特開 2025-12835 排液処理システムおよび排液処理方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2025012835

(43)【公開日】2025-01-24

(54)【発明の名称】排液処理システムおよび排液処理方法

(51)【国際特許分類】

   C02F 11/127 20190101AFI20250117BHJP

   B01D 61/14 20060101ALI20250117BHJP

   B01D 61/44 20060101ALI20250117BHJP

   B01D 61/58 20060101ALI20250117BHJP

   B01D 63/00 20060101ALI20250117BHJP

   C02F 1/44 20230101ALI20250117BHJP

   B01D 63/06 20060101ALI20250117BHJP

   C02F 1/469 20230101ALI20250117BHJP

   C02F 1/38 20230101ALI20250117BHJP

   C02F 1/42 20230101ALI20250117BHJP

   B04B 1/02 20060101ALI20250117BHJP

   B04B 13/00 20060101ALI20250117BHJP

   C02F 9/00 20230101ALI20250117BHJP

【ＦＩ】

C02F11/127 ZAB

B01D61/14 500

B01D61/44 500

B01D61/58

B01D63/00

C02F1/44 F

B01D63/06

C02F1/469

C02F1/38

C02F1/42 D

B04B1/02

B04B13/00

C02F9/00

【審査請求】有

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023115964

(22)【出願日】2023-07-14

(71)【出願人】

【識別番号】000146180

【氏名又は名称】株式会社ＭＯＲＥＳＣＯ

(74)【代理人】

【識別番号】100136098

【弁理士】

【氏名又は名称】北野 修平

(74)【代理人】

【識別番号】100137246

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 勝也

(74)【代理人】

【識別番号】100158861

【弁理士】

【氏名又は名称】南部 史

(74)【代理人】

【識別番号】100194674

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 覚史

(72)【発明者】

【氏名】藤本 哲也

【テーマコード（参考）】

4D006

4D025

4D037

4D057

4D059

4D061

【Ｆターム（参考）】

4D006GA06

4D006GA18

4D006HA21

4D006HA47

4D006KA01

4D006KA52

4D006KA55

4D006KA57

4D006KB20

4D006KB24

4D006KE03P

4D006KE30P

4D006MA02

4D006MA13

4D006MA14

4D006PA01

4D006PB08

4D006PC67

4D025AA09

4D025AB19

4D025BA17

4D025BB01

4D025DA05

4D025DA06

4D025DA10

4D037AA11

4D037BA28

4D037BB01

4D037CA03

4D037CA04

4D037CA15

4D057AA11

4D057AD01

4D057AF01

4D057CB04

4D059AA23

4D059BE37

4D059BE49

4D059CA21

4D059CC01

4D059EB20

4D061DA08

4D061DC14

4D061EA09

4D061EB01

4D061FA08

4D061FA09

4D061FA20

(57)【要約】

【課題】多量の薬剤を使わず物理的な濾過濃縮分離方式で消化液等の排液を濃縮処理して所望の液体肥料を得ることができる排液処理システムを提供する。
【解決手段】排液処理システムは、有機物を含む排液を遠心力により固相と液相とに分離する遠心分離装置と、遠心分離装置により分離された液相を濾過して固形分を除去する濾過装置と、濾過装置により濾過された濾液を電気透析し、窒素成分を濃縮した濃縮液を得る電気透析装置と、を備える。遠心分離装置は、排液を貯留する貯留槽と、壁部を含み、貯留槽の上方に配置されており、開口が設けられており、所定の速度で回転する回転容器と、貯留槽に貯留される排液を回転容器の内壁面に向かって吐出する吐出部と、を含む。遠心分離装置は、開口を下向きにした状態で回転容器を回転させながら吐出部により貯留槽から排液を壁部の内壁面に向かって吐出し、遠心力により固相を壁部の内壁面に付着させることにより固相と液相とを分離する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

有機物を含む排液を遠心力により固相と液相とに分離する遠心分離装置と、
前記遠心分離装置により分離された前記液相を濾過して固形分を除去する濾過装置と、
前記濾過装置により濾過された濾液を電気透析し、窒素成分を濃縮した濃縮液を得る電気透析装置と、を備え、
前記遠心分離装置は、
前記排液を貯留する貯留槽と、
壁部を含み、前記貯留槽の上方に配置されており、開口が設けられており、所定の速度で回転する回転容器と、
前記貯留槽に貯留される前記排液を前記回転容器の内壁面に向かって吐出する吐出部と、を含み、
前記遠心分離装置は、前記開口を下向きにした状態で前記回転容器を回転させながら前記吐出部により前記貯留槽から前記排液を前記壁部の内壁面に向かって吐出し、遠心力により前記固相を前記壁部の内壁面に付着させることにより固相と液相とを分離する、排液処理システム。

【請求項2】

前記回転容器の回転数は、４０００ｒｐｍ以上７０００ｒｐｍ以下である、請求項１に記載の排液処理システム。

【請求項3】

前記回転容器に発生させる遠心力は、２２００Ｇ以上６８００Ｇ以下である、請求項１または請求項２に記載の排液処理システム。

【請求項4】

前記吐出部の吐出方向から見て、前記壁部の周縁は、前記貯留槽の内側に配置される、請求項１または請求項２に記載の排液処理システム。

【請求項5】

前記濾過装置は、チューブ状の限外濾過膜を含み、
前記限外濾過膜の表面に対して平行方向に液を流すタンジェンシャルフロー方式濾過を行い、
前記液相を前記限外濾過膜の内部に流し、前記限外濾過膜を透過した透過液を濾液として回収し、前記電気透析装置に送る、請求項１または請求項２に記載の排液処理システム。

