JPS644840B2 - - Google Patents
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- JPS644840B2 JPS644840B2 JP55122850A JP12285080A JPS644840B2 JP S644840 B2 JPS644840 B2 JP S644840B2 JP 55122850 A JP55122850 A JP 55122850A JP 12285080 A JP12285080 A JP 12285080A JP S644840 B2 JPS644840 B2 JP S644840B2
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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
Landscapes
- Treatment Of Sludge (AREA)
Description
本願発明は、下水汚泥、都市廃棄物、農畜産廃
棄物などの有機性廃棄物からメタンを生成回収す
るとともに、これら有機性廃棄物を軽量・安定化
させる嫌気性消化法に関するものである。 下水汚泥、都市廃棄物、農畜産廃棄物などの有
機性廃棄物の発生量は今日増加の一途にあり、こ
れらの処理処分に関しては環境保護の観点から重
大な関心が寄せられている。他方、近年エネルギ
ー需要の逼迫状況を背景に、廃棄物処理について
は効率的であると同時にエネルギー消費の少な
い、出来ることならエネルギーの回収可能な方法
が望まれている。このような状況を背景に、有機
性廃棄物を減量・安定化させる過程でメタンが生
成回収できる嫌気性消化法が注目され始めてい
る。 嫌気性消化法は、何種類もの嫌気性微生物群が
有機物に作用して有機物を最終的にCH4、CO2、
H2O、NH4 +などの比較的簡単な構造の物質に分
離することを原理としているが、より詳細には、
この分解反応は次の３種の微生物反応が逐次的に
進行して生ずる反応であると把握されている。 (1) 低分子化反応 高分子有機物→低分子有機物 (2) 揮発酸生成反応 低分子有機物→揮発酸、アルコール H2、CO2、NH4 + (3) メタン生成反応 揮発酸、アルコール H2、CO2→CH4 CO2 このような有機物の分解反応は、一般的には非
常に緩慢に進行し、このため従来主として下水汚
泥やし尿などの処理に利用されてきた標準的な嫌
気性消化法では、反応器の滞留時間すなわち消化
日数を30日と非常に長くとつており、これが嫌気
性消化法の欠点としてあげられている。従来よ
り、このような分解反応全体を律速する反応は最
終段のメタン生成反応と考えられてきたが、下水
汚泥、都市廃棄物、農畜産廃棄物など固形物性の
有機性廃棄物を対象とした場合には、むしろ第１
段の低分子化反応が律速段階になることが明らか
にされ、この反応を促進する技術が幾つか提案さ
れている。これらの技術は、大別すれば熱、薬品
（アルカリ、酸）などを加えて原廃棄物に前処理
を施す物理化学的方法と、主消化工程とは別個の
微生物工程を設け、そこで強力な低分子化作用を
持つ微生物を繁殖せしめる生物的方法に分けられ
るが、経済性からみれば後者の方が優れている。 本発明者らは、これ迄提案されてきた生成物低
分子化法を追実験して検討した結果、45℃〜65℃
で活動する高温性かつ嫌気性の低分子化菌を利用
した低分子化法が極めて有効であることを確認し
た。また、従来このような高温低分子化菌を低分
子化工程で利用する場合には、後段の主消化工程
も同様の高温域に維持する高温消化法を採用する
のが常であつた。本発明者らも、当初は高温低分
子化法−高温消化法の組合わせで実験を行つた
が、排出される消化汚泥は固液分離離性に乏し
く、また固液分離後の脱離液には高濃度のコロイ
ド状溶解性有機物が含まれ、汚泥処理、廃液処理
を含めた実用技術としては難点が多いことが明ら
