(57)【要約】汚泥処理装置（１００）は、汚泥含有液（Ｘ）が供給され、汚泥含有液（Ｘ）にオゾンガス（Ｑ）を注入して泡汚泥（Ａ１）を生成するオゾン反応槽（１０）と、オゾン反応槽（１０）の後段に設けられ、オゾン反応槽（１０）から供給される泡汚泥（Ａ１）に対して第１凝集剤（Ｇ１）を添加すると共に処理水（Ｚ）を混合して、混合汚泥溶液（Ｂ）を生成する添加槽（２０）とを備え、オゾンガス（Ｑ）により可溶化した汚泥を凝集して、有機物量が多い凝集された汚泥を生成する。
2017213024.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚泥含有液が供給され、前記汚泥含有液にオゾンガスを注入して第１汚泥を生成する第１処理部と、
前記第１処理部の後段に設けられ、前記第１処理部から供給される前記第１汚泥に対して第１凝集剤を添加すると共に前記第１汚泥と処理水とを混合して、第２汚泥を生成する第２処理部とを備えた汚泥処理装置。
【請求項２】
前記第１凝集剤は、無機系凝集剤である、
請求項１に記載の汚泥処理装置。
【請求項３】
前記第２処理部は、
前記第１処理部から前記第１汚泥が供給される第１槽と、
前記第１槽の後段に設けられ、前記第１槽から供給される前記第１汚泥に対して前記処理水を混合する第２槽とを備えた、
請求項１または請求項２に記載の汚泥処理装置。
【請求項４】
前記第１槽は、前記第１汚泥に含まれる気泡を破砕する脱泡部を備えた、
請求項３に記載の汚泥処理装置。
【請求項５】
前記第１凝集剤を貯蔵する第１貯蔵部を備え、
前記第１貯蔵部は、前記第１槽に接続されて、前記第１槽内の前記第１汚泥に対して前記第１凝集剤を添加する、
請求項３または請求項４に記載の汚泥処理装置。
【請求項６】
前記第１凝集剤を貯蔵する第１貯蔵部と、
前記第１槽と前記第２槽とを接続する配管とを備え、
前記第１貯蔵部は、前記配管に接続されて、前記配管内の前記第１汚泥に対して前記第１凝集剤を添加する、
請求項３または請求項４に記載の汚泥処理装置。
【請求項７】
前記第２処理部は、前記第１処理部内に貯留された残渣液を前記処理水として前記第１汚泥と混合する、
請求項１または請求項２に記載の汚泥処理装置。
【請求項８】
前記第２槽は、前記第１処理部内に貯留された残渣液を前記処理水として前記第１汚泥と混合する、
請求項３または請求項４に記載の汚泥処理装置。
【請求項９】
前記配管は、前記配管内で前記第１汚泥と前記第１凝集剤とを混合する混合器を備えた、
請求項６に記載の汚泥処理装置。
【請求項１０】
前記第２処理部の後段に設けられ、前記第２処理部から供給される前記第２汚泥に対して第２凝集剤を添加して第３汚泥を生成する第３処理部を備えた、
請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の汚泥処理装置。
【請求項１１】
前記第２凝集剤は、有機系の高分子凝集剤である、
請求項１０に記載の汚泥処理装置。
【請求項１２】
前記第３処理部の後段に設けられ、前記第３処理部から供給される前記第３汚泥に対して、嫌気性微生物群による嫌気性処理を行い、メタンガスを発生させる嫌気性消化槽を備えた、
請求項１０または請求項１１に記載の汚泥処理装置。
【請求項１３】
前記嫌気性消化槽における前記嫌気性処理により生じた消化汚泥を、前記嫌気性消化槽の後段に設けられた第４処理部に供給すると共に、返送消化汚泥として前記第１処理部に返送する消化汚泥配管を備え、
前記第１処理部は、前記オゾンガスを、前記汚泥含有液と前記返送消化汚泥とに注入して前記第１汚泥と、前記第１処理部内に貯留された残渣液に含有される返送汚泥とを生成する、
請求項１２に記載の汚泥処理装置。
【請求項１４】
前記第２処理部は、
前記第１凝集剤を、前記第１処理部から供給される前記第１汚泥と、前記返送汚泥が含有された残渣液とに対して添加すると共に、前記返送汚泥が含有された前記残渣液を前記処理水として前記第１汚泥と混合して前記第２汚泥を生成する、
請求項１３に記載の汚泥処理装置。
【請求項１５】
前記汚泥含有液を生成する好気性処理部を備え、
前記好気性処理部は、前記第１処理部と前記第２槽とに、前記汚泥含有液を供給する、
請求項３から請求項６のいずれか１項に記載の汚泥処理装置。
【請求項１６】
汚泥含有液に対してオゾンガスを注入して発泡させることにより、前記汚泥含有液を泡状の第１汚泥と残渣液とに分離するオゾン反応工程と、
分離された前記第１汚泥を取り出して第１凝集剤を添加すると共に前記第１汚泥と処理水とを混合して、第２汚泥を生成する第１添加工程とを備えた汚泥処理方法。
【請求項１７】
前記第１添加工程は、前記第１凝集剤として無機系凝集剤を添加する、
請求項１６に記載の汚泥処理方法。
【請求項１８】
泡状の前記第１汚泥を破砕して脱泡する脱泡工程を備え、
前記第１添加工程は、脱泡された前記第１汚泥に対して前記第１凝集剤を添加する、
請求項１６または請求項１７に記載の汚泥処理方法。
【請求項１９】
前記第２汚泥に第２凝集剤を添加する第２添加工程を備えた、
請求項１６から請求項１８のいずれか１項に記載の汚泥処理方法。
【請求項２０】
前記第１添加工程は、前記残渣液を前記処理水として前記第１汚泥と混合する、
請求項１６から請求項１９のいずれか１項に記載の汚泥処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、汚泥の処理に用いられる汚泥処理装置および汚泥処理方法に係り、特にオゾンガスにより可溶化した汚泥を処理するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、有機汚泥物質を含有する下水、食品廃水、畜産廃水などの処理方法として、活性汚泥と呼ばれる微生物群を用いた活性汚泥法が広く利用されている。活性汚泥法においては、処理過程中において大量の余剰汚泥と呼ばれる微生物を含む汚泥が発生する。そのため、この大量の余剰汚泥を減容化し、その後に埋め立て又は焼却処分を行っている。【０００３】
近年、この余剰汚泥を燃料源として有効利用する取り組みが進んでいる。特に、発生した余剰汚泥を嫌気性消化処理することでメタンガスを発生させ、このメタンガスを燃焼、あるいはガス発電に利用することよって熱エネルギ、電気エネルギを回収する取り組みが行われている。【０００４】
嫌気性消化処理によって余剰汚泥から回収するエネルギ量を増加させるためには、メタンガスの発生量を増加させる必要がある。そのため、余剰汚泥を物理的または化学的な方法で可溶化した後に、嫌気性消化処理を行うことで、メタンガスを効果的に発生させる方法が用いられている。従来の物理的な汚泥の可溶化方法としては、オゾンガスを利用した有機物分解、超音波による低分子化、などがある。化学的な汚泥の可溶化方法としては、酸、アルカリ、酵素などにより溶解させる方法がある。【０００５】
余剰汚泥を嫌気性消化処理する場合、処理効率を高めるため余剰汚泥を予め濃縮して減容化させる必要がある。嫌気性消化処理には２０日から５０日程度の滞留時間が必要なため、余剰汚泥の減容化をせずに嫌気性消化処理を行うと、大型の嫌気性消化処理槽が必要となるからである。余剰汚泥を濃縮して減容化する濃縮処理として、浮上分離法や凝集沈殿法などが利用されている。
こうして、余剰汚泥をオゾンガスにて可溶化すると共に減容化を行う以下のような汚泥処理装置および汚泥処理方法が開示されている。【０００６】
