(57)【要約】  オゾンと汚泥の反応効率を高めるとともに処理時間を短縮して、装置の小型化を実現することを目的としている。水分を含有する汚泥を加熱する乾燥装置と、乾燥装置によって加熱された汚泥を粉末化する粉砕装置と、粉砕装置によって粉末化された汚泥にオゾンガスが注入されるオゾン処理槽と、オゾン処理槽でオゾンガスが注入された汚泥に酸またはアルカリが添加される汚泥溶解槽と、汚泥溶解槽で酸またはアルカリが添加された汚泥を汚泥物と分離液とに分離する脱水機と、脱水機によって分離された分離液に凝集剤が添加され上澄み液と凝集物とが生じる沈殿槽と、沈殿槽で生じた凝集物を貯蔵する凝集物回収槽と、を備えているリン回収装置。
2015114912.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水分を含有する汚泥を加熱する乾燥装置と、
前記乾燥装置によって加熱された汚泥を粉末化する粉砕装置と、
前記粉砕装置によって粉末化された汚泥にオゾンガスが注入されるオゾン処理槽と、
前記オゾン処理槽でオゾンガスが注入された汚泥に酸またはアルカリが添加される汚泥溶解槽と、
前記汚泥溶解槽で酸またはアルカリが添加された汚泥を汚泥物と分離液とに分離する脱水機と、
前記脱水機によって分離された分離液に凝集剤が添加され上澄み液と凝集物とが生じる沈殿槽と、
前記沈殿槽で生じた凝集物を貯蔵する凝集物回収槽と、を備えているリン回収装置。
【請求項２】
攪拌機を有し、水分を含有する汚泥が投入されるオゾン処理槽と、
前記オゾン処理槽にオゾンガスを供給するオゾン発生器と、
前記オゾン処理槽の周囲に設置された加熱装置と、
前記オゾン処理槽で前記オゾンガスが注入された汚泥に酸またはアルカリが添加される汚泥溶解槽と、
前記汚泥溶解槽で酸またはアルカリが添加された汚泥を汚泥物と分離液とに分離する脱水機と、
前記脱水機によって分離された分離液に凝集剤が添加され上澄み液と凝集物とが生じる沈殿槽と、
前記沈殿槽で生じた凝集物を貯蔵する凝集物回収槽と、を備えているリン回収装置。
【請求項３】
前記粉砕装置と前記オゾン処理槽の間に設置された含水率調整槽を備えていることを特徴とする請求項１に記載のリン回収装置。
【請求項４】
前記汚泥溶解槽と前記脱水機の間に設置された含水率調整槽を備えていることを特徴とする請求項１または２に記載のリン回収装置。
【請求項５】
前記上澄み液を前記含水率調整槽に返送する上澄み液返送配管を備えていることを特徴とする請求項４に記載のリン回収装置。
【請求項６】
前記沈殿槽で生じた上澄み液と前記脱水機によって分離された汚泥物を混合する混合槽と、
前記混合槽で生じた汚泥物を前記含水率調整槽に搬送する混合汚泥返送配管と、を備えていることを特徴とする請求項４に記載のリン回収装置。
【請求項７】
水分を含有する汚泥を加熱する第１工程と、
前記第１工程で加熱された汚泥を粉末化する第２工程と、
前記第２工程で粉末化された汚泥にオゾンガスを注入する第３工程と、
前記第３工程でオゾンガスが注入された汚泥に酸またはアルカリを添加する第４工程と、
前記第４工程で酸またはアルカリを添加された汚泥を汚泥物と分離液とに分離する第５工程と、
前記第５工程で分離された分離液に凝集剤を添加して上澄み液と凝集物とが生じる第６工程と、
前記第６工程で生じた凝集物を貯蔵する第７工程と、を備えているリン回収方法。
【請求項８】
前記第１工程で加熱された汚泥は、含水率が20wt％以下、5wt％以上の範囲に調整されていることを特徴とする請求項７に記載のリン回収方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、リン回収装置およびリン回収方法に関し、特に、汚泥を回収対象物とするリン回収装置およびリン回収方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
