(57)【要約】 【課題】有機性排水処理装置における汚泥削減、省エネ、低コスト対応の設備として回転円板装置があるが、円板上の生物の剥離問題、燐の回収に新たな設備が不可欠でその維持管理が問題であった。【解決手段】ｓｐｉｒａｌ膜ｅｌｅｍｅｎｔを切断した部品を用い、複数の切断ｓｐｉｒａｌ膜を平面に多段に組み合わせた円盤を、外周の円筒と中心部に配置した中心軸間に配置固定してなる多段ｓｐｉｒａｌ膜円盤を一定間隔に回転軸に固定して複数の多段ｓｐｉｒａｌ膜円盤を有した排水処理用の回転円板装置で、一枚の多段ｓｐｉｒａｌ膜円盤と隣り合うもう一枚の多段ｓｐｉｒａｌ膜円盤との間隔に多段ｓｐｉｒａｌ膜円盤表面に棲息する好気性生物を回収するための吸引用パイプを装着し、前記吸引用パイプに接続された吸引装置を備えた回転円板式装置を提供するものである。【選択図】  図６
2014133187.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｓｐｉｒａｌ膜ｅｌｅｍｅｎｔを切断した部品を用い、複数の切断ｓｐｉｒａｌ膜を平面に多段に組み合わせた円盤を、外周の円筒と中心部に配置した中心軸間に配置固定してなる多段ｓｐｉｒａｌ膜円盤を一定間隔に回転軸に固定して複数の多段ｓｐｉｒａｌ膜円盤を有した水処理用の回転円板装置。
【請求項２】
請求項１の切断ｓｐｉｒａｌ膜は優れた耐久性を有するプラスチック素材からなり、その円筒サイズが世界標準となっている４、６、８−ｉｎｃｈのｓｐｉｒａｌ膜ｅｌｅｍｅｎｔを用い、その中心部にある集水管に対し直角に、厚みをｓｐｉｒａｌ膜ｅｌｅｍｅｎｔ全長の１／１００〜１／２０に切断した大きさで、その厚みの１／２〜１／５０の小孔が厚み中央からｓｐｉｒａｌ膜円盤の集水管中央部を貫通し、該小孔を通過可能な大きさの丸棒およびパイプにより切断ｓｐｉｒａｌ膜円盤を串刺し、任意の大きさの切断ｓｐｉｒａｌ膜を組み合わせることで円板外周部の円筒に間隙なく配置し、切断ｓｐｉｒａｌ膜円盤を貫通した丸棒およびパイプの両端が円板外周円筒に固定することで、複数の串刺し切断ｓｐｉｒａｌ膜円盤から構成された多段ｓｐｉｒａｌ膜円盤を一つの円板とし、この複数の円板から構成される回転円板の外径の２０−４０％を排水中に常時浸漬し、回転円板中心軸の両サイドに設けたベアリングユニットと駆動モーターにより１〜１５ｒｐｍの回転をさせる水処理用の回転円板装置。
【請求項３】
請求項１の一枚の多段ｓｐｉｒａｌ膜円盤と隣り合うもう一枚の多段ｓｐｉｒａｌ膜円盤との間隔に多段ｓｐｉｒａｌ膜円盤表面に棲息する好気性生物を回収するための吸引用パイプを装着し、前記吸引用パイプに接続された吸引装置を備えた回転円板式装置。
【請求項４】
請求項１の切断ｓｐｉｒａｌ膜に代わって、同様な外径および厚みを有する多孔性素材の円盤からなる多段円盤で構成される一つの円板を複数組み合わせた水処理用回転円板装置。
【請求項５】
請求項１の切断ｓｐｉｒａｌ膜に代わって、同様な厚みを有する多孔性素材の多面体断面を有した多段多面体で構成した一つの円板を複数組み合わせた水処理用回転円板装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機性成分を有する排水処理に関し、好気性生物および嫌気性生物による生物分解法を利用するシステムに関するものである。好気性生物に必要な酸素を低エネルギーで供給し、好気性生物の環境と酸素供給が不十分な領域における嫌気性生物の生育環境を整える両操作で排水中の有機性成分を効率よく分解するシステム提供で、さらに多様な生物群の構成で食物連鎖を助長することで汚泥発生を極力低減化するものである。また、好気性生物体内に蓄積される燐を簡便に回収する排水処理装置を提供するものである。    
