JPH0311835B2 - - Google Patents
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- JPH0311835B2 JPH0311835B2 JP62236192A JP23619287A JPH0311835B2 JP H0311835 B2 JPH0311835 B2 JP H0311835B2 JP 62236192 A JP62236192 A JP 62236192A JP 23619287 A JP23619287 A JP 23619287A JP H0311835 B2 JPH0311835 B2 JP H0311835B2
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- acid
- reactor
- methane
- fermentation reactor
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
- Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel
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- Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)
- Treatment Of Sludge (AREA)
Description
（産業上の利用分野）
本発明は、メタン発酵方法に関するものであ
り、更に詳細には、各種有機廃水を効率良く嫌気
的に処理する方法に関するものである。 したがつて、本発明は農産製造、水産製造、蓄
産製造、醸造工業等の産業廃水のほか、屎尿、畜
産廃棄物、各種下水等の生活廃水を処理する技術
として重要である。そのうえ、メタン製造又は各
種有機酸の製造にも本発明は有利に利用すること
ができる。 （従来の技術） 酸発酵リアクターとメタン発酵リアクターを用
いる下水ないし廃水処理システム、つまり２相式
（又は２槽式）メタン発酵システムとしては、従
来、第２図に示したようなシステムが知られてい
る。 すなわち、第１槽にあたる酸発酵リアクター２
１おいては、運転水温を30〜37℃、または55℃程
度に保ち、廃水貯槽２３に貯留した処理対象廃水
を廃水ポンプ２４によつて、パイプ２７を介して
酸発酵リアクター２１に供給し、有機物負荷量や
滞留時間をコントロールしながら酸発酵リアクタ
ー内の有機酸生成細菌によつて供給廃水に含まれ
る炭水化物、蛋白質、油脂等の有機物を酢酸、プ
ロピオン酸、酪酸、吉草酸等の低級有機酸に転換
させた後、パイプ２８を介してメタン発酵リアク
ター２２に送り、メタンを生成させ、これを排出
２６から取り出すことにより処理対象廃水に含ま
れる有機物を除去し、処理済の廃水をパイプ２９
から流出せしめる廃水処理方法である。 しかしながら、本発明のように酸発酵リアクタ
ー２１のPH制御を行う例はなく、まして、メタン
発酵リアクター２２において容易にメタン化され
る酢酸、酪酸を多く生成させ、メタン化速度のお
そいプロピオン酸の生成を抑制するための操作、
制御を行うことは全く行われていない。また、酸
発酵リアクターからの流出処理水を特定量該リア
クターに返送する工程と上記PHコントロール工程
との有機的結合については、その示唆すら存在し
ない。 また、同じく２相式メタン発酵システムにおい
て、特に副生する有害物質である硫化水素の排除
に着目したシステムとしては、従来、第３図に図
示したようなシステムが知られている。 すなわち、廃水を貯留沈殿池３１に導き、水質
の均等をはかり、比較的大きな懸濁固形物を除い
た後、廃水ポンプ３６でパイプ３９を介して酸発
酵リアクター３２に流入させ、殿粉、糖その他の
有機物を可溶化させ、有機酸に転換させると同時
に廃水に含まれる無機態の硫黄（SO4−Ｓなど）
を硫化水素（H2S）に転化させる。転化された
H2Sの一部は、酸発酵リアクターで発生する
CO2、その他のガスと共に揮散し、酸発酵リアク
ター排気管４５を経て、槽外に排除されるが、そ
のままではメタン発酵リアクター３５におけるメ
タン生成菌の活性を阻害するので、その前に酸発
酵リアクター流出水をパイプ４０を介して曝気塔
３３の上部から流下させ、ブロワー３８によつて
