WO2003042116A1

WO2003042116A1 - Appareil de traitement anaerobie

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Publication number: WO2003042116A1
Application number: PCT/JP2002/011880
Authority: WO
Inventors: Yasuhiro Honma; Toshihiro Tanaka
Original assignee: Ebara Corporation
Priority date: 2001-11-15
Filing date: 2002-11-14
Publication date: 2003-05-22
Also published as: CN100412006C; CN1547558A; JPWO2003042116A1; JP4162234B2

Description

明細書嫌気性処理装置技術分野

本発明は、各種工場、下水、し尿、畜産業施設等より排出される有機性の廃水又は有機性の廃棄物等を無害化処理するために用いられる嫌気性汚泥床処3¾置に関し、更に詳しくは、ガス '液 '固（気液固）分離部 (Gas-Solid Separator; 以下、 G S S部とも言う）を多段に有する上向流性汚赚処理装置に関する。背景技術

有機性の廃水あるレ、は有機性の廃棄物等は、嫌気性処理によつて分離処理されることがある。こうした军処法として、例えば上向流嫌気性汚泥床法（u_P flow Anaerobic Sludge Blanket；以後、 UA S B法とも言う）がある。これは近年普及してきた方法で、リアクター内に、メタン菌等の？ t¼性菌を主体とした微生物が粒子ィ匕した汚泥（汚泥粒子）を充填し、有機' 1«水を、リアクター内を上向流で流通させることにより、廃水中の有機物を嫌気条件下で生物学的に^^するというものである。この UA S B法は、嫌気性菌をグラニュール状に凝立化することにより、リアクター内のメタン菌の濃度を高濃度に維持できるという特徴があり、その結果、廃水中の有機物の濃度が相当高い場合でも効率よく処理できる。例えば、この方法を具体ィ匕した装置では、重クロム酸カリウムを酸化剤として測定した C ODcr (以下、 C ODと言う）の容積負荷が 1 0〜： 1 5 kg/m³/dの廃水 ·廃棄物でも効率よく運転できるという特徴がある。

有機'随水及び有機'醜棄物を職とした嫌気性処理の嫌気性菌には、環境温度により大きく分けて 2種類ある。例えば、環境 3 0〜3 5°Cの中温域を至適とする中 ¾気性菌、 5 0 - 5 5 °Cの高温域を至適^ itとする高気性菌などがある。一方、これら嫌気性菌の働きを利用した U A S B法の場合、分解する有機物の負荷量が高くなると（例えば C O D容積負荷が 1 5 kg/m³/d以上）、発生するガス量が多くなる。この際、リアクター内からのガス抜きを随時確実に行っていかないと、ガス排出時の吹き出し等によりグラニュール状の汚泥粒子の流出が目立つようなり、リアクタ一内に汚泥粒子を留めておくことが難しくなる。

こうした場合の処理対策として、 UA S B装置そのものを多段にし、発生ガスを分散して系外に排出する方法が提案されている。図 1は、 UA S Bを多段にした嫌気性処置の模式図である（G. Lettinga(l995) Anaerobic digestion and wastewater treatment system, Antonie van Leeuwenhoek 67： 3-28) ₀ l≤d lに不れている装置は、下端に原水流入管 1を接続した筒状のリアクター 2の内部に、下向きに傾斜した複数の邪魔板 3を交互に設けて、リアクター内を区分けした区分スラッジゾーン 4 a〜 4 eをそれぞれの箇所に多段に形成している。区分スラッジゾーン 4 a〜4 eのそれぞれの上端の角部（即ち、邪魔板によって形成される閉塞部）は G S S部 5を形成している。リアクター内部には、グラニューノレ状の汚泥粒子が充填される。このような装置の下端から有機' IM水（原水）が投入されると、内部に存在するグラニュール状の汚泥粒子内の嫌気性微生物の働きによって原水中の有機物が ^^され、ガスが発生する。リアクターの下部においては、高負荷状態のためにガスが多く発生するため、発生ガスが汚泥粒子に付着してその見かけ比重を低下させると共に、付着したガスが汚泥粒子を同伴して、上向きの水流に沿つて上方に汚泥粒子が流動する。ガスに同伴された汚泥粒子は、邪魔板 3によつて形成された G S S部 5に捕捉され、水面で気泡となり、気泡部 5 bを形成する。気泡はやがて破裂し、ガスが G S S部 5に集積して気相部 5 a が形成される。気相部 5 aが形成される箇所には、発生ガス回収配管 6が接続されていて、ガスが回収される。発生ガス回収配管 6は外部の水封槽 7に接続されており、 7封槽 7にガスがトラップされる。気泡の破裂によって、ガスと汚泥粒子とが分離され、汚泥粒子はもとの比重を回復して、重力によって沈降する。邪魔板 3の上に沈降した汚泥粒子は、邪魔板 3の表面上を滑り落ちながら更に沈降する。沈降した汚泥粒子は再び原水流中の有機物と撤虫して、汚泥粒子中の嫌気性微生物が有機物を分解することによつてガスを発生させ、汚泥粒子はガスに同伴されて上昇する。

