(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機性汚水を好気性生物処理する生物処理槽と、
この生物処理槽において処理された汚水を処理水と汚泥とに分離する沈殿槽と、
この沈殿槽に繋がる余剰汚泥取り出し管に接続された汚泥可溶化処理装置と、
この汚泥可溶化処理装置において可溶化処理された余剰汚泥を生物処理槽へ戻すための戻し管とを備えた汚水処理システムにおいて、
上記汚泥可溶化処理装置は、
可溶化処理槽と、
この可溶化処理槽内に噴射口が臨むように配設されたノズルと、
上記余剰汚泥取り出し管によって沈殿槽から取り出された汚泥を加圧して上記ノズルに供給し、この汚泥をノズルの噴射口から可溶化処理槽内に噴射させることによりキャビテーションによる汚泥の可溶化を行わせる一軸偏心ネジ型ポンプと、
この一軸偏心ネジ型ポンプの上流側に設けられ、沈殿槽から取り出された汚泥中に含まれるゴミなどの難可溶物を除去するための前処理手段と、
上記可溶化処理槽の出口側と一軸偏心ネジ型ポンプの吸い込み側とを接続して、可溶化処理槽から流出した汚泥を一軸偏心ネジ型ポンプの吸い込み側に戻す循環配管と、
この循環配管に備えられ、開放することにより、可溶化処理槽と循環配管との間で汚泥の循環動作を行わせ、その後、閉鎖することにより、この循環動作を行っていた汚泥を上記一軸偏心ネジ型ポンプの加圧力により可溶化処理槽内から上記戻し管を経て生物処理槽へ戻す処理を実行するように開閉切り換えが可能な開閉弁とを備えていることを特徴とする汚水処理システム。
【請求項２】
請求項１記載の汚水処理システムにおいて、
ノズルは可溶化処理槽の複数箇所に配設されており、各ノズルの噴射口が可溶化処理槽内にそれぞれ臨んでいることを特徴とする汚水処理システム。
【請求項３】
請求項１または２記載の汚水処理システムにおいて、
複数の汚泥可溶化処理装置が直列に接続されており、上流側可溶化処理装置の可溶化処理槽内で可溶化された汚泥が下流側可溶化処理装置の可溶化処理槽内で更に可溶化されるよう構成されていることを特徴とする汚水処理システム。
【請求項４】
上記請求項１、２または３記載の汚水処理システムを用いて実行される汚水処理方法であって、
生物処理槽において好気性生物処理された後に沈殿槽において処理水から分離された汚泥を余剰汚泥取り出し管によって汚泥可溶化処理装置に供給し、
この汚泥可溶化処理装置に備えられた一軸偏心ネジ型ポンプによって汚泥を加圧してノズルの噴射口から可溶化処理槽内に噴射させることによりキャビテーションによる汚泥の可溶化を行わせると共に、
上記可溶化処理槽の出口側と一軸偏心ネジ型ポンプの吸い込み側とを接続する循環配管に備えられた開閉弁を開放することにより、可溶化処理槽と循環配管との間で汚泥の循環動作を行わせ、その後、この開閉弁を閉鎖することにより、この循環動作を行っていた汚泥を上記一軸偏心ネジ型ポンプの加圧力により可溶化処理槽内から戻し管を経て生物処理槽へ戻すことを特徴とする汚水処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機性汚水の処理において発生する余剰汚泥を可溶化する汚泥可溶化処理装置を備えた汚水処理システム及び汚水処理方法に係る。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、有機性汚水の好気性生物処理においては、余剰汚泥が大量に発生してしまうことが課題となっていた。これまで、この余剰汚泥の処理方法としては、一般には、脱水後に埋立てられたり、焼却処分されている。しかしながら、これらの方法では多大の経費と設備が必要であるため、新たな余剰汚泥処理方法の提案が要求されていた。
【０００３】
