(57)【要約】【課題】スカムの発生を防止し、スカムの溢流や排気管の汚損、閉塞を回避することができ、スカム層の厚さが変化する場合にも効率的にスカムを除去して、スカムの発生を防止することができる有機性廃液の好気性処理方法および装置を提供する。【解決手段】好気性処理槽１で有機性廃液を生物汚泥と混合した状態で、酸素含有ガスにより好気性処理する際、好気性処理槽１内の混合液を取り出して好気性処理槽１に循環する循環路６に第１のエゼクタ７を設けて、酸素含有ガスを吸入して気液混相流を形成し、第１のエゼクタ７の吐出側の循環路に第２のエゼクタ８を設けて、好気性処理槽１の液面１０付近のスカム２０を吸入して混合流を形成し、混合流を好気性処理槽１の液面下に循環する有機性廃液の好気性処理装置。【選択図】      図１
2004337678.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機性廃液を生物汚泥と混合した状態で、好気性処理槽において酸素含有ガスにより好気性処理する好気性処理工程と、
好気性処理槽内の混合液を取り出して第１のエゼクタに供給し、酸素含有ガスを吸入して気液混相流を形成する酸素含有ガス吸入工程と、
第１のエゼクタで形成された気液混相流を第２のエゼクタに供給し、好気性処理槽の液面付近のスカムを吸入して混合流を形成するスカム吸入工程と、
第２のエゼクタから吐出される混合流を好気性処理槽の液面下に循環する循環工程と
を含む有機性廃液の好気性処理方法。
【請求項２】
好気性処理槽内の汚泥の一部を引き抜く引抜工程と、
引抜汚泥を易生物分解性に改質する改質工程と、
改質汚泥を好気性処理槽に返送する返送工程と
を含む請求項１記載の方法。
【請求項３】
第１のエゼクタにより吸入する酸素含有ガスが加湿された酸素含有ガスである請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
第１のエゼクタにより吸入する酸素含有ガスが、改質処理排ガスおよび／または改質汚泥により加湿された酸素含有ガスである請求項３記載の方法。
【請求項５】
改質がオゾン処理である請求項２ないし４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
第２のエゼクタから吐出される混合流を下向管により好気性処理槽内下部に導く請求項１ないし５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
好気性処理槽内の液面を、第２のエゼクタの吸入部の上下にわたって変動させて、発泡スカムおよび酸素含有ガスを吸入する請求項１ないし６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
有機性廃液を生物汚泥と混合した状態で、酸素含有ガスにより好気性処理する好気性処理槽と、
好気性処理槽内の混合液を取り出して好気性処理槽に循環する循環路と、
循環路に設けられて混合液を供給し、酸素含有ガスを吸入して気液混相流を形成する第１のエゼクタと、
第１のエゼクタの吐出側の循環路に設けられて気液混相流を供給し、好気性処理槽の液面付近のスカムを吸入して混合流を形成し、混合流を好気性処理槽の液面下に循環する第２のエゼクタと、
を含む有機性廃液の好気性処理装置。
【請求項９】
好気性処理槽内の汚泥の一部を引き抜き、引抜汚泥を易生物分解性に改質し、改質汚泥を好気性処理槽に返送する改質装置を含む請求項８記載の装置。
【請求項１０】
第１のエゼクタが加湿された酸素含有ガスを吸入するものである請求項８または９記載の装置。
【請求項１１】
第１のエゼクタが、改質処理排ガスおよび／または改質汚泥により加湿された酸素含有ガスを吸入するものである請求項１０記載の装置。
【請求項１２】
改質装置がオゾン処理装置である請求項９ないし１１のいずれかに記載の装置。
【請求項１３】
第２のエゼクタから吐出される混合流を好気性処理槽内下部に導く下向管を含む請求項８ないし１２のいずれかに記載の装置。
【請求項１４】
好気性処理槽内の液面を、第２のエゼクタの吸入部の上下にわたって変動させる手段を含む請求項８ないし１３のいずれかに記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は有機性廃液を好気性処理するための処理方法および装置、特に好気性処理槽内の混合液を取り出して第１のエゼクタに供給し、酸素含有ガスを吸入して好気性処理する有機性廃液の好気性処理方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
