(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水処理工程で発生した汚泥に超音波を照射する汚泥処理装置において、下部に汚泥流入口を、上部に汚泥流出口を有する筒状の超音波処理槽を傾斜させて設置し、該超音波処理槽の傾斜方向上部側の部位に超音波振動子を配置したことを特徴とする汚泥処理装置。
【請求項２】
前記超音波処理槽を直列に複数段設置したことを特徴とする請求項１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、汚泥処理装置に関し、詳しくは、下水、産業排水、畜産排水等を処理する水処理施設で発生した汚泥に超音波によって処理する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、下水、産業排水、畜産排水等の廃水の処理には生物処理が用いられており、生物学的なＢＯＤ成分の除去に伴って多量の余剰汚泥が排出されている。この汚泥は、砂分等の無機性懸濁物質と、主に微生物からなる有機性懸濁物質とで構成されており、近年、該汚泥中の微生物を物理的、化学的、生物的、あるいはこれらを組合わせた方法で破砕して廃水処理に返送する汚泥減量化や汚泥処理の高効率化が提案されている。
【０００３】
汚泥中の微生物を破壊する物理的手段としては、汚泥に超音波を照射した際に発生するキャビテーションの効果によって微生物細胞を破壊する超音波処理法や、ミルと微生物との摩擦によって細胞を破壊するミル破砕法（例えば、特許文献１参照）が提案されている。また、化学的手段としては、オゾンや酸等の強力な酸化作用を利用して微生物の細胞を破壊するオゾン処理法（例えば、特許文献２参照）や薬品処理法が提案されている。さらに、生物的手段として、高温の好気性条件下で生育する特殊な微生物（好気性好熱細菌）が出す酵素により微生物細胞を溶解させて破壊する方法（例えば、特許文献３参照）が提案されている。
【特許文献１】特開平１１−１５６３９４号公報
【特許文献２】特許第２９７３７６１号公報
【特許文献３】特開平９−２５３６９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
これらの微生物細胞の破壊方法の中で、超音波処理は従来から様々な分野で利用されており、微生物細胞の破砕手段として早くから注目されていたにもかかわらず、汚泥に対する実用例はほとんど報告されていない。この理由の一つに、汚泥中に含まれる砂分等の無機性懸濁物質との接触によって汚泥中に設置した超音波振動子の摩耗が激しく、超音波振動子の寿命が短くなって交換を頻繁に行わなければならないため、ランニングコストが増大するという問題が挙げられる。
【０００５】
そこで本発明は、水処理過程で発生する初沈汚泥や余剰汚泥に超音波処理を施す際の超音波振動子と無機性懸濁物質との接触を回避することによって超音波振動子の長寿命化を図れるとともに、汚泥中の有機性懸濁物質に超音波を効率よく照射することができる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】
上記目的を達成するため、本発明は、水処理工程で発生した汚泥に超音波を照射する汚泥処理装置において、下部に汚泥流入口を、上部に汚泥流出口を有する筒状の超音波処理槽を傾斜させて設置し、該超音波処理槽の傾斜方向上部側の部位に超音波振動子を配置したことを特徴としている。また、前記超音波処理槽を直列に複数段設置することも可能である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、汚泥の超音波処理を施す際に、汚泥中の砂分等の無機性懸濁物質が超音波振動子と接触することを回避できるので、超音波振動子の摩耗を低減して長寿命化を図れるとともに、超音波処理の対象となる汚泥中の有機性懸濁物質に対する超音波照射効率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１は、本発明の汚泥処理装置の一形態例を示す系統図である。この汚泥処理装置３１は、下部に汚泥流入口１２を、上部に汚泥流出口１３を有する筒状の超音波処理槽３２において、該超音波処理槽３２の一側方に偏倚させた状態で超音波振動子３３を配置するとともに、該超音波振動子３３の配置部位が上部側に位置するように前記超音波処理槽３２を傾斜させて設置したものである。
