凍結濃縮型排水処理装置
【課題】 再利用水の水質を確保するとともに、コスト低減を図ることができる凍結濃縮型排水処理装置を提供する。
【解決手段】 排水から氷と濃縮排水とを生成する氷生成部３と、氷生成部３から氷を搬送する搬送部４と、搬送された氷を溶かし回収水を生成する回収部６と、搬送部４に搬送される氷に排水および処理水の一方または両方をかける散水部５と、が設けられたことを特徴とする。
【解決手段】 排水から氷と濃縮排水とを生成する氷生成部３と、氷生成部３から氷を搬送する搬送部４と、搬送された氷を溶かし回収水を生成する回収部６と、搬送部４に搬送される氷に排水および処理水の一方または両方をかける散水部５と、が設けられたことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、排水から灌漑に利用可能な水を得る、あるいは中水として利用するのに好適な凍結濃縮型排水処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
砂漠地帯を緑化するためには大量の灌漑水を確保することが必要であり、さらに、灌漑水を確保するためにかかる費用を安く抑える必要がある。
【０００３】
このような緑化に用いられる灌漑水や比較的清浄な水を確保する方法としては、例えば、都市地域から排出される排水や海水から灌漑水を得る凍結濃縮法や、蒸発濃縮法や、膜濃縮法などが知られている。
これらの方法のうち、凍結濃縮法に関して連続的に灌漑水等を得る方法や、比較的低コストで灌漑水等を得る方法などが提案されている（例えば、特許文献１から３参照。）。
また、凍結濃縮方法に利用可能な氷を連続的に製造する装置の技術が提案されている（例えば、特許文献４および５参照。）。
【特許文献１】特開平１１−３０４１３号公報
【特許文献２】特開平６−２７７６５５号公報
【特許文献３】特開２００２−１３０８７９号公報
【特許文献４】実開昭５８−１１４４７８号公報
【特許文献５】特開平１−９５２６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述のように、凍結濃縮法を用いて排水等から灌漑水等を得る排水再利用システムでは、生成した氷に付着した排水などの付着水を氷から分離させる分離効率が、得られた灌漑水等の水質向上に大きな影響を与えている。
【０００５】
そのため、付着水を氷から分離させる遠心分離法などが知られているが、付着水の分離に用いられるエネルギが大きく、得られた再利用水を灌漑水等として市場投入するにはコスト高になるという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、再利用水の水質を確保するとともに、コスト低減を図ることができる凍結濃縮型排水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】
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明の凍結濃縮型排水処理装置は、排水から氷と濃縮排水とを生成する氷生成部と、該氷生成部から前記氷を搬送する搬送部と、搬送された前記氷を溶かし回収水を生成する回収部と、前記搬送部に搬送される前記氷に前記排水および前記回収水の一方または両方をかける散水部と、が設けられたことを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、搬送される氷に排水および回収水の一方または両方をかけることにより、氷に付着した濃縮排水が洗い流される。その後氷を回収部において溶かすことにより、濃縮排水を洗い流さない場合と比較して、回収水（再利用水）の水質向上を図ることができる。
さらに、遠心分離法等を用いて氷に付着した濃縮排水を取り除く方法と比較して、散水部から排水および回収水の一方または両方を氷にかけるだけなので、回収水の水質を確保するために使用するエネルギの削減を図ることができる。
【０００９】
上記発明においては、前記散水部から前記氷にかけられた前記排水および前記回収水の一方または両方は、前記氷生成部に供給されることが望ましい。
【００１０】
本発明によれば、氷に付着した濃縮排水を洗い流した排水および回収水の一方または両方は、氷により冷却される。一方、排水および回収水の一方または両方をかけられたことにより、解けた温度の低い融解水も上述の排水および回収水の一方または両方とともに氷生成部に供給される。そのため、氷生成部において氷を生成するために要するエネルギの削減を図ることができる。
言い換えると、氷に付着した濃縮排水を除去する際に失われた冷熱を、次の氷の生成に用いることができる。
【００１１】
上記発明においては、前記搬送部における前記氷を載せる面には、前記散水部からかけられた前記排水および前記回収水の一方または両方が流入する排水孔が設けられていることが望ましい。
【００１２】
本発明によれば、氷にかけられた排水および回収水の一方または両方や、氷から洗い流された濃縮排水や、氷が解けた溶解水などが排水孔に流入し、これら排水等を氷から容易に分離することができる。
【００１３】
上記発明においては、前記搬送部により搬送された前記氷を前記回収部に搬送するとともに、前記搬送部から前記氷を受け取る際に前記氷の上下を反転させる反転搬送部と、該反転搬送部に搬送される前記氷に、前記排水および前記回収水の一方または両方をかける洗浄部と、が設けられていることが望ましい。
【００１４】
本発明によれば、散水部により排水および回収水の一方または両方がかけられた方向とは異なる方向から排水および回収水の一方または両方を氷にかけることができる。そのため、氷に付着した付着水をより確実に洗い流すことができる。
【００１５】
上記発明においては、前記氷が前記回収部に入る前に、前記氷に付着した付着水を取り除く脱水部が設けられていることが望ましい。
【００１６】
本発明によれば、排水が含まれる付着水が氷から取り除かれるため、回収部には氷のみを供給することができ、回収水の水質向上を図ることができる。
【００１７】
上記発明においては、前記氷生成部には、排水を過冷却状態にまで冷却する冷却部と、前記排水の過冷却状態を解除して氷と濃縮排水とを生成する過冷却解除部と、前記氷と前記濃縮排水が貯留される氷貯留タンクと、が設けられていることが望ましい。
【００１８】
本発明によれば、過冷却状態の排水を冷却部において連続的に生成し、排水の過冷却状態を解除することで、氷を連続的に生成することができる。生成された氷は、同時に生成された濃縮排水とともに氷貯留タンクに貯留された後、搬送部により回収部に搬送されるため、回収水を得ることができる。
ソリッドアイスを生成するスタティック型の氷生成部と比較すると、氷を連続的に生成できるため、低いコストで回収水を得ることができる。
【００１９】
上記発明においては、前記搬送部は、少なくとも略水平に延びる水平部と傾斜する傾斜部とを有し、前記水平部は前記氷貯留タンクに貯留された前記濃縮排水の水面下に配置され、前記傾斜部は前記濃縮排水の水面下から前記氷貯留タンク外に向かって延びるように配置されていることが望ましい。
【００２０】
本発明によれば、搬送部を駆動することにより、水平部上の濃縮排水に浮かぶ氷を傾斜部に集め、氷を傾斜部の上に載せて濃縮排水から取り出し、回収部に搬送することができる。水平部を設けない場合と比較して、氷を傾斜部に集めることができることから、多くの氷を傾斜部の上に載せることができる。
【００２１】
上記発明においては、前記氷生成部には、排水が貯留される排水タンクと、前記排水と接触し、回転しながら円筒面上に氷を形成させる製氷ドラムと、前記円筒面上から氷を剥ぎ取り、剥ぎ取った氷を前記搬送部に載せる剥ぎ取り部と、が設けられていることが望ましい。
【００２２】
本発明によれば、製氷ドラムの円筒面上に形成された氷は、剥ぎ取り部により剥ぎ取られ、搬送部により回収部へ搬送される。
排水を過冷却状態にした後に、過冷却状態を解除して氷を生成する方法と比較して、濃縮排水が氷に含まれにくく、回収水の水質の向上を図りやすい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の凍結濃縮型排水処理装置によれば、搬送される氷に排水および回収水の一方または両方をかけて、氷に付着した濃縮排水を洗い流すことにより、回収水（再利用水）の水質を確保するとともに、コスト低減を図ることができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
〔第１の実施形態〕
以下、本発明の第１の実施形態に係る排水処理装置ついて図１から図３を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係る排水処理装置の構成を説明する模式図である。
排水処理装置（凍結型排水処理装置）１は、図１に示すように、排水が一時的に貯留される原水タンク２と、排水から氷と濃縮排水とを生成する氷生成部３と、生成された氷を搬送する搬送部４と、氷に付着した付着水を洗い流す散水部５と、氷から回収水を生成する回収部６とが設けられている。
【００２５】
原水タンク２は、都市部から排出された排水が供給されるタンクであって、排水処理装置１において処理する前に一時的に排水を貯留するものである。
原水タンク２には、排水に含まれる固形物などを取り除く原水フィルタ７が配置され、原水フィルタ７を透過した排水は原水ポンプ８に導かれる。
【００２６】
氷生成部３は、排水を過冷却状態にまで冷却する冷却部９と、排水の過冷却状態を解除する過冷却解除部１０と、氷と濃縮排水とが貯留される循環タンク（氷貯留タンク）１１と、が設けられている。
【００２７】
図２は、図１における冷却部の構成の一部を説明する模式図である。
冷却部９には、図１及び図２に示すように、熱交換部１２と、ブライン部１３と、が設けられている。
【００２８】
熱交換部１２は、ブライン部１３から供給されたブラインと、原水ポンプ８から供給された排水などとの間で熱交換を行うものである。
熱交換部１２には、図１に示すように、原水ポンプ８から排水が供給され、循環ポンプ１９から濃縮排水が供給されている。一方、熱交換部１２から過冷却解除部１０に過冷却状態にまで冷却された排水および濃縮排水が供給されている。
また、熱交換部１２には、図２に示すように、ブラインポンプ１６からブラインが供給され、熱交換部１２からブラインチラー１４に排水等と熱交換した後のブラインが供給されている。
【００２９】
ブライン部１３は、図２に示すように、熱交換部１２に冷却されたブラインを供給するものである。
ブライン部１３には、ブラインを冷却するブラインチラー１４と、ブラインを一時的に貯留するブラインタンク１５と、ブラインを送出するブラインポンプ１６とが設けられている。
【００３０】
ブラインチラー１４には、熱交換部１２から熱交換後のブラインが供給され、ブラインポンプ１６から送出されたブラインの一部が供給されている。ブラインチラー１４からブラインタンク１５には、冷却後のブラインが供給されている。
ブラインタンク１５には冷却後のブラインが一時的に貯留され、ブラインタンク１５からブラインポンプ１６に冷却されたブラインが導かれている。
ブラインポンプ１６は、ブラインタンク１５に貯留されている冷却されたブラインを熱交換部１２およびブラインチラー１４に供給するものである。
【００３１】
過冷却解除部１０は、熱交換部１２から供給された排水等の過冷却状態を解除し、氷と濃縮排水（濃縮された排水）を生成するものである。
過冷却解除部１０には、排水等を一時的に貯留する貯留部１７と、排水等を攪拌して過冷却状態を解除する攪拌部１８と、が設けられている。
【００３２】
貯留部１７は、熱交換部１２から供給された過冷却状態の排水等を受ける容器である。貯留部１７の内部には攪拌部１８が設けられている。
攪拌部１８は、過冷却状態の排水等を攪拌して過冷却状態を解除し、排水等から清浄な水からなる氷を生成するとともに、結果的に塩類などが濃縮された濃縮排水を生成するものである。攪拌部１８には、過冷却状態の排水等を攪拌するプロペラ部と、プロペラ部を回転駆動させる駆動部とが設けられている。
【００３３】
循環タンク１１は、過冷却解除部１０の下方に配置され、過冷却解除部１０により生成された氷と濃縮排水とが一時的に貯留されるものである。
