(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
グラニュールを有する嫌気性汚泥層を上向流で通過させることにより、被処理水中の有機物を分解して処理水として排出する嫌気性廃水処理装置であって、
前記嫌気性汚泥層が、高濃度汚泥層と、前記高濃度汚泥層よりも下流側に配置され、前記グラニュールの濃度が前記高濃度汚泥層よりも低い低濃度汚泥層とからなり、前記高濃度汚泥層と前記低濃度汚泥層との間に、前記被処理水中のガスを収集する気液分離手段が設けられ、
前記高濃度汚泥層が、前記気液分離手段とリアクタ本体の底部との間に配置され、
前記低濃度汚泥層中の前記グラニュールの濃度が最も高い最上流部の前記被処理水の一部を抜き取って、前記リアクタ本体の底部に供給する循環手段が備えられ、
前記循環手段が、前記低濃度汚泥層中から抜き取った前記被処理水に栄養塩を供給する栄養塩供給手段を備えるものであることを特徴とする嫌気性廃水処理装置。
【請求項２】
前記低濃度汚泥層の下流側に、前記低濃度汚泥層を通過した前記被処理水中のガスを収集するとともに、前記被処理水と前記グラニュールとを分離する気固液分離手段が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の嫌気性廃水処理装置。
【請求項３】
有底筒状のリアクタ本体内に、前記高濃度汚泥層と前記気液分離手段と前記低濃度汚泥層とが下から順に配置され、
前記リアクタ本体の底部から前記被処理水が導入され、前記リアクタ本体の上部より処理水として排出されるものであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の嫌気性廃水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、グラニュールを有する嫌気性汚泥層を備えた嫌気性廃水処理装置に関し、特に、処理水とともに流出するグラニュールを少なくすることができ、廃水処理能力の安定性に優れ、高い廃水処理効率が得られる嫌気性廃水処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、食品加工工場、ビール工場、アルコール蒸留工場、紙パルプ工場等から排出される有機性産業廃水を浄化する廃水処理装置として、嫌気性廃水処理装置が知られている。嫌気性廃水処理装置としては、ＵＡＳＢ（Ｕｐｆｌｏｗ Ａｎａｅｒｏｂｉｃ Ｓｌｕｄｇｅ Ｂｅｄ：上向流嫌気性汚泥床）法を用いたものがある。ＵＡＳＢ法では、メタン生成菌などの嫌気性微生物の微生物群自身による凝縮集塊化機能を利用して、沈降性に優れた粒子状のグラニュールを形成させることにより、嫌気性微生物を高濃度で汚泥床に保持できる。このためＵＡＳＢ法を用いた嫌気性廃水処理装置では、優れた廃水処理効率が得られる。
【０００３】
しかしながら、ＵＡＳＢ法を用いた嫌気性廃水処理装置であっても、グラニュールの一部が処理水とともに流出してしまうことが問題となっていた。処理水とともに流出するグラニュールの量が多くなると、廃水処理に寄与するグラニュールの量が不足して廃水処理能力が低下してしまうという不都合や、処理水とともに流出したグラニュールが処理水の水質を悪化させてしまうという不都合が生じる。
【０００４】
処理水とともに流出するグラニュールを少なくする方法としては、例えば、処理水とともに流出したグラニュールを回収して再利用するグラニュール回収装置などが提案されている（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平１０−２４９３８２号公報
【特許文献２】特開平７−２７５８８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１や特許文献２のグラニュール回収装置では、廃水処理効率や廃水処理能力の安定性が不十分であることが問題となっていた。
