(57)【要約】【課題】堆積することが望ましくない浮遊性微生物を排出できると共に生物膜が付着し、比重が軽くなった担体の流出を防止できる流動床式好気性排水処理方法及びその設備を提供する。【解決手段】排水流入管１３が接続されたリアクター本体１４内にエアリフト用の内筒１５が設けられたリアクター部１１と、リアクター部１１の上部に設けられ、ガスを収集し排水と担体をオーバーフローさせるガス収集筒２１を有すると共にガス収集筒２１とリアクター本体１４の上部の筒部２０との間に、排水と担体を分離する沈降層２４を形成したセパレータ部１２とを有し、沈降層２４に、その内外周を仕切る沈降筒２６を設け、沈降筒２６と上記リアクター本体１４の上部の筒部２０との間に、排水面積を可変にする排水規制部材３４を設けて外周側の沈降層２４ｏの上向流を調整するようにしたものである。【選択図】図１
2009050750.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排水流入管が接続されたリアクター本体内にエアリフト用の内筒が設けられたリアクター部と、リアクター部の上部に設けられ、ガスを収集し排水と担体をオーバーフローさせるガス収集筒を有すると共にガス収集筒とリアクター本体の上部の筒部との間に、排水と担体を分離する沈降層を形成したセパレータ部とを有し、内筒を上昇した担体を含む排水中のガスをガス収集筒で回収し、沈降層で、排水から担体を沈降分離する流動床式好気性排水処理方法において、沈降層に、その内外周を仕切る沈降筒を設け、沈降筒と上記リアクター本体の上部の筒部との間の外周側の沈降層に、その排水面積を可変にする排水規制部材を設け、その排水規制部材で、外周側の沈降層を上昇する排水の上向流を調整して担体と排水とを分離することを特徴とする流動床式好気性排水処理方法。
【請求項２】
運転初期に、沈降筒と上記筒部間の沈降層から浮遊性微生物を流出させるべく、排水規制部材にて、沈降筒と上記筒部間の排水面積を小さくするようにした請求項１記載の流動床式好気性排水処理方法。
【請求項３】
担体に付着性微生物が付着した後は、沈降層で排水の上向流が３．０〜６．７ｍ／ｈｒとなるように排水規制部材にて、沈降筒と上記筒部間の排水面積を調整する請求項１又は２記載の流動床式好気性排水処理方法。
【請求項４】
排水流入管が接続されたリアクター本体内にエアリフト用の内筒が設けられたリアクター部と、リアクター部の上部に設けられ、ガスを収集し排水と担体をオーバーフローさせるガス収集筒を有すると共にガス収集筒とリアクター本体の上部の筒部との間に、排水と担体を分離する沈降層を形成したセパレータ部とを有する流動床式好気性排水処理設備において、沈降層に、その内外周を仕切る沈降筒を設け、沈降筒と上記リアクター本体の上部の筒部との間に、排水面積を可変にする排水規制部材を設けたことを特徴とする流動床式好気性排水処理設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機物が含まれる排水を、微生物が担持された砂を反応器内で循環させつつ好気性処理する好気性排水処理方法に係り、特に反応器内でのセパレータ部での固液分離性能を良好にできる流動床式好気性排水処理方法及びその設備に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の高圧流動床式好気性排水処理設備を図５により説明する。
【０００３】
反応器１０は、排水中の有機物を、砂（バサルト）等の担体に担持された微生物で好気性処理するリアクター部１１と、リアクター部１１からの排水と砂と空気を含むガスを分離するセパレータ部１２とから構成される。
【０００４】
リアクター部１１は、排水流入管１３が接続されたリアクター本体１４と内筒１５とからなり、その内筒１５の下部に圧縮空気ライン１６から圧縮空気を吹き込む散気管１７が設けられ、また後述するように反応器１０から排気される排ガスを吹き込むエアリフト用ガス吹込管１８が設けられて構成される。
【０００５】
