JPH01215397A

JPH01215397A - 嫌気性水処理装置

Info

Publication number: JPH01215397A
Application number: JP63039645A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Takeishi; 竹石　和夫; Akio Arai; 新井　昭雄; Minoru Kodama; 小玉　実; Seiji Otsuka; 誠治大塚; Koichi Yamura; 八村　幸一
Original assignee: Minister for Public Works for State of New South Wales; Kajima Corp; Public Works Research Institute Ministry of Construction
Current assignee: Minister for Public Works for State of New South Wales; Kajima Corp; National Research and Development Agency Public Works Research Institute
Priority date: 1988-02-24
Filing date: 1988-02-24
Publication date: 1989-08-29
Also published as: JPH0423596B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】ｉｔ上五■ユ上１本発明は廃水処理用の嫌気性バイオリアクターに関し、
とくに担体における閉塞を防止すると共にその閉塞の検
出を容易にした嫌気性バイオリアクターに関する。

え１立且遣嫌気性微生物を利用して廃水処理をする嫌気性処理は、
処理に要するエネルギーの面で極めて経済的である。即
ち、好気性処理では１トンの有機性汚濁物質Ｃ０Ｄｃ　
ｒ　Ｃ重クロム酸カリウム法による値）を除去するのに
曝気に１１００１Ｗｈのエネルギーを費やして４００−
６００　ｋｇの余剰汚泥を生成するといわれているのに
対し、嫌気性処理では同じ有機性汚濁物質処理において
余剰汚泥を２０−１５０　ｋｇ　８度にまで低減するだ
けでなく約１．１！１０　　Ｂｔｕ　　（約３２００　
ｋＷｈ）のメタンエネルギーの回収を可能にする。

嫌気性処理には、有機性汚濁物質Ｃ０Ｄｃ　ｒ濃度が３
０００　ｔａｇ／Ｑ以下の中程度以下である場合に、メ
タン生成菌の増殖速度が遅く、菌体収率が低く、しかも
増殖菌体のウォッシュアウトが生ずる等の問題があるた
め、その実用化が困難視されてきた。

バイオリアクターで使用される菌体は生体触媒とも呼ば
れ、／ヘイオリアクター内における菌体の地位は通常の
化学反応器内における触媒のそれになぞらえられ゛る。

従って、バイオリアクター内の菌体の高濃度化に成功す
れば　その反応速度即ち処理速度の向上が期待できる。

最近では、この観点から汚泥滞留時間（ＳＲＴ）を液滞
留時間（ＨＲＴ）とは独立に制御して菌体を高濃度に保
持することにより、嫌気性処理の長所を生かした廃水処
理方法がいくつか開発され、鎌気性濾床法、鎌気性流動
床法、嫌気性回転円板法等と呼ばれ実用化され始めてい
る。

第１２図は、廃水１を嫌気性処理するための基本的な従
来法における反応槽２を示す。反応槽２内の濾床３にお
ける菌体を高濃度に維持するため、第１３図に示される
各種担体を用いて濾床３を構成し、菌体をそれら担体の
表面や担体間隙に付着Φ補足その他の手段によって保持
させる。ｉ！！床３で浄化された処理水４は槽外へ排出
され、嫌気性処理中に発生した処理ガス５が図示例では
反応槽２の頂部から排出される。

嫌気性処理に使用される担体を示す第１３図に於て、（
ａ）はビオレッド６５（商品名）　、　（ｂ）はリング
レー、ス、（商品名）　、　（Ｃ）は板状濾材のとシバ
。

キン（商品名）及びタレオパッキン（商品名）、（ｄ）
はハニカム状担体、（ｅ）は目然礫、（ｆ）はトリカル
ネット（商品名）　、　（ｇ）はレユース（商品名）　
、　（ｈ）はへチマロン（商品名）である。

