JP2002510551A - 廃水浄化方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 廃水を浄化するための方法および装置を示し、特に嫌気性浄化により浄化する。方法は、廃水および汚泥をガスを発生する状態で収容する容器内において、発生ガスをガス収集器によって捕集し、上昇ガスによって形成される循環を利用して容器底部に沈降する汚泥を遊離させるようにして、特に嫌気性浄化手段によって廃液を浄化する。こうした方法は、構造的に単純で、より効率的に開発される。このため、沈降した汚泥を上昇ガスによって生じるガスの浮揚効果により底部より吸引し、容器の上側部分に容器内の廃水から分離された状態で流通させ、廃水中に戻す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 この発明は、請求項１の前提項に説明したタイプの廃水浄化方法及び装置に関
するものである。

【０００２】 こうした方法及びこうした装置は、ヨーロッパ特許第０１７０３３２号により
知られている。公知の装置は、嫌気性の方法、好ましくは周知のＵＡＳＢ（逆流
嫌気性汚泥ブランケット）に従って動作し、下側部分に浄化すべき廃水が流通し
、上側部分から浄化された廃水が排出される容器が使用される。嫌気性微生物は
、容器内で活動する。廃水の入口と浄化された廃水のためのオーバーフローパイ
プの間には、ガス収集器が介挿されており、該ガス収集器はフード形状で容器に
重ね合わせるように配置され、その上部はパイプを介してガス／汚泥分離手段に
接続される。ガスは、微生物の活動によって生成され、所謂浮揚性の汚泥として
汚泥が浮き上がるように汚泥に付着する。浮揚性汚泥はフードによって捕集され
て、徐々にガスを放出して再び重くなり、所謂沈降した汚泥として底部に沈む。
ペレットから放出されたガスは、フードによって捕集された自由ガス泡(free ga
s bubbles) とともにパイプ内をさらに上方に上昇するので浮揚性の汚泥粒子と ガス／汚泥分離室において分離された液体を伴う。ガスは、適宜放出されるが、
これとともに搬送された汚泥粒子を含む液体は、容器の底部に接続された下向き
パイプに流入する。底部に沈降した汚泥は循環され、これによって底部の汚泥部
を遊離させて、流入する廃水と微生物の完全な混合性を改善するように作用する
。しかしながら、水は比較的重く、浮揚性ガスによって搬送される廃水の量及び
環流された廃水の循環効率が制限される。さらに、このタイプの廃水反応器は、
少なくとも１１ｍの反応器の高さが無ければ、上記の効果を得ることは出来ない
。

【０００３】 従って、本発明の目的は、構造的に簡単な方法で効率的な循環及び沈降した汚
泥の完全な混合を達成し得る廃水の浄化方法及び装置を提供することにある。

【０００４】 上記の目的は、請求項１に記載された方法及び請求項９に記載した装置によっ
て達成される。

【０００５】 本発明の構成により、及び従来技術とは異なり、沈降した汚泥が、衝突する環
流水によって間接的に移動されることはないが、上昇パイプ内に吸引されること
によって直接的に移動される。これによって、著しく効率を向上させた流れ、特
に沈降した汚泥のほぼ全体におよぶ流れが生成され、微生物が栄養物を発見でき
ない死空間を確実に無くし、または廃水は過度に急激に汚泥床を通って移動して
十分に浄化されない所謂短絡流を確実に防止する。この結果、廃水反応器は、同
一の性能を維持しながら構造的なサイズを大幅に減少させることが出来る。とも
かく、沈降した汚泥部内部に生じる乱れは、廃水自体の内部で生成されたガスの
上昇作用によって達成される循環作用により生じる過度に大きな剪断力によって
汚泥のペレットが破壊されるほどに大きくなる。さらに、背の高い反応器の場合
、上側反応室は高濃度のペレット化された汚泥を示し、効率は一層向上される。
さらに、特に浮揚性の凝固物を形成するタンパク質又は澱粉質を含有する廃水の
場合、浮揚性の凝固物も底部に環流される。

【０００６】 効率は、請求項２に記載した方法はガスの揚力が沈降された汚泥をもっぱら上
昇させるこの方法によってさらに向上するために利用されるので、この方法によ
りさらに向上される。

【０００７】 便宜上、請求項３の沈降汚泥はガス収集器の下側に戻されて、容器に環流され
る。

【０００８】 請求項４の方法によって、より多くの汚泥が搬送される。例えば、浮揚性の凝
固物を形成するタンパク質又は澱粉質を含有する廃水の場合、浮揚性の凝固物も
底部に環流される。

