JPH0579399B2 - - Google Patents

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JPH0579399B2
JPH0579399B2 JP59192372A JP19237284A JPH0579399B2 JP H0579399 B2 JPH0579399 B2 JP H0579399B2 JP 59192372 A JP59192372 A JP 59192372A JP 19237284 A JP19237284 A JP 19237284A JP H0579399 B2 JPH0579399 B2 JP H0579399B2
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JP
Japan
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reaction vessel
partition wall
inner cylinder
gas
wastewater
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JP59192372A
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English (en)
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JPS6171891A (ja
Inventor
Chiaki Niwa
Mitsuo Mori
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Shimizu Construction Co Ltd
Original Assignee
Shimizu Construction Co Ltd
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Publication date
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/30Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/10Biological treatment of water, waste water, or sewage

Landscapes

  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
  • Biological Treatment Of Waste Water (AREA)
  • Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)
  • Treatment Of Sludge (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、微生物を利用して有価物を製造
し、汚濁物を浄化するバイオリアクタに係り、特
に微生物担体を流動状態で反応に供する流動床型
バイオリアクタに関する。
〔従来の技術〕
従来の流動床型バイオリアクタとしては、例え
ば第3図に示すようなものが知られている。この
バイオリアクタ1は、円筒状の反応容器2の逆円
錐状の底部3から液体または気体を噴出し、容器
2の底部3近傍から中部にかけてただよつている
微生物担体4…を流動状態とし、微生物担体4…
に固着、付着もしくは包含されている微生物で、
反応容器2内の廃水5を生物処理し、処理された
廃水5を反応容器2の上部の越流堰6から越流管
6′を通し流出するように構成されている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、このようなバイオリアクタ1に
あつては、処理水は反応容器2の上端部の越流堰
6より上澄みを流出するようにしているので、微
生物担体4…を処理水から分離せねばならない。
この担体4…の分離は、通常コストの点から重力
沈降分離で行われている。このため、担体4…は
必然的に水よりも十分重い砂、ケイソウ土などを
用いざるを得ない。ところが、重い担体4…を使
用すると、比重が大きいのでこれを流動化させる
ためのエネルギーが多く必要となり、よつて担体
量が制限されることになる。このため、担体4…
の充填量は反応容器2の実質反応容積のわずか3
〜20%程度であり、流動展開状態で反応容積の50
