(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外筒と内筒とを有し、少なくとも該外筒は上部にガス抜き口を開いており、該内筒は、その上端近傍において該外筒を貫通して外部に連通する処理水の流出口を有し、該内筒の側壁には該内筒内から該内筒周壁と該外筒周壁との間に発生ガスを放出するガス抜き手段として、側壁の切りかき孔と該切りかき孔上辺に接し、該内筒中にその中心方向かつ下向きに傾斜して固定された邪魔板とを設け、該内塔底部は該外筒と連通する被処理水流入口を開口しており、該外筒は、その底部が下方に向かってすり鉢状に縮径し、縮径した下端に被処理水流入管が開口しており、グラニュール状の嫌気性菌が該内筒内に投入されたことを特徴とする嫌気性処理装置。
【請求項２】
外筒と内筒とを有し、少なくとも該外筒は上部にガス抜き口を開いており、該内筒は、その上端近傍において該外筒を貫通して外部に連通する処理水の流出口を有し、該内筒の側壁には該内筒内から該内筒周壁と該外筒周壁との間に発生ガスを放出するガス抜き手段として、側壁に設けた切りかき孔と、該切りかき孔最奧部に回転軸を係合し、切りかき端の間を上下に回動するフラップ板と、フラップ板の可動範囲を制限するストッパーとを設け、該内塔底部は該外筒と連通する被処理水流入口を開口しており、該外筒は、その底部が下方に向かってすり鉢状に縮径し、縮径した下端に被処理水流入管が開口しており、グラニュール状の嫌気性菌が該内筒内に投入されたことを特徴とする嫌気性処理装置。
【請求項３】
内筒側壁に有する前記ガス抜き手段は、該内筒に上下方向に複数設けてあることを特徴とする請求項１または２に記載の嫌気性処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種工場、下水、し尿、畜産業施設等より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、これを無害化する嫌気性汚泥床処理方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
有機性の廃水あるいは有機性の廃棄物等は、嫌気性処理によって分解処理されることがある。こうした分解処理方法として、例えば上向流嫌気性汚泥床法（以後ＵＡＳＢと記す）というのがある。これは近年普及してきた方法で、メタン菌等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の濃度を高濃度に維持できるという特徴がある。この結果、廃水中の有機物の濃度は、相当高い場合でも効率よく無害化処理できる。この方法を具体化した装置の場合、重クロム酸カリウムを酸化剤として測定したＣＯＤcr（以後ＣＯＤと記す）の容積負荷が１０〜１５kg/m3.dの汚泥でも効率よく運転できるという特徴がある。
【０００３】
有機性廃水及び有機性廃棄物を対象とした嫌気性処理における嫌気性菌には種類がある。例えば、環境温度３０〜３５℃の中温域を至適温度とする嫌気性菌、５０〜５５℃の高温域を至適温度とする嫌気性菌などがある。ところが、中温域を好む嫌気性菌を使用するＵＡＳＢの場合、分解する有機物の負荷量が高くなると、例えばＣＯＤ容積負荷が１５kg/m3.d以上では発生するガス量が多くなる。その場合、リアクター内からのガス抜きを随時確実に行っていかないと、ガス排出時の吹き出し等によりグラニュール状の汚泥の流出が目立つようになり、リアクター内にグラニュール汚泥を留めておくことが難しくなる。
【０００４】
こうした場合の処理対策として、処理装置そのものを多段にし、発生ガスを分散して系外に排出する方法が提案されている。
