JP3376560B2 - 水の生物的処理用の反応器 - Google Patents
水の生物的処理用の反応器Info
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- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
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Description
【発明の詳細な説明】
発明の詳細な説明
本発明は反応容器、該容器の中で区切られた発酵室、
発酵室に流入液を導入する装置、処理された水を汚泥と
分離するために発酵室の上部の境界の上方に存在し回転
体としてつくられた外側の境界をもつ沈降室、該沈降室
へ開口した少なくとも一つの液および/またはガスのた
めの供給ライン、沈降室から発酵室を通り下方へと延び
分離された汚泥を発酵室へ戻すための下降管、および沈
降室から流出流を排出する装置から成る水を生物的に処
理するための反応器に関する。
発酵室に流入液を導入する装置、処理された水を汚泥と
分離するために発酵室の上部の境界の上方に存在し回転
体としてつくられた外側の境界をもつ沈降室、該沈降室
へ開口した少なくとも一つの液および/またはガスのた
めの供給ライン、沈降室から発酵室を通り下方へと延び
分離された汚泥を発酵室へ戻すための下降管、および沈
降室から流出流を排出する装置から成る水を生物的に処
理するための反応器に関する。
このような反応器はヨーロッパ特許A−0213012号に
記載されている。この反応器は水の好気性処理および嫌
気性処理に使用することができる。
記載されている。この反応器は水の好気性処理および嫌
気性処理に使用することができる。
再循環水および汚泥の下向きの流れに対する推進力は
このような処理におけるガスの上昇効果によって得られ
る(この場合下降管の外側にあるガスを含んだ液は下降
管の中にあるガスを含んでいない液よりも軽い)。
このような処理におけるガスの上昇効果によって得られ
る(この場合下降管の外側にあるガスを含んだ液は下降
管の中にあるガスを含んでいない液よりも軽い)。
本発明の目的は汚泥の流出液からの分離および反応器
中の循環を改善する簡単な方法を提供することである。
中の循環を改善する簡単な方法を提供することである。
本発明に従えば、この目的を達成するための反応器に
おいては、液および/またはガスのための該供給ライン
の排出端は、該沈降室の軸に垂直な平面内において半径
に対し垂直な切線方向に向いており、該沈降室中で渦巻
流がつくられることを特徴としている。
おいては、液および/またはガスのための該供給ライン
の排出端は、該沈降室の軸に垂直な平面内において半径
に対し垂直な切線方向に向いており、該沈降室中で渦巻
流がつくられることを特徴としている。
ガスを切線方向を向けて沈降室へと供給することによ
って得られる渦巻流効果のために、分離された汚泥およ
び再循環水のの下向きの流れに対しさらに推進力が付加
される。汚泥の分離自身も改善される。
って得られる渦巻流効果のために、分離された汚泥およ
び再循環水のの下向きの流れに対しさらに推進力が付加
される。汚泥の分離自身も改善される。
この反応器を嫌気性処理による水の精製に使用しよう
とする場合、沈降室へと切線方向に向いて開口したパイ
プは液およびバイオガス(biogas)のためのパイプであ
る。この場合にはこのパイプを発酵室へ連結する。
とする場合、沈降室へと切線方向に向いて開口したパイ
プは液およびバイオガス(biogas)のためのパイプであ
る。この場合にはこのパイプを発酵室へ連結する。
この反応器を好気性処理による水の精製に使用しよう
とする場合、沈降室へ切線方向を向いて開口したパイプ
は空気または酸素を通すパイプである。
とする場合、沈降室へ切線方向を向いて開口したパイプ
は空気または酸素を通すパイプである。
沈降室へと開口しているガスの入口ラインはその出口
端と共に、円筒形の仕切りによって流出液の排出装置の
切線方向を向いた入口から分離された空間の中に位置さ
せることができる。
端と共に、円筒形の仕切りによって流出液の排出装置の
切線方向を向いた入口から分離された空間の中に位置さ
せることができる。
また流入液を導入するための装置が少なくとも部分的
には、下降管の底部へと切線方向を向き且つ下方に向か
って開口している1個またはそれ以上のパイプから成っ
ている場合、下降管の中における下向きの流れがさらに
