(57)【要約】【課題】汚水浄化システムの構成の複雑化及び設備コストの増大を抑えつつ、汚泥の消化率及び汚泥の減容率の向上を図ること。【解決手段】装置本体部３２の一端側には、濃縮汚泥と気体を混合して混合室３４に供給するための供給部としてのホッパー４２が設けられている。装置本体部３２の一端面には、混合室３４側から連絡通路３８側に向かって未濃縮状態の余剰汚泥を噴流として噴射する噴射部としての噴射ノズル４６が設けられている。汚水浄化システム１０は、混合室３４に供給された濃縮汚泥が噴流による負圧作用によって連絡通路３８側に吸引されるように構成されている。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚水の浄化処理を行う汚水浄化システムにおいて、
内部に混合室、膨張室、及び前記混合室と前記膨張室を連絡する連絡通路が形成され、前記連絡通路の横断面積が前記混合室及び前記膨張室の断面積より小さく設定された中空状の装置本体部と、
余剰汚泥を濃縮した濃縮汚泥を前記混合室に供給するための供給部と、
前記混合室側から前記連絡通路側に向かって未濃縮状態の余剰汚泥を噴流として噴射する噴射部と、を備え、
前記混合室に供給された濃縮汚泥が前記噴流による負圧作用によって前記連絡通路側に吸引されるように構成されていることを特徴とする汚水浄化システム。
【請求項２】
前記供給部は、濃縮汚泥と気体を混合して前記混合室に供給するための供給部であることを特徴とする請求項１に記載の汚水浄化システム。
【請求項３】
未濃縮状態の余剰汚泥が前記噴流として噴射される前に、未濃縮状態の余剰汚泥を整粒する整粒部を備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の汚水浄化システム。
【請求項４】
前記整粒部は、すり潰し機であることを特徴とする請求項３に記載の汚水浄化システム。
【請求項５】
前記噴射部は、未濃縮状態の余剰汚泥を、可溶化汚泥の濃縮によって固液分離された濾液と混合して前記噴流として噴射することを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項に記載の汚水浄化システム。
【請求項６】
前記装置本体部の後段に配設され、内部に第２混合室、第２膨張室、及び前記第２混合室と前記第２膨張室を連絡する第２連絡通路が形成され、前記第２連絡通路の横断面積が前記第２混合室及び前記第２膨張室の断面積より小さく設定された中空状の第２装置本体部と、
消化汚泥を前記第２混合室に供給するための第２供給部と、
前記第２混合室側から前記第２連絡通路側に向かって未濃縮状態の余剰汚泥を第２噴流として噴射する第２噴射部と、を備え、
前記第２混合室に供給された消化汚泥が前記第２噴流による負圧作用によって前記第２連絡通路側に吸引されるように構成されていることを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項に記載の汚水浄化システム。
【請求項７】
汚水の浄化処理によって発生した汚泥を可溶化する汚泥可溶化方法において、
余剰汚泥を濃縮した濃縮汚泥を中空状の装置本体部の混合室に供給し、
前記混合室側から、前記装置本体部の前記混合室と膨張室を連絡しかつ横断面積が前記混合室及び前記膨張室の断面積よりも小さく設定された連絡通路側に向かって、未濃縮状態の余剰汚泥を噴流として噴射し、
前記混合室に供給された濃縮汚泥は、前記噴流による負圧作用によって前記連絡通路側に吸引されることを特徴とする汚泥可溶化方法。
【請求項８】
濃縮汚泥と気体を混合して前記混合室に供給することを特徴とする請求項７に記載の汚泥可溶化方法。
【請求項９】
未濃縮状態の余剰汚泥が前記噴流として噴射される前に、未濃縮状態の余剰汚泥を整粒することを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の汚泥可溶化方法。
【請求項１０】
すり潰し機によって未濃縮状態の余剰汚泥を整粒することを特徴とする請求項９に記載の汚泥可溶化方法。
【請求項１１】
未濃縮状態の余剰汚泥を、可溶化汚泥の濃縮によって固液分離された濾液と混合して前記噴流として噴射することを特徴とする請求項７から請求項１０のうちのいずれか１項に記載の汚泥可溶化方法。
【請求項１２】
濃縮汚泥を可溶化して可溶化汚泥を生成した後に、前記装置本体部の後段に配設された中空状の第２装置本体部の第２混合室に消化汚泥を供給し、