【背景技術】
【０００２】
有機性排水処理システムには様々な方式があり、その多くが好気性生物への酸素供給動力エネルギーの問題、好気性生物が主たる成分の余剰汚泥の処理問題、地球規模で課題になっている有用な燐の回収リサイクル問題など、経済的な面と環境資源的な面が有機性排水処理施設の抱える問題である。（例えば、特許文献１参照）  これに対する手法として、主に好気性生物を固定化する固定床式処理装置、好気性生物を浮遊可能な担体に閉じ込めて流動させる流動式処理装置、回転円板式装置、などの水処理技術の公知事例がある。（例えば、特許文献２、特許文献３、非特許文献１、非特許文献２参照）
【０００３】
広く普及している活性汚泥法では、好気性生物の種類が乏しく、汚泥の減容化には物理的、化学的な手法が必要で経済性の面からも導入事例が少ない。また、好気性生物が要求する溶存酸素供給に多大な酸素供給動力エネルギーを要すことから、その面からの種々の方法が提案されてきているが省エネルギー効果に限界がある。これらの対策として、好気性生物の様々な種類を増やすことが可能な、生物の固定化法として固定床式排水処理や回転円板装置が開発され、回転円板法は酸素供給に要するエネルギーが少なく、且つ発生余剰汚泥が少ないシステムとされている。（例えば、非特許文献１参照）しかし、多くの排水処理法において排水中に含まれる燐の回収は特別な燐回収システムを設置しなければできなかった。（例えば、特許文献４、非特許文献１参照）
【０００４】
回転円板式装置には様々な形状の円板が開発され、その材質も様々である。また、排水処理能力が回転円板の面積に依存することから円板の軽量化と浮力を増加させる方法、回転軸の強度の増強法などのメカニカルな構造面の改善が見られる。（特許文献５、非特許文献１、非特許文献２参照）また、大量の排水処理では回転円板装置の台数制御による対応や駆動回転部の定期的なメンテナンス対応以外には特別な要員作業がないことが高く評価されている。（非特許文献１参照）しかし、活性汚泥法と比較して普及が進んでいない点として、円板表面での好気性生物の増殖に伴い、増殖した好気性生物の堆積厚みが増加し、その生物膜による空気の透過が不十分になり生物層内部の溶存酸素不足となり、円板表面の通性嫌気性菌が過度に増殖して菌体分解や腐敗進行による硫化水素発生が生じ、円板表面の好気性生物が剥離する現象がしばしば起こる。その結果、排水処理装置からの放流水中に剥離した好気性生物が浮遊することから、ＳＳ濃度が他の処理法に比べ高くなることが欠点とされている。（例えば、非特許文献１参照）
【０００５】
有機性排水処理において、回転円板法によればＢＯＤ、硝化、脱窒、脱燐処理は時系列的にＢＯＤ処理、硝化処理、脱窒処理、脱燐処理の順番で処理される。ここで、回転円板の前段ではＢＯＤ処理が主に、後段では硝化が順次進む。また、脱窒作用は嫌気性微生物により行われることから、回転円板を排水中に完全に浸漬する方法および回転円板を無酸素な室内に密閉する方法で行われている。（非特許文献１、非特許文献３参照）さらに燐の回収は排水中に溶解している燐の回収法として従来の硫酸アルミニウム、ポリ酸化アルミニウムなどの凝集剤により凝集沈殿物としての回収、また鉄イオンを利用した燐酸鉄沈殿物の回収法が行われている。（例えば、特許文献４、非特許文献１参照）
【０００６】
