(57)【要約】  【課題】超微細化した浮遊有機物を発酵菌で効率的に短時間で処理し、廃水処理能力を大幅に高め、また超微細化により汚泥細菌の死骸細胞膜を破壊して細胞質を発酵菌で全部消却処理する。  【解決手段】有機物を含有した廃水の処理設備１は、廃水が供給されて、沈砂や瀘過を行う前処理部１０と、前処理された廃水を曝気処理する曝気部３０と、曝気処理された廃水に放水用処理して放水する放水部４０と、曝気部３０の底部から汚泥引き抜きポンプＰ２で汚泥が供給される汚泥槽５０と、汚泥処理部とを有し、汚泥処理部には汚泥槽５０からポンプＰ５で汚泥が供給されて、少なくとも８ｍ／秒の高速旋回流による少なくとも剪断作用によって供給汚泥を数ミクロンレベルまで超微細化する汚泥超微細化部７２と、超微細汚泥を発酵菌の供給を受けて発酵を促進して発酵液を曝気部３０に供給して循環させる発酵促進槽９０とが設けられている。【選択図】図１
2006035165.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下水や食品加工場からの排水などの有機物を含有した廃水の供給を受けて、沈砂及び／又は瀘過を行う前処理部と、
前処理された廃水の供給を受けて、曝気処理する曝気部と、
曝気処理された廃水の供給を受けて、放水処理して放水する放水部と、
前記の前処理部と曝気部と放水部の内の少なくとも一つの底部から汚泥引き抜きポンプによって汚泥が供給される汚泥槽と、
該汚泥槽から残留汚泥の供給を受けて、残留汚泥の処理を行う残留汚泥処理部とを有した有機物を含有した廃水の処理設備において、
前記残留汚泥処理部は、前記汚泥槽から汚泥引き抜きポンプによって汚泥が供給されると共に高速旋回流を起こして、その高速旋回流の少なくとも剪断作用によって供給汚泥を超微細化処理する汚泥超微細化部と、
該汚泥超微細化部から超微細化処理された超微細汚泥の供給を受けると共に発酵菌の供給を受けて発酵を促進して発酵液を前記曝気部に供給する発酵促進槽とを有していることを特徴とする有機物を含有した廃水の処理設備。
【請求項２】
前記超微細化処理により供給汚泥を数ミクロンレベルにまで微細化する請求項１記載の処理設備。
【請求項３】
前記高速旋回流が少なくとも８ｍ／秒である請求項１記載の処理設備。
【請求項４】
更に、前記曝気部の前に前記前処理部から廃水の供給を受けて、水中撹拌機によって廃水を撹拌する調整槽と、該調整槽からポンプによって調整廃水の供給を受けて所定流量を曝気部に供給する流量計槽とが設けられている請求項１記載の処理設備。
【請求項５】
前記曝気部は、底部に汚泥引き抜きポンプと曝気撹拌装置とを有すると共に槽外に返送流量調整装置を有し、発酵液が前記発酵促進槽から供給される第一曝気槽と、底部に汚泥引き抜きポンプと曝気撹拌装置とを有すると共に出口に膜瀘過装置を有した第二曝気槽とから構成されている請求項１記載の処理設備。
【請求項６】
前記放水部は、底部に処理水引き抜きポンプを有し、該ポンプによって処理水を逆洗水として前記膜瀘過装置に供給すると共に返送水として前記流量計槽に供給し、また水面近くにｐＨ計及びｐＨ調節装置と消毒薬注入装置とを有している請求項１記載の処理設備。
【請求項７】
前記汚泥槽は、前記第一曝気槽から汚泥引き抜きポンプによって汚泥が供給されると共に、前記第二曝気槽から汚泥引き抜きポンプによって前記第一曝気槽の返送流量調整装置を経由して汚泥が供給される汚泥濃縮槽と、ブロワーから供給される空気力を利用するエアーリフトで前記汚泥濃縮槽から汚泥が供給される汚泥貯留槽とから構成されており、該汚泥貯留槽から汚泥引き抜きポンプによって前記汚泥超微細化部に汚泥が供給される請求項５記載の処理設備。
【請求項８】
前記汚泥超微細化部は、処理槽と超微細化装置とから構成されており、また前記超微細化装置は、そのケーシングの外壁を円筒状に形成し、そのケーシング内部に同心状に、又は筒壁同士が接触せずに流路を形成する程度に偏心状に内部円筒壁を隔設し、内部円筒壁をケーシング底壁と結合し且つケーシング天井壁に対して隙間を形成することで、円筒状外壁と内部円筒壁とで形成した環状流路と内部円筒壁の内部とを前記隙間を介して連通しており、また第一ポンプによって前記処理槽から前記内部円筒壁の内部に汚泥を含有した第一高速度水流が供給され、次いで該内部円筒壁の内部から第二ポンプによって吸引されて高速度で吐出されて形成される汚泥を含有した第二高速度水流が第二水導入部において前記環状流路に供給されて、次いで前記内部円筒壁の上端からその内部に急激に落下されてケーシング底壁に激突させるようにしており、前記環状流路と前記内部円筒壁の内部に渡って形成した循環流路において水流中の汚泥の細胞膜を破壊し、汚泥の超微細化した処理水を前記環状流路から一部分抜いて前記処理槽に供給される構造を有している請求項１記載の処理設備。
