JP2005177545A

JP2005177545A - 微生物着床フィルターを用いて油脂分等を分解する方法及び装置

Info

Publication number: JP2005177545A
Application number: JP2003418223A
Authority: JP
Inventors: Toyokazu Katabe; 豊数形部; Tadashi Ezawa; 忠江澤
Original assignee: GOLD HAKKO GIJUTSU KENKYUSHO K; GOLD HAKKO GIJUTSU KENKYUSHO KK
Current assignee: GOLD HAKKO GIJUTSU KENKYUSHO K; GOLD HAKKO GIJUTSU KENKYUSHO KK
Priority date: 2003-12-16
Filing date: 2003-12-16
Publication date: 2005-07-07

Abstract

【課題】微生物着床フィルターを用いて油脂分等を短時間で分解する方法を提供しようとする。
【解決手段】各種設備から、又は施設内の排水、貯留水もしくは循環水路中に介在させるべき油脂分解槽４において、微生物酵素を培養増殖させた培地としての炭素繊維フィルター層を含む濾過部５を設置し、前記排水もしくは循環水をこのフィルターに通じさせることにより、含有する油脂分等の汚染物を分解・除去する。油脂分解槽内における炭素繊維フィルターの上流側にはエアレーション装置６を配置し、排水、貯留水もしくは循環水を曝気してから前記フィルターに通じさせる。排水、貯留水もしくは循環水路中の浮上油７はスカムスキマー２により集導され、吸引ポンプ３により吸引されて油脂分解槽に供給される。
【選択図】図１

Description

本発明は、微生物着床フィルターを用いて排水もしくは循環水中の油脂分等を分解する方法及び装置に関するものである。

食品加工における排水の消臭・浄化その他、油分除去を主とする水浄化においては、近年、微生物酵素を用いた油性有機物の分解が行われるようになってきた。しかし、このような油性有機物に対する分解作用を持続するには、微生物酵素を浮上・分離した油分に対してその都度供給したり（例えば、特許文献１参照）、微生物の培養部を別に設けなければならない（例えば、特許文献２参照）。

また、機械加工における難分解性廃油や、大量の食品廃油の分解処理においては、未だ適当な処理装置が開発されていない。

これらの微生物酵素による油脂分解機能を用いることは、油脂分を系外に取り出して廃棄するのでなく、消化・分解させるという点で環境に優しいという利点があるが、微生物酵素の供給や培養に目を奪われるあまり、微生物酵素による油分や有機物の消化・分解作用自体を向上させる努力がなおざりにされてきたといえる。

一方、微生物酵素の活性を刺激する手段として、炭素が赤外線等の電磁波の断続波を受けて、これを超音波と思われる物理的シグナルに変えて生物に働きかけるというバイオソニックスの機構や、増殖に炭素を要求し、超音波に対して応答性の極めてよい新種の細菌（好炭素バチルス菌）の菌珠が発見されており（例えば、非特許文献１参照）、このような炭素と微生物酵素との有効な結合形態による有機物の消化・分解作用の向上が期待されているが、その技術は未だ実用化されていない。
特開平０８−１６８７５３号公報特開平０７−０５１０４８号公報炭素材料学会発行の雑誌「炭素」１９９８（Ｎｏ．１８４）第２１３〜２１８頁

本発明が解決しようとする課題は、排水、貯留水もしくは循環水路中に介在させるべき微生物酵素を用いた油脂分解槽において、炭素との有効な結合形態において存在する微生物酵素によって油性有機物を消化・分解する作用を飛躍的に向上させることである。

上記の課題を解決するため、本発明は、各種設備からの、又は施設内の排水、貯留水もしくは循環水路中に介在させるべき油脂分解槽中において使用するための濾過装置であって、前記排水もしくは循環水が含有する油脂分等の汚染物を分解・除去するための微生物酵素を培養増殖させた培地としての少なくとも一層の炭素繊維フィルターを備えたものを構成した。

本発明はまた、各種設備からの、又は施設内の排水、貯留水もしくは循環水路中に介在させるべき油脂分解槽と、微生物酵素を培養増殖させた培地としての炭素繊維フィルターを含む濾過部とを備え、前記排水もしくは循環水を前記濾過部に通じさせることにより、この通過水中の油脂分等の汚染物を分解・除去するようにしたことを特徴とする、排水、貯留水もしくは循環水中の油脂分等を分解する装置を構成した。

