JPH11165189A

JPH11165189A - 水処理装置及び水処理方法

Info

Publication number: JPH11165189A
Application number: JP33037597A
Authority: JP
Inventors: Akihiko Sumi; 晃彦隅; Masahiro Kaji; 正廣加治; Eisuke Sato; 栄祐佐藤
Original assignee: Shinko Pantec Co Ltd
Current assignee: Shinko Pantec Co Ltd
Priority date: 1997-12-01
Filing date: 1997-12-01
Publication date: 1999-06-22

Abstract

(57)【要約】【課題】排水中の有機物等を嫌気性メタン発酵菌等の
菌体グラニュールによって生物学的に処理する水処理装
置及び方法の改良に関し、高い処理能力を維持したまま
反応槽を含む装置全体をコンパクトに形成でき、しかも
反応槽から流出した処理水と菌体グラニュールとを効率
よく分離できる水処理装置及び水処理方法を提供するこ
とを課題とする。【解決手段】導入された原水と反応して処理水とする
菌体グラニュールが充填された反応槽１と、該反応槽１
の排出部６から処理水とともに排出された菌体グラニュ
ールに内包される気泡を離脱させるための脱泡槽13と、
該脱泡槽13内で脱泡された菌体グラニュールと処理水が
共に導入され分離される分離槽７とを具備することを特
徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、排水中の有機物等
を嫌気性メタン発酵菌等の菌体グラニュールによって生
物学的に処理する水処理装置及び方法の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、沈降速度の大きい粒子化したメタ
ン発酵菌の嫌気性微生物を高濃度に保持し、廃水を高効
率にメタン発酵処理するという特徴を持つ菌体グラニュ
ールを使用した水処理方法、例えばＵＡＳＢ法等は、広
く水処理装置に応用されて使用されている。

【０００３】この水処理装置は、図４に示すように底部
に原水供給部21を有し、且つ下部にメタン発酵菌等の嫌
気性グラニュールが充填されたグラニュール充填部22を
有し、該菌体グラニュール充填部22の上方に、ガス衝突
部23、ガス補集部24、処理水排出部25、ガス排出部27か
らなる気−固−液の三相を分離する三相分離部26を有す
る反応槽20からなるもので、菌の付着担体を用いること
なく、菌を具備した汚泥をグラニュール化することによ
りグラニュール充填部を有し、反応槽20中に高濃度の微
生物を確保するものである。

【０００４】この、反応槽20内に設けられた三相分離部
26は以下のようにして気−固−液の三相を分離する。即
ち、排水中の有機物を菌体が分解する際に発生するメタ
ンガス等の気体が菌体グラニュールに付着してグラニュ
ールが上昇した場合に、該三相分離部のガス衝突部23に
浮上したグラニュールが衝突して、その衝撃がガスを分
離させる。該ガスが分離したグラニュールは再び沈降す
るためグラニュールが沈降した上澄みのみを処理水とし
て処理水排出部25から排出することによって、処理水と
グラニュールを分離する。一方、グラニュールから分離
したガスは上昇してガス補集部24に集められガス排出部
27から排出される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このような三相分離部
26は、通常反応槽20の上部に設けられているが、三相分
離部26は構造上一定以上の高さが必要であり、多くの場
合反応槽20の体積のうちの約１／３以上をこの三相分離
部26が占めることになる。

【０００６】従って、菌体グラニュール充填部22、即ち
実質的に水処理をする反応域は反応槽の２／３以下の体
積にしか形成することができず、所定の処理能力を維持
しようとすれば反応槽20を大型化しなければならないと
いう問題が生じていた。また、三相分離部26は反応槽20
内部に設置されるが、構造が複雑で設置するのに時間と
費用がかかり反応槽20の製作コストのかなりの部分を占
めるという問題もあった。

【０００７】本発明は、このような問題点を解決するた
めになされたもので、高い処理能力を維持したまま反応
槽を含む装置全体をコンパクトに形成でき、しかも反応
槽から流出した処理水と菌体グラニュールとを効率よく
分離できる水処理装置及び水処理方法を提供することを
課題とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の手段は、導入された原水と反応して処理水とする菌体
グラニュールが充填された反応槽１と、該反応槽１の排
出部６から処理水とともに排出された菌体グラニュール
に内包される気泡を離脱させるための脱泡槽13と、該脱
泡槽13内で脱泡された菌体グラニュールと処理水が共に
導入され分離される分離槽７とを具備することにある。

