JPH09206779A - 好気性条件下での水の生物学的精製方法 - Google Patents
好気性条件下での水の生物学的精製方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】本発明は、廃水を好気性条件下で生物学的に精
製する改善方法、及び本発明の方法を実施するのに適し
た反応器を提供することを目的とする。 【解決手段】該方法は、固定されていない粒状の活性ス
ラッジを含有する反応器の中で行ない、反応器の中の好
気性条件を維持するために必要な酸素を酸素含有ガスの
形で供給し、該酸素含有ガスを反応器中において、混合
作用を発揮する位置に導入する。
製する改善方法、及び本発明の方法を実施するのに適し
た反応器を提供することを目的とする。 【解決手段】該方法は、固定されていない粒状の活性ス
ラッジを含有する反応器の中で行ない、反応器の中の好
気性条件を維持するために必要な酸素を酸素含有ガスの
形で供給し、該酸素含有ガスを反応器中において、混合
作用を発揮する位置に導入する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は活性スラッジ（slud
ge）を含有する反応器の中で、廃水を好気性条件下で生
物学的に精製する方法に関する。更に詳細には、本発明
は飲料水、工業用水、及び、最も重要な対象として、廃
水を精製する方法に関する。
ge）を含有する反応器の中で、廃水を好気性条件下で生
物学的に精製する方法に関する。更に詳細には、本発明
は飲料水、工業用水、及び、最も重要な対象として、廃
水を精製する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ヨーロッパ特許出願第２４７５８号にお
いて、廃水を酸化条件下で生物学的に精製する方法が開
示されている。その方法は、廃水を、微生物が不溶性担
体に付着して存在している酸化室を通して、上方に向か
って流すものである。担体の役割は、スラッジが生長を
続けるための表面を与えながら活性スラッジを固定する
こと及び／又はスラッジ−担体複合体粒子としてその密
度を増大させることである。固定された活性スラッジか
ら精製された廃水の分離は反応器内の最上部で行われ、
分離されたスラッジは反応器に戻される。
いて、廃水を酸化条件下で生物学的に精製する方法が開
示されている。その方法は、廃水を、微生物が不溶性担
体に付着して存在している酸化室を通して、上方に向か
って流すものである。担体の役割は、スラッジが生長を
続けるための表面を与えながら活性スラッジを固定する
こと及び／又はスラッジ−担体複合体粒子としてその密
度を増大させることである。固定された活性スラッジか
ら精製された廃水の分離は反応器内の最上部で行われ、
分離されたスラッジは反応器に戻される。
【０００３】気送型反応器（airlift reactor）として
知られているこのようなタイプの反応器においては、酸
化反応器の中における懸濁液の運動は酸素、空気、又は
酸素含有率の高い空気を導入してつくり出している。酸
化室内の最上部において、水、ガス及び固定されたスラ
ッジからなる三相混合物は三相分離機で分離される。
知られているこのようなタイプの反応器においては、酸
化反応器の中における懸濁液の運動は酸素、空気、又は
酸素含有率の高い空気を導入してつくり出している。酸
化室内の最上部において、水、ガス及び固定されたスラ
ッジからなる三相混合物は三相分離機で分離される。
【０００４】循環している廃水の一部は、固定された活
性スラッジから分離して流出水として反応器から取りだ
している。スラッジのすべて又は少なくともその大部分
は、通常下方へ向かう流れを有する隔室に再循環する。
該隔室は嫌気性又は酸素濃度の低い帯域であってもよい
し、必ずしもそうである必要もない。
性スラッジから分離して流出水として反応器から取りだ
している。スラッジのすべて又は少なくともその大部分
は、通常下方へ向かう流れを有する隔室に再循環する。
該隔室は嫌気性又は酸素濃度の低い帯域であってもよい
し、必ずしもそうである必要もない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、廃水
を好気性的条件下で精製する上に述べたタイプの方法に
おいて、改善された方法又はシステムを提供することに
ある。
を好気性的条件下で精製する上に述べたタイプの方法に
おいて、改善された方法又はシステムを提供することに
ある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、固定されてい
ない粒状の活性スラッジを含有する反応器の中で、廃水
を好気性条件下で生物学的に精製する方法に関する。本
発明の方法は、廃水と酸素含有第一ガスを反応器に導入
し、その際、第一ガスを、該第一ガスが「撹乱」とも呼
ばれる混合作用を反応器の中に発揮する位置に、導入す
る。本発明の方法は、精製された廃水を反応器から取り
出すことも包含している。
ない粒状の活性スラッジを含有する反応器の中で、廃水
を好気性条件下で生物学的に精製する方法に関する。本
発明の方法は、廃水と酸素含有第一ガスを反応器に導入
し、その際、第一ガスを、該第一ガスが「撹乱」とも呼
ばれる混合作用を反応器の中に発揮する位置に、導入す
る。本発明の方法は、精製された廃水を反応器から取り
出すことも包含している。
【０００７】本発明のもう１つの態様によれば、上に概
要を述べた本発明の方法を実施するのに有用な反応器が
提供される。本発明の反応器は、廃水を好気性条件下で
精製するためのものであり、反応器は少なくとも１つの
第１隔室、第１隔室を通る廃水の上向き流れをつくる手
段、第２隔室であってそこを通る廃水の下向き流れを有
する少なくとも１つの第２隔室を包含する。反応器は
又、反応器内の最上部において第１隔室から第２隔室へ
