(57)【要約】【課題】前段に配置するスクリーンに頼らずに、ある程度の夾雑物が含まれたままの状態で有機汚泥を投入しても、全く障害なく効率良くメタン発酵につながる処理を行うことのできる汚泥処理装置を提供する。【解決手段】外部から投入される有機汚泥を嫌気条件下で発酵させて酸発酵汚泥を生成する反応槽２と、反応槽で生成された酸発酵汚泥を槽外へ排出する汚泥排出手段（配管２２及びスクリーン２３）と、反応槽の内部に配備され、反応槽内の有機汚泥を攪拌しながら破砕する攪拌破砕機４と、反応槽の底部に堆積した沈殿物を槽外へ排出する沈殿物排出部２１と、を備える。【選択図】図２
2005254166.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部から投入される有機汚泥を嫌気条件下で発酵させて酸発酵汚泥を生成する反応槽と、
前記反応槽で生成された前記酸発酵汚泥を槽外へ排出する汚泥排出手段と、
前記反応槽の内部に配備され、反応槽内の有機汚泥を攪拌しながら破砕する攪拌破砕手段と、
前記反応槽の底部に堆積した沈殿物を槽外へ排出する沈殿物排出手段と、
を備えたことを特徴とする汚泥処理装置。
【請求項２】
前記反応槽とは別に、
前記汚泥排出手段により排出された酸発酵汚泥を嫌気条件下でメタン発酵させてメタンガスを生成するメタン発酵槽を備えたことを特徴とする請求項１に記載の汚泥処理装置。
【請求項３】
外部から投入される有機汚泥を嫌気条件下で発酵させて酸発酵汚泥を生成すると共に、この酸発酵汚泥をメタン発酵させてメタンガスを生成する反応槽と、
前記反応槽で生成されたメタンガスを槽外へ排出するガス排出手段と、
前記反応槽から残汚泥を排出する残汚泥排出部と、
前記反応槽の内部に配備され反応槽内の有機汚泥を攪拌しながら破砕する攪拌破砕手段と、
を備えたことを特徴とする汚泥処理装置。
【請求項４】
前記攪拌破砕手段が、
前記反応槽内に配設され、内部を前記有機汚泥の移送流路とした筒状体と、
前記筒状体内において回転することで、筒状体の取込口から取り込んだ前記有機汚泥を筒状体内の長手方向に移送する螺旋羽根と、
前記螺旋羽根を回転する駆動手段と、
前記取込口から離れた位置における前記筒状体の周壁に形成された有機汚泥出口となる複数の孔部と、
前記有機汚泥出口となる複数の孔部を設けた箇所より有機汚泥の移送方向の先側に設けられ、前記筒状体内における有機汚泥の長手方向への移送をその位置で規制することにより、筒状体の内部を移送されてきた有機汚泥を前記孔部に向かわせる規制部と、
前記螺旋羽根の稜線に沿って形成され、少なくとも前記孔部が形成された箇所にて前記筒状体の内周に摺接し、前記螺旋羽根の回転に伴って生じる前記孔部との間のせん断作用により、前記有機汚泥を破砕する破砕刃と、
から構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の汚泥処理装置。
【請求項５】
前記規制部が、前記螺旋羽根の中心軸の一部をなすテーパ部により構成されており、該テーパ部は、前記筒状体内の有機汚泥の移送方向の先方に向かうほど径大となるよう形成され、かつ、前記孔部を設けた箇所に対応する位置に配置されていることを特徴とする請求項４に記載の汚泥処理装置。
【請求項６】
前記筒状体が、下端面を前記有機汚泥の取込口として開放し、上端部に前記規制部を配置し且つそのすぐ下側に前記孔部を配置した状態で、前記反応槽内に鉛直に配設されており、前記螺旋羽根が、前記筒状体内で回転することにより、前記有機汚泥を筒状体の下端より上方へ向けて移送することを特徴とする請求項４または５に記載の汚泥処理装置。
【請求項７】
前記筒状体が、上端面を前記有機汚泥の取込口として開放し、下端部に前記規制部を配置し且つそのすぐ上側に前記孔部を配置した状態で、前記反応槽内に鉛直に配設されており、前記螺旋羽根が、前記筒状体内で回転することにより、前記有機汚泥を筒状体の上端より下方へ向けて移送することを特徴とする請求項４または５に記載の汚泥処理装置。
【請求項８】
前記筒状体が、上下の両端面を前記有機汚泥の取込口として開放し、上下の中間部に前記規制部を配置し且つそのすぐ上側と下側にそれぞれ前記孔部を配置した状態で、前記反応槽内に鉛直に配設され、しかも、前記螺旋羽根として、前記規制部を挟んだ上側の筒状体内には上方螺旋羽根、下側の筒状体内には下方螺旋羽根が備えられており、上方螺旋羽根が、前記筒状体内で回転することにより、前記有機汚泥を筒状体の上端より下方へ向けて移送し、下方螺旋羽根が、前記筒状体内で回転することにより、前記有機汚泥を筒状体の下端より上方へ向けて移送することを特徴とする請求項４または５に記載の汚泥処理装置。
【請求項９】
前記上方螺旋羽根と下方螺旋羽根が個別に回転制御可能とされていることを特徴とする請求項８に記載の汚泥処理装置。
【請求項１０】
前記筒状体の内部に、前記有機汚泥の移送流路の断面を絞った箇所を設けることで、筒状体内における前記有機汚泥の流動速度に変化を持たせることを特徴とする請求項４または５に記載の汚泥処理装置。
【請求項１１】
前記螺旋羽根とは別に、前記筒状体を独立して回転させるための駆動機構を設けたことを特徴とする請求項４〜１０のいずれかに記載の汚泥処理装置。
【請求項１２】
前記反応槽内に前記攪拌破砕手段が複数配備されていることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の汚泥処理装置。
【請求項１３】
前記反応槽の底部に堆積した沈殿物を槽外へ排出する沈殿物排出部に洗浄貯留槽を設け、この洗浄貯留槽にて洗浄した後の夾雑物は排出し、洗浄によって前記夾雑物から剥離した有機汚泥は、前記反応槽に戻すことを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の汚泥処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、嫌気処理によって有機物含有の汚泥等廃棄物（以下、有機汚泥と称する）を処理する汚泥処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
下・排水処理、あるいは畜産排水、食品工場等の排水処理に伴って大量の有機汚泥が発生する。これらの有機汚泥は、濃縮、脱水、焼却等の減容化処理を行った後、埋立処分されるのが一般である。しかし、近年における発生汚泥量の増大に伴い、処理費用の増大、あるいは、埋立地確保の困難性に鑑み、有機汚泥の嫌気性処理が注目を集めている。嫌気性処理は、好気的な処理と比較して動力費が安く、余剰汚泥の発生量が少ないというメリットを持つためである。
【０００３】
