JPH0243996A - スカム破砕形嫌気バイオリアクター - Google Patents

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】 り見立ム上皿±１ 本発明は廃水処理用嫌気バイオリアクターに関し、とく
に嫌気バイオリアクターにおける浮上スカムを破砕しこ
れを返送汚泥として微生物濃度を高めることにより下水
等の低濃度有機性排水の嫌気性生物処理を可能にしたス
カム破砕形嫌気バイオリアクターに関する。

えＸ立且遺 陽気性微生物を利用して排水処理をする嫌気性排水処理
は、曝気をしないのでそのための設備とエネルギーを要
しないだけでなく有機物の消化過程で発生するメタンガ
スからエネルギーを回収することができるので、極めて
経済的である。従来の曝気性排水処理は、嫌気性微生物
の増殖速度を高く維持できる濃厚な有機性排水や固形物
濃度２−７％の下水汚泥等を処理対象としてきた。第３
Ａ図を参照するに、嫌気性排水処理による標準消化法で
は嫌気反応筒１へ流入水２を送込み、嫌気性微生物で分
解された処理水３を取出す、嫌気反応筒１内には撹拌器
４が設けられ、反応によって生じたガスは反応筒１の頂
部から回収される。

生物化学的酸素要求量ＢＯＤ　１，０００　ｒａｇ／Ｑ
以下の有機性排水（以下、低濃度有機性排水という、）
を上記標準消化法の嫌気反応筒１によって処理する際に
、木理学的滞留時間ＨＲＴ（Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ　ｒｅ
ｔｅｎ−ｔｉｏｎ　ｔｉｍｅ）を比較的短い実用的な範
囲に選ぶと、増殖速度のきわめて小さい嫌気性微生物が
洗出され浄化に必要な微生物濃度が確保できない。この
問題を解決し反応筒内の微生物濃度を高めるため、次に
示す各種改良方式が研究されているが、最適運転条件を
設定する技術等の関連技術が未だ十分に確立されていな
い段階である。

即ち、第３Ｂ図は嫌気性活性汚泥法を示し、嫌気反応筒
１の後に沈澱槽５を設け、そこで沈澱した汚泥を返送汚
泥６として嫌気性反応筒ｌへ戻すことにより微生物濃度
を高め、余分の汚泥が生じたときはこれを余剰汚泥７と
して系外へ取出す。第３Ｃ図は濾床８が用いられる嫌気
性濾床法を、第３Ｄ図は嫌気反応筒１からの水の一部が
循環水９として戻される陽気性流動床法をそれぞれ示す
。第３Ｅ図は流入水２が嫌気反応筒１の下端から上向き
に送込まれ、嫌気反応筒１に嫌気反応ゾーン１１と沈澱
ゾーン１２とが形成され、反応生成ガスがガス回収装置
１３によって回収される嫌気性汚泥床法を示す。

上記改良方式の一つである嫌気性汚泥床法は。

嫌気性活性汚泥法の沈澱槽を省略してプロセスを単純化
した処理法として注目されており、ガス泡の付着したス
カム又はフロックを汚泥、処理水、ガスに分離する装置
の使用に特徴がある。フロックに付着したガス泡が除去
されれば、嫌気性汚泥が本来の良好な沈降性を発揮して
沈澱し、嫌気反応ゾーン１１の汚泥床の微生物濃度を高
める現象に着目した方法である。

第４図は上記汚泥、処理水、ガスに分離する装置の一例
を示す。矢印ａで示される様に第１汚泥分離装置１５へ
進入する嫌気性発酵後の汚泥混合液の流れは、まづ逆円
錐形部分でおおまかに分離され、分離された汚泥が沈下
する。未分離の付着ガスを有する汚泥はさらに浮上を続
け、第２汚泥分離装置をなす細管１Ｂにおいて効率よく
付着ガスから分離され、分離後の汚泥は矢印すの様に沈
下する。処理水は矢印Ｃの様に細管１６の外側上方から
取出され、分離されたガスは矢印ｄの様に細管１日の上
端で回収される。

