JPH02111498A - メタン発酵におけるｐＨ調整用アルカリの低減方法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、メタン発酵におけるｐＨ調整用アルカリの低
減方法に関するものであって、有機物を含有する廃水（
汚水）の嫌気性処理に特に用いられるものである。

（従来の技術） 有機物を含有する廃水（汚水）をメタン発酵法で処理す
るに際して、発酵槽に多量の有機物（通常ＴＯＣ，ＢＯ
Ｄ、　ＣＯＤ、、で表示される）を負荷して、処理効果
を向上させようとする場合、酢酸、プロピオン酸、酪酸
等の有機酸が生ずるため１発酵槽内液のｐＨが低下し、
メタン生成菌の活性を阻害し、満足に処理が行われなく
なる。

従って、アルカリを注入して発酵槽内液のＰＩ（を６．
８〜７．５の範囲に調整する手段が採られるのが普通で
あるが、そのためには多量のアルカリを必要とするため
処理コストが嵩むことに゛なる。

この欠点を改善するため処理工程を酸発酵槽とメタン発
酵槽の２段の工程に分割して、酸発酵槽で廃水に含まれ
る有機物の加水分解および有機酸の生成を行わせた後、
メタン発酵槽においてガス化を行わせて処理する方法が
実施されている（「化学大辞典９」共立出版（昭３７−
７−３１）ｐ、１２５）。

具体的には第１図に図示した装置を用いてメタン発酵が
行われている。廃水財槽５１から、廃水を、原水ポンプ
５８及び廃水供給管６８を介してｐＨ調整槽５２に送液
する。他方、アルカリタンク５７から、アルカリを、ア
ルカリポンプ６２及びアルカリ注入管７５を介してｐＨ
ｙ４Ｈ槽５２に送液して、廃水のｐＨ調整を行う。

ｐＨ調整した廃水は、　ｐＨ調調整流流出管６９経て酸
発酵槽５３に送液して、廃水中の有機物を低級有機酸等
の低分子体に分解する。次いで、これを、酸発酵槽流出
管７０から取り出して第１サージタンク５４に入れ、酸
発酵処理水管７１、メタン発酵供給ポンプ６０及びメタ
ン発酵給水管７２を介してメタン発酵槽５５に送液する
。

メタン発酵槽５５内で、低級脂肪酸類を最終的にメタン
と炭酸ガスに分解する。これらのガスは、メタン発酵排
ガス管７９から取り出す。一方、処理水の方は、メタン
発酵槽流出管７３から取り出し、第２サージタンク５６
及びメタン発酵処理水管７４を経て、河川に放流したり
あるいは他の用途に使用したりする。

図中、５９は酸発酵循環ポンプ、６１はメタン発酵循環
ポンプ、６３はρ１１調節計、６４は酸発酵槽ｐＨ計、
６５はメタン発酵や！！ｐＨ計、６計上６６酵ガスメー
ター６７はメタン発酵ガスメーター、７６は循環酸発酵
処理水管、７７は循環メタン発酵処理水管、７８は酸発
酵排ガス管をそれぞれ表わす。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、この２段式メタン発酵法においても有機
負荷量を例えばＴＯＣ負荷量３　ｋｇ／　ｒｎ”・日（
ＢＯＤ負荷：！Ｉｔ５ｋｇ／ｒｒ１′・日）以上で運転
する場合、ｐｌ（調整のためにアルカリの注入が必要と
なり、　ｐＨ調整を行わないと酸発酵槽における有機酸
生成も不充分となり、装置全体の処理効果も低下するか
、処理が行えなくなる結果を招来する。このように。

メタン発酵を円滑に進行させるためには、まず酸発酵槽
において処理対象廃水に含まれる有機物を酢酸、酪酸等
のような低分子のものに転換させ、メタン発酵槽におい
て容易にメタンと二酸化炭素を生成する必要があるが、
酸発酵槽において、あまりに多量の有機酸を生成させる
と、　ｐＨ調整に要′９−るアルカリが多量に必要にな
るだけでなく、生産物阻害作用によって、酸生成率の低
下を招き、またｐＨ低下による蛋白質凝固を生じ蛋白質
等の分解が阻害されて有機物の低分子化が充分行われな
くなる。従って、生産物阻害作用を排除し、有機物の充
分な低分子化を促進しなおかつ、蛋白質の分解を行わせ
て容易にＮＨ，を生成させるような手段が必要である。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、メタン発酵におけるＰｌ＋調整用アルカリの
低減をはかり、処理コストの低減を計ることを目的とす
るものである。

そこで各方面から鋭意研究の結果、上記目的を達成する
には次の３点が特に重要であることをはじめて発見し、
この新知見を基礎として更に研究の結果、本発明の完成
に到ったのである。

（１）酸発酵槽のｐＨ調整の範囲はメタン発酵槽におい
てメタンの生成が円滑に行われ得るようなｐＨ値（例え
ば６．８〜８．０）に保たれるようになる値に設定する
。

（２）酸発酵槽の後段に膜分り装置を附加し、酸発酵処
理水に含まれる未分解の高分子有機物、懸濁固形物、細
菌等を分りして、酸発酵槽に返送循環させる。

（３）酸発酵槽においても生成した有機酸の１部がメタ
ンおよび二酸化炭素に転化され系外に排除され得るよう
に、ρ■を４〜６．５好ましくは４．５〜６．０の範囲
にｐＨ調整を行い、生産物阻害が起らないようにする。

