(57)【要約】【課題】  充填するろ材の上の汚泥を引き出しやすい嫌気性接触消化槽およびその運転方法を提供する。【解決手段】  複数の嫌気性接触ろ材からなる第１のろ材ブロック（７）の上方に、横方向に広がりがあり、汚泥が滞留しない上面形状を有し、かつ、下方より浮上する汚泥を粉砕可能な形状である複数の部材が、隣り合う部材同士が横方向で重ならず、かつ、平面視で該部材同士の面が重なり合う間隔で多段に配置された第２のろ材ブロック（８）が配設される。【選択図】  図１
2005131585.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の嫌気性接触ろ材からなる第１のろ材ブロックの上方に、横方向に広がりがあり、汚泥が滞留しない上面形状を有し、かつ、下方より浮上する汚泥を粉砕可能な形状である複数の部材が、隣り合う部材同士が横方向で重ならず、かつ、平面視で該部材同士の面が重なり合う間隔で多段に配置された第２のろ材ブロックが配設されることを特徴とする嫌気性接触消化槽。
【請求項２】
第２のろ材ブロックを形成する部材の上面形状が、平坦であるか、斜め下方に傾斜することを特徴とする請求項１に記載の嫌気性接触消化槽。
【請求項３】
第２のろ材ブロックを形成する部材の上面形状にさらにリブを備えたことを特徴とする請求項２に記載の嫌気性接触消化槽。
【請求項４】
第１のろ材ブロックを形成する嫌気性接触ろ材が、横方向に広がりがあり、縁部を設けた皿形状を有する部材からなり、第１のろ材ブロックが、該部材が隣り合う部材同士では横方向で重ならず、かつ、平面視で該部材同士の面が重なり合う間隔で多段に配置されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の嫌気性接触消化槽。
【請求項５】
第２のろ材ブロックを形成する部材が上下方向に少なくとも４段に配置されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の嫌気性接触消化槽。
【請求項６】
請求項１〜５に記載の嫌気性接触消化槽を使用し、第２のろ材ブロックを構成する部材の上に堆積した汚泥を、液面の低下により滑落させることを特徴とする嫌気性接触消化槽の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、嫌気性接触消化槽およびその運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、嫌気槽は、効率を高めるろ材を充填して使われている。ろ材の使用により、有機性廃水の整流、汚泥の消化促進、塊状になった汚泥の破砕、汚泥の浮上の積極的な防止、汚泥のブリッジ形成の防止、汚泥の保持、汚泥の移動を許容する間隙の維持、嫌気性微生物の保持、有機性廃水の分散、汚泥の沈殿効果を高めることができる。
【０００３】
しかし、汚泥がろ材へ付着することでブリッジ現象を起こし、ろ材が閉塞し、処理機能が働かなくなるという問題があった。
【０００４】
汚泥の付着によるブリッジ現象の原因は、ろ材同士を接触した状態で充填することにあり、このような構造では、ろ材の間に汚泥が捕捉され、捕捉された汚泥が増えることにより、汚泥のブリッジ現象が生じる。
【０００５】
ろ材が閉塞した状態では、汚泥中において、嫌気性分解の第１段階である有機酸生成により酸性化し、嫌気性処理の最終段階であるメタン発酵が阻害される。さらに、スカムとなって浮上した汚泥中においても、このような現象が生じ、嫌気性反応が停止状態となり、効率が低下するという問題になる。
【０００６】
このような問題を解決するために、たとえば、特開２００１−３４０８９１号公報に記載されるように、「横方向に広がりのある複数の塊または集合体の形の嫌気性接触ろ材が横方向に一定間隔で並べられ、上下に一部が一定間隔で重なり合うように複数段に配設されて構成された嫌気性接触消化槽」が提案されている。
【０００７】
しかし、処理経過により汚泥量が増加し、嫌気槽のろ材上部にまで達することがあり、ろ材上部の汚泥は、発生ガスを伴って、液面まで浮上し、処理水と共に流出するようになる。また、液面に留まり、スカムを形成し、嫌気性処理の性能を悪化させることもある。