廃水を移送する手段、及び反応器の底部において第２隔
室から第１隔室へ廃水を移送する手段を含有する。反応
器は、更に、第２隔室に位置する分離機であって好まし
くは三相分離機であって、分離されたスラッジを重力作
用によって第２隔室に再循環する手段及びスラッジを含
まない水を取り出す手段を有する分離機を包含する。更
に、反応器は第１隔室において、廃水への通空気手段、
廃水の混合手段及び廃水の移送手段を包含する。
要を述べた本発明の方法を実施するのに有用な反応器が
提供される。本発明の反応器は、廃水を好気性条件下で
精製するためのものであり、反応器は少なくとも１つの
第１隔室、第１隔室を通る廃水の上向き流れをつくる手
段、第２隔室であってそこを通る廃水の下向き流れを有
する少なくとも１つの第２隔室を包含する。反応器は
又、反応器内の最上部において第１隔室から第２隔室へ
廃水を移送する手段、及び反応器の底部において第２隔
室から第１隔室へ廃水を移送する手段を含有する。反応
器は、更に、第２隔室に位置する分離機であって好まし
くは三相分離機であって、分離されたスラッジを重力作
用によって第２隔室に再循環する手段及びスラッジを含
まない水を取り出す手段を有する分離機を包含する。更
に、反応器は第１隔室において、廃水への通空気手段、
廃水の混合手段及び廃水の移送手段を包含する。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明は、固定されていない粒状
のスラッジを含有する反応器中で、水を好気性条件下で
生物学的に精製する方法に関するものであり、好気性条
件を維持するために必要な酸素は、酸素含有ガスの形
で、反応器中に必要な混合の少なくとも一部を起こさせ
るような反応器の位置に供給する。
のスラッジを含有する反応器中で、水を好気性条件下で
生物学的に精製する方法に関するものであり、好気性条
件を維持するために必要な酸素は、酸素含有ガスの形
で、反応器中に必要な混合の少なくとも一部を起こさせ
るような反応器の位置に供給する。
【０００９】本発明は、固定（即ち、支持）されていな
い（unsupported）粒状のスラッジを、好気性条件下で
の生物学的精製のために、気送型反応器（airlift reac
tor）において用いることが可能であるという、驚くべ
き発見に基づくものである。固定されていないスラッジ
を用いることの重要な利点の１つは、反応器に支持体を
連続的に供給する必要がないことにある。このことは、
コスト低減や取扱いの容易さ、更には過剰スラッジのそ
の後の処理の容易さの観点から重要な利点である。それ
らのことに加えて、固定されていない粒状のスラッジを
用いると、反応器の精製効率を改善でき、それによって
反応システムを小型化できることは、注目すべきことで
ある。支持体へのスラッジの付着や、この付着によって
スラッジの種類によっては問題をおこしていた困難は、
もはやない。更に、スラッジを懸濁させ、混合するに要
するエネルギーは、砂、硝子又は玄武岩に基づく従来方
式に要したエネルギー量に比べ一般に少ないということ
は注目すべきことである。最後に言えることは、本発明
において固定されていないスラッジを使用することによ
って、装置の侵蝕が少なくなるという著しい利点であ
る。
い（unsupported）粒状のスラッジを、好気性条件下で
の生物学的精製のために、気送型反応器（airlift reac
tor）において用いることが可能であるという、驚くべ
き発見に基づくものである。固定されていないスラッジ
を用いることの重要な利点の１つは、反応器に支持体を
連続的に供給する必要がないことにある。このことは、
コスト低減や取扱いの容易さ、更には過剰スラッジのそ
の後の処理の容易さの観点から重要な利点である。それ
らのことに加えて、固定されていない粒状のスラッジを
用いると、反応器の精製効率を改善でき、それによって
反応システムを小型化できることは、注目すべきことで
ある。支持体へのスラッジの付着や、この付着によって
スラッジの種類によっては問題をおこしていた困難は、
もはやない。更に、スラッジを懸濁させ、混合するに要
するエネルギーは、砂、硝子又は玄武岩に基づく従来方
式に要したエネルギー量に比べ一般に少ないということ
は注目すべきことである。最後に言えることは、本発明
において固定されていないスラッジを使用することによ
って、装置の侵蝕が少なくなるという著しい利点であ
る。
【００１０】本発明の技術は、水を好気性条件下での生
物学的精製に関する分野に属するものであり、更に好ま
しくは、産業用廃水及び／又は家庭用廃水のごとき廃水
の精製に関する分野に属するものである。廃水中に存在
する不純物、特に窒素系の不純物に依存して、従来方式
と同じく有機不純物を生物学的に酸化して二酸化炭素と
水に変化させることもでき、又は硝化（nitrificatio
n）、場合によっては反応器の酸素濃度の低い帯域にお
いて脱窒との組合せで処理することも可能である。廃水
の種類に依存して、固定されていない粒状のスラッジの
中の微生物の組成を変えることができる。
物学的精製に関する分野に属するものであり、更に好ま
しくは、産業用廃水及び／又は家庭用廃水のごとき廃水
の精製に関する分野に属するものである。廃水中に存在
する不純物、特に窒素系の不純物に依存して、従来方式
と同じく有機不純物を生物学的に酸化して二酸化炭素と
水に変化させることもでき、又は硝化（nitrificatio
n）、場合によっては反応器の酸素濃度の低い帯域にお
いて脱窒との組合せで処理することも可能である。廃水
の種類に依存して、固定されていない粒状のスラッジの
中の微生物の組成を変えることができる。
【００１１】本発明に重要なことは、固定（即ち、支
持）されていない（unsupported）粒状のスラッジを用
いることである。この分野においてよく知られているよ