有機性廃液の処理方法として、有機性廃液を生物汚泥と混合した状態で、好気性処理槽において酸素含有ガスにより好気性処理する方法が広く行われている。このような好気性処理方法には、活性汚泥処理方法といわれる方法として、下水などの低濃度の有機性廃液を好気性処理する方法のほかに、高濃度の有機性汚泥を好気性処理する好気性消化法なども含まれる。またこのような好気性処理方法では、余剰汚泥の発生量を減少させるために汚泥を引き抜き、引抜汚泥をオゾン処理等により易生物分解性に改質して、改質汚泥を好気性処理槽に返送する方法も行われている。
【０００３】
ところが改質汚泥はそれ自体発泡性が強く、改質汚泥の分解過程で発泡性物質が生産される場合もあり、また改質汚泥を酸化分解するためには汚泥減量を行わない場合より散気量を増やす必要があるため、生物反応槽における発泡が著しく、泡が汚泥を含み、発泡スカムが発生する。このような発泡スカムにより排気管が汚損または閉塞し、装置の運転を阻害するとともに美観を損ない、清掃の手間が増える。甚だしい場合には、生物反応に必要な汚泥が泡に姿を変えて反応槽から流出し、正常な排水処理、汚泥減量処理ができなくなるなどの問題があった。
【０００４】
このような発泡スカムの問題は、生物反応槽の液温が３０〜７０℃となる高温汚泥消化法の場合に、特に著しい。このような発泡スカムを防止するために、消泡剤が使用されているが、消泡剤の使用は酸素溶解効率を低下させるため効率が悪く、また難分解性の消泡剤成分が生物反応槽に蓄積して処理性能を悪化させるおそれもあるので、望ましくない。
【０００５】
好気性処理方法では、酸素含有ガスの供給手段として、多孔質の散気装置をとおして曝気する散気装置を用いるものと、エゼクタにより酸素含有ガスを吸入するものとがあり、後者の場合は第１のエゼクタにより酸素含有ガスを吸入し、第２のエゼクタで槽内液を吸入して混合する２段エゼクタを用いるものがあるが、いずれのものも発泡スカムの問題が発生する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、スカムの発生を防止し、スカムの溢流や排気管の汚損、閉塞を回避することができる有機性廃液の好気性処理方法および装置を提供することである。
本発明の別の課題は、スカム層の厚さが変化する場合にも効率的にスカムを除去して、スカムの発生を防止することができる有機性廃液の好気性処理方法および装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は次の有機性廃液の好気性処理方法および装置である。
（１）  有機性廃液を生物汚泥と混合した状態で、好気性処理槽において酸素含有ガスにより好気性処理する好気性処理工程と、
好気性処理槽内の混合液を取り出して第１のエゼクタに供給し、酸素含有ガスを吸入して気液混相流を形成する酸素含有ガス吸入工程と、
第１のエゼクタで形成された気液混相流を第２のエゼクタに供給し、好気性処理槽の液面付近のスカムを吸入して混合流を形成するスカム吸入工程と、
第２のエゼクタから吐出される混合流を好気性処理槽の液面下に循環する循環工程と
を含む有機性廃液の好気性処理方法。
（２）  好気性処理槽内の汚泥の一部を引き抜く引抜工程と、
引抜汚泥を易生物分解性に改質する改質工程と、
改質汚泥を好気性処理槽に返送する返送工程と
を含む上記（１）記載の方法。
（３）第１のエゼクタにより吸入する酸素含有ガスが加湿された酸素含有ガスである上記（１）または（２）記載の方法。
（４）  第１のエゼクタにより吸入する酸素含有ガスが、改質処理排ガスおよび／または改質汚泥により加湿された酸素含有ガスである上記（３）記載の方法。
（５）  改質がオゾン処理である上記（２）ないし（４）のいずれかに記載の方法。
（６）  第２のエゼクタから吐出される混合流を下向管により好気性処理槽内下部に導く上記（１）ないし（５）のいずれかに記載の方法。
（７）  好気性処理槽内の液面を、第２のエゼクタの吸入部の上下にわたって変動させて、発泡スカムおよび酸素含有ガスを吸入する上記（１）ないし（６）のいずれかに記載の方法。
（８）  有機性廃液を生物汚泥と混合した状態で、酸素含有ガスにより好気性処理する好気性処理槽と、
好気性処理槽内の混合液を取り出して好気性処理槽に循環する循環路と、
循環路に設けられて混合液を供給し、酸素含有ガスを吸入して気液混相流を形成する第１のエゼクタと、
第１のエゼクタの吐出側の循環路に設けられて気液混相流を供給し、好気性処理槽の液面付近のスカムを吸入して混合流を形成し、混合流を好気性処理槽の液面下に循環する第２のエゼクタと、
を含む有機性廃液の好気性処理装置。
（９）  好気性処理槽内の汚泥の一部を引き抜き、引抜汚泥を易生物分解性に改質し、改質汚泥を好気性処理槽に返送する改質装置を含む上記（８）記載の装置。
（１０）第１のエゼクタが加湿された酸素含有ガスを吸入するものである上記（８）または（９）記載の装置。
（１１）  第１のエゼクタが、改質処理排ガスおよび／または改質汚泥により加湿された酸素含有ガスを吸入するものである上記（１０）記載の装置。
（１２）  改質装置がオゾン処理装置である上記（９）ないし（１１）のいずれかに記載の装置。