【請求項９】
前記超微細化装置は、そのケーシングの外壁を円筒状に形成し、そのケーシング内部に同心状に、又は筒壁同士が接触せずに流路を形成する程度に偏心状に中間円筒壁と内部円筒壁の二つを隔設し、中間円筒壁をケーシング天井壁とケーシング底壁に結合して外環状流路を形成し、内部円筒壁をケーシング底壁と結合し且つケーシング天井壁に対して隙間を形成することで、中間円筒壁と内部円筒壁とで形成した中間環状流路と内部円筒壁の内部とを前記隙間を介して連通しており、また前記処理槽から第一水導入部において、第一ポンプによって発生された汚泥を含有した第一高速度水流が空気導入部に供給されて、そこで空気が第一高速度水流に気泡として導入され、該気泡の導入された第一高速度水流は前記中間環状流路に供給され、次いで前記内部円筒壁の上端からその内部に急激に落下されてケーシング底壁に激突させ、また該内部円筒壁の内部から第二ポンプによって吸引されて高速度で吐出されて形成される汚泥を含有した第二高速度水流が第二水導入部において前記外環状流路に供給されるようにして、更に該外環状流路を前記第一ポンプの吸引側に管路を介して接続して形成される循環路を流れるようにされ、この循環路を成す前記中間環状流路及び前記外環状流路での剪断作用と前記ケーシング底壁への激突とによって水中の汚泥の細胞膜を破壊して超微細化し、超微細化された汚泥を含有した処理水が前記外環状流路から一部分抜かれて前記処理槽に導かれる構造を有している請求項８記載の処理設備。
【請求項１０】
前記空気導入部は、高速度水流を利用したエジェクターから構成されている請求項９記載の処理設備。
【請求項１１】
前記装置ケーシング内部において筒壁で限定された環状流路内に供給される高速度の水流は、該環状流路に接線方向から供給される請求項９又は１０に記載の処理設備。
【請求項１２】
前記筒壁は、平坦部等の曲率変更部を部分的に有している請求項８又は９に記載の処理設備。
【請求項１３】
前記発酵促進槽は、発酵菌培養装置から連続的に、又は間欠的に発酵菌の供給を受ける請求項１記載の処理設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下水や食品加工場からの排水など、有機物を含有した廃水の処理から生じる汚泥を減らすように処理する有機物を含有した廃水の処理設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の有機物を含有した廃水の処理としては、下水、し尿、各種産業廃水などの有機性廃水に含有された窒素酸化物をメタン発酵菌のグラニュール汚泥床を有した嫌気性処理槽内で上向流で流通させつつ、脱窒菌をグラニュール汚泥の周りで繁殖させ、生物学的に還元して脱窒処理する生物学的脱窒方法がある（特許文献１を参照）。これは、菌体自体をグラニュール化して菌体を高い密度で保持でき、高容積負荷での運転ができる。
【特許文献１】特開平７−２９００８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述のような生物学的脱窒方法では、被処理物の浮遊有機物自体が数ミリメートルから０．１ミリメートル程の粒状物やフレークであり、それに作用する菌もグラニュール状態では、例え高密度接触を図っても作用効果は限定的である。他方、脱窒菌着生のグラニュール汚泥が短期間で形成され、安定したグラニュール汚泥床が維持できる分、汚泥が比較的早く蓄積していき、その汚泥の処置も重要な課題である。
【０００４】
本願発明は、ポンプによって発生される所定の高速度旋回水流を用い、複数の筒壁から成る環状流路で起こす少なくとも剪断作用によって水クラスターも有機物も超微細化すると、超微細化によって単位重量当り極めて大きくなった表面積の浮遊有機物を発酵菌によって効率的に極めて短時間で処理し、廃水の処理能力を大幅に高めることができると共に、超微細化によって汚泥の主構成物である細菌の死骸の細胞膜を破壊して細胞質を発酵菌で処理しつつ増殖させ、汚泥を大幅に減容させることができることを見出し、完成したもので、その目的とするところは、その作用効果を構成が比較的簡単で保守が容易なもので達成できる有機物を含有した廃水の処理設備を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、下水や食品加工場からの排水などの有機物を含有した廃水の供給を受けて、沈砂及び／又は瀘過を行う前処理部と、
前処理された廃水の供給を受けて、曝気処理する曝気部と、
曝気処理された廃水の供給を受けて、放水処理して放水する放水部と、
上記の前処理部と曝気部と放水部の内の少なくとも一つの底部から汚泥引き抜きポンプによって汚泥が供給される汚泥槽と、
該汚泥槽から残留汚泥の供給を受けて、残留汚泥の処理を行う残留汚泥処理部とを有した有機物を含有した廃水の処理設備において、
