JPH03224697A - 分離膜複合化メタン発酵装置 - 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、有機物含有排水の処理等に好適なメタン発酵
装置に関し、詳しくは効率的なメタン発酵を行なうこと
ができるメタン発酵装置に関する。

〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕現在、
我国における都市、工場等から排出される有機物含有排
水については、主として好気性の生物による処理が行な
われている。しかしながら、近年は嫌気性メタン発酵処
理が注目され、産業排水の嫌気性処理装置等が実用化さ
れるに至っている。その理由として、■好気性処理に比
べて処理に必要な電力量が少ないこと、■ガス化による
有効エネルギーの回収が可能であること、■余剰汚泥量
が少なく汚泥処理コストが低減できることなどが挙げら
れ、省エネルギー型の排水処理が可能となるためである
。

メタン発酵は通常、「加水分解→酸発酵→メタン発酵」
の三要素の生化学反応から成っており、高分子のタンパ
ク質や炭水化物等の基質が低分子化して高級脂肪酸とな
り、さらに低級脂肪酸化されてメタン、炭酸ガス等が生
成される。この生化学反応プロセスでメタン発酵菌の増
殖速度は極めて低いため、菌体の系外流出を避けなけれ
ばならない。このような状況下、高速メタン発酵を可能
にするには、高濃度のメタン発酵菌をバイオリアクター
内に保持することが必要となる。高速メタン発酵を実現
するためには、バイオリアクター中に微生物担体を充填
し、菌体を付着せしめて菌体の洗い出しくＷａｓｈ　ｏ
ｕｔ）現象を阻止することにより、バイオリアクター中
の菌体濃度を増加させて効率的なメタン発酵を行なわせ
ることが必要である。

現在、微生物担体としてはポーラスセラミック砂、活性
炭、ケイソウ上等の無機担体やプラスチックの仮あるい
は粒子、ラシヒリング等の有機担体があるが、いずれも
菌体を十分に付着することができないため、満足できる
結果が得られていない。

〔課題を解決するための手段〕

そこで、本発明者らは上記問題点を解消した高性能メタ
ン発酵用バイオリアクターの実現を目指し鋭意研究を行
なったところ、バイオリアクターを酸発酵槽とメタン発
酵槽とに分け、両槽の間に分離膜を設置し、該分離膜の
透過水はメタン発酵槽へ流入し、濃縮水は酸発酵槽下部
へ返送し、さらに各種にそれぞれ特定の不織布を微生物
担体として充填し、該担体にメタン発酵菌を担持せしめ
たものを用いるとともに、各種にそれぞれ上向流を形成
するための循環手段を設けることによりメタン発酵効率
を極めて増大させることができ、処理水質を大幅に改善
できることを見出し、この知見に基いて本発明を完成し
た。

すなわち本発明は、有機含有排水のメタン発酵を行なう
メタン発酵装置において、メタン発酵装置が嫌気性の酸
発酵槽とメタン発酵槽とに分けられており、かつ両槽の
間に分離膜が設置され、該分離膜の透過水はメタン発酵
槽へ流入し、濃縮水は酸発酵槽下部へ返送するとともに
、前記酸発酵槽および前記メタン発酵槽にはそれぞれ比
重１．０以上のプラスチック繊維よりなる不織布担体に
担持された微生物が充填されており、かつ前記酸発酵槽
および前記メタン発酵槽にはそれぞれ上向流を形成する
ための循環手段が備えられていることを特徴とする分離
膜複合化メタン発酵装置を提供するものである。

以下、本発明を図面により詳細に説明する。本発明の装
置は基本的には酸発酵槽とメタン発酵槽の２つの槽およ
び分離膜よりなる。第１図（ａ）〜（Ｃ）は本発明にお
いて用いる酸発酵槽の一態様を示したものであり、第１
図（ａ）は同酸発酵槽の上部平面図、第１図（ｂ）は同
酸発酵槽の縦断面図および分離膜との接続図、第１図（
Ｃ）は同酸発酵槽の一部切欠き下部平面図である。また
、第２図（ａ）〜（Ｃ）は本発明において用いるメタン
発酵槽の一態様を示したものであり、第２図（ａ）は同
メタン発酵槽の上部平面図、第２図（ト））は同メタン
発酵槽の縦断面図、第２図（Ｃ）は同メタン発酵槽の一
部切欠き下部平面図である。

