(57)【要約】【要  約】【課  題】  好気性微生物の投入された沈殿槽において、汚水中に微細な気泡を送入することにより、好気性微生物の増殖を促し、フロックの形成を促進するとともに、水域の比重を変化させることにより、形成されたフロックを沈降させる汚水の沈降分離方法を提供する。【解決手段】  好気性微生物の投入された沈殿槽において、極めて微細な気泡を汚水中に送入することにより、汚水中のＤＯ値を高めて好気性微生物の増殖を促し、フロックの形成を促進するとともに、水域の比重を軽減して、水中に浮遊する懸濁物質の自重沈降を促し、さらに比重の軽い泡の層をフロック化した懸濁物質の下方に発現させることにより、フロック化した懸濁物質と、比重の軽くなった水域との比重の差による、フロック化した懸濁物質の自重沈降を図る。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚水処理槽において、懸濁物質の浮遊する汚水中へ気泡を噴出させ、浮遊する懸濁物質に気泡を付着させて浮上させるとともに、汚水中の懸濁物質を栄養源として生育する好気性微生物の作用に必要な酸素を供給することにより、フロックの形成を促進する凝集分離方法において、汚水中に、負（マイナス）電荷を帯びた数ｎｍ〜２００μｍサイズの極めて微細な気泡を送入して比重の軽い泡の層を形成させることにより、浮遊する懸濁物質並びにフロック化された懸濁物質を沈降させることを特徴とする汚水の沈降分離方法。
【請求項２】
汚水中に送入される、負（マイナス）電荷を帯びた数ｎｍ〜２００μｍサイズの極めて微細な気泡が、圧縮空気を発生させる空気圧縮機と、該圧縮空気が充填された気体貯蔵部と、この気体貯蔵部に充填された圧縮空気を放出する気体透過材を備えた気体透過部とを有し、且つ該気体透過材を、高分子樹脂フィルムにクレーズを生成してなる通気性フィルムにて構成して、前記気体貯蔵部に充填された圧縮空気が、前記通気性フィルムによる透過量の制御下において、微細な気泡状態において水中に徐々に放出された気泡であることを特徴とする請求項１に記載の汚水の沈降分離方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、汚水中に浮遊あるいは混入している懸濁物質を凝集分離して浄水を採取する汚水分離方法に関し、特に、微細な気泡を用いた汚水の沈降分離方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の汚水処理を担う排水処理設備では、一般に処理槽内の下部に配管された散気管に空気を供給して散気管から多数の気泡を汚水中に通過させ、汚水中に浮遊している有機物を塊状に収束させて浮上又は沈降させて汚水を浄化するようにしており、散気管には、ルーツブロワーから空気が送られる。
【０００３】
しかし、前記方法で散気管から汚水内に通過された多数の気泡はサイズが大きく、したがって気泡の浮上速度が速く、気泡が水中に滞留することなく水面に達して大気中に放出されるため、好気性微生物に必要とされる水中の溶存酸素値を上げる方法としては効率の良くないものとなっている。また、散気管から汚水中に通過された多数の気泡は略垂直に浮上するため、大容量の処理槽に気泡を供給するためには装置の増設が必要となり、設備費や光熱費の負担が増大することとなる。
【０００４】
前記問題を解消する対策として、送り込んだ空気を微細化して水中に送出すことが考えられ、空気を微細化する手段として、ユニットに水を圧送することにより空気を自吸引し（アスピレータ効果）、この自吸引した空気を微細化して水中に噴出するものである。しかし、このユニットを設置した場合には、多額の設備費と操作に要する消費電力が必要となる。
【０００５】
その他の微細気泡を水中に発生させる従来技術としては、特開２００３−２３６３０５号公報に記載されるように、渦流ポンプの液体吸込口に気体吸込手段を設けておき、渦流ポンプでの加圧過程で空気を被処理液に溶解（気液混合溶解）させ、処理槽内にノズルから噴射減圧することによって、処理槽内の被処理液中に気泡を発生させるものがある。
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−３４２３９６号公報
【特許文献２】特開２００３−０８０２８３号公報
【特許文献３】特開２００５−２４６３５１号公報
【特許文献４】特開２００５−２６２２００号公報
【特許文献５】特開２００３−２３６３０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
