(57)【要約】【課題】簡便な装置構成で、余剰汚泥の可溶化処理能力の高い有機性廃液の処理装置を提供する。【解決手段】この有機性廃液の処理装置は、生物反応槽を経て沈殿槽で分離した余剰汚泥を、超音波を照射後に液滴状に噴射するか、液滴状に噴射した状態に超音波を照射して、汚泥の可溶化を行って、生物反応槽に返送する。【選択図】図１
2011005359.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機性廃液を生物反応槽で生物処理し、処理液を排出する有機性廃液の処理方法において、
前記生物処理で生じた汚泥を液滴状の散布と超音波照射とにより可溶化して、前記生物反応槽に返送することを特徴とする有機性廃液の処理方法。
【請求項２】
請求項１に記載の有機性廃液の処理方法において、
前記液滴状の散布するノズル部内に超音波を照射し、
次いで、前記ノズル部から前記超音波を照射した汚泥を液滴状に散布するようにしたことを特徴とする有機性廃液の処理方法。
【請求項３】
請求項１に記載の有機性廃液の処理方法において、
前記液滴状の散布するノズル部により、前記汚泥を液滴状に散布し、
次いで、散布された前記液滴状の汚泥に超音波を照射するようにしたことを特徴とする有機性廃液の処理方法。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の有機性廃液の処理方法において、
前記ノズル部に前記汚泥を加圧する汚泥加圧手段が、前記ノズル部へ前記汚泥を押し出す方向と逆向きに前記汚泥を移動させる方向に動作するようにしたことを特徴とする有機性廃液の処理方法。
【請求項５】
請求項４に記載の有機性廃液の処理方法において、
前記加圧手段または前記ノズル部での負荷上昇があったときに、前記汚泥加圧手段が前記ノズル部へ前記汚泥を押し出す方向と逆向きに動作させることを特徴とする有機性廃液の処理方法。
【請求項６】
有機性廃液を生物処理する生物処理槽と、前記生物処理処理槽から排出された処理液と汚泥とを分離する手段と、前記汚泥を可溶化する手段と、前記可溶化した汚泥を前記生物処理槽へ返送する返送ラインとを有する有機性廃液の処理装置において、
前記可溶化する手段は、
前記汚泥を噴射する噴射ノズル部と、
前記汚泥に超音波を照射する超音波照射部と、
を有することを特徴とする有機性廃液の処理装置。
【請求項７】
請求項５に記載の有機性廃液の処理装置において、
前記噴射ノズル部に超音波照射手段を配置し、前記噴射ノズル部から液滴状汚泥を噴射する前に、前記汚泥に超音波を照射するように構成したことを特徴とする有機性廃液の処理装置。
【請求項８】
請求項５に記載の有機性廃液の処理装置において、
前記噴射ノズル装置から噴射する液滴状汚泥の噴射部に前記超音波照射部を配置したことを特徴とする有機性廃液の処理装置。
【請求項９】
請求項６ないし８のいずれかに記載の有機性廃液の処理装置において、
前記噴射ノズル部から前記汚泥を噴射させるための加圧ポンプと、
前記加圧ポンプが正転と逆転とに動作する制御部とを有することを特徴とする有機性廃液の処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下水や有機性の産業排水などの有機性廃液を生物処理する過程で発生する余剰汚泥などの可溶化に用いられる有機性廃液の処理装置及び有機性廃液の処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機性廃液を好気性・嫌気性による生物処理を行った後、沈殿槽にて処理水と汚泥とに分離し、その汚泥のうち生物処理安定維持のために生物処理に返送する返送汚泥と、それ以上の量の不必要な余剰汚泥とに分けられ、余剰汚泥は、アルカリ処理法、加熱処理法、超音波処理法、オゾン処理法、微生物処理法、酵素処理法、高圧処理法などで可溶化し、生物処理の工程へ返送することが行われる。
【０００３】
特許文献１には、有機性汚水の生物処理工程から発生する余剰汚泥などの有機性汚泥を、酸発酵処理した後に固液分離し、分離汚泥を超音波によって可溶化処理する技術が記載されている。
【０００４】