【請求項6】

前記濾過装置は、
前記濾過装置を循環する前記液相の粘度を測定する粘度センサと、
前記濾過装置を循環する前記液相の流量を測定する流量計と、を含み、
前記粘度センサにより測定された前記液相の粘度が所定値以上となった場合または前記流量計により測定された前記液相の流量が所定値未満となった場合に濾過を停止するように制御される、請求項５に記載の排液処理システム。

【請求項7】

前記電気透析装置の前に配置されるキレート樹脂を含む金属イオン除去装置をさらに備える、請求項１または請求項２に記載の排液処理システム。

【請求項8】

有機物を含む排液を遠心力により固相と液相とに分離する遠心分離工程と、
前記遠心分離工程の後に、分離された前記液相を濾過して固形分を除去する濾過工程と、
前記濾過工程の後に濾過された濾液を電気透析し、窒素成分を濃縮した濃縮液を得る電気透析工程と、を含み、
前記遠心分離工程は、前記排液を貯留する貯留槽から、開口を下向きに配置した状態で、所定の速度で回転する回転容器の壁部の内壁面に向かって前記排液を吐出し、遠心力により前記固相を前記壁部の内壁面に付着させ、液相を前記貯留槽に回収することにより固相と液相とを分離する、排液処理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、排液処理システムおよび排液処理方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

有機性廃棄物のメタン発酵により生じた消化液の処理に関する技術が開示されている（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００５－１３９０９号公報

【特許文献2】特開２０１９－１３１４３２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

畜産廃棄物や生ごみ等の有機性廃棄物を発酵させ、消化液からメタンを主成分とするバイオガスを回収してリサイクルエネルギーとして利用することが昨今行われている。メタン発酵の消化液には植物の栄養成分が含まれているため、液体肥料として活用することが検討されている。

【0005】

消化液に含まれる栄養成分の濃度はそのままでは薄いため、液体肥料として用いる場合、多量に散布する必要があるが、消化液の運搬費用や散布費用が高くなるため十分に活用されていない。ここで、消化液中の水分を蒸発させることにより肥料成分の濃度を濃くする手法が考えられるが、水分を蒸発させるために莫大なエネルギー負荷がかかり、液体肥料には本来必要でない夾雑物も同時に濃縮されるため好ましくない。消化液に対して凝集処理をする場合には多量の薬剤を添加する必要があるが、薬剤には有機物でないものも多く、バイオ循環システム（有機物循環システム）としては課題があった。

【0006】

そこで、多量の薬剤を使わず物理的な濾過濃縮分離方式で消化液等の排液を濃縮処理して所望の液体肥料を得ることができる排液処理システムを提供することを目的の１つとする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明に従った排液処理システムは、有機物を含む排液を遠心力により固相と液相とに分離する遠心分離装置と、遠心分離装置により分離された液相を濾過して固形分を除去する濾過装置と、濾過装置により濾過された濾液を電気透析し、窒素成分を濃縮した濃縮液を得る電気透析装置と、を備える。遠心分離装置は排液を貯留する貯留槽と、壁部を含み、貯留槽の上方に配置されており、開口が設けられており、所定の速度で回転する回転容器と、貯留槽に貯留される排液を回転容器の内壁面に向かって吐出する吐出部と、を含む。遠心分離装置は、開口を下向きにした状態で回転容器を回転させながら吐出部により貯留槽から排液を壁部の内壁面に向かって吐出し、遠心力により固相を壁部の内壁面に付着させることにより固相と液相とを分離する。

【発明の効果】

【0008】

上記排液処理システムによれば、多量の薬剤を使わず物理的な濾過濃縮分離方式で消化液等の排液を濃縮処理して所望の液体肥料を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、本発明の実施の形態１における排液処理システムの構成を示すブロック図である。

【図2】図２は、遠心分離装置の一部を示す模式図である。

【図3】図３は、濾過装置の一部を示す概略斜視図である。

【図4】図４は、排液処理システムを用いた排液処理方法における代表的な工程を示すフローチャートである。

【図5】図５は、本発明の実施の形態１における排液処理システムを用いた排液処理方法におけるマテリアルバランスの一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

［実施形態の概要］
本発明に係る排液処理システムは、有機物を含む排液を遠心力により固相と液相とに分離する遠心分離装置と、遠心分離装置により分離された液相を濾過して固形分を除去する濾過装置と、濾過装置により濾過された濾液を電気透析し、窒素成分を濃縮した濃縮液を得る電気透析装置と、を備える。遠心分離装置は、排液を貯留する貯留槽と、壁部を含み、貯留槽の上方に配置されており、開口が設けられており、所定の速度で回転する回転容器と、貯留槽に貯留される排液を回転容器の内壁面に向かって吐出する吐出部と、を含む。遠心分離装置は、開口を下向きにした状態で回転容器を回転させながら吐出部により貯留槽から排液を壁部の内壁面に向かって吐出し、遠心力により固相を壁部の内壁面に付着させることにより固相と液相とを分離する。

