JP4962633B2 - Bioreactor - Google Patents

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Description

本発明は、排水の生物学的処理などに好適に用いられる生物反応器に係り、特に生物反応用の容器内の上部に気液固分離室を設けた生物反応器に関する。   The present invention relates to a bioreactor suitably used for biological treatment of wastewater, and more particularly to a bioreactor provided with a gas-liquid solid separation chamber in the upper part of a bioreaction container.

有機性排水の生物処理にＵＡＳＢ(Upflow Anaerobic Sludge Blanket)あるいはＥＧＳＢ(Expanded Granular Sludge Bed)方式の生物処理装置が広く用いられている。これらのＵＡＳＢ、ＥＧＳＢ処理によると、排水中の有機性物質は嫌気性生物処理によりメタン及びＣＯ２ガスに変換される。このため、生物処理水中にはガス（メタン、ＣＯ２）、液（水）及び固体（汚泥）が含まれることになる。ＵＡＳＢ、ＥＧＳＢ処理を効率よく行うためには、固形分を流出させないように気液固分離を行う必要がある。 For biological treatment of organic wastewater, UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) or EGSB (Expanded Granular Sludge Bed) type biological treatment equipment is widely used. According to these UASB and EGSB treatments, organic substances in the wastewater are converted into methane and CO 2 gas by anaerobic biological treatment. Therefore, biological treatment for water gas (methane, CO 2), will include liquid (water) and solid (sludge). In order to efficiently perform the UASB and EGSB processes, it is necessary to perform gas-liquid solid separation so that the solid content does not flow out.

特開平１０−１６５９８０号公報、及び特表平７−５０７２３３号公報には、ＵＡＳＢ方式等の生物処理反応槽内の上部に固形分を沈降分離すると共にガスを浮上分離するための気液固分離器を設けることが記載されている。   Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-165980 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-507233 disclose gas-liquid solid separation for separating and separating solids in the upper part of a biological treatment reaction tank such as the UASB method and for floating and separating gases. It is described that a vessel is provided.

特開平１０−１６５９８０号公報JP-A-10-165980 特表平７−５０７２３３号公報Japanese National Patent Publication No. 7-507233

上記特開平１０−１６５９８０号公報及び特表平７−５０７２３３号公報で用いられている気液固分離器は、構造が簡単であり、気液固分離効率が低い。   The gas-liquid solid separator used in the above-mentioned JP-A-10-165980 and JP-A-7-507233 has a simple structure and low gas-liquid solid separation efficiency.

本発明は、気液固分離効率が高く、従って容器内の生物反応効率を高くすることができる生物反応器を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a bioreactor that has high gas-liquid solid separation efficiency and can therefore increase the bioreaction efficiency in the container.

請求項１の生物反応器は、内部で液体の生物反応処理が行われる容器と、該容器内の上部に設けられた、該容器内から液体が流入し、この液体中の固形分の沈降分離とガスの浮上分離とが行われる気液固分離室とを有する生物反応器において、該気液固分離室内に、相互に間隔をあけて同心状に配置された、下方ほど小径となるテーパ形を有した複数のバッフルが設けられており、前記気液固分離室は、上部の円筒部と、該円筒部の下側に連なるコニカル部とを備えており、最外周の前記バッフルの上端が該円筒部の内周面に当接又は固着しており、該円筒部には、該円筒部の内周面と最外周のバッフルとの間に前記容器内の液体を流入させるように流入部が設けられており、該流入部は、該最外周のバッフルと該円筒部の内周面との当接部又は固着部の下側に位置しており、気液固分離室内で沈降した固形分を該気液固分離室から下方へ重力によって流出させるための固形分排出管が該コニカル部の下端部から下方へ延設されており、該固形分排出管の鉛直方向長さｈ ２ が、該円筒部の内径ｄ １ の０．１倍以上であり、前記固形分排出管は、鉛直方向に延設されている上部管と、該上部管に連なり、横向き又は斜め下向きに延在した下部管とからなり、該下部管の末端の開口は、横向き又は斜め上向きとなっていることを特徴とするものである。 The bioreactor according to claim 1 is a container in which a biological reaction process of a liquid is performed, and a liquid that is provided in an upper part of the container and into which the liquid flows, and the solid content in the liquid is settled and separated. And a gas-liquid solid separation chamber in which gas separation is performed, a tapered shape that is concentrically arranged in the gas-liquid solid separation chamber and spaced apart from each other, and has a smaller diameter toward the bottom. The gas-liquid solid separation chamber includes an upper cylindrical portion and a conical portion connected to the lower side of the cylindrical portion, and the upper end of the outermost baffle is The cylindrical portion is in contact with or fixed to the inner peripheral surface of the cylindrical portion, and the cylindrical portion has an inflow portion so that the liquid in the container flows between the inner peripheral surface of the cylindrical portion and the outermost baffle. The inflow portion is a contact portion between the outermost baffle and the inner peripheral surface of the cylindrical portion. Is located below the fixing portion, and a solid content discharge pipe for allowing the solid content settled in the gas-liquid solid separation chamber to flow downward from the gas-liquid solid separation chamber by gravity is provided from the lower end of the conical portion. provided to extend downward, vertical length h 2 of the solid content discharge pipe, is 0.1 times the inner diameter d 1 of the cylindrical portion, wherein the solids discharge pipe, extends in a vertical direction An upper pipe that is connected to the upper pipe, and a lower pipe that extends laterally or obliquely downward, and an opening at the end of the lower pipe is laterally or obliquely upward. It is.

請求項２の生物反応器は、請求項１において、該上部管の下部又は下部管に、該固形分排出管内のガスを該固形分排出管周囲の固形分排出管外に流出させるためのガス抜き孔（１７）が設けられていることを特徴とするものである。 The bioreactor according to claim 2 is the gas according to claim 1, wherein the gas in the solid content discharge pipe is caused to flow out of the solid content discharge pipe around the solid content discharge pipe to the lower part or the lower pipe of the upper pipe. A punch hole (17) is provided .

