(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
嫌気性処理を行う反応槽との間で処理水を循環させる酸生成槽の液面レベルを調整する装置であって、
前記酸生成槽の液面レベルを検知する液面計と、
前記酸生成槽から前記反応槽へ処理水を送出する送出ラインと、
前記反応槽から前記酸生成槽へと処理水を返送する返送ラインと、
前記返送ライン上に配置され、処理水の気液分離を行う気液分離器と、
前記気液分離器に直接または前記気液分離器下流の前記返送ラインを介して接続され、処理水の一部を排出する処理水排出ラインと、
前記処理水排出ライン上に配置される調整弁と、
前記液面計の出力に応じて前記調整弁の開度を調整する制御装置と、
を備えている酸生成槽の液面レベル調整装置。
【請求項２】
前記気液分離器は、その上部に前記反応槽から延びる前記返送ラインが接続される処理水入口が、その下部に直接または前記返送ラインを介して前記処理水排出ラインが接続される処理水出口がそれぞれ配置されているとともに、前記気液分離器から前記酸生成槽への処理水返送は、前記処理水排出ライン入口より高い位置を経由して行われる請求項１記載の酸生成槽の液面レベル調整装置。
【請求項３】
前記気液分離器から前記酸生成槽への処理水返送は、前記処理水入口より高い位置を経由して行われる請求項２記載の酸生成槽の液面レベル調整装置。
【請求項４】
前記気液分離器は、前記返送ライン末端の前記酸生成槽の液相内に配置されており、液面より上に位置する上端が開放され、液面下に位置する下端が閉塞された管状である請求項３記載の酸生成槽の液面レベル調整装置。
【請求項５】
嫌気性処理を行う反応槽との間で処理水を循環させる酸生成槽の液面レベルを調整する方法であって、
前記反応槽と前記酸生成槽の間で処理水を循環させるとともに、前記反応槽から前記酸生成槽へ処理水を返送する返送ラインにおいて処理水の気液分離を行い、分離後の処理水の一部を処理水排出ラインにより排水しており、
前記酸生成槽の液面レベルを検知し、
前記酸生成槽の液面レベルに応じて前記処理水排出ライン上に配置される調整弁の開度を調整して排水量を調整することにより、前記酸生成槽の液面レベルを所定レベルに調整する酸生成槽の液面レベル調整方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は有機性排水の処理装置に関し、特に、嫌気性処理を行う反応槽と酸生成槽の間で処理水を循環させる処理装置において、酸生成槽の液面レベルを調整する装置および方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
有機性排水を処理する方法として、メタン生成菌等を利用した嫌気性処理によって、有機性成分をバイオガスへと分解して処理する方法が広く用いられている。近年、高負荷設備においては、腐食防止のため、各処理槽を密閉式とするケースが増えている。このように各処理槽を密閉した場合、反応を行う反応槽に処理水を循環させる循環水槽（酸生成槽）の液面レベルが安定しないと、生成されたバイオガスを貯留するガスホルダーからバイオガスが逆流したり、槽内が負圧となることで、系内に空気が流入して嫌気性反応が維持できなくなるといった問題が生じる。
【０００３】
酸生成槽の液面レベルを調整する技術としては、特開2001−170679号公報に開示されている技術が知られている。この技術では、図３に示されるように、反応槽２から酸生成槽３への処理水の返送ライン６上に気液分離器７’を配置し、気液分離器７’の下端部と酸生成槽３とを調整弁８１を備えた循環水ライン６２によって接続している。そして、液面計９で測定した酸生成槽３の液面レベルに応じてこの調整弁８１の開度を制御することで、反応槽２から酸生成槽３へと返送される水量を調整することにより、酸生成槽３の液面レベルを調整するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この装置においては、液面レベルが下がり、調整弁８１の開度を開いたとき、気液分離器７’内の液面が下がり、気液の分離長を確保できない場合がある。一方で、液面レベルが上がり、調整弁８１の開度を開いたときには、気液分離器７’内の液面レベルも上がり、排出ライン８から気泡がオーバーフローしやすいという問題点がある。
