CN100412006C - 厌氧处理装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种厌氧处理装置，该厌氧处理装置是在污泥粒子良好的流动状态下，即，不会阻碍污泥粒子与有机物良好的接触，相对于处理，可有效使用污泥粒子全体的多级化UASB装置中，通过对在GSS部内部产生的气体进行稳定地回收，即使在高COD负载中，也可以进行稳定地废水处理。作为解决相关课题的装置，本发明的一个方式是一种用于对有机性废水或废弃物进行厌氧处理的装置，是具有厌氧处理槽和多级的气液固分离部的上流式厌氧污泥床处理装置，该多级的气液固分离部由安装在该处理槽内的多个挡板形成，其特征在于，各个挡板的占有面积为大于或等于处理槽的横截面积的二分之一，具有向处理槽内供给灭泡剂的机构。
Description
技术领域
本发明涉及厌氧污泥床处理装置，该厌氧污泥床处理装置用于对从各种工厂、污水、粪便、畜牧业设施等排出的有机性废水或有机性废弃物等进行无害化处理，更详细地说，是涉及多级具有气·液·固(汽液固)分离部(Gas-Solid Separator；以下也称GSS部)的上流式厌氧污泥床处理装置。
背景技术
有机性废水或有机性废弃物等有通过厌氧处理进行分离处理的情况。作为这样的分解处理方法，有例如上流式厌氧污泥床法(Up flowAnaerobic Sludge Blanket；以后也称UASB法)。这是近年逐渐普及的方法，是通过在反应器内，填充污泥(污泥粒子)，使有机性废水在反应器内，因上升流而流通，在厌氧条件下，生物分解废水中的有机物，该污泥是将以甲烷菌等的厌氧菌为主体的微生物进行粒子化的污泥。该UASB法通过将厌氧菌造粒化为颗粒状，从而具有可以将反应器内的甲烷菌的浓度保持在高浓度的特征，其结果为，即使是在废水中的有机物的浓度相当高的情况下，也可以高效地处理。例如，在将该方法具体化的装置中，具有将重铬酸钾作为氧化剂，即使所测定的CODCr(以下称为COD)的容积负载是为10～15kg/m3/d的废水·废弃物也可以高效运转的特征。
对以有机性废水以及有机性废弃物为对象的厌氧处理的厌氧菌，按照环境温度，大致分为2种。例如，有以环境温度30～35℃的中温区域作为最适宜温度的中温厌氧菌，以50～55℃的高温区域作为最适宜温度的高温厌氧菌等。另一方面，在利用这些厌氧菌的功能的UASB法中，若所分解的有机物的负载量增高(例如COD的容积负载大于或等于15kg/m3/d)，则产生的气体量增多。此时，若不随时切实地进行抽取反应器内的气体，则因为排出气体时的喷出等，颗粒状的污泥粒子的外溢十分明显，难以使污泥粒子存留在反应器内。
作为这种情况的处理对策，提出了使UASB装置其本身成为多级，分散所产生的气体，将其排出系统外的方法。图1是将UASB做成多级的厌氧处理装置的模式图(G.Lettinga(1995)Anaerobic digestion andwastewater treatment system，Antonie van Leeuwenhoek 67：3-28)。图1所示的装置是在筒状的反应器2的内部，交替设置向下倾斜的多个挡板3，在各个位置多级地形成划分了反应器内而分割成的沉淀区域4a-4e，该筒状的反应器2在下端连接有原水流入管1。每个划分的沉淀区域4a-4e的上端的角部(即，由挡板而形成的阻塞部)形成GSS部5。在反应器内部填充颗粒状的污泥粒子。若从这样的装置的下端，投入有机性废水(原水)，则通过存在于内部的颗粒状的污泥粒子内的厌氧微生物的作用，分解原水中的有机物，产生气体。在反应器的下部，由于是高负载的状态，产生的气体较多，所以产生的气体附着在污泥粒子上，使其视比重降低，同时附着的气体伴随着污泥粒子，沿向上的水流，污泥粒子向上方流动。伴随着气体的污泥粒子被由挡板3所形成的GSS部5捕捉，在水面成为气泡，形成气泡部5b。气泡不久破裂，气体聚集在GSS部5，形成气相部5a。在形成气相部5a的位置，连接产生气体的回收配管6，回收气体。产生气体的回收配管6连接在外部的水封槽7上，将气体封闭在水封槽7内。因气泡的破裂，气体和污泥粒子分离，污泥粒子恢复到原来的比重，因重力而沉淀。沉淀到挡板3上的污泥粒子一边从挡板3的表面上滑落，一边进一步沉淀。沉淀后的污泥粒子再次与原水流中的有机物接触，由于污泥粒子中的厌氧微生物分解有机物，而使气体产生，污泥粒子伴随气体上升。
