(57)【要約】【課題】汚泥含有液のオゾン処理によって発生する泡を円滑に低減することが可能なオゾン処理装置を提供すること。【解決手段】オゾン処理装置１００は、汚泥含有液をオゾンで処理して汚泥の分解物を含む泡状の流体を得る反応槽１０と反応槽１０の下流側に設けられ、流体に含まれる泡を低減する消泡槽３０とを備える。消泡槽３０は、分解物を含む液層４０Ａの内部に流体を吐出するノズル６０を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚泥含有液をオゾンで処理して汚泥の分解物を含む泡状の流体を得る反応槽の下流側に設けられ、前記流体に含まれる泡を低減する消泡槽であって、
前記分解物を含む液層の内部に前記流体を吐出するノズルを備える、消泡槽。
【請求項２】
前記ノズルは、前記ノズルよりも上流側に設けられ前記ノズルよりも太い管体に接続される、請求項１に記載の消泡槽。
【請求項３】
前記ノズルは、前記管体に複数接続されており、
複数の前記ノズルは、前記管体から放射状に延在し、その先端から前記流体を吐出する、請求項２に記載の消泡槽。
【請求項４】
前記ノズルは、上流側よりも下流側の前記流体の流路を細くする絞り部を有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の消泡槽。
【請求項５】
前記反応槽は、前記オゾンを含むガスを供給するガス供給部を備えており、
前記ノズルは、前記ガスの吐出速度が２ｍ／秒以上となるように前記流体を吐出する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の消泡槽。
【請求項６】
前記消泡槽は大気と連通する連通部を有する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の消泡槽。
【請求項７】
内圧が大気圧以下である、請求項１〜６のいずれか一項に記載の消泡槽。
【請求項８】
汚泥含有液をオゾンで処理して汚泥の分解物を含む泡状の流体を得る反応槽と、前記反応槽の下流側に設けられ、前記流体に含まれる泡を低減する消泡槽と、を備える、オゾン処理装置であって、
前記消泡槽は、前記分解物を含む液層の内部に前記流体を吐出するノズルを備えるオゾン処理装置。
【請求項９】
反応槽において、汚泥含有液をオゾンで処理して汚泥の分解物を含む泡状の流体を得る反応工程と、
前記反応槽よりも下流側に設けられた消泡槽において、前記流体に含まれる泡を低減する消泡工程と、を有しており、
前記消泡工程では、前記消泡槽内の前記分解物を含む液層の内部に、前記消泡槽に設けられたノズルを用いて前記流体を吐出する、汚泥処理方法。
【請求項１０】
前記消泡工程において、前記ノズルは、前記反応工程において供給された前記オゾンを含むガスの吐出速度が２ｍ／秒以上となるように前記流体を吐出する、請求項９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、消泡槽、オゾン処理装置及び汚泥処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
下水処理設備において生ずる有機汚泥としては、下水の一次処理の際に生ずる初沈汚泥、下水の二次処理の際に生ずる余剰汚泥、及び、これらの汚泥が消化処理されて生ずる消化汚泥などがある。
【０００３】
特許文献１は、汚泥含有液中にオゾン含有ガスを吹き込むことによって汚泥含有液を発泡させるオゾン処理槽と、オゾン処理槽で発生した泡を受け入れて、泡に吸着した汚泥と汚泥溶解剤を接触させることによって汚泥含有液中のリンを溶出させるリン溶出槽と、を備える汚泥処理装置が開示されている。そして、リン溶出槽には、撹拌機と液体攪拌羽根と消泡羽根とを設け、消泡羽根によって泡を消すことが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２１９０４３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
汚泥を含む汚泥含有液のオゾン処理によって発生する泡は、汚泥含有液から分離された後に消泡される。特許文献１に記載されるような従来の消泡設備では、消泡に時間がかかるため、設備が大型化するうえに、処理に必要な労力及び用役費が大きくなってしまう。このため、消泡を円滑に行うことが可能な技術を確立することが求められている。
【０００６】
そこで、本発明は、一つの側面において、汚泥含有液のオゾン処理によって発生する泡を円滑に低減することが可能な消泡槽、及びオゾン処理装置を提供することを目的とする。また、本発明は、別の側面において、汚泥含有液のオゾン処理によって発生する泡を円滑に低減することが可能な汚泥処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、一つの側面において、汚泥含有液をオゾンで処理して汚泥の分解物を含む泡状の流体を得る反応槽の下流側に設けられ、流体に含まれる泡を低減する消泡槽であって、分解物を含む液層の内部に流体を吐出するノズルを備える、消泡槽を提供する。
