(57)【要約】【課題】連続した汚泥の破砕を効率良くできる汚泥破砕装置を提供する。【解決手段】円筒状のステータ３の下面に汚泥吸込口４を形成する。汚泥吸込口４の下方に気泡噴出手段１５のガス吹出口１８を配設する。ガス吹出口１８から空気を吹き出させ、空気を有機性汚泥とともに汚泥吸込口４からステータ３内へと流入させる。ステータ３内のロータ１１を回転させ、ステータ３内へと吸い込まれた有機性汚泥を破砕する。ステータ３の側面に設けた汚泥吐出口５から有機性汚泥を吐出させる。ロータ１１の回転による剪断力に加え、気泡噴出手段１５から噴出する気体と有機性汚泥との気液二層流の相境界の表面張力エネルギによる水撃現象により有機性汚泥を破砕する。【選択図】        図１
2004313899.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下側に設けられた汚泥吸込口、および上側および側部の少なくともいずれかに設けられた汚泥吐出口を備えた中空な固定子と、
この固定子の内部に回転可能に配設され、この固定子内へと吸い込まれた汚泥を破砕する回転子と、
前記固定子の汚泥吸込口の下方に配設され、気体を放出しこの気体を汚泥とともに前記汚泥吸込口を介して前記固定子内へと流入させる気体放出手段と
を具備したことを特徴とした汚泥破砕装置。
【請求項２】
回転子は、この回転子の内部に気体とともに汚泥が流入される汚泥流入口、および前記固定子の内部に流入した汚泥および気体を排出させる汚泥排出口を備えた
ことを特徴とした請求項１記載の汚泥破砕装置。
【請求項３】
汚泥のｐＨをアルカリ性に調整するｐＨ調整手段を具備した
ことを特徴とした請求項１または２記載の汚泥破砕装置。
【請求項４】
固定子は、汚泥を含んだ液体を処理する反応槽内に貯留された液体中に少なくとも一部が浸漬されている
ことを特徴とした請求項１ないし３いずれか記載の汚泥破砕装置。
【請求項５】
固定子は、汚泥を含んだ液体を貯留する貯留槽内の液体中に少なくとも一部が浸漬されている
ことを特徴とした請求項１ないし３いずれか記載の汚泥破砕装置。
【請求項６】
ｐＨ調整手段は、貯留槽内の液体をアルカリ性に調整する
ことを特徴とした請求項５記載の汚泥破砕装置。
【請求項７】
汚泥は、好気性微生物を含む
ことを特徽とした請求項１ないし６いずれか記載の汚泥破砕装置。
【請求項８】
気体放出手段は、酸素およびオゾンのいずれかを含む気体を放出する
ことを特徴とした請求項７記載の汚泥破砕装置。
【請求項９】
汚泥は、嫌気性微生物を含む
ことを特徴とした請求項１ないし６いずれか記載の汚泥破砕装置。
【請求項１０】
気体放出手段は、窒素気体を放出する
ことを特徽とした請求項９記載の汚泥破砕装置。
【請求項１１】
気体放出手段は、反応槽内の酸素を含まない気体を循環させる
ことを特徽とした請求項９または１０記載の汚泥破砕装置。
【請求項１２】
固定子の内側面と回転子の外側面との間の距離は、不均一である
ことを特徴とした請求項１ないし１１いずれか記載の汚泥破砕装置。
【請求項１３】
固定子および回転子のいずれか一方は、上下方向に沿った軸方向を有する円筒状であり、
前記固定子および回転子のいずれか他方は、上下方向に沿った軸方向を有する断面矩形筒状および断面楕円筒状のいずれかである
ことを特徴とした請求項１２記載の汚泥破砕装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固定子内へと吸い込まれた汚泥を回転子の回転により破砕する汚泥破砕装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の汚泥破砕装置としてのミキサは、上下方向に軸方向を有する円筒状の固定子としてのステータを備えている。そして、このステータの内部には、上下方向に軸方向を有する中空な円柱状の回転子としてのロータが周方向に向けて回転可能に取り付けられている。このロータの外周面には、上下方向に沿った複数の突条が周方向に沿って等間隔に設けられている。これら複数の突条は、ロータの外周面とステータの内周面との間に形成される環状空間に凹凸形状を形成させる。
【０００３】
そして、このロータをステータに対して周方向に向けて回転させることにより、これらステータとロータとの間に生じる剪断力により、高い粘性を有する液体を攪拌したり、この液体中の乳濁液（エマルジョン：ｅｍｕｌｓｉｏｎ）を分散する。また、これらステータとロータとの間の凹凸形状によって、これらステータとロータとの間に流れる汚泥の流速の変化により、これらステータとロータとの間に空泡（キャピテーション：ｃａｐｉｔａｔｉｏｎ）を生じさせて、この空泡によって有機性汚泥中に含まれる微生物の細胞膜を破砕させて可溶化させる（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−２４８４９３号公報（第３−４頁、図１および図２）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のミキサでは、ロータを回転させた際に生じる空泡の衝撃により、このロータやステータが損傷（エロージョン：ｅｒｏｓｉｏｎ）が生じたり、このロータの外周面の突条が破損あるいは変形などしてしまうおそれがある。このため、このロータの回転により連続して汚泥を破砕させるために効果的に空泡を発生させることが容易ではないという問題を有している。
