(57)【要約】【課題】メタンの生成を阻害することなく硫化水素阻害を安定的に抑制することができると共に、難分解性有機物をも分解することができるメタン発酵システム及びメタン発酵方法を提供すること。【解決手段】本発明のメタン発酵システム１は、導入される有機性排水をメタン発酵処理するメタン発酵設備２を備えたメタン発酵システムであって、飽和酸素液をメタン発酵設備２に導入する飽和酸素液導入手段１０を備え、メタン発酵設備２は、飽和酸素導入手段１０により導入された酸素による微好気性の酸生成部及びメタン発酵部を有する。飽和酸素液は、酸素濃度が明確且つ安定しているため、メタン発酵における硫化水素阻害の程度に応じた酸素の供給を適切に行うことにより、メタン発酵設備内の酸素濃度を所望の濃度に安定的に維持することができる。また、酸生成の過程が微好気性環境となるため、酸生成菌の活性を高めることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導入される有機性排水をメタン発酵処理するメタン発酵設備を備えたメタン発酵システムであって、
飽和酸素液を前記メタン発酵設備に導入する飽和酸素液導入手段を備え、
前記メタン発酵設備は、前記飽和酸素液導入手段により導入された酸素による微好気性の酸生成部及びメタン発酵部を有する、メタン発酵システム。
【請求項２】
前記メタン発酵設備は、
前記飽和酸素液導入手段により前記飽和酸素液が導入されると共に、導入される有機性排水を酸生成菌で処理して酸を生成させる酸生成槽と、
前記酸生成槽から導入される有機性排水をメタン発酵させるメタン発酵槽と、を備える、請求項１記載のメタン発酵システム。
【請求項３】
前記飽和酸素液は、有機性排水に酸素を溶解させたものである、請求項１又は２記載のメタン発酵システム。
【請求項４】
有機性排水をメタン発酵設備でメタン発酵処理するメタン発酵方法において、
飽和酸素液を前記メタン発酵設備内に導入する飽和酸素液導入工程と、
前記飽和酸素液導入工程で導入された酸素による微好気性環境下において酸生成及びメタン発酵を行うメタン発酵工程と、を有することを特徴とするメタン発酵方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、メタン発酵システム及びメタン発酵方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、有機性排水の処理方法としてメタン発酵が行われており、生成するメタンは回収されて有効利用されている。メタン発酵では、メタン生成菌によりメタンが生成すると同時に、メタン生成菌と共生している硫酸還元菌により有機性排水中の硫酸等が還元され、硫化水素が生成する。硫化水素はメタンの不純物となるうえ、メタン生成菌の活性を低下させる「硫化水素阻害」を引き起こす。従って、メタン発酵の効率向上のために、硫化水素阻害を抑制することが望まれている。
【０００３】
このような硫化水素阻害を回避するべく、例えば特許文献１では、メタン発酵槽内に空気又は酸素による曝気を行い、硫酸還元菌を不活性化することが行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１３６０８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、酸素の供給により硫化水素阻害を抑制する場合、メタン発酵槽内の酸素濃度が高くなりすぎるとメタン生成菌までも不活性化してしまい、逆に酸素濃度が低くなりすぎると硫化水素阻害が発生してしまうため、酸素濃度を適切にコントロールすることが求められる。この点、特許文献１記載の方法では、生成するバイオガス中の硫化水素濃度をモニタリングしながら曝気の開始と停止とを繰り返すため、メタン発酵槽内の酸素濃度が安定しにくく、硫化水素阻害を安定的に抑制することが難しい。
【０００６】
ところで、メタン発酵設備における酸生成の過程において、有機性排水中の有機物を分解して酢酸などの有機酸を生成する酸生成菌は、一般に、嫌気性環境下よりも微好気性環境下において活性が高いため、微好気性環境下では、難分解性有機物をも分解することができる。このため、酸生成の過程を微好気性環境下で行うことができるならば、メタン発酵設備は処理能力が高いものとなる。
【０００７】
