(57)【要約】    【課題】運転効率を向上させ得る中温メタン発酵処理の運転方法ならびにその装置の提供を課題としている。    【解決手段】メタン発酵汚泥を加熱時における温度が５０℃未満となるように加熱装置で加熱して３５℃以上５０℃未満の温度にさせる汚泥加熱操作と、該汚泥加熱操作により加熱されたメタン発酵汚泥をメタン発酵槽内に収容されているメタン発酵汚泥に混合する汚泥混合操作とを実施することを特徴とする中温メタン発酵処理装置の運転方法を提供する。【選択図】  図１
2008200630.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
嫌気性微生物を含むメタン発酵汚泥が３５〜４０℃の温度で収容され、前記嫌気性微生物で有機性廃棄物がメタン発酵されるメタン発酵槽を有する中温メタン発酵処理装置の運転方法であって、
メタン発酵汚泥を加熱時における温度が５０℃未満となるように加熱装置で加熱して３５℃以上５０℃未満の温度にさせる汚泥加熱操作と、該汚泥加熱操作により加熱されたメタン発酵汚泥をメタン発酵槽内に収容されているメタン発酵汚泥に混合する汚泥混合操作とを実施することを特徴とする中温メタン発酵処理装置の運転方法。
【請求項２】
中温メタン発酵処理装置の立ち上げ運転時に、メタン発酵槽内に３５℃未満の温度で収容されているメタン発酵汚泥を前記汚泥加熱操作により３５℃以上５０℃未満に加熱し、該汚泥加熱操作により加熱されたメタン発酵汚泥を前記汚泥混合操作によりメタン発酵槽内に収容されているメタン発酵汚泥に混合してメタン発酵槽内に収容されているメタン発酵汚泥の温度を３５〜４０℃とさせる請求項１記載の中温メタン発酵処理装置の運転方法。
【請求項３】
メタン発酵汚泥と該メタン発酵汚泥よりも高温の流体とが流通されて熱交換される熱交換器と、該熱交換器から流出されるメタン発酵汚泥の温度が測定される温度測定機とを有する前記加熱装置を用いて、熱交換器を流通する前記メタン発酵汚泥の流通量か、熱交換器を流通する前記流体の流通量かの少なくとも一方を、前記温度測定機でのメタン発酵汚泥の温度測定結果に基づいて制御して、前記熱交換器による加熱時のメタン発酵汚泥の温度を５０℃未満に制御して前記汚泥加熱操作を実施する請求項１又は２記載の中温メタン発酵処理装置の運転方法。
【請求項４】
嫌気性微生物を含むメタン発酵汚泥が３５〜４０℃の温度で収容され、前記嫌気性微生物で有機性廃棄物がメタン発酵されるメタン発酵槽を有する中温メタン発酵処理装置であって、
メタン発酵汚泥を加熱時における温度が５０℃未満となるように加熱して３５℃以上５０℃未満の温度にさせる加熱装置がさらに備えられており、しかも、前記メタン発酵槽内に収容されているメタン発酵汚泥に前記加熱装置で加熱されたメタン発酵汚泥を混合し得るように形成されていることを特徴とする中温メタン発酵処理装置。
【請求項５】
前記加熱装置には、メタン発酵汚泥と該メタン発酵汚泥よりも高温の流体とが流通されて熱交換される熱交換器と、前記熱交換器から流出されるメタン発酵汚泥の温度が測定される温度測定機とが備えられており、前記熱交換器での加熱時におけるメタン発酵汚泥の温度を５０℃未満に制御しつつメタン発酵汚泥を３５℃以上５０℃未満の温度に加熱し得るように、前記温度測定機によるメタン発酵汚泥の温度測定結果に基づいて熱交換器を流通する前記メタン発酵汚泥の流通量か、熱交換器を流通する前記流体の流通量かの少なくとも一方を制御し得る流量制御機構がさらに備えられている請求項４記載の中温メタン発酵処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、メタン生成菌等の嫌気性微生物を含むメタン発酵汚泥が３５〜４０℃の温度で収容され、前記嫌気性微生物で有機性廃棄物がメタン発酵されるメタン発酵槽を有する中温メタン発酵処理装置の運転方法ならびに中温メタン発酵処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