上記残留汚泥処理部は、上記汚泥槽から汚泥引き抜きポンプによって汚泥が供給されると共に高速旋回流を起こして、その高速旋回流の少なくとも剪断作用によって供給汚泥を超微細化処理する汚泥超微細化部と、
該汚泥超微細化部から超微細化処理された超微細汚泥の供給を受けると共に発酵菌の供給を受けて発酵を促進して発酵液を上記曝気部に供給する発酵促進槽とを有していることを特徴とするものである。
【０００６】
上記処理設備においては、超微細化処理により供給汚泥を数ミクロンレベルにまで微細化することが好ましい。
【０００７】
上記処理設備においては、高速旋回流が少なくとも８ｍ／秒であることが好ましい。
【０００８】
更に、上記曝気部の前に上記前処理部から廃水の供給を受けて、水中撹拌機によって廃水を撹拌する調整槽と、該調整槽からポンプによって調整廃水の供給を受けて所定流量を曝気部に供給する流量計槽とが設けられる。
【０００９】
上記曝気部は、底部に汚泥引き抜きポンプと曝気撹拌装置とを有すると共に槽外に返送流量調整装置を有し、発酵液が上記発酵促進槽から供給される第一曝気槽と、底部に汚泥引き抜きポンプと曝気撹拌装置とを有すると共に出口に膜瀘過装置を有した第二曝気槽とから構成される。
【００１０】
上記放水部は、底部に処理水引き抜きポンプを有し、該ポンプによって処理水を逆洗水として上記膜瀘過装置に供給すると共に返送水として上記流量計槽に供給し、また水面近くにｐＨ計及びｐＨ調節装置と消毒薬注入装置とを有することができる。
【００１１】
上記汚泥槽は、上記第一曝気槽から汚泥引き抜きポンプによって汚泥が供給されると共に、上記第二曝気槽から汚泥引き抜きポンプによって上記第一曝気槽の返送流量調整装置を経由して汚泥が供給される汚泥濃縮槽と、ブロワーから供給される空気力を利用するエアーリフトで上記汚泥濃縮槽から汚泥が供給される汚泥貯留槽とから構成され、該汚泥貯留槽から汚泥引き抜きポンプによって上記汚泥超微細化部に汚泥が供給される。
【００１２】
上記汚泥超微細化部は、処理槽と超微細化装置とから構成され、また上記超微細化装置は、そのケーシングの外壁を円筒状に形成し、そのケーシング内部に同心状に、又は筒壁同士が接触せずに流路を形成する程度に偏心状に内部円筒壁を隔設し、内部円筒壁をケーシング底壁と結合し且つケーシング天井壁に対して隙間を形成することで、円筒状外壁と内部円筒壁とで形成した環状流路と内部円筒壁の内部とを上記隙間を介して連通しており、また第一ポンプによって上記処理槽から上記内部円筒壁の内部に汚泥を含有した第一高速度水流が供給され、次いで該内部円筒壁の内部から第二ポンプによって吸引されて高速度で吐出されて形成される汚泥を含有した第二高速度水流が第二水導入部において上記環状流路に供給されて、次いで上記内部円筒壁の上端からその内部に急激に落下されてケーシング底壁に激突させるようにしており、上記環状流路と上記内部円筒壁の内部に渡って形成した循環流路において水流中の汚泥の細胞膜を破壊し、汚泥を超微細化した処理水を上記環状流路から一部分抜いて上記処理槽に供給される構造を有することができる。
【００１３】
上記超微細化装置は、そのケーシングの外壁を円筒状に形成し、そのケーシング内部に同心状に、又は筒壁同士が接触せずに流路を形成する程度に偏心状に中間円筒壁と内部円筒壁の二つを隔設し、中間円筒壁をケーシング天井壁とケーシング底壁に結合して外環状流路を形成し、内部円筒壁をケーシング底壁と結合し且つケーシング天井壁に対して隙間を形成することで、中間円筒壁と内部円筒壁とで形成した中間環状流路と内部円筒壁の内部とを上記隙間を介して連通しており、また上記処理槽から第一水導入部において、第一ポンプによって発生された汚泥を含有した第一高速度水流が空気導入部に供給されて、そこで空気が第一高速度水流に気泡として導入され、該気泡の導入された第一高速度水流は上記中間環状流路に供給され、次いで上記内部円筒壁の上端からその内部に急激に落下されてケーシング底壁に激突させ、また該内部円筒壁の内部から第二ポンプによって吸引されて高速度で吐出されて形成される汚泥を含有した第二高速度水流が第二水導入部において上記外環状流路に供給されるようにして、更に該外環状流路を上記第一ポンプの吸引側に管路を介して接続して形成される循環路を流れるようにされ、この循環路を成す上記中間環状流路及び上記外環状流路での剪断作用と上記ケーシング底壁への激突とによって水中の汚泥の細胞膜を破壊して超微細化し、超微細化された汚泥を含有した処理水が上記外環状流路から一部分抜かれて上記処理槽に導かれる構造を有することができる。
【００１４】
上記空気導入部は、高速度水流を利用したエジェクターから構成される。
上記装置ケーシング内部において筒壁で限定された環状流路内に供給される高速度の水流は、該環状流路に接線方向から供給される。
