(57)【要約】【課題】必要十分の処理可能容量を確保しつつ、安定的なグラニュールを早く形成できる嫌気性水処理装置を提供する。【解決手段】嫌気性微生物が粒状化してなるグラニュールが収容され、廃水を上向きに流動させてグラニュールと作用させることによって廃水を処理する処理槽３０と、流入部３１，３２と、取出部３５と、を備え、処理槽３０の下部には上下方向に延びて複数の領域Ｓ１，Ｓ２に処理槽３０の空間を区分けする仕切り板３３が設けられ、領域Ｓ１，Ｓ２は仕切り板３３の上方の上方空間Ｓｕを介して互いに接続されており、流入部３１，３２は領域Ｓ１，Ｓ２ごとに注水する廃水の量を調整可能とされている嫌気性水処理装置１０が提供される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
嫌気性微生物が粒状化してなるグラニュールが収容され、廃水を上向きに流動させて前記グラニュールと作用させることによって前記廃水を処理する処理槽と、
前記処理槽の下部に開口して前記廃水を前記処理槽に流入させる流入部と、
前記処理槽の上部に開口して処理された前記廃水を取り出す取出部と、を備えた嫌気性水処理装置であって、
前記処理槽の下部には上下方向に延びて複数の領域に前記処理槽の空間を区分けする仕切り板が設けられ、
区分けされた前記領域は、前記仕切り板の上方の上方空間を介して互いに接続されており、
前記流入部は、区分けされた前記領域ごとに注水する廃水の量を調整可能とされている、嫌気性水処理装置。
【請求項２】
区分けされた前記領域のうち特定の領域に他の領域よりも多く廃水を注水し、廃水を多く注水する領域を他の領域に切り替える切替部を備えた、請求項１に記載の嫌気性水処理装置。
【請求項３】
前記流入部は、それぞれの前記領域の下部から前記グラニュールを前記上方領域までまきあげるように廃水を注水可能である、請求項１に記載の嫌気性水処理装置。
【請求項４】
嫌気性微生物が粒状化してなるグラニュールが収容された処理槽において、
前記処理槽の下部から廃水を流入させ、前記廃水を上向きに流動させて前記グラニュールと作用させることによって前記廃水を処理し、処理された前記廃水を前記処理槽の上部から取り出す嫌気性水処理方法であって、
前記処理槽の下部には上下方向に延びて複数の領域に前記処理槽の空間を区分けする仕切り板が設けられ、
区分けされた前記領域は、前記仕切り板の上方の上方空間を介して互いに接続されており、
区分けされた前記領域ごとに注水する廃水の量を調整する、嫌気性水処理方法。
【請求項５】
区分けされた前記領域のうち特定の領域に他の領域よりも多く前記廃水を注水し、
前記廃水を多く注水する領域を他の領域に切り替える、請求項４に記載の嫌気性水処理方法。
【請求項６】
それぞれの前記領域の下部から前記グラニュールをまきあげるように前記廃水を注水する、請求項４に記載の嫌気性水処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、嫌気性微生物を使った嫌気性水処理装置および嫌気性水処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１などに、有機物を含む廃水の処理方法として、グラニュール状の嫌気性微生物を用いたＵＡＳＢ（Upflow Anaerobic Sludge Blanket）法やＥＧＳＢ（Expanded Granular Sludge Bed）法が知られている。これらの方法では、嫌気性水処理装置に含まれる処理槽において、高密度で沈降性のよいグラニュール状の嫌気性微生物からなる層に、処理槽の下部から上部に向かうように廃水を通して廃水を嫌気性処理している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開2003-326294号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、工場などから排出される廃水は、廃水量や有機物の種類や濃度が変動する。このため、一般的には最も負荷の高くなる状態を想定して処理装置を設計している。
