(57)【要約】【課題】  分散剤等の薬液を添加することなく廃水中の油脂類を生物処理に適した粒径に乳化分散させ、油脂含有廃水中に含まれる油脂類を分離回収しなくても廃水処理を円滑に行える方法と装置を提供する。【解決手段】  油脂含有廃水４を導入する導入管２と処理後の廃水を移送する移送管３を備えた水槽１内に、ドラフトチューブ９を配置し、該ドラフトチューブ９の下方に攪拌羽５を配置して該攪拌羽５の回転によって、ドラフトチューブ９内に下降流を発生させ、攪拌羽５によって油脂類をせん断し、廃水中に分散させる。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
油脂含有廃水中で攪拌羽を回転させて、水面上の油脂類を巻き込んで該油脂含有廃水中に該油脂類を分散させることを特徴とする油脂含有廃水中の油脂類分散方法。
【請求項２】
前記攪拌羽の回転によって油脂含有廃水中に下降流を有する対流を生じさせて水面上の油脂類を廃水中に巻き込むことを特徴とする請求項１に記載の油脂含有廃水中の油脂類分散方法。
【請求項３】
前記攪拌羽の回転によって油脂含有廃水中に下降流を有する対流を生じさせて、さらに上記攪拌羽の回転中心部に生ずる負圧によって空気を外部から油脂含有廃水中に引き込み、該油脂含有廃水中に気泡を供給することを特徴とする請求項１または２に記載の油脂含有廃水中の油脂類分散方法。
【請求項４】
油脂含有廃水を導入する導入管と分散処理した廃水を移送する移送管とが設けられた水槽と、該水槽内に設けられた上下に開口部を有するドラフトチューブと、該ドラフトチューブの下方または内側に設けられた下降流を発生させる下降流発生装置とを有することを特徴とする油脂含有廃水中の油脂類分散装置。
【請求項５】
前記下降流発生装置が、攪拌羽の回転中心部に負圧を発生させて空気を自給しながら微細気泡を発生させる微細気泡発生装置であることを特徴とする請求項４に記載の油脂含有廃水中の油脂類分散装置。
【請求項６】
前記ドラフトチューブの吸い込み側開口部が前記水槽内の水位変動に追従するように構成されていることを特徴とする請求項４または５に記載の油脂含有廃水中の油脂類分散装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油脂含有廃水の処理方法に関するものであり、さらに詳しくは、廃水中に含まれる油脂類を分離回収しなくても廃水処理を円滑に行える方法と装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
油脂含有廃水は生物処理される前に分離除去することが好ましいとされている。しかしながら、廃水中の油脂類を分離除去する為には加圧浮上装置などの大掛かりな装置が必要で、またその装置の運転や、分離物の処理にも時間と労力とコストが掛かり、廃水処理施設の運営に支障をきたすことがたびたび生じている。
【０００３】
従来廃水中の油脂類の処理については、油脂類を除去せずに廃水中に分散させて生物処理する方法（特許文献１、第１〜３頁、第１図参照）が考案されている。この方法は図８に示すように、廃水を一時貯留する処理槽１００と、処理槽１００の内部の処理液表面よりも僅かに低い位置に入口開口が設けられ、その入口開口から順次降下し、処理液中に位置する出口開口に向けて上り傾斜となるように管通路を屈曲させた管体１０１と、管体１０１の上り傾斜における比較的低い位置に空気管１０２を接続されたエアー吹き込み手段１０３と、そのエアー吹き込み手段１０３に空気を送るブロア１０４により構成されている。
【０００４】
以上のように構成し、管体１０１の内部にエアー吹き込み手段１０３によりエアーを吹き込むと、管体１０１の水面付近の入口開口より処理液を吸い込み、出口開口から処理液が排出される。この管体１０１の内部では、処理液と同時に吸い込まれた油脂類が、エアーバブリング作用により激しく混合攪拌され微細化されることとなる。
【０００５】
一方、油脂類の粒径分布に関しては、廃水処理施設における活性汚泥などの微生物に良好に分解される為に、油脂類の粒径を小さくし、廃水中に分散させる手法が検討（特許文献２、第１〜５頁参照）されている。この検討によると、油脂含有廃水中に乳化剤を連続又は間欠的に添加し、粒子径が１〜１００μｍの範囲のものが油脂分量の８０％以上含まれるように油脂類を分散させることによって、きわめて良好に生物処理がなされることがわかり、その手法が開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特公平６−７７７５５号公報