在反应器的内部，发生了上述那样的污泥粒子的循环运动，但因为在反应器下方所产生的气体被反应器下方的GSS回收，所以随着向反应器上方的移动，因在反应器下方产生的气体而对污泥粒子的流动所造成的影响减小，由于有机物的负载量慢慢减小，所以气体的产生量降低，与此相伴，流动的污泥粒子的视比重增大，伴随着气体的污泥粒子的上升流的速度减小，即，污泥粒子的流动减缓。
这样一来，对有机物进行厌氧处理后的处理水从反应器2的上端部溢出，通过处理水配管9被排出。象上述那样，因为污泥粒子的流动随着向反应器的上方的移动而减缓，即接近静止状态，所以在来自反应器的上端的溢流内不含有污泥粒子，可得到清洁的处理水。
但是，多级化的UASB装置，现在还有以下所示的课题。
(1)因为废水的特性，在GSS部内部产生气泡，导致GSS部内部或产生气体的捕集配管的阻塞，难以捕集产生的气体。
(2)因为废水的特性，在GSS部内部形成浮渣，难以捕集产生的气体。特别是在负载低、产生的气体量少的情况下，因产生的气体而使浮渣的破坏·清除效果减小，容易形成浮渣。
(3)上述(1)、(2)的结果，分散了作为多级化的UASB装置的特长的所产生的气体，失去了排出到系统外的效果，导致污泥的过多外溢，成为处理恶化的原因。
(4)在构成GSS部的挡板的设置角度为平缓的情况下，污泥堆积在挡板上，产生污泥死角，存在不能有效地使用反应器内的全部污泥粒子的情况。
(5)在将GSS部装置一直形成到反应器的下部的情况下，阻碍了污泥粒子的良好的流动，存在污泥粒子与有机物的接触不充分或不良的情况。
(6)在反应器内的通水速度低的情况下，产生捷径流，相反，在通水速度高的情况下，由于会引起污泥的外溢，所以有成为使处理结果恶化的原因的情况。
鉴于这样的实情，本发明是以提供一种厌氧处理装置为目的，该厌氧处理装置是在污泥粒子良好的流动状态，即，不会阻碍污泥粒子与有机物的良好接触，相对于处理，有效地使用污泥粒子全体的多级化UASB装置中，进行对在GSS部内部产生的气体的稳定回收，即使是在高COD负载中，也可以进行稳定的废水处理。
发明内容
本发明作为用于解决上述课题的方法，提供了有关以下各方式的厌氧处理装置。
本发明的权利要求1的发明是有关一种用于对有机性废水或废弃物进行厌氧处理的装置，是具有厌氧处理槽和多级的气液固分离部的上流式厌氧污泥床处理装置，该多级的气液固分离部由安装在该处理槽内的多个挡板形成，其特征在于，各个挡板的占有面积大于或等于处理槽的横截面积的二分之一，具有向处理槽内供给灭泡剂的机构。
本发明的权利要求2的发明是有关一种用于对有机性废水或废弃物进行厌氧处理的装置，是具有厌氧处理槽和多级的气液固分离部的上流式厌氧污泥床处理装置，该多级的气液固分离部由安装在该处理槽内的多个挡板形成，其特征在于，将各个挡板安装为与处理槽内壁之间的角度小于或等于35度，且其占有面积大于或等于处理槽的横截面积的二分之一。
本发明的权利要求3的发明是有关如权利要求2所述的装置，还具有向处理槽内供给灭泡剂的机构。
本发明的权利要求4的发明是有关一种用于对有机性废水或废弃物进行厌氧处理的装置，是具有厌氧处理槽和多级的气液固分离部的上流式厌氧污泥床处理装置，该多级的气液固分离部由安装在该处理槽内的多个挡板形成，其特征在于，将各个挡板安装为与处理槽内壁之间的角度小于或等于35度，具有向处理槽内供给灭泡剂的机构。
本发明的权利要求5的发明是有关如权利要求1至4中的任一项所述的装置，其特征在于，在汽液固分离部的内部或下方配置气体供给管，该气体供给管用于吹入不含有氧的气体。
本发明的权利要求6的发明是有关如权利要求1至5中的任一项所述的装置，汽液固分离部安装在处理槽的上部50％的范围内。
本发明的权利要求7的发明是有关如权利要求1至6中的任一项所述的装置，将在处理槽内的原水通过量控制在1～5m/h。
附图说明
图1是表示以往的多级UASB装置的构成例的图。
图2是表示有关本发明的一个方式的多级UASB装置的构成例的图。
图3是表示有关本发明的其他方式的多级UASB装置的构成例的图。
图4是表示有关在实施例2中所使用的本发明的一个方式的多级UASB装置的构成的图。
图5是表示在实施例2中所使用的比较用的多级UASB装置的构成的图。
图6是表示在实施例2中的、COD处理成绩随时间的变化的图表。
