(57)【要約】【課題】生分解処理によって、効率よく不溶性有機汚泥を分解処理することが可能な汚泥処理装置を提供する。【解決手段】  汚泥処理装置１００は、好気性菌を含む不溶性有機汚泥を含む処理水を貯留して、好気性分解処理するための第１次処理槽１１と、前記不溶性有機汚泥を可溶化汚泥とする破砕装置１２と、気液混合装置１３と、を主要部とする第１次処理部１０、及び、前記第１次処理部１０における処理後に第１次処理槽から排出された処理水に含まれる有機物を嫌気性分解するための第２次処理槽２１ａ〜２１ｅと、該第２次処理槽に、通性嫌気性菌を含む菌群を供給する菌群供給装置２２と、第２次処理槽各槽にて発生した汚泥を前記第１次処理槽１１に返送する汚泥返送手段としての汚泥返送パイプＬ２３および汚泥返送ポンプ２３と、第２次処理槽各槽へ酸素を供給するエアーポンプ２４と、を主要部とする第２次処理部２０からなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
好気性菌を含む不溶性有機汚泥を含む処理水を貯留して、前記不溶性有機汚泥に含まれる有機物を好気性分解処理するための第１次処理槽と、
前記処理水中の不溶性有機汚泥を、溶解して可溶化汚泥とする可溶化手段と、
前記可溶化汚泥が好気性分解されて発生した分解生成物を酸化する酸化手段と、
を含む第１次処理部、
及び、
前記第１次処理部における処理後に第１次処理槽から排出された処理水を貯留し、該処理水に含まれる有機物を嫌気性分解するための第２次処理槽と、
前記第２次処理槽に、嫌気性菌および／または通性嫌気性菌を含む菌群を供給する菌群供給手段と、
前記第２次処理槽にて発生した汚泥を前記第１次処理槽に返送する汚泥返送手段と、
を含む第２次処理部、
を有することを特徴とする汚泥処理装置。
【請求項２】
前記第１次処理部において、前記可溶化手段が、不溶性有機汚泥を微破砕するものである請求項１記載の汚泥処理装置。
【請求項３】
前記第１次処理部において、酸化手段が、酸素を含有する気体をマイクロバブルとして供給する気液混合によるものである請求項１または２記載の汚泥処理装置。
【請求項４】
前記第１次処理部において、前記可溶化手段が、不溶性有機汚泥を微破砕するものであり、かつ、前記酸化手段が、酸素を含有する気体をマイクロバブルとして供給する気液混合によるものであって、
前記第１次処理槽に貯留された処理水が、前記酸化手段から、前記可溶化手段の順に循環するように、前記酸化手段および前記可溶化手段を配置した請求項１記載の汚泥処理装置。
【請求項５】
前記第２次処理部において、第２次処理槽が、互いが連通管によって接続した複数の処理槽からなる請求項１から４のいずれかに記載の汚泥処理装置。
【請求項６】
前記第２次処理槽の各槽に、微生物担持フィルタを設けた請求項５記載の汚泥処理装置。
【請求項７】
前記第２次処理槽の各槽に酸素供給手段を設けた請求項１から６のいずれかに記載の汚泥処理装置。
【請求項８】
前記菌群が、光合成細菌を含む請求項１から７のいずれかに記載の汚泥処理装置。
【請求項９】
好気性菌を含む不溶性有機汚泥を含む処理水を第１次処理槽に貯留して、前記不溶性有機汚泥に含まれる有機物を好気性分解処理する工程と、
前記第１次処理槽にて、前記処理水中の不溶性有機汚泥を、溶解して可溶化汚泥とする可溶化工程と、
前記第１次処理槽にて、前記可溶化汚泥が好気性分解して発生した分解生成物を酸化する酸化工程と、
を含む第１次処理工程、
及び、
前記第１次処理工程における処理後に第１次処理槽から排出された処理水を第２次処理槽に貯留し、該処理水に含まれる有機物を嫌気性分解する工程と、
前記第２次処理槽に、嫌気性菌および／または通性嫌気性菌を含む菌群を供給する工程と、
前記第２次処理槽にて発生した汚泥を前記第１次処理槽に返送する工程と、
を含む第２次処理工程、
を含むことを特徴とする汚泥処理方法。
【請求項１０】