【０００８】
上述の消泡槽は、汚泥の分解物を含む泡状の流体を、当該流体に含まれる汚泥の分解物を含む液層の内部に吐出するノズルを備える。このように、液層の内部に泡状の流体を吐出していることから、泡層又は気体中に吐出する場合に比べて、流体に含まれる泡を円滑に低減することができる。このような効果が得られる理由としては、泡が液層と衝突することによって泡が壊れることを促進できるためと推察される。その結果、消泡槽をコンパクト化するとともに、汚泥処理に必要な労力及び用役費を低減することができる。
【０００９】
上記ノズルは、ノズルよりも上流側に設けられノズルよりも太い管体に接続されることが好ましい。これによって、管体を流通する流体の速度よりも、ノズルを流通する流体の速度を大きくすることができる。したがって、液層の内部に流体が勢いよく吐出され、液層に泡が衝突して泡が壊れ易くなる。したがって、泡の低減を一層促進することができる。
【００１０】
上記ノズルは、管体に複数接続されていてもよい。この場合、複数のノズルは、管体から放射状に延在し、ノズルの先端から流体を吐出することが好ましい。これによって、ノズルから吐出される流体に含まれる泡と液層との接触頻度を大きくすることができる。
【００１１】
上記ノズルは、上流側よりも下流側の流体の流路を細くする絞り部を有することが好ましい。ノズルが絞り部を有することによって、ノズルから液層の内部に向かって吐出される流体の流速を十分に大きくすることができる。これによって、液層に泡が衝突して泡が壊れ易くなる。したがって、泡の低減を一層促進することができる。
【００１２】
上記反応槽は、オゾンを含むガスを供給するガス供給部を備えており、上記ノズルは、当該ガスの吐出速度が２ｍ／秒以上となるように流体を吐出することが好ましい。これによって、液層の内部に泡状の流体が勢いよく吐出され、液層に泡が衝突して泡が壊れ易くなる。したがって、泡の低減を一層促進することができる。
【００１３】
消泡槽は大気と連通する連通部を有することが好ましい。消泡槽の内圧は大気圧以下であることが好ましい。このような消泡槽であれば、消泡槽内における泡の消滅を促進することができる。
【００１４】
本発明は、別の側面において、汚泥含有液をオゾンで処理して汚泥の分解物を含む泡状の流体を得る反応槽と、反応槽の下流側に設けられ、流体に含まれる泡を低減する消泡槽と、を備える、オゾン処理装置であって、消泡槽は、分解物を含む液層の内部に流体を吐出するノズルを備えるオゾン処理装置を提供する。
【００１５】
上述のオゾン処理装置は、汚泥の分解物を含む泡状の流体を、当該流体に含まれる液体を含む液層の内部に吐出するノズルを備える消泡槽を備える。この消泡槽のノズルは、液層の内部に泡状の流体を吐出していることから、泡層又は気体中に吐出する場合に比べて、流体に含まれる泡を円滑に低減することができる。このような効果が得られる理由としては、泡が液層と衝突することによって泡が壊れることが促進されるためと推察される。その結果、消泡槽をコンパクト化するとともに、汚泥処理に必要な労力及び用役費を低減することができる。
【００１６】
本発明は、さらに別の側面において、反応槽において、汚泥含有液をオゾンで処理して汚泥の分解物を含む泡状の流体を得る反応工程と、反応槽よりも下流側に設けられた消泡槽において、流体に含まれる泡を低減する消泡工程と、を有しており、消泡工程では、消泡槽内の分解物を含む液層の内部に、消泡槽に設けられたノズルを用いて流体を吐出する、汚泥処理方法を提供する。
【００１７】
上述の汚泥処理方法では、反応工程で得られる泡状の流体を、消泡工程においてノズルを用いて消泡槽内の液層の内部に吐出している。このように液層の内部に吐出することによって、泡層又は気体中に吐出する場合に比べて、流体に含まれる泡を円滑に低減することができる。このような効果が得られる理由としては、泡が液層と衝突することによって泡が壊れることが促進されるためと推察される。その結果、消泡槽をコンパクト化するとともに、汚泥処理に必要な労力及び用役費を低減することができる。
【００１８】
上記消泡工程において、ノズルは、反応工程において供給されたオゾンを含むガスの吐出速度が２ｍ／秒以上となるように流体を吐出することが好ましい。これによって、液層の内部に泡状の流体が勢いよく吐出され、液層に泡が衝突して泡が壊れ易くなる。したがって、泡の低減を一層促進することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、一つの側面において、汚泥含有液のオゾン処理によって発生する泡を円滑に低減することが可能な消泡槽、及びオゾン処理装置を提供することができる。また、別の側面において、汚泥含有液のオゾン処理によって発生する泡を円滑に低減することが可能な汚泥処理方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、オゾン処理装置及び消泡槽の一実施形態を示す図である。
