JP2004237246A - Methane fermentation treating apparatus and method - Google Patents

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fermentation
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Wakako Shimodaira
和佳子 下平
Manabu Yamamoto
学 山本
Hitoshi Yamazaki
均 山▲崎▼
Hideji Mori
秀治 守
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a methane fermentation treating apparatus, in which alkali or acid is less used and cost can be reduced. <P>SOLUTION: A solubilization tub 24 which solubilizes by adding alkali 25 to an object to be treated 22 containing mainly vegetable substance, an acid fermentation tub 29 acid-fermenting by throwing of alkaline solubilizing slurry produced in the solubilization tub 24 and an object 27 to be treated containing mainly an animal substance for mixture, and a methane fermentation tub 10 methane-fermenting an organic acid containing solubilizing slurry produced in the acid-fermentation tub 29 are provided. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、例えば有機性廃棄物などの有機性物質を可溶化し、メタン発酵させてメタンガスを得るメタン発酵処理装置及びメタン発酵方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
メタン発酵は、下水・し尿処理の分野では、最終沈殿池汚泥及び余剰活性汚泥の処理に適用されていた。近年、ごみ焼却炉からのダイオキシン類の排出、埋立地の不足、ＣＯ２ よる地球温暖化等が大きな問題となり、これらの環境負荷を低減する方法の一つとして、メタン発酵技術の利用が活発化している。メタン発酵は、有機性廃棄物（厨芥類、汚泥、バイオマス等）を発酵させてメタンガスを回収できる技術であり、そのまま燃焼してはエネルギー回収ができない高水分廃棄物からのエネルギー回収が可能である。
【０００３】
メタン発酵は、大きく分けると加水分解菌、酸生成菌による可溶化工程と、メタン生成菌によるメタン発酵工程の二段階の生化学反応から成っている。タンパク質、炭水化物、脂肪等の高分子有機化合物は、まず加水分解菌などによって低分子化されて高級脂肪酸、アミノ酸、糖類となる。次にこれらの低分子有機物は酸生成菌によってＨ２、ＣＯ２、有機酸（酢酸、酪酸、プロピオン酸、ピルビン酸、ギ酸、乳酸、コハク酸等）に分解され、最後にメタン発酵工程でメタン生成菌によってメタンが生成する。
【０００４】
このように、可溶化工程とメタン発酵工程では、活躍する微生物の種類が異なり、最適ｐＨ値も可溶化工程は４〜５、メタン生成工程は７〜７．６程度と異なる。また、メタン発酵を行う菌は絶対嫌気性であり、酸素が存在する環境では生育できないが、可溶化に関係した菌は好気性、通性嫌気性のものが多く、酸素の有無やその存在量に応じて最適な菌が活動し、有機物を分解する。これらのことから、最近は可溶化槽とメタン発酵槽を分離して発酵効率を高める二相式と呼ばれる方法が採用される場合が多い。
【０００５】
図３に、従来技術による厨芥類を主とした一般廃棄物のメタン発酵システムのフローチャートを示す（例えば非特許文献１、非特許文献２参照）。
【０００６】
厨芥類１は可溶化槽４に投入され、攪拌機５で攪拌しながら、主に廃棄物中に存在する微生物の働きによって可溶化され、メタン発酵の原料となる有機酸及び有機酸の前駆体となる高級脂肪酸、アミノ酸、糖類等の有機物が生成される。
【０００７】
一般に、可溶化槽４は可溶化途上のものを排出しないようにバッチ処理で運転され、１〜３日程度経過した後、可溶化物をポンプ９により抜き出し、貯留槽７に一旦溜める。貯留槽７は、後段のメタン発酵槽１０へ可溶化物を定量供給するためのバッファであるだけでなく、貯留中に溶存酸素を消費させ、可溶化物を嫌気性のメタン発酵に適した状態とする。
【０００８】
貯留槽７内の可溶化物はポンプ９によりメタン発酵槽１０へ定量的に送られ、メタン生成菌の働きにより有機酸からメタン約６５％、二酸化炭素約３５％のガス（バイオガス）Ｇが生成され、燃料電池などのガス利用設備（図示せず）に送られる。バイオガス中には数百ｐｐｍ程度の硫化水素が含まれるため、必要に応じて脱硫処理した後、燃料として使用され、電気や温水としてエネルギーを回収する。
【０００９】
メタン発酵槽１０の廃液は抜き出されて沈降槽１３に送られ、底部に濃縮した濃縮汚泥と上澄の廃水に分けられる。濃縮汚泥は抜き出され、その一部は濃縮汚泥返送ライン１８を経由してメタン発酵槽１０へ返送し、メタン発酵の種汚泥として利用される。
【００１０】
一般廃棄物は、家庭やレストラン、惣菜店などから排出される厨芥類が中心であるため、植物性廃棄物（野菜・果物類）と動物性廃棄物（肉・魚類）の混合物であり、栄養バランスが比較的整っている。
【００１１】
図４は、各種廃棄物及びメタン発酵汚泥の元素構成を示す図である。この図から明らかなように、植物性廃棄物は炭水化物が主成分であるため炭素（Ｃ）含有率が高く、動物性廃棄物はたんぱく質が主成分であるため窒素（Ｎ）含有率が高いが、厨芥類（Ａ例ならびにＢ例）に代表される一般廃棄物は、これらがすでに混合されていることにより、結果として炭素対窒素比（Ｃ／Ｎ）が発酵に適した１２〜２０の範囲内のものが多い。また、微生物の生育に必要な各種微量元素をバランスよく含んでいる。
【００１２】
また、野菜や果物に含まれる繊維質は草木の繊維質に比べると柔らかく、比較的分解され易い。一方、動物性廃棄物では、たんぱく質の分解により発生するアンモニアや、脂肪分の分解中間生成物である長鎖脂肪酸は濃度が高いと発酵を阻害するが、植物性廃棄物と混合されていることにより、阻害物質が希釈され、問題が発生しにくい。これらのことから一般廃棄物は、比較的可溶化・メタン発酵し易い原料であり、図３のフローチャートによりほぼ問題なく処理することが可能である。
【００１３】
