(57)【要約】【課題】  気液混合槽では発電設備などからの燃焼排気ガスを排水に効率よく溶解させることができ、加圧浮上槽では溶解された燃焼排気ガスを効率よく気泡として放出させることができる排水の処理システムを提供すること。【解決手段】  処理すべき排水と気体とを加圧状態で混合してこの気体を排水に溶解させる気液混合槽２と、加圧状態を解除した際に発生する気泡により排水に含まれた汚泥を浮上させる加圧浮上槽４とを備えた排水の処理システム。気体として燃焼設備又は発電設備１４からの燃焼排気ガスが用いられ、この燃焼排気ガスが気液混合槽２において排水と混合されるとともに、燃焼設備１４又は発電設備から気液混合槽２に供給される燃焼排気ガスの熱を利用して加圧浮上槽４が加温される。【選択図】  図１
2008183494.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理すべき排水と気体とを加圧状態で混合してこの気体を排水に溶解させる気液混合槽と、加圧状態を解除した際に発生する気泡により排水に含まれた汚泥を浮上させる加圧浮上槽とを備えた排水の処理システムであって、
前記気液混合槽にて混合される気体として燃焼設備又は発電設備の燃焼排気ガスが用いられ、この燃焼排気ガスが前記気液混合槽において排水と混合されるとともに、前記燃焼設備又は発電設備から前記気液混合槽に供給される燃焼排気ガスの熱を利用して前記加圧浮上槽が加温されることを特徴とする排水の処理システム。
【請求項２】
排水の一部を前記気液混合槽に供給するための第１供給ラインと、排水の残部を前記加圧浮上槽に供給するための第２供給ラインとが設けられ、前記第２供給ラインに、前記加圧浮上槽に供給される排水と前記気液混合槽に供給される燃焼排気ガスとの間で熱交換を行う熱交換器が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の排水の処理システム。
【請求項３】
前記加圧浮上槽には、加温流体が循環される加温循環ラインの一部が配設され、前記加温循環ラインに、前記加温循環ラインを流れる加温流体と前記気液混合槽に供給される燃焼排気ガスとの間で熱交換を行う熱交換器が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の排水の処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下水、産業排水などの排水を処理するための処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、下水などを処理するための処理システムとして、気液混合槽及び加圧浮上槽を用いたもの（所謂、加圧浮上分離方式）が知られている（例えば、特許文献１参照）。気液混合槽においては、処理すべき排水と気体、例えば炭酸ガスとが加圧状態において混合され、加圧浮上槽においては、加圧状態が解除されて減圧され、この減圧の際に発生した気泡により排水に含まれた汚泥が浮上され、このようにして加圧浮上槽において浮上汚泥と分離水に分離される。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２８７００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような加圧浮上分離方式では、分離効率を高めるための一つとして、気液混合槽において、処理すべき排水に気体（例えば、空気）を多く溶解させるのが好ましいが、気体を多く溶解させようとすると加圧圧力を高めなければならず、加圧状態を保つための加圧動力が増すという問題が生じる。
【０００５】
また、空気に比して炭酸ガスの方が水への溶解性が高いために、混合すべき気体として炭酸ガスを用いることによって溶解性を高めることができるが、特許文献１に開示された如く、嫌気性消化工程から発生する消化ガス（この消化ガス成分は、例えば、メタン８０％、炭酸ガス２０％である）を用いようとすると、嫌気性消化工程にて発生する消化ガスが安定しないために、気液混合槽において排水に液化ガスを所要の通りに溶解させることができず、これによって、加圧浮上槽において減圧の際に発生する気泡が一定とならず、排水に含まれた汚泥の分離効率が悪くなる問題がある。
