(57)【要約】      （修正有）【課題】原水中の有機物を分解するグラニュール使用の嫌気性水処理装置および嫌気性水処理方法を提供する。【解決手段】処理槽１を内側空間域３と環状外側空間域４とに仕切り、グラニュールＢ，Ｂ’の作用で有機物分解処理されて内側空間域３を上昇する処理水の一部を、内部空間域３の上端側部分に設けたファン９の作用で環状外側空間域４へと移動し、処理水を内部空間域３−外部空間域４−内部空間域３の循環経路Ｄで循環させた。これにより、注入管６より注入する原水を内部空間域３で上昇させるための加圧手段が不要となり、原水や処理水は環状外側空間域４を沈降するグラニュールＢ″からも有機物分解作用を受ける。【選択図】図１
2011167601.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
グラニュールの有機物分解作用により原水中の有機物を分解し、当該分解後の処理水を取り出す嫌気性水処理装置において、
上下方向の内側空間域とその周りの環状外側空間域とを有する処理槽と、
前記処理槽の底面部分および天面部分から離間し、かつ、前記内側空間域および前記環状外側空間域を設定する態様で、処理槽内部に設けられた内筒状部と、
前記内筒状部の上端側に形成される液面の高さ部分に設けられた回転部材と、
前記処理槽に原水を入れるための導入部と、
前記内筒状部の内側空間域の上側部分に廃水口が設けられた処理水取り出し用の廃水部と、を備え、
前記処理槽の底面部分から前記内筒状部の内側部分までの空間域にグラニュールが収容され、
前記回転部材の作用により、前記内側空間域の上端側部分の処理水および浮上グラニュールが当該上端側部分から前記環状外側空間域へと移動し、さらに当該環状外側空間域を下降してから当該内側空間域を上昇する形の循環流が生成される、
ことを特徴とするグラニュール使用の嫌気性水処理装置。
【請求項２】
前記導入部は、
前記環状外側空間域の液面に原水が上方から注入される位置に設けられている、
ことを特徴とする請求項１記載のグラニュール使用の嫌気性水処理装置。
【請求項３】
前記環状外側空間域は、
上側部分の横方向断面積が下側部分の横方向断面積よりも大きく設定された形の空間域である、
ことを特徴とする請求項１または２記載のグラニュール使用の嫌気性水処理装置。
【請求項４】
グラニュールの有機物分解作用により原水中の有機物を分解し、当該分解後の処理水を取り出す嫌気性水処理方法において、
内筒状部により、上下方向の内側空間域とその周りの環状外側空間域とがそれぞれの上方同士および下方同士が連通する態様で設定されている、処理槽の底面部分から当該内筒状部の内側部分までの空間域にグラニュールを収容し、
前記処理槽に原水を入れ、
前記内筒状部の上端側に形成される液面の高さ部分に設けた回転部材の作用により、前記内側空間域の上端側部分の処理水および浮上グラニュールを当該上端側部分から前記環状外側空間域へと移動させ、さらに当該環状外側空間域を下降してから当該内側空間域を上昇する形の循環流を生成する、
ことを特徴とするグラニュール使用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、グラニュールの有機物分解作用により原水中の有機物を分解し、当該分解後の処理水を取り出す嫌気性水処理装置および嫌気性水処理方法に関する。
【０００２】
本明細書においては、自己造粒する嫌気性菌を示す意で「グラニュール」、嫌気性水処理対象となる廃水を示す意で「原水」、また、原水が嫌気性水処理装置の沈殿グラニュールを通過した後の液体を示す意で「処理水」の各語を用いる。
【０００３】
食品工場，ビール・清涼飲料工場，紙パルプ工場や一般家庭などの各種施設で発生する廃水（原水）中の高濃度有機物を、グラニュールの使用により、嫌気性分解処理することが広くおこなわれている。
【０００４】
この嫌気性分解処理においては、原水を、沈殿グラニュールが収容された処理槽の底面側から天面側へと積極的に上昇させ、その途中で原水が沈殿グラニュールと接触して有機物分解作用を受けることになる。
【０００５】
ここで原水上昇用の駆動手段のコストを下げ、また、原水が沈殿グラニュールの構成粒子全体とできるだけ均一に接触できることが望ましく、本発明はこのような要請に応えるものである。
【背景技術】
【０００６】
