(57)【要約】【課題】生物処理への悪影響を防止して、設備コストを低減するとともに、汚泥の可溶化を効率よく行ない、汚泥の減容化を図ることができる汚泥の可溶化処理方法を提供する。【解決手段】活性汚泥を可溶化する汚泥の可溶化処理方法であって、活性汚泥を加圧する工程と、該加圧された活性汚泥を分岐するとともに、加速させる工程と、該分岐された高速状態の活性汚泥を対向して衝突させる工程とを含んでいる。【選択図】　　　　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
活性汚泥を可溶化する汚泥の可溶化処理方法であって、活性汚泥を加圧する工程と、該加圧された活性汚泥を分岐するとともに、加速させる工程と、該分岐された高速状態の活性汚泥を対向して衝突させる工程とを含む汚泥の可溶化処理方法。
【請求項２】
前記衝突により可溶化された汚泥をさらに可溶化させるために循環させる工程を含む請求項１記載の汚泥の可溶化処理方法。
【請求項３】
活性汚泥を可溶化する汚泥の可溶化処理装置であって、活性汚泥を加圧する加圧手段と、該加圧された活性汚泥を分岐するとともに、加速させたのち、該分岐された高速状態の活性汚泥を対向して衝突させる対向衝突装置とを備えてなる汚泥の可溶化処理装置。
【請求項４】
前記対向衝突装置が、前記加圧された活性汚泥を左右方向に分岐して流出させる分岐通路が形成される流入部および前記高速状態の活性汚泥を対向して衝突させる分岐噴射通路が形成される流出部を有する装置本体と、前記流入部の分岐通路から流出部の分岐噴射通路に活性汚泥を導出させる通路部と、前記加圧された活性汚泥を加速させるために、前記流入部の分岐通路と流出部の分岐噴射通路とのあいだに配設される加速部とを備えてなる請求項３記載の汚泥の可溶化処理装置。
【請求項５】
前記流入部と流出部とのあいだに、前記衝突により可溶化された汚泥を循環させる循環手段が配設されてなる請求項４記載の汚泥の可溶化処理装置。
【請求項６】
前記加圧手段より上流位置の流入配管にストレーナが配置されてなる請求項３、４または５記載の汚泥の可溶化処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は汚泥の可溶化処理方法および該方法を用いる可溶化処理装置に関する。さらに詳しくは、汚泥の可溶化を効率よく行ない、汚泥の減容化を図ることができる汚泥の可溶化処理方法および該方法を用いる可溶化処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、家庭や事業所などから排出された汚水を処理（下水処理）する方法として、生物学的に処理する活性汚泥法などがある。かかる下水処理により発生する汚泥は、これまで農地などの土地に還元させるか、廃棄物として埋め立て処分されている。しかし、近年では埋め立て処分地の不足や循環型社会の構築が叫ばれており、汚泥についても減容化が望まれている。この減容化に際しては、汚泥を可溶化させて生物処理により減容化を行なう技術がある。かかる可溶化技術としては、アルカリ処理、オゾン処理（特開２０００−２６３０９１公報など参照）、加熱処理、ミルビーズによる粉砕処理、または超音波による粉砕処理（特開２０００−２４６９８公報など参照）などがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記アルカリ処理による可溶化技術では、残アルカリによる生物処理への悪影響を防止する対策が必要であるため、設備費およびランニングコストがかかるという問題がある。また、前記オゾン処理による可溶化技術についても、残オゾンによる生物処理への悪影響を防止する対策が必要であるため、設備費およびランニングコストがかかるという問題がある。また、前記加熱処理による可溶化技術では、大容量のヒーターと撹拌装置が必要であるため、設備費がかかるという問題がある。また、前記ミルビーズによる粉砕処理を用いる可溶化技術では、効果的に処理するには汚泥を濃縮するための濃縮機が必要であるため、設備費がかかるという問題がある。さらに前記超音波による粉砕処理を用いる可溶化技術では、可溶化の効率が低いという問題がある。
【０００４】
本発明は、叙上の事情に鑑み、生物処理への悪影響を防止して、設備費およびランニングコストを低減するとともに、汚泥の可溶化を効率よく行ない、汚泥の減容化を図ることができる汚泥の可溶化処理方法および該方法を用いる可溶化処理装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の汚泥の可溶化処理方法は、活性汚泥を可溶化する汚泥の可溶化処理方法であって、活性汚泥を加圧する工程と、該加圧された活性汚泥を分岐するとともに、加速させる工程と、該分岐された高速状態の活性汚泥を対向して衝突させる工程とを含むことを特徴とする。
