JP3197499B2 - 水処理装置及び水処理方法 - Google Patents

水処理装置及び水処理方法

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晃彦 隅
春樹 池本
努 竹中
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神鋼パンテツク株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、排水中の有機物等
を嫌気性メタン発酵菌等の菌体グラニュールによって生
物学的に処理する水処理装置及び方法の改良に関する。
【0002】従来、沈降速度の大きい粒子化したメタン
発酵菌の嫌気性微生物を高濃度に保持し、廃水を高効率
にメタン発酵処理するという特徴を持つ菌体グラニュー
ルを使用した水処理方法、例えばUASB法等は、広く
水処理装置に応用されて使用されている。
【0003】この水処理装置は、図4に示すように底部
に原水供給部21を有し、且つ下部にメタン発酵菌等の嫌
気性グラニュールが充填されたグラニュール充填部22を
有し、該グラニュール充填部22の上方に、ガス衝突部2
3、ガス捕集部24、処理水排出部25、ガス排出部27から
なる気−固−液の三相を分離する三相分離部26を有する
反応槽20からなるもので、菌を付着担体を用いることな
く、菌を具備した汚泥をグラニュール化することにより
グラニュール充填部を有し、反応槽20中に高濃度の微生
物を確保するものである。
【0004】この、反応槽20内に設けられた三相分離部
26は以下のようにして気−固−液の三相を分離する。即
ち、排水中の有機物を菌体が分解する際に発生するメタ
ンガス等の気体が菌体グラニュールに付着してグラニュ
ールが上昇した場合に、該三相分離部のガス衝突部23に
浮上したグラニュールが衝突して、その衝撃がガスを分
離させる。該ガスが分離したグラニュールは再び沈降す
るためグラニュールが沈降した上澄みのみを処理水とし
て処理水排出部25から排出することによって、処理水と
グラニュールを分離する。一方、グラニュールから分離
したガスは上昇してガス補集部24に集められガス排出部
27から排出される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】このような三相分離部
26は、通常反応槽20の上部に設けられているが、三相分
離部26は構造上一定以上の高さが必要であり、多くの場
合反応槽20の体積のうちの約1/3以上をこの三相分離
部26が占めることになる。
【0006】従って、菌体グラニュール充填部22、即ち
実質的に水処理をする反応域は反応槽の2/3以下の体
積にしか形成することができず、所定の処理能力を維持
しようとすれば反応槽20を大型化しなければならないと
いう問題が生じていた。また、三相分離部26は反応槽20
内部に設置されるが、構造が複雑で設置するのに時間と
費用がかかり反応槽20の製作コストのかなりの部分を占
めるという問題もあった。
【0007】本発明は、このような問題点を解決するた
めになされたもので、高い処理能力を維持したまま反応
槽を含む装置全体をコンパクトに形成できる水処理装置
及び水処理方法を提供することを課題とするものであ
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の手段は、原水と反応させて処理水とする菌体グラニュ
ールがほぼ全体に充填され、且つ該菌体グラニュールと
処理水を排出する排出部6を有する反応槽1と、該排出
部6から分離処理することなく排出された菌体グラニュ
ールと処理水が共に導入されて処理水と菌体グラニュー
ルを分離する分離槽7を具備し、しかもその分離槽7に
は、処理水と分離された菌体グラニュールを反応槽1に
返送するグラニュール返送路9が設けられていることで
ある。
【0009】また、別の手段としては、前記反応槽1 に
排出部6 から排出される菌体グラニュールに付着した気
泡を該菌体グラニュールから離脱させる気泡離脱手段が
設けられて、且つ該気泡離脱手段によって気泡が離脱さ
れた菌体グラニュールを前記分離槽7 へ移送することに
ある。
【0010】さらに、別の手段として、前記気泡離脱手
段が、該反応槽1 の排出部6 から排出される処理水と菌
体グラニュールを気体に接触させつつ落下させて導入す
る集水部3 であることにある。