従来、嫌気性水処理槽の内部に内筒状部を設けてその中の下側空間域にグラニュールを充填（収容）し、当該充填状態でグラニュール域に供給される原水，その処理水，および原水処理にともなって上昇するグラニュールの全体に対しての、内筒状部内外間の循環経路を設定したものが提案されている（特許文献１参照）。
【０００７】
以下の［  ］付き参照番号は特許文献１での参照番号を示している。
特許文献１の処理槽の場合、処理槽［3］の内部に筒状の内側壁［11］を設け、処理槽底面部分から内筒状部の内側下部分までの空間［R1の一部］にグラニュール汚泥［S］を充填し、当該内側空間［R1］の下側部分に配設された廃水導入部［5］の各出水口［5a］から廃水［w］を上向きに噴出させることにより、『内側空間［R1］の上方向−外側空間（環状外側空間域）［R2］の下方向−内側空間［R1］の上方向』といった循環経路を形成している。
【０００８】
この内側空間［R1］および外側空間［R2］からなる循環経路の流れが生じるのは、加圧状態の廃水［w］を、廃水導入部［5］に送って各出水口［5a］から上向きに噴出させているからである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００６−５１４９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
このように従来の循環経路タイプの嫌気性水処理装置の場合、処理対象の廃水を積極的に加圧してから、グラニュール充填済みの内筒状部に注入（噴出）している。
【００１１】
そのため廃水注入のための加圧手段を備えることが必須となり、嫌気性水処理装置全体のコスト増にならざるをえないという問題点があった。
【００１２】
また、内側空間［R1］の下部分へ注入される廃水の有機物分解にともなって生じるメタンガスとともに当該内側空間を上昇してから、外側空間（環状外側空間域）［R2］を下降するといった循環グラニュールの有機物分解作用の対象域はもっぱら当該内部空間となっている。
【００１３】
すなわち内側空間［R1］の下部分への注入廃水の多くは、当該内側空間を上昇しながらそこに存在するグラニュールで処理されて、水槽上部の廃水口［17］から取り出されことになる。
【００１４】
そのため、外側空間（環状外側空間域）［R2］での、下降グラニュールによる注入廃水への有機物分解処理が有効利用されていないという問題点があった。
【００１５】
そこで本発明では、処理槽の内側空間域のグラニュールの作用で有機物分解処理された処理水の一部を、内部空間域の上端側部分に設けた回転部材の作用で当該上端側部分から環状外側空間域へと移動させて、原水および処理水の総体に対して「内部空間域−外部空間域−内部空間域」の循環経路を設定し、これにより注入廃水（原水）を内部空間域で上昇させるための加圧手段を不要として嫌気性水処理装置のコストダウン化を図ることを目的とする。
【００１６】
また、処理槽への原水導入部を環状外側空間域の液面の上方位置に設定して、処理槽に注入された原水（廃水）が、内側空間域の沈殿グラニュールのみならず循環経路の一部である外側空間域の沈降グラニュールからも有機物分解作用を受けるようにし、これにより原水の有機物分解処理の効率化を図ることを目的とする。
【００１７】
また、環状外側空間域の横方向断面積をその上側部分よりも下側部分のほうで小さく設定して、すなわち環状外側空間域の沈降グラニュールの速度が下側部分で大きくなるようにして、この沈降グラニュールが処理槽底面側の沈殿グラニュールにぶつかるときの単位あたり運動量を大きくし、これにより沈殿グラニュールの分布のかたよりを少なくして沈殿グラニュール活性の均一化を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明は、以上の課題を次のようにして解決する。
（１）グラニュール（例えば後述の沈殿グラニュールＢ）の有機物分解作用により原水中の有機物を分解し、当該分解後の処理水を取り出す嫌気性水処理装置（例えば後述の嫌気性水処理装置Ａ）において、
上下方向の内側空間域（例えば後述の内部空間域３）とその周りの環状外側空間域（例えば後述の環状外側空間域４）とを有する処理槽（例えば後述の処理槽１）と、
前記処理槽の底面部分（例えば後述の底面１ａ）および天面部分から離間し、かつ、前記内側空間域および前記環状外側空間域を設定する態様で、処理槽内部に設けられた内筒状部（例えば後述の筒状部２）と、
前記内筒状部の上端側に形成される液面（例えば後述の液面Ｃ）の高さ部分に設けられた回転部材（例えば後述のファン９）と、
