JPH08117777A

JPH08117777A - 液流式生化学反応装置及び当該装置を用いた地下水又は排水の浄化システム

Info

Publication number: JPH08117777A
Application number: JP25526294A
Authority: JP
Inventors: Masatoshi Matsumura; 正利松村; Naoyuki Fujii; 直幸藤井
Original assignee: BIO MATERIAL KK
Current assignee: BIO MATERIAL KK
Priority date: 1994-10-20
Filing date: 1994-10-20
Publication date: 1996-05-14
Anticipated expiration: 2021-08-02
Also published as: JP3804074B2

Abstract

(57)【要約】【目的】担体を高充填した場合でも槽内全体にわたっ
て微生物固定化用担体を流動攪拌することが可能な液流
式生化学反応装置を提供せんとする。【構成】フィルターによって内部空間を上下に二分す
るとともに、槽内空間上部を傾斜状に狭めた槽本体と、
槽本体の狭められた上部空間における担体が収束する位
置に担体回収口が位置づけられ、この担体回収口から導
入した担体を槽内空間下方に向かって案内する担体回収
管と、前記フィルター設置位置よりも下方における槽壁
に設けた処理済液の取出口とフィルター設置位置よりも
上方位置との間を循環ポンプを介在させた状態で繋ぐ導
管であって、導管途中部に前記担体回収管の開口端部を
合流させるか又は臨ませた液流ジェット機構を設けた還
流管とよりなる液流式生化学反応装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、微生物（原生動物、糸
状菌、放線菌、酵母、細菌）の培養、又は微生物が有す
る生分解作用により各種生成物を得る目的で用いられた
り、あるいは微生物の生分解作用を利用して地下水や排
水等の被処理液中の特定元素や化合物を選択除去したり
他の元素や化合物と変換するのに用いたりする液流式生
化学反応装置とその応用装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】微生物が有する生分解作用により被処理
液中の特定元素を選択除去する液流式生化学反応装置と
しては、微生物を担持させた微生物固定化用担体（以
下、単に担体と称す）を被処理液と一緒に反応槽内に収
容し、この反応槽内で攪拌翼を回転させることにより担
体と接触する被処理液を流動させて生分解作用の促進と
槽内処理液の均質化をはかる装置が古くから知られてい
る。このような装置はバイオリアクターと称される。バ
イオリアクターとは生物機能を利用して特異性の高い反
応を効率良く行うことのできる反応器を指す。微生物を
培養することによりアルコールを醗酵させたり、医薬品
となる抗生物質を生産する装置等はその代表例である。
その他、例えば地下水や排水からの脱窒処理やその他、
特定元素の除去にも適用される。特に、近年にいたって
は化学肥料使用に起因する地下水の硝酸汚染が問題とな
っており、地下水の脱窒処理への適用が注目されてい
る。バイオリアクターが備えるべき条件としては、固定
床方式のバイオリアクターを除き、攪拌に起因する剪断
応力により担体が破壊されないこと、槽内での担体の偏
在や滞留がなく担体が常に流動して被処理液全体の浄化
度を槽内全体にわたって均質であること、等が重要であ
る。

【０００３】攪拌翼を使用する上記バイオリアクターで
は、担体に作用する剪断応力を抑制することが困難であ
り、またガスを発生する微生物では担体のみかけ上の比
重が小さくなって担体が浮上するため、槽内被処理液の
浄化度を均質化することが困難であるという問題があ
る。このような問題に配慮したものとしては、例えば特
開平２−１３８９６０号で提案された液流式生物化学反
応装置がある。この装置は図１２に示すようにフィルタ
ーａによって上下に二分された内部空間を有する槽本体
ｂに微生物を担持させた担体ｃを被処理液ｄと一緒に収
容し、この槽本体ｂの側壁における被処理液の界面近傍
位置から取り出した担体混入被処理液を前記フィルター
ａの至近上部位置に戻す循環パイプｅを槽外に設け、且
つ当該循環パイプｅの途中部に液流ジェット機構ｆを設
けるとともに、この液流ジェット機構ｆに槽本体底壁か
ら導出した担体を含まない処理済液を循環ポンプｇによ
って強制送給して液流ジェットを発生させ、この液流ジ
ェットの噴出圧によって槽本体内部に上向き渦巻き流を
発生させて担体を流動攪拌するものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この技術は、液流によ
って担体を流動攪拌するものであるから、攪拌翼を用い
る場合のように、担体が破壊されるおそれはなく、しか
も被処理液界面付近に浮遊する担体を回収して槽底部に
案内するものであるから、被処理液界面付近における担
体の滞留を軽減することが可能となった。しかしなが
ら、この技術では循環パイプｅは槽本体側壁から導出さ
れているため、循環パイプｅの導出口ｅ１付近での担体
回収はできるものの、導出口ｅ１から離れた位置におけ
る担体の回収は困難であり、槽内全体にわたって担体を
流動攪拌することはできず、また槽内全体にわたって担
体を流動攪拌させようとすれば担体の充填密度を下げる
以外に方法がなく処理効率にも限界があった。本発明は
かかる現況に鑑みてなされたものであり、担体を高充填
した場合でも槽内全体にわたって担体を流動攪拌するこ
とが可能であり、微生物増殖においても、また被処理液
中の特定元素や化合物を選択除去したり他の元素や化合
物と変換するに際しても処理効率を格段に向上できる液
流式生化学反応装置を提案するものであり、あわせてこ
の装置を用いた地下水又は排水の浄化システムを提供せ
んとするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決すべく本
発明者は鋭意検討した結果、循環パイプの形成位置及び
その形状並びに槽本体の内部空間形状を工夫することに
より上記課題は解決することができることを見出し、本
発明にいたったものである。上記課題を解決した本発明
は次の構成を有する。