【０００６】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、連続した汚泥の破砕を効率良くできる汚泥破砕装置を提供することを目的する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の汚泥破砕装置は、下側に設けられた汚泥吸込口、および上側および側部の少なくともいずれかに設けられた汚泥吐出口を備えた中空な固定子と、この固定子の内部に回転可能に配設され、この固定子内へと吸い込まれた汚泥を破砕する回転子と、前記固定子の汚泥吸込口の下方に配設され、気体を放出しこの気体を汚泥とともに前記汚泥吸込口を介して前記固定子内へと流入させる気体放出手段とを具備したものである。
【０００８】
そして、中空な固定子の下側の汚泥吸込口の下方に配設した気体放出手段から気体を放出させて、この気体を汚泥とともに汚泥吸込口を介して固定子内へと流入させつつ、この固定子の内部に配設した回転子を回転させて、固定子内へと吸い込まれた汚泥を破砕し、この汚泥を固定子の上側および側部の少なくともいずれかに設けた汚泥吐出口から吐出させる。この結果、固定子内で回転子が回転することによる剪断力に加え、気体放出手段から放出される気体と汚泥との気液二層流の相境界における表面張力エネルギによる水撃現象によって、汚泥を破砕するから、連続した汚泥の破砕を効率良くできる。
【０００９】
請求項２記載の汚泥破砕装置は、請求項１記載の汚泥破砕装置において、回転子は、この回転子の内部に気体とともに汚泥が流入される汚泥流入口、および前記固定子の内部に流入した汚泥および気体を排出させる汚泥排出口を備えたものである。
【００１０】
そして、回転子の内部に気体とともに汚泥が流入される汚泥流入口と、回転子の内部に流入した汚泥および気体を排出させる汚泥排出口とを回転子に設けた。この結果、この汚泥流入口から吸い込んだ汚泥による回転子の内面への衝突の衝撃で、この汚泥を破砕できるとともに、この汚泥を回転子の内部から排出する際の汚泥排出口での剪断力により、この汚泥を破砕できるので、この汚泥の連続した破砕をより効率良くできる。
【００１１】
請求項３記載の汚泥破砕装置は、請求項１または２記載の汚泥破砕装置において、汚泥のｐＨをアルカリ性に調整するｐＨ調整手段を具備したものである。
【００１２】
そして、ｐＨ調整手段により汚泥のｐＨをアルカリ性に調整することにより、この汚泥を回転子の回転により破砕する前に、この汚泥のｐＨをアルカリ性に調整できる。よって、この汚泥に含まれている微生物の細胞膜などを破砕し易くできるので、この汚泥の破砕をより効率良くできる。
【００１３】
請求項４記載の汚泥破砕装置は、請求項１ないし３いずれか記載の汚泥破砕装置において、固定子は、汚泥を含んだ液体を処理する反応槽内に貯留された液体中に少なくとも一部が浸漬されているものである。
【００１４】
そして、汚泥を含んだ液体を処理する反応槽内に貯留された液体中に固定子の少なくとも一部を浸漬させることにより、この固定子内での回転子の回転により生じる熱を反応槽内の液体中に放熱できるので、この固定子の温度上昇を簡単な構成で確実に防止できる。
【００１５】
請求項５記載の汚泥破砕装置は、請求項１ないし３いずれか記載の汚泥破砕装置において、固定子は、汚泥を含んだ液体を貯留する貯留槽内の液体中に少なくとも一部が浸漬されているものである。
【００１６】
そして、汚泥を含んだ液体を貯留する貯留槽内の液体中に固定子の少なくとも一部を浸漬させることにより、この固定子内での回転子の回転により生じる熱を貯留槽内の液体中に放熱できるので、この固定子の温度上昇を簡単な構成で確実に防止できる。
【００１７】
請求項６記載の汚泥破砕装置は、請求項５記載の汚泥破砕装置において、ｐＨ調整手段は、貯留槽内の液体をアルカリ性に調整するものである。
【００１８】
そして、貯留槽内の液体をｐＨ調整手段にてアルカリ性に調整することにより、この貯留槽内の液体中の汚泥を回転子の回転により破砕する前に、この汚泥のｐＨをアルカリ性に調整できる。よって、この汚泥に含まれている微生物の細胞膜などを破砕し易くできるので、この汚泥の破砕をより効率良くできる。
【００１９】
請求項７記載の汚泥破砕装置は、請求項１ないし６いずれか記載の汚泥破砕装置において、汚泥は、好気性微生物を含むものである。
【００２０】
そして、汚泥が好気性微生物を含むので、固定子内での回転子の回転による剪断力に加え、気体放出手段から放出される気体と好気性微生物との気液二層流の相境界における表面張力エネルギによる水撃現象によって、好気性微生物の細胞膜を連続して効率良く破砕できる。
