JP3004834B2

JP3004834B2 - 上質化処理における熱利用システム

Info

Publication number: JP3004834B2
Application number: JP5138749A
Authority: JP
Inventors: 康雄小関; 博宮寺; 昭二渡辺; 研二馬場
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1993-06-10
Filing date: 1993-06-10
Publication date: 2000-01-31
Anticipated expiration: 2015-01-31
Also published as: JPH06347183A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は上質化処理における熱利
用システムに関し、特に、ガスや液体の上質化時に（例
えば、廃棄ガスの浄化、上水の製造、あるいは下水の浄
化時に）、その上質化処理手段と冷温熱利用手段との間
で、相互に必要な熱の融通を行うようにし、それによ
り、上質化効率と熱利用効率の向上を可能とした熱利用
システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】地球温暖化の主原因である炭酸ガスの排
出量を低減させる主要対策に、河川水や下水、更には産
業排水や排ガス等の未利用熱をヒートポンプで汲み上げ
て利用する地域暖冷房（ＤＨＣ）システムが普及してい
る。その一例として、河川水利用ＤＨＣシステム（例え
ば、建築設備と配管工事、1991年９月号、64ページ）や
下水を浄化した後の下水処理水を利用したＤＨＣシステ
ム（例えば、エネルギー資源、Vol.12.No.5（1991）、4
88ページ）等が上げられる。

【０００３】後者の典型システムを図12に示す。この上
質化システムは、曝気槽１、沈殿槽２、熱交換器３、ヒ
ートポンプ４、蓄熱槽５、及び需要先である冷温熱利用
手段６とから構成される。被処理水としての下水100
は、上質化（この例においては浄化）手段である曝気槽
１に送られ、そこに供給される空気102と接触しつつ不
純物が例えば活性汚泥に含まれる微生物により除去され
る。その後、沈殿槽２で微生物を沈降分離し、分離後の
下水処理水101は系外にある熱交換器３で熱交換された
後、放流される。

【０００４】このような処理システムにおいて、下水処
理水101が熱交換器３の冷却源として利用される夏季の
場合を説明するに、ポンプ120でヒートポンプ４に送給
された熱媒体110は、そこで40℃近くまで加熱された
後、熱交換器３へ入り、下水処理水101で30℃程度まで
冷却され、再び冷却源としてヒートポンプ４に戻され
る。一方、下水処理水101は熱交換器３で37℃程度まで
加熱された後放流される。ヒートポンプ４からは冷水11
1が製造され、ホンプ121により蓄熱槽５に貯蔵される。
冷房等の熱需要に応じてビル等の冷熱利用手段６へポン
プ122を介して冷水112 が送られる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記したような従来の
下水処理水等の未利用熱を利用する地域暖冷房システム
では、熱の授受の観点から見た場合に、被処理物の上質
化（浄化）側部分と熱需要側である冷温熱利用部分とは
それぞれ独立しており、相互の熱融通は図られていな
い。すなわち、例えば、下水の浄化を微生物により行う
場合、通常その活性を高めるために高温環境を作ること
が望ましいが、そのために必要な熱量は系外の熱源から
持ち込まれるのが通常であり、また、浄化後の処理水の
持つ低温熱は単に廃棄されるか熱交換器を介して他の独
立した系を構成する冷温熱利用手段の熱源として利用さ
れているにすぎない。

【０００６】そのことは、トータルとしての熱損失を計
上するばかりでなく、別途熱交換器や蓄熱槽（設置スペ
ースの半分以上を占める場合が有る）を必要とするもの
であり、設備費や保守運転費の増大さらには設置スペー
スの増大等の不都合を生じている。本発明は、上記のよ
うな従来システムの持つ不都合を解消することを目的と
しており、より具体的には、未利用熱の発生源となる上
質化手段と熱需要側である冷温熱利用部分とを有機的に
結合させ、その間で相互に熱の融通を行うようにするこ
とにより、トータルとしての熱利用効率を高め、かつ省
スペースで経済性の高い上質化処理における熱利用シス
テムを提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記従来
システムの課題を詳細に分析した結果、その根本原因
が、未利用熱の発生源となる浄化等の被処理水の上質化
プロセスと熱需要側である冷温熱利用プロセスとの間
で、熱利用がまったく個別に行われていることにあるこ
とを見出した。そこでさらに研究と分析を行うことによ
り、根本原因を解消する手段として、上質化プロセスと
冷温熱利用プロセスとの間で相互に熱を融通し、伝熱媒
体としての潜熱媒体と上質化処理を行う微生物等の菌体
とが混合した複合塊を上質化処理手段側に用いることが
有効であることとを知覚し、本発明をなすに至った。

