專利名稱：厭氧處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及厭氧污泥床處理裝置，該厭氧污泥床處理裝置用于對(duì)從各種工廠、污水、糞便、畜牧業(yè)設(shè)施等排出的有機(jī)性廢水或有機(jī)性廢棄物等進(jìn)行無(wú)害化處理，更詳細(xì)地說(shuō)，是涉及多級(jí)具有氣·液·固(汽液固)分離部(Gas-Solid Separator；以下也稱GSS部)的上流式厭氧污泥床處理裝置。
背景技術(shù)：
有機(jī)性廢水或有機(jī)性廢棄物等有通過(guò)厭氧處理進(jìn)行分離處理的情況。作為這樣的分解處理方法，有例如上流式厭氧污泥床法(Up flowAnaerobic Sludge Blanket；以后也稱UASB法)。這是近年逐漸普及的方法，是通過(guò)在反應(yīng)器內(nèi)，填充污泥(污泥粒子)，使有機(jī)性廢水在反應(yīng)器內(nèi)，因上升流而流通，在厭氧條件下，生物分解廢水中的有機(jī)物，該污泥是將以甲烷菌等的厭氧菌為主體的微生物進(jìn)行粒子化的污泥。該UASB法通過(guò)將厭氧菌造粒化為顆粒狀，從而具有可以將反應(yīng)器內(nèi)的甲烷菌的濃度保持在高濃度的特征，其結(jié)果為，即使是在廢水中的有機(jī)物的濃度相當(dāng)高的情況下，也可以高效地處理。例如，在將該方法具體化的裝置中，具有將重鉻酸鉀作為氧化劑，即使所測(cè)定的CODCr(以下稱為COD)的容積負(fù)載是為10～15kg/m3/d的廢水·廢棄物也可以高效運(yùn)轉(zhuǎn)的特征。
對(duì)以有機(jī)性廢水以及有機(jī)性廢棄物為對(duì)象的厭氧處理的厭氧菌，按照環(huán)境溫度，大致分為2種。例如，有以環(huán)境溫度30～35℃的中溫區(qū)域作為最適宜溫度的中溫厭氧菌，以50～55℃的高溫區(qū)域作為最適宜溫度的高溫厭氧菌等。另一方面，在利用這些厭氧菌的功能的UASB法中，若所分解的有機(jī)物的負(fù)載量增高(例如COD的容積負(fù)載大于或等于15kg/m3/d)，則產(chǎn)生的氣體量增多。此時(shí)，若不隨時(shí)切實(shí)地進(jìn)行抽取反應(yīng)器內(nèi)的氣體，則因?yàn)榕懦鰵怏w時(shí)的噴出等，顆粒狀的污泥粒子的外溢十分明顯，難以使污泥粒子存留在反應(yīng)器內(nèi)。
作為這種情況的處理對(duì)策，提出了使UASB裝置其本身成為多級(jí)，分散所產(chǎn)生的氣體，將其排出系統(tǒng)外的方法。圖1是將UASB做成多級(jí)的厭氧處理裝置的模式圖(G.Lettinga(1995)Anaerobic digestion andwastewater treatment system，Antonie van Leeuwenhoek 673-28)。圖1所示的裝置是在筒狀的反應(yīng)器2的內(nèi)部，交替設(shè)置向下傾斜的多個(gè)擋板3，在各個(gè)位置多級(jí)地形成劃分了反應(yīng)器內(nèi)而分割成的沉淀區(qū)域4a-4e，該筒狀的反應(yīng)器2在下端連接有原水流入管1。每個(gè)劃分的沉淀區(qū)域4a-4e的上端的角部(即，由擋板而形成的阻塞部)形成GSS部5。在反應(yīng)器內(nèi)部填充顆粒狀的污泥粒子。若從這樣的裝置的下端，投入有機(jī)性廢水(原水)，則通過(guò)存在于內(nèi)部的顆粒狀的污泥粒子內(nèi)的厭氧微生物的作用，分解原水中的有機(jī)物，產(chǎn)生氣體。在反應(yīng)器的下部，由于是高負(fù)載的狀態(tài)，產(chǎn)生的氣體較多，所以產(chǎn)生的氣體附著在污泥粒子上，使其視比重降低，同時(shí)附著的氣體伴隨著污泥粒子，沿向上的水流，污泥粒子向上方流動(dòng)。伴隨著氣體的污泥粒子被由擋板3所形成的GSS部5捕捉，在水面成為氣泡，形成氣泡部5b。氣泡不久破裂，氣體聚集在GSS部5，形成氣相部5a。在形成氣相部5a的位置，連接產(chǎn)生氣體的回收配管6，回收氣體。產(chǎn)生氣體的回收配管6連接在外部的水封槽7上，將氣體封閉在水封槽7內(nèi)。因氣泡的破裂，氣體和污泥粒子分離，污泥粒子恢復(fù)到原來(lái)的比重，因重力而沉淀。沉淀到擋板3上的污泥粒子一邊從擋板3的表面上滑落，一邊進(jìn)一步沉淀。沉淀后的污泥粒子再次與原水流中的有機(jī)物接觸，由于污泥粒子中的厭氧微生物分解有機(jī)物，而使氣體產(chǎn)生，污泥粒子伴隨氣體上升。
在反應(yīng)器的內(nèi)部，發(fā)生了上述那樣的污泥粒子的循環(huán)運(yùn)動(dòng)，但因?yàn)樵诜磻?yīng)器下方所產(chǎn)生的氣體被反應(yīng)器下方的GSS回收，所以隨著向反應(yīng)器上方的移動(dòng)，因在反應(yīng)器下方產(chǎn)生的氣體而對(duì)污泥粒子的流動(dòng)所造成的影響減小，由于有機(jī)物的負(fù)載量慢慢減小，所以氣體的產(chǎn)生量降低，與此相伴，流動(dòng)的污泥粒子的視比重增大，伴隨著氣體的污泥粒子的上升流的速度減小，即，污泥粒子的流動(dòng)減緩。
這樣一來(lái)，對(duì)有機(jī)物進(jìn)行厭氧處理后的處理水從反應(yīng)器2的上端部溢出，通過(guò)處理水配管9被排出。象上述那樣，因?yàn)槲勰嗔Ｗ拥牧鲃?dòng)隨著向反應(yīng)器的上方的移動(dòng)而減緩，即接近靜止?fàn)顟B(tài)，所以在來(lái)自反應(yīng)器的上端的溢流內(nèi)不含有污泥粒子，可得到清潔的處理水。