〜60%が上限となる。したがつて、担体4…に保
持される微生物量も制限され、例えば糖廃液を対
象廃水とするメタン醗酵では40000ppmが限度で
あつた。
また、別途に担体分離のための沈殿槽を設ける
場合もあるが、その場合は新たに沈殿槽が必要の
上、沈殿槽で分離するためには微生物付着状態で
水より重い担体が必要であり、装置全体に流動展
開するためには大きなエネルギーが必要となる。
一方、バイオリアクタにあつては、反応速度は
微生物量に比例し、微生物量が多ければ反応速度
が高くなり、滞留時間が減少し、装置のコンパク
ト化が図れることが知られている。
よつて、従来の流動床型のバイオリアクタ1で
は、反応容器2の単位容積当りの処理効率が悪
く、高効率の処理が行えず、装置の小型化を図る
ことも困難であるなどの問題点があつた。
〔問題点を解決するための手段〕
そこで、この発明では、反応容器本体内部に、
該反応容器本体より小径に形成され上端が貯留液
面より上方に突出し下端が反応容器本体底部に近
接した中筒体を設け、被処理廃水を受け入れるた
めの廃水受入口を該中筒体内部に設ける一方、処
理廃水を取り出すための廃水排出口を該中筒体外
部に設け、かつ前記反応容器本体底部に気体を散
気する噴出し手段を配するとともに、前記中筒体
内の中央部の下半部にこの中筒体とは一定間隔を
隔て、前記噴出し手段から散気された気体を上方
に導く内筒部が前記反応容器本体底部との間に一
定間隔を隔てて設けられ、該内筒部の略鉛直上方
に、前記中筒体の内側の、中筒体内部を上下方向
に略2分する位置に、前記中筒体と一定の間隙を
開けて、前記内筒部により上方に導かれてきた気
体の上昇を遮るとともに該気体を内筒部の外方に
導く笠状の隔壁を、その頂部を上方に向けて配置
させて設け、前記内筒部上端周縁と前記隔壁下端
周縁との間を前記液体より比重の大きな重量微生
物担体を下方に沈降させて流動させる導出領域と
し、前記隔壁下端周縁と前記中筒体との間を前記
内筒部の外方へ導かれた気体を上方へ導いて、前
記液体より比重の小さな軽量微生物担体を前記隔
壁の上側で流動させる噴き上げ領域とすることに
より、上記問題点を解決するようにした。
〔実施例〕
第1図はこの発明の流動床型バイオリアクタの
一例を示すもので、図中符号11は反応容器本体
である。この反応容器本体11は、円筒状の外筒
部11aとこれに連接された逆円錐状の底部11
bとから構成されている。この反応容器本体11
内には上記外筒部11aに対して同軸状に円筒状
の中間筒部(中筒体)12が設けられ、この中間
筒部(中筒体)12は外筒部11aとの間に所定
の間隔が保たれている。また、この中間筒部12
の内側の略中央部には、笠状の隔壁13が設けら
れている。この隔壁13は、中間筒部12内部の
空間を上下方向にそのほぼ中央で二分するように
配され、かつその笠の上部に相当する部分が上方
に来るように配置されている。そして、この隔壁
13は、この隔壁13と中間筒部12との間で流
体が流通可能な所定の間隔を保つて配設されてい
る。また、隔壁13の上方には、橿鉢状の循環板
14が設けられている。この循環板14はその底
部に当る部分が取り除かれて欠落しており、液体
の流通が可能となつている。また、循環板14は
中間筒部12とやはり所定の間隔をあけて配置さ
れている。さらに、隔壁13の鉛直下方、すなわ
ち中間筒部12の下半部には、やや小径の円筒体
からなる内筒部15が、中間筒部12とは一定間
隔を隔てて設けられている。この内筒部15の下
端部は、中間筒部12の下端部よりもさらに下方
の、反応容器本体11の底部11bと一定の間隔
を隔てた位置にまで延びており、かつ末広状に拡
径されている。この内筒部15の下方には散気部
材16が設けられている。この散気部材16に
は、反応容器本体11の底部11bの中央部を貫
通してブロア17から弁18を経て延びる散気管
(噴出し手段)19が接続されている。
また、反応容器本体11の上端部には、本体1
1を気密的に覆う蓋部20が設けられている。こ
の蓋部20には、発生ガス排出管21と循環ガス
管22とが接続さているとともに、上記中間筒部
12の上端部が気密的に連接されている。また、
蓋部20の一部は越流堰(廃水排出口)23を構
成しており、越流堰23には弁24を介して排水
管25が接続されている。さらに、蓋部20に
は、この蓋部20を貫通して中間筒部12内に被
処理水を導入する流入管(廃水受入口)26が取
り付けられている。また、上記発生ガス排出管2
1は弁27を介してガス貯槽28に接続され、循