これらの担体は１１、各担体の材質φ形状に応じて反応
槽２の中に、ランダム充填、流れと直角方向充填、流れ
方向充填、流れ方向斜め充填などの方式によって装填さ
れ、濾床３を形成する。嫌気性処理技術の現段階では、
担体の材料・形状の選枳や反応槽内充填力ノツの最適化
について不明な点が多く、研究開発の努力が続けられて
いる。

例えば、片岡正治等は濾床表面の荒さや空隙構造の複雑
さ、が嫌気性濾床のＢＯＤ処理効果及び汚泥量に影響す
ることを見出した。京才俊則等は汚泥濃度向上のために
は重力に抗して汚泥を保持できる担体構造が必要である
こと及び汚泥の堆積等により目詰りが発生することを見
出した。稲森悠平等は嫌気性濾床処理に適する温度を実
測して報告した。松木順一部等は生物膜汚泥が接触板の
粗度面に付着することなどを見出した。

本発明者は、現在実用化され始めている各種形状の担体
を各種方法で充填して形成した嫌気性濾床におて、濾床
閉塞が重要な問題であることに注目した。即ち、処理す
べき廃水中に嫌気性微生物によっては分解されないＳＳ
（懸濁性浮遊物質）が含まれている場合が多く、これが
担体に付着蓄積し、さらに本来の嫌気性微生物の増殖に
よる汚泥量の増加とあいまって、濾床閉塞を引起す、閉
塞にまで到らなくても、ＳＳの付着蓄積と汚泥量の増加
がチャンネリング（偏流）の原因となり、処理性能の著
しい低下を招くことがある。

このような現象は、反応槽内菌体濃度を高めるために担
体の充填を密にすればするほど発生し易くなる。また、
汚泥の沈降或いは浮上を妨げる方向・状態に担体が充填
された場合、即ち沈降・浮上方向と直交する方向に担体
が充填された場合に上記現象が発生し易くなる。このた
め、高い菌体濃度の維持と、濾床閉塞の防止とは二律排
反的な事項となっている。

さらに、従来の嫌気性濾床では運転中における濾床閉塞
の進行状態の把握が困難であった。対策として、処理水
が悪化した後にはじめて堆積除去のための逆洗を行なう
か、又は閉塞の有無と無関係に定期的に逆洗を行なって
いた、が、極めて非俺率的であった。

が　・　しようと　　、　へ従って、本発明が解決しようとする問題点は、嫌気性濾
床における閉塞の防止と運転継続中の閉塞進行状態検出
にある。

ＡＱ市　　コ　るための第１図を参照するに、本発明よる嫌気性バイオリアクタ
ーにおいては、反応塔１０の中に紐状担体１２の複数の
列を上下方向に平行に吊下げて担体ユニットｌｌを形成
し、１段以上の担体ユニットｌｉを反応塔１０内に設置
する。

反応塔１０の上部に廃水投入口１５を形成し、その廃水
投入口１５の直下に水圧損検出パン１７を設置する。こ
の水圧損検出パン１７を廃水投入管２ｏにより反応塔ｌ
Ｏの底部に連通ずる。水圧損検出パン１７内の水位は、
反応塔１０内の廃水ｌの流路における流体抵抗の変化に
応じて変化するので、この水位を検出する液面検出計２
２（第５図）を設ける。

炬月 ′　　第１図において、廃水投入口１’５から水圧損検
出パン１７に注がれた廃水１は、廃水投入管２０内を自
然落下して反応塔１０の底部に達した後、白矢印Ｗで示
される様に、上下方向に平行に吊下げられた紐状担体１
２の列の間を通って上昇する。この上昇の間に廃水１は
、紐状担体１２に保持された菌体と接触して浄化される
。図示実施例の場合、浄化された処理水４は集水パン１
９及び水封装置２４を介して反応塔ｌＯの外へ排出され
る。

上記構造によれば、紐状に形成され且つ上下方向に平行
に吊下げられた担体１２が廃水ｌの流れを上向きに導き
、しかも紐状担体１２が廃水１の流れに沿って配列され
るので、その表面への５ｓ（Ｂ温性浮遊物質）や汚泥の
堆積を極めて少なくし、従って本発明の一目的である閉
塞防止を達成することができる。

