(57)【要約】      （修正有）【課題】下水に含まれる夾雑物を好適なサイズに破砕し、切断する下水処理方法及び下水処理装置の提供。【解決手段】下水を２軸破砕装置に流入させ夾雑物を破砕して第１夾雑物とし、第１処理液３８を得る破砕工程と、第１処理液３８を切断装置３０に流入させ切断して第２夾雑物とし第２処理液３９とする切断工程とを有し、前記２軸破砕装置は前記夾雑物を挟みながら破砕して前記第１夾雑物とする装置であり、前記切断装置３０は前記第１処理液３８の流れ方向の回転軸線周りに回転するホルダーに保持された切断刃３５と、前記第１処理液３８の流れ方向と交差して設けられた複数の透過孔を有する対向板３４とを備え、前記切断工程は前記切断刃３５を前記対向板３４に近接又は接触した対向状態で回転させて第１夾雑物を切断して第２夾雑物とし、透過孔を透過させて前記第２処理液３９とする、下水処理方法と下水処理装置。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
下水を２軸破砕装置に流入させ、前記下水に含まれる夾雑物を破砕して第１夾雑物とし、この第１夾雑物を含む第１処理液を得る破砕工程と、
前記第１処理液を切断装置に流入させ、前記第１夾雑物を切断して第２夾雑物とし、この第２夾雑物を含む第２処理液とする切断工程と、を有し、
前記２軸破砕装置は、周部に破砕刃を有する平行に配置された２本の回転軸を備え、これらの回転軸で前記夾雑物を挟みながら破砕して前記第１夾雑物とする装置であり、
前記切断装置は、前記第１処理液の流れの中に、前記第１処理液の流れ方向の回転軸線周りに回転するホルダーに保持された切断刃と、前記第１処理液の流れ方向と交差して設けられた、複数の透過孔を有する対向板とを備え、
前記切断工程は、前記切断刃を前記対向板に近接又は接触した対向状態で回転させて、前記第１夾雑物を切断して前記第２夾雑物とし、前記対向板の前記透過孔を透過させて前記第２処理液とする、
ことを特徴とする下水処理方法。
【請求項２】
前記２軸破砕装置は、前記夾雑物を破砕して厚さ１０ｍｍ以下の第１夾雑物とするものであり、
前記切断装置は、前記第１夾雑物を切断して長さ５０ｍｍ以下の第２夾雑物とするものである、
請求項１に記載の下水処理方法。
【請求項３】
前記切断装置は前記第１処理液を流入させる流入部を有し、
前記対向板と、前記流入部における前記第１処理液の流入方向と、でなす角度が鋭角となるように前記対向板を備える、
請求項１に記載の下水処理方法。
【請求項４】
前記２軸破砕装置から流出した前記第１処理液が前記切断装置まで到達する時間が６０秒以内である、
請求項１に記載の下水処理方法。
【請求項５】
流入された下水に含まれる夾雑物を破砕して切断する下水処理装置であって、
前記下水処理装置は、
夾雑物を破砕して第１夾雑物とし、この第１夾雑物を含む第１処理液を得る２軸破砕装置と、
前記第１夾雑物を切断して第２夾雑物とし、この第２夾雑物を含む第２処理液を得る切断装置と、からなり、
前記２軸破砕装置は、周部に破砕刃を有する平行に配置された２本の回転軸を備え、これらの回転軸で前記夾雑物を挟みながら破砕して前記第１夾雑物とするものであり、
前記切断装置は、前記第１処理液の流れの中に、前記第１処理液の流れ方向の回転軸線周りに回転するホルダーに保持された切断刃と、前記第１処理液の流れ方向と交差して設けられた、複数の透過孔を有する対向板とを備え、前記切断刃を前記対向板に近接又は接触した対向状態で回転させて、前記第１夾雑物を切断して前記第２夾雑物とするものである、
ことを特徴とする下水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下水処理方法及び下水処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、家庭排水や事業場排水、工場排水等の下水は、下水管に排水され、中継ポンプ場や下水道幹線を経て、下水処理場に集水されて処理される。処理された水は、河川や海に放流される。
【０００３】
この排水される下水には、一例にプラスチック類や下着、雑巾、脱脂綿等の繊維類、ウエス、トイレットペーパー、毛髪等の様々な夾雑物が含まれる。これら夾雑物は、下水処理場で処理された水と共に河川や海に放流することができず、例えば、中継ポンプ場や下水処理場に備わる沈砂池に設置されるスクリーン設備によって捕集され、産業廃棄物として処理される。
【０００４】
近年、エネルギーの有効活用化、下水処理場のスケールメリットを生かし、従来の下水以外の汚水も下水処理場で集約して処理を推進する傾向にある。ここで、従来の下水以外の汚水としては、例えば、浄化槽、農業・漁業集落排水設備等の汚水があり、これらの汚水には、生ごみ、産業廃棄物、おむつ片が含まれる場合がある。
【０００５】
この下水処理場での集約処理の推進により、下水処理場に流入する夾雑物が増大化する傾向にある。
【０００６】
下水処理場において、夾雑物の増大は、下水処理をする各工程に備わる槽（池）や設備機器に様々な不具合をもたらす原因となる。
【０００７】
そこで、夾雑物の増大に対しては、夾雑物を好適なサイズに破砕することにより不具合を抑制するという手法を採ることができる。
【０００８】
夾雑物を破砕する技術として、特許文献１や特許文献２が開示されている。特許文献１は、第１の破砕手段と受容水槽と第２の破砕手段を備えた装置に関するものであり、し渣等の固形異物をこれら破砕手段で破砕する技術である。しかしながら、これらの破砕手段は一対の直立破砕ユニットで固形異物を破砕するため、破砕物が切れずに帯状に伸びてしまう。そうすると、破砕物が槽（池）や設備機器に付着したり、絡まったりして不具合をもたらす。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第５３３６２６６号公報
【特許文献２】特表２０１２−５２１２８５号公報
【特許文献３】特表２０１３−５３７１０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明が解決しようとする主たる課題は、下水に含まれる夾雑物を好適なサイズに破砕し、切断する下水処理方法及び下水処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決した本発明の代表的態様は以下のとおりである。
【００１２】
＜第１の態様＞
下水を２軸破砕装置に流入させ、前記下水に含まれる夾雑物を破砕して第１夾雑物とし、この第１夾雑物を含む第１処理液を得る破砕工程と、
前記第１処理液を切断装置に流入させ、前記第１夾雑物を切断して第２夾雑物とし、この第２夾雑物を含む第２処理液とする切断工程と、を有し、
前記２軸破砕装置は、
周部に破砕刃を有する平行に配置された２本の回転軸を備え、これらの回転軸で前記夾雑物を挟みながら破砕して前記第１夾雑物とする装置であり、
前記切断装置は、前記第１処理液の流れの中に、前記第１処理液の流れ方向の回転軸線周りに回転するホルダーに保持された切断刃と、前記第１処理液の流れ方向と交差して設けられた、複数の透過孔を有する対向板とを備え、
前記切断工程は、前記切断刃を前記対向板に近接又は接触した対向状態で回転させて、前記第１夾雑物を切断して前記第２夾雑物とし、前記対向板の前記透過孔を透過させて前記第２処理液とする、
ことを特徴とする下水処理方法。
【００１３】
下水に含まれる夾雑物は、例えば、中継ポンプ場や沈砂池に備わるスクリーン設備で捕集することが可能であるが、同スクリーン設備を通過した夾雑物は、その下流に備わる処理施設や処理機器に付着したり、絡まったりして、処理施設の操業に重大な影響を及ぼす。この夾雑物を含む下水を２軸破砕装置に流入させると、回転軸相互に挟まれる夾雑物は破砕され、結果、破砕された第１夾雑物と、破砕されずに２軸破砕装置を通過した小サイズの夾雑物とを含む第１処理液を得る。この第１夾雑物の厚さはおよそ回転軸相互の幅と同程度となる。しかしながら、この第１夾雑物のうちには、厚さはないものの長い糸状物や帯状物となったものが存在する。そこで、第１夾雑物を含む第１処理液を切断装置に送り、この切断装置に備わる切断刃を対向板に近接又は接触した対向状態で回転させて第１夾雑物を切断する。そうすると、第２処理液に含まれる夾雑物は、２軸破砕装置を通過し、かつ、切断装置を通過した好適なサイズのもので構成されるので、下流に備わる処理施設や処理機器、及びこれらのバリ部分に付着したり、絡まったりすることを抑制することができる。