【０００６】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、処理水とともに流出するグラニュールを少なくすることができ、廃水処理能力の安定性に優れ、高い廃水処理効率が得られる嫌気性廃水処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の嫌気性廃水処理装置は、グラニュールを有する嫌気性汚泥層を上向流で通過させることにより、被処理水中の有機物を分解して処理水として排出する嫌気性廃水処理装置であって、前記嫌気性汚泥層が、高濃度汚泥層と、前記高濃度汚泥層よりも下流側に配置され、前記グラニュールの濃度が前記高濃度汚泥層よりも低い低濃度汚泥層とからなり、前記高濃度汚泥層と前記低濃度汚泥層との間に、前記被処理水中のガスを収集する気液分離手段が設けられ、前記高濃度汚泥層が、前記気液分離手段とリアクタ本体の底部との間に配置され、前記低濃度汚泥層中の前記グラニュールの濃度が最も高い最上流部の前記被処理水の一部を抜き取って、前記リアクタ本体の底部に供給する循環手段が備えられ、前記循環手段が、前記低濃度汚泥層中から抜き取った前記被処理水に栄養塩を供給する栄養塩供給手段を備えるものであることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の嫌気性廃水処理装置においては、前記低濃度汚泥層の下流側に、前記低濃度汚泥層を通過した前記被処理水中のガスを収集するとともに、前記被処理水と前記グラニュールとを分離する気固液分離手段が設けられているものとすることができる。
【００１１】
また、本発明の嫌気性廃水処理装置においては、有底筒状のリアクタ本体内に、前記高濃度汚泥層と前記気液分離手段と前記低濃度汚泥層とが下から順に配置され、前記リアクタ本体の底部から前記被処理水が導入され、前記リアクタ本体の上部より処理水として排出されるものであるものであってもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の嫌気性廃水処理装置は、グラニュールを有する嫌気性汚泥層を上向流で通過させることにより、被処理水中の有機物を分解して処理水として排出する嫌気性廃水処理装置であって、前記嫌気性汚泥層が、高濃度汚泥層と、前記高濃度汚泥層よりも下流側に配置され、前記グラニュールの濃度が前記高濃度汚泥層よりも低い低濃度汚泥層とからなり、前記高濃度汚泥層と前記低濃度汚泥層との間に、前記被処理水中のガスを収集する気液分離手段が設けられ、前記高濃度汚泥層が、前記気液分離手段とリアクタ本体の底部との間に配置され、前記低濃度汚泥層中の前記グラニュールの濃度が最も高い最上流部の前記被処理水の一部を抜き取って、前記リアクタ本体の底部に供給する循環手段が備えられ、前記循環手段が、前記低濃度汚泥層中から抜き取った前記被処理水に栄養塩を供給する栄養塩供給手段を備えるものであるので、処理水とともに流出するグラニュールを少なくすることができ、廃水処理能力の安定性に優れ、高い廃水処理効率が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
「第１実施形態」
以下、図面を参照して、本発明に係る嫌気性廃水処理装置の一実施形態について説明する。図１は、本発明の嫌気性廃水処理装置の一例を説明するための概略構成図である。図１に示す嫌気性廃水処理装置１は、ＵＡＳＢ法を用いたものであり、有底円筒状のリアクタ本体２内に形成されたグラニュール３１を有する２つの嫌気性汚泥層１０を上向流で通過させることにより、リアクタ本体２の底部２ａから被処理水供給管１１を介して導入された被処理水中の有機物を分解して、リアクタ本体２の上部２ｂより処理水排出管１２を介して処理水として排出するものである。したがって、図１に示す嫌気性廃水処理装置１のリアクタ本体２においては、被処理水の流路における上流側が図１中下側となっており、下流側が図１中上側となっている。
【００１４】
図１に示すように、リアクタ本体２内には、高濃度汚泥層３と気液分離手段５と低濃度汚泥層４と沈降層７と気固液分離手段６とが下から順に設けられている。
