JP2884971B2 - 嫌気性処理方法および装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は有機性排液をＵＡＳＢ
（上向流スラッジブランケット）法により嫌気性処理す
るための嫌気性処理装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】有機性排液の嫌気性処理方法のうち、古
くから行われている嫌気性消化法の処理効率を改善する
方法として、ＵＡＳＢ法などの高負荷嫌気性処理方法が
注目されている。

【０００３】古くから行われている嫌気性消化法は、固
形有機物および溶解性有機物を含む有機性排液を、その
まま消化槽に投入して嫌気性消化を行う方法である。こ
の方法では固形有機物を可溶化する工程で長時間を要す
るため、全体として２０〜４０日という長い滞留時間が
必要であり、大型の処理装置が必要になるという欠点が
ある。

【０００４】これに対して高負荷嫌気性処理法は、消化
速度の遅い固形有機物を分離して別途処理し、消化速度
の速い溶解性有機物のみを、嫌気性処理によって高負荷
で高速処理する方法であり、小型の装置を用いて効率よ
く処理を行うことができる。このような処理方法では、
高負荷で処理を行うために、多量の嫌気性微生物を汚泥
として槽内に保持し、高流速の被処理液と接触させて嫌
気性処理を行っている。

【０００５】このような高負荷嫌気性処理法の一つとし
てのＵＡＳＢ法は、嫌気性菌の自己造粒性を利用して、
高密度で沈降性が極めて高い粒状化汚泥を形成し、これ
を嫌気性処理槽に充填して被処理液を上向流で通液する
ことにより、スラッジブランケットを形成して嫌気性処
理する方法であり、高流速の場合でも固液分離性を良好
にして、多量の汚泥を槽内に保持し、槽内汚泥濃度を高
く維持し、これにより高処理効率で嫌気性処理を行うこ
とができる。

【０００６】このようなＵＡＳＢ法では、造粒化された
沈降性の良好な汚泥を用いるため、通常は従来の嫌気性
消化法のように汚泥が消化ガスとともに浮上してスカム
を形成することはなく、従ってスカムを破砕して反応部
に戻すような操作を行う必要はなく、運転操作も簡単で
ある。

【０００７】しかしながら、ＵＡＳＢ法においても、急
に負荷を上昇するような運転が行われた場合や、装置が
長期に運転され粒状化汚泥の直径が大きくなった場合に
は、汚泥の沈降性が失われ、粒状化汚泥が浮上する現象
が知られている。このような現象が発生すると、浮上し
た汚泥が処理液とともに流出して、槽内汚泥の濃度を著
しく減少させる原因となり、これにより装置の処理性能
を著しく損なう結果となる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記の粒状化汚泥の浮
上は、現象的には従来の嫌気性消化法におけるスカムの
浮上と似ているが、スカムのように付着したガスに随伴
して浮上するのとは異なり、粒状化汚泥自体の比重が小
さくなるためであり、従来のスカムブレーカのように外
部に付着したガスを除去するだけでは、沈降性は回復し
ない。従って自然に汚泥の性状が回復するのを待つしか
なく、その間処理効率の低い状態が続くという問題点が
あった。

【０００９】本発明の目的は、ＵＡＳＢ法における上記
のような問題点を解決し、粒状化汚泥が浮上した場合で
も、汚泥の沈降性を回復させて反応部に戻し、これによ
り槽内汚泥濃度を高く維持して、高処理効率で処理を行
うことが可能な嫌気性処理方法および装置を提供するこ
とである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は次の嫌気性処理
方法および装置である。 （１）嫌気性微生物を含む粒状化汚泥からなるスラッジ
ブランケットに、有機性排液を上向流で通液して有機物
を分解する嫌気性処理方法において、浮上した粒状化汚
泥を破砕して反応部に戻しながら嫌気性反応を行うこと
を特徴とする嫌気性処理方法。 （２）嫌気性微生物を含む粒状化汚泥からなるスラッジ
ブランケットを形成し、底部に被処理液流入部を有する
嫌気性反応槽と、この嫌気性反応槽の上部に固液分離
部、および下部に反応部を区画するように、傾斜して配
置された仕切板と、前記固液分離部の下部と反応部を連
通させる連通路と、前記固液分離部または反応部の上部
に浮上した粒状汚泥を破砕して反応部に戻す破砕装置と
を備えていることを特徴とする嫌気性処理装置。