【０００８】

【０００９】前記菌体と前記潜熱媒体とが混合した複合
塊を上質化処理手段側に用いることにより、浄化熱回収
効率向上と蓄熱の省スペースを図ることができる。

【００１０】前記複合塊は、前記菌体を固定化したゲル
状物質の内部に前記潜熱媒体を一つまたは複数個分散さ
せたものであってもよい。それにより、熱交換効率はさ
らに改善される。さらに、上質化処理手段を上質化処理
槽と熱交換手段とで構成し、両者間を前記潜熱媒体又は
複合塊が流動循環する構成とすることにより、システム
の構成を簡素化することができる。また、上質化処理と
して、嫌気性微生物処理及び／又は好気性微生物処理と
を行い、処理後の処理水から回収した熱を微生物処理の
加熱に利用することにより上質化（浄化）能力が改善さ
れる。

【００１１】

【００１２】

【作用】まず、上質化手段と熱利用手段との間で熱の融
通を行うことにより、上質化熱利用装置の小型化が可能
になると共に、上質化工程を適正温度に制御することに
より上質化能力を増大できる。さらに、上質化手段と蓄
熱手段を合体することにより、蓄熱槽スペースを大幅削
減させ、熱回収率を増大できる。かつ、上質化手段の温
度が外部条件の変動によらず安定するため、上質化性能
の変動が無く信頼性が向上する。

【００１３】以上のごとく、本発明は、上質化手段と蓄
熱手段や熱交換手段と合体することにより、上質化能力
と熱利用率の向上ができるので、システムの小型化、省
スペース化や運転費の低減ができる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明による上質化処理における熱利
用システムを幾つかの実施例に基づきさらに詳細に説明
する。図１は、本発明による上質化処理における熱利用
システムの一実施例の説明図であり、下水の浄化処理を
対象とした熱利用システムを示す。このシステムは、曝
気槽10中に熱交換手段としての熱交換チューブ（又はプ
レート）12及び後記する蓄熱手段としての潜熱媒体塊20
を設置又は投入している点、及び、処理水101との熱交
換のための熱交換器を有しない点において、先に示した
従来例のシステム（図12参照）と基本的に相違してい
る。

【００１５】それにより、このシステムにおいては、浄
化手段である曝気槽10に送られた下水100は、そこに供
給される空気102と接触しつつ不純物が微生物（活性汚
泥）により除去されると同時に、潜熱媒体塊20や熱交換
チューブ12との間で熱の授受が行われる。その後、沈殿
槽２で微生物を沈降分離し、分離後の下水処理水101は
そのまま系外に放流される。

【００１６】このシステムの運転状態を以下に説明す
る。下水100がヒートポンプ４の冷却源として利用され
る夏季の場合を例に取り以下に示す。ヒートポンプ４が
作動しない夜中や朝夕は、曝気槽10に流入する下水100
は、槽内の潜熱媒体塊20を冷却し固化させ冷熱を蓄熱す
る。昼間の冷房時は、ポンプ120で送られた熱媒体110
は、ヒートポンプ４で40℃近くまで加熱された後、熱交
換チューブ12へ入り、槽内で30℃程度まで冷却され、再
び冷却源としてヒートポンプ４に戻される。一方、槽内
の下水100は逆に37℃程度まで加熱されることとなり、
それにより槽内の微生物の活動が活発になるため下水に
対する浄化能力が増大する。同時に、ヒートポンプ４か
らは冷水111が製造され、ポンプ121により小型の蓄熱槽
５に貯蔵される。冷水112は冷房等の熱需要に応じてビ
ル等の需要先である冷熱利用手段６へポンプ122を介し
て送られる。

【００１７】上記の説明から明らかなように、本実施例
ではヒートポンプ４からの廃熱が曝気槽10の加熱に有効
に利用され、それにより従来例に比較し曝気槽の浄化性
能が増す。そのために、曝気槽10の小型化と下水処理水
101との熱交換器３が不要になる。また夜間は潜熱媒体2
0に蓄熱できるので、下水100の流入量と需要先６の熱需
要量の不一致を吸収するために別置きされる蓄熱槽５は
不要となるか大幅に小型化でき、省スペース化が可能で
ある。