多段化したＵＡＳＢ装置では、分解反応で発生するガスを、ガス、液、固液分離部（以後、ＧＳＳ部とも記す）より系外に排出できるため、リアクター上部のＧＳＳ部でのグラニュール汚泥の流出を防ぐことができる。このため、リアクター内に高濃度にグラニュール汚泥を維持でき、ＣＯＤ容積負荷１５kg/m3.dの汚泥処理も可能となっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、多段化したＵＡＳＢ装置は、以下に示すような装置上の課題がある。
（１）発酵槽内にＧＳＳ部が複数あるため、装置構造上複雑となり、設備コストがかかる。
（２）各ＧＳＳ部から発生したガスは各々配管を通じて水封槽に接続し、回収されるため、配管ラインが複雑となる。
こうしたことから本発明では、ＧＳＳ部の構造を簡略化すると共に発生したガスを一箇所に捕集・除去することで、装置構造の簡略ができる多段化ＵＡＳＢ装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的は以下の手段で達成される。
（１）外筒と内筒とを有し、少なくとも該外筒は上部にガス抜き口を開いており、該内筒は、その上端近傍において該外筒を貫通して外部に連通する処理水の流出口を有し、該内筒の側壁には該内筒内から該内筒周壁と該外筒周壁との間に発生ガスを放出するガス抜き手段として、側壁の切りかき孔と該切りかき孔上辺に接し、該内筒中にその中心方向かつ下向きに傾斜して固定された邪魔板とを設け、該内塔底部は該外筒と連通する被処理水流入口を開口しており、該外筒は、その底部が下方に向かってすり鉢状に縮径し、縮径した下端に被処理水流入管が開口しており、グラニュール状の嫌気性菌が該内筒内に投入されたことを特徴とする嫌気性処理装置。
【０００７】
（２）外筒と内筒とを有し、少なくとも該外筒は上部にガス抜き口を開いており、該内筒は、その上端近傍において該外筒を貫通して外部に連通する処理水の流出口を有し、該内筒の側壁には該内筒内から該内筒周壁と該外筒周壁との間に発生ガスを放出するガス抜き手段として、側壁に設けた切りかき孔と、該切りかき孔最奧部に回転軸を係合し、切りかき端の間を上下に回動するフラップ板と、フラップ板の可動範囲を制限するストッパーとを設け、該内塔底部は該外筒と連通する被処理水流入口を開口しており、該外筒は、その底部が下方に向かってすり鉢状に縮径し、縮径した下端に被処理水流入管が開口しており、グラニュール状の嫌気性菌が該内筒内に投入されたことを特徴とする嫌気性処理装置。
（３）内筒側壁に有する前記ガス抜き手段は、該内筒に上下方向に複数設けてあることを特徴とする請求項１または２に記載の嫌気性処理装置。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、実施の形態を説明するが、本発明はその内容に限定されない。
図１は、本発明の嫌気性処理装置の構造の一例を示す透視図である。
上下方向に延びる外筒１の内側に、外筒１とほぼ同じ高さの内筒２を同心円状に納めてある。
外筒１は上端板で上端を閉塞し、一部にガス抜き口３を開いている。下端はすり鉢状に下方向に向けて縮径する底板４が閉塞し、すり鉢状の最下部には被処理水流入管５が連結している。
【０００９】
外筒１の内側にある内筒２は、上端を開口あるいは外筒１と同じ上端板で上端を閉塞し、下端は外筒１の底板４に短尺の支柱６を下ろし、外筒１の被処理水流入管５の直上で開口して被処理水流入口７を形成している。内筒２の周壁には、水平方向に切り込みを入れたＶ字型の切りかき孔８が、上下方向に５箇所設けられており、各切りかき孔８では半月状の切り込み縁が上下に向き合っている。切りかき孔８は、その開口方向を交互に正反対の方向に向けている。各切りかき孔８の中で、各上側の半月状の切り込み縁には同寸の半月状の邪魔板９が取り付けられ、内筒上端近傍には、外筒１を貫通して外部に連通する処理水の流出口１０を設けてある。
【００１０】
