アンモニア阻害低減型のメタン発酵処理方法及び装置
【課題】低コストで有機物含有液を効率的にメタン発酵できるアンモニア阻害低減型メタン発酵処理方法及び装置を提供する。
【解決手段】有機物含有液Ｓをメタン発酵微生物群４が保持された発酵槽１に投入し、発酵槽１の頂部の気相部２を発酵槽１外のアンモニア捕集装置10が含まれる循環ガス流路11に連通させ、発酵槽１内の液相部３を攪拌しつつ発酵槽１内の分解生成ガスＧを気相部２と捕集装置10との間で循環させる。好ましくは、発酵槽１内の液相部３の有機物含有液Ｓを下部から抜き出し頂部の気相部２へ戻して循環させることにより攪拌する。更に好ましくは、捕集装置10から発酵槽１の気相部２へ戻すガスＧを発酵槽１内の液面７へ吹き付けることにより液相物３を攪拌する。
【解決手段】有機物含有液Ｓをメタン発酵微生物群４が保持された発酵槽１に投入し、発酵槽１の頂部の気相部２を発酵槽１外のアンモニア捕集装置10が含まれる循環ガス流路11に連通させ、発酵槽１内の液相部３を攪拌しつつ発酵槽１内の分解生成ガスＧを気相部２と捕集装置10との間で循環させる。好ましくは、発酵槽１内の液相部３の有機物含有液Ｓを下部から抜き出し頂部の気相部２へ戻して循環させることにより攪拌する。更に好ましくは、捕集装置10から発酵槽１の気相部２へ戻すガスＧを発酵槽１内の液面７へ吹き付けることにより液相物３を攪拌する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はアンモニア阻害低減型メタン発酵処理方法及び装置に関し、とくに窒素濃度が高い有機性廃棄物や有機性廃水等を処理する場合に起こり得るメタン発酵のアンモニア阻害を低減できる処理方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
メタン発酵処理は、一般家庭やホテル・レストラン等から排出される生ごみ、食品工場等から排出される食品製造残さ、農業・林業・水産・畜産施設や工場等から排出される動植物性残さ等の有機性廃棄物からエネルギーを回収できる利点があり、循環型社会の形成に寄与する再資源化技術として普及が進められている。例えば特許文献１は、有機性廃棄物をスラリー状に微破砕した上でメタン発酵微生物群が付着した担体を設けたバイオリアクター（以下、発酵槽という。）に投入し、廃棄物スラリーを微生物群の活性温度に保持しつつ微生物群と接触させて分解する有機性廃棄物の処理方法を開示する。また特許文献２は、有機性廃棄物スラリーを発酵槽へ送ってバイオガス（以下、分解生成ガスという。）と残留有機物とに変換し、分解生成ガスから燃料電池により電力エネルギーを回収し、残留有機物からコンポスト材料を回収するシステムを開示する。メタン発酵処理は、特許文献４が開示するように、産業廃水・汚泥等の有機性廃水からエネルギーを回収する場合にも利用される。
【０００３】
メタン発酵処理では、窒素含有量の高い有機性廃棄物の粉砕スラリーや有機性廃水等（以下、これらを纏めて有機物含有液ということがある。）を処理する場合に、分解時に生成した有機物含有液中のアンモニアによりメタン発酵が阻害される現象（以下、アンモニア阻害という。）が知られている。アンモニア阻害は、有機物含有液中のアンモニア性窒素濃度が3,000ppm〜5,000ppm程度になると発生し、メタン発酵微生物群の活性を低下させ、最悪の場合はメタン発酵を停止させてメタン発酵の処理効率を著しく低下させる。このため従来は、例えば発酵槽内の有機物含有液中のアンモニア性窒素濃度を継続的に計測し、メタン発酵を阻害する濃度までアンモニア性窒素濃度が上昇したときは有機物含有液を希釈してアンモニア性窒素濃度を低下させる等の対策が採られている。
【０００４】
アンモニア阻害を防止する他の方法として、特許文献３は、固形有機性廃棄物をスラリー状に可溶化した混合液をメタン発酵処理する際に、混合液をpH7.0以上pH8.5以下でメタン発酵処理し、分解生成ガスを回収してアンモニアを除去し、アンモニアが除去された分解生成ガスの少なくとも一部を発酵槽の混合液中に噴出して攪拌する廃棄物処理方法を開示する。アンモニアが除去された分解生成ガスをpH7.0以上pH8.5以下の混合液に噴出して攪拌することにより、混合液で生成したアンモニアが混合液に溶解するイオン状態から遊離状態となって分解生成ガス中に効率よく移行し、混合液中のアンモニア濃度の上昇を抑制してメタン発酵処理の効率化を図る。
【０００５】
【特許文献１】特許第２７０８０８７号公報
【特許文献２】特許第３０６４２７２号公報
【特許文献３】特開２００１−２７６８８０号公報
【特許文献４】特開平３−２７８８９２号公報
【特許文献５】特許第３４７０９４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、従来の有機物含有液の希釈によりアンモニア阻害を防止する方法は、希釈により有機物含有液の容量が増加し、それに伴い発酵槽が大型化すると共に有機物含有液の加熱エネルギー等の維持管理コストが増加するので、メタン発酵処理のイニシャルコスト及びランニングコストが共に大きくなる問題点がある。メタン発酵処理では回収したエネルギーの利用により外部からのエネルギー供給を不要とする自足的システムの構築が期待できるが、発酵槽の大型化や加熱エネルギーの増大はエネルギー自足的なシステムを構築する際の障害となる。
【０００７】
また特許文献３の方法は、アンモニアが除去された分解生成ガスを発酵槽の混合液に吹き込む必要があるため、高圧型のブロワを必要とする。高圧型のブロワは消費エネルギー（電力）が大きいので、ランニングコストが嵩む問題点がある。また高圧型のブロワで分解生成ガスを発酵槽の液相部に噴出すると、例えばUASB（Upflow Anaerobic Sludge Blanket）式の発酵槽ではグラニュールの崩壊・流出等を引き起こし、固定床式の発酵槽では固定床の損傷や早期老朽化・固定床表面に付着したバイオフィルムの剥離等を引き起こすことがある。グラニュールの崩壊や固定床の損傷等は、発酵槽内におけるメタン発酵微生物群の高濃度保持を破壊し、アンモニア阻害が防止できたとしてもメタン発酵処理の全体の効率を低下させる原因となり得る。発酵槽内でメタン発酵微生物群を高濃度に保持しつつアンモニア阻害のない効率的なメタン発酵処理を実現できる技術の開発が望まれている。
【０００８】