【００２１】
請求項８記載の汚泥破砕装置は、請求項７記載の汚泥破砕装置において、気体放出手段は、酸素およびオゾンのいずれかを含む気体を放出するものである。
【００２２】
そして、気体放出手段にて酸素を含む気体を放出させた場合には、溶存酸素量が増加するので、汚泥の自己消化を促進できる。気体放出手段にてオゾンを含む気体を放出させた場合には、溶存オゾンにて汚泥を酸化分解できるので、この汚泥の可溶化を促進できるとともに、オゾンによる汚泥の酸化分解後に生成される酸素により溶存酸素量が増加するから、可溶化後の汚泥を分解できる。
【００２３】
請求項９記載の汚泥破砕装置は、請求項１ないし６いずれか記載の汚泥破砕装置において、汚泥は、嫌気性微生物を含むものである。
【００２４】
そして、汚泥が嫌気性微生物を含むので、固定子内での回転子の回転による剪断力に加え、気体放出手段から放出される気体と嫌気性微生物との気液二層流の相境界における表面張力エネルギによる水撃現象によって、嫌気性微生物の細胞膜を連続して効率良く破砕できる。
【００２５】
請求項１０記載の汚泥破砕装置は、請求項９記載の汚泥破砕装置において、気体放出手段は、窒素気体を放出するものである。
【００２６】
そして、嫌気性微生物の処理には溶存酸素が阻害物質として作用するので、気体放出手段にて窒素気体を放出させて、この窒素気体との気液二相流を形成させる。この結果、嫌気性微生物による処理を阻害せずに、この嫌気性微生物の細胞膜を連続して効率良く破砕できる。
【００２７】
請求項１１記載の汚泥破砕装置は、請求項９または１０記載の汚泥破砕装置において、気体放出手段は、反応槽内の酸素を含まない気体を循環させるものである。
【００２８】
そして、気体放出手段にて反応槽内の酸素を含まない気体を循環させることにより、この酸素を含まない気体との気液二相流が形成される。この結果、嫌気性微生物による処理を阻害せずに、この嫌気性微生物の細胞膜をより簡単な構成で連続して効率良く破砕できる。
【００２９】
請求項１２記載の汚泥破砕装置は、請求項１ないし１１いずれか記載の汚泥破砕装置において、固定子の内側面と回転子の外側面との間の距離は、不均一であるものである。
【００３０】
そして、固定子の内側面と回転子の外側面との間の距離を不均一にすることにより、この固定子内で回転子を回転させた際に、これら固定子の内側面と回転子の外側面との間に圧力の相違する領域が形成されるから、この圧力の相違する領域を通過する汚泥を圧力差で破砕できるので、この汚泥の破砕を連続してより効率良くできる。
【００３１】
請求項１３記載の汚泥破砕装置は、請求項１２記載の汚泥破砕装置において、固定子および回転子のいずれか一方は、上下方向に沿った軸方向を有する円筒状であり、前記固定子および回転子のいずれか他方は、上下方向に沿った軸方向を有する断面矩形筒状および断面楕円筒状のいずれかであるものである。
【００３２】
そして、固定子および回転子のいずれか一方を上下方向に沿った軸方向を有する円筒状とするとともに、これら固定子および回転子のいずれか他方を上下方向に沿った軸方向を有する断面矩形筒状および断面楕円筒状のいずれかとすることにより、これら固定子の内側面と回転子の外側面との間の距離が不均一になる。よって、この固定子内で回転子を回転させた際に形成される、これら固定子の内側面と回転子の外側面との間の圧力の相違する領域を通過する汚泥の破砕を、簡単な構成で連続して効率良くできる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の汚泥破砕装置の第１の実施の形態の構成を図１および図２を参照して説明する。
【００３４】
図１および図２において、１は汚泥破砕装置としてのミキサで、このミキサ１は、例えば被処理水である汚泥含有液Ｄ中の好気性微生物や嫌気性微生物などを含んだ図示しない有機性汚泥を破砕する。また、このミキサ１は、有機性汚泥を効率的に処理する方法として利用される。ここで、汚泥含有液Ｄは、汚泥を含んだ液体、いわゆる排水である。
【００３５】
また、ミキサ１は、有底円筒状の反応槽としての攪拌槽である汚泥貯留槽２内に収容されている。そして、この汚泥貯留槽２の内部には、汚泥含有液Ｄが貯留されている。さらに、この汚泥貯留槽２内に貯留された汚泥含有液Ｄ中には、ミキサ１の少なくとも一部である下端部が浸漬されている。言い換えると、このミキサ１の下端部は、汚泥貯留槽２内の汚泥含有液Ｄ中に水没されている。
【００３６】
そして、このミキサ１は、内部が中空な円柱状である有底円筒状の固定子としてのステータ３を備えている。このステータ３は、上下方向に沿った軸方向を有する縦型構造である。また、このステータ３の下側である下面の中央部には、円形状の汚泥吸込口４が同心状に開口されている。この汚泥吸込口４は、ステータ３の軸方向に沿った開口方向を有している。そして、この汚泥吸込口４は、汚泥貯留槽２内の汚泥含有液Ｄをステータ３の内部へと吸い込ませる。
