JPS6325837B2 - - Google Patents
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- JPS6325837B2 JPS6325837B2 JP15424278A JP15424278A JPS6325837B2 JP S6325837 B2 JPS6325837 B2 JP S6325837B2 JP 15424278 A JP15424278 A JP 15424278A JP 15424278 A JP15424278 A JP 15424278A JP S6325837 B2 JPS6325837 B2 JP S6325837B2
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- methane
- sludge
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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)
- Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)
Description
本発明は主として天然有機物からなる物質から
嫌気メタン発酵によりメタンガスを高収率を以て
回収する方法に関するものである。 メタン発酵によるし尿、汚泥処理設備は多数稼
動しており、またメタン発酵法は濃厚有機廃水の
処理方法としても有力である。 しかし、メタン発酵は反応速度が遅く、数日乃
至／数十日の反応時間でも未反応有機物が多量に
残存し、さらに原理上メタン発酵に関係する菌に
より分解されない有機物は全くメタンに転換する
ことが不可能である。したがつて原有機物を最大
限にメタンに転換する方法とは云えない。従来は
し尿濃厚有機廃水など直接活性汚泥法による廃水
処理に適用できないものをその前段処理として、
あるいは活性汚泥処理によつて生じた余剰汚泥の
減量処理法として使用されてきたので、このよう
な低分解率でも十分実用になつたのである。なお
蛇足であるが、後段処理として活性汚泥法を使用
しても、原有機物中の生物分解されない有機物、
これは嫌気・好気分解ともほぼ共通して分解され
ないので、処理水中にそのまま残存することによ
り、BODは低下してもCODは残ることになるの
である。 本発明は、従来のメタン発酵の欠点を克服する
ものであり、短時間の初段メタン発酵により生物
分解し易い有機物をまずメタンに転換し、ついで
生物分解し難いもの、就中全く分解されない有機
物を液相部分酸化法により大部分有機酸に転換
し、この有機酸を後段メタン発酵によりさらにメ
タンに転換するのであり、総反応所要時間は短縮
されるにも拘らずメタン転換率は著増し、また、
したがつて未反応有機物は実質的に残存しないの
であり、廃水問題は起らず、むしろ廃水処理法と
しても非常に有力なものとなるのである。また初
段メタン発酵により発生した増殖細菌は液相部分
酸化の段階で分解され、したがつて発生する有機
性汚泥は後段メタン発酵による極めて少量のもの
であり、原物質中の無機分を主体とする水不溶性
スラツジと合計しても極めて少量の汚泥しか発生
しないし、これは無機化汚泥と云つても差し支え
ないのであり、その処理および利用ともに簡易で
ある。 本発明に使用する原物質は有機物であればよい
か、し尿、活性汚泥処理の余剰汚泥、アルコール
発酵蒸溜廃液、洗毛廃水、パルプ廃水、廚芥各種
農産廃棄物などが単独あるいは混合して使用でき
る。原物質が固形状の時はできるだけ細く砕いて
供給するのが良く、反応はすべて水懸濁状で行わ
れるのであり、水分が原料中に少い場合は系内で
循環あるいは別に供給する必要がある。原料が水
を多量に含有する場合は、水の循環、添加の必要
はないが、原料中の有機物濃度は高い方がいずれ
にしても有利である。 初段メタン発酵工程出口の溶解有機物濃度は
BODとして300〜6000mg／程度に保ち、かつ固
形分も少い方がよいので、原料が非常に濃厚な場
合は２段以上に反応槽を分割することによつて所
要反応率に対して槽容積を減少することができ
る。この場合第１段の反応槽中の溶解有機物濃度
（これは第１段反応槽に供給する液の濃度とは異
なり反応しただけ低下している）はBODとして
15000mg／以下、好ましくは10000mg／以下が
よいのであり、これを上回る条件のときは水の添
加が必要となる。しかしこれは後段メタン発酵出
口から循環することが、水経済上、また熱交換器
面積の上からも最も好ましい。 メタン発酵には、30〜40℃の中温発酵と、50〜
57℃の高温発酵が知られているが、高温発酵の方
が反応速度が２乃至３倍速く、またその温度レベ
ルも本発明においてそれらの中間に用いる液相部
分酸化の温度が150℃以上であつて、より近いの
で本発明には好ましい方法である。 メタン発酵過程はまず有機物が通性または偏性
嫌気性細菌である酸生成菌によつて主としてカル
ボン酸に分解され、ついで偏性嫌気性細菌である
