(57)【要約】    【課題】  微生物を用いて可溶化する有機性固形物処理方法においては、設備の簡素化や運転コストを低減しつつ可溶化率を向上させることを課題としている。    【解決手段】  有機性固形物を可溶化槽で微生物を用いて可溶化する有機性固形物処理方法であって、前記可溶化槽に収容されている有機性固形物にせん断を与えて微細化しつつ、該微細化させた有機性固形物を微生物を用いて可溶化することを特徴とする有機性固形物処理方法ならびに有機性固形物処理設備を提供する。【選択図】  図１
2007117867.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機性固形物を可溶化槽で微生物を用いて可溶化する有機性固形物処理方法であって、前記可溶化槽に収容されている有機性固形物にせん断を与えて微細化しつつ、該微細化させた有機性固形物を微生物を用いて可溶化することを特徴とする有機性固形物処理方法。
【請求項２】
酸素を含有する気体存在下で可溶化槽に収容されている有機性固形物にせん断を与えて有機性固形物の微細化を行いつつ前記気体の気泡を形成させて、該形成させた気泡を可溶化槽中に散気して、好気性好熱性微生物により前記可溶化を実施する請求項１記載の有機性固形物処理方法。
【請求項３】
前記気泡を１００μｍ以下の微細気泡として可溶化槽に散気する請求項２記載の有機性固形物処理方法。
【請求項４】
可溶化槽に収容されている有機性固形物の前記微細化を行いつつ、双曲面形攪拌翼を用いて前記可溶化槽内の攪拌をさらに実施する請求項１乃至３のいずれかに記載の有機性固形物処理方法。
【請求項５】
有機性固形物が可溶化される可溶化槽が備えられた有機性固形物処理設備であって、前記可溶化槽に収容されている有機性固形物にせん断を与えて微細化させる有機性固形物微細化装置がさらに備えられてなることを特徴とする有機性固形物処理設備。
【請求項６】
酸素を含有する気体存在下で前記有機性固形物に前記せん断を与えて有機性固形物を微細化させるとともに前記気体の気泡を可溶化槽中に発生させ得るように、前記有機性固形物微細化装置に酸素含有気体導入機構が設けられている請求項５に記載の有機性固形物処理設備。
【請求項７】
前記気泡を１００μｍ以下の微細気泡として発生させ得る前記有機性固形物微細化装置が備えられている請求項６記載の有機性固形物処理設備。
【請求項８】
可溶化槽に収容されている有機性固形物の前記微細化を行いつつ、前記可溶化槽内の攪拌を実施するための双曲面形攪拌翼がさらに設けられている請求項５乃至７のいずれかに記載の有機性固形物処理設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機性固形物処理方法ならびに有機性固形物処理設備に関し、より詳しくは、可溶化槽を備え、該可溶化槽により生物処理等で発生した有機汚泥等の有機性固形物が可溶化される有機性固形物処理方法ならびに有機性固形物処理設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、有機性排水を生物処理する有機性排水処理方法が広く採用されている。このような生物処理においては、好気性微生物による好気処理が行われる曝気槽や、嫌気性微生物による嫌気処理が行われる嫌気槽などが用いられている。
このような有機性排水の生物処理においては、通常、処理（時間）の経過とともに有機性排水中の有機分が微生物で分解されつつ、活性汚泥同士が凝集していわゆる「フロック」などと呼ばれる粒径約０．２〜１ｍｍの凝集体が形成されることが知られている。
このような好気処理や嫌気処理により有機分が分解されフロックが形成された有機性排水は、生物処理の後段側で沈殿槽や膜分離装置などが用いられてこのフロックなどの活性汚泥（有機性固形物）が分離除去され、処理水が系外に放出される。
【０００３】