長期間運転の結果第１１図の沈澱汚泥３３のような汚泥
の堆積が生ずると、廃水投入管２０の出口断面積が沈澱
汚泥３３によって狭められ流れ抵抗が増大する。第９図
を参照するに、ＳＳや汚泥の堆積がなく廃水１の流れに
対する抵抗が小さい場合の水圧損検出パン１７における
水位が実線位置であったとすると、ＳＳや汚泥の堆積が
生じて廃水ｌの流れに対する抵抗が大きくなった場合に
は水圧損が増大するので水圧損検出パン１７における水
位が例えば点線位置迄Δｈ（第９図）だけ上昇する。

この水位の上昇Δｈは、上記流れ抵抗の大きさ及び上記
堆積の量と一定の関係があるので、液面検出計２２によ
ってその上昇Δｈｔ−測定すれば閉塞の進行状態を容易
にしかも濾床の運転を継続したままで把握することがで
きる。従って本発明の他の目的である運転継続中の閉塞
進行状態検出を達成することができる。

１１１例本発明による嫌気性バイオリアクターの一実施例を添付
図により説明する。第１図に示される様ニ、好マしくは
嫌気性バイオリアクターの反応塔１０を縦長とし、その
主要部を地下に設置し、その上部のみを地表りの上に設
置する。これにより設備の用地を節減することができる
。第２Ａ図及び第２Ｂ図に示される紐状担体１２の多数
を上下方向に平行に配置してなる紐状担体ユニット！１
の数組を反応塔ｌＯ内に配置する。

第３図及び第４図を参照するに、この実施例の紐状担体
ユニット１１は、多数の紐状担体１２をピン１３ａで吊
下げる保持部材１３、及びこの保持部材１３を多数平行
に支持する支持枠１４からなる。好ましくは、支持枠１
４を外側円筒部１４ａ及び半径方向腕＋４ｂによって構
成し、同心配置の保持部材１３をこれらの半径方向腕１
４ｂに固定して保持する。こうして、紐状担体ユニット
１１の内部には、上下方向の紐状担体１２からなる多数
の列が平行に形成される。各組状担体ユニッ）１１は、
担体ユニットブラケット２６又は担体ユニット受部材２
７（第１図）によって反応塔１０の内部に取付けられる
。

紐状担体１２の一例は、多数の合成樹脂製輪状体からな
り商品名リングレースで知られる紐状接触材である。

第５図から第８図までを参照するに、反応塔１０の頂部
には、廃水口１５の取付けられまた上蓋１Ｂが気密に固
定される０反応塔ｌＯ内部において上記廃水投入口１５
に対向する部位に水圧損検出パン１７が配置される。集
水バンブラケッ１１８により、集水パン１９が上記水圧
損検出パン１７の下方位置に取付けられる。　　。

水圧損検出パン１７の底部には、上記集水パン１９を貫
通して反応塔ｌＯの底部に達する廃水投入管２Ｇが接続
される。図示例の廃水投入管２０は、紐状担体ユニツ）
１１の中央部を貫通する部分と反応Ｗｉ１０゛の頂部に
おける部分とからなり、これらの部分がパイプ継手２１
により結合されている。水圧損検出パン１７には、その
中における水位を検出するための液面検出計２２が設け
られる。

集水パンＩ９は、処理水排出管２３を介して水Ｍ装置２
４に連通される。水封装置２４の底部には処理水排出ｒ
３２５が形成される。

反応塔ｌＯの底部には担体ユニットブラケット２６によ
って担体ユニッ）１１が保持される。さらに、反応塔１
０の周壁に適宜設けられた抗体受部材２７により紐状担
体ユニットｌｌが反応塔内に多段に保持される。

