(57)【要約】【課題】傾斜沈降装置において、傾斜沈降促進体への汚泥の付着を防止して沈降降促進効果を増大させる。【解決手段】本発明の傾斜沈降装置は、沈殿槽と、この沈殿槽内に配置された傾斜沈降促進体とを備えており、傾斜沈降促進体は、その表面に親水化処理層を有している。傾斜沈降促進体は、例えば、ステンレス鋼製、チタン合金製または樹脂製の母材の表面に、親水化処理層を施したものである。好ましくは、親水化処理層は、水との接触角が４０°以下の親水性を有する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
沈殿槽と、この沈殿槽内に配置された傾斜沈降促進体とを備えた傾斜沈降装置において、
前記傾斜沈降促進体は、その表面に親水化処理層を有していることを特徴とする傾斜沈降装置。
【請求項２】
前記傾斜沈降促進体は、ステンレス鋼製、チタン合金製または樹脂製の母材の表面に、親水化処理層を施したものであることを特徴とする請求項１に記載の傾斜沈降装置。
【請求項３】
前記親水化処理層は、水との接触角が４０°以下の親水性を有することを特徴とする請求項１に記載の傾斜沈降装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、上水、産業用水、下水、し尿、産業排水等の各種処理において、汚泥等から固形分を分離するために使用される傾斜沈降装置に係る。
【背景技術】
【０００２】
各種水処理において用いられる沈殿装置の従来の例として、特開平４−３３８２０２号公報に開示されている傾斜沈降装置がある。この装置では、槽内に傾斜板または傾斜管等の傾斜沈降促進体を多数設置し、沈降面積を増大させて沈殿効率を向上させるとともに、流れ状況を改善し、浮遊固形物の沈降促進機能を持たせて処理効率を向上させている。
【０００３】
この装置では、傾斜板や傾斜管等による浮遊固形物の沈降の促進効果には著しいものがあるが、傾斜板面に沈降して堆積した汚泥や、日光により繁殖した藻類を、下方部へ滑降させるのは容易でない。その結果、堆積した汚泥や藻類による傾斜板の間の隙間の閉塞及び汚泥の腐敗により、却って、処理水の水質が悪化するなどの問題が生ずる。このような堆積した汚泥や藻類の定期的な洗浄のために、大きな設備及び労力が要求され、特に排水処理に使用される活性汚泥の沈殿装置において、その傾向が著しい。
【０００４】
その対策として、特開２００１−１８７３０２号公報に開示された装置では、ＦＲＰ製の傾斜沈降促進体を使用し、その表面を平滑化し、その表面に抗菌作用を持つ銀（Ａｇ）を含有させた生物付着防止ゲルコートを形成している。この装置によれば、抗菌性を有するＡｇの作用により、藻類や細菌類の発生及び繁殖の抑制し、または死滅させることができる。
【０００５】
後者の装置は、前者の装置と比べて汚泥の付着量が少なく、汚泥の滑降という点ではかなり改善される。しかしながら、排水処理に使用される活性汚泥の沈殿装置においては、汚泥の付着防止効果が十分ではなく、時間の経過と共に汚泥が傾斜板の上に堆積するので、定期的な洗浄が必要となる。
【特許文献１】特開平４−３３８２０２号公報
【特許文献２】特開２００１−１８７３０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、以上のような従来の傾斜沈降装置における問題点に鑑み成されたもので、本発明の目的は、傾斜沈降促進体への汚泥の付着を防止することによって、沈降促進効果に優れた傾斜沈降装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の傾斜沈降装置は、
沈殿槽と、この沈殿槽内に配置された傾斜沈降促進体とを備えた傾斜沈降装置において、
前記傾斜沈降促進体は、その表面に親水化処理層を有していることを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、傾斜沈降促進体の表面に親水化処理層が設けられているので、沈殿槽内で傾斜沈降促進体の表面に薄い水膜が形成される。この水膜により、汚泥中のタンパク質が傾斜沈降促進体の表面に結合することが防止され、それに伴い、傾斜沈降促進体の表面に汚泥や細菌類等が堆積する現象を防止される。
【０００９】
前記傾斜沈降促進体には、腐食性のない材質を用いるのが一般的であり、これに該当するものとして、ステンレス鋼、チタン合金または樹脂があり、その母材の表面に親水化処理層を施したものが用いられる。
【００１０】
好ましくは、前記親水化処理層は、水との接触角が４０°以下の親水性を有する。
【００１１】
親水化処理層について更に説明する。
【００１２】
