの発生速度Ａ
、Ｂを検出するため恒温装置１９内に計測装置２０が設
けられる。

この計測装置２０はマスフローメータ式などのガス流量
計２１と流量記録用の記録計２２とで構成されており、
ガス排出管１８を介して送られるガス発生槽１１からの
ガスを浄化した後、計測するようにしである。

このため恒温装置１９内には、ガス浄化用のアルカリ洗
浄槽２３が設けられ、水酸化ナトリウム水溶液などのア
ルカリ洗浄液を貯留するアルカリ貯槽２４からアルカリ
注入ポンプ２５およびアルカリ注入管２６を介してアル
カリ洗浄槽２３の中間部に送給されるようになっている
。

また、アルカリ洗浄槽２３の底部には、アルカリ排出管
２７が接続され、保持すべきアルカリの量に応じて一旦
上方に立ち上げた後、外部に導出されている。

このようなアルカリ洗浄槽２３には、ガス排出管１８が
導入されて底部付近に開口しており、アルカリ中を通過
して清浄となったガスが上端部に設けられた清浄ガス排
出管２８を介してガス流量計２１に送られた後、外部に
排出されるようになっている。

なお、採泥管１２及びガス発生槽１１の嫌気性発酵槽１
の外部に出ている部分と、ガス排出管１８の外側とに保
温材２９が取付けられている。

また、ガス発生槽１１は、第２図に示すように、嫌気性
発酵槽１の外側部に設置するようにしても良く、この場
合には、全体を保温材２９で覆うようにする。

さらに、ガスによる腐蝕などが問題とならない場合など
には、恒温装置１９及びその内部に設けたアルカリ洗浄
槽２３、アルカリ貯槽２４、アルカリ注入ポンプ２５、
アルカリ注入管２６及びアルカリ排出管２７などのガス
洗浄部分を省略するようにしても良い。

次に、このような負荷検出装置１０の動作とともに、負
荷検出方法について説明する。

（１）　現状ガス発生速度Ａの計測。

この場合には、薬注ポンプ１６を停止した状態にしてお
き、嫌気性発酵槽１の内部から汚泥１４を採泥ポンプ１
３で吸い上げてガス発生槽１１に送り、ガス発生槽１１
の底部から再び嫌気性発酵槽１に戻す。

すると、ガス発生槽１１では、汚泥１４中に含まれるメ
タン細菌などの作用で嫌気性発酵槽１の内部とほぼ同一
の速度でガスが発生する。

このガスはガス排出管１８を経てアルカリ洗浄槽２３に
送られ、ここで、ガス中の炭酸ガスと硫化水素が吸収さ
れ、清浄ガス排出管２８以降の機器の腐蝕を防止すると
ともに、ガスの主成分であるメタンのみ°の発生量を測
定可能とする。

こうして清浄となったメタンのみが清浄ガス排出管２８
からガス流量計２１に送られて流量が計測され、例えば
第３図に示すように、記録計２２で記録され、この流量
から現在の状態の嫌気性発酵槽１内の現状ガス発生速度
Ａが求められる。

（２）　余剰ガス発生能力に基づくガス発生速度Ｂの計
測。

この場合には、メタン細菌などの基質を十分に加えた状
態で測定するためタイマ１７などの設定により薬注ポン
プ１６を運転する。

そして、薬注ポンプ１６の運転と並行して嫌気性発酵槽
１の内部から汚泥１４を採泥ポンプ１３で吸い上げて酢
酸塩や！ｌｌ！酸塩などの基質とともにガス発生槽１１
に送り、ガス発生槽１１の底部から再び嫌気性発酵槽１
に戻す。

すると、ガス発生槽１１では、汚泥１４中に含まれるメ
タン細菌が基質によって回復され、余剰ガス発生能力に
基づく大量のガスが発生する。

このガスはガス排出管１８を経てアルカリ洗浄槽２３に
送られ、ここで、洗浄された後、清浄ガス排出管２８か
らガス流量計２１に送られて流量が計測され、例えば第
３図に示すように、記録計２２で記録され、この流量か
ら十分な基質を加えたときの余剰ガス発生能力に基づく
ガス発生速度Ｂが求められる。

（３）　負荷状態を表わす比：Ａ／Ｂの算出。

こうして嫌気性発酵槽１内の現在の状態の現状ガス発生
速度Ａと、十分な気質を加えたときの余剰ガス発生速度
Ｂとが計測され、これらの比：Ａ／Ｂを求める。

この比：Ａ／Ｂは、０〜１．０の範囲で変化する値であ
り、嫌気性発酵槽１内の嫌気性微生物に余力がある場合
には、この値はＯに近く、余力がなくなると、１．０に
近くなる。

