(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料ガスからオゾンガスを発生するオゾンガス発生器と、
被処理汚泥を加圧する汚泥用ポンプと、
前記汚泥用ポンプにより加圧された被処理汚泥が投入されるエジェクタと、
前記オゾンガス発生器と前記エジェクタの間に設けられた弁と、を備え、
前記弁は、前段側の圧力が後段側の圧力よりも規定値以上に大きい場合に開状態になることを特徴とする汚泥処理装置。
【請求項２】
前記オゾンガス発生器と前記弁の間にオゾンガス貯蔵設備を、備えてい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】
前記エジェクタの後段に設置された汚泥混合槽と、
前記汚泥混合槽の上部と前記汚泥用ポンプの後段を接続する汚泥循環ポンプとを、備えてい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】
前記エジェクタの後段に設置されたスタティックミキサを、備えてい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】
前記オゾンガス発生器と前記弁の間にオゾンガスバッファ槽を、備えてい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６】
前記エジェクタに投入された被処理汚泥のオゾン処理物が導入され、このオゾン処理物を泡と液体に分離する泡回収装置と、
前記泡回収装置で分離された泡または液体からリンを回収するリン回収処理装置と、
を備えている請求項１から５のいずれか１項に記載の汚泥処理装置。
【請求項７】
前記エジェクタに投入された被処理汚泥のオゾン処理物が導入され、このオゾン処理物を泡と液体に分離する泡回収装置と、
前記泡回収装置で分離された泡を消化処理する消化処理装置と、
を備えている請求項１から５のいずれか１項に記載の汚泥処理装置。
【請求項８】
前記エジェクタに投入された被処理汚泥のオゾン処理物が導入され、このオゾン処理物を泡と液体に分離する泡回収装置と、
前記泡回収装置で分離された泡を薬液処理する薬液処理装置と、
を備えている請求項１から５のいずれか１項に記載の汚泥処理装置。
【請求項９】
前記泡回収装置の後段に、前記泡回収装置で分離された泡を濃縮する濃縮処理装置を備えていることを特徴とする請求項６または７に記載の汚泥処理装置。
【請求項１０】
原料ガスからオゾンガスを発生するオゾンガス発生器と、
被処理汚泥を加圧する第１の汚泥用ポンプと、
前記第１の汚泥用ポンプにより加圧された被処理汚泥が投入される第１のエジェクタと、前記オゾンガス発生器と前記第１のエジェクタの間に設けられた第１の弁と、
前記第１のエジェクタから排出された処理汚泥を加圧する第２の汚泥用ポンプと、
前記第２の汚泥用ポンプにより加圧された処理汚泥が投入される第２のエジェクタと、
前記オゾンガス発生器と前記第２のエジェクタの間に設けられた第２の弁と、を備え、
前記第２のエジェクタとから排出された処理汚泥は、前記第１の汚泥用ポンプと前記第１のエジェクタの間に投入され、
前記第１の弁および前記第２の弁は、前段側の圧力が後段側の圧力よりも規定値以上に大きい場合に開状態になることを特徴とする汚泥処理装置。
【請求項１１】
原料ガスからオゾンガスを発生するオゾンガス発生器と、
被処理汚泥を加圧する第１の汚泥用ポンプと、
前記第１の汚泥用ポンプにより加圧された被処理汚泥が投入される第１のエジェクタと、前記第１のエジェクタから排出された処理汚泥を加圧する第２の汚泥用ポンプと、
前記第２の汚泥用ポンプにより加圧された処理汚泥が投入される第２のエジェクタと、
前記オゾンガス発生器で発生したオゾンガスの流出先を、前記第１のエジェクタまたは前記第２のエジェクタに設定する切替弁と、を備えていることを特徴とする汚泥処理装置。
【請求項１２】
被処理汚泥を改質する改質手段と、
前記被処理汚泥を加圧して送液する送液手段と、
前記送液手段により加圧された被処理汚泥が投入されるエジェクタと、
前記改質手段と前記エジェクタとを接続する配管に設けられた弁と、
前記弁に接続された制御部とを備え、
前記エジェクタに前記被処理汚泥を導入する期間に前記弁は、前記制御部の所定時間に基づき前記改質手段と前記エジェクタとを接続する配管を開通または閉塞することにより、前記エジェクタにおける前記被処理汚泥への改質手段の投入量を変動させ、
前記改質手段は、オゾンガスまたはアルカリ薬液を含むことを特徴とする汚泥処理装置。
【請求項１３】
前記改質手段と前記エジェクタとを接続する配管が開通している時間は、閉塞している時間と同じかもしくは大きく設定され、
前記弁は、前記エジェクタの気液混合部の圧力変化を近似した指数関数曲線の時定数に基づいて前記配管を閉塞することを特徴とする請求項１２に記載の汚泥処理装置。
【請求項１４】
被処理汚泥を加圧送液してエジェクタで混合する汚泥処理方法において、
前記被処理汚泥がエジェクタに導入されている期間に、
前記被処理汚泥を改質するオゾンガスまたはアルカリ薬液を吸気する第１の工程と、
オゾンガスまたはアルカリ薬液を吸気しない第２の工程とを備え、
前記エジェクタに接続されたオゾンガスまたはアルカリ薬液を吸気する配管に取り付けた弁の前段と後段の圧力差に基づいて前記第１の工程と前記第２の工程を切り替えることに
より、前記エジェクタでの前記被処理汚泥を改質するオゾンガスまたはアルカリ薬液の被処理汚泥への投入量を変動させることを特徴とする汚泥処理方法。
【請求項１５】
前記第１の工程の時間は前記第２の工程の時間と同じかもしくは大きく設定され、
前記第２の工程の時間は、前記エジェクタの気液混合部の圧力変化を近似した指数関数曲線の時定数に基づいて設定されていることを特徴とする請求項１４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、汚泥処理装置および汚泥処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
