(57)【要約】【課題】  有機物含有水または有機物含有水から分離された汚泥を加圧することなく、効率的に処理することができる処理方法およびその方法に用いる処理システムを提供する。【解決手段】  水に加圧気体を溶解させた気体溶解水を、オリフィスを通して、有機物含有水、あるいは有機物含有水から分離された汚泥中に吐出させることにより処理する方法、ならびにそのためのシステム。【選択図】図１
2005169242.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）水に加圧気体を溶解させることにより、気体溶解水を得る工程、ならびに
（ｂ）前記気体溶解水を、有機物含有水または有機物含有水から分離された汚泥中に、オリフィスを通して吐出させる工程
を包含する、有機物含有水または有機物含有水から分離された汚泥の処理方法。
【請求項２】
（Ａ）前記工程（ｂ）で処理された有機物含有水または汚泥を、生物処理槽で生物処理する工程、ならびに
（Ｂ）前記生物処理槽から排出された生物処理水に含まれる汚泥を分離する工程
を、さらに包含する、請求項１記載の有機物含有水または有機物含有水から分離された汚泥の処理方法。
【請求項３】
前記加圧気体が、酸素分圧を増加させた空気からなる、請求項１または２記載の有機物含有水または有機物含有水から分離された汚泥の処理方法。
【請求項４】
前記加圧気体が、オゾンを含む、請求項１、２または３記載の有機物含有水または有機物含有水から分離された汚泥の処理方法。
【請求項５】
前記水が、アルカリを溶解している、請求項１〜４のいずれかに記載の有機物含有水または有機物含有水から分離された汚泥の処理方法。
【請求項６】
有機物含有水または有機物含有水から分離された汚泥を処理するためのシステムであって、
（Ａ）有機物含有水または有機物含有水から分離された汚泥を収容する収容槽、
（Ｂ）加圧気体を水に溶解させた気体溶解水を前記収容槽に供給するための、気密性容器からなる気体溶解水供給装置、
（Ｃ）前記加圧気体を前記気体溶解水供給装置に供給する気体供給装置、
（Ｄ）水を、前記気体溶解水供給装置に供給する水補給装置
を備え、
前記収容槽への気体溶解水の供給が、１つ以上のオリフィスを介して行われる、システム。
【請求項７】
（イ）有機物含有水を生物処理する生物処理槽、および
（ロ）前記生物処理槽で発生する汚泥を分離する固液分離槽
を、さらに備える、請求項６記載のシステム。
【請求項８】
加圧気体が酸素分圧を増加させた空気またはオゾンからなり、空気中の酸素分圧を増加させる装置および空気中の酸素からオゾンを発生させる装置よりなる群から選択される気体調製装置をさらに備える、請求項６または７記載のシステム。
【請求項９】
水からアルカリ水溶液を生成し、前記アルカリ水溶液を、前記水補給装置に供給する水調製装置をさらに備える、請求項６または７記載のシステム。
【請求項１０】
前記気体溶解水を前記収容槽に送る場合に、前記気体溶解水供給装置内の圧力を一定に保持するための加圧気体吹き込み手段をさらに備える、請求項６または７記載のシステム。
【請求項１１】
前記収容槽の内容物の前記オリフィスからの逆流を防ぐ手段をさらに具備する、請求項６または７記載のシステム。
【請求項１２】
前記収容槽が円筒形であり、前記１つ以上のオリフィスが、前記円筒形の収容槽の横断面に平行な周囲上に等間隔に配置されており、前記気体溶解水が、前記１つ以上のオリフィスから、前記円筒形の収容槽内に、均一に吐出される、請求項６または７記載のシステム。
【請求項１３】
全てのオリフィスからの前記気体溶解水の吐出方向が、前記円筒状の収容槽の横断面における法線方向に対して、前記横断面内で同じ方向にずれている、請求項１２記載のシステム。
【請求項１４】
前記気体溶解水の吐出方向が、前記横断面に対して、俯角または仰角を有する、請求項１３記載のシステム。
【請求項１５】
前記収容槽が、前記気体溶解水と、前記有機物含有水または汚泥とを均一に混合するための撹拌手段をさらに具備する、請求項６または７記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機物含有水の処理方法およびその処理システムに関し、具体的には、有機物含有水または有機物含有水から分離された汚泥を効率的に処理する方法およびシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、下水等の汚水に代表される有機物含有水を微生物により生物処理し、余剰汚泥として排出する活性汚泥処理法が広く採用されている。この活性汚泥処理法では、処理する汚水量に応じて、余剰汚泥が排出されるため、この余剰汚泥を処理する必要が生じる。余剰汚泥の処分に際し、運転費用の高騰や、最終処分地の減少等の問題を解決するために、余剰汚泥が水処理系外に排出されない汚泥の可溶化処理が提案されている。