【００１４】
切断装置に送られた夾雑物のうちの、対向板の透過孔を透過できないサイズの夾雑物は、対向板に留まる（引っ掛かる）。この対向板に留まった（引っ掛かった）夾雑物は、切断刃の回転で切断される。対向板に留まっていた夾雑物は切断され、下水の水流に沿って、透過孔を透過する。
【００１５】
夾雑物が対向板に付着したままだと、処理する下水によっては第１処理液の継続的または断続的な流入で次第に対向板に夾雑物が堆積し、固化したり、肥大化したりして、対向板の閉塞をもたらすおそれがある。切断刃を対向板に接近又は接触した対向状態で回転させると、対向板に付着した夾雑物を切断刃が掻き剥がすように落とす。これにより、対向板に夾雑物が堆積するのを防止できる。
【００１６】
＜第２の態様＞
前記２軸破砕装置は、前記夾雑物を破砕して厚さ１０ｍｍ以下の第１夾雑物とするものであり、
前記切断装置は、前記第１夾雑物を切断して長さ５０ｍｍ以下の第２夾雑物とするものである、態様を挙げることができる。
【００１７】
これらの装置により、厚さ１０ｍｍ以下、長さ５０ｍｍ以下のサイズの夾雑物が得られるので、下流に備わる処理施設や処理機器、これらのバリ部分に、この得られた夾雑物が付着し、絡まるのをさらに抑制できる、という効果を有する。
【００１８】
＜第３の態様＞
前記切断装置は前記第１処理液を流入させる流入部を有し、
前記対向板と、前記切断装置の流入部における前記第１処理液の流入方向と、でなす角度が鋭角となるように前記対向板を備える、態様を挙げることができる。
【００１９】
対向板が、切断装置の流入部における第１処理液の流れ方向に対して鋭角であるので、透過孔も鋭角となる。このように対向板を備えると、夾雑物が、透過孔を透過し難くなり対向板に引っ掛かり留まり易くなる。相対的に長い夾雑物のみならず、相対的に大きくない夾雑物であっても対向板に留まり易くなるので、夾雑物をより微細に切断できる、との効果を有する。
【００２０】
＜第４の態様＞
前記２軸破砕装置から流出した第１処理液が前記切断装置まで到達する時間が６０秒以内である、態様を挙げることができる。
【００２１】
第１処理液には破砕装置で破砕された第１夾雑物が含まれる。第１夾雑物をしばらくの間切断しない状態にしておくと、第１夾雑物が変形したり、再度凝集して大きな塊となったりして、切断装置による切断が困難となる。そのため、第１処理液が切断装置まで到達する時間を６０秒以内とすることで、夾雑物の変形や再凝集化を防止し、切断装置で容易に切断できるようにする、との効果を有する。
【００２２】
＜第５の態様＞
流入された下水に含まれる夾雑物を破砕して切断する下水処理装置であって、
前記下水処理装置は、
夾雑物を破砕して第１夾雑物とし、この第１夾雑物を含む第１処理液を得る２軸破砕装置と、
前記第１夾雑物を切断して第２夾雑物とし、この第２夾雑物を含む第２処理液を得る切断装置と、からなり、
前記２軸破砕装置は、周部に破砕刃を有する平行に配置された２本の回転軸を備え、これらの回転軸で前記夾雑物を挟みながら破砕して前記第１夾雑物とするものであり、
前記切断装置は、前記第１処理液の流れの中に、前記第１処理液の流れ方向の回転軸線周りに回転するホルダーに保持された切断刃と、前記第１処理液の流れ方向と交差して設けられた、複数の透過孔を有する対向板とを備え、前記切断刃を前記対向板に近接又は接触した対向状態で回転させて、前記第１夾雑物を切断して前記第２夾雑物とするものである、
ことを特徴とする下水処理装置、とする態様を挙げることができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によると、下水に含まれる夾雑物が破砕され、かつ、細かく切断されることにより、下水処理施設や処理機器への付着や、絡まり、閉塞等の不具合を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】２軸破砕装置を示す図である。
【図２】別の実施形態の２軸破砕装置の示す図である。
【図３】下水が破砕円盤群を通過する説明図である。
【図４】切断装置の説明図である。
【図５】切断装置の破砕の要部を示す図である。
【図６】対向板の一例を示す図である。
【図７】切断装置の別の形態を示す図である。
【図８】処理フローを示す図である。
【図９】対向板と、前記流入部における前記第１処理液の流入方向と、でなす角度の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明を実施するための形態を説明する。なお、本実施の形態は、本発明の一例である。
【００２６】
（下水処理施設）
家庭や事業場から排水される下水は、汚水ますから、下水管、下水道幹線に流れ込み、また中継ポンプ場を経由して下水処理場に流入される。下水処理場に流入された下水は、一例に沈砂池、最初沈殿池、反応槽、最終沈殿池、塩素混和地等を経て、系外に放流される。最初沈殿池で池底に沈殿した汚泥（生汚泥）と、最終沈殿池で池底に沈殿した活性汚泥は、汚泥貯留槽に一時貯留されて混合される。そして、この混合された汚泥は汚泥処理施設で濃縮、脱水、焼却等により減容化される。最初沈殿池、反応槽、最終沈殿池、塩素混和地等の各処理施設には、計測機器や撹拌機、汚泥掻き寄せ機等多種の機械設備が備わる。汚泥処理施設に送泥された汚泥は、一例に、濃縮槽、消化槽、脱水機、焼却炉を経て処理される。
【００２７】
（下水）
従来、下水は主に家庭排水や工業排水、事業場排水等で構成されていた。また、枝葉や茎、草等の植物、土壌等も下水に混入することがあった。近年では下水処理場のスケールメリットを生かし、浄化槽排水、農集排水、生ごみ、おむつ等を下水道に集約して処理することで発生する汚泥を焼却して、エネルギー化する傾向にある。しかしながら、これらを下水と共に下水処理場に流入させ集約処理すると、夾雑物の量も増加することになる。
【００２８】
（夾雑物）
下水処理施設（例えば、ポンプ場や貯留管、下水処理場等、汚泥処理施設）の下水に含まれる夾雑物には、プラスチック類や下着、雑巾、脱脂綿等の繊維類、ウエス、トイレットペーパー、毛髪、生ごみ、オイルボール、おむつ片を例示できるがこれらに限定されるものではない。
【００２９】
夾雑物は、ポンプ場や沈砂池に備わるスクリーン設備で捕集することが可能であるが、一般に夾雑物の形態（例えば、大きさや長さ）は、様々であるため、同スクリーン設備で捕集されずに透過してしまうものもある。夾雑物を含む下水が下水処理場、特に最初沈殿池以降の各処理施設に流入してしまうと、各処理施設に備わる設備機器に、夾雑物が絡む等して設備機器の動作不良等のトラブルを引き起こし、場合によっては、下水処理場全体の操業に支障をきたすこととなる。また、消化槽で汚泥を減容処理する際に汚泥を加温するための熱交換器を設ける場合があるが、夾雑物が熱交換器内の配管等に絡んでしまい、熱交換器を閉塞させる不具合を発生させることもある。
【００３０】
このようなトラブルや不具合を極力減らすために、設備機器や配管への夾雑物による付着や絡みつきをなくする対策を講じるとよい。例えば、夾雑物を破砕したり、切断したりして小サイズにする対策を挙げることができる。夾雑物を破砕したり、切断したりするには、特に限定されず公知の手段をとることができるが、破砕装置や切断装置を下水処理施設に備えることが好ましい。
【００３１】
（破砕装置）