反応塔１０の頂部にはさらにガス排出口３ｏが形成され
、これが気密ガス管等によりバキュームブレーカ３１に
連通される。

必要に応じ１反応塔ｌＯの周壁′の集水パン１９に対向
する部位を貫通して逆洗用の廃水補給口３２を設けても
よい。

動作時には、廃水１が反応塔１０の上Ｍ１Ｂに取付けら
れた廃水投入口１５から連続的に水圧相検出パン１７へ
供給される。水圧相検出パン１７へ注入された廃水１は
、廃水投入管２０を介して自然流下方式により反応塔１
０の底部に達する。反応塔１ｏの底部に供給された廃水
１は、上下方向に平行配列された紐状担体１２の列の間
を白矢印Ｗで示される様に上昇する。この際に紐状担体
１２の列が整流格子の機能を果し、廃水ｌは均一な上昇
流となって反応塔１０内を上昇する。この上昇過程にお
いて、廃水ｌは紐状担体１２に付着している嫌気性微生
物と接触し浄化されていく。

浄化された処理水４は、水圧相検出パン１７の下方に取
付けられた集水パン１９により集水され、処理水排出管
２３及び水封袋Ｍ２４を介して反応塔１ｏの外へ排出さ
れる。

廃水ｌが浄化される過程で発生するメタンガス等の消化
ガス５は、黒点矢印Ｇで示される様に反応塔１０内を上
昇しその上ＭｌＢに取付けられたガス排出口３０からバ
キュームブレーカ３１を通って排出される。

以上の様に、縦長の反応塔ｌＯの底部から上昇流方式で
消化ガス５の移動方向と同一方向に廃水１を流し、且つ
規則的に配置された紐状担体１２からなる整流格子に処
理水１を流すことにより、廃水ｌの流れを極めて理想的
な押出し流れ（ピストンフロー）方式に近づけることが
可能となり、処理水４の水質の安定が確保できる。

さらに、紐状担体１２に付着した未分解のＳＳ及び微生
物の増殖によって過剰付着した汚泥が紐状担体１２から
剥離脱落する際に、脱落ＳＳ及び脱落汚泥の沈降或いは
浮上を妨げることがなく、極めて理想的な紐状担体１２
上の微生物の更新が確実に期待される。１ｇ１０図は、
紐状担体ユニツ）１１における蓄積汚泥３３による閉塞
状態を示すが、本発明によれば、紐状担体１２相互の間
隙におけるＳＳ又は汚泥の蓄積が効果的に防止されるの
で、この様な閉塞状態の生ずる危険性は非常に少ない。

紐状担体１２から剥離脱落した汚泥の大部分は沈降する
が、浮上する場合も一部あって、その場合の浮上汚泥は
集水パン１９及び水封装置２４を介して反応塔ｌＯの外
へ排出される。

バイオリアクターを長期間運転すると第１１図に示され
る様に反応塔１０の底部には、紐状担体１２から剥離脱
落した汚泥が沈澱汚泥３３としてたまる。

この沈澱汚泥３３の量が廃水投入管２０の下端開口を狭
める程に増大すると、流れ抵抗増大のために反応塔１０
内の水圧相検出パン１７における水位が例えば第９図に
示される様にΔｈだけ上昇する。この水位上昇Δｈを液
面検出計２２により連続的に検出することにより、バイ
オリアクターの閉塞を予知し必要な対策を予め講じ信頼
性を高めることができる。

反応塔ｌＯの底部に沈澱堆積した汚泥の引抜方法を第１
１図により説明する。先ず反応塔！０から上蓋１６を取
外し、吸引管３４の先端へゴムバッキング３５を取付け
たものを水圧相検出パン１７まで差込み、廃水投入管２
０にゴムバッキング３５を密着させた上で沈澱汚泥３３
をサクションポンプ（図示せず）によって引抜く、この
とき反応塔ｌｏ内の水位が沈Ｖ汚泥３３の引抜きと共に
低下するので、廃水？１？給口３２を介して廃水ｌの補
給を行なってもよい。他の引抜き方法として、長い吸引
管（図示せず）を廃水投入管２０の内部から反応塔１０
の底部まで差込み沈Ｓ汚泥３３を引抜くこともできる。

