(57)【要約】【課題】処理槽内における下降流の流量調整が容易な生化学反応装置を提供すること。【解決手段】微生物等を担持した担体を充填した処理槽内に被処理液を循環させて微生物の生分解作用により被処理液中の特定元素、化合物を分解、変換する生化学反応装置であって、前記処理槽内に鉛直に固定配置された筒体と、前記筒体内に被処理液の下降流を形成する下降流付与手段とを備えたので、処理槽内における下降流の流量調整が容易である。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
微生物等を担持した担体を充填した処理槽内に被処理液を循環させて微生物の生分解作用により被処理液中の特定元素、化合物を分解、変換する生化学反応装置であって、
前記処理槽内に鉛直に固定配置された筒体と、
前記筒体内に被処理液の下降流を形成する下降流付与手段とを備えたことを特徴とする生化学反応装置。
【請求項２】
前記下降流付与手段は、プロペラであることを特徴とする請求項１に記載の生化学反応装置。
【請求項３】
前記下降流付与手段は、高圧流体噴出ノズルであることを特徴とする請求項１に記載の生化学反応装置。
【請求項４】
前記処理槽は、底部に上昇流付与手段を備えたことを特徴とする請求項１〜３の何れか１に記載の生化学反応装置。
【請求項５】
前記上昇流付与手段は、撹拌翼であることを特徴とする請求項４に記載の生化学反応装置。
【請求項６】
前記上昇流付与手段は、流体を噴射するノズルであることを特徴とする請求項４に記載の生化学反応装置。
【請求項７】
前記処理槽は、筒体の入口近傍に担体を内側に向ける整流板を備えたことを特徴とする請求項１〜７の何れか１に記載の生化学反応装置。
【請求項８】
前記処理槽は、底部に被処理液の流れを案内する案内板を備えたことを特徴とする請求項１〜７の何れか１に記載の生化学反応装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、微生物の生分解作用を利用して排水中に含まれる特定元素、化合物を分解、変換して低減する生化学反応装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、生化学反応装置は、微生物の培養を促進すると共に、代謝生産物の物質移動を促進するために被処理液を撹拌している。この被処理液の撹拌手段として種々の方法が提案されている。例えば、処理槽内に回転する筒体を設け、筒体に発生する遠心力で筒体内に上昇流を起こし循環させるものがある。また、処理槽内に設けた筒体の内部に軸流羽根車を回転自在に配設し、この軸流羽根車によって筒体内に上昇流を起こすものも提案されている。
【０００３】
しかし、遠心力或いは軸流羽根車によって筒体内に上昇流を強制的に発生する方式の生化学反応装置にあっては、浮力の大きい担体を周囲の循環流によって被処理液中に引き込んで循環させる必要があり、筒体の回転速度を速くしなければならなかった。このため、筒体を駆動するための電力も大きくならざるを得なかった。
【０００４】
そこで、これらの欠点を解消するべく、処理槽内で回転する筒体の下端に遠心力発生部を設け、筒体内に下降流を発生させる装置が提案されている。この方式では、担体及び被処理液を筒体の回転により発生する遠心力で吸い込み、筒体の下端から吐き出して循環させるものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、以上のように構成された上記生化学反応装置においては、浮力の大きい担体を回転する管体の遠心力を利用した吐出力及びそれに伴う吸入力で行う為に、吸入量の調整を管体の回転速度によって行っていた。
このため、形成される下降流が弱く、流量の調整も困難であった。
また、下降流の調整範囲が狭く、その調整が容易ではなかった。
更に、装置の構成が複雑であり、生化学反応装置の製作が極めて困難であった。また、管体を下から支える軸受け部にスラリー等が溜まり易く、軸受の摩耗や故障の原因ともなっていた。
【０００６】
本発明は、上記実情に鑑み提案されたもので、処理槽内の下降流を安定させ微生物による分解反応を促進するとともに、下降流量調整の容易な生化学反応装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、微生物等を担持した担体を充填した処理槽内に被処理液を循環させて微生物の生分解作用により被処理液中の特定元素、化合物を分解、変換する生化学反応装置であって、前記処理槽内に鉛直に固定配置された筒体と、前記筒体内に被処理液の下降流を形成する下降流付与手段とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
