JP2007029947A - 有機性廃水の浮上分離処理方法及び浮上分離処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】界面活性剤等の発泡成分を含む有機性廃水に微細気泡を効率よく接触させて処理する浮上分離処理方法を提供する。
【解決手段】分離槽１内に設置した散気板７より気泡１１を発生させ、該散気板７よりも上方に設置した自給式微細気泡発生装置６より微細気泡１２を発生させ、該微細気泡１２により気泡１１を剪断して微細化することにより、大量の微細気泡を有機性廃水２に供給し、有機性廃水２に含まれる発泡成分を該微細気泡１２によって泡沫１３として上昇させ、泡沫分離水３として排出する一方、泡沫１３が除去された槽内水を処理水４として得る浮上分離処理方法において、分離槽１内に供給する空気量を分離槽１の水平断面積に基づいて設定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、漁業、水産加工業、食品加工業、洗浄業、化学工業、鋳造工業、建設土木工業、金属工業、繊維工業、皮革工業、パルプ工業、または養魚施設、活魚飼育施設、金魚飼育施設、水族館のような観賞用水槽施設等の飼育施設における飼育水域内に飼育用水を流動させて、この飼育水域内の水中生物を飼育するようにした水中生物の飼育分野等の各種産業における界面活性剤のような発泡成分を含む有機性廃水（水中生物飼育水を含む）の浮上分離処理方法及び浮上分離処理装置に関するものである。さらに詳しくは発泡成分を含む有機性廃水に気泡を混入させ、気泡に吸着させて浮上させることにより槽上部へ濃縮された発泡成分を分離させる浮上分離処理方法及び浮上分離処理装置において、有機性廃水と微細気泡とを効率よく接触させることで廃水処理の処理速度（水中生物飼育水の場合は浄化速度）を向上させることができ、浮上分離槽の水平断面積に対して所望の浮上分離処理性能に必要な空気量を計算で求めることが可能であり、かつ供給する空気量を多くしても微細気泡を大量に発生させることができる有機性廃水の浮上分離処理方法及び浮上分離処理装置に関するものである。

従来、発泡成分である界面活性剤を含む有機性廃水処理として浮上分離方法がよく用いられていた。中でも泡沫分離方法は、界面活性剤を含む有機性廃水中の発泡成分除去手段として良く用いられており、例えば、図１１及び図１２に示すような回転翼装置によって気泡を発生させて泡沫分離を行う界面活性剤含有汚水の浄化処理装置が提案されている（特許文献１、第６−１２頁、第１図参照）。

その構造は、界面活性剤を含有する汚水の被処理水を収容する処理槽１０１と、処理槽１０１中の被処理水に泡沫１０２を発生させる泡沫発生手段と、泡沫発生手段により発生した泡沫１０２を被処理水より分離する泡沫分離手段と、被処理水を濾過する濾過手段を有し、泡沫発生手段及び濾過手段により被処理水を浄化処理する浄化処理装置であって、泡沫発生手段は処理槽１０１に設けられ、スクリュー状の回転翼１０３ａ、回転翼１０３ａと一端を連結した気体流通路を形成できる中空の回転軸１０３ｂ、回転軸１０３ｂの両端に軸受１０３ｃを介して回転軸１０３ｂを覆うように設けられた中空管１０３ｄ、回転軸１０３ｂの他端側に設けた気体取入口１０３ｅ、気体取入口１０３ｅの一端側に設けた気体吹出し口１０３ｆ及び回転軸１０３ｂの他端に設けたモーター１０３ｇからなる回転翼装置１０３であり、濾過手段は処理槽１０１の下部に設けられた濾過槽１０４であった。

その効果は、処理槽１０１に被処理水を導入し、回転翼装置１０３を作動すると、回転翼１０３ａの回転により被処理水は攪拌されると同時に回転軸１０３ｂ内が負圧になり、気体取入口１０３ｅから空気が吸い込まれて吹出し口１０３ｆから被処理水中に混入され、泡沫１０２を発生させ、発生した泡沫１０２は回転翼１０３ａの回転により裁断され細かくされるとともに、その攪拌作用によって周囲に隈なく拡散され、その泡沫の被処理水中における分布を均一にすることができ、界面活性剤を含有する汚水の被処理水から界面活性剤及びＣＯＤ、ＢＯＤ成分を効率よく除去することができるものであった。

特開平１１−５７６９０号公報

しかしながら、前記従来の浄化処理装置では、被処理水に含まれる界面活性剤のような発泡成分に対して、処理槽１０１内に供給する空気量をどのくらいにするか等の運転条件を決めなければならないが、処理槽１０１を設置するにあたっては、設置場所のスペースによって処理槽１０１の大きさが異なり、処理槽１０１によって運転条件も異なるため、泡沫分離に最適な運転条件を得るためには何を基準にして決めればよいか明確になっていないという問題があった。そのため、実際に試験を行ってデータを取りながら最適な運転条件を決めなければならないので時間や手間がかかるという問題や、或いは実務者の経験を基に決めることにより、実務者の個人差により成果にばらつきが生じるという問題があった。

また、従来技術の実施例より、処理槽１０１の水平断面積（Ｂ）は０．０９（ｍ²）、処理槽１０１内に供給する空気量（Ａ）は０．０９（ｍ³／ｈ）となり、Ａ／Ｂ＝１となるが、この場合の泡沫処理の処理速度はあまり速くなく、安定した処理を行うまでに時間がかかるという問題があった。