特許文献２には、有機性汚水を好気性生物処理による生物処理槽で処理した汚水を、沈殿槽で処理水と汚泥とに分離し、沈殿槽で分離した余剰汚泥を、加圧ポンプとノズルとを備えた可溶化槽で、汚泥を噴射することにより、超音波、摩擦熱、衝撃波等が発生し、これによって微生物細胞が微細化されて可溶化することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３６１２９３号公報
【特許文献２】特開２００３−１０８９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、従来から知られている余剰汚泥を超音波により可溶化する方法は、汚泥の微細化を効果的に行うことのできる方法ではあるが、汚泥の性状や、照射槽の大きさなどによって、超音波照射が効果的に行なわれなかったり、超音波のエネルギーが無駄に消費されてしまう場合などがあり、可溶化のための最適な装置構成とすることが困難であった。
【０００７】
高圧ポンプと噴出ノズルによる高圧処理法は、汚泥スラリーの噴射によるキャビテーションの効果から、汚泥の微細化は促進されるが、効果的に可溶化を行うためには、噴射された汚泥スラリーに酸化剤を接触させて、化学的な作用が必要であった。また、噴射ノズルの目詰まりが起こり、メンテナンス性にも問題があった。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、噴射による余剰汚泥の可溶化を行う装置において、装置構成が簡便であって、可溶化が安定して行うことができ、更に高い可溶化効果を実現するための有機性廃液の処理装置及び有機性廃液の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】
上記課題を解決するために、本発明では、生物処理を用いた有機性廃水の処理方法において、生物処理系から排出される余剰汚泥を噴出する噴射ノズル内で超音波処理を行い、超音波処理されている汚泥を噴射ノズルから加圧噴射することを特徴とする。
【００１０】
これにより、超音波により微細化された噴射ノズル孔の詰まり難い状態の汚泥が、噴射ノズル孔から噴出される。そして、噴射ノズル本体が、直接的に超音波による振動がされている状態にあるので、噴射ノズル孔での目詰まりを振動で防止できる。
【００１１】
さらに、噴射ノズルから噴出される汚泥は、超音波振動をしながら噴出するので、高圧で噴射ノズルから噴出される液滴状の汚泥に比べて、より高いキャビテーション効果が得られ、可溶化に対する相乗的効果が得られる。
【００１２】
また、汚泥噴射ノズルの先端に、超音波振動子を配置する液滴状汚泥への超音波照射部を備え、汚泥噴霧ノズルより噴出した液滴状汚泥に超音波を照射することを特徴とする。
これにより、液滴状汚泥は、噴出によるキャビテーション効果に、超音波効果が加わり、より可溶化が促進される。
【００１３】
そして、噴射ノズル孔に対しては、噴射ノズル本体と超音波照射部とが接している場合には、超音波照射部での超音波振動が構成部材を通じて直接的に作用し、噴射ノズル本体と超音波照射部とが間隔を経て配置する場合には、超音波が間接的に作用することになり、汚泥が噴射ノズル孔の目詰まりを防止する効果を奏する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、高可溶化促進効果と、高圧噴射のノズルの目詰まり抑制効果とを、同時に得られる、有機性廃液の処理装置及び有機性廃液の処理方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係る有機性廃液処理装置のシステム構成を示す図である。
【図２】第１の実施形態に係る要部構成を示す図である。
【図３】図２での要部構成を示すＡ-Ａ断面図である。
【図４】第２の実施形態に係る要部構成を示す図である。
【図５】第３の実施形態に係る要部構成を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
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。