したがって、この比：Ａ／Ｂを用いることで、嫌気性発
酵槽１の負荷状態を知ることができる。

（４）　比：Ａ／Ｂによる負荷制御。

こうして検知することができる嫌気性発酵槽１の負荷状
態により、嫌気性発酵槽１の負荷制御を行う場合にはミ
例えば第４図に示すように、コンピュータなどを用い、
薬注開始前の現状ガス発生速度Ａと、薬注後の余剰ガス
発生能力に基づくガス発生速度Ｂとを電気的に入力する
ようにする。

そして、これらの比Ａ／Ｂを計算し、この値が、例えば
比Ａ／Ｂ＝０．８以下であれば、正常な状態であると判
断して運転を継続するようにし、比Ａ／Ｂ＝０．８以上
の場合には、過負荷状態であると判断し、処理液の流入
量を制限したり、停止したりして過負荷状態によるメタ
ン細菌などの大きなダメージを防止するよう制御する。

なお、負荷状態に基づき、作業者が処理液の流入量など
の調整を行うようにすることもできる。

このように現状のガス発生量とガス発生能力の比を求め
るようにすることで、従来測定が困難であった嫌気性発
酵槽１内の微生物の余力を定量的に把握することが可能
となるとともに、負荷状態を知ることができる。

また、現状のガス発生量とガス発生能力に基づくガス発
生量を自動計測することも可能となり、電気信号として
アウトプットできるので、嫌気性発酵槽の負荷制御を自
動的に行うことができる。

さらに、このような負荷状態を検知することで、嫌気性
発酵槽の運転開始時の微生物の馴養過程において、負荷
を順次高めていく計画を立てる場合の内部状態の把握に
も利用できる。

なお、上記実施例では、ガスの発生量からガスの発生速
度を求めるようにしたが、これに限らず、他の方法で検
出するようにしても良い。

［発明の効果コ 以上、実施例とともに具体的に説明したようにこの発明
の嫌気性発酵槽の負荷検出方法によれば、嫌気性発酵槽
内の液のガス発生量を計測するなどして現状ガス発生速
度を求めるとともに、この液に十分な基質を加えて回復
させたときに得られるガス発生量を計測して余剰ガス発
生速度を求めてこれらの比を求めるようにしたので、０
〜１の範囲で変化する比が１に近付くと負荷が上昇して
いるとし、０に近くなると嫌気性発酵槽に余力があると
判断して負荷状態を検知することができる。

また、この嫌気性発酵槽の負荷制御方法によれば、負荷
の検出結果を用いて処理液の流入量を調節することがで
き、従来難しかった負荷に応じた嫌気性発酵槽の制御が
可能となる。

１：嫌気性発酵槽、２：廃水供給管、３：ガス溜め、４
：ガス排気管、 １０：負荷検出装置、１１：ガス発生槽、１２：採泥管
、１３：採泥ポンプ、１４：薬注管、１５：薬注槽、１
６：薬注ポンプ、１７：タイマ、１８：ガス排出管、１
９：恒温装置、２０：計測装置、２１：ガス流景計、２
２：記録計、２３：アルカリ洗浄槽、２４：アルカリ貯
槽、２５：アルカリ注入ポンプ、２６：アルカリ注入管
、２７：アルカリ排出管、２８：清浄ガス排出管。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図はそれぞれこの発明の嫌気性発酵槽の
負荷検出方法を適用した嫌気性発酵槽の一実施例にかか
る概略構成図、第３図はこの発明の負荷検出方法による
ガス発生量の測定結果を示す説明図、第４図はこの発明
の嫌気性発酵槽の負荷制御方法の一実施例にかかる説明
図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）嫌気性発酵槽内の負荷状態を検出するに際し、嫌
   気性発酵槽内の嫌気性微生物を含む液からの現状ガス発
   生速度と、この液に十分な基質を加えて得られる余剰ガ
   ス発生能力に基づくガス発生速度とを求めた後、これら
   の比から負荷を検知するようにしたことを特徴する嫌気
   性発酵槽の負荷検出方法。
2. （２）嫌気性発酵槽の負荷を制御するに際し、前記現状
   ガス発生速度と前記ガス発生速度との比から検知された
   負荷に基づき処理液の流入量を調整するようにしたこと
   を特徴する請求項１記載の嫌気性発酵槽の負荷制御方法
   。