処理速度を向上させる方法として、処理槽１０１内に供給する空気量を多くすると共に気泡径を微細にする方法が考えられるが、空気量については、小規模な実験レベル（例えば処理槽１０１が１〜２Ｌ程度）であれば、処理槽１０１が小さい分、通常の空気供給装置を用いれば多くの空気量を得ることは可能だが、実際に使われる装置（１０Ｌ以上）になると、装置の大きさに対して多くの空気量を供給するには、空気の供給設備に費用がかかるという問題があった。また気泡径については、微細気泡を大量に発生することが求められるが、処理槽１０１内に供給する空気量を多くしようして大量の空気を送り込むと気泡径は大きくなってしまい、供給する空気の気泡径を小さく保つには、供給する空気量を少なくせざるを得ず、供給する空気量を多くして且つ気泡径を微細にするのは困難であるという問題があった。尚、供給する空気量を多くして且つ気泡径を微細にする方法として、微細気泡発生装置の数を増やす方法があるが、これは処理槽１０１が大きくなるほど微細気泡発生装置が多く必要となり、イニシャルコストの増加に繋がるという問題があった。

本発明は、以上のような従来技術の問題点に鑑みなされたものであり、界面活性剤のような発泡成分を含む有機性廃水（水中生物飼育水を含む）に気泡を混入させ、気泡に吸着させて浮上させることにより槽上部へ濃縮された発泡成分を分離させる浮上分離処理方法及び浮上分離処理装置において、有機性廃水と微細気泡とを効率よく接触させることで廃水処理の処理速度（水中生物飼育水の場合は浄化速度）を向上させることができ、浮上分離槽の水平断面積に対して所望の浮上分離処理性能に必要な空気量を計算で求めることが可能であり、かつ供給する空気量を多くしても微細気泡を大量に発生させることができる有機性廃水の浮上分離処理方法及び浮上分離処理装置を提供するものである。

本発明は分離槽内の有機性廃水（水中生物飼育水を含む）に空気を供給して該有機性廃水を処理する浮上分離処理方法において、該分離槽内に供給する空気量を該分離槽の水平断面積に基づいて設定することを特徴とする有機性廃水の浮上分離処理方法である。

上記本発明の浮上分離処理方法においては、下記の構成を好ましい実施形態として含む。
前記空気量、及び前記分離槽の水平断面積が、以下の関係式を満たす。

Ａ／Ｂ≧２０ （１）
Ａ；分離槽内に供給する空気量（ｍ³／時）
Ｂ；分離槽の水平断面積（ｍ²）
前記分離槽の水平断面積Ｂが０．０１ｍ²から１０ｍ²の範囲である。
前記分離槽に供給する空気が微細気泡である。
前記微細気泡が、気泡のみを発生させる手段によって気泡を発生させた後、微細気泡を発生させ且つ該気泡を剪断する手段によって発生する。
当該有機性廃水の浮上分離処理方法が泡沫分離方法である。
前記有機性廃水の浮上分離処理方法を、水中生物飼育水の浄化に用いてなる。
浮上分離処理を行う分離槽と、気泡のみを発生させる手段と、該手段の上方に微細気泡を発生させ且つ該気泡を剪断する手段とを有する。
前記気泡のみを発生させる手段が散気板であり、前記微細気泡を発生させ且つ該気泡を剪断する手段が自給式微細気泡発生装置である。
前記有機性廃水の浮上分離処理装置を、水中生物飼育水の浄化設備内に配置してなる。

本発明における発泡成分を含む有機性廃水（水中生物飼育水を含む）の処理方法は、以上説明した構成になっているので、以下のような優れた効果が得られる。

（１）分離槽内に供給する空気量が分離槽の水平断面積に基づいて設定されるため、浮上分離処理を効率良く処理するのに必要な空気量を容易に得ることができる。

（２）分離槽へ供給する空気量Ａ、分離槽の水平断面積Ｂの関係が、Ａ／Ｂ≧２０の範囲内にあると、発泡成分と気泡や微細気泡を効率よく接触して発泡させるため、Ａ／Ｂ＜２０に比べて、ＣＯＤ、濁度、色度をそれぞれを充分低下させ、廃水処理が安定するまでの処理速度を約２〜６倍程度速くすることができ、廃水処理の運転時間を短縮することができる。

（３）分離槽の水平断面積に応じて、浮上分離処理に必要な分離槽内に供給する空気量を計算により求めることが可能であるため、最適条件を設定する時間や手間が掛からない。

（４）分離槽に供給する空気が微細気泡であることにより気泡数が多くなり、分離槽内で微細気泡を分散することにより、発泡成分を効率よく分離、排出することができる。

（５）微細気泡を、気泡のみを発生させる手段によって気泡を発生させた後、微細気泡を含む水流を発生させる手段によって微細気泡を含む水流を発生させ、該微細気泡を含む水流によって上記気泡を剪断して供給することにより、分離槽内に供給する空気量を多くすると共に気泡径を微細にすることができ、分離槽内に微細気泡を大量に発生させることができる。

（６）気泡のみを発生させる手段が散気板であり、微細気泡を含む水流を発生させる手段が自給式微細気泡発生装置であることにより、分離槽内に微細気泡を大量に発生させ、有機性廃水と微細気泡を効率よく接触させるため、散気板のみや自給式微細気泡発生装置のみ用いた場合に比べて、ＣＯＤ、濁度、色度をそれぞれ充分低下させ、廃水処理が安定するまでの処理速度を約２倍以上に向上することができ、廃水処理の運転時間を短縮することができる。

（７）浮上分離方法に泡沫分離方法を用いることにより、処理設備をコンパクトに設定することができ、運転管理が容易で一定の処理水質を得ることができる。

（８）本発明の有機性廃水の浮上分離処理装置を水中生物飼育水の浄化設備内に用いることにより、水中生物飼育の際に敬遠される薬液やオゾンの添加や、電気分解により生成する酸化剤の添加を行うことなく水中生物飼育水の浄化を行うことができる。

図１は、本発明の浮上分離処理方法の好ましい実施形態の構成図である。

本発明における有機性廃水２とは、汚濁物質、タンパク質、界面活性剤等の起泡作用を有する発泡成分を含むものである。また、本発明の浮上分離処理方法を、水中生物飼育水の浄化に用いた場合、有機性廃水２は水中生物飼育水となる。