下水などの有機性廃液が、貯留槽にいったん貯留された後、曝気槽に導入され、曝気槽において好気性条件にて活性汚泥と接触させられて好気性生物処理される。処理液は沈殿槽にて処理水と余剰汚泥とに固液分離される。清澄処理水は水質調整槽にて水質調整し、処理系外へ放流される。余剰汚泥は、好気性微生物源として必要分を返送経路を介して曝気槽に返送し、他部を遠心分離器などの濃縮装置により濃縮処理する。次いで、濃縮処理した濃縮余剰汚泥はオゾン処理槽に移送してオゾン処理する。オゾン処理槽では、オゾン発生装置で発生させたオゾンを導入し、濃縮余剰汚泥の可溶化処理を行う。次いで、オゾン処理槽にて可溶化処理した余剰汚泥は、好気性生物処理に返送することなく嫌気性消化処理装置に移送し、嫌気性消化処理を行い、発生ガスを回収するとともに余剰汚泥を安定化および減容化を図る（例えば、特許文献１参照）。【０００７】
下水処理場の最終沈殿池の余剰汚泥を減容処理するため、余剰汚泥配管は、オゾン処理装置に接続されている。オゾン処理装置の後段には汚泥配管を介して泡回収装置が接続される。泡回収装置の泡回収配管には薬液供給装置が接続されている。薬液供給装置の後段には、薬液処理汚泥配管を介して汚泥濃縮処理装置が接続され、汚泥濃縮処理装置には濃縮汚泥配管が配置される。濃縮汚泥配管はリン回収処理装置に接続される。リン回収処理装置はリン除去汚泥配管を介して、消化汚泥配管を備える消化処理装置に接続される。
オゾン処理装置の後段で泡回収配管から回収した泡（汚泥）に対し濃縮処理を行うと、リン回収率と消化ガス発生量が増加し、汚泥発生量を削減できる（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−１３９８号公報  （段落［００１９］〜［００２１］、図１）
【特許文献２】国際公開番号ＷＯ２０１５／１６６７８４Ａ１  （段落［００１１］、［００１６］、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記特許文献１のような従来の汚泥処理装置および汚泥処理方法では、余剰汚泥をオゾン処理槽に移送する前に濃縮している。これにより濃縮した余剰汚泥の固形物濃度は２０ｇ／Ｌから５０ｇ／Ｌの範囲になる。このように濃縮された余剰汚泥には流動性がないため、オゾンガスを注入すると、オゾンガスと余剰汚泥とを均一に混合させることが困難である。そのため、オゾンガスは濃縮余剰汚泥中でガス溜まりを形成する。その後注入されるオゾンガスはこのガス溜まりに集まり、ガス溜まりの体積は増加する。【００１０】
ガス溜まりと濃縮余剰汚泥の表面との間に、汚泥外部にガスが抜ける隙間ができると、ガス溜まりから濃縮汚泥外部へガスが流出する。このような体積の大きいガス溜まり内部では、濃縮余剰汚泥とオゾンガスとの接触効率が悪くなるため、ガス溜まりから抜け出すガスには未反応のオゾンガスが多く含まれる。濃縮余剰汚泥を撹拌することでガス溜まり内部のオゾンガスと濃縮余剰汚泥の接触効率を向上させることもできる。しかしながら、撹拌によってガス溜まりが濃縮余剰汚泥の表面に到達し、濃縮余剰汚泥の表面からガス溜まり内部のオゾンガスが抜け出す可能性も高くなる。このように、濃縮した余剰汚泥にオゾンガスを注入すると未反応のオゾンガスが生じるため、濃縮汚泥の可溶化に要するオゾンガス量が増加し、コストが増加するという問題点があった。【００１１】
また上記特許文献２のような従来の汚泥処理装置および汚泥処理方法では、オゾン処理により可溶化した高濃度の余剰汚泥に対し、減容化目的の濃縮処理を行っている。このような濃縮処理において用いられる凝集剤は、粘性の高い高分子凝集剤を利用している。そのため、オゾン処理により可溶化した高濃度の余剰汚泥に対して、このような高分子凝集剤を添加すると、余剰汚泥内で凝集剤が拡散せず、濃縮効率が低下する。そのため、余剰汚泥から分離された水に汚泥が多く残留し、濃縮余剰汚泥中の有機物量が減少するという問題点があった。【００１２】
本発明は上述のような問題点を解決するためになされたものであり、オゾンガスの使用量を少なくして、凝集された汚泥中の有機物量が多い汚泥処理装置および汚泥処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係る汚泥処理装置は、
汚泥含有液が供給され、前記汚泥含有液にオゾンガスを注入して第１汚泥を生成する第１処理部と、前記第１処理部の後段に設けられ、前記第１処理部から供給される前記第１汚泥に対して第１凝集剤を添加すると共に前記第１汚泥と処理水とを混合して、第２汚泥を生成する第２処理部とを備えたものである。
また、本発明に係る汚泥処理方法は、
汚泥保有液に対してオゾンガスを注入して発泡させることにより、前記汚泥保有液を泡状の第１汚泥と残渣液とに分離するオゾン反応工程と、
分離された前記第１汚泥を取り出して第１凝集剤を添加すると共に前記第１汚泥と処理水とを混合して、第２汚泥を生成する第１添加工程とを備えたものである。
【発明の効果】
【００１４】
この発明に係る汚泥処理装置および汚泥処理方法によれば、汚泥保有液をオゾンガスで可溶化して生成した第１汚泥に対して、第１凝集剤と処理水とを混合して凝集させるものなので、オゾンガスの使用量を少なくして、凝集された汚泥中の有機物量を多くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態１による汚泥処理装置を示す概略構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１の汚泥処理装置および汚泥処理方法の手順を示すフロー図である。
【図３】本発明の実施の形態１による汚泥処理装置および汚泥処理方法を用いて、汚泥を凝集させる過程を説明する図である。
【図４】本発明の実施の形態１による汚泥処理装置および汚泥処理方法を用いて、汚泥を凝集させる過程を説明する図である。
【図５】本発明の実施の形態１による汚泥処理装置および汚泥処理方法を用いて、汚泥を凝集させる過程を説明する図である。
【図６】本発明の実施の形態１による汚泥処理装置および汚泥処理方法を用いて、汚泥の凝集効果を確認した実験内容を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態１による汚泥処理装置および汚泥処理方法を用いて、汚泥の凝集効果を確認した実験結果を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態２による汚泥処理装置を示す概略構成図である。
【図９】本発明の実施の形態３による汚泥処理装置を示す概略構成図である。
【図１０】本発明の実施の形態４による汚泥処理装置を示す概略構成図である。
【図１１】本発明の実施の形態５による汚泥処理装置を示す概略構成図である。
【図１２】本発明の実施の形態５による汚泥処理装置の各処理系を示す概略構成図である。
【図１３】本発明の実施の形態５による汚泥処理装置の脱水機で処理する消化汚泥Ｙの液量を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
実施の形態１．
以下、本発明の実施の形態１による汚泥処理装置１００および汚泥処理方法について図を用いて説明する。
