(57)【要約】【課題】  処理液に含まれるし渣分による流入部や回転部の閉塞を防止し、大流量で連続的に安定して脱気処理を施すことができる有機性排水または汚泥の真空脱気装置および方法を提供する。【解決手段】  真空容器１と、該真空容器内に垂直軸５を中心にして回転可能に支持された分散盤６と、該分散盤上にし渣分を含む処理液を供給する処理液供給管３と、前記真空容器内を減圧する真空発生装置に接続する排気管９とを備え、前記分散板６の遠心力の作用で前記処理液を分散させ、衝突効果および薄膜効果にて前記処理液中の気泡類を脱泡または脱気する装置であって、前記分散盤として円滑な平円盤を用い、該平円盤の上部に該平円盤に対してクリアランスＬ１を持たせたスカート状のガイド８を配置した。【選択図】      図１
2005152690.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空容器と、該真空容器内に垂直軸を中心にして回転可能に支持された分散盤と、該分散盤上にし渣分を含む処理液を供給する処理液供給管と、前記真空容器内を減圧する真空発生装置に接続する排気管とを備え、前記分散盤の遠心力の作用で前記処理液を分散させて前記処理液中の気泡類を脱泡または脱気する装置であって、前記分散盤として円滑な平円盤を用い、該平円盤の上部に該平円盤に対してクリアランスを持たせたスカート状のガイドを配置したことを特徴とする有機性排水または汚泥の真空脱気装置。
【請求項２】
真空容器と、し渣分を含む処理液を吐出する吐出口を上向きに配置した処理液供給管と、前記吐出口から流入する処理液を円錐形の噴出整流体で円周方向へ噴出するように整流する噴出整流体と、前記真空容器内を減圧する真空発生装置に接続する排気管とを備え、前記噴出整流体の作用で前記処理液を分散させて前記処理液中の気泡類を脱泡または脱気する装置であって、
前記噴出整流体は上下にスライド可能な軸により前記真空容器に支持され、前記吐出口と噴出整流体の間にし渣が閉塞した場合に、その閉塞圧力によって前記噴出整流体を支持する軸が上側にスライドすることで、し渣の閉塞を防止するようにしたことを特徴とする有機性排水または汚泥の真空脱気装置。
【請求項３】
前記真空発生装置として、水封式真空ポンプ、油回転真空ポンプ、ドライ真空ポンプもしくはエジェクタのいずれかを用いることを特徴とする請求項１または２に記載の有機性排水または汚泥の真空脱気装置。
【請求項４】
真空容器中の処理液の引き抜き手段として、容積式ポンプ、一軸ねじポンプ、ロータリーポンプ、ギヤポンプ、ピストンポンプ、高低差を使用した上での渦巻きポンプまたはスクリュー付渦巻きポンプのいずれか、もしくは該真空容器の後段に減圧した密閉タンクを２塔以上並列に設け、一方の密閉タンクを該真空容器と連通させ、処理液を流入させた後、該真空容器と遮断して、もう一方の密閉タンクを該真空容器と連通させる操作を交互に行ないながら、処理液が流入し真空容器と遮断した密閉タンクを、常圧もしくは移送可能な圧力まで戻した状態で、ポンプで引き抜くことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の有機性排水または汚泥の真空脱気装置。
【請求項５】
真空容器内を減圧雰囲気に保ち、該真空容器内に分散盤が垂直軸を中心にして回転可能に支持され、高速回転中の該分散盤に供給された処理液を遠心力の作用で分散させて液中の気泡類を脱泡または脱気する方法であって、
前記分散盤として有機性排水または汚泥中に含まれるし渣の絡まりや閉塞を防ぐために円滑な平円盤を用い、該平円盤の上部にし渣分の閉塞を防ぐためのクリアランスを持たせたスカート状のガイドを配置し、前記処理液が該平円盤に衝突する際に、前記処理液の前記容器上部への飛散を防ぎ、遠心力方向への放散を促進しつつ、液中の気泡類を脱泡または脱気することを特徴とする有機性排水または汚泥の真空脱気方法。
【請求項６】
真空容器内を減圧雰囲気に保ち、し渣分を含む処理液中の気泡類を脱泡または脱気する方法であって、