うに、固定されていない粒状のスラッジは、外部から加
えられた支持体を全く含まないか或いは実質的に含ま
ず、且つ密度が約１，０００ｋｇ／ｍ3より大きい生物
学的に活性なスラッジ粒子よりなる。スラッジが反応器
内に固定（支持）されていない状態を確実に実現するに
はいろいろな方法がある。１つの簡便な方法は、固定さ
れた好気性のスラッジを含む装置を始動して、スラッジ
の一部だけを再循環し、且つ反応器中に支持体材料を全
く供給しないことで、スラッジを徐々に固定（支持）さ
れない状態にもっていく方法である。時間経過による微
生物の成長によって、固定されたものの量は徐々に減少
していく。もう１つの方法は、現存するシステムから或
る量の粒状の嫌気性スラッジを持ってくることである。
このスラッジは通常好気性微生物の増加によって徐々に
好気性になっていく。
持）されていない（unsupported）粒状のスラッジを用
いることである。この分野においてよく知られているよ
うに、固定されていない粒状のスラッジは、外部から加
えられた支持体を全く含まないか或いは実質的に含ま
ず、且つ密度が約１，０００ｋｇ／ｍ3より大きい生物
学的に活性なスラッジ粒子よりなる。スラッジが反応器
内に固定（支持）されていない状態を確実に実現するに
はいろいろな方法がある。１つの簡便な方法は、固定さ
れた好気性のスラッジを含む装置を始動して、スラッジ
の一部だけを再循環し、且つ反応器中に支持体材料を全
く供給しないことで、スラッジを徐々に固定（支持）さ
れない状態にもっていく方法である。時間経過による微
生物の成長によって、固定されたものの量は徐々に減少
していく。もう１つの方法は、現存するシステムから或
る量の粒状の嫌気性スラッジを持ってくることである。
このスラッジは通常好気性微生物の増加によって徐々に
好気性になっていく。
【００１２】勿論、本発明の方法を用いる１台或いはそ
れ以上の装置を稼動してしまえば、そのような装置か
ら、固定されていない好気性のスラッジを持ってきて、
新しい装置を始動するのに用いることも可能である。
れ以上の装置を稼動してしまえば、そのような装置か
ら、固定されていない好気性のスラッジを持ってきて、
新しい装置を始動するのに用いることも可能である。
【００１３】本発明の系を定常状態条件下で適切に稼動
させれば、スラッジを適切な状態に保つためには何ら特
別の操作は必要でない。この観点から、システム中の水
の平均滞留時間は、０．３〜２０時間、好ましくは０．
５〜１０時間、最も好ましくは０．５〜５時間の範囲に
するのがよい。
させれば、スラッジを適切な状態に保つためには何ら特
別の操作は必要でない。この観点から、システム中の水
の平均滞留時間は、０．３〜２０時間、好ましくは０．
５〜１０時間、最も好ましくは０．５〜５時間の範囲に
するのがよい。
【００１４】“固定されていない”〔あるいは“支持さ
れていない”（unsupported）〕なる用語は、粒状のス
ラッジの中のわずかの固形不純物の存在を排除するもの
ではないことは留意されねばならない。廃水によって
は、廃水が砂又は他の小さな固形微粒子に汚染されてい
ることがあり、それらはスラッジに捕捉されることがあ
る。しかし、本発明の方法に用いる「固定されていない
粒状スラッジ」は、大多数の粒子中に別の固形状の支持
体粒子は全く存在しないか、或いは実質的に存在しない
ことが特徴である。本発明の方法を実施する間、支持体
を外から加えることはない。
れていない”（unsupported）〕なる用語は、粒状のス
ラッジの中のわずかの固形不純物の存在を排除するもの
ではないことは留意されねばならない。廃水によって
は、廃水が砂又は他の小さな固形微粒子に汚染されてい
ることがあり、それらはスラッジに捕捉されることがあ
る。しかし、本発明の方法に用いる「固定されていない
粒状スラッジ」は、大多数の粒子中に別の固形状の支持
体粒子は全く存在しないか、或いは実質的に存在しない
ことが特徴である。本発明の方法を実施する間、支持体
を外から加えることはない。
【００１５】適切に運転する為には、反応器の中には約
５〜約１００ｋｇ／ｍ3、好ましくは約１５〜約６０ｋ
ｇ／ｍ3の量のスラッジを存在させることが望ましい。
スラッジは液相に懸濁しており、主に、酸素含有ガスを
反応器の適当な位置、通常は好気性帯域の底部に導入す
ることによってスラッジを懸濁状態に維持している。こ
の酸素含有ガスは好ましくは空気、酸素、又は酸素含有
率の高い空気であり、最も好ましいのは空気である。
５〜約１００ｋｇ／ｍ3、好ましくは約１５〜約６０ｋ
ｇ／ｍ3の量のスラッジを存在させることが望ましい。
スラッジは液相に懸濁しており、主に、酸素含有ガスを
反応器の適当な位置、通常は好気性帯域の底部に導入す
ることによってスラッジを懸濁状態に維持している。こ
の酸素含有ガスは好ましくは空気、酸素、又は酸素含有
率の高い空気であり、最も好ましいのは空気である。
【００１６】反応器は通常少なくとも１つの第１帯域
（第１隔室）と少なくとも１つの第２帯域（第２隔室）
に分けられている。各帯域は反応器の最上部及び底部に
おいて、互いに連通していて、第１帯域と呼ばれる少な
くとも１つの帯域においては、廃水は酸素含有ガスの作
用によって上方へ向う流れ速度を有し、第１帯域の最上
部において、懸濁液を少なくとも１つの第２帯域へ移送
する。該少なくとも１つの第２帯域では廃水は下方へ向
う流れ速度を有する。第２帯域は溶解酸素濃度が極めて
低い状態で運転することができる。しかしこのことは必
ずしも必要なことではない。
（第１隔室）と少なくとも１つの第２帯域（第２隔室）
に分けられている。各帯域は反応器の最上部及び底部に
おいて、互いに連通していて、第１帯域と呼ばれる少な
くとも１つの帯域においては、廃水は酸素含有ガスの作
用によって上方へ向う流れ速度を有し、第１帯域の最上
部において、懸濁液を少なくとも１つの第２帯域へ移送