リアクターの内部では、上記のような汚泥粒子の循環運動が起こるのである力リアクタ一下方で発生したガスはリアクタ一下方の G S Sで回収されるため、リアクターの上方にいくに従って、リアクター下方で発生したガスによる汚泥粒子の流動に与える影響が小さくなり、有機物の負荷量が徐々に小さくなるので、ガス発生量が低下し、これに伴って流動する汚泥粒子の見かけ比重が大きくなり、ガスに同伴される汚泥粒子の上昇流の速度が小さくなる、即ち、汚泥粒子の流動が緩やかになる。

このようにして有機物 ^嫌気性処理された処 SzKは、リァクター 2の上端部より溢流して、処 ¾Κ配管 9により排出される。上記のように、汚泥粒子の流動はリアクターの上方にいくにしたがって緩やかに、即ち静置状態に近くなるので、リアクターの上端からの溢流内に汚泥粒子力 S含まれることはなく、清浄な処¾ ：が得られる。

しかしながら、多段ィヒした U A SB装置は、いまなお以下に示すようながめ <o。

(1) 廃水の性状によっては、 GS S部内部で発泡を生じ、 GSS部内部あるいは発生ガス捕集配管の閉塞を招き、発生ガスの捕集が困難となる。

(2) 廃水の性状によっては、 GSS部内部でスカムを形成し、発生ガスの捕集が困難となる。とりわけ、負荷が低く、発生ガス量が少ない場合には、発生ガスによるスカムの破壊 ·除 *¾果が小さく、スカムを形成しゃすレ、。

(3) 前記 (1) 、 (2) の結果、多段ィヒした UA SB装置の特長である発生ガスを分散して系外に排出する効果を失レ、、汚泥の多大な流出を招き、処理匕の原因となる。

(4) GSS部を構成する邪魔板の設置角度が緩やカゝなには、邪魔板の上に汚泥が堆積して汚泥のデッドスペースが生じ、リアクタ一内の汚泥粒子の全体を有効に使えない:^がある。

(5) GSS部を装置をリアクターの下部まで形成した場合、汚泥粒子の良好な流動を妨げ、汚泥粒子と有機物との接触が不十分もしくは不良となる場合がある。

(6) リアクター内の通水速度が低い^^には短絡流が生じ、逆に通水速度が高い場合には汚泥の流出を引き起こすために、処¾結果を割匕させる原因となる場合がある。このような実情に鑑み、本発明は、汚泥粒子の良好な流動状態、即ち、汚泥粒子と有機物の良好な接触を妨げず、汚泥粒子全体を処理に対して有効に使う多段ィ匕した UA S B装置において、 G S S部内部での発生ガスの安定した回収を行うことで、高い C O D負荷においても安定した廃水処理を行うことのできる嫌気性処¾¾置を撤することを目的とする。発明の開示

本発明は、上記の課題を解決するための手段として、以下の各態様に係る嫌気性処理装置を雕する。

本発明の請求項 1の発明は、嫌気性処理槽と、該処理槽内に取り付けられた複数の邪魔板によつて形成される多段の気液固分離部を有する上向流嫌気性汚処理装置であって、それぞれの邪魔板の占有面積が処理槽の断面積の 2分の 1以上であり、処理槽内に消泡剤を供給する手段を有することを特徴とする有機' ffi^ 水又は廃棄物を嫌気性処理するための装置に関する。

本発明の請求項 2の発明は、嫌気性処理槽と、該処理槽内に取り付けられた複数の邪魔板によって形成される多段の気液固分離部を有する上向流嫌気性汚泥床処理装置であって、それぞれの邪魔板が、処理槽内壁との間の角度が 3 5度以下となるように取り付けられており、且つその占有面積が処理槽の断面積の 2分の 1以上であることを特徴とする有機' 水又は廃棄物を性処理するための装置に関する。

本発明の請求項 3の発明は、処理槽内に消泡剤を供給する手段を更に有する請求項 2に記載の装置に関する。

本発明の請求項 4の発明は、性処理槽と、該処理槽内に取り付けられた複数の邪魔板によって形成される多段の気液固分離部を有する上向流嫌気性汚泥床処理装置であって、それぞれの邪魔板が、処理槽内壁との間の角度が 3 5度以下となるように取り付けられており、処理槽内に消泡剤を供給する手段を有することを特徴とする有機 '14^水又は廃棄物を嫌気性処理するための装置に関する。本発明の請求項 5の発明は、気液固分離部の内部若しくは下方に酸素を含有しない気体を吹き込むための気体供給管が配置されていることを特徴とする請求項：!〜 4のレ、ずれかに記載の装置に関する。

本発明の請求項 6の発明は、気液固分離部が、処理槽の上部 5 0 %の範囲内に取り付けられている請求項 1〜 5のレ、ずれかに記載の装置に関する。

本発明の請求項 7の発明は、処理槽内での原水通水量が：!〜 5 m/hに制御される請求項 1〜 6のレ、ずれカこ記載の装置に関する。

図面の簡単な説明

図 1は、従来の多段 U A S B装置の構成例を示す図である。

図 2は、本発明の一態様に係る多段 UA S B装置の構成例を示す図である。図 3は、本発明の他の態様に係る多段 U A S B装置の構成例を示す図である。図 4は、実施例 2で用いた本発明の一態様に係る多段 U A S B装置の構成を示す図である。