前記真空容器内に処理液供給管の吐出口を上向きに設置し、該吐出口から流入する処理液を円錐形の噴出整流体で円周方向へ噴出するように整流し、前記吐出口と噴出整流体との間にし渣が閉塞した場合に、その閉塞圧力によって前記噴出整流体を支持する軸が上側にスライドすることで、前記し渣の閉塞を防止しつつ、前記処理液中の気泡類を脱泡または脱気することを特徴とする有機性排水または汚泥の真空脱気方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下水処理場やし尿処理場、あるいは各種の排水処理設備および有機性排水処理設備において、し渣分を含む排水および汚泥に対して、減圧式脱気処理を施すことで、スカムの発生抑制、汚泥の沈降性や脱水性の改善、臭気の軽減などの処理性を向上させるための減圧脱気装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
下水処理場やし尿処理場など、有機性排水処理設備では、汚泥や有機性排水が腐敗することによってガスが発生する。このガスが気泡として汚泥や排水中に含有されることで、汚泥の沈降性および脱水性が悪化する。また、有機性排水の場合にはスカムが発生するなど、その処理が問題となっている。汚泥や有機性排水の脱気方法としては、撹拌による脱気が一般的である。その他として、減圧処理装置を用いて脱気する方法がある。減圧する手段として容器内を真空排気し、逆円錐形容器の頂上円周よりその容器の内壁に沿ってフィルム状に有機性排水等を流下させつつ脱気する方法が知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
更に汚泥を対象として、密閉可能な圧力容器に汚泥を充填し、接続された汚泥ポンプの吸引力を利用して密閉容器を減圧状態にすることで、汚泥を脱気する方法が知られている（特許文献２参照）。また、産業分野で有機性排水または汚泥を連続的に安定して脱気する方法として、真空の容器内で回転する有底のふるい体を有する減圧脱気装置を用いる方法が知られている（特許文献３参照）。また、この方法を発展させ、造膜性に富むエマルジョンを脱気する方法として、真空内部に同心円状に下部衝突板を有する底板と上部衝突板を有する回転円盤を設けて、脱気する方法が知られている（特許文献４参照）。
【０００４】
その他、真空容器内に衝突回転体を設けずにノズルを用いて処理液を霧状に噴射させたり、シャワーリングして供給することで脱気効果を高める方法が知られている（特許文献５、６参照）。
【特許文献１】特開昭５９−０９２０９号公報
【特許文献２】特開平６−３０４５９８号公報
【特許文献３】特公平２−１２１２１号公報
【特許文献４】特開平７−１４４１０４号公報
【特許文献５】特開平８−２８１００９号公報
【特許文献６】特開平１１−３１９８０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
すなわち、有機性排水または汚泥の沈降性や脱水性を向上させるには、撹拌操作による脱気では不十分な場合が多く、真空脱気処理を行なうことが望ましい。また、密閉可能な圧力容器に汚泥を充填し、接続された汚泥ポンプの吸引力を利用して密閉容器を減圧状態にすることで脱気する場合、真空容器内部の上部の汚泥と下部の汚泥について、脱気の効果に差がでるため、後段の汚泥処理性能が変動する。また、逆円錐形容器の頂上円周より容器の内壁に沿ってフィルム状に流下させる方法では、流入する汚泥に強い衝突による破泡効果が見込めず、脱気不十分となる可能性がある。
【０００６】
真空脱気処理においては、大流量で連続的に安定して脱気処理を施す必要がある。しかしながら、有機性排水や汚泥の脱気処理に一般的な産業分野で利用されている連続脱気装置を用いる場合、処理水に含有されるし渣が流入部や回転部に閉塞し、物理的に連続処理が困難になるという問題がある。また、ノズルやシャワーリングにおいても、通常の方法では、し渣が吐出部分に閉塞することがあり、短時間で使用不可能となるという問題がある。
【０００７】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、処理液に含まれるし渣分による流入部や回転部の閉塞を防止し、大流量で連続的に安定して脱気処理を施すことができる有機性排水または汚泥の真空脱気装置および方法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】
【０００８】
本発明者らは上記課題の解決のため鋭意検討を重ね、下水汚泥に対して構造を改良した連続脱気装置を用いることで、安定して脱気処理を施すことができることを見出し、これらの知見に基づき本発明を完成するに至った。すなわち、本発明は次の手段により前記の課題を解決した。