但是，多級(jí)化的UASB裝置，現(xiàn)在還有以下所示的課題。
(1)因?yàn)閺U水的特性，在GSS部?jī)?nèi)部產(chǎn)生氣泡，導(dǎo)致GSS部?jī)?nèi)部或產(chǎn)生氣體的捕集配管的阻塞，難以捕集產(chǎn)生的氣體。
(2)因?yàn)閺U水的特性，在GSS部?jī)?nèi)部形成浮渣，難以捕集產(chǎn)生的氣體。特別是在負(fù)載低、產(chǎn)生的氣體量少的情況下，因產(chǎn)生的氣體而使浮渣的破壞·清除效果減小，容易形成浮渣。
(3)上述(1)、(2)的結(jié)果，分散了作為多級(jí)化的UASB裝置的特長(zhǎng)的所產(chǎn)生的氣體，失去了排出到系統(tǒng)外的效果，導(dǎo)致污泥的過(guò)多外溢，成為處理惡化的原因。
(4)在構(gòu)成GSS部的擋板的設(shè)置角度為平緩的情況下，污泥堆積在擋板上，產(chǎn)生污泥死角，存在不能有效地使用反應(yīng)器內(nèi)的全部污泥粒子的情況。
(5)在將GSS部裝置一直形成到反應(yīng)器的下部的情況下，阻礙了污泥粒子的良好的流動(dòng)，存在污泥粒子與有機(jī)物的接觸不充分或不良的情況。
(6)在反應(yīng)器內(nèi)的通水速度低的情況下，產(chǎn)生捷徑流，相反，在通水速度高的情況下，由于會(huì)引起污泥的外溢，所以有成為使處理結(jié)果惡化的原因的情況。
鑒于這樣的實(shí)情，本發(fā)明是以提供一種厭氧處理裝置為目的，該厭氧處理裝置是在污泥粒子良好的流動(dòng)狀態(tài)，即，不會(huì)阻礙污泥粒子與有機(jī)物的良好接觸，相對(duì)于處理，有效地使用污泥粒子全體的多級(jí)化UASB裝置中，進(jìn)行對(duì)在GSS部?jī)?nèi)部產(chǎn)生的氣體的穩(wěn)定回收，即使是在高COD負(fù)載中，也可以進(jìn)行穩(wěn)定的廢水處理。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明作為用于解決上述課題的方法，提供了有關(guān)以下各方式的厭氧處理裝置。
本發(fā)明的權(quán)利要求1的發(fā)明是有關(guān)一種用于對(duì)有機(jī)性廢水或廢棄物進(jìn)行厭氧處理的裝置，是具有厭氧處理槽和多級(jí)的氣液固分離部的上流式厭氧污泥床處理裝置，該多級(jí)的氣液固分離部由安裝在該處理槽內(nèi)的多個(gè)擋板形成，其特征在于，各個(gè)擋板的占有面積大于或等于處理槽的橫截面積的二分之一，具有向處理槽內(nèi)供給滅泡劑的機(jī)構(gòu)。
本發(fā)明的權(quán)利要求2的發(fā)明是有關(guān)一種用于對(duì)有機(jī)性廢水或廢棄物進(jìn)行厭氧處理的裝置，是具有厭氧處理槽和多級(jí)的氣液固分離部的上流式厭氧污泥床處理裝置，該多級(jí)的氣液固分離部由安裝在該處理槽內(nèi)的多個(gè)擋板形成，其特征在于，將各個(gè)擋板安裝為與處理槽內(nèi)壁之間的角度小于或等于35度，且其占有面積大于或等于處理槽的橫截面積的二分之一。
本發(fā)明的權(quán)利要求3的發(fā)明是有關(guān)如權(quán)利要求2所述的裝置，還具有向處理槽內(nèi)供給滅泡劑的機(jī)構(gòu)。
本發(fā)明的權(quán)利要求4的發(fā)明是有關(guān)一種用于對(duì)有機(jī)性廢水或廢棄物進(jìn)行厭氧處理的裝置，是具有厭氧處理槽和多級(jí)的氣液固分離部的上流式厭氧污泥床處理裝置，該多級(jí)的氣液固分離部由安裝在該處理槽內(nèi)的多個(gè)擋板形成，其特征在于，將各個(gè)擋板安裝為與處理槽內(nèi)壁之間的角度小于或等于35度，具有向處理槽內(nèi)供給滅泡劑的機(jī)構(gòu)。
本發(fā)明的權(quán)利要求5的發(fā)明是有關(guān)如權(quán)利要求1至4中的任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，在汽液固分離部的內(nèi)部或下方配置氣體供給管，該氣體供給管用于吹入不含有氧的氣體。
本發(fā)明的權(quán)利要求6的發(fā)明是有關(guān)如權(quán)利要求1至5中的任一項(xiàng)所述的裝置，汽液固分離部安裝在處理槽的上部50％的范圍內(nèi)。
本發(fā)明的權(quán)利要求7的發(fā)明是有關(guān)如權(quán)利要求1至6中的任一項(xiàng)所述的裝置，將在處理槽內(nèi)的原水通過(guò)量控制在1～5m/h。


圖1是表示以往的多級(jí)UASB裝置的構(gòu)成例的圖。
圖2是表示有關(guān)本發(fā)明的一個(gè)方式的多級(jí)UASB裝置的構(gòu)成例的圖。
圖3是表示有關(guān)本發(fā)明的其他方式的多級(jí)UASB裝置的構(gòu)成例的圖。
圖4是表示有關(guān)在實(shí)施例2中所使用的本發(fā)明的一個(gè)方式的多級(jí)UASB裝置的構(gòu)成的圖。
圖5是表示在實(shí)施例2中所使用的比較用的多級(jí)UASB裝置的構(gòu)成的圖。
圖6是表示在實(shí)施例2中的、COD處理成績(jī)隨時(shí)間的變化的圖表。
圖7是表示在實(shí)施例3中所使用的各種多級(jí)UASB裝置的構(gòu)成的圖。
圖8是表示在實(shí)施例3中的、在使用清涼飲料的廢水實(shí)驗(yàn)(RUN1)中的COD處理成績(jī)隨時(shí)間的變化的圖表。