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、微細な気泡を用いた汚水の分離方法および装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の発明は、懸濁物質の浮遊する汚水中へ気泡を送入することにより、浮遊する該懸濁物質に気泡を付着させて浮上させるとともに、汚水中の懸濁物質を栄養源として生育する好気性微生物に酸素を供給して、フロックの形成を促進する凝集分離方法において、懸濁物質の浮遊する汚水中に、負（マイナス）電荷を帯びた数ｎｍ〜２００μｍサイズの極めて微細な気泡を送入することにより、汚水域の比重を軽減して汚水中に浮遊する懸濁物質の自重沈降を促し、さらに比重の軽い泡の層をフロック化した懸濁物質の下方に発現させることにより、フロック化した懸濁物質と、比重の軽くなった汚水域との比重の差によって、フロック化した懸濁物質が自重沈下されることを特徴とする汚水の沈降分離方法である。
【０００９】
本発明に用いられる微細な気泡は、負（マイナス）電荷を帯びた数ｎｍ〜２００μｍサイズの極めて微細な気泡（以下「本微細泡」と記載する。）であり、加圧状態にある。
【００１０】
負（マイナス）電荷を帯びた気泡同士は反発しあうことにより、気泡と気泡が合体して大きくなることがなく、目視できるものでも水中を漂いながら上昇するため、汚水中に送入された気泡の滞留量を増やすことが容易であり、好気性微生物の増殖を促しフロックの形成を促進するのに好適なものとなっている。
【００１１】
また、本微細泡が負（マイナス）電荷を帯びていることは、汚水中に浮遊あるいは混入している正（プラス）電荷を帯びた懸濁物質を気泡に付着させるのに優位なものとなっている。この時、懸濁物質に複数の気泡が付着すると浮力は増加され、小さなゴミであれば、気泡を付着させて水面へ浮上させることができる。
【００１２】
懸濁物質を含有する汚水が収容された沈殿槽において、沈殿槽の底部に設置された気泡吐出口から、本微細泡を徐々に送入することにより、酸素供給と汚水中に浮遊あるいは混入している正（プラス）電荷を帯びた懸濁物質に、負（マイナス）電荷を帯びている本微細泡を付着させてなる浮上分離作用が発現する。懸濁物質が沈殿槽の上方に集積して好気性微生物によるフロックの形成が増大される。
【００１３】
さらに、本微細泡を継続して送入することにより、沈殿槽の上方に形成されたフロックの下方に、比重の軽い泡の層が形成される。やがて、凝集が促進されてなるフロックは比重の軽い泡の層を沈降して沈殿槽の底部に沈殿するため、懸濁物質の取り除かれた浄水が、沈殿槽の上方より容易に採取され水の再利用がはかられる。沈殿槽の底部に沈殿したフロックは、浄水が採取されたのち沈殿槽の最下部より排除される。
【００１４】
前記沈降分離作用は、本発明の汚水の分離方法が浮力の小さい極めて微細な気泡を用いることにより汚水中に比重の軽い泡の層を形成させること、さらには比重の軽い水域を創出することが容易となったことと、非処理水中に渦流を伴わない微細な気泡を送入することにより浮上分離工程において気泡の上昇に起因して発生する撹拌現象を回避することができたことで成し得た発明であり、さらに、汚水中の懸濁物質を栄養源として生育する好気性微生物の育成に不可欠とされる水中のＤＯ値（溶存酸素量）が充分高められ、フロックの形成が促進される。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の汚水の沈降分離方法において、汚水中に送入される負（マイナス）電荷を帯びた数ｎｍ〜２００μｍサイズの極めて微細な気泡が、圧縮空気を発生させる空気圧縮機と、該圧縮空気が充填された気体貯蔵部と、この気体貯蔵部に充填された圧縮空気を放出する気体透過材を備えた気体透過部とを有し、且つ該気体透過材を、高分子樹脂フィルムにクレーズを生成してなる通気性フィルムにて構成して、前記気体貯蔵部に充填された圧縮空気が、前記通気性フィルムによる透過量の制御下において、微細な気泡状態で水中に徐々に放出された気泡であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、以下のような有利な効果が得られる。
【００１７】
本発明の汚水分離方法は本微細泡を吐出する気泡吐出口を処理槽の底部に配置し、空気圧縮機（エアーコンプレッサー）で圧縮された気体を非処理液中に透過させるだけで高精度の処理能力有する汚水処理方法と設備を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。もちろんこの発明は以下の実施の形態によって限定されるものではない。
【００１９】