前記第２混合室側から、前記第２装置本体部の前記第２混合室と第２膨張室を連絡しかつ横断面積が前記第２混合室及び前記第２膨張室の断面積よりも小さく設定された第２連絡通路側に向かって、未濃縮状態の余剰汚泥を第２噴流として噴射し、
前記第２混合室に供給された消化汚泥は、前記第２噴流による負圧作用によって前記第２連絡通路側に吸引されることを特徴とする請求項７から請求項１０のうちのいずれか１項に汚泥可溶化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下水等の汚水の浄化処理を行う汚水浄化システム、及び汚水の浄化処理によって発生した汚泥を可溶化する汚泥可溶化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、汚水浄化システムにおいては、汚泥の消化率及び汚泥の減容率の向上を図るために、消化槽によって汚泥を消化する前に、可溶化装置によって汚泥を可溶化することが行われている。そして、汚水浄化システムに用いられる可溶化装置の構成は、次の通りである（特許文献１参照）。
【０００３】
可溶化装置は、中空状の装置本体部（特許文献１では高温高圧水蒸気供給部）を備えている。装置本体部の一端側には、濃縮汚泥を装置本体部内に供給するための供給部が設けられている。装置本体部の他端側には、濃縮汚泥を可溶化した可溶化汚泥を装置本体部の外側に排出するための排出部が設けられている。また、装置本体部の一端側には、高温高圧の水蒸気を高温の濃縮汚泥に向かって噴射する水蒸気噴射部（特許文献１ではエジェクタ）が設けられている。ここで、水蒸気の温度は、例えば１５０〜２００℃であり、水蒸気の圧力は、６００〜９００ＫＰａである。濃縮汚泥の温度は、例えば５０〜７０℃である。更に、装置本体部の外側には、濃縮汚泥と可溶化汚泥との間で熱交換を行う熱交換器が設けられている。
【０００４】
可溶化装置（汚水浄化システム）は、水蒸気噴射部から高温高圧の水蒸気が濃縮汚泥に向かって噴射されると、装置本体部内において水蒸気の凝縮衝撃（キャビテーション）が発生するように構成されている。これにより、水蒸気の凝縮衝撃によって汚泥の細胞群が分解されて、汚泥を可溶化することができる。
【０００５】
なお、本発明に関連する先行技術として特許文献１の他に、特許文献２に示すものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第５３２９３６９号公報
【特許文献２】特許第５２６１３６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、従来の汚水浄化システムにおいて、濃縮汚泥を十分に可溶化して、汚泥（可溶化汚泥）の消化率及び汚泥（脱水汚泥）の減容率の向上を図るには、濃縮汚泥を加熱するための熱交換器の他に、高温高圧の水蒸気を発生させる水蒸気発生装置が必要になる。そのため、汚水浄化システムの構成要素が増えて、汚水浄化システムの構成が複雑になると共に、汚水浄化システムの設備コストの増大を招くことになる。つまり、汚水浄化システムの構成の複雑化及び設備コストの増大を抑えつつ、汚泥の消化率及び汚泥の減容率の向上を図ることは困難であるという問題がある。
【０００８】
そこで、本発明は、前述の問題を解決するために、熱交換器及び水蒸気発生装置を用いることなく、汚泥を十分に可溶化することができる、汚水浄化システム及び汚泥可溶化方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１実施態様は、汚水の浄化処理を行う汚水浄化システムにおいて、内部に混合室、膨張室、及び前記混合室と前記膨張室を連絡する連絡通路が形成され、前記連絡通路の横断面積が前記混合室及び前記膨張室の断面積より小さく設定された中空状の装置本体部と、余剰汚泥を濃縮した濃縮汚泥を前記混合室に供給するための供給部と、前記混合室側から前記連絡通路側（前記膨張室側）に向かって未濃縮状態の余剰汚泥を噴流（高圧ジェット）として噴射する噴射部と、を備え、前記混合室に供給された濃縮汚泥が前記噴流による負圧作用によって前記連絡通路側に吸引されるように構成されている。
【００１０】
本発明の第１実施態様では、前記供給部は、濃縮汚泥に気体を混合して前記混合室に供給するための供給部であってもよい。また、未濃縮状態の余剰汚泥が前記噴流として噴射される前に、未濃縮状態の余剰汚泥を整粒する整粒部を備えてもよい。この場合、前記整粒部は、すり潰し機であってもよい。更に、前記噴射部は、未濃縮状態の余剰汚泥を、可溶化汚泥の濃縮によって固液分離された濾液と混合して前記噴流として噴射してもよい。