一方、このように最終沈殿槽において沈殿分離された活性汚泥や、膜分離装置により固液分離された活性汚泥（引抜き汚泥）については、その一部が曝気槽や、その上流側に返送されたりしているものの、その他の活性汚泥は、余剰汚泥として別途処理されたりしている。この余剰汚泥の処理においては、脱水、コンポスト化、焼却などの処理が必要となることから、その減容化が求められており、従来、オゾンや微生物（微生物が産生する菌体外汚泥可溶化酵素）を用いた可溶化処理が行われ、この可溶化処理された活性汚泥を曝気槽やその上流側に返送することで、系外に排出される余剰汚泥の量を減量することが行われたりしている。このような、可溶化処理では、例えば、微生物などと余剰汚泥とが収容される可溶化槽が用いられ、該可溶化槽では、所定の時間を掛けて所定の可溶化率となるまで余剰汚泥の可溶化が行われている。したがって、この可溶化槽は、可溶化中の余剰汚泥や微生物などからなる可溶化槽混合液を所定の時間貯留するための容積が必要となる。そのため、可溶化率を高めることで、可溶化槽を従来よりもコンパクト化させたりすることができる。
したがって、このような汚泥の可溶化においては、従来、可溶化率を高めることが求められている。
例えば、下記特許文献１においては、微生物を用いた有機性汚泥（有機性固形物）の可溶化処理方法について記載されている。
【０００４】
ところで、この微生物を用いた有機性固形物の可溶化処理においては、可溶化率を高めるべく可溶化槽での微生物の活性を高い状態に維持させることが行われており、例えば、高温好気性微生物などの好気性好熱性微生物を用いる場合には、該高温好気性微生物の生存、生育に必要な酸素を供給するための散気装置や、可溶化槽混合液の温度を高温に維持するための加温装置等が用いられている。しかし、高温の液に酸素を多量に溶解するには空気等の酸素含有気体の供給量が多くなり、その結果、可溶化槽内の液に溶解されない酸素含有気体などが含まれてなる排ガスの系外への排出量も増大させてしまうこととなる。したがって、系外に排出される排ガスに伴って多くの熱エネルギーも系外に排出されることになり、多大な加熱のコストを要するという問題がある。さらには、系外に排出される排ガスには、可溶化にて生じたアンモニア、アミン類等の臭い成分が含まれており、脱臭設備を設ける必要がある。また、空気等の酸素含有気体の供給による槽内の液の発泡も問題であり、液面より上部に設けた翼等による機械的な消泡手段や消泡剤等による化学的な消泡手段を設ける必要がある。
すなわち、従来の微生物を用いて有機性固形物を可溶化する有機性固形物処理方法においては、設備の簡素化や運転コストを低減しつつ可溶化率を向上させることが困難であるという問題を有している。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−３０１１９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、微生物を用いて可溶化する有機性固形物処理方法においては、設備の簡素化や運転コストを低減しつつ可溶化率を向上させることを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、鋭意検討の結果、可溶化槽に収容されている有機性固形物を微細化しつつ、該微細化させた有機性固形物を可溶化処理することで可溶化率を向上させ得ることを見出し、本発明の完成に到ったのである。
すなわち、本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、有機性固形物処理方法に係る請求項１記載の発明は、有機性固形物を可溶化槽で微生物を用いて可溶化する有機性固形物処理方法であって、前記可溶化槽に収容されている有機性固形物にせん断を与えて微細化しつつ、該微細化させた有機性固形物を微生物を用いて可溶化することを特徴としている。
【０００８】
また請求項２記載の発明は、請求項１に記載の有機性固形物処理方法において、酸素を含有する気体存在下で可溶化槽に収容されている有機性固形物にせん断を与えて有機性固形物の微細化を行いつつ前記気体の気泡を形成させて、該形成させた気泡を可溶化槽中に散気して、好気性好熱性微生物により前記可溶化を実施することを特徴としている。