【００３７】
また、このステータ３の外周面には、少なくとも１つ以上、例えば２個の細長矩形状であるスリット状の汚泥吐出口５が開口されている。これら汚泥吐出口５のそれぞれは、ステータ３の周方向に沿って形成されている。また、これら汚泥吐出口５は、ステータ３の軸方向に向けて平行に離間されて、このステータ３の上面および下面の外周縁のそれぞれに形成されている。すなわち、これら汚泥吐出口５は、汚泥吸込口４からステータ３の内部へと吸い込んだ有機性汚泥をステータ３の外部へと吐出させて、この有機性汚泥を循環させる。
【００３８】
さらに、このステータ３の上側である上面には、複数、例えば２本の細長円柱状のステータ支柱６の下端部が接続されている。これらステータ支柱６のそれぞれは、上下方向に沿った軸方向を有し、ステータ３の上面の中心を基準とした互いに対向する位置に取り付けられている。さらに、これらステータ支柱６それぞれは、汚泥貯留槽２内の汚泥含有液Ｄの液面Ｓまで上端部が突出している。
【００３９】
そして、これらステータ支柱６それぞれの上端部は、円形平板状の支持部である載置台７の下端面に接続されている。この載置台７は、汚泥貯留槽２の上方の開口部２ａよりも上方に取り付けられており、水平な平面方向を有している。また、この載置台７の上面における中央部には、ロータ回転用駆動機８が設置されている。このロータ回転用駆動機８は、このロータ回転用駆動機８から載置台７を貫通しつつ、この載置台７よりも下方へと上下方向に沿って突出した細長円柱状のロータ回転軸９を周方向に向けて回転駆動させる。
【００４０】
さらに、このロータ回転軸９の下端部は、ステータ３の上端面における中央部を回転可能に貫通して、このステータ３の内部へと突出している。そして、このロータ回転軸９の下端部は、中空な円柱状である有底円筒状の回転子としてのロータ１１の上端面における中央部に接続されて固定されている。このロータ１１は、上下方向に沿った軸方向を有する縦型の構造であり、図２に示すように、ステータ３の内部に同心状に配設されている。また、このロータ１１は、ステータ３の内部において周方向に向けて回転可能に配設されて構成されている。すなわち、このロータ１１は、ロータ回転用駆動機８によるロータ回転軸９の回転駆動により、このロータ回転軸９を軸として周方向に向けて回転駆動される。
【００４１】
また、このロータ１１の下端面における中央部には、円環状の汚泥吸込口である汚泥流入口１２が開口されている。この汚泥流入口１２は、ロータ１１の内部に気体とともに汚泥を流入させる。そして、この汚泥流入口１２は、上下方向に沿った開口方向を有しており、ステータ３の汚泥吸込口４に対して中心軸が同心状となるように形成されている。また、この汚泥流入口１２は、ステータ３の汚泥吸込口４よりも小径に形成されている。
【００４２】
さらに、このロータ１１の外周面には、細長矩形状であるスリット状の汚泥吐出口としての汚泥排出口１３が開口されている。この汚泥排出口１３は、ロータ１１の汚泥流入口１２から流入された気体および汚泥を、このロータ１１の外部へと排出させる。また、この汚泥排出口１３は、ロータ１１の外周面の幅方向における中央部に形成されており、このロータ１１の外周面の周方向に沿って形成されている。すなわち、この汚泥排出口１３は、ステータ３の内部にロータ１１を回転可能に取り付けた状態で、このステータ３の上下の汚泥吐出口５における中間部に位置するように設けられている。
【００４３】
一方、汚泥貯留槽２には、この汚泥貯留槽２内の汚泥含有液Ｄ中に気体を放出して、この汚泥含有液Ｄに気泡を噴出させる気体放出手段としての気泡噴出手段１５が取り付けられている。この気泡噴出手段１５は、噴出した気体により形成される汚泥含有液Ｄ中の気泡を汚泥とともに汚泥吸込口４を介してステータ３の内部へと流入させる。さらに、この気泡噴出手段１５は、噴出した気体の気泡を汚泥とともに汚泥流入口１２を介してロータ１１の内部へと流入させる。また、この気泡噴出手段１５は、汚泥貯留槽２の外部に設置された散気手段としての気体供給手段であるガス供給ブロワ１６を備えている。
【００４４】
ここで、このガス供給ブロワ１６は、汚泥貯留槽２内の汚泥含有液Ｄを好気性処理する場合には、この汚泥貯留槽２が好気槽として機能するように、空気、より好ましくは純酸素およびオゾンのいずれかを含んだ気体を吐出させて汚泥含有液Ｄに供給し、この汚泥含有液Ｄ中の溶存酸素量を増加させ、この汚泥含有液Ｄ中の有機性汚泥の自己消化を促進させる。特に、このガス供給ブロワ１６にてオゾンを供給する場合には、汚泥含有液Ｄ中の溶存オゾンによる好気性微生物の細胞膜の酸化分解が起こり、この好気性微生物の可溶化が促進するとともに、オゾンの酸化反応後に生成する酸素が汚泥含有液Ｄ中に溶存酸素として溶け込んで、可溶化後の好気性微生物を分解できる。
【００４５】