下水処理などの水処理分野では、微生物を増殖させて汚水中の有機物を代謝分解する活性汚泥法が広く利用されている。活性汚泥法による汚水の水質浄化処理では、微生物や有機ポリマーが高密度に密集した汚泥フロックが形成される。微生物が過剰に増殖して発生する汚泥は、余剰汚泥として反応槽から引き抜かれて産業廃棄物となる。汚泥処分場の残余量が枯渇し、処分費用が高騰しているため、汚泥発生量の削減が必要である。現在では、オゾンや薬品などを用いる化学処理による汚泥の固形成分の可溶化処理や汚泥の嫌気性消化処理による汚泥減量が検討されている（例えば特許文献１〜５）。【０００３】
一方、リン鉱石の枯渇が懸念されているため、リン資源の再利用が重要視されている。下水処理場では、赤潮やアオコ対策として下水処理水中のリンを微生物に蓄積させ、下水汚泥として下水処理水からリンを除去している。そのため下水汚泥には、比較的高濃度のリンが含まれている。汚泥発生量を削減するため、汚泥を嫌気性消化処理すると、余剰汚泥からリンが再溶出して不溶性のマグネシウム塩（ＭＡＰ：Magnesium  and  phosphate）を形成し、スケールとなる。スケールは嫌気性消化槽の配管を閉塞させるため、設備を維持するうえで障害となっている。【０００４】
汚泥発生量の削減を目的として、化学処理で汚泥を可溶化処理する方法が提案されている。オゾン含有ガス（以下、オゾンガスとする）とアルカリを用いて汚泥を溶解させる処理方法では、汚泥にオゾンガスを曝気した後にアルカリを添加して汚泥の固形成分の可溶化を行い、その後段でリン回収処理あるいは嫌気性消化処理を実施して汚泥の発生量を削減する（例えば特許文献１）。また、オゾンガスと汚泥を混合した後に、減圧した反応槽内で汚泥を可溶化処理する方法が提案されている（例えば特許文献２）。さらに、エジェクタを用いてオゾンガスと汚泥を混合し、汚泥を可溶化処理する方法が提案されている（たとえば特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４３７３７００号公報
【特許文献２】特開２０１３−２２６５３６号公報
【特許文献３】特開２００５−４６８３１号公報
【特許文献４】特開平８−１９２１９６号公報
【特許文献５】特開２００５−３０５４４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
下水汚泥に対してオゾン処理を行う場合、汚泥フロックの内部にオゾンガスが浸透する工夫がなされていないと、オゾンガスが汚泥フロックの内部に浸透することができず、オゾンは汚泥固形成分の表面のみと反応する。また、オゾンガスと汚泥を混合する際に圧力を変動させる工夫がなされていない場合、汚泥フロックを物理的に破砕すること、および汚泥フロックの内部とオゾンガスを接触させることができない。その結果、汚泥固形成分の溶解が汚泥フロックの外側から内側に進行するため、汚泥固形成分の可溶化には、大量のオゾンと薬品を添加する必要が生じる。またオゾン処理により汚泥が可溶化されると、汚泥からのリン溶出率が増大するため、配管内にスケールが発生しやすい。そこで本発明では、上記のような課題を解決するため、汚泥処理装置において、汚泥フロックへのオゾン吸気量を増大させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明にかかわるオゾン処理装置は、原料ガスからオゾンガスを発生するオゾンガス発生器と、被処理汚泥を加圧する汚泥用ポンプと、汚泥用ポンプにより加圧された被処理汚泥が投入されるエジェクタと、オゾンガス発生器とエジェクタの間に設けられた弁と、を備え、弁は、前段側の圧力が後段側の圧力よりも規定値以上に大きい場合に開状態になることを特徴とする。  
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、オゾン処理装置に弁を備え付けることにより、エジェクタの気液混合部の圧力を大きく変動させることができる。その結果、オゾン処理装置はエジェクタからのガスの吸気量を増大できる。また、本発明に関わる汚泥処理装置によれば、汚泥に含まれる固形成分の溶解性が増大して、汚泥の発生量が低減する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１による汚泥処理装置の構成を示す概略図である。
【図２】本発明の実施の形態１によるオゾン処理装置の構成を示す概略図である。
【図３】本発明の実施の形態による泡回収装置の構成を示す概略図である。
【図４】本発明の実施の形態１による薬液供給装置の構成を示す概略図である。
【図５】本発明の実施の形態１による汚泥フロックへのオゾンガスの引き込みを示す概略図である。
【図６】本発明の実施の形態１による気液混合部の圧力変動の概略図である。
【図７】本発明の実施の形態２による汚泥処理装置の構成を示す概略図である。
【図８】本発明の実施の形態２によるオゾン処理装置の構成を示す概略図である。
【図９】本発明の実施の形態２による薬液供給装置の構成を示す概略図である。
【図１０】本発明の実施の形態３によるオゾン処理装置の構成を示す概略図である。
【図１１】本発明の実施の形態３による薬液供給装置の構成を示す概略図である。
【図１２】本発明の実施の形態４によるオゾン処理装置の構成を示す概略図である。
【図１３】本発明の実施の形態５によるオゾン処理装置の構成を示す概略図である。
【図１４】本発明の実施の形態６によるオゾン処理装置の構成を示す概略図である。
【図１５】本発明の実施の形態６による薬液供給装置の構成を示す概略図である。
【図１６】本発明の実施例１の結果を比較した図である。
【図１７】本発明の実施例２の結果を比較した図である。
【図１８】本発明の実施例３の結果を比較した図である。
【図１９】本発明の実施の形態７によるオゾン処理装置の構成を示す概略図である。
【図２０】本発明の実施の形態８によるオゾン処理装置の構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の実施の形態に係るオゾン処理装置および汚泥処理装置について、図を参照しながら以下に説明する。なお、各図において、同一または同様の構成部分については同じ符号を付していて、対応する各構成部のサイズや縮尺はそれぞれ独立している。例えば構成の一部を変更した断面図の間で、変更されていない同一構成部分を図示する際に、同一構成部分のサイズや縮尺が異なっている場合もある。また、オゾン処理装置および汚泥処理装置の構成は、実際にはさらに複数の部材を備えているが、説明を簡単にするため、説明に必要な部分のみを記載し、他の部分については省略している。
【００１１】