図１は、本発明の実施の形態１による汚泥処理装置１００を示す概略構成図である。
図２は、本発明の実施の形態１による汚泥処理装置１００および汚泥処理方法の実施形態手順を示すフロー図である。
図３は、汚泥含有液Ｘ内の汚泥が凝集される過程を説明する図である。
図４は、図３の後段の過程を説明する図である。
図５は、図４の後段の過程を説明する図である。
図６は、本発明の実施の形態１による汚泥処理装置１００および汚泥処理方法を用いて、汚泥の凝集効果を確認した実験内容を示す図である。
図７は、本発明の実施の形態１による汚泥処理装置１００および汚泥処理方法を用いて、汚泥の凝集効果を確認した実験結果を示す図である。
【００１７】
図１に示すように、本実施の形態１の汚泥処理装置１００は、第１処理部としてのオゾン反応槽１０と、このオゾン反応槽１０の後段に設けられた第２処理部としての添加槽２０とを備える。
オゾン反応槽１０は、気泡生成器１に接続されており、この気泡生成器１によりオゾン反応槽１０内に貯留する溶液などにオゾンガスＱの微細気泡を注入する構成となっている。
気泡生成器１としては、例えば微細孔を設けた散気管や散気板、エジェクタなどが使用できる。また、オゾン反応槽１０の上部には流出口２が設けられており、この流出口２に流路３が連通している。また、オゾン反応槽１０の下部には流出口４が設けられており、この流出口４に流路５が連通している。
【００１８】
添加槽２０は、流路３に接続された第１槽としての分離槽２１と、その後段に設けられた第２槽としての混合槽２２とを備えている。分離槽２１と混合槽２２とは配管２３により接続されている。また混合槽２２は、流路５に接続されている。
また、無機系凝集剤である第１凝集剤Ｇ１を貯蔵する第１貯蔵部２５が、分離槽２１に接続されており、分離槽２１内の溶液などに対して第１凝集剤Ｇ１を添加可能な構成となっている。また、分離槽２１は脱泡部としての攪拌機２４を備えている。
【００１９】
添加槽２０の後段には、第３処理部としての濃縮槽３０が設けられている。混合槽２２と濃縮槽３０とは流路２６により接続されている。また、有機系の凝集剤である第２凝集剤Ｇ２を貯蔵する第２貯蔵部３５が、濃縮槽３０に接続されており、濃縮槽３０内の溶液などに対して第２凝集剤Ｇ２を添加可能な構成となっている。
なお、濃縮槽３０には、浮上分離装置または凝集沈殿装置などが用いられる。
濃縮槽３０の後段には、嫌気性微生物群による嫌気性処理を行う嫌気性消化槽４０が設けられている。濃縮槽３０と嫌気性消化槽４０とは流路３１により接続されている。
【００２０】
以下、上記のように構成された汚泥処理装置１００を用いた汚泥の凝集工程について図１、図２を用いて説明する。
汚泥処理装置１００の前段において、図１においては図示しない好気性微生物群による好気性処理を行う好気性処理槽が設けられている。この好気性処理槽において生じた余剰汚泥を含む汚泥含有液Ｘが、本実施の形態の汚泥処理装置１００のオゾン反応槽１０に供給され、オゾン反応槽１０内に貯留される。
【００２１】
次に、オゾン反応槽１０は、気泡生成器１により生成したオゾンガスＱの微細気泡を、貯留された汚泥含有液Ｘに対して注入する。注入されたオゾンガスＱは、汚泥含有液Ｘに含まれる有機成分を溶解させる。オゾンガスＱは、汚泥含有液ＸとオゾンガスＱの気泡との界面で発泡し、溶解した有機成分である汚泥が泡膜に付着した泡状の第１汚泥としての泡汚泥Ａ１が汚泥含有液Ｘの上部において生成される。泡汚泥Ａ１は、オゾン反応槽１０内に、汚泥含有液ＸとオゾンガスＱとが連続的に供給されることにより汚泥含有液Ｘの上部に繰り返し発生する。このため、新たに発生した泡汚泥Ａ１が、その前に発生した泡汚泥Ａ１をオゾン反応槽１０の上部に押し上げ、泡汚泥Ａ１はオゾン反応槽１０の内部を上昇し、オゾン反応槽１０内を満たす。
【００２２】
泡汚泥Ａ１がオゾン反応槽１０内を上昇する際において、泡汚泥Ａ１の内部に存在するオゾンガスＱが、泡汚泥Ａ１の泡膜に付着した汚泥を継続して溶解する。オゾン反応槽１０内を上昇した泡汚泥Ａ１は、オゾン反応槽１０の上部に到達すると、流出口２から流路３へ流出する。
また、オゾン反応槽１０の下部には、泡汚泥Ａ１に付着しなかった汚泥含有液Ｘの水分からなる残渣液Ｚが貯留される。
このようにオゾン反応槽１０は、汚泥含有液Ｘ中の汚泥をオゾンガスＱによって可溶化することで、汚泥含有液Ｘを、可溶化した汚泥が気泡に付着した泡汚泥Ａ１と、残渣液Ｚとに分離する（オゾン反応工程、ステップＳ１）。
【００２３】
このようにして汚泥含有液Ｘから取り出された泡汚泥Ａ１は、流路３を通じて、オゾン反応槽１０の後段に設けられた添加槽２０の分離槽２１に移送される。
分離槽２１は、供給された泡汚泥Ａ１に含まれる気泡を攪拌機２４により破砕する（脱泡工程、ステップＳ２）。こうして分離槽２１は、泡汚泥Ａ１の気泡を破砕することで、泡汚泥Ａ１を、泡汚泥Ａ１に含まれていた残留ガスを成分とする排ガスＨと、可溶化された汚泥を含む第１汚泥としての汚泥溶液Ａ２とに分離する。
【００２４】
次に分離槽２１は、第１貯蔵部２５内に貯蔵されている無機系凝集剤である第１凝集剤Ｇ１を、汚泥溶液Ａ２に対して添加する。
分離槽２１は、第１凝集剤Ｇ１を汚泥溶液Ａ２に対して均一に混合させるため、攪拌機２４で汚泥溶液Ａ２を撹拌しながら第１凝集剤Ｇ１を添加する。第１凝集剤Ｇ１が添加された汚泥溶液Ａ２は、分離槽２１から引き抜かれ、配管２３を通じて混合槽２２に移送される。
次に混合槽２２は、オゾン反応槽１０の下部に貯留されている残渣液Ｚを、処理水として汚泥溶液Ａ２と混合し、第２汚泥としての混合汚泥溶液Ｂを生成する。
【００２５】
このように添加槽２０の分離槽２１と混合槽２２は、汚泥溶液Ａ２に対して第１凝集剤Ｇ１を添加すると共に残渣液Ｚを混合することで混合汚泥溶液Ｂを生成している（第１添加工程、ステップＳ３）。
このように添加槽２０において生成された混合汚泥溶液Ｂは、流路２６を通じて、添加槽２０の後段に設けられた第３処理部としての濃縮槽３０に移送される。
【００２６】
次に、濃縮槽３０は、添加槽２０から供給された混合汚泥溶液Ｂに対して、第２貯蔵部３５内に貯蔵されている有機系の高分子凝集剤である第２凝集剤Ｇ２を添加する（第２添加工程、ステップＳ４）。第２凝集剤Ｇ２によって、混合汚泥溶液Ｂ中の汚泥成分は凝集され、第３汚泥としての濃縮汚泥Ｃと分離液Ｎとに分離される。分離液Ｎは、流路３２を通じて排水される。
生成された濃縮汚泥Ｃは、流路３１を通じて、混合槽２２の後段に設けられた嫌気性消化槽４０に移送される。
【００２７】
次に、嫌気性消化槽４０は、供給された濃縮汚泥Ｃに対して、嫌気性微生物群による嫌気性処理を行う（消化工程、ステップＳ５）。濃縮汚泥Ｃは嫌気性微生物によって分解され、メタンガスＴが発生する。
【００２８】
なお、上記では、添加槽２０が、分離槽２１と混合槽２２との２つの槽を備えたものを示したが、これに限定するものではない。例えば、添加槽２０が１つの槽のみを備え、この１つの槽内で第１凝集剤Ｇ１の添加と、残渣液Ｚの混合を行うものでもよい。この場合、汚泥溶液Ａ２に対して先ず残渣液Ｚを混合し、その後に第１凝集剤Ｇ１を添加してもよいし、あるいは、残渣液Ｚと第１凝集剤Ｇ１とを同時に混合するものでもよい。
【００２９】
次に、図３、４、５を用いて、汚泥含有液Ｘ内の汚泥が、本実施の形態の汚泥処理装置１００および汚泥処理方法によって効率的に凝集される過程について詳細に説明する。