【０００３】
この可溶化処理としては、例えば、余剰汚泥を高温、高圧状態で可溶化する方法があり、また、常温において汚泥を複数回にわたり高圧状態にすることにより可溶化する方法も提案されている。
【０００４】
また、汚泥を加圧手段を具えた加圧容器内に収容して加圧し、加圧された汚泥をオリフィスから噴出させることにより、急激に圧力を低下させるとともに、汚泥に汚泥の流速変化による外力を作用させ、汚泥中の微生物の細胞内に含まれている成分を溶出させて、可溶化を行う方法もある（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−１１９９９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、上記のような、汚泥を高温、高圧状態で可溶化する方法の場合、エネルギーコストが高くなる上に、ヒータや熱交換器等の設備費用がかかる。また、昇温の程度によっては、エネルギーコストがさらに高くなる。さらに、高温のため、熱交換器内部にスケールが付着して配管が詰まる場合もあり、維持管理が困難であるという問題がある。
【０００６】
汚泥に常温で圧力を複数回印加する方法では、汚泥を高温にしないため、汚泥中の微生物の細胞が壊れにくい状態にある。圧力を印加する回数を多くすることにより、微生物の細胞を壊して、可溶化を促進しているが、それにも限界がある。このため、汚泥を高温にする場合と比較して、可溶化が効率的に行えないという問題がある。
【０００７】
加圧された汚泥を急激に減圧する上記特許文献１の方法でも、汚泥を加圧するプラダを駆動させる駆動流体に、数十ＭＰａの圧力を印加する必要がある。このため、そのメンテナンスおよび消費電力が、大きな負担となる。
【０００８】
本発明は、有機物含有水または有機物含有水から分離された汚泥を加圧することなく、効率的に処理する方法およびそのための処理システム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】
本発明は、有機物含有水または有機物含有水から分離された汚泥の処理方法に関し、
（ａ）水に加圧気体を溶解させることにより、気体溶解水を得る工程、ならびに
（ｂ）前記気体溶解水を、有機物含有水または有機物含有水から分離された汚泥中に、オリフィスを通して吐出させる工程
を包含する。
【００１０】
上記有機物含有水の処理方法が、（Ａ）前記工程（ｂ）で処理された有機物含有水または汚泥を、生物処理槽で生物処理する工程、ならびに（Ｂ）前記生物処理槽から排出された生物処理水に含まれる汚泥を分離する工程を、さらに包含することが好ましい。
【００１１】
上記有機物含有水の処理方法において、加圧気体が、酸素分圧を増加させた空気からなることが好ましい。
【００１２】
上記有機物含有水の処理方法において、加圧気体が、オゾンを含むことが好ましい。
【００１３】
上記有機物含有水の処理方法において、水が、アルカリを溶解していることが好ましい。
【００１４】
本発明は、また、有機物含有水または有機物含有水から分離された汚泥を処理するためのシステムに関し、
（Ａ）有機物含有水または有機物含有水から分離された汚泥を収容する収容槽、
（Ｂ）加圧気体を水に溶解させた気体溶解水を前記収容槽に供給するための、気密性容器からなる気体溶解水供給装置、
（Ｃ）前記加圧気体を前記気体溶解水供給装置に供給する気体供給装置、
（Ｄ）水を、前記気体溶解水供給装置に供給する水補給装置
を備え、収容槽への気体溶解水の供給が、１つ以上のオリフィスを介して行われる。
【００１５】
上記有機物含有水を処理するためのシステムは、
（イ）有機物含有水を生物処理する生物処理槽、および
（ロ）前記生物処理槽で発生する汚泥を分離する固液分離槽
を、さらに備えることが好ましい。
【００１６】
上記有機物含有水を処理するためのシステムは、加圧気体が酸素分圧を増加させた空気またはオゾンからなる場合に、空気中の酸素分圧を増加させる装置および空気中の酸素からオゾンを発生させる装置よりなる群から選択される気体調製装置をさらに備えることが好ましい。
【００１７】
上記有機物含有水を処理するシステムは、水からアルカリ水溶液を生成し、前記アルカリ水溶液を、水補給装置に供給する水調製装置をさらに備えることが好ましい。
【００１８】
上記有機物含有水を処理するシステムは、気体溶解水を収容槽に送る場合に、気体溶解水供給装置内の圧力を一定に保持するための加圧気体吹き込み手段をさらに備えることが好ましい。
【００１９】
上記有機物含有水を処理するシステムは、収容槽の内容物のオリフィスからの逆流を防ぐ手段をさらに具備することが好ましい。
【００２０】
上記有機物含有水を処理するシステムにおいて、収容槽が円筒形であり、１つ以上のオリフィスが、円筒形の収容槽の横断面に平行な周囲上に等間隔に配置されており、気体溶解水が、１つ以上のオリフィスから、円筒形の収容槽内に均一に吐出されることが好ましい。