かになつた。そこで、低分子化工程からの流出液
を強制的に冷却して後段の主消化工程を20℃〜40
℃に中温消化法に切換えて運転を継続したとこ
ろ、前記難点が大幅に改善されるばかりでなく、
メタン発生量、有機性分解率もかえつて高くなる
ことが確認された。 このように、本発明は有機性廃棄物の嫌気性消
化法の問題点を解消し、低分子化反応の速度の増
大と、得られる消化汚泥の固液分離性の向上が可
能な方法を提供することを目的とし、上記実験結
果に基づいて完成されたものである。 すなわち、本発明は有機性廃棄物を嫌気性消化
処理するに際し、少なくとも工程を二分割し、前
記有機性廃棄物を第一工程の低分子化工程にて45
℃〜65℃の高温域消化温度で低分子化処理したの
ち該処理物を冷却し、第二工程の主消化工程にて
20℃〜40℃の中温域消化温度で嫌気性消化処理す
ることを特徴とする有機性廃棄物の嫌気性消化方
法である。 本願発明の実施態様の一例を第１図に従つて説
明すると、廃棄物６（これは物理化学的前処理を
受けた廃棄物でもよい）は、45℃〜65℃の範囲に
制御された低分子化反応器１に流入する。この低
分子化反応器１としては、従来の生物処理に用い
られる槽型反応器、固定床反応器、流動床反応器
のいずれでもよく、要は廃棄物６と高温性低分子
化菌がよく接触でき、実質的に嫌気性条件が維持
できる構造であればよい。なお、流出スラリー７
に含まれる低分子化反応用の微生物を利用するた
めに、固液分離装置４を用いて流出スラリー７を
脱離液８と固形物９に分離し、固形物９の一部を
低分子化反応器１へ返送してもよい。（固形物９
の殆どは後記の主消化反応器２に送られる。） 固液分離装置４からの脱離液８は、温度が20℃
〜40℃に維持されている主消化反応器２に流入す
る。この主消化反応器２としては、低分子化反応
器１と同様に槽型、固定床型、流動床型など様々
な反応器が適用できるが、いずれにせよ低分子化
工程以上に厳しい嫌気性条件が必要になるので、
その密閉性に十分な配慮が拡われた構造でなけれ
ばならない。また、この図例では主消化工程を単
一工程としているが、必要により、これを酸生成
工程と、その後段のメタン生成工程などに細分し
て複数の工程にする変法も可能である。 主消化反応器２からの消化汚泥１０はこのまま
処分してもよいが、実用上は沈殿濃縮槽、遠心分
離機、その他の固液分離装置５により処理され、
脱離液１１と沈殿物１２に分離される。脱離液１
１は別途に処理され、沈殿物１２は焼却などによ
つて処分される。この場合、所望により沈殿物１
２の一部を主消化反応器２に返送してもよい。 本発明においては、低分子化反応器１からの流
出スラリー７の液温が主消化反応器２内で制御さ
れるべき液温よりもかなり高いので、流出スラリ
ー７は冷却する必要がある。この場合、熱交換器
３で廃棄物６により冷却するのが合理的で好まし
い。 次に、本発明を完成するために行つた実験方法
及び結果の一例を実施例としてあげ、あわせて従
来法と比べた本発明の効果を明らかにする。 実施例 実験装置は、第２図のごとく主要機器として槽
内液量３の低分子化槽１′と槽内液量６（い
ずれも撹拌機付き）の主消化槽２′を含むもので
あり、これらはそれぞれ恒温水槽１３，１６内に
セツトされ、個別に槽内液温が制御できるように
なつている。第２図中、３′は熱交換器、１４は
パルプ粉末の投入口、１５は熱交換器３′内の冷
却用液体の冷却装置、１７はガス計量器である。 しかして、廃棄物としての下水汚泥６′とパル
プ粉末は低分子化槽１′で低分子有機物となり、
流出スラリー７′は熱交換器３′を経て主消化槽
２′に流入して消化され、スラリー状の消化汚泥
１０′となつて排出される。低分子化槽１′及び主
消化槽２′で発生するメタン含有ガス１８はガス
計量器１７により、その発生量と組成が計測され
る。 次に実験条件について記すと、まず温度条件
は、低分子化槽１′の槽内液温を55℃（高温低分
子化）と33℃（中温低分子化）の２種類に、また
主消化槽２′の槽内液温を55℃（高温消化）と33
