(57)【要約】      （修正有）【課題】少ないスペースで配置でき少ないエネルギ量で有機性成分と水とを分離し効率よく処理できる水処理システムを提供する。【解決手段】有機成分を含む固体と水とが混合された流体中から水性成分を分離し、分離した水性成分を浄化する水処理システムは、固液分離装置１００、１００’と、水性成分中の有機成分を生物学的処理する生物学的処理装置２００と、水性成分を浄化する水処理装置３００と、から構成され、生物学的処理装置は支持体の表面に繊維糸の織物または編物から構成され、前記微生物担体を構成する繊維が、Ａ支持用の繊維と、Ｂ微生物着床繊維との少なくとも２種類の繊維とから構成され、前記繊維間で微生物を生息空間を形成した微生物担体又は支持体の表面にループ状、ループの先端部分をカットした形状、パイルカットした繊維を有する微生物担体を有し、水処理装置が、酸素系気体の微細気泡を発生する微細気泡発生装置を有する。【選択図】図１
2012223747.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主として有機成分を含む固体と水とが混合された流体中から水性成分を分離し、分離した水性成分を所定基準に浄化する水処理システムであって、
前記流体を固体成分と水性成分に分離する少なくとも１つの固液分離装置と
前記固液分離装置で分離された水性成分中の有機成分を生物学的処理する生物学的処理装置と、
前記微生物処理した水性成分を浄化する水処理装置と、
から構成され、
前記生物学的処理装置が
（１）支持体の表面に繊維糸の織物または編物から構成され、前記繊維間に微生物の生息空間が形成される微生物担体であって、前記微生物担体を構成する繊維が、Ａ支持用の繊維と、Ｂ微生物が着床するのに十分な表面を有する微生物着床繊維との少なくとも２種類の繊維とから構成され、前記繊維間で微生物を生息空間を形成した微生物担体又は
（２）支持体の表面にループ状、ループの先端部分をカットした形状、パイルカットした繊維を有する微生物担体
を有する少なくとも１つの生物学的処理装置であり、
前記水処理装置が、酸素、オゾン、エアよりなる群から選択された酸素系気体の微細気泡を発生する微細気泡発生装置を有する微細気泡処理槽である
ことを特徴とする水処理システム。
【請求項２】
前記固液分離装置が流体をスクリーンにより分離するスクリーン式の固液分離装置を含むことを特徴とする請求項１に記載の水処理システム。
【請求項３】
前記スクリーン式の固液分離装置が、固体と液体とを分離するためのスクリーンと、分離した液体を貯留するための貯留部とから構成され、前記貯留部には、貯留した液体成分から固形分を浮上させるための微細気泡発生装置と、浮上した固形分を回収するための固体成分補足部とを有していることを特徴とする請求項２に記載の水処理システム。
【請求項４】
前記固液分離装置がデカンタ方式の固液分離装置を含むことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の水処理システム。
【請求項５】
前記固液分離装置と生物学的水処理槽との間には、凝集・沈殿槽を有していることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の水処理システム。
【請求項６】
前記水処理システムが循環式水処理システムであることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の水処理システム。
【請求項７】
前記水処理システムが汚泥処理システム、トイレ、養魚システム、廃液処理システム、食品又は飲食物由来廃液処理システムであることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の水処理システム。
【請求項８】
前記固液分離した固体を、熱分解ラインに適用することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の水処理システム。
【請求項９】
前記水処理システムが１又は複数のコンテナに設置されたものであることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の水処理システム。
【請求項１０】
前記コンテナの露出面に広告が施されていることを特徴とする請求項９に記載の水処理システム。
【請求項１１】
水処理装置が更に酸素系の微細気泡で処理した後に浸透膜により処理する浸透膜処理装置を有していることを特徴とするに請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の水処理システム。
【請求項１２】
前記水処理システムは、
前記固液分離された固体成分を貯留するための貯留槽と、前記貯留槽に設けられた酸素系微細気泡を含む水性媒体の導入口と、
前記貯留槽内で酸素系微細気泡を含む水性媒体により流体化された固体成分を前記固液分離装置に返送する返送手段と、
を有する固体成分液化返送装置をさらに有していることを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の水処理システム。
