JP2010000498A - スクリーン処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】汚水から固形成分を効率よく除去できるような、スクリーン処理装置を得る。
【解決手段】固形成分を含む汚水を受け入れる汚水槽３９と、汚水槽内の汚水から固形成分を捕集するバースクリーンユニット９と、捕集された固形成分を受け入れて分解処理する分解処理槽６と、分解処理槽内で分解処理されて残る水分から油分を分離して水分を排出させる油水分離槽８とを備えてし渣分解処理装置が構成される。分解処理槽が、多数の通過孔を有した半円筒状の分解処理水通過孔付底板２７を有した処理槽本体と、この処理槽本体の空間内に回転可能に配設された攪拌翼２５を備え、処理槽本体の空間内に入れられた固形成分を攪拌翼２５により攪拌して好気性微生物により分解処理する。分解処理槽６の下側に、分解処理されて発生する水分を底板２７の通過孔を通過させて受容する貯水槽７と、貯留水内に気泡を供給して分解処理槽内を曝気させる曝気用の散気管３２が設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、生活排水、特に、生ゴミ等の固形成分を含む汚水のスクリーン処理装置に関する。

近年、家庭で発生する生ゴミ類をディスポーザにより粉砕して生活排水と共に排出されるようになってきており、固形成分を含む汚水の処理方法が問題となっている。現在では一般的に、このように排出された汚水を浄化槽において順次浄化するようなシステムが採用されている。このシステムでは汚水に含まれる固形成分が汚泥となって浄化槽に堆積してその処理能力を低下させるという問題があり、汚泥の除去の能力、コストが大きいという問題がある。このようなことから、例えば、特許文献１には汚水から固形成分を除去する装置が提案されている。

特許第３４３６２６６号公報

このような固形成分処理装置によれば、汚水から固形成分を除去でき、汚水の浄化システムを効果的に用いることができるのであるが、その装置による固形成分の除去効率を一層高めることが求められている。

本発明はこのような事情に鑑みたもので、汚水から固形成分を効率よく除去できるようなスクリーン処理装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明のスクリーン処理装置は、固形成分を含む汚水を受け入れる汚水槽と、前記汚水槽内の汚水から固形成分を捕集する固形成分捕集手段（例えば、実施形態におけるバースクリーンユニット９）と、前記固形成分捕集手段により捕集された固形成分を受け入れて分解処理する分解処理槽と、前記分解処理槽内で分解処理されて残る水分から油分を分離して水分を排出させる油水分離槽とを備えて構成される。そして、前記分解処理槽が、多数の通過孔を有した半円筒状の底板を有した処理槽本体（例えば、実施形態における分解処理水通過孔付底板２７）と、前記処理槽本体の空間内に回転可能に配設された攪拌手段（例えば、実施形態における攪拌翼２５）と、前記攪拌手段を回転駆動する回転駆動手段（例えば、実施形態における回転駆動モータ２０）とから構成され、前記処理槽本体の空間内に前記固形成分捕集手段により捕集された固形成分を受け入れるとともに前記攪拌手段により攪拌して前記固形成分を好気性微生物により分解処理するように構成される。また、前記処理槽本体の前記底板の下側に、前記処理槽本体内において分解処理されて発生する水分を前記底板の通過孔を通過させて受容する貯水槽と、前記貯水槽内に貯留された水分内に気泡を供給して前記貯水槽内を曝気させる曝気手段（例えば、実施形態における超微細気泡散気管３２）とが設けられ、さらに、前記貯水槽内の水分が前記油水分離槽を通って排出させるときに前記貯水槽内の水位が前記底板の下面と略同一もしくはこれより低くなるように設定されている。

また、本発明に係るスクリーン処理装置においては、処理槽本体の半円筒状の底板の外側に対向する位置に設けられ、貯水槽から、曝気手段により供給された気泡を含む水分を得て、底板に水分を噴射する水噴射手段（例えば、実施形態におけるジェットノズル３０）を備えることが好ましい。

