JPH07507233A - 水の生物的処理用の反応器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 水の生物的処理用の反応器 発明の詳細な説明 本発明は反応容器、該容器の中で区切られた発酵室、発酵室に流入液を導入する 装置、処理された水を汚泥と分離するための発酵室の上部の境界の上方にある沈 降室、沈降室から発酵室を通り下方へと延び分離された汚泥を発酵室へ戻すため の下降管、および沈降室から流出流を排出する装置から成る水を生物的に処理す るための反応器に関する。

このような反応器は水の好気性処理および嫌気性処理を行う両方のものが知られ ている。嫌気性処理の一具体化例は米国特許Ａー４６０９４６０号に記載されて いる。

再循環水および汚泥の下向きの流れに対する推進力はこのような処理におけるガ スの上昇効果によって得られる（この場合下降管の外側にあるガスを含んだ液は 下降管の中にあるガスを含んでいない液よりも軽い）。

本発明の目的は汚泥の流出液からの分離および反応器中の循環を改善する簡単な 方法を提供することである。

本発明に従えば、この目的を達成するための反応器においては、少な特徴として いる。

ガスを切線方向を向けて沈降室へと供給することによって得られる渦巻流効果の ために、分離された汚泥および再循環水のの下向きの流れに対しさらに推進力が 付加される。汚泥の分離自身も改善される。

この反応器を嫌気性処理による水の精製に使用しようとする場合、沈降室へと切 線方向に向いて開口したパイプは液およびバイオガス（ｂｉｏｇａｓ）のための パイプである。この場合にはこのパイプを発酵室へ連結する。

この反応器を好気性処理による水の精製に使用しようとする場合、沈降室へ切線 方向を向いて開口したパイプは空気または酸素を通すパイプである。

沈降室へと開口しているガスの入口ラインはその出口端と共に、円筒形の仕切り によって流出液の排出装置の切線方向を向いた入口から分離された空間の中に位 置させることができる。

また流入液を導入するための装置が少なくとも部分的には、下降管の底部へと切 線方向を向き且つ下方に向かって開口している１個またはそれ以上のパイプから 成っている場合、下降管の中における下向きの流れがさらに改善される。

反応器の底部で短絡された流れができるのを防ぎ、底部にあるベッドを流動化さ せるために、発酵室の底部のすぐ上において多数のガス導入パイプを開口させる ことができる。この場合には流入液の導入することにより渦巻流効果および再循 環を或る程度調節することができる。

における沈降が阻害される。この問題を解決するために、１個またはそれ以上の カスケード室の形をしたガス抜き装置を取り付け、このカスケ−ド室の中に沈降 室へ供給すべき液／汚泥混合物を導入し、次にこのカスケード室から切線方向を 向いた出口を通して該液／汚泥混合物を取り出して沈降室へと導入するようにす ることができる。

このカスケード室は円筒形の反応器の壁と沈降室の円筒形の境界壁との間の環状 の空間に取り付けられていることが好ましい。大きな気泡のガスを分離するため には、カスケード室の上手にサイクロンを連結することができる。

勿論流出液を排出する場所は液／汚泥混合物を切線方向に向けて沈降室へと供給 する場所から十分離れていなければならない。従ってカスケード室からの切線方 向を向いた出口および流出流出口の入口は、渦巻きの方向で見て角度的に３６０ °より少し小さい角度だけずらされている。

次に添付図面を参照して本発明の詳細な説明する。添付図面には嫌気性処理によ る流出液の精製の例を示す。

図１は反応器の長手方向の断面図（図２の１−１による）である。

図２は図１の線ＩＩ−ＩＩに沿った断面図である。

図３は図１の線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿った断面図である。

図４は円筒形の反応器の壁の一部を取り去った本発明の渦巻法反応器の第２の具 体化例の見取り図である。

図５は図４の反応器の上方の縁付近の断面図である。

図６は図４および図５の装置のカスケード室の長手方向の断面図である。

図示の反応器は比較的背の高い円筒形の反応容器１から成り、この容器は円錐形 の壁２よって発酵室３および沈降室４に分割されている。下降管（ｄｏｗｎｅｒ ）５は円錐形の壁２の下向きの先端部から発酵室３を通って延び、該室の底の上 方の成る距離の所で開口している。