【請求項１３】
主として有機成分を含む固体と水とが混合された流体を１ないし複数回固液分離する工程と、
固液分離した水性成分を（１）支持体の表面に繊維糸の織物または編物から構成され、前記繊維間に微生物の生息空間が形成される微生物担体であって、前記微生物担体を構成する繊維が、Ａ支持用の繊維と、Ｂ微生物が着床するのに十分な表面を有する微生物着床繊維との少なくとも２種類の繊維とから構成され、前記繊維間で微生物を生息空間を形成した微生物担体又は
（２）支持体の表面にループ状、ループの先端部分をカットした形状、パイルカットした繊維を有する微生物担体で生物学的処理する工程と、
生物学的処理した水性成分をオゾン含有微細気泡により処理する工程と
を含むことを特徴とする水処理方法。
【請求項１４】
固液分離した固体成分を酸素系微細気泡を含む水性媒体により流体化する工程と、
流体化した固形成分を固液分離する工程に戻す返送工程をさらに含むことを特徴とする請求項１３に記載の水処理方法。
【請求項１５】
固体と液体とを分離するためのスクリーンと、分離した液体を貯留するための貯留部とから構成され、前記貯留部には、貯留した液体成分から固形分を浮上させるための酸素系の気体の微細気泡発生装置と、浮上した固形分を回収するための固体成分補足部とを有していることを特徴とする固液分離装置。
【請求項１６】
主として有機成分を含む固体と水とが混合された流体中から水性成分を分離し、分離した水性成分を所定基準に浄化する水処理システムであって、
前記流体を固体成分と水性成分に分離する少なくとも１つの固液分離装置と
前記固液分離装置で分離された水性成分中の有機成分を生物学的処理する生物学的処理装置と、
酸素、オゾン、エアよりなる群から選択された酸素系の気体の微細気泡を発生する微細気泡発生装置を有する微細気泡処理槽と、浸透膜により処理する浸透膜処理装置とから構成される水処理装置。
【請求項１７】
主として有機成分を含む固体と水とが混合された流体中から水性成分を分離し、分離した水性成分を所定基準に浄化する水処理システムであって、
前記流体を固体成分と水性成分に分離する少なくとも１つの固液分離装置と
固液分離した液体からさらに処理するための水処理装置と、
前記水処理装置で処理された水を圧力下でろ過するろ過装置と、
前記固液分離された固体成分を貯留するための貯留槽と、前記貯留槽に設けられた酸素系微細気泡を含む水性媒体の導入口と、
前記貯留槽内で酸素系微細気泡を含む水性媒体により流体化された固体成分を前記固液分離装置に返送する返送手段と、
を有する固体成分液化返送装置をさらに有していることを特徴とする水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、水処理システム及び水処理方法に関する。より詳しく述べると有機性成分を含有する水から固液分離して所定のレベルの水を排出する省スペースかつ省エネルギの水処理システム及び水処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】  従来、活性汚泥法の処理、河川や湖沼の浄化など微生物を利用した処理を行う際に、微生物を使用している。【０００３】  これらの微生物処理の代表例として、好気性生物学的排水処理が挙げられる。好気性生物学的排水処理には、これまで活性汚泥法が広く用いられてきたが、近年、浸漬濾床法又は固定床法（以下、単に浸漬濾床法という）と呼ばれる排水処理方法が提案され、実用化されている。好気性浸漬濾床法では、処理槽内に微生物を付着させるための充填材を浸漬濾床として充填し、この処理槽内に排水を導入するとともに、曝気を行う。これにより、充填材上で微生物が増殖し、この微生物が曝気によって排水中に溶け込んだ溶存酸素を利用して、排水中の汚濁物質の除去を行うものである。【０００４】  このようなシステムは、非常に大型であり、大規模システムが必要であった。一方、下水道設備の普及していない地域の住居、公園、河川敷、山小屋等にトイレを設置した場合、通常その排泄物は固形分と液体分とが一緒にし尿収容槽に溜めて、し尿がある程度の量になるとバキュームカー等で回収して浄化設備を有している場所に移送し当該浄化設備を有している場所で処理していた。【０００５】  特許文献１は、このようなし尿の処理方法として、生物処理を行って、排泄物の固形分と液体とに分離し、分離した固形分はコンポスト化し、一方分離した水分は浄化処理を行ってリサイクルする方法が提案されている。【０００６】  し尿収容槽を利用する方法は、悪臭が発生し、これを使用する者に不快感を与える。また、し尿収容槽に溜められたし尿は液体と固体の両者であり、これを運搬する場合の運送費も高価である。また、微生物による浄化設備は、微生物は温度が低くなると働きが鈍くなり、浄化効率が悪くなるという欠点がある。微生物の管理は非常に微妙であり、予期せぬ出来事により微生物が浄化しないことも生じるおそれがある。【０００７】  また、特許文献２では不安定な生物処理でなく安定した凝結剤による排泄物の固液分離を行い、分離した水をリサイクルするシステムが提案されている。