本発明における気泡１１とは直径が１（ｍｍ）を超える有機性廃水中の空気塊のことであり、微細気泡１２とは直径が１（ｍｍ）以下の空気塊のことであり、泡沫１３とは有機性廃水２に含まれる発泡成分が気泡１１や微細気泡１２に接触し、発泡したものである。

本発明における分離槽１内に供給する空気量とは、分離槽１内へ設置した気泡１１や微細気泡１２を発生させる手段により、分離槽１内へ供給した空気の時間当たりの体積のことであり、気泡１１や微細気泡１２を発生させる手段が複数の場合はその総和のことである。

本発明におけるＣＯＤ除去率とは、有機性廃水２を浮上分離処理により処理水４に処理した際に、有機性廃水２のＣＯＤから処理水４のＣＯＤに減少した割合を百分率で示したものであり、ＣＯＤ除去率が高いほど浮上分離処理によりＣＯＤが減少した割合が大きいことを示している。

本発明において、分離槽１内に供給する空気量が分離槽１の水平断面積（図１中のＡ−Ａ’断面積）に比例して増加する必要がある。これは浮上分離において、有機性廃水２と気泡１１や微細気泡１２とを効率よく接触させる必要があることから、運転条件を決めるにあたっては、空気量と有機性廃水量の体積の関係、いわゆる気液比が一つの目安になる。しかし、気液比のみで運転条件を決めると、分離槽１の構造によって分離槽１の水平断面積が狭く高さが高い構造もあれば、分離槽１の水平断面積が広く高さが低い構造もあり、これらは気液比を目安にして考えると同じ有機性廃水量であるため同じ空気量を供給することになる。この時、分離槽１の水平断面積が広く高さが低い場合の分離槽１では、気泡１１や微細気泡１２が分離槽１内に十分行き渡らずに有機性廃水２と接触しない場所が生じる恐れがある。これに対して、分離槽１内に供給する空気量と分離槽１の水平断面積との関係で運転条件を決めると、分離槽１の大きさや形状が変化してもそれに応じて十分な空気量を供給でき、気泡１１や微細気泡１２と有機性廃水２が接触しない場所はなくなる。以上のことから、浮上分離を行う際に分離槽１内に供給する空気量は、分離槽１の水平断面積に基づいて設定する必要がある。尚、分離槽１の水平断面積とは、気泡１１や微細気泡１２を発生させる手段が位置する分離槽１の内部空間の水平方向の面積をいう。分離槽１内に複数の気泡１１や微細気泡１２を発生させる手段が上下に配置されている場合、その中間の位置、即ち図１の場合であれば自給式微細気泡発生装置６と散気板７の間にある分離槽１の内部空間の水平方向（Ａ−Ａ’）の面積のことをいう。

本発明において、分離槽１内に供給する空気量〔Ａ（ｍ³／ｈ）〕、分離槽１の水平断面積〔Ｂ（ｍ²）〕の関係は、Ａ／Ｂ≧２０であることが好ましく、さらに２０≦Ａ／Ｂ≦１００であることがより好ましい。分離槽１内に供給する空気量（Ａ）が少ないと、気泡１１や微細気泡１２と分離槽１の槽内水との接触頻度が少なくなるので、発泡成分が除去されるまでに時間がかかり過ぎてしまい、槽内の滞留時間が必要時間確保できなければ発泡成分が除去されないまま系外へ流出してしまう。従って処理水質の悪化を引き起こさず、処理時間を短くするために、分離槽１内に供給する空気量（Ａ）と分離槽１の水平断面積（Ｂ）の関係は、Ａ／Ｂ≧２０の範囲に設定する必要がある。またこの関係は、分離槽１が大きくなれば大きくなるほど必要なものであり、分離槽１の水平断面積（Ｂ）が０．０１（ｍ²）から１０（ｍ²）の範囲であることが望ましく、０．０１（ｍ²）から３（ｍ²）の範囲であることがより望ましい。廃水処理の処理速度を向上させるには分離槽１の水平断面積（Ｂ）をある程度の大きさ以上に設けると良く、大量に発生させる微細気泡と廃水とを効率よく接触させるために水平断面積（Ｂ）は０．０１（ｍ²）以上である必要があり、分離槽１をあまり大きくさせずに微細気泡と廃水とを効率よく接触させる設備を形成するには水平断面積（Ｂ）は１０（ｍ²）以下である必要がある。なお、分離槽１は一つの分離槽１を大きく形成するよりも分離槽１を多数設けるほうが廃水処理の効率が良く、一つの分離槽あたりのランニングコストが低く、全体のランニングコストを低減できるので好適である。

本発明において、分離槽１に供給する空気は微細気泡であることが好ましい。これは同じ空気量であれば、気泡径が微細であるほど気泡数が多くなり、分離槽１内で分散され易いため、有機性廃水２中の汚濁物質や発泡成分と微細気泡１２の接触が多くなり、発泡成分を効率よく分離、排出することができるため好適である。

本発明において、微細気泡１２は、気泡１１のみを発生させる手段によって気泡１１を発生させた後、微細気泡１２を発生させる手段によって微細気泡１２を発生させ、気泡１１を剪断して微細化することが好ましい。より具体的には、微細気泡１２を発生させる手段によって微細気泡１２を含む水流を発生させ、微細気泡１２を含む水流により気泡１１を剪断する。これは気泡１１のみを発生させる手段を、微細気泡１２を含む水流を発生させる手段より下方へ設け、気泡１１のみを発生させる手段から発生された気泡１１が微細気泡１２を含む水流を発生させる手段の位置まで浮上して、気泡１１に対して微細気泡１２を含む水流を衝突させることにより、気泡１１は微細気泡１２を含む水流によって剪断されて微細化し、微細気泡１２となる（図２参照）。これにより、分離槽１内に供給される空気量の大半は気泡１１で賄ってやり、かつ微細気泡１２に気泡１１を剪断させることによって、大量の微細気泡１２を得ることができるため好適である。