【0011】すなわち、上記のように反応槽1 の処理水
を菌体グラニュールと分離する分離処理を行うことなく
菌体グラニュールとともに反応槽1 から排出し、該処理
水と菌体グラニュールを分離槽7 において処理水と菌体
グラニュールに分離するため、反応槽1 内に分離する手
段等が設けられたデッドスペースが生じることがなく槽
全体を菌体グラニュールと原水を反応させる反応域とし
て使用することができ、反応槽1当たりの処理効率が高
くなる。
【0012】また、反応槽1 から排出される菌体グラニ
ュールに付着した気泡を該菌体グラニュールから離脱さ
せる気泡離脱手段が設けた場合には、菌体グラニュール
に付着している気泡を分離槽7 に移送するまでに離脱す
ることができるため、分離槽7における分離性が良好に
なる。
【0013】この気泡除去手段の具体的構成として反応
槽1 において処理された処理水とグラニュールを気体に
接触させながら落下させて移送する集水部3 を設けた場
合には、反応槽1 から集水部3 へ処理水とグラニュール
を移送する際に、グラニュールに付着したガスが落下の
衝撃或いは気体に接触することによってグラニュールか
ら容易に離脱する。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、先ず水処理装置の一例としてのUASB型の水処理
装置の構成から図面に従って説明する。
【0015】図1において、1はUASB型の反応槽
で、その底部には原水を反応槽1の下部に供給する原水
供給部5が配設されている。
【0016】2は、メタン発酵菌を含有するグラニュー
ルが前記反応槽1の略全体に充填されて形成されている
グラニュール充填部である。
【0017】3は、反応槽1の上部の外周部に形成され
た集水部で、該集水部3には反応槽本体1の上端部の排
出部6 からオーバーフローした処理水とグラニュールの
混合液が移送され、集水部3に入った混合液は速やかに
分離槽7へ移送される。
【0018】該集水部3の底面は、前記排出部6 から排
出される処理水とグラニュールの混合液が落下しながら
移送されるように、反応槽1の排出部6 よりも数十cm
以上低い位置に形成されており、且つ、移送時に混合液
が落下しながら気体と接触できるように空間部3aが設け
られている。
【0019】4は、グラニュールから分離したメタンガ
ス等の気体が溜まった空間部3aから該気体を排出するガ
ス排出路である。
【0020】7は前記集水部3に移送された排水とグラ
ニュールの混合液が移送管8を介して導入される分離槽
で、該分離槽7はグラニュールと処理水を、グラニュー
ルの沈降性によって沈降させて分離する。
【0021】12は該分離槽7内に設けられた下端部が傘
条に広がった筒状の分離体で、該分離体12の上端部に前
記導入管8が接続されている。該沈殿槽7の底部には沈
降したグラニュールを反応槽1に返送するグラニュール
返送路9が設けられている。11は分離槽7の上部に設け
られているガス排出路である。
【0022】次に、このような構成からなる水処理装置
を使用する場合について説明すると、まず、前記原水供
給部5から工場排水等の原水を反応槽1の内部に導入す
る。該原水中には有機物が含まれている。
【0023】原水供給部5は反応槽本体1の底部に設け
られているため、原水は反応槽1内を下から上に向かう
ような上向流で流れる。該反応槽1内部には全体に亘っ
てメタン発酵菌グラニュールが充填されたグラニュール
充填部2が形成されているため、原水は上向流で該グラ
ニュールと接触される。
【0024】該グラニュールと接触するうちに原水中の
有機物はメタン発酵菌等によりメタンガスに転化されて
原水は処理水として浄化されながら反応槽1の上方へ流
れていく。また、反応槽1内のグラニュールも、原水の
上向流及び浮上ガスによって反応槽1の上部に移動され
る。
【0025】この時、グラニュールの多くはグラニュー
ル自身の沈降性によって反応槽1内に沈殿して留まる
が、一部のグラニュールは前記メタンガス等からなる気
泡が付着しているためより浮上しやすくなっているもの
があり、処理水の流れと該気泡の付着による浮上力によ
っても反応槽1の上方へ移動して処理水とともに排出部
6から反応槽1の外へ流出する。
【0026】反応槽1の上部へ移送された処理水と一部
のグラニュールの混合液は反応槽1の上部の排出部6か
らオーバーフローして前記集水部3に移送される。
【0027】該集水部3は前記のように排出部6から約