有機性廃水はリン（燐）を含有している。この有機性廃水を下水処理すればリンを含む汚泥が生じる。下水汚泥を用いるリン回収装置では、まず下水汚泥を物理的または化学的な方法によって溶解し、下水汚泥に含まれていたリンを溶液中に溶出させる。次に、溶液と固形物を分離する。溶液中に溶出したリンは凝集沈殿させて、沈殿物からリンを回収する。リンを回収した後の溶液や固形物は汚泥処理系に返送される。【０００３】
廃水は浮遊物質を含んでいる。リンの回収には、余剰汚泥や濃縮汚泥など、浮遊物質濃度（SS濃度）が約3wt%以下、含水率では約97wt%以上の下水汚泥が使用されている。下水汚泥を溶解させる物理的方法としては、加熱、超音波破砕、オゾン曝気、機械的破砕などが考えられる。化学的方法では、酸、アルカリ、酵素などの薬品を使用する。【０００４】
下水汚泥の溶解にオゾンとアルカリ溶液を用いる方法が提案されている（例えば特許文献１，２および非特許文献１，２）。この方法では、汚泥溶液にオゾンガスを曝気した後にアルカリ溶液を添加し、固液分離によって得られた溶液にリンの凝集剤を加え、沈殿したリン化合物を回収する。はじめに汚泥表面をオゾンで酸化すると、表面の難分解性有機物質が変質するため、引き続き行うアルカリ処理による有機物の分解効率が向上する。このオゾンとアルカリ溶液を併用した有機物分解により汚泥内部に取り込まれたリンが溶液に溶出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開2004-58047号公報
【特許文献２】特開2005-219043号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】安永、外３名、「下水汚泥からのリン回収技術」、三菱電機技報、2003年、第77巻、第5号、p343〜346
【非特許文献２】安永、広辻(Yasunaga  and  Hirotsuji)、「下水汚泥からのリン回収（Recovering  Phosphates  from  Sewage  Sludge）」,  Mitsubishi  Electric  ADVANCE  (Environmental  Technology  Edition)、2003年、12月号、  p17〜20
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
オゾンとアルカリ溶液を用いて汚泥からリンを回収する装置では、浮遊物質濃度（SS濃度）が約3wt%以下、含水率では約97wt%以上の下水汚泥を対象としている。脱水操作によって含水率が70〜90％となった脱水汚泥は、直径が数ミリから数センチの団子状になって脱水機から排出される。このような脱水汚泥をオゾンとアルカリ溶液で処理する場合、オゾンと汚泥の反応は団子状汚泥の表面のみで起こるため、汚泥の内部にはオゾンと反応しなかった部分が生じる。オゾンと未反応の汚泥が残ると、アルカリ溶液による有機物の溶解効率は低下し、汚泥に含まれているリンの溶出率が減少する。【０００８】
オゾンと汚泥を接触させる際に汚泥を攪拌すれば、未反応の汚泥が露出してオゾン処理は活性化する。しかし、汚泥処理量が多くなると汚泥とオゾンとの反応を十分行うためには攪拌時間が長くなる。攪拌時間が長くなると汚泥と反応せずに排出されるオゾンの量が増加し、オゾン処理コストが増加する。また、オゾンを曝気する際に、汚泥に水を添加しても、汚泥の流動性が高まり、オゾンと汚泥との反応が活性化する。しかし、汚泥に水を添加すると処理する汚泥溶液の体積が増大し、オゾン処理に長時間が必要になるとともに、装置が大型化する。