【図２】図２（Ａ）及び図２（Ｂ）は、泡層に含まれる泡の断面を拡大して示す模式図である。
【図３】図３は、消泡槽の変形例を示す図である。
【図４】図４は、図３の消泡槽に備えられるノズルを上から見たときの図である。
【図５】図５は、図３の消泡槽に備えられるノズルを下から見たときの図である。
【図６】図６は、消泡槽の別の変形例に備えられるノズルの先端部を示す図である。
【図７】図７は、オゾン処理装置が適用される汚泥処理システムの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、場合により図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。ただし、以下の実施形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明を以下の内容に限定する趣旨ではない。各図面において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一符号を用い、場合により重複する説明は省略する。
【００２２】
図１は、オゾン処理装置及びこれに備えられる消泡槽の一実施形態を示す図である。オゾン処理装置１００は、反応槽１０と反応槽１０の下流側に設けられる消泡槽３０と、反応槽１０と消泡槽３０を接続する配管１６を備える。反応槽１０は、汚泥と水とを含有する汚泥含有液を反応槽１０に供給する液供給部１２と、オゾンを含むガスを供給するガス供給部５０を有する。反応槽１０の下部には水を含有するドレンからなる液層４０が形成されている。反応槽１０の上部には、複数の泡２１を含む泡層２０が形成されている。オゾン処理装置１００、消泡槽３０及びこれらを用いた汚泥処理方法を以下に説明する。
【００２３】
ガス供給部５０は、反応槽１０の液層４０の内部にオゾンを含むガスを供給する。ガス供給部５０は、オゾン発生部５６と、空気供給部５８と、混合部５５と、配管部５４と、散気体５２とを備える。オゾン発生部５６としては、通常のオゾナイザー等を用いることができる。空気供給部５８は、通常のエアーポンプ等を用いることができる。なお、空気供給部５８を備えることは必須ではなく、空気供給部５８備えていなくてもよいし、空気供給部５８に代えて窒素等の不活性ガスを供給する供給部を備えていてもよい。
【００２４】
混合部５５では、オゾン発生部５６で発生したオゾン含有ガスと、空気供給部５８から供給される空気とを配合して、液層４０の内部に供給されるガス５１が調製される。このような混合部５５を有することによって、反応槽１０のガス吐出速度と反応槽１０へのオゾン供給量（オゾン原単位）とを、それぞれ個別に調節することができる。したがって、汚泥含有液の供給量、又は汚泥含有液の性状が変化しても、汚泥の分解率と、汚泥及びその分解物と水との分離精度を、十分に高い水準に維持することができる。
【００２５】
混合部５５で調製されたオゾンを含むガス５１は、配管部５４を流通して、配管部５４の先端に取り付けられた散気体５２に供給される。散気体５２は、セラミック等の多孔質材で構成される。汚泥をオゾンで分解して生成する分解物は粘性を有する。このため、ガス供給部５０からガス５１を供給することによって、液層４０の上に泡２１が形成される。散気体５２からオゾンを含むガス５１を供給することによって、液層４０に微細な泡状のガス５１が供給される。これによって、ガスと液層４０の水を含むドレンとの接触面積を大きくすることができる。ガス供給部５０から供給されるガス５１中のオゾンの濃度は、例えば、２０〜１５０ｍｇ−Ｏ３／Ｌであってもよく、５０〜１２０ｍｇ−Ｏ３／Ｌであってもよい。
【００２６】
液層４０にオゾンを含むガス５１を供給することによって、オゾンと液層４０に含まれる汚泥とを効率よく反応させることができる。ガス供給部５０から供給されるガスの泡を微細にすれば、泡層２０における泡２１も小さくすることができる。これによって、泡２１の全体の表面積が大きくなって、汚泥含有液とオゾンとの接触効率を一層高くすることができる。
【００２７】
汚泥含有液は、例えば、下水処理場で発生する汚泥水であり、水と汚泥を含有する。汚泥含有液における水及び汚泥の含有量は、例えば、それぞれ３０〜８０重量％及び２０〜７０質量％である。汚泥には、例えば、浮遊物質（ＳＳ）、及び、液体状である有機物（蒸発残留物：ＴＤＳ）が含まれる。浮遊物質（ＳＳ）は、無機物及び揮発性有機物（ＶＳＳ分）を含有する。
【００２８】
浮遊物質（ＳＳ）の濃度は、ＪＩＳ  Ｋ０１０２：２０１３の「１４．１  懸濁物質」に準拠して測定することができる。具体的には、汚泥含有液を１μｍメッシュのフィルターでろ過し、残留物を１０５〜１１０℃で乾燥して測定される。蒸発残留物（ＴＤＳ）の濃度は、ＪＩＳ  Ｋ０１０２：２０１３の「１４．２  全蒸発残留物」に準拠して測定することができる。揮発性有機物（ＶＳＳ）は、浮遊物質（ＳＳ）を６００℃±２５℃で０．５時間加熱したときに消失するもの（消失物）である。揮発性有機物（ＶＳＳ）の濃度は、上述の加熱条件で加熱して得られた試料を用いて、ＪＩＳ  Ｋ０１０２：２０１３の「１４．懸濁物質及び蒸発残留物」及び「１４．１  懸濁物質」に準拠して測定することができる。
