特許 7177727 生物処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-11-15

(45)【発行日】2022-11-24

(54)【発明の名称】生物処理装置

(51)【国際特許分類】

   C02F 3/28 20060101AFI20221116BHJP

【ＦＩ】

C02F3/28 B

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2019037822

(22)【出願日】2019-03-01

(65)【公開番号】P2020138185

(43)【公開日】2020-09-03

【審査請求日】2021-12-09

(73)【特許権者】

【識別番号】000004400

【氏名又は名称】オルガノ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001210

【氏名又は名称】弁理士法人ＹＫＩ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】油井 啓徳

【審査官】目代 博茂

(56)【参考文献】

【文献】特開２００４－１８８３２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－２４６４８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－１２８３６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－１９４６２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－１２８３６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－１２８３６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－０４７３９０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ０２Ｆ ３／２８－３／３４

Ｃ０２Ｆ ３／０２－３／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

微生物を保持した担体を収容し、嫌気的に被処理水の生物処理を行う生物処理槽と、
前記担体を撹拌する撹拌手段と、
前記生物処理槽内に傾斜して設けられ、前記生物処理を行った処理水と前記担体とを分離する平面状のスクリーンと、
前記スクリーンの下方から前記スクリーンに気体を噴出する散気手段と、
前記スクリーンと所定の間隔を空けて配置されるバッフルと、を備え、
前記散気手段は、第１散気手段と第２散気手段を備え、前記第１散気手段及び前記第２散気手段は、水平方向に互いに位置をずらして配置されていて、
前記スクリーンと前記バッフルとの間には、前記第１散気手段及び前記第２散気手段から噴出される気体が通る流路が形成されていることを特徴とする生物処理装置。

【請求項2】

前記第２散気手段は、前記第１散気手段より、前記スクリーンの下端からの水平距離が遠く、且つ前記第１散気手段に対し、垂直方向に互いに位置をずらして配置されていることを特徴とする請求項１に記載の生物処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、嫌気的に被処理水を生物処理する生物処理装置の技術に関する。

【背景技術】

【0002】

有機物、窒素（有機態窒素、アンモニア態窒素、硝酸態窒素及び／又は亜硝酸態窒素）が含まれる排水などの被処理水の処理には、好気性微生物や、脱窒反応を行う通性嫌気性微生物を利用した生物処理が適用される。生物処理には、標準活性汚泥法の他に微生物保持担体を用いて生物を高濃度に保持する担体法（固定床又は流動床）がある。担体法は活性汚泥法よりも高負荷運転が可能で、かつ沈殿池で固液分離した汚泥を返送する必要もないため、維持管理が容易である。特に流動担体を用いた方法では、逆洗の必要がないことから、安定運転が可能だが、担体と処理水を分離するためのスクリーンが必要である。

【0003】

スクリーンには、例えば、特許文献１のような円筒型のスクリーンや、特許文献２のような平面状のスクリーン等が挙げられる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１０－７５８３７号公報

【文献】特開平７－４７３９０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、被処理水中に含まれるＳＳ等がスクリーンに付着すると、スクリーンが汚れて目詰まりが生じる場合がある。このため、スクリーンの下方からスクリーンにエアー等の気体を噴出し、スクリーンを洗浄する必要がある。しかし、被処理水を嫌気的に生物処理する生物処理槽では、槽内を嫌気雰囲気に保つ必要があるため、槽内に設置されたスクリーンの洗浄に使用する気体量（エアー量）が限られ、スクリーンを十分に洗浄することが困難であった。

【0006】

そこで、本発明は、気体によるスクリーンの洗浄効果の高い生物処理装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の実施形態に係る生物処理装置は、微生物を保持した担体を収容し、嫌気的に被処理水の生物処理を行う生物処理槽と、前記担体を撹拌する撹拌手段と、前記生物処理槽内に傾斜して設けられ、前記生物処理を行った処理水と前記担体とを分離する平面状のスクリーンと、前記スクリーンの下方から前記スクリーンに気体を噴出する散気手段と、前記スクリーンと所定の間隔を空けて配置されるバッフルと、を備え、前記散気手段は、第１散気手段と第２散気手段を備え、前記第１散気手段及び前記第２散気手段は、水平方向に互いに位置をずらして配置されていて、前記スクリーンと前記バッフルとの間には、前記第１散気手段及び前記第２散気手段から噴出される気体が通る流路が形成されていることを特徴とする。

【0008】

前記生物処理装置において、前記第２散気手段は、前記第１散気手段より、前記スクリーンの下端からの水平距離が遠く、且つ前記第１散気手段に対し、垂直方向に位置をずらして配置されていることが好ましい。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、気体によるスクリーンの洗浄効果の高い生物処理装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本実施形態の生物処理装置の構成の一例を示す模式図である。

