(57)【要約】【課題】  廃水処理における加圧浮上分離装置において、より微細な気泡を発生させることにより、固形分回収率を向上させることにある。【解決手段】  加圧浮上分離装置１は、槽内の気相部５１が外気と遮断されたまたは本質的に遮断された気密状態になるように構成された浮上分離槽５を備えている。そうして、加圧浮上分離装置１は、浮上分離槽５内において大気圧よりも高い圧力状態の気相部５１の下で気泡が発生するように構成されている。【選択図】  図１
2006297239.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃水処理における加圧浮上分離装置であって、
槽内の気相部(51)が外気と遮断されたまたは本質的に遮断された気密状態になるように構成された浮上分離槽(5)を備えていることを特徴とする、
加圧浮上分離装置。
【請求項２】
廃水処理における加圧浮上分離装置であって、
槽内の気相部(51)が外気と遮断されたまたは本質的に遮断された気密状態になるように構成された浮上分離槽(5)を備え、
該浮上分離槽(5)内において、大気圧よりも高い圧力状態の気相部(51)の下で気泡が発生するように構成されていることを特徴とする、
加圧浮上分離装置。
【請求項３】
加圧下で液体中に気体を混合して第一気液混合流体を得る気液混合手段(6)と、
浮上分離槽(5)内に第二気液混合流体を供給して気泡を発生させる微細気泡発生装置(7)と、
を備え、
該微細気泡発生装置(7)は、上記気液混合手段(6)で得られた第一気液混合流体に更に気体を取り込ませることができるエゼクタ式のノズル(71)を備えていることを特徴とする、
請求項１または２記載の加圧浮上分離装置。
【請求項４】
エゼクタ式のノズル(71)は第一気液混合流体を噴出させる気液流体噴出部(712)と、該第一気液混合流体の噴出によって発生した負圧により、第一気液混合流体に吸引される気体を連通させる気体連通部(715)とを有し、
該気体連通部(715)は、気液流体噴出部(712)の外周全体に渡って連通する空間部(716)を備えていることを特徴とする、                              
請求項３記載の加圧浮上分離装置。
【請求項５】
請求項１，２，３または４記載の浮上分離装置(1)を備えたことを特徴とする、
汚泥濃縮システム。
【請求項６】
廃水処理における加圧浮上分離方法であって、
浮上分離槽における槽内の気相部を外気と遮断または本質的に遮断して気密状態にすることにより、大気圧よりも高い圧力状態の気相部(51)の下で上記浮上分離槽内で気泡を発生させるようにしたことを特徴とする、
加圧浮上分離方法。  
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃水処理における加圧浮上分離装置、汚泥濃縮システム及び加圧浮上分離方法に関する。
更に詳しくは、廃水処理における加圧浮上分離装置において、より微細な気泡を発生させることにより、固形分回収率を向上させることができるようにしたもの等に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、廃水処理の分野において「浮上分離方法」と呼ばれる固液分離法が知られている。この方法は、廃液に含まれている固体粒子に微細気泡を付着させ、付着した気泡の浮力によって懸濁物質を浮上濃縮させるものである。この微細気泡は、加圧条件下で空気を液体に溶解させ、この液体を外気に開放されている浮上分離槽内で廃液中に開放し、大気圧に戻すことによって発生させることができる（例えば非特許文献１参照）。
【非特許文献１】岩井重久等 編者、「廃水・廃棄物処理  廃水編」、講談社、1980年9月1日、p.113
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来の浮上分離方法では、浮上させる微細気泡の大きさが十分に小さいとは言い切れず、微細気泡よりも小さな固体粒子まで浮上濃縮させることは困難であった。このため、浮上分離槽に小さな固形粒子が残留し、その結果、固形分の回収率の低下を招いていた。また気泡が浮上する際には、気泡の周りに付着した水分も一部同伴して浮上してしまうが、気泡が大きいと付着する水分量が多くなり、その結果、浮上分離した後の固形分濃度が低下することになる。
【０００４】
このようなことから、実際の現場では、浮上濃縮前や浮上濃縮時に高分子凝集剤を添加して、固形粒子の粒径を大きくすることが一般的に行われている。しかし、分離後の濃縮汚泥を堆肥化する場合には、化学合成物質である高分子凝集剤を添加することはできないため、依然として上記したような課題が残っていた。  
【０００５】