この要求に応える余剰汚泥処理方法として、これまで、オゾン処理法、高温性微生物処理法、機械的処理法、キャビテーション処理法等が提案されている。その中のキャビテーション処理法の一つとして特開平１１−１５６３９８号公報に開示されているものがある。この公報に開示されている処理方法は、好気性生物処理槽において発生した汚泥を沈殿槽に導入し、この沈殿槽において処理水から分離された汚泥の一部を可溶化して生物分解性を高める。そして、この汚泥を再び好気性生物処理槽に戻すことより、余剰汚泥を大幅に削減できるようにしている。
【０００４】
具体的には、沈殿槽から好気性生物処理槽に延びる配管の途中にターボ形ポンプを設置して配管内部にキャビテーション（液体の局所的で且つ急激な圧力低下）を発生させ、これによって余剰汚泥を可溶化するようにしている。つまり、沈殿槽と好気性生物処理槽とを結ぶターボ形ポンプ配管系において、発生する圧力定在波の節の位置にポンプを位置させる。この構成により、先ず、ターボ形ポンプを駆動することで、羽根車の回転に伴って圧力波が発生する。発生した圧力波は、ポンプの吸い込み側に接続する吸込管路及び吐出側に接続する吐出管路を伝播し、それぞれ沈殿槽、好気性生物処理槽で反射する。ポンプから双方の槽へ向かう圧力の進行波と、各槽で反射した反射波とが干渉して配管内に圧力の定在波が発生する。ポンプが所定回転数のとき、管路内の液柱が共振し、圧力脈動の腹の部分では大きな圧力脈動が発生する。この圧力の腹の部分では圧力が蒸気圧以下に到達し、これによって余剰汚泥を構成する微生物細胞が破壊され、可溶化が起こるようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記公報に開示されている処理方法において微生物細胞の破壊を十分に行うためには、ターボ形ポンプ配管系の配管長は、かなりの長さ（８０ｍ程度）が必要であり、処理装置全体として大型化を避けることができなかった。
【０００６】
また、上記管路内で液柱が共振するようにポンプ回転数を調整することが困難であり、このポンプ回転数が適正値から僅かでもずれてしまうとキャビテーション効果が得られず汚泥の可溶化が行われなくなってしまうため、信頼性が十分に得られているものではなかった。
【０００７】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、装置全体の大型化を回避し且つ汚泥をキャビテーション効果によって確実に可溶化できる汚泥可溶化処理装置を備えた汚水処理システム及びこの汚水処理システムにおいて実施される汚水処理方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
−発明の概要−
上記の目的を達成するために、本発明は、汚泥を昇圧してノズルから可溶化処理槽内へ噴射することにより、この可溶化処理槽内でキャビテーションを発生させて汚泥を効果的に可溶化させるようにしている。
【０００９】
−解決手段−
具体的に本発明は、有機性汚水を好気性生物処理する生物処理槽と、この生物処理槽において処理された汚水を処理水と汚泥とに分離する沈殿槽と、この沈殿槽に繋がる余剰汚泥取り出し管に接続された汚泥可溶化処理装置と、この汚泥可溶化処理装置において可溶化処理された余剰汚泥を生物処理槽へ戻すための戻し管とを備えた汚水処理システムを前提とする。この汚水処理システムに対し、上記汚泥可溶化処理装置に、可溶化処理槽と、ノズルと、一軸偏心ネジ型ポンプと、前処理手段と、循環配管と、開閉弁とを備えさせる。ノズルは、上記可溶化処理槽内に噴射口が臨むように配設される。一軸偏心ネジ型ポンプは、上記余剰汚泥取り出し管によって沈殿槽から取り出された汚泥を加圧して上記ノズルに供給し、この汚泥をノズルの噴射口から可溶化処理槽内に噴射させることによりキャビテーションによる汚泥の可溶化を行わせる。前処理手段は、この一軸偏心ネジ型ポンプの上流側に設けられ、沈殿槽から取り出された汚泥中に含まれるゴミなどの難可溶物を除去する。循環配管は、上記可溶化処理槽の出口側と一軸偏心ネジ型ポンプの吸い込み側とを接続して、可溶化処理槽から流出した汚泥を一軸偏心ネジ型ポンプの吸い込み側に戻す。開閉弁は、この循環配管に備えられ、開放することにより、可溶化処理槽と循環配管との間で汚泥の循環動作を行わせ、その後、閉鎖することにより、この循環動作を行っていた汚泥を上記一軸偏心ネジ型ポンプの加圧力により可溶化処理槽内から上記戻し管を経て生物処理槽へ戻す処理を実行するように開閉切り換えが可能となっている。