生ごみ、生物性汚泥など有機性固体や下水、食品工場廃水などの有機性廃水といった有機性廃棄物の処理方法としてエネルギー源を回収できるメタン発酵処理が、従来広く用いられている。
このメタン発酵においては、通常、メタン生成菌や酸生成菌等の嫌気性微生物を含むメタン発酵汚泥が収容されている槽（以下「メタン発酵槽」ともいう）に、有機性廃棄物を前処理を施すかあるいはそのままの状態で導入させて、嫌気性微生物で有機成分を分解させてメタンを発生させている。
この有機性廃棄物のメタン発酵処理においては、例えば、特許文献１に示されているような７５℃を超える高い温度での処理が検討されたりしているものの、通常、３５〜４０℃の温度で良好なる活性を示す中温メタン生成菌等の嫌気性微生物を用いる中温メタン発酵処理、および、５０〜６０℃前後の温度で良好なる活性を示す高温メタン生成菌等の嫌気性微生物を用いる高温メタン発酵処理の２つが、主として採用されている。
【０００３】
この内、中温メタン発酵は、高温メタン発酵に比べると有機物の分解速度が遅く、高温メタン発酵に比べて処理効率が低い反面、高温メタン発酵がアンモニア性窒素などによる障害を起こしやすいのに対して比較的安定した状態でメタン発酵を実施させることができる。
【０００４】
ところで、中温メタン発酵処理装置の運転においては、メタン発酵処理時における槽から周囲への熱ロスや、有機性廃水などの被処理物や返送汚泥などの低温物の導入により槽内の温度低下が生じると嫌気性微生物の活性が低下することとなるため、槽内の温度を維持すべくメタン発酵汚泥を加熱することが行われている。
また、中温メタン発酵処理装置の運転開始前においては、通常、種汚泥が３５℃に満たない温度で導入されている。
そのため、運転開始から通常のメタン発酵処理が実施されるまでの間の立ち上げ運転時には、この種汚泥を加熱して槽内が有機性廃棄物の処理を実施するのに適したコンディションとなるまで槽内を３５〜４０℃に維持することが行われている。
【０００５】
この中温メタン発酵処理装置における立ち上げ運転は、通常、１ヶ月以上もの期間が必要とされており、メタン発酵処理時の効率の向上とともに、この立ち上げ期間の短縮が強く要望されている。
しかし、従来の中温メタン発酵処理装置の運転方法においては、槽内の温度管理自体はなされているもののメタン発酵汚泥の加熱方法など種々の操作の詳細な検討がなされておらず、メタン発酵処理時の効率の向上や立ち上げ期間の短期化といった運転効率の向上についても十分検討がなされていない。
すなわち、従来の中温メタン発酵処理装置の運転方法においては、運転効率を向上させることが困難であるという問題を有している。
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−３４３１００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、運転効率を向上させ得る中温メタン発酵処理の運転方法ならびにその装置の提供を課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、前記課題を解決すべく、鋭意検討を行った結果、中温メタン発酵処理に用いられる嫌気性微生物である中温メタン生成菌を５０℃以上の温度状態とするとその活性が大きく失われることを見出し本発明の完成に至ったのである。