【0011】

本発明に係る排液処理システムによると、遠心分離装置により遠心力を利用して、排液に含まれる固相と液相とを分離することができる。そして、濾過装置により液相中に残った固形分を取り除くことができる。この場合、遠心分離装置により固相を取り除いており、濾過装置の目詰まりや濾過膜の交換頻度の増加を抑制することができるため、長期間にわたって効率的に液相から固形分を取り除くことができる。そして、電気透析装置により窒素成分を濃縮して、所望の濃度の窒素成分とした液体肥料を得ることができる。ここで、遠心分離装置は、上記構成の貯留槽、回転容器および吐出部を含むため、回転容器の内壁面に固相を付着させることにより固相と液相とを分離することができる。この場合、液相は、回転容器の内壁面を伝って自重により再び貯留槽に戻り、固相のみが回転容器の内壁面に遠心力により堆積されていくため、液相から固相を引き離した状態で固相と液相とを分離することができる。堆積した固相は、回転容器の内壁面に付着しているため、定期的に回転容器の内壁面に付着した固相をこそげ落として、容易に回収することができる。また、上記した貯留槽、回転容器および吐出部を含む遠心分離装置、濾過装置および電気透析装置は比較的コンパクトかつ安価に構成することができる。以上より、上記排液処理システムによると、多量の薬剤を使わず物理的な濾過濃縮分離方式で排液を濃縮処理して所望の液体肥料を得ることができる。なお、回転容器の壁面から回収した固形分は、窒素成分およびリン成分等を含むため、固形堆肥として使用することができる。本発明に係る排液処理システムは、多量の有機物と固形分を含む消化液であっても効率的に処理を行うことができる。

【0012】

上記排液処理システムにおいて、回転容器の回転数は、４０００ｒｐｍ（ｒｏｕｎｄ ｐｅｒ ｍｉｎｕｔｅ）以上７０００ｒｐｍ以下であってもよい。回転数が低すぎると固形物の分離が不十分になり、回転数が高すぎるとエネルギーロスに繋がる。このように回転数を高くすることにより、より確実に排液に含まれる固相を回転容器の内壁面に付着させながら、液相を貯留槽に戻すことができる。したがって、より効率的に固相と液相とを分離することができる。なお、回転容器の回転数は、５０００ｒｐｍ以上、さらに５５００ｒｐｍ以上が好ましく、６５００ｒｐｍ以下であることが好ましい。

【0013】

上記排液処理システムにおいて、回転容器に発生させる遠心力は、２２００Ｇ以上６８００Ｇ以下であってもよい。このように遠心力を高くすることにより、より確実に排液に含まれる固相を回転容器の内壁面に付着させながら、液相を貯留槽に戻すことができる。一方、遠心力が高すぎるとエネルギーロスに繋がる。したがって、より効率的に固相と液相とを分離することができる。なお、回転容器に発生させる遠心力は、３５００Ｇ以上さらに４２００Ｇ以上が好ましく、６０００Ｇ以下であることが好ましい。

【0014】

上記排液処理システムにおいて、吐出部の吐出方向から見て、壁部の周縁は、貯留槽の内側に配置されてもよい。このようにすることにより、壁部の周縁から伝い落ちる液相を貯留槽に確実に戻すことができる。したがって、より効率的に固相と液相とを分離することができる。

【0015】

上記排液処理システムにおいて、濾過装置は、チューブ状の限外濾過膜を含んでもよい。液相を限外濾過膜の内部に流し、限外濾過膜の表面に対して平行方向に液を流すタンジェンシャルフロー方式濾過を行ってもよい。限外濾過膜を透過した透過液を濾液として回収し、電気透析装置に送ってもよい。限外濾過膜を透過しない成分は、非透過液として回収される。濾過装置は、排液を循環させて非透過液と透過液とを分離する。このことにより、短期間で、まだ比較的多くの固形分を含む液相から固形分の大半を除去し、固形分の含有量が少ない透過液、場合によっては、固形分をほとんど含まない透過液を得ることができる。また、チューブ状の限外濾過膜を透過した透過液も回収しやすく、限外濾過膜を透過しない非透過液を取り出しやすい。したがって、効率的に液相から固形分を取り除くことができる。なお、濾過装置で回収された非透過液は、排液よりも窒素濃度が高く、液体肥料としても使用することができる。