（本発明の目的）
そこで本発明の目的は、廃水処理における加圧浮上分離装置において、より微細な気泡を発生させることにより、固形分回収率を向上させることにある。
【０００６】
本発明の他の目的は、廃水処理における加圧浮上分離装置において、より微細な気泡を発生させることにより、気泡に付着する水分量を少なくして、分離した固形分濃度の低下を防止することにある。
【０００７】
本発明の他の目的は、高分子凝集剤を使用することなく、原水中の懸濁物質を浮上濃縮させることによって、分離後の濃縮汚泥をコンポスト施設等で堆肥化できるようにした加圧浮上分離装置を提供することにある。
【０００８】
更に本発明の他の目的は、上記した目的を達成できる加圧浮上分離装置を備えた汚泥濃縮システム及び加圧浮上分離方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために本発明が講じた手段は次のとおりである。
なお、後述する作用の説明の理解を助けるため、図面において使用した符号を括弧を用いて記載しているが、各構成要件を図面記載のものに限定するものではない。
【００１０】
第１の発明にあっては、
廃水処理における加圧浮上分離装置であって、
槽内の気相部(51)が外気と遮断されたまたは本質的に遮断された気密状態になるように構成された浮上分離槽(5)を備えていることを特徴とする、
加圧浮上分離装置である。
【００１１】
第２の発明にあっては、
廃水処理における加圧浮上分離装置であって、
槽内の気相部(51)が外気と遮断されたまたは本質的に遮断された気密状態になるように構成された浮上分離槽(5)を備え、
該浮上分離槽(5)内において、大気圧よりも高い圧力状態の気相部(51)の下で気泡が発生するように構成されていることを特徴とする、
加圧浮上分離装置である。
【００１２】
第３の発明にあっては、
加圧下で液体中に気体を混合して第一気液混合流体を得る気液混合手段(6)と、
浮上分離槽(5)内に第二気液混合流体を供給して気泡を発生させる微細気泡発生装置(7)と、
を備え、
該微細気泡発生装置(7)は、上記気液混合手段(6)で得られた第一気液混合流体に更に気体を取り込ませることができるエゼクタ式のノズル(71)を備えていることを特徴とする、
第１または第２の発明に係る加圧浮上分離装置である。
【００１３】
第４の発明にあっては、
エゼクタ式のノズル(71)は第一気液混合流体を噴出させる気液流体噴出部(712)と、該第一気液混合流体の噴出によって発生した負圧により、第一気液混合流体に吸引される気体を連通させる気体連通部(715)とを有し、
該気体連通部(715)は、気液流体噴出部(712)の外周全体に渡って連通する空間部(716)を備えていることを特徴とする、                              
第３の発明に係る加圧浮上分離装置である。
【００１４】
第５の発明にあっては、
第１，２，３または第４の発明に係る浮上分離装置(1)を備えたことを特徴とする、
汚泥濃縮システムである。
【００１５】
第６の発明にあっては、
廃水処理における加圧浮上分離方法であって、
浮上分離槽における槽内の気相部を外気と遮断または本質的に遮断して気密状態にすることにより、大気圧よりも高い圧力状態の気相部(51)の下で上記浮上分離槽内で気泡を発生させるようにしたことを特徴とする、
加圧浮上分離方法である。
【００１６】
（作  用）
本発明に係る加圧浮上分離装置(1)は次のように作用する。
浮上分離槽(5)における槽内の気相部(51)が外気と遮断されたまたは本質的に遮断された気密状態になっているので、外気に開放されている従来の浮上分離槽と相違して、廃水の液面上から気相部(51)へに浮上した気泡は外気へ逃げず、気相部(51)内は大気圧（外気）よりも高い圧力状態に保たれる。その結果、廃水中の液圧も、通常の液圧（浮上分離槽が外気に開放されている場合の廃水の液圧）よりも高い状態におかれる。そうして、加圧された気液混合流体は、浮上分離槽(5)内の廃水中に開放されることで圧力低下状態になり気泡化するが、上記したように通常の液圧よりも高い圧力状態下で気泡化するため、大気圧下の浮上分離槽で発生する気泡よりも微細な気泡が発生する。
【００１７】
また発生後、浮上分離槽(5)内を浮上する微細気泡は、通常の液圧よりも高い圧力状態におかれているため、上昇に伴って大きくなることが防止され、その大きさを本質的に維持しながら浮上する。
【００１８】
このように、上記した浮上分離槽(5)の気密構造によって、より微細な気泡を発生させると共に、発生後の微細気泡の大きさを本質的に維持した状態で浮上させることが可能となるため、従来法では困難であった小さな固体粒子までも浮上濃縮させることができる。