高濃度汚泥層３は、グラニュール３１を有する嫌気性汚泥層１０である。グラニュール３１は、メタン生成菌を主体とする嫌気性微生物の凝縮集塊化物からなる粒子状のものであり、被処理水中の有機物を分解して、メタンガスや炭酸ガスなどのバイオガス（ガス）３２を発生するものである。
【００１５】
気液分離手段５は、高濃度汚泥層３と低濃度汚泥層４との間に設けられたものであり、高濃度汚泥層３で発生した被処理水中のバイオガス３２を収集するものである。気液分離手段５は、図１に示すように、切妻屋根状の複数の捕集部材５１と、捕集部材５１によって捕集されたバイオガス３２をリアクタ本体２上に設置された気液分離手段２６に供給するためのライザー管２３ａとを備えている。
【００１６】
低濃度汚泥層４は、高濃度汚泥層３と同様、グラニュール３１を有する嫌気性汚泥層１０である。低濃度汚泥層４は、高濃度汚泥層３よりも下流側（図１においては上側）に配置されており、高濃度汚泥層３よりもグラニュール３１の濃度が低くなっている。低濃度汚泥層４内のグラニュール３１の濃度は、グラニュール３１の沈降によって最下部が最も高く最上部が低い濃度勾配となっている。
【００１７】
沈降層７は、図１に示すように、低濃度汚泥層４の下流側に設けられている。沈降層７は、低濃度汚泥層４内に留まらずに低濃度汚泥層４を通過した被処理水中の微細なグラニュール３１を沈降させて、グラニュール３１を低濃度汚泥層４に戻し、処理水とともにリアクタ本体２から流出するグラニュール３１を少なくするものである。
【００１８】
気固液分離手段６は、沈降層７の下流側（図１においては上側）に設けられている。気固液分離手段６は、低濃度汚泥層４を通過した被処理水中のバイオガス３２を収集して、バイオガス３２と処理水とを分離するとともに、被処理水とグラニュール３１とを分離して、気固液分離手段６の下流側に処理水とともに流出するグラニュールを少なくするものである。気固液分離手段６は、図１に示すように、切妻屋根状の複数の捕集部材６１と、捕集部材６１によって捕集されたバイオガス３２を気液分離手段２６に供給するためのライザー管２３ｂとを備えている。気固液分離手段６によってバイオガス３２を収集すると、バイオガス３２とともにグラニュール３１が捕集部材６１に捕集されるとともに、バイオガス３２に起因する乱流や被処理水の上向流速が弱められてグラニュール３１の沈降が促進される。このことにより、気固液分離手段６は、処理水とグラニュールとを分離する固液分離手段として機能するものとなっている。
【００１９】
また、図１に示す嫌気性廃水処理装置１には、低濃度汚泥層４の最上流部（図１においては低濃度汚泥層４の最下部）から被処理水の一部を抜き取って、高濃度汚泥層３の最上流部（図１においてはリアクタ本体２の底部２ａ）に供給する循環手段８が備えられている。図１に示すように、循環装置８には、リアクタ本体２の側面に接続された取水管１４と、リアクタ本体２の底部２ａに接続された再供給管１５と、低濃度汚泥層４から抜き取った取水管１４内の被処理水を、適切な流速で再供給管１５を介してリアクタ本体２に供給するためのモーノポンプ２２と、栄養塩供給管（栄養塩供給手段）９とが備えられている。
【００２０】
栄養塩供給管９は、取水管１４に接続されており、低濃度汚泥層４中から抜き取った取水管１４内の被処理水に栄養塩を供給するものである。栄養塩供給管９によって供給される栄養塩は、グラニュール３１を構成する嫌気性微生物の種類や被処理水の水質などに応じて決定することができ、特に限定されないが、例えば、Ｃａ、Ｍｇなどを用いることができる。
【００２１】