回転円板式処理装置では、流入排水部での円板面上に多量の好気性生物が繁殖することから、生物膜厚みが増大する傾向にある。この対応として、流入排水部の回転円板前段では、円板の間隔を広くし、ＢＯＤ濃度の低下と好気性生物の増殖が減少する回転円板後段で、円板間隔を狭くする工夫がなされている。（非特許文献１参照）しかし、流入する有機性排水の濃度が変動する場合に、回転円板に異常に増殖した好気性生物が円板閉塞を起こすため、その除去法として空気、水の吹き付け、薬品添加による異常増殖防止、円板回転数の変化と逆回転などが講じられる。（特許文献６、非特許文献１参照）これらの円板間隔の調整、過剰生物除去対策は、本来の装置のコンパクト性、管理の容易性からは逆行するものであった。
【０００７】
地球環境問題からプラスチック廃材のリサイクルが注目されている。その中で、廃棄プラスチックを溶融精製する方法や廃棄されるプラスチック素材を生かして別の高付加価値製品を製造するアップサイクル・システムが近年注目されている。このような中で、海水の淡水化、上水処理、排水処理、中水製造、液状食品製造工程などで広く膜分離装置が普及しているが（非特許文献４参照）、使用済みセラミック膜などの無機膜が一部リサイクルされているのに対して、使用済み有機膜は殆ど廃棄処分されているのが実情で有効活用法が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平５−１８５０９０号公報（段落０００１−０００６  第一図）
【特許文献２】特開平１０−２１６７５９号公報（段落００１０  第一図）
【特許文献３】特開平１０−２１６７６０号公報（段落００１１  第一図）
【特許文献４】特開２００３−２４５６７６号公報（段落０００１−０００７第三図）
【特許文献５】特開平８−２９０１８８号公報（段落０００８  第一図）
【特許文献６】特開２００２−１２６８００号公報（段落００３９  第一図）
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】須藤隆一編著「微生物固定化法による排水処理」産業用水調査会      １９８８年
【非特許文献２】西留清、荒木宏之、古賀憲一著「交互流多槽半水没型回転円板法による有機物酸化、硝化、脱窒法の開発」鹿児島工業高等専門学校研究報告３４、１９９９年
【非特許文献３】西留清、水元愛佳、東拓磨、中原広貴著「回転円盤と担体を用いた有機物酸化、硝化、脱窒」鹿児島工業高等専門学校研究報告４５、２０１０年
【非特許文献４】松本幹治監修著「ユーザーのための実用膜分離技術」日刊工業新聞社    １９９６年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、微生物固定化法による有機性排水処理設備は、広く普及している活性汚泥法に比べて多様な微生物を棲息することができ、散水ろ床法、接触曝気法、回転円板法として利用されてきた。その中でも回転円板法は好気性生物への酸素供給方法に特徴があり、円板のおよそ半分を排水中に漬けて、半分を空気中に曝しながら低速回転させることで酸素供給ができることからどの好気性微生物処理よりも低エネルギー法である。ところが、円板表面で増殖する様々な好気性生物は、増殖速度も大きいため厚みを増した生物自身の生体膜が酸素供給を遮断して、円板表面に近づくほど酸素欠乏状態となり、その領域では通性嫌気性生物が増殖し、その領域での微生物の死滅、硫化水素の発生が生じて好気性生物と通性嫌気性生物間の付着力が低下する物理現象で好気性生物が回転円板から脱落する問題があった。これにより、有機性排水の水質が生物処理で改善可能であっても脱落した好気性生物のＳＳフロックが放流水中に入ることで、その分離操作の二次的処理が不可欠になっている。
【００１１】
