JPH0375237B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0375237B2 JPH0375237B2 JP6930689A JP6930689A JPH0375237B2 JP H0375237 B2 JPH0375237 B2 JP H0375237B2 JP 6930689 A JP6930689 A JP 6930689A JP 6930689 A JP6930689 A JP 6930689A JP H0375237 B2 JPH0375237 B2 JP H0375237B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- methane
- methane fermentation
- acid
- fermentation tank
- fermenter
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 166
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 claims description 103
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 claims description 103
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 71
- 239000004745 nonwoven fabric Substances 0.000 claims description 61
- 244000005700 microbiome Species 0.000 claims description 22
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 claims description 20
- 238000011001 backwashing Methods 0.000 claims description 17
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims description 9
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 claims description 9
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims description 7
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 claims description 7
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 36
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 31
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 11
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 11
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 description 6
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 6
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 4
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 4
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 3
- 238000006477 desulfuration reaction Methods 0.000 description 3
- 230000023556 desulfurization Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000004215 lattice model Methods 0.000 description 3
- 239000002985 plastic film Substances 0.000 description 3
- 229920006255 plastic film Polymers 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920001328 Polyvinylidene chloride Polymers 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005842 biochemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 description 2
- 229930195729 fatty acid Natural products 0.000 description 2
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 description 2
- 150000004665 fatty acids Chemical class 0.000 description 2
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000005033 polyvinylidene chloride Substances 0.000 description 2
- 230000035755 proliferation Effects 0.000 description 2
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 2
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 2
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen sulfide Chemical compound S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005909 Kieselgur Substances 0.000 description 1
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 description 1
- 229920002978 Vinylon Polymers 0.000 description 1
- 238000005273 aeration Methods 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 150000001720 carbohydrates Chemical class 0.000 description 1
- 235000014633 carbohydrates Nutrition 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000005243 fluidization Methods 0.000 description 1
- 238000002309 gasification Methods 0.000 description 1