【０００５】
ところが、このように設計された処理装置を負荷の低い状態で運転すると、注水量に対して処理装置が大き過ぎるため、全てのグラニュールに対して有機物が十分にいきわたらない。このため、安定したグラニュールの形成が難しく、処理装置の立ち上げに長時間を要する。
【０００６】
そこで本発明は、必要十分の処理可能容量を確保しつつ、安定的なグラニュールを早く形成できる嫌気性水処理装置および嫌気性水処理方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決することのできる本発明の嫌気性水処理装置は、
嫌気性微生物が粒状化してなるグラニュールが収容され、廃水を上向きに流動させて前記グラニュールと作用させることによって前記廃水を処理する処理槽と、
前記処理槽の下部に開口して前記廃水を前記処理槽に流入させる流入部と、
前記処理槽の上部に開口して処理された前記廃水を取り出す取出部と、を備えた嫌気性水処理装置であって、
前記処理槽の下部には上下方向に延びて複数の領域に前記処理槽の空間を区分けする仕切り板が設けられ、
区分けされた前記領域は、前記仕切り板の上方の上方空間を介して互いに接続されており、
前記流入部は、区分けされた前記領域ごとに注水する廃水の量を調整可能とされている。
【０００８】
上記本発明に係る嫌気性水処理装置は、
区分けされた前記領域のうち特定の領域に他の領域よりも多く廃水を注水し、廃水を多く注水する領域を他の領域に切り替える切替部を備えてもよい。
【０００９】
上記本発明に係る嫌気性水処理装置において、
前記流入部は、それぞれの前記領域の下部から前記グラニュールを前記上方領域までまきあげるように廃水を注水可能としてもよい。
【００１０】
本発明に係る嫌気性水処理方法は、
嫌気性微生物が粒状化してなるグラニュールが収容された処理槽において、前記処理槽の下部から廃水を流入させ、前記廃水を上向きに流動させて前記グラニュールと作用させることによって前記廃水を処理し、処理された前記廃水を前記処理槽の上部から取り出す嫌気性水処理方法であって、
前記処理槽の下部には上下方向に延びて複数の領域に前記処理槽の空間を区分けする仕切り板が設けられ、
区分けされた前記領域は、前記仕切り板の上方の上方空間を介して互いに接続されており、
区分けされた前記領域ごとに注水する廃水の量を調整する。
【００１１】
上記本発明に係る嫌気性水処理方法において、
区分けされた前記領域のうち特定の領域に他の領域よりも多く前記廃水を注水し、
前記廃水を多く注水する領域を他の領域に切り替えてもよい。
【００１２】
上記本発明に係る嫌気性水処理方法において、
それぞれの前記領域の下部から前記グラニュールをまきあげるように前記廃水を注水してもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、必要十分の処理可能容量を確保しつつ、安定的なグラニュールを早く形成できる処理装置および処理方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態に係る嫌気性水処理装置の模式図である。
【図２】図１に示した嫌気性水処理装置の処理状態を示す模式図である。
【図３】図１に示した処理装置を第一の運転例で運転した状態を示す模式図である。
【図４】図１に示した処理装置を第二の運転例で運転した状態を示す模式図である。
【図５】図１に示した処理装置を第三の運転例で運転した状態を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施形態に係る嫌気性水処理装置について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１６】
