JPS634831A - 排出空気および廃水の生物学的精製装置および方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ３、明の詳細な説明 置中に通過させる、排出がスもしくは廃水の生物学的精
製方法に関する。さらに、本発明はこの方法を実施する
装置に関するものである。

排出空気の生物学的精製には、バイオウオツシャおよび
バイオフィルタに関し、次の要件が課せられる： ｌ　高効率、すなわち排出空気からの汚染物および悪臭
物質の最も完全な除去； ユ　小寸法、特に小断面積（空間的要求）；ユ　低エネ
ルギ消費（運転コスト）； 矢　簡単な構造および操作； ふ　最大範囲の濃度における最大範囲の汚染物に対する
効果。

排出空気は汚染物含有量が高くかつ一般にこれを生物学
的に分解するには高い酸素要求を伴なうため、或いは除
去すべき成分の水溶性が低いため、物質交換能力に関し
高度の要求が課せられる場合、上記要件を満たすのは特
に困難である。

公知のバイオウオッシャおよびバイオフィルタを詳細に
検討した際、これらは全て、上記基準の少なくとも１つ
または一般に幾つかの点で相当な欠点を有することが判
明した。

殆んど全てのバイオフィルタは低ガス速度（θ／壓′３
もしくはそれ以下）においてしか操作できず、したがっ
て大面積を必要とする。汚染物含有量が多くかつそれに
伴なってバイオマスの増殖が大きければ、これらは閉塞
する傾向を有する。たとえばハロダン化炭化水素、或い
は各樵の硫黄もしくは窒素化合物を分解する場合のよう
な、生物学的分解に際し、強酸（１（Ｃｔ，ＨＦ，Ｈ２
ＳＯ４もしくはＨＮＯ３）が生ずると、バイオフィルタ
（たとえばコンポストフィルタ）におけるーが低下し、
この一を七塩基の添加によって調節しなければ生物学的
分解能力が停止し、これは圧力損失を増大させると共に
貧弱な分配（液体が向流を伴なう縁部に集まる）或いは
効率の低下（成体が汚染物を同伴する）の間頌を伴なう
。

公知のバイオウオッシャ、たとえばジェット洗浄機、充
填力ラムまたは慣用のプレートカラム（たとえば、特願
昭！；／−１，りｏｌＩｇ号参照）とそれに続く生物反
応器は、溶解した有害物質および溶存酸素を輸送するた
めに一般に要求される洗浄機から生物反応器へのおよび
その逆の極めて高い液流という主たる欠点を有する。こ
の欠点は、吸着剤（たとえば活性炭）を添加して減少さ
せうるが、これらの手段は新たな欠点（侵食、保守並び
に石炭貯蔵および処分の投資コスト）ヲ伴なう。

さらに、このジェット洗浄機は、低い汚染物溶解度およ
び／または低い最終許容濃度が多段階法を必要とすれば
プラントの複雑性を増大させるという欠点を有する。

上記欠点に鑑み、本発明の目的は、最小の妥協により上
記した要件を満たすような排出空気および廃水の生物学
的精製方法並びに関連装置を開発することである。

この目的は本発明によれば、プレートカラムを気表接触
装置として使用すると共に、生物学的分解に必要とされ
るバイオマスを液体中に懸濁させ、かつ運転に際し公知
の出口堰もしくは出口管によってプレート７枚当り０．
０７　ｍ　より大きい、好ましくは０．　／　！；　ｍ
’より大きい液体滞留（ホールドアツプ）を断面積／ｍ
ｍクシ調節することにより達成される。本明細書におい
て、プレートカラムという用語は、少なくとも部分的に
通気され、すなわちｎ製すべきガス流を横断させる液体
が存在する少なくとも２枚のプレートを備えたカラムを
意味し、ガスはこれらプレート或いはプレートに接続さ
れた取付部（ベル、煙突、ダクトなど）における開口部
（スリット、穴部、弁など）を流過してこれらプレート
を横断し、かつプレート上に位置する少なくとも液体の
７部が頑次にガスに対し向流または交差流／向流となる
。プレート面積／ｍ　当シ最高θＯ５倶　という比較的
小さい液体含有量（滞留）を伴なう蒸留および吸収に慣
用であるプレートと異な“シ、多数のプレートを用いず
に所要の反応容積を達成するには本発明による方法では
大きい滞留が所望される。他方、汚洗物の吸収、或いは
好気的分解に要求される酸素につき所望の最終的ガス純
度並びに汚染物の溶解度および出発濃度に依存して特定
数のプレートが要求されるので、本発明によればプレー
ト面積／ｍ当り約０．０７〜２ｍの範囲にあるプレート
７枚当りの最適な特定液体滞ｗ金生ぜしめる。

