担体分離装置及びこれを用いた排水処理方法
【課題】微生物を担持させた担体を含む余剰汚泥から担体を分離するための担体分離装置の提供。
【解決手段】担体分離装置１は、濾過筒１１と、濾過筒１１を収容する外筒１３と、濾過筒１１内に配置されたスパイラルスクリュー１５と、濾過筒１１と連通する被処理水導入口１４と、外筒１３と連通しかつ濾過筒１１によって濾過された汚泥及び水分を含む分離液を排出可能な分離液排出口１７とを備える。濾過筒１１は、少なくとも一部に金属製のフィルター部１２及びフィルター部１２によって分離された担体を回収可能な担体回収口１６を有する。担体分離装置１の被処理水導入口１４から導入された被処理水の少なくとも一部を、濾過筒１１内に配置されたスパイラルスクリュー１５のスクリュー羽根に沿って螺旋状に流動させながら、被処理水中の汚泥及び水分を濾過筒１１のフィルター部１２を通過させ、かつ、被処理水中の担体を濾過筒１１内に分離することができる。
【解決手段】担体分離装置１は、濾過筒１１と、濾過筒１１を収容する外筒１３と、濾過筒１１内に配置されたスパイラルスクリュー１５と、濾過筒１１と連通する被処理水導入口１４と、外筒１３と連通しかつ濾過筒１１によって濾過された汚泥及び水分を含む分離液を排出可能な分離液排出口１７とを備える。濾過筒１１は、少なくとも一部に金属製のフィルター部１２及びフィルター部１２によって分離された担体を回収可能な担体回収口１６を有する。担体分離装置１の被処理水導入口１４から導入された被処理水の少なくとも一部を、濾過筒１１内に配置されたスパイラルスクリュー１５のスクリュー羽根に沿って螺旋状に流動させながら、被処理水中の汚泥及び水分を濾過筒１１のフィルター部１２を通過させ、かつ、被処理水中の担体を濾過筒１１内に分離することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、担体分離装置及びこれを用いた排水処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機汚濁のある工場排水は、例えば、活性汚泥を用いた生物処理槽において浄化処理が行われている。また、生物処理槽に活性炭等の微細な多孔質担体を投入すると、多孔質担体の表面や細孔において有機物の分解反応が生じることから、この反応を利用して処理効率を向上することが行われている。
【０００３】
一方、多孔質担体を投入した場合、高価な多孔質担体が汚泥とともに系外に排出され、その結果、新たな多孔質担体を再度投入しなければならないという問題があった。また、多孔質担体表面や細孔に生息する微生物を馴致させるまでに半年程度要することから、多孔質担体が排出される度に微生物の馴致を再度行うことになり、効率が悪いという問題もあった。このため、これらの問題を解決するために、汚泥とともに排出される多孔質担体（生物担体）を回収し、再度利用する方法が提案されている（特許文献１）。
【特許文献１】特許第３６６５０４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の方法は、生物担体を含む余剰汚泥を汚泥減圧濃縮装置に供給し、汚泥減圧濃縮装置において汚泥を浮上濃縮させるとともに多孔質担体を沈降分離するという方法である。しかしながら、汚泥減圧濃縮装置は高価であり、イニシャルコストが高いという問題がある。このため、汚泥減圧濃縮装置のような高価な機械を使用することなく、容易に生物担体を回収する方法が求められている。
【０００５】
そこで、本願発明は、生物担体を回収可能な新たな方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、微生物を担持させた担体と汚泥とを含む被処理水から前記担体を分離するための担体分離装置であって、濾過筒と、前記濾過筒を収容する外筒と、前記濾過筒内に配置されたスパイラルスクリューと、前記濾過筒と連通する被処理水導入口と、前記外筒と連通し、前記濾過筒によって濾過された汚泥及び水分を含む分離液を排出可能な分離液排出口とを備え、前記濾過筒は、少なくとも一部に金属製のフィルター部を有し、かつ、前記フィルター部によって前記濾過筒内部に分離された担体を回収可能な担体回収口を有し、前記スパイラルスクリューは、軸と、前記軸に螺旋状に巻装されたスクリュー羽根とを含み、前記被処理水導入口から導入された被処理水の少なくとも一部を、前記スクリュー羽根のガイドにより螺旋状に流動させながら、前記被処理水中の汚泥及び水分を前記濾過筒の前記フィルター部を通過させ、かつ、前記被処理水中の前記担体を前記濾過筒内に分離することができる担体分離装置に関する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の担体分離装置によれば、担体及び汚泥を含む被処理水をスクリュー羽根に沿って螺旋状に旋回させながら濾過筒内を流動させるため、被処理水から担体を効率よく分離することができるという効果を好ましくは奏する。本発明の担体分離装置によれば、例えば、汚泥減圧濃縮装置のような高価な装置を使用することなく担体を分離・回収することができ、また、構造がシンプルであるため安価に製造できるため、イニシャルコストを低減できるという効果を好ましくは奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
［濾過筒］
本発明の担体分離装置において濾過筒は、金属製のフィルター部、及び、前記フィルター部によって分離された担体を回収可能な担体回収口を有している。
【０００９】
濾過筒の形状は、例えば、円筒形、円錐台形等が挙げられ、分離効率を向上する観点から、下方側に向かってテーパー状に細くなること、すなわち逆円錐台であることが好ましい。下方側に向かってテーパー状に細くすることにより、例えば、フィルター部の単位面積当たりの通水量や通水速度を均一化できることにより、濾過筒に形成されたフィルター部全体でより一層まんべんなく被処理水の濾過を行うことができ、その結果、フィルター部における目詰まりを防止し、分離効率をより向上できる。