前記第１次処理工程において、前記可溶化工程が、不溶性有機汚泥を微破砕するものであり、かつ、前記酸化工程が、酸素を含有する気体をマイクロバブルとして供給する気液混合によるものであって、
前記第１次処理槽に貯留された処理水が、前記酸化工程から、前記可溶化工程の順に循環する請求項９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、汚泥の処理装置および汚泥処理方法に関する。更に詳しくは、生物を利用する排水処理施設から発生する余剰汚泥など、好気性菌を含む不溶性有機汚泥の処理に好適な汚泥処理装置および汚泥処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、有機物を含む排水の処理には、バクテリアなど好気性菌による分解を利用する処理方式、いわゆる活性汚泥処理法が一般的に採用されている。
活性汚泥処理法では、好気槽にて、バクテリアなどの好気性菌の呼吸、増殖により有機物が、より低分子の有機物、アンモニア、二酸化炭素などに分解され、排水が浄化される。この活性汚泥処理法において使用される好気性菌は、本来不溶性であるため、有機物を分解して増殖すると沈殿して汚泥となる。この汚泥（大部分が増殖した好気性菌およびその残骸）の一部は有機物分解用の好気性菌として好気槽に返送されるが、残りは後段の最終処理槽にて浄化水と汚泥に分離され、余剰汚泥として処理される。
活性汚泥処理法では、この余剰汚泥が多量に発生することが問題となっており、汚泥を簡便且つ安価に処理できる処理手段の開発が望まれている。
【０００３】
有機性の余剰汚泥を発生している排水処理施設において、余剰汚泥の処理方法として、オゾン法（特許文献１参照）やアルカリ処理（特許文献２参照）や超音波法（特許文献３参照）などの方法により汚泥中の生物（主に好気性菌）の細胞を破壊して可溶化し、再度活性汚泥処理に供する方法が提案されている。
【０００４】
オゾン法、超音波法などの処理方法の場合は、全般に装置が高価で、イニシャルコストから実施が難しいという問題がある。また、これらの可溶化した汚泥は、再度活性汚泥処理に供されるが、そこでも不溶性有機汚泥が発生するため、不溶性有機汚泥の減量化に寄与するものの根本的な解決策とは言い難い。
【０００５】
また、有機性の余剰汚泥の汚泥処理における他の問題として、好気性分解によって発生するアンモニア態窒素が、浄化水に含まれるという問題がある。
従来、アンモニアを除去するための設備を設ける必要があり、処理費用の高コスト化の一因となっていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−２５９６７８号公報
【特許文献２】特開２００４−３４０００号公報
【特許文献３】特開２００２−３６１２８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このように、従来の汚泥処理技術にはいまだ課題が多いのが実状である。
かかる状況下、本発明の目的は、高価な装置や薬剤を使用することなく、微生物分解処理によって不溶性汚泥を分解処理することが可能な汚泥処理装置および汚泥処理方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の汚泥処理装置は、好気性菌を含む不溶性有機汚泥を含む処理水を貯留して、前記不溶性有機汚泥に含まれる有機物を好気性分解処理するための第１次処理槽と、
前記処理水中の不溶性有機汚泥を、溶解して可溶化汚泥とする可溶化手段と、
前記可溶化汚泥が好気性分解されて発生した分解生成物を酸化する酸化手段と、
を含む第１次処理部、
及び、
前記第１次処理部における処理後に第１次処理槽から排出された処理水を貯留し、該処理水に含まれる有機物を嫌気性分解するための第２次処理槽と、
前記第２次処理槽に、嫌気性菌および／または通性嫌気性菌を含む菌群を供給する菌群供給手段と、
前記第２次処理槽にて発生した汚泥を前記第１次処理槽に返送する汚泥返送手段と、
を含む第２次処理部、