従来のプレートに関し通常であった全液体に対する通気
は、ガス流における高い圧力損失をもたらし、かつ所望
の液体レベルにて高いエネルギ消費を伴う。この問題は
液体の７部にのみ通気して有利に解決され、その際ガス
を煙突またはダクト（これらはプレートに接続されかつ
広範な種類の形状とすることができる）に通過させ、さ
らに底部（未通気）の液層に通過させた後にのみ前記煙
突もしくはダクト或いはこれらまたはプレートもしくは
その縁部に固定した取付部（たとえば、いわゆるベル）
もしくは可動取付部（たとえば、い、わゆる弁）におけ
るスリットもしくは穴部を通して液体中へ流入させる。

−般にこの部分的通気、絞よび通気されてない液体と通
気液との間の物質の貧弱な交換、並びに未通気領域にお
けるバイオマスの沈降に伴なうこれらの欠点は、本発明
によれば、液体チャンバを通気される上方向移動帯域と
通気されない下方向移動帯域とに分配するほぼ垂直な取
付部（邪魔板または案内管）により、対流を生ぜしめる
ことによって回避される。この目的には、邪魔板および
案内管は循環に対し充分な中間の空間部がプレートと邪
魔板もしくは案内管の上縁部との間およびその上縁部と
液体表面との間に位置するような寸法として配置される
。液体（気殻−パズル層）のレベルは、出口管もしくは
出口ダクトの上級部と出口堰より上方の液体上昇とによ
って決定される（これは慣用のプレートにおける条件と
同様である）。

ガス上昇ダクトに関し好適に使用される設計によれば、
ガス室に面するダクトの内表面は、好適に配置されたス
グンーノズルおよびスグレー穴部を有するチューブを常
にプレートの下方のダクトに対し垂直に配置すれば、特
に簡単に付着バイオマスをノ々−ノすることができる。

好ましくは、これらのチューブはその長手軸線を中心と
して回転自在である。かくして、パージ効果を向上させ
ることができる。

本発明による方法と従来のバイオウオッシャとの間の決
定的相違点は、生物学的分解に要する容積の大部分をプ
レートカラム内に配置しうろことである（−体化した吸
収器／生物反応器）。しかしながら、必要に応じ、後反
応器（たとえばポンプモデル）をさらに外部の液体サイ
クル中に挿入することもできる。

各種の有機汚染物を含み、その濃度が１００ダＣ／ｍ’
　〜’Ｉ　０００　Ｌｎ９　Ｃ／ｍ’の範囲で変化すル
ヨうな、？　００　ｍ’／ｈのガス流を、懸濁物中に乾
燥物質／！ｒ１１／ｌまでのバイオマス濃度を維持しな
がら実質的に精製しうろことが判明し、その際約０．　
／パールの圧力損失を伴なって１０枚のプレートに分配
した全液体含有ｉ　ｏ、　ｑ　ｍ３を有する本発明の’
１３０ｍＤＮバイオウオッバイオウオッシヤカラム体領
域における閉塞は生じなかった。ガスダクトの内部に閉
塞が生じた場合は、これを圧力低下の増大てよって検出
することができ、かつ上記・ｅ−ジ装置を用いて容易に
除去することができた。運転コストは、他の排出ガス処
理法よりもずっと低いものであった。

たとえば、エネルギコスト（主としてガス運搬に要する
）は、難溶性物質（たとえばトルエン）を洗浄除去せね
ばならない場合、同等に有効な多段階式の生物学的ジェ
ット洗浄装置におけるエネルギコスト（主として液体運
搬に伴う）の／／１０よりずっと低いものであった。

