(57)【要約】【課題】オルガノポリシロキサンのような消泡剤を添加せずに、泡を含む液体から泡を効率よく消す消泡方法および装置、並びにそれを備えた汚泥処理装置を提供すること。【解決手段】泡を含み、且つｐＨが９以上又は５以下の液体にオゾン含有ガスを吹き込むことを特徴とする消泡方法。使用するオゾン含有ガス中のオゾン濃度は、１ｇ／Ｎｍ３以上とすることが好ましい。オゾン含有ガスの吹き込み量は、１ｍｇ・Ｏ３／ｇ・ＳＳ以上とすることが好ましい。【選択図】図１
2005205375.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
泡を含み、且つｐＨが９以上又は５以下の液体にオゾン含有ガスを吹き込むことを特徴とする消泡方法。
【請求項２】
泡を含み、且つｐＨが９以上又は５以下の液体が供給される収容部と、
前記収容部内にオゾン含有ガスを吹き込むための吹き込み手段と
を備える消泡装置。
【請求項３】
ｐＨが中性付近の汚泥含有液が供給され、前記汚泥含有液中にオゾン含有ガスを吹き込むことによって汚泥含有液を発泡させるオゾン処理槽と、
前記オゾン処理槽で発生した泡を含む汚泥含有液を受け入れ、汚泥溶解剤を添加することによって汚泥含有液のｐＨを９以上又は５以下に調整すると共に、汚泥含有液中のリンを溶出させるリン溶出槽と
を備える汚泥処理装置において、
前記リン溶出槽の下流側に請求項２に記載の消泡装置が接続されていることを特徴とする汚泥処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、汚泥などの処理過程で発生する泡を消すための消泡方法、消泡装置およびこれを備えた汚泥処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
下水処理場では、活性汚泥処理工程で発生した汚泥の一部は再び活性汚泥処理工程に返送され、残りは余剰汚泥として汚泥処理工程に送られる。この余剰汚泥は、汚泥処理工程でメタン発酵等の生物処理や濃縮・脱水処理され、減容化されて、最終的には焼却後に廃棄物として埋め立てられている。
近年は循環型社会の構築が声高に叫ばれており、汚泥を有効に利用して廃棄物を減らすことが重要となっている。このような背景から、汚泥の減容化、汚泥からの有価物回収やメタン発酵におけるメタン生成量の促進などを目的として、種々の物理・化学的な汚泥処理が行われている。中でもオゾンや超音波を用いて汚泥を可溶化する工程を含む汚泥処理は、従来よりも汚泥を減容化することができるため注目されている。
しかしながら、このような処理では、汚泥中に含まれるタンパク質等の様々な高分子が汚泥から溶出し、例えば、攪拌による空気の混入によって発泡し、ここで発生した泡が後工程に悪影響を与えるという問題があった。そのため、様々な手段によって消泡が行われている。
【０００３】
汚泥の発泡により発生した泡を消す方法としては、オゾン処理槽の上方部に消泡羽根を有する消泡装置を設置し、この羽根を回転させることにより泡を消す方法（例えば、特許文献１を参照）や、泡を含む液体にオルガノポリシロキサンのような消泡剤を添加して発泡を抑制する方法（例えば、特許文献２を参照）が知られている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３３６８９０号公報
【特許文献２】特開２００３−１７０００５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、消泡羽根により泡を消す従来の方法では、動力源を必要とする上に、泡が消えずに残ることが多いという問題があった。また、消泡剤を添加する従来の方法では、水質の変動に応じて消泡剤の添加量を変える必要がある上に、添加した消泡剤がメタン発酵等の生物処理で使用する微生物へ悪影響を与えるという問題があった。