第５図は上記嫌気性汚泥床法の実現規模装置の構成例を
示す、装置底部に汚泥床２０が形成され、分解反応後の
ガス付着汚泥混合液２１がその汚泥床２０の上に形成さ
れる。ガス回収槽２２が上記混合液２１を覆い、ガス回
収槽２２から小間隙をおいて汚泥分離槽２３が形成され
、装置の頂部に沈′！Ｂ槽２４が設けられる。

が　　しよう　　る しかし、第４図及び第５図の汚泥、処理水、ガスに分離
する装置をもってしても低濃度有機性排水に対して高濃
度の汚泥床を形成することが困難であり、嫌気性汚泥床
法の適用は儂厚な排水に限られているのが実状である０
分解処理されるべき原水、即ち流入水が低濃度有機性排
水である場合に汚泥床の濃度が低くなるのは次の理由に
よると考えられる。

（ａ）高濃度有機性排水が原水である場合は。

嫌気汚泥がグラニユール状に成長し、沈降性がきわめて
良好であり、反応筒からの菌体流出（Ｗａｓｈ　ｏｕｔ
）が非常に少ない。しかし、原水が通常の下水の様な低
濃度有機性排水である場合は、嫌気汚泥のグラニユール
化が不十分であり、特別の工夫をしない限り菌体流出が
生じ、反応筒に高濃度汚泥が形成されない。

（ｂ）嫌気汚泥の沈降性は木来小さくないが、反応中に
ガス泡が付着すると、その沈降性が極端に悪化し容易に
菌体流出が生ずる。

（Ｃ）嫌気性汚泥床法では明確な汚泥床（スラッジ・ブ
ランケット）の形成が不可欠であるが、低濃度有機性排
水に対しては、高濃度有機性排水における様なポンプに
よる循環や発生ガスによる反応筒撹拌では所要の明確な
汚泥床が形成されない。

従って本発明が解決しようとする課題は、低濃度有機性
排水に対しても明確な陽気汚泥床を形成することができ
る嫌気バイオリアクターの提供にある。

るための 第１図における本発明の一実施例の縦断面図と第２図に
おけるその平面図を参照するに、本発明による嫌気バイ
オリアクターは、スカム落下口３１を有する嫌気反応筒
ｌ、上記落下口３１からのスカム３０が落込む開口３３
を有するスカム除去装置３２、及び上記スカム除去装置
３２の底部と上記嫌気反応筒ｌとを連通ずる汚泥返送路
３４を備え、上記スカム除去装置３２の開口３３にスカ
ム３ｏが落下する時の衝撃によりスカムを破砕してなる
構成を有する。

好ましくは、上記嫌気反応筒ｌを縦長とし、攪拌器４を
上記嫌気反応筒ｌ内に設ける。

１月 第１図を参照するに、嫌気反応筒１の汚泥床２゜で分解
反応を終えた汚泥は、ガス付着汚泥２１ａとしてガス付
着汚泥混合液２１の中を上昇し頂部水面に浮上してスカ
ム３０となる。このスカム３０は、嫌気反応筒１の落下
口３１を通ってスカム除去装置３２の開口３０の中へ落
下する。スカム除去装置３２の中へ落下したスカム３０
は付着ガス泡の浮力のため開口３３の水面上に先行スカ
ム３０として浮ぶ、先行スカム３０の付着ガス泡は水よ
り軽いので、上向きに浮ぶ可能性が高い。

その後この開口３３の中へ落下してくる後続スカム３０
が開口３３の水面に衝突すると、その衝撃によりスカム
３０とくにその付着ガス泡が破砕され、嫌気汚泥が付着
ガス泡から開放される。この衝突時の衝撃は、直接に衝
突したスカム３０に作用するだけでなく水面上の近傍の
先行スカム３ｏにも間接的に作用する。また上記衝突は
直接に付着ガス泡を破砕するだけでなく、衝突によって
スカム３ｏを破砕しその時に間接的に嫌気汚泥から付着
ガス泡を分離する場合も考えられる。こうして付着ガス
泡から開放・分離された嫌気汚泥は、本来の良好な沈降
性によりガス除去装置３２の底部に沈澱する。