これに対して食品工場、農場、市場などから排出される産業廃棄物は、発生源によって成分が偏っている。例えば、植物性であれば野菜屑、もみ殻、わら屑、古紙など、動物性であれば乳製品、肉類、魚類などが、別々に排出される。このような産業廃棄物は、発生源において別々に発酵処理する場合には、各々の発酵特性に合わせたシステムを採用しなければならない。
【００１４】
【非特許文献１】
「廃棄物のメタン発酵［ＰＯＤ版］（株）サイエンティスト社発行
【００１５】
【非特許文献２】
「循環経済新聞」 Ｎｏ．５７７， ２００１年６月４日発行
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
最近では、このように発生源の異なる産業廃棄物を、地域ごとに集約して一個所で処理しようという試み（エコタウン計画等）が行われている。発生源によって異なる廃棄物を集約、混合して、図３のような一般廃棄物の処理フローチャートで発酵しようとすると、以下のような問題点がある。
（１）植物性、動物性の各種廃棄物を混合することにより、Ｃ／Ｎや微量元素といった栄養バランスは改善されるが、各々の廃棄物の搬入量によっては、単純に混合するとＣ／Ｎが適正範囲に納まらない場合がある。
【００１７】
（２）植物性廃棄物の硬い繊維質は、通常の可溶化操作では可溶化されにくいため、メタン発酵槽で分解されず、排出されるメタン発酵汚泥量が増大する。
【００１８】
（３）前記（２）を改善するためには、可溶化槽にアルカリを添加して繊維質を破壊することが可能であるが、廃棄物を混合してアルカリ処理すると、必要なアルカリ薬剤量が増大する。
【００１９】
（４）前記（３）のアルカリ添加で繊維質を可溶化するためには、ｐＨ値を１０程度と非常に高くしなければならない。しかし、そのままメタン発酵するにはｐＨ値が高すぎるため、ｐＨ値を下げるために酸の添加が必要となる場合がある。また、このように薬品を添加した分だけ、最終的な排水処理において塩分の除去が必要となる。
【００２０】
（５）排出されるメタン発酵汚泥は、コンポスト化あるいは焼却処理されているが、現状、コンポストの需要は実際には少なく、季節変動が大きく、流通ルートも確立していないため、大量に製造しても消費しきることができない。また、水分含有率が高いため、焼却処理するためには大量の燃料が必要となる。可燃ごみと共に焼却炉で燃やすこともあるが、熱回収などの面では不利である。これらのことから、汚泥の発生量をできるだけ低減することが望まれている。
【００２１】
本発明の目的は、このような従来技術の欠点を解消し、植物性物質を主体とする被処理物と動物性物質を主体とする被処理物を共に処理するときに、アルカリや酸の使用量が少なく、しかも排水処理で除去すべき塩分も少なく、コスト低減が可能なメタン発酵処理装置及びメタン発酵処理方法を提供するにある。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため本発明の第１の手段は、例えば植物性廃棄物などの植物性物質を主体とする被処理物にアルカリを添加して可溶化する可溶化槽と、
その可溶化槽で生成したアルカリ性可溶化スラリと、例えば動物性廃棄物などの動物性物質を主体とする被処理物とを投入し混合して酸発酵する酸発酵槽と、
その酸発酵槽で生成した有機酸含有可溶化スラリをメタン発酵させるメタン発酵槽とを有することを特徴とするものである。
【００２３】
本発明の第２の手段は前記第１の手段において、前記酸発酵槽内のｐＨ値を測定するｐＨ計と、そのｐＨ計の測定結果に基づいて酸発酵槽へのアルカリ性可溶化スラリの添加量を調整する手段とを有することを特徴とするものである。
【００２４】
本発明の第３の手段は前記第１の手段または第２の手段において、前記酸発酵槽にアルカリを添加するアルカリ添加ライン及び酸を添加する酸添加ラインの少なくとも１つの添加ラインを有することを特徴とするものである。
【００２５】
本発明の第４の手段は前記第１の手段において、前記メタン発酵槽で生成した汚泥の一部を、前記可溶化槽へ返送する汚泥返送ラインを有することを特徴とするものである。
【００２６】
本発明の第５の手段は前記第１の手段において、前記アルカリ性可溶化スラリ中の固形分を微細化する攪拌機、超音波発生手段、湿式粉砕ポンプのうちの少なくとも１つの粉砕手段を有することを特徴とするものである。
【００２７】
本発明の第６の手段は、植物性物質を主体とする被処理物にアルカリを添加して可溶化する可溶化工程と、
生成したアルカリ性可溶化スラリと動物性物質を主体とする被処理物を投入し混合して、酸を生成する酸発酵工程と、
得られた有機酸含有可溶化スラリからメタンを発酵させるメタン発酵工程とを有していることを特徴とするものである。
【００２８】
本発明の第７の手段は前記第６の手段において、前記酸発酵工程中の可溶化スラリのｐＨ値を測定して、その測定結果に基づいて、酸発酵工程へのアルカリ性可溶化スラリの供給量を調節することを特徴とするものである。
【００２９】
本発明の第８の手段は前記第６の手段または第７の手段において、前記酸発酵工程に対してアルカリ添加ラインならびに酸添加ラインの少なくともいずれか一方の添加ラインを設け、酸発酵工程中の可溶化スラリのｐＨ値を測定して、その測定結果に基づいて、アルカリならびに酸のいずれか一方を添加することを特徴とするものである。
【００３０】
本発明の第９の手段は前記第６の手段において、前記メタン発酵工程で生成した汚泥の一部を前記可溶化工程に返送することを特徴とするものである。
【００３１】
本発明の第１０の手段は前記第６の手段において、前記メタン発酵工程へ供給する有機酸含有可溶化スラリの炭素と窒素の含有比率が、メタン発酵条件の範囲内に維持できるように、前記植物性物質を主体とする被処理物、動物性物質を主体とする被処理物、および前記可溶化工程に返送するメタン発酵工程で生成した汚泥の少なくとも１つの投入量を調節することを特徴とするものである。
【００３２】
【発明の実施形態】
本発明の実施形態を図とともに説明する。図１は、第１実施形態に係るメタン発酵システムのフローチャートである。
同図に示すように植物性廃棄物２２（例えば野菜屑、わら、もみ殻、古紙など）を破砕機２３で細かく破砕した後、水３とともにアルカリ可溶化槽２４に投入する。ｐＨ値が９〜１２程度となるようアルカリ添加ライン２５よりアルカリ（例えばＮａＯＨ）を添加して、攪拌機５で攪拌することにより、硬い繊維質を破壊し可溶化する。このとき攪拌機５の回転数を高く（例えば１００〜３００ｒｐｍ程度）することにより、さらに可溶化を促進することが可能である。また植物性廃棄物２２をアルカリ可溶化槽２４で溶解するとき、加温した方が溶解性が高い。
【００３３】
一方、動物性廃棄物２７（例えば廃乳、魚・肉類、畜糞など）は破砕機２８で細かく破砕した後酸発酵槽２９に投入され、攪拌機３０により攪拌される。対象となる動物性廃棄物２７が廃乳のように液状のものだけならば、破砕機２８を通さないで構わない。
【００３４】
酸発酵槽２９では有機酸の生成によってｐＨ値が低下するが、アルカリ可溶化槽２４で生成したアルカリ性の可溶化スラリをポンプ４１により供給することにより、ｐＨ値を好適な範囲に調節することができる。このとき、酸発酵槽２９にｐＨ計４２を設置して、ｐＨ計４２の測定信号を制御部３７に送信し、制御部３７からは酸発酵に適したｐＨ値４〜５の範囲内に入るように、制御信号をポンプ４１に送り、それによりアルカリ性可溶化スラリの供給量を調節する。