【０００９】また、水処理方法としての特徴は、反応槽
１内で原水を菌体グラニュールと反応させて処理水と
し、該反応槽１の排出部６から処理水とともに排出され
た菌体グラニュールに内包される気泡を脱泡槽13におい
て離脱し、該脱泡された菌体グラニュールと処理水を共
に分離槽７に導入し、分離することにある。

【００１０】すなわち、上記のように反応槽1 の処理水
を菌体グラニュールと分離する分離処理を行うことなく
菌体グラニュールとともに反応槽1 から排出し、該処理
水と菌体グラニュールを分離槽7 において処理水と菌体
グラニュールに分離するため、反応槽1 内には気−固−
液の三相を分離する三相分離部26を設ける必要がなく、
槽全体を菌体グラニュールと原水を反応させる反応域と
して使用することができる。従って、反応槽１当たりの
処理効率が高くなり、装置全体を小型化できる。

【００１１】また、反応槽１と分離槽７との間に脱泡槽
13を設けることにより、分離槽７において反応槽１から
流出した処理水と菌体グラニュールとを効率よく分離す
ることができる。すなわち、排水中の有機物を分解する
際に発生したメタンガス等の気泡を内包した菌体グラニ
ュールは、反応槽１内で浮上し、処理水とともに排出部
６からオーバーフローして集水部３に移送され、続いて
分離槽７に移送される。この間に、該菌体グラニュール
に内包された気泡は、ある程度離脱する。

【００１２】しかし、該気泡を完全に離脱させることは
できず、気泡を内包した浮上性菌体グラニュールが分離
槽７に移送されるおそれがある。また反応槽１から処理
水と菌体グラニュールの混合液が排出される過程で、該
混合液に気泡を巻き込む場合があり、該気泡が分離槽７
に流入すると、菌体グラニュールに該気泡が内包され又
は付着して沈降性を悪くし、分離槽７での沈降分離性能
の低下、処理水への菌体グラニュールの流出が起こり、
系内のグラニュール保持量が低下し、排水処理能力の低
下を招く。

【００１３】そこで、反応槽１と分離槽７の間に脱泡槽
13を設けて、反応槽１から排出された気泡を内包した浮
上性グラニュールを該脱泡槽13で一旦捕獲し、かつ前記
混合液排出過程で巻き込まれた気泡を該脱泡槽13で除去
することにより、分離槽７へ浮上性のグラニュールや気
泡が流入することを防止し、分離槽７において処理水と
菌体グラニュールの沈降分離を効率的に行なうととも
に、浮上グラニュールの過剰蓄積による処理水への菌体
グラニュールの流出を防止する。

【００１４】また、脱泡部18を反応槽１内に設けた場合
には、装置全体を一層小型化できる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、先ず水処理装置の一例を、図面に従って説明する。

【００１６】図１において、１は反応槽で、その底部に
は原水を反応槽１の下部に供給する原水供給部５が配設
されている。

【００１７】２は、メタン発酵菌を含有するグラニュー
ルが前記反応槽１の略全体に充填されて形成されている
グラニュール充填部である。

【００１８】３は、反応槽１の上部の外周部に形成され
た集水部で、該集水部３には反応槽１の上端部の排出部
6 からオーバーフローした処理水とグラニュールの混合
液が移送される。

【００１９】13は、菌体グラニュールに内包された気泡
を離脱させることにより、該菌体グラニュールの沈降性
を回復させるための脱泡槽で、移送路14と導入管８の間
に設けられる。４は、グラニュールから分離したメタン
ガス等の気体が溜まった空間部3aから該気体を排出する
ガス排出路である。

【００２０】７は前記脱泡槽13で沈降したグラニュール
と処理水の混合液が導入管８を介して導入される分離槽
で、該分離槽７はグラニュールと処理水を、グラニュー
ルの沈降性によって沈降させて分離する。

【００２１】12は該分離槽７内に設けられた分離体で、
該分離体７の上部は筒状部15として形成され、下部は傘
状に広がった傘状部16として形成されており、該筒状部
15の下方部に前記導入管８が接続されている。該分離槽
７の底部には沈降したグラニュールを反応槽１に返送す
るグラニュール返送路９が設けられている。11は分離槽
７の上部に設けられているガス排出路である。