【図2】本実施形態における散気管によるスクリーンの洗浄効果を説明するための模式図である。

【図3】本実施形態においてバッフルを設置した場合の散気管によるスクリーンの洗浄効果を説明するための模式図である。

【図4】スクリーン、第１散気管及び第２散気管の設置状態を説明するための模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、本実施形態は本発明を実施する一例であって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。

【0012】

図１は、本実施形態の生物処理装置の構成の一例を示す模式図である。図１に示す生物処理装置１は、生物処理槽１０を備えている。生物処理槽１０の入口１０ａには、排水流入ライン１４が設置され、生物処理槽１０の出口１０ｂには、処理水排出ライン１６が設置されている。

【0013】

図１に示す生物処理槽１０には、微生物を保持した担体１２が収容されており、槽内の担体１２を流動させながら、嫌気的に被処理水の生物処理が行われる。担体１２は、嫌気性微生物等の微生物が、例えば生物膜となって付着している担体等である。生物膜は、例えば、微生物と、微生物が産出する菌体外多糖等の生産物等が集合した膜状構造体である。

【0014】

図１に示す生物処理装置１は、生物処理槽１０内の担体１２を撹拌する撹拌装置２０を備えている。図１に示す撹拌装置２０は、モータに接続された撹拌翼を備え、モータの駆動により、撹拌翼が回転して、担体１２を撹拌するものである。なお、本実施形態で用いられる撹拌装置２０は、生物処理槽１０内の担体１２を撹拌することが可能な装置構成であれば、上記構成に制限されるものではない。

【0015】

図１に示す生物処理装置１は、生物処理を行った処理水と担体１２とを分離するスクリーン２２を備えている。スクリーン２２は、平面状であり、生物処理槽１０内に傾斜して設けられている。スクリーン２２は、例えば、処理水排出ライン１６が接続される生物処理槽１０の出口１０ｂ近傍に設けられることが好ましい。

【0016】

図１に示す生物処理装置１は、スクリーン２２の下方に設けられる第１散気管２４及び第２散気管２６を備えている。第１散気管２４及び第２散気管２６は、水平方向に互いに位置をずらして配置されていればよいが、垂直方向にも互いに位置をずらして配置されることが好ましい。なお、図１の上下が垂直方向であり、左右が水平方向である。その他の図面も同様である。

【0017】

また、第１散気管２４及び第２散気管２６は、例えば、スクリーン２２の幅方向（図１の奥行き方向）に沿って伸びており、それぞれに複数の噴出口が設けられている。第１散気管２４及び第２散気管２６には、不図示の気体供給装置（例えば、ブロワー等）が接続されており、気体供給装置から各散気管に気体が供給される。

【0018】

図１に示す生物処理装置１は、水素供与体供給配管２８を備えていることが好ましい。

【0019】

図１に示す生物処理装置１の動作の一例を説明する。

【0020】

本実施形態の処理対象である被処理水は、例えば、食品製造工場、電子産業工場、パルプ製造工場、化学工場等から排出される排水等である。

【0021】

被処理水が、排水流入ライン１４から生物処理槽１０に導入される。生物処理槽１０内では、撹拌装置２０により、担体１２及び被処理水が撹拌され、担体１２に保持された微生物によって、嫌気的に被処理水の生物処理が行われる。なお、生物処理槽１０内において、例えば被処理水中に含まれる硝酸態窒素や亜硝酸態窒素を窒素ガスに還元する脱窒処理を行う場合には、必要に応じて、水素供与体供給配管２８からアルコール等の水素供与体が生物処理槽１０に供給される。生物処理槽１０で生物処理された処理水は、スクリーン２２によって担体１２と分離され、処理水排出ライン１６から系外へ排出される。

【0022】

このような処理を継続していくと、スクリーン２２の面上にＳＳ等が付着して、目詰まりが生じるため、第１散気管２４及び第２散気管２６の噴出口からスクリーン２２へ気体を噴出して、スクリーン２２の洗浄を行う。第１散気管２４及び第２散気管２６による気体の噴出は連続的に行ってもよいし、間欠的に行ってもよい。