沈降室４の中に円筒形の仕切り６が備えられ、この仕切りは容器１の外壁と一緒 になって円筒形の空間７を区切っており、この空間の中にパイプ８．９がそれぞ れ切線方向を向いた出口端８ａ、９ａにより開口している。パイプ８．９はそれ ぞれ円錐形の壁２の開口部により発酵室３と連絡している。

処理すべき水（流入液）を供給するためのパイプ１０は下降管５の底の部分へ開 口しており、該パイプ１０の排出端１０ａは下降管に対し切線方向を向き且つ僅 かに下向きになっている。

処理された水（流出液）を排出するためのパイプ１１は仕切り６によって区切ら れた空間の内部を切線方向に走っている入口１１ａから容器１の外側へ出る。

この装置の動作は次の通りである。

処理すべき水が発酵室３の中にある間、バイオガス（特にメタン）が生成する。

パイプ１０を通して流入液を連続的にまたはバッチ的に供給する結果、液および バイオガスはパイプ８および９を通って沈降室へと流れ込み、ここで汚泥と水と が分離され、バイオガスが液から分離される。

循環水と汚泥との混合物は下降管５を通って発酵室３の底へと流れてガスの上昇 効果により反応器の中での循環が促進される。

パイプ８および９はそれぞれ切線方向へ向いた開口部８ａ、９ａをもっているか ら、発酵室の中で渦巻流がつくられ、この渦巻流がさらに汚泥の分離および水の 循環を補強し促進する。

摩擦のために、壁２の上部表面付近の流速は該表面の上方の成る距離を置いた部 分での流速よりも遅い。このため、水平面内での渦巻流（図１の上部にある曲が った２本の矢印を見よ）の他に、垂直面内での循環流（図２の底部における２本 の曲がった矢印を参照せよ）が生じ、これによって下降管５の上端部付近での沈 降が促進される。

また流入液のパイプ１０の流出端開口部１０ａの位置が切線方向に且つ下向きに 流出させるようになっていることによっても、下降管中における汚泥および循環 水が下方へ流れてゆ（ことが促進される。

精製された水（流出液）は切線方向を向いた入り口１１ａを通ってパイプ１１に 入り、このパイプを通って排出される。

ガス（嫌気性反応器の場合にはバイオガス）がパイプ１２を通って反応器の底部 にある汚泥のベッドの中に供給される結果、汚泥ベッドは流動化され、短絡的な 流れが生じるのが防がれる。

本発明は上記の嫌気性反応器に限定されるものではな（、好気性反応器にも適用 することができる。この場合には渦巻効果はパイプ８および９通って沈降室へと 運ばれる空気および酸素によって生じる。

本発明によれば汚泥の分離を改善し且つ促進することができる。

図４．５および６に示した本発明の別の具体化例においては、沈降室の沈降が妨 害される問題の解決法が与えられている。この目的のためには液を沈降室の中へ 切線方向に導入する前に大部分の二酸化炭素を除去する。

環状の空間７の中において２個のカスケード室１３ａ、１３ｂは壁１４により環 状空間７の残りの部分から分離されている。溢流壁１６が室１３ａと１３ｂとの 間に設けられている。パイプ１７はカスケード室１３ｂの内側に向いた側壁から 切線方向に延び、液は沈降室４の中へ切線方向に供給され、この液から二酸化炭 素が除去される。環状空間７の内側の壁にある開口部１８によって流出流は第１ のカスケード室１３ａの底２０の下方で沈降器２から室１９へと送られる。流出 流排出バイブ２４（図１および２のパイプ１１と同等なもの）は室１９の底から 下方へと延びている。サイクロン１４の上端部２１は環状空間７の中の液の上方 における大きな気泡のガスの排出口となっている。サイクロンの底端部にあるこ の液の排出口２２はパイプ２３に連結され、このパイプ２３は上方に延びて第１ のカスケード室１３ａに入り、をの出口は該室１３ａの液の表面を越えて突き出 し、従って液はカスケード状になったカスケード室１３ａに流れ込み得るように なっている。