【００１１】
本発明の第１実施態様では、前記装置本体部の後段（下流側）に配設され、内部に第２混合室、第２膨張室、及び前記第２混合室と前記第２膨張室を連絡する第２連絡通路が形成され、前記第２連絡通路の横断面積が前記第２混合室及び前記第２膨張室の断面積より小さく設定された中空状の第２装置本体部と、消化汚泥を前記第２混合室に供給するための第２供給部と、前記第２混合室側から前記第２連絡通路側（前記第２膨張室側）に向かって未濃縮状態の余剰汚泥を第２噴流（第２高圧ジェット）として噴射する第２噴射部と、を備えてもよい。この場合、前記第２混合室に供給された消化汚泥が前記第２噴流による負圧作用によって前記第２連絡通路側に吸引されるように構成されている。
【００１２】
本発明の第１実施態様によると、前述のように、前記汚水浄化システムは、前記混合室に供給された濃縮汚泥が前記噴流による負圧作用によって前記連絡通路側に吸引されるように構成されている。そのため、未濃縮状態の余剰汚泥が前記噴流として前記噴射部から前記連絡通路側に向かって噴射されると、前記連絡通路内において、前記噴流の流れの他に、前記噴流の随伴流としての濃縮汚泥の流れが生成される。これにより、前記噴流の流れと前記随伴流の流れの速度差によって汚泥（濃縮汚泥及び未濃縮状態の余剰汚泥）中の微生物が破壊（殺傷）されて、汚泥を十分に可溶化することができる。つまり、本発明の第１実施態様によると、熱交換器及び水蒸気発生装置を用いることなく、汚泥を十分に可溶化することができる。
【００１３】
特に、前記供給部が濃縮汚泥に前記気体を混合して前記混合室に供給するための供給部である場合には、前記噴射部から前記連絡通路側に向かって未濃縮状態の余剰汚泥が前記噴流として噴射されると、前記混合室に供給された前記気体が前記噴流による負圧作用によって前記連絡通路側に吸引される。すると、前記連絡通路側に吸引された前記気体が微細気泡になって圧壊して膨張する。これにより、汚泥（濃縮汚泥及び余剰汚泥）の細胞膜が損傷して、汚泥の可溶化を促進することができる。
【００１４】
本発明の第２実施態様は、汚水の浄化処理によって発生した汚泥（余剰汚泥）を可溶化する汚泥可溶化方法において、余剰汚泥を濃縮した濃縮汚泥を中空状の装置本体部の混合室に供給し、前記混合室側から、前記装置本体部の前記混合室と膨張室を連絡しかつ横断面積が前記混合室及び前記膨張室の断面積よりも小さく設定された連絡通路側に向かって、未濃縮状態の余剰汚泥を噴流（高圧ジェット）として噴射し、前記混合室に供給された濃縮汚泥は、前記噴流による負圧作用によって前記連絡通路側に吸引される。
【００１５】
本発明の第２実施態様では、濃縮汚泥と気体を混合して前記混合室に供給してもよい。また、未濃縮状態の余剰汚泥が前記噴流として噴射される前に、未濃縮状態の余剰汚泥を整粒してもよい。この場合、すり潰し機によって未濃縮状態の余剰汚泥を整粒してもよい。更に、未濃縮状態の余剰汚泥を、可溶化汚泥の濃縮によって固液分離された濾液と混合して前記噴流として噴射してもよい。
【００１６】
本発明の第２実施態様では、濃縮汚泥を可溶化して可溶化汚泥を生成した後に、前記装置本体部の後段に配設された中空状の第２装置本体部の第２混合室に消化汚泥を供給し、前記第２混合室側から、前記第２装置本体部の前記第２混合室と第２膨張室を連絡しかつ横断面積が前記第２混合室及び前記第２膨張室の断面積よりも小さく設定された第２連絡通路側に向かって、未濃縮状態の余剰汚泥を第２噴流（第２高圧ジェット）として噴射してもよい。この場合、前記第２混合室に供給された消化汚泥は、前記第２噴流による負圧作用によって前記第２連絡通路側に吸引される。
【００１７】
本発明の第２実施態様によると、前述のように、前記混合室に供給された濃縮汚泥は、前記噴流による負圧作用によって前記連絡通路側に吸引される。そのため、未濃縮状態の余剰汚泥が前記噴流として前記噴射部から前記連絡通路側に向かって噴射されると、前記連絡通路内において、前記噴流の流れの他に、前記噴流の随伴流としての濃縮汚泥の流れが生成される。これにより、前記噴流の流れと前記随伴流の流れの速度差によって汚泥（濃縮汚泥及び未濃縮状態の余剰汚泥）中の微生物が破壊（殺傷）されて、汚泥を十分に可溶化することができる。つまり、本発明の第２実施態様によると、熱交換器及び水蒸気発生装置を用いることなく、汚泥を十分に可溶化することができる。
【００１８】