さらに、本発明による生物反応器を用いて有利に廃水流
金も生物学的に精製しうろことが判明した。この目的に
は、精製すべき廃水をプレートカラム中に移動させ、か
つ空気、酸素もしくは酸素含有ガス全横断させる。同時
に、バイオマスの７部を精製された廃水から分離すると
共に、これを流入する廃水中へまたはカラム中へ再循環
させる。

この方法は、特に極めて小型な構造が重要である場合、
高濃度の廃水に対し特に適している。

単位面積当りの空気通過量を高くしうるため（／　ｍ／
ｓの空チユーブ速度以上）、従来の装置と比較して極め
て高い空気流入速度が比較的低いエネルギ消費で達成さ
れる。かくして、高いバイオマス濃度を達成しながら、
極めて小型な装置が得られる。滞留時間は外部の回路配
置に基づいて変化させることができ、かつ所望ならば単
一装置内に多段階の生物学的清澄装置を作成することも
できる。排出ガス処理と比較して液体処理量が犬である
ため、この場合には薄情プレートカラムの場合に慣用で
ある手段を採用すべきである（大型ダクト、できれば多
段プレート）。活性汚泥の分離は、従来の精製プラント
におけると同様にシックナーで行なうことができる。し
かしながら、本発明による装置の主たる利点、すなわち
その小さい空間要求を失なわないためには、−層小型の
分離装置、たとえば浮遊セルが好適である。

以下、添付図面を参照して本発明を実施例につき詳細に
説明する。

第１図によれば、未処理ガスはプレートカラム二の下端
部にて供給パイプ／を介し供給される。

次いで、このガスはプレート３を流過しかつ再び精製ガ
スとしてプレートカラム−の頂部からノズルグを介して
流出する。栄養溶液を供給・母イプタ全介してカラム頂
部またはその他の個所に導入する。過剰の汚泥および消
費された栄養溶液は、ノＪ？イｆ乙を介して溜部〃）ら
、或いはプレート３の７つから流出させることができる
。汚泥の沈降および再循３！ｉ！’を行なうこともでき
る（図示せず）。通常、懸濁物の７部をカラムの頂部（
回路７）またはプレートの７つ（回路ｇ）へ循環させる
。さらに、戻り部ｑ′！ｉｌ−プレートの内側に設ける
こともできる。この場合、破線で示した回路とおよび９
は２段階戻シ部を形成する。ＰＨを調整するだめの装置
を、回路内に装着して−を一定に保つことができる。さ
らに、これらの回路はバイオマス濃度を均一化させかつ
微生物に無機栄養塩を供給するのにも役立ち、これら塩
類はたとえば溶解した形態または固体状として回路中に
導入することができる。懸濁物に溶解した有機物質（微
生物用の栄養分）および酸素の濃度も、外部回路によっ
て所定範囲内に均一化することができる。

第２図によれば、プレートカラム２を用いて廃水′ｌｊ
ｒ：ｆ１１ｉ製する。未処理の廃水？入口１０を介して
最上部のプレート３に供給し、ここから順次にグレー）
３ｙｆｒ介し液体出口／／まで流動させ、かつそこから
汚泥保持装置／２中へ流入させる。ここから、清澄され
た廃水は溢出部／３を流過する一方、過剰の汚泥はパイ
プ／弘を介して除去され、この汚泥全回路１５を介して
最上部のプレート３に循環させる。好気的廃水処理に必
要な空気はノズ／Ｉ／／ｌ、を介してカラムユのプレー
トに供給され、液体に対し向流としてプレート３ｆｔ横
断しかつ再びカラムの頂部から出口ノズル／７を介して
流出する。

第２図とは異なシ、未処理廃水は最上段のプレートより
下のプレートに供給することもできる。

この場合、未処理廃水供給部より上方のプレートは、酸
素供給に役立つ空気流と共に放出されるような揮発性廃
水成分につき排出ガスの生物学的精製に役立つ。

廃水処理の際に精製した排出ガスの生物学的精製は、さ
らに別のカラムで行なうこともできるが、これはしばし
ば装置の２つの部分に極めて異なる液体が添加されるの
で便利である。他の場合には、排出ガス処理および／ま
たは廃水処理を幾つかのカラムに分割して、これらをガ
ス流および／または液流に関し並列もしくは直列で操作
することも有利である。たとえば、構造上の理由（高さ
）或いは現存する装置の使用（カラム、凝縮器などのパ
ッチ）も役割を演じ、この場合負荷が変化する際に一層
大きい融通性が可能となる（廃水もしくは排出ガス生成
または分解すべき汚染物の濃度の増加に関連する）。

