JPH0356197A - 嫌気性水処理装置 - 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】 ［発明の目的コ （産業上の利用分野） 本発明は、下水や産業廃水などの有機性廃水を嫌気的に
処理する上向流式の水処理装置に係わり、特に専用の動
力源を持たずに処理水の循環を実現する嫌気性水処理装
置に関する。

（従来の技術） 嫌気性細菌であるメタン発酵細菌を用いた嫌気性水処理
方法は、好気性細菌を用いた活性Ｋ？ｆｅ法などと比較
して、余剰汚泥発生量が少ないこと、曝気処理のための
動力が不要であること等の利点をもっているが、有機物
の分解速度が遅く処理時間が長くかかるといった不都合
な問題がある。

そこで、かかる問題を改善するために、メタン発酵細菌
の高濃度化を可能とした嫌気性流動床型水処理装置や嫌
気性固定床型水処理装置などが提案されている。

前者の嫌気性流動床型水処理装置は、反応槽内にメタン
発酵細菌を付着させた０．１〜１１程度の砂やセラミッ
クス等の担体が装填され、これら担体および廃水を反応
槽下部から上向流で流動させながらメタン発酵細菌によ
る分解作用を受けて原水を処理する装置であって、反応
槽内に装填された担体の径が小さいことから担体の表面
積が大きく、ゆえに高い菌体濃度が保持され、数時間の
滞留時間で良好な処理が可能となる。

以下、この嫌気性流動床型水処理装置について第２図を
参照して具体的に述べると、下水や産業廃水などの廃水
が原水流入管路１を通って原水ボンブ２により反応槽３
内へ導入され、ここで担体４に付着された細菌の作用を
受けながら廃水の処理が行われ、得られた処理水は反応
槽３の上部から一度処理水槽５に移された後河川等に放
流され、さらに処理水槽５の処理水の一部は循環ボンブ
６の駆動により循環管路７を通って前記反応槽３の下部
に導入され、いわゆる処理水の循環路が構戊されている
。

この処理水の循環，とりわけ反応槽３の下部に処理水が
導入されるので、反応槽３内で担体４による流動層が形
成され、このとき担体４の表面あるいは内部にメタン発
酵細菌が付着されているので、廃水中の有機物は担体４
との流動過程でメタン発酵細菌の作用を受けてメタンと
炭酸ガスを分解生成する。

この有機物の分解によって得られたメタンおよび炭酸ガ
スを主成分とする発酵ガスは、ガス管路８に付設された
コンプレッサ９で３〜４ｋｇｆ／ｃｄに昇圧されて高圧
ガスタンク１０に貯流され、ボイラーの燃料などとして
有効に利用される。

さらに、装置の運転継続に伴い、担体４に付着した発酵
細菌は徐々に増殖していくので、その担体４の生物厚さ
が徐々に厚くなり、それに伴って担体４の見掛け上の密
度が小さくなって担体４の流動層が高くなっていく。そ
こで、この流動厚さを一定とするために、反応槽３上部
の剰汚泥管路１１から担体４とメタン発酵細菌を系外に
引抜く構成となっている。

一方、後者の嫌気性固定床型水処理装置は、同じく反応
槽内にメタン発酵細菌を付着させた１０〜１００■程度
のセラミックスやプラスチック類などの担体が装填され
、廃水を反応槽下部から上向流で流動させながらメタン
発酵細菌の分解作用によって廃水を処理する装置であっ
て、この装置は反応槽内における廃水の偏流を防止する
ことおよび廃水中に多く含まれている硫酸塩などのメタ
ン発酵阻害細菌を希釈化すること等の観点から、前記流
動床型と同様に処理水の一部を反応槽の下部へ導入する
処理水循環法が用いられている。

（発明が解決しようとする課題） 従って、以上のような嫌気性流動床型や嫌気性固定床型
の水処理装置は、何れも処理水の一部を反応槽下部に循
環導入する構成であり、その処理水循環量は処理水循環
速度を速めることによって廃水流入量に比べて大きな値
となり、例えば流動床型の場合には十〜数十倍の値とな
っている。

しかも、このような多量の処理水を循環させるために循
環ボンブ６を駆動する必要があるが、このボンプ６の電
力コストが高く、装置全体のランニングコストの大きな
比率を占めている。

そこで、装置全体のランニングコストを下げるべく処理
水の循環量を低減化することも考えられるが、この場合
には担体４の流動状態が低下し、廃水とメタン発酵細菌
との接触が不十分となり、水処理能力が著しく低下する
問題がある。