【0023】

図２は、本実施形態における散気管によるスクリーンの洗浄効果を説明するための模式図である。図２に示す破線の矢印は、第１散気管２４及び第２散気管２６から噴出される気体の流れを表している。図２に示すように、スクリーン２２の下方に設置した第１散気管２４の噴出口から噴出した気体は、傾斜したスクリーン２２に接触し、スクリーン２２の面に沿って上昇するが、それに伴い気体の一部がスクリーン２２を通過していく。したがって、第１散気管２４のみでは、スクリーン２２の全面に十分な量の気体を接触させることが困難であるため、スクリーン２２の全面を効果的に洗浄することはできない。しかし、本実施形態では、図２に示すように、第１散気管２４とは水平方向に位置をずらして設けられた第２散気管２６により、第１散気管２４では洗浄が困難なスクリーン２２の領域に向かって、気体を噴出することが可能となるため、第１散気管２４では洗浄が困難な領域を洗浄することが可能となる。したがって、水平方向に互いに位置をずらした第１散気管２４及び第２散気管２６によるスクリーン２２の洗浄効果は、第１散気管２４のみによるスクリーン２２の洗浄効果より高くなる。

【0024】

スクリーン２２は、平面状のスクリーンであればよく、例えば、平面状のウェッジワイヤースクリーン、平面状の金網、平常面上のパンチングメタルなどが挙げられる。特に、強度があり、目詰まりしにくいなどの点から、平面状のウェッジワイヤースクリーンが好ましい。

【0025】

スクリーン２２におけるスリット幅や開口率等は、特に制限はなく、使用する担体１２の大きさ、通水流量、スクリーン２２を構成する材質の強度などに応じて適宜設定されればよい。

【0026】

図４は、スクリーン、第１散気管及び第２散気管の設置状態を説明するための模式図である。スクリーン２２の傾斜角度（図４に示すθ１）は、垂直方向に対して０°超～９０°未満であればよいが、好ましくは、垂直方向に対して５°～１５°とすることが好ましい。スクリーン２２の傾斜角度は、図４に示すように、スクリーン２２の一次側表面２２ａと垂直方向Ｈ１とのなす角度θ１である。スクリーン２２の傾斜角度が大きい方がスクリーン２２を通過する気体量が多くなり、より高い洗浄効果が得られるが、スクリーン２２の全面を洗浄するための気体量が増えてしまうというトレードオフの関係となる。したがって、洗浄効果と洗浄のための気体量のバランスを考慮すれば、スクリーン２２の傾斜角は、垂直方向に対して５～７°の範囲がより好ましい。

【0027】

本実施形態では、第１散気管２４と第２散気管２６とを別々の管としているが、第１散気管２４と第２散気管２６とを繋げて１つの管にしてもよい。第１散気管２４や第２散気管２６に設けられる噴出口は、各散気管のいずれの箇所に設置されてもよいが、被処理水中のＳＳの堆積による噴出口の閉塞を抑制する点では、散気管の下部に配置されることが好ましく、気体とスクリーン２２の接触効率を高める点では、散気管の上部に配置されることが好ましい。

【0028】

図３は、本実施形態においてバッフルを設置した場合の散気管によるスクリーンの洗浄効果を説明するための模式図である。図３に示すように、本実施形態の生物処理装置１は、スクリーン２２と所定の間隔を空けて配置されるバッフル３０を備え、スクリーン２２とバッフル３０との間に、第１散気管２４及び第１散気管２４に対し、垂直方向及び水平方向に互いに位置をずらして配置される第２散気管２６から噴出される気体が通る流路３０ａが形成されることが好ましい。これにより、第１散気管２４及び第２散気管２６から噴出された気体が、スクリーン２２面に沿って上昇し易くなり、スクリーン２２の洗浄効果がより高められる。

【0029】

第１散気管２４及び第２散気管２６は、図１及び２に示すように、スクリーン２２の下端より下方に配置されてもよいし、さらには、スクリーン２２の下端からの水平距離（図４に示す水平方向Ｌの距離）が第１散気管２４より遠い位置にある第２散気管２６が第１散気管２４より上方及び下方に配置されてもよいし、或いは、図３に示すように、第１散気管２４は、スクリーン２２の下端よりも低い位置で、スクリーン２２の下端に気体を噴出することができる位置に配置され、スクリーン２２の下端からの水平距離が第１散気管２４より遠い位置にある第２散気管２６は、スクリーン２２の下端よりも高い位置で、第１散気管２４から噴出した気体がスクリーン２２に接触しない位置以下に配置されてもよい。なお、第１散気管２４及び第２散気管２６に加え、これらの散気管のうちの少なくともいずれか一方と垂直方向及び水平方向に位置をずらした第３散気管を備えていてもよいし、さらにそれ以上の散気管を備えていてもよい。