【００１０】
フィルター部は、濾過筒の少なくとも一部に形成されていれば良く、例えば、濾過筒の側面の少なくとも一部に形成されていても良いし、濾過筒の側面の略全体又は全体に形成されていても良い。このフィルター部によって、濾過筒内に導入された被処理水中から担体を分離することができる。フィルター部は、例えば、ワイヤーメッシュ、パンチングプレート、ウェッジワイヤー等により形成でき、中でも、耐久性に優れ、メンテナンスが容易である点から、ウェッジワイヤーが好ましい。また、フィルター部の材質としては、例えば、アルミニウム、鉄、ステンレス鋼等の金属材料が使用できる。
【００１１】
担体回収口は、例えば、濾過筒の側面、底部等に形成することができ、分離された担体の回収が容易となる観点から、濾過筒の底部に形成されていることが好ましい。
【００１２】
［スパイラルスクリュー］
スパイラルスクリューは、軸と、軸に螺旋状に巻装されたスクリュー羽根とを含む。軸に螺旋状に巻装されたスクリュー羽根により、濾過筒内において被処理水を螺旋状に流動させることを助けることができる。これにより、被処理水を濾過筒に形成されたフィルター部全体により一層均一に接触させることができる。スパイラルスクリューのスクリュー羽根は、軸と直交する方向に配置されてもよいし、スクリュー羽根の内周端（軸側）から外周端（フィルター部側）に向けて下向きに傾斜させて配置されてもよい。傾斜させることにより、被処理水とフィルター部との接触をより増加させることができる。スパイラルスクリューの材質としては、例えば、アルミニウム、鉄、ステンレス鋼等の金属材料及び繊維強化プラスチックが使用できる。強化繊維プラスチック（ＦＲＰ）としては、例えば、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）、ボロン繊維強化プラスチック（ＢＦＲＰ）、アラミド繊維強化プラスチック（ＡＦＲＰ，ＫＦＲＰ）及びガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ）等が挙げられる。
【００１３】
スパイラルスクリューは、濾過筒と同軸となるように濾過筒内に配置されることが好ましい。スパイラルスクリューの外周端と濾過筒の内周面との間は、フィルター部で分離される担体が落下しない程度で隙間（間隙）が形成されていてもよい。
【００１４】
スパイラルスクリューは、軸を中心に回転可能に配置されていてもよいし、固定されていてもよい。フィルター部で分離された担体の回収効率の点から、スパイラルスクリューは、回転可能に配置されていることが好ましい。スパイラルスクリューを回転可能に配置することにより、例えば、フィルター部に付着した担体がスパイラルスクリューの回転によって掻き落され、これにより担体を効率よく回収することができる。スパイラルスクリューの軸には、駆動源としてモータ等が連結されていてもよいが、ランニングコスト低減の観点から、例えば、駆動源等を要することなく回転可能なように取り付けられていることが好ましく、より好ましくは被処理水導入口から導入される被処理水の水流及び／又は
水圧により回転可能なように取り付けられていることである。
【００１５】
［外筒］
外筒は、濾過筒を内部に収容し、濾過筒によって濾過された汚泥及び水分を含む分離液を排出可能な分離液排出口と連通している。外筒の形状は、濾過筒を内部に配置可能であれば特に制限されず、濾過筒と同様に、例えば、円筒形、円錐台形等が挙げられる。外筒の材質としては、例えば、アルミニウム、鉄、ステンレス鋼等の金属材料及び繊維強化プラスチックが使用できる。
【００１６】
濾過筒と外筒とは、濾過筒のフィルター部を通過した汚泥及び水分を含む分離液を回収可能なように離間して配置されていることが好ましく、より好ましくは、外筒の内周面と濾過筒の外周面との間に空間が形成されていることである。ここに回収された分離液は、後述する分離液排出口を通じて、担体分離装置の外部に排出される。
【００１７】
被処理水導入口は、濾過筒内に被処理水を導入可能なように濾過筒と連通していればよく、分離効率の点からは、濾過筒の上部と連通していることが好ましく、より好ましくは濾過筒の上部側面と連通していることである。
【００１８】
分離液排出口は、分離液を排出可能なように外筒と連通していれば良い。例えば、外筒の側面、外筒の底面等と連通し、分離液の排出効率の点からは、外筒の下部側面と連通していることが好ましい。
【００１９】
担体分離装置は、外筒内に逆洗水を導入する逆洗水導入手段を備えていることが好ましい。これにより、フィルター部に付着した担体や汚泥等を洗浄でき、分離効率をより向上できる。逆洗水導入手段による逆洗水の導入は、逆洗弁を介して分離液排出口から行うことができる。
【００２０】
本発明の担体分離装置における担体の分離は以下のように行われる。まず、微生物を担持した担体と汚泥とを含む被処理水が被処理水導入口から濾過筒内に導入される。濾過筒内に導入された被処理水は、濾過筒内をスクリュー羽根に沿って螺旋状に流動する。その結果、被処理水中の汚泥及び水分がフィルター部を通過され、かつ、被処理水中の担体がフィルター部に捕捉されることにより、担体が濾過筒内に分離・回収される。被処理水の螺旋状の流動は、例えば、スクリュー羽根のガイドによるものであってもよいし、被処理水導入口に導入される被処理水の水流及び／又は水圧によるものであってもよい。
【００２１】
すなわち、本発明は、その他の態様として、本発明の担体分離装置を用いた担体の分離方法であって、微生物担持担体及び汚泥を含む被処理水を、担体分離装置の濾過筒内に導入すること、及び、導入した被処理水を、前記濾過筒内を螺旋状に流動させながら、前記被処理水中の汚泥及び水分を前記濾過筒の前記フィルター部を通過させ、かつ、前記被処理水中の前記担体を前記濾過筒内に分離することを含む担体分離方法に関する。