【００１８】また、このシステムにおいて、ヒートポン
プを作動しない夜中や朝夕においても、潜熱媒体20に蓄
熱された熱により曝気槽10は保温され急激な温度低下は
生じないので、従来のシステムに比べ微生物の活動の抑
制は大きく改善され、微生物の活動は阻害されない。投
入する潜熱媒体塊20について説明する。図２にその一実
施例を示す。この潜熱媒体塊20は、内部に後記する潜熱
媒体21が薄いプラスチックの殻22により充填されてい
る。その殻22はさらに従来知られた固定化微生物すなわ
ち微生物菌体24を表面近傍に保持したゲル相23で被われ
ている。本実施例では、ゲル相（特に表面）に微生物が
高密度で保持できるので、微生物による浄化処理速度を
増大できる。殻22はゲル相の強度と液透過遮断性が優れ
ていれば不要である。また高密度ポリエチレンのよう
に、表面のみ重合度を増して固化（高密度化）相を形成
させることにより、その固化相を殻として利用できる。
なお、前記した固定化微生物の一例は、江森ら、「包括
固定硝化細菌による下水処理の硝化能の効率化」（第24
回水質汚濁学会講演要旨集（1990）、第393〜394頁）に
おいて論及されている。

【００１９】図３は潜熱媒体塊20の他の実施例を示して
いる。この例においては多数個の潜熱媒体21がゲル相23
中へ分散している。それにより、潜熱媒体21への熱の伝
わりが改善されると同時に、ゲル相23と殻22とが剥離す
るのを有効に防止できる。図４の潜熱媒体塊20のさらに
他の実施例を示している。この例においては、ゲル相24
の表面に多数の凹凸を形成させ、それにより微生物と下
水（被処理水）との接触面積を増大させている。この潜
熱媒体塊20は、液状態の潜熱媒体21に微振動を与えつつ
急冷することにより表面に多数の凹凸を持つ固形状態の
潜熱媒体21を成形し、その表面を殻22となる樹脂材料で
被覆し、そこにゲル相23を担持させる等の方法により得
ることができる。

【００２０】なお、潜熱媒体塊20の形状やその製造法も
任意であり、上記のような製造法以外に、従来知られた
造粒法や型押出し法等を用いて製造し得る。造粒法では
球形のものが、型押出し法等では立方体、直方体や円柱
状のものが一般に製造し易いい。外形寸法は４〜20mm程
度のものが、表面積や、流動性そして製造容易性等の観
点からから適している。

【００２１】特に図示しないが、固定化微生物すなわち
微生物含有ゲル塊と潜熱媒体塊とを一体化せずに、別々
に作成して曝気槽10内へ混入することも可能であり、同
様に本発明の目的が達成されることは容易に理解されよ
う。このように別々に塊を製造することは、塊製造の容
易化と共に、両塊の寿命に差が有る場合にそのメンテナ
ンスが容易になる利点がある。

【００２２】本発明において有効に用い得る潜熱媒体と
しては、有機系では、前記した高密度ポリエチレンの他
に、パラフイン、ワックス類（炭素原子数で相変化温度
tmが５〜60℃程度まで変化可能）やカプリル酸(tm=17
℃）、カプリン酸(tm=32℃）、ラウリン酸(tm=42℃）等
の脂肪酸類、及び、各種ポリエチレングリコール等の高
分子有機物類（分子量でtmが変化可能）がある。無機系
では、CaCl₂・6H₂O(tm=29℃),Na₂SO₄・10H₂O(tm=32℃),Li
ClO₃・3H₂O(tm=8℃),Na₂S₂O₃・5H₂O(tm=50℃),Na₂HPO₄・12
H₂O(tm=35.5℃) 等の他に、LiNO₃・3H₂O,Ca(NO₃)₂・4H₂O,
Al(NO₃)₃・9H₂O,Na ₂CO₃・10H₂O,FeCl₃・6H₂Oがある。ま
た、相変化温度tmを変化させるためにNa₂SO₄(31％),NaC
l(13％),KCl(16％),H₂O(40％)の混合系(tm=4℃) 等の共
晶型無機混合物がある。