【特許文献２】特開２００１−２５９６７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前記特許文献１の装置においては、空気による混合攪拌でしかないことから、廃水中の油脂類の分散度合いが低く、殆ど乳化分散されず、廃水中の油脂類が生物により分解処理されにくいという問題点が存在している。
【０００８】
そのような問題点を解決する為に、特許文献２の手法においては、油脂類の乳化分散を促進させる為に、分散剤を添加し生物処理に適している粒径に調整しているものの、分散剤を添加することから、そのランニングコストが掛かり、運転費用がかさむという新たな問題点が発生していた。
【０００９】
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、分散剤等の薬液を添加することなく廃水中の油脂類を生物処理に適した粒径に乳化分散させ、廃水中に含まれる油脂類を分離回収しなくても廃水処理を円滑に行える方法と装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の油脂類分散方法は、油脂含有廃水中で攪拌羽を回転させて、水面上の油脂類を巻き込んで該油脂含有廃水中に該油脂類を分散させることを特徴とし、下記の構成を好ましい態様として含む。
【００１１】
前記攪拌羽の回転によって油脂含有廃水中に下降流を有する対流を生じさせて水面上の油脂類を廃水中に巻き込むこと。
【００１２】
前記攪拌羽の回転によって油脂含有廃水中に下降流を有する対流を生じさせて、さらに上記攪拌羽の回転中心部に生ずる負圧によって空気を外部から油脂含有廃水中に引き込み、該油脂含有廃水中に気泡を供給すること。
【００１３】
本発明の油脂類分散装置は、油脂含有廃水を導入する導入管と分散処理した廃水を移送する移送管とが設けられた水槽と、該水槽内に設けられた上下に開口部を有するドラフトチューブと、該ドラフトチューブの下方または内側に設けられた下降流を発生させる下降流発生装置とを有することを特徴とし、下記の構成を好ましい態様として含む。
【００１４】
前記下降流発生装置が、攪拌羽の回転中心部に負圧を発生させて空気を自給しながら微細気泡を発生させる微細気泡発生装置であること。
【００１５】
前記ドラフトチューブの吸い込み側開口部が前記水槽内の水位変動に追従するように構成されていること。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は以上のような構成を有し、以下の優れた効果が得られる。
【００１７】
（１）攪拌羽の回転により生じた対流の下降流によって、水面上又は水中に浮遊する油脂類を該攪拌羽まで導入できることから、油脂含有廃水中の油脂類を攪拌羽の回転によるせん断力で約４５μｍのメジアン径に乳化分散することができる。
【００１８】
（２）回転中心部に生ずる負圧を利用して空気を外部から引き込み、油脂含有廃水中に気泡を供給することにより、前記油脂含有廃水中に勢いのある対流が形成され、油脂類をより確実に回転中心部に引き込み、約３０μｍのメジアン径にまで乳化分散することができる。
【００１９】
（３）さらに、油脂含有廃水を導入する導入管と、処理した水を移送する移送管とが設けられた水槽の下方に攪拌羽の回転中心部に負圧を発生させて空気を自給しながら微細気泡を発生させる微細気泡発生装置を設置し、該微細気泡発生装置の上方に前記水槽内に対流が発生するようにドラフトチューブを設けることにより、確実に該水槽内に対流を起こし、さらに概ね全ての油脂含有廃水が、攪拌羽のせん断力を受けることで、油脂類を約２０μｍのメジアン径にまで乳化分散することができる。
【００２０】
尚、本発明においてメジアン径とは粒子径の分布において累積５０％に相当する粒子径のことである。メジアン径が１〜１００μｍの時に生物処理に好適であるが、メジアン径は小さければ小さいほど好ましい。また、本発明において油脂類とは動植物性の油や、鉱物油のことである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明するが、本発明が本実施形態に限定されないことは言うまでもない。図１は本発明の第１の実施形態を示した模式図である。図２は本発明の第２の実施形態を示した模式図である。図３は本発明の第３の実施形態を示した模式図である。図４は、第３の実施形態におけるドラフトチューブの別の形態を示した模式図である。
【００２２】
［実施形態１］