図 5は、実施例 2で用いた比較用の多段 U A S B装置の構成を示す図である。図 6は、実施例 2での、経過時間に伴う C O D処理成績の変ィ匕を示すグラフである。

図 7は、実施例 3で用いた各種多段 U A S B装置の構成を示す図である。図 8は、実施例 3での、清涼飲料廃水を用いた実験 (R UN 1 ) における経過時間に伴う C OD処理成績の変ィ匕を示すグラフである。

図 9は、実施例 3での、食品廃水を用いた実験（RUN 2 ) における経過時間に伴う C OD処 ¾¾績の変化を示すグラフである。発明を実施するための最良の形態

以下、本発明の実施の形態を説明するが、本発明はこれに限定されない。図 2 は、本発明の第一の態様に係る多段 U A S B装置の一形態例の概要を示す図である。なお、添付の図においては、同じ構成要素については同じ参照番号を付す。図 2に示されている本発明の一態様に係る多段 U A S B装置においては、下端に原水流入管 1を接続した筒状のリアクタ一 2の内部に、複数の邪魔板 3を設けることによって、リアクター 2の内部を区分した区分スラッジゾーンが多段に形成されている。邪魔板 3は、一方の端部がリアクター 2の内壁に固定され、もう一方の端部が反対側の内壁方向に向かって、下向きに傾斜して伸長する。図 2においては、下向きに傾斜した邪魔板 3を 2枚配置して二つのスラッジゾーン 4 a、 4 bを多段に形成した構成例を示す。区分スラッジゾーン 4 a、 4 bのそれぞれの上端の角部（邪魔板 3によって形成される閉塞部）に G S S部 5が形成されてレ、る。リアクター内部には、グラニュール状の汚泥粒子が充填されている。有機 '隨水（原水）は、供給管 2 5を通してまず原水調整槽/酸発隱 2 3で調整された後、原水流入管 1を通してリアクター 2の下端から投入する。なお原水調整槽 Z酸発, 2 3は、必ずしも配置する必要はなく、原水を直接リアクター 2に供給してもよレ、。また、特に必要ない場合には、槽 2 3において原水の調整を行わなくともよレヽ。

リアクター 2内には、嫌気性菌からなるグラニュール汚泥粒子が充填される。本発明のとなる嫌気性処理は、 3 0 °C〜 3 5 °Cを至適とした中温メタン発酵処理、 5 0 °C〜 5 5 °Cを至適とした高温メタン発酵処理など全ての範囲の嫌気性処理を対象としている。嫌気性菌からなるグラニュール汚泥粒子が充填されたリアクター 2の下端に、有機'醜棄物などを含んだ原水を、送液管 1 を通して導入する。原水は、必要に応じて、処理水の循環液や系外から供給する希釈水等により適宜希釈した後、リアクターに供給することができる。流入原水の量は、リアクター 2内部での通水速度が：！〜 5 m/hとなるように調節することが好ましい。

リアクター 2内では、嫌気性菌を含むグラニュール汚泥粒子の介在によって有機性廃棄物が^ し、分解ガスが発生する。発生したガスは、各区分スラッジゾーン 4 a、 4 bの上端の G S S部 5に別れて集まり、それぞれに気泡部 5 b及び気相部 5 aを形成し、気相部 5 aカゝら発生ガス回収配管 6を通じて水封槽 7に回収される。回収された発生ガスについて、ガスメータ 8でその排出量が記録される。リアクター内で発生したガスの一部は、区分スラッジゾーン 4 a、 4 b内でグラニュール汚泥粒子に付着し、その見かけ比重を軽減させるとともに、ダラ二ユール汚泥粒子を同伴して G S S部 5の水面に達する。このように、発生ガスは気泡を形成して水面気泡部 5 bに一時的に滞留する。水面気泡部 5 bに集合した気泡はやがて破裂し、発生ガスとグラニュール汚泥粒子とが分離され、ダラ-ュール汚泥粒子はもとの比重を回復して水中に沈降し、一方発生ガスは気相部 5 a を形成して、ここに接続されている発生ガス回収配管 6から水封槽 7を経由して、系外に排出される。有機物がして清澄になった処 S Kは、リアクター上端から溢流し、処 STK配管 9を経由して系外に排出される。

また、図 2に示すように、処¾*配管 9を分岐して処舰循環配管 2 1を構成し、配管 2 4を介して原水調整槽 /酸発酵槽 2 3に循環して、必要に応じて再調整を行った後に、再びリアクター 2に再循環することができる。また、バイパス管 2 2を配置して、処理水をそのままリアクター 2に再循環することができる。各 G S S部 5の気相部 5 aのガス圧ほ異なるので、その差圧は水封槽 7で調整するとよい。原水送液側に近レ、順に（即ち下方の G S S部ほど） 7封圧は高く保つ必要がある。これは、下方の G S S部に接続されている発生ガス回収配管 6の 7封槽 7内での開口部位置を低くすることにより達成することができる（図 2参照）。ガス回収の圧調整は、水封槽 7を使う方法以外にも多くの方法があり、例えば圧力弁等を使用してもよい。本発明の嫌気性処理においては、各区分スラッジゾーン毎に、そこで発生する発生ガスを回収できるため、リアクターの単位断面積当たりの発生ガス量が少なくなる。特に処理水を流出させる処理水配管 9に最も近レ、所ではリアクターの単位断面積当たりのガス量が非常に小さくなる。そのため、グラニュール汚泥粒子の系外流出量は非常に少なくすることができる。ここで、リアクター 2の内部に配置する邪魔板 3は、その占有面積が、処理槽の断面積の 1 Z 2以上になるような寸法とすることが好まし、。邪 3の占有面積が処理槽の断面積の 1 Z 2以下であると、リアクター内で発生したガスの邪魔板による捕捉が不十分となり、気液固の分離に不具合を生ずる。つまり、リアクターの中心部分よりガスが上方へ抜けてしまレ、、 G S S部 5にガスを十分に集積することができなくなる。