【０００５】
本発明はこうした問題点に鑑みて、気液の分離長を確保でき、気泡の排出ラインへのオーバーフローを低減可能な酸生成槽の液面レベル調整装置および調整方法を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明に係る酸生成槽の液面レベル調整装置は、(1)酸生成槽の液面レベルを検知する液面計と、(2)酸生成槽から反応槽へ処理水を送出する送出ラインと、（3)反応槽から酸生成槽へと処理水を返送する返送ラインと、(4)返送ライン上に配置され、処理水の気液分離を行う気液分離器と、(5)気液分離器に直接または前記気液分離器下流の前記返送ラインを介して接続され、処理水の一部を排出する処理水排出ラインと、(6)処理水排出ライン上に配置される調整弁と、(7)液面計の出力に応じて調整弁の開度を調整する制御装置と、を備えているものである。
【０００７】
一方、本発明に係る酸生成槽の液面レベル調整方法は、反応槽と酸生成槽の間で処理水を循環させるとともに、反応槽から酸生成槽へ処理水を返送する返送ラインにおいて処理水の気液分離を行い、気液分離後の処理水の一部を処理水排出ラインにより排水しており、酸生成槽の液面レベルを検知し、酸生成槽の液面レベルに応じて処理水排出ライン上に配置される調整弁の開度を調整して排水量を調整することにより、酸生成槽の液面レベルを所定レベルに調整するものである。
【０００８】
本発明によれば、気液分離器を通過した処理水の排出量を調整することで、酸生成槽の液面レベルを正確に調整することができる。また、気液分離器自体の液面レベルが変動しないので、気液の分離長を確保できるとともに、気泡が排出ラインへとオーバーフローすることがない。
【０００９】
この気液分離器は、その上部に反応槽から延びる返送ラインが接続される処理水入口が、その下部に直接または前記返送ラインを介して処理水排出ラインが接続される処理水出口がそれぞれ配置されているとともに、気液分離器から酸生成槽への処理水返送は、処理水排出ライン入口より高い位置を経由して行われることが好ましい。このように配置すると、気液分離器内での滞留時間を確保することができる。
【００１０】
さらに、酸生成槽への処理水返送は、処理水入口より高い位置を経由して行われることが好ましい。このようにすると、さらに、気液分離器内での滞留時間を確保することができる。
【００１１】
気液分離器は、酸生成槽の液相内に配置されており、液面より上に位置する上端が開放され、液面下に位置する下端が閉塞された管状であることが好ましい。このように、気液分離器を酸生成槽内に配置すると、酸生成槽周囲の配管をコンパクトに設計でき、省スペース化が図れるとともに、制御のタイムラグが短くなるので、酸生成槽内の液面変動を小さくできる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の参照番号を附し、重複する説明は省略する。
【００１３】
図１は本発明に係る酸生成槽の液面レベル調整装置を備えた有機性排水処理システムの第１の実施形態の概略構成図である。この排水処理システム１は、嫌気性処理を行う反応槽２と、反応槽に処理水を循環させる酸生成槽３とから構成される。
【００１４】
反応槽２は、メタン生成菌等の嫌気性菌が保持されている。酸生成槽３は、内部に気液分離器７を内蔵している。この気液分離器７は、略円筒状の構造で、その上端７Ｕが開放され、下端７Ｌが閉塞された略管状構造をなし、上端部が通常の液面レベルから少し突出する形で酸生成槽３の液相内に配置されている。この気液分離器７の上端部近傍に、反応槽２の液面直下付近から伸びる返送ライン６が接続されており、気液分離器７の下端部近傍からは、処理水を排出する排出ライン８が接続されている。排出ライン８上には、電磁式の調整弁８１が配置されている。このように気液分離器７を酸生成槽３に内蔵することで、配管を簡略化して設備全体をコンパクトにすることができる。
