JP2006082033A - 有機廃液処理装置及び有機廃液処理方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 加圧下で酸素を有機廃液に溶解させる加圧溶解槽11であって、有機廃液を導入するための第1配管10と、加圧された酸素含有ガスを導入するための第2配管12と、酸素含有ガス中の酸素が加圧下で溶解された後の有機廃液を導出する第3配管13とが接続された加圧溶解槽11と、加圧溶解槽11内の圧力よりも低い圧力に保持された生物膜槽14であって、槽本体14aと、槽本体14a内に設けられ生物膜を保持する生物膜保持構造15とを備え、第3配管13と、第3配管13から導入され生物膜保持構造15を通過した有機廃液を導出するための第4配管17とが槽本体14aに接続された生物膜槽14と、を備えることを特徴とする有機廃液処理装置。
【選択図】 図1
Description
また本発明は、有機廃液処理方法、特に、生物膜により有機廃液を処理する有機廃液処理方法に関する。
まず、原液(高濃度有機廃液)は、貯留槽に導入された後、ポンプにより配管を経て湿式触媒酸化塔に導入される。貯留槽と湿式触媒塔とを連結する配管には、コンプレッサを備える酸素含有ガスの供給管が連結されており、コンプレッサで加圧された酸素含有ガスが配管の途中で原液に吹き込まれる。湿式触媒酸化塔は、高圧容器に触媒を充填して触媒層を形成してものであって、導入された原液を上向流又は下向流で触媒層を通過させ、原液を高温高圧下にて酸化処理する。次に、湿式触媒酸化塔で処理された湿式酸化処理液は、中和槽にてpH調整された後、加圧生物濾過槽に供給される。加圧生物濾過槽は、湿式酸化処理液の配管と、空気を導入するための散気管と、粒状媒体層を支持する支持材層とを備えている。加圧生物濾過槽では、配管により湿式酸化処理液が導入され、散気管からの空気と共に湿式酸化処理液を粒状媒体層に上向流で通過させる。この際、湿式酸化処理液は、粒状媒体表面に付着している生物膜により好気的微生物処理を受けると共に濾過作用を受け、湿式触媒酸化処理液中のBOD成分、CODcr成分等が除去される。
また、生物膜槽には、散気管により空気を導入するので、生物膜槽内全体に均一に酸素を供給するには多数の散気管を生物膜槽内に配置する必要がある。また、散気管に設けられた複数の吹出穴は、酸素の供給源からの距離が同一ではないため、各吹出穴からの酸素の吹出しを均一に制御することが困難である。また、微生物の死骸等が散気管の吹出穴に詰まることもあり、死骸等が詰まった吹出穴と詰まっていない吹出穴とで酸素の供給量が異なる場合もある。従って、散気管による酸素の供給では、生物膜槽内に酸素を均一に供給することが困難である。生物膜への酸素の供給がばらつくと、生物膜の場所によって微生物の活性度が異なり、生物膜全体での酸化分解効率を向上させることが困難である。
加圧溶解槽は、加圧下で酸素を有機廃液に溶解させる。加圧溶解槽は、有機廃液を導入するための第1配管と、加圧された酸素含有ガスを導入するための第2配管と、酸素含有ガス中の酸素が加圧下で溶解された後の有機廃液を導出する第3配管とが接続されている。
ここで、酸素含有ガスは、空気、純酸素、その他酸素を含むガスである。
図1は、本発明の一実施形態に係る有機廃液処理装置1の系統図である。
有機廃液処理装置1は、廃水受水調整槽(調整槽)2と、加圧溶解槽11と、生物膜槽14とを備えている。
廃水受水調整槽2は、工場の各製造装置から排出される有機廃液を集めて貯留する図示しない原水槽から導入する有機廃液にpH調整及び栄養分供給を行う。