- 229910000037 hydrogen sulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003100 immobilizing effect Effects 0.000 description 1
- 239000010842 industrial wastewater Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 description 1
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 238000011218 seed culture Methods 0.000 description 1
- 229920003002 synthetic resin Polymers 0.000 description 1
- 239000000057 synthetic resin Substances 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
-
- 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
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
- Y02W10/10—Biological treatment of water, waste water, or sewage
Landscapes
- Biological Treatment Of Waste Water (AREA)
- 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、有機物含有排水の処理等に好適なメ
タン発酵装置に関し、詳しくは効率的なメタン発
酵を行なうことができるメタン発酵装置に関す
る。 〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕 現在、我国における都市、工場等から排出され
る有機物含有排水については、主として好気性の
生物による処理が行なわれている。しかしなが
ら、近年は嫌気性メタン発酵処理が注目され、産
業排水の嫌気性処理装置等が実用化されるに至つ
ている。その理由として、好気性処理に比べて
処理に必要な電力量が少ないこと、ガス化によ
る有効エネルギーの回収が可能であること、余
剰汚泥量が少なく汚泥処理コストが低減できるこ
となどが挙げられ、省エネルギー型の排水処理が
可能となるためである。 メタン発酵は通常、「加水分解→酸発酵→メタ
ン発酵」の三要素の生化学反応から成つており、
高分子のタンパク質や炭水化物等の基質が低分子
化して高級脂肪酸となり、さらに低級脂肪酸化さ
れてメタン、炭酸ガス等が生成される。この生化
学反応プロセスでメタン発酵菌の増殖速度は極め
て低いため、菌体の系外流出を避けなければなら
ない。このような状況下、高速メタン発酵を可能
にするには、高濃度のメタン発酵菌をバイオリア
クター内に保持することが必要となる。高速メタ
ン発酵を実現するためには、バイオリアクター中
に微生物担体を充填し、菌体を付着せしめて菌体
の洗い出し(Wash out)現象を阻止することに
より、バイオリアクター中の菌体濃度を増加させ
て効率的なメタン発酵を行わせることが必要であ
る。現在、微生物担体としてはポーラスセラミツ
クス、砂、活生炭、ケイソウ土等の無機担体やプ
ラスチツクの板あるいは粒子、ラシヒリング等の
有機担体があるが、いずれも菌体を十分に付着す
ることができないため、満足できる結果が得られ
ていない。 〔課題を解決するための手段および作用〕 そこで、本発明者らは上記問題点を解消した高
性能メタン発酵用バイオリアクターの実現を目指
し鋭意研究を行なつたところ、バイオリアクター
を酸発酵槽とメタン発酵槽とに分け、各槽にそれ
ぞれ特定の不織布を微生物担体を充填し、該担体
にメタン発酵菌を担持せしめたものを用いるとと
もに、各槽にそれぞれ上向流を形成するための循
環手段を設ければよいことを見出し、この知見に
基いて本発明を完成した。 すなわち本発明は、有機物含有排水のメタン発
酵を行なうメタン発酵装置において、前記メタン
発酵装置が嫌気性の酸発酵槽とメタン発酵槽とに
分けられているとともに、前記酸発酵槽および前
記メタン発酵槽にはそれぞれ比重1.0以上のプラ
スチツク繊維よりなる不織布担体に担持された微
生物が充填されており、かつ前記酸発酵槽および
前記メタン発酵槽にはそれぞれ上向流を形成する
ための循環手段が備えられていることを特徴とす
るメタン発酵装置を提供するものである。 以下、本発明を図面により詳細に説明する。本
発明の装置は基本的には酸発酵槽とメタン発酵槽
の2つの槽よりなる。第1図a〜cは本発明にお
いて用いる酸発酵槽の一態様を示したものであ
り、第1図aは同酸発酵槽の上部平面図、第1図
bは同酸発酵槽の縦断面図、第1図cは同酸発酵
槽の一部切欠き下部平面図である。また、第2図
a〜cは本発明において用いるメタン発酵槽の一
態様を示したものであり、第2図aは同メタン発
酵槽の上部平面図、第2図bは同メタン発酵槽の
縦断面図、第2図cは同メタン発酵槽の一部切欠
き下部平面図である。 図中、符号1は酸発酵槽であつて、酸発酵槽1
は外形が通常、円筒型または角筒型のものであ
り、第1図では角筒型のものを示している。この
酸発酵槽1は上部に、後述する不織布担体の流出
を防ぐ有孔板2を有するとともに、下部に前記不
織布担体を維持する有孔板3を有している。これ
ら有孔板2と有孔板3の外形は酸発酵槽1と同様
であつて、酸発酵槽1よりわずかに小さいもので
ある。有孔板2と有孔板3は文字通り、孔を有す
る板状のものであればよいが、好ましくは図示し
た如く格子状のものである。 上記有孔板2と有孔板3との間に、不織布担体
に担持された微生物が充填されている。図中、符
合4は、不織布担体に担持された微生物を充填し
た層である。この不織布担体の詳細については後
述する。 上記不織布担体の充填率は、有孔板2と有孔板
3の間の容積の50〜90%、特に60〜80%とするこ
とが好ましい。ここで充填率が50%未満である
と、逆洗時の流動は十分に行なわれるものの、不
織布担体に付着する菌体量が減少し、反応効率が
低下するため好ましくない。一方、充填率が90%
を超えると、不織布担体に付着した余剰の菌体に
逆洗により剥離する場合に十分な不織布担体の流
動が行なわれず、十分な洗浄効果が得られないた
め好ましくない。 本発明においては、上記酸発酵槽1に有機物を
含有する排水(原排水)を供給するための排水供
給管5および排水供給ポンプ6が、下部の有孔板
3より下側に備えられている。したがつて、排水
は排水供給管5および排水供給ポンプ6を通り、
下部の有孔板3の下に設置されている穴あき管7
を通つて酸発酵槽1上方に向かつて流れる。 さらに、本発明においてはこれとは別に、酸発
酵槽1に上向流を形成するための循環手段を下部
の有孔板3より下側に備えている。この循環手段
は具体的には循環用管8および循環用ポンプ9か
らなつており、上部の有孔板2の上方の処理水を
循環用ポンプ8および循環用ポンプ9を通して穴
あき管10により処理水の一部を循環させる。 上記の排水供給管5、排水供給ポンプ6および
穴あき管7ならびに循環用管8、循環用ポンプ9
および穴あき管10とにより、酸発酵槽1に上向
流が形成される。 ここで上記手段により形成される上向流の流速
(排水の流速と循環水の流速の合計の流速)LV
は、ガス発生の始まる前においては6〜8m/hr
以上とすることが必要である。この範囲以上の
LV値をとると酸発酵槽1内にデツドゾーンがな
く、排水および循環水と、不織布担体に担持され
た微生物との接触が槽内全体で極めて効率良く行
なわれる。酸発酵槽1よりガスの発生が始まつた