回転円板面に生育した好気性生物群とその円板面近傍に酸欠状態で生育する通性嫌気性生物群の増殖で、複数の円板間が閉塞する現象と主に好気性生物群が剥離脱落する現象を防止するために高圧水洗浄、高圧空気による剥離作業、薬品添加処理、円板の回転数の増加、逆回転などの煩わしい作業がある。また、この生物増殖現象から二次的に起こる回転円板重量の増加に伴う駆動モーターの所要動力エネルギー増加が発生し、駆動部の煩雑なメンテナンス問題も発生していた。
【００１２】
回転円板法は好気性生物による有機性排水中の有機物の酸化分解を行う過程で、微生物自身の増殖を酸素雰囲気下で進める。その段階は排水中の炭化水素基質の酸化分解、アンモニアを利用した細胞合成での増殖、最後に細胞の自己分解でのアンモニアの放出に大きく区分されている。そして有機性（アンモニア性）窒素の分解は好気性細菌で酸化分解され亜硝酸性窒素、硝酸性窒素と段階的に進む。この工程は、回転円板装置の好気性生物の役割であるが、亜硝酸性窒素と硝酸性窒素は通性嫌気性菌の脱窒菌による分解でなければ無機の窒素ガスにまで分解できない。この操作を回転円板法で行う方法として、回転円板全体を処理排水中に浸漬する方法、回転円板の周りに嫌気室を設けて空気を遮断する方法、回転円板の外径を大きい径と小さい径の二区分に分け回転軸に組み込み、小さい径全体を浸漬、大きい径の一部を空気中に曝す方法、さらにドーナツ状の大きな外径を有する回転ドーナツ状円板内部に小さな径の回転円板を内蔵する形式で内臓部が完全浸漬型にした複雑な形状の回転円板法、など様々な方法で通性嫌気性脱窒菌を培養し脱窒工程を行っている。しかしながら、装置が複雑で装置コストの上昇、メンテナンスの時間と費用の増加問題があった。
【００１３】
有機性排水中のＢＯＤ成分中の有用物質の一つに燐がある。従来の燐の回収方法としては活性炭での吸着法、硫酸アルミニウムやポリ酸化アルミニウムの凝集剤による凝集沈殿法、鉄イオンを利用した燐酸鉄沈殿物の回収法などがあるが、どれも排水に溶解している燐の回収を目指すもので、その回収のための新たな設備と高価な資材が必要で、装置コストの上昇、維持管理費用の増加が問題となっていた。また、食物連鎖を利用する微小後生動物（ワムシ類、線虫類、貧毛類など）の生息用の固定床、流動床、回転円板装置の好気性微生物中には燐の蓄積が期待されるが、その燐蓄積生物の直接回収方法がまだ確立されていない。
【００１４】
有機性排水処理で中小規模の排水処理設備として、酸素供給エネルギー削減、余剰汚泥削減、要員の削減問題のすべてが解決できる小型装置として回転円板装置ＲＢＣ（Ｒｏｔａｒｙ  Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ  Ｃｏｎｔａｃｔｏｒ）が１９６０年以降に欧米で開発されて以降発展普及してきた。ところが、大量排水処理においても広大な土地を有している欧米では大外径、多数枚の円板を組み込んだ大型装置を多段多数配置して対応できているが、設置面積の制約がある施設に不向きとされている。この基本的な問題は、円板面積に排水処理量が比例していることで、その改善法として様々な形状の円板が考案されてきたが、面積の増加法に３次元的な構造が少ないため、廃水処理量の増加対応に限界があった。
【００１５】
様々な用途で使用される膜モジュールの中でもｓｐｉｒａｌ膜は最も広く使用されている。プラスチック構成部材は、食品や医薬品適合製品使用や耐薬品性、耐熱性などの高付加価値プラスチックで、その耐久性は廃棄された時点においても、使用期間を超える遥かに長寿命の強度を有している。しかしながら、使用済みｓｐｉｒａｌ膜はプラスチック廃材として処理され、その殆どは有効活用がなされていなかったと同時に処理費用負担と環境問題への配慮からユーザーおよびメーカーは処分に苦慮していた。