【００１９】
加圧下で液体中に気体を混合して第一気液混合流体を得る気液混合手段(6)と、浮上分離槽(5)内に第二気液混合流体を供給して気泡を発生させる微細気泡発生装置(7)と、を備え、該微細気泡発生装置(7)が上記気液混合手段(6)で得られた第一気液混合流体に更に気体を取り込ませることができるエゼクタ式のノズル(71)を備えている加圧浮上分離装置(1)では、次のように作用する。
気液混合手段(6)により、加圧下で液体中に気体が混合され第一気液混合流体が得られる。更に、微細気泡発生装置(7)のエゼクタ式のノズル(71)により、上記気液混合手段(6)で得られた第一気液混合流体に更に多くの量の気体が取り込まれ、第一気液混合流体は第二気液混合流体となる。そして、微細気泡発生装置(7)によって、この多くの量の気体を取りこんだ第二気液混合流体が浮上分離槽(5)内に供給され、大量の微細気泡が発生する。
【００２０】
エゼクタ式のノズル(71)が第一気液混合流体を噴出させる気液流体噴出部(712)と、該第一気液混合流体の噴出によって発生した負圧により、第一気液混合流体に吸引される気体を連通させる気体連通部(715)とを有し、該気体連通部(715)は、気液流体噴出部(712)の外周全体に渡って連通する空間部(716)を備えているものでは、次のように作用する。
即ち、エゼクタ式のノズル(71)に送られた第一気液混合流体は、気液流体噴出部(712)から噴出する。この第一気液混合流体の噴出によって気液流体噴出部(712)の出口近傍に負圧（低圧）が発生する。この負圧により気体連通部(715)から気体が吸引され、噴出している第一気液混合流体に更に気体が混合または混合溶解されることによって、第一気液混合流体は第二気液混合流体となる。そして、気体連通部(715)が気液流体噴出部(712)の外周全体に渡って連通する空間部(716)を備えているので、気体連通部(715)が気液流体噴出部(712)の外周の一部と連通している場合と比べて、気液流体噴出部(712)から噴出する第一気液混合流体に対する気体の接触面積が広い。これにより、第一気液混合流体により多くの気体が混合または混合溶解し、その結果、大量の微細気泡が発生する。
【発明の効果】
【００２１】
本発明は上記構成を備え、次の効果を有する。
（ａ）本発明に係る加圧浮上分離装置及び加圧浮上分離方法によれば、浮上分離槽における槽内の気相部が外気と遮断されたまたは本質的に遮断された気密状態となっているので、大気圧下の浮上分離槽で発生する気泡よりも微細な気泡を発生させることができる。これにより、外気に開放されている浮上分離槽を使用した従来の浮上分離方法では困難だった小さな固体粒子まで浮上濃縮させることができる。その結果、固形分回収率が向上するため、高分子凝集剤を使用する必要がなく、分離後の濃縮汚泥はコンポスト施設等で堆肥化することができる。
【００２２】
（ｂ） また、本発明に係る加圧浮上分離装置及び加圧浮上分離方法によれば、より微細な気泡を発生させることにより、気泡に付着する水分量も少なくなり、分離した固形分濃度が低下することを防止できる。
【００２３】
（ｃ）加圧下で液体中に気体を混合して第一気液混合流体を得る気液混合手段と、 浮上分離槽内に第二気液混合流体を供給して気泡を発生させる微細気泡発生装置と、を備え、該微細気泡発生装置が上記気液混合手段で得られた第一気液混合流体に更に気体を取り込ませることができるエゼクタ式のノズルを備えているものでは、気液混合手段とエゼクタ式のノズルを採用することにより、浮上分離槽に供給する気液混合流体により多くの量の気体を混合または混合溶解させることができるので、より微細な気泡を浮上分離槽内に大量に発生させることができる。その結果、固形分回収率をより向上させることができる。
【００２４】
（ｄ）エゼクタ式のノズルが第一気液混合流体を噴出させる気液流体噴出部と、該第一気液混合流体の噴出によって発生した負圧により、該第一気液混合流体に吸引される気体を連通させる気体連通部とを有し、該気体連通部が気液流体噴出部の外周全体に渡って連通する空間部を備えているものでは、気体連通部が気液流体噴出部の外周の一部と連通している場合と比べて、気液流体噴出部から噴出する第一気液混合流体に対する気体の接触面積が広い。これにより、浮上分離槽に供給する第一気液混合流体により多くの気体を混合または混合溶解させることができ、その結果、微細気泡を大量に発生させることができる。
【００２５】
（ｅ）上記した効果を奏する加圧浮上分離装置を備えた汚泥濃縮システムによれば、加圧浮上分離装置によって固形回収率が向上し、高分子凝集剤の使用が不要となるので、分離後の濃縮汚泥はコンポスト施設等で堆肥化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
