JPS63214400A - メタン発酵法 - Google Patents

メタン発酵法

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JPS63214400A
JPS63214400A JP62045519A JP4551987A JPS63214400A JP S63214400 A JPS63214400 A JP S63214400A JP 62045519 A JP62045519 A JP 62045519A JP 4551987 A JP4551987 A JP 4551987A JP S63214400 A JPS63214400 A JP S63214400A
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Japan
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fermentation
bentonite
methane fermentation
fermentation method
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Yasuyuki Nukina
康之 貫名
Tomoko Nagami
永見 知子
Shunji Namikawa
俊次 並河
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/30Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel

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  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)
  • Treatment Of Sludge (AREA)

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 本発明は発酵性能の増大と安定した発酵状態が維持でき
るメタン発酵法に関するものである。
従来の技術 発酵液中に薬剤を添加してメタン発酵性能の向上や発酵
の安定性の向上を求める試みには各種のものがある。
本発明者らはかって、表面に負の解離基をもつ固型物が
一般にメタン発酵を促進する効果を有することを明らか
にした。その促進効果は表面の負の解離基の多いほど大
きく、その意味から粒子が小さく、表面の解離基の多い
ベントナイトは有利であり、また価格の点からも実用性
の高いものである。
発明が解決しようとする問題点 しかし、その後の検討の結果、ベントナイトはバッチ発
酵法では大きい促進効果を示すが、通常メタン発酵が使
用する連続発酵の場合にはそれほど大きな効果とならな
いことが徐々に明らかになってきた。
本発明は一般のメタン発酵が連続発酵法であることを考
慮して、連続発酵法でも有効に発酵促進の行なえるメタ
ン発酵法を提供することを目的とするものである。
問題点を解決するための手段 上記目的を達成するために、本発明のメタン発酵法は、
発酵液中にベントナイト及び水酸化カルシウム又は酸化
カルシウムを添加するものである。
また、本発明のメタン発酵法は上記に加えて微量の金属
塩又は金属酸化物塩を添加するものである。
作  用 本発明のメタン発酵法において、ベントナイトの効果は
、その周辺に発酵微生物を吸着し、これが微生物に有利
な棲息状況を作シ出すものであシ、ベントナイト表面の
負電荷と微生物表面の負電荷のあいだを多価の陽イオン
で架橋することが必要である。水酸化カルシウムや酸化
カルシウムのカルシウムはこの陽イオンとして働くもの
である。
またベントナイトと微量の金属塩又は金属酸化物塩はそ
の作用機能が異なシ、効果の加算が期待できるものであ
る。なお、金属塩又は金属酸化物塩の長期投与による発
酵の不安定性は、酸生成菌胞子の急発芽に原因する。カ
ルシウムは急な発芽を抑えることによシ発酵の安定性に
寄与するものである。
実施例 ベントナイトに発酵促進の効果のあるととは、先に述べ
た通シである。ベントナイトによシ発酵促進効果の表わ
れた発酵液中では、ベントナイト粒子を核とし、これに
発酵微生物が吸着されて、一種の微生物フロックが形成
されておシ、それゆえベントナイトの発酵促進効果はフ
ロック化による微生物の棲息の場の提供の結果と理解さ
れる。
しかしながら、ベントナイト表面は負にチャージし、か
つ微生物細胞表面も一般に負にチャージしているのであ
るから吸着に際しては多価の陽イオンが必要であろうと
推測される。またバッチ発酵の場合はベントナイトの発
酵促進効果が大きく、連続フィードの場合(このときは
ベントナイトもまた連続又は間欠的に添加される)、効
果が小さいのは、多価の陽イオンが不足するからである
と理解できる。
さて第1図は、ベントナイトと、解離して多価の陽イオ
ンを生成するC a (CH)2との協調効果を示した
ものである。(ハ))はベントナイト無添加の発酵液に
1回かぎ’) Ca (OH)2を加えたもの、(b)
はベントナイトを添加し、かつ追加しながらその濃度を
°維持した発酵槽に1回かぎ勺Ca (OH)2を添加
したもの、(c)はCa (OH)2を連続添加したも
のである。縦軸は発酵液のもつ、酢酸からCH4の生成
能力を表わす。酢酸からCH4の生成速度はメタン発酵
全体の律速段階となっており、それ由酢酸からのCI(
4の生成能で発酵性能を評価することができるのである
弼はこの程度のCa (OH)2の添加では明白な発酵
促進がおこらないことを示している。()はベントナイ
トとCa (OH)2の協調が大きな発酵促進効果を示
すが、Ca (OH)2の効果に持続性のないことを示
している。この反応がベントナイトと微生物間の吸着で
あシ、可逆反応であるから、持続性は当然認められない
。さて(c)は間欠的にCa (OH)2を添加した場
合であるが、発酵促進の効果が持続的に表われている。
CaOは水と反応して容易にCa (OH)2となるの
で、Ca (OH)2に代えてCa Oは使用できる。
しかしCaCβ2は使用できない。これは発酵液中でC
a CO3が生成するにともなって塩酸を生成し発酵液
を酸性に変え、発酵条件を慈愛させるからである。また
硫酸イオン、硝酸イオンはメタン発酵の阻害剤であって
、それらの塩は使用できない。