環状空間の中に流れ込む液、汚泥およびガスの混合物は入り口１５ａを通ってサ イクロンの中に流れ込み、ここでガスは液から分離され、上端部２１の所でサイ クロンから出る。溶解した二酸化炭素で過飽和になっている液／汚泥混合物は２ ２の所でサイクロンから出て行き、パイプ２３の上端部を通って第１のカスケー ド室１３ａに流れ込み、壁１６の上縁部を越えて第２のカスケード室１３ｂへと 流れ込む。カスケード状になって流れるため遁始和の二酸化炭素は放出され、環 状空間７の液の表面の上の空気の中へと出て行き、ここでサイクロンにより分離 された二酸化炭素と一緒になってガス排出バイブ２５を通って放出される。

切線方向を向いたパイプ１７を通って沈降器２へ到達した液は溶解した二酸化炭 素の大部分が除去されており、図１および２に示した具体化例を参照して説明し た方法で渦巻流の中に運ばれ、妨害効果を及ぼす二酸化炭素の気泡は存在しない 。下降管５の入口付近の汚泥の沈降が促進され、汚泥に富みガス濃度が低い液が 下降管を通って発酵室３の下側へと流れる。

反応容器には蓋（図示せず）が覆せられている。

渦巻流の回転方向で見て開口部１８は切線方向の出口１７から３６０°より少し 小さい角度でずらされており、流出流が開口部１８、室１９およびパイプ５を通 って排出される前に、汚泥は沈降する十分な機会をもっている。

１２　１０ｏ　１２ 補正書の写しく翻訳文）提出書　（特許法第１８４条の８）平成６年１１月２９ 日 １、特許出願の表示 ＰＣＴ／ＮＬ９３１００１１４ ２、発明の名称 水の生物的処理用の反応器 ３、特許出願人 ４、代理人　〒１０７ 住　所　東京都港区赤坂１丁目９番１５号中で渦券流がつくられることを特徴と している。

水の生物的処理用の反応器 発明の詳細な説明 本発明は反応容器、該容器の中で区切られた発酵室、発酵室に流入液を導入する 装置、処理された水を汚泥と分離するために発酵室の上部の境界の上方に存在し 回転体としてつくられた外側の境界をもつ沈降室、該沈降室へ開口した少なくと も一つの液および／またはガスのための供給ライン、沈降室から発酵室を通り下 方へと延び分離された汚泥を発酵室へ戻すための下降管、および沈降室から流出 流を排出する装置から成る水を生物的に処理するための反応器に関する。

このような反応器はヨーロッパ特許Ａ−０２１３０１２号に記載されている。こ の反応器は水の好気性処理および嫌気性処理に使用することができる。

再循環水および汚泥の下向きの流れに対する推進力はこのような処理におけるガ スの上昇効果によって得られる（この場合下降管の外側にあるガスを含んだ液は 下降管の中にあるガスを含んでいない液よりも軽い）。

本発明の目剪は汚泥の流出液からの分離および反応器中の循環を改善本発明に従 えば、この目的を達成するための反応器においては、液および／またはガスのた めの該供給ラインの排出端は、該沈降室の軸に垂直な平面内において半径に対し 垂直な切線方向に向いており、該沈降室ガスを切線方向を向けて沈降室へと供給 することによって得られる渦巻流効果のために、分離された汚泥および再循環水 のの下向きの流れに対しさらに推進力が付加される。汚泥の分離自身も改善され る。

この反応器を嫌気性処理による水の精製に使用しようとする場合、沈降室へと切 線方向に向いて開口したパイプは液およびバイオガス（ｂｉｏｇａｓ）のための パイプである。この場合にはこのパイプを発酵室へ連結する。