【０００９】
また、請求項３記載の発明は、請求項２に記載の有機性固形物処理方法において、前記気泡を１００μｍ以下の微細気泡として可溶化槽に散気することを特徴とし、請求項４記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の有機性固形物処理方法において、可溶化槽に収容されている有機性固形物の前記微細化を行いつつ、双曲面形攪拌翼を用いて前記可溶化槽内の攪拌をさらに実施することを特徴としている。
【００１０】
また、有機性固形物処理設備に係る請求項５記載の発明は、有機性固形物が可溶化される可溶化槽が備えられた有機性固形物処理設備であって、前記可溶化槽に収容されている有機性固形物にせん断を与えて微細化させる有機性固形物微細化装置がさらに備えられてなることを特徴としている。
【００１１】
また、請求項６記載の発明は、請求項５に記載の有機性固形物処理設備において酸素を含有する気体存在下で前記有機性固形物に前記せん断を与えて有機性固形物を微細化させるとともに前記気体の気泡を可溶化槽中に発生させ得るように、前記有機性固形物微細化装置に酸素含有気体導入機構が設けられていることを特徴としている。
【００１２】
また、請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の有機性固形物処理設備において前記気泡を１００μｍ以下の微細気泡として発生させ得る前記有機性固形物微細化装置が備えられていることを特徴とし、請求項８記載の発明は、請求項５乃至７のいずれかに記載の有機性固形物処理設備において可溶化槽に収容されている有機性固形物の前記微細化を行いつつ、前記可溶化槽内の攪拌を実施するための双曲面形攪拌翼がさらに設けられている
ことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、可溶化槽に収容されている有機性固形物を微細化させることから、微生物が産生する菌体外汚泥可溶化酵素などと有機性固形物との接触面積を増大させることができる。したがって、従来よりも、可溶化率を向上させることができ、従来よりも可溶化槽をコンパクト化させ得る。すなわち、余剰汚泥の量が増大することを抑制化させつつ処理設備を省スペース化させ得る。また、有機性固形物にせん断を与えることにより、前記微細化を行うため、大きな有機性固形物ほど大きなせん断力を与えられることとなり、大きな有機性固形物ほど微細化されやすくすることができる。したがって、可溶化槽の有機性固形物の状態を均質化させることができ、可溶化率を向上させることができる。
【００１４】
また、酸素を含有する気体存在下で有機性固形物にせん断を与えて有機性固形物の微細化を行いつつ前記気体の気泡を形成させて、該形成させた気泡を可溶化槽中に散気して、好気性微生物により可溶化する場合は、酸素を含有する気体が有機性固形物とともにせん断されて気泡になることからこの気体（酸素）の溶存性を高めることができる。したがって、空気等の供給量を低減でき排ガス量ならびに排熱量を低減させ得る。すなわち、散気装置、加熱装置あるいは脱臭装置などを簡素化させることができ、散気のための動力コスト、加熱のためのエネルギーコスト、脱臭のためのコストなどの運転コストを低減させ得る。
【００１５】
また、気泡を１００μｍ以下の微細気泡として可溶化槽に散気する場合は、１００μｍ以下の微細気泡は、浮上力が小さくなることから可溶化槽内に散気された場合、数ｍｍの大きさの気泡が同一個所で散気された場合に比べて有機性固形物（可溶化槽混合液）中での滞留時間を長期化させ得る。したがって、可溶化槽混合液への酸素を含有する気体の溶存性をさらに高めることができる。したがって、空気等の供給量をさらに低減でき、散気装置、加熱装置あるいは脱臭装置などをさらに簡素化させることができる。すなわち、散気のための動力コスト、加熱のためのエネルギーコスト、脱臭のためのコストなどの運転コストをさらに低減させ得る。
【００１６】