【００１０】
この特定事項により、汚泥は、一軸偏心ネジ型ポンプによって所定圧力まで昇圧され、ノズルの噴射口から可溶化処理槽内に噴射される。この際、可溶化処理槽内ではキャビテーションが発生し、汚泥を構成する微生物細胞が破壊され可溶化が起こる。このように、本発明では、可溶化処理槽内への汚泥噴射に伴うキャビテーションによって汚泥を可溶化するようにしているため、長い配管を必要とする方式のキャビテーション発生メカニズムとは異なっている。また、可溶化処理槽の大きさにも特に制約はないので装置全体の大きさを自由に設定することができ、従来のものに比べて大幅な小型化を実現することができる。また、一軸偏心ネジ型ポンプにより昇圧される汚泥の圧力は、キャビテーション効果が得られる範囲内であれば任意に設定可能であるため、その調整も容易である。
また、可溶化処理槽内で一部が可溶化された汚泥を循環配管を経て再度、可溶化処理槽内に噴射することができ、キャビテーションによる可溶化処理工程を多数回に亘って連続的に行うことができ、汚泥の可溶化が促進される。
一軸偏心ネジ型ポンプは、汚泥固形物をも搬送可能であるため、全ての汚泥を可溶化処理槽において可溶化処理することが可能となる。
上記前処理手段として、具体的には所定の大きさのメッシュを有するフィルタ等が採用される。
【００１１】
ノズルの配設状態の一例として、ノズルを可溶化処理槽の複数箇所に配設し、各ノズルの噴射口を可溶化処理槽内にそれぞれ臨ませる構成が掲げられる。これによれば、各ノズルから可溶化処理槽内に噴射される汚泥のそれぞれにおいてキャビテーションによる微生物細胞の破壊がなされ、汚泥の可溶化を効率良く行うことが可能となって、単位時間当たりに可溶化される汚泥量を増大することができる。
【００１６】
また、上記の汚泥可溶化処理装置の複数を直列に接続し、上流側可溶化処理装置の可溶化処理槽内で可溶化された汚泥を下流側可溶化処理装置の可溶化処理槽内で更に可溶化させるようにした場合には、上記循環配管での循環動作を行わせることなしにキャビテーションによる可溶化処理工程を複数回に亘って連続的に行うことができ汚泥の可溶化が促進される。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２１】
（第１実施形態）
先ず、第１実施形態について説明する。本形態では、本発明に係る汚泥可溶化処理装置（以下、単に可溶化処理装置と呼ぶ）を汚水処理システムから独立した装置として構成した場合について説明する。
【００２２】
−可溶化処理装置の構成説明−
図１は、本形態に係る可溶化処理装置１の概略構成を示すブロック図である。この図に示すように、本可溶化処理装置１は、汚泥流れ方向の上流側から下流側に亘って、移送ポンプ２、前処理手段としての前処理部３及び可溶化処理ユニット４を備えている。
【００２３】
移送ポンプ２は、可溶化処理対象となる汚泥を貯留した貯留部Ａから所定量の汚泥をサンプリングするものであって、水中ポンプや陸上ポンプ等で成り、その吸い込み側は吸い込み管５１によって貯留部Ａに接続されている一方、吐出側には吐出管５２が接続されている。この貯留部Ａとしては、汚泥沈殿槽、汚泥貯留槽、生物処理槽等の周知の汚水処理システムに備えられる槽であったり、その他、ため池、河川、湖沼、海、その他水槽等であってもよい。つまり、本可溶化処理装置１は、処理対象とする汚泥としては、汚水処理システムより発生した汚泥（沈殿槽から取り出された汚泥）に限らず、その他の種々の汚泥をも処理対象とすることが可能であり、これら汚泥を可溶化するものである。
【００２４】
前処理部３は、移送ポンプ２によって移送された汚泥中の比較的大きなゴミなどの難可溶物を除去するためのものであって、上記吐出管５２の下流端に接続されていると共に、内部にはゴミなどの難可溶物を除去するための図示しないフィルタが収容されている。