実施の形態１．
本発明のオゾン処理装置および汚泥処理装置の実施の形態について、図に基づいて以下説明する。被処理水は汚泥（下水汚泥、産業廃水汚泥等）、吸気ガスはオゾンガスを用いるときを例とする。図１は実地の形態１に関わる汚泥処理装置の構成を示している。汚泥処理装置１００は汚泥処理を下水処理場における余剰汚泥を系外に引き抜いた工程で実施する。下水処理場の最終沈殿池４１の余剰汚泥を減容処理するため、余剰汚泥配管４２は、オゾン処理装置１に接続されている。オゾン処理装置１の後段には汚泥配管２を介して泡回収装置１１が接続される。泡回収装置１１の泡回収配管１２には薬液供給装置１４が接続され、液回収配管１３の後段には、リン回収処理装置２２を配置している。薬液供給装置１４の後段には、薬液処理汚泥配管１９を介して汚泥濃縮処理装置２０が接続され、汚泥濃縮処理装置２０には濃縮汚泥配管２１が配置される。濃縮汚泥配管２１はリン回収処理装置２２に接続され、リン回収処理装置２２はリン除去汚泥配管２３を介して、消化汚泥配管２５を備える消化処理装置２４に接続される。
【００１２】
図２は、本発明の実施の形態１によるオゾン処理装置１の構成を示す概略図である。余剰汚泥配管４２に汚泥用ポンプ３が接続され、その後段にエジェクタ４が配置される。エジェクタ４の吸気部２６は、オゾンガス配管５ａを介してオゾンガス供給器６が接続される。エジェクタ４の吸気部２６とオゾンガス供給器６の間のオゾンガス配管５ａに、弁７が配置される。弁７は、前段側の圧力が後段側の圧力よりも規定値以上に大きい場合に開状態になる。すなわち弁７は、エジェクタ４の吸気部２６が所定の圧力以下に減圧されると機械的に開く安全弁である。これらは、いずれもオゾン耐性があることが望ましい。オゾンガス供給器６は、オゾンガス発生器８とオゾンガス貯蔵設備９を備えている。
【００１３】
オゾンガス発生器８は酸素または空気を原料ガスとしてオゾンガスを発生する。オゾンガス配管５にはオゾンガス貯蔵設備９が配置される。オゾンガス貯蔵設備９は酸素ガス配管１０を備え、酸素ガス配管１０はオゾンガス発生器８に接続される。本発明の実施の形態１による汚泥処理装置１００は、オゾン処理装置１のみの構成としても良い。また、オゾン処理装置１の後段は、泡回収装置１１、薬液供給装置１４、汚泥濃縮処理装置２０、リン回収処理装置２２および消化処理装置２４のいずれかから選択されるひとつ、または複数個の装置を付加する構成であっても良い。泡回収装置１１は、オゾン処理装置１でオゾン処理した有機性の液体を泡（汚泥）と液体に分離する。オゾン処理によって発生する有機性の泡は汚泥を吸着している。薬液供給装置１４は、オゾン処理装置１でオゾン処理した有機性の泡（汚泥）を薬液処理する。汚泥濃縮処理装置２０は、オゾン処理装置１でオゾン処理した有機性の泡（汚泥）を濃縮する。リン回収処理装置２２は、オゾン処理装置１でオゾン処理した有機性の泡（汚泥）または液体からリンを回収する。消化処理装置２４は、オゾン処理装置１でオゾン処理した有機性の泡（汚泥）を消化処理する。
【００１４】
図３は、本発明の実施の形態による泡回収装置１１の構成を示す概略図である。汚泥配管２は上下に分岐している。上向きに分岐した汚泥配管２は泡回収配管１２に、下向きに分岐した汚泥配管２は液回収配管１３に、それぞれ接続される。エジェクタ４でオゾンガスを注入することにより汚泥が発泡し、発泡した汚泥は泡回収配管１２を通過する。液回収配管１３は、下向きから上向きの方向に折り返して液回収配管１３に液体が溜まる構造とする。
【００１５】
図４は、本発明の実施の形態１による薬液供給装置１４の構成を示す概略図である。泡回収配管１２に薬液用エジェクタ１５が配置される。薬液用エジェクタ１５の薬液吸入部は、薬液配管１６を介して薬液用タンク１７に接続される。薬液用エジェクタ１５の薬液吸入部と薬液用タンク１７の間の薬液配管１６には、薬液用弁１８が配置される。薬液用弁１８は、薬液用エジェクタ１５の薬液吸入部の圧力が所定圧力以下に減圧すると開く安全弁である。
【００１６】
オゾン処理装置の後段で泡回収配管１２から回収した泡（汚泥）に対し濃縮処理、リン回収処理および消化処理を行うと、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。さらに消化処理配管へのスケール付着を抑制でき、維持管理費用を削減できる。また泡回収配管１２から回収した汚泥に対し濃縮処理と消化処理を行うと、消化ガス発生量が増加し、汚泥の発生量を削減できる。また泡回収配管１２から回収された汚泥は濃縮されているため、濃縮処理せずに消化処理すると、少ないエネルギー消費量で高い消化ガスの回収率を達成でき、汚泥の発生量を削減できる。オゾン処理装置の後段で泡と液体を分離せずに濃縮処理、リン回収処理および消化処理を行っても良い。
【００１７】
図５は、エジェクタ４の構造を模式的に表している。エジェクタ４はノズルと気液混合部とディフューザーに分かれていて、気液混合部には吸気部２６が設けられている。汚泥処理は、汚泥用ポンプ３で加圧した汚泥が汚泥配管２に導入されて開始する。汚泥用ポンプ３で加圧された汚泥が一定流速でエジェクタ４に導入されると、エジェクタ４の吸気部２６を常時開いた状態では、エジェクタ４の気液混合部の圧力は大気圧と比べて低くなる。そのため、エジェクタ４の吸気部２６からオゾンガスが気液混合部に吸入され、オゾンガスと汚泥が混合される。気液混合部でオゾンガスが汚泥に引き込まれることにより、オゾンガスと汚泥が反応して発泡する。このときディフューザーでは、汚泥フロック２７の周囲のオゾンガスおよび水分が汚泥フロック２７の内部に引き込まれる。
【００１８】
本実施の形態に関わる汚泥処理装置は、気液混合部の吸気部を開閉する手段として所定圧力で開く安全弁を備えることにより、吸気部を開閉する手段の開閉に動力が不要であることを特徴とする。また本実施の形態に関わる汚泥処理装置は、被処理水を固形物を含有する有機性の液体とし、処理ガスをオゾンガスとすることを特徴とする。また、本実施の形態に関わる汚泥処理方法は、被処理水を加圧して気液混合する方法において、ガスを吸気する第１の工程と、ガスを吸気しない第２の工程を設け、第１の工程と第２の工程を切り替えることを特徴とする。また第１の工程と第２の工程の切り替えをくり返すことを特徴とする汚泥処理方法である。さらに第１の工程と第２の工程を切り替える汚泥処理方法において、第１の工程時間が第２の工程時間と比べて、同等以上であることを特徴とする。