しかも、１００μｍ以下の微細気泡は、浮上力が小さいことから、特に槽底部などの気泡を滞在させ難いような個所にも気泡を供給することが容易になり槽内の気泡の分散状態をより均一化させることができ可溶化率をさらに向上させ得る。
【００１７】
また、可溶化槽に収容されている有機性固形物の前記微細化を行いつつ、双曲面形攪拌翼を用いて可溶化槽内の液の攪拌をさらに実施する場合は、散気された気泡を可溶化槽全体に拡散でき、酸素の溶存性を向上させることができ、空気等の供給量をさらに低減でき散気装置、加熱装置あるいは脱臭装置などをさらに簡素化させることができる。したがって、散気のための動力コスト、加熱のためのエネルギーコストなどの運転コストもさらに低減させ得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に、本発明の好ましい実施の形態について図を参照しつつ説明する。
まず、本実施形態の有機性固形物処理設備が用いられる有機性排水処理施設について説明する。前記有機性排水処理施設は、図１に示すように、上流側から、最初沈殿槽１、曝気槽２、最終沈殿槽３が備えられ、該最終沈殿槽３で沈殿分離された活性汚泥（有機性固形物）を処理する有機性固形物処理設備１０が備えられている。
【００１９】
前記最初沈殿槽１は、当初有機性排水（原水）中に含まれている、砂礫、ごみ、異物などを沈殿させて除去し得るように、すり鉢状に傾斜した底部を備え、その最底部には、沈殿した砂礫、ごみ、異物などを最初沈殿槽１から除去するための初沈汚泥排出口が備えられている。
【００２０】
前記曝気槽２は、最初沈殿槽１により初沈汚泥が取り除かれた有機性排水と好気性微生物とを収容し活性汚泥（以下単に「汚泥」ともいう）の状態で処理すべく、図１に示すように有機性排水と好気性微生物とを貯留する槽本体２１と、槽中央底部に槽内の有機性排水に酸素を溶解させるための散気板７が設けられ、該散気板に空気等を供給するブロア８が備えられている。
【００２１】
前記最終沈殿槽３は、曝気槽２にて生物処理された処理液中に含まれている汚泥を沈殿させて除去し上澄み液を排出し得るように、底面が傾斜し、その最底部には、沈殿した汚泥を引き抜き汚泥として最終沈殿槽３から除去するための汚泥引抜き口が備えられている。
また、最終沈殿槽３には、上澄み液を排出し得るように越流堰３１が備えられている。
【００２２】
有機性固形物処理設備１０には、有機性固形物を可溶化させる可溶化槽５とこの可溶化槽５に収容されている有機性固形物を吸引して、有機性固形物にせん断を与えて微細化し、該微細化された有機性固形物を再び前記可溶化槽５に返送させる有機性固形物微細化装置６が備えられている。
前記可溶化槽５は、前記最終沈殿槽３の汚泥引抜き口から排出された汚泥の一部を導入し、これら活性汚泥などの有機性固形物と、有機固形物を可溶化するためのプロテアーゼ等の有機固形物可溶化酵素と、該有機固形物可溶化酵素を産生する好気性好熱菌などが可溶化槽混合液の状態で収容される。
そして、収容された有機性固形物を可溶化して前記曝気槽２に返送するよう構成されている。
さらに、前記可溶化槽５には、可溶化槽混合液を攪拌する攪拌装置２２が備えられている。
【００２３】
この可溶化酵素は、好熱菌、たとえばバチルス属細菌、ジオバチルス属細菌等の好気性好熱菌によって産生されるものである。このような好熱菌は、可溶化槽５に予め保持されるか、可溶化槽５に供給される汚泥などに予め含有されているか、あるいは可溶化槽５で新たに添加されてもよい。
【００２４】
バチルス属細菌としては、たとえばバチルス・ステアロサーモフィラス（Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｓｔｅａｒｏｔｈｅｒｍｏｐｈｉｌｕｓ）、バチルス・サーモレオボランス（Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｔｈｅｒｍｏｌｅｏｖｏｒａｎｓ）等を使用することができ、とりわけバチルス（Ｂａｃｉｌｌｕｓ）ＳＰＴ２−１〔ＦＥＲＭ Ｐ−１５３９５〕、バチルス（Ｂａｃｉｌｌｕｓ）ＳＰＴ３〔ＦＥＲＭ Ｐ−１９２２６〕、ジオバチルス（Ｇｅｏｂａｃｉｌｌｕｓ）ＳＰＴ４ 〔ＦＥＲＭ ＢＰ−０８４５２ 〕、ジオバチルス（Ｇｅｏｂａｃｉｌｌｕｓ）ＳＰＴ５ 〔ＦＥＲＭ ＢＰ−０８４５３ 〕、ジオバチルス（Ｇｅｏｂａｃｉｌｌｕｓ）ＳＰＴ６ 〔ＦＥＲＭ ＢＰ−０８４５４ 〕、ジオバチルス（Ｇｅｏｂａｃｉｌｌｕｓ）ＳＰＴ７ 〔ＦＥＲＭ ＢＰ−０８４５５ 〕等を使用するのが好ましい。