する。該少なくとも１つの第２帯域では廃水は下方へ向
う流れ速度を有する。第２帯域は溶解酸素濃度が極めて
低い状態で運転することができる。しかしこのことは必
ずしも必要なことではない。
【００１７】従来技術においては、廃水を、１つの帯域
（隔室）からもう１つの帯域（隔室）に、これらの２つ
の帯域（隔室）の間の隔壁の最上部を越えて流れるよう
に、循環させるのが通常である。そのような場合、いっ
たん隔壁の最上部の上の高さにまで水位が上昇すると、
その後、循環の速度は、水位の増大分に対してほぼ指数
関数的に増加する。
（隔室）からもう１つの帯域（隔室）に、これらの２つ
の帯域（隔室）の間の隔壁の最上部を越えて流れるよう
に、循環させるのが通常である。そのような場合、いっ
たん隔壁の最上部の上の高さにまで水位が上昇すると、
その後、循環の速度は、水位の増大分に対してほぼ指数
関数的に増加する。
【００１８】本発明の反応器は、廃水を好気性帯域とし
て知られる第１帯域から第２帯域へ循環する手段を有し
ている。この循環手段は、第２帯域での水位が一定であ
る場合には、循環速度が好気性帯域における水位に略比
例するように構成されていることが好ましい。
て知られる第１帯域から第２帯域へ循環する手段を有し
ている。この循環手段は、第２帯域での水位が一定であ
る場合には、循環速度が好気性帯域における水位に略比
例するように構成されていることが好ましい。
【００１９】この比例する循環速度条件を満たすように
反応器を設計する簡便な方法は、互いに隣接する両帯域
における通常の水位の上の高さのところまで伸びる隔壁
を設け、そしてその隔壁に、両帯域における水位の下の
高さのところに、適当な循環を可能とする断面積を有す
る開口部を設けることである。
反応器を設計する簡便な方法は、互いに隣接する両帯域
における通常の水位の上の高さのところまで伸びる隔壁
を設け、そしてその隔壁に、両帯域における水位の下の
高さのところに、適当な循環を可能とする断面積を有す
る開口部を設けることである。
【００２０】開口部の位置を第１隔室の水位の下で且つ
第２隔室の水位の上とすることもできる。反応器は、例
えばヨーロッパ特許出願公開第９０，４５０Ａ号、ヨー
ロッパ特許出願公開第３１１，２１５Ａ号、ヨーロッパ
特許出願公開第３１１，２１６Ａ号及び／又はヨーロッ
パ特許出願公開第３１５，２３３Ａ号に開示されてい
る、沈降器とも呼ばれる分離機を備えていることが好ま
しい。ヨーロッパ特許出願公開第３１５，２３３Ａ号
は、本発明に用いるのに好ましい分離機を記載している
ので、その全開示を含めてこのヨーロッパ特許出願公開
公報参考文献として本明細書に引用しておく。
第２隔室の水位の上とすることもできる。反応器は、例
えばヨーロッパ特許出願公開第９０，４５０Ａ号、ヨー
ロッパ特許出願公開第３１１，２１５Ａ号、ヨーロッパ
特許出願公開第３１１，２１６Ａ号及び／又はヨーロッ
パ特許出願公開第３１５，２３３Ａ号に開示されてい
る、沈降器とも呼ばれる分離機を備えていることが好ま
しい。ヨーロッパ特許出願公開第３１５，２３３Ａ号
は、本発明に用いるのに好ましい分離機を記載している
ので、その全開示を含めてこのヨーロッパ特許出願公開
公報参考文献として本明細書に引用しておく。
【００２１】分離機はガス、スラッジそして水を互いに
分離するようになっている。分離された水の一部は再循
環され、他の一部は生成水として取り出される。分離さ
れた固定（支持）されていない粒状スラッジの大部分
は、廃水が下方へ向う流れ速度を有する第２帯域に再循
環させるのが好ましい。粒状スラッジは過剰の剪断力を
加えると容易に乱されるので、該スラッジは、例えばヨ
ーロッパ特許出願公開第２４，７５８Ａ号に開示のある
システムを用いて、重力の作用で再循環させるのが好ま
しい。
分離するようになっている。分離された水の一部は再循
環され、他の一部は生成水として取り出される。分離さ
れた固定（支持）されていない粒状スラッジの大部分
は、廃水が下方へ向う流れ速度を有する第２帯域に再循
環させるのが好ましい。粒状スラッジは過剰の剪断力を
加えると容易に乱されるので、該スラッジは、例えばヨ
ーロッパ特許出願公開第２４，７５８Ａ号に開示のある
システムを用いて、重力の作用で再循環させるのが好ま
しい。
【００２２】好ましい態様においては、分離機は反応器
の第２帯域に設置するのがよい。そこでは廃水は下方へ
向う流れ速度を有している。下方へ向う水の流れの中で
空気を捕捉する問題をさける為に、この領域における廃
水の下方へ向う流れ速度は約０．２５ｍ／ｓを越えない
こと、好ましくは約０．２０ｍ／ｓを越えないことが望
ましい。
の第２帯域に設置するのがよい。そこでは廃水は下方へ
向う流れ速度を有している。下方へ向う水の流れの中で
空気を捕捉する問題をさける為に、この領域における廃
水の下方へ向う流れ速度は約０．２５ｍ／ｓを越えない
こと、好ましくは約０．２０ｍ／ｓを越えないことが望
ましい。
【００２３】分離機の実際の構造は、特に分離機の仕切
板の数（図２における１２を参照）は、少なくともある
程度は、反応器のガス負荷に依存する。図２に示すタイ
プの分離機を用いる場合においては、使用される仕切り
板の数は好ましくは少なくとも１つであるが、ガス負荷
が３Ｎｍ3／ｍ2・ｈを越える場合の仕切板の数は数式１
で表わされる。
板の数（図２における１２を参照）は、少なくともある
程度は、反応器のガス負荷に依存する。図２に示すタイ
プの分離機を用いる場合においては、使用される仕切り
板の数は好ましくは少なくとも１つであるが、ガス負荷
が３Ｎｍ3／ｍ2・ｈを越える場合の仕切板の数は数式１
で表わされる。
【数１】 （式中、Ｐは仕切板の数であり、Ｖは分離機のガス負荷
であってＮｍ3／ｍ2・ｈで表わされる。）
であってＮｍ3／ｍ2・ｈで表わされる。）
【００２４】１つの態様によれば、ガスを、例えば酸素