このリアクター部１１では、排水が排水流入管１３からリアクター本体１４と内筒１５間に供給されて、セパレータ部１２からの砂と共に図示の矢印のように降下し、内筒１５内で散気管１７からの空気（或いは圧縮空気）とガス吹込管１８からのガスでエアリフトされて内筒１５内を上昇し、その間に担体に担持された微生物で好気性処理がなされる。
【０００６】
セパレータ部１２は、リアクター本体１４の上部を拡径した筒部２０内に内筒１５を上昇した砂を含む排水とガスとを収集してガスを分離する逆ロート状のガス収集筒２１を設け、その筒部２０の上部と外周とを覆いその筒部２０からオーバーフローした排水を排出管２２から排出するガス分離キャップ２３で構成され、さらにガス収集筒２１と筒部２０間に形成される沈降層２４内に、ガス収集筒２１のガスをガス分離キャップ２３に設けたガス排出管２５に案内すると共にガス収集筒２１からオーバーフローした排水中の砂の分離をさらに促進するための逆ロート状の沈降筒２６が設けられて構成される。
【０００７】
またガス排出管２５には、排出される排ガスを、循環ポンプ２７にてガス吹込管１８に戻す循環ライン２８が設けられる。
【０００８】
このセパレータ部１２では、内筒１５から好気性処理がなされた担体を含む排水とガスとが上向流で上昇し、ガス収集筒２１で捕集されガスがガス分離キャップ２３の気相部に放出されてガス排出管２５に放出され、排水と砂とがガス収集筒２１からオーバーフローして沈降層２４に流れ、沈降筒２６で更に固液分離と気液分離がなされ、固液分離がなされた担体は、ガス収集筒２１と筒部２０の間隙２９を通ってリアクター本体１４と内筒１５間に流下し、排水は筒部２０をオーバーフローして排水管２２に排水されるようになっている。
【０００９】
このセパレータ部１２の沈降層２４では、水面積すべてを使って懸濁粒子（生物膜が付着した、または付着していない担体粒子（砂粒）を沈降分離するため、水面積が大きいほど固液分離性能がよくなる。
【００１０】
【特許文献１】特開２００２−２３９５７５号公報
【特許文献２】特開昭５６−１００６９５号公報
【特許文献３】特開昭５４−８１６６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、流動床式好気性排水処理設備では、微生物を担持させた担体を循環させるために、と反応器１０から排出された排ガスを吹き込んでエアリフト構造とし、セパレータ部１２の沈降層２４では、担体とガスと排水を分離し、分離した微生物を担持させた砂をガス収集筒２１と筒部２０の間隙２９を通してリアクター本体１４と内筒１５間のリアクター部１１に戻すようにしているが、担体粒子は、比重３程度、粒径２６０μｍ程度のバサルトなどからなる砂であり、生物膜が付着するまでは、沈降層２４で分離沈降するが、生物膜が付着し過ぎると、比重が小さくなって、沈降層２４を浮上し、筒部２０から排水層３０にオーバーフローするという問題がある。
【００１２】
また、この生物膜が付着し過ぎた担体のオーバーフローを防止すべく沈降層２４の水面積を大きくすると、反応器１０内に堆積することが望ましくない非付着性微生物（浮遊性微生物）が、セパレータ部１２から流出しないという問題があった。
【００１３】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、堆積することが望ましくない浮遊性微生物を排出できると共に生物膜が付着し、比重が軽くなった担体の流出を防止できる流動床式好気性排水処理方法及びその設備を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために請求項１の発明は、排水流入管が接続されたリアクター本体内にエアリフト用の内筒が設けられたリアクター部と、リアクター部の上部に設けられ、ガスを収集し排水と担体をオーバーフローさせるガス収集筒を有すると共にガス収集筒とリアクター本体の上部の筒部との間に、排水と担体を分離する沈降層を形成したセパレータ部とを有し、内筒を上昇した担体を含む排水中のガスをガス収集筒で回収し、沈降層で、排水から担体を沈降分離する流動床式好気性排水処理方法において、沈降層に、その内外周を仕切る沈降筒を設け、沈降筒と上記リアクター本体の上部の筒部との間の外周側の沈降層に、その排水面積を可変にする排水規制部材を設け、その排水規制部材で、外周側の沈降層を上昇する排水の上向流を調整して担体と排とを分離することを特徴とする流動床式好気性排水処理方法である。