そこで本発明は、メタンの生成を阻害することなく硫化水素阻害を安定的に抑制することができると共に、難分解性有機物をも分解することができるメタン発酵システム及びメタン発酵方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、導入される有機性排水をメタン発酵処理するメタン発酵設備を備えたメタン発酵システムであって、飽和酸素液をメタン発酵設備に導入する飽和酸素液導入手段を備え、メタン発酵設備は、飽和酸素導入手段により導入された酸素による微好気性の酸生成部及びメタン発酵部を有するメタン発酵システムを提供する。
【０００９】
また、本発明は、有機性排水をメタン発酵設備でメタン発酵処理するメタン発酵方法において、飽和酸素液をメタン発酵設備内に導入する飽和酸素液導入工程と、飽和酸素液導入工程で導入された酸素による微好気性環境下において酸生成及びメタン発酵を行うメタン発酵工程とを有することを特徴とするメタン発酵方法を提供する。
【００１０】
本発明のメタン発酵システム及びメタン発酵方法では、飽和酸素液をメタン発酵設備内に導入するため、酸生成及びメタン発酵がいずれも微好気性環境下で行われることになる。飽和酸素液は、酸素濃度が明確且つ安定しているため、メタン発酵における硫化水素阻害の程度に応じた酸素の供給を適切に行うことにより、メタン発酵設備内の酸素濃度を所望の濃度に安定的に維持することができる。そして、メタン発酵設備内の酸素濃度を、硫酸還元菌を不活性化し、且つメタン生成菌をほとんど不活性化しない微好気性環境を形成する濃度で安定的に維持することにより、メタンの生成を阻害することなく硫化水素阻害を安定的に抑制することができる。また一方で、飽和酸素液の導入により、酸生成の過程が微好気性環境となるため、酸生成菌の活性が高められ、嫌気性処理では分解することが困難な難分解性有機物をも分解することができる。従って、以上の作用を有する本発明によれば、メタンの生成を阻害することなく硫化水素阻害を安定的に抑制することができると共に、難分解性有機物をも分解することができる。
【００１１】
ここで、メタン発酵設備は、飽和酸素導入手段により飽和酸素液が導入されると共に、導入される有機性排水を酸生成菌で処理して酸を生成させる酸生成槽と、酸生成槽から導入される有機性排水をメタン発酵させるメタン発酵槽とを備えることが好ましい。酸生成とメタン発酵とを別の槽で行うことにより、硫化水素阻害の程度、及び、各槽における微好気性の程度をモニタリングしやすくなる。
【００１２】
また、飽和酸素液は、有機性排水に酸素を溶解させたものであることが好ましい。酸素を飽和させる液体として有機性排水を利用すると、その利用した量について、有機性排水の処理が促進されることになる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、メタンの生成を阻害することなく硫化水素阻害を安定的に抑制することができると共に、難分解性有機物をも分解することができるメタン発酵システム及びメタン発酵方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施形態のメタン発酵システムの概要を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１６】
図１は、本実施形態のメタン発酵システムの概要を示す概略構成図である。メタン発酵システム１は、有機性排水を処理すると共に、生成するメタンを回収するシステムであり、有機性排水をメタン発酵処理するメタン発酵設備２と、メタン発酵設備２と接続され、メタン発酵設備２内に有機性排水を導入する第１のラインＬ１と、第１のラインＬ１を流れる有機性排水の流量を制御する第１の流量コントローラ３ａとを備えている。
【００１７】
ここで、メタン発酵設備２の様式としては、導入される有機性排水を酸生成菌で処理して低級脂肪酸を生成させる酸生成部と、当該低級脂肪酸をメタン発酵させるメタン発酵部とを有するように構成し得るものであれば特に限定されず、浮遊汚泥型、ＵＡＳＢ（Upflow Anaerobic Sludge Blanket）型、ＥＧＳＢ（ExpandedGranular Sludge Bed）型、固定床型、ＭＢＲ（Membrane Bio Rreactor）型、担体型のいずれの様式も採用可能である。
【００１８】
特に本実施形態のメタン発酵システム１は、メタン発酵設備２内に飽和酸素水を導入するための飽和酸素液導入手段１０を備えている。飽和酸素液導入手段１０は、飽和酸素液を上水から製造して貯留する飽和酸素液槽４と、飽和酸素液槽４内の飽和酸素液を槽外へ導き、第１のラインＬ１と合流する第２のラインＬ２と、第２のラインＬ２を流れる飽和酸素液の流量を制御する第２の流量コントローラ３ｂとを有する。
