Top > Search of Japanese Patents > METHANE FERMENTATION METHOD OF ORGANIC SUBSTANCE

METHANE FERMENTATION METHOD OF ORGANIC SUBSTANCE commons meetings

Patent code P130008895
File No. 2011014-SK
Posted date Apr 1, 2013
Application number P2011-217807
Publication number P2013-075273A
Patent number P5882653
Date of filing Sep 30, 2011
Date of publication of application Apr 25, 2013
Date of registration Feb 12, 2016
Inventor
  • (In Japanese)田島 伸明
  • (In Japanese)長尾 宣夫
  • (In Japanese)丹羽 千明
  • (In Japanese)戸田 龍樹
Applicant
  • (In Japanese)学校法人 創価大学
Title METHANE FERMENTATION METHOD OF ORGANIC SUBSTANCE commons meetings
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a methane fermentation treatment method of a sludge circulating returning type by which efficient and stable treatment can be carried out with high load.
SOLUTION: In the methane fermentation treatment method, when garbage is a substrate, for instance, and an organic substance where a ratio of COD (chemical oxygen demand) originating in a solid to total COD is 70% or less, for instance, is subjected to methane fermentation, a reactor is operated with volume load of 5 kg COD/m3/day or more, with continuous supply of the substrate to the reactor between 5 and 30 days (including once or plural times a day), for instance, and with substrate supply stopping period between 4 and 20 days, with (digestion) sludge (circulation) return and with 30 days or more of sludge retention time (SRT) in the reactor based on summary of microorganisms and undecomposed originating solid substances.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)


メタン発酵処理は、たとえば、生ごみからメタンガスとしてエネルギーを回収可能であり、有機性廃棄物の創エネルギー・省エネルギー処理として期待されている。



メタン発酵プロセスは、たとえば、図1に図解したように、(1)高分子有機物を各種バクテリアにより単分子化、加水分解反応などにより可溶化する過程、(2)酸生成過程、(3)酢酸生成過程、および、(4)揮発性脂肪酸(Volatile Fatty Acid :VFA)中の酢酸やメタンからメタン生成菌によりメタン(CH4 )と二酸化炭素(CO2 )に分解するメタン生成過程からなる(たとえば、非特許文献1、図2.3)。



有機性の溶解性(Soluble ) 物質(Total Suspended Solid :TSS)が酢酸や水素を経て最終的なガス物質であるメタンや二酸化炭素に変化する速度は、有機性固形物質(TSS)が可溶化する速度より速い。



したがって、1日1回、メタン発酵槽(反応器)へ供給される生ごみなどの基質中に含有される溶解性(Soluble )物質に起因する化学的酸素要求量(Chemical Oxygen Demand:COD)S-COD1 と、固形物が可溶化することに起因する化学的酸素要求量S-COD2 との総和S-CODT は、メタン発酵反応が良好に行われている間は、たとえば、図2に図解した特性となる。
図2は、毎日1回、反応器から汚泥を引き抜き、その後、メタン発酵槽(反応器)へ基質(廃棄物)を投入する運転を連続した場合、生成されるガスの変化を図解した図である。
図2において、最大値を示す反応器への基質の供給点から次の基質の供給点までの間は下に凸状の「ノコギリ波」状に変化する。なお、反応器からの抜液は基質供給前に1日1回実施し、メタン発酵槽のオーバーフローは起きない。



汚泥を濾過してメタン発酵槽(反応器)へ返送する汚泥循環返送方式の場合、固形物可溶化がガス化反応によって消費される溶解性・化学的酸素要求量S-CODに間に合わないと、固形物(TSS)が徐々に反応器内に蓄積し、徐々に固形物の濃度が上昇する。
その結果、(1)可溶化速度の低下、(2)各種中間反応速度の低下、(3)酢酸経由および水素経由のメタン生成反応の低下、(4)各種反応に寄与する細菌への基質同化反応の低下により、これらのバランスが崩れ、各種揮発性脂肪酸(VFA)、たとえば、プロピオン酸の蓄積による、いわゆる、”酸敗”や、水素分圧の上昇による、メタン発酵の系が破綻することになる。
上述した理由により、湿式メタン発酵の固形物濃度の限界は、経験的に10%程度である。



通常、生ごみの連続メタン発酵処理には、嫌気性条件下で運転される完全混合型発酵槽(Continous Stirred Tank Reactor:CSTR)が用いられている。
嫌気性処理は、好気性処理に比較して、固形物の濃度が2~3%程度以上の高濃度廃液や、有機性固形廃棄物がメタン発酵の処理対象とされており、一般に、汚泥返送を行わない、一過性のCSTRが用いられてきた。
嫌気性処理において、寄与する主な細菌群のうち、最も増殖速度が遅いのは、一連のメタン生成菌であり、基質の、たとえば、3%程度しか菌体に転換しない。
そのことが、これまで、CSTR方式における基質滞留時間(Hydrauric Retention Time:HRT)を約30日(33日)にしている理由である。

Field of industrial application (In Japanese)


本発明は、基質として、たとえば、生ゴミなど食品系廃棄物に含まれる有機性物質からメタンを発酵させる技術に関する。
本発明は特に、高負荷で運転している状態で安定にメタン発酵処理を可能とする技術に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
生ごみを基質とし、
固形物に起因する化学的酸素要求量(COD)の割合が、全CODに対して70%以下の有機性物質を基質としてメタン発酵するに際して、
汚泥を濾過してメタン反応器に返送する汚泥循環返送型のメタン発酵処理法で、汚泥の増殖を十分にする5kgCOD/m3 /day以上の容積負荷で運転し、
細菌と前記基質との接触速度を保持するため、反応器内の固形物濃度を10%以下(00g/l以下)にした運転状態で、
5日以上30日以下の前記反応器への前記基質を連続供給する期間と、微生物濃度の増加が促進される4日以上20日以下の基質の供給を停止する期間とを設け、両期間の合計を周期的に連続運転するときの1単位とし、
前記反応器内の汚泥滞留時間(SRT)を16日の基質滞留時間(HRT)より長い状態で、周期的に連続運転する、
ことを特徴とする、微生物の集積に基づく有機性物質のメタン発酵方法。

【請求項2】
 
前記反応器内の前記汚泥滞留時間(SRT)は30日以上である、
ことを特徴とする、
請求項1に記載の、微生物の集積に基づく有機性物質のメタン発酵方法。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

※Click image to enlarge.

JP2011217807thum.jpg
State of application right Registered
Please contact us by E-mail or facsimile if you have any interests on this patent.


PAGE TOP

close
close
close
close
close
close
close