JPH0225676B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、嫌気性生物床バイオリアクターに関
するものであり、更に詳細には、比較的高濃度の
有機性廃水のメタン生成を伴う嫌気性生物処理を
行うのに適した反応器に関するものである。

本発明は、従来より処理することが困難であつ
た食品工業廃水といつた特に高濃度の廃水処理を
対象としており、したがつて、各種食品工業廃水
はもとにより、屎処理下水、都市下水その他の各
種有機性廃水を処理する技術分野において重用さ
れるものであつて、公害防止技術としても非常に
有用なものである。

（従来の技術） 生物床法とは、上昇流嫌気性スラツジブランケ
ツト法（Upflow Anaerobic Sludge Blanket
Reactor：UASB）と同意語である。UASB法
は、10年程前にオランダのLettingaらによつて開
発された反応器で原廃水を反応器底部から上昇モ
ードで流入させ、付着担体を用いないで、汚泥の
粒状化によつてスラツジベツドを形成させ、高濃
度の生物を保持して、高容積負荷を許容しようと
する嫌気性生物処理技術である。

UASB装置が基本的構造として具備すべき要
件は次のとおりである。

(1) 廃水の流入は上昇流 (2) 反応器上部にガス−汚泥分離装置を備えてい
ること（GSS） (3) 反応器底部への廃水の均一分散流入 (4) 生成ガスによるベツド内の撹拌 UASB法のポイントは沈降性がよく活性の高
い生物を、いかに高濃度に反応器内に保持させる
かということである。このため嫌気性細菌を粒状
にし、沈降性を改善している。しかし粒状汚泥の
形成機構について種々説明されているが、決定的
なものはない。

GSSは本反応器中最も重要な部位で、流出しよ
うとする汚泥を極力抑え、反応器内に汚泥を高濃
度に保持することが最大の要件とされている（第
３図）。

しかしながら、本発明のように、上昇気泡と分
離された沈降汚泥とを向流せしめることなく、汚
泥を有効に沈降せしめ、もつて廃水処理を効率よ
く実施するという技術思想は知られておらず、全
く新規なものである。

（発明が解決しようとする問題点） UASB法ではGSS部が最も重要であつて、ガ
スと汚泥の分離効果が成否を決めるのであるが、
いずれもガス上昇部とガスと分離された汚泥の沈
降部が同一場所であるため、上昇ガスによつて汚
泥の沈降が阻害される致命的欠点がある。また、
ガスを微細なまま集気装置に集めるので、発泡や
スカムが発生するという欠点も避けられない。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、上記欠点を解決するためになされた
ものであつて、そのためには、ガスの上昇と、ガ
スと分離された汚泥の沈降と、をそれぞれ別個の
場所で行わせるのが良いとの観点に立ち到り、こ
の新しい技術課題を達成するための具体的な方策
について検討を行つた。

そして、活性汚泥を中心とする微生物学、流体
の行動、固液分離、気液分離、汚水処理槽、バイ
オリアクター等、生物、物理、化学といつた各方
面から広く且つ鋭意研究した結果、汚泥衝突部、
気体貯留部、いわゆるエアリフト効果をもつ気体
流路を有する板状構造物、気体集気部といつた新
規な構造を有する各コンポーネントを新たに案出
しただけでなく、更にこれらの各コンポーネント
を有機的に結合して、本発明の完成に到達したの
である。

本発明のバイオリアクターを、第１図に図示し
た実施例を例にとつて、以下に説明する。

バイオリアクター１には、その下部に原水流入
口２を設け、その上に常法にしたがつて生物床３
を形成せしめる。生物床３は、通常、汚水処理に
用いられるタイプのものが広く使用され、例えば
粒子状汚泥層を用いることができる。

反応器１内の生物床３の上方に汚泥衝突部４を
設ける。汚泥衝突部４は、汚泥衝突板４−１を有
する。衝突板４−１は、下方に向つて凸状を呈す
るが、その角度は鋭角状よりは鈍角状の方がよ
く、水平に近い程度の角度が好適である。衝突板
４−１は、リアクター１の中央部付近に浮遊状な
いし吊下状態に設置する。このように衝突板４−
１のみを単に反応器内に設置してもよいが、衝突
板４−１の上方に図示したように円錐部ないし角
錐部４−２を設けると、更に汚泥と気泡との分離
が効率よく行われる。汚泥衝突部の最大部の横断
面積は、反応器断面積に対して20〜80％程度とす
るのが良い。

衝突部４の上方には板状構造物５を設ける。板
状構造物５は、衝突部４の断面積よりも小さい開
口部５−１を底部に有し、上方に開いたテーパー
状の壁面５−２を有し、その上方に気体流路５−
３を形成せしめてなるものである。気体流路とし
ては、第１図に図示したようにテーパー壁面５−
２にパイプなどの導管５−３を１個または２個以
上設けてもよい。

このテーパー壁面５−２で囲まれた内部部分は
主として汚泥沈降部Ｅとなり、壁面と反応器との
間で形成される部分は主として気体貯留部Ｄとな
り、衝突板の作用と相まつて、ガスの上昇と分離
汚泥の沈降とが全く別の場所で行われ、極めて効
率よく廃水処理が行われる。