【０００９】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、オゾンと汚泥の反応効率を高めるとともに処理時間を短縮して、装置の小型化を実現することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明に係るリン回収装置は、水分を含有する汚泥を加熱する乾燥装置と、乾燥装置によって加熱された汚泥を粉末化する粉砕装置と、粉砕装置によって粉末化された汚泥にオゾンガスが注入されるオゾン処理槽と、オゾン処理槽でオゾンガスが注入された汚泥に酸またはアルカリが添加される汚泥溶解槽と、汚泥溶解槽で酸またはアルカリが添加された汚泥を汚泥物と分離液とに分離する脱水機と、脱水機によって分離された分離液に凝集剤が添加され上澄み液と凝集物とが生じる沈殿槽と、沈殿槽で生じた凝集物を貯蔵する凝集物回収槽と、を備えている。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、脱水汚泥を粉末化する装置を設けたことで、オゾンと反応する汚泥の面積が拡大し、オゾンによる汚泥表面の酸化を短時間で実施することができる。また、粉末状の汚泥は汚泥粒子同士の結合力が弱いために攪拌が容易になり、未反応の粉末汚泥を短時間でオゾンと接触させることができる。これにより、汚泥処理時間を短縮するとともに、装置の小型化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１によるリン回収装置の構成図である。
【図２】オゾン処理槽における粉末汚泥のオゾン処理過程を示す図である。
【図３】粉末汚泥が酸またはアルカリによって溶解する過程を示す図である。
【図４】粉末汚泥と脱水汚泥からのリン回収実験結果を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態２によるリン回収装置の構成図である。
【図６】本発明の実施の形態３によるリン回収装置の構成図である。
【図７】アルカリ処理後に水を加えた粉末汚泥からのリン回収率を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態４によるリン回収装置の構成図である。
【図９】本発明の実施の形態１によるリン回収装置に係わる装置配置図である。
【図１０】本発明の実施の形態５によるリン回収装置の構成図である。
【図１１】本発明の実施の形態６によるリン回収装置の構成図である。
【図１２】本発明の実施の形態６によるオゾン処理槽における粉末汚泥のオゾン処理過程を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に本発明にかかるリン回収装置およびリン回収方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は以下の既述に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。図において、同一符号が付与されている構成要素は、同一の、または、相当する構成要素を表している。
【００１４】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１による汚泥からのリン回収装置１００の構成図である。また、本実施の形態によるリン回収装置１００の装置配置図を図９に示す。なお、この後の実施の形態では、リン回収装置１００は図１の様式に従って簡略化して示すことにする。乾燥装置２には、含水率70〜90％の脱水汚泥１が投入される。乾燥装置２は、粉砕装置３と汚泥搬送機１１によってつながっている。粉砕装置３は、オゾン処理槽６と汚泥搬送機１１によってつながっている。オゾン処理槽６は汚泥溶解槽７と汚泥搬送機１１によってつながっている。オゾン発生器４はオゾン処理槽６とオゾンガス配管５で接続されている。汚泥溶解槽７は、酸またはアルカリを注入する薬品注入器８と薬品配管９で接続されている。
【００１５】