酢酸塩等の有機酸塩は使えるものもあるが高価であって
実用性がない。Ca COsは使えるが、6〜10倍量
を用いないと効果が薄い。難溶性のためと考えられるが
使いにくい。
ベントナイトと協調して明確な効果を示すCa (OH
)2の濃度は約0.5Ky/m’(発酵液当シ)からで
ある。最大量は、約1o Ky/ nx’である。ただ
し、この最大量を越えると、効果が見られなくなるので
はなく、Ca (OH)2がアルカリのためにPHが上
昇しすぎて発酵が不調となるのである。
中和手段を取ればさらに大量投与が可能であるが実用的
意味はない。
Ca (OH)2と協調して明確な効果を示すベントナ
イト量は、ロフトによシ違いがあるが、約2.6Kp/
m3(発酵液当υ)からである。100 K97m3で
もなお効果があシ上限は不明であるが、実用上では発酵
液の攪拌(これは必須事項である)が困難であり、せい
ぜいtsoKy/m3程度が実用上の限度である。
本発明者らは非放射性の金属元素の中で、金属塩あるい
は、金属酸化物塩の発酵液中への添加によシ、発酵促進
の観察される範囲を求めた。いずれの金属塩又は金属酸
化物塩も金属として3P/m3を添加した。発酵促進が
認められる元素を列記すると以下の通シである。Sa 
、Ti 、V、Cr 、Co 。
Ni、Cu、Zn、Ga、Y、Zr、Nb、Mo、Ta
、Ru、Rh。
Pd、Ag、Cd、In、Sn、Hf、Ta、W、Re
、Os、Ir。
Pt、Au、Hg、Tj+、Pb、Bi  であシ、こ
れらを概念的に述べると、1属a列の元素、2属a列の
元素および第1〜第3周期の元素並びに鉄とマンガンを
除いたすべての非放射性の金属元素である。
これらの元素がppm オーダの触媒量で効果があるこ
とと、その周期律表上の分布よシ、これらの元素は、何
らかの酸化還元反応によジメタン発酵に貢献しているも
のと推測される。鉄とマンガンが効果のないのは予め発
酵液中に多量に存在するからと考えられる。またこれら
の金属元素の塩又は酸化物塩が効果を表わす濃度は約0
.1P/m15よりであり、20 f /rr15を越
えると多くの元素で急性の毒性が観察される。したがっ
て有効な範囲は0.1〜20 f /m’である。とこ
ろがこの範囲内であっても長期間の発酵を続けると慢性
の効果と思われる発酵の不安定性が表われる。
このとき一定濃度の原料を一定の速度でフィードしつづ
けた場合に効果は観察できないのであるが、フィードを
一時中止し再び開始した場合に効果が観察される。また
この時、非常に発泡しゃすい。
メタン発酵微生物は酸生成菌とガス死菌に大別される。
また酸生成菌のうちでは胞子を生成するクロストリディ
ウム属細菌が特に優勢である。さてフィードを中止した
場合、原料が消費しつくされるために、酸生成菌、ガス
死菌共に一旦飢餓状態となる。このとき、クロストリデ
ィウム属細菌のいくらかが胞子化するのである。次にフ
ィードを再開したとき、クロストリディウム属細菌の胞
子はラグタイムの後発芽して活動を再開するが、このラ
グタイムの間は原料が消費されないので、その分が発芽
後に上乗せされて急速に消費され、過大なフィードをし
たのと同じことになる。過大なフィードはガス死菌を阻
害する。微量金属塩(又は金属酸化物塩)の蓄積により
、クロス) I)ディラム属細菌の胞・子化する率が著
しく増大し、その分だけラグタイム後はよp過大なフィ
ードとなって、それだけガス死菌の阻害も大きくなシ、
発酵性能が低下するのである。又、胞子が発芽して栄養
細胞に変化するそのタイミングに大量の発泡があり、こ
れが発酵ガス引抜き配管等を閉塞して事故となるのであ
る。
一方水酸化カルシウムの添加はクロストリディウム属細
菌の胞子の出芽を抑える効果があるのであって、フィー
ド再開後の急速な原料の消費がなくなるために、それほ
ど過大なフィードをした状態にはならないのである。こ
の様な水酸化カルシウムの効果は約0.5KP/nx’
よシ見い出すことができる。また1oKp/rn5以上
の添加は発酵液のP)Iが上昇しはじめるのでこの程度
が実用上の上限である。水酸化カルシウムに代えて酸化
カルシウムも使用できるがカルシウムとして水酸化カル
シウムの場合と等量である。
以上の様に上記実施例ではベントナイト、微量の金属塩
又は金属酸化物塩を添加し、濃度を維持しながらメタン
発酵を行なう。各薬剤の維持濃度はベントナイトが2−
5 KP/m3〜30 f(y/、、5.水酸化カルシ
ウムが0.5Kp/m5〜10KP/m3.微量の金属
塩又は金属酸化物塩が金属の合計として0.1〜20y
/m3である。又水酸化カルシウムに代えて酸化カルシ
ウムが利用できる。
次にベントナイト、水酸化カルシウムおよび微量金属塩
を用いた本発明の実験例を述べる。原料は食堂厨芥、水
分含量平均20%、灰分約1チである。発酵槽は直径2
0cmの円筒形で有効容量5、o2槽を用い、その底及
び液面直下を径6α巾1cnWのパドル翼にて15Or
pmの攪拌を行なう。
発酵液温36℃、原料のフィードは1日1回定刻に行な
う間欠フィードである。さらにベントナイト、水酸化カ
ルシウム、微量金属塩量は、それぞれ30Kf/m5.
10に97m5.12 P 7m5(金属と。
して総量)である。また微量金属塩として、塩化ニッケ
ル、塩化コバルト、塩化ジルコニウム、モリブデン酸ナ
トリウムを夫々金属として等量用いた。その発酵経過を
示したのが第2図である。図よシ明らかな様に約1,6
ケ月の馴養の後、日量360Fの最大フィード量を維持
し、さらに週2回のフィードの休止にもかかわらず安定
した発酵を続けている。
通常のメタン発酵ではフィード量は有機物として2〜s
Kp/m’・日といわれる。これを本実験に換算すると
厨芥として60〜76P/日となり、効果は明白である
発明の効果 以上のように、本発明は、発酵液中に、ベントナイトと
水酸化カルシウム又は酸化カルシウムを添加することに
よシ、連続発酵法でも有効にメタン発酵を促進する。ま
たこれに加えて微量の金属塩又は金属酸化物塩を添加す
ることにより、発酵性能の増大と安定した発酵状態が維
持できるものである。
【図面の簡単な説明】
第111(a)〜(c)はベントナイトと水酸化カルシ
ウムの協調効果を示す特性図、第2図はベントナイト、
水酸化カルシウム、微貴金属を添加した長期発酵の経過
を示す特性図である。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第 
11!! 謄通特 関 (El)