また、リアクタ本体２に被処理水供給管１１を介して導入される被処理水は、図１に示すように、モーノポンプ２１を用いて適切な流速で貯留槽１８の底部から供給されるものである。貯留槽１８には、工場等から排出される有機性産業廃水である被処理水が廃水供給管１６を介して供給され貯留されている。また、貯留槽１８に貯留された被処理水には、図１に示すように、必要に応じて処理水排出管１２から分岐された分岐管１３を介して処理水の一部が循環水として添加されるとともに、必要に応じて初期栄養塩供給管１７を介して栄養塩が添加され、混合される。初期栄養塩供給管１７によって供給される栄養塩は、栄養塩供給管９によって供給される栄養塩と同じであってもよいし、異なっていてもよく、グラニュール３１を構成する嫌気性微生物の種類や被処理水の水質などに応じて決定することができ、例えば、Ｃａ、Ｍｇ、Ｃｕ、Ｍｎなどを用いることができる。
【００２２】
また、図１に示す嫌気性廃水処理装置１においては、リアクタ本体２上に、気液分離手段２６が設けられている。気液分離手段２６は、高濃度汚泥層３および低濃度汚泥層４で発生した被処理水中のバイオガス３２を収集し、被処理水と分離して、バイオガス３２を排出するものである。気液分離手段２６は、図１に示すように、有底円筒状の本体２６ａと、バイオガス３２を本体２６ａの天井から排出するために設けられたガス排出管２５と、グラニュール３１を含む被処理水を排出するためのダウナー管２４とを備えている。ダウナー管２４は、気液分離手段２６の本体２６ａの底面からリアクタ本体２の底部２ａまで延びており、気液分離手段２６の本体２６ａ内のグラニュール３１を含む被処理水を、被処理水供給管１１を介してリアクタ本体２の底部２ａに供給される被処理水とともに、リアクタ本体２の底部２ａから供給できるようになっている。
【００２３】
図１に示す嫌気性廃水処理装置１においては、被処理水は、以下に示すように処理される。
まず、図１に示すように、廃水である被処理水は、廃水供給管１６を介して貯留槽１８に供給されて貯留される。貯留槽１８に貯留された被処理水には、必要に応じて分岐管１３を介して循環水が供給されるとともに、必要に応じて初期栄養塩供給管１７を介して栄養塩が供給され、混合される。その後、被処理水は、被処理水供給管１１を介して、貯留槽１８の底部からリアクタ本体２の底部２ａに、モーノポンプ２１を用いて適切な流速で供給される。
【００２４】
リアクタ本体２に被処理水が導入されると、高濃度汚泥層３を構成するグラニュール３１によって、被処理水中の有機物が分解されるとともに、バイオガス３２が発生する。高濃度汚泥層３において、グラニュール３１が発生したバイオガス３２は、高濃度汚泥層３内で被処理水の乱流および上向流速を生じさせ、グラニュール３１と被処理水中の有機物との接触を促進させて、被処理水中の有機物の分解を促進させる。また、高濃度汚泥層３では、グラニュール３１を構成する微生物群自身の造粒作用（凝縮集塊化機能）によって、グラニュール３１が成長しているが、同時に、バイオガス３２による被処理水の乱流および上向流速によって、グラニュール３１の分解が起こっている。このため、高濃度汚泥層３内での造粒作用によって十分な沈降性が得られるものとされたグラニュール３１は、リアクタ本体２に導入された被処理水が高濃度汚泥層３を通過しても、図１に示すように、高濃度汚泥層３内に留まる。しかし、沈降性の不十分なグラニュール３１は、高濃度汚泥層３を通過した被処理水とともに気液分離手段５に到達する。
【００２５】
気液分離手段５では、高濃度汚泥層３で発生したバイオガス３２が捕集部材５１によって捕集されて、グラニュール３１を含む被処理水と分離される。気液分離手段５の捕集部材５１によって捕集されたバイオガス３２は、図１に示すように、ライザー管２３ａによって気液分離手段２６の本体２６ａに送られる。また、気液分離手段５を通過したグラニュール３１を含む被処理水は、低濃度汚泥層４に到達する。
【００２６】
