JPS5895599A - 横長型嫌気性消化槽 - 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】 本発明は有機質汚水、汚泥、または板書ふん尿（以下汚
泥という。）の処理に用いられる横長型嫌気性消化槽（
以下消化槽という。）に胸するも−のである。

嫌気性面を用いて、汚泥中の有機物を分解し、メタン含
有ガス（以下メタンガスという。）と消化汚泥（処理済
汚泥）に変える（すなわちメタン発酵させる）嫌気性消
化（以下消化という。）は極めて少ないエネルギーを用
いて、多量のメタンガスができるので、省エネルギー見
地から注目されてきたが、次に述べる棟種の問題点を抱
えたままになっている。

すなわち、（１）消化湿度３５℃で約３０日の滞留時間
を要することから明らかなように、反応速度が遅く、そ
のため装置が大となシ、広大な土地と、多額の設備費を
必要とする。（り消化槽内部の攪拌が不充分で、デッド
スペース（＊期滞留部分）を生じ易く、そのため、消化
槽全体との容積効率を著しく下げている。

さて、第１図は、従来わが国で鏝も広く用いられたそろ
ばん上型の消化槽であって、そろばん型＃（１）の中に
、上下が開放された中空円筒（２）が立設されておシ、
プロワ−１３）によシ発生メタンガスが、槽上部のガス
部から吸引されて、前記中空円筒（！）内に送入放出さ
れ、エアリフトの原理で、汚泥が図の矢印の方向に循環
するエアリフト型ガス攪拌装置ｉｌを内蔵している。こ
の型式の消化槽は、汚物を運やかく浮上分散させ、スカ
ムの発生を抑制する効果があり、菖心が低く、塩１１Ｋ
対する安定性が＋ｉｉ６いが、中空円筒（２）の外線か
ら外方の図中ハツチングを施こしたＳ分の汚泥が長期滞
留する傾向があり、したがって、消化能力を著しく下げ
る欠陥がある。

次に、第２図は西ドイツにおいて広く用いられて、いる
卵梨１目化槽で、慮心が高く、地震に対する安全性に欠
けるが、卯桑槽（４）の外部に汚泥ポンプ＋ｉｌを設置
して、憧（４）のＦ部から汚泥を引抜き、櫂（４）の上
部で、Ｗｋ線方向（円周方向）に流入させ、槽内をｌＩ
！目しながら下降させることにより槽内の混合を行って
いる。この循環ポンプ攪拌方式では混合が比較的一様に
行われ、刷力消′４Ｒ腫も少ない。

しかしながら、これら両消化櫂とも、いわゆる完全混合
反応器（完全パツクミクス反応器ともいう。）Ｋ近似さ
せるために考見られた反応器である点で同じである。

メタン発酵反応を、１体を触媒になぞらえて化学反応速
度論的に収扱うと、一体を触媒に見立てた人感の自己触
媒反応と考えられる。（−［反応を終えると１体が分裂
してＩ［数個に殖え得る点と細胞内外の拡散などのため
、収扱いＦｉ板雑になる。） 自己触媒反応の場合、−大反応速度に達するまでは完全
混合型反応器を用い、それ以後は押し出し流れ型反応器
を用いると、反応器の容積を最小にできることは広く知
られており、メタン発酵の場合にも、当然当てはまるが
、菌と有機基質の一度一係が、どんな値のとき、発酵・
速度が最大にな、　るかＫついては、酵素反応の場合の
ように簡単に決められない。

上記事情Ｋかんがみ、本発明者らは、檜櫨の環境に対応
し得て、しかも、消化槽容積を有効利用できる方法につ
いて鋭意検討し、消化の前半は完全混合形を目指し、消
化の後半は、押し出し流れ型と考えられる消化器を植種
試作して、試験した結果、本発明の横長消化槽が優れた
性能を示すことを知り得て、本発明を完成したのである
。

すなわち、本発明の消化槽は、胴の要部の軸に直角な１
１′ｒ面（横断向）の杉が、長袖が鉛直方向の、だ円状
になった横１１横兼型中空筒状の胴と、両端板を持って
おシ、被処理汚ｔＦ！、（未消化汚泥とフィードバック
バック汚泥との混合物）が、七〇　−〜板またはその近
傍（以下上流側という。）から供給され、他端板または
その近傍（以下下流側という。）から、処Ｎ済み汚泥と
して収り出される。しかして、この中空筒状胴の中には
、外部ポンプ鯖撹拌装置とエアリフト型ガス攪拌装置が
、軸方向に、又互に、それぞれ２基以上、列設されてい
る。