本発明を実施するのに適した装置の１例を参照しながら
、本発明を詳述する。

第２図を参照されたい。廃水貯槽１から、廃水を、原水
ポンプ１０及び廃水供給管２０を介してｐｌ（調整槽２
に送液する。ｐ）ｌ調整槽２内には、アルカリタンク９
からアルカリポンプ１４及びアルカリ注入管２８を介し
てアルカリを注入して、廃水のｐＨを調整する。ｐＨコ
ントロールはｐＨ調節計１５を用いて行う。

ｐ）Ｉ調整した廃水は、ｐＨ調整槽流出管２１を介して
酸発酵槽３に送入し、槽３内において複雑な高分子有機
物を酢酸、プロピオン酸、醋酸等の低級脂肪酸に分解し
、メタン発酵槽７内でのメタン発酵を可能ならしめる０
本発明によれば、この酸発酵槽３においても、生成した
有機酸の一部がメタン及び二酸化炭素に転化されるので
、これを含むガスを酸発酵排ガス管３１から取り出す。

１８は酸発酵ガスメーターである。

タンク３で処理された処理水は、酸発酵槽流出管２２を
介してタンク３から取り出して第１サージタンク４に送
水する。１６は酸発酵槽ｐＨ計である。

処理水は、次いで、酸発酵処理水管２３及び酸発酵処理
水ポンプｉｔを経て分離装置５で更に処理する。

分離装置５は、酸発酵タンク３の下流に設け、酸発酵処
理水に含まれている成分であってメタン発酵槽で処理し
得ないないしはメタン発酵槽では不要な成分を分離する
。このような成分としては。

未分解の高分子有機物、分解が充分ではない有機物、懸
濁固形物、処理に関与する微生物菌体等が含まれるので
、これらの成分は分離した後廃棄してもよいけれども、
分離戻水管２９を介して再度タンク２から３に返送循環
せしめるのが効果的である。本実施例においては分離膜
を用いたが、分離装置としては遠心分離、分離カラムに
よる分離等の分離装置であれば適宜使用できる。

該成分が分離された残余は、膜透過水管２４を通って膜
透過液タンク６に入った後、メタン発酵供給ポンプ１２
及びメタン発酵供給管２５を通って、メタン発酵槽７に
供給され、その中に含まれている有機物は、最終的には
メタンと二酸化炭素に分解される。

このようにしてメタン発酵槽７内で生成した気体は、メ
タン発酵排ガス管３２から取り出す。なお１９はメタン
発酵ガスメーターである。タンク７で処理された処理水
は、メタン発酵槽流出管２６から取り出し、第２サージ
タンク８を経てメタン発酵処理水管２７から排出して直
接河川に放流したり又は他の用途に使用する。また必要
ある場合には、サージタンク８から排出することなく、
処理水を、循環メタン発酵処理水管３０及びメタン発酵
循環ポンプ１３を介してメタン発酵槽７に返送して再度
処理を行い、必要あれば更にこのサイクルをくり返して
もよい。

実施例 第２図に示した装置を用いて、表１に示す水質の廃水を
処理した。それと並行して対照として同シＴＯ水’ｅ　
第１図に示した装置を用いて処理した。

なお・酸発酵槽は両者ともに、水温３７℃（±１℃）。

ｐＨ５，３（±０．１）上こ調整した。

このようにして酸発酵処理を行った結果、表２の結果が
得られた。

その結果、酸発酵槽に分離膜装置を附加したものは、膜
装置のないものに比べてガス発生量が多くメタン含有率
も高くなり、残留有機酸が低くなると共に処理水のＮＨ
４濃度も高くなった結果ｐＨ調整に要したアルカリ消費
量は３０％以上低下することが明らかとなった。

次に、上記によって得た酸発酵処理水を、上記したよう
に第１図及び第２図に示した装置をそれぞれ用いて、メ
タン発酵槽で処理した結果１表３に示す結果が得られた
。表３の結果からも明らかなように、第２図に示した装
置を用いた方が対照方法に比較して、格段にすぐれた処
理結果が得られた。

なお、ｐＨを調整した場合と無調整の場合の酸発酵槽の
ｐＨと発生ガス中のメタン含有率との関係を試験し、第
３図に示す結果を得た。

（発明の効果） 本発明によれば、酸発酵槽の下流に設置した分離装置と
、処理水のｐＨ調整との新規な有機的結合をはじめて採
用したことにより、従来よりも低いｐＨでも有効に処理
が可能であること、それと同時に、酸発酵処理水の有機
酸の濃度を従来よりも低く抑えることを発見し、その結
果、ｐＨ調整用のアルカリの必要量を大巾に減少せしめ
ることにはじめて成功したものである。

このような廃水処理施設は非常にスケールの大きいもの
が多く、したがって高価なアルカリを多用することは廃
水処理のコストを大１１に高めるだけでなくアルカリ資
源の浪費にもつながり、また大量のアルカリは取扱上非
常に危険であって安全性からも問題があった。

本発明は、これらの問題点を一挙に解決したものであっ
て、非常にすぐれ−たものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の、そして第２図は、本発明方法を実施
するためのメタン発酵装置の１例を図示したものである
。第３図は、酸発酵槽液のＰ）Ｉと発生ガスのメタン含
有率との関係を示した図面である。 代理人　弁理士　戸　１）親　男

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ｐＨ４〜６．５の範囲に調整した酸発酵槽の後段に分離
   装置を設けて、メタン発酵槽では処理し得ない、ないし
   はメタン発酵槽では不要な成分を分離してこれを酸発酵
   槽に返送循環せしめる一方、該成分を分離した残余は、
   これをメタン発酵槽で処理すること、を特徴とするメタ
   ン発酵工程におけるｐＨ調整用アルカリの低減方法。