ら、ガスによる混合が行なわれるため、LV値を
6〜8m/hr未満に下げても良い。 酸発酵槽1は上記の如く不織布担体を固定床と
して使用しているため、菌体の増殖により担体の
目詰りが発生する。このため定期的に担体の逆洗
を行なう必要があり、そのための逆洗手段が酸発
酵槽1の下部有孔板3より下側に備えられてい
る。逆洗の方法としては、槽内の上向流の流速
LVを増加させる方法と吹き込みガスを槽内に与
える方法が考えられるが、本発明の酸発酵槽1で
はその両方を使用し、目詰りを解消する。 したがつて、逆洗手段として広義には槽内の上
向流の流速LVを増加させるための手段を含むが、
ここでは狭義の意味における逆洗手段、すなわち
吹き込みガスを槽内に与える手段について述べ
る。吹き込みガスは窒素等の不活性ガスや槽内か
ら発生するガスを利用する。本発明においては図
示した如く、酸発酵槽1の最下部に、逆洗用ガス
管11およびスパージヤー12を備えており、逆
洗用のガスは逆洗用ガス管11を通り、スパージ
ヤー12より槽内へ吹き込まれる。 以上の如き構造を有する酸発酵槽1内におい
て、排水中の有機物は微生物により酸発酵反応を
受け、処理水管13を通して、後段のメタン発酵
槽15に導かれる。また、酸発酵槽1より発生す
るガスは、ガス管14より取り出され、必要によ
り一部は上記逆洗用の吹き込みガスとして利用さ
れる。 上記酸発酵槽1とは別に、これと接続して後段
にメタン発酵槽15が設けられている。このメタ
ン発酵槽15は外形が通常、円筒型または角筒型
のものであり、第2図では角筒型のものを示して
いる。 このメタン発酵槽15は、前記の酸発酵槽1と
ほぼ同様の構造を有するものであるが、酸発酵槽
1とは担体充填率および使用する担体の形状が通
常異なつている。 すなわち、メタン発酵槽15は上部と下部にそ
れぞれ有孔板16、有孔板17を有しており、上
部有孔板16により不織布担体の流出を防ぐとと
もに、下部有孔板17により不織布担体を維持し
ている。これら有孔板16と有孔板17は、前記
酸発酵槽1における有孔板2と有孔板3と同様の
ものである。 この有孔板16と有孔板17との間に、不織布
担体に担持された微生物が充填されている。図
中、符号18は不織布担体に担持された微生物を
充填した層である。 このメタン発酵槽15に充填される不織布担体
の充填率は、有孔板16と有孔板17の間の容積
の70〜100%である。その理由は、メタン発酵槽
15内のメタン発酵菌は増殖が遅く、かつ酸発酵
菌ほど粘着性がなく、不織布担体の流動を行なわ
なくとも微生物の剥離が行なわれるためである。 本発明においては、上記メタン発酵槽15に酸
発酵槽1を通過した水を供給するための供給管1
9が備えられている。この供給管19は、酸発酵
槽1の処理水管13と直接または間接に接続され
ており、下部の有孔板17より下側に備えられて
いる。したがつて、酸発酵槽1を通過した水は、
処理水管13から供給管19に導かれ、下部の有
孔板17の下に設置されている穴あき管20を通
つてメタン発酵槽15上方に向かつて流れる。こ
こで酸発酵槽1よりメタン発酵槽15への流れは
重力によつて行なう。このため酸発酵槽1とメタ
ン発酵槽15の位置関係や、処理水管13と供給
管19の位置関係など十分考慮すべきである。 さらに本発明においては、メタン発酵槽15に
上向流を形成するための循環手段を、下部の有孔
板17より下側に備えている。この循環手段は具
体的には循環用管21および循環用ポンプ22か
らなつており、上部の有孔板16の上方の処理水
を循環用管21および循環用ポンプ22を通して
穴あき管23により処理水の一部を循環させる。 上記の循環手段により、さらには処理水管13
と供給管19の位置関係などによる酸発酵水の流
れと相俟つて、メタン発酵槽15に上向流が形成
される。 ここで上記手段により形成される上向流の流速
(酸発酵水の流速と循環水の流速の合計の流速)
LVは、ガス発生の始まる前は6〜8m/hr以上
とすることが必要である。この範囲以上のLV値
をとるとメタン発酵槽15内にデツドゾーンがな
く、排水(酸発酵水)および循環水と、不織布担
体に担持された微生物との接触が槽内全体で極め
て効率良く行なわれる。メタン発酵槽15よりガ
スの発生が始まつたら、ガスによる混合が行なわ
れるため、LV値を6〜8m/hr未満に下げても
良い。 メタン発酵槽15は、酸発酵槽1と同様に、不
織布担体を固定床として使用しているため、長期
間では菌体の増殖により担体の目詰りが発生す
る。このため定期的に担体の逆洗を行なう必要が
あり、そのための逆洗手段がメタン発酵槽15の
下部有孔板17より下側に備えられている。逆洗
方法は、前記酸発酵槽1の逆洗方法と同様であ
り、槽内の上向流の流速LVを増加させるととも
に、吹き込みガスを槽内に与えることにより行な
う。 ここで吹き込みガスを槽内に与えるために、メ
タン発酵槽15の最下部に、逆洗用ガス管24お
よびスパージヤー25が備えられている。窒素等
の不活性ガスや槽内から発生するガスを利用した
吹き込みガスは、逆洗用ガス管24を通り、スパ
ージヤー25より槽内へ吹き込まれる。 本発明においては、排水中の有機物は酸発酵槽
1内で微生物により酸発酵を行ない、メタン発酵
槽15にてメタン等のガスになり、ガス管27よ
り取り出される。また、メタン発酵処理水は、処
理水管26を通して外部に放流される。 さて本発明で微生物担体として用いる不織布担
体について述べると、この不織布担体は無数の複
雑な空間を有する不織布を素材としたものであ
る。この不織布素材は水より比重の大きい、比重
1.0以上のプラスチツク繊維よりなるものである。 酸発酵とメタン発酵の反応は、それぞれの反応
を司る菌相が異なるため、菌相に合つた素材を選
ぶことが必要である。具体例を示すと、ポリ塩化
ビニリデン、ポリ塩化ビニル、ナイロン、ビニロ
ンなどを挙げることができ、中でもポリ塩化ビニ
リデンは酸発酵に関与する微生物とメタン発酵に
関与する微生物のいずれもが付着しやすいので好
ましい。 不織布担体の特徴を要約すると、1)不織布が
織りなす複雑な空間内に高濃度に微生物を固定す
ることができる;2)空間の大きさを糸の太さ、
圧縮度合い等により自由に調整でき、種々の菌体
の固定化に適用できる;3)担体の占める実容積
が少なく、水のホールドアツプ量が極めて大き
い;4)過効果がある;5)加工が容易であ
る;6)様々な合成樹脂素材から菌体付着に適し
たものを選択できる;7)剛体化可能であり、ハ
ンドリングが容易である;8)軽量で経済性に優
れる等を挙げることができる。以上の理由から、
不織布製の微生物担体は極めて菌体の固定化化に
適している。 このような不織布を微生物担体としてメタン発
酵を行なうにあたり、菌体を高濃度に付着せしめ
るためには不織布の目開きが重要である。不織布
はその素材の糸が作り出す無数の複雑な空間を有
しているが、本発明者らは不織布は、それを構成
する糸が立方格子を形成し、無水の空間により構
成されるものと仮定し、第3図a〜cに示したよ
うな立方格子モデル概念図を考えた。第3図aは
不織布外観図、第3図bはモデル図(n=3)、
第3図cは立方格子図である。なお、図中、αは
目開き、βは糸径中心からの目開き、lは不織布
担体の1辺の長さを示している。この立方格子モ
デルを使用して、本発明では1辺lcmの正立方体
不織布がn個に分割された立方格子を形成してい
るとして下記の式により、目開きを計算した。そ
の結果、酸発酵用バイオリアクターに充填する不
織布担体の目開きは2〜9mm、メタン発酵用バイ
オリアクターに充填する不織布担体の目開きは
0.6〜3mmとすることが好ましいことを究明した
(この詳細は特願昭63−6836号明細書に開示され
ている。)。なお、目開き計算をするにあたつて、
d:糸の太さ(cm)、L:糸の総延長(cm)、l:
不織布担体の1辺の長さ(cm)、n:分割数