【０００８】
また、上記構成の嫌気性接触消化槽では、汚泥面がろ材内にある場合には、汚泥が浮上しても、その上のろ材の下面に衝突し、その衝撃でガスと汚泥が分離し、ガスは液面上に放出され、汚泥の塊は衝突により破壊され、ガスを分離して沈降する。そのため、汚泥は液面まで到達せずに、スカムは形成されない。しかし、液面近くのろ材の上に堆積している汚泥は、同様にして浮上するが、その上にはろ材がないので、汚泥が浮上しても衝突の機会がなく、液面まで浮上し、処理水と一緒に流出し、処理水を悪化させる。あるものは液面に留まり、スカムを形成することもある。
【０００９】
これらの現象は、汚泥の過剰蓄積によるものであるが、液面を下げて汚泥を引き出した後も、ろ材上に汚泥が残ってしまうという問題があった。
【特許文献１】特開２００１−３４０８９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、汚泥が液面に浮上し、処理水を悪化させたり、スカムを形成することを防止するとともに、槽上部のろ材の上の蓄積した汚泥をろ材上に残すことなく、引き出しうる嫌気性接触消化槽およびその運転方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る嫌気性接触消化槽は、複数の嫌気性接触ろ材からなる第１のろ材ブロックの上方に、横方向に広がりがあり、汚泥が滞留しない上面形状を有し、かつ、下方より浮上する汚泥を粉砕可能な形状である複数の部材が、隣り合う部材同士が横方向で重ならず、かつ、平面視で該部材同士の面が重なり合う間隔で多段に配置された第２のろ材ブロックが配設されることを特徴とする。
【００１２】
第２のろ材ブロックを形成する部材の上面形状が、平坦であるか、斜め下方に傾斜していることが好ましい。また、該上面形状にさらにリブを備えることが好ましい。
【００１３】
第１のろ材ブロックを形成する嫌気性接触ろ材が、横方向に広がりがあり、縁部を設けた皿形状を有する部材からなり、第１のろ材ブロックが、該部材が隣り合う部材同士では横方向で重ならず、かつ、平面視で該部材同士の面が重なり合う間隔で多段に配置されていることが好ましい。
【００１４】
第２のろ材ブロックを形成する部材は、上下方向に少なくとも４段に配置されていることが好ましい。
【００１５】
これらの嫌気性接触消化槽の運転方法では、第２のろ材ブロックを構成する部材の上に堆積した汚泥を、液面の低下により滑落させる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る嫌気性接触消化槽およびその運転方法により、汚泥が液面に浮上して、処理水を悪化させたり、スカムを形成することを防止するとともに、槽上部のろ材上に蓄積した汚泥を適宜引き出すことが可能となり、嫌気性処理の性能を改善することができた。これにより、消化が終わった汚泥のみを排出し、かつ、より清澄な処理水を得ることが可能となるという極めて顕著な効果を得ることができた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の一実施例を図面を参照して説明する。図１は、本発明による嫌気槽を示す断面図である。
【００１８】
嫌気槽（１）に有機性廃水を流入管（３）から供給する。有機性廃水は、流入管（３）から流下管（５）によって曝気槽（１）の下部に導入される。供給された有機性廃水は、ろ材ブロック（７）、（８）を経て、嫌気槽液面（９）に達し、越流装置（１０）から流出管（１１）に流出する。
【００１９】
嫌気槽（１）内では、懸濁質を沈殿分離し、ろ材ブロックを構成する部材の表面や、該部材に保持されている汚泥の中で増殖している嫌気性菌の働きによって、槽内に滞留されている汚泥、および液体中の有機物が、分解し浄化される。さらに低分子化およびガス化が進行し、大幅に減量する。
【００２０】