低濃度汚泥層４では、低濃度汚泥層４に存在するグラニュール３１によって、高濃度汚泥層３で分解されずに残った被処理水中の有機物が分解されるとともに、バイオガス３２が発生する。このように、低濃度汚泥層４においても、高濃度汚泥層３と同様にバイオガス３２が発生する。しかし、高濃度汚泥層３よりも下流側に配置されている低濃度汚泥層４には、高濃度汚泥層３を通過した被処理水中が供給されるので、低濃度汚泥層４に供給される被処理水は、高濃度汚泥層３と比較して被処理水中の有機物の量が少なくなっている。しかも、低濃度汚泥層４では、高濃度汚泥層３よりもグラニュール３１の濃度が低くなっている。このため、低濃度汚泥層４では、有機物の処理に伴うバイオガス３２の発生が高濃度汚泥層３と比較して少なくなり、バイオガス３２に起因する乱流や被処理水の上向流速は弱いものとなる。また、低濃度汚泥層４は、気液分離手段５の下流側に配置されているので、気液分離手段５にバイオガス３２が収集されることによって、高濃度汚泥層３で発生したバイオガス３２に起因する乱流や被処理水の上向流速が弱められている。
【００２７】
また、低濃度汚泥層４においても高濃度汚泥層３と同様に、グラニュール３１を構成する微生物群自身の造粒作用（凝縮集塊化機能）によって、グラニュール３１が成長しており、同時に、バイオガス３２による被処理水の乱流および上向流速によって、グラニュール３１の分解が起こっている。しかし、上述したように、低濃度汚泥層４では、高濃度汚泥層３と比較してバイオガス３２による乱流や被処理水の上向流速が弱いので、バイオガス３２が、グラニュール３１の造粒作用に支障を来たすことを防止できる。よって、低濃度汚泥層４では、高濃度汚泥層３と比較して微細なグラニュール３１が沈降しやすい状態となっており、低濃度汚泥層４内のグラニュール３１の濃度が、グラニュール３１の沈降によって最下部が最も高く最上部が低い濃度勾配となっている。また、低濃度汚泥層４は、高濃度汚泥層３よりもグラニュール３１の濃度が低いので、バイオガス３２に起因する乱流や被処理水の上向流速が弱くても、バイオガス３２によるグラニュール３１と被処理水中の有機物との接触を促進させて、被処理水中の有機物の分解を促進させる効果は十分に得られる。
【００２８】
また、低濃度汚泥層４では、リアクタ本体２の側面に接続された循環手段８の取水管１４によって、最上流部の被処理水の一部が抜き取られる。最上流部は、低濃度汚泥層４内のグラニュール３１の濃度が最も高い部分であるので、循環手段８によって抜き取られた被処理水には、低濃度汚泥層４内のグラニュール３１が高濃度で含まれている。また、最上流部は、高濃度汚泥層３に最も近い部分であるので、循環手段８によって抜き取られた被処理水には、高濃度汚泥層３を通過した沈降性の不十分な微細なグラニュール３１が多く含まれている。
【００２９】
図１に示すように、取水管１４によって低濃度汚泥層４の最上流部から抜き取られた被処理水は、取水管１４内を流され、循環手段８の栄養塩供給管９によって栄養塩が添加される。被処理水と栄養塩とは、取水管１４内を流されることによって十分に混合される。被処理水に栄養塩を添加することによる効果は、添加される被処理水中に含まれる嫌気性微生物の数が多いほど効果的に得られ、嫌気性微生物の凝縮集塊化が進んでいないものほど（言い換えるとグラニュール３１が微細であるほど）効果的に得られる。低濃度汚泥層４の最上流部から抜き取られた被処理水には、沈降性の不十分な微細なグラニュール３１が高濃度で含まれているので、取水管１４内を流れる被処理水では、例えば、低濃度汚泥層４の下流部に存在する被処理水やリアクタ本体２に導入される被処理水、リアクタ本体２を通過した後に得られた処理水と比較して、栄養塩を添加することによる効果が効果的に得られる。
【００３０】
栄養塩供給管９によって栄養塩が添加された被処理水は、モーノポンプ２２よって適切な流速に制御されて再供給管１５を介してリアクタ本体２の底部２ａから再度供給される。リアクタ本体２の底部２ａは、高濃度汚泥層３の最上流部であり、処理水として排出されるリアクタ本体２の上部２ｂから最も遠い部分である。このため、再度導入した被処理水に含まれるグラニュール３１を、処理水中の有機物の分解に十分に寄与させることができる。また、再度導入した被処理水には、微細なグラニュール３１が多く含まれているので、高濃度汚泥層３内における嫌気性微生物の有機物の分解作用や造粒作用を効果的に発揮させることができ、高濃度汚泥層３内における有機物処理効率やグラニュール３１の沈降性を向上させることができる。