【００２１】
上記有機物含有水を処理するシステムにおいて、全てのオリフィスからの気体溶解水の吐出方向が、円筒状の収容槽の横断面における法線方向に対して、前記横断面内で同じ方向にずれていることが好ましい。
【００２２】
上記有機物含有水を処理するシステムにおいて、気体溶解水の吐出方向が、前記横断面に対して、俯角または仰角を有することがさらに好ましい。
【００２３】
上記有機物含有水を処理するシステムにおいて、収容槽が、気体溶解水と、有機物含有水または汚泥とを均一に混合するための撹拌手段をさらに具備することが好ましい。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の処理方法および処理システムによれば、有機物含有水または有機物含有水から分離された汚泥を加圧することなく、効率的に処理することができる。
【００２５】
また、本発明の処理方法および処理システムによれば、汚泥を加圧する場合とは異なり、気体溶解水を調製するときに清浄な水を用い、その流量も微量であるため、オリフィス部等の摩耗が極めて軽減される。このため、部品交換等にかかる維持費を低く抑えることができる。
【００２６】
さらに、本発明の処理方法においては、生物処理によって発生した余剰汚泥中の微生物の細胞を破壊して、可溶化することができる。可溶化処理を行った汚泥は、生物処理槽で生物処理することが可能であるため、汚水処理で発生する余剰汚泥の量を減少させることができる。
【発明の実施するための最良の形態】
【００２７】
（実施の形態１）
図１は、本発明の有機物含有水の処理方法を実施するための処理システムの一実施形態を示す。
【００２８】
図１に示される処理システム１０は、有機物含有水または有機物含有水から分離された汚泥を収容する収容槽１１、加圧気体を水に溶解させた気体溶解水を収容槽１１に供給するための、気密性容器からなる気体溶解水供給装置１２、加圧気体を気体溶解水供給装置１２に供給する気体供給装置１３、水を気体溶解水供給装置に供給する水補給装置１４、および収容槽１１に設置されたオリフィス１５からなる。
【００２９】
収容槽１１と気体溶解水供給装置１２とは、配管１７によって接続されている。配管１７の気体溶解水供給装置１２と接続する方の端部には、オリフィス１５が設置されている。また、オリフィス１５は、収容槽１１の筺体に設置することもできる。
【００３０】
気体溶解水供給装置１２は散気管１６を備えており、散気管１６と気体供給装置１３とは、配管１８によって接続される。気体供給装置１３から気体溶解水供給装置１２への気体の供給は、散気管１６を介して行われる。なお、配管１８は、弁１９を備えており、弁１９を用いて、気体を供給したり、気体の供給を停止したりすることができる。また、気体溶解水供給装置１２と水補給装置１４とは、配管２０により接続されており、配管２０を通して、水補給装置１４から気体溶解水供給装置１２への水の供給が行われる。同様に、配管２０は弁２１を備えており、弁２１を用いて、気体溶解水供給装置１２へ水が補給されたり、水の補給が停止されたりする。
【００３１】
収容槽１１としては、有機物含有水または有機物含有水から分離された汚泥を収容できるものを用いることができる。
気体溶解水供給装置１２としては、加圧気体を水に溶解できるように、気密性の容器からなるものを用いることができる。
気体供給装置１３としては、数ＭＰａ〜数十ＭＰａに加圧された気体を、気体溶解水供給装置に送ることができるものを用いることができる。例えば、このような例として、圧力調整器、逆止弁付きエアーコンプレッサーなどが挙げられる。
水補給装置１４としては、気体溶解水供給装置へ水を供給し、またその供給量を制御できるものを用いることができる。
【００３２】
また、オリフィスとしては、当該分野で公知のものを用いることができる。例えば、特開昭６２−１４８６６２号公報に記載されるような、流体の進行方向に進むにつれて、その開口部の断面寸法が徐々に小さくなっているようなオリフィス等を使用できる。
【００３３】
以下に、上記のような処理システムを用いる、本発明の処理方法について、説明する。
気体溶解水供給装置１２において、水補給装置１４から供給された水に、気体供給装置１３から散気管１６を介して供給された加圧気体を溶解させることにより、気体溶解水が得られる（工程（ａ））。このとき、図１に示されるように、気体溶解水供給装置１２の上部空間は、外気温±３０℃で、数ＭＰａ〜数十ＭＰａに加圧された加圧気体で満たされていることが好ましい。
【００３４】
上記のように、本発明において、気体溶解水には、加圧気体が溶解している。一般に、水に対する気体の溶解度は、気体の溶解度が小さい場合には、圧力に比例することが知られている。常温もしくは２５℃で、高圧下、例えば、１０ＭＰａにおいて、空気の主成分である酸素および窒素の水に対する溶解度は、以下のように報告されている：
