(57)【要約】【課題】有機性廃水及び／又は有機性廃棄物を嫌気性廃水処理により処理するさい、嫌気性処理と酸発酵処理を同一槽内で行い、装置をコンパクト化する。【解決手段】有機性廃水及び／又は有機性廃棄物を嫌気性廃水処理により処理する嫌気性処理装置において、該嫌気性処理装置内を内胴と外胴に区画し、内胴と外胴との間の隔壁に該内胴中央部から底部の間に少なくとも１つ以上の開口を有し、かつ該有機性廃水及び／又は有機性廃棄物の流入部を前記内胴の上部、処理液流出部を該外胴の上部に有し、かつ装置内で発生するガスを外胴及び内胴の気相部に捕集させ、該捕集部にガス排出口を有することを特徴とする嫌気性処理装置。前記外胴内に気体、液体及び固体を分離する気液固分離装置を多段に設置する。及びそれによる処理方法。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機性廃水及び／又は有機性廃棄物を嫌気性廃水処理により処理する嫌気性処理装置において、該嫌気性処理装置内を内胴と外胴に区画し、内胴と外胴との間の隔壁に該内胴中央部から底部の間に少なくとも１つ以上の開口を有し、かつ該有機性廃水及び／又は有機性廃棄物の流入部を前記内胴の上部、処理液流出部を該外胴の上部に有し、かつ装置内で発生するガスを外胴及び内胴の気相部に捕集させ、該捕集部にガス排出口を有することを特徴とする嫌気性処理装置。
【請求項２】
前記嫌気性処理装置において、前記内胴及び／又は外胴内に気体、液体及び固体を分離する気液固分離装置を多段に設置し、各該気液固分離装置にはそこで分離された気体を前記内胴の内側へ水封させながら導入する導入部を設けたことを特徴とする請求項１に記載の嫌気性処理装置。
【請求項３】
前記嫌気性処理装置において、有機性廃水及び／又は有機性廃棄物を内胴の内側へ導入し、内胴部分を有機性廃棄物の可溶化及び酸発酵を含む、嫌気性処理の前処理装置とすることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の嫌気性処理装置。
【請求項４】
有機性廃水及び／又は有機性廃棄物を嫌気性廃水処理により処理する嫌気性処理方法において、該嫌気性処理装置内を内胴と外胴に区画し、内胴と外胴との間の隔壁に該内胴中央部から底部の間に少なくとも１つ以上の開口を有し、かつ該有機性廃水及び／又は有機性廃棄物の流入部を前記内胴の上部、処理液流出部を該外胴の上部に有し、かつ装置内で発生するガスを外胴及び内胴の気相部に捕集させ、該捕集部にガス排出口を有する嫌気性処理装置における、前記内胴と前記外胴の間の液流速を０．１〜１０ｍ／ｈとすることを特徴とする嫌気性処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種の工場、下水、し尿、畜産業施設等から排出される有機性の廃水又は有機性の廃棄物等を対象として、これ等の廃棄物等を無害化する嫌気性汚泥床処理装置に関し、更に詳しくは、従来の処理装置よりコンパクトで、気・液・固（液）分離部（以下、「ＧＳＳ」とも記す）を多段に有する嫌気性汚泥床処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
有機性廃水及び／又は有機性廃棄物の処理方法の一つである嫌気性処理には様々な装置形状
（構成）があり、この処理方法の中で、気体・液体及び固体を分離させる必要がある嫌気性処理装置（以下、「装置」と略記することがある）の例としては、上向流嫌気性汚泥床（以下、「ＵＡＳＢ」とも記す）、膨張汚泥床（以下、「ＥＧＳＢ」とも記す）が挙げられる。これらは、リアクター内にメタン菌などの嫌気性菌をグラニュール状に造粒化することにより、リアクター内のメタン菌濃度を高濃度に維持できるという特徴を持ち、対象原水が高濃度な場合でも効率よく処理出来ることが知られている（特許文献１）。
【０００３】