【０００６】微生物固定化用担体の通過を阻止するフィ
ルターによって内部空間が上下に二分され、且つ内部空
間上部が傾斜状に狭められた槽本体と、前記槽本体の狭
められた上部空間における担体が収束する位置に担体回
収口が位置づけられ、当該担体回収口から導入した微生
物固定化用担体を槽内空間下方に向かって案内するとと
もに槽壁を貫通して槽本体外部へと導く案内管を前記担
体回収口に連設して構成した担体回収管と、前記フィル
ター設置位置よりも下方における槽壁に開設した処理済
液取出口とフィルター設置位置よりも上方における槽壁
に開設した戻し口との間を循環ポンプを介して繋ぐ導管
であって、管路途中部に管内通液空間縮小による負圧部
が形成され、当該負圧部に前記担体回収管の槽外導出端
を合流させるか又は臨ませて導管途中部に液流ジェット
機構を構成した還流管と、を備えた液流式生化学反応装
置である。ここで槽壁とは槽本体側壁及び槽本体底壁を
も含む概念として定義される。

【０００７】担体回収管の開口端部は槽外に導出させな
い場合もある。この場合は還流管の終端はフィルター設
置位置よりも上方位置であれば、槽外又は槽内のいずれ
の側から槽内空間に開放することも可能であり、液流ジ
ェット機構を槽内空間において構成することもできる。

【０００８】槽内空間上部において傾斜状に狭められた
部分は全周にわたって設けられていることが好ましい。
また担体回収口はロート形状に形成することが望まれ
る。

【０００９】槽本体の形状としては有底円筒体が好まし
い。また槽本体側壁に帰還する還流管の軸線は槽本体外
筒の略接線方向に沿わせることが好ましい。

【００１０】担体回収口は固定式であってもよいが、上
下動手段を設けて担体回収口の高さ位置を調整可能とな
すことが好ましい。また槽本体の内部空間上部を傾斜状
に狭める傾斜部材に傾斜角度調節や上下位置調節機構を
設けることも好ましい。

【００１１】被処理液の供給及び処理済液の取り出しは
定期的に行ってもよいが、被処理液を槽本体に連続供給
する被処理液供給手段と処理済液を系外に連続取り出し
する系外取出手段を設け、連続処理してもよい。

【００１２】また本液流式生化学反応装置は単体使用の
他、ユニット化した液流式生化学反応装置を積段又は並
設して前段の液流式生化学反応ユニットから取り出した
処理済液を次段の液流式生化学反応ユニットに供給する
ことにより多段階処理することも可能である。

【００１３】還流管内の負圧発生部に臨ませた担体回収
管の端部は、微生物固定化用担体が通過しうる大きさの
先端開口径を有する先細ノズルとなすことが好ましい。

【００１４】本装置は、微生物固定化用担体が多孔質で
あって、微生物固定化用担体が担持する微生物がガス発
生菌であり、且つこのガスが微生物固定化用担体の内部
に留まるか又は外表面に付着した後の微生物固定化用担
体のみかけ比重が１．２より小さい場合に特に好適であ
る。

【００１５】また微生物固定化用担体としては粒径０．
５ｍｍ〜５０ｍｍのセルロース製連続気泡体が使用でき
る。本装置は微生物固定化用担体に脱窒菌を固定するこ
とにより脱窒処理に使用でき、またメタンガスを発生す
る微生物を固定することによりメタン醗酵に使用するこ
とができる。

