(57)【要約】【課題】本発明は汚泥処理装置およびそれを用いた汚泥処理システムに関し、ランニングコストを低減し、省メンテナンス化することを目的とする。【解決手段】汚泥を流入する流入口６と、処理した前記汚泥を流出する流出口７を設けた処理槽１１内に、直流電源１５のプラス側に接続した陽極１３と、前記直流電源のマイナス側に接続した陰極１４と、超音波発信回路１８に接続し振動部を有した超音波振動子１７を備え、前記陰極１４近傍に前記超音波振動子１７を配置する構成とした汚泥処理装置。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚泥を処理する処理槽内において、前記処理槽内の水を電気分解することにより前記処理槽内にアルカリ領域を形成して前記処理槽内に導入した汚泥をアルカリ処理するアルカリ処理工程と、汚泥を超音波処理する超音波処理工程を行う汚泥処理方法。
【請求項２】
前記アルカリ領域で前記超音波処理工程を行うことを特徴とした請求項１記載の汚泥処理方法。
【請求項３】
汚泥を流入する流入口と、処理した前記汚泥を流出する流出口を設けた処理槽内に、直流電源のプラス側に接続した陽極と、前記直流電源のマイナス側に接続した陰極と、超音波発信回路に接続し振動部を有した超音波振動子を備え、前記陰極近傍に前記超音波振動子を配置する構成とした汚泥処理装置。
【請求項４】
前記振動部を前記陰極として用いることを特徴とした請求項３記載の汚泥処理装置。
【請求項５】
前記処理槽の内面を陽極として用いることを特徴とした請求項３記載の汚泥処理装置。
【請求項６】
前記陽極と前記陰極の間に隔膜を配置することを特徴とした請求項３記載の汚泥処理装置。
【請求項７】
前記振動部がホーン形状であることを特徴とした請求項３記載の汚泥処理装置。
【請求項８】
前記陽極と前記陰極の間に隔膜を配置し、かつ前記超音波振動子の照射エリアに前記隔膜を配置することを特徴とした請求項７記載の汚泥処理装置。
【請求項９】
前記超音波振動子の照射エリアに前記陰極を配置することを特徴とした請求項７記載の汚泥処理装置。
【請求項１０】
前記超音波振動子の照射エリアに前記陽極を配置することを特徴とした請求項７記載の汚泥処理装置。
【請求項１１】
請求項３から１０のいずれか一つに記載の汚泥処理装置を用いた汚泥処理システムにおいて、排水が流入する調整部と、この調整部の下流に設けた曝気部と、この曝気部の下流に設けた沈殿部と、この沈殿部に堆積した汚泥を貯留する汚泥貯留部とを備え、前記沈殿部または前記汚泥貯留部内の汚泥を前記汚泥処理装置に導き、前記汚泥処理装置で処理された汚泥を前記調整部又は曝気部に戻すことを特徴とする汚泥処理システム。
【請求項１２】
請求項３から１０のいずれか一つに記載の汚泥処理装置を用いた汚泥処理システムにおいて、排水が流入する調整部と、この調整部の下流に設けた曝気部と、この曝気部の下流に設けた沈殿部と、この沈殿部に堆積した汚泥を生物処理するとともに分離膜によって縣濁成分と処理水に分離する汚泥貯留部を備え、前記汚泥貯留部内の汚泥を前記汚泥処理装置に導き、前記汚泥処理装置で処理された汚泥を前記調整部又は曝気部に戻すことを特徴とする汚泥処理システム。
【請求項１３】
分離膜によって懸濁成分を分離し、処理水を陽極側に通水して電気分解することを特徴とした請求項１２記載の汚泥処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排水処理で生じる汚泥を処理する装置とそれを用いた汚泥処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