これらの装置のリアクター内には、気体、液体及び固体を分離する気液固分離装置が必須であり、この形状や構成は様々である。この気液固分離装置をリアクター内へ多段に構成した場合は、その設置水深の影響から各分離ガスを水封させながら捕集する必要があるため、別途に水封槽を要する。この水封槽は、水圧を確保するために各気液固分離装置からリアクター水面までの高さ以上を要し、また、水封槽内の捕集ガス密度を一定以下にする必要もあるためリアクター本体の１／４〜１／２程度の大きな容量が必要である。
【０００４】
また、廃水の性状によっては嫌気性処理の前に酸発酵処理が必要であり、この場合、リアクターの前段へ別途に滞留時問を１〜４時間程度とした酸発酵槽を設置している。そして、前記処理法を具体化した装置では、重クロム酸カリウムを酸化剤として用いて測定したＣＯＤCr（以下、単に「ＣＯＤ」とも記す）の容積負荷が１０〜１５ｋｇ／ｍ3／ｄの廃水、廃棄物であっても、高率よく運転できることが知られている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−７９２９１号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、多段化した上向流嫌気性汚泥床法（ＵＡＳＢ）の装置にあっては、なお、以下に記載するような、問題点がある。
（ａ）対象とする原水性状によっては嫌気性処理の前に酸発酵槽が別途に必要となる。
（ｂ）嫌気性処理で発生するガスをリアクター内へ多段に設置した気液固分離装置で分離する場合、設置水深の影響から分離ガスを水封捕集する槽が別途に必要となる。
本発明は、これらの問題点を解消し、酸発酵槽が別途に必要とすることなく、嫌気性処理と酸発酵処理を行い得るようにするとともに、リアクター内に設ける気液固分離装置で分離されたガスを、区画した部分へ容易に導入させるようにして、装置をコンパクト化することを課題とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、下記の手段により前記の課題を解決した。
（１）  有機性廃水及び／又は有機性廃棄物を嫌気性廃水処理により処理する嫌気性処理装置において、該嫌気性処理装置内を内胴と外胴に区画し、内胴と外胴との間の隔壁に該内胴中央部から底部の間に少なくとも１つ以上の開口を有し、かつ該有機性廃水及び／又は有機性廃棄物の流入部を前記内胴の上部、処理液流出部を該外胴の上部に有し、かつ装置内で発生するガスを外胴及び内胴の気相部に捕集させ、該捕集部にガス排出口を有することを特徴とする嫌気性処理装置。
【０００８】
（２）前記嫌気性処理装置において、前記内胴及び／又は外胴内に気体、液体及び固体を分離する気液固分離装置を多段に設置し、各該気液固分離装置にはそこで分離された気体を前記内胴の内側へ水封させながら導入する導入部を設けたことを特徴とする前記（１）に記載の嫌気性処理装置。
（３）前記嫌気性処理装置において、有機性廃水及び／又は有機性廃棄物を内胴の内側へ導入し、内胴部分を有機性廃棄物の可溶化及び酸発酵を含む、嫌気性処理の前処理装置とすることを特徴とする（１）又は（２）に記載の嫌気性処理装置。
【０００９】
（４）有機性廃水及び／又は有機性廃棄物を嫌気性廃水処理により処理する嫌気性処理方法において、該嫌気性処理装置内を内胴と外胴に区画し、内胴と外胴との間の隔壁に該内胴中央部から底部の間に少なくとも１つ以上の開口を有し、かつ該有機性廃水及び／又は有機性廃棄物の流入部を前記内胴の上部、処理液流出部を該外胴の上部に有し、かつ装置内で発生するガスを外胴及び内胴の気相部に捕集させ、該捕集部にガス排出口を有する嫌気性処理装置における、前記内胴と前記外胴の間の液流速を０．１〜１０ｍ／ｈとすることを特徴とする嫌気性処理方法。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、図面を参照して説明するが、本発明の範囲はこれに限定されない。
図１〜図３は、嫌気性処理を実施するのに好ましい本発明の嫌気性処理装置の一形態の概要を例示した図である。