【００１６】本液流式生化学反応装置は沈澱池、濾過
槽、薬物処理槽等より構成される既存の浄水設備と組み
合わせることができる。

【００１７】

【作用】上記構成の本装置は、担体を充填した槽本体に
被処理液を導入し、担体に担持された微生物によって被
処理液中の特定元素又は化合物の選択除去または変換を
行うものである。そして被処理液中の特定元素や化合物
を捕捉した微生物は増殖し、他方、被処理液からは窒素
等の元素や化合物が除去される。微生物固定化用担体は
被処理液と一緒に本装置内を循環するが、その循環の様
子は次のとおりである。微生物固定化用担体は微生物の
発生するガスによってみかけ比重が被処理液の比重より
も小さいか又は僅かに大きい程度となっているため槽内
空間における表層部に浮遊集積している。槽内空間上部
における担体が収束する位置には担体回収口が位置づけ
られ、且つこの担体回収口の周囲は傾斜状に狭められて
いるため、浮遊している担体は担体回収口に案内され
る。被処理液及び担体は還流管途中部に形成された液流
ジェット機構が作り出す液流ジェットの流れに乗って、
槽内空間から担体回収口へと導かれ、担体回収管内及び
還流管内を経て槽内空間に戻され、再び槽内空間表層部
に向かって浮上し、以下同じ工程が繰り返される。

【００１８】特に槽内空間上部を傾斜状に狭める部材を
全周にわたって設けたときには、担体が担体回収口を囲
む全周囲からまんべんなく集められる。また担体回収口
をロート形状とした場合は担体の担体回収口への導入が
より容易となる。

【００１９】また液流ジェットは次のようにして形成さ
れる。即ち、フィルターを通過した担体を含まない被処
理液が槽本体の取出口から取り出され、この被処理液が
循環ポンプの押出し圧によって、還流管の途中部に形成
された液流ジェット形成用の空間に押し出される。この
空間には担体回収管の開口端部が合流するか又は臨んで
おり、且つこの担体回収管の開口端部の下流側の管内通
路は狭められているので循環ポンプによって押し出され
た被処理液が狭められた通路を通過すると流速が加速さ
れ、この結果、その部分が周囲に比べて負圧となって液
流ジェットが発生し、担体及び被処理液は液流ジェット
の流れに乗って還流管内に噴出する。

【００２０】本装置では、担体の攪拌流動は液流ジェッ
トが作り出す水流によってなされるため、攪拌翼を用い
た場合のように担体が破壊されることはなく、また浮上
した担体は担体回収口の周囲に集まるよう工夫している
ので、浮上した全ての担体を担体回収口から担体回収管
内に取り込んで本装置内を循環させることができる。

【００２１】槽本体が有底の円筒形であり、且つ槽本体
側壁に帰還する還流管の軸線を槽本体外筒の略接線方向
に沿わせた場合には、還流管から槽内空間に帰還する被
処理液は槽本体内部に渦巻き流を発生させることにな
り、槽内の担体の攪拌は一層効果的となる。

【００２２】担体回収口の高さ位置を調整可能とした場
合には、被処理液の液面高さ位置の変動に対応可能とな
り、また担体回収管への担体の回収量も調整可能とな
る。また槽内空間上部を傾斜状に狭める傾斜部材の傾斜
角度調節又は上下位置調節機構を設けた場合も担体の回
収量調整が可能となる。

【００２３】上記液流式生化学反応装置をユニット化し
て積段又は並設し、複数の液流式生化学反応ユニットに
よって被処理液を多段階処理するようにした場合、被処
理液が一つの液流式生化学反応ユニット内で循環する回
数を減らせるので処理効率の向上がはかれる。

【００２４】還流管内の負圧発生部に合流させるか又は
臨ませた担体回収管の開口端部を先細ノズルとなした場
合、液流ジェットの流速が増し、攪拌力が増す。

【００２５】このような液流式生化学反応装置を沈澱
池、濾過槽、薬物処理槽等より構成される既存の浄水設
備と組み合わせた場合、従来の浄化システムでは困難で
あった窒素等の特定元素や化合物の除去が可能となる。