送気される空気と接触・曝気させて水に溶解して
いるH2Sを排気管４６から排除してメタン生成菌
の活性阻害を防止するのである。 脱気塔３３からの流出液は、パイプ４１を介し
て希釈タンク３４に送られて、該タンクにおいて
希釈パイプ４４から送られてくる希釈水によつて
希釈される。希釈された流出液は、中間ポンプ３
７を介してパイプ４２を通つてメタン発酵リアク
ター３５に送られ処理され、生成したメタンは排
気管４７から排出され、処理済の液体を流出管４
３から取り出すのである。 しかしながら、本発明のように、曝気塔やブロ
ワ等の付帯設備を設けることなく、処理水の返送
とPHコントロールの有機的結合によつてH2Sを排
除することについては何の開示もないし、まして
やこのような有機的結合によつて酸発酵における
有機酸の生成の制御をも同時に実施できる点につ
いては示唆すらない。 （発明が解決しようとする問題点） 以上述べたように従来より知られているメタン
発酵システムによれば、有機酸生成コントロール
という面からみると、リアクターに多くの有機物
を負荷させ、その処理能力を向上させようとすれ
ば、酸発酵リアクターにおいて多量のプロピオン
酸が生成してしまい、メタン発酵リアクターにお
ける処理能力が大巾に低下し、工業的に大量処理
することができない。 他方H2Sの排除という面からみると、従来法に
よつてH2Sを排除するためには、酸発酵リアクタ
ーにおける有機物負荷量を低く抑えなければなら
なず、したがつてその分大きな容積が必要とな
る。また、曝気塔ブロワその他の付帯設備が必要
であるため建設規模も大きくならざるを得ず。し
たがつて建設コストが増大するのみでなく付帯設
備を運転するための運転コストも更に付加され、
結局、この方法も経済的な工業的大量処理法では
ない。 このように、従来既知の廃水処理システムで
は、大量の有機廃水をコンパクトな設備で工業的
に能率よく処理することはできない。 ましてや、同一の処理によつて、有機酸生成コ
ントロールとH2Sの排除とを同時に且つ工業的に
行う点については、従来既知の技術は示唆すらす
るものではない。 （問題点を解決するための手段） 本発明は上記した問題点を一挙に解決する目的
でなされたものである。 そこで各方面から研究した結果、メタン発酵リ
アクター内でメタン化され易い有機酸は酢酸、酪
酸等であつて、プロピオン酸はメタン化され難
く、したがつて、酸発酵リアクター内では有機酸
の内特にプロピオン酸の生成は抑制する一方で酢
酸や酪酸を多量に生成せしめることが必要である
が、そのためにはリアクター内のPHを適切域に調
整すれればよいことが判明した。 そして、後記するところ及び実施例からも明ら
かなように該PH域としては4.8〜6.3、好ましくは
5.0〜5.8であり、しかもそれと同時にSO4−Ｓを
H2Sに効率よく変換できることをも併せて発見し
た。 そして、酸発酵リアクターにおいて、特に高有
機物負荷運転を行なつて工業的に大量の汚水を処
理するに当つて、上記PH調整を効率よく且つ正確
に実施する方法について更に鋭意研究した結果、
アルカリ剤の添加による直接的PHコントロールの
みでは所期の目的が達成されず、更に、酸発酵リ
アクターから流出する処理水を処理対象廃水に返
送、循環せしめることが必要であり、しかもその
量が処理対象廃水の0.5〜30倍であることを新規
につきとめ、本発明の完成に到つたのである。つ
まり、本発明は２槽式メタン発酵法において酸発
酵リアクター内のPHを4.8〜6.3に調整し、しかも
リアクターから流出する処理水を処理対象廃水量
の0.5〜30倍量の範囲で返送、循環せしめ、アル
カリ添加と相まつて、TOC負荷が５Kg／m3・日
以上という高負荷運転の場合でもほぼ一定値、例
えば±0.1の範囲内で正確にPHを調整し、以つて、
プロピオン酸の生成を抑制しつつ他の有機酸を多
量に生成せしめ、同時にSO4態硫黄を硫化水素に
効率よく転化せしめることを可能にしたものであ
る。 したがつて本発明によれば、同一の処理を行う
ことによつて、有機物を可溶化してメタン発酵し
やすい有機酸のみを生成せしめると同時に、SO4
−Ｓの除去をも行うことができ、異質の効果を同
時にしかもきわめて低コストで効率よく行うこと
ができる。 以下、本発明を、添付図面を参照しながら詳述
する。 第１図に参照されたい。第１図は本発明方法を