本発明において、気泡１１のみを発生させる手段が散気板７であり、微細気泡１２を発生させる手段は自給式微細気泡発生装置６であることが好ましい。さらに発生した気泡１１が浮上し、微細気泡１２を含む水流により気泡１１を剪断させるためには、散気板７が必ず自給式微細気泡発生装置６の下方に位置した方が良い。通常の微細気泡を発生させるために用いる自給式微細気泡発生装置（図示せず）は、ポンプによって被処理水である有機性廃水の循環流を形成し、この循環流によって負圧が発生して空気を吸引し、循環流の中で空気と有機性廃水を混合することで微細気泡を発生する。そのため、有機性廃水に大量の空気を混合させるには、有機性廃水の循環流速を早くしなければならず、気液混合に対して大量の電気エネルギーを費やすことが要求される。ところがブロワ１０を動力源として散気板７で空気量を供給する本発明の手法は、大量の空気量を得ることに対してエネルギー効率が良く、散気板７はその種類も豊富で低価格であることから、分離槽形状に見合った形状の散気板７を低コストで容易に選ぶことができ、また自給式微細気泡発生装置６は、水流によって生じた負圧により気体を吸引し放出することで微細気泡１２を生成するものであり、空気を供給する手段に空気導入ラインやポンプ等の設備を別途必要としないため、散気板７と自給式微細気泡発生装置６の組合せは処理設備をコンパクトに低コストで設定でき、処理設備の製造を容易にすることができるため好適である。

浮上分離処理方法としては、泡沫分離方法、加圧浮上方法など、発泡成分を含む有機性廃水から発泡成分を除去するものであれば特に限定されるものではない。このうち泡沫分離方法は、処理設備をコンパクトに設定することができ、運転管理が容易で一定の処理水質を得ることができるので好適に使用される。

以下、本発明の実施形態を図１、図２に基づいて詳細に説明する。１は泡沫分離を行う円筒状の分離槽であり、分離槽１側面から有機性廃水２が流入する流入口、分離槽１上部に泡沫分離水３を排出させる排出口、分離槽１底部に処理水４を流出させる流出口が設けられている。分離槽１は槽内の中間部から上部にかけて、中央が貫通され上部に向かって縮径する傾斜部を有する笠状の遮蔽板５が一定間隔を開けて三段設けられている。分離槽１内の中間部よりやや下方の位置に自給式微細気泡発生装置６が設けられ、自給式微細気泡発生装置６の下方であり分離槽１底部にまで至らない位置に散気板７が設けられている。自給式微細気泡発生装置６は外部空気と連通する吸気口８に連通し、散気板７は、ブロワ１０に連通する吸気口９に連通している。

次に本発明の実施形態の作用について説明する。先ず、発泡成分を含む有機性廃水２（以下、原水と記す）が分離槽１へ流入する。流入した原水２は分離槽１内にて一定時間滞留する。同時にブロワ１０によって大気中の空気が吸気口９を通して導入されることにより散気板７より気泡１１が分離槽１内へ供給される。さらに大気中の空気を吸気口８を通して吸引する自給式微細気泡発生装置６によって微細気泡１２が分離槽１内へ供給される。この時、気泡１１と微細気泡１２を含む水流は分離槽１内にて垂直方向に激しく衝突し（図２参照）、微細気泡１２を含む水流によって剪断されて気泡１１は微細気泡１２となり、原水２に溶解している発泡成分と接触して泡沫１３となる。泡沫１３は遮蔽板５に沿って浮上し、分離槽１内で上昇した泡沫１３が再び分離槽１底部へ下降することを抑制されながら水面上に生成される。水面上に生成された泡沫１３は泡沫分離水３として分離槽１の排出口から排出されて、泡沫分離処理が行われる。一方、原水２から泡沫１３が除去された槽内水は、処理水４として分離槽１底部より流出される。

次に分離槽１に対する処理条件について説明する。供給する空気量は、分離槽１の水平断面積に基づいて設定される。つまり分離槽１の水平断面積が大きくなれば大きくなるほど供給する空気量を多くしなければならない。ここで例えば分離槽１の大きさが、直径１（ｍ）の円筒状の時、Ａ／Ｂ≧２０の範囲内でＡ／Ｂ＝２５で設定すると、供給する空気量は約２０〔（ｍ³／ｈ）／ｍ²〕となり、この条件であれば分離槽１に対して充分な空気量が供給されることから、発泡成分と微細気泡を効率よく接触、発泡させることができるため、効率の良い有機性廃水の処理が行われ、且つ処理速度を向上させ短い時間で安定した処理を行なうことができる。

また、運転条件として分離槽１に供給する空気量をＡ／Ｂ≧２０の特定の値で決めることにより、計算により分離槽１の規模に適した運転条件を決めることができ、最適な運転条件を決める時間を大幅に短縮でき、或いは設計者によるバラツキを抑えることができる。

次に、本発明の分離槽内における発泡成分を含む有機性廃水の浮上分離処理方法の試験を行った。試験の測定方法を以下に示す。

（１）ＣＯＤの測定（酸性法）
泡沫分離による原水及び処理水のＣＯＤをＪＩＳ Ｋ０１０２ １７に準拠し、１００℃における過マンガン酸カリウムによる酸素消費量により測定した。

（２）ＣＯＤの測定（アルカリ法）
泡沫分離による原水及び処理水のＣＯＤをＪＩＳ Ｋ０１０２ １９に準拠し、アルカリ性過マンガン酸カリウムによる酸素消費量により測定した。

（３）濁度測定
（３−１）非連続測定の場合（実施例１〜実施例３）
泡沫分離による原水及び処理水の一定時間毎に測定した濁度は、米国ＨＡＣＨ社製の携帯型濁度計２１００Ｐ型により測定した。２１００Ｐ型はホルマジンを標準物質に用いて、波長５７０（ｎｍ）における透過光と散乱光の強度比から濁度（ＮＴＵ）を求める計測器である。