(−)、γ:素材の真比重(g/cm3)、γa:不織布
のカサ比重(g/cm3)、W:正立方体不織布の重
量(g)、α:目開き(cm)、β:糸径中心からの
目開き(cm)と定義した。 まず、糸の総延長は単位立方格子の辺長とその
辺の数の積で表わすことができる。 L=βx3n(n+1)2 …(1) β=l/n …(2) 式(1),(2)より n=√3−1 …(3) また、正立方体不織布の重量は下記の(4)式で表
わすことができる。 W=L×1/4πd2×γ …(4) 不織布のカサ比重は下記の(5)式で表わすことが
できる。 γa=W/l3 …(5) 上記式(4),(5)より L=−kl3 …(6) ここで k=(γa/γ)/1/4πd2 …(7) である。 式(7),(3)より 従つて、目開きαは下記の(9)式で表わすことが
できる。 本発明において、不織布担体の形状は連続生産
が可能で安価に生産されるものが好ましい。一般
に使用される不織布担体の形状が第4図a〜eに
示される。第4図aは円柱状、第4図bは角形
状、第4図cは球型状、第4図dは中空円筒状の
ものを示しており、さらに第4図eはプラスチツ
ク基板と不織布を交互に組み合わせた立方体モジ
ユールを示している。 本発明において不織布担体の形状は、酸発酵槽
1とメタン発酵槽15とで同一のものであつても
よいが、好ましくは異なるものを使用する。すな
わち、反応効率からすると第4図aに示す如き形
状のものが良いが、このものは流動性の点で第4
図aのものに劣つている。したがつて、担体の逆
洗時に流動性が特に要求される酸発酵槽1には第
4図aの如き円柱状のもの、或いはこれにさらに
流動性向上のため穴あきプラスチツクフイルムを
円周に被覆したものを用い、メタン発酵槽15に
は第4図eの如き形状のものを用いることが好ま
しい。 なお、不織布は柔らかいため担体として使用す
るためには工夫が必要である。通常、不織布の表
面に熱を加え剛体化したものを用いる必要があ
る。しかしながら、第4図eの如き形状の場合、
プラスチツク基板がモジユールの強度のサポート
となつているため、熱を加えて剛体化する必要は
ない。 〔実施例〕 次に本発明を実施例により説明するが、本発明
の範囲を超えない限り、これに限定されるもので
はない。 実施例 1 酸発酵槽およびメタン発酵槽を有するメタン発
酵装置(固定床型メタン発酵バイオリアクター)
を用いたベンチプラントを、油脂・タンパク製造
工場に設置し長期連続嫌気性メタン発酵のフイー
ルドテストを実施した。本廃水はBOD約1000
mg/で、流量7.5m3/日、水温30℃の条件にて
装置設計を行なつた。 以下、実験内容を第5図に示すフローシートに
従つて説明する。 (1) フローシートの説明 廃水(原水)は、調整槽101に貯留された
後、原水ポンプ102によつて酸発酵槽103
へ供給される。酸発酵槽103内は循環用ポン
プ104によつて上向流で液循環されており、
3.2時間の滞留時間の後、酸発酵処理水は外部
配管(処理水管)105を通つてメタン発酵槽
106へ流入する。メタン発酵槽106におい
ても、酸発酵槽103と同様に、循環用ポンプ
107によつて上向流で液循環されている。
6.4時間の滞留時間の後、オーバーフローした
メタン発酵処理水は、一旦処理水槽108に貯
留され、適宜処理水ポンプ109によつて放流
される。また、バイオリアクター内で増殖する
微生物は、余剰汚泥として酸発酵槽103、メ
タン発酵槽106それぞれの底部より、配管1
10,111を介して適宜引き抜くことができ
るようになつている。引き抜かれた汚泥はスラ
ツジタンク112へ貯留され、スラツジポンプ
113によつて汚泥処理設備へと送られる。 一方、バイオリアクターから発生したガス
は、各々ガス管114,115を通り、酸化鉄
触媒を充填した脱流塔116,116′に流入
し、硫化水素等の悪臭成分が除去される。次い
で、脱流塔116,116′を出たガスは洗浄
塔117へと導かれ、微量に残存する悪臭成分
が、アルカリを主成分とする水溶液によつて吸
収される。脱流塔116,116′と洗浄塔1
17の中間にあるクツシヨン槽118は、汚泥
を引き抜いたときなどに、バイオリアクター内
が負圧となつて大気を吸引することが起こらな
いように、発生ガスを少量貯留しておくもので
ある。このようにして悪臭成分が除去された発
生ガスはエネルギーとして利用できることとな
る。 (2) 実験装置 第5図のフローシートに示された実験装置の
主要機器について説明する。 調整槽 2000mmφ×2000mmH、容積6.3m3、有効容
積5.0m3×2基 固定床型メタン発酵バイオリアクター 〔酸発酵槽〕 第1図に示す構造のものを用いた。 a) 寸法 Γ900mm×750mm×1800mmH、容積1.2m3、
有効容積1.0m3 Γ有孔板間隔の容積:900mm×750mm×1500
mmH、容積0.71m3 b) 不織布担体形状 第4図aに示す円柱状担体(50mmφ×50
mmL)に、穴あきプラスチツクフイルムを
円周に被覆したもの(プラスチツクフイル
ムの穴径:7.8mmφ、プラスチツクフイル
ムの孔率:30%)を用いた。 c) 不織布担体充填量と率 充填量 0.54m3 有孔板間隔の容積当り充填率 76% d) 不織布担体の目開き 不織布担体の目開きは3.6mmのものを使
用した。 〔メタン発酵槽〕 第2図に示す構造のものを用いた。 a) 寸法 Γ900mm×900mm×3000mmH、容積2.4m3、
有効容積2.0m3 Γ有孔板間隔の容積:900mm×900mm×2050
mmH、容積1.7m3 b) 不織布担体形状 第4図eに示すプラスチツク基板と不織
布とを組み合わせた立方体モジユールを使
用した。なお、プラスチツク基板は表面に
凹凸を有するものを使用した。この基板の
厚さは0.7mm、基板の間隔33mm、不織布の
厚さは20mmであり、単位モジユール寸法は
450mm×450mm×500mmであつた。 c) 不織布担体充填量と率 充填量 1.7m3 有孔板間隔の容積当り充填率 100% d) 不織布担体の目開き 不織布担体の目開きは2.1mmのものを使
用した。 〔処理水槽〕 1800mmφ×2100mmH、容積5m3 〔スラツジタンク〕 1800mmφ×2100mmH、容積5m3 〔脱硫塔〕 酸発酵槽103およびメタン発酵槽10
6のそれぞれに用いる脱硫塔116,11
6′は同寸法(300mmφ×1750mmH、容積
120)であり、酸化鉄70を充填した。 〔クツシヨン槽〕 容積140 〔洗浄塔〕 200mmφ×2000mmH、容積60 (3) 実験方法および結果 運転開始に際し、消化汚泥を種菌として、酸
発酵槽103とメタン発酵槽に投入した。各槽
のPHは前者が6.0〜6.7、後者が7.2〜7.8の範囲
にコントロールした。その後、微生物の増殖運
転を半年行ない、定常状態となつたので、その
後設計条件における実験を1ヶ月連続にて行な
つた。1ヶ月間の実験の平均値を以下に示す。
タン発酵装置に関し、詳しくは効率的なメタン発
酵を行なうことができるメタン発酵装置に関す
る。 〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕 現在、我国における都市、工場等から排出され
る有機物含有排水については、主として好気性の
生物による処理が行なわれている。しかしなが
ら、近年は嫌気性メタン発酵処理が注目され、産
業排水の嫌気性処理装置等が実用化されるに至つ
ている。その理由として、好気性処理に比べて
処理に必要な電力量が少ないこと、ガス化によ
る有効エネルギーの回収が可能であること、余
剰汚泥量が少なく汚泥処理コストが低減できるこ
となどが挙げられ、省エネルギー型の排水処理が
可能となるためである。 メタン発酵は通常、「加水分解→酸発酵→メタ
ン発酵」の三要素の生化学反応から成つており、