ここで、外部ポンプ型攪拌装置というのは、汚泥を、中
空胴の外部から、この中空胴の軸に垂直な断面で胴譬板
にほぼ接縁方向に噴出させ、汚泥に腹回流を起こし混合
する攪拌装ｗ、をいい、消化槽外にポンプを設置して、
この旋回連妨を起こさせる。またエアリフト型攪拌装置
とは、前記中空筒状胴のほぼ中央部に、その水平断面が
く形（正方形を含む）またはだ円形（円を含む）の中空
筒を立致し、この筒内にメタンガスを吹き込み、いわゆ
るエアリフト作用で、中空筒内を汚泥を上昇させ、中空
部外で陸上させる攪拌装置のことをいい、消化槽外にブ
ロワ−が設置される。

これら２種類の攪拌装［は、攪拌の際のフローパターン
が相異なり、そのため、汚泥が上流側から下流側に移動
する際、比較的、むらなく混合が行われるが、その詳細
は実施例により具体的に説明する。

なお、胴のｍｌ１ｉｌｌｔだ円状にした理出の一つはこ
の形の場合、比較的少鉱の蛎力によシ一様な混合が可能
だからで、一般的には、助力の消費蓋が少ないことは、
攪拌が充分でないととＫつながるのであるが、本発明の
場合、嫌気性−と汚泥との密度差が少ないので、直の沈
降について留意する必要がほとんど無く、シたがって上
記外部ポンプ型およびエアリフト型攪拌装置は、胴断面
における混合が一様かつ充分に行われることを主目的と
しているのである。

′また、本発明においては、上記中空筒状胴の下部に、
２つ以上の汚泥取出部が軸方向に列設されているが、そ
の作用は、一つは、処理中の汚泥の一部を種汚泥として
、ＦＩｉ処理汚泥入口より上流にフィードバックするこ
とであるが、さらに、軸方向の混合を起こさせζ完全混
合型反応に近づけるためで、１−流で、押し出し流れ型
反応に近似させるためには、最下流の汚泥収出部を、処
理済汚泥収出口よシ遊亘上流に設ける必要がある。

汚泥収出口τ雄状に下方に突出したｔＶに゛すると、消
化槽下部に沈降した土？を汚泥と共に流出させることか
げ能で、流出した土砂は、沈降法などで適宜除去するこ
とができる。土砂分銀の必要がない、下流に設けた汚泥
取出部は錐状に下部に突出させる必要がないのはもち論
である。

また、本発明の消化槽を、製作−からみると、両端板は
それらの中心軸に直角な断面が全て円形の銭形のものが
加工費が少なくて済むので、だ円状胴の両端の端板との
継ぎ手部分は円筒にすることが望ましい。

さて、次に、本発明の横長型嫌気性消化槽を実施例によ
シ、さらＫＪ４体的に説明するが、第３ａ図は平面図、
第３ｂ図はその側面図、第４ａ図はに一１ｎ断面図、第
４１１図は？−１における断面図、第５図、第６図、第
７図、ｇ！ｊ８図、第９図はそれぞれ、第３ａ図のムー
ム、Ｂ−Ｂ、　Ｃ−０，Ｄ−Ｄ、Ｃｋ−ＧＫおけるフロ
ーパターンを示す説明図である。

消化＃（１り内に循環ポンプ型攪拌装置２セツ）　（６
ａ）、（６’ｔ＋）と、エアリフト型攪拌装置２−ｔ！
フット７１）、（７ｂ）とが交互に列設されている。（
木実施例では外部ポンプ型攬袢装電、エア！Ｊ７）９攪
拌装置をツレぞれ２セツト用いているが、３セット以上
になっても同じ効果を奏することができ、本発明はセッ
ト故により限定されない。） 次に、被処理汚泥の流れにしたがい、全工程を説明しな
がら、上記攪拌装置の講造についても言及する。

汚泥貯槽０４内の未消化汚泥は汚泥ポンプＱＩＫより引
き抜かれ、熱交換器（ＩＦ５に入る前に消化槽下部汚泥
収出部（１７ａχ　（１７ｂ）　　からそれぞれの循環
ポンプ（１８ａ）、（１８ｂ）のうち少なくも１基を用
いて引き抜かれた消化中汚泥（種汚泥）を混合され、被
処理汚泥を形成し、熱交換＃ｕ１１内でＳ媒によシ闇接
的に温度調整されて、約３６°〜３７℃゛になり、投入
管（１９ム）、（１９Ｂ；ｌから消化槽１ｌｌ）内に投
入される。

投入Ｖ　（１９Ａ）、（１９Ｂ）は第５図に示すように
ＷＩ４ａｍの横Ｔ＃面で、外壁のほぼｍ線に近い方向に
挿入され、同図に矢４」で示したような旋回流が生じる
。

この種の旋回流は第２図で示した卯型消化櫂の場合と同
じく旋回の中心に向うにしたがい、線速度が増加するの
が普通で、そのため共舞現象が防げて撹拌効果がＪ値い
。

ポンプ（１８ａ）、（１８ｂ）と投入管（１９ム）（１
９Ｂ）　　との組合せで外部ポンプ製攪拌装ｍ　（６Ｋ
）を形成する。（したがって投入管（１９ム）、（１９
Ｂ）　　は４に、処理汚泥入口であシ、同誇に、外部ポ
ンプ全撹拌装置１１１　（６ａ）の一部でるる。） 投入された被処理汚泥は旋回を行いながら第３ａＳ第４
ａ図で右方向に移動して、エアリフト型攪拌装置（７ａ
）の作用を受ける。