圖9是表示在實(shí)施例3中的、在使用食品的廢水實(shí)驗(yàn)(RUN2)中的與COD處理成績(jī)隨時(shí)間的變化的圖表。
具體實(shí)施例方式
下面，說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式，但本發(fā)明并不僅限于此。圖2是表示有關(guān)本發(fā)明的第1方式的多級(jí)UASB裝置的一個(gè)實(shí)施例的概要的圖。另外，在附圖中，對(duì)相同的構(gòu)成要素，賦予相同的參照編號(hào)。
在與圖2所示的本發(fā)明的一個(gè)方式相關(guān)的多級(jí)UASB裝置中，通過(guò)在筒狀的反應(yīng)器2的內(nèi)部，設(shè)置多個(gè)擋板3，多級(jí)形成劃分了反應(yīng)器2的內(nèi)部而分成的沉淀區(qū)域，該筒狀的反應(yīng)器2在下端連接原水流入管1。擋板3其一方的端部固定在反應(yīng)器2的內(nèi)壁，另一方的端部朝向反向側(cè)的內(nèi)壁方向，向下傾斜伸長(zhǎng)。在圖2中，表示了配置2張向下傾斜的擋板3，多級(jí)形成2個(gè)沉淀區(qū)域4a、4b的構(gòu)成例。在每個(gè)區(qū)段沉淀區(qū)域4a、4b的上端的角部(因擋板3而形成的阻塞部)，形成GSS部5。在反應(yīng)器內(nèi)部，填充顆粒狀的污泥粒子。有機(jī)性廢水(原水)穿過(guò)供給管25，首先在原水調(diào)整槽/酸發(fā)酵槽23調(diào)整后，穿過(guò)原水流入管1，從反應(yīng)器2的下端投入。另外，不是必需要設(shè)置原水調(diào)整槽/酸發(fā)酵槽23，也可以直接將原水供給到反應(yīng)器2。另外，特別是在不必要的情況下，也可以不在槽23內(nèi)進(jìn)行原水的調(diào)整。
在反應(yīng)器2內(nèi)，填充由厭氧菌構(gòu)成的顆粒狀污泥粒子。作為本發(fā)明的對(duì)象的厭氧處理是以30℃～35℃為適當(dāng)溫度的中溫甲烷發(fā)酵處理，以50℃～55℃為適當(dāng)溫度的高溫甲烷發(fā)酵處理等的所有溫度范圍的厭氧處理為對(duì)象的。含有有機(jī)性廢棄物等的原水通過(guò)送液管1被導(dǎo)入反應(yīng)器2的下端，該反應(yīng)器2填充有由厭氧菌構(gòu)成的顆粒狀污泥粒子。原水根據(jù)需要，通過(guò)處理水的循環(huán)液或從系統(tǒng)外供給的稀釋水等進(jìn)行適當(dāng)稀釋后，可以供給到反應(yīng)器。希望將流入原水的量調(diào)節(jié)為在反應(yīng)器2內(nèi)部的通水速度為1～5m/h。
在反應(yīng)器2內(nèi)，通過(guò)含有厭氧菌的顆粒狀污泥粒子的介在，分解有機(jī)性廢棄物，產(chǎn)生分解氣體。產(chǎn)生的氣體分別匯集在各區(qū)段的沉淀區(qū)域4a、4b的上端的GSS部5，在各個(gè)上面形成氣泡部5b以及氣相部5a，從氣相部5a穿過(guò)產(chǎn)生氣體的回收配管6，被回收到水封槽7。對(duì)于所回收的產(chǎn)生的氣體通過(guò)氣體表8記錄其排出量。在區(qū)段沉淀區(qū)域4a、4b內(nèi)，在反應(yīng)器內(nèi)所產(chǎn)生的氣體的一部分附著在顆粒狀污泥粒子上，使其視比重減輕，同時(shí)伴隨顆粒狀污泥粒子到達(dá)GSS部5的水面。這樣，產(chǎn)生的氣體形成氣泡，臨時(shí)滯留在水面氣泡部5b中。在水面氣泡部5b中匯集的氣泡不久破裂，產(chǎn)生的氣體與顆粒狀污泥粒子分離，顆粒狀污泥粒子恢復(fù)到原有的比重，沉淀到水中，另一方面，產(chǎn)生的氣體形成氣相部5a，從與這里連接而產(chǎn)生氣體的回收配管6經(jīng)過(guò)水封槽7，被排出到系統(tǒng)外。分解出有機(jī)物而變得清澈的處理水從反應(yīng)器上端溢出，經(jīng)處理水配管9，被排出到系統(tǒng)外。
另外，如圖2所示，將處理水配管9分支，構(gòu)成處理水循環(huán)配管21，通過(guò)配管24，在原水調(diào)整槽/酸發(fā)酵槽23循環(huán)，根據(jù)需要，在進(jìn)行再調(diào)整后，可以再次再循環(huán)到反應(yīng)器2。另外，配置旁通管22，可以將處理水原狀再循環(huán)到反應(yīng)器2。
由于各GSS部5的氣相部5a的氣體壓力不同，所以其壓差可以在水封槽7進(jìn)行調(diào)整。需要按照接近原水送液側(cè)的順序(即越靠近下方的GSS部)，保持較高的水封壓力。這是可以通過(guò)使與下方的GSS部連接的產(chǎn)生氣體的回收配管6在水封槽7內(nèi)降低開(kāi)口部位置而完成的(參照?qǐng)D2)。氣體回收壓力的調(diào)整除使用水封槽7的方法以外，還有很多方法，例如也可以使用壓力閥等。在本發(fā)明的厭氧處理中，由于可以在各個(gè)區(qū)段沉淀區(qū)域，回收在該處產(chǎn)生的產(chǎn)生氣體，所以減少了每反應(yīng)器單位的橫截面積的產(chǎn)生氣體量。特別是在最接近使處理水流出的處理水配管9的位置，每反應(yīng)器單位的橫截面積的氣體量非常小。因此，可以使顆粒狀污泥粒子流出到系統(tǒng)外的量非常小。
在這里，希望配置在反應(yīng)器2的內(nèi)部的擋板3，其占有面積為大于或等于處理槽的橫截面積的1/2的尺寸。若擋板3的占有面積在處理槽的橫截面積的1/2以下，則通過(guò)擋板，捕捉在反應(yīng)器內(nèi)產(chǎn)生的氣體不充分，在汽液固的分離上產(chǎn)生問(wèn)題。即，從反應(yīng)器的中心部分向上方抽取氣體，不能充分地將氣體匯集在GSS部5。
