(57)【要約】  【課題】  メタン発酵槽の運転効率を最適に維持しつつ、同時に活性汚泥槽の脱窒素を促進させて活性汚泥処理の効率も向上させることができる、メタン発酵処理方法及び装置を提供する。  【解決手段】  有機性廃棄物をスラリー化して第１メタン発酵槽１１内に投入し、有機性廃棄物の発酵過程で生成する有機酸又は低級アルコール類が残存するように投入負荷量を調整して処理を行う。この第１メタン発酵槽１１からスラリーを取り出して分離膜１３で固液分離し、分離後の溶液を活性汚泥槽１４に添加する。一方、分離後の固形分は第２メタン発酵槽１２に投入して再度メタン発酵させる。  【選択図】  図１
2005103375.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機性廃棄物をスラリー化してメタン発酵槽内に投入し、嫌気性微生物によりメタン発酵させて消化液として取り出し、この消化液を活性汚泥槽にて処理するメタン発酵処理方法において、
前記メタン発酵槽を複数用い、前記有機性廃棄物をスラリー化して投入する最初のメタン発酵槽では、前記有機性廃棄物の発酵過程で生成する有機酸又は低級アルコール類が残存するように前記有機性廃棄物の投入負荷量を調整し、
前記最初のメタン発酵槽内から前記有機酸又は低級アルコール類を含むスラリーを取り出して固液分離し、この固液分離後の前記有機酸又は低級アルコール類を含む溶液を前記活性汚泥槽に添加し、前記固液分離後の固形分を別のメタン発酵槽内に投入して再度メタン発酵させることを特徴とするメタン発酵処理方法。
【請求項２】
前記別のメタン発酵槽内でメタン発酵させた前記消化液の一部を前記最初のメタン発酵槽に返送する請求項１に記載のメタン発酵処理方法。
【請求項３】
前記最初のメタン発酵槽及び前記別のメタン発酵槽におけるメタン発酵処理を、１つのメタン発酵槽内を仕切りによって分割してなる複数の領域内でそれぞれ行う請求項１又は２に記載のメタン発酵処理方法。
【請求項４】
嫌気性微生物によって分解可能な有機性廃棄物をスラリー化してメタン発酵槽に導入するための有機性廃棄物供給手段と、前記有機性廃棄物をメタン発酵させるための複数のメタン発酵槽と、前記メタン発酵後の消化液を処理するための活性汚泥槽とを備え、
前記複数のメタン発酵槽が、前記有機性廃棄物をスラリー化して投入する最初のメタン発酵槽と、前記最初のメタン発酵槽で処理されたスラリーを再度メタン発酵処理する別のメタン発酵槽とからなり、
前記最初のメタン発酵槽で生じる有機酸又は低級アルコール類が残存するスラリーを固液分離する分離手段と、この固液分離後の前記有機酸又は低級アルコール類を含む溶液を前記活性汚泥槽に添加する溶液添加手段と、前記固液分離後の固形分を前記別のメタン発酵槽内に送る固形分送付手段とを備えることを特徴とするメタン発酵処理装置。
【請求項５】
前記別のメタン発酵槽内でメタン発酵させた前記消化液の一部を前記最初のメタン発酵槽に返送するスラリー返送手段を備える請求項４に記載のメタン発酵処理装置。
【請求項６】
前記最初のメタン発酵槽及び前記別のメタン発酵槽が、１つのメタン発酵槽内を仕切りによって複数に分割して得られる領域によって構成されている請求項４又は５に記載の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、嫌気性微生物を用いて、糞尿、生ゴミ、食品加工残滓等の有機性廃棄物を処理するメタン発酵処理方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
牛、豚などの畜産糞尿や生ゴミ等の有機性廃棄物をメタン発酵処理する場合、発酵処理した後の廃液は、堆肥として土壌に散布するか、もしくは浄化処理を行ない河川等に放流される。
【０００３】
ここで、浄化処理を行う場合には、下水処理などで用いられる活性汚泥法を主体とする生物学的処理が一般的に行われており、この活性汚泥処理工程において、メタン発酵処理後の消化液から、主に有機物と窒素除去が行われる。
【０００４】
図３には、このような活性汚泥処理を用いた従来のメタン発酵処理方法の一例が示されている。
【０００５】