本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、反応槽で生
成された発酵ガスをコンブレッサで昇圧して高圧ガスタ
ンクに貯留するが、この高圧ガスタンク内の圧力を有効
に利用しつつ動力源を持たずに反応槽への処理水格環を
可能とし、よってランニングコストの低減化を図りなが
ら廃水と嫌気性細菌との良好なる接触を維持し得、かつ
、動力源として有効に利用した発酵ガスを適切に回収し
つる嫌気性水処理装置を提供することを目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は上記課題を解決するために、前記反応槽上部か
ら溢流する処理水を処理水導入用弁を介して処理水槽に
導き、かつ、この処理水槽内の処理水を処理水排出用弁
を通して外部に排出する処理水排出制御手段と、前記反
応槽によって生成された発酵ガスを低圧ガスタンクに一
時貯留するとともにコンプレッサを用いて前記低圧ガス
タンクを通ってくる発酵ガスを所定圧力に加圧して高圧
ガスタンクに貯留する発酵ガス取得手段と、前記処理水
導入用弁，処理水排出用弁とは異なるタイミングで開閉
制御される圧力供給用弁および処理水循環用弁が設けら
れ、前記処理水導入用弁，処理水排出用弁の閉時に前記
コンブレッサによって高められた高圧ガスタンク内の圧
力を前記圧力供給用弁を通して前記処理水槽に与えるこ
とにより、前記処理水槽内の処理水を処理水循環用弁を
介して前記反応槽下部に導入する処理水循環制御手段と
、前記処理水槽と前記低圧ガスタンクとの間に設けられ
、前記処理水排出制御時に開状態に設定され前記処理水
循環制御時に与えられた前記処理水槽内の発酵ガスを含
んだ圧力を低圧ガスタンクに導くガス回収用弁とを設け
、高圧ガスタンク内の圧力を処理水槽の処理水循環の動
力源として使用し、かつ、前記ガス回収用弁にて処理水
循環の動力源として使用した発酵ガスを低圧ガスタンク
に回収する構成である。

（作用） 従って、本発明は以上のような手段を講じたことにより
、処理水排出制御手段では処理水導入用弁と処理水排出
用弁を開とする。このとき、ガス回収用弁は開となるが
、処理水循環制御手段の一部を構成する圧力供給用弁お
よび処理水循環用弁は閉となっている。従って、この状
態では反応槽下部から導入された廃水の有機物は流動状
態の担体に付着する嫌気性細菌によって分解されてメタ
ンと炭酸ガスを主成分とする発酵ガスを生成し、また反
応槽上部から溢流された処理水は処理水導入用弁を通っ
て処理水槽に一時貯留され、さらに処理水槽から処理水
排出用弁を通って外部に放出される。

一方、反応槽内の発酵ガスは低圧ガスタンクを通り、さ
らにコンプレッサにて所定の圧力だけ昇圧された状態で
高圧ガスタンクに貯留される。このとき、圧力供給用弁
が閉じているので高圧ガスタンク内は高い圧力に設定さ
れている。しかる後、処理水導入用弁と処理水排出用弁
を閉じ、処理水循環制御手段において圧力供給用弁およ
び処理水循環用弁を開にすると、高圧ガスタンク内の圧
力が圧力供給用弁を通って処理水槽に加わるので、その
圧力により処理水槽内の処理水は処理水循環用弁を通っ
て反応槽の下部に導入される。その結果、反応槽内にて
処理水が廃水とともに上方に流動して水位が上昇する。

なお、この処理水循環制御は担体が反応槽内に完全に落
ちて非流動状態になる前に行う。そして、処理水循環制
御の完了後、処理水導入用弁，処理水排出用弁とともに
ガス回収用弁を開とすれば、このガス回収用弁を介して
低圧ガスタンクにて処理水槽内の圧力，ひいては発酵ガ
スを回収できる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例について第１図を参照して説明
する。同図において２１は原水ポンプ、３５ａは原水導
入用弁であって、この原水導入用弁３５ａの開時に原水
ポンブ２１が駆動して下水や産業廃水などの廃水を反応
槽２２の下部に導入する。この反応槽２２は、嫌気性流
動床型または嫌気性固定床型に構成され、その内部には
嫌気性細菌である例えばメタン発酵細菌を付着させた担
体２３、・・・が装填され、反応槽下部から導入された
廃水中の有機物を、流動状態にある担体２３に接触させ
なから担体２３に付着するメタン発酵細菌の分解作用に
よりメタンと炭酸ガスを生成する。