上記筒壁は、平坦部等の曲率変更部を部分的に有することができる。
上記発酵促進槽は、発酵菌培養装置から連続的に、又は間欠的に発酵菌の供給を受けることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の効果として、有機物を含有した廃水の処理設備では、下水や食品加工場からの排水などの有機物を含有した廃水の供給を受けて、沈砂及び／又は瀘過を行う前処理部で部材の損耗を早める砂などの硬い異物や配管や弁の詰まりを起こす布、ポリ袋などの柔軟物を除去してから曝気部で発酵菌による有機物の処理をして放水部から放水する一方、主に曝気部で生じる汚泥を底部から汚泥引き抜きポンプによって汚泥槽に移送するが、汚泥槽から汚泥引き抜きポンプによって汚泥が汚泥超微細化部に供給されて、そこで高速旋回流が発生されて、その高速旋回流の少なくとも剪断作用によって供給汚泥を超微細化処理すると共に超微細化された汚泥を発酵促進槽に送り、汚泥を形成している細菌の死骸の細胞膜が超微細化で破壊されて与えられる細胞質を栄養素として発酵が促進される。上記高速旋回流で供給汚泥を数ミクロンレベルまで微細化するとその効果はきわめて顕著である。この超微細化を達成するためには少なくとも８ｍ／秒の、好ましくは３０ｍ／秒から５０ｍ／秒の高速旋回流とするとよい。
これによって汚泥は大幅に減容され、発酵菌が増殖され、発酵液が上記曝気部に供給され、循環されることになり、循環中に汚泥は発酵菌によって最終的に消滅される。かくして、汚泥超微細化部において、超微細化によって単位重量当り極めて大きくなった表面積の汚泥や有機物を発酵促進部において発酵菌によって効率的に極めて短時間で処理する。このように、超微細化によって汚泥の主構成物である細菌の死骸の細胞膜を破壊して細胞質を発酵菌で処理しつつ増殖させ、汚泥を大幅に減容させることができると共に、増殖した大量の発酵菌を含有した発酵液を上記曝気部に供給して廃水中の有機物の曝気処理を促進させ廃水の処理能力を大幅に高めることができる。また、高速旋回流を発生する構成が比較的簡単であり、前処理部によって砂による摩滅も無くなり保守が容易なものとできる。
【００１６】
更に、上記曝気部の前に上記前処理部から廃水の供給を受けて、水中撹拌機によって廃水を撹拌する調整槽と、該調整槽からポンプによって調整廃水の供給を受けて所定流量を曝気部に供給する流量計槽とが設けられると、調整槽において塊の有機物を砕いて撹拌して均一な状態にしてから、調整廃水として流量計槽を経て曝気部の曝気能力に応じた流量で曝気部にポンプで移送される。
【００１７】
上記曝気部は、底部に汚泥引き抜きポンプと曝気撹拌装置とを有すると共に槽外に返送流量調整装置を有し、また発酵液が発酵促進槽から供給される第一曝気槽と、底部に汚泥引き抜きポンプと曝気撹拌装置とを有すると共に出口に膜瀘過装置を有した第二曝気槽とから構成されると、両方の曝気槽においてブロワーから供給される空気を曝気撹拌装置によって気泡として撹拌しながら放出して曝気作用、即ち接触酸化作用を廃水に加えることができると共に発酵促進槽から供給される発酵液に含有された大量の主に好気性発酵菌によって廃水中の有機物を効果的に消却することができる。
【００１８】
上記放水部は、底部に処理水引き抜きポンプを有し、該ポンプによって処理水を逆洗水として上記膜瀘過装置に供給することで人手をかけずに膜瀘過装置の逆洗浄を行うことができ、また返送水として上記流量計槽に供給して流量計槽の調整水として利用できるようにすると共に部分循環させることができる。また水面近くにｐＨ計及びｐＨ調節装置と消毒薬注入装置とを有すると、中性状態で且つ消毒された状態で有機物の処理された水を河川などに放水することができるようになる。
【００１９】
上記汚泥槽は、上記第一曝気槽から汚泥引き抜きポンプによって汚泥が供給されると共に、上記第二曝気槽から汚泥引き抜きポンプによって上記第一曝気槽の返送流量調整装置を経由して汚泥が供給される汚泥濃縮槽と、ブロワーから供給される空気力を利用するエアーリフトで上記汚泥濃縮槽から汚泥が供給される汚泥貯留槽とから構成されると、汚泥貯留槽から汚泥引き抜きポンプによって汚泥超微細化部に移送され、従来のように脱水乾燥を経て最終的に焼却処理する必要が無くなる。汚泥超微細化による汚泥の処理能力に応じて返送流量調整装置によって汚泥濃縮槽に移送する量を調整できる。
【００２０】