【００２２】
本発明の担体分離方法によれば、本発明の担体分離装置を用いることから、効率よく、微生物担持担体及び汚泥を含む被処理水から担体を分離することができるという効果を好ましくは奏する。また、本発明の担体分離方法によれば、濾過筒内を螺旋状に流動させるため、効率よく担体を分離することができるという効果を好ましくは奏する。本発明の担体分離方法は、さらに、分離した担体を回収する工程を含んでいてもよい。
【００２３】
本発明において被処理水としては、微生物を担持させた担体及び汚泥を含むものであれば特に限られず、例えば、生物処理された処理水、担体又は担体及び汚泥を用いた生物処理された処理水、汚泥凝集槽から排出された処理水等が挙げられる。担体としては、微生
物が担持可能な担体であれば特に制限されず、例えば、活性炭、多孔質セラミック、多孔質カーボン、ゼオライト、珪砂、焼却灰等が挙げられる。
【００２４】
本発明は、その他の態様として、微生物を担持させた担体及び活性汚泥を用いた排水の処理方法であって、生物処理槽において、微生物を担持させた担体及び活性汚泥を用いて被処理水の処理を行うこと、及び、生物処理槽から排出される余剰汚泥から微生物担持担体を回収することを含み、前記微生物担持担体の回収が、本発明の担体分離装置を用いて行われる排水処理方法に関する。
【００２５】
本発明の排水処理方法によれば、効率よく担体を分離・回収することができるという効果を好ましくは奏する。
【００２６】
本発明の排水処理方法は、回収した生物担持担体を再利用することを含んでいてもよく、また、回収した生物担持担体を生物処理槽に導入することを含んでいてもよい。回収した生物担持担体を再利用することにより、排水の処理のランニングコストを低減することができる。
【００２７】
以下に、本発明について図面を用いて詳細に説明する。但し、以下の説明は一例に過ぎず、本発明はこれに限定されないことはいうまでもない。
【００２８】
図１は、本発明の担体分離装置１の実施形態の一例を示した模式図である。図１Ａは上面図であり、図１Ｂは側面図である。図１に示すように、担体分離装置１は、外筒１３、濾過筒１１、スパイラルスクリュー１５、被処理水導入口１４、分離液排出口１７を備える。
【００２９】
図１Ｂに示すように、外筒１３内に濾過筒１１が配置され、濾過筒１１内にスパイラルスクリュー１５が配置されている。外筒１３、濾過筒１１及びスパイラルスクリュー１５は、これらの軸心が略同軸となるように配置されている。外筒１３の底部付近の側面には分離液排出口１７が形成され、濾過筒１１の底部には担体回収口１６が形成されている。
【００３０】
濾過筒１１及び外筒１３はいずれも下方に向かって細くなるテーパー状であり、断面形状は略逆円錐台形である。濾過筒１１の側面全体には、ウェッジワイヤーを用いたフィルター部１２が形成されている。フィルター部１２の素材としては、上述の通り、ワイヤーメッシュ、パンチングプレート、ウェッジワイヤー等が使用できる、本実施形態ではウェッジワイヤーを用いている。
【００３１】
図３にフィルター部１２の部分斜視図を示す。図３に示すように、フィルター部１２は、フィルター素材として断面形状が略三角形であるウェッジワイヤー２０を複数本使用し、逆円錐台形を形成している。より具体的には、ウェッジワイヤー２０の頂点２０ａを濾過筒１１の外周側（外筒側）とし、底辺２０ｂを濾過筒１１の内周側としてウェッジワイヤー２０を配置し、これらを周方向に隣接させて逆円錐台形を構成する。そして、図３に示すように、外周側に円環状の組立筋２１を配置し、組立筋２１とウェッジワイヤー２０とを溶接すること等により組み立てることができる。また、ウェッジワイヤー２０と隣接するウェッジワイヤー２０との間の隙間２０ｃ、すなわち、ウェッジワイヤーの目幅（目開き）は、汚泥と担体とを分離可能な大きさであればよく、例えば、０．１ｍｍ以上、０．２〜１ｍｍであり、好ましくは略０．５ｍｍとすることができる。
【００３２】
図１におけるスパイラルスクリュー１５は、軸１８を中心に回転可能に取り付けられている。スパイラルスクリュー１５の形状は、その外周端がテーパー状の濾過筒１１の内周面に沿うように被処理水導入口１４から担体回収口１６に向かって細くなっている。また
、スパイラルスクリュー１５の外周端と濾過筒１１の内周壁との間は、例えば、担体が落下しない範囲で隙間を形成してもよい。図２にスパイラルスクリュー１５の模式図を示す。図２Ａはスパイラルスクリューの上面図であり、図２Ｂは側面図である。図２に示すように、スパイラルスクリュー１５は、担体分離装置の上面からみてスクリュー羽根が軸１８を中心に反時計回りの螺旋を描くように軸１８に取り付けられた構成となっている。
【００３３】
被処理水導入口１４は、外筒１３を貫通して濾過筒１１と連通し、かつ、濾過筒１１内に配置されたスパイラルスクリュー１５の上端部付近に被処理水を導入可能なように形成されている。このように形成することにより、例えば、濾過筒内に導入される被処理水の水流及び／水圧によりスパイラルスクリュー１５を担体分離装置の上面からみて軸１８を中心に時計回りに効率よく回転させることができる。スパイラルスクリュー１５を回転させることにより、分離効率を向上できるとともに、分離した担体を濾過筒１１の下部に移動させることができる。
【００３４】
この担体分離装置１を用いた担体の分離方法の一例について説明する。
【００３５】
被処理水導入口１４から、微生物が担持された担体及び汚泥を含む被処理水を濾過筒１１内に導入する（矢印Ｘ１）。導入された被処理水は、濾過筒１１内に配置されたスパイラルスクリュー１５のスパイラル羽根によってガイドされることにより濾過筒１１内を螺旋状に流動しながらフィルター部１２において被処理水からの担体の分離が行われる。すなわち、被処理水中の汚泥、フィルター部（ウェッジワイヤー）１２の目開きよりも小さい担体及び水分はフィルター部１２を通過し（矢印Ｘ５）、濾過筒１１と外筒１３との間に形成された空間に回収され、一方、担体１９は、濾過筒１１内に分離回収される。