そこで本発明の目的は、低コストで有機物含有液を効率的にメタン発酵できるアンモニア阻害低減型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】
【０００９】
図１の実施例を参照するに、本発明のアンモニア阻害低減型メタン発酵処理方法は、有機物含有液Ｓをメタン発酵微生物群４が保持された発酵槽１に投入し、発酵槽１の頂部の気相部２を発酵槽１外のアンモニア捕集装置10付き循環ガス流路11に連通させ、発酵槽１内の液相部３を攪拌しつつ発酵槽１内の分解生成ガスＧを気相部２と捕集装置10との間で循環させてなるものである。好ましくは、発酵槽１内の液相部３の有機物含有液Ｓを下部から抜き出し頂部の気相部２へ戻して循環させることにより攪拌する。
【００１０】
また図１を参照するに、本発明のアンモニア阻害低減型メタン発酵処理装置は、メタン発酵微生物群４を保持し当該微生物群４との接触により有機物含有液Ｓを分解する発酵槽１、発酵槽１内の液相部３を攪拌する攪拌装置６、発酵槽１内の頂部の気相部２から分解生成ガスＧを抜き出して当該気相部２へ戻す循環ガス流路11、及びガス流路11上に設けたアンモニア捕集装置10を備えてなるものである。好ましくは、攪拌装置６に、発酵槽１内の液相部３の有機物含有液Ｓを下部から抜き出し頂部の気相部２の吐出口19bへ戻す循環ポンプ18付き外付け循環液流路17を含める。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によるアンモニア阻害低減型メタン発酵処理方法及び装置は、有機物含有液をメタン発酵微生物群が保持された発酵槽に投入し、発酵槽内の液相部を攪拌しつつ発酵槽内の分解生成ガスを気相部と発酵槽外のアンモニア捕集装置との間で循環させるので、次の顕著な効果を奏する。
【００１２】
（イ）発酵槽の気相部のアンモニア濃度低下により液相部のアンモニアが気相部に移動するので、液相部すなわち有機物含有液中のアンモニア濃度をアンモニア阻害が発生しない程度に低下させることができる。
（ロ）有機物含有液を攪拌しながら気相部のアンモニア濃度を低下させるので、有機物含有液中のアンモニアを迅速且つ効率的に除去できる。
（ハ）気相部の分解生成ガスの循環により液相部のアンモニアを除去するので、液相部の微生物群の高濃度保持を破壊するおそれが小さく、高濃度の微生物群によるアンモニア阻害のない効率的なメタン発酵処理を実現できる。
（ニ）有機物含有液を希釈せずにアンモニア阻害を防止できるので、発酵槽の小型化を図ることができ、イニシャルコストを小さく抑えることができる。
【００１３】
（ホ）気相部の分解生成ガスは消費エネルギー（電力）の小さい低圧型のブロワで循環させることができるので、ランニングコストの増加も小さく抑えることができる。
（ヘ）イニシャルコスト及びランニングコストを小さく抑えて効率的なメタン発酵処理を実現できるので、回収したメタンガスのエネルギーを利用して外部からのエネルギー供給を不要とした自足的システムとすることが期待できる。
（ト）既存のメタン発酵槽に対しても、アンモニア捕集装置付き循環ガス流路の増設によって容易に適用可能であり、アンモニア阻害の低減によるメタン発酵処理の効率向上を図ることができる。
（チ）有機物含有液を処理する湿式メタン発酵のみならず、固形状又は半固形状の有機性廃棄物等を処理する乾式メタン発酵にも適用することが期待できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は、有機性廃棄物が平均100ミクロン程度に細かく粉砕されたスラリー状の有機物含有液Ｓをメタン発酵微生物群４との接触により分解して分解生成ガスＧを回収する本発明の処理装置の一実施例を示す。図示例の処理装置は、メタン発酵微生物群４を保持する発酵槽１と、発酵槽１内の液相部３の有機物含有液Ｓ（以下、発酵液Ｓということがある。）を攪拌する攪拌装置６と、発酵槽１内の頂部の気相部２に連通する外付けアンモニア捕集装置10付き循環ガス流路11とを有する。処理対象の有機物含有液Ｓは、貯留タンク30から供給ポンプ31及び供給路32を介して、適当な流量で発酵槽１の頂部へ供給する。発酵槽１内に投入された有機物含有液Ｓは、攪拌されながら発酵槽１内に所要時間滞留し、メタン発酵微生物群４との接触により分解生成ガスＧと処理液Ｗとに分解される。処理液Ｗは発酵槽１の底部から排出され、必要に応じて二次処理施設で高度処理したのち下水道や河川に放流される。発酵液Ｓの発酵槽内滞留時間は、貯留タンク30からの供給流量と処理液Ｗの排出流量とにより調節できる。発酵槽１内で生成された分解生成ガスＧは、必要に応じて脱硫器33で脱硫したのち処理系外へ回収する。
【００１５】
図示例の発酵槽１は、内部に微生物固定床５を有する気密槽であり、固定床５にメタン発酵微生物群４を保持させる。一般的にメタン発酵処理の反応工程は三段階、すなわち有機物が加水分解菌により加水分解されて低分子量の有機物に分解される段階（加水分解反応）、次に低分子量の有機物が酸発酵菌により酢酸等の有機酸に分解される段階（酸発酵反応）、更に有機酸がメタン生成菌によりメタンと二酸化炭素とに分解される段階（メタン生成反応）に分けることができる。固定床５に付着させるメタン発酵微生物群４は加水分解菌、酸発酵菌、メタン生成菌を含む。
【００１６】
固定床５の一例は、微生物群４が高濃度に付着可能な適当な担体、例えばガラス繊維製又は炭素繊維製の織布又は不織布が中空筒状に成形された担体を規則的に並べたものである。ガラス繊維製又は炭素繊維製の中空筒状担体は、繊維間に微生物群４を高濃度に、且つ、発酵時に発生する分解生成ガスＧによって剥離しない程度に強固に捕捉できる。とくに炭素繊維製の担体は、特許文献５に示すように、上述した酸発酵反応で発生する有機酸等に対する耐性（酸耐性）を有し、酸性化しやすい発酵槽１の発酵液Ｓ中に長期間浸漬しても強度劣化が少なく、微生物群４を長期間に亘り高濃度に保持できる利点がある。但し、発酵槽１は微生物群４を高濃度に保持できるものであれば足り、固定床５を有する発酵槽１に限定されない。例えば図２に示すような流動床式又はUASB式の発酵槽１に本発明を有効に適用できる。また、乾式の発酵槽にも本発明の適用が期待できる。
【００１７】