すなわち、本発明は、前記課題を解決すべく、嫌気性微生物を含むメタン発酵汚泥が３５〜４０℃の温度で収容され、前記嫌気性微生物で有機性廃棄物がメタン発酵されるメタン発酵槽を有する中温メタン発酵処理装置の運転方法であって、メタン発酵汚泥を加熱時における温度が５０℃未満となるように加熱装置で加熱して３５℃以上５０℃未満の温度にさせる汚泥加熱操作と、該汚泥加熱操作により加熱されたメタン発酵汚泥をメタン発酵槽内に収容されているメタン発酵汚泥に混合する汚泥混合操作とを実施することを特徴とする中温メタン発酵処理装置の運転方法を提供する。
【０００９】
また、本発明は、前記課題を解決すべく、嫌気性微生物を含むメタン発酵汚泥が３５〜４０℃の温度で収容され、前記嫌気性微生物で有機性廃棄物がメタン発酵されるメタン発酵槽を有する中温メタン発酵処理装置であって、メタン発酵汚泥を加熱時における温度が５０℃未満となるように加熱して３５℃以上５０℃未満の温度にさせる加熱装置がさらに備えられており、しかも、前記メタン発酵槽内に収容されているメタン発酵汚泥に前記加熱装置で加熱されたメタン発酵汚泥を混合し得るように形成されていることを特徴とする中温メタン発酵処理装置を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、嫌気性微生物を含むメタン発酵汚泥が３５〜４０℃の温度で収容され、前記嫌気性微生物で有機性廃棄物がメタン発酵されるメタン発酵槽を有する中温メタン発酵処理装置の運転方法において、メタン発酵汚泥を３５℃以上５０℃未満の温度に加熱する汚泥加熱操作と、該汚泥加熱操作により加熱されたメタン発酵汚泥をメタン発酵槽内に収容されているメタン発酵汚泥に混合する汚泥混合操作とが実施されることからメタン発酵槽内を中温メタン発酵処理に適した温度とさせ得る。
しかも、前記加熱装置での加熱時における温度が５０℃未満となるようにメタン発酵汚泥を加熱することから嫌気性微生物である中温メタン生成菌の活性を低下させるおそれを抑制しつつメタン発酵槽内を中温メタン発酵処理に適した温度とさせ得る。
すなわち、中温メタン発酵処理の運転効率を向上させ得る。
【００１１】
また、本発明によれば、嫌気性微生物を含むメタン発酵汚泥が３５〜４０℃の温度で収容され、前記嫌気性微生物で有機性廃棄物がメタン発酵されるメタン発酵槽を有する中温メタン発酵処理装置において、メタン発酵汚泥を３５℃以上５０℃未満の温度にさせる加熱装置がさらに備えられ、しかも、メタン発酵槽内に収容されているメタン発酵汚泥に前記加熱装置で加熱されたメタン発酵汚泥を混合し得るように形成されていることから、メタン発酵槽内を中温メタン発酵処理に適した温度とさせ得る。
しかも、加熱装置が、加熱時におけるメタン発酵汚泥の温度を５０℃未満となるようにメタン発酵汚泥を加熱することから嫌気性微生物である中温メタン生成菌の活性を低下させるおそれを抑制しつつメタン発酵槽内を中温メタン発酵処理に適した温度とさせ得る。
すなわち、中温メタン発酵処理の処理効率を向上させ得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に、本発明の好ましい実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
図１は、本実施形態における中温メタン発酵処理装置をしめすブロック図である。
【００１３】
本実施形態における中温メタン発酵処理装置１は、嫌気性微生物を含むメタン発酵汚泥が３５〜４０℃の温度で収容され、前記嫌気性微生物で有機性廃棄物がメタン発酵されるメタン発酵槽２と、該メタン発酵槽２に収容されているメタン発酵汚泥を加熱するための加熱装置３が備えられている。
【００１４】
前記メタン発酵槽２には、一般的なメタン発酵処理に用いられているメタン発酵槽を採用することができる。