図３（ａ）に示す汚泥含有液Ｘに含まれる汚泥と水は、オゾンガスＱにより泡汚泥Ａ１（図３（ｂ））と残渣液Ｚ（図３（ｃ））とに分離される。
【００３０】
図３（ｂ）に示すように、泡汚泥Ａ１の泡膜に付着した汚泥は、オゾンガスＱにより可溶化して微小粒子となっている。
汚泥含有液Ｘに含まれていた汚泥は、大部分が泡汚泥Ａ１の泡膜に付着するため、残渣液Ｚ内には残らない。こうして汚泥含有液Ｘ内の水分が残渣液Ｚとして分離されるため、泡汚泥Ａ１は高濃度の可溶化汚泥溶液となっている。
【００３１】
次に、図３（ｄ）に示すように、泡汚泥Ａ１の気泡が破砕されることで、気泡の泡膜を形成していた汚泥溶液が分離槽２１の下部に貯留されて、高濃度の汚泥溶液Ａ２が生成される。
次に、図４（ｅ）に示すように、汚泥溶液Ａ２に第１凝集剤Ｇ１を添加すると、第１凝集剤Ｇ１と汚泥溶液Ａ２の汚泥の粒子とが結合して凝集粒子Ｒ１が生成される。
【００３２】
この凝集粒子Ｒ１の生成効率は、第１凝集剤Ｇ１と汚泥溶液Ａ２の汚泥の粒子との接触確率に依存するが、オゾンガスＱを用いて可溶化した汚泥は、粒子径が１ミクロン以下となり微粒子化している。そのため、分子が小さい無機系の第１凝集剤Ｇ１を用いることで接触効率を向上させている。
微粒子化した汚泥を凝集させる無機系の第１凝集剤Ｇ１として、例えば、ポリ硫酸第二鉄、ポリ塩化アルミニウムなどを用いることができる。
【００３３】
また、一般的に無機系凝集剤は正の電荷を持つため、表面に負の電荷を持った微粒子と電気的に引き合うことで大きな凝集核を形成する。本実施の形態で示すような、オゾンガスＱによって微細化した汚泥の粒子は表面に負の電荷を持つため、正の電荷を持つ無機系凝集剤と引き合いやすい。このため、無機系凝集剤を添加するほうが、オゾンガスＱによって微粒子化した汚泥を効率的に凝集させることができる。
【００３４】
また、泡汚泥Ａ１の気泡を破砕した状態の汚泥溶液Ａ２に対して第１凝集剤Ｇ１を添加するため、泡が残っている状態の汚泥に添加するよりも汚泥の粒子と第１凝集剤Ｇ１との接触効率が良い。このように凝集粒子Ｒ１の生成効率を向上させることで、第１凝集剤Ｇ１の使用量を削減することができる。
【００３５】
次に、図４（ｆ）に示すように、第１凝集剤Ｇ１を添加した汚泥溶液Ａ２に、残渣液Ｚを混合して混合汚泥溶液Ｂを生成する。汚泥溶液Ａ２が残渣液Ｚにより加水されることで汚泥溶液Ａ２中の凝集粒子Ｒ１間の距離が広がる。
【００３６】
次に、図５（ｇ）に示すように、大きな分子構造を有する有機系の高分子凝集剤である第２凝集剤Ｇ２を添加する。高分子凝集剤である第２凝集剤Ｇ２は非常に粘性が高いが、残渣液Ｚで加水して粘度が下げられた混合汚泥溶液Ｂにおいては均一に分散する。
このように混合汚泥溶液Ｂ内において、凝集粒子Ｒ１間の距離が広がっており、且つ第２凝集剤Ｇ２は均一に分散している。そのため、第２凝集剤Ｇ２と凝集粒子Ｒ１との結合効率が向上する。こうして、第２凝集剤Ｇ２は、凝集粒子Ｒ１と効率良く結合してさらに大きな凝集粒子Ｒ２を形成する。
【００３７】
次に、図５（ｈ）、（ｉ）に示すように、混合汚泥溶液Ｂは、凝集粒子Ｒ２により形成された濃縮汚泥Ｃと、混合汚泥溶液Ｂ中の水分である分離液Ｎとに分離される。こうして、汚泥成分が凝集された濃縮汚泥Ｃを得る。
このように、第２凝集剤Ｇ２は効果的に凝集粒子Ｒ２を形成する。これにより分離液Ｎ内に残存する、２凝集剤Ｇ２により凝集されなかった汚泥（有機物）は微少となり、有機物量が多い濃縮汚泥Ｃが得られる。
【００３８】
以下、本実施の形態の汚泥処理装置１００および汚泥処理方法を用いることで、濃縮槽３０から排出される分離液Ｎ中に残存する汚泥（有機物量）が減少、即ち凝集剤による汚泥の回収効率が向上することを検証する実験を行った結果を、図６、図７を用いて説明する。
汚泥の凝集性は、濃縮槽３０から排出された分離液Ｎ中の有機物濃度（ＴＶＳ濃度）で評価した。分離液Ｎに含まれる有機物濃度が低いほど、凝集剤による汚泥（有機物）の回収率が良く、濃縮汚泥Ｃの有機物量が多い。
【００３９】
実験には浮遊物質濃度（ＳＳ濃度）が５ｇ／Ｌの汚泥含有液Ｘを使用し、オゾン吸収量が６０ｍｇＯ３／ｇＳＳとなるようオゾンガスＱを汚泥含有液Ｘに注入した
第１凝集剤Ｇ１としては、ポリ硫酸第二鉄を用いた。
また第２凝集剤としては、ハイモ株式会社のカチオン性粉末状の高分子凝集剤ＭＰ−１８４を用いた。この高分子凝集剤ＭＰ−１８４を水に溶かして０．３ｗｔ％溶液を作製し、濃縮槽３０における汚泥の濃縮を行った。
また濃縮槽３０における第２添加工程においては、凝集した汚泥を濃縮するため、７５ミクロンのメッシュでろ過することで濃縮汚泥Ｃと分離液Ｎとに分けた。
【００４０】
図６において、各条件番号ごとの、凝集処理条件、第１凝集剤Ｇ１および第２凝集剤Ｇ２の添加濃度を示す。
また図７において、各条件番号ごとの、濃縮槽３０から排出された分離液Ｎ中の有機物濃度（ＴＶＳ濃度）を示す。
【００４１】
条件番号１の凝集処理条件は従来技術に相当するものであり、汚泥含有液Ｘを、第２凝集剤である高分子凝集剤のみを用いて濃縮した場合である。
図７に示すように、分離液ＮのＴＶＳ濃度は、約１．６ｇ／Ｌであった。
【００４２】
条件番号２の凝集処理条件は従来技術に相当するものであり、オゾンガスＱにて可溶化した汚泥と、残渣液とを混合させた混合汚泥を、第２凝集剤である高分子凝集剤のみを用いて濃縮した場合である。
図７に示すように、分離液ＮのＴＶＳ濃度は、可溶化汚泥が混入したため約２．７ｇ／Ｌに上昇した。
【００４３】
条件番号３の凝集処理条件は、本実施の形態の汚泥処理装置１００および汚泥処理方法に相当するものであり、オゾンガスＱにて可溶化した汚泥と、残渣液Ｚとを混合した混合汚泥に対して、第１凝集剤Ｇ１と第２凝集剤Ｇ２とを添加して濃縮した場合である。
図７に示すように、分離液ＮのＴＶＳ濃度は約１．２ｇ／Ｌ強に低下しており、凝集番号１、２の条件と比較して凝集性が向上している。
【００４４】
条件番号４の凝集処理条件は、本実施の形態の汚泥処理装置１００および汚泥処理方法に相当するものであり、オゾンガスＱにて可溶化した汚泥に第１凝集剤Ｇ１を添加した後に残渣液Ｚを混合した混合汚泥に対して、第２凝集剤Ｇ２を添加して濃縮した場合である。
図７に示すように、分離液ＮのＴＶＳ濃度は、約１．２ｇ／Ｌに低下しており、条件番号３の条件と比較して凝集性が向上している。
【００４５】
条件番号５の凝集処理条件は、上記条件番号４と同様の処理方法を用い、第１凝集剤Ｇ１の添加量のみを増量した場合である。
図７に示すように、分離液ＮのＴＶＳ濃度は、約１．１ｇ／Ｌに低下しており、条件番号４に比較して凝集性が向上している。
【００４６】
この実験結果から、オゾンガスＱにて可溶化した汚泥溶液Ａ２に、無機系の第１凝集剤Ｇ１を添加すると共に残渣液Ｚを混合し、さらに有機系高分子の第２凝集剤Ｇ２を添加することで、分離液Ｎ内の有機物濃度は減少し、凝集剤を効率的に利用できることが分かった。
また、条件番号３と条件番号４との比較結果から、第１凝集剤Ｇ１を添加した後に、残渣液Ｚを混合する条件番号４の方が、分離液Ｎ内の有機物濃度が減少することが分かる。
これは、第１凝集剤Ｇ１と可溶化汚泥の微小粒子が結合した凝集粒子Ｒ１は、その後に残渣液Ｚと混合されても凝集状態を保つからである。
【００４７】