したがって、本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、後の生物処理で使用する微生物に悪影響を与える消泡剤を添加せずに、泡を含む液体から泡を効率よく消す消泡方法および装置、並びにそれを備えた汚泥処理装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
そこで本発明者らは、泡を含む液体の消泡方法について鋭意検討した結果、泡を含み、特定のｐＨを有する液体にオゾン含有ガスを吹き込むことによって数十秒から数分で消泡できることを見出し本発明に至った。
即ち、本発明は、泡を含み、且つｐＨが９以上又は５以下の液体にオゾン含有ガスを吹き込むことを特徴とする消泡方法である。
また、本発明は、泡を含み、且つｐＨが９以上又は５以下の液体が供給される収容部と、前記収容部内にオゾン含有ガスを吹き込むための吹き込み手段とを備える消泡装置である。
さらに、本発明は、ｐＨが中性付近の汚泥含有液が供給され、前記汚泥含有液中にオゾン含有ガスを吹き込むことによって汚泥含有液を発泡させるオゾン処理槽と、前記オゾン処理槽で発生した泡を含む汚泥含有液を受け入れ、汚泥溶解剤を添加することによって汚泥含有液のｐＨを９以上又は５以下に調整すると共に、汚泥含有液中の汚泥を溶解させるリン溶出槽とを備える汚泥処理装置において、前記リン溶出槽の下流側に上記消泡装置が接続されていることを特徴とする汚泥処理装置である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、泡を含み、且つｐＨが９以上又は５以下の液体にオゾン含有ガスを吹き込むことによって、消泡剤を添加せずに、泡を含む液体から泡を効率よく消すことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る消泡装置１０を説明するための図である。
図１において、消泡装置１０は、供給される液体を受け入れる消泡槽１１と、液体にオゾン含有ガスを吹き込む散気管１２と、供給された液体を攪拌する攪拌機１３とを備えている。消泡槽１１には、吹き込まれたガスを排出するためのガス排出口１４が設けられている。
【０００９】
このような消泡装置１０により泡を含む液体の消泡を行うには、例えば、汚泥含有液の処理過程で発生した泡を多量に含む汚泥含有液ａを消泡槽１１に供給する。その際、供給される汚泥含有液ａのｐＨが５より大きく９未満の場合には、水酸化ナトリウム水溶液等のアルカリ水溶液又は塩酸等の酸水溶液を添加して、ｐＨが９以上又は５以下になるように調整する。そして、攪拌機１３を必要に応じて作動させながら、オゾン発生装置（図示せず）等から発生するオゾン含有ガスｂ（オゾンの他に空気又は酸素を含む）を散気管１２を介して汚泥含有液ａ中に吹き込み、消泡する。
ここで用いるオゾン含有ガスｂ中のオゾン濃度は、１ｇ／Ｎｍ３以上とすることが好ましい。オゾン濃度を高くすることによって、消泡に要する時間を短縮することができる。ただし、オゾン濃度が高過ぎると、オゾンが無駄に消費され、処理コストが高くなる場合がある。
また、オゾン含有ガスｂの吹き込み量は、１ｍｇ・Ｏ３／ｇ・ＳＳ以上とすることが好ましい。吹き込み量を多くすることによって、消泡に要する時間を短縮することができる。
【００１０】
このような消泡装置１０を用いて、泡を含む汚泥含有液ａの消泡実験１〜３を行った。
（消泡実験１）