【００２６】

【実施例】次に本発明の詳細を図示した実施例に基づき
説明する。図１は本発明の概略構成を示す縦断面説明
図、図２は横断面説明図である。液流式生化学反応装置
Ａは、槽本体１、担体回収管２及び管路途中に循環ポン
プ９を介在させた還流管３とより主として構成され、装
置内部空間には微生物を担持させた微生物固定化用担体
Ｂ（以下、担体Ｂと称す）が被処理液Ｃと一緒に充填さ
れている。担体Ｂとしては、特開平３−２９０４４３号
において開示されたものや本発明者等が特願平５−３５
１２３４号において提案しているセルロース生分解抑制
組成物よりなるセルロース製連続気泡体が利用でき、そ
の粒径は０．５ｍｍ〜５０ｍｍの範囲から選択される。
気孔径は２０００μｍ未満である。また担体Ｂの形状と
しては立方体、直方体、円柱体及び円筒体が対象とな
る。微生物としては嫌気性菌及び好気性菌のいずれもが
対象となり、具体例としてはシュードモナス属（Pseudo
monas), ミクロッカス属(Micrococcus),スピルラム属(S
pirillum),アクロモバクター属(Achromobacter),アルカ
リゲネス属(Alcaligenes) ，ハイホミクロビウム属（Hy
phomicrobium）等の脱窒菌が挙げられる。またメタンガ
スを発生する微生物も対象となる。これら菌を選択する
ことによって本装置はメタン醗酵等を目的とした微生物
の培養装置となすことも、あるいは微生物の増殖を利用
した地下水や排水の浄化装置となすこともできる。した
がって被処理液Ｃは微生物増殖用の液体培地である場合
もあるし、地下水や排水等である場合もある。本装置の
設備規模はこれら用途によって決定されるものであっ
て、実験室レベルのものから工場や自治体運営の大規模
浄化設備への適用までが全て対象となる。これら組合せ
の中でも特に、微生物がガス発生菌であり、このガスが
多孔質である担体Ｂの内部に留まるか又は外表面に付着
する結果、担体Ｂのみかけ比重が１．２より小さくな
り、担体Ｂに常時浮上力が作用するような場合に使用す
るのに本装置は特に適している。ここでは、特に地下水
からの脱窒処理に本装置を適用する場合について述べ
る。

【００２７】槽本体１は有底且つ有蓋の円筒状容器であ
り、気密性を維持できるように構成されている。培養微
生物が脱窒菌のように嫌気性菌の場合、空気の侵入を防
止することは特に重要である。蓋部１ａは微生物固定化
用担体の補給や槽内部の保守清掃を容易とするために開
閉可能に構成することが好ましいが、この場合も気密性
を維持しうる構造となすことはいうまでもない。尚、培
養微生物が好気性菌等の場合は蓋は不要と成しうる。ま
た本装置の稼働初期における槽内部の空気を強制排出す
るために、必要に応じて槽外部から窒素ガス４を注入す
ることもある。培養微生物が好気性菌の場合は窒素に代
えて酸素を注入することが考慮される。このとき、注入
する手段としては従来公知の散気管やスパージャーを利
用する方法もあるが、後述する液流ジェット機構１０の
ボックス３ａ内に導入すれば、より効率的な酸素供給効
果を得ることができる。

【００２８】槽本体１の内部空間（以下、槽内空間と称
す）の下部には図９（イ）で示すようなネット５ａ又は
図７（ロ）で示すような多孔板５ｂ等のフィルター５が
配置され槽内空間を上下に二分している。フィルター５
は担体Ｂの通過を阻止するためのもので、その濾目や孔
の大きさは担体Ｂの大きさによって規定される。フィル
ター５の材質としては被処理液内に長時間晒されても腐
食したり分解しない金属や合成樹脂が利用される。金属
ではステンレスが有力候補である。フィルター５によっ
て二分された槽内空間の上部には担体Ｂと被処理液Ｃが
一緒に収容され、他方、槽内空間の下部には担体Ｂによ
って脱窒処理された処理済液Ｃ´のみが収容される。こ
こでいう処理済液Ｃ´とはフィルター５上方に収容され
た被処理液Ｃに対しての表現であり、この処理済液Ｃ´
は還流管３を通じて槽内空間に戻されて再度、脱窒処理
されるという意味からは処理途上にある被処理液と表現
しても間違いではない。

【００２９】槽内空間における平面視中央位置にはロー
ト状の担体回収口２ａを上端に取りつけた担体回収管２
が設けられている。この担体回収管２は被処理液Ｃの液
面よりやや下方位置において前記担体回収口２ａから担
体Ｂを吸い込むとともに、担体Ｂを管内を通じて下方へ
案内したのち、槽壁を貫通して槽外へと導いている。本
実施例では担体回収管２は槽本体側壁を貫通しているが
槽本体底壁を貫通させることも任意である。また、ロー
ト状の担体回収口２ａを囲む位置には槽内空間を上方へ
行くほど狭める環状の傾斜壁体６が設けられており、槽
内空間を液面に向かって浮上する担体Ｂを担体回収口２
ａの周辺に集めやすくしている。担体回収口２ａの配置
位置は、槽内空間において担体が集まってくる位置であ
ればよく、その位置は必ずしも平面視中央位置に限定さ
れるわけではない。図例の実施例では環状の傾斜壁体６
の傾斜角度は全周にわたって同角度としているが、この
傾斜角度を周方向において変化させることにより、担体
が収束する位置を平面視において偏った位置となし、担
体回収口２ａをこの偏った位置に対応させて配置するこ
ともできる。