下水処理場や事業場等での有機物排水処理は活性汚泥等の微生物による酸化分解処理によりなされている。この工程において、微生物（細菌、原生動物など）は水中の有機物を生物活動に必要なエネルギー源として消費し、主に二酸化炭素と水に分解するが、一部は微生物の増殖にも利用される。すなわち基本的に水中の有機物は分解されて処理系外へ放出されるが、一部は微生物の増殖分として系内に保持される。排水処理では通常このような過剰に増殖した微生物を余剰汚泥として系外へ引き抜き、処理系内を運転に適正な濃度に維持するわけであるが、引き抜かれた余剰汚泥は産業廃棄物として濃縮、脱水した後、埋め立て処分や焼却処理されている。しかし、近年では埋め立て処分場の受け入れ容量が不足している問題や、焼却の費用の問題、焼却場周辺に与える環境的な問題もあり、余剰汚泥自体の発生量を削減する技術が要望されている。余剰汚泥の発生量を削減するには、生物処理の有機物分解効率を改善して汚泥発生量を低減する方法（例えば膜分離活性汚泥法）や、発生した余剰汚泥を分解、可溶化して再び有機物として生物処理槽に戻して処理する方法が知られており、最近では余剰汚泥を可溶化する様々な技術が開発されてきている。
【０００３】
ここで、余剰汚泥を可溶化する技術としては、物理的方法や化学的方法、生物的方法が知られており、物理的方法としては、超音波処理、高速噴流処理、ミル破砕処理等があり、化学的方法として、オゾン酸化処理、フェントン反応処理、熱アルカリ処理、強酸性電解水処理、水熱処理（高温高圧処理）等が、生物的方法としては好熱細菌処理等があり、この中でも特に超音波処理は他の方法に比較して、小型化、省電力化が可能であり、薬剤や熱源、高温高圧容器等を用いないためメンテナンスが容易でランニングコストが低いという特徴があり、主に小型かつ省メンテナンス性が要求される農業集落排水処理施設等での小規模排水処理施設での応用が進められている。
【０００４】
超音波処理は水中に超音波を照射して水中で発生する圧力の粗密波によりキャビテーションを生じさせ、その衝撃波により余剰汚泥を破砕、可溶化する技術であるが、他の高エネルギーを付加する方式と比較すると破砕、可溶化能力が低い課題がある。このため、超音波処理の特徴を活かしつつ汚泥の破砕、可溶化能力を高める方法として、超音波処理とアルカリ処理を組み合わせた処理方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
この方法は、超音波の破砕、分解作用とアルカリによる加水分解作用の複合を基本とし、超音波の攪拌、加熱作用によりアルカリの加水分解作用を高める相乗効果により、超音波単独処理と比較して余剰汚泥の分解、可溶化効果を高めることができる。
【０００６】
また、同様の処理方法として、余剰汚泥へのアルカリ水の供給を食塩水の電気分解により行う方法も提案されている（例えば、特許文献２参照）この方法では、食塩水の電気分解による陰極（カソード）側に発生したアルカリ水を汚泥と接触させてアルカリ処理を行った後、超音波処理を行うものである。
【特許文献１】特開２００１−３８３９７号公報
【特許文献２】特開平１１−１４７１００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１のような従来の汚泥処理方法においては、アルカリ処理するのに水酸化ナトリウム溶液を汚泥に滴下する方法を用いており、水酸化ナトリウム溶液のような強アルカリは取り扱いに十分注意する必要がありメンテナンス性において大きな課題があった。
【０００８】
同様に、上記特許文献２のような従来の汚泥処理装置においても、電気分解を行うためには食塩が必要であり、超音波処理の最大の特徴であるメンテナンス性や低ランニングコストを最大限に活かしていないという課題があった。
【０００９】
また、水の電気分解処理とアルカリ処理と超音波処理を専用槽でそれぞれ単独に行うため設置スペースが大きくなり小型化できないという課題があった。