【００２２】次に、このような構成からなる水処理装置
を使用する場合について説明すると、まず、前記原水供
給部５から工場排水等の原水を反応槽１の内部に導入す
る。該原水中には有機物が含まれている。

【００２３】原水供給部５は反応槽本体１の底部に設け
られているため、原水は反応槽１内を下から上に向かう
ような上向流で流れる。該反応槽１内部には全体に亘っ
てメタン菌や酸生成菌を含む菌体グラニュールが充填さ
れたグラニュール充填部２が形成されているため、原水
は上向流で該グラニュールと接触される。

【００２４】該グラニュールと接触するうちに原水中の
有機物はメタン発酵菌等によりメタンガスに転化されて
原水は処理水として浄化されながら反応槽１の上方へ流
れていく。また、反応槽１内のグラニュール層は、原水
の上向流及び浮上ガスによって反応槽１の水面まで膨張
している。

【００２５】この時、グラニュールの多くはグラニュー
ル自身の沈降性によって反応槽１内に沈殿して留まる
が、一部のグラニュールは前記メタンガス等からなる気
泡を内包又は気泡が外部に付着しているためより浮上し
やすくなっており、処理水の流れと該気泡による浮上力
によっても反応槽１の上方へ移動し、処理水とともに排
出部６からオーバーフローして前記集水部３に移送さ
れ、反応槽１の外へ排出される。

【００２６】前記集水部３に移送される際の落下時の衝
撃で、グラニュールに内包等されたメタンガス等の気泡
はグラニュールから離脱すると同時にグラニュールが空
間部3aの気体に露出されることによっても気泡が破裂し
てグラニュールから気泡は離脱するため集水部３に移送
される時点でグラニュールから一部の気泡は離脱され
る。

【００２７】しかしながら、離脱しきれない気泡が付着
若しくは内包されたグラニュール及び排出時に前記混合
液に巻き込まれた気泡はそのまま脱泡槽13へ送られる。
そして、前記浮上性グラニュールは、脱泡槽13において
一旦捕獲され、滞留する間に、気泡が離脱し若しくは抜
けて、菌体グラニュールは沈降する。また、前記排出時
に混合液に巻き込まれた気泡は、脱泡槽13の上部に溜ま
って捕獲される。

【００２８】脱泡槽13内で沈降した菌体グラニュール及
び処理水が導入管８によって分離槽７へ移送される。従
って、浮上性グラニュールを沈降性が回復するまでトラ
ップすることにより、沈降性のよいグラニュールと処理
水のみが、分離槽７に移送されることになる。

【００２９】次に、該脱泡槽13において沈降したグラニ
ュールと処理水は分離槽７内に設けられた分離体12の筒
状部15の下方部から導入されグラニュールが底部に沈降
し処理水と分離されるが、前記脱泡槽13においてもまだ
気泡が完全に除去できなかったグラニュールがあった場
合には、該グラニュールは分離槽７の水面に向かって浮
上する。

【００３０】浮上するグラニュールは前記分離体12の傘
状部16によって分離体12の外側に浮上して処理水と混合
することが阻止され、且つ分離体12にグラニュールが衝
突することによってその衝撃で気泡が離脱する。そし
て、該離脱した気泡は分離体12の筒状部15の上方に溜ま
っていき、気泡が離脱されたグラニュールはグラニュー
ルの沈降性によって分離槽７の底部に沈殿する。但し、
分離槽７へ導入される菌体グラニュールは、上記の通り
大部分が沈降性のよいものなので、分離槽７内に浮上グ
ラニュールが過剰に蓄積することはなく、処理水側に菌
体グラニュールが流出する危険性は極めて少ない。

【００３１】一方、処理水は分離体12の外側に接続され
ている処理水排出管10から浄化水として排出される。

【００３２】分離槽７の底部に沈降したグラニュールは
グラニュール返送路９に設けられたポンプ（図示せず）
等の移送手段によって移送され、前記原水導入管５に導
入されて、原水とともに再度反応槽１内へグラニュール
として導入される。尚、このグラニュール返送路９は直
接反応槽１に接続されてグラニュールを反応槽１内に返
送してもよい。

【００３３】このようにしてグラニュールと処理水を反
応槽１内で分離することなく、混合液として分離槽７へ
導入し、該分離槽７において分離して浄化水を得るため
に、反応槽１内はすべて反応域として使用することがで
きる。分離槽７は、従来技術のＵＡＳＢの三相分離部26
に比べて小型のものでよいため、装置全体の容量を小さ
くすることができる。

