JPS63252595A - 好気性生物処理方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、有機性廃水の処理、バイオテクノロジーにお
ける各種の液媒の処理等における好気性生物処理方法に
関し、より詳しくは、被処理水に効率よく酸素を供給し
て好気性生物処理しつつ被処理水の表面に浮トしたスカ
ムを処理する方法に関する。

（従来の技術） 有機性汚濁物質を含む廃水（有機性廃水）等の被処理水
を好気性生物処理する場合には、被処理水金体に対して
できる限り均一にかつ高濃度で酸素を溶解させる必要が
ある。酸素の供給が不十分であったり、不均一である場
合には、好気性生物処理が円滑に実施できないとともに
、目的としない嫌気性生物が増殖する等の不都合が生ず
る。

従来、被処理水に対して酸素等の気体を供給する方法（
散気方法）としては、散気管を使用する方法、機械曝気
法、気泡噴射法、水中エジェクター法等各種の方法が知
られているが、酸素等の溶解効率が低かったり、均一な
散気ができない等の問題点があった。

一方、有機性廃水を生物処理する場合、生物処理のスタ
ートアップ時や、負荷が急激に変動した時などに、一般
にバイオサーファクタント現象と呼ばれる粘性が高く内
部に大きな気泡を抱込んだ膜状物からなる含気スカムが
生成することがある。殊に高濃度の有機性汚濁物質を含
む食品丁場廃水、製薬丁場廃水、染色工場廃水等で発現
する場合が多い。この含気スカムは被処理水の表面に浮
トするが、まだ十分生物処理を作用を受けていないため
放置すると腐敗し、悪臭を放ち、生物処理槽内の水質も
極端に低下する。また、スカム内へは酸素が供給され難
いので、スカム内では嫌気性細菌も増殖し、好気性菌と
嫌気性菌が混在した極めて粘着性を帯びた処理しにくい
ものになる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来、このようなスカムが生成した場合には、スカムを
生物処理槽の被処理水表面から収集し、燃焼等により別
途処理していたが、この処理は容易ではなかった。

本発明の目的は、かかるスカムが生成しても、これを生
物処理工程内で効率よく処理することのできる好気性生
物処理方法を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

すなわち、本発明の好気性生物処理方法は、気体と液体
とを混在状態でノズルから噴出させる噴流発生機と、ノ
ズルから噴出した気泡含有流を周辺水と混合して放出口
から放出する管状の整流器とを有してなる気液混合装置
であって、該噴流発生機は液体入口、気体入口、外部ノ
ズルおよび内部ノズルを有し、液体入口は内部ノズルを
介して噴流発生機の内部と連通してあり、該整流器はそ
の入口から放出口へ向け少なくとも途中まで内径が減少
するような管形状を有し、外部ノズルと整流器とがほぼ
同軸状で外部ノズルの先端が整流器の入口の近傍に位置
するよう配置されてなる気液混合装置を水槽内に配設し
、該気液混合装置から気泡含有流を放出して水槽内の被
処理水を好気性生物処理するに際し、水槽内の被処理水
の表面に浮トしたスカムを集め、このスカムを被処理水
とともに噴流発生機に供給し、酸素を含む気体と混合し
、気泡含有流として微細化して水槽内へ循環させて水槽
内の被処理水を好気性生物処理する方法である。

なお、本発明にいう好気性生物処理とは、好気性の菌を
利用した被処理水中の有機物質の分解を目的とした処理
をいう。

（発明を実施するための好適な態様） 先ず、本発明に用いる気液混合装置を図面を参照しつつ
説明する。第１図および第２図は、気液混合装置の一例
を示す模式断面図であり、第１図は整流器が単一の管か
らなるものを、第２図は二重管からなるものを図示して
いる。

この気液混合装置は、噴流発生器１と整流器２とから構
成される。噴流発生器１は、液体入口３、気体入口４、
内部ノズル５および外部ノズル６を有しており、液体入
口３は内部ノズル５を介して噴流発生機の内部と連通し
ている。

各ノズル５．６は、細い直管状であってもよいが、ノズ
ルの先端側が細くなるように口径が連続的に変化してい
るものであることが好ましい。また、図においては、内
部ノズル５と外部ノズル６は、向きを揃え一直線状に配
置されているが、必ずしもこのように配置する必要はな
く、各ノズルが、例えば１２０度の角度をもフて配置さ
れていてもよい。