【００１６】
本発明は、このような従来の問題を解決しようとするもので、使用済みｓｐｉｒａｌ膜モジュールを利用した好気性生物と通性嫌気性生物を効率良く生育させて、生物体内に蓄積される燐の回収を簡便に行うことで省エネかつ低コストの排水処理装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明は、使用済みｓｐｉｒａｌ膜ｅｌｅｍｅｎｔを切断した部品を用い、複数の切断ｓｐｉｒａｌ膜を平面に多段に組み合わせた円盤を、外周の円筒と中心部に配置した中心軸間に配置固定してなる多段ｓｐｉｒａｌ膜円盤を一定間隔に回転軸に固定して複数の多段ｓｐｉｒａｌ膜円盤を有した排水処理用の回転円板装置を提供するものである。
【００１８】
前記切断ｓｐｉｒａｌ膜は優れた耐久性を有するプラスチック素材からなり、そのサイズが世界標準となっている４、６、８−ｉｎｃｈのｓｐｉｒａｌ膜ｅｌｅｍｅｎｔを用い、その中心部にある集水管に対し直角に、厚みをｓｐｉｒａｌ膜ｅｌｅｍｅｎｔ全長の１／１００〜１／２０に切断した大きさで、その厚みの１／２〜１／５０の小孔を厚み中央からｓｐｉｒａｌ膜円盤の集水管中央部を貫通させ、この小孔を通過できる大きさの丸棒およびパイプに切断ｓｐｉｒａｌ膜円盤を串刺し、任意の大きさの切断ｓｐｉｒａｌ膜を組み合わせることで円板外周部の円筒に間隙なく配置し、切断ｓｐｉｒａｌ膜円盤を貫通した丸棒およびパイプの両端が円板外周円筒に固定することで、複数の串刺し切断ｓｐｉｒａｌ膜円盤から構成された多段ｓｐｉｒａｌ膜円盤を一つの円板とし、この複数の円板から構成される回転円板の外径の２０−４０％を排水中に浸漬し、回転円板中心軸の両サイドに設けたベアリングユニットと駆動モーターにより１〜１５ｒｐｍで回転させる排水処理用の回転円板装置を提供するものである。
【００１９】
前記一枚の多段ｓｐｉｒａｌ膜円盤と隣り合うもう一枚の多段ｓｐｉｒａｌ膜円盤との間隔に多段ｓｐｉｒａｌ膜円盤表面に棲息する好気性生物を回収するための吸引用パイプを装着し、前記吸引用パイプに接続された吸引装置を備えた回転円板式装置を提供するものである。
【００２０】
前記切断ｓｐｉｒａｌ膜に代わって、同様な外径および厚みを有する多孔性素材の円盤からなる多段円盤で構成される一つの円板を複数組み合わせた水処理用回転円板装置を提供するものである。
【００２１】
前記切断ｓｐｉｒａｌ膜に代わって、同様な厚みを有する多孔性素材の多面体断面を有した多段多面体で構成した一つの円板を複数組み合わせた水処理用回転円板装置を提供するものである。
【００２２】
なお、本発明は上記使用済みｓｐｉｒａｌ膜に限定されるものでなく、例えば以下のものも含まれる。
（１）前記使用済みｓｐｉｒａｌ膜以外の本発明用に製造されたものでもよい。
（２）前記用途例は、本発明を排水処理に適用するものであるが、いかなる微生物培養装置にも使用することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、排水処理の進行に伴って切断ｓｐｉｒａｌ膜円盤表面の凹凸面に多様な好気性生物が付着成育し、排水中のＢＯＤ、ＣＯＤ成分の生物酸化を促進させ、それと同時に切断ｓｐｉｒａｌ円盤内部に生育する通性嫌気性菌により脱窒反応が同時進行し、窒素成分の安定分解を促進できることから、各種生物の円板面からの剥離を防止できる。
【００２４】