図１において、１は油脂含有廃水を滞留させる水槽であり、１０は水槽１における側壁である。水槽１の上方には、水槽１に油脂含有廃水４を導入する導入管２が配置されており、処理水を移送するための移送管３が、水槽１内の水位を一定に保つように下方側面に連通されている。水槽１の底部には回転中心部に下降流が形成される対流を油脂含有廃水４内に発生させる攪拌羽５が設けられている。水槽１は油脂含有廃水４に含まれる油脂類を攪拌羽５にてせん断し、油脂含有廃水４に乳化・分散させるために必要な滞留時間を保てるようにあらかじめ容積を設定している。
【００２３】
６は攪拌羽５を回転させる為の駆動部である。水槽１の水密性を保つため、水槽１の外側にある駆動部６にマグネットを設け、さらに攪拌羽５に駆動部６のマグネットに呼応する磁性体を設けることで攪拌羽５が駆動部６により回転できるように構成している。攪拌羽５は水槽１の底部に水密固定されている。尚、水槽１の下部に駆動部６の回転軸（図示せず）をメカニカルシール等で水封し、該回転軸に攪拌羽５を接続し、駆動部６で直接駆動できるように構成しても良い。さらに、駆動部を水中モーター型にして、水槽１内に設置しても良く、特に限定されるものではない。
【００２４】
本実施の形態においては、攪拌羽５は内部が中空状の攪拌体であり、攪拌羽５が回転すると攪拌羽５の中空部内に負圧が生じる構造となっているが、対流を発生させるものならどのような形状でもよい。また、水槽１内の油脂含有廃水４が共回りをすることを防止するための整流板が攪拌羽５を覆っている。
【００２５】
以上のように構成することで、次のような作用が生じる。水槽１に導入管２より油脂含有廃水４が導入され、水槽１を満たす。導入管２により導入された油脂含有廃水４は、攪拌羽５の回転により、攪拌羽５付近の水が攪拌羽５から離反する方向に移動されるよう攪拌によって生じた負圧によって水槽１の側壁１０方向へ移動し、側壁１０に沿って上昇流１１となって水面付近へ移動していく。一方、攪拌羽５の中心部は、油脂含有廃水４が側壁１０方向へ移動することにより負圧が生じることになり、回転中心部上方より油脂含有廃水４を吸い込むこととなる。尚、この際水槽１内の油脂含有廃水４の水深を浅くすることや、攪拌羽５の回転数をあげることで、攪拌羽５の回転中心部上方の水面付近の油脂含有廃水４までをも攪拌羽５に向かって引き込むことができ、水面上に浮遊する油脂類を効率よく攪拌羽５にまで導入し、細かくせん断して、乳化させることができる。このように乳化された油脂含有廃水４の油脂類の粒径は生物処理に適している。
【００２６】
［実施形態２］
図２に本発明の第２の実施形態を示す。図２において、７は外部から水槽１に空気を導入する為の空気管であり、攪拌羽５の中心部で一端を開口し、他端が油脂含有廃水４の水面上に開口されている。８は空気管７から導入された空気が攪拌羽５によりせん断され、油脂含有廃水４中に導入された気泡である。尚、その他の部分は第１の実施形態と同じであるため説明を割愛する。
【００２７】
次に本実施形態の作用について説明する。本実施形態においては、駆動部６により回転する攪拌羽５によって、攪拌羽５付近の水が攪拌羽５から離反する方向に移動されるよう攪拌による負圧が生じ、油脂含有廃水４の流れが起こり、攪拌羽５の中心部で負圧が生じる。この攪拌羽５の中心部に発生した負圧により、負圧が生じる位置に一端を開口させた空気管７の内部の気圧が下がり、空気管７の空中に開口された他端部より空気が吸い込まれ、攪拌羽５の中心部で開口された端部より空気が排出される。排出された空気は、油脂含有廃水４と共に攪拌羽５に至り、攪拌羽５の回転せん断により細かくせん断され気泡８を形成し、油脂含有廃水４中に送り出される。
【００２８】
このように攪拌羽５に導入される油脂含有廃水４に気泡８を混入することで、水槽１の側壁１０付近にまで弾き飛ばされた気泡の上昇作用により、水槽１の側壁１０付近の油脂含有廃水４の上昇流１１の勢いが増すことになる。そして水槽１の側壁１０付近で勢いのある上昇流１１を形成することで、攪拌羽５の中心部上方の水面は負圧により、逆に強い下降流を発生することになり、油脂含有廃水４の水面上の油脂類は効率よく攪拌羽５にまで導入され、回転せん断力の影響を受けてさらに細かく分散され、油脂含有廃水４中に乳化されることとなる。尚、実施形態１と同様に、水槽１内の油脂含有廃水４の水深を浅くすることや、攪拌羽５の回転数をあげることで、攪拌羽５の回転中心部上方の水面付近の油脂含有廃水４までをも攪拌羽５に向かって引き込むことができ、水面上に浮遊する油脂類を効率よく攪拌羽５にまで導入し、細かくせん断して、乳化させることができる。このように乳化された油脂含有廃水４の油脂類の粒径は生物処理に適している。