樹脂の場合には、高分子で構成されているので完全な結晶になりにくく、結晶部と非結晶部が混在した構造となり易い。このため、表面が傷付き易いと言う欠点をもっており、傷が付けばそこに汚泥が入り込むこととなる。図５に示すように、表面に付着した汚泥は、樹脂の高分子内部に染み込んでしまい、樹脂の表面で汚泥が樹脂と一体化するので、汚泥が傾斜板上を滑降せず、堆積し易くなる。
【００１３】
下水汚泥の固形物は、図６に示すように、高分子量の多糖類およびタンパク質を多く含んでおり、高分子構造内にアミノ基やカルボキシル基、スルフォン酸基、水酸基などの解離性の親水性基を多量に持っている。これらの親水性基が安定な親水層を形成するので、下水汚泥の固形物は水膜で囲まれている。ここで、傾斜沈降促進体の表面に親水化処理を施すことにより、図７に示すように、傾斜沈降促進体の表面に薄い水膜が形成される。汚泥自体も薄い水膜で囲まれているので、傾斜板表面と直接接触することがなく、汚泥が傾斜板に付着しにくい。ステンレス鋼（またはチタン合金）の場合にも、樹脂の親水層の作用と同様に、親水層を形成させることで、汚泥が傾斜板に付着しにくい。
【００１４】
以上のように、傾斜沈降促進体の表面と汚泥との間に水膜が存在することにより、汚泥の成分が表面と結合することがなく、表面が平滑な状態に保たれる。また、表面上に到達した汚泥の成分も、水膜の存在により傾斜沈降促進体の表面と間の摩擦力が小さいので、容易に滑落する。これにより、汚泥が付着しにくく、汚泥の堆積による沈殿効率の低下や間隙の閉塞等が防止され、優れた沈降促進機能が維持される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、傾斜沈降促進体への汚泥の付着を防止して、滑降促進効果を改善することができる。また、処理水中に有害物質を含まないため、処理水の用途に制限を受けることがない。また、本発明に基づく傾斜沈降装置は、処理水の種類を選ぶことなく適用でき、更に、屋内及び屋外を問わず使用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明に基づく傾斜沈降装置の例について、図面を参照しながら説明する。  
図１は、傾斜沈降装置の一部省略縦断面図、図２は、この装置で使用される傾斜板（傾斜沈降促進体）の横断面図である。図１に示すように、この傾斜沈降装置は、沈殿槽１を有し、沈殿槽１の中に傾斜板２が配置されている。沈殿槽１の上部に設けられた架台３には、吊下げロッド４が取り付けられ、これらの吊下げロッド４に、網状の支持枠５が吊下げアングルを介して吊下げられている。傾斜板２は、その両端及び上下を支持枠５で支えられ、傾斜した状態で沈殿槽１内に配置される。図中、８は水面を示している。図１は、片側だけを示したもので、奧側にも同様の支持枠５があり、傾斜板２を支持している。
【００１７】
次に、この発明の傾斜沈降促進体について説明する。図２に示すように、傾斜板２は、金属製または樹脂製の積層体２ａを有し、積層体２ａの表面には親水化処理層２ｂが形成されている。
【００１８】
図３及び図４に、傾斜沈降促進体の他の形態の例を示す。図３は、フィン付傾斜板の一部を示す斜視図、図４は、ハニカム状傾斜管の一部を示す斜視図である。図３に示すフィン付傾斜板６や、図４に示すハニカム状傾斜管７を、図２に示す傾斜板２の代わりに使用することができる。図３の傾斜板６ではその表面に、図４では各傾斜管７の内面に、親水化処理層が形成される。
【００１９】
次に、傾斜沈降促進体（傾斜板２、フィン付傾斜板６、ハニカム状傾斜管７）の表面の親水化処理について説明する。  
先ず、傾斜板が金属製であり、金属母材に親水化処理を施す方法について説明する。金属表面への親水化処理層の形成は、金属表面を酸処理することにより実現することができる。ステンレス鋼やチタン合金等の金属材料は、製造工程で空気と接触すると直ちに表面に酸化被膜が形成される。ここで、空気中の有機物や切削油などが表面に付着するため、不均一な酸化被膜が形成される。酸化被膜は親水性であるが、上述の理由から、金属材料を傾斜沈降促進体に使用した場合、その表面の親水性に偏りが生じる。このため、親水性の度合いが低い箇所から汚泥の付着が生じ、最終的には、汚泥の付着が促進体表面全面に広がってしまう。
【００２０】
そこで、塩酸やフッ酸等の還元性の酸で酸化皮膜を一旦除去し、洗浄な金属表面を露出させ、次いで硝酸や硫酸等の酸化性の酸で金属表面に緻密で均一な酸化被膜を形成させることにより、親水化処理層を形成することができる。酸処理条件は、使用する金属材料と酸の組み合わせで異なるが、例えば、ステンレス鋼やチタン合金を酸処理する場合の条件の一例を表１に示す。
【表１】
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【００２１】
本発明に基づく装置では、ムラのない均一な親水化処理層を傾斜沈降促進体の表面全体に形成させることが重要であり、そのためには、金属母材と酸との反応時間（浸漬時間）を十分長くとる必要がある。