メタン細菌によつてメタンと炭酸ガスに分解され
ると云われている。したがつて、本発明の初段メ
タン発酵はこの操作が適用されるが、後段メタン
発酵は既に化学的に生成させられたカルボン酸が
基質となるので、殆んど細菌によるメタンと炭酸
ガスへの分解過程のみで構成されるので、反応所
要時間はそれだけ短縮される。酸生成菌もメタン
細菌も細菌体の増殖は少ないので、汚泥の返送循
環をすることが好ましい。その他、槽内混合撹拌
の管理、PHおよび窒素、リンなどの栄養物の調
節は常法に準じて行えばよい。 液相部分酸化反応工程は従来ジンプロ法などの
ように、汚泥し尿の液相酸化法として知られてい
るものに類似している方法でよい。従来法では酸
化液のBODあるいはCODをできるだけ低下させ
る必要があるが、本発明の場合はできるだけ有機
物の酸化をカルボン酸の段階で止め炭酸ガスまで
酸化されないようにする必要がある。それだけ従
来の液相酸化法より低温度、低圧力、短時間とい
う温和な反応条件にしなければならない。温度が
最も重要な因子であり、圧力はその温度で水が十
分液相に止まる条件を選べばよく、反応時間は長
くしすぎても、余り酸化が進むことはないが、必
要最小限にすることが必要槽容積の点から望まし
い。 温度は酸化する必要のある有機物の種類によつ
て当然異なるが、難分解性のもの程高温にする必
要がある。しかし高温とすれば同時に含まれてい
る易分解性のものは完全に酸化してしまうので、
最適の温度を選ぷ必要がある。普通150乃至300℃
の範囲にあり、この時圧力は20乃至200Kg／cm2Ｇ
の範囲から選べばよい。以下実施例によつてさら
に詳細に説明する。 実施例 １ 下水処理場で発生した初沈澱槽汚泥および曝気
槽余剰汚泥の混合物を第１図に示す装置により処
理した。ライン１から汚泥を55℃に保つた有効容
積350の初段消化槽２１に供給し、ライン３か
ら発生ガスを取出し、消化液中のスラツジの一部
は分離器２６で分離し消化槽に返送して、初段消
化槽２１内の微生物濃度を充分高く維持する。微
生物濃度として正確に分析することは不可能であ
るが大体10ｇ／は必要である。残余の消化液は
ダイアフラムポンプ３１により80Kg／cm2Ｇ、200
℃に保たれた有効容積４の酸化槽２２へ昇温用
熱交換器２８を経て送入される。熱交換器２８入
口でライン２からの空気が圧縮機３２により混合
される。発生ガスは減圧し、冷却器３０、ライン
６を経て放出し、冷却器３０の凝縮液はライン５
へ戻す。一方、酸化液は減圧し冷却器２９、ライ
ン５を経て分離器２３に送入され含有する固型分
を過・脱水してケーキはライン７から取出し、
分離液はライン８を経て温度55℃に保つた有効容
積180の後段消化槽２４に送入される。発生ガ
スはライン９から取出し、また消化液中に発生し
た微生物は分離器２７により消化槽２４に戻して
初段消化槽と同様微生物濃度を充分高く維持す
る。極めて微量の余剰汚泥相当分を時々ライン１
１から引抜く。消化槽２１および２４は撹拌機を
装備して内容をよく撹拌するが、大型装置ではポ
ンプ循環法または発生ガスの底部循環により撹拌
することが好ましい。また熱交換器２８は電熱式
であるが、実用装置では酸化槽出口の減圧してな
い気液混合物と熱交換し、気液分離後気体側はタ
ービンなどにより動力を回収して減圧することが
望ましい。 消化槽中の微生物は他の高温消化槽から接種
し、運転を始めて約１ケ月後の定常態時のデータ
を表１に示す。これから判るように、通常のメタ
ン発酵（初段消化）だけではメタン700／日し
か得られず、しかも処理液（消化液４）は汚泥を
分離してもCOD（Cr法）850mg／あり、これは
活性汚泥処理しても殆んど減少しないのに対し、
本実施例ではメタンガス1540／日が得られる。
しかも処理液（分離液１０）のCOD（Cr法）は僅
か120mg／、BOD95mg／まで処理されてい
る。さらに通常のメタン発酵法だけでは汚泥が固
型分として22Kg／日、内有機分68％であるのに対
し、本実施例では汚泥固型分1.23Kg／日、内有機
分18％と総量も減少し無機化が遥かに進んでいる
ことが判る。なおメタン発酵槽の総滞溜時間を等
しくするため供給液量を66Kg／日に落して初段消
化だけの実験をしたが、メタンガス発生量は供給
液量100Kgに対して735と殆ど増加をみなかつ
た。 実施例 ２ 糖密からアルコールを発酵法により製造する工
場のアルコール蒸溜廃液87.5Kg／日を第１図と同
一の装置により処理した。但し、分離器２３は省
略した。表２−１および表２−２にその結果を示
す。なお消化槽の運転条件は実施例１と同じであ
るが、酸化槽の運転条件は100Kg／cm2Ｇおよび230
℃とした。
嫌気メタン発酵によりメタンガスを高収率を以て
回収する方法に関するものである。 メタン発酵によるし尿、汚泥処理設備は多数稼
動しており、またメタン発酵法は濃厚有機廃水の
処理方法としても有力である。 しかし、メタン発酵は反応速度が遅く、数日乃
至／数十日の反応時間でも未反応有機物が多量に
残存し、さらに原理上メタン発酵に関係する菌に