【００３５】
このようにして酸発酵槽２９では、メタン発酵を阻害する動物性廃棄物由来の長鎖脂肪酸酸を、メタン発酵の直接の基質である有機酸にまで変換すると同時に、その他の動物性廃棄物由来の有機物（蛋白質、アミノ酸、炭水化物）や、添加されたアルカリ性可溶化スラリに含まれている有機物（主に炭水化物、破壊された繊維質）も低分子化し、有機酸に変換する。また、高炭素含有率の植物性廃棄物２２と高窒素含有率の動物性廃棄物２７を適量混合することにより、Ｃ／Ｎが１２〜２０の範囲に調節され、微量栄養のバランスも改善される。
【００３６】
酸発酵後のスラリは弁４３により抜き出し、貯留槽７に一旦溜める。貯留槽７は、後段のメタン発酵槽１０へ可溶化物を定量供給するためのバッファであるだけでなく、貯留中に溶存酸素を消費させ、可溶化物を嫌気性のメタン発酵に適した状態とする。貯留スラリが沈降しないように、攪拌機８で攪拌される。
【００３７】
貯留槽７内のスラリは、ポンプ９によりメタン発酵槽１０へ定量的に送られ、メタン生成菌の働きにより、有機酸からメタン約６５％、二酸化炭素約３５％のガス（バイオガス）Ｇが生成され、ガスホルダ１１に送られる。バイオガス中には数百ｐｐｍ程度の硫化水素が含まれるため、必要に応じて脱硫処理した後、燃料として使用され、電気や温水としてエネルギーを回収する。
【００３８】
メタン発酵槽１０の廃液はポンプ１２で抜き出されて沈降槽１３に送られ、底部に濃縮した濃縮汚泥１４と上澄の廃水１５に分けられる。濃縮汚泥１４はポンプ３６で抜き出され、その一部は切替弁１７を通り濃縮汚泥返送ライン１８を経由してメタン発酵槽１０へ返送され、メタン発酵の種汚泥として利用される。さらに濃縮汚泥１４の一部は切替弁１７を通して汚泥抜き出しライン１９から抜き出され、廃水１５はポンプ２０により廃水ライン２１を通って抜き出される。
【００３９】
なお、メタン発酵槽１０へ導入される有機物負荷はできるだけ一定にする必要がある。負荷が所定値よりも低い場合は、バイオガス発生量が一時的に減少する程度で、大きな問題は起こらないが、過剰負荷になるとメタン発酵槽１０内に有機酸が蓄積してｐＨ値が低下し、発酵が著しく阻害され、回復に長期を必要とする事態に陥る場合がある。このため廃棄物の受入量が多い場合は、腐敗しやすい野菜や果物を優先的に投入し、腐敗しにくい古紙、おが屑、もみ殻などをストックとして置いておくのが得策である。
【００４０】
こうした、複数の発生源の有機性廃棄物を１個所に集めて処理する場合、処理場によって受け入れる廃棄物の種類はほぼ一定であるが、各廃棄物の受入量は季節によって変動すると考えられ、以下のような運転調節が必要となる。
【００４１】
植物性廃棄物２２の収集量が比較的少なく、酸発酵槽２９のｐＨ値を最適範囲の４〜５に維持するのに十分なアルカリ性スラリが得られない場合は、酸発酵槽２９に直接アルカリ添加ライン３１からアルカリ（例えばＮａＯＨなど）を添加する。また、同様に植物性廃棄物２２が不足して、Ｃ／Ｎが最適範囲を大きく下回る（すなわちＣが不足する）場合は、ストックしておいた古紙、おが屑、もみ殻などのアルカリ可溶化槽２４への投入量を増やし、Ｃ分を増加させる。あるいは、動物性廃棄物２７の供給量を一時的に減らしてもよい。
【００４２】
逆に、動物性廃棄物２７の収集量が少ない場合、酸発酵槽２９のｐＨ値は最適範囲の４〜５を少々越えても酸発酵は継続できるが、大幅にｐＨ値が高くなる場合は、酸発酵槽２９に直接酸添加ライン４４から酸（例えばＨＣｌなど）を添加し、中性程度に維持する。
【００４３】
具体的には前記アルカリ添加ライン３１上にポンプ３８が、酸添加ライン４４上にポンプ３９がそれぞれ設置され、ｐＨ計４２からの測定信号に基づき、制御部３７からは酸発酵に適したｐＨ値４〜５の範囲内に入るように、制御信号をポンプ３８あるいはポンプ３９に送り、それにより酸発酵槽２９に添加するアルカリあるいは酸の量を調節する。
【００４４】
また、同様に動物性廃棄物２７が不足して、Ｃ／Ｎが最適範囲を大きく上回る（すなわちＮが不足する）場合は、メタン発酵終了後の濃縮汚泥１４の一部を、切替弁４５、返送ライン４６を経由してアルカリ可溶化槽２４に添加する。菌体は繊維質の細胞壁を持っているため、植物性廃棄物２２と同様にアルカリ処理によって可溶化することができ、Ｎ含有率が高いため、不足したＮ分を補うことができる。
【００４５】
発生源が不特定多数の一般廃棄物に比べて、産業系廃棄物の性状は比較的一定であるため、このようなＣ／Ｎの調節は、予め図４のように受け入れる廃棄物ごとの元素分析を行っておき、各々の重量を測定して投入量を調節することによって可能である。
【００４６】
なお、植物性廃棄物といっても、繊維質の少ないパン屑や米飯等は、アルカリ可溶化槽２４で処理することなく、直接酸発酵槽２９へ投入することができ、その分、アルカリ薬剤の使用量を減らすことができる。
【００４７】
本実施形態により、最少限の添加薬品量で植物性廃棄物の可溶化、有機酸生成の促進が図れ、また、栄養バランスを調節できることから、メタン発酵の効率が向上し、バイオガス発生量の増大、排出汚泥量の低減が可能となる。また、有機物の多くを、メタン発酵しやすい有機酸にまで変換しておけることにより、メタン発酵を高速化することができ、装置のコンパクト化が図れる。
【００４８】
図２は、本発明の第２実施形態に係るメタン発酵システムのフローチャートである。
アルカリ可溶化槽２４に強力な破砕手段を設けることにより、可溶化率を向上させ、バイオガス発生量の増大、排出汚泥量の低減が可能となる。アルカリで植物の細胞壁が軟化しているため、破砕の強化により固形分を微粒化することができる。実際には、攪拌機５の攪拌羽根をカッター状としたり、アルカリ可溶化槽２４に超音波発生手段を付設してアルカリ性可溶化スラリに超音波をかけたり、湿式破砕ポンプを使用するなどの方法がある。
【００４９】
本実施形態は湿式破砕ポンプ４７を使用した例を示している。可溶化運転中は、連続あるいは間欠的に湿式破砕ポンプ４７を運転し、可溶化スラリを破砕しながら循環ライン４８により可溶化液の循環・混合を行う。そして、必要に応じて弁４９を切り替え、可溶化スラリを酸発酵槽２９へ供給する。
【００５０】
通常、固形分の多い原料に対しては、メタン発酵槽１０は図１のような汚泥返送ライン１８を設けた完全混合型が採用される場合が多い。完全混合型は、槽内の閉塞は問題とならないが、供給した原料と同量の汚泥を引き抜くため、槽内の菌濃度を維持するのが難しく、高い処理負荷で運転するには引き抜き汚泥の濃縮・返送が必要となる。
【００５１】
これに対し本実施形態のように固形分を微粒化できれば、閉塞の問題が軽減されるため、メタン発酵槽３３において高濃度に菌体を維持できる固定床やＵＡＳＢが利用可能となり、更に発酵効率が向上し、処理量を増やすことも可能となる。
【００５２】