また、最近では、生ゴミ、畜産業者や食品工場等から排出される固形性有機廃棄物、浄化槽汚泥等の下水汚泥以外の有機汚泥からも、積極的にメタンガスを生成し、エネルギー回収を行おうとする研究も盛んになってきた。
【０００４】
しかし、各種の分野から排出される有機汚泥には、メタン発酵に不適な夾雑物、例えば、砂分、陶磁器、ガラス、金属類、プラスチック類、髪の毛等が混入していることが多い。また、最終的にメタン発酵が可能であっても、粗大な木片、野菜くず等が混入していると、効率的なメタン発酵の障害となる。
【０００５】
様々な有機汚泥からエネルギーを回収しようとした場合、これらの夾雑物の取り扱いが問題となる。そのままメタン発酵設備に投入すると、メタン発酵の阻害要因となるばかりか、設備を傷める危険性が高いからである。
【０００６】
そこで、従来では、メタン発酵槽の前段にスクリーンを配置して、予めスクリーンにより夾雑物を取り除いたものをメタン発酵槽に投入するようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１１−２７７０４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、スクリーンで夾雑物を取り除く場合、スクリーンの目開きが小さいと、大量に発生するスクリーンかすの中に、まだメタン発酵が可能な有機物が多く含まれてしまい、その結果、エネルギー回収の点での効率低下につながる。一方、目開きが大きいと、メタン発酵に障害を与える夾雑物が多く混入したまま、メタン発酵槽へ有機汚泥が投入される危険がある。
【０００８】
本発明は、上記事情を考慮し、前段に配置するスクリーンに頼らずに、ある程度の夾雑物が含まれたままの状態で有機汚泥を投入しても、全く障害なく効率良くメタン発酵につながる処理を行うことのできる汚泥処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１の発明は、外部から投入される有機汚泥を嫌気条件下で発酵させて酸発酵汚泥を生成する反応槽と、前記反応槽で生成された前記酸発酵汚泥を槽外へ排出する汚泥排出手段と、前記反応槽の内部に配備され、反応槽内の有機汚泥を攪拌しながら破砕する攪拌破砕手段と、前記反応槽の底部に堆積した沈殿物を槽外へ排出する沈殿物排出手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１において、前記反応槽とは別に、前記汚泥排出手段により排出された酸発酵汚泥を嫌気条件下でメタン発酵させてメタンガスを生成するメタン発酵槽を備えたことを特徴とする。
【００１１】
これらの発明に対しては、さらに、汚泥排出手段にスクリーンを設け、未発酵汚泥の漏出を防止するようにすることもできる。酸発酵を終えた酸発酵汚泥は、酸発酵が不十分な有機汚泥（未発酵汚泥）に比較してその径が小さいので、この径に対応した目開きを有するスクリーンを配設することにより、発酵汚泥を選択的に排出できる。なお、このスクリーンにワイパ手段（ブラシやスクレーパ等）を備えると、スクリーンの目詰まりを軽減できる。
【００１２】
請求項３の発明は、外部から投入される有機汚泥を嫌気条件下で発酵させて酸発酵汚泥を生成すると共に、この酸発酵汚泥をメタン発酵させてメタンガスを生成する反応槽と、前記反応槽で生成されたメタンガスを槽外へ排出するガス排出手段と、前記反応槽から残汚泥を排出する残汚泥排出部と、前記反応槽の内部に配備され反応槽内の有機汚泥を攪拌しながら破砕する攪拌破砕手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１３】
請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれかにおいて、前記攪拌破砕手段が、前記反応槽内に配設され、内部を前記有機汚泥の移送流路とした筒状体と、前記筒状体内において回転することで、筒状体の取込口から取り込んだ前記有機汚泥を筒状体内の長手方向に移送する螺旋羽根と、前記螺旋羽根を回転する駆動手段と、前記取込口から離れた位置における前記筒状体の周壁に形成された有機汚泥出口となる複数の孔部と、
前記有機汚泥出口となる複数の孔部を設けた箇所より有機汚泥の移送方向の先側に設けられ、前記筒状体内における有機汚泥の長手方向への移送をその位置で規制することにより、筒状体の内部を移送されてきた有機汚泥を前記孔部に向かわせる規制部と、前記螺旋羽根の稜線に沿って形成され、少なくとも前記孔部が形成された箇所にて前記筒状体の内周に摺接し、前記螺旋羽根の回転に伴って生じる前記孔部との間のせん断作用により、前記有機汚泥を破砕する破砕刃と、から構成されていることを特徴とする。
【００１４】
請求項５の発明は、請求項４において、前記規制部が、前記螺旋羽根の中心軸の一部をなすテーパ部により構成されており、該テーパ部は、前記筒状体内の有機汚泥の移送方向の先方に向かうほど径大となるよう形成され、かつ、前記孔部を設けた箇所に対応する位置に配置されていることを特徴とする。
【００１５】
請求項６の発明は、請求項４または５において、前記筒状体が、下端面を前記有機汚泥の取込口として開放し、上端部に前記規制部を配置し且つそのすぐ下側に前記孔部を配置した状態で、前記反応槽内に鉛直に配設されており、前記螺旋羽根が、前記筒状体内で回転することにより、前記有機汚泥を筒状体の下端より上方へ向けて移送することを特徴とする。
【００１６】
請求項７の発明は、請求項４または５において、前記筒状体が、上端面を前記有機汚泥の取込口として開放し、下端部に前記規制部を配置し且つそのすぐ上側に前記孔部を配置した状態で、前記反応槽内に鉛直に配設されており、前記螺旋羽根が、前記筒状体内で回転することにより、前記有機汚泥を筒状体の上端より下方へ向けて移送することを特徴とする。
【００１７】
請求項８の発明は、請求項４または５において、前記筒状体が、上下の両端面を前記有機汚泥の取込口として開放し、上下の中間部に前記規制部を配置し且つそのすぐ上側と下側にそれぞれ前記孔部を配置した状態で、前記反応槽内に鉛直に配設され、しかも、前記螺旋羽根として、前記規制部を挟んだ上側の筒状体内には上方螺旋羽根、下側の筒状体内には下方螺旋羽根が備えられており、上方螺旋羽根が、前記筒状体内で回転することにより、前記有機汚泥を筒状体の上端より下方へ向けて移送し、下方螺旋羽根が、前記筒状体内で回転することにより、前記有機汚泥を筒状体の下端より上方へ向けて移送することを特徴とする。
【００１８】
請求項９の発明は、請求項８において、前記上方螺旋羽根と下方螺旋羽根が個別に回転制御可能とされていることを特徴とする。
【００１９】