整流器２は両端が開口した管からなり、入ロアが最も内
径が大きくなっており、人ロアから放出口８にむけて少
なくとも途中まで連続的に内径が減少している。すなわ
ち、入ロアから放出口８まで連続的に内径が減少してい
てもよく、また、途中まで連続的に内径が減少している
ものでもよい。この場合、途中まで連続的に内径が減少
していればその先は直管状であっても、逆に先が再び内
径の大きくなる傾向にあってもよい。入ロアから連続的
に内径が減少している部分の長さは、管状整流器の全長
しのｌ／４以上であることが好ましく、　ｌ／２〜１／
３程度であることがより好ましい。

この気液混合装置において、噴流発生器１の外部ノズル
３の内径Ａとし、整流器２の最も内径の小さい部分の内
径をＢとしたとき、Ａ／Ｂは０．１〜０．５の範囲にあ
ることが好ましく、かつ整流器２の全長しは、外部ノズ
ルの内径Ａに対して２０Ａ〜１００Ａの範囲にあること
が好ましい。

Ａ／Ｂの値が０．１未満の場合には、放出１１８から放
出される気泡含有流の流速が遅くなり、周辺水の吸引力
が弱まるため気泡分散効果がなくなり、気泡の径が大き
くなりやすい。また、　０，５を超える場合には、整流
器２内部での渦流が増加し、気泡同上の衝突が起り気泡
が大きくなりやすい。

全長りが２０Ａ未満の場合には、気泡を周辺水と混合分
散してして含泡を防止するとともに、溶存酸素の局部的
なピークをなくして酸素の溶解効率を高めるという整流
器２の役割が十分発揮できなくなる。また、Ｌが１０Ｏ
Ａを越え必要以Ｅに長くなると、再度含泡や破砕された
スカムの再凝集が生じやすくなり、かつ放出口８から放
出される気泡含有流の流速が低Ｙする。

また、整流器２は、入ロアから放出口８にむけて少なく
とも途中まで連続的に内径が減少するような管形状を有
していることが極めて重要であり、この形状により、気
泡含有流の液体／気体の混合比を１７２〜１／３にまで
高めても含泡を生ずることなく、気泡の微細化状態を保
つことができる。通常、先細り部分（内径漸減部分）は
、全長しに対して　１７２〜１／４、好ましくは　ｌ／
２〜１／３であり、整流器２の入ロアの内径は、放出口
８の内径Ｂの１．４〜４．０倍程度であることが好まし
い。

噴流発生機１と整流器２との位置関係は、外部ノズル６
と整流器２とがほぼ同軸上に位置し、外部ノズルの先端
が整流器の人ロアの近傍に位置するよう配置される。外
部ノズルの先端が整流器の内部の奥の方まで挿入される
必要はなく、外部ノズルから噴射された気泡含有流がも
れなく整流器によって受は入れられる状態にあればよい
。極端な場合には、外部ノズルの先端が整流器の入ロア
よりやや外側に位置してもよいが、通常は整流器の入［
コアよりやや整流器の内部側に位置するように配置され
るのが適当である。

第２図は、気液混合装置の他の例を示す模式断面図であ
り、管状の整流器２が、内管９を内蔵する二重管状の形
状を有したものである。この場合、整流器本体（外管）
２は上述の形状のものであり、内管９についても外管２
と同様な形状の両端が開口した管からなっている。外管
２と内管９とはほぼ同軸に配置され、かつ外管の入ロア
と内管の入口ＩＯとは、図示されるようにほぼ揃って位
置する。また、内管の最も内径の小さい部分の内径をＣ
としたとき、Ｃ／Ｂが０．５〜０．７５で、内管９の全
長ビが整流器本体の全長りより短く、かつＡの１０〜５
０倍であることが好ましい。このような二重管構造の整
流器を用いると第１図に示したものと比べると、気泡含
有流の噴出距離をさらに遠くまで延ばせる利点がある。

これらの気液混合装置は、微細な気泡を含泡を生ずるこ
となく被処理水に対して大量かつ均一に供給できるので
酸素の溶解効率を極めて高くすることができ、また噴出
ノズルにおける水／空気の容積比をＩ／２ないし１７３
程度まで高めても水中への気泡の分散性が低丁しないと
いう特長を有している。