（３−２）連続測定の場合（実施例４）
泡沫分離による処理水の常時測定した濁度は、横河電機製の表面散乱形濁度計ＴＢ４００Ｇ−４−１−Ａ２／Ｂ／Ｓ スタイルＳ２により測定した。ＴＢ４００Ｇ−４−１−Ａ２／Ｂ／Ｓ スタイルＳ２は、測定槽と検出部と変換器で構成されている。測定槽は常時、通水されており、満たされた測定水の表面へタングステンランプで照射することによって得られる散乱光を検出し、濁度に変換することで濁度（ｍｇ／Ｌ）を求める計測器である。この濁度計で求めた濁度（ｍｇ／Ｌ）から、『ＮＴＵ』＝１．４２８５７１４２９×『ｍｇ／Ｌ』で換算して濁度（ＮＴＵ）を求めた。

（４）色度の測定
泡沫分離による原水及び処理水のＣＯＤをＪＩＳ Ｋ０１０１ １０に準拠し、白金・コバルトを標準物質とした色度として測定した。

〔実施例１〕
先ず、本発明の分離槽の水平断面積に対して、それぞれ異なる空気量を供給した時の発泡成分を含む有機性廃水処理（以下、廃水処理と記す）の処理速度の評価を行った。

本発明の実施形態に基づいた試験装置を作成し、水道水にタンパク質を溶解させた擬似廃水を原水とし、測定すると原水のＣＯＤ＝５２．２〜５９．９（ｍｇ／Ｌ）の範囲にあるものを用いて、廃水処理試験を以下の条件で行った。試験結果を図３に示す。図３は運転時間に対するＣＯＤ除去率の推移を示したグラフである。

（廃水処理条件）
・気泡発生装置：散気板及び自給式微細気泡発生装置の併用
・分離槽：有効容量１５（Ｌ）
・分離槽の水平断面積：Ｂ＝０．０１７６６（ｍ²）
〈実施例１−１〉
・分離槽内に供給する空気量：Ａ＝０．１１４（ｍ³／ｈ）
・Ａ／Ｂ＝６．５〔（ｍ³／ｈ）／ｍ²〕
〈実施例１−２〉
・分離槽内に供給する空気量：Ａ＝０．３０６（ｍ³／ｈ）
・Ａ／Ｂ＝１７．０〔（ｍ³／ｈ）／ｍ²〕
〈実施例１−３〉
・分離槽内に供給する空気量：Ａ＝０．３５４（ｍ³／ｈ）
・Ａ／Ｂ＝２０．０〔（ｍ³／ｈ）／ｍ²〕
〈実施例１−４〉
・分離槽内に供給する空気量：Ａ＝０．４８０（ｍ³／ｈ）
・Ａ／Ｂ＝２７．０〔（ｍ³／ｈ）／ｍ²〕

（試験条件）
（ａ）分離槽内は予め原水で満水とし、１２０分間バッチ式で廃水処理を行った。
（ｂ）廃水処理で使用した処理水は６０（分）まで１０（分）経過毎、その後９０（分）と１２０（分）に採取しＣＯＤ（酸性法による）を測定した後、測定したＣＯＤから、ＣＯＤ除去率を算出した。

図３より、処理速度に差はあるが、どの実施例でも問題なく廃水処理が行なわれている。実施例１−１及び実施例１−２は、試験開始時のＣＯＤ除去率は２０．０（％）未満で推移し、試験開始から４０〜６０（分）経過後にＣＯＤ除去率が２０．０（％）を超え、その後ＣＯＤ除去率が上昇し、９０分経過時にはＣＯＤ除去率が８０．０（％）程度になり処理性能が安定した。一方、実施例１−３及び実施例１−４では、試験開始から１０（分）でＣＯＤ除去率が約２０．０（％）に達し、時間の経過とともにＣＯＤ除去率が急激に上昇し、試験開始から３０分経過した時点で高いＣＯＤ除去率を得ている。尚、運転時間が９０（分）を経過すると、何れの実施例においても以後は時間が経過してもＣＯＤ除去率が８１．０〜８４．６（％）の範囲で推移し、廃水処理が安定する傾向である。

このことから、分離槽内に供給する空気量（Ａ）と分離槽の水平断面積（Ｂ）が、Ａ／Ｂ≧２０であれば、原水と微細気泡の接触が効率よく行われ、廃水処理が安定するまでの処理速度がＡ／Ｂ＜２０と比べて４〜６倍程度早くなり、廃水処理の運転時間を短縮することができる。

〔実施例２〕
次に、実施例１との比較として、原水を実際の漁港より採取した水揚げ、荷捌き廃水（以下、実廃水と記す）とし、さらに分離槽の水平断面積を実施例１の４倍の大きさにした分離槽を用いて、それぞれ異なる空気量を供給した時の廃水処理の評価を行った。

本発明の実施形態に基づいた試験装置を作成し、実廃水を原水とし、測定すると原水のＣＯＤ＝３８．６〜４９．５（ｍｇ／Ｌ）（アルカリ法による）の範囲にあるものを用いて、廃水処理試験を以下の条件で行った。試験結果を図４に示す。図４は運転時間に対するＣＯＤ除去率の推移を示したグラフである。

（廃水処理条件）
・気泡発生装置：散気板及び自給式微細気泡発生装置の併用
・分離槽：有効容量７０（Ｌ）
・分離槽の水平断面積：Ｂ＝０．０７０６５（ｍ²）
〈実施例２−１〉
・分離槽内に供給する空気量：Ａ＝０．１５０（ｍ³／ｈ）
・Ａ／Ｂ＝２．１〔（ｍ³／ｈ）／ｍ²〕
〈実施例２−２〉
・分離槽内に供給する空気量：Ａ＝０．４８０（ｍ³／ｈ）
・Ａ／Ｂ＝６．８〔（ｍ³／ｈ）／ｍ²〕
〈実施例２−３〉
・分離槽内に供給する空気量：Ａ＝１．２００（ｍ³／ｈ）
・Ａ／Ｂ＝１７．０〔（ｍ³／ｈ）／ｍ²〕
〈実施例２−４〉
・分離槽内に供給する空気量：Ａ＝２．４００（ｍ³／ｈ）
・Ａ／Ｂ＝３４．０〔（ｍ³／ｈ）／ｍ²〕
〈実施例２−５〉
・分離槽内に供給する空気量：Ａ＝６．０００（ｍ³／ｈ）
・Ａ／Ｂ＝８５．０〔（ｍ³／ｈ）／ｍ²〕