【００３１】
また、図１に示すように、嫌気性微生物の造粒作用によって低濃度汚泥層４内で十分な沈降性が得られるグラニュール３１は、被処理水が低濃度汚泥層４を通過しても、低濃度汚泥層４内に留まる。しかし、沈降性の不十分な一部のグラニュール３１は、低濃度汚泥層４を通過した被処理水とともに沈降層７に到達する。
沈降層７では、低濃度汚泥層４よりもバイオガス３２による乱流や被処理水の上向流速が弱くなっており、グラニュール３１が沈降しやすい状態となっている。沈降層７において沈降したグラニュール３１は、沈降層７の下層に配置されている低濃度汚泥層４に戻される。また、沈降層７に存在する沈降性の不十分なグラニュール３１の一部は、沈降層７を通過した被処理水とともに気固液分離手段６に到達する。
【００３２】
気固液分離手段６では、低濃度汚泥層４および沈降層７を通過した被処理水中のバイオガス３２が捕集部材６１によって捕集され、グラニュール３１を含む被処理水と分離される。気固液分離手段６の捕集部材６１によって捕集されたバイオガス３２は、図１に示すように、ライザー管２３ｂによって気液分離手段２６の本体２６ａに送られる。さらに、気固液分離手段６では、バイオガス３２の収集によって、バイオガス３２とともにグラニュール３１が捕集部材６１に捕集されるとともに、バイオガス３２による乱流や被処理水の上向流速が弱められてグラニュール３１の沈降が促進される。このことにより、グラニュール３１と被処理水とが分離される。
【００３３】
気固液分離手段６を通過することによりグラニュール３１と分離された被処理水は、図１に示すように、リアクタ本体２の上部２ｂより処理水排出管１２を介して処理水として排出される。排出された処理水の一部は、必要に応じて分岐管１３を介して循環水として貯留槽１８に供給される。
【００３４】
また、図１に示すように、気液分離手段２６では、本体２６ａ内に、気液分離手段５および気固液分離手段６からライザー管２３ａ、２３ｂによって供給されたバイオガス３２が収集される。また、気液分離手段２６の本体２６ａには、バイオガス３２とともにライザー管２３ａに流入したグラニュール３１を含む被処理水が、バイオガス３２の上向流によってライザー管２３ａを介して供給される。気液分離手段２６の本体２６ａに収集されたバイオガス３２は、ガス排出管２５から排出される。また、気液分離手段２６の本体２６ａに流入したグラニュール３１を含む被処理水は、ダウナー管２４および被処理水供給管１１を介してリアクタ本体２の底部２ａから供給される。
【００３５】
本実施形態の嫌気性廃水処理装置１は、グラニュール３１を有する嫌気性汚泥層１０を上向流で通過させることにより、被処理水中の有機物を分解して処理水として排出するものであって、嫌気性汚泥層１０が、高濃度汚泥層３と、高濃度汚泥層３よりも下流側に配置され、グラニュール３１の濃度が高濃度汚泥層３よりも低い低濃度汚泥層４とからなり、高濃度汚泥層３と低濃度汚泥層４との間に気液分離手段５が設けられ、低濃度汚泥層４中の被処理水の一部を抜き取って、高濃度汚泥層３の最上流部に供給する循環手段８が設けられているので、以下に示すように、処理水とともに流出するグラニュール３１を少なくすることができ、廃水処理能力の安定性に優れ、高い廃水処理効率が得られる。
【００３６】
すなわち、本実施形態の嫌気性廃水処理装置１においては、低濃度汚泥層４中の被処理水の一部が循環手段８によって、高濃度汚泥層３の最上流部に供給される。また、本実施形態においては、低濃度汚泥層４は、高濃度汚泥層３よりも下流側に配置されているので、低濃度汚泥層４には高濃度汚泥層３を通過した沈降性の不十分な微細なグラニュール３１が多く含まれている。微細なグラニュール３１は、循環装置を経ることで高濃度汚泥層３内で優れた造粒作用を発揮するので、高濃度汚泥層３内に留まることができる。このように、本実施形態の嫌気性廃水処理装置１によれば、低濃度汚泥層４のグラニュール３１を少なくして、低濃度汚泥層４を通過して処理水とともに流出するグラニュール３１を少なくするとともに、高濃度汚泥層３内のグラニュール３１の沈降性を向上させて高濃度汚泥層３から低濃度汚泥層４に処理水とともに流出するグラニュール３１を少なくすることができる。