本微細泡を水中に送入する気泡発生装置は次の構成をなす。「圧縮空気を発生させる空気圧縮機（エアーコンプレッサー）と、該圧縮空気が充填された気体貯蔵部と、この気体貯蔵部に充填された圧縮空気を放出する気体透過材を備えた気体透過部とを有し、且つ該気体透過材を、高分子樹脂フィルムにクレーズを生成してなる通気性フィルムにて構成して、前記気体貯蔵部に充填された圧縮空気が、前記通気性フィルムによる透過量の制御下において、微細な気泡状態において水中に徐々に放出されるようにした気泡発生装置」。
【００２０】
〈微細気泡発生装置〉
水中に、数ｎｍ〜２００μｍサイズの極めて微細な気泡を送入する微細気泡発生装置８は、図３に示されるように空気圧縮機（エアーコンプレッサー）１６と、圧縮空気貯蔵タンク１８、気泡吐出口４とから構成されている。空気圧縮機（エアーコンプレッサー）１６で圧縮された空気は圧縮空気貯蔵タンク１８に充填される。
【００２１】
〈泡吐出口〉
圧縮空気貯蔵タンク１８に充填された圧縮空気は、使用に際しレギュレーター（減圧弁）２２を介して使用に適した圧に減圧され、気泡吐出口４に送気される。泡吐出口４には気体透過材として採用する「高分子樹脂フィルムにクレーズを生成してなる通気性フィルム（以下クレーズフィルムという。）」が装着されており、泡吐出口４に送気されてきた圧縮空気は、クレーズを構成する微細なボイド（連通孔）を拡張して強制的に透過される。その際、圧縮空気はボイドの微細な空孔に透過量を制限されながら徐々に水中に透過されるため、水中に透過された圧縮空気は、水中において加圧状態にある微細な気泡の形態をとる。
【００２２】
〈圧縮空気の生成〉
また、圧縮空気貯蔵タンク１８に充填された圧縮空気は、使用に際しレギュレーター（減圧弁）２２を介して使用に適した圧に減圧され、泡吐出口４に送気されるが、ボイドの微細な空孔に透過量を制限されながら徐々に水中に透過されるため、空気圧縮機（エアーコンプレッサー）で気体貯蔵部に圧縮空気を充填するのに、空気圧縮機（エアーコンプレッサー）を常時作動させておくことなく、センサー等を用いて気体貯蔵部の減圧を感知させることにより、必要に応じて空気圧縮機（エアーコンプレッサー）が起動され、圧縮空気が気体貯蔵部に一定量充填されて、空気圧縮機（エアーコンプレッサー）が静止する。
【００２３】
〈加圧された微細な気泡〉
本発明に用いる微細な気泡は、負（マイナス）電荷を帯びた数ｎｍ〜２００μｍサイズの極めて微細な気泡で加圧状態にあり、目視できるものでも、浮力が小さく、水中を漂いながら上昇する。従って気泡上昇時に水域に渦流を発生させることなく処理槽内の安定が保たれる。
【００２４】
〈気泡の大きさ〉
本発明に用いられる泡のサイズは、加圧気体がクレーズフィルムのクレーズを構成する微細なボイド（連通孔）に透過量を制限されながら徐々に水中に透過されてなる泡径が数ｎｍ〜２００μｍサイズの極めて微細な気泡である。
【００２５】
〈気泡の成分〉
本発明に用いられる泡の成分は、一例として空気を圧縮して強制的に透過材を透過させ、微細な泡を発生させていることから、空気中に存在する窒素、酸素等の成分が主であるが、精製された二酸化炭素、酸素等を単独或いは、複合して用いることができるため、状況に適した汚水の分離を図ることができる。
【００２６】
〈高分子樹脂フィルムの素材〉
高分子樹脂フィルムの素材として使用される高分子樹脂としては、フィルム或いはシートの成形が可能な熱可塑性樹脂であれば特別に制限されるものではない。その様な熱可塑性樹脂としては、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリアミド、スチレン系樹脂、ポリカーボネート、ハロゲン含有熱可塑性樹脂、ニトリル樹脂等を挙げることができる。
【００２７】
これらの熱可塑性樹脂の中でも、フィルムやシートへの成形性や経済性の観点から、ポリオレフィン、ポリエステル、スチレン系樹脂、ハロゲン含有熱可塑性樹脂を使用することが好ましい。これらの熱可塑性樹脂は、単独で用いても、複合して組成物として用いても、或いは、別の高分子樹脂をブレンドしたりしても良く、更には二種以上の樹脂を多層化して用いても良い。
【００２８】
〈クレーズ〉
高分子樹脂フィルムにクレージング処理を施すことにより発生されたクレーズは、基本的に、特許第３１５６０５８号公報に開示されているものと同様なものであり、高分子樹脂フィルムの分子配向の方向と略平行に、幅が一般に０．５〜１００μｍ、好ましくは１〜５０μｍのものである。このクレーズが、フィルムの厚み方向に貫通しているクレーズの数の割合が全クレーズの数に対して１０％以上、好ましくは２０％以上、特に好ましくは４０％以上必要であり、貫通している割合が上記範囲未満であると十分な通気性が得られ難くなる。