特許文献２に記載のリサイクルシステムは、し尿を細かく砕く粉砕機と、細かく砕いたし尿と凝結剤とを攪拌する攪拌装置と、固液を分離する沈殿槽と、分離した液体を洗浄水として回収するポンプとで構成された水循環式のし尿処理装置から構成されている。【０００８】  特許文献２には、水洗とすることで悪臭が発生せず、し尿に含まれている水をリサイクルして洗浄水とすることで、水洗トイレで使用する水の量を少なくすることができる。またトイレを使用する者に不快感を与えないなどの効果が記載されている（特許文献２、段落０００７）。【０００９】  一方、汚泥を燃料化する試みを行われている。非特許文献１によると、汚泥を消化して可燃性ガスとして有効利用することが記載されており、非特許文献２によると汚泥を炭化して火力発電等の燃料として使用することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】  特開平１１−１３１５５２号公報
【特許文献２】  特開２００８−２８４５０２号公報
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】  ８−３バイオマスエネルギー８−３−１下水汚泥消化ガス利用バイオマス  ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｉｔｙ．ｋｕｍａｍｏｔｏ．ｋｕｍａｍｏｔｏ．ｊｐ／Ｃｏｎｔｅｎｔ／Ｗｅｂ／Ｕｐｌｏａｄ／ｆｉｌｅ／Ｂｕｎ＿３５９８＿２２８％Ｅ７％ＡＢ％Ａ０−２．ｐｄｆ（平成２３年４月１６日検索）
【非特許文献２】  汚泥熱分解燃料化システムに関する研究  内田  賢治著  ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｊｉｗｅｔ．ｊｐ／ｑｕａｒｔｅｒｌｙ／ｎ０１１／ｐｄｆ／ｎ０１１−００６．ｐｄｆ（平成２３年４月１６日検索）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】  しかしながら、特許文献２に記載の水循環式のトイレシステムは、水洗トイレに流されるし尿と紙と水との混合物から短期間に固形分と水分とを分離することができず、期待される動作が確認ができず、また脱水槽としてヒータを利用するため、エネルギ的に問題があり、また例えば、イベント会場などの仮設トイレに用いる場合には連続して水を循環できず連続使用には耐えられないものであった。また、加熱手段による脱水では２から３セットのトイレの利用からスケールアップすることが困難である。【００１３】  また、非特許文献１の方法ではエネルギとするために濃縮汚泥を用意する必要があり、そのためシステム化するために既存の汚泥処理システムを使用することとなり適用範囲が限定されてしまう。【００１４】  さらに、非特許文献２の方法では、汚泥を乾燥する必要があり、エネルギ的に問題があった。【００１５】  したがって、本発明の課題は、少ないスペースで配置できなおかつ少ないエネルギ量で有機性成分と水とを分離し効率よく処理できる水処理システムを提供することである。
本発明の他の課題は、少ないスペースで配置できなおかつ少ないエネルギ量で有機性成分と水とを分離し効率よく処理できる水処理方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】  上記課題を解決する本発明は、下記項目に関する。
（１）  主として有機成分を含む固体と水とが混合された流体中から水性成分を分離し、分離した水性成分を所定基準に浄化する水処理システムであって、
前記流体を固体成分と水性成分に分離する少なくとも１つの固液分離装置と
前記固液分離装置で分離された水性成分中の有機成分を生物学的処理する生物学的処理装置と、  前記微生物処理した水性成分を浄化する水処理装置と、
から構成され、
前記生物学的処理装置が（１）支持体の表面に繊維糸の織物または編物から構成され、前記繊維間に微生物の生息空間が形成される微生物担体であって、前記微生物担体を構成する繊維が、Ａ支持用の繊維と、Ｂ微生物が着床するのに十分な表面を有する微生物着床繊維との少なくとも２種類の繊維とから構成され、前記繊維間で微生物を生息空間を形成した微生物担体又は（２）支持体の表面にループ状、ループの先端部分をカットした形状、パイルカットした繊維を有する微生物担体を有する少なくとも１つの生物学的処理装置であり、
前記水処理装置が、酸素、オゾン、エアよりなる群から選択された酸素系気体の微細気泡を発生する微細気泡発生装置を有する微細気泡処理槽である