【００３０】また図例のものでは傾斜壁体６を全周にわ
たって設けているが、傾斜壁体は必ずしも全周にわたっ
て設ける必要はない。傾斜壁体は槽内空間上部を狭めて
担体を担体回収口２ａに導入しやすくするためのもので
あり、この目的を達成できるものであれば他の形態を採
用することも可能であり、例えば、担体回収口２ａを囲
む周囲の一部のみを傾斜壁体で構成し、他のストレート
な垂直壁で構成することも可能である。また担体回収口
もロート形状に限定されず、他の形状も採用可能であ
る。回収口は上方が拡がっている方が担体の回収には有
利であるが、直筒状の担体回収口を排除するものではな
い。

【００３１】前記フィルター５の設置位置よりも下方に
おける槽壁には処理済液Ｃ´の取出口７が開設され、他
方、フィルター５の設置位置よりも上方位置における槽
壁には処理済液Ｃ´の戻し口８が開設され、前記取出口
７と戻し口８との間を、管路途中部に循環ポンプ９を介
在させた還流管３によって接続している。この還流管３
は取出口７より取り出された処理済液Ｃ´を再度、担体
Ｂの充填された槽内空間に戻す経路を提供するものであ
り、この還流管３の存在によって被処理液Ｃの本装置内
での循環が可能となる。また還流管３の管路途中部には
前記担体回収管２の槽外導出端２ｂが臨む液流ジェット
機構１０が形成されており、液流ジェット機構１０によ
って担体回収管２内に回収された担体Ｂ及び被処理液Ｃ
を前記槽外導出端２ｂから還流管３内に吸い出し、取出
口７から取り出した処理済液Ｃ´と一緒にして槽内空間
に帰還させるよう構成している。槽外導出端２ｂの先端
開口径は担体Ｂが通過しうる大きさに設定され、且つそ
の噴出力を増すために先細ノズルとなしている。尚、槽
外導出端２ｂと還流管３との間に形成される隙間の大き
さを調整したり、又は循環ポンプの流量を調整すること
により担体及び被処理液の循環速度を制御することもで
きる。また本実施例では図２に示すように戻し口８を通
じて槽内空間に帰還する還流管の軸線を槽本体外筒１ａ
の略接線方向に沿わせることにより、槽内空間に帰還し
た液流を槽壁に沿って回転させるとともに担体Ｂの浮上
力を利用して上向き渦巻き流を発生させ、槽内空間の充
填された担体Ｂ及び被処理液Ｃの攪拌流動を一層効果的
なものとしている。

【００３２】図３は液流ジェット機構１０の原理を示す
ものである。還流管３の途中部に担体回収管２を受け入
れるためのボックス３ａが形成されており、担体回収管
２の槽外導出端２ｂはこのボックス３ａ内における通過
断面積を狭くした縮径部３ｂに臨ませている。ボックス
３ａ内に侵入した処理済液Ｃ´は縮径部３ｂを通過する
際に、通過断面積の縮小に伴って流速が加速される。加
速された結果、縮径部３ｂ周辺は負圧となり、この負圧
状態に吸引されて担体回収管２から担体Ｂを含む被処理
液Ｃが噴出することになる。

【００３３】図４は液流ジェット機構の他の形態であ
る。この液流ジェット機構１０では還流管３の途中部に
形成されたボックス３ａ´に担体回収管２の端部が接続
され、ボックス３ａ´内に還流管３の途中部が先細ノズ
ル状に形成されて配置され、その下流側に還流管３の管
路を狭めた縮径部３ｃが位置づけられている。この場
合、担体Ｂを含む被処理液Ｃが縮径部３ｃを通過する際
に加速され、これによって負圧となった縮径部３ｃに向
かって処理済液Ｃ´が噴出することになる。

【００３４】このような構成の液流式生化学反応装置を
使用するには次のようにする。先ず担体Ｂを充填した槽
本体１に被処理液Ｃを導入する。被処理液Ｃの導入は例
えば、図１で示すように槽本体蓋部に設けられた供給口
１１を通じて行われ、他方、処理済液Ｃ´の本装置系外
への取り出しは槽底壁に設けられた系外取出口１２を通
じて行われる。本装置の運用方法としては、槽内に収容
した担体Ｂ及び被処理液Ｃを装置内を所定回数循環させ
て、処理済液Ｃ´中の窒素濃度が基準以下となったとき
に、処理済液Ｃ´を装置系外に取り出したのち新たな被
処理液Ｃを投入するバッチ処理の他、被処理液Ｃの投入
と処理済液Ｃ´の取り出しを常時行う連続処理方法を採
用してもよい。槽内空間における表層部に向かって浮上
する担体Ｂは環状の傾斜壁体６によって担体回収口２ａ
周辺に集められ、担体回収管２内を下降して槽外へと導
かれたのち、還流管途中部に形成された液流ジェット機
構１０が作り出す液流ジェットの流れに乗って、担体回
収管２から還流管３内へと導かれ、還流管３を経て槽内
空間に戻され、再び槽内空間表層部に向かって浮上し、
以下同じ工程が繰り返される。このような循環過程で担
体Ｂに担持された微生物によって被処理液中の窒素が除
去される。