高分子のタンパク質や炭水化物等の基質が低分子
化して高級脂肪酸となり、さらに低級脂肪酸化さ
れてメタン、炭酸ガス等が生成される。この生化
学反応プロセスでメタン発酵菌の増殖速度は極め
て低いため、菌体の系外流出を避けなければなら
ない。このような状況下、高速メタン発酵を可能
にするには、高濃度のメタン発酵菌をバイオリア
クター内に保持することが必要となる。高速メタ
ン発酵を実現するためには、バイオリアクター中
に微生物担体を充填し、菌体を付着せしめて菌体
の洗い出し(Wash out)現象を阻止することに
より、バイオリアクター中の菌体濃度を増加させ
て効率的なメタン発酵を行わせることが必要であ
る。現在、微生物担体としてはポーラスセラミツ
クス、砂、活生炭、ケイソウ土等の無機担体やプ
ラスチツクの板あるいは粒子、ラシヒリング等の
有機担体があるが、いずれも菌体を十分に付着す
ることができないため、満足できる結果が得られ
ていない。 〔課題を解決するための手段および作用〕 そこで、本発明者らは上記問題点を解消した高
性能メタン発酵用バイオリアクターの実現を目指
し鋭意研究を行なつたところ、バイオリアクター
を酸発酵槽とメタン発酵槽とに分け、各槽にそれ
ぞれ特定の不織布を微生物担体を充填し、該担体
にメタン発酵菌を担持せしめたものを用いるとと
もに、各槽にそれぞれ上向流を形成するための循
環手段を設ければよいことを見出し、この知見に
基いて本発明を完成した。 すなわち本発明は、有機物含有排水のメタン発
酵を行なうメタン発酵装置において、前記メタン
発酵装置が嫌気性の酸発酵槽とメタン発酵槽とに
分けられているとともに、前記酸発酵槽および前
記メタン発酵槽にはそれぞれ比重1.0以上のプラ
スチツク繊維よりなる不織布担体に担持された微
生物が充填されており、かつ前記酸発酵槽および
前記メタン発酵槽にはそれぞれ上向流を形成する
ための循環手段が備えられていることを特徴とす
るメタン発酵装置を提供するものである。 以下、本発明を図面により詳細に説明する。本
発明の装置は基本的には酸発酵槽とメタン発酵槽
の2つの槽よりなる。第1図a〜cは本発明にお
いて用いる酸発酵槽の一態様を示したものであ
り、第1図aは同酸発酵槽の上部平面図、第1図
bは同酸発酵槽の縦断面図、第1図cは同酸発酵
槽の一部切欠き下部平面図である。また、第2図
a〜cは本発明において用いるメタン発酵槽の一
態様を示したものであり、第2図aは同メタン発
酵槽の上部平面図、第2図bは同メタン発酵槽の
縦断面図、第2図cは同メタン発酵槽の一部切欠
き下部平面図である。 図中、符号1は酸発酵槽であつて、酸発酵槽1
は外形が通常、円筒型または角筒型のものであ
り、第1図では角筒型のものを示している。この
酸発酵槽1は上部に、後述する不織布担体の流出
を防ぐ有孔板2を有するとともに、下部に前記不
織布担体を維持する有孔板3を有している。これ
ら有孔板2と有孔板3の外形は酸発酵槽1と同様
であつて、酸発酵槽1よりわずかに小さいもので
ある。有孔板2と有孔板3は文字通り、孔を有す
る板状のものであればよいが、好ましくは図示し
た如く格子状のものである。 上記有孔板2と有孔板3との間に、不織布担体
に担持された微生物が充填されている。図中、符
合4は、不織布担体に担持された微生物を充填し
た層である。この不織布担体の詳細については後
述する。 上記不織布担体の充填率は、有孔板2と有孔板
3の間の容積の50〜90%、特に60〜80%とするこ
とが好ましい。ここで充填率が50%未満である
と、逆洗時の流動は十分に行なわれるものの、不
織布担体に付着する菌体量が減少し、反応効率が
低下するため好ましくない。一方、充填率が90%
を超えると、不織布担体に付着した余剰の菌体に
逆洗により剥離する場合に十分な不織布担体の流
動が行なわれず、十分な洗浄効果が得られないた
め好ましくない。 本発明においては、上記酸発酵槽1に有機物を
含有する排水(原排水)を供給するための排水供
給管5および排水供給ポンプ6が、下部の有孔板
3より下側に備えられている。したがつて、排水
は排水供給管5および排水供給ポンプ6を通り、
下部の有孔板3の下に設置されている穴あき管7
を通つて酸発酵槽1上方に向かつて流れる。 さらに、本発明においてはこれとは別に、酸発
酵槽1に上向流を形成するための循環手段を下部
の有孔板3より下側に備えている。この循環手段
は具体的には循環用管8および循環用ポンプ9か
らなつており、上部の有孔板2の上方の処理水を
循環用ポンプ8および循環用ポンプ9を通して穴
あき管10により処理水の一部を循環させる。 上記の排水供給管5、排水供給ポンプ6および
穴あき管7ならびに循環用管8、循環用ポンプ9
および穴あき管10とにより、酸発酵槽1に上向
流が形成される。 ここで上記手段により形成される上向流の流速
(排水の流速と循環水の流速の合計の流速)LV
は、ガス発生の始まる前においては6〜8m/hr
以上とすることが必要である。この範囲以上の
LV値をとると酸発酵槽1内にデツドゾーンがな
く、排水および循環水と、不織布担体に担持され
た微生物との接触が槽内全体で極めて効率良く行
なわれる。酸発酵槽1よりガスの発生が始まつた
ら、ガスによる混合が行なわれるため、LV値を
6〜8m/hr未満に下げても良い。 酸発酵槽1は上記の如く不織布担体を固定床と
して使用しているため、菌体の増殖により担体の
目詰りが発生する。このため定期的に担体の逆洗
を行なう必要があり、そのための逆洗手段が酸発
酵槽1の下部有孔板3より下側に備えられてい
る。逆洗の方法としては、槽内の上向流の流速
LVを増加させる方法と吹き込みガスを槽内に与
える方法が考えられるが、本発明の酸発酵槽1で
はその両方を使用し、目詰りを解消する。 したがつて、逆洗手段として広義には槽内の上
向流の流速LVを増加させるための手段を含むが、
ここでは狭義の意味における逆洗手段、すなわち
吹き込みガスを槽内に与える手段について述べ
る。吹き込みガスは窒素等の不活性ガスや槽内か
ら発生するガスを利用する。本発明においては図
示した如く、酸発酵槽1の最下部に、逆洗用ガス
管11およびスパージヤー12を備えており、逆
洗用のガスは逆洗用ガス管11を通り、スパージ
ヤー12より槽内へ吹き込まれる。 以上の如き構造を有する酸発酵槽1内におい
て、排水中の有機物は微生物により酸発酵反応を
受け、処理水管13を通して、後段のメタン発酵
槽15に導かれる。また、酸発酵槽1より発生す
るガスは、ガス管14より取り出され、必要によ
り一部は上記逆洗用の吹き込みガスとして利用さ
れる。 上記酸発酵槽1とは別に、これと接続して後段
にメタン発酵槽15が設けられている。このメタ
ン発酵槽15は外形が通常、円筒型または角筒型
のものであり、第2図では角筒型のものを示して
いる。 このメタン発酵槽15は、前記の酸発酵槽1と
ほぼ同様の構造を有するものであるが、酸発酵槽
1とは担体充填率および使用する担体の形状が通
常異なつている。 すなわち、メタン発酵槽15は上部と下部にそ
れぞれ有孔板16、有孔板17を有しており、上
部有孔板16により不織布担体の流出を防ぐとと
もに、下部有孔板17により不織布担体を維持し
ている。これら有孔板16と有孔板17は、前記
酸発酵槽1における有孔板2と有孔板3と同様の
ものである。 この有孔板16と有孔板17との間に、不織布
担体に担持された微生物が充填されている。図
中、符号18は不織布担体に担持された微生物を
充填した層である。 このメタン発酵槽15に充填される不織布担体
の充填率は、有孔板16と有孔板17の間の容積
の70〜100%である。その理由は、メタン発酵槽
15内のメタン発酵菌は増殖が遅く、かつ酸発酵
菌ほど粘着性がなく、不織布担体の流動を行なわ
なくとも微生物の剥離が行なわれるためである。 本発明においては、上記メタン発酵槽15に酸
