JP2001276881A - 嫌気性処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 被処理液の処理を安定化できる嫌気性処理装
置を提供することを目的とする。 【解決手段】 本発明は、処理槽９の流入口１０より流
入される排水を嫌気性条件下に汚泥１２と接触させてガ
スを発生させる嫌気性処理装置３において、流入口１０
より上方に配置されるガス捕集口１７ａを有し、ガス捕
集口１７ａで捕集されたガスにより上昇させられる処理
槽９内の被処理液を流通させる上昇管１７、上昇管１７
内の被処理液及びガスを分離する気液分離器１９、気液
分離器１９で分離される被処理液をガス捕集口１７ａよ
り下方位置に返送する返送手段２０、上昇管１７にガス
を送出するガス送出手段２３を備える。この場合、流入
口１０付近の被処理液中の有機酸が希釈され且つその希
釈効果が安定化される。このため排水の水質にかかわら
ず処理槽９での排水の処理性能を安定化できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、有機性排水を嫌気
性条件下に処理する嫌気性処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】有機性排水を嫌気性条件下に処理する嫌
気性処理装置として、沈降性の良好な汚泥に有機性排水
を接触させることによりメタン等のガスを発生させる装
置がよく知られている。こうした嫌気性処理装置とし
て、従来、例えば特公平１−４４１２０号公報に開示さ
れる嫌気性処理装置がある。

【０００３】図２は、上記公報に記載の嫌気性処理装置
を概略的に示す断面図である。同図に示す嫌気性処理装
置１１０においては、処理槽１００の底部に流入口１０
１より有機性排水が導入され、有機性排水が汚泥１０２
と接触することによってメタン等のガスが発生する。発
生したガスは浮上し、ガス捕集口１０３ａより上昇パイ
プ１０３を上昇する。このとき、ガスのガスリフト効果
により被処理液が上昇させられて気液分離器１０４まで
運び込まれ、気液分離器１０４にてガスと被処理液とが
分離される。分離されたガスはガス貯槽等に送られる
が、被処理液は気液分離器１０４より下降パイプ１０５
に流し込まれ、処理槽１００の底部に戻される。こうし
て汚泥１０２と被処理液との十分な攪拌混合が図られて
いる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、処理槽１０
０においては通常、流入口１０１より上方に向かうほど
有機酸の濃度が低くなり、被処理液のｐＨが高くなる。
このため、嫌気性処理装置１１０は、ガス捕集口１０３
ａ付近の被処理液を上方に運び、処理槽１００の底部に
戻すことで、汚泥１０２と被処理液とを十分攪拌混合す
るだけでなく、ｐＨの高い被処理液によって処理槽１０
０の底部におけるｐＨの低い被処理液を希釈化すること
ともなっている。

【０００５】しかしながら、前述した嫌気性処理装置１
１０は以下に示す課題を有する。

【０００６】すなわち処理槽１００内で生成されるガス
の発生量は、処理槽１００に流入される有機性排水の水
質に応じて常に変動する。そして、ガスの発生量が多い
場合には、ガスリフト効果により上昇させられる被処理
液の量が多く、そのため下降して底部に返送される被処
理液の量も多くなり、処理槽１００の底部における被処
理液のｐＨの低減効果は十分である。ところが、ガスの
発生量が少ない場合には、上昇させられる被処理液の量
が少なく、そのため下降して底部に返送される被処理液
の量も少なくなるため、処理槽１００の底部における被
処理液のｐＨの低減効果が十分でなくなる。そして、ｐ
Ｈの低減効果が十分である場合、被処理液の処理がメタ
ン菌によって効率よく行われるが、ｐＨの低減効果が十
分でない場合には、被処理液の処理がメタン菌によって
効率よく行われなくなる。よって、従来の嫌気性処理装
置１１０には、流入される有機性排水の水質に応じて、
被処理液の処理性能が不安定になるという課題がある。