汚泥溶解槽７は、脱水機１０と汚泥搬送機１１によってつながっている。脱水機１０は、分離液配管１３によって沈殿槽１４とつながっている。リン除去汚泥物貯蔵槽１２は脱水機１０と汚泥搬送機１１によってつながっている。沈殿槽１４には、凝集剤注入器１５が凝集剤配管１６を介して接続されている。リン凝集物回収槽１８は、沈殿槽１４にリン凝集物引き抜き配管１７を介して接続されている。上澄み液配管１９は沈殿槽１４に設けられている。汚泥搬送機１１には、装置間を接続する配管と、搬送する汚泥の含水率に応じて汚泥を移動させるポンプ、コンベア、空気輸送装置などを組み合わせて用いるか、または単独で使用することができる。
【００１６】
このような構成によれば、含水率70〜90wt％の脱水汚泥１は乾燥装置２によって乾燥され、脱水汚泥１の含水率はさらに低下する。乾燥装置２によって脱水汚泥１の含水率を20wt％以下、最適には15wt％以下に調整する。乾燥装置２には、電気ヒータの他に、天然ガス、消化ガス、汚泥燃料、灯油などの燃焼熱を使用する熱乾燥機、真空雰囲気で水分を蒸発させる脱水乾燥装置、天日干しや風を用いる自然乾燥装置も使用することができる。含水率が20wt％以下、最適には15wt％以下に調整された脱水汚泥１を粉砕装置３で処理すると、脱水汚泥は水による汚泥同士の結合力が弱められているため、脱水汚泥１を微粉末にすることができる。ただし、脱水汚泥１を過度に乾燥させると燃料費が嵩む上に、粉砕が困難になるため、含水率は5wt％以上にしておくことが好ましい。
【００１７】
粉砕装置３には、回転歯によるせん断力を用いた粉砕装置や、衝撃力を用いた粉砕装置を使用する。粉砕装置３を用いると、脱水汚泥１を粒径が数ミクロンから数百ミクロンの粉末にすることができる。粉末化された脱水汚泥はオゾン処理槽６に投入し、攪拌しながらオゾンガスを注入する。オゾン処理槽６はオゾン発生器４とオゾンガス配管５で接続されている。粉末状の汚泥の微粒子同士は結合力が弱いため攪拌によってバラバラになり、粉末汚泥の表面にはオゾンガスが充分に行き渡る。
【００１８】
オゾン処理槽６における粉末汚泥２０のオゾン処理過程を図２に示す。オゾン処理槽６には攪拌機２１が取り付けられている。オゾン処理槽６の内部に挿入される攪拌棒２２には先端に攪拌羽根２３が取り付けられている。オゾン処理槽６に注入されるオゾンガスの重量は、粉末汚泥２０の乾燥重量１ｇあたり、0.01ｇＯ３〜10ｇＯ３である。汚泥搬送機１１によってオゾン処理槽６に搬送された粉末汚泥２０は、攪拌棒２２と攪拌羽根２３の回転によってオゾン処理槽６の内部で攪拌される。オゾン処理槽６の底部に接続されたオゾンガス配管５からは、オゾンガスがオゾン処理槽６の内部に吹き込まれる。オゾン処理（酸化）によって、有機物の結合が切断され、汚泥表面からの有機物の剥離や汚泥表面への微細な穴の形成が起こる。
【００１９】
粉末汚泥２０は微粒子同士の結合が弱くなっているため、オゾン処理槽６における粉末汚泥２０の攪拌は容易に行われる。粉末汚泥２０が攪拌羽根２３によって攪拌されると、粉末汚泥２０の微粒子同士の間に隙間が生じ、オゾン処理槽６の底部から吹き込まれたオゾンガスが微粒子同士の間に侵入する。粉末汚泥２０を構成する微粒子は１個ずつオゾンガスと接触し、表面が酸化される。このようにして、脱水汚泥１を粉砕して粉末汚泥２０にすると、短時間でオゾンガスと粉末汚泥２０を接触させることができる。粉末汚泥２０の全体で酸化が進行するため、酸化時間は短縮されるとともに、オゾンガスの利用効率が向上する。
【００２０】
オゾン添加の評価を行うために、汚泥の表面色の変化（白色化）と、汚泥の重量の変化を記録する。汚泥を水に溶かした後で遠心分離を行い、沈殿物の重量が元の重量よりも軽くなっていれば、剥離した汚泥が水に溶け出したことがわかる。オゾンガスによって酸化された粉末汚泥２０は、汚泥搬送機１１によってオゾン処理槽６から排出されて汚泥溶解槽７へ搬送される。オゾン処理槽６へ吹き込まれ粉末汚泥２０と接触したオゾンガスは、排オゾン配管２４を通ってオゾン分解装置３４で酸素に分解される。