発酵槽１には、頂部に気相部２を残して、頂部の投入口19bから処理対象の有機物含有液Ｓを投入する。固定床５は、発酵液Ｓに浸漬する発酵槽１の液相部３に設ける。液相部３で発生した分解生成ガスＧは、気泡となって液相部３を上昇し、気相部２に溜まる。発酵槽１の気相部２と液相部３（発酵液Ｓ）との比率は、後述するように気相部２の分解生成ガスＧをアンモニア捕集装置10経由で循環させた際に液相部３（発酵液Ｓ）中のアンモニアが効率的に気相部２へ移動できるように、適当に選択できる。例えば気相部２の高さを500mm〜1,000mmとすることにより、発酵液Ｓ中のアンモニアを迅速且つ効率的に除去できる（後述の実験例１参照）。
【００１８】
発酵槽１内で発酵液Ｓを効率的・安定的にメタン発酵させるためには、発酵槽１内の発酵液Ｓを適当に攪拌して均一化する必要がある。図示例の攪拌装置６は、発酵槽１の下部の抜出口19aと頂部の気相部２の吐出口19bとを連通する外付け循環液流路17と、液流路17上に設けた循環ポンプ18とを有する。発酵槽１内の発酵液Ｓを循環ポンプ18により抜出口19aから循環液流路17へ抜き出し、ポンプ18経由で発酵槽１頂部の気相部２の吐出口19bから発酵槽１内へ戻して循環させることにより攪拌する。図示例のように発酵液Ｓを循環させる方法は、発酵液Ｓを比較的均一に発酵槽１へ戻すことができ、発酵液Ｓの液面７（表面）にできたスカム層を破壊することができ、発酵槽１内に発生した分解生成ガスＧの上昇流と発酵液Ｓの下向流との交差により効果的な攪拌が期待できる。また、液相部３（発酵液Ｓ）中に溶解又は懸濁したアンモニアが気相部２へ移動するのを促進し、液相部３（発酵液Ｓ）のアンモニア除去効率を高める利点がある。但し、攪拌装置６は図示例に限定されず、例えば図２のように発酵槽１の内部の攪拌翼15を回転させて発酵槽１内の液相部３（発酵液Ｓ）を攪拌してもよい。
【００１９】
また、効率的・安定的なメタン発酵のためには、発酵液Ｓを攪拌すると共に、発酵液Ｓをメタン発酵微生物群４の活性温度に保温する必要がある。図示例では、保温手段20として、循環液流路17上に熱交換器21を設けている。熱交換器21に例えば蒸気その他の高温流体Ｈを送り、発酵液Ｓを高温流体Ｈとの熱交換によりメタン発酵に最適な発酵温度に保温する。例えばメタン発酵微生物群４として高温菌群を用いる場合は、保温手段20により発酵液Ｓを50〜60℃、好ましくは54〜56℃に保温する。
【００２０】
更に発酵槽１には、気相部２の分解生成ガスＧを抜き出して気相部２へ戻す外付けアンモニア捕集装置10付き循環ガス流路11を設ける。アンモニア捕集装置10の一例は、水や酸溶液（例えば希硫酸溶液）等の洗浄液を利用して分解生成ガスＧ中のアンモニアを捕集するスクラバ（洗浄集塵器）である。例えば循環ガス流路11上に設けたブロワ14により気相部２の分解生成ガスＧを抜出口13からガス流路11aへ抜き出し、アンモニア捕集装置10により分解生成ガスＧ中のアンモニアを除去し、アンモニア除去後の分解生成ガスＧをガス流路11b経由で戻り口12から気相部２へ吹き込む。アンモニア除去後の分解生成ガスＧを気相部２へ吹き込むことにより気相部２のアンモニア分圧を下げ、その結果、発酵槽１の液相部３（発酵液Ｓ）中に溶解又は懸濁したアンモニアを気相部２へ移行させて液相部３のアンモニアを除去することができる。なお、アンモニア捕集装置10はスクラバに限定されず、従来技術に属する湿式又は乾式の適当なアンモニア捕集装置が利用可能である。
【００２１】
本発明は、液相部３（発酵液Ｓ）を攪拌しながら気相部２のアンモニア分圧を低下させるので、液相部３（発酵液Ｓ）のアンモニアを迅速且つ効率的に除去できる（後述の実験例１参照）。また、液相部３（発酵液Ｓ）のアンモニア濃度や温度、気相部２と液相部３（発酵液Ｓ）との比率等に応じて、液相部３から気相部２へのアンモニアの移動が促進されるように、分解生成ガスＧの気相部２への吹き込み量（すなわち、ブロワ14の流量）を適当に調節できる。更に、気相部２の適当な位置に複数の抜出口13又は戻り口12を設けることも効果的である。気相部２の抜出口13及び戻り口12の位置及び配置は図示例に限定されないが、後述するように戻り口12を発酵槽１内の液相部３の液面７に臨ませ、捕集装置10からの分解生成ガスＧを発酵槽１内の液相部３の液面７へ吹き付けることが望ましい。発酵槽１内の液相部３の液面７は、分解生成ガスＧの発生や発酵液Ｓの攪拌によって波立っているが、捕集装置10からのガスＧを液面７に吹き付けて更に波立たせ、液相部３（とくに液面７）を攪拌することにより、液相部３（発酵液Ｓ）からのアンモニア除去効率を更に高めることが期待できる。
【００２２】
［実験例１］
本発明による有機物含有液Ｓ中のアンモニア濃度の低減効果を確認するため、有効容積10リットルの発酵槽１を用いて図１に示す処理装置を作製し、メタン発酵処理時の発酵液Ｓのアンモニア濃度を計測する実験を行った。本実験では、発酵槽１内の固定床５にメタン発酵微生物群４として高温菌群を保持させ、気相部２の高さが500mm〜1,000mmとなるように発酵槽１内へ有機物含有液Ｓを供給し、発酵液Ｓを保温手段20で55℃に保温しつつ循環液流路17及び循環ポンプ18経由で循環させた。また、アンモニア捕集装置10として0.1Nの硫酸溶液利用のスクラバを使用し、ブロア14により気相部２の分解生成ガスＧを発酵槽１の単位容積（m3）当たり10m3／dayの流量で循環ガス流路11及びアンモニア捕集装置10経由で循環可能とした。先ず、ブロア14を停止した状態で循環ポンプ18を駆動しつつ発酵液Ｓのメタン発酵を行い、発酵液Ｓ中のケルダール窒素（有機体窒素）濃度が5,000mg／リットルまで上昇した時点でブロア14を稼動し、その後の発酵液Ｓ中のアンモニア濃度を計測した。実験結果を図３のグラフに示す。
【００２３】
図３のグラフから、液相部３（発酵液Ｓ）を攪拌しながらブロア14で気相部２の分解生成ガスＧをアンモニア捕集装置10経由で循環させることにより、発酵液Ｓ中のアンモニア性窒素濃度及びケルダール窒素濃度を共に迅速に低下させ、発酵液Ｓ中のアンモニアを効率的に除去できることが確認できた。また、ブロア14の24時間稼動で、発酵液Ｓ中のアンモニア性窒素濃度及びケルダール窒素濃度を共にアンモニア阻害が発生しない1,000mg／リットル程度まで低下させ、ケルダール窒素濃度等が上昇する以前の効率的なメタン発酵処理が回復することを確認できた。この短時間でのメタン発酵効率の回復から、気相部２の分解生成ガスＧの循環時において固定床５におけるメタン発酵微生物群４の高濃度保持が維持されていることを確認できた。
【００２４】
