(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部に被処理水供給手段、上部に処理水排出手段を設け、内部の下方に自己造粒汚泥床を形成し、上部にガスと液を分離するガス分離部と処理水排出手段及びガス排出手段を設けた嫌気性処理槽で有機性汚水を上向流通させて処理する上向流嫌気性処理装置において、前記処理槽内に立設された内筒のガス抜き流路と、内筒外周部を巻回し、外径端部が処理槽内壁に当接する螺旋部材で形成された液の上向流路と、上向流路の適宜位置に上向流路の垂直方向断面の上部を螺旋部材の下面から垂直に垂下された適宜高さのバッフルで遮断して形成されたガス溜まり部を少なくとも１か所設け、ガス溜まり部から内筒内に突設し、端部が下方に開口して連通するガス抜き管とを設けたことを特徴とする上向流嫌気性処理装置。
【請求項２】
下部に被処理水供給手段、上部に処理水排出手段を設け、内部の下方に自己造粒汚泥床を形成し、上部にガスと液を分離するガス分離部と処理水排出手段及びガス排出手段を設けた嫌気性処理槽で有機性汚水を上向流通させて処理する上向流嫌気性処理装置において、前記処理槽内に、処理槽内に立設された外筒と、外筒と同心状の内筒のガス抜き流路と、内筒外周部を巻回し、外径端部が外筒内壁に当接する螺旋部材で形成された液の上向流路と、上向流路の適宜位置に上向流路の垂直方向断面の上部を螺旋部材の下面から垂直に垂下された適宜高さのバッフルで遮断して形成されたガス溜まり部を少なくとも１か所設け、ガス溜まり部から内筒内に突設し、端部が下方に開口して連通するガス抜き管とが設けられた三層分離部材を複数密接して設けたことを特徴とする上向流嫌気性処理装置。
【請求項３】
上記ガス抜き流路が、下端が閉塞し、上部に外部水位よりも下方となる適宜位置に連通口を開口したことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の上向流嫌気性処理装置。
【請求項４】
下部の被処理水供給手段から被処理水を供給し、内部の下方に形成された自己造粒汚泥床を上向流通する間に有機物が生物学的に処理され、上部のガス分離部でガスと液を分離し、液は処理水として処理水排出手段から排出し、ガスはガス排出手段から排出する上向流嫌気性処理方法において、被処理液を、処理槽内に立設された内筒外周部に巻回した螺旋部材で形成された液の上向流路を上向流通させ、上向流路の適宜位置に上向流路の垂直方向断面の上部を螺旋部材の下面から垂直に垂下された適宜高さのバッフルで遮断して形成されたガス溜まり部で生成ガスを分離滞留させ、ガス溜まり部から内筒内に突設し、端部が下方に開口して連通するガス抜き管からガスを内筒のガス抜き流路に放出することを特徴とする上向流嫌気性処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機性汚水中の有機物を自己造粒汚泥床（以下単に汚泥床という。）を上向流通させて微生物の生物学的作用で分解処理する上向流嫌気性処理装置（以下ＵＡＳＢ装置という。）及びその処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、食品加工排水や醗酵工場排水及び紙パルプ工場排水などの有機性汚水を処理する装置として、下部に被処理水供給手段、上部に処理水及びガス排出手段を設け、内部の下方にメタン菌を主体として微生物を粒子化した汚泥床を形成し、汚泥床に下部の被処理水供給手段から有機性汚水を上向流通させることにより、有機物を汚泥床の微生物で生物学的に分解し、発生したメタンガスなどの生成ガスと処理水を上部で分離して処理水は処理水排出手段から排出し、また、生成ガスはガス排出手段から排出するＵＡＳＢ装置が用いられている。
【０００３】
前記ＵＡＳＢ装置は、有機物を生物学的に分解する微生物を、微生物自体又は微細粒子を核として粒子化するため微生物が高密度で保持でき、高濃度の有機性汚水を効率的に処理することができることにより、装置の設置面積の縮小化が図れ、また、生成するメタンガスを燃料や化学製品製造用原料などとして利用できる利点があり、多数設置されている。
【０００４】
しかし、従来の一般的なＵＡＳＢ装置では、微生物粒子に、生成したメタンガスなどが付着して見掛け比重を低下させるため、微生物粒子が浮上して、汚泥床が膨張し、微生物粒子を流出させる恐れがあるため、被処理水の上向流速を低い値で維持しなければならなかった。
