JPS62279896A - メタン発酵方法 - 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】 ３、発明の詳細な説明 〔産業上の利用分野〕 本発明は、メタン発酵方法に関し、更に詳細には、プロ
ピオン酸の生成、蓄積を生物化学的に排除して極めて効
率的にメタン発酵を実施する全く新規な方法に関するも
のである。

本発明によれば極めて効率よくメタン発酵を行うことが
できるので、本発明は、メタン発酵のみならず各種の嫌
気性生物処理に適用でき１例えば従来より処理すること
ができなかった食品工業廃水といった特に高濃度の有機
性廃水のメタン生成を伴う嫌気性処理も可能となるもの
である６したがって本発明は、ｔ１産製造、水畜産製造
。

発酵工業、製糖工業等各種食品工業において排出される
廃水はもとより、呆尿処理下水、都市下水その他の各種
有機性廃水を処理する技術分野において重用されるもの
であって、公害防止技術としても非常に有用なものであ
り、民間企業はもとより各地方自治体の公害防止担当部
署にとっても大きな福音である。

〔従来の技術〕

メタン発酵は、各種有機性廃液といった複雑な化合物混
合体を、各種の嫌気性菌の共同作用によって、低級脂肪
酸等の有機酸といった簡賦な化合物に分解し１次いで、
これらの化合物をメタンと炭酸ガスに分解する方法であ
る。

しかしながら、メタン発酵は、通常、汚泥によってこれ
を実施しているが、汚泥は、各種微生物の混合体であっ
て微妙なミクロフロラのバランスのうえに成り立ってお
り、そのコントロールは非常にデリケートなものであり
、特に工業的規模でのコントロールは極めて困難である
。そのうえ、メタン発酵は負荷変動に極めて弱く、特に
負荷が増大すると、メタン発酵の進行が阻害され、ガス
化率は低下し、遂には発酵停止に到ることもしばしばで
あって、現在のところこれに対処する有効な手段はない
。

本発明はこれに対処し、成功したものであって、本発明
のようにプロピオン酸に着目し、活性の高いプロピオン
酸資化菌を消化汚泥中に組み込み、メタン発酵を効率よ
〈実施することは、従来知られておらず、全く新規であ
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

メタン発酵は負荷変動に弱く、特に、負荷が増大すると
、メタン発酵の進行が阻害されてガス化率は低下し、遂
には発酵停止に立ち至る。

そのうえ、メタン発酵を行う汚泥は、各種微生物の混合
体であって微妙なバランスの上になりたっているため、
汚泥を構成する個々の微生物を曝独で処理すること及び
他の微生物を汚泥に添加することは、いずれもミクロフ
ロラのデリケートなバランスを崩壊する危陵性が高く、
リアクター全体が破綻してしまう。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、上記欠点を一挙に解決するためになされたも
のであって、活性汚泥を中心とする微生物学、発酵学、
生化学その他各方面から広く研究した結果、メタン発酵
において、負荷が増大するにしたがい、ギ酸、酢酸への
転換が遅れてプロピオン酸が生成、蓄積しやすくなるこ
と、及び、プロピオン酸はメタン菌によって資化されな
いのでプロピオン酸がＴ！積するとメタン発酵が妨害さ
れるという現象に新しく着目し、プロピオン酸の生成自
体を阻害する方策について各種検討を行ったが成功しな
かった。

そこで発想を完全に転換して研究を行った結果。

プロピオン酸の生成蓄積を抑えるよりは生成したプロピ
オン酸を除去するのが得策であり、しかもこれを微生物
を利用して行うのが好ましいとの結論に達した。そして
更にその具体的方策について検討を行った結果、プロピ
オン酸を炭素源として馴養することによって活性の高い
プロピオンＭ資化菌が得られること、及び、このプロピ
オン酸資化菌が消化汚泥中に組み込まれるのみでなくこ
のような消化汚泥を用いると上記した欠点を伴うことな
くメタン発酵がきわめて有利に実施できるという全く新
規な知見を得、この新知見を基礎にして鋭意研究の結果
、本発明が完成されたのである。

本発明を実施するには、プロピオン酸資化菌を消化汚泥
中に組み込むことが必要である。それには、プロピオン
酸資化菌を中４離しておきこれを消化汚泥に添加して組
み込む方法、及び該菌を甲、離することなく消化汚泥を
処理してそれ自体の中にプロピオン酸資化菌を生成せし
めてこれを利用する方法、のいずれもが有利に利用でき
る。

前者の方法にあっては、各種メタン菌及び汚泥構成菌と
共存することができ、それらのミクロフロラの微妙なバ
ランスを崩すものでなければ、汚泥又はその他の起源の
プロピオン酸資化菌がすべて使用できる。また、天然に
存在する菌及びプロピオン酸で馴養したり、遺伝子組換
えや細胞融合技術によって創製した人工的な菌も使用可
能である。これらの菌は消化汚泥に添加した後直ちにメ
タン発酵に使用してもよいし、一旦プロピオン酸含有汚
泥で馴養した後メタン発酵に使用しても良いが、この方
がメタン発酵が迅速化される。