図中、符号１は酸発酵槽であって、酸発酵槽ｌは外形が
通常、円筒型または角型のものであり、第１図では角型
のものを示している。この酸発酵槽１は上部に、後述す
る不織布担体の流出を防くグレーチング２を有するとと
もに、下部に前記不織布担体を維持するグレーチング３
を有している。

これらグレーチング２とグレーチング３の外形は酸発酵
槽１と同様であって、大きさは酸発酵槽１よりわずかに
小さいものである。ここで、グレーチング２とグレーチ
ング３は、図示した如く、下水の側溝等に用いられる格
子状のものを意味する。

上記グレーチング２とグレーチング３との間に、不織布
担体に担持された微生物が充填されている。

図中、符号４は、不織布担体に担持された微生物を充填
した層である。この不織布担体の詳細については後述す
る。

上記不織布担体の充填率は、グレーチング２とグレーチ
ング３の間の容積の５０〜９０％、特に６０〜８０％と
することが好ましい。ここで充填率が５０％未満である
と、逆洗時の流動は十分に行なわれるものの、不織布担
体に付着する菌体量が減少し、反応効率が低下するため
好ましくない。

一方、充填率が９０％を超えると、不織布担体に付着し
た余剰の菌体を逆洗により剥離する場合に十分な不織布
担体の流動が行なわれず、十分な洗浄効果が得られない
ため好ましくない。

本発明においては、上記酸発酵槽ｌに有機物を含有する
排水（原排水）を供給するための排水供給管５および排
水供給ポンプ６が、下部のグレーチング３より下側に備
えられている。したがって、排水は排水供給管５および
排水供給ポンプ６を通り、下部のグレーチング３の下に
設置されている穴あき管７を通って酸発酵槽１上方に向
かって流れる。

本発明においては、酸発酵を受けた処理水は配管８を通
り、ポンプ９により分離膜１０に供給される。この分離
膜の詳細については後述するが、分離膜１０としては限
外濾過膜または精密濾過膜を使用する。分離膜１０によ
り、酸発酵処理中に存在するＳＳ、すなわち微生物や排
水中に含まれている固形物がメタン発酵槽に流出しない
。分離膜１０を通過した透過水１１は、メタン発酵槽へ
行く。透過水１１は外見はきれいであるが、液中に有機
酸等を含有している。一方、分離膜１ｏを通過しなかっ
た濃縮水１２の一部は、配管１４を通り穴あき管１５よ
り酸発酵槽ｌを上向流として循環し、大部分の濃縮水１
２は循環用管１３を通り、再びポンプ９より分離膜に供
給され、循環が行われる。　ここで、上記手段により酸
発酵槽１中に形成される上旬流の流速（原水の流速と循
環水の流速の合計の流速）ＬＶは、ガス発生の始まる前
においては６〜８　ｍ／ｈｒ以上とすることが必要であ
る。この範囲以上のＬＶ値をとると酸発酵槽１内にデッ
ドゾーンがなく、排水および循環水と、不織布担体に担
持された微生物との接触が槽内全体で極めて効率良く行
なわれる。酸発酵槽１よりガスの発生が始まったら、ガ
スによる混合が行なわれるため、ＬＶ値を６〜８ｍ／ｈ
ｒ未満に下げても良い。

酸発酵槽１は上記の如く不織布担体を固定床として使用
しているため、菌体の増殖により担体の目詰りが発生す
る。このため定期的に担体の逆洗を行なう必要があり、
そのための逆洗手段が酸発酵槽１の下部グレーチング３
より下側に備えられている。逆洗の方法としては、槽内
の上向流の流速ＬＶを増加させる方法と吹き込みガスを
槽内に与える方法が考えられるが、本発明の酸発酵槽１
ではその両方を使用し、目詰りを解消する。