【００１５】
酸生成槽３には、さらに液面レベルを水圧等を用いて検出する液面計９が配置されるとともに、処理対象となる原水が導入される導入ライン４と、気相部に接続されて余剰ガスを排出するためのガス処理ライン３１が接続されている。さらに、酸生成槽３から反応槽２へと処理水を送出する送出ライン５が設けられ、送出ライン５上にはポンプ５１が配置される。液面計９、調整弁８１は制御装置１０に電気的に接続されている。
【００１６】
次に、この処理システム１の動作を、本発明に係る酸生成槽３の液面レベル調整方法と合わせて具体的に説明する。
【００１７】
処理対象の原水は導入ライン４から酸生成槽３内へと導入される。導入された原水中の有機性成分は、酸生成槽内の通性嫌気性菌によって低級脂肪酸へと分解される。分解された低級脂肪酸を含む排水は、ポンプ５１によって送出ライン５から反応槽２へと送られ、ここで、メタン生成菌によってさらに分解されてメタンガスや炭酸ガスを主成分とするバイオガスへと分解されて排水中から除去される。
【００１８】
こうして処理された排水は、返送ライン６を介して気液分離器７へと送られ、バイオガスと処理水が分離された後、処理水の一部は排出ライン８から排出される。一方、バイオガスは、酸生成槽３内の気相内へと送出され、ガス処理ライン３１により図示していないガス処理設備へと送られ、処理される。このとき、余剰処理水を気液分離器７の上端７Ｕから溢水させることで処理水を循環させている。
【００１９】
反応槽２における嫌気性処理（メタン発酵処理）は、反応槽２内の酸性度が強いと阻害されてしまう。酸生成槽３内では分解反応によって酸が生成されているため、反応槽２から処理水を戻すことで、反応槽２へ導く処理水のｐＨ調整を行っている。ここで、処理水中に含まれるバイオガスは、炭酸ガスや硫化物を含んでいるため、これが酸生成槽３の液相内へ溶け込むと液相のｐＨを低下させてしまうので、気液分離器７によって予めバイオガスを分離し、ｐＨの低下を防止している。通常は、導入ライン４から導入される原水の流量を１とすると、排出ライン８から排出される処理水の流量も１であり、一方、送出ライン５と返送ライン６により反応槽２と酸生成槽３間で循環される処理水の流量は１．２程度である。つまり、気液分離器７の上端７Ｕから溢水する処理水の流量（溢水流量）が、原水流量の約０．２倍程度ある。
【００２０】
本システムでは、循環流量をバランスさせて反応槽２、酸生成槽３内の反応を安定して行わせるため、酸生成槽３内の液面レベルを以下のようにして調整している。
【００２１】
まず、液面計９で測定した液面レベルが設定レベルより低くなったときには、制御装置１０は調整弁８１の開度を絞り、排出ライン８から排出される処理水の流量が導入ライン４から導入される原水の流量よりも少なくなるよう調整する。この場合、反応槽２と酸生成槽３間の循環流量には変化がないが、溢水流量を増大させることで、酸生成槽３内に保持される液量を増大させ、その液面レベルを上昇させて設定レベルに近づけることができる。
【００２２】
逆に、液面計９で測定した液面レベルが設定レベルより高くなったときには、制御装置１０は調整弁８１の開度を開き、排出ライン８から排出される処理水の流量が導入ライン４から導入される原水の流量よりも多くなるよう調整する。この場合も、反応槽２と酸生成槽３間の循環流量には変化がないが、溢水流量を減少させることで、酸生成槽３内に保持される液量を減少させ、その液面レベルを下降させて設定レベルに近づけることができる。
【００２３】
いずれの場合も反応槽２と酸生成槽３間の循環流量には変化がなく、気液分離器７へ導入される処理水流量が略一定に維持される。ここで、調整弁８１の開度を開く場合でも溢水流量が０とならないよう、つまり、排出ライン８から排出される処理水流量が気液分離器７へ導入される処理水流量を下回るよう制御することにより、気液分離器７内における気液分離長を確保し、バイオガスの排出ラインへのオーバーフローを確実に抑制することができる。なお、気液分離器７内における処理水流速を０．５ｍ／ｓ以下に維持すると、バイオガスの分離が確実になり、好ましい。