ｐＨ１２及びＳＳ濃度３０００ｍｇ／Ｌの汚泥含有液５００ｍＬを消泡槽１１に入れ、汚泥含有液中に空気を０．３Ｌ／ｍｉｎという条件で吹き込むことによって発泡させた。次いで、オゾン濃度１０ｇ／Ｎｍ３のオゾン含有ガスに切り替えて、オゾン含有ガスを０．３Ｌ／ｍｉｎという条件で吹き込んだところ、約１分間で殆どの泡を消すことができた。消泡後の汚泥含有液中に、オゾン含有ガスの代わりに酸素ガスを吹き込んだところ、急激に発泡した。
（消泡実験２）
ｐＨ２及びＳＳ濃度３０００ｍｇ／Ｌの汚泥含有液５００ｍＬを用いる以外は消泡実験１と同様にして、オゾン含有ガスを吹き込んだところ、泡を減少させることができた。
（消泡実験３）
ｐＨ７及びＳＳ濃度３０００ｍｇ／Ｌの汚泥含有液５００ｍＬを用いる以外は消泡実験１と同様にして、オゾン含有ガスを吹き込んだところ、泡を消すことができなかった。この汚泥含有液にアルカリ水溶液を添加し、ｐＨを変えて同様の消泡実験を行ったところ、ｐＨ９以上で消泡効果を確認することができた。また、汚泥含有液に酸水溶液を添加し、ｐＨを変えて同様の消泡実験を行ったところ、ｐＨ５以下で消泡効果を確認することができた。
【００１１】
このように本実施の形態１によれば、泡を含み、且つｐＨが９以上又は５以下の液体にオゾン含有ガスを吹き込むことによって、短時間で容易に消泡することができる。さらに、消泡装置自体をコンパクトにすることができる上に、構造が比較的単純であるために、製造は容易であり、メンテナンスは簡単であるという利点を有している。
【００１２】
実施の形態２．
図２は、本発明の実施の形態２に係る消泡装置１０Ａを備えた汚泥処理装置２０の構成を示すブロック図である。この汚泥処理装置２０は、汚泥含有液ａからリンを回収しながら、汚泥含有液ａを減容化するためのものである。
図２に示すように、汚泥処理装置２０は、オゾン処理槽２１と、オゾン処理槽２１の下流側に接続されるリン溶出槽２３と、リン溶出槽２３の下流側に接続される消泡装置１０Ａとを備えている。
図３に示すように、オゾン処理槽２１は、散気管１２と、攪拌機１３とを備えている。オゾン処理槽２１の上方には、泡排出口２７が設けられている。このオゾン処理槽２１の形状は、オゾンを汚泥中に効率よく溶解させることのできるものであれば特に限定されないが、散気型、エジェクタ型のものを使用するのが好ましい。また、オゾン処理槽２１には、オゾン含有ガスｂを発生させるオゾン発生装置２２が接続されている。
図４に示すように、リン溶出槽２３は、攪拌機１３を備えている。このリン溶出槽２３底部の傾斜角度αは、汚泥が滑らかに落下するように１０°以上とすることが好ましい。また、リン溶出槽２３には、汚泥溶解剤供給ポンプ２４を介して、汚泥溶解剤ｃを一時的に貯留する汚泥溶解剤貯留槽２５が接続されている。さらに汚泥含有液ａ中に溶解しきれなかったオゾン含有ガス、即ち、排オゾンガスｄを、消泡装置１０Ａにおける吹き込みガスとして利用できるように、リン溶出槽２３と消泡装置１０Ａとが接続されている。
図５に示すように、消泡装置１０Ａは、消泡槽１１と、散気管１２と、攪拌機１３とを備えている。また、消泡槽１１には、吹き込まれたガスを排出するためのガス排出口１４が設けられ、消泡装置１０Ａの下部ないし中部には、リンが溶出された汚泥含有液ｇが一定の時間滞留した後に槽外へ排出されるように、オーバーフロー方式排出口２６が設けられている。
【００１３】