前記処理槽に原水を入れるための導入部（例えば後述の注入管６）と、
前記内筒状部の内側空間域の上側部分に廃水口（例えば後述の取出口７ａ）が設けられた処理水取り出し用の廃水部（例えば後述の取出管７）と、を備え、
前記処理槽の底面部分から前記内筒状部の内側部分までの空間域にグラニュール（例えば後述の沈殿グラニュールＢ）が収容され、
前記回転部材の作用により、前記内側空間域の上端側部分の処理水および浮上グラニュールが当該上端側部分から前記環状外側空間域へと移動し、さらに当該環状外側空間域を下降してから当該内側空間域を上昇する形の循環流（例えば後述の循環径路Ｄ）が生成される、
グラニュール使用の嫌気性水処理装置とする。
（２）上記（１）において、
前記導入部は、
前記環状外側空間域の液面に原水が上方から注入される位置に設けられている、
グラニュール使用の嫌気性水処理装置を用いる。
（３）上記（１），（２）において、
前記環状外側空間域は、
上側部分（例えば後述の上側部分４ａ）の横方向断面積が下側部分（例えば後述の下側部分４ｂ）の横方向断面積よりも大きく設定された形の空間域である、
グラニュール使用の嫌気性水処理装置を用いる。
（４）グラニュール（例えば後述の沈殿グラニュールＢ）の有機物分解作用により原水中の有機物を分解し、当該分解後の処理水を取り出す嫌気性水処理方法において、
内筒状部（例えば後述の筒状部２）により、上下方向の内側空間域（例えば後述の内部空間域３）とその周りの環状外側空間域（例えば後述の環状外側空間域４）とがそれぞれの上方同士および下方同士が連通する態様で設定されている、処理槽（例えば後述の処理槽１）の底面部分から当該内筒状部の内側部分までの空間域にグラニュールを収容し、
前記処理槽に原水を入れ、
前記内筒状部の上端側に形成される液面（例えば後述の液面Ｃ）の高さ部分に設けた回転部材（例えば後述のファン９）の作用により、前記内側空間域の上端側部分の処理水および浮上グラニュール（例えば後述の浮上グラニュールＢ’）を当該上端側部分から前記環状外側空間域へと移動させ、さらに当該環状外側空間域を下降してから当該内側空間域を上昇する形の循環流を生成する、
グラニュール使用の嫌気性水処理方法を用いる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は、このように処理槽の内側空間域のグラニュールの作用で有機物分解処理された処理水の一部を、内部空間域の上端側部分に設けた回転部材の作用で当該上端側部分から環状外側空間域へと移動させて、原水および処理水の総体に対して「内部空間域−外部空間域−内部空間域」の循環経路を設定しているので、注入廃水（原水）を内部空間域で上昇させるための加圧手段を不要として嫌気性水処理装置のコストダウン化を図ることができる。
【００２０】
また、処理槽への原水導入部を環状外側空間域の液面の上方位置に設定して、処理槽に注入された原水（廃水）が、内側空間域の沈殿グラニュールのみならず循環経路の一部である外側空間域を下降するグラニュールからも有機物分解作用を受けるようにしているので、原水の有機物分解処理の効率化を図ることができる。
【００２１】
また、環状外側空間域の横方向断面積をその上側部分よりも下側部分のほうが小さくなる形で設定して、当該環状外側空間域を下降するグラニュールの速度が当該下側部分で大きくなるようにし、これにより沈降グラニュールが沈殿グラニュールにぶつかるときの単位あたり運動量を大きくしているので、沈殿グラニュールの分布のかたよりを少なくして沈殿グラニュール活性の均一化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】グラニュール使用の嫌気性水処理装置の上下方向の断面状態を示す説明図で    ある。
【図２】図１の嫌気性水処理装置におけるファンの平面状態を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１および図２を用いて本発明を実施するための最良の形態を説明する。
【００２４】
以下のアルファベット付き参照番号の構成要素（例えば底面１ａ）は原則として、当該参照番号の数字部分の構成要素（例えば処理槽１）の一部であることを示している。
【００２５】
図１および図２において、
Ａは嫌気性処理装置，
Ｂは原水（嫌気性処理対象）に対して有機物分解作用を呈する沈殿グラニュール，
Ｂ’はバイオガスとともに上方向へ移動する浮上グラニュール，
