(57)【要約】      （修正有）【課題】バイオリアクターへの基質負荷の強度に影響されず、バイオリアクター底部や内部での毒物の蓄積が起こらず、微生物と処理水の分離が安定して行われる嫌気性バイオリアクターの提供。【解決手段】バイオリアクター本体と嫌気性ガスを利用した加圧浮上装置とで構成されたバイオリアクターであり、円筒形あるいは矩形のバイオリアクターの中心部に上部から底部に供給原水および循環水および嫌気性加圧浮上分離された返送水およびリアクター下部からの引き抜き水を流下させる管を設置し、この管の底部に花弁状の排出管を配置する。各翼のスリットから排出された排出水を中心部の管で供給原水、循環水、嫌気性加圧浮上分離槽で浮上分離された微生物、バイオリアクター底部の引き抜き水は混合されながら底部を洗うように内部を上昇し、流出水は嫌気性加圧浮上分離槽を経由して微生物を返送し、循環ポンプからバイオリアクター内に循環する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
嫌気性微生物を培養した円筒形あるいは矩形の培養槽の中心部に基質となる供給原水および培養槽上部からの循環水および培養槽底部からの循環水を培養槽上部から底部へ供給する中心部配管を配置し、中心部配管の底部排出口を培養槽底部に翼状あるいは花弁状に放射形態で配置する事を特徴とする嫌気性微生物を用いたバイオリアクターの構造
【請求項２】
請求項１の培養槽中心部の供給原水および培養槽循環水および培養槽底部の循環水の混合された総合吐出口である培養槽底部の花弁状排出管の構造に関し、培養槽底面部に対して傾斜角度１度から８９度の傾斜した状態で培養槽底部に排出翼を配置することを特徴とする構造（図４）
【請求項３】
請求項２に関連して、翼状で花弁状配置された各翼の排出部をスリット状に開口した排出口とバイオリアクター底部に水膜状に流出させる邪魔板を持つことを特徴とする培養槽底部排出管の構造。（図３）
【請求項４】
培養槽底部の循環水を培養槽上部の循環ポンプ系とは別途に培養槽底部周辺部から間欠的にあるいは連続して制御された流量で底部循環ポンプ（３）で引き抜き、循環水および供給原水と培養槽と混合して底部に連続的に再度循環させる構造を特徴とするバイオリアクターの構造
【請求項５】
嫌気性微生物を用いたバイオリアクターの外部の排出側に、嫌気性バイオリアクターの排出嫌気性ガスを通常の空気とは別途選択的に供給できる加圧浮上分離装置を配置した事を特徴とするバイオリアクターの構造
【請求項６】
請求項５に関連して嫌気性微生物を用いたバイオリアクターに加圧浮上分離装置の加圧水の一部をバイオリアクターの循環水あるいは底部排出水および供給原水の配管に連続的あるいは間欠的に添加して、ガス攪拌に相当する制御された流動を起こすこと特徴とするバイオリアクターの構造。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は嫌気性微生物を用いたバイオリアクターに関するものである。本発明のバイオリアクターは嫌気性微生物による有機物生産を目的とする発酵装置あるいは排水中の有機物汚濁成分を除去する微生物処理装置に応用されるものである。
【背景技術】
【０００２】嫌気性微生物を用いたバイオリアクターは従来の技術では、微生物処理される基質となる供給原水をバイオリアクター内にポンプ流入させて攪拌機により混合攪拌しあるいは上向流により流動させて、微生物処理し、その後バイオリアクター内であるいはバイオリアクター外部の沈殿槽で微生物を沈降分離させて処理水と微生物を分離し、沈降分離した微生物を連続的に培養槽に返送する構造のものが多かった。これらの従来型の装置はバイオマスの水相に対する比重差による沈降分離をバイオマスと基質の分離の前提としているが、産業応用された現場では基質の負荷の変動や流量変動、バイオマス濃度の変動などの要因が重なりバイオマスの浮上現象が生起して、バイオマスの流出が起こり、リアクター内のバイオマス量が減少して、単位操作が困難になるなどの障害の発生は珍しいものでは無かった。また一般的なバイオリアクター内では目的とする反応に反する様々な毒性物質の流入が避けられない。バイオマスはこれらの毒性物質に徐々に馴化して行くが、バイオリアクター内の領域で局所的にこれらの毒性物質の濃度が高まれば変化すれば、バイオマスは反応を停止してしまう場合もある。一般的なバイオリアクターの操作では毒性物質の滞留が起こらないように構造設計されるが、バイオリアクターの系外に処理水中に含有されて流出するだけではバイオリアクター底部などの滞留部分に局所的に蓄積して障害となる場合も多い。またセトラーなどのバイオリアクターの上部構造に付着してスカ厶化し、嫌気性ガスの発生を妨げるなどの現象も一般的に起こっている。