【００２１】
オゾンガスによって酸化された粉末汚泥２０は、汚泥溶解槽７で酸またはアルカリが添加される。ここでは、酸として硫酸、塩酸、硝酸などを、アルカリとして水酸化ナトリウム溶液、水酸化カリウム溶液などを使用する。酸またはアルカリの添加量は、粉末汚泥の乾燥重量１ｇあたり、1mmol〜100mmolの範囲である。酸またはアルカリによる有機物分解作用により、粉末汚泥２０は表面から溶解し、汚泥の溶解液が得られる。
【００２２】
粉砕装置３によって微細化された粉末汚泥２０が酸またはアルカリによって溶解する過程を図３に示す。脱水汚泥１の内部には、リン３０を取り込んだ微生物３１や脱水に使用された凝集剤３２が含まれている。脱水の際、汚泥がばらばらになると、固形分が水に混入する。これを防止するため凝集剤３２を添加して固形物を結合させ、脱水時に固形物が水とともに流れ出ないようにしている。脱水汚泥１を粉末化せずにオゾン処理や酸およびアルカリによる溶解処理を行うと、脱水汚泥の表面から徐々に酸化や溶解が生じる。その際、脱水汚泥１に含まれる水分によって脱水汚泥１の体積が大きくなっているため、リンを取り込んだ微生物３１の細胞膜３３や凝集剤３２に含まれるリン３０が溶解するには長時間を必要とする。
【００２３】
これに対し、乾燥装置２で汚泥の水分を蒸発させると、脱水汚泥１の体積が減少している。粉砕装置３で脱水汚泥１を粉砕して粉末汚泥２０にすると、脱水汚泥１の接触面積が増えるとともに、脱水汚泥１の内部においてリンを取り込んだ微生物や凝集剤が分散する。乾燥した細胞は弾力性がなくなっているので、機械的な力で細胞膜まで壊れていると考えられる。これにより、粉末汚泥２０の表面からリンが存在する箇所までの距離が短くなり、短時間の汚泥溶解によって粉末汚泥２０から酸溶液中またはアルカリ溶液中にリンが
溶出する。
【００２４】
汚泥溶解槽７で溶解された粉末汚泥２０は、脱水機１０によって汚泥物（リン除去汚泥物）３６と分離液３７に分けられる。汚泥物３６の含水率は80〜90％である。汚泥搬送機１１によって脱水機１０から排出された汚泥物は、リン除去汚泥物貯蔵槽１２に貯蔵される。分離液３７には粉末汚泥２０から溶出したリンが含まれている。粉砕装置３で粉末汚泥２０となった後に酸やアルカリが添加されると、粉末汚泥２０は微粒子同士の結合が弱くなっているため、添加した酸やアルカリと粉末汚泥２０は容易に分離する。分離液は分離液配管１３を通して沈殿槽１４に投入される。
【００２５】
沈殿槽１４では、分離液に含まれるリンと反応して凝集物を生成する凝集剤（例えば塩化カルシウム）が凝集剤注入器１５によって注入される。凝集剤とリンが反応することでリン凝集物３８が生成し、沈殿槽１４の底部に沈殿する。沈殿槽１４に沈殿したリン凝集物３８をリン凝集物引き抜き配管１７を通して引き抜き、リン凝集物回収槽１８に貯蔵することで脱水汚泥１のリンを回収することができる。粉末汚泥２０にオゾン処理と酸またはアルカリによる薬品溶解処理を行っているため、沈殿槽１４に投入される分離液には、脱水汚泥１に含有されていたリンが効率よく溶出している。これにより、沈殿槽１４では高効率で脱水汚泥１のリンを回収することができる。沈殿槽１４からは上澄み液２６が得られる。
【００２６】
図４に粉末汚泥２０と脱水汚泥１から回収したリン量を示す。粉末汚泥２０は脱水汚泥１を乾燥、粉砕したものである。粉末汚泥２０と脱水汚泥１は、オゾンとアルカリで処理し、脱水機１０で分離液３７を作成した。縦軸は、粉末汚泥２０または脱水汚泥１に含まれていたリン量と、分離液３７に含まれていたリン量から求めた回収率を表している。脱水汚泥１の含水率は80%であった。粉末汚泥２０の含水率は10%であった。脱水汚泥１からのリン回収率は14%であるのに対し、粉末汚泥２０からのリン回収率は70%と非常に高い値を示している。
【００２７】