（１３）  第２のエゼクタから吐出される混合流を好気性処理槽内下部に導く下向管を含む上記（８）ないし（１２）のいずれかに記載の装置。
（１４）  好気性処理槽内の液面を、第２のエゼクタの吸入部の上下にわたって変動させる手段を含む上記（８）ないし（１３）のいずれかに記載の装置。
【０００８】
本発明の有機性廃液の好気性処理方法および装置において処理の対象となる有機性廃液は、有機物を含む廃液であり、下水、産業排水等の低濃度の有機物を含む廃液でもよく、またこれらの低濃度廃液の処理によって発生する汚泥やし尿等の高濃度の廃液でもよい。有機性廃液は有機物のほかに、無機物その他の成分を含んでいてもよい。汚泥としては下水、し尿、産業排水等の有機性排水の生物処理によって生成する汚泥があげられ、活性汚泥、消化汚泥などがこれに含まれる。
【０００９】
本発明の有機性廃液の好気性処理方法では、このような有機性廃液を、好気性処理工程において生物汚泥と混合した状態で、好気性処理槽において酸素含有ガスにより好気性処理する。この際酸素含有ガス吸入工程において、好気性処理槽内の混合液を取り出して第１のエゼクタに供給し、酸素含有ガスを吸入して気液混相流を形成する。そしてスカム吸入工程において、第１のエゼクタで形成された気液混相流を第２のエゼクタに供給し、好気性処理槽の液面付近のスカムを吸入して混合流を形成し、循環工程おいて、第２のエゼクタから吐出される混合流を好気性処理槽の液面下に循環する。
【００１０】
第１のエゼクタにより吸入する酸素含有ガスが加湿された酸素含有ガスであると、第１のエゼクタへの汚泥固着が防止されるので好ましい。第２のエゼクタから吐出される混合流を、下向管により好気性処理槽内下部に導くように循環させると、被処理液、汚泥、酸素含有ガスの混合、接触が効率化するので好ましい。好気性処理槽内の液面を、第２のエゼクタの吸入部の上下にわたって変動させて、発泡スカムおよび酸素含有ガスを吸入するようにすると、スカム層の厚さが変化する場合にも効率的にスカムを除去することができ、またスカムと酸素含有ガスを交互に吸入できるので好ましい。
【００１１】
上記の好気性処理方法では、引抜工程において好気性処理槽内の汚泥の一部を引き抜き、改質工程において引抜汚泥を易生物分解性に改質し、返送工程において改質汚泥を好気性処理槽に返送すると、余剰汚泥の発生量を減少できるので好ましい。第１のエゼクタにより吸入する酸素含有ガスは、改質処理排ガスおよび／または改質汚泥により加湿された酸素含有ガスであると、処理を効率化することができる。改質はオゾン処理によるのが好ましい。
【００１２】
上記の好気性処理方法に使用する本発明の有機性廃液の好気性処理装置は、有機性廃液を生物汚泥と混合した状態で、酸素含有ガスにより好気性処理する好気性処理槽と、好気性処理槽内の混合液を取り出して好気性処理槽に循環する循環路と、循環路に設けられて混合液を供給し、酸素含有ガスを吸入して気液混相流を形成する第１のエゼクタと、第１のエゼクタの吐出側の循環路に設けられて気液混相流を供給し、好気性処理槽の液面付近のスカムを吸入して混合流を形成し、混合流を好気性処理槽の液面下に循環する第２のエゼクタとを含む装置である。
【００１３】
上記の処理装置は、好気性処理槽内の汚泥の一部を引き抜き、引抜汚泥を易生物分解性に改質し、改質汚泥を好気性処理槽に返送する改質装置を含むのが好ましい。改質装置がオゾン処理装置であるのが好ましい。第１のエゼクタは、加湿された酸素含有ガスを吸入する構造のものが好ましく、改質処理排ガスおよび／または改質汚泥により加湿された酸素含有ガスを吸入するものが好ましい。
【００１４】
また上記の処理装置は、第２のエゼクタから吐出される混合流を好気性処理槽内下部に導く下向管を含むものが好ましい。また好気性処理槽内の液面を、第２のエゼクタの吸入部の上下にわたって変動させる手段を含む装置が好ましい。
【００１５】
上記の処理装置では、有機性廃液を好気性処理槽に導入して、供給された酸素含有ガスにより好気的に生物処理し、好気性処理槽内の汚泥を取り出し循環路を通して好気性処理槽に圧送し、酸素含有ガスを第１のエゼクタにより吸入し、循環路から圧送される循環汚泥と混合して気液混相流を形成し、第１のエゼクタで形成された気液混相流を、好気性処理槽の底部に向かって下向流で通過させ、有機性廃液の好気性処理を行う。
【００１６】
好気性処理は常温で行うことができるが、汚泥の好気性消化の場合のように高濃度の有機性廃液の処理を行う場合は、液温３０〜７０℃、好ましくは５０〜６０℃の高温で有機性廃液を処理するのが好ましい。酸素含有ガスとしては、空気、酸素リッチ空気、オゾン含有ガス、排オゾンガス、その他の酸素含有ガスなどが使用でき、加湿された酸素含有ガスを用いるのが好ましい。
【００１７】