【００２５】
可溶化槽５には、生物学的に高温条件で好気的に有機性固形物の可溶化が行われるべく例えば、可溶化槽５の温度を５０〜９０℃の温度範囲とさせる加熱装置が備えられている。なお、可溶化槽の温度条件は、その高温処理対象である汚泥に含まれる有機性固形物を分解する好熱菌の種類によって異なるものであり、通常、前記加熱装置は可溶化槽５を所望の温度に維持させるよう制御可能に構成されている。
例えば、下水余剰汚泥から分離した好熱菌の場合には、微生物（好熱菌）による可溶化反応と熱による物理化学的な熱分解の両作用が同時に効率よく十分に生じうるように、高温条件における温度を５５〜７５℃の範囲、好ましくは６０〜７０℃に維持させ得る加熱装置を用いる。
【００２６】
この有機性固形物微細化装置６は、可溶化槽混合液に旋回流を形成させて、可溶化槽混合液中の有機性固形物にせん断を与えて有機性固形物を微細化させる旋回流発生部５２と、可溶化槽５から可溶化槽混合液を吸引して加圧状態で前記旋回流発生部５２に送り出す加圧ポンプ５１と、前記旋回流発生部５２に気泡を発生させるための空気を導入させる空気導入機構（酸素含有気体導入機構）５３とを備えており、可溶化槽５と加圧ポンプ入口、加圧ポンプ出口と旋回流発生部入口、旋回流発生部出口と可溶化槽５とがそれぞれ配管により接続されている。
【００２７】
前記加圧ポンプ５１には、タービン式加圧ポンプが用いられ、通常、０．２ＭＰａ以上の水圧で前記旋回流発生部５２に可溶化槽混合液を供給する性能を有している。なお、レシプロ式加圧ポンプ、ロータリー式加圧ポンプなどの一般的な加圧ポンプも使用することができるが、旋回流発生部５２に供給する可溶化槽混合液の水圧に脈動を生じさせることを防止することができ、有機性固形物あるいは気泡を均質化させ得る点においてタービン式加圧ポンプを用いることが好ましい。
【００２８】
前記旋回流発生部５２は、流通方向に向かって縮径する円錐台形状の内面を有する管体からなり、加圧ポンプ５１と旋回流発生部５２とを接続する配管３２は、前記円錐台形状の径大側において円周方向に可溶化槽混合液を導入させるべく接続されている。
また、旋回流発生部出口と可溶化槽５とを接続する配管３３は、旋回流発生部５２の円錐台形状の径小側から排出される微細化された有機性固形物と気泡とを可溶化槽５の底部で排出すべく接続されている。
【００２９】
前記空気導入機構５３には、一端部に前記旋回流発生部５２において開口する開口部５５が形成され、他端部が大気に開放され、逆止弁機構により他端部側から一端部側へのみ空気が流通すべく構成された管体からなる空気供給管３４が用いられている。また、この空気供給管３４は、前記旋回流発生部５２に可溶化槽混合液を流通させることにより、ベンチュリー管の原理で旋回流発生部５２に空気が供給されるべく、旋回流発生部５２の上流側（径大側）の略中心部において前記開口部５５を開口させており、該開口部５５は、旋回流発生部５２の径大側内径に対して数分の一から数十分の一の内径を有している。
【００３０】
また、前記攪拌装置２２は、攪拌モーター２３と、可溶化槽５の底面の長さや幅の数分の１程度の直径を有する双曲面形攪拌翼２４と、可溶化槽の可溶化槽混合液深さよりも長い攪拌軸２５とを有している。そして、双曲面形攪拌翼２４が、槽中央底部に水平に配され、この双曲面形攪拌翼２４の上方で且つ可溶化槽５に貯留される可溶化槽混合液の液面よりも上方となる位置に攪拌モーター２３が配され、攪拌軸２５の下端部が双曲面攪拌翼２４の中心部に連結され、上端部が攪拌モーター２３に連結され、攪拌モーター２３の回転にともなって、双曲面形攪拌翼２４が水平方向に回転されるよう配されている。