【００２２】
通常、固体と液体との濡れ性（親水性）は接触角で表され、本発明に基づく装置では、親水化処理層の接触角として、４０度未満であることが望ましい。接触角が４０度以上の場合には、傾斜沈降促進体表面の親水性が不十分となり、汚泥の付着が進行し易い。従って、酸処理後の親水化処理層の接触角が、前記の４０度未満の条件を満足するものであれば、その処理条件は、表１に限定されるものではない。
【００２３】
次に、傾斜板の材質が樹脂の場合に、樹脂表面を親水化処理する方法としては、
（ａ）樹脂表面に基板を接触させて加熱し、基板に接触している樹脂部分を溶融した後、基板を取り除くことによって、基板表面を改善する溶融固化による方法；
（ｂ）紫外線照射による表面改質方法；
（ｃ）モノマーにグラフト化反応で樹脂表面を改質する方法；
（ｄ）樹脂表面に無機粒子を含む薄膜を形成させる方法；
などが挙げられる。
【００２４】
（ａ）の溶融固化による方法では、表面エネルギーの高い材質のもの（例えば金属）を基板として用いた方が、樹脂表面の官能基の密度即ち表面の結晶性の度合いが高まり、より親水性が増すため望ましい。（ｂ）の親水化処理の例としては、例えば、低圧水銀ランプを用いてポロプロピレン表面に紫外線を照射することにより、親水基である水酸基を形成させる親水化の例などが挙げられる。（ｃ）のグラフト重合による親水化の例としては、低密度ポリエチレンや配向ポリプロピレンの表面にモノマーとしてアクリルアミドを作用させてグラフト重合させたり、配向ポリプロピレンの表面にモノマーとしてＮ−ビニルピロリドン若しくはアクリル酸を作用させてグラフト重合させることにより、樹脂表面の親水性が顕著に向上することが知られている。（ｄ）の親水性の薄膜を形成させる方法としては、酸化チタンとシリカ粒子を含む薄膜を形成させる方法（特許第２７５６４７４号公報；国際公開ＷＯ９６／２９３７５号パンフレット）、アクリル系単量体と重合性シラン系カップリング剤とコロダイルシリカを含む薄膜を乳化重合により樹脂表面に形成させる方法（特開平０７−２３３２７０号公報）などが挙げられる。
【表２】
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【００２５】
【表３】
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【００２６】
各供試体を、下水処理場最終沈殿池から搾取された汚泥を循環させた浸漬槽に６０日間浸漬し、藻類の発生及び汚泥の付着量について試験した。表２の浸漬液の欄において、ＳＳは浮遊物質、ＭＬＳＳは活性汚泥浮遊物質、ＭＬＶＳＳは活性汚泥有機性浮遊物質、ＳＶＩは活性容量指標、をそれぞれ示している。
【００２７】
表３において、汚泥付着量の評価は、○印は、汚泥または藻類の付着表面積比：１０％以下、△印は、同１０超〜５０％未満、×印は、同５０％以上である。表３からわかるように、親水化処理層が形成された供試体は、汚泥付着表面積比及び藻類付着表面積比が小さく、比較用供試体と比較して汚泥の付着量が少ないことが分かる。
【００２８】
以上述べたように、本発明に基づく沈殿装置は、傾斜沈降促進体の表面に親水化処理層が形成されているために、下記に示す有用な効果がもたらされる：
（ａ）  表面に形成された親水層の存在により、傾斜板表面に薄い水膜が形成され、汚泥中のタンパク質が傾斜沈降促進体との結合が防止され、傾斜沈降促進体表面の摩擦係数が小さい。その結果、汚泥が容易に滑落し、沈降促進効果に優れている；
（ｂ）  屋内及び屋外を問わず広い範囲で使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明に基づくに傾斜沈降装置の一例を示す一部省略縦断面図である。
【図２】傾斜沈降装置で使用される傾斜板の横断面図である。
【図３】傾斜沈降装置で使用される傾斜板の他の例（フィン付傾斜板）の一部を示す斜視図である。
【図４】傾斜沈降装置で使用される傾斜板の他の例（ハニカム状傾斜管）の一部を示す斜視図である
【図５】樹脂表面の汚泥の付着状況について説明する図。
【図６】汚泥中の微生物構造モデルについて説明する図。
【図７】親水化された樹脂繊維表面の汚泥の付着状況について説明する図。
【符号の説明】
【００３０】
１・・・沈殿槽、２・・・傾斜板、２ａ・・・積層体、２ｂ・・・親水処理層、３・・・架台、４・・・吊下げロッド、５・・・支持枠、６・・・フィン付傾斜板、７・・・ハニカム状傾斜管、８・・・水面。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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