環ガス管22は弁29を経てブロア17に接続さ
れるとともに弁30を経て散気管19に接続され
ている。
次に、このようなバイオリアクタの運転方法に
ついて、糖廃液を例にとつて説明する。
反応容器本体11内に、まず糖廃液が流入管2
6から供給される。このとき、流入管26は中間
筒部12内部に開口しているので、糖廃液はこの
中間筒部12内に供給される。反応容器本体11
内には重量微生物担体と軽量微生物担体とが充填
されている。重量微生物担体は、中間筒部12内
の隔壁13の下方に置かれ、軽量微生物担体は同
じく上方に置かれる。重量微生物担体と軽量微生
物担体とは容量比で3:2の比率とされ、反応容
器本体11の実質反応容積の40%相当量が充填さ
れる。軽量微生物担体としては、水より比重の小
さいプラスチツク粒子、内部に気泡あるいは細孔
を有する軽石などの天然鉱物粒子、発泡プラスチ
ツク粒子、その他天然または人口の使用状態で水
より軽い粒子に、目的とする生物処理に応じた種
類の微生物を固着、付着もしくは包含したものが
使用され、その粒径0.1〜10mm程度とされ、使用
状態での比重が0.90〜0.97程度のものが好適であ
る。また、重量微生物担体としては、比重が水よ
り大きい、例えば砂、活性炭、ケイソウ土、リン
鉱石、コークス、ゼオライト、プラスチツクなど
の粒子、発泡プラスチツク粒子、内部に気泡、細
孔を有する天然鉱物粒子などが使用され、その粒
径が0.1〜1mm程度の粒子に同様に微生物を固着、
付着若しくは包含したものが使用され、使用状態
での比重が1.05〜1.20程度のものが好適に使用さ
れる。そして、比重の大きい重量微生物担体のも
のほど小径の粒子が、また比重の小さな軽量微生
物担体のものほど小径の粒子を使用することが望
ましい。
ついで、ブロア17を作動させて散気部材16
より気体を散気して、容器本体11内の各担体を
流動化させ、循環させる。かくして、各担体に保
持された微生物の働きにより糖廃液中の糖が酸醗
酵およびメタン醗酵されメタンガス(CH4)と二
酸化炭素(CO2)が生成すると同時に糖廃液が浄
化される。
ここで、散気により内筒部15下方にある重量
微生物担体は内筒部15内を上昇してゆき、隔壁
13によつて上昇が遮られて、隔壁13に沿つて
外方に流れ、上昇のエネルギーを失つて内筒部1
5の上端周縁と隔壁13下端周縁との間の導出領
域から下方に沈降し底部11bに戻り、ここで再
び散気され、同様に循環する。(第1図中実線矢
印参照)。一方、散気気体は隔壁13の底面から
外側に流れ、隔壁13下端周縁と中間筒部12と
の間の噴き上げ領域から隔壁13の上側に上昇し
て、中間筒部12の内側に沿つて循環板14の外
側を上昇し、水面より逃げる(第1図中破線矢印
参照)。この気体の流れに伴われて、軽量微生物
担体は、循環板14の外側を上昇し、ついで循環
板14の内側を流下し、循環板14の周囲を循環
する。
生物反応によつて発生したメタンガスおよび二
酸化炭素は、その一部が発生ガス排出管21から
引き抜かれ、ガス貯槽28に貯えられ、残部は循
環ガス管22を経てブロア順に送られ、散気用気
体として循環使用される。
また、浄化された処理糖廃液は、中間筒部12
と外筒部11aとの間をゆつくりと上昇し、越流
堰23から流出し、排水管25を経て、次の高次
処理工程に送られる。
このような流動床型バイオリアクタによれば、
隔壁13で反応領域を上下方向に2分し、その上
方に軽量微生物担体を、その下方に重量微生物担
体をそれぞれ配して気体の散気により流動させる
ようにしたので、全体として微生物担体量が実質
反応容積の40〜50%程度まで多くなり、微生物量
も大きくすることができ、例えばこの例の糖廃液
のメタン醗酵のように60000〜80000ppmまで増加
させうる。したがつて、処理効率が大幅に高めら
れ、装置の小型化を図ることができる。また、微
生物担体の流動化のためのエネルギーは、従来の
重量微生物担体を流動化させるエネルギーと同じ
でよく、エネルギー効率もよくなる。さらに、軽
量微生物担体を用い、これを反応容器本体11の
上部領域で流動化しているにもかかわらず、中間
筒部12及び隔壁13の存在によつて軽量微生物
担体の流出が全くない。また、重量微生物担体も
中間筒部12内部に設けられ、かつ散気部材16
により上昇流が中間筒部12の中央部に生ずるた
め、この重量微生物担体も中間筒部12の外部に
漏れ出ることがなく、しかも処理廃水の取り出し
が中間筒部12の外部にてなされるので、ここで