【０００５】
なお、微生物粒子へのガスの付着は、浅層部よりも深層部の方がよりガスを溶解するため、被処理水が浅層部に行くに従って、溶解ガスが過飽和状態となり、微細気泡が発生することによるが、微生物粒子の流出は、微細気泡の発生による過剰な上昇流や攪拌流にも一因がある。
【０００６】
前記理由のため、従来は、被処理水の供給量を多くして処理量を増加させることができず、処理効率を上げることができなかった。即ち、被処理水の供給量を多くして、できるだけ高速で処理することにより処理効率を上げるためには、微生物粒子へ付着したガスをできるだけ下方で分離し、汚泥床の膨張を抑えるとともに、微細気泡の発生による過剰な上昇流や攪拌流の発生を防止する必要がある。
【０００７】
前記問題点に鑑みて、生成ガスの分離をできるだけ効率よく行うことにより、微生物粒子の流出を抑えて被処理水の供給量を多くすることができる改良された装置として、高さ方向に複数のガス回収フ−ドによる２か所のガス分離部を設けた装置が特開昭６１−１８９６号公報に記載されており、また、特開昭６１−２０４０９３号公報には、高さ方向に３か所のガス回収フ−ドによるガス分離部を設けた装置が記載されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
前記特開昭６１−１８９６号公報及び特開昭６１−２０４０９３号公報にそれぞれ記載された装置の構成では、処理槽内に多数のパイプやガス回収用フ−ドが配置されるため、装置が必要以上に複雑となり、また設備費も嵩む問題がある。
【０００９】
従って本発明は、装置の構成が簡単で生成ガスの分離及び微生物粒子の沈降分離を効率よく行うことができるため、被処理水の供給量を多くして高効率処理が可能な装置及び方法を提供する目的で成されたものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するための本発明の要旨は、請求項１に記載の発明においては、下部に被処理水供給手段、上部に処理水排出手段を設け、内部の下方に自己造粒汚泥床を形成し、上部にガスと液を分離するガス分離部と処理水排出手段及びガス排出手段を設けた嫌気性処理槽で有機性汚水を上向流通させて処理する上向流嫌気性処理装置において、前記処理槽内に立設された内筒のガス抜き流路と、内筒外周部を巻回し、外径端部が処理槽内壁に当接する螺旋部材で形成された液の上向流路と、上向流路の適宜位置に上向流路の垂直方向断面の上部を螺旋部材の下面から垂直に垂下された適宜高さのバッフルで遮断して形成されたガス溜まり部を少なくとも１か所設け、ガス溜まり部から内筒内に突設し、端部が下方に開口して連通するガス抜き管とを設けたことを特徴とする上向流嫌気性処理装置である。
【００１１】
また、請求項２に記載の発明においては、下部に被処理水供給手段、上部に処理水排出手段を設け、内部の下方に自己造粒汚泥床を形成し、上部にガスと液を分離するガス分離部と処理水排出手段及びガス排出手段を設けた嫌気性処理槽で有機性汚水を上向流通させて処理する上向流嫌気性処理装置において、前記処理槽内に、処理槽内に立設された外筒と、外筒と同心状の内筒のガス抜き流路と、内筒外周部を巻回し、外径端部が外筒内壁に当接する螺旋部材で形成された液の上向流路と、上向流路の適宜位置に上向流路の垂直方向断面の上部を螺旋部材の下面から垂直に垂下された適宜高さのバッフルで遮断して形成されたガス溜まり部を少なくとも１か所設け、ガス溜まり部から内筒内に突設し、端部が下方に開口して連通するガス抜き管とが設けられた三層分離部材を複数密接して設けたことを特徴とする上向流嫌気性処理装置である。
【００１２】
更に、請求項３に記載の発明においては、上記ガス抜き流路が、下端が閉塞し、上部に外部水位よりも下方となる適宜位置に連通口を開口して成ることを特徴とする上向流嫌気性処理装置である。
【００１３】