好気性処理槽内の汚泥の一部を引き抜き、この引抜汚泥をオゾン処理装置などの改質処理装置において易生物分解性に改質して、改質処理汚泥を好気性処理槽に供給して好気性処理することができる。このときオゾン処理排ガスまたは改質汚泥等の湿度成分を含むガスなどの湿度成分を、酸素含有ガスに加えて酸素含有ガスを加湿し、加湿された酸素含有ガスを第１のエゼクタに供給することができる。
【００１８】
第１のエゼクタは、加湿された酸素含有ガスを吸入して気液混相流を形成するように循環路の吐出端に設けられ、かつスロート端部を好気性処理槽内の汚泥中に突入させて気液混相流を汚泥中に噴射するように設けるのが好ましい。この場合、第１のエゼクタから吐出される気液混相流を利用して好気性処理槽の液面付近のスカムを吸入して混合流を形成するように水没して設けられ、かつ下向管に連結されて設けられる第２のエゼクタを設けるのが好ましい。第２のエゼクタを設けることにより、酸素含有ガスの溶解率をさらに向上させることができる。
【００１９】
第１のエゼクタは、酸素含有ガス供給路から供給される酸素含有ガスを吸入して、循環路を循環する汚泥と混合し、汚泥中に微細気泡として分散させるとともに、この第１のエゼクタのスロートを第２のエゼクタのノズルとして用いることにより、第１のエゼクタのスロートから吐出される気液混相流の勢いを利用して液面付近のスカムを吸入して混合することができる。第１のエゼクタを用いて循環汚泥中に酸素含有ガスを吸入すると、循環汚泥の勢いと吸入された酸素含有ガスの勢いが合わさって強大な勢いの気液混相流が形成されるので、その混相流を第１のエゼクタのスロートから、これに直結した第２のエゼクタに直接噴出させると、生成直後の気液混相流の勢いをそのまま利用してスカムの吸入を行うことができる。
【００２０】
第２のエゼクタを設けた場合、気液混相流の勢いを利用して好気性処理槽の液面付近のスカムを吸入できるとともに、吸入されるスカムの勢いを利用して気泡をさらに細分化することができる。このように気泡を細分化した状態でも緩やかな撹拌下におくと気泡が合一しやすいが、筒状の下向管を下向流で通過させると、気液の上昇力に反する方向に汚泥が流れるため気泡が激しく撹拌され、スカムの細分化とともに、気泡の合一を防止して酸素の溶解性を高くできる。
【００２１】
第１のエゼクタは循環路の末端であって、好気性処理槽の特に曝気部の液面より上部に、スロートの端部が液面下に突入するように設けるのが好ましい。第１のエゼクタは循環路の末端に設けられるノズルと、このノズルを囲むように設けられる吸入室と、吸入室に開口する吸気口と、吸入室の先端に液面に突入するように形成されるスロートとから構成することができる。
第２のエゼクタは第１のエゼクタのスロートをノズルとし、このノズルに対向するように汚泥中に設けられるスロートと、ノズルおよびスロート間に形成される吸液口とから構成することができる。
【００２２】
第１のエゼクタは汚泥を噴射することにより気体を吸入する第１のエゼクタであり、第２のエゼクタは汚泥を噴射することによりスカムを吸入する第２のエゼクタである。第１のエゼクタのノズルはそのスロートに対向するように上下方向の直線上に設けると、循環汚泥の勢いを減殺しないので好ましい。第１のエゼクタのスロートすなわち第２のエゼクタのノズルも第２のエゼクタのスロートに対向するように、上下方向の直線上に設けると気液混相流の勢いを減殺しないので好ましい。第１のエゼクタのスロートは先端を絞らないで管状の状態で開口させると、気液混相流の勢いを減殺しないので好ましい。第２のエゼクタのスロートは中間部を絞り、吸入側および吐出側を拡管したものが好ましい。吐出側には拡管した口径の下向管が好気性処理槽底部に開口するように接続される。
【００２３】
好気性処理槽内の汚泥の一部を引き抜き、この引抜汚泥を易生物分解性に改質する改質処理装置を設ける場合、改質処理装置としては、引抜汚泥に薬剤および／またはエネルギーを加えて易生物分解性に改質する装置であれば任意の装置を採用することができる。例えば、オゾン処理による改質処理装置（オゾン処理装置）、過酸化水素処理による改質処理装置、酸処理による改質処理装置、アルカリ処理による改質処理装置、加熱処理による改質処理装置、高圧パルス放電処理装置、ボールミル、コロイドミル等のミルによる磨砕処理装置、これらを組合せた改質処理装置等を採用することができる。改質処理装置としてはオゾン処理装置が、処理操作が簡単かつ処理効率が高く、しかも排オゾンガスを第１のエゼクタに供給する酸素含有ガスとして利用できるので好ましい。
【００２４】
オゾン処理装置としては、消化槽から引き抜いた引抜汚泥をオゾンと接触させてオゾン処理することができる装置が利用できる。オゾンの酸化作用により汚泥は易生物分解性に改質される。オゾン処理はｐＨ５以下の酸性領域で行うと酸化分解効率が高くなる。このときのｐＨの調整は、硫酸、塩酸または硝酸などの無機酸をｐＨ調整剤として添加するのが好ましい。ｐＨ調整剤を添加する場合、ｐＨは３〜４に調整するのが好ましい。
【００２５】