循環タンク１１には、濃縮排水を熱交換部１２に供給させる循環ポンプ１９が接続されている。循環ポンプ１９と熱交換部１２との間には、熱交換部１２へ流入する氷を捕集する氷核フィルタ２０が配置されている。さらに、循環ポンプ１９と氷核フィルタ２０との間には、一定の濃度以上に濃縮された濃縮排水を排出するドレン部２１が設けられている。
【００３４】
循環タンク１１の内部には、過冷却解除部１０から氷および濃縮排水が供給され、氷および濃縮排水が存在する領域（図１の右側領域）と、濃縮排水のみが存在する領域（図１の左側領域）とを形成する仕切り板２２が設けられている。仕切り板２２は、上端が濃縮排水の水面上に突出し、下端は濃縮排水が流通可能に循環タンク１１の底面から離間して配置されている。
【００３５】
搬送部４は、図１に示すように、生成された氷を循環タンク１１から回収部６に搬送するものである。本実施形態では、搬送部４をベルトコンベアに適用して説明する。なお、搬送部４は、上述のようにベルトコンベアであってもよいし、その他の搬送機器であってもよく、特に限定するものではない。
【００３６】
図３は、図１の搬送部の構成を説明する部分拡大図である。
搬送部４の略中央には、図１および図３に示すように、ベルトコンベアが水平方向に延びる水平部２３が設けられている。搬送部４のベルトコンベアを構成するベルトには、排水孔２４と、が設けられている。
【００３７】
排水孔２４は、散水部５から氷にかけられた排水および回収水の一方または両方と、氷に付着した付着水と、氷が解けた融解水が流入し、循環タンク１１へ流れ落ちる貫通孔である。排水孔２４は、千鳥状に配置されていてもよいし、それ以外のパターンに配置されていてもよく、特に限定するものではない。また、排水孔２４の径は、氷が落下しない程度の大きさに制限されている。
【００３８】
散水部５は、搬送部４により循環タンク１１から引上げられた氷に付着する付着水（濃縮排水）を洗い流すものである。散水部５は、搬送部４の水平部２３上方に配置されている。散水部５には、原水ポンプ８により送出された排水、または、ポンプ２７よりバルブ３４を介して送出された回収水の一部が供給されている。
散水部５としては、排水および回収水の一方または両方を散水するシャワーのような構造を採用することができる。
【００３９】
回収部６は、搬送部４により搬送されてきた氷を溶かして回収水を得るものである。ここで、回収水とは、排水よりも塩類等の含有率が低く、灌漑水などのいわゆる中水として利用可能な水のことである。
【００４０】
回収部６は、図１に示すように、氷回収タンク２６と、回収ポンプ２７と、ファンコイルユニット２８と、が設けられている。
氷回収タンク２６は、搬送部４により搬送された氷が貯留される容器である。氷回収タンク２６の底には、氷が上に載せられるとともに、氷が溶けた回収水のみが透過する底面２９が配置され、底面２９の下方には回収水を回収ポンプ２７側に集める傾斜面３０が設けられている。
【００４１】
回収ポンプ２７は、氷回収タンク２６において得られた回収水を外部またはファンコイルユニット２８に向けて送出するものである。
回収ポンプ２７とファンコイルユニット２８との間には、回収ポンプ２７から送出された回収水の流れを制御する三方弁３１が配置されている。三方弁３１には、氷回収タンク２６に溜まった回収水の水位を検出するレベルセンサ３２の出力が入力されている。三方弁３１は、レベルセンサ３２の出力に基づいて、回収水の流出方向を制御している。
【００４２】
ファンコイルユニット２８は、回収水と外部の空気との間で熱交換し、回収水の温度を上げるとともに、外部空気を冷却するものである。温度が高くなった回収水は、氷回収タンク２６に戻され、氷回収タンク２６内の氷を溶かすのに用いられる。
【００４３】
次に、上記の構成からなる排水処理装置１による排水から回収水を回収する方法について説明する。
都市部などから排出された排水は、図１に示すように、原水タンク２に流入する。原水タンク２に流入した排水は、原水フィルタ７を透過して原水ポンプ８に導かれる。排水は原水フィルタ７を透過することにより、排水に含まれる固形物などが取り除かれる。原水タンク２に流入する排水は、約２０℃の温度である。
原水ポンプ８に流入した排水は、熱交換部１２および散水部５に向けて送出される。なお、熱交換部１２および散水部５への排水の送出は流量制御バルブなどにより制御されている。
【００４４】
原水ポンプ８から送出された排水、および、循環タンク１１から循環されてきた濃縮排水（以下、排水等と表記する。）は、氷核フィルタ２０を通過して熱交換部１２に流入する。氷核フィルタ２０を配置することにより、透過する排水等に含まれる氷を取り除くことができ、熱交換部１２等の内部において氷が付着することを防止することができる。
熱交換部１２に流入した排水等は過冷却状態にまで冷却され、過冷却解除部１０に向けて流出する。
【００４５】
熱交換部１２は、図１および図２に示すように、ブラインチラー１４により冷却されたブラインが供給され、ブラインと排水等との間で熱交換を行っている。これにより、排水等は過冷却状態にまで冷却される。
一方、熱交換を行った後のブラインは、ブラインチラー１４に戻され再び冷却される。
【００４６】
過冷却状態に冷却された排水等は、過冷却解除部１０の貯留部１７に流入する。貯留部１７において過冷却状態の排水等は、攪拌部１８により攪拌されて過冷却状態が解除される。
排水等は過冷却状態が解除されると、塩類等を含まない清浄水からなる氷を生成する。それと同時に、氷に含まれなかった塩類等が濃縮された濃縮排水が生成される。
【００４７】
過冷却解除部１０により生成された氷および濃縮排水は、貯留部１７から下方に配置された循環タンク１１に流入する。
氷および濃縮排水は、循環タンク１１の仕切り板２２に仕切られた一方の領域（図１の右側領域）に流入する。氷は仕切り板２２により仕切られた一方の領域のみに留まり、濃縮排水は一方の領域から他方の領域（図１の左側領域）にも流入する。
【００４８】
循環タンク１１に貯留された濃縮排水は、循環ポンプ１９により氷核フィルタ２０を介して再び熱交換部１２に送出される。
循環タンク１１内に貯留された濃縮排水の濃度が所定濃度より高くなった場合には、濃縮排水は、循環ポンプ１９と氷核フィルタ２０との間に配置された三方弁である排出弁３３から外部に排出される。
【００４９】
循環タンク１１内の氷は、搬送部４により濃縮排水からすくい上げられる。搬送部４によりすくい上げられた氷の周りに付着した濃縮排水は、重力により下方に落下し、排水孔２４から循環タンク１１に落下する。
その後、氷は搬送部４の水平部２３に到達し、上方に配置された散水部５から排水および回収水の一方または両方がかけられる。排水および回収水の一方または両方は、氷の周りに付着した濃縮排水を洗い流し、洗い流された濃縮排水とともに排水孔２４から循環タンク１１に落下する。
一方、散水部５から散水される排水は、熱交換部１２により冷却される前の排水であり、氷と比較して温度が高い。そのため、この排水は氷の一部を溶かし、氷に付着した濃縮排水をより確実に洗い流し、濃縮排水の除去率の向上を図ることができる。
【００５０】
また、氷に付着した濃縮排水を洗い流した排水および回収水の一方または両方は、氷および濃縮排水により冷却され、循環タンク１１に流入する。その後、熱交換部１２により過冷却状態に冷却される。
【００５１】
水平部２３において付着した濃縮排水を洗い流された氷は、さらに搬送部４により搬送され、氷に付着した付着水を水切りした後に、氷回収タンク２６内に落とされる。
氷は、氷回収タンク２６内の底面２９上に堆積され、ファンコイルユニット２８を通過し、温度の高くなった回収水がかけられる。これにより氷は溶けて回収水となり、底面２９を透過して回収水ポンプ２７に流入する。
【００５２】
回収水ポンプ２７は、三方弁３１に向けて回収水を送出する。三方弁３１は、氷回収タンク２６内の回収水の水面が所定位置より下の場合には、回収水をファンコイルユニット２８に向けて流す。
ファンコイルユニット２８に流入した回収水は外部の空気との間で熱交換を行い、外部の空気を冷却する。冷却された空気は、室内の空調などに用いられる。一方、熱交換後の回収水は、外部の空気の熱により温度が高くなる。温度が高くなった回収水は氷回収タンク２６に導かれ、氷を溶かすのに用いられる。
【００５３】
一方、氷回収タンク２６内の回収水の水面レベルが所定位置に到達すると、三方弁３１は、回収水を外部に向けて流す。
【００５４】
上記の構成によれば、搬送される氷に排水および回収水の一方または両方をかけることにより、氷に付着した濃縮排水が洗い流される。その後氷を回収部６の氷回収タンク２６において溶かすことにより、濃縮排水を洗い流さない場合と比較して、回収水の水質向上を図ることができる。
さらに、遠心分離法等を用いて氷に付着した濃縮排水を取り除く方法と比較して、散水部５から排水および回収水の一方または両方を氷にかけるだけなので、回収水の水質を確保するために使用するエネルギの削減を図ることができる。つまり、回収水の水質を確保するとともに、回収水を得るのに要するコストを低減することができる。
氷に付着した濃縮排水を洗い流すことにより、回収水における塩素濃度、化学的酸素要求量（ＣＯＤ）を低くすることができる。
【００５５】
過冷却状態の排水等を冷却部９の熱交換部１２において連続的に生成し、排水等の過冷却状態を解除することで、氷を連続的に生成することができる。生成された氷は、同時に生成された濃縮排水とともに循環タンク１１に貯留された後、搬送部４により回収部６の氷回収タンク２６に搬送されるため、回収水を得ることができる。
このように氷を連続的に生成できるため、ソリッドアイスを生成するスタティック型の氷生成部と比較すると、低いコストで回収水を得ることができる。
【００５６】
氷に付着した濃縮排水を洗い流した排水および回収水の一方または両方は、氷により冷却される。一方、排水および回収水の一方または両方をかけられたことにより、解けた温度の低い融解水も上述の排水および回収水の一方または両方とともに氷生成部３の熱交換部１２に供給される。そのため、氷生成部３において氷を生成するために要するエネルギの削減を図ることができる。
言い換えると、氷に付着した濃縮排水を除去する際に氷から失われた冷熱を、次の氷の生成に用いることができる。
【００５７】
搬送部４に排水孔２４を設けることにより、氷にかけられた排水および回収水の一方または両方や、氷から洗い流された濃縮排水や、氷が解けた溶解水などが排水孔に流入し、これら排水等を氷から容易に分離することができる。
【００５８】
また、上述の実施形態のように、搬送部４を連続して稼動させてもよいし、熱交換部１２から流出する排水等の温度に基づいて、搬送部４を制御してもよく、特に限定するものではない。
具体的には、排水等の温度が、氷が急激に生成する条件（例えば、過冷却度が１℃以上の条件）に、搬送部４を稼動させ、それ以外の条件では搬送部４を停止させる制御を行ってもよい。
このような制御を行うことで、搬送部４の無駄な動きを抑制することができ、回収水を得るために要するコストを低減できる。また、氷の生成量が少ない場合に搬送部４を稼動させると、搬送中に氷が溶けてしまいロスが大きくなる。上述のような制御を行うことで、このようなロスを減らすことができる。
【００５９】
また、搬送部４と回収部６との間に生成された氷の重量を測定する計量部を設けて、生成された氷の重量に基づいてブライン部１３のブライン温度を制御してもよい。
具体的には、氷の生成量が少ない場合には、ブライン温度を下げて氷の生成量を増やし、氷の生成量が多い場合には、ブライン温度を上げて氷の生成量を減らす制御を行う。
このような制御を行うことで、一定の氷生成量を維持しつつ、過冷却解除部１０以外の場所で過冷却解除が起こりにくくすることができる。さらに、循環タンク１１から循環する濃縮排水の濃縮度が高くなって、凝固点が低くなっても、同じ速度で氷の生成を続けることができる。
【００６０】
また、循環タンク１１から循環される濃縮排水の流量に基づいて、熱交換部１２へ供給されるブラインの流量を制御してもよい。
具体的には、循環される濃縮排水の流量が低下した場合、ブライン部１３におけるブラインの循環流量を一気に増やし、循環される濃縮排水の流量が回復したら、ブライン部１３から熱交換部１２に供給されるブライン流量を元に戻す。