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】本発明は、バイオリアクターへの基質負荷の強度にあまり影響されず、微生物と処理水の分離が安定して行われ、かつバイオリアクター底部や内部での毒物の蓄積が起こらず安定的な運転が可能な嫌気性微生物バイオリアクターを提供する。これまでの嫌気性微生物バイオリアクターでは供給負荷が強ければ微生物が浮上し、分離水が濁る事が頻繁に起こり、これを避けるためにバイオリアクター外に沈殿槽を設置したり、循環流による上向き流による微生物の流動化により馴化生成される粒状微生物（グラニュウル）の沈殿性の良好さによる分離性に頼った、微生物と基質となる有機物含有水の分離操作を行ってきたものが多かった。しかしこの構造では有機物分解によるガス発生時の状況により完全な微生物と有機物含有水の分離が行われず、バイオリアクター内で微生物がガスの浮上に随伴して浮上し処理水中に流出する事が避けられなかった。また微細なガスを含有した微生物粒子は数十分や数時間の滞留時間しか持たない沈殿槽では容易には沈降分離せず、処理水中に流出し易かった。このためバイオリアクター内部の保持微生物量が変動してバイオリアクター機能そのものが障害を受けることが珍しくなかった。本発明はこれらの従来のバイオリアクターの欠点を嫌気性発生ガスを分離操作に積極的に用いて、加圧浮上分離し、分離微生物相をバイオリアクターに循環し、処理水を取り出す構造とすることで、克服し、運転の容易なバイオリアクターを提供する。また従来型のバイオリアクターでは底部に沈殿した微生物の流動が不十分で、嫌気性微生物の働きを制限する毒性物質の蓄積を起こすことがあり、運転に支障を来すこともあったが、本発明は確実な底部の微生物の流動が確保され、毒物の蓄積も避けられる構造を持ったバイオリアクターを提供する。  また本発明では嫌気性ガスを用いた加圧浮上分離装置の加圧水の一部をバイオリアクターに制御された流速で供給することにより、一般的な消化槽で行われるガス攪拌に相当するバイオリアクター内部の流動状態が容易に実現できるため、微生物培養槽として制御性も従来とは大きく改善されたバイオリアクター構造を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】本発明では嫌気性微生物を用いたバイオリアクターはバイオリアクター本体と嫌気性ガスを利用した加圧浮上装置とで構成される。本発明では円筒形あるいは矩形のバイオリアクター内部の中心部に上部から底部に供給原水および循環水および嫌気性加圧浮上分離された微生物の返送水およびバイオリアクター下部からの引き抜き水を流下させる管を設置し、この管に末端のバイオリアクターの底部に相当する部位に花弁状の排出管を配置して、バイオリアクター底部に連続的に供給する構造を設置する。花弁状に放射配置された排出管は、それぞれバイオリアクター底部に傾斜した形状で配置され、図４の構造を持って、排出水はバイオリアクター底部に供給されるためバイオリアクター内では各翼の周辺で翼を中心とした循環流とバイオリアクター全体に旋回流が発生する。また各翼のスリットから排出された排出水は中心部の管で既に供給原水および循環水および嫌気性加圧浮上分離槽で浮上分離された微生物、バイオリアクター底部の引き抜き水が混合されながら、水膜状で底部に排出されて、バイオリアクター底部を洗うように旋回流を起こしながらバイオリアクター内を上昇する。上昇したバイオリアクターの流出水は嫌気性加圧浮上分離槽を経由して微生物を返送され、また循環ポンプの吸引口からバイオリアクター内に循環する。また底部に沈殿した微生物は底部の引き抜き管から引き抜かれ、連続的に中心部の管にポンプで送られ供給原水や循環水と混合されながらバイオリアクター内部を循環する。加圧浮上分離槽の処理水は系外に排出される。  また加圧浮上分離装置の加圧水は一部が供給原水あるいは循環ポンプの循環水あるいは底部の引き抜き水中に制御された流量で混合される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】図面によって本発明の具体例を説明する。図１、図２，図３図４は本発明の嫌気性微生物を用いたバイオリアクターの説明図である。