破砕装置の構造に限定はないが、回転軸を複数本有する破砕装置（例えば、２軸せん断破砕機や多軸せん断破砕機）を用いることができる。２軸破砕装置２０を例にとって以下説明する。２軸破砕装置として、周部に破砕刃を有する平行に配置された２本の回転軸を備え、これらの回転軸で夾雑物を挟みながら破砕して第１夾雑物とする装置を、例示できる。２軸破砕装置２０は、軸芯回りに回転する実質的に平行な２本の第１回転軸２４Ａ及び第２回転軸２４Ｂを有する。第１回転軸２４Ａ及び第２回転軸２４Ｂは、ギアモータ等で回転させるとよい。第１回転軸２４Ａには、径方向外側に突出する破砕刃２３ａが複数設けられた破砕円盤２３Ａが軸芯方向に複数設けられている形態を用いるとよい。破砕刃２３ａは少なくとも破砕円盤２３Ａの外周部に１つ有していると好ましい。軸芯方向に沿う破砕円盤２３Ａ群の破砕刃２３ａの位置は、破砕円盤２３Ａ毎に軸芯周り方向に相違していてもよいし、一列に並んでいてもよい。第２回転軸２４Ｂにも同様に、径方向外側に突出する破砕刃２３ｂが複数設けられた破砕円盤２３Ｂが軸芯方向に複数設けられている。破砕刃２３ｂは少なくとも外周部に１つ有し、かつ、軸芯方向に沿う破砕円盤２３Ｂの破砕刃２３ｂの位置は、破砕円盤２３Ｂ毎に軸芯周り方向に相違していてもよいし、一列に並んでいてもよい。破砕円盤２３Ａ群及び破砕円盤２３Ｂ群各々は、軸芯に沿って間隔を空けて配されてもよいし、隣接する破砕円盤相互が隙間なく接して配されていてもよい。破砕円盤２３Ａ及び破砕円盤２３Ｂ各々の面方向は回転軸方向に対して実質的に垂直である。これら破砕刃２３ａを有する第１回転軸２４Ａと破砕刃２３ｂを有する第２回転軸２４Ｂがケーシング２５内に配置されている構造とすることができる。この構造にする場合、ケーシング２５に備わる流入部２２から下水１０を破砕装置２０に流入させ、第１処理液３８を流出部２１から流出させるように、下水１０を流すとよい。第１回転軸２４Ａに設けられた破砕円盤２３Ａ群と第２回転軸２４Ｂに設けられた破砕円盤２３Ｂ群とは、７〜１０ｍｍ離間しているとよい。また、両回転軸２４Ａ、２４Ｂは、下水１０の流入方向に対して交差する方向に配置するとよい。
【００３２】
ケーシング２５は必ずしも設けなくてもよく、下水が流れる水路内や配管内に、ケーシング２５を備えない２軸破砕装置２０を備えてもよい。また、下水１０は、その全てを同２軸破砕装置２０に送ってもよいし、その一部を送ってもよいが、全てを送るのが好ましい。
【００３３】
下水１０を破砕装置に流入させると、下水１０に含まれる夾雑物が破砕刃により破砕される。そして、破砕された夾雑物を含む処理液３８（以下、「第１処理液３８」ともいう。）が破砕装置から流出される。夾雑物のうちの相対的に小さいものは、同破砕装置で適宜破砕されるか、又は破砕されずに通過する。また、相対的に大型の夾雑物は、回転軸相互の間隔の厚さに破砕されたり、圧縮されたりして、糸状や帯状の形態になる場合がある。第１処理液３８に含まれる糸状や帯状の形態物は、例えば、厚さがおよそ１０ｍｍ以下となるが、長さが例えば、５０ｃｍ超のものも存在し、これら糸状や帯状の形態物は、処理工程の下流に備わる設備に付着したり、絡まったり等して不具合をもたらすおそれがある。なお、この破砕装置を通過した第１処理液３８に含まれる夾雑物には、破砕された第１夾雑物と破砕されずに回転軸相互の間を通過した夾雑物とが含まれる。
【００３４】
（切断装置）
切断装置としては、切断刃で破砕するものであればその切断装置の構成は特に制限されるものではないが、夾雑物を切断するには、本実施形態に示す切断装置３０を好適に利用できる。また、特許文献２や特許文献３に開示される切断装置や月島テクノメンテサービス株式会社が販売する製品「ロタカット」であってもよい。本実施形態に示す切断装置３０は第１処理液３８の流れ方向３８ｂの回転軸線周りに回転するホルダー３２に保持された切断刃３５と、前記第１処理液３８の流れ方向３８ｂと交差して設けられた、複数の透過孔３４ａを有する対向板３４とを備える。切断刃３５は、切断刃本体が刃となっている形態であってもよいし、回転羽根３５ｂに刃先３５ａを備えた形態であってもよい。夾雑物は、切断刃３５と、対向板３４とで挟まれ、せん断力を受け切断される。図４を参照しつつ説明すると、切断装置３０には、切断刃３５（回転羽根３５ｂと回転羽根に備わる刃先３５ａ）が、対向板３４面と対向して備わっている。対向板３４面には同対向板３４を貫通する透過孔３４ａが複数設けられている。対向板３４は、刃を備えてもよいし、備えなくてもよい。刃を備える場合は、刃は、例えば、対向板３４における第１処理液３８の上流側面３４Ａ上に設けてもよいし、透過孔の縁を刃状に形成して設けてもよい。対向板３４の形態として、網状のものでもよく、この網自体が刃先となっている、いわゆる網刃でもよい。また、穴あき板や篩板、格子板でもよく、穴あき板や篩板、格子板における透過孔の縁が刃先で形成されている形態を提示できる。さらに、図６に示すように、中心から外方へ渦状に次第に広がりながら、ほぼ四角形状やほぼ三角形状の透過孔３４ａを並べた対向板の形態であってもよい。
【００３５】
切断刃３５は、対向板３４に対して上流側に設置するとよい。夾雑物は、対向板３４の透過孔３４ａを通過する際に、対向板３４と切断刃３５との間で生じる剪断力によって切断されるが、このように配置すると、切断装置３０を流れる第１処理液に含まれる夾雑物のうちの対向板３４に留まった（又は、引っ掛かった）夾雑物が、回転する切断刃３５により切断され好ましい。
【００３６】
切断刃３５は回転自在なホルダー３２に備わり、ホルダー３２が回転すると切断刃３５は、同上流側平面３４Ａに沿って回転する。切断刃３５ａと、対向板３４の上流側平面３４Ａとは、近接又は接触した対向状態で回転する。
【００３７】
切断刃３５と、対向板３４の上流側平面３４Ａとが接触していると、切断刃３５の回転により切断刃３５が同上流側平面３４Ａに付着した夾雑物を掻き剥がすとともに、夾雑物が確実に切断され好適である。切断刃３５の刃先３５ａを上流側平面３４Ａに接触させた状態が維持される手段の一例として、切断刃３５に備わるホルダー３２を、切断刃３５から対向板３４へ向かう方向（付勢方向）４２に付勢する手段３３ａを挙げることができる。これにより切断刃３５は、付勢方向４２に引っ張られた（付勢された）状態で、対向板３４の上流側平面３４Ａに接触したまま回転することが可能となる。付勢手段３３ａとしては、バネや油圧シリンダ等、公知の手段を利用できる。なお、ホルダー３２はギアモータ等で回転させるとよい。
【００３８】
切断刃３５は回転羽根状に形成できる。この場合、羽根の枚数を適宜、設定することができる。例えば、１枚としてもよいし、２枚、３枚、４枚、５枚、８枚等、２〜８枚のいずれかの枚数としてもよい。
【００３９】
対向板３４の透過孔３４ａの形状は、特に限定されないが、例えば、ほぼ円形、ほぼ三角形〜ほぼ六角形からなる多角形、格子状、網状等にすることができる。透過孔３４ａの幅（又は径）は適宜設定することができ、例えば１０〜４０ｍｍとすると、夾雑物が適度に切断されて透過孔３４ａを透過するので好ましい。
【００４０】
本実施形態の切断装置３０には、第１処理水３８が流入する流入部３６と対向板３４を透過した水、すなわち第２処理水３９が流出する流出部３７とが備わる。対向板３４は流入部３６における第１処理水３８の流入方向３８ａに対して交差するように備わっている。対向板３４（すなわち、対向板３４面の傾き３４ｒ）と、切断装置３０の流入部３６における第１処理液３８の流入方向３８ａと、でなす角度θは直角でもよいが、図９に示すように鋭角にすると好ましい。特に、鋭角にしたときの角度θを１５°以上にすると好適である。鋭角にすると、夾雑物が対向板３４に引っ掛かって留まりやすくなるので、切断される夾雑物が多くなり、結果、短く切断された夾雑物を多く含む第２処理液が切断装置３０から流出される。角度θが１５°より小さいと第１処理液の流入方向３８ａと対向板３４の平面が平行に近くなり、水理学的に第１処理液が対向板３４面を透過する速度が小さくなる。対向板３４を透過する第１処理液の流量が低減し、結果として、単位時間当たりの下水の処理量が減少する。
【００４１】
対向板３４と切断刃３５はケーシング内に備えることができる。ケーシングは２室で構成でき、第１室４０と第２室４１とを仕切るように対向板３４を設けるとよい。第１室には前述の切断刃３５と流入部３６が備わり、第２室には流出部３７が備わる。この場合、切断刃３５に備わるホルダー３２を、第２室側に延ばし、同第２室の上部に備わる付勢手段３３ａまで延在するように配するとよい。第１室に流入した第１処理液３８は、対向板３４を透過して第２室に導かれ、第２処理液３９として流出部３７から流出される。
【００４２】
また、ケーシングを設けず、第１処理液３８が流れる水路内や配管内に、対向板３４と切断刃３５を有する切断装置を備えてもよい。この場合、言うまでもないが第１処理液３８の流れ方向に対して、上流側に切断刃３５を、その下流側に対向板３４を対向させて配置させる。