そして、貯水槽及び汚水槽の上部に開口を有し、貯水槽から汚水槽へ水分を供給することが可能な汚水槽循環水路（例えば、実施形態における第２水路１０２）が設けられていることが好ましい。

さらに、貯水槽及び分解処理槽の上部に開口を有し、貯水槽から分解処理槽へ水分を供給することが可能な分解処理槽循環水路（例えば、実施形態における第３水路１０３）が設けられていることが好ましい。

なお、攪拌手段は、攪拌手段が回転する回転軸から離れる方向に延びて設けられる複数の攪拌軸と、攪拌軸のそれぞれの先端に設けられた攪拌翼とから構成され、複数の攪拌軸は、回転軸に対して垂直な方向から見て、回転軸の両端から中央に向かう方向に順に設けられることが好ましく、更に、攪拌翼は、攪拌軸の回転方向に対して所定の角度だけ傾けて攪拌軸に取り付けられることが好ましい。

上記構成の本発明によると、固形成分捕集手段により捕集されて分解処理槽内に受け入れられた汚水中の固形成分は、攪拌手段により攪拌され、好気性微生物と貯水槽の曝気による空気（酸素）の作用により、水分とＣＯ_２に分解され、水分は油水分離槽において油分が除去されて外部に排出されることとなり、汚水内の固形成分を効果的に分離処理することができる。

また、本発明に係るスクリーン処理装置においては、水噴射手段により、曝気手段から供給された気泡を含んだ水分が処理槽本体に噴射されるように構成されることにより、フリーラジカル（不対電子を有する原子や分子）を発生させることが可能になり、このフリーラジカルにより汚水内の固形成分を酸化分解することができ分解能力を向上させることができる。

そして、第２水路が設けられ貯水槽から汚水槽へ水分を供給することが可能になることにより、スクリーン処理装置の内部に貯留された水分の一部又は全てを、汚水槽を介して外部へ排出することが可能になるため、スクリーン処理装置のメンテナンス性を高めることができる。

さらに、第３水路が設けられ貯水槽から分解処理槽の上部へ水分を供給することが可能になることにより、汚水槽に貯留された汚濁物質を再度分解処理槽に送りこむことが可能になるため、汚濁物質の分解能力を向上させることができる。

なお、攪拌手段が攪拌軸と攪拌翼とで構成される場合、攪拌軸が、回転軸に対して
垂直な方向から見て、回転軸の両端から中央に向かう方向に順に設けられることにより、汚濁物質を中央方向に移送し、回転駆動手段等にかかる負荷を低減させることができる。更に、攪拌翼が、攪拌軸の回転方向に対して所定の角度だけ傾けて攪拌軸に取り付けられることにより、汚濁物質を中央へ集める量を加減することができる。

本発明に係るスクリーン処理装置の全体構成を示す正面断面図である。 上記スクリーン処理装置の全体構成を示すと共に、循環水路及び汚泥戻し配管が設けられた構成を示す側面断面図である。 上記スクリーン処理装置に汚水を供給する部分の構成を示す断面図である。 上記スクリーン処理装置の内部構造を示す断面図である。 上記スクリーン処理装置の超微細気泡散気管の構成及び供給されたエアーから気泡を生成する様子を示す部分断面図である。 上記スクリーン処理装置の分解処理槽における攪拌翼及び攪拌軸の変形例を示した図である。（ａ）は、攪拌翼及び攪拌軸を断面ａ〜ｈにより切断したときのそれぞれの部分断面図である。（ｂ）は、攪拌翼及び攪拌軸を回転軸の軸方向から見た図であり、（ｃ）は、１個の攪拌軸の先端部分及び攪拌翼付近を拡大した三面図である。

