JP2004520082A - 汚廃水処理用微生物培養器 - Google Patents

Abstract

本発明は攪拌と酸素供給を同時に行える汚廃水処理用微生物培養器に関する。
本発明の微生物培養器は、微生物の培養を行う培養槽と；培養槽上部に連結された供給管、この供給管に連結されて培養液を培養槽に供給するポンプを含んでいて、培養槽に培養液及び有機・無機培地を供給するための供給部と；送風機から供給された空気を培養槽内の培養液に注入して培養液を攪拌する攪拌部と；培養液の温度制御及び培養槽内部の殺菌を行うための自動温度制御器と；を含む。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は汚廃水処理に使用される微生物を培養するための培養器に関し、特に、攪拌と酸素供給を同時行える汚廃水処理用微生物培養器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、廃水の処理方法には多様な物理化学的方法と生物学的方法がある。物理化学的方法の欠点には高価なことと、処理生成物再処理の必要性があるが、生物学的方法は多量の有機物成分を二酸化炭素に分解し安定化させたり、メタンガスを生成させて廃水内有機物を除去することにより処理後に生成物の量が比較的に少なくなる。
【０００３】
生物学的処理方法では、主に微生物を利用して廃水内の汚染物質を分解、解毒及び分離できる。従って、この方法は有機物を含む産業汚水及びこれから生成されるスラッジ（泥）の処理、生活汚水の２次処理に用いられる。比較的安い経費と様々な作業工程などで、生物学的処理方法は最も広く世界中で用いられてきた。
【０００４】
生物学的処理の核心的役割を演じる微生物は混合培養体であって、その構成は各種微生物集団、例えば細菌類、菌類、原生動物及び後性動物であり、微生物培養器で培養増殖される、このような微生物が清浄化する汚廃水から分解除去される有機性汚染物質は、この微生物を養いながら、溶けている酸素を利用して微生物を増殖させる。
【０００５】
微生物培養器は一つの装置であって条件を整え自然界で認められる条件に近づけて好ましい微生物を効率的に培養する。このような微生物培養器は培養液、有機・無機培地、および空気を微生物培養器内部に供給して、その微生物を培養増殖させる。
【０００６】
微生物培養器は微生物の培養、増殖に直接関係するから、汚廃水処理の効率や微生物活性化状態は微生物培養器によって変化する。
【０００７】
微生物培養器を用いて汚廃水処理効率を高めようという既存の方法は、ＰＣＴ出願ＷＯ９６／１５９９２として公開され、開示された汚水処理方法では、４種の好気性微生物および嫌気性微生物を曝気槽に注入しても悪臭、有害ガス及び有毒物質を排出しない。
【０００８】
しかし、この技術は曝気槽内で微生物を増殖させるために使われるのではなく、自然界から得られた特定微生物を汚泥に適用して有害ガスなどを除去するために使われる。この方法の短所は、注入された微生物がスラッジを処理するのに時間を要することである。
【０００９】
米国特許第５，３７６，２７５号が開示する活性化スラッジ処理プロセスでは、汚泥成分を最短１５日間発酵させて可溶性炭素含有物質を形成し、発酵したスラッジ成分を流入する汚水と接触させて調整汚水を作り、この調整汚水を活性化スラッジプラントに供給する。
【００１０】
しかし、このプロセスは発酵プラント内で微生物を増殖させるためには使われず、微生物利用によるスラッジからの脱燐・脱窒のために使われている。この方法の短所は時間を要することで、例えば、スラッジ処理に１５日〜６０日かかる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、攪拌と酸素供給が同時に行える汚廃水処理用微生物培養器を提供することである。
【００１２】
また、本発明の他の目的は、温度の速やかな変化により殺菌と培養が行える汚廃水処理用微生物培養器を提供することである。
【００１３】
また、本発明の他の目的は、熱流出を最小化できる汚廃水処理用微生物培養器を提供することである。
【００１４】
また、本発明の他の目的は、微生物の培養を容易にするため、曝気液を外部廃水処理プラントから微生物培養器に引き込むことができる汚廃水処理用微生物培養器を提供することである。
【００１５】