この反応器を好気性処理による水の精製に使用しようとする場合、沈降室へ切線 方向を向いて開口したパイプは空気または酸素を通すパイプである。

沈降室へと開口しているガスの入口ラインはその出口端と共に、円筒形の仕切り によって流出液の排出装置の切線方向を向いた入口から分離された空間の中に位 置させることができる。

また流入液を導入するための装置が少なくとも部分的には、下降管の底部へと切 線方向を向き且つ下方に向かって開口している１個またはそれ以上のパイプから 成っている場合、下降管の中における下向きの流れがさらに改善される。

反応器の底部で短絡された流れができるのを防ぎ、底部にあるベッド嫌気性処理 による精製の場合には、発酵室を出る液／汚泥混合物中で（二酸化炭素）ガスが 過飽和になると気泡かに生じるために、沈降室中における沈降が阻害される。こ の問題を解決するために、１個またはそれ以上のカスケード室の形をしたガス抜 き装置を取り付け、このカスケード室の中に沈降室へ供給すべき液／汚泥混合物 を導入し、次にこのカスケード室から切線方向を向いた出口を通して該液／汚泥 混合物を取り出して沈降室へと導入するようにすることができる。

このカスケード室は円筒形の反応器の壁と沈降室の円筒形の境界壁との間の環状 の空間に取り付けられていることが好ましい。大きな気泡のガスを分離するため には、カスケード室の上手にサイクロンを連結することができる。

勿論流出液を排出する場所は液／汚泥混合物を切線方向に向けて沈降室へと供給 する場所から予分離れていなければならない。

この角度が付けられた空間の内壁には開口部が設けられ、流出液を沈降装置から 第１のカスケード室の底部の下方にある室へと通すことができ、該室は流出液の 出口と連絡しており、カスケード室からの切線方向を向いた出口および該開口部 は、渦巻きの方向で見て角度的に３６０゜より少し小さい角度だけずらされた位 置にある。

請求の範囲 １、反応容器（１）、該容器の中で区切られた発酵室（３）、発酵室に流入液を 導入する装置（１０）、処理された水を汚泥と分離するために発酵室の上部の境 界の上方に存在し回転体としてつくられた外側の境界を有する沈降室（４）、該 沈降室へ開口した液および／またはガスのための少なくとも１個の供給ライン、 沈降室から発酵室を通り下方へと延び分離された汚泥を発酵室（３）へ戻すため の下降管（５）、および沈降室から流出流を排出する装置（１１）から成り、液 および／またはガスのための該供給ラインの排出端（８ａ、９ａ、１７）は該沈 降室の軸に垂直な面内において半径に垂直な切線方向に向いており、これによつ て該沈降室の中で渦巻流がつくられることを特徴とする水を生物的に処理するた めの反応器。

１１、角度が付けられた空間（７）の内壁には開口部（１８）が設けられ、流出 液を沈降装置（２）から第１のカスケード室の底部（２０）の下方にある室（１ ９）へと通すことができ、該室（１９）は流出液の出口（２４）と連絡しており 、カスケード室（１３ａ、１３ｂ）からの切線方向を向いた出口（１７）および 該開口部（１８）は、渦巻きの方向で見て角度的に３６０°より少し小さい角度 だけずらされた位置にあることを特徴とする請求の範囲８：、９または１０記載 の反応器。

国際調査報告 Ｉｌ、Ｉ−１＾−−Ｎ＋ρＣＴ／ＮＬ９３１００１１４、　、　Ｎ＋　ＰＣＴ／ ＭＬ　９３１００１１４フロントページの続き （８１）指定国　ＥＰ（ＡＴ、ＢＥ、ＣＨ，ＤＥ。

