JPH02268897A

JPH02268897A - 二相式メタン醗酵法

Info

Publication number: JPH02268897A
Application number: JP1092248A
Authority: JP
Inventors: Iwao Nakano; 中野　巌
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1989-04-11
Filing date: 1989-04-11
Publication date: 1990-11-02

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】（イ）　産業上の利用分野この発明は、乙類焼酎生産工程中の蒸溜廃液、ビール工
場に於ける酵母を含んだ洗浄排液、豆腐製造工程の絞り
水等の食品工場濃厚廃液の処理に関するもので、有機物
濃度１０．０００〜１００゜０００ｍｇ／Ｌ、　Ｓ　Ｓ
　１０００ｍｇ／Ｌ以上〜数万ｍｇ／Ｌに及ぶものを、
ＳＳをスラッジとして別に取り除く事なく、多量の希釈
水を用いる事なく嫌気性菌により醗酵させて、高濃度廃
液の処理を可能にし、更に多量に生成されるバイオガス
の成分中のメタンガス比率を６５〜７０％迄あげ、良質
の燃料として使用出来る等、食品産業上にセ■益をもた
らす発明である。

（ロ）　従来の技術上向流嫌気汚泥床法によるメタン醗酵槽、即ち（４）の
ＵＡＳＢ槽は、無攪拌・グラニユール菌と言う特長を有
するものである。然し無攪拌である事と菌体をグラニユ
ール化して高濃度のＭＬＳＳを保持し、高速でメタン醗
酵出来る事を目的とする反面、Ｉ　ＯＯＯｔａｇ／Ｌ以
上のＳＳを有する有機廃液に対してはそのＳＳの為、グ
ラニユール菌が粘着或いは固定化し、生成ガスによる緩
やかな揺動攪拌が阻害され機能を失うと言う大きな欠点
力・あった。

その為タイ国蒸溜酒製造所に於いて、ＵＡＳＢ法の開発
国オランダのエズミル　エンパイロチック社が我が国焼
耐蒸溜廃液に似た、タイ式蒸溜酒蒸溜廃液をＵＡＳ　Ｂ
法によりメタン醗酵処理をしようとして失敗した。

この失敗を教訓に我が国では、サラポロビール静岡工場
に於いてＵΔＳＢ槽の前に酸醗酵槽及び凝集沈降槽を設
け、ＵＡＳＢ槽への流入ＳＳを１０００　ｍｇ／Ｌ以下
に押さえる方法が採られた。

詳しく述べると、ＵＡＳＢ槽の前段に中温醗酵による滞
留日数−日の酸醗酵槽を設け、その排出液のＳＳを凝集
沈降槽によって沈降分離して除去し、ＬＩＡＳＢ槽流入
のＳＳを１０　Ｑ　Ｏｍｇ／Ｌ以下に押さえた。この為
ＵＡＳＢ槽の運転は一応成功したが、今度は一日滞留と
言う大きさの酸醗酵槽の為、酸醗酵時特有の悪臭が発生
した。その理由は中温醗酵に於ける基質の分解速度は、
有機物濃度５００００　ａ＋ｇ／Ｌ位の有機物で４日以
上を必要する為で、１〜２日の基質分解では猛烈な悪臭
が発生する。

亦中温で僅か一日滞留日数である酸醗酵槽の排出液は、
固型物ＳＳの可溶化の比率は低く、その為凝集沈降槽で
沈降分離する必要が生じた、然し沈降したＳＳは引き抜
いて脱水する必要があり、その量はサラポロビールの場
合、投入廃液量の３０％にも及びこれを脱水する脱水設
備が余分にいる事は勿論のこ事、その沈降ＳＳの悪臭に
よる二次公害が問題になってしまった。

亦、−日滞留式の小型酸醗酵槽から生成吐出するバイオ
ガスは未だ殆どが、炭酸ガス・水素・アンモニアガスの
為、脱臭装置による脱臭後大気放出か、ブタン・プロパ
ンガス等を加えて燃焼させる必要があった。これが従来
の技術である。

（ハ）　発明が解決しようとする問題点この発明は、先
ず前段の一日滞留式小形酸醗酵槽から出る悪臭及と酸醗
酵槽排出液中の１０００ｍｇ／Ｌ以上の濃度を有するＳ
Ｓを問題の第一とし、次に＃集沈降槽で多量に８８分を
沈降分離さすために必要とする脱水工程とｓｓより発生
する悪臭による二次公害を第二の問題点とした。