【0030】

本実施形態では、スクリーン２２に気体を噴出する散気手段として、散気管（第１散気管２４及び第２散気管２６）を例に説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、ディフューザー等でもよい。但し、散気手段は、生物処理槽１０内を嫌気雰囲気に維持し易い等の点で、被処理水中への酸素溶解効率の低い散気管が好ましい。

【0031】

図での説明は省略するが、本実施形態の生物処理装置１は、生物処理槽１０内に垂直（又は略垂直）に設置され、上下が開口したドラフトチューブを備え、ドラフトチューブ内に、撹拌装置の撹拌翼を設置することが好ましい。ドラフトチューブ内で撹拌翼が回転することで、例えば、ドラフトチューブの内側で下向流が形成され、ドラフトチューブの外側で上向流が形成され、担体１２の流動性が高められる。

【0032】

担体１２は、特に制限されるものではなく、例えば、プラスチック製担体、スポンジ状担体、ゲル状担体等が挙げられる。ゲル状担体は、脱窒処理での窒素ガスによる浮上が抑えられ、また、撹拌による流動性も高いため、プラスチック製担体、スポンジ状担体と比較して、高負荷処理が可能となる点で好ましい。ゲル状担体としては、特に限定されるものではないが、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール、ポリウレタン等を含む吸水性高分子ゲル状担体等が挙げられる。

【0033】

担体１２の形状は、特に限定されるものではないが、１ｍｍ～１０ｍｍ程度の径の球状または立方体状（キューブ状）、長方体、円筒状等のものが好ましい。特に、３～８ ｍｍ程度の径の球状、または円筒状のゲル状担体が好ましい。

【0034】

担体１２の比重は、生物処理槽内での流動状態を形成し易い等の点で、１．０より大きいことが好ましく、真比重として１．１以上、あるいは見かけ比重として１．０１以上のものが好ましい。

【0035】

生物処理槽１０への担体１２の投入量は、生物処理槽１０の容積に対して１０～７０％の範囲が好ましい。担体１２の投入量が生物処理槽１０の容積に対して１０％未満であると、生物処理の反応速度が小さくなる場合があり、７０％を超えると担体１２が流動しにくくなり、長期運転において汚泥による閉塞等で原水がショートパスし処理水質が悪くなる場合がある。

【0036】

生物処理槽１０内の担体１２の撹拌は、撹拌装置２０によるものに限定されず、例えば、生物処理槽１０内の被処理水を槽外へ抜き出し、槽内の底部から上向流で返送する循環装置等でもよい。循環装置により上向流で返送された被処理水により、生物処理槽１０内の担体１２が撹拌される。なお、一般的に、撹拌装置により担体を撹拌する方式を完全混合方式と称し、循環装置により上向流で被処理水を返送する方式を上向流方式と称する。

【0037】

本実施形態では、被処理水のｐＨは、生物処理の反応速度の点で、６．０～８．０の範囲が好ましく、７．０～８．０の範囲がより好ましい。被処理水のｐＨ調整は、例えば、ｐＨ調整剤供給ライン（図示せず）から、被処理水を貯留した原水槽（図示せず）にｐＨ調整剤を供給することにより行われる。

【0038】

ｐＨ調整剤としては、塩酸等の酸剤、水酸化ナトリウム等のアルカリ剤等、特に制限されるものではない。また、ｐＨ調整剤は、例えば、緩衝作用を持つ重炭酸ナトリウム、燐酸緩衝液等であってもよい。

【0039】

本実施形態では、被処理水を生物処理するに当たり、嫌気性微生物の分解活性を良好に維持する点等から、例えば、非処理水に栄養剤を添加することが好ましい。栄養剤としては、特に制限されるものではないが、例えば、炭素源、窒素源、その他無機塩類（Ｎｉ，Ｃｏ，Ｆｅ等）等が挙げられる。

【0040】

本実施形態では、生物処理槽１０内の水温を２０℃以上となるように温度調整することが好ましい。通常、２０℃未満であると、生物処理の反応速度が低下する傾向にある。生物処理槽１０内の水温の温度調整方法は、特に制限されるものではないが、例えば、生物処理槽１０にヒータ等の加熱装置を設置して、ヒータ等の熱により生物処理槽１０内の水温を調整する方法等が挙げられる。

【符号の説明】

【0041】

１ 生物処理装置、１０ 生物処理槽、１０ａ 入口、１０ｂ 出口、１２ 担体、１４ 排水流入ライン、１６ 処理水排出ライン、２０ 撹拌装置、２２ スクリーン、２２ａ 一次側表面、２４ 第１散気管、２６ 第２散気管、２８ 水素供与体供給配管、３０ バッフル、３０ａ 流路。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】