ことを特徴とする水処理システム。【００１７】（２）  前記固液分離装置が流体をスクリーンにより分離するスクリーン式の固液分離装置を含むことを特徴とする項目１に記載の水処理システム。【００１８】（３）  前記スクリーン式の固液分離装置が、固体と液体とを分離するためのスクリーンと、分離した液体を貯留するための貯留部とから構成され、前記貯留部には、貯留した液体成分から固形分を浮上させるための微細気泡発生装置と、浮上した固形分を回収するための固体成分補足部とを有していることを特徴とする項目２に記載の水処理システム。【００１９】（４）  前記固液分離装置がデカンタ方式の固液分離装置を含むことを特徴とする項目１から３のいずれか１項に記載の水処理システム。【００２０】（５）  前記固液分離装置と生物学的水処理槽との間には、凝集・沈殿槽を有していることを特徴とする項目１から項目４のいずれか１項に記載の水処理システム。【００２１】（６）  前記水処理システムが循環式水処理システムであることを特徴とする項目１から項目５のいずれか１項に記載の水処理システム。【００２２】（７）  前記水処理システムが汚泥処理システム、トイレ、養魚システム、廃液処理システム、食品又は飲食物由来廃液処理システムであることを特徴とする項目１から項目６のいずれか１項に記載の水処理システム。【００２３】（８）  前記固液分離した固体を、熱分解ラインに適用することを特徴とする項目１から項目７のいずれか１項に記載の水処理システム。【００２４】（９）  前記水処理システムが１又は複数のコンテナに設置されたものであることを特徴とする項目１から項目８のいずれか１項に記載の水処理システム。【００２５】（１０）  前記コンテナの露出面に広告が施されていることを特徴とする項目９に記載の水処理システム。【００２６】（１１）  水処理装置が更に酸素系の微細気泡で処理した後に浸透膜により処理する浸透膜処理装置を有していることを特徴とするに項目１から項目７のいずれか１項に記載の水処理システム。【００２７】（１２）  前記水処理システムは、
前記固液分離された固体成分を貯留するための貯留槽と、前記貯留槽に設けられた酸素系微細気泡を含む水性媒体の導入口と、
前記貯留槽内で酸素系微細気泡を含む水性媒体により流体化された固体成分を前記固液分離装置に返送する返送手段と、
を有する固体成分液化返送装置をさらに有していることを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の水処理システム。【００２８】（１３）  主として有機成分を含む固体と水とが混合された流体を１ないし複数回固液分離する工程と、
固液分離した水性成分を（１）支持体の表面に繊維糸の織物または編物から構成され、前記繊維間に微生物の生息空間が形成される微生物担体であって、前記微生物担体を構成する繊維が、Ａ支持用の繊維と、Ｂ微生物が着床するのに十分な表面を有する微生物着床繊維との少なくとも２種類の繊維とから構成され、前記繊維間で微生物を生息空間を形成した微生物担体又は
（２）支持体の表面にループ状、ループの先端部分をカットした形状、パイルカットした繊維を有する微生物担体で生物学的処理する工程と、
生物学的処理した水性成分をオゾン含有微細気泡により処理する工程と
を含むことを特徴とする水処理方法。【００２９】（１４）  固液分離した固体成分を酸素系微細気泡を含む水性媒体により流体化する工程と、  流体化した固形成分を固液分離する工程に戻す返送をさらに含むことを特徴とする項目１３に記載の水処理方法。【００３０】（１５）  固体と液体とを分離するためのスクリーンと、分離した液体を貯留するための貯留部とから構成され、前記貯留部には、貯留した液体成分から固形分を浮上させるための酸素系の気体の微細気泡発生装置と、浮上した固形分を回収するための固体成分補足部とを有していることを特徴とする固液分離装置。【００３１】（１６）  主として有機成分を含む固体と水とが混合された流体中から水性成分を分離し、分離した水性成分を所定基準に浄化する水処理システムであって、
前記流体を固体成分と水性成分に分離する少なくとも１つの固液分離装置と
前記固液分離装置で分離された水性成分中の有機成分を生物学的処理する生物学的処理装置と、
酸素、オゾン、エアよりなる群から選択された酸素系の気体の微細気泡を発生する微細気泡発生装置を有する微細気泡処理槽と、浸透膜により処理する浸透膜処理装置とから構成される水処理装置。【００３２】（１７）主として有機成分を含む固体と水とが混合された流体中から水性成分を分離し、分離した水性成分を所定基準に浄化する水処理システムであって、
前記流体を固体成分と水性成分に分離する少なくとも１つの固液分離装置と
固液分離した液体からさらに処理するための水処理装置と、
前記水処理装置で処理された水を圧力下でろ過するろ過装置と、
前記固液分離された固体成分を貯留するための貯留槽と、前記貯留槽に設けられた酸素系微細気泡を含む水性媒体の導入口と、
前記貯留槽内で酸素系微細気泡を含む水性媒体により流体化された固体成分を前記固液分離装置に返送する返送手段と、
を有する固体成分液化返送装置をさらに有していることを特徴とする水処理装置。
【発明の効果】
【００３３】本発明の第１の実施態様に係る水処理システムは、主として有機成分を含む固体と水とが混合された流体中から水性成分を分離し、分離した水性成分を所定基準に浄化する水処理システムであり、流体を固体成分と水性成分に分離する少なくとも１つの固液分離装置と、前記固液分離装置で分離された水性成分中の有機成分を生物学的処理する生物学的処理装置と、前記微生物処理した水性成分を浄化する水処理装置と、から構成されている。
