(57)【要約】【課題】コストを抑制し、容易な運転管理で、し尿、浄化槽汚泥、下水汚泥等の有機性汚泥の前脱水を効率的に行うための破砕処理方法及び破砕処理設備を提供する。【解決手段】有機性汚泥を脱水する脱水処理工程の前段で破砕処理する有機性汚泥の破砕処理方法であって、搬入された有機性汚泥を受入槽に貯留する汚泥搬入工程と、前記汚泥搬入工程で前記受入槽に貯留された有機性汚泥を、前記受入槽から破砕機構を備えた循環経路に流出させて破砕した後に前記受入槽に循環させる破砕処理工程と、前記破砕処理工程で破砕処理された有機性汚泥を前記脱水処理工程に移送する汚泥移送工程とを備えている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機性汚泥を脱水する脱水処理工程の前段で破砕処理する有機性汚泥の破砕処理方法であって、
搬入された有機性汚泥を受入槽に貯留する汚泥搬入工程と、
前記汚泥搬入工程で前記受入槽に貯留された有機性汚泥を、前記受入槽から破砕機構を備えた循環経路に流出させて破砕した後に前記受入槽に循環させる破砕処理工程と、
前記破砕処理工程で破砕処理された有機性汚泥を前記脱水処理工程に移送する汚泥移送工程と、
を備えている有機性汚泥の破砕処理方法。
【請求項２】
前記汚泥搬入工程により有機性汚泥が貯留された第１の受入槽の有機性汚泥に対して前記破砕処理工程が実行されている間に、前記第１の受入槽とは異なる第２の受入槽に対して前記汚泥搬入工程が実行されるように、複数の受入槽を用いて前記汚泥搬入工程と前記破砕処理工程とを並列に実行するように構成されている請求項１記載の有機性汚泥の破砕処理方法。
【請求項３】
第１の有機性汚泥に対して第１の受入槽で前記汚泥搬入工程及び前記破砕処理工程を順番に実行する第１系統処理と、
前記第１の有機性汚泥とは由来が異なる第２の有機性汚泥に対して前記第１の受入槽とは異なる第２の受入槽で前記汚泥搬入工程及び前記破砕処理工程が順番に実行される第２系統処理と、
前記第１系統処理で破砕された第１の有機性汚泥と、前記第２系統処理で破砕された第２の有機性汚泥とを中継槽で混合する有機性汚泥混合工程と、
を含み、
前記汚泥移送工程は、前記有機性汚泥混合工程で混合された有機性汚泥を前記中継槽から前記脱水処理工程に移送するように構成されている請求項１記載の有機性汚泥の破砕処理方法。
【請求項４】
前記汚泥移送工程は、前記破砕処理工程で破砕処理された有機性汚泥を前記脱水処理工程に定流量で移送する工程である請求項１から３の何れかに記載の有機性汚泥の破砕処理方法。
【請求項５】
前記破砕処理工程の繰返し回数が１０以下の値に設定されている請求項１から４の何れかに記載の有機性汚泥の破砕処理方法。
【請求項６】
前記破砕処理工程の繰返し回数が２から４の間の値に設定されている請求項５記載の有機性汚泥の破砕処理方法。
【請求項７】
前記破砕処理工程は、有機性汚泥の懸濁物質に含まれる繊維状成分のうちメッシュサイズＡＳＴＭ，Ｎｏ．６０（目開き２５０μｍ）相当より大きな所定のメッシュサイズで捕捉される繊維状成分の前記懸濁物質に対する重量比率が所定比率以上になるように調整される請求項１から４の何れかに記載の有機性汚泥の破砕処理方法。
【請求項８】
前記所定のメッシュサイズがメッシュサイズＡＳＴＭ，Ｎｏ．４０（目開き４２５μｍ）相当に設定され、前記重量比率が１５％以上となるように調整される請求項７記載の有機性汚泥の破砕処理方法。
【請求項９】
前記重量比率が２５％以上となるように調整される請求項８記載の有機性汚泥の破砕処理方法。
【請求項１０】
前記有機性汚泥が、し尿、浄化槽汚泥、下水汚泥の何れかまたはそれらの混合物である請求項１から９の何れかに記載の有機性汚泥の破砕処理方法。
【請求項１１】
有機性汚泥を脱水する脱水処理装置の前段で破砕処理する有機性汚泥の破砕処理設備であって、
搬入された有機性汚泥を貯留する受入槽と、
前記受入槽に貯留された有機性汚泥を前記受入槽から流出させて破砕機構で破砕した後に前記受入槽に循環させる破砕循環機構と、
前記破砕循環機構で破砕された有機性汚泥を前記脱水処理装置に移送する移送機構と、
前記受入槽に貯留された有機性汚泥を前記破砕循環機構を介して破砕制御する破砕循環制御部と、