したがって、逆洗手段として広義には槽内の上向流の流
速ＬＶを増加させるための手段を含むが、ここでは狭義
の意味における逆洗手段、すなわち吹き込みガスを槽内
に与える手段について述べる。

吹き込みガスは窒素等の不活性ガスや槽内から発生する
ガスを利用する。本発明においては図示した如く、酸発
酵槽１の最下部に逆洗用ガス管１６およびスパージャ−
１７を備えており、逆洗用のガスは逆洗用ガス管１６を
通り、スパージャ−エフより槽内へ吹き込まれる。

以上の如き構造を有する酸発酵槽ｌ内において、排水中
の有機物は微生物により酸発酵反応を受け、分離膜１０
を通り透過水１１は後段のメタン発酵槽２１に導かれる
。また、酸発酵槽１より発生するガスは、ガス管１８よ
り取り出され、必要により一部は上記逆洗用の吹き込み
ガスとして利用される。

上記酸発酵槽１とは別に、分離膜１０と接続して後段に
メタン発酵槽２１が設けられている。このメタン発酵槽
２１は外形が通常、円筒型または角型のものであり、第
２図では角型のものを示している。

このメタン発酵槽２１は、前記の酸発酵槽１とほぼ同様
の構造を有するものであるが、酸発酵槽１とは担体充填
率および使用する担体の形状が通常具なっている。

すなわち、メタン発酵槽２１は上部と下部にそれぞれグ
レーチング２２．グレーチング２３を有しており、上部
グレーチング２２により不織布担体の浮上を防ぐととも
に、下部グレーチング２３により不織布担体を維持して
いる。これらグレーチング２２とグレーチング２３は、
前記酸発酵槽１におけるグレーチング２とグレーチング
３と同様のものである。

このグレーチング２２とグレーチング２３との間に、不
織布担体に担持された微生物が充填されている。図中、
符号２４は不織布担体に担持された微生物を充填した層
である。

このメタン発酵槽２１に充填される不織布担体の充填率
は、グレーチング２２とグレーチング２３の間の容積の
７０〜１００％である。その理由は、メタン発酵槽２１
内のメタン発酵菌は増殖が遅く、かつ酸発酵菌はど粘着
性がなく、不織布担体の流動を行なわなくとも微生物の
剥離が行なわれるためである。

本発明においては、上記メタン発酵槽２１に分離膜１０
を通過した透過水を供給するための供給管２５が備えら
れている。この供給管２５は、下部のグレーチング２３
より下側に備えられている。

したがって、酸発酵処理水は、供給管２５に導かれ、下
部のグレーチング２３の下に設置されている穴あき管２
６を通ってメタン発酵槽２１上方に向かって流れる。

さらに本発明においては、メタン発酵槽２１に上向流を
形成するための循環手段を、下部のグレーチング２３よ
り下側に備えている。この循環手段は具体的には循環用
管２７および循環用ポンプ２８からなっており、上部の
グレーチング２２の上方の処理水を循環用管２７および
循環用ポンプ２８を通して穴あき管２９により処理水の
一部を循環させる。

ここで、上記手段により形成される上向流の流速（メタ
ン発酵水の流速と循環水の流速の合計の流速）ＬＶは、
ガス発生の始まる前は６〜８　ｍ／ｈｒ以上とすること
が必要である。この範囲以上のＬＶ値をとると、メタン
発酵槽２１内にデッドゾーンがなく、排水（メタン発酵
水）および循環水と、不織布担体に担持された微生物と
の接触が槽内金体で極めて効率良く行なわれる。メタン
発酵槽２１よりガスの発生が始まったら、ガスによる混
合が行なわれるため、ＬＶ値を６〜８　ｍ／ｈｒ未溝に
下げても良い。