【００２５】
可溶化処理ユニット４は、加圧ポンプ４１、可溶化処理槽４２及び循環配管としての循環ライン４３を備えている。
【００２６】
加圧ポンプ４１は、例えばプランジャ型ポンプにより構成されており、上記前処理部３に吸い込み管５３を介して接続されている。そして、前処理部３においてゴミなどの難可溶物が除去された後の汚泥を吸い込み管５３より吸い込み、この汚泥を所定圧力まで昇圧して、吐出管５４より可溶化処理槽４２内に向けて供給するようになっている。この加圧ポンプ４１により昇圧される汚泥の圧力は例えば３×１０６〜１×１０７Ｐａに設定されている。また、１×１０７Ｐａ以上に設定してもよい。つまり、後述するキャビテーションが発生する程度の十分な圧力が確保されていればよい。尚、この加圧ポンプ４１のタイプとしては、プランジャ型ポンプに限るものではなく、例えば一軸偏心ネジ型ポンプなど、その他各種ポンプが適用可能である。
【００２７】
可溶化処理槽４２は、図２（可溶化処理槽４２の内部を側方から見た断面図）に示すように、上記加圧ポンプ４１の吐出管５４に接続されたノズル４４を備えている。このノズル４４は、上流端が吐出管５４の下流端に接続されていると共に、ノズル４４の噴射口４５は可溶化処理槽４２の内部に臨んでいる。このため、加圧ポンプ４１によって昇圧された汚泥が吐出管５４を経てノズル４４の噴射口４５から可溶化処理槽４２の内部に噴射され、この際に発生するキャビテーションによって、汚泥を構成する微生物細胞が破壊され可溶化が起こる構成となっている。つまり、このノズル４４の噴射口４５からの汚泥の噴射によって、超音波、摩擦熱、衝撃波等が発生し、これによって微生物細胞が微細化されて可溶化されるようになっている。
【００２８】
循環ライン４３は、一端が可溶化処理槽４２に、他端が加圧ポンプ４１の吸い込み側の吸い込み管５３にそれぞれ接続されている。また、この循環ライン４３には開閉弁４６が設けられており、この開閉弁４６の開放時には、可溶化処理槽４２で処理された汚泥が循環ライン４３を経て加圧ポンプ４１の吸い込み側に戻されるようになっている。
【００２９】
更に、上記可溶化処理槽４２の排出側には図示しない汚水処理システムの生物処理槽へ可溶化処理後の汚泥を供給するための供給管５５が接続されている。また、この供給管５５にも開閉弁５６が設けられており、この開閉弁５６の開放時には、可溶化処理槽４２で処理された汚泥が汚水処理システムの生物処理槽へ供給されるようになっている。
【００３０】
−可溶化処理装置１の動作説明−
次に、上述の如く構成された可溶化処理装置１の汚泥処理動作について説明する。
【００３１】
先ず、供給管５５の開閉弁５６が閉鎖され且つ循環ライン４３の開閉弁４６が開放された状態で各ポンプ２、４１が駆動される。これにより、貯留部Ａから汚泥がサンプリングされ（サンプリング工程）、この汚泥は、前処理部３によってゴミなどの難可溶物が除去された後、可溶化処理ユニット４に導入される。また、貯留部Ａから汚泥をサンプリングする移送ポンプ２は、この貯留部Ａから取り出した汚泥の量が、可溶化処理ユニット４の処理可能な最大量に達した時点で駆動を停止し、汚泥のサンプリングを停止する。
【００３２】
可溶化処理ユニット４に導入された汚泥は、加圧ポンプ４１によって所定圧力まで昇圧され、吐出管５４よりノズル４４を経て可溶化処理槽４２内に供給される。この際、ノズル４４の噴射口４５から可溶化処理槽４２の内部に汚泥が噴射されてキャビテーションが発生し、汚泥を構成する微生物細胞が破壊され、この汚泥の一部は可溶化される（可溶化処理工程）。
【００３３】
上述した如く供給管５５の開閉弁５６は閉鎖されているので、可溶化処理槽４２内で一部が可溶化された汚泥は、循環ライン４３に導入され、この循環ライン４３を経て加圧ポンプ４１の吸い込み側に戻される。その後、上記と同様にして、加圧ポンプ４１で昇圧された汚泥がノズル４４により可溶化処理槽４２の内部に噴射され、再度のキャビテーションによる更なる汚泥の可溶化が行われる。このようにして可溶化処理槽４２と循環ライン４３との間で所定回数の汚泥の循環動作が行われ、この循環の度毎にキャビテーションによる汚泥の可溶化が行われていき、汚泥の大部分が可溶化される。