上記のように構成された本実施の形態の汚泥処理装置１００、汚泥処理方法によると、オゾン反応工程Ｓ１において汚泥含有液ＸをオゾンガスＱにて可溶化して泡汚泥Ａ１（汚泥溶液Ａ２）を生成する。このように汚泥を可溶化することで、後の嫌気性処理における促進効果を得ることができ、メタンガスＴの生成量を増加させることができる。
また、オゾン反応槽１０の前段において汚泥の凝集を行わず、オゾン反応槽１０の後段において汚泥の凝集を行う。そのため、オゾン反応槽１０内の汚泥含有液Ｘは流動性を有するため、オゾンガスＱと汚泥含有液Ｘとの接触効率がよい。これによりオゾンガスＱの使用量を低減することができる。
【００４８】
また、第１添加工程において、オゾンガスＱにより微粒子化した泡汚泥Ａ１（汚泥溶液Ａ２）に対して分子が小さい第１凝集剤Ｇ１（本実施の形態では無機系凝集剤）を添加して凝集している。これにより、微粒子化した汚泥を効果的に凝集させることができる。
また、この第１添加工程において、泡汚泥Ａ１（汚泥溶液Ａ２）に対して残渣液Ｚを混合して混合汚泥溶液Ｂを生成している。このように残渣液Ｚを加水することで、後に添加される第２凝集剤Ｇ２の凝集効率を向上させることができる。
【００４９】
また、添加槽２０は、第１凝集剤Ｇ１を添加する分離槽２１と、その後段に残渣液Ｚが加水される混合槽２２とを備えており、第１凝集剤Ｇ１が添加された汚泥溶液Ａ２に対して残渣液Ｚを混合している。第１凝集剤Ｇ１と可溶化汚泥の微小粒子が結合した凝集粒子Ｒ１は、その後に残渣液Ｚと混合されても凝集状態を保つため、有機物量が多い凝集汚泥を得ることができる。
【００５０】
また、オゾン反応槽１０から供給される泡汚泥Ａ１の気泡を破砕することで、泡汚泥Ａ１を排ガスＨと汚泥溶液Ａ２とに分離している。そして脱泡された状態の汚泥溶液Ａ２に対して第１凝集剤Ｇ１を添加している。そのため、汚泥溶液Ａ２と第１凝集剤Ｇ１との接触効率が良く、第１凝集剤Ｇ１の添加量を低減することができる。
【００５１】
また、混合槽２２は、汚泥溶液Ａ２に加水する処理水として、オゾン反応槽１０内に貯留された残渣液Ｚを用いている。このように残渣液Ｚを利用することで、別途処理水を用意する必要がないため、低コスト化を図ることができる。
【００５２】
また、濃縮槽３０は、残渣液Ｚが加水されて生成された混合汚泥溶液Ｂに対して、第２凝集剤Ｇ２（本実施の形態では有機系の高分子凝集剤）を添加する。これにより、第２凝集剤Ｇ２の凝集効率を向上させることができ、有機物量が多い濃縮汚泥Ｃを生成することができる。このように濃縮汚泥Ｃ中の有機物量が多いため、嫌気性消化槽４０におけるメタンガスの発生量を増加させることができ、より大きな熱エネルギ、電気エネルギを取得することができる。
【００５３】
なお、第１凝集剤Ｇ１として無機系の凝集剤を用いる例を示したが、ポリマを主成分とする高分子凝集剤を使用してもよい。
また、混合槽２２は、オゾン反応槽１０の下部に貯留されている残渣液Ｚを、処理水として汚泥溶液Ａ２と混合したが、水道水などを残渣液Ｚとして用いてもよい。
また、オゾン反応槽１０と添加槽２０とを備えたものを汚泥処理装置１００として示したが、これらオゾン反応槽１０と添加槽２０に濃縮槽３０を加えたものを汚泥処理装置としてもよいし、さらに嫌気性消化槽４０を加えたものを汚泥処理装置としてもよい。
【００５４】
なお、可溶化した汚泥に対してオゾンガスＱを添加し続けると、さらに低分子化が進み有機酸まで分解する。このように分子レベルまで分解した可溶化汚泥は凝集剤で凝集させることが困難になる。凝集剤によって凝集できる可溶化汚泥の微粒子サイズは１ミクロンからサブミクロンの範囲である。このレベルまで可溶化を保つためには汚泥に吸収させるオゾンガスＱの量を制御する必要がある。オゾン反応槽１０で泡に付着した汚泥が吸収するオゾンガスＱの量は汚泥のＳＳ濃度１ｇ／Ｌに対して３０ｍｇから１５０ｍｇの範囲であり、最適には５０ｍｇから１００ｍｇの範囲である。
【００５５】
実施の形態２．
以下、本発明の実施の形態２を、上記実施の形態１と異なる箇所を中心に図を用いて説明する。上記実施の形態１と同様の部分は同一符号を付して説明を省略する。
図８は、本発明の実施の形態２による汚泥処理装置２００を示す概略構成図である。
実施の形態１では、無機系凝集剤である第１凝集剤Ｇ１を貯蔵する第１貯蔵部２５が、分離槽２１に接続されていた。本実施の形態では、第１貯蔵部２５が、分離槽２１と混合槽２２とを接続する配管２３に接続されている。
また、実施の形態１では、分離槽２１は、脱泡部としての攪拌機２４を備えていたが、本実施の形態では、脱泡部としての消泡剤添加槽２２４を備える。
【００５６】
本実施の形態の分離槽２１は、脱泡工程において、消泡剤添加槽２２４により消泡剤を泡汚泥Ａ１に添加して泡汚泥Ａ１に含まれる気泡を破砕し、汚泥溶液Ａ２を生成する。
そして、本実施の形態の第１添加工程では、第１凝集剤Ｇ１が、配管２３内を流れている汚泥溶液Ａ２に添加される。このように流れている状態の汚泥溶液Ａ２に第１凝集剤Ｇ１が添加されるので、汚泥溶液Ａ２に効率良く第１凝集剤Ｇ１を混合することができる。
【００５７】
上記のように構成された本実施の形態の汚泥処理装置２００、汚泥処理方法によると、上記実施の形態１と同様の効果を奏し、オゾンガスＱの使用量を少なくして、凝集された汚泥中の有機物量を多くすることができる。
また、配管２３内を流れている汚泥溶液Ａ２に第１凝集剤Ｇ１を添加するので、効率良く第１凝集剤Ｇ１と汚泥溶液Ａ２とを混合させることができる。そのため、分離槽２１において第１凝集剤Ｇ１と汚泥溶液Ａ２とを混合する攪拌機２４が不要となり装置コストが安価になる。
【００５８】
実施の形態３．
以下、本発明の実施の形態３を、上記実施の形態２と異なる箇所を中心に図を用いて説明する。上記実施の形態１と同様の部分は同一符号を付して説明を省略する。
図９は、本発明の実施の形態３による汚泥処理装置３００を示す概略構成図である。
本実施の形態では、配管２３が、配管２３内で汚泥溶液Ａ２と第１凝集剤Ｇ１とを混合するための混合器３２６を備えている。そして、第１貯蔵部２５が、この混合器３２６を介して配管２３に接続されている。
【００５９】
混合器３２６としては、エジェクタ、スタティックミキサなどが使用できる。
エジェクタは流路に絞り部を設け、液体の圧力を加圧、減圧させる構造となっている。液体の圧力が急激に変動する流路に別の液体または気体を注入すると、注入された液体または気体が急激な圧力変動によってエジェクタを流れていた液体と混合される。
スタティックミキサは、流路を分割または混合させる板が設置されており、これらの板によって撹拌効果が生じる。
【００６０】
上記のように構成された本実施の形態の汚泥処理装置３００、汚泥処理方法によると、上記実施の形態２と同様の効果を奏し、オゾンガスＱの使用量を少なくして、凝集された汚泥中の有機物量を多くすることができる。
また、配管２３内を流れている汚泥溶液Ａ２に第１凝集剤Ｇ１を添加するので、効率良く第１凝集剤Ｇ１と汚泥溶液Ａ２とを混合させることができる。
なお、エジェクタやスタティックミキサを用いると、混合に撹拌機などの動力が不要となるため、コストの低減を図ることができる。
【００６１】
実施の形態４．
以下、本発明の実施の形態４を、上記実施の形態１と異なる箇所を中心に図を用いて説明する。上記実施の形態１と同様の部分は同一符号を付して説明を省略する。