上記汚泥超微細化部は、処理槽と超微細化装置とから構成され、また上記超微細化装置は、そのケーシングの外壁を円筒状に形成し、そのケーシング内部に同心状に、又は筒壁同士が接触せずに流路を形成する程度に偏心状に内部円筒壁を隔設すると、壁と内部円筒壁との間に環状流路が形成され、そこに供給される高速度水流は流れ方向が常に変化して強力な遠心力を発生させて、外側壁面に強く当って大きな圧縮力と壁面の層流間に剪断力を生じさせ、同時に内側壁面からの層流剥離によってキャビテーションを生じさせて、水クラスターと汚泥の超微細化、即ち汚泥の細菌死骸の細胞膜の破壊と細胞質の超微細化を促進できる。円形環状流路では水流の流速の維持が比較的容易である。また内部円筒壁をケーシング底壁に結合し且つケーシング天井壁に対して隙間を形成することで、円筒状外壁と内部円筒壁とで形成した環状流路と内部円筒壁の内部とを上記隙間を介して連通し、高速度の水流が環状流路から、また同時に第一ポンプから供給されてくる水流が内部円筒壁の内部に落下して、ケーシング底壁に激突して衝撃力によって水のクラスターと気泡の超微細化を促進する。また第二ポンプによって内部円筒壁の内部から水を吸引するので、その内部に落下する水流の上記衝撃力をより強いものにできる。第二ポンプによって吸引されて高速度で吐出されて形成される第二高速度水流が上記環状流路に供給されることで、環状流路と内部円筒壁の内部に渡って循環流路を形成することになり、循環中に繰り返し水のクラスターの超微細化と水流中の汚泥細菌死骸の細胞膜の破壊と内部の細胞質の超微細化を行うことができる。超微細化された汚泥の細菌死骸を含有した処理水は環状流路から一部分抜いて処理槽に供給される。
【００２１】
処理水供給装置のケーシングの外壁を円筒状に形成し、そのケーシング内部に同心状に、又は筒壁同士が接触せずに流路を形成する程度に偏心状に中間と内部の円筒壁を隔設すると、外部と中間と内部の各円筒壁間に外部と中間の環状流路が形成される。これら外部と中間の環状流路に供給される高速度水流は、流れ方向が常に変化して強力な遠心力を発生して外側壁面に強く当って大きな圧縮力と壁面の層流間に剪断力を生じさせ、同時に内側壁面から層流剥離を生じさせてキャビテーション作用を発生させ、汚泥の超微細化、即ち汚泥の細菌死骸の細胞膜の破壊と細胞質の超微細化を促進できる。円形環状流路では水流の流速の維持が比較的容易である。また中間円筒壁をケーシング天井壁とケーシング底壁に結合し、内部円筒壁をケーシング底壁と結合し且つケーシング天井壁に対して隙間を形成すると、中間環状流路に供給される水流は内部円筒壁の上端からその内部に急激に落下して、ケーシング底壁に激突して生じる衝撃力によって水のクラスターと汚泥の超微細化を促進する。水流への気泡の導入は、水導入部の内の第一水導入部の空気導入部において、第一ポンプによって発生された第一高速度水流を利用したエジェクター作用などによって行われる。水に吸収された空気は、上記のキャビテーション作用を強力に発生させる。この気泡の導入された第一高速度水流は中間環状流路に供給され、次いで上述のように内部円筒壁の上端からその内部に急激に落下してケーシング底壁に激突するが、該内部円筒壁の内部から第二ポンプによって吸引されるために、内部に落下する水流の上記衝撃をより強いものにできる。第二ポンプによって吸引され、高速度で吐出されて形成される第二高速度水流が第二水導入部で外環状流路に供給されるようにして、更に該外環状流路から第一ポンプの吸引側に管路を介して供給されることで循環路が形成される。循環を繰り返すことでクラスターの超微細化と汚泥の超微細化を行うことができる。超微細化された汚泥を含有した処理水は、外環状流路から一部分抜かれて処理槽に供給される。
【００２２】
空気導入部は、高速度水流を利用したエジェクターから構成され、空気ポンプを使わずに、エジェクターのノズルから噴出する高速度水流が発生する負圧によって空気を吸引して水流中に混入させることができる。
装置ケーシング内部において筒壁で限定された環状流路内に供給される高速度の水流は、該環状流路に接線方向から供給され、環状流路内への水流供給をスムースに行い、速度の激変を防ぎ、経路全体に渡って高速度水流の上記作用の維持に役立つ。
【００２３】
筒壁は、平坦部等の曲率変更部を部分的に有すると、それら曲率変更部で若干水流速度が低下するが、水流の方向が変わって水流層間に作用する剪断力を高めることができる。
発酵促進槽は、発酵菌培養装置から連続的に、又は間欠的に発酵菌の供給を受けるように構成されると、大量の活力のある発酵菌が発酵促進槽の発酵状態に応じて連続的に、又は間欠的に発酵促進層に供給される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