請求項３の生物反応器は、請求項１又は２において、前記流入部は、該円筒部の内周面と最外周のバッフルとの間に、前記容器内の液体を接線方向に流入させるように設けられていることを特徴とするものである。 The bioreactor according to claim 3 is the bioreactor according to claim 1 or 2, wherein the inflow portion causes the liquid in the container to flow in a tangential direction between the inner peripheral surface of the cylindrical portion and the outermost baffle. Is provided .

請求項４の生物反応器は、請求項１ないし３のいずれか１項において、前記円筒部の内周面と最外周のバッフルとの間からガスを前記円筒部の外周側へ流出させるためのガス抜き口（１０ａ）が該円筒部のうち該最外周のバッフルと該円筒部の内周面との当接部又は固着部の下側に設けられていることを特徴とするものである。 A bioreactor according to a fourth aspect of the present invention is the bioreactor according to any one of the first to third aspects, wherein the gas flows out from between the inner peripheral surface of the cylindrical portion and the outermost baffle to the outer peripheral side of the cylindrical portion. A gas vent (10a) is provided below the abutting portion or the fixing portion between the outermost baffle of the cylindrical portion and the inner peripheral surface of the cylindrical portion .

本発明の生物反応器では、反応容器内の上部の気液固分離室内に、同心状に複数のバッフルを設けており、気液固分離効率が高い。このため、容器内の生物処理反応効率を高くすることができる。 In the bioreactor of the present invention, a plurality of baffles are provided concentrically in the gas-liquid solid separation chamber in the upper part of the reaction vessel, and the gas-liquid solid separation efficiency is high. For this reason, the biological treatment reaction efficiency in a container can be made high.

本発明のように固形分排出管をコニカル部の下端部から下方に延設した場合、固形分が該排出管内に滞留し、重力によって徐々に該排出管から容器下部に向って流出する。液体よりも密度（比重）の大きい固形分が排出管内に滞留するため、この排出管から液が気液固分離室へ逆流することはなく、気液固分離室内の気液固分離効率が高いものに維持される。 When the solid content discharge pipe is extended downward from the lower end portion of the conical portion as in the present invention , the solid content stays in the discharge pipe and gradually flows out from the discharge pipe toward the lower part of the container by gravity. Since solids having a higher density (specific gravity) than the liquid stays in the discharge pipe, the liquid does not flow back from the discharge pipe to the gas-liquid solid separation chamber, and the gas-liquid solid separation efficiency in the gas-liquid solid separation chamber is high. Maintained on things.

本発明では、下部管を横向き又は斜め下向きとすることにより、固形分が排出管内に滞留し易くなる。また、固形分排出管の下端ないし末端の開口を横向きないし斜め上向きとすることにより、反応容器内で発生した気体が排出管内に流入することが確実に防止される。 In the present invention, when the lower pipe is set sideways or obliquely downward, the solid content tends to stay in the discharge pipe. Moreover, by making the lower end or the end opening of the solid content discharge pipe laterally or obliquely upward, the gas generated in the reaction vessel is reliably prevented from flowing into the discharge pipe.

この気液固分離室内の下部から排出管にかけて固形分が滞留するので、請求項２の通り、この部分にガス抜き孔を設けることにより、滞留固形分からガスを抜くことができる。これにより、滞留固形分に対してガスの浮力が作用することが防止ないし抑制され、固形分がスムーズに排出管を下方に通り抜ける。
請求項２のように、固形分排出管の上部管の下部又は下部管にガス抜き孔を設けることにより、良好に滞留固形分からガスを抜くことができる。 Since the solid content stays from the lower part of the gas-liquid solid separation chamber to the discharge pipe, the gas can be extracted from the retained solid content by providing a gas vent hole in this portion as in claim 2 . Thereby, the buoyancy of the gas is prevented or suppressed from acting on the staying solid content, and the solid content smoothly passes through the discharge pipe downward.
As in claim 2, by providing the gas release openings to the bottom or lower tube of the upper part tube solids discharge pipe, it is possible to pull out the gas from the well residence solids.

請求項３のように、最外周のバッフルと円筒部との間に接線方向に液体を流入させることにより、気液固分離室内に液体の旋回流が形成され、気液固分離がきわめて十分に行われるようになる。 According to the third aspect of the present invention, when a liquid flows in a tangential direction between the outermost baffle and the cylindrical portion , a swirling flow of the liquid is formed in the gas-liquid solid separation chamber, and the gas-liquid solid separation is extremely sufficient. To be done.

請求項４のように、該最外周のバッフルと円筒部との間の部分からガスを抜くように円筒部にガス抜き口を設けることにより、最外周のバッフルと円筒部との間にガスが溜ることが防止される。また、これにより、気液固分離室内に液体がスムーズに流入するようになる。 As in claim 4, by providing the venting port in the cylindrical portion so as to degas from the portion between the baffle and the cylindrical portion of the outermost periphery, the gas between the outermost baffle and the cylindrical portion Accumulation is prevented. Thereby, the liquid flows smoothly into the gas-liquid solid separation chamber.

参考例に係る生物反応器の縦断面図である。 It is a longitudinal cross-sectional view of the bioreactor which concerns on a reference example . 第２図（ａ）は第１図の生物反応器の上部の拡大図、第２図（ｂ）は気液固分離器の平面図である。2 (a) is an enlarged view of the upper part of the bioreactor of FIG. 1, and FIG. 2 (b) is a plan view of the gas-liquid solid separator. バッフルの縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of a baffle. 第４図（ａ）は別の参考例に係る生物反応器の上部の拡大図、第４図（ｂ）は気液固分離器の斜視図である。FIG. 4 (a) is an enlarged view of an upper part of a bioreactor according to another reference example, and FIG. 4 (b) is a perspective view of a gas-liquid solid separator. 別の参考例を示す平面図である。It is a top view which shows another reference example . さらに別の参考例を示す平面図である。It is a top view which shows another reference example . 実施の形態に係る生物反応器の縦断面図である。It is a longitudinal sectional view of a bioreactor according to the embodiment of the implementation.

