JP2013193049A - 嫌気性処理装置及び嫌気性処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成で、グラニュール汚泥全体の活性を一定に維持する。
【解決手段】槽１内の下部にグラニュール汚泥床Ｇを形成し、被処理液を、槽１内の下部に立設された内筒２のその内部に上向流で導入し、被処理液中の有機成分を、内筒２内のグラニュール汚泥により分解させてメタンを含むガスを発生させ、内筒２内に、被処理液及びガスの上向流を形成し、例えば、内筒２の周壁の上部側を貫通する孔２ａを設けると共に内筒２を槽底壁１ａから離隔するようにすることで、内筒２内のグラニュール汚泥を、被処理液及びガスの上向流により、上向きに流動させて内筒２の上部側の例えば孔２ａから内筒２外に流出させ、内筒２と槽周壁１ｂとの間を下向流で通し、内筒２の下部側から当該内筒２内に戻り循環するグラニュール汚泥の循環流を形成させ、当該循環流によって、グラニュール汚泥を継続的に移動させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、嫌気性処理装置及び嫌気性処理方法に関する。

従来、有機成分を含む被処理液の処理装置として、嫌気性微生物が自己凝集して微粒子化したグラニュール状の嫌気性汚泥を有するＵＡＳＢ（Upflow Anaerobic Sludge Blanket：上向流嫌気性汚泥床）処理装置が知られている（例えば特許文献１参照）。この処理装置は、槽内の下部にグラニュール汚泥によるグラニュール汚泥床を保持し、被処理液を槽内の下部から導入することで、被処理液をグラニュール汚泥に接触させながら上向きに流動させ、当該被処理液の有機成分をグラニュール汚泥により分解するというものである。

ここで、上記嫌気性処理装置にあっては、汚泥床底部のグラニュール汚泥は、被処理液の有機成分と十分に接触し、その活性は維持されるが、有機成分は汚泥床底部で反応して分解していくため、汚泥床上部に向かうに従い、有機成分の濃度は低下してグラニュール汚泥は貧栄養状態となり、その活性が低下してしまう。また、被処理液のグラニュール汚泥床への供給の流れに偏りが生じると、短絡流が発生してしまい、汚泥床底部でも一部のグラニュール汚泥は貧栄養状態となり、その活性が低下してしまう。すなわち、被処理液とグラニュール汚泥との接触が不十分な場合があり、その場合には、グラニュール汚泥全体の活性を一定に維持できず、処理効率の観点から改善が望まれている。

そこで、以下の特許文献２のように、被処理液を、槽の深さ方向（上下方向）に複数段に設けた供給口から導入すれば、汚泥床上部側の貧栄養状態の解消が図られると共に、短絡流の発生の防止が図られ、特許文献１の技術を改善できる。

特開平９−１１７８号公報 特開２００３−３２６２９４号公報

しかしながら、上記特許文献２に記載のものでは、長手方向に複数の供給口が設けられた供給管を複数段に備える構成のため、設備が複雑になると共に、被処理液を導入するためのエネルギー消費量が増加してしまうといった問題がある。

本発明は、このような課題を解決するために成されたものであり、エネルギー消費量を増加することなく、簡易な構成で、グラニュール汚泥全体の活性を一定に維持できる嫌気性処理装置及び嫌気性処理方法を提供することを目的とする。

本発明による嫌気性処理装置は、槽内の下部にグラニュール汚泥によるグラニュール汚泥床を備え、有機成分を含む被処理液を槽内の下部から導入し、当該被処理液をグラニュール汚泥に接触させながら上向きに流動させることで嫌気性処理する嫌気性処理装置において、槽内の下部に立設された内筒と、内筒内に有機成分を含む被処理液を上向流で導入することで、内筒内のグラニュール汚泥が、上向きに流動して内筒の上部側から内筒外に流出し、内筒と槽周壁との間を下向流で通って、前記内筒の下部側から当該内筒内に戻り循環するグラニュール汚泥循環流形成手段と、を備えたことを特徴としている。