また、処理すべき原水が発泡性の場合には、 G S S部 5内の気相部 5 a及び発生ガス回収配管 6が閉塞し、発生ガスの回収が困難となることがある。従って、本発明の一態様においては、リアクター 2内に消泡剤を供給することで、 G S S 部 5内での発泡を抑えることができ、支障なく処理を行うことができる。リアクター 2内に消泡剤を供給する手段としては、例えば、図 2に示すように、消泡剤注入配管 1 0を原水送液管 1に接続して、原水中に予め消泡剤を加えることができる。また、他の形態として、消泡剤は、原水調整槽 /酸発酵槽 2 3に滴下又は噴霧することによって供給したり（図 2の②）、処 STK循環配管に供給したり (図 2の⑤、 ⑥又は⑦）、リアクター 2に直接滴下又は噴霧することによって投入したり（図 2の④）、或いはリアクターの G S S部 5に滴下又は噴霧することによって供給したりすることができる（図 2の③）。消泡剤としては、原水の性状に応じた消泡効果を有し、発酵液の消泡に適した、中温（3 0°C〜3 5°C) あるいは高温（5 0°C〜5 5 °C) において消泡効果をなくすことのない消泡剤を使用することが好ましい。本発明において用いることのできる消泡剤としては、シリコーン系消泡剤、アルコール系消泡剤の何れも適用が可能である。

本発明の第一の態様は、上記のような糊敫を有する性処理装置に関する。即ち、本発明の第一の態様は、嫌気性処理槽と、該処理槽内に取り付けられた複数の邪魔板によって形成される多段の気液固分離部を有する上向流嫌気性汚泥床処理装置であって、それぞれの邪魔板の占有面積が処理槽の断面積の 2分の 1以上であり、処理槽内に消泡剤を供給する手段を有することを特徴とする有機 tt^ 水又は廃棄物を嫌気性処理するための装置に関する。

また、本発明の第二の態様は、邪魔板を、処理槽内壁との間の角度が 3 5度以下になるように取り付けたことを特徴とするものである。即ち、本発明の第二の態様は、嫌気性処理槽と、該処理槽内に取り付けられた複数の邪魔板によって形成される多段の気液固分離部を有する上向流嫌気性汚泥床処理装置であって、それぞれの邪魔板が、処理槽内壁との間の角度が 3 5度以下となるように取り付けられており、且つその占有面積が処理槽の断面積の 2分の 1以上であることを特徴とする有機' 1«水又は廃棄物を嫌気性処理するための装置に関する。

図 2を参照して本発明の第二の態様を説明すると、力かる態様においては、リアクター 2の内壁と邪魔板 3との間の角度 0を 3 5度以下として邪魔板 3を反対側の内壁に向かって下向きに傾斜するように取り付けることにより、スラッジゾーン 4 a、 4 bを形成する邪魔板 3の上に、上方から沈降してくるグラニュール汚跡立子がして流動性が不十分となって汚泥粒子のデッドスペースが生じるという問題がなくなる。リアクター 2の内壁と邪魔板 3との間の角度が 3 5度以上であると、上記のように汚泥粒子の堆積が生じて、汚泥粒子のデッドスペースが生じやすくなるため、 3 O kg/m³/d以上の高負荷処理が困難となる。邪魔板 3 とリアクター 2の内壁との間の角度 6が 3 5度以下であると、汚泥粒子の安息角を超えた¾斜が邪魔板によって形成されるので、邪魔板の上に沈降した汚泥粒子は邪魔板の表面上を滑り落ちながら流下するので、邪魔板の上に汚泥が堆積することがない。この邪魔板とリアクター内壁との間の角度は、 3 0度以下であることがより好ましく、 2 7度以下であることが更に好ましい。

また、本発明の第二の態様においても、リアクター 2の内部に配置する邪魔板 3は、その占有面積が、処理槽の断面積の 1 / 2以上になるような寸法とすることが好ましい。邪魔板 3の占有面積が処理槽の断面積の 1ノ2以下であると、リァクタ一内で発生したガスの邪魔板による捕捉が不十分となり、気液固の分離に不具合を生ずる。つまり、リアクターの中心部分よりガスが上方へ抜けてしまい、 G S S部 5にガスを十分に集積することができなくなる。

なお、本発明の第二の態様においては、消泡剤を添加することは必須要件ではない。しかしながら、第一の態様と同様に、リアクター内に消泡剤を供給して、 G S S部 5内での発泡を抑えれば、より好ましい。