また、本発明の他の目的は、微生物を容易に活性化することができる汚廃水処理用微生物培養器を提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明の好ましい実施例による微生物培養器は微生物の培養が行われる培養槽と；培養液と有機・無機培地を培養槽に供給するための供給部、培養槽内に空気を注入しながら培養液を攪拌するための攪拌部を含んでいる。
【００１７】
本発明は培養槽内に設置され温度制御部をさらに含み、この温度制御部は培養液の温度を調整する。
【００１８】
前記供給部は培養槽上部に連結された供給管と、培養液を培養槽に供給するポンプを含み、ポンプは供給管に連結されている。前記供給部は更に供給管を開閉するバルブと、圧力計を含むことができる。
【００１９】
前記攪拌部は空気供給用送風機と、送風機から供給された空気を培養槽に注入するために培養槽内に設置された噴射パイプ、噴射パイプ上で所定の方向に配列されて培養槽内の培養液を回流させるための噴射ノズルを含む。
【００２０】
前記温度制御部は培養槽内の低温ヒーターと高温ヒーター、さらにヒーター制御器を含む。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下の詳細な説明において、本発明の好ましい実施例のみが説明される。
【００２２】
発明のより多くの完全な適用、及び、多くのそれに付随する利点が図面とともに考慮されたとき、以下の詳細な記述への言及によって一層よく理解される。
【００２３】
図１は本発明の好ましい実施例による微生物培養器の概略的な図面であり、図２は微生物培養器の平面図であり、図３は微生物培養器の概略的な断面図である。
【００２４】
図１乃至３によれば、本発明の好ましい実施例による微生物培養器はベースフレーム１０上に垂直に設けられた円筒形態の培養槽２０と、培養槽上部に連結されて培養槽２０に培養液を投入するための供給管３０、ベースフレーム１０上に設けられ供給管３０に連結されて供給管を通して培養液を輸送するためのポンプ３１、ベースフレーム１０上に設けられる空気供給用送風機４０、空気送風機４０に連結されて空気を輸送するための空気供給ホース４１、培養槽２０内部で上下に所定の間隔をおいて空気供給ホース４１に連結された噴射パイプ６０と６１、環状の噴射パイプ６０、培養液を攪拌するために所定の角度で噴射パイプ６０、６１の外周に沿って配列された噴射ノズル６２、６３、培養槽２０内部に設けられて培養液を加熱するための低温ヒーター５０、培養槽２０内部に設けられて培養液排出後に培養槽２０内部を高温で殺菌するための高温ヒーター５１、ヒーター制御手段５２を含んでいる。
【００２５】
前記培養槽２０の外面全体にポリウレタンなどの断熱材２５が貼り付けられている。培養槽２０上部には培地などを投入するための投入口２１が形成され、投入口２１には蓋２２が設けられて投入口２１を閉鎖する。
【００２６】
レベルゲージ２３は培養槽２０の外側に設けられている。レベルゲージ２３は透明管であり垂直に配置されて培養槽２０内の水位を目視確認することができる。培養槽２０の横に備え付けられた温度計（図示せず）は培養液の温度を観察するためのもので、培養槽２０の底面には培養完了した培養液を排出するために排出管２４が配置される。
【００２７】
前記ポンプ３１はベースフレーム１０上に固定配置され、培養槽外部に位置した廃水処理プラントの曝気槽に供給管３０を通じて連結される。ポンプ３１は廃水処理プラントから曝気液などを吸い上げて、この曝気液などを培養槽２０上部に連結された供給管３０を通じて培養槽２０内部に注入する。
【００２８】
また、供給管３０の横に圧力計３２が配置される。
【００２９】
空気送風機４０はベースフレーム１０の横に固定配置される。空気送風機４０に連結される空気供給ホース４１の一端には空気フィルター４２が備えられる。空気フィルター４２は空気に含まれている不純物をろ過し、培養条件として要求される新鮮な空気を培養液に供給する。ソレノイドバルブ４３が空気供給ホース４１に設けられ、このソレノイドバルブ４３は空気フィルター４２の前後に配置される。
【００３０】
空気供給ホース４１は培養槽２０の側壁に沿って垂直に配置され、分岐管４３、４４が空気供給ホース４１の下端と下端の上の部分から、培養槽２０の側壁を通って各々培養槽２０の内部に延長される。噴射パイプ６０、６１は環状であって、各分岐管４３、４４の端部に設けられる。