回転円板面上の好気性生物と通性嫌気性生物の生育領域を分割すること、また増殖した好気性生物を回収することで好気性生物の世代交代が安定し、回転円板面からの脱落もなく排水中のＢＯＤ、ＣＯＤ成分の分解も安定する。このため、回転円板の重量増加が起こらず回転による好気性生物への酸素供給に必要な駆動動力エネルギーの増加がなく、その駆動部のメンテナンスは定期的なものでよく、運転管理が極めて容易である。
【００２５】
有機性排水中の燐成分は本発明の多重ｓｐｉｒａｌ膜円盤における円盤表面に生育する好気性生物と円盤内部に生育する嫌気性生物間で授受がなされ、好気性生物の増殖に伴い燐成分が濃縮される形となる。この好気性生物の増殖に合わせてこの生物群を吸引除去できる吸引器具が装着されているので、有機排水中の燐成分は有効に回収され、その回収生物群は有用な燐含有有機性肥料として活用することができる。
【００２６】
規格化された外径を有する４、６、８−ｉｎｃｈのｓｐｉｒａｌ膜ｅｌｅｍｅｎｔは長さも３８−４０ｉｎｃｈに規格化されている。各ｅｌｅｍｅｎｔの面積は原液通過スペーサーの厚みで異なるが、およそ４−７ｍ２、１１−２１ｍ２、２０−３７ｍ２  と大きな面積を有している。例えば、厚み２０ｍｍに切断し、４、６、８ｉｎｃｈのモジュールを組み合わせて直径２ｍの多段円盤を製作すると、通常の平面円板一枚の面積が約６ｍ２  に対し、８ｉｎｃｈを５２個、６ｉｎｃｈを８個、４ｉｎｃｈを４個の組み合わせで製作された多段円盤面積は約３６ｍ2となり６倍もの接触面積増加となる。この接触面積の３次元的な増加によりコンパクトな回転円板装置で大量の排水処理が可能になる。
【００２７】
本発明に使用されるｓｐｉｒａｌ膜はいかなる用途で使用されたものであってもよく、また膜交換寿命を迎えた通常廃棄されるものが適し、その緻密な構造を活用することで、優れた多段  ｓｐｉｒａｌ膜円盤からなる回転円板装置として排水処理設備に活用できる。これにより、従来プラスチック廃棄物として不要なものとして扱われたものから高付加価値製品である排水処理装置の部材利用へのアップサイクルが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図１は、多段ｓｐｉｒａｌ膜円盤を用いた回転円板装置図である。
【図２】図２は、ｓｐｉｒａｌ膜ｅｌｅｍｅｎｔの構造図である。
【図３】図３は、ｓｐｉｒａｌ膜ｅｌｅｍｅｎｔの切断部品図である。
【図４】図４は、多段ｓｐｉｒａｌ膜円盤構成部品とその組み立て図である。
【図５】図５は、円盤構成部品図である。
【図６】図６は、多段ｓｐｉｒａｌ膜円盤表面の生物を回収する装置である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
図１は本発明の多段ｓｐｉｒａｌ膜円盤を組み込んだ回転円板装置図である。図２は広く利用されているｓｐｉｒａｌ膜ｅｌｅｍｅｎｔの構造図を示している。図３はｓｐｉｒａｌ膜ｅｌｅｍｅｎｔを裁断した切断部品図で、図４はその切断部品を組み込んだ多段ｓｐｉｒａｌ膜円盤構成部品とその組み立て図、図５は円盤構成部品図、図６は多段ｓｐｉｒａｌ膜円盤表面の生物を回収する装置図である。
【００３０】
図１は多段ｓｐｉｒａｌ膜円盤４００を組み込んだ回転円板装置１００の全体図で、排水を貯める排水貯槽１に排水の入口２、排水の出口３が両サイドにある。この排水貯槽１には複数の円板４を貫通する中心軸５をもつ多数の円板４が配置され、排水貯槽１の両端に配置した軸受け６で支持している。この中心軸５の片側にはスプロケット７とチェーン８、さらにモーター９に取り付けたスプロケット７が接続され、モーター駆動で円板４を回転させる。また、回転する円板４に付着する生物を吸引除去するための吸引パイプ１０が設置されている。
【００３１】
