(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
濃縮槽の底部に濾過膜を配置し、汚水の一部が該濾過膜を通過することにより該汚水中に含まれる汚泥を分離し、該汚水の汚泥濃度を濃縮する汚泥濃縮装置において、
前記濾過膜上に磁性粒子からなる磁性粒子層を形成し、該磁性粒子が前記濾過膜を摺擦するように前記磁性粒子層の上方に磁石ブレードを回転自在に設けたことを特徴とする汚泥濃縮装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、汚水中に含まれる汚泥の濃度を濃縮する汚泥濃縮装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、汚水中に含まれる汚泥を濃縮する方法として沈殿や濾過等が用いられ、浄水施設においては、汚水を凝集・沈殿池を経て濾過池に導き、砂を用いた砂濾過等により汚水の汚泥濃度を濃縮する方法が採られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年、都市生活排水や工場排水などに含まれる汚泥中の有機成分が増加し、汚泥の比重差による沈降分離だけでは固液分離が十分に行えない状況となってきた。このため、汚水の汚泥濃度を十分に濃縮した状態で後続プロセスに送ることができず、脱水、消化等のプロセスにおける処理効率が低下するという不都合があった。
一方、このような状況下で汚泥濃度を上げるには、広大なスペースの凝集・沈殿池及び濃縮槽を設ける必要があった。
そこで、本発明は、有機成分を多く含む汚水の汚泥濃縮効率を向上させると共に、大きな規模の汚泥処理施設を必要としない汚泥濃縮装置を提供することを課題とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、濃縮槽の底部に濾過膜を配置し、汚水の一部が濾過膜を通過することにより汚水中に含まれる汚泥を分離し、汚水の汚泥濃度を濃縮する汚泥濃縮装置において、濾過膜上に磁性粒子からなる磁性粒子層を形成し、磁性粒子が濾過膜を摺擦するように磁性粒子層の上方に磁石ブレードを回転自在に設けたことを特徴とする汚泥濃縮装置である。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施例に係る汚泥濃縮装置について説明する。本実施例に係る汚泥濃縮装置の概略断面図を図１に示す。
図１において、汚泥濃縮槽１は、上部中底２と下部中底３によって、第１の濃縮槽としての上槽１ａ、第２の濃縮槽としての中槽１ｂ、及び浄水槽としての下槽１ｃの３層に分離されている。
給水パイプ４から上槽１ａに流入した汚水は汚泥を沈澱して、上澄液である上部層と汚泥濃度の比較的高い下部層に分離し、上澄液は排水パイプ６から外部に排出され、その一方で汚泥濃度の比較的高くなった下部層の汚水は開口５から中槽１ｂに流れ込む。
【０００６】
中槽１ｂの内部には、掻き寄せ機７が配置されている。掻き寄せ機７には、中槽１ｂの中心に鉛直方向に回転軸１２が設けられ、回転軸１２の下部には、支持アーム８が斜め上方に傾けて軸対称に複数固定されている。さらに、支持アーム８の上側面には、複数のピケットフェンス９が鉛直上方に向けて配置され、支持アーム８の下側面には、複数の磁石ブレード１０が支持アーム８に沿って配置されている。
【０００７】
下部中底３には開口３ａが設けられ、開口３ａは金属精密濾過膜１１で被われている。さらに、金属精密濾過膜１１の上部には、磁性粒子層としてフェライト粒子からなるフェライト粒子層１３が形成されている。中槽１ｂの汚水の一部はフェライト粒子層１３及び金属精密濾過膜１１で濾過されて浄水となり、開口３ａを通過して下槽１ｃに設けられた排水パイプ１４から外部に排出される。
一方、中槽１ｂにおいて沈殿した汚泥や金属精密濾過膜１１で捕捉された汚泥は、ピケットフェンス９の回転により形成された渦によって渦の中心、すなわち中槽１ｂの中心近傍に送られ、金属精密濾過膜１１を通過しない汚水と共に、回転軸１２の下方の下部中底３に設けられた排水パイプ１５から排出され、次の処理工程に送られる。
【０００８】
本実施例に係る汚水の濾過機構について説明する。汚泥濃縮槽１に設けた金属精密濾過膜１１周辺の断面図を図２に示す。
下部中底３の開口部３ａは全面を金属精密濾過膜１１で被われ、金属精密濾過膜１１の上部にはフェライト粒子からなるフェライト粒子層１３が形成されている。
金属精密濾過膜１１は、オーステナイト系ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６等）製金網からなる基体と、基体上に形成された複数の多孔質層から構成される。
基体は、平面内においてほぼ直交する方向に縦線と横線が編み目を形成する、平畳織り金網（ＪＩＳ  Ｇ  ３５５５ＤＷ）、綾畳織り金網（ＪＩＳ  Ｇ  ３５５５）等から構成される。
また金網は、金属微粉末を保持できるように網目をある程度微細にする必要があるため、圧延されている。この場合、圧延率は２０〜５０％とし、圧延後の金網の厚さは０．２〜０．４ｍｍとするのが望ましい。
【０００９】
さらに圧延された金網の表面に、オーステナイト系ステンレス鋼（例えば、ＳＵＳ３１６Ｌ等）からなる金属粉末を溶媒（例えば、水）と混合したスラリー（固形分濃度６０〜８０重量％）を塗布し、乾燥後８００〜１０００℃の温度で焼結し、第１の多孔質層を形成する。