本発明によれば、有機物含有液Ｓを希釈せずにアンモニア阻害を防止できるので、発酵槽１の小型化を図ることができる。また、消費エネルギー（電力）の小さい低圧型のブロワ４で気相部２の分解生成ガスＧを循環させれば足りる。従って、最小のコストでアンモニア阻害のない効率的なメタン発酵処理を実現できる。更に本発明は、発酵槽１におけるメタン発酵微生物群４の活性状態を低下させることなくアンモニア阻害を低減できるので、固定床式及びUASB式の発酵槽１に有効に適用でき、乾式の発酵槽への適用も期待できる。
【００２５】
こうして本発明の目的である「低コストで有機物含有液を効率的にメタン発酵できるアンモニア阻害低減型メタン発酵処理方法及び装置」の提供を達成することができる。
【００２６】
なお、図３のグラフから分かるように、本発明によれば発酵液Ｓ中のアンモニア濃度を24時間程度で十分除去することができるので、気相部２の分解生成ガスＧを循環させるブロワ14は必要に応じて適宜駆動すれば足りる。例えば、発酵槽１内の発酵液Ｓ中のアンモニア濃度（例えば、アンモニア性窒素濃度）を計測する濃度センサを設け、そのセンサの出力が3,000ppm〜5,000ppm程度に上昇した時点でブロワ14を稼働し、そのセンサの出力が1,000ppm程度まで下降した時点でブロワ14を停止する制御を行うことにより、消費エネルギー量の更なる低減を図ることができる。
【実施例１】
【００２７】
図１の実施例において、循環液流路17の気相部２への吐出口19bを循環ガス流路11の気相部２への戻り口12の近傍に設け、吐出口19bから気相部２へ戻す有機物含有液（発酵液）Ｓを、戻り口12からの分解生成ガスＧにより発酵槽１内の液面７に分散させることができる。図１において、循環液流路17の吐出口19bが一箇所であると、吐出口19bから投入された発酵液Ｓが吐出口19bの直下の液相物３（発酵液Ｓ）の液面７に集中的に供給されることとなり、そこで微生物反応が局部的に進み発酵液Ｓ内に局部的な有機酸濃度の上昇やpHの低下を生じ、メタン発酵処理の効率が低下することがある。吐出口19bからの発酵液Ｓを戻り口12からのガスＧにより発酵槽１内の液面７に分散させて投入することにより、発酵槽１内における発酵液Ｓの局部的な滞留を避け、安定したメタン発酵処理の長期間維持が期待できる。
【実施例２】
【００２８】
図２は、UASB式の発酵槽１に適用した本発明のメタン発酵処理方法の実施例を示す。この実施例では、処理対象の有機物含有液Ｓを貯留タンク30から供給ポンプ31及び供給路32を介して発酵槽１の底部へ供給し、発酵槽１内に所要時間滞留させ、処理液Ｗを発酵槽１の頂部から排出する。発酵槽１内の発酵液Ｓは、発酵槽１の上部に設けた回転モータ16で発酵槽１の内部の攪拌翼15を回転させることにより攪拌する。また、発酵槽１の側壁に設けた熱交換器21に高温流体Ｈを循環させることにより、発酵液Ｓをメタン発酵に最適な発酵温度に保温する。アンモニア捕集装置10付き循環ガス流路11の構成は、上述した図１と同様である。本発明は、気相部２の分解生成ガスＧの循環により液相部３のアンモニアを除去するので、微生物群４であるグラニュールの崩壊・流出等を引き起こすおそれがなく、UASB式の発酵槽１においてもアンモニア阻害のないメタン発酵の高効率処理が実現できる。また図１及び図２から分かるように、本発明は既存のメタン発酵槽にアンモニア捕集装置10付き循環ガス流路11を増設することによって容易に実現することができ、既存のメタン発酵槽の効率向上にも有効に寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施例の説明図である。
【図２】本発明の他の実施例の説明図である。
【図３】本発明による有機物含有液中のアンモニア濃度の低減効果を確認した実験結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３０】
１…発酵槽 ２…気相部
３…液相部 ４…メタン発酵微生物群
５…微生物固定床 ６…攪拌装置
７…液面 10…アンモニア捕集装置
11、11a、11b…循環ガス流路 12…戻り口
13…抜出口 14…ブロア
15…攪拌翼 16…回転モータ
17…外付け循環液流路 18…循環ポンプ
19a…抜出口 19b…吐出口（投入口）
20…保温手段 21…熱交換器
30…貯留タンク 31…供給ポンプ
32…供給路 33…脱硫器
Ｇ…分解生成ガス Ｈ…高温流体
Ｓ…有機物含有液（発酵液） Ｗ…処理液
【技術分野】
【０００１】
本発明はアンモニア阻害低減型メタン発酵処理方法及び装置に関し、とくに窒素濃度が高い有機性廃棄物や有機性廃水等を処理する場合に起こり得るメタン発酵のアンモニア阻害を低減できる処理方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
メタン発酵処理は、一般家庭やホテル・レストラン等から排出される生ごみ、食品工場等から排出される食品製造残さ、農業・林業・水産・畜産施設や工場等から排出される動植物性残さ等の有機性廃棄物からエネルギーを回収できる利点があり、循環型社会の形成に寄与する再資源化技術として普及が進められている。例えば特許文献１は、有機性廃棄物をスラリー状に微破砕した上でメタン発酵微生物群が付着した担体を設けたバイオリアクター（以下、発酵槽という。）に投入し、廃棄物スラリーを微生物群の活性温度に保持しつつ微生物群と接触させて分解する有機性廃棄物の処理方法を開示する。また特許文献２は、有機性廃棄物スラリーを発酵槽へ送ってバイオガス（以下、分解生成ガスという。）と残留有機物とに変換し、分解生成ガスから燃料電池により電力エネルギーを回収し、残留有機物からコンポスト材料を回収するシステムを開示する。メタン発酵処理は、特許文献４が開示するように、産業廃水・汚泥等の有機性廃水からエネルギーを回収する場合にも利用される。
【０００３】
メタン発酵処理では、窒素含有量の高い有機性廃棄物の粉砕スラリーや有機性廃水等（以下、これらを纏めて有機物含有液ということがある。）を処理する場合に、分解時に生成した有機物含有液中のアンモニアによりメタン発酵が阻害される現象（以下、アンモニア阻害という。）が知られている。アンモニア阻害は、有機物含有液中のアンモニア性窒素濃度が3,000ppm〜5,000ppm程度になると発生し、メタン発酵微生物群の活性を低下させ、最悪の場合はメタン発酵を停止させてメタン発酵の処理効率を著しく低下させる。このため従来は、例えば発酵槽内の有機物含有液中のアンモニア性窒素濃度を継続的に計測し、メタン発酵を阻害する濃度までアンモニア性窒素濃度が上昇したときは有機物含有液を希釈してアンモニア性窒素濃度を低下させる等の対策が採られている。