亦、酸醗酵槽からの吐出ガスの処理法を第三の問題点と
している。

（ニ）　問題点を解決しようとする手段問題点を解決す
る為の本発明を、図面に基づいて説明する。

先ず（１）の前段酸醗酵の容量を高温醗酵で２〜３日、
中温醗酵で４〜６日の滞留日数に拡大する。基質の分解
菌は、先ず高分子有機質を低分子中間生成物即ち、アル
コール・有機酸・有機塩に分解し、多量の水素とメタン
とを１ｌｌＩｉ［する。亦、代謝生成物として炭素ガス
を多量に発生する。

通性の嫌気性菌、即ち基質の分解菌による生成物や代謝
生成物は全て酸性を有し、酸醗酵槽内の汚泥・有機物等
をすみやかに酸性にする。従って第一段階の分解醗酵を
酸性分解或いは酸性醗酵と言う。そうして酸性醗酵した
を機物嫌気汚泥は粘性を呈し、灰色を帯びて、猛烈な悪
臭を発する。

農産物のメタン醗酵に於ける酸醗酵の期間は、多くの研
究・実験の結果、前記の如く高温醗酵で２日位、中温醗
酵で４日位とされている。

この基質の分解菌即ち通性の嫌気性菌は絶対性嫌気性菌
（メタン菌）と共に醗酵槽内に同棲しているので次の段
階として、メタン菌が中間生成物や代謝生成物を炭酸ガ
ス（ＣＯ７）メタン（ＣＨ，）アンモニア（Ｎ　Ｈｓ）
に分解する。この多量に出るメタンをさして第二段階の
醗酵をメタン醗酵と呼ぶそうして炭酸ガスとメタンガス
は生成ガスとして吐出されるが、アンモニアは強アルカ
リ性の亜硝酸アンモニウム（Ｎ　Ｈ、Ｎ　Ｏ２）の形を
採って嫌気汚泥中に残り、第一段階の酸性を中和しｐＨ
を押し上げ６．８〜７．６のメタン菌生存に必要な弱ア
ルカリ性の環境を作る。従ってメタン菌による分解を”
アルカリ性分解”或いは嫌気的アルカリ性醗酵、即ちメ
タン醗酵と呼ぶ。この状態に至る迄の経過日数は、高温
醗酵で２〜３日目位で、中温醗酵で５〜６日目位である
。従って前段醗酵槽の容量は高温醗酵で２〜３日、中温
で４〜６日が必要で、これだけの容量があれば第一の問
題点であった悪臭はメタン化して全く出ない。亦基質の
分解も充分行き届いて、醗酵槽排出液のＳＳは殆ど可溶
化されている。

次に凝集沈降槽の代わりに（２）の嫌気汚泥分離用・好
気性加圧浮上装置を設けて茅二の問題を解決した。

（２）の嫌気汚泥分離用・好気性加圧浮上装置は「特許
出願番号１−２４２８７Ｊ発明の名称「メタン醗酵槽排
出液の嫌気汚泥分離用・好気性加圧浮上装置」で説明し
た如く構成された装置である。元来、メタン醗酵槽脱離
液の固液分離には沈降分離と浮上分離とがあるが、メタ
ン菌を含む嫌気汚泥等のＭＬＳＳ−３Ｓ分は、軽（て流
亡性に富んで居り、沈降分離法より加圧浮上分離法の方
が処理法として勝れている。

事実、実施例によると乙類焼酎蒸溜廃液のメタン醗酵液
を凝集加圧浮上分離した処、５５２００ｍｇ／Ｌ以下と
言う成績を常時得る事が出来た。亦沈降槽方式の様に脱
水機の設備が要らず、浮上分離汚泥は再嫌気化して前段
醗酵槽（１）に返送汚泥（１３）として返せるので脱水
工程と、この工程で出る悪臭の問題を解決し、更に（４
）のＵＡＳＢ槽に供給する液のＳＳを許容限度１０００
−ｍｇ／Ｌ以下の２００　ｍｇ／Ｌにする事が出来た。

最後に第三の問題点の解決の手段について述べる。この
処理技術については、既に［特許出願番号１−２３４２
６Ｊ発明の名称［二相式メタン醗酵装置に於ける酸性醗
酵槽生成ガスの処理装置」で述べている技術であるが、
この処理技術により（４）のＵＡＳＢ槽には（３）の混
合弁で（１）の前段醗酵槽から吐出するバイオガス（８
）と（２）の嫌気汚泥分離用・好気性加圧浮上装置から
出る分離清６ｉ液（７）とを混合させて、ノイイオガス
混合液（９）として（１０）の分布吐出装置で流入させ
、平均に分布を行い、槽下部スラッジベツド（５）に居
るグラニユール菌をよ（揺動攪拌する。この際分布され
る（９）のノイイオガス混合液は、前段醸酵槽のバイオ
ガスを含んだ気泡水である為、ＵＡＳＢ槽の形状は従来
の平底浅型槽から平底深型槽に改良しても充分上向流を
保つ事が可能となった。