また、本発明による嫌気性処理方法は、槽内の下部にグラニュール汚泥によるグラニュール汚泥床を備え、有機成分を含む被処理液を槽内の下部から導入し、当該被処理液をグラニュール汚泥に接触させながら上向きに流動させることで嫌気性処理する嫌気性処理方法において、槽内の下部に内筒を立設し、内筒内に有機成分を含む被処理液を上向流で導入することで、内筒内のグラニュール汚泥が上向きに流動して内筒の上部側から内筒外に流出し、内筒と槽周壁との間を下向流で通って、内筒の下部側から当該内筒内に戻り循環するグラニュール汚泥の循環流を形成することを特徴としている。

このような嫌気性処理装置及び嫌気性処理方法によれば、槽内の下部にグラニュール汚泥によるグラニュール汚泥床が形成され、有機成分を含む被処理液は、槽内の下部に立設された内筒のその内部に上向流で導入される。被処理液中の有機成分は、内筒内のグラニュール汚泥により分解され、メタンを含むガスが発生し、内筒内には、被処理液及びガスの上向流が形成される。そして、例えば、内筒の周壁の上部側を貫通する孔を設けると共に内筒を槽底壁から離隔するようにすることで、内筒内のグラニュール汚泥が、上記被処理液及びガスの上向流により、上向きに流動して内筒の上部側の例えば孔から内筒外に流出し、内筒と槽周壁との間を下向流で通って、内筒の下部側から当該内筒内に戻り循環するグラニュール汚泥の循環流が形成される。この循環流によって、グラニュール汚泥が継続的に移動し、汚泥床上部側から汚泥床下部側へ移動したグラニュール汚泥は、円筒内に導入された有機成分と十分に接触してその活性が向上し、これが繰り返される結果、グラニュール汚泥全体の活性を一定に維持できる。

ここで、上記作用を好適に奏する構成としては、具体的には、内筒の周壁の上部側を貫通する孔を備え、内筒内のグラニュール汚泥は、孔を通して、内筒外に流出する構成が挙げられる。

このように本発明によれば、エネルギー消費量を増加することなく、簡易な構成で、グラニュール汚泥全体の活性を一定に維持できる。

本発明の実施形態に係る嫌気性処理方法を採用した嫌気性処理装置を示す断面構成図である。 図１中の内筒を示す斜視図である。

以下、本発明による嫌気性処理方法を採用した嫌気性処理装置の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施形態に係る嫌気性処理方法を採用した嫌気性処理装置を示す断面構成図、図２は、図１中の内筒を示す斜視図である。

図１に示すように、嫌気性処理装置１００は、ここでは、前述したＵＡＳＢタイプの嫌気性処理装置であり、嫌気反応槽である槽１を具備している。この槽１は、ここでは、円筒の上下端が閉じられた形状とされ、槽１内の下部中央には、内筒２が槽１と同軸に立設されている。そして、槽１内の下部には、グラニュール汚泥が収容されてグラニュール汚泥床Ｇが形成されている。

槽１内に、有機成分を含む被処理液を導入するための導入管３は、槽１の下部において当該槽１の外部から槽周壁１ｂを挿通すると共に内筒２の周壁を挿通し内筒２内に進入するように設けられている。

この導入管３は、導入管３内の被処理液を噴出するための出水口３ａを備えている。この出水口３ａは、ノズル状に構成されて導入管３に上向きに開口され、導入管３の軸線に沿って複数が設けられている。そして、これらの出水口３ａは、内筒２内のみに位置し、内筒２内で被処理液を上方に向かって噴出する。

内筒２は、本実施形態の特徴を成すもので、図１及び図２に示すように、円筒状に構成され、周壁の上部側に、当該周壁を貫通する孔２ａを周方向に沿って複数備えている。また、この孔２ａより下方位置にも、周壁を貫通する孔２ｂを周方向に沿って複数備えている。これらの孔２ａ、２ｂは、内筒２内のグラニュール汚泥を内筒２外に流出するためのものである。

また、図１に示すように、内筒２は、槽底壁１ａから離隔するように浮上支持（固定）され、内筒２の底面と槽底壁１ａとの間に、通路４が円環状に形成されている。この通路４は、内筒２と槽周壁１ｂとの間の領域Ｓのグラニュール汚泥を、内筒２内に戻すための通路である。