有機性廃棄物は、スラリー化されてメタン発酵槽５１に投入され、ここでメタン発酵処理が行なわれた後に消化液として排出され、活性汚泥槽５２において、活性汚泥によって有機物、窒素が除去される。なお、活性汚泥槽５２には、窒素除去を進行させるためのメタノール貯留槽５３、メタノール注入ポンプ５４が設けられており、活性汚泥槽５２内にメタノールを添加できるようになっている。
【０００６】
活性汚泥処理工程後の処理液は、最終沈殿池５５において重力沈降によって活性汚泥が分離され、活性汚泥処理水が得られる、なお、最終沈殿池５５で沈降した活性汚泥は、返送汚泥ポンプ５６によって活性汚泥槽５２に返送できるように構成されている。
【０００７】
ここで、活性汚泥槽５２内にメタノールを添加する理由は以下の通りである。メタン発酵後の消化液中の有機物は、活性汚泥を構成する微生物の食物となり分解除去される。窒素は好気性の条件下で硝化菌の働きによりＮＨ４-Ｎ（アンモニア性窒素）がＮＯ３-Ｎ（硝酸性窒素）に酸化され、ついで嫌気性の条件下で脱窒菌の働きによりＮＯ３-ＮがＮ２（窒素ガス）に還元されて除去される。
【０００８】
上記の窒素除去工程のうち、脱窒素反応では水素供与体として有機物が必要となる。一般に脱窒素には窒素の３〜４倍の有機物が必要であり、通常の下水処理であればこの範疇にあり問題は無いが、メタン発酵後の消化液の場合、メタン発酵工程で多くの有機物が消費され、脱窒素に必要な有機物が十分存在しないため反応が進行せず、窒素除去が不良となる。このため、除去する窒素に対して有機物が十分でないメタン発酵廃液などを処理する場合は、活性汚泥槽に有機物としてメタノールを注入し、このメタノールを水素源として脱窒素反応を進行させるものである（非特許文献１、２参照）。
【０００９】
一方、メタン発酵槽５１内における発酵プロセス管理としては、有機物が分解する際に有機酸や低級アルコール類が生成する。このうち、例えば有機酸の一種であるプロピオン酸等は、単独では分解反応が進行し難く、硫酸還元細菌による硫酸還元、水素資化性メタン生成古細菌による水素の消費が密接に関係し、高負荷時には、プロピオン酸が蓄積しやすく、このプロピオン酸がある濃度を越えるとメタン発酵の代謝全体を阻害して発酵が不安定になる。
【００１０】
このため、負荷を増加させていく馴養に長い時間を要したり、処理できる負荷容量を低下させたりするという問題があった。また、有機酸の増加によってメタン発酵槽内のｐＨが低下するという問題もあった。
【００１１】
このようなメタン発酵槽内に蓄積する有機酸を除去する方法として、例えば、以下の特許文献１には、メタン発酵タンクにｐＨ計と揮発性有機酸の成分別測定器及び基質投入量制御手段を設置して、液相ｐＨ値の測定及び成分別測定器によって酢酸以外の非電離揮発性有機酸の測定を行ってから計算手段によって非電離の揮発性有機酸濃度を求め、これを指標として該非電離揮発性有機酸濃度が１５〜２０（ｍｇ／ｌ）を越えないようにメタン発酵タンクへの投入基質量を制御することが開示されている。
【００１２】
また、特許文献２には、有機性排水をメタン発酵処理した処理水中に残留する有機酸濃度を測定する方法であって、前記処理水の一部をモニタリング反応槽に通水してメタン発酵処理し、単位通水量当りに発生するメタンガス量を求め、このメタンガス量から該処理水中の残留有機酸濃度を算出し、この濃度に基づいて、原水流量やメタン発酵槽の温度を制御して有機酸濃度を調整することが開示されている。
【００１３】
また、特許文献３には、生ゴミを可溶化して有機酸に変換する酸発酵槽と、有機酸をメタンガス等に変換するメタン発酵槽とを有する２槽からなる構成が開示されている。
【非特許文献１】村田恒夫編，「下水の高度処理技術」，理工図書，平成４年５月１０日発行，ｐ２０２-２０３
【非特許文献２】塚越由季子著，第１３回廃棄物学会研究発表会講演論文集，２００２年，ｐ３１６−３１８
【特許文献１】特開平９−２３９３９７号公報
【特許文献２】特開平５−３２８９９４７号公報
【特許文献３】特開２００２−１８３９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