図１は嫌気性水処理装置（以降、単に処理装置という）１０の模式図である。処理装置１０は、有機物を含む廃水を嫌気性微生物に反応させて、有機物をメタンガス、二酸化炭素、水素などに分解し、清浄な水を取り出す装置である。処理装置１０は、酸生成槽２０と、処理槽３０とを備えている。
【００１７】
酸生成槽２０には酸生成菌が収容されている。酸生成槽２０は、流入管Ｌ１を通ってきた廃水を受け入れる。酸生成槽２０は、酸生成菌により廃水中に含まれる有機物を酢酸等に分解する。また、酸生成槽２０に中和剤として、水酸化ナトリウムなどのアルカリ剤が添加されていてもよい。
【００１８】
酸生成槽２０にはそれぞれ独立した第一送水管Ｌ２１および第二送水管Ｌ２２が接続されている。酸生成槽２０内の廃水はそれぞれの送水管Ｌ２１，Ｌ２２を介して処理槽３０へ流される。第一送水管Ｌ２１には、開度に応じて処理槽３０への廃水の送水量を調整できるバルブＬ２１ａが設けられている。同様に、第二送水管Ｌ２２にも、開度に応じて処理槽３０への廃水の送水量を調整できるバルブＬ２２ａが設けられている。
【００１９】
処理槽３０は、図１に示すように縦長の容器である。処理槽３０には、その上部まで廃水が注水されている。処理槽３０の下部には、第一流入部３１および第二流入部３２が設けられている。第一流入部３１は第一送水管Ｌ２１を介して酸生成槽２０と接続されている。第二流入部３２は第二送水管Ｌ２２を介して酸生成槽２０と接続されている。
【００２０】
第一流入部３１は処理槽３０の下部に開口しており、処理槽３０の下部から廃水を流入させる。同様に、第二流入部３２は処理槽３０の下部に開口しており、処理槽３０の下部から廃水を流入させる。
【００２１】
第一流入部３１および第二流入部３２は、例えば長手方向に等間隔に開口する複数の穴を備えたパイプにより形成することができる。本実施形態では、それぞれの流入部３１，３２から処理槽３０の底面に向かって下向きに廃水を流出させて、廃水に処理槽３０の最下層から上方に向かう水流を作り出している。
【００２２】
処理槽３０の下部には、上下方向に延びる仕切り板３３が設けられている。この仕切り板３３は、処理槽３０の底面から上方に向かって延びるように形成されている。仕切り板３３は、処理槽３０の下部の空間を複数の領域Ｓ１，Ｓ２に区分けしている。仕切り板３３の上端は処理槽３０の上下方向の中央付近に位置しており、仕切り板３３の上方には上方空間Ｓｕが形成されている。複数の領域Ｓ１，Ｓ２は、この上方空間Ｓｕを介して接続されている。
【００２３】
また、それぞれの領域Ｓ１，Ｓ２ごとに流入部３１，３２が設けられている。具体的には、領域Ｓ１の下部に第一流入部３１が設けられ、領域Ｓ２の下部には第二流入部３２が設けられている。バルブＬ２１ａの開度を調整することにより、第一流入部３１から領域Ｓ１への廃水の流入量を調整することができる。同様に、バルブＬ２２ａの開度を調整することにより、第二流入部３２から領域Ｓ２への廃水の流入量を調整することができる。
【００２４】
また、処理槽３０の下部には、多数のグラニュールからなるスラッジブランケット層３４が形成されている。グラニュールとは、複数の嫌気性微生物が集まって形成する微小な粒であり、図１においては黒丸で示している。多数のグラニュールが沈殿してスラッジブランケット層３４を形成している。このスラッジブランケット層３４は、それぞれの領域Ｓ１，Ｓ２ごとに形成されている。
【００２５】
各領域Ｓ１，Ｓ２ごとに形成されたスラッジブランケット層３４のグラニュールは、仕切り板３３によって遮られて、直接的には互いの領域Ｓ１，Ｓ２に移動することができないが、仕切り板３３の上方の上方空間Ｓｕを介して移動することができる。
【００２６】
処理槽３０の上部で上方空間Ｓｕの上方には、取出部３５が設けられている。取出部３５は処理槽３０の上方に開口しており、処理槽３０で処理が完了した廃水を取出部３５を介して外部に取り出すことができる。