【００１０】
そこで本発明は、このような従来の超音波処理とアルカリ処理を組み合わせた汚泥処理装置の課題を解決するものであり、汚泥処理装置を小型かつ低ランニングコスト化、省メンテナンス化することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の排水処理方法は上記目的を達成するために、汚泥を処理する処理槽内において、前記処理槽内の水を電気分解することにより前記処理槽内にアルカリ領域を形成して前記処理槽内に導入した汚泥をアルカリ処理するアルカリ処理工程と、汚泥を超音波処理する超音波処理工程を行うものである。
【００１２】
また、他の手段は、前記アルカリ領域で前記超音波処理工程を行うものである。
【００１３】
また、汚泥を流入する流入口と、処理した前記汚泥を流出する流出口を設けた処理槽内に、直流電源のプラス側に接続した陽極と、前記直流電源のマイナス側に接続した陰極と、超音波発信回路に接続し振動部を有した超音波振動子を備え、前記陰極近傍に前記超音波振動子を配置する構成としたものである。
【００１４】
また、前記振動部を前記陰極として用いたものである。
【００１５】
また、前記処理槽の内面を陽極として用いたものである。
【００１６】
また、前記陽極と前記陰極の間に隔膜を配置したものである。
【００１７】
また、前記振動部がホーン形状としたものである。
【００１８】
また、前記陽極と前記陰極の間に隔膜を配置し、かつ前記超音波振動子の照射エリアに前記隔膜を配置したものである。
【００１９】
また、前記超音波振動子の照射エリアに前記陰極を配置したものである。
【００２０】
また、前記超音波振動子の照射エリアに前記陽極を配置したものである。
【００２１】
また、排水が流入する調整部と、この調整部の下流に設けた曝気部と、この曝気部の下流に設けた沈殿部と、この沈殿部に堆積した汚泥を貯留する汚泥貯留部とを備え、前記沈殿部または前記汚泥貯留部内の汚泥を前記汚泥処理装置に導き、前記汚泥処理装置で処理された汚泥を前記調整部又は曝気部に戻したものである。
【００２２】
また、排水が流入する調整部と、この調整部の下流に設けた曝気部と、この曝気部の下流に設けた沈殿部と、この沈殿部に堆積した汚泥を生物処理するとともに分離膜によって縣濁成分と処理水に分離する汚泥貯留部を備え、前記汚泥貯留部内の汚泥を前記汚泥処理装置に導き、前記汚泥処理装置で処理された汚泥を前記調整部又は曝気部に戻したものである。
【００２３】
分離膜によって懸濁成分を分離し、処理水を陽極側に通水して電気分解したものである。
【発明の効果】
【００２４】
以上のような構成とすることにより、小型かつ低ランニングコスト、省メンテナンス性を両立した汚泥処理装置が実現できる。
【００２５】
また、曝気槽の能力によらず、広く汚泥削減を適用できる汚泥処理システムを実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明による実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００２７】
（実施の形態１）
図１は、汚泥処理システムの構成を示している。本実施の形態の汚泥処理システムは排水を溜める調整部１と、有機物を活性汚泥によって酸化・分解する曝気部２と、曝気部２で処理した排水を重力によって汚泥と処理水とに分離する沈殿部３と、沈殿部３で分離させた汚泥を貯留する汚泥貯留部４と汚泥貯留部４の汚泥を処理する本発明の汚泥処理装置５から構成されている。汚泥処理装置５は流入口６と流出口７を有し、流入口６は汚泥貯留部４の内部に配置した吸引ポンプ８と接続され、流出口７は調整部１又は調整部１と曝気部２の間に接続されている。曝気部２の底部には排水中に有酸素気泡を供給する曝気ブロア９と接続された曝気管１０が設けられている。