また、この双曲面形攪拌翼２４は、双曲面形攪拌翼２４を回転させることにより可溶化槽５中に生じる流動Ｆに前記旋回流発生部出口から可溶化槽５に排出される気泡を同伴させて可溶化槽５全体に気泡を分散させ得るように旋回流発生部出口と可溶化槽５とを接続する前記配管３３の開口端よりも可溶化槽５の下方（底面側）に位置するよう配されている。
【００３１】
なお、本明細書における双曲面形攪拌翼２４とは、上面視円形で、該円形の中心部に向けた仰角が中心部に近いほど大きな値となるように中央部が隆起し、側面視の稜線が二次関数曲線（ｙ＝ａｘ2）の一部と略同一となるよう形成された板状基体２６を有し、該板状基体２６の上面には中心部から放射状に複数のリブ２７が形成され、且つ、板状基体がその中心部を軸に水平方向に回転したときに前記リブ２７が回転方向に対して後退するよう板状基体２６の上面に形成され、板状基体２６がその中心部を軸に略水平方向に回転するように用いられる攪拌翼を意図している。
【００３２】
また、ここでは詳述しないが、各槽や装置との間の有機性排水や可溶化槽混合液などの搬送には一般的な液体搬送手段を用いている。また、バースクリーン、メッシュスクリーン、原水槽、受水槽、凝集槽、温度制御機構など一般の排水処理に用いられている装置を適宜設けることも可能である。
【００３３】
次いで、このような装置を用いた有機性固形物の処理方法について説明すると、有機性排水は、前記最初沈殿槽１にて当初有機性排水（原水）中に含まれている、砂礫、ごみ、異物などを沈殿させ、すり鉢状に傾斜した底部から系外に除去する。この砂礫、ごみ、異物など除去した有機性排水を曝気槽２に導入し好気性微生物により活性汚泥状態で生物処理させる。
この曝気槽２において好気的に生物処理した活性汚泥を最終沈殿槽に導入し、活性汚泥と上澄み液とに沈殿分離させる。
この、沈殿させた汚泥の一部は、引き抜き汚泥として前記可溶化槽５に導入させる。また、沈殿させた汚泥の一部は、曝気槽２内の生物量を維持するために、曝気槽２へ返送させる。
【００３４】
この可溶化槽５では、前記有機性固形物微細化装置６により可溶化槽５に収容されている可溶化槽混合液を循環しつつ該可溶化槽混合液に含まれる有機性固形物を微細化し、可溶化のための酵素を産生する好気性好熱菌を用いての可溶化処理を実施する。
また、前記有機性固形物微細化装置６に、前記空気供給管３４から空気を導入させて前記有機性固形物の微細化を実施しつつ、可溶化槽混合液中に１００μｍ以下の微細気泡を発生させ、該微細気泡を可溶化槽５の底部から散気させる。
【００３５】
このとき、可溶化槽５での好熱菌による可溶化と熱による物理化学的な熱分解の両作用が同時に効率よく十分に生じうるように、可溶化槽５の温度を微生物の種類に応じて、５０〜９０℃の温度範囲になるように加熱装置で制御させる。特に、好気性好熱菌のバチルス属細菌を用いる場合には、可溶化槽５の温度を５５〜７０℃の温度範囲に設定するのが好ましく、特に６０〜６５℃の範囲がより好ましい。また、好気性好熱菌のジオバチルス属細菌を用いる場合には、５５〜６５℃の温度範囲に設定するのが好ましい。
なお、加熱装置としては、蒸気発生装置やヒーターなどが使用される。
【００３６】
また、可溶化槽５内のｐＨは微生物の種類に応じて、ｐＨ６〜９の範囲、好ましくは７〜８の範囲になるように設定する。
【００３７】
この可溶化槽５での可溶化処理時間は、可溶化する有機性固形物の種類や濃度、あるいは、可溶化に用いる微生物の種類にもよるが、通常、１２〜７２時間とされる。
【００３８】
またこのとき、前記有機性固形物微細化装置６に可溶化槽５に収容されている有機性固形物を循環させて微細化することで、前記好気性好熱菌により産生される酵素と有機性固形物との接触面積を増大させることができ可溶化率を向上させることができる。しかも、前記有機性固形物微細化装置６においては、同時に前記好気性好熱菌の凝集体も微細化させて好気性好熱菌の活性低下を抑制させることができる。さらに、可溶化槽５中に１００μｍ以下の空気の微細気泡を発生させることから溶存酸素量も増大させることができ、可溶化率に優れた可溶化処理を実施し得る。