請求項１０の発明は、請求項４または５において、前記筒状体の内部に、前記有機汚泥の移送流路の断面を絞った箇所を設けることで、筒状体内における前記有機汚泥の流動速度に変化を持たせることを特徴とする。
【００２０】
請求項１１の発明は、請求項４〜１０のいずれかにおいて、前記螺旋羽根とは別に、前記筒状体を独立して回転させるための駆動機構を設けたことを特徴とする。
【００２１】
請求項１２の発明は、請求項１〜１１のいずれかにおいて、前記反応槽内に前記攪拌破砕手段が複数配備されていることを特徴とする。
【００２２】
請求項１３の発明は、請求項１〜１２のいずれかにおいて、前記反応槽の底部に堆積した沈殿物を槽外へ排出する沈殿物排出部に洗浄貯留槽を設け、この洗浄貯留槽にて洗浄した後の夾雑物は排出し、洗浄によって前記夾雑物から剥離した有機汚泥は、前記反応槽に戻すことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
請求項１に係る発明では、反応槽内で有機汚泥を攪拌し且つ破砕する。また、破砕が困難で且つ水に対して比重が重い夾雑物等は底部に沈降堆積するため、排出によって除去する。従って、本発明によれば、反応槽に投入する有機汚泥を、事前にスクリーンで厳密に選別しておく必要性がなく、且つ、投入できる有機汚泥の範囲を広げることができる。例えば、下水汚泥、浄化槽汚泥、生ゴミ、畜産汚泥（糞尿等含む）、食品工場等から排出される廃棄汚泥、沈砂池で除塵機にて捕捉されたし渣等を、そのまま投入することも可能となる。
【００２４】
また、反応槽の内部において有機汚泥を攪拌し且つ破砕することができるため、有機汚泥の酸発酵を促し酸発酵汚泥を効果的に生成することができる。この酸発酵汚泥は、標準活性汚泥法、生物学的窒素除去法、生物学的窒素リン同時除去法などの各システムにおける微生物の炭素源として有効利用できるものである。
【００２５】
請求項２の発明では、酸発酵を行う反応槽と、メタンガスの生成を行うメタン発酵槽とをそれぞれ独立して設けている。一般的にメタンガスの生成は、加水分解工程、酸発酵工程、メタン生成工程の段階を経て行われるが、酸発酵工程は、メタン発酵工程に比較して、酸素による弊害、温度変化の影響を受け難く、短時間で完了する。そのため、本発明によれば、反応槽とメタン発酵槽とを完全に独立させたことにより、酸発酵段階における破砕、攪拌によって嫌気的な環境が一時的に損なわれても、メタン発酵槽に及ぼす悪影響を極力抑えることができる。
【００２６】
また、各槽を独立させているため、酸発酵工程に適した条件、メタン生成工程に適した条件を各槽毎に個別に設定でき、効率的なメタン生成が可能になる。さらに、前段の反応槽でメタン発酵に不適な夾雑物等を積極的に取り除くため、後段のメタン発酵槽内において良好な反応（メタンガスの生成）を期待できる。
【００２７】
また、既設のメタン発酵槽の前段に請求項１の発明に係る反応槽を組み込むことで、簡単に請求項２の発明の汚泥処理装置を構成できるので、実現するのも容易である。その場合、特に下水道におけるディスポーザの普及によって懸念されているメタン発酵槽の負荷増大を解消し、また、夾雑物の混入に伴うトラブルを未然に防止し得る。
【００２８】
請求項３の発明では、１個の反応槽内で、酸発酵汚泥の生成からメタンガスの生成までの一連の工程が行われる。前述の如くメタンガスの生成は、加水分解工程、酸発酵工程、メタン生成工程という段階を経て行われる。これらの工程は明確に区分されるものではないが、各種の条件に応じてこの順に工程が進む。従って、１つの反応槽でこれらの工程を順に経るように条件設定を行うことにより、効率的な設備でメタンガスを生成することができる。
【００２９】
請求項４の発明では、筒状体の内部において螺旋羽根の作用によって有機汚泥を流動させる。通常の攪拌羽根（例えば、プロペラ状羽根）は、渦流等を起こして間接的に槽内の有機汚泥を攪拌するのが一般的である。しかし、本発明では、筒状体内部に有機汚泥を取り込み、筒状体内部の閉塞された領域内で、螺旋羽根による直接接触により有機汚泥を移送し、この移送により槽内の有機汚泥を循環させて、槽内を攪拌する。従って、プロペラ状羽根による間接的な攪拌と違って、物理的な破砕作用を期待できる。しかも、本発明では、破砕刃と筒状体の孔部との摺り合わせによるせん断作用により、有機汚泥やその中の粗大な混入物（特に比重の軽い浮遊物）を積極的に破砕するので、メタン発酵可能な部材を限りなく有効な原料にすることができる。なお、反応槽の底部に堆積する夾雑物等は、排出部から排出する。
【００３０】
請求項５の発明では、筒状体内を移動する有機汚泥を孔部に向かわせ規制部を、螺旋羽根の中心軸の一部に設けたテーパ部で構成し、そのテーパ部を孔部を設けた箇所に対応させて配置したので、テーパの作用により有機汚泥を無理なくスムーズに孔部に向かわせることができ、滞留や詰まりの心配がない。
【００３１】
請求項６の発明では、鉛直に配設した筒状体の下端面を有機汚泥の取込口とするため、下部の濃縮状態にある有機汚泥を優先的に吸い込んで破砕することができ、槽内の発酵汚泥濃度を均一化できる。また、請求項７の発明では、鉛直に配設した筒状体の上端面を有機汚泥の取込口とするため、水面に溜まるスカム等を優先的に吸い込んで破砕することができ、水面でのスカムの成長を抑制することができる。さらに、請求項８の発明では、鉛直に配設した筒状体の上下両端面を有機汚泥の取込口として開放しているため、上側の端面からは上方のスカム等を吸い込み、下側の端面からは沈降濃縮した有機汚泥を吸い込み、中間部で破砕することができる。その結果、請求項６及び７の両発明の効果を奏する。
【００３２】
また、請求項９の発明では、上方螺旋羽根と下方螺旋羽根とを個別に回転制御できるようにしたので、槽内の状況に応じて、上下の螺旋羽根の回転速度を変えたり、回転方向を変えたりすることが自由にできる。また、請求項１０の発明では、筒状体の内部に流路断面を絞った箇所を設けることで、筒状体内における有機汚泥の流動速度に変化を持たせたので、必ずしも筒状体の全長に亘って高価な螺旋羽根を設けないでも、あるいは、径の大きな螺旋羽根を設けないでも、破砕や攪拌に十分な移送能力を発揮できる。
【００３３】
また、請求項１１の発明では、筒状体を螺旋羽根と独立して回転させるための機構を設けたので、螺旋羽根と筒状体を同方向に回転させながら回転差を設けて破砕効果を得たり、螺旋羽根と筒状体を逆方向に回転させることで、大きな回転差による大きな破砕効果を得たりすることができる。
【００３４】
また、請求項１２の発明では、撹拌破砕手段を複数配備したので、反応槽が大きい場合でも、滞留箇所を残すことなく、全体を攪拌することができる。また、複数配備した撹拌破砕手段の組み合わせタイプ（請求項６〜１１参照）を違えることにより、多様な攪拌状態を反応槽内に作り出すことができる。