実施するのに適した装置の１実施例である。処理
対象廃水は廃水貯槽５に貯えておき、廃水ポンプ
７で連続してミキサー４に供給し、循環配管１７
からの返送処理水と混合したうえ、PH指示調節計
１０でPHを計測し、所定のPHになるようPH指示調
節計１０に連続するアルカリポンプ９でアルカリ
タンク６に貯えた10％ないし20％NaOH液をア
ルカリ供給管１８より添加してPH調整を行い、水
頭差によつて酸発酵リアクター１に流入させて処
理を行わせる。リアクターのPHはリアクター流出
部に設けたPH指示警報計１１によつて測定する。
循環処理はサージタンク３を介して循環ポンプ８
によつて行い。その水量は処理的対象廃水量の
0.5〜30倍量とするのが好ましい。 酸発酵リアクター１において、大容量のリアク
ターを用いて高負荷処理を行うに際して、従来の
ように一過性の通液方式を行つたのでは滞留時間
が長く、応答速度が遅いために正確なPHコントロ
ールができなかつたのであるが、本発明にしたが
つてアルカリ剤添加に循環処理水の返送工程とを
有機的に結合することにより、処理水のリアクタ
ー内で滞留時間（通常は12時間程度）の長期化に
起因するリアクター内でのPH勾配の形成が抑制さ
れ、その結果、PHが迅速且つ正確に所定値に調節
される。更にまた、処理水を循環せしめることに
よつて、補給するアルカリ量も軽減することがで
きる。 このように処理を行うことによつて、酸発酵リ
アクター内において生成するメタン発酵困難な有
機酸であるプロピオン酸の量を抑制し、メタン化
し易い酢酸、酪酸等の生成割合を増大させて、メ
タン発酵の能力を向上させ、以つて廃水を効率よ
く処理することができる。このために、PHを上記
した特定域内に調整することが必要なのである。 それと同時に上記構成を採ることによつて、処
理対象廃水に含まれるSO4−硫黄を硫化水素に転
機せしめ、これを排気管１９から系外に排出し、
メタン発酵を阻害する硫化水素を除去した廃水の
みをメタン発酵リアクター２に送り、能率よく廃
水処理することも同時に実施できる。このために
も、PHの特定域に調整する必要があるのである。
特に、処理水を循環せしめることによつて、PHの
調節のみならず、リアクター１内で発生したH2S
のほかCO2等の気体の酸発酵リアクター排気管１
９からの排気を促進することができる。なお、PH
調整に使用するアルカリとしては、アルカリであ
ればすべてのものが使用できるが、スケールの発
生を避けるためにCa、Mgは使用しない方が好ま
しい。 酸発酵リアクターとしては、有機酸生成菌固定
床からなるリアクター等従来既知のものが適宜使
用され、その使用態様も水温30〜37℃で行う等常
法にしたがつて行えばよい。例えば有機酸生成菌
としては、Clostridium属菌（C.
formicoaacetium，C.butyricum ATCC 6014，
C.thermoacetium，C.thermocellum，C.
thermohydro−sulfuricumその他）；
Lactobacillus属菌（L.casei IFO 3914、L.
brevis IFO 13109 その他）；Propioni−
bacterium属菌（P.arabinococcus，P.
pentosaceum ATCC 4875 その他）；
Ruminococcus属菌（R.albus，R.flavofaciensそ
の他）；Thermonaerobium属菌（T.brockiiその
他）；Sarcina属菌（S.maxima，S.ventriculi，S.
lutea ATCC 7468 その他）等が単用又は併用
されるし、活性汚泥、その他の常用されている菌
体、酸発酵リアクターから取り出した菌体等常法
が広範囲且つ自由に使用することができる。 このようにして酸発酵リアクター１で処理さ
れ、有機物をメタン化しやすい有機酸に分解し且
つSO4−Ｓが除去された（しかも液中にメタン発
酵に有害なH2Sを含まない）処理水は、酸発酵リ
アクター流出管１４を経てサージタンク３に導入
される。サージタンク３において、処理水の１部
は循環配管１７を経てリアクター１に返送し、残
りはサージタンク流出管１５を通つてメタン発酵
リアクター２に送入し、メタン生成菌による生物
床を利用する等常法にしたがつて処理し、発生し
たメタンはメタン発酵リアクター排気管２０から