汚泥返送路３４は、ガス除去装置３２の底部に沈澱した
嫌気汚泥を嫌気反応筒１内の汚泥床１へ返送する径路と
なる。返送された嫌気汚泥は、汚泥床２０におけるスラ
ッジ・プランケラ）Ｍ持を可能にする。

こうして本発明の解決課題、即ち低儂度有機性排水処理
時においても明確な嫌気汚泥床の形成を可能とする嫌気
バイオリアクターの提供が達成される。

さらに、本発明者等は、上記嫌気反応筒ｌを縦長とし、
攪拌器４を上記嫌気反応筒１内に設けその攪拌器４の回
転速度を適当にした場合に、上記嫌気反応筒１内に緩や
かな均一上昇流のみの汚泥沈澱部、即ちガス付着汚泥混
合液２１の部分と緩やかに回転する汚泥床２０とが明確
に別れて形成されることを実験的に見出した。

見蔦遣 第１図及び第２図は本発明の一実施例である嫌気バイオ
リアクターの概念図を示す。

図示例の嫌気反応筒ｌは縦長で、その内部にモータ４ａ
により駆動される攪拌器４が設けられる。

被処理原水としての流入水２を、原水用のポンプ３９に
より嫌気反応筒１の下端付近へ供給する０反応筒１内に
、原水の通水前に所定濃度の種汚泥として例えば下水消
化汚泥を投入し攪拌器４により緩やかに攪拌する。数時
間後に第１図の様にスラッジ・ブランケットが形成され
、反応筒１の内容は汚泥床２０とガス付着汚泥混合液２
１からなる汚泥沈澱部とに分かれる。

汚泥床２０の頂面の高さを、嫌気反応筒ｌの上部開口か
ら挿入される汚泥界面計（図示せず）で検出する。汚泥
床２０の高さが所定値以上であるときは、余剰汚泥引抜
き用のポンプ４ｏにより余剰汚泥７を外部へ取出してそ
の高さを調整する。

嫌気反応筒工の下端付近へ供給された原水、即ち流入水
２は上向流となって汚泥床２ｏの中を静かに上昇する。

このとき攪拌器４によって緩やかな攪拌をすれば、原水
は嫌気汚泥と接触し分解反応が促進される０分解反応の
進行に応じ１反応生成物であるガスがガス泡として一部
の嫌気汚泥に付着してガス付着汚泥２１ａを形成し、こ
れが上昇して汚泥沈澱部、即ち第１図のガス付着汚泥混
合液２１を構成する。しかし、汚泥沈澱部へ上昇したガ
ス付着汚泥２１ａのうちの大部分のものはガス泡から分
離され嫌気汚泥となって沈降し、汚泥床２ｏのスラッジ
拳ブランケットを維持する。

ガス泡から分離されずに浮上を続けるガス付着汚泥２１
ａはスカム３０となって嫌気反応筒１の最上部水面に浮
ぶ、このスカム３０は、反応筒ｌからの流出水の一部と
して落下口３１から垂直に自然落下し、スカム除去装置
３２の開口３３の中へ進入する。

反応筒流出水は、スカム除去装置３２の開口３３におけ
る水面に打ちつけられ、その衝撃により、反応筒流出水
中のガス付着汚泥２１ａ及び開口３３に浮ぶ先行スカム
３０からガス泡が分離される。ガス泡から解放された嫌
気汚泥は、本来の良好な沈降性を発揮してスカム除去装
置３２の下端部へ沈澱する。

かくして清浄な処理水３が得られ、スカム除去装置３２
の処理水出口３５から処理水３が流出する。

図示例ではスカム除去装置３２への入口である上記開口
３３を小さくし、スカム３ｏが常時この間口３３の水面
に浮んでいる様にしである。これは、上記反応筒流出水
の１回の自然落下だけではスカム３゜からのガス分離が
不十分である場合にも、スカム除去装置３２内の残留ス
カム３ｏを常に上記開口３３に浮べＬ記自然落下の衝撃
を反復してこれに加え十分なガス分離を行なうためであ
る。