図１は、本発明の実施形態に係る有機性廃液の処理装置のシステム構成を示す図である。この有機性廃液の処理は、下水やメタン発酵後の廃液などの有機性廃液１を、生物反応槽２で生物処理した後、沈殿槽３にて、処理水４と汚泥５とに分離をする。処理水４は、処理装置の系外に排出されて、例えば、放流がなされる。一方、汚泥５は、その一部を返送汚泥ライン５aを通って生物反応槽２に返送して、生物反応槽２の微生物が一定となるようにする。また、余分となった余剰汚泥は、余剰汚泥排出ライン５ｂから系外に排出されるか、図示しない貯留部に貯められ、汚泥加圧ポンプ６にて超音波振動子１２を備える超音波ノズル装置１０により、超音波が照射された汚泥が、液滴状可溶化汚泥１４として、可溶化汚泥回収容器２０内に噴射される。噴射された液滴状可溶化汚泥１４は、重力により可溶化汚泥回収容器の底部に貯められ、可溶化余剰汚泥１５は、生物処理されやすい状態となって、返送ポンプ３０により、可溶化汚泥返送ライン３１を通って、生物反応槽２に返送され、生物処理がされる。
【００１７】
図２は、第１の実施形態に係る要部である超音波ノズル装置の構成を示す図である。また、図３は、図２におけるＡ−Ａ断面図である。
図１の余剰汚泥ライン５ｃを通ってきた余剰汚泥５ｄは、汚泥加圧ポンプ６により、超音波ノズル装置１０ａに送られる。超音波ノズル装置１０ａは、図３に示すように、噴射ノズル本体１１ａの断面に対して、例えば周辺を超音波振動子１２で囲み、噴射ノズル本体１１ａの内径が超音波振動子１２の共振波長（例えば２０Ｈｚ）で振動するように構成する。本実施例では、円周方向に８個の超音波振動子１２を等間隔で配置しているが、超音波振動子１２の性能や、噴射ノズル本体１１ａのサイズなどにより、最適な構成とすることが好ましい。
【００１８】
互いに対向する超音波振動子１２は、超音波振動の共振波長の整数倍となる間隔で配置をすることが良い。これにより、対向する超音波振動子１２より照射される超音波波動が共振により増大されるが、対向する超音波振動子１２が発振する超音波は互いに打ち消し合わないように、対向面の超音波振動の波長の位相が山と山、谷と谷になるように常にそろえて発振するように個々の超音波発振回路１６を制御する。制御は、超音波ノズル装置１０ａ内の超音波振動が共振状態となるように保つため、超音波振動センサー１５を超音波ノズル装置１０ａ内の適所に配置する。超音波ノズル装置１０ａの超音波の共振状態は、噴射ノズル本体１１ａの内部を流れる余剰汚泥の密度などの水質、処理流量、超音波振動子１２の磨耗などの要因で変動するので、超音波振動の位相を合わせるだけでなく、互いの超音波振動の位相の微妙なずれを、超音波振動センサー１５の測定値により、同期回路１７で超音波発振回路１６を制御し、常に最適な共振状態が得られるように調整することが良い。
【００１９】
また、噴射ノズル本体１１ａは、径が細くて長いほど、超音波による可溶化の効果が得られることになるので、超音波照射能力と必要な超音波による可溶化の効果に応じて設定すればよいが、例えば、長さ１ｍ程度で内径１０ｃｍのステンレス製とすることができる。また、噴射ノズル本体１１ａには、超音波振動子１２と超音波振動センサー１５が埋め込まれている。
【００２０】
超音波ノズル装置１０ａには、汚泥加圧ポンプ６により、汚泥に圧力（例えば０．５〜１．０ＭＰａ）をかけ、その中に含まれる微生物の集合体が超音波により解離され、細胞同士が分離し、微生物の細胞体の構成が部分的に解体される。微生物の集合体（フロック）である余剰汚泥のフロック径は、１００μｍ前後に分布しているが、超音波照射によりフロックは細分化され、微生物の構造単位である細胞径の数μｍまで解体される。部分的に解体された微生物の構造体は、噴射ノズル本体１１ａの末端に設けられた噴射孔１３より噴射される。噴射孔１３のノズルの内径は、単体微生物の粒径数μｍの４〜５倍とすることが好ましい。超音波照射により部分的に解体された微生物の構造体は、噴射孔１３のノズルを通過する事により、約０．５〜１．０ＭＰａの高圧状態から急激に常圧に圧力を開放されるため、微生物の構造が完全に破壊されバラバラになる。照射する超音波エネルギーは、余剰汚泥中の微生物の集合体であるフロックを解離させ、微生物の構造体の一部を部分的に解体する程度でも良いので、超音波のみの可溶化を行う場合に比べ、少ない投入エネルギーでよい。