図１０は、本発明の実施の形態４による汚泥処理装置４００を示す概略構成図である。
汚泥処理装置４００の前段において設けられる、好気性微生物群による好気性処理を行う好気性処理部５０を、汚泥処理装置４００と共に図示している。
【００６２】
好気性処理部５０は、下水などの廃液を貯留し、廃液中の固形物を沈殿させる最初沈殿槽５１と、固形物が除去された廃液に対して好気性処理を行う処理槽としての好気性消化槽５２と、好気性消化槽５２において生成された余剰汚泥を含む汚泥含有液Ｘを貯留する最終沈殿槽５３とを備える。
最終沈殿槽５３で生じた余剰汚泥を含む汚泥含有液Ｘは、実施の形態１と同様にオゾン反応槽１０に供給されている。さらにこの汚泥含有液Ｘまたは最初沈殿槽５１で生じた初沈汚泥である汚泥含有液Ｐは、貯留槽５４を介して混合槽２２に供給されている。
こうして、混合槽２２は、汚泥含有液ＸをオゾンガスＱにて可溶化した汚泥溶液Ａ２と、可溶化していない状態の汚泥含有液Ｘ、Ｐとを、混合槽２２において同時に凝集する構成となっている。
【００６３】
嫌気性消化が必要な汚泥含有液Ｘが大量にある場合には、好気性処理部５０から供給される全ての汚泥含有液Ｘに対してオゾンガスＱによる可溶化処理を行うと、長い処理時間を要し、処理コストが増大する恐れがある。そのような場合に本実施の形態の汚泥処理装置４００を適用すると、好気性処理部５０から供給される汚泥含有液Ｘの内、嫌気性消化槽４０において所望量のメタンガスが取得可能な量の汚泥含有液Ｘをオゾン反応槽１０に供給して可溶化処理を行い、残りの汚泥含有液Ｘには可溶化処理を行わないようにすることができる。こうして、処理時間の短縮と処理コストの低減を図ることが可能になる。
【００６４】
実施の形態５．
以下、本発明の実施の形態５を、上記実施の形態１と異なる箇所を中心に図を用いて説明する。上記実施の形態１と同様の部分は同一符号を付して説明を省略する。
図１１は、本発明の実施の形態５による汚泥処理装置５００を示す概略構成図である。
図１２は、本発明の実施の形態５による汚泥処理装置５００を、オゾン反応槽１０および添加槽２０によるオゾン反応系、濃縮槽３０による濃縮系、嫌気性消化槽４０による嫌気性消化系、脱水機６０による脱水系、のブロック図で示し、更に各処理系における汚泥の処理量を示したものである。
本実施の形態では、実施の形態１に示した嫌気性消化槽４０の後段に、第４処理部としての脱水機６０が設けられている。
【００６５】
本実施の形態の汚泥処理装置５００は、オゾン反応槽１０と、添加槽２０と、濃縮槽３０と、嫌気性消化槽４０と、消化汚泥配管としての消化汚泥引抜配管６１と、消化汚泥配管としての消化汚泥返送配管６２とを備える。
【００６６】
消化汚泥引抜配管６１は、嫌気性消化槽４０における嫌気性処理において生じた消化汚泥Ｙを、嫌気性消化槽４０から引き抜くためのものである。消化汚泥引抜配管６１の一端は嫌気性消化槽４０に接続され、他端は脱水機６０に接続されている。消化汚泥引抜配管６１の途中には、消化汚泥引抜配管６１内を流れる消化汚泥Ｙを分岐させる消化汚泥返送配管６２の一端が接続されている。この消化汚泥返送配管６２の他端は、オゾン反応槽１０に接続されている。また、消化汚泥返送配管６２の途中には、消化汚泥返送配管６２内の消化汚泥Ｙをオゾン反応槽１０まで移送するための消化汚泥ポンプ６３が設置されている。
【００６７】
このように構成された汚泥処理装置５００において、実施の形態１に示した処理と同様の処理を経て、嫌気性消化槽４０には濃縮汚泥Ｃが供給される。そしてこの濃縮汚泥Ｃに対して嫌気性処理が行われると、嫌気性消化槽４０内には、濃縮汚泥Ｃの消化物と、嫌気性微生物を含む液体とからなる消化汚泥Ｙが生じる。これにより嫌気性消化槽４０内に貯留されている消化汚泥Ｙの液量が増加する。
【００６８】
嫌気性消化槽４０の容積を考慮した上で嫌気性処理を効率的に行うために、嫌気性消化槽４０内に貯留される消化汚泥Ｙの液量を一定に保つ必要がある。そのため、濃縮槽３０から嫌気性消化槽４０に投入した濃縮汚泥Ｃと等量の消化汚泥Ｙを、嫌気性消化槽４０から引抜く必要がある。よって、嫌気性消化槽４０に投入された濃縮汚泥Ｃと等量の消化汚泥Ｙが、嫌気性消化槽４０から消化汚泥引抜配管６１によって引き抜かれる。引き抜かれた消化汚泥Ｙの一部は、返送消化汚泥ＹＡとして消化汚泥返送配管６２によりオゾン反応槽１０に返送される。引き抜かれた残りの消化汚泥Ｙは、消化汚泥引抜配管６１により脱水機６０に供給される。
【００６９】
脱水機６０に供給された消化汚泥Ｙは、脱水処理が行われた後に焼却処分される。
また、オゾン反応槽１０に返送された返送消化汚泥ＹＡは、以下に説明するようにオゾンガスＱにより有機成分が溶解される。
【００７０】
オゾン反応槽１０は、汚泥含有液Ｘと、返送された返送消化汚泥ＹＡとに対して、オゾンガスＱを注入する。注入されたオゾンガスＱは、汚泥含有液Ｘに含まれる有機成分と、返送消化汚泥ＹＡに含まれる有機成分とを溶解させる。
嫌気性消化槽４０から引き抜かれた返送消化汚泥ＹＡには、嫌気性微生物によって分解されて微細化された有機物と、この微細化された有機物より粒子の大きい有機物とが含まれる。返送消化汚泥ＹＡに含まれる粒子が大きい方の有機物は、汚泥含有液Ｘ内に含まれる有機物と共にオゾンガスＱによって溶解された後に、生成された第１汚泥としての泡汚泥Ａ１に付着して更に溶解される。
【００７１】
こうして、汚泥含有液Ｘに含まれる有機物と、返送消化汚泥ＹＡに含まれる粒子が大きい有機物は、泡汚泥Ａ１に付着して溶解されながら、添加槽２０の分離槽２１に移送される。
実施の形態１と同様に、分離槽２１は、泡汚泥Ａ１の気泡を破砕して、泡汚泥Ａ１を排ガスＨと、可溶化された第１汚泥としての汚泥溶液Ａ２とに分離する。そして分離槽２１は、第１凝集剤Ｇ１を、汚泥溶液Ａ２に対して添加する。
【００７２】
一方、返送消化汚泥ＹＡに含まれる粒子が微細な方の有機物は、オゾンガスＱの注入によって溶解された後は微細であるために泡汚泥Ａ１には付着せず、返送汚泥ＹＢとして残渣液Ｚ内に混入する。返送汚泥ＹＢを含有する残渣液Ｚは、添加槽２０の混合槽２２に供給される。そして混合槽２２は、この返送汚泥ＹＢが含有された残渣液Ｚに対して第１凝集剤Ｇ１を添加する。そして混合槽２２は、返送汚泥ＹＢが含有された残渣液Ｚを処理水として、分離槽２１から供給される汚泥溶液Ａ２と混合して、第２汚泥としての混合汚泥溶液Ｂを生成する。
【００７３】
濃縮槽３０は、実施の形態１と同様に、添加槽２０から供給された混合汚泥溶液Ｂに対して、有機系の高分子凝集剤である第２凝集剤Ｇ２を添加する。そして混合汚泥溶液Ｂは、汚泥成分が凝集された第３汚泥としての濃縮汚泥Ｃと、分離液Ｎとに分離される。
こうして、返送消化汚泥ＹＡに含まれる粒子が大きい有機物および粒子が微細な有機物は、共に添加槽２０において第１凝集剤Ｇ１により凝集されて、濃縮槽３０において濃縮汚泥Ｃに混入する。
生成された濃縮汚泥Ｃは、嫌気性消化槽４０に移送されて、嫌気性微生物群による嫌気性処理が行われる。嫌気性処理により新たに生じた消化汚泥Ｙは、一部がオゾン反応槽１０に返送され、残りは脱水機６０に供給される。
【００７４】