【００３４】
このような動作が所定時間または所定循環回数だけ行われた後、循環ライン４３の開閉弁４６が閉鎖されると共に、供給管５５の開閉弁５６が開放される。このため、上記可溶化された汚泥は、可溶化処理ユニット４から供給管５５によって取り出され、汚水処理システムの生物処理槽へ供給される。そして、生物処理槽では、周知の好気性生物処理が行われ無機化が行われる。このようにして、可溶化処理装置１では、サンプリングした汚泥のバッチ処理が行われ、この汚泥を所定量ずつ可溶化処理して、順次、汚水処理システムの生物処理槽へ供給するようになっている。
【００３５】
また、上記可溶化処理工程において供給管５５の開閉弁５６を開放または開度調整することにより、可溶化処理槽４２で可溶化された汚泥の一部を循環ライン４３に、他を供給管５５から生物処理槽へ供給するようにしてもよい。つまり、上述したバッチ処理とは異なり、貯留部Ａから連続的に汚泥を取り出し、可溶化処理槽４２と循環ライン４３との間で汚泥を循環させて可溶化を行いつつ、その可溶化された汚泥の一部を連続的に取り出して供給管５５から生物処理槽へ供給するようにしてもよい。この場合、投入する単位エネルギ量当たりの可溶化処理量が最大になるように、循環ライン４３への循環量と供給管５５への取り出し量との比を算出して各量を制御することが好ましい。
【００３６】
−実施形態の効果−
このように本形態では、加圧ポンプ４１によって汚泥を所定圧力まで昇圧し、この汚泥をノズル４４から可溶化処理槽４２内に噴射することによってキャビテーションを発生させ、これにより汚泥を構成する微生物細胞を破壊して汚泥を可溶化している。従来のキャビテーションを利用した汚泥の可溶化処理法では、沈殿槽と好気性生物処理槽との間の配管途中にポンプを配設し、このポンプから双方の槽へ向かう圧力の進行波と、各槽で反射した反射波とを干渉させてキャビテーションを発生させていたため、長い配管長を要し、装置の小型化を図ることができなかった。これに対し、本形態では、可溶化処理槽４２内でキャビテーションを発生させるようにしているため、長い配管を必要とすることがない。また、可溶化処理槽４２の大きさにも特に制約はないので装置全体の大きさを自由に設定することができ、従来のものに比べて装置の大幅な小型化を実現することができる。また、加圧ポンプ４１により昇圧される汚泥の圧力は、キャビテーション効果が得られる範囲内であれば任意に設定可能であるため、その調整も容易である。
【００３７】
−実験例−
本形態による汚泥の可溶化処理を確認するために行った実験結果について以下に説明する。本実験例では、可溶化処理ユニット４の加圧ポンプ４１における圧力を、３×１０６Ｐａ、４．５×１０６Ｐａ、１．５×１０７Ｐａとした場合のそれぞれについて溶解性ＣＯＤ（化学的酸素要求量）を計測した。また、各圧力において、循環ライン４３を利用した循環回数を異ならせて実験を行い、それぞれの場合についての溶解性ＣＯＤをも計測した。この溶解性ＣＯＤは、その値が高いほど汚泥の可溶化が進んでいることを示す。以下にその実験結果を示す。
【００３８】
表１は、実験例１として加圧ポンプ４１の圧力を３×１０６Ｐａとした場合であって、原水の溶解性ＣＯＤ、循環ライン４３による循環回数を１０回、２０回とした場合のそれぞれの溶解性ＣＯＤの計測結果である。
【００３９】
【表１】
0003558609.tif 000002
【００４０】
表２は、実験例２として加圧ポンプ４１の圧力を４．５×１０６Ｐａとした場合であって、原水の溶解性ＣＯＤ、循環ライン４３による循環回数を１０回、２０回、４０回とした場合のそれぞれの溶解性ＣＯＤの計測結果である。
【００４１】
【表２】
0003558609.tif 000003