另外，在需處理的原水為發(fā)泡性的情況下，GSS部5內(nèi)的氣相部5a以及產(chǎn)生氣體的回收配管6阻塞，難以回收產(chǎn)生的氣體。因此，在本發(fā)明的一個(gè)方式中，通過(guò)將滅泡劑供給到反應(yīng)器2內(nèi)，可以抑制在GSS部5內(nèi)的發(fā)泡，可以無(wú)障礙地進(jìn)行處理。作為向反應(yīng)器2內(nèi)供給滅泡劑的方法，例如，如圖2所示，將滅泡劑注入配管10與原水送液管1連接，可以預(yù)先在原水中加入滅泡劑。另外，作為其他的形式，滅泡劑可以或是通過(guò)滴落或噴霧，供給到原水調(diào)整槽/酸發(fā)酵槽23(圖2的②)，或是供給到處理水循環(huán)配管(圖2的⑤、⑥或⑦)，或是通過(guò)直接滴落或噴霧，投入到反應(yīng)器2(圖2的④)，或是通過(guò)滴落或噴霧，供給到反應(yīng)器的GSS部5(圖2的③)。作為滅泡劑，希望使用具有與原水的特性對(duì)應(yīng)的滅泡效果，適于發(fā)酵液的滅泡，在中溫(30℃～35℃)或高溫(50℃～55℃)中，不會(huì)失去滅泡效果的滅泡劑。作為在本發(fā)明中可以使用的滅泡劑，可以適用于硅類滅泡劑或酒精類滅泡劑的任意一種。
本發(fā)明的第1方式涉及具有上述特征的厭氧處理裝置。即，本發(fā)明的第1方式是有關(guān)一種用于對(duì)有機(jī)性廢水或廢棄物進(jìn)行厭氧處理的裝置，是具有厭氧處理槽和多級(jí)的汽液固分離部的上流式厭氧污泥床處理裝置，該多級(jí)的汽液固分離部由安裝在該處理槽內(nèi)的多個(gè)擋板形成，其特征在于，各個(gè)擋板的占有面積大于或等于處理槽的橫截面積的二分之一，具有向處理槽內(nèi)供給滅泡劑的機(jī)構(gòu)。
另外，本發(fā)明的第2方式，其特征在于，是將擋板安裝成與處理槽內(nèi)壁之間的角度小于或等于35度。即，本發(fā)明的第2方式是有關(guān)一種用于對(duì)有機(jī)性廢水或廢棄物進(jìn)行厭氧處理的裝置，是具有厭氧處理槽和多級(jí)的汽液固分離部的上流式厭氧污泥床處理裝置，該多級(jí)的汽液固分離部由安裝在該處理槽內(nèi)的多個(gè)擋板形成，其特征在于，將各個(gè)擋板安裝成與處理槽內(nèi)壁之間的角度小于或等于35度，且其占有面積為大于或等于處理槽的橫截面積的二分之一。
若參照?qǐng)D2，說(shuō)明本發(fā)明的第2方式，則在相關(guān)的方式中，通過(guò)使反應(yīng)器2的內(nèi)壁與擋板3之間的角度θ小于或等于35度，安裝擋板3，使其朝向反向側(cè)的內(nèi)壁，向下傾斜，可以消除下述問(wèn)題，即在形成沉淀區(qū)域4a、4b的擋板3上，從上方沉淀來(lái)的顆粒狀污泥粒子沉積，造成流動(dòng)性不充分，產(chǎn)生污泥粒子的死角。若反應(yīng)器2的內(nèi)壁與擋板3之間的角度在35度以上，則因?yàn)楫a(chǎn)生上述的污泥粒子的堆積，容易產(chǎn)生污泥粒子的死角，所以難以進(jìn)行30kg/m3/d以上的高負(fù)載處理。若擋板3與反應(yīng)器2的內(nèi)壁之間的角度θ小于或等于35度，則因?yàn)槌搅宋勰嗔Ｗ拥男葜菇堑膬A斜通過(guò)擋板而形成，還由于沉淀到擋板上的污泥粒子從擋板的表面上一邊滑落一邊流下，所以污泥不會(huì)堆積到擋板上。比較希望該擋板與反應(yīng)器內(nèi)壁之間的角度在30度以下，更希望在27度以下。
另外，即使是在本發(fā)明的第2方式中，也希望配置在反應(yīng)器2的內(nèi)部的擋板3，其占有面積是為處理槽的橫截面積的1/2以上的尺寸。若擋板3的占有面積在處理槽的橫截面積的1/2以下，則通過(guò)在反應(yīng)器內(nèi)產(chǎn)生的氣體的擋板而進(jìn)行的捕捉不充分，在汽液固的分離上產(chǎn)生問(wèn)題。即，從反應(yīng)器的中心部分向上方抽取氣體，不能充分地將氣體匯集在GSS部5中。
另外，在本發(fā)明的第2方式中，添加滅泡劑不是必須條件。但是，與第1方式相同，若能將滅泡劑供給到反應(yīng)器內(nèi)，抑制在GSS部5內(nèi)的發(fā)泡，則更好。
再有，本發(fā)明的第3方式是有關(guān)一種用于對(duì)有機(jī)性廢水或廢棄物進(jìn)行厭氧處理的裝置，是具有厭氧處理槽和多級(jí)的汽液固分離部的上流式厭氧污泥床處理裝置，該多級(jí)的汽液固分離部由安裝在該處理槽內(nèi)的多個(gè)擋板形成，其特征在于，將各個(gè)擋板安裝為與處理槽內(nèi)壁之間的角度小于或等于35度，具有向處理槽內(nèi)供給滅泡劑的機(jī)構(gòu)。
另外，由于原水是高SS等的理由，在容易形成浮渣的情況下，存在著在GSS部5內(nèi)的氣泡部表面5b以及內(nèi)部形成浮渣，難以回收產(chǎn)生的氣體的情況。在這樣的情況下，通過(guò)將氣體供給管配置在GSS部5的內(nèi)部或下方，供給氣體，可以或是破壞浮渣，或是防止浮渣的形成。作為可以用于這樣的目的的氣體，可以使用不含氮?dú)獾鹊难酰粫?huì)對(duì)甲烷發(fā)酵等的生物處理造成影響的氣體。另外，也可以將因厭氧處理而產(chǎn)生的氣體，作為破壞浮渣或防止形成用的氣體來(lái)使用。相關(guān)方式的厭氧處理裝置的構(gòu)成例，如圖3所示。