【０００４】
アンモニア阻害を防止する他の方法として、特許文献３は、固形有機性廃棄物をスラリー状に可溶化した混合液をメタン発酵処理する際に、混合液をpH7.0以上pH8.5以下でメタン発酵処理し、分解生成ガスを回収してアンモニアを除去し、アンモニアが除去された分解生成ガスの少なくとも一部を発酵槽の混合液中に噴出して攪拌する廃棄物処理方法を開示する。アンモニアが除去された分解生成ガスをpH7.0以上pH8.5以下の混合液に噴出して攪拌することにより、混合液で生成したアンモニアが混合液に溶解するイオン状態から遊離状態となって分解生成ガス中に効率よく移行し、混合液中のアンモニア濃度の上昇を抑制してメタン発酵処理の効率化を図る。
【０００５】
【特許文献１】特許第２７０８０８７号公報
【特許文献２】特許第３０６４２７２号公報
【特許文献３】特開２００１−２７６８８０号公報
【特許文献４】特開平３−２７８８９２号公報
【特許文献５】特許第３４７０９４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、従来の有機物含有液の希釈によりアンモニア阻害を防止する方法は、希釈により有機物含有液の容量が増加し、それに伴い発酵槽が大型化すると共に有機物含有液の加熱エネルギー等の維持管理コストが増加するので、メタン発酵処理のイニシャルコスト及びランニングコストが共に大きくなる問題点がある。メタン発酵処理では回収したエネルギーの利用により外部からのエネルギー供給を不要とする自足的システムの構築が期待できるが、発酵槽の大型化や加熱エネルギーの増大はエネルギー自足的なシステムを構築する際の障害となる。
【０００７】
また特許文献３の方法は、アンモニアが除去された分解生成ガスを発酵槽の混合液に吹き込む必要があるため、高圧型のブロワを必要とする。高圧型のブロワは消費エネルギー（電力）が大きいので、ランニングコストが嵩む問題点がある。また高圧型のブロワで分解生成ガスを発酵槽の液相部に噴出すると、例えばUASB（Upflow Anaerobic Sludge Blanket）式の発酵槽ではグラニュールの崩壊・流出等を引き起こし、固定床式の発酵槽では固定床の損傷や早期老朽化・固定床表面に付着したバイオフィルムの剥離等を引き起こすことがある。グラニュールの崩壊や固定床の損傷等は、発酵槽内におけるメタン発酵微生物群の高濃度保持を破壊し、アンモニア阻害が防止できたとしてもメタン発酵処理の全体の効率を低下させる原因となり得る。発酵槽内でメタン発酵微生物群を高濃度に保持しつつアンモニア阻害のない効率的なメタン発酵処理を実現できる技術の開発が望まれている。
【０００８】
そこで本発明の目的は、低コストで有機物含有液を効率的にメタン発酵できるアンモニア阻害低減型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】
【０００９】
図１の実施例を参照するに、本発明のアンモニア阻害低減型メタン発酵処理方法は、有機物含有液Ｓをメタン発酵微生物群４が保持された発酵槽１に投入し、発酵槽１の頂部の気相部２を発酵槽１外のアンモニア捕集装置10付き循環ガス流路11に連通させ、発酵槽１内の液相部３を攪拌しつつ発酵槽１内の分解生成ガスＧを気相部２と捕集装置10との間で循環させてなるものである。好ましくは、発酵槽１内の液相部３の有機物含有液Ｓを下部から抜き出し頂部の気相部２へ戻して循環させることにより攪拌する。
【００１０】
また図１を参照するに、本発明のアンモニア阻害低減型メタン発酵処理装置は、メタン発酵微生物群４を保持し当該微生物群４との接触により有機物含有液Ｓを分解する発酵槽１、発酵槽１内の液相部３を攪拌する攪拌装置６、発酵槽１内の頂部の気相部２から分解生成ガスＧを抜き出して当該気相部２へ戻す循環ガス流路11、及びガス流路11上に設けたアンモニア捕集装置10を備えてなるものである。好ましくは、攪拌装置６に、発酵槽１内の液相部３の有機物含有液Ｓを下部から抜き出し頂部の気相部２の吐出口19bへ戻す循環ポンプ18付き外付け循環液流路17を含める。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によるアンモニア阻害低減型メタン発酵処理方法及び装置は、有機物含有液をメタン発酵微生物群が保持された発酵槽に投入し、発酵槽内の液相部を攪拌しつつ発酵槽内の分解生成ガスを気相部と発酵槽外のアンモニア捕集装置との間で循環させるので、次の顕著な効果を奏する。
【００１２】
（イ）発酵槽の気相部のアンモニア濃度低下により液相部のアンモニアが気相部に移動するので、液相部すなわち有機物含有液中のアンモニア濃度をアンモニア阻害が発生しない程度に低下させることができる。
（ロ）有機物含有液を攪拌しながら気相部のアンモニア濃度を低下させるので、有機物含有液中のアンモニアを迅速且つ効率的に除去できる。
（ハ）気相部の分解生成ガスの循環により液相部のアンモニアを除去するので、液相部の微生物群の高濃度保持を破壊するおそれが小さく、高濃度の微生物群によるアンモニア阻害のない効率的なメタン発酵処理を実現できる。
（ニ）有機物含有液を希釈せずにアンモニア阻害を防止できるので、発酵槽の小型化を図ることができ、イニシャルコストを小さく抑えることができる。
【００１３】
（ホ）気相部の分解生成ガスは消費エネルギー（電力）の小さい低圧型のブロワで循環させることができるので、ランニングコストの増加も小さく抑えることができる。
（ヘ）イニシャルコスト及びランニングコストを小さく抑えて効率的なメタン発酵処理を実現できるので、回収したメタンガスのエネルギーを利用して外部からのエネルギー供給を不要とした自足的システムとすることが期待できる。
（ト）既存のメタン発酵槽に対しても、アンモニア捕集装置付き循環ガス流路の増設によって容易に適用可能であり、アンモニア阻害の低減によるメタン発酵処理の効率向上を図ることができる。