【００４３】
第１処理液３８は、その全てを対向板３４に透過させてもよいし、その一部を透過させてもよいが、全てを透過させるのが好ましい。
【００４４】
第１処理液３８に含まれる夾雑物、特に糸状物や帯状物は、回転自在な切断刃３５及び／又は対向板３４により切断力（せん断力）を受け、切断される。よって、第２処理液３９に含まれる夾雑物の大部分が、厚さが１０ｍｍ以下、長さが５０ｍｍ以下となるので、本切断装置よりも下流側に備わる諸設備に付着したり、絡まったりすることを抑制することができる。
【００４５】
他の実施形態として下水１０を破砕装置２０に送らずに、直接に、切断装置３０に送る手段とすることもできる。しかしながら、この「他の実施形態」とすると下水に含まれる相対的に大きな夾雑物が、次々と対向板３４に留まり、結果、切断装置３０の閉塞をもたらす。よって、破砕装置２０を設けずに切断装置３０のみを設ける場合は、下水処理施設のうちの、相対的に大きな夾雑物が少ない箇所に設置するとよい。例えば、最初沈殿池の引抜汚泥管、濃縮槽や消化槽それぞれの流入配管や流出配管等に切断装置３０を設置するのが好ましい。
【００４６】
切断装置の別の実施形態を図７を参照しつつ説明すると、切断装置１３０には、切断刃１３５（回転羽根１３５ｂに取り付けられた刃１３５ａ）が、対向板１３４と対向する側に備わっている。対向板１３４には同対向板１３４を貫通する透過孔が複数設けられている。切断刃１３５にはギアモータ１５２等で回転するホルダー１３２が備わり、切断刃１３５はホルダー１３２の回転により対向板１３４の面に沿って回転する。切断刃１３５と、対向板１３４における第１処理液３８の上流側面とは、接触している。切断刃１３５を対向板１３４に接触させるために切断刃１３５から対向板１３４へ向かう方向（付勢方向）に付勢する手段１３３が備わっている。また、切断しきれず対向板１３４を透過できない夾雑物は、切断装置１３０の下部に備わる取り出し部１５１から取り出すことができる。また、本体の運転停止時には、本体１３０に備わる支点軸１００を中心に切断装置１３０の上部（対向板１３４よりも上部）を、紙面に対して反時計回りに動かして開けることができる。そうすると、上方からケーシング１３６内を視認することができ、本体内部のメンテナンスを容易に行うことができる。なお、切断装置１３０の上部を閉じた状態において切断装置１３０の運転を行うと、切断装置１３０に送られた第１処理液３８が対向板１３４を透過して、結果、第２処理液３９が得られる。
【００４７】
第２処理液３９に含まれる夾雑物には、例えば、第１に破砕装置２０で破砕されず、かつ、切断装置３０で切断されなかった夾雑物、第２に破砕装置２０で破砕され、かつ、切断装置３０で切断されなかった夾雑物、第３に破砕装置２０で破砕されず、かつ、切断装置３０で切断された夾雑物、第４に破砕装置２０で破砕され、かつ、切断装置３０で切断された夾雑物が含まれる。なお、破砕装置２０で破砕された第１夾雑物を含む第１処理液３８を切断装置３０に流入させ、この第１夾雑物が切断されたものを第２夾雑物という。
【００４８】
前述のとおり、糸状又は帯状の夾雑物は、下水処理施設の設備に付着したり、絡まったりするが、特に毛髪は粗大化していくため、適宜切断されることが望ましい。毛髪が下水中に存在すると、毛髪の表面に有するキューティクル部に、有機物や油脂類、別の毛髪が付着する。また、これらが付着すると、細菌が繁殖する。毛髪はエナメル質状の組織で形成されているため硬度があり、生物分解され難く下水処理施設内に残存されたままとなる。そうすると、毛髪由来の夾雑物が粗大化して、諸設備に不具合をもたらす要因となりうる。
【００４９】
本実施形態では、下水１０が流入手段５１によって破砕装置２０に流入し、第１処理液３８として流出する。次いで、この第１処理液３８が送水手段５２によって切断装置３０に送水され切断装置３０に流入し、第２処理液３９として流出手段５３によって流出する。破砕装置２０から流出した第１処理液３８が切断装置３０に流入するまでに到達する時間は、６０秒以内とするとよく、２〜１５秒とすると好適である。６０秒よりも長いと、破砕装置２０で破砕された夾雑物、特に糸状物や帯状物が、切断装置３０まで到達する間に、変形したり、再度凝集して大きな塊となったりして、切断装置３０による破砕が困難となる。破砕装置２０の流出部と切断装置３０の流入部３６との送水手段５０は、特に限定されず配管や水路等を用いることができる。
【００５０】
（第２処理液の処理）
本実施形態で得た第２処理液に含まれる夾雑物は、最終的に下水処理施設から放流される放流水に含まれないように除去されればよい。除去手段としては、一例に、同夾雑物が最初沈殿池から下水生汚泥として引き抜かれ、汚泥貯留槽に導かれ、汚泥処理施設に送られ、燃焼処理される、手段を採ることができる。
【００５１】
（設置箇所）
破砕装置２０及び切断装置３０は下水処理施設、汚泥処理施設に適宜設置することができる。例えば、ポンプ場や汚泥集約設備の貯留槽の流入口及び／または流出口、沈砂池・スクリーン設備の流入口及び流出口、最初沈殿池の流入口、濃縮槽や消化槽、分配槽、スカム貯留槽の流入口及び／または流出口に設置することができる。また、これらの設置箇所の少なくともいずれか一箇所に設置するとよい。
【００５２】
前述では、破砕装置２０を設置した箇所の下流側に切断装置３０を設置する実施形態としているが、次の実施形態としてもよい。下水１０の流れ方向に沿って破砕装置２０を２台直列に設置し、その下流側に切断装置３０を設置する実施形態を例示できる。また、破砕装置２０を設置した箇所の下流側に設置する切断装置３０を２台直列に設置する実施形態を例示することもできる。この場合、直列に設置された切断装置３０のうちの、上流側の第１切断装置３０に備わる対向板３４の透過孔３４ａの径を相対的に大きくし、下流側の第２切断装置３０に備わる対向板３４の透過孔３４ａの径を相対的に小さくするとよい。このように配置すると、夾雑物が第１切断装置３０で粗く切断され、続く第２切断装置３０で細かく切断されるので、夾雑物を確実に微細化できる。
【００５３】
（流量）
破砕装置２０に流入させる下水１０や切断装置３０に流入させる第１処理液３８は、流量を１０〜１００ｍ3／ｈ、全固形物量（ＴＳ）を０〜４％とするとよい。流量が１０ｍ3／ｈ未満だと処理効率が悪く、１００ｍ3／ｈを超えるとこれらの装置に夾雑物が多量に流れ込み詰まりの原因となる。また、全固形物量（ＴＳ）が４％を超えると、固形物の濃度が高すぎるためこれらの装置の詰まりの原因となる。
【００５４】
本実施形態の下水とは特に限定されないが、一例に、浄化槽排水、農業・漁業集落排水、雨水、工場排水、事業場排水、不明水、伏流水、湧水、地下水、工業用水、下水管水、下水道幹線水、生汚泥、活性汚泥、下水処理場及び／又は汚泥処理施設の各処理工程を流れる工程水等を挙げることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明で開示される下水処理方法及び下水処理装置は、特に限定されないが、例えば、公共下水道、流域下水道、都市下水路の下水処理施設で利用することができる。
【符号の説明】
【００５６】
１０    下水
２０    ２軸破砕装置
２３ａ  破砕刃
２３ｂ  破砕刃
２４Ａ  回転軸
２４Ｂ  回転軸
３０    切断装置
３２    ホルダー
３４    対向板
３４Ａ  対向板における第１処理液の上流側平面
３４ａ  透過孔
３５    切断刃
３８    第１処理液
３９    第２処理液
【図１】
2020142210.tif 000003
【図２】
2020142210.tif 000004
【図３】
2020142210.tif 000005
【図４】
2020142210.tif 000006
【図５】
2020142210.tif 000007
【図６】
2020142210.tif 000008
【図７】
2020142210.tif 000009
【図８】
2020142210.tif 000010
【図９】
2020142210.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成31年3月8日(2019.3.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