加圧溶解槽11には、廃水受水調整槽2から送られる有機廃液を導入するための配管10と、コンプレッサ等で0.06〜0.08MPaに加圧された酸素含有ガスを導入するための導入管12と、加圧下で酸素が溶解された有機廃液を導出するための配管13とが接続されている。配管10の上流側は、ポンプ9を介して配管8に接続されている。廃水受水調整槽2から導出された有機廃液は、配管8を介してポンプ9で0.05MPa程度に昇圧(加圧)され、配管10を介して加圧溶解槽11に供給される。導入管12は、0.08MPa程度に加圧された酸素含有ガスを加圧溶解槽11内に導入する。加圧溶解槽11内の圧力は、配管10から導入される加圧された有機廃液の圧力と、導入管12から供給される加圧された酸素含有ガスの圧力と、配管13への導出部の開度により調整される。ここで、導入管12から導入される酸素の圧力は、配管10から導入される有機廃液の圧力よりも高くすることが好ましい。
図2は、生物膜槽14の拡大図(a)と、規制部材15b,規制部材15cの拡大図(b)である。
槽本体14aは筒状体であり、槽本体14aの底面14bは、中央部14cと、傾斜部14dとを有している。即ち、槽本体14aの底面14bは、中央部14cに向かって下方に傾斜し、下方ほど断面が狭くなるテーパ状に形成されている。即ち、底面14bは、中央部14cから上方ほど断面が広く形成されている。傾斜部14dの上端部分は側壁部14eに連続して形成されている。
断面積がS1の場合には、導入した有機廃液を狭い断面積S1に均一に広げれば良いので、傾斜部14dの傾斜角度θ1は小さくても良い。即ち、この場合、導入した有機廃液を、緩やかな傾斜の傾斜部14d、即ち断面積が上下方向に急激に変化する傾斜部14dを上昇させれば、側壁部以上の断面に均一に拡散することができる。
生物膜保持構造15は、図2(a)に示すように、槽本体14aと配管13との連結部、即ち底面14aの上方において槽本体14a内に設けられている。生物膜保持構造15は、生物膜を担持する担体15aと、担体15aの上方及び下方にそれぞれ設けられた規制部材15b及び規制部材15cとを備えている。規制部材15b及び規制部材15cは、図2(b)に示すように、網目状に複数の貫通孔15dが形成された板状部材である。規制部材15b及び規制部材15cは、有機廃液が良好に通過できる貫通孔が形成されたものであれば、網目状の貫通孔が形成されたものに限られない。規制部材15bは、底面14aの上方で槽本体14aの内壁に固定されている。規制部材15cは、規制部材15bの上方に所定の間隔を持って槽本体14aの内壁に固定されている。担体15aは、規制部材15bと規制部材15cとの間に配置され、上下方向の移動が規制される。
配管13は、槽本体14aの底部14bの中央部14cにおいて、上方に向かって開口しており、加圧下で酸素が溶解された有機廃液を上向流で槽本体14a内に導入する。このとき、槽本体14aの底面14bは、中央部14cから徐々に断面が広がる形状であるので、導入された有機廃液は傾斜部14dにおける槽本体14aの断面全体に広がりつつ上昇する。また、傾斜部14dの上端部分は、槽本体14aの側壁部14eに連続しているので、導入された有機廃液は、傾斜部14dの上方の側壁部14eでも槽本体14aの断面全体に広がって上昇する。この結果、導入された有機廃液は、槽本体14a内で断面方向全体に均一に広がり、略均一な流速で上昇し、生物膜保持構造15を通過するので、有機廃液が生物膜保持構造15全体に均一に供給される。
2.作用効果
2−1.酸素の溶解量
図5は、有機廃液への酸素の溶解量を比較した比較図である。
従来の生物膜法では、生物膜に付着している微生物に酸素を可能な限り均等に供給する目的で散気管等を利用して、酸素の微細な泡を人工的に生成して空気中の酸素分を廃液中に供給していた。しかしながら、生物膜槽内全体に均一に拡散させるためには、散気管の列を複数生物膜槽内に配置する必要がある。また、散気管による空気の供給では、空気の供給源から散気管の各吹出穴までの距離が異なるので、各吹出穴からの供給量を均一に制御することが困難であり、また、微生物の被害が吹出穴に詰まって各吹出穴からの供給量がばらつく虞もある。