【００２９】
反応槽１０では、汚泥含有液に含まれる揮発性有機物（ＶＳＳ）がオゾンと反応して、汚泥の分解物である蒸発残留物（ＴＤＳ）を生成する。すなわち、揮発性有機物（ＶＳＳ）がオゾンと反応すると、揮発性有機物（ＶＳＳ）である細胞の細胞壁が分解され、蒸発残留物（ＴＤＳ）が生成する。このような反応によって、反応槽１０で、浮遊物質（ＳＳ）を減らして汚泥を減容化することができる。
【００３０】
反応槽１０の底部には、ドレンを排出する配管１８が連結されている。汚泥含有液に含まれる水を含有するドレンは、配管１８によって反応槽１０から排出される。反応槽１０では、汚泥及びその分解物を濃縮して上部の配管１６から排出していることから、ドレンにおける汚泥及びその分解物の濃度を十分に低減することができる。配管１８からのドレンの排出量を調整することによって、反応槽１０の液層４０と泡層２０の界面の高さを制御することができる。ドレンは、例えば、下水処理場の水処理装置に送られてもよい。
【００３１】
反応槽１０において、液層４０に対する泡層２０の体積比は、例えば２〜８であってもよく、３〜７であってもよい。この体積割合が小さくなり過ぎると、泡層２０において汚泥の分解及び濃縮が十分に進行せず、消泡槽３０に流出する水分量が増加する傾向にある。一方、この体積割合が大きくなり過ぎると、液層４０において、オゾンと汚泥との反応が十分に進行せず、配管１８から排出されるドレンに同伴する汚泥の量が増加する傾向にある。
【００３２】
液供給部１２は、反応槽１０に形成される泡層２０の内部に汚泥含有液を供給する。液供給部１２は、泡層２０の内部に汚泥含有液が供給可能な構造であればよい。
【００３３】
図２は、泡層２０に含まれる泡２１の断面を拡大して示す模式図である。図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示すとおり、泡２１は、泡本体２２と、泡本体２２の周囲に付着する汚泥粒子２４と、汚泥粒子２４が分解して生成する分解物２６と、泡本体２２の周囲に付着する水２８とを有する。泡本体２２は、ガス供給部５０から液層４０に供給されたオゾンを含むガスを、汚泥に含まれる液状の有機物及び汚泥の分解物が取り囲んで形成される。汚泥粒子２４は、例えばＳＳであり、分解物２６は例えばＴＤＳである。分解物２６は、オゾンと汚泥粒子２４との反応によって生成するものであり、生成後に泡本体２２と一体化してもよい。
【００３４】
泡本体２２の表面上には、水２８が付着している。水２８は、泡本体２２とともに泡層２０内を上昇する。水２８及び泡本体２２中には、オゾンが溶存している。泡２１の表面を伝って流下する汚泥含有液に含まれる汚泥粒子２４の少なくとも一部は、泡本体２２の表面上に付着する。反応槽１０の泡層２０では、泡本体２２の表面上において、溶存オゾンと汚泥粒子２４とが効率よく接触できるため、汚泥粒子２４の分解反応が十分に進行する。また、泡本体２２の表面上に付着した汚泥粒子２４は、泡層２０を上昇する間にも、溶存オゾンと反応する。これによって、泡層２０の上方に向かって分解物２６の濃度が増加する。
【００３５】
図２（Ａ）は、図２（Ｂ）よりも高い位置における泡層２０の泡２１を示している。泡２１が泡層２０を上昇するにつれて、泡本体２２に付着していた水２８が、重力の作用によって降下する。一方、汚泥粒子２４及び分解物２６は、液架橋力及び表面張力等の作用によって、泡本体２２の表面に付着したまま泡本体２２とともに上昇する。このため、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示すとおり、泡層２０の位置が高くなるほど、水２８が減少し、汚泥粒子２４及び分解物２６の濃度が増加する。このようにして泡層２０において、汚泥粒子２４及び分解物２６が濃縮され、汚泥及びその分解物と水とを高い精度で分離することができる。
【００３６】
図１に示すとおり、反応槽１０の上部と消泡槽３０の上部は、配管１６で連結されている。泡２１を含む泡状の流体は、反応槽１０の上部に接続された配管１６によって、反応槽１０から排出される。反応槽１０から排出される泡状の流体は、図２に示される、汚泥の分解物２６、汚泥粒子２４、及び水２８を含有する泡２１を含む。
【００３７】
消泡槽３０は、泡２１を含む泡状の流体をその内部に供給するためのノズル６０を備える。ノズル６０は、配管１６の下流側に接続されている。反応槽１０から排出された泡状の流体は、配管１６及びノズル６０を流通した後、ノズル６０の先端に形成された吐出口６１から、消泡槽３０内に滞留している液層４０Ａ内に吐出される。消泡槽３０は、泡状の流体に含まれる泡２１を壊して低減する。消泡槽３０における液層４０Ａは、反応槽１０からの流体に含まれる液体を溜めて調製してもよいし、別途水を消泡槽３０内に導入して調製してもよい。
【００３８】