また、このガス供給ブロワ１６は、汚泥貯留槽２内の汚泥含有液Ｄを嫌気性処理する場合には、汚泥貯留槽２が嫌気槽として機能するように、この汚泥貯留槽２内における汚泥含有液Ｄの液面Ｓ上に充満する酸素を含まない気体、例えば窒素気体としての窒素ガスなどを吐出させて供給し、この窒素ガスを汚泥貯留槽２内の汚泥含有液Ｄ内に循環させて気液二相流を形成させ、この汚泥含有液Ｄ中の有機性汚泥である嫌気性微生物による処理を阻害しないようにする。
【００４６】
そして、このガス供給ブロワ１６には、このガス供給ブロワ１６から吐出される気体を汚泥貯留槽２内の汚泥含有液Ｄ中へと供給するホース体であるガス供給配管１７の一端部が接続されている。このガス供給配管１７の一端部は、汚泥貯留槽２内の汚泥含有液Ｄの液面Ｓよりも上方に突出している。さらに、このガス供給配管１７の他端部は、汚泥貯留槽２内の汚泥含有液Ｄの内部へと挿入されており、この汚泥貯留槽２内に収容されたステータ３の汚泥吸込口４の下方に位置するように配設されている。
【００４７】
また、このガス供給配管１７の他端部は、ステータ３の汚泥吸込口４の下方に配設されて取り付けられたガス吹出口１８に接続されている。このガス吹出口１８は、ガス供給配管１７を経由してガス供給ブロワ１６から吐出されて供給される気体を、汚泥貯留槽２内の汚泥含有液Ｄ中に吹出させて、この汚泥含有液Ｄに含まれている有機性汚泥とともに気泡として、ステータ３の汚泥吸込口４およびロータ１１の汚泥流入口１２へと吸い込ませて流入させる。
【００４８】
さらに、汚泥貯留槽２には、この汚泥貯留槽２内の汚泥含有液Ｄにアルカリを供給するｐＨ調整手段としてのアルカリ供給手段２１が取り付けられている。このアルカリ供給手段２１は、アルカリを供給することにより、汚泥含有液Ｄ、特にこの汚泥含有液Ｄ中の有機性汚泥のｐＨをアルカリ性、好ましくはｐＨを９以上１１以下程度に調整する。
【００４９】
また、このアルカリ供給手段２１は、細長円筒状のアルカリ供給配管２２を備えている。このアルカリ供給配管２２の一端部である上端部は、汚泥貯留槽２の開口部２ａよりも上方に突出している。また、このアルカリ供給配管２２の他端部である下端部は、汚泥貯留槽２内の汚泥含有液Ｄの内部に挿入され、ステータ３の下方に配設されている。さらに、このアルカリ供給配管２２の下端部は、ステータ３の下端面における汚泥吸込口４よりも外周縁側に離間された位置に配設されている。
【００５０】
次に、上記第１の実施の形態の作用を説明する。
【００５１】
まず、気泡噴出手段１５のガス供給ブロワ１６によりガス供給配管１７を介して気体をガス吹出口１８から噴出させる。また、ロータ回転用駆動機８にてロータ回転軸９を回転駆動させてロータ１１を回転させる。
【００５２】
この結果、このガス吹出口１８から噴出された気体は気泡となって、汚泥貯留槽２内の汚泥含有液Ｄ中の有機性汚泥とともにステータ３の汚泥吸込口４から、このステータ３の内部へと供給される。
【００５３】
このとき、このステータ３の内部に供給された気泡および有機性汚泥は、ロータ１１の回転による剪断力と、ステータ３の汚泥吐出口５から吐き出される際の圧力変化とにより破砕されて微細化されるとともに、これら有機性汚泥と気泡との間での気泡の消失による水撃現象の発生により、この有機性汚泥中の好気性微生物や嫌気性微生物などの微生物の細胞膜がさらに破壊されて破砕される。
【００５４】
同時に、このステータ３の内部へと供給された有機性汚泥および気泡は、ロータ１１の汚泥流入口１２から、このロータ１１の内部へと供給される。このとき、これら有機性汚泥および気泡がロータ１１の内壁面に衝突し、この衝突の際の衝撃によって有機性汚泥がさらに破砕される。
【００５５】
また、これら有機性汚泥および気泡がロータ１１の汚泥排出口１３から排出されて吐き出される際の圧力変化によって、この有機性汚泥の細胞膜がさらに破砕され、この有機性汚泥の細胞膜がより一層破砕される。
【００５６】
さらに、アルカリ供給手段２１からアルカリ供給配管２２を介してアルカリを供給し、汚泥貯留槽２中の汚泥含有液ＤのｐＨをアルカリ性に調整して、この汚泥含有液Ｄ中の好気性微生物や嫌気性微生物などの有機性汚泥中の微生物の細胞膜を構成するタンパク質を改質させ、これら微生物による破砕効果を向上させる。
【００５７】
ここで、この汚泥貯留槽２内の汚泥含有液Ｄ中に好気性微生物が多い場合には、ガス供給ブロワ１６から供給する気体を空気にして、この空気の気泡での有機性汚泥の剪断力による気泡の微細化によって、微少の供給量での汚泥含有液Ｄ中への酸素溶解効率を向上させる。
【００５８】
この結果、有機性汚泥の破砕に加え、汚泥含有液Ｄの溶存酸素量が向上し、この破砕後に汚泥含有液Ｄ中に放出された有機性汚泥の内部液が分解される。
【００５９】
このとき、ガス供給ブロワ１６からオゾンや純酸素を供給することにより、汚泥貯留槽２内の汚泥含有液Ｄの酸素溶解効率がより向上するから、この汚泥含有液Ｄ中の有機性汚泥がより効率良く処理される。
【００６０】