【００１５】
請求項２の発明は、運転初期に、沈降筒と上記筒部間の沈降層から浮遊性微生物を流出させるべく、排水規制部材にて、沈降筒と上記筒部間の排水面積を小さくするようにした請求項１記載の流動床式好気性排水処理方法である。
【００１６】
請求項３の発明は、担体に付着性微生物が付着した後は、沈降層で排水の上向流が３．０〜６．７ｍ／ｈｒとなるように排水規制部材にて、沈降筒と上記筒部間の排水面積を調整する請求項１又は２記載の流動床式好気性排水処理方法である。
【００１７】
請求項４の発明は、排水流入管が接続されたリアクター本体内にエアリフト用の内筒が設けられたリアクター部と、リアクター部の上部に設けられ、ガスを収集し排水と担体をオーバーフローさせるガス収集筒を有すると共にガス収集筒とリアクター本体の上部の筒部との間に、排水と担体を分離する沈降層を形成したセパレータ部とを有する流動床式好気性排水処理設備において、沈降層に、その内外周を仕切る沈降筒を設け、沈降筒と上記リアクター本体の上部の筒部との間に、排水面積を可変にする排水規制部材を設けたことを特徴とする流動床式好気性排水処理設備である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、沈降筒と上記筒部間の沈降層の排水面積を、排水規制部材にて調整することで、運転初期段階では、浮遊性微生物の流出を促進させ、微生物が付着して比重が小さくなったときには、排水と担体の分離が可能な沈降速度となるように排水面積を調整することで担体の流出を防止することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の好適な一実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００２０】
図１は、本発明の一実施の形態を示し、基本的には図５で説明した通りであり、これを再度説明すると、反応器１０は、排水中の有機物を砂が担持された微生物で好気性処理するリアクター部１１と、リアクター部１１からの排水と砂と空気を含むガスを分離するセパレータ部１２とから構成される。
【００２１】
リアクター部１１は、排水流入管１３が接続された有底筒体状のリアクター本体１４とそのリアクター本体１４内に同心状に設けられた内筒１５とからなり、その内筒１５の下部に圧縮空気ライン１６から圧縮空気を吹き込む散気管１７が設けられ、また反応器１０から排気される排ガスを吹き込むエアリフト用ガス吹込管１８が設けられて構成される。
【００２２】
このリアクター部１１では、排水が排水流入管１３からリアクター本体１４と内筒１５間に供給されて、セパレータ部１２から分離された砂と共に図示の矢印のように降下し、内筒１５内で散気管１７からの圧縮空気とガス吹込管１８からのガスでエアリフトされて内筒１５内を上昇し、その間に砂等の担体に担持された微生物で好気性処理がなされる。
【００２３】
セパレータ部１２は、リアクター本体１４の上部を拡径した筒部２０内に、内筒１５を上昇した担体を含む排水とガスとを収集してガスを分離する逆ロート状のガス収集筒２１が内筒１５の上方に臨むように設けられ、その筒部２０の上部と外周とを覆いその筒部２０からオーバーフローした排水を排水層３０に流し、さらにこれを排出管２２から排出するガス分離キャップ２３が設けられて構成される。
【００２４】
さらにガス収集筒２１と筒部２０間に形成される沈降層２４内に、沈降層２４を内外周に仕切り、ガス収集筒２１のガスをガス分離キャップ２３に設けたガス排出管２５に流すと共にガス収集筒２１からオーバーフローした排水中の砂の分離をさらに促進するための逆ロート状の沈降筒２６が設けられて構成される。この沈降筒２６は、ガス収集筒２１に支持板３１にて支持される。
【００２５】
またガス排出管２９には、排出される排ガスを、循環ポンプ２７にてガス吹込管１８に戻す循環ライン２８が設けられる。この循環ライン２８からガス吹込管１８を介してガスを内筒１５内に吹き込むことで、散気管１７から吹き込む圧縮空気量を調整することなく内筒１５内での排水のリフト量を調整できる。