【００３５】
請求項１３の発明では、沈殿物排出手段に洗浄貯留槽を備えているので、同排出部から排出された夾雑物を、この洗浄貯留槽内で洗浄でき、かつ、夾雑物と剥離した有機汚泥を再び反応槽に戻すことで、有機汚泥の利用効率を一層高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の実施形態の汚泥処理装置１を組み込んだ標準的な窒素除去システムの構成図である。まず、そのシステムについて説明する。
【００３７】
この窒素除去システムは、図１に示すように、生物反応槽として順番に嫌気槽１０１、好気槽１０２を配置し、最初沈殿池１０３から流出する原水と最終沈殿池１０４からの返送汚泥を嫌気槽１０１に供給すると共に、好気槽１０２からの硝化液を嫌気槽１０１に循環させる。この窒素除去システムにより、排水中の窒素分を窒素ガスとして除去することができる。本実施の形態に係る汚泥処理装置１は、この窒素除去システムに組み込まれており、投入する有機汚泥としては、最初沈殿池１０３からの初沈汚泥、最終沈殿池１０４からの余剰汚泥、沈砂池１０５に設置した除塵機１０６からのし渣、家畜の糞尿や生ゴミ等がある。なお、本汚泥処理装置１は、主に最初沈殿池１０３からの初沈汚泥を処理するが、最終沈殿池１０４からの余剰汚泥も処理するため、汚泥の減容化にも寄与することができる。
【００３８】
最初沈殿池１０３からの初沈汚泥等は、汚泥処理装置１の反応槽２に投入する。反応槽２内は、嫌気的な環境（嫌気条件）に保持してある。また、反応槽２内には、攪拌破砕機（攪拌破砕手段）を設置してあり、投入した初沈汚泥等を攪拌しながら破砕する。投入後、一定時間が経過した初沈汚泥等は、酸発酵が進み、酸発酵汚泥となる。この酸発酵汚泥を脱窒素炭素源として、窒素除去システムの嫌気槽１０１に戻す。反応槽２内で沈降堆積した砂や金属などの夾雑物等は、洗浄貯留槽３に投入する。洗浄貯留槽３では、砂や金属等に付着した汚泥を洗浄分離し、この汚泥を反応槽２に戻す。一方、洗浄後の砂や金属等は、別の工程に送り、廃棄処理、もしくはリサイクル処理等する。
【００３９】
図２は、本実施の形態に係る汚泥処理装置１の概略構成図である。
前述の如く、反応槽２内は、嫌気条件下に保持する。この嫌気条件とは、発酵汚泥の生成が可能な環境であれば良く、ＯＲＰ計（酸化還元電位計）２５での測定値が、−３００〜−１５０ｍＶの範囲であれば足りる。また、発酵汚泥の生成に必要なその他の条件としては、槽内温度や貯留日数が考えられる。これらの条件は、相互に関連しており、例えば、槽内温度を中温（３５゜Ｃ程度）〜高温（５５゜Ｃ程度）の範囲とするならば、１日〜８日程度の貯留で足りる。
【００４０】
反応槽２内には、槽内を攪拌し、且つ、初沈汚泥等を破砕するスクリュー式の攪拌破砕機（撹拌破砕手段）４が設けられている。初沈汚泥等の中で、水に対して比較的比重の軽い有機物等（微生物フロック、生ゴミ、木片、髪の毛等）は、攪拌破砕機４の攪拌作用によって槽内を浮遊し循環する。また、浮遊循環する有機物等は、攪拌破砕機４に設けた破砕刃（後述）によって破砕される。
【００４１】
有機物等が破砕されて微細になると、加水分解工程が促進される。その結果、有機酸の生成も活発になる。この有機酸を多く含む汚泥（有機酸含有率が高い汚泥）が、酸発酵汚泥に相当する。なお、酸発酵汚泥中の有機酸含有率は、３０００ｍｇ／ｌ以上が好ましい。
【００４２】
反応槽２の側壁の中段には、反応槽２内で生成された酸発酵汚泥を槽外へ引き抜くための配管２２が接続されている。また、その配管２２の入口にはスクリーン２３が設けられている。初沈汚泥等（可溶化が不十分な有機汚泥）に比較し、酸発酵汚泥の方が一般に粒子が小さいため、スクリーン２３で選別することにより、酸発酵汚泥の優先的な排出が可能になる。また、このスクリーン２３を設けることにより、破砕が不十分な夾雑物、例えば、木片や布等の流出を防ぐこともできる。本実施の形態では、スクリーン２３および配管２２が、特許請求の範囲に記載の「汚泥排出手段」に相当する。
【００４３】
図２において符号２３Ａで示す部材は、スクリーン２３の目詰まりを防止するブラシであり、ワイパ手段の一形態である。また、符号２３Ｂで示す部材は、スクリーン２３をスクラビング洗浄するための散気部である。さらに、符号２７で示す部材はブロワである。このブロワ２７は、反応槽２の上部から発酵ガスを吸引し、前記散気部２３Ｂ、反応槽２内の各部、貯留洗浄部３の散気管３１に送る。これにより、発酵ガスを利用したスクラビング洗浄等が可能となる。
【００４４】
なお、本実施の形態では、槽内の嫌気状態を安定的に保持するために発酵ガスを利用している。しかし、反応槽２内における初沈汚泥等のＯＲＰ値が−３００ｍＶ以下となった場合には、メタン発酵が優勢となるため、ＯＲＰ値を上げる必要がある。この場合、発酵ガスに変えて大気中の空気を引き込んで利用する。  
【００４５】
また、発酵ガスの吸い込み管と大気吸引管とを分岐して設け、各管を切り替えて使用可能とすることもできる。さらに、反応槽２内のＯＲＰ値を自動検出し、ＯＲＰ値が特定の範囲を保持できるように自動制御することも可能である。具体的には、ＯＲＰ値が−３００ｍＶ以下となった場合には大気を吸引し、−１５０ｍＶ以上となった場合には、発酵ガスを吸引する等である。この制御により、例えば、ＯＲＰ値が低すぎる環境下で発生する硫化水素の発生を抑え、また、発酵汚泥がメタンガスに転換するのを防止できる。
【００４６】
反応槽２の上部には、スカム除去部２４が設けられている。このスカム除去部２４により除去したスカムは洗浄貯留槽３に送る。一方、攪拌によっても巻き上がらない比較的比重の重い夾雑物等（砂や金属、ガラス等）は、反応槽２の底からドレン管２１で引き抜き、洗浄貯留槽３に送る。ドレン管２１には、開閉のためのバルブ２１ａを設けてあり、このバルブ２１ａの操作で沈降物の排出を行う。
【００４７】
洗浄貯留槽３には、散気管３１が設けられている。散気管３１は、ブロワ２７によって送り込まれた発酵ガス等を排出し、夾雑物等をスクラビング洗浄する。スクラビング洗浄によって夾雑物等から引き剥がされた汚泥等は、ポンプ３２で吸い上げ、固液分離の後、高濃度分は初沈汚泥等と共に反応槽２に戻し、低濃度分は他の処理工程に送る。一方、夾雑物等は、夾雑物排出部３３から排出する。
【００４８】
以上、図２を参照して汚泥処理装置１の全体構成を説明した。続いて、汚泥処理装置１の各部について、図面を参照しつつ詳しく説明する。図３は、反応槽２の内部構造を示す側断面図であり、攪拌破砕機４が一部破断状態で示してある。
【００４９】