【００２３】潜熱媒体として無機系を用いる場合は、過
冷却が生じるのを防止するために、難溶解性のストロン
チウム塩（酸化ストロンチウム等）やバリウム塩（燐酸
１水素バリウム等）、又は物理的に核となる微粒子とし
てアルミ粉末、炭素粉末、粉末吸着剤、珪藻土等の粉末
材料やファイバー材料を核生成剤として添加する。本発
明において有効に用い得るゲル化剤としては、天然有機
重合体として、ゼラチン、でん粉、橋かけ結合でん粉、
セルローズ重合体等があり、合成重合体として、ポリビ
ニールアルコール、ポリアクリル酸、ポリエチレンオキ
サイト、ポリアクリルアミド、ポリメタクリルアミド、
ポリハイドロオキシアルキルメタクリレート、ポリエチ
レングリコール、アクリロニトリルグラフト化加水分解
物、アクリル酸グラフト化物、ポリビニルピリジン、カ
ルボキシメチルセルロース等がある。ゲル化剤の添加量
は、組合せにより多少異なるが、0.5重量％より少ない
とゲル化剤の混合が不均一となり、ゲル生成が不十分と
なって、強度や耐久性が低下する。一方、40重量％を越
えるとゲル構造が破壊されるためにゲル化作用が逆に低
下する。従ってゲル化剤の添加量は、0.5から40重量％
が適当である。

【００２４】なお、図12に示した装置と、図１に示した
装置に潜熱媒体21として相変化温度を25℃に調整したパ
ラフイン、ワックスを、殻22にはポリエチレンを用い、
ゲル相23には、菌体に硝化菌を、ゲル化剤にポリエチレ
ングリコールを用いてゲル化して、図２に示すように作
成した潜熱媒体21（重量混合比：菌体３％、ゲル化剤20
％、残りは水）を用いたものとで、比較実験を行ったと
ころ、槽内微生物による浄化能力が20〜30％増大した。

【００２５】次に、本発明に浄化型熱利用システムにお
いて有効に用いることのできる熱利用型曝気槽10の構造
に関する他の実施例を以下に示す。図５に示す実施例
は、図１に示す熱利用型曝気槽10が槽内全体を熱交換チ
ューブ12による熱交換領域しているものと異なり、熱交
換チューブ12を持つ熱交換領域を曝気槽10の一部に形成
させている。具体的には、槽内を２つのガイド13で仕切
り、該ガイド13、13で挟まれる区域の下方より空気102
を散気するようにして、その区域を潜熱媒体塊20の菌体
と空気が接触する曝気領域15とし、その外側の区域を潜
熱媒体塊20と熱交換チューブ12が接触して熱交換する熱
交換領域14としている。潜熱媒体塊20は、空気の上昇流
で曝気領域15を上昇し、空気の上昇流の無い熱交換領域
14では自重で沈降することにより、両領域を循環する。

【００２６】一般には浄化に必要な曝気スペースと熱交
換に必要な熱交換スペースとは必ずしも一致しない。両
スペースに大きな相違が有る場合に、本実施例による曝
気槽を用いることは非常に有効である。かつ、本実施例
による曝気槽では、上昇流と下降流が明確に区分される
ため停滞域の発生等に起因する流動不良が無く、潜熱媒
体がスムーズに流動するため接触効率が増大する効果が
ある。

【００２７】図６に、熱利用型曝気槽10の構造に関する
さらに他の実施例を示す。この例においては、浄化操作
と潜熱媒体への蓄熱（又は放熱）操作とを行う領域と、
放熱（又は蓄熱）操作と熱利用操作とを行う領域とを区
分けした構造となっている。具体的には、熱利用型曝気
槽10で浄化操作と蓄熱（又は放熱）操作を完了した潜熱
媒体塊20を、スラリーポンプ123で外部の熱交換器３’
へ搬送する。熱交換器３’では、潜熱媒体塊20と熱媒体
110が熱交換した後、潜熱媒体塊20は再び熱利用型曝気
槽10に戻され、熱利用型曝気槽10と熱交換器３’を循環
する。