そして、グラニュール汚泥床Ｇは、その上面が、内筒２の上部側の孔２ａより多少上方に位置し当該孔２ａを覆うような状態に形成されている。

ここで、内筒２、内筒２内の出水口３ａ、内筒２の孔２ａ，２ｂ、内筒２と槽周壁１ｂとの間の領域Ｓ、内筒２と槽底壁１ａとの間の通路４によって、内筒２内のグラニュール汚泥が、内筒２の上部側から内筒２外に流出し、内筒２の下部側から内筒２内に戻り循環するグラニュール汚泥循環流形成手段１０が構成されている。

さらに、槽１内の内筒２より上方には、槽１内での嫌気性処理により発生したメタンを含むガス、グラニュール汚泥、処理水を分離するための三相分離部７が設けられる。この三相分離部７は、グラニュール汚泥とガスを分離するためのガス衝突部５、ガスと処理水を分離するためのガス捕集部６を備える。

このような構成を有する嫌気性処理装置１００によれば、槽１での嫌気性処理を安定して行うべく、前段の酸生成槽（不図示）において有機性排水を有機酸化した被処理液（酢酸）が槽1内に導入される。

この有機成分を含む被処理液は、導入管３を通して槽１内に導入され、内筒２内の出水口３ａから噴出される。この被処理液の上方への噴出に従い、内筒２内に被処理液の上向流が形成される。

このとき、被処理液中の有機成分は、内筒２内のグラニュール汚泥により分解されて、メタンを含むガスが発生し、内筒２内には、被処理液及びガスの上向流、すなわち気液混相上向流が形成され、内筒２内のグラニュール汚泥は、上向きに流動する。

ここで、内筒２の周壁の上部側には複数の孔２ａ，２ｂが設けられ、且つ、内筒２の外側、具体的には、内筒２と槽周壁１ｂとの間の領域Ｓにはガスがなく、且つ、内筒２と槽底壁１ａとの間には通路４が設けられているため、内筒２内で上向きに流動するグラニュール汚泥は、矢印で示すように内筒２の孔２ａ，２ｂから内筒２外に流出し、内筒２と槽周壁１ｂとの間の領域Ｓを下向流で通って、矢印で示すように通路４から内筒２内に戻り循環するグラニュール汚泥の循環流が形成される。そして、この循環流によって、グラニュール汚泥は継続的に移動する。

一方、被処理液、ガス、及び、ガスが付着したグラニュール汚泥は内筒２から上向し、グラニュール汚泥は、ガス衝突部５に衝突しその衝撃でガスと分離されて沈降する一方で、ガスは、ガス捕集部６で捕集されてガス排出管９から外部に排出され、処理水は、ガス衝突部５とガス捕集部６との間を通り、槽１内の上部開口から越流し処理水排出部８から外部に排出される。

このように、本実施形態の嫌気性処理装置１００にあっては、有機成分を含む被処理液を、槽１内の下部に立設された内筒２のその内部に上向流で導入し、内筒２内のグラニュール汚泥を、被処理液及び発生したガスの上向流により、上向きに流動させて内筒２の上部側の孔２ａ，２ｂから内筒２外に流出させ、内筒２と槽周壁１ｂとの間の領域Ｓを下向流で通し、通路４を通して内筒２の下部側から内筒２内に戻り循環するグラニュール汚泥の循環流を形成させ、当該循環流によって、グラニュール汚泥を継続的に移動させるようにしている。このため、汚泥床Ｇの上部側のグラニュール汚泥は汚泥床Ｇの下部側へ移動し、この下部側へ移動したグラニュール汚泥は、円筒２内に出水口３ａから導入された有機成分と十分に接触してその活性が向上し、これが繰り返される。その結果、エネルギー消費量を増加することなく、簡易な構成で、グラニュール汚泥全体の活性を一定に維持できる。

なお、特許文献１のような汚泥床底部のグラニュール汚泥のみ活性が高い場合にあっては、例えばｐＨ異常等の異常事態が発生し、一部の処理を担っていた高活性のグラニュール汚泥がダメージを受け失活すると、処理性能に大きな影響が出てしまうが、本実施形態のように、グラニュール汚泥全体の活性を一定に維持できるものであれば、一部のグラニュール汚泥がダメージを受け失活しても、処理性能への影響は軽減される。