含有ガス又は窒素を、廃水が下方に向う流れ速度を有す
る第２帯域に供給することが有益である。ガスを供給す
ることによって、該ガスが酸素含有ガスの場合、システ
ムの精製効率が改善されるのみならずスラッジの分離効
率も改善される。
含有ガス又は窒素を、廃水が下方に向う流れ速度を有す
る第２帯域に供給することが有益である。ガスを供給す
ることによって、該ガスが酸素含有ガスの場合、システ
ムの精製効率が改善されるのみならずスラッジの分離効
率も改善される。
【００２５】好ましい１つの態様によれば、好気性帯域
から第２帯域に循環する廃水の１部を第２帯域に設けた
分離機に導入する。分離機に入る前は廃水が上方に向う
流れを有するようにすることが好ましい。このことによ
って、意外にも又驚くべきことに、分離効率を大いに高
めるという好ましい効果がもたらせられたのである。
から第２帯域に循環する廃水の１部を第２帯域に設けた
分離機に導入する。分離機に入る前は廃水が上方に向う
流れを有するようにすることが好ましい。このことによ
って、意外にも又驚くべきことに、分離効率を大いに高
めるという好ましい効果がもたらせられたのである。
【００２６】廃水のこの上方に向う流れを、下方に向う
流れが大勢である第２帯域の中で得る為には、第１帯域
を第２帯域からへだてる隔壁から少し離れたところに、
もう１つの付加的隔壁を設ける。この付加的隔壁は、第
１帯域を第２帯域からへだてる隔壁に実質的に平行に分
離機の入口よりも下側のレベルにまで伸びており、上記
付加的隔壁は下方に向かう流れを有する別の隔室を形成
する。
流れが大勢である第２帯域の中で得る為には、第１帯域
を第２帯域からへだてる隔壁から少し離れたところに、
もう１つの付加的隔壁を設ける。この付加的隔壁は、第
１帯域を第２帯域からへだてる隔壁に実質的に平行に分
離機の入口よりも下側のレベルにまで伸びており、上記
付加的隔壁は下方に向かう流れを有する別の隔室を形成
する。
【００２７】また、代りの態様においては、たとえば、
上記の下方に向かう流れを有する別の隔室の全幅を横切
って分離機を延長させることによって、下方に向かう流
れを得るための別の隔室が形成されるように、分離機を
構成することができる。従来のシステムにおいては、水
は分離機のまわりを通過することができ、それで水は分
離機の入口に達したとき、上方に向かう流れを持つこと
になるように、分離機が構築されていることに注意すべ
きである。
上記の下方に向かう流れを有する別の隔室の全幅を横切
って分離機を延長させることによって、下方に向かう流
れを得るための別の隔室が形成されるように、分離機を
構成することができる。従来のシステムにおいては、水
は分離機のまわりを通過することができ、それで水は分
離機の入口に達したとき、上方に向かう流れを持つこと
になるように、分離機が構築されていることに注意すべ
きである。
【００２８】本発明によれば、粒状の固定（支持）され
ていないスラッジの混合と懸濁の少なくとも一部は、酸
素含有ガスの導入によりつくられている。もっとも、廃
水のすべてを又は一部を反応器の底部から導入すること
もでき、それによる上方へ向かう流れが、スラッジの懸
濁及び系の混合に役立つようにすることができる。又、
本発明における気送式反応系（airlift system）には、
機械的な混合を付加することもできる。
ていないスラッジの混合と懸濁の少なくとも一部は、酸
素含有ガスの導入によりつくられている。もっとも、廃
水のすべてを又は一部を反応器の底部から導入すること
もでき、それによる上方へ向かう流れが、スラッジの懸
濁及び系の混合に役立つようにすることができる。又、
本発明における気送式反応系（airlift system）には、
機械的な混合を付加することもできる。
【００２９】本発明によれば廃水の滞留時間は一般に約
０．２〜約２０時間であり、そこにおける温度は約５o
Ｃ〜約６５oＣ、好ましくは約２０oＣ〜約４５oＣであ
る。反応器の負荷は約０．２〜約２０ｋｇＣＯＤ／ｍ3
・ｄであることができ、場合によってはケルダール法に
よって測定される窒素量／ｍ3・ｄ（kjehldal−Ｎ／ｍ3
・ｄ）を約２０ｋｇまでの値にすることも勘案して決め
られる。
０．２〜約２０時間であり、そこにおける温度は約５o
Ｃ〜約６５oＣ、好ましくは約２０oＣ〜約４５oＣであ
る。反応器の負荷は約０．２〜約２０ｋｇＣＯＤ／ｍ3
・ｄであることができ、場合によってはケルダール法に
よって測定される窒素量／ｍ3・ｄ（kjehldal−Ｎ／ｍ3
・ｄ）を約２０ｋｇまでの値にすることも勘案して決め
られる。
【００３０】窒素化合物のみならず、有機化合物を完全
に除去する為には、ＣＯＤ／Ｎの比は好ましくは少なく
とも３でなければならない。精製さるべき廃水は、この
最低の値を常に満足しているとは限らないので、外から
ＣＯＤ源を加える必要がある。その必要性は、不純物を
どの程度除かれなければならないかに主として依存す
る。系中のスラッジの十分な生長を図る為、時には栄養
物を加えることが有用である。外部からのＣＯＤ源及び
／又は栄養物は、いろいろな形態、例えば、固体、液体
又はガスの形態で加えられる。ＣＯＤ源の供給の位置と
しては、例えば、沈降器の下側など、いろいろな場所が
ある。
に除去する為には、ＣＯＤ／Ｎの比は好ましくは少なく
とも３でなければならない。精製さるべき廃水は、この
最低の値を常に満足しているとは限らないので、外から
ＣＯＤ源を加える必要がある。その必要性は、不純物を
どの程度除かれなければならないかに主として依存す
る。系中のスラッジの十分な生長を図る為、時には栄養
物を加えることが有用である。外部からのＣＯＤ源及び
／又は栄養物は、いろいろな形態、例えば、固体、液体
又はガスの形態で加えられる。ＣＯＤ源の供給の位置と
しては、例えば、沈降器の下側など、いろいろな場所が
ある。
【００３１】本発明はまた、本発明の方法を実施するに