【００２６】
セパレータ部１２では、内筒１５から好気性処理がなされた砂を含む排水とガスとが上向流で上昇し、排水と担体とガスとがガス収集筒２１にて収集され、ガス分はガス収集筒２１からセパレータ部１２の気相部３２から排気管２５に排気され、排水と担体とが、ガス収集筒２１からと沈降筒２６内周側の沈降層２４ｉにオーバーフローし、そこで下降流となり、排水中の担体は、間隙２９を通ってリアクター部１１に戻される。
【００２７】
他方排水は、沈降筒２６と筒部２０間の外周側の沈降層２４ｏを通って上昇し、その間に排水と共に内周側の沈降層２４ｉで沈降分離できなかった比重の小さな担体が沈降分離され、排水が筒部２０をオーバーフローして排水層３０に流れて排水される。
【００２８】
さて本発明においては、沈降筒２６と筒部２０間の外周側の沈降層２４ｏの排水面積を可変にする排水規制部材３４を着脱自在に設けたものである。この排水規制部材３４は、図２に示すように、沈降筒２６と筒部２０間の外周側の沈降層２４ｏの周面に沿って、適宜間隔で覆う複数個の閉塞用ブロック３５からなり、閉塞用ブロック３５の個数を適宜選択することで、沈降層２４ｏの排水面積となる開口３６の面積を自在に変えることができるようになっている。この閉塞用ブロック３５は、詳細は図示していないが、ガス分離キャップ２３の外側からの操作により、着脱自在に沈降筒２６と筒部２０間に取り付けできるようになっている。また閉塞用ブロック３５の下面は、上昇する排水をその両側の開口部３６に案内するように逆山形状に形成するようにするとよい。
【００２９】
以上において、運転初期段階においては、排水中の有機物を効率よく担体付着微生物に供給して成長させ、かつ、リアクターに集積することが望ましくない浮遊性徴生物を選択的にオーバーフローさせることが重要となる。この場合、浮遊性微生物の除去のためには、沈降筒２６と筒部２０間の外周側の沈降層２４ｏでの排水の上向速度を速くすればよいが、浮遊性微生物除去した後の定常運転においては、担体に付着する微生物が多く比重が小さくなったときには、上向速度が速いと担体の沈降速度が遅いため、オーバーフローして担体が流出してしまう問題がある。
【００３０】
そこで、本発明においては、排水規制部材３４にて、初期段階では水面積を最小にして浮遊性徴生物を流出しやすくし、担体付着性徴生物の成長が見出された段階からは、水面積を徐々に大きくして、付着性徴生物の流出を防ぐようにし、全担体粒子が生物膜で覆われた後、水面積を最大にするようにしたものである。
【００３１】
一般には、付着性微生物数が浮遊性微生物数より多くなれば、浮遊性微生物が共存しても反応器１０の性能には影響しないため、このため、浮遊性微生物が多く発生する運転初期段階においては、沈降筒２６と筒部２０間の外周側の沈降層２４ｏの排水面積を小さくすることで、その開口３６から排水される排水速度が速くなり浮遊微生物を排水層３０に流すことができる。またこの運転初期段階においては、担体に付着する微生物量は少なくて担体の比重が大きいため、担体はオーバーフローすることなく、沈降層２４を沈降してリアクター部１１に戻る。
【００３２】
また定常運転時には、排水規制部材３４の閉塞用ブロック３５を取り外して開口３６の面積を大きくして、沈降層２４で開口３６への上向速度を調整することで、担体の比重が小さくなっても沈降分離が可能となる。
【００３３】
しかし、単に上向速度を遅くしたのでは、排水中の発泡性のガスの影響で担体循環に支障をきたすので上向速度を最適に制御する必要があり、以下にその理由を説明する。
【００３４】
先ず、図３は、粒径・比重と沈降速度の関係を示したものである。
【００３５】
担体としてバサルトを用いたときの粒径としては０．２〜０．３ｍｍに分布しており、また比重は２．５〜２．６である。
【００３６】
ここで、粒径０．２ｍｍ、比重２．５のバサルトに微生物膜が０．４ｍｍ付着した場合の比重は１．０５と小さくなり、これを球形としてストークスの法則で終末速度（沈降速度）を求めると、４ｍ／ｈｒとなる。同様に同じ比重でも、粒径０．１５ｍｍでは、２ｍ／ｈｒ、粒径０．３ｍｍでは９ｍ／ｈｒ、粒径０．４ｍｍでは１６ｍ／ｈｒとなる（図３参照）。