Ｏ2／Ｈ2Ｏ：  ０．２２９×１０-4（モル分率）
Ｎ2／Ｈ2Ｏ：  ０．１１８×１０-4（モル分率）
【００３５】
本発明においては、気体溶解水を調製する場合に、外気温±３０℃、望ましくは２０〜３０気圧、少なくとも約１０気圧程度に気体を加圧して、この加圧気体を、バブリングなどにより、密閉容器内の水中に導き、溶解させることが好ましい。
【００３６】
本発明において用いる気体溶解水においては、酸素および窒素のような気体が、大気中での構成比率より酸素の比率が若干高く溶解していることが好ましい。
【００３７】
例えば、内寸幅５０ｃｍ×奥行き５０ｃｍ×高さ３００ｃｍの気密性容器からなる気体溶解水供給装置１２に、水補給装置１４から水道水が供給される。上記気密性容器内は、ヘッドスペースを残し約八分目まで水で満たされる。
空気を、市販のエアーコンプレッサーを利用した気体供給装置１３で、圧力１０ｋｇ／ｃｍ2程度に加圧し、気体溶解水供給装置１２の底部に設置された散気管１６に送気する。これにより、気体溶解水供給装置１２内の水に、加圧された空気がほぼ飽和するまで溶解され、気体溶解水が調製される。
【００３８】
次いで、このようにして得られた気体溶解水は、気体溶解水供給装置１２から、収容槽１１に収容された有機物含有水または有機物含有水から分離された汚泥中に、オリフィス１５を通して吐出される（工程（ｂ））。
【００３９】
次に、本発明において用いられる、有機物含有水または有機物含有水から分離された汚泥の処理メカニズムについて説明する。
【００４０】
まず、本発明の処理メカニズムと類似の作用を有する液体への超音波照射について説明する。
液体に超音波を照射すると、液体の中を超音波が伝搬する。このとき、粗密波である超音波により、液体の加圧と減圧とが液体分子の移動よりも速い速度で繰り返される。液体が減圧される際には空洞が発生する。この現象をキャビテーションと称する。キャビテーション発生により、物質表面を活性化することができるため、物質の霧化、溶解などを加速するのに利用することができる。超音波照射によるキャビテーションは、各方面で利用されている。
【００４１】
本発明においては、加圧状態にある気体溶解水をオリフィスを通して吐出させて、常圧に戻すことにより、気体溶解水中の加圧気体の気泡を急激に膨張させて、キャビテーションを発生させる。
【００４２】
気体溶解水を、オリフィスを通して、有機物含有水または有機物含有水から分離された汚泥に吐出させると、気体溶解水にかかる圧力が急激に低下して、常圧にもどる。このとき、気体の溶解度が常圧での溶解度にまで減少するため、気体溶解水に溶解していた気体が急激に膨張し、キャビテーションを起こす。上記のように気体の溶解度は圧力に比例し、例えば、少なくとも１０気圧程度に加圧された気体を溶解している場合には、気体溶解水を有機含有水または汚泥中に吐出させることにより、常圧（１気圧）での気体の溶解度の少なくとも９倍程度の重量の気体を気泡として発生することができる。
【００４３】
ここで、気体溶解水が通過するオリフィスとして、約２ｍｍ径のオリフィスを用い、上記１０ｋｇ／ｃｍ2に加圧して調製した気体溶解水を流速５Ｌ／ｍｉｎで吐出させることで、気泡を発生させることができる。これは、オリフィスの形状構成の一例を示したものであり、上記のようなオリフィスに限定されるものではない。また、オリフィスの径は、０．１〜５ｍｍの範囲にあることが好ましい。オリフィスの径が、０．１ｍｍより狭いと、開口部が閉塞する危険性がある。一方、径が５ｍｍより広い場合、気体溶解水の流速が大きくなりすぎ、加圧気体の制御ができないなどの不都合が生じる。
【００４４】
上記のように、水中に溶解した気体が、微細気泡となる際のキャビテーション作用により、有機物含有水または有機物含有水から分離された汚泥に含まれる固形物表面が損傷を受ける。例えば、固形分として汚泥中に多く含まれる微生物の細胞であれば、細胞表層の細胞壁が損傷を受けることで、細胞の活性が低下し、分解を受けやすくなる。このことから、細胞の増殖による汚泥中の固形物の増加を抑制するだけでなく、分解容易な可溶性の細胞内容物を細胞外に放出することで、可溶化を促進することができる。
【００４５】
従って、本発明では、気体溶解水をオリフィスから吐出させるという極めて簡単な方法により、有機物含有水または有機物含有水から分離された汚泥に対して、分解、溶解、可溶化等のような処理を行うことが可能となる。
【００４６】
なお、有機物含有水または有機物含有水から分離された汚泥の処理は、収容槽１１に、これらを導入し、キャビテーションにより処理して、その後、収容槽１１から取り出すというバッチ形式でもよいし、有機物含有水または有機物含有水から分離された汚泥を、収容槽１１を通過させながら処理することもできる。
【００４７】
ここで、収容槽１１に設置されるオリフィス１５の配置について、図２および３を参照しながら説明する。