また、散気管の吹出穴は小さな泡を作るために小さな径にする必要があるが、配管13及び生物膜槽14における配管13からの導入部は有機廃液を供給するものであり、有機廃液の供給に必要な径に調整すれば良く、散気管の吹出穴の径のように小さくする必要がない。従って、配管13及び生物膜槽14における配管13の導入部に生物の死骸等の汚泥が詰まって供給流量が変動する可能性は低い。
2−3.BOD処理能力
従来の生物膜法では、一般的に有機廃液中の溶存酸素量が5−6mg/L程度であり、生物膜槽14の好気性生物が利用できる酸素量に限界があった。したがって、BOD除去率を90%で考えると、生物膜1m3当たり24時間で分解できるBOD量(BODの処理許容能力)は約1−2kgであった。
2−4.まとめ
本実施形態に係る有機廃液処理装置1では、加圧溶解槽11において加圧下で大量の酸素が有機廃液に溶解され、生物膜槽14において、有機廃液が急速に減圧され、有機廃液中の溶存酸素のうち過飽和分が微細かつ大量の泡となって生物膜に供給され、生物膜でBOD成分が酸化分解される。生物膜保持構造15を通過する有機廃液には、酸素の微細な泡が大量に含まれており、酸素の泡が微細なため有機廃液中に長く残留し、好気性微生物に十分な酸素を供給することができる。従って、好気性微生物の活性度が高められた状態で、好気性微生物によりBOD成分を分解することができる。
3.変形例
3−1.図6(a)は、本発明の第1の変形例に係る生物膜槽141である。上記実施形態と同様の構成には同一符号を付し、説明を省略する。この生物膜槽141には、底面14bの中央部14cに接続される配管13に加えて、配管13a及び配管13bが傾斜部14dに接続されている。配管13a及び配管13bの上流側は配管13の途中に接続され、配管13から分岐している。この生物膜槽141には、配管13だけでなく配管13a及び配管13bからも有機廃液を生物膜槽14内に導入するため、有機廃液を速やかかつ均一に生物膜槽14内に導入することができる。この生物膜槽141を適用した有機廃液装置1によっても、上記実施形態と同様の作用効果を奏する。
ここでは、傾斜部14dに接続する配管を2本接続したが、3本以上の配管を接続しても良い。
3−2.図6(b)は、本発明の第2の変形例に係る生物膜槽142である。この生物膜槽142は、底面14bの中央部14cには配管13が接続されておらず、傾斜部14dに配管13a及び配管13bが接続されている。配管13a及び配管13bの上流側は配管13の先端に接続され、配管13から分岐している。この生物膜槽142を適用した有機廃液装置1でも、配管13a及び配管13bにより有機廃液を均一に生物膜槽14内に導入することができ、上記実施形態と同様の作用効果を奏する。
ここでは、傾斜部14dに接続する配管を2本接続したが、3本以上の配管を接続しても良い。
3−3.図7(a)は、本発明の第3の変形例に係る生物膜槽143である。この生物膜槽143は、底面14はテーパ状には形成されておらず、平板状に形成されている。配管13は、底面14の中央部に接続されている。この生物膜槽143の底面14にはテーパが形成されていないが、配管13から導入される有機廃液は底面14の中央部から上向流で導入されるため、生物膜槽143内に有機廃液を均一に拡散させ易く、微細な酸素の泡を生物膜に均一に供給し易い。
3−4.図7(b)は、本発明の第4の変形例に係る生物膜槽144である。この生物膜槽144は、側壁部に配管13が接続されている。配管13からの有機廃液は横向流で生物膜槽144内に導入されるが、生物膜槽144で有機廃液が急速に減圧され、微細かつ大量の酸素の泡が発生するので、生物膜に均一に酸素を供給することができる。