【００１１】ＵＡＳＢ法において浮上した粒状化汚泥の
性状を検討した結果、沈降性を保っている汚泥と浮上し
た汚泥の間には、汚泥の粒径および汚泥の内部構造に有
意の差があることがわかった。それは沈降性のある汚泥
よりも、浮上した汚泥は粒径が大きく、概ね１ｍｍ以上
であること、および浮上した汚泥の断面を観察すると、
概ね中心部に空洞化した部分が存在し、空洞化した部分
にガスが保持されて、見かけの比重が減少してしまって
いることの２点である。これらの観察から、空洞化が起
こる原因は、汚泥の粒状化が進み、汚泥の粒径が大きく
なることによって、基質が粒状化汚泥の中心部まで透過
することができず、内部の汚泥が自己消化を起こし、発
生したメタンガスおよび炭酸ガスが粒状化汚泥内に閉じ
こめられるためであることが推察された。

【００１２】以上の検討から、この現象への有効な対策
として、本発明では、汚泥を適度に破砕して、粒状化汚
泥の平均粒径を減じ、同時に内部の空洞化部を外面に露
出させて、沈降性を回復し、槽内汚泥濃度を高く維持す
る。

【００１３】本発明で処理対象となる有機性排液は、溶
解性有機物を含む排液であり、若干の固形有機物を含ん
でいてもよい。多量の固形有機物を含む場合は、予め固
液分離により固形有機物を除去したものを処理に供す
る。

【００１４】本発明はＵＡＳＢ法による高負荷嫌気性処
理方法および装置に適用されるが、ＵＡＳＢ装置の運転
温度には依存するものではなく、処理可能な温度が２０
℃から４５℃の間である中温処理であっても、４５℃以
上に処理可能な温度領域がある高温処理であっても適用
可能である。嫌気性反応槽における排液の上向流速は、
０．５〜２ｍ／ｈｒ、好ましくは１〜１．５ｍ／ｈｒ、
滞留時間は４〜４８時間、好ましくは６〜２４時間程度
が適当である。

【００１５】

【作用】本発明の嫌気性処理装置を用いた嫌気性処理方
法は、まず嫌気性微生物の自己造粒性を利用して粒状化
した嫌気性微生物を含む粒状化汚泥を嫌気性反応槽の反
応部に投入し、底部に設けられた被処理液流入部から有
機性排液を導入し、上向流で通液してスラッジブランケ
ットを形成し、嫌気性下に接触させる。これにより排液
中の溶解性有機物は嫌気性微生物の作用により酸生成工
程、メタン生成工程を経て、メタンおよび二酸化炭素に
分解される。

【００１６】粒状化汚泥は密度が高く、沈降性に優れる
ため、排液を上向流で通液することにより均一なスラッ
ジブランケットが形成され、反応部内に保持される。ス
ラッジブランケットを通過した排液は連通路から固液分
離部に入り、ここで固液分離されて、分離液は処理水と
して取出される。分離した汚泥は連通路から反応部に戻
る。反応部で発生するメタン等のガスは、反応部を上昇
するが、仕切板に遮られて固液分離部には流入せず、反
応部の上部から取出される。

【００１７】正常な運転状態では粒状化汚泥の浮上はな
く、固液分離部に流入した汚泥はそのまま沈降して反応
部に戻るが、急に負荷が上昇するような運転を行った場
合、あるいは長期にわたって運転を継続した場合には、
粒状化汚泥の見かけの比重が小さくなって浮上し、反応
部または固液分離部の液面に浮遊するようになる。

【００１８】本発明では、このような浮上汚泥を破砕し
て反応部に戻しながら、嫌気性反応を行う。浮上汚泥は
内部に空洞化部が形成されているので、この空洞化部が
表面に露出するように破砕すると、粒状化汚泥は元の比
重の大きい状態に戻り、沈降性が回復する。

【００１９】このような浮上汚泥の破砕を行わないで処
理を続けると、浮上汚泥は処理水とともに流出し、汚泥
量が減少して、処理効率も低下するが、汚泥を破砕して
反応部に戻すことにより、槽内汚泥濃度（槽内汚泥量／
反応部容量）は高く維持される。槽内汚泥濃度は１００
００ｍｇ／ｌ以上に保持することができる。