発酵槽1を通過した水を供給するための供給管1
9が備えられている。この供給管19は、酸発酵
槽1の処理水管13と直接または間接に接続され
ており、下部の有孔板17より下側に備えられて
いる。したがつて、酸発酵槽1を通過した水は、
処理水管13から供給管19に導かれ、下部の有
孔板17の下に設置されている穴あき管20を通
つてメタン発酵槽15上方に向かつて流れる。こ
こで酸発酵槽1よりメタン発酵槽15への流れは
重力によつて行なう。このため酸発酵槽1とメタ
ン発酵槽15の位置関係や、処理水管13と供給
管19の位置関係など十分考慮すべきである。 さらに本発明においては、メタン発酵槽15に
上向流を形成するための循環手段を、下部の有孔
板17より下側に備えている。この循環手段は具
体的には循環用管21および循環用ポンプ22か
らなつており、上部の有孔板16の上方の処理水
を循環用管21および循環用ポンプ22を通して
穴あき管23により処理水の一部を循環させる。 上記の循環手段により、さらには処理水管13
と供給管19の位置関係などによる酸発酵水の流
れと相俟つて、メタン発酵槽15に上向流が形成
される。 ここで上記手段により形成される上向流の流速
(酸発酵水の流速と循環水の流速の合計の流速)
LVは、ガス発生の始まる前は6〜8m/hr以上
とすることが必要である。この範囲以上のLV値
をとるとメタン発酵槽15内にデツドゾーンがな
く、排水(酸発酵水)および循環水と、不織布担
体に担持された微生物との接触が槽内全体で極め
て効率良く行なわれる。メタン発酵槽15よりガ
スの発生が始まつたら、ガスによる混合が行なわ
れるため、LV値を6〜8m/hr未満に下げても
良い。 メタン発酵槽15は、酸発酵槽1と同様に、不
織布担体を固定床として使用しているため、長期
間では菌体の増殖により担体の目詰りが発生す
る。このため定期的に担体の逆洗を行なう必要が
あり、そのための逆洗手段がメタン発酵槽15の
下部有孔板17より下側に備えられている。逆洗
方法は、前記酸発酵槽1の逆洗方法と同様であ
り、槽内の上向流の流速LVを増加させるととも
に、吹き込みガスを槽内に与えることにより行な
う。 ここで吹き込みガスを槽内に与えるために、メ
タン発酵槽15の最下部に、逆洗用ガス管24お
よびスパージヤー25が備えられている。窒素等
の不活性ガスや槽内から発生するガスを利用した
吹き込みガスは、逆洗用ガス管24を通り、スパ
ージヤー25より槽内へ吹き込まれる。 本発明においては、排水中の有機物は酸発酵槽
1内で微生物により酸発酵を行ない、メタン発酵
槽15にてメタン等のガスになり、ガス管27よ
り取り出される。また、メタン発酵処理水は、処
理水管26を通して外部に放流される。 さて本発明で微生物担体として用いる不織布担
体について述べると、この不織布担体は無数の複
雑な空間を有する不織布を素材としたものであ
る。この不織布素材は水より比重の大きい、比重
1.0以上のプラスチツク繊維よりなるものである。 酸発酵とメタン発酵の反応は、それぞれの反応
を司る菌相が異なるため、菌相に合つた素材を選
ぶことが必要である。具体例を示すと、ポリ塩化
ビニリデン、ポリ塩化ビニル、ナイロン、ビニロ
ンなどを挙げることができ、中でもポリ塩化ビニ
リデンは酸発酵に関与する微生物とメタン発酵に
関与する微生物のいずれもが付着しやすいので好
ましい。 不織布担体の特徴を要約すると、1)不織布が
織りなす複雑な空間内に高濃度に微生物を固定す
ることができる;2)空間の大きさを糸の太さ、
圧縮度合い等により自由に調整でき、種々の菌体
の固定化に適用できる;3)担体の占める実容積
が少なく、水のホールドアツプ量が極めて大き
い;4)過効果がある;5)加工が容易であ
る;6)様々な合成樹脂素材から菌体付着に適し
たものを選択できる;7)剛体化可能であり、ハ
ンドリングが容易である;8)軽量で経済性に優
れる等を挙げることができる。以上の理由から、
不織布製の微生物担体は極めて菌体の固定化化に
適している。 このような不織布を微生物担体としてメタン発
酵を行なうにあたり、菌体を高濃度に付着せしめ
るためには不織布の目開きが重要である。不織布
はその素材の糸が作り出す無数の複雑な空間を有
しているが、本発明者らは不織布は、それを構成
する糸が立方格子を形成し、無水の空間により構
成されるものと仮定し、第3図a〜cに示したよ
うな立方格子モデル概念図を考えた。第3図aは
不織布外観図、第3図bはモデル図(n=3)、
第3図cは立方格子図である。なお、図中、αは
目開き、βは糸径中心からの目開き、lは不織布
担体の1辺の長さを示している。この立方格子モ
デルを使用して、本発明では1辺lcmの正立方体
不織布がn個に分割された立方格子を形成してい
るとして下記の式により、目開きを計算した。そ
の結果、酸発酵用バイオリアクターに充填する不
織布担体の目開きは2〜9mm、メタン発酵用バイ
オリアクターに充填する不織布担体の目開きは
0.6〜3mmとすることが好ましいことを究明した
(この詳細は特願昭63−6836号明細書に開示され
ている。)。なお、目開き計算をするにあたつて、
d:糸の太さ(cm)、L:糸の総延長(cm)、l:
不織布担体の1辺の長さ(cm)、n:分割数
(−)、γ:素材の真比重(g/cm3)、γa:不織布
のカサ比重(g/cm3)、W:正立方体不織布の重
量(g)、α:目開き(cm)、β:糸径中心からの
目開き(cm)と定義した。 まず、糸の総延長は単位立方格子の辺長とその
辺の数の積で表わすことができる。 L=βx3n(n+1)2 …(1) β=l/n …(2) 式(1),(2)より n=√3−1 …(3) また、正立方体不織布の重量は下記の(4)式で表
わすことができる。 W=L×1/4πd2×γ …(4) 不織布のカサ比重は下記の(5)式で表わすことが
できる。 γa=W/l3 …(5) 上記式(4),(5)より L=−kl3 …(6) ここで k=(γa/γ)/1/4πd2 …(7) である。 式(7),(3)より 従つて、目開きαは下記の(9)式で表わすことが
できる。 本発明において、不織布担体の形状は連続生産
が可能で安価に生産されるものが好ましい。一般
に使用される不織布担体の形状が第4図a〜eに
示される。第4図aは円柱状、第4図bは角形
状、第4図cは球型状、第4図dは中空円筒状の
ものを示しており、さらに第4図eはプラスチツ
ク基板と不織布を交互に組み合わせた立方体モジ
ユールを示している。 本発明において不織布担体の形状は、酸発酵槽
1とメタン発酵槽15とで同一のものであつても
よいが、好ましくは異なるものを使用する。すな
わち、反応効率からすると第4図aに示す如き形
状のものが良いが、このものは流動性の点で第4
図aのものに劣つている。したがつて、担体の逆
洗時に流動性が特に要求される酸発酵槽1には第
4図aの如き円柱状のもの、或いはこれにさらに
流動性向上のため穴あきプラスチツクフイルムを
円周に被覆したものを用い、メタン発酵槽15に
は第4図eの如き形状のものを用いることが好ま
しい。 なお、不織布は柔らかいため担体として使用す
るためには工夫が必要である。通常、不織布の表
面に熱を加え剛体化したものを用いる必要があ
る。しかしながら、第4図eの如き形状の場合、
プラスチツク基板がモジユールの強度のサポート
となつているため、熱を加えて剛体化する必要は
ない。 〔実施例〕 次に本発明を実施例により説明するが、本発明
の範囲を超えない限り、これに限定されるもので
はない。 実施例 1 酸発酵槽およびメタン発酵槽を有するメタン発
酵装置(固定床型メタン発酵バイオリアクター)
を用いたベンチプラントを、油脂・タンパク製造
工場に設置し長期連続嫌気性メタン発酵のフイー
ルドテストを実施した。本廃水はBOD約1000
mg/で、流量7.5m3/日、水温30℃の条件にて
装置設計を行なつた。 以下、実験内容を第5図に示すフローシートに