図２は、オリフィスが設置された収容槽の斜視図であり、図３は、オリフィスが設置された収容槽の横断面図である。
【００４８】
例えば、２個のオリフィス１５が、円筒形の収容槽１１に設置される場合、図２に示されるように、有機物含有水または有機物含有水から分離された汚泥が、矢印２２の方向に流入されるとする。この場合、図２および３に示されるように、２個のオリフィス１５が、円筒形の収容槽１１の周囲に等間隔に配置されることが好ましい。これにより、気体溶解水が、前記２個のオリフィス１５から、円筒形の収容槽１１内に、ある程度均一に吐出されることが可能となる。このことは、設置されるオリフィスの数が、３個以上である場合も同様である。
なお、気体溶解水を吐出するオリフィス１５は、配管（図示せず）を介して気体溶解水供給装置（図示せず）に接続されている。
【００４９】
さらに、上記の場合において、オリフィスからの気体溶解水の吐出方向が、円筒状の収容槽の横断面における法線方向に対して、前記横断面内で同じ方向にずれていてもよい。また、気体溶解水の吐出方向が、前記横断面に対して、俯角または仰角を有してもよい。つまり、気体溶解水の吐出方向が、前記横断面に対して、傾きを有するようにしてもよい。これにより、気体溶解水を、有機物含有水または有機物含有水から分離された汚泥中に、より均一に吐出することが可能になる。
【００５０】
図２および３に示されるように、特に、全てのオリフィスからの気体溶解水の吐出方向が、円筒状の収容槽の横断面において、その法線方向に対して、０〜４５°の角度で同じ方向にずれており、また、前記吐出方向が、収容槽１１の前記横断面に対し、０〜４５°の角度で有機物含有水または汚泥の進行方向に傾いていることが好ましい。これにより、吐出された気体溶解水が、螺旋を描いて収容槽内を移動することができるようになり、有機物含有水または汚泥と気体溶解水とを、より均一に混合することが可能になる。
【００５１】
また、収容槽内の所定の場所に、キャビテーションが発生するように、オリフィスの位置、気体溶解水の吐出方向、およびその吐出量を調節して、所定の場所に、気体溶解水が集中するようにすることもできる。
【００５２】
収容槽１１として５０ｍｍφの円筒状配管を用い、この管壁に、図２のように、２個のオリフィスを設置し、気体溶解水をオリフィス１５を通して、流速約１Ｌ／分の量で吐出させた場合、収容槽１１において、例えば、１０〜１０００ｋｇ／日の量で、有機物含有水または有機物含有水から分離された汚泥を処理可能である。
【００５３】
超音波によるキャビテーションと、本発明の処理方法により発生するキャビテーションとを比較した場合、超音波を発生させるのに必要なエネルギーよりも空気を加圧するのに必要なエネルギーの方が極めて小さいため、本発明においては、システムのエネルギー効率を高くすることができる。また、超音波の場合と異なり、オリフィスの設置場所などの設計要因を変更することにより、キャビテーションの発生場所を自由に選ぶことができるため、キャビテーションの利用効率を向上することもできる。
【００５４】
また、本発明の処理システムは、上記のように、例えば、気体供給装置として汎用のエアコンプレッサー等を使用できるため、容易にかつ廉価に構成することができる。
【００５５】
（実施の形態２）
収容槽にオリフィスが２つ以上ある場合には、その２つ以上のオリフィスを介して、気体溶解水を、２つ以上の気体溶解水供給装置から収容槽に供給できるような構成にしてもよい。以下に、２個のオリフィスが収容槽に設置された場合の構成について、図４を参照しながら説明する。ここで、図４は、本発明の処理システムにおけるオリフィスと気体熔解水供給装置との接続の一例を示す。
【００５６】
本実施形態にかかる処理システム３０は、図４に示されるように、収容槽３１、２つの気体溶解水供給装置３２、気体供給装置３３、水補給装置３４、および２つのオリフィス３５を備える。なお、これらは、上記実施の形態１と同様のものを用いることができる。
【００５７】
図４に示されるように、２つのオリフィス３５と２つの気体溶解水供給装置３２とは、１つの配管３６によって接続されている。また、配管３６の両端は、それぞれ２つのオリフィス３５、および２つの気体溶解水供給装置３２と接続できるように分岐している。２つの気体溶解水供給装置３２には、気体供給装置３３から加圧気体が散気管（図示せず）を介して供給され、水補給装置３４から、水が供給される。
【００５８】
上記のように、気体溶解水供給装置３２が複数ある場合、そのうちの１つが気体溶解水をオリフィスに供給する間に、同時に他方で気体溶解水を調製することが可能となる。このように、２つ以上のオリフィスと、２つ以上の気体溶解水供給装置とを接続することにより、気体溶解水の供給と調製とを同時に行うことができるため、有機物含有水等の処理を連続的に効率よく行うことができる。
【００５９】