本発明に係る加圧浮上分離装置の実施の形態を図面に基づき説明する。
［実施の形態］
図１は、本発明に係る加圧浮上分離装置を備えた汚泥濃縮システムの実施の形態を説明するための概略説明図である。            
図１に示す汚泥濃縮システムは、破線で囲んだ部分で示される加圧浮上分離装置１と、加圧浮上分離装置１に導入する廃水が貯留される廃水槽２及び貯留槽３と、加圧浮上分離装置１で浮上分離させた懸濁物質（ＳＳ）を更に濃縮汚泥と分離水に分ける分離タンク４とを備えている。
【００２７】
加圧浮上分離装置１は、一次浮上分離槽５と、二次浮上分離槽８と、二点鎖線で囲んだ部分で示される気液混合装置６と、一次浮上分離槽５内に設けてある微細気泡発生装置７と、消泡装置９とを備えている。
【００２８】
一次浮上分離槽５には、被処理水である廃水が導入される。気液混合装置６は、微細気泡発生装置７に供給する第一気液混合流体を得るための気液混合手段を構成する。微細気泡発生装置７は、上記気液混合装置６で得られた第一気液混合流体に更に気体を取りこませて第二気液混合流体を得ることができるエゼクタ式のノズル７１（以下、単に「エゼクタノズル」と略す。）を備えている。微細気泡発生装置７は、この第二気液混合流体を一次浮上分離槽５内に供給して気泡を発生させる装置である。
【００２９】
以下、加圧浮上分離装置１を備えた汚泥濃縮システムの各構成部分について、順を追って詳しく説明する。
一次浮上分離槽５に導入される廃水は、上記した廃水槽２に予め貯留されている。そして、廃水は廃水槽２内に設けられた揚水ポンプ２１により、沈殿物等の固形分が除かれた状態で貯留槽３に送られ、一時的に貯留される。
【００３０】
貯留槽３は、廃水導入管３１を介して一次浮上分離槽５と連結されている。符号３１２は、廃水導入管３１の基端部に設けてあるフランジを備えた接続部を示している。この接続部３１２に貯留槽３から延びた廃水を送るための配管が接続されている。廃水導入管３１には吸込ポンプ３２と定量供給器３３が設けられ、所定量の廃水が連続的に一次浮上分離槽５に送られるようになっている。廃水導入管３１の先端は、一次浮上分離槽５に入れられた廃水の内部（液相部）に導出されている。
【００３１】
一次浮上分離槽５は、槽内の気相部５１が外気と遮断されたまたは本質的に遮断された気密構造で構成されている。一次浮上分離槽５は、連結管５２によって二次浮上分離槽８と連通している。二次浮上分離槽８も、一次浮上分離槽５と同様に、槽内の気相部８１が外気と遮断されたまたは本質的に遮断された気密構造で構成されている。
【００３２】
気液混合装置６は、上記したように微細気泡発生装置７に供給する第一気液混合流体を得るための装置である。気液混合装置６は、液体中に空気を加圧混合する加圧ポンプ６１と、空気溶解槽６２を備えている。
【００３３】
一次浮上分離槽５から加圧ポンプ６１への液体の取り込みは給水管５３によって行われ、その液体として一次浮上分離槽５で分離操作が行われた後の分離水（処理水）が使用される。給水管５３の基端側は、取込口５３１が一次浮上分離槽５の底部よりもやや上方に位置するように、一次浮上分離槽５の底部から上方にやや立ち上げて設けてある。これにより、仮に一次浮上分離槽５の底に浮上濃縮させることが不可能な程の大きな固形物が沈殿していた場合でも、この固形物が給水管５３を通って加圧ポンプ６１に混入することを防いで、加圧ポンプ６１が故障することを防止できる。加圧ポンプ６１によって空気が加圧混合された分離液は、連結管６４を通って空気溶解槽６２を通り、例えば３ｋｇｆ／ｃｍ２に加圧された第一気液混合流体となる。
【００３４】
第一気液混合流体は、気液混合装置６から圧送管６３を通って一次浮上分離槽５内に設けてある微細気泡発生装置７に送られる。そして、第一気液混合流体はエゼクタノズル７１によって更に気体が取りこまれて第二気液混合流体となった後、一次浮上分離槽５に供給されて微細気泡を大量に発生させる。この微細気泡は廃水中の懸濁物質に付着し、付着した微細気泡の浮力によって懸濁物質は浮上濃縮される。
【００３５】
図２は微細気泡発生装置７を示す側面視説明図、図３は図２に示す微細気泡発生装置７の底面視説明図である。
図２及び図３を参照して、微細気泡発生装置７の構造について説明する。微細気泡発生装置７は、第二気液混合流体を気泡化する略円筒状のエゼクタノズル７１を所要数（本実施例では四箇所）備えている。
【００３６】