本発明の方法は、Ｅ記の気液混合装置を使用して、被処
理水に効率よく酸素を供給して好気性生物処理を実施す
るとともに、生物処理槽の被処理水表面に浮ヒしたスカ
ムを収集し、このスカムを被処理水とともにこの気液混
合装置に供給する。

すなわち、スカムを被処理水とともに酸素を含む気体と
強制的に混合すると同時に、高い剪断力によって、微生
物、有機汚濁物質および粗大気泡が混合してなるスカム
および被処理水中の有機汚濁物質を微細なフロック状に
破砕し、気泡含有流に乗せて処理槽のできるだけ広範囲
に分散させ、かつ被処理水中での滞在時間を長くして好
気性生物処理を行なうものである。

本発明の方法を実施する場合、噴流発生器１には、気体
としては酸素を含む気体、例えば空気や酸素富加空気を
供給して気泡含有流が形成されるが、液体（スカムを含
む被処理水）／気体の混合比を容積比で１７２ないし１
７３程度の範囲にして実施すると微細な気泡を処理槽内
に大量に散気できるので好ましい。

また、本発明の方法においては、気液混合装置へ供給す
る液体として被処理水と被処理水表面に浮ヒしたスカム
の混合液を用いる。被処理水は、処理槽内のものを循環
させて用いてもよいし、処理槽へ供給する原液を使用し
てもよい。もちろん、被処理水を清浄な用水で希釈した
ものを供給してもよい。しかし、水槽内の被処理水を循
環させて気液混合装置に供給すると、水槽内の好気性生
物が凝集して形成されたフロックが、気液混合装置内で
微細化されて水槽内へ戻されるので、生物処理がより効
率的に実施でき好ましい。

生物処理槽の被処理水表面に浮トしたスカムは粗大な気
泡によりかなり大きな浮力を有しているので５このスカ
ムを収集し、被処理水とともに気液混合装置に供給しよ
うとしてもポンプへ噛み込まない場合がある。このよう
な場合には、粗大気泡を破砕するか、浮力に打ち勝つ圧
力を加えて被処理水中に押し込み、ポンプ等により気液
混合装置に送り込めばよい。

スカムの粗大気泡を破壊し、被処理水中に押し込むため
に機械的剪断力を加える方法としては、■ウォータージ
ェット法（スプレーガン等を用いる） ■エアージェット法（エアージェットノズルを用いる） ■叩打法（羽根やプレートを用いる） ■撹拌法（撹拌機を用いる） ■ニーダー法（スクリュータイプのニーダ−を用いる） ■破砕法（水面上で回転する羽根車を用いる）等の方法
が使用できる。

また、このようにしてスカムの粗大気泡を破壊した後、
気液混合装置に供給する前に、パイプ内に邪魔板や流れ
方向変換のためのガイドブレートを設けたいわゆるスタ
ティックミキサーにより被処理水と混合すれば、スカム
中の気泡はより細分化することができる。

本発明の方法により、スカムを被処理水とともに気液混
合装置に供給し、酸素を含む気体と混合し、微細なフロ
ック状に破砕されたスカムを気泡含有流に乗せて処理槽
のできるだけ広範囲に分散させることにより、以下のよ
うな生物処理が進行する。

（１）生物処理適性を有するスカム中の微生物が気液混
合装置に供給されることにより、可能な限り微分化され
その個数も多くなるため、汚濁物質、溶存酸素との接触
機会、接触面積が増大するため生物処理の効率が高くな
る。

（２）汚濁成分としては、原水の有機性廃水に含まれて
いる成分以外に生物処理槽で処理された成分があり、し
かもスカムとなって被処理水表面に浮遊している間に一
部嫌気性の傾向となったものもあり、これらが全て微分
化され、個数も多くなるため、微生物、溶存酸素との接
触機会、接触面積が増大するため生物処理効率が高くな
る。

なお、本発明の好気性生物処理方法においても、水槽内
を生物処理に好適な環境とするために、ｐＨ調整、温度
調整、毒物の除去、過剰油脂分の除去、栄養剤の添加な
ど従来公知の各種の操作を適宜実施するのがよい。