グラニュール状の嫌気性菌を内筒２内に投入し、被処理水流入管５から内筒２内に有機物を含む被処理水を流入させる。被処理水中の有機物は、内筒内の嫌気性菌の働きによって分解される。これに伴ってガスが発生するが、ガスは図中矢印ａで示すように内筒２に設けた切りかき孔８から内筒周壁と外筒周壁との間に放出され、外筒１のガス抜き口３を通じて外部に排出される。
【００１１】
内筒２内で分解ガスが生じ始めると、発生したガスの一部は嫌気性菌グラニュール粒から離れず、気泡となって付着したままになる。気泡が付着すると嫌気性菌グラニュール粒は見かけ比重が下がり、水中に浮遊し始める。気泡は巨大化するとやがてグラニュール粒と分離され、グラニュール粒はもとの比重を回復し、図中矢印ｂで示すように沈降する。あるいは、水中に浮遊するようになった嫌気性菌グラニュール粒は、内筒２内から内筒周壁と外筒周壁との間に向けてガスが放出されるとき、この流れに乗って同時に放出される。その際グラニュール粒に付着していた気泡は、流動エネルギーを受けて撹乱され、破裂してグラニュール粒から脱離する。グラニュール粒は元の比重を回復して内筒周壁と外筒周壁との間に沿って下降する。その際、巨大化していたグラニュール粒は一部で分散を起こし、外筒１の底板４を滑降して被処理水流入管５の吹き出し口に至り、被処理水流入管５から内筒２に向かって流入する被処理水の流入エネルギーを受けながら内筒２内を上昇する。
【００１２】
グラニュール粒から脱離した気泡は内筒周壁と外筒周壁との間に沿って上昇し、外筒１のガス抜き口３を通じて外部に放散する。
混入していた有機物が分解されると被処理水は浄化される。図中矢印ｃは水の流れを示している。上澄み水は内筒２の流出口１０を経由して外部に放出される。
【００１３】
上記の実施態様ではガス抜き用のを５箇所設けた例を示した。切りかき孔８は５箇所に限る必要はない。嫌気性処理装置から抜き出すガス量は例えば次式で求めることができる。
抜き出しガス量（m3/day）＝除去ＣＯＤ量(kg/day)×０．４〜０．５
従来、比較的稼働負荷の低いＵＡＳＢ装置で確認されているように、気泡の発生率が３０〜４０m3/m2・day、好ましくは２０〜３０m3/m2・dayの場合には気泡が同伴してガス排出時の吹き出し等によりグラニュール状嫌気性菌が流出することはない。従って、抜き出しガス量は上記の式から容易に求めることができる。
【００１４】
発生ガス量は注入負荷量を基に当業者であれば容易に推算できる。理想を言えば、少なくとも一個のＧＳＳ部からのガス抜き手段はできるだけこの抜き出しガス量に近づくようにする必要がある。安全かつ確実にガス抜きを行うには、ガス抜き手段を多段に配備すれば良い。たとえば全体の発生ガス量が１００m3/m2・dayである場合には、少なくともＧＳＳ部を３〜４段の多段にして発生ガスを抜く必要がある。多段に配備すれば各段の開口度合（抜き出し配合）は軽減できる。もちろん、開口断面を覆いつくす様にその開口方向は様々に配置すると良い。段数の決定は設計上の裁量事項である。
ガス抜き手段は、等間隔に多段で配置してもよいが、流入側と流出側とでその間隔を変えても良い。レイアウトは流入負荷、反応温度等を勘案するとよい。設計上の裁量事項である。
ガス抜き手段の構造は、様々な形態を考えることができる。
【００１５】
図２は、ガス抜き手段の構成に用いることのできる邪魔板９の例であって、爪状に湾曲させた構造体の外観図を示す。このように湾曲させた構造体を用いる場合、切りかき孔８は例えば三日月状に形成するとよい。
このような構造のガス抜き手段の場合、気泡が同伴した状態で邪魔板９に捕捉されたグラニュール状汚泥は、一時的に捕捉箇所で停滞し、やがて邪魔板９の傾斜に沿って切りかき孔８から外筒へと導き出される。
ガス抜き手段の構成に、部分障壁としてフラップ板１１を使用することもできる。図３は、そのようなフラップ板１１を使用する場合の第１の例の断面図を示す。