以下、本発明に係る生活排水等の汚水を処理するためのスクリーン処理装置について、図面を参照しながら説明する。まず、図３に示すように、汚泥等の固形成分を含んだ汚水が汚水流入管１から汚水貯水槽２内に貯留され、汚水ポンプ３により、汚水管４を介してスクリーン処理装置に送り込まれるようになっている。本実施形態におけるスクリーン処理装置の全体構成を図１、図２に示しており、スクリーン処理装置は、その上方に位置して汚水管４と連通する固液分離槽５と、その下部に位置する分解処理槽６と、さらにその下部に位置する貯水槽７と、貯水槽７に繋がる油水分離槽８とを備えて構成されている。なお、この装置において、図１及び図３の○囲みＡ同士が配管接続されている。

固液分離槽５には、図２に示すように、汚水から固形成分を捕集して分解処理槽６に送り込むバースクリーンユニット９と、汚水管４から送りこまれた汚水を貯留する汚水槽３９とが設けられており、汚水槽３９には装置の外部へ排水するための排水管１９と、その上部に汚水槽３９から溢れた水を排出するためのオーバーフロー管１８が設けられている。固液分離槽５は、側方に開口を有して分解処理槽６に繋がっており、バースクリーンユニット９により汚水槽３９内の汚水から固形成分が捕集されこの開口から分解処理槽６に送られるようになっている。

バースクリーンユニット９は、複数の帯状部材を幅方向に並べてベルト状に形成したバースクリーン１０と、バースクリーン１０に所定間隔で幅方向に延びて設けられたくし刃１４とを備えている。バースクリーン１０は、回転駆動するスプロケット１２及びくし刃駆動チェーン１３を用いて駆動モータ１１により駆動され、くし刃１４により固形成分のみを捕集して分解処理槽６に送り込むようになっている。また、バースクリーンユニット９の上先端部に加圧温水を供給する圧送湯水管１７及び加圧温水を噴射するジェットノズル１５が設けられ、圧送湯水管１７を通って供給される加圧温水はジェットノズル１５からジェット噴流状にされ吹き掛けられることにより捕集された固形成分は確実に開口内に落下されるようになっている。なお、上述したジェット噴流の吹き付け間隔及び水量は任意に調整可能になっている。

分解処理槽６には、図１に示すように、その内部に受容された固形成分を攪拌する攪拌翼２５と、攪拌翼２５を径方向に延びた先端位置に有する複数の攪拌軸２６と、攪拌軸２６を回転させる回転軸２４等が設けられている。回転軸２４は、スプロケット２１，２２及び駆動チェーン２３を介して攪拌用回転駆動モータ２０により回転されるようになっている。このように分解処理槽６において攪拌運動を発生させて、汚濁物質における有機物の細胞膜、細胞壁等を物理的に（摩擦、衝撃により）分解することが可能になっている。

また、分解処理槽６の内部には、後に詳述する菌床材（不図示）が設けられており、この菌床材に酸素を使用して有機物を分解する好気性微生物（不図示）が着床されている。上述したように攪拌運動により破壊された汚濁物質は、好気性微生物によりさらに二酸化炭素と水に分解されるようになっている。なお、菌床材としては、入手しやすさ、通気性の良さ、化学反応の反応性、吸着性、及び微生物との親和性の高さから、籾殻を使用することが望ましい。籾殻を使用し上記攪拌運動を行うと、籾殻の主成分であるシリカ（ＳｉＯ_２）により分解された汚濁物質を凝集させることが可能になり汚濁物質から二酸化炭素と水を効率良く分解することが可能になる。

また、分解処理槽６は、その外壁が加温ヒーター３４及び断熱材３５で囲まれるように構成され、攪拌翼２５により攪拌された固形成分は加温ヒーター３４により所定温度に加温されながら、好気性微生物により分解処理される。分解された二酸化炭素は、分解処理槽６の上部に設けられた排気管３８等から外部に排出され、水分は攪拌翼２５の下方に設けられた分解処理水通過孔付底板２７の通過孔を通ってその下側に設けられた貯水槽７内に流下されるようになっている。なお、分解処理水通過孔付底板２７としては、例えば、パンチングメタルを用いることができる。