【００２８】
次に、汚泥処理装置５について図２を用いて詳細に説明する。汚泥処理装置５は容器状の処理槽１１と、この処理槽１１の内部中央部分に配置した隔膜１２と、隔膜１２を挟み平板状で水が透過できる孔が多数設けられた陽極１３と陰極１４がそれぞれ対向して配置されている。陽極１３、陰極１４はそれぞれ処理槽１１の外部に設置した直流電源１５のプラス側、マイナス側に接続されている。また、陰極１４の下部底面には平板１６と一体的に接続された超音波振動子１７が配置されており、超音波振動子１７は処理槽１１の外部に配置した超音波発信回路１８に接続されている。
【００２９】
まず、図１において有機物を含んだ生活排水などは、調整部１へと供給され、ここで一旦滞留し、一定流量となって曝気部２に流入する。曝気部２の内部は活性汚泥が多量に存在する状態となっており、ここで曝気ブロア９から曝気管１０を通して有酸素気泡を発生させ水中に酸素を供給するとともに曝気部２内を攪拌し、微生物による有機物の酸化・分解が行われ、その後、活性汚泥を含んだ処理水は沈殿部３へと供給される。沈殿部３では、流れを緩やかにすることにより、処理水の中の活性汚泥を自然沈降により、上方の上澄みと下方の沈殿物とに固液分離し、この上澄みが河川または下水に放流水として排出される。一方、沈殿物の一部は返送汚泥として曝気部２の上流側に戻され、再び生物処理に利用される。また、残りの沈殿物は余剰汚泥として汚泥貯留部４で一時的に貯留される。汚泥貯留部４に貯留された汚泥は吸引ポンプ８により、汚泥処理装置５の流入口６へと供給される。
【００３０】
次に、図２のように汚泥処理装置５において、流入口６では汚泥を２つに分岐し、陽極１３側、陰極１４側それぞれに等量連続的に投入される。また、処理槽１１内に配置された陽極１３と陰極１４には直流電源１５により直流電圧が印加されており、処理槽１１内部では下記の反応により水が電気分解される。
【００３１】
陽極：２Ｈ2Ｏ→４Ｈ+＋Ｏ2↑＋４ｅ-
陰極：２Ｈ2Ｏ＋２ｅ-→Ｈ2↑＋２ＯＨ-
ここで、陽極１３近傍は水素イオンにより酸性に、陰極１４近傍では水酸化物イオンによりアルカリ領域となっている。陽極１３と陰極１４は隔膜１２によって隔てられているため水中の陽極１３で発生した酸と陰極１４で発生したアルカリが交じり合うことを防いでいる。また、電気分解により陽極１３表面からは純酸素気泡が、陰極表面１４からは純水素気泡が発生する。また、電気分解反応を連続的に行わせるには、陽極１３から陰極１４へと処理槽１１内の電荷が移動する担い手が必要である。通常水中にはＮａ+、Ｃａ2+などの金属陽イオンやＣｌ-、ＮＯ3-、などの陰イオンが溶存しており、これらの溶存イオン成分が隔膜１２を介して自己が持つ電荷と反対の極性の極に引き寄せられる、いわゆる電気泳動によって電荷が処理槽１１内を移動し電気分解反応をし続けることができる。
【００３２】
ここで、陰極１４側の汚泥は電気分解によって生じたＮａＯＨやＫＯＨなどから形成されるアルカリ領域に接触することによりアルカリ処理され可溶化する。アルカリによる汚泥の可溶化メカニズムは明確になっていないが、水酸化物イオンが汚泥を構成している有機物中のエステル結合の炭素原子に配位結合してアルコールとカルボキシラートイオンに加水分解するものによると考えられる。
【００３３】