【００４２】
表３は、実験例３として加圧ポンプ４１の圧力を１．５×１０７Ｐａとした場合であって、原水の溶解性ＣＯＤ、循環ライン４３による循環回数を１０回、２０回、４０回、８０回とした場合のそれぞれの溶解性ＣＯＤの計測結果である。
【００４３】
【表３】
0003558609.tif 000004
【００４４】
これら実験結果により、本形態の可溶化処理装置１によれば、汚泥の可溶化を確実に行うことができることが確認された。また、加圧ポンプ４１の圧力が高いほど、且つ循環ライン４３による循環回数が多いほど汚泥の可溶化が促進されることも確認された。
【００４５】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。本形態は、可溶化処理槽４２の変形例であって、その他の構成は上述した第１実施形態と同様である。従って、本形態では、第１実施形態との相違点についてのみ説明する。
【００４６】
本形態に係る可溶化処理槽４２の特徴は、図３（可溶化処理槽４２の内部を側方から見た断面図）に示すように、複数のノズル４４，４４が接続されていることにある。図３に示すものは上下方向の２箇所にノズル４４，４４が設けられている。また、図示しないが水平方向の複数箇所にノズル４４を設けてもよい。例えば上下方向の２箇所及び水平方向の３箇所の合計６箇所にノズル４４，４４，…を設けるなどといった構成が採用可能である。また、本形態の場合、加圧ポンプ４１から延びる吐出管５４は下流端部分が複数分岐されており、それぞれがノズル４４，４４，…に接続されており、各ノズル４４，４４，…から均等に汚泥の噴射が行えるようになっている。尚、各ノズル４４，４４，…の配設位置は上述したものに限らず任意に設定可能である。
【００４７】
この構成によれば、各ノズル４４，４４，…から噴射される汚泥のそれぞれにおいてキャビテーションによる微生物細胞の破壊がなされ、汚泥の可溶化を効率良く行うことが可能となって、単位時間当たりに可溶化される汚泥量を増大でき、可溶化処理に要する時間の短縮化を図ることができる。
【００４８】
（第３実施形態）
次に、第３実施形態について説明する。本形態は、図４に示すように可溶化処理ユニット４Ａ，４Ｂを複数段に亘って配置したものである。各可溶化処理ユニット４Ａ，４Ｂの構成は上述した第１実施形態のものと略同様である。また、可溶化処理ユニット４Ａ，４Ｂ以外の部分の構成も第１実施形態の場合と同様である。従って、ここでは、可溶化処理ユニット４Ａ，４Ｂを複数段に亘って配置したことによる特徴点のみについて説明する。
【００４９】
図４に示すように、本形態は第１段目の可溶化処理ユニット４Ａと、この第１段目の可溶化処理ユニット４Ａの下流側に配設された第２段目の可溶化処理ユニット４Ｂとを備えており、これら可溶化処理ユニット４Ａ，４Ｂが直列接続されている。つまり、第１段目の可溶化処理ユニット４Ａによって可溶化された汚泥が連結管５７を経て第２段目の可溶化処理ユニット４Ｂに供給され、この第２段目の可溶化処理ユニット４Ｂにおいて更なる汚泥の可溶化が行われる。
【００５０】
また、各可溶化処理ユニット４Ａ，４Ｂの加圧ポンプ４１も種々のタイプが適用可能であるが、第１段目の可溶化処理ユニット４Ａには、汚泥固定物も導入される可能性があるため、この第１段目の可溶化処理ユニット４Ａの加圧ポンプ４１としては、この固形物をも搬送可能な一軸偏心ネジ型ポンプを採用することが好ましく、また、第２段目の可溶化処理ユニット４Ｂの加圧ポンプ４１としては汚泥を容易に昇圧することが可能なプランジャ型ポンプを採用することが好ましい。
【００５１】
また、このように複数段に可溶化処理ユニット４Ａ，４Ｂを直列に接続した場合には、上流側の可溶化処理ユニット４Ａから下流側の可溶化処理ユニット４Ｂに亘って加圧ポンプ４１の加圧力を次第に高めていくことが容易になり、ノズル４４からの汚泥の噴射圧力を高めることにより可溶化を更に促進することができる。
【００５２】