適した反応器に関するものである。反応器は、廃水の上
方に向かう流れをつくる手段を持ち、好気性である少な
くとも１つの第１隔室、廃水の下方に向かう流れをつく
る手段を持った少なくとも１つの第２隔室、これらの隔
室は廃水を好気性隔室（第１隔室）からその最上部にお
いて第２隔室へ循環する手段を有し、また廃水を第２隔
室から底部において好気性隔室（第１隔室）へ再循環す
る手段を有し、更に、好気性隔室（第１隔室）において
廃水への空気を通し、廃水を混合し、及び廃水を移送す
るための手段を有している。反応器はまた分離機を包含
しており、これは下方へ向かう流れをつくる手段を有す
る隔室に設けられているのが望ましい。この分離機は分
離したスラッジを重力作用によって、下方に向かう流れ
を有する隔室に再循環する手段及びスラッジを含まない
水を取り出す手段を有している。反応器は、第１隔室を
第２隔室とへだてる隔壁（ａ）と分離機の隔壁（ｂ）と
の間に間隙を有するのが好ましい。
適した反応器に関するものである。反応器は、廃水の上
方に向かう流れをつくる手段を持ち、好気性である少な
くとも１つの第１隔室、廃水の下方に向かう流れをつく
る手段を持った少なくとも１つの第２隔室、これらの隔
室は廃水を好気性隔室（第１隔室）からその最上部にお
いて第２隔室へ循環する手段を有し、また廃水を第２隔
室から底部において好気性隔室（第１隔室）へ再循環す
る手段を有し、更に、好気性隔室（第１隔室）において
廃水への空気を通し、廃水を混合し、及び廃水を移送す
るための手段を有している。反応器はまた分離機を包含
しており、これは下方へ向かう流れをつくる手段を有す
る隔室に設けられているのが望ましい。この分離機は分
離したスラッジを重力作用によって、下方に向かう流れ
を有する隔室に再循環する手段及びスラッジを含まない
水を取り出す手段を有している。反応器は、第１隔室を
第２隔室とへだてる隔壁（ａ）と分離機の隔壁（ｂ）と
の間に間隙を有するのが好ましい。
【００３２】本発明の好ましい態様によれば、分離機は
三相分離機であり、又、廃水を好気性隔室から第２隔室
に循環する手段は、好気隔室と第２隔室の間の隔壁に設
けられた開口部よりなる。
三相分離機であり、又、廃水を好気性隔室から第２隔室
に循環する手段は、好気隔室と第２隔室の間の隔壁に設
けられた開口部よりなる。
【００３３】廃水が三相分離機にはいってきた時上方に
向かう流れを有するこの態様をとったとき、廃水を好気
隔室から第２隔室に循環する手段と分離機との間に付加
的隔壁を設ける。
向かう流れを有するこの態様をとったとき、廃水を好気
隔室から第２隔室に循環する手段と分離機との間に付加
的隔壁を設ける。
【００３４】本発明で用いられる反応器は、分離機を、
第２隔室即ち水が下向きの流れ速度をもっている隔室に
有するのが好ましい。その主要な利点は、分離機の機能
が反応器に導入される大量の空気によって、乱されな
い、或いはほとんど乱されないことにある。更に、上記
した下方に向かう速度を制約することにより、分離機の
作用は改善される。それは第２隔室における液の流れ
が、ガスによって妨害されることがないからであり、こ
のことは省エネルギーにもなる。
第２隔室即ち水が下向きの流れ速度をもっている隔室に
有するのが好ましい。その主要な利点は、分離機の機能
が反応器に導入される大量の空気によって、乱されな
い、或いはほとんど乱されないことにある。更に、上記
した下方に向かう速度を制約することにより、分離機の
作用は改善される。それは第２隔室における液の流れ
が、ガスによって妨害されることがないからであり、こ
のことは省エネルギーにもなる。
【００３５】本発明で使用される反応器は、反応器の直
径に対する反応器の高さの比が少なくとも約０．５であ
ることが好ましく、更に好ましくはその比が約１〜約２
５であり、最も好ましくはその比が約２〜約５である。
径に対する反応器の高さの比が少なくとも約０．５であ
ることが好ましく、更に好ましくはその比が約１〜約２
５であり、最も好ましくはその比が約２〜約５である。
【００３６】図１に、反応器１を示す。この反応器は２
つの隔室（又は帯域）、即ち、隔室２（第１隔室又は第
１帯域）及び隔室３（第２隔室又は第２帯域）を有して
いる。隔室２の底部において４を通して空気を導入す
る。ガス、スラッジ及び廃水の混合物は、底部に導入さ
れた空気の気送作用によって隔室２において上方に向か
う流れを有する。ガス、スラッジ及び廃水の混合物は、
２つの隔室２及び隔室３をへだてる隔壁５の上縁部を越
えて流れる。また、代りのやり方として、混合物は隔壁
５に設けられた、両隔室における水面よりも低い位置に
設けられた適当な開口部を通して流れるようにすること
もできる。また、その開口部は第１隔室の水面よりも下
部で、第２隔室の水面よりも上部に設けることもでき
る。
つの隔室（又は帯域）、即ち、隔室２（第１隔室又は第
１帯域）及び隔室３（第２隔室又は第２帯域）を有して
いる。隔室２の底部において４を通して空気を導入す
る。ガス、スラッジ及び廃水の混合物は、底部に導入さ
れた空気の気送作用によって隔室２において上方に向か
う流れを有する。ガス、スラッジ及び廃水の混合物は、
２つの隔室２及び隔室３をへだてる隔壁５の上縁部を越
えて流れる。また、代りのやり方として、混合物は隔壁
５に設けられた、両隔室における水面よりも低い位置に
設けられた適当な開口部を通して流れるようにすること
もできる。また、その開口部は第１隔室の水面よりも下
部で、第２隔室の水面よりも上部に設けることもでき
る。
【００３７】隔室３には三相分離機６が設けられてい
る。この分離機はガス、スラッジ及び水を分離する。懸
濁スラッジを実質的に含まない一部の水を、反応器１か
ら取り出す。
る。この分離機はガス、スラッジ及び水を分離する。懸
濁スラッジを実質的に含まない一部の水を、反応器１か
ら取り出す。