特に、濃縮汚泥に前記気体を混合して前記混合室に供給する場合には、前記噴射部から前記連絡通路側に向かって未濃縮状態の余剰汚泥が前記噴流として噴射されると、前記混合室に供給された前記気体が前記噴流による負圧作用によって前記連絡通路側に吸引される。すると、前記連絡通路側に吸引された前記気体が微細気泡になって圧壊して膨張する。これにより、汚泥（濃縮汚泥及び余剰汚泥）の細胞膜が損傷して、汚泥の可溶化を促進することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、前記汚水浄化システムの構成の複雑化及び設備コストの増大を抑えつつ、汚泥（可溶化汚泥）の消化率及び汚泥（脱水汚泥）の減容率の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態に係る汚水浄化システムの動作フロー図である。
【図２】図２は、本発明の第１実施形態から第３実施形態に係る可溶化装置、及び本発明の第３実施形態に係る第２可溶化装置の模式的な断面図である。
【図３】図３は、本発明の第２実施形態に係る汚水浄化システムの動作フロー図である。
【図４】図４は、本発明の第３実施形態に係る汚水浄化システムの動作フロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の第１実施形態から第３実施形態について図面を参照して説明する。なお、本願の明細書及び特許請求の範囲において、「可溶化」とは、微生物の働きによって有機物を低分子化することだけでなく、各種の物理化学的方法により生物の細胞等を破壊し、内容物（有機物）を液相に放出させて低分子化することも含む意である。
【００２２】
（第１実施形態）
図１に示すように、本発明の第１実施形態に係る汚水浄化システム１０は、下水等の汚水の浄化処理を行うシステムである。汚水浄化システム１０は、沈砂池１２と、最初沈殿池１４と、反応槽１６と、最終沈殿池１８と、重力濃縮槽２０と、機械濃縮機２２と、凝集剤添加装置２３と、可溶化装置２４と、整粒部としての整粒装置２６と、消化槽２８と、脱水機３０とを備えている。そして、汚水浄化システム１０の各構成要素の具体的な内容は、以下の通りである。
【００２３】
沈砂池１２は、下水処理場に流入した下水等の汚水から大きなゴミや砂を除去する装置である。大きなゴミ等を除去した汚水は、沈砂池１２から最初沈殿池１４に送られる。
【００２４】
最初沈殿池１４は、沈砂池１２から送られた汚水のうち、比重の軽い固形分及び液分と、比重の重い固形分とを重力分離する装置である。比重の軽い固形分及び液分は、最初沈殿池１４から反応槽１６に送られる。比重の重い固形分は、最初沈殿池１４の底部に沈殿し、最初沈殿池１４から初沈汚泥として重力濃縮槽２０に送られる。
【００２５】
反応槽１６は、好気性微生物の働きによって汚水中の有機物を分解させるための装置である。反応槽１６は、汚水に活性汚泥（好気性微生物を多量に含んだ汚泥）を加え、空気（酸素）を吹き込んで攪拌する。すると、空気と汚水中の有機物により活性汚泥中の好気性微生物が繁殖して、汚水中の有機物（汚れ）が減少すると共に、活性汚泥がフロックを形成して、沈殿しやすい状態になる。活性汚泥を含む汚水は、反応槽１６から最終沈殿池１８に送られる。
【００２６】
最終沈殿池１８は、反応槽１６から送られた汚水を滞留させて、上澄水と活性汚泥とに重力分離する装置である。最終沈殿池１８における上澄水は、殺菌処理を施して、処理水として河川等に放流される。最終沈殿池１８の底部に沈殿した活性汚泥の一部は、最終沈殿池１８から返送汚泥として反応槽１６に返送される。最終沈殿池１８の底部に沈殿した活性汚泥の他の一部（生物増殖した分）は、最終沈殿池１８から余剰汚泥として機械濃縮機２２及び整粒装置２６に送られる。ここで、機械濃縮機２２に送られる余剰汚泥の容量（供給容量）に対する、整粒装置２６に送られる余剰汚泥の容量（供給容量）の割合は、例えば１／１８になるように設定されている。
【００２７】
重力濃縮槽２０は、最初沈殿池１４から送られた初沈汚泥を濃縮（重力濃縮）する装置である。初沈汚泥を濃縮した濃縮汚泥（濃縮初沈汚泥）は、重力濃縮槽２０から消化槽２８に送られる。重力濃縮槽２０における上澄水は、重力濃縮槽２０から返流水として沈砂池１２に送られる。
【００２８】
機械濃縮機２２は、最終沈殿池１８から送られた余剰汚泥を機械濃縮する装置である。機械濃縮機２２としては、ドラム型濃縮機、ベルト型濃縮機、遠心濃縮機等、公知の機械濃縮機が用いられる。余剰汚泥を濃縮した濃縮汚泥（濃縮余剰汚泥）は、機械濃縮機２２から可溶化装置２４に送られる。余剰汚泥の機械濃縮によって固液分離された濾液は、機械濃縮機２２から返流水として沈砂池１２に送られる。ここで、機械濃縮前の余剰汚泥の容量に対する機械濃縮後の濃縮汚泥（濃縮余剰汚泥）の容量の割合が例えば３／１８になるように、機械濃縮機２２の動作を制御する。