板状構造物５の上方には気体集気部６を設け、
ガス反応器から外部へ導出する。気体集気部６
は、断面が円形ないし角形の逆ロート状ないしは
それに更に垂直壁部を延設したものから成り、そ
の底部開口は、板状構造物５の気体流路５−３の
開口部を覆うような断面積とする。第２図の実施
例においても、気体流路をゆるく覆うように気体
集気部６を設ければよい。

（作用） 原水は、原水槽Ａから原水ポンプＰ１より原水
流入口２より反応器１へ送られるが、必要ある場
合には、その途中において、PH調整ポンプＰ２を
介してアルカリ（又は酸）槽Ｂからアルカリ又は
酸を用いてPHを適正値に調節する。更に必要ある
場合は、処理水Ｈを循環ポンプＰ３により原水に
添加混合してもよい。

PH調整された原水は、撹拌用ガスを用いて又は
用いることなく反応器内において生物床３におい
て汚泥と接触して処理される。気泡と共に上昇す
る汚泥は、汚泥衝突板４−１に衝突し、ガスに同
伴する汚泥のうち約80％以上がガスと分離して下
方へと沈降する。このようにして汚泥と分離され
た（微細）気泡Ｃは、上昇して気体貯留部Ｄに集
合貯留され、大きな気泡Ｆに成長する。一方、衝
突板の作用にもかかわらず上昇してきた汚泥は、
汚泥沈降部Ｅにおいてほぼ完全に沈降する。

気体貯留部Ｄ（及び汚体流路５−３）において
成長した大きな気泡Ｆが集気部６に送られるが、
その際、集気部の発泡やスカムを抑制するという
作用効果が奏される。

気体はすべて気体流路５−３を通つて上昇す
る。このとき上昇気泡は流路内に強制的に液流を
発生させるいわゆるエアリフト効果を持つてい
る。このため気体流路は気体だけでなく、水路と
しても重要であり、上昇水流は実質的に全てこの
気体流路を通過することになる。従つて、汚泥沈
降部での上昇水流は極端に抑制され、かつ上昇気
泡と沈降汚泥がカウンターフローで接することが
なく、汚泥の沈降が促進される。

さらに、本効果を高めるためには、気体流路の
垂直距離が断面積に比較して充分長いことが望ま
しい。

その結果、クリーンに処理され且つ汚泥が完全
に分離された原水はきれいな処理水Ｈとなり、河
川に放流したり、前記したようにその一部は原水
と混合して反応器内で再処理するのに使用され
る。また、ガスＧは、集気部から取り出して集め
ることができ、このようにしてきわめて効率よく
廃水を処理することができる。

（効果） 本発明は、生物床、汚泥衝突板、板状構造物、
気体流路、集気部といつた各コンポーネントを新
しく設置しただけでなく、各コンポーネントにつ
いて新規構造を採用し、且つこれらを有機的に配
置したものである。

このような新しい反応器を採用することによ
り、汚泥の流出を極力抑えて反応器内に汚泥を高
濃度に保持することができ、その結果、低濃度廃
水はもちろんのこと、従来処理することが非常に
困難であつた食品工業廃水といつた高濃度の有機
性廃水も極めて効率よく処理することができるの
である。

その詳細なメカニズムは今後の研究にまたねば
ならないが、一応次にように推定され、しかも、
これらの効果が相乗的に作用し、その結果上記し
たような卓越した効果が奏されるものと推定され
る。

(1) 汚泥衝突板の効果 衝突板に衝突したガスに同伴する汚泥のうち
約80％以上が、ガスと分離され沈降する。

(2) 気体貯留部で微細な気泡が集合し、大きな気
泡になる。

この大きな気泡が集気部に送られるとき、集
気部の発泡やスカムを抑制する効果がある。

(3) 気体は全て気体流路を通つて上昇するので、
気体流路内に強制的な上昇流をともない、汚泥
沈降部での上昇流は極端に抑制される。この結
果汚泥沈降部ではむしろ下向流になり、かつ上
記気泡と沈降汚泥がカウンターフローで接する
ことがなく汚泥の沈降効果が促進される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るバイオリアクターの１実
施例の断面図であり、第２図は他の変形例及びそ
れを用いる廃水処理系統図であり、第３図は従来
のバイオリアクターの断面図である。 １……反応器、３……生物床、４……汚泥衝突
部、５……板状構造体、６……集気部、Ｄ……気
体貯留部、Ｇ……ガス、Ｈ……処理水、Ｍ……ス
ラツジブランケツト（生物床）、Ｎ……ガス収集
板、Ｏ……沈降部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 下方に向つて凸状を呈する衝突板を有する汚
   泥衝突部；該衝突部の横断面積よりも小さな開口
   部を底部に設けるとともに、テーパー状の壁面を
   設け、且つ貯留した気体を気体集気部へと送る気
   体流路を上方に設けてなる板状構造物；該板状構
   造物の外周部と反応器壁との間に形成した気体貯
   留部；及び気体集気部を有し；底部に形成した生
   物床より気泡とともに上昇する汚泥を汚泥衝突部
   に衝突させて汚泥より気泡を分離し、分離した気
   泡及び／又は直接反応器内から上昇してきた気泡
   を気体貯留部に集め、これを気体通路を介して気
   体集気部へ送気するように構成したこと、を特徴
   とする嫌気性生物床バイオリアクター。