このような制御を行うことにより、熱交換部１２内で氷が生成されて循環される濃縮排水の流量が低下しても、ブラインの供給量を減らすことで、熱交換部１２内の氷を溶かすことができる。
【００６１】
また、回収部６に電気伝導度計（ＥＣ計）を設けて、回収水の電気伝導度に基づいて散水部５から氷にかけられる排水および回収水の一方または両方の流量を制御してもよく、特に限定するものではない。具体的には、回収水の電気伝導度が高くなると、氷にかけられる排水および回収水の一方または両方の流量を増やし、氷に付着する濃縮排水の除去率を高め、回収水に含まれる塩類の割合を低下させる。
あるいは、搬送部４による氷の搬送時間を長くし、氷に付着する濃縮排水の除去率を高め、回収水に含まれる塩類の割合を低下させてもよい。
【００６２】
〔第２の実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態について図４から図６を参照して説明する。
本実施形態の排水処理装置の基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、搬送部周辺の構成が異なっている。よって、本実施形態においては、図４から図６を用いて搬送部の周辺構成のみを説明し、その他の構成要素等の説明を省略する。
図４は、本実施形態の排水処理装置における搬送部の周辺構成を説明する模式図である。
なお、第１の実施形態と同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００６３】
排水処理装置１０１の搬送部４と回収部６との間には、図４に示すように、脱水部１０２が設けられている。
脱水部１０２は、搬送部４により搬送されてきた氷に付着した付着水を吸収することにより、氷から取り除くものである。脱水部１０２には、スポンジ等の吸水部材が設けられたベルト部１０３と、ベルト部１０３が巻かれた一対のローラ部１０４と、吸水部材に吸い取られた排水等を搾り出す脱水ドラム１０５と、が設けられている。
【００６４】
図５は、図４の脱水ドラムの構成を説明する部分拡大図である。
ローラ部１０４は、搬送部４と氷回収タンク２６との間に略水平に離れて配置され、ベルト部１０３が巻かれている。脱水ドラム１０５は、ローラ部１０４に巻かれたベルト部１０３のうち、下側のベルト部１０３に配置されている。脱水ドラム１０５は、図５に示すように、一対のローラから構成され、一対のローラの間にベルト部１０３を通すことにより、ベルト部１０３の吸水部材を絞るように配置されている。
【００６５】
次に、上記の構成からなる排水処理装置１０１による排水から回収水を回収する方法について説明する。
排水が原水タンク２に供給され、過冷却解除部１０において生成された氷が搬送部４により搬送されるまでは第１の実施形態と同一であるのでその説明を省略する。
【００６６】
搬送部４に搬送された氷は、搬送部４から脱水部１０２のベルト部１０３上に落下する。ベルト部１０３は氷を氷回収タンク２６側に搬送するとともに、吸水部材により氷の付着水を吸収する。吸水部材により付着水が取り除かれた氷は、氷回収タンク２６に落下する。
【００６７】
付着水を吸水した吸水部材は、脱水ドラム１０５に挟まれることにより、吸水した付着水が搾り出される。搾り出された付着水は循環タンク１１に回収される。
氷を氷回収タンク２６内に落下させた以後の作用は、第１の実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
【００６８】
上記の構成によれば、脱水部１０２により、氷から排水が含まれる付着水が取り除かれるため、回収部６には氷のみを供給することができ、回収水の水質向上を図ることができる。
【００６９】
図６は、図５の脱水ドラムの他の実施例を説明する模式図である。
なお、上述の実施形態のように、脱水ドラム１０５を一対のローラから構成してもよいし、図６に示すように、ローラ部１０４と対向する位置に一つのローラを配置して脱水ドラム１０５Ａとしてもよく、特に限定するものではない。
【００７０】
〔第３の実施形態〕
次に、本発明の第３の実施形態について図７および図８を参照して説明する。
本実施形態の排水処理装置の基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、搬送部周辺の構成が異なっている。よって、本実施形態においては、図７および図８を用いて搬送部の周辺構成のみを説明し、その他の構成要素等の説明を省略する。
図７は、本実施形態の排水処理装置における搬送部の周辺構成を説明する模式図である。
なお、第１の実施形態と同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００７１】
排水処理装置（凍結型排水処理装置）２０１の搬送部２０４の上には、図７に示すように、脱水部２０２が設けられている。
搬送部２０４は、第１の実施形態の搬送部４と比較して、水平部２３が長く設けられ、水平部２３の上には、散水部５と、脱水部２０２とが設けられている。
【００７２】
脱水部２０２は、搬送部４により搬送されてきた氷に付着した付着水を吸収することにより、氷から取り除くものである。脱水部２０２には、付着水を吸い取る吸水部２０３と、円筒状のドラム部２０６と、吸水部２０３から吸い取った付着水を搾り出す脱水ドラム２０５と、が設けられている。
【００７３】
図８は、図７の脱水部の構成を説明する部分拡大図である。
吸水部２０３は、図８に示すように、ドラム部２０６の円周面に配置され、搬送部２０４により搬送された氷に押し付けられ、氷の付着水を吸い取るスポンジなどの吸水材料から形成されたものである。
脱水ドラム２０５は、ドラム部２０６との間に吸水部２０３を挟み、吸水部２０３が吸い取った付着水を搾り出すものである。脱水ドラム２０５は、吸水部２０３が氷と接触する領域よりも散水部５側に配置されている。
【００７４】
次に、上記の構成からなる排水処理装置２０１による排水から回収水を回収する方法について説明する。
排水が原水タンク２に供給され、過冷却解除部１０において氷が生成されるまでは第１の実施形態と同一であるのでその説明を省略する。
【００７５】
循環タンク１１内の氷は、図７に示すように、搬送部２０４によりすくい上げられる。すくい上げられた氷は水平部２３において、上方に配置された散水部５から排水がかけられ、氷に付着した濃縮排水が洗い流される。その後、氷は脱水部２０２により付着水が取り除かれる。
【００７６】
脱水部２０２の吸水部２０３はドラム部２０６により氷に押し付けられ、氷に付着した付着水を吸い取る。付着水を吸い取られた氷は、水平部２３から氷回収タンク２６に落下する。
付着水を吸い取った吸水部２０３は、図８に示すように、脱水ドラム２０５およびドラム部２０６の間を通過して、吸い取った付着水が搾り出される。搾り出された付着水は、循環タンク１１に回収される。
氷を氷回収タンク２６内に落下させた以後の作用は、第１の実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
【００７７】
上記の構成によれば、脱水部２０２により、氷から排水が含まれる付着水が取り除かれるため、回収部６には氷のみを供給することができ、回収水の水質向上を図ることができる。
【００７８】
〔第４の実施形態〕
次に、本発明の第４の実施形態について図９を参照して説明する。
本実施形態の排水処理装置の基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、搬送部周辺の構成が異なっている。よって、本実施形態においては、図９を用いて搬送部の周辺構成のみを説明し、その他の構成要素等の説明を省略する。
図９は、本実施形態の排水処理装置における搬送部の周辺構成を説明する模式図である。
なお、第１の実施形態と同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００７９】
排水処理装置（凍結型排水処理装置）３０１の搬送部４と回収部６との間には、図９に示すように、氷を搬送する反転搬送部３０４と、氷に付着した付着水を洗浄する洗浄部３０５とが設けられている。
反転搬送部３０４には、略水平方向に延び、かつ、搬送部４から落下した氷を受ける受け止め部３０６が設けられ、受け止め部３０６の上方には洗浄部３０５が配置されている。反転搬送部３０４としては、搬送部４と同様にベルトコンベアなどを用いることができる。
【００８０】
洗浄部３０５には、原水ポンプ８から送出された排水が供給されている。
洗浄部３０５の下方には、氷を洗浄した排水を受ける受けタンク３０７が配置されている。受けタンク３０７に溜まった排水等は、散水部５に供給されている。
【００８１】
次に、上記の構成からなる排水処理装置３０１による排水から回収水を回収する方法について説明する。
排水が原水タンク２に供給され、過冷却解除部１０において氷が生成されるまでは第１の実施形態と同一であるのでその説明を省略する。
【００８２】
循環タンク１１内の氷は、図９に示すように、搬送部４によりすくい上げられる。すくい上げられた氷は水平部２３において、受けタンク３０７から供給された排水がかけられ、氷に付着した濃縮排水が洗い流される。その後、氷は搬送部４から反転搬送部３０４の受け止め部３０６上に落下する。
【００８３】
氷は受け止め部３０６に落下する際に上下が反転され、搬送部４では下側だった部分が上側となる。上下が反転された氷は反転搬送部３０４により搬送され、洗浄部３０５から排水および回収水の一方または両方がかけられる。氷に付着した付着水は排水および回収水の一方または両方により洗い流され、排水および回収水の一方または両方とともに受けタンク３０７に落下する。
付着水が洗い流された氷は、さらに反転搬送部３０４に搬送される間に、付着水を水切りした後に氷回収タンク２６内に落とされる。
【００８４】
上記の構成によれば、散水部５により排水がかけられた方向とは異なる方向から排水および回収水の一方または両方を氷にかけることができる。そのため、氷に付着した付着水をより確実に洗い流すことができる。
【００８５】
なお、上述の実施形態のように、洗浄部３０５に排水を供給してもよいし、回収部６により得られた回収水を供給してもよく、特に限定するものではない。
このように回収水を洗浄部３０５に供給することで、氷に付着した排水や濃縮排水をより確実に洗い流すことができ、回収水の水質をより向上させることができる。また、受けタンク３０７に回収した水を散水部５に供給することで、氷に付着した付着水を洗い流すのに用いる回収水の量を減らすことができる。
【００８６】
〔第５の実施形態〕
次に、本発明の第５の実施形態について図１０から図１２を参照して説明する。
本実施形態の排水処理装置の基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、搬送部周辺の構成が異なっている。よって、本実施形態においては、図１０から図１２を用いて搬送部の周辺構成のみを説明し、その他の構成要素等の説明を省略する。
図１０は、本実施形態の排水処理装置における搬送部の周辺構成を説明する模式図である。
なお、第１の実施形態と同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００８７】
排水処理装置（凍結型排水処理装置）４０１の搬送部４０４には、図１０に示すように、立て板４０５が設けられ、循環タンク１１における濃縮排水の水面下に略水平方向に延びる水平部４０６と、斜め上方へ延びる傾斜部４０７と、が設けられている。
立て板４０５は、搬送部４０４のベルトに対して突出して設けられた板材であり、搬送部４０４から氷が滑り落ちることを防止するものである。
【００８８】
次に、上記の構成からなる排水処理装置４０１による排水から回収水を回収する方法について説明する。
排水が原水タンク２に供給され、過冷却解除部１０において氷が生成されるまでは第１の実施形態と同一であるのでその説明を省略する。
【００８９】
循環タンク１１内の氷は、図１０に示すように、水平部４０６の立て板４０５により掻き集められ、傾斜部４０７において濃縮排水からすくい上げられる。すくい上げられた氷は、散水部５により付着水が洗い流され、氷回収タンク２６に落下する。
【００９０】