【０００９】 請求項５の方法によって、上昇力が改善され、沈降された汚泥の上昇は容器が
活性化されると即座に開始される。

【００１０】 請求項６によれば、本発明による構成は、嫌気性及び好気性動作の組合せに対
応する。

【００１１】 請求項７の方法によれば、循環作用も改善される。

【００１２】 通常、嫌気性分解プロセスは、２５℃乃至３７℃の間で最適状態を示す。本発
明による流れの増加によって、反応温度を低下させることができる。請求項８に
よれば、本発明による方法のための最適温度は、１０℃乃至３７℃の間である。
これによって、水を加熱する必要がないので、エネルギを大幅に節約することが
できる。

【００１３】 請求項９は、特に好適で、構造的に単純な方法を実施するための装置を示して
いる。

【００１４】 本発明による装置の有利な構成は、請求項１０乃至１７に知ることが出来る。

【００１５】 本発明の方法を実施する発明による装置の実施例は、図より理解される。図面
は、主に嫌気性の方法によって動作するＵＡＳＢ法による廃水を浄化する本発明
による装置１を示しており、概略的にのみ示されている。装置１は、直立容器１
９と、微生物と混合された沈降された汚泥が位置する容器の底部に端部を有する
廃水パイプ２を有している。廃水パイプ２には、標準的な廃水分配システムの一
つを設けることが出来るが、そのシステムは示されていない。

【００１６】 ガス収集器３の大部分は、容器１９の高さ方向に交互に配置される。図示の実
施例において、ガス収集器３は、二つの系、即ち下側の系３ａと上側の系３ｂに
グループ分けされている。各ガス収集器３は、フードの最も大きな水平方向断面
にわたって形成された下向き開口部と上向きテーパを設けた垂直断面を有してい
る。しかしながら、他の形状のガス収集器を用いることも可能である。

【００１７】 下側の系３ａのガス収集器３は、そのルーフ突条１１を貫通して延び突条１１
にガス密状態で楔係合されたパイプ１８を有している。各パイプ１８は、ルーフ
突条１１よりわずかに、好ましくはガス捕集フードの高さの０．１乃至０．４倍
の長さ下向きにガス捕集フード内に突出するとともに、汚泥偏光板を付加的に設
けた水平開口または口を有している。ループ突条１１の上側において、パイプ１
８は、排出パイプ２０に接続された逆Ｕ字条の折り曲げ部４を有している。逆Ｕ
字状折り曲げ部４の開口は、放出パイプ２０に接続され、放出パイプ２０の開口
は上昇パイプ９に接続されており、ルーフ突条１１の下側のパイプ１８の開口よ
りも数センチ、好ましくは５乃至１０ｃｍの間の距離上方に位置する。下側の系
３ａのすべてのガス収集器に接続されたパイプ２０は、上昇パイプ９、即ち容器
の横断面に比べて大幅に減少された横断面を持つパイプライン、に接続されてお
り、パイプラインの下側開口、好ましくは水平面に位置した上向き開口は容器１
９の底部、好ましくは汚泥部に位置する。上昇パイプ９は、容器１９の上方に配
置されたガス／汚泥分離手段１３に上向きに延びている。下向きパイプ１０は、
ガス／汚泥分離手段１３から容器１９に戻るように延びており、下側の系３ａの
下側で、沈降した汚泥部よりわずかに上方で、上昇パイプ９の開口から離間した
位置の下向きの水平開口又は口に終端されている。

【００１８】 ガス捕集フード３の上側の系３ｂは、標準的な要領で機能して、汚泥が浄化さ
れた廃水中に流入しないように浮揚性の汚泥を保持する。上側の系３ｂのガス収
集器３も、ルーフ突条１１の上方で上向きに終端されたパイプ２１が設けられて
いるが、下側の系３ａのＵ字形状の折り曲げ部４は排出パイプ１２に設けられて
おらず、他方、排出パイプ１２はガス／汚泥分離手段１３に延びている。ルーフ
突条１１の下側において、パイプ２１は下側の系３ａのパイプ１８と同様に構成
される。

【００１９】 上側の系３ｂの全ガス収集器３のいくつかは、パイプライン１７を介して下向
きパイプ１０に接続することが出来る。パイプライン１７は、浮揚性の汚泥を収
集するガス収集器３の一部に位置している。

【００２０】 上側の系３ｂの上方には、容器１９内の水の上側レベルを規定し、水パイプ６
に接続された浄化水のためのオーバーフローパイプ２２が位置している。ポンプ
８を設けたリターンパイプ７は、水パイプ６からガス／汚泥分離手段１３に延び
ている。第一のガスパイプ１４は、ガス／汚泥分離手段１３から延び、回収され
たバイオガスを、例えばエネルギの回収等の処理を行うために放出される。もう
一つのガスパイプ１６はガス／汚泥分離手段１３から延び、ポンプ１５も配設さ
れる。ガスパイプ１６は、上昇パイプ９の下側部に接続され、上昇作用を促進す
るためにガスを環流させる。