【００２９】
凝集剤添加装置２３は、機械濃縮機２２に余剰汚泥が送られる前に、余剰汚泥に凝集剤（ポリマー）を添加するための装置である。凝集剤を添加した余剰汚泥は、凝集フロックを形成して、機械濃縮機２２による固液分離が容易となる。
【００３０】
可溶化装置２４は、機械濃縮機２２から送られた濃縮汚泥（濃縮余剰汚泥）を可溶化する装置である。そして、可溶化装置２４の具体的な構成は、次の通りである。
【００３１】
図１及び図２に示すように、可溶化装置２４は、中空状の装置本体部（容器部）３２を備えている。装置本体部３２の一端側の内部には、混合室３４が形成されており、装置本体部３２の他端側の内部には、膨張室３６が形成されている。装置本体部３２の中間側の内部には、混合室３４と膨張室３６を連絡する円形断面の連絡通路３８が形成されており、連絡通路３８の横断面積は、混合室３４及び膨張室３６の断面積より小さく設定されている。
【００３２】
装置本体部３２の一端側には、濃縮汚泥と気体を混合して混合室３４に供給配管４０等を介して供給するための供給部としてのホッパー４２が設けられている。混合室３４に供給する気体として、空気（酸素）、又は消化槽２８から送られた消化ガスを用いる。また、装置本体部３２の他端側には、可溶化した可溶化汚泥を装置本体部３２の外側に排出するための排出部４４が設けられている。可溶化した可溶化汚泥は、排出部４４から消化槽２８に送られる。
【００３３】
装置本体部３２の一端面には、噴射部としての噴射ノズル４６が設けられており、噴射ノズル４６は、混合室３４側から連絡通路３８側（膨張室３６側）に向かって未濃縮状態の余剰汚泥を噴流（高圧ジェット）として噴射する。噴射ノズル４６には、ノズル配管４８が接続されており、ノズル配管４８の途中には、未濃縮状態の余剰汚泥を加圧して吐出（供給）する噴射ポンプ５０が設けられている。そして、汚水浄化システム１０は、混合室３４に供給された濃縮汚泥及び気体が噴流による負圧作用によって連絡通路３８側に吸引されるように構成されている。更に、汚水浄化システム１０は、連絡通路３８側に吸引された気体が微細気泡になって圧壊して膨張するように構成されている。
【００３４】
ここで、噴射ノズル４６のノズル口径は、例えば、１〜５ｍｍに設定されている。噴射ノズル４６から噴射される噴流（高圧ジェット）の噴射速度は、例えば、５０〜１００ｍ／ｓｅｃに設定されている。また、連絡通路３８の内径は、例えば、噴射ノズル４６のノズル口径の１０〜３０倍に設定されている。連絡通路３８の内径が噴射ノズル４６のノズル口径の１０倍よりも小さいと、連絡通路３８内において噴流を十分に通過させることが困難になるからである。連絡通路３８の内径が噴射ノズル４６のノズル口径の３０倍よりも大きいと、連絡通路３８内において噴流による負圧作用を十分に発揮させることが困難になるからである。
【００３５】
図１に示すように、整粒装置（整粒部）２６は、噴射ノズル４６から未濃縮状態の余剰汚泥が噴流として噴射される前に、未濃縮状態の余剰汚泥を微細（微細粒子）に整粒する装置である。整粒装置２６としては、すり潰し機又は微細目スクリーン等の公知の整粒装置が用いられる。整流された未濃縮状態の余剰汚泥は、可溶化装置２４の噴射ノズル４６側に送られる。
【００３６】
消化槽２８は、嫌気性細菌の働きによって、可溶化装置２４から送られた可溶化汚泥と重力濃縮槽２０から送られた濃縮汚泥（濃縮初沈汚泥）との混合汚泥を消化（嫌気性消化）する装置である。混合汚泥を消化した消化汚泥は、消化槽２８から脱水機３０に送られる。混合汚泥の消化によって生成された消化ガスは、発電等のエネルギー源として利用される。なお、消化汚泥を消化槽２８から可溶化装置２４に返送し、消化汚泥を可溶化してもよい。
【００３７】
脱水機３０は、消化槽２８から送られた消化汚泥を脱水する装置である。脱水機３０としては、スクリュープレス、遠心脱水機等の公知の脱水機が用いられる。消化汚泥を脱水した脱水汚泥（脱水ケーキ）は、焼却処理又は廃棄処理される。消化汚泥の脱水によって固液分離された濾液は、脱水機３０から返流水として沈砂池１２に送られる。
【００３８】
次に、本発明の第１実施形態に係る汚泥可溶化方法について説明する。
【００３９】