【００３８】スラッジは分離機６で分離され、反応器の
隔室３に戻される。スラッジと廃水は、隔室３において
は下方に向かう流れを有している。隔室３において、廃
水を管８を通して導入する。生成した混合物は隔壁５の
真下を通り隔室２に向かって流れる。また、代りのやり
方として、廃水を隔室２に導入することもできるという
ことは注意すべきである。
隔室３に戻される。スラッジと廃水は、隔室３において
は下方に向かう流れを有している。隔室３において、廃
水を管８を通して導入する。生成した混合物は隔壁５の
真下を通り隔室２に向かって流れる。また、代りのやり
方として、廃水を隔室２に導入することもできるという
ことは注意すべきである。
【００３９】図２に、本発明を実施するのに適した三相
分離機６を示す。分離機６は下方に向かう流れを有する
隔室の中に設置されている。
分離機６を示す。分離機６は下方に向かう流れを有する
隔室の中に設置されている。
【００４０】分離機６は隔壁１０及び１１でかこまれた
部屋１５を有している。この部屋の隔壁１０は、この部
屋を横切って伸びており、隔室２から隔室３へ流れるガ
ス／スラッジ／廃水を、隔壁５と隔壁１０との間を下方
へ向かって流れるように強制している。ガス／スラッジ
／水の混合物は隔壁１０と案内板１３にそって流れ、分
離隔板（仕切板）１２の上部（図２の右側）のところで
分離機６に入っていく。混合物はその分離隔板の間を下
方に向かって流れ、その間にガスはガス／スラッジ／水
の混合物から分離される。分離隔板１２の下部のところ
で（図２の左側）、すでに、スラッジと水／残留ガスと
の最初の分離が起きている。スラッジの少なくとも一部
は重力作用によって案内板１２の内側にそって、下方に
移動し、隔室３に戻される。スラッジを含んだ混合物の
残部は上方に向かって移行し、部屋１５に入る。
部屋１５を有している。この部屋の隔壁１０は、この部
屋を横切って伸びており、隔室２から隔室３へ流れるガ
ス／スラッジ／廃水を、隔壁５と隔壁１０との間を下方
へ向かって流れるように強制している。ガス／スラッジ
／水の混合物は隔壁１０と案内板１３にそって流れ、分
離隔板（仕切板）１２の上部（図２の右側）のところで
分離機６に入っていく。混合物はその分離隔板の間を下
方に向かって流れ、その間にガスはガス／スラッジ／水
の混合物から分離される。分離隔板１２の下部のところ
で（図２の左側）、すでに、スラッジと水／残留ガスと
の最初の分離が起きている。スラッジの少なくとも一部
は重力作用によって案内板１２の内側にそって、下方に
移動し、隔室３に戻される。スラッジを含んだ混合物の
残部は上方に向かって移行し、部屋１５に入る。
【００４１】流出液は、隔壁１１の最上部を越えて流
れ、最終流出液捕集器の樋（trough）１４へ流れて、反
応器から取り出される。ｎｓガスは天井部のガス室に集
められ反応器から取り除かれる（図１参照）。
れ、最終流出液捕集器の樋（trough）１４へ流れて、反
応器から取り出される。ｎｓガスは天井部のガス室に集
められ反応器から取り除かれる（図１参照）。
【００４２】本発明の有利な特徴を明らかにするため、
実施例を参照して本発明を更に詳しく説明するが、本発
明は実施例に限定されるものではない。
実施例を参照して本発明を更に詳しく説明するが、本発
明は実施例に限定されるものではない。
【００４３】
【実施例】ＣＯＤが７２５ｍｇ／ｌで、流量が１００ｍ
3／ｈの廃水を、図２に示す沈降器を有する、図１に示
す系に導入した。反応器の高さは９．０ｍで、容量は２
００ｍ3であった。滞留時間は２時間で、反応器の負荷
は８．７ｋｇＣＯＤ／ｍ3・ｄであった。反応器中の固
定されていない粒状懸濁スラッジの濃度は約４００ｍ／
ｌ又は約３５ｇ／ｌであった。
3／ｈの廃水を、図２に示す沈降器を有する、図１に示
す系に導入した。反応器の高さは９．０ｍで、容量は２
００ｍ3であった。滞留時間は２時間で、反応器の負荷
は８．７ｋｇＣＯＤ／ｍ3・ｄであった。反応器中の固
定されていない粒状懸濁スラッジの濃度は約４００ｍ／
ｌ又は約３５ｇ／ｌであった。
【００４４】反応器に導入される上記ＣＯＤに相当する
有機物を酸化する為に、２５００ｍ3／ｈの空気が必要
である。この空気量は、上方に向う流れ速度９０ｍ／ｈ
を有する隔室２における６分の滞留時間に相当する。隔
室３内、特に隔室５と隔壁１０とによって形成される水
路においては、下方へ向う流れ速度は約０．１８ｍ／ｓ
であった。分離機６における水の上方へ向う流れ速度は
約１４ｍ／ｈであった。
有機物を酸化する為に、２５００ｍ3／ｈの空気が必要
である。この空気量は、上方に向う流れ速度９０ｍ／ｈ
を有する隔室２における６分の滞留時間に相当する。隔
室３内、特に隔室５と隔壁１０とによって形成される水
路においては、下方へ向う流れ速度は約０．１８ｍ／ｓ
であった。分離機６における水の上方へ向う流れ速度は
約１４ｍ／ｈであった。
【００４５】分離機から、ＣＯＤが５０ｍｇ／ｌである
精製された水を回収した。天井部のガス室から回収され
たガスの酸素含有量は１９容量％であった。
精製された水を回収した。天井部のガス室から回収され
たガスの酸素含有量は１９容量％であった。
【００４６】本発明の発明思想から逸脱することなく、
上述した実施態様に種々の改変がなされ得ることは、当
業者にはよく理解されるであろう。従って、本発明は、
ここに開示した特定の態様に限定されるものではなく、
添付した請求の範囲に定義した本発明の思想と範囲の中
での種々の改変をも包含するものである。
上述した実施態様に種々の改変がなされ得ることは、当
業者にはよく理解されるであろう。従って、本発明は、
ここに開示した特定の態様に限定されるものではなく、
添付した請求の範囲に定義した本発明の思想と範囲の中
での種々の改変をも包含するものである。
【００４７】
本発明の上記した説明及び好ましい態様は、添付の図面
を参照することにより、更によく理解できるであろう。
