JPS603879B2 - 横長型嫌気性消化槽 - Google Patents

横長型嫌気性消化槽

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JPS603879B2
JPS603879B2 JP56192489A JP19248981A JPS603879B2 JP S603879 B2 JPS603879 B2 JP S603879B2 JP 56192489 A JP56192489 A JP 56192489A JP 19248981 A JP19248981 A JP 19248981A JP S603879 B2 JPS603879 B2 JP S603879B2
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JP
Japan
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sludge
type
airlift
tank
treated
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JP56192489A
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JPS5895599A (ja
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正勝 平岡
顕弘 安田
弘巳 長沢
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Takuma Research and Development Co Ltd
Original Assignee
Takuma Research and Development Co Ltd
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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
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/30Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel

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  • Treatment Of Sludge (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は有機質汚水・汚泥・または家畜ふん尿(以下汚
泥という。
)の処理に用いられる横長型嫌気性消化槽(以下消化槽
という。)に関するものである。嫌気性菌を用いて、汚
泥中の有機物を分解し、メタン含有ガス(以下メタンガ
スという。
)と消化汚泥(処理済汚泥)に変える(すなわちメタン
発酵させる)嫌気性消化(以下消化という。)は極めて
少ないエネルギーを用いて、多量のメタンガスができる
ので、省エネルギー見地から注目されてきたが、次に述
べる種種の問題点を抱えたままになっている。すなわち
、1消化温度35℃で約30日の滞留時間を要すること
から明らかなように、反応速度が遅く、そのため装置が
大となり、広大な土地と、多額の設備費を必要とする。
2消化槽内部の雛梓が不充分で、デットスベース(長期
滞留部分)を生じ易く、そのため、消化槽全体との容積
効率を著しく下げている。
さて、第1図は、従来わが国で最も広く用いられたそろ
ばん玉型の消化槽であって、そろばん玉型槽1の中に、
上下が開放された中空円筒2が立設されており、ブロワ
ー3により発生メタンガスが、糟上部のガス部から吸引
されて、前記中空円筒2内に送入放出され、ェアリフト
の原理で、汚泥が図の矢印の方向に循環するェアリフト
型ガス鷹洋装層を内蔵している。
この型式の消化槽は、汚物を速やかに浮上分散させ、ス
カムの発生を抑制する効果があり、重′○が低く、地震
に対する安定性が高いが、中空円筒2の外縁から外方の
図中打点により示した部分の汚泥が長期滞留する傾向が
あり、したがって、消化能力を著しく下げる欠陥がある
。次に、第2図は西ドイツにおいて広く用いられている
卵型消イq著で、重心が高く、地震に対する安全性に欠
けるが、卵型槽4の外部に汚泥ポンプ5を設置して、槽
4の下部から汚泥を引抜き、糟4の上部で、接線方向(
円周方向)に流入させ、槽内を旋回しながら下降させる