本形態の場合、各可溶化処理ユニット４Ａ，４Ｂには必ずしも循環ライン４３を備えさせる必要はないが、汚泥の大部分を可溶化させようとした場合には、第１実施形態の場合と同様に個々の可溶化処理ユニット４Ａ，４Ｂにおいて汚泥を循環させることが好ましい。このため、上記連結管５７にも開閉弁５８が設けられており、第１段目の可溶化処理ユニット４Ａによって汚泥を循環させて可溶化処理を行う場合には、この開閉弁５８が閉鎖され、この第１段目の可溶化処理ユニット４Ａによって可溶化処理された汚泥を第２段目の可溶化処理ユニット４Ｂに供給する場合には、この開閉弁５８が開放されることになる。また、第２段目の可溶化処理ユニット４Ｂによって汚泥を循環させて可溶化処理を行う場合には、開閉弁５６が閉鎖され、この第２段目の可溶化処理ユニット４Ｂによって可溶化処理された汚泥を生物処理槽に供給する場合には、この開閉弁５６が開放されることになる。
【００５３】
尚、本形態では、２つの可溶化処理ユニット４Ａ，４Ｂを備えさせた場合について説明したが、３つ以上の可溶化処理ユニットを直列に接続した構成としてもよい。又、ユニットを並列に接続した構成としてもよい。
【００５４】
（第４実施形態）
次に、第４実施形態について説明する。本形態は汚泥の可溶化を更に効率良く行うために、可溶化処理槽４２内の汚泥または可溶化処理槽４２内に供給される汚泥を加熱する手段を備えさせたものである。
【００５５】
図５に示すように、加圧ポンプ４１の吸い込み側の吸い込み管５３、可溶化処理槽４２に加熱手段としての電気ヒータＨを装着して、この部分を流れる汚泥を所定温度（例えば５０〜６０℃）まで加熱するようにしている。このように汚泥を加熱すれば、汚泥を構成する微生物細胞の細胞膜の強度低下が促進され、可溶化処理槽４２内でのキャビテーションによる微生物細胞の破壊が容易に行われることになり、汚泥の可溶化を更に効率良く行うことが可能になる。
【００５６】
尚、電気ヒータＨは必ずしも上記箇所の全てに配設する必要はなく、何れか１箇所のみであっても効果を発揮することができる。また、上記箇所以外の箇所であって、可溶化処理槽４２内の汚泥または可溶化処理槽４２内に供給される汚泥を加熱できる箇所であれば如何なる箇所に配設してもよい。更には、加熱の手段としては電気ヒータＨに限らない。
【００５７】
（第５実施形態）
次に、第５実施形態について説明する。本形態は、上記可溶化処理装置を汚水処理システムに一体的に組み込んだものである。
【００５８】
図６は、上記第１実施形態に係る可溶化処理装置１を汚水処理システムＳに一体的に組み込んだものである。この図に示すように、汚水処理システムＳは、有機性汚水を好気性生物処理する生物処理槽６１、この生物処理槽６１において処理された汚水を処理水と汚泥とに分離する沈殿槽６２、この沈殿槽６２で分離された余剰汚泥の一部を生物処理槽６１へ戻す返送汚泥管６３を備えている。これら各部の機能については従来より周知であるため、ここでの説明は省略する。
【００５９】
そして、可溶化処理装置１は、移送ポンプ２の吸い込み側の吸い込み管（本発明でいう余剰汚泥取り出し管）５１が沈殿槽６２に接続されて、余剰汚泥の一部を取り出し可能となっている。また、供給管（本発明でいう戻し管）５５は生物処理槽６１の上流側に接続され、可溶化処理ユニット４で可溶化処理された汚泥が生物処理槽６１に戻されるようになっている。つまり、先ず、有機性汚水を生物処理槽６１で処理し、沈殿槽６２で固液分離して処理水と余剰汚泥とを得る。そして、発生した汚泥の一部を、返送汚泥として返送汚泥管６３により生物処理槽６１に戻すと共に、他の汚泥を可溶化処理装置１に供給して上記の可溶化処理を行う。その後、この可溶化処理された汚泥を供給管５５によって生物処理槽６１に返送して、再び、生物処理槽６１において溶解性有機物及び汚泥分の生物分解を行うようになっている。
【００６０】
これにより、大部分が可溶化された汚泥を可溶化処理装置１から生物処理槽６１に戻すことができ、この生物処理槽６１において汚泥が効果的に分解され余剰汚泥を大幅に削減することができる。