さらに、汚泥貯留槽２内の汚泥含有液Ｄ中に嫌気性徽生物が多い場合には、ガス供給ブロワ１６から供給する気体を窒素ガスなどの酸素を含まない気体にして、この汚泥含有液Ｄ中の嫌気性微生物の活性を失わせずに、この汚泥含有液Ｄ中の有機性汚泥の細胞膜を破砕させる。
【００６１】
このとき、窒素ガスなどの代わりとして、汚泥貯留槽２内における汚泥含有液Ｄの上部の空間に充満した気体をガス供給ブロワ１６で循環させてもよい。
【００６２】
上述したように、上記第１の実施の形態によれば、気泡噴出手段１５のガス供給ブロワ１６にて気体をガス吹出口１８から吹き出させつつ、ロータ回転用駆動機８によりロータ回転軸９を介してロータ１１を回転させた。この結果、このロータ１１の回転による、このロータ１１とステータ３との間での有機性汚泥の剪断力に加え、気泡噴出手段１５から放出される気体による気泡と有機性汚泥との気液二相流の相境界における表面張力エネルギによる水撃現象によって、この有機性汚泥を破砕できるから、この有機性汚泥の連続した破砕を効率良くできる。
【００６３】
さらに、ロータ１１の下面に汚泥流入口１２を設け、このロータ１１の側面に汚泥排出口１３を設けた。この結果、汚泥流入口１２から吸い込んだ有機性汚泥がロータ１１の内平面に衝突する際の衝撃と、この有機性汚泥をロータ１１の汚泥排出口１３から排出する際における、この汚泥排出口１３での剪断力とのそれぞれで、この有機性汚泥を効果的に効率良く破砕できる。よって、この有機性汚泥中の微生物の細胞膜を破砕し易くでき、この有機性汚泥の連続した破砕をより効率良くできる。
【００６４】
また、アルカリ供給手段２１にて汚泥貯留槽２内の汚泥含有液Ｄにアルカリを供給して、この汚泥含有液Ｄ中の有機性汚泥のｐＨをアルカリ性に調整した。この結果、この有機性汚泥をロータ１１の回転で破砕する前に、この有機性汚泥のｐＨがアルカリ性に調整される。よって、この有機性汚泥に含まれている好気性微生物あるいは嫌気性微生物などの微生物の細胞膜などを破砕し易くできる。したがって、この有機性汚泥の破砕をより効率良くできる。
【００６５】
さらに、汚泥貯留槽２内の汚泥含有液Ｄ中にステータ３の下端部を浸漬させて水没させた。この結果、このステータ３内でのロータ１１の回転により機械的に発生する熱を、汚泥貯留槽２内の汚泥含有液Ｄ中に放熱できる。したがって、これらステータ３およびロータ１１の温度上昇を簡単な構成で確実に防止できるから、これらステータ３およびロータ１１の破損を防止できる。
【００６６】
ここで、汚泥貯留槽２内の汚泥含有液Ｄ中の有機性汚泥として好気性微生物が多く含まれている場合には、この汚泥貯留槽２内の汚泥含有液Ｄ中に気泡噴出手段１５にて空気を噴出させる。この結果、この汚泥貯留槽２内の汚泥含有液Ｄの溶存酸素量を効率良く増加できるので、この汚泥含有液Ｄ中の有機性汚泥の自己消化を促進できる。
【００６７】
このとき、気泡噴出手段１５にて汚泥貯留槽２内の汚泥含有液Ｄ中にオゾンを噴出させることにより、この汚泥含有液Ｄ中の溶存オゾンにて有機性汚泥を酸化分解できる。したがって、この有機性汚泥の可溶化を促進できるとともに、オゾンによる有機性汚泥の酸化分解後に生成される酸素が汚泥含有液Ｄ中に溶け込んで、この汚泥含有液Ｄ中の溶存酸素量が増加するから、この可溶化後の有機性汚泥をさらに効率良く分解できる。
【００６８】
また、汚泥貯留槽２内の汚泥含有液Ｄ中の有機性汚泥として嫌気性微生物が多く含まれている場合には、この嫌気性微生物の処理には溶存酸素が阻害物質として作用するので、空気や酸素、オゾンなどの代わりに、汚泥貯留槽２内の汚泥含有液Ｄ中に気泡噴出手段１５にて窒素ガスを噴出させて、この汚泥含有液Ｄ中に窒素ガスと有機性汚泥との気液二相流を形成させる。この結果、嫌気性微生物による有機性汚泥の処理を阻害することなく、この嫌気性微生物などの微生物の細胞膜を連続して効率良く破砕できる。
【００６９】
なお、上記第１の実施の形態では、円筒状のステータ３の内部に円筒状のロータ１１を同心状に取り付けたが、このロータ１１の外側面とステータ３の内側面との間の距離を不均一にすることもできる。この結果、このステータ３の内部でロータ１１を回転させた際に、これらステータ３の内側面とロータ１１の外側面との間の距離が不均一であることにより、これらステータ３の内側面とロータ１１の外側面との間に圧力の相違する領域（エリア）が形成される。よって、この圧力の相違する領域を通過する有機性汚泥を圧力差によって破砕できるから、この有機性汚泥の連続した破砕をより効率良くできる。
【００７０】
具体的な構成としては、例えば、図３に示す第２の実施の形態のように、ステータ３を上下方向に沿った軸方向を有する縦型の断面矩形筒状である断面正方形の角筒状とし、このステータ３の内部に円筒状のロータ１１を同心状に取り付ける。あるいは、図４に示す第３の実施の形態のように、円筒状のステータ３の内部に断面矩形筒状のロータ１１を同心状に取り付ける。
【００７１】