上記の構成によれば、搬送部４０４を駆動することにより、水平部４０６上の濃縮排水に浮かぶ氷を傾斜部４０７に集め、氷を傾斜部４０７の上に載せて濃縮排水から取り出し、氷回収タンク２６に搬送することができる。水平部４０６を設けない場合と比較して、氷を傾斜部４０７に集めることができることから、多くの氷を傾斜部４０７の上に載せることができる。
【００９１】
図１１は、図３の立て板における他の実施形態を説明する部分拡大図である。図１２は、図１１の立て板における排水等の流れ方向を説明する模式図である。
なお、上述の実施形態のように、立て板４０５が板材から構成されていてもよいし、図１１に示すように櫛歯状に構成されていてもよく、特に限定するものではない。
このように構成することで、氷に付着した濃縮排水等は、排水孔２４から流れ落ちるだけでなく、図１２に示すように、立て板４０５Ａの隙間から流れ落ちることができ、氷に付着した濃縮排水等の除去効率が向上する。
【００９２】
なお、立て板４０５Ａの隙間は、氷が間をすり抜けない程度の幅であることが望ましく、例えば、５ｍｍ程度の隙間を挙げることができる。
また、上述のように、立て板４０５は櫛歯状に構成したものに限定したものに限られず、水を透過する構成、例えばメッシュ状に構成してもよく、特に限定するものではない。
【００９３】
〔第６の実施形態〕
次に、本発明の第６の実施形態について図１３を参照して説明する。
本実施形態の排水処理装置の基本構成は、第５の実施形態と同様であるが、第５の実施形態とは、搬送部周辺の構成が異なっている。よって、本実施形態においては、図１３を用いて搬送部の周辺構成のみを説明し、その他の構成要素等の説明を省略する。
図１３は、本実施形態の排水処理装置における搬送部の周辺構成を説明する模式図である。
なお、第５の実施形態と同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００９４】
排水処理装置（凍結型排水処理装置）５０１の搬送部４０４と氷回収タンク２６との間には、回動部５０２が設けられている。
回動部５０２は、搬送部４０４により搬送された氷を所定時間の間、保持して水切りを行った後、氷を氷回収タンク２６に落下させるものである。
回動部５０２には、氷が載せられる支持台５０３と、回動可能に支持された支持部５０４と、バランスをとるウエイト５０５とが設けられている。
【００９５】
支持台５０３には、氷を支持するとともに、水を透過させる載置面５０６と、透過した水を循環タンク１１に導く受け皿５０７とが設けられている。受け皿５０７の下面には支持部５０４が接続されている。
支持部５０４は、一方の端部が支持台５０３に接続され、他方の端部がウエイト５０５と接続されている。さらに、支持部５０４の略中央には、支持部５０４を回動可能に支える回動軸５０８がもうけられている。
ウエイト５０５は、支持台５０３上に所定量の氷が乗ることにより、支持台５０３が氷回収タンク２６側に回動する重さに調整されたものである。
【００９６】
次に、上記の構成からなる排水処理装置５０１による排水から回収水を回収する方法について説明する。
排水が原水タンク２に供給され、氷が搬送部４０４により搬送されるまでは第５の実施形態と同一であるのでその説明を省略する。
【００９７】
搬送部４０４により搬送された氷は、搬送部４０４から支持部５０４の上に落下する。氷は支持部５０４の上に落下する際に上下が反転され、搬送部４０４で除去できなかった付着水が除去される。
氷から除去された付着水は、載置面５０６を通過し、受け皿５０７により循環タンク１１に回収される。
【００９８】
支持部５０４の上に所定量の氷が乗ると、支持部５０４は回動軸５０８を中心に下方へ回動する。支持部５０４が下方に回動すると、氷は支持部５０４から滑り落ち、氷回収タンク２６内に落下する。
【００９９】
上記の構成によれば、氷に付着した付着水の除去率が向上し、回収水の水質を向上させることができる。さらに、搬送部を２段備える方法と比較して、必要とされる動力が少ないため、回収水を得るために要するコストを低減することができる。
【０１００】
〔第７の実施形態〕
次に、本発明の第７の実施形態について図１４を参照して説明する。
本実施形態の排水処理装置の基本構成は、第５の実施形態と同様であるが、第５の実施形態とは、氷生成部周辺の構成が異なっている。よって、本実施形態においては、図１４を用いて氷生成部の周辺構成のみを説明し、その他の構成要素等の説明を省略する。
図１４は、本実施形態の排水処理装置における搬送部の周辺構成を説明する模式図である。
なお、第１の実施形態と同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【０１０１】
排水処理装置（凍結型排水処理装置）６０１は、図１４に示すように、排水供給される排水タンク６０２と、排水から氷と濃縮排水とを生成する氷生成部６０３と、が設けられている。
【０１０２】
排水タンク６０２は都市部から排出された排水が供給されるタンクであって、内部で製氷ドラム６０４により氷が生成されている。
【０１０３】
氷生成部６０３は、氷を生成する製氷ドラム６０４と、製氷ドラム６０４を回転させる回転駆動部６０５と、製氷ドラム６０４を冷却する冷却部６０６と、製氷ドラムから氷をかき取るスクレーパ（剥ぎ取り部）６０７と、が設けられている。
【０１０４】
製氷ドラム６０４は円柱状の部材であり、中心軸線が排水の水面と略平行に配置されるとともに、円周面の一部が排水と接触するように配置されている。さらに製氷ドラム６０４は、回転駆動部６０５により中心軸線周りに回転可能に支持されている。
スクレーパ６０７は、一方の端部が円周面と接して配置され、他方の端部は氷を搬送部４に導くように配置されている。
【０１０５】
次に、上記の構成からなる排水処理装置６０１による排水から回収水を回収する方法について説明する。
都市部から排出された排水は排水タンク６０２に供給され、氷生成部６０３により排水から氷が生成される。
【０１０６】
具体的には、製氷ドラム６０４は冷却部６０６により冷却されるとともに、回転駆動部６０５により回転される。すると、製氷ドラム６０４の円周面に氷が生成される。製氷ドラム６０４の円周面に付着した氷は製氷ドラム６０４とともに回転し、スクレーパ６０７により製氷ドラム６０４からかき取られる。かき取られた氷は、スクレーパ６０７の上を搬送部４側へ押し出され、搬送部４の上に落下する。
【０１０７】
搬送部４の上に落下した氷には散水部５から排水および回収水の一方または両方がかけられ、氷に付着した濃縮排水が洗い流される。濃縮排水が洗い流された氷は、その後しばらく搬送部４により搬送される間に付着水の水切りがなされる。水切りされた氷は、搬送部４から氷回収タンク２６に落下する。
【０１０８】
上記の構成によれば、製氷ドラム６０４の円筒面上に形成された氷は、スクレーパ６０７により剥ぎ取られ、搬送部４により氷回収タンク２６へ搬送される。そのため、排水を過冷却状態にした後に、過冷却状態を解除して氷を生成する方法と比較して、排水が氷に含まれにくく、回収水の水質の向上を図りやすい。
【０１０９】
なお、上述の実施形態のように、搬送部４により氷を直接氷回収タンク２６へ搬送してもよいし、第２の実施形態の脱水部１０２や、第３の実施形態の脱水部２０２などを組み合わせて回収水の水質の向上を図ってもよく、特に限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【０１１０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る排水処理装置の構成を説明する模式図である。
【図２】図１における冷却部の構成の一部を説明する模式図である。
【図３】図１の搬送部の構成を説明する部分拡大図である。
【図４】本発明の第２の実施形態の排水処理装置における搬送部の周辺構成を説明する模式図である。
【図５】図４の脱水ドラムの構成を説明する部分拡大図である。
【図６】図５の脱水ドラムの他の実施例を説明する模式図である。
【図７】本発明の第３の実施形態の排水処理装置における搬送部の周辺構成を説明する模式図である。
【図８】図７の脱水部の構成を説明する部分拡大図である。
【図９】本発明の第４の実施形態の排水処理装置における搬送部の周辺構成を説明する模式図である。
【図１０】本発明の第５の実施形態の排水処理装置における搬送部の周辺構成を説明する模式図である。
【図１１】図３の立て板における他の実施形態を説明する部分拡大図である。
【図１２】図１１の立て板における排水等の流れ方向を説明する模式図である。
【図１３】本発明の第６の実施形態の排水処理装置における搬送部の周辺構成を説明する模式図である。
【図１４】本発明の第７の実施形態の排水処理装置における搬送部の周辺構成を説明する模式図である。
【符号の説明】
【０１１１】
１，１０１，２０１，３０１，４０１，５０１，６０１ 排水処理装置（凍結型排水処理装置）
３，６０３ 氷生成部
４，２０４，４０４ 搬送部
５ 散水部
６ 回収部
９ 冷却部
１０ 過冷却解除部
１１ 循環タンク（氷貯留タンク）
２４ 排水孔
１０２，２０２ 脱水部
３０４ 反転搬送部
６０２ 排水タンク
６０４ 製氷ドラム
６０７ スクレーパ（剥ぎ取り部）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、排水から灌漑に利用可能な水を得る、あるいは中水として利用するのに好適な凍結濃縮型排水処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
砂漠地帯を緑化するためには大量の灌漑水を確保することが必要であり、さらに、灌漑水を確保するためにかかる費用を安く抑える必要がある。
【０００３】
このような緑化に用いられる灌漑水や比較的清浄な水を確保する方法としては、例えば、都市地域から排出される排水や海水から灌漑水を得る凍結濃縮法や、蒸発濃縮法や、膜濃縮法などが知られている。
これらの方法のうち、凍結濃縮法に関して連続的に灌漑水等を得る方法や、比較的低コストで灌漑水等を得る方法などが提案されている（例えば、特許文献１から３参照。）。
また、凍結濃縮方法に利用可能な氷を連続的に製造する装置の技術が提案されている（例えば、特許文献４および５参照。）。
【特許文献１】特開平１１−３０４１３号公報
【特許文献２】特開平６−２７７６５５号公報
【特許文献３】特開２００２−１３０８７９号公報
【特許文献４】実開昭５８−１１４４７８号公報
【特許文献５】特開平１−９５２６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述のように、凍結濃縮法を用いて排水等から灌漑水等を得る排水再利用システムでは、生成した氷に付着した排水などの付着水を氷から分離させる分離効率が、得られた灌漑水等の水質向上に大きな影響を与えている。
【０００５】
そのため、付着水を氷から分離させる遠心分離法などが知られているが、付着水の分離に用いられるエネルギが大きく、得られた再利用水を灌漑水等として市場投入するにはコスト高になるという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、再利用水の水質を確保するとともに、コスト低減を図ることができる凍結濃縮型排水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】
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明の凍結濃縮型排水処理装置は、排水から氷と濃縮排水とを生成する氷生成部と、該氷生成部から前記氷を搬送する搬送部と、搬送された前記氷を溶かし回収水を生成する回収部と、前記搬送部に搬送される前記氷に前記排水および前記回収水の一方または両方をかける散水部と、が設けられたことを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、搬送される氷に排水および回収水の一方または両方をかけることにより、氷に付着した濃縮排水が洗い流される。その後氷を回収部において溶かすことにより、濃縮排水を洗い流さない場合と比較して、回収水（再利用水）の水質向上を図ることができる。
さらに、遠心分離法等を用いて氷に付着した濃縮排水を取り除く方法と比較して、散水部から排水および回収水の一方または両方を氷にかけるだけなので、回収水の水質を確保するために使用するエネルギの削減を図ることができる。