取り出し、処理済の液体は流出管１６から取り出
して廃水処理を終了するのである。 以下、本発明を実施例について更に詳述する。 実施例 １ 第１図に図示した装置を用い、酸発酵リアクタ
ーとしては５容の固定床型のタイプのものを３
セツト用意し、PHをそれぞれ異にした３系列によ
つて廃水を処理した。 処理対象廃水としては、グルコースとコーンス
テイープリカーとを次の割合で水道水に溶解した
ものを使用した（グルコース：コーンステイープ
リカー3.5ｇ：22.8ｇ／又は11.9ｇ：17.6ｇ／
としてＣ／Ｎ比を変えた）。酸発酵リアクターの
水温は、30℃又は37℃に維持し、循環処理水の返
送水量は混合液のリアクター内での流速が約0.7
ｍ／ｈとなるように調整した。 有機酸物負荷量は処理の結果が定常状態と示す
ように一定期間毎に増加させてTOC（有機炭素）
負荷量を増大させながら、原水（未処理水）と処
理水についてTOC量、有機酸を測定し、原水
Ｃ／Ｎ比、リアクターPH、並び、TOC負荷量の
条件に照合して生成する有機酸の種類とその組成
割合の状況について第４図の結果を得た。 第４図の結果から明らかのように、PHを6.3以
下に保つたリアクターの処理水に含まれる全有機
酸にしめるプロピオン酸の割合は、低くなり、ま
たPHが４或はそれ以下のリアクター処理水に含ま
れる有機酸では乳酸のしめる割合が顕著に大とな
つている。 従つて、酸発酵リアクターのPHを特に4.0〜5.8
（望ましくは4.8〜5.8）の範囲に保つことにより
メタン生成に有効な低級有機酸を生成させること
が明らかである。 実施例 ２ 第１図に図示した装置を用い、酸発酵リアクタ
ーとしては、５容及び20容の固定床型のタイ
プのものを各３セツト用意し、PHをそれぞれ異に
した（又はPH無調整）３系列によつて廃水を処理
した。 処理対象廃水としては５リアクターについて
は実施例１と同じ組成の調製廃水を使用し、20
リアクターについては殿粉：CSLの比が14.4ｇ：
22.8ｇ／の調製廃水を使用した。酸発酵リアク
ターの運転水温は30℃又は37℃に維持し、循環処
理水の水量は、混合液のリアクター内の流速を約
0.7ｍ／ｈとなるように調整した。廃水の供給量
を一定期間毎に増加させてTOC（有機炭素）負荷
量を増大させながら、原水（未処理水）と処理水
について全硫黄およびSO4−態硫黄を分析して除
去効果を調べ、下表に示す結果を得た。
り、更に詳細には、各種有機廃水を効率良く嫌気
的に処理する方法に関するものである。 したがつて、本発明は農産製造、水産製造、蓄
産製造、醸造工業等の産業廃水のほか、屎尿、畜
産廃棄物、各種下水等の生活廃水を処理する技術
として重要である。そのうえ、メタン製造又は各
種有機酸の製造にも本発明は有利に利用すること
ができる。 （従来の技術） 酸発酵リアクターとメタン発酵リアクターを用
いる下水ないし廃水処理システム、つまり２相式
（又は２槽式）メタン発酵システムとしては、従
来、第２図に示したようなシステムが知られてい
る。 すなわち、第１槽にあたる酸発酵リアクター２
１おいては、運転水温を30〜37℃、または55℃程
度に保ち、廃水貯槽２３に貯留した処理対象廃水
を廃水ポンプ２４によつて、パイプ２７を介して
酸発酵リアクター２１に供給し、有機物負荷量や
滞留時間をコントロールしながら酸発酵リアクタ
ー内の有機酸生成細菌によつて供給廃水に含まれ
る炭水化物、蛋白質、油脂等の有機物を酢酸、プ
ロピオン酸、酪酸、吉草酸等の低級有機酸に転換
させた後、パイプ２８を介してメタン発酵リアク
ター２２に送り、メタンを生成させ、これを排出
２６から取り出すことにより処理対象廃水に含ま
れる有機物を除去し、処理済の廃水をパイプ２９
から流出せしめる廃水処理方法である。 しかしながら、本発明のように酸発酵リアクタ
ー２１のPH制御を行う例はなく、まして、メタン
発酵リアクター２２において容易にメタン化され
る酢酸、酪酸を多く生成させ、メタン化速度のお
そいプロピオン酸の生成を抑制するための操作、
制御を行うことは全く行われていない。また、酸
発酵リアクターからの流出処理水を特定量該リア
クターに返送する工程と上記PHコントロール工程
との有機的結合については、その示唆すら存在し
ない。 また、同じく２相式メタン発酵システムにおい
て、特に副生する有害物質である硫化水素の排除