反応槽２は、円筒状の胴体を鉛直方向に沿って縦置きにした形態をなし、天井は蓋２６で覆われている。この蓋２６には、初沈汚泥等の投入口２６ｃが設けられ、またその中央には、攪拌破砕機４を挿入する着脱穴２６ａが設けられている。さらに、この着脱穴２６ａの周りには、支持台２６ｂが設けられている。この着脱穴２６ａに、攪拌破砕機４の筒状体４１，４２が差し込まれている。また、支持台２６ｂの上に、攪拌破砕機４の取付板４５が係合しており、ボルトで固定されている。基本的には、このボルト止めによって攪拌破砕機４が固定されている。
【００５０】
反応槽２の円筒側壁の一部（図３においては右側）には、スクリーン２３を付設する部屋２ａが形成されている。この部屋２ａの形状は、外側に突き出た円筒型であり、スクリーン２３の形状に対応している。本実施の形態に係るスクリーン２３は、円筒体を横に配置したスクリーン本体２３ａと、スクリーン本体２３ａの軸方向端部に一体に連結された回転軸２３ｂと、回転軸２３ｂが反応槽２を貫通する位置で回転軸２３ｂを回転自在に支持する軸受２３ｄと、回転軸２３ｂを回転させる回転駆動機構２３ｅと、回転軸２３ｂを回転自在に支持しつつシール状態を保持しながら配管２２と連絡させる連結部２３ｆと、回転軸２３ｂの内部を軸方向に貫通し、一方端がスクリーン本体２３ａの内部に連通し、他方端が配管２２に連通する排汚ライン２３ｃとからなる。なお、本実施の形態に係る回転駆動機構２３ｅは、駆動モータの駆動軸と回転軸２３ｂとの間に無端ベルトを掛け回し、駆動軸の回転を回転軸に伝達する形態からなる。
【００５１】
スクリーン本体２３ａは、隙間を開けて配設した複数の環状ウエッジワイヤにて円筒体を形成し、その一方の端面（反応槽２の内部側）を蓋で覆い、他方の端面に回転軸２３ｂを固定したものである。また、回転軸２３ｂとスクリーン本体２３ａは同一軸線上にあり、両者は一体回転する。このスクリーン本体２３ａの形態は、本実施の形態に係るものに限定されず、円筒面板にパンチ穴やスリット穴を形成したのもであってもよい。
【００５２】
スクリーン本体２３ａの下方には、ワイパ部に相当するブラシ２３Ａが配設され、その下方には、散気部２３Ｂが配設されている。ブラシ２３Ａの先端は、スクリーン部２３ａの目幅内に入り込んでおり、スクリーン本体２３ａを回転させると、ブラシ部２３Ａがスクリーン部２３ａの目に詰まった汚泥等を掻き落とすようになっている。このブラシ２３Ａは、ゴム板等からなるスクレーパで代替してもよい。一方、散気部２３Ｂからは、スクラビング用の発酵ガスが出し、この発酵ガスによるスクラビング洗浄作用により、スクリーン部２３ａの目詰まりを防止する。
【００５３】
図３において、スクリーン２３と対向する反応槽２の反対側の側壁には、貯えられた初沈汚泥等の浮上スカムを除去するためのスカム除去部２４が設けられている。スカム除去部２４は、鉛直上方を向く大径の吸い込み口２４ａと、鉛直下方を向くスライド管２４ｂと、この両者を同一軸線状にて連結するレジューサ部２４ｃと、スライド管２４ｂを摺動可能に保持し、かつ、特定の位置で固定するグリップ管２４ｄと、このグリップ管２４ｄに連結し、吸い込み口２４ａから吸い込んだスカムを反応槽２の外部に導出するエルボ管２４ｅと、エルボ管２４ｅを開閉するバルブ２４ｆとからなる。
【００５４】
反応槽２内に貯えられている初沈汚泥等の量（水面の高さ）に応じて、吸い込み口２４ａの高さ位置を調整する。この高さ位置とは、初沈汚泥等の水面よりも若干低い位置であり、グリップ管２４ｄから突き出るスライド管２４ｂの長さを調節することによって行う。外部にあるバルブ２４ｆを開くと、初沈汚泥の表面からスカム等が吸い込まれる。このスカム等を、洗浄貯留槽３に送る。
【００５５】
反応槽２の下部は、沈降堆積物（主として夾雑物）を中央に集積すべく下方に向けてテーパ状に縮径しており、その中央には、堆積物を保持する堆積部屋２７が設けられている。この堆積部屋２７の底には、夾雑物等を排出し、洗浄貯留槽３に送るドレン管２１が設けられている。また、この堆積部屋２７には、攪拌破砕機４の下部を位置決めするガイド板２７ａが設けられている。
【００５６】
続いて、攪拌破砕機４について詳述する。なお、図４は、攪拌破砕機４の側面断面図、図５は、図４のＡ−Ａ断面図である。
前述の如く、反応槽２の蓋２６には、攪拌破砕機４の筒状体４１，４２を挿入するための着脱穴２６ａが設けられており、着脱穴２６ａの周りには支持台２６ｂが設けられている。着脱穴２６ａに筒状体４１，４２を差し込んだ攪拌破砕機４は、取付板４５を支持台２６に載せた状態で、ボルトで固定されている。このように反応槽２内に攪拌破砕機４を組み込む場合、この取付板４５で着脱穴２６ａを塞ぎ、かつ、取付板４５を支持台２６ｂに引っかけて固定すればよく、簡単な作業で取り付けられる。
【００５７】
取付板４５の上部（反応槽２の外部）には、モータ（駆動手段）４６が固定されており、このモータ４６の動力によって撹拌破砕機４の回転軸４３を回転させる。なお、回転軸４３の回転方向、回転速度、トルク等は、モータ４６によって制御する。取付板４５には回転軸４３の軸受４５ａが設けられており、回転軸４３は、この軸受４５ａを介して取付板４５を貫通している。なお、軸受４５ａには、液漏れ防止のためのシールが施されている。
【００５８】
内部を初沈汚泥等（有機汚泥）の移送通路とする筒状体４１，４２は、途中で連結されることで１本のパイプ状部材として反応槽２内に鉛直に挿入されており、その内部にスクリューＳが挿入されている。スクリューＳは、スクリュー軸である回転軸４３とその外周の螺旋羽根４４とよりなる。螺旋羽根４４は、筒状体４１，４２内において回転することで、初沈汚泥等を筒状体４１，４２の内部に沿って移送する。
【００５９】
筒状体４１，４２は、取付板４５の下部（反応槽２内）に、吊り支持部４５ｂを介して取り付けられている。本実施の形態に係る筒状体は、鉛直方向下部の移送筒体４１と、鉛直方向上部の有孔筒体４２とからなり、両者が一体にフランジを介して連結された状態で、反応槽２内の中心部に鉛直に配設されている。移送筒体４１の下端面は有機汚泥の取込口として開放しており、螺旋羽根４４の回転によって、下端面から初沈汚泥等を引き込み、筒内部に沿って上方に流動させる。
【００６０】
有孔筒体４２は、複数の環状鋼材を同軸に、かつ、隙間を開けて円筒状に並べ、各環状鋼材を補強部材によって一体に形成したものである。有孔筒体４２の下端面は、前述の如くフランジを介して移送筒体４１と一体になり、筒内において連通している。一方、上端面に位置する環状鋼材が吊り支持部４５ｂに固定されている。なお、有孔筒体４２における各環状鋼材同士の隙間が、本実施の形態では、特許請求の範囲に記載の「筒状体の周壁に形成された複数の孔部」に相当する。
【００６１】
