JP5058177B2 - 嫌気的廃水浄化の為の方法及び反応器 - Google Patents

Description

本発明は、生物学的廃水浄化の分野におけるものであり、より特には、嫌気的廃水浄化における汚泥床システムの使用におけるものである。

生物学的排水処理は、汚染物質（有機物質）を無害な成分に転化する為に、活性なバイオマス（バクテリア）を使用する。

基本的に、この処理を実施できる２のタイプのバクテリアがある。いわゆる（酸素無しの）嫌気的処理の為に、嫌気性バクテリアの群が汚染物質を実質的にバイオガスに転化する。

好気的処理では、汚染物質は、新たなバクテリア／バイオマス（余剰汚泥）へと（酸素を伴う）好気的な条件下で相当な程度で減少され、該バクテリア／バイオマス（余剰汚泥）は処理された廃水から次に分離されかつ別に処理される必要がある。

嫌気的汚泥床反応器システムは、排水中の汚染物質をバイオガスに転化する為に、嫌気性バクテリアを利用する。これらの嫌気性バクテリアは主に、凝集物の形で増殖し、しばしば粒状バイオマスといわれる。該システムは、関係する嫌気性バクテリアの低い正味の産出の結果としての低い正味のバイオマス産生（典型的には２〜４％の変換されたＣＯＤ）により、しばしば特徴付けられる。

これは、排水処理システム中で発展した過剰バイオマスが、重大な費用で、固形廃棄物として処分される必要があるので、一方で大きな利点であるが、他方、該処理システム（反応器）中の十分に活性な生物学的汚泥を保持／維持することを敏感な局面となす。

嫌気的処理反応器中でバイオマスを保持する方法は、様々な様式で行われうる。固定の又は可動の担体上のバイオマスの固定化は、バイオマス保持時間から液体保持時間を切り離す為の１つの方法である。

しかしながら、より良くかつ好ましい方法は、ＵＡＳＢ、ＥＧＳＢ及びＩＣ反応器中で適用されるとおりの、大部分が粒状化されたバイオマスを使用することである。

今までに、高速嫌気的処理の為の何らかの新規な工業的適用の８５％超は、嫌気的汚泥床技術に基づく（Frankin R.J. (2001). Full scale experiences with anaerobic treatment of industrial wastewater. Wat Sci. Tech., 44(8), 1-6）。

該浄化方法は一般に、（部分的に浄化された）廃水中に分散されたバイオマスを含有する、上向流反応器の底で、未処理の廃水が導入されるシステムの使用を含む。嫌気的浄化プロセスの間、バイオガスが産生され、そして、液体（水）、固体（バイオマス）及びガスの混合物が、反応器中を上へ流れる。浄化された廃水が排出されうる前に、ガス−液体−固体分離が起こらなければならない。

そのような方法のための典型的なシステムは、該未処理の廃水が供給される調整槽に基づく。該反応器からの嫌気的流出物の再循環も、（通常は重力により）該調整槽に供給される。該調整槽から、該混合物は、特別な設計の流入物分配システムを通じて上向流反応器の底に導入される。その後、該水は、緻密な嫌気的汚泥床を通って上へ流れる。可溶性ＣＯＤは、メタンに富むバイオガスへ容易に転化され、そして、水とガスとを有する汚泥の上方への循環が確立される。まず第１に、該反応器の上で、特別に構築された三相分離器部が、効果的なガス抜きが起こることを許す。次に、該固体粒子（今や、付着した気泡を欠く）は沈んで該三相分離器の底に戻り、そして、該反応器に戻される。

そのようなバイオマスの良い沈殿性と、（処理された廃水及び産生されたバイオガスから）効果的に分離することができかつ該反応器中にそのようなバイオマスを保持できる該反応器中の１又は複数の三相分離器の使用とのおかげで、汚泥床反応器中で、バイオマスは保持される。

