JPH08164397A - バイオリアクタ - Google Patents

バイオリアクタ

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JPH08164397A
JPH08164397A JP6309294A JP30929494A JPH08164397A JP H08164397 A JPH08164397 A JP H08164397A JP 6309294 A JP6309294 A JP 6309294A JP 30929494 A JP30929494 A JP 30929494A JP H08164397 A JPH08164397 A JP H08164397A
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JP
Japan
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air
waste water
bioreactor
filter medium
cylinder
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Pending
Application number
JP6309294A
Other languages
English (en)
Inventor
Yasuhiro Hikita
裕啓 疋田
Ryozo Mukai
良造 向
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HIKITA KOGYO KK
Original Assignee
HIKITA KOGYO KK
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Publication date
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/10Biological treatment of water, waste water, or sewage

Landscapes

  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
  • Biological Treatment Of Waste Water (AREA)
  • Aeration Devices For Treatment Of Activated Polluted Sludge (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 有機物を含む排水を効率よく処理するバイオ
リアクタを提供する。 【構成】 上下に伸びる筒体12と、筒体12の下部か
ら空気を噴射するノズルを有する散気管16と、散気管
上方に微生物膜を付着させる濾材40を充填した固着層
とを含むバイオリアクタ。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、排水水槽内に浸漬して
有機物を含む排水を微生物学的に処理するバイオリアク
タに関する。
【0002】
【従来の技術】有機物を含んだ排水を処理する典型的な
従来技術は活性汚泥法である。活性汚泥法は図10に示
すように処理槽1に排水2と汚泥3とを混ぜて入れ、給
気管4から空気を吸込み、好気性の条件下で排水2中の
有機物を汚泥3中の微生物で処理し、汚泥3の混ざった
処理水は沈殿槽5に移され、ここで汚泥3を沈殿分離し
て排出される。沈殿槽5で除去された汚泥3はポンプ6
によって処理槽1に返送され、循環使用される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】活性汚泥法では、処理
槽1で排水2と汚泥3とを充分混合するために空気を用
いるので、空気の使用量が微生物が消費する量よりも多
く、余分の空気が放散される。また排水の一部が充分処
理されるないままで沈殿槽5に流入することも考えら
れ、このため処理槽1を複数に区分して順次処理する方
法が用いられる。これらには広い面積の処理槽1や沈殿
槽5を必要とする。さらに沈殿槽5で除去される汚泥3
の量が増え、余剰汚泥として系外へ取出して処理しなけ
ればならない。この他に有機物中の窒素分は、好気性の
条件下で処理されるので硝酸性の窒素に変わるだけで、
これを除くことはできない。
【0004】本発明の目的は、前記従来技術の問題点を
解決した排水の微生物学的処理に適するバイオリアクタ
を提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、上下に伸びる
筒体と、筒体の下部に設けられ、空気を噴射するノズル
を有する複数の散気管と、筒体内の散気管上方に設けら
れる合成樹脂繊維から成る微生物膜を付着させる濾材を
充填した固着層とを含むことを特徴とするバイオリアク
タである。また本発明は、前記散気管には、筒体の上部
に設けられた空気受入管から筒体側部の空気連絡管を介
して空気が供給されることを特徴とする。また本発明
は、前記濾材が円筒状網の外筒に、外筒よりも小径の円
筒状網の内筒を挿入した濾材2重管であり、前記固着層
が濾材2重管を筒体内に格子状に複数段積重ねる構成を
有することを特徴とする。
【0006】
【作用】本発明に従えば、上下に伸びる筒体内に収納さ
れる濾材を排水水槽内に浸漬する。そして下方の散気管
から空気を筒体内に噴射する。筒体内に浸透している排
水には、空気によって上方に吹上げられ筒体から外へ押