Ｂ″は同じく有機物分解作用を呈する沈降グラニュール，
Ｃは嫌気性処理装置が運転動作中の液面，
Ｄは原水などの循環径路，
Ｅは沈殿グラニュールＢなどの作用により原水中の有機物が分解されて発生するメタンガスなどのバイオガスと、当該グラニュールとが、いわば一体化した状態（バイオガスがグラニュールに付着し、または内包された状態）で上昇していき、液面付近の後述の回転ファンにあたることにより個々に分離された後のバイオガス単独の概念的な流れ，
１は内部に収容された沈殿グラニュールＢなどの作用により注入原水中の有機物を分解する機能を備えた処理槽，
１ａは沈殿グラニュールＢが堆積されている底面，
２は処理槽１の内部に底面１ａや内周面および天井面のそれぞれから離間する形で設けられてその下側空間域に沈殿グラニュールＢを収容する筒状部，
２ａは当該筒状部の下端周回部分，
３は筒状部２の内側空間域，
４は処理槽１の内周面と筒状部２の外周面との間に形成される環状外側空間域，
４ａは当該環状外側空間域の上側部分，
４ｂは当該上側部分よりも横方向（水平方向）断面積が小さく設定された下側部分，
５は処理槽１の天井面と液面Ｃとの間に形成される気相の上側空間域，
６は処理槽１に設けられて上側空間域５から原水を入れるための注入管，
６ａは液面Ｃの上方の高さ位置に設定された注入口，
６ｂは原水に対する入力弁，
７は処理槽１に設けられて内側空間域３の上端側部分から処理水を処理槽外部に導出するための取出管，
７ａは内側空間域３の上端側部分の横断面中央の位置に設定された取出口，
７ｂは処理水の流出口，
８は取出管７の取出口側に設けられたフィルター（固液分離部），
９は内側空間域３の上端側に設けられて当該上端側部分の処理水（表層水）および浮上グラニュールＢ’を環状外側空間域４にいわばかき出し、かつ、当該浮上グラニュールとその浮上相手のバイオガスを分離すための合成樹脂製または金属製のファン，
９ａは略Ｘ字平面形状（手裏剣形状）の水平基部，
９ｂは当該水平基部の各先端側から円弧状に延びる垂直基部，
９ｃは当該垂直基部と一体化された態様の垂直形状の円弧状曲面（擬似対数螺旋曲線）からなる計四枚の羽根，
１０はファン９の駆動装置，
１０ａは処理槽１の上面側に設けられて速度の増減や正逆転の切換えなどが可能なファン駆動用のＡＣモータ，
１０ｂはファン９の水平基部９ａが取り付けられた当該ＡＣモータの回転軸，
１１は回転状態の羽根９ｃにあたって浮上グラニュールＢ’から分離されたバイオガスを回収するためのガス排出口，
をそれぞれ示している。
【００２６】
本発明の第１の特徴は、原水が液面Ｃまで注入された定常状態で、筒状部２の内側上端部の表層水（処理水および浮上グラニュールＢ’）が回転ファン９の作用によって当該筒状部の外側空間域４に送り出されることである。
【００２７】
すなわち注入管６からの原水およびその処理水が処理槽１の環状外側空間域４に液面Ｃの位置まで入っている定常状態で、筒状部２の内側上端部の表層水がいわば強制的に外側空間域４にかき出されるようにし、これにより筒状部２の内外にまたがる循環径路を設定している。
【００２８】
この循環径路において、原水（および処理水の循環分）は筒状部２の内側空間域３を上昇していき、その途中で沈殿グラニュールＢを通過する。
【００２９】
この沈殿グラニュールを通過することにより原水（および処理水の循環分）中の高濃度有機物が分解されて、メタンガス，炭酸ガス，硫化水素ガスなどのバイオガスが発生する。グラニュールの一部はこのバイオガスとともに浮上する。循環流は沈殿グラニュールＢによる有機物分解処理をくりかえし受けることになる。
【００３０】
そして、筒状部２の内側空間域３を浮上したグラニュールおよびバイオガスはファン９の回転中の羽根９ｃにあたって分離する。
【００３１】
分離したバイオガスは上昇してガス排出口１１から処理槽外部へと排出され、また、浮上グラニュールＢ’は液面Ｃの表層水とともに環状外側空間域４にかき出される。
【００３２】
なお、上記［００２７］の定常状態で、注入口６ａから流入する原水と略同量の処理水（筒状部２の内側上端部近くの処理水）の一部が流出口７ｂから処理槽外部へと流出し、必要に応じて次の処理工程へと送られる。
【００３３】
本発明の第２の特徴は、原水が、処理槽内部の環状外側空間域４に液面Ｃの上方から注入されることである。
【００３４】
この環状外側空間域４にはファン９の作用により内部空間域３の浮上グラニュールＢ’がかき出される。かき出された当該グラニュールは当該外側空間域を沈降していく。