【0016】

上記排液処理システムにおいて、濾過装置は、濾過装置を循環する液相の粘度を測定する粘度センサと、濾過装置を循環する液相の流量を測定する流量計と、を含んでもよい。粘度センサにより測定された液相の粘度が所定値以上となった場合または流量計により測定された液相の流量が所定値未満となった場合に濾過を停止するように制御されてもよい。濾過装置による濾過が進行すると、透過液が回収され、非透過液が循環されるため、非透過液の粘度が高くなり流速が遅くなる。タンジェンシャルフロー方式の濾過では、循環する非透過液の流速が遅いと膜の目詰まりが発生しやすくなる。そこで、濾過装置の循環ループにおいて、例えば限外濾過膜の下流に流量計を配置し、非透過液の流速を測定する。非透過液の流速が所定値未満となった場合には、濾過を停止する。しかし、排液には多種多様な有機物や固形分が含まれ、性状は一定ではない。排液が、例えばメタン発酵後に排出される消化液であった場合には、消化液にはワラや米のもみ殻など多種多様な物質が含まれ性状が不安定である。そのため、循環する非透過液の流速が所定値以上であっても、非透過液の粘度が想定以上に高くなる場合が生じる。このような状態が続けば、限外濾過膜に過剰な圧力がかかり、限外濾過膜が損傷する場合がある。そのため、濾過装置の循環ループにおいて限外濾過膜の下流に粘度センサを設置し、非透過液の粘度を測定し、粘度が所定値以上となった場合には濾過を停止する。濾過を停止する際に、その旨や停止理由等をディスプレイやランプ等により表示してもよい。非透過液の性状が安定していれば、流速または粘度のみに基づいて濾過装置を制御しても支障が生じる可能性が低いが、排液の性状は不安定であるため、流速と粘度に基づいて濾過装置を制御することが好適である。このように液相の粘度および流量を管理することにより、限外濾過膜の損傷を防ぎながら、短時間での確実な濾過が可能になる。したがって、より適切に液相から固形分を取り除くことができる。

【0017】

上記排液処理システムにおいて、電気透析装置の前に配置されるキレート樹脂を含む金属イオン除去装置をさらに備えてもよい。このようにすることにより、電気透析装置による処理を行う前に、濾液中に含まれる金属イオンを取り除き、電気透析装置におけるいわゆる目詰まりを防止することができる。特に、カルシウムイオンを取り除くことにより、目詰まりを防止することができる。したがって、電気透析装置の損傷や部費の頻繁な交換等を避けることが容易となる。

【0018】

電気透析装置は、陽イオン交換膜と陰イオン交換膜が交互に配置され、その間に脱塩室と濃縮室が配置された積層構造を備える。積層構造の両端に電極が設置されている。脱塩室に液を供給し、電極に電圧を印加すると、イオンが電極に引き寄せられるため、濃縮室に窒素イオンが集まる。そのため、濃縮室から排出される濃縮液には窒素成分が濃縮され、脱塩室からは脱塩液が排出される。濃縮液の窒素濃度は、排液の窒素濃度よりも、例えば５～１５倍程度まで高くなり、液体肥料として好適に用いることができる。

【0019】

本発明に係る排液処理方法は、有機物を含む排液を遠心力により固相と液相とに分離する遠心分離工程と、遠心分離工程の後に、分離された液相を濾過して固形分を除去する濾過工程と、濾過工程の後に濾過された濾液を電気透析し、窒素成分を濃縮した濃縮液を得る電気透析工程と、を含む。遠心分離工程は、排液を貯留する貯留槽から、開口を下向きに配置した状態で、所定の速度で回転する回転容器の壁部の内壁面に向かって排液を吐出し、遠心力により固相を壁部の内壁面に付着させ、液相を貯留槽に回収することにより固相と液相とを分離する。

【0020】

このような排液処理方法によると、大掛かりな設備を必要とせず、安価に排液を処理して所望の液体肥料を得ることができる。本発明に係る排液処理方法は、多量の有機物と固形分とを含む消化液であっても安価で効率的に処理を行うことができる。

【0021】

［実施形態の具体例］
次に、本発明に係る排液処理システムの具体的な実施の形態の一例を、図面を参照しつつ説明する。以下では、バイオガス発電に用いるメタン発酵槽から排出される排液である消化液を例に説明するが、それに限定されず、有機物を含む排液を処理する処理システムおよび処理方法に適用することができる。また、消化液も、メタン発酵による消化液に限定されない。以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付しその説明は繰返さない。

【0022】

（実施の形態１）
本発明の実施の形態１に係る排液処理システムについて説明する。図１は、本発明の実施の形態１における排液処理システム（消化液処理システム）の構成を示すブロック図である。

【0023】

図１を参照して、実施の形態１に係る消化液処理システム１１は、メタン発酵の結果生成される、有機物を含む消化液を処理して、所望の液体肥料を得る。消化液処理システム１１は、遠心分離装置１２と、濾過装置１３と、金属イオン除去装置１４と、電気透析装置１５と、を含む。遠心分離装置１２は、有機物を含む消化液を遠心力により固相と液相とに分離する。濾過装置１３は、遠心分離装置１２により分離された消化液は、遠心分離装置１２、濾過装置１３、金属イオン除去装置１４、そして電気透析装置１５を経由して処理され、所望の濃度の液体肥料が製造される。なお、消化液処理システム１１は、遠心分離装置１２、濾過装置１３、金属イオン除去装置１４、電気透析装置１５を別々に配置して構成されていてもよく、上記の複数の種類の装置が一体となった装置として構成されていてもよい。

【0024】

次に、遠心分離装置１２の構成について説明する。図２は、遠心分離装置１２の一部を示す模式図である。図２を参照して、遠心分離装置１２は、貯留槽２１と、回転容器２２と、吐出部２３と、を含む。なお、遠心分離装置１２は、消化液の処理量に応じて消化液処理システム１１に複数含まれてもよい。