【００１９】
次に本発明の実施の形態による汚泥処理装置の動作について説明する。図６は、エジェクタ４の気液混合部における圧力変動を表す概略図である。ここでは、弁７の開閉を切り替えて、汚泥のオゾン処理を実施する。エジェクタ４の吸気部２６を常時開いた状態では、エジェクタ４の気液混合部の圧力は大気圧と比べて低い圧力Ｐ１である。弁７を閉めると、エジェクタ４の吸気部２６と弁７のオゾンガス配管５ａに残留したオゾンガスが排気されることによりエジェクタ４の気液混合部の圧力は、エジェクタ４の吸気部２６を常時開いた状態と比べて低い圧力Ｐ２に低下する。つづいて弁７を開けると、エジェクタ４の吸気部２６からオゾンガスが汚泥に吸気されるため、エジェクタ４の気液混合部の圧力は上昇する。
【００２０】
このときエジェクタ４の気液混合部の圧力は、吸気部２６を常時開いた状態の圧力と比べて高い圧力Ｐ３にいったん上昇する。その後、エジェクタ４の気液混合部の圧力は、エジェクタ４の吸気部２６を常時開いた状態の圧力Ｐ１に低下する。気液混合部の圧力は、０＜Ｐ２＜Ｐ１≦Ｐ３＜（ノズル圧力―ディフューザー圧力）の関係にある。エジェクタ４の吸気部２６を常時開いた状態と比べて、本実施の形態のように弁７を開閉する方が、気液混合部の圧力変動ΔＰ（Ｐ１−Ｐ２）が大きくなる。その結果、吸気部２６からのオゾンガスの吸気量が増大し、弁７を開いたときのオゾンガスの吸気量が増大する。
【００２１】
圧力変動ΔＰが大きくなるため、圧力変動による衝撃が汚泥フロック２７をより分散化させる。さらにエジェクタ４の吸気部２６を常時開いた状態と比べて弁７を閉めることにより、エジェクタ４の気液混合部の圧力が低下（Ｐ１→Ｐ２）するため、汚泥フロック２７がより膨張する。汚泥フロック２７が膨張するときに、汚泥フロック２７の内部の水分やガス成分が汚泥フロック２７から引き出される。弁７を開くと膨張した汚泥フロック２７は、より多くの水分やガス成分を汚泥フロック２７の内部に引き込みながら収縮する。このとき汚泥フロック２７の内部とオゾンガスが接触することにより、汚泥の固形成分が溶解して分散性が向上する。
【００２２】
さらに弁７を閉めることにより気液混合部の圧力が低下するため、弁７を開いたときに吸気されるオゾンガス量が増大する。汚泥へのオゾンガスの注入量が大きくなるため、汚泥とオゾンガスの反応を促進できる。このようにエジェクタ４の気液混合部の圧力変動を大きくすると、物理作用により汚泥フロック２７を細分化することにより、汚泥フロック２７がオゾンガスに酸化されて、汚泥の固形成分の溶解が促進される。また、汚泥フロック２７の内部により多くのオゾンガスが引き込まれることによって、汚泥フロック２７の内部までオゾンガスに酸化されて、さらに汚泥の固形成分の溶解が促進される。
【００２３】
汚泥が可溶化されると、汚泥とオゾンが反応することにより発生する泡が微細化され、泡と汚泥との接触効率が向上して汚泥とオゾンの反応効率がさらに向上する。また弁７の開閉をくり返すと、それに合わせて被処理水の膨張と収縮がくり返されるため、エジェクタ４の後段で被処理水に脈動が発生する。これにより汚泥配管２の内部に対する汚泥やスケールの付着が抑制される効果がある。エジェクタ４の吸気部２６の弁７を開閉することにより、気泡２８と脈動による配管洗浄効果が得られ、汚泥配管２の維持管理費用を削減できる。
【００２４】
弁７をオゾンガス配管５ａに設置する場合、エジェクタ４の吸気部２６と弁７の間のオゾンガス配管５ａの長さを長くすることが望ましい。また、エジェクタ４の吸気部２６と弁７の間のオゾンガス配管５ａの径を太くして、吸気部２６と弁７の間のオゾンガス配管５ａの内容積を大きくしてもよい。あるいはエジェクタ４の吸気部２６と弁７の間のオゾンガス配管５ａに槽を設置することにより、吸気部２６と弁７の間のオゾンガス配管５ａの内容積を大きくすればよい。弁７を閉めている期間には、エジェクタ４の吸気部２６と弁７の間のオゾンガス配管５ａの内部が減圧されている。弁７を開くと、エジェクタ４の吸気部２６と弁７の間のオゾンガス配管５ａの内容積に応じたガス量が、汚泥に吸気される。このためエジェクタ４の吸気部２６と弁７の間のオゾンガス配管５ａを長くすることにより、弁７を開放したときに汚泥に吸気されるオゾンガス量が大きくなり、エジェクタ４の後段の被処理水の脈動を大きくできる。
【００２５】
弁７の最適な間欠周期は、弁７を閉めてガスを吸気しない時間の長さを、気液混合部の圧力が圧力Ｐ２に到達する時間の長さとすることが望ましい。弁７を閉めている時間が長くなると、単位時間あたりのオゾンガスを吸気しない時間の割合が大きくなって、結果として単位時間当たりのオゾンガスの平均吸気量が低下する。このため弁７を閉めている時間は、弁７を開いている時間と比べて同等、もしくは短い方が良い。また弁７を閉めている期間が短いと、気液混合部の圧力がＰ２に到達できないため、吸気部２６からのオゾンガスの吸気量が小さくなる。最適な間欠吸気の周期は、吸気部２６と弁７までの内容積と時間の関係で決まる。なお弁７を閉じている期間には、弁７と吸気部２６の間のオゾンガス配管５ａ内のオゾンガスが排気され、気液混合部での吸気ガス量に対するせん断力が大きくなって微細な気泡が発生する。微細な気泡は、汚泥フロック２７の微細部と接触できるため、汚泥の可溶化を促進する。
【００２６】
エジェクタ４と弁７の間のオゾンガス配管５ａが十分長い場合、気液混合部の圧力が圧力Ｐ２に到達する前に、弁７を開く動作を開始してもよい。これは、エジェクタ４と弁７の間のオゾンガス配管５ａが十分に長いため、気液混合部の圧力がＰ２に到達していなくても、弁７を開いたときに必要なオゾンガス量を汚泥に吸気できるためである。また弁７を開いてガスを吸気する時間の長さは、気液混合部の圧力が圧力Ｐ３を経て圧力Ｐ１に到達する時間の長さとすることが望ましい。これにより弁７を開いたときに十分なオゾンガス量を吸気するため、エジェクタ４の吸気部２６の圧力変動を大きくでき、汚泥の溶解が促進され、またエジェクタ４の後段の汚泥配管２における被処理水の脈動が大きくなる。
【００２７】