本発明をより具体的に説明する目的で、好ましい態様を
図面に示した。しかし、本発明はここに示された具体的
態様に限定されるものではない。
を参照することにより、更によく理解できるであろう。
本発明をより具体的に説明する目的で、好ましい態様を
図面に示した。しかし、本発明はここに示された具体的
態様に限定されるものではない。
【図１】図１は分離機を含む本発明の好ましい反応器の
概略図である。
概略図である。
【図２】図２は分離機の拡大図と図１の反応器の分離機
近辺の諸特徴を示す概略図である。
近辺の諸特徴を示す概略図である。
Claims (26)
- 【請求項１】 好気性条件下での廃水の生物学的精製方
法であって、 廃水と酸素含有第一ガスとを固定されていない粒状の活
性スラッジを含有する反応器に導入し、その際、該第一
ガスが反応器の中において混合作用を発揮する位置に該
第一ガスを導入する工程、及び精製された廃水を反応器
から取り出す工程、を包含する廃水の精製方法。 - 【請求項２】 スラッジが反応器の中に約５〜約１００
ｋｇ／ｍ3存在していることを特徴とする請求項１に記
載の方法。 - 【請求項３】 スラッジが反応器の中に約１５〜約６０
ｋｇ／ｍ3存在していることを特徴とする請求項１に記
載の方法。 - 【請求項４】 第一ガスが酸素、空気、及び酸素含有率
の高い空気からなる群から選ばれることを特徴とする請
求項１に記載の方法。 - 【請求項５】 該反応器は少なくとも１つの第１帯域と
少なくとも１つの第２帯域を有しており、該少なくとも
１つの第１帯域及び該少なくとも１つの第２帯域は、反
応器内の最上部及び底部において、互いに流体連通式に
構成されており、廃水は、該少なくとも１つの第１帯域
の各帯域においては上方へ向う流れ速度を有し、該少な
くとも１つの第２帯域の各帯域においては下方へ向う流
れ速度を有していることを特徴とする請求項１に記載の
方法。 - 【請求項６】 該少なくとも１つの第２帯域は低酸素濃
度条件の下で運転することを特徴とする請求項５に記載
の方法。 - 【請求項７】 上方へ向う流れ速度の少なくとも１部
を、第一ガスの導入によってもたらすことを特徴とする
請求項５に記載の方法。 - 【請求項８】 更に、該反応器と流体連通している分離
機を有し、該分離機は精製された水を粒状のスラッジか
ら連続的に分離し、分離された粒状のスラッジの少なく
とも１部を再循環することを特徴とする請求項５に記載
の方法。 - 【請求項９】 分離された固定されていない粒状のスラ
ッジを第２帯域に再循環することを特徴とする請求項８
に記載の方法。 - 【請求項１０】 分離された固定されていない粒状のス
ラッジを重力作用によって再循環することを特徴とする
請求項９に記載の方法。 - 【請求項１１】 該分離機が該反応器の内部に設置さ
れ、三相分離機であることを特徴とする請求項８に記載
の方法。 - 【請求項１２】 該分離機が該反応器の第２帯域に設置
されていることを特徴とする請求項８に記載の方法。 - 【請求項１３】 固定されていない粒状のスラッジを含
有する廃水は、分離機にはいるとき上方に向う流れ速度
を有していることを特徴とする請求項８に記載の方法。 - 【請求項１４】 第２帯域における廃水の下方へ向う流
れ速度が約０．２５ｍ／ｓを越えないことを特徴とする
請求項５に記載の方法。 - 【請求項１５】 第２帯域における廃水の下方に向う流
れ速度が約０．２０ｍ／ｓを越えないことを特徴とする
請求項５に記載の方法。 - 【請求項１６】 第二ガスを、該少なくとも１つの第２
帯域に供給することを特徴とする請求項５に記載の方
法。 - 【請求項１７】 第二ガスが、酸素含有ガスであること
を特徴とする請求項１６に記載の方法。 - 【請求項１８】 廃水は第１帯域において第一の高さ
を、第２帯域において第二の高さをそれぞれ有し、廃水
が該第一の高さと該第二の高さの差に略比例する速度で
循環するように、反応器が構成されていることを特徴と
する請求項５に記載の方法。 - 【請求項１９】 請求項１の方法を実施するのに適した
好気性条件下での廃水精製用反応器であって、少なくと
も１つの第１隔室、第１隔室を通る廃水の上向き流れを
つくる手段、第２隔室であってそこを通る廃水が下向き
流れを有する少なくとも１つの第２隔室、反応器内の最
上部において第１隔室から第２隔室へ廃水を移送する手
段及び反応器内の底部において第２隔室から第１隔室へ
廃水を移送する手段、第２隔室に位置する分離機であっ
て分離されたスラッジを重力作用によって第２隔室へ再
循環する手段を有する分離機、及びスラッジを含まない
水を取り出す手段を包含し、且つ廃水への通空気手段、
廃水の混合手段及び廃水の移送手段を第１隔室に設けて
構成されている反応器。 - 【請求項２０】 分離機が三相分離機であることを特徴
とする請求項１９に記載の反応器。 - 【請求項２１】 廃水を第１隔室から第２隔室に移送す
る手段が、該第１隔室を該第２隔室とへだてる隔壁に設
けられた開口部であることを特徴とする請求項１９に記
載の反応器。 - 【請求項２２】 第１隔室を第２隔室とへだてる隔壁と
分離機の壁との間に間隙があることを特徴とする請求項
１９に記載の反応器。 - 【請求項２３】 第１隔室を第２隔室とへだてる隔壁の
最下部の下の位置に、該第２隔室に第二ガスを導入する
手段を更に包含することを特徴とする請求項１９に記載
の反応器。 - 【請求項２４】 反応器の直径に対する該反応器の高さ
の比が少なくとも約０．５であることを特徴とする請求
項１９に記載の反応器。 - 【請求項２５】 その比が約１〜約２５であることを特
徴とする請求項２４に記載の反応器。 - 【請求項２６】 その比が約２〜約５であることを特徴
とする請求項２４に記載の反応器。
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