ＵＡＳＢ（Ｕｐｆｌｏｗ Ａｎａｅｒｏｂｉｃ Ｓｌｕｄｇｅ Ｂｌａｎｋｅｔ：嫌気性上向流スラッジブランケット法）は、嫌気汚泥の凝集が良好に維持されるような条件下で、菌体の集合体（Ｇｒａｎｕｌｅ ）を作らせて、処理する液を槽の下部から供給して浮遊させる。槽の途中にガス、汚泥、液を分離するためのバッフルを設け、液を槽上部から排出する。メタン菌を高度に濃縮できることから、処理効率が良く、ＨＲＴ（Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ Ｒｅｔｅｎｔｉｏｎ Ｔｉｍｅ ：水理学的滞留時間）が短縮できる。
【００５３】
これらの方式は、汚泥を定常的に引き抜く必要はないが、槽内で菌が増殖しすぎると閉塞を引き起こすため、汚泥抜き出しライン１９から時々余剰汚泥を引き抜く。引き抜いた汚泥はすでに濃縮された状態なので、切替弁４５、返送ライン４６によりそのままアルカリ可溶化槽２４へ戻して発酵原料とすることができ、余剰剰汚泥も減量化される。図中の３４は廃水ラインで、そこから抜かれる廃水は菌体をほとんど含まない。
【００５４】
なお、図２では図面が煩雑になるため、制御部３７を中心とした制御系統の図示は省略している。
【００５５】
【発明の効果】
本発明によれば、以下の効果が得られる。
（１）．アルカリや酸の使用量が最少限となり、排水処理で除去すべき塩類も少なくなるため、コストが低減できる。このことについてもう少し詳しく説明すると、各種廃棄物を混合してアルカリ処理すると、アルカリ処理する対象物が多いため、必要なアルカリ薬剤量が増大する。植物系のみアルカリ処理すれば、その分アルカリ薬剤量の量、ならびにその後のｐＨ調整の必要が生じた際に添加する酸の量が少なくて済む。
【００５６】
また、酸発酵を継続するためには、アルカリ添加によるｐＨ調整が必要であるが、植物系のアルカリ処理物を添加することにより、外部からのアルカリ薬剤が不要あるいは低減可能である。さらに前述のようにアルカリ薬剤ならびに酸の量を減らすことにより、処理液中の塩類も少なくなる。
【００５７】
（２）．被処理物の種類に応じて個別に、あるいは混合して可溶化・酸発酵することにより、バイオガス回収量を増大させることができる。
【００５８】
（３）．前記（２）によりメタン発酵汚泥の排出量を低減でき、コンポスト化、焼却するべき最終処理量が減る。
【００５９】
（４）．メタン発酵を高速化することができ、装置のコンパクト化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係るメタン発酵システムのフローチャートである。
【図２】本発明の第２実施形態に係るメタン発酵システムのフローチャートである。
【図３】従来の一般廃棄物を対象としたメタン発酵システムのフローチャートである。
【図４】各種廃棄物及びメタン発酵汚泥の元素構成を示す図である。
【符号の説明】
１：一般廃棄物、２：破砕機、３：水、４：可溶化槽、５：攪拌機、６：弁、７：貯留槽、８：攪拌機、９：ポンプ、１０：メタン発酵槽、１１：ガスホルダ、１２：ポンプ、１３：汚泥沈降槽、１４：濃縮汚泥、１５：廃水、１６：ポンプ、１７：切替弁、１８：汚泥返送ライン、１９：汚泥抜き出しライン、２０：ポンプ、２１：廃水ライン、２２：植物性廃棄物、２３：破砕機、２４：アルカリ可溶化槽、２５：アルカリ添加ライン、２６：Ｎ分添加ライン、２７：動物性廃棄物、２８：破砕機、２９：酸発酵槽、３０：攪拌機、３１：アルカリ添加ライン、３２：Ｃ分添加ライン、３３：メタン発酵槽、３４：廃水ライン、３５：弁、３６：ポンプ、３７：制御部、３８：ポンプ、３９：ポンプ、４１：ポンプ、４２：ｐＨ計、４３：弁、４４：酸添加ライン、４５：切替弁、４６：汚泥返送ライン、４７：湿式粉砕機、４８：循環ライン、４９：切替弁、Ｇ：バイオガス[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a methane fermentation treatment apparatus and a methane fermentation method for solubilizing an organic substance such as organic waste and performing methane fermentation to obtain methane gas.
[0002]
[Prior art]
Methane fermentation has been applied to the treatment of final sedimentation tank sludge and excess activated sludge in the field of sewage and night soil treatment. In recent years, emission of dioxins from refuse incinerators, lack of landfills, global warming due to CO 2 , etc. have become major problems, and the use of methane fermentation technology has been activated as one of the methods to reduce these environmental impacts. ing. Methane fermentation is a technology that can recover methane gas by fermenting organic waste (garbage, sludge, biomass, etc.), and can recover energy from high-moisture waste that cannot be recovered by burning as it is. .
[0003]
Methane fermentation is roughly divided into a two-stage biochemical reaction of a solubilization process using hydrolytic bacteria and acid-producing bacteria and a methane fermentation process using methanogens. High molecular weight organic compounds such as proteins, carbohydrates, and fats are first degraded to lower fatty acids, amino acids, and saccharides by hydrolytic bacteria or the like. Next, these low molecular organic substances are decomposed by acid-producing bacteria into H 2 , CO 2 , and organic acids (acetic acid, butyric acid, propionic acid, pyruvic acid, formic acid, lactic acid, succinic acid, etc.). Methane is produced by the producing bacteria.