2020142210.tif 000012
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
2020142210.tif 000013
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５】
2020142210.tif 000014
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６】
2020142210.tif 000015
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図７】
2020142210.tif 000016
【手続補正６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図８】
2020142210.tif 000017
【手続補正７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図９】
2020142210.tif 000018
【手続補正書】
【提出日】令和2年4月13日(2020.4.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下水処理方法及び下水処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、家庭排水や事業場排水、工場排水等の下水は、下水管に排水され、中継ポンプ場や下水道幹線を経て、下水処理場に集水されて処理される。処理された水は、河川や海に放流される。
【０００３】
この排水される下水には、一例にプラスチック類や下着、雑巾、脱脂綿等の繊維類、ウエス、トイレットペーパー、毛髪等の様々な夾雑物が含まれる。これら夾雑物は、下水処理場で処理された水と共に河川や海に放流することができず、例えば、中継ポンプ場や下水処理場に備わる沈砂池に設置されるスクリーン設備によって捕集され、産業廃棄物として処理される。
【０００４】
近年、エネルギーの有効活用化、下水処理場のスケールメリットを生かし、従来の下水以外の汚水も下水処理場で集約して処理を推進する傾向にある。ここで、従来の下水以外の汚水としては、例えば、浄化槽、農業・漁業集落排水設備等の汚水があり、これらの汚水には、生ごみ、産業廃棄物、おむつ片が含まれる場合がある。
【０００５】
この下水処理場での集約処理の推進により、下水処理場に流入する夾雑物が増大化する傾向にある。
【０００６】
下水処理場において、夾雑物の増大は、下水処理をする各工程に備わる槽（池）や設備機器に様々な不具合をもたらす原因となる。
【０００７】
そこで、夾雑物の増大に対しては、夾雑物を好適なサイズに破砕することにより不具合を抑制するという手法を採ることができる。
【０００８】
夾雑物を破砕する技術として、特許文献１や特許文献２が開示されている。特許文献１は、第１の破砕手段と受容水槽と第２の破砕手段を備えた装置に関するものであり、し渣等の固形異物をこれら破砕手段で破砕する技術である。しかしながら、これらの破砕手段は一対の直立破砕ユニットで固形異物を破砕するため、破砕物が切れずに帯状に伸びてしまう。そうすると、破砕物が槽（池）や設備機器に付着したり、絡まったりして不具合をもたらす。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第５３３６２６６号公報
【特許文献２】特表２０１２−５２１２８５号公報
【特許文献３】特表２０１３−５３７１０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明が解決しようとする主たる課題は、下水に含まれる夾雑物を好適なサイズに破砕し、切断する下水処理方法及び下水処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決した本発明の代表的態様は以下のとおりである。
【００１２】
＜第１の態様＞
下水を２軸破砕装置に流入させ、前記下水に含まれる夾雑物を破砕して第１夾雑物とし、この第１夾雑物を含む第１処理液を得る破砕工程と、
前記第１処理液を切断装置に流入させ、前記第１夾雑物を切断して第２夾雑物とし、この第２夾雑物を含む第２処理液とする切断工程と、を有し、
前記２軸破砕装置は、
周部に破砕刃を有する平行に配置された２本の回転軸を備え、これらの回転軸で前記夾雑物を挟みながら破砕して前記第１夾雑物とする装置であり、
前記切断装置は、前記第１処理液の流れの中に、前記第１処理液の流れ方向の回転軸線周りに回転するホルダーに保持された切断刃と、前記第１処理液の流れ方向と交差して設けられた、複数の透過孔を有する対向板とを備え、
前記切断工程は、前記切断刃を前記対向板に近接又は接触した対向状態で回転させて、前記第１夾雑物を切断して前記第２夾雑物とし、前記対向板の前記透過孔を透過させて前記第２処理液とする、
ことを特徴とする下水処理方法。
【００１３】
下水に含まれる夾雑物は、例えば、中継ポンプ場や沈砂池に備わるスクリーン設備で捕集することが可能であるが、同スクリーン設備を通過した夾雑物は、その下流に備わる処理施設や処理機器に付着したり、絡まったりして、処理施設の操業に重大な影響を及ぼす。この夾雑物を含む下水を２軸破砕装置に流入させると、回転軸相互に挟まれる夾雑物は破砕され、結果、破砕された第１夾雑物と、破砕されずに２軸破砕装置を通過した小サイズの夾雑物とを含む第１処理液を得る。この第１夾雑物の厚さはおよそ回転軸相互の幅と同程度となる。しかしながら、この第１夾雑物のうちには、厚さはないものの長い糸状物や帯状物となったものが存在する。そこで、第１夾雑物を含む第１処理液を切断装置に送り、この切断装置に備わる切断刃を対向板に近接又は接触した対向状態で回転させて第１夾雑物を切断する。そうすると、第２処理液に含まれる夾雑物は、２軸破砕装置を通過し、かつ、切断装置を通過した好適なサイズのもので構成されるので、下流に備わる処理施設や処理機器、及びこれらのバリ部分に付着したり、絡まったりすることを抑制することができる。
【００１４】
切断装置に送られた夾雑物のうちの、対向板の透過孔を透過できないサイズの夾雑物は、対向板に留まる（引っ掛かる）。この対向板に留まった（引っ掛かった）夾雑物は、切断刃の回転で切断される。対向板に留まっていた夾雑物は切断され、下水の水流に沿って、透過孔を透過する。
【００１５】
夾雑物が対向板に付着したままだと、処理する下水によっては第１処理液の継続的または断続的な流入で次第に対向板に夾雑物が堆積し、固化したり、肥大化したりして、対向板の閉塞をもたらすおそれがある。切断刃を対向板に接近又は接触した対向状態で回転させると、対向板に付着した夾雑物を切断刃が掻き剥がすように落とす。これにより、対向板に夾雑物が堆積するのを防止できる。
【００１６】
＜第２の態様＞
前記２軸破砕装置は、前記夾雑物を破砕して厚さ１０ｍｍ以下の第１夾雑物とするものであり、
前記切断装置は、前記第１夾雑物を切断して長さ５０ｍｍ以下の第２夾雑物とするものである、態様を挙げることができる。
【００１７】
これらの装置により、厚さ１０ｍｍ以下、長さ５０ｍｍ以下のサイズの夾雑物が得られるので、下流に備わる処理施設や処理機器、これらのバリ部分に、この得られた夾雑物が付着し、絡まるのをさらに抑制できる、という効果を有する。
【００１８】
＜第３の態様＞
前記切断装置は前記第１処理液を流入させる流入部を有し、
前記対向板と、前記切断装置の流入部における前記第１処理液の流入方向と、でなす角度が鋭角となるように前記対向板を備える、態様を挙げることができる。
【００１９】
対向板が、切断装置の流入部における第１処理液の流れ方向に対して鋭角であるので、透過孔も鋭角となる。このように対向板を備えると、夾雑物が、透過孔を透過し難くなり対向板に引っ掛かり留まり易くなる。相対的に長い夾雑物のみならず、相対的に大きくない夾雑物であっても対向板に留まり易くなるので、夾雑物をより微細に切断できる、との効果を有する。
【００２０】
＜第４の態様＞