したがって、可溶化槽５のコンパクト化ができ、有機性固形物処理設備１０を省スペース化させ得る。
【００３９】
なおこの有機性固形物の微細化について、さらに、詳細に説明すると、まず、可溶化槽５に収容されている可溶化槽混合液を有機性固形物微細化装置６の加圧ポンプ５１にて吸引し、旋回流発生部５２に加圧状態で導入させて、可溶化槽混合液に旋回流を生じさせ、該旋回流により可溶化槽混合液中の有機性固形物にせん断を加えて有機性固形物を微細化させる。
さらに、このとき旋回流発生部５２には空気導入機構５３により空気が導入され、前記旋回流により空気にせん断が受けて１００μｍ以下の微細気泡となる。
なお、気泡が１００μｍ以下であるとは、旋回流発生部５２から排出される全気泡の内、８０％以上の気泡が１００μｍ以下の大きさであることを意図しており、気泡の大きさは、旋回流発生部５２から排出される気泡を旋回流発生部出口近傍でマイクロスコープなどを用いて写真撮影し、該撮影された写真を画像解析などすることにより求めることができ、例えば、旋回流発生部５２から排出される気泡を旋回流発生部出口近傍で２０倍程度の倍率のマイクロスコープなどを用いて写真撮影し、該撮影された写真を、例えば、旭化成エンジニアリング社製、商品名「Ａ像くん」などの画像解析ソフトにより解析して円相当径として求めることができる。また、８０％以上の気泡が１００μｍ以下の大きさであることは、上記のように画像解析される全気泡の８０％以上が１００μｍ以下の円相当径として観察されることで確認することができる。
【００４０】
この１００μｍ以下の微細気泡を発生させる場合の有機性固形物ならびに気泡の微細化について説明すると、図３に示すごとく、円錐台形状の旋回流発生部５２の内部には、その径大側において円周方向に可溶化槽混合液を例えば、０．１５〜０．２５ｍ／ｓの流速で導入させる可溶化槽混合液導入口５４が形成されており、この円周方向への可溶化槽混合液の導入により周辺部分の周辺旋回流Ａと、その内側の部分の内部旋回流Ｂと、その中心部分の負圧の旋回負圧部Ｃ、の三重の旋回流を形成させる。この旋回負圧部Ｃすなわち旋回流発生部５２の中心部には、前記空気供給管３４の開口部５５が開口されているため、空気を可溶化槽混合液中に吸引させることができる。このとき、通常、旋回流発生部５２を通過させる可溶化槽混合液の流量に対して５〜１５％の（常温、常圧での）空気量となるように空気を吸引させる。さらに、可溶化槽混合液を旋回させつつ径小側に移動させて前記三重旋回流ならびに径小側に形成された排出口５６を介して放出させる。このときの排出口５６から可溶化槽混合液排出量は、例えば、０．１５〜０．２５ｍ／ｓの流速とする。
【００４１】
この三重旋回流の旋回速度差ならびに排出口５６の通過抵抗により可溶化槽混合液中の有機性固形物の微細化ならびに気泡を強制的に１００μｍ以下に微細化させることが出来る。このとき粒径の大きな有機性固液物ならびに気泡ほど大きなせん断力を受け易いため、この旋回流発生部５２を通過させることにより有機性固形物ならびに気泡を均質に微細化させることが出来る。
なお、旋回流発生部５２への可溶化槽混合液の導入時の可溶化槽混合液の流速は、旋回流発生部５２を通過させる可溶化槽混合液の量を、旋回流発生部５２に可溶化槽混合液を導入させる可溶化槽混合液導入口５４の開口面積で除して求めることができる。
また、排出口５６を介して放出させる可溶化槽混合液の流速は、旋回流発生部５２を通過させる可溶化槽混合液の量と該可溶化槽混合液に吸引された（常温、常圧での）空気量との合計量を、排出口５６の流路面積で除して求めることができる。
【００４２】
この微細化された有機性固形物と気泡とを含有する可溶化槽混合液は、前述のように可溶化槽の底面付近で排出させることとなるが前記気泡を１００μｍ以下に微細化していることから、一般的な散気手段による気泡など数mmの大きな気泡を散気する場合に比べて気泡がすぐ水面上に浮き上がり水面に泡が形成されることを抑制でき消泡手段などを省略させて設備を簡素化させることができる。しかも、気泡を可溶化槽混合液との接触面積も大きなものとすることができることから可溶化槽５中の溶存酸素量を向上させることができる。