そして、生物学的処理装置が（１）支持体の表面に繊維糸の織物または編物から構成され、前記繊維間に微生物の生息空間が形成される微生物担体であって、前記微生物担体を構成する繊維が、Ａ支持用の繊維と、Ｂ微生物が着床するのに十分な表面を有する微生物着床繊維との少なくとも２種類の繊維とから構成され、前記繊維間で微生物を生息空間を形成した微生物担体又は（２）支持体の表面にループ状、ループの先端部分をカットした形状、パイルカットした繊維を有する微生物担体を有する少なくとも１つの生物学的処理装置であるので、比較的多量の固液分離した有機成分を省スペースで確実に生物学的処理することができる。さらに、水処理装置が、酸素、オゾン、エアよりなる群から選択された気体の微細気泡を発生する微細気泡発生装置を有する微細気泡処理槽であるので、微生物を実質的に系外に放出することなしに放流可能である。【００３４】  本発明の第２の実施態様に係る水処理システムでは、第１の実施態様の水処理システムにおいて、前記固液分離された固体成分を貯留するための貯留槽と、前記貯留槽に設けられた酸素系微細気泡を含む水性媒体の導入口と、前記貯留槽内で酸素系微細気泡を含む水性媒体により流体化された固体成分を前記固液分離装置に返送する返送手段と、を有する固体成分液化返送装置をさらに有していることを特徴としている。【００３５】  そのため、発明の第１の実施態様に係る水処理システムの効果に加えて、固液分離された固体成分の有意部分を実質的に別処理することなしに、操作することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】  本発明の水処理システムの一実施形態を示す図面。
【図２】  本発明の水処理システムにおける固液分離装置一例を示す図面。
【図３】  （ａ）、（ｂ）は本発明で使用する微生物担体を示す図面。
【図４】  （ａ）、（ｂ）は本発明で使用する微生物担体を示す図面。
【図５】  本発明で使用する微生物担体を示す図面。
【図６】  （ａ）、（ｂ）は本発明で使用する微生物担体を示す図面。
【図７】  本発明で使用する微生物担体を示す図面。
【図８】  本発明の水処理システムの別の一実施形態を示す図面。
【図９】  本発明の水処理システムの更に別の一実施形態を示す図面。
【図１０】  本発明の水処理システムの更に別の一実施形態を示す図面。
【図１１】  本発明の第２実施形態に係る水処理システムの処理フローを示す図面。
【図１２】  本発明の第２実施形態に係る水処理システムの一実施形態を示す図面。
【図１３】  本発明の第２実施形態に係る水処理システムの別の一実施形態を示す図面。
【図１４】  本発明の第２実施形態に係る水処理システムの更に別の一実施形態を示す図面。
【発明を実施するための形態】
【００３７】  以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。図１に示す通り、本発明の水処理システムは、主として有機成分を含む固体と水とが混合された流体中から水性成分を分離し、分離した水性成分を所定基準に浄化する水処理システムであり、前記流体を固体成分と水性成分に分離する少なくとも１つの固液分離装置１００、１００’と固液分離装置１００、１００’で分離された水性成分中の有機成分を生物学的処理する生物学的処理槽２００と、前記微生物処理した水性成分を浄化する水処理槽３００と、から構成されている。
【００３８】  そして、本発明の水処理システムは、生物学的処理槽２００が後述する（１）支持体の表面に繊維糸の織物または編物から構成され、前記繊維間に微生物の生息空間が形成される微生物担体であって、前記微生物担体を構成する繊維が、Ａ支持用の繊維と、Ｂ微生物が着床するのに十分な表面を有する微生物着床繊維との少なくとも２種類の繊維とから構成され、前記繊維間で微生物を生息空間を形成した微生物担体又は（２）支持体の表面にループ状、ループの先端部分をカットした形状、パイルカットした繊維を有する微生物担体を有する少なくとも１つの生物学的処理装置であることを特徴する。
【００３９】  さらに、本発明の水処理システムは、水処理装置３００が、酸素、オゾン、エアよりなる群から選択された酸素系の気体の微細気泡を発生する微細気泡発生装置を有する微細気泡処理槽であることも特徴である。
【００４０】  本発明において、処理する主として有機成分を含む固体と水とが混合された流体とは、水を主体としてその中に有機成分、あるいは所望によりセラミック、金属等が含有した溶液、分散液、懸濁液、スラリーを含むことを意味する。
【００４１】  本発明においては、まず流体を１以上の固液分離装置１００、１００’により固液分離するが、固液分離装置は当該技術分野に公知の固液分離装置から適宜選択されるもので特に限定されるものではない。例えば、スクリーン式固液分離装置、デカンタ式固液分離装置、遠心分離（連続式・バッチ式）、脱水装置などから目的に応じて適宜選択できる。