因みに、内筒２の孔２ｂは、孔２ａでその機能を十分に発揮できれば、なくても良い。

以上、本発明をその実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、上記実施形態においては、特に好ましいとして、内筒２内のグラニュール汚泥を、孔２ａ（２ｂ）を通して、内筒２外に流出させるようにしているが、孔２ａ（２ｂ）に代えて、内筒２の上端面からグラニュール汚泥を溢れ出るように越流させて内筒２外に流出させるようにしても良い。この場合、常に、内筒２の上端面からグラニュール汚泥を越流させるべく、有機成分の分解により生じた増殖汚泥を槽１の下部から適宜抜き出すことが好ましい。

また、上記実施形態においては、内筒２を槽底壁１ａから離隔することで、グラニュール汚泥が内筒２内に戻る通路４を形成するようにしているが、これに代えて、内筒２を槽底壁１ａに着底させ例えば内筒２の周壁の下部を貫通する複数の孔を設け、この孔を、グラニュール汚泥が内筒２内に戻る通路としても良い。また、この孔を長孔やスリットとしても良い。また、上記内筒２の孔２ａ，２ｂも同様に、長孔やスリットとしても良い。

また、上記実施形態においては、嫌気性処理装置１００での嫌気性処理を安定して行うべく、前段の酸生成槽において有機性排水を有機酸化した被処理液を導入するようにしているが、有機性排水等の有機成分を含む被処理液であれば良い。

また、上記実施形態においては、槽１や内筒２を円筒形状としているが、角筒形状としても良い。

また、上記実施形態においては、嫌気性処理装置１００を、ＵＡＳＢタイプの嫌気性処理装置としているが、グラニュール汚泥床Ｇの粒状化をさらに促進させて膨張させることにより被処理液との接触効率を向上するようにしたＥＧＳＢ（Expanded Granular Sludge Bed：膨張粒状汚泥床）処理装置に対しても勿論適用可能であり、要は、槽１内の下部にグラニュール汚泥床Ｇを備え、有機成分を含む被処理液を槽１内の下部から導入し、当該被処理液をグラニュール汚泥に接触させながら上向きに流動させることで嫌気性処理する嫌気性処理装置に対して適用できる。

１…槽、１ａ…槽底壁、１ｂ…槽周壁、２…内筒、２ａ，２ｂ…孔、３…導入管、３ａ…出水口、４…通路、１０…グラニュール汚泥循環流形成手段、１００…嫌気性処理装置、Ｇ…グラニュール汚泥床、Ｓ…内筒と槽周壁との間の領域。

Claims (3)

1. 槽内の下部にグラニュール汚泥によるグラニュール汚泥床を備え、有機成分を含む被処理液を前記槽内の下部から導入し、当該被処理液を前記グラニュール汚泥に接触させながら上向きに流動させることで嫌気性処理する嫌気性処理装置において、
   前記槽内の下部に立設された内筒と、
   前記内筒内に前記有機成分を含む被処理液を上向流で導入することで、前記内筒内のグラニュール汚泥が、上向きに流動して前記内筒の上部側から内筒外に流出し、前記内筒と槽周壁との間を下向流で通って、前記内筒の下部側から当該内筒内に戻り循環するグラニュール汚泥循環流形成手段と、を備えたことを特徴とする嫌気性処理装置。
2. 前記内筒の周壁の上部側を貫通する孔を備え、
   前記内筒内のグラニュール汚泥は、前記孔を通して、前記内筒外に流出することを特徴とする請求項１記載の嫌気性処理装置。
3. 槽内の下部にグラニュール汚泥によるグラニュール汚泥床を備え、有機成分を含む被処理液を前記槽内の下部から導入し、当該被処理液を前記グラニュール汚泥に接触させながら上向きに流動させることで嫌気性処理する嫌気性処理方法において、
   前記槽内の下部に内筒を立設し、
   前記内筒内に前記有機成分を含む被処理液を上向流で導入することで、前記内筒内のグラニュール汚泥が、上向きに流動して前記内筒の上部側から内筒外に流出し、前記内筒と槽周壁との間を下向流で通って、前記内筒の下部側から当該内筒内に戻り循環する前記グラニュール汚泥の循環流を形成することを特徴とする嫌気性処理方法。

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