より分解されない有機物は全くメタンに転換する
ことが不可能である。したがつて原有機物を最大
限にメタンに転換する方法とは云えない。従来は
し尿濃厚有機廃水など直接活性汚泥法による廃水
処理に適用できないものをその前段処理として、
あるいは活性汚泥処理によつて生じた余剰汚泥の
減量処理法として使用されてきたので、このよう
な低分解率でも十分実用になつたのである。なお
蛇足であるが、後段処理として活性汚泥法を使用
しても、原有機物中の生物分解されない有機物、
これは嫌気・好気分解ともほぼ共通して分解され
ないので、処理水中にそのまま残存することによ
り、BODは低下してもCODは残ることになるの
である。 本発明は、従来のメタン発酵の欠点を克服する
ものであり、短時間の初段メタン発酵により生物
分解し易い有機物をまずメタンに転換し、ついで
生物分解し難いもの、就中全く分解されない有機
物を液相部分酸化法により大部分有機酸に転換
し、この有機酸を後段メタン発酵によりさらにメ
タンに転換するのであり、総反応所要時間は短縮
されるにも拘らずメタン転換率は著増し、また、
したがつて未反応有機物は実質的に残存しないの
であり、廃水問題は起らず、むしろ廃水処理法と
しても非常に有力なものとなるのである。また初
段メタン発酵により発生した増殖細菌は液相部分
酸化の段階で分解され、したがつて発生する有機
性汚泥は後段メタン発酵による極めて少量のもの
であり、原物質中の無機分を主体とする水不溶性
スラツジと合計しても極めて少量の汚泥しか発生
しないし、これは無機化汚泥と云つても差し支え
ないのであり、その処理および利用ともに簡易で
ある。 本発明に使用する原物質は有機物であればよい
か、し尿、活性汚泥処理の余剰汚泥、アルコール
発酵蒸溜廃液、洗毛廃水、パルプ廃水、廚芥各種
農産廃棄物などが単独あるいは混合して使用でき
る。原物質が固形状の時はできるだけ細く砕いて
供給するのが良く、反応はすべて水懸濁状で行わ
れるのであり、水分が原料中に少い場合は系内で
循環あるいは別に供給する必要がある。原料が水
を多量に含有する場合は、水の循環、添加の必要
はないが、原料中の有機物濃度は高い方がいずれ
にしても有利である。 初段メタン発酵工程出口の溶解有機物濃度は
BODとして300〜6000mg／程度に保ち、かつ固
形分も少い方がよいので、原料が非常に濃厚な場
合は２段以上に反応槽を分割することによつて所
要反応率に対して槽容積を減少することができ
る。この場合第１段の反応槽中の溶解有機物濃度
（これは第１段反応槽に供給する液の濃度とは異
なり反応しただけ低下している）はBODとして
15000mg／以下、好ましくは10000mg／以下が
よいのであり、これを上回る条件のときは水の添
加が必要となる。しかしこれは後段メタン発酵出
口から循環することが、水経済上、また熱交換器
面積の上からも最も好ましい。 メタン発酵には、30〜40℃の中温発酵と、50〜
57℃の高温発酵が知られているが、高温発酵の方
が反応速度が２乃至３倍速く、またその温度レベ
ルも本発明においてそれらの中間に用いる液相部
分酸化の温度が150℃以上であつて、より近いの
で本発明には好ましい方法である。 メタン発酵過程はまず有機物が通性または偏性
嫌気性細菌である酸生成菌によつて主としてカル
ボン酸に分解され、ついで偏性嫌気性細菌である
メタン細菌によつてメタンと炭酸ガスに分解され
ると云われている。したがつて、本発明の初段メ
タン発酵はこの操作が適用されるが、後段メタン
発酵は既に化学的に生成させられたカルボン酸が
基質となるので、殆んど細菌によるメタンと炭酸
ガスへの分解過程のみで構成されるので、反応所
要時間はそれだけ短縮される。酸生成菌もメタン
細菌も細菌体の増殖は少ないので、汚泥の返送循
環をすることが好ましい。その他、槽内混合撹拌
の管理、PHおよび窒素、リンなどの栄養物の調
節は常法に準じて行えばよい。 液相部分酸化反応工程は従来ジンプロ法などの
ように、汚泥し尿の液相酸化法として知られてい
るものに類似している方法でよい。従来法では酸
化液のBODあるいはCODをできるだけ低下させ
る必要があるが、本発明の場合はできるだけ有機
物の酸化をカルボン酸の段階で止め炭酸ガスまで
酸化されないようにする必要がある。それだけ従
来の液相酸化法より低温度、低圧力、短時間とい
う温和な反応条件にしなければならない。温度が
最も重要な因子であり、圧力はその温度で水が十
分液相に止まる条件を選べばよく、反応時間は長
くしすぎても、余り酸化が進むことはないが、必
要最小限にすることが必要槽容積の点から望まし
い。 温度は酸化する必要のある有機物の種類によつ
て当然異なるが、難分解性のもの程高温にする必
要がある。しかし高温とすれば同時に含まれてい
る易分解性のものは完全に酸化してしまうので、
最適の温度を選ぷ必要がある。普通150乃至300℃
の範囲にあり、この時圧力は20乃至200Kg／cm2Ｇ
の範囲から選べばよい。以下実施例によつてさら
に詳細に説明する。 実施例 １ 下水処理場で発生した初沈澱槽汚泥および曝気
槽余剰汚泥の混合物を第１図に示す装置により処