本発明の第１実施形態に係る汚泥可溶化方法は、汚水の浄化処理によって発生した汚泥を可溶化するための方法であり、本発明の第１実施形態に係る汚泥可溶化方法の具体的な構成は、次の通りである。
【００４０】
余剰汚泥を濃縮した濃縮汚泥（濃縮余剰汚泥）と気体を混合してホッパー４２から混合室３４に供給する。また、噴射ノズル４６は、混合室３４側から連絡通路３８側に向かって未濃縮状態の余剰汚泥を噴流として噴射する。すると、混合室３４に供給された濃縮汚泥及び気体は、噴流による負圧作用によって連絡通路３８側に吸引される。更に、連絡通路３８側に吸引された気体は、微細気泡になって圧壊し、膨張室３６にて膨張する。これにより、後述のように、汚泥（濃縮汚泥と未濃縮状態の余剰汚泥）を十分に可溶化することができる。可溶化された全て可溶化汚泥は、消化槽２８に送られる。
【００４１】
ここで、前述のように、混合室３４に供給する気体として、空気（酸素）、又は消化槽２８から送られた消化ガスを用いる。また、整粒装置２６は、噴射ノズル４６から未濃縮状態の余剰汚泥が噴流として噴射される前に、未濃縮状態の余剰汚泥を微細（微細粒子）に整粒する。整粒装置２６としては、すり潰し機又は微細目スクリーン等の公知の整粒装置が用いられる。なお、余剰汚泥を濃縮した濃縮汚泥と気体を混合して混合室３４に供給する代わりに、混合汚泥又は可溶化汚泥を消化した消化汚泥と気体を混合して混合室３４に供給してもよい。
【００４２】
続いて、本発明の第１実施形態の作用及び効果について説明する。
【００４３】
前述のように、汚水浄化システム１０は、混合室３４に供給された濃縮汚泥及び気体が噴流による負圧作用によって連絡通路３８側に吸引されるように構成されている。同様に、本発明の第１実施形態に係る汚泥可溶化方法では、混合室３４に供給された濃縮汚泥及び気体は、噴流による負圧作用によって連絡通路３８側に吸引される。そのため、未濃縮状態の余剰汚泥が噴流として噴射ノズル４６から連絡通路３８側に向かって噴射されると、連絡通路３８内において、噴流の流れＪＦの他に、噴流の随伴流としての濃縮汚泥と気体の流れＡＦが生じる。これにより、噴流の流れＪＦと随伴流の流れＡＦの速度差によって汚泥（濃縮汚泥及び未濃縮状態の余剰汚泥）中の微生物が破壊（殺傷）されて、汚泥を十分に可溶化することができる。
【００４４】
また、前述のように、汚水浄化システム１０は、連絡通路３８側に吸引された気体が微細気泡になって圧壊して膨張するように構成されている。同様に、本発明の第１実施形態に係る汚泥可溶化方法では、連絡通路３８側に吸引された気体は、微細気泡になって圧壊して膨張する。これにより、汚泥（濃縮汚泥及び未濃縮状態の余剰汚泥）の細胞膜が損傷して、汚泥の可溶化を促進することができる。
【００４５】
つまり、本発明の第１実施形態によると、熱交換器及び水蒸気発生装置を用いることなく、汚泥（濃縮汚泥及び未濃縮状態の余剰汚泥）を十分に可溶化することができる。そのため、本発明の第１実施形態によれば、汚水浄化システム１０の構成の複雑化及び設備コストの増大を抑えつつ、汚泥（可溶化汚泥）の消化率及び汚泥（脱水汚泥）の減容率の向上を図ることができる。
【００４６】
更に、本発明の第１実施形態によると、前述の作用及び効果を奏する他に、余剰汚泥を濃縮した濃縮汚泥（濃縮余剰汚泥）を可溶化するため、消化槽２８による高濃度消化が可能になる。可溶化された全ての可溶化汚泥が消化槽２８に送られるため、可溶化によって汚泥の細胞膜から流出した全ての細胞液を消化槽２８に送ることができる。そのため、本発明の第１実施形態によれば、消化槽２８の消化効率を高めて、消化ガスの発生量を増やすことができる。特に、混合室３４に供給する気体として、消化槽２８から送られた消化ガスを用いた場合には、消化槽２８に酸素が持ち込まれることがなく、消化槽２８の消化効率がより高まる。
【００４７】
本発明の第１実施形態によると、噴射ノズル４６の未濃縮状態の余剰汚泥が噴流として噴射される前に、未濃縮状態の余剰汚泥を微細（微細粒子）に整粒しているため、噴射ノズル４６の摩耗や損傷を少なくすることができる。
【００４８】
（第２実施形態）
図３に示すように、本発明の第２実施形態に係る汚水浄化システム５２は、本発明の第１実施形態に係る汚水浄化システム１０（図１参照）と同様の構成を有しており、汚水浄化システム５２の構成のうち、汚水浄化システム１０の構成と異なる点についてのみ説明する。なお、汚水浄化システム５２における複数の構成要素のうち、汚水浄化システム１０における構成要素と対応するものについては、図面中に同一符号を付している。
【００４９】