一方、陰極１４付近には超音波振動子１７が配置されており、超音波発信回路１８により２０〜５０ｋＨｚの周波数で駆動されている。超音波振動子１７は主として圧電素子が用いられ、処理槽１１内の処理対象の汚泥を含んだ水と直接接触している振動部としての平板１６を介して処理槽１１内の陰極１４側の処理対象の水を全体的に超音波振動させる。陰極１４側のアルカリ領域の汚泥は超音波振動により発生するキャビテーションが圧壊するときの衝撃波により破砕され可溶化する。このとき、汚泥を構成する超音波処理単独では分解しにくい難分解性の有機物はアルカリによる加水分解の作用によりある程度可溶化しており、アルカリ処理をしない場合と比較して、汚泥の可溶化効果を大幅に促進することができる。
【００３４】
尚、各極板間に印加する電圧は処理槽１１内の目標ｐＨにより設定されるものであり、ｐＨはできるだけ高い方がアルカリ処理効果は高いが、水の電気分解による目標ｐＨとしては９〜１１程度が望ましい。印加する電圧は処理槽１１に流入する汚泥の流量、導電率、極板の材質、面積、極板間隔、処理槽１１内の攪拌状況等に依存して一概に定義できるものではないが、通常１０〜１００Ｖ程度に設定し、あまり低すぎると電流が流れず、高すぎるとグロー放電が生じて電気分解が進行しない。また、極板の材質も、ステンレス、チタン、チタンに白金をコーティングしたものなど様々なものがあり、コストや処理水質、加工性等を考慮して決定すればよく、形状も平板だけでなく、棒状、曲板状等様々なものが使用できる。
【００３５】
また、陽極１３側では酸素のほかに水中のＣｌ-イオンが酸化され塩素が発生する。
【００３６】
２Ｃｌ-→Ｃｌ2↑＋２ｅ-
さらに発生した塩素は下記反応で水に溶解し次亜塩素酸と塩酸に解離する。
【００３７】
Ｃｌ2＋Ｈ2Ｏ→ＨＣｌＯ＋ＨＣｌ
この反応で生じる次亜塩素酸（ＨＣｌＯ）は高い酸化力を持っており、この酸化力でも汚泥を分解することができるため、陽極１３側の汚泥も可溶化していると考えられる。我々の実験では酸よりもアルカリの方が、可溶化促進効果が高い結果であった為、本実施の形態では陰極１４側のみに超音波振動子１７を配置して説明しているが、陽極１３、陰極１４両方に超音波振動子１７を配置してもよい。
【００３８】
さて、超音波処理とアルカリ処理により可溶化した汚泥は一定時間処理槽１１内を滞留し、両極板側の流出口１２から排出されて混合されることにより中和されて曝気部２へと戻され、生物処理により酸化分解されることにより、処理系内から発生する余剰汚泥を削減することができる。
【００３９】
ところで、汚泥を電気分解する過程において、陽極１３、陰極１４表面には電気分解で生じた酸素や水素の微細な気泡が大量に発生する。汚泥は清浄な水に比べ有機物が多い分粘性が高く、陽極１３、陰極１４の表面に発生した気泡は浮力によって上昇せず各極板表面に停滞し、電荷の受け渡しが気泡により阻害されるため、電気分解が進むに従い、電気分解の効率が大幅に減少する。
【００４０】
ここで、本実施の形態においては、陰極１４付近に配置された超音波振動子１７の駆動により発生した超音波振動によるキャビテーションにより、陰極１４表面の水素気泡が圧壊されるため電気分解の効率低下を防ぐことができる。この時、陰極１４には処理槽１１内の汚泥を含んだ水が透過できるよう多数の孔が設けられており、超音波振動は陰極１４の隔膜側の面にも到達でき、さらに隔膜１２を透過して陽極１３に到達し、陽極側の酸素気泡も除去できる。
【００４１】
さらに、一つの処理槽１１内でアルカリ処理と超音波処理を同時に行っているため、超音波処理による攪拌作用、加熱作用によりアルカリによる可溶化を促進する効果も期待できる。すなわち本実施の形態においては一つの処理槽内で1)水の電気分解、2)アルカリによる汚泥の加水分解、3)超音波による汚泥の破砕、可溶化の３つの処理が同時に効率よく進行しているのである。
【００４２】