本発明では嫌気性バクテリアを用いたバイオリアクターはバイオリアクター本体と分離装置である嫌気性加圧浮上処理装置で構成される。分離装置としての加圧浮上装置は溶解気体にバイオリアクターから発生するの嫌気性ガスが使われる。バイオリアクターの基質となる供給原水は図１の１から流入し、中心部合流管２を通過して６の底部分配管に至り、ここでバイオリアクターの大きさに合わせて複数に分岐して図４の１３に流れ込み、管の側面のスリットに流入して１２から排出される。この際１４の邪魔板上で水膜状に広がりバイオリアクター底部に沿ってバイオリアクターに流入する。１０，１２，１３，１４で構成される底部排出官はバイオリアクター底面に対して傾いて配置されているため、全体として翼状の底部排出管の周辺では翼の周辺を回るような水流が生じ、また複数の底部排出管がバイオリアクター底部に花弁状に配置されているために、底部全体にわたる旋回流も生じる。この旋回流はバイオリアクター全体の上昇する旋回流を惹起し、従来のバイオリアクターにありがちな偏流を妨げ、バイオマスの流動を均一化して微生物反応の効率を上げる。  バイオリアクターの本体には上部から底部にバイオリアクター内部液を循環する循環ポンプが設置され、またバイオリアクター底部の周辺部１１から引き抜いて循環ポンプ循環水、供給原水と２の内部で混合し再度底部に循環する機構が働く。  バイオリアクターの処理水は処理水排出管４から流出して後段の嫌気性加圧浮上槽で処理水に混じるバイオマスを分離し、バイオマスは浮上分離バイオマス返送ポンプでバイオリアクターに返送される。処理水は放流される。ここでは浮上分離にバイオリアクターから発生した嫌気性ガスを加圧水の溶解気体として利用して浮上分離する。また加圧水の一部はバイオリアクターに制御された流量で供給できるため、循環ポンプ、底部引き抜きポンプの流量調整によるものに加えて、バイオリアクターの流動性をダイナミックに調節出来る利点がある。  本発明のバイオリアクターではセトラーを設置せず、バイオリアクターの処理水は表層から自然流出するため、バイオマスと処理水の分離は外部で行われるため、スカムの障害が発生しにくく、建設費も安価で、維持管理しやすいバイオリアクターとなっている。
【発明の効果】
【０００６】本発明では従来の嫌気性微生物を用いたバイオリアクターに比べて次のような利点がある。（１）嫌気性バイオリアクターの後段に嫌気性ガスを利用した加圧浮上処理装置を設ける      構造により、嫌気性微生物の分離が十分に行われ、嫌気性バイオリアクターに返送      でき、バイオリアクター内のバイオマスの保持が従来型の嫌気性バイオリアクター      に比べて格段に容易になる。（２）嫌気性ガスを用いた加圧水のバイオリアクター内への制御された添加によりバイオ      リアクター底部の従来型のバイオリアクターでは停滞しやすい領域のバイオマスも      流動化でき、毒物の蓄積を避けられる。このため処理結果の変動が少ないバイオリ      アクターとなる。（３）供給原水、循環水、嫌気性加圧浮上分離槽の分離微生物の返送水、バイオリアクタ      ー底部の引き抜き循環水ともにバイオリアクター内の流下配管から混合して底部に      放射状に、かつバイオリアクター底部を掃くように供給されるためバイオリアクタ      ー内の混合が必要十分に行われる結果、従来型のバイオリアクターよりバイオマス      と基質の接触効率が良い。分離効率がよい。（４）本発明のバイオリアクターではバイオリアクター上部で微生物バイオマスの沈殿の      必要性が薄く、従来型のバイオリアクターで設置される、沈殿促進やバイオガスの      分離に必要なセトラーを必要としないために、建設の高所作業も少ない。このため      バイオリアクターの建設費が大幅に節減できる。
【図面の簡単な説明】【図１】本発明の構造を持つ嫌気性微生物を用いたバイオリアクターのフローシートによる説明図である。
【図２】本発明の構造を持つバイオリアクターの構造説明図のうち、バイオリアクター底部の中心部配管の排出構造図である。
【図３】本発明の構造を持つバイオリアクターの平面図による模式説明図である。
【図４】本発明の構造を持つ底部排出管の断面図による構造説明図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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