を備えて構成されている有機性汚泥の破砕処理設備。
【請求項１２】
有機性汚泥を脱水する脱水処理装置の前段で破砕処理する有機性汚泥の破砕処理設備であって、
搬入された有機性汚泥を貯留する複数の受入槽と、
各受入槽に貯留された有機性汚泥を各受入槽から流出させて破砕機構で破砕した後に各受入槽に循環させる破砕循環機構と、
前記破砕機構で破砕された有機性汚泥を前記脱水処理装置に移送する移送機構と、
一方の受入槽に貯留された有機性汚泥を、前記破砕循環機構を介して破砕制御し、前記移送機構で前記脱水処理装置に移送する間に、他方の受入槽に新たな有機性汚泥を貯留するように受入槽を切替ながら破砕制御する破砕循環制御部と、
を備えて構成されている有機性汚泥の破砕処理設備。
【請求項１３】
有機性汚泥を脱水する脱水処理装置の前段で破砕処理する有機性汚泥の破砕処理設備であって、
由来が異なる有機性汚泥を各別に搬入して貯留する複数の受入槽と、
各受入槽に貯留された有機性汚泥を各受入槽から流出させて破砕機構で破砕した後に各受入槽に循環させる破砕循環機構と、
各破砕循環機構で破砕された有機性汚泥を混合する中継槽と、
前記中継槽で混合された有機性汚泥を前記脱水処理装置に移送する移送機構と、
各受入槽に貯留された有機性汚泥を、各破砕循環機構を介して破砕制御する破砕循環制御部と、
を備えて構成されている有機性汚泥の破砕処理設備。
【請求項１４】
前記破砕循環制御部に破砕循環回数を設定する破砕循環回数設定部を備えている請求項１１から１３の何れかに記載の有機性汚泥の破砕処理設備。
【請求項１５】
前記破砕循環機構に備えた前記破砕機構が粗破砕ポンプである請求項１１から１４の何れかに記載の有機性汚泥の破砕処理設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機性汚泥の破砕処理方法及び破砕処理設備に関し、詳述すると、し尿、浄化槽汚泥、下水汚泥等の有機性汚泥を、除渣等の前処理を行なうことなく効率的な脱水処理を実現するための破砕処理方法及び破砕処理設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
下水道の普及に伴い、し尿等を直接脱水する固液分離処理の後の分離水を、放流基準水質を満たすように適宜希釈した後に下水道に放流する処理方法が多く採用されている。また、し尿等を生物処理する場合においても、生物処理工程の前段で脱水処理を行って懸濁物質を除去することにより、後段の生物処理への負担を低減し、生物処理水槽を小型化する処理方法も提案されている。
【０００３】
し尿等を脱水処理する際、し尿等に含まれる紙や布といった粗大な夾雑物（し渣）を除去するために、通常は前処理が行われる。前処理として、例えば粗目（目幅５ｍｍ程度）、細目（目幅１ｍｍ程度）のドラムスクリーン等の前処理設備で除渣するのが一般的である。
【０００４】
しかし、近年、前処理を省略して、し尿等に含まれるし渣を利用して、脱水汚泥の含水率を低下させる方法が報告されている。
【０００５】
例えば、非特許文献１には、含水率を７０％程度に調整した汚泥を、混焼率１５％以下で熱回収施設のごみ焼却炉に投入し、補助燃料を要さず安定した燃焼を行い、かつ従来のし尿処理施設で焼却処理することにより電気及び燃料の使用量を低減するという、汚泥の助燃剤化技術が提案されている。
【０００６】
そのために、除渣用の前処理装置の後段に供給汚泥を凝集剤と混合し凝集させる二連式凝集反応槽、凝集汚泥を濃縮する重力分離式濃縮機、及び濃縮汚泥を脱水する軸摺動型スクリュープレス脱水機を備えた低含水率脱水システムが提案されている。
【０００７】
当該低含水率脱水システムは、し尿処理施設で発生した難脱水性の余剰汚泥に易脱水性の搬入し尿等を混合して直接脱水することによって、脱水汚泥の含水率が７０％以下に調整されている。
【０００８】
具体的に、汚泥中に含まれる繊維状物の量が多いほど脱水汚泥の含水率が低下するとの知見に基づいて、除渣用の前処理装置をバイパスし、若しくは、粗目スクリーンを用いた除渣の後に、汚泥を二連式凝集反応槽、重力分離式濃縮機、及び軸摺動型スクリュープレス脱水機に投入することにより、複数の設備で脱水汚泥の含水率７０％が実現されている。