上記の従来技術のうち、メタン発酵後の消化液を処理する活性汚泥処理工程にメタノールを注入する方法は、通常の下水処理の窒素除去に比較して処理コストが大きくなるという問題点を有していた。また、メタン発酵槽内の有機酸量を同時に低下させる点については開示されていない。
【００１５】
一方、特開平９−２３９３９７号公報、特開平５−３２８９９４７号公報の方法においては、メタン発酵槽内の有機酸量を低下させる方法が開示されているが、有機酸濃度に応じて、メタン発酵槽内へのスラリー投入量、メタン発酵槽内の温度等の調整によって有機酸濃度を制御していることから、メタン発酵処理の効率が低下し易く制御が不充分であるという問題点があった。また、取り除いた有機酸の利用についても検討されていない。また、特開２００２−１８３９８号公報の２槽構成においても、メタン発酵槽内で生じる有機酸を有効に利用する点について開示されていない。
【００１６】
このように、上記の従来技術においては、活性汚泥槽における脱窒素促進と、メタン発酵槽における有機酸の除去が別々に検討されており、メタン発酵槽と活性汚泥槽の両方について、同時に処理効率を向上させる方法については検討されていない。
【００１７】
したがって、本発明の目的は、上記の問題を解決して、メタン発酵槽の運転効率を最適に維持しつつ、同時に活性汚泥槽の脱窒素を促進させて活性汚泥処理の効率も向上させることができる、メタン発酵処理方法及び装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
すなわち、本発明のメタン発酵処理方法は、有機性廃棄物をスラリー化してメタン発酵槽内に投入し、嫌気性微生物によりメタン発酵させて消化液として取り出し、この消化液を活性汚泥槽にて処理するメタン発酵処理方法において、
前記メタン発酵槽を複数用い、前記有機性廃棄物をスラリー化して投入する最初のメタン発酵槽では、前記有機性廃棄物の発酵過程で生成する有機酸又は低級アルコール類が残存するように前記有機性廃棄物の投入負荷量を調整し、
前記最初のメタン発酵槽内から前記有機酸又は低級アルコール類を含むスラリーを取り出して固液分離し、この固液分離後の前記有機酸又は低級アルコール類を含む溶液を前記活性汚泥槽に添加し、前記固液分離後の固形分を別のメタン発酵槽内に投入して再度メタン発酵させることを特徴とする。
【００１９】
メタン発酵工程においては、まず、主として酸生成菌と呼ばれる通性嫌気性菌群の作用で、有機性廃棄物中の炭水化物、たんぱく質、脂肪等の高分子有機物を、酢酸、プロピオン酸、酪酸等の揮発性有機酸と低級アルコール類とに加水分解する。次に絶対嫌気性細菌であるメタン生成菌の作用によって、この有機酸や低級アルコール類がメタンや二酸化炭素、アンモニアなどの最終生成物に分解される。よって、メタン発酵で生成される揮発性有機酸や低級アルコール類は、上述した窒素除去を行うための脱窒素反応に必要な水素供与体としても利用可能である。
【００２０】
したがって、本発明の処理方法によれば、最初のメタン発酵槽において生成する有機酸や低級アルコール類を固液分離して活性汚泥槽に添加することで、活性汚泥槽内に添加された有機酸や低級アルコール類が水素源となり脱窒素が促進される。これにより活性汚泥槽の処理効率を向上でき、従来行なわれていた活性汚泥槽へのメタノールの添加を不要とするか、又はメタノール添加量の削減が可能となり、活性汚泥処理のコストを低下できる。
【００２１】
また、固液分離後の固形分を別のメタン発酵槽にて再度メタン発酵処理することで、最初のメタン発酵槽では、有機酸又は低級アルコール類が残存するように、有機性廃棄物の投入負荷量を高めに設定して処理を行うことができるので、必要な量の有機酸又は低級アルコール類を確保できる。一方、別のメタン発酵槽では有機酸濃度が低下しているので、最初のメタン発酵槽で分解しきれずに残った有機物を効率的に分解でき、全体としてのメタン発酵の処理効率を向上することができる。
【００２２】
このように、本発明によればスラリー中の有機酸等を有効利用することによって、メタノールの添加が不要となるか又は添加量を削減でき、処理コストを低減することができる。また、取り除いた有機酸の後処理も不要となる。