メタン発酵槽２１は、酸発酵槽１と同様に、不織布担体
を固定床として使用しているため、長期間では菌体の増
殖により担体の目詰りが発生する。

このため定期的に担体の逆洗を行なう必要があり、その
ための逆洗手段がメタン発酵槽２１の下部グレーチング
２３より下側に備えられている。逆洗方法は、前記酸発
酵槽１の逆洗方法と同様であり、槽内の上向流の流速Ｌ
Ｖを増加させるとともに、吹き込みガスを槽内に与える
ことにより行なう。

ここで、吹き込みガスを槽内に与えるために、メタン発
酵槽２１の最下部に、逆洗用ガス管３０およびスパージ
ャ−３１が備えられている。窒素等の不活性ガスや槽内
から発生するガスを利用した吹き込みガスは、逆洗用ガ
ス管３０を通り、スパージャ−３１より槽内へ吹き込ま
れる。

本発明においては、排水中の有機物は酸発酵槽１内で微
生物により酸発酵を行ない、分離膜１０により固形物を
除去し、その透過水がメタン発酵槽２１にてメタン等の
ガスになり、ガス管３３より取り出される。また、メタ
ン発酵処理水は、処理水管３２を通して外部に放流され
る。

さて、本発明で微生物担体として用いる不織布担体につ
いて述べると、この不織布担体は無数の複雑な空間を有
する不織布を素材としたものである。この不織布素材は
水より比重が大きい、比重１．０以上のプラスチック繊
維よりなるものである。

酸発酵とメタン発酵の反応は、それぞれの反応を司る菌
相が異なるため、菌相に合った素材を選ぶことが必要で
ある。具体例を示すと、ポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化
ビニル、ナイロン、ビニロンなどを挙げることができ、
中でもポリ塩化ビニリデンは酸発酵に関与する微生物と
メタン発酵に関与する微生物のいずれもが付着しやすい
ので好ましい。

また、酸発酵用バイオリアクターに充填する不織布担体
の目開きは２〜９ｍｍ、メタン発酵用バイオリアクター
に充填する不織布担体の目開きは０．６〜３ＩＩｍとす
ることが好ましいことを究明した（この詳細は特願昭６
３−６８３６号明細書に開示されている。）。

本発明において、不織布担体の形状は連続生産が可能で
安価に生産されるものが好ましい。一般に使用される不
織布担体の形状が第３図（ａ）〜（ｅ）に示される。第
３図（ａ）は円柱状、第３図ら）は角型状、第３図（Ｃ
）は球型状、第３図（ｄ）は中空円筒状のものを示して
おり、さらに第３図（ｅ）はプラスチック基板と不織布
を交互に組み合わせた立方体モジュールを示している。

本発明において不織布担体の形状は、酸発酵槽１とメタ
ン発酵槽２１とで同一のものであってもよいが、好まし
くは異なるものを使用する。すなわち、反応効率からす
ると第３図（ｅ）に示す如き形状のものが良いが、この
ものは流動性の点で第３図（ａ）のものに劣っている。

したがって、担体の洗浄時に流動性が特に要求される酸
発酵槽１には第３図（ａ）の如き円柱状のもの、或いは
これにさらに流動性向上のため穴あきプラスチックフィ
ルムを円周に被覆したものを用い、メタン醗酵槽２１に
は第３図（ｅ）の如き形状のものを用いることが好まし
い。

次に、本発明で用いる分離膜について述べる。

この分離膜１０としては、限外濾過膜あるいは精密濾過
膜を使用する。従来の濾過は多孔性の濾材を通して数μ
ｍ以上の固形物を分離していたが、限外濾過膜（ＵＦ）
では通常１００〜ｌｎｍの物質を、また精密濾過膜（Ｍ
Ｆ）では通常１０−０．１μｍの物質を分離することが
できる。負荷する圧力は、ＵＦで０．５〜１０　ｋｇ／
　ｃＩｌＮ、ＭＦＴ：０．１〜２　ｋｇ　／　ｃｉであ
る。