２４は反応槽２２から溢流する処理水を一時貯留した後
河川等に放流する処理水槽であって、この処理水槽２４
と前記反応槽２２上部とを結ぶオーバーフロー管２５の
途中に処理水導入用弁３５ｂが設けられ、また処理水槽
２４から溢流する処理水を排出する処理水排出管２６に
処理水排出用弁３５ｃが設けられている。

さらに、反応槽２２の上部に反応槽２２で生成されたメ
タンおよび炭酸ガスを主成分とする発酵ガスを取り出す
ガス導出管２７が接続されている。

このガス導出管２７には反応槽２２側より管後端部側へ
向かって低圧ガスタンク２８、発酵ガスを所定の圧力例
えば４ｋｇｆ／ｃ一程度に昇圧して出力するコンプレッ
サ２９およびこのコンプレッサ２９によって昇圧された
発酵ガスを一時貯留する高圧ガスタンク３０の順序で設
けられ、高圧ガスタンク３０内の発酵ガスはボイラー燃
料等に利用される。なお、低圧ガスタンク２８と前記処
理水Ｖｊ２４との間にはガス回収用弁３５ｄが介在され
ている。

また、高圧ガスタンク３０と処理水ｔ！２４との間の配
管に圧力供給用弁３５ｅ１この処理水槽２４と反応槽２
２の下部との間の処理水循環用管３１に処理水循環用弁
３５ｆが設けられている。

３２は原水ポンブ２１の駆動制御および各弁３５ａ〜３
５ｆを開閉制御する制御装置であって、この制御装置３
２を含んで圧力供給用弁３５ｅおよび処理水循環用弁３
５ｆを閉成するとともに処理水導入用弁３５ｂおよび処
理水排出管２６を開放とすることにより、反応槽２２か
ら溢流する処理水を処理水槽２４に導き、かつ、この処
理水槽２４から溢流する処理水を河川等に放流する処理
水排出制御手段の他、逆に処理水導入用弁３５ｂおよび
処理水排出用弁３５ｃを閉成するとともに圧力供給用弁
３５ｅおよび処理水循環用弁３５ｆを開放することによ
り、高圧ガスタンク３０内の圧力を利用して処理水槽２
４の処理水を反応槽２２の下部に導入する処理水循環手
段とを備えている。

次に、上記装置の動作について説明する。先ず、制御装
置３２から駆動信号を送出して原水ポンプ２１を駆動す
ると同時に原水導入用弁３５ａ，処理水導入用弁３５ｂ
，処理水排出用弁３５ｃおよびガス回収用弁３５ｄを開
放状態に設定する。そうすると、廃水は原水流入管路２
０を通り、さらに原水ポンブ２１および原水導入用弁３
５ａを通って反応槽２２の下部に導入される。この状態
では反応槽下部から導入された廃水は担体と接触しなが
ら流動するが、この流動過程で廃水中の有機物が担体２
３に付着されているメタン発酵細菌の作用を受けてメタ
ンおよび炭酸ガスを主成分とする発酵ガスを生成し、一
方，個のガス生成に伴って廃水が浄化されて処理水とな
る。そして、この反応槽２２内の処理水は反応槽上部よ
り溢流して処理水導入用弁３０ｂを通って処理水槽２４
に一時貯留され、ここで処理水が溢流すると処理水排出
用弁３５ｃを通って河川等に放流される。

この反応槽２２による廃水の処理中、反応槽２２で生戊
された発酵ガスは低圧ガスタンク２８に一時貯留され、
さらにコンプレッサ２９によって例えば４ｋｇｒ／ｃｍ
２程度に昇圧されて高圧ガスタンク３０に貯留される。

この時、圧力供給用弁３５ｅが閉じているので、高圧ガ
スタンク３０内の圧力は高い状態にある。

しかる後、所定の時間，反応槽２２内の担体２２が非流
動状態になる前の予め定めらた時間を経過すると、制御
装置３２は原水ボンプ２１を停止し、かつ、弁３５ａ，
３５ｂ，３５ｃおよび３５ｄを閉成するとともに圧力供
給用弁３５ｅおよび処理水循環用弁３５ｆを開放状態に
設定する。