【００１６】
内筒８側壁に切りかき孔８を設け、左右方向に延びる回転軸シャフト１２をその切りかき孔８の開口側正面から見て最奧部両側に架け渡してある。さらに、内筒２の水平断面に相応する形状の半月状のフラップ板１１について、切りかき孔８内で上下動自在に、半月形の直線縁を係合させている。回転軸シャフト１２の係合部には、回転軸シャフト１２と同方向に延び、回転軸シャフト１２をその下方、背後、上部の三方から囲むヒンジストッパ１３を設け、フラップ板１１の回動角を所望の角度θに抑えている。内筒の壁厚とフラップ板の短径とは、例えば以下の関係とするとよい。
内筒の壁厚フラップ板短径×（１−cosθ）  又は
内筒の壁厚≧フラップ板短径×（１−cosθ）
【００１７】
図４は、フラップ板１１を使用する第２の例の断面図を示す。ヒンジストッパ１３は使用しない。その代わり、内筒壁の切りかき孔上縁には内筒の中心軸方向に僅かに突き出すストッパ板１４を設けてある。
図５は、フラップ板１１を使用する第３の例の平面図、図６はその断面図を示す。回転軸シャフト１２は使用しない。その代わり、内筒２内壁に先端を回転自在に突き刺す回転ピン１５を、半月状のフラップ板１１の直線縁の延長方向に突き出している。ヒンジストッパ１３を使用しない代わり、内筒２内に、フラップ板１１の上方で接触自在の高さに棒状ストッパ１６を設けるようになっている。
【００１８】
ガス抜き手段としては、このほかにも様々な態様を考えることができ、それらの適応を妨げるものではない。それらはいずれも本発明の技術的範囲に含まれることは明白である。個々のフラップ板１１の可動範囲や固定型邪魔板９の傾斜角、あるいは内筒壁の切りかき孔８の大きさは、一つの装置内で均一でもよく、相違があってもよい。相違を設ける場合には、普通は上方に向かうほど寸法を小さくする。ただし、下方に向かうほど寸法を小さくしてもよく、ランダムにしてもよい。
なお、本発明の装置の外筒と内筒の形状は、円筒形に限らず、角柱状であってもよい。
【００１９】
【発明の効果】
本発明は、内筒の側壁には内筒内から内筒周壁と外筒周壁との間にガスを放出するガス抜き手段を有し、内筒の底部には外筒と連通する被処理水流入口を開口しており、外筒は、その底部が下方に向かってすり鉢状に縮径し、被処理水流入管が開口していることから、有機物負荷量が高くなった時でも安定したメタン発酵処理を行うことができ、発生するガスと汚泥との分離を円滑に行い、グラニュール汚泥の流出を防止でき、処理効率に優れ、かなり大量の廃水などでも効果的に対応処理できるＵＡＳＢ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の嫌気性処理装置の構造の一例を示す透視図である。
【図２】爪状に湾曲させた邪魔板の例の外観図である。
【図３】部分障壁としてフラップ板を使用する第１の例の断面図である。
【図４】部分障壁としてフラップ板を使用する第２の例の断面図である。
【図５】部分障壁としてフラップ板を使用する第３の例の平面図である。
【図６】部分障壁としてフラップ板を使用する第３の例の断面図である。
【符号の説明】
１  外筒
２  内筒
３  ガス抜き口
４  底板
５  被処理水流入管
６  支柱
７  被処理水流入口
８  切りかき孔
９  邪魔板
１０  処理水の流出口
１１  フラップ板
１２  回転軸軸シャフト
１３  ヒンジストッパ
１４  ストッパ板
１５  回転ピン
１６  棒状ストッパ
【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】
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【図６】
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