本発明の実施の形態１による汚泥処理方法のオゾン処理では、エジェクタ４で汚泥に吸入させるオゾン注入率は、０．０１〜１ｇ−Ｏ３／ｇ−ＳＳが好ましく、とくに０．０３〜０．０７ｇ−Ｏ３／ｇ−ＳＳが好ましい。オゾン注入率が０．０１ｇ−Ｏ３／ｇ−ＳＳ以下では、汚泥の固形成分を十分可溶化できない。弁７の開閉によりオゾンガスを汚泥に間欠的に注入するとき、５〜１００ｖｏｌ％の高濃度オゾンガスを使用すると、少ないオゾンガス流量で所定のオゾン注入率を達成できる。少ないオゾンガス流量では、気液混合部での吸気ガス量に対するせん断力が大きくなって、エジェクタ４で汚泥とオゾンガスを混合させたときのオゾンガスの気泡径を小さくできる。
【００２８】
オゾンガス濃度が高いほど汚泥へのオゾンガスの溶解速度が大きく、気泡径が小さいほど単位体積あたりの比表面積が大きいため、ガスの溶解効率が増大する。小さい気泡２８は、汚泥フロック２７の微細部と接触でき、汚泥が膨張するときに汚泥フロック２７の周囲のオゾンガスを汚泥フロック２７の内部に引き込める。また気泡から汚泥に溶解したオゾンガス濃度が高いほど汚泥との反応速度が大きいため、高濃度のオゾンガスを使用することにより汚泥の固形成分を効率的に可溶化できる。
【００２９】
本発明の実施の形態１によるオゾン処理では、オゾン処理により汚泥が溶解され、汚泥とオゾンが反応して発泡する泡が微細化する。微細化した泡と汚泥の接触効率が向上するため、汚泥とオゾンの反応効率が向上する。汚泥がオゾンにより可溶化されて汚泥の分散性が向上し、汚泥が生分解されやすいように改質される。そのため、オゾン処理の後段で消化処理すると、汚泥の消化が促進され消化ガスの発生量が増大し、汚泥発生量が低減する。またオゾン処理により汚泥が可溶化されるため、リン回収量が増大する。
【００３０】
本発明の実施の形態１による泡回収処理では、汚泥とオゾンガスが反応することにより発泡した汚泥を泡と液体に分離する。汚泥とオゾンガスが反応して発泡した汚泥は、泡回収装置１１において泡回収配管１２から泡が押し出され、液回収配管１３から液体が回収される。これは、液回収配管１３は液溜まりができる構造となっているため、液回収配管１３から泡が流出することを防止でき、泡と液体を分離できる。
【００３１】
泡回収配管１２から押し出された泡の表面には汚泥の固形成分が付着しており、浮上分離により汚泥の固形成分が液体から分離される。泡回収配管１２から回収された汚泥は濃縮されているため、後段では回収した汚泥に対し薬液処理、汚泥濃縮処理、リン回収処理および消化処理を効率よく実施することができる。また、汚泥の固形成分と液体が分離されるため、後段の汚泥濃縮処理の負荷を抑制できる。
【００３２】
本発明の実施の形態１による薬液処理では、汚泥中の有機物を薬液で溶解させて、汚泥を可溶化する。オゾン処理した汚泥が薬液用エジェクタ１５に導入され、薬液用タンク１７に貯留されたアルカリ薬液と混合される。薬液供給装置は、本発明の実施の形態１のオゾン処理装置と同様の原理で動作し、汚泥のｐＨが９〜１３となるようアルカリを添加する。薬液処理の後段で引き続いて処理を行う場合は、後段の処理に合わせて薬液処理後の処理水のｐＨ調整を行ってもよい。
【００３３】
薬液供給装置は、オゾン処理装置１の構成と同じ構成のため、薬液用弁１８を開閉することにより薬液用エジェクタ１５の液々混合部の圧力変動を大きくできる。このため薬液用エジェクタ１５の後段では脈動が発生し、配管内への有機物とスケールの付着を抑制できる。また物理作用による汚泥の分散化、および汚泥フロック２７の内部により多くの薬液が引き込まれることにより、汚泥の溶解が促進される。オゾン処理装置の後段で薬液処理することにより、汚泥の発生量をさらに減量できる。また後段で消化処理あるいはリン回収処理すると、消化ガスの発生量またはリン回収量を増大できる。
【００３４】
本発明の実施の形態による汚泥処理方法はオゾン処理のみでもよく、オゾン処理の後段に薬液処理、泡回収処理、濃縮処理、リン回収処理および消化処理のいずれかひとつ、または複数の処理を組み合わせて実施してもよい。本発明の実施の形態による汚泥処理装置は、たとえば下水処理場の最終沈殿池の余剰汚泥を活性汚泥槽に返送する工程および余剰汚泥を濃縮する工程に設置することができる。または膜分離活性汚泥法の活性汚泥槽内の余剰汚泥を内部循環する工程および余剰汚泥を系外に引き抜く工程に設置することができる。
【００３５】
実施の形態２．
図７は、本発明の実施の形態２に関わる汚泥処理装置の構成を示している。本実施の形態に関わる汚泥処理装置１００は汚泥処理を余剰汚泥の返送工程で実施する。被処理水は汚泥、吸気ガスはオゾンガスを用いるときを例とする。最終沈殿池４１の余剰汚泥を活性汚泥槽４３に返送するための余剰汚泥配管４２は、オゾン処理装置１に接続される。汚泥配管２は泡回収装置１１に接続され、泡回収配管１２には薬液供給装置１４が接続される。液回収配管１３にはリン回収処理装置２２を設置している。薬液供給装置１４には、薬液処理汚泥配管１９を介してｐＨ調整装置２９が配置される。
【００３６】
ｐＨ調整装置２９にはｐＨ調整汚泥配管３０が接続され、ｐＨ調整汚泥配管３０を介して活性汚泥槽４３あるいは活性汚泥槽につながる配管に接続される。リン回収処理装置２２はリン除去汚泥配管２３を介して、活性汚泥槽４３あるいは活性汚泥槽につながる配管に接続される。汚泥処理を余剰汚泥の返送工程で実施する場合、汚泥処理装置１００はオゾン処理装置１のみの構成としてもよい。オゾン処理装置１の後段は、泡回収装置１１、あるいはｐＨ調整装置２９を備えた薬液供給装置１４のいずれかひとつ、あるいは両方を備えた構成であってもよい。また、液回収配管１３は、最終沈殿池４１または活性汚泥槽４３に接続する構成にしてもよい。
【００３７】
図８は、本発明の実施の形態２によるオゾン処理装置１の構成を示す概略図である。制御部６ａはオゾンガス発生器８とオゾンガス貯蔵設備９と電磁弁７ｄを監視している。オゾン処理装置１の制御部６ａは電磁弁７ｄを操作し、オゾンガスの吸入と停止を所定時間ごとに切り替える。図９は、本実施の形態による薬液供給装置１４の構成を示す概略図である。汚泥配管２に汚泥溶解槽３５が配置され、薬液配管１６を介して薬液用タンク１７が接続される。汚泥溶解槽３５と薬液用タンク１７の間に薬液注入ポンプ３９が配置される。
【００３８】