スクリューＳの回転軸４３は、移送筒体４１の内部に位置する部分では一定の径に形成されているが、有孔筒体４２の内部に位置する部分では、上側が径大、下側が径小のテーパ状に形成されている。このテーパ状に形成された部分（以下、「テーパ部」という）部４３ａは、最大径部にて有孔筒体４２の上端開口をほぼ閉塞している。
【００６２】
螺旋羽根４４によって送られてきた初沈汚泥等は、移送筒体４１の内部を下から上に向かって移送されるが、有孔筒体４２およびテーパ部４３ａに至ると、有孔筒体４２と回転軸４３との隙間が徐々に狭くなることにより濃縮される。また、この濃縮された汚泥は、テーパ部４３ａの斜面の作用によって有孔筒体４２の外側に逃げようとし、有孔筒体４２の隙間にはまり込む。そのため、回転軸４３と初沈汚泥等との共周りが防止され、螺旋羽根４４のせん断作用により、破砕され易くなる。つまり、本実施の形態では、テーパ部４３ａが、特許請求の範囲に記載の「規制部」に相当する。なお、「規制部」としては他の形態でも良く、例えば、テーパ状の部分は作らず、有孔筒体４２の上端面を、蓋等で遮蔽する形態でも良い。
【００６３】
本実施の形態では、螺旋羽根４４のうち、有孔筒体４２の内部に位置する螺旋羽根４４の稜線部分４４ａは、そのまま有孔筒体４２の内周に摺接している。そのため、この螺旋羽根４４の稜線部分４４ａが、特許請求の範囲に記載の「破砕刃」に相当する。
【００６４】
本実施の形態では、螺旋羽根４４の肉厚は、有孔筒体４２の内部に位置する部分の肉厚が、移送筒体４１の内部に位置する部分の肉厚よりも厚くなるように設定してある。その理由は、有孔筒体４２の内部では、初沈汚泥等が濃縮され、螺旋羽根４４に大きな圧力がかかるためである。また、有孔筒体４２の隙間（孔部）と螺旋羽根４４との摺り合わせによって初沈汚泥等をせん断破砕する際に、螺旋羽根４４に大きな負荷がかかるためである。
【００６５】
なお、この螺旋羽根４４の稜線部分４４ａを断面鋭角に加工し、破砕作用を向上させることもできる。また、この稜線部分４４ａに着脱可能は刃を別に取り付け、刃が摩耗した都度、交換可能な態様とすることもできる。基本的に、この破砕刃は、筒状体４１，４２に設けた孔部にはまり込んだ初沈汚泥等を、螺旋羽根４４の回転に伴って有効にせん断できる形態であれば足りる。
【００６６】
スクリューＳの回転軸４３の下端には、支持軸４３ａが回転自在に組み込まれている。この支持軸４３ａの下端には、均等に分割した四方向に突き出したフレーム４３ｂ・・が設けられている。各フレーム体４３ｂ・・の先端は上方に折れ曲がり、移送筒体４１に固着されている（図５参照）。その結果、回転軸４３や螺旋羽根４４と移送筒体４１との間に生ずる芯ずれが防止されており、かつ、補強されている。
【００６７】
また、このフレーム４３ｂ・・は、反応槽２の堆積部屋２７に設けたガイド板２７ａ・・にて位置決めされつつ固定されている。具体的には、堆積部屋２７の側壁から中心に向けて四枚のガイド板２７ａ・・が突き出ている。これら四枚のガイド板２７ａ・・は、フレーム４３ｂ・・に対応しており、双方が当接することによって、筒状体４１の位置が安定する。その結果、攪拌破砕機４の位置決めがなされる。
【００６８】
なお、本実施の形態では、ガイド板２７ａ・・とフレーム４３ｂ・・とはボルトにて固定されている。しかし、ボルト等で固定せず、ガイド板２７ａ・・で単なる位置決めのみを行う態様とすることもできる。このようにすれば、反応槽２内から攪拌破砕機４を容易に引き抜くことができ、メンテナンスに伴う労力が軽減する。
【００６９】
また、本実施の形態では、攪拌破砕機４上部の取付板４５と支持台２６ｂとの固定により攪拌破砕機４の基本的な位置決めが行われている。従って、筒状体４１，４２の下端の位置決めは補助的なものであり、必ずしも必要無い。また、本実施の形態では、ガイド板２７ａ・・とフレーム４３ｂ・・との関係で位置決めを行ったが、このような形態のみに限定されない。そのため、例えば、反応槽２から移送筒体４１を直接保持する支持部材を設け、この支持部材によって攪拌破砕機４を保持すると共に位置決めすることもできる。
【００７０】
続いて、汚泥処理装置１の運転方法を、図２を参照しつつ説明する。
初沈汚泥等は間欠的に反応槽２内に投入する。反応槽２内の攪拌破砕機４は、移送筒体４１の下端面を汚泥取込口として開放している。従って、この下端面から初沈汚泥等を引き込み、筒内を通って上方に移送すべく、回転軸４３および螺旋羽根４４を回転させる。回転速度は初沈汚泥等の性状によって変更でき、例えば、初沈汚泥等の中に夾雑物が多く含まれる場合には、比較的速度を落とし、また、初沈汚泥等の濃度が低い場合には、比較的速度を速めることができる。
【００７１】
また、投入される初沈汚泥等の性状が、時期によって変化する等の事情が無い場合には、あらかじめ回転軸４３および螺旋羽根４４の回転速度、回転方向等を、その初沈汚泥等の性状に合わせて設定しておく事もできる。例えば、３０分間は正転した後、５分間は停止させ、その後、３０分間は逆転し、その後、再び３０分間正転する等である。この場合、正転とは、初沈汚泥等を移送筒体４１内に引き込み、有孔筒体４２に送り込む回転であり、逆転とはその逆回転を意味する。
なお、逆転させる意義は、乱流の形成を促して攪拌を促進したり、また、有孔筒体４２の隙間に対する逆流を引き起こして目詰まりを洗浄するためである。
【００７２】
螺旋羽根４４によって移送された初沈汚泥等は、上方の有孔筒体４２に送り込まれる。有孔筒体４２には、隙間があり、送り込まれた初沈汚泥等はこの隙間を通って外部に抜けようと隙間にはまる。また、有孔筒体４２内の回転軸４３には、テーパ状の拡開部４３ａを形成し、上端部分で有孔筒体４２の筒内を閉塞する。そのため、送り込まれる初沈汚泥等は、押圧によって濃縮され、さらに、有孔筒体４２の隙間に挟まり易くなる。挟まった初沈汚泥等には、螺旋羽根４４がせん断作用を奏し、初沈汚泥等を破砕する。
【００７３】
反応槽２内の初沈汚泥等は、攪拌破砕機４の作用により、破砕されながら槽内を循環する。反応槽２内で嫌気状態を保持しながら、初沈汚泥等を一定の期間保持すると、初沈汚泥等の酸発酵が進み、有機酸が生成される。有機酸の含有率が一定以上になると酸発酵汚泥として排出する。なお、酸発酵のために初沈汚泥等を保持する期間は、初沈汚泥等の性状や発酵温度によって異なる。例えば、比較的分解性の良い汚泥が対象である場合には、３５゜Ｃ程度に設定することで、２〜１０日程度で終了する。
【００７４】
以上、本実施の形態に係る汚泥処理装置１について説明した。しかし、この汚泥処理装置１については、幾つかのバリエーションが考えられる。例えば、反応槽２の底部に、排出部としてスクリューコンベヤを設け、底部に堆積する夾雑物等を定量的に引き抜き、洗浄貯留槽３に送ることもできる。