前記２軸破砕装置から流出した第１処理液が前記切断装置まで到達する時間が６０秒以内である、態様を挙げることができる。
【００２１】
第１処理液には破砕装置で破砕された第１夾雑物が含まれる。第１夾雑物をしばらくの間切断しない状態にしておくと、第１夾雑物が変形したり、再度凝集して大きな塊となったりして、切断装置による切断が困難となる。そのため、第１処理液が切断装置まで到達する時間を６０秒以内とすることで、夾雑物の変形や再凝集化を防止し、切断装置で容易に切断できるようにする、との効果を有する。
【００２２】
＜第５の態様＞
流入された下水に含まれる夾雑物を破砕して切断する下水処理装置であって、
前記下水処理装置は、
夾雑物を破砕して第１夾雑物とし、この第１夾雑物を含む第１処理液を得る２軸破砕装置と、
前記第１夾雑物を切断して第２夾雑物とし、この第２夾雑物を含む第２処理液を得る切断装置と、からなり、
前記２軸破砕装置は、周部に破砕刃を有する平行に配置された２本の回転軸を備え、これらの回転軸で前記夾雑物を挟みながら破砕して前記第１夾雑物とするものであり、
前記切断装置は、前記第１処理液の流れの中に、前記第１処理液の流れ方向の回転軸線周りに回転するホルダーに保持された切断刃と、前記第１処理液の流れ方向と交差して設けられた、複数の透過孔を有する対向板とを備え、前記切断刃を前記対向板に近接又は接触した対向状態で回転させて、前記第１夾雑物を切断して前記第２夾雑物とするものである、
ことを特徴とする下水処理装置、とする態様を挙げることができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によると、下水に含まれる夾雑物が破砕され、かつ、細かく切断されることにより、下水処理施設や処理機器への付着や、絡まり、閉塞等の不具合を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】２軸破砕装置を示す図である。
【図２】別の実施形態の２軸破砕装置の示す図である。
【図３】下水が破砕円盤群を通過する説明図である。
【図４】切断装置の説明図である。
【図５】切断装置の破砕の要部を示す図である。
【図６】対向板の一例を示す図である。
【図７】切断装置の別の形態を示す図である。
【図８】処理フローを示す図である。
【図９】対向板と、前記流入部における前記第１処理液の流入方向と、でなす角度の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明を実施するための形態を説明する。なお、本実施の形態は、本発明の一例である。
【００２６】
（下水処理施設）
家庭や事業場から排水される下水は、汚水ますから、下水管、下水道幹線に流れ込み、また中継ポンプ場を経由して下水処理場に流入される。下水処理場に流入された下水は、一例に沈砂池、最初沈殿池、反応槽、最終沈殿池、塩素混和地等を経て、系外に放流される。最初沈殿池で池底に沈殿した汚泥（生汚泥）と、最終沈殿池で池底に沈殿した活性汚泥は、汚泥貯留槽に一時貯留されて混合される。そして、この混合された汚泥は汚泥処理施設で濃縮、脱水、焼却等により減容化される。最初沈殿池、反応槽、最終沈殿池、塩素混和地等の各処理施設には、計測機器や撹拌機、汚泥掻き寄せ機等多種の機械設備が備わる。汚泥処理施設に送泥された汚泥は、一例に、濃縮槽、消化槽、脱水機、焼却炉を経て処理される。
【００２７】
（下水）
従来、下水は主に家庭排水や工業排水、事業場排水等で構成されていた。また、枝葉や茎、草等の植物、土壌等も下水に混入することがあった。近年では下水処理場のスケールメリットを生かし、浄化槽排水、農集排水、生ごみ、おむつ等を下水道に集約して処理することで発生する汚泥を焼却して、エネルギー化する傾向にある。しかしながら、これらを下水と共に下水処理場に流入させ集約処理すると、夾雑物の量も増加することになる。
【００２８】
（夾雑物）
下水処理施設（例えば、ポンプ場や貯留管、下水処理場等、汚泥処理施設）の下水に含まれる夾雑物には、プラスチック類や下着、雑巾、脱脂綿等の繊維類、ウエス、トイレットペーパー、毛髪、生ごみ、オイルボール、おむつ片を例示できるがこれらに限定されるものではない。
【００２９】
夾雑物は、ポンプ場や沈砂池に備わるスクリーン設備で捕集することが可能であるが、一般に夾雑物の形態（例えば、大きさや長さ）は、様々であるため、同スクリーン設備で捕集されずに透過してしまうものもある。夾雑物を含む下水が下水処理場、特に最初沈殿池以降の各処理施設に流入してしまうと、各処理施設に備わる設備機器に、夾雑物が絡む等して設備機器の動作不良等のトラブルを引き起こし、場合によっては、下水処理場全体の操業に支障をきたすこととなる。また、消化槽で汚泥を減容処理する際に汚泥を加温するための熱交換器を設ける場合があるが、夾雑物が熱交換器内の配管等に絡んでしまい、熱交換器を閉塞させる不具合を発生させることもある。
【００３０】
このようなトラブルや不具合を極力減らすために、設備機器や配管への夾雑物による付着や絡みつきをなくする対策を講じるとよい。例えば、夾雑物を破砕したり、切断したりして小サイズにする対策を挙げることができる。夾雑物を破砕したり、切断したりするには、特に限定されず公知の手段をとることができるが、破砕装置や切断装置を下水処理施設に備えることが好ましい。
【００３１】
（破砕装置）
破砕装置の構造に限定はないが、回転軸を複数本有する破砕装置（例えば、２軸せん断破砕機や多軸せん断破砕機）を用いることができる。２軸破砕装置２０を例にとって以下説明する。２軸破砕装置として、周部に破砕刃を有する平行に配置された２本の回転軸を備え、これらの回転軸で夾雑物を挟みながら破砕して第１夾雑物とする装置を、例示できる。２軸破砕装置２０は、軸芯回りに回転する実質的に平行な２本の第１回転軸２４Ａ及び第２回転軸２４Ｂを有する。第１回転軸２４Ａ及び第２回転軸２４Ｂは、ギアモータ等で回転させるとよい。第１回転軸２４Ａには、径方向外側に突出する破砕刃２３ａが複数設けられた破砕円盤２３Ａが軸芯方向に複数設けられている形態を用いるとよい。破砕刃２３ａは少なくとも破砕円盤２３Ａの外周部に１つ有していると好ましい。軸芯方向に沿う破砕円盤２３Ａ群の破砕刃２３ａの位置は、破砕円盤２３Ａ毎に軸芯周り方向に相違していてもよいし、一列に並んでいてもよい。第２回転軸２４Ｂにも同様に、径方向外側に突出する破砕刃２３ｂが複数設けられた破砕円盤２３Ｂが軸芯方向に複数設けられている。破砕刃２３ｂは少なくとも外周部に１つ有し、かつ、軸芯方向に沿う破砕円盤２３Ｂの破砕刃２３ｂの位置は、破砕円盤２３Ｂ毎に軸芯周り方向に相違していてもよいし、一列に並んでいてもよい。破砕円盤２３Ａ群及び破砕円盤２３Ｂ群各々は、軸芯に沿って間隔を空けて配されてもよいし、隣接する破砕円盤相互が隙間なく接して配されていてもよい。破砕円盤２３Ａ及び破砕円盤２３Ｂ各々の面方向は回転軸方向に対して実質的に垂直である。これら破砕刃２３ａを有する第１回転軸２４Ａと破砕刃２３ｂを有する第２回転軸２４Ｂがケーシング２５内に配置されている構造とすることができる。この構造にする場合、ケーシング２５に備わる流入部２２から下水１０を破砕装置２０に流入させ、第１処理液３８を流出部２１から流出させるように、下水１０を流すとよい。第１回転軸２４Ａに設けられた破砕円盤２３Ａ群と第２回転軸２４Ｂに設けられた破砕円盤２３Ｂ群とは、７〜１０ｍｍ離間しているとよい。また、両回転軸２４Ａ、２４Ｂは、下水１０の流入方向に対して交差する方向に配置するとよい。
【００３２】
ケーシング２５は必ずしも設けなくてもよく、下水が流れる水路内や配管内に、ケーシング２５を備えない２軸破砕装置２０を備えてもよい。また、下水１０は、その全てを同２軸破砕装置２０に送ってもよいし、その一部を送ってもよいが、全てを送るのが好ましい。
【００３３】
下水１０を破砕装置に流入させると、下水１０に含まれる夾雑物が破砕刃により破砕される。そして、破砕された夾雑物を含む処理液３８（以下、「第１処理液３８」ともいう。）が破砕装置から流出される。夾雑物のうちの相対的に小さいものは、同破砕装置で適宜破砕されるか、又は破砕されずに通過する。また、相対的に大型の夾雑物は、回転軸相互の間隔の厚さに破砕されたり、圧縮されたりして、糸状や帯状の形態になる場合がある。第１処理液３８に含まれる糸状や帯状の形態物は、例えば、厚さがおよそ１０ｍｍ以下となるが、長さが例えば、５０ｃｍ超のものも存在し、これら糸状や帯状の形態物は、処理工程の下流に備わる設備に付着したり、絡まったり等して不具合をもたらすおそれがある。なお、この破砕装置を通過した第１処理液３８に含まれる夾雑物には、破砕された第１夾雑物と破砕されずに回転軸相互の間を通過した夾雑物とが含まれる。