に着目したシステムとしては、従来、第３図に図
示したようなシステムが知られている。 すなわち、廃水を貯留沈殿池３１に導き、水質
の均等をはかり、比較的大きな懸濁固形物を除い
た後、廃水ポンプ３６でパイプ３９を介して酸発
酵リアクター３２に流入させ、殿粉、糖その他の
有機物を可溶化させ、有機酸に転換させると同時
に廃水に含まれる無機態の硫黄（SO4−Ｓなど）
を硫化水素（H2S）に転化させる。転化された
H2Sの一部は、酸発酵リアクターで発生する
CO2、その他のガスと共に揮散し、酸発酵リアク
ター排気管４５を経て、槽外に排除されるが、そ
のままではメタン発酵リアクター３５におけるメ
タン生成菌の活性を阻害するので、その前に酸発
酵リアクター流出水をパイプ４０を介して曝気塔
３３の上部から流下させ、ブロワー３８によつて
送気される空気と接触・曝気させて水に溶解して
いるH2Sを排気管４６から排除してメタン生成菌
の活性阻害を防止するのである。 脱気塔３３からの流出液は、パイプ４１を介し
て希釈タンク３４に送られて、該タンクにおいて
希釈パイプ４４から送られてくる希釈水によつて
希釈される。希釈された流出液は、中間ポンプ３
７を介してパイプ４２を通つてメタン発酵リアク
ター３５に送られ処理され、生成したメタンは排
気管４７から排出され、処理済の液体を流出管４
３から取り出すのである。 しかしながら、本発明のように、曝気塔やブロ
ワ等の付帯設備を設けることなく、処理水の返送
とPHコントロールの有機的結合によつてH2Sを排
除することについては何の開示もないし、まして
やこのような有機的結合によつて酸発酵における
有機酸の生成の制御をも同時に実施できる点につ
いては示唆すらない。 （発明が解決しようとする問題点） 以上述べたように従来より知られているメタン
発酵システムによれば、有機酸生成コントロール
という面からみると、リアクターに多くの有機物
を負荷させ、その処理能力を向上させようとすれ
ば、酸発酵リアクターにおいて多量のプロピオン
酸が生成してしまい、メタン発酵リアクターにお
ける処理能力が大巾に低下し、工業的に大量処理
することができない。 他方H2Sの排除という面からみると、従来法に
よつてH2Sを排除するためには、酸発酵リアクタ
ーにおける有機物負荷量を低く抑えなければなら
なず、したがつてその分大きな容積が必要とな
る。また、曝気塔ブロワその他の付帯設備が必要
であるため建設規模も大きくならざるを得ず。し
たがつて建設コストが増大するのみでなく付帯設
備を運転するための運転コストも更に付加され、
結局、この方法も経済的な工業的大量処理法では
ない。 このように、従来既知の廃水処理システムで
は、大量の有機廃水をコンパクトな設備で工業的
に能率よく処理することはできない。 ましてや、同一の処理によつて、有機酸生成コ
ントロールとH2Sの排除とを同時に且つ工業的に
行う点については、従来既知の技術は示唆すらす
るものではない。 （問題点を解決するための手段） 本発明は上記した問題点を一挙に解決する目的
でなされたものである。 そこで各方面から研究した結果、メタン発酵リ
アクター内でメタン化され易い有機酸は酢酸、酪
酸等であつて、プロピオン酸はメタン化され難
く、したがつて、酸発酵リアクター内では有機酸
の内特にプロピオン酸の生成は抑制する一方で酢
酸や酪酸を多量に生成せしめることが必要である
が、そのためにはリアクター内のPHを適切域に調
整すれればよいことが判明した。 そして、後記するところ及び実施例からも明ら
かなように該PH域としては4.8〜6.3、好ましくは
5.0〜5.8であり、しかもそれと同時にSO4−Ｓを
H2Sに効率よく変換できることをも併せて発見し
た。 そして、酸発酵リアクターにおいて、特に高有
機物負荷運転を行なつて工業的に大量の汚水を処
理するに当つて、上記PH調整を効率よく且つ正確
に実施する方法について更に鋭意研究した結果、
アルカリ剤の添加による直接的PHコントロールの
みでは所期の目的が達成されず、更に、酸発酵リ
アクターから流出する処理水を処理対象廃水に返
送、循環せしめることが必要であり、しかもその
量が処理対象廃水の0.5〜30倍であることを新規
につきとめ、本発明の完成に到つたのである。つ
まり、本発明は２槽式メタン発酵法において酸発
酵リアクター内のPHを4.8〜6.3に調整し、しかも
リアクターから流出する処理水を処理対象廃水量