在圖3所示的裝置中，通過(guò)穿過(guò)產(chǎn)生氣體的回收配管6以及水封槽7，將所回收的產(chǎn)生的氣體存留在氣體保存器11中，從這里穿過(guò)產(chǎn)生氣體的供給配管13，供給到設(shè)置在各GSS部的下方的散氣管12，作為氣泡，或是從GSS部的下方供給，或是供給到產(chǎn)生氣體的回收配管6，直接供給到GSS部的內(nèi)部，從而達(dá)到或是破壞在GSS部?jī)?nèi)的浮渣，或是防止浮渣的形成。
產(chǎn)生氣體的供給配管13與各個(gè)GSS部的產(chǎn)生氣體的回收配管6連接，在破壞·除去GSS部5-1內(nèi)的浮渣的情況下，關(guān)閉閥門14a，通過(guò)將產(chǎn)生的氣體吹入GSS部5-1內(nèi)，將GSS部5-1內(nèi)的全體作為氣相部5-1a，向下壓下氣泡部5-1b，可以將浮渣從GSS部5-1中排出。因?yàn)閷⒃撆懦龅母≡馊肫渖厦娴腉SS部5-2內(nèi)，所以接著關(guān)閉閥門14b，同樣通過(guò)將產(chǎn)生的氣體吹入GSS部5-2內(nèi)，將GSS部5-2內(nèi)的全體作為氣相部5-2a，向下壓下氣泡部5-2b，可以將浮渣從GSS部5-2中排出，可以使其與處理水一同流出。
另外，在將產(chǎn)生氣體的供給配管13連接到散氣管12的情況下，該散氣管12配置在各GSS部的下方，由于從散氣管12吹入的氣泡而破壞浮渣，被破壞的浮渣與反應(yīng)器2內(nèi)的液流一同作為處理水排出。在該方法的情況下，不管閥門14的開(kāi)閉。若開(kāi)啟閥門14，進(jìn)行上述的操作，則通過(guò)產(chǎn)生氣體的回收配管6，回收從散氣管12吹入的氣體。另一方面，若關(guān)閉閥門14，進(jìn)行上述的操作，則加上從散氣管12吹入的氣泡所產(chǎn)生的浮渣的破壞效果，也可以期待通過(guò)穿過(guò)產(chǎn)生氣體的回收配管，直接將氣體供給到GSS部的內(nèi)部所產(chǎn)生的浮渣的排出效果。以破壞浮渣或防止形成浮渣為目的，向GSS部5內(nèi)或散氣管供給氣體的頻度，也根據(jù)處理廢水的性質(zhì)狀況，從1日1次到1周1次，都有破壞除去GSS部5內(nèi)部的浮渣的效果。
另外，在有關(guān)本發(fā)明的多級(jí)UASB裝置中，比較希望汽液固分離部?jī)H在處理槽的上部形成。這是因?yàn)?，若將汽液固分離部安裝在直到處理槽的下部，則妨礙在處理槽內(nèi)的污泥粒子的良好流動(dòng)，造成污泥與有機(jī)物的接觸不良，存在處理不穩(wěn)定的情況。從此觀點(diǎn)出發(fā)，在有關(guān)本發(fā)明的多級(jí)UASB裝置中，希望將汽液固分離部安裝在處理槽的上部70％的范圍內(nèi)，比較希望的是在上部50％的范圍內(nèi)，更希望的是在上部30％的范圍內(nèi)。
另外，在本發(fā)明的多級(jí)UASB裝置中，希望將在處理槽內(nèi)的原水通過(guò)量控制在1～5m/h。若在槽內(nèi)的通過(guò)量過(guò)小，則存在著在污泥層產(chǎn)生捷徑流，不能有效使用污泥層全體的情況。另外，若在槽內(nèi)的通過(guò)量過(guò)大，則因?yàn)橐后w的上升流速度大于顆粒狀污泥粒子的沉淀速度，顆粒狀污泥粒子與處理水一體流出，所以不能穩(wěn)定地將污泥保持在槽內(nèi)，存在處理不穩(wěn)定的情況。從此觀點(diǎn)出發(fā)，希望將在處理槽內(nèi)的原水通過(guò)量控制在1～5m/h，更希望控制在2～3m/h。
下面，通過(guò)實(shí)施例，具體說(shuō)明本發(fā)明的各種方式，本發(fā)明并非僅限定于這些實(shí)施例。
實(shí)施例1使用圖2所示的裝置，進(jìn)行廢水的厭氧處理。在橫截面積0.16m2，高6.25m(槽容量1m3)的圓筒形反應(yīng)器2內(nèi)，安裝2張擋板3，使其向下傾斜，該擋板3的各個(gè)占有橫截面積為0.112m2(反應(yīng)器的橫截面積的70％)。擋板3的安裝角度(θ)為45度。將反應(yīng)器2內(nèi)的水溫溫度控制在35℃。在反應(yīng)器2內(nèi)填充顆粒狀的污泥粒子。
作為原水，使用發(fā)泡性的清涼飲料廢水的酸發(fā)酵處理水(COD＝10,000mg/L；SS＝500mg/L)。將從反應(yīng)器2的上端溢出的處理水作為循環(huán)液，通過(guò)與原水一起流入反應(yīng)器2，將通水速度設(shè)定為2m/h。根據(jù)COD負(fù)載，設(shè)定原水流量和處理水循環(huán)水量的比例。
從與原液送液管1連接的滅泡劑注入配管10，將作為滅泡劑的硅類滅泡劑，按每反應(yīng)器流入水量10mg/L的比例注入。作為對(duì)比數(shù)據(jù)，進(jìn)行同樣的實(shí)驗(yàn)，但不注入滅泡劑。表1表示在經(jīng)常狀態(tài)下的處理成績(jī)。
表1實(shí)施例1的結(jié)果

從上表的結(jié)果即可明白，按照本發(fā)明，在多級(jí)UASB處理裝置中，通過(guò)將滅泡劑供給到處理槽內(nèi)，可得到優(yōu)異的處理性能。在不供給滅泡劑的情況下，因負(fù)載的上升，在GSS部的內(nèi)部產(chǎn)生氣泡，使處理性能降低。
實(shí)施例2在圖2所示的厭氧處理裝置中，作為反應(yīng)器2，使用圖4以及圖5所示的構(gòu)造的反應(yīng)器，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。在圖4所示的反應(yīng)器2中，安裝2個(gè)傾斜的擋板3，使裝置側(cè)壁與擋板3的角度(θ)為30度。擋板3只配置在反應(yīng)器2的上部50％的位置上。另一方面，在圖5所示的反應(yīng)器2中，圍繞反應(yīng)器2的全高，安裝5個(gè)傾斜的擋板3，使裝置側(cè)壁與擋板3的角度(θ)為45度。