（チ）有機物含有液を処理する湿式メタン発酵のみならず、固形状又は半固形状の有機性廃棄物等を処理する乾式メタン発酵にも適用することが期待できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は、有機性廃棄物が平均100ミクロン程度に細かく粉砕されたスラリー状の有機物含有液Ｓをメタン発酵微生物群４との接触により分解して分解生成ガスＧを回収する本発明の処理装置の一実施例を示す。図示例の処理装置は、メタン発酵微生物群４を保持する発酵槽１と、発酵槽１内の液相部３の有機物含有液Ｓ（以下、発酵液Ｓということがある。）を攪拌する攪拌装置６と、発酵槽１内の頂部の気相部２に連通する外付けアンモニア捕集装置10付き循環ガス流路11とを有する。処理対象の有機物含有液Ｓは、貯留タンク30から供給ポンプ31及び供給路32を介して、適当な流量で発酵槽１の頂部へ供給する。発酵槽１内に投入された有機物含有液Ｓは、攪拌されながら発酵槽１内に所要時間滞留し、メタン発酵微生物群４との接触により分解生成ガスＧと処理液Ｗとに分解される。処理液Ｗは発酵槽１の底部から排出され、必要に応じて二次処理施設で高度処理したのち下水道や河川に放流される。発酵液Ｓの発酵槽内滞留時間は、貯留タンク30からの供給流量と処理液Ｗの排出流量とにより調節できる。発酵槽１内で生成された分解生成ガスＧは、必要に応じて脱硫器33で脱硫したのち処理系外へ回収する。
【００１５】
図示例の発酵槽１は、内部に微生物固定床５を有する気密槽であり、固定床５にメタン発酵微生物群４を保持させる。一般的にメタン発酵処理の反応工程は三段階、すなわち有機物が加水分解菌により加水分解されて低分子量の有機物に分解される段階（加水分解反応）、次に低分子量の有機物が酸発酵菌により酢酸等の有機酸に分解される段階（酸発酵反応）、更に有機酸がメタン生成菌によりメタンと二酸化炭素とに分解される段階（メタン生成反応）に分けることができる。固定床５に付着させるメタン発酵微生物群４は加水分解菌、酸発酵菌、メタン生成菌を含む。
【００１６】
固定床５の一例は、微生物群４が高濃度に付着可能な適当な担体、例えばガラス繊維製又は炭素繊維製の織布又は不織布が中空筒状に成形された担体を規則的に並べたものである。ガラス繊維製又は炭素繊維製の中空筒状担体は、繊維間に微生物群４を高濃度に、且つ、発酵時に発生する分解生成ガスＧによって剥離しない程度に強固に捕捉できる。とくに炭素繊維製の担体は、特許文献５に示すように、上述した酸発酵反応で発生する有機酸等に対する耐性（酸耐性）を有し、酸性化しやすい発酵槽１の発酵液Ｓ中に長期間浸漬しても強度劣化が少なく、微生物群４を長期間に亘り高濃度に保持できる利点がある。但し、発酵槽１は微生物群４を高濃度に保持できるものであれば足り、固定床５を有する発酵槽１に限定されない。例えば図２に示すような流動床式又はUASB式の発酵槽１に本発明を有効に適用できる。また、乾式の発酵槽にも本発明の適用が期待できる。
【００１７】
発酵槽１には、頂部に気相部２を残して、頂部の投入口19bから処理対象の有機物含有液Ｓを投入する。固定床５は、発酵液Ｓに浸漬する発酵槽１の液相部３に設ける。液相部３で発生した分解生成ガスＧは、気泡となって液相部３を上昇し、気相部２に溜まる。発酵槽１の気相部２と液相部３（発酵液Ｓ）との比率は、後述するように気相部２の分解生成ガスＧをアンモニア捕集装置10経由で循環させた際に液相部３（発酵液Ｓ）中のアンモニアが効率的に気相部２へ移動できるように、適当に選択できる。例えば気相部２の高さを500mm〜1,000mmとすることにより、発酵液Ｓ中のアンモニアを迅速且つ効率的に除去できる（後述の実験例１参照）。
【００１８】
発酵槽１内で発酵液Ｓを効率的・安定的にメタン発酵させるためには、発酵槽１内の発酵液Ｓを適当に攪拌して均一化する必要がある。図示例の攪拌装置６は、発酵槽１の下部の抜出口19aと頂部の気相部２の吐出口19bとを連通する外付け循環液流路17と、液流路17上に設けた循環ポンプ18とを有する。発酵槽１内の発酵液Ｓを循環ポンプ18により抜出口19aから循環液流路17へ抜き出し、ポンプ18経由で発酵槽１頂部の気相部２の吐出口19bから発酵槽１内へ戻して循環させることにより攪拌する。図示例のように発酵液Ｓを循環させる方法は、発酵液Ｓを比較的均一に発酵槽１へ戻すことができ、発酵液Ｓの液面７（表面）にできたスカム層を破壊することができ、発酵槽１内に発生した分解生成ガスＧの上昇流と発酵液Ｓの下向流との交差により効果的な攪拌が期待できる。また、液相部３（発酵液Ｓ）中に溶解又は懸濁したアンモニアが気相部２へ移動するのを促進し、液相部３（発酵液Ｓ）のアンモニア除去効率を高める利点がある。但し、攪拌装置６は図示例に限定されず、例えば図２のように発酵槽１の内部の攪拌翼15を回転させて発酵槽１内の液相部３（発酵液Ｓ）を攪拌してもよい。
【００１９】
また、効率的・安定的なメタン発酵のためには、発酵液Ｓを攪拌すると共に、発酵液Ｓをメタン発酵微生物群４の活性温度に保温する必要がある。図示例では、保温手段20として、循環液流路17上に熱交換器21を設けている。熱交換器21に例えば蒸気その他の高温流体Ｈを送り、発酵液Ｓを高温流体Ｈとの熱交換によりメタン発酵に最適な発酵温度に保温する。例えばメタン発酵微生物群４として高温菌群を用いる場合は、保温手段20により発酵液Ｓを50〜60℃、好ましくは54〜56℃に保温する。
【００２０】
更に発酵槽１には、気相部２の分解生成ガスＧを抜き出して気相部２へ戻す外付けアンモニア捕集装置10付き循環ガス流路11を設ける。アンモニア捕集装置10の一例は、水や酸溶液（例えば希硫酸溶液）等の洗浄液を利用して分解生成ガスＧ中のアンモニアを捕集するスクラバ（洗浄集塵器）である。例えば循環ガス流路11上に設けたブロワ14により気相部２の分解生成ガスＧを抜出口13からガス流路11aへ抜き出し、アンモニア捕集装置10により分解生成ガスＧ中のアンモニアを除去し、アンモニア除去後の分解生成ガスＧをガス流路11b経由で戻り口12から気相部２へ吹き込む。アンモニア除去後の分解生成ガスＧを気相部２へ吹き込むことにより気相部２のアンモニア分圧を下げ、その結果、発酵槽１の液相部３（発酵液Ｓ）中に溶解又は懸濁したアンモニアを気相部２へ移行させて液相部３のアンモニアを除去することができる。なお、アンモニア捕集装置10はスクラバに限定されず、従来技術に属する湿式又は乾式の適当なアンモニア捕集装置が利用可能である。
【００２１】