【０００６】
また、本発明の汚泥の可溶化処理装置は、活性汚泥を可溶化する汚泥の可溶化処理装置であって、活性汚泥を加圧する加圧手段と、該加圧された活性汚泥を分岐するとともに、加速させたのち、該分岐された高速状態の活性汚泥を対向して衝突させる対向衝突装置とを備えてなることを特徴とする。
【０００７】
なお、本明細書において、「可溶化」とは、活性汚泥を形成する微生物フロックを分解し、さらにその微生物とフロック形成成分を粉砕することである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて、本発明の汚泥の可溶化処理方法および該方法を用いる可溶化処理装置を説明する。
【０００９】
図１に示されるように、本発明の一実施の形態にかかわる可溶化処理装置は、活性汚泥を加圧する加圧手段１および該活性汚泥を可溶化する対向衝突装置２から構成されている。また、該加圧手段１には、活性汚泥の流入配管３が接続されるとともに、該加圧手段１と対向衝突装置２とのあいだには、加圧された活性汚泥の供給配管４が接続されている。また、前記加圧手段１による活性汚泥の加圧力は、前記供給配管４の途中に連結される圧力弁５により検出されるポンプ圧力を測定し、所定の値になるように制御する制御盤（図示せず）により、調節できるようにされている。
【００１０】
前記加圧手段１は、活性汚泥を加圧することができるものであれば、本発明において、とくに限定されるものではないが、たとえば加圧ポンプ６および電動機７からなる。
【００１１】
前記対向衝突装置２は、図２に示されるように、装置本体８、通路部９および加速部１０からなり、前記加圧手段１の加圧ポンプ６により加圧された活性汚泥を分岐させるとともに、加速させたのち、該分岐された高速状態の活性汚泥を対向して衝突させて、活性汚泥を可溶化する。
【００１２】
前記装置本体８は、流入口１１から供給された加圧状態の活性汚泥を左右方向（図２において、上下の方向）に分岐して流出させる分岐通路１２が形成される流入部１３、および加速部１０により加速された高速状態の活性汚泥を対向して衝突させる分岐噴射通路１４が形成される流出部１５を有している。該衝突により、活性汚泥は、該活性汚泥中の微生物が粉砕されて細胞質を溶出して可溶化される。この可溶化された汚泥は、前記流出部１５を構成する流路１６および流出口１７を通って排出される。
【００１３】
前記通路部９は、分岐通路１２から分岐噴射通路１４に活性汚泥を導出させる流路１８が形成されていれば、本発明において、とくに限定されるものではないが、本実施の形態では、装置本体８の両側部に配置されている。すなわち通路部９は、該装置本体８の分岐通路１２と分岐噴射通路１４側にそれぞれ配置され、内部に流路１８ａ、１８ｂを有する左右２対の円筒体１９、２０、および両円筒体１９、２０に連結され、内部にＵ字状の流路１８ｃが形成されるサイドボディ２１から構成されている。前記一対の円筒体１９のうち、分岐通路１２側の円筒体１９は、一端が加速部１０を挟んで装置本体８に螺着されているとともに、他端が継手２２を介してサイドボディ２１に螺着され、分岐噴射通路１４側の円筒体１９は、一端が継手２２を介して装置本体８に螺着されているとともに、他端が加速部１０を挟んでサイドボディ２１に螺着されている。また、前記一対の円筒体２０のうち、分岐通路１２側の円筒体２０は、一端が加速部１０を挟んで装置本体８に螺着されているとともに、他端が継手２２を介してサイドボディ２１に螺着され、分岐噴射通路１４側の円筒体２０は、一端が継手２２を介して装置本体８に螺着されているとともに、他端が加速部１０を挟んでサイドボディ２１に螺着されている。
【００１４】
前記加速部１０は、前記分岐通路１２と分岐噴射通路１４とのあいだの流通路に、たとえばそれぞれ２個、合計４個配設されており、該分岐通路１２、分岐噴射通路１４および流路１８（１８ａ〜１８ｃ）の口径より小さい口径のノズル３１またはオリフィスが形成されている。この加速部１０により、前記流入口１１から供給れた加圧状態の活性汚泥は高速状態に加速される。前記ノズル３１の口径は、活性汚泥の流速を高めるために、適宜選定することができるが、たとえば概ね１〜２ｍｍとすることができる。
【００１５】
