JPH0268198A

JPH0268198A - メタン発酵反応器

Info

Publication number: JPH0268198A
Application number: JP63216309A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Inatomi; 健一稲富; Mitsuo Maeda; 満雄前田; Satoru Shiono; 悟塩野
Original assignee: SEITAI KINOU RIYOU KAGAKUHIN SHINSEIZOU GIJUTSU KENKYU KUMIAI
Current assignee: SEITAI KINOU RIYOU KAGAKUHIN SHINSEIZOU GIJUTSU KENKYU KUMIAI
Priority date: 1988-09-01
Filing date: 1988-09-01
Publication date: 1990-03-07

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・、メタン生成菌が担体に固定化されたメタ
ン発酵反応器に関するものである。

［従来の技術］従来、メタン発酵は回分式で行われ、その発酵槽内では（Ａ）　　加水分解・酸生成（Ｂ）　　メタン生成の２つの反応が連鎖的に同時に進行している。これらの
過程には、（Ａ）に対しては酸生成微生物、（Ｂ）に対
してはメタン生成菌が重要な役割を果たしている。そし
て、通常のメタン発酵では、このメタン生成菌の増殖速
度が非常に遅いためこの過程が律速となり、メタン発酵
には長期間の日数および大容量の発酵槽が必要とされて
いた。

近年、これらの問題を解決し、高負荷かつ高速でメタン
発酵を行なわせるため、２相式メタン発酵反応器が開発
されている。

すなわち、第１相を酸生成槽、第２相をメタン発酵反応
器としてそれぞれを最適条件で運転することで、高速処
理、小発酵容積を可能にしている。

また、メタン発酵反応器（第２相）の菌体濃度を上げる
ためメタン菌を固定化する方法も同時に取り入れられて
いる。

第３図は上記のシステムに使用されているメタン発酵反
応器（第２相目）の例を示す０図において、（１）は反
応器本体、（２）はメタン菌が固定化された担体、（３
）はガス補集器、（４）は廃液流出口、（５）は基質流
入口である。

この充填塔型メタン発酵反応器は、種菌として下水処理
槽の汚泥を反応器本体に入れ、有機酸で長時間馴養させ
て担体（２）にメタン菌を付着させた後、有機酸（主に
酢酸）を含んだ基質を基質流入口（５）から上方向に供
給して、メタン発酵を行わせるものである。担体（２）
には、れんが、スラグ、繊維などが用いられており、ま
た生成ガスは担体（２）を抜けて塔上部のガス補集器（
３）に集められ、気液分離される。（メタン生成菌の増
殖特性と高速度メタン化の試み：西尾、永井、広大、発
酵、発酵工学第６４巻第３号１９８−２００．１９８６
参照）。

［発明が解決しようとする課！！！］上記の充填塔型メタン発酵反応器においては、担体く２
）に固定化される有機酸発酵用メタン菌は、多種類のメ
タン菌を有機酸で馴養することにより得られており、メ
タン菌自体の有機酸資化能力はあまり高くなく、メタン
発酵に長時間を要し、また大容盟の反応器本体を用意し
なければならないといった問題点があった。

この発明は、上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、有機酸からの高効率なメタン発酵を行うこ
とができるメタン発酵反応器を得ることを目的とする。

［課題を解決するための手段］この発明に係るメタン発酵反応器は、酢酸からメタンを
生成するメタノスリックス（ＭｅｔｈａｎｏｔｈｒｉＸ
）が固定化された担体が反応器本体に入れられたもので
ある。

［作用］この発明におけるメタン発酵反応器は、反応器本体内に
流入した基質を担体に固定化されたメタノスリックス（
Ｍｅｔｈａｎｏｔｈｒｉｘ）属のメタン菌によりメタン
に転換する。

［実施例］まず、メタン発酵反応器の原理を説明すると、通常のメ
タン菌のメタン生成基質には、水素／ＣＯ，、ギ酸、酢
酸およびメタノールなどが上げられるが、この中で、下
水処理などのメタン発酵反応器では、メタンの約７０％
が酢酸に由来すると言われている（西尾間道・永井史部
：発酵工学会誌第６４巻３号１９８６参照）、その理由
は、メタン発酵反応器中のメタン菌以外の微生物により
、メタン発酵反応器中で生じた有機酸（プロピオン酸、
乳酸）はほとんどが酢酸に変化するためである。