更に、請求項４に記載の発明においては、下部の被処理水供給手段から被処理水を供給し、内部の下方に形成された自己造粒汚泥床を上向流通する間に有機物が生物学的に処理され、上部のガス分離部でガスと液を分離し、液は処理水として処理水排出手段から排出し、ガスはガス排出手段から排出する上向流嫌気性処理方法において、被処理液を、処理槽内に立設された内筒外周部に巻回した螺旋部材で形成された液の上向流路を上向流通させ、上向流路の適宜位置に上向流路の垂直方向断面の上部を螺旋部材の下面から垂直に垂下された適宜高さのバッフルで遮断して形成されたガス溜まり部で生成ガスを分離滞留させ、ガス溜まり部から内筒内に突設し、端部が下方に開口して連通するガス抜き管からガスを内筒のガス抜き流路に放出することを特徴とする上向流嫌気性処理方法である。
【００１４】
前記の構成とすることにより、処理槽内に供給された被処理水は、汚泥床で微生物の生物学的作用により有機物が分解処理され、螺旋部材で形成された上向流路を流通する間に、生成ガスは螺旋部材の下面に沿って上昇し、ガス溜まり部に滞留され、また、微生物粒子は螺旋部材の上面に沿って下降し、下部の汚泥床に戻されることにより、微生物粒子、処理水及び生成ガスの三層に分離される。
【００１５】
螺旋部材を設けたことにより、微生物粒子の沈降距離及び生成ガスの上昇距離が極めて少なくなり、また、生成ガスは螺旋部材の下面に沿って上昇し、微生物粒子は螺旋部材の上面に沿って下降するため、微生物粒子への生成ガスの再付着や過剰な攪拌作用なども生じることがなく、微生物粒子、処理水及び生成ガスの三層分離効率が高くなる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の一実施の形態の上向流嫌気性処理装置の説明図、図２は螺旋部材を設けた内筒の構成図、図３は図２のＡ−Ａ視の構成図、図４は図３のＢ部の拡大図、図５は本発明の他の実施の形態の処理槽内に三層分離部材を複数設けた構成図である。
【００１７】
１は密閉構造円筒状の嫌気性処理槽（以下単に処理槽という。）であり、下部に被処理水供給手段として、被処理水供給流路１２が接続した被処理水供給部材７が設けられ、上部には、前段に処理水がオ−バ−フロ−で排出され、微生物粒子が流出しない構造の処理水オ−バ−フロ−部材６が設けられ、処理水排出流路１３が接続した処理水排出手段が設けられ、また、処理槽１の頂部には、ガス排出手段として、図示しないガス吸引装置やガスタンクが接続された生成ガス排出流路１４が接続している。
【００１８】
なお、被処理水供給部材７は、被処理水を処理槽１の水平断面全体を均一に上向流通させるのが好ましいため、処理槽１の底面に多数の供給口を設けた格子状部材を底面の略全面にわたって配置するの好ましく、また、被処理水を処理槽内の接線方向に供給する部材であってもよいが、これらには限定されない。
【００１９】
また、処理水オ−バ−フロ−部材６は、処理水が流入する側面が、スリット状、格子状、又は金網などで形成された枡状部材であるが、処理水に同伴されて浮上してきた微生物粒子が流出しない構造であればよい。
【００２０】
処理槽１の略軸心部には、処理槽内に立設され、上端がガス分離部ｄに突出した内筒２のガス抜き流路１０と、内筒２の外周部を巻回し、螺旋外径端部が処理槽内壁に当接する螺旋部材３で形成された液の上向流路１１と、上向流路１１の適宜位置に上向流路１１の垂直方向断面の上部を螺旋部材３の下面から垂直に垂下された適宜高さのバッフル４で遮断して形成されたガス溜まり部ｃを少なくとも１か所設け、ガス溜まり部ｃとガス抜き流路１０とをガスが流通するように、ガス溜まり部ｃから内筒２内に突設し、端部が下方に開口して連通するガス抜き管５が設けられた三層分離部材が設けられている。
【００２１】
なお、ガス抜き流路１０の内筒２は、微生物粒子が流入しないように、下端が閉塞され、上部に外部水位よりも下方となる適宜位置に連通口８が開口されているが、汚泥床の形成状態や内筒２の下端位置などによっては、下端を開放し、連通口を設ける必要がない。
【００２２】
また、前記構成においては、処理槽１内に一設備の三層分離部材が設けられている構成であるが、図５に示すように、内筒２を同心状に囲撓する外筒９を設けた三層分離部材を、複数密接して処理槽１内に設けてもよく、その場合には、外筒形状は水平断面が六角形状などの多角形状とするのが、槽内の水平方向にデットスペスを生じないため好ましいが、それには限定されない。
【００２３】
前記ガス溜まり部ｃから内筒２内に突設したガス抜き管５は、端部が下方に開口していれば生成ガスの滞留スペ−スを確保することができるが、一定量以上のガスを滞留させるためには、下方に屈曲したＬ字状管が好ましく、また、その垂直方向長さは、略バッフル４の高さであるのが好ましい。