図１に示すように、本発明の代表の実施形態に係る下水などの有機物を含有した廃水の処理設備１は、廃水発生現場からポンプや水頭差によって有機物を含有した廃水ＷＷの供給を受けて、事前に粗大物掻き揚げ機やスクリーンでゴミの除去を行ってから砂瀘過層１７での汚れ除去及び沈砂を行う前処理部としての沈砂槽１０と、前処理された廃水の供給を受け、水中撹拌機２１によって廃水を撹拌する調整槽２０と、該調整槽２０からその水中ポンプＰ１によって調整廃水の供給を受けると共に後続部からの部分返送水の供給を受けて所定流量を曝気部３０に供給する流量計槽２５と、所定流量の調整廃水の供給を受けると共に発酵菌の供給を受けて浮遊有機物を接触酸化と発酵菌処理を行う曝気部３０と、曝気処理された廃水の供給を受けてｐＨ調節や消毒などの放水処理をして放水する放水部４０とから成る廃水処理ラインＡと、曝気部３０の底部から汚泥引き抜きポンプＰ２によって汚泥が供給される汚泥濃縮槽５０と、該汚泥濃縮槽５０から濃縮汚泥の供給を受けて貯留し、全部を汚泥の発酵処理するための処理槽７１に供給するように汚泥貯留槽５５から汚泥引き抜きポンプＰ３によって汚泥が供給される処理槽７１を有し、該処理槽７１から高圧ポンプ（図示は省略）で汚泥水流を吸引して少なくとも８ｍ／秒の高速旋回流を起こして、その高速旋回流の少なくとも剪断作用によって供給汚泥や有機物を数ミクロン前後に超微細化する汚泥超微細化装置７２、８０とから成る汚泥超微細化部７０と、該汚泥超微細化部７０から超微細化された汚泥、即ち汚泥の細菌死骸細胞膜が破壊され、細胞質も超微細化された状態の汚泥槽を含有した水流が供給され、発酵菌培養装置９５から発酵菌の供給を受けて発酵を促進して発酵液を上記曝気部３０に供給する発酵促進槽９０とから成る汚泥発酵処理ラインＣとを有している。従来は、上記汚泥貯留槽５５から残留汚泥の供給受けて汚泥の脱水と乾燥を行って焼却処理していたが、このための脱水乾燥部６０と最終処理部としての焼却炉６５とから成る汚泥焼却ラインＢは、汚泥超微細化と発酵促進とによって、本実施形態では不要になった。
【００２５】
沈砂槽１０は、主槽１１と、その内部で浮遊する粗大物を除去する粗大物掻き揚げ機１２と、主槽１１に隣接した補助槽１３と、主槽１１の上方に設置され、補助槽１３内の底部から曝気沈水ブロワー１４からの空気供給を受けて曝気撹拌装置１５によって曝気撹拌しながら水中ポンプ１６で汚れた廃水が供給される砂瀘過層１７とを有している。砂瀘過層１７の砂は定期的に交換される。
【００２６】
曝気部３０は、底部の汚泥引き抜きポンプＰ２と、ブロワー３２からの空気供給を受けて曝気撹拌する曝気撹拌装置３３と、槽外の汚泥用返送流量調整装置３４とを有すると共に、発酵菌によって処理された消却残渣の汚泥及び有機物と発酵菌とを含んだ発酵液が上記発酵促進槽９０から供給される第一曝気槽３１と、これに直列に配列され、底部の汚泥引き抜きポンプＰ２と上記と同じ曝気撹拌装置３３とを有すると共に出口に膜瀘過装置３６を有した第二曝気槽３５とから構成されている。曝気部３０では、発酵促進槽９０から供給されてくる発酵液中の大量の発酵菌とブロワー３２からの気泡による接触酸化によって廃水中の浮遊有機物が消却処理される。また、底部に沈下し蓄積する発光菌などの細菌の死骸の汚泥は汚泥引き抜きポンプＰ２によって引き抜かれて汚泥濃縮槽５０に移送されるが、第二曝気槽３５からのものは返送流量調整装置３４によって一部第一曝気槽３１に戻される。従って、汚泥濃縮槽５０に所定量だけ移送される汚泥は、大部分が一番蓄積率の大きな第一曝気槽３１からのものであるが、不足が生じた場合に返送流量調整装置３４によって第二曝気槽３５からのものが付加される。有機物や汚泥が処理されて無くなった中間廃水は、膜瀘過装置３６を経て瀘過されてから第一曝気槽３１から第二曝気槽３５へ移送される。第二曝気槽３５からは、放水部４０に処理済み水として移送される。計量槽２５以後の廃水の移送は、計量槽２５への押し込みヘッドによって行われる。
【００２７】
放水部４０は、底部に処理水引き抜きポンプＰ４を有し、該ポンプＰ４によって処理済み水を逆洗水として膜瀘過装置３６に供給して、定期的に又は差圧に応じて自動的に膜瀘過装置３６を逆洗浄する。また水面近くにｐＨ計４１とｐＨ調節装置４２と消毒薬注入装置４３とを有しており、処理済み水０Ｗの河川への放流を可能にしている。
【００２８】
汚泥槽として用意されている汚泥濃縮槽５０には、第一曝気槽３１からの汚泥引き抜きポンプＰ２による汚泥と、第二曝気槽３５からの汚泥引き抜きポンプＰ２による第一曝気槽３１の返送流量調整装置３４を経由した調量用汚泥とが供給される。汚泥濃縮槽５０では、ブロワー５１から供給される空気力を利用してエアーリフト５２によって流動性に富んだ汚泥を汚泥貯留槽５５に供給する。汚泥は、依然廃水を十分含んでおり、一般の遠心ポンプで移送できるほど流動性に富んでいる。汚泥貯留槽５５からは全部の汚泥が処理槽７１に送られて、後述のように発酵菌による汚泥消却処理を受ける。汚泥は、全て発酵菌によって消却されることが判明したため、汚泥貯留槽５５からポンプＰ５によって脱水乾燥部６０の脱水機６１に移送され、凝集剤注入機６２からの凝集剤によって凝集されてから、熱風乾燥機６５にベルトコンベヤ６４によって搬送され、焼却炉６７で焼却される必要がなくなった。従って熱風乾燥機６５の排気部の消臭装置６６も不要に成った。