以下、図面を参照して参考例及び実施の形態について説明する。 Hereinafter, reference examples and embodiments will be described with reference to the drawings.

［固形分排出管全体が傾斜している生物反応器］
第１図は固形分排出管全体が傾斜している参考例に係る生物反応器の縦断面図、第２図（ａ）は第１図の生物反応器の上部の拡大図、第２図（ｂ）は気液固分離器の平面図、第３図はバッフルの縦断面図である。なお、第２図（ａ）は同（ｂ）のＡ−Ａ線に沿う断面を示している。第４図（ａ）は別の参考例に係る生物反応器の上部の拡大図、第４図（ｂ）は同（ａ）の気液固分離器の斜視図である。 [Bioreactor in which the entire solid content discharge pipe is inclined]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a bioreactor according to a reference example in which the entire solid content discharge pipe is inclined, FIG. 2 (a) is an enlarged view of the upper part of the bioreactor of FIG. b) is a plan view of the gas-liquid solid separator, and FIG. 3 is a longitudinal sectional view of the baffle. FIG. 2 (a) shows a cross section taken along line AA in FIG. 2 (b). FIG. 4 (a) is an enlarged view of the upper part of a bioreactor according to another reference example, and FIG. 4 (b) is a perspective view of the gas-liquid solid separator of FIG. 4 (a).

第１図から第３図に示す参考例では、容器１は円筒形であり、原水は原水配管２から容器１内の下部のディストリビュータ３に供給され、このディストリビュータ３を介して容器１内の下部に導入される。 In the reference example shown in FIGS. 1 to 3, the container 1 has a cylindrical shape, and raw water is supplied from the raw water pipe 2 to the distributor 3 in the lower part of the container 1, and the lower part in the container 1 is passed through the distributor 3. To be introduced.

容器１内の中間もしくはそれよりも若干上部付近から底部にかけて、汚泥が浮遊した生物反応域Ｓとなっている。原水はこの生物反応域Ｓ内で嫌気性生物処理を受けた後、容器１内の上部の気液固分離器４内（気液固分離室）に導入され、気液固分離される。   A biological reaction zone S in which sludge floats is located in the middle of the container 1 or slightly from near the top to the bottom. The raw water is subjected to anaerobic biological treatment in the biological reaction zone S, and then introduced into the gas-liquid / solid-separator 4 (gas-liquid / solid separation chamber) in the upper part of the container 1 for gas-liquid solid separation.

なお、大部分のガスは、気液固分離器４に入ることなく容器１内の水面を離脱し、容器１の頂部のガス抜き口５を介して容器１外に排出される。一部のガスは、気液固分離器４内に流入するが、後述のガス抜き口１０ａから該気液固分離器４の外に排出されて容器１内の水面を離脱するか、または、該気液固分離器４の水面を脱してガス抜き口５から排出される。気液固分離器４内で気液固分離された処理水は処理水取出配管６を介して容器１外に取り出される。固形分は気液固分離器４内で沈降し、固形分排出管７を介して容器１内の生物反応域Ｓへ戻される。   Most of the gas leaves the water surface in the container 1 without entering the gas-liquid solid separator 4 and is discharged out of the container 1 through the gas vent 5 at the top of the container 1. A part of the gas flows into the gas-liquid solid separator 4 and is discharged out of the gas-liquid solid separator 4 from a gas vent 10a described later to leave the water surface in the container 1, or The water surface of the gas-liquid solid separator 4 is removed and discharged from the gas vent 5. The treated water that has been gas-liquid-solid separated in the gas-liquid solid separator 4 is taken out of the container 1 through the treated water extraction pipe 6. The solid content settles in the gas-liquid solid separator 4 and is returned to the biological reaction zone S in the container 1 through the solid content discharge pipe 7.

この気液固分離器４の構成について第２図及び第３図を参照して説明する。   The configuration of the gas-liquid solid separator 4 will be described with reference to FIG. 2 and FIG.

気液固分離器４の外殻は、上部の円筒部１０と、該円筒部１０の下側に連なる、下方に向って縮径するテーパ形状を有したコニカル部１１とからなる。このコニカル部１１の下端に固形分排出管７が接続されている。この参考例では、固形分排出管７は管全体が傾斜しているが、固形分排出管７を鉛直方向に延設し、該排出管７の下端付近を傾斜させて設けてもよい。また、該排出管７の下端の開口は斜め上向きとなっているが横向きでもよく、角度θ３は０〜２０゜特に１０〜１５゜が好ましい。 The outer shell of the gas-liquid solid separator 4 includes an upper cylindrical portion 10 and a conical portion 11 having a tapered shape that is continuous with the lower side of the cylindrical portion 10 and has a diameter that decreases downward. A solid content discharge pipe 7 is connected to the lower end of the conical portion 11. In this reference example , the solid content discharge pipe 7 is inclined as a whole, but the solid content discharge pipe 7 may be extended in the vertical direction, and the vicinity of the lower end of the discharge pipe 7 may be inclined. Although the lower end of the opening of the exhaust extraction tube 7 has a slanting upward may be sideways, the angle theta 3 is preferably 0 to 20 °, especially 10 to 15 °.