都是以反應(yīng)器的橫截面積為0.16m2，高度為6.25m(容量1m3)，形成GSS部的擋板的橫截面積為0.112m2(反應(yīng)器的橫截面積的70％)來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的。
在反應(yīng)器2內(nèi)填充顆粒狀的污泥粒子。原水從與反應(yīng)器2的下端連接的原水送液管1流入，從反應(yīng)器2上部的處理水管9得到處理水。
在反應(yīng)器2內(nèi)，通過(guò)擋板形成GSS部5，在其上端，設(shè)置與外部連通的產(chǎn)生氣體的回收配管6的排出口，該GSS部5收集在分解、凈化有機(jī)物時(shí)產(chǎn)生的氣體。通過(guò)設(shè)置在水封槽7上的氣體表8，計(jì)量由各GSS部5所產(chǎn)生的氣體的量。將反應(yīng)器2內(nèi)的水溫溫度控制在35℃。作為原水，使用在糖質(zhì)類廢水的酸發(fā)酵處理水(COD＝7000mg/L)中，添加了無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)鹽類(氮、磷等)的原水。將處理水作為循環(huán)液，通過(guò)使其與原水一同流入反應(yīng)器2，將通水速度設(shè)定為2m/h。根據(jù)COD的負(fù)載，設(shè)定原水流量和處理水循環(huán)水量的比例。將使用圖4的反應(yīng)器2(擋板的安裝角度為30度)所得到的結(jié)果作為B系列，將使用圖5的反應(yīng)器2(擋板的安裝角度為45度)所得到的結(jié)果作為A系列，報(bào)告如下。
圖6表示實(shí)驗(yàn)經(jīng)過(guò)與COD的處理成績(jī)的變化。兩個(gè)系列都是一邊參照處理水COD濃度，一邊逐漸提高有機(jī)物負(fù)載量。
經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)后，到約第120天，可以以大致相同的負(fù)載量進(jìn)行處理。約120天以后，若COD的負(fù)載在30kg/m3/d以上，則在A系列中，處理水COD增高。
在安裝5個(gè)傾斜的擋板、反應(yīng)器2的內(nèi)壁與擋板3的角度為45度的A系列中，如圖5所示，因在擋板3上堆積的污泥，產(chǎn)生死角，由于不能有效地使用污泥粒子全體，所以處理不穩(wěn)定。因此，COD負(fù)載下降到25kg/m3/d。
另一方面，在B系列中，在COD負(fù)載為35kg/m3/d時(shí)，可以進(jìn)行穩(wěn)定的處理。表2表示在穩(wěn)定狀態(tài)中的處理成績(jī)的比較。
表2實(shí)施例2的結(jié)果

在擋板的安裝角度為30°的B系列中，COD負(fù)載為35kg/m3/d，COD除去率為90％，處理水VSS＝300～400mg/L。另一方面，在擋板的安裝角度為45°的A系列中，COD負(fù)載為25kg/m3/d，COD除去率為90％，處理水VSS＝300～400mg/L。象這樣，通過(guò)使擋板的安裝角度為35度以下，與擋板的安裝角度為45度的情況相比，可以得到高的COD除去率。
在B系列的方法中，并不拘泥于在高COD負(fù)載下的運(yùn)轉(zhuǎn)，處理水COD的處理成績(jī)穩(wěn)定。另外，處理水VSS濃度與A系列的方法大致相同，即使是在與A系列的方法相比，GSS部的數(shù)量少的情況下，在上流式厭氧污泥床法(UASB)槽內(nèi)的顆粒狀污泥量也穩(wěn)定。這是因?yàn)?，在與使處理水流出的處理水配管9最近的位置，每一反應(yīng)器的單位橫截面積的氣體量減小，使顆粒狀污泥向系統(tǒng)外的流出量減少。
接著，使用B系列，在原水COD濃度為7000g/L，COD負(fù)載為30kg/m3/d，通水速度為0.5～7m/h時(shí)，在進(jìn)行處理時(shí)的經(jīng)常狀態(tài)中的處理成績(jī)的比較，如表3所示。
表3

在擋板和反應(yīng)器內(nèi)壁的角度在30度的B系列中，為了進(jìn)行COD除去率在85％以上的穩(wěn)定處理，在通水速度為1～5m/h，希望COD除去率在90％以上的情況下，即可明白希望將通水速度設(shè)定在2～3m/h。這是因?yàn)?，在通水速度?m/h少的情況下，由于在污泥層產(chǎn)生捷徑流，從而不能有效使用污泥層全體。另外，在通水速度比5m/h高的情況下，處理水的VSS為1500mg/L以上，因?yàn)椴荒苁狗磻?yīng)器2內(nèi)的污泥量保持穩(wěn)定，所以處理性惡化。
實(shí)施例3作為反應(yīng)器2，使用圖7所示的各種形式的反應(yīng)器。A系列是安裝2個(gè)傾斜的擋板，使反應(yīng)器2的內(nèi)壁與擋板3的角度為30度。B系列是將滅泡劑注入配管10與A系列的反應(yīng)器2的原水送液管1連接，以每反應(yīng)器流入水量為10mg/L的比例，將作為滅泡劑的硅類滅泡劑添加到原水中。C系列是進(jìn)一步在B系列的反應(yīng)器2上安裝散氣管12，通過(guò)穿過(guò)產(chǎn)生氣體的供給配管13，供給產(chǎn)生的氣體，來(lái)進(jìn)行破壞·除去在GSS部?jī)?nèi)的浮渣。都是將GSS部配置在反應(yīng)器2的上部50％的范圍內(nèi)。