【００２４】
以下に本発明の作用を図１により説明する。食品排水などの有機性汚水である被処理水を、被処理水供給流路１２が接続した被処理水供給部材７から処理槽１内の下部に供給して処理槽１内を均一な上向流として流通させることにより、底部に、メタン菌などの微生物が数ミリ単位の粒子に自己造粒した汚泥床ａ1 が形成され、その上に微生物粒子が流動化したブランケット層ａ2 が形成されるが、汚泥床ａ1 とブランケット層ａ2 との境界は明確ではないため、本発明では両部を汚泥床ａという。
【００２５】
処理槽１内に供給され、汚泥床ａを上向流通する間に被処理水中の有機物が微生物の生物学的作用で分解処理され、メタンガスなどのガスが生成する。被処理液は更に上昇し、立設された内筒２の外周部に巻回した螺旋部材３で形成された三層分離部材ｂの上向流路１１を上向流通させることにより、生成ガスは螺旋部材３の下面に沿って上昇し、バッフル４により上昇が妨げられ、ガス溜まり部ｃに滞留される。また、微生物粒子は螺旋部材３の上面に沿って下降し、下部の汚泥床ａに戻される。
【００２６】
前記において、内筒２の下端が密閉されているため、微生物粒子が内筒２内に流入して浮上し、内筒２内の水面上に蓄積滞留する恐れもなく、また、内筒２の上部に外部水位よりも下方となる適宜位置に連通口８が開口されているため、常に外部水位と同じに保つことができ、ガス抜き管５の開口部に一定の水頭圧を与えておくことができる。
【００２７】
前記において、螺旋部材３を設けたことにより、微生物粒子の沈降距離及び生成ガスの上昇距離が極めて少なくなり、また、生成ガスは螺旋部材３の下面に沿って上昇し、微生物粒子は螺旋部材３の上面に沿って下降するため、微生物粒子への生成ガスの再付着や過剰な攪拌作用なども生じることがなく、微生物粒子、処理水及び生成ガスの三層分離効率が高くなる。
【００２８】
分離されガス溜まり部ｃに滞留した生成ガスは、ガス溜まり部ｃから内筒２内に突設したガス抜き管５からガス抜き流路１０に放出され、ガス抜き流路１０を上昇し、処理槽１上部のガス分離部ｄに達したのち、ガスが分離される。分離された生成ガスは、処理槽頂部に接続された生成ガス排出流路１４から、図示しないガス吸引装置で吸引されて排出され、ガスタンクなどに貯留されたのち、燃料や化学製品製造用原料などとして利用される。
【００２９】
また、生成ガスを分離した液は、処理水に同伴されて浮上してきた微生物粒子が流出しない構造の処理水オ−バ−フロ−部材６を介して処理水排出流路１３から処理水として系外に排出される。
【００３０】
【発明の効果】
本発明は、処理槽内に螺旋部材を設けたことにより、微生物粒子の沈降距離及び生成ガスの上昇距離が極めて少なくなり、また、生成ガスは螺旋部材の下面に沿って上昇し、微生物粒子は螺旋部材の上面に沿って下降するため、微生物粒子への生成ガスの再付着や過剰な攪拌作用なども生じることがなく、微生物粒子、処理水及び生成ガスの三層分離効率が高くなる。また、前記部材を処理槽内に複数設けることにより、多量な処理を行うことのできる大規模装置の設置が容易となる。
【００３１】
従って、装置の構成が簡単で生成ガスの分離及び微生物粒子の沈降分離を効率よく行うことができることにより、被処理水の供給量を多くして高効率処理が可能な上向流嫌気性処理装置及び処理方法である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の上向流嫌気性処理装置の説明図
【図２】本発明の一実施の形態の螺旋部材を設けた内筒の構成図
【図３】図２のＡ−Ａ視の構成図
【図４】図３のＢ部の拡大図
【図５】本発明の他の実施の形態の処理槽内に三層分離部材を複数設けた装置の部分構成図
【符号の説明】
１：嫌気性処理槽
２：内筒
３：螺旋部材
４：バッフル
５：ガス抜き管
６：処理水オ−バ−フロ−部材
７：被処理水供給部材
８：連通口
９：外筒
１０：ガス抜き流路
１１：上向流路
１２：被処理水供給流路
１３：処理水排出流路
１４：生成ガス排出流路
ａ：汚泥床
ｂ：三層分離部
ｃ：ガス溜まり部
ｄ：ガス分離部
【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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