【００２７】
また処理槽３０の上部で上方空間Ｓｕの上方には、分離部３６が設けられている。分離部３６は、嫌気性微生物が廃水を処理した結果生じるメタンガスなどの気体をグラニュールから分離させる機構を備えている。分離部３６は、処理槽３０の上部に開口するガス取出口３６ａを有している。嫌気性微生物が廃水を処理した結果生じるメタンガスなどの気体は、このガス取出口３６ａから外部に取り出される。
【００２８】
この処理槽３０の上方はカバー３７により密閉されている。これにより、外部から酸素が廃水中に溶け込むことを防止し、処理槽３０の内部が嫌気性微生物の活動に最適な環境に維持されている。
【００２９】
＜基本動作＞
上述した処理装置１０において、酸生成槽２０から第一流入部３１および第二流入部３２を介して処理槽３０の下部に廃水を注水すると、廃水は処理槽３０内で上方に向かって流動してスラッジブランケット層３４を通過する。廃水がスラッジブランケット層３４を通過する際に、スラッジブランケット層３４に含まれるグラニュール状の嫌気性微生物が廃水に作用することにより、廃水が処理される。
【００３０】
なお、処理槽３０内ではメタンガスなどの気体の発生によって生じる上昇水流によってグラニュールが舞い上げられ、グラニュールが処理槽３０内に分散し、その一部は処理槽３０の上部まで到達する。
また、嫌気性微生物は、廃水中の有機物を、メタンガス、二酸化炭素、水素などに分解する。このとき、嫌気性微生物が有機物を分解するときに生じたメタンガスがグラニュールの表面に付着することがある。メタンガスが付着したグラニュールは比重が小さくなるので、処理槽３０の上部まで廃水中を移動してしまうことがある。
そこで分離部３６は廃水から、メタンガスなどの気体Ｇと、グラニュールなどの固形物Ｓと、水とを分離する。廃水から分離された気体Ｇはガス取出口３６ａを介して外部に取り出される。微生物などの固形物Ｓは、再び下降流にのって処理槽３０の下方に向かって沈降する。気体Ｇおよび固形物Ｓが分離された廃水の一部は、循環路Ｌ３を介して酸生成槽２０に戻され、他の廃水は取出部３５から外部に取り出される。
【００３１】
（処理装置の立ち上げ運転）
ところで、上述したような処理装置１０を安定的に運転するためには、処理装置の立ち上げ時に、処理槽３０内の嫌気性微生物が安定的なグラニュールを形成するように慣らし運転をする必要がある。
【００３２】
ここで本発明者らは、次の（１）〜（３）に着目した。（１）グラニュールに多量の有機物を与えると、グラニュールは早く安定化する。しかし、（２）グラニュールに一定量以下の少ない量の有機物を与え続けても、なかなか安定化しない。さらに、（３）一度安定的なグラニュールを形成してしまえば、与える有機物の量が少なくても、グラニュールの安定度が損なわれにくい。
【００３３】
また、処理装置１０は、通常運転時の負荷よりもずっと高い負荷がかけられたときに、その負荷を受け止められるように設計されている。つまり、処理装置１０が処理できる処理可能容量は、例えば廃水が最大注水量Ｖｍａｘで処理槽３０に注水されたときにも処理できるように設計されている。安定的に処理装置１０を運用するために、最大注水量Ｖｍａｘは、想定される通常運転時の注水量Ｖよりもはるかに高く設定されることが一般的である。
【００３４】
本発明とは異なり仕切り板を持たない処理槽を備えた処理装置においては、最大注水量Ｖｍａｘを与えたときに、処理槽内の全ての嫌気性微生物に最も多くの有機物が与えられることになる。しかし、処理装置の立ち上げ時に、最大注水量Ｖｍａｘで廃水を処理槽に注水し続けることは現実的ではない。このため、処理装置の立ち上げ時には、嫌気性微生物には少ない量の有機物が与えられることになる。したがって、安定的なグラニュールを形成するためには長時間を要する。
【００３５】