分離膜の素材としては、有機物あるいはセラミック膜の
ような無機物等があるが、どのような素材でも本発明に
使用できる。また、分離膜の形態としては、平膜型、ス
パイラル型、中空糸型等様々なものがあるが、本発明に
はどのような形態のものも使用することができる。

本発明の分離膜のように細かい物質を分離することので
きる膜は、通常膜にゲル層が形成されるゲル分極が起き
るため、本発明では第１図（ｂ）に示したように、循環
用管１３より循環水を流すことによりゲル層の形成を防
止している。

このように、酸発酵槽１の後に分離膜１０を設置し、酸
発酵槽１中の菌体濃度を高めると共に原水中に含まれる
ＳＳを酸発酵槽１に閉じ込めておくことが可能となった
。ＳＳのうち、有機性のものは酸発酵槽１の中で可溶化
し、有機酸に変換される。従って、排水中に含まれる有
機物を効率よく次のメタン発酵槽２１で利用することが
可能となる。これに対し、分離膜を使用しない場合は、
排水中に含まれているＳＳは、酸発酵槽で一部未分解の
ままメタン発酵槽に流入することがあり、本来メタン発
酵を行うべきメタン発酵槽でＳＳの可溶化や酸発酵の反
応が行われ、メタン発酵の効率を悪くする。さらに、本
発明のような固定床型２槽発酵プロセスにおいて、酸発
酵槽の後に分離膜を設置することは分離膜を透過する透
過水量の増加につながり、従って分離膜の膜面積を減ら
すことができるため、経済的にも大きなメリットがある
。すなわち、分離膜の透過水量は一般的に、原水中に存
在するＳＳの濃度が高い程少なくなる傾向があることが
立証されている。固定床型の発酵槽では、はとんどの菌
体が発酵槽内の不織布担体に付着しているため、分離膜
へ送られる酸発酵を受けた処理水中には不織布担体より
剥離した菌体および元々排水中に含まれていたＳＳが存
在するのみである。したがって、この処理水中のＳＳ濃
度は、通常の浮遊式発酵槽において処理された処理水に
含まれるｓｓ１度、すなわち全菌体量および元々排水中
に含まれていたＳＳの合計量に比べて極めて低いもので
ある。それ故、固定床型発酵槽の後に分離膜を設置する
ことにより、分離膜の所要膜面積を大幅に低減すること
ができるのである。

本発明のように、固定床型発酵槽−分離膜一固定床型メ
タン発酵槽という構成とすることにより、メタン発酵効
率、処理水質および分離膜の効率のいずれの点において
も装置的に優れている。よって、この装置を用いるメタ
ン発酵プロセスは当然のことながら従来のプロセスより
も格段にすくれたものである。

〔実施例〕

次に、本発明を実施例により説明するが、本発明の範囲
を超えない限り、これに限定するものではない。

実施例 酸発酵槽、メタン発酵槽および分離膜を有するメタン発
酵装置（分離膜複合化固定床型メタン発酵バイオリアク
ター）を用いたベンチプラントを油脂・タンパク製造工
場に設置し、長期連続嫌気性メタン発酵のフィールドテ
ストを実施した。本廃水はＢＯＤ約１０００ｍｇ／Ｉ！
、で、流量７．５　ｒｒｆ／日、水温３０°Ｃの条件に
て装置設計を行なった。