原水２は、原水管１０から流入し、リアクター１内を区画した内胴１５の内側へ投入する。この内胴１５は、流入した原水をリアクター底部２１へ導入する目的と、嫌気性処理の酸発酵を行う処理を兼ね備えている。底部２１へ導入され、酸発酵が行われた廃水は、リアクター１の内胴１５と外胴１６を区画する隔壁１８に内胴１５の中央部より下に少なくとも１つ以上設置する開口２０から外胴１６に入り、上向き流でリアクターの内胴１５と外胴１６を通過し、リアクター１上部の処理水管１１より処理水３を排出する。
【００１１】
嫌気性処理は、この内胴１５と外胴１６に充填したグラニュール状の嫌気性菌により行われ、その結果、有機性廃棄物が分解されガスが発生する。発生ガスは内胴１５と外胴１６とを区画する隔壁１８へ多段に設置する各気液固分離装置１３で分離される。各気液固分離装置１３で分離された分離ガス４は、各気液固分離装置１３と内胴１５を結ぶ水封管１４を通過することで内胴１５へ導入し、気泡１７として上昇し、リアクター１頂部付近のガス流出管１２から系外に排出する。なお、各気液固分離装置１３は、かならずしも前記隔壁１８に設ける必要はなく、外胴１６内に設けておいて、各気液固分離装置１３で分離された分離ガス４を送る水封管１４を内胴１５内に配置するようにすればよい。
【００１２】
また、多段に設置される各気液固分離装置１３の邪魔板は、グラニュールの沈積を防止するため、固定する壁との角度が４５°以下、好ましくは３５°以下とするのがよい。又、嫌気性処理を行う場合、内胴１５と外胴１６の間の液流速は、０．１〜１０ｍ／ｈ、好ましくは、１〜３ｍ／ｈとなるように調節すればよい。
【００１３】
図１、図２及び図３の装置は、各気液固分離装置１３の設置構成に違いがあり、図１は内胴１５へ、図２は内胴１５及び外胴１６へ、図３は外胴１６へ気液固分離装置１３をそれぞれ設置したことを示すが、その段数および内胴１５及び外胴１６への設置構成は目的に応じて、適宜変更してもよく限定されるものではない。リアクター１内における気液固分離装置１３の固定箇所については種々の構造を採用し得るものであり、図１では内胴１５から外胴１６への隔壁１８に固定しており、図２では隔壁１８及び槽壁１９に固定しており、また、図３では槽壁１９に固定しているものである。その他、図４に示すように、隔壁１８及び槽壁１９だけではなく隔壁１８と槽壁１９の中間位置に配置してもよい。なお、装置における内胴１５と外胴１６の配置関係は、二重円筒でも、またその他のどのような構造でもよい。
【００１４】
本発明の対象となる嫌気性処理は、３０℃〜３５℃を至適温度とした中温メタン発酵処理、５０℃〜５５℃を至適温度とした高温メタン発酵処理など、全ての温度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を投入し、有機性廃棄物などを含んだ原水をリアクターヘ導入する。更に、原水を処理水の循環液や系外から別に供給する希釈水等により、必要に応じて適宜希釈を行ってもよい。
【００１５】
【実施例】
以下に、実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、本発明の範囲はこの実施例により限定されるものではない。
【００１６】
実施例１
図１に示した内胴と外胴の間に内胴の隔壁から気液固分離装置１３（以下、「ＧＳＳ」ともいう）を３個設け、装置側壁と邪魔板との角度（θ）を３５°とした嫌気性処理装置（リアクター）を使用した。
リアクターの断面積は４．５２ｍ2（２．４ｍφ）であり、その内胴部の断面積は０．７８ｍ2 であり、高さは１２．８ｍ（容量５３．３８ｍ3）である。またＧＳＳ投影面積は３．３０ｍ2（内胴と外胴の間の断面積の６７．３％）で実験した。原水は、リアクターの原水管１０より流入し、リアクター上部のガス流出管１２より分離ガスを排出する。
【００１７】