したがって、嫌気性消化をより効率よく進めるためには、嫌気槽（１）の底部空間ばかりではなく、ろ材ブロック（７）が配置された水深まで汚泥を貯留し、長期間の嫌気性消化をさせる方がよい。また、ろ材ブロック（８）にも、できるだけ多くの汚泥を貯留させて、嫌気性反応を徹底することが望ましい。
【００２１】
図２に、ろ材ブロック（７）を構成する部材の断面図を示した。図３に、ろ材ブロック（８）を構成する部材の断面図を示した。図４に、ろ材ブロック（８）を構成する別態様の部材の断面図を示した。図５に、ろ材ブロック（８）を構成するさらに別態様の部材の平面図を示し、図６に、その断面図を示した。図７は、ろ材ブロック（７）における汚泥の振る舞いを示す説明図である。図８は、ろ材ブロック（７）、（８）における汚泥の振る舞いを示す説明図である。
【００２２】
図２または図７に示すように、部材（２０）の中央の軸（２４）には、ロッド（１４）を貫通可能な孔が明けられ、部材（２０）が上下方向に間隔をとるように、部材（２０）はそれぞれの間に軸と同じ形状の間を挟みながら、ロッド（１４）に取り付けられる。
【００２３】
図７に示すように、ろ材ブロック（７）は、図２に示した部材（２０）を、同軸状に等間隔で並べて取り付けたロッド（１４）を、隣り合う部材（２０）同士が平面上で重ならないように集合させるように作製される。
【００２４】
ロッド（１４）の間隔を、部材（２０）の外径よりも小さくして、配置することにより、隣り合う部材（２０）同士は、平面視ではそれぞれの面が重なり合うので、部材（２０）間を流れ上がる有機性廃水は、千鳥状の流路を描くことになる。また、図２に示すように、嫌気性菌の担体である汚泥をより多く堆積可能となるように、皿のように縁部（２５）を設けた。そのため、沈降する汚泥は、すぐに部材（２０）の円板部（２３）の上に堆積することになる。ここに堆積した汚泥は、長期間にわたって保持され、嫌気性消化の能力を増大する。
【００２５】
有機物である汚泥は、消化によりガスが発生すると、塊状になって浮上する。浮上する汚泥は、上方の部材（２０）の底に衝突すると、一部は細かく砕ける。砕けた部分に包含していたガスは気泡となって分離して上昇し、浮力を失った汚泥は沈殿し、下方の部材（２０）の上に落下して留まる。部材（２０）は、図７のように配置されるので、いずれ上方の部材（２０）の下部に衝突することになる。細かくなった汚泥の一部は、さらに下方に沈殿するが、いずれ下方の部材（２０）の上に落下するか、曝気槽（１）の下部に落下する。
【００２６】
このような汚泥の浮上および落下が繰り返されることにより、汚泥の撹拌および沈殿が静かに行われる。部材（２０）の間隔は、汚泥の運動を最適となるように、適度に保たれる。
【００２７】
従来は、上方の部材（２０）の上に堆積して、浮上を開始する汚泥は、部材（２０）に衝突することなく液面に達したり、または、最上部の部材（２０）に衝突したとしても、砕けきらずに液面に達っしてしまうことがあり、スカムとなって処理水の水質を悪化することがあった。
【００２８】
本発明では、上方のろ材ブロック（８）に、図３〜図６に示す部材（３０）、部材（４０）または部材（５０）を使用する。
【００２９】
ろ材ブロック（８）は、部材（３０）、部材（４０）または部材（５０）を、部材（４０）を使用した図８に示すように、同軸状に等間隔で並べ取り付けたロッド（１４）に集合させて、部材間の位置関係がろ材ブロック（７）と同様となるように作製され、図１に示すように、ろ材ブロック（７）の上に配置される。
【００３０】
部材（３０）は、平坦な円板（３３）を有し、部材（４０）は、斜め下方に傾斜する笠状であり、部材（５０）は、リブ（５５）を備える。いずれも、浮上する汚泥を粉砕しやすい端部が形成され、同時に、上に堆積した汚泥は、これらの部材よりも液面が下がることにより、部材上の汚泥を滑落させることができる。前記リブ（５５）により、強度維持や変形防止と共に、嫌気性細菌の消化作用が効果的となるように、表面積を増加することが可能である。また、部材（４０）や部材（５０）は、浮上する汚泥をより効果的に破砕しやすい形状である。
【００３１】