以下、実験内容を第４図に示すフローシートに従って説
明する。

（］）　　フローシートの説明 廃水（原水）は、調整槽１０１に貯留された後、原水ポ
ンプ１０２によって原水供給管１０３を通り酸発酵槽１
０４へ供給される。酸発酵槽１０４内は不織布担体が充
填されている。酸発酵槽１０４内は、上向流で流れ、原
水基準で３．２時間の滞留時間である。酸発酵槽１０４
上部より流出する酸発酵処理水は導管１０５を通り分離
膜用貯槽１０に貯えられる。その後、分離膜供給ポンプ
１０７および分離膜用循環ポンプ１０８を通り、分離膜
１０９へ供給される。分離膜透過水１１４はメタン発酵
槽１１５へ流入するが、一方濃縮水は大部分が導管１１
１を通り、分離膜用循環ポンプ１０８にて循環する。残
りの濃縮水は導管１１０を通り酸発酵槽用循環ポンプ１
１２により再び酸発酵槽１０４に循環する。また、酸発
酵処理水の一部は酸発酵槽用循環ポンプ１１２および導
管１０３を通り循環されるが、これは本実験用に使用し
たラインであり、通常は導管１１０のみでよい。メタン
発酵槽１１５においては、酸発酵槽１０４と同様に不織
布担体が充填されており、メタン発酵処理水の一部が導
管１１６を通り循環用ポンプ１１７によって上向流で液
循環されている。原水基準で６．４時間の滞留時間の後
、オーバーフローしたメタン発酵処理水は、導管１１８
を通り、−旦処理水槽１１９に貯えられ、適宜処理水ポ
ンプ１２０によって放流される。また、バイオリアクタ
ー内で増殖する微生物は、余剰汚泥として酸発酵槽１ｏ
４゜メタン発酵槽１１５それぞれの低部より、配管１２
８１２９を介して適宜引き抜くことができるようになっ
ている。

一方、バイオリアクターから発生したガスは、各々ガス
配管１２２，１２３を通り、酸化鉄触媒を充填した脱硫
塔１２４，１２４°に流入し、硫化水素等の悪臭成分が
除去される。次いで、脱硫塔１２４．１２４’を出たガ
スは洗浄塔１２６へと導かれ、微量に残存する悪臭成分
が、アルカリを主成分とする水溶液によって吸収される
。脱硫塔１２４．１２４“と洗浄塔１２６の中間にある
クツション槽１２５は、汚泥を引き抜いたときなどに、
バイオリアクター内が負圧となって大気を吸引すること
が起こらないように、発生ガスを少量貯留しておくもの
である。このようにして悪臭成分が除去された発生ガス
はエネルギーとして利用できることとなる。

（２）実験装置 第４図のフローシートに示された実験装置の主要機器に
ついて説明する。

■調整槽 ２．０００　ｍｍφＸ２，０００　ｍｍＨ，容積６．３
ｒｒｆ、有効容積５．０イ×２基 ■固定床型メタン発酵バイオリアクター〔酸発酵槽〕 第１図に示す構造のものを用いた。

ａ）寸法 ０　９００　ｍｍＸ７５０　ｍｍＸ１，８００　ｍｍＨ
，容積１．２ｒｒｆ。

有効容積１．Ｏボ Ｏ上下グレーチング間隔の容積：　９００　ｍｍＸ７５
０　ｍｍＸ１．０５Ｏｎ＋ｍＨ，容積０．７１　ｒｒｒ
ｂ）不織布担体形状 第３図（ａ）に示す円柱状担体（５０ｍｍφＸ５０ｍｍ
Ｌ）に、穴あきプラスチックフィルムを円周に被覆した
もの（プラスチックフィルムの穴径：　７．８　ｎｕｎ
φ。

プラスチックフィルムの開孔率：３０％）を用いた。

Ｃ）不織布担体充填量と率 充填量　　　０．５４ｒｒｒ グレーチング間隔の容積当り充填率　７６％ｄ）不織布
担体の目開き 不織布担体の目開きは３．６ｍｍのものを使用した。

〔メタン発酵槽］ 第２図に示す構造のものを用いた。

ａ）寸法 ０　９００　ｍｍＸ９００　ｍｍＸ３，０００　ｍｍＨ
，容積２．４ｒｒｒ。

有効容積２．０ボ ○　上下グレーチング間隔の容積：　９００　ｍｍＸ９
００　ｍｍＸ２．０５０　ｍｍＨ，容積１．７ｒｒｆｂ
）不織布担体形状 第３図（ｅ）に示すプラスチック基板と不織布とを組み
合わせた立方体モジュールを使用した。なお、プラスチ
ック基板は表面に凹凸を有するものを使用した。この基
板の厚さは０．７ｍｍ、基板の間隔は３３闘、不織布の
厚さは２０ｍｍであり、単位モジュール寸法は４５０ｍ
ｍ　Ｘ　４５０ｍｍ　Ｘ　５００ｍｍであった。