を有することを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、第１次処理部において、可溶化手段によって不溶性有機汚泥を溶解することにより生成した有機物は、可溶化せずに残存した好気性菌によって、低分子の有機物、アンモニア態窒素、二酸化炭素などの分解生成物に好気性分解される。なお、「可溶化」とは、不溶性有機汚泥が処理水に、分散可能な状態にすることを意味し、完全な溶液となる必要はなく、いわゆる懸濁状態も含む。すなわち、いわゆる、水中に浮遊する粒径２ｍｍ以下の不溶解性物質である、浮遊物質（Suspended Substance、ＳＳ）として処理水中に浮遊している状態も含まれる。
また、アンモニア態窒素は、酸化手段によりＮＯ3-などの硝酸態窒素まで酸化される。また、低分子化した有機物の一部は、酸化分解によってより低分子化した有機物になるため、後段（第２次処理部）における嫌気性分解が容易に行われることになる。
【００１０】
第２次処理槽において、第１次処理部における処理後に第１次処理槽から排出された処理水が供給され、該処理水に含まれる有機物は、菌群供給手段によって供給された嫌気性菌および／または通性嫌気性菌によって、嫌気性分解される。
一方で、第１次処理部における処理後に第１次処理槽から排出された処理水には、未分解の不溶性汚泥や、繁殖した好気性菌なども含まれるが、これらは嫌気性分解され難く、不溶性分解残渣などと共に不溶性の汚泥となる。この汚泥は、前記汚泥返送手段によって、第１次処理部に返送され、再度、好気性分解に供される。
本発明の汚泥処理装置の特徴の一つは、好気性分解と、嫌気性分解との二段階の生分解処理を組み合わせたことにあり、このことによって、従来に比し高効率に汚泥処理ができるという利点がある。
【００１１】
さらに、第１次処理部における処理後に第１次処理槽から排出された処理水には、上述のようにアンモニア態窒素に由来する硝酸態窒素が含まれるが、第２次処理部において嫌気性分解によって副生するエタノールやメタノール、ピルビン酸、乳酸等々の還元性物質によって、反硝化作用によって窒素ガスに還元され無害化する。また、同時にこれらの還元性物質は、二酸化炭素に分解される。
【００１２】
ここで、前記第１次処理部において、可溶化手段が、不溶性有機汚泥を微破砕するものであることが好ましい。
上述のように第１次処理部における好気性分解は、可溶化せずに残存した好気性菌によって行われる。可溶化手段としては、アルカリなどの薬液を利用する方法や超音波を使用した方法などがあるが、これらの処理は、残存した好気性菌にもダメージを与え、その分解力を低下させるおそれがある。一方で、可溶化手段が、不溶性有機汚泥を微破砕するものであれば、残存した好気性菌は無傷であり分解力が低下することがないため、不溶性有機汚泥（その多くは破砕された好気性菌）を効果的に分解することができる。
【００１３】
また、前記第１次処理部において、酸化手段が、酸素を含有する気体をマイクロバブルとして供給する気液混合によるものであることが好ましい。この方式であると十分な酸素供給が可能であるだけでなく、キャビテーション作用によって不溶性有機汚泥の可溶化を促進する効果もある。
【００１４】
ここで、前記第１次処理部において、前記可溶化手段が、不溶性有機汚泥を微破砕するものであり、かつ、前記酸化手段が、酸素を含有する気体をマイクロバブルとして供給する気液混合によるものであって、前記第１次処理槽に貯留された処理水が、前記酸化手段から、前記可溶化手段の順に循環するように、前記酸化手段および前記可溶化手段を配置していることが好ましい。
このような構成であると、酸素を含有する気体をマイクロバブルとして供給する前記酸化手段により、気液が混合した状態にて、不溶性有機汚泥を微破砕する可溶化手段へ供給されるので、可溶化手段による微破砕作用と、上述した酸化手段に由来するキャビテーション作用の相乗効果によって不溶性有機汚泥の可溶化のみならず、ＳＳ（水中に浮遊する粒径２ｍｍ以下の不溶解性物質）の微細化が著しく促進される。