ＤＫ、ＥＳ、ＦＲ，ＧＢ、ＧＲ，ＩＥ、ＩＴ、ＬＵ、ＭＣ，ＮＬ、ＰＴ、ＳＥ） 、０Ａ（ＢＦ、ＢＪ、ＣＦ、ＣＧ、　ＣＩ、　ＣＭ、　ＧＡ、　ＧＮ、　ＭＬ、 　ＭＲ，ＮＥ、　ＳＮ。

ＴＤ、　ＴＧ）、　ＡＴ、　ＡＵ、　ＢＢ、　ＢＧ、　ＢＲ，ＣＡ。

ＣＨ，ＣＺ、　ＤＥ、　ＤＫ、　ＥＳ、　ＦＩ、　ＧＢ、　ＨＵ、ＪＰ、　ＫＰ 、　ＫＲ，ＬＫ、　ＬＵ、　ＭＧ、　ＭＮ、　ＭＷ、　ＮＬ、　Ｎｏ、　ＮＺ、 　ＰＬ、　ＰＴ、　ＲＯ，ＲＵ、　ＳＤ、　ＳＥ。

ＳＫ、ＵＡ、ＵＳ、ＶＮ

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. １．反応容器（１）、該容器の中で区切られた発酵室（３）、発酵室に流入液を 導入する装置（１０）、処理された水を汚泥と分離するための発酵室の上部の境 界（２）の上方にある沈降室（４）、沈降室から発酵室を通り下方へと延び分離 された汚泥を発酵室（３）へ戻すための下降管（５）、および沈降室から流出流 を排出する装置（１１）から成り、液および／またはガスの供給ラインの少なく とも一つが切線方向に向いた排出端（８ａ、９ａ、１７）によって沈降室へと開 口しており、これによって該沈降室の中で渦巻流がつくられることを特徴とする 水を生物的に処理するための反応器。
2. ２．切線方向を向いて沈降室へ開口した該供給ラインは液およびバイオガスのた めのパイプであることを特徴とする嫌気的に水を精製するための請求の範囲１記 載の反応器。
3. ３．該供給ラインは発酵室（３）と連絡していることを特徴とする請求の範囲２ 記載の反応器。
4. ４．切線方向を向いた出口端（８ａ、９ａ）により沈降室へ開口した該供給ライ ン（８、９）は空気または酸素のためのパイプであることを特徴とする好気的に 水を精製するための請求の範囲１記載の反応器。
5. ５．沈降室へ開口したガス入口パイプ（８、９）は、円筒形の仕切り（６）によ り流出液排出装置（１１）の切線方向を向いた入口（１１ａ）から分離された空 間（７）の中に切線方向を向いた出口端（８ａ、９ａ）をもって配置されている ことを特徴とする前記請求の範囲のいずれか１つに記載の反応器。
6. ６．流入液を導入する装置は少なくともその一部として、下降管（５）の底部へ と開口し切線方向を向き且つ下向きになった出口端を有する１個またはそれ以上 のパイプから成っていることを特徴とする前記請求の範囲のいずれか１つに記載 の反応器。
7. ７．多数のガス入口パイプ（１２）は発酵室の底のすぐ上で開口していることを 特徴とする前記請求の範囲のいずれか１つに記載の反応器。
8. ８．反応器には１個またはそれ以上のカスケード室（１３ａ、１３ｂ）の形をし たガス除去装置が備えられ、この室の中に沈降室（４）へ供給すべき液／汚泥混 合物を導入し、またこの室から切線方向を向いた出口（１７）を通して液／汚泥 混合物を沈降室へと流すことを特徴とする嫌気的に水を精製するための請求の範 囲１記載の反応器。
9. ９．カスケード室（１３ａ、１３ｂ）は反応容器（１）の円筒形の壁と沈降室（ ４）の円筒形の壁との間につくられていることを特徴とする請求の範囲８記載の 反応器。
10. １０．サイクロン（１５）がカスケード室（１３ａ、１３ｂ）の上手に連結され て汚泥／液混合物から気泡の大きいガスを分離することを特徴とする請求の範囲 ８または９記載の反応器。
11. １１．カスケード室（１３ａ、１３ｂ）の切線方向を向いた出口（１７）および 流出液の出口（１９、２４）への入口（１８）は渦巻流の方向で見て３６０°よ り少し小さい角度でずらされていることを特徴とする請求の範囲８、９または１ ０記載の反応器。