カラムプレート３の構造を第３図に一層詳細に示す。精
製すべきガス（第７図における供給ツクイア’／）は矩
形断面のダクト／ｇ（取付部）を上方へ流過し、かつこ
の場合には穴部／９として設計したガス流出開口部を介
して液体中へ流入する。

垂直邪魔板−〇をこれらのダクト１ｇ間に配置する。邪
魔板２０は液体中に対流を生ぜしめ、液体は気体ダクト
１８と邪魔板、２０との間の領域を上方へ流動して、頂
部におけるガスダクト／ｇから流出するガスを放出させ
、邪魔板２０の上級部に沿って横方向へ部分的に流動し
、再び邪魔板の間の領域で流下しかつ邪魔板２０と気体
ダクト／ｇとの間の帯域に流入し、プレート３の真上の
空隙部２／を流過する。邪魔板、２．０の周囲で流動す
るこの大きいポンプ流は、グＶ−）３における混合およ
び液体中の固体（活性汚泥）の分散を生ぜしめる。さら
に、入口ノやイブ２２もしくはダクトから出口・ぐイブ
２３への液体の交差流もプレート上で生ずる。プレート
３とカラム壁部２弘との間の封止、並びにカラム内への
プレート３の固体は蒸留技術から公知であり、したがっ
てここに詳細に説明する必要はない。

第グ図は、立方体ダクト／ｇの上端部における気体出口
開口部の各種の実施例を示している。気体出口開口部７
９は、水平方向（図面の左側）または垂直方向（図面の
真中）に延在するスリットトシて、或いはダクトにおけ
るスリット状開口部として設計され屋根状に封止される
（図面の右側）。

第３図は、ガス出口開口部としてのスリット／ヂを有す
る固定ベル２７を設けた円筒状ガスダク）２．４ｔ−備
えるプレート設計の断面図である。

ベル２７を包囲して同心案内管２ｇを配置し、実効プレ
ート３とその下縁部との間に空隙部２９を形成し、この
空隙部を通して液体は案内管２ｇと煙突＝乙もしくはベ
ル２７との間の液体帯域から流出することができる。次
いで、液体は上方へ流動し、スリット／９で通気されて
案内管２ｇの上縁部を介し案内管の間の帯域に流入し、
再び下降する（矢印の流れ参照）。第３図による設計と
同様に、液体は・やイブ２２を介してプレートまで流動
し、かつ再び上級部にて・ぐイブ２３中に流入する。連
続運転に際し、微生物で汚された壁部がガス出口ダクト
／ｇもしくは煙突λ乙およびベル２７に生じ、この汚染
は極端な場合にはがスの供給に役立つこれら部分の閉塞
をもたらしうる。ダクト１ｇ間する好適に選択した設計
においては、この壁部汚染は単に自由にスプレーするこ
とにより洗浄除去することができ、その際ダクト／トに
対し垂直なスプレー開口部３１もしくはスプレーノズル
を備えた洗浄管３０をガス室中へ対応するプレート３の
下方にてＷＪ６図にしたがって導入し、かつ所要に応じ
てガス出口ダクトをスプレーしまたは洗浄除去する。必
要とされるチューブの本数は、これらチーープをその長
手軸線全中・置て回転自在に配置することによりスプレ
ー開口部もしくはノズル／個当り比較的大きいダクト長
さを回転によってカバーすれば特に少なくすることがで
きる。各スプレー開口部３１はガス上昇ダクト／どの下
に位置し、ガスダクトの全内表面がガスダクトの長手方
向に対して垂直に延在する洗浄管の回転により噴霧され
、または洗浄除去されるようにする。比較的大きいカラ
ムの場合、それに応じて多数のチューブをノズルもしく
はスプレー開口部３１のスプレー幅に基づく間隔で平行
配置され、・その個数は幾何学（ダクト高さ、チューブ
およびスプレー開口部の直径）並びに洗浄液の初期圧力
に依存する。