℃（中温消化）の２種類にそれぞれ設定し、高
温低分子化−中温消化（本発明法）、高温低分
子化−高温消化（比較例１）、中温低分子化
（比較例２）、中温低分子化−中温消化（比較例
３）の４通りについて実験した。 一方、模擬廃棄物としてはパルプ粉末と有機物
濃度2.5％の下水汚泥を使用し、これらの供給量
（処理量）は１日当たりそれぞれ45ｇ、600mlとし
た。反応器内の滞留時間は、低分子化槽１′は５
日、主消化槽２′は10日とした。したがつて実験
装置全体（前記両反応器の合計容量）に対する有
機物負荷は約6.7Kg／m3・日である。このような
負荷条件で、前記４通りについてそれぞれ運転を
行つた。それぞれの実験におけるメタン含有ガス
１８の発生量、そのメタン含率、メタン発生量
と、消化汚泥１０′の有機物濃度の平均値から計
算した有機物分解率は第１表のとおりであつた。 次に、得られた消化汚泥１０′の脱水テストを、
日本下水道協会発行「下水試験法」1974年版のヌ
ツチエ式脱水試験に準じて行つた。 すなわち、消化汚泥１０′の乾燥固形物量に対
して消石灰10％、FeCl35％を添加混合し、面積
35cm2のリーフで真空度400mmHgで過して求めた
比抵抗の平均値は第１表のとおりになつた。 また11500Gで遠心分離した上清澄液（第１図
における脱離液１１に相当する）の重クロム酸
COD値の平均値は第１表のとおりであつた。
棄物などの有機性廃棄物からメタンを生成回収す
るとともに、これら有機性廃棄物を軽量・安定化
させる嫌気性消化法に関するものである。 下水汚泥、都市廃棄物、農畜産廃棄物などの有
機性廃棄物の発生量は今日増加の一途にあり、こ
れらの処理処分に関しては環境保護の観点から重
大な関心が寄せられている。他方、近年エネルギ
ー需要の逼迫状況を背景に、廃棄物処理について
は効率的であると同時にエネルギー消費の少な
い、出来ることならエネルギーの回収可能な方法
が望まれている。このような状況を背景に、有機
性廃棄物を減量・安定化させる過程でメタンが生
成回収できる嫌気性消化法が注目され始めてい
る。 嫌気性消化法は、何種類もの嫌気性微生物群が
有機物に作用して有機物を最終的にCH4、CO2、
H2O、NH4 +などの比較的簡単な構造の物質に分
離することを原理としているが、より詳細には、
この分解反応は次の３種の微生物反応が逐次的に
進行して生ずる反応であると把握されている。 (1) 低分子化反応 高分子有機物→低分子有機物 (2) 揮発酸生成反応 低分子有機物→揮発酸、アルコール H2、CO2、NH4 + (3) メタン生成反応 揮発酸、アルコール H2、CO2→CH4 CO2 このような有機物の分解反応は、一般的には非
常に緩慢に進行し、このため従来主として下水汚
泥やし尿などの処理に利用されてきた標準的な嫌
気性消化法では、反応器の滞留時間すなわち消化
日数を30日と非常に長くとつており、これが嫌気
性消化法の欠点としてあげられている。従来よ
り、このような分解反応全体を律速する反応は最
終段のメタン生成反応と考えられてきたが、下水
汚泥、都市廃棄物、農畜産廃棄物など固形物性の
有機性廃棄物を対象とした場合には、むしろ第１
段の低分子化反応が律速段階になることが明らか
にされ、この反応を促進する技術が幾つか提案さ
れている。これらの技術は、大別すれば熱、薬品
（アルカリ、酸）などを加えて原廃棄物に前処理
を施す物理化学的方法と、主消化工程とは別個の
微生物工程を設け、そこで強力な低分子化作用を
持つ微生物を繁殖せしめる生物的方法に分けられ
るが、経済性からみれば後者の方が優れている。 本発明者らは、これ迄提案されてきた生成物低
分子化法を追実験して検討した結果、45℃〜65℃
で活動する高温性かつ嫌気性の低分子化菌を利用
した低分子化法が極めて有効であることを確認し
た。また、従来このような高温低分子化菌を低分
子化工程で利用する場合には、後段の主消化工程
も同様の高温域に維持する高温消化法を採用する
のが常であつた。本発明者らも、当初は高温低分