在實(shí)驗(yàn)中，使用圖3所示的裝置。在反應(yīng)器2內(nèi)，填充顆粒狀的污泥粒子。通過(guò)與反應(yīng)器2的下端連接的原水送液管1，供給原水，通過(guò)反應(yīng)器2上部的處理水管9，得到處理水。在反應(yīng)器2內(nèi)，通過(guò)擋板3，形成GSS部5，在其上端連接產(chǎn)生氣體的回收配管6，該GSS部5收集在分解、凈化有機(jī)物時(shí)產(chǎn)生的氣體(參照?qǐng)D3)。
在各系列中，反應(yīng)器的橫截面積為0.16m2，高為6.25m(容量1m3)，形成GSS部的擋板的橫截面積為0.112m2(反應(yīng)器橫截面積的70％)。通過(guò)設(shè)置在水封槽7上的氣體表8，計(jì)量由各GSS部5所產(chǎn)生的氣體量。將反應(yīng)器2內(nèi)的水溫溫度控制在35℃。作為原水，使用在發(fā)泡性的清涼飲料廢水的酸發(fā)酵處理水(RUN1；COD＝10,000mg/L，SS＝500mg/L)以及容易形成浮渣的食品制造廢水的酸發(fā)酵處理水(RUN2；COD＝10,000mg/L，SS＝300mg/L)中，添加了無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)鹽類(氮、磷等)的原水。將處理水作為循環(huán)液，通過(guò)使其與原水一同流入反應(yīng)器2，將通水速度設(shè)定為2m/h。根據(jù)COD的負(fù)載，設(shè)定原水流量和處理水循環(huán)水量的比例。
圖8以及圖9表示實(shí)驗(yàn)經(jīng)過(guò)和COD處理成績(jī)的變化。兩個(gè)系列都是一邊參照處理水COD濃度，一邊逐漸提高有機(jī)物負(fù)載量。
在使用清涼飲料廢水的RUN1(圖8)中，直到經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)后的約第80天，可以以大致相同的負(fù)載量進(jìn)行處理。約80天以后，若COD的負(fù)載為20kg/m3/d，則在A系列中，處理水COD增高。在沒(méi)有添加滅泡劑的A系列中，由于負(fù)載的上升，產(chǎn)生的氣體量增大，在GSS部5內(nèi)部產(chǎn)生氣泡，阻塞了GSS部5以及產(chǎn)生氣體的回收配管6。因此，因?yàn)樵贕SS部不能回收產(chǎn)生的氣體，所以從反應(yīng)器2的上部排出到大氣。其結(jié)果為，反應(yīng)器2內(nèi)的顆粒狀污泥量大量流出，由于不能穩(wěn)定地保持反應(yīng)器2內(nèi)的污泥，所以處理性能降低。因此，雖然將COD負(fù)載降至15kg/m3/d，不會(huì)產(chǎn)生氣泡，但因?yàn)樵贕SS部5內(nèi)部形成浮渣，在GSS部5不能回收產(chǎn)生的氣體，所以如上所述，處理性能依然低下。另一方面，在添加了滅泡劑的B、C系列中，在COD的負(fù)載為35kg/m3/d時(shí)，可以進(jìn)行穩(wěn)定地處理。在比較難以形成浮渣的廢水的情況下，通過(guò)添加滅泡劑，可以進(jìn)行高負(fù)載處理，由于產(chǎn)生的氣體量增加，所以具有因該產(chǎn)生的氣體而帶來(lái)的防止在GSS部5內(nèi)部形成浮渣的效果。因此，B系列與C系列的處理性能相同。表4是表示在經(jīng)常狀態(tài)中的處理成績(jī)的比較。
表4清涼飲料廢水的處理實(shí)驗(yàn)(RUN1)

在添加有滅泡劑的B系列中，COD的負(fù)載為35kg/m3/d，COD除去率為90％，處理水VSS＝300～400mg/L。另一方面，在沒(méi)有添加滅泡劑的A系列中，COD的負(fù)載為15kg/m3/d，COD除去率為90％，處理水VSS＝300～400mg/L。象這樣，通過(guò)添加滅泡劑，與沒(méi)有使用滅泡劑的情況相比，可以得到高COD除去率。在添加有滅泡劑的B系列的方法中，不論是否以高COD負(fù)載進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，處理水COD的處理成績(jī)依然穩(wěn)定。另外，處理水VSS濃度與沒(méi)有添加滅泡劑的情況大致相同。
接著，在使用食品制造廢水的RUN2(圖9)中，在經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)后的約第80天以后，若COD的負(fù)載為15kg/m3/d以上，則在沒(méi)有添加滅泡劑的A系列中，處理水COD增高。可以考慮到這是因?yàn)?，通過(guò)在GSS部5內(nèi)的氣泡以及浮渣的形成，由于產(chǎn)生氣體的回收象上述那樣不充分，因此不能穩(wěn)定地保持反應(yīng)器2內(nèi)的污泥量，從而造成處理性能降低。因此，雖然將COD負(fù)載降至10kg/m3/d，不會(huì)產(chǎn)生氣泡，但因?yàn)樵贕SS部5內(nèi)部形成浮渣，從而使處理性能依然降低。
在添加有滅泡劑的B系列中，在經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)后的約第110天，將COD負(fù)載設(shè)定為20kg/m3/d。從第110天～第120天，在GSS內(nèi)部開(kāi)始形成浮渣，接著處理惡化，在第120天以后，處理水COD增高。可以考慮這是因?yàn)?，雖然可以抑制在GSS部5內(nèi)部的氣泡，但由于接著形成浮渣，產(chǎn)生氣體的回收象上述那樣并不充分，從而不能穩(wěn)定地保持反應(yīng)器2內(nèi)的污泥量，造成處理性能降低。