【００２０】

【実施例】以下、本発明を図面の実施例により説明す
る。図１は実施例の嫌気性処理装置の断面図である。図
において、１は嫌気性反応槽であって、直方体状の容器
からなり、底部に被処理液流入部２が均一に設けられ、
被処理液導入路３に連絡している。嫌気性反応槽１の上
部はカバー４で覆われて、嫌気構造とされており、その
頂部にはガス取出部５が設けられて、ガス取出路６に連
絡している。

【００２１】嫌気性反応槽１内の上部には、互に逆方向
に傾斜する第１および第２の支切板７、８が配置され、
その上部に固液分離部９および下部に反応部１０が区画
されている。支切板７、８の下端部は隔離して連通路１
１を形成し、また一方の下端部は他方の下端の下側を覆
い、浮上するガスが連通路１１から固液分離部９に入る
のを阻止する構造になっている。

【００２２】嫌気性反応槽１内には有機性排液１２が導
入され、反応部１０にスラッジブランケット１３が形成
されるようになっている。固液分離部９の上部にはオー
バーフロー式の処理液取出部１４が設けられ、処理液取
出路１５に連絡している。処理液取出部１４の両側およ
び反応部１０の上部には、オーバーフロー式の浮上汚泥
取出部１６が設けられ、浮上汚泥取出路１７に連絡して
いる。

【００２３】１８は汚泥破砕装置であり、浮上汚泥取出
路１７から導入される浮上汚泥を破砕して、汚泥返送路
１９から反応部１０に戻すようになっている。２１は汚
泥収集装置であり、発生ガスをノズル２２から液面に吹
付けて、浮上汚泥を浮上汚泥取出部１６に集めるように
配置されているが、バッフル、液の噴射、あるいは機械
的な掻寄式のものでもよい。

【００２４】破砕装置１８は、カッターによる切断、緩
やかな圧迫、緩やかな振動、緩やかな機械的な攪拌、嫌
気的なガスによる攪拌など、もしくはこれらの組み合わ
せにより汚泥を分割する機構をもつものであり、破砕後
の汚泥は内部の空洞部が露出し、かつ分散状態にならな
い程度に破砕するものを使用する。また破砕装置は嫌気
性反応槽１の内部に設けられても、外部に設けられても
よい。

【００２５】上記の嫌気性処理装置による嫌気性処理方
法は、まず嫌気性微生物の自己造粒性を利用して粒状化
した嫌気性微生物を含む粒状化汚泥を嫌気性反応槽１の
反応部１０に投入する。そして被処理液導入路３から嫌
気性反応槽１の底部に設けられた被処理液流入部２に有
機性排液を導入し、上向流で通液してスラッジブランケ
ット１３を形成し、嫌気性下に接触させて嫌気性反応を
行う。これにより排液中の溶解性有機物は嫌気性微生物
の作用により酸生成工程、メタン生成工程を経て、メタ
ンおよび二酸化炭素に分解される。

【００２６】粒状化汚泥は密度が高く、沈降性に優れる
ため、排液を上向流で通液することにより均一なスラッ
ジブランケット１３が形成され、反応部１０内に保持さ
れる。スラッジブランケットを通過した有機性排液１２
は連通路１１から固液分離部９に入り、ここで固液分離
されて、分離液は処理液取出部１４から処理液として処
理液取出路１５に取出される。分離した汚泥は沈降し
て、連通路１１から反応部１０に戻る。反応部１０で発
生するメタン等のガスは、反応部１０を上昇するが、仕
切板７、８に遮られて固液分離部９には流入せず、反応
部１０の上部に集められ、ガス取出部５からガス取出路
６に取出される。

【００２７】正常な運転状態では、粒状化汚泥が液面に
浮上することはなく、固液分離部９に流入した汚泥はそ
のまま沈降して反応部１０に戻るが、急に負荷が上昇す
るような運転を行った場合、あるいは長期にわたって運
転を継続した場合には、粒状化汚泥の見かけの比重が小
さくなって浮上し、反応部１０または固液分離部９の液
面に浮遊するようになる。