の微生物担体の完全分離が可能である。また、隔
壁13により、軽量微生物担体と重量微生物担体
との双方についてもこれらが常時ほぼ完全に分離
した状態に保たれ、常に所期の機能が発揮され
る。
第2図はこの発明のバイオリアクタの他の例を
示すもので、第1図に示した例と同一構成部分に
は同一符号を付してその説明を省略する。この例
の流動床型バイオリアクタは、微生物担体の流動
化に処理液を用いるようにしたものである。隔壁
13の上方には、処理液を吸引する吸液管31が
開口しており、この吸液管31は蓋部20を貫通
し、弁32を経て送液ポンプ33に接続されてい
る。送液ポンプ33で圧送された処理液の一部は
吹出管34、弁35、を経て、本体11の底部1
1bに開口している吹出口(噴出し手段)36か
ら吹き出され、残部は弁37、散水管38を経
て、水面上に設けられた散水部材39に送られ、
散水される。軽量微生物担体は主としてこの散水
部材39からの散水によつて流動化され、隔壁1
3の上方の領域で循環する。軽量微生物担体に
は、より軽量のものが好ましい。
〔発明の効果〕
以上説明したように、この発明の流動床型バイ
オリアクタは、反応容器本体内部に中筒体を設
け、この中筒体内部を隔壁で上下方向に二分し、
この隔壁の上方の領域に軽量微生物担体を、下方
の領域に重量微生物担体を配して流動させるよう
にしたものであるので、従来と同一の流動化エネ
ルギーで、微生物担体量を実質反応容器容積の40
〜50%にまで増加させることができ、微生物保持
量を従来の1.5〜2倍程度にまで多くでき、よつ
て反応の容積効率を30〜50%程度改善することが
できる。また、中筒体および噴出し手段の作用に
より軽量微生物担体および重量微生物担体の双方
が常に中筒体内で流動するものとなり、微生物担
体の流出がなく、微生物担体と処理水との完全分
離が可能である。しかも、隔壁により軽量微生物
担体と重量微生物担体との分離もほぼ完全になさ
れるため、全流動型であるにも拘わらず常に所期
の高い機能を発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図は、いずれもこの発明の流
動床型バイオリアクタの例を示す概略構成図、第
3図は従来の流動床型バイオリアクタを示す概略
構成図である。 11……反応容器本体、11a……外筒部、1
1b……底部、12……中間筒部(中筒体)、1
3……隔壁、16……散気部材(噴出し手段)、
17……ブロア、19……散気管、20……蓋
部、22……循環ガス管、31……吸液管、33
……送液ポンプ、34……吹出管、36……吹出
口(噴出し手段)、39……散水部材。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 反応容器本体内部に、該反応容器本体より小
    径に形成され上端が貯留液面より上方に突出し下
    端が反応容器本体底部に近接した中筒体を設け、
    被処理廃水を受け入れるための廃水受入口を該中
    筒体内部に設ける一方、処理廃水を取り出すため
    の廃水排出口を該中筒体外部に設け、かつ前記反
    応容器本体底部に気体を散気する噴出し手段を配
    するとともに、前記中筒体内の中央部の下半部に
    この中筒体とは一定間隔を隔て、前記噴出し手段
    から散気された気体を上方に導く内筒部が前記反
    応容器本体底部との間に一定間隔を隔てて設けら
    れ、該内筒部の略鉛直上方に、前記中筒体の内側
    の中筒体内部を上下方向に略2分する位置に、前
    記中筒体と一定の間隙を開けて、前記内筒部によ
    り上方に導かれてきた気体の上昇を遮るとともに
    該気体を内筒部の外方に導く笠状の隔壁を、その
    頂部を上方に向けて配置させて設け、前記内筒部
    上端周縁と前記隔壁下端周縁との間を前記液体よ
    り比重の大きな重量微生物担体を下方に沈降させ
    て流動させる導出領域とし、前記隔壁下端周縁と
    前記中筒体との間を前記内筒部の外方へ導かれた
    気体を上方へ導いて、前記液体より比重の小さな
    軽量微生物担体を前記隔壁の上側で流動させる噴
    き上げ領域としたとを特徴とする流動床型バイオ
    リアクタ。
JP59192372A 1984-09-13 1984-09-13 流動床型バイオリアクタ Granted JPS6171891A (ja)

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