ノズル６０の吐出口６１は、消泡槽３０内における液層４０Ａ内に位置している。このため、ノズル６０を流通した泡状の流体は、液層４０Ａ内に吐出される。吐出された泡状の流体は、液層４０Ａに衝突する。流体に含まれる泡２１の少なくとも一部は、液層４０Ａとの衝突による衝撃によって壊される。このようにして、流体に含まれる泡２１が消泡槽３０において低減される（消泡工程）。
【００３９】
泡２１が壊れると、図２に示される、泡２１に含まれていた水２８、分解物２６及び汚泥粒子２４は、液層４０Ａ内に留まることとなる。すなわち、水２８、分解物２６及び汚泥粒子２４が液層４０Ａを形成する。ノズル６０の吐出口６１から吐出され、液層４０Ａに衝突しても壊れなかった泡２１は、液層４０Ａ中を上昇して、消泡槽３０内の液層４０Ａの上側に泡層２０Ａを形成する。液層４０Ａの高さは、消泡槽３０の下部に接続された配管３４からの流体の排出量によって調節される。配管３４から排出される流体は、汚泥の分解物、水及び汚泥粒子を含む。
【００４０】
泡層２０Ａを形成する泡３１は、反応槽１０において泡層２０を形成する泡２１と同様の成分を含有する。しかしながら、泡３１は、液層４０Ａに衝突するとともに液層４０Ａ内を上昇する過程において、水２８、分解物２６及び汚泥粒子２４の含有量が低減される。このため、消泡槽３０における泡３１は、反応槽１０における泡２１よりも速やかに消失する。このようにして、消泡槽３０では泡２１及び泡３１を円滑に低減することができる。その結果、消泡槽３０をコンパクト化するとともに、汚泥処理に必要な労力及び用役費を低減することができる。
【００４１】
図３は、オゾン処理装置に備えられる消泡槽の変形例を示す図である。消泡槽３２は、反応槽１０から排出され、配管１６を流通してきた泡状の流体を、消泡槽３２の下部に形成された液層４０Ａ内に吐出するノズル６３Ａ，６３Ｂ，６３Ｃ（以下、纏めて「ノズル６３」という場合もある。）及びノズル６６を備える。ノズル６３及びノズル６６は、配管１６の下流側に連結される管体６２に接続されている。
【００４２】
管体６２における流体の流路は、ノズル６３及びノズル６６のそれぞれにおける流体の流路よりも太くなっている。流体の流通方向に直交する断面でみたときに、管体６２の断面積は、ノズル６３及びノズル６６の断面積の合計値よりも大きいことが好ましい。これによって、管体６２を流通する流体の流速よりも、ノズル６３及びノズル６６を流通する流体の速度を大きくすることができる。したがって、液層４０Ａの内部に流体を勢いよく吐出して液層に泡２１を衝突させ、泡２１を壊れ易くすることができる。
【００４３】
図４は、消泡槽３２の内部において、ノズル６３Ａ，６３Ｂ，６３Ｃを上面視したときの図である。図３及び図４に示されるように、複数（４本）のノズル６３Ａは、管体６２を中心として水平方向に沿って放射状に拡がるように管体６２に接続されている。このようにノズル６３Ａを放射状に設けることによって、複数のノズル６３Ａから流体が放射状に吐出される。その結果、吐出される泡２１同士の接触が抑制され、泡２１と液層４０Ａとの接触頻度を大きくすることができる。
【００４４】
ノズル６３Ａと同様に、複数（４本）のノズル６３Ｂ，６３Ｃは、それぞれ、管体６２を中心として水平方向に沿って放射状に拡がるように管体６２に接続されている。ノズル６３Ａ，６３Ｂ，６３Ｃは、管体６２の長手方向に沿って、上流側から下流側に向かって所定の間隔でこの順に並んで配置されている。これによって、ノズル６３Ａ，６３Ｂ，６３Ｃから吐出される泡２１同士の接触を抑制し、泡２１と液層４０Ａとの接触頻度を一層大きくすることができる。これによって、泡２１が壊れることを一層促進できる。
【００４５】
図５は、消泡槽３２の内部において、ノズル６３Ａ，６３Ｂ，６３Ｃ、６６を下から見たときの図である。図３及び図５に示されるように、複数（４本）のノズル６６は、管体６２の先端に、支持部材６７を介して接続されている。ノズル６６は、例えば、支持部材６７に形成された穴に挿入されて固定されている。ノズル６３は、管体６２の径方向外側に向けて流体を吐出するのに対し、ノズル６６は、管体６２の中心軸方向下側に向けて流体を吐出する。このように、流体を異なる方向に吐出するノズル６３とノズル６６を備えることによって、泡２１と液層４０Ａとを十分に接触させることができる。
【００４６】
ノズル６３Ｃ及びノズル６６は、先端部における流路が、基端部における流路よりも狭くなっていてもよい。このようにノズル６３Ａ，６３Ｂ，６３Ｃ，６６の先端部における内径を基端部における内径よりも小さくすることによって、泡状の流体を液層４０Ａに向けて高速で勢いよく吐出することができる。
【００４７】
ノズル６３及びノズル６６の吐出口６１は、消泡槽３２内における液層４０Ａの内部に位置している。このため、ノズル６３及びノズル６６を流通した泡状の流体は、液層４０Ａの内部に吐出される。吐出された泡状の流体は、液層４０Ａに衝突する。流体に含まれる泡２１の少なくとも一部は、液層４０Ａとの衝突による衝撃によって壊れる。このようにして、流体に含まれる泡２１が消泡槽３２において低減される（消泡工程）。