理した。ライン１から汚泥を55℃に保つた有効容
積350の初段消化槽２１に供給し、ライン３か
ら発生ガスを取出し、消化液中のスラツジの一部
は分離器２６で分離し消化槽に返送して、初段消
化槽２１内の微生物濃度を充分高く維持する。微
生物濃度として正確に分析することは不可能であ
るが大体10ｇ／は必要である。残余の消化液は
ダイアフラムポンプ３１により80Kg／cm2Ｇ、200
℃に保たれた有効容積４の酸化槽２２へ昇温用
熱交換器２８を経て送入される。熱交換器２８入
口でライン２からの空気が圧縮機３２により混合
される。発生ガスは減圧し、冷却器３０、ライン
６を経て放出し、冷却器３０の凝縮液はライン５
へ戻す。一方、酸化液は減圧し冷却器２９、ライ
ン５を経て分離器２３に送入され含有する固型分
を過・脱水してケーキはライン７から取出し、
分離液はライン８を経て温度55℃に保つた有効容
積180の後段消化槽２４に送入される。発生ガ
スはライン９から取出し、また消化液中に発生し
た微生物は分離器２７により消化槽２４に戻して
初段消化槽と同様微生物濃度を充分高く維持す
る。極めて微量の余剰汚泥相当分を時々ライン１
１から引抜く。消化槽２１および２４は撹拌機を
装備して内容をよく撹拌するが、大型装置ではポ
ンプ循環法または発生ガスの底部循環により撹拌
することが好ましい。また熱交換器２８は電熱式
であるが、実用装置では酸化槽出口の減圧してな
い気液混合物と熱交換し、気液分離後気体側はタ
ービンなどにより動力を回収して減圧することが
望ましい。 消化槽中の微生物は他の高温消化槽から接種
し、運転を始めて約１ケ月後の定常態時のデータ
を表１に示す。これから判るように、通常のメタ
ン発酵（初段消化）だけではメタン700／日し
か得られず、しかも処理液（消化液４）は汚泥を
分離してもCOD（Cr法）850mg／あり、これは
活性汚泥処理しても殆んど減少しないのに対し、
本実施例ではメタンガス1540／日が得られる。
しかも処理液（分離液１０）のCOD（Cr法）は僅
か120mg／、BOD95mg／まで処理されてい
る。さらに通常のメタン発酵法だけでは汚泥が固
型分として22Kg／日、内有機分68％であるのに対
し、本実施例では汚泥固型分1.23Kg／日、内有機
分18％と総量も減少し無機化が遥かに進んでいる
ことが判る。なおメタン発酵槽の総滞溜時間を等
しくするため供給液量を66Kg／日に落して初段消
化だけの実験をしたが、メタンガス発生量は供給
液量100Kgに対して735と殆ど増加をみなかつ
た。 実施例 ２ 糖密からアルコールを発酵法により製造する工
場のアルコール蒸溜廃液87.5Kg／日を第１図と同
一の装置により処理した。但し、分離器２３は省
略した。表２−１および表２−２にその結果を示
す。なお消化槽の運転条件は実施例１と同じであ
るが、酸化槽の運転条件は100Kg／cm2Ｇおよび230
℃とした。
【表】
【表】
【表】
【表】
第１図は本発明の方法を実施するための工程図
である。 ２１……初段消化槽、２２……酸化槽、２３…
…分離器、２４……後段消化槽、２６……分離
器、２７……分離器、２８……熱交換器、２９…
…冷却器、３０……冷却器、３１……ダイアフラ
ムポンプ、３２……圧縮機。
である。 ２１……初段消化槽、２２……酸化槽、２３…
…分離器、２４……後段消化槽、２６……分離
器、２７……分離器、２８……熱交換器、２９…
…冷却器、３０……冷却器、３１……ダイアフラ
ムポンプ、３２……圧縮機。
Claims (1)
- １ 主として天然有機物からなる物質を嫌気性メ
タン発酵により処理した後、酸素を含む気体と
150〜300℃および20〜200Kg／cm2の範囲内の温度
圧力にて接触せしめ、さらに嫌気性メタン発酵に
より処理することを特徴とするメタンガスの回収
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15424278A JPS5581794A (en) | 1978-12-15 | 1978-12-15 | Recovery method for methane gas |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15424278A JPS5581794A (en) | 1978-12-15 | 1978-12-15 | Recovery method for methane gas |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5581794A JPS5581794A (en) | 1980-06-20 |
| JPS6325837B2 true JPS6325837B2 (ja) | 1988-05-26 |
Family
ID=15579935