また、請求項２に記載の発明において前記下降流付与手段は、プロペラであることを特徴とする。
【０００９】
また、請求項３に記載の発明において前記下降流付与手段は、高圧流体噴出ノズルであることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項４に記載の発明において前記処理槽は、底部に上昇流付与手段を備えたことを特徴とする。
【００１１】
また、請求項５に記載の発明において前記上昇流付与手段は、撹拌翼であることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項６に記載の発明において前記上昇流付与手段は、流体を噴射するノズルであることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項７に記載の発明において前記処理槽は、筒体の入口近傍に担体を内側に向ける整流板を備えたことを特徴とする。
【００１４】
また、請求項８に記載の発明において前記処理槽は、底部に被処理液の流れを案内する案内板を備えたことを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、一実施の形態を示す図面に基づいて本発明を詳細に説明する。図１は、本発明に係る生化学反応装置の第１の実施の形態を示す縦断面図である。ここで、生化学反応装置１０は、微生物等を担持した担体１１を充填した処理槽１２内に被処理液１３を循環させて微生物の生分解作用により被処理液中の特定元素、化合物を分解、変換するものであって、前記処理槽１２内に鉛直に固定部材１４で固定配置された筒体１５と、前記筒体１５内に被処理液１３の下降流を形成する下降流付与手段である駆動モータ１６及びアジテータプロペラ１７を備えている。
【００１６】
担体１１は、多孔性セルロース等を使用することができる。本実施の形態では、５ｍｍ角のスポンジ状小片に形成したもの、また発泡体、中空円筒体等の公知の微生物、細菌類用担体を使用することができる。更に、担体１１は、圧力を受けると体積が縮小し、圧力が取り除かれると元に復帰する性質を有している。
【００１７】
処理槽１２は、略円筒状をしており上端が開口している。また、底部には、上昇流付与手段である案内部材１９が配置されており、筒体１５内を下降して来た被処理液が円滑に上昇するように処理槽１２の隅部を囲っている。この案内部材１９によって、処理槽１２内の全体の循環流が容易に形成される。更に、処理槽１２は、筒体１５の入口近傍に担体を内側に向ける整流板２０を備えている。この整流板２０によって浮遊する担体１１は、中央に配設された筒体１５の入口に向かって流れ、順次筒体内を下降する。
【００１８】
筒体１５は、上下が開放されており、両端１５ａ、１５ｂが拡開したベルマウス状に形成されている。また、筒体１５は、外周が固定部材１４で処理槽１２と連結されており、ほぼ鉛直に配設されている。更に、筒体１５の内部には、アジテータプロペラ１７を備えた回転軸１８が配設されており、処理槽１２の上方に配設された駆動モータ１６によって回転駆動される。アジテータプロペラ１７は、筒体１５内に下降流を形成し、処理槽１２内に循環流を形成する。
【００１９】
以上のように構成された生化学反応装置の動作について説明する。先ず、処理槽１２内に被処理液１３を入れ、筒体１５の上端が所定レベルまで水没するようにする。同時に、被処理液中の特定元素、化合物を分解、変換して低減する微生物の含まれた担体１１を所定量投入する。次に、駆動モータ１６によってアジテータプロペラ１７を回転することによって、筒体１５内に下降流を形成し、処理槽１２の上端に浮遊する担体１１を被処理液１３と共に吸引し、筒体１５の下端から吐出する。
【００２０】
このような筒体１５内の下降流により被処理液１３と共に吸引された担体１１は、スポンジ状をしているために筒体１５内を下降するに伴って周囲の圧力によって圧縮され、担体１１が固定保持する微生物による分解反応で浄化された被処理液を周囲に吐き出す。担体１１が筒体１５の下端から吐出され被処理液１３内を上昇するに伴って、周囲の未処理の液体を吸い込みつつ再度膨張する。このように、担体１１が処理槽１２内を循環するに伴って、収縮と膨張を繰り返し微生物による分解反応が促進される。
【００２１】
また、本実施の形態では、アジテータプロペラ１７によって筒体１５内の下降流が形成されるので、効率的に水流が作られ駆動モータ１６の消費電力を低減することができる。なお、アジテータプロペラ１７は、担体１１を傷付けないような形状とされている。更に、駆動モータ１６の回転数を制御することにより、容易に循環流の調節を行うことができる。また、従来に比べて製造コストを低減することができる。