【０００７】そこで、本発明は、流入される被処理液の
水質にかかわらず、被処理液の処理を安定化できる嫌気
性処理装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、処理槽の流入口より流入される被処理液
を嫌気性条件下に汚泥と接触させることによりガスを発
生させる嫌気性処理装置において、排水流入口より上方
で且つ処理槽内の液面下に、ガスを捕集するガス捕集口
を有し、ガス捕集口で捕集されるガスにより上昇させら
れる被処理液を流通させる少なくとも１本の上昇管と、
上昇管を流通する被処理液及びガスを分離する気液分離
器と、気液分離器で分離される被処理液をガス捕集口よ
り下方の位置に返送する返送手段と、上昇管にガスを送
出するガス送出手段とを備えることを特徴とする。

【０００９】この装置によれば、処理槽内に流入口より
被処理液が流入されて汚泥と接触させられると、メタン
や炭酸ガス等のガスが発生する。ガスは浮上してガス捕
集口を経て上昇管を浮上するが、このとき、ガスリフト
効果によりガス捕集口付近の被処理液が上昇管を上昇さ
せられ、気液分離器で被処理液とガスに分離される。分
離された被処理液は返送手段によってガス捕集口より下
方の位置に返送される。ここで、処理槽内では、流入口
より上方に向かうにつれて被処理液のｐＨが高くなる。
従って、ガス捕集口付近の被処理液がそれより下方位置
に返送されることで、その下方位置における被処理液中
の有機酸濃度が希釈化される。こうした有機酸濃度の希
釈効果はガスの発生量に依存し、ガスの発生量に応じて
ガス捕集口より下方位置への被処理液の返送量が変動す
る。このため、ガスの発生量が多い場合には有機酸濃度
の希釈効果が十分となるが、ガスの発生量が少ない場合
には有機酸濃度の希釈効果が不十分となり、有機酸濃度
の希釈効果が変動する。そこで、ガスの発生量が多い場
合には、ガス送出手段により上昇管に送出するガス量を
減らすかあるいは上昇管にガスを送出しないことでガス
捕集口より下方位置への被処理液の返送量を少なくし、
ガスの発生量が少ない場合には、ガス送出手段により上
昇管にガスを送出することでガス捕集口より下方位置へ
の被処理液の返送量を多くする。こうしてガスの発生量
が多い場合と少ない場合とでガス捕集口より下方位置へ
の被処理液の返送量を同等にする。これにより処理槽内
の被処理液中の有機酸濃度の希釈効果を一定に維持する
ことが可能となる。

【００１０】上記装置において、返送手段が、処理槽の
外部で流入口に接続され、処理槽に被処理液を流入する
流入ラインと、気液分離器と流入ラインとを接続し、気
液分離器で分離される被処理液を流入ラインに流入する
返送ラインとを備えることが好ましい。

【００１１】処理槽内へ流入される被処理液を中性付近
にするため流入ラインには被処理液の水質に応じてアル
カリが投入されるが、この発明によれば、気液分離器で
分離された被処理液が返送ラインを経て流入ラインに導
入される。ここで、気液分離器で分離された被処理液の
ｐＨは通常、流入ラインを流れる被処理液のｐＨより高
くなっている。従って、流入ラインを流れる被処理液中
の有機酸濃度は、返送ラインから流入する被処理液によ
って希釈化されることになる。よって、流入ラインに投
入すべきアルカリ量を低減することが可能となる。ま
た、返送ラインが処理槽の外部で流入ラインに接続され
ているため、処理槽へ流入される直前の被処理液のｐＨ
をモニタすることが可能となる。従って、処理槽へ流入
される被処理液のｐＨを処理槽内の処理に適した値に維
持することが可能となる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、添付図面と共に本発明の嫌
気性処理装置の好適な実施形態について説明する。

【００１３】図１は、本発明の嫌気性処理装置の好適な
実施形態を示す概略断面図であり、嫌気性処理装置を排
水処理装置に適用した形態を示すものである。図１に示
すように、排水処理装置１は、酸生成槽２と嫌気性処理
装置３とを備えており、嫌気性処理装置３は、被処理液
を収容する処理槽９を備えている。嫌気性処理装置３
は、酸生成槽２と処理槽９とを接続する流入ライン４を
備えており、流入ライン４にはポンプ５が設置されてい
る。酸生成槽２には原水供給ライン６が接続され、原水
供給ライン６を経て酸生成槽２に原水となる有機性排水
が供給されるようになっている。流入ライン４には、ア
ルカリ投入ライン７を介してアルカリ貯槽８が接続さ
れ、アルカリ貯槽８よりアルカリ（例えば水酸化ナトリ
ウム）が投入されるようになっている。