图7是表示在实施例3中所使用的各种多级UASB装置的构成的图。
图8是表示在实施例3中的、在使用清凉饮料的废水实验(RUN1)中的COD处理成绩随时间的变化的图表。
图9是表示在实施例3中的、在使用食品的废水实验(RUN2)中的与COD处理成绩随时间的变化的图表。
具体实施方式
下面，说明本发明的实施方式，但本发明并不仅限于此。图2是表示有关本发明的第1方式的多级UASB装置的一个实施例的概要的图。另外，在附图中，对相同的构成要素，赋予相同的参照编号。
在与图2所示的本发明的一个方式相关的多级UASB装置中，通过在筒状的反应器2的内部，设置多个挡板3，多级形成划分了反应器2的内部而分成的沉淀区域，该筒状的反应器2在下端连接原水流入管1。挡板3其一方的端部固定在反应器2的内壁，另一方的端部朝向反向侧的内壁方向，向下倾斜伸长。在图2中，表示了配置2张向下倾斜的挡板3，多级形成2个沉淀区域4a、4b的构成例。在每个区段沉淀区域4a、4b的上端的角部(因挡板3而形成的阻塞部)，形成GSS部5。在反应器内部，填充颗粒状的污泥粒子。有机性废水(原水)穿过供给管25，首先在原水调整槽/酸发酵槽23调整后，穿过原水流入管1，从反应器2的下端投入。另外，不是必需要设置原水调整槽/酸发酵槽23，也可以直接将原水供给到反应器2。另外，特别是在不必要的情况下，也可以不在槽23内进行原水的调整。
在反应器2内，填充由厌氧菌构成的颗粒状污泥粒子。作为本发明的对象的厌氧处理是以30℃～35℃为适当温度的中温甲烷发酵处理，以50℃～55℃为适当温度的高温甲烷发酵处理等的所有温度范围的厌氧处理为对象的。含有有机性废弃物等的原水通过送液管1被导入反应器2的下端，该反应器2填充有由厌氧菌构成的颗粒状污泥粒子。原水根据需要，通过处理水的循环液或从系统外供给的稀释水等进行适当稀释后，可以供给到反应器。希望将流入原水的量调节为在反应器2内部的通水速度为1～5m/h。
在反应器2内，通过含有厌氧菌的颗粒状污泥粒子的介在，分解有机性废弃物，产生分解气体。产生的气体分别汇集在各区段的沉淀区域4a、4b的上端的GSS部5，在各个上面形成气泡部5b以及气相部5a，从气相部5a穿过产生气体的回收配管6，被回收到水封槽7。对于所回收的产生的气体通过气体表8记录其排出量。在区段沉淀区域4a、4b内，在反应器内所产生的气体的一部分附着在颗粒状污泥粒子上，使其视比重减轻，同时伴随颗粒状污泥粒子到达GSS部5的水面。这样，产生的气体形成气泡，临时滞留在水面气泡部5b中。在水面气泡部5b中汇集的气泡不久破裂，产生的气体与颗粒状污泥粒子分离，颗粒状污泥粒子恢复到原有的比重，沉淀到水中，另一方面，产生的气体形成气相部5a，从与这里连接而产生气体的回收配管6经过水封槽7，被排出到系统外。分解出有机物而变得清澈的处理水从反应器上端溢出，经处理水配管9，被排出到系统外。
另外，如图2所示，将处理水配管9分支，构成处理水循环配管21，通过配管24，在原水调整槽/酸发酵槽23循环，根据需要，在进行再调整后，可以再次再循环到反应器2。另外，配置旁通管22，可以将处理水原状再循环到反应器2。
由于各GSS部5的气相部5a的气体压力不同，所以其压差可以在水封槽7进行调整。需要按照接近原水送液侧的顺序(即越靠近下方的GSS部)，保持较高的水封压力。这是可以通过使与下方的GSS部连接的产生气体的回收配管6在水封槽7内降低开口部位置而完成的(参照图2)。气体回收压力的调整除使用水封槽7的方法以外，还有很多方法，例如也可以使用压力阀等。在本发明的厌氧处理中，由于可以在各个区段沉淀区域，回收在该处产生的产生气体，所以减少了每反应器单位的横截面积的产生气体量。特别是在最接近使处理水流出的处理水配管9的位置，每反应器单位的横截面积的气体量非常小。因此，可以使颗粒状污泥粒子流出到系统外的量非常小。
在这里，希望配置在反应器2的内部的挡板3，其占有面积为大于或等于处理槽的横截面积的1/2的尺寸。若挡板3的占有面积在处理槽的横截面积的1/2以下，则通过挡板，捕捉在反应器内产生的气体不充分，在汽液固的分离上产生问题。即，从反应器的中心部分向上方抽取气体，不能充分地将气体汇集在GSS部5。