そこで本実施形態に係る処理装置１０は、上下方向に延びて複数の領域Ｓ１，Ｓ２に処理槽３０の空間を区分けする仕切り板３３を有し、区分けされた領域Ｓ１，Ｓ２が上方空間Ｓｕを介して互いに接続されており、区分けされた領域Ｓ１，Ｓ２ごとに注水する廃水の量が調整可能とされている。
そこで処理装置１０は、次に説明するように運転することができる。これにより、安定的なグラニュールを短時間で形成可能にしている。
【００３６】
図２は、本実施形態に係る処理装置１０の立ち上げ時の運転状態を説明する模式図である。図２において、矢印Ａ１，Ａ２は注水量の大きさを表し、矢印の大きさが大きいほど注水量が大きいことを示している。
図２に示したように、バルブＬ２１ａの開度をバルブＬ２２ａの開度よりも大きく設定することにより、領域Ｓ１への注水量Ｖ１を領域Ｓ２への注水量Ｖ２よりも大きく設定している（Ｖ１＞Ｖ２）。このように大きな注水量Ｖ１で領域Ｓ１に廃水を注水することにより、領域Ｓ１のグラニュールに集中的に有機物を与えることができる。これにより、領域Ｓ１において安定的なグラニュールを早く形成することができる。
【００３７】
このように、注水量Ｖ１と注水量Ｖ２とを合計した処理槽３０への総注水量が、最大注水量Ｖｍａｘでなくとも、領域Ｓ１のグラニュールに対して、安定的なグラニュールを早く形成できるほど多量の有機物を与えることができる。このため処理槽３０の容積を大きくして必要十分の処理可能容量を確保しつつ、安定的なグラニュールを早く形成することができる。
【００３８】
なお、領域Ｓ１のグラニュールはこの時点で既に実用に供することができる。このため例えば、処理装置１０の運転初期には想定される最大負荷よりも小さい負荷が予想される場合、この時点で処理装置１０を実用に供することができ、処理装置１０の立ち上げ時間を短くすることができる。
【００３９】
（第一の運転例）
領域Ｓ２にも安定的なグラニュールを形成したい場合には、例えば以下に説明する第一から第三の運転例のいずれかの運転方法で処理装置１０を運転することができる。
図３は処理装置１０を第一の運転例で運転した状態を示す模式図である。
図２のように領域Ｓ１に大きな注水量で廃水を注水し続けると、図３に示したように仕切り板３３の上端を越す高さまで安定的なグラニュールが形成される。さらに安定的なグラニュールが増殖すると、該安定的なグラニュールは仕切り板３３の上端を越えて他の領域Ｓ２に移動する。本実施形態に係る処理装置１０においては、区分けされた領域Ｓ１，Ｓ２が上方空間Ｓｕを介して互いに接続されている。このため、安定的なグラニュールを上方空間Ｓｕを介して移動させて、領域Ｓ２にも安定的なグラニュールを供給することができる。これにより、各領域Ｓ１，Ｓ２に安定的なグラニュールを形成することができ、処理槽３０全体において安定的なグラニュールを形成することができる。
【００４０】
（第二の運転例）
図４は処理装置１０を第二の運転例で運転した状態を示す模式図である。
本実施形態に係る処理装置１０においては、流入部は区分けされた領域ごとに注水する廃水の量を調整可能とされている。このため、領域Ｓ１で安定的なグラニュールが十分量形成されたら、図４に示したように、領域Ｓ２に供給する廃水の量を領域Ｓ１に供給する廃水の量より大きくしてもよい。上述したように、一度グラニュールが安定化すると、与える有機物の量が少なくても、その安定度が維持される。このため、領域Ｓ１のグラニュールの安定度を維持したまま、領域Ｓ２のグラニュールも早く安定化させることができる。
【００４１】
本運転例は、区分けされた領域Ｓ１，Ｓ２のうち特定の領域Ｓ１に他の領域Ｓ２よりも多く廃水を注水し、多く注水する領域を他の領域に切り替えている。また、バルブＬ２１ａ，Ｌ２２ａが切替部として機能している。このような運転方法によっても、全ての領域Ｓ１，Ｓ２について安定したグラニュールを早く形成することができる。
【００４２】
（第三の運転例）
図５は、本実施形態に係る処理装置１０の第二の動作の状態を示す模式図である。図５において矢印は、グラニュールの移動方向を示している。