改善される。
には、下降管の底部へと切線方向を向き且つ下方に向か
って開口している1個またはそれ以上のパイプから成っ
ている場合、下降管の中における下向きの流れがさらに
改善される。
反応器の底部で短絡された流れができるのを防ぎ、底
部にあるベッドを流動化させるために、発酵室の底部の
すぐ上において多数のガス導入パイプを開口させること
ができる。この場合には流入液の導入することにより渦
巻流効果および再循環を或る程度調節することができ
る。
部にあるベッドを流動化させるために、発酵室の底部の
すぐ上において多数のガス導入パイプを開口させること
ができる。この場合には流入液の導入することにより渦
巻流効果および再循環を或る程度調節することができ
る。
嫌気性処理による精製の場合には、発酵室を出る液/
汚泥混合物中で(二酸化炭素)ガスが過飽和になると気
泡がに生じるために、沈降室中における沈降が阻害され
る。この問題を解決するために、1個またはそれ以上の
カスケード室の形をしたガス抜き装置を取り付け、この
カスケード室の中に沈降室へ供給すべき液/汚泥混合物
を導入し、次にこのカスケード室から切線方向を向いた
出口を通して該液/汚泥混合物を取り出して沈降室へと
導入するようにすることができる。
汚泥混合物中で(二酸化炭素)ガスが過飽和になると気
泡がに生じるために、沈降室中における沈降が阻害され
る。この問題を解決するために、1個またはそれ以上の
カスケード室の形をしたガス抜き装置を取り付け、この
カスケード室の中に沈降室へ供給すべき液/汚泥混合物
を導入し、次にこのカスケード室から切線方向を向いた
出口を通して該液/汚泥混合物を取り出して沈降室へと
導入するようにすることができる。
このカスケード室は円筒形の反応器の壁と沈降室の円
筒形の境界壁との間の環状の空間に取り付けられている
ことが好ましい。大きな気泡のガスを分離するために
は、カスケード室の上手にサイクロンを連結することが
できる。
筒形の境界壁との間の環状の空間に取り付けられている
ことが好ましい。大きな気泡のガスを分離するために
は、カスケード室の上手にサイクロンを連結することが
できる。
勿論流出液を排出する場所は液/汚泥混合物を切線方
向に向けて沈降室へと供給する場所から十分離れていな
ければならない。
向に向けて沈降室へと供給する場所から十分離れていな
ければならない。
この角度が付けられた空間の内壁には開口部が設けら
れ、流出液を沈降装置から第1のカスケード室の底部の
下方にある室へと通すことができ、該室は流出液の出口
と連絡しており、カスケード室からの切線方向を向いた
出口および該開口部は、渦巻きの方向で見て角度的に36
0゜より少し小さい角度だけずらされた位置にある。
れ、流出液を沈降装置から第1のカスケード室の底部の
下方にある室へと通すことができ、該室は流出液の出口
と連絡しており、カスケード室からの切線方向を向いた
出口および該開口部は、渦巻きの方向で見て角度的に36
0゜より少し小さい角度だけずらされた位置にある。
次に添付図面を参照して本発明を詳細に説明する。添
付図面には嫌気性処理による流出液の精製の例を示す。
付図面には嫌気性処理による流出液の精製の例を示す。
図1は反応器の長手方向の断面図(図2のI−Iによ
る)である。
る)である。
図2は図1の線II−IIに沿った断面図である。
図3は図1の線III−IIIに沿った断面図である。
図4は円筒形の反応器の壁の一部を取り去った本発明
の渦巻流反応器の第2の具体化例の見取り図である。
の渦巻流反応器の第2の具体化例の見取り図である。
図5は図4の反応器の上方の縁付近の断面図である。
図6は図4および図5の装置のカスケード室の長手方
向の断面図である。
向の断面図である。
図示の反応器は比較的背の高い円筒形の反応容器1か
ら成り、この容器は円錐形の壁2よって発酵室3および
沈降室4に分割されている。下降管(downer)5は円錐
形の壁2の下向きの先端部から発酵室3を通って延び、
該室の底の上方の或る距離の所で開口している。
ら成り、この容器は円錐形の壁2よって発酵室3および
沈降室4に分割されている。下降管(downer)5は円錐
形の壁2の下向きの先端部から発酵室3を通って延び、
該室の底の上方の或る距離の所で開口している。
沈降室4の中に円筒形の仕切り6が備えられ、この仕
切りは容器1の外壁と一緒になって円筒形の空間7を区
切っており、この空間の中にパイプ8、9がそれぞれ切
線方向を向いた出口端8a、9aにより開口している。パイ