【００１４】処理槽９の底部には排水流入口１０が形成
され、排水流入口１０には処理槽９の外部から流入ライ
ン４が接続されている。処理槽９の内部では、排水流入
口１０から散水管１１が水平に延びている。処理槽９の
底部には沈降性の良好なグラニュール汚泥１２が溜まっ
ており、グラニュール汚泥１２中にはメタン菌が存在し
ている。また、処理槽９の上部には、グラニュール汚泥
１２とガスを分離した処理液を得るための三相分離器１
３が設けられている。三相分離器１３には、処理液排出
ライン１４が接続されると共に、ガス排出ライン１５ａ
を介してガス貯槽１６が接続されている。なお、酸生成
槽２内の二酸化炭素のパージにより酸生成槽２内の処理
性能を向上させる観点から、ガス貯槽１６と酸生成槽２
はパージガスライン２８によって接続され、パージガス
ライン２８にはバルブ２９が取り付けられている。

【００１５】また処理槽９には、その深さ方向に延びる
上昇管１７が挿入されている。上昇管１７はその下端に
下方に向けられたガス捕集口１７ａを有している。上昇
管１７は、ガス捕集口１７ａを経て浮上するガスとガス
捕集口１７ａ付近の被処理液を流通させるものである。
図１において、ガス捕集口１７ａは、処理槽９内の液面
下であって排水流入口１０の上方に配置されているが、
排水流入口１０からより遠い位置（例えば液面近傍）に
あることが好ましい。その理由は、処理槽９内では上方
へ向かうにつれてｐＨが高くなっており、排水流入口１
０から遠ざかるにつれてｐＨの差が大きくなり、処理槽
９の底部の被処理液を希釈することが可能となるからで
ある。なお、上昇管１７の本数は、処理槽９の底部にお
ける被処理液の希釈の観点からは、１本に限らず複数本
あることが好ましい。

【００１６】上昇管１７の上端には気液分離室１８を有
する気液分離器１９が接続されている。気液分離器１９
は、上昇管１７を流通するガスと被処理液を分離するも
のである。図１において気液分離器１９は処理槽９の外
部に設けられている。またガス排出ライン１５ａからは
ガス排出ライン１５ｂが分岐しており、ガス排出ライン
１５ｂは気液分離器１９の上部に接続されている。従っ
て、気液分離器１９で分離されたガスは、ガス排出ライ
ン１５ｂ，１５ａを経てガス貯槽１６へと送出されるよ
うになっている。

【００１７】気液分離器１９からは返送ライン２０が延
びており、返送ライン２０は流入ライン４に接続されて
いる。ここで、返送ライン２０が接続される流入ライン
４の部分はタンク２１となっていることが好ましい。こ
れは、返送ライン２０を流れる被処理液がタンク２１内
に流入すると滞留し、有機性排水と均一に混合されるか
らである。また被処理液と有機性排水とをより均一に攪
拌混合するため、タンク２１内には、複数の邪魔板をジ
グザグ状に配列して構成されるスタティックミキサ２２
が固定されることが好ましい。なお、タンク２１には、
処理槽９へ流入される前の有機性排水のｐＨを確実にモ
ニタすべく、ｐＨ測定計３０が設置される。

【００１８】また嫌気性処理装置３は、ガスを送り出す
ガス送出装置（例えばブロワ）２３を備えており、ガス
送出装置２３はガス送出ライン２４を介して上昇管１７
に接続されている。従って、ガス送出装置２３によりガ
ス送出ライン２４を経て上昇管１７にガスを送出するこ
とが可能となっている。ここで、ガス送出装置２３によ
り送出するガスとしては発生ガスの他、被処理液のｐＨ
を低減させないガスが用いられ、こうしたガスとして
は、例えば窒素、メタン等が挙げられる。なお、三相分
離器１３で分離されたガスを有効利用する観点からは、
図１に示すようにガス送出装置２３はガス貯槽１６に接
続されることが好ましい。ただし、この場合、ガス貯槽
１６に二酸化炭素が含まれると上昇管１７を流通する被
処理液のｐＨが低下してしまう。そのため、ガス排出ラ
イン１５ａ上で且つガス貯槽１６の直前に二酸化炭素を
除去する二酸化炭素除去装置２５を設置することが好ま
しい。