また、不溶性有機汚泥を微破砕する可溶化手段へ気液混合状態で処理水が供給されるので、（気体を含まない）液体のみである場合より、不溶性有機汚泥を微破砕するときにかかる抵抗が小さくなるという利点もある。
【００１５】
なお、前記第２次処理部において、第２次処理槽が、互いが連通管によって接続した複数の処理槽からなることが好ましい。
上述のように第１次処理部における処理後に第１次処理槽から排出された処理水に含まれる有機物、未分解の不溶性汚泥や、繁殖した好気性菌などが含まれるが、これらの濃度は処理される不要汚泥の量などによって変化するため、第２次処理槽が１槽のみでは嫌気性分解できないことがある。
第２次処理槽を、互いが連通管によって接続した複数の処理槽とすることによって、嫌気性分解を多段階におこなうことができるので、処理量をコントロールすることができ、かつ、より効率的に有機物を分解することができる。
【００１６】
なお、前記第２次処理槽の各槽に、微生物担持フィルタを設けるとことが好ましい。
ここで、微生物担持フィルタとは、前記嫌気性菌および／または通性嫌気性菌を含む菌群が繁殖可能であり、かつ、第１次処理槽から、十分に分解されずに第２次処理槽に流入してきた好気性菌やその残骸などに由来する塊状物などを濾過可能なフィルタである。
このような構成とすると、第２次処理槽に供給された前記嫌気性菌および／または通性嫌気性菌を含む菌群が、該フィルタで繁殖するため、該菌群による分解効率が向上する。
【００１７】
さらに、前記第２次処理槽の各槽に酸素供給手段を設けることが好ましい。
第２次処理部における嫌気性処理において、嫌気性分解では分解が困難な有機物が若干残る場合がある。ここで、酸素供給手段により酸素を供給して好気性雰囲気とし、生存した好気性菌や通性嫌気性菌によって好気性分解をおこなうことで、残余有機物を分解し、処理水のＣＯＤやＢＯＤをより低減することができる。
【００１８】
なお、酸素供給による好気性分解を促進するためには、前記菌群が、酸素存在下で酸素を利用できる通性嫌気性菌を含むことが好ましいが、その中でも、光合成細菌を含むことが特に好ましい。
光合成細菌は、嫌気性雰囲気と好気性雰囲気通性嫌気性菌との両方の雰囲気下にて、有機物の分解活性が高く、かつ、繁殖力が高いため、光合成細菌を含む菌群を使用すると、第２次処理槽の処理効率がより高まる。
【００１９】
本発明の汚泥処理方法は、好気性菌を含む不溶性有機汚泥を含む処理水を第１次処理槽に貯留して、前記不溶性有機汚泥に含まれる有機物を好気性分解処理する工程と、
前記第１次処理槽にて、前記処理水中の不溶性有機汚泥を、溶解して可溶化汚泥とする可溶化工程と、
前記第１次処理槽にて、前記可溶化汚泥が好気性分解して発生した分解生成物を酸化する酸化工程と、
を含む第１次処理工程、
及び、
前記第１次処理工程における処理後に第１次処理槽から排出された処理水を第２次処理槽に貯留し、該処理水に含まれる有機物を嫌気性分解する工程と、
前記第２次処理槽に、嫌気性菌および／または通性嫌気性菌を含む菌群を供給する工程と、
前記第２次処理槽にて発生した汚泥を前記第１次処理槽に返送する工程と、
を含む第２次処理工程、
を含むことを特徴とする。
また、本発明の汚泥処理方法において、前記第１次処理工程において、前記可溶化工程が、不溶性有機汚泥を微破砕するものであり、かつ、前記酸化工程が、酸素を含有する気体をマイクロバブルとして供給する気液混合によるものであって、
前記第１次処理槽に貯留された処理水が、前記酸化工程から、前記可溶化工程の順に循環することが好ましい。
これらの方法は、上述の本発明の汚泥処理装置により好適に実行することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、余剰汚泥などの不溶性有機汚泥を大幅に減少させることができ、且つ既存の排水処理施設に低コストで導入することが可能な汚泥処理装置および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】