本発明はまた、前記油脂分解槽内における濾過部の上流側にエアレーション装置を配置し、排水もしくは循環水を曝気してから前記フィルターに通じさせることを特徴とする油脂分等の分解装置を構成した。

本発明は更に、前記油脂分解槽内における濾過部が、微生物酵素を培養増殖させた培地としての炭素繊維フィルター層と、鉱物多孔質体との複合成層構造からなることを特徴とする油脂分等の分解装置を構成した。

上記本発明の構成によれば、炭素繊維フィルターは、微生物酵素を培養増殖させた培地であるから、それら微生物のそこでの生活行動、すなわち油脂分や有機物を消化・分解する作用そのものが活発となり、処理時間を飛躍的に短縮することができる。

また、炭素繊維フィルターと、多孔質鉱物体との成層体を構成すると、上述の炭素繊維培地における微生物酵素作用が安定的に行われるように多孔質鉱物体が水流からガードし、且つ鉱物体の微小孔隙自体も微生物酵素の培地の拡大に寄与し、排水等の処理効果を一層顕著に増大させる。

炭素繊維フィルターが、なぜ微生物活動を活発化するかについては、前述したバイオソニックスの機構の他、微生物の培地である炭素が生命活動に有害な活性酸素を吸着または解毒する作用をもっていること、及び微生物に対し活性酸素にうち勝たせやすい環境を与えるか、あるいは自ら活性酸素を生成して増殖不能となるような悪条件をつくらないこと等も挙げられる。

勿論、炭素自体のこのような性質は従来より知られており、微生物培地において炭素を含有する物質としては、多孔質のセラミック・活性炭フィルターが用いられ、その微細孔内で微生物を培養していたものである。しかし、セラミック・フィルターでは微細孔であるため、すぐに目詰まりするという欠点がある。

しかし、本発明においては炭素繊維フィルターを用いるため、含水性がよく適当な通水性を維持しつつ、他の炭素含有製品以上に微生物の活性化、増殖及び有機物等消化・分解作用のための十分な場を与えるものである。以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態につき説明する。

図１は、本発明の方法を工作機械の切削油タンク内における切削油（クーラント液）浄化システムに適用した一実施態様の断面図であって、１は切削油タンク、２はスカムスキマー器、３は吸引ポンプ、４は油脂分解槽であり、微生物酵素を着床せしめた炭素繊維フィルターを含む濾過部５を、槽内に回収した浮上油相の中間レベルにおいて設置している。油脂分解槽４の底部には、散気管又は多孔性の板状体からなるエアレーション装置６が配置される。

切削油タンク１内において、スカムスキマー器２は上端縁の外側数カ所に浮子２ａを有して、内側に形成したスキマー縁２ｂが水面に連なるレベルに浮遊・維持され、浮上油７を水及びエマルジョンと共に集導し、そのスキマー器２の円錐底点から、吸引ポンプ３を挿入した回収ライン８により、油脂分解槽４の底部に送り込む。油脂分解槽４は、全体としてバイオカーボンフィルターとして、微生物酵素による油脂分解作用の場を与えるものであり、エアレーション装置６からはブロワー９より供給された空気が気泡となって飛び出し、油脂分と共に浮上して、炭素繊維フィルターを含む濾過部５に下方から侵入する。

炭素繊維フィルターを含む濾過部５内において、培養・増殖された微生物酵素は油脂分等の有機物を捕食・分解し、更なる増殖を続けると共に、死滅したものは徐々に上方に抜け出して水中に溶解する。かくして、油脂分解槽４の上部における溢流口４ａから溢流した油脂分等除去後の水及びエマルジョンは返送ライン１０により、切削油タンク１に戻される。

濾過部５は、一つの構成態様として、図１に単純図示するように、微生物酵素を着床せしめた炭素繊維フィルターのみから構成することができる。しかし、より進んだ構成態様として、図２に示したような成層構造を採用することができる。

図２の例では、濾過部５は正方形断面を有するものとして、微生物酵素を着床せしめた各複数枚の炭素繊維フィルター層５ａ、及びゼオライト等の鉱物多孔質体５ｂを交互に積層したものである。このように構成すると、前述した通り、鉱物多孔質体５ｂは、炭素繊維フィルター層５ａ内における微生物酵素作用が安定的に行われるように水流からガードし、且つ鉱物体の微小孔隙自体も微生物酵素の培地の拡大に寄与し、排水等の処理効果を一層顕著に増大させる。