[0004]
As described above, the types of the active microorganisms are different between the solubilization step and the methane fermentation step, and the optimum pH value is different from about 4 to 5 for the solubilization step and about 7 to 7.6 for the methane generation step. In addition, bacteria that perform methane fermentation are absolutely anaerobic and cannot grow in an environment where oxygen is present, but many bacteria related to solubilization are aerobic and facultatively anaerobic, and the presence or absence of oxygen and its abundance Optimal bacteria are activated according to the temperature and decompose organic matter. For these reasons, in recent years, a method called a two-phase method in which the solubilization tank and the methane fermentation tank are separated to increase the fermentation efficiency is often used.
[0005]
FIG. 3 shows a flowchart of a methane fermentation system for general waste mainly composed of kitchen waste according to the related art (for example, see Non-Patent Documents 1 and 2).
[0006]
The garbage 1 is put into the solubilization tank 4 and, while being stirred by the stirrer 5, is solubilized mainly by the action of microorganisms present in the waste, and is mixed with an organic acid and a precursor of the organic acid as a raw material for methane fermentation. Organic substances such as higher fatty acids, amino acids, and saccharides.
[0007]
In general, the solubilizing tank 4 is operated in a batch process so as not to discharge the solubilized material. After about 1 to 3 days, the solubilized material is extracted by the pump 9 and temporarily stored in the storage tank 7. The storage tank 7 is not only a buffer for quantitatively supplying the solubilized substance to the subsequent methane fermentation tank 10 but also consumes dissolved oxygen during the storage and makes the solubilized substance suitable for anaerobic methane fermentation. And
[0008]
The solubilized material in the storage tank 7 is quantitatively sent to the methane fermentation tank 10 by the pump 9, and a gas (biogas) G of about 65% methane and about 35% carbon dioxide is converted from the organic acid by the action of methane-producing bacteria. It is generated and sent to gas utilization equipment (not shown) such as a fuel cell. Since biogas contains about several hundred ppm of hydrogen sulfide, it is used as a fuel after desulfurization if necessary, and recovers energy as electricity or hot water.
[0009]
The waste liquid from the methane fermentation tank 10 is withdrawn and sent to the sedimentation tank 13, where it is separated into concentrated sludge concentrated at the bottom and supernatant wastewater. The concentrated sludge is extracted, and a part thereof is returned to the methane fermentation tank 10 via the concentrated sludge return line 18, and is used as seed sludge for methane fermentation.
[0010]
General waste mainly consists of garbage discharged from homes, restaurants, and prepared food stores, and is a mixture of vegetable waste (vegetables and fruits) and animal waste (meat and fish). Relatively well balanced.
[0011]
FIG. 4 is a diagram showing the elemental composition of various wastes and methane fermentation sludge. As is clear from this figure, vegetable waste has a high carbon (C) content because it is mainly composed of carbohydrates, and animal waste has a high nitrogen (N) content because it is mainly protein. General wastes represented by kitchen wastes (Examples A and B) have a carbon-to-nitrogen ratio (C / N) in the range of 12 to 20 suitable for fermentation because they are already mixed. There are many things inside. In addition, it contains various trace elements necessary for the growth of microorganisms in a well-balanced manner.
[0012]
Fibers contained in vegetables and fruits are softer than fibers of plants and are relatively easily decomposed. On the other hand, in animal waste, high concentrations of ammonia generated by the decomposition of protein and long-chain fatty acids, which are intermediate products of decomposition of fat, inhibit fermentation, but must be mixed with vegetable waste. As a result, the inhibitor is diluted, and the problem hardly occurs. From these facts, general waste is a raw material that is relatively easily solubilized and methane fermented, and can be treated with almost no problem according to the flowchart of FIG.
[0013]
In contrast, industrial waste discharged from food factories, farms, markets, and the like, has an uneven distribution of components depending on the source. For example, vegetable waste, rice husk, straw waste, waste paper, etc. are discharged separately for plants, and dairy products, meat, fish, etc. are discharged separately for animals. When such industrial wastes are separately fermented at the source, a system must be adopted that is adapted to each fermentation characteristic.
[0014]
[Non-patent document 1]
"Methane fermentation of waste [POD version] published by Scientist Co., Ltd. [0015]
[Non-patent document 2]
"Circulation Economic Newspaper" No. 577, issued June 4, 2001.
[Problems to be solved by the invention]
Recently, attempts have been made to collect such industrial wastes of different sources by region and to treat them at one place (eco town planning, etc.). When the different wastes are aggregated and mixed depending on the generation source, and the fermentation is performed using the general waste processing flowchart shown in FIG. 3, there are the following problems.
(1) The nutritional balance such as C / N and trace elements can be improved by mixing various kinds of plant and animal wastes, but depending on the amount of each waste to be carried in, C / N can be obtained by simple mixing. May not be in the proper range.
[0017]
(2) The hard fibrous material of the vegetable waste is hardly solubilized by a normal solubilization operation, so that it is not decomposed in the methane fermentation tank, and the amount of methane fermented sludge discharged increases.
[0018]
(3) In order to improve the above (2), it is possible to add an alkali to the solubilizing tank to destroy the fibrous material. Increase.
[0019]
(4) In order to solubilize the fibrous material by the addition of the alkali in the above (3), the pH value must be extremely high at about 10. However, since the pH value is too high for methane fermentation as it is, it may be necessary to add an acid to lower the pH value. In addition, it is necessary to remove the salt in the final wastewater treatment by the amount of the added chemical.
[0020]
(5) The discharged methane fermentation sludge is composted or incinerated. However, at present, the demand for compost is small, seasonal fluctuations are large, and distribution routes are not established. You can't consume it. Further, since the water content is high, a large amount of fuel is required for incineration. Although it may be burned in incinerators with combustible waste, it is disadvantageous in terms of heat recovery. For these reasons, it is desired to reduce the amount of generated sludge as much as possible.
[0021]
An object of the present invention is to solve such disadvantages of the prior art, and to use an alkali or an acid when treating both an object mainly composed of a plant substance and an object mainly composed of an animal substance. It is an object of the present invention to provide a methane fermentation treatment apparatus and a methane fermentation treatment method, which have a small amount and a small amount of salt to be removed by wastewater treatment, and can reduce costs.
[0022]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the first means of the present invention is a solubilization tank that adds an alkali to an object to be treated mainly composed of a plant substance such as a vegetable waste and solubilizes the same,
An alkaline solubilized slurry generated in the solubilization tank, and an acid fermentation tank for mixing and acid-fermenting an object to be processed, which includes, for example, an object to be treated mainly composed of animal substances such as animal waste,
A methane fermentation tank for methane fermentation of the solubilized organic acid-containing slurry produced in the acid fermentation tank.