【００６１】
尚、このように汚水処理システムＳに一体的に組み込まれる可溶化処理装置１としては、上記第１実施形態に係る可溶化処理装置１に限らず、第２〜第４の可溶化処理装置１を適用することも可能である。
【００６２】
−その他の実施形態−
上述した各実施形態では、可溶化処理装置１に備えられるポンプとして、移送ポンプ２と加圧ポンプ４１との２台のポンプを備えさせていた。本発明は、これに限らず、１台のポンプで上記両ポンプの機能を兼用させるようにしてもよい。また、汚泥の搬送を円滑に行うために３台以上のポンプを備えさせるようにしてもよい。また、上記移送ポンプ２を廃し、貯留部Ａからの自然落下により汚泥をサンプリングできるようにしてもよい。
【００６３】
また、上記前処理部３によるゴミなどの難可溶物除去の手法としては、上述したフィルタによるものに限らず、遠心分離法を適用することも可能である。また、粉砕機による異物粉砕や沈砂槽による砂分除去などの手法も適用可能である。
【００６４】
【発明の効果】
以上のように、本発明では、汚泥を昇圧してノズルから可溶化処理槽内へ噴射することにより、この可溶化処理槽内でキャビテーションを発生させて汚泥を効果的に可溶化させるようにしている。従来のキャビテーションを利用した汚泥の可溶化処理法では、沈殿槽と好気性生物処理槽との間の配管途中にポンプを配設し、このポンプから双方の槽へ向かう圧力の進行波と、各槽で反射した反射波とを干渉させてキャビテーションを発生させていたため、長い配管長を要し、装置の小型化を図ることができなかった。これに対し、本発明によれば、可溶化処理槽内でキャビテーションを発生させるようにしているため、長い配管を必要とすることがない。また、可溶化処理槽の大きさにも特に制約はないので装置全体の大きさを自由に設定することができ、従来のものに比べて大幅な装置の小型化を実現することができる。また、一軸偏心ネジ型ポンプにより昇圧される汚泥の圧力は、キャビテーション効果が得られる範囲内であれば任意に設定可能であるため、その調整も容易であり、実用性及び信頼性の高い処理が可能になる。
【００６５】
特に、ノズルを可溶化処理槽の複数箇所に配設する構成を採用したり、可溶化処理槽から流出した汚泥を一軸偏心ネジ型ポンプの吸い込み側に戻す循環配管を備えさせて可溶化処理工程を多数回に亘って連続的に行うようにしたり、汚泥を加熱する加熱手段を備えさせたりした場合には、汚泥の可溶化を更に効率良く行うことが可能になり、可溶化処理装置の実用性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態における可溶化処理装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】第１実施形態の可溶化処理槽の内部を側方から見た断面図である。
【図３】第２実施形態の可溶化処理槽の内部を側方から見た断面図である。
【図４】第３実施形態における可溶化処理装置の概略構成を示すブロック図である。
【図５】第４実施形態における可溶化処理装置の概略構成を示すブロック図である。
【図６】第５実施形態における汚水処理システムの概略構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１        可溶化処理槽
３        前処理部（前処理手段）
４１      加圧ポンプ
４２      可溶化処理槽
４３      循環ライン（循環配管）
４４      ノズル
４５      噴射口
５１      吸い込み管（余剰汚泥取り出し管）
５５      供給管（戻し管）
Ｓ        汚水処理システム
Ａ        貯留部
Ｈ        電気ヒータ（加熱手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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