本発明の目的は、汚泥床技術に基づく改良された嫌気的排水処理方法を提供することである。

これは、該改良されたシステムの以下の特徴の１以上を有する嫌気的排水処理の方法及び反応器を用いることにより達成され、
該特徴は、
○改善された嫌気的流出物再循環方法、
○改善された１又は複数の三相分離器であって、
■効果的な沈殿させる表面を増加する為の、該三相分離器中に導入された傾いたプレート、チューブ又は他の内部物、
■該１又は複数の三相分離器及び該内部物のための、プロセス中における洗浄設備、
■該ガス分離をより効果的にするための、該１又は複数の三相分離器の下の複数のプレートガス分離バッフル、
を有する上記分離器、
○改善された流入物分配システム、
を用いることによる、改善された汚泥保持及び性能、
を含む。

第１の局面において、本発明は、該液体の為の、該固体の改善された分離にある。この実施態様において、三相分離器が用いられ、体積を変化させること無く、実効の沈殿表面を増加させる目的で、傾いたプレート、チューブ又は他の傾いた内部物が該三相分離器本体中に設置される。

従って、本発明は、汚泥床システムを用いる、廃水の嫌気的浄化のための方法として定義され、該方法は、廃水及び再循環水を上向流反応器の低い部分に供給すること、該反応器は主に粒状のバイオマスを含有し従ってバイオガスを処理中に産生する、得られたガス−液体−固体混合物を上に通過させ、そして三相分離器中で該液体から該ガスと固体を分離すること、並びにそれにより該分離器の上から抜き出される嫌気的流出物を産生すること、を含み、改良は、該三相分離器中での該液体からの該固体の分離を含み、ここで該三相分離器は、該ガス／液体／固体混合物からの該ガスの分離のためのガス分離手段および得られた液体／固体混合物から該固体を分離するための固体分離手段を含み、該固体分離手段は、実効の沈殿表面を増加させる為の傾いたプレート、チューブ又は他の傾いた内部物を有し、かつ該ガス分離手段の下流に置かれ、かつ、該再循環水が、該三相分離器の、該バイオガスが既に分離され、しかし固体が分離されていないところの場所から、又は該三相分離器の外で該反応器の上方に置かれていて、該三相分離器を通過していないガス／液体／固体混合物からガスを分離するガス偏向装置の下流から、該流出物と別に抜き出される、前記方法である。

その更なる実施態様において、本発明は、この方法に適当な上向流反応器に向けられ、該反応器は、反応器槽、該反応器槽で生じたガス／液体／固体混合物からガス、固体及び液体を分離する為の三相分離器、該三相分離器は該反応器の上部に存在する、該反応器へと廃水の流を導入する為の流入物分配手段、該流入物分配手段は該反応器の低い部分に存在する、該分離器から嫌気的流出物を抜き出す為の流出物抜き出し手段及び該反応器から再循環流を抜き出す為の再循環抜き出し手段を含み、ここで、該三相分離器は、該ガス／液体／固体混合物からの該ガスの分離のためのガス分離手段および得られた液体／固体混合物から該固体を分離するための固体分離手段を含み、該固体分離手段は傾いたプレート、パイプ、又は他の傾いた内部物を有し、かつ該ガス分離手段の下流に置かれ、かつ、再循環抜き出し手段が再循環水を抜き出す為に存在し、該手段は該流出物抜き出し手段と別個でありかつ該再循環抜き出し手段は該三相分離器の、該バイオガスが既に分離され、しかし固体が分離されていないところの場所から、又は該三相分離器の外で該反応器の上方に置かれていて、該三相分離器を通過していないガス／液体／固体混合物からガスを分離するガス偏向装置の下流から水を抜き出すように設計されている。