[0023]
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, a pH meter for measuring a pH value in the acid fermentation tank, and adding an alkaline solubilizing slurry to the acid fermentation tank based on the measurement result of the pH meter. Means for adjusting the amount.
[0024]
According to a third means of the present invention, in the first means or the second means, at least one of an alkali addition line and an acid addition line for adding an acid to the acid fermenter is provided. It is a feature.
[0025]
The fourth means of the present invention is characterized in that in the first means, there is provided a sludge return line for returning a part of the sludge generated in the methane fermentation tank to the solubilization tank.
[0026]
According to a fifth aspect of the present invention, in the first aspect, at least one of a pulverizing means of a stirrer, an ultrasonic generating means, and a wet pulverizing pump for pulverizing a solid content in the alkaline solubilized slurry is provided. It is a feature.
[0027]
Sixth means of the present invention is a solubilization step of adding an alkali to a treatment target mainly composed of a plant substance and solubilizing the same,
An acid fermentation step of adding and mixing the generated alkaline solubilized slurry and a substance mainly composed of animal substances to produce an acid,
And a methane fermentation step of fermenting methane from the obtained organic acid-containing solubilized slurry.
[0028]
According to a seventh aspect of the present invention, in the sixth aspect, the pH value of the solubilized slurry in the acid fermentation step is measured, and the alkaline solubilized slurry is supplied to the acid fermentation step based on the measurement result. It is characterized in that the amount is adjusted.
[0029]
According to an eighth aspect of the present invention, in the sixth or seventh aspect, at least one of an alkali addition line and an acid addition line is provided for the acid fermentation step, The pH value of the solubilized slurry is measured, and either one of an alkali and an acid is added based on the measurement result.
[0030]
According to a ninth aspect of the present invention, in the sixth aspect, a part of the sludge generated in the methane fermentation step is returned to the solubilization step.
[0031]
A tenth means of the present invention is the sixth means, wherein the content ratio of carbon and nitrogen of the organic acid-containing solubilized slurry supplied to the methane fermentation step can be maintained within the range of methane fermentation conditions. An object to be treated mainly composed of a plant substance, an object to be treated mainly composed of an animal substance, and adjusting at least one input amount of sludge generated in a methane fermentation step to be returned to the solubilization step. Is what you do.
[0032]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a flowchart of the methane fermentation system according to the first embodiment.
As shown in the figure, a plant waste 22 (for example, vegetable waste, straw, rice hull, waste paper, etc.) is finely crushed by a crusher 23 and then put into an alkali solubilization tank 24 together with water 3. An alkali (for example, NaOH) is added from the alkali addition line 25 so that the pH value becomes about 9 to 12, and the mixture is stirred by the stirrer 5 to break hard fiber and solubilize it. At this time, it is possible to further promote the solubilization by increasing the rotation speed of the stirrer 5 (for example, about 100 to 300 rpm). Further, when the plant waste 22 is dissolved in the alkali solubilization tank 24, the solubility is higher when heated.
[0033]
On the other hand, animal waste 27 (for example, waste milk, fish / meat, livestock dung, etc.) is finely crushed by a crusher 28, then put into an acid fermentation tank 29, and stirred by a stirrer 30. If the target animal waste 27 is only a liquid like waste milk, it does not have to pass through the crusher 28.
[0034]
In the acid fermentation tank 29, the pH value is lowered due to the production of the organic acid. By supplying the alkaline solubilized slurry generated in the alkali solubilization tank 24 by the pump 41, the pH value can be adjusted to a suitable range. it can. At this time, the pH meter 42 is installed in the acid fermentation tank 29, and the measurement signal of the pH meter 42 is transmitted to the control unit 37. From the control unit 37, the pH value falls within the range of 4 to 5 suitable for acid fermentation. Thus, a control signal is sent to the pump 41, which regulates the supply of the alkaline solubilizing slurry.
[0035]
In this manner, in the acid fermentation tank 29, long-chain fatty acid derived from animal waste that inhibits methane fermentation is converted into an organic acid that is a direct substrate of methane fermentation, and at the same time other animal waste derived from animal waste is converted. The organic substances (proteins, amino acids, carbohydrates) and the organic substances (mainly carbohydrates, broken fiber) contained in the added alkaline solubilized slurry are also reduced in molecular weight and converted to organic acids. In addition, by mixing an appropriate amount of the high-carbon content plant waste 22 and the high-nitrogen content animal waste 27, the C / N is adjusted to the range of 12 to 20, and the balance of micronutrients is also improved. You.
[0036]
The slurry after the acid fermentation is extracted by the valve 43 and temporarily stored in the storage tank 7. The storage tank 7 is not only a buffer for quantitatively supplying the solubilized substance to the subsequent methane fermentation tank 10 but also consumes dissolved oxygen during the storage and makes the solubilized substance suitable for anaerobic methane fermentation. And The stored slurry is stirred by the stirrer 8 so as not to settle.
[0037]
The slurry in the storage tank 7 is quantitatively sent to the methane fermentation tank 10 by the pump 9, and by the action of the methane-producing bacteria, a gas (biogas) G of about 65% methane and about 35% carbon dioxide is produced from the organic acid. Generated and sent to the gas holder 11. Since biogas contains about several hundred ppm of hydrogen sulfide, it is used as a fuel after desulfurization if necessary, and recovers energy as electricity or hot water.
[0038]
The waste liquid from the methane fermentation tank 10 is extracted by a pump 12 and sent to a settling tank 13 where it is separated into concentrated sludge 14 concentrated at the bottom and wastewater 15 of supernatant. The concentrated sludge 14 is extracted by a pump 36, and a part of the sludge is returned to the methane fermentation tank 10 through the switching valve 17 via the concentrated sludge return line 18, and is used as seed sludge for methane fermentation. Further, a part of the concentrated sludge 14 is extracted from the sludge extraction line 19 through the switching valve 17, and the wastewater 15 is extracted through the wastewater line 21 by the pump 20.
[0039]
The organic matter load introduced into the methane fermenter 10 needs to be as constant as possible. When the load is lower than the predetermined value, the amount of biogas generated is temporarily reduced, and no major problem occurs. However, when the load is excessive, the organic acid accumulates in the methane fermentation tank 10 and the pH value decreases. However, fermentation may be severely inhibited, leading to a situation requiring a long time for recovery. For this reason, when the amount of waste received is large, it is a good idea to put perishable vegetables and fruits with priority, and keep hard-to-perish wastepaper, sawdust and rice husk as stock.
[0040]
When collecting and treating organic wastes from multiple sources in one place, the type of waste received by the treatment plant is almost constant, but the amount of each waste received is considered to fluctuate depending on the season. The following operation adjustment is required.