【００２１】
【図１】実施形態に係る汚泥処理装置を示した模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００２３】
図１に示す汚泥処理装置１００は、有機物を含む排水を浄化する排水処理工程において生じた不溶性有機汚泥を分解するものである。なお、本発明の汚泥処理装置にて処理される汚泥は、不溶性有機汚泥（有機物を主体とする固形物）を意味し、活性汚泥処理法における余剰汚泥や食品工場排水、生活排水で沈殿する汚泥などが挙げられる。この中でも好気性菌を多く含む余剰汚泥の処理に好適に使用できる。
【００２４】
図１に示す汚泥処理装置１００は、第１次処理部１０と、第２次処理部２０とからなる。第１次処理部１０は、不溶性有機汚泥を好気性分解処理するための設備であり、第２次処理部２０は、第１次処理部１０にて処理された処理水に含まれる有機物を主に嫌気性分解処理するための設備である。
第１次処理部１０（第１次処理槽１１）には、不溶性有機汚泥である余剰汚泥を含む排水Ｗ0が貯留された汚泥貯留槽１より排水供給パイプＬ１を介して間欠的に排水Ｗ0が供給される。排水Ｗ0は、第１次処理部１０（第１次処理槽１１）にて処理された後に、処理水供給パイプＬ１１ａを介して第２次処理部２０に供給される。
【００２５】
以下、第１次処理部１０につき、各構成部分を詳細に説明する。
【００２６】
第１次処理部１０は、好気性菌を含む不溶性有機汚泥を含む処理水を貯留して、好気性分解処理する第１次処理槽１１と、前記処理水中の不溶性有機汚泥を、溶解して可溶化汚泥とする可溶化手段である破砕装置１２と、前記可溶化汚泥が好気性分解されて発生した分解生成物を酸化する酸化手段である気液混合装置１３と、を主要部として構成される。
【００２７】
第１次処理槽１１は、好気性菌を含む不溶性有機汚泥を含む処理水を貯留して、好気性分解処理するための処理槽である。第１次処理槽１１には通気孔が設けられており、槽内を好気性雰囲気に保ち、不溶性有機汚泥の分解によって発生した気体や、供給した空気などを排出することができる。
なお、好気性菌は、有機物を好気性分解することができる菌であればよく、処理対象となる不溶性有機汚泥の種類にもよるが、バシラス属、放線菌属、ブドウ球菌属の好気性菌が挙げられる。
【００２８】
第１次処理槽１１には、排水処理施設（図示せず）の汚泥貯留槽１から、増殖した好気性菌を多く含む不溶性有機汚泥を含む排水Ｗ0が間欠的に供給される。
第１次処理部１０では、不溶性有機汚泥を構成する有機物を可溶化し、好気性分解により低分子化を行う。これにより後段の第２次処理部２０における低分子化した分解有機物の分解を促進するようする。
【００２９】
破砕装置１２は、不溶性有機汚泥を構成する有機物（主に増殖した好気性菌）を微破砕して可溶化することができる装置であり、有機物をμｍオーダー〜ｍｍオーダーに微破砕できる従来公知の装置が使用できる。
不溶性有機汚泥に多く含まれる増殖した好気性菌を多く含むが、好気性菌は比較的硬い細胞壁を有するため、可溶化しづらい。そこで、破砕装置１２によって、機械的に不溶性有機汚泥（さらにはその大部分の好気性細菌）を細断化して、可溶化することができる。
【００３０】
気液混合装置１３は、空気をマイクロバブルとして供給して気液混合するための装置である。マイクロバブルとして供給して気液混合を行うための方式は、従来公知のいずれでもよいが、装置の吸込口側から吐出口側に向かうに従って液体の圧力が順次昇圧されていく流路の途中からその圧力液体中に空気を送り込むことによって、空気をマイクロバブルとして供給する方式のものが好適である。このような装置として具体的には、特許３０５８５９５号に記載された装置が挙げられる。
【００３１】
図１に示すように、本実施形態において、気液混合装置１３および破砕装置１２は直列に配置されており、処理水循環パイプＬ１１ｂを介して、第１次処理槽１１から供給される処理水Ｗ1が、気液混合装置１３、破砕装置１２の順に循環し再び第１次処理槽１１に戻る。