3−5.図8は、本発明の第5の変形例に係る有機廃液処理装置1の系統図である。この変形例では、加圧溶解槽11の有機廃液及び生物膜槽14の処理水(有機廃液を生物膜で分解した液)を調整槽2に循環させる。加圧溶解槽11からは、加圧下で酸素溶解後の有機廃液をリターンさせ、また、生物膜槽14からは処理水をリターンさせることにより、調整槽2での酸素濃度を高め、生物膜槽14で処理する有機廃水中の溶存酸素濃度を安易に高められる。
3−6.上記実施形態では、生物膜槽14をヒータ16により加温したが、生物膜槽14の加温方法は、ヒータによる加温に代えて、熱交換器による加温、温水を使用する加温、温水を注入する加温を用いても良い。また、ヒータによる加温、熱交換器による加温、温水を使用する加温、温水を注入する加温を何れか1つ以上を組み合わせても良い。
2 廃水受水調整槽
3,8,10,13,17 配管
4〜7,12 導入管
9 ポンプ
11 加圧溶解槽
14,141〜144 生物膜槽
14a 槽本体
14b 底面
14c 中央部
14d 傾斜部
14e 側壁部
15 生物膜保持構造
15a 担体
15b,15c 規制部材
15d 貫通孔
15e 孔
16 ヒータ
Claims (28)
- 加圧下で酸素を有機廃液に溶解させる加圧溶解槽であって、有機廃液を導入するための第1配管と、加圧された酸素含有ガスを導入するための第2配管と、前記酸素含有ガス中の酸素が加圧下で溶解された後の有機廃液を導出する第3配管とが接続された加圧溶解槽と、
前記加圧溶解槽内の圧力よりも低い圧力に保持された生物膜槽であって、槽本体と、前記槽本体内に設けられ生物膜を保持する生物膜保持構造とを備え、前記第3配管と、前記第3配管から導入され前記生物膜保持構造を通過した有機廃液を導出するための第4配管とが前記槽本体に接続された生物膜槽と、
を備えることを特徴とする有機廃液処理装置。 - 前記第3配管が前記生物膜保持構造の下方で前記槽本体に接続され、
前記第4配管が前記生物膜保持構造の上方で前記槽本体に接続されている、
ことを特徴とする有機廃液処理装置。 - 前記第3配管は、前記槽本体の底面に接続されていることを特徴とする、請求項2に記載の有機廃液処理装置。
- 前記第3配管は、前記底面の中央部に接続され、上方に向かって開口していることを特徴とする、請求項3に記載の有機廃液処理装置。
- 前記槽本体の底面が中央部に向かって下方に傾斜した傾斜部を有していることを特徴とする、請求項4に記載の有機廃液処理装置。
- 前記傾斜部は、前記槽本体の断面積に応じて傾斜角度が調整されていることを特徴とする、請求項5に記載の有機廃液処理装置。
- 前記槽本体は、前記第3配管に接続された第5配管が前記生物膜保持構造の下方でさらに接続されていることを特徴とする、請求項2に記載の有機廃液処理装置。
- 前記第3配管及び前記第5配管は、前記槽本体の底面に接続されていることを特徴とする、請求項7に記載の有機廃液処理装置。
- 前記槽本体の底面が中央部に向かって下方に傾斜した傾斜部を有しており、
前記第3配管は前記中央部に接続されており、
前記第5配管は前記傾斜部に接続されている、
ことを特徴とする請求項8に記載の有機廃液処理装置。 - 前記第1配管には前記有機廃液を昇圧して前記加圧溶解槽に圧送するための昇圧装置が介装されていることを特徴とする、請求項1に記載の有機廃液処理装置。
- 前記生物膜保持構造は、内部に複数の孔を有する担体を複数有していることを特徴とする、請求項10に記載の有機廃液処理装置。
- 前記生物膜保持構造は、
前記槽本体に前記複数の担体の下方において設けられ、前記複数の担体の下方への移動を規制する第1規制部材と、