【００４２】  本発明の好ましい実施形態において、固液分離装置１００、１００’は、図２に示すようなスクリーン式固液分離装置である。この装置は、流体を固形分と水分とに分離するスクリーン１と分離した水を一次貯蔵するための分離水槽２に加えて水処理槽３００からのオゾン及び／又は酸素の微細気泡を導入するための微細気泡導入口４と、導入された微細気泡により浮上した固形分を補足するための固形分補足部３とを備えていることを特徴とし、必要により補足した固形分を掻きとるための図示しない掻きとり手段を有している。
【００４３】  ここで、使用するスクリーン１のメッシュは、流体中の固形分のサイズに応じて適宜選択されるが、メッシュを通過して分離水槽２に入った固形分を微細気泡導入口４からの酸素及び／又はオゾンの微細気泡により浮上させて固形分補足部３で補足する。このような構成の固液分離装置は新規である。
【００４４】  また、本発明では、所望に応じてデカンタ式の固液分離装置を適用できる。例えば、ＧＦＡ社からデカンタＵＣＤの商品名で販売される固液分離装置を適用可能である。
【００４５】  本発明では、固液分離装置１００、１００’で分離した水分を次いで生物学的処理槽２００により生物学的処理する。なお、所望に応じて従来公知の通り、凝集剤を添加して固液分離を更に行うこともできる。この際に、好ましい凝集剤は、イオン系の凝集剤である。
【００４６】  この際に、本発明の目的・効果を奏するために本発明では、図３から図７に示すような微生物担体を固定した生物学的処理槽２００を採用することに特徴がある。
【００４７】  図３および図４に示す通り、本発明の微生物担体は、支持用繊維２０Ａと微生物着床用繊維２０Ｂの二種類の繊維から構成された織物から微生物生息空間２１が露出するように形成されている。
【００４８】  支持用繊維２０Ａとは、微生物担体２の形状を保持するのに十分な強度を有する繊維から形成されるものであり、このような強度を有する繊維であれば特に限定されるものではない。
【００４９】  本実施形態では、支持用繊維２０Ａを高収縮糸から形成された織物を使用している。なお、高収縮糸とは、熱付与により収縮する糸を言い、従来公知の収縮糸から強度、比重、所望とする微生物生息空間のサイズを考慮して適宜選択され、例えばポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリエステル系樹脂が挙げられる。
【００５０】  また、本実施形態では微生物着床用繊維２０Ｂとして図５に示すように微生物着床部分を構成する繊維表面に多数の微細空間を有しているマイクロファイバが好適に使用できる。
【００５１】  本発明の好ましい実施形態おいて、微生物着床用繊維２０Ｂに使用するマイクロファイバとして、ＰＥＴ等のリサイクル品を原料として製造されたマイクロファイバがリサイクルの観点から特に好ましい。このようなマイクロファイバとして、株式会社菊池エコアースからＥＥ−ＲＭＦの商品名で販売されているリサイクルマイクロファイバが特に好ましい。
【００５２】  このような本発明の微生物担体１は、図３（ａ）に示す通り、高収縮糸からなる支持用繊維２０Ａとマイクロファイバ（普通糸）からなる着床用繊維２０Ｂとを所定間隔で交差して一体化した前駆体から容易に製造できる。
【００５３】  このように構成した前駆体に熱を所定条件で付与すると支持用繊維２０Ａが収縮し、収縮しない普通糸からなる着床用繊維２０Ｂとの間で図３（ｂ）に示す通り所定の空隙が構成される。本発明においては、このような開口部を微生物生息空間２１として使用する。
【００５４】  同様にして、図４に示す通り、高収縮糸からなる支持用繊維２０Ａとマイクロファイバ（普通糸）からなる着床用繊維２０Ｂとを積層し、例えば繊維の長手軸に対して垂直方向に所定間隔で固着する（固着部分Ｘ１、Ｘ２・・Ｘｎ）。このようにして一体化した積層体からなる前駆体に熱を所定条件で付与すると支持用繊維２０Ａが収縮し、収縮しない普通糸からなる着床用繊維２０Ｂとの間で図４に示す通り所定の空隙が構成される。なお、この際の固着方法は、本発明の目的・効果を奏するものであれば特に限定されるものではなく、接着剤（例えばホットメルト接着剤）による接着、熱付与による融着、縫合など適宜選択できる。
【００５５】  この際の、熱付与は、使用する高収縮糸の種類、太さなどに依存して例えば熱湯中に数分、例えば２〜３分浸漬するという簡単な方法で実施できる。
【００５６】  このようにして形成された微生物担体２は、微生物着床用繊維２０Ｂを有しているので、微生物着床用繊維２０Ｂの微生物着床用表面に微生物が着床しやすく、着床した微生物が微生物生息空間である空隙に広がって繁殖する。そのため、従来技術の微生物担体に比較して容易に微生物コロニを形成できるというメリットがある。
【００５７】  本発明においては、図６に示す通り、微生物担体２を固定床として生物学的水処理槽２００に適用する。すなわち、図６（ａ）に示す通り、本発明の微生物担体１を微生物生息空間が表面に露出するように構成した板状物である。このような板状の微生物担体を、処理槽の全空間あるいは所定間隔で配置することによって、固定床の微生物処理にも適用可能である。
【００５８】  あるいは図６（ｂ）に示す本発明の微生物担体１の使用例は、ひも状に本発明の微生物担体を構成し、これをフックなどの固定手段で固定床に固定して適用する。