本発明の方法は、食品、化学薬品、鉄鋼、油脂り業等に
おける工業廃水、ビル、学校、病院等から排出される産
業廃水、都市や農村から排出される所謂下水道などの天
然もしくは人工の有機化合物を含む有機性廃水の処理に
用いられるばかりでなく、バイオテクノロジーにおける
各種の液媒の処理等における好気性生物処理に適用する
ことができる。

〔発明の効果〕

本発明の方法によれば、被処理水の表面上に浮上したス
カムを燃焼等により別途処理する必要がなくなる。また
、生物処理槽内への散気が極めて効率よくでき、かつ被
処理水中の好気性生物のフロックも微分化されるのでス
カムの発生も減り、スカムの処理機会も実質的に低減さ
れる。

〔実施例〕

以下、本発明の有機性廃水の処理方法を実施例に従いよ
り具体的に説明する。

実施例１ 第４図に概要を示した廃水処理設備に依り、牛乳、果実
ジュース、コーヒー牛乳の洗ビン排水を処理した。この
有機性廃水のＢＯＤは８００〜１４００ｐｐｍ　、　Ｓ
Ｓは６６〜１９０ｐｐｎ＋の範囲で激しく変動していた
。

生物処理槽１２は、有効水深６２００１１１１、長さ１
２．５ｍ、幅２．２ｍの水槽であり、その底部には第１
図に示した構造の気液混合装置１６を設置した。この気
液混合装置１３は、噴流発生機のノズルの内径が５０ｍ
ｍ、整流器の全長２０００ｍｍ、直管部の長さ１０００
ｍｍ、入口内径２４０ｍｍ、放出口内径１００ｍ謬の寸
法のものであった。気液混合装置１３に、液体として水
槽１２内の被処理水を取水口２４から取水し、吐出水喧
０．７ゴ／分、圧力２．１Ｋｇ／ｃばＧでポンプ１７に
より給水し、気体として空気を気体供給ライン２２によ
り１．４Ｎｒｒ？／分の割合で供給して、気泡含有流を
連続して放出した。含泡による気泡の逃散は殆んど無く
、微細な気泡の水槽内への良好な分散が観測された。

この生物処理槽１２で気泡含有流を流して生物処理を継
続したところ、６時間後には、被処理水表面にはかなり
の量の粗大なスカムが浮上した。そこで、スカムスキー
マ−１４を作動させて被処理水表面のスカムをスカムト
レイ１５に収集し、これをスカム圧送ポンプ１２を経て
、被処理水に１：１　＜重量比）の割合で混合して気液
混合装置１２に供給して生物処理を継続したところ、　
１．５時間後には被処理水表面のスカムは完全に消失し
、更に６時間後には生物処理槽１２内の有機性廃水のＲ
ＯＤは１９ｐｐｍまで低下し、極めて良質の処理水が得
られた。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、本発明の方法に用いる気液混合
装置の例を示す断面図であり、第３図は、本発明の方法
を実施するための生物処理槽の模式断面図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）気体と液体とを混在状態でノズルから噴出させる噴
   流発生機と、ノズルから噴出した気泡含有流を周辺水と
   混合して放出口から放出する管状の整流器とを有してな
   る気液混合装置であって、該噴流発生機は液体入口、気
   体入口、外部ノズルおよび内部ノズルを有し、液体入口
   は内部ノズルを介して噴流発生機の内部と連通しており
   、該整流器はその入口から放出口へ向け少なくとも途中
   まで内径が減少するような管形状を有し、外部ノズルと
   整流器とがほぼ同軸状で外部ノズルの先端が整流器の入
   口の近傍に位置するよう配置されてなる気液混合装置を
   水槽内に配設し、該気液混合装置から気泡含有流を放出
   して水槽内の被処理水を好気性生物処理するに際し、水
   槽内の被処理水の表面に浮上したスカムを集め、このス
   カムを被処理水とともに噴流発生機に供給し、酸素を含
   む気体と混合し、気泡含有流として微細化して水槽内へ
   循環させて水槽内の被処理水を好気性生物処理する方法
   。 ２）外部ノズルの内径をＡ、整流器の放出口の内径をＢ
   としたとき、Ａ／Ｂが０．１〜０．５であり、整流器の
   全長Ｌが２０Ａ〜１００Ａである気液混合装置を使用す
   る特許請求の範囲第１項記載の方法。