オゾン処理した汚泥を活性汚泥槽４３（または最初沈殿池４４）に返送すると、オゾン処理により汚泥が改質されているため、活性汚泥槽４３の微生物の働きにより分解および除去され、余剰汚泥の発生量を削減できる。また泡回収装置１１でオゾン処理水から泡と液体を分離し、泡の表面に付着して濃縮された汚泥に対し薬液処理すると汚泥を効率よく可溶化でき、汚泥の発生量をさらに削減できる。オゾン処理後に薬液を注入した処理水は、処理水のｐＨを調整した後に最初沈殿池または活性汚泥槽４３に返送する。これにより返送した槽内で行われている処理への影響を防止できる。なお処理水のｐＨは、返送先の槽内に貯留された被処理水のｐＨの＋１．５〜―１．５の範囲に調整することが望ましい。
【００３９】
実施の形態３．
図１０は、本発明の実施の形態３によるオゾン処理装置１の構成を示す概略図である。本実施の形態の特徴とするところは、実施の形態１のオゾン処理装置１の後段に汚泥混合槽３１を配置し、汚泥循環配管３２と汚泥循環ポンプ３３を加えたことである。エジェクタ４の後段の汚泥配管２に汚泥混合槽３１が配置される。汚泥混合槽３１は汚泥循環配管３２を備え、エジェクタ４の前段の汚泥配管２に接続される。汚泥循環配管３２には、汚泥循環ポンプ３３が配置される。汚泥循環配管３２と汚泥混合槽３１の接続位置を汚泥混合槽３１の上部に配置することにより、汚泥混合槽３１に泡回収装置１１の機能を持たせてもよい。
【００４０】
図１１は、本実施の形態による薬液供給装置１４の構成を示す概略図である。泡回収配管１２（または汚泥配管２）に汚泥溶解槽３５が配置され、汚泥溶解槽３５は溶解汚泥循環配管３６を備えている。溶解汚泥循環配管３６への流出口は、汚泥溶解槽３５の液面と比べて低い位置に配置される。溶解汚泥循環配管３６には、溶解汚泥循環ポンプ３７が配置され、その後段に実施の形態１の構成からなる薬液用エジェクタ１５が配置される。さらに薬液供給装置１４に汚泥溶解槽３５を設置したことにより、汚泥と薬液が接触する時間を確保することができ、薬液による汚泥の可溶化が促進される。また薬液用エジェクタ１５の後段の溶解汚泥循環配管３６では、脈動による汚泥およびスケールの付着抑制効果がある。
【００４１】
本発明の実施の形態による汚泥処理装置の特徴的な動作について説明する。オゾンガスと接触した汚泥は、汚泥混合槽３１で混合される。汚泥混合槽３１の汚泥の一部は汚泥配管２を介して後段の処理へと流出し、汚泥の一部が汚泥循環配管３２を介して汚泥循環ポンプ３３によりエジェクタ４の前段に循環される。このとき汚泥循環ポンプ３３の流速は、汚泥用ポンプ３の流速と比べて大きく設定する。たとえば汚泥循環ポンプ３３の流速は、汚泥用ポンプ３の流速の２〜３倍に設定する。これにより汚泥が、エジェクタ４をくり返し循環することができ、汚泥へのオゾン注入率が増大して汚泥の溶解がさらに促進される。また汚泥混合槽３１に泡回収装置１１の機能を持たせることにより、オゾンによる汚泥の高い溶解率が得られる。
【００４２】
実施の形態４．
図１２は、本発明の実施の形態４によるオゾン処理装置１の構成を示す概略図である。被処理水は汚泥、吸気ガスはオゾンガスを用いるときを例とする。本実施の形態の特徴とするところは、実施の形態１のオゾン処理装置１の後段に気液混合を促進させる機能を持つスタティックミキサ３８を配置したことである。エジェクタ４の後段に汚泥配管２を介してスタティックミキサ３８が接続される。スタティックミキサに入った流体は、エレメントにより順次撹拌混合される。本実施の形態の汚泥処理装置による特徴的な動作について説明する。エジェクタ４の後段のスタティックミキサ３８により、汚泥配管２で汚泥が撹拌されるため、省スペースでオゾンガスとの接触効率を増大でき、汚泥の溶解を促進できる。またオゾン処理装置１の後段に汚泥溶解槽３５を配置して汚泥に薬液を注入することにより、汚泥がさらに可溶化される。
【００４３】
実施の形態５．
図１３は、本発明の実施の形態５による汚泥処理装置の構成を示す概略図である。被処理水は汚泥、吸気ガスはオゾンガスを用いるときを例とする。本実施の形態の特徴とするところは、実施の形態１のエジェクタ４を連続して配置したことである。エジェクタ４ａの後段の汚泥配管２にエジェクタ４ｂが配置される。エジェクタ４ｂの吸気部２６は、オゾンガス配管５ｂを介してオゾンガス供給器６と接続される。エジェクタ４ｂの吸気部２６とオゾンガス供給器６の間のオゾンガス配管５ｂに、弁７が配置される。エジェクタ４ｂは、エジェクタ４ａと比べて駆動流速が大きいものが選択される。あるいはエジェクタ４ａとエジェクタ４ｂの間に汚泥用ポンプ３を設置してもよい。
【００４４】
本実施の形態の汚泥処理装置による特徴的な動作について説明する。エジェクタ４ａで汚泥がオゾンガスと接触して溶解する。溶解した汚泥にエジェクタ４ｂで、オゾンガスがさらに注入されることで、汚泥の可溶化を促進できる。エジェクタ４を連続して配置する構成にすることで、汚泥とオゾンが接触する時間が確保され、汚泥の固形成分の分解を促進できる。その結果、汚泥発生量を削減でき、リン回収率および消化ガスの発生量が増大する。
【００４５】
実施の形態６．
本発明の実施の形態６による汚泥処理装置の構成を図に基づいて説明する。図１４は、本発明の実施の形態によるオゾン処理装置１の構成を示す概略図である。オゾンガス供給器６は、オゾンガス発生器８とオゾンガスバッファ槽３４を備えている。オゾンガス発生器８とオゾンガスバッファ槽３４はオゾンガス配管５により接続されている。あるいはオゾンガス発生器８のみの構成としてもよい。
【００４６】
図１５は、本発明の実施の形態６による薬液供給装置の構成を示す概略図である。実施の形態６による薬液供給装置１４は、薬液用電磁弁１８ｄの開閉を制御する制御部１４ａを備えている。汚泥配管２に汚泥溶解槽３５が配置され、薬液配管１６を介して薬液用タンク１７が接続される。汚泥溶解槽３５と薬液用タンク１７の間に薬液注入ポンプ３９が配置される。制御部１４ａは、薬液用電磁弁１８ｄを操作し、薬液の吸入と停止を所定時間ごとに切り替える、あるいは処理水のｐＨが所定値に到達したときに開く。
【００４７】
実施例１．
本発明の効果を実施例を挙げて以下に説明する。実施の形態１に関わるオゾン処理装置の構成を用い、被処理水として純水、ガスとして空気を使用した。純水を流量５Ｌ／ｍｉｎの一定流速でエジェクタに通水し、弁の開閉を切り替えることによりエジェクタの吸気部から間欠的に吸気した。このときのエジェクタの吸気部から吸気した１周期平均ガス量を測定した。また比較のため弁を常時開いた状態でエジェクタの吸気部から吸気した平均ガス量を測定した。その結果を図１６に示す。
【００４８】