図２及び図３に示すように、汚水浄化システム５２は、可溶化装置２４から送られた可溶化汚泥を機械濃縮する第２機械濃縮機５４を備えている。第２機械濃縮機５４としては、ドラム型濃縮機、ベルト型濃縮機、遠心濃縮機等、公知の機械濃縮機が用いられる。可溶化汚泥を濃縮した濃縮汚泥は、第２機械濃縮機５４から消化槽２８に送られる。
【００５０】
汚水浄化システム５２において、第２機械濃縮機５４による可溶化汚泥の機械濃縮によって固液分離された濾液は、可溶化装置２４の噴射ポンプ５０側に送られる。そして、噴射ノズル４６は、混合室３４側から連絡通路３８側に向かって、未濃縮状態の余剰汚泥を濾液と混合して噴流として噴射する。
【００５１】
次に、本発明の第２実施形態に係る汚泥可溶化方法について簡単に説明する。
【００５２】
本発明の第２実施形態に係る汚泥可溶化方法は、汚水の浄化処理によって発生した汚泥を可溶化するための方法である。そして、本発明の第２実施形態に係る汚泥可溶化方法の構成のうち、前述の本発明の第１実施形態に係る汚泥可溶化方法の構成と異なる点についてのみ説明する。
【００５３】
噴射ノズル４６は、混合室３４側から連絡通路３８側に向かって、未濃縮状態の余剰汚泥を濾液と混合して噴流として噴射する。噴流として用いる濾液は、第２機械濃縮機５４による可溶化汚泥の濃縮によって固液分離された濾液である。
【００５４】
そして、本発明の第２実施形態においては、本発明の第１実施形態と同様の作用及び効果を奏する他に、未濃縮状態の余剰汚泥を濾液と混合することにより、噴流の濃度及び粘度を調節して、汚泥（濃縮汚泥及び未濃縮状態の余剰汚泥）をより十分に可溶化することができる。
【００５５】
（第３実施形態）
図４に示すように、本発明の第３実施形態に係る汚水浄化システム５６は、本発明の第１実施形態に係る汚水浄化システム１０（図１参照）と同様の構成を有しており、汚水浄化システム５６の構成のうち、汚水浄化システム１０の構成と異なる点についてのみ説明する。なお、汚水浄化システム５６における複数の構成要素のうち、汚水浄化システム１０における構成要素と対応するものについては、図面中に同一符号を付している。
【００５６】
汚水浄化システム５６は、消化槽２８から送られた消化汚泥を可溶化する第２可溶化装置５８を備えている。そして、第２可溶化装置５８は、可溶化装置２４と同様の構成を有しており、第２可溶化装置５８の具体的な構成は、次の通りである。
【００５７】
図２及び図４に示すように、第２可溶化装置５８は、装置本体部３２の後段（下流側）に配設された中空状の第２装置本体部（第２容器部）３２’を備えている。第２装置本体部３２’の一端側の内部には、第２混合室３４’が形成されており、第２装置本体部３２’の他端側の内部には、第２膨張室３６’が形成されている。第２装置本体部３２’の中間側の内部には、第２混合室３４’と第２膨張室３６’を連絡する円形断面の第２連絡通路３８’が形成されており、第２連絡通路３８’の横断面積は、第２混合室３４’及び第２膨張室３６’の断面積より小さく設定されている。
【００５８】
第２装置本体部３２’の一端側には、消化汚泥と気体を混合して第２混合室３４’に第２供給配管４０’等を介して供給するための第２供給部としての第２ホッパー４２’が設けられている。第２混合室３４’に供給する気体として、空気（酸素）、又は消化槽２８から送られた消化ガスを用いる。また、第２装置本体部３２’の他端側には、可溶化した可溶化汚泥を第２装置本体部３２’の外側に排出するための第２排出部４４’が設けられている。可溶化した可溶化汚泥は、第２排出部４４’から消化槽２８に返送される。
【００５９】
第２装置本体部３２’の一端面には、第２噴射部としての第２噴射ノズル４６’が設けられており、第２噴射ノズル４６’は、第２混合室３４’側から第２連絡通路３８’側（第２膨張室３６’側）に向かって未濃縮状態の余剰汚泥を第２噴流（第２高圧ジェット）として噴射する。第２噴射ノズル４６’は、噴射ノズル４６と同様の構成を有している。第２噴射ノズル４６’には、第２ノズル配管４８’が接続されており、第２ノズル配管４８’の途中には、未濃縮状態の余剰汚泥を加圧して吐出する第２噴射ポンプ５０’が設けられている。そして、汚水浄化システム５６は、第２混合室３４’に供給された消化汚泥及び気体が第２噴流による負圧作用によって第２連絡通路３８’側に吸引されるように構成されている。更に、汚水浄化システム５６は、第２連絡通路３８’側に吸引された気体が微細気泡になって圧壊して膨張するように構成されている。
【００６０】
次に、本発明の第３実施形態に係る汚泥可溶化方法について簡単に説明する。