ことにより糟内の混合を行っている。
この循環ポンプ蝿梓方式では混合が比較的一様に行われ
、動力消費量も少ない。しかしながら、これら両消化槽
とも、いわゆる完全混合反応器(完全バックミクス反応
器ともいう。
)に近似させるために考えられた反応器である点で同じ
である。メタン発酵反応を、菌体を触媒になぞらえて化
学反応速度論的に取扱うと、菌体を触媒に見立てた広議
の自己触媒反応と考えられる。
(一度反応を終えると菌体が分裂して複数個に殖え得る
点と細胞内外の拡散などのため、取扱いは複雑になる。
)自己触媒反応の場合、最大反応速度に達するまでは完
全混合型反応器を用い、それ以後は押し出し流れ型反応
器を用いると、反応器の容積を最小にできることは広く
知られており、メタン発酵の場合にも、当然当てはまる
が、菌と有機基質の濃度関係が、どんな値のとき、発酵
速度が最大になるかについては、酵素反応の場合のよう
に簡単に決められない。
上記事情にかんがみ、本発明者らは、種種の環境に対応
し得て、しかも、消化槽容積を有効利用できる方法につ
いて鋭意検討し、消化の前半は完全混合形を目指し、消
化の後半は、押し出し流れ型と考えられる消化器を種種
試作して、試験した結果、本発明の横長消化槽が優れた
性能を示すことを知り得て、本発明を完成したのである
すなわち、本発明の消化槽は、胴の要部の軸に直角な断
面(横断面)の形が、長軸が鉛直方向の、だ円状になっ
た横層横長型中空円筒状の胴と、両端板を持っており、
被処理汚泥(未消化汚泥とフィードバック汚泥との混合
物)が、その一端板またはその近傍(以下上流側という
。)から供給され、他端板またはその近傍(以下下流側
という。)から、処理済み汚泥として取り出される。し
かして、この中空円筒胴の中には、外部ポンプ型燈梓装
置とェアリフト型燈梓装置が、藤方向に、交互に、それ
ぞれ2基以上、列設されている。ここで、外部ポンプ型
櫨洋装層というのは、汚泥を、中空胴の外部から、この
中空朝岡の軸に垂直な断面で且同肇板にほぼ接線方向に
噴出させ、汚泥に旋回流を起こし混合する縄梓装置をい
い、消化槽外にポンプを設置して、この旋回運動を起こ
させる。
またェアリフト型蝿技装置とは、前記中空筒状胴のほぼ
中央部に、その水平断面がく形(正方形を含む)または
だ円形(円を含む)の中空筒を立設し、この筒内にメタ
ンガスを吹き込み、いわゆるェアリフト作用で、中空筒
内を汚泥を上昇0させ、中空筒外で降下させる鷹梓装置
のことをいい、消イq槽外にブロワーが設置される。こ
れら2種類の鷹洋装層は、蝿洋の際のフローパターンが
相異なり、そのため、汚泥が上流側から下流側に移動す
る際、比較的、むらなく混合が行われるが、その詳細は
実施例により具体的に説明する。
なお、胴の断面をだ円状にした理由の一つはこの形の場
合、比較的少量の動力により一様な混合が可能だからで
、一般的には、動力の消費量が少ないことは、濃伴が充
分でないことにつながるのであるが、本発明の場合、嫌
気性菌と汚泥との密度差が少ないので、菌の沈降につい
て留意する必要がほとんど無く、したがって上記外部ポ
ンプ型およびェアリフト型縄洋装薄は、胴断面における
混合が一様かつ充分に行われることを主目的としている
のである。
また、本発明においては、上記中空筒状胴の下部に、2
つ以上の汚泥取出部が軸万向に列設されているが、その
作用は、一つは、処理中の汚泥の一部を種汚泥として、
被処理汚泥入口より上流にフィードバックすることであ
るが、さらに、軸方向の混合を起こさせ、完全混合型反
応に近づけるためで、下流で、押し出し流れ型反応に近
似させるためには、最下流の汚泥取出部を、処理済汚泥
取出口より適宜上流に設ける必要がある。
汚泥取出口を錐状に下流に突出した形とすると、消化槽
下部に沈降した土砂を汚泥と共に流出させることが可能
で、流出した土砂は、沈降法などで適宜除去することが
できる。
土砂分離の必要がない、下流に設けた汚泥取出部は、錐
状に下部に突出させる必要がないのはもち論である。ま
た、本発明の消化槽を、製作面からみると、両端板はそ
れらの中心軸に直角な断面が全て円形の鍋形のものが加
工費が少なくて済むので、だ円状胴の両端の端板との継
ぎ手部分は円筒にすることが望ましい。さて、次に、本
発明の横長型嫌気性消イq槽を実施例により、さらに具
体的に説明するが、第3a図は平面図、第3b図はその
側面図、第4a図はB−E断面図、第4b図はF−Fに
おける断面図、第5図、第6図、第7図、第8図、第9
図はそれぞれ、第3a図のA−A、B−B、C−C、D
−D、G一Gにおけるフローパターンを示す説明図であ
る。