【００３６】
図４にウェッジワイヤーによって担体と汚泥とが分離される状態を模式的に示す。なお、図３と同一箇所には同一の符号を付している。図４に示すように、フィルター部１２は、被処理水が流入すると（矢印Ｘ５’）、担体１９のようなウェッジワイヤー１２の目開きより大きなものを隙間２０ｃで捕捉し、それよりも小さい汚泥２２や水分を分離液としてフィルター１２を通過させて（矢印Ｘ５’）、濾過筒１１と外筒１３との間に形成された空間に流入させる（図１Ｂ）。このようにして、被処理水から担体１９を分離することができる。
【００３７】
上述のように回収した担体１９は、担体回収口１６付近に集められ（１９ａ）、担体回収口１６を通じて回収できる（矢印Ｘ３）。このように回収された担体１９は、再度排水処理に再利用することができる。また、空間に回収された分離液は分離液排出口１７から外部に排出できる（矢印Ｘ２）。
【００３８】
また、スパイラルスクリュー１５が回転自在に取り付けられ、かつ、被処理水導入口１４が導入した被処理水をスパイラルスクリュー１５の上部に当てるように形成されていることから、被処理水導入口１４から被処理水が導入されることにより、スパイラルスクリュー１５は時計回りの方向（矢印Ｘ６）に回転させることができる。このスパイラルスクリュー１５の回転により、フィルター部１２に付着した担体１９が掻き落され、担体回収口１６側に移動させることができる。
【００３９】
また、フィルター部１２に担体が付着し、フィルター部１２を閉塞し、濾過筒１１内に導入した被処理水と濾過筒から排出された分離液との間に差圧が生じる場合がある。このような場合は、例えば、分離液排出口１７から矢印Ｘ４の方向に逆洗水を導入することが好ましい。矢印Ｘ４の方向から逆洗水を導入することにより、濾過筒１１のフィルター部１２に付着した担体を除去でき、フィルター部１２の閉塞状態を解消できる。なお、導入した逆洗水は、被処理水導入口１４のバルブを閉めて、担体回収口１６から排出させるこ
とができる（矢印Ｘ３）。
【００４０】
本実施形態の担体分離装置は、構造が簡単で故障が少なく、また、修理・交換の頻度を低減でき、ランニングコストが低減できるという効果を好ましくは奏する。
【００４１】
砂ろ過器の差圧の発生の原因となっていた活性汚泥処理の中で破砕され小さくなった担体を、上述のように汚泥とともに分離回収できる。このため、本発明の担体分離装置で担体の分離回収することにより、摩滅した担体と再利用可能な担体との分離を有効に行うことができ、後段の高度処理設備への影響を低減できる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明は、活性汚泥処理等の生物処理を用いた排水処理において有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】図１は、担体分離装置の一例を示す模式図であり、図１Ａが上面図、図１Ｂが側面図である。
【図２】図２は、スパイラルスクリューの一例を示す模式図であり、図２Ａが上面図、図２Ｂが側面図である。
【図３】図３は、フィルター部の一例を示す部分斜視図である。
【図４】図４は、フィルター部によって担体と汚泥とが分離される状態を示す模式図である。
【符号の説明】
【００４４】
１ 担体分離装置
１１ 濾過筒
１２ フィルター部
１３ 外筒
１４ 被処理水導入口
１５ スパイラルスクリュー
１６ 担体回収口
１７ 分離液排出口
１８ 回転軸
１９，１９ａ 担体
２０ ウェッジワイヤー
２０ａ 頂点
２０ｂ 底辺
２０ｃ 隙間
２１ 組立筋
２１ 汚泥
【技術分野】
【０００１】
本発明は、担体分離装置及びこれを用いた排水処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機汚濁のある工場排水は、例えば、活性汚泥を用いた生物処理槽において浄化処理が行われている。また、生物処理槽に活性炭等の微細な多孔質担体を投入すると、多孔質担体の表面や細孔において有機物の分解反応が生じることから、この反応を利用して処理効率を向上することが行われている。
【０００３】
一方、多孔質担体を投入した場合、高価な多孔質担体が汚泥とともに系外に排出され、その結果、新たな多孔質担体を再度投入しなければならないという問題があった。また、多孔質担体表面や細孔に生息する微生物を馴致させるまでに半年程度要することから、多孔質担体が排出される度に微生物の馴致を再度行うことになり、効率が悪いという問題もあった。このため、これらの問題を解決するために、汚泥とともに排出される多孔質担体（生物担体）を回収し、再度利用する方法が提案されている（特許文献１）。
【特許文献１】特許第３６６５０４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の方法は、生物担体を含む余剰汚泥を汚泥減圧濃縮装置に供給し、汚泥減圧濃縮装置において汚泥を浮上濃縮させるとともに多孔質担体を沈降分離するという方法である。しかしながら、汚泥減圧濃縮装置は高価であり、イニシャルコストが高いという問題がある。このため、汚泥減圧濃縮装置のような高価な機械を使用することなく、容易に生物担体を回収する方法が求められている。
【０００５】
