(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚水浄化槽中の液面より下部に設置される密閉容器と、
上端が密閉容器内に位置し下端が汚水浄化槽の液中に開口して、生物分解処理による汚水浄化槽内の汚泥を密閉容器内に導入する吸い込み部と、
下端が密閉容器内で吸い込み部の上端よりも下に位置し、上端が汚水浄化槽の液面より上の位置で大気開放して密閉容器内液を容器外に導出する排出部と、
密閉容器内液を気化する気化手段と、を備えることを特徴とする汚泥処理装置。
【請求項２】
前記気化手段は、ヒータであることを特徴とする請求項１に記載の汚泥処理装置。
【請求項３】
前記気化手段は、超音波発生器であることを特徴とする請求項１に記載の汚泥処理装置。
【請求項４】
前記気化手段は、陽極電極と陰極電極であることを特徴とする請求項１に記載の汚泥処理装置。
【請求項５】
前記密閉容器は、陽極電極と陰極電極との間を仕切る隔壁を備えることを特徴とする請求項４に記載の汚泥処理装置。
【請求項６】
前記排出部は、下端部が密閉容器内に設けたＵ字管の一端に連通し、下端がＵ字の最下端よりも下に位置しており、Ｕ字管の他端を密閉容器内の上部に開放させたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の汚泥処理装置。
【請求項７】
前記排出部は、密閉容器内の汚泥を前記汚水浄化槽の生物処理槽に戻すことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の汚泥処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、生物処理による汚水処理装置内で発生した汚泥を処理する汚泥処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、活性汚泥を用いた汚水の浄化槽において、汚水処理の高度化に伴い、汚水処理によって発生する生物を含む汚泥は増加傾向にある。汚水処理システムにおいては、かかる汚泥の処理に労力を要する一方、汚水処理全体にかかる費用においても、汚泥処理分が高い割合を占めている。
【０００３】
このような観点から、近年、汚泥を減容化する提案が種々なされている。例えば、特開平７−１１６６８５号公報には、オゾンを用いて汚泥を処理し、その後好気性処理することによって、汚泥を減容化する技術が提案されている。その他、特開平９−１３６１００号公報や特開平９−１５５３９８号公報等にも、オゾンを用いた汚泥処理技術が種々提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の汚水処理技術では、オゾンを用いるため装置が複雑になるとともに大型化するという不都合がある。特に、家庭用の浄化槽では大型になるため、実用化が困難である。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、簡易な構成で容易に汚泥を減容化できる汚泥処理装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、汚水浄化槽中の液面より下部に設置される密閉容器と、上端が密閉容器内に位置し下端が汚水浄化槽の液中に開口して、生物分解処理による汚水浄化槽内の汚泥を密閉容器内に導入する吸い込み部と、下端が密閉容器内で吸い込み部の上端よりも下に位置し、上端が汚水浄化槽の液面より上の位置で大気開放して密閉容器内液を容器外に導出する排出部と、密閉容器内液を気化する気化手段と、を備えることを特徴とするものである。
【０００７】
この請求項１に記載の発明によれば、密閉容器内の液を気化手段により気化すると、密閉容器内の圧力が高まり、密閉容器内の汚泥が密閉容器内の液とともに排出部から密閉容器外に導出される。密閉容器から液が導出されると密閉容器内が負圧になるので、吸い込み部から密閉容器内に汚泥を導入する。密閉容器に導入された汚泥は、気化手段によるエネルギーを受けて分解容易な形態に破壊され又は変性する。このように、破壊され又は変性した汚泥は、分解が容易となり又は可溶化するので、その後の減容化処理が容易になる。
【０００８】
即ち、本発明は、汚泥にエネルギーを付与して分解容易な形態にして汚泥の減容化を図るものであり、簡易な構成で容易に汚泥を減容化できる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記気化手段は、ヒータであることを特徴とするものである。
【００１０】