例えば、中温メタン生成菌及び酸生成菌等の嫌気性微生物を含むメタン発酵汚泥が収容される有底の縦長円筒形状を有し、収容されたメタン発酵汚泥の温度を測定し得るように温度測定機Ｔ１（以下「槽内温度測定機Ｔ１」ともいう）が設けられており、底部に処理する有機物を導入させるための被処理物導入部２１が形成され、上部に発生させたメタンガスを捕集して外部に排出させるためのガス排出部２２と、収容されているメタン発酵汚泥により有機物がメタン発酵されて有機物が除去された処理液を排出させるための処理液排出部２３とが形成されているメタン発酵槽などを採用することができる。
【００１５】
前記加熱装置３は、メタン発酵槽２のメタン発酵汚泥が導入されて該導入されたメタン発酵汚泥よりも高温の流体（以下「熱媒」ともいう）と熱交換される熱交換器３１と、該熱交換器３１から流出されるメタン発酵汚泥の温度が測定される温度測定機Ｔ２（以下「汚泥温度測定機Ｔ２」ともいう）とが備えられている。
また、前記加熱装置３には、熱交換器３１に流入される熱媒の温度を測定し得るように温度測定機Ｔ３（以下「熱媒温度測定機Ｔ３」ともいう）が備えられており、槽内温度測定機Ｔ１、汚泥温度測定機Ｔ２、熱媒温度測定機Ｔ３の温度測定結果に基づき、熱交換器３１に流通するメタン発酵汚泥と熱媒の流通量を制御する流量制御機構３２が備えられている。
【００１６】
前記熱交換器３１には、中央部に円筒が壁を隔てて二つの半円筒領域に区分けされており、この二つの半円筒領域からそれぞれ延びる長い伝熱板が互いの間を離間させつつ中央部から外周に向けて渦巻状に捲回されてなるスパイラル式熱交換器が用いられている。
このスパイラル式熱交換器は、この離間された伝熱板の間がメタン発酵汚泥あるいはこのメタン発酵汚泥を加熱するための熱媒の流路とされており、一つの伝熱板を介して隣接する流路にそれぞれメタン発酵汚泥と熱媒とが流通されて熱交換されるように形成されている。
【００１７】
このスパイラル式熱交換器には、加熱するメタン発酵汚泥を流入させる汚泥流入口３１ａと、該汚泥流入口３１ａから流入され渦巻状の流路を通って加熱されたメタン発酵汚泥を流出させる汚泥流出口３１ｂが形成されている。
また、このスパイラル式熱交換器には、メタン発酵汚泥を加熱するための熱媒となる流体を流入させる熱媒流入口３１ｃと、該熱媒流入口３１ｃから流入されメタン発酵汚泥の流路と伝熱板を隔てて形成された渦巻状の流路を通ってメタン発酵汚泥により熱を奪われた後の熱媒を流出させる熱媒流出口３１ｄが形成されている。
【００１８】
前記加熱装置３は、メタン発酵槽２の内部に収容されているメタン発酵汚泥を熱交換器３１に供給するための汚泥送出配管Ｌ１と、熱交換器３１により加熱されたメタン発酵汚泥をメタン発酵槽２に返送するための汚泥返送配管Ｌ２により前記メタン発酵槽２と接続されている。
【００１９】
この汚泥送出配管Ｌ１は、メタン発酵槽２と熱交換器３１の汚泥流入口３１ａとを連通させており、メタン発酵槽２から加熱装置３にいたる間にメタン発酵汚泥に搬送動力を与えるためのポンプＰ１（以下「汚泥搬送ポンプＰ１」ともいう）が備えられている。
前記汚泥返送配管Ｌ２は、熱交換器３１の汚泥流出口３１ｂとメタン発酵槽２と連通させており、該汚泥返送配管Ｌ２によりメタン発酵槽２に返送されたメタン発酵汚泥をメタン発酵槽２の内部に収容されているメタン発酵汚泥に混合させ得るように接続されている。
また、汚泥返送配管Ｌ２と熱交換器３１の汚泥流出口３１ｂとの接続部に汚泥温度測定機Ｔ２が設けられている。
【００２０】
また、熱交換器３１の熱媒流入口３１ｃには、ボイラーの廃熱を利用して加熱された流体（熱媒）を導入させるべく熱媒流入配管Ｌ３が接続され、熱媒流出口３１ｄには、メタン発酵汚泥と熱交換されて温度が低下した流体を排出させるための熱媒流出配管Ｌ４が接続されている。
そして、この熱媒流入配管Ｌ３には熱交換器３１に流入させる熱媒に搬送動力を与えるためのポンプＰ２（以下「熱媒搬送ポンプＰ２」ともいう）が備えられており、熱交換器３１の熱媒流入口３１ｃと熱媒流入配管Ｌ３との接続部に熱交換器３１に流入される熱媒の温度を測定し得るように温度測定機Ｔ３（以下「熱媒温度測定機Ｔ３」ともいう）が備えられている。