数十cm以上低い位置に形成されているため、混合液は
反応槽1の排出部6から集水部3に落下する。
【0028】この落下時の衝撃でグラニュールに付着し
たメタンガス等の気泡はグラニュールから離脱すると同
時にグラニュールが空間部3aの気体に露出されることに
よっても気泡が破裂してグラニュールから気体は離脱す
るため集水部3に移送される時点でグラニュールからか
なりの気泡は離脱される。
【0029】集水部3に移送された混合液は前記導入管
8を介して分離槽7の分離体12の上端部から分離槽7へ
導入されるが、集水部3に移送される際にグラニュール
から気泡がかなり離脱されているため分離槽7において
グラニュールが沈殿しやすくなる。
【0030】さらに、該分離槽7において混合水は分離
体12の上端部から導入されグラニュールが底部に沈降し
処理水と分離されるが、前記集水部3において気泡が完
全に除去できなかったグラニュールがあった場合には、
該グラニュールは分離槽7の水面に向かって浮上する。
【0031】浮上するグラニュールは前記分離体12の傘
状の下部によって分離体12の外側に浮上して処理水と混
合することが阻止され、且つ分離体12にグラニュールが
衝突することによってその衝撃で気泡が離脱する。そし
て、該離脱した気泡は分離体12の上部に溜まっていき、
気泡が離脱されたグラニュールはグラニュールの沈降性
によって分離槽7の底部に沈殿する。
【0032】一方、処理水は分離体12の外側に接続され
ている処理水排出管10から浄化水として排出される。
【0033】分離槽7の底部に沈降したグラニュールは
グラニュール返送路9に設けられたポンプ(図示せず)
等の移送手段によって移送され、前記原水導入管5に導
入されて、原水とともに再度反応槽1内へグラニュール
として導入される。尚、このグラニュール返送管9は直
接反応槽1に接続されてグラニュールを反応槽1内に返
送してもよい。
【0034】このようにしてグラニュールと処理水を反
応槽1内で分離することなく、混合液として分離槽7へ
導入し、該分離槽7において分離して浄化水を得るため
に、反応槽1内はすべて反応域として使用することがで
き、反応槽1の容積あたりの処理効率が向上する。従っ
て、高い処理能力を維持したまま反応槽1を小型化する
ことができる。
【0035】また、上記のように分離槽7においてグラ
ニュールを沈降させることによって処理水とグラニュー
ルを分離するが、グラニュールは菌体を含む汚泥がある
程度の大きさの粒状に形成されており沈降性が良好であ
るために、付着ガスを除去することによって良好に沈殿
分離させることができる。
【0036】上記のように集水部3に移送される際にグ
ラニュールから気泡を離脱するため分離槽7へ導入され
るグラニュールは沈降性が良好になっており、従って分
離槽7を小型化して反応槽1の小型化と相まって水処理
装置全体の小型化を図ることができる。
【0037】尚、上記実施の形態では、分離槽7に分離
体12を設け、該分離体12によってグラニュール、ガス及
び処理水を分離したが、このような分離体12以外にも、
例えば図2に示すような、分離槽7の上部に隔壁状の分
離体12を設け、該分離体12の一方側に混合液を導入し、
分離体12の他方側から処理水を排出するように形成して
もよく、分離体12及び分離槽7の具体的な形状や構成は
上記実施の形態に限定されるものではない。
【0038】また、上記実施の形態では気体に接触させ
た状態で反応槽1からの混合液を落下させて落下時の衝
撃と気体に露出することによってグラニュールから気泡
を除去できるような集水部3を設けたが、反応槽1から
排出される混合液中のグラニュールから気泡を除去する
方法としてはこれに限定されるものではない。例えば、
集水部3に攪拌装置を設けて該攪拌装置によって移送さ
れた攪拌することによってグラニュールから気泡を除去
するようにしてもよく、要は分離槽7へ移送するまでに
グラニュールに付着している気泡がある程度離脱するよ
うな手段が形成されていればよいのである。
【0039】さらに、反応槽1と分離槽7を集水部3を
介して接続することは条件ではなく、例えば、図3に示
すように反応槽1の内部に分離槽7を設けてもよい。こ
の場合にも反応槽1内部にはグラニュールが充填できな
いデッドスペースが生じないため反応槽1を有効に利用
できる。
【0040】また、上記実施の形態では、メタン発酵菌
の菌体グラニュールを使用したUASB型の反応槽を使