なお、オゾン反応槽１０に返送された返送消化汚泥ＹＡは、濃縮槽３０で濃縮汚泥Ｃと分離液Ｎに分離されるため、固形物濃度は消化汚泥Ｙよりも濃縮汚泥Ｃの方が高くなる。嫌気性消化槽４０における消化汚泥Ｙの固形物濃度は、１５ｇ／Ｌから２５ｇ／Ｌの範囲である。これに対し、濃縮槽３０から得られる濃縮汚泥Ｃの固形物濃度は３０ｇ／Ｌから６０ｇ／Ｌの範囲である。
【００７５】
以下、脱水機６０に投入される消化汚泥Ｙの液量について、消化汚泥Ｙをオゾン反応槽１０に返送する場合と、返送しない場合とを図１２を用いて説明する。
図１２において、オゾン反応系に返送する返送消化汚泥ＹＡの液量をＶ１、脱水機６０で処理する消化汚泥Ｙの液量をＶ２、汚泥含有液Ｘの液量を液量Ｘ１とする。
また、濃縮系において分離される汚泥含有液Ｘの分離液量をＮＸ、返送消化汚泥ＹＡの分離液量をＮＶとする。
また、濃縮系において汚泥含有液Ｘが濃縮された後に得られる濃縮汚泥量をＣＸ、返送消化汚泥ＹＡの濃縮汚泥量をＣＶとする。
【００７６】
前述したように、嫌気性消化槽４０内に貯留される消化汚泥Ｙの液量を一定に保つため、嫌気性消化槽４０に投入した濃縮汚泥Ｃと等量の消化汚泥Ｙが、嫌気性消化槽４０から引抜かれる。
【００７７】
消化汚泥Ｙをオゾン反応槽１０に返送しない場合（Ｖ１＝０、ＣＶ＝０）では、嫌気性消化槽４０に投入される濃縮汚泥量は、汚泥含有液Ｘの濃縮汚泥量ＣＸとなる。そのため、嫌気性消化槽４０から引き抜かれる消化汚泥Ｙの液量はＣＸとなり、脱水機６０で処理する消化汚泥Ｙの液量Ｖ２はＣＸと等しくなる。
Ｖ２＝ＣＸ  （式１、消化汚泥Ｙを返送しない場合）
【００７８】
一方、消化汚泥Ｙをオゾン反応槽１０に返送する場合では、嫌気性消化槽４０に投入される濃縮汚泥量はＣＶ＋ＣＸとなる。そのため、嫌気性消化槽４０から引き抜かれる消化汚泥Ｙの液量は、ＣＶ＋ＣＸとなる。
よって、脱水機６０で処理する消化汚泥Ｙの液量Ｖ２は、ＣＶ＋ＣＸ−Ｖ１となる。
Ｖ２＝ＣＶ＋ＣＸ−Ｖ１  （式２、消化汚泥Ｙを返送する場合）
【００７９】
ここで、濃縮系では、返送消化汚泥ＹＡの液量Ｖ１が、分離液量ＮＶと濃縮汚泥量ＣＶとに分離されることから、Ｖ１＝ＣＶ＋ＮＶ  （式３）となる。
【００８０】
この式２、式３から、脱水機６０で処理する消化汚泥Ｙの液量Ｖ２は以下のようになる。
Ｖ２＝ＣＸ−ＮＶ（式２Ａ、消化汚泥Ｙを返送する場合）
Ｖ１を増加させるとＮＶも増加し、それにともなってＶ２が減少する。
但し、ＣＸ＞ＮＶ
【００８１】
上記式１と式２Ａとから、嫌気性消化槽４０における消化汚泥Ｙをオゾン反応槽１０に返送することで、脱水機６０に投入される消化汚泥Ｙの液量Ｖ２が減ることが分かる。
【００８２】
なお、上記条件、ＣＸ＞ＮＶを満足するような、ＮＶ、ＣＸの量を予め決定する必要がある。即ち、濃縮系における濃縮率を予め考慮し、濃縮系における返送消化汚泥ＹＡの分離液量ＮＶよりも、汚泥含有液Ｘが濃縮された後に得られる濃縮汚泥量ＣＸが大きくなるようにする。
【００８３】
以下、濃縮系における圧縮率が２倍の場合における、脱水機６０で処理する消化汚泥Ｙの液量Ｖ２について説明する。
図１３は、本実施の形態５による汚泥処理装置５００における返送消化汚泥ＹＡの液量Ｖ１と、脱水機６０で処理する消化汚泥Ｙの液量Ｖ２との関係を示す図である。
返送消化汚泥ＹＡの液量Ｖ１が、濃縮系で２倍に濃縮され、分離液量ＮＶと濃縮汚泥量ＣＶとが等しくなった場合である。
【００８４】
返送消化汚泥ＹＡの分離液量ＮＶと返送消化汚泥ＹＡの濃縮汚泥量ＣＶが等しいことから、返送消化汚泥ＹＡの液量Ｖ１はＶ１＝２×ＮＶ  （式４）となる。
上記式２Ａと式４とから、脱水機６０に投入される液量Ｖ２は、
Ｖ２＝−Ｖ１／２＋ＣＸ  （式２Ｂ）となる。
【００８５】
上記式２Ｂにおいて、Ｖ１＝０の時、Ｖ２＝ＣＸとなる。
返送消化汚泥ＹＡの液量Ｖ１を濃縮汚泥量ＣＸと同じにすると、Ｖ２はＶ２＝ＣＸ／２となり、脱水機６０に投入される消化汚泥Ｙの液量Ｖ１は半分になる。
【００８６】
上記のように構成された本実施の形態の汚泥処理装置５００、汚泥処理方法によると、嫌気性消化槽４０において生じる消化汚泥Ｙを、返送消化汚泥ＹＡとしてオゾン反応槽１０に返送することで、返送消化汚泥ＹＡは、オゾン反応槽１０の後段に設けられた濃縮槽３０における圧縮処理を得ることになる。
これにより、脱水機６０に投入される消化汚泥Ｙの液量Ｖ２を減らすことができる。そのため、脱水機６０を小型化して、省スペース化、低コスト化を図ることができる。
【００８７】
更に、汚泥含有液Ｘに含まれる有機物に加えて、返送消化汚泥ＹＡに含まれる有機物についてもオゾンガスＱで可溶化させた上で嫌気性処理を行う。これにより嫌気性処理においてメタンガスＴの生成量を増加させることができる。
更に、消化汚泥Ｙに含まれる微細な有機物は、オゾンガスＱによって溶解された後に返送汚泥ＹＢとして残渣液Ｚに含有される。そしてこの返送汚泥ＹＢが含有された残渣液Ｚに第１凝集剤Ｇ１を添加することで、微細な有機物を凝集させて、有機物量が多い濃縮汚泥Ｃを得ることができる。
【００８８】
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【図１】
2017213024.tif 000003
【図２】
2017213024.tif 000004
【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】
2017213024.tif 000009
【図８】
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【図９】
2017213024.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2017213024.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成29年10月23日(2017.10.23)
【手続補正１】
【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】
汚泥含有液が供給され、前記汚泥含有液にオゾンガスを注入して第１汚泥を生成する第１処理部と、
前記第１処理部の後段に設けられ、前記第１処理部から供給される前記第１汚泥に対して第１凝集剤を添加すると共に前記第１汚泥と処理水とを混合して、第２汚泥を生成する第２処理部とを備え、
前記第２処理部は、
前記第１処理部から前記第１汚泥が供給される第１槽と、
前記第１槽の後段に設けられ、前記第１槽から供給される前記第１汚泥に対して前記処理水を混合する第２槽とを備えた、
汚泥処理装置。
【請求項２】
前記第１凝集剤は、無機系凝集剤である、
請求項１に記載の汚泥処理装置。
【請求項３】
前記第１槽は、前記第１汚泥に含まれる気泡を破砕する脱泡部を備えた、
請求項１または請求項２に記載の汚泥処理装置。
【請求項４】
前記第１凝集剤を貯蔵する第１貯蔵部を備え、
前記第１貯蔵部は、前記第１槽に接続されて、前記第１槽内の前記第１汚泥に対して前記第１凝集剤を添加する、
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の汚泥処理装置。
【請求項５】
前記第１凝集剤を貯蔵する第１貯蔵部と、
前記第１槽と前記第２槽とを接続する配管とを備え、
前記第１貯蔵部は、前記配管に接続されて、前記配管内の前記第１汚泥に対して前記第１凝集剤を添加する、