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)発酵液中に、ベントナイト及び水酸化カルシウム
    又は酸化カルシウムを添加することを特徴とするメタン
    発酵法。
  2. (2)ベントナイトを発酵液に対し2.5Kg/m^3
    〜50Kg/m^3の割合に添加する特許請求の範囲第
    1項記載のメタン発酵法。
  3. (3)水酸化カルシウム又は酸化カルシウムの添加量は
    、水酸化カルシウムの場合は0.5Kg/m^3〜10
    Kg/m^3、酸化カルシウムの場合はカルシウムとし
    てその当量を添加する特許請求の範囲第1項記載のメタ
    ン発酵法。
  4. (4)発酵液中に、ベントナイト、水酸化カルシウム又
    は酸化カルシウム及び微量の金属塩又は金属酸化物塩を
    添加することを特徴とするメタン発酵法。
  5. (5)ベントナイトを発酵液に対し2.5Kg/m^3
    〜50Kg/m^3の割合に添加する特許請求の範囲第
    4項記載のメタン発酵法。
  6. (6)水酸化カルシウム又は酸化カルシウムの添加量は
    、水酸化カルシウムの場合は0.5Kg/m^3〜10
    Kg/m^3、酸化カルシウムの場合は、カルシウムと
    してその当量を添加する特許請求の範囲第4項記載のメ
    タン発酵法。
  7. (7)金属塩又は金属酸化物塩として、1属a列、2属
    a列および第1〜第3周期の元素並びに鉄、マンガンを
    除く、金属元素の塩又は酸化物塩を用い、この1又は複
    数を発酵液に対し金属の合計として0.1〜20g/m
    ^3の割合に添加する特許請求の範囲第4項記載のメタ
    ン発酵法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6447498A (en) * 1987-08-18 1989-02-21 Takiron Co Methane fermentation method
DE102007029102A1 (de) * 2007-06-21 2008-12-24 Tilco Biochemie Gmbh Präparat zur Optimierung der Methangas-Bildung in Biogasanlgen

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60244283A (ja) * 1984-05-18 1985-12-04 Matsushita Electric Ind Co Ltd メタン発酵微生物の製造法

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