另外，在需处理的原水为发泡性的情况下，GSS部5内的气相部5a以及产生气体的回收配管6阻塞，难以回收产生的气体。因此，在本发明的一个方式中，通过将灭泡剂供给到反应器2内，可以抑制在GSS部5内的发泡，可以无障碍地进行处理。作为向反应器2内供给灭泡剂的方法，例如，如图2所示，将灭泡剂注入配管10与原水送液管1连接，可以预先在原水中加入灭泡剂。另外，作为其他的形式，灭泡剂可以或是通过滴落或喷雾，供给到原水调整槽/酸发酵槽23(图2的②)，或是供给到处理水循环配管(图2的⑤、⑥或⑦)，或是通过直接滴落或喷雾，投入到反应器2(图2的④)，或是通过滴落或喷雾，供给到反应器的GSS部5(图2的③)。作为灭泡剂，希望使用具有与原水的特性对应的灭泡效果，适于发酵液的灭泡，在中温(30℃～35℃)或高温(50℃～55℃)中，不会失去灭泡效果的灭泡剂。作为在本发明中可以使用的灭泡剂，可以适用于硅类灭泡剂或酒精类灭泡剂的任意一种。
本发明的第1方式涉及具有上述特征的厌氧处理装置。即，本发明的第1方式是有关一种用于对有机性废水或废弃物进行厌氧处理的装置，是具有厌氧处理槽和多级的汽液固分离部的上流式厌氧污泥床处理装置，该多级的汽液固分离部由安装在该处理槽内的多个挡板形成，其特征在于，各个挡板的占有面积大于或等于处理槽的横截面积的二分之一，具有向处理槽内供给灭泡剂的机构。
另外，本发明的第2方式，其特征在于，是将挡板安装成与处理槽内壁之间的角度小于或等于35度。即，本发明的第2方式是有关一种用于对有机性废水或废弃物进行厌氧处理的装置，是具有厌氧处理槽和多级的汽液固分离部的上流式厌氧污泥床处理装置，该多级的汽液固分离部由安装在该处理槽内的多个挡板形成，其特征在于，将各个挡板安装成与处理槽内壁之间的角度小于或等于35度，且其占有面积为大于或等于处理槽的横截面积的二分之一。
若参照图2，说明本发明的第2方式，则在相关的方式中，通过使反应器2的内壁与挡板3之间的角度θ小于或等于35度，安装挡板3，使其朝向反向侧的内壁，向下倾斜，可以消除下述问题，即在形成沉淀区域4a、4b的挡板3上，从上方沉淀来的颗粒状污泥粒子沉积，造成流动性不充分，产生污泥粒子的死角。若反应器2的内壁与挡板3之间的角度在35度以上，则因为产生上述的污泥粒子的堆积，容易产生污泥粒子的死角，所以难以进行30kg/m3/d以上的高负载处理。若挡板3与反应器2的内壁之间的角度θ小于或等于35度，则因为超越了污泥粒子的休止角的倾斜通过挡板而形成，还由于沉淀到挡板上的污泥粒子从挡板的表面上一边滑落一边流下，所以污泥不会堆积到挡板上。比较希望该挡板与反应器内壁之间的角度在30度以下，更希望在27度以下。
另外，即使是在本发明的第2方式中，也希望配置在反应器2的内部的挡板3，其占有面积是为处理槽的横截面积的1/2以上的尺寸。若挡板3的占有面积在处理槽的横截面积的1/2以下，则通过在反应器内产生的气体的挡板而进行的捕捉不充分，在汽液固的分离上产生问题。即，从反应器的中心部分向上方抽取气体，不能充分地将气体汇集在GSS部5中。
另外，在本发明的第2方式中，添加灭泡剂不是必须条件。但是，与第1方式相同，若能将灭泡剂供给到反应器内，抑制在GSS部5内的发泡，则更好。
再有，本发明的第3方式是有关一种用于对有机性废水或废弃物进行厌氧处理的装置，是具有厌氧处理槽和多级的汽液固分离部的上流式厌氧污泥床处理装置，该多级的汽液固分离部由安装在该处理槽内的多个挡板形成，其特征在于，将各个挡板安装为与处理槽内壁之间的角度小于或等于35度，具有向处理槽内供给灭泡剂的机构。
另外，由于原水是高SS等的理由，在容易形成浮渣的情况下，存在着在GSS部5内的气泡部表面5b以及内部形成浮渣，难以回收产生的气体的情况。在这样的情况下，通过将气体供给管配置在GSS部5的内部或下方，供给气体，可以或是破坏浮渣，或是防止浮渣的形成。作为可以用于这样的目的的气体，可以使用氮气等的不含氧、不会对甲烷发酵等的生物处理造成影响的气体。另外，也可以将因厌氧处理而产生的气体，作为破坏浮渣或防止形成用的气体来使用。相关方式的厌氧处理装置的构成例，如图3所示。
在图3所示的装置中，通过穿过产生气体的回收配管6以及水封槽7，将所回收的产生的气体存留在气体保存器11中，从这里穿过产生气体的供给配管13，供给到设置在各GSS部的下方的散气管12，作为气泡，或是从GSS部的下方供给，或是供给到产生气体的回收配管6，直接供给到GSS部的内部，从而达到或是破坏在GSS部内的浮渣，或是防止浮渣的形成。