オゾン処理は、引抜汚泥をそのまま、または必要により遠心分離機などで濃縮した後ｐＨ５以下に調整し、オゾンと接触させることにより行うことができる。接触方法としては、オゾン処理槽に汚泥を導入してオゾンを吹込む方法、機械攪拌による方法、充填層を利用する方法などが採用できる。オゾンガスとしてはオゾン化酸素、オゾン化空気などのオゾン含有ガスが使用できる。オゾンの使用は被処理汚泥固形物あたり０．１〜１０重量％、好ましくは１．５〜５重量％とするのが望ましい。オゾン処理により生物汚泥は酸化分解されて、ＢＯＤ成分に変換される。
【００２６】
改質処理としての過酸化水素処理装置としては、引抜汚泥を改質処理槽に導き、過酸化水素を混合して改質処理することができる装置が利用できる。過酸化水素の使用量は０．００１〜０．２ｇ−Ｈ２Ｏ２／ｇ−ＳＳとする。このとき引抜汚泥に塩酸などの酸を添加してｐＨ３〜５とすることが好ましく、この場合の過酸化水素の使用量は０．００１〜０．０７ｇ−Ｈ２Ｏ２／ｇ−ＳＳとするのが好ましい。反応を促進するために、加温したり第１鉄イオンなどの触媒を添加してもよい。
【００２７】
改質処理としての酸処理装置としては、引抜汚泥を改質処理槽に導き、塩酸、硫酸などの鉱酸を加え、ｐＨ２．５以下、好ましくはｐＨ１〜２の酸性条件下で所定時間滞留させて改質することができる装置が利用できる。滞留時間としては、例えば５〜２４時間とする。この際汚泥を加熱、例えば５０〜１００℃に加熱すると改質が促進されるので好ましい。
【００２８】
改質処理方法としてのアルカリ処理装置としては、引抜汚泥を改質処理槽に導き、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリを汚泥に対して０．１〜１重量％加え、所定時間滞留させて改質することができる装置が利用できる。滞留時間は０．５〜２時間程度で汚泥は易生物分解性に改質される。この際汚泥を加熱し、例えば５０〜１００℃に加熱すると改質が促進されるので好ましい。
【００２９】
改質処理方法としての加熱処理装置としては、加熱処理単独で行う装置を利用することもできるが、酸処理またはアルカリ処理と組合せて行うことができる装置を利用するのが好ましい。加熱処理を単独で行う場合は、例えば温度７０〜１００℃、滞留時間２〜３時間とすることができる。
【００３０】
高電圧のパルス放電処理装置は、電極間隔３〜１０ｍｍ、好ましくは４〜８ｍｍのタングステン／トリウム合金等の＋極と、ステンレス鋼等の−極間に汚泥を存在させ、印加電気１０〜５０ｋＶ、好ましくは２０〜４０ｋＶ、パルス間隔２０〜８０Ｈｚ、好ましくは４０〜６０Ｈｚでパルス放電を行い、汚泥は順次循環させながら改質することができる装置が利用できる。
【００３１】
このようにして易生物分解性に改質した改質汚泥は、好気性処理槽に戻して好気性生物処理を行い、微生物に同化させて分解する。これにより汚泥の容積を減少させることができる。改質処理排ガスおよび／または改質汚泥は、酸素含有ガスを加湿する成分として用いることができるが、改質汚泥を好気性処理槽に戻すとともに、改質処理排ガスを加湿用の成分として供給することもできる。
【００３２】
改質処理装置としてオゾン処理装置を設ける場合は、オゾン処理によって生成する排オゾンガスは汚泥と接触して高湿度となっているため、排オゾンガスを加湿用のガスとして使用することができる。好気性処理槽で必要な酸素量が、排オゾンガス中の酸素で十分まかなえるときは、排オゾンガスが、加湿用のガスと酸素含有ガスを兼ねることができる。この場合排オゾンガスを酸素含有ガスとして利用することができるので、排オゾンガスの分解装置も不要となり、有利である。
【００３３】
本発明では、好気性処理槽の汚泥を取り出し、循環路を通して好気性処理槽に循環する際、第１のエゼクタの吸引力により酸素含有ガスが吸入されて気液混相流が生成するので、この気液混相流を第２のエゼクタのスロートに向けて噴射することにより、その勢いを利用して好気性処理槽の液面付近のスカムを吸入し、分散させて好気性処理槽に循環させるとともに、気泡を細分化し酸素を溶解させることができる。
【００３４】
これにより好気性処理槽におけるスカムの発生を防止し、スカムの溢流や排気管の汚損、閉塞を回避することができる。引抜汚泥を易生物分解性に改質して好気性処理槽に返送する場合、特にオゾン処理により改質する場合は発泡性が高く、スカムが発生しやすいが、この場合でもスカムが吸入されて好気性処理槽の液面下に循環するため、スカムの発生が防止される。
【００３５】
好気性処理槽内の液面を第２のエゼクタの吸入部の上下にわたって変動させて、発泡スカムおよび酸素含有ガスを吸入すると、スカム層の厚さが変化する場合にも効率的にスカムを除去することができる。好気性処理槽内の液面を第２のエゼクタの吸入部の上下にわたって変動させるためには、好気性処理槽内の混合液の取出口を複数個設け、取出口を切り換えて液面を変動させてもよく、また１個の取出口を設け、被処理液の導入と処理液の排出を交互に行うことにより、液面を変動させることもできる。
