JP4932262B2 - 嫌気性処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、嫌気性汚泥を用いて被処理水を処理する嫌気性処理装置に関するものである。

従来、このような分野の技術として、下記特許文献１に記載の嫌気性処理槽が知られている。この嫌気性処理槽の上向流部には嫌気性汚泥が収容されており、槽の下部から導入される排水は、上向流部でこの嫌気性汚泥と混合され嫌気性処理される。処理後の排水は、上向流部の上方に設けられた排出口から処理水として収集される。このような処理槽においては、嫌気性汚泥が処理水に混入して排出口から排出されると、上向流部の汚泥濃度が低下し、処理効率の低下を招いてしまう。このため、処理水排出の前に、嫌気性汚泥を処理水から分離し上向流部に返送することが必要である。このため、この嫌気性処理槽の上向流部と排出口との間には、処理後の排水とガスと嫌気性汚泥とを分離するための分離部が設けられている。排水に混入した嫌気性汚泥は、この分離部で分離され、再び上向流部に沈降する。
特開平７−１４８４９５号公報

しかしながら、この分離部における嫌気性汚泥の分離の性能は必ずしも十分とは言えず、嫌気性汚泥の流出を十分に抑制できるとは言えない。この種の上交流式嫌気性処理装置においては、さらに性能のよい嫌気性汚泥の分離が求められている。

そこで、本発明は、被処理水に混入した嫌気性汚泥の分離性能を高め、嫌気性汚泥の流出を抑えることができる嫌気性処理装置を提供することを目的とする。

本発明に係る嫌気性処理装置は、嫌気性汚泥を用いて被処理水を処理する嫌気性処理装置において、嫌気性汚泥を収容し、被処理水を嫌気性汚泥と混合させる混合部と、混合部の上方に位置し、混合部で発生するガスによって被処理水及び嫌気性汚泥が上向きに流動する上向流部と、混合部と上向流部との境界の位置において混合部及び上向流部を画成する側壁に基端が設けられると共に、平面視において側壁から混合部の内側に向けて延在した突起と、を備え、突起の下側には、当該突起の基端から当該突起の先端に向かって斜め上向きに延在する溝が設けられていることを特徴とする。

この嫌気性処理装置では、嫌気性汚泥が収容された混合部に被処理水が導入され、嫌気性汚泥と混合されて嫌気性処理される。このとき、被処理水中の有機物の嫌気性処理によってガスが発生するので、上向流部では、このガスにより被処理水が上向きに流動する。このとき、混合部から上昇するガスの気泡の一部は、混合部と上向流部との間に設けられた突起に接触し、突起に沿って斜め上方向に移動するので、この気泡の上向流部における浮上位置が突起の先端側に移動する。このように、上向流部の気泡は、突起の位置に対応し、位置的に偏って浮上するので、上向流部には、気泡の浮上による上向流が偏って分布することになる。そして、上向流部においては、このような上向流の影響により、下向流が局部的に発生する。この下向流によって、上向流部まで上昇した嫌気性汚泥は、下方に押し流されて混合部に戻されるので、上向流部における嫌気性汚泥が減少する。その結果、上向流部から処理水が収集される場合において、処理水中の嫌気性汚泥を低減することができる。

また、本発明の嫌気性処理装置は、混合部及び上向流部を画成する側壁の周囲に設けられ、側壁の上端を越流した嫌気性処理後の被処理水を、処理水として収集する処理水収集部を更に備え、側壁から延びる突起の先端は、被処理水の液面下に位置することが好ましい。

この嫌気性処理装置では、嫌気性汚泥が収容された混合部に被処理水が導入され、嫌気性汚泥と混合されて嫌気性処理される。このとき、被処理水中の有機物の嫌気性処理によってガスが発生するので、上向流部では、このガスにより被処理水が上向きに流動する。そして、処理後の被処理水は、混合部及び上向流部を画成する側壁の上端を越流し、側壁の周囲の処理水収集部に収集される。このような処理中において、混合部を上昇するガスの気泡の一部は、側壁から延びた突起に接触し、突起の延在方向に沿って案内され、上向流部においては浮上位置が内側に移動する。このため、上向流部において、液面に向かって浮上する気泡は、上向流部の内側に偏って多く存在することになる。そして、浮上する気泡のこのような分布により、上向流部の中央部には、周縁部よりも流速が大きい上向流が発生することになる。そして、その上向流の影響により、上向流部の周縁部、すなわち側壁の上端付近で下向流が発生する。従って、側壁の上端付近に嫌気性汚泥が達した場合にも、この下向流により下向きに押し流されるので、側壁の上端を越流して処理水収集部に侵入する嫌気性汚泥が減少し、その結果、側壁を越流する被処理水から嫌気性汚泥を十分に分離することができる。