产生气体的供给配管13与各个GSS部的产生气体的回收配管6连接，在破坏·除去GSS部5-1内的浮渣的情况下，关闭阀门14a，通过将产生的气体吹入GSS部5-1内，将GSS部5-1内的全体作为气相部5-1a，向下压下气泡部5-1b，可以将浮渣从GSS部5-1中排出。因为将该排出的浮渣封入其上面的GSS部5-2内，所以接着关闭阀门14b，同样通过将产生的气体吹入GSS部5-2内，将GSS部5-2内的全体作为气相部5-2a，向下压下气泡部5-2b，可以将浮渣从GSS部5-2中排出，可以使其与处理水一同流出。
另外，在将产生气体的供给配管13连接到散气管12的情况下，该散气管12配置在各GSS部的下方，由于从散气管12吹入的气泡而破坏浮渣，被破坏的浮渣与反应器2内的液流一同作为处理水排出。在该方法的情况下，不管阀门14的开闭。若开启阀门14，进行上述的操作，则通过产生气体的回收配管6，回收从散气管12吹入的气体。另一方面，若关闭阀门14，进行上述的操作，则加上从散气管12吹入的气泡所产生的浮渣的破坏效果，也可以期待通过穿过产生气体的回收配管，直接将气体供给到GSS部的内部所产生的浮渣的排出效果。以破坏浮渣或防止形成浮渣为目的，向GSS部5内或散气管供给气体的频度，也根据处理废水的性质状况，从1日1次到1周1次，都有破坏除去GSS部5内部的浮渣的效果。
另外，在有关本发明的多级UASB装置中，比较希望汽液固分离部仅在处理槽的上部形成。这是因为，若将汽液固分离部安装在直到处理槽的下部，则妨碍在处理槽内的污泥粒子的良好流动，造成污泥与有机物的接触不良，存在处理不稳定的情况。从此观点出发，在有关本发明的多级UASB装置中，希望将汽液固分离部安装在处理槽的上部70％的范围内，比较希望的是在上部50％的范围内，更希望的是在上部30％的范围内。
另外，在本发明的多级UASB装置中，希望将在处理槽内的原水通过量控制在1～5m/h。若在槽内的通过量过小，则存在着在污泥层产生捷径流，不能有效使用污泥层全体的情况。另外，若在槽内的通过量过大，则因为液体的上升流速度大于颗粒状污泥粒子的沉淀速度，颗粒状污泥粒子与处理水一体流出，所以不能稳定地将污泥保持在槽内，存在处理不稳定的情况。从此观点出发，希望将在处理槽内的原水通过量控制在1～5m/h，更希望控制在2～3m/h。
下面，通过实施例，具体说明本发明的各种方式，本发明并非仅限定于这些实施例。
实施例1
使用图2所示的装置，进行废水的厌氧处理。在横截面积0.16m2，高6.25m(槽容量1m3)的圆筒形反应器2内，安装2张挡板3，使其向下倾斜，该挡板3的各个占有横截面积为0.112m2(反应器的横截面积的70％)。挡板3的安装角度(θ)为45度。将反应器2内的水温温度控制在35℃。在反应器2内填充颗粒状的污泥粒子。
作为原水，使用发泡性的清凉饮料废水的酸发酵处理水(COD＝10，000mg/L；SS＝500mg/L)。将从反应器2的上端溢出的处理水作为循环液，通过与原水一起流入反应器2，将通水速度设定为2m/h。根据COD负载，设定原水流量和处理水循环水量的比例。
从与原液送液管1连接的灭泡剂注入配管10，将作为灭泡剂的硅类灭泡剂，按每反应器流入水量10mg/L的比例注入。作为对比数据，进行同样的实验，但不注入灭泡剂。表1表示在经常状态下的处理成绩。
表1：实施例1的结果
| 灭泡剂注入 | 无 | 有 |
| COD容积负载(kg/m<sup>3</sup>/d) | 15 | 25 |
| COD除去率(％) | 90 | 90 |
| 处理水VSS(mg/L) | 300～400 | 300～400 |
从上表的结果即可明白，按照本发明，在多级UASB处理装置中，通过将灭泡剂供给到处理槽内，可得到优异的处理性能。在不供给灭泡剂的情况下，因负载的上升，在GSS部的内部产生气泡，使处理性能降低。
实施例2
在图2所示的厌氧处理装置中，作为反应器2，使用图4以及图5所示的构造的反应器，进行实验。在图4所示的反应器2中，安装2个倾斜的挡板3，使装置侧壁与挡板3的角度(θ)为30度。挡板3只配置在反应器2的上部50％的位置上。另一方面，在图5所示的反应器2中，围绕反应器2的全高，安装5个倾斜的挡板3，使装置侧壁与挡板3的角度(θ)为45度。
都是以反应器的横截面积为0.16m2，高度为6.25m(容量1m3)，形成GSS部的挡板的横截面积为0.112m2(反应器的横截面积的70％)来进行实验的。