図３は、本発明の別の実施態様として、食品加工工場等の排水ラインに設けられたグリストラップ１１の上突形堰板１２で仕切られた原水受け入れ部内の底面１３上に、三角台座を介して油脂分解槽１４を水没・設置した状態を示している。グリストラップ１１は、その入り口側壁面１５において原水流入口１５ａを有すると共に、原水受け入れ部に関連して実施例１と同様なスカムスキマー器２、吸引ポンプ３、油脂分等の回収ライン８及びブロワー９を関連装備している。

油脂分解槽１４は、上端が開口した槽体であって、中央部の油脂受入れ筒１６と、フィルター筒１７とを槽内に同心配置したものであり、油脂受入れ筒１６には多数の透孔が形成されている。フィルター筒１７は多数の透孔を有する支持筒部材１８の内外面に、炭素繊維層を含む内側フィルター筒部１９と、同じく炭素繊維層を含む外側フィルター筒部２０をあてがって構成される。油脂受入れ筒１６の底部にはブロワー９より供給された空気を気泡として飛び出させるために、実施例１と同様なエアレーション装置６が配置され、油脂分解槽１４本体の外壁下部には、油脂分解処理後の処理済み水出口２１が形成される。

油脂分等の回収ライン８の先端は、油脂受入れ筒１６の中央部まで突入し、スカムスキマー器２で集導した浮上油を、水及びエマルジョンと共に、この油脂受入れ筒１６内に導入する。導入された油分は、エアレーション装置６から出た気泡と共に拡散し、油脂受入れ筒１６の透孔から、フィルター筒１７を通って油脂分解槽１４の外壁の内側に当たり、処理済み水出口２１からグリストラップ１１の原水受け入れ部内に戻される。

フィルター筒１７の炭素繊維層を含む内外フィルター筒部１９、２０には微生物酵素が培養され、コロニーとして着床しているため、それらの微生物酵素は油脂分等の有機物を捕食・分解し、更なる増殖を続けると共に、死滅したものは徐々に抜け出して水中に溶解する。油脂分解槽１４内では、このような油脂分等の有機物分解及び消化作用が繰り返され、処理済み水は堰板１２の下部間隙から溢流堰２２を越えて、トラップ他端壁２３に形成された排水口２４から排水される。

内外フィルター筒部１９、２０は、一つの構成態様として、図３に単純図示するように、微生物酵素を着床せしめた炭素繊維フィルター筒のみから構成することができる。しかし、より進んだ構成態様として、図４に示したような成層構造の筒体を採用することができる。

図４の例では、内側フィルター筒部１９、又は外側フィルター筒部２０は、各複数個（この場合、２個）の直径を異ならせた筒状体からなる微生物酵素を着床せしめた炭素繊維フィルター層２５ａ、及びゼオライト等の鉱物多孔質体層２５ｂを交互に積層したものである。このように構成すると、前述した通り、鉱物多孔質体２５ｂは、炭素繊維フィルター層２５ａ内における微生物酵素作用が安定的に行われるように水流からガードし、且つ鉱物体の微小孔隙自体も微生物酵素の培地の拡大に寄与し、排水等の処理効果を一層顕著に増大させる。

この実施例では、温水を１０リットル入れた水槽と、吸引ポンプと、エアレーションパイプ及び温度調整用ヒーターを収容したバイオカーボンフィルターによる油脂分解層とからなる油脂分解実験装置を構成し、同様な構成においてバイオカーボンフィルターの代わりに、いずれも油脂をトラップしやすい生ヤシガラ繊維を積層させたフィルターを用いた場合と、不燃繊維を積層させたフィルターを用いた場合の油脂分解性能を比較したものである。

各構成を用いた試験においては、水槽中の浮上油脂を吸引ポンプにより吸引し、各特有のフィルターを装備した油脂分解層内に送り込み、ここで油脂分解された水は、リターン水として水槽に戻した。各水槽は初めに同一量の油脂分を含むものとし、上記の循環処理を行って、水槽内の浮上油脂が消滅した時間をもって油脂分解時間とし、フィルター能力の指標とした。結果は次表（表１）に示すとおりである。
・表１（各フィルターの油脂分解時間比較）
・フィルター材質油脂分解平均時間試験数
・１．炭素繊維１５分３
・２．生ヤシガラ繊維６５分３
・３．不燃繊維６０分２

上記比較試験の結論として、微生物酵素を培養・増殖させた培地としての炭素繊維は、他の繊維に比べ少なくとも１／４以下の時間で油脂分解を行う能力があることが判明した。すなわち、本発明の有効性は明らかである。