この請求項２に記載の発明によれば、気化手段としてヒータを用いているので、ヒータの熱により汚泥を分解化し又は可溶化する。また、ヒータへの通電を切りかえるだけで容易に気化制御が可能であり、且つ構成が簡易である。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記気化手段は、超音波発生器であることを特徴とするものである。
【００１２】
この請求項３に記載の発明によれば、気化手段として超音波発生器を用い、密閉容器内の液に超音波振動を付与して溶存している気体を気化させ、または、液自体を気化させる。更に、超音波振動によるエネルギーにより汚泥を分解化し又は可溶化する。また、超音波振動発生器への通電により容易に気化制御が可能であり、且つ構成が簡易である。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記気化手段は、陽極電極と陰極電極であることを特徴とするものである。
【００１４】
請求項４に記載の発明によれば、気化手段として電極により、水を電気分解する。電気分解時の電気エネルギーにより汚泥を分解化し又は可溶化する。また、電極への通電を切りかえるだけで容易に電気分解制御が可能であり、且つ構成が簡易である。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、前記密閉容器は、陽極電極と陰極電極との間を仕切る隔壁を備えることを特徴とするものである。
【００１６】
請求項５に記載の発明によれば、水の電気分解により発生する酸素と水素とに分けることができるので、酸素又は水素の有効利用を図ることができる。例えば、酸素はばっ気槽に戻して生物膜の活性化を図っても良い。
【００１７】
請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５のいずれかに記載の発明において、前記排出部は、下端部が密閉容器内に設けたＵ字管の一端に連通し、下端がＵ字の最下端よりも下に位置しており、Ｕ字管の他端を密閉容器内の上部に開放させたことを特徴とするものである。
【００１８】
請求項６に記載の発明によれば、Ｕ字管の開放端が密閉容器内に位置しており、汚泥の気化により密閉容器内の圧力が高まると排出部から密閉容器内の液が導出され、液面レベルがＵ字管の最下端に達すると排出部内に気体が入り込んで、液の導出が終了し、密閉容器内が負圧になって吸い込み部から汚泥を導入する。従って、気化手段の制御を必要とせず常時気化手段を稼動した状態で、汚泥の導入と排出を繰り返しつつ密閉容器内の汚泥にエネルギーを付与して、汚泥を分解し又は可溶化する。
【００１９】
請求項７に記載の発明は、請求項１乃至６のいずれかに記載の発明において、前記排出部は、密閉容器内の汚泥を前記汚水浄化槽の生物処理槽に戻すことを特徴とするものである。
【００２０】
請求項７に記載の発明によれば、密閉容器内で分解化し又は可溶化した汚泥は、生物処理がし易い状態にあるので生物処理槽に戻して、生物処理する。これにより、汚泥は更に減容化する。しかも、気化手段により汚泥を分解化し又は可溶化するとともに、同時に汚泥を生物処理槽に移送することができるので、別途移送手段を設ける必要がなく、構成が簡易である。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して詳細に説明する。図１乃至図４を参照して、本発明の第１実施の形態について説明する。第１実施の形態にかかる汚泥処理装置１は、汚水処理装置３に設置されている。この汚水処理装置３は、図４にその概略的構成を示すように、いわゆる生物処理法による排水処理装置であり、流入水側から、嫌気ろ床槽第１室５、嫌気ろ床槽第２室７、接触ばっ気槽９、沈殿槽１１とがこの順序で設けられており、汚水処理装置３に流入された汚水は、各槽を順次流れて、嫌気処理及び好気処理された後、沈殿槽１１で汚泥と上澄み液とに分離され、上澄み液を処理水とする。尚、沈殿槽１１の余剰汚泥は流入側に戻すようになっている。
【００２２】
図１に示すように、嫌気ろ床第２室７に設けられた汚泥処理装置１は、槽内液中に設置された密閉容器１３を備えている。密閉容器１３には、ヒータ１５と、吸い込み管（吸い込み部）１７と、吐出管（排出部）１９とが設けられている。
【００２３】
ヒータ１５は、密閉容器１３内に導入された汚泥を加熱するものであり、導線２１に接続され、電源２３、制御機器２５を介して電力が供給されている。制御機器２５は、タイマーにより通電時間を制御したり、あるいは密閉容器１３内に設けた温度検知器（図示せず）からの検知信号により電力の供給を制御する。
【００２４】