（試験条件）
（ａ）分離槽内は予め原水で満水とし、９０分間バッチ式で廃水処理を行った。
（ｂ）廃水処理で使用した処理水は３０（分）毎に採取し、ＣＯＤ（アルカリ法による）を測定した後、測定したＣＯＤから、ＣＯＤ除去率を算出した。

図４より、処理速度に差はあるが、どの実施例でも問題なく廃水処理が行なわれている。実施例２−１，２−２，２−３は、試験開始から３０（分）経過時においてＣＯＤ除去率は３８．３〜４３．０（％）であり、ＣＯＤ除去率が５５．０（％）を越えるまでの運転時間は、６０〜９０（分）必要であった。一方、実施例２−４，２−５では、試験開始から３０（分）経過した段階でＣＯＤ除去率が５５．０（％）を越えており、高いＣＯＤ除去率を得ている。尚、運転時間が９０（分）を経過すると、それ以降は時間が経過してもＣＯＤ除去率が微増するだけで、廃水処理が安定する傾向であった。

このことから、分離槽内に供給する空気量（Ａ）と分離槽の水平断面積（Ｂ）が、Ａ／Ｂ≧２０であれば、原水と微細気泡の接触が効率よく行われ、廃水処理が安定するまでの処理速度がＡ／Ｂ＜２０と比べて２〜３倍程度早くなり、廃水処理の運転時間を短縮することができる。また、実施例１と実施例２から、原水が試験的に作成した擬似廃水または実廃水であっても、また分離槽の水平断面積が異なっていても、廃水処理が安定するまで処理速度は同じ傾向を示しており、Ａ／Ｂ≧２０であれば、Ａ／Ｂ＜２０と比べて廃水処理が安定するまで処理速度が２〜６倍程度の範囲で早くなり、廃水処理の運転時間を短縮することができる。さらに、発泡成分が除去されるまでの時間が短くて済み、廃水処理での槽内の滞留時間を短縮することができるため、廃水処理の単位時間当たりの処理量を向上させることができる。

〔実施例３〕
次に、分離槽内に空気を供給する手段を、自給式微細気泡発生装置のみを用いた分離処理の場合、散気板のみを用いた分離処理の場合、自給式微細気泡発生装置と散気板を併用した分離処理の場合でそれぞれ試験装置を作成して試験を実施し、廃水処理の評価を行った。尚本試験において分離槽内に供給する空気量は６．０（ｍ³／ｈ）としたが、自給式微細気泡発生装置のみの場合（実施例３−１）、空気吸引口が供給する空気量を受け入れるほどの開口面積を有しておらず、実際には自給式微細気泡発生装置から供給される空気量は、設定値６．０（ｍ³／ｈ）の１／５の空気量を供給した場合で実施した。

自給式微細気泡発生装置のみを用いて直接ブロワで送気することで廃水処理を行う試験装置を作成し、実廃水を原水として、廃水処理試験を以下の条件で実施した。試験結果を図５〜７に示す。図５は運転時間に対するＣＯＤの推移を示したグラフ、図６は運転時間に対する濁度の推移を示したグラフ、図７は運転時間に対する色度の推移を示したグラフである。

（廃水処理条件）
・分離槽：有効容量７０（Ｌ）
・分離槽の水平断面積：Ｂ＝０．０７０６５（ｍ²）
〈実施例３−１〉
・分離槽内に供給する空気量：Ａ＝１．２（ｍ³／ｈ）
・Ａ／Ｂ＝１７．０〔（ｍ³／ｈ）／ｍ²〕
・気泡発生装置：自給式微細気泡発生装置のみ使用
〈実施例３−２〉
・分離槽内に供給する空気量：Ａ＝６．０（ｍ³／ｈ）
・Ａ／Ｂ＝８４．９〔（ｍ³／ｈ）／ｍ²〕
・気泡発生装置：散気板のみ使用
〈実施例３−３〉
・分離槽内に供給する空気量：Ａ＝６．０（ｍ³／ｈ）
・Ａ／Ｂ＝８４．９〔（ｍ³／ｈ）／ｍ²〕
・気泡発生装置：散気板と自給式微細気泡発生装置を併用

（試験条件）
（ａ）分離槽内は予め原水で満水とし、６０（分）バッチ式で廃水処理を行った。
（ｂ）廃水処理で使用した原水、処理水は１０（分）経過毎に採取し、ＣＯＤ（アルカリ法による）、濁度、色度を測定した。

本実施例では、実施例３−２では分離槽内に気泡のみを供給した場合、実施例３−３では分離槽内に気泡と微細気泡とを供給した場合、実施例３−１では分離槽内に微細気泡のみを供給し、且つＡ／Ｂ＜２０である場合の比較となる。

図５より、各実施例は、試験開始時の原水ＣＯＤは４０〜５０（ｍｇ／Ｌ）の範囲であり、運転時間が経過するにつれて処理水のＣＯＤは約２０（ｍｇ／Ｌ）まで低下して廃水処理が安定した。ここで処理水ＣＯＤが約２０（ｍｇ／Ｌ）に到達するまでの運転時間に着目すると、実施例３−１において６０（分）、実施例３−２において２０（分）、実施例３−３において１０（分）であり、実施例３−３は実施例３−１と比べて６倍、実施例３−２と比べて２倍の速さで廃水処理が行われており、処理速度を向上させる効果が確認された。