【００４３】
また、このような有機性固形物微細化装置６を用いた可溶化槽５での有機性固形物の微細化は、連続式可溶化処理あるいはバッチ式可溶化処理などにおいて実施することができる。例えば、バッチ式可溶化処理においては、可溶化槽５内が所望の可溶化率となるまで有機性固形物微細化装置６を用いた有機性固形物の微細化を実施しつつ可溶化を行った後に、該可溶化された有機性固形物を可溶化処理液として前記曝気槽２に返送させることができる。
【００４４】
また、連続式可溶化処理においては、最終沈殿槽３などから導入される有機性固形物を可溶化槽５に連続的に導入する一方で、可溶化処理液を前記曝気槽２に連続的に排出させる。このとき、この有機性固形物の導入量と可溶化槽５に収容されている可溶化槽混合液の収容量とにより求められる有機性固形物の可溶化槽５での平均滞留時間と、前記有機性固形物微細化装置６に単位時間あたりに循環させる可溶化槽混合液量とを適宜選定することにより可溶化処理液の可溶化率を所望のものとすることができる。
なおこの曝気槽２に返送した可溶化処理液は、曝気槽２において生物処理させる。
【００４５】
なお、本実施の形態では、有機性固形物として生物処理（活性汚泥処理）により発生する汚泥（微生物性の有機性固形物）を例に説明したが、本発明においては、有機性固形物を生物処理により発生する汚泥に限定するものではなく、例えば、畜産動物の糞尿等の畜産系有機性固形物や生ゴミ等の食品系有機性固形物を可溶化槽に導入させて、該可溶化槽で微生物を用いて可溶化する場合も本発明の意図する範囲である。
また、本実施の形態では、酸素含有気体として空気を用いた場合を例に説明したが、本発明においては、酸素含有気体を空気に限定するものではなく、純酸素を用いた場合なども本発明の意図する範囲である。この酸素含有気体として純酸素を用いた場合には、窒素など微生物の生育等で消費されない気体が液面へ上昇することが無くなり、液面での発泡を効率的に抑制することができるという効果を奏する。
【００４６】
また、本実施形態においては、各槽、各装置の構成を上記のような場合を例に説明したが、本発明においては、各槽、各装置の構成を上記のような場合に限定するものではない。
例えば、図４に示すように、最終沈殿槽に代えて精密ろ過膜や限外ろ過膜などのろ過膜を備えた膜分離装置４により曝気槽２に収容されている活性汚泥を有機性固形物と透過水とに固液分離することも可能である。
また、このような膜分離装置４は、図５に示すように曝気槽２内に設置して用いることも可能である。
さらに、本実施形態においては、可溶化槽５に収容されている可溶化槽混合液のみを有機性固形物微細化装置６に導入して有機性固形物を微細化しつつ可溶化処理を行う場合を例に説明したが、例えば、図６に示すように、可溶化槽混合液に最終沈殿槽３からの引き抜き汚泥を混合して有機性固形物微細化装置６に導入する場合も本発明の意図する範囲である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】有機性固形物処理設備の使用形態を示す概略図。
【図２】本実施形態の有機性固形物処理設備を示す断面図。
【図３】有機性固形物微細化装置の動作状況を表す断面図。
【図４】他使用形態の有機性固形物処理設備を示す概略図。
【図５】他使用形態の有機性固形物処理設備を示す概略図。
【図６】他使用形態の有機性固形物処理設備を示す概略図。
【符号の説明】
【００４８】
１：最初沈殿槽、２：曝気槽、３：最終沈殿槽、４：膜分離装置、５：可溶化槽、６：有機性固形物微細化装置、１０：有機性固形物処理設備
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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