後者の方法にあっては、プロピオン酸を炭素源とする培
地でメタン消化汚泥を馴養し、この馴養処理によって、
活性の高いプロピオン酸資化菌を汚泥自体の中に生成せ
しめ、もって消化汚泥中に該菌を組み込むものである。

この方法は、前者の方法に比して、微妙なミクロフロラ
のバランスを崩すことがなく、マイルドな条件で該菌を
組み込むことができるだけでなく直ちに該汚泥をメタン
発酵に利用でき、そのうえ、処理操作が簡単であるため
、特に工業的な方法として非常にすぐれている。

馴養処理は、プロピオン酸を炭素源とした培地で行う。

炭素源としては、プロピオン酸を唯一の炭素源としても
よいし、他の有機酸、糖類又はこれらの含有物と併用し
て炭素源としてもよい。その他窒素源、微量成分を加え
て培地を調製する。

これらの栄養源は、純粋なものを用いてもよいが、コー
ンステイープリカー、麦芽汁、イーストエキストラクト
、肉汁等栄養分含有物を用いてもよい。

また、この場合、処理すべき汚水、廃水を適当量加えて
馴養すると、次に行うメタン発酵において更に有利であ
る。

馴養処理は、水！２０〜４０℃、稀釈率０．１７０以上
で数日間、上記プロピオン酸含有培地とメタン消化汚泥
を接触維持せしめることによって達成され、この処理に
よって、活性の高いプロピオン酸資化菌が汚泥中に生成
しその中に組み込まれる。

次いで、このようにして得られた消化汚泥を用いて常法
によって廃水を処理すれば、極めて効率的にメタン発酵
を行うことができ、高いガス化率が達成できる。しかも
この場合、プロピオン酸資化菌が存在しているために、
特に負荷を増大せしめても、生成するプロピオン酸はす
べて迅速に資化されて従来法のようにメタン発酵の進行
が妨げられて発酵が停止することはなく、高いガス化率
が得られるのである。

次に本発明の実施例について述べる。

実施例１ 酢酸（ＡＡ）２５００ｍｇ／１２．プロピオン酸（ＰＡ
）２０００ｍｇ／Ｑ、コーンステイープリカー（ＣＳＬ
）　１０００ｍｇ／Ｑからなる合成廃水を原水とし、メ
タン消化汚泥を、水温３７℃、稀釈率１０００日以上で
３０日間馴養し、プロピオン酸資化菌を消化汚泥中に組
み込ませた。

このようにして得た消化汚泥を用いて、ＡＡ２５００ｍ
ｇ／Ｑ、　ＰＡ２０００ｍｇ／Ｑ−ＣＳＬ６００ｍｇ／
Ｑからなる廃水をＴＯＣ負荷５．３ｋｇ／ｒｎ’・日で
処理した。ＮａＯＨを用いてｐ）１６．２に調整してメ
タン発酵を行い、その結果ＴＯＣ除去率９９．４％、ガ
ス発生率１３３ｍρ／ｈｒ（メタン含有率９５幻を得た
。

実施例２ ＰＡ６０００ｍｇ／１．　Ｃ５Ｌ８００ｍｇ／Ｑからな
る合成廃水を原水とし、メタン消化汚泥を水温３７℃、
稀釈率１０００日以上で２０日間馴養した。この消化汚
泥を用いて実施例１と同様の廃水をＴＯＣ負荷５．９ｋ
ｇ／ｒｎ’・日で処理した。そしてその結果ＴＯＣ除去
率９９．０％、ガス発生率１２０ｄ／ｈｒ（メタン含有
率９４％）を得た。

ＡＡ６０００ｍＫＩＱ、　Ｃ３Ｌ８００ｍに／Ｑからな
る合成廃水を原水とし、メタン消化汚泥を水温３７℃、
稀釈率１．０７日以上で４５日間馴養した。この消化汚
泥を用いて実施例１と同様の廃水をＴＯＣ負荷５．４Ｊ
／ｍ・口で処理した。その結果ＴＯＣ除去＄７７．１％
、ガス発生率４０ｍＱ／ｈｒ（メタン含有率９６％）を
得た。

〔効　果〕

本発明は、前記した独特の新規な構成、特にプロピオン
酸資化菌を組み込んだ消化汚泥を用いることにより、前
記したように、メタン発酵におけるプロピオン酸の生成
、蓄積が防止され、その結果、生成される有機酸の大部
分は蟻酸と酢酸になり、メタン発酵が極めて効率的に行
われろという著効が得られる。

したがって、本発明によれば、従来法のように、メタン
発酵の進行が妨げられたり、ひいてはメタン発酵が停止
してしまうといった致命的な欠点を。

非常に簡単な操作によって防止することができるので、
本発明は、工業的な大規模メタン発酵法として極めてす
ぐれている。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. プロピオン酸を炭素源として馴養することによりプロピ
   オン酸資化菌を消化汚泥中に組み込み、このようにして
   得られた消化汚泥を使用することを特徴とするメタン発
   酵方法。