この発明を定義する第３の様式は、三相分離器によるものであり、該分離器は、主要分離器本体、ガス−液体−固体混合物のための少なくとも１の入口、該三相分離器の上から流出物を抜き出す為の手段及び再循環水を抜き出す為の手段を含み、該主要分離器本体は、該ガス−液体−固体混合物からガスを分離する為の１又は複数のバイオガス分離バッフルプレートおよび得られた液体−固体混合物から固体を分離するための固体分離手段を含み、該固体分離手段が、傾いたプレート、パイプ又は他の傾いた内部物を含み、かつ該バッフルプレートの下流に置かれ、該再循環水を抜き出す為の手段は、該流出物を抜き出す為の手段とは別個でありかつ該三相分離器の、該バイオガスが既に分離され、しかし固体が分離されていないところの場所から水を抜き出すように設計されている。

該分離機中の該内部物は、典型的には、該集められた固体の重力沈殿を許すために５０〜７０°の角度で置かれ、かつ、該プレートの間、該チューブの中、又は該内部物の間の自由な空間は、典型的には、閉塞を防ぐために少なくとも５０ｍｍである。本明細書中における重要な局面は、該ガス分離は、これらの内部物の下に置かれることである。

これは、さらに以下の例により説明されうる：
・設計の未処理廃水流１００ｍ^３／ｈ
・実際の廃水流６０ｍ^３／ｈ
・反応器への供給流１５０ｍ^３／ｈ、従って設計条件下での嫌気的流出物再循環５０ｍ^３／ｈ
・反応器は、５ｍ^２の実効の沈殿表面の、夫々等しい長さの３つの三相分離器を有し、追加の内部物がなく、かつ、傾いたパイプの装填〜夫々Φ（直径）１５０ｍｍのパイプの１００ no、の結果として２５ｍ^２の実効の沈殿表面、該パイプは該三相分離器本体中で６０°の角度で置かれる。

設計及び実際の状況の為の、該三相分離器の実効の表面負荷は、従来のシステムにおいて１００／１５＝６．６７ｍ^３／ｍ^２・時間である。本発明に従い、該三相分離器の実効の表面負荷は、設計条件下では１００／７５＝１．１３ｍ^３／ｍ^２・時間であり、実際に操作する条件下では６０／７５＝０．８ｍ^３／ｍ^２・時間だけである。

これは、より効率的なプロセス（より良い汚泥供給量、より良い性能及び減少速度）のため、及び、より低い総合的な投資コストを達成するために、大きな利点である。

同じ表面負荷を実現するために、より小さい三相分離器（表面）が必要とされる。

該嫌気的流出物の一部の再循環は、嫌気的汚泥床プロセス、反応器又は装置の安定な操作のために有益である。それは、安定な水圧条件、アルカリ度及び栄養素の再循環、並びに（毒性及び／又は局所的な過剰装填を防ぐ為の）未処理供給物／廃水の希釈を提供する。現在の嫌気的汚泥床方法、反応器又は装置では、該嫌気的流出物（の一部）を、それが１又は複数の三相分離器全体を通過した後に、重力により調整槽に戻し再循環することが一般的な実施である。これは、該１又は複数の三相分離器に追加の表面負荷（ｍ^３／ｍ^２三相分離器表面・時間として表される）を結果する。何故なら、該表面負荷は、該反応器の全供給（＝実際の未処理の廃水流＋再循環流）を該三相分離器の利用可能な正味の表面積により割り算して決定されるからである。

本発明の該傾いた内部物によりすでに、重要な改善が達成される。しかしながら、これと改善された再循環方法を組み合わせることにより、いっそうの更なる改善が得られうる。

従って、好ましい実施態様は、該三相分離器の外で該反応器の上から又は該三相分離器から、該流出物と別に該再循環水を抜き出すことである。

その新規な局面は、従来のように、該嫌気的流出物再循環が該三相分離器流出物から取られるのではなく、該三相分離器の外で該反応器の上から、該三相分離器の専用部分から、又は好ましくは該三相分離器の底（そこでは該バイオガスが既に分離されかつ（該三相分離器本体から）沈殿した固体が収集される）から取られることである。

該再循環水が、該反応器の上から又は該三相分離器から抜き出されうる様々な様式がある。第１の実施態様において、該再循環水は、該ガスが既に分離されたところの場所で該分離器から抜き出される。これは好ましくは、ガスを偏向するプレートの直上で、該分離器の底から行われる。