円筒部１０内の上部に処理水越流用のトラフ１２が設けられている。前記処理水取出用配管６（第２図〜第４図では図示略）は、このトラフ１２を越流した処理水を取り出すように該円筒部１０に接続されている。   A trough 12 for overflowing treated water is provided in the upper part of the cylindrical portion 10. The treated water extraction pipe 6 (not shown in FIGS. 2 to 4) is connected to the cylindrical portion 10 so as to take out treated water that has passed through the trough 12.

円筒部１０の下部付近に、気液固分離器４内に生物反応水を流入させるための流入口１３が設けられている。第２図の参考例においては、円筒部１０の外面には、流入口１３から円筒部１０内に水が接線方向に流入するように水を案内するためのガイド１３ａが設けられている。この流入口１３とガイド１３ａとにより水の流入部が構成されている。この実施の形態においては、流入口１３からの水の流入線速度（処理水量を流入口１３の面積で除して求めた速度）は２〜８ｃｍ／ｓ特に４〜６ｃｍ／ｓであることが好ましい。 In the vicinity of the lower portion of the cylindrical portion 10, an inlet 13 for allowing biological reaction water to flow into the gas-liquid solid separator 4 is provided. In the reference example of FIG. 2, a guide 13 a is provided on the outer surface of the cylindrical portion 10 to guide water so that water flows into the cylindrical portion 10 from the inlet 13 into the tangential direction. The inflow part of water is comprised by this inflow port 13 and the guide 13a. In this embodiment, the inflow linear velocity of water from the inlet 13 (the velocity obtained by dividing the amount of treated water by the area of the inlet 13) is 2 to 8 cm / s, particularly 4 to 6 cm / s. preferable.

コニカル部１１の下部に、固形分排出管７に向って水を噴出してコニカル部１１の下部や該固形分排出管７を清掃できるようにするためのジェットノズル１４が設けられている。このジェットノズル１４には、配管１５を介して高圧水がポンプ（図示略）から供給可能とされている。ただし、このジェットノズル１４は省略されてもよい。   A jet nozzle 14 is provided at the lower part of the conical part 11 to eject water toward the solid content discharge pipe 7 so that the lower part of the conical part 11 and the solid content discharge pipe 7 can be cleaned. The jet nozzle 14 can be supplied with high-pressure water from a pump (not shown) via a pipe 15. However, the jet nozzle 14 may be omitted.

この参考例では、固形分排出管７の上部に、ガスを集めるためのガスポケット１６が設けられると共に、該ガスポケット１６からガスを排出管７外に排出するためのガス抜き孔１７が設けられている。ただし、このガスポケット１６及びガス抜き孔１７は省略されてもよい。 In this reference example , a gas pocket 16 for collecting gas is provided in the upper part of the solid content discharge pipe 7, and a gas vent hole 17 for discharging gas from the gas pocket 16 to the outside of the discharge pipe 7 is provided. ing. However, the gas pocket 16 and the gas vent hole 17 may be omitted.

円筒部１０内に、下方ほど小径となるテーパ形を有した円環形板材よりなるバッフル２１〜２４が設けられている。各バッフル２１〜２４は、相互間に間隔をおいて同心状に配設されている。この参考例では、最内周のバッフル２１から最外周のバッフル２４まで合計４枚のバッフルが設けられているが、バッフルの枚数は４枚に限定されない。 Baffles 21 to 24 made of an annular plate material having a tapered shape with a smaller diameter toward the lower side are provided in the cylindrical portion 10. Each baffle 21-24 is arrange | positioned concentrically at intervals. In this reference example , a total of four baffles are provided from the innermost baffle 21 to the outermost baffle 24, but the number of baffles is not limited to four.

最外周のバッフル２４の上端は円筒部１０の内周面に当接又は固着されている。前記流入口は、この最外周のバッフル２４と円筒部１０の内周面との間に向って開口している。   The upper end of the outermost baffle 24 is in contact with or fixed to the inner peripheral surface of the cylindrical portion 10. The inlet is opened between the outermost baffle 24 and the inner peripheral surface of the cylindrical portion 10.

この参考例では、第２図の通り、最外周のバッフル２４の上端と円筒部１０の内周面との当接部又は固着部の直下方に切欠状のガス抜き口１０ａが設けられており、バッフル２４と円筒部１０の内周面との間からガスを気液固分離器４の外へ抜き出し得るように構成されている。このガス抜き口１０ａを設けたことにより、バッフル２４と円筒部１０の内周面との間にガスが溜ることがなく、流入口１３から水がスムーズに流入する。第３図に示すように、外周側のバッフル２３を内周側のバッフル２１，２２よりも下方に長く延在させ、最外周のバッフル２４を該バッフル２３よりもさらに下方に長く延在させるのが好ましい。 In this reference example , as shown in FIG. 2, a notch-like gas vent 10a is provided immediately below the contact portion or the fixed portion between the upper end of the outermost baffle 24 and the inner peripheral surface of the cylindrical portion 10. The gas can be extracted out of the gas-liquid solid separator 4 from between the baffle 24 and the inner peripheral surface of the cylindrical portion 10. By providing the gas vent 10a, gas does not accumulate between the baffle 24 and the inner peripheral surface of the cylindrical portion 10, and water flows smoothly from the inlet 13. As shown in FIG. 3, the outer peripheral baffle 23 extends longer than the inner peripheral baffles 21 and 22, and the outermost baffle 24 extends further downward than the baffle 23. Is preferred.

このように構成された生物反応器において、原水はディストリビュータ３から生物反応域Ｓに導入され、嫌気性生物処理された後、気液固分離器４内（気液固分離室）に導入される。   In the thus configured bioreactor, raw water is introduced from the distributor 3 into the bioreaction zone S, treated with anaerobic organisms, and then introduced into the gas-liquid solid separator 4 (gas-liquid solid separation chamber). .