【０００９】
上記発明においては、前記散水部から前記氷にかけられた前記排水および前記回収水の一方または両方は、前記氷生成部に供給されることが望ましい。
【００１０】
本発明によれば、氷に付着した濃縮排水を洗い流した排水および回収水の一方または両方は、氷により冷却される。一方、排水および回収水の一方または両方をかけられたことにより、解けた温度の低い融解水も上述の排水および回収水の一方または両方とともに氷生成部に供給される。そのため、氷生成部において氷を生成するために要するエネルギの削減を図ることができる。
言い換えると、氷に付着した濃縮排水を除去する際に失われた冷熱を、次の氷の生成に用いることができる。
【００１１】
上記発明においては、前記搬送部における前記氷を載せる面には、前記散水部からかけられた前記排水および前記回収水の一方または両方が流入する排水孔が設けられていることが望ましい。
【００１２】
本発明によれば、氷にかけられた排水および回収水の一方または両方や、氷から洗い流された濃縮排水や、氷が解けた溶解水などが排水孔に流入し、これら排水等を氷から容易に分離することができる。
【００１３】
上記発明においては、前記搬送部により搬送された前記氷を前記回収部に搬送するとともに、前記搬送部から前記氷を受け取る際に前記氷の上下を反転させる反転搬送部と、該反転搬送部に搬送される前記氷に、前記排水および前記回収水の一方または両方をかける洗浄部と、が設けられていることが望ましい。
【００１４】
本発明によれば、散水部により排水および回収水の一方または両方がかけられた方向とは異なる方向から排水および回収水の一方または両方を氷にかけることができる。そのため、氷に付着した付着水をより確実に洗い流すことができる。
【００１５】
上記発明においては、前記氷が前記回収部に入る前に、前記氷に付着した付着水を取り除く脱水部が設けられていることが望ましい。
【００１６】
本発明によれば、排水が含まれる付着水が氷から取り除かれるため、回収部には氷のみを供給することができ、回収水の水質向上を図ることができる。
【００１７】
上記発明においては、前記氷生成部には、排水を過冷却状態にまで冷却する冷却部と、前記排水の過冷却状態を解除して氷と濃縮排水とを生成する過冷却解除部と、前記氷と前記濃縮排水が貯留される氷貯留タンクと、が設けられていることが望ましい。
【００１８】
本発明によれば、過冷却状態の排水を冷却部において連続的に生成し、排水の過冷却状態を解除することで、氷を連続的に生成することができる。生成された氷は、同時に生成された濃縮排水とともに氷貯留タンクに貯留された後、搬送部により回収部に搬送されるため、回収水を得ることができる。
ソリッドアイスを生成するスタティック型の氷生成部と比較すると、氷を連続的に生成できるため、低いコストで回収水を得ることができる。
【００１９】
上記発明においては、前記搬送部は、少なくとも略水平に延びる水平部と傾斜する傾斜部とを有し、前記水平部は前記氷貯留タンクに貯留された前記濃縮排水の水面下に配置され、前記傾斜部は前記濃縮排水の水面下から前記氷貯留タンク外に向かって延びるように配置されていることが望ましい。
【００２０】
本発明によれば、搬送部を駆動することにより、水平部上の濃縮排水に浮かぶ氷を傾斜部に集め、氷を傾斜部の上に載せて濃縮排水から取り出し、回収部に搬送することができる。水平部を設けない場合と比較して、氷を傾斜部に集めることができることから、多くの氷を傾斜部の上に載せることができる。
【００２１】
上記発明においては、前記氷生成部には、排水が貯留される排水タンクと、前記排水と接触し、回転しながら円筒面上に氷を形成させる製氷ドラムと、前記円筒面上から氷を剥ぎ取り、剥ぎ取った氷を前記搬送部に載せる剥ぎ取り部と、が設けられていることが望ましい。
【００２２】
本発明によれば、製氷ドラムの円筒面上に形成された氷は、剥ぎ取り部により剥ぎ取られ、搬送部により回収部へ搬送される。
排水を過冷却状態にした後に、過冷却状態を解除して氷を生成する方法と比較して、濃縮排水が氷に含まれにくく、回収水の水質の向上を図りやすい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の凍結濃縮型排水処理装置によれば、搬送される氷に排水および回収水の一方または両方をかけて、氷に付着した濃縮排水を洗い流すことにより、回収水（再利用水）の水質を確保するとともに、コスト低減を図ることができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
〔第１の実施形態〕
以下、本発明の第１の実施形態に係る排水処理装置ついて図１から図３を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係る排水処理装置の構成を説明する模式図である。
排水処理装置（凍結型排水処理装置）１は、図１に示すように、排水が一時的に貯留される原水タンク２と、排水から氷と濃縮排水とを生成する氷生成部３と、生成された氷を搬送する搬送部４と、氷に付着した付着水を洗い流す散水部５と、氷から回収水を生成する回収部６とが設けられている。
【００２５】
原水タンク２は、都市部から排出された排水が供給されるタンクであって、排水処理装置１において処理する前に一時的に排水を貯留するものである。
原水タンク２には、排水に含まれる固形物などを取り除く原水フィルタ７が配置され、原水フィルタ７を透過した排水は原水ポンプ８に導かれる。
【００２６】
氷生成部３は、排水を過冷却状態にまで冷却する冷却部９と、排水の過冷却状態を解除する過冷却解除部１０と、氷と濃縮排水とが貯留される循環タンク（氷貯留タンク）１１と、が設けられている。
【００２７】
図２は、図１における冷却部の構成の一部を説明する模式図である。
冷却部９には、図１及び図２に示すように、熱交換部１２と、ブライン部１３と、が設けられている。
【００２８】
熱交換部１２は、ブライン部１３から供給されたブラインと、原水ポンプ８から供給された排水などとの間で熱交換を行うものである。
熱交換部１２には、図１に示すように、原水ポンプ８から排水が供給され、循環ポンプ１９から濃縮排水が供給されている。一方、熱交換部１２から過冷却解除部１０に過冷却状態にまで冷却された排水および濃縮排水が供給されている。
また、熱交換部１２には、図２に示すように、ブラインポンプ１６からブラインが供給され、熱交換部１２からブラインチラー１４に排水等と熱交換した後のブラインが供給されている。
【００２９】
ブライン部１３は、図２に示すように、熱交換部１２に冷却されたブラインを供給するものである。
ブライン部１３には、ブラインを冷却するブラインチラー１４と、ブラインを一時的に貯留するブラインタンク１５と、ブラインを送出するブラインポンプ１６とが設けられている。
【００３０】
ブラインチラー１４には、熱交換部１２から熱交換後のブラインが供給され、ブラインポンプ１６から送出されたブラインの一部が供給されている。ブラインチラー１４からブラインタンク１５には、冷却後のブラインが供給されている。
ブラインタンク１５には冷却後のブラインが一時的に貯留され、ブラインタンク１５からブラインポンプ１６に冷却されたブラインが導かれている。
ブラインポンプ１６は、ブラインタンク１５に貯留されている冷却されたブラインを熱交換部１２およびブラインチラー１４に供給するものである。
【００３１】
過冷却解除部１０は、熱交換部１２から供給された排水等の過冷却状態を解除し、氷と濃縮排水（濃縮された排水）を生成するものである。
過冷却解除部１０には、排水等を一時的に貯留する貯留部１７と、排水等を攪拌して過冷却状態を解除する攪拌部１８と、が設けられている。
【００３２】
貯留部１７は、熱交換部１２から供給された過冷却状態の排水等を受ける容器である。貯留部１７の内部には攪拌部１８が設けられている。
攪拌部１８は、過冷却状態の排水等を攪拌して過冷却状態を解除し、排水等から清浄な水からなる氷を生成するとともに、結果的に塩類などが濃縮された濃縮排水を生成するものである。攪拌部１８には、過冷却状態の排水等を攪拌するプロペラ部と、プロペラ部を回転駆動させる駆動部とが設けられている。
【００３３】
循環タンク１１は、過冷却解除部１０の下方に配置され、過冷却解除部１０により生成された氷と濃縮排水とが一時的に貯留されるものである。
循環タンク１１には、濃縮排水を熱交換部１２に供給させる循環ポンプ１９が接続されている。循環ポンプ１９と熱交換部１２との間には、熱交換部１２へ流入する氷を捕集する氷核フィルタ２０が配置されている。さらに、循環ポンプ１９と氷核フィルタ２０との間には、一定の濃度以上に濃縮された濃縮排水を排出するドレン部２１が設けられている。
【００３４】
循環タンク１１の内部には、過冷却解除部１０から氷および濃縮排水が供給され、氷および濃縮排水が存在する領域（図１の右側領域）と、濃縮排水のみが存在する領域（図１の左側領域）とを形成する仕切り板２２が設けられている。仕切り板２２は、上端が濃縮排水の水面上に突出し、下端は濃縮排水が流通可能に循環タンク１１の底面から離間して配置されている。
【００３５】
搬送部４は、図１に示すように、生成された氷を循環タンク１１から回収部６に搬送するものである。本実施形態では、搬送部４をベルトコンベアに適用して説明する。なお、搬送部４は、上述のようにベルトコンベアであってもよいし、その他の搬送機器であってもよく、特に限定するものではない。
【００３６】
図３は、図１の搬送部の構成を説明する部分拡大図である。
搬送部４の略中央には、図１および図３に示すように、ベルトコンベアが水平方向に延びる水平部２３が設けられている。搬送部４のベルトコンベアを構成するベルトには、排水孔２４と、が設けられている。
【００３７】
排水孔２４は、散水部５から氷にかけられた排水および回収水の一方または両方と、氷に付着した付着水と、氷が解けた融解水が流入し、循環タンク１１へ流れ落ちる貫通孔である。排水孔２４は、千鳥状に配置されていてもよいし、それ以外のパターンに配置されていてもよく、特に限定するものではない。また、排水孔２４の径は、氷が落下しない程度の大きさに制限されている。
【００３８】
散水部５は、搬送部４により循環タンク１１から引上げられた氷に付着する付着水（濃縮排水）を洗い流すものである。散水部５は、搬送部４の水平部２３上方に配置されている。散水部５には、原水ポンプ８により送出された排水、または、ポンプ２７よりバルブ３４を介して送出された回収水の一部が供給されている。
散水部５としては、排水および回収水の一方または両方を散水するシャワーのような構造を採用することができる。
【００３９】
回収部６は、搬送部４により搬送されてきた氷を溶かして回収水を得るものである。ここで、回収水とは、排水よりも塩類等の含有率が低く、灌漑水などのいわゆる中水として利用可能な水のことである。
【００４０】
回収部６は、図１に示すように、氷回収タンク２６と、回収ポンプ２７と、ファンコイルユニット２８と、が設けられている。
氷回収タンク２６は、搬送部４により搬送された氷が貯留される容器である。氷回収タンク２６の底には、氷が上に載せられるとともに、氷が溶けた回収水のみが透過する底面２９が配置され、底面２９の下方には回収水を回収ポンプ２７側に集める傾斜面３０が設けられている。
【００４１】
回収ポンプ２７は、氷回収タンク２６において得られた回収水を外部またはファンコイルユニット２８に向けて送出するものである。
回収ポンプ２７とファンコイルユニット２８との間には、回収ポンプ２７から送出された回収水の流れを制御する三方弁３１が配置されている。三方弁３１には、氷回収タンク２６に溜まった回収水の水位を検出するレベルセンサ３２の出力が入力されている。三方弁３１は、レベルセンサ３２の出力に基づいて、回収水の流出方向を制御している。
【００４２】
ファンコイルユニット２８は、回収水と外部の空気との間で熱交換し、回収水の温度を上げるとともに、外部空気を冷却するものである。温度が高くなった回収水は、氷回収タンク２６に戻され、氷回収タンク２６内の氷を溶かすのに用いられる。
【００４３】
次に、上記の構成からなる排水処理装置１による排水から回収水を回収する方法について説明する。