上述したように加温する理由は、特に冬期の外気温低下による分解処理槽６内の温度低下を考慮し、適正な温度に設定した温水を使用することにより分解処理槽６内における好気性微生物の活動を活発化させ、汚濁物質の分解能力を増大させるようにしているからである。なお、このように微生物を付着させこの微生物に汚濁物質を分解させる技術のことを生物膜法と称し、本実施形態では生物膜法を応用した技術であるいわゆる散水ろ床方式を用いている。

貯水槽７内には、図２に示すように、後述する加圧水を供給する圧送水用ポンプ２８と、圧送水用ポンプ２８により後に詳述する圧送水管２９を通って送られた加圧水を噴出するジェットノズル３０と、汚濁物質を曝気するためのエアーを後述する超微細気泡散気管３２に供給する曝気用ポンプ３１と、曝気用ポンプ３１により供給されたエアーからマイクロバブル（直径が５０μｍ以下の超微細気泡）を生成する超微細気泡散気管３２とが設けられている。ジェットノズル３０は、分解処理水通過孔付底板２７の底外面に対向して設けられており、ジェットノズル３０から分解処理水通過孔付底板２７にマイクロバブルを含んだ加圧水が吹き付けられるようになっている。

超微細気泡散気管３２は、その表面に多数の微細な（直径が５０μｍ以下）通気孔が形成され、その表面は例えばセラミックスや通気性フォーム製等のメンブレンチューブから成る。図５に示すように、エアーが超微細気泡散気管３２の管内に供給されると表面のメンブレンチューブが、通気孔をエアが通過することにより膨張しエアーがマイクロバブルに変化し貯水槽７の水中にマイクロバブルを発生させる。このマイクロバブルは貯水槽７の水と共に後述する第１水路１０１を通ってジェットノズル３０に送られ噴射される。そしてマイクロバブルを含んだ加圧水は分解処理槽６の内部空間に送られ、このマイクロバブルにより内部の固形成分が曝気されるようになっている。このため、貯水槽７は曝気槽とも称される。

以上のように構成されることにより、ジェットノズル３０から吹き付けられる加圧水は、分解処理水通過孔付底板２７へ吹き付けられた際に、その通過孔の目詰まりを防止するとともに、衝撃圧により汚濁物質を破壊分解する。さらに、超微細気泡散気管３２のマイクロバブルが汚濁物質にキャビテーションを発生させ摩擦、剪断を生じさせることによって、汚濁物質における有機物の細胞を効率良く破壊することが可能になっている。なお、マイクロバブルを吹き付けると、フリーラジカル（不対電子をもつ原子や分子）が発生し、このフリーラジカルにより汚濁物質を化学的に分解（酸化分解）することができる。この効果を用いた汚濁物質の分解方法をキャビテーションマイクロバブル可溶法と称する。

油水分離槽８は、貯水槽７の横に繋がって設けられており、図１に示すように上下から交互に延びる隔壁３６を有しており、分解処理槽６にて分解処理された水分がこの隔壁３６の間を通過するようになっている。このような構成にすることにより、上記分解処理された水分から油分を分離することが可能になっており、分離された油分のみが隔壁３６に付着するようになっている。このように油分が分離された水分のみが排水管３７から排出されるようになっている。なお、この排水管３７の高さ位置により油水分離槽８及びこれに繋がる貯水槽７の水面位置が決定されるが、この水面位置は分解処理水通過孔２７の下面と略同一もしくはこれより低くなるような高さとなっており、水面が分解処理水通過孔付底板２７の下面より上側に、すなわち、分解処理槽６に達することなく水が入り込まないように構成されている。