の0.5〜30倍量の範囲で返送、循環せしめ、アル
カリ添加と相まつて、TOC負荷が５Kg／m3・日
以上という高負荷運転の場合でもほぼ一定値、例
えば±0.1の範囲内で正確にPHを調整し、以つて、
プロピオン酸の生成を抑制しつつ他の有機酸を多
量に生成せしめ、同時にSO4態硫黄を硫化水素に
効率よく転化せしめることを可能にしたものであ
る。 したがつて本発明によれば、同一の処理を行う
ことによつて、有機物を可溶化してメタン発酵し
やすい有機酸のみを生成せしめると同時に、SO4
−Ｓの除去をも行うことができ、異質の効果を同
時にしかもきわめて低コストで効率よく行うこと
ができる。 以下、本発明を、添付図面を参照しながら詳述
する。 第１図に参照されたい。第１図は本発明方法を
実施するのに適した装置の１実施例である。処理
対象廃水は廃水貯槽５に貯えておき、廃水ポンプ
７で連続してミキサー４に供給し、循環配管１７
からの返送処理水と混合したうえ、PH指示調節計
１０でPHを計測し、所定のPHになるようPH指示調
節計１０に連続するアルカリポンプ９でアルカリ
タンク６に貯えた10％ないし20％NaOH液をア
ルカリ供給管１８より添加してPH調整を行い、水
頭差によつて酸発酵リアクター１に流入させて処
理を行わせる。リアクターのPHはリアクター流出
部に設けたPH指示警報計１１によつて測定する。
循環処理はサージタンク３を介して循環ポンプ８
によつて行い。その水量は処理的対象廃水量の
0.5〜30倍量とするのが好ましい。 酸発酵リアクター１において、大容量のリアク
ターを用いて高負荷処理を行うに際して、従来の
ように一過性の通液方式を行つたのでは滞留時間
が長く、応答速度が遅いために正確なPHコントロ
ールができなかつたのであるが、本発明にしたが
つてアルカリ剤添加に循環処理水の返送工程とを
有機的に結合することにより、処理水のリアクタ
ー内で滞留時間（通常は12時間程度）の長期化に
起因するリアクター内でのPH勾配の形成が抑制さ
れ、その結果、PHが迅速且つ正確に所定値に調節
される。更にまた、処理水を循環せしめることに
よつて、補給するアルカリ量も軽減することがで
きる。 このように処理を行うことによつて、酸発酵リ
アクター内において生成するメタン発酵困難な有
機酸であるプロピオン酸の量を抑制し、メタン化
し易い酢酸、酪酸等の生成割合を増大させて、メ
タン発酵の能力を向上させ、以つて廃水を効率よ
く処理することができる。このために、PHを上記
した特定域内に調整することが必要なのである。 それと同時に上記構成を採ることによつて、処
理対象廃水に含まれるSO4−硫黄を硫化水素に転
機せしめ、これを排気管１９から系外に排出し、
メタン発酵を阻害する硫化水素を除去した廃水の
みをメタン発酵リアクター２に送り、能率よく廃
水処理することも同時に実施できる。このために
も、PHの特定域に調整する必要があるのである。
特に、処理水を循環せしめることによつて、PHの
調節のみならず、リアクター１内で発生したH2S
のほかCO2等の気体の酸発酵リアクター排気管１
９からの排気を促進することができる。なお、PH
調整に使用するアルカリとしては、アルカリであ
ればすべてのものが使用できるが、スケールの発
生を避けるためにCa、Mgは使用しない方が好ま
しい。 酸発酵リアクターとしては、有機酸生成菌固定
床からなるリアクター等従来既知のものが適宜使
用され、その使用態様も水温30〜37℃で行う等常
法にしたがつて行えばよい。例えば有機酸生成菌
としては、Clostridium属菌（C.
formicoaacetium，C.butyricum ATCC 6014，
C.thermoacetium，C.thermocellum，C.
thermohydro−sulfuricumその他）；
Lactobacillus属菌（L.casei IFO 3914、L.
brevis IFO 13109 その他）；Propioni−
bacterium属菌（P.arabinococcus，P.
pentosaceum ATCC 4875 その他）；
Ruminococcus属菌（R.albus，R.flavofaciensそ
の他）；Thermonaerobium属菌（T.brockiiその
他）；Sarcina属菌（S.maxima，S.ventriculi，S.