また、突起の下側には、当該突起の延在方向に延び混合部で発生したガスを先端に案内する案内部が設けられていることが好ましい。このような構成により、突起に接触した気泡は、案内部によって突起の先端に円滑に案内され、先端の位置から浮上することになる。従って、気泡の分布をより容易に偏らせることができ、流速が大きい上向流を上向流部に容易に発生させることができる。

また、混合部を画成する側壁には、混合部で発生したガスを突起に導く補助案内部が形成されていることが好ましい。この場合、ガスが補助案内部によって、突起に導かれるので、より多くの気泡を突起に接触させることができる。その結果、気泡の分布を更に容易に偏らせることができ、流速が大きい上向流を上向流部に更に容易に発生させることができる。

また、混合部画成する側壁には、上向流部の直径を混合部の直径よりも小さくする絞り部が形成されていてもよい。この場合、混合部で発生した気泡が側壁の絞り部に沿って絞られながら小径の上向流部に浮上する。従って、上向流部では、特に側壁付近の気泡が多くなり、側壁付近に上向流が発生する傾向にある。しかしながら、上記の突起を設けることで側壁付近における被処理水の流れを下向流とすることができるので、側壁の上端を越流する嫌気性汚泥が減少し、側壁を越流する被処理水から嫌気性汚泥を十分に分離することができる。従って、側壁を越流した被処理水を処理水として収集する場合においては、処理水中の嫌気性汚泥を低減することができる。また、このような構成の嫌気性処理装置は、上向流部の上部の径が小さくされているので、上向流部の上部の側壁の周囲に処理水収集部が設けられても装置の上部の大きさが抑えられ、設置スペースを節約することができる。

本発明の嫌気性処理装置によれば、被処理水に混入した嫌気性汚泥の分離性能が高まり、嫌気性汚泥の流出を抑えることができる。

以下、図面を参照しつつ本発明に係る嫌気性処理装置の好適な実施形態について詳細に説明する。

図１〜図３に示す上向流式嫌気性処理装置１は、ＵＡＳＢ（Upflow AnaerobicSludge Blanket）といった処理方式を用いて有機性排水（被処理水）を嫌気性処理する円柱形状の装置である。なお、図１は、図２のＩ−Ｉ線に沿った断面図であり、図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。また、図３は、嫌気性処理装置１を内側から斜めに見上げた状態を示している。この嫌気性処理装置１は、側壁３及び底壁５により画成された空間である排水処理部Ｒを備えている。この排水処理部Ｒは、混合部Ｒ１と、混合部Ｒ１の上方に位置する上向流部Ｒ３とで構成されている。上記側壁３には、混合部Ｒ１の上部を上に行くほど小径に絞る絞り部３ｃが形成されており、上向流部Ｒ３は、混合部Ｒ１よりも直径が小さく形成されている。

排水処理部Ｒにおいては、後述する樋部９ａの上端９ｂの高さまで排水Ｗが貯留される。また、混合部Ｒ１には、嫌気性菌を含んだ嫌気性汚泥（以下、単に「汚泥」とも称する）Ｓが収容される。この汚泥Ｓは、自己造粒性により比較的大きい粒体を形成し、良好な沈殿性を有しているので、主に、排水中で混合部Ｒ１に沈殿して、嫌気性汚泥床を形成している。

このような装置１では、ラインＬ１と混合部Ｒ１の下部に設けられた導入口７とを通じて、処理対象である排水が混合部Ｒ１に導入され、この排水に含まれる有機物が、汚泥中の嫌気性菌によって生物的に分解される。この分解の際に、例えばメタンガスや二酸化炭素といったガスが発生する。そして、このガスが気泡となって排水処理部Ｒを浮上するので、いわゆるガスリフト効果によって上向流が発生し、排水処理部Ｒの排水Ｗは上向きに流動する。そして、この排水Ｗは嫌気性処理されながら、上向流部Ｒ３を経由し、側壁３の上端３ａを越流して、処理水収集部９で収集される。また、排水処理部Ｒを気泡として上昇したガスは、液面Ｈに達した後、液面Ｈと天井１３との間の空間に溜まり、ラインＬ２を通じてバイオガスとして回収される。