【００１９】
次に、メタン発酵システム１の運転について説明する。メタン発酵システム１では、有機性排水が、第１の流量コントローラ３ａの制御に基づいて第１のラインＬ１を通じてメタン発酵設備２内に導入される。これと同時に、飽和酸素液槽４にてあらかじめ製造及び貯留されている飽和酸素水が、第２の流量コントローラ３ｂの制御に基づいて第２のラインＬ２を流れ、第１のラインＬ１に合流され、メタン発酵設備２内に導入される（飽和酸素液導入工程）。こうしてメタン発酵設備２内には有機性排水及び飽和酸素液が導入されるため、メタン発酵設備２内は微好気性環境となる。
【００２０】
メタン発酵設備２にあっては、酸生成部に酸生成菌が、メタン発酵部にメタン生成菌がそれぞれ収容されており、導入された有機性排水中の有機物が酸生成菌によって分解され、酢酸、プロピオン酸、酪酸等の低級脂肪酸が生成する。そして、メタン生成菌によって当該低級脂肪酸を分解するメタン発酵が行われ、メタンを主体とし硫化水素を含むバイオガスが生成する（メタン発酵工程）。生成したバイオガスはメタン発酵設備２の上部から回収され、処理水はメタン発酵設備２の後段に排出される。
【００２１】
ここで、メタン発酵設備２内の指標をモニタリングすることにより、メタン発酵設備２内における硫化水素阻害の程度を知ることができる。指標としては、バイオガス中の硫化水素濃度、バイオガス中の二酸化炭素濃度、バイオガス全体の回収流量、メタン発酵設備２内の酸化還元電位、酸素濃度等が挙げられる。モニタリングした指標により、硫化水素阻害の程度が高いと判断される場合、あるいは有機性排水の処理が滞っていると判断される場合等には、第１及び第２の流量コントローラ３ａ，３ｂを調整することにより、有機性排水且つ／又は飽和酸素水の導入量を加減し、メタン発酵設備２内の酸素濃度が所望の濃度に維持されるように調整する。
【００２２】
このような本実施形態のメタン発酵システム１によれば、有機性排水の他に飽和酸素液をメタン発酵設備２内に導入するため、酸生成及びメタン発酵がいずれも微好気性環境下で行われることになる。飽和酸素液は、酸素濃度が明確且つ安定しているため、メタン発酵設備２内の指標のモニタリングに基づいて、メタン発酵における硫化水素阻害の程度に応じた酸素の供給を適切に行うことにより、メタン発酵設備２内の酸素濃度を所望の濃度に安定的に維持することができる。そして、メタン発酵設備２内の酸素濃度を、硫酸還元菌を不活性化し、且つメタン生成菌をほとんど不活性化しない微好気性環境を形成する濃度で安定的に維持することにより、メタンの生成を阻害することなく硫化水素阻害を安定的に抑制することができる。また一方で、飽和酸素液の導入により、酸生成の過程が微好気性環境となるため、酸生成菌の活性が高められ、嫌気性処理では分解することが困難な難分解性有機物をも分解することができる。従って、本実施形態のメタン発酵システム１によれば、メタンの生成を阻害することなく硫化水素阻害を安定的に抑制することができると共に、難分解性有機物をも分解することができる。
【００２３】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、メタン発酵設備２について、酸生成菌で処理して低級脂肪酸を生成させる酸生成部と、当該低級脂肪酸をメタン発酵させるメタン発酵部とを物理的に区別しない態様を示したが、メタン発酵設備２は、酸生成を行う酸生成槽と、メタン発酵を行うメタン発酵槽とを備えるものでもよい。酸生成とメタン発酵とを別の槽で行うことにより、硫化水素阻害の程度、及び、各槽における酸素濃度（微好気性の程度）等をモニタリングしやすくなる。
【００２４】
また、上記実施形態では、飽和酸素液が上水から製造される態様を示したが、飽和酸素液は、有機性排水に酸素を溶解させたものであってもよい。酸素を飽和させる液体として有機性排水を利用すると、その利用した量について、有機性排水の処理が促進されることになる。
【００２５】
また、上記実施形態では、飽和酸素水を導入する第２のラインＬ２が、有機性排水が流れる第１のラインＬ１に合流される態様を示したが、第２のラインＬ２は、メタン発酵設備２に直接接続されていてもよい。
【符号の説明】
【００２６】
１…メタン発酵システム、２…メタン発酵設備、１０…飽和酸素液導入手段。
【図１】
2014000550.tif 000003