本発明においては、上記したように装置内を内胴と外胴に区画することにより、リアクターが酸発酵＋嫌気性処理＋水封捕集の三つの機能を有している。そして、分離されたガスは系外に排出され、精製貯留設備へ送られる。
リアクター内の水温は、３５℃になるように温度制御した。原水には、有機性廃水（ＣＯＤ７０００ｍｇ／リットル）を用いた。通水速度を１．５〜３．０ｍ／ｈに調整し、処理水ＣＯＤ濃度を見ながら、ＣＯＤ負荷量を４０Ｋｇ／ｍ3 ／ｄまで徐々に上げた。実験経過後、約１２０日目までは略々同じ負荷量で処理できた。
【００１８】
比較例１
比較例として、酸発酵槽、邪魔板の角度と断面積が本発明と同じＧＳＳ部を有するリアクター(嫌気性処理槽)及び水封槽の処理フローからなる従来法の嫌気性処理装置を使用した。この装置では、実施例１と同じ原水は酸発酵槽に導入され、次にリアクターで嫌気性処理が行われる。発生した分離ガスは水封槽に移送され、最後に精製、貯留設備へ送られる。
【００１９】
酸発酵槽、リアクター及び水封槽の装置面積の組み合わせを各種変更して、本発明の実施例１と同じ処理結果が得られる条件の装置面積を検討して、酸発酵槽＝１．９６ｍ2 （１．４ｍ幅×１．４ｍ長さ）、リアクター＝３．８ｍ2 （２．２ｍφ）及び水封槽＝０．７８５ｍ2 （１．０ｍφ）の組み合わせのものを用いた。これは検討によると最小装置面積のものである。その場合、合計装置面積は６．５４５ｍ2 となった。
【００２０】
以上の実施例１と比較例１の結果から、本発明の嫌気性処理装置（リアクター）は従来の装置の約三分の二の設置面積で少なくとも同等の処理結果が得られた。また、嫌気性処理装置内を内胴と外胴に区画し内胴中央部から底部の間に少なくとも１つ以上の開口を有する構造とすることにより同一リアクター内で「前処理」、「嫌気性処理」及び「発生ガスの水封・捕集」が可能となり、リアクターのコンパクト化が達成された。
【００２１】
しかも、従来法では酸発酵槽内を混合する攪拌機、リアクターへ移送するポンプ及び制御器が必要であったが、本発明法では内胴の内側で分離したガスと内胴へ導入した廃水がクロスフローとなるため攪拌機が不要であり、また、内胴を酸発酵槽として利用するため移送ポンプ、制御器、移送配管も不要となり、装置のコストを大幅に圧縮できることが判明した。
【００２２】
【発明の効果】
従来の嫌気性処理装置では、酸発酵槽内を混合する攪拌機、リアクターへ移送するポンプ及び制御器が必要であったが、本発明では内胴の内側で分離したガスと内胴へ導入した廃水がクロスフローとなるため攪拌機が不要となり、又、内胴を酸発酵槽として利用するため移送ポンプ、制御器、移送配管も不要となったため、リアクターの大幅なコンパクト化が可能となった。
又、高いＣＯＤ負荷においても、安定した処理を行うことができる嫌気性処理装置を提供することができ、有機物負荷が高くても常時安定した有機物の処理結果が得られた。
【図面の簡単な説明】
【図１】内胴部の隔壁に気液固分離装置１３を設けた本発明の一実施態様を示す嫌気性処理装置の概略説明図である。
【図２】内胴部の隔壁及び外胴部の双方に気液固分離装置１３を設けた本発明の一実施態様を示す嫌気性処理装置の概略説明図である。
【図３】外胴に気液固分離装置１３を設けた本発明の一実施態様を示す嫌気性処理装置の概略説明図である。
【図４】内胴部の隔壁、外胴部の槽壁及び隔壁と槽壁との中間位置に気液固分離装置１３を設けた本発明の一実施態様を示す嫌気性処理装置の概略説明図である。
【符号の説明】
１  リアクター
２  原水（有機性廃水）
３  処理水
４  分離ガス
１０  原水管
１１  処理水管
１２  ガス流出管
１３  気液固分離装置
１４  水封管
１５  内胴
１６  外胴
１７  気泡
１８  隔壁
１９  槽壁
２０  開口
２１  底部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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