【００３１】
噴射パイプ６０、６１は培養槽２０の内壁から一定の距離にある培養槽の中央に位置し、その端部を分岐管４３、４４の端部と連結して支持されている。また、これとは異なって、噴射パイプ６０、６１は、噴射パイプ６０、６１の中心を横切る連結管を配置することにより、また培養槽２０内部に導入された培養槽２０の中央部で下向きに曲げられた分岐管６０、６１に前記連結管を連結することによって支持することもできる。
【００３２】
この時、空気は空気供給ホース４１と分岐管４３、４４を経て連結管を通って噴射パイプ６０、６１に送られる。
【００３３】
ソレノイドバルブ４５は空気供給ホース４１から延長されて各分岐管４３、４４上に提供される。このソレノイドバルブ４５は各分岐管４３、４４を開閉する。
【００３４】
低温ヒーター５０は培養しようとする溶液の適正温度、溶液の物理的特性変化、培養液の効果的な条件を保証するために使われる。低温ヒーター５０の表面温度は約６０℃未満の範囲で昇温される。高温ヒーター５１は殺菌のために使われる。高温ヒーター５１の表面温度は約６０℃以上に昇温される。
【００３５】
前記二つのヒーター５０と５１は所定の間隔を保って培養槽２０内部に配置され、培養槽２０の外表面に配置されたヒーター制御手段５２によって電力を供給される。
【００３６】
ヒーター制御手段５２は低温ヒーターの熱線に電力を供給して培養液の効果的な培養条件を充足させ、培養液の温度を適正水準に維持する。
【００３７】
各噴射パイプ６０、６１に設置される噴射ノズル６２、６３は培養液に空気を供給するとともに注入空気の方向を制御して培養液を混合する。図３に示すように、複数の噴射ノズル６２が上部噴射パイプ６０の外面に配置される。噴射ノズル６２は環状噴射パイプ６０の外郭線に沿って外向き方向から下向き方向に伸びている。また、複数の噴射ノズル６３が下部噴射パイプ６１の外面に配置される。噴射ノズル６３は環状噴射パイプ６１の外郭線に沿って内向き方向から上向き方向に伸びている。
【００３８】
このように上下噴射パイプ６０、６１に配置された各噴射ノズル６２、６３を互いに所定の角度をもって形成することにより、培養液は噴射パイプ６０、６１の内側から上昇して噴射パイプ６０、６１の外側に下降し、この結果、噴射ノズル６２、６３から注入される空気によって回流させられる。
【００３９】
以下、本発明の動作について説明する。
【００４０】
培養しようとする微生物を含む溶液は供給ポンプ３１によって供給管３０を通じて培養槽２０に送られる。
【００４１】
供給された培養液の量は培養槽２０側壁に配置されたレベルゲージ２３を見て確認することができる。
【００４２】
適正量の培養液が培養槽２０に入れば供給ポンプ３１の動作が停まり、低温ヒーター５０に電力を供給して培養液を所定温度に加熱する。
【００４３】
低温ヒーター５０は培養槽２０内部に配置されることによって培養液中に浸されている状態になってヒーターで発生する熱を直ちに培養液に伝達して培養液を適正温度に高める。
【００４４】
低温ヒーター５０が培養液を所定の温度（約２５±５℃）に維持できるのは、ヒーター制御手段５２によってヒーター５０の表面温度を所定レベル（通常３０±１０℃）に維持している間である。
【００４５】
培地と培養液が培養槽２０の上部に配置された投入口２１を通じて培養槽２０に供給されると、培養が活性化する。
【００４６】
培養液は培地と混合され、混合液は培養微生物に酸素を供給する。この結果、培養を活性化できる。
【００４７】
空気送風機４０が空気供給ホース４１を通じて空気を各分岐管４３、４に供給する。供給された空気は各分岐管に連結された噴射パイプ６０、６１に送られて、最後は噴射パイプ６０、６１の外郭面に沿って配列された噴射ノズル６２、６３を通じて培養液に注入される。
【００４８】
上部噴射パイプ６０に配置された噴射ノズル６２を通った空気は環状噴射パイプ６０から下向き乃至外向きの範囲の方向に噴射されるので、培養液が噴射空気と一緒に下向きに流れる。
【００４９】
一方、下部噴射パイプ６１に設置された噴射ノズル６３を通った空気は環状噴射パイプ６１から上向き乃至内向きの範囲の方向に噴射されるので、培養液が噴射空気と一緒に噴射パイプ６１の中心部を通って上向きに流れる。
【００５０】
したがって、各噴射ノズル６２、６３によって、培養液は上部噴射パイプ６０と培養槽２０の内壁の間を下向きに流れた後、下部噴射パイプ６１の中央部を通り抜けて上向きに流れ、結果的に回流できる。