【００２１】
前記流量制御機構３２は、槽内温度測定機Ｔ１、汚泥温度測定機Ｔ２、熱媒温度測定機Ｔ３の温度測定結果に基づいて、汚泥送出配管Ｌ１を流通するメタン発酵汚泥の流量と、熱媒流入配管Ｌ３を流通する熱媒の流量とを制御して熱交換器３１による加熱時におけるメタン発酵汚泥の温度、すなわち、汚泥温度測定機Ｔ２により観察される熱交換器３１出口温度を５０℃未満とさせるべく汚泥搬送ポンプＰ１と熱媒搬送ポンプＰ２の稼働状況を変動させ得るように形成されている。
【００２２】
この加熱装置３の熱交換器３１に用いられる熱媒は、特に限定されず、一般的な熱交換器３１において用いられる水、油、スラリーなどの液体や、蒸気などの気体を本実施形態の中温メタン発酵処理装置１にも採用することができる。
なお、熱交換器３１に導入させる熱媒の温度は、７０〜８０℃が好ましい。
【００２３】
また、前記メタン発酵汚泥も特に限定されず、一般的な中温メタン発酵処理に用いられる中温メタン生成菌である“Ｍｅｔｈａｎｏｓａｒｃｉｎａ  ｓｐ．”、“Ｍｅｔｈａｎｏｓａｅｔａ  ｓｐ.”などの嫌気性微生物を含有するメタン発酵汚泥を本実施形態の中温メタン発酵処理装置１にも採用することができる。
【００２４】
なお、ここでは詳述しないが、一般的な中温メタン発酵処理装置に用いられる各種の装置や配管、あるいは、制御機器を本実施形態の中温メタン発酵処理装置にも採用することができる。
【００２５】
次いで、このような中温メタン発酵処理装置１を用いた有機性廃棄物のメタン発酵処理をその立ち上げ時からの運転方法を例示しつつ説明する。
【００２６】
まず、中温メタン生成菌等の嫌気性微生物が含有されている種汚泥（例えば、立ち上げ対象のメタン発酵槽とは別の中温メタン発酵槽から採取したメタン発酵汚泥）と該種汚泥中の嫌気性微生物がメタンを生成するための基質となる有機化合物とをメタン発酵槽２に収容させる。
このとき、通常、種汚泥は３５℃未満の温度であることからこの種汚泥を加熱する汚泥加熱操作を実施して、この加熱されたメタン発酵汚泥をメタン発酵槽２内に収容されているメタン発酵汚泥に混合する汚泥混合操作を実施して、メタン発酵槽２内を３５〜４０℃の中温メタン発酵処理に適した温度に加熱する。
【００２７】
この立ち上げ時における汚泥加熱操作は、まず、メタン発酵槽２に収容されているメタン発酵汚泥を、汚泥搬送ポンプＰ１により汚泥送出配管Ｌ１を通じて汚泥流入口３１ａから熱交換器３１に流入させるとともに前記熱媒搬送ポンプＰ２により、例えば、６０℃の温水（熱媒）を、熱媒流入配管Ｌ３を通じて熱媒流入口３１ｃから熱交換器３１に導入して、該熱交換器３１内でメタン発酵汚泥と温水との間で熱交換を実施させてメタン発酵汚泥を５０℃未満、例えば、４８℃に加熱する。
【００２８】
このとき前記汚泥搬送ポンプＰ１によりメタン発酵槽２に収容されているメタン発酵汚泥を熱交換器３１に引き続き流入させることにより熱交換器３１での熱交換により加熱されたメタン発酵汚泥に背圧をかけて熱交換器３１の汚泥流出口３１ｂから排出させて汚泥返送配管Ｌ２を通じてメタン発酵槽２に返送させる。
このメタン発酵槽２に４８℃のメタン発酵汚泥を返送させてメタン発酵槽２に収容されている種汚泥に混合する汚泥混合操作を実施することによりメタン発酵槽２内のメタン発酵汚泥の温度を上昇させる。
【００２９】
一方で、前記熱媒搬送ポンプＰ２により熱媒流入配管Ｌ３から熱交換器３１に引き続き温水を流入させることにより熱交換器３１での熱交換により温度の低下した温水に背圧をかけて熱交換器３１の熱媒流出口３１ｄから熱媒流出配管Ｌ４を通じて排出させる。
【００３０】
このような熱交換を継続して汚泥加熱操作ならびに汚泥混合操作を実施することによりメタン発酵槽２内のメタン発酵汚泥の温度を３５〜４０℃の所定運転温度にまで加熱する。