以上、第１〜乙図を参照して本発明を実施例につき説明
したが、これらは本発明の範囲を逸脱することなく多く
の方法で改善しうろことが明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は排出ガスの生物学的精製に関する本発明による
生物反応器の流れ図であり、 第２図は廃水精製用の生物反応器の流れ図であり、 第３図は排出ガスを液体中へ導入するための取付部を備
えた生物反応器のプレートの略図であり、第≠図はガス
出口開口部を備えた各社の実施例の取付部を示す略図で
あり、 第５図は円筒状ガス煙突を備えたプレートの略断面図で
あり、 第６図はスプレーチューブを備えたプレートの略図（斜
視断面図ズある。 ／・・・供給・ンイグ、２・・・プレートカラム、３・
・・プレート、≠・・・ノズル、ｊ、乙・・・）ぐイア
”、７．ど。 ７・・・回路。 第２図 第５図

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）排出ガスもしくは廃水を気液接触装置中に通過さ
   せて生物学的精製を生ぜしめる排出ガスもしくは廃水の
   生物学的処理方法において、気液接触装置としてプレー
   トカラムを使用すると共に、バイオマスをカラム断面積
   ／ｍ＾２当り０．０７ｍ＾３より大きい、好ましくは０
   ．１５ｍ＾３より大きいプレート１枚当りの液体含有量
   に相当する層高さを有する水性懸濁物としてプレート上
   に分配することを特徴とする生物学的処理方法。
2. （２）プレートカラム中に通過させる廃水に空気、酸素
   もしくは酸素含有ガスを横断させ、かつバイオマスの１
   部を精製された廃水から分離してこれを流入する廃水中
   へまたはカラム中へ再循環することを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の方法。
3. （３）吸着した汚染物、分解生成物および栄養物の濃度
   並びに酸素および／またはバイオマスの含有量およびｐ
   Ｈを、カラムの溜部から１枚もしくはそれ以上のプレー
   トに対するおよび／またはプレートから他のプレートに
   対する液体の再循環により、かつ／または液体、バイオ
   マス懸濁物もしくは汚泥の供給および排出によつて調整
   することを特徴とする特許請求の範囲第１項または第２
   項記載の方法。
4. （４）廃水中に含有された易揮発性の生物学的に分解し
   うる汚染物および／または悪臭物質を生物学的に分解す
   るに際し、廃水を最上段のプレートでなく下部プレート
   上へまたは溜部中へ導入し、かつ廃水供給部より上方に
   位置するプレートを易揮発性成分を含んだガスの生物学
   的精製に使用することを特徴とする特許請求の範囲第１
   項〜第３項のいずれか一項に記載の廃水の生物学的精製
   方法。
5. （５）２個もしくはそれ以上のプレートカラムを、ガス
   流および／または液体流に対し並列もしくは直列で操作
   することを特徴とする特許請求の範囲第１項〜第４項の
   いずれか一項に記載の方法。
6. （６）精製すべきガスおよび／または廃水の供給経路を
   備える特許請求の範囲第１項〜第５項のいずれか一項に
   記載の方法を実施する生物反応器において、この生物反
   応器をプレートカラム（２）として設計すると共に、プ
   レート（３）上に開口部（１９）を設けた取付部（１８
   ）を配置して、前記開口部を介し精製すベきガスをプレ
   ート（３）上に位置する液層の上部に流入させることを
   特徴とする生物反応器。
7. （７）液体に対流を生ぜしめる邪魔板（２０）もしくは
   案内管（２８）をプレート上にさらに配置したことを特
   徴とする特許請求の範囲第６項記載の生物反応器。
8. （８）プレート（３）にスプレー開口部（３１）または
   スプレーノズルを有する洗浄管（３０）を設けて、これ
   をダクタ、煙突またはベルの内表面に指向させることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項〜第７項のいずれか一
   項に記載の生物反応器。
9. （９）洗浄管（３０）がその長手軸線を中心として回転
   自在であることを特徴とする特許請求の範囲第１項〜第
   ８項のいずれか一項に記載の生物反応器。