亦加温についても、蒸気直投入による乱攪拌が起こらな
い様に（６）の加温用混合弁を設け、（８）のバイオガ
スを加温して必要な熱間供給を行う事に成功した。

次に探検の効果を述べると、焼酎蒸溜廃液をメタン醗酵
させた場合、テストプラントの槽が探検になる程、ｐＨ
の過度の上昇が押さえられた。特に麦焼酎蒸溜廃液の場
合、浅型槽ではｐＨが８を超え次第に醗酵状態が悪（な
ったが、深型槽に変えると二酸化炭素の溶解度が増加し
て、浅型槽の場合よりｐＨ値が低くなり、目標値のｐ　
Ｈ７，０〜７．６を保つ事が出来た。

（ホ）　作用及び効果蒸溜酒の蒸溜廃液の如（、高濃度の有機物、高濃度の浮
遊物質、或いは固型物を有する廃液のメタン醗酵にＵＡ
ＳＢ法を通用する事は非常に難しく、前述の如＜　Ｕ　
Ａ、Ｓ　Ｂ法の開発国オランダのユズミル。エンパイロ
チック社も二相式によるｔＪＡＳ　’Ｂ法を採用したが
、設計に誤りがあり失敗している。

本発明は、先ず前段醗酵槽で充分基質の分解を行った後
、メタン醗酵に移った状態で醗酵液の排出を行って、 ■　酸性醗酵独特の強い悪臭の噴出を防止し、悪臭公害
を阻止する効果をあげた。

■　前段醗酵槽の生成ガスは、従来の如く脱臭装置で槽
外処分する事なく、後段の探検型ＵＡＳＢ槽に注入して
、メタンガス含有率６５〜７０％の良質のバイオガスと
なし、ガス量も従来のＵＡＳＢ法の３０％アップとする
事が出来た。

実施例より乙類焼酎減圧蒸溜廃液１ｍ”より平均約７０
ｍ３のバイオガスが吐出する効果があがった。

■　亦（２）の嫌気汚泥分離用・好気性加圧浮上装置の
作用により、沈降スラッジの脱水の必要はなく、引き抜
きＳＳによる悪臭公害を防ぐばかりでな（浮上汚泥は再
嫌気化後、前段醗酵槽（１）に返送するので、実施例よ
り分離清澄液のＳＳ濃度は確実に２００　ｍｇ／Ｌを切
る事が出来た。

■　次にバイオガス混合液を流入可能としたのでＵＡＳ
Ｂ槽の探検化が可能となり、乙類焼酎減圧蒸溜廃液のメ
タン醗酵時に起きるｐＨ８を超え、高ｐＨ化によるメタ
ン醗酵の阻害を押さえる事が出来、良好な醗酵維持に大
きな効果があった。

【図面の簡単な説明】

第一図は、本発明に冠する装置のフロシートである。第一図前段醗酵槽嫌気汚泥分離用・好気性加圧浮上装置混合弁ＵＡＳＢ槽（上向流嫌気汚泥床槽）スラッジベツド加温用混合弁分離清澄液バイオガスバイオガス混合液分布吐出装置原液槽原液ポンプ返送汚泥前段醗酵槽脱離液加温用蒸気メタンンガス含有量６５〜７０％の生成ガスＵＡＳＢ槽醗酵脱離液ＵＡＳＢ槽上部固液分離装置

Claims

【特許請求の範囲】

投入原液を高温醗酵で２〜３日間、中温醗酵で４〜６日
間、滞留可能な容量を有する前段醗酵槽（１）を第一相
とし、中間に醗酵脱離液を固液分離して、分離ＳＳと分
離嫌気汚泥を返送する役目を担っている嫌気汚泥分離・
好気性加圧浮上装置（２）を配置し、その分離清澄液（
７）と（１）の前段醗酵槽より吐出されるバイオガス（
８）を（３）の混合弁で混合後、第二相の上向流嫌気汚
泥床法によるメタン醗酵槽即ち（４）のＵＡＳＢ槽の底
部に分布流入させると共に、（４）のＵＡＳＢ槽の形状
を浅型平底槽から深型平底槽に改良した。以上で構成さ
れた装置。