そこで、本願発明は、生物担体を回収可能な新たな方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、微生物を担持させた担体と汚泥とを含む被処理水から前記担体を分離するための担体分離装置であって、濾過筒と、前記濾過筒を収容する外筒と、前記濾過筒内に配置されたスパイラルスクリューと、前記濾過筒と連通する被処理水導入口と、前記外筒と連通し、前記濾過筒によって濾過された汚泥及び水分を含む分離液を排出可能な分離液排出口とを備え、前記濾過筒は、少なくとも一部に金属製のフィルター部を有し、かつ、前記フィルター部によって前記濾過筒内部に分離された担体を回収可能な担体回収口を有し、前記スパイラルスクリューは、軸と、前記軸に螺旋状に巻装されたスクリュー羽根とを含み、前記被処理水導入口から導入された被処理水の少なくとも一部を、前記スクリュー羽根のガイドにより螺旋状に流動させながら、前記被処理水中の汚泥及び水分を前記濾過筒の前記フィルター部を通過させ、かつ、前記被処理水中の前記担体を前記濾過筒内に分離することができる担体分離装置に関する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の担体分離装置によれば、担体及び汚泥を含む被処理水をスクリュー羽根に沿って螺旋状に旋回させながら濾過筒内を流動させるため、被処理水から担体を効率よく分離することができるという効果を好ましくは奏する。本発明の担体分離装置によれば、例えば、汚泥減圧濃縮装置のような高価な装置を使用することなく担体を分離・回収することができ、また、構造がシンプルであるため安価に製造できるため、イニシャルコストを低減できるという効果を好ましくは奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
［濾過筒］
本発明の担体分離装置において濾過筒は、金属製のフィルター部、及び、前記フィルター部によって分離された担体を回収可能な担体回収口を有している。
【０００９】
濾過筒の形状は、例えば、円筒形、円錐台形等が挙げられ、分離効率を向上する観点から、下方側に向かってテーパー状に細くなること、すなわち逆円錐台であることが好ましい。下方側に向かってテーパー状に細くすることにより、例えば、フィルター部の単位面積当たりの通水量や通水速度を均一化できることにより、濾過筒に形成されたフィルター部全体でより一層まんべんなく被処理水の濾過を行うことができ、その結果、フィルター部における目詰まりを防止し、分離効率をより向上できる。
【００１０】
フィルター部は、濾過筒の少なくとも一部に形成されていれば良く、例えば、濾過筒の側面の少なくとも一部に形成されていても良いし、濾過筒の側面の略全体又は全体に形成されていても良い。このフィルター部によって、濾過筒内に導入された被処理水中から担体を分離することができる。フィルター部は、例えば、ワイヤーメッシュ、パンチングプレート、ウェッジワイヤー等により形成でき、中でも、耐久性に優れ、メンテナンスが容易である点から、ウェッジワイヤーが好ましい。また、フィルター部の材質としては、例えば、アルミニウム、鉄、ステンレス鋼等の金属材料が使用できる。
【００１１】
担体回収口は、例えば、濾過筒の側面、底部等に形成することができ、分離された担体の回収が容易となる観点から、濾過筒の底部に形成されていることが好ましい。
【００１２】
［スパイラルスクリュー］
スパイラルスクリューは、軸と、軸に螺旋状に巻装されたスクリュー羽根とを含む。軸に螺旋状に巻装されたスクリュー羽根により、濾過筒内において被処理水を螺旋状に流動させることを助けることができる。これにより、被処理水を濾過筒に形成されたフィルター部全体により一層均一に接触させることができる。スパイラルスクリューのスクリュー羽根は、軸と直交する方向に配置されてもよいし、スクリュー羽根の内周端（軸側）から外周端（フィルター部側）に向けて下向きに傾斜させて配置されてもよい。傾斜させることにより、被処理水とフィルター部との接触をより増加させることができる。スパイラルスクリューの材質としては、例えば、アルミニウム、鉄、ステンレス鋼等の金属材料及び繊維強化プラスチックが使用できる。強化繊維プラスチック（ＦＲＰ）としては、例えば、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）、ボロン繊維強化プラスチック（ＢＦＲＰ）、アラミド繊維強化プラスチック（ＡＦＲＰ，ＫＦＲＰ）及びガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ）等が挙げられる。
【００１３】
スパイラルスクリューは、濾過筒と同軸となるように濾過筒内に配置されることが好ましい。スパイラルスクリューの外周端と濾過筒の内周面との間は、フィルター部で分離される担体が落下しない程度で隙間（間隙）が形成されていてもよい。
【００１４】
スパイラルスクリューは、軸を中心に回転可能に配置されていてもよいし、固定されていてもよい。フィルター部で分離された担体の回収効率の点から、スパイラルスクリューは、回転可能に配置されていることが好ましい。スパイラルスクリューを回転可能に配置することにより、例えば、フィルター部に付着した担体がスパイラルスクリューの回転によって掻き落され、これにより担体を効率よく回収することができる。スパイラルスクリューの軸には、駆動源としてモータ等が連結されていてもよいが、ランニングコスト低減の観点から、例えば、駆動源等を要することなく回転可能なように取り付けられていることが好ましく、より好ましくは被処理水導入口から導入される被処理水の水流及び／又は
水圧により回転可能なように取り付けられていることである。
【００１５】
［外筒］
外筒は、濾過筒を内部に収容し、濾過筒によって濾過された汚泥及び水分を含む分離液を排出可能な分離液排出口と連通している。外筒の形状は、濾過筒を内部に配置可能であれば特に制限されず、濾過筒と同様に、例えば、円筒形、円錐台形等が挙げられる。外筒の材質としては、例えば、アルミニウム、鉄、ステンレス鋼等の金属材料及び繊維強化プラスチックが使用できる。
【００１６】
濾過筒と外筒とは、濾過筒のフィルター部を通過した汚泥及び水分を含む分離液を回収可能なように離間して配置されていることが好ましく、より好ましくは、外筒の内周面と濾過筒の外周面との間に空間が形成されていることである。ここに回収された分離液は、後述する分離液排出口を通じて、担体分離装置の外部に排出される。