図１に示すように、微細気泡発生装置７は一次浮上分離槽５内の底部寄りに設けてあり、気泡がより底部側から浮上するように、複数のエゼクタノズル７１の噴出口が底部側に向けられた状態で配置されている。エゼクタノズル７１は、微細気泡発生装置本体７２の先端面７２１から噴出口を外部へ突出した状態で設けてある。微細気泡発生装置本体７２の基部側には、上記したように第一気液混合流体が送られる圧送管６３が接続されている。なお、微細気泡発生装置７は第二気液混合流体を一次浮上分離槽５に供給できる構造となっていれば、一次浮上分離槽５の外に設置しても良い。
【００３７】
図３に示すように、微細気泡発生装置本体７２の先端面７２１は底面視で円形であり、エゼクタノズル７１はその先端面７２１の中央部を中心とする円周上に等間隔で四箇所配置されている。そして、図２に示した圧送管６３から送られた第一気液混合流体は、加圧された状態で微細気泡発生装置本体７２の気液流体流通部７２２を通って各エゼクタノズル７１から一次浮上分離槽５側へ高速で噴出する。
【００３８】
図４は、図２に示す微細気泡発生装置７に設けてあるエゼクタノズル７１を拡大した側面視断面図である。
エゼクタノズル７１は略円筒状に形成されている。エゼクタノズル７１は、その基部側（図４で左端側）に図２で示した気液流体流通部７２２と接続される気液流体通路７１１を備えている。気液流体通路７１１の先端部中央は、基端部の孔径が約３〜１０ｍｍの気液流体噴出部である気液流体噴出孔７１２と繋がっている。本実施例では、気液流体通路７１１は同じ内径を保ちながら気液流体噴出孔７１２と繋がっているが、その先部側（図４で右側）を気液流体噴出孔７１２に向かってすぼまるようにテーパー状に形成することもできる。
【００３９】
上記したように、気液流体噴出孔７１２の基部側（図４で左側）は孔径が約３〜１０ｍｍであるが、先部側（図４で右側）はその孔径が約５〜１２ｍｍと気液流体噴出孔７１２よりも拡がった噴出拡張部７１３を構成している。この噴出拡張部７１３は、後述する気体連通経路７１５から吸引される空気と、気液流体通路７１１から噴出される第一気液混合流体とを混合または混合溶解させる混合部を構成する。
【００４０】
そして、気液流体噴出孔７１２の先部側である噴出拡張部７１３は、エゼクタノズル７１の先部側に設けてある気泡噴出部である気泡噴出孔７１４と繋がっている。気泡噴出孔７１４は、その内径が噴出拡張部７１３から先端側に向かって拡がるようにテーパー状に形成され、一次浮上分離槽５内へ微細気泡を噴出させる。
【００４１】
気液流体噴出孔７１２の途中には、第一気液混合流体の噴出によって発生した負圧により、第一気液混合流体に吸引される気体を連通させる気体連通手段である気体連通経路７１５が繋がっている。気体連通経路７１５は、エゼクタノズル７１の外から導出された空気流通部である空気流通管７１６が接続されている。
【００４２】
図３に示すように、空気流通管７１６の先端部は、各エゼクタノズル７１の気体連通経路７１５とそれぞれ繋がっている。そして、空気流通管７１６の基端側は、他の空気流通管７１６に接続され、微細気泡発生装置本体７２の外から導かれた空気通気部である通気管７３の先端部と接続されている。通気管７３の基端側は、図１に示す一次浮上分離槽５の外へ導出され外気と連通している。
【００４３】
図４に示すように、エゼクタノズル７１の気体連通経路７１５は、気液流体噴出孔７１２の外周全体に渡って連通する空間部７１８を備えている。空間部７１８は、第一気液混合流体の流れ方向に所要の厚さ（例えば約５ｍｍ）を有する正面視円形状の空間である。気液流体噴出孔７１２と連通する空間部７１８の連通部７１７は、空間部７１８の厚さ約５ｍｍよりも狭い隙間から構成されている。連通部７１７は、上記した気液流体噴出孔７１２の基部側よりもやや広がった噴出拡張部７１３に繋がっている。
【００４４】
図５はエゼクタノズル７１から発生する微細気泡の発生メカニズムを模式的示す拡大断面説明図である。
以上のような構成により、図１に示す気液混合装置６で混合された第一気液混合流体は、加圧された状態で微細気泡発生装置７に導入され、エゼクタノズル７１に送られる。図５に示すエゼクタノズル７１に送られた第一気液混合流体は、気液流体通路７１１を通って気液流体噴出孔７１２から高速で噴出する。
【００４５】
この第一気液混合流体の高速噴出によって気液流体噴出孔７１２の出口近傍に負圧（低圧）が発生し、この負圧により気体連通経路７１５から噴出拡張部７１３へ空気が吸引される。これにより、第一気液混合流体に更に空気を取りこませて第二気液混合流体となる。更に空気が多く混合または混合溶解された第二気液混合流体は、噴出拡張部７１３を抜けて気泡噴出孔７１４から一次浮上分離槽５内の廃水中へ噴出される。そうして、加圧された第二気液混合流体は一次浮上分離槽５に開放されることで圧力低下状態におかれ（加圧状態から開放され）、大量の微細気泡を発生させる。
【００４６】