【００２２】
図２は、本発明に係る生化学反応装置の第２の実施の形態を示す縦断面図である。ここで、生化学反応装置１０Ａは、微生物等を担持した担体１１を充填した処理槽１２内に被処理液１３を循環させて微生物の生分解作用により被処理液中の特定元素、化合物を分解、変換するものであって、前記処理槽１２内に鉛直に固定部材１４で固定配置された筒体１５と、前記筒体１５内に被処理液１３の下降流を形成する下降流付与手段である駆動モータ１６及びアジテータプロペラ１７を備えると共に、処理槽１２の底部に上昇流付与手段である、撹拌翼２１と気体噴射ノズル２２が配設されている。
【００２３】
撹拌翼２１は、処理槽１２の底部外側に配設された駆動モータ２３によって回転駆動される。撹拌翼２１は、処理槽の底部から被処理液１３を上昇させると共に、底部にスラリーが滞留するのを防止するために設けられており、駆動モータ１６とは別々に制御される。また、気体噴射ノズル２２は、円形状に配設されており、窒素ボンベ２４及び圧縮空気ボンベ２５に調節弁２６ａ、２６ｂ、２６ｃを介して接続されている。気体噴射ノズル２２から吐出するガスの組成は、調節弁２６ｂ、２６ｃを調節することにより、また、ガス量は、調節弁２６ａを調節することで制御することができる。
【００２４】
以上のように構成した場合、生化学反応装置１０は、処理槽１２の底部に上昇流付与手段である、撹拌翼２１が設けられたので筒体１５から吐出された担体１１及び被処理液１３の上昇を促進して循環流を円滑に発生させることができる。また、処理槽１２の底部にスラリーが堆積するのを防止することができる。更に、処理槽１２の底部に気体噴射ノズル２２を設けたので、担体１１及び被処理液１３の上昇を促進して循環流を円滑にすることができる。
【００２５】
図３は、本発明に係る生化学反応装置の第３の実施の形態を示す縦断面図である。本実施の形態において、撹拌翼２１は、延設された回転軸１８に固着されており、回転軸１８の下端が軸受１８ａで支持されている。
この様に構成した場合、１個の駆動モータ１６でアジテータプロペラ１７と撹拌翼２１の双方を駆動することができる。
【００２６】
図４は、本発明に係る生化学反応装置の第４の実施の形態を示す縦断面図、図５はエジェクターの要部拡大断面図である。本実施の形態において、処理槽１２内に鉛直に固定部材１４で固定配置された筒体３０と、この筒体３０内に被処理液１３の下降流を形成する下降流付与手段である高圧流体噴出ノズル３１を備えている。高圧流体噴出ノズル３１は、筒体３０の上端の拡開部３０ａに位置しており、上下方法に移動することができる。例えば、上下方向に０〜２００ｍｍの範囲で調節することができる。また、筒体３０の下端３０ｂも拡開しており、下降流の流れを円滑にしている。
【００２７】
処理槽１２は、上端側部に処理水排出口２７が設けられており、区画板２８によって区画されている。また、区画板２８の所定の位置にスクリーン２９と切欠き２８ａが設けられており、担体１１及び固形物が排出されるのを阻止している。高圧流体噴出ノズル３１は、バルブ３２及び管路３５を介してポンプ３３に接続されており、処理槽１２からの処理水が処理水排出口２７及び管路３６を通じ噴射される。
【００２８】
以上のように構成した生化学反応装置は、高圧流体噴出ノズル３１から流体を噴射することにより、筒体３０内に被処理液１３の下降流を発生させ、浮遊する担体１１を処理槽１２の下方に移動する。担体１１は、筒体３０内を下降するに従って圧縮され含んでいた被処理液を吐き出す。このようにして、担体１１内で微生物によって浄化された被処理液が周囲に吐出される。また、担体１１が筒体３０の下端から周囲に排出され被処理液１３内を上昇するに伴って、周囲の未処理の液体を吸い込みつつ圧力の低下に伴って再度膨張する。このように、担体１１が処理槽１２内を循環するに伴って、収縮と膨張を繰り返し微生物による分解反応が促進される。
【００２９】
なお、本実施の形態では、高圧流体噴出ノズル３１を使用するエジェクター方式であるため、処理槽１２内に可動部分が存在しないのでメンテナンス等が容易である。また、担体１１を損傷する虞もなく、長期に渡って使用することができる。更に、筒体３０内の循環被処理液の変更も高圧流体噴出ノズル３１に位置を移動することにより容易に調節することができる。
【００３０】
図６は、本発明に係る生化学反応装置の第５の実施の形態を示す縦断面図である。本実施の形態において、処理槽１２内に鉛直に固定部材１４で固定配置された筒体３０と、前記筒体３０内に被処理液１３の下降流を形成する下降流付与手段である高圧流体噴出ノズル３１を備えると共に、処理槽１２の底部に上昇流付与手段である、撹拌翼２１と気体噴射ノズル２２が配設されている。撹拌翼２１及び気体噴射ノズル２２の構成は、第２の実施の形態と同様であるので説明を省略する。