（実施の形態３）
図５は、本発明の実施の形態３にかかる処理システムの一例を示す。
【００６０】
本実施形態にかかる処理システム４０は、図５に示されるように、収容槽４１、気体溶解水供給装置４２、気体供給装置４３、水補給装置４４、オリフィス４５および気体調製装置４６からなる。気体調製装置４６は、空気中の酸素の分圧を増加させる装置および空気中の酸素からオゾンを発生させる装置よりなる群から選択される。ここで、収容槽４１、気体溶解水供給装置４２、気体供給装置４３、水補給装置４４、およびオリフィス４５は、上記実施の形態１と同様である。
【００６１】
気体調製装置４６は、気体供給装置４３と接続しており、気体調製装置４６で生成された酸素分圧が増加された空気またはオゾンを含む空気が、気体調製装置４６から気体供給装置４３に送られる。次いで、これらの気体は、気体供給装置４３で加圧され、気体溶解水供給装置４２に供給される。
【００６２】
気体調製装置４６が、空気中の酸素分圧を増加させる装置からなる場合、前記空気中の酸素分圧を増加させる装置は、酸素富化膜、富化酸素空気を取り出すための減圧機構、および酸素富化制御回路部を備える。酸素は、窒素より、酸素富化膜に溶け込む速度が約２．５倍速いため、この膜を通過した空気は通常より酸素量が多くなる。従って、上記装置は、通常約２１％の酸素濃度を、約３０％に高めることができる。
【００６３】
また、気体調製装置４６が、オゾンを発生させる装置からなる場合、オゾンを発生させる装置は、高圧放電電源部、放電電極を具えたオゾン発生部、およびオゾン発生制御回路部を備える。オゾン発生部に空気を通じることで、空気中の酸素の一部がオゾンとなる。このオゾン含有空気を加圧気体として用いることで、気体溶解水は、酸化分解活性の高い水となる。
【００６４】
また、本発明の処理システムは、気体調製装置４６として、空気中の酸素分圧を増加させる装置および空気中の酸素からオゾンを発生させる装置の両方を備えてもよい。
【００６５】
上記のような処理システムにおいては、加圧気体として、酸素分圧を増加させた空気を用いることができる。有機物含有水に含まれる有機物または有機物含有水から分離された汚泥の処理は、それらの酸化分解によっても促進される。このため、加圧気体である空気における酸素濃度を、通常より高くすることにより、有機物含有水に含まれる有機物または有機物含有水から分離された汚泥の酸化分解を促進することができる。このような酸化促進の作用と、上記キャビテーション作用とを組み合わせることにより、処理を効率的に行うことができる。
【００６６】
また、上記処理システムにおいて、加圧気体が、オゾンを含むことも可能となる。加圧気体がオゾンを含むことにより、得られる気体溶解水の活性を高めることができる。このようなオゾンを含む気体溶解水は、酸化剤としての効果が期待できるため、有機物や汚泥の酸化分解を促進することができる。特に、バルキングが進んだ汚泥にあっては、バルキング汚泥を生成する糸状菌への対策として、酸化剤の投与が効果的であることが知られている。オゾンを含む気体溶解水による酸化促進の作用と、キャビテーション作用との相乗効果により、バルキングが進んだ汚泥の可溶化をも促進することができる。
【００６７】
オゾンを含み、かつ酸素の分圧を増加させた加圧気体を水に溶解した気体溶解水を用いることにより、酸化分解作用をさらに促進することが可能となる。
【００６８】
（実施の形態４）
図６は、本発明の実施の形態４にかかる処理システムを示す。
本実施形態にかかる処理システム５０は、図６に示されるように、収容槽５１、気体溶解水供給装置５２、気体供給装置５３、水補給装置５４、オリフィス５５、および水調製装置５６からなる。なお、収容槽５１、気体溶解水供給装置５２、気体供給装置５３、水補給装置５４、およびオリフィス５５は、上記実施の形態１と同様である。
【００６９】
本実施形態においては、水調製装置５６と水補給装置５４とは接続されており、水調製装置５６で生成されたアルカリ水溶液が、水補給装置５４に送られる。次いで、アルカリ水溶液は、水補給装置５４から気体溶解水供給装置５２に供給される。
【００７０】
水調製装置５６としては、水の電気分解および電解水の分離機構を備えるものが好ましく、その一例として、電気分解電源部、一対の電極と隔膜を具えた電気分解槽部、および電気分解制御回路部からなるものが挙げられる。この場合、アルカリ水溶液として、アルカリ電解水（アルカリイオン水）が得られる。
【００７１】
上記水調製装置においては、電気分解槽に水道水などの水を供給することで、水を酸性水とアルカリイオン水に電気分解する。このアルカリイオン水いわゆる加水分解活性の高いアルカリ電解水を、水補給装置５４に送り、次いで、水補給装置５４から気体溶解水供給装置５２に供給する。これにより、気体溶解水供給装置で生成される気体溶解水を、加水分解活性の高いものとすることができる。