【００３４】また、上記のように分離槽７においてグラ
ニュールを沈降させることによって処理水とグラニュー
ルを分離するが、グラニュールは菌体を含む汚泥がある
程度の大きさの粒状に形成されており沈降性が良好であ
るために、内包され又は付着した気泡を除去することに
よって良好に沈澱分離させることができる。

【００３５】更に、脱泡槽13において浮上グラニュール
の捕獲及び巻き込まれた気泡の除去を行なった後、沈降
性のよいグラニュールと処理水を分離槽７へ送るので、
分離槽７内での処理水と菌体グラニュールの分離が効率
よく行なわれ、処理水側へのグラニュールの流出をより
確実に阻止することができる。

【００３６】尚、上記実施の形態では、分離槽７に分離
体12を設け、該分離体12によってグラニュール、ガス及
び処理水を分離したが、このような分離体12以外にも、
例えば図２に示すような、分離槽７の上部に隔壁状の分
離体12を設け、該分離体12の一方側に混合液を導入し、
分離体12の他方側から処理水を排出するように形成して
もよく、分離体12及び分離槽７の具体的な形状や構成は
上記実施の形態に限定されるものではない。

【００３７】また、上記実施の形態では、メタン菌等の
菌体グラニュールを使用した反応槽を使用したが、他菌
体をグラニュール化して処理を行う反応槽であってもよ
く、本実施の形態の反応槽であることには限定されな
い。さらに、グラニュールは菌体のみから形成されたグ
ラニュールの他に、粒状の付着担体に菌体を付着させて
形成されたグラニュールであってもよい。

【００３８】また、上記実施の形態では、脱泡槽13内に
処理水と菌体グラニュールの混合液を滞留させることに
より、菌体グラニュールの表面に付着した気泡又は内包
された気泡を離脱させたが、脱泡槽13の水面より上方
に、散水ノズルを有するスプレー等を設けて、該気泡を
離脱させれば、グラニュールに直接水が衝突することに
より又はその衝突の衝撃により、付着した気泡が離脱し
やすく、また内包された気泡が抜けやすくなるため、よ
り好ましい。

【００３９】さらに、他の実施の形態として、図３に示
すように、反応槽１の側部に、前記集水部３よりも深い
段差を二段の階段状に形成して脱泡部18を設けたような
ものであってもよい。この場合、脱泡部18内で浮上する
グラニュールが沈降グラニュール及び処理水に巻き込ま
れて導入管８に導かれることを防止するため、該脱泡部
18内の段差の上方に仕切板17が設けられる。本実施の形
態においては、排出部６から流出した菌体グラニュール
と処理水の混合液は、この反応槽１に設けられた脱泡部
18に直接導入される。そして、浮上グラニュールを、気
泡が離脱するまで該脱泡部18に滞留させることにより、
沈降性のよい菌体グラニュール及び処理水が、分離槽７
へ導入される。本実施の形態によれば、反応域と脱泡域
とを一体化することにより設備をより小型化することが
できる。また、移送管14を設ける必要がないため、設備
を簡略化できるとともに、処理水及びグラニュールを脱
泡槽13に移送する必要がないため、グラニュールに気泡
が再付着する可能性が低くなり、かつ処理速度を高める
ことができる。

【００４０】

【実施例】次に、本発明の実施例について説明する。実施例直径１ｍ、槽高さ７．８ｍ、容積５．９ｍ³の反応槽１
と容積０．８ｍ³、水深３ｍの分離槽７と直径０．５
ｍ、高さ２ｍ、水深１．６ｍの脱泡槽13とからなり、該
脱泡槽13の底部から０．８ｍ上方に移送管14が接続され
た水処理装置を使用した。この場合、運転時、グラニュ
ールは反応槽１のほぼ全域に分布している。

【００４１】比較例１比較例１として、直径１ｍ、槽高さ１５ｍ、容積１１．
６ｍ³のＵＡＳＢ型の反応槽からなる従来の水処理装置
を使用した。この場合、運転時、グラニュールは反応槽
の下半分に分布している。