図６より、各実施例は、試験開始時の原水の濁度は３５〜８５（ＮＴＵ）の範囲であり、運転時間が経過するにつれて処理水の濁度は１０（ＮＴＵ）未満まで低下して廃水処理が安定した。ここで濁度が１０（ＮＴＵ）未満になるまでの運転時間に着目すると、実施例３−１において６０（分）、実施例３−２において２０（分）、実施例３−３において２０（分）であり、実施例３−３は実施例３−１と比べて３倍の速さ、実施例３−２と等倍の速さで廃水処理が行われており、処理速度を向上させる効果が確認された。

図７より、各実施例は、試験開始時の原水の色度は２８０〜３９０（度）の範囲であり、運転時間が６０（分）経過した時点で、実施例３−１の色度は１７９（度）、実施例３−２の色度は１１９（度）、実施例３−３の色度は５３（度）まで低下し、廃水処理性能に差が見られた。ここで処理水の色度が約１８０（度）に到達するまでの時間に着目すると、実施例３−１は６０（分）、実施例３−２は２０（分）、実施例３−３は１０（分）であり、実施例３−３は実施例３−１と比べて６倍、実施例３−２と比べて２倍の速さで廃水処理が行われており、処理速度を向上させる効果が確認された。また微細気泡を大量に発生することにより、色度がより低下する。

以上のことから、まず分離槽内に供給する空気量（Ａ）と分離槽の水平断面積（Ｂ）が、Ａ／Ｂ≧２０であれば、原水と微細気泡の接触が効率よく行われ、ＣＯＤに加えて濁度、色度の観点からも廃水処理が安定するまでの処理速度がＡ／Ｂ＜２０と比べて２〜３倍程度早くなり、廃水処理の運転時間を短縮することができる。次に分離槽内に供給する空気は、微細気泡であることにより、原水と微細気泡の接触が効率よく行われ、ＣＯＤ、色度それぞれにおいて廃水処理が安定するまでの処理速度が２倍程度向上し、廃水処理の運転時間を短縮することができる。特に色度については、分離槽内に微細気泡を多く供給することにより、廃水処理による色度の低下の割合はより向上する。また、自給式微細気泡発生装置と散気板の併用により、大量の微細気泡を発生させることができる。

〔実施例４〕
次に、実際に水中生物として魚類を飼育している水槽に対して、魚類を飼育する水中生物飼育水の浄化設備内に本発明の泡沫分離装置を設置した場合と、設置していない場合について、それぞれ試験装置を作成して試験を実施し、水中生物飼育水の浄化の評価を行った。

図８の（ａ）に示す本発明の泡沫分離装置１９を浄化設備内に設置した装置と、図８の（ｂ）に示す本発明の泡沫分離装置１９を浄化設備内に設置していない装置をそれぞれ作製し、水中生物飼育水の浄化試験を以下の条件で実施した。なお、水中生物飼育水の浄化を全く行わない場合には水中生物（魚類）によって時間の経過と共に水質（濁度、色度）は悪化する。試験結果を図９〜図１０に示す。

（水中生物飼育水の浄化条件）
・実験期間：４２日
・飼育水槽の有効水量：０．７５（ｍ³）
・飼育水槽に占める魚体密度：５（ｋｇ／ｍ³）
・ろ過器に用いた砂：φ０．６（ｍｍ）のケイ砂
・ろ過器の流量：０．８（ｍ³／ｈ）

＜実施例４＞
魚を飼育する飼育水槽１６、濁度計１７、ろ過器１８、泡沫分離装置１９を接続した水中生物飼育水の閉鎖型浄化試験装置を用いて水中生物飼育水の浄化を行った（図８の（ａ）参照）。この試験装置は、飼育水槽１６から水中生物飼育水を循環させる配管を接続し、飼育水槽１６から配管に設けられた濁度計１７、ろ過器１８、泡沫分離装置１９を通って飼育水槽１６に水中生物飼育水を流して循環を行うものである。

（泡沫分離装置の処理条件）
・気泡発生装置：散気板と自給式微細気泡発生装置を併用
・分離槽：有効容量１３．６（Ｌ）
・分離槽内に供給する空気量：Ａ＝０．３６（ｍ³／ｈ）
・分離槽の水平断面積：Ｂ＝０．０１７６６（ｍ²）
・Ａ／Ｂ＝２０．４〔（ｍ³／ｈ）／（ｍ²）〕
・泡沫分離装置の流量：０．４２（ｍ³／ｈ）

＜比較例４＞
魚を飼育する飼育水槽１６、濁度計１７、ろ過器１８を接続した水中生物飼育水の閉鎖型浄化試験装置を用いて水中生物飼育水の浄化を行った（図８の（ｂ）参照）。この試験装置は、飼育水槽１６から水中生物飼育水を循環させる配管を接続し、飼育水槽１６から配管に設けられた濁度計１７、ろ過器１８を通って飼育水槽１６に水中生物飼育水を流して循環を行うものである。

（試験条件）
（ａ）飼育水槽１６内の水中生物飼育水を流量０．２４（ｍ³／ｈ）にて濁度計１７へ通水させながら、同時に流量０．８（ｍ³／ｈ）でろ過器１８へ通水させ、実施例４ではろ過された水中生物飼育水と、ろ過器１８と並列に接続された泡沫分離装置１９で泡沫分離処理を行った後、飼育水槽１６へ戻すことで水中生物飼育水の循環を行い、比較例４ではろ過された水中生物飼育水だけを飼育水槽１６へ戻すことで水中生物飼育水の循環を行った。