【００２１】 本発明の装置は、以下の方法に従って動作する。食品又は製紙産業からの浄化
されるべき廃水、例えば有機的に高度に汚染された廃水は、廃水パイプ２を介し
て容器１９の下側部分の沈降された汚泥層、好ましくはその中に見られる通常の
汚泥ペレット状で微生物と混合された汚泥層に流通される。微生物は、廃水の有
機性汚染物質を分解して、ガスを生成する。ガスは、ガス泡の状態で泡だって上
昇し、汚泥ペレットに付着して、後者の重量を軽減させて上方に浮揚させる。ガ
ス及び浮揚性汚泥として上方に浮揚するガスが付着したペレットは、第一の系の
領域を通過してガス収集器３によって捕集される。ガスルーフ突条１１の下側で
徐々にガスを放出して再び沈降汚泥として沈降する浮揚性汚泥の層の上側のガス
クッション部５に集まる。折れ曲がり部において、ガスクッションが形成され、
浮揚性汚泥の上昇及びパイプ２０への流入を防止する。この結果、ガスのみがパ
イプ２０を通って流通して、上昇パイプ９に流入する。パイプ内において、ガス
は強力な上昇流を生成して、上昇パイプの底部の吸入口において負圧を発生して
、この負圧がそこに存在する沈降した汚泥を吸引し、底部における流通を確実に
生成してすべての側の汚泥ペレットを廃水と接触させて、連続的な流れを生成す
る。ガスと吸入された沈降した汚泥は、ガス／汚泥分離手段１３で分離され、ガ
スは通常パイプ１４に流通しさらに処理される。搬送された汚泥は、捕集され、
下向きパイプ１０を介して下向きに流れて容器１９に流入し、容器の下側の系３
ａの下側に放出され、底部に沈降されて、その部位に付加的な乱れを生じさせる
。汚泥がガス／汚泥分離手段１３から下向きパイプ１０を通って沈降する間に、
上側び系３ｂのガス収集器３の下側に捕集された浮揚性の汚泥はパイプ１７を吸
入される、これは、戻された汚泥によって生成される循環作用を強化する。循環
作用は、少量の浄化された廃水の助けによって沈降された汚泥によって増強され
、水パイプ６からのポンプ８及びパイプ７を介してポンプされることによって、
ガス／汚泥分離手段１３に戻されて、効率的に汚泥を下向きパイプ１０を通して
洗い流される。

【００２２】 特に、装置１の起動時において、吸入作用はポンピングガスによって行われる
か、もしくはパイプ１６及びポンプ１５を介して上昇パイプ９に付加的に導入さ
れる空気によって行われる。

【００２３】 下側の系３ａによって未だに捕集されていないか、もしくは捕集能力を越えた
後に上側の系３ｂの部分に流入した浮揚性の汚泥とガス泡は、ガス収集器３に捕
集される。突条１１内に捕集されたガスは、直線的な垂直パイプ２１及びパイプ
１２を介してガス／汚泥分離手段１３に流入して、浮揚性の汚泥層はパイプ１７
を介して排出されるか、もしくはガスを放出した後、底部に再び沈降する。浄化
された廃水は、オーバーフローパイプ２２に流入して、水パイプ６に流通する。

【００２４】 必要があれば、本発明の装置はガス／汚泥分離手段１３内に１乃至３体積％の
酸素を付加して、付加的に好機的に動作され、例えばガス中に含まれる硫黄の生
物学的酸化法を達成する。この場合、ポンプ１５及びパイプ１６を介してガスは
環流されない。

【００２５】 上記に説明し、図示した実施例の変形例において、二以上のガス捕集システム
を設けることが出来、または容器が下側のガス捕集システムのガス収集器を有す
るのみであり、浮揚性汚泥を浄化水のためのオーバーフローパイプから離間する
ように保持することが出来る。反応器の高さは非常に小さい場合、ポンプを連続
的に運転して、ガスを上昇パイプに戻すことも出来る。上昇パイプは、容器の内
部に延び、下向きパイプを容器の外側に設けることが出来る。沈降した汚泥を上
昇パイプからの分岐を通して、分離手段ではなく容器に直接流入させることも出
来る。ガスのみがもしくは主にガスが上昇パイプに流通することが確実な場合、
ガス収集器はＵ字状の折り曲げ部を省略し、または他のガス分離手段を取り付け
、もしくは上昇パイプの上流に配置したガス分離手段に接続することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 ＵＡＳＢ法に従って廃水を浄化するための本発明による装置の概略図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，Ｅ Ａ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ， ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，Ｇ Ｅ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ， ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，Ｍ Ｎ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ， ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，Ｚ Ａ，ＺＷ