【００３６】
第２のエゼクタの機能は、発泡スカムの吸引に限定されず、液面の上下への移動に伴って、同時または随時に、好気性処理槽内の液面上の酸素含有ガスを吸引して汚泥への酸素供給を行ったり、また液面下の汚泥液を吸引して、エゼタタ管内に乱流を作ることによりエゼクタで吸引した気泡のさらなる微細化を行うことができる。すなわち好気性処理槽の液面を、第２のエゼクタの吸引部の上下に変化させることにより、同時または随時に、酸素含有ガス、発泡スカム、汚泥液を吸引させることができ、液面が固定されている場合と比較して、発泡スカム層の厚さが変化しても効率的にスカムを吸引でき、スカム吸引部の高さの設計、施工が不適切でスカムをうまく吸引できないようなミスを防ぐことができる。
【００３７】
上記の処理装置では循環路の末端に第１のエゼクタを設けて気液混相流を生成させ、その吐出流を好ましくは直接第２のエゼクタに噴射しスカムを吸入して循環するため、スカムの生成を防止できるとともに、気液混相流の勢いを利用して汚泥を大量に吸入して混合して酸素を溶解することができ、圧力損失も少ない。これによりエネルギー消費率が低く、効率よく酸素含有ガスを溶解し、溶存酸素濃度を高く維持して効率よく好気性処理を行うことができる。
【００３８】
本発明では、２個のエゼクタにより酸素を効率よく溶解することができるため、汚泥のような高濃度の有機性廃液の好気性処理に適しているが、低濃度の有機性廃液の好気性処理にも適用でき、特に低濃度の有機性廃液の高負荷処理にも適用すると、効率よく好気性処理を行うことができる。好気性処理された処理液はそのまま排出してもよいが、必要により他の好気性処理、遠心分離、膜分離などの後処理を行うこともできる。
【００３９】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明の有機性廃液の好気性処理方法および装置によれば、第１のエゼクタで形成された気液混相流を第２のエゼクタに供給し、好気性処理槽の液面付近のスカムを吸入して循環するようにしたので、スカムの発生を防止し、スカムの溢流や排気管の汚損、閉塞を回避することができる。
また好気性処理槽内の液面を第２のエゼクタの吸入部の上下にわたって変動させて、発泡スカムおよび酸素含有ガスを吸入することにより、スカム層の厚さが変化する場合にも効率的にスカムを除去して、スカムの発生を防止することができる。
【００４０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
図１は実施形態の好気性消化処理装置の系統図であり、引抜汚泥をオゾン処理し、オゾン処理排ガスを湿度成分含有ガスとして利用する場合の例である。
【００４１】
図１において、１は好気性処理槽であって、隔壁２により曝気部３と汚泥取出部４に区画されており、ポンプ５を有する循環路６が汚泥取出部４の底部から曝気部３の上部に連絡している。循環路６の吐出端に第１のエゼクタ７、第２のエゼクタ８および筒状の下向管９が垂直方向下向きに直結するように設けられている。
【００４２】
第１のエゼクタ７は、循環路６の末端であって好気性処理槽１の曝気部３の液面１０より上方に、スロート１１の先端部が曝気部３の液面１０付近に伸びるように設けられている。第１のエゼクタ７は循環路６の末端に設けられるノズル１２と、このノズル１２を囲むように設けられる吸入室１３と、吸入室１３に開口する吸気口１４と、吸入室１３の先端に液面１０付近に伸びるように形成されるスロート１１とから構成され、吸気口１４には酸素含有ガス供給路１５が連絡している。
【００４３】
第２のエゼクタ８は、第１のエゼクタ７のスロート１１をノズルとし、このノズルに対向するように汚泥中に設けられるスロート１６と、ノズル（１１）およびスロート１６間に形成される吸入口１７とから構成され、吸入口１７は曝気部３の液面１０付近に開口している。
第１のエゼクタ７は循環汚泥を噴射することにより酸素含有ガスを吸入するように構成され、第２のエゼクタ８は気液混相流を噴射することにより曝気部３の液面１０付近のスカム２０を吸入するように構成されている。
【００４４】
第１のエゼクタ７のノズル１２はスロート１１に対向するように上下方向の直線上に設けられ、循環汚泥の勢いを減殺しないようにされている。第１のエゼクタ７のスロート（すなわち第２のエゼクタ８のノズル）１１もスロート１６に対向するように、上下方向の直線上に設けられ、気液混相流の勢いを減殺しないようにされている。第１のエゼクタ７のスロート１１は先端を絞らないで管状の状態で開口させ、気液混相流の勢を減殺しないようにされている。第２のエゼクタ８のスロート１６は中間部に最狭部２１、吸入側および吐出側に拡管部２２、２３が形成されている。拡管部２３の吐出側には拡管した口径の下向管９が曝気部３の底部に開口するように接続されている。