以上、図１〜図５を用いて、本実施形態におけるスクリーン処理装置の構成について説明したが、上記内容に加え、本実施形態におけるスクリーン処理装置の圧送水管２９は、加圧水を循環して使用できるように構成されており、さらには、後述する固形分を直接分解処理槽６へ投入可能にする汚泥戻し配管４１が設けられている。圧送水管２９は、図２に示すように、第１水路１０１、第２水路１０２、及び第３水路１０３により構成されている。このうち、第１水路１０１は、回転軸２４が延びる方向と直角な方向に複数本延びて配設されており、分解処理水通過孔付底板２７に対し２方向から加圧水を噴射することが可能になっている。この第１水路１０１を介してジェットノズル３０から加圧水を噴射することにより、汚濁物質を洗浄し分解処理水通過孔付底板２７の通過孔の目詰まりを防止するとともに、上述したように、衝撃圧により汚濁物質を破壊分解しキャビテーションマイクロバブル可溶法の効果を得られ、さらに攪拌によりマイクロバブルの気泡濃度及び酸素の濃度を均一にすることができるようになっている。

また、第２水路１０２は、図２に示すように、汚水槽３９の上部に開口して設けられ、第２水路１０２により、圧送水用ポンプ２８により供給された水の一部又は全てが汚水槽３９の上部に流出し排水管１９を介して外部に排水されるようになっている。よって、貯水槽７に投入されている液体の全てを容易にスクリーン処理装置の外部に排出することが可能になり、装置のメンテナンス作業を容易に行うことができる。さらに、第３水路１０３は、図２に示すように、バースクリーンユニット９の汚濁物質が落下する位置より下方且つ分解処理槽６の上方に開口して設けられ、圧送水用ポンプ２８により供給された水の一部が分解処理槽６の上部にも排出されるようになっている。この第３水路１０３により貯水槽７の水を再度分解処理槽６に送り込むことが可能になり、貯水槽７に溜まった汚泥も分解処理槽６に投入できるようになるため、装置に投入された汚濁物質をより確実に分解することができる。

なお、第１水路１０１と第２及び第３水路１０２，１０３の分岐点と、その分岐点の上方に設けられた第２水路１０２と第３水路１０３の分岐点にそれぞれ内部の水量等を変更することが可能な三方弁の第１バルブ５１及び第２バルブ５２が設けられている。この第１及び第２バルブ５１，５２は、手動または自動で開閉弁できるようになっており、第１及び第２バルブ５１，５２の開閉弁を調整することにより第１〜第３水路１０１，１０２，１０３を流れる液体の量を任意に調節できるようになっている。

汚泥戻し配管４１は、図２に示すように、バースクリーンユニット９の汚濁物質が落下する位置より下部且つ分解処理槽６の上部に連通して設けられ、汚水管４及びバースクリーンユニット９を経由して投入することが困難な固形物をこの汚泥戻し配管４１から投入することができるようになっている。上述した固形物としては、例えば水処理施設の沈殿槽（不図示）からスクリューコンベア等により圧送された不定形な脱水ケーキ（汚泥を脱水した後に残る最終汚泥）等があり、これらの脱水ケーキも分解処理槽６にて分解処理することが可能になっている。

なお、本実施形態で説明した分解処理槽６の攪拌翼２５及び攪拌軸２６については、代わりに図６に示すような攪拌翼１２５及び攪拌軸１２６を回転軸２４に設けることが可能になっている。攪拌翼１２５は、図６（ａ）に示すように、分解処理槽６の内部で物質を均一に混合させるため軸方向の左右両端から中央に向かう方向に順に設けられている。よって、分解処理槽６の左右両端付近に溜まっている物質を中央に集めることが可能となり、攪拌軸１２６、駆動チェーン２３、及び攪拌用回転駆動モータ２０にかかる負荷を低減させることができる。また、図６（ｃ）に示すように、攪拌翼１２５はその回転方向に対して角度θだけ傾けて攪拌軸１２６に取り付けることが可能になっている。このθの値を調節することで物質を中央へ集める量を加減することができる。

以上、本実施形態におけるスクリーン処理装置においては、超微細気泡散気管３２により生成されたマイクロバブルを含んだ水をジェットノズル３０により、分離処理水通過孔付底板２７を介して噴射することにより、汚濁物質を物理的に破壊できるとともに、キャビテーションマイクロバブル可溶法により、汚濁物質を化学的に分解することも可能になり、汚濁物質の分解をより効率良く行うことができる。