【００２９】
本実施形態においては、空気管７を用いて空気を導入するように構成しているが、空気管７を用いずとも、攪拌羽５の回転により中心に渦を発生させ、その渦によって空気を導入するようにしてもよい。
【００３０】
［実施形態３］
図３に、本発明の第３の実施形態を示す。図３において、９は水槽１中の油脂含有廃水４中に設けられたドラフトチューブである。ドラフトチューブ９は、攪拌羽５の回転中心部の鉛直上方に設けられており、ドラフトチューブ９の上端部は油脂含有廃水４の水面近傍に開口するように配置され、下端は攪拌羽５の中心部の吸い込み部分に相当する位置に開口するように設けられている。
【００３１】
また、図４に示すように、水槽１に貯留される油脂含有廃水４が上限水位に達した際に、ポンプ１２と配管１５を使って下限水位までくみ出すような場合は、ドラフトチューブ９に差し込み式のスライド管などの上下動可能なものを用い、開口部１３近傍にフロート１４を設けることで常に水面から油脂含有廃水４がドラフトチューブ内に流れ込むように構成すればよい。本実施形態においては、ドラフトチューブ９の形状は差し込み式のスライド管のものを示したが、水位の上下動に追従できれば良く、フレキシブルホースや蛇腹ホースなどを用いても良く、特に限定されるものではない。尚、その他については実施形態２と同じであるため説明を割愛する。
【００３２】
次に本実施形態の作用について説明する。実施形態２同様、駆動部６により回転する攪拌羽５によって、攪拌羽５付近の水が攪拌羽５から離反する方向に移動されるよう攪拌による負圧が生じ、油脂含有廃水４の流れが起こり、攪拌羽５の中心部で負圧が生じる。この攪拌羽５の中心部に発生した負圧により、負圧が生じる位置に一端を開口させた空気管７の内部の気圧が下がり、空気管７の空中に開口された他端部より空気が吸い込まれ、攪拌羽５の中心部で開口された端部より空気が排出される。排出された空気は、油脂含有廃水４と共に攪拌羽５に至り、攪拌羽５の回転せん断により細かくせん断され気泡８を形成し、油脂含有廃水４中に送り出される。
【００３３】
攪拌羽５に導入される油脂含有廃水４に気泡８を混入することで、水槽１の側壁１０付近にまで弾き飛ばされた気泡の上昇作用により、水槽１の側壁１０付近の油脂含有廃水４の上昇流１１の勢いが増すこととなる。さらに、攪拌羽５の吸い込み部分に相当する位置にドラフトチューブ９を設置することにより、側壁１０付近の上昇流１１と攪拌羽５に吸い込まれる下降流が区画されるので、中心部分に発生する下降流がより確実なものとなり、側壁１０付近で滞留する油脂類を殆どなくすことができる。
【００３４】
ドラフトチューブ９を設けることで、側壁１０付近で起きる勢いのある上昇流１１を確実に攪拌羽５の中心部へ導入することができることから、水面上の油脂類だけでなく、油脂含有廃水４中に浮遊する油滴についても確実に、また、効率よく攪拌羽５にまで導入でき、回転せん断力の影響を受けて細かく分散され、油脂含有廃水４中に乳化されることとなる。このように乳化された油脂含有廃水４の油脂類の粒径は生物処理に適している。尚、ドラフトチューブ９と水槽１の隙間を狭くし、さらに大量の油脂含有廃水４を処理できるように縦長の水槽１を用いることで水槽１内の油脂含有廃水４をより大量に、より効率よくせん断できる。さらに、攪拌羽５の回転数を増加させることで、ドラフトチューブ９に導入される油脂含有廃水４の時間当たりの量が多くなり、攪拌羽５を通過する流量が増えることで、短時間でより小さくせん断することとなる。
【実施例】
【００３５】
次に、本発明の第１の実施形態（実施例１）から第３の実施形態（実施例３）の各装置を用いて油脂類の乳化・分散試験を行った。その結果について以下に示す。比較例として特許文献１に記載の装置を用いて試験を行った。比較例の油脂類分散装置の模式図を図８に示す。水道水を原水に、食品産業でよく用いられるサラダ油を混入した模擬油脂含有廃水を用いて実施し、その時の分散粒子の粒径分布を測定し、粒子径分布よりメジアン径を算出した。測定装置及び試験方法を以下に示す。ここで言うところのメジアン径とは、粒子径の分布において累積５０％に相当する粒子径のことである。
【００３６】
〔油滴の粒径分布及びメジアン径の測定装置〕
堀場製作所製：レーザー回折／散乱式粒度分布測定装置（ＬＡ−９１０Ｗ）
測定原理：Ｍｉｅ散乱理論に基づく
光源：Ｈｅ−Ｎｅレーザー、タングステンランプの併用式