プ8、9はそれぞれ円錐形の壁2の開口部により発酵室
3と連絡している。
切りは容器1の外壁と一緒になって円筒形の空間7を区
切っており、この空間の中にパイプ8、9がそれぞれ切
線方向を向いた出口端8a、9aにより開口している。パイ
プ8、9はそれぞれ円錐形の壁2の開口部により発酵室
3と連絡している。
処理すべき水(流入液)を供給するためのパイプ10は
下降管5の底の部分へ開口しており、該パイプ10の排出
端10aは下降管に対し切線方向を向き且つ僅かに下向き
になっている。
下降管5の底の部分へ開口しており、該パイプ10の排出
端10aは下降管に対し切線方向を向き且つ僅かに下向き
になっている。
処理された水(流出液)を排出するためのパイプ11は
仕切り6によって区切られた空間の内部を切線方向に走
っている入口11aから容器1の外側へ出る。
仕切り6によって区切られた空間の内部を切線方向に走
っている入口11aから容器1の外側へ出る。
この装置の動作は次の通りである。
処理すべき水が発酵室3の中にある間、バイオガス
(特にメタン)が生成する。パイプ10を通して流入液を
連続的にまたはバッチ的に供給する結果、液およびバイ
オガスはパイプおよび9を通って沈降室へと流れ込み、
ここで汚泥と水とが分離され、バイオガスが液から分離
される。
(特にメタン)が生成する。パイプ10を通して流入液を
連続的にまたはバッチ的に供給する結果、液およびバイ
オガスはパイプおよび9を通って沈降室へと流れ込み、
ここで汚泥と水とが分離され、バイオガスが液から分離
される。
循環水と汚泥との混合物は下降管5を通って発酵室3
の底へと流れて戻る。ガスが存在しないから、この混合
物は下降管5の外側にあるガスを含まない汚泥と水との
混合物よりも重い。この重量差によって生じるガスの上
昇効果により反応器の中での循環が促進される。
の底へと流れて戻る。ガスが存在しないから、この混合
物は下降管5の外側にあるガスを含まない汚泥と水との
混合物よりも重い。この重量差によって生じるガスの上
昇効果により反応器の中での循環が促進される。
パイプ8および9はそれぞれ切線方向へ向いた開口部
8a、9aをもっているから、発酵室の中で渦巻流がつくら
れ、この渦巻流がさらに汚泥の分離および水の循環を補
強し促進する。
8a、9aをもっているから、発酵室の中で渦巻流がつくら
れ、この渦巻流がさらに汚泥の分離および水の循環を補
強し促進する。
摩擦のために、壁2の上部表面付近の流速は該表面の
上方の或る距離を置いた部分での流速よりも遅い。この
ため、水平面内での渦巻流(図1の上部にある曲がった
2本の矢印を見よ)の他に、垂直面内での循環流(図2
の底部における2本の曲がった矢印を参照せよ)が生
じ、これによって下降管5の上端部付近での沈降が促進
される。
上方の或る距離を置いた部分での流速よりも遅い。この
ため、水平面内での渦巻流(図1の上部にある曲がった
2本の矢印を見よ)の他に、垂直面内での循環流(図2
の底部における2本の曲がった矢印を参照せよ)が生
じ、これによって下降管5の上端部付近での沈降が促進
される。
また流入液のパイプ10の流出端開口部10aの位置が切
線方向に且つ下向きに流出させるようになっていること
によっても、下降管中における汚泥および循環水が下方
へ流れてゆくことが促進される。
線方向に且つ下向きに流出させるようになっていること
によっても、下降管中における汚泥および循環水が下方
へ流れてゆくことが促進される。
精製された水(流出液)は切線方向を向いた入り口11
aを通ってパイプ11に入り、このパイプを通って排出さ
れる。
aを通ってパイプ11に入り、このパイプを通って排出さ
れる。
ガス(嫌気性反応器の場合にはバイオガス)がパイプ
12を通って反応器の底部にある汚泥のベッドの中に供給
される結果、汚泥ベッドは流動化され、短絡的な流れが
生じるのが防がれる。
12を通って反応器の底部にある汚泥のベッドの中に供給
される結果、汚泥ベッドは流動化され、短絡的な流れが
生じるのが防がれる。
本発明は上記の嫌気性反応器に限定されるものではな
く、好気性反応器にも適用することができる。この場合
には渦巻効果はパイプ8および9通って沈降室へと運ば
れる空気および酸素によって生じる。
く、好気性反応器にも適用することができる。この場合
には渦巻効果はパイプ8および9通って沈降室へと運ば
れる空気および酸素によって生じる。
本発明によれば汚泥の分離を改善し且つ促進すること
ができる。