更に本発明の第三の態様は、性処理槽と、該処理槽内に取り付けられた複数の邪,によって形成される多段の気液固分離部を有する上向流嫌気性汚泥床処理装置であって、それぞれの邪魔板が、処理槽内壁との間の角度が 3 5度以下となるように取り付けられており、処理槽内に消泡剤を供給する手段を有することを特徴とする有機' 水又は廃棄物を嫌気性処理するための装置に関する。また、原水が高 S Sである等の理由により、スカムを形成しやすい場合には、 G S S部 5内の気泡部表面 5 b及び内部にスカムが形成され、発生ガスの回収が困難となる:^がある。このような場合には、気体供給管を G S S部 5の内部若しくは下方に配置して、気体を供給することにより、スカムの石皮壊したり、或いはスカムの形成を防止することができる。このような目的で用いることのできる気体としては、窒素ガス等の酸素を含まない、メタン発酵等の生物処理に影響を与えない気体を用いることができる。また、嫌気性処理によって発生したガスを、スカム破壊又は形成防止用の気体として使用することができる。カゝかる形態の嫌気性処理装置の構成例を図 3に示す。

図 3に示す装置においては、発生ガス回収配管 6及び水封槽 7を通して回収された発生ガスを、ガスホルダー 1 1に貯留し、そこ力ら、発生ガス供給配管 13 を通して、各 GSS部の下方に設置された散気管 12に供給して GSS部の下方より気泡として供給する力、或いは発生ガス回収配管 6に供給して G S S部の内部に直接供給することによって、 GS S部内でのスカムの破壊或いはスカムの形成防止を達成している。

発生ガス供給配管 13を、それぞれの G S S部の発生ガス回収配管 6に接続し、 GS S部 5 - 1内のスカムを破壊'除去する場合は、ノくノレブ 14 aを閉じ、発生ガスを GSS部 5—1内に吹き込むことにより GSS部 5-1内全体を気相部 5 - l aとし、気泡部 5-1 bを下に押し下げて、 GSS部 5-1からスカムを排出することができる。この排出されたスカムは、その上の GS S部 5 - 2内にトラップされるので、次にバルブ 14bを閉じ、同様に発生ガスを GSS部 5-2内に吹き込むことにより GS S部 5-2内全体を気相部 5— 2 aとし、気泡部 5— 2 bを下に押し下げて、 GS S部 5- 2からスカムを排出し、これを処理水と共に流出させることができる。

また、発生ガス供給配管 13を、各 GSS部の下方に配置された散気管 12に接続する^には、散気管 12から吹き込まれる気泡によりスカム力 S破壊され、破壊されたスカムはリアクター 2内の液の流れと共に処¾] として排出される。この手法の^ 8こは、バルブ 14の開閉は問わない。バルブ 14を開けて上記の操作を行うと、散気管 12から吹き込まれた気体は発生ガス回収配管 6より回収される。一方、ノくノレブ 14を閉じて上記の操作を行うと、散気管 12から吹き込まれる気泡によるスカムの破壊効果に加え、発生ガス回収配管を通して GS S部の内部に直接ガスを供給することによるスカム排出効果も期待できる。スカムの破壊或レヽはスカムの形成防止の目的で G S S部 5内若しくは散気管にガスを供給する頻度は、処理される廃水の性状にもよるが、 1日に 1回から 1週間に 1回とすることで GS S部 5內部のスカムを破壊 ·除去する効果がある。

なお、本発明に係る多段 UA SB装置においては、気液固分離部が、処理槽の上部のみに形成されているとより好ましい。これは、気液固分離部が処理槽の下部にまで取り付けられてレ、ると、処理槽内での汚泥粒子の良好な流動が妨げられ、汚泥と有機物との接触が不良となって、処理が不安定になる^^があるからである。この観点から、本発明に係る多段 UA S B装置においては、気液固分離部が、処理槽の上部 7 0 %の範囲内、より好ましくは上部 5 0 %の範囲内、更に好ましくは上部 3 0 %の範囲内に取り付けられていることが好ましレ、。

また、本発明の多段 U A S B装置においては、処理槽内での原水通水量を：！〜 5m/hに制御することが好ましレ、。槽内での通水量が小さすぎると、汚泥層で短絡流が生じて、汚泥層全体を有効に使用することができなくなる場合がある。また、槽内での通水量が大きすぎると、グラニュール汚泥粒子の沈降速度よりも液の上昇流速度が大きくなり、グラニュール汚泥粒子が処理水と共に流出してしまうために、槽内に汚泥を安定して保持することができず、処理が不安定になる場合がある。この見地から、処理槽内での原水通水量は、：！〜 5raAに制御することが好ましく、 2〜3m/hが更に好ましい。

以下、本発明の各種態様を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではなレ、。

実施例 1

図 2に示す装置を用いて、廃水の嫌気処理を行った。断面積 0 . 1 6 m², 高さ 6 . 2 5m (槽容量 l m³) の円筒形リアクター 2内に、それぞれの占有断面積が 0 . 1 1 2m² (リアクターの断面積の 7 0 %) となるように邪魔板 3を 2枚下向きに^!斜させて取り付けた。邪魔板 3の取り付け角度（0 ) は 4 5度であった。リアクタ一 2内の水温は 3 5 °Cになるように温度制御した。リアクター 2内にはダラニュール状の汚泥粒子を充填した。