【００３７】
〔試験方法〕
水槽に１２Ｌの水道水をいれ、そこに２０ｃｃのサラダ油（市販品）を添加し、所定の時間運転した後、模擬油脂含有廃水とし、上記機器にて測定を行った。
【００３８】
表１は実施例１から実施例３においてサラダ油を５分間分散させた時の分散粒子のメジアン径を示したものである。図５は、粒子の分散分布を示したグラフである。尚、本試験では比較例のサラダ油においては全く乳化せず、水道水も乳化したことを示す白濁現象が得られなかったので測定できなかった。実施例１及び実施例２においては、水道水に油が分散しているものの、メジアン径は約４３μｍ、約４６μｍであった。一方、実施例３では、メジアン径が約２４μｍと約半分程度の粒子径であった。また、図５に示すとおり、実施例３では粒子径４０μｍ以下に７７．３％が分布していた。
【００３９】
【表１】
2006320817.tif 000003
【００４０】
表２は実施例１から実施例３においてサラダ油を１０分間分散させた時の分散粒子のメジアン径を示したものである。図６は、粒子の分散分布を示したグラフである。尚、本試験においても比較例のサラダ油においては全く乳化せず、水道水も乳化したことを示す白濁現象が得られなかったので測定できなかった。実施例１では、水道水に油が分散しているものの、メジアン径は約４４μｍと５分間処理の場合と大差はなかったが、実施例２では、約２８μｍとさらに細かくなった。一方、実施例３ではメジアン径が約１８μｍとさらに小さく分散されていた。また図６に示すとおり、実施例３では粒子径４０μｍ以下に７９．８％が分布していた。
【００４１】
【表２】
2006320817.tif 000004
【００４２】
表３は実施例１、実施例３及び比較例においてサラダ油を３０分間分散させた時の分散粒子のメジアン径を示したものである。図７は、粒子の分散分布を示したグラフである。尚、比較例においては、水道水に油が細かく分散せず乳化しなかったが、あえて測定してみた。表３に示すとおり、実施例３ではメジアン径が１３．５５μｍと非常に細かく分散する結果となり、実施例１では、１０分間処理の場合と大差がない結果となった。さらに比較例においては測定不能との結果であった。また、図７に示す通り、実施例３では粒子径２０μｍ以下に７１．３％が分布するという結果が得られた。
【００４３】
【表３】
2006320817.tif 000005
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明を使用することにより、水に分散しにくい物質の廃水処理を行うことができ環境汚染の防止に大きく寄与できるものである。また、油脂含有廃水のみでなく食品加工業などにおいても液体にゲル状物質を分散させる装置としても利用できる。さらに、気体と液体との反応装置としての利用もできる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の第１の実施形態を示した模式図である。
【図２】本発明の第２の実施形態を示した模式図である。
【図３】本発明の第３の実施形態を示した模式図である。
【図４】本発明の第３の実施形態におけるドラフトチューブの別の形態を示した模式図である。
【図５】実施例において５分間処理を行った時の粒子径分布を表したグラフである。
【図６】実施例において１０分間処理を行った時の粒子径分布を表したグラフである。
【図７】実施例において３０分間処理を行った時の粒子径分布を表したグラフである。
【図８】比較例の試験装置を表した模式図である。
【符号の説明】
【００４６】
１  水槽
２  導入管
３  移送管
４  油脂含有廃水
５  攪拌羽
６  駆動部
７  空気管
８  気泡
９  ドラフトチューブ
１０  側壁
１１  上昇流
１２  ポンプ
１３  開口部
１４  フロート
１５  配管
１００  水槽
１０１  管体
１０２  空気管
１０３  エアー吹き込み手段
１０４  ブロワ
【図１】
2006320817.tif 000006
【図２】
2006320817.tif 000007
【図３】
2006320817.tif 000008
【図４】
2006320817.tif 000009
【図５】
2006320817.tif 000010
【図６】
2006320817.tif 000011
【図７】
2006320817.tif 000012
【図８】
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