本発明は、液相部３（発酵液Ｓ）を攪拌しながら気相部２のアンモニア分圧を低下させるので、液相部３（発酵液Ｓ）のアンモニアを迅速且つ効率的に除去できる（後述の実験例１参照）。また、液相部３（発酵液Ｓ）のアンモニア濃度や温度、気相部２と液相部３（発酵液Ｓ）との比率等に応じて、液相部３から気相部２へのアンモニアの移動が促進されるように、分解生成ガスＧの気相部２への吹き込み量（すなわち、ブロワ14の流量）を適当に調節できる。更に、気相部２の適当な位置に複数の抜出口13又は戻り口12を設けることも効果的である。気相部２の抜出口13及び戻り口12の位置及び配置は図示例に限定されないが、後述するように戻り口12を発酵槽１内の液相部３の液面７に臨ませ、捕集装置10からの分解生成ガスＧを発酵槽１内の液相部３の液面７へ吹き付けることが望ましい。発酵槽１内の液相部３の液面７は、分解生成ガスＧの発生や発酵液Ｓの攪拌によって波立っているが、捕集装置10からのガスＧを液面７に吹き付けて更に波立たせ、液相部３（とくに液面７）を攪拌することにより、液相部３（発酵液Ｓ）からのアンモニア除去効率を更に高めることが期待できる。
【００２２】
［実験例１］
本発明による有機物含有液Ｓ中のアンモニア濃度の低減効果を確認するため、有効容積10リットルの発酵槽１を用いて図１に示す処理装置を作製し、メタン発酵処理時の発酵液Ｓのアンモニア濃度を計測する実験を行った。本実験では、発酵槽１内の固定床５にメタン発酵微生物群４として高温菌群を保持させ、気相部２の高さが500mm〜1,000mmとなるように発酵槽１内へ有機物含有液Ｓを供給し、発酵液Ｓを保温手段20で55℃に保温しつつ循環液流路17及び循環ポンプ18経由で循環させた。また、アンモニア捕集装置10として0.1Nの硫酸溶液利用のスクラバを使用し、ブロア14により気相部２の分解生成ガスＧを発酵槽１の単位容積（m3）当たり10m3／dayの流量で循環ガス流路11及びアンモニア捕集装置10経由で循環可能とした。先ず、ブロア14を停止した状態で循環ポンプ18を駆動しつつ発酵液Ｓのメタン発酵を行い、発酵液Ｓ中のケルダール窒素（有機体窒素）濃度が5,000mg／リットルまで上昇した時点でブロア14を稼動し、その後の発酵液Ｓ中のアンモニア濃度を計測した。実験結果を図３のグラフに示す。
【００２３】
図３のグラフから、液相部３（発酵液Ｓ）を攪拌しながらブロア14で気相部２の分解生成ガスＧをアンモニア捕集装置10経由で循環させることにより、発酵液Ｓ中のアンモニア性窒素濃度及びケルダール窒素濃度を共に迅速に低下させ、発酵液Ｓ中のアンモニアを効率的に除去できることが確認できた。また、ブロア14の24時間稼動で、発酵液Ｓ中のアンモニア性窒素濃度及びケルダール窒素濃度を共にアンモニア阻害が発生しない1,000mg／リットル程度まで低下させ、ケルダール窒素濃度等が上昇する以前の効率的なメタン発酵処理が回復することを確認できた。この短時間でのメタン発酵効率の回復から、気相部２の分解生成ガスＧの循環時において固定床５におけるメタン発酵微生物群４の高濃度保持が維持されていることを確認できた。
【００２４】
本発明によれば、有機物含有液Ｓを希釈せずにアンモニア阻害を防止できるので、発酵槽１の小型化を図ることができる。また、消費エネルギー（電力）の小さい低圧型のブロワ４で気相部２の分解生成ガスＧを循環させれば足りる。従って、最小のコストでアンモニア阻害のない効率的なメタン発酵処理を実現できる。更に本発明は、発酵槽１におけるメタン発酵微生物群４の活性状態を低下させることなくアンモニア阻害を低減できるので、固定床式及びUASB式の発酵槽１に有効に適用でき、乾式の発酵槽への適用も期待できる。
【００２５】
こうして本発明の目的である「低コストで有機物含有液を効率的にメタン発酵できるアンモニア阻害低減型メタン発酵処理方法及び装置」の提供を達成することができる。
【００２６】
なお、図３のグラフから分かるように、本発明によれば発酵液Ｓ中のアンモニア濃度を24時間程度で十分除去することができるので、気相部２の分解生成ガスＧを循環させるブロワ14は必要に応じて適宜駆動すれば足りる。例えば、発酵槽１内の発酵液Ｓ中のアンモニア濃度（例えば、アンモニア性窒素濃度）を計測する濃度センサを設け、そのセンサの出力が3,000ppm〜5,000ppm程度に上昇した時点でブロワ14を稼働し、そのセンサの出力が1,000ppm程度まで下降した時点でブロワ14を停止する制御を行うことにより、消費エネルギー量の更なる低減を図ることができる。
【実施例１】
【００２７】
図１の実施例において、循環液流路17の気相部２への吐出口19bを循環ガス流路11の気相部２への戻り口12の近傍に設け、吐出口19bから気相部２へ戻す有機物含有液（発酵液）Ｓを、戻り口12からの分解生成ガスＧにより発酵槽１内の液面７に分散させることができる。図１において、循環液流路17の吐出口19bが一箇所であると、吐出口19bから投入された発酵液Ｓが吐出口19bの直下の液相物３（発酵液Ｓ）の液面７に集中的に供給されることとなり、そこで微生物反応が局部的に進み発酵液Ｓ内に局部的な有機酸濃度の上昇やpHの低下を生じ、メタン発酵処理の効率が低下することがある。吐出口19bからの発酵液Ｓを戻り口12からのガスＧにより発酵槽１内の液面７に分散させて投入することにより、発酵槽１内における発酵液Ｓの局部的な滞留を避け、安定したメタン発酵処理の長期間維持が期待できる。
【実施例２】
【００２８】
図２は、UASB式の発酵槽１に適用した本発明のメタン発酵処理方法の実施例を示す。この実施例では、処理対象の有機物含有液Ｓを貯留タンク30から供給ポンプ31及び供給路32を介して発酵槽１の底部へ供給し、発酵槽１内に所要時間滞留させ、処理液Ｗを発酵槽１の頂部から排出する。発酵槽１内の発酵液Ｓは、発酵槽１の上部に設けた回転モータ16で発酵槽１の内部の攪拌翼15を回転させることにより攪拌する。また、発酵槽１の側壁に設けた熱交換器21に高温流体Ｈを循環させることにより、発酵液Ｓをメタン発酵に最適な発酵温度に保温する。アンモニア捕集装置10付き循環ガス流路11の構成は、上述した図１と同様である。本発明は、気相部２の分解生成ガスＧの循環により液相部３のアンモニアを除去するので、微生物群４であるグラニュールの崩壊・流出等を引き起こすおそれがなく、UASB式の発酵槽１においてもアンモニア阻害のないメタン発酵の高効率処理が実現できる。また図１及び図２から分かるように、本発明は既存のメタン発酵槽にアンモニア捕集装置10付き循環ガス流路11を増設することによって容易に実現することができ、既存のメタン発酵槽の効率向上にも有効に寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施例の説明図である。