次に、第２の実施例として、工作機械の切削油タンクから浮上油回収ポンプ（吸引ポンプ）により第１の浮上油分離槽に切削油を回収し、その層で分離した浮上油を、３層のゼオライトの各層間に微生物酵素を着床せしめた炭素繊維フィルター層（計二層）を順次配置してなる本発明の平面要素型積層フィルターを配置した油脂分解槽に送り、この濾過液を再び第１の浮上油分離槽に返送するという循環処理を行い、第１の浮上油分離槽の浮上油以外の液相を第２の浮上油分離槽を介して切削油タンクに戻すという処理サイクルを実施し、その効果を検証した。

実施細目は、
（１）浮上油回収ポンプの処理能力は０．５リットル／分、稼働時間は６０分／日であり、従って１日の切削油処理量は３０リットルとした。
（２）第１の浮上油分離槽の容量は３リットル、第２の浮上油分離槽の容量は２リットル、油脂分解槽の容量は１７リットル（奥行き３７０×幅２４０×高さ２００ｍｍ^３であり、フィルターとして積層した炭素繊維の量１００ｇ、ゼオライトの量８ｋｇであった。
（３）その結果、回収ポンプで１日かけて第１の浮上油分離槽に送り込まれた切削油のうち浮上油の総量は０．３リットルであり、その０．３リットルの浮上油を含む１リットルの切削油相が油脂分解槽に送られ、この分解槽では浮上油０．３リットルのすべてが清浄水に変換されて第１の浮上油分離槽に返還され、その証として第２の浮上油分離槽では、浮上油が生じなかったことが確認された。すなわち、浮上油は完全に分解されたことが明らかである。

本発明は以上述べたとおりであるから，含水性が高く適当な通水性を有する炭素繊維フィルターが、微生物酵素のそこでの生活行動、すなわち油脂分や有機物の消化・分解作用そのものを活発化し、処理時間を飛躍的に短縮することが可能となった。従って、本発明の方法は、排水中のグリストラップの浄化、クーラントオイルの腐敗防止、さらには排煙ダクトの油煙の消化等、種々の産業システムや設備、又はインフラストラクチャーにおける油分処理において、効果的に利用できるものである。

本発明を切削油中の浮上油の分解処理に適用した実施例を示す構成図である。図１の実施例における濾過部が成層構造を有する場合の斜視図である。本発明をグリストラップ内での油脂分解処理に適用した実施例を示す構成図である。図３の実施例における濾過部が成層構造を有する場合の断面斜視図である。

符号の説明

１切削油タンク
２スカムスキマー器
３吸引ポンプ
４油脂分解槽
５濾過部
５ａ微生物酵素を着床せしめた炭素繊維フィルター層
５ｂ鉱物多孔質体
６エアレーション装置
７浮上油
８回収ライン
９ブロワー
１０返送ライン
１１グリストラップ
１２上突形堰板
１３底面
１４油脂分解槽
１５入り口側壁面
１６油脂受入れ筒
１７フィルター筒
１８支持筒部材
１９内側フィルター筒部１９
２０外側フィルター筒部
２１処理済み水出口
２２溢流堰
２３トラップ他端壁
２４排水口
２５ａ炭素繊維フィルター層
２５ｂ鉱物多孔質体層

Claims

各種設備からの、又は施設内の排水、貯留水もしくは循環水路中に介在させるべき油脂分解槽中において使用するための濾過装置であって、前記排水もしくは循環水が含有する油脂分等の汚染物を分解・除去するための微生物酵素を培養増殖させた培地としての少なくとも一層の炭素繊維フィルターを備えたことを特徴とする濾過装置。
各種設備からの、又は施設内の排水、貯留水もしくは循環水路中に介在させるべき油脂分解槽と、微生物酵素を培養増殖させた培地としての炭素繊維フィルターを含む濾過部とを備え、前記排水もしくは循環水を前記濾過部に通じさせることにより、この通過水中の油脂分等の汚染物を分解・除去するように構成したことを特徴とする排水、貯留水もしくは循環水中の油脂分等を分解する装置。
前記油脂分解槽内における濾過部の上流側にエアレーション装置を配置し、排水もしくは循環水を曝気してから前記フィルターに通じさせることを特徴とする請求項２に記載の装置。
前記油脂分解槽内における濾過部が、微生物酵素を培養増殖させた培地としての炭素繊維フィルター層と、鉱物多孔質体との複合成層構造からなることを特徴とする請求項２又は３に記載の装置。