汚泥溶解に添加したアルカリ溶液は汚泥に吸収される。脱水汚泥１からリンを回収した場合、脱水機１０で回収された分離液の量は添加したアルカリ溶液の50%であった。オゾンとアルカリによって溶出したリンは脱水汚泥１の含水に溶出し、大部分は脱水機１０で回収できなかったため、リンの回収率が14%になったと考えられる。一方、粉末汚泥２０からリンを回収した場合、粉末汚泥２０の含水率が10%と低く、添加したアルカリと粉末汚泥２０が容易に分離できた。脱水機１０によって、添加したアルカリの90%を分離液として回収できるため、リンの回収率が70%と高くなったと考えられる。
【００２８】
各工程の所要時間は汚泥の処理量によって、装置サイズが変わるため一概には言えない。ただ、実証試験などの値から、オゾン処理は約30分程度、アルカリ処理は約15分程度になると考えられる。汚泥の乾燥については、天日干しであれば２時間程度、熱乾燥であれば30分程度、粉末化処理は5分程度で済ませることが出来ると考えている。
【００２９】
実施の形態２．
図５は本発明の実施の形態２による汚泥からのリン回収装置の構成図である。脱水汚泥１を粉砕してオゾン処理する構成図に示すように、粉砕装置３とオゾン処理槽６の間に、粉末汚泥２０に水を添加する含水率調整槽２５を設けている。実施の形態２による構成によると、粉砕装置３で粉末化した粉末汚泥２０に貯水器３５から水を加えることで、粉末汚泥２０の含水率を任意に調整することができる。オゾン処理槽６における粉末汚泥２０とオゾンガスとの反応は、粉末化した汚泥粒子同士が結合しないほうが効率的である。しかし、粉砕装置３で処理する脱水汚泥１の量が多くなると、オゾン処理槽６でオゾンガスによる酸化が生じた際、発生する酸化熱が多くなる。この酸化熱が高くなると粉末汚泥２０に含まれる有機物を変質させ、難分解性物質に変質する可能性が生じる。
【００３０】
含水率調整槽２５で粉末汚泥２０の含水率を調整すると、オゾン処理槽６においてオゾンガスによる有機物の変質を防止することができる。乾燥した汚泥の含水率、アルカリ添加量、および汚泥の移送量から、水添加量（mL/ｇ-SS）と汚泥の含水率（％）との関係が求められる。そのために、汚泥の移送量、アルカリの添加量および水の添加量を計測している。含水率調整槽２５において粉末汚泥２０に添加される水量は、粉末汚泥２０の含水率が70〜90％となることが望ましい。
【００３１】
粉末汚泥２０の含水率が70〜90％に調整されていると、乾燥装置２で処理される前の脱水汚泥１の体積と同程度になり、粉末汚泥２０に水を加えたことによるオゾン処理槽６の大型化を防ぐことができる。また、粉砕装置３で粉末汚泥２０となった後で水を添加すると、粉末汚泥２０の微粒子同士の結合が弱くなっているため、添加した水と粉末汚泥２０が容易に分離する。これにより、オゾン処理槽６における粉末汚泥２０の攪拌も容易であり、粉末化していない脱水汚泥１に比べてオゾンガスと粉末汚泥２０を短時間で均一に反応させることができる。水の供給方法として、例えば、汚泥搬送の途中でスプレーを使って水を噴射する方法が考えられる。その際、搬送する汚泥量から必要な水噴射量を計算する。
【００３２】
実施の形態３．
図６は本発明の実施の形態３による汚泥からのリン回収装置の構成図である。実施の形態１においては、汚泥溶解槽７と脱水機１０を直接つなぎ、酸またはアルカリを加えて溶解させた粉末汚泥２０を脱水機１０で汚泥物（リン除去汚泥物）と分離液とに分けていた。汚泥溶解槽７と脱水機１０の間には含水率調整槽２５を設けることもできる。実施の形態３による構成によれば、酸またはアルカリで溶解させた粉末汚泥２０に水を添加し、粉末汚泥２０の含水率を任意に調整することができる。脱水機１０によって脱水されたリン除去汚泥物の含水率は80〜90％であり、この含水率を超えて粉末汚泥２０に加えられた酸またはアルカリが分離液となる。
【００３３】