【０００６】
本発明の目的は、気液混合槽においては燃焼設備又は発電設備からの燃焼排気ガスを排水に効率よく溶解させることができるとともに、加圧浮上槽においては溶解された燃焼排気ガスを効率よく気泡として放出させることができる排水の処理システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の請求項１に記載の排水の処理システムは、処理すべき排水と気体とを加圧状態で混合してこの気体を排水に溶解させる気液混合槽と、加圧状態を解除した際に発生する気泡により排水に含まれた汚泥を浮上させる加圧浮上槽とを備えた汚泥の処理システムであって、
前記気液混合槽にて混合される気体として燃焼設備又は発電設備の燃焼排気ガスが用いられ、この燃焼排気ガスが前記気液混合槽において排水と混合されるとともに、前記燃焼設備又は発電設備から前記気液混合槽に供給される燃焼排気ガスの熱を利用して前記加圧浮上槽が加温されることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の請求項２に記載の排水の処理システムでは、排水の一部を前記気液混合槽に供給するための第１供給ラインと、排水の残部を前記加圧浮上槽に供給するための第２供給ラインとが設けられ、前記第２供給ラインに、前記加圧浮上槽に供給される排水と前記気液混合槽に供給される燃焼排気ガスとの間で熱交換を行う熱交換器が設けられていることを特徴とする。
【０００９】
更に、本発明の請求項３に記載の排水の処理システムでは、前記加圧浮上槽には、加温流体が循環される加温循環ラインの一部が配設され、前記加温循環ラインに、前記加温循環ラインを流れる加温流体と前記気液混合槽に供給される燃焼排気ガスとの間で熱交換を行う熱交換器が設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の請求項１に記載の排水の処理システムによれば、排水に溶解される気体として燃焼設備又は発電設備から排出される燃焼排気ガスを用いるので、浮上媒体としての気体を供給するための専用の設備などを必要とせず、システム全体の構成を簡単にすることができる。このような燃焼設備（例えば、ボイラーなど）又は発電設備（例えば、ガスエンジンなど）は下水汚泥処理場、産業排水汚泥処理場などに設置されることが多く、この燃焼設備又は発電設備から排出される燃焼排気ガスは安定して排出され、汚泥を浮上させる気体として有効利用することができる。また、気液混合槽に供給される燃焼排気ガスの熱を利用して加圧浮上槽が加温されるので、気液混合槽に供給される燃焼排気ガスの温度が低下されるとともに、加圧浮上槽の排水の温度が上昇される。一般に、炭酸ガスを含む燃焼排気ガスの水への溶解度は、温度が下降すると多くなり、温度が上昇すると少なくなることから、上述したように熱交換することによって、燃焼排気ガスのガス温度が低下し、気液混合槽においては、排水への炭酸ガスを含む燃焼排気ガスの溶解度が増し、炭酸ガスを含む燃焼排気ガスをより多く排水に溶解させることができ、また加圧浮上槽においては、排水の温度が高くなるので炭酸ガスを含む燃焼排気ガスの溶解度が少なくなり、溶解された炭酸ガスを含む燃焼排気ガスをより多く気泡として放出させることができ、その結果、排水に含まれた汚泥を効率よく浮上分離させることができる。
【００１１】
また、本発明の請求項２に記載の排水の処理システムによれば、第２供給ラインに配設された熱交換器は、加圧浮上槽に供給される排水と気液混合槽に供給される燃焼排気ガスとの間で熱交換を行うので、気液混合槽に供給される燃焼排気ガスの温度は低下される一方、加圧浮上槽に供給される排水は加温される。従って、気液混合槽においては、排水への燃焼排気ガスの溶解度が増し、また加圧浮上槽においては、燃焼排気ガスの溶解度が少なく、排水に含まれた汚泥を効率よく浮上分離させることができる。