【００２９】
該クレーズを分子配向の方向と略平行の方向に形成するのは、分子鎖の配向の方向と直角の方向に引っ張ることによってクレーズが形成され、分子鎖の配向の方向と直角の方向にクレーズを形成することが難しいからである。ここで言うクレーズとは、高分子樹脂フィルムの表面に現れる表面クレーズと内部に発生する内部クレーズを含むものであって、微細なひび状の模様を有する領域を言う。
【００３０】
このクレーズは分子束（フィブリル）とボイドから構成されており、この部分で各種気体の通気性が生じることになる。
【００３１】
［クレーズの気体透過性能］
クレーズの気体透過性能は、用いる樹脂の種類により異なるが、例えばポリ弗化ビニリデンのホモ重合体を用いると、酸素及び窒素ガスのガス透過度で一般に０．３〜１００，０００×１０４ｃｍ３／ｍ２・２４ｈｒ・ａｔｍの範囲内のものに、透湿度で一般に１０〜１００，０００×１０４ｇ／ｍ２・２４ｈｒの範囲内のものにすることができる。
【実施例】
【００３２】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【００３３】
図１は、本発明の１実施例を示す概略図であり、（１）には、沈殿処理槽における本微細泡送入時の初期工程、（２）には、沈殿処理槽の上方に、フロックが構成される凝集工程、（３）には、フロックが処理槽の底部に沈降してなる沈降分離工程が順を追って示されている。
【００３４】
（１）懸濁物質１の浮遊する有機性汚水２が収容された沈殿処理槽３の下部に微細泡発生装置の気泡吐出口４が配置され、負（マイナス）電荷を帯びた数ｎｍ〜２００μｍサイズの極めて微細な気泡が汚水中に徐々に送入される。
【００３５】
本微細泡が負（マイナス）電荷を帯びていることにより、汚水中に浮遊あるいは混入している正（プラス）電荷を帯びた懸濁物質に気泡が容易に付着され、気泡による懸濁物質の付着浮上と、気泡による酸素供給により好機性微生物の増殖が図られフロックの形成（凝集）が促される。
【００３６】
（２）さらに、本微細泡が汚水中に継続して送入されることにより、沈殿処理槽の上方に、気泡が付着して浮上した懸濁物質が凝集してなるフロッグの層５が形成され、該フロッグ層５の下方に比重の軽い泡の層６が出現する。
【００３７】
前記、比重の軽い泡の層６の出現は、本微細泡が極めて微細であり水中における滞留時間が長いことによるものであり、この段階で水域の比重も気泡の飽和状態により軽減されたものとなっている。
【００３８】
（３）沈殿処理槽の上方に形成されたフロッグの層５が凝集の進行に伴い自重を増加させるのと、フロッグ層５の下方に比重の軽い泡の層６が形成され、さらに水域の比重も、気泡の混入により軽減されることにより、フロッグの層５の自重沈降が促進され、フロッグの層５が沈殿処理槽３の底部に沈降する。
【００３９】
図２は、本発明の他の実施例を示す概略図であり、懸濁物質１の浮遊する有機性汚水２が収容された沈殿処理槽３の下部に微細泡発生装置の気泡吐出口４が配置され、負（マイナス）電荷を帯びた数ｎｍ〜２００μｍサイズの極めて微細な気泡が送入量を少な目に調節調整されて汚水中に徐々に送入される。
【００４０】
本微細泡が負（マイナス）電荷を帯びていることにより、汚水中に浮遊あるいは混入している正（プラス）電荷を帯びた懸濁物質に容易に付着されるとともに、他の浮遊する懸濁物質にも誘引されて、処理水中で懸濁物質の集積が始まり、個々にフロックの形成が促進され、さらに水域の比重が、気泡の混入により軽減されることにより、フロック化した懸濁物質と、比重の軽くなった水域との比重の差により、個々に形成されたフロッグの自重沈降が促進され、フロッグ化した懸濁物質が沈殿処理槽３の底部に沈降する。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施例を示す概略図であり、（１）沈殿処理槽における本微細泡送入時の初期工程を示す概略図。（２）沈殿処理槽の上方に、フロックが構成される凝集工程を示す概略図。（３）フロックが処理槽の底部に沈降してなる沈降分離工程を示す概略図。
【図２】本発明の他の実施例を示す概略図である。
【図３】微細気泡発生装置の概略図
【符号の説明】
【００４２】
１    懸濁物質
２    汚水
３    沈殿処理槽
４    気泡吐出口
５    フロッグの層
６    泡の層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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