したがって、第２相目のメタン菌としては酢酸を高率で
メタンに変換できる菌が最も必要である。

この酢酸資化速度を指標にメタン菌を検索したところ、
高い酢酸資化能がある菌としてメタノサルシナ（Ｍｅｔ
ｈａｎｏｓａｒｕｅｉｎａ）属とメタノスリックス（Ｍ
ｅｔｈａｎｏｔｈｒｉｘ）属とを見出した。

しかし、酢酸からのメタン生成能を比較すると、第２図
に示すようにメタノスリックス属がメタノサルシナ属よ
りもメタン生成能力が高いことが判った。

次に、この発明の実施例を図について説明する。

第１図はこの発明の一実施例を示す断面図であり、図に
おいて（１０）は横置の反応器本体、（１１）はメタノ
スリックスが固定化された多孔性セラミックス、（１２
）は基質流入口、（１３）は廃液流出口、（１４）はメ
タンガス排出口である。

上記のように構成されたメタン発酵反応器においては、
基質が基質流入口（１２）から流入し、反応器本体（１
０）内を水平方向に流れる。その途中、基質はメタノス
リックスによりメタンガスに転換され、そのガスはメタ
ンガス排出口（１４）から外部に放出される。なお、反
応器本体（１０）は横置であるので、ガス放出面積は大
きく、メタンガスはスムースに放出される。

次にこの発明の具体的実施例を説明すると、厚さ５ｍｍ
のアクリル樹脂で作製した長さ５０ｃｍ、直径１３ｃｍ
の円塔型反応器本体（１０）の上部（ガス排出口（１４
）付近）を取りはずし、反応器本体（１ｏ）の中にセラ
ミックスからなる担体（１１）を充填した。

その担体（１１）は吸水率３８％、気孔率５１％、比重
１．４８、細孔平均径９８μ論、細孔容量比０．３３の
緒特性を有し、形状は５ｍｍＸ５１鋤×５ｍ−の立方体
であり、この担体（１１）を約５ｋｇ、体積で３．５１
、個数で約１万個を反応器本体（１０）内に充填した。

そのときの反応器本体（１０）の上部の空間は約２１で
ある。

メタノスリックスの担体（１１）に対する固定化には、
５１の液体基質で３０日問培養したメタノスリックスを
計２０１反応器本体（１０）内に１日１１の割合で流入
することによりなされた。この結果、メタノスリックス
は、担体（１１）の表面を覆う形で固定化され、菌体濃
度は２０ｙ／ＩＩであった。

メタン連続発酵は反応器本体（１０）に基質負荷として
酢酸ナトリウムを５０　／　１／　ｄａｙ与えて行った
。

他の発酵条件は、３７℃−４０℃、基質のｐＨは７．０
−７．２．０Ｄ＝０、ＯＲＰ値は一２００〜２５０曽Ｖ
　であった、この条件でメタン発酵を１０日間行ったと
ころ、基質消費速度４０　ｇ／ｌ／ｄａｙ　、除去率８
０％、メタン生成速度５００　＋ａｍｏ１／１ｏｄａｙ
、メタン生成率９０％以上のそれぞれの結果が得られた
。

なお、この発明のメタン発酵反応器は、下水処理だけで
なく、産業廃棄物等のメタン発酵にも適用できる。

［発明の効果］以上説明したように、この発明のメタン発酵反応器は、
酢酸からメタンを生成するメタノスリツクス（Ｍｅｔｈ
ａｎｏｔｈｒｉｘ）が固定化された担体を反応器本体に
入れたことにより、高効率で有機酸をメタンに転換する
ことができるという効果がある。

【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図、第２図はメ
タン生成菌のメタン生成量と酢酸減少量との関係を示す
関係図、第３図は従来のメタン発酵反応器の一例を示す
構成図である。図において、（１０）は反応器本体、（１１）は担体で
ある。なお、各図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。日数１ｏ　　反に券奎俸１１　　　相１体

Claims

【特許請求の範囲】

酢酸からメタンを生成するメタノスリックス（Ｍｅｔｈ
ａｎｏｔｈｒｉｘ）が固定化された担体が反応器本体に
入れられたことを特徴とするメタン発酵反応器。