【０００９】
また、特許文献１には、図１５に示すように、し尿、浄化槽汚泥あるいは有機性廃棄物からなる処理対象物を除渣せずに粗破砕ポンプで粗破砕した後、該処理対象物を、その中の繊維率が２０％以上に保たれる滞留時間だけ貯留槽に滞留させ、この貯留槽から流出した処理対象物を微破砕した後、該処理対象物に凝集剤を添加して加圧型脱水機により含水率７０％以下まで脱水することを特徴とする、し尿、浄化槽汚泥あるいは有機性廃棄物の処理方法が開示されている。
【００１０】
「粗破砕」とは、社団法人全国都市清掃会議刊「汚泥再生センター等施設整備の計画・設計要領２００６改訂版」に「破砕」として記載されている処理に相当するものであって、例えば搬入されたし尿などに含まれる布、繊維物、プラスチック類などの夾雑物を粗破砕ポンプを用いて最大寸法２０ｍｍ以下に切断する処理をいい、「微破砕」とは、上記粗破砕処理後のし尿などを微破砕ポンプによりさらに細かく破砕して、上記雑物を最大寸法が５ｍｍ未満になるまで破砕する処理をいう。また、「混合液中の繊維率」とは、（混合液中の繊維状物濃度／混合液中の全固形分濃度）×１００％で求まる値をいう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特許第４９２５０７２号公報
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】「エバラ時報」Ｎｏ．２２０（２００８−７）、ｐ．２３−２７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
非特許文献１に開示された低含水率脱水システムでは、供給汚泥を標準篩（７４μｍ）で水洗した残留物を乾燥させた質量の浮遊物質量に占める割合を参考指標にして、７４μｍ残留浮遊物量が多い場合には脱水汚泥含水率は低下し、逆に少ない場合には脱水汚泥含水率が上昇し、脱水性能も悪化する旨、記載されている。
【００１４】
しかし、本願発明者らの試験研究によれば、汚泥中に含まれる繊維状物の量と脱水汚泥の含水率との間に単純な相関が見られず、汚泥中に含まれる繊維状物の量が多いからといって一律に脱水汚泥の含水率が低下するとの傾向が見られないことが判明した。
【００１５】
また、特許文献１に開示された有機性廃棄物の処理方法によれば、粗破砕ポンプと微破砕ポンプの２種類のポンプが必要になるばかりか、粗破砕処理と微破砕処理の２段階の破砕処理を実現するために、受入槽以外に粗破砕された有機性廃棄物を貯留する貯留槽が必要となり、設備コストが嵩むという問題があった。また、繊維率が２０％以上に保たれる滞留時間だけ貯留槽に滞留させるように貯留槽の容量や滞留時間を調整しなければならず、時間管理を怠ると脱水性能が低下するという問題もあった。
【００１６】
そして、非特許文献１と同様に、本願発明者らの試験研究によれば、繊維率が２０％以上であっても、一律に脱水汚泥の含水率が低下するとは限らないことが判明した。
【００１７】
本発明の目的は、上述した問題点に鑑み、設備コストを抑制しつつ運転管理が容易で、効果的な脱水処理が可能な有機性汚泥の破砕処理方法及び破砕処理設備を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上述の目的を達成するため、本発明による有機性汚泥の破砕処理方法の第一の特徴構成は、特許請求の範囲の書類の請求項１に記載した通り、有機性汚泥を脱水する脱水処理工程の前段で破砕処理する有機性汚泥の破砕処理方法であって、搬入された有機性汚泥を受入槽に貯留する汚泥搬入工程と、前記汚泥搬入工程で前記受入槽に貯留された有機性汚泥を、前記受入槽から破砕機構を備えた循環経路に流出させて破砕した後に前記受入槽に循環させる破砕処理工程と、前記破砕処理工程で破砕処理された有機性汚泥を前記脱水処理工程に移送する汚泥移送工程と、を備えている点にある。
【００１９】