【００１７】
被処理水導入口は、濾過筒内に被処理水を導入可能なように濾過筒と連通していればよく、分離効率の点からは、濾過筒の上部と連通していることが好ましく、より好ましくは濾過筒の上部側面と連通していることである。
【００１８】
分離液排出口は、分離液を排出可能なように外筒と連通していれば良い。例えば、外筒の側面、外筒の底面等と連通し、分離液の排出効率の点からは、外筒の下部側面と連通していることが好ましい。
【００１９】
担体分離装置は、外筒内に逆洗水を導入する逆洗水導入手段を備えていることが好ましい。これにより、フィルター部に付着した担体や汚泥等を洗浄でき、分離効率をより向上できる。逆洗水導入手段による逆洗水の導入は、逆洗弁を介して分離液排出口から行うことができる。
【００２０】
本発明の担体分離装置における担体の分離は以下のように行われる。まず、微生物を担持した担体と汚泥とを含む被処理水が被処理水導入口から濾過筒内に導入される。濾過筒内に導入された被処理水は、濾過筒内をスクリュー羽根に沿って螺旋状に流動する。その結果、被処理水中の汚泥及び水分がフィルター部を通過され、かつ、被処理水中の担体がフィルター部に捕捉されることにより、担体が濾過筒内に分離・回収される。被処理水の螺旋状の流動は、例えば、スクリュー羽根のガイドによるものであってもよいし、被処理水導入口に導入される被処理水の水流及び／又は水圧によるものであってもよい。
【００２１】
すなわち、本発明は、その他の態様として、本発明の担体分離装置を用いた担体の分離方法であって、微生物担持担体及び汚泥を含む被処理水を、担体分離装置の濾過筒内に導入すること、及び、導入した被処理水を、前記濾過筒内を螺旋状に流動させながら、前記被処理水中の汚泥及び水分を前記濾過筒の前記フィルター部を通過させ、かつ、前記被処理水中の前記担体を前記濾過筒内に分離することを含む担体分離方法に関する。
【００２２】
本発明の担体分離方法によれば、本発明の担体分離装置を用いることから、効率よく、微生物担持担体及び汚泥を含む被処理水から担体を分離することができるという効果を好ましくは奏する。また、本発明の担体分離方法によれば、濾過筒内を螺旋状に流動させるため、効率よく担体を分離することができるという効果を好ましくは奏する。本発明の担体分離方法は、さらに、分離した担体を回収する工程を含んでいてもよい。
【００２３】
本発明において被処理水としては、微生物を担持させた担体及び汚泥を含むものであれば特に限られず、例えば、生物処理された処理水、担体又は担体及び汚泥を用いた生物処理された処理水、汚泥凝集槽から排出された処理水等が挙げられる。担体としては、微生
物が担持可能な担体であれば特に制限されず、例えば、活性炭、多孔質セラミック、多孔質カーボン、ゼオライト、珪砂、焼却灰等が挙げられる。
【００２４】
本発明は、その他の態様として、微生物を担持させた担体及び活性汚泥を用いた排水の処理方法であって、生物処理槽において、微生物を担持させた担体及び活性汚泥を用いて被処理水の処理を行うこと、及び、生物処理槽から排出される余剰汚泥から微生物担持担体を回収することを含み、前記微生物担持担体の回収が、本発明の担体分離装置を用いて行われる排水処理方法に関する。
【００２５】
本発明の排水処理方法によれば、効率よく担体を分離・回収することができるという効果を好ましくは奏する。
【００２６】
本発明の排水処理方法は、回収した生物担持担体を再利用することを含んでいてもよく、また、回収した生物担持担体を生物処理槽に導入することを含んでいてもよい。回収した生物担持担体を再利用することにより、排水の処理のランニングコストを低減することができる。
【００２７】
以下に、本発明について図面を用いて詳細に説明する。但し、以下の説明は一例に過ぎず、本発明はこれに限定されないことはいうまでもない。
【００２８】
図１は、本発明の担体分離装置１の実施形態の一例を示した模式図である。図１Ａは上面図であり、図１Ｂは側面図である。図１に示すように、担体分離装置１は、外筒１３、濾過筒１１、スパイラルスクリュー１５、被処理水導入口１４、分離液排出口１７を備える。
【００２９】
図１Ｂに示すように、外筒１３内に濾過筒１１が配置され、濾過筒１１内にスパイラルスクリュー１５が配置されている。外筒１３、濾過筒１１及びスパイラルスクリュー１５は、これらの軸心が略同軸となるように配置されている。外筒１３の底部付近の側面には分離液排出口１７が形成され、濾過筒１１の底部には担体回収口１６が形成されている。
【００３０】
濾過筒１１及び外筒１３はいずれも下方に向かって細くなるテーパー状であり、断面形状は略逆円錐台形である。濾過筒１１の側面全体には、ウェッジワイヤーを用いたフィルター部１２が形成されている。フィルター部１２の素材としては、上述の通り、ワイヤーメッシュ、パンチングプレート、ウェッジワイヤー等が使用できる、本実施形態ではウェッジワイヤーを用いている。
【００３１】
図３にフィルター部１２の部分斜視図を示す。図３に示すように、フィルター部１２は、フィルター素材として断面形状が略三角形であるウェッジワイヤー２０を複数本使用し、逆円錐台形を形成している。より具体的には、ウェッジワイヤー２０の頂点２０ａを濾過筒１１の外周側（外筒側）とし、底辺２０ｂを濾過筒１１の内周側としてウェッジワイヤー２０を配置し、これらを周方向に隣接させて逆円錐台形を構成する。そして、図３に示すように、外周側に円環状の組立筋２１を配置し、組立筋２１とウェッジワイヤー２０とを溶接すること等により組み立てることができる。また、ウェッジワイヤー２０と隣接するウェッジワイヤー２０との間の隙間２０ｃ、すなわち、ウェッジワイヤーの目幅（目開き）は、汚泥と担体とを分離可能な大きさであればよく、例えば、０．１ｍｍ以上、０．２〜１ｍｍであり、好ましくは略０．５ｍｍとすることができる。
【００３２】