１更立力」以上説明した如く本発明による嫌気性パイオリアクタ−
は、反応塔内に上下方向に吊下げられた平行な紐状担体
の複数の列からなる担体ユニットを１段又は多段に設置
してなる構成をイ史用するので次の効果を奏する。

（イ）紐状担体そのもの及びその組合せである紐状担体
ユニットの閉塞を防止できる。

（ロ）前記紐状担体の下端と連通ずる廃水投入管に接続
され且つ液面検出計が備えられた水圧損検出パンを容易
に付設できるので、この水圧損検出パン内の水位を監視
することにより、バイオリアクターの運転をａ続したま
まで汚泥の堆積量及び閉塞の進行状態を監視・検出する
ことができる。

（ハ）縦長の反応塔に適するので、廃水の均一な゛上昇
流を形成し、廃水の水質に対応して縦方向の微生物相の
役割分担を行ない、処理水の水質の安定性を確保するこ
とができる。

（ニ）ｗ：長の反応塔に適するので、設備の用地面積を
節減することができる。

（ホ）縦長の反応塔を使用した場合には、ｊｆｆ植した
ｆ’ｊ泥の水平的な広がりを少なくし、狭い面積内に沈
Ｓ堆Ｊｌｔ　ｌ、た汚泥の全量を簡単に引抜〈ことがで
きる。

（へ）リングレースその他の適当な紐状担体を用い、必
要にして十分な菌体濃度をバイオリアクター内に維持す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による嫌気性バイオリアクターの一実施
例の図式的縦断図、第２Ａ図び第２Ｂ図は紐状担体の説
明図、第３図及び第４図は紐状担体ユニットの平面図及
び斜視図、第５図から第８図までは反応塔の構造の説明
図、第９図は閉塞進行状態検出方法の説明図、第１０図
は紐状担体ユニット閉塞の説明図、第１１図は沈澱汚泥
引抜Ｓ方法の説明図、第１２図及び第１３図は従来技術
の説明図である。１・・・廃水、　　２・・・反応槽、　　３′・・・濾
床、　　４・・・処理水、　　５・・・消化ガス、１０
・・・反応塔。１１・・・担体ユニシト、　１２・・・紐状担体、　ｚ
３・・・保持部材、　　１４・・・支持枠、　１５・・
・廃水投入口。１６・・・上蓋、　１７・・・水圧損検出パン、　１８
・・・集水パンブラケット、　１９・・・集水パン、　
２０・・・廃水投入管、　２１・・・パイプ継手、　　
２２・・・液面検出計、　２３・・・処理水排出管、　
２４・・・水封装置、２５・・・処理水排出口、２８・
・・担体ユニットブラケット、　２７・・・担体ユニッ
ト受部材、　３ｏ・・・ガス排出口、　３１・・・バキ
ュームブレーカ、　３２・・・廃水補給口、３３・・・
沈澱汚泥、３４・・・吸引管。３５・・・ゴムバッキング。特許出願人　　　鹿島建設株式会社特許出頭代理人　　弁理士　　市東禮次部第２Ａ図名２日図第４図第５図第６図第７図第８図第１０図第１１図（ｄ）（ｆ）１３図（ｂ）　　　　　　（ｃ　）（ｅ）１　　　　　　　（ｈ）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）反応塔内に上下方向に吊下げられた平行な紐状担
体の複数の列からなる担体ユニットを１段又は多段に設
置してなる嫌気性バイオリアクター。
（２）反応塔内に上下方向に吊下げられた平行な紐状担
体の複数の列、前記反応塔の上部に形成された廃水投入
口の直下に設けられた水圧損検出パン、前記水圧損検出
パンから前記反応塔底部まで延在する廃水投入管、及び
前記廃水の流路における流体抵抗の変化に応動する前記
水圧損検出パン内の水位を検出する液面検出計を備えて
なる嫌気性バイオリアクター。