通常、電気分解を効率よく進行させるためには食塩水（ＮａＣｌ水溶液）を用いるが、これは水の導電率を上げるのが目的であり、導電率が高い方が電気分解の効率が高い。本実施の形態においては食塩水を投入していないため、その導電率は処理対象の水質に依存し、処理対象によっては導電率が低く電気分解の効率が低下する恐れがあるが、本実施の形態では１槽同時処理による超音波処理とアルカリ処理の相乗効果により、電気分解効率の低下をカバーし可溶化を促進できる。
【００４３】
また、汚泥中の懸濁成分はマイナス帯電しており、陰極１４側の汚泥は陽極１３側に引き寄せられるが、陰極１４側の汚泥は隔膜１２で遮られる為、隔膜１２の陰極１４側の面は汚泥が付着堆積し目詰まりを生じ、電気泳動が阻害されるため電気分解効率が低下する恐れがあるが、本実施の形態の超音波振動子１７により発生した超音波振動が隔膜１２表面を洗浄するため汚泥による目詰まりを防止することができる。
【００４４】
また、本実施の形態において、陽極１３側で発生する純酸素気泡により通常の空気による曝気に比べ、多くの酸素を水中に溶解できるため、可溶化処理後に曝気部へ返送する汚泥は酸素の溶解量が多い状態になっており、曝気部２での生物処理効率の向上に寄与できる。
【００４５】
上記のように、本発明によれば、汚泥を含んだまま処理槽１１内の水を電気分解することにより、食塩を用いることなくアルカリ処理することができるため、強アルカリや食塩を管理、備蓄、投入する為のコストを低減できる。また、一つの処理槽１１内で水の電気分解と汚泥のアルカリ処理、超音波処理を行うことにより可溶化の効果を高め処理対象の導電率によらず、装置を小型化できる。
【００４６】
（実施の形態２）
図３は本発明の他の実施形態を示している。なお、実施の形態１と同様の構成を有するものについては、同一符号を付しその説明を省略する。
【００４７】
図３は実施の形態１における汚泥処理装置５のうち、超音波振動子１７に振動部として平板１６ではなくホーン１９を接続するとともに、ホーン１９を陰極としても使用する例である。
【００４８】
図３にあるように処理槽１１は内槽２０と外槽２１の二重構造になっており、内槽２０の内側にホーン１９が配置されている。ホーン１９は通常円筒または円錐の頂点部を切断した形状をしており、直流電源のマイナス側に接続されている。ホーン１９と裏打板２２の間に超音波振動子１７が配置され、超音波振動子１７は超音波発信回路１８に接続されている。尚、ホーン１９と超音波振動子１７は電気的に絶縁されている。内槽２０のうち汚泥に接する部分は隔膜１２になっており、さらに外槽２１の内面はホーン１９の形状に合わせてホーン１９と互いに平行になるように形成され、さらに外槽２１自体あるいは外槽２１の内面が陽極となっており、直流電源１５のプラス側に接続されていおり、ホーン１９と外槽２１で電極を形成している。ここで、ホーン１９と外槽２１を平行に形成しているのは、極板間の距離を短くし、電気分解の効率を高める為である。
【００４９】
ホーン１９から照射された超音波振動はホーン１９の底面から先の円筒状空間に局所的に集中的に照射され、平板タイプと比較して強力な破砕効果を得ることができる。また、内槽２０の内部にはホーン１９に沿って照射エリアに向う攪拌流が発生する。
【００５０】
ところで、一般的に使用されるホーン型の超音波破砕装置（超音波ホモジナイザー）では、ホーンの材質はチタンが、容器の材質はステンレスが用いられている。また、同様に電気分解の電極の材質としては陽極にステンレスが、陰極にチタンが用いられている組み合わせもあるため、本実施の形態におけるホーン１９と外槽２１を構成する材質の一例としては、ホーン１９をチタン、外槽２１をステンレスの組み合わせを用いることができる。
【００５１】
ここで、一般的に電気分解に使用している陰極では電場によってひきつけられた金属陽イオンが還元され、電気的に不良導体であるアルカリ金属塩となって析出する。
【００５２】