【００１２】
更に、本発明の請求項３に記載の排水の処理システムによれば、加温循環ラインに配設された熱交換器は、加温循環ラインを流れる加温流体と気液混合槽に供給される燃焼排気ガスとの間で熱交換を行うので、気液混合槽に供給される燃焼排気ガスの温度は低下される一方、加圧浮上槽において排水は加温される。従って、気液混合槽においては、排水への燃焼排気ガスの溶解度が増し、また加圧浮上槽においては、燃焼排気ガスの溶解度が少なく、排水に含まれた汚泥を効率よく浮上分離させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照して、本発明に従う排水の処理システムの実施形態について説明する。図１は、第１の実施形態の排水の処理システムを簡略的に示す簡略図である。
図１において、図示の排水の処理システムは、排水に気体を混合させるための気液混合槽２と、排水に含まれた汚泥を浮上分離させるための加圧浮上槽４とを備えている。この実施形態では、排水の一部が気液混合槽２に供給され、その残部が加圧浮上槽４に供給されるように構成されている。即ち、処理すべき排水は、排水供給ライン６を通して供給され、この排水供給ライン６に排水を供給するための排水供給ポンプ８が配設されている。また、排水供給流路６の下流側は第１供給ライン１０及び第２供給ライン１２に分岐され、第１供給ライン１０は気液混合槽２に接続され、第２供給ライン１２は加圧浮上槽４に接続されている。
【００１４】
また、排水に溶解される気体として燃焼排気ガスを利用するように構成されている。発電設備１４として例えばコージェネレーションシステムを用いる場合、このコージェネレーションシステムのエンジン（例えば、ガスエンジン）からの燃焼排気ガスが利用される。即ち、発電設備１４（例えば、ガスエンジン）の排気系が排気ガス供給ライン１６を介して気液混合槽２に接続され、この排気ガス供給ライン１６に燃焼排気ガスを加圧供給するための排気ガス供給ポンプ１８（所謂、加圧ポンプ）が配設されている。
【００１５】
この実施形態では、第２供給ライン１２に熱交換器２０が配設されている。この熱交換器２０には、図１から理解されるように、排気ガス供給ライン１６を通して供給される燃焼排気ガスが流れ、第２供給ライン１２を供給される排水と排気ガス供給ライン１６を流れる燃焼排気ガスとの間で熱交換が行なわれ、この熱交換によって加温された排水が加圧浮上槽４に供給され、冷却された燃焼排気ガスが気液混合槽２に供給される。
【００１６】
気液混合槽２と加圧浮上槽４とは排水供給ライン２２を介して接続され、気液混合槽２にて燃焼排気ガスが溶解された排水が排水供給ライン２２を通して加圧浮上槽４に供給される。この排水供給ライン２２には、供給される排水を減圧するための減圧弁２４が配設される。
【００１７】
加圧浮上槽４の底部には、排水を放出するための放出部２６が設けられ、排水供給ライン２２を通して供給された排水は、この放出部２６から加圧浮上槽４内に放出される。この加圧浮上槽４の上部には、浮上分離した汚泥を掻き寄せて回収するための掻寄せ回収機２８が配設されている。図示の掻寄せ回収機２８は、矢印の方向に回動されるベルト３０を有し、このベルト３０の表面に間隔をおいて掻寄せ部材３２が設けられ、かかる掻寄せ部材３２によって浮上分離した汚泥が所定側に掻き寄せられて回収される。尚、掻寄せ回収機２８は、それ自体周知の適宜の形態のものでよい。
【００１８】