なお、ろ材ブロック（８）に配置される部材は、形状が保たれ、汚泥を保持でき、平面的な広がりがあり、液面を下げた場合に排水が可能であり、腐食や変質がなく、長期にわたって安定しており、さらに、水面から出た場合に汚泥が滑落しやすい形状であることが必要であるが、そのような機能を有すれば、形状は任意であり、図３〜図６に示した形状に限られない。
【００３２】
ろ材ブロック（７）に保持される汚泥の総量を多くするためには、ろ材ブロック（８）が全体に占める割合は、少ない方がよい。しかし、下部のろ材ブロック（７）の最上部に汚泥が堆積している場合に、嫌気発酵により浮上した汚泥を確実に沈殿させるためには、ろ材ブロック（８）を形成する部材が上下方向に少なくとも４段となるようにすることが好ましい。
【００３３】
嫌気槽内の汚泥は、以上のようにろ材ブロック内で運動するが、全体としては静止状態であるといえ、活発に発酵している汚泥はガス発生も活発であり、浮上を繰り返し、上方に移動しやすい。また、嫌気槽の底部に沈降する汚泥は、消化活動が沈静化し、不活性になった汚泥ばかりで、新鮮な汚泥が含まれなくなる。このように、ほぼ静止状態である嫌気槽からは、清澄な処理水が得やすく、かつ、底部には、処理時間が長い汚泥が堆積しやすくなるという極めて顕著かつ有効な効果を得ることができた。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明による嫌気槽を示す断面図である。
【図２】図１のろ材ブロック（７）を構成する部材の一実施例を示した断面図である。
【図３】図１のろ材ブロック（８）を構成する部材の一実施例を示した断面図である。
【図４】図１のろ材ブロック（８）を構成する部材の一実施例を示した断面図である。
【図５】図１のろ材ブロック（８）を構成する部材の一実施例を示した平面図である。
【図６】図５に示した部材の断面図である。
【図７】ろ材ブロック（７）における汚泥の振る舞いを示す説明図である。
【図８】ろ材ブロック（７）、（８）における汚泥の振る舞いを示す説明図である。
【符号の説明】
【００３５】
１  嫌気槽
２  蓋
３  流入管
４、１２  排気口
５  流下管
６  汚泥排出管
７、８  ろ材ブロック
９  嫌気槽液面
１０  越流装置
１１  流出管
１３  汚泥
１４  ロッド
２０、３０、４０、５０  部材
２３、３３、４３、５３  円板部
２４、３４、４４、５４  軸
２５  縁部
５５  リブ
【図１】
2005131585.tif 000003
【図２】
2005131585.tif 000004
【図３】
2005131585.tif 000005
【図４】
2005131585.tif 000006
【図５】
2005131585.tif 000007
【図６】
2005131585.tif 000008
【図７】
2005131585.tif 000009
【図８】
2005131585.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成15年11月5日(2003.11.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
嫌気槽（１）に有機性廃水を流入管（３）から供給する。有機性廃水は、流入管（３）から流下管（５）によって嫌気槽（１）の下部に導入される。供給された有機性廃水は、ろ材ブロック（７）、（８）を経て、嫌気槽液面（９）に達し、越流装置（１０）から流出管（１１）に流出する。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
有機物である汚泥は、消化によりガスが発生すると、塊状になって浮上する。浮上する汚泥は、上方の部材（２０）の底に衝突すると、一部は細かく砕ける。砕けた部分に包含していたガスは気泡となって分離して上昇し、浮力を失った汚泥は沈殿し、下方の部材（２０）の上に落下して留まる。部材（２０）は、図７のように配置されるので、いずれ上方の部材（２０）の下部に衝突することになる。細かくなった汚泥の一部は、さらに下方に沈殿するが、いずれ下方の部材（２０）の上に落下するか、嫌気槽（１）の下部に落下する。