lutea ATCC 7468 その他）等が単用又は併用
されるし、活性汚泥、その他の常用されている菌
体、酸発酵リアクターから取り出した菌体等常法
が広範囲且つ自由に使用することができる。 このようにして酸発酵リアクター１で処理さ
れ、有機物をメタン化しやすい有機酸に分解し且
つSO4−Ｓが除去された（しかも液中にメタン発
酵に有害なH2Sを含まない）処理水は、酸発酵リ
アクター流出管１４を経てサージタンク３に導入
される。サージタンク３において、処理水の１部
は循環配管１７を経てリアクター１に返送し、残
りはサージタンク流出管１５を通つてメタン発酵
リアクター２に送入し、メタン生成菌による生物
床を利用する等常法にしたがつて処理し、発生し
たメタンはメタン発酵リアクター排気管２０から
取り出し、処理済の液体は流出管１６から取り出
して廃水処理を終了するのである。 以下、本発明を実施例について更に詳述する。 実施例 １ 第１図に図示した装置を用い、酸発酵リアクタ
ーとしては５容の固定床型のタイプのものを３
セツト用意し、PHをそれぞれ異にした３系列によ
つて廃水を処理した。 処理対象廃水としては、グルコースとコーンス
テイープリカーとを次の割合で水道水に溶解した
ものを使用した（グルコース：コーンステイープ
リカー3.5ｇ：22.8ｇ／又は11.9ｇ：17.6ｇ／
としてＣ／Ｎ比を変えた）。酸発酵リアクターの
水温は、30℃又は37℃に維持し、循環処理水の返
送水量は混合液のリアクター内での流速が約0.7
ｍ／ｈとなるように調整した。 有機酸物負荷量は処理の結果が定常状態と示す
ように一定期間毎に増加させてTOC（有機炭素）
負荷量を増大させながら、原水（未処理水）と処
理水についてTOC量、有機酸を測定し、原水
Ｃ／Ｎ比、リアクターPH、並び、TOC負荷量の
条件に照合して生成する有機酸の種類とその組成
割合の状況について第４図の結果を得た。 第４図の結果から明らかのように、PHを6.3以
下に保つたリアクターの処理水に含まれる全有機
酸にしめるプロピオン酸の割合は、低くなり、ま
たPHが４或はそれ以下のリアクター処理水に含ま
れる有機酸では乳酸のしめる割合が顕著に大とな
つている。 従つて、酸発酵リアクターのPHを特に4.0〜5.8
（望ましくは4.8〜5.8）の範囲に保つことにより
メタン生成に有効な低級有機酸を生成させること
が明らかである。 実施例 ２ 第１図に図示した装置を用い、酸発酵リアクタ
ーとしては、５容及び20容の固定床型のタイ
プのものを各３セツト用意し、PHをそれぞれ異に
した（又はPH無調整）３系列によつて廃水を処理
した。 処理対象廃水としては５リアクターについて
は実施例１と同じ組成の調製廃水を使用し、20
リアクターについては殿粉：CSLの比が14.4ｇ：
22.8ｇ／の調製廃水を使用した。酸発酵リアク
ターの運転水温は30℃又は37℃に維持し、循環処
理水の水量は、混合液のリアクター内の流速を約
0.7ｍ／ｈとなるように調整した。廃水の供給量
を一定期間毎に増加させてTOC（有機炭素）負荷
量を増大させながら、原水（未処理水）と処理水
について全硫黄およびSO4−態硫黄を分析して除
去効果を調べ、下表に示す結果を得た。
【表】
※ 本試料の滞留時間は供試廃水だけを考慮
した場合の数値であり、循環処理水
した場合の数値であり、循環処理水
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
上記表の結果から次のことが明らかに判る。
SO4態硫黄の除去効果は有機物負荷量とリア
クターPHによつて影響される。 PH調整はリアクターのPHに応じてアルカリを
添加するだけでは応答速度がおそく精密なPH調
整が行れ難く、処理水を返送循環することによ
つて応答速度が速くなりPH調整が順調に行なわ
れ、しかも添加アルカリ量が減少し、SO4−硫
黄除去効果も向上する。 リアクターPHの上限を6.3とするのは、スケ
ールの発生をさけるためであり、PH下限を4.8
とするのは、これ以下ではSO4−硫黄の除去効
果が悪くなり、酸生成効果にも影響を与えるか
らである。 また、必要ある場合には、特にPHのコントロー
ルをきめ細く行つて、生成有機酸のコントロール
に主眼をおいたシステムを実施することができる
し、あるいは、H2Sの阻害防止を主目的としたシ
ステムを別々に実施できることは多言を要しな
い。 （発明の効果） 本発明は、以上に述べたような独特な特徴ある
構成を採用することにより、酸発酵リアクターに
おいて、メタン発酵においてプロピオン酸の生成
を抑制しつつ有機酸の生成を行うとともに、メタ
ン発酵には有害なH2Sも除去することも併せて行
うことができるという著効が奏される。 しかも、本発明は、低コストで省エネルギー的
に実施され、且つ廃水処理時間も短くそのうえ大
量の廃水を処理することができるので、このよう
な工業的な側面からみてもきわめてすぐれたもの
である。
クターPHによつて影響される。 PH調整はリアクターのPHに応じてアルカリを
添加するだけでは応答速度がおそく精密なPH調
整が行れ難く、処理水を返送循環することによ
つて応答速度が速くなりPH調整が順調に行なわ
れ、しかも添加アルカリ量が減少し、SO4−硫
黄除去効果も向上する。 リアクターPHの上限を6.3とするのは、スケ
ールの発生をさけるためであり、PH下限を4.8