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15424278A Granted JPS5581794A (en) | 1978-12-15 | 1978-12-15 | Recovery method for methane gas |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5581794A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58300A (ja) * | 1981-06-25 | 1983-01-05 | Niigata Eng Co Ltd | 汚泥の処理方法 |
| JPS59136196A (ja) * | 1983-01-26 | 1984-08-04 | Takuma Sogo Kenkyusho:Kk | 汚泥処理法 |
| JP3651836B2 (ja) * | 1999-11-09 | 2005-05-25 | 日立造船株式会社 | 有機性廃棄物の処理方法 |
| JP4409928B2 (ja) * | 2003-12-15 | 2010-02-03 | 三菱化工機株式会社 | 有機性廃棄物の処理方法 |
| FR2942792B1 (fr) * | 2009-03-06 | 2012-06-29 | Otv Sa | Procede d'obtention de boues imputrescibles et d'energie et installation correspondante |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4884464A (ja) * | 1972-02-14 | 1973-11-09 | ||
| JPS5223854A (en) * | 1975-08-15 | 1977-02-23 | Oji Paper Co Ltd | Two-stage disposal process of pulp drainage |
| JPS5255255A (en) * | 1975-10-31 | 1977-05-06 | Showa Denko Kk | Process for removing harmful materials from a chemical industrial drai n water |
| JPS5358375A (en) * | 1976-11-09 | 1978-05-26 | Taiyo Kogyo Co Ltd | Process for disposing manure |
| JPS5373863A (en) * | 1976-12-13 | 1978-06-30 | Kubota Ltd | Method of treating digestion separation liquid |
| JPS5586593A (en) * | 1978-12-25 | 1980-06-30 | Kubota Ltd | Treating method of waste water of garbage incinerating plant |
-
1978
- 1978-12-15 JP JP15424278A patent/JPS5581794A/ja active Granted
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4884464A (ja) * | 1972-02-14 | 1973-11-09 | ||
| JPS5223854A (en) * | 1975-08-15 | 1977-02-23 | Oji Paper Co Ltd | Two-stage disposal process of pulp drainage |
| JPS5255255A (en) * | 1975-10-31 | 1977-05-06 | Showa Denko Kk | Process for removing harmful materials from a chemical industrial drai n water |
| JPS5358375A (en) * | 1976-11-09 | 1978-05-26 | Taiyo Kogyo Co Ltd | Process for disposing manure |
| JPS5373863A (en) * | 1976-12-13 | 1978-06-30 | Kubota Ltd | Method of treating digestion separation liquid |
| JPS5586593A (en) * | 1978-12-25 | 1980-06-30 | Kubota Ltd | Treating method of waste water of garbage incinerating plant |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5581794A (en) | 1980-06-20 |
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