ができる。
図4、5および6に示した本発明の別の具体化例にお
いては、沈降室の液中で二酸化炭素が過飽和になること
によって小さい気泡が生じ汚泥の沈降が妨害される問題
の解決法が与えられている。この目的のためには液を沈
降室の中へ切線方向に導入する前に大部分の二酸化炭素
を除去する。
いては、沈降室の液中で二酸化炭素が過飽和になること
によって小さい気泡が生じ汚泥の沈降が妨害される問題
の解決法が与えられている。この目的のためには液を沈
降室の中へ切線方向に導入する前に大部分の二酸化炭素
を除去する。
環状の空間7の中において2個のカスケード室13a、1
3bは壁14により環状空間7の残りの部分から分離されて
いる。溢流壁16が室13aと13bとの間に設けられている。
パイプ17はカスケード室13bの内側に向いた側壁から切
線方向に延び、液は沈降室4の中へ切線方向に供給さ
れ、この液から二酸化炭素が除去される。環状空間7の
内側の壁にある開口部18によって流出液は第1のカスケ
ード室13aの底20の下方で沈降器2から室19へと送られ
る。流出流排出パイプ24(図1および2のパイプ11と同
等なもの)は室19の底から下方へと延びている。サイク
ロン14の上端部21は環状空間7の中の液の上方における
大きな気泡のガスの排出口となっている。サイクロンの
底端部にあるこの液の排出口22はパイプ23に連結され、
このパイプ23は上方に延びて第1のカスケード室13aに
入り、をの出口は該室13aの液の表面を越えて突き出
し、従って液はカスケード状になったカスケード室13a
に流れ込み得るようになっている。
3bは壁14により環状空間7の残りの部分から分離されて
いる。溢流壁16が室13aと13bとの間に設けられている。
パイプ17はカスケード室13bの内側に向いた側壁から切
線方向に延び、液は沈降室4の中へ切線方向に供給さ
れ、この液から二酸化炭素が除去される。環状空間7の
内側の壁にある開口部18によって流出液は第1のカスケ
ード室13aの底20の下方で沈降器2から室19へと送られ
る。流出流排出パイプ24(図1および2のパイプ11と同
等なもの)は室19の底から下方へと延びている。サイク
ロン14の上端部21は環状空間7の中の液の上方における
大きな気泡のガスの排出口となっている。サイクロンの
底端部にあるこの液の排出口22はパイプ23に連結され、
このパイプ23は上方に延びて第1のカスケード室13aに
入り、をの出口は該室13aの液の表面を越えて突き出
し、従って液はカスケード状になったカスケード室13a
に流れ込み得るようになっている。
環状空間の中に流れ込む液、汚泥およびガスの混合物
は入り口15aを通ってサイクロンの中に流れ込み、ここ
でガスは液から分離され、上端部21の所でサイクロンか
ら出る。溶解した二酸化炭素で過飽和になっている液/
汚泥混合物は22の所でサイクロンから出て行き、パイプ
23の上端部を通って第1のカスケード室13aに流れ込
み、壁16の上縁部を越えて第2のカスケード室13bへと
流れ込む。カスケード状になって流れるため過飽和の二
酸化炭素は放出され、環状空間7の液の表面の上の空気
の中へと出て行き、ここでサイクロンにより分離された
二酸化炭素と一緒になってガス排出パイプ25を通って放
出される。
は入り口15aを通ってサイクロンの中に流れ込み、ここ
でガスは液から分離され、上端部21の所でサイクロンか
ら出る。溶解した二酸化炭素で過飽和になっている液/
汚泥混合物は22の所でサイクロンから出て行き、パイプ
23の上端部を通って第1のカスケード室13aに流れ込
み、壁16の上縁部を越えて第2のカスケード室13bへと
流れ込む。カスケード状になって流れるため過飽和の二
酸化炭素は放出され、環状空間7の液の表面の上の空気
の中へと出て行き、ここでサイクロンにより分離された
二酸化炭素と一緒になってガス排出パイプ25を通って放
出される。
切線方向を向いたパイプ17を通って沈降器2へ到達し
た液は溶解した二酸化炭素の大部分が除去されており、
図1および2に示した具体化例を参照して説明した方法
で渦巻流の中に運ばれ、妨害効果を及ぼす二酸化炭素の
気泡は存在しない。下降管5の入口付近の汚泥の沈降が
促進され、汚泥に富みガス濃度が低い液が下降管を通っ
て発酵室3の下側へと流れる。
た液は溶解した二酸化炭素の大部分が除去されており、
図1および2に示した具体化例を参照して説明した方法
で渦巻流の中に運ばれ、妨害効果を及ぼす二酸化炭素の
気泡は存在しない。下降管5の入口付近の汚泥の沈降が