【００７５】
また、筒状体４１，４２と回転軸４３や螺旋羽根４４の関係についても本実施の形態の変更例を考えることができる。次に、これら変更例を図面を参照しつつ説明する。なお、図６〜図１１は変更例１〜６に係る汚泥処理装置１の主として攪拌破砕機４をそれぞれ模式的に示す図である。
【００７６】
＜変更例１＞
図６に示す変更例１に係る汚泥処理装置１において、スクリュー式の攪拌破砕機４Ａは、移送筒体４１と有孔筒体４２との上下の配置関係を逆にして、鉛直に配設してある。具体的には、移送筒体４１を鉛直方向の上部に配設し、有孔筒体４２を移送筒体４１に対して同軸となる鉛直方向の下部に配設する。回転軸４３は、各筒体４１，４２の内部を挿通し、螺旋羽根４４は、各筒体４１，４２の内部に摺接する。また、回転軸４３の径は、移送筒体４１の内部では一定となっているが、有孔筒体４２の内部では、下方にむけて拡がるテーパとなっている（テーパ部４３ａ）。さらに、有孔筒体４２の上端面を取込口として開放し、下端部において前記テーパ部４３ａで筒内を閉塞する。このテーパ部４３ａが「規制部」に相当する。
【００７７】
この変形例１の場合、反応槽２内に貯えられた初沈汚泥等のうち、水面付近の初沈汚泥等から引き込み、かつ、下方に移送して破砕する。このような構成とすることで、水面上に発生するスカムを積極的に取り込むことができ、スカムの成長を抑えることができる。
【００７８】
＜変更例２＞
図７に示す変更例２に係る汚泥処理装置１において、スクリュー式の攪拌破砕機４Ｂは、上下の位置に移送筒体４１，４１を配設し、かつ、両移送筒体４１，４１の間に有孔筒体４２を配設してある。なお、各筒体４１，４２，４１は同径かつ同軸上にあり、筒内で連通し、鉛直に立った状態にある。また、上側の移送筒体４１では、上端面を取込口として開放し、下側の移送筒体４１では、下端面を取込口として開放してある。
【００７９】
回転軸４３は、各筒体４１，４２，４１の内部を挿通し、螺旋羽根４４は、各筒体４１，４２，４１の内部に摺接する。また、有孔筒体４２の挟んだ上側に位置する螺旋羽根４４Ａと下側の螺旋羽根４４Ｂとは、初沈汚泥等の移送送り方向が逆となるように羽根の向きが逆に形成されている。具体的には、回転軸４３を正転する際には、上側の螺旋羽根４４Ａは、上側の移送筒体４１の上端面から初沈汚泥等を引き込み、下側の螺旋羽根４４Ｂは、下側の移送筒体４１の下端面から初沈汚泥等を引き込む。
【００８０】
回転軸４３の径は、移送筒体４１，４１の内部では一定である。しかし、有孔筒体４２の内部では特徴的に変化する。具体的には、上部の移送筒体４１から下方に向かって延びる回転軸４３には、下方にむけて拡がるテーパ部４３ｂを形成し、下部の移送筒体４１から上方に向かって延びる回転軸４３には、上方にむけて拡がるテーパ部４３ｃを形成してある。さらに、この回転軸４３は、両テーパ部４３ｂ，４３ｃが当接する有孔筒体４２の内部で径が最大となり、この位置で有孔筒体４２の筒内を閉塞する。両拡開部４３ｂ，４３ｃが「規制部」に相当する。
【００８１】
この変形例２の場合、反応槽２内に貯えられた初沈汚泥等のうち、水面付近の初沈汚泥等を引き込むとともに、底付近の比較的濃度の濃い初沈汚泥等をも吸い込む。その結果、反応槽２内における初沈汚泥等の濃度分布が比較的安定するとともに、スカムの成長を抑えることができる。
【００８２】
＜変更例３＞
図８に示す変更例３に係る汚泥処理装置１において、スクリュー式の攪拌破砕機４Ｃは、次のように構成されている。先の変更例２においては、上下の螺旋羽根４４Ａ、４４Ｂを１本の回転軸４３に取り付けて一体に回転するようにしたが、この変更例３の撹拌破砕機４Ｃでは、上下の螺旋羽根４４Ａ、４４Ｂを個別に回転制御できるように構成してある。即ち、上側の回転軸４３Ａと下側の回転軸４３Ｂは、同軸上で回転できるように連結してあるが、独立に回転可能になっており、上下の螺旋羽根４４Ａ、４４Ｂを同方向に同速度で回転させることもできるし、同方向に異なる速度（回転差を持たせて）で回転させることもできるし、逆方向に任意の速度で回転させることができる。従って、上下の回転軸４３Ａ、４３Ｂのジョイントは相対回転可能な構造にしてある。この場合、独立に回転制御するためには、駆動系を独立させなければならないが、各回転軸４３Ａ、４３Ｂごとに上下に駆動用モータを連結してもよいし、回転軸を２重軸にして、両方の駆動用モータを同じ側（例えば上側）に配置してもよいし、モータは１個にして、動力伝達機構で独立駆動できるようにしてもよい。
【００８３】
このように上下の螺旋羽根４４Ａ、４４Ｂを独立して回転制御できるようにした場合、様々な組み合わせで運転することができる。
【００８４】
＜変更例４、５＞
図９、図１０に示す変更例４、５に係る汚泥処理装置１において、スクリュー式の攪拌破砕機４Ｄ、４Ｅは、移送筒体４１の内部に、汚泥の移送流路の断面を絞った箇所１４１を設けることで、移送筒体４１内における汚泥の流動速度に変化を持たせるようにしてある。
【００８５】
このように構成した場合、必ずしも移送筒体４１の全長に亘って高価な螺旋羽根４４を設けないでも、また、径の大きな螺旋羽根４４を設けないでも、破砕や攪拌に十分な移送能力を発揮できる。
【００８６】
＜変更例６＞
図１１に示す変更例６に係る汚泥処理装置１においては、反応槽２内に攪拌破砕機４、４Ａを適当な配置で複数配備している。このように撹拌破砕機４、４Ａを複数配備した場合は、反応槽２の径が大きい場合でも、滞留箇所を残すことなく、全体を攪拌することができる。また、複数配備した撹拌破砕機４の組み合わせタイプを違えることにより、多様な攪拌状態を反応槽２内に作り出すことができる。組み合わせは任意に選択することができる。
【００８７】
＜他の変更例＞
さらに、以上の変更例では、基本的に筒状体４１，４２は固定していたが、筒状体４１，４２を螺旋羽根４４と独立して軸周りに回転させる態様とすることもできる。この場合、螺旋羽根４４の回転方向と筒状体４１，４２の回転方向を同じにし、かつ差速をつければ、移送送り作用を向上できる。また、逆にすれば、螺旋羽根４４による破砕作用を向上させることができる。
【００８８】
続いて、本発明に係る第２の実施の形態について説明する。図１２は、本実施の形態に係る汚泥処理装置１Ａの模式図である。なお、この第２の実施の形態において、前記第１の実施の形態に係る構造、部材等と同一の作用を奏する物については、同じ符号を付して詳細説明を省略する。そして、同一の部材等であっても本実施の形態において、特異な作用、効果、もしくは特に有利な効果等を奏する場合には、その都度、説明をする。
【００８９】