他の実施態様において、該再循環物は、該分離器の外で該反応器の上から、すなわち該固体−ガス−液体相から抜き出される。この実施態様において、ガスを偏向する装置、例えば傾いたプレートなどの後ろに該抜き出し装置を置くことも可能であり、それによって該固体−ガス−液体混合物からガスのいくらかの分離の提供する。

更なる他の実施態様において、該再循環の為に、（もし１より多く存在するならば）１以上の三相分離器、又は、三相分離器の一部を用い、一方で、該分離器の残り又は該三相分離器の一部は、流出物を産生する分離器として専ら用いることも可能である。

（体積に基づく）再循環水の量は一般に、再循環水と嫌気的流出物との合計量の０％超と９５％の間であろう。

結果として、該三相分離器上の実効の表面負荷（ｍ^３／ｍ^２・時間）は常に、出来る限り低く、かつ、実際の未処理の廃水供給流と直接に比例する。

本発明の重要な利点は、より小さい三相分離器を設計すること（これは投資費用を削減するだろう）又は、該三相分離器のより低い水圧負荷の故の該三相分離器のより良い効率を有することの可能性である。

非常にしばしば、複数の三相分離器が反応器中に存在する。そのような状況において、夫々の三相分離器からの及び夫々の三相分離器の長さ／表面にわたって、有効かつ等しい再循環を有することが重要である。

本発明の更なる実施態様において、これは、最小／最大流を調節するシステムによる該流出物再循環を達成することにより達成される。

次に、自動的開／閉バルブが、夫々の三相分離器からの再循環ライン／パイプ中に取り付けられる。このようにして、夫々の三相分離器又はパイプから別々に、完全な又は部分的な再循環が達成されうる。言い換えると、この実施態様では、夫々の三相分離器からの再循環流が、該バルブにより制御され、該バルブにより夫々の三相分離器からの再循環の量の分配が決定される。

第１の実施態様において、夫々の三相分離器は、底に、嫌気的流出物再循環収集パイプを含み、その長さにわたり（三相分離器中で）いくつかの開口／スロットを有する。

夫々のパイプは、該三相分離器及び該反応器槽の夫々の壁を通って伸び、かつ、全てのパイプがヘッダーに接続される直前に、（反応器の外で）開／閉自動的バルブを含む。

このヘッダーは、夫々の三相分離器から該嫌気的流出物再循環流を収集し、それを調整槽へと排出する。これは更に以下の例により説明されうる：
・設計の未処理廃水流１００ｍ^３／ｈ
・実際の廃水流６０ｍ^３／ｈ
・反応器への供給流１５０ｍ^３／ｈ、従って設計条件下における５０ｍ^３／ｈの嫌気的流出物再循環
・実効の三相分離器表面１５ｍ^２
・該反応器は、等しい長さの３つの三相分離器を有する。

従来技術の状況では、設計のため及び実際の状況のための、三相分離器の実効の表面負荷は、１５０／１５＝１０ｍ^３／ｍ^２・ｈである。本発明の好ましい実施態様に従い、改善された再循環位置により、三相分離器の実効の表面負荷は、設計条件下では１００／１５＝６．６７ｍ^３／ｍ^２・ｈであり、かつ、実際の操作条件下では、６０／１５＝４ｍ^３／ｍ^２・ｈだけである。

好ましい実施態様に従い、再循環ライン中の該開／閉バルブは、以下の逐次制御を例えば有する：
・いかなるときも２のバルブが閉じられ、かつ１が開いている。
・５分間毎に切り替えがある：閉じたバルブの１つが開き、そして同時に、開いているバルブが閉じられる。

すなわち、いかなるときも全部の再循環流が３つの三相分離器の１つから、設計条件下では５０ｍ^３／ｈで及び未処理の廃水供給流がない場合には最大１５０ｍ^３／ｈで、取られる。