【００４５】
曝気部３には被処理液供給路２５が連絡している。汚泥取出部４は、隔壁２に形成された連通孔２４により曝気部３と連通するように設けられている。汚泥取出部４には、第２のエゼクタ８の吸入口１７より若干低い位置に開口する流出口２６ａ、および若干高い位置に開口する流出口２６ｂが設けられ、それぞれ弁２８ａ、２８ｂを有する処理液路２７ａ、２７ｂに連絡している。好気性処理槽１の曝気部３は実質的に密閉構造となっていて、上部には排ガス路２９が設けられている。
【００４６】
３１はオゾン処理装置であり、オゾンガス供給路３２が連絡するとともに、曝気部３の下部から汚泥引抜路３３が連絡している。オゾン処理装置３１は、反応槽内の汚泥を循環してスプレーし、オゾン処理するように構成されている。オゾン処理装置３１の上部からオゾン処理物供給路３４が酸素含有ガス供給路１５に、排ガスおよび改質汚泥の混合物を加湿用成分として供給するように連絡している。
【００４７】
上記の構成において、オゾン処理物供給路３４から酸素含有ガス供給路１５に、排ガスを加湿用成分として供給するようにし、オゾン処理装置３１の下部からオゾン処理汚泥返送路３４ａを被処理液供給路２５に連絡して、オゾン処理汚泥を好気性処理槽１の曝気部３返送するようにしてもよい。汚泥引抜路３３には余剰汚泥排出路３５を設けても良い。３６、３７、３８は弁である。
【００４８】
図１の好気性消化処理装置では、弁２８ａを開いて流出口２６ａから汚泥取出部４の処理液を取り出し、曝気部３の液面１０を第２のエゼクタ８の吸入口１７より低い位置に設定する。この状態で被処理液を被処理液供給路２５から曝気部３に導入し、ポンプ５を駆動して汚泥取出部４から汚泥を取り出し、循環路６を通して好気性処理槽１の曝気部３に循環すると、循環汚泥は第１のエゼクタ７のノズル１２から吸入室１３を通してスロート１１に噴射され、この時の吸引力により加湿された酸素含有ガスが酸素含有ガス供給路１５から吸気口１４を通して吸入されて気液混相流が生成し、スロート１１から吐出される。
【００４９】
このとき気液混相流は第２のエゼクタ８のスロート１６に向けて噴射することにより、その勢いを利用して吸入口１７から曝気部３の液面１０上のスカム２０を吸入し、気液混相流と混合してスカム２０を細分化すると同時に、気泡も細分化して酸素含有ガスを溶解させる。第２のエゼクタ８のスロート１１から吐出される混合流はさらに下向管９を下向流で通過することにより気泡の上昇力を利用して気泡を強く撹拌し、気泡の細分化状態で下向管９の端部から曝気部３内に放出する。
【００５０】
これにより曝気部３に導入された被処理液は曝気部３内の汚泥と混合され、吸入される酸素含有ガスにより曝気を受け、微生物の作用により有機物等の被酸化成分が酸化分解される。第２のエゼクタ８に吸入されたスカム２０は細分化されて曝気部３内の混合液中に分散し、スカム２０の増加が防止される。下向管９から放出される気泡は、を上昇する間にも混合液中に溶解する。曝気部３内の混合液は隔壁２の連通孔２４から汚泥取出部４に流れる。汚泥取出部４では固液分離が行われ、液面付近の分離液が流出部２６ａから処理液路２７ａを通って流出する。曝気部３の混合液は３０〜７０℃に維持し、高温消化処理するのが好ましい。
【００５１】
曝気部３内のスカム２０がなくなると、第２のエゼクタ８は曝気部３内のガスを吸入して酸素の溶解効率を高めるが、スカム２０が存在する場合でも、吸入口１７より低い位置に液面１０を設定することにより、曝気部３内のガスの吸入が可能である。弁２７ａを閉じ、弁２７ｂを開くと、曝気部３の液面１０は吸入口１７より高い位置に設定され、液面１０より低い位置に存在する混合液が吸入されて循環し、気泡の細分化により酸素含有ガスの溶解効率が向上し、好気性処理が向上する。
【００５２】
上記好気性処理と並行して汚泥のオゾン処理を行う。すなわちオゾン処理装置３１に、汚泥引抜路３３から汚泥（槽内液）を引き抜き、この引抜汚泥をオゾンガス供給路３２から供給するオゾンガスと接触させてオゾン処理し、引抜汚泥を易生物分解性に改質する。オゾン処理装置３１の排ガスおよび改質汚泥の混合物は、オゾン処理物供給路３４から酸素含有ガス供給路１５に加湿用成分として供給し、酸素含有ガスと混合して曝気部３に送る。
【００５３】
オゾン処理排ガスが曝気に必要かつ十分な酸素を含む場合は、酸素含有ガス供給路１５からの酸素含有ガスの供給は不要である。またオゾン処理装置３１で排ガスおよび改質汚泥を分離し、オゾン処理汚泥返送路３４ａからオゾン処理汚泥を取り出して被処理液供給路２５から曝気部３に戻し、排オゾンガスをオゾン処理物供給路３４から酸素含有ガス供給路１５に加湿用成分として供給することもできる。
【００５４】