Ｃ）不織布担体充填量と率 充填量　　　１．７ボ グレーチング間隔の容積当り充填率１００％ｄ）不織布
担体の目開き 不織布担体の目開きは２．１ｍｍのものを使用した。

〔分離膜〕

膜形式：外圧式キャピラリー型 膜素材：有機性膜（ポリスルホンとポリビニルアルコー
ルの複合したもの） キャピラリー形状：中空糸状（外径１．３５ｍｍ、内径
０　、８０ｍｍ　） 分画分子量：約１５．ＯＱＱ 膜モジユール形状：内径１００ｍｍ、長さ１　、０００
ｍｍ中空糸充填率：約６０％ モジュール１本当たりの膜面積：約Ｉｏｎ（／本［処理
水槽〕 １．８００　ｍｍφＸ２，１００　ｍｍＨ，容積５ｒｒ
ｆ〔脱硫塔〕 酸発酵槽１０４およびメタン発酵槽１１５のそれぞれに
用いる脱硫塔１２４，１２４“は同寸法（３００ｍｍφ
ＸＩ、７５０　ｍｍＨ，容積１２０ｆｆｉ）であり、酸
化鉄７０ｅを充填した。

［クツション槽〕 容積１４０！ 〔洗浄塔〕 ２００　ｍｍφＸ２，０００　ｍｍＨ，容積６０ｆｆｉ
（３）実験方法および結果 運転開始に際し、消化汚泥を種菌として、酸発酵槽１０
４とメタン発酵槽１１５に投入した。各種のｐＨは前者
が６．０〜６．７、後者が７．２〜７．８の範囲にコン
トロールし、槽内温度を３０″Ｃに保持した。その後、
分離膜なしの運転、すなわち酸発酵処理水１１３をメタ
ン発酵槽１１５下部に連結した装置で微生物の増殖運転
を半年行なったところ、定常状態となったので、これを
分離膜なしの実験データ（１ケ月間の実験の平均値）と
した。

結果を第１〜３表に示す。その後、分離膜を複合化した
本発明の装置で実験を行い、約半年後の１ケ月間の実験
の平均値を第１〜３表に示す。

第１表（ＢＯＤ除去率） ＊ ：ボ排水当たりの全ガス回収量（Ｎｎ＋３／ｍ’）＊２
：排水当たりのメタンガス回収量（Ｎｍ３／ｍ３）以上
の如き長期連続実験の結果、ＢＯＤ負荷約２ｋｇＢＯＤ
／ｍ・日という、従来の活性汚泥法（ＢＯＤ負荷約１　
ｋｇＢＯＤ／ｒＩｆ・日）以上の値および水温３゜°Ｃ
というほぼ常温の条件下で十分なガス発生が可能であり
、排水１ボ当たりの回収ガス量についてみると、分離膜
なしの場合０．３３　Ｎｍ３／ｍ’、分離膜を中間に設
置した場合０．４７８ｍ３／ｍ３となり、且つ排水１ボ
当たりのメタンガス回収量をみても同様に各々０．３０
８ｍ３／ｍ３．０．３７　Ｎｍ”／ｍ”となり、酸発酵
槽とメタン発酵槽の中間に分離膜を設置することにより
極めて高いエネルギーを回収することができることが判
明した。さらに、水質においてはＢＯＤ除去率が約９２
．０％であり、分離膜なしの場合のＢＯＤ除去率６０．
７％より大幅に改善できた。ＢＯＤ除去率は活性汚泥法
と比較するとほぼ同程度の高率が得られ、曝気動力が不
必要なメタン発酵において約９２％のＢＯＤ除去が達成
されたことは、極めて画期的なことである。特に、今回
のように比較的低濃度ＢＯＤの排水を常温に近い条件で
処理したにもかかわらず、よい結果が得られたことは、
本発明の装置が優れていることを実験的に証明したこと
になる。