この処理水収集部９は、混合部Ｒ１の上部及び上向流部Ｒ３を囲むように側壁３の周囲に設けられている。処理水収集部９には、上向流部Ｒ３から側壁３の上端３ａを越流した排水が、処理水として収集される。収集された処理水は、処理水収集部９の最外側の上部に設けられた樋部９ａに溢れ出し、樋部９ａから排出口を通じてラインＬ３に排出される。従って、前述したように、この装置１に導入された排水は、樋部９ａの上端９ｂの高さにまで貯留され、排水の液面Ｈは、上端９ｂと同じ高さに形成される。また、側壁３の上端３ａは、樋部９ａの上端９ｂよりもわずかに低い位置に設けられているので、排水処理部Ｒの排水のうち、適度な量の排水が、常に円滑に処理水収集部９に流れ込む。

また、前述のように、排水処理部Ｒにおいて気泡が発生していることから、この気泡が付着した一部の汚泥が側壁３の上端３ａを越えて、処理水収集部９に侵入してしまう場合がある。このような汚泥を下方に案内し、樋部９ａに達しないようにするため、処理部収集部９には、汚泥案内板９ｄが設けられている。汚泥案内板９ｄは、上端３ａを取り囲むように環状に配置され、側壁３の上端３ａと樋部９ａとの間において、天井１３から下方に延びている。そして、この汚泥案内板９ｄの下端は、側壁３の上端３ａよりも低い位置にある。

従って、処理水収集部９に侵入した汚泥は、汚泥案内板９ｄでせき止められて気泡と分離され、汚泥案内板９ｄに沿って下方に案内され沈降するので、樋部９ａにはほとんど達しない。そして、この汚泥は、処理水収集部９の最も低い位置に設けられた汚泥回収部９ｃに集められて、ラインＬ４を通じて装置１の外に排出された後、図示しないラインを通じて再び排水処理部Ｒに返送される。この汚泥回収部９ｃは、側壁３の周囲において等間隔に８箇所に配列されている。また、各汚泥回収部９ｃは、当該各汚泥回収部９ｃに向かって下る斜面９ｆ，９ｈ，９ｊ，９ｋに囲まれているので、沈降した汚泥がこの斜面９ｆ，９ｈ，９ｊ，９ｋに沿って沈降しながら円滑に汚泥回収部９ｃに集められる。

以上のように、処理水収集部９に侵入した汚泥を各汚泥回収部９ｃで回収することにより、汚泥の流出を抑えることは可能であるが、装置１からの汚泥流出を更に抑制するためには、汚泥の処理水収集部９への侵入自体を減少させる必要がある。そこで、装置１には、排水処理部Ｒの側壁３の内側の面から延びる複数の突起１７が設けられている。突起１７は、混合部Ｒ１と上向流部Ｒ３との境界上において円周上に等間隔に８本が配置されている。この突起１７は、側壁３から上向流部Ｒ３の中心に向かって斜め上に向かって延在しており、突起１７の先端１７ａは、水面Ｈよりも下に位置している。突起１７は、長い平板を長手方向の折り目に沿って上に凸になるように折り曲げた形状をなしているので、突起１７の断面は、上に凸の山形を呈し、突起１７の下側には、Ｖ溝１７ｃが形成される。

また、この突起１７の下方の絞り部３ｃには、混合部Ｒ１側から見て処理水収集部９側に三角錐形状に陥没させた凹部（補助案内部）３ｂが８つ形成されている。これらの凹部３ｂは、処理水収集部９の各汚泥回収部９ｃに対応する斜面９ｊ，９ｋの反対面側が、凹面を構成する斜面１０ｊ，１０ｋとして混合部Ｒ１側に現れることで形成されている。すなわち、側壁３の混合部Ｒ１側には、斜面１０ｊと、斜面１０ｋとを含む三角錐状の空間が８つ現れており、この８つの空間がそれぞれ上記８つの凹部３ｂを構成している。この凹部３ｂは、混合部Ｒ１の側壁３付近を浮上するガスを捕集し、突起１７に案内する補助案内部として機能する。そして、この各凹部３ｂの最も高い位置において各突起１７の基端１７ｂが取り付けられており、各凹部３ｂと各突起１７のＶ溝１７ｃが連結されている。

このような構成に基づき、混合部Ｒ１を浮上する気泡の一部は、側壁３から延びた突起１７に接触し、突起１７の延在方向に沿って案内され、突起１７の先端１７ａの位置から水面Ｈに向かって浮上する。また、混合部Ｒ１の側壁３付近を浮上する気泡は、混合部Ｒ１の上部において、斜面１０ｋ及び斜面１０ｊに案内されながら各凹部３ｂの一番高い位置に移動する。その後、各凹部３ｂに溜まった気泡は、各突起１７の基端１７ｂに導かれ、突起１７のＶ溝１７ｃによって延在方向に沿って案内された後、各突起１７の先端１７ａの位置から水面Ｈに向かって浮上する。このとき、断面山形の突起１７の下側に現れているＶ溝１７ｃは、気泡を横に漏らさず先端１７ａに案内する案内部として機能するので、上記の気泡は、円滑に突起１７の先端１７ａまで移動する。