次に、上述した排水の処理システムによる処理について説明する。処理すべき排水は、排水供給ポンプ８の作用によって排水供給ライン６を通して供給され、かく供給された排水は第１供給ライン１０を通して気液混合槽２に供給されるとともに、第２供給ライン１２を通して加圧浮上槽４に供給される。また、発電設備１４（例えば、コージェネレーションシステムのガスエンジン）からの燃焼排気ガスが、排気ガス供給ポンプ１８の作用によって所定圧力状態で排気ガス供給ライン１６を通して気液混合槽２に供給される。このとき、熱交換器２０において、第２供給ライン１２を流れる排水と排気ガス供給ライン１６を流れる燃焼排気ガスとの間で熱交換が行われ、熱交換によって温度が低下した燃焼排気ガス（例えば、５０℃程度）が気液混合槽２に供給され、熱交換によって温度が上昇した排水（例えば、４０℃程度）が加圧浮上槽４に供給される。
【００１９】
気液混合槽２においては、排水に燃焼排気ガスが混合され、かく混合することによって、排水に炭酸ガスを含む燃焼排気ガスが溶解される。気液混合槽２に供給される燃焼排気ガスは熱交換によって冷却されており、それ故に、気液混合槽２内の排水の温度が大きく上昇することがなく、これによって、所定圧力状態における燃焼排気ガスの溶解度を大きくすることができ、圧力状態を高めることなくより多くの燃焼排気ガスを溶解させることができる。
【００２０】
気液混合槽２にて燃焼排気ガスが溶解された排水は、排水供給ライン２２を通し、減圧弁２４により減圧されて加圧浮上槽４に供給され、この加圧浮上槽４の放出部２６から加圧浮上槽４内に放出される。放出部２６から排水が放出される際にその加圧状態が開放されるので、排水に溶解していた燃焼排気ガスが気泡となって放出され、発生した気泡が排水に含まれた汚泥に付着してこの汚泥が浮上分離される。この実施形態では、気液混合槽２における圧力状態を低く保つことができるので、加圧浮上槽４にて圧力状態が開放されると、発生する気泡が微細となり、これによって、汚泥の加圧浮上特性を向上させることができる。また、第２供給ライン１２を通して加圧浮上槽４に供給される排水は熱交換によって加温されており、それ故に、加圧浮上槽４内の排水が加温され（例えば、４０℃程度に加温される）、これによって、燃焼排気ガスの溶解度が小さくなり、溶解した燃焼排気ガスが気泡として放出され、これによっても加圧浮上性能を向上させることができる。
【００２１】
この加圧浮上槽４において、発生する気泡によって上方に浮上した汚泥は、掻寄せ回収機２８によって掻き寄せられて回収され、回収された浮上汚泥は所要の通りに脱水・乾燥処理され、また加圧浮上槽４から排出された分離水は所要の通りに排水処理され、このようにして排水が所要の通りに処理される。
【００２２】
この実施形態では、排水に燃焼排気ガスを溶解させているが、燃焼排気ガスを溶解させることによって、次の通りの利点が生じる。汚泥を加圧浮上により分離するときには、必要に応じて、固液分離を促進するために、加圧浮上槽４に凝集剤が添加される。この凝集剤を用いると、帯電した排水中の汚泥粒子の電荷が中和され、フロックが形成されて固液分離が促進され、汚泥の分離回収を効率よく行うことができる。この電荷を示す指標としてゼータ電位が用いられるが、一般的に電荷が中和された状態、即ちゼータ電位が最もゼロに近い状態ではｐＨが「７」よりわずかに低いことが知られている。アルカリ性排水を加圧浮上により処理する場合、燃焼排気ガス中の炭酸ガスを排水に溶解させることによって、排水の性状は、アルカリ性から中性又はわずかに酸性に移行するようになり、これによって、固液分離の促進のための凝集剤の投入量を削減することが可能となる。
【００２３】
次に、図２を参照して、本発明に従う排水の処理システムの他の実施形態について説明する。図２は、第２の実施形態の排水の処理システムを簡略的に示す簡略図である。尚、この実施形態において、図１に示す実施形態と実質上同一のものには同一の参照番号を付し、その説明を省略する。
【００２４】