時間にわたる、これら変動する流の結果は：
・夫々の三相分離器から及び夫々の三相分離器の長さにわたり、（より）等しい再循環
・閉塞のリスクがより少ない、該三相分離器の自動的洗浄、
である。

さらに、追加の沈殿表面と嫌気的流出物再循環の為の新たな手段との組み合わせが、三相分離器の底の沈殿した固体のより効率的な抽出を結果する。これは、閉塞のリスクも減少する。

分離器又はその一部が、特に再循環水の為にささげられる場合、その分離器中に又はその分離器の一部の中において、該流出物のための分離器中においてよりむしろ、種々の内部物を有することが可能であり、又は内部物を全く使用しないことも可能である。

嫌気的流出物抽出の手段は、同じ抽出パイプ及び穴又はスロットを通じた、水又は（バイオ）ガス再循環の戻り流の導入による、三相分離器及びその内部物のプロセス中洗浄の可能性も与える。

これは、検査又は洗浄目的のために反応器を開けることが非常に不便であろう条件下において、（完全に閉じられた）バイオガス圧力下で反応器が操作されるときに、特別に重要である。

本発明に従う三相分離器は、Biothane UASB及びBiobed三相分離器において用いられるのと同様の複数（２〜１０）のバイオガス分離バッフルプレートを使用するだろう。該三相分離器から沈殿した固体は、重力の違いによる、誘導された循環流（巨大な流）の結果として、該反応器へ積極的に戻されるだろう。

本発明に従う、この革新的な嫌気的汚泥床プロセス及び反応器に関する更なる重要な好ましい特徴は、利用可能なバイオマス（の全て）による、処理されるべき廃水の混合及び分配の改善に関する。

典型的には、流入物分配システムは、１〜４ｍ^２の反応器表面当たり１のノズルにより実行されるだろう、そして、１のストリングに数個のノズルを有するストリングを用いて、該反応器表面上に等しく分配された偶数のノズルを有するだろう。

本発明のこの実施態様の特別な特徴は、該反応器が、その高さを越えるこれら流入物分配のいくつかにより実行されるだろうことである。

これは、利用可能なバイオマスを有する反応器供給流のより良い分配及び混合を与えるだけでなく、該反応器からの不規則かつ望まれないバイオガス産生流を結果しうる、ガスポケットにおけるバイオガスの蓄積を防ぐ為に、流れない汚泥層を、非常に効果的に壊すだろう。

好ましくは、反応器は、少なくとも１、好ましくは２〜５の独立して、動作する流入物分配システムを有するだろう。これらのシステムは、該反応器の高さにわたり、種々の水平面でおかれるだろう。一般に、第１のシステムは、反応器の底の近くに置かれる。他の流入物分配システムは、該反応器の高さの１５〜５５％の間の位置で、第１のそれの上に置かれるだろう。

典型的な配置において、１のシステムは、反応器の底に置かれ、そして更に底から夫々２、４及び６ｍで置かれる。

流入物分配システムは、（バイオガスの閉じ込めを防ぐ為の）汚泥床のより良い混合及び破壊のための好ましくは水平な流出を有する、最小／最大流を調節するシステムとして実行されうる。典型的には、該流の０〜４０％がノズルの１の半分に向けられ、そして結果として、１００〜６０％が他の半分に向けられる。最小から最大への好ましい変化は、夫々１〜５分間である。

２の流入物分配システムを用いる設定において、典型的には、該流の２０〜８０％が、底の流入物分配システムに向けられ、そして結果として、該流の８０〜２０％が、より高い高度での流入物分配システムに向けられる。

２より多い流入物分配システムが用いられる場合、該システムにわたる流入物の分配は、底の流入物分配システムに２０〜８０％であり、そして、残り、すなわち８０〜２０％は、より高い高度での流入物分配システムの残りにわたって均等に分配される。