【００１９】ガス排出ライン１５ｂには流量計２６が取
り付けられ、この流量計２６及びガス送出装置２３は制
御装置２７に接続されている。制御装置２７は、ガス排
出ライン１５ｂを流れるガスの流量に応じてガス送出装
置２３の出力を制御し、上昇管１７へのガスの送出量を
適宜制御するものである。また制御装置２７は、ｐＨ測
定計３０で測定されたｐＨに基づき、アルカリ貯槽８か
ら投入されるアルカリ量を制御するようにしてもよい。

【００２０】次に、前述した構成を有する排水処理装置
１の運転方法について説明する。

【００２１】まず原水供給ライン６より酸生成槽２に原
水となる有機性排水を供給する。すると、酸生成槽２内
の有機性排水中には酸生成菌が存在しているため、有機
酸が生成される。そこで、ポンプ５を作動し、酸生成槽
２から有機酸を含む有機性排水を引き抜き、流入ライン
４を経て処理槽９へ流入する。このとき、流入ライン４
のｐＨ測定計３０でｐＨ値を測定し、ｐＨ値によって
は、制御装置２７によりアルカリ貯槽８を制御し、タン
ク２１にアルカリを投入する。ここでタンク２１内には
スタティックミキサ２２が設けられるので、アルカリと
有機酸とがより均一に攪拌混合される。

【００２２】さて、排水流入口１０を経て散水管１１よ
り処理槽９に流入される有機性排水は被処理液としてグ
ラニュール汚泥１２と接触する。グラニュール汚泥１２
中にはメタン菌が存在しているので、メタン菌によって
被処理液中の有機酸が分解され、メタンや二酸化炭素等
のガスが発生する。

【００２３】こうして発生したガスはグラニュール汚泥
１２を浮上させながら三相分離器１３に導かれる。そし
て、三相分離器１３にてグラニュール汚泥１２と、ガス
と、処理液の三相に分離され、グラニュール汚泥１２は
下方に沈降させられ、ガスはガス排出ライン１５ａより
ガス貯槽１６に送られ、処理液は処理液排出ライン１４
より下流側へ送られる。

【００２４】一方、処理槽９の底部で発生したガスは、
ガス捕集口１７ａで捕集されて上昇管１７を浮上する。
このとき、ガスリフト効果によりガス捕集口１７ａ付近
の被処理液が上昇させられ、気液分離器１９の気液分離
室１８に導かれる。そして、気液分離室１８においてガ
スと被処理液とが分離され、ガスはガス排出ライン１５
ｂ，１５ａを経てガス貯槽１６に送られる。また気液分
離室１８内の被処理液は返送ライン２０を経て有機性排
水として流入ライン４に導入され、有機性排水は処理槽
９の排水流入口１０より流入される。

【００２５】ここで、気液分離室１８内の被処理液は、
ガス捕集口１７ａ付近の被処理液であり、処理槽９の排
水流入口１０付近の被処理液よりｐＨが高くなってい
る。従って、流入ライン４を流れる有機性排水中の有機
酸濃度は、返送ライン２０から流入する被処理液によっ
て希釈化される。また、処理槽９内に流入される被処理
液中には、有機酸（例えば酢酸）とアルカリ（水酸化ナ
トリウム）との反応により中和塩（例えばカルボン酸ナ
トリウム）が生成されてナトリウム等が含まれる結果ア
ルカリ度が高くなっており、従って、気液分離器１９内
の被処理液もアルカリ度が高くなっている。よって、ア
ルカリ貯槽８から流入ライン４に投入するアルカリ量を
低減することが可能となる。ここで、アルカリ投入量を
より低減する観点からは、制御装置２７によりポンプ５
を制御し、返送ライン２０における被処理液の流量が流
入ライン４を流れる有機性排水の流量よりも大きくなる
ようにすることが好ましい。