この生物反応水は、流入口１３から気液固分離器４内に流入し、気液固分離処理される。この生物反応水がバッフル２１〜２４と接触することにより、この気液固分離処理が効率よく行われる。水から分離されたガスは、ガス排出口５から排出される。トラフ１２を越流した水は処理水取出配管６から取り出される。   This biological reaction water flows into the gas-liquid solid separator 4 from the inlet 13 and is subjected to gas-liquid solid separation processing. When this biological reaction water comes into contact with the baffles 21 to 24, this gas-liquid solid separation process is efficiently performed. The gas separated from the water is discharged from the gas discharge port 5. The water that has passed through the trough 12 is taken out from the treated water outlet pipe 6.

気液固分離器４内でコニカル部１１に沈降した固形分（汚泥）は、重力によって該コニカル部１１及び固形分排出管７内を徐々に下方に移動し、該排出管７の下端から生物反応域Ｓに向って落下する。   The solid content (sludge) settled on the conical part 11 in the gas-liquid solid separator 4 gradually moves downward in the conical part 11 and the solid content discharge pipe 7 due to gravity, and the living matter is released from the lower end of the discharge pipe 7. It falls toward the reaction zone S.

この参考例では、バッフル２１〜２４を設けているので、気液固分離器４内の気液固分離が効率よく行われる。そして、十分に濃縮された固形分が排出管７を経て生物反応域Ｓに戻されるので、この生物反応域Ｓでの生物反応が効率よく行われる。 In this reference example , since the baffles 21 to 24 are provided, gas-liquid solid separation in the gas-liquid solid separator 4 is efficiently performed. And since the solid content fully concentrated is returned to the biological reaction zone S via the discharge pipe 7, the biological reaction in this biological reaction zone S is performed efficiently.

この参考例では、排出管７内の汚泥から生じたガスは、ガスポケット１６及びガス抜き孔１７を介して排出管７外に流出するので、排出管７の上部やコニカル部１１の下部にガスが滞留することが防止ないし抑制される。このため、汚泥に対しガスの浮力が作用することが防止ないし抑制され、汚泥は排出管７からスムーズに排出される。なお、ガス抜き孔１７はコニカル部１１の下部に設けられてもよい。 In this reference example , the gas generated from the sludge in the discharge pipe 7 flows out of the discharge pipe 7 through the gas pocket 16 and the gas vent hole 17, so that the gas is discharged to the upper part of the discharge pipe 7 and the lower part of the conical part 11. Is prevented or suppressed. For this reason, the buoyancy of the gas is prevented or suppressed from acting on the sludge, and the sludge is smoothly discharged from the discharge pipe 7. Note that the vent hole 17 may be provided in the lower part of the conical part 11.

この参考例では、このようにコニカル部１１の下部から排出管７内にかけて汚泥が滞留するので、排出管７の下端やガス抜き孔１７から処理水が排出管７内に逆流することがない。また、排出管７の下端の開口が、角度θ３で示されるように、斜め上向きとなっているので、容器１内を上昇する反応ガスが排出管７内に流入することも防止される。なお、排出管７の下端は横向きとされてもよい。 In this reference example , since sludge stays in the discharge pipe 7 from the lower part of the conical part 11 in this way, the treated water does not flow back into the discharge pipe 7 from the lower end of the discharge pipe 7 or the gas vent hole 17. Further, since the opening at the lower end of the discharge pipe 7 is inclined upward as shown by the angle θ 3 , the reaction gas rising in the container 1 is also prevented from flowing into the discharge pipe 7. In addition, the lower end of the discharge pipe 7 may be turned sideways.

次に、上記参考例の生物反応器の各部分の好ましい寸法、運転条件等について説明する。 Next, preferable dimensions, operating conditions, etc. of each part of the bioreactor of the above reference example will be described.

気液固分離器４の円筒部１０の直径ｄ１は円筒形容器１の直径の６０〜９０％特に７０〜８５％であることが好ましい。 The diameter d 1 of the cylindrical portion 10 of the gas-liquid solid separator 4 is preferably 60 to 90%, particularly 70 to 85% of the diameter of the cylindrical container 1.

円筒部１０の高さｈ１は２５０ｃｍ以下、特に５０〜２００ｃｍであることが好ましい。 The height h 1 of the cylindrical portion 10 is preferably 250 cm or less, particularly 50 to 200 cm.

コニカル部１１の水平面に対する傾斜角度θ１は４５〜６０゜特に５０〜６０゜であることが好ましい。 It is preferable inclination angle theta 1 with respect to the horizontal plane of the conical portion 11 is 45 to 60 °, especially 50 to 60 °.

バッフル２１〜２４の水平面に対する傾斜角度θ２は４５〜６０゜特に５０〜６０゜であることが好ましい。 The inclination angle θ 2 of the baffles 21 to 24 with respect to the horizontal plane is preferably 45 to 60 °, particularly 50 to 60 °.

固形分排出管７の直径（非円形管の場合は平均直径）は流入口１３の口径の５０〜１５０％であり、且つ５０ｍｍ以上であることが好ましい。   The diameter of the solid content discharge pipe 7 (average diameter in the case of a non-circular pipe) is 50 to 150% of the diameter of the inlet 13 and is preferably 50 mm or more.

固形分排出管７の鉛直方向長さ（高さ）ｈ２は気液固分離器４の直径ｄ１の１０％以上例えば１０〜７０％であることが好ましく、３０〜８０％であることがより好ましい。 The vertical length (height) h 2 of the solid content discharge pipe 7 is preferably 10% or more of the diameter d 1 of the gas-liquid solid separator 4, for example, 10 to 70%, and preferably 30 to 80%. More preferred.

固形分排出管７の水平面に対する傾斜角度θ４は４５〜１３５°特に５０〜１３０°であることが好ましい。 It is preferable inclination angle theta 4 with respect to the horizontal plane of the solids discharge pipe 7 is 45 to 135 °, especially 50 to 130 °.