【００４８】
一方、ノズル６３及びノズル６６の吐出口６１から吐出され、液層４０Ａに衝突しても壊れなかった泡２１は、液層４０Ａ中を上昇して、消泡槽３２内の液層４０Ａの上側に泡層２０Ａを形成する。消泡槽３０において、液層４０Ａに対する泡層２０Ａの体積比は、例えば０．１〜３であってもよく、０．５〜２であってもよい。この体積割合が大きくなり過ぎると、消泡槽３０から泡がオーバーフローし易くなる傾向にある。この場合、例えば、反応槽１０への液供給部１２からの汚泥含有液の供給量を減らして対応する。
【００４９】
泡層２０Ａを形成する泡３１は、反応槽１０において泡層２０を形成する泡２１と同様の成分を含有する。しかしながら、泡３１は、液層４０Ａに衝突するとともに液層４０Ａ内を上昇する過程において、水２８、分解物２６及び汚泥粒子２４の含有量が低減される。このため、消泡槽３０における泡３１は、反応槽１０における泡２１よりも速やかに消失する。このようにして、消泡槽３０では泡２１（泡３１）を円滑に低減することができる。その結果、消泡槽３２をコンパクト化するとともに、汚泥処理に必要な労力及び用役費が低減することができる。
【００５０】
消泡槽３２は、消泡槽３２の内部と外部とを連通する連通部３３を有する。連通部３３を有することによって、消泡槽３２の内圧を低減することができる。これによって、泡層２０Ａにおける泡３１を一層円滑に低減することができる。連通部３３は、消泡槽３２の内部におけるガスと、外部の大気とが流通可能な構成であれば特に限定されない。例えば、消泡槽３２の上面を貫通する貫通孔であってもよいし、貫通孔に配管が挿入された構造であってもよい。所定の内圧に到達したら大気開放される弁であってもよい。
【００５１】
消泡槽３２の内圧は、泡層２０Ａにおける泡３１の低減を促進する観点から、大気圧以下であることが好ましい。ガス供給部５０からオゾンを含むガスが供給される反応槽１０の内圧は、大気圧を超える傾向にあるため、消泡槽３２に連通部３３を設けることによって、消泡槽３２の内圧を下げることができる。なお、消泡槽３２には、内圧を制御するための圧力計、圧力調整弁及び圧力制御部を設けてもよい。
【００５２】
ノズル６３及びノズル６６は、ガスの吐出速度が好ましくは２ｍ／秒以上、より好ましくは５ｍ／秒以上となるように、泡状の流体を吐出することが好ましい。このようにガスの吐出速度を大きくすることによって、液層４０Ａの内部に泡状の流体を勢いよく吐出することができる。これによって、液層４０Ａに泡２１が衝突して壊れ易くなる。したがって、泡２１の低減を一層促進することができる。また、泡状の流体に含まれる汚泥粒子２４等によって、ノズル６３及びノズル６６が閉塞することを抑制できる。
【００５３】
本明細書において、消泡槽３２（３０）におけるガスの吐出速度Ｓ［ｍ／ｓ］は、下記式（１）によって求めることができる。
Ｓ＝ＱＧ／［Ａ×｛ＱＧ／（ＱＧ＋ＱＬ）｝］  …  （１）
式（１）中、ＱＧはガス供給部５０から供給されるガスの流量［ｍ３／秒］を示し、ＱＬは消泡槽３２（３０）から配管３４によって排出される流体の流量［ｍ３／秒］を示し、Ａはノズル６３及びノズル６６の吐出口６１の開口面積の合計値［ｍ２］を示す。
【００５４】
上述のとおり、消泡槽３２は、管体６２、ノズル６３、ノズル６６及び連通部３３を備える点で、上述の実施形態に係る消泡槽３０と異なっている。このように、消泡槽３２は、泡状の流体を液層４０Ａに吐出する複数のノズルを備える。そして、複数のノズルは、泡状の流体を互いに異なる方向に吐出するように設けられている。このため、泡状の流体同士が接触することを低減し、泡状の流体と液層４０Ａとを効率よく接触させることができる。なお、消泡槽３０に、管体６２、ノズル６３及びノズル６６、又は連通部３３を設けてもよいことはいうまでもない。
【００５５】
ノズル６３Ａ，６３Ｂ，６３Ｃ及びノズル６６の形状及び本数は、図３、図４及び図５に示すものに限定されない。例えば、ノズル６３Ａ，６３Ｂ，６３Ｃ及びノズル６６の本数は４本に限定されず、３本以下であってもよいし、５本以上であってもよい。また、ノズル６３Ａ，６３Ｂ，６３Ｃは、図４のように上から見たときの延在方向が一致している必要はなく、異なっていてもよい。ノズル６３Ａ，６３Ｂ，６３Ｃを、図３、図４及び図５に示すように異なる高さに複数設けることは必須ではない。また、ノズル６３Ａの長さは同一である必要はなく、消泡槽３２の形状に応じて長さを変えてもよい。ノズル６３Ｂ及びノズル６３Ｃも同様である。
【００５６】
図６は、消泡槽に備えられるノズルの変形例を示す図である。ノズル６０Ａは、例えば図１の配管１６の下流側に接続される。ノズル６０Ａの先端部には、４枚の区画板６８が取り付けられている。区画板６８の先端は、ノズル６０Ａの吐出口６１よりも下方に突出している。区画板６８の先端は、支持部材６９に取り付けられている。図１の配管１６を流通する泡状の流体は、図６のノズル６０Ａを流通して吐出口６１から下方の支持部材６９に向かって吐出される。