その結果、高圧ガスタンク３０内の圧力が処理水循環用
弁３５ｆを通って処理水槽２４内に与えられるので、こ
の処理水槽２４内の一部の処理水は圧力に押されて処理
水循環用弁３５ｆを通って反応槽下部に導入される。こ
のため、処理水の導入により、メタン発酵細菌が付着し
てぃる担体２３が流動して原水と十分に混合され、この
時循環された処理水の分だけ反応槽２２の水位が上昇す
る。

この処理水循環制御が完了すると、引き続き、処理水排
出制御を行うために弁３　５　ａ，　　３　５　１），
３５ｃおよび３５ｄを開放すると共に圧力供給用弁３５
ｅおよび処理水循環用弁３５ｆを閉成する。

そうすると、処理水槽２４内の発酵ガスを含む圧力がガ
ス回収用弁３５ｄを介して低圧ガスタンク２８内に取り
込まれた後、コンプレッサ２９により前記反応槽２２の
発酵ガスとともに昇圧されて再び高圧ガスタンク３０に
送られる。

従って、以上のような実施例によれば、反応槽２２で生
成された発酵ガスをコンブレッサ２９で所定の圧力に昇
圧させて高圧ガスタンク３０に貯留した後、処理水槽２
４の入側，出側の弁３５ｂ，３５ｃを閉じるとともに圧
力供給用弁３５ｅおよび処理水循環用弁３５ｆを開ける
ようにしたので、高圧ガスタンク３０の圧力を利用して
処理水槽２４の処理水を処理水循環用弁３５ｆを介して
反応槽２２に送ることが可能であり、特別に専用の動力
源を持つこと無く処理水を反応槽に循環できる。これに
より循環用ボンブの電力代が不要になり、ランニングコ
ストを大幅に削減できる。また、処理水槽２４による処
理水循環制御を適宜に時間ごとに行うことにより、反応
槽内の担体２３の流動状態を適切に保持でき、さらに処
理水槽２４に用いた圧力は低圧ガスタンク２８で容易に
回収可能であり、発酵ガスを損失すること無く有効に活
用できる。

なお、本発明は嫌気性細菌としてメタン発酵細菌を用い
たが、特にこの細菌に限るものではない。

その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形
して実施できる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、生成ガス取得系の
圧力を有効に利用しつつ動力源を持たずに反応槽への処
理水循環を可能にでき、しかもランニングコストの低減
化を図りながら原水と嫌気性細菌との良好なる接触を維
持し得、かつ、処理水循環に利用した発酵ガスを消失さ
せることなく適切に回収することができる嫌気性水処理
装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係わる嫌気性水処理装置の一実施例を
示す構成図、第２図は従来装置の構成図である。 ２１・・・原水ポンプ、２２・・・反応槽、２３・・・
担体、２４・・・処理水槽、２８・・・低圧ガスタンク
、２９・・・コンプレッサ、３０・・・高圧ガスタンク
、３２・・・制御装置、３５ａ・・・原水導入用弁、３
５ｂ・・・処理水導入用弁、３５ｃ・・・処理水排出用
弁、３５ｄ・・・ガス回収用弁、３５ｅ・・・圧力供給
用弁、３５ｆ・・・処理水循環用弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 嫌気性細菌を付着させた担体を装填した反応槽の下部に
   被処理水および処理水の一部を導入して嫌気性処理を行
   う嫌気性水処理装置において、前記反応槽上部から溢流
   する処理水を処理水導入用弁を介して処理水槽に導き、
   かつ、この処理水槽内の処理水を処理水排出用弁を通し
   て外部に排出する処理水排出制御手段と、前記反応槽に
   よって生成された発酵ガスを低圧タンクに一時貯留する
   とともにコンプレッサを用いて所定圧力に昇圧して高圧
   ガスタンクに貯留する発酵ガス取得手段と、前記処理水
   導入用弁、処理水排出用弁とは異なるタイミングで開閉
   制御される圧力供給用弁および処理水循環用弁が設けら
   れ、前記処理水導入用弁、処理水排出用弁が閉の時に前
   記コンプレッサによって高められた高圧ガスタンク内の
   圧力を前記圧力供給用弁を通して前記処理水槽に与える
   ことにより、前記処理水槽内の処理水の一部を処理水循
   環用弁を介して前記反応槽下部に導入する処理水循環制
   御手段と、前記処理水槽と前記低圧ガスタンクとの間に
   設けられ、前記処理水排出制御時に開状態に設定されて
   前記処理水循環制御時に利用された処理水槽内の発酵ガ
   スを含んだ圧力を低圧ガスタンクに導くガス回収用弁と
   を備えた嫌気性水処理装置。