【００２８】本実施例では、熱利用型曝気槽として従来
曝気槽と同じ構造のものを用いることができるため、浄
化容量が大きくて（又は浄化速度が小さくて）曝気槽が
大型化する場合、又は従来設備に本発明を適用する場合
に有利となる。次に、本発明による浄化型熱利用システ
ムの他の実施例を説明する。図７は、冬季の浄化熱利用
に適したシステムの実施例である。一般に微生物の活動
は、水温が高いほど活発であり、冬季は水温が低いた
め、微生物の浄化能力が低下する問題がある。そこで本
実施例では、冬季は処理水から回収した熱の一部を曝気
槽の加熱に利用し、冬季の微生物の浄化速度を増大させ
たシステムである。

【００２９】本システムの特徴は、図７に示すように、
図１に示した浄化型熱利用システムの下流側に処理水用
熱交換器３を増設し、その処理水用熱交換器３を流路切
替え用３方弁130、131を介して、ヒートポンプ４と熱交
換チューブ12との連接流路側に接続した点、及び、ヒー
トポンプ４と需要である冷温熱利用手段６との連接流路
側を分岐管により分岐して前記ヒートポンプ４と熱交換
チューブ12との連接流路側に接続し、そこに流路切替え
のための２方弁132、133、134を設けたことにある。

【００３０】夏季は、２方弁132、133を閉じることによ
り、ヒートポンプ４と冷温熱利用手段６との連接流路側
と前記ヒートポンプ４と熱交換チューブ12との連接流路
側との連通を遮断する。また、３方弁130、131を操作し
てヒートポンプ４と熱交換チューブ12との連接流路側と
処理水用熱交換器３との接続も遮断する。その結果、図
１と同様に熱媒体110は熱利用型曝気槽10の熱交換チュ
ーブ12とヒートポンプ４の間を循環し、冷熱発生時の冷
却水として利用する。

【００３１】一方冬季は、一方において、３方弁130、1
31を操作して熱媒体110を処理水101の熱交換器３とヒー
トポンプ４の間を循環させ、温熱発生時の熱源水として
利用する。ヒートポンプ４から発生する温熱は熱媒体11
1を介して得られるが、２方弁132、133、134の開度を調
節して、熱媒体111の一部を熱利用型曝気槽10の熱交換
チューブ12に流して槽内の微生物を加熱し浄化速度を促
進させ、残りの熱媒体111は蓄熱槽５に貯められる。本
実施例により、冬季はビル６の暖房と共に微生物の浄化
速度を促進できるため、冬季も熱利用と浄化能力の増大
が可能となる。

【００３２】またこの実施例のシステムでは、下水100
や処理水101の流量、不純物濃度、温度の変動や、冷水
（温水）112の温度、流量変動を検出して２方弁132、13
4等の開度を調節し、熱媒体111の曝気槽10への戻り量を
制御する制御器17が設置されている。冬季に、下水の処
理負荷が増大又は水温低下した場合は、制御器17の作動
により、熱媒体111の曝気槽10への戻り量を増大させ、
逆に、暖房負荷が増大した場合は、処理水の水質を維持
出来る範囲で、戻り量を減少させ、常に最適な処理速度
で最大の熱回収ができるように制御する。

【００３３】図８は、微生物処理速度が小さい硝化菌や
脱窒菌を用いた浄化に適したシステムの実施例である。
このシステムは、曝気槽10が脱窒菌を用いた嫌気槽18と
硝化菌を用いた好気槽19より構成され、さらに熱交換器
３’を曝気槽10の下水側（上流側）に設置した点で前記
図７に示したシステムと異なっており、他の構成は前記
図７に示したシステムと同様である。本システムでは、
処理速度の小さい硝化菌や脱窒菌が温度が高いほど処理
速度が増大するという温度依存性が高いことに着目した
ものである。

【００３４】すなわち、夏季は、図７のシステムと同様
に、２方弁132、133を閉じることにより、ヒートポンプ
４と需要先６との連接流路側と前記ヒートポンプ４と熱
交換器３’との連接流路側との連通を遮断する。また、
３方弁130、131を操作してヒートポンプ４と熱交換器
３’との連接流路側と処理水用熱交換器３との接続も遮
断する。その結果、図１と同様に熱媒体110は熱交換器
３とヒートポンプ４の間を循環し、ヒートポンプ４の冷
却源として活用する。同時に、ヒートポンプ４から回収
した熱を、熱交換器３’を介して下水100の加熱し、曝
気槽10の処理温度を上昇させ微生物の浄化処理速度を増
大できる。

【００３５】一方冬季は、下水100の温度が下がり微生
物の活性が低下するので、３方弁130、131等を制御器17
を介して又は手動により操作し、処理水101から熱交換
器３により熱媒体110を介してヒートポンプ４の熱源と
して昇温熱回収し、図７のシステムの場合と同様に、熱
媒体111の一部又は全部を熱交換器３’へ流して下水100
の加熱に活用する。それにより、冬季の温度低下による
微生物の浄化速度の低下が解消できる。

【００３６】例えば、硝化菌の場合は、温度が５℃上が
ると、処理速度が20％増大し、処理能力の増大または曝
気槽の小型化ができる。上記システムの運転において
も、図７のシステムの場合と同様に下水100や処理水101
の流量、不純物濃度、温度の変動や冷水（温水）112の
温度、流量変動を検出し制御器17で２方弁132、134等の
開度を調節する。なお、他の例として、熱交換器３’を
曝気槽10内に設置してもよく、それにより設備の小型化
が可能となる。また処理対象物や水質目標値により嫌気
槽18と好気槽19を複数個設置してもよい。

【００３７】以上に説明した実施例は、本発明による上
質化処理における熱利用システムを下水の処理システム
に適用した場合の例であるが、次に、本発明によるシス
テムを上水処理システムに適用する場合について図９に
基づき説明する。すなわち、この実施例は、水温調整に
よるおいしい飲料水製造プロセスと暖房及び／又は給湯
プロセスとの間で、相互に熱の融通を行うようにした上
質化処理における熱利用システムである。

【００３８】飲料水のおいしさは水温に大きく影響さ
れ、15℃から20℃（特に17℃前後）が適当とされてい
る。このシステムでは、原水200を取水源151からポンプ
152で浄水場150へ送り上水201を製造し、各配水池153を
介して工場用水161、家庭用水162、飲料水163等に送ら
れる。さらに、この実施例においては、飲料水として送
られる配水池153と家庭用水として送られる配水池153'
とにそれぞれ熱交換チューブ12、12'を設置し、切り換
え弁171を介して、ヒートポンプ４に接続している。さ
らに、ヒートポンプ４は、直接又は蓄熱槽５を介してビ
ル等の冷温熱利用手段６に接続している。

【００３９】通常は、飲料水として送られる配水池153
に設置された熱交換チューブ12を介して、配水池153の
熱量をヒートポンプ４の熱源として回収し、その熱をビ
ル等の冷温熱利用手段６に暖房や給湯として供給する。
それにより、同時に配水池153の上水201は水温が低下し
飲料に適した温度（17℃前後）で飲料水163として各家
庭へ送られる。場合によっては、冷温熱利用手段６から
の回収熱を熱交換チューブ12'を介して配水池153'に放
出することにより家庭用水として送られる上水の温度を
上昇させるようにしてもよい。なお、この実施例におい
て、家庭用水として送られる配水池153'に熱交換チュー
ブ12'を設置することが必ずしも必須でないことは容易
に理解されよう。

【００４０】以上は、水の上質化を対象とした実施例で
あるが、本発明による上質化処理における熱利用システ
ムは、排ガス等の気体の上質化にも適用することができ
る。図10は、ガスの上質化（浄化）を対象にした実施例
を示す。このシステムは、蒸気発生用ボイラ140と排ガ
ス141の浄化装置142と、上記他の実施例の場合と同様な
熱利用手段とから構成される。浄化装置142には、排ガ
ス141中のSO_X、NO_X等の有害不純物を除去するための活
性炭やゼオライト等の吸着剤からなる浄化剤塊180が充
填され、かつ熱交換チューブ12が設置されている。な
お、この例におけるように、上質化処理手段から十分高
い温度を回収することが予定される場合には、熱輸送手
段としてヒートポンプは必ずしも必要ではなく、そのま
まの状態で冷温熱利用手段側と熱融通することも可能で
ある。