円筒部１０に設けるガス抜き口１０ａの数は４以上であることが好ましい。   The number of vent holes 10a provided in the cylindrical portion 10 is preferably 4 or more.

バッフルの数は１〜１０特に４であることが好ましい。   The number of baffles is preferably 1 to 10, particularly 4.

最外周のバッフル２４と円筒部１０の内周面との当接部又は固着部から円筒部１０の下端までの長さｈ３は流入口１３の口径又は流入口１３の上下幅の１〜３倍特に１．５〜２倍であることが好ましい。 The length h 3 from the contact portion or the fixed portion between the outermost baffle 24 and the inner peripheral surface of the cylindrical portion 10 to the lower end of the cylindrical portion 10 is 1 to 3 of the diameter of the inlet 13 or the vertical width of the inlet 13. In particular, it is preferably 1.5 to 2 times.

最外周のバッフル２４の高さｈ４は、上記高さｈ３の１〜２倍特に１．２５〜１．５倍であることが好ましい。 The height h 4 of the outermost peripheral baffle 24 is preferably 1 to 2 times, particularly 1.25 to 1.5 times the height h 3 .

容器１内の空筒速度は７ｍ／ｈ以下であることが好ましい。容器１内のＣＯＤ負荷は３０ｋｇ−ＣＯＤ／ｍ３・ｄ以下であることが好ましく、２５ｋｇ−ＣＯＤ／ｍ３・ｄ以下であることがより好ましい。 The empty cylinder speed in the container 1 is preferably 7 m / h or less. The COD load in the container 1 is preferably 30 kg-COD / m 3 · d or less, and more preferably 25 kg-COD / m 3 · d or less.

上記参考例では、ジェットノズル１４がコニカル部１１の内面に沿うように設けられているが、後述の第７図のように鉛直に設けられてもよい。 In the above reference example , the jet nozzle 14 is provided along the inner surface of the conical portion 11, but may be provided vertically as shown in FIG.

第４図（ａ）は別の参考例に係る生物反応器の上部の拡大図、第４図（ｂ）はその気液固分離器の斜視図である。 FIG. 4 (a) is an enlarged view of the upper part of a bioreactor according to another reference example, and FIG. 4 (b) is a perspective view of the gas-liquid solid separator.

第４図の参考例においては、気液固分離器４Ａの円筒部１０の周方向の略全体にわたって設けられた複数の横長の長方形状の流入口１３Ａから気液固分離器４Ａ内に生物反応水を流入させる。各流入口１３Ａは、バッフル２４の外側を取り巻くように設けられている。 In the reference example of FIG. 4, a biological reaction is made into the gas-liquid-solid separator 4A from a plurality of horizontally long rectangular inlets 13A provided over substantially the entire circumferential direction of the cylindrical portion 10 of the gas-liquid-solid separator 4A. Allow water to flow in. Each inflow port 13 </ b> A is provided so as to surround the outside of the baffle 24.

第２図の参考例では、気液固分離室内に接線方向に生物反応水を流入させることにより、気液固分離室内に旋回流が形成され、効率良く気液固分離が行われるものであるのに対し、第４図の実施の形態においては、生物反応水の流入口を大きくとることにより、生物反応水の流入速度を小さくすることによって、気液固分離室内での固体の沈降効率を高めるものである。 In the reference example of FIG. 2, the biological reaction water is allowed to flow into the gas-liquid solid separation chamber in a tangential direction, whereby a swirl flow is formed in the gas-liquid solid separation chamber, and the gas-liquid solid separation is performed efficiently. On the other hand, in the embodiment of FIG. 4, the sedimentation efficiency of the solid in the gas-liquid solid separation chamber is improved by reducing the inflow rate of the biological reaction water by increasing the inlet of the biological reaction water. It is something to increase.

なお、第４図の場合、固形分排出管７の直径（非円形管の場合は平均直径）は流入口１３Ａの上下幅の５０〜１００％であり、且つ５０ｍｍ以上であることが好ましい。   In the case of FIG. 4, the diameter of the solid content discharge pipe 7 (average diameter in the case of a non-circular pipe) is 50 to 100% of the vertical width of the inlet 13A, and preferably 50 mm or more.

第４図のその他の構成は第２図と同様であり、同一符号は同一部分を示している。第４図の参考例においては、流入口１３Ａはスリット状に設けられているが、円筒部１０の周方向の略全体にわたって設けられていれば、流入口１３Ａの形状は特に限定されない。この形態においては、流入口１３Ａからの水の流入線速度は５ｃｍ／ｓ以下、特に１〜４ｃｍ／ｓであることが好ましい。 The other structure of FIG. 4 is the same as that of FIG. 2, and the same code | symbol has shown the same part. In the reference example of FIG. 4, the inflow port 13 </ b> A is provided in a slit shape, but the shape of the inflow port 13 </ b> A is not particularly limited as long as it is provided over substantially the entire circumferential direction of the cylindrical portion 10. In this embodiment, the inflow linear velocity of water from the inflow port 13A is preferably 5 cm / s or less, particularly 1 to 4 cm / s.

上記参考例では、いずれも容器１は円筒形であるが、楕円筒形、角筒形などであってもよく、例えば四角形の筒状であってもよい。四角形の筒状としては、正方形の筒状であってもよく、長方形の筒状であってもよい。 In any of the above reference examples , the container 1 has a cylindrical shape, but may have an elliptical cylindrical shape, a rectangular cylindrical shape, or the like, for example, a rectangular cylindrical shape. The quadrangular cylindrical shape may be a square cylindrical shape or a rectangular cylindrical shape.

上記参考例では容器１の上部に１個の気液固分離器４，４Ａを設けているが、複数個の気液固分離器を設けてもよい。 In the above reference example , one gas-liquid solid separator 4, 4A is provided in the upper part of the container 1, but a plurality of gas-liquid solid separators may be provided.

第５図はその一例を示すものであり、長方形の容器１Ａ内に６個の気液固分離器４が設置されている。各気液固分離器４からの処理水は、集合管６Ａに集められて排出される。なお、各気液固分離器４は、容器１Ａの上部に架設された梁状部材（図示略）に支持されるのが好ましい。   FIG. 5 shows an example, and six gas-liquid solid separators 4 are installed in a rectangular container 1A. The treated water from each gas-liquid solid separator 4 is collected in the collecting pipe 6A and discharged. Each gas-liquid solid separator 4 is preferably supported by a beam-like member (not shown) installed on the top of the container 1A.

上記参考例は、気液固分離器４内の汚泥は重力によって排出されるよう構成されているが、ポンプによって吸引されて排出されてもよい。 In the above reference example , the sludge in the gas-liquid solid separator 4 is configured to be discharged by gravity, but may be sucked and discharged by a pump.

第６図はその一例を示すものであり、各気液固分離器４の固形分排出管７が集合管７Ａに接続され、ポンプＰを介して生物反応域Ｓへ返送されるよう構成されている。第６図では複数の気液固分離器４が設置されているが、第１図においても排出管７からポンプを介して汚泥を引き出すよう構成してもよい。引き出した汚泥は容器１Ａの生物反応域へ戻すようにするのが好ましい。   FIG. 6 shows an example, and the solid content discharge pipe 7 of each gas-liquid solid separator 4 is connected to the collecting pipe 7A and is returned to the biological reaction zone S via the pump P. Yes. In FIG. 6, a plurality of gas-liquid solid separators 4 are installed. However, in FIG. 1, sludge may be drawn from the discharge pipe 7 via a pump. The drawn sludge is preferably returned to the biological reaction zone of the container 1A.

［固形分排出管が鉛直な上部管と横向き又は斜め下向きの下部管とからなる生物反応器］
第７図は固形分排出管が鉛直な上部管と横向き又は斜め下向きの下部管とからなる生物反応器の実施の形態を示す断面図であり、前記第２図と同じく生物反応器の上部の断面図である。 [Bioreactor whose solid content discharge pipe consists of a vertical upper pipe and a horizontal or diagonally lower lower pipe]
FIG. 7 is a cross-sectional view showing an embodiment of a bioreactor in which the solid content discharge pipe is composed of a vertical upper pipe and a horizontal or obliquely downward lower pipe, as in FIG. It is sectional drawing.

この実施の形態でも、容器１内の上部に気液固分離器４Ｄが設置されている。この気液固分離器４Ｄは、前記第２図の気液固分離器４と類似の構造のものであり、相違点は、固形分排出管７Ｄが鉛直な上部管７ａと、該上部管７ａに連なり勾配角度θ５にて斜め下向きに延在する下部管７ｂとからなっている点、及び、ジェットノズル１４及びそれに連なる配管１５が気液固分離器４Ｄの軸心部分に鉛直に配置されている点である。 Also in this embodiment, the gas-liquid solid separator 4D is installed in the upper part of the container 1. This gas-liquid solid separator 4D has a structure similar to that of the gas-liquid solid separator 4 of FIG. 2, except that an upper pipe 7a in which a solid content discharge pipe 7D is vertical and the upper pipe 7a. that consists the lower tube 7b which extends obliquely downward in the slope angle theta 5 contiguous to, and the jet nozzle 14 and the pipe 15 connected to it are arranged vertically in the axial portion of the gas-liquid-solid separator 4D It is a point.

固形分排出管７Ｄの上部管７ａは、その上端部がコニカル部１１の下端に連なっている。下部管７ｂは、この上部管７ａの下端から斜め下向きに延在している。下部管７ｂの上面部分のうち、上部管７ａ直近部分に、固形分排出管７Ｄ内からのガス抜きを行うためのガスポケット１６及びガス抜き孔１７が設けられている。下部管７ｂの末端の開口は、角度θ３だけ斜め上向きとなっている。なお、ガス抜き孔は上部管７ａの下部に設けられてもよい。
その他の構成は前記第１図〜第３図の参考例と同一であり、同一符号は同一部分を示している。 The upper end 7 a of the solid content discharge pipe 7 </ b> D is connected to the lower end of the conical part 11. The lower pipe 7b extends obliquely downward from the lower end of the upper pipe 7a. Of the upper surface portion of the lower pipe 7b, a gas pocket 16 and a gas vent hole 17 for venting gas from the solid content discharge pipe 7D are provided in a portion closest to the upper pipe 7a. End of the opening of the lower tube 7b, only the angle theta 3 has a obliquely upward. Note that the vent hole may be provided in the lower portion of the upper tube 7a.
Other configurations are the same as those of the reference example shown in FIGS. 1 to 3, and the same reference numerals denote the same parts.

第７図の角度θ１，θ２，θ３の好ましい範囲は上記と同様である。下部管の勾配角度θ５は０°〜９０°であればよいが、４５°〜９０°特に６０〜８０°であることがより好ましい。 The preferred ranges of the angles θ 1 , θ 2 , θ 3 in FIG. 7 are the same as above. The gradient angle θ 5 of the lower tube may be 0 ° to 90 °, but is more preferably 45 ° to 90 °, particularly 60 to 80 °.

第７図の各部分の寸法の好適範囲も前記参考例と同様である。下部管７ｂの水平方向長さは、固形分排出管７Ｄの高さｈ２の５〜９０％程度が好適である。 The preferred range of the dimensions of each part in FIG. 7 is the same as in the reference example . Horizontal length of the lower tube 7b is about 5% to 90% of the height h 2 of the solids discharge pipe 7D are preferred.

この第７図の構成の生物反応器においても、第１図〜第３図の生物反応器と同様の作用効果が奏される。   Also in the bioreactor having the configuration shown in FIG. 7, the same effects as those of the bioreactor shown in FIGS.

第７図は第１図〜第３図において固形分排出管７Ｄを上部管７ａと下部管７ｂとで構成しているが、前記の通り、第４図〜第６図の生物反応器においても固形分排出管を上部管７ａと下部管７ｂとで構成してもよい。   FIG. 7 shows that the solid content discharge pipe 7D is composed of the upper pipe 7a and the lower pipe 7b in FIGS. 1 to 3, but as described above, also in the bioreactor of FIGS. 4 to 6. The solid content discharge pipe may be composed of an upper pipe 7a and a lower pipe 7b.

１，１Ａ 容器
４，４Ａ，４Ｄ 気液固分離器
７，７Ｄ 固形分排出管
７ａ 上部管
７ｂ 下部管
１０ 円筒部
１０ａ ガス抜き口
１１ コニカル部
１３，１３Ａ 流入口
１４ ジェットノズル
１７ ガス抜き孔
２１〜２４ バッフル DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,1A container 4,4A, 4D Gas-liquid solid separator 7,7D Solid content discharge pipe 7a Upper pipe 7b Lower pipe 10 Cylindrical part 10a Gas vent 11 Conical part 13,13A Inlet 14 Jet nozzle 17 Gas vent 21 ~ 24 baffle

Claims (4)

内部で液体の生物反応処理が行われる容器と、
該容器内の上部に設けられた、該容器内から液体が流入し、この液体中の固形分の沈降分離とガスの浮上分離とが行われる気液固分離室と
を有する生物反応器において、
該気液固分離室内に、相互に間隔をあけて同心状に配置された、下方ほど小径となるテーパ形を有した複数のバッフルが設けられており、
前記気液固分離室は、上部の円筒部と、該円筒部の下側に連なるコニカル部とを備えており、
最外周の前記バッフルの上端が該円筒部の内周面に当接又は固着しており、
該円筒部には、該円筒部の内周面と最外周のバッフルとの間に前記容器内の液体を流入させるように流入部が設けられており、該流入部は、該最外周のバッフルと該円筒部の内周面との当接部又は固着部の下側に位置しており、
気液固分離室内で沈降した固形分を該気液固分離室から下方へ重力によって流出させるための固形分排出管が該コニカル部の下端部から下方へ延設されており、
該固形分排出管の鉛直方向長さｈ ２ が、該円筒部の内径ｄ １ の０．１倍以上であり、
前記固形分排出管は、鉛直方向に延設されている上部管と、
該上部管に連なり、横向き又は斜め下向きに延在した下部管とからなり、
該下部管の末端の開口は、横向き又は斜め上向きとなっていることを特徴とする生物反応器。 A container in which a liquid biological reaction process is performed,
In a bioreactor having a gas-liquid solid separation chamber provided in an upper part of the container, in which a liquid flows in from the container and in which the solid content in the liquid is separated and the gas is separated by floating,
In the gas-liquid solid separation chamber, a plurality of baffles having a tapered shape having a smaller diameter toward the lower side are disposed concentrically with a space between each other ,
The gas-liquid solid separation chamber includes an upper cylindrical portion and a conical portion connected to the lower side of the cylindrical portion,
The upper end of the outermost baffle is in contact with or fixed to the inner peripheral surface of the cylindrical portion,
The cylindrical portion is provided with an inflow portion for allowing the liquid in the container to flow between the inner peripheral surface of the cylindrical portion and the outermost peripheral baffle, and the inflow portion is connected to the outermost peripheral baffle. Is located below the abutting portion or the fixing portion with the inner peripheral surface of the cylindrical portion,
A solid content discharge pipe for allowing the solid content settled in the gas-liquid solid separation chamber to flow downward by gravity from the gas-liquid solid separation chamber is extended downward from the lower end of the conical portion,
The vertical length h 2 of the solid content discharge pipe is not less than 0.1 times the inner diameter d 1 of the cylindrical portion ,
The solid content discharge pipe is an upper pipe extending in the vertical direction;
Continuing from the upper pipe, it consists of a lower pipe extending sideways or diagonally downward,
A bioreactor characterized in that the opening at the end of the lower pipe is laterally or obliquely upward . 請求項１において、該上部管の下部又は下部管に、該固形分排出管内のガスを該固形分排出管周囲の固形分排出管外に流出させるためのガス抜き孔（１７）が設けられていることを特徴とする生物反応器。In Claim 1, the gas vent hole (17) for making the gas in this solid content discharge pipe flow out of the solid content discharge pipe around the said solid content discharge pipe is provided in the lower part or lower pipe of this upper pipe. A bioreactor characterized by 請求項１又は２において、前記流入部は、該円筒部の内周面と最外周のバッフルとの間に、前記容器内の液体を接線方向に流入させるように設けられていることを特徴とする生物反応器。3. The inflow portion according to claim 1 or 2, wherein the inflow portion is provided between the inner peripheral surface of the cylindrical portion and the outermost peripheral baffle so that the liquid in the container flows in a tangential direction. Bioreactor. 請求項１ないし３のいずれか１項において、前記円筒部の内周面と最外周のバッフルとの間からガスを前記円筒部の外周側へ流出させるためのガス抜き口（１０ａ）が該円筒部のうち該最外周のバッフルと該円筒部の内周面との当接部又は固着部の下側に設けられていることを特徴とする生物反応器。4. The gas vent (10 a) according to claim 1, wherein a gas vent (10 a) for allowing a gas to flow out from between the inner peripheral surface of the cylindrical portion and the outermost baffle to the outer peripheral side of the cylindrical portion. A bioreactor characterized in that the bioreactor is provided below a contact portion or a fixing portion between the outermost baffle and the inner peripheral surface of the cylindrical portion.
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