分離液のリン溶出率を高めるためには、分離液の液量を増加させる必要がある。酸またはアルカリの添加量を増やすと薬品使用コストが高くなる。これに対し、汚泥溶解槽７と脱水機１０の間で水を加えると、薬品使用量を増やすことなくリンの溶出効率を高めることができる。図７にアルカリ処理後の粉末汚泥２０に水を加えた場合におけるリン回収率を示す。水の添加量が増加するとリン回収率が増加し、アルカリ溶液の添加量（0.4mL/ｇ-SS）の３倍である1.2mL/ｇ-SSの水を添加すると、リン回収率は90%以上になることがわかった。
【００３４】
実施の形態４．
図８は本発明の実施の形態４による汚泥からのリン回収装置の構成図である。同図には、上澄み液配管１９から含水率調整槽２５に上澄み液２６を返送する上澄み液返送配管２７が示されている。本実施の形態によれば、含水率調整槽２５に注入する水として、沈殿槽１４で得られる上澄み液２６を用いる。上澄み液２６は上澄み液配管１９によって沈殿槽１４から排出される。
【００３５】
本構成によると、沈殿槽１４から放出された上澄み液２６の一部を、上澄み液返送配管２７を用いて含水率調整槽２５に返送することができる。沈殿槽１４から排出される上澄み液２６には、汚泥溶解槽７で使用した酸またはアルカリが含まれている。このため、酸またはアルカリを汚泥溶解に再利用することが可能となり、酸またはアルカリの使用量を削減することができる。
【００３６】
実施の形態５．
図１０は本発明の実施の形態５による汚泥からのリン回収装置の構成図である。沈殿槽１４に接続された上澄み液返送配管２７は、混合槽４０に接続されている。混合槽４０は混合汚泥返送配管４１によって含水率調整槽２５に接続されている。混合槽４０と脱水機１０の間には汚泥引抜配管３９が接続されている。汚泥引抜配管３９は汚泥物３６の一部を脱水機１０から引抜く。混合槽４０は、引抜いた汚泥物３６と上澄み液２６を混合する。混合汚泥返送配管４１は汚泥物３６と上澄み液２６の混合物を含水率調整槽２５に返送する。
【００３７】
本構成によると、脱水機１０から得られた汚泥物３６を上澄み液２６と混合して含水率調整槽２５へ戻し、再度、脱水機１０によって脱水することができる。汚泥物３６には、脱水機１０で分離できなかったリンを含有する水が残っている。上澄み液２６と汚泥物３６を混合して再度、脱水機１０によって脱水することで汚泥物３６に残っていたリンを分離液３７に混入させて回収するため、粉末汚泥２０に含まれるリンの回収効率をさらに高めることができる。
【００３８】
実施の形態６．
本発明の実施の形態６による汚泥からのリン回収装置を図１１に従って説明する。本実施の形態によるオゾン処理槽６は、周囲に（特に側面に）加熱装置４２が設置されていて、水分を含有する脱水汚泥が直接投入される。オゾン発生器４はオゾンガス配管５によって、オゾン処理槽６の底部と接続されており、オゾンガスがオゾン処理槽６に供給される。オゾン処理槽６に脱水汚泥１を投入して攪拌羽根２３で攪拌しながら加熱装置４２で脱水汚泥１を加熱する。本実施の形態は、リン回収装置における乾燥装置２と粉砕装置３とオゾン処理槽６の機能を、１台の装置にまとめた構成である。
【００３９】
オゾン処理槽６における脱水汚泥１のオゾン処理過程を図１２に示す。オゾン処理槽６に脱水汚泥１を投入して攪拌羽根２３で攪拌しながら加熱装置４２で脱水汚泥１を加熱する。脱水汚泥１に含まれている水は蒸発し、脱水汚泥１が乾燥する。脱水汚泥１の含水率が２０％以下、最適には１５％以下に低下した後に攪拌機２１の回転数を上げることで脱水汚泥１を粉砕することができる。脱水汚泥１が粉砕され粉末化した後にオゾンガス配管５を通してオゾンガスを供給すると、粉末化した脱水汚泥１がオゾンと反応する。オゾンと反応した脱水汚泥１は汚泥搬送機１１によってオゾン処理槽６から排出される。本実施の形態により構成とすることにより、乾燥、粉砕、オゾン処理を１台の装置で行うことが可能となり、装置の小型化が実現できる。
【００４０】