上述の構成によれば、受入槽に貯留された有機性汚泥は、破砕処理工程で破砕処理された後に、直ちに汚泥移送工程で脱水処理工程に移送されるので、速やかに前脱水されるようになる。従って、受入槽から引抜かれ、破砕された有機性汚泥が再度受入槽に戻されるので、破砕後の汚泥を所定回数破砕するまでの間に貯留する別途の貯留槽が不要になり、設備費を低減することができる。さらに、受入槽にスカムが浮遊していても破砕処理工程で容易に破砕することができ、破砕後の有機性汚泥を受入槽に浮遊するスカムに向けて戻せば、塊状のスカムであっても解すことも可能になる。
【００２０】
同第二の特徴構成は、同請求項２に記載した通り、上述の第一の特徴構成に加えて、前記汚泥搬入工程により有機性汚泥が貯留された第１の受入槽の有機性汚泥に対して前記破砕処理工程が実行されている間に、前記第１の受入槽とは異なる第２の受入槽に対して前記汚泥搬入工程が実行されるように、複数の受入槽を用いて前記汚泥搬入工程と前記破砕処理工程とを並列に実行するように構成されている点にある。
【００２１】
上述の構成によれば、複数の受入槽を用いて汚泥搬入工程と破砕処理工程とが並列に実行可能になるので、汚泥の搬入に際して、先に搬入済みの汚泥の破砕処理が終了するのを待つ必要が無くなる。
【００２２】
同第三の特徴構成は、同請求項３に記載した通り、上述の第一の特徴構成に加えて、第１の有機性汚泥に対して第１の受入槽で前記汚泥搬入工程及び前記破砕処理工程を順番に実行する第１系統処理と、前記第１の有機性汚泥とは由来が異なる第２の有機性汚泥に対して前記第１の受入槽とは異なる第２の受入槽で前記汚泥搬入工程及び前記破砕処理工程が順番に実行される第２系統処理と、前記第１系統処理で破砕された第１の有機性汚泥と、前記第２系統処理で破砕された第２の有機性汚泥とを中継槽で混合する有機性汚泥混合工程と、を含み、前記汚泥移送工程は、前記有機性汚泥混合工程で混合された有機性汚泥を前記中継槽から前記脱水処理工程に移送するように構成されている点にある。
【００２３】
上述の構成によれば、発生源、種類、処理過程等、搬入するまでの履歴、すなわち由来が異なる有機性汚泥は、各別に、汚泥搬入工程及び破砕処理工程が実行され、夫々が前脱水に適した性状に整えられた後に中継槽で混合され、前脱水処理工程に移送するため、後段の前脱水処理で適切に脱水できるようになる。
【００２４】
同第四の特徴構成は、同請求項４に記載した通り、上述の第一から第三の何れかの特徴構成に加えて、前記汚泥移送工程は、前記破砕処理工程で破砕処理された有機性汚泥を前記脱水処理工程に定流量で移送する工程である点にある。
【００２５】
上述の構成によれば、搬入された有機性汚泥は破砕処理工程で適切に破砕処理されているため、安価な定流量性ポンプを用いても安定的に定量移送が可能になり、計量槽を別途導入するといった必要もない。
【００２６】
同第五の特徴構成は、同請求項５に記載した通り、上述の第一から第四の何れかの特徴構成に加えて、前記破砕処理工程の繰返し回数が１０以下の値に設定されている点にある。
【００２７】
破砕処理工程の繰返し回数が１０以下の値に設定されていると、有機性汚泥に含まれる繊維状物等が脱水に適したサイズに調整される結果、前脱水処理により含水率の低い脱水汚泥を得やすくなる。
【００２８】
同第六の特徴構成は、同請求項６に記載した通り、上述の第五の特徴構成に加えて、前記破砕処理工程の繰返し回数が２から４の値に設定されている点にある。
【００２９】
破砕処理工程の繰返し回数が２から４の間の値に設定されていると、有機性汚泥に含まれる繊維状物等が脱水に適したサイズに調整されるとともに、そのための破砕循環回数が少ないので、一層に高効率で含水率の低い脱水汚泥を得ることができる。
【００３０】
同第七の特徴構成は、同請求項７に記載した通り、上述の第一から第四の何れかの特徴構成に加えて、前記破砕処理工程は、有機性汚泥の懸濁物質に含まれる繊維状成分のうちメッシュサイズＡＳＴＭ，Ｎｏ．６０（目開き２５０μｍ）相当より大きな所定のメッシュサイズで捕捉される繊維状成分の前記懸濁物質に対する重量比率が所定比率以上になるように調整される点にある。
【００３１】
また、本願発明者らは、鋭意試験研究を行なった結果、有機性汚泥の懸濁物質に含まれる繊維状成分のうちメッシュサイズＡＳＴＭ，Ｎｏ．６０（目開き２５０μｍ）相当より大きな所定のメッシュサイズで捕捉される繊維状成分の前記懸濁物質に対する重量比率が所定比率以上になるように調整することにより