【０００９】
真空容器および真空発生装置から構成される減圧処理装置で、該真空容器内に分散盤が垂直軸を中心にして回転可能に支持され、高速回転中の該分散盤に供給された処理液を遠心力の作用で分散させ、衝突効果および薄膜効果にて処理液中の気泡類を脱泡、脱気する構成の装置において、該分散盤として有機性排水または汚泥中に含まれるし渣の絡まりや閉塞を防ぐために円滑な平円盤を用い、該真空容器に流入する処理液が平円盤に衝突する際に、該処理液の容器上部への飛散を防ぎ、遠心力方向への放散を促進しつつ、汚泥中の有機性排水または汚泥中に含まれるし渣分の閉塞を防ぐためにクリアランスを持たせたスカート状のガイドを有することを特徴とするものである。
【００１０】
真空容器および真空発生装置から構成される減圧処理装置で、該真空容器内に処理液供給管吐出口を上向きに設置し、流入する処理液を円錐形の噴出整流体で円周方向へ噴出するように整流するとともに、吐出口と噴出整流体の間にし渣が閉塞した場合に、その閉塞圧力によってスプリングが力を受けて該噴出整流体を支持する軸が上側にスライドすることで、し渣の閉塞を防止することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、下水処理場や汚泥処理場など各種排水処理設備において発生する有機排水および汚泥について、処理液に含まれるし渣分による流入部や回転部の閉塞を効果的に防止することができ、分散盤の作用により衝突効果および薄膜により安定した連続真空脱気処理を施すことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に、本発明の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の第１の実施形態の回転平板とガイドスカートを設けた真空脱気装置を示し、図２は本発明の第２の実施形態の回転体を無くし、噴出整流体を設けた真空脱気装置を示す。なお、各図中、同一の作用または機能を有する部材または要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。
【００１３】
図１に示すように、真空容器１の上部にある蓋２に、し渣分を含む処理液が流入する処理液供給管３と、真空容器１内を減圧する図示しない真空発生装置に接続する排気管９が固定されている。また、容器１の下部には引出管１０を備え、脱気処理が終了した処理液を真空容器１から引き抜くようになっている。
【００１４】
本発明の第１の実施形態では、真空容器１内に、垂直軸５を中心にして回転可能に支持された分散盤（回転平板）６を備えている。分散盤（回転平板）６としては、ステンレス材（ＳＵＳ）等で構成された円滑な平円盤が用いられている。垂直軸５は、軸受７により回転可能に支持され、モータ４により回転駆動され、これにより分散盤（回転平板）６が高速で回転する。ここで、分散盤として円滑な平円盤を用い、円滑な平円盤の遠心力の作用で分散盤上に供給される処理液を分散させて、処理液中の気泡類を減圧雰囲気により脱泡または脱気する。このため、処理液供給管３は分散盤（回転平板）６の中央部上方に開口し、処理液を分散盤（回転平板）６上に供給するようになっている。ここで、処理液供給管３からは処理液である有機性排水または汚泥が、１００ｍ３／ｈ程度の流量で供給される。なお、排気管９は真空容器１内部の上部に開口し、図示しない真空発生装置（真空ポンプ等）に接続され、真空容器１内部を減圧雰囲気下に保持する。ここで、真空容器１内の真空度は−９３ｋＰａ（Ｇ）程度に保たれる。
【００１５】
前記分散盤（回転平板）６の上部には、該分散盤に対してクリアランスＬ１を持たせたスカート状のガイド８が配置されている。このクリアランスＬ１は、ガイドスカート８と回転平板６の間が処理液に含まれるし渣により閉塞しないように、５ｍｍ以上の大きさとすることが必要である。前記分散盤（回転平板）６上に供給される処理液は、モータ４によって主軸５を介して回転する円滑な平円盤である分散盤（回転平板）６に衝突し、遠心方向に飛散する。飛散した処理液は、スカート状のガイド８に衝突し、これによって容器上部への飛散が防止される。即ち、ガイド８により分散盤（回転平板）６から飛散した処理液が直接排気管９により吸引されることを防止している。さらに、処理液は、スカート状のガイド８の下部と分散盤（回転平板）６との間のクリアランスＬ１を通り、分散盤（回転平板）６の外周部から容器下部の貯留部１ａに流れる。したがって、処理液は回転する遠心力方向のみに前記分散盤（回転平板）６上にて飛散し、真空容器１の壁面に衝突し、この間に脱気が進行する。