上記のように構成された汚泥処理装置２０による汚泥含有液の処理方法について説明する。まず、下水処理場（図示せず）等から発生した汚泥含有液ａ（ｐＨが６〜８の中性付近）がオゾン処理槽２１に供給され、オゾン処理槽２１内の汚泥含有液ａ中にオゾン発生装置２２から発生するオゾン含有ガスｂが吹き込まれる。オゾンの酸化力によって汚泥の酸化分解が進み、汚泥含有液ａが発泡する。このオゾン処理槽２１では積極的に泡を発生させ、汚泥を泡に吸着させる。この汚泥が吸着された泡ｅおよび泡に吸着せずに汚泥が残存している残存液ｆは、泡排出口２７を介してリン溶出槽２３に供給される。それと共に汚泥溶解剤ｃ、例えば、水酸化ナトリウム水溶液や水酸化カリウム水溶液等のアルカリ水溶液又は塩酸や硫酸等の酸水溶液が、汚泥溶解剤貯留槽２５から汚泥溶解剤供給ポンプ２４を介してリン溶出槽２３に供給される。オゾン処理槽２１に供給されたオゾン含有ガスｂのうち、汚泥含有液ａ中に溶解しきれなかったオゾン含有ガス、即ち、排オゾンガスｄは、リン溶出槽２３の上部から消泡装置１０Ａの散気管１２を介して、泡を含む汚泥含有液中に吹き込まれる。
【００１４】
次に、オゾン処理槽２１について、図３を参照しつつ具体的に説明する。
オゾン処理槽２１には、まず、汚泥含有液ａが所定の流量で供給される。所定量の汚泥含有液ａがオゾン処理槽２１に貯留された状態で、オゾン発生装置２２から散気管１２を介して、オゾン含有ガスｂが汚泥含有液ａ中に供給されると、汚泥とオゾンとが反応することにより汚泥含有液ａが発泡する。この反応によって、汚泥（微生物）の持つ強固な細胞壁が破壊されると共に、炭酸根（炭酸イオン、重炭酸イオン）が除去される。ただし、この状態では汚泥から液相中へ溶出するリンの量は少ない。攪拌機１３を作動させると、所定の位置に設置した羽根が回転して、汚泥が吸着された泡ｅおよび残存液ｆが攪拌され、汚泥とオゾンとの反応が促進される。汚泥が吸着された泡ｅおよび残存液ｆは、オゾン含有ガスｂの圧力によって上昇し、泡排出口２７を介してリン溶出槽２３に供給される。
【００１５】
ここでのオゾン含有ガスｂ供給量は、１０〜５００ｍｇ・Ｏ３／ｇ・ＳＳが好ましく、２０〜４００ｍｇ・Ｏ３／ｇ・ＳＳが更に好ましい。オゾン含有ガスｂの供給量が、１０ｍｇ・Ｏ３／ｇ・ＳＳ未満であると、汚泥を十分に破壊することができないため、汚泥からのリン溶出率が低下する場合がある。オゾン含有ガスｂ供給量が、５００ｍｇ・Ｏ３／ｇ・ＳＳを超えると、オゾンが無駄に消費され、処理コストが高くなる場合がある。
また、オゾン含有ガスｂ供給量と汚泥含有液供給量との比（Ｇ／Ｌ）は、０．０５以上とするのが好ましい。Ｇ／Ｌが０．０５未満であると、泡が発生し難くなるため、汚泥の酸化分解速度が低下する場合がある。
オゾン処理槽２１における汚泥含有液ａの滞留時間は３０分以下がよい。滞留時間が３０分を越える場合には、オゾン処理槽２１を大型にする必要があり、それによって汚泥処理装置２０が大型化してしまう場合がある。
【００１６】
次に、リン溶出槽２３について、図４を参照しつつ具体的に説明する。
リン溶出槽２３には、オゾン処理槽２１から汚泥が吸着された泡ｅおよび残存液ｆが供給されると共に、汚泥溶解剤貯留槽２５から汚泥溶解剤供給ポンプ２４を介して汚泥溶解剤ｃが供給される。このとき、リンが溶出し易い状態になった汚泥と汚泥溶解剤ｃとが反応して、汚泥中のリンが多量に液相中に溶出する。この反応によって、汚泥（微生物）の持つ強固な細胞壁がさらに細分化され、汚泥が改質（生物難分解性の物質が生物易分解性になる）されている。リンが溶出された汚泥含有液ｇは、リン溶出槽２３の底部まで落下し、攪拌機１３によって攪拌された後、底部排出口２８を介して消泡装置１０Ａに供給される。オゾン処理槽２１に供給されたオゾン含有ガスのうち、汚泥含有液ａ中に溶解しきれなかったオゾン含有ガス、即ち排オゾンガスｄは、リン溶出槽２３の上部から消泡装置１０Ａの散気管１２を介して、泡を含む汚泥含有液中に吹き込まれる。
【００１７】