促進され、汚泥に富みガス濃度が低い液が下降管を通っ
て発酵室3の下側へと流れる。
反応容器には蓋(図示せず)が覆せられている。
渦巻流の回転方向で見て開口部18は切線方向の出口17
から360゜より少し小さい角度でずらされており、流出
流が開口部18、室19およびパイプ5を通って排出される
前に、汚泥は沈降する十分な機会をもっている。
から360゜より少し小さい角度でずらされており、流出
流が開口部18、室19およびパイプ5を通って排出される
前に、汚泥は沈降する十分な機会をもっている。
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名)
C02F 3/28
C02F 3/12
WPI(DIALOG)
Claims (11)
- 【請求項1】反応容器(1)、該容器の中で区切られた
発酵室(3)、発酵室に流入液を導入する装置(10)、
処理された水を汚泥と分離するために発酵室の上部の境
界の上方に存在する沈降室(4)、該沈降室へ開口した
液および/またはガスのための少なくとも1個の供給ラ
イン、沈降室から発酵室を通り下方へと延び分離された
汚泥を発酵室(3)へ戻すための下降管(5)、および
沈降室から流出流を排出する装置(11)から成り、液お
よび/またはガスのための該供給ラインの排出端(8a、
9a、17)は該沈降室の軸に垂直な面内において半径に垂
直な切線方向に向いており、これによって該沈降室の中
で渦巻流がつくられることを特徴とする水を生物的に処
理するための反応器。 - 【請求項2】切線方向を向いて沈降室へ開口した該供給
ラインは液およびバイオガスのためのパイプであること
を特徴とする嫌気的に水を精製するための請求の範囲1
記載の反応器。 - 【請求項3】該供給ラインは発酵室(3)と連絡してい
ることを特徴とする請求の範囲2記載の反応器。 - 【請求項4】切線方向を向いた出口端(8a、9a)により
沈降室へ開口した該供給ライン(8、9)は空気または
酸素のためのパイプであることを特徴とする好気的に水
を精製するための請求の範囲1記載の反応器。 - 【請求項5】沈降室へ開口したガス入口パイプ(8、
9)は、円筒形の仕切り(6)により流出液排出装置
(11)の切線方向を向いた入口(11a)から分離された
空間(7)の中に切線方向を向いた出口端(8a、9a)を
もって配置されていることを特徴とする前記請求の範囲
1〜4のいずれか1つに記載の反応器。 - 【請求項6】流入液を導入する装置は少なくともその一
部として、下降管(5)の底部へと開口し切線方向を向
き且つ下向きになった出口端を有する1個またはそれ以
上のパイプから成っていることを特徴とする前記請求の
範囲1〜5のいずれか1つに記載の反応器。 - 【請求項7】多数のガス入口パイプ(12)は発酵室の底
のすぐ上で開口していることを特徴とする前記請求の範
囲1〜6のいずれか1つに記載の反応器。 - 【請求項8】反応器には1個またはそれ以上のカスケー
ド室(13a、13b)の形をしたガス除去装置が備えられ、
この室の中に沈降室(4)へ供給すべき液/汚泥混合物
を導入し、またこの室から切線方向を向いた出口(17)
を通して液/汚泥混合物を沈降室へと流すことを特徴と
する嫌気的に水を精製するための請求の範囲1記載の反
応器。 - 【請求項9】カスケード室(13a、13b)は反応容器
(1)の円筒形の壁と沈降室(4)の円筒形の壁との間
につくられていることを特徴とする請求の範囲8記載の
反応器。 - 【請求項10】サイクロン(15)がカスケード室(13
a、13b)の上手に連結されて汚泥/液混合物から気泡の
大きいガスを分離することを特徴とする請求の範囲8ま
たは9記載の反応器。 - 【請求項11】環状空間(7)の内壁には開口部(18)
が設けられ、流出液を沈降装置(2)から第1のカスケ
ード室の底部(20)の下方にある室(19)へと通すこと
ができ、該室(19)は流出液の出口(24)と連絡してお
り、カスケード室(13a、13b)からの切線方向を向いた
出口(17)および該開口部(18)は、渦巻きの方向で見
て角度的に360゜より少し小さい角度だけずらされた位
置にあることを特徴とする請求の範囲8、9または10記
載の反応器。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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