出されるとともに下部から新たな排水を吸込む。排水は
筒体内を下方から上方へ空気を含んで移動する間に濾材
に付着している微生物によって処理される。
【0007】また排水中の微生物によって処理されるべ
き有機物量(生物化学的酸素要求量、以下「BOD」と
略す)の多少によって、吹込酸素量(実際は空気量)を
調整することが可能であり、過剰の空気を送る必要もな
い。また筒体の上方部分を嫌気雰囲気にすることがで
き、筒体内で嫌気消化が起こり、余剰汚泥量を減少させ
るとともに、硝酸性窒素を還元して窒素ガスとする脱窒
も実施できる。さらに微生物が付着して濾材は、排水中
の浮遊物質を濾過する作用もする。
【0008】また本発明に従えば、空気は筒体上部の空
気供給管から筒体側部の空気連絡管を介して筒体下部の
散気管に供給されるので、空気を容易に筒体の下部の散
気管に供給でき、ここから筒体内に噴射することができ
る。
【0009】また本発明に従えば、固着層は濾材2重管
を格子状に積んで筒体内に構成されているので、筒体内
で排水と空気との接触もよく、またその周囲には微生物
膜が付着し易く、単位体積当たりの微生物量が砕石など
による固定床よりも多い。
【0010】
【実施例】以下実施例によって本発明をより具体的に説
明する。
【0011】図1は本発明の一実施例の一部切欠き斜視
図であり、図2は図1の切断線II−IIによる断面図
であり、図3は図2の切断線III−IIIによる断面
図であり、図4は平面図である。バイオリアクタ11は
長方形の筒体12から構成される。筒体12は上下2個
の長方形のパイプから成る枠体15,16と、この枠1
5,16を連絡する4本の連絡管17〜20とで骨組が
構成され、両側面は補強板21,22で補強されてお
り、前面と後面とは薄板23,24で覆われている。な
お補強板21,22と薄板23,24とは枠体15,1
6の上下に若干延長されており、さらに下部枠体16の
下方には脚27〜30が設けられている。
【0012】必要な空気は、図示しない圧縮空気源から
空気受入管31に受入れられ、供給管32から上部枠体
15を構成するパイプを通って4本の連絡管17〜20
によって下部枠体16に導かれ、下部枠体16はさらに
たとえば3本の散気管33〜35に接続される。散気管
33〜35には、斜下方に噴射ノズルがたとえば各20
個設けられている。図5は、図2の切断線V−Vによる
断面図であり、図6は図2の切断線VI−VIによる断
面図である。図6によって前記3本の散気管33〜35
と下部枠体16との関係が示される。
【0013】筒体12は、上側に上部枠体15を有する
上部筒体12aと、下側に下部枠体16および脚27〜
30を有する下部筒体12bと、必要によってその中間
に挿入される中間筒体12cとに分けられる。図1は上
下部筒体12a,12bから成る筒体12であり、図
3,図4はさらに中間筒体12cを含む。上部筒体12
aの下部と、中間筒体12cの下部とには、図5に示す
ようにたとえば2本の濾材支持体36,37が両側の補
強板21,22によって支持されている。散気管33〜
35は、濾材支持体の役割も果している。濾材支持体3
6,37および散気管33〜35の上には、図7に示す
合成樹脂繊維製の濾材40が格子状に積まれて微生物固
着層を形成している。濾材40は、たとえば直径約1m
mの合成樹脂繊維を、図7(a)に示すように直径約8
0mmの円筒網状の外筒40aに構成し、これに図7
(b)に示す直径約50mmの円筒網状の内筒40bを
挿入した濾材2重パイプ41から構成される。図8はこ
の構成の濾材2重パイプ41の断面図である。
【0014】筒体12の大きさは、たとえば縦2000
mm、横1000mmの長方形であり、高さは1500
mmの上部筒体12aと1350mmの下部筒体12b
と、必要な場合に用いられる1400mmの中間筒体1
2cの合計であり、これにさらに脚部350mmが加わ
る。濾材2重パイプ41は、たとえば下部筒体12b内
の長手方向に7段70本、これと直角方向に7段147
本、中間筒体12cと上部筒体12aとの長手方向に各
7段70本、これと直角方向に各8段168本が積重ね
られ微生物固着層を形成する。上部筒体12a内には、
図9に示すように合成樹脂繊維を綿状に充填してもよ
い。
【0015】次に本発明のバイオリアクタ11を使って
排水を処理する方法について説明する。排水水槽にバイ
オリアクタ11を水平に浸漬し、空気受入口31に圧縮
空気配管を接続する。排水はバイオリアクタ11の下部
から除々に筒体12内を濾材40中に浸透して、上部枠
体16上の処理水溜38に達する。この状態で圧縮空気
を供給すると、圧縮空気は前記の経路を経て散気管33
〜35から噴出される。噴出された空気は、濾材40に
よって下部枠体16の下部に設けられた空気溜39に貯
留される。空気の量が増加すれば、空気は排水を伴って
濾材40の間隙を通って上昇して、処理水溜38に達す
る。この間に空気は濾材40によって微細な泡状とな
り、空気中の酸素は溶存酸素となって排水中に溶ける。
排水は溶存気体によって、また気泡を含むため軽くな
り、筒体12の全体構造がエアーリフトを構成して、酸
素を充分含んだ排水がバイオリアクタ11内を通過して
微生物固着層に形成される微生物膜と反復接触する。こ
のため排水中の有機物が酸化分解される。排水は必ずバ
イオリアクタ11を通過するので、未処理の排水が系外
に排出されることがない。エアーリフト作用で排水が上
昇すると、バイオリアクタ11の周辺から未処理の排水
が矢符に示すように脚27〜30の間から筒体12内に
入って来る。なお、新しい濾材40は、その表面に微生