吸い込み管１７は、密閉容器１３内の内側上部から下方に延出しており、密閉容器１３の底部を貫通して嫌気ろ床槽７の汚泥帯２７内に先端が位置し、吸い込み管１７の下端から汚泥を吸い込んで密閉容器１３内に導入する。
【００２５】
吐出管１９は、その下端が密閉容器１３内に位置しており、上端は汚水処理装置３の流入側に配置されており、密閉容器１３から吐出する汚泥を汚水処理装置３に戻すようになっている。本実施の形態では、図４に示すように、密閉容器１３の導出液は汚水処理装置３の流入側に戻している。吐出管１９において、密閉容器１３内にある下端部には、Ｕ字管２９の一端が接続されている。Ｕ字管２９の他端は密閉容器１３内の上部に開口されている。
【００２６】
次に、第１実施の形態の作用について説明する。密閉容器１３内には、水圧により吸い込み管１７から汚泥帯２７の汚泥が導入され、図２に示すように、密閉容器１３内は汚泥で満たされた状態になる。この汚泥は無数の生物や生物の死骸を含んでいる。図２に示す状態において、ヒータ１５に通電すると、図３に示すように、ヒータ１５の熱により、汚泥中の液が水蒸気となって気化し、気体が密閉容器１３内を次第に満たしていく。
【００２７】
一方、ヒータ１５の熱により、汚泥中の生物や生物の死骸等は、破壊され又は損傷を受けて、分解しやすい形態（分解化）や液に解けやすい形態（可溶化）に変性する。
【００２８】
密閉容器１３内が次第に気体で満たされると、容器内の汚泥の液面は気圧に押されて下がり、吐出管１９の下端から密閉容器１３内の汚泥を押し出すので、密閉容器１３内の汚泥は、吐出管１９から導出され、汚水処理装置３の流入側に移送される（図３参照）。
【００２９】
更に、密閉容器１３内の液面が次第に下がり、Ｕ字管２９の下端に達すると、Ｕ字管２９の開口端から密閉容器１３内に気体が導入され、気体が吐出管１９に逃げるので密閉容器１３内の気圧が低下する。そうすると、密閉容器１３内が負圧になり、吸い込み管１７から汚泥を吸入し、吸入した汚泥は密閉容器１３内を満たし、図２の状態になる。上述した工程を繰り返して、汚泥を分解化又は可溶化しつつ、処理した汚泥を汚水処理装置３の流入側に移送する。
【００３０】
汚水処理装置３の流入側に移送された汚泥は、図４に示すように、流入水とともに各槽５、７、９、１１を移行して生物処理される。このように、本実施の形態によれば、分解化又は可溶化した汚泥は汚水処理装置３内で処理されるので、別途汚泥を減容処理する工程が必要なく、簡易な構成で最終的汚泥の減容化を図ることができる。
【００３１】
以下に、本発明の他の実施の形態を説明するが、以下に説明する実施の形態では、上述した第１実施の形態と同一の作用効果を奏する部分には、同一の符号を付することによってその部分の詳細な説明を省略する。
【００３２】
図５に示す第２実施の形態では、吐出管１９の下端は密閉容器１３内に位置しているが、第１実施の形態と異なり、吐出管１９にはＵ字管を設けていない。更に、本実施の形態では、上述のヒータに代えて電極３１、３３を設けている。電極３１はプラス電極（陽極電極）であり、電極３３はマイナス電極（陰極電極）である。これらの電極３１、３３には、直流電力が印加され、密閉容器１３内の汚泥に含まれている水を電気分解するものである。
【００３３】
電源２３から制御機器２５を介して電極３１、３３に電力が供給されると、密閉容器１３内の汚泥に含まれる水分は、電気分解により酸素と水素とに分解されて気体を発生させる。即ち、汚泥中の水分が気化される。発生した気体は密閉容器１３内の気圧を高め、密閉容器１３内にある汚泥の液面を押圧するので、吐出管１９から汚泥が吐出されて移送される。
【００３４】
本実施の形態では、電極３１、３３による電気分解を行なうときのエネルギーにより、密閉容器１３内の汚泥の生物が破壊され又は損傷を受けるので、汚泥が分解化しあるいは可溶化する。
【００３５】
そして、密閉容器１３内の汚泥が排出されたところで、密閉容器１３内でスパークさせて酸素と水素との気体を燃やして、水に戻す。これにより、密閉容器１３内は負圧になるので、吸い込み管１７から汚泥が密閉容器１３内に流入し、容器内を満たす。以下、上述した動作が繰り返されて、汚泥の分解化又は可溶化と、吐出管１９からの移送とをおこなう。
【００３６】
尚、制御機器２５による電力の供給制御及びスパークは、密閉容器１３内に設けた水位センサ（図示せず）や容器内圧力を検知する圧力検知機（図示せず）に応答して制御することが好ましい。
【００３７】
図６に第３実施の形態を示す。この第３実施の形態では、第１実施の形態と異なり、密閉容器１３内において吐出管１９にＵ字管を配置していない点が異なり、その他は第１実施の形態と同様である。
【００３８】