一方、陽極では陽極を構成する金属が酸化されて陽イオンとなって溶解していき表面積が徐々に減少して電気分解の効率が低下する。そのため、水の電気分解処理装置においては定期的に陽極と陰極の極性を入れ替える処理が行われるが、最終的に電極は消耗品として交換する必要があり、その交換頻度がランニングコストに大きく影響する。
【００５３】
ここで、本実施の形態においては、ホーン１９自体を陰極にしているため陰極が常に超音波振動しており、陰極の表面に析出した金属塩は水との摩擦により除去されるため、常に清浄な表面が汚泥と接触していることになり、電気分解効率の低下を防止できるとともに、陰極の電極としての寿命を長くすることができる。
【００５４】
また、ホーン１９も、強力な超音波振動による水との摩擦や、キャビテーションの圧壊による衝撃波によりエロージョン（侵食）されて磨耗し出力が次第に低下するため定期的に交換する必要がある。このエロージョンの原因は機械的衝撃による作用が主であると考えられる。しかし、処理槽１１の組成は一般にステンレスであり、ホーン１９はチタンが用いられる場合が多く、標準電解電位はステンレスの主成分である鉄（−０．４４Ｖ）に対してチタン（−１．６３Ｖ）が低く、チタンとステンレスで電池回路が形成された場合、下記反応によりチタン側が溶解して析出することになる為、この標準電解電位の高低がエロージョンの一因とも考えられる。
【００５５】
Ｔｉ→Ｔｉ2+＋２ｅ-
Ｆｅ→Ｆｅ2+＋２ｅ-
ここで、本実施の形態によれば、ホーン１９を陰極として負電圧を印加しているため上記反応によるチタンの溶出を防ぐことができ、さらに上述のようにホーン１８表面では常時金属塩の析出とその除去が行われているためエロージョンの進行を遅らせることができ、ホーン１９を電極として用いない場合と比較して寿命を大幅に伸ばすことができる。
【００５６】
尚、本実施の形態では、ホーン１９を陰極、外槽２１を陽極として説明したが、陽極を独立して設けてもよく、例えば図４のように隔膜１２と陽極１３をホーン１９の超音波照射エリアに配置する方法もある。この場合、マイナス帯電した汚泥が陽極１３に引き付けられるため、超音波照射エリア内の汚泥濃度が高くなり超音波による破砕効率の向上が期待できる。また、隔膜１２および陽極１３は超音波照射エリア内に配置されているため洗浄されランニングコストが低減する。さらに、陰極１４の洗浄効果のみを期待する場合はホーン１９を陰極として用いず照射エリア内に陰極を配置してもよい。
【００５７】
（実施の形態３）
図５は、本発明の汚泥処理システムにおける他の実施形態を示している。
【００５８】
図５において本実施の形態は、汚泥処理装置５において可溶化処理した汚泥を曝気部２に戻さず汚泥貯留部４に戻し、ここで可溶化処理された汚泥を膜分離活性汚泥法により生物処理して分解し、分離膜２３を透過した処理後の清浄な水を調整部１へと戻す構成としたものである。ここで、汚泥貯留部４内には分離膜２３と、分離膜２３の下方にはブロア２４に接続した散気管２５が設けられている。また、分離膜２３は２枚の平膜を、スペーサーを介して張り合わせた構造となっており、その中空部分がろ過ポンプ２６の吸い込み側と接続されている。また、汚泥処理装置５の流出口７は汚泥貯留部４と接続されている。
【００５９】
沈殿部３より送り込まれた汚泥は汚泥貯留部４に溜められ、吸引ポンプ８により汚泥処理装置５へ供給されて可溶化され再び流出口７より汚泥貯留部４に戻される。一方、散気管２５にはブロア２４から空気が供給され、空気は散気管２５に複数個設けた開口部から上方の分離膜２３へと勢い良く流出され、この結果として有酸素気泡が分離膜２３の外表面を撫でるように上昇していくとともに分離膜２３面を上昇する水流を生じる。散気管２５から流出された有酸素気泡が水面まで上昇する間に水中には酸素が溶解し、活性汚泥内部の微生物に酸素を供給する。