【００２３】
本発明の処理方法においては、前記別のメタン発酵槽内でメタン発酵させたスラリーの一部を前記最初のメタン発酵槽に返送することが好ましい。これによれば、有機物の分解を更に進行させ、分解率の向上を図ることができる。また、スラリーを返送することで最初のメタン発酵槽におけるｐＨの低下を防止できる。
【００２４】
また、本発明の処理方法においては、前記最初のメタン発酵槽及び前記別のメタン発酵槽におけるメタン発酵処理を、１つのメタン発酵槽内を仕切りによって分割したメタン発酵槽内でそれぞれ行うことが好ましい。これによれば、複数のメタン発酵槽を一体化することで、メタン発酵槽の保温等に要するエネルギーを低減でき、低コストで処理を行うことができる。
【００２５】
一方、本発明のメタン発酵処理装置は、嫌気性微生物によって分解可能な有機性廃棄物をスラリー化してメタン発酵槽に導入するための有機性廃棄物供給手段と、前記有機性廃棄物をメタン発酵させるための複数のメタン発酵槽と、前記メタン発酵後の消化液を処理するための活性汚泥槽とを備え、
前記複数のメタン発酵槽が、前記有機性廃棄物をスラリー化して投入する最初のメタン発酵槽と、前記最初のメタン発酵槽で処理されたスラリーを再度メタン発酵処理する別のメタン発酵槽とからなり、
前記最初のメタン発酵槽で生じる有機酸又は低級アルコール類が残存するスラリーを固液分離する分離手段と、この固液分離後の前記有機酸又は低級アルコール類を含む溶液を前記活性汚泥槽に添加する溶液添加手段と、前記固液分離後の固形分を前記別のメタン発酵槽内に送る固形分送付手段とを備えることを特徴とする。
【００２６】
本発明の処理装置によれば、溶液添加手段によって、スラリー中の有機酸や低級アルコール類を有効利用でき、これによって活性汚泥工程の嫌気工程中に通常加えているメタノール量を不要とし、又は使用量を抑制することが可能となるので、ランニングコストが安く、かつ高い有機物負荷のメタン発酵の運転が可能となる。また、分離手段によって有機酸又は低級アルコール類を含む溶液のみが活性汚泥槽に添加されるので、活性汚泥処槽の余剰汚泥量が増加することがなく、活性汚泥槽の処理効率をより向上することができる。
【００２７】
また、有機酸や低級アルコール類を生成する最初のメタン発酵槽と、固液分離後の固形分を再度処理する別のメタン発酵槽とを設けたので、最初のメタン発酵槽では、有機酸又は低級アルコール類が残存するように、有機性廃棄物の投入負荷量を高めに設定して処理を行うことができ、必要な量の有機酸又は低級アルコール類を確保できる。一方、別のメタン発酵槽では有機酸濃度が低下しているので、最初のメタン発酵槽で分解しきれずに残った有機物を効率的に分解でき、全体としてのメタン発酵の処理効率を向上することができる。
【００２８】
本発明の処理装置においては、前記別のメタン発酵槽内でメタン発酵させたスラリーの一部を前記最初のメタン発酵槽に返送するスラリー返送手段を備えることが好ましい。これによれば、有機物の分解を進行させ分解率の向上を図ることができる。また、スラリーを返送することで最初のメタン発酵槽のｐＨの低下を防止できる。
【００２９】
また、本発明の処理装置においては、前記最初のメタン発酵槽と前記別のメタン発酵槽とが、１つのメタン発酵槽内を仕切りによって複数に分割することによってそれぞれ構成されていることが好ましい。これによれば、複数のメタン発酵槽を一体化することで、メタン発酵槽の保温等に要するエネルギーを低減でき、低コストで処理を行うことができる。また、メタン発酵槽をコンパクトな構成とすることができる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、スラリー中の有機酸等を有効利用することによって、メタン発酵槽の運転効率を最適に維持しつつ、同時に活性汚泥槽の脱窒素を促進させて活性汚泥処理の効率も向上させることができる。また、活性汚泥槽におけるメタノールの添加が不要となるか又は添加量を削減でき、取り除いた有機酸の後処理も不要となるので処理コストも低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明について図面を用いて更に詳細に説明する。図１には、本発明のメタン発酵処理方法に用いることができるメタン発酵処理装置の概略構成図が示されている。