この第３実施の形態では、ヒータ１５に通電して汚泥から水蒸気を発生させて気化した後、密閉容器１３内の汚泥が吐出管１９から導出された後、ヒータ１５への電力の供給を停止する。その後、密閉容器１３内の水蒸気は、冷やされて液化し、密閉容器１３内が減圧になるので、吸い込み管１７から汚泥を吸い込み、密閉容器１３内を満たす。
【００３９】
この第３実施の形態では、上述した第１実施の形態と同様な作用効果を奏するが、ヒータ１５への通電を制御して密閉容器１３内への汚泥の導入と導出とを制御するものである。尚、ヒータ１５への通電制御は、図示しないが、水位センサを設け、水位センサの検知位置でヒータ１５への通電を制御することが好ましい。
【００４０】
図７に第４実施の形態を示す。この第４実施の形態では、第２実施の形態と同様にプラス電極３１とマイナス電極３３とに電力を供給して水分を電気分解するものである。更に、この実施の形態では、密閉容器１３内をプラス電極室３７とマイナス電極室３９とに分離する隔壁３５を設け、プラス電極室３７に吐出管１９aと、マイナス電極室３９に吐出管１９ｂを配置したものである。隔壁３５は、密閉容器１３の底部との間に空間を形成しており、この空間により各プラス電極室３７とマイナス電極室３９とが連通されている。また、密閉容器１３内において、各吐出管１９a、１９ｂの下端部にはＵ字管２９を接続している。
【００４１】
密閉容器１３内に汚泥を満たした後、電極３１、３３に通電すると、汚泥中の水が電気分解され、プラス極では酸素が発生し、マイナス極では水素が発生する。この場合、発生する酸素と水素との気体により、各室３７、３９内の汚泥が気圧を受けてそれぞれ吐出管１９a、１９ｂから導出される。
【００４２】
本実施の形態では、プラス極室３７では酸素ガスを含む酸化雰囲気の汚泥となり、マイナス極室３９では水素を含む還元雰囲気の汚泥となる。これらの汚泥が別個の吐出管１９a、１９ｂからそれぞれ導出される。尚、プラス極室３７とマイナス極室３９とでは、発生する気体の量が異なるので、汚泥の移送量の割合が異なる。また、プラス極室３７又はマイナス極室３９とのどちらかのＵ字管２９の封水が切れると、密閉容器１３内は負圧となり、吸い込み管１７から汚泥が導入される。本実施の形態では、電力の供給中、上述した動作が繰り返され、間欠的な汚泥の移送を行なうことができる。尚、酸化雰囲気の汚泥は、好気性処理槽（ばっ気槽９）に移送され、還元雰囲気の汚泥は嫌気性処理槽（嫌気ろ床槽第１室５又は嫌気ろ床槽第２室７）に移送されることが好ましい。
【００４３】
また、隔壁３５は密閉容器１３内の上部のみを仕切り、その下部ではプラス電極室３７とマイナス電極室３９とを連通しているが、この連通部分に半透膜を設け、汚泥は両室３７、３９を通過しないで、水及びイオンのみを通過させる構成にしてもよい。
【００４４】
図８に第５実施の形態を示す。この第５実施の形態では、分離して配置した２つの密閉容器１３a、１３ｂの上部を連通管４１により連通しており、各密閉容器１３a、１３ｂには、吸い込み管１７、１７と、吐出管１９a、１９ｂとが設けられているが、一方の吐出管１９aには、Ｕ字管２９を設けている。また、他方の密閉容器１３ｂ内には、ヒータ１５を設けている。
【００４５】
この第５実施の形態では、上述した第１実施の形態と同様に作用するが、密閉容器１３a、１３ｂとは連通管４１により連通されているので、両者は同時に汚泥を吸い込み管１７、１７から吸入し、吐出管１９a、１９ｂから導出する。この実施の形態においても上述した実施の形態と同様に、ヒータ１５による熱で汚泥を分解化し又は可溶化しつつ、汚泥を移送することができる。
【００４６】
尚、図８では、同一槽内に２つの密閉容器１３a、１３ｂを配置したが、これに限らず、別の槽、例えば、図４における嫌気ろ床槽第１室５と、嫌気ろ床槽第２室とのそれぞれに密閉容器１３a、１３ｂを配置するものであってもよい。
【００４７】
図９は、第６実施の形態を示している。この第６実施の形態では、汚泥処理装置１により分解化又は可溶化した汚泥の移送先を汚水処理装置３の流入側及びばっ気槽９に移送する例を示したものであり、汚泥処理装置１は、嫌気ろ床槽第２室７に設置している。この場合、上述した第４及び第５実施の形態のように、２つの吐出管１９a、１９ｂから汚泥を移送するときに一方の吐出管１９ｂの移送先を流入側とし、他方の吐出管１９aの移送先を接触ばっ気槽９にしたものである。
【００４８】
図１０に第７実施の形態を示す。この第７実施の形態では、沈殿槽１１から引き抜いた汚泥を濃縮処理する汚泥濃縮処理槽４７内に、汚泥処理装置１を設けたものであり、分解化又は可溶化した汚泥をばっ気槽９の流入側に移送する例を示したものである。尚、ばっ気槽９の手前にあるのは一次処理槽５１であり、流入水及び汚泥濃縮貯留槽４７の上澄み液が流入される。