【００３７】
また、本実施形態の嫌気性廃水処理装置１は、濾過手段などを備えるグラニュール回収装置を設ける場合と比較して、省スペースで処理水とともに流出するグラニュール３１を少なくすることができる。
【００３８】
また、本実施形態の嫌気性廃水処理装置１では、循環手段８によって高濃度汚泥層３の最上流部に供給された微細なグラニュール３１が、高濃度汚泥層３内で優れた造粒作用を発揮するので、優れた有機物の分解能力が得られる。このことにより、例えば、本実施形態の嫌気性廃水処理装置１では、図１に示す嫌気性廃水処理装置１から循環手段８を取り除いた嫌気性廃水処理装置と比較して、１２０％程度の高い廃水処理効率が得られる。
【００３９】
また、高濃度汚泥層３から低濃度汚泥層４に処理水とともに流出するグラニュール３１の量は、被処理水中に含まれる有機物の量の変化などに応じて変化する。例えば、被処理水中に含まれる有機物の量が多くなって、高濃度汚泥層３において多量のバイオガス３２が発生し、バイオガス３２による被処理水の乱流および上向流速によって分解されるグラニュール３１の量が多くなって、グラニュール３１の造粒作用が不十分となった場合などには、高濃度汚泥層３から低濃度汚泥層４に多くのグラニュール３１が流出することがある。
【００４０】
これに対し、本実施形態の嫌気性廃水処理装置１では、高濃度汚泥層３から低濃度汚泥層４に多くのグラニュール３１が流出したとしても、低濃度汚泥層４中の被処理水の一部が循環手段８によって、高濃度汚泥層３の最上流部に供給されるため、リアクタ本体２から処理水とともに流出するグラニュール３１を少なくすることができる。また、本実施形態の嫌気性廃水処理装置１においては、高濃度汚泥層３から低濃度汚泥層４に多くのグラニュール３１が流出して高濃度汚泥層３のグラニュール３１濃度が低くなり、高濃度汚泥層３で十分に被処理水中の有機物が分解されなかったとしても、低濃度汚泥層４において、高濃度汚泥層３で分解されずに残った被処理水中の有機物が分解される。したがって、本実施形態の嫌気性廃水処理装置１は、被処理水中に含まれる有機物の量の変化などによる処理能力の変動が少なく、廃水処理能力の安定性に優れたものとなる。
【００４１】
また、本実施形態の嫌気性廃水処理装置１においては、循環装置８が、低濃度汚泥層４の最上流部から被処理水の一部を抜き取るものであるので、低濃度汚泥層４内のグラニュール３１の濃度が最も高い部分から、高濃度汚泥層３を通過した沈降性の不十分な微細なグラニュール３１が多く含まれている被処理水を抜き取ることができる。したがって、低濃度汚泥層４中の被処理水を高濃度汚泥層３に供給することによって得られる、高濃度汚泥層３内のグラニュール３１の沈降性を向上させて、処理水とともに流出するグラニュール３１を少なくするとともに有機物の分解能力を向上させる効果や、低濃度汚泥層４のグラニュール３１を少なくする効果、廃水処理能力の安定性を向上させる効果が、より効果的に得られる。
【００４２】
また、本実施形態の嫌気性廃水処理装置１においては、循環装置８が、低濃度汚泥層４中から抜き取った被処理水に栄養塩を供給する栄養塩供給手段９を備えているので、低濃度汚泥層４中から抜き取って高濃度汚泥層３に供給される被処理水に含まれるグラニュール３１の造粒作用や有機物の分解能力を効果的に向上させることができる。
【００４３】
また、本実施形態の嫌気性廃水処理装置１においては、低濃度汚泥層４の下流側に、低濃度汚泥層４を通過した被処理水中に含まれるグラニュール３１を沈降させるための沈降層が設けられているので、処理水とともに流出するグラニュール３１をより一層少なくすることができる。
【００４４】