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の汚泥処理装置。
【請求項６】
前記第２処理部は、前記第１処理部内に貯留された残渣液を前記処理水として前記第１汚泥と混合する、
請求項１または請求項２に記載の汚泥処理装置。
【請求項７】
前記第２槽は、前記第１処理部内に貯留された残渣液を前記処理水として前記第１汚泥と混合する、
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の汚泥処理装置。
【請求項８】
前記配管は、前記配管内で前記第１汚泥と前記第１凝集剤とを混合する混合器を備えた、
請求項５に記載の汚泥処理装置。
【請求項９】
前記第２処理部の後段に設けられ、前記第２処理部から供給される前記第２汚泥に対して第２凝集剤を添加して第３汚泥を生成する第３処理部を備えた、
請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の汚泥処理装置。
【請求項１０】
前記第２凝集剤は、有機系の高分子凝集剤である、
請求項９に記載の汚泥処理装置。
【請求項１１】
前記第３処理部の後段に設けられ、前記第３処理部から供給される前記第３汚泥に対して、嫌気性微生物群による嫌気性処理を行い、メタンガスを発生させる嫌気性消化槽を備えた、
請求項９または請求項１０に記載の汚泥処理装置。
【請求項１２】
前記嫌気性消化槽における前記嫌気性処理により生じた消化汚泥を、前記嫌気性消化槽の後段に設けられた第４処理部に供給すると共に、返送消化汚泥として前記第１処理部に返送する消化汚泥配管を備え、
前記第１処理部は、前記オゾンガスを、前記汚泥含有液と前記返送消化汚泥とに注入して前記第１汚泥と、前記第１処理部内に貯留された残渣液に含有される返送汚泥とを生成する、
請求項１１に記載の汚泥処理装置。
【請求項１３】
前記第２処理部は、
前記第１凝集剤を、前記第１処理部から供給される前記第１汚泥と、前記返送汚泥が含有された残渣液とに対して添加すると共に、前記返送汚泥が含有された前記残渣液を前記処理水として前記第１汚泥と混合して前記第２汚泥を生成する、
請求項１２に記載の汚泥処理装置。
【請求項１４】
前記汚泥含有液を生成する好気性処理部を備え、
前記好気性処理部は、前記第１処理部と前記第２槽とに、前記汚泥含有液を供給する、
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の汚泥処理装置。
【請求項１５】
汚泥含有液が供給され、前記汚泥含有液にオゾンガスを注入して、前記汚泥含有液を第１汚泥と残渣液とに分離する第１処理部と、
前記第１処理部の後段に設けられ、前記第１処理部から供給される前記第１汚泥に対して第１凝集剤を添加すると共に前記第１汚泥と、処理水として前記汚泥含有液から分離された前記残渣液とを混合して、第２汚泥を生成する第２処理部とを備えた、
汚泥処理装置。
【請求項１６】
汚泥含有液に対してオゾンガスを注入して発泡させることにより、前記汚泥含有液を泡状の第１汚泥と残渣液とに分離するオゾン反応工程と、
前記汚泥含有液から分離された前記第１汚泥を、第１槽に供給する工程と、
分離された前記第１汚泥を取り出して第１凝集剤を添加すると共に前記第１汚泥と処理水とを混合して、第２汚泥を生成する第１添加工程とを備え、
前記第１添加工程は、
前記第１槽内の前記第１汚泥を、前記第１槽の後段に設けられた第２槽へ供給し、前記第２槽内の前記第１汚泥に対して前記処理水を混合して前記第２汚泥を生成する、
汚泥処理方法。
【請求項１７】
前記第１添加工程は、前記第１凝集剤として無機系凝集剤を添加する、
請求項１６に記載の汚泥処理方法。
【請求項１８】
泡状の前記第１汚泥を破砕して脱泡する脱泡工程を備え、
前記第１添加工程は、脱泡された前記第１汚泥に対して前記第１凝集剤を添加する、
請求項１６または請求項１７に記載の汚泥処理方法。
【請求項１９】
前記第２汚泥に第２凝集剤を添加する第２添加工程を備えた、
請求項１６から請求項１８のいずれか１項に記載の汚泥処理方法。
【請求項２０】
前記第１添加工程は、前記残渣液を前記処理水として前記第１汚泥と混合する、
請求項１６から請求項１９のいずれか１項に記載の汚泥処理方法。
【請求項２１】
汚泥含有液に対してオゾンガスを注入して発泡させることにより、前記汚泥含有液を泡状の第１汚泥と残渣液とに分離するオゾン反応工程と、
分離された前記第１汚泥を取り出して第１凝集剤を添加すると共に、前記第１汚泥と、処理水として前記汚泥含有液から分離された前記残渣液とを混合して、第２汚泥を生成する第１添加工程とを備えた汚泥処理方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
本発明に係る汚泥処理装置は、
汚泥含有液が供給され、前記汚泥含有液にオゾンガスを注入して第１汚泥を生成する第１処理部と、
前記第１処理部の後段に設けられ、前記第１処理部から供給される前記第１汚泥に対して第１凝集剤を添加すると共に前記第１汚泥と処理水とを混合して、第２汚泥を生成する第２処理部とを備え、
前記第２処理部は、
前記第１処理部から前記第１汚泥が供給される第１槽と、
前記第１槽の後段に設けられ、前記第１槽から供給される前記第１汚泥に対して前記処理水を混合する第２槽とを備えたものである。
また、本発明に係る汚泥処理装置は、
汚泥含有液が供給され、前記汚泥含有液にオゾンガスを注入して、前記汚泥含有液を第１汚泥と残渣液とに分離する第１処理部と、
前記第１処理部の後段に設けられ、前記第１処理部から供給される前記第１汚泥に対して第１凝集剤を添加すると共に前記第１汚泥と、処理水として前記汚泥含有液から分離された前記残渣液とを混合して、第２汚泥を生成する第２処理部とを備えたものである。
また、本発明に係る汚泥処理方法は、
汚泥含有液に対してオゾンガスを注入して発泡させることにより、前記汚泥含有液を泡状の第１汚泥と残渣液とに分離するオゾン反応工程と、
前記汚泥含有液から分離された前記第１汚泥を、第１槽に供給する工程と、
分離された前記第１汚泥を取り出して第１凝集剤を添加すると共に前記第１汚泥と処理水とを混合して、第２汚泥を生成する第１添加工程とを備え、
前記第１添加工程は、
前記第１槽内の前記第１汚泥を、前記第１槽の後段に設けられた第２槽へ供給し、前記第２槽内の前記第１汚泥に対して前記処理水を混合して前記第２汚泥を生成するものである。
また、本発明に係る汚泥処理方法は、
汚泥含有液に対してオゾンガスを注入して発泡させることにより、前記汚泥含有液を泡状の第１汚泥と残渣液とに分離するオゾン反応工程と、
分離された前記第１汚泥を取り出して第１凝集剤を添加すると共に、前記第１汚泥と、処理水として前記汚泥含有液から分離された前記残渣液とを混合して、第２汚泥を生成する第１添加工程とを備えたものである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
この発明に係る汚泥処理装置および汚泥処理方法は、上記のように構成されたものなので、オゾンガスの使用量を少なくして、凝集された汚泥中の有機物量を多くすることができる。
【国際調査報告】
2017213024.tif 000016
2017213024.tif 000017
2017213024.tif 000018
2017213024.tif 000019