【００５１】
この過程で、培養液と培地が均一に混合され、供給された酸素を微生物に均一に送ることができる。
【００５２】
したがって、本発明の微生物培養器は、注入された空気によって、培養液の攪拌と酸素供給を同時に行うことができて、付加的な攪拌機を使わなくてもよい。
【００５３】
培養が完了した後、培養槽２０底部に設けられた排出管２４の開口から培養液を排出させ、高温ヒーター５１の動作により高温条件の下で培養槽２０内部が殺菌される。
【００５４】
培養槽２０内部は急速に加熱されて、高温ヒーター５１の動作により、この動作のために用いられる温度（約９５±５℃）で殺菌される。
【００５５】
本発明の微生物培養器が実際に廃水処理に使われる例は次の通りである。
【００５６】
供給管３０を通じて曝気槽の曝気液が直接培養槽２０に導入され、前記したような条件で微生物群と曝気液を混合する。
【００５７】
これら微生物は噴射パイプ６０、６１の噴射ノズル６２、６３を通じて廃水に供給される。この微生物群は汚廃水を浄化するように、自らの養分になる、有機性汚染物質を分解除去しながら、廃水に溶けている酸素を利用して増殖する。
【００５８】
本発明の好ましい具体例が詳細に記述されていた一方、当業者は、本発明の技術的範囲から外れずに、その様々な修正及ぶ変形できる。
【００５９】
【発明の効果】
本発明の好ましい実施例による微生物培養器は微生物群を容易に培養できるように、培養のための前記液を外部から取り込んでいる。
【００６０】
また、本発明の好ましい実施例による微生物培養器は廃水処理用効率を向上できるように、曝気槽の曝気液を直接培養させる。
【００６１】
また、本発明の好ましい実施例による微生物培養器は培養槽内に供給される酸素によって培養液を攪拌するので構造を簡単化できて、付加的な攪拌機を使わない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好ましい実施例による微生物培養器の概略的な図面である。
【図２】図１の微生物培養器の平面図である。
【図３】図１の微生物培養器の概略的な断面図である。
【符号の説明】
１０ ベースフレーム
２０ 培養槽
２１ 投入口
２２ 蓋
２３ レベルゲージ
２４ 排出管
２５ 断熱材
３０ 供給管
３１ ポンプ
３２ 圧力計
４０ 空気供給用送風機
４１ 空気供給ホース
４２ 空気フィルター
４３ 分岐管
４４ 分岐管
４５ ソレノイドバルブ
５０ 低温ヒーター
５１ 高温ヒーター
５２ ヒーター制御手段
６０ 上部噴射パイプ
６１ 下部噴射パイプ
６２ 上部噴射ノズル
６３ 下部噴射ノズル

Claims (4)

1. 微生物群を培養する培養槽；
   培養液、有機・無機培地を前記培養槽に供給するために、
   前記培養槽上部に連結された供給管と、
   前記培養液を前記培養槽に供給するために前記供給管に連結されたポンプと、
   を含む供給部；
   空気送風機から供給される空気を前記培養槽内の前記培養液に噴射して、前記培養液を攪拌する攪拌部；
   前記培養液の温度を制御し、前記培養槽内部を殺菌するために、少なくとも前記培養槽内部に設置されるヒーターと、
   ヒーター制御手段と、
   を含む温度制御部；
   を含む微生物培養器。
2. 前記攪拌部が
   前記培養槽の側壁に沿って垂直に設けられ、前記空気送風機に連結された空気供給ホース；
   前記空気供給ホースから前記培養槽側壁を経て前記培養槽内部に延長された二つの分岐管；
   各分岐管の端部に設けられた環状噴射パイプ群；
   環状噴射パイプの外郭に沿って外向き方向から下向き方向に延長され、上部噴射パイプの外郭に沿って内向き方向から上向き方向に延長され、下部噴射パイプの外面に配置された第１入力ノズル群；
   環状噴射パイプの外面に配置された第２入力ノズル群；
   を含むことを特徴とする、請求項１に記載の微生物培養器。
3. 断熱材例えばポリウレタンが前記培養槽の外面に貼り付けられたことを特徴とする、請求項１に記載の微生物培養器。
4. 前記温度制御部が
   ６０℃未満の範囲に加熱されて培養に必要な温度条件を充足させるための低温ヒーターと、
   ６０℃を超える温度に加熱されて前記培養液を殺菌するための高温ヒーターと、を含むことを特徴とする、請求項１に記載の微生物培養器。