【００３２】
まず、図１の処理装置について説明すると、この処理装置は、有機性廃棄物がスラリー化して投入される第１メタン発酵槽１１、第１メタン発酵槽１１で生じる有機酸又は低級アルコール類が残存するスラリーを固液分離する分離膜１３、膜分離後に再度メタン発酵処理を行うための第２メタン発酵槽１２、メタン発酵処理後の消化液を処理するための活性汚泥槽１４と、活性汚泥を分離するための最終沈殿池１５とで主に構成されている。
【００３３】
第１メタン発酵槽１１の上部にはスラリーを投入する配管２９が接続されている。第１メタン発酵槽１１の底部には配管２１が接続されており、この配管２１は分離膜１３に連結されている。
【００３４】
分離膜１３は本発明における分離手段を構成している。分離膜１３としては、スラリーを固液分離できるものであればよく、例えば、ＭＦ（マイクロフィルタレーション）膜や不織布等の接触ろ材等が使用できる。
【００３５】
なお、本発明における分離手段としては、上記のような分離膜には限定されず、例えば遠心分離装置等を用いることもできる。また、沈殿槽を用いてスラリーを沈殿させて上澄水を活性汚泥槽１４へ添加してもよいが、このスラリーは小さな粒子のＳＳ成分（浮遊物質）が多く残存しており、沈殿だけでは十分な固液分離が難しい。このため、固液分離手段としては上記の分離膜１３を用いることが好ましい。
【００３６】
分離膜１３には、分離された溶液を、膜ろ過液貯留槽１６、膜ろ過液注入ポンプ１７を順に介して活性汚泥槽１４へによって注入可能なように、配管２２、２３が接続されている。なお、この実施形態の構成は、活性汚泥槽１４における嫌気工程及び好気工程を時間的に分割する、間欠曝気式活性汚泥法の場合の構成であるが、本発明においては、活性汚泥槽１４を２つの領域に分割して嫌気槽と好気槽とに分ける循環式硝化脱窒法を用いてもよく、この場合は、嫌気槽は常に嫌気工程のため、分離後の溶液を膜ろ過液貯留槽１６に溜める必要がなく、図１における膜ろ過液貯留槽１６、膜ろ過液注入ポンプ１７は不要である。
【００３７】
一方、分離膜１３に接続されている別の配管２４は、分離された固形分を第２メタン発酵槽１２へ送付可能なように連結されており、更に、第２メタン発酵槽１２からの配管２５は活性汚泥槽１４に連結されている。また、この配管２５の途中から分岐する配管２８が、第１メタン発酵槽１１に連結されており、消化液の一部が第１メタン発酵槽１１に返送可能となっている。
【００３８】
活性汚泥槽１４の出口に接続される配管２６は最終沈殿池１５に連結されている。なお、最終沈殿池１５で沈降した活性汚泥は、返送汚泥ポンプ１８を介して配管２７によって活性汚泥槽１４に返送できるように構成されている。
【００３９】
次に、この処理装置を用いた、本発明のメタン発酵処理方法について説明する。      
図１において、牛、豚などの畜産糞尿や生ゴミ等の有機性廃棄物は、破砕、粉砕された後に、図示しないスラリー調整槽に貯留され、ここで適度な水で希釈されてスラリー化される。スラリー化は、固形物濃度が１０〜１５質量％となるように調整することが好ましい。そして、このスラリーは、図示しないポンプにより配管２９によって第１メタン発酵槽１１に投入される。
【００４０】
ここで、本発明においては、この第１メタン発酵槽１１において、有機性廃棄物の発酵過程で生成する有機酸又は低級アルコール類が残存するように有機性廃棄物の投入負荷量を調整してメタン発酵処理を行う。すなわち、この第１メタン発酵槽１１では、投入負荷量の高い状態で運転を行う。なお、投入負荷量とは有機性廃棄物の単位時間あたりの投入量を表し、この投入負荷量の単位としては、例えばＣＯＤｃｒ（化学的酸素要求量）を用いることができる。
【００４１】
本発明における、有機酸又は低級アルコール類としては、有機酸としては、例えば、酢酸、プロピオン酸、酪酸等の揮発性有機酸が挙げられ、低級アルコール類としては、メタノール、エタノール等が挙げられる。