[0041]
If the collection amount of the vegetable waste 22 is relatively small and an alkaline slurry sufficient to maintain the pH value of the acid fermentation tank 29 at the optimum range of 4 to 5 cannot be obtained, the alkaline fermentation tank 29 is directly transferred to the acid fermentation tank 29. An alkali (for example, NaOH) is added from the addition line 31. Similarly, when the plant waste 22 is insufficient and the C / N is significantly lower than the optimum range (that is, C is insufficient), the alkali solubilizing tank for the waste paper, sawdust, rice hulls, and the like that have been stocked. 24, and the amount of C is increased. Alternatively, the supply amount of the animal waste 27 may be temporarily reduced.
[0042]
Conversely, when the collection amount of the animal waste 27 is small, the acid fermentation can be continued even if the pH value of the acid fermentation tank 29 slightly exceeds the optimum range of 4 to 5, but when the pH value is greatly increased, The acid (for example, HCl) is directly added to the acid fermentation tank 29 from the acid addition line 44, and is maintained at a neutral level.
[0043]
Specifically, a pump 38 is installed on the alkali addition line 31 and a pump 39 is installed on the acid addition line 44. Based on a measurement signal from the pH meter 42, the control unit 37 sends a pH value suitable for acid fermentation. The control signal is sent to the pump 38 or the pump 39 so as to fall within the range of 4 to 5, whereby the amount of alkali or acid added to the acid fermenter 29 is adjusted.
[0044]
Similarly, when the animal waste 27 runs short and the C / N greatly exceeds the optimum range (that is, N runs short), a part of the concentrated sludge 14 after the completion of the methane fermentation is replaced with the switching valve 45. It is added to the alkali solubilization tank 24 via the return line 46. Since the cells have a fibrous cell wall, the cells can be solubilized by alkali treatment as in the case of the vegetable waste 22, and since the N content is high, the shortage of N can be compensated.
[0045]
Since the properties of industrial waste are relatively constant as compared with general waste of an unspecified number of generation sources, such C / N adjustment is performed in advance as shown in FIG. This is possible by performing an analysis, measuring the weight of each, and adjusting the input amount.
[0046]
In addition, even though it is vegetable waste, bread crumbs and rice cooked with a low fiber content can be directly introduced into the acid fermentation tank 29 without being treated in the alkali solubilization tank 24. Use can be reduced.
[0047]
According to the present embodiment, the solubilization of vegetable waste and the promotion of organic acid generation can be achieved with a minimum amount of added chemicals, and since the nutritional balance can be adjusted, the efficiency of methane fermentation is improved, and the amount of biogas generated is reduced. It is possible to increase and reduce the amount of discharged sludge. In addition, by converting most of the organic matter to organic acids that are easily fermented by methane, methane fermentation can be sped up and the apparatus can be made compact.
[0048]
FIG. 2 is a flowchart of the methane fermentation system according to the second embodiment of the present invention.
By providing a strong crushing means in the alkali solubilization tank 24, the solubilization rate can be improved, the amount of biogas generated can be increased, and the amount of discharged sludge can be reduced. Since the cell wall of the plant is softened by the alkali, the solid content can be atomized by strengthening the crushing. Actually, a method in which the stirring blade of the stirrer 5 is shaped like a cutter, ultrasonic waves are applied to the alkali solubilizing slurry by attaching ultrasonic wave generating means to the alkali solubilizing tank 24, or a wet crushing pump is used. is there.
[0049]
This embodiment shows an example in which a wet crush pump 47 is used. During the solubilization operation, the wet crushing pump 47 is operated continuously or intermittently to circulate and mix the solubilized liquid through the circulation line 48 while crushing the solubilized slurry. Then, the valve 49 is switched as necessary, and the solubilized slurry is supplied to the acid fermentation tank 29.
[0050]
Normally, for a raw material containing a large amount of solids, the methane fermentation tank 10 is often of a complete mixing type provided with a sludge return line 18 as shown in FIG. In the complete mixing type, clogging in the tank is not a problem, but it is difficult to maintain the bacterial concentration in the tank because the same amount of sludge as the supplied raw material is withdrawn. Concentration and return are required.
[0051]
On the other hand, if the solid content can be atomized as in the present embodiment, the problem of clogging is reduced, so that a fixed bed or UASB capable of maintaining cells at a high concentration in the methane fermentation tank 33 can be used, and the fermentation efficiency can be further improved. It is possible to increase the processing amount.
[0052]
UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket: Anaerobic Upflow Sludge Blanket Method) is a solution for preparing and treating a cell aggregate (Granule) under conditions such that coagulation of anaerobic sludge is favorably maintained. Is supplied from the bottom of the tank and floated. A baffle for separating gas, sludge and liquid is provided in the middle of the tank, and the liquid is discharged from the upper part of the tank. Since methane bacteria can be highly concentrated, the treatment efficiency is high and the HRT (Hydraulic Retention Time: hydraulic retention time) can be reduced.
[0053]
In these methods, it is not necessary to constantly pull out sludge, but if bacteria grow too much in the tank, it will cause blockage, so that excess sludge is sometimes pulled out from the sludge extraction line 19. Since the extracted sludge is already in a concentrated state, it can be returned to the alkali solubilization tank 24 as it is through the switching valve 45 and the return line 46 to be used as a fermentation raw material, and excess sludge is reduced. In the figure, reference numeral 34 denotes a wastewater line from which wastewater containing little bacterial cells.
[0054]
In FIG. 2, a control system centering on the control unit 37 is not shown because the drawing is complicated.
[0055]
【The invention's effect】
According to the present invention, the following effects can be obtained.
(1). The amount of alkali and acid used is minimized, and the amount of salts to be removed in wastewater treatment is reduced, so that costs can be reduced. To explain this in more detail, when various kinds of wastes are mixed and alkali-treated, the amount of alkali chemicals required increases because there are many objects to be alkali-treated. If only the plant system is alkali-treated, the amount of the alkali drug and the amount of the acid added when the need for subsequent pH adjustment arises can be reduced.
[0056]
Further, in order to continue the acid fermentation, it is necessary to adjust the pH by adding an alkali. However, by adding a plant-based alkali treatment product, an external alkali agent is unnecessary or can be reduced. Further, as described above, by reducing the amount of the alkali agent and the acid, the amount of salts in the treatment liquid is also reduced.
[0057]
(2). The amount of biogas recovered can be increased by solubilizing and acid fermenting individually or mixed according to the type of the object to be treated.
[0058]
(3). The discharge amount of methane fermentation sludge can be reduced by the above (2), and the final treatment amount to be composted and incinerated is reduced.
[0059]
(4). The speed of methane fermentation can be increased, and the apparatus can be made more compact.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a flowchart of a methane fermentation system according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart of a methane fermentation system according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a flowchart of a conventional methane fermentation system for general waste.
FIG. 4 is a diagram showing the elemental composition of various wastes and methane fermentation sludge.