在反应器2内填充颗粒状的污泥粒子。原水从与反应器2的下端连接的原水送液管1流入，从反应器2上部的处理水管9得到处理水。
在反应器2内，通过挡板形成GSS部5，在其上端，设置与外部连通的产生气体的回收配管6的排出口，该GSS部5收集在分解、净化有机物时产生的气体。通过设置在水封槽7上的气体表8，计量由各GSS部5所产生的气体的量。将反应器2内的水温温度控制在35℃。作为原水，使用在糖质类废水的酸发酵处理水(COD＝7000mg/L)中，添加了无机营养盐类(氮、磷等)的原水。将处理水作为循环液，通过使其与原水一同流入反应器2，将通水速度设定为2m/h。根据COD的负载，设定原水流量和处理水循环水量的比例。将使用图4的反应器2(挡板的安装角度为30度)所得到的结果作为B系列，将使用图5的反应器2(挡板的安装角度为45度)所得到的结果作为A系列，报告如下。
图6表示实验经过与COD的处理成绩的变化。两个系列都是一边参照处理水COD浓度，一边逐渐提高有机物负载量。
经过实验后，到约第120天，可以以大致相同的负载量进行处理。约120天以后，若COD的负载在30kg/m3/d以上，则在A系列中，处理水COD增高。
在安装5个倾斜的挡板、反应器2的内壁与挡板3的角度为45度的A系列中，如图5所示，因在挡板3上堆积的污泥，产生死角，由于不能有效地使用污泥粒子全体，所以处理不稳定。因此，COD负载下降到25kg/m3/d。
另一方面，在B系列中，在COD负载为35kg/m3/d时，可以进行稳定的处理。表2表示在稳定状态中的处理成绩的比较。
表2：实施例2的结果
| A系列 | B系列 | |
| 挡板的安装角度 | 45° | 30° |
| COD容积负载(kg/m<sup>3</sup>/d) | 25 | 35 |
| COD除去率(％) | 90 | 90 |
| 处理水VSS(mg/L) | 300～400 | 300～400 |
在挡板的安装角度为30°的B系列中，COD负载为35kg/m3/d，COD除去率为90％，处理水VSS＝300～400mg/L。另一方面，在挡板的安装角度为45°的A系列中，COD负载为25kg/m3/d，COD除去率为90％，处理水VSS＝300～400mg/L。象这样，通过使挡板的安装角度为35度以下，与挡板的安装角度为45度的情况相比，可以得到高的COD除去率。
在B系列的方法中，并不拘泥于在高COD负载下的运转，处理水COD的处理成绩稳定。另外，处理水VSS浓度与A系列的方法大致相同，即使是在与A系列的方法相比，GSS部的数量少的情况下，在上流式厌氧污泥床法(UASB)槽内的颗粒状污泥量也稳定。这是因为，在与使处理水流出的处理水配管9最近的位置，每一反应器的单位横截面积的气体量减小，使颗粒状污泥向系统外的流出量减少。
接着，使用B系列，在原水COD浓度为7000g/L，COD负载为30kg/m3/d，通水速度为0.5～7m/h时，在进行处理时的经常状态中的处理成绩的比较，如表3所示。
表3
| 通水速度(m/h) | 0.5 | 1 | 2 | 3 | 5 | 6 | 7 |
| COD除去率(％) | 80 | 85 | 90 | 92 | 85 | 78 | 70 |
| 处理水VSS(mg/L) | 300 | 340 | 320 | 340 | 500 | 1500 | 2100 |
在挡板和反应器内壁的角度在30度的B系列中，为了进行COD除去率在85％以上的稳定处理，在通水速度为1～5m/h，希望COD除去率在90％以上的情况下，即可明白希望将通水速度设定在2～3m/h。这是因为，在通水速度比1m/h少的情况下，由于在污泥层产生捷径流，从而不能有效使用污泥层全体。另外，在通水速度比5m/h高的情况下，处理水的VSS为1500mg/L以上，因为不能使反应器2内的污泥量保持稳定，所以处理性恶化。
实施例3
作为反应器2，使用图7所示的各种形式的反应器。A系列是安装2个倾斜的挡板，使反应器2的内壁与挡板3的角度为30度。B系列是将灭泡剂注入配管10与A系列的反应器2的原水送液管1连接，以每反应器流入水量为10mg/L的比例，将作为灭泡剂的硅类灭泡剂添加到原水中。C系列是进一步在B系列的反应器2上安装散气管12，通过穿过产生气体的供给配管13，供给产生的气体，来进行破坏·除去在GSS部内的浮渣。都是将GSS部配置在反应器2的上部50％的范围内。