この実施態様はさらに、以下の例において説明される。
・設計の未処理廃水流１００ｍ^３／ｈ
・実際の廃水流６０ｍ^３／ｈ
・反応器への供給流１５０ｍ^３／ｈ、従って設計条件下での嫌気的流出物再循環５０ｍ^３／ｈ
・反応器６００ｍ^３、１５ｍの高さであり、従って４０ｍ^２の反応器表面
・反応器は、その高さにわたり３つの流入物分配システムを有し、１は底の近く、１つは２ｍの高さで及び１つは４ｍの高さである。
・夫々の流入物分配システムは、合計で４のストリング及び１０のノズルを備え付けられる。
・反応器供給流の１／２（すなわち７５ｍ^３／ｈ）は、底の流入物分配システムに向けられ、そして、１／４（すなわち３７．５ｍ^３／ｈ）は、夫々、２及び４ｍにおける流入物分配システムに向けられる。
・夫々の流入物分配システムは、上記で説明されたとおりの３０％／７０％の最小／最大流分配により操作される。

本発明の様々な局面は今、添付された図面に基づき説明され、ここで
図１は、反応器及び調整槽からなる一般的なプロセス配置を与え、
図２ａは、三相分離器の側面図を与え、
図２ｂは、該分離器の上面図を与え、
図２ｃは、該分離器の他の上面図を与え、
図３は、複数の高さの流入物分配システムを有する上向流反応器のフロー図を与え、
図４ａ及び４ｂは、直接再循環パイプの２つの実施態様を与え、
図５は、複数の三相分離器を有する上向流反応器の上面図を与え、そして、
図６は、ガスを偏向するプレートを用いる反応器の上からの再循環を与える。

図１において、未処理の廃水１が、調整槽２に供給され、そこで再循環水１０（上向流反応器５からの重力流）と一緒にされる。該調整槽２において、開示されていない手段により該水が調整される（温度、ｐＨ、栄養素添加）。反応器供給ポンプ３が、バルブ４を介して、反応器５の底の近くの流入物分配システム６へと該調整された水をポンプ移送する。

該廃水は反応器中を上昇し、ここで汚泥床は主に粒状の汚泥からなり存在する。廃水中の汚染物質の嫌気的分解の故に、バイオガスが形成され、そして固体、液体及びガスの混合物が生じる。該混合物は、三相分離器８に入り、ここで該ガスは傾いたバッフル１２を介して除去される。該混合物中の固体は、該分離器を介して沈殿し、そして該反応器へ戻される。清浄にされた流出物は、９を通じて抜き出される。産生されたガスは、ライン７を通じて除去される。再循環物がライン１０を通じて（重力により）抜き出される。あるいは、再循環物は位置１０ａ（三相分離器の外）又は位置１０ｂ（三相分離器の一部から）から（全て重力により）抜き出されうる。

図２ａは、三相分離器８の詳細な図面を与え、ここで１３は、水流注入口を示す。この水はさらに、ガス及び固体を含み、そして複数のバイオガス分離バッフルプレート１２の間を流れる。乱流、該混合物の下向流の故に、付着したガスが、該固体から分離される。該混合物の一部は、該バッフルプレートの下端と、より低いガスギャップ１１の間の部分を通って流れ落ち、そして一部は該分離器８の内部部分１５中に流れ上がる。内部部分１５は、好ましくは、液体−固体分離を改善する為に傾いたチューブ又は傾いたプレートのような内部物を備えられる。該固体は、下の方向へ沈み、そして、部分１６を通って反応器内へ流れ落ち戻る。液体は、内部部分１５の外で上へ流れ、そして、オーバーフロー桶１４を介してライン９を通って除去される。該再循環物は、該三相分離器８の底の部分から抜き出されることができ、及び次にパイプ１０を経由して調整槽へと重力で流れる。

図２ｂでは、該三相分離器８の上面図が与えられており、ここで数字の表示は、図１及び２ａの記載中の数字の表示と対応する。この図面において、傾いたプレートについての様々な可能性が与えられている。１５ａは、波形の傾いたプレートを示し、１５ｂは傾いたチューブを示し、及び１５ｃは傾いた平らなプレートを示す。

図２ｃにおいて、再循環物を集めるための特定の専用部分を有する三相分離器の上面図が与えられている。この部分は、１６として示されている。この部分は、内部物を伴ってよく又は伴わなくてもよい。部分１６からの該水は、オーバーフロー桶１４ａを通じて再循環パイプ１０へ流れる。該流出物は、該桶１４を介して流出物排出パイプ９へ流れる。

図３において、４つの分配システム６ａ、６ｂ、６ｃ及び６ｄを有する、複数の流入物分配システムが記載されている。種々の排出パイプへの水の量は、バルブ４ａ、４ｂ、４ｃ及び４ｄを介して調節される。

図４ａ及び４ｂは、好ましくは該三相分離器１０の底に置かれる、直接再循環パイプの詳細を示す。図４ａは、オリフィス１７を有するパイプを示す。図４ｂは、スロット１７ａを示す。

図５において、上向流反応器中の複数の三相分離器の上面図が示されている。この実施態様において、２の分離器が示されているが、より多くの分離器を含むことも可能である。分離器の夫々は、直接再循環パイプを介して、再循環ライン１０と接続されている。該再循環パイプは、バルブを備えられており、バルブは開−閉位置を有してよく又は０〜１００％で該流を徐々に又は段階的に調節する為に用いられてよい。

図６において、該三相分離器の外でガスを偏向することの可能な実施態様が示されている。この装置は、ガスを偏向する手段１９及び２０からなり、該手段は該抜き出し手段１０の前に置かれる。

反応器及び調整槽からなる一般的なプロセス配置のフロー図である。 三相分離器の側面図である。 該分離器の上面図である。 該分離器の他の上面図である。 複数の高さの流入物分配システムを有する上向流反応器のフロー図である。 直接再循環パイプの見取図である。 直接再循環パイプの見取図である。 複数の三相分離器を有する上向流反応器の上面図である。 ガスを偏向するプレートを用いる反応器の上からの再循環を示す概念図である。

符号の説明

１ 廃水
２ 調整槽
３ 反応器供給ポンプ
４ バルブ
５ 上向流反応器
６ 流入物分配システム
８ 三相分離器
１０ 再循環水
１２ 傾いたバッフル

Claims (18)

1. 汚泥床システムを用いる、廃水の嫌気的浄化の方法であって、該方法が、廃水及び再循環水を上向流反応器の低い部分に供給すること、該反応器は主に粒状バイオマスを含有し従ってバイオガスを処理中に産生する、得られたガス／液体／固体混合物を上方に通過させ、そして三相分離器中で該液体から該ガスと固体を分離すること、並びにそれにより該分離器の上から抜き出される嫌気的流出物を産生することを含み、改良は、該三相分離器中での該液体からの該固体の分離を含み、ここで該三相分離器は、該ガス／液体／固体混合物からの該ガスの分離のためのガス分離手段および得られた液体／固体混合物から該固体を分離するための固体分離手段を含み、該固体分離手段は、実効の沈殿表面を増加させる為の傾いたプレート、チューブ又は他の傾いた内部物を有し、かつ該ガス分離手段の下流に置かれ、かつ、該再循環水が、該三相分離器の、該バイオガスが既に分離され、しかし固体が分離されていないところの場所から、又は該三相分離器の外で該反応器の上方に置かれていて、該三相分離器を通過していないガス／液体／固体混合物からガスを分離するガス偏向装置の下流から、該流出物と別に抜き出される、前記方法。
2. 該内部物が５０〜７０°の角度で置かれる、請求項１に記載の方法。
3. 再循環水が、該バイオガスが既に分離されておりかつ該三相分離器本体からの沈殿固体が収集されるところの、該三相分離器の下方から抜き出される、請求項１又は２に記載の方法。
4. 該再循環水が、該（未処理）の廃水も導入される調整槽へ導入され、かつ、そこから廃水と再循環の一緒にされた流が、該反応器へ導入される、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
5. 該三相分離器中の該傾いたプレート、チューブ又は他の傾いた内部物が、実効の沈殿表面を２〜１０倍増加させる、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
6. バイオガスが該三相分離器の該固体分離手段に入ることを防ぐ為及び該固体粒子に付着した該バイオガス（泡）の有効な分離を提供する為に、該三相分離器の注入口に複数のバイオガス分離バッフルプレートが存在する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
7. ２〜１０のバイオガス分離バッフルプレートが存在する、請求項６に記載の方法。
8. 該反応器への供給物が、複数の高さの流入物分配システムを介して反応器に導入される、請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
9. 該流入物分配システムの２〜５の高さが存在する、請求項８に記載の方法。
10. 第１の流入物分配システムが該反応器の底の近くに置かれ、かつ、他の１又は複数の流入物分配システムが、該反応器の高さの１５〜５５％の位置で、該第１の分配システムの上に置かれる、請求項８又は９に記載の方法。
11. 請求項１〜１０のいずれか１項の方法における使用のための上向流反応器であって、該反応器は、反応器槽、該反応器槽で生じたガス／液体／固体混合物からガス、固体及び液体を分離する為の三相分離器、該三相分離器は該反応器の上部に存在する、該反応器へと廃水の流を導入する為の流入物分配手段、該流入物分配手段は該反応器の低い部分に存在する、該分離器から嫌気的流出物を抜き出す為の流出物抜き出し手段及び該反応器から再循環流を抜き出す為の再循環抜き出し手段を含み、ここで、該三相分離器は、該ガス／液体／固体混合物からの該ガスの分離のためのガス分離手段および得られた液体／固体混合物から該固体を分離するための固体分離手段を含み、該固体分離手段は傾いたプレート、パイプ、又は他の傾いた内部物を有し、かつ該ガス分離手段の下流に置かれ、かつ、再循環抜き出し手段が再循環水を抜き出す為に存在し、該手段は該流出物抜き出し手段と別個でありかつ該再循環抜き出し手段は該三相分離器の、該バイオガスが既に分離され、しかし固体が分離されていないところの場所から、又は該三相分離器の外で該反応器の上方に置かれていて、該三相分離器を通過していないガス／液体／固体混合物からガスを分離するガス偏向装置の下流から水を抜き出すように設計されている、前記上向流反応器。
12. 該内部物が５０〜７０°の角度で置かれる、請求項１１に記載の反応器。
13. 廃水供給手段、該反応器の該再循環抜き出し手段と接続された再循環供給手段、及び該反応器へ該再循環及び廃水の流を供給する為の供給手段を備えられた調整槽が存在する、請求項１１又は１２に記載の反応器。
14. 複数のバイオガス分離バッフルプレートが、該三相分離器の入口に存在する、請求項１１〜１３のいずれか１項に記載の反応器。
15. ２〜１０のバイオガス分離バッフルプレートが存在する、請求項１４に記載の反応器。
16. 該反応器への供給が、複数の高さの流入物分配システムである、請求項１１〜１５のいずれか１項に記載の反応器。
17. ２〜５の流入物分配システムが、該反応器の異なる高さに存在する、請求項１６に記載の反応器。
18. 請求項１〜１０のいずれか１項に記載の方法又は請求項１１〜１７のいずれか１項に記載の反応器における使用のための三相分離器であって、該分離器は、主要分離器本体、ガス−液体−固体混合物のための少なくとも１の入口、該三相分離器の上から流出物を抜き出す為の手段及び再循環水を抜き出す為の手段を含み、該主要分離器本体は、該ガス−液体−固体混合物からガスを分離する為の１又は複数のバイオガス分離バッフルプレートおよび得られた液体−固体混合物から固体を分離するための固体分離手段を含み、該固体分離手段が、傾いたプレート、パイプ又は他の傾いた内部物を含み、かつ該バッフルプレートの下流に置かれ、該再循環水を抜き出す為の手段は、該流出物を抜き出す為の手段とは別個でありかつ該三相分離器の、該バイオガスが既に分離され、しかし固体が分離されていないところの場所から水を抜き出すように設計されている、前記三相分離器。

Images