（ｂ）実験期間内において、循環する水中生物飼育水を濁度計１７で濁度の連続測定を行い、濁度計１７から水中生物飼育水を取り出して色度を測定した。

図９より、比較例４の濁度は０．１８〜０．４９（ＮＴＵ）の範囲にあり、実施例４の濁度は０．０８〜０．２０（ＮＴＵ）の範囲であった。比較例１は飼育水槽内で飼育されている水中生物（魚類）により実験日数が経過するに連れて濁度が増加していく傾向を示したことに対し、実施例４は実験日数が経過しても濁度はほぼ変化せずに実験開始時期のまま維持する傾向を示しており、本発明の泡沫分離装置を用いることで水中生物飼育水の浄化を行うことができる。

図１０より、比較例４の色度は５〜２４（度）の範囲にあり、実施例４の色度は、０〜８（度）の範囲であった。比較例４は飼育水槽内で飼育されている水中生物（魚類）により１０（度）付近で推移していたのに対し、実施例４は５（度）付近で推移しており、本発明の泡沫分離装置を用いることで水中生物飼育水の浄化を行うことができる。

以上のことから、分離槽内に供給する空気量（Ａ）と分離槽の水平断面積（Ｂ）が、水中生物飼育水の浄化設備内に浮上分離装置を用いてＡ／Ｂ≧２０の範囲内で使用することにより、泡沫分離処理において水中生物飼育水と微細気泡の接触が効率よく行われ、水中生物（魚類）によって時間の経過と共に水質（濁度や色度）が悪化する水中生物飼育水を浄化することができ、初期の清潔な水中生物飼育水の状態から濁度と色度の増加を抑制して水質の悪化を抑制することができる。また、本発明は水中生物飼育の際に敬遠される薬液やオゾンの添加や、電気分解により生成する酸化剤の添加を行うことなく、安全に水中生物飼育水の浄化を行うことができる。

本発明における実施形態を示した構成図である。 浮上分離処理における微細気泡を含む水流が気泡を剪断する状態を示した概念図である。 本発明の実施例１において、擬似廃水を用いた場合の分離槽の水平断面積に対して供給する空気量を変えた場合の運転時間に対するＣＯＤ除去率の推移を示したグラフである。 本発明の実施例２において、実廃水を用いた場合の分離槽の水平断面積に対して供給する空気量を変えた場合の運転時間に対するＣＯＤ除去率の推移を示したグラフである。 本発明の実施例３において、異なる気泡発生装置を用いた場合の運転時間に対するＣＯＤの推移を示したグラフである。 本発明の実施例３において、異なる気泡発生装置を用いた場合の運転時間に対する濁度の推移を示したグラフである。 本発明の実施例３において、異なる気泡発生装置を用いた場合の運転時間に対する色度の推移を示したグラフである。 水中生物飼育水の浄化を行う閉鎖型浄化実験装置を示す模式図である。 本発明の実施例４において、泡沫分離装置を用いる場合と用いない場合の実験日数に対する濁度の推移を示したグラフである。 本発明の実施例４において、泡沫分離装置を用いる場合と用いない場合の実験日数に対する色度の推移を示したグラフである。 従来の発泡成分である界面活性剤を含む汚水を浄化する装置例の概要である。 図１１の回転翼装置の概略断面図である。

符号の説明

１ 分離槽
２ 有機性廃水（原水）
３ 泡沫分離水
４ 処理水
５ 遮蔽板
６ 自給式微細気泡発生装置
７ 散気板
８ 吸気口
９ 吸気口
１０ ブロワ
１１ 気泡
１２ 微細気泡
１３ 泡沫
１４ 微細気泡を含む水流
１５ 気泡の流れ
１６ 飼育水槽
１７ 濁度計
１８ ろ過器
１９ 泡沫分離装置
１０１ 処理槽
１０２ 泡沫
１０３ 回転翼装置
１０３ａ 回転翼
１０３ｂ 回転軸
１０３ｃ 軸受
１０３ｄ 中空管
１０３ｅ 気体取入口
１０３ｆ 気体吹出口
１０３ｇ モーター
１０４ 濾過槽

Claims (10)

1. 分離槽内の有機性廃水に空気を供給して該有機性廃水を処理する浮上分離処理方法において、該分離槽内に供給する空気量を該分離槽の水平断面積に基づいて設定することを特徴とする有機性廃水の浮上分離処理方法。
2. 前記空気量、および前記分離槽の水平断面積が、以下の関係式を満たす請求項１に記載の有機性廃水の浮上分離処理方法。
   Ａ／Ｂ≧２０ （１）
   Ａ；分離槽内に供給する空気量（ｍ³／ｈ）
   Ｂ；分離槽の水平断面積（ｍ²）
3. 前記分離槽の水平断面積が０．０１ｍ²から１０ｍ²の範囲である請求項２に記載の有機性廃水の浮上分離処理方法。
4. 前記分離槽に供給する空気が微細気泡である請求項１乃至３のいずれかに記載の有機性廃水の浮上分離処理方法。
5. 前記微細気泡が、気泡のみを発生させる手段によって気泡を発生させた後、微細気泡を発生させ且つ該気泡を剪断する手段によって発生する請求項４に記載の有機性廃水の浮上分離処理方法。
6. 当該有機性廃水の浮上分離処理方法が泡沫分離方法である請求項１乃至５のいずれかに記載の有機性廃水の浮上分離処理方法。
7. 前記有機性廃水の浮上分離処理方法を、水中生物飼育水の浄化に用いた請求項１乃至６のいずれかに記載の有機性廃水の浮上分離処理方法。
8. 浮上分離処理を行う分離槽と、気泡のみを発生させる手段と、該手段の上方に微細気泡を発生させ且つ該気泡を剪断する手段とを有することを特徴とする有機性廃水の浮上分離処理装置。
9. 前記気泡のみを発生させる手段が散気板であり、前記微細気泡を発生させ且つ該気泡を剪断する手段が自給式微細気泡発生装置である請求項８に記載の有機性廃水の浮上分離処理装置。
10. 前記有機性廃水の浮上分離処理装置を、水中生物飼育水の浄化設備内に配置した請求項８または９記載の有機性廃水の浮上分離処理装置。

Images