次式に示すように、１周期平均吸気量は、一定間隔で弁の開閉をくり返すとき、弁が開いている１回の時間に吸気されたガス量を、弁が開いている１回の時間と閉めている１回の時間を合わせて除したものとした。開時の最大瞬間吸気量は、一定間隔で弁の開閉をくり返すとき、弁を開いた瞬間に吸気される最大ガス量を表している。
１周期平均吸気量（Ｌ／ｍｉｎ）＝弁を１回開いたときの吸気ガス量（Ｌ）／〔弁を開いている１回の時間（ｍｉｎ）＋弁を閉めている１回の時間（ｍｉｎ）〕
【００４９】
図１６の結果からエジェクタの吸気部の弁を開閉すると、比較例と比べて平均吸気量が増大し、吸気ガス量が増大する効果が認められる。弁を開いている時間が同等の場合、弁を閉めている時間が短い方が平均吸気量は増大した。これは、弁を閉めている時間が長いほど単位時間あたりの吸気していない時間が長くなり、平均吸気量が小さくなるためである。また弁を閉めている時間が同等の場合、弁を開いている時間が短い方が平均吸気量が増大した。これは、弁を開いたときに瞬間的に吸気される開時の最大瞬間吸気量の平均値が大きくなるためである。
【００５０】
実施例２．
実施の形態１に関わるオゾン処理装置の構成を用いて、エジェクタの吸気部に連結した配管に取り付ける弁の位置を変えた。被処理水として純水、ガスとして空気を吸気した。弁の取り付け位置は、エジェクタの吸気部の直後と、エジェクタの吸気部から１ｍ離れたところとした。純水流量１０Ｌ／ｍｉｎでエジェクタに通水し、弁の開閉による間欠吸気を行い、エジェクタの吸気部から１周期で吸気した平均ガス量を測定した。弁の操作は、２秒間開いて、２秒間閉める間欠動作を１周期とした。また比較のため、弁を常時開いた状態でエジェクタの吸気部から吸気した平均ガス量を測定した。その結果を図１７に示す。
【００５１】
エジェクタの吸気部から間欠動作部までの配管の長さを長くすると、１周期平均吸気量および開時の最大瞬間吸気量ともに増大し、吸気ガス量を増大する効果が認められた。弁を閉めると、エジェクタの吸気部から間欠動作部までのガス配管内のガスが排気されることにより、エジェクタの吸気部と間欠動作部までのガス配管内が減圧される。弁を閉めた後に、エジェクタの吸気部と間欠動作部までのガス配管内に残留したガスが排気されることにより、より小さな径の気泡が発生する。弁を開くと、その配管の内容積に応じたガス量が瞬間的に吸気されると考えられる。またエジェクタの吸気部から間欠動作部までの配管の内容積が大きい方が、開時の最大瞬間吸気量が大きく、エジェクタの吸気部での圧力変動が大きいと考えられる。よって吸気部と間欠動作部までの最適な配管の内容積は、間欠吸気の周期に依存する。
【００５２】
実施例３．
実施の形態１に関わるオゾン処理装置の構成を用いて、活性汚泥槽４３の余剰汚泥を１０Ｌ／ｍｉｎでエジェクタに導入し、オゾン注入率を０．０４ｇ−Ｏ３／ｇ−ＳＳとして汚泥を可溶化させた。活性汚泥法による余剰汚泥の浮遊物質（ＭＬＳＳ：Mixed  Liquor  Suspended  Solid）濃度は２００００ｍｇ／Ｌであった。エジェクタの吸気部から１ｍの位置に弁を取り付け、弁を２秒間隔で間欠動作させた。オゾンガス濃度は１ｖｏｌ％と１０ｖｏｌ％とし、オゾン処理後のＭＬＳＳ濃度を測定した。また比較としてエジェクタの吸気部を常時開いた状態で１ｖｏｌ％のオゾンガスを注入した処理水のＭＬＳＳ濃度を測定した。
【００５３】
その結果を図１８に示す。余剰汚泥をオゾン処理するとＭＬＳＳ濃度が低下し、弁を常時開いた状態と比べて間欠吸気した方が処理水のＭＬＳＳ濃度が低下した。また吸気するオゾンガス濃度が高い方が、処理水のＭＬＳＳ濃度が低下した。これによりエジェクタから間欠吸気することにより、汚泥をより溶解でき、オゾンガス濃度が高いほど汚泥の可溶化を促進できる。
【００５４】
なお、エジェクタには、径１６ｍｍの純水用配管を接続した。実施例１では、純水は、流量５Ｌ／ｍｉｎ一定でエジェクタに通水し、弁の開閉を切り替えることによりエジェクタの吸気部から間欠的に空気を吸気した。エジェクタに導入される汚泥の流速は、０．１ｍ／ｓｅｃ〜３ｍ／ｓｅｃが好ましく、とくに０．７ｍ／ｓｅｃ〜１．３ｍ／ｓｅｃが好ましい。弁７は、エジェクタ４側とオゾンガス供給器６側との配管内の圧力差が所定値以上になった場合に機械的に開く安全弁である。薬液用弁１８は、薬液用エジェクタ１５側と薬液用タンク１７側の圧力差が所定値以上になると開く安全弁である。弁７は、完全に閉塞する必要はなく、オゾンガスの流量を変化させ、エジェクタ４の吸気部２６の圧力を変動させることができれば良い。オゾン処理装置１の制御部６ａは電磁弁７ｄを操作し、オゾンガスの吸収量を所定時間毎に変化させる。
【００５５】
弁７を閉めてガスを吸気しない時間の長さは、気液混合部の圧力が圧力Ｐ２に到達する時間の長さとすることが望ましい。吸気部２６の弁７を閉めることにより、エジェクタ４の気液混合部の圧力は、指数関数的に低下する。気液混合部の圧力変化を指数関数曲線で近似し、ガスを吸気しない時間をこの曲線の時定数の０．１倍〜３倍とすることが好ましく、特に０．５倍から１．５倍が好ましい。これは、弁７を閉めている時間が長くなると、１周期あたりのオゾンガスを吸気しない時間の割合が大きくなって、結果として単位時間当たりのオゾンガスの平均吸気量が低下するためである。また弁７を閉めている期間が短いと、気液混合部の圧力がＰ２に到達できないため、吸気部２６からのオゾンガスの吸気量が小さくなる。このため弁７を閉めている時間は、弁７を開いている時間と比べて同等、もしくは短い方が良い。たとえば弁７を開いている時間と閉じている時間を１周期とする場合、１周期に対する弁７が開いている時間の割合を５０％以上とすることが好ましい。
【００５６】
実施の形態７．
図１９は、本発明の実施の形態７による汚泥処理装置の構成を示す概略図である。被処理水は汚泥、吸気ガスはオゾンガスを用いるときを例とする。本実施の形態の特徴とするところは、実施の形態１のエジェクタ後段の汚泥配管２を泡回収配管１２と液回収配管１３に分岐し、液回収配管１３に実施の形態３の汚泥循環配管３２を配置したことである。汚泥循環配管３２には、汚泥循環ポンプ３３および実施の形態１のエジェクタ４を配置した。汚泥循環配管３２に配置したエジェクタ４ｂには、オゾンガス配管５ｂおよび弁７が接続される。
【００５７】