【００２６】上述した有機酸濃度の希釈効果はガスの発
生量に依存する。ガスの発生量は、処理槽９に流入され
る有機性排水の水質に依存し、有機性排水の水質は常に
変動する。従って、ガスの発生量も常に変動することと
なる。このため、ガスの発生量が多い場合には有機酸濃
度の希釈効果が十分となるが、ガスの発生量が少ない場
合には被処理液の有機酸濃度の希釈効果が不十分とな
り、有機酸濃度の希釈効果が変動する。

【００２７】そこで、処理槽９内のガスの発生量が多い
場合には、ガス送出装置２３を停止しておく。一方、処
理槽９内のガスの発生量が少ない場合には、ガス送出装
置２３を作動し、ガス送出ライン２４を経て上昇管１７
にガスを送出することでガス捕集口１７ａより下方位置
への被処理液の返送量を多くする。こうしてガスの発生
量が多い場合と少ない場合とでガス捕集口１７ａより下
方位置への被処理液の返送量を同等にする。これによ
り、処理槽９内の被処理液中の有機酸濃度の希釈効果を
一定に維持することが可能となり、被処理液の処理を安
定化することができる。

【００２８】なお、このとき、運転の効率化の観点か
ら、流量計２６によりガスの発生量をモニタし、このガ
スの発生量に応じて制御装置２７によりガス送出装置２
３の出力を制御する。また上昇管１７に送出するガスと
しては、有効利用の観点から、ガス貯槽１６内のガスを
使用することが好ましい。

【００２９】また返送ライン２０が気液分離器１９から
処理槽９の外部に延びており、タンク２１にはｐＨ測定
計３０が設置されている。このため、処理槽９へ流入さ
れる直前の有機性排水のｐＨをモニタすることが可能と
なり、処理槽９へ流入される有機性排水のｐＨをメタン
菌に適した値に的確に維持することも可能となり、処理
槽９における被処理液の処理効率が向上する。

【００３０】なお、本発明は、前述した実施形態に限定
されるものでない。例えば、前述の実施形態では、嫌気
性処理装置３において、返送ライン２０が処理槽９の外
部で流入ライン４に接続されているが、返送ライン２０
は処理槽９の内部で底部まで延びていてもよい。この場
合でも、排水流入口１０付近における有機酸濃度の希釈
効果は確保されることになる。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように本発明の嫌気性処理
装置によれば、排水流入口付近の被処理液中の有機酸を
希釈し且つその希釈効果を安定化することができる。こ
のため流入される被処理液の水質にかかわらず、処理槽
９での被処理液の処理性能を安定化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の嫌気性処理装置の一実施形態を示す概
略断面図である。

【図２】従来の嫌気性処理装置の一例を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

３…嫌気性処理装置、４…流入ライン（返送手段）、９
…処理槽、１０…排水流入口、１２…グラニュール汚泥
（汚泥）、１７ａ…ガス捕集口、１７…上昇管、１９…
気液分離器、２０…返送ライン（返送手段）、２３…ガ
ス送出装置（ガス送出手段）、２４…ガス送出ライン
（ガス送出手段）、２７…制御装置。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 処理槽の流入口より流入される被処理液
   を嫌気性条件下に汚泥と接触させることによりガスを発
   生させる嫌気性処理装置において、 前記排水流入口より上方で且つ前記処理槽内の液面下
   に、ガスを捕集するガス捕集口を有し、前記ガス捕集口
   で捕集されるガスにより上昇させられる被処理液を流通
   させる少なくとも１本の上昇管と、 前記上昇管を流通する被処理液及びガスを分離する気液
   分離器と、 前記気液分離器で分離される被処理液を前記ガス捕集口
   より下方の位置に返送する返送手段と、 前記上昇管にガスを送出するガス送出手段と、を備える
   ことを特徴とする嫌気性処理装置。
2. 【請求項２】 前記返送手段が、 前記処理槽の外部で前記流入口に接続され、前記処理槽
   に被処理液を流入する流入ラインと、 前記気液分離器と前記流入ラインとを接続し、前記気液
   分離器で分離される被処理液を前記流入ラインに流入す
   る返送ラインと、を備えることを特徴とする請求項１に
   記載の嫌気性処理装置。
3. 【請求項３】 前記気液分離器で分離されるガスの量に
   応じて前記ガス送出手段によるガスの送出量を制御する
   制御装置を更に備えることを特徴とする請求項１又は２
   に記載の嫌気性処理装置。