このエアリフト型攪拌装置はｖＪ４ａ−＋第４ｂ図に示
すように、胴ｔｉａ内に立設され、上下に回数された、
水平断面が胴の軸方向に長い灸四角の中空ｔ＆（２０ａ
）　　と、消化槽１ｉｔ）のガス部（２１Ａ）　　のガ
ス取出部（２１０）　　からメタンガスを引抜き、該中
空筒内に吹込むための妃’Ｖ　（２２ａ）　　およびプ
ロワ−（２３ａ）　　からなり、エアリフト作用により
、第６因で矢印に２９示し九ようなフローパターンを生
ずる。

狭処理汚泥は、第３１図、４４ａ図において、右に進ん
で、外部ポンプ攪拌装＋ｉｔ　（６ｂ）にかけられる。

この攪拌５に置は外部ポンプ攪拌装置（６ａ）の場合と
いくぶん異なり、汚泥取出部（１７ｂ）　　からボンフ
（１８ｂ）により引抜かれた汚泥の一部が、前述したよ
うに、熱交換器ＩＩＱの入口にフィードバックされる場
合があり、したがって、残部が投入管（２４Ａ）、（２
４Ｂ）によシ、第９図に示すように、胴体四の胴壁に対
し、はぼ接線方向に投入される。

無交換４偵へのフィードバックを止めると、引抜かれた
処理中汚泥が全量、この部分に使われることになる。

外部ポンプ１ｊ！、攪拌装置（６１））における断面ａ
−ａのフローパターンを第９図に示すが、第５図の場合
と相似である。

被処理汚泥は、ｆ、　３　ａ図、ＷＩＪ４ａ図において
さらに右に朴１して、ガス収出部（２１ｃ）　　からメ
タンガスを引抜き、プロワ−（２：Ｔｈ）　　により、
水平断面が消化槽の軸方向に長い長四角の中空筒（２０
ｂ）　　内でガスを噴出させるエアリフト型攪拌装置（
７））により混合される。この場合の７０−パターンは
第８図に矢４ｊで示すようで、エアリフト型攪拌装置（
７ａ）　（第６図）とほぼ同じ形である。

かくして、処理を終つ九汚泥（処理済汚泥）は敞後は処
理済汚泥出口−から取出され、必要生後処理Ｋかけられ
る。

なお、第４ａ図において、ハツチを施した部分−は、Ｉ
Ｊ１４σ坤の底部に設けた山形仕切シ壇で、胴壁、端板
近くの胴Ｏ匂のテーパ部（３１ａ）、（３１ｂ）と協力
して汚泥収出部（１７ａ）、（１７１ｓ）を胴１ａ内で
、）に凸出させ、沈降し７た土砂の落ち込みにより、そ
の収出しを容易にする。

上記のように、本実施例では、外部ポンプ型攪拌Ｍｆ（
６Ｎ）、（６ｂ）、エアリシト型攪拌装置（７ａ）、（
７ｂ）計４基の攪拌装置を使用しているが、このうち、
エアリフト型攪拌装ｆｉｔ　（７１））のみが、フィー
ドバック機構を有せず、押し出し流れ型反応器の作用を
なし、外部ポンプ型攪拌装置ｔ　（６す）は、ポンプ（
１８ｔ＋）　　によシライードバックしても、全量をＧ
−Ｇ位置での攪拌に用いても差支えないようになってい
る。換言すれば、外部ポンプ型攪拌装植（６ｂ）は、状
況によ秒、完全混合型と押し出し流れ型とに使い分けす
ることが可能である。

しかして、このような完全混合型反応器と押し出し流れ
型反応器を軸方向に列設する丸めには、軸に直角な新面
での最大径の約１．５倍以上の軸方向長さを必要とする
のである。

消化ｉ普の容量が大きくなって、制艮が最大径の３倍か
ら３０倍になると、外部ポンプ型攪拌装置（６ｂ）蔦エ
アリフト型攪拌装置ｆ　（７１１）の梨式のものを、さ
らに１４以上、交互列設の規則にしたがい、下流に増設
して、ト流に位置する攪拌装置の１基以上を押し出し反
応器として、その他を混合型に近似させるため上流にフ
ィードバックするものとする。