原水として、発泡性の清涼飲料廃水の酸発酵処 ¾ (C O D = l 0 , 0 0 O mg /L； S S = 5 0 Omg/L) を用いた。リアクタ一 2の上端から溢流する処理水を循環液として原水と共にリアクター 2に流入させることで通水速度を 2 m/hに設定した。原水流量と処理水循環水量の割合を C O D負荷に応じて設定した。

原液送液管 1に接続した消泡剤注入配管 1 0力ら、消泡剤としてシリコーン系消泡剤をリアクター流入水量あたり 1 O rag/Lの割合で注入した。対照データとして、消泡剤の注入を行わずに同様の実験を行った。定常状態における処理成績を表 1に示す。

上記表の結果から、本発明に従って、多段 U A S B処理装置において消泡剤を処理槽内に供給することにより、優れた処理性能が得られたことが分かる。消泡剤を供給しない場合には、負荷の上昇により G S S部の内部での発泡が生じ、処理性能が低下した。

実施例 2

図 2に示気処理装置において、リアクター 2として、図 4及び図 5に示す構造のものを用いて実験を行った。図 4に示すリアクター 2においては、银斜する邪魔板 3を 2箇取り付け、装置側壁と邪魔板 3との角度（Θ ) を 3 0度とした。邪魔板 3は、リアクター 2の上部 5 0 %の部所にのみ配置されるようにした。 - 方、図 5に示すリアクター 2においては、斜する邪魔板 3を、リアクター 2の全高に亘って 5箇取り付け、装置側壁と邪魔板 3との角度（ 0 ) を 4 5度とした。いずれも、リアクターの断面積は、 0 . 1 6 m²、高さ 6 . 2 5 m (容量 l m³) 、 G S S部を形成する邪魔板の断面積は 0 . 1 1 2m² (リアクタ一断面積の 7 0 %) で実験した。

リアクター 2内にはグラニュール状の汚泥粒子を充填した。原水を、リアクタ一 2の下端に接続した原水送液管 1より流入し、リアクター 2上部の処 SzK管 9 より処 SzKを得た。

リアクター 2内には、邪魔板によって有機物を分解、浄化する際に発生したガスが集まる G S S部 5を形成し、その上端に外部と通じる発生ガス回収配管 6の排出口を設けた。各 G S S部 5より発生したガスの量は、水封槽 7に設けたガスメータ 8で計測した。リアクター 2内の水温は 3 5 °Cになるように ^制御した。原水としては、系廃水の酸発酵処理水 (COD= 700 Omg/L) に、無機栄養塩類（窒素、リン等）を添加したものを用いた。処¾ を循環液として、原水と共にリアクター 2へ流入させることで、通水速度を 2 m/hに設定した。原水流量と処¾*循環水量の割合を C O D負荷に応じて設定した。図 4のリアクター 2 (邪魔板の取り付け角度が 30度）を用いて得られた結果を B系列、図 5のリアクタ一 2 (邪魔板の取り付け角度が 45度）を用いて得られた結果を A系列として以下に報告する。

図 6に実験経過と CODの処績の変ィ匕を示す。両系列とも処 S7 COD濃度を見ながら、有機物負荷量を徐々に上げた。

実験経過後、約 1 20日目までは略々同じ負荷量で処理できた。約 1 20日以降、 C O D負荷が 30 kg/m³/d以上になると、 A系列では処理水 C 0 Dが高くなつた。

ィ斜する邪膽反を 5個取り付け、リアクター 2の内壁と邪魔板 3との角度を 4 5度とした A系列では、図 5に示されるように、邪魔板 3の上に堆積汚泥によるデッドスペースが生じ、汚泥粒子全体を有効に使えないため処理が不安定になつた。このため、 COD負荷を 25kg/m³/dに下げた。

一方、 B系列では、 COD負荷が 35kg/m³/dにおいて、安定した処理ができた。表 2に安定状態における処績の比較を示す。表 2 ：実施例 2の結果

邪魔板の取り付け角度を 30° とした B系列では、 C O D負荷 35 kg/m³/d、 COD除去率 90%、処 Sz VS S-300〜40 Omg/Lであった。一方、邪魔板の取り付け角度を 45° とした A系列では、 COD負荷 25kg/m³/d、 COD 除去率 90%、処理水 VS S = 300〜400mg/Lであった。このように、邪魔板の取り付け角度を 3 5度以下にすることによって、邪魔板の取り付け角度を 4 5度とした^と比べて高レ、 C 0 D除去率を得ることができた。

B系列の方法では、高い C OD負荷で運転しているにも拘らず、処理水 C O D 処理成績は安定していた。また、処理水 V S S濃度は、 A系列の方法と略々同じであり、 A系列の方法に比べ G S S部の数が少なレ、場合でも上向流嫌気性汚泥床法（UA S B) 槽内におけるグラニュール汚泥量も安定していた。これは、処理水を流出させる処¾7 配管 9に最も近レヽ所では、リアクターの単位断面積当たりのガス量が小さくなり、グラニュール汚泥の系外流出量が少なかったためである。次に、 B系列を用いて、原水 C O D濃度 7 0 0 O g/L、 C OD負荷 3 O kg/m³/d、通水速度 0 . 5〜 7 m/hで処理を行ったときの定常状態における処 S ^績の比較を表 3に示す。表 3