在实验中，使用图3所示的装置。在反应器2内，填充颗粒状的污泥粒子。通过与反应器2的下端连接的原水送液管1，供给原水，通过反应器2上部的处理水管9，得到处理水。在反应器2内，通过挡板3，形成GSS部5，在其上端连接产生气体的回收配管6，该GSS部5收集在分解、净化有机物时产生的气体(参照图3)。
在各系列中，反应器的横截面积为0.16m2，高为6.25m(容量1m3)，形成GSS部的挡板的横截面积为0.112m2(反应器横截面积的70％)。通过设置在水封槽7上的气体表8，计量由各GSS部5所产生的气体量。将反应器2内的水温温度控制在35℃。作为原水，使用在发泡性的清凉饮料废水的酸发酵处理水(RUN1；COD＝10,000mg/L，SS＝500mg/L)以及容易形成浮渣的食品制造废水的酸发酵处理水(RUN2；COD＝10,000mg/L，SS＝300mg/L)中，添加了无机营养盐类(氮、磷等)的原水。将处理水作为循环液，通过使其与原水一同流入反应器2，将通水速度设定为2m/h。根据COD的负载，设定原水流量和处理水循环水量的比例。
图8以及图9表示实验经过和COD处理成绩的变化。两个系列都是一边参照处理水COD浓度，一边逐渐提高有机物负载量。
在使用清凉饮料废水的RUN1(图8)中，直到经过实验后的约第80天，可以以大致相同的负载量进行处理。约80天以后，若COD的负载为20kg/m3/d，则在A系列中，处理水COD增高。在没有添加灭泡剂的A系列中，由于负载的上升，产生的气体量增大，在GSS部5内部产生气泡，阻塞了GSS部5以及产生气体的回收配管6。因此，因为在GSS部不能回收产生的气体，所以从反应器2的上部排出到大气。其结果为，反应器2内的颗粒状污泥量大量流出，由于不能稳定地保持反应器2内的污泥，所以处理性能降低。因此，虽然将COD负载降至15kg/m3/d，不会产生气泡，但因为在GSS部5内部形成浮渣，在GSS部5不能回收产生的气体，所以如上所述，处理性能依然低下。另一方面，在添加了灭泡剂的B、C系列中，在COD的负载为35kg/m3/d时，可以进行稳定地处理。在比较难以形成浮渣的废水的情况下，通过添加灭泡剂，可以进行高负载处理，由于产生的气体量增加，所以具有因该产生的气体而带来的防止在GSS部5内部形成浮渣的效果。因此，B系列与C系列的处理性能相同。表4是表示在经常状态中的处理成绩的比较。
表4：清凉饮料废水的处理实验(RUN1)
| A系列 | B系列 | C系列 | |
| 灭泡剂添加 | 无 | 有 | 有 |
| 浮渣除去 | 无 | 无 | 有 |
| COD容积负载(kg/m<sup>3</sup>/d) | 15 | 35 | 35 |
| COD除去率(％) | 90 | 90 | 90 |
| 处理水VSS(mg/L) | 300～400 | 300～400 | 300～400 |
在添加有灭泡剂的B系列中，COD的负载为35kg/m3/d，COD除去率为90％，处理水VSS＝300～400mg/L。另一方面，在没有添加灭泡剂的A系列中，COD的负载为15kg/m3/d，COD除去率为90％，处理水VSS＝300～400mg/L。象这样，通过添加灭泡剂，与没有使用灭泡剂的情况相比，可以得到高COD除去率。在添加有灭泡剂的B系列的方法中，不论是否以高COD负载进行运转，处理水COD的处理成绩依然稳定。另外，处理水VSS浓度与没有添加灭泡剂的情况大致相同。
接着，在使用食品制造废水的RUN2(图9)中，在经过实验后的约第80天以后，若COD的负载为15kg/m3/d以上，则在没有添加灭泡剂的A系列中，处理水COD增高。可以考虑到这是因为，通过在GSS部5内的气泡以及浮渣的形成，由于产生气体的回收象上述那样不充分，因此不能稳定地保持反应器2内的污泥量，从而造成处理性能降低。因此，虽然将COD负载降至10kg/m3/d，不会产生气泡，但因为在GSS部5内部形成浮渣，从而使处理性能依然降低。
在添加有灭泡剂的B系列中，在经过实验后的约第110天，将COD负载设定为20kg/m3/d。从第110天～第120天，在GSS内部开始形成浮渣，接着处理恶化，在第120天以后，处理水COD增高。可以考虑这是因为，虽然可以抑制在GSS部5内部的气泡，但由于接着形成浮渣，产生气体的回收象上述那样并不充分，从而不能稳定地保持反应器2内的污泥量，造成处理性能降低。