さらに、図５に示す第４の実施の形態のように、ステータ３を上下方向に沿った軸方向を有する縦型の断面楕円筒状とし、このステータ３の内部に円筒状のロータ１１を同心状に取り付ける。または、図６に示す第５の実施の形態のように、円筒状のステータ３の内部に断面楕円筒状のロータ１１を同心状に取り付ける。さらに、円筒状のステータ３の中心軸に対して円筒状のロータ１１の中心軸をずらして偏心させて、このロータ１１をステータ３の内部に取り付けても、上記第２ないし第５の実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。
【００７２】
また、ステータ３の側面に汚泥吐出口５を２つ設けたが、この汚泥吐出口５をステータ３の上面および側面の少なくともいずれかに１以上設ければよい。同様に、ロータ１１の側面に汚泥排出口１３を設けたが、この汚泥排出口１３をステータ３の上面および側面の少なくともいずれかに１つ以上設ければよい。
【００７３】
さらに、貯留した汚泥含有液Ｄを好気性微生物あるいは嫌気性微生物で生物学的に処理する生物学的処理装置である汚泥貯留槽２内にミキサ１を取り付けたが、貯留した汚泥含有液Ｄを生物学的に処理などしない単なる貯留槽内にミキサ１を取り付けてもよい。
【００７４】
【実施例】
次に、本発明の汚泥破砕装置の実施例について説明する。
【００７５】
（実施例１）
内部容積が１Ｌの汚泥貯留槽２としての広口瓶を６個用意し、これらに有機性汚泥である活性汚泥を５００ｍＬずつ入れるとともに、これら広口瓶にミキサ１を入れて、約７０００ｒｐｍで攪拌した。
【００７６】
そして、これら広口瓶のうちの１つを除いた各広口瓶のそれぞれに、気泡噴出手段１５にてステータ３の下方に空気を供給するとともに、これら広口瓶内の活性汚泥のｐＨを９以上１２以下に調整した。このときの各広口瓶内の活性汚泥を処理した後の水質を表１に示す。
【００７７】
【表１】
2004313899.tif 000003
【００７８】
この結果、表１に示すように、広口瓶内の活性汚泥中に浸漬させたステータ３の下方に空気を供給することにより、活性汚泥の可溶化効率を向上できた。また、これら広口瓶内の活性汚泥のｐＨをアルカリ性に調整することにより、これら広口瓶内の活性汚泥のｐＨを調整しない場合に比べ、この活性汚泥の可溶化を促進できた。
【００７９】
（実施例２）
上記実施例１と同様の内部容積が１Ｌの広口瓶を３個用意し、これらに活性汚泥を５００ｍＬずつ入れるとともに、これら広口瓶にミキサ１を入れて、約７０００ｒｐｍで攪拌した。
【００８０】
そして、これら広口瓶のうちの１つの広口瓶にはステータ３の下方に空気を供給せず、これら広口瓶のうちの残りの１つの広口瓶にはステータ３の下部に空気を供給した。さらに、これら広口瓶のうちの残りの一つの広口瓶には、ステータ３の下方に空気の代わりとしてオゾンを供給した。このときの各広口瓶内の活性汚泥を処理した後の水質を表２に示す。
【００８１】
【表２】
2004313899.tif 000004
【００８２】
この結果、表２に示すように、広口瓶内の活性汚泥中に浸漬させたステータ３の下方にオゾンを供給することにより、この広口瓶内の活性汚泥を処理した際の処理水の全ＣＯＤを減少できた。
【００８３】
【発明の効果】
請求項１記載の汚泥破砕装置によれば、固定子の下側の汚泥吸込口の下方に配設した気体放出手段から気体を放出させて、この気体を汚泥とともに汚泥吸込口を介して固定子内へと流入させつつ、この固定子内の回転子を回転させて、固定子内へと吸い込まれた汚泥を破砕し、この汚泥を固定子の上側および側部の少なくともいずれかに設けた汚泥吐出口から吐出させることにより、固定子内で回転子が回転することによる剪断力に加え、気体放出手段から放出される気体と汚泥との気液二層流の相境界における表面張力エネルギによる水撃現象によって、汚泥を破砕できるから、連続した汚泥の破砕を効率良くできる。
【００８４】
請求項２記載の汚泥破砕装置によれば、回転子の汚泥流入口から吸い込んだ汚泥による回転子の内面への衝突の衝撃で、この汚泥を破砕できるとともに、この汚泥を回転子の内部から排出する際の汚泥排出口での剪断力により、この汚泥を破砕できるので、この汚泥の連続した破砕をより効率良くできる。
【００８５】
請求項３記載の汚泥破砕装置によれば、ｐＨ調整手段にて汚泥のｐＨをアルカリ性に調整することにより、この汚泥を回転子の回転により破砕する前に、この汚泥のｐＨをアルカリ性に調整できるから、この汚泥に含まれている微生物の細胞膜などを破砕し易くでき、この汚泥の破砕をより効率良くできる。
【００８６】
請求項４記載の汚泥破砕装置によれば、汚泥を含んだ液体を処理する反応槽内に貯留された液体中に固定子の少なくとも一部を浸漬させることにより、この固定子内での回転子の回転により生じる熱を反応槽内の液体中に放熱できるので、この固定子の温度上昇を簡単な構成で確実に防止できる。
【００８７】