通常、メタン発酵槽２からは、周囲に熱が拡散してしまい、そのまま放置するとメタン発酵槽２の温度が低下することから、メタン発酵槽２内のメタン発酵汚泥の温度を所定温度とした後も、嫌気性微生物がその菌数を増大させて有機性廃棄物を処理するのに十分な状態となるまでこの汚泥加熱操作ならびに汚泥混合操作を継続して実施する。
【００３１】
なお、熱交換器を用いた加熱においては、通常、被加熱物はその出口温度が加熱時の最高温度となることから、このとき汚泥温度測定機Ｔ２により観察されるメタン発酵汚泥の温度が５０℃以上にならないように汚泥加熱操作を実施することにより熱交換器３１による加熱時のメタン発酵汚泥の温度を５０℃未満に制御させ得る。
特に、この汚泥温度測定機Ｔ２による温度測定に基づき、熱交換器３１を流通するメタン発酵汚泥の流通量か、熱交換器３１を流通する温水の流通量かの少なくとも一方を制御して熱交換器３１から流出されるメタン発酵汚泥の温度が５０℃未満となるように制御することにより温水の温度がある程度変動するような環境下においてもメタン発酵汚泥の温度をより５０℃に近い温度で５０℃未満に制御し得る。
【００３２】
すなわち、熱交換器３１に導入する温水の温度を５０℃未満となるように制御して、熱交換器３１から流出されるメタン発酵汚泥の温度がより確実に５０℃未満となるようにさせることも可能ではあるが、その場合には、熱交換器３１から流出されるメタン発酵汚泥の温度をより５０℃に近づけることが困難となる。
一方で、上記のように熱交換器３１を流通するメタン発酵汚泥の流通量か、熱交換器３１を流通する温水の流通量かの少なくとも一方を、汚泥温度測定機Ｔ２でのメタン発酵汚泥の温度測定結果を元に制御して、熱交換器３１から流出されるメタン発酵汚泥の温度が５０℃未満となるように制御することにより、熱交換器３１から流出されるメタン発酵汚泥の温度をより５０℃に近付けることが容易となる。
【００３３】
本実施形態の中温メタン発酵処理においては、熱交換器３１から流出されるメタン発酵汚泥の温度が５０℃未満となるように制御しつつ汚泥加熱操作を実施することにより、嫌気性微生物の活性を低下させることを抑制しつつメタン発酵槽２内のメタン発酵汚泥の温度を３５〜４０℃の所定運転温度にまで加熱させることができて立ち上げ時における嫌気性微生物の活性低下を抑制させることができるが、上記のように汚泥温度測定機Ｔ２でのメタン発酵汚泥の温度測定結果に基づいてメタン発酵汚泥の流通量や温水の流通量を制御して、熱交換器３１から流出されるメタン発酵汚泥の温度をより５０℃に近付けて槽内加熱操作を実施することにより、早期にメタン発酵槽２内のメタン発酵汚泥の温度を３５〜４０℃の所定運転温度にまで加熱させることができて立ち上げ期間のさらなる効率化を図ることができる。
しかも、比較的温度が安定しないボイラー廃熱などの熱源であっても、汚泥加熱操作の熱源として適用させ得るという効果も奏する。
早期且つ安定して立ち上げるために、加熱温度は４０〜４５℃が好ましい。
【００３４】
なお、要すれば、熱交換器３１を流通するメタン発酵汚泥の流通量か、熱交換器３１を流通する温水の流通量かの制御に、さらに熱媒温度測定機Ｔ３や、槽内温度測定機Ｔ１の温度情報をフィードバックして、より精度の高い温度制御を実施させることも可能である。
この熱交換器３１を流通するメタン発酵汚泥の流通量や温水の流通量は、前記のごとく、汚泥搬送ポンプＰ１や熱媒搬送ポンプＰ２の運転状態をコントロールすることにより制御可能であるが、要すれば、汚泥送出配管Ｌ１、汚泥返送配管Ｌ２、熱媒流入配管Ｌ３および熱媒流出配管Ｌ４のいずれかに、開度調整が可能な開閉弁を設けて、汚泥温度測定機Ｔ２などからの温度情報を元に開閉弁の開度調整を実施して熱交換器３１を流通するメタン発酵汚泥の流通量や温水の流通量を制御することも可能である。