【0025】

貯留槽２１は、平板状の底壁部２４と、底壁部２４の周縁から立ち上がるように延びる第１側壁部２５と、を含む。すなわち、貯留槽２１には、上部に開口２６が設けられている。本実施形態においては、底壁部２４は、円板状であり、第１側壁部２５は、中空円筒状である。貯留槽２１には、有機物を含む消化液１６が貯留される。

【0026】

回転容器２２は、貯留槽２１の上方、本実施形態においては、貯留槽２１の鉛直上方側に配置されている。回転容器２２は、貯留槽２１と間隔をあけて取り付けられる。回転容器２２は、内壁面が半球状の天壁部２７と、天壁部２７の周縁から下方側に延びる第２側壁部２８と、を含む。回転容器２２には、開口２９が設けられている。回転容器２２の内部は空洞となっており、スクリューなどは設置されていない。図２では開口２９は下向きになっているが、回転容器２２を回転させていないときには開口２９が上向きに配置されていてもよい。第２側壁部２８は、中空円筒状である。天壁部２７の内壁面は、第２側壁部２８の内壁面と滑らかに連なっている。回転容器２２のサイズが余りに大き過ぎると、固形分の多い消化液１６が吐出される回転容器２２を高い回転数で回転させることが難しくなる。一方、回転容器２２のサイズが余りに小さ過ぎると、処理量が少なくなり、処理に時間を要する。そのため、回転容器２２のサイズは、例えば第２側壁部２８の内壁面が直径２０ｃｍ以上５０ｃｍ以下の中空円筒状であり、容量として１Ｌ（リットル）以上１０Ｌ以下程度であることが好適である。なお、後述する吐出部２３の矢印Ｄ１で示す吐出方向から見て、壁部（第２側壁部２８）の周縁は、貯留槽２１の内側に配置される。回転容器２２は、例えば、制御により矢印Ｒ１で示す向きに回転する。この回転時における回転軸１７を、一点鎖線で示す。回転軸１７は、回転容器２２の最も凹んだ部分を通る。遠心分離装置１２では、例えば、３μｍ以上の固形分を除去するのに適した回転数や遠心力が選択される。回転容器２２の回転数は、４０００ｒｐｍ以上７０００ｒｐｍ以下である。回転容器２２の遠心力は、２２００Ｇ以上６８００以下である。一例として、回転容器２２の回転数は、６０００ｒｐｍが選択され、回転容器２２の遠心力は、５０００Ｇが選択される。

【0027】

吐出部２３は、例えば吐出ポンプであり、吐出口が貯留槽２１内に配置されている。吐出部２３は、貯留槽２１に貯留される消化液１６を回転容器２２の内壁面に向かって吐出する。すなわち、本実施形態においては、吐出部２３は、鉛直上方側に向かって消化液１６を吐出する。貯留槽２１に充填した消化液１６を循環させて回転容器２２の内壁面への吐出、貯留槽２１への回収を繰り返し、所定時間経過するまで行う。遠心分離処理が終了すれば、貯留槽２１に収容されている液を濾過装置１３に送り出す。回収アーム（図示せず）を回転容器２２の内壁面に沿うように動かして、内壁面に付着した固形分をこそげ落とし、付着物をタンク（図示せず）に回収する。その後、回転容器２２を洗浄する。回収が終了すれば、貯留槽２１に新たに消化液１６を充填し、遠心分離処理を行う。遠心分離工程、固形分の回収、回転容器２２の洗浄、貯留槽２１への消化液１６の充填はバッチ処理であり、１バッチ分の所要時間は適宜選択可能であるが、通常１０分～３０分程度である。なお、吐出部２３は、例えばポンプ、吐出口、それらを繋ぐ配管等から構成される。図２では、吐出部２３が貯留槽２１の内部に設置されているが、貯留槽２１と吐出部２３とが配管等で接続されていてもよい。貯留槽２１は、複数のタンクから構成されていてもよい。

【0028】

次に、濾過装置１３の構成について説明する。図３は、濾過装置１３の一部を示す概略斜視図である。図３においては、理解を容易にする観点から、一部の部材を断面で示している。なお、図３には透過液が流れる外側の配管の図示を省略している。濾過装置１３は、チューブ状の限外濾過膜（ＵＦ（Ｕｌｔｒａ Ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ）膜）３１の他、図示しないが循環タンク、透過液回収タンク、循環ポンプを含む。濾過装置１３は、チューブラー型膜モジュールとも言う。限外濾過膜３１には、複数の微細孔３２が設けられている。限外濾過膜３１は、遠心分離装置１２で分離できなかった固形分を除去する。微細孔３２の大きさとしては、例えば、φ０．０２μｍのものが用いられる。限外濾過膜３１はチューブ状になっており、チューブ内部にタンジェンシャルフロー方式で液相３３を流し、限外濾過膜３１を透過した透過液を濾液３４として回収する。限外濾過膜３１を透過しなかった液相３３は循環タンクに還流する。液相３３は、循環タンクと限外濾過膜３１間を循環し、バッチ処理が行われ、限外濾過膜３１を透過した透過液と循環タンクに残った非透過液が回収される。その後、新たな液相３３が循環タンクに充填される。非透過液は、窒素成分およびリン成分を消化液１６よりも多く含み、植物の栄養成分が濃縮されているため液体肥料に利用される。