【００３７】
この図３より、担体に微生物が最大に付着して、比重が１．０５となったときには、粒径０．２ｍｍの担体では、沈降速度が４ｍ／ｈｒであるので、外周側の沈降層２４ｏでの上向速度を３．０ｍ／ｈｒとすれば、その担体は、沈降層２４ｏからオーバーフローすることはなく、粒径３．０ｍｍであれば、上向速度を６．７ｍ／ｈｒで運転しても沈降分離が可能となる。
【００３８】
上述のように担体の粒径は０．２〜０．３ｍｍであり、微生物膜が最大に付着して比重１．０５と小さくなったとした場合は、上向流速度が３．０ｍ／ｈｒあれば沈降分離が行え、通常の付着で、比重が１．１であれば、最大６．７ｍ／ｈｒで運転しても沈降分離が可能である。
【００３９】
一般的には、上述のように上向速度を遅くすれば、担体の比重が小さくても沈降分離は可能であるが、排水は発泡性があり、上向速度を遅くすると、間隙２９でリアクター部１１に戻る排水の流速が遅くなり、それにより排水中の泡が沈降層２４を逆流し上昇する。この泡の逆流を阻止するための上向流速度は、最小でも３．０ｍ／ｈｒ必要である。
【００４０】
よって、沈降層２４ｏの排水の上向速度は、３．０〜６．７ｍ／ｈｒで運転すれば、排水中の発泡の問題も担体の流出もなく運転が可能となる。
【００４１】
上記沈殿層２４ｏの排水面積を任意に変更する排水規制部材３４として、水面積を多数箇所にて塞ぐブロックの例で説明したが、本発明はこれに限定されず、シャッタ絞りのように開口面積を可変にするもの、或いは回転自在なブレードを沈殿層２４ｏの円周方向に取り付けてそのブレードの角度を変えることで可変に調整するようにしてもよい。
【００４２】
すなわち、図４（ａ）に示すように、排水規制部材３４として、沈降筒２６と筒部２０間の円周方向に間隔を置いて設けた固定ブロック４０と、その固定ブロック４０に重なるようにかつ円動自在に設けた可動ブロック４１にて形成し、可動ブロック４１を移動することで開口３６の面積を可変に構成したり、或いは、沈降筒２６と筒部２０間の円周方向に沿って回転自在な回転ブレード４３を設け、その回転ブレード４３の角度を調整することで、開口３６の面積を可変に構成したものである。
【００４３】
このように、本発明では、初期段階では排水規制部材３４にて排水面積を最小として浮遊性微生物を流出させ、反応器１０内に集積することを防ぐことができ、成長の遅い付着微生物に有機物を十分に供給してその成長を促進する。その後、付着性微生物が増加するにつれて排水面積を大きくし、全担体が微生物膜で覆われた段階で排水規制部材３４にて最大排水面積とすることで、担体の流出を防止しつつ固液分離が可能となる。
【００４４】
この場合、最大排水面積の設定は、担体に付着した微生物膜の厚さと比重を想定して、沈降層２４での上向速度を３．０〜６．７ｍ／ｈｒに設定することにより、比重が小さくなった担体の流出を防止しつつ最適運転が可能となる。
【００４５】
このよう本発明は、付着性徴生物の成長を促進し、かつ、付着性徴生物の働きによる排水中有機物を効率よく分解することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の一実施の形態を示す断面図である。
【図２】図１のセパレータ部の拡大断面図である。
【図３】本発明において、担体の粒径・比重と沈降速度の関係を示す図である。
【図４】図２の排水規制部材の変形例を示す図である。
【図５】従来例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４７】
１１  リアクター部
１２  セパレータ部
１３  排水流入管
１４  リアクター本体
１５  内筒
３４  排水規制部材
【図１】
2009050750.tif 000003
【図２】
2009050750.tif 000004
【図３】
2009050750.tif 000005
【図４】
2009050750.tif 000006
【図５】
2009050750.tif 000007