在从GSS部的下部供给气体的C系列中，在COD的负载为35kg/m3/d时，可以进行稳定地处理。在容易形成浮渣的废水的情况下，加上添加了灭泡剂，通过因吹入产生气体而进行的破坏·除去GSS部5内的浮渣，从而可以进行高负载处理。表5是表示在经常状态中的处理成绩的比较。
表5：食品制造废水的处理实验(RUN2)
| A系列 | B系列 | C系列 | |
| 灭泡剂注入 | 无 | 有 | 有 |
| 浮渣除去 | 无 | 无 | 有 |
| COD容积负载(kg/m<sup>3</sup>/d) | 10 | 15 | 35 |
| COD除去率(％) | 90 | 90 | 90 |
| 处理水VSS(mg/L) | 300～400 | 300～400 | 300～400 |
在添加有灭泡剂的B系列中，COD负载为35kg/m3/d，COD除去率为90％，处理水VSS＝300～400mg/L。另一方面，在没有添加灭泡剂的A系列中，COD负载为10kg/m3/d，COD除去率为90％，处理水VSS＝300～400mg/L。再有，在进行防止浮渣形成的C系列的方法中，不论是否以高COD负载进行运转，处理水COD的处理成绩依然稳定。另外，处理水VSS浓度与以往的方法几乎相同。
根据本发明的第1方式，是一种具有多级汽液固分离部的上流式厌氧污泥床处理装置，该汽液固分离部是通过挡板在处理槽上形成，通过将灭泡剂供给到处理槽内，即使在高COD负载中，也可以进行稳定地厌氧处理。另外，根据本发明的第2方式，通过使形成汽液固分离部的挡板与处理槽内壁之间的角度小于或等于35度，可以防止污泥粒子在挡板上堆积，产生污泥粒子的死角，从而保持污泥粒子的良好的流动状态，相对于处理，可有效利用污泥粒子全体。再有，通过使挡板与处理槽内壁之间的角度小于或等于35度，同时向处理槽内供给灭泡剂，可以寻求更进一步稳定地处理。再有，通过进一步配置防止浮渣形成的装置，即使在高COD负载中，也可以进行更稳定地处理。
Claims (3)
1. 一种用于对有机性废水或废弃物进行厌氧处理的装置，是具有厌氧处理槽和多级的汽液固分离部的上流式厌氧污泥床处理装置，该多级的汽液固分离部由多个挡板形成，所述挡板与所述处理槽内壁之间的角度小于或等于35度，且其占有面积大于等于处理槽的横截面积的二分之一，其特征在于，具有向处理槽内供给硅类灭泡剂的机构。
2. 如权利要求1所述的装置，其特征在于，在汽液固分离部的内部或下方配置气体供给管，该气体供给管用于吹入不含有氧的气体。
3. 如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，汽液固分离部安装在处理槽的上部50％的范围内。
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: EBARA ENGINEERING SERVICE CO., LTD. Free format text: FORMER OWNER: EBARA CORPORATION Effective date: 20100701 |
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| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20100701 Address after: Tokyo, Japan Patentee after: EBARA ENGINEERING SERVICE CO.,LTD. Address before: Tokyo, Japan Patentee before: Ebara Corp. |
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| CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20080820 |
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| CX01 | Expiry of patent term |