【００７２】
また、本発明の処理システムは、上記水調製装置とともに、気体調製装置として、上記空気中の酸素の分圧を増加させる装置を備えてもよい。
【００７３】
上記処理システムにおいては、加圧気体を溶解させる水として、加水分解活性の高いアルカリ水溶液を用いることが可能となる。汚泥の可溶化を行う場合、汚泥中に含まれる微生物の表面を構成する細胞壁にはセルロース成分が多く含まれている。上記のようなアルカリ水溶液からなる気体溶解水を用いることにより、キャビテーションと同時に加水分解の作用が得られ、セルロース成分を効率よく分解することが可能となる。
【００７４】
酸素の分圧を増加させた空気を加圧気体としてアルカリ水溶液に溶解することにより得られる気体溶解水を用いて、有機物含有水または汚泥の処理を促進することもできる。
【００７５】
上記のように、水がアルカリを溶解しているアルカリ水溶液を用いる場合には、本発明の処理システムは、水からアルカリ水溶液を生成し、アルカリ水溶液を、水補給装置に供給する水調製装置をさらに備えることが好ましい。
【００７６】
（実施の形態５）
次に、本発明の処理方法を適用した汚水の処理方法について、図７を参照しながら説明する。
図７は、本発明の処理方法を適用した汚水の処理方法を実施するための汚水処理システムの一実施形態を示す。
【００７７】
本実施形態において、汚水処理システム６０は、上記のような処理システム６１、有機物含有水を処理する生物処理槽６８、および生物処理槽６８で発生する汚泥を分離する固液分離槽７０を備える。また、生物処理槽６８は、生物処理槽６８に空気を供給するエアーブロアー６９を備える。ここで、処理システム６１は、収容槽６２、散気管６７を備える気体溶解水供給装置６３、気体供給装置６４、水補給装置６５、およびオリフィス６６からなり、これらは上記と同様である。また、処理システム６１は、上記のような水調製装置および／または気体調製装置を備えてもよい。
【００７８】
生物処理槽としては、例えば、曝気槽等を用いることができる。
固液分離槽としては、生物処理水に含まれる固形物を分離できるものを用いることができる。
【００７９】
以下に、汚水の処理方法について説明する。
流入してくる汚水は、それに含まれる大きな異物が取り除かれる。こののち、その上澄みが、流入路７３を通って生物処理槽６８に流入する。
【００８０】
生物処理槽６８は、エアーブロアー６９からの空気を用いて、可溶化処理された有機物含有水または汚泥、ならびに流入した上澄みに曝気を行い、溶存する有機成分を微生物により酸化させて、ＢＯＤを低下させる。次いで、固液分離槽７０において、生物処理槽６８から排出された、微生物体を主な固形分として含む生物処理水から、固形分（汚泥）が分離される（工程（Ｂ））。このときの分離方法として、当該分野で公知の方法を特に限定することなく用いることができる。例えば、固形分の沈降速度に応じて、生物処理水を固液分離槽７０に滞留させて、液体と固形分とを分離する方法などが挙げられる。固液分離槽７０で分離された処理水は、最終工程（図示せず）を経て、放流される。
【００８１】
固液分離槽７０で分離された固形分（汚泥）は、余剰汚泥として、流量調整装置７１によって、その流量が調節されながら、配管７４を通して生物処理槽６８に返送される。ここで、生物処理槽６８に返送される余剰汚泥の少なくとも一部は、配管７４に設けられた、汚泥を収容槽に移送するための汚泥分岐手段７５によって処理システム６１の収容槽６２に移送される。
【００８２】
収容槽６２に移送された汚泥は、上記のようなキャビテーション作用等により、可溶化処理される。
ここで、汚泥中には、多くの微生物が含まれている。微生物の多くは、単細胞であり、その大きさは、厨芥などの中に含まれる植物細胞と比較しても小さい。微生物は、連続的に細胞分裂を繰り返すことで、代謝しながら細胞数を維持／増殖している。
上記キャビテーション作用等により、微生物の細胞壁が損傷を受け、増殖できにくくなる。このため、細胞壁に損傷を受けた微生物は、増殖能が低下し、また外敵攻撃に対する自己修復能も低下する。さらに、分解容易な可溶性の細胞内容物が細胞外に放出されることから、生物処理槽６８で分解されやすくなる。
【００８３】
次いで、上記可溶化処理された汚泥は、移送手段７２によって、生物処理槽６８に移送され、そこで、汚水とともに生物処理される（工程（Ａ））。上記のように、可溶化処理された汚泥は、生物処理槽６８において、分解される。これにより、生物処理により発生した汚泥を、その汚水処理システム内において処理することができる。このため、余剰汚泥を汚水処理システムの系外に排出することなく、その処理システム内において減容化することが可能となる。
【００８４】