この微細気泡発生の詳細なメカニズムは定かではないが、一応次のように考えられる。
即ち、第一気液混合流体Ａは気液流体噴出孔７１２から直進方向に噴出する。この第一気液混合流体の噴流によって、一次浮上分離槽５側からエゼクタノズル７１内に逆流水Ｂが気泡噴出孔７１４の内壁に沿って逆流してくる。
【００４７】
そして、気体連通経路７１５の狭い連通部７１７を抜けて高速状態で吸引される空気Ｃは、第一気液混合流体Ａの噴流の周りを取り囲んだ状態で気液流体噴出孔７１２から気泡噴出孔７１４へ引きずり込まれていく。そして、第一気液混合流体Ａと上記した逆流水Ｂの間に挟まれた状態で空気Ｃは吸引され、この空気Ｃの噴流と第一気液混合流体Ａの噴流の摩擦によって空気Ｃが剪断され、より微細な気泡が大量に発生する。
【００４８】
しかも、上記したように、図１に示す一次浮上分離槽５は、槽内の気相部５１が外気と遮断されたまたは本質的に遮断された気密構造で構成されているので、外気に開放されている従来の浮上分離槽と相違して、廃水の液面上から気相部５１へに浮上した気泡は外気へ逃げず、気相部５１内は大気圧（外気）よりも高い圧力状態に保たれる。その結果、廃水中の液圧も、通常の液圧（浮上分離槽が外気に開放されている場合の廃水の液圧）よりも高い状態におかれる。そうして、加圧された第二気液混合流体は、浮上分離槽５内の廃水中に開放されることで圧力低下状態になり気泡化するが、上記したように通常の液圧よりも高い圧力状態下で気泡化するため、大気圧下の浮上分離槽で発生する気泡よりも微細な気泡が発生する。
【００４９】
また発生後、一次浮上分離槽５内を浮上する微細気泡は、通常の液圧よりも高い圧力下におかれているため、上昇に伴って大きくなることはなく、その大きさを本質的に維持しながら浮上する。
【００５０】
このように、微細気泡発生装置７と一次浮上分離槽５の気密構造によって、より微細な気泡を大量に発生させることができるので、従来法では浮上濃縮させることが困難であった小さな固体粒子まで浮上濃縮させることができる。その結果、固形分回収率が向上するため、高分子凝集剤を使用する必要がなく、分離後の濃縮汚泥はコンポスト施設等で堆肥化することができる。また、より微細な気泡を発生させることにより、気泡に付着する水分量も少なくなり、分離した固形分濃度の低下も防止できる。
【００５１】
図１を参照する。
微細気泡によって水面上に浮上分離された懸濁物質は、水面付近に配置された逆円錐形状の集泥器５４によって集められる。そして、排出管５４１を通って消泡装置９に送られる。消泡装置９は、所要数の撹拌羽根９１を備えた回転軸９２を有している。そして、モータ等の動力源によって撹拌羽根９１を回転させることで、懸濁物質に含まれる微細気泡を物理的に破壊して消泡させる。符号９４は一次浮上分離槽５の気相部５１及び後述の二次浮上分離槽８の気相部８１の内圧を調整する圧力調整弁を示している。
【００５２】
上記したように、一次浮上分離槽５は、二次浮上分離槽８と連結管５２によって連通している。そして、連結管５２からは、一次浮上分離槽５で分離操作が行われた後の分離水が送られる。一次浮上分離槽５で分離した懸濁物質が二次浮上分離槽８に流れないように、連結管５２の基端側は一次浮上分離槽５の水面下よりも低い位置に接続されている。
【００５３】
また連結管５２には、微細気泡発生装置７から発生した微細気泡の一部が分離水と一緒に二次浮上分離槽８へ流れ込むようになっている。これにより、二次浮上分離槽８側でも、微細気泡による懸濁物質の浮上分離が行われる。そして、この微細気泡が二次浮上分離槽８の底部側から浮上するように、連結管５２の先端部は二次浮上分離槽８の底部側まで導入されている。また、二次浮上分離槽８で分離操作が行われた後の分離水（処理水）は、排出管８３を通って外へ排出される。排出管８３の先端には、フランジを備えた接続部８３１が設けてあり、この接続部８３１に分離水を貯留するタンク等に送るための配管（図示省略）が接続される。
【００５４】
二次浮上分離槽８の水面上にも同様に逆円錐形状の集泥器８２が設けてある。そして、集泥器８２から導出された排出管８２１は、一次浮上分離槽５側の排出管５４１と連結し、上記した消泡装置９に接続されている。
【００５５】
なお、本実施例では微細気泡発生装置７を二次浮上分離槽８側には設けていないが、一次浮上分離槽５の処理能力によっては、二次浮上分離槽８側にも微細気泡発生装置７を設けても良い。
【００５６】
消泡装置９で処理された懸濁物質は、排出管９３を通って分離タンク４に送られる。分離タンク４では、更に上層の濃縮汚泥と下層の分離水とに分けられ、濃縮汚泥は既存のコンポスト施設等で堆肥化される。符号９３１は、排出管９３の先端部に設けてあるフランジを備えた接続部９３１を示しており、この接続部９３１に分離タンク４から延びた配管が接続されている。