〔発明の効果］ 本発明ではメタン発酵装置が酸発酵槽とメタン発酵槽と
に分けられていると共に、両槽の間に分離膜を設置して
いる。さらに、これら両槽には特定の不織布担体に担持
された微生物が充填されており、しかもこれら両槽には
それぞれ上向流を形成するための循環手段が備えられて
いる。そのため、この分離膜複合化メタン発酵装置を用
いて有機物含有排水の処理を行うと、メタン発酵効率を
著しく増大させることができ、処理水水質を大幅に改善
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（Ｃ）は本発明において用いる酸発酵槽
の一態様を示したものであり、第１図（ａ）は同酸発酵
槽の上部平面図、第１図（ｂ）は同酸発酵槽の縦断面図
および分離膜との接続図、第１図（Ｃ）は同酸発酵槽の
一部切欠き下部平面図である。また、第２図（ａ）〜（
Ｃ）は本発明において用いるメタン発酵槽の一態様を示
したものであり、第２図（ａ）は同メタン発酵槽の上部
平面図、第２図ら）は同メタン発酵槽の縦断面図、第２
図（Ｃ）は同メタン発酵槽の一部切欠き下部平面図であ
る。なお、図中、符号１は酸発酵槽、符号２は（上部）
グレーチング、符号３は（下部）グレーチング、符号４
は微生物担体充填層、符号５は排水供給管、符号６は排
水供給ポンプ、符号７および１５は穴あき管、符号９は
ポンプ、符号１０は分離膜、符号１２は濃縮水、符号１
３は循環用管、符号１６は逆洗用ガス管、符号１７はス
パージャ−１符号１８はガス管、符号２１はメタン発酵
槽、符号２２は（上部）グレーチング、符号２３は（下
部）グレーチング、符号２４は微生物担体充填層、符号
２５は供給管、符号２６および２９は穴あき管、符号２
７は循環用管、符号２８は循環用ポンプ、符号３ｏは逆
洗用ガス管、符号３１はスパージャ−１符号３２は処理
水用管である。 第３図（ａ）〜（Ｃ）は不織布担体の各種形状を示した
ものであり、第３図（ａ）は円柱状、第３図（ｄ）は中
空円筒状、第３図（ｅ）はプラスチック基板と不織布を
交互に組み合わせた立方体モジュールを示している。 第４図は本発明の実施例におけるフローシートである。 図中、符号１０１は調整槽、符号１０２は原水ポンプ、
符号１０３は原水供給管、符号１０４は酸発酵槽、符号
１０６は分離用貯槽、符号１０７は分離膜供給ポンプ、
符号１０８は分離膜用循環ポンプ、符号１０９は分離膜
、符号１１５はメタン発酵槽、符号１１７は循環用ポン
プ、符号１１９は処理水槽、符号１２０は処理水ポンプ
、符号１２２および１２３はそれぞれガス管、符号１２
４および１２４゛はそれぞれ脱硫塔、符号１２５はクツ
ション槽、符号１２６は洗浄塔である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）有機物含有排水のメタン発酵を行なうメタン発酵
   装置において、メタン発酵装置が嫌気性の酸発酵槽とメ
   タン発酵槽とに分けられており、かつ両槽の間に分離膜
   が設置され、該分離膜の透過水はメタン発酵槽へ流入し
   、濃縮水は酸発酵槽下部へ返送するとともに、前記酸発
   酵槽および前記メタン発酵槽にはそれぞれ比重１．０以
   上のプラスチック繊維よりなる不織布担体に担持された
   微生物が充填されており、かつ前記酸発酵槽および前記
   メタン発酵槽にはそれぞれ上向流を形成するための循環
   手段が備えられていることを特徴とする分離膜複合化メ
   タン発酵装置。
2. （２）酸発酵槽およびメタン発酵槽の間に設置される分
   離膜が限外濾過膜または精密濾過膜である請求項（１）
   記載の分離膜複合化メタン発酵装置。