このようにして、上向流部Ｒ３を浮上する気泡は、突起１７により、平均して浮上位置が内側に移動する。このため、上向流部Ｒ３において、液面Ｈに向かって浮上する気泡は、排水処理部Ｒの内側に偏って多く存在することになる。そして、浮上する気泡のこのような分布により、上向流部Ｒ３の中央部には、周縁部よりも流速が大きい上向流Ｆ１が発生することになる。そして、その上向流Ｆ１の影響により、上向流部Ｒ３の周縁部、すなわち側壁３の上端３ａ付近では下向流Ｆ２が発生する。よって、側壁３の上端３ａ付近の汚泥は、この下向流により下向きに押し流され上端３ａを容易に越えることができない。従って、側壁３の上端３ａを越流する汚泥が減少し、処理水収集部９に侵入する汚泥を減少させることができる。その結果、処理水から汚泥を十分に分離することができ、装置１からの汚泥の流出を抑えることができる。このように、装置１からの汚泥の流出を抑えることができるため、排水処理部Ｒにおける嫌気性処理効率が維持されるとともに、処理水の清浄度も向上させることができる。

また、装置１においては、上向流部Ｒ３が、混合部Ｒ１よりも小径になるように側壁３は絞り部３ｃにおいて絞られて形成されている。従って、混合部Ｒ１で発生した気泡は、混合部Ｒ１の上部において絞り部３ｃに沿って内側に絞られながら上向流部Ｒ３に浮上する。従って、上向流部Ｒ３の側壁３付近には、混合部Ｒ１の側壁３付近の気泡が集中して浮上し、側壁３付近に上向流が発生する傾向にある。しかしながら、装置１では、上述した通り、側壁３付近における排水の流れを下向流とすることができ、その結果、側壁３の上端３ａを越流する汚泥が減少し、側壁３を越流する排水から汚泥を十分に分離することができる。また、このような構成の装置１は、上向流部Ｒ１の水平断面積が小さくなるように小径にされているので、上向流部Ｒ１を囲むように処理水収集部９が設けられても装置１の上部の大きさが抑えられ、設置スペースを節約することができる。

本発明の実施形態に係る嫌気性処理装置において、排水及び汚泥が収容された状態を示す断面図である。 図１におけるＩＩ−ＩＩ断面図である。 図１の嫌気性処理装置の混合部の上部付近を斜め下方から見た斜視図である。

符号の説明

１…上向流式嫌気性処理装置、３…側壁、３ａ…側壁の上端、３ｂ…凹部（補助案内部）、３ｃ…絞り部、９…処理水収集部、１７…突起、１７ａ…突起の先端、１７ｂ…突起の基端、１７ｃ…溝（案内部）、Ｓ…嫌気性汚泥、Ｗ…排水（被処理水）、Ｒ…排水処理部、Ｒ１…混合部、Ｒ３…上向流部。

Claims (5)

1. 嫌気性汚泥を用いて被処理水を処理する嫌気性処理装置において、
   前記嫌気性汚泥を収容し、前記被処理水を前記嫌気性汚泥と混合させる混合部と、
   前記混合部の上方に位置し、前記混合部で発生するガスによって前記被処理水及び前記嫌気性汚泥が上向きに流動する上向流部と、
   前記混合部と前記上向流部との境界の位置において前記混合部及び前記上向流部を画成する側壁に基端が設けられると共に、平面視において前記側壁から前記混合部の内側に向けて延在した突起と、を備え、
   前記突起の下側には、当該突起の基端から当該突起の先端に向かって斜め上向きに延在する溝が設けられていることを特徴とする嫌気性処理装置。
2. 前記混合部及び前記上向流部を画成する側壁の周囲に設けられ、前記側壁の上端を越流した嫌気性処理後の前記被処理水を、処理水として収集する処理水収集部を更に備え、
   前記側壁から延びる前記突起の先端は、前記被処理水の液面下に位置することを特徴とする請求項１に記載の嫌気性処理装置。
3. 前記突起の下側には、当該突起の延在方向に延び前記混合部で発生したガスを前記突起の先端に案内する案内部が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の嫌気性処理装置。
4. 前記混合部を画成する側壁には、前記混合部で発生したガスを前記突起に導く補助案内部が形成されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の嫌気性処理装置。
5. 前記混合部を画成する側壁には、前記上向流部の直径を前記混合部の直径よりも小さくする絞り部が形成されていることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の嫌気性処理装置。

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