子化法−高温消化法の組合わせで実験を行つた
が、排出される消化汚泥は固液分離離性に乏し
く、また固液分離後の脱離液には高濃度のコロイ
ド状溶解性有機物が含まれ、汚泥処理、廃液処理
を含めた実用技術としては難点が多いことが明ら
かになつた。そこで、低分子化工程からの流出液
を強制的に冷却して後段の主消化工程を20℃〜40
℃に中温消化法に切換えて運転を継続したとこ
ろ、前記難点が大幅に改善されるばかりでなく、
メタン発生量、有機性分解率もかえつて高くなる
ことが確認された。 このように、本発明は有機性廃棄物の嫌気性消
化法の問題点を解消し、低分子化反応の速度の増
大と、得られる消化汚泥の固液分離性の向上が可
能な方法を提供することを目的とし、上記実験結
果に基づいて完成されたものである。 すなわち、本発明は有機性廃棄物を嫌気性消化
処理するに際し、少なくとも工程を二分割し、前
記有機性廃棄物を第一工程の低分子化工程にて45
℃〜65℃の高温域消化温度で低分子化処理したの
ち該処理物を冷却し、第二工程の主消化工程にて
20℃〜40℃の中温域消化温度で嫌気性消化処理す
ることを特徴とする有機性廃棄物の嫌気性消化方
法である。 本願発明の実施態様の一例を第１図に従つて説
明すると、廃棄物６（これは物理化学的前処理を
受けた廃棄物でもよい）は、45℃〜65℃の範囲に
制御された低分子化反応器１に流入する。この低
分子化反応器１としては、従来の生物処理に用い
られる槽型反応器、固定床反応器、流動床反応器
のいずれでもよく、要は廃棄物６と高温性低分子
化菌がよく接触でき、実質的に嫌気性条件が維持
できる構造であればよい。なお、流出スラリー７
に含まれる低分子化反応用の微生物を利用するた
めに、固液分離装置４を用いて流出スラリー７を
脱離液８と固形物９に分離し、固形物９の一部を
低分子化反応器１へ返送してもよい。（固形物９
の殆どは後記の主消化反応器２に送られる。） 固液分離装置４からの脱離液８は、温度が20℃
〜40℃に維持されている主消化反応器２に流入す
る。この主消化反応器２としては、低分子化反応
器１と同様に槽型、固定床型、流動床型など様々
な反応器が適用できるが、いずれにせよ低分子化
工程以上に厳しい嫌気性条件が必要になるので、
その密閉性に十分な配慮が拡われた構造でなけれ
ばならない。また、この図例では主消化工程を単
一工程としているが、必要により、これを酸生成
工程と、その後段のメタン生成工程などに細分し
て複数の工程にする変法も可能である。 主消化反応器２からの消化汚泥１０はこのまま
処分してもよいが、実用上は沈殿濃縮槽、遠心分
離機、その他の固液分離装置５により処理され、
脱離液１１と沈殿物１２に分離される。脱離液１
１は別途に処理され、沈殿物１２は焼却などによ
つて処分される。この場合、所望により沈殿物１
２の一部を主消化反応器２に返送してもよい。 本発明においては、低分子化反応器１からの流
出スラリー７の液温が主消化反応器２内で制御さ
れるべき液温よりもかなり高いので、流出スラリ
ー７は冷却する必要がある。この場合、熱交換器
３で廃棄物６により冷却するのが合理的で好まし
い。 次に、本発明を完成するために行つた実験方法
及び結果の一例を実施例としてあげ、あわせて従
来法と比べた本発明の効果を明らかにする。 実施例 実験装置は、第２図のごとく主要機器として槽
内液量３の低分子化槽１′と槽内液量６（い
ずれも撹拌機付き）の主消化槽２′を含むもので
あり、これらはそれぞれ恒温水槽１３，１６内に
セツトされ、個別に槽内液温が制御できるように
なつている。第２図中、３′は熱交換器、１４は
パルプ粉末の投入口、１５は熱交換器３′内の冷
却用液体の冷却装置、１７はガス計量器である。 しかして、廃棄物としての下水汚泥６′とパル
プ粉末は低分子化槽１′で低分子有機物となり、
流出スラリー７′は熱交換器３′を経て主消化槽
２′に流入して消化され、スラリー状の消化汚泥
１０′となつて排出される。低分子化槽１′及び主