図１におけるスパイラルスクリュー１５は、軸１８を中心に回転可能に取り付けられている。スパイラルスクリュー１５の形状は、その外周端がテーパー状の濾過筒１１の内周面に沿うように被処理水導入口１４から担体回収口１６に向かって細くなっている。また
、スパイラルスクリュー１５の外周端と濾過筒１１の内周壁との間は、例えば、担体が落下しない範囲で隙間を形成してもよい。図２にスパイラルスクリュー１５の模式図を示す。図２Ａはスパイラルスクリューの上面図であり、図２Ｂは側面図である。図２に示すように、スパイラルスクリュー１５は、担体分離装置の上面からみてスクリュー羽根が軸１８を中心に反時計回りの螺旋を描くように軸１８に取り付けられた構成となっている。
【００３３】
被処理水導入口１４は、外筒１３を貫通して濾過筒１１と連通し、かつ、濾過筒１１内に配置されたスパイラルスクリュー１５の上端部付近に被処理水を導入可能なように形成されている。このように形成することにより、例えば、濾過筒内に導入される被処理水の水流及び／水圧によりスパイラルスクリュー１５を担体分離装置の上面からみて軸１８を中心に時計回りに効率よく回転させることができる。スパイラルスクリュー１５を回転させることにより、分離効率を向上できるとともに、分離した担体を濾過筒１１の下部に移動させることができる。
【００３４】
この担体分離装置１を用いた担体の分離方法の一例について説明する。
【００３５】
被処理水導入口１４から、微生物が担持された担体及び汚泥を含む被処理水を濾過筒１１内に導入する（矢印Ｘ１）。導入された被処理水は、濾過筒１１内に配置されたスパイラルスクリュー１５のスパイラル羽根によってガイドされることにより濾過筒１１内を螺旋状に流動しながらフィルター部１２において被処理水からの担体の分離が行われる。すなわち、被処理水中の汚泥、フィルター部（ウェッジワイヤー）１２の目開きよりも小さい担体及び水分はフィルター部１２を通過し（矢印Ｘ５）、濾過筒１１と外筒１３との間に形成された空間に回収され、一方、担体１９は、濾過筒１１内に分離回収される。
【００３６】
図４にウェッジワイヤーによって担体と汚泥とが分離される状態を模式的に示す。なお、図３と同一箇所には同一の符号を付している。図４に示すように、フィルター部１２は、被処理水が流入すると（矢印Ｘ５’）、担体１９のようなウェッジワイヤー１２の目開きより大きなものを隙間２０ｃで捕捉し、それよりも小さい汚泥２２や水分を分離液としてフィルター１２を通過させて（矢印Ｘ５’）、濾過筒１１と外筒１３との間に形成された空間に流入させる（図１Ｂ）。このようにして、被処理水から担体１９を分離することができる。
【００３７】
上述のように回収した担体１９は、担体回収口１６付近に集められ（１９ａ）、担体回収口１６を通じて回収できる（矢印Ｘ３）。このように回収された担体１９は、再度排水処理に再利用することができる。また、空間に回収された分離液は分離液排出口１７から外部に排出できる（矢印Ｘ２）。
【００３８】
また、スパイラルスクリュー１５が回転自在に取り付けられ、かつ、被処理水導入口１４が導入した被処理水をスパイラルスクリュー１５の上部に当てるように形成されていることから、被処理水導入口１４から被処理水が導入されることにより、スパイラルスクリュー１５は時計回りの方向（矢印Ｘ６）に回転させることができる。このスパイラルスクリュー１５の回転により、フィルター部１２に付着した担体１９が掻き落され、担体回収口１６側に移動させることができる。
【００３９】
また、フィルター部１２に担体が付着し、フィルター部１２を閉塞し、濾過筒１１内に導入した被処理水と濾過筒から排出された分離液との間に差圧が生じる場合がある。このような場合は、例えば、分離液排出口１７から矢印Ｘ４の方向に逆洗水を導入することが好ましい。矢印Ｘ４の方向から逆洗水を導入することにより、濾過筒１１のフィルター部１２に付着した担体を除去でき、フィルター部１２の閉塞状態を解消できる。なお、導入した逆洗水は、被処理水導入口１４のバルブを閉めて、担体回収口１６から排出させるこ
とができる（矢印Ｘ３）。
【００４０】
本実施形態の担体分離装置は、構造が簡単で故障が少なく、また、修理・交換の頻度を低減でき、ランニングコストが低減できるという効果を好ましくは奏する。
【００４１】
砂ろ過器の差圧の発生の原因となっていた活性汚泥処理の中で破砕され小さくなった担体を、上述のように汚泥とともに分離回収できる。このため、本発明の担体分離装置で担体の分離回収することにより、摩滅した担体と再利用可能な担体との分離を有効に行うことができ、後段の高度処理設備への影響を低減できる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明は、活性汚泥処理等の生物処理を用いた排水処理において有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】図１は、担体分離装置の一例を示す模式図であり、図１Ａが上面図、図１Ｂが側面図である。
【図２】図２は、スパイラルスクリューの一例を示す模式図であり、図２Ａが上面図、図２Ｂが側面図である。
【図３】図３は、フィルター部の一例を示す部分斜視図である。
【図４】図４は、フィルター部によって担体と汚泥とが分離される状態を示す模式図である。
【符号の説明】
【００４４】
１ 担体分離装置
１１ 濾過筒
１２ フィルター部
１３ 外筒
１４ 被処理水導入口
１５ スパイラルスクリュー
１６ 担体回収口
１７ 分離液排出口
１８ 回転軸
１９，１９ａ 担体
２０ ウェッジワイヤー
２０ａ 頂点
２０ｂ 底辺
２０ｃ 隙間
２１ 組立筋
２１ 汚泥
【特許請求の範囲】
【請求項１】
微生物を担持させた担体と汚泥とを含む被処理水から前記担体を分離するための担体分離装置であって、
濾過筒と、
前記濾過筒を収容する外筒と、
前記濾過筒内に配置されたスパイラルスクリューと、
前記濾過筒と連通する被処理水導入口と、
前記外筒と連通し、前記濾過筒によって濾過された汚泥及び水分を含む分離液を排出可能な分離液排出口と、を備え、