【００６１】
本発明の第３実施形態に係る汚泥可溶化方法は、汚水の浄化処理によって発生した汚泥（余剰汚泥）を可溶化するための方法である。そして、本発明の第３実施形態に係る汚泥可溶化方法では、前述の本発明の第１実施形態に係る汚泥可溶化方法と同様に、機械濃縮機２２から送られた濃縮汚泥（濃縮余剰汚泥）を可溶化する他に、次のように、消化槽２８から送られた消化汚泥（消化余剰汚泥）を可溶化する。
【００６２】
濃縮汚泥を可溶化して可溶化汚泥を生成した後に、消化汚泥と気体を混合して第２ホッパー４２’から第２混合室３４’に供給する。また、第２噴射ノズル４６’は、第２混合室３４’側から第２連絡通路３８７側に向かって未濃縮状態の余剰汚泥を第２噴流として噴射する。すると、第２混合室３４’に供給された消化汚泥及び気体は、第２噴流による負圧作用によって第２連絡通路３８’側に吸引される。更に、第２連絡通路３８’側に吸引された気体は、微細気泡になって圧壊し、第２膨張室３６’にて膨張する。これにより、後述のように、汚泥（消化汚泥と未濃縮状態の余剰汚泥）を十分に可溶化することができる。可溶化された全て可溶化汚泥は、消化槽２８に返送される。
【００６３】
そして、本発明の第３実施形態においては、本発明の第１実施形態と同様の作用及び効果を奏する他に、次のような作用及び効果を奏する。
【００６４】
前述のように、汚水浄化システム５６は、第２混合室３４’に供給された消化汚泥及び気体が第２噴流による負圧作用によって第２連絡通路３８’側に吸引されるように構成されている。同様に、本発明の第３実施形態に係る汚泥可溶化方法では、第２混合室３４’に供給された消化汚泥及び気体は、第２噴流による負圧作用によって第２連絡通路３８’側に吸引される。そのため、未濃縮状態の余剰汚泥が第２噴流として第２噴射ノズル４６’から第２連絡通路３８’側に向かって噴射されると、第２連絡通路３８’内において、第２噴流の流れＪＦ’の他に、第２噴流の随伴流としての消化汚泥と気体の流れＡＦ’が生じる。これにより、第２噴流の流れＪＦ’と随伴流の流れＡＦ’の速度差によって汚泥（消化汚泥及び未濃縮状態の余剰汚泥）中の微生物が破壊されて、汚泥をより十分に可溶化することができる。
【００６５】
また、前述のように、汚水浄化システム５６は、第２連絡通路３８’側に吸引された気体が微細気泡になって圧壊して膨張するように構成されている。同様に、本発明の第３実施形態に係る汚泥可溶化方法では、第２連絡通路３８’側に吸引された気体は、微細気泡になって圧壊して膨張する。これにより、汚泥（消化汚泥及び未濃縮状態の余剰汚泥）の細胞膜が損傷して、汚泥の可溶化をより促進することができる。
【００６６】
つまり、本発明の第１実施形態によれば、汚泥をより十分に可溶化して、汚泥（可溶化汚泥）の消化率及び汚泥（脱水汚泥）の減容率のより一層の向上を図ることができる。
【００６７】
なお、本発明は、前述の実施形態の説明に限るものでなく、適宜の変更を行うことにより、その他、種々の態様で実施可能である。そして、本発明に包含される権利範囲は、前述の本発明の第１実施形態から第３実施形態に限定されるものでない。
【符号の説明】
【００６８】
１０    汚水浄化システム
１２    沈砂池
１４    最初沈殿池
１６    反応槽
１８    最終沈殿池
２０    重力濃縮槽
２２    機械濃縮機
２４    可溶化装置
２６    整粒装置（整粒部）
２８    消化槽
３０    脱水機
３２    装置本体部
３４    混合室
３６    膨張室
３８    連絡通路
４０    供給配管
４２    ホッパー（供給部）
４４    排出部
４６    噴射ノズル（噴射部）
４８    ノズル配管
５０    噴射ポンプ
５２    汚水浄化システム
５４    第２機械濃縮機
ＪＦ    噴流の流れ
ＡＦ    噴流の随伴流の流れ
５６    汚水浄化システム
３２’  第２装置本体部
３４’  第２混合室
３６’  第２膨張室
３８’  第２連絡通路
４０’  第２供給配管
４２’  第２ホッパー（第２供給部）
４４’  第２排出部
４６’  第２噴射ノズル（第２噴射部）
４８’  第２ノズル配管
５０’  第２噴射ポンプ
ＪＦ’  第２噴流の流れ
ＡＦ’  第２噴流の随伴流の流れ
【図１】
2020049464.tif 000003
【図２】
2020049464.tif 000004
【図３】
2020049464.tif 000005
【図４】
2020049464.tif 000006