【００１６】
ここで、寸法諸元の一例として、真空容器有効容量は４ｍ３であり、真空容器の外形寸法（直径）は１６００ｍｍであり、分散盤（回転平板）６の直径は６００ｍｍであり、その厚さは６ｍｍであり、クリアランスＬ１は１５ｍｍである。
【００１７】
本発明の第２の実施形態では、図２に示すように、噴流整流体１１を設けて処理液を分散しつつ、脱気を行っている。即ち、真空容器１には、し渣分を含む処理液を供給する処理液供給管３を備え、この供給管３は管端が上方に向けて開口し、管端に絞り部３ａを備え、この絞り部３ａの内部に噴流整流体１１の先端部１１ａが位置するように配置されている。
【００１８】
したがって、処理液は、真空容器１内部の脱気領域に上方向を向いた処理液供給管３から流入し、管端の絞り部３ａの絞り効果により加速される。加速した処理液は円錐形もしくは図示するように円錐形に曲面の付いた形状を有する噴出整流体１１に衝突し、噴出整流体１１の側面に沿って飛散して真空容器１の壁面に衝突する。この間に真空容器内の減圧雰囲気により脱気が進行する。
【００１９】
噴出整流体１１はスプリング１２を備えた軸１３に支えられており、軸１３は真空容器１上部の蓋２に固定された支持台１４により支持されている。噴出整流体１１はスプリング１２により上下運動が可能であり、処理液供給管３の絞り部３ａから噴出する処理液の圧力および処理液に含まれるし渣の閉塞による圧力上昇によって、上部へスプリングの押圧力に抗してスライドする。また、軸１３は往復動シール１５によってシールされ真空容器１内の気密が保たれる。これにより、処理液に含まれるし渣が供給管３の絞り部３ａと噴出整流体１１の先端部１１ａとの間で閉塞すると、この圧力により、スプリング１２の押圧力に抗して軸１３が上方に移動し、閉塞したし渣がこの間を通過する。閉塞したし渣の通過後は、スプリング１２の押圧力により、噴流整流体１１は再び元の位置に戻る。
【００２０】
ここで、寸法諸元の一例として、真空容器１の有効容量は４ｍ３であり、真空容器１の外形寸法（直径）は１６００ｍｍであり、噴出整流体１１の外形寸法（直径）は４５０ｍｍである。また、絞り部３ａと噴出整流体１１間の最小寸法は１０ｍｍであり、移動可能な最大寸法は３０ｍｍである。また、処理汚泥流量は１００ｍ３／ｈ程度であり、処理液供給管３の絞り部（吐出口）３ａからの処理液流速は約３．５ｍ／ｓである。
【００２１】
なお、排気管９に接続する真空発生装置（真空源）としては、図１に示す真空脱気装置も図２に示す真空脱気装置も共通で、水封式真空ポンプ、油回転真空ポンプ、ドライ真空ポンプもしくはエジェクタのいずれかを用いる。また、処理液中の気泡類を脱泡または脱気した後の処理液を前記真空容器１から引き抜く手段として、排出ポンプ、例えば、容積式ポンプ、一軸ねじポンプ、ロータリーポンプ、ギヤポンプ、ピストンポンプ、高低差を使用した上での渦巻きポンプまたはスクリュー付渦巻きポンプを用いる。もしくは、真空容器の後段に減圧した密閉タンクを２塔以上並列に設け、一方の密閉タンクを上記真空容器と連通させ、処理液を流入させた後、該真空容器を遮断して、もう一方の密閉タンクを上記真空容器と連通させる操作を交互に行ないながら、処理液が流入して真空容器と遮断した密閉タンクを、常圧もしくは移送可能な圧力まで戻した状態でポンプで引き抜くようにしてもよい。
【００２２】
以下に、本発明の真空脱気装置を組み込んだ下水汚泥の脱気処理の試験例について、図３を参照して説明する。この試験例では、下水汚泥集約処理施設において、パイプラインを通して輸送されてくる腐敗した混合生汚泥を対象処理液として、上記真空脱気装置を用いて連続脱気処理を施し、重力濃縮槽で濃縮する例について説明する。なお、比較例として、上記真空脱気装置を用いることなく、同じ混合生汚泥を直接重力濃縮槽で濃縮する例を従来例として説明する。
【００２３】