【図２】本発明の他の実施例の説明図である。
【図３】本発明による有機物含有液中のアンモニア濃度の低減効果を確認した実験結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３０】
１…発酵槽 ２…気相部
３…液相部 ４…メタン発酵微生物群
５…微生物固定床 ６…攪拌装置
７…液面 10…アンモニア捕集装置
11、11a、11b…循環ガス流路 12…戻り口
13…抜出口 14…ブロア
15…攪拌翼 16…回転モータ
17…外付け循環液流路 18…循環ポンプ
19a…抜出口 19b…吐出口（投入口）
20…保温手段 21…熱交換器
30…貯留タンク 31…供給ポンプ
32…供給路 33…脱硫器
Ｇ…分解生成ガス Ｈ…高温流体
Ｓ…有機物含有液（発酵液） Ｗ…処理液
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機物含有液をメタン発酵微生物群が保持された発酵槽に投入し、前記発酵槽の頂部の気相部を発酵槽外のアンモニア捕集装置付き循環ガス流路に連通させ、前記発酵槽内の液相部を攪拌しつつ発酵槽内の分解生成ガスを気相部と捕集装置との間で循環させてなるアンモニア阻害低減型メタン発酵処理方法。
【請求項２】
請求項１の処理方法において、前記捕集装置から発酵槽の気相部へ戻す分解生成ガスを発酵槽内の液面へ吹き付けることにより液相部を攪拌してなるアンモニア阻害低減型メタン発酵処理方法。
【請求項３】
請求項１又は２の処理方法において、前記液相部の有機物含有液を下部から抜き出し頂部の気相部へ戻して循環させることにより攪拌してなるアンモニア阻害低減型メタン発酵処理方法。
【請求項４】
請求項３の処理方法において、前記発酵槽の気相部へ戻す循環有機物含有液を、前記捕集装置から発酵槽の気相部へ戻す分解生成ガスにより発酵槽内の液面に分散させてなるアンモニア阻害低減型メタン発酵処理方法。
【請求項５】
メタン発酵微生物群を保持し当該微生物群との接触により有機物含有液を分解する発酵槽、前記発酵槽内の液相部を攪拌する攪拌装置、前記発酵槽内の頂部の気相部から分解生成ガスを抜き出して当該気相部へ戻す循環ガス流路、及び前記ガス流路上に設けたアンモニア捕集装置を備えてなるアンモニア阻害低減型メタン発酵処理装置。
【請求項６】
請求項５の処理装置において、前記循環ガス流路の気相部への戻り口を発酵槽内の液面に臨ませ、前記捕集装置からの分解生成ガスを発酵槽内の液面へ吹き付けてなるアンモニア阻害低減型メタン発酵処理装置。
【請求項７】
請求項５又は６の処理装置において、前記攪拌装置に、発酵槽内の液相部の有機物含有液を下部から抜き出し頂部の気相部の吐出口へ戻すポンプ付き外付け循環液流路を含めてなるアンモニア阻害低減型メタン発酵処理装置。
【請求項８】
請求項７の処理装置において、前記循環液流路の気相部への吐出口を循環ガス流路の気相部への戻り口の近傍に設け、吐出口からの有機物含有液を戻り口からの分解生成ガスにより発酵槽内の液面に分散させてなるアンモニア阻害低減型メタン発酵処理装置。
【請求項１】
有機物含有液をメタン発酵微生物群が保持された発酵槽に投入し、前記発酵槽の頂部の気相部を発酵槽外のアンモニア捕集装置付き循環ガス流路に連通させ、前記発酵槽内の液相部を攪拌しつつ発酵槽内の分解生成ガスを気相部と捕集装置との間で循環させてなるアンモニア阻害低減型メタン発酵処理方法。
【請求項２】
請求項１の処理方法において、前記捕集装置から発酵槽の気相部へ戻す分解生成ガスを発酵槽内の液面へ吹き付けることにより液相部を攪拌してなるアンモニア阻害低減型メタン発酵処理方法。
【請求項３】
請求項１又は２の処理方法において、前記液相部の有機物含有液を下部から抜き出し頂部の気相部へ戻して循環させることにより攪拌してなるアンモニア阻害低減型メタン発酵処理方法。
【請求項４】
請求項３の処理方法において、前記発酵槽の気相部へ戻す循環有機物含有液を、前記捕集装置から発酵槽の気相部へ戻す分解生成ガスにより発酵槽内の液面に分散させてなるアンモニア阻害低減型メタン発酵処理方法。
【請求項５】
メタン発酵微生物群を保持し当該微生物群との接触により有機物含有液を分解する発酵槽、前記発酵槽内の液相部を攪拌する攪拌装置、前記発酵槽内の頂部の気相部から分解生成ガスを抜き出して当該気相部へ戻す循環ガス流路、及び前記ガス流路上に設けたアンモニア捕集装置を備えてなるアンモニア阻害低減型メタン発酵処理装置。
【請求項６】
請求項５の処理装置において、前記循環ガス流路の気相部への戻り口を発酵槽内の液面に臨ませ、前記捕集装置からの分解生成ガスを発酵槽内の液面へ吹き付けてなるアンモニア阻害低減型メタン発酵処理装置。
【請求項７】
請求項５又は６の処理装置において、前記攪拌装置に、発酵槽内の液相部の有機物含有液を下部から抜き出し頂部の気相部の吐出口へ戻すポンプ付き外付け循環液流路を含めてなるアンモニア阻害低減型メタン発酵処理装置。
【請求項８】
請求項７の処理装置において、前記循環液流路の気相部への吐出口を循環ガス流路の気相部への戻り口の近傍に設け、吐出口からの有機物含有液を戻り口からの分解生成ガスにより発酵槽内の液面に分散させてなるアンモニア阻害低減型メタン発酵処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００６−２９７１７１（Ｐ２００６−２９７１７１Ａ）
【公開日】平成１８年１１月２日（２００６．１１．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１１７８１３（Ｐ２００５−１１７８１３）
【出願日】平成１７年４月１５日（２００５．４．１５）
【出願人】（０００００１３７３）鹿島建設株式会社 (1,387)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１１月２日（２００６．１１．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年４月１５日（２００５．４．１５）
【出願人】（０００００１３７３）鹿島建設株式会社 (1,387)
【Ｆターム（参考）】
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