[Explanation of symbols]
1: General waste, 2: Crusher, 3: Water, 4: Solubilization tank, 5: Stirrer, 6: Valve, 7: Storage tank, 8: Stirrer, 9: Pump, 10: Methane fermentation tank, 11: Gas holder, 12: Pump, 13: Sludge settling tank, 14: Condensed sludge, 15: Wastewater, 16: Pump, 17: Switching valve, 18: Sludge return line, 19: Sludge extraction line, 20: Pump, 21: Wastewater line , 22: vegetable waste, 23: crusher, 24: alkali solubilization tank, 25: alkali addition line, 26: N addition line, 27: animal waste, 28: crusher, 29: acid fermentation tank , 30: stirrer, 31: alkali addition line, 32: C addition line, 33: methane fermentation tank, 34: wastewater line, 35: valve, 36: pump, 37: control unit, 38: pump, 39: pump, 41: pump, 42: pH meter, 43 Valve, 44: acid addition line, 45: switching valve, 46: sludge return line, 47: wet pulverizer 48: circulation line, 49: switching valve, G: Biogas

Claims (10)

植物性物質を主体とする被処理物にアルカリを添加して可溶化する可溶化槽と、
その可溶化槽で生成したアルカリ性可溶化スラリと動物性物質を主体とする被処理物とを投入し混合して酸発酵する酸発酵槽と、
その酸発酵槽で生成した有機酸含有可溶化スラリをメタン発酵させるメタン発酵槽とを有することを特徴とするメタン発酵処理装置。A solubilization tank that adds an alkali to a treatment target mainly composed of a plant substance and solubilizes the same;
An acid fermentation tank in which an alkaline solubilized slurry generated in the solubilization tank and an object to be processed mainly composed of animal substances are charged, mixed and acid fermented, and
A methane fermentation tank for methane fermenting the solubilized organic acid-containing slurry produced in the acid fermentation tank. 請求項１記載のメタン発酵処理装置において、前記酸発酵槽内のｐＨ値を測定するｐＨ計と、そのｐＨ計の測定結果に基づいて酸発酵槽へのアルカリ性可溶化スラリの添加量を調整する手段とを有することを特徴とするメタン発酵処理装置。2. The methane fermentation treatment apparatus according to claim 1, wherein a pH meter for measuring a pH value in the acid fermentation tank and an amount of the alkaline solubilized slurry added to the acid fermentation tank are adjusted based on a measurement result of the pH meter. And a methane fermentation treatment apparatus. 請求項１または請求項２記載のメタン発酵処理装置において、前記酸発酵槽にアルカリを添加するアルカリ添加ライン及び酸を添加する酸添加ラインの少なくとも１つの添加ラインを有することを特徴とするメタン発酵処理装置。3. The methane fermentation treatment apparatus according to claim 1, wherein the methane fermentation tank has at least one of an alkali addition line for adding an alkali and an acid addition line for adding an acid to the acid fermentation tank. Processing equipment. 請求項１記載のメタン発酵装置において、前記メタン発酵槽で生成した汚泥の一部を、前記可溶化槽へ返送する汚泥返送ラインを有することを特徴とするメタン発酵処理装置。The methane fermentation apparatus according to claim 1, further comprising a sludge return line for returning a part of the sludge generated in the methane fermentation tank to the solubilization tank. 請求項１記載メタン発酵装置において、前記アルカリ性可溶化スラリ中の固形分を微細化する攪拌機、超音波発生手段、湿式粉砕ポンプのうちの少なくとも１つの粉砕手段を有することを特徴とするメタン発酵処理装置。2. The methane fermentation apparatus according to claim 1, further comprising at least one of a stirrer, an ultrasonic generator, and a wet pulverizer for pulverizing a solid content in the alkaline solubilized slurry. apparatus. 植物性物質を主体とする被処理物にアルカリを添加して可溶化する可溶化工程と、
生成したアルカリ性可溶化スラリと動物性物質を主体とする被処理物を投入し混合して、酸を生成する酸発酵工程と、
得られた有機酸含有可溶化スラリからメタンを発酵させるメタン発酵工程とを有していることを特徴とするメタン発酵処理方法。A solubilization step of adding an alkali to a substance to be treated mainly composed of a plant substance to solubilize the substance,
An acid fermentation step of adding and mixing the generated alkaline solubilized slurry and a substance mainly composed of animal substances to produce an acid,
A methane fermentation step of fermenting methane from the obtained organic acid-containing solubilized slurry. 請求項６記載のメタン発酵処理方法において、前記酸発酵工程中の可溶化スラリのｐＨ値を測定して、その測定結果に基づいて、酸発酵工程へのアルカリ性可溶化スラリの供給量を調節することを特徴とするメタン発酵処理方法。7. The methane fermentation treatment method according to claim 6, wherein a pH value of the solubilized slurry in the acid fermentation step is measured, and a supply amount of the alkaline solubilized slurry to the acid fermentation step is adjusted based on the measurement result. A methane fermentation treatment method comprising: 請求項６または請求項７記載のメタン発酵処理方法において、前記酸発酵工程に対してアルカリ添加ラインならびに酸添加ラインの少なくともいずれか一方の添加ラインを設け、酸発酵工程中の可溶化スラリのｐＨ値を測定して、その測定結果に基づいて、アルカリならびに酸のいずれか一方を添加することを特徴とするメタン発酵処理方法。The methane fermentation treatment method according to claim 6 or 7, wherein at least one of an alkali addition line and an acid addition line is provided for the acid fermentation step, and the pH of the solubilized slurry during the acid fermentation step is adjusted. A methane fermentation treatment method comprising measuring a value and adding one of an alkali and an acid based on the measurement result. 請求項６記載のメタン発酵処理方法において、前記メタン発酵工程で生成した汚泥の一部を前記可溶化工程に返送することを特徴とするメタン発酵処理方法。7. The methane fermentation treatment method according to claim 6, wherein a part of the sludge generated in the methane fermentation step is returned to the solubilization step. 請求項６記載のメタン発酵処理方法において、前記メタン発酵工程へ供給する有機酸含有可溶化スラリの炭素と窒素の含有比率が、メタン発酵条件の範囲内に維持できるように、前記植物性物質を主体とする被処理物、動物性物質を主体とする被処理物、および前記可溶化工程に返送するメタン発酵工程で生成した汚泥の少なくとも１つの投入量を調節することを特徴とするメタン発酵処理方法。The methane fermentation treatment method according to claim 6, wherein the content of carbon and nitrogen in the organic acid-containing solubilized slurry to be supplied to the methane fermentation step is maintained within the range of the methane fermentation conditions. A methane fermentation process comprising adjusting at least one input amount of an object to be processed, an object to be processed mainly composed of an animal substance, and sludge generated in a methane fermentation step returned to the solubilization step. Method.
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