【0029】

濾過装置１３は、粘度センサ３５と、流量計３６と、を含む。粘度センサ３５および流量計３６は、例えば、チューブ状の限外濾過膜３１と循環タンクとの間に配置されている。粘度センサ３５は、限外濾過膜３１内を流れる液相３３の粘度を検知する。流量計３６は、限外濾過膜３１内を流れる液相３３の流量を検知する。測定した流量から限外濾過膜３１を流れる液相の流速を算出することができるので、流量に基づいて制御を行うことができる。濾過装置１３は、限外濾過膜３１内を流れる液相３３の粘度および流量に応じて動作が制御される。具体的には、例えば、粘度が所定の値（例えば、１５０ｍＰａ・ｓ）よりも大きくなれば、流量に関わらず、濾過装置１３における濾過の動作を停止する、流量が所定の値未満となれば、粘度に関わらず、濾過装置１３における濾過の動作を停止する、といった具合である。ここでは流量計を用いているが、流速計を用い、流速が所定値未満、例えば２ｍ／秒未満になった場合に濾過を停止するように制御してもよい。

【0030】

金属イオン除去装置１４は、濾液３４から金属イオンを除去するキレート樹脂を含む。キレート樹脂は透過液に含まれる成分に基づいて選択すればよい。金属イオン除去装置１４は、具体的には、濾液３４から濾液３４中に含まれるカルシウムイオンを除去する。キレート樹脂を透過した濾液３４からは、金属イオンとしてのカルシウムイオンが除去されている。金属イオン除去装置１４は、濾過装置１３の後であって、電気透析装置１５の前に配置される。

【0031】

電気透析装置１５は、電気透析により、濾液３４中の窒素成分を濃縮する。電気透析装置１５により窒素成分を濃縮して、所望の濃度の液体肥料を得る。

【0032】

次に、消化液処理システム１１を用いた消化液処理方法について説明する。図４は、消化液処理システム１１を用いた消化液処理方法における代表的な工程を示すフローチャートである。図４を参照して、実施の形態１における消化液処理方法では、工程（Ｓ１０）として、遠心分離工程が実施される。この工程（Ｓ１０）は、上記した遠心分離装置１２を用いて消化液を固相と液相とに分離する工程である。この工程では、貯留槽２１内に処理対象の消化液１６を投入し、回転容器２２を上記回転数で回転させながら、吐出部２３による吐出を行う。そうすると、図２の矢印Ｄ１の向きに反って吐出された消化液１６は、自重により天壁部２７の内壁面および第２側壁部２８の内壁面に沿って、矢印Ｄ２、矢印Ｄ３の向きに伝う。ここで、消化液１６に含まれる固相については、液相よりも重いため、大きな遠心力がかかり、回転容器２２の第２側壁部２８の内壁面に固相が付着する。一方、液相は、第２側壁部２８の内壁面を伝って、再び貯留槽２１内に落下する。このようにして、回転容器２２を回転させながら吐出部２３による吐出を所定時間続ける。その後、遠心分離装置１２を停止する。貯留槽２１内に残った液相は、固相の大部分が除去されたものとなり、次の工程へ運ばれる。遠心分離装置１２の停止後、回転容器２２の第２側壁部２８の内壁面に付着した固相を、ヘラ等を用いてこそげ落とす。その後、貯留槽２１および回転容器２２を洗浄し、次の消化液の処理を行う。すなわち、いわゆるバッチ処理で遠心分離を行う。

【0033】

次に、工程（Ｓ２０）として、濾過工程が実施される。この工程（Ｓ２０）では、遠心分離工程の後に、固形分の含有量が低減した液相３３を濾過して固形分をさらに除去する。具体的には、工程（Ｓ１０）で得られた液相３３を、限外濾過膜３１で形成されたチューブ内に流す。そうすると、微細孔３２を通じて限外濾過膜３１の外部に透過する透過液は、固形分を含まない濾液３４となる。つまり、遠心分離によって除去しきれない微細な固形分が、この工程によって除去される。この濾液３４が回収されて次の工程へと運ばれる。なお、所定時間循環させても限外濾過膜３１を透過しなかった液相３３は、循環タンクに残存する。循環タンク内に残存した非透過液も窒素濃度、リン濃度は後述する濃縮液よりも低いものの消化液１６よりは栄養成分が濃縮されているため、液体肥料として有効に利用することができる。

【0034】

次に、工程（Ｓ３０）として、金属イオン除去工程が実施される。この工程（Ｓ３０）では、キレート樹脂を含む金属イオン除去装置１４に濾液３４を通し、濾液３４中の金属イオン、具体的には、カルシウムイオンを除去する。

【0035】

次に、工程（Ｓ４０）として、電気透析工程が実施される。この工程（Ｓ４０）では、濾過工程の後に濾過された濾液３４を電気透析装置１５により電気透析し、窒素成分を濃縮した濃縮液を得る。このようにして、所望の濃度の液体肥料を得る。