汚泥処理装置５で可溶化された汚泥は有機物として汚泥貯留部４内を水流に乗って循環しながら活性汚泥により酸化・分解される。汚泥貯留部４内の活性汚泥は分離膜２３により分離されるので、系外への流出が防止されるとともに、汚泥貯留部４内の活性汚泥が高濃度に保持される。このように分離膜２３を用いることにより汚泥貯留部４という限られた空間の中で、高濃度の活性汚泥により高効率に生物処理を行うと同時に汚泥の固液分離も行うことができる。次に汚泥貯留部４内の水はろ過ポンプ２６により分離膜２３を介して吸引ろ過され、分離膜２３を透過した清浄な処理水は調整部１又は曝気部２へと戻される。この時、水とともに浮遊している活性汚泥も吸引され分離膜２３の表面に付着し堆積するが、有酸素気泡と分離膜２３の表面を流れる水流によるせん断力によって剥離される。尚、汚泥処理装置５で可溶化処理される汚泥の量は汚泥貯留部４内の汚泥の一部であるため、生物処理に必要な活性汚泥まで可溶化されることはない。
【００６０】
現在、一般に用いられている汚泥削減システムは実施の形態１で説明したように可溶化した余剰汚泥をそのまま曝気部２へと戻して分解処理するため、その削減能力は曝気部２の処理性能に依存し、曝気部２の能力に余裕がないと処理水質が悪化するため適用できる処理場が限定されるという課題があった。
【００６１】
上記課題に対し、本実施の形態の汚泥処理システムでは汚泥貯留部４を、分離膜２３を用いた汚泥処理専用の生物分解処理槽とすることにより、曝気部２の能力によらず、既存の排水処理システムを流用しつつ広く汚泥削減技術を適用できる。
【００６２】
図６は実施の形態３のうち、汚泥処理装置５の陽極１３側に流す汚泥を、ろ過ポンプ２６で分離膜２３から吸引した清浄な処理水にする構成としたものである。図３において汚泥処理装置５の流入口６は分岐せず陰極１４側にのみ接続されている。また、ろ過ポンプ２６と調整部１を接続する配管は分岐され、汚泥処理装置５の陽極１３側にも接続されている。
【００６３】
ここで、分離膜２３によりろ過された清浄な処理水が汚泥処理装置５の陽極１３側を流れることにより、陽極１３側には汚泥が含まれないため陽極１３の気泡の付着による電気分解効率の低下や隔膜１２の目詰まりを低減できる。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
以上のように本発明における汚泥処理装置とそれを用いた汚泥処理システムは低ランニングコストと優れたメンテナンス性を有し、既存の排水処理施設の性能によらず広く適用可能なため、今後の環境事業に大きく貢献するものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の汚泥処理システムを示すブロック図
【図２】本発明の汚泥処理装置の詳細を示す構成図
【図３】本発明の汚泥処理装置の他の実施形態を示す構成図
【図４】本発明の汚泥処理装置の他の実施形態を示す構成図
【図５】本発明の汚泥処理システムの他の実施形態を示すブロック図
【図６】本発明の汚泥処理システムの他の実施形態を示すブロック図
【符号の説明】
【００６６】
１    調整部
２    曝気部
３    沈殿部
４    汚泥貯留部
５    汚泥処理装置
６    流入口
７    流出口
１１    処理槽
１２    隔膜
１３    陽極
１４    陰極
１５    直流電源
１６    平板
１７    超音波振動子
１８    超音波発信回路
１９    ホーン
２３    分離膜
【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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