本実施の形態の汚泥処理装置による特徴的な動作について説明する。エジェクタ４ａで汚泥がオゾンガスと接触して、汚泥が溶解する。溶解した汚泥の一部は、エジェクタ４ａの前段に循環される。この循環過程において発泡した汚泥と発泡していない汚泥を分離することにより、汚泥循環ポンプ３３で汚泥を循環することができる。発泡していない汚泥にエジェクタ４ｂで、オゾンガスがさらに注入されることで、汚泥の可溶化を促進できる。オゾン処理した汚泥を循環し、かつエジェクタ４ａ、４ｂを連続して配置する構成にすることで、汚泥とオゾンが接触する時間および単位汚泥当たりのオゾン注入量を大きくすることできる。このため、汚泥の固形成分は分解を促進されて汚泥の発生量が低減し、リン回収率および消化ガスの発生量が増大する。なお、発泡した汚泥と発泡していない汚泥を分離するため、エジェクタ４ａの後段に実施の形態３に示した汚泥混合槽３１を設置し、汚泥混合槽３１の下部から汚泥を引き抜きエジェクタ４ｂに循環する構成としてもよい。
【００５８】
実施の形態８．
図２０は、本発明の実施の形態８による汚泥処理装置の構成を示す概略図である。被処理水は汚泥、吸気ガスはオゾンガスを用いるときを例とする。本実施の形態の特徴とするところは、実施の形態５のオゾンガス配管５の分岐部に切替弁４５を配置したことである。オゾンガス配管５に配置された切替弁４５により、オゾンガスの流路がオゾンガス配管５ａあるいはオゾンガス配管５ｂで切り替えられる。従って切替弁４５は、オゾンガス発生器８で発生したオゾンガスの流出先を、エジェクタ４ａ（第１のエジェクタ）またはエジェクタ４ｂ（第２のエジェクタ）に設定する。
【００５９】
本実施の形態の汚泥処理装置による特徴的な動作について説明する。切替弁４５の動作により、エジェクタ４ａおよびエジェクタ４ｂでのオゾンガスを吸気する期間と吸気しない期間が切り替わる。これにより、エジェクタ４ａ、４ｂの吸気部２６で圧力が変動し、汚泥へのオゾンガスの吸気量が瞬間的に増大する。吸気部２６の圧力変動による機械的な衝撃および汚泥フロック２７の内部へのオゾンガスの引き込みにより、汚泥の可溶化が促進される。
【００６０】
本発明では、気液混合部の吸気部に弁を取り付けることにより、気液混合部の吸気部からガスの吸入期間とガスを吸入しない期間を切り替えることができる。気液混合部の吸気部からガスの吸入を停止すると、吸気部を常時開いた状態と比べて吸気部の弁を閉める方が、吸気部から吸気したガスと被処理水を混合する気液混合部の圧力が低下する。つづいて気液混合部の吸気部からガスを吸入すると、吸気部の圧力が吸気部を常時開いた状態と比べて高い圧力にいったん上昇し、その後、吸気部を常時開いた状態の圧力まで低下する。
【００６１】
さらに本発明では、気液混合部の吸気部から間欠的にガスを吸入することにより、気液混合部の吸気部を常時開いた状態と比べて、気液混合部の圧力変動が大きくなる。被処理水として固形物を含む有機性の液体、例えば汚泥を用いた場合、またガスとしてオゾンガスを用いた場合、気液混合部の圧力変動による衝撃で汚泥フロックが物理的に分散される。また気液混合部の圧力が変動を大きくできるため、より多くのオゾンガスを汚泥フロックの内部に吸入させることができる。例えば被処理水を加圧してエジェクタを用いる場合、エジェクタの吸気部からオゾンガスの吸入を停止すると、吸気部を常時開いた状態と比べて気液混合部の圧力が低下し、汚泥フロックがより膨張する。汚泥フロックが膨張するときに、汚泥フロック内部のガス成分や水分が引き出される。
【００６２】
その後、吸気部からオゾンガスを吸入すると、膨張した汚泥が、汚泥フロックの周囲の水分およびガス成分を汚泥フロック内部に引き込みながら収縮する。これにより汚泥フロック内部とオゾンが接触し、固形成分が酸化分解される。間欠吸気により圧力変動が増大し、圧力変動による物理作用により汚泥がより細分化される。さらに汚泥フロック内部により多くのオゾンガスが引き込まれて汚泥が溶解され、汚泥の可溶化が促進される。
【００６３】
被処理水として汚泥を用いた場合、汚泥とオゾンの反応が促進されて可溶化すると、汚泥とオゾンが反応して発泡する泡がより微細化し、汚泥の分散性が高まる。泡が微細化すると、泡と汚泥との接触効率が改善されて、汚泥とオゾンの反応効率がさらに向上する。さらにエジェクタの吸気部からオゾンガスの吸入期間と吸入停止期間の切り替えをくり返すと、それに合わせて被処理水が膨張および収縮するため、エジェクタの後段で脈動が発生する。これにより被処理水中の有機物やスケールが配管内に付着することを抑制できる。エジェクタの吸気部に弁を取り付けることにより、オゾンガスの間欠注入が可能となり、その結果気泡と脈動による配管洗浄効果が得られる。
【００６４】
なお、本発明は、その発明の範囲内において、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。
【符号の説明】
【００６５】
１  オゾン処理装置、２  汚泥配管、３  汚泥用ポンプ、４  エジェクタ、４ａ  エジェクタ、４ｂ  エジェクタ、５  オゾンガス配管、５ａ  オゾンガス配管、５ｂ  オゾンガス配管、６  オゾンガス供給器、６ａ  制御部、７  弁、７ｄ  電磁弁、８  オゾンガス発生器、９  オゾンガス貯蔵設備、１０  酸素ガス配管、１１  泡回収装置、１２  泡回収配管、１３  液回収配管、１４  薬液供給装置、１４ａ  制御部、１５  薬液用エジェクタ、１６  薬液配管、１７  薬液用タンク、１８  薬液用弁、１８ｄ  薬液用電磁弁、１９  薬液処理汚泥配管、２０  汚泥濃縮処理装置、２１  濃縮汚泥配管、２２  リン回収処理装置、２３  リン除去汚泥配管、２４  消化処理装置、２５  消化汚泥配管、２６  吸気部、２７  汚泥フロック、２８  気泡、２９  ｐＨ調整装置、３０  ｐＨ調整汚泥配管、３１  汚泥混合槽、３２  汚泥循環配管、３３  汚泥循環ポンプ、３４  オゾンガスバッファ槽、３５  汚泥溶解槽、３６  溶解汚泥循環配管、３７  溶解汚泥循環ポンプ、３８  スタティックミキサ、３９  薬液注入ポンプ、４１  最終沈殿池、４２  余剰汚泥配管、４３  活性汚泥槽、４４  最初沈殿池、４５  切替弁、１００  汚泥処理装置
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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