邪魔板とリアクター内壁との角度を 3 0度とした B系列では、 C OD除去率 8 5 %以上の安定した処理を行うためには、通水速度を 1〜 5 m/h、好ましくは C OD除去率 9 0 %以上とする^^には通水速度を 2〜 3 m/hに設定することが好ましいことが分かった。これは、通水速度が 1 m/hより少ない ^には、汚泥層で短絡流が生じるため、汚泥層全体を有効に使用し得ないためである。また、通水速度が 5 in hより高レヽ:^には、処 3τ の V S Sが 1 5 0 0 mg/L以上となり、リアクター 2内の汚泥量を安定して維持できないために、処理性が匕した。実施例 3

リアクター 2として、図 7に示す種々の形態のものを用いた。 A系列は、傲斜する邪魔板を 2ケ取り付け、リアクター 2の内壁と邪魔板 3との角度を 3 0度とした。 B系列は、 A系列のリアクター 2の原水送液管 1に消泡剤注入配管 1 0を接続して、消泡剤としてシリコーン系消泡剤をリアクタ一流入水量あたり 1 0 mg /Lの割合で原水に加えた。 C系列は、 B系列のリアクター 2に更に散気管 1 2を取り付け、発生ガスを発生ガス供給配管 13を通して供給することによって、 G SS部内でのスカムの破壊♦除去を行った。いずれも、 GSS部は、リアクター 2の上部 50 %の範囲内に配置されるようにした。

実験には図 3に示す装置を用いた。リアクター 2内にはグラニュール状の汚泥粒子を充填した。原水を、リアクター 2の下端に接続した原水送液管 1より供給し、リアクター 2上部の処¾*管 9より処 ¾Κを得た。リアクター 2内には、有機物を分解、浄化する際に発生したガスが集まる GS S部 5が邪魔板 3によって形成され、その上端には発生ガス回収配管 6を接続した（図 3参照）。

いずれの系列においても、リアクターの断面積は、 0. 16m²、高さ 6. 25 m (容量 lm³) 、 GS S部を形成する邪魔板の断面積は 0. 112ra² (リアクター断面積の 70%) であった。各 G S S部 5より発生したガスの量は、水封槽 7に設けたガスメータ 8で計測した。リアクター 2内の水温は 35°Cになるように温度制御した。原水として、発泡性の清涼飲料廃水の酸発酵処理水 (RUN1 ； C OD= 10, 00 Omg/L、 S S = 50 Omg/L) 及びスカムを形成しやすい食品製造廃水の酸発酵処理水（RUN2 ； COD= 10, 00 Omg/L, SS = 30 Omg /L) に無機栄養塩類（窒素、リンなど）を添加したものを用いた。処¾7 を循環液として原水とともにリアクター 2に流入させることで通水速度を 2 m/hに設定した。原水流量と処理水循環水量の割合を C O D負荷に応じて設定した。

図 8、図 9に、実験経過と COD処績の変ィ匕を示す。両系列とも処¾7 〇 O D濃度を見ながら有機物負荷量を徐々に上げた。

清涼飲料廃水を用いた R UN 1 (図 8 ) では、実験経過後約 80日目まではほぼ同じ負荷量で処理ができた。約 80日目以降、 C O D負荷が 20 kg/mVdとなると、 A系列では処理水 CODが高くなつた。消泡剤を添加していない A系列では、負荷の上昇により、発生ガス量が増大し、 GSS部 5内部で発泡を生じ、 G S S部 5及び発生ガス回収配管 6が閉塞した。そのため、発生ガスは G S S部で回収されないため、リアクター 2上部より大気へと放出された。その結果、リアクタ一 2内のグラニュール汚泥量が大量に流出し、リアクター 2内の汚泥を安定に保持できないため、処理性能が低下した。そのため、 COD負荷を 15kg/m³/ dに下げ、発泡をなくしたが、 GS S部 5内部にスカムが形成されていたため、 G S S部 5で発生ガスは回収されず、前記のとおり、処理性能は低下したままであった。一方、消泡剤を添加した B、 C系列では COD負荷が 35kg/m³/dにおいて、安定した処理ができた。比較的スカムを形成しにくい廃水の場合、消泡剤の添口により、高負荷処理が可能となり、発生ガス量が増加するため、この発生ガスによる GS S部 5内部のスカム形成の防止効果がある。そのため、 B系列と C系列の処理性能は同じであった。表 4に定常状態における処理成績の比較を示す。表 4 ：清涼飲料廃水の処理実験 (RUN1)

消泡剤を添加した B系列では、 COD負荷 35kg/m³/d、 COD除去率 90%、 ¾Z VS S = 300〜40 Omg/Lであった。一方、消泡剤を添卩しなかった A 系列では、 C O D負荷 15 kg/mVd, COD除去率 90%、処理水 V S S = 30 0〜 400 mg/Lであった。このように、消泡剤を ¾¾¾口することにより、消泡剤を用いなレ、; ^と比べて高い COD除去率を得ることができた。消泡剤を添加した B系列の方法では、高い C O D負荷で運転しているにもかかわらず処理水 COD 処¾ ^績が安定していた。また、処理水 VSS濃度は、消泡剤を添加しない場合とほぼ同じであった。