本発明の重要な特徴として、スカム除去装置３２の下端
部へ沈澱した嫌気汚泥は、汚泥返送路３４を介し、好ま
しくは汚泥返送用のポンプ４１により嫌気反応筒１の汚
泥床２０へ戻される。こうして返送された嫌気汚泥が、
低濁度有機性排水の処理時にも安定した汚泥床２０を確
保する。

免豆立皇」 以上詳細に説明した如く、本発明によるスカム破砕形嫌
気バイオリアクターは、スカム落下口を有する嫌気反応
筒、Ｌ聞落下口からのスカムが落込む開口を有するスカ
ム除去装置、及び上記スカム除去装置の底部と上記嫌気
反応筒とを連通ずる汚泥返送路を備え、上記スカム除去
装置の開口に落下する時の衝撃によりスカムを破砕して
なる構成を用いるので次の効果を奏する。

（イ）従来不可能とされていた下水等の低濁度有機性排
水の嫌気性汚泥床法による処理が本発明のバイオリアク
ターを使えば可能になる。

（ロ）反応筒を縦長に設計できるので敷地を節約するこ
とができる。

（ハ）スラッジ・ブランケットの頂面を界面検出計で検
出できるから、余剰汚泥引抜操作の管理及びスラッジ・
ブランケットの高さの管理が容易である。

（ニ）嫌気性汚泥床法によるバイオリアクターであるか
ら反応筒内に嫌気性細菌を固定化するための担体が不要
であって経済的である。

（ホ）構造が簡単であって保守が容易である。

（へ）ｖＪ気を要しないから省資源的であり且つ省エネ
ルギー的である。

（ト）菌体収率の小さい嫌気汚泥による処理のため余剰
汚泥の量が非常に少ない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるスカム破砕形嫌気バイオリアクタ
ーの縦断面図、第２図はその平面図、第３Ａ図から第３
Ｅ図までは従来の嫌気性生物処理法の説明図、第４図及
び第５図は従来の嫌気性汚泥床法の説明図である。 水、　　４・・・攪拌器、　５．２４・・・沈澱槽、　
　６・・・返送汚泥、　　　７・・・余剰汚泥、　８・
・・濾床９・・・循環水、　１１・・・嫌気反応ゾーン
、　１２・・・沈澱ゾーン、　１３・・・ガス回収装置
、　１５・・・第１汚泥分離装置、　１６・・・細管、
　１７・・・外管、　２ｏ・・・汚泥床、　２１・・・
ガス付着汚泥混合液、　２２・・・ガス回収槽、　　３
０・・・スカム、　３１・・・落下口、３２・・・スカ
ム除去装置、　３３・・・開口、　３４・・・汚泥返送
路、　　３５・・・処理水取出口、　３９．４ｏ、４１
・・・ポンプ。 特許出願人　　　鹿島建設株式会社 特許出願代理人　　弁理士　　市東禮次部１・・・嫌気
反応筒、　？・・・流入水、　　３・・・処理３５メジ
ＪｌｌＬ＆出口 第２図 第３Ａ図 第３Ｅ図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）スカム落下口を有する嫌気反応筒、上記落下口か
   らのスカムが落込む開口を有するスカム除去装置、及び
   上記スカム除去装置の底部と上記嫌気反応筒とを連通す
   る汚泥返送路を備え、上記スカム除去装置の開口への落
   下時の衝撃によりスカムを破砕してなるスカム破砕形嫌
   気バイオリアクター。
2. （２）特許請求の範囲第１項記載の嫌気バイオリアクタ
   ーにおいて、上記嫌気反応筒を縦長とし、攪拌器を上記
   嫌気反応筒内に設けてなるスカム破砕形嫌気バイオリア
   クター。