消化槽11内に循環ポンプ型蝿洋装層2セット6a,6
bと、ェアリフト型蝿洋装層2セット7a,7bとが交
互に列設されている。
(本実施例では外部ポンプ型礎梓装置、ェアリフト型燈
梓装置をそれぞれ2セット用いているが、3セット以上
になっても動じ効果を奏することができ、本発明はセッ
ト数により限定されない。)次に、被処理汚泥の流れに
したがい、全工程を説明しながら、上記蝿洋装層の構造
についても言及する。
汚泥頂槽14内の未消化汚泥は汚泥ポンプ16により引
き抜かれ、熱交換器16に入る前に消化槽下部汚泥取出
部17a,17bからそれぞれの循環ポンプ18a,1
8bのうち少なくも1基を用いて引き抜かれた消化中汚
泥(種汚泥)を混合され、被処理汚泥を形成し、熱交換
器16内で熱媒により間接的に温度調整されて、約3げ
〜370になり、投入管19A,19Bから消イq槽1
1内に投入される。
投入管19A,19Bは第5図に示すように胴12の横
断面で、外壁のほぼ接線に近い方向に挿入され、同図に
矢印で示したような旋回流が生じる。
この種の旋回流は第2図で示した卵型消イ○晒の場合と
同じく旋回の中心に向うにしたがい、線速度が増加する
のが普通で、そのため共舞現象が防げて縄梓効果が良い
ポンプ18a,18bと投入口19A,19Bとの組合
せで外部ポンプ型損梓装置6aを形成する。
(したがって投入管19A,19Bは被処理汚泥入口で
あり、同時に、外部ポンプ型蝿梓装置6aの一部である
。)投入された彼処理汚泥は旋回を行いながら第3a、
第4a図で右方向に移動して、ェアリフト型瀦洋装層7
aの作用を受ける。
このェアリフト型蝿梓装置は第4a、第4b図に示すよ
うに、耳同12内に立設され、上下に開放された、水平
断面が胴の軸方向に長い長四角の中空筒20aと、消イ
○篭1 1のガス部21Aのガス取出部21cからメタ
ンガスを引抜き、該中空筒内に吹込むための配管22a
およびブロワー233からなり、ェアリフト作用により
、第6図で矢印により示したようなフローパターンを生
ずる。
被処理汚泥は、第3a図、第4a図において、右に進ん
で、外部ポンプ濃洋装層6bにかけられる。この濃伴装
置は外部ポンプ濃洋装層6aの場合といくぶん異なり、
汚泥取出部17bからポンプ18bにより引抜かれた汚
泥の一部が、前述したように、熱交換器16の入口にフ
ィードバックされる場合があり、したがって、残部が投
入管24A,248により、第9図に示すように、胴体
12の腕肇に対し、ほぼ接線方向に投入される。熱交換
器16へのフィードバックを止めると、引抜かれた処理
中汚泥が全量、この部分に使われることになる。外部ポ
ンプ型燈洋装層6bにおける断面G−Gのフローパター
ンを第9図に示すが、第5図の場合と相似である。被処
理汚泥は、第3a図、第4a図においてさらに右に移動
して、ガス取出部21cからメタンガスを引抜き、ブロ
ワー23bにより、水平断面が消イq槽の軸方向に長い
長四角の中空筒20b内でガスを噴出させるェアリフト
型蝿梓装置7bにより混合される。
この場合のフローパターンは第8図に矢印で示すようで
、ェアリフト型燈梓装置7a(第6図)とほぼ同じ形で
ある。かくして、処理を終った汚泥(処理済汚泥)は最
後は処理済汚泥出口25から敬出され、必要な後処理に
かけられる。
なお、第4a図において、ハッチを施した部分30は、
胴12の底部に設けた山形仕切り堰で、腕壁、端板近く
の胴12のテーパ部31a,31bと協力して汚泥取出
部17a,17bを胴12内で、下に凸出させ、沈降し
た土砂の落ち込みにより、その取出しをを容易にする。
上記のように、本実施例では、外部ポンプ型鍵梓装置6
a,6b、ェアリフト型蝿梓装置7a,7b計4基の縄
洋装層を使用といるが、このうち、ェアリフト型燈梓装
置7bのみが、フィードバック機構を有せず、押し出し
流れ型反応器の作用をなし、外部ポンプ型鷹梓装置6b
は、ポンプ18bによりフィードバックしても、全量を
G−G位置での蝿拝に用いても差支えないようになって
いる。換言すれば、外部ポンプ型鷹梓装置6bは、状況
により、完全混合型と押し出し流れ型とに便に分けるこ
とが可能であ。しかして、このような完全混合型反応器
と押し出し流れ型反応器を軸方向に列設するためには、
軸に直角な断面での最大径の約1.5倍以上の軸方向長
さを必要とするのである。
消化槽の容量が大きくなって、胴長が最大径の3倍から
3ぴ割こなると、外部ポンプ型鷹梓装置6b、ェアリフ
ト型鷹梓装置7bの型式のものを、さらに1基以上、交
互列設の規則にしたがい、下流に増設して、下流に位置