【００３５】
メタン発酵槽２内が有機性廃棄物を処理するのに十分な状態となった後（立ち上げ後）は、有機性廃棄物のメタン発酵処理を実施する。
このメタン発酵処理においては、例えば、メタン発酵槽２で処理可能な状態に予め有機性廃棄物の前処理を実施し、前処理された有機性廃棄物を被処理物導入部２１からメタン発酵槽２に導入させて槽内のメタン発酵汚泥によりメタン発酵させて、メタンガスを発生させ、発生させたメタンガスをガス排出部２２から排出させるとともに、メタン発酵により有機成分が除去された処理液を処理液排出部２３から排出させる。
【００３６】
このメタン発酵処理においても、メタン発酵槽２からは、周囲に熱が拡散してしまうとともに、前処理された有機性廃棄物の導入によりメタン発酵槽２の温度が低下することから汚泥加熱操作ならびに汚泥混合操作を継続して実施する。
すなわち、メタン発酵槽２に収容されているメタン発酵汚泥を、熱交換器３１を用いて加熱してメタン発酵槽２に返送して、この加熱されたメタン発酵汚泥をメタン発酵槽２に収容されているメタン発酵汚泥に混合してメタン発酵槽２内のメタン発酵汚泥の温度を３５〜４０℃の所定運転温度に維持させる。
【００３７】
このとき、立ち上げ運転時と同様に、加熱時のメタン発酵汚泥の温度が５０℃未満となるように制御しつつメタン発酵汚泥を加熱して、メタン発酵槽２内に収容されているメタン発酵汚泥と混合してメタン発酵槽２内のメタン発酵汚泥の温度を３５〜４０℃の所定運転温度に維持させることによりメタン発酵汚泥中の嫌気性微生物の活性低下を抑制させることができ、メタン発酵槽２内を高活性な状態とすることができて処理効率に優れた状態を維持させ得る。
【００３８】
また、メタン発酵汚泥の熱交換器３１出口温度を汚泥温度測定機Ｔ２で測定しつつ、この汚泥温度測定機Ｔ２でのメタン発酵汚泥の温度測定結果に基づいて、熱交換器３１を流通するメタン発酵汚泥の流通量か、熱交換器３１を流通する温水の流通量かの少なくとも一方を制御して熱交換器３１から流出されるメタン発酵汚泥の温度が５０℃未満となるように制御することにより、比較的温度が安定しないボイラー廃熱などの熱源であっても、槽内加熱操作の熱源として適用させ得るという効果を期待し得る点についても立ち上げ運転時と同様である。
また、この熱交換器３１を流通するメタン発酵汚泥の流通量や温水の流通量を制御する方法についても立ち上げ運転時と同様の方法を採用し得る。
【００３９】
なお、メタン発酵槽２から排出された処理液は、ここでは詳述しないが、通常、固液分離、生物学的脱窒処理などの後処理が実施される。
この後処理において、返送汚泥が生じた場合には、この返送汚泥にも前記汚泥加熱操作を実施した後に、メタン発酵槽２に返送して、前記汚泥混合操作によりメタン発酵槽２内のメタン発酵汚泥に混合させる方法を採用することが好ましい。
この後処理については、通常のメタン発酵処理においてメタン発酵の後段において実施される後処理と同様の処理を実施させることができる。
【００４０】
なお、本実施形態においては、熱媒となる流体に温水を用いた熱交換器を例に加熱装置を説明したが、本発明においては、加熱装置を、温水を用いた熱交換器に限定するものではない。
【００４１】
また、この熱交換器について、本実施形態においては、分岐や突起などを流路に設けることなく単一流路でも乱流を発生しやすく、伝熱板幅と流路間隔の選択により最適な流速を得ることが容易なことから、内部に付着物が発生することを抑制しつつ優れた伝熱性能を発揮させ得る点、ならびに、きわめて小さな温度差まで熱交換でき廃熱を無駄なく利用し得る点などから渦巻状の流路が形成されたスパイラル式熱交換器を例に説明したが、本発明においては、熱交換器をスパイラル式熱交換器に限定するものではない。
【００４２】