前記槽本体に前記複数の担体の上方において設けられ、前記複数の担体の上方への移動を規制する第2規制部材と、
をさらに有することを特徴とする請求項11に記載の有機廃液処理装置。 - 前記第1規制部材及び前記第2規制部材は網目状に貫通孔が形成された板状部材であることを特徴とする、請求項12に記載の有機廃液処理装置。
- 有機廃液を導入するための第6配管と、酸性溶液及び/又はアルカリ性溶液を導入するための第7配管と、前記生物膜に対する栄養分を導入するための第8配管と、前記第1配管とが接続されており、前記酸性溶液及び/又はアルカリ溶液によりpHが調整されるとともに前記栄養分が付加された有機廃液を、前記第1配管を介して前記加圧溶解槽に送出する調整槽をさらに備えることを特徴とする、請求項1に記載の有機廃液処理装置。
- 前記生物膜槽は、前記有機廃液の温度を調整するための温度調節装置をさらに有していることを特徴とする、請求項14に記載の有機廃液処理装置。
- 加圧溶解槽と生物膜を備える生物膜槽とにより有機廃液を処理する方法であって、
前記有機廃液と、加圧された酸素含有ガスとを前記加圧溶解槽に導入する第1導入ステップと、
前記加圧溶解槽において、前記酸素含有ガスに含まれる酸素を前記有機廃液に溶解させる溶解ステップと、
前記酸素が溶解された前記有機廃液を前記加圧溶解槽から前記生物膜槽に導入する第2導入ステップと、
前記生物膜槽において前記有機廃液を前記生物膜により分解する分解ステップと、
を含む有機廃液処理方法。 - 前記第2導入ステップでは、前記有機廃液を前記生物膜の下方から導入することを特徴とする、請求項16に記載の有機廃液処理方法。
- 前記分解ステップで分解された有機廃液を前記生物膜の上方から導出する第1導出ステップをさらに含むことを特徴とする、請求項17に記載の有機廃液処理方法。
- 前記第2導入ステップでは、前記生物膜槽の底面から前記有機廃液を導入することを特徴とする、請求項18に記載の有機廃液処理方法。
- 前記第2導入ステップでは、前記底面の中央部から前記有機廃液を導入することを特徴とする、請求項19に記載の有機廃液処理方法。
- 前記生物膜槽の底面が中央部に向かって下方に傾斜した傾斜部を有し、
前記第2導入ステップでは、前記中央部から導入された前記有機廃液を前記傾斜部を利用して前記生物膜槽内に拡散させることを特徴とする、
請求項20に記載の有機廃液処理方法。 - 前記傾斜部は、前記槽本体の断面積に応じて角度が調整されていることを特徴とする、請求項21に記載の有機廃液処理方法。
- 前記第2導入ステップでは、前記有機廃液を前記生物膜槽に接続された複数の配管から導入することを特徴とする、請求項16に記載の有機廃液処理方法。
- 前記複数の配管は、前記生物膜槽の底面に接続されていることを特徴とする、請求項23に記載の有機廃液処理方法。
- 前記生物膜槽の底面が中央部に向かって下方に傾斜した傾斜部を有しており、
前記複数の配管は、前記中央部及び前記傾斜部に設けられていることを特徴する、
請求項24に記載の有機廃液処理方法。 - 前記第1導入ステップに先立ち、有機廃液に酸性溶液及び/又はアルカリ性溶液を加えるとともに、前記生物膜の栄養分を付加する調整ステップをさらに含むことを特徴とする、請求項16に記載の有機廃液処理方法。
- 前記調整ステップの後、前記有機廃液を昇圧する昇圧ステップをさらに含むことを特徴とする、請求項26に記載の有機廃液処理方法。
- 前記生物膜槽内の有機廃液を所定の温度に保持するステップをさらに含み、
前記分解ステップでは、前記有機廃液が前記所定の温度に保持された状態で前記有機廃液を分解することを特徴とする、請求項27に記載の有機廃液処理方法。
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