【００２９】
汚泥超微細化部７０は、処理槽７１と超微細化装置７２、８０とから構成されている。  第一形態の超微細化装置７２は、図２に示すように、処理槽７１内部の高圧水中ポンプ（図示省略）によって高速度で供給される廃水の水流Ｗ１は、本装置ケーシング７３の内部において筒壁７４で限定された筒壁内部７６に供給され、また筒壁７４の外側の環状流路７５内に更に高圧第二ポンプ２Ｐによって高速度の水流Ｗ２が少なくとも８ｍ／秒、好ましくは３０ｍ／秒以上の流速で供給され、流れ方向変更部での衝撃力、筒壁面での剪断力及びキャビテーション作用によって水のクラスターを超微細化すると共に水流中の汚泥、即ち汚泥の細菌死骸を数ミクロン前後に超微細化して細菌細胞膜を破壊して水流に含有させてから処理水Ｗ３として水排出部７９から処理槽７１に戻す。
【００３０】
この第一の形態の汚泥超微細化装置７２は、そのケーシング７３の外壁７３ａを円筒状に形成し、そのケーシング内部に同心状に内部円筒壁７４を隔設し、内部円筒壁７４の下端をケーシング底壁７３ｂに結合し且つケーシング天井壁７３ｃに対して隙間Ｃを形成することで、円筒状外壁７３ａと内部円筒壁７４とで形成した環状流路７５と内部円筒壁７４の内部７６とを隙間Ｃを介して連通している。また処理槽７１の内部の高圧水中ポンプによって供給されてくる汚泥を含有した高速水流Ｗ１を第一水導入部のケーシング天井壁７３ｃの中央部から内部円筒壁７４の内部７６に供給している。次いで、本装置７２は、内部円筒壁内部７６の下部から第二ポンプ２Ｐによって吸引され高速度で吐出されて形成される第二高速度水流Ｗ２をケーシング外壁７３ａの下部に設けた第二水導入部７７から環状流路７５にほぼ接線方向から供給し、次いで内部円筒壁７４の上端の隙間Ｃからその内部７６に急激に落下させてケーシング底壁７３ｂに激突させるようにしており、かくして、環状流路７５と内部円筒壁内部７６に渡って形成した循環流路において上述のような作用で水クラスターを超微細化すると共に水流中の汚泥と有機物を超微細化し、超微細な汚泥と有機物を含有した処理水Ｗ３をケーシング外壁７３ａの上部に設けた水排出部７９において環状流路から一部分抜いて処理槽７１に戻す。
【００３１】
また水流Ｗ２を繰り返し循環流路に通す度合いは、隙間Ｃを大きくしたり、水排出部７９における水排出量を減らしたり、汚泥含有した廃水導入量を増やすことで、またそれらを複合的に組み合わせて高めることができ、繰り返し循環する度合いを低下させる場合は、それらの逆の調節を行う。ケーシング７３は、底壁７３ｂを２段に分離しているが、底壁７３ｂを内部円筒壁７４の下端レベルに統合できることは言うまでもない。筒壁同士が接触せずに流通横断面の余り変化の無い流路７５を形成する程度に偏心状に内部円筒壁７４を設けることもできる。更に、ケーシング外壁７３ａや、内部円筒壁７４は、平坦部等の曲率変更部を部分的に有したり、内部円筒壁７４に縦長のスリットを形成することができ、当該部分での衝撃力や剪断力を高めるように構成できる。
【００３２】
第二の形態の処理水供給装置８０は、図３に示すように、ケーシング８３の外壁８３ａを円筒状に形成し、そのケーシング内部に同心状に中間円筒壁８４Ａと内部円筒壁８４Ｂの二つを隔設し、中間円筒壁８４Ａの上端をケーシング天井壁８３ｃに、下端をケーシング底壁８３ｂに結合して外環状流路８５Ａを形成し、内部円筒壁８４Ｂの下端をケーシング底壁８３ｂに結合し且つケーシング天井壁８３ｃに対して隙間Ｃを形成することで、中間円筒壁８４Ａと内部円筒壁８３Ｂとで形成した中間環状流路８５Ｂと内部円筒壁内部８６とを隙間Ｃを介して連通している。また水導入部の内の第一水導入部８１において、装置８０の近くに配置した第一高圧ポンプ１Ｐによって処理槽７１の内部の汚泥含有の廃水ｗを吸引して発生した第一高速度水流Ｗ０が空気導入部のエジェクター８２に供給されて、そこで空気Ａが第一高速度水流Ｗ０に気泡として導入され、該気泡の導入された高速度水流Ｗ１は中間環状流路８５Ｂに接線方向から供給され、次いで内部円筒壁８４Ｂの上端からその内部８６に急激に落下されてケーシング底壁８３ｂに激突させ、また該内部円筒壁内部８６から第二高圧ポンプ２Ｐによって吸引されて高速度で吐出されて形成される第二高速度水流Ｗ２が第二導入部８７で外環状流路８５Ａに接線方向から供給されるようにしている。本装置８０は、更に外環状流路８５Ａを第一ポンプ１Ｐの吸引側に管路ｐを介して接続して形成される循環路に水流Ｗ１、Ｗ２が繰り返し流されるようにし、この循環路を成す中間環状流路８５Ｂ及び外環状流路８５Ａでの剪断作用ときャビテーション作と、ケーシング底壁８３ｂへの激突とによって水のクラスターが超微細化されると共に水流中の汚泥及び有機物が超微細化され、超微細な気泡を含有した処理水Ｗ３が水排出部８９において外環状流路８５Ａから一部分抜かれて処理槽７１に戻される。