【００２１】
このように、噴射ノズルより、汚泥を噴射する前に、超音波を汚泥に照射することで、汚泥加圧ポンプ６より噴射ノズル本体１１ａに送られてきた余剰汚泥５ｄが、噴射孔１３に到達するまでの間に、超音波により分解されるので、噴射孔１３から噴出する汚泥が、噴射孔１３を通過し易い状態になることで、噴射孔１３の目詰まりが起こり難いようにすることができる。
【００２２】
そして、噴射ノズル本体１１ａから噴射されるまでに、超音波による可溶化が進み、さらに、噴射ノズル本体１１ａから噴射する際に発生するキャビテーションにより、汚泥の可溶化がなされると同時に、噴射した液滴状汚泥も超音波の振動を受け、可溶化に対する相乗的な効果が得られる。
【００２３】
さらに、噴射ノズル本体１１ａの噴射孔１３のノズル周辺にも超音波振動子１２を配置することで、噴射孔１３内に余剰汚泥が目詰まりすることを抑制でき、メンテナンス性が向上した安定した運転が可能となる。
【００２４】
また、汚泥加圧ポンプ６が、運転により詰まりが生じた場合や、噴射ノズル本体１１ａ先端の噴射孔１３が目詰まりを起こした場合には、汚泥加圧ポンプ６を逆転運転して、ポンプの詰まりや噴射孔の目詰まりを解消できる。目詰まりが起こった場合、汚泥加圧ポンプ６の負荷が変動することになるので、ポンプ負荷検出回路６ｃにて変動を検出し、目詰まりの影響があると判断した時、あるいは定期的に、正転・逆転指令部６ｂからの信号をポンプ制御回路６ａに送り、  汚泥加圧ポンプ６の運転を制御することができる。
【００２５】
図４は、第２の実施形態である、超音波ノズル装置の要部の構成を示す図である。この超音波ノズル装置は、噴射ノズル本体１１ｂに配置した複数の超音波振動子に対する超音波発振回路１６ａ〜１６ｆを設けている点と同期回路１７を有していない点を除いて、図２の第１の実施形態に係る超音波ノズル装置と同様の構成である。
【００２６】
図４においては、複数配置された超音波振動子には、それぞれ異なる周波数で駆動する超音波発振回路１６ａ〜１６ｆを接続することで、超音波の干渉を防ぎ、同期回路を必要としないようにすることもできる。そして、低周波成分や高周波成分などの様々な周波数が設定できるので、可溶化においては、異なる汚泥の性状にも幅広く対応することも可能となる。周波数は、可溶化対象の汚泥の性状を見ながら、可溶化が最適となるように、変更する制御をおこなうことも可能である。
【００２７】
図５は、第３の実施形態である、超音波ノズル装置の要部の構成を示す図である。この構成は、噴射ノズル本体１１ｃから噴射される液滴状の汚泥に、超音波を照射する構成の実施例である。
【００２８】
この構成によれば、噴出した液滴状汚泥に超音波を照射するので、噴射によるキャビテーション効果による汚泥の可溶化に加え、超音波による可溶化効果も加わるので、より高い可溶化を実現することが可能となる。
【００２９】
また、液滴状の汚泥が噴射される箇所に配置する超音波照射部１２ａでの超音波により、噴射ノズル本体１１ｃの噴射孔１３での汚泥の目詰まりを抑制することもできる。
噴射ノズル本体１１ｃと超音波照射部１２ａは、一体形成や接続されていても、所定の間隔を介して配置しても良いが、一体形成や接続されている場合は、噴射孔１３に直接超音波の振動が作用し、離れている場合でも、空間伝播により作用する。噴射孔１３での目詰まりの高い効果を期待する時には、噴射孔１３近傍に超音波振動子１２を配置しても良い。
【符号の説明】
【００３０】
１      有機性廃液
２      生物反応槽
５ｄ    余剰汚泥
６      汚泥加圧ポンプ
１０ａ、ｂ、ｃ    超音波ノズル装置
１１ａ、ｂ、ｃ  噴射ノズル本体
１２    超音波振動子
１２ａ  超音波照射部
１３    噴射孔
１４    液滴状可溶化汚泥
【図１】
2011005359.tif 000003
【図２】
2011005359.tif 000004
【図３】
2011005359.tif 000005
【図４】
2011005359.tif 000006
【図５】
2011005359.tif 000007