図５に示したように、領域Ｓ１において安定したグラニュールを十分量形成した後に、流入部３１，３２によってそれぞれの領域Ｓ１，Ｓ２の下部から廃水を注水し領域Ｓ１，Ｓ２の両方で運転する。これにより、それぞれの領域Ｓ１，Ｓ２に属していたグラニュールは各領域Ｓ１，Ｓ２に分散する。これによっても、グラニュールを均質化して安定したグラニュールを各領域Ｓ１，Ｓ２に分散させることにより、処理装置１０全体の立ち上げ時間を短くすることができる。
【００４３】
（活性度の維持）
なお上述の説明では、処理装置１０の立ち上げ時に安定的なグラニュールを早く形成する例を挙げて説明したが、本発明に係る処理装置は通常運転時にも、以下のようにグラニュールの活性度を維持させることができる。
【００４４】
上述したように処理装置１０は、想定される最大の負荷を許容できるように、その処理容量が設計されている。一方で、工場などから排出される廃水の排水量や廃水に含まれる有機物の種類や濃度は、日中と夜間、月毎、季節ごとなどのスパンで絶えず変動する。このため、グラニュールに与えられる有機物の量は常に変動している。しかし、グラニュールに少ない量の有機物を与える状態が長期間続く場合には、グラニュールの活性が損なわれる虞がある。
【００４５】
仕切り板を備えず常に処理槽の全体を使って処理をした場合に、与えられる有機物の量が少ない期間には、グラニュールが受け取る有機物の量が少なくなる。その結果、全てグラニュールの活性が損なわれる虞がある。
【００４６】
しかし、本実施形態に係る処理装置１０によれば、仕切り板３３によって区分けされた領域Ｓ１，Ｓ２ごとに注水する廃水の量を調整可能とされている。このため、例えば、有機物の量が少ない期間には、特定の領域ではグラニュールの活性が維持できる以上の量の有機物が与えられるように、他の領域への注水量を減らして特定の領域への注水量を一定値以上に維持するように運転することができる。これにより、特定の領域のグラニュールの活性と保持量を維持・増加することができる。
【００４７】
また、上述した第一から第三の運転例のように処理装置１０を運転することにより、各領域のグラニュールについてもその活性と保持量を維持・増加することができる。なお、短期間であれば有機物の量が少なくても、グラニュールは活性を維持できる。このため、順次注水量を多くする領域を切り替えることにより、処理槽３０全体のグラニュールの活性と保有量を維持・増加できる。
【００４８】
なお、本発明の嫌気性水処理装置は、前述した実施形態に限定されるものでなく、適宜な変形，改良等が可能である。
【００４９】
例えば、上述の実施形態では、仕切り板３３により処理槽３０の下部の空間を二つの領域Ｓ１，Ｓ２に区分けした例を挙げて説明したが、３つ以上の複数の領域に区分けしてもよい。また、仕切り板３３の高さは図示の例に限られず、また、仕切り板３３の高さを調整可能としてもよい。
【００５０】
また、区分けする領域は互いに等しい容積を持つ必要が無く、それぞれの容積が異なっていても良い。また、それぞれの領域の形状についても、それぞれが同一である必要はない。
【００５１】
また、上述の説明ではバルブの開度を調節することにより、領域Ｓ１，Ｓ２へ注水する廃水の量を調整可能とした例を挙げて説明したが、ポンプなどにより廃水の量を調整してもよい。
【符号の説明】
【００５２】
１０：処理装置（嫌気性水処理装置）
２０：酸生成槽
３０：処理槽
３１，３２：流入部
３３：仕切り板
３４：スラッジブランケット層
３５：取出部
３６：分離部
Ｓ１，Ｓ２：領域
【図１】
2014205084.tif 000003
【図２】
2014205084.tif 000004
【図３】
2014205084.tif 000005
【図４】
2014205084.tif 000006
【図５】
2014205084.tif 000007