即ち、試験例の汚泥集約処理施設では、図３に示すように同型の重力濃縮槽２１，２１を２槽有しており、本発明の上記真空脱気装置２３を経て重力濃縮槽２１で濃縮するラインと、従来例の直接重力濃縮槽２１で濃縮するラインとに、同流量の混合生汚泥を流して比較検討した。真空脱気装置２３の詳細構造は、図１に示した構造の脱気装置１型と、図２に示した構造の脱気装置２型とがあり、上記真空脱気装置２３として、脱気装置１型で９０日間連続運転処理後、脱気装置２型で更に９０日間の連続運転処理を行ない、重力濃縮槽２１における１８０日間の濃縮汚泥濃度や上澄水濃度等のデータを取得した。比較例としては、並行して混合生汚泥を重力濃縮槽２１に注入し、１８０日間の重力濃縮槽２１における濃縮汚泥濃度や上澄水濃度等のデータを取得した。
【００２４】
真空ポンプ２４としては、水封式真空ポンプを用い、排出ポンプ２５としては、一軸ねじポンプを使用した。真空脱気装置２３からの排ガスは、脱臭設備２６で処理した後、大気中に放出する。本発明の上記真空脱気装置で処理された脱気汚泥は、重力濃縮槽２１で固液分離された濃縮汚泥は、汚泥脱水設備２７へ、上澄水は水処理設備２８へ送られてそれぞれ処理される。これらの重力濃縮槽等の設備は、汚泥集約処理施設に既設のものを用いている。なお、比較例としての従来例でも、流入汚泥は直接重力濃縮槽２１で固液分離され、濃縮汚泥と上澄水に固液分離され、その濃度のデータが取得される。
【００２５】
上記真空脱気装置２３の運転条件は、処理汚泥流量１００ｍ３／ｈ、脱気装置真空度−９３．３ｋＰａ（Ｇ）であり（脱気装置１，２型共通）、脱気装置１型における分散盤（回転平板）６の回転速度は１０００ｍｉｎ−１である。そして、真空容器１内の汚泥液面一定制御を採用している（脱気装置１，２型共通）。また、真空容器１内の汚泥滞留時間（脱気装置１，２型共通）は、１分未満である。
【００２６】
表１は、脱気装置１型で９０日間の連続運転処理後、脱気装置２型で更に９０日間の連続運転処理後の結果を、比較例としての従来例（１８０日間運転）と比較したものである。このデータは、１８０日間の取得データの範囲を示している。
【表１】
2005152690.tif 000003
【００２７】
本発明の試験例の真空脱気装置２３においては、脱気装置１型および２型共に、汚泥中のし渣による装置の閉塞は無かった。このため、各々２１６０時間の試験期間中のメンテナンスは不要であった。そして、試験期間中の流入汚泥の比重は０．８６〜０．９２であり、脱気処理汚泥の比重は脱気装置１型で１．０１〜１．０５、脱気装置２型で１．０１〜１．０３となり、安定して共に１．０１を上回った。
【００２８】
試験期間中の流入汚泥濃度は６．２〜６．８ｇ／Ｌで、重力濃縮槽の固形物負荷量は５５〜６０ｋｇ・ＤＳ／（ｍ２・日）であった。ここで、重力濃縮槽での濃縮汚泥濃度は従来例で５．４〜１０．８ｇ／Ｌであったのに対し、本発明の実施例では脱気装置１型で１５．４〜２１．２ｇ／Ｌ、脱気装置２型で１５．４〜２０．０ｇ／Ｌと１０ｇ／Ｌ程度上回った。また、上澄水濃度は従来例ではスカムが発生したため、スカム込みの上澄水濃度をデータとした。その結果、上澄水濃度は従来例で１．８〜２．０ｇ／Ｌであったのに対し、本発明の真空脱気装置２３では脱気装置１型で０．４〜０．７ｇ／Ｌ、脱気装置２型で０．４〜０．７ｇ／Ｌとなり、重力濃縮槽２１での汚泥濃縮性改善に効果が確認された。
【００２９】
これまで本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の第１の実施形態の真空脱気装置の構造例を示す断面図である。
【図２】本発明の第２の実施形態の真空脱気装置の構造例を示す断面図である。
【図３】汚泥集約処理施設における流入汚泥（生汚泥）を、本発明例と従来例を並行して処理する試験装置のフロー図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  真空容器
１ａ  貯留部
２  蓋
３  処理液供給管
３ａ  絞り部
４  モータ
５  主軸
６  分散盤（回転平板）
８  ガイドスカート
９  排気管
１０  引出管
１１  噴出整流体
１１ａ  先端部
１２  スプリング
１３  軸
１４  支持台
１５  往復動シール
２１  重力濃縮槽
２３  真空脱気装置
２４  真空ポンプ
２５  排出ポンプ
２６  脱臭設備
２７  汚泥脱水設備
２８  水処理設備
【図１】
2005152690.tif 000004
【図２】
2005152690.tif 000005
【図３】
2005152690.tif 000006