【００３４】
（切断装置）
切断装置としては、切断刃で破砕するものであればその切断装置の構成は特に制限されるものではないが、夾雑物を切断するには、本実施形態に示す切断装置３０を好適に利用できる。また、特許文献２や特許文献３に開示される切断装置や月島テクノメンテサービス株式会社が販売する製品「ロタカット」であってもよい。本実施形態に示す切断装置３０は第１処理液３８の流れ方向３８ｂの回転軸線周りに回転するホルダー３２に保持された切断刃３５と、前記第１処理液３８の流れ方向３８ｂと交差して設けられた、複数の透過孔３４ａを有する対向板３４とを備える。切断刃３５は、切断刃本体が刃となっている形態であってもよいし、回転羽根３５ｂに刃先３５ａを備えた形態であってもよい。夾雑物は、切断刃３５と、対向板３４とで挟まれ、せん断力を受け切断される。図４を参照しつつ説明すると、切断装置３０には、切断刃３５（回転羽根３５ｂと回転羽根に備わる刃先３５ａ）が、対向板３４面と対向して備わっている。対向板３４面には同対向板３４を貫通する透過孔３４ａが複数設けられている。対向板３４は、刃を備えてもよいし、備えなくてもよい。刃を備える場合は、刃は、例えば、対向板３４における第１処理液３８の上流側面３４Ａ上に設けてもよいし、透過孔の縁を刃状に形成して設けてもよい。対向板３４の形態として、網状のものでもよく、この網自体が刃先となっている、いわゆる網刃でもよい。また、穴あき板や篩板、格子板でもよく、穴あき板や篩板、格子板における透過孔の縁が刃先で形成されている形態を提示できる。さらに、図６に示すように、中心から外方へ渦状に次第に広がりながら、ほぼ四角形状やほぼ三角形状の透過孔３４ａを並べた対向板の形態であってもよい。
【００３５】
切断刃３５は、対向板３４に対して上流側に設置するとよい。夾雑物は、対向板３４の透過孔３４ａを通過する際に、対向板３４と切断刃３５との間で生じる剪断力によって切断されるが、このように配置すると、切断装置３０を流れる第１処理液に含まれる夾雑物のうちの対向板３４に留まった（又は、引っ掛かった）夾雑物が、回転する切断刃３５により切断され好ましい。
【００３６】
切断刃３５は回転自在なホルダー３２に備わり、ホルダー３２が回転すると切断刃３５は、同上流側平面３４Ａに沿って回転する。切断刃３５ａと、対向板３４の上流側平面３４Ａとは、近接又は接触した対向状態で回転する。
【００３７】
切断刃３５と、対向板３４の上流側平面３４Ａとが接触していると、切断刃３５の回転により切断刃３５が同上流側平面３４Ａに付着した夾雑物を掻き剥がすとともに、夾雑物が確実に切断され好適である。切断刃３５の刃先３５ａを上流側平面３４Ａに接触させた状態が維持される手段の一例として、切断刃３５に備わるホルダー３２を、切断刃３５から対向板３４へ向かう方向（付勢方向）４２に付勢する手段３３ａを挙げることができる。これにより切断刃３５は、付勢方向４２に引っ張られた（付勢された）状態で、対向板３４の上流側平面３４Ａに接触したまま回転することが可能となる。付勢手段３３ａとしては、バネや油圧シリンダ等、公知の手段を利用できる。なお、ホルダー３２はギアモータ等で回転させるとよい。
【００３８】
切断刃３５は回転羽根状に形成できる。この場合、羽根の枚数を適宜、設定することができる。例えば、１枚としてもよいし、２枚、３枚、４枚、５枚、８枚等、２〜８枚のいずれかの枚数としてもよい。
【００３９】
対向板３４の透過孔３４ａの形状は、特に限定されないが、例えば、ほぼ円形、ほぼ三角形〜ほぼ六角形からなる多角形、格子状、網状等にすることができる。透過孔３４ａの幅（又は径）は適宜設定することができ、例えば１０〜４０ｍｍとすると、夾雑物が適度に切断されて透過孔３４ａを透過するので好ましい。
【００４０】
本実施形態の切断装置３０には、第１処理水３８が流入する流入部３６と対向板３４を透過した水、すなわち第２処理水３９が流出する流出部３７とが備わる。対向板３４は流入部３６における第１処理水３８の流入方向３８ａに対して交差するように備わっている。対向板３４（すなわち、対向板３４面の傾き３４ｒ）と、切断装置３０の流入部３６における第１処理液３８の流入方向３８ａと、でなす角度θは直角でもよいが、図９に示すように鋭角にすると好ましい。特に、鋭角にしたときの角度θを１５°以上にすると好適である。鋭角にすると、夾雑物が対向板３４に引っ掛かって留まりやすくなるので、切断される夾雑物が多くなり、結果、短く切断された夾雑物を多く含む第２処理液が切断装置３０から流出される。角度θが１５°より小さいと第１処理液の流入方向３８ａと対向板３４の平面が平行に近くなり、水理学的に第１処理液が対向板３４面を透過する速度が小さくなる。対向板３４を透過する第１処理液の流量が低減し、結果として、単位時間当たりの下水の処理量が減少する。
【００４１】
対向板３４と切断刃３５はケーシング内に備えることができる。ケーシングは２室で構成でき、第１室４０と第２室４１とを仕切るように対向板３４を設けるとよい。第１室には前述の切断刃３５と流入部３６が備わり、第２室には流出部３７が備わる。この場合、切断刃３５に備わるホルダー３２を、第２室側に延ばし、同第２室の上部に備わる付勢手段３３ａまで延在するように配するとよい。第１室に流入した第１処理液３８は、対向板３４を透過して第２室に導かれ、第２処理液３９として流出部３７から流出される。
【００４２】
また、ケーシングを設けず、第１処理液３８が流れる水路内や配管内に、対向板３４と切断刃３５を有する切断装置を備えてもよい。この場合、言うまでもないが第１処理液３８の流れ方向に対して、上流側に切断刃３５を、その下流側に対向板３４を対向させて配置させる。
【００４３】
第１処理液３８は、その全てを対向板３４に透過させてもよいし、その一部を透過させてもよいが、全てを透過させるのが好ましい。
【００４４】
第１処理液３８に含まれる夾雑物、特に糸状物や帯状物は、回転自在な切断刃３５及び／又は対向板３４により切断力（せん断力）を受け、切断される。よって、第２処理液３９に含まれる夾雑物の大部分が、厚さが１０ｍｍ以下、長さが５０ｍｍ以下となるので、本切断装置よりも下流側に備わる諸設備に付着したり、絡まったりすることを抑制することができる。
【００４５】
他の実施形態として下水１０を破砕装置２０に送らずに、直接に、切断装置３０に送る手段とすることもできる。しかしながら、この「他の実施形態」とすると下水に含まれる相対的に大きな夾雑物が、次々と対向板３４に留まり、結果、切断装置３０の閉塞をもたらす。よって、破砕装置２０を設けずに切断装置３０のみを設ける場合は、下水処理施設のうちの、相対的に大きな夾雑物が少ない箇所に設置するとよい。例えば、最初沈殿池の引抜汚泥管、濃縮槽や消化槽それぞれの流入配管や流出配管等に切断装置３０を設置するのが好ましい。
【００４６】
切断装置の別の実施形態を図７を参照しつつ説明すると、切断装置１３０には、切断刃１３５（回転羽根１３５ｂに取り付けられた刃１３５ａ）が、対向板１３４と対向する側に備わっている。対向板１３４には同対向板１３４を貫通する透過孔が複数設けられている。切断刃１３５にはギアモータ１５２等で回転するホルダー１３２が備わり、切断刃１３５はホルダー１３２の回転により対向板１３４の面に沿って回転する。切断刃１３５と、対向板１３４における第１処理液３８の上流側面とは、接触している。切断刃１３５を対向板１３４に接触させるために切断刃１３５から対向板１３４へ向かう方向（付勢方向）に付勢する手段１３３が備わっている。また、切断しきれず対向板１３４を透過できない夾雑物は、切断装置１３０の下部に備わる取り出し部１５１から取り出すことができる。また、本体の運転停止時には、本体１３０に備わる支点軸１００を中心に切断装置１３０の上部（対向板１３４よりも上部）を、紙面に対して反時計回りに動かして開けることができる。そうすると、上方からケーシング１３６内を視認することができ、本体内部のメンテナンスを容易に行うことができる。なお、切断装置１３０の上部を閉じた状態において切断装置１３０の運転を行うと、切断装置１３０に送られた第１処理液３８が対向板１３４を透過して、結果、第２処理液３９が得られる。