なお、本発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【符号の説明】
【００４１】
１  脱水汚泥、２  乾燥装置、３  粉砕装置、４  オゾン発生器、５  オゾンガス配管、６  オゾン処理槽、７  汚泥溶解槽、８  薬品注入器、９  薬品配管、１０  脱水機、１１  汚泥搬送機、１２  リン除去汚泥物貯蔵槽、１３  分離液配管、１４  沈殿槽、１５  凝集剤注入器、１６  凝集剤配管、１７  リン凝集物引き抜き配管、１８  リン凝集物回収槽、１９  上澄み液配管、２０  粉末汚泥、２１  攪拌機、２２  攪拌棒、２３  攪拌羽根、２４  排オゾン配管、２５  含水率調整槽、２６  上澄み液、２７  上澄み液返送配管、３０  リン、３１  微生物、３２  凝集剤、３３  細胞膜、３４  オゾン分解装置、３５  貯水器、３６  汚泥物、３７  分離液、３８  リン凝集物、３９  汚泥引抜配管、４０  混合槽、４１  混合汚泥返送配管、４２  加熱装置、１００  リン回収装置。
【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】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【手続補正書】
【提出日】平成27年12月7日(2015.12.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水分を含有する汚泥を加熱する乾燥装置と、
前記乾燥装置によって加熱された汚泥を粉末化する粉砕装置と、
前記粉砕装置によって粉末化された汚泥にオゾンガスが注入されるオゾン処理槽と、
前記オゾン処理槽でオゾンガスが注入された汚泥に酸またはアルカリが添加される汚泥溶解槽と、
前記汚泥溶解槽で酸またはアルカリが添加された汚泥を汚泥物と分離液とに分離する脱水機と、
前記脱水機によって分離された分離液に凝集剤が添加され上澄み液と凝集物とが生じる沈殿槽と、
前記沈殿槽で生じた凝集物を貯蔵する凝集物回収槽と、を備えているリン回収装置。
【請求項２】
前記オゾン処理槽の周囲に設置された加熱装置を備え、
前記オゾン処理槽は、攪拌機を有していることを特徴とする請求項１に記載のリン回収装置。
【請求項３】
前記粉砕装置と前記オゾン処理槽の間に設置された含水率調整槽を備えていることを特徴とする請求項１に記載のリン回収装置。
【請求項４】
前記汚泥溶解槽と前記脱水機の間に設置された含水率調整槽を備えていることを特徴とする請求項１または２に記載のリン回収装置。
【請求項５】
前記上澄み液を前記含水率調整槽に返送する上澄み液返送配管を備えていることを特徴とする請求項４に記載のリン回収装置。
【請求項６】
前記沈殿槽で生じた上澄み液と前記脱水機によって分離された汚泥物を混合する混合槽と、
前記混合槽で生じた汚泥物を前記含水率調整槽に搬送する混合汚泥返送配管と、を備えていることを特徴とする請求項４に記載のリン回収装置。
【請求項７】
水分を含有する汚泥を加熱する第１工程と、
前記第１工程で加熱された汚泥を粉末化する第２工程と、
前記第２工程で粉末化された汚泥にオゾンガスを注入する第３工程と、
前記第３工程でオゾンガスが注入された汚泥に酸またはアルカリを添加する第４工程と、前記第４工程で酸またはアルカリを添加された汚泥を汚泥物と分離液とに分離する第５工程と、
前記第５工程で分離された分離液に凝集剤を添加して上澄み液と凝集物とが生じる第６工程と、
前記第６工程で生じた凝集物を貯蔵する第７工程と、を備えているリン回収方法。
【請求項８】
前記第１工程で加熱された汚泥は、含水率が20wt％以下、5wt％以上の範囲に調整されていることを特徴とする請求項７に記載のリン回収方法。
【国際調査報告】
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