【０００９】
このように、適当な角度に傾斜させた超音波処理槽３２内の流路に適当な流速で汚泥を導入することにより、有機性懸濁物質に比べて比重の大きな無機性懸濁物質が傾斜方向下部側壁面に沿って流れる状態になるので、傾斜方向上部側に配置した超音波振動子３３と無機性懸濁物質とが接触することが回避され、超音波振動子３３の摩耗を低減して長寿命化を図ることができる。さらに、前記同様に、超音波振動子３３の周辺における有機性懸濁物質の濃度上昇によって超音波照射効率も向上する。加えて、超音波処理槽３２の傾斜角度と汚泥の流速とを適切に設定することにより、無機性懸濁物質を槽底部に沈殿させて槽外に抜き取ることができる。
【００１０】
なお、超音波処理槽３２の径や傾斜角度は、流速等の処理条件や処理対象となる汚泥の性状等の条件に応じて設定されるものであり、例えば傾斜角度は、軸線を略水平な方向に向けることもできるが、通常は、１０〜８０度、好ましくは３０〜６０度の範囲が適当である。このとき、軸線の水平面に対する傾斜角度が８０度を超えると、無機性懸濁物質と有機性懸濁物質との分離が困難となり、１０度未満にすると無機性懸濁物質を槽底部に沈殿させることが困難となる。
【００１１】
また、超音波処理槽３２の長さ方向の途中で傾斜角度を変えることも可能であり、超音波処理槽３２内における超音波振動子３３の位置は、傾斜方向上部側壁面に沿わせる必要はなく、軸線に近い位置であってもよい。さらに、超音波処理槽３２の前段に、汚泥中に含まれている無機性懸濁物質を沈殿させて汚泥中から排除するための沈砂設備を設けてもよい。この沈砂設備は、汚泥の性状や処理量に応じて適当な構造のものを使用することができ、通常の水処理設備で用いられている設備を使用することが可能である。
【００１２】
また、本発明の汚泥処理装置における超音波処理の条件は、従来から行われている超音波処理と同様に設定することができる。例えば、被超音波処理を施す汚泥の濃度（ＭＬＳＳ）は、通常、２００００ｍｇ／Ｌ以下、好ましくは１５０００ｍｇ／Ｌ以下、特に１００００ｍｇ／Ｌ以下が適当である。この汚泥濃度が高すぎると超音波が汚泥全体に伝わらず、所望の処理結果が得られないだけでなく、超音波振動子近辺の汚泥のみが強い超音波を受けて汚泥内の微生物が破壊され、微生物体内の難分解性ＣＯＤが液相に移行して排水処理工程に悪影響を及ぼすことがあるので好ましくない。
【００１３】
超音波振動子における超音波の周波数は、１５〜５０ｋＨｚ、好ましくは１５〜４０ｋＨｚ、特に２０〜３０ｋＨｚが適当である。この周波数が低すぎると十分な処理効果が得られず、高すぎると汚泥中の微生物が破壊されてしまうので好ましくない。
【００１４】
また、超音波の強度は、照射対象となる汚泥の量や濃度に応じて適当に設定されるものであるが、一般的には、５〜１００ｋＷｓ／Ｌ、好ましくは１０〜８０ｋＷｓ／Ｌ、特に２０〜６０ｋＷｓ／Ｌが適当である。この超音波強度が小さすぎると、十分な効果が得られないことがあり、あまり高くしても、強度に比例した効果が得られるものではない。
【００１５】
これらの各条件、すなわち、汚泥濃度、超音波周波数、超音波強度、超音波照射汚泥量は、各々が各条件の要素となっており、処理にかかるコスト、処理時間等を考慮し、効率の良い条件に適宜変更することができる。また、図１に示したように、比較的小型の超音波処理槽を直列に複数段設置することによって超音波照射効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の汚泥処理装置の一形態例を示す系統図である。
【符号の説明】
【００１７】
１２…汚泥流入口、１３…汚泥流出口、３１…汚泥処理装置、３２…超音波処理槽、３３…超音波振動子
【図１】
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