都市部などから排出された排水は、図１に示すように、原水タンク２に流入する。原水タンク２に流入した排水は、原水フィルタ７を透過して原水ポンプ８に導かれる。排水は原水フィルタ７を透過することにより、排水に含まれる固形物などが取り除かれる。原水タンク２に流入する排水は、約２０℃の温度である。
原水ポンプ８に流入した排水は、熱交換部１２および散水部５に向けて送出される。なお、熱交換部１２および散水部５への排水の送出は流量制御バルブなどにより制御されている。
【００４４】
原水ポンプ８から送出された排水、および、循環タンク１１から循環されてきた濃縮排水（以下、排水等と表記する。）は、氷核フィルタ２０を通過して熱交換部１２に流入する。氷核フィルタ２０を配置することにより、透過する排水等に含まれる氷を取り除くことができ、熱交換部１２等の内部において氷が付着することを防止することができる。
熱交換部１２に流入した排水等は過冷却状態にまで冷却され、過冷却解除部１０に向けて流出する。
【００４５】
熱交換部１２は、図１および図２に示すように、ブラインチラー１４により冷却されたブラインが供給され、ブラインと排水等との間で熱交換を行っている。これにより、排水等は過冷却状態にまで冷却される。
一方、熱交換を行った後のブラインは、ブラインチラー１４に戻され再び冷却される。
【００４６】
過冷却状態に冷却された排水等は、過冷却解除部１０の貯留部１７に流入する。貯留部１７において過冷却状態の排水等は、攪拌部１８により攪拌されて過冷却状態が解除される。
排水等は過冷却状態が解除されると、塩類等を含まない清浄水からなる氷を生成する。それと同時に、氷に含まれなかった塩類等が濃縮された濃縮排水が生成される。
【００４７】
過冷却解除部１０により生成された氷および濃縮排水は、貯留部１７から下方に配置された循環タンク１１に流入する。
氷および濃縮排水は、循環タンク１１の仕切り板２２に仕切られた一方の領域（図１の右側領域）に流入する。氷は仕切り板２２により仕切られた一方の領域のみに留まり、濃縮排水は一方の領域から他方の領域（図１の左側領域）にも流入する。
【００４８】
循環タンク１１に貯留された濃縮排水は、循環ポンプ１９により氷核フィルタ２０を介して再び熱交換部１２に送出される。
循環タンク１１内に貯留された濃縮排水の濃度が所定濃度より高くなった場合には、濃縮排水は、循環ポンプ１９と氷核フィルタ２０との間に配置された三方弁である排出弁３３から外部に排出される。
【００４９】
循環タンク１１内の氷は、搬送部４により濃縮排水からすくい上げられる。搬送部４によりすくい上げられた氷の周りに付着した濃縮排水は、重力により下方に落下し、排水孔２４から循環タンク１１に落下する。
その後、氷は搬送部４の水平部２３に到達し、上方に配置された散水部５から排水および回収水の一方または両方がかけられる。排水および回収水の一方または両方は、氷の周りに付着した濃縮排水を洗い流し、洗い流された濃縮排水とともに排水孔２４から循環タンク１１に落下する。
一方、散水部５から散水される排水は、熱交換部１２により冷却される前の排水であり、氷と比較して温度が高い。そのため、この排水は氷の一部を溶かし、氷に付着した濃縮排水をより確実に洗い流し、濃縮排水の除去率の向上を図ることができる。
【００５０】
また、氷に付着した濃縮排水を洗い流した排水および回収水の一方または両方は、氷および濃縮排水により冷却され、循環タンク１１に流入する。その後、熱交換部１２により過冷却状態に冷却される。
【００５１】
水平部２３において付着した濃縮排水を洗い流された氷は、さらに搬送部４により搬送され、氷に付着した付着水を水切りした後に、氷回収タンク２６内に落とされる。
氷は、氷回収タンク２６内の底面２９上に堆積され、ファンコイルユニット２８を通過し、温度の高くなった回収水がかけられる。これにより氷は溶けて回収水となり、底面２９を透過して回収水ポンプ２７に流入する。
【００５２】
回収水ポンプ２７は、三方弁３１に向けて回収水を送出する。三方弁３１は、氷回収タンク２６内の回収水の水面が所定位置より下の場合には、回収水をファンコイルユニット２８に向けて流す。
ファンコイルユニット２８に流入した回収水は外部の空気との間で熱交換を行い、外部の空気を冷却する。冷却された空気は、室内の空調などに用いられる。一方、熱交換後の回収水は、外部の空気の熱により温度が高くなる。温度が高くなった回収水は氷回収タンク２６に導かれ、氷を溶かすのに用いられる。
【００５３】
一方、氷回収タンク２６内の回収水の水面レベルが所定位置に到達すると、三方弁３１は、回収水を外部に向けて流す。
【００５４】
上記の構成によれば、搬送される氷に排水および回収水の一方または両方をかけることにより、氷に付着した濃縮排水が洗い流される。その後氷を回収部６の氷回収タンク２６において溶かすことにより、濃縮排水を洗い流さない場合と比較して、回収水の水質向上を図ることができる。
さらに、遠心分離法等を用いて氷に付着した濃縮排水を取り除く方法と比較して、散水部５から排水および回収水の一方または両方を氷にかけるだけなので、回収水の水質を確保するために使用するエネルギの削減を図ることができる。つまり、回収水の水質を確保するとともに、回収水を得るのに要するコストを低減することができる。
氷に付着した濃縮排水を洗い流すことにより、回収水における塩素濃度、化学的酸素要求量（ＣＯＤ）を低くすることができる。
【００５５】
過冷却状態の排水等を冷却部９の熱交換部１２において連続的に生成し、排水等の過冷却状態を解除することで、氷を連続的に生成することができる。生成された氷は、同時に生成された濃縮排水とともに循環タンク１１に貯留された後、搬送部４により回収部６の氷回収タンク２６に搬送されるため、回収水を得ることができる。
このように氷を連続的に生成できるため、ソリッドアイスを生成するスタティック型の氷生成部と比較すると、低いコストで回収水を得ることができる。
【００５６】
氷に付着した濃縮排水を洗い流した排水および回収水の一方または両方は、氷により冷却される。一方、排水および回収水の一方または両方をかけられたことにより、解けた温度の低い融解水も上述の排水および回収水の一方または両方とともに氷生成部３の熱交換部１２に供給される。そのため、氷生成部３において氷を生成するために要するエネルギの削減を図ることができる。
言い換えると、氷に付着した濃縮排水を除去する際に氷から失われた冷熱を、次の氷の生成に用いることができる。
【００５７】
搬送部４に排水孔２４を設けることにより、氷にかけられた排水および回収水の一方または両方や、氷から洗い流された濃縮排水や、氷が解けた溶解水などが排水孔に流入し、これら排水等を氷から容易に分離することができる。
【００５８】
また、上述の実施形態のように、搬送部４を連続して稼動させてもよいし、熱交換部１２から流出する排水等の温度に基づいて、搬送部４を制御してもよく、特に限定するものではない。
具体的には、排水等の温度が、氷が急激に生成する条件（例えば、過冷却度が１℃以上の条件）に、搬送部４を稼動させ、それ以外の条件では搬送部４を停止させる制御を行ってもよい。
このような制御を行うことで、搬送部４の無駄な動きを抑制することができ、回収水を得るために要するコストを低減できる。また、氷の生成量が少ない場合に搬送部４を稼動させると、搬送中に氷が溶けてしまいロスが大きくなる。上述のような制御を行うことで、このようなロスを減らすことができる。
【００５９】
また、搬送部４と回収部６との間に生成された氷の重量を測定する計量部を設けて、生成された氷の重量に基づいてブライン部１３のブライン温度を制御してもよい。
具体的には、氷の生成量が少ない場合には、ブライン温度を下げて氷の生成量を増やし、氷の生成量が多い場合には、ブライン温度を上げて氷の生成量を減らす制御を行う。
このような制御を行うことで、一定の氷生成量を維持しつつ、過冷却解除部１０以外の場所で過冷却解除が起こりにくくすることができる。さらに、循環タンク１１から循環する濃縮排水の濃縮度が高くなって、凝固点が低くなっても、同じ速度で氷の生成を続けることができる。
【００６０】
また、循環タンク１１から循環される濃縮排水の流量に基づいて、熱交換部１２へ供給されるブラインの流量を制御してもよい。
具体的には、循環される濃縮排水の流量が低下した場合、ブライン部１３におけるブラインの循環流量を一気に増やし、循環される濃縮排水の流量が回復したら、ブライン部１３から熱交換部１２に供給されるブライン流量を元に戻す。
このような制御を行うことにより、熱交換部１２内で氷が生成されて循環される濃縮排水の流量が低下しても、ブラインの供給量を減らすことで、熱交換部１２内の氷を溶かすことができる。
【００６１】
また、回収部６に電気伝導度計（ＥＣ計）を設けて、回収水の電気伝導度に基づいて散水部５から氷にかけられる排水および回収水の一方または両方の流量を制御してもよく、特に限定するものではない。具体的には、回収水の電気伝導度が高くなると、氷にかけられる排水および回収水の一方または両方の流量を増やし、氷に付着する濃縮排水の除去率を高め、回収水に含まれる塩類の割合を低下させる。
あるいは、搬送部４による氷の搬送時間を長くし、氷に付着する濃縮排水の除去率を高め、回収水に含まれる塩類の割合を低下させてもよい。
【００６２】
〔第２の実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態について図４から図６を参照して説明する。
本実施形態の排水処理装置の基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、搬送部周辺の構成が異なっている。よって、本実施形態においては、図４から図６を用いて搬送部の周辺構成のみを説明し、その他の構成要素等の説明を省略する。
図４は、本実施形態の排水処理装置における搬送部の周辺構成を説明する模式図である。
なお、第１の実施形態と同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００６３】
排水処理装置１０１の搬送部４と回収部６との間には、図４に示すように、脱水部１０２が設けられている。
脱水部１０２は、搬送部４により搬送されてきた氷に付着した付着水を吸収することにより、氷から取り除くものである。脱水部１０２には、スポンジ等の吸水部材が設けられたベルト部１０３と、ベルト部１０３が巻かれた一対のローラ部１０４と、吸水部材に吸い取られた排水等を搾り出す脱水ドラム１０５と、が設けられている。
【００６４】
図５は、図４の脱水ドラムの構成を説明する部分拡大図である。
ローラ部１０４は、搬送部４と氷回収タンク２６との間に略水平に離れて配置され、ベルト部１０３が巻かれている。脱水ドラム１０５は、ローラ部１０４に巻かれたベルト部１０３のうち、下側のベルト部１０３に配置されている。脱水ドラム１０５は、図５に示すように、一対のローラから構成され、一対のローラの間にベルト部１０３を通すことにより、ベルト部１０３の吸水部材を絞るように配置されている。
【００６５】
次に、上記の構成からなる排水処理装置１０１による排水から回収水を回収する方法について説明する。
排水が原水タンク２に供給され、過冷却解除部１０において生成された氷が搬送部４により搬送されるまでは第１の実施形態と同一であるのでその説明を省略する。
【００６６】
搬送部４に搬送された氷は、搬送部４から脱水部１０２のベルト部１０３上に落下する。ベルト部１０３は氷を氷回収タンク２６側に搬送するとともに、吸水部材により氷の付着水を吸収する。吸水部材により付着水が取り除かれた氷は、氷回収タンク２６に落下する。
【００６７】
付着水を吸水した吸水部材は、脱水ドラム１０５に挟まれることにより、吸水した付着水が搾り出される。搾り出された付着水は循環タンク１１に回収される。
氷を氷回収タンク２６内に落下させた以後の作用は、第１の実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
【００６８】
上記の構成によれば、脱水部１０２により、氷から排水が含まれる付着水が取り除かれるため、回収部６には氷のみを供給することができ、回収水の水質向上を図ることができる。
【００６９】
図６は、図５の脱水ドラムの他の実施例を説明する模式図である。
なお、上述の実施形態のように、脱水ドラム１０５を一対のローラから構成してもよいし、図６に示すように、ローラ部１０４と対向する位置に一つのローラを配置して脱水ドラム１０５Ａとしてもよく、特に限定するものではない。