【００３５】このような構成の本装置によれば、ガス発
生によってみかけ比重が１以下となり、この結果液面近
くに集積する担体Ｂを、担体回収口２ａ周辺に集めるこ
とができ、ロート状の担体回収口２ａを通じて担体Ｂを
回収することができる。しかも担体回収口２ａは槽内空
間の平面視略中央位置に存在し、且つその位置に向かっ
て担体Ｂを集める構成であるから、担体Ｂの偏在や部分
的滞留が発生せず、全ての担体Ｂを循環させることがで
きる。また担体Ｂの流動攪拌力が増すことから担体Ｂの
高充填も可能となり処理効率の向上が望める。本発明者
の知見によれば、図１０として示した生化学反応装置に
おける担体Ｂの充填率が体積比で槽内空間に対して最大
３０％程度であったのに対し、上記本発明装置では最大
４０％程度までの高充填が可能であることが確かめられ
た。尚、ここでみかけ比重が１以下となった結果、担体
Ｂが浮上集積すると述べたが、基本的には担体Ｂの比重
が被処理液Ｃの比重を下回れば、担体Ｂは浮上する。ま
た担体Ｂの浮上には被処理液Ｃの流動も大きく影響して
おり、例えば上向き流が存在する場合は担体Ｂの比重が
被処理液Ｃの比重よりも多少大きくても浮上する。

【００３６】図５は本発明の液流式生化学反応装置の他
の実施例であり、担体回収管２及び担体回収管２から噴
出する担体Ｂを含む被処理液Ｃを循環させるための管路
を槽内空間内に形成した場合である。この場合、槽外に
配管されるパイプ類が減るので本装置の設置面積を小さ
くできる。

【００３７】図６は、担体回収口２ａを上下動できるよ
うにした場合である。この場合、担体回収口２ａの高さ
位置を調節できるので、例えば、被処理液Ｃの液面近く
の担体Ｂの充填量が過密であって担体回収口２ａへの回
収が困難な場合などには、担体回収口２ａを降下させる
ことで対応できる。

【００３８】図７は環状の傾斜壁体６を上下動できるよ
うにした場合であり、図８は同傾斜壁体６の傾斜角度を
調整可能にした場合である。いずれも担体回収口２ａを
上下動可能としたものとほぼ同じ作用効果が期待でき
る。

【００３９】図１０は微生物の増殖を促進するために、
槽本体１の外側に温水１３を通水する外套体１４を設け
た場合である。微生物が脱窒菌の場合、槽内温度の上限
は約４０℃であり、これ以上の温度では脱窒菌の増殖速
度が低下する。槽本体１の加温手段としては槽本体１の
周囲にヒーターを直接配置してもよい。上記実施例では
槽本体として円筒容器を用いているが、箱型容器を用い
ることもできる。またフィルター５は槽内空間を担体存
在空間と担体非存在空間に分けることが目的であるか
ら、槽内空間を上下に二分する位置にフィルターを設け
ることなく槽壁に形成された取出口７にフィルターを設
ける応用例も容易に考えられる。

【００４０】以上述べたものは液流式生化学反応装置Ａ
を単体使用する場合であったが、本装置は複数使用する
こともできる。図１１として示すものがその例である。
図１１は、図１で示した液流式生化学反応装置Ａから底
壁を除去した代わりにフィルター５´を設けた液流式生
化学反応ユニットＡ３，Ａ２と底壁を有する液流式生化
学反応ユニットＡ１を縦方向に積段した場合であり、上
段の液流式生化学反応ユニットＡ３で脱窒処理した処理
済液を中段の液流式生化学反応ユニットＡ２に導入し、
更に液流式生化学反応ユニットＡ２によって処理した処
理済液を下段の液流式生化学反応ユニットＡ１に導入し
て多段処理する場合である。図示しないが液流式生化学
反応ユニットは横方向に並設することもできる。このよ
うに多段処理することにより、それぞれの液流式生化学
反応ユニット内での循環回数を減らすことが可能とな
り、処理効率の向上がはかれる。

【００４１】また本装置は、沈澱池、濾過槽、薬物処理
槽等より構成される既存の地下水や排水の浄化設備と組
み合わせることにより地下水や排水の浄化システムを構
築することもできる。本装置を既存の浄化設備への組み
込み位置は、浄化設備の前段であったり、あるいは後
段、更には複数槽から構成される浄化設備の途中等、様
々である。