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 廃水および汚泥をガスを発生する状態で収容する容器内において、発生ガスを
   ガス収集器によって捕集し、上昇ガスによって形成される循環を利用して容器底
   部に沈降する汚泥を遊離させるようにして、特に嫌気性浄化手段によって廃液を
   浄化する方法において、沈降した汚泥を上昇ガスによって生じるガスの浮揚効果
   により底部より吸引し、容器の上側部分に容器内の廃水から分離された状態で流
   通させ、廃水中に戻すようにしたことを特徴とする廃水浄化方法。
2. 【請求項２】 ガス収集器内のガスが、汚泥および液体から分離されることを特徴とする請求
   項１に記載の方法。
3. 【請求項３】 ガス収集器の下側で吸入された沈降した汚泥が、廃水中に戻されることを特徴
   とする請求項１又は２に記載の方法。
4. 【請求項４】 吸入された沈降した汚泥は、ガス収集器の下側で廃水中にガス収集器によって
   捕集された汚泥ととともに環流されることを特徴とする請求項２又は３に記載の
   方法。
5. 【請求項５】 付加的なガスが、ガスの浮揚効果によって影響されるガスの量を増大させるた
   めに導入されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の方法。
6. 【請求項６】 ガスを分離した後に酸素を１乃至３体積％の量で添加して、ガス中に含まれる
   硫黄の生物学的酸化を達成することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記
   載の方法。
7. 【請求項７】 浄化された廃水は、吸入された沈降した汚泥に供給され、汚泥の沈降作用を促
   進することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の方法。
8. 【請求項８】 廃水の温度が、１０℃乃至３７℃の間である請求項１乃至７のいずれかに記載
   の方法。
9. 【請求項９】 容器（１９）と、廃水入口（２）、浄化された水の出口（２２）と、容器（１
   ９）中に配置される少なくとも一つのガス捕集フード（３）およびガス捕集フー
   ドの上側部より離間するように上向きに延びるパイプ（１８，４）によって構成
   する請求項１乃至８項のいずれかに記載の方法を実施するための装置であって、
   上昇パイプ（９）が容器（１９）底部の沈降された汚泥部から離間するようにガ
   ス収集器から延び、ガス収集器（３）が、ガス収集器（３）から流出するガスが
   上昇パイプ（９）内において沈降した汚泥を上昇させるガスリフタとして用いら
   れるように、上昇パイプ（９）に接続されることを特徴とする廃水処理装置。
10. 【請求項１０】 ガス分離手段（４）にはガス収集器（３）が設けられていることを特徴とする
    請求項９に記載の装置。
11. 【請求項１１】 ガス分離手段は、パイプ（１８）の実質的に逆Ｕ字状折り曲げ部（４）によっ
    て形成されて、ガス収集器（３）の外部で上方に延びることを特徴とする請求項
    １０に記載の装置。
12. 【請求項１２】 上昇パイプ（９）は、ガス／汚泥分離手段（１３）に終端が接続され、ガス収
    集器（３）の下側の容器（１９）に戻る下向きパイプ（１０）がガス／汚泥分離
    手段（１３）から延びていることを特徴とする請求項９乃至１２のいずれかに記
    載した装置。
13. 【請求項１３】 ガス収集器（３）の下側部分から延びるパイプライン（１７）が下向きパイプ
    （１０）は、下向きパイプに接続されることを特徴とする請求項１１に記載の装
    置。
14. 【請求項１４】 容器は、上向きに延びるパイプ（１８）を設けるとともにＵ字状の折り曲げ部
    （４）を備えた複数のガス収集器（３）の第一の系（３ａ）と複数のガス収集器
    （３）を備え、前記第一の系（３ａ）の第二の系（３ｂ）が第一の系（３ａ）の
    上方に設けられていることを特徴とする装置。
15. 【請求項１５】 前記パイプライン（１７）は、第二の系（３ｂ）のガス収集器（３）と下向き
    パイプ（１０）の間に設けられることを特徴とする請求項１３及び１４に記載し
    た装置。
16. 【請求項１６】 付加的なガス通路（１６）が、上昇パイプ（９）に接続されることを特徴とす
    る請求項９乃至１５のいずれかに記載の装置。
17. 【請求項１７】 廃水パイプ（７）は、下向きパイプ（１０）に接続されることを特徴とする請
    求項１乃至１６のいずれかに記載の装置。