ここで、汚泥溶解剤ｃとしては、水酸化ナトリウム水溶液や水酸化カリウム水溶液等のアルカリ水溶液、又は塩酸や硫酸等の酸水溶液アルカリ水溶液を挙げることができる。汚泥溶解剤ｃとしてアルカリ水溶液を用いる場合には、リン溶出槽２３内の汚泥含有液のｐＨが９以上、好ましくは１０以上となるようにアルカリ水溶液を添加する。一方、汚泥溶解剤として酸水溶液を用いる場合には、リン溶出槽２３内の汚泥含有液のｐＨが５以下、好ましくは４以下となるように酸水溶液を添加する。
【００１８】
次に、消泡装置１０Ａについて、図５を参照しつつ具体的に説明する。
消泡装置１０Ａでは、泡を多量に含み、リンが溶出された汚泥含有液ｇがリン溶出槽２３から供給されると共に、攪拌機１３を必要に応じて作動させながら、この汚泥含有液ｇ中に排オゾンガスが吹き込まれる。これにより、この後に続くリン回収工程における分離操作や凝集沈殿操作の妨げとなる泡を素早く消すことができる。そして、リンが溶出された汚泥含有液ｇは、一定の時間滞留した後、オーバーフロー方式排出口２６を介して槽外へ排出される。ここで排出された汚泥含有液ｇは、オルガノポリシロキサンのような消泡剤を含まないので、メタン発酵等の生物処理で使用する微生物に悪影響を与えることがない。そのため、消泡剤を使用する場合よりも汚泥を減容化することができる。
消泡装置１０Ａに供給される汚泥含有液が、アルカリ性の場合にはオゾンの自己分解が進むので排オゾンガス分解装置が不要であるが、酸性の場合には消泡装置１０Ａの上部に排オゾンガス分解装置を接続し、排オゾンガスを酸素に分解して大気へ放出する。
【００１９】
このように本実施の形態２によれば、消泡剤を添加せずに、排オゾンガスを利用して、泡を多量に含む汚泥含有液から泡を効率よく消すことができる。さらに、従来装置のように消泡羽根のための動力源を必要としないので、省エネルギー効果が高く、ランニングコストを抑えることができる。
【００２０】
なお、本実施の形態２では、消泡装置１０Ａにおける吹き込みオゾン含有ガスとして、排オゾンガスを用いたが、オゾン発生装置２２から発生されるオゾン含有ガスを直接吹き込んでもよい。また、消泡装置１０Ａは、汚泥のオゾン処理に限らず、発泡が生じるような他分野の処理装置においても利用することできる。消泡装置１０Ａの攪拌機１３は省略することができ、これにより消泡装置１０Ａの構造を更に単純にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施の形態１に係る消泡装置を説明するための図である。
【図２】本発明の実施の形態２に係る汚泥処理装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態２に係る汚泥処理装置のオゾン処理槽を説明するための図である。
【図４】本発明の実施の形態２に係る汚泥処理装置のリン溶出槽を説明するための図である。
【図５】本発明の実施の形態２に係る汚泥処理装置の消泡装置を説明するための図である。
【符号の説明】
【００２２】
１０、１０Ａ  消泡装置、１１  消泡槽、１２  散気管、１３  攪拌機、１４  ガス排出口、２０  汚泥処理装置、２１  オゾン処理槽、２２  オゾン発生装置、２３  リン溶出槽、２４  汚泥溶解剤供給ポンプ、２５  汚泥溶解剤貯留槽、２６  オーバーフロー方式排出口、２７  泡排出口、２８  底部排出口、ａ  汚泥含有液、ｂ  オゾン含有ガス、ｃ  汚泥溶解剤、ｄ  排オゾンガス、ｅ  汚泥が吸着された泡、ｆ  残存液、ｇ  リンが溶出された汚泥含有液。
【図１】
2005205375.tif 000003
【図２】
2005205375.tif 000004
【図３】
2005205375.tif 000005
【図４】
2005205375.tif 000006
【図５】
2005205375.tif 000007