【００４２】
上記の有機酸又は低級アルコール類の、第１メタン発酵槽１１内における残存濃度としては、１０００〜５０００ｐｐｍであることが好ましい。有機酸又は低級アルコール類の残存濃度が１０００ｐｐｍ以下であると、活性汚泥槽１４に注入する水素源としての量が不足するので好ましくない。また、５０００ｐｐｍを超えると、ｐＨが低下し過ぎて、メタン発酵が阻害される条件となるので好ましくない。これにより、第１メタン発酵槽１１内のｐＨは通常７以下となる。
【００４３】
上記範囲の有機酸又は低級アルコール類の残存濃度を維持するための、有機性廃棄物の投入負荷量としては、１５〜４０（ｇ／Ｌ／ｄ）ＣＯＤｃｒの範囲に調整することが好ましい。投入負荷量が１５（ｇ／Ｌ／ｄ）ＣＯＤｃｒ未満であると有機酸又は低級アルコール類の生成量が少な過ぎて活性汚泥槽１４に注入する水素源としての量が不足するので好ましくない。また、４０（ｇ／Ｌ／ｄ）ＣＯＤｃｒを超えると、有機酸増加によるｐＨ低下でメタン発酵が阻害される条件となるので好ましくない。
【００４４】
この第１メタン発酵槽１１内には、例えば、メタン菌等の嫌気性微生物が付着・担持された固定化微生物を充填した固定ろ床等を設置してもよい。また、処理温度は５０〜６０℃で行うことが好ましい。
【００４５】
次に、メタン発酵槽１１内のスラリーは、配管２１を介して取り出され、分離膜１３によって固液分離される。
【００４６】
この固液分離後、分離膜１３を通過した上記の有機酸又は低級アルコール類を含む溶液は、膜ろ過液貯留槽１６に送られ、ここから活性汚泥槽１４へ適量が注入される。これによって、有機酸又は低級アルコール類が水素源となるので、活性汚泥槽１４における脱窒素反応が速やかに進行し、活性汚泥処理の効率を高めることができる。
【００４７】
膜ろ過液貯留槽１６は、膜ろ過液の活性汚泥槽１４への投入量を調整する調整槽の役割を果たす。膜ろ過液貯留槽１６から活性汚泥槽１４に添加する有機酸又は低級アルコール類を含む溶液の添加量としては、活性汚泥の量によって適宜決定できるが、全窒素の３〜４倍となるＢＯＤ源を注入するように調整することが好ましい。
【００４８】
また、活性汚泥槽１４に添加する溶液の温度は４０℃以下となるように必要に応じて調節することが好ましい。これにより、活性汚泥槽１４内の菌が高温によって死滅して汚泥処理効率が低下するのを防止できる。なお、添加する液温は３７℃以下とすることがより好ましい。
【００４９】
なお、本発明においては、膜ろ過液貯留槽１６のＢＯＤ（生物学的酸素要求量）が活性汚泥槽１４に送られるメタン発酵廃液の窒素負荷に対して過剰な場合には、膜ろ過液の一部を第１メタン発酵槽１へ戻してもよい。
【００５０】
また、本発明においては、上述の図３に示したような、メタノールの注入を併用してもよい。この場合にも、メタノールの使用量を抑制でき、活性汚泥槽１４のランニングコストを低下させることができる。
【００５１】
一方、分離膜１３を通過しない固形分は、配管２４を介してメタン発酵槽１２内に送られる。
【００５２】
これにより、この第２メタン発酵槽１２では、第１メタン発酵槽１１で分解しきれずに残った有機物を使い、メタン発酵を更に進行させる。第２メタン発酵槽１２におけるスラリーの投入負荷量としては、第１メタン発酵槽１１と同様に１５〜４０（ｇ／Ｌ／ｄ）ＣＯＤｃｒであることが好ましい。
【００５３】
このメタン発酵槽１２には、メタン菌等の嫌気性微生物が付着・担持された固定化微生物を充填した固定ろ床等が設置されていることが好ましい。また、メタン発酵における温度は５０〜６０℃で行うことが好ましい。これによれば、より活性の高い、高温メタン菌での発酵が行えるので、有機性廃棄物の分解速度を更に向上することができる。
【００５４】
なお、一定時間毎に供給されるスラリーと同量の消化液が第２メタン発酵槽１２から引き抜かれ、メタン発酵槽１２内は、常に一定量のスラリーで満たされている。なお、上記のように、２段階に分けてメタン発酵処理を行うことにより、有機性廃棄物の分解率が向上し、第２メタン発酵槽１２から引き抜かれる消化液の固形分は２〜３％以下とすることが可能となる。
【００５５】