【００４９】
本発明は、上述した実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【００５０】
例えば、吸い込み部は、吸い込み管１７を用いることに限らず、密閉容器１３の底部に設けた逆止弁構造としても同様な作用効果を得ることができる。この場合、密閉容器１３の底部を汚泥帯２７内に位置させることが必要である。
【００５１】
また、気化手段は、ヒータ１５や電極３１、３３に限らず、超音波発信器を用い、汚泥中に溶存している気体を気化させるものであっても同様な作用効果を得ることができる。
【００５２】
更に、密閉容器１３内で気化手段によりエネルギーを受けて分解化又は可溶化した汚泥は、ばっ気槽９等の他の槽に移送することなく、汚泥処理装置１がある槽、例えば、嫌気ろ床槽第２室７に戻すものであっても良い。
【００５３】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、密閉容器に導入された汚泥は、気化手段によるエネルギーを受けて、分解化又は可溶化するので、汚泥の減容化が容易になる。
【００５４】
この請求項２に記載の発明によれば、気化手段としてヒータを用いているので、ヒータの熱により汚泥を分解化又は可溶化して、減容化することができる。また、気化制御が容易であり、且つ気化手段の構成が簡易である。
【００５５】
この請求項３に記載の発明によれば、気化手段として超音波発生器を用い、超音波振動によるエネルギーにより汚泥を分解可能化又は可溶化することができる。また、気化制御が容易であり、且つ構成が簡易である。
【００５６】
請求項４に記載の発明によれば、気化手段として電極を用い、電気分解時の電気エネルギーにより汚泥を分解化し又は可溶化することができる。また、気化制御が容易であり、且つ構成が簡易である。
【００５７】
請求項５に記載の発明によれば、水の電気分解により発生する酸素と水素とを分けることができるので、酸素又は水素の有効利用を図ることができる。
【００５８】
請求項６に記載の発明によれば、排出部にＵ字管を接続しているので、気化手段の制御を必要とせず常時稼動した状態で、汚泥の導入と排出を繰り返しつつ、汚泥を分解化し又は可溶化できる。
【００５９】
請求項７に記載の発明によれば、密閉容器内で分解化し又は可溶化した汚泥は、生物処理がし易い状態にあるので生物処理槽に戻して、生物処理する。これにより、汚泥は更に減容化する。同時に、汚泥を生物処理槽に移送することができるので、別途移送手段を設ける必要がなく、構成が容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施の形態にかかる汚泥処理装置の概略的構成を示す断面図である。
【図２】図１に示す汚泥処理装置の作用を説明する断面図である。
【図３】図１に示す汚泥処理装置の作用を説明する断面図である。
【図４】図１に示す汚泥処理装置を用いた汚水処理装置の概略的構成を示す模式図である。
【図５】第２実施の形態にかかる汚泥処理装置の概略的構成を示す断面図である。
【図６】第３実施の形態にかかる汚泥処理装置の概略的構成を示す断面図である。
【図７】第４実施の形態にかかる汚泥処理装置の概略的構成を示す断面図である。
【図８】第５実施の形態にかかる汚泥処理装置の概略的構成を示す断面図である。
【図９】第６実施の形態にかかる汚水処理装置の概略的構成を示す模式図である。
【図１０】第７実施の形態にかかる汚水処理装置の概略的構成を示す模式図である。
【符号の説明】
１      汚泥処理装置
３      汚水処理装置
７      嫌気ろ床第２室（汚水浄化槽）
１３、１３a、１３ｂ    密閉容器
１５    ヒータ（気化手段）
１７    吸い込み管（吸い込み部）
１９、１９a、１９ｂ    吐出管（排出部）
２９    Ｕ字管
３１    プラス電極（気化手段）
３３    マイナス電極（気化手段）
３５    隔壁
【図１】
0003553395.tif 000002
【図２】
0003553395.tif 000003
【図３】
0003553395.tif 000004
【図４】
0003553395.tif 000005
【図５】
0003553395.tif 000006
【図６】
0003553395.tif 000007
【図７】
0003553395.tif 000008
【図８】
0003553395.tif 000009
【図９】
0003553395.tif 000010
【図１０】
0003553395.tif 000011