【００４１】図11には、好適に用いられる浄化剤塊180
の一実施例を示す。このものは、浄化剤182の内部に潜
熱媒体181が充填された形式であり、その形状や寸法に
ついては、前記図２、３、４に示したものと同様であ
る。この浄化剤塊180は、内部に潜熱媒体181を封じ込め
た状態で、粉末又は粒状活性炭をバインダーで造粒して
いる。潜熱媒体の選定は処理すべき排ガス温度により、
前記した潜熱媒体を適宜選定すればよい。また、浄化剤
が液状の吸収剤の場合は、潜熱媒体のみをカプセル化し
たものに、吸収剤を散布しながら排ガスを流す方式が好
適に用いられる。

【００４２】一般に吸着剤は、ガスを吸着すると発熱
し、吸着能力は温度が低い方が増加する傾向にある。本
実施例においては、浄化装置142では浄化剤塊150の潜熱
媒体に熱を与えながら、吸着熱を冷却し吸着速度の低下
を防止できる。一方潜熱媒体に貯蔵した熱は熱交換チュ
ーブ12で熱媒体110を介してヒートポンプ４の熱源とし
て熱回収し、温熱利用手段６側に供給することができ
る。

【００４３】

【発明の効果】本発明による上質化処理における熱利用
システムによれば、液体又は気体の上質化処理手段と冷
温熱利用手段との間に好ましくはヒートポンプのような
熱輸送手段を介在させて、前記上質化処理手段側と前記
冷温熱利用手段側の間で、前記ヒートポンプを媒介とし
て、相互に熱を融通し合うようしたことにより、対象設
備の小型化のみならず、被処理物の上質化能力の増大と
熱利用率の増大が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明となる微生物浄化熱利用統合システムの
構成例である。

【図２】本システムに用いる代表的な潜熱媒体塊の断面
図である。

【図３】本システムに用いる他の潜熱媒体塊の断面図で
ある。

【図４】本システムに用いる浄化速度促進型の潜熱媒体
塊の断面図である。

【図５】本システムの流動改善に適した熱利用型曝気槽
の断面図である。

【図６】本システムの大量処理に適した熱利用型曝気槽
の断面図である。

【図７】冬季運転に適した微生物浄化熱利用統合システ
ムの構成例である。

【図８】窒素/ 有機物同時除去型微生物浄化熱利用統合
システムの構成例である。

【図９】良質な上水製造に適した水浄化熱利用統合シス
テムの構成例である。

【図１０】除去性能向上型排ガス浄化熱利用統合システ
ムの構成例である。

【図１１】排ガス対象システム（図10）に用いる代表的
な潜熱媒体塊の断面図である。

【図１２】従来の微生物浄化熱利用分離システムの構成
例である。

【符号の説明】

２…沈殿槽、４…ヒートポンプ、５…蓄熱層、６…冷温
熱利用手段、10…曝気層、12…熱交換チューブ、20…潜
熱媒体塊

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩＦ２８Ｄ 20/00 Ｆ２８Ｄ 20/00 Ｄ (72)発明者馬場研二茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内 (56)参考文献特開昭58−95589（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−88094（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F28D 21/00 B01D 53/34 C02F 3/00 C02F 3/06 F25B 27/00 F28D 20/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】液体又は気体の上質化処理手段と冷温熱
利用手段との間に熱輸送手段を介在させている熱利用シ
ステムであって、前記上質化処理手段側と前記冷温熱利
用手段側の間で、前記熱輸送手段を媒介として、相互に
熱を融通し合うようにされ、伝熱媒体としての潜熱媒体
と上質化処理を行う微生物等の菌体とが混合した複合塊
を上質化処理手段側に用いることを特徴とする、上質化
処理における熱利用システム。
【請求項２】請求項１記載の上質化処理における熱利
用システムにおいて、前記複合塊は、前記菌体を固定化
したゲル状物質の内部に前記潜熱媒体を一つまたは複数
個分散させたものであることを特徴とする上質化処理に
おける熱利用システム。
【請求項３】請求項１又は２記載の上質化処理におけ
る熱利用システムにおいて、上質化処理手段は上質化処
理槽と熱交換手段とを有し、両者間を前記潜熱媒体又は
複合塊が流動循環することを特徴とする上質化処理にお
ける熱利用システム。
【請求項４】請求項１乃至３のいずれかに記載の上質
化処理における熱利用システムにおいて、上質化処理と
して、嫌気性微生物処理及び／又は好気性微生物処理と
を行い、処理後の処理水から回収した熱を微生物処理の
加熱に利用することを特徴とする上質化処理における熱
利用システム。