【００４２】上記実施例及び比較例１について、原水１
００ｔ／ｄを処理した。同量の原水を処理するのに必要
な装置の容積は、実施例の水処理装置が６．７ｍ³であ
り、比較例１の水処理装置が１１．６ｍ³である。従っ
て、一定量の水処理に必要な装置容積は、本実施例の場
合、比較例１の約半分であることがわかる。

【００４３】比較例２比較例２として、脱泡槽13が設けられていない水処理装
置を使用した。脱泡槽13が設けられていない点を除け
ば、上記実施例の水処理装置と同じ構造である。

【００４４】試験例上記実施例及び比較例２について、原水１００ｔ／ｄを
処理し、処理水の水質を比較した。その結果、実施例で
は処理水排出管10からグラニュールの流出がほとんど見
られなかったが、比較例２では処理水排出管10から細か
いグラニュールの流出が見られた。すなわち、脱泡槽13
を設けることにより、処理水へのグラニュールの流出を
防止することができることがわかった。これは、水処理
プロセスにおいて、後処理に負担をかけない点で効果的
である。

【００４５】

【発明の効果】叙上のように、本発明は反応槽内の反応
に関与しない空間をなくすことによって、高い処理効率
を有する反応槽を設け、しかも該反応槽から排出された
菌体グラニュールと処理水を分離する分離槽を設けるこ
とにより、分離構造の小型化を図ったため、装置全体を
コンパクトに形成することができ、製造、維持が低コス
トである水処理装置及び方法を提供できる。

【００４６】また、脱泡槽を設けることにより、気泡を
内包した浮上性グラニュールを一旦捕獲し、脱泡槽内に
滞留させるか、もしくは脱泡槽内に設けられた散水手段
により菌体グラニュールの表面に付着した気泡又は内包
された気泡を離脱し、かつ排出過程で巻き込まれた気泡
を脱泡槽内で捕獲することにより、分離槽内で流出グラ
ニュールを効率的に沈降分離し、系内の菌体グラニュー
ル保持量を維持し、高い処理効率を維持することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施の形態例としての水処理装置を示す要部
概略図。

【図２】他の実施の形態の水処理装置を示す要部概略
図。

【図３】他の実施の形態の水処理装置を示す要部概略
図。

【図４】従来の水処理装置の要部概略図。

【符号の説明】

１反応槽６排出部７分離槽 13 脱泡槽 18 脱泡部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】導入された原水と反応して処理水とする
菌体グラニュールが充填された反応槽(1) と、該反応槽
(1) の排出部(6) から処理水とともに排出された菌体グ
ラニュールに内包される気泡を離脱させるための脱泡槽
(13)と、該脱泡槽(13)内で脱泡された菌体グラニュール
と処理水が共に導入され分離される分離槽(7) とを具備
することを特徴とする水処理装置。
【請求項２】導入された原水と反応して処理水とする
菌体グラニュールが充填された反応槽(1) と、該反応槽
(1) から排出された菌体グラニュールと処理水が共に導
入され処理水と菌体グラニュールを分離する分離槽(7)
とを具備し、しかも前記反応槽(1) の側部には、該反応
槽(1) の排出部(6) から処理水とともに排出された菌体
グラニュールに内包される気泡を離脱させるための脱泡
部(18)が設けられていることを特徴とする水処理装置。
【請求項３】前記分離槽(7) が、前記菌体グラニュー
ルを沈殿分離する沈殿槽であることを特徴とする請求項
１又は２記載の水処理装置。
【請求項４】反応槽(1) 内で原水を菌体グラニュール
と反応させて処理水とし、該反応槽(1) の排出部(6) か
ら処理水とともに排出された菌体グラニュールに内包さ
れる気泡を脱泡槽(13)において離脱し、該脱泡された菌
体グラニュールと処理水を共に分離槽(7) に導入し、分
離することを特徴とする水処理方法。
【請求項５】反応槽(1) 内で原水を菌体グラニュール
と反応させて処理水とするとともに、該反応槽(1) の排
出部(6) から処理水とともに排出された菌体グラニュー
ルに内包される気泡を該反応槽(1) の側部に設けられた
脱泡部(18)において離脱し、該脱泡された菌体グラニュ
ールと処理水を共に分離槽(7) に導入し、分離すること
を特徴とする水処理方法。
【請求項６】前記分離槽(7) で、前記菌体グラニュー
ルを沈殿分離することを特徴とする請求項４又は５記載
の水処理方法。