消化槽２′で発生するメタン含有ガス１８はガス
計量器１７により、その発生量と組成が計測され
る。 次に実験条件について記すと、まず温度条件
は、低分子化槽１′の槽内液温を55℃（高温低分
子化）と33℃（中温低分子化）の２種類に、また
主消化槽２′の槽内液温を55℃（高温消化）と33
℃（中温消化）の２種類にそれぞれ設定し、高
温低分子化−中温消化（本発明法）、高温低分
子化−高温消化（比較例１）、中温低分子化
（比較例２）、中温低分子化−中温消化（比較例
３）の４通りについて実験した。 一方、模擬廃棄物としてはパルプ粉末と有機物
濃度2.5％の下水汚泥を使用し、これらの供給量
（処理量）は１日当たりそれぞれ45ｇ、600mlとし
た。反応器内の滞留時間は、低分子化槽１′は５
日、主消化槽２′は10日とした。したがつて実験
装置全体（前記両反応器の合計容量）に対する有
機物負荷は約6.7Kg／m3・日である。このような
負荷条件で、前記４通りについてそれぞれ運転を
行つた。それぞれの実験におけるメタン含有ガス
１８の発生量、そのメタン含率、メタン発生量
と、消化汚泥１０′の有機物濃度の平均値から計
算した有機物分解率は第１表のとおりであつた。 次に、得られた消化汚泥１０′の脱水テストを、
日本下水道協会発行「下水試験法」1974年版のヌ
ツチエ式脱水試験に準じて行つた。 すなわち、消化汚泥１０′の乾燥固形物量に対
して消石灰10％、FeCl35％を添加混合し、面積
35cm2のリーフで真空度400mmHgで過して求めた
比抵抗の平均値は第１表のとおりになつた。 また11500Gで遠心分離した上清澄液（第１図
における脱離液１１に相当する）の重クロム酸
COD値の平均値は第１表のとおりであつた。
【表】
第１表を見て明らかなように、本発明法は各比
較例と比べて有機物分解率、メタン発生量は高
く、かつ消化汚泥の固液分離性、脱水性が極めて
優れていることが確認された。 従来法−12300mg／ 本発明法−3800 〃 以上述べたように、本発明によれば、低分子化
工程と主消化工程における消化温度を制御するこ
とにより、消化汚泥の固液分離性、脱水性が大幅
に改善でき、したがつて、脱水ケーキの処分が容
易になり、脱水分離水の廃水処理が著しく合理化
されと共に、有機物の消化に要する日数も短縮で
き、有機物の分解率、メタン発生量等は従来法と
同等又はそれ以上であり、また、消化設備も簡
単、安価で済むなどの利点が得られる。
較例と比べて有機物分解率、メタン発生量は高
く、かつ消化汚泥の固液分離性、脱水性が極めて
優れていることが確認された。 従来法−12300mg／ 本発明法−3800 〃 以上述べたように、本発明によれば、低分子化
工程と主消化工程における消化温度を制御するこ
とにより、消化汚泥の固液分離性、脱水性が大幅
に改善でき、したがつて、脱水ケーキの処分が容
易になり、脱水分離水の廃水処理が著しく合理化
されと共に、有機物の消化に要する日数も短縮で
き、有機物の分解率、メタン発生量等は従来法と
同等又はそれ以上であり、また、消化設備も簡
単、安価で済むなどの利点が得られる。
第１図、第２図は、それぞれ本発明の実施態
様、実施例を示す系統説明図である。 １……低分子化反応器、１′……低分子化槽、
２……主消化反応器、２′……主消化槽、３，
３′……熱交換器、４，５……固液分離装置、６
……廃棄物、６′……下水汚泥、７，７′……流出
スラリー、８……脱離液、９……固形物、１０，
１０′……消化汚泥、１１……脱離液、１２……
沈殿物、１３……恒温水槽、１４……パルプ粉末
投入口、１５……冷却装置、１６……恒温水槽、
１７……ガス計量器、１８……メタン含有ガス。
様、実施例を示す系統説明図である。 １……低分子化反応器、１′……低分子化槽、
２……主消化反応器、２′……主消化槽、３，
３′……熱交換器、４，５……固液分離装置、６
……廃棄物、６′……下水汚泥、７，７′……流出
スラリー、８……脱離液、９……固形物、１０，
１０′……消化汚泥、１１……脱離液、１２……