【００３３】
また水流Ｗ１、Ｗ２を繰り返し循環する度合いは、隙間Ｃを大きくしたり、水排出部８９における水排出量を減らしたり、第一水導入部８１における水導入量を増やしたり、第一ポンプ１Ｐの吸引側の弁Ｖ１を絞ると共に管路ｐの弁Ｖ２を大きく開いて、またそれらを複合的に組み合わせて高めることができ、繰り返し循環する度合いを低下させる場合は、それらの逆の調節を行う。ケーシング８３は、底壁８３ｂを２段に分離しているが、底壁３３ｂを中間と内部の円筒壁８４Ａ、８４Ｂの下端レベルに統合できることは言うまでもない。筒壁同士が接触せずに流路８５Ａ、８５Ｂを形成する程度に偏心状に中間と内部の円筒壁８４Ａ、８４Ｂを設けることもできる。ケーシング外壁８３ａや、中間と内部の円筒壁８４Ａ、８４Ｂは、平坦部等の曲率変更部を部分的に有したり、中間と内部の円筒壁８４Ａ、８４Ｂに縦長のスリットを形成したりでき、当該部分での衝撃力や剪断力を高めるように構成できる。
【００３４】
超微細化された汚泥と有機物を含有した廃水は、図１に示すように、ポンプＰ６によって処理槽７１から発酵促進槽９０に移送された後で、発酵促進槽９０内では、発酵菌培養装置９５から大量の発酵菌が供給されて、気泡も超微細化されて大量に含んで溶解酸素量の多い廃水中の超微細汚泥に対して接触酸化と好気性発酵とが飛躍的に促進され、汚泥と有機物が大量に処理される。発酵促進を３日間に渡って行うバッチ方式が好ましいが、連続運転も可能である。発酵菌培養装置９５は、ラクトバチルス菌などの発酵菌種を収容した種菌タンク９６と、糖蜜を含む添加物を収容した添加物タンク９７と、上水の供給を受け、高圧ポンプＰ９で発生された高速水流の衝撃力と大きな水流速度差による剪断力と気泡破裂の超音波とによって水のクラスタを微細化する水超微細化装置９８（上記超微細化装置７２、８０の構造をとることができる）と、種菌タンク９６から発酵菌種が、添加物タンク９７から添加物が、水微細化装置９８から超微細化されたクラスタの水がそれぞれ供給されて発酵菌を大量に培養する発酵菌種菌の培養タンク９９とから構成されている。培養発酵菌はポンプＰ１０によって上記発酵促進槽９０に供給される。発酵菌としては、現地で採取したラクトバチルス菌、乳酸菌、酵母菌、酪酸菌、納豆菌等が一般加えられ、更に共生関係を取る光合成菌も添加される。光合成菌は、発酵菌と互いに必要とする物質を供給しあって培養を早めてくれる。
【００３５】
以上の説明で明らかなように、本発明においては、高速旋回流、好ましくは少なくとも８ｍ／秒、より好ましくは３０〜５０ｍ／秒程度の高速旋回流で供給汚泥を数ミクロンレベルまで微細化することにより発酵の促進を図るものであるが、上記微細化処理が行われない場合と比較すると、本発明では最終的に汚泥が消滅する効果が得られた。従来の微細化処理を行わない場合では焼却処理が必要であったのに比して、顕著な汚泥減容処理が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の代表的な実施形態の有機物を含有した廃水の処理設備の概略説明線図。
【図２】同曝気処理設備の第一形態の超微細化装置の構成を示す部分断面の概略説明立面図。
【図３】同曝気処理設備の第二形態の超微細化装置の構成を示す部分断面の概略説明立面図。
【符号の説明】
【００３７】
１：有機物を含有した廃水の処理設備
１０：前処理部（沈砂槽）
２０：調整槽
２１：水中撹拌機
２５：流量計槽
３０：曝気部
３１：第一曝気槽
３３：曝気撹拌装置
３４：返送流量調整装置
３５：第二曝気槽
３６：膜瀘過装置
４０：放水部
４１：ｐＨ計
４２：ｐＨ調節装置
４３：消毒薬注入装置
５０：汚泥槽（汚泥濃縮槽）
５１：ブロワー
５２：エアーリフト
５５：汚泥貯留槽
７１：処理槽
７２：第一形態の超微細化装置
７３ｂ：ケーシング底壁
７４：内部円筒壁
７５：環状流路
７６：内部円筒壁の内部
８０：第二形態の超微細化装置
８２：空気導入部
８３ｂ：ケーシング底壁
８４Ａ：中間円筒壁
８４Ｂ：内部円筒壁
８５Ａ：外環状流路
８５Ｂ：中間環状流路
９０：発酵促進槽
９５：発酵菌培養装置
Ｐ１：ポンプ
Ｐ２：汚泥引き抜きポンプ
Ｐ３：汚泥引き抜きポンプ
Ｐ４：処理水引き抜きポンプ
ＷＷ：廃水
Ｗ３：処理水
【図１】
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【図２】
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【図３】
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