【００７０】
〔第３の実施形態〕
次に、本発明の第３の実施形態について図７および図８を参照して説明する。
本実施形態の排水処理装置の基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、搬送部周辺の構成が異なっている。よって、本実施形態においては、図７および図８を用いて搬送部の周辺構成のみを説明し、その他の構成要素等の説明を省略する。
図７は、本実施形態の排水処理装置における搬送部の周辺構成を説明する模式図である。
なお、第１の実施形態と同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００７１】
排水処理装置（凍結型排水処理装置）２０１の搬送部２０４の上には、図７に示すように、脱水部２０２が設けられている。
搬送部２０４は、第１の実施形態の搬送部４と比較して、水平部２３が長く設けられ、水平部２３の上には、散水部５と、脱水部２０２とが設けられている。
【００７２】
脱水部２０２は、搬送部４により搬送されてきた氷に付着した付着水を吸収することにより、氷から取り除くものである。脱水部２０２には、付着水を吸い取る吸水部２０３と、円筒状のドラム部２０６と、吸水部２０３から吸い取った付着水を搾り出す脱水ドラム２０５と、が設けられている。
【００７３】
図８は、図７の脱水部の構成を説明する部分拡大図である。
吸水部２０３は、図８に示すように、ドラム部２０６の円周面に配置され、搬送部２０４により搬送された氷に押し付けられ、氷の付着水を吸い取るスポンジなどの吸水材料から形成されたものである。
脱水ドラム２０５は、ドラム部２０６との間に吸水部２０３を挟み、吸水部２０３が吸い取った付着水を搾り出すものである。脱水ドラム２０５は、吸水部２０３が氷と接触する領域よりも散水部５側に配置されている。
【００７４】
次に、上記の構成からなる排水処理装置２０１による排水から回収水を回収する方法について説明する。
排水が原水タンク２に供給され、過冷却解除部１０において氷が生成されるまでは第１の実施形態と同一であるのでその説明を省略する。
【００７５】
循環タンク１１内の氷は、図７に示すように、搬送部２０４によりすくい上げられる。すくい上げられた氷は水平部２３において、上方に配置された散水部５から排水がかけられ、氷に付着した濃縮排水が洗い流される。その後、氷は脱水部２０２により付着水が取り除かれる。
【００７６】
脱水部２０２の吸水部２０３はドラム部２０６により氷に押し付けられ、氷に付着した付着水を吸い取る。付着水を吸い取られた氷は、水平部２３から氷回収タンク２６に落下する。
付着水を吸い取った吸水部２０３は、図８に示すように、脱水ドラム２０５およびドラム部２０６の間を通過して、吸い取った付着水が搾り出される。搾り出された付着水は、循環タンク１１に回収される。
氷を氷回収タンク２６内に落下させた以後の作用は、第１の実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
【００７７】
上記の構成によれば、脱水部２０２により、氷から排水が含まれる付着水が取り除かれるため、回収部６には氷のみを供給することができ、回収水の水質向上を図ることができる。
【００７８】
〔第４の実施形態〕
次に、本発明の第４の実施形態について図９を参照して説明する。
本実施形態の排水処理装置の基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、搬送部周辺の構成が異なっている。よって、本実施形態においては、図９を用いて搬送部の周辺構成のみを説明し、その他の構成要素等の説明を省略する。
図９は、本実施形態の排水処理装置における搬送部の周辺構成を説明する模式図である。
なお、第１の実施形態と同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００７９】
排水処理装置（凍結型排水処理装置）３０１の搬送部４と回収部６との間には、図９に示すように、氷を搬送する反転搬送部３０４と、氷に付着した付着水を洗浄する洗浄部３０５とが設けられている。
反転搬送部３０４には、略水平方向に延び、かつ、搬送部４から落下した氷を受ける受け止め部３０６が設けられ、受け止め部３０６の上方には洗浄部３０５が配置されている。反転搬送部３０４としては、搬送部４と同様にベルトコンベアなどを用いることができる。
【００８０】
洗浄部３０５には、原水ポンプ８から送出された排水が供給されている。
洗浄部３０５の下方には、氷を洗浄した排水を受ける受けタンク３０７が配置されている。受けタンク３０７に溜まった排水等は、散水部５に供給されている。
【００８１】
次に、上記の構成からなる排水処理装置３０１による排水から回収水を回収する方法について説明する。
排水が原水タンク２に供給され、過冷却解除部１０において氷が生成されるまでは第１の実施形態と同一であるのでその説明を省略する。
【００８２】
循環タンク１１内の氷は、図９に示すように、搬送部４によりすくい上げられる。すくい上げられた氷は水平部２３において、受けタンク３０７から供給された排水がかけられ、氷に付着した濃縮排水が洗い流される。その後、氷は搬送部４から反転搬送部３０４の受け止め部３０６上に落下する。
【００８３】
氷は受け止め部３０６に落下する際に上下が反転され、搬送部４では下側だった部分が上側となる。上下が反転された氷は反転搬送部３０４により搬送され、洗浄部３０５から排水および回収水の一方または両方がかけられる。氷に付着した付着水は排水および回収水の一方または両方により洗い流され、排水および回収水の一方または両方とともに受けタンク３０７に落下する。
付着水が洗い流された氷は、さらに反転搬送部３０４に搬送される間に、付着水を水切りした後に氷回収タンク２６内に落とされる。
【００８４】
上記の構成によれば、散水部５により排水がかけられた方向とは異なる方向から排水および回収水の一方または両方を氷にかけることができる。そのため、氷に付着した付着水をより確実に洗い流すことができる。
【００８５】
なお、上述の実施形態のように、洗浄部３０５に排水を供給してもよいし、回収部６により得られた回収水を供給してもよく、特に限定するものではない。
このように回収水を洗浄部３０５に供給することで、氷に付着した排水や濃縮排水をより確実に洗い流すことができ、回収水の水質をより向上させることができる。また、受けタンク３０７に回収した水を散水部５に供給することで、氷に付着した付着水を洗い流すのに用いる回収水の量を減らすことができる。
【００８６】
〔第５の実施形態〕
次に、本発明の第５の実施形態について図１０から図１２を参照して説明する。
本実施形態の排水処理装置の基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、搬送部周辺の構成が異なっている。よって、本実施形態においては、図１０から図１２を用いて搬送部の周辺構成のみを説明し、その他の構成要素等の説明を省略する。
図１０は、本実施形態の排水処理装置における搬送部の周辺構成を説明する模式図である。
なお、第１の実施形態と同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００８７】
排水処理装置（凍結型排水処理装置）４０１の搬送部４０４には、図１０に示すように、立て板４０５が設けられ、循環タンク１１における濃縮排水の水面下に略水平方向に延びる水平部４０６と、斜め上方へ延びる傾斜部４０７と、が設けられている。
立て板４０５は、搬送部４０４のベルトに対して突出して設けられた板材であり、搬送部４０４から氷が滑り落ちることを防止するものである。
【００８８】
次に、上記の構成からなる排水処理装置４０１による排水から回収水を回収する方法について説明する。
排水が原水タンク２に供給され、過冷却解除部１０において氷が生成されるまでは第１の実施形態と同一であるのでその説明を省略する。
【００８９】
循環タンク１１内の氷は、図１０に示すように、水平部４０６の立て板４０５により掻き集められ、傾斜部４０７において濃縮排水からすくい上げられる。すくい上げられた氷は、散水部５により付着水が洗い流され、氷回収タンク２６に落下する。
【００９０】
上記の構成によれば、搬送部４０４を駆動することにより、水平部４０６上の濃縮排水に浮かぶ氷を傾斜部４０７に集め、氷を傾斜部４０７の上に載せて濃縮排水から取り出し、氷回収タンク２６に搬送することができる。水平部４０６を設けない場合と比較して、氷を傾斜部４０７に集めることができることから、多くの氷を傾斜部４０７の上に載せることができる。
【００９１】
図１１は、図３の立て板における他の実施形態を説明する部分拡大図である。図１２は、図１１の立て板における排水等の流れ方向を説明する模式図である。
なお、上述の実施形態のように、立て板４０５が板材から構成されていてもよいし、図１１に示すように櫛歯状に構成されていてもよく、特に限定するものではない。
このように構成することで、氷に付着した濃縮排水等は、排水孔２４から流れ落ちるだけでなく、図１２に示すように、立て板４０５Ａの隙間から流れ落ちることができ、氷に付着した濃縮排水等の除去効率が向上する。
【００９２】
なお、立て板４０５Ａの隙間は、氷が間をすり抜けない程度の幅であることが望ましく、例えば、５ｍｍ程度の隙間を挙げることができる。
また、上述のように、立て板４０５は櫛歯状に構成したものに限定したものに限られず、水を透過する構成、例えばメッシュ状に構成してもよく、特に限定するものではない。
【００９３】
〔第６の実施形態〕
次に、本発明の第６の実施形態について図１３を参照して説明する。
本実施形態の排水処理装置の基本構成は、第５の実施形態と同様であるが、第５の実施形態とは、搬送部周辺の構成が異なっている。よって、本実施形態においては、図１３を用いて搬送部の周辺構成のみを説明し、その他の構成要素等の説明を省略する。
図１３は、本実施形態の排水処理装置における搬送部の周辺構成を説明する模式図である。
なお、第５の実施形態と同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００９４】
排水処理装置（凍結型排水処理装置）５０１の搬送部４０４と氷回収タンク２６との間には、回動部５０２が設けられている。
回動部５０２は、搬送部４０４により搬送された氷を所定時間の間、保持して水切りを行った後、氷を氷回収タンク２６に落下させるものである。
回動部５０２には、氷が載せられる支持台５０３と、回動可能に支持された支持部５０４と、バランスをとるウエイト５０５とが設けられている。
【００９５】
支持台５０３には、氷を支持するとともに、水を透過させる載置面５０６と、透過した水を循環タンク１１に導く受け皿５０７とが設けられている。受け皿５０７の下面には支持部５０４が接続されている。
支持部５０４は、一方の端部が支持台５０３に接続され、他方の端部がウエイト５０５と接続されている。さらに、支持部５０４の略中央には、支持部５０４を回動可能に支える回動軸５０８がもうけられている。
ウエイト５０５は、支持台５０３上に所定量の氷が乗ることにより、支持台５０３が氷回収タンク２６側に回動する重さに調整されたものである。
【００９６】
次に、上記の構成からなる排水処理装置５０１による排水から回収水を回収する方法について説明する。
排水が原水タンク２に供給され、氷が搬送部４０４により搬送されるまでは第５の実施形態と同一であるのでその説明を省略する。
【００９７】
搬送部４０４により搬送された氷は、搬送部４０４から支持部５０４の上に落下する。氷は支持部５０４の上に落下する際に上下が反転され、搬送部４０４で除去できなかった付着水が除去される。
氷から除去された付着水は、載置面５０６を通過し、受け皿５０７により循環タンク１１に回収される。
【００９８】
支持部５０４の上に所定量の氷が乗ると、支持部５０４は回動軸５０８を中心に下方へ回動する。支持部５０４が下方に回動すると、氷は支持部５０４から滑り落ち、氷回収タンク２６内に落下する。
【００９９】
上記の構成によれば、氷に付着した付着水の除去率が向上し、回収水の水質を向上させることができる。さらに、搬送部を２段備える方法と比較して、必要とされる動力が少ないため、回収水を得るために要するコストを低減することができる。