沈殿物、１３……恒温水槽、１４……パルプ粉末
投入口、１５……冷却装置、１６……恒温水槽、
１７……ガス計量器、１８……メタン含有ガス。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 有機性廃棄物を嫌気性消化処理するに際し、
少なくとも工程を二分割し、前記有機性廃棄物を
第一工程の低分子化工程にて45℃〜65℃の高温域
消化温度で低分子化処理したのち該処理物を冷却
し、第二工程の主消化工程にて20℃〜40℃の中温
域消化温度で嫌気性消化処理することを特徴とす
る有機性廃棄物の嫌気性消化法。 ２ 前記主消化工程が酸生成工程と、その後段の
メタン生成工程に分割してなるものである特許請
求の範囲第１項記載の消化法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55122850A JPS5748396A (en) | 1980-09-04 | 1980-09-04 | Anaerobic digestion of organic waste matter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55122850A JPS5748396A (en) | 1980-09-04 | 1980-09-04 | Anaerobic digestion of organic waste matter |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5748396A JPS5748396A (en) | 1982-03-19 |
| JPS644840B2 true JPS644840B2 (ja) | 1989-01-26 |
Family
ID=14846177
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP55122850A Granted JPS5748396A (en) | 1980-09-04 | 1980-09-04 | Anaerobic digestion of organic waste matter |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5748396A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003326237A (ja) * | 2002-03-05 | 2003-11-18 | Osaka Gas Co Ltd | 有機性廃棄物処理システム |
| JP3820216B2 (ja) * | 2002-12-20 | 2006-09-13 | 三菱重工業株式会社 | 中温消化槽の運転方法 |
| WO2007083456A1 (ja) * | 2006-01-20 | 2007-07-26 | Kurita Water Industries Ltd. | 有機性廃液の嫌気性消化処理方法及び装置 |
| ES2828665T3 (es) * | 2010-04-12 | 2021-05-27 | Seab Power Ltd | Sistema portátil de microgeneración de energía renovable |
| WO2025243975A1 (ja) * | 2024-05-22 | 2025-11-27 | 本田技研工業株式会社 | 有機物処理装置、有機物処理方法、および燃料ガスの製造方法 |
-
1980
- 1980-09-04 JP JP55122850A patent/JPS5748396A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5748396A (en) | 1982-03-19 |
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