【００４２】

【発明の効果】本発明の液流式生化学反応装置は槽内空
間上部が傾斜状に狭められているとともに、担体が収束
する位置に担体回収口を配置しているから、槽内空間を
浮上する担体を担体回収口周辺に集めて担体回収口を通
じて担体を回収することができる。したがって、担体の
偏在や部分的滞留が発生せず、全ての担体を循環させる
ことができる。また流動攪拌力が増すことから担体の高
充填も可能となり処理効率の向上が望める。そして、循
環作用及び担体の流動攪拌は液流ジェット機構によって
生成された液流によって行うものであるから、担体に過
剰な剪断応力が作用することはなく、担体が破壊される
こともない。

【００４３】槽内空間上部が全周囲にわたって傾斜状に
狭められている場合は、槽内空間上層部に浮遊する担体
を全周囲からまんべんなく集めることができる。また担
体回収口をロート形状となしたときは、担体の回収がよ
り容易となる。

【００４４】槽本体が有底の円筒状容器であり、且つ槽
壁に帰還する還流管の軸線を槽本体外筒の略接線方向に
沿わせた場合には、還流管から槽内空間に帰還する被処
理液は槽本体内部に渦巻き流を発生させることになり、
槽内の担体の攪拌力は一層高まる。

【００４５】担体回収口の高さ位置を調整可能とした
り、槽内空間上部に配置された傾斜部材の傾斜角度調節
又は上下位置調節機構を設けた場合には、被処理液の液
面高さ位置の変動に対応可能となり、また担体回収管へ
の担体回収量の調整も可能となる。

【００４６】上記液流式生化学反応装置をユニット化し
て積段又は並設し、複数の液流式生化学反応ユニットに
よって被処理液を多段階処理するようにした場合には、
被処理液が一つの液流式生化学反応ユニット内で循環す
る回数を減らせるので処理効率の向上がはかれる。

【００４７】還流管内の負圧発生部に臨ませた担体回収
管の開口端部を先細ノズルとなした場合には、液流ジェ
ットの流速が増し、攪拌力が増す。またノズルと還流管
との間に形成される隙間の大きさを調整したり、又は循
環ポンプの流量を調整することにより担体及び被処理液
の循環速度を制御することができる。

【００４８】このような液流式生化学反応装置を沈澱
池、濾過槽、薬物処理槽等より構成される既存の浄水設
備と組み合わして地下水又は排水の浄化システムを構成
した場合、従来の浄化システムでは困難であった窒素等
の特定元素や化合物の除去が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる液流式生化学反応装置の概略
構成を示す縦断面説明図