また、処理システム６１を、生物処理槽６８の直前に配置することにより、流入する汚水を処理システム６１で可溶化処理したのち、生物処理槽６８に移送し、そこで生物処理することも可能である。この場合、固液分離槽７０で分離された汚泥（固形分）は、生物処理槽６８に返送してもよいし、処理システム６１に返送して処理したのち、生物処理槽６８に移送してもよい。
【００８５】
また、本発明の処理システム、収容槽は、気体溶解水と、有機物含有水または汚泥とを均一に混合するための撹拌手段をさらに具備することが好ましい。これにより、有機物含有水または汚泥を効率よく処理することが可能となる。
また、上記攪手段としては、有機物含有水または汚泥の流れ方向に回転軸を有するプロペラ式撹拌装置等が挙げられる。
【００８６】
また、本発明の処理システムは、気体溶解水を収容槽に送る場合に、気体溶解水供給装置内の圧力を一定に保持するための加圧気体吹き込み手段をさらに備えることが好ましい。この場合、加圧気体吹き込み手段から気体溶解水供給装置に吹き込まれる加圧気体は、気体供給装置から気体溶解水供給装置に供給される気体と同じであることが好ましい。これにより、気体溶解水供給装置において、水に溶解する気体の量を一定に維持することができる。
【００８７】
また、上記加圧気体吹き込み手段としては、バブリングを行うことができる多孔性散気管、散気板を用いる気泡発生機構、あるいはディフューザーと呼ばれる効率の高い曝気装置を用いた詰まりの少ない気泡発生手段等が挙げられる。
【００８８】
また、本発明の処理システムは、収容槽の内容物のオリフィスからの逆流を防ぐ手段をさらに具備することが好ましい。逆流を防ぐ手段としては、例えば、気体溶解水供給装置とオリフィスとの間に設けられた逆止弁等の一般的な逆流防止部品を用いることができる。
【００８９】
また、本発明においては、収容槽が、有機物含有水または有機物含有水から分離された汚泥を加熱するための加熱手段を具備することが好ましい。これにより、有機物含有水またはそれから分離された汚泥に含まれる微生物の細胞を、キャビテーション作用により容易に破壊することができる温度に加熱することが可能となる。なお、上記加熱手段としては、ヒータ等が挙げられる。
【００９０】
また、本発明の処理システムと、超音波照射、機械的破砕、紫外線照射等の他の可溶化手段とを組み合わせることで、有機物含有水またはそれから分離された汚泥の処理時間を短縮することも可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００９１】
本発明の有機物含有水の処理方法およびその処理システムにより、有機物含有水または有機物含有水から分離された汚泥を加圧することなく、処理することが可能となる。
また、本発明の処理方法を、汚水処理に適用した場合、前記一般水処理により発生する汚泥を減容化することができる。また、流入汚水を、生物処理する前に、本発明の処理方法により処理する場合には、その流入汚水に含まれる固形分を減容化することもできる。
さらに、し尿処理施設、個別浄化槽、家畜糞尿処理施設、簡易厨芥発酵装置などの生ごみ処理施設等の施設における、微生物処理を伴う施設において用いられる破砕手段として、また、廃水処理補助手段、一般水処理の減菌手段等としても、本発明の処理方法を用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】本発明の有機物含有水の処理方法を実施するための処理システムの一実施形態を示す。
【図２】本発明の一実施形態にかかるオリフィスが設置された収容槽の斜視図を示す。
【図３】図２に示される収容槽の横断面図を示す。
【図４】本発明の処理システムにおけるオリフィスと気体熔解水供給装置との接続の一例を示す。
【図５】本発明の実施形態３にかかる処理システムを示す。
【図６】本発明の実施形態４にかかる処理システムを示す。
【図７】本発明の有機物含有水の処理方法を適用した汚水処理システムの一実施形態を示す。
【符号の説明】
【００９３】
１０、４０、５０、６１  処理システム
１１、２１、３１、４１、５１、６２  収容槽
１２、３２、４２、５２、６３  気体溶解水供給装置
１３、３３、４３、５３、６４  気体供給装置
１４、３４、４４、５４、６５  水補給装置
１５、２５、３５、４５、５５、６６  オリフィス
１６、６７  散気管
１７、１８、２０、３６、７４  配管
１９、２１  弁
４６  気体調製装置
５６  水調製装置
６０  汚水処理システム
６８  生物処理槽
６９  エアーブロアー
７０  固液分離槽
７１  流量調整装置
７２  移送手段
７３  流入路
７５  汚泥分岐手段
【図１】
2005169242.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2005169242.tif 000007
【図６】
2005169242.tif 000008
【図７】
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