′外部ポンプ型ｆｌｌ拌装櫨とエアリフト型−押装置と
は、−ｈ記膚施例から明らかなように、クローバターン
が非常に異なるが、これらを交互に用いる理由は、もち
ろん、一様な攪拌、一様な混合を行わせ、一部のｔＩ′
Ｊ泥の短絡的通過、長期滞在を防ぐためであるが、さら
に仔細に述べると、外部ポンプ型攪拌券で起きた汚泥の
旋回流は周辺から、順次中央部へａＩ速されながら多重
するが、一方、中央部では、周辺部に比べて、軸方向へ
の′＄動速度が速くなり、その結巣滞留時間が不均一に
なり易い。エアリフト型攪拌装置の中空筒（２０４）、
（２０ｂ）　Ｋ１中央郡の汚泥流が衡突してこの傾向が
正まり、かつ、７０−パターンが変シ、滞留時間の均一
化が行われる。

上記説明によりすでに明白であるが、本発明の横長型皺
気性洞化桶は、ＪＡ瀘式であるため、重心が低くて、地
震、台風などに対する安全性が大で；完全混合型反応器
と押し出し型反応器を直列した反応器に近い４１！造で
あるから、単位容積あたりの消化量が大きく；外部ポン
プ型攪拌装置とエアリフト型攪拌装置を併用して、断面
がだ円状の消化槽で混合を行うので撹拌に昏する動力が
少なくて唐み；汚泥の滞留時禰が均一化する。

また、汚泥の液面面積が比較的小さいので、スカムの発
生が少女い。

さらに、汚泥収出部を下方に凸出した錐状にすれば、土
砂その他の沈降不純物を消化槽から賎出し易くなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来わか国で実施せられたそろばん玉型消化槽
の概略構造図、第２図は西ドイツで用いられている押型
消化槽の概念図である。 第３ａ図は本発明実施例の構造を示す平面図、第３℃図
はその右側面図、第４ａ図はそのＪＥ−ＩＣ断面図、第
４ｂ図はその１！Ｉ　−Ｆ　Ｋおける断面図、第５、第
６、第７、第８、第９図は、それぞれムーム、Ｂ−Ｂ、
Ｏ−ｃ、Ｄ−Ｄ、　Ｇ−ＧＫおける７０−パターンを示
す説明図である。 ｉｌｌ・・・そろばん型消化槽、（４）・・・卯型消化
槽、（６ａλ（６ｂ）・・・外部ポンプ型埼拌装置Ｌ　
　（７ａ）、（７ｂ）・・・エアリフト梨攪拌装置、Ｉ
ｌｌ！・・・横長型消化り、（１７ａ）、（１７ｂ）・
・・汚泥取出部、（１９Ａ）、（１９Ｂ）　・・・汚泥
投入管、（２０ａ）、（２０ｂ）・・・中空筒、（２４
Ａ）、＜２４Ｂ）・・・汚泥投入管、−・・・処理済汚
泥収出口。 手続補正書自発 事件の表示　待願ｊｅ　５６−１９２４８９号発明の名
称　横長型嫌気性消化槽 補正をする者 事１９との関係　　　　特許出願人 住所（居所）　大阪市七区堂島派１丁目３番２３号氏名
格称）　株式会社田熊総合研究所 代　　理　　人 日付　昭和　　年　　月　　日 補正の対象　　明細書、発明の詳細な説明の欄、１、明
細書、第３頁第４行目「そろばん型」とあるを、「そろ
ばん上型」と補正します。 ２、明細書、第５頁第１３行目〜１４行目「未消化汚泥
とフィードバックパック」とあるを、「未消化汚泥と７
４−ドパツク」と補正します。 ３、明細書、第１５頁第９行目「そろばん型消化槽」と
あるを「そろばん玉型消化槽」と補正します。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　被処理汚泥の流れに基づき上流から下流へ、外部ポ
   ンプ型攪拌装置とエアリフト型撹拌装電とが、この順序
   で、交互に、軸方向に１それぞれ２基以上列投され、胴
   下部の適宜の位置に、２つ以上の汚泥収出部が設けられ
   た、要部断面がだ円状の横置横長中空筒状の胴と、その
   両端板と、上流側端板またはその近傍に設けられた被処
   理汚泥の入口と下流側端板またはその近傍に設けらｎ、
   之匙理後汚泥の出口とを有し、上記汚泥敗出韻から収り
   出した汚泥を、その含有する土壺を分離した後、または
   分離しないで、入口より上流の適宜の位置にフィードバ
   ックし、未消化汚泥と混合して、前記被処理汚泥を形成
   させるようになったことを特徴とする横長型嫌気性消化
   槽。 ２　横置横長中空筒状の胴の軸に直角なＴｈ１ｌが、肉
   噛板近くで円形、その他の部分でだ円状である特ｔｆｌ
   ＩＩ求の範囲第１項記載の横長型嫌気性消化槽。