引き抜かれた消化液は、配管２５を介して活性汚泥槽１４に投入され、微生物によって有機物、窒素が除去された後、活性汚泥槽１４から最終沈殿地１５に送られ、重力沈降によって活性汚泥が分離されて、最終的な活性汚泥処理水が得られる。なお、最終沈殿池１５で沈降した残渣は、返送汚泥ポンプ１８で活性汚泥槽１４に返送される。
【００５６】
本発明においては、この第２メタン発酵槽１２からの消化液の一部を、配管２８によって第１メタン発酵槽１１へ循環させることも好ましく行なわれる。これにより、有機物の分解を更に進行させ、分解率の向上を更に図ることができる。また、これにより後段の活性汚泥処理への有機物負荷を低減させることができ、活性汚泥槽１４内で行う曝気動力の削減も可能となる。更に、第１メタン発酵槽１１のｐＨ低下を抑制して発酵の停止を防止することができる。
【００５７】
なお、メタン発酵槽１１、１２で生成したバイオガスは、図示しないガスホルダーに回収され、燃料電池発電装置、ガスエンジン等の発電機やボイラーの燃料として有効利用される。
【００５８】
図２には、上記のメタン発酵処理装置における、第１メタン発酵槽及び第２メタン発酵槽の他の実施形態が示されている。
【００５９】
図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、このメタン発酵槽は、それぞれ１つのメタン発酵槽内を仕切りによって複数に分割して得られる領域によって、第１メタン発酵槽及び第２メタン発酵槽が構成されている。
【００６０】
すなわち、図２（ａ）のメタン発酵槽３１は、仕切り３１ｃによって左右２つに分割して得られる領域である、第１メタン発酵槽３１ａ及び第２メタン発酵槽３１ｂによって構成されており、図２（ｂ）のメタン発酵槽３２は、円筒状の仕切り３２ｃによって同心円状に２つに分割して得られる領域である、第１メタン発酵槽３２ａ及び第２メタン発酵槽３２ｂによって構成されており、図２（ｃ）のメタン発酵槽３１は、仕切り３３ｃによって上下２つに分割して得られる領域である、第１メタン発酵槽３３ａ及び第２メタン発酵槽３３ｂによって構成されている。
【００６１】
一般に、メタン発酵においては、発酵に関与する微生物に対して適した温度条件とすることが重要であり、一般的には３５℃や５５℃程度の条件で発酵槽の温度を維持する。このため、上記のメタン発酵槽３１、３２、３３のように、１つのメタン発酵槽内を仕切りによって複数に分割して得られる領域によって、複数のメタン発酵槽を構成することにより、複数のメタン発酵槽を一体化できメタン発酵槽をコンパクト化できるとともに、仕切りの両面を共有することで、保温に必要なエネルギーも削減することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明は、嫌気性微生物を用いて、糞尿、生ゴミ、食品加工残滓等の有機性廃棄物を処理するメタン発酵処理に好適に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明のメタン発酵処理装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】本発明のメタン発酵処理装置におけるメタン発酵槽の他の実施形態を示す概略構成図である。
【図３】従来のメタン発酵処理装置の概略構成図である。
【符号の説明】
【００６４】
１１  第１メタン発酵槽
１２  第２メタン発酵槽
１３  分離膜
１４  活性汚泥槽
１５  最終沈殿池
１６  膜ろ過液貯留槽
１７  膜ろ過液注入ポンプ
１８  返送汚泥ポンプ
２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８、２９  配管
３１、３２、３３  メタン発酵槽
３１ａ、３２ａ、３３ａ  第１メタン発酵槽
３１ｂ、３２ｂ、３３ｂ  第２メタン発酵槽
３１ｃ、３２ｃ、３３ｃ  仕切り
【図１】
2005103375.tif 000003
【図２】
2005103375.tif 000004
【図３】
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