また、本実施形態においては、熱媒を装置構成がシンプルでありながら廃熱などの利用が容易で、しかも、メタン発酵汚泥の加熱温度の調整も比較的容易となることから、メタン発酵槽内のメタン発酵汚泥よりも高い温度となるようにメタン発酵汚泥を加熱する加熱装置として熱交換器を用いる場合を例に説明したが、本発明においては、加熱装置を熱交換器が用いられているものに限定するものではない。
【実施例】
【００４３】
次に実施例を挙げて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００４４】
種汚泥（汚泥濃度約１５，０００ ｍｇ／Ｌ）５０ｍＬと必須栄養素の微量金属等を１００mＬバイアル瓶に入れたものを３つ用意し、1つをコントロール試料（試料１）とし、１つを５０℃未満で予熱する試料（試料２）、１つを５０℃まで予熱する試料（試料３）とした。
【００４５】
これら、３つの試料に酢酸を濃度１５００ｍｇ／Ｌとなるように加えて、試料１は、何等加熱処理を加えず、試料２には８０℃の温水を用いて３８℃まで予熱し、試料３には８０℃の温水を用いて５０℃まで予熱し、その後それぞれの試料を３５℃×２時間のメタン発酵処理を行った。
【００４６】
メタン発酵処理後、それぞれの試料の酸生成菌、およびメタン生成菌の活性を評価するためそれぞれの菌のＲＮＡ量を定量した。
メタン発酵汚泥からのＲＮＡの精製は、（株）ニッポンジーン社製のＩＳＯＧＥＮを用いて製造者の推奨するプロトコールに従って行った。
更に同社製のＤｅｏｘｙｒｉｂｏｎｕｃｌｅａｓｅ  Ｇｌｙｃｅｒｏｌ  Ｓｏｌｕｔｉｏｎを用いて混在するＤＮＡを除去した。
この精製したＲＮＡを用いてｃＤＮＡの合成を東洋紡績（株）社製のＲｅｖｅｒＴｒａ  Ａｃｅ−α−ｃＤＮＡ合成キットを用いて行った。
このｃＤＮＡを用いて１６ＳｒＲＮＡ遺伝子をターゲットとしたリアルタイムＰＣＲにより各サンプルで発現する１６ＳｒＲＮＡ量を定量した。
酸生成菌のリアルタイムＰＣＲ条件は、ＧＥＲＤＡ ＨＡＲＭＳらの方法（参考文献：Ｅｎｖｉｒｏｎ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ ２００３，３７，３４３−３５１）に従い、メタン生成菌のリアルタイムＰＣＲ条件は、Ｙｏｕｎｇｓｅｏｂ Ｙｕらの方法（参考文献ＢＩＯＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＡＮＤ ＢＩＯＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ ２００５，８９，６７０−６７９）に従った。
結果を、表１に示す。
【００４７】
【表１】
2008200630.tif 000003
【００４８】
この表１の結果からも、加熱装置で加熱されるメタン発酵汚泥の温度が５０℃未満となるように制御しつつメタン発酵汚泥を加熱することで嫌気性微生物である中温メタン生成菌の活性を低下させるおそれを抑制しつつメタン発酵槽内のメタン発酵汚泥を適した温度に維持させ得ることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】一実施形態の中温メタン発酵処理装置ならびにその運転方法を示すブロック図。
【符号の説明】
【００５０】
１：中温メタン発酵処理装置、２：メタン発酵槽、３：加熱装置、２１：被処理物導入部、２２：ガス排出部、２３：処理液排出部、３１：熱交換器、３１ａ：汚泥流入口、３１ｂ：汚泥流出口、３１ｃ：熱媒流入口、３１ｄ：熱媒流出口、３２：流量制御機構、Ｌ１：汚泥送出配管、Ｌ２：汚泥返送配管、Ｌ３：熱媒流入配管、Ｌ４：熱媒流出配管、Ｐ１：ポンプ（汚泥搬送ポンプ）、Ｐ２：ポンプ（熱媒搬送ポンプ）、Ｔ１：温度測定機（槽内温度測定機）、Ｔ２：温度測定機（汚泥温度測定機）、Ｔ３：温度測定機（熱媒温度測定機）
【図１】
2008200630.tif 000004