【００３５】
そのため、環状外側空間域４の上方から注入される原水は、筒状部２の沈殿グラニュールＢの部分に移動するまでの当該外側空間域の下降流においても、（内部空間域３からかき出された）沈降グラニュールＢ″と接し、有機物分解作用を受ける。
【００３６】
本発明の第３の特徴は、環状外側空間域４での下降流に対する通過断面積、すなわち横方向（水平方向）の断面積を、当該外側空間域の上側部分４ａの方が下側部分４ｂよりも大きくなるように設定したことである。
【００３７】
このような上側部分４ａと下側部分４ｂとの断面積の大小関係により、環状外側空間域４における原水などの下降流は下側部分４ｂの方で高速となる。
【００３８】
この高速下降流は単位あたり大きな運動量で、略処理槽底面から内部空間域３の下側部分などまでの沈殿グラニュールＢにぶつかる。
【００３９】
そのため、環状外側空間域４を下降してきた原水は、沈殿グラニュールＢに対してより均一で安定した接触作用を呈する。
【００４０】
なお、ファン９は例えば旋回径「2000mm」，回転数「10rpm」であって、一つの羽根９ｃの一回転あたりのかき出し水量は「0.25立米」であって、処理槽１における１分間の循環水量は「10立米」（＝0.25×４×10）となる。このときの当該処理槽の容量は例えば「20立米」で、筒状部２の容量は例えば「14立米」である。
【００４１】
この仕様の嫌気性処理装置の場合、例えば筒状部２の内側上端部近くの処理水の略５％が取出管７から処理槽外部へと流出する。残りの略95％の処理水が筒状部２から環状外側空間域４にかき出されて循環水となる。
【００４２】
四枚の羽根９ｃはそれぞれ、小さい遠心力を補ってＡＣモータ１０ａの低速回転の効率向上を図るため、擬似対数螺旋曲線形状に設定されている。
【００４３】
このように本願発明では、沈殿グラニュールＢを用いた嫌気性水処理に際し、
(11)上下方向の内部空間域３とその周りの環状外側空間域４とがそれぞれの上方同士および下方同士が連通する態様で設定された処理槽１の底面部分から当該内部空間域および当該環状外側空間域それぞれの下側部分にかけて沈殿グラニュールＢを収容し、
(12)注入口６ａから処理槽１に原水を入れ、
(13)ファン９の回転作用により、内側空間域３の上端側部分の処理水および浮上グラニュールＢ’を環状外側空間域４へと移動させ、さらに当該環状外側空間域を下降してから当該内側空間域を上昇する形の循環流を生成させている。
【００４４】
上記(11)において沈殿グラニュールＢを処理槽１の内部に収容する際は、原水処理に必要な所定量のグラニュールを例えば水とともに注入口６ａから入れていく。
【００４５】
なお、図１の処理槽では液面Ｃの上方位置から原水を注入しているが、環状外側空間域４の液中や沈殿グラニュールＢの層中に注入口６ａを設けるようにしてもよい。
【００４６】
また、環状外側空間域４の横方向断面積を当該外側空間域の上下方向の略全体にわたって同一にする、すなわち筒状部２の全体を略同一径からなる直筒状部にしてもよい。
【００４７】
処理槽１の使用ともない沈殿グラニュールＢにいわゆる「水道」が形成されて原水と当該沈殿グラニュールとの接触効率が落ちた場合には、ファン９の回転スピードを変化させる、例えば当該ファンをいったん止めてからその回転速度を従前よりも20％ほど増減し、これにより水道を消失させて当該接触効率を回復できる。
【００４８】
また、ファン９を逆転させることにより内部空間域３に下降流を生成でき、これにより水道を消失させて原水に対するグラニュールの有機物分解反応の安定化を図ることができる。
【符号の説明】
【００４９】
Ａ：嫌気性処理装置
Ｂ：沈殿グラニュール
Ｂ’：浮上グラニュール
Ｂ″：沈降グラニュール
Ｃ：運転動作中の液面
Ｄ：循環径路
Ｅ：バイオガス単独の概念的な流れ
１：処理槽
１ａ：底面
２：筒状部
２ａ：下端周回部分
３：内側空間域
４：環状外側空間域
４ａ：上側部分
４ｂ：横方向（水平方向）断面積が小さく設定された下側部分
５：気相の上側空間域
６：注入管
６ａ：注入口
６ｂ：入力弁
７：取出管
７ａ：取出口
７ｂ：流出口
８：フィルター（固液分離部）
９：ファン
９ａ：水平基部
９ｂ：垂直基部
９ｃ：計四枚の羽根
１０：ファン９の駆動装置
１０ａ：ＡＣモータ
１０ｂ：ＡＣモータの回転軸
１１：ガス排出口
【図１】
2011167601.tif 000003
【図２】
2011167601.tif 000004