物が付着していないので、数日間は空気を送り排水をバ
イオリアクタ11に循環して微生物膜を濾材40の表面
に形成する。処理水溜38の処理水が充分に処理された
時点で、処理水溜38の処理水を系外に排出する。
【0016】表1は、或る食品工場の排水の分析結果で
ある。実施例は、本発明のバイオリアクタ11を用いて
原水を処理した値であり、実施例1は処理水を沈殿処理
した上澄液、実施例2は沈殿処理前の汚泥を含む処理水
を表す。なお分析方法はJIS K 0102によっ
た。
【0017】
【表1】
【0018】表1から、本発明のバイオリアクタが従来
の活性汚泥法の実績と比較して、非常にコンパクトで簡
単な装置でありながら処理効率が高く、活性汚泥法より
も優れていることがわかる。
【0019】排水の量および排水水槽の大きさによっ
て、バイオリアクタ11は、複数個設置することも可能
であり、また排水水槽の深さによって筒体12の高さを
適宜変更可能である。特に深い排水水槽が設けられてい
るときは、中間筒体12cを複数個用いることも可能で
ある。供給圧縮空気量は、BOD総量によって理論値を
求め、それよりも若干多めに供給すればよい。すなわち
表1の原水(BOD 330mg/l)の排水1リット
ルを処理するためには、理論酸素は0.456リットル
必要であり、空気として約2.2リットル供給すればよ
い。この場合BOD除去率が約90%であるので、残B
ODに相当する10%分が過剰に供給されることにな
る。空気量をこのように制限することで、バイオリアク
タ11の生物膜内部では嫌気雰囲気となり、汚泥が一部
自己消化され減少し、硝酸塩が還元されて窒素ガスとな
って除去され、浮遊物質も濾材40で濾過されて除去さ
れる。さらに微生物膜の特徴として、食物連鎖系が長
く、ここにはバクテリア、原生動物のほか、輪虫類、線
虫類、昆虫貧毛類も生存し、汚泥が自己消費され、活性
汚泥法に比し、余剰汚泥の発生量が大幅に減少する。
【0020】また排水の性質によって本バイオリアクタ
11の濾材40以外の部分の材質をステンレス鋼にすれ
ば、長時間利用できるものであり、これらの材質の形状
も板、パイプなど構造の簡単なものの組合わせでよく、
ステンレス鋼の加工も容易である。
【0021】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、空気を充
分に溶存させ、さらにこれを泡状にして含んだ排水が、
全体構造がエアリフトを構成している筒体内を上昇す
る。筒体内には微生物膜が付着され、合成樹脂で構成さ
れた濾材が充填されており、空気を含んだ排水がこの微
生物膜と反復接触するため、排水中の有機物と溶存酸素
とが微生物によって反応して有機物が酸化分解される。
また排水は必ずバイオリアクタ内を通過するので未処理
の排水が系外へ排出されることがない。また空気量をB
OD負荷に見合った量供給すれば、送気用の動力も節約
でき、筒内の微生物膜内部は嫌気雰囲気となるので汚泥
の減少と脱窒とが可能である。さらに濾材によって排水
中の浮遊物質も濾過され除去できる。
【0022】また本発明によれば、筒体はパイプから成
る枠体および連絡管を骨組みとして構成されるので、容
易に空気を筒体の下部から噴射できる。
【0023】また本発明によれば、濾材は円筒網状2重
管構造のものであり、これを筒体内に格子状に積むこと
によって単位体積当たりの微生物量を充分高めることが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のバイオリアクタ11の一実施例の一部
切欠き斜視図である。
【図2】図1の切断線II−IIによる断面図である。
【図3】図2の切断線III−IIIによる断面図であ
る。
【図4】バイオリアクタ11の平面図である。
【図5】図2の切断線V−Vによる断面図である。
【図6】図2の切断線VI−VIによる断面図である。
【図7】濾材40の一実施例の濾材2重管41の構成を
示す組立図である。
【図8】濾材2重管41の断面図である。
【図9】濾材40の他の実施例の構成を示す斜視図であ
る。
【図10】典型的な従来例である活性汚泥法の系統図で
ある。
【符号の説明】
11 バイオリアクタ 12 筒体 15 上部枠体 16 下部枠体 17〜20 空気連絡管 27〜30 脚 31 空気受入管 33〜35 散気管 38 処理水溜 39 空気溜 40 濾材

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 上下に伸びる筒体と、 筒体の下部に設けられ、空気を噴射するノズルを有する
    複数の散気管と、 筒体内の散気管上方に設けられる合成樹脂繊維から成る
    微生物膜を付着させる濾材を充填した固着層とを含むこ
    とを特徴とするバイオリアクタ。
  2. 【請求項2】 前記散気管には、筒体の上部に設けられ
    た空気受入管から筒体側部の空気連絡管を介して空気が
    供給されることを特徴とする請求項1記載のバイオリア
    クタ。
  3. 【請求項3】 前記濾材が円筒状網の外筒に、外筒より
    も小径の円筒状網の内筒を挿入した濾材2重管であり、
    前記固着層が濾材2重管を筒体内に格子状に複数段積重
    ねる構成を有することを特徴とする請求項1または請求
    項2記載のバイオリアクタ。
JP6309294A 1994-12-13 1994-12-13 バイオリアクタ Pending JPH08164397A (ja)

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