気液混合装置１３により、空気をマイクロバブルとして供給し気液混合状態にて、破砕装置１２へ供給されるので、破砕装置１２における微破砕作用と、キャビテーション作用の相乗効果によって不溶性有機汚泥の可溶化のみならず、ＳＳ（水中に浮遊する粒径２ｍｍ以下の不溶解性物質）の微細化が著しく促進される。
また、破砕装置１２は、不溶性有機汚泥を構成する有機物を破砕する方式であり、液体による抵抗が、気液が混合した状態であれば、液抵抗が小さくなり、破砕装置１２による破砕効率が向上する。
【００３２】
ここで、破砕装置１２によって不溶性有機汚泥は可溶化されるが、細断されずに生存する好気性菌も少なからず存在する。そのため、気液混合装置１３によって、処理水Ｗ１に空気（酸素）を供給することによって、生存した好気性菌による可溶化汚泥の有機物の好気性分解が促進され、可溶化汚泥は、より低分子化した有機物、アンモニア態窒素、二酸化炭素に分解される。そして、可溶化した汚泥の好気性分解によって発生した、アンモニアやその化合物などのアンモニア態窒素は、気液混合装置１３によって供給される空気（酸素）と混合されることによって、硝酸イオン（ＮＯ3-）や亜硝酸イオン（ＮＯ2-）などの硝酸態窒素まで酸化される。そのため、最終的に放流される浄化水に含まれるアンモニア態窒素の濃度を低減することができる。
【００３３】
なお、本実施形態においては、気液混合装置１３および破砕装置１２はこの順に直列に配置されているが、これに限定されず、逆の順に配置してもよい。また、気液混合装置１３および破砕装置１２を直列に配置せず、それぞれを単独に第１次処理槽１１に接続する配置にすることもできる。
【００３４】
上述のように第１次処理部１０にて処理された処理水Ｗ1は、処理水供給パイプＬ１１ａ後段の第２次処理部２０（第２次処理槽２１ａ）へ供給される。なお、第１次処理部１０から、第２次処理部２０へ供給される処理水Ｗ1の量は、汚泥貯留槽１から第１次処理部１０へ排水Ｗ0が供給されたことで、第１次処理部１０から溢れ出る量となる。
【００３５】
次いで、第２次処理部２０につき、各構成部分を詳細に説明する。
第２次処理部２０は、前記第１次処理部における処理後に第１次処理槽１１から排出された処理水を貯留し、該処理水に含まれる有機物を嫌気性分解する第２次処理槽２１ａ〜２１ｅと、第２次処理槽２１ａ〜２１ｅに、通性嫌気性菌を含む菌群を供給する菌群供給手段である菌群供給装置２２と、第２次処理槽２１ａ〜２１ｅの各槽にて発生した汚泥を前記第１次処理槽１１に返送する汚泥返送手段としての汚泥返送パイプＬ２３および汚泥返送ポンプ２３と、第２次処理槽２１ａ〜２１ｅの各槽へ酸素を供給するエアーポンプ２４と、を主要部として構成される。
【００３６】
第２次処理槽２１ａ〜２１ｅは、図１に示すように各槽が連通パイプ２５ａ〜２５ｄによって連結されている。また、それぞれの第２次処理槽２１ａ〜２１ｅ及び連通パイプ２５ａ〜２５ｄは、密閉可能であり、空気との接触をさけることができるため、嫌気性雰囲気とすることができる。
【００３７】
第２次処理槽２１ａ〜２１ｅは、それぞれ同容量の処理槽であり、その容量は、第１次処理部１０から供給される処理水を嫌気性分解に十分な容量があればよい。
なお、本実施形態において、第２次処理槽として、５槽の直列式半回分型の処理槽２１ａ〜２１ｅを採用しているが、第２次処理槽の数はこれに限定されず、槽数を増減（１槽含む）させてもよい。また、半回分型でなく処理水が実質的に滞留しない連続型のものでもよい。いずれの第２次処理槽を使用するかは、処理される汚泥の量や、設置可能な設備面積などを勘案して適宜決定される。
【００３８】