用したが、他菌体をグラニュール化して処理を行う反応
槽であればUASB型の反応槽であることには限定され
ない。さらに、グラニュールは菌体のみから形成された
グラニュールの他に、粒状の付着担体に菌体を付着させ
て形成されたグラニュールであってもよい。
【0041】
【発明の効果】叙上のように、本発明は反応槽内のデッ
ドスペースをなくすことによって、高い処理効率を有す
る反応槽と、該反応槽から排出された菌体グラニュール
と処理水を分離する分離装置を設けたため、装置全体を
コンパクトに形成することができ、製造、維持が低コス
トである水処理装置を提供できる。
【0042】また、気泡除去手段によって分離槽へ移送
するまでにグラニュールの気泡をある程度除去した場合
には、分離槽への負荷が軽減し、分離槽をより小型化で
き、上記反応槽との組合わせによってより装置全体の小
型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】一実施の形態例としての水処理装置を示す要部
概略図。
【図2】他の実施の形態の水処理装置を示す要部概略
図。
【図3】他の実施の形態の水処理装置を示す要部概略
図。
【図4】従来の水処理装置の要部概略図。
【符号の説明】
1 反応槽 2 グラニュール充填部 3 集水部 7 分離槽
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−139095(JP,A) 特開 平9−10792(JP,A) 特開 平11−128979(JP,A) 特開 平11−165189(JP,A) 特開 平7−275885(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C02F 3/28

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 導入された原水と反応して処理水とする
    菌体グラニュールがほぼ全体に充填され、且つ該菌体グ
    ラニュールと処理水を分離処理することなく排出する排
    出部(6) を有する反応槽(1) と、該反応槽(1) から排出
    された菌体グラニュールと処理水が共に導入され処理水
    と菌体グラニュールを分離する分離槽(7) を具備し、し
    かも前記分離槽(7) には、処理水と分離された菌体グラ
    ニュールを反応槽(1) に返送するグラニュール返送路
    (9) が設けられていることを特徴とする水処理装置。
  2. 【請求項2】 前記反応槽(1) に排出部(6) から排出さ
    れる菌体グラニュールに付着した気泡を該菌体グラニュ
    ールから離脱させる気泡離脱手段が設けられ、且つ該気
    泡離脱手段によって気泡が離脱された菌体グラニュール
    を前記分離槽(7) へ移送する請求項1に記載の水処理装
    置。
  3. 【請求項3】 前記気泡離脱手段が、該反応槽(1) の排
    出部(6) から排出される処理水と菌体グラニュールを気
    体に接触させつつ落下させて導入する集水部(3) である
    請求項2に記載の水処理装置。
  4. 【請求項4】 前記分離槽(7) が、菌体グラニュールを
    沈殿分離する沈殿槽である請求項1乃至請求項3のいず
    れかに記載の水処理装置。
  5. 【請求項5】 反応槽(1) 内に菌体グラニュールをほぼ
    全体に充填し、該反応槽(1) 内で原水を菌体グラニュー
    ルと反応させて処理水とし、該処理水と菌体グラニュー
    ルを分離処理することなく反応槽(1) の排出部(6) から
    排出し、該処理水と菌体グラニュールを分離槽(7) にお
    て分離し、該分離槽(7) で処理水と分離した菌体グラ
    ニュールを前記反応槽(1) に返送することを特徴とする
    水処理方法。
  6. 【請求項6】 前記反応槽(1) から排出される菌体グラ
    ニュールに付着した気泡を菌体グラニュールから離脱し
    て、該菌体グラニュールを前記分離槽(7) へ移送する請
    求項5に記載の水処理方法。
  7. 【請求項7】 前記反応槽(1) から排出される菌体グラ
    ニュールを、気体に接触させつつ落下させて気泡を菌体
    グラニュールから離脱する請求項6に記載の水処理方
    法。
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