【0036】

消化液処理システム１１を用いた消化液処理方法におけるマテリアルバランスの一例を図５に示す。消化液の全窒素濃度（Ｔ－Ｎ）は低く、肥料として用いた場合には多量を散布する必要がある。消化液には固形分である不溶解性物質（ＳＳ：Ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ Ｓｏｌｉｄｓ）が、例えば２００００～５００００ｍｇ／Ｌと多量に含まれるため、一般的な遠心分離機を適用することが難しい。しかし、上記消化液処理システム１１の遠心分離装置１２は、簡易な構造でありながら、固形分の多い液体を供給しても高い回転数で回転容器２２を回転させて固相と液相に分離することができる。これにより、消化液の固形分の量を大幅に、例えば１／１０程度に低減することができる。また、限外濾過膜３１による濾過工程の前に、遠心分離により固形分を除去しているため、限外濾過膜３１の目詰まりや濾過工程中の流量減少、粘度上昇による濾過工程の早期停止を回避することにより、回収液に残存していた固形分の大半を除去することができる。例えば、固形分濃度（ＳＳ）を数１０ｍｇ／Ｌ程度に低減することができる。なお、図５中において「ケーキ量」とは、遠心分離装置１２の回転容器２２の壁面から回収した固形分の量を示す。電気透析装置１５から排出される濃縮液のＴ－Ｎは、消化液の数倍から１０倍程度に濃縮されている。図５で示した例では、濃縮液Ｔ－Ｎは２７０００ｍｇ／Ｌ（２．７％）であり、液体肥料として用いるのに好適な窒素濃度である。脱塩水のＴ－Ｎおよび全リン濃度（Ｔ－Ｐ）は消化液よりも大幅に低減されており、脱塩水を下水道処理施設で処理する場合でも下水道処理設備に大きな負担がかからない。

【0037】

全リン濃度は、遠心分離装置１２から回収された固形分が最も高く、次いで、濾過装置１３から排出される非透過液となり、電気透析装置１５から排出される濃縮液のＴ－Ｐが最も低い。また、電気透析装置１５から排出される濃縮液のＴ－Ｎは、遠心分離装置１２から回収された固形分、濾過装置１３から排出される非透過液のＴ－Ｎよりも高く、窒素成分を多く含む液体肥料として好適に使用することができる。

【0038】

上記消化液処理システム１１によると、遠心分離装置１２により遠心力を利用して、消化液１６に含まれる固相と液相とを分離することができる。そして、濾過装置１３により液相中に残った固形分を取り除くことができる。この場合、遠心分離装置１２により固相を取り除いており、濾過装置１３の目詰まりや限外濾過膜３１の交換頻度の増加を抑制することができるため、長期間にわたって効率的に液相から固形分を取り除くことができる。そして、電気透析装置１５により窒素成分を濃縮して、所望の濃度の窒素成分とした液体肥料を得ることができる。ここで、遠心分離装置１２は、上記構成の貯留槽２１、回転容器２２および吐出部２３を含むため、回転容器２２の内壁面に固相を付着させることにより固相と液相とを分離することができる。この場合、液相は、回転容器２２の内壁面を伝って自重により再び貯留槽２１に戻り、固相のみが回転容器２２の内壁面に遠心力により堆積されていくため、液相から固相を引き離した状態で固相と液相とを分離することができる。堆積した固相は、回転容器２２の内壁面に付着しているため、定期的に回転容器２２の内壁面に付着した固相をこそげ落として、容易に回収することができる。また、上記した貯留槽２１、回転容器２２および吐出部２３を含む遠心分離装置１２、濾過装置１３および電気透析装置１５は比較的コンパクトかつ安価に構成することができる。以上より、上記消化液処理システム１１によると、大掛かりな設備を必要とせず、安価に消化液を処理して所望の液体肥料を得ることができる。消化液処理のために多量の薬剤を使用すること無く、液体肥料を得ることができる。なお、回転容器２２の内壁面から回収した固形分は、窒素成分およびリン成分等を含むため、固形堆肥として使用することができる。

【0039】

本実施形態においては、回転容器２２の回転数は、４０００ｒｐｍ以上７０００ｒｐｍ以下である。このように回転数を高くすることにより、より確実に排液に含まれる固相を回転容器２２の内壁面に付着させながら、液相を貯留槽２１に戻すことができる。したがって、より効率的に固相と液相とを分離することができる。

【0040】

本実施形態においては、回転容器２２に発生させる遠心力は、２２００Ｇ以上６８００Ｇ以下である。このように遠心力を高くすることにより、より確実に排液に含まれる固相を回転容器２２の内壁面に付着させながら、液相を貯留槽２１に戻すことができる。したがって、より効率的に固相と液相とを分離することができる。

【0041】

本実施形態においては、吐出部２３の吐出方向から見て、壁部である第２側壁部２８の周縁は、貯留槽２１の内側に配置される。よって、第２側壁部２８の周縁から伝い落ちる液相を貯留槽２１に確実に戻すことができる。したがって、より効率的に固相と液相とを分離することができる。