図２は、非特許文献４に記載されている円板４を構成するｓｐｉｒａｌ膜ｅｌｅｍｅｎｔ２００である。海水淡水化ではＲＯ、ＮＦ、ＵＦ膜が使用され、自動車産業ではＵＦ膜が主に使用され、食品産業ではＭＦ、ＵＦ、ＮＦ、ＲＯ膜が広く普及し、上水道においてはＭＦ、ＵＦ、ＮＦ膜が必要不可欠である。各種の膜モジュールの中で最も使用されているのがｓｐｉｒａｌ膜ｅｌｅｍｅｎｔ２００である。膜１１は2枚一組で、内部にスペーサー１２が内蔵される。三端面は接着剤で接合された平膜１１とスペーサー１２の一組が中央の集水管１３に接着剤で接合される。さらに別の平膜１１とスペーサー１２の一組との間には別のスペーサー１４が介在し、同様に集水管  １３に接着される。これらの複数の膜とスペーサーが集水管１３を中心に巻きつけられｓｐｉｒａｌ膜ｅｌｅｍｅｎｔ２００が作られる。図２にはｓｐｉｒａｌ膜ｅｌｅｍｅｎｔ２００の端面に刀の鍔（つば）状の部品が取り付けられているが、この名称はＡＴＤ（Ａｎｔｉ−Ｔｅｌｅｓｃｏｐｅ−Ｄｅｖｉｃｅ）１５で、その役割は原液入口にかかる圧力で、ｓｐｉｒａｌ膜ｅｌｅｍｅｎｔ２００が望遠鏡のように飛び出ることを防止する部品である。ＭＦ、ＵＦ、ＮＦ、ＲＯの膜材質は有機性膜でＰＡＮ、ＰＥ、ＰＥＳ、ＰＳ、ＰＴＦＥなどが使用され、構成部材のスペーサーはＰＰ、ＰＥなどの素材が用いられている。また、これらの構成部材を接合するために各種接着剤が使われる。このように用途に応じて限りない素材が用いられるが、出来上がるｓｐｉｒａｌ膜ｅｌｅｍｅｎｔ２００は外径と長さは規格化されている。また、膜ろ過液が集められる集水管１３には一定間隔で小さな穴が開いていて、この穴から膜１１を透過したろ過液が通過する。この集水管１３も規格化されている。広く普及しているｓｐｉｒａｌ膜ｅｌｅｍｅｎｔ２００は、外径が８−ｉｎｃｈ、６−ｉｎｃｈ、４−ｉｎｃｈの３種類で、長さは３８−４０ｉｎｃｈに規格化されている。
【００３２】
図３は、図２のｓｐｉｒａｌ膜ｅｌｅｍｅｎｔ２００を集水管１３に対して直角に切断したｓｐｉｒａｌ膜３００で、その切断面１６、切断外周部１７、切断集水管１８、切断外周部１７の中心から切断集水管18の中心部を貫通するキリ穴１９で多段ｓｐｉｒａｌ円盤４００を構成する部品図である。外径は  ８−ｉｎｃｈ、６−ｉｎｃｈ、４−ｉｎｃｈの３種類に規格化され、切断ｓｐｉｒａｌ膜３００の厚みは１０−５０ｍｍ、この厚みに応じてキリ穴１９は５−２０ｍｍに設定されている。
【００３３】
図４は、図３の切断ｓｐｉｒａｌ膜３００を用いて多段ｓｐｉｒａｌ膜円盤４００の構成部品およびその組み立て図である。４−ｉｎｃｈ  ｓｐｉｒａｌ膜２０、６−ｉｎｃｈｓｐｉｒａｌ膜２１、８−ｉｎｃｈ  ｓｐｉｒａｌ膜２２の各種切断ｓｐｉｒａｌ膜３００を用い、図３に示した切断ｓｐｉｒａｌ膜３００にあるキリ穴１９を貫通する丸棒２３により複数個の２０、２１、２２を串刺し状にして外周の円筒２４に差し込む。この円筒２４は図１の回転円板装置１の中心軸５に嵌めこまれる形状の軸受け管２５を中心に有し、これを固定するためのフラットバー２６と円筒２４に溶接固定されている。また、このフラットバー２６には丸棒２３が貫通できる固定穴２７が開けられ、複数の切断ｓｐｉｒａｌ膜３００の固定と強度の増強を図っている。円筒２４の外径は排水処理に必要な面積で決まり、経験的に１．５−５．０ｍが実用的とされる。
【００３４】
図５は回転円板装置１を構成する多段ｓｐｉｒａｌ膜円盤４００の構成部品詳細で、数種類の切断ｓｐｉｒａｌ膜３００を装着するためには円盤全体の剛性が必要で、その骨組みを示したものである。円筒２４と軸受け管25をフラットバー２６で溶接し強度を持たせる。このフラットバー２６には丸棒２３が貫通できる固定穴２７が開けられ、円筒２４の面にも同様な固定穴２７が開孔されている。丸棒２３は軸受け管２５を避けてフラットバー２６と円筒２４の固定穴２７を両サイドで貫通し、貫通部の丸棒２３に予め開けてあるピン穴２８に差し込まれた割ピン２９により固定される。