【００５９】  このように生物学的処理水槽２００を構成することによって、安価で軽量な材料から構成され、単位体積当たり大容量の微生物を生息させる空間構成できるので、省スペースで効率的に生物学的処理が可能となる。
【００６０】  図３から図６に示す微生物担体に加えて、あるいはこれに代えて、図７に示すような支持体の表面にループ状、ループの先端部分をカットした形状、パイルカットした繊維を有する微生物担体を使用することも可能である。
【００６１】  このようにして生物学的処理された液体成分は、次いで水処理槽３００により最終処理される。
【００６２】  本発明における水処理槽３００は、図１に示す通り、酸素系ガスの微細気泡を導入する点に特徴がある。酸素系ガスとは具体的には濃縮酸素及び／又はオゾンである。このような酸素系ガスは、酸素濃縮装置（ＰＳＡ）３０３で空気中の酸素を濃縮し、オゾン発生装置３０２により濃縮した酸素をオゾン化して微細気泡発生装置３０１により微細気泡として水処理槽３００に導入する。
【００６３】  なお、酸素の微細気泡を導入したい場合には酸素濃縮装置（ＰＳＡ）３０３で濃縮した酸素をオゾン発生装置３０２をバイパスすることにより実現可能である。
【００６４】  このように酸素系の微細気泡を水処理槽３００に導入することにより、生物学的処理槽２００からの有機成分が分解するとともに、微生物が除去される。なお、処理液の種類によっては、重金属の除去等を行ってもよい。
【００６５】  このように構成された本発明の水処理システムは、所定の分離装置１００、１００’、所定の生物学的水処理槽２００、水処理槽３００の簡単な構成で効率よく有機成分を含む水を処理可能である。しかも、固液分離装置、水処理槽はエネルギ消費量が少ないので、エネルギが十分行き届かない場所でも安定して水処理を行うことが可能である。
【００６６】  次に、本発明の水処理システムの適用例を図８から図１０に基づいて説明する。
図８に示す例は、本発明の水処理システムを仮設トイレに適用した例である。この実施形態において、トイレＴを使用した際にロータンクＬから放水したし尿を所望に応じて設けられた粉砕機Ｍにより粉砕して本発明の水処理システムの第１の固液分離装置１００に送り、順次第２の固液分離装置１００’、生物学的水処理槽２００、水処理槽３００により処理を行い水処理槽３００により処理した水をロータンクに戻す循環式トイレシステムである。
【００６７】  このように構成することにより、水処理槽３００で処理した水は、オゾンの微細気泡により殺菌されるので中水として十分に適用可能である。そのため、外部から水を加えることなしに安定して水洗機能を果たすこととなる。従来の循環式システムと比較して生物学的水処理槽２００により多量のし尿由来廃液を処理できるので多数のトイレを使用して循環したとしても水が不足することがない。
【００６８】  図９に示す実施形態は、下水処理システムに本発明の水処理システムを適用しなおかつ固液分離した固体をエネルギとして利用する例を示すものである。従来沈殿槽に沈殿していた汚泥を移送して消化タンク、消化ガスタンクでガス化してボイラや発電用のガスとして使用してきたが本発明では、固液分離した固体をそのまま燃料源として使用できる。
【００６９】図１０に示す実施形態では、水処理槽３００の後段にＲＯ膜を設けた例を示す。本発明では、酸素系微細気泡発生装置により、酸素系微細気泡を処理水中に導入しているので、処理水中の水の水素結合を相当量切断しておりＲＯ膜にかかる負荷を軽減している。このような、微細気泡で処理した水をＲＯ膜に通過させることは新規である。
【００７０】  以上説明したとおり、本発明の水処理システムは、コンパクトで設計度が自由であり、エネルギ消費量も少ない。したがって、小規模から中規模の水処理システムとして種々の分野、例えば食品由来廃液、養殖用の循環水システムなどの分野にも適用可能である。
【００７１】  次に図１１から図１４に基づいて、本発明の第２実施形態に係る水処理システムについて説明する。
【００７２】  図１１に示す通り、本発明の第２実施形態に係る水処理システムは、前述の第１実施形態に係る水処理システムに加えて、固液分離した固体成分を液状化して固液分離装置に戻す構成を有しており、それ以外は基本的に第１実施形態に係る水処理システムと同様な構成である。
【００７３】  図１１に示す通り本実施形態で適用可能な流体は、汚泥、河川、湖沼等の水、廃棄物由来（特に生分解成分を含有する）の廃水、食品・食品加工由来廃液、畜産由来廃液等の生分解性の廃液である。
【００７４】  これらの流体は、固液分離後に第１の実施形態と同様な生物学的処理され目的に応じて放流されたり、中水として使用したり（汚泥、廃棄物由来（特に生分解成分を含有する）の廃水、食品・食品加工由来廃液、畜産由来廃液等）、上水（河川、湖沼等の水）として使用されてりする。
【００７５】  固液分離した固体中には、有機化合物や微生物、その残骸が多量に含まれている（特に、汚泥、畜産由来廃液、食品残渣由来の廃液）。本発明はこのような有機性分や微生物及びその残骸を多量に含まれている流体を処理対象とする。