とするのは、これ以下ではSO4−硫黄の除去効
果が悪くなり、酸生成効果にも影響を与えるか
らである。 また、必要ある場合には、特にPHのコントロー
ルをきめ細く行つて、生成有機酸のコントロール
に主眼をおいたシステムを実施することができる
し、あるいは、H2Sの阻害防止を主目的としたシ
ステムを別々に実施できることは多言を要しな
い。 （発明の効果） 本発明は、以上に述べたような独特な特徴ある
構成を採用することにより、酸発酵リアクターに
おいて、メタン発酵においてプロピオン酸の生成
を抑制しつつ有機酸の生成を行うとともに、メタ
ン発酵には有害なH2Sも除去することも併せて行
うことができるという著効が奏される。 しかも、本発明は、低コストで省エネルギー的
に実施され、且つ廃水処理時間も短くそのうえ大
量の廃水を処理することができるので、このよう
な工業的な側面からみてもきわめてすぐれたもの
である。
第１図は本発明を実施するための装置の１例を
図示したものであり、第２図、第３図は従来既知
の２相式廃水処理装置を図示したものである。第
４−１，４−２，４−３図はそれぞれ実施例１の
結果を図示したものである。
図示したものであり、第２図、第３図は従来既知
の２相式廃水処理装置を図示したものである。第
４−１，４−２，４−３図はそれぞれ実施例１の
結果を図示したものである。
Claims (1)
- １ 廃水を酸発酵リアクターに供給して有機酸を
生成せしめた後、該有機酸をメタン発酵リアクタ
ーに導入してメタンを生成させ、しかも、その
際、上記酸発酵リアクターから流出する処理水を
処理対象廃水量の0.5〜30倍量の範囲で返送・循
環させると共に、酸発酵リアクター内のPHを4.8
〜6.3の範囲でほぼ一定値に調整することを特徴
とするメタン発酵方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23619287A JPS6480495A (en) | 1987-09-22 | 1987-09-22 | Methane fermentation process |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23619287A JPS6480495A (en) | 1987-09-22 | 1987-09-22 | Methane fermentation process |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6480495A JPS6480495A (en) | 1989-03-27 |
| JPH0311835B2 true JPH0311835B2 (ja) | 1991-02-18 |
Family
ID=16997142
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23619287A Granted JPS6480495A (en) | 1987-09-22 | 1987-09-22 | Methane fermentation process |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6480495A (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3906509B2 (ja) * | 1997-02-25 | 2007-04-18 | 栗田工業株式会社 | 二相式嫌気性排水処理装置 |
| JP4230617B2 (ja) * | 1999-06-22 | 2009-02-25 | 株式会社東芝 | 有機性固形物含有廃水の処理装置 |
| JP4009069B2 (ja) * | 2000-03-08 | 2007-11-14 | 株式会社荏原製作所 | 油脂含有汚濁物質の嫌気性処理方法及び処理システム |
| JP2006247601A (ja) * | 2005-03-14 | 2006-09-21 | Tokyo Gas Co Ltd | メタン生成法及びメタン生成装置 |
| JP5930805B2 (ja) * | 2012-03-30 | 2016-06-08 | サントリーホールディングス株式会社 | 有機性廃水の嫌気性廃水処理方法及び装置 |
| JP7546623B2 (ja) * | 2022-06-24 | 2024-09-06 | 水ｉｎｇ株式会社 | 嫌気性処理装置及び嫌気性処理方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0645034B2 (ja) * | 1986-05-30 | 1994-06-15 | 株式会社神戸製鋼所 | メタン発酵における酸生成リアクタ−の▲ｐＨ▼調整方法 |
-
1987
- 1987-09-22 JP JP23619287A patent/JPS6480495A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6480495A (en) | 1989-03-27 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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