従つて説明する。 (1) フローシートの説明 廃水(原水)は、調整槽101に貯留された
後、原水ポンプ102によつて酸発酵槽103
へ供給される。酸発酵槽103内は循環用ポン
プ104によつて上向流で液循環されており、
3.2時間の滞留時間の後、酸発酵処理水は外部
配管(処理水管)105を通つてメタン発酵槽
106へ流入する。メタン発酵槽106におい
ても、酸発酵槽103と同様に、循環用ポンプ
107によつて上向流で液循環されている。
6.4時間の滞留時間の後、オーバーフローした
メタン発酵処理水は、一旦処理水槽108に貯
留され、適宜処理水ポンプ109によつて放流
される。また、バイオリアクター内で増殖する
微生物は、余剰汚泥として酸発酵槽103、メ
タン発酵槽106それぞれの底部より、配管1
10,111を介して適宜引き抜くことができ
るようになつている。引き抜かれた汚泥はスラ
ツジタンク112へ貯留され、スラツジポンプ
113によつて汚泥処理設備へと送られる。 一方、バイオリアクターから発生したガス
は、各々ガス管114,115を通り、酸化鉄
触媒を充填した脱流塔116,116′に流入
し、硫化水素等の悪臭成分が除去される。次い
で、脱流塔116,116′を出たガスは洗浄
塔117へと導かれ、微量に残存する悪臭成分
が、アルカリを主成分とする水溶液によつて吸
収される。脱流塔116,116′と洗浄塔1
17の中間にあるクツシヨン槽118は、汚泥
を引き抜いたときなどに、バイオリアクター内
が負圧となつて大気を吸引することが起こらな
いように、発生ガスを少量貯留しておくもので
ある。このようにして悪臭成分が除去された発
生ガスはエネルギーとして利用できることとな
る。 (2) 実験装置 第5図のフローシートに示された実験装置の
主要機器について説明する。 調整槽 2000mmφ×2000mmH、容積6.3m3、有効容
積5.0m3×2基 固定床型メタン発酵バイオリアクター 〔酸発酵槽〕 第1図に示す構造のものを用いた。 a) 寸法 Γ900mm×750mm×1800mmH、容積1.2m3、
有効容積1.0m3 Γ有孔板間隔の容積:900mm×750mm×1500
mmH、容積0.71m3 b) 不織布担体形状 第4図aに示す円柱状担体(50mmφ×50
mmL)に、穴あきプラスチツクフイルムを
円周に被覆したもの(プラスチツクフイル
ムの穴径:7.8mmφ、プラスチツクフイル
ムの孔率:30%)を用いた。 c) 不織布担体充填量と率 充填量 0.54m3 有孔板間隔の容積当り充填率 76% d) 不織布担体の目開き 不織布担体の目開きは3.6mmのものを使
用した。 〔メタン発酵槽〕 第2図に示す構造のものを用いた。 a) 寸法 Γ900mm×900mm×3000mmH、容積2.4m3、
有効容積2.0m3 Γ有孔板間隔の容積:900mm×900mm×2050
mmH、容積1.7m3 b) 不織布担体形状 第4図eに示すプラスチツク基板と不織
布とを組み合わせた立方体モジユールを使
用した。なお、プラスチツク基板は表面に
凹凸を有するものを使用した。この基板の
厚さは0.7mm、基板の間隔33mm、不織布の
厚さは20mmであり、単位モジユール寸法は
450mm×450mm×500mmであつた。 c) 不織布担体充填量と率 充填量 1.7m3 有孔板間隔の容積当り充填率 100% d) 不織布担体の目開き 不織布担体の目開きは2.1mmのものを使
用した。 〔処理水槽〕 1800mmφ×2100mmH、容積5m3 〔スラツジタンク〕 1800mmφ×2100mmH、容積5m3 〔脱硫塔〕 酸発酵槽103およびメタン発酵槽10
6のそれぞれに用いる脱硫塔116,11
6′は同寸法(300mmφ×1750mmH、容積
120)であり、酸化鉄70を充填した。 〔クツシヨン槽〕 容積140 〔洗浄塔〕 200mmφ×2000mmH、容積60 (3) 実験方法および結果 運転開始に際し、消化汚泥を種菌として、酸
発酵槽103とメタン発酵槽に投入した。各槽
のPHは前者が6.0〜6.7、後者が7.2〜7.8の範囲
にコントロールした。その後、微生物の増殖運
転を半年行ない、定常状態となつたので、その
後設計条件における実験を1ヶ月連続にて行な
つた。1ヶ月間の実験の平均値を以下に示す。
【表】
【表】
本発明によればBODを有効に除去しつつ、高
いエネルギーを回収すことができる。しかも曝気
動力が不必要であるなど極めて効率よく排水処理
を行なうことができる。
いエネルギーを回収すことができる。しかも曝気
動力が不必要であるなど極めて効率よく排水処理
を行なうことができる。
第1図a〜cは本発明において用いる酸発酵槽
の一態様を示したものであり、第1図aは同酸発
酵槽の上部平面図、第1図bは同酸発酵槽の縦断
面図、第1図cは同酸発酵槽の一部切欠き下部平
面図である。また、第2図a〜cは本発明におい
て用いるメタン発酵槽の一態様を示したものであ
り、第2図aは同メタン発酵槽の上部平面図、第
2図bは同メタン発酵槽の縦断面図、第2図cは
同メタン発酵槽の一部切欠き下部平面図である。
なお、図中、符号1は酸発酵槽、符号2は(上
部)有孔板、符号3は(下部)有孔板、符号4は
微生物担体充填層、符号5は排水供給管、符号6
は排水供給ポンプ、符号8は循環用管、符号9は
循環用ポンプ、符号11は逆洗用ガス管、符号1
2はスパージヤー、符号13は処理水管であり、
符号15はメタン発酵槽、符号16は(上部)有
孔板、符号17は(下部)有孔板、符号18は微
生物担体充填層、符号19は供給管、符号21は
循環用管、符号22は循環用ポンプ、符号24は
逆洗用ガス管、符号25はスパージヤー、符号2
6は処理水管である。 第3図a〜cは立方格子モデル概念図であり、
第3図aは不織布外観図、第3図bはモデル図
(n=3)、第3図cは立方格子図である。なお、
図中、符号αは目開き、βは糸径中心からの目開
き、lは不織布担体の1辺の長さを示している。 第4図a〜eは不織布担体の各種形状を示した
ものであり、第4図aは円柱状、第4図bは角型
状、第4図cは球型状、第4図dは中空円筒状、
第4図eはプラスチツク基板と不織布を交互に組
み合わせた立方体モジユールを示している。第5
図は本発明の実施例におけるフローシートであ
る。図中、符号101は調整槽、符号103は酸
発酵槽、符号104は循環用ポンプ、符号105
は処理水管、符号106はメタン発酵槽、符号1
07は循環用ポンプ、符号108は処理水管、符
号112はスラツジタンク、符号114,115
はそれぞれガス管、符号116,116′はそれ
ぞれ脱硫塔、符号117は洗浄塔、符号118は
クツシヨン槽である。
の一態様を示したものであり、第1図aは同酸発
酵槽の上部平面図、第1図bは同酸発酵槽の縦断
面図、第1図cは同酸発酵槽の一部切欠き下部平
面図である。また、第2図a〜cは本発明におい
て用いるメタン発酵槽の一態様を示したものであ
り、第2図aは同メタン発酵槽の上部平面図、第
2図bは同メタン発酵槽の縦断面図、第2図cは
同メタン発酵槽の一部切欠き下部平面図である。
なお、図中、符号1は酸発酵槽、符号2は(上
部)有孔板、符号3は(下部)有孔板、符号4は
微生物担体充填層、符号5は排水供給管、符号6
は排水供給ポンプ、符号8は循環用管、符号9は
循環用ポンプ、符号11は逆洗用ガス管、符号1
2はスパージヤー、符号13は処理水管であり、
符号15はメタン発酵槽、符号16は(上部)有
孔板、符号17は(下部)有孔板、符号18は微
生物担体充填層、符号19は供給管、符号21は
循環用管、符号22は循環用ポンプ、符号24は
逆洗用ガス管、符号25はスパージヤー、符号2
6は処理水管である。 第3図a〜cは立方格子モデル概念図であり、
第3図aは不織布外観図、第3図bはモデル図
(n=3)、第3図cは立方格子図である。なお、