【００７６】  本発明者等の繰り返しの実験によるとこのような固形有機物残渣は、酸素系の微細気泡を含む水により処理を行うことによって、特に所定時間安定化して微生物が作用した後にオゾンの微細気泡を含む水により処理することによって液化することを見出した。
【００７７】  このように液化した有機残渣を固液分離装置に戻すことによって、実質的に分離した固体成分を処理することなしに循環して処理することが可能となる。
【００７８】  例えば、図１２、図１３に示す水処理システムは、汚泥、畜産由来廃液、生ゴミ等の浸漬水を放流基準にあった水まで処理するシステムである。図１２に示す水処理システムは、固液分離装置を一台設けた構成で図１３に示す水処理システムは、固液分離装置を二台設けた構成である点が相違する。
【００７９】  固液分離装置１００で分離した固体成分は、固体処理槽４００に送られ、例えば生物学的処理槽２００で処理し、酸素系微細気泡発生装置３０１で処理され放流される水の一部を更に微細気泡発生装置３０１Ａによりさらに酸素系気体（特に、オゾン）を飽和状態にした後に固体処理槽中の固体成分と反応させる。
【００８０】  固体成分中の低分子有機物、微生物、微生物細胞壁は、オゾンと反応してより低分子化し、液化してくる。一方、比較的高分子の有機成分の一部はオゾンによる酸化反応により低分子化する。特に、汚泥や微生物によりアタックを受けた有機成分は液化しやすい。
【００８１】  このようにして液化された固体成分は、酸素系微細気泡を含む水ととも固液分離装置１００に戻されて再度処理される。
【００８２】  このように構成することによって、処理する流体に応じて固体成分のシステム外での処理負担の軽減またはシステム外での処理負担を排除することが可能となる。
【００８３】  図１４に示す実施形態は、アオコ、藻類、水中浮遊物（セストン）等が繁殖した河川・湖沼等の水を処理し、工業用水、農業用水、飲料水に処理するためのシステムである。
【００８４】  このようなシステムにおいて、生物学的処理槽２００に代えて、本実施形態では凝集槽２００’を設けた。凝集槽２００’は、固液分離した液体を従来公知の水処理手段である。凝集槽２００’に加えて砂ろ過装置等の従来公知の水処理手段を加えてもよい。
【００８５】  なお、本発明の好ましい実施形態において、凝集剤として金属イオン系の凝集剤を加えることが好ましい。
【００８６】  また、凝集槽２００’に酸素系微細気泡発生装置３０１Ｂを設けて更に水中浮遊成分を浮上処理することもできる。このようにして処理した水を次いで、水処理用ろ過手段である水処理用（ＲＯ）膜３０１により処理し、所望により重金属吸着剤により更に処理した後、処理水として排出する。この際に凝集槽２００’に図示しないスイパーなどにより浮上した固体を抜き取ることも可能である。抜き取られた固体は固体処理槽４００に送り処理することも可能である。
【００８７】  一方、固液分離した固体成分は、図１２及び図１３に示す実施形態と同様にして固体処理槽４００内で酸素系微細気泡発生装置３０１Ａによりオゾン等の微細気泡が飽和した水により液状化処理されて固液分離装置１００へと戻される。
【００８８】  このように図１４に示すような水処理装置は、新規である。したがって、本発明は、主として有機成分を含む固体と水とが混合された流体中から水性成分を分離し、分離した水性成分を所定基準に浄化する水処理システムであって、
前記流体を固体成分と水性成分に分離する少なくとも１つの固液分離装置と
固液分離した液体からさらに処理するための水処理装置と、
前記水処理装置で処理された水を圧力下でろ過するろ過装置と、
前記固液分離された固体成分を貯留するための貯留槽と、前記貯留槽に設けられた酸素系微細気泡を含む水性媒体の導入口と、
前記貯留槽内で酸素系微細気泡を含む水性媒体により流体化された固体成分を前記固液分離装置に返送する返送手段と、
を有する固体成分液化返送装置をさらに有していることを特徴とする水処理装置まで拡張される。
【００８９】以上説明したとおり、本発明の第２実施形態に係る発明は、第１実施形態に係る発明の効果に加えて、固液分離した固体の排除または処理負担の軽減を行うことができる。
【００９０】  以上、本発明を添付図面に基づいて説明したが本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。
【００９１】  例えば、本発明の水処理装置を、例えば、コンテナ等に組み込んで本発明の水処理システムを移動式システムとして適用することも可能である。この際に、コンテナ等に広告を施すこともできる。このこうにコンテナ等に組み込むことにより移動式、仮設の汚泥処理、中水処理システムとして適用可能である。
【符号の説明】
【００９２】  １００，１００’  固液分離装置
２００            生物学的処理槽
３００            水処理槽
４００            固体処理槽
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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