【０１００】
〔第７の実施形態〕
次に、本発明の第７の実施形態について図１４を参照して説明する。
本実施形態の排水処理装置の基本構成は、第５の実施形態と同様であるが、第５の実施形態とは、氷生成部周辺の構成が異なっている。よって、本実施形態においては、図１４を用いて氷生成部の周辺構成のみを説明し、その他の構成要素等の説明を省略する。
図１４は、本実施形態の排水処理装置における搬送部の周辺構成を説明する模式図である。
なお、第１の実施形態と同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【０１０１】
排水処理装置（凍結型排水処理装置）６０１は、図１４に示すように、排水供給される排水タンク６０２と、排水から氷と濃縮排水とを生成する氷生成部６０３と、が設けられている。
【０１０２】
排水タンク６０２は都市部から排出された排水が供給されるタンクであって、内部で製氷ドラム６０４により氷が生成されている。
【０１０３】
氷生成部６０３は、氷を生成する製氷ドラム６０４と、製氷ドラム６０４を回転させる回転駆動部６０５と、製氷ドラム６０４を冷却する冷却部６０６と、製氷ドラムから氷をかき取るスクレーパ（剥ぎ取り部）６０７と、が設けられている。
【０１０４】
製氷ドラム６０４は円柱状の部材であり、中心軸線が排水の水面と略平行に配置されるとともに、円周面の一部が排水と接触するように配置されている。さらに製氷ドラム６０４は、回転駆動部６０５により中心軸線周りに回転可能に支持されている。
スクレーパ６０７は、一方の端部が円周面と接して配置され、他方の端部は氷を搬送部４に導くように配置されている。
【０１０５】
次に、上記の構成からなる排水処理装置６０１による排水から回収水を回収する方法について説明する。
都市部から排出された排水は排水タンク６０２に供給され、氷生成部６０３により排水から氷が生成される。
【０１０６】
具体的には、製氷ドラム６０４は冷却部６０６により冷却されるとともに、回転駆動部６０５により回転される。すると、製氷ドラム６０４の円周面に氷が生成される。製氷ドラム６０４の円周面に付着した氷は製氷ドラム６０４とともに回転し、スクレーパ６０７により製氷ドラム６０４からかき取られる。かき取られた氷は、スクレーパ６０７の上を搬送部４側へ押し出され、搬送部４の上に落下する。
【０１０７】
搬送部４の上に落下した氷には散水部５から排水および回収水の一方または両方がかけられ、氷に付着した濃縮排水が洗い流される。濃縮排水が洗い流された氷は、その後しばらく搬送部４により搬送される間に付着水の水切りがなされる。水切りされた氷は、搬送部４から氷回収タンク２６に落下する。
【０１０８】
上記の構成によれば、製氷ドラム６０４の円筒面上に形成された氷は、スクレーパ６０７により剥ぎ取られ、搬送部４により氷回収タンク２６へ搬送される。そのため、排水を過冷却状態にした後に、過冷却状態を解除して氷を生成する方法と比較して、排水が氷に含まれにくく、回収水の水質の向上を図りやすい。
【０１０９】
なお、上述の実施形態のように、搬送部４により氷を直接氷回収タンク２６へ搬送してもよいし、第２の実施形態の脱水部１０２や、第３の実施形態の脱水部２０２などを組み合わせて回収水の水質の向上を図ってもよく、特に限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【０１１０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る排水処理装置の構成を説明する模式図である。
【図２】図１における冷却部の構成の一部を説明する模式図である。
【図３】図１の搬送部の構成を説明する部分拡大図である。
【図４】本発明の第２の実施形態の排水処理装置における搬送部の周辺構成を説明する模式図である。
【図５】図４の脱水ドラムの構成を説明する部分拡大図である。
【図６】図５の脱水ドラムの他の実施例を説明する模式図である。
【図７】本発明の第３の実施形態の排水処理装置における搬送部の周辺構成を説明する模式図である。
【図８】図７の脱水部の構成を説明する部分拡大図である。
【図９】本発明の第４の実施形態の排水処理装置における搬送部の周辺構成を説明する模式図である。
【図１０】本発明の第５の実施形態の排水処理装置における搬送部の周辺構成を説明する模式図である。
【図１１】図３の立て板における他の実施形態を説明する部分拡大図である。
【図１２】図１１の立て板における排水等の流れ方向を説明する模式図である。
【図１３】本発明の第６の実施形態の排水処理装置における搬送部の周辺構成を説明する模式図である。
【図１４】本発明の第７の実施形態の排水処理装置における搬送部の周辺構成を説明する模式図である。
【符号の説明】
【０１１１】
１，１０１，２０１，３０１，４０１，５０１，６０１ 排水処理装置（凍結型排水処理装置）
３，６０３ 氷生成部
４，２０４，４０４ 搬送部
５ 散水部
６ 回収部
９ 冷却部
１０ 過冷却解除部
１１ 循環タンク（氷貯留タンク）
２４ 排水孔
１０２，２０２ 脱水部
３０４ 反転搬送部
６０２ 排水タンク
６０４ 製氷ドラム
６０７ スクレーパ（剥ぎ取り部）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排水から氷と濃縮排水とを生成する氷生成部と、
該氷生成部から前記氷を搬送する搬送部と、
搬送された前記氷を溶かし回収水を生成する回収部と、
前記搬送部に搬送される前記氷に前記排水および前記回収水の一方または両方をかける散水部と、
が設けられたことを特徴とする凍結濃縮型廃水処理装置。
【請求項２】
前記散水部から前記氷にかけられた前記排水および前記回収水の一方または両方は、前記氷生成部に供給されることを特徴とする請求項１記載の凍結濃縮型廃水処理装置。
【請求項３】
前記搬送部における前記氷を載せる面には、前記散水部からかけられた前記排水および前記回収水の一方または両方が流入する排水孔が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の凍結濃縮型廃水処理装置。
【請求項４】
前記搬送部により搬送された前記氷を前記回収部に搬送するとともに、前記搬送部から前記氷を受け取る際に前記氷の上下を反転させる反転搬送部と、
該反転搬送部に搬送される前記氷に、前記排水および前記回収水の一方または両方をかける洗浄部と、
が設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の凍結濃縮型廃水処理装置。
【請求項５】
前記氷が前記回収部に入る前に、
前記氷に付着した付着水を取り除く脱水部が設けられていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の凍結濃縮型廃水処理装置。
【請求項６】
前記氷生成部には、
排水を過冷却状態にまで冷却する冷却部と、
前記排水の過冷却状態を解除して氷と濃縮排水とを生成する過冷却解除部と、
前記氷と前記濃縮排水が貯留される氷貯留タンクと、
が設けられていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の凍結濃縮型廃水処理装置。
【請求項７】
前記搬送部は、少なくとも略水平に延びる水平部と傾斜する傾斜部とを有し、
前記水平部は前記氷貯留タンクに貯留された前記濃縮排水の水面下に配置され、前記傾斜部は前記濃縮排水の水面下から前記氷貯留タンク外に向かって延びるように配置されていることを特徴とする請求項６記載の凍結濃縮型廃水処理装置。
【請求項８】
前記氷生成部には、
排水が貯留される排水タンクと、
前記排水と接触し、回転しながら円筒面上に氷を形成させる製氷ドラムと、
前記円筒面上から氷を剥ぎ取り、剥ぎ取った氷を前記搬送部に載せる剥ぎ取り部と、
が設けられていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の凍結濃縮型廃水処理装置。
【請求項１】
排水から氷と濃縮排水とを生成する氷生成部と、
該氷生成部から前記氷を搬送する搬送部と、
搬送された前記氷を溶かし回収水を生成する回収部と、
前記搬送部に搬送される前記氷に前記排水および前記回収水の一方または両方をかける散水部と、
が設けられたことを特徴とする凍結濃縮型廃水処理装置。
【請求項２】
前記散水部から前記氷にかけられた前記排水および前記回収水の一方または両方は、前記氷生成部に供給されることを特徴とする請求項１記載の凍結濃縮型廃水処理装置。
【請求項３】
前記搬送部における前記氷を載せる面には、前記散水部からかけられた前記排水および前記回収水の一方または両方が流入する排水孔が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の凍結濃縮型廃水処理装置。
【請求項４】
前記搬送部により搬送された前記氷を前記回収部に搬送するとともに、前記搬送部から前記氷を受け取る際に前記氷の上下を反転させる反転搬送部と、
該反転搬送部に搬送される前記氷に、前記排水および前記回収水の一方または両方をかける洗浄部と、
が設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の凍結濃縮型廃水処理装置。
【請求項５】
前記氷が前記回収部に入る前に、
前記氷に付着した付着水を取り除く脱水部が設けられていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の凍結濃縮型廃水処理装置。
【請求項６】
前記氷生成部には、
排水を過冷却状態にまで冷却する冷却部と、
前記排水の過冷却状態を解除して氷と濃縮排水とを生成する過冷却解除部と、
前記氷と前記濃縮排水が貯留される氷貯留タンクと、
が設けられていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の凍結濃縮型廃水処理装置。
【請求項７】
前記搬送部は、少なくとも略水平に延びる水平部と傾斜する傾斜部とを有し、
前記水平部は前記氷貯留タンクに貯留された前記濃縮排水の水面下に配置され、前記傾斜部は前記濃縮排水の水面下から前記氷貯留タンク外に向かって延びるように配置されていることを特徴とする請求項６記載の凍結濃縮型廃水処理装置。
【請求項８】
前記氷生成部には、
排水が貯留される排水タンクと、
前記排水と接触し、回転しながら円筒面上に氷を形成させる製氷ドラムと、
前記円筒面上から氷を剥ぎ取り、剥ぎ取った氷を前記搬送部に載せる剥ぎ取り部と、
が設けられていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の凍結濃縮型廃水処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２００８−２１２７７４（Ｐ２００８−２１２７７４Ａ）
【公開日】平成２０年９月１８日（２００８．９．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−５００１５（Ｐ２００７−５００１５）
【出願日】平成１９年２月２８日（２００７．２．２８）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）国等の委託研究成果に係る特許出願（平成１８年度文部科学省科学技術試験研究委託業務「広域水循環予測及び対策技術の高度化」、産業活力再生特別措置法第３０条の適用をうけるもの）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年９月１８日（２００８．９．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年２月２８日（２００７．２．２８）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）国等の委託研究成果に係る特許出願（平成１８年度文部科学省科学技術試験研究委託業務「広域水循環予測及び対策技術の高度化」、産業活力再生特別措置法第３０条の適用をうけるもの）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
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