図２において、第２の実施形態では、排水供給ライン６Ａが気液混合槽２に接続され、排水が全て気液混合槽２に供給されるように構成されている。また、加圧浮上槽４の内部を通して加温循環ライン４２が設けられ、この加温循環ライン４２に熱交換器４４が配設され、この加温循環ライン４２を通して熱媒体となる流体、例えば温水などが循環される。この熱交換器４４には、図２から理解されるように、排気ガス供給ライン１６を通して供給される燃焼排気ガスが流れ、加温循環ライン４２を通して循環される流体と排気ガス供給ライン１６を流れる燃焼排気ガスとの間で熱交換が行なわれる。この実施形態のその他の構成は、上述した実施形態と実質上同一である。
【００２５】
この形態においては、熱交換器４４にて熱交換されて温度が低下した燃焼排気ガスは排気ガス供給ライン１６を通して気液混合槽２に供給され、気液混合槽２において、排水供給ライン６Ａを通して供給された排水に、排気ガス供給ライン１６を通して供給された炭酸ガスを含む燃焼排気ガスが溶解され、上述したと同様に、燃焼排気ガスの圧力状態を高めることなくより多くの燃焼排気ガスを溶解させることができる。
【００２６】
また、熱交換器４４にて熱交換されて温度が上昇した流体は加温循環ライン４２の往きライン４６を通して加圧浮上槽４内に配置された熱交換部位４８に流れ、この熱交換部位４８にて流体と加圧浮上槽４内の排水との間で熱交換が行われ、この熱交換によって加圧浮上槽４内の排水が加温される。従って、上述した実施形態と同様に、加圧浮上槽４内の排水が加温され、これによって、溶解した燃焼排気ガスが気泡としてより多く放出され、この実施形態においても加圧浮上性能を向上させることができる。
【００２７】
以上、本発明に従う汚泥の処理システムの実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形乃至修正が可能である。
【００２８】
例えば、上述した実施形態においては、排水に溶解させる気体として発電設備から排出される燃焼排気ガスを利用しているが、燃焼設備（例えば、ボイラー）から排出される燃焼排気ガスなどを用いるようにしてもよい。
【００２９】
また、第２実施形態において、必要に応じて、加温循環ライン４２の戻りライン５０に第２熱交換器（図示せず）を設け、この第２熱交換器において、戻りライン５０を流れる流体と排水供給ライン６Ａを通して供給される排水との間で熱交換を行うようにしてもよい。
【００３０】
次いで、浮上媒体として燃焼排気ガス及び空気を用いた場合における加圧動力を試算すると、次の通りである。例えば、燃焼排気ガス及び空気の組成を表１に示す通りとし、加圧ポンプ（上述した実施形態では、排気ガス供給ポンプ）の圧力を０．３ＭＰａ、浮上汚泥（加圧浮上による濃縮汚泥）の固形物濃度を３％、浮上媒体と排水との比を０．０８とすると、このときの加圧ポンプの加圧動力は、表２で示す通りとなる。
【００３１】
【表１】
2008183494.tif 000003
【表２】
2008183494.tif 000004
この試算結果から、浮上媒体として空気を用いて１００ｍ３／ｈの排水を加圧浮上により処理する場合、加圧ポンプの加圧動力は３０ｋＷとなるが、浮上媒体として燃焼排気ガスを用いて同様の溶解度を得ようとすると、加圧ポンプの加圧動力は１０ｋＷとなり、浮上媒体として燃焼排気ガスを用いることにより、加圧ポンプ（排気ガス供給ポンプ）の加圧動力を空気を用いた場合に比して大幅に削減することが判る。このように加圧圧力を低く抑えることで、加圧浮上槽において発生する気泡の径が大きくなるのを防ぐことができ、これによって、加圧浮上能力の向上が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】第１の実施形態の排水の処理システムを簡略的に示す簡略図。
【図２】第２の実施形態の排水の処理システムを簡略的に示す簡略図。
【符号の説明】
【００３３】
２  気液混合槽
４  加圧浮上槽
６，６Ａ  排水供給ライン
１０  第１供給ライン
１２  第２供給ライン
１４  発電設備
２０，４４  熱交換器
２２  排水供給ライン
２８  掻寄せ回収機
４２  加温循環ライン
【図１】
2008183494.tif 000005
【図２】
2008183494.tif 000006