する蝿幹装置の1基以上を押し出し反応器として、その
他を混合型に近似させるため上流にフィードバックする
ものとする。
外部ポンプ型蝿伴装置とェアリフト型縄梓装置とは、上
記実施例から明らかなように、フローパターンが非常に
異なるが、これらを交互に用いる理由は、もちろん、一
様な糟拝、一様な混合を行わせ、一部の汚泥の短絡的通
過、長期滞在を防ぐためであるが、さらに仔細に述べる
と、外部ポンプ型燈梓器で起きた汚泥の旋回流は周辺か
ら、順次中央部へ加速されながら移動するが、一方、中
央部では、周辺部に比べて、鞠方向への移動速度が遠く
なり、その結果滞留時間が不均一になり易い。
ェアリフト型欄洋装層の中空筒20a,20けこ、中央
部の汚泥流が衝突してこの傾向が止まり、かつ、フロー
パターンが変り、滞留時間の均一化が行われる。上記説
明によりすでに明白であるが、本発明の横長型嫌気性消
イ○曹‘ま、積層式であるため、重心が低くて、地震、
台風などに対する安全性が大で;完全混合型反応器と押
し出し型反応器を直列した反応器に近い構造であるから
、単位容積あたりの消化量が大きく;外部ポンプ型損洋
装層とヱアリフト型縄梓装置を併用して、断面がだ円状
の消化槽で混合を行うので壇拝に要する動力が少なくて
済み;汚泥の滞留時間が均一化する。
また、汚泥の液面面積が比較的さし・ので、スカムの発
生が少ない。
さらに、汚泥取出部を下方に凸出した錐状にすれば、土
砂その他の沈降不純物を消化槽から取出し易くなる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来わが国で実施せられたそろばん玉型消化槽
の概略構造図、第2図は西ドイツで用いられている卵型
消化槽の概念図である。 第3a図は本発明実施例の構造を示す平面図、第3b図
はその右側面図、第4a図はそのE−E断面図、第4b
図はそのF−F!こおける断面図、第5、第6、第7、
第8、第9図は、それぞれA−A、B−B、C−C、D
−D、G−Gにおけるフローパターンを示す説明図であ
る。1・・・…そろばん玉型消化槽、4・・…・卵型消
化槽、6a,6b…・・・外部ポンプ型蝿洋装層、7a
,7b・・・・・・ェアリフト型縄洋装層、11・・・
・・・横長型消化槽、17a,17b・・・・・・汚泥
取出部、19A,19B・・・・・・汚泥投入管、20
a,20b・・・・・・中空筒、24A,24B・・・
・・・汚泥投入管、25・・・・・・処理済汚泥取出口
。 第1図 第2図 第3図 第4図 第5図 第6図 第7図 第8図 第9図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 横置横長中空筒状の槽中に、被処理汚泥の流れに基
    づき、上流から下流へ、外部ポンプ型撹拌装置とエアリ
    フト型撹拌装置とを軸方向に、交互に、列設し、各エア
    リフト型撹拌装置の下方底部に汚泥取出部を設け、取り
    出した汚泥を該取出口より上流のエアリフト型撹拌装置
    部を除いた槽側壁にフイードパツクすることを特徴とす
    る横長型嫌気性消化槽。
JP56192489A 1981-11-30 1981-11-30 横長型嫌気性消化槽 Expired JPS603879B2 (ja)

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JPS5895599A JPS5895599A (ja) 1983-06-07
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JP4631043B2 (ja) * 2003-09-04 2011-02-16 国立大学法人 筑波大学 メタン発生方法及びそれに用いる二相式メタン発生装置
DE10358400A1 (de) * 2003-12-11 2005-07-07 Linde-Kca-Dresden Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur biologischen Behandlung einer Suspension in einem Bioreaktor mit integrierter hydraulischer Sinkschichtentnahme

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JPS5895599A (ja) 1983-06-07

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