【0042】

本実施形態においては、濾過装置１３は、チューブ状の限外濾過膜３１を含む。液相を限外濾過膜３１の内部に流し、限外濾過膜３１を透過した透過液を濾液として回収し、電気透析装置１５に送る。限外濾過膜３１を透過しない成分は、非透過液として回収される。濾過装置１３は、消化液を循環させて非透過液と透過液とを分離する。このことにより、短期間で、まだ比較的多くの固形分を含む液相から固形分の含有量が少ない透過液を得ることができる。また、チューブ状の限外濾過膜３１を透過した透過液も回収しやすく、限外濾過膜３１を透過しない非透過液を取り出しやすい。したがって、効率的に液相から固形分を取り除くことができる。なお、濾過装置１３で回収された非透過液は、消化液よりも窒素濃度が高く、液体肥料としても使用することができる。

【0043】

本実施形態においては、濾過装置１３は、濾過装置１３を循環する液相の粘度を測定する粘度センサ３５と、濾過装置１３を循環する液相の流量を測定する流量計３６と、を含む。粘度センサ３５により測定された液相の粘度が所定値以上となった場合または流量計３６により測定された液相の流量が所定値未満となった場合に濾過を停止するように制御される。濾過装置１３による濾過が進行すると、透過液が回収され、非透過液が循環されるため、非透過液の粘度が高くなり流速が遅くなる。チューブ状の限外濾過膜３１では、タンジェンシャルフロー方式で非透過液を流すため、流速が遅いと膜の目詰まりが発生しやすくなる。そこで、濾過装置１３の循環ループにおいて限外濾過膜３１の下流に流量計を配置し、非透過液の流速を測定する。非透過液の流速が所定値未満となった場合には、濾過を停止する。しかし、排液の一例である消化液は、メタン発酵の結果生成されるものであり、消化液にはワラや米のもみ殻など多種多様な物質が含まれ性状が不安定である。そのため、循環する非透過液の流速が所定値以上であっても、非透過液の粘度が想定以上に高くなる場合が生じる。このような状態が続けば、限外濾過膜３１に過剰な圧力がかかり、限外濾過膜３１が損傷する場合がある。そのため、濾過装置１３の循環ループにおいて限外濾過膜３１の下流に粘度センサ３５を設置し、非透過液の粘度を測定し、粘度が所定値以上となった場合には濾過を停止する。濾過を停止する際に、その旨や停止理由等をディスプレイやランプ等により表示してもよい。非透過液の性状が安定していれば、流速または粘度のみに基づいて濾過装置１３を制御しても支障が生じる可能性が低いが、消化液の性状は不安定であるため、流速と粘度に基づいて濾過装置１３を制御することが好適である。このように液相の粘度および流量を管理することにより、限外濾過膜３１の損傷を防ぎながら、短時間での確実な濾過が可能になる。したがって、より適切に液相から固形分を取り除くことができる。

【0044】

本実施形態においては、電気透析装置１５の前に配置されるキレート樹脂を含む金属イオン除去装置１４を含む。よって、電気透析装置１５による処理を行う前に、濾液中に含まれる金属イオンを取り除き、電気透析装置１５におけるいわゆる目詰まりを防止することができる。特に、カルシウムイオンを取り除くことにより、目詰まりを防止することができる。したがって、電気透析装置１５の損傷や部費の頻繁な交換等を避けることが容易となる。

【0045】

本発明に係る排液処理方法は、有機物を含む排液を遠心力により固相と液相とに分離する遠心分離工程と、遠心分離工程の後に、分離された液相を濾過して固形分を除去する濾過工程と、濾過工程の後に濾過された濾液を電気透析し、窒素成分を濃縮した濃縮液を得る電気透析工程と、を含む。遠心分離工程は、排液を貯留する貯留槽２１から、開口を下向きに配置した状態で、所定の速度で回転する回転容器２２の壁部の内壁面に向かって排液を吐出し、遠心力により固相を壁部の内壁面に付着させ、液相を貯留槽２１に回収することにより固相と液相とを分離する。

【0046】

このような排液処理方法によると、大掛かりな設備を必要とせず、安価に排液を処理して所望の液体肥料を得ることができる。

【0047】

（他の実施の形態）
なお、上記の実施の形態においては、金属イオン除去装置は、キレート樹脂により金属イオンを除去することとしたが、他の方法により金属イオンを除去することにしてもよい。

【0048】

また、上記の実施の形態において、遠心分離装置に含まれる回転容器の天壁部は、半球状の内壁面であることとしたが、これに限らず、例えば、テーパー状、すなわち、天壁部と第２側壁部の内壁面が角柱状であってもよいし、第２側壁部の下方側の端部が、内側に折り曲げられ、固相の貯留槽への落下を抑制する機構を備えることとしてもよい。

【0049】

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、どのような面からも制限的なものではないと理解されるべきである。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって規定され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0050】

１１ 消化液処理システム、１２ 遠心分離装置、１３ 濾過装置、１４ 金属イオン除去装置、１５ 電気透析装置、１６ 消化液、１７ 回転軸、２１ 貯留槽、２２ 回転容器、２３ 吐出部、２４ 底壁部、２５ 第１側壁部、２６，２９ 開口、２７ 天壁部、２８ 第２側壁部、３１ 限外濾過膜、３２ 微細孔、３３ 液相、３４ 濾液、３５ 粘度センサ、３６ 流量計。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】