【００２４】
本実施形態では、気液分離器７を酸生成槽３内に配置したが、酸生成槽３の外に配置することも可能である。図２は、気液分離器７ａを酸生成槽３の外に配置した第２の実施形態の処理システム１ａを示す概略構成図である。
【００２５】
この処理システム１ａでは、気液分離器７ａは、返送ライン６ａ上に配置された略円筒状の密閉容器から構成されており、その上端部にガス排出ライン３１ａが、上端部近傍に反応槽２から伸びる返送ライン６１ａが、下端部近傍に酸生成槽３へと伸びる返送ライン６２ａが接続されている。そして、返送ライン６２ａは、折り返し構造によって、気液分離器７ａ出口から返送ライン６１ａの気液分離器７ａの入口より高い位置まで一旦上昇した後、下降して酸生成槽３に接続される。調整弁８１ａを有する排出ライン８ａは、この返送ライン６２ａの最高点より上流側であって、かつ、気液分離器７ａ内の必要液高さ以上のレベルから分岐している。
【００２６】
次に、この処理システム１ａにおいても処理システム１と同様の液面レベル調整が行われる。具体的には、液面計９で測定した液面レベルが設定レベルより低くなったときには、制御装置１０は調整弁８１ａの開度を絞り、排出ライン８ａから排出される処理水の流量が導入ライン４から導入される原水の流量よりも少なくなるよう調整する。この場合、排出ライン５、返送ライン６１ａの流量には変化がないが、返送ライン６２ａから酸生成槽３へと流入する液量を増大させることで、その液面レベルを上昇させて設定レベルに近づけることができる。
【００２７】
逆に、液面計９で測定した液面レベルが設定レベルより高くなったときには、制御装置１０は調整弁８１ａの開度を開き、排出ライン８ａから排出される処理水の流量が導入ライン４から導入される原水の流量よりも多くなるよう調整する。この場合も、排出ライン５、返送ライン６１ａの流量には変化がないが、返送ライン６２ａから酸生成槽３へと流入する液量を減少させ、その液面レベルを下降させて設定レベルに近づけることができる。
【００２８】
このシステム１ａでも、気液分離器７ａへ導入される処理水流量は、略一定に維持される。本システムでは、調整弁８１ａの開度を全開にしてもその構造上、反応槽２と酸生成槽３の気相圧力が均衡していれば、気液分離器７ａの液面が排出ライン８ａの分岐位置より低下することはないので、気液分離器７ａ内における気液分離長を確保し、バイオガスの排出ライン８ａへのオーバーフローを確実に抑制することができる。なお、気液分離器７ａ内における処理水流速は、気液分離器７の場合と同様に、０．５ｍ／ｓ以下に維持すると、バイオガスの分離が確実になるので、好ましい。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、酸生成槽へ返送される処理水の流量を調整して酸生成槽の液面レベルを調整し、この際に、気液分離器を通過する流量を略一定に維持することができるので、気液の分離長を確保でき、気泡の排出ラインへのオーバーフローを抑制することができる。
【００３０】
さらに、気液分離器を酸生成槽内に配置することで、配管を簡略化して、設備全体をコンパクトにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る酸生成槽の液面レベル調整装置を備えた有機性排水処理システムの第１の実施形態の概略構成図である。
【図２】本発明に係る酸生成槽の液面レベル調整装置を備えた有機性排水処理システムの第２の実施形態の概略構成図である。
【図３】従来の有機性排水処理システムの概略構成図である。
【符号の説明】
１…有機性排水処理システム、２…反応槽、３…酸生成槽、４…導入ライン、５…送出ライン、６…返送ライン、７…気液分離器、８…排出ライン、９…液面計、１０…制御装置、３１…ガス処理ライン、５１…ポンプ、８１…調整弁。
【図１】
0004091327.tif 000002
【図２】
0004091327.tif 000003
【図３】
0004091327.tif 000004