図中、符号αは目開き、βは糸径中心からの目開
き、lは不織布担体の1辺の長さを示している。 第4図a〜eは不織布担体の各種形状を示した
ものであり、第4図aは円柱状、第4図bは角型
状、第4図cは球型状、第4図dは中空円筒状、
第4図eはプラスチツク基板と不織布を交互に組
み合わせた立方体モジユールを示している。第5
図は本発明の実施例におけるフローシートであ
る。図中、符号101は調整槽、符号103は酸
発酵槽、符号104は循環用ポンプ、符号105
は処理水管、符号106はメタン発酵槽、符号1
07は循環用ポンプ、符号108は処理水管、符
号112はスラツジタンク、符号114,115
はそれぞれガス管、符号116,116′はそれ
ぞれ脱硫塔、符号117は洗浄塔、符号118は
クツシヨン槽である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 有機物含有排水のメタン発酵を行なうメタン
発酵装置において、前記メタン発酵装置が嫌気性
の酸発酵槽とメタン発酵槽とに分けられていると
ともに、前記酸発酵槽および前記メタン発酵槽に
はそれぞれ比重1.0以上のプラスチツク繊維より
なる不織布担体に担持された微生物が充填されて
おり、かつ前記酸発酵槽および前記メタン発酵槽
にはそれぞれ上向流を形成するための循環手段が
備えられていることを特徴とするメタン発酵装
置。 2 酸発酵槽およびメタン発酵槽が、それぞれ下
部に不織布担体を維持する有孔板を有し、かつそ
れぞれ上部に前記不織布担体の流出を防ぐ有孔板
を有するものである請求項1記載のメタン発酵装
置。 3 酸発酵槽およびメタン発酵槽が、それぞれ下
部有孔板より下側に、逆洗手段、循環手段および
排水供給管を備えているものである請求項2記載
のメタン発酵装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1069306A JPH02251298A (ja) | 1989-03-23 | 1989-03-23 | メタン発酵装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1069306A JPH02251298A (ja) | 1989-03-23 | 1989-03-23 | メタン発酵装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02251298A JPH02251298A (ja) | 1990-10-09 |
| JPH0375237B2 true JPH0375237B2 (ja) | 1991-11-29 |
Family
ID=13398744
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1069306A Granted JPH02251298A (ja) | 1989-03-23 | 1989-03-23 | メタン発酵装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02251298A (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0694037B2 (ja) * | 1990-11-30 | 1994-11-24 | 鹿島建設株式会社 | 廃水の高温処理方法 |
| JPH04358600A (ja) * | 1991-06-06 | 1992-12-11 | Kubota Corp | 微生物固定化担体流動化装置 |
| JP2608492B2 (ja) * | 1991-07-19 | 1997-05-07 | 株式会社荏原総合研究所 | 有機塩素化合物を含有する用排水の処理方法及び装置 |
| US5985148A (en) * | 1997-12-12 | 1999-11-16 | Liu; Kai Yuan | Water treatment filter wool balls |
| 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 |
| DE10350503A1 (de) * | 2003-10-29 | 2005-06-16 | Herding Gmbh Filtertechnik | Reaktor zur anaeroben Abwasserbehandlung |
| 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 |
-
1989
- 1989-03-23 JP JP1069306A patent/JPH02251298A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02251298A (ja) | 1990-10-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR0175229B1 (ko) | 과립상 슬러지를 이용한 폐수 처리 장치 및 폐수 처리 방법 | |
| EP0186125B1 (en) | A carrier for microorganisms | |
| CN101302059B (zh) | 倒置式脱氮工艺膜生物反应器 | |
| KR101743653B1 (ko) | 미세 조류를 이용한 수 정화 장치 | |
| JPH0724489A (ja) | 生物処理装置、及び同装置を用いた水処理方法 | |
| CN105621789B (zh) | 一种基于微藻培养的沼液处理装置及方法 | |
| CZ288239B6 (en) | Apparatus for simultaneous biological removal of phosphorus and nitrogen from waste water and removal process thereof | |
| TWI799026B (zh) | 生物脫硫處理方法以及生物脫硫處理系統 | |
| CN104529091A (zh) | 一种微动力多介质固定化生物滤池的污水处理装置及方法 | |
| JP2012179517A (ja) | 散水式浄化装置用保水体、散水式浄化装置および散水式浄化装置の運転方法 | |
| CN108455799A (zh) | 污水处理系统以及方法 | |
| JP6104145B2 (ja) | 油脂含有排水の嫌気性処理装置及び嫌気性処理方法 | |
| JPH0375237B2 (ja) | ||
| CN214060278U (zh) | 一种海水养殖尾水外排装置 | |
| CN219259732U (zh) | 一种湿地处理系统 | |
| JP4821809B2 (ja) | 微生物担持体の製造方法並びに生物脱窒装置 | |
| CN109292965A (zh) | 一种新型生物过滤膜及其在过滤设备中的应用 | |
| CN109319947A (zh) | 一种生物膜反应器 | |
| CN105800869B (zh) | 一种循环流化床户用污水处理设备 | |
| CN109354188A (zh) | 一种同步硝化反硝化生物膜法处理污水的装置和方法 | |
| JP2609192B2 (ja) | 有機性汚水の生物学的脱リン硝化脱窒素処理方法 | |
| CN217921617U (zh) | 一种污水处理用生物反应器 | |
| JP4993109B2 (ja) | 培養方法及び装置、並びに廃水処理方法及び装置 | |
| JP3629727B2 (ja) | 有機性排水の処理方法および装置 | |
| JPH03224697A (ja) | 分離膜複合化メタン発酵装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |