JPH02237697A - 汚水の生物学的精製方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、溶解された汚染物を含む汚水及び空気がタン
クとして作られた反応器中に少なくとも１個のノズルを
通して圧力下で一緒に導入され、そして２種の物質の混
合物として反応器中に通される、汚水の生物学的精製方
法及びその方法を実施するための装置に関する。

汚水の生物学的精製においては、その中に溶解される汚
染物は、細菌又は微生物により分解される。それらの効
率を高め又はそれらの操作を促進するために、酸素が汚
水に供給される。これは、空気又は他の純粋酸素を適用
することによって起こる．しばしば、栄養物がまた、汚
水に供給される。既知の汚水処理プラントの場合、これ
は、いわゆる活性化された汚泥タンク．中で起こる。そ
れにより生物学的に生成される汚泥は、下流の沈降タン
ク中の精製された廃水から分離される。この方法に使用
されるタンクは、大きな空間を有する。

これにもかかわらず、生物学的分解速度は満足のいくも
のではなく、そしてその開放性設計は、環境に対してひ
じように害になる悪臭をしばしば放す。

従って、活性化された汚泥タンクの代わりに、有意に減
じられた空間必要条件及び高められた生物学的分解速度
を有する高性能反応器が使用される方法が開発されて来
た。初めに記載されたような方法は、ドイツ雑誌“Ｃｈ
ｅｍ．Ｉｎｄ．Σ儲ｙ工／１９Ｂ５年１月”　，　４３
〜４６ページに記載される。この方法においては、両端
で開口する円柱状挿入管が配置される円柱状タンクから
成るコンパクト反応器が使用される。汚水及び空気から
成る混合物は、２種の物質のノズルを通して挿入管中に
導入される。

その２種の物質のノズルを通して供給される空気は、そ
の２種の物質のノズルの領域において大きな剪断力によ
り細かな泡に分散され、その結果、大きな交換表面が作
られ、そして酸素の充填が好ましく影響される。この既
知の方法に関しては、生物学的分解速度は、活性化され
た汚泥タンクによる従来の方法に比べて、相当に高めら
れ得る。

しかしながら、高い物質交換が２種の物質のノズルの領
域で実質的に生じ、そして挿入管における乱れが汚水に
より比較的すばやく弱められるので、この方法はまた、
多くの場合、満足の行くものではない． 本発明は、汚水の精製のための方法を特定化する目的に
基づかれており、これにより、汚水中への酸素の導入に
基づく物質交換が有意に高められる。

本発明によれば、この目的は、下記のタイプの方法によ
り達成される。この方法においては、一汚水及び空気が
少なくとも２種の相互に分かれたノズルを通して反応器
に供給され、 一前記ノズルから放される２種の物質の混合物の流れが
、前記反応器中の街ＩＩ　Ｍ域において衝突するように
反応器に誘導され、そして 汚水が、反応器からの分解の後、沈降タンク中に通され
る。

ノズルの開口部の後部領域における汚水の剪断フィール
ドにより、そのノズルを放れた後、空気はひじょうに小
さな泡に分割される。同時に、ノズルから放される汚水
噴流は、反応器の内部からの汚水又は空気／汚水混合物
を吸い込む。結果として、２種の物質の均質の流れが、
ノズルの下流に形成される。この２種の物質の流れは、
それらが衝撃領域（ここで空気の泡がさらに分割される
）にかける反応器内で衝突するように、たとえばひじ管
によりかたよらされる。それによって、流れる空気／汚
水混合物の運動エネルギーが消散される。結果として、
衝撃領域における及びその衝撃領域の上下の反応器の他
の部分における高い乱流及び大きな物質交換表面が生成
される。既知の方法の場合におけるのと同じエネルギー
充填により達成される物質交換は相当に高い。従って、
この方法により、簡単に相当に多量の酸素が、これまで
可能であるよりも汚水中に導入される．従って、この方
法は、相当に高められた生物学的分解速度を可能にする
。

細長くされた円柱体として好ましくは作られている反応
器１においては、空気ＬＴ及び溶解された汚染物を含む
汚水ＡＷがお互い混合される．この方法においては、空
気ＬＴ中に含まれるできるだけ多量の酸素が汚水ＡＷ中
に導入される．反応器１は、作業位置においてその上端
で区分室２中に開口する。２個のノズル３及び４（一方
に汚水ＡＷ及び他方に空気ＬＴが供給される）が区分室
２において配置される。ノズル３及び４は、それらから
放される噴出物が導管５及び６（それらの一部は、２個
の正反対の点で反応器ｌ中に開口する）中に通るように
配置される。

図面から明らかなように導管５及び６は、反応器１に実
質的に平行であり、そして好ましくは９０゜のひじ管を
通った後、反応器１に連結される。導管５及び６で別々
に誘導される汚水ＡＷ及び空気ＬＴの２種の物質の混合
物は、点線により書かれている衝撃領域Ｐ２における反
応器中でお互い出合う．汚水は矢印７に従って上方に昇
ることができ、ここから、それは分解の後、区分室２を
通して沈降タンク８中に移る。過剰の空気（残存する酸
素及び大気中の窒素）は、点線の矢印９に従ってフィル
ター１０を通して区分室２から排出ガスとして出ること
ができる。沈降タンク８から出る排出ガスはまた、フィ
ルター８を通過される。区分室２においては、固定され
たせき１１が存在し、これにより、排出ガス及び汚水の
別々の流出又は排出のために必要な分解が達成される。

せきｌ１の高さは種々である． ２個のノズル３及び４は、図面に示されるそれぞれの場
合で存在する。しかしながら、それぞれの場合において
相互に別かれている２個以上のノズルがまた使用され得
る。それらは、好ましくは、２種の物質のノズルとして
２個の集中管から製造される。形状及び寸法が関与する
かぎり、ノズル３及び４は好ましくは、同一に作られ、
その結果、反応器１は、２種の物質の混合物の複数の均
等の流れを供給される． 反応器１に対して実質的に平行な導管５及び６の配置は
必須ではない。それらはまた、反応器ｌに対しても必須
ではない。導管５及び６はまた、放される流れが衝撃領
域ＰＺにおいてお互い正面で合うように、反応器１中に
開口すべきでない。

むしろ、その流れは、１８０゜以外の角度でお互い衝突
せしめることができる。しかしながら、好ましい態様に
おいては、その流れは、お互い正面で、すなわち１８０
゜Ｃの角度で衝突せしめる。

２個以上のノズル３及び４が使用される場合、その対応
する導管５及び６の口は、反応器１の周囲上に均等に向
かい合って並べられ、従って、３個のノズルの場合、そ
れぞれの場合において、口の間の角度が１２０＠である
。これはまた、ノズル３及び４が、導管５及び６を有さ
ない反応器１中に直接開口する場合にも適用できる。

第１図の方法及び装置は、次のように作動する：反応器
１は、ノズル３及び４を通して別々に汚水ＡＷ及び空気
ＬＴを供給される。このためには、溶解された汚染物及
び微生物を有する汚水ＡＷは、ポンプ１２により運ばれ
る。ノズル３及び４の出口での汚水ＡＷの剪断フィール
ドのために、空気ＬＴが分散される。生成されるガス泡
は汚水ＡＷにより取られ、そしてそのようにして生成さ
れた２種の物質の混合物は、衝撃領域ＰＺにおける２種
の流れにおいてお互い衝突する。結果として、ガス泡は
さらに分散され、その結果、高められた物質交換が生じ
る。衝撃領域ＰＺから出発して、２種の物質の流れは、
矢印７及び１３に従って、反応器１内で反対の方向に導
びかれる。衝１１　領域ＰＺにおける大部分のガス泡は
懸濁液に残存し、そしてさらに一定して分散されること
が結果として達成される。これは、物質交換の追加の上
昇を導びく。このために、好ましい態様においては、衝
撃領域ＰＺが、できるだけ中央で、すなわち中間部で反
応器１に作られる。

さらに物質交換の改良のためには、反応器１内の２種の
物質の混合物がまた、矢印１４により示される内部回路
にも誘導され得る。このためには、分解の後、汚水はま
た、矢印１３の方向に反応器１から除かれ得、そしてボ
ンブｌ２により運ばれる汚水ＡＷと一緒に、ボンプ１５
によりノズル３及び４に供給され得る． 矢印７のように上方に反応器１から放される汚水は、区
分室２中に通る。ここから、分解の後、それは矢印１６
の方向にせきＩ１を通して沈降タンク６中に通過し、こ
こで微生物を含む生物汚泥が沈殿し、そして精製された
廃水から分離する。その廃水は、矢印１７の方向に受容
器中に放され得る。

生物汚泥は、矢印１８の方向に過剰汚泥として除かれ得
、そしてさらに加工のために供給される．第１及び第２
図の装置の態様の場合、ノズル３及び４は、反応器１の
上部に配置される。第３図によれば、それらは反応器１
の低部に固定されている．これは、装置の操作原理を変
えない。

汚水の精製のために必要とされる微生物は、沈降タンク
８の生物汚泥沈殿物に含まれる．従って、生物汚泥の一
部が汚水ＡＷと一緒に反応器１に再誘導されるかどうか
は特に好都合である。反応する完全な装置は、第２及び
第３図から明らかである。

精製され、ボンプ１２により運ばれる汚水ＡＷ及び沈降
タンク８からボンプ１９により運ばれる生物汚泥は、反
応器１（ボンプ１５）中に再び戻される汚水と共に混合
され、そしてノズル３及び４を通して酸素含有空気ＬＴ
と共に反応器１中に誘導される。生物汚泥及び均等に分
配されたガス泡と共にノズル３及び４から放される汚水
流（すでに第１図に記載された）は、導管５及び６を通
して誘導され、そしてその導管のひじ管によりゆがめら
れ鳩。それらは最終的に、反応器１内で衝突する．衝撃
領域ＰＺにおいて、再び高い物質交換が、一方では汚水
ＡＷと空気ＬＴとの間で、他方では汚水ＡＷと微生物と
の間で生じる。

第４及び第５図の装置は、第２及び第３図の装置と異な
っており、ここで反応器１は、区分室２の代わりに前記
反応器の作業位置で、反応器１の上端に固定されている
沈降タンク８と共に統合されている。沈降タンク８中に
汚水から反応器１中の汚水の分離は、好ましくは回転す
る円柱状の隔壁２０により行なわれる．第４図において
は、上部からの汚水のガス化が示され、そして第５図に
おいては、下部からの汚水のガス化が示される。下部か
らのガス化においては、ノズル３及び４は、沈降タンク
８から反応器１中に戻される汚水を吸うことができるの
で、生物汚泥の帰りのためのボンプ１９の使用が、この
装置の場合、不要にされ得る。

反応器１は、ひじょうに高い物質交換速度により区別さ
れる。これは、少ない反応器体積及び少ない平均滞留時
間が汚水中での一定酸素濃度を達成するために必要とさ
れることを意味する。微生物により達成されるべき、汚
水中に溶解される汚染物の分解のための空間要求は、反
応器における汚水ＡＷの集中的なガス化のための空間要
求より高い。従って、２種の領域への反応器空間の分離
は、エネルギー必要性の減少を導びくことかできる。第
６図は、反応器１のガス化が下部から行なわれる場合の
ための装置を示す。

第１領域（この中に、大きな体積関連物が導入される）
は、反応器１に対応する。この領域においては、汚水Ａ
Ｗ中の酸素濃度がひじように高められ（》２■／２）、
そして大きな体積関連交換表面を有するひじょうに小さ
な細菌凝集体が汚水中の生物汚泥により生成される。第
２領域は、隔壁２０内に及び反応器１の上部に多量の汚
水を含む。

この空間においては、円柱状の循環管２１が、好ましく
は、隔壁２０に同中心的に固定されている。反応器１か
ら放される二相の流れのパルスされた流れ及び発生する
ガス泡の上方への力により、汚水循環がこの領域で生じ
る。

ガス泡と汚水との間の酸素交換は、同様にして第２Ｎ域
で生じる。しかしながら、第１領域と比べて、この物質
交換は減じられた強さで生じる。

循環管２ｌと隔壁２０との間の環状の隙間の中を、汚水
が下方に向かって流れる。この環状の隙間の下部で、下
方に向けられた汚水流の一部が、循環管２１中に曲げら
れる。残る部分の汚水流は、沈降タンク８に通される。

生物汚泥は、ノズル３及び８により（又は適切な場合、
ポンプにより）、沈降タンク８に吸収され、そして一部
、反応器１に戻される。

第２領域はまた、充填物又は配列されたパックの形で固
定ベッド２２を付与される。その固定ベッド２２は、汚
水中に含まれる微生物を固定する効果及びこの領域にお
けるそれらの濃度を高める効果を有する。第２領域中の
汚水循環が固定ベッド２２により過度に弱められないよ
うに、前記ベッドは好ましくは、第７図に示されるよう
に隔壁２０と循環管２０との間の環状の隙間にのみ配置
される。

固定されたベッド２２により、第２領域中の微生物の濃
度を高めることによって、沈降タンク８から戻される生
物汚泥のための必要性が完全に省かれる。

第６及び第７図の装置の場合、ノズル３及び４は、反応
器１の底に固定されている。しかしながら、それらはま
た、第１．２及び４図から原理的に明らかなように、そ
の上部にも配置され得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の方法を実施するための装置を概略的
に示し、 第２及び第３図は、第１図と比較して、異なったノズル
配置を有する２種の装置を示し、第４及び第５図は、第
２及び第３図に比べての改良された２種の装置を示し、
そして 第６及び第７図は、前記装置のさらに改良された２種の
装置を示す。 図面中の番号の説明： １・・・反応器、 ３・・・ノズル、 ５・・・導管、 ８・・・沈降タンク、 １１・・・せき、 １５・・・ポンプ、 ２１・・・循環管、 静・・・汚水、 ２・・・区分室、 ４・・・ノズル、 ６・・・導管、 １０・・・フィルター １２・・・ポンプ、 ２０・・・隔壁、 ２２・・・固定ベッド、 ＬＴ・・・空気。 Ｆｉｇ，７

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、溶解された汚染物を含む汚水及び空気がタンクとし
   て作られた反応器中に少なくとも１個のノズルを通して
   圧力下で一緒に導入され、そして２種の物質の混合物と
   して反応器中に通される、汚水の生物学的精製方法であ
   って、 汚水（ＡＷ）及び空気（ＬＴ）が少なくとも２個の相互
   に分れたノズル（３、４）を通して反応器（１）に供給
   され、 前記ノズル（３、４）から放される２種の物質の混合物
   の流れが、前記反応器中の衝撃領域（ＰＺ）においてお
   互い衝突するように反応器（１）に誘導され、そして 前記汚水（ＡＷ）が、反応器（１）からの分解の後、沈
   降タンク（８）中に通されることを特徴とする方法。 ２、沈降タンク（８）中の汚泥沈降物の一部がノズル（
   ３、４）を通して反応器（１）中に戻されることを特徴
   とする請求項１記載の方法。 ３、前記汚水（ＡＷ）及び空気（ＬＴ）の処理量がノズ
   ル（３、４）の間で分けられることを特徴とする請求項
   １又は２記載の方法。 ４、前記２種の物質のノズルがノズル（３、４）として
   使用されることを特徴とする請求項１〜３のいづれか１
   項記載の方法。 ５、前記ノズル（３、４）から放される流れが、反応器
   （１）においてお互い正面から衝突するように誘導され
   ることを特徴とする請求項１〜４のいづれか１項記載の
   方法。 ６、前記流れが導管（５、６）を通して反応器（１）に
   供給されることを特徴とする請求項１〜５のいづれか１
   項記載の方法。 ７、前記２種の物質の混合物が反応器（１）から一部除
   かれ、そしてノズル（３、４）を通して前記反応器に再
   び供給されることを特徴とする請求項１〜６のいづれか
   １項記載の方法。 ８、前記反応器（１）中の２種の物質の混合物が回部回
   路に一部誘導されることを特徴とする請求項１〜７のい
   づれか１項記載の方法。 ９、汚水（ＡＷ）及び空気（ＬＴ）が上部から反応器（
   １）に供給されることを特徴とする請求項１〜８のいづ
   れか１項記載の方法。 １０、汚水（ＡＷ）及び空気（ＬＴ）が下部から反応器
   （１）に供給されることを特徴とする請求項１〜８のい
   づれか１項記載の方法。 １１、請求項１〜１０のいづれか１項の方法を実施する
   ための装置であって、その上端の位置に配置された区分
   室（２）、反応器において、反応器（１）の中央部分と
   同じ高さで終わる少なくとも２個の導管（５、６）、及
   び反応器（１）から離れて前記管の末端で導管（５、６
   ）中に突出る少なくとも２個のノズル（３、４）を有す
   る反応器（１）、及びその反応器（１）に連結される沈
   降タンク（８）の使用を特徴とする装置。 １２、装置の使用のための位置に垂直に存在する少なく
   とも１個のせき（１１）が区分室（２）に固定されるこ
   とを特徴とする請求項１１記載の装置。 １３、前記反応器（１）が、汚水（ＡＷ）及び空気（Ｌ
   Ｔ）の分解がその低い部分において起こるのに十分な長
   さの寸法であることを特徴とする請求項１１又は１２記
   載の装置。 １４、前記ノズル（３、４）の形状及び寸法が同一であ
   ることを特徴とする請求項１１〜１３のいづれか１項記
   載の方法。 １５、反応器（１）及び沈降タンク（８）が１つの単位
   装置に組合されることを特徴とする請求項１１〜１４の
   いづれか１項記載の装置。 １６、２種の物質の混合物及び精製された廃水の分離の
   ための少なくとも１つの回転隔壁（２０）が沈降タンク
   （８）に固定されることを特徴とする請求項１１〜１５
   のいづれか１項記載の方法。 １７、前記沈降タンク（８）が、前記反応器の延長とし
   て反応器（１）の上部領域に配置され、そして反応器（
   １）から生じる２種の物質の混合物を受けるための循環
   管（２）が沈降タンク（８）に固定されることを特徴と
   する、請求項１１〜１６のいづれか１項記載の装置。 １８、充填物又は配列パック形での固定されたベッド（
   ２２）が前記循環管（２１）のまわりに配置されること
   を特徴とする請求項１１〜１７のいづれか１項記載の装
   置。