請求項５記載の汚泥破砕装置によれば、汚泥を含んだ液体を貯留する貯留槽内の液体中に固定子の少なくとも一部を浸漬させることにより、この固定子内での回転子の回転により生じる熱を貯留槽内の液体中に放熱できるので、この固定子の温度上昇を簡単な構成で確実に防止できる。
【００８８】
請求項６記載の汚泥破砕装置によれば、貯留槽内の液体をｐＨ調整手段にてアルカリ性に調整することにより、この貯留槽内の液体中の汚泥を回転子の回転により破砕する前に、この汚泥のｐＨをアルカリ性に調整できるから、この汚泥に含まれている微生物の細胞膜などを破砕し易くでき、この汚泥の破砕をより効率良くできる。
【００８９】
請求項７記載の汚泥破砕装置によれば、汚泥が好気性微生物を含むので、固定子内での回転子の回転による剪断力に加え、気体放出手段から放出される気体と好気性微生物との気液二層流の相境界における表面張力エネルギによる水撃現象によって、好気性微生物の細胞膜を連続して効率良く破砕できる。
【００９０】
請求項８記載の汚泥破砕装置によれば、気体放出手段にて酸素を含む気体を放出させた場合には、溶存酸素量が増加するので、汚泥の自己消化を促進でき、また、気体放出手段にてオゾンを含む気体を放出させた場合には、溶存オゾンにて汚泥を酸化分解できるので、この汚泥の可溶化を促進できるとともに、オゾンによる汚泥の酸化分解後に生成される酸素により溶存酸素量が増加するから、可溶化後の汚泥を分解できる。
【００９１】
請求項９記載の汚泥破砕装置によれば、汚泥が嫌気性微生物を含むので、固定子内での回転子の回転による剪断力に加え、気体放出手段から放出される気体と嫌気性微生物との気液二層流の相境界における表面張力エネルギによる水撃現象によって、嫌気性微生物の細胞膜を連続して効率良く破砕できる。
【００９２】
請求項１０記載の汚泥破砕装置によれば、嫌気性微生物の処理には溶存酸素が阻害物質として作用するので、気体放出手段にて窒素気体を放出させて、この窒素気体との気液二相流を形成させることにより、嫌気性微生物による処理を阻害せずに、この嫌気性微生物の細胞膜を連続して効率良く破砕できる。
【００９３】
請求項１１記載の汚泥破砕装置によれば、気体放出手段にて反応槽内の酸素を含まない気体を循環させることにより、この酸素を含まない気体との気液二相流が形成されるから、嫌気性微生物による処理を阻害せずに、この嫌気性微生物の細胞膜をより簡単な構成で連続して効率良く破砕できる。
【００９４】
請求項１２記載の汚泥破砕装置によれば、固定子の内側面と回転子の外側面との間の距離を不均一にすることにより、この固定子内で回転子を回転させた際に、これら固定子の内側面と回転子の外側面との間に圧力の相違する領域が形成されるから、この圧力の相違する領域を通過する汚泥を圧力差で破砕でき、この汚泥の破砕を連続してより効率良くできる。
【００９５】
請求項１３記載の汚泥破砕装置によれば、固定子および回転子のいずれか一方を上下方向に沿った軸方向を有する円筒状とし、これら固定子および回転子のいずれか他方を上下方向に沿った軸方向を有する断面矩形筒状および断面楕円筒状のいずれかとすることにより、これら固定子の内側面と回転子の外側面との間の距離が不均一になるので、この固定子内で回転子を回転させた際に形成される、これら固定子の内側面と回転子の外側面との間の圧力の相違する領域を通過する汚泥の破砕を、簡単な構成で連続して効率良くできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の汚泥破砕装置の第１の実施の形態を示す説明側面図である。
【図２】同上汚泥破砕装置の固定子および回転子を示す説明上面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態の汚泥破砕装置の固定子および回転子を示す説明上面図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態の汚泥破砕装置の固定子および回転子を示す説明上面図である。
【図５】本発明の第４の実施の形態の汚泥破砕装置の固定子および回転子を示す説明上面図である。
【図６】本発明の第５の実施の形態の汚泥破砕装置の固定子および回転子を示す説明上面図である。
【符号の説明】
１    汚泥破砕装置としてのミキサ
２    反応槽としての貯留槽である汚泥貯留槽
３    固定子としてのステータ
４    汚泥吸込口
５    汚泥吐出口
１１    回転子としてのロータ
１２    汚泥流入口
１３    汚泥排出口
１５    気体放出手段としての気泡噴出手段
２１    ｐＨ調整手段としてのアルカリ供給手段
Ｄ    液体としての汚泥含有液
【図１】
2004313899.tif 000005
【図２】
2004313899.tif 000006
【図３】
2004313899.tif 000007
【図４】
2004313899.tif 000008
【図５】
2004313899.tif 000009
【図６】
2004313899.tif 000010