在從GSS部的下部供給氣體的C系列中，在COD的負(fù)載為35kg/m3/d時(shí)，可以進(jìn)行穩(wěn)定地處理。在容易形成浮渣的廢水的情況下，加上添加了滅泡劑，通過(guò)因吹入產(chǎn)生氣體而進(jìn)行的破壞·除去GSS部5內(nèi)的浮渣，從而可以進(jìn)行高負(fù)載處理。表5是表示在經(jīng)常狀態(tài)中的處理成績(jī)的比較。
表5食品制造廢水的處理實(shí)驗(yàn)(RUN2)

在添加有滅泡劑的B系列中，COD負(fù)載為35kg/m3/d，COD除去率為90％，處理水VSS＝300～400mg/L。另一方面，在沒(méi)有添加滅泡劑的A系列中，COD負(fù)載為10kg/m3/d，COD除去率為90％，處理水VSS＝300～400mg/L。再有，在進(jìn)行防止浮渣形成的C系列的方法中，不論是否以高COD負(fù)載進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，處理水COD的處理成績(jī)依然穩(wěn)定。另外，處理水VSS濃度與以往的方法幾乎相同。
根據(jù)本發(fā)明的第1方式，是一種具有多級(jí)汽液固分離部的上流式厭氧污泥床處理裝置，該汽液固分離部是通過(guò)擋板在處理槽上形成，通過(guò)將滅泡劑供給到處理槽內(nèi)，即使在高COD負(fù)載中，也可以進(jìn)行穩(wěn)定地厭氧處理。另外，根據(jù)本發(fā)明的第2方式，通過(guò)使形成汽液固分離部的擋板與處理槽內(nèi)壁之間的角度小于或等于35度，可以防止污泥粒子在擋板上堆積，產(chǎn)生污泥粒子的死角，從而保持污泥粒子的良好的流動(dòng)狀態(tài)，相對(duì)于處理，可有效利用污泥粒子全體。再有，通過(guò)使擋板與處理槽內(nèi)壁之間的角度小于或等于35度，同時(shí)向處理槽內(nèi)供給滅泡劑，可以尋求更進(jìn)一步穩(wěn)定地處理。再有，通過(guò)進(jìn)一步配置防止浮渣形成的裝置，即使在高COD負(fù)載中，也可以進(jìn)行更穩(wěn)定地處理。
權(quán)利要求
1.一種用于對(duì)有機(jī)性廢水或廢棄物進(jìn)行厭氧處理的裝置，是具有厭氧處理槽和多級(jí)的氣液固分離部的上流式厭氧污泥床處理裝置，該多級(jí)的氣液固分離部由安裝在該處理槽內(nèi)的多個(gè)擋板形成，其特征在于，各個(gè)擋板的占有面積大于或等于處理槽的橫截面積的二分之一，具有向處理槽內(nèi)供給滅泡劑的機(jī)構(gòu)。
2.一種用于對(duì)有機(jī)性廢水或廢棄物進(jìn)行厭氧處理的裝置，是具有厭氧處理槽和多級(jí)的氣液固分離部的上流式厭氧污泥床處理裝置，該多級(jí)的氣液固分離部由安裝在該處理槽內(nèi)的多個(gè)擋板形成，其特征在于，將各個(gè)擋板安裝為與處理槽內(nèi)壁之間的角度小于或等于35度，且其占有面積為大于或等于處理槽的橫截面積的二分之一。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，還具有向處理槽內(nèi)供給滅泡劑的機(jī)構(gòu)。
4.一種用于對(duì)有機(jī)性廢水或廢棄物進(jìn)行厭氧處理的裝置，是具有厭氧處理槽和多級(jí)的氣液固分離部的上流式厭氧污泥床處理裝置，該多級(jí)的氣液固分離部由安裝在該處理槽內(nèi)的多個(gè)擋板形成，其特征在于，將各個(gè)擋板安裝為與處理槽內(nèi)壁之間的角度小于或等于35度，具有向處理槽內(nèi)供給滅泡劑的機(jī)構(gòu)。
5.如權(quán)利要求1至4中的任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，在汽液固分離部的內(nèi)部或下方配置氣體供給管，該氣體供給管用于吹入不含有氧的氣體。
6.如權(quán)利要求1至5中的任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，汽液固分離部安裝在處理槽的上部50％的范圍內(nèi)。
7.如權(quán)利要求1至6中的任一項(xiàng)所述的用于對(duì)有機(jī)性廢水或廢棄物進(jìn)行厭氧處理的裝置，其特征在于，將在處理槽內(nèi)的原水通過(guò)量控制在1～5m/h。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種厭氧處理裝置，該厭氧處理裝置是在污泥粒子良好的流動(dòng)狀態(tài)下，即，不會(huì)阻礙污泥粒子與有機(jī)物良好的接觸，相對(duì)于處理，可有效使用污泥粒子全體的多級(jí)化UASB裝置中，通過(guò)對(duì)在GSS部?jī)?nèi)部產(chǎn)生的氣體進(jìn)行穩(wěn)定地回收，即使在高COD負(fù)載中，也可以進(jìn)行穩(wěn)定地廢水處理。作為解決相關(guān)課題的裝置，本發(fā)明的一個(gè)方式是一種用于對(duì)有機(jī)性廢水或廢棄物進(jìn)行厭氧處理的裝置，是具有厭氧處理槽和多級(jí)的氣液固分離部的上流式厭氧污泥床處理裝置，該多級(jí)的氣液固分離部由安裝在該處理槽內(nèi)的多個(gè)擋板形成，其特征在于，各個(gè)擋板的占有面積為大于或等于處理槽的橫截面積的二分之一，具有向處理槽內(nèi)供給滅泡劑的機(jī)構(gòu)。
文檔編號(hào)C02F3/28GK1547558SQ02816738
公開(kāi)日2004年11月17日 申請(qǐng)日期2002年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月15日
發(fā)明者本間康弘, 田中俊博, 博 申請(qǐng)人:株式會(huì)社荏原制作所