第１のエゼクタ７に加湿された酸素含有ガスを供給することにより、吸入室１３内付近における汚泥の乾燥固化は防止され、これにより流路の閉塞は生じなくなり、また固化物を取り除くための清掃間隔も長くなり、長期間安定して効率よく好気性消化処理を行うことができる。酸素含有ガスを加湿するためには、オゾン処理排ガスまたは改質汚泥に代えて他の加湿用成分として供給することもできる。
【００５５】
オゾン処理された改質汚泥を好気性処理槽１に返戻することにより、易生物分解性に改質された汚泥が好気性処理されるので、汚泥の減容化率は向上する。好気性処理された処理液は処理液路２７から排出されるが、必要により他の好気性処理、遠心分離、膜分離などの他の後処理を行うことができる。余剰汚泥が生じる場合は、余剰汚泥排出路３５から排出することができる。
【００５６】
上記の装置では循環路６の末端に第１のエゼクタ７を設けて気液混相流を生成させ、その吐出流を直接第２のエゼクタ８に噴射して好気性処理槽１上部の汚泥を吸入して混合するため、圧力損失が少なく、気液混相流の勢いを利用して汚泥を大量に吸入して混合できる。さらに混合流は下向管９で気泡の上昇力に反する方向に流れるため気泡は強く撹拌され、効率よく酸素含有ガスを溶解することができる。下向管９を出た混合流は大量の微細な気泡を含んで上昇する間に酸素含有ガスが汚泥中に溶解する。これによりエネルギー消費率が低くて効率よく酸素含有ガスを汚泥中に溶解することができる。
【００５７】
【実施例】
次に本発明の実施例について説明する。
実施例および比較例は、活性汚泥処理法の余剰汚泥の好気性消化に適用した例であり、それぞれ次の共通の試験条件下に試験を行った。
【００５８】
共通の試験条件
供試汚泥：食品工場排水処理場（活性汚泥法）余剰汚泥を遠心濃縮したもの
ＭＬＳＳ濃度：３５０００〜４２０００ｍｇ／Ｌ
汚泥投入量：１５０Ｌ／ｄを好気性処理槽に投入
好気性処理槽容量：  ２０００Ｌ
【００５９】
オゾン処理：好気性処理槽内液２８８Ｌ／ｄを連続的に引抜き、硫酸でｐＨ３．０〜３．５に調整後、オゾン処理し、好気性処理槽に戻した。オゾン注入量は、３％・ｏｚｏｎｅ／ＶＳＳとした。
【００６０】
汚泥の馴養：上記の条件で好気性処理槽１ｍ３あたりの排オゾンガスの流量を０．１８Ｎｍ３／ｈ、酸素濃度９０％として、６０日間馴養運転を行ったあと、条件を変更して比較試験を行った。
【００６１】
汚泥の減量性能：一定量の汚泥を引き抜き、遠心濃縮機で遠心分離した上澄液を廃棄し、被処理汚泥の投入に伴う水位上昇と相殺させた。この際生ずる濃縮汚泥は、好気性処理槽に返送した。好気性処理槽に投入された汚泥の積算量と、廃棄した上澄液に含まれるＳＳ分の積算量から計算される汚泥減量率は、９５％以上であった。
【００６２】
著しい発泡の有無の判定基準：装置のフリーボード高さ（液面から装置上縁までの高さ）をこの種の好気性処理槽の典型値である７００ｍｍとし、図１に示した排ガス路２９への泡の溢流の有無をもって、著しい発泡の有無の判定基準とした。
【００６３】
実施例１：
図１に示した装置で処理を行い、第２のエゼクタ８の吸入口１７の開口下端の高さを、流出口２６ａ（流出口２６ｂは省略）で決定される最低液面より１５０ｍｍ上部とした。被処理汚泥投入工程と消化汚泥引抜き工程を同時でなく、交互に行うことにより、好気性処理槽１の液面１０が前記最低液面と、第２のエゼクタ８の吸入口１７よりも上部との間を往復して変動するようにした。
【００６４】
比較例１：
実施例１と同様の装置において、第２のエゼクタ８を下方にずらして設置し、第２のエゼクタ８の吸入口１７が、常に最低液位の下にあるようにして運転を行った。
【００６５】
実施結果：
実施条件と結果を表１に示した。
【表１】
2004337678.tif 000003
【００６６】
表１より、比較例１では著しい発泡が認められるが、実施例１では著しい発泡が認められない。実施例１において比較例１よりも好気性処理槽ＤＯが上昇した理由は、第２のエゼクタ８から吸引された発泡スカムや好気性処理槽内の空気に含まれる酸素がＤＯ上昇に貢献したためと考えられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の実施形態の好気性処理装置の系統図である。
【符号の説明】
１  好気性処理槽
２  隔壁
３  曝気部
４  汚泥取出部
５  ポンプ
６  循環路
７  第１のエゼクタ
８  第２のエゼクタ
９  下向管
１０  液面
１１  スロート
１２  ノズル
１３  吸入室
１４  吸気口
１５  酸素含有ガス供給路
１６  スロート
１７  吸入口
２０  スカム
２１  最狭部
２２、２３  拡管部
２４  連通孔
２５  被処理液供給路
２６ａ、２６ｂ  流出口
２７ａ、２７ｂ  処理液路
２８ａ、２８ｂ、３６、３７、３８  弁
２９  排ガス路
３１  オゾン処理装置
３２  オゾンガス供給路
３３  汚泥引抜路
３４  オゾン処理物供給路
３４ａ  オゾン処理汚泥返送路
３５  余剰汚泥排出路
【図１】
2004337678.tif 000004