また、本実施形態の嫌気性廃水処理装置１においては、低濃度汚泥層４の下流側に、低濃度汚泥層４を通過した被処理水中のバイオガス３２を収集するとともに、被処理水とグラニュール３１とを分離する気固液分離手段６が設けられているので、バイオガス３２を効率よく回収できるとともに、処理水とともに流出するグラニュール３１をより一層少なくすることができる。
【００４５】
また、本実施形態の嫌気性廃水処理装置１は、有底筒状のリアクタ本体２内に、高濃度汚泥層３と気液分離手段５と低濃度汚泥層４とが下から順に設けられ、リアクタ本体２の底部２ａから導入された被処理水を、処理水としてリアクタ本体２の上部２ｂより排出するものであるので、省スペースで、処理水とともに流出するグラニュール３１が少なく、廃水処理能力の安定性に優れ、高い廃水処理効率が得られ、バイオガス３２を効率よく回収できるものとなる。
【００４６】
なお、本発明の嫌気性廃水処理装置は、上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、上述した実施形態においては、リアクタ本体２が１つである嫌気性廃水処理装置１を例に挙げて説明したが、本発明の嫌気性廃水処理装置は、２つのリアクタを備えるものであってもよい。
２つのリアクタを備える嫌気性廃水処理装置としては、例えば、有底筒状の第１リアクタ本体内に、高濃度汚泥層と気液分離手段とが設けられ、有底筒状の第２リアクタ本体内に、低濃度汚泥層が設けられ、第１リアクタ本体の底部から被処理水が導入され、第１リアクタ本体を通過して第１リアクタ本体の上部より排出され、第１リアクタ本体より排出された被処理水が第２リアクタ本体の底部から導入され、第２リアクタ本体を通過して第２リアクタ本体の上部より処理水として排出されるものとすることができる。
【００４７】
なお、上述した実施形態においては、循環装置８を、低濃度汚泥層４の最上流部から被処理水の一部を抜き取る嫌気性廃水処理装置を例に挙げて説明したが、循環装置８が抜き取る被処理水は、低濃度汚泥層中の被処理水の一部であればよく、低濃度汚泥層４の最上流部からでなくてもよい。
また、循環装置は、栄養塩供給手段を備えるものであることが好ましいが、栄養塩供給手段を備えていなくてもよい。
また、上述した実施形態においては、低濃度汚泥層の下流側に沈降層を設けた嫌気性廃水処理装置を例に挙げて説明したが、沈降層は設けられていなくてもよい。
また、上述した実施形態においては、低濃度汚泥層の下流側に気固液分離手段が設けられている嫌気性廃水処理装置を例に挙げて説明したが、気固液分離手段は設けられていなくてもよい。
【００４８】
また、上述した実施形態においては、循環装置８の取水管１４は、リアクタ本体２の側面に接続されたものとしたが、低濃度汚泥層から被処理水の一部を抜き取ることができるものであればよく、取水管の形状やリアクタ本体２との接続位置などは特に限定されない。例えば、循環装置を、低濃度汚泥層の平面視中心部分まで延設された取水口を有する取水管を備えたものとし、低濃度汚泥層の平面視中心部分から被処理水を抜き取るものとしてもよい。この場合、循環装置によって被処理水が抜き取られることに起因する低濃度汚泥層中のグラニュールの濃度のムラが少ないものとなり、好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】図１は、本発明の嫌気性廃水処理装置の一例を説明するための概略構成図である。
【符号の説明】
【００５０】
１…嫌気性廃水処理装置、２…リアクタ本体、２ａ…底部、２ｂ…上部、３…高濃度汚泥層、４…低濃度汚泥層、５、２６…気液分離手段、６…気固液分離手段、７…沈降層、８…循環手段、９…栄養塩供給管（栄養塩供給手段）、１０…嫌気性汚泥層、１１…被処理水供給管、１２…処理水排出管、１３…分岐管、１４…取水管、１５…再供給管、１６…廃水供給管、１７…初期栄養塩供給管、１８…貯留槽、２１、２２…モーノポンプ、２３ａ、２３ｂ…ライザー管、２４…ダウナー管、２５…ガス排出管、２６ａ…本体、３１…グラニュール、３２…バイオガス、５１、６１…捕集部材。
【図１】
0004661882.tif 000002