【００２８】このように反応部１０および固液分離部９
に浮上した汚泥は、浮上汚泥取出部１６に取出し、浮上
汚泥取出路１７から破砕装置１８に導入する。このとき
汚泥収集装置２１のノズル２２からガスを液面に吹付け
て、液面の浮上汚泥を浮上汚泥取出部１６に集め、処理
液取出部１４に流入するのを防ぐ。

【００２９】破砕装置１８では、導入された浮上汚泥を
破砕し、これを汚泥返送路１９から反応部１０に戻しな
がら、嫌気性反応を行う。浮上汚泥は内部に空洞化部が
形成されているので、この空洞化部が表面に露出するよ
うに破砕することにより、粒状化汚泥は元の比重の大き
い状態に戻り、沈降性が回復する。

【００３０】このように浮上汚泥を破砕して反応部１０
に戻しながら嫌気性反応を行うことにより、槽内汚泥濃
度は高く維持され、処理効率は高い状態に維持される。

【００３１】上記の嫌気性処理方法の試験結果について
説明すると、図１の破砕装置１８として、カッター付水
中ポンプを固液分離部９に設け、汚泥吸入部を固液分離
部９の液面下１０ｃｍのところに開口させて、浮上汚泥
を吸引し、吸引した汚泥をカッターで破砕して、反応部
１０へ返送したところ、平均粒径１．２５ｍｍの浮上汚
泥が、平均粒径０．４８ｍｍに破砕され、沈降性が回復
した。

【００３２】ここで平均粒径は、粒状化汚泥１００粒を
サンプリングして長径および短径を実測し、〔（長径）
×（短径）²〕^1/3を粒径として、平均値を求めた。以上
の結果から、浮上汚泥を破砕することにより、見かけ上
比重が低下した浮上汚泥の沈降性が回復することがわか
る。

【００３３】上記実施例では、固液分離部９および反応
部１０に浮上汚泥取出部１６を設けたが、どちらか一方
に設けてもよい。また破砕装置１８としては浮上汚泥を
破砕して、内部の空洞部を露出できるものであれば、そ
の形式、構造等は制限されない。

【００３４】

【発明の効果】本発明の嫌気性処理方法によれば、ＵＡ
ＳＢ法において、粒状化汚泥が浮上した場合でも、汚泥
の沈降性を回復させて反応部に戻し、これにより槽内汚
泥濃度を高く維持して、高処理効率で処理を行うことが
できる。

【００３５】本発明の嫌気性処理装置によれば、浮上し
た粒状化汚泥を効率よく破砕して反応部に戻すことがで
き、これにより、汚泥の沈降性を回復させて、槽内汚泥
濃度を高く維持し、高処理効率で処理を継続することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の嫌気性処理装置の断面図である。

【符号の説明】

１ 嫌気性反応槽 ２ 被処理液流入部 ３ 被処理液導入路 ４ カバー ５ ガス取出部 ６ ガス取出路 ７、８ 仕切板 ９ 固液分離部 １０ 反応部 １１ 連通路 １２ 有機性排液 １３ スラッジブランケット １４ 処理液取出部 １５ 処理液取出路 １６ 浮上汚泥取出部 １７ 浮上汚泥取出路 １８ 破砕装置 １９ 汚泥返送路 ２１ 汚泥収集装置 ２２ ノズル

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 嫌気性微生物を含む粒状化汚泥からなる
   スラッジブランケットに、有機性排液を上向流で通液し
   て有機物を分解する嫌気性処理方法において、 浮上した粒状化汚泥を破砕して反応部に戻しながら嫌気
   性反応を行うことを特徴とする嫌気性処理方法。
2. 【請求項２】 嫌気性微生物を含む粒状化汚泥からなる
   スラッジブランケットを形成し、底部に被処理液流入部
   を有する嫌気性反応槽と、この嫌気性反応槽の上部に固
   液分離部、および下部に反応部を区画するように、傾斜
   して配置された仕切板と、 前記固液分離部の下部と反応部を連通させる連通路と、 前記固液分離部または反応部の上部に浮上した粒状汚泥
   を破砕して反応部に戻す破砕装置とを備えていることを
   特徴とする嫌気性処理装置。