前記濾過筒は、少なくとも一部に金属製のフィルター部を有し、かつ、前記フィルター部によって前記濾過筒内部に分離された担体を回収可能な担体回収口を有し、
前記スパイラルスクリューは、軸と、前記軸に螺旋状に巻装されたスクリュー羽根とを含み、
前記被処理水導入口から導入された被処理水の少なくとも一部を、前記スクリュー羽根のガイドにより螺旋状に流動させながら、前記被処理水中の汚泥及び水分を前記濾過筒の前記フィルター部を通過させ、かつ、前記被処理水中の前記担体を前記濾過筒内に分離することができる、担体分離装置。
【請求項２】
前記スパイラルスクリューが、回転可能に配置されている、請求項１記載の担体分離槽置。
【請求項３】
前記濾過筒は、下方側に向かってテーパー状に細くなる、請求項１又は２に記載の担体分離装置。
【請求項４】
前記フィルター部が、ウェッジワイヤーで形成されている、請求項１から３のいずれかに記載の担体分離装置。
【請求項５】
前記スパイラルスクリューの外周端と前記濾過筒との間隙が、前記フィルター部で分離される担体よりも小さい、請求項１から４のいずれかに記載の担体分離装置。
【請求項６】
外筒内に逆洗水を導入する逆洗水導入手段を有する、請求項１から５のいずれかに記載の担体分離装置。
【請求項７】
前記分離回収する担体が、活性炭である、請求項１から６のいずれかに記載の担体分離装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれかに記載の担体分離装置を用いた担体の分離方法であって、
微生物担持担体及び汚泥を含む被処理水を、担体分離装置の濾過筒内に導入すること、及び、
導入した被処理水を、前記濾過筒内を螺旋状に流動させながら、前記被処理水中の汚泥及び水分を前記濾過筒の前記フィルター部を通過させ、かつ、前記被処理水中の前記担体を前記濾過筒内に分離することを含む、担体分離方法。
【請求項９】
微生物を担持させた担体及び活性汚泥を用いた排水の処理方法であって、
生物処理槽において、微生物を担持させた担体及び活性汚泥を用いて被処理水の処理を行うこと、及び、
生物処理槽から排出される余剰汚泥から微生物担持担体を回収することを含み、
前記微生物担持担体の回収が、請求項１から７のいずれかに記載の担体分離装置を用いて行われる、排水処理方法。
【請求項１】
微生物を担持させた担体と汚泥とを含む被処理水から前記担体を分離するための担体分離装置であって、
濾過筒と、
前記濾過筒を収容する外筒と、
前記濾過筒内に配置されたスパイラルスクリューと、
前記濾過筒と連通する被処理水導入口と、
前記外筒と連通し、前記濾過筒によって濾過された汚泥及び水分を含む分離液を排出可能な分離液排出口と、を備え、
前記濾過筒は、少なくとも一部に金属製のフィルター部を有し、かつ、前記フィルター部によって前記濾過筒内部に分離された担体を回収可能な担体回収口を有し、
前記スパイラルスクリューは、軸と、前記軸に螺旋状に巻装されたスクリュー羽根とを含み、
前記被処理水導入口から導入された被処理水の少なくとも一部を、前記スクリュー羽根のガイドにより螺旋状に流動させながら、前記被処理水中の汚泥及び水分を前記濾過筒の前記フィルター部を通過させ、かつ、前記被処理水中の前記担体を前記濾過筒内に分離することができる、担体分離装置。
【請求項２】
前記スパイラルスクリューが、回転可能に配置されている、請求項１記載の担体分離槽置。
【請求項３】
前記濾過筒は、下方側に向かってテーパー状に細くなる、請求項１又は２に記載の担体分離装置。
【請求項４】
前記フィルター部が、ウェッジワイヤーで形成されている、請求項１から３のいずれかに記載の担体分離装置。
【請求項５】
前記スパイラルスクリューの外周端と前記濾過筒との間隙が、前記フィルター部で分離される担体よりも小さい、請求項１から４のいずれかに記載の担体分離装置。
【請求項６】
外筒内に逆洗水を導入する逆洗水導入手段を有する、請求項１から５のいずれかに記載の担体分離装置。
【請求項７】
前記分離回収する担体が、活性炭である、請求項１から６のいずれかに記載の担体分離装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれかに記載の担体分離装置を用いた担体の分離方法であって、
微生物担持担体及び汚泥を含む被処理水を、担体分離装置の濾過筒内に導入すること、及び、
導入した被処理水を、前記濾過筒内を螺旋状に流動させながら、前記被処理水中の汚泥及び水分を前記濾過筒の前記フィルター部を通過させ、かつ、前記被処理水中の前記担体を前記濾過筒内に分離することを含む、担体分離方法。
【請求項９】
微生物を担持させた担体及び活性汚泥を用いた排水の処理方法であって、
生物処理槽において、微生物を担持させた担体及び活性汚泥を用いて被処理水の処理を行うこと、及び、
生物処理槽から排出される余剰汚泥から微生物担持担体を回収することを含み、
前記微生物担持担体の回収が、請求項１から７のいずれかに記載の担体分離装置を用いて行われる、排水処理方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１０−２３４２９１（Ｐ２０１０−２３４２９１Ａ）
【公開日】平成２２年１０月２１日（２０１０．１０．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−８６０１２（Ｐ２００９−８６０１２）
【出願日】平成２１年３月３１日（２００９．３．３１）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月２１日（２０１０．１０．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月３１日（２００９．３．３１）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]