本実施例に係る汚泥濃縮装置に用いる金属精密濾過膜１１の場合では、ＳＵＳ３１６の０．４ｍｍの平畳織り金網（＃４０／２００メッシュ）を圧下率３０％でロール圧延して、厚さ０．２８ｍｍ、網目径４２μｍの基体を作成し、粒径７μｍ以上の粒子からなるＳＵＳ３１６Ｌ粉末を水と混合したスラリー（固形分濃度８０重量％）を塗布し、乾燥後大気中で９５０℃の温度で１０時間焼結して、厚さ６０μｍの第１の多孔質層を形成した。
【００１０】
つぎに第１の多孔質層の上に第２の多孔質層を形成するが、空孔径として０．５μｍの濾過膜を得る場合には、第１の多孔質層の表面に、粒径７μｍ以下の粒子からなるＳＵＳ３１６Ｌ粉末を水と混合したスラリー（固形分濃度８０重量％）を塗布し、乾燥後８４０℃の温度で１０時間焼結して第２の多孔質層を形成する。
また空孔径として０．１μｍの濾過膜を得る場合には、第１の多孔質層を圧下率１０％でロール圧延した後、粒径５μｍ以下の粒子からなるＳＵＳ３１６Ｌ粉末を水と混合したスラリー（固形分濃度８０重量％）を塗布し、乾燥後７９０℃の温度で１０時間焼結して、さらに圧下率１５％でロール圧延し、第２の多孔質層を形成する。
【００１１】
本実施例に係る汚泥濃縮装置においては、金属精密濾過膜１１の空孔径として０．１〜０．５μｍが適している。空孔径が０．１μｍより小さいと、濾過抵抗が大きくなり過ぎて透過流束が低下し、空孔径が０．５μｍより大きいと、微細な異物の通過を阻止できなくなり清浄な透過液を得ることができず、汚泥濃度を効率的に濃縮することが困難となるからである。
また多孔質層の厚さは、全体として１０〜１００μｍとするのが適している。多孔質層の厚さが１０μｍより薄いと強度が不足し、１００μｍより厚いと濾過抵抗が大きくなって透過流束が低下するからである。
【００１２】
本実施例に係る汚泥濃縮装置では、金属精密濾過膜１１の上部に、粒径０．５〜１μｍからなるＳｒフェライト粒子を１０〜１５ｍｍの層厚に堆積させて、磁性粒子層としてのフェライト粒子層１３が形成されている。
また汚泥濃縮層１の中槽１ｂには掻き寄せ機７が配置され、不図示のモータにより周速２〜３ｍ／ｍｉｎで回転している。掻き寄せ機７の支持アーム８の下部側面には支持アーム８に沿って固定された複数の磁石ブレード１０が配置され、掻き寄せ機７の回転によって金属精密濾過膜１１の上部に形成されたフェライト粒子層１３を摺動する。なお、磁石ブレード１０は、図３に示したように、支持アーム８の回転に際し、水流が回転中心に向かうように傾けて固定されている。
【００１３】
磁石ブレード１０には複数の永久磁石１０ａが配置されている。隣接する永久磁石１０ａは着磁方向を互いに逆向きに向け、フェライト粒子層１３に向けて交互磁界を形成して、フェライト粒子を吸着し、表面にフェライト粒子による磁気ブラシを形成する。
磁石ブレード１０は、掻き寄せ機７の回転に伴って、磁石ブレード１０に形成された磁気ブラシが金属精密濾過膜１１を摺擦するように金属精密濾過膜１１上方を回転し、金属精密濾過膜１１表面に捕捉された汚泥を掻き取る。これによって、常に金属精密濾過膜１１表面を初期状態に維持することができ、金属精密濾過膜１１を通過する汚水の透過流束を常に一定量に維持し、汚泥の濃縮効率の向上を図ることが可能となる。
一方、掻き取られた汚泥は、ピケットフェンス９の回転によって発生する渦流により中槽１ｂの中心部に集まり、金属精密濾過膜１１を通過しない汚水と混合して十分に汚泥濃度が濃縮され（１％以下であった汚泥濃度が２〜４％にまで高められる）、排水パイプ１５から次の処理工程に送出されることとなる。
【００１４】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、汚水を濾過する金属精密濾過膜上に形成したフェライト粒子層を磁石ブレードに吸着させて磁気ブラシを形成し、磁気ブラシで金属精密濾過膜を摺擦することで、金属精密濾過膜表面上に捕捉された汚泥を掻きとり、常に金属精密濾過膜表面を初期状態に維持することが可能となった。これによって、金属精密濾過膜を通過する汚水の透過流束の低下を防止して汚泥の濃縮効率の向上を図ることが可能となり、しかもそれを小さな規模の汚泥処理施設で実現することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る汚泥濃縮装置の概略断面図
【図２】本発明の一実施例に係る汚泥濃縮装置に配置した金属精密濾過膜周辺の断面図
【図３】本発明の一実施例に係る汚泥濃縮装置に用いる磁石ブレードの取付け状態を説明する図
【符号の説明】
１…汚泥濃縮槽                  １ａ…上槽
１ｂ…中槽                      １ｃ…下槽
２…上部中底                    ３…下部中底
３ａ、５…開口                  ４…給水パイプ
６、１４、１５…排水パイプ      ７…掻き寄せ機
８…支持アーム                  ９…ピケットフェンス
１０…磁石ブレード              １１…金属精密濾過膜
１２…回転軸                    １３…フェライト粒子層
【図１】
0003711551.tif 000002
【図２】
0003711551.tif 000003
【図３】
0003711551.tif 000004