【図２】同装置の概略構成を示す横断面説明図

【図３】液流ジェット機構を示す説明図

【図４】液流ジェット機構の他の例を示す説明図

【図５】本発明にかかる液流式生化学反応装置の他の
実施例を示す縦断面説明図

【図６】担体回収口を上下動可能に構成した実施例を
示す説明図

【図７】環状の傾斜壁体を上下動可能に構成した実施
例を示す説明図

【図８】環状の傾斜壁体の傾斜角度を調整可能にした
実施例を示す説明図

【図９】フィルターの具体例を示し、（イ）はネット
体、（ロ）は多孔板

【図１０】槽本体外部に温水通水空間を有する外套体
を取りつけた実施例を示す説明図

【図１１】複数の液流式生化学反応ユニットを縦方向
に積段した実施例を示す説明図

【図１２】従来の液流式生化学反応ユニットを示す説
明図

【符号の説明】

ａフィルターｂ槽本体ｃ微生物固定化用担体ｄ被処理
液ｅ循環パイプｆ液流ジ
ェット機構ｇ循環ポンプＡ液流式生化学反応装置Ｂ微生物
固定化用担体Ｃ被処理液Ｃ’ 処理済
液１槽本体１ａ蓋部２担体回収管２ａ担体回
収口２ｂ槽外導出端３還流管３ａボック
ス３ｂ縮径部３ｃ縮径部４窒素ガス５フィルター５´ フィル
ター５ａネット５ｂ多孔板６傾斜壁体７取出口８戻し口９循環ポンプ１０液流ジ
ェット機構１１供給口１２系外
取出口１３温水１４外套
体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】微生物を気孔内又は担体表面に担持させ
た微生物固定化用担体を充填した反応容器内に被処理液
を循環させて、微生物を増殖させたり微生物の生分解作
用により被処理液中の特定元素又は化合物を選択除去ま
たは変換する装置であり、微生物を担持した微生物固定
化用担体のみかけ比重が被処理液の比重よりも小さいか
又は僅かに大きい液流式生化学反応装置であって、その
構成が、微生物固定化用担体の通過を阻止するフィルターによっ
て内部空間が上下に二分され、且つ内部空間上部が傾斜
状に狭められた槽本体と、前記槽本体の狭められた上部空間における担体が収束す
る位置に担体回収口が位置づけられ、当該担体回収口か
ら導入した微生物固定化用担体を槽内空間下方に向かっ
て案内するとともに槽壁を貫通して槽本体外部へと導く
案内管を前記担体回収口に連設して構成した担体回収管
と、前記フィルター設置位置よりも下方における槽壁に開設
した処理済液取出口とフィルター設置位置よりも上方に
おける槽壁に開設した戻し口との間を循環ポンプを介し
て繋ぐ導管であって、管路途中部に管内通液空間縮小に
よる負圧部が形成され、当該負圧部に前記担体回収管の
槽外導出端を合流させるか又は臨ませて導管途中部に液
流ジェット機構を構成した還流管と、を備えた液流式生化学反応装置。
【請求項２】微生物を気孔内又は担体表面に担持させ
た微生物固定化用担体を充填した反応容器内に被処理液
を循環させて、微生物を増殖させたり微生物の生分解作
用により被処理液中の特定元素又は化合物を選択除去ま
たは変換する装置であり、微生物を担持した微生物固定
化用担体のみかけ比重が被処理液の比重よりも小さいか
又は僅かに大きい液流式生化学反応装置であって、その
構成が、微生物固定化用担体の通過を阻止するフィルターによっ
て内部空間が上下に二分され、且つ内部空間上部が傾斜
状に狭められた槽本体と、前記槽本体の狭められた上部空間における担体が収束す
る位置に担体回収口が位置づけられ、当該担体回収口か
ら導入した微生物固定化用担体を槽内空間下方に向かっ
て案内する案内管を前記担体回収口に連設して構成した
担体回収管と、前記フィルター設置位置よりも下方における槽壁に開設
した処理済液取出口とフィルター設置位置よりも上方位
置との間を循環ポンプを介して繋ぐ導管であって、管路
途中部に管内通液空間縮小による負圧部が形成され、当
該負圧部に前記担体回収管の開口端部を合流させるか又
は臨ませて導管途中部に液流ジェット機構を構成した還
流管と、を備えた液流式生化学反応装置。
【請求項３】槽本体の内部空間上部が全周囲にわたっ
て傾斜状に狭められている請求項１又は２記載の液流式
生化学反応装置。
【請求項４】担体回収口がロート形状である請求項１
〜３のいずれか１項記載の液流式生化学反応装置。
【請求項５】槽本体が有底円筒体である請求項１〜４
のいずれか１項記載の液流式生化学反応装置。
【請求項６】槽本体が有底円筒体であり、且つ槽本体
側壁に帰還する還流管の軸線を槽本体外筒の略接線方向
に沿わせた請求項５記載の液流式生化学反応装置。
【請求項７】担体回収口の上下動手段が設けられ、担
体回収口の高さレベル調整を可能とした請求項１〜６の
いずれか１項記載の液流式生化学反応装置。
【請求項８】槽本体の内部空間上部を傾斜状に狭める
傾斜部材の傾斜角度調節又は上下位置調節機構を設けて
なる請求項１〜７のいずれか１項記載の液流式生化学反
応装置。
【請求項９】被処理液を槽本体に連続供給する被処理
液供給手段を設けるとともに、処理済液を系外に連続取
り出しする系外取出手段を設けてなる請求項１〜８記載
の液流式生化学反応装置。
【請求項１０】ユニット化した液流式生化学反応装置
を積段又は並設するとともに前段の液流式生化学反応ユ
ニットから取り出した処理済液を次段の液流式生化学反
応ユニットに供給して多段階処理するようにした請求項
９記載の液流式生化学反応装置。
【請求項１１】還流管内の負圧発生部に臨ませた担体
回収管の端部を、微生物固定化用担体が通過しうる大き
さの先端開口径を有する先細ノズルとなした請求項１〜
１０のいずれか１項記載の液流式生化学反応装置。
【請求項１２】微生物固定化用担体が多孔質であり、
微生物固定化用担体が担持する微生物がガス発生菌であ
り、且つこのガスが微生物固定化用担体の内部に留まる
か又は外表面に付着した後の微生物固定化用担体のみか
け比重が１．２より小さい請求項１〜１１のいずれか１
項記載の液流式生化学反応装置。
【請求項１３】微生物固定化用担体がセルロース製連
続気泡体であり、その粒径が０．５ｍｍ〜５０ｍｍの範
囲である請求項１２記載の液流式生化学反応装置。
【請求項１４】脱窒菌を固定化した微生物固定化用担
体を用い、脱窒処理に適用してなる請求項１〜１３のい
ずれか１項記載の液流式生化学反応装置。
【請求項１５】メタンガスを発生する微生物を固定化
した微生物固定化用担体を用い、メタン醗酵に適用して
なる請求項１〜１３のいずれか１項記載の液流式生化学
反応装置。
【請求項１６】請求項１〜１４記載の液流式生化学反
応装置を、沈澱池、濾過槽、薬物処理槽等より構成され
る既存の浄水設備と組み合わせて構成した地下水又は排
水の浄化システム。