【００３１】
以上のように構成した生化学反応装置は、高圧流体噴出ノズル３１から流体を噴射することにより、筒体３０内に被処理液１３の下降流を発生させ、浮遊する担体１１を処理槽１２の下方に移動する。また、処理槽１２の底部に上昇流付与手段である、撹拌翼２１が設けられたので筒体３０から吐出された担体１１及び被処理液１３の上昇を促進して循環流を円滑に発生させることができる。また、処理槽１２の底部にスラリーが堆積するのを防止することができる。更に、処理槽１２の底部に気体噴射ノズル２２を設けたので、担体１１及び被処理液１３の上昇及び曝気を促進して循環流を円滑にすることができる。
【００３２】
【発明の効果】
この発明は上記した構成からなるので、以下に説明するような効果を奏することができる。
【００３３】
請求項１に記載の発明では、微生物等を担持した担体を充填した処理槽内に被処理液を循環させて微生物の生分解作用により被処理液中の特定元素、化合物を分解、変換する生化学反応装置であって、前記処理槽内に鉛直に固定配置された筒体と、前記筒体内に被処理液の下降流を形成する下降流付与手段とを備えたので、下降流の流量調整が容易であるとともに、筒体が固定配置されているので稼動に伴う故障等が生じる虞がない。また、被処理液の下降に伴って担体が一旦圧縮され、筒体から開放された際に再度膨張して周囲の新たな被処理液を吸収するので、微生物による分解反応を促進することができる。
【００３４】
また、請求項２に記載の発明では、下降流付与手段がプロペラであるので、筒体を回転させて遠心力によって被処理液の下降流を発生させる場合に比べて、強力で確実な下降流を発生させることができる。
【００３５】
また、請求項３に記載の発明では、下降流付与手段が高圧流体噴出ノズルであるので、被処理液中に散在する担体を傷付けることなく、強力な下降流を発生させることができる。
【００３６】
また、請求項４に記載の発明では、処理槽が底部に上昇流付与手段を備えたので、処理槽の底部にスラリー等が堆積するのを防止することができる。
【００３７】
また、請求項５に記載の発明では、上昇流付与手段が撹拌翼であるので、処理槽の底部にスラリー等が堆積するのを防止するとともに、処理槽内の被処理液の循環を促進して微生物による窒素等の分解反応を促進することができる。
【００３８】
また、請求項６に記載の発明では、上昇流付与手段が流体を噴射するノズルであるので、ノズルからエア等を噴出することにより曝気を促し、好気性雰囲気下でアンモニア性窒素の変換を促進することができる。
【００３９】
また、請求項６に記載の発明では、処理槽が筒体の入口近傍に担体を内側に向ける整流板を備えたので、浮遊する担体を効率よく筒体の入口に導くことができる。
【００４０】
また、請求項８に記載の発明では、処理槽の底部に被処理液の流れを案内する案内板を備えたので、処理槽内の被処理液の循環流を円滑に導くことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明に係る生化学反応装置の第１の実施の形態を示す縦断面図である。
【図２】図２は、本発明に係る生化学反応装置の第２の実施の形態を示す縦断面図である。
【図３】図３は、本発明に係る生化学反応装置の第３の実施の形態を示す縦断面図である。
【図４】図４は、本発明に係る生化学反応装置の第４の実施の形態を示す縦断面図である。
【図５】図５は、同生化学反応装置に使用されるエジェクターの要部拡大断面図である。
【図６】図６は、本発明に係る生化学反応装置の第５の実施の形態を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１０、１０Ａ　生化学反応装置
１１　　　担体
１２　　　処理槽
１３　　　被処理液
１４　　　固定部材
１５　　　筒体
１６　　　駆動モータ
１７　　　アジテータプロペラ
１８　　　回転軸
１９　　　案内部材
２０　　　整流板
２１　　　撹拌翼
２２　　　気体噴射ノズル
２３　　　駆動モータ
２４　　　窒素ボンベ
２５　　　圧縮空気ボンベ
２６　　　調節弁
２７　　　処理水排出口
２８　　　区画板
２９　　　スクリーン
３０　　　筒体
３１　　　高圧流体噴出ノズル
３２　　　バルブ
３３　　　ポンプ
３５、３６　管路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2004089759.tif 000007
【図６】
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