【００４７】
第２処理液３９に含まれる夾雑物には、例えば、第１に破砕装置２０で破砕されず、かつ、切断装置３０で切断されなかった夾雑物、第２に破砕装置２０で破砕され、かつ、切断装置３０で切断されなかった夾雑物、第３に破砕装置２０で破砕されず、かつ、切断装置３０で切断された夾雑物、第４に破砕装置２０で破砕され、かつ、切断装置３０で切断された夾雑物が含まれる。なお、破砕装置２０で破砕された第１夾雑物を含む第１処理液３８を切断装置３０に流入させ、この第１夾雑物が切断されたものを第２夾雑物という。
【００４８】
前述のとおり、糸状又は帯状の夾雑物は、下水処理施設の設備に付着したり、絡まったりするが、特に毛髪は粗大化していくため、適宜切断されることが望ましい。毛髪が下水中に存在すると、毛髪の表面に有するキューティクル部に、有機物や油脂類、別の毛髪が付着する。また、これらが付着すると、細菌が繁殖する。毛髪はエナメル質状の組織で形成されているため硬度があり、生物分解され難く下水処理施設内に残存されたままとなる。そうすると、毛髪由来の夾雑物が粗大化して、諸設備に不具合をもたらす要因となりうる。
【００４９】
本実施形態では、下水１０が流入手段５１によって破砕装置２０に流入し、第１処理液３８として流出する。次いで、この第１処理液３８が送水手段５２によって切断装置３０に送水され切断装置３０に流入し、第２処理液３９として流出手段５３によって流出する。破砕装置２０から流出した第１処理液３８が切断装置３０に流入するまでに到達する時間は、６０秒以内とするとよく、２〜１５秒とすると好適である。６０秒よりも長いと、破砕装置２０で破砕された夾雑物、特に糸状物や帯状物が、切断装置３０まで到達する間に、変形したり、再度凝集して大きな塊となったりして、切断装置３０による破砕が困難となる。破砕装置２０の流出部と切断装置３０の流入部３６との送水手段５０は、特に限定されず配管や水路等を用いることができる。
【００５０】
（第２処理液の処理）
本実施形態で得た第２処理液に含まれる夾雑物は、最終的に下水処理施設から放流される放流水に含まれないように除去されればよい。除去手段としては、一例に、同夾雑物が最初沈殿池から下水生汚泥として引き抜かれ、汚泥貯留槽に導かれ、汚泥処理施設に送られ、燃焼処理される、手段を採ることができる。
【００５１】
（設置箇所）
破砕装置２０及び切断装置３０は下水処理施設、汚泥処理施設に適宜設置することができる。例えば、ポンプ場や汚泥集約設備の貯留槽の流入口及び／または流出口、沈砂池・スクリーン設備の流入口及び流出口、最初沈殿池の流入口、濃縮槽や消化槽、分配槽、スカム貯留槽の流入口及び／または流出口に設置することができる。また、これらの設置箇所の少なくともいずれか一箇所に設置するとよい。
【００５２】
前述では、破砕装置２０を設置した箇所の下流側に切断装置３０を設置する実施形態としているが、次の実施形態としてもよい。下水１０の流れ方向に沿って破砕装置２０を２台直列に設置し、その下流側に切断装置３０を設置する実施形態を例示できる。また、破砕装置２０を設置した箇所の下流側に設置する切断装置３０を２台直列に設置する実施形態を例示することもできる。この場合、直列に設置された切断装置３０のうちの、上流側の第１切断装置３０に備わる対向板３４の透過孔３４ａの径を相対的に大きくし、下流側の第２切断装置３０に備わる対向板３４の透過孔３４ａの径を相対的に小さくするとよい。このように配置すると、夾雑物が第１切断装置３０で粗く切断され、続く第２切断装置３０で細かく切断されるので、夾雑物を確実に微細化できる。
【００５３】
（流量）
破砕装置２０に流入させる下水１０や切断装置３０に流入させる第１処理液３８は、流量を１０〜１００ｍ3／ｈ、全固形物量（ＴＳ）を０〜４％とするとよい。流量が１０ｍ3／ｈ未満だと処理効率が悪く、１００ｍ3／ｈを超えるとこれらの装置に夾雑物が多量に流れ込み詰まりの原因となる。また、全固形物量（ＴＳ）が４％を超えると、固形物の濃度が高すぎるためこれらの装置の詰まりの原因となる。
【００５４】
本実施形態の下水とは特に限定されないが、一例に、浄化槽排水、農業・漁業集落排水、雨水、工場排水、事業場排水、不明水、伏流水、湧水、地下水、工業用水、下水管水、下水道幹線水、生汚泥、活性汚泥、下水処理場及び／又は汚泥処理施設の各処理工程を流れる工程水等を挙げることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明で開示される下水処理方法及び下水処理装置は、特に限定されないが、例えば、公共下水道、流域下水道、都市下水路の下水処理施設で利用することができる。
【符号の説明】
【００５６】
１０    下水
２０    ２軸破砕装置
２３ａ  破砕刃
２３ｂ  破砕刃
２４Ａ  回転軸
２４Ｂ  回転軸
３０    切断装置
３２    ホルダー
３４    対向板
３４Ａ  対向板における第１処理液の上流側平面
３４ａ  透過孔
３５    切断刃
３８    第１処理液
３９    第２処理液
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下水を２軸破砕装置に流入させ、前記下水に含まれる夾雑物を破砕して第１夾雑物とし、この第１夾雑物を含む第１処理液を得る破砕工程と、
前記第１処理液を切断装置に流入させ、前記第１夾雑物を切断して第２夾雑物とし、この第２夾雑物を含む第２処理液とする切断工程と、を有し、
前記２軸破砕装置は、周部に破砕刃を有する平行に配置された２本の回転軸を備え、これらの回転軸で前記夾雑物を挟みながら破砕して、厚さ１０ｍｍ以下の前記第１夾雑物とする装置であり、
前記切断装置は、
前記第１処理液の流れの中に、前記第１処理液の流れ方向の回転軸線周りに回転するホルダーに保持された切断刃と、前記第１処理液の流れ方向と交差して設けられた、複数の透過孔を有する対向板と、前記第１処理液を流入させる流入部を有し、
前記対向板と、前記流入部における前記第１処理液の流入方向と、でなす角度が鋭角となるように前記対向板を備えるものであり、
前記切断工程は、前記切断刃を前記対向板に近接又は接触した対向状態で回転させて、前記第１夾雑物を切断して、長さ５０ｍｍ以下の前記第２夾雑物とし、前記対向板の前記透過孔を透過させて前記第２処理液とする、
ことを特徴とする下水処理方法。
【請求項２】
前記破砕工程で得られた前記第１処理液を前記破砕装置の流出部から前記切断装置の流入部へ、径が実質一定の配管で送水する工程を有する、
請求項１に記載の下水処理方法。
【請求項３】
前記第２処理液を最初沈殿池に流入させ、当該最初沈殿池から下水生汚泥として引き抜く工程を有する、
請求項１に記載の下水処理方法。
【請求項４】
前記２軸破砕装置から流出した前記第１処理液が前記切断装置まで到達する時間が６０秒以内である、
請求項１に記載の下水処理方法。
【請求項５】
流入された下水に含まれる夾雑物を破砕して切断する下水処理装置であって、
前記下水処理装置は、
夾雑物を破砕して第１夾雑物とし、この第１夾雑物を含む第１処理液を得る２軸破砕装置と、
前記第１夾雑物を切断して第２夾雑物とし、この第２夾雑物を含む第２処理液を得る切断装置と、からなり、
前記２軸破砕装置は、周部に破砕刃を有する平行に配置された２本の回転軸を備え、これらの回転軸で前記夾雑物を挟みながら破砕して、厚さ１０ｍｍ以下の前記第１夾雑物とするものであり、
前記切断装置は、
前記第１処理液の流れの中に、前記第１処理液の流れ方向の回転軸線周りに回転するホルダーに保持された切断刃と、前記第１処理液の流れ方向と交差して設けられた、複数の透過孔を有する対向板と前記第１処理液を流入させる流入部を有し、
前記対向板と、前記流入部における前記第１処理液の流入方向と、でなす角度が鋭角となるように前記対向板を備え、前記切断刃を前記対向板に近接又は接触した対向状態で回転させて、前記第１夾雑物を切断して前記第２夾雑物とするものである、
ことを特徴とする下水処理装置。