第２次処理槽２１ａ〜２１ｅのそれぞれを連結する、連通パイプ２５ａ〜２５ｄのそれぞれは分岐しており、それぞれの分岐部分に設けられた放水コック２６ａ〜２６ｄによって開閉でき、第２次処理槽２１ａ〜２１ｄのいずれからも放水（サンプリングのための放水含む）することができる。また、最後尾の第２次処理槽２１ｅには、放水コック２６ｅが設けられた放水パイプ２５ｅにより、浄化した浄化水を排水できる。
また、図示しないが第２次処理槽２１ａ〜２１ｅの各槽には、脱気孔が設けられており、内圧が上がった場合などに脱気することができる。
【００３９】
また、第２次処理槽２１ａ〜２１ｅの上部と菌群供給装置２２との間には、菌群供給パイプＬ２２が設けられ、第２次処理槽２１ａ〜２１ｅへ嫌気性菌および／または通性嫌気性菌を含む菌群を供給することができる。
嫌気性菌としては、乳酸菌が、通性嫌気性菌としては、酵母及び光合成細菌が挙げられ、本実施形態では、光合成細菌および乳酸菌や酵母を使用している。
【００４０】
また、第２次処理槽２１ａ〜２１ｅの各槽において、連通パイプ２５ａ〜２５ｄ若しくは放水パイプ２５ｅの前段には、フィルタ２７ａ〜２７ｅが設けられている。
このフィルタ２７ａ〜２７ｅは、第２次処理槽２１ａ〜２１ｅの処理水Ｗ2に含まれる塊状物を濾過できるだけでなく、第２次処理槽に供給された前記嫌気性菌および／または通性嫌気性菌を含む菌群が、該フィルタで繁殖するため、該菌群による分解効率が向上する。
このようなフィルタとしては菌群が透過可能な濾過径を有する立体網目構造で、かつ、該菌群の繁殖を阻害しない素材のものであれば特に限定されないが、好適な市販品の一例として、新光ナイロン株式会社製のヘチマロン（商品名）を挙げることができる。
【００４１】
第２次処理槽２１ａ〜２１ｅの底部には、汚泥排出口２８ａ〜２８ｅが設けられ、沈殿した汚泥Ｄを、汚泥返送手段として返送ポンプ２３ｂを備えた返送パイプ２３ａを介して第１次処理槽１１に返送することができる。
【００４２】
また、第２次処理槽２１ａ〜２１ｅの底部近傍には、空気供給口（図示せず）が設けられ、エアーポンプ２４によりエアーラインＬ２４を介して空気を供給することができる。
【００４３】
以下、第２次処理部２０における処理について説明する。
第１次処理部１０における処理後の処理水Ｗ1は、処理水供給パイプＬ１１ａを介して、第２次処理槽２１ａに供給される。さらに、第２次処理槽２１ａには、菌群供給装置２２から嫌気性菌および／または通性嫌気性菌を含む菌群が供給される。
【００４４】
そして、第１次処理部１０（第１次処理槽１１）から、処理水Ｗ1が第２次処理槽２１ａに供給されると、それとほぼ同量の処理水Ｗ2が、第２次処理槽２１ｂへ供給され、次いで、第２次処理槽２１ｂから第２次処理槽２１ｃへと移動し、後段の処理槽（第２次処理槽２１ｂ〜２１ｅ）に順次処理水Ｗ2が移動する。なお、第２次処理槽２１ａ〜２１ｅは、外部の空気と接触しないように密閉されている。
【００４５】
後段の処理槽に処理水が供給される前に第２次処理槽２１ａ〜２１ｅのそれぞれに設けられたフィルタ２７ａ〜２７ｅによって、その濾過径以上の塊状物（ＳＳなど）が、後段の処理槽に流れ込むのを抑制することができる。
また、上述のようにフィルタ２７ａ〜２７ｅは、菌群が透過可能な濾過径を有すため、
第２次処理槽２１ａに供給された嫌気性菌および／または通性嫌気性菌を含む菌群は、後段の第２次処理槽２１ｂ〜２１ｅへ順次移動することができる。また、フィルタ２７ａ〜２７ｅは、該菌群の繁殖に適したプラスチック製の立体網目構造であるため、該菌群の保持担体として機能して、該菌群はフィルタ２７ａ〜２７ｅ内で増殖して、各処理槽における嫌気性分解を促進することができる。
【００４６】
第２次処理槽２１ａ〜２１ｅのそれぞれでは、嫌気性菌および／または通性嫌気性菌を含む菌群によって嫌気性分解がおこなわれ、第２次処理槽２１ａ〜２１ｅにおける処理水Ｗ2に含まれる有機物が分解される。
特に嫌気性分解では、グルコースなどの糖類の分解が進行しやすく、処理水Ｗ2に含まれる糖類を始めとした有機物が分解される。