【００５７】
吐出口６１から吐出された泡状の流体に含まれる泡は、支持部材６９に衝突する。この衝突による衝撃によって泡を低減することができる。区画板６８は、吐出口６１から吐出される流体の流路を区画し、泡状の流体に含まれる泡同士が接触することを抑制する機能を有する。これによって、泡同士の接触を低減し、泡が液層４０Ａ又は区画板６８と接触することを促進する。したがって、区画板６８を有することによって、泡の低減を一層促進することができる。区画板６８の形状及び個数は図６に示す実施形態に限定されない。区画板は、流路を区画し、泡と接触し得る構造であれば特に限定されない。
【００５８】
ノズル６０Ａは、吐出口６１よりも上流側に、泡状の流体の流路を狭くする絞り部６４を有する。ノズル６０Ａは、絞り部６４を有することによって、上流側（基端側）よりも下流側（先端側）の流路を細くすることができる。これによって、泡状の流体の吐出速度を大きくして、流体に含まれる泡が壊れることを促進できる。
【００５９】
図７は、オゾン処理装置１００が適用される汚泥処理システムの一例を示す図である。汚泥処理システム１は、例えば下水処理場に適用される。汚泥処理システム１は、下水を処理する水処理装置８０と、水処理装置８０で生じた汚泥含有液を処理して汚泥を減容化するオゾン処理装置１００及び消化発酵装置７０と、汚泥の脱水及び乾燥を行う汚泥処理装置９０と備える。
【００６０】
オゾン処理装置１００において、汚泥含有液に含まれる汚泥を分解しつつ、汚泥及びその分解物と水とを分離することによって、下水から効率よく固体燃料及びリン肥料を生産することができる。オゾン処理装置１００の消泡槽３０（３２）において配管３４から排出される液状の濃縮物は、消化発酵装置７０に供給して、メタンを製造してもよい。オゾン処理装置１００の反応槽１０から配管１８で排出される水を含むドレン及び消泡槽３０（３２）から配管３４で排出される流体は、水処理装置８０に供給してもよい。なお、オゾン処理装置１００の用途は、図７の汚泥処理システム１に限定されるものではなく、汚泥含有液を処理する種々のシステムに適用することができる。
【００６１】
本実施形態の汚泥処理方法は、反応槽１０において、汚泥含有液をオゾンで処理して汚泥の分解物を含む泡状の流体を得る反応工程と、反応槽１０よりも下流側に設けられた消泡槽３０（３２）において、流体に含まれる泡を低減する消泡工程と、を有する。消泡工程では、流体から得られる消泡槽３０（３２）内の液層４０Ａの内部に消泡槽３０（３２）に設けられたノズル６０（６３，６６）を用いて泡状の流体を吐出する。各工程は、上述のオゾン処理装置及び消泡槽の説明に基づいて行うことができる。各工程の前後、又は同時に、別の任意の工程を行ってもよい。
【００６２】
このような汚泥処理方法では、反応工程で得られる泡状の流体を、消泡工程においてノズル６０（６３，６６）を用いて消泡槽３０（３２）内の液層４０Ａの内部に吐出している。このように液層４０Ａの内部に吐出することによって、泡層２０Ａ又はその上の気体中に吐出する場合に比べて、流体に含まれる泡を円滑に低減することができる。したがって、消泡槽３０（３２）をコンパクト化するとともに、汚泥処理に必要な労力及び用役費が低減することができる。
【００６３】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に何ら限定されるものではない。例えば、上述のオゾン処理装置は、反応槽１０と消泡槽３０（３２）とこれらを連結する配管１６で構成されているが、これらに加えて任意の設備を有していてもよい。例えば、反応槽１０と消泡槽３０（３２）の間に、泡状流体の変動を緩和するためのタンクを設けてもよい。消泡槽３０（３２）における泡層２０Ａの高さに応じて、消泡槽３０（３２）への泡状の流体の供給量を調整するための流量調節弁及び流量制御部等を有していてもよい。また、消泡を促進するために、消泡槽３０（３２）内に消泡剤を供給する消泡剤供給装置を設けてもよい。
【実施例】
【００６４】
以下の実施例及び比較例を参照して発明の内容を詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではない。
【００６５】
（実施例１）
図１に示すような反応槽１０及び消泡槽３０を備えるオゾン処理装置を準備した。消泡槽３０は、箱形形状を有していた（縦×横×高さ＝０．４ｍ×０．７ｍ×０．３ｍ）。液供給部１２によって下水の水処理装置から発生した汚泥含有液を反応槽１０に７０Ｌ／分／ｍ２で供給するとともに、ガス供給部５０からオゾンを含むガスを反応槽１０に供給した。オゾンの供給量は、汚泥含有液に含まれる浮遊物質（ＳＳ）１ｇ当たり、６８ｍｇとした。
【００６６】
反応槽１０の上部に接続された配管１６から泡を、反応槽１０の下部に接続された配管１８からドレンを連続的に排出した。ドレンの排出量を調整して、反応槽１０における液層４０と泡層２０との界面の高さを一定に調整した。
【００６７】