次に、食品製造廃水を用いた RUN 2 (図 9) では実験経過後約 80日目以降、 CO D負荷が 15 k_g/m³/d以上になると、消泡剤を添加しない A系列では、処理水 C O Dが高くなった。これは G S S部 5内での発泡及ぴス力ムの形成により、上記のように発生ガスの回収が不十分となったため、リアクター 2内の汚泥量を安定して保持できないため、処理性能が低下したためであると考えられる。そのため、 COD負荷を 1 Okg/m³/dに下げ、発泡をなくしたが、 GSS部 5内部にスカムが形成されていたため、処理性能は低下したままであった。消泡剤を添卩した B系列では、実験経過後約 1 10日目に COD負荷を 2 Okg /m³/dに設定した。 1 10日目〜 120日目にかけて、 G S S内部にスカムが形成し始め、次第に処理が悪くなり、 1 20日目以降では処理水 CODが高くなつた。これは GS S部 5内部での発泡は抑制できた力次第にスカムが形成され、前記のように、発生ガスの回収が不十分となったため、リアクター 2内の汚泥量を安定して保持できず、処理性能が低下したためであると考えられる。

GS S部の下部からガスを供給した C系列では、 C O D負荷が.35 kg/m³/dにおいて、安定した処理ができた。スカムを形成しやすレヽ廃水の場合、消泡剤の添カロにカ卩え、発生ガスの吹き込みによる G S S部 5内のスカムの破壊 ·除去を行うことで高負荷処理が可能となる。表 5に定常状態における処理成績の比較を示す。表 5 ：食品製造廃水の処理実験（RUN 2)

消泡剤を添加した B系列では、 COD負荷 35kg/m³/d COD除去率 90% ½¾T V S S = 300 400mg/Lであった。一方、消泡剤を添しなかった A 系列では、 C O D負荷 10 kg/m³/d COD除去率 90%、処理水 V S S = 30 0 400mg/Lであった。更に、スカムの形成防止を行った C系列の方法では、髙レヽ C O D負荷で運転しているにもかかわらず処 ¾7 C O D処理成績が安定していた。また、処 S7KVS S濃度は従来法とほぼ同じであった。産業上の利用の可能性

本発明の第一の態様によれば、処理槽内に邪魔板によつて形成される気液固分離部を多段に有する上向流嫌気性汚泥床処理装置にぉレ、て、処理槽内に消泡剤を供給することにより、高い C 0 D負荷にぉレ、ても安定した嫌気処理を行うことができる。また、本発明の第二の態様によれば、気液固分離部を形成する邪魔板と処理槽内壁との間の角度を 3 5度以下にすることにより、邪魔板の上に汚泥粒子が堆積して汚泥粒子のデッドスペースが生じることが防止され、汚泥粒子の良好な流動状態を保ち、汚泥粒子全体を処理に対して有効に活用することができる。更に、邪魔板と処理槽内壁との間の角度を 3 5度以下とすると共に、処理槽内に消泡剤を供給することで、より一層の安定処理を図ることができる。更には、スカムの形成防止手段を更に配置することにより、高い C OD負荷においても一層安定した処理を行うことができる。

Claims

請求の範囲

1 . 嫌気性処理槽と、該処理槽内に取り付けられた複数の邪魔板によって形成される多段の気液固分離部を有する上向流嫌気性汚泥床処理装置であって、それぞれの邪魔板の占有面積が処理槽の断面積の 2分の 1以上であり、処理槽内に消泡剤を供給する手段を有することを特徴とする有機 'IM水又は廃棄物を性処理するための装置。

2 . 嫌気性処理槽と、該処理槽内に取り付けられた複数の邪魔板によって形成される多段の気液固分離部を有する上向流嫌気性汚泥床処理装置であって、それぞれの邪魔板が、処理槽内壁との間の角度が 3 5度以下となるように取り付けられており、且つその占有面積が処理槽の断面積の 2分の 1以上であることを特徴とする有機 '14^水又は廃棄物を性処理するための装 go

3 . 処理槽內に消泡剤を供給する手段を更に有する請求項 2に記載の装 go

4 . 嫌気性処理槽と、該処理槽内に取り付けられた複数の邪魔板によって形成される多段の気液固分離部を有する上向流嫌気性汚 ^処3¾置であって、それぞれの邪魔板が、処理槽内壁との間の角度が 3 5度以下となるように取り付けられており、処理槽内に消泡剤を供給する手段を有することを特徴とする有機'! ¾ 水又は廃棄物を嫌気性処理するための装 go

5 . 気液固分離部の内部若しくは下方に酸素を含有しない気体を吹き込むための気体供給管が配置されていることを特徴とする請求項 1〜4のいずれかに記載の装置。

6 . 気液固分離部が、処理槽の上部 5 0 %の範囲内に取り付けられている請求項 1〜 5のレ、ずれかに記載の装置。

7 . 処理槽内での原水通水量が 1〜 5 m/hに制御される請求項 1〜 6のレ、ずれかに記載の装置。