【００３５】
図６は多段ｓｐｉｒａｌ膜円盤４００の表面の生物を回収するシステムを示す。中心軸５に複数個の円板４が固定され１−１０ｒｐｍの速度でゆっくり回転している。この円板４を構成する多段  ｓｐｉｒａｌ膜円盤４００の表面には排水中の有機物を分解する主に好気性生物が生育しているが、その成長に合わせてスリットノズルを有する吸引除去パイプ１０を一枚の多段ｓｐｉｒａｌ膜円盤４００の両サイドに２個設置して、多段ｓｐｉｒａｌ膜円盤４００の回転に合わせて吸引力を調整して好気性生物の回収を行う。吸引除去パイプ１０の後段には集合パイプ３０が接続され、さらにフレキシブルホース３１を介して、吸引装置３２に排水と共に好気性生物が回収される。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
上記の発明は、食品工場排水、生活排水、農業排水、水産業、畜産業の各種排水などＢＯＤ、ＣＯＤ成分を含む有機性排水処理に適用可能で、炭化水素基質、有機性窒素を含む排水の連続処理が可能で、さらに多段ｓｐｉｒａｌ膜円盤上で増殖する好気性生物体内に高濃度に蓄積された燐を該円盤の回転を利用した吸引回収装置で回収可能にした。また、多段ｓｐｉｒａｌ膜円盤の最も重要な構成部材である切断ｓｐｉｒａｌ膜部材は、使用済みｓｐｉｒａｌ膜  ｅｌｅｍｅｎｔを活用することから、近年注目されている廃棄工業製品のアップサイクルシステムの構築としても重要な意味を有している。尚、本発明は好気性生物に着目した排水処理への利用としてその有用性を示したが、絶対嫌気性菌による嫌気発酵装置への利用、さらに食品、医薬品製造に用いられるあらゆる発酵装置への応用も可能で、低速回転運転での回転円板装置の省エネルギーの優位性はどの分野においても変わらない。
【符号の説明】
【００３７】
１    処理排水槽
２    排水入口
３    排水出口
４    円板
５    回転軸  
６    回転軸受け
７    スプロケット
８    チェーン
９    モーター
１０  吸引パイプ
１１  平膜
１２  膜内部透過液スペーサー
１３  集水管
１４  原液側スペーサー
１５  ＡＴＤ補強支持体
１６  ｓｐｉｒａｌ膜切断面
１７  切断ｓｐｉｒａｌ膜外周面
１８  集水管
１９  固定穴
２０  ４-ｉｎｃｈ  ｓｐｉｒａｌ膜ｅｌｅｍｅｎｔの切断部品
２１  ６-ｉｎｃｈ  ｓｐｉｒａｌ膜ｅｌｅｍｅｎｔの切断部品
２２  ８-ｉｎｃｈ  ｓｐｉｒａｌ膜ｅｌｅｍｅｎｔの切断部品
２３  丸棒またはパイプ
２４  円筒
２５  中心軸
２６  円板および中心軸接続固定板；フラットバー
２７  貫通穴
２８  丸棒およびパイプのピン穴
２９  割りピン
３０  吸引集合管
３１  吸引フレキシブルホース
３２  吸引装置
１００  多段ｓｐｉｒａｌ膜円盤を用いた回転円板装置
２００  ｓｐｉｒａｌ膜ｅｌｅｍｅｎｔ
３００  切断ｓｐｉｒａｌ膜
４００  多段ｓｐｉｒａｌ膜円盤
【図１】
2014133187.tif 000003
【図２】
2014133187.tif 000004
【図３】
2014133187.tif 000005
【図４】
2014133187.tif 000006
【図５】
2014133187.tif 000007
【図６】
2014133187.tif 000008