また、糖類の嫌気性分解によって、エタノールやメタノール、ピルビン酸、乳酸等の還元性物質が副生する。一方、処理水Ｗ2には、第１次処理部１０にてアンモニア態窒素の酸化によって生成した硝酸態窒素が含まれるが、これらの硝酸態窒素は、糖類の嫌気性分解によって副生した上記の還元性物質によって還元され、窒素ガスとなり無害化する。なお、これらの還元性物質自体は、二酸化炭素にまで分解され、窒素ガスと共に、脱気孔（図示せず）から放出することができる。
【００４７】
また、第１次処理槽１１から供給される処理水Ｗ1には、第１次処理部１０にて十分に分解されなかった有機物や、好気性細菌およびその残骸が含まれる。
これらの有機物などは嫌気性分解されることによって、より低分子化した分解物となるが、一部は不溶性有機汚泥Ｄとして、２次処理槽２１ａ〜２１ｅの底部に沈殿する。この沈殿した汚泥は、備えた返送パイプ２３ａを介して第１次処理槽１１に返送され、再度第１次処理部１０にて分解処理される。
【００４８】
第２次処理槽２１ａ〜２１ｅの各槽において、処理水Ｗ2中の水質調査を行う。水質調査は、コック２６ａ〜２６ｅから、処理水Ｗ2をサンプリングすることで行われる。
水質調査の結果、処理水Ｗ2の含有物が、所定の基準値（例えば、ＳＳ：１０ｐｐｍ、ＢＯＤ：５０ｐｐｍ）以下になると、放水コック２６ａ〜２６ｅを開放して浄化水として放水される。
例えば、第２次処理槽２１ｄにおいて、処理水Ｗ2の含有物が基準値以下になった場合には、放水コック２６ｄを開放して浄化水として放水すればよい。
【００４９】
また、第２次処理部２０における処理において、嫌気性分解では分解が困難な有機物が残る場合がある。そのような場合には、エアーポンプ２４により酸素を供給して雰囲気を好気性雰囲気とし、通性嫌気性菌による好気性分解によって、残余有機物を分解することで、処理水Ｗ2の含有物（ＢＯＤ，ＣＯＤ）をより低減することができる。
【００５０】
一方で、第１次処理槽１１から供給される処理水Ｗ1が高濃度の有機物を含む場合や、通常使用している菌の種類によっては第２次処理槽２１ａ〜２１ｅでの嫌気分解能力が不足して、第２次処理槽２１ｅにおいても含有物濃度が基準値以下にならない場合もある。
このような場合には、第２次処理槽２１ａ〜２１ｅの水質調査結果に基づき、嫌気分解能力が不足している処理槽に、菌群供給装置２２から適当な菌群を供給して、嫌気分解能力をコントロールすればよい。
すなわち、第２次処理部２０の第２次処理槽２１ａ〜２１ｅにて取得した水質調査結果をフィードバックすることによって、排水Ｗ0の濃度や、第１次処理槽１１から供給される処理水Ｗ1に合わせた、汚泥処理装置１００（特には第２次処理部２０）のコントロールおよび処理設計ができる。
【００５１】
以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明によれば、好気性分解と嫌気性分解の両方分解作用により、不溶性有機汚泥を効果的に分解処理でき、且つ既存の排水処理施設に低コストで導入することが可能な汚泥処理装置を提供することができるため有用である。
【符号の説明】
【００５３】
１  汚泥貯留槽
１０  第１次処理部
１１  第１次処理槽
１２  破砕装置
１３  気液混合装置
２０  第２次処理部
２１ａ〜２１ｅ  第２次処理槽
２２  菌群供給装置
２３  汚泥返送ポンプ
２４  エアーポンプ
２４ａ〜２４ｅ  封止コック
２５ａ〜２５ｄ  連通パイプ
２６ａ〜２６ｅ  放水コック
２７ａ〜２７ｅ  フィルタ
２８ａ〜２８ｅ  汚泥排出口
２９ａ〜２９ｅ  封止バルブ
３０ａ〜３０ｅ  封止バルブ
１００  汚泥処理装置
Ｌ１  排水供給パイプ
Ｌ１１ａ  処理水供給パイプ
Ｌ１１ｂ  処理水循環パイプ
Ｌ２２  菌群供給パイプ
Ｌ２３  汚泥返送パイプ
Ｌ２４  エアーライン
Ｗ0  排水
Ｗ1  （第１次処理部における）処理水
Ｗ2  （第２次処理部における）処理水
Ｄ  汚泥
【図１】
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