【００５７】
なお、一次浮上分離槽５には、開閉弁５０１を備えたドレーン管５０２が接続されている。二次浮上分離槽８にも同様に、開閉弁８０１を備えたドレーン管８０２が接続されている。各ドレーン管５０２，８０２は連結管５０３に連結されている。連結管５０３の先端部分には、フランジを備えた接続部５０４が設けてあり、この接続部５０４に排水用の配管（図示省略）が接続される。
【００５８】
［実施例］
図６ないし図９は、図１で破線で囲んだ部分で示される加圧浮上分離装置１を一体型に構成した場合の説明図である。
図６は加圧浮上分離装置１を示す正面視説明図、
図７は図６に示す加圧浮上分離装置１の平面視説明図、  
図８は図６に示す加圧浮上分離装置１の背面視説明図、
図９は図６に示す加圧浮上分離装置１の左側面視説明図である。
【００５９】
図６ないし図９に示す加圧浮上分離装置１の各構成部材の作用は、図１を基に既に説明しているため、ここではその説明を省略する。また、図６ないし図９には図１で付した符号と同一符号を付している。なお、本実施例で示す加圧浮上分離装置１の左右方向及び正面・背面方向は、図６を基に説明している。
【００６０】
以下、図１及び図６ないし図９を参照しながら、加圧浮上分離装置１について説明する。
加圧浮上分離装置１の大きさは、図６において横が約１４６０ｍｍ、高さが１６５０ｍｍ、奥行きが約７５０ｍｍである。この大きさは、あくまでも一例にすぎず、要求される廃水の処理能力に応じて適宜設定される。
【００６１】
加圧浮上分離装置１は、一次浮上分離槽５及び二次浮上分離槽８を載置する台部材１０を備えている。台部材１０は、図７に示すように、その上面に平面視長方形の天板１０１を備えている。この天板１０１上に、平面視円形状で樽のような形をした一次浮上分離槽５と二次浮上分離槽８が並設されている。
【００６２】
図６に示すように、一次浮上分離槽５及び二次浮上分離槽８の上方には、左右方向に伸びた定量供給器３３を有する廃水導入管３１の先部側が配設されている。廃水導入管３１の先端側は、図９に示すように、導入口３１１を下に向けた状態で一次浮上分離槽５内の廃水中に導入されている。
【００６３】
更に図６に示すように、廃水導入管３１の基部側（図６で右端側）は下方に曲げられた後、二次浮上分離槽８の背面側を通って台部材１０の中に入り、更に図７に示すように、台部材１０内の底部側で水平方向に曲げられて、最後は台部材１０の左側面部から外へ突出している。そして、その突出部分にフランジを備えた接続部３１２が設けてあり、この接続部３１２に廃水槽２や貯留槽３から延びた廃水を送るための配管（図示省略）が接続される。
【００６４】
気液混合装置６を構成する加圧ポンプ６１と空気溶解槽６２は、台部材１０の内部に収容されている。一次浮上分離槽５から下方の加圧ポンプ６１へ分離水を送る給水管５３と、加圧ポンプ６１と空気溶解槽６２を繋ぐ連結管６４についても、台部材１０の内部に収容されている。
【００６５】
空気溶解槽６２から第一気液混合流体を一次浮上分離槽５に送る圧送管６３は、台部材１０の上部から一次浮上分離槽５と二次浮上分離槽８の間（図７及び図９参照）を上方へ抜け、更に一次浮上分離槽５の天井部から一次浮上分離槽５内に導出されている。そして、圧送管６３の先端側に図２に示した微細気泡発生装置７が接続されている。
【００６６】
一次浮上分離槽５で分離した懸濁物質を消泡装置９へ排出する排出管５４１（図７参照）は、一次浮上分離槽５の正面側から台部材１０の長さ方向（図７で右方向）へ約９０度の角度で曲げられた後、消泡装置９の正面側に接続されている。
【００６７】
消泡装置９は、一次浮上分離槽５と二次浮上分離槽８で挟まれた正面側の隣接スペースＳ（図７参照）に配置されている。二次浮上分離槽８で分離した懸濁物質を排出する排出管８２１も同様に、二次浮上分離槽８の正面側から台部材１０の長さ方向（図７で左方向）へ約９０度の角度で曲げられた後、消泡装置９の正面側に接続されている。
【００６８】
消泡装置９には圧力調整弁９４が設けられている。消泡装置９で処理された懸濁物質を排出する排出管９３（図１参照）は、消泡装置９の下部から台部材１０の中に入り、更に台部材１０内の天井部側で水平方向（左方向）に曲げられて、最後は台部材１０の左側面部から外へ突出している。そして、その突出部分にフランジを備えた接続部９３１が設けてあり、この接続部９３１に分離タンク４等から延びた懸濁物質を排出するための配管（図示省略）が接続される。
【００６９】