汚泥処理装置１Ａは、発酵汚泥の生成のみならず、メタン発酵によるメタンガスの生成までも目的とするものである。そのため、前記第１の実施の形態に係る汚泥処理装置１の構成（本実施の形態では発酵汚泥生成部６）に加え、メタン発酵槽７等を備える。従って、発酵汚泥生成部６で作った発酵汚泥を水処理システムの嫌気槽等に戻すのではなく、メタン発酵槽７に投入する。
【００９０】
なお、本実施の形態において、発酵汚泥生成部６とメタン生成槽７とは独立しており、それぞれ異なった嫌気条件の設定が可能である。そのため、例えば発酵汚泥生成部６では、酸発酵を積極的に行わせるためにＯＲＰ値を−３００ｍＶ〜−１５０ｍＶの範囲とし、かつ、温度を３５゜Ｃ〜５５゜Ｃとし、さらに貯留期間を１〜８日の範囲とする。一方、メタン発酵槽７では、ＯＲＰ値を−４００程度に維持し、温度を３５゜Ｃ〜５５゜Ｃの範囲としながら、貯留期間を１０〜２０日とする。
【００９１】
本実施の形態に係る汚泥処理装置１Ａは、発酵汚泥生成部６と、発酵汚泥生成部６で生成した発酵汚泥６を投入するメタン発酵槽７と、メタン発酵槽７で生成したメタンガスを回収し、貯留するメタン貯留部８とからなる。また、メタン発酵槽７には、槽内を攪拌する攪拌機７１を備え付ける。なお、図１２では、攪拌機７１としてプロペラ状の攪拌羽根を図示しているが、ガス攪拌も適用可能であり、プロペラ状の攪拌羽根に限定されるものではない。
【００９２】
図１２中の符号７５で示す部材は、ＯＲＰ計であり、ＯＲＰ計７５でメタン発酵槽７内を監視し、前述の嫌気条件を保持する。メタン発酵槽７の天井には、発生したメタンガスを吸い込み、メタン貯留槽８に送るメタン排出部７４が設けられている。メタン貯留部８では、このメタンガスを貯留する。
【００９３】
なお、発酵汚泥生成部６の符号２８で示す部材は、加温装置であり、反応槽２内を加温し、槽内温度を一定に保つ。ここで、後段のメタン発酵における反応速度は、温度の影響を受け易いため、前段における反応槽２内の温度は、３０゜以上、特には５５゜Ｃ程度とすることが望ましい。また、符号３６で示す部材は、槽内に溜まる残汚泥（主として難分解性有機物や無機物等）を排出する残汚泥排出部である。この残汚泥は洗浄分離槽３に送られて洗浄され、夾雑物は他の工程に送られる。一方、夾雑物から剥離した有機物は、別の処理工程３５を得て溶解し易い状態にした後、反応槽２に戻す。別の処理工程とは、物理的な破砕処理、薬品処理、超音波処理等である。
【００９４】
次に、本発明に係る第３の実施の形態について説明する。図１３は、本実施の形態に係る汚泥処理装置１Ｂの模式図である。なお、この第３の実施の形態においても、前記各実施の形態に係る構造、部材等と同一の作用を奏する物については、同じ符号を付して詳細説明を省略する。そして、同一の部材等であっても本実施の形態において、特異な作用、効果、もしくは特に有利な効果等を奏する場合には、その都度、説明をする。
【００９５】
本実施の形態に係る汚泥処理装置１Ｂでは、基本的に第１の実施の形態に係る反応槽２内で発酵汚泥の生成と、メタンガスの生成を行う。この場合、反応槽２内のＯＲＰ値を−４００ｍＶ程度に保つ。また、槽内の温度を３５゜Ｃ程度の中温発酵から５５゜Ｃ程度の高温発酵までの範囲に保ち、かつ、反応槽２内に貯留する時間を１０日から３０日程度とする。
【００９６】
本実施の形態に係る汚泥処理装置１Ｂでは、反応槽２の天井（蓋の部分）に、メタンガスを吸い込み、メタン貯留槽９に送るメタン排出部９１が設けられている。メタン貯留部９では、回収したメタンガスを貯留する。
【００９７】
なお、一定の期間、初沈汚泥等を反応槽２内で貯留保持した後、残っている汚泥や夾雑物（例えば、難分解性有機物や無機物等）は、残汚泥として底の残汚泥排出部３６から排出する。この残汚泥は、洗浄貯留槽３に送り、洗浄する。洗浄によって夾雑物等から剥離した有機物は、基本的に難融解性有機物である。そのため、別の処理工程３５を得て溶解し易い状態にした後、反応槽２に戻す。別の処理工程とは、物理的な破砕処理、薬品処理、超音波処理等である。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】標準的な窒素除去システムに、本発明の第１の実施の形態に係る汚泥処理装置を組み込んだ例を示す構成図
【図２】第１の実施の形態に係る汚泥処理装置の概略構成図
【図３】第１の実施の形態に係る反応槽の内部構造を示す側断面図
【図４】第１の実施の形態に係る攪拌破砕機の側面断面図
【図５】図４のＡ−Ａ断面図
【図６】第１の実施の形態に対する変更例１に係る汚泥処理装置であり、主として攪拌破砕機を模式的に示す図
【図７】第１の実施の形態に対する変更例２に係る汚泥処理装置であり、主として攪拌破砕機を模式的に示す図
【図８】第１の実施の形態に対する変更例３に係る汚泥処理装置であり、主として攪拌破砕機を模式的に示す図
【図９】第１の実施の形態に対する変更例４に係る汚泥処理装置であり、主として攪拌破砕機を模式的に示す図
【図１０】第１の実施の形態に対する変更例５に係る汚泥処理装置であり、主として攪拌破砕機を模式的に示す図
【図１１】第１の実施の形態に対する変更例６に係る汚泥処理装置であり、主として攪拌破砕機を模式的に示す図
【図１２】本発明の第２の実施の形態に係る汚泥処理装置の模式図
【図１３】本発明の第３の実施の形態に係る汚泥処理装置の模式図
【符号の説明】
【００９９】
１，１Ａ，１Ｂ：汚泥処理装置
２：反応槽
２１：沈殿物排出部
２２：配管
２３：スクリーン
２４：スカム除去部
２５：ＯＲＰ計
３：洗浄貯留槽
４，４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄ，４Ｅ：攪拌破砕機
４１：移送筒体（筒状体）
４２：有孔筒体（筒状体）
４３，４３Ａ，４３Ｂ：回転軸
４３ａ：テーパ部（規制部）
４４，４４Ａ，４４Ｂ：螺旋羽根
７：メタン発酵槽
８，９：メタン貯留槽
【図１】
2005254166.tif 000003
【図２】
2005254166.tif 000004
【図３】
2005254166.tif 000005
【図４】
2005254166.tif 000006
【図５】
2005254166.tif 000007
【図６】
2005254166.tif 000008
【図７】
2005254166.tif 000009
【図８】
2005254166.tif 000010
【図９】
2005254166.tif 000011
【図１０】
2005254166.tif 000012
【図１１】
2005254166.tif 000013
【図１２】
2005254166.tif 000014
【図１３】
2005254166.tif 000015