つぎに加圧ポンプの加圧力と汚泥の可溶化との関係を説明する。まずノズル３１の口径を１ｍｍに設定した。ついで汚泥の可溶化の指標として、図３（ａ）にＯＤ６６０、図３（ｂ）にＳ−ＣＯＤ（ｓｌｕｄｇｅ−ｃｈｅｍｉｃａｌ　ｏｘｙｇｅｎ　ｄｅｍａｎｄ（化学的酸素要求量））、図３（ｃ）にＳ−ＢＯＤ（ｓｌｕｄｇｅ−ｂｉｏｃｈｅｍｉｃａｌ　ｏｘｙｇｅｎ　ｄｅｍａｎｄ（生物化学的酸素要求量））、図３（ｄ）にＤＯＣ（ｄｉｓｓｏｌｖｅｄ　ｏｘｙｇｅｎ　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ（化学的酸素要求量））をそれぞれ計測した結果を示す。なお、図３において、◆はＳＳ（可溶化前の汚泥濃度）が２２９０ｍｇ／ｌ、●はＳＳが３９５０ｍｇ／ｌ、■はＳＳが４０００ｍｇ／ｌである。図３から、加圧力が大きくなると、対向衝突速度が大きくなるので、汚泥の可溶化が促進することがわかる。また、加圧に要するコストおよび可溶化の促進効果の観点より、加圧力は５〜１０ＭＰａであるのが好ましい。なお、１０ＭＰａにおける汚泥のノズル部（オリフィス部）における流速は約１３０ｍ／ｓｅｃである。
【００１６】
本実施の形態では、対向衝突装置２により、活性汚泥中の微生物が粉砕されて細胞質が溶出されて可溶化するので、本実施の形態にかかわる可溶化処理装置を、下水処理装置に用いて可溶化汚泥を生物処理槽で生物処理させることにより、従来の残アルカリや残オゾンのような生物処理への悪影響の防止対策が不要になり、設備費やランニングコストを低減させることができる。さらに活性汚泥を可溶化しつつ生物処理ができるため、連続して減容化処理を行なうことができる。衝突時の汚泥の速度は、９０〜１３０ｍ／ｓｅｃ、好ましくは１００〜１１０ｍ／ｓｅｃ程度になるよう加圧力などが制御される。９０ｍ／ｓｅｃ未満であると可溶化の程度が不充分であり、また１３０ｍ／ｓｅｃをこえても設備費がアップするだけで可溶化の程度は頭打ちになる。
【００１７】
本実施の形態では、前記対向衝突装置２における流入部１３の流入口１１と流出部１５の流出口１７に切換弁を連結した配管を接続して、前記衝突により可溶化された汚泥を循環する循環手段（図示せず）を配設することができる。この循環装置で汚泥を複数回循環（パス）させることにより、汚泥の可溶化を促進させることができる。
【００１８】
つぎに循環（パス）回数と汚泥の可溶化との関係を説明する。まずノズル３１の口径を１ｍｍに設定した。ついで汚泥の可溶化の指標として、図４（ａ）にＯＤ６６０、図４（ｂ）にＣＯＤ、Ｓ−ＣＯＤ、図４（ｃ）にＳ−ＢＯＤ、図４（ｄ）にＤＯＣ、図４（ｅ）にタンパク質濃度をそれぞれ計測した結果を示す。なお、図４において、●はＳＳが４３６０ｍｇ／ｌ、■はＳＳが５０８０ｍｇ／ｌ、◆はＳＳが５３４０ｍｇ／ｌである。図４から、循環（パス）回数が増えると、可溶化が促進することがわかる。また、とくに図４（ａ）、図４（ｅ）では、１５回をこえると可溶化の促進効率が低下するので、循環（パス）回数が３〜１５であるのが好ましい。
【００１９】
なお、本実施の形態では、対向衝突装置２に送られる活性汚泥をろ過し、対向衝突装置２へゴミや砂などが流入しないようにするために、図１に示されるように、前記加圧手段１の加圧ポンプ６より上流位置の流入配管３にストレーナ４１を配置するのが好ましい。たとえばストレーナ４１として、外筒と、該外筒内に配置される筒状のメッシュ部材（ろ材）と、該メッシュ部材を回転させる電動モータと、該メッシュ部材の外周に配置されるブラシとからなるものを用いることができる。かかるストレーナ４１を用いることにより、外筒の吸入口から該外筒とメッシュ部材とのあいだの空間に流入した活性汚泥は、メッシュ部材によりろ過されたのち、該メッシュ部材内を通過して外筒の吐出口から吐出される。また、前記メッシュ部材を定期的に回転させることにより、付着したゴミ類を掻き落とし、目詰まりによる汚泥通過量の減少を防止することができる。
【００２０】
【発明の効果】
以上の説明したとおり、本発明によれば、生物処理への悪影響を防止して、設備費およびランニングコストを低減するとともに、汚泥の可溶化を効率よく行ない、汚泥の減容化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態にかかわる可溶化処理装置を示す平面図である。
【図２】図１の対向衝突装置の断面図である。
【図３】加圧ポンプの加圧力と汚泥の可溶化との関係を示す図である。
【図４】循環（パス）回数と汚泥の可溶化との関係を示す図である。
【符号の説明】
１　　加圧手段
２　　対向衝突装置
３　　流入配管
４　　供給配管
５　　圧力弁
６　　圧ポンプ
７　　電動機
８　　装置本体
９　　通路部
１０　　加速部
１１　　流入口
１２　　分岐通路
１３　　流入部
１４　　分岐噴射通路
１５　　流出部
１６、１８ａ、１８ｂ、１８ｃ　流路
１７　　流出口
１９、２０　　円筒体
２１　　サイドボディ
２２　　継手
３１　　ノズル
４１　　ストレーナ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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