また、上述したように、第１〜第３水路１０１，１０２，１０３が設けられることにより、装置内で水を循環して使用できるのは勿論、特に第２水路１０２により容易に装置内の水を一部又は全て抜くことが可能になるとともに、第３水路１０３により汚濁物質を複数回分解処理槽６に投入することが可能になり、装置のメンテナンス性を向上させることが可能になるとともに、汚濁物質の分解能力をさらに高めることができる。さらに、上述したように、汚泥戻し配管４１が設けられることにより、汚水管４から収集できなかった固形物（脱水ケーキ等）をも分解処理することが可能になる。

５ 固液分離槽
６ 分解処理槽
７ 貯水槽
８ 油水分離槽
９ バースクリーンユニット（固形成分捕集手段）
２０ 攪拌用回転駆動モータ（回転駆動手段）
２５，１２５ 攪拌翼（攪拌手段）
２６，１２６ 攪拌軸（攪拌手段）
２７ 分解処理水通過孔付底板（処理槽本体）
３０ ジェットノズル（水噴射手段）
３２ 超微細気泡散気管（曝気手段）
３９ 汚水槽
１０１ 第１水路（貯水槽循環水路）
１０２ 第２水路（汚水槽循環水路）
１０３ 第３水路（分解処理槽循環水路）

Claims (5)

1. 固形成分を含む汚水を受け入れる汚水槽と、前記汚水槽内の汚水から固形成分を捕集する固形成分捕集手段と、前記固形成分捕集手段により捕集された固形成分を受け入れて分解処理する分解処理槽と、前記分解処理槽内で分解処理されて残る水分から油分を分離して水分を排出させる油水分離槽とを備え、
   前記分解処理槽が、多数の通過孔を有した半円筒状の底板を有した処理槽本体と、前記処理槽本体の空間内に回転可能に配設された攪拌手段と、前記攪拌手段を回転駆動する回転駆動手段とから構成され、前記処理槽本体の空間内に前記固形成分捕集手段により捕集された固形成分を受け入れるとともに前記攪拌手段により攪拌して前記固形成分を好気性微生物により分解処理するように構成され、
   前記処理槽本体の前記底板の下側に、前記処理槽本体内において分解処理されて発生する水分を前記底板の通過孔を通過させて受容する貯水槽と、前記貯水槽内に貯留された水分内に気泡を供給して前記分解処理槽内を曝気させる曝気手段とが設けられ、
   前記貯水槽内の水分が前記油水分離槽を通って排出させるときに前記貯水槽内の水位が前記底板の下面と略同一もしくはこれより低くなるように設定されていることを特徴とするスクリーン処理装置。
2. 前記処理槽本体の前記半円筒状の底板の外側に対向する位置に設けられ、
   前記貯水槽から、前記曝気手段により供給された気泡を含む水分を得て、前記底板に前記水分を噴射する水噴射手段を備えることを特徴とする請求項１に記載のスクリーン処理装置。
3. 前記貯水槽及び前記汚水槽の上部に開口を有し、
   前記貯水槽から前記汚水槽へ水分を供給することが可能な汚水槽循環水路が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載のスクリーン処理装置。
4. 前記貯水槽及び前記分解処理槽の上部に開口を有し、
   前記貯水槽から前記分解処理槽へ水分を供給することが可能な分解処理槽循環水路が設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のスクリーン処理装置。
5. 前記攪拌手段は、前記攪拌手段が回転する回転軸から離れる方向に延びて設けられる複数の攪拌軸と、前記攪拌軸のそれぞれの先端に設けられた攪拌翼とから構成され、
   前記複数の攪拌軸は、前記回転軸に対して垂直な方向から見て、前記回転軸の両端から中央に向かう方向に順に設けられ、
   前記攪拌翼は、前記攪拌軸の回転方向に対して所定の角度だけ傾けて前記攪拌軸に取り付けられることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のスクリーン処理装置。

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