二次浮上分離槽８で得られた分離水を排出する排出管８３は、二次浮上分離槽８の正面側から下方に伸びて台部材１０の中に入り、更に台部材１０内の底部側で水平方向（左方向）に曲げられて、最後は台部材１０の左側面部から外へ突出している。そして、その突出部分にフランジを備えた接続部８３１が設けてあり、この接続部８３１に分離水を貯留するタンク等に送るための配管（図示省略）が接続される。
【００７０】
図８に示すように、一次浮上分離槽５の背面側には、開閉弁５０１を備えたドレーン管５０２が接続されている。二次浮上分離槽８の背面側にも同様に、開閉弁８０１を備えたドレーン管８０２が接続されている。各ドレーン管５０２，８０２は連結管５０３に連結されている。連結管５０３は、下方に伸びて台部材１０の中に入り、更に台部材１０内の底部側でＬ字状に二回曲げられて、最後は台部材１０の左側面部の略中央（図７参照）から外へ突出している。そして、その突出部分にフランジを備えた接続部５０４が設けてあり、この接続部５０４に排水用の配管（図示省略）が接続される。
【００７１】
また図８に示すように、台部材１０の内部には、加圧浮上分離装置１の各ポンプを制御する制御盤１０２が収容されている。制御盤１０２によって加圧浮上分離装置１を自動運転と手動運転に切り替えることができる。
【００７２】
（実験例）
図６に示す加圧浮上分離装置１を使用して、家畜舎の糞尿貯留施設から発生した活性汚泥を浮上濃縮し、処理前の廃水と処理後の分離液の水質検査を行った。下記表１にその水質検査の結果と、その分析結果から算出した除去率（％）を示す。
【００７３】
【表１】
2006297239.tif 000003
【００７４】
表１の結果から明らかなとおり、非常に高い除去率で活性汚泥の濃縮分離が可能なことが分かる。
【００７５】
なお、本明細書で使用している用語と表現はあくまで説明上のものであって、限定的なものではなく、上記用語、表現と等価の用語、表現を除外するものではない。また、本発明は図示の実施例に限定されるものではなく、技術思想の範囲内において種々の変形が可能である。
【００７６】
更に、特許請求の範囲には、請求項記載の内容の理解を助けるため、図面において使用した符号を括弧を用いて記載しているが、特許請求の範囲を図面記載のものに限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明に係る加圧浮上分離装置を備えた汚泥濃縮システムの実施の形態を説明するための概略説明図。
【図２】微細気泡発生装置７を示す側面視説明図。
【図３】図２に示す微細気泡発生装置７の底面視説明図。
【図４】図２に示す微細気泡発生装置７に設けてあるエゼクタノズル７１を拡大した側面視断面図。
【図５】エゼクタノズル７１から発生する微細気泡の発生メカニズムを模式的示す拡大断面説明図。
【図６】加圧浮上分離装置１を示す正面視説明図。
【図７】図６に示す加圧浮上分離装置１の平面視説明図。
【図８】図６に示す加圧浮上分離装置１の背面視説明図。
【図９】図６に示す加圧浮上分離装置１の左側面視説明図。
【符号の説明】
【００７８】
１ 加圧浮上分離装置
２ 廃水槽
３ 貯留槽
４ 分離タンク
５ 一次浮上分離槽
６ 気液混合装置
７ 微細気泡発生装置
８ 二次浮上分離槽
９ 消泡装置
１０ 台部材
２１ 揚水ポンプ
３１ 廃水導入管
３２ 吸込ポンプ
３３ 定量供給器
５１ 気相部
５２ 連結管
５３ 給水管
５４ 集泥器
６１ 加圧ポンプ
６２ 空気溶解槽
６３ 圧送管
６４ 連結管
７１ エゼクタノズル
７２ 微細気泡発生装置本体
７３ 通気管
８１ 気相部
８２ 集泥器
８３ 排出管
９１ 撹拌羽根
９２ 回転軸
９３ 排出管
９４ 圧力調整弁
１０１ 天板
１０２ 制御盤
３１１ 導入口
３１２ 接続部
５０１ 開閉弁
５０２ ドレーン管
８０２ ドレーン管
５０３ 連結管
５０４ 接続部
５３１ 取込口
５４１ 排出管
７１１ 気液流体通路
７１２ 気液流体噴出孔
７１３ 噴出拡張部
７１４ 気泡噴出孔
７１５ 気体連通経路
７１６ 空気流通管
７１７ 連通部
７１８ 空間部
７２１ 先端面
７２２ 気液流体流通部
８０１ 開閉弁
８０２ ドレーン管
８２１ 排出管
８３１ 接続部
９３１ 接続部
Ａ 一次気液混合流体
Ｂ 逆流水
Ｃ 空気
Ｓ 隣接スペース
【図１】
2006297239.tif 000004
【図２】
2006297239.tif 000005
【図３】
2006297239.tif 000006
【図４】
2006297239.tif 000007
【図５】
2006297239.tif 000008
【図６】
2006297239.tif 000009
【図７】
2006297239.tif 000010
【図８】
2006297239.tif 000011
【図９】
2006297239.tif 000012