消泡槽３０におけるノズル６０は、図１に示すような円筒形状を有していた。ノズルの吐出口の内径、ノズルの個数、及び、ノズルの吐出口の開口面積の合計値（Ａ）は、表１に示すとおりであった。
【００６８】
汚泥処理を行って、消泡槽３０の下部に液層４０Ａを、液層４０Ａの上に泡層２０Ａを形成した。ノズル６０から吐出される泡状の流体が、液層４０Ａの内部に供給されるように、液層４０Ａ（可溶化汚泥）の初期の高さを０．１ｍとした。ガス供給部５０からのオゾンを含むガスの供給流量（ＱＧ）、消泡槽３０の下部から排出される流体の流量（ＱＬ）、ガスの吐出速度（Ｓ）、反応槽の圧力は、表１に示すとおりであった。
【００６９】
配管３４から流体を排出しない状態で所定時間処理を行った後、消泡槽３０における液層４０Ａの増加量を求めた。そして、当該所定時間内に消泡槽３０に供給された泡状の流体の総量に対する、液層４０Ａの上記増加量の体積割合を算出した。その結果を、液化率として表１に示す。
【００７０】
（実施例２）
消泡槽３０の液層４０Ａとして、分解汚泥に変えて水を仕込み、所定時間処理を行ったこと以外は、実施例１と同様にして汚泥処理を行った。そして、実施例１と同様にして液化率を求めた。結果は表１に示すとおりであった。
【００７１】
（比較例１）
実施例１よりも短いノズルを用い、当該ノズルから吐出される泡状の流体が、消泡槽上部の空間（液層４０Ａよりも上方）内に供給されるようにしたこと以外は、実施例１と同様にして汚泥処理を行った。そして、実施例１と同様にして液化率を求めた。結果は表１に示すとおりであった。
【００７２】
（比較例２）
消泡槽３０に、撹拌軸と撹拌羽根とを有する撹拌器を取り付け、撹拌羽根で泡層２０Ａを撹拌しながら汚泥処理を行ったこと以外は、比較例１と同様にして汚泥処理を行った。比較例２でも、ノズルから吐出される泡状の流体が、消泡槽上部の空間（液層４０Ａよりも上方）内に供給されるようにした。そして、実施例１と同様にして液化率を求めた。結果は表１に示すとおりであった。
【００７３】
（実施例３）
実施例１よりも大きいサイズを有する反応槽１０及び消泡槽３０を備えるオゾン処理装置を準備した。消泡槽３０は、略円柱形状を有していた（内径：約１ｍ、高さ：約１．８ｍ）。このオゾン処理装置も、図１に示すような装置構成を有していた。このオゾン処理装置を用いて、実施例１と同様にして汚泥処理を行った。すなわち、ノズル６０から吐出される泡状の流体は、消泡槽３０の液層４０Ａの内部に供給した。そして、実施例１と同様にして液化率を求めた。結果は表１に示すとおりであった。
【００７４】
（実施例４）
図１に示すようなノズル６０を備える消泡槽３０に変えて、図３、図４及び図５に示すようなノズル６３，６６及び管体６２を備える消泡槽３２を用いたこと以外は、実施例３と同様にして汚泥処理を行った。ノズル６３，６６から吐出される泡状の流体は、消泡槽３２の液層４０Ａの内部に供給した。そして、実施例３と同様にして液化率を求めた。結果は表１に示すとおりであった。
【００７５】
（実施例５）
ガス供給部５０から供給されるオゾンを含むガスの流量を変えたこと以外は、実施例４と同様にして汚泥処理を行った。ノズル６３，６６から吐出される泡状の流体は、消泡槽３２の液層４０Ａの内部に供給した。そして、実施例３と同様にして液化率を求めた。結果は表１に示すとおりであった。
【００７６】
【表１】
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【００７７】
表１の実施例１，２及び比較例１，２の対比から、消泡槽において、泡状の流体を液層の内部に吐出することによって、液化率を大きくできることが確認された。液層は、水であってもよく、分解汚泥であってもよいことが確認された。比較例２の結果から、撹拌羽根を用いて撹拌しても、円滑に泡を低減できないことが確認された。実施例３，４，５は、いずれも比較例１，２よりも液化率が大きかった。実施例３，４，５の比較から、ノズルの吐出口の内径を小さくすること、及び、ガスの吐出速度を大きくすることが有効であることが確認された。
【符号の説明】
【００７８】
１…汚泥処理システム、１０…反応槽、１２…液供給部、２０，２０Ａ…泡層、２１…泡、２２…泡本体、２４…汚泥粒子、２６…分解物、２８…水、３０，３２…消泡槽、３３…連通部、４０，４０Ａ…液層、５０…ガス供給部、５１…ガス、５２…散気体、５４…配管部、５５…混合部、５６…オゾン発生部、５８…空気供給部、６１…吐出口、６２…管体、６０，６３，６３Ａ，６３Ｂ，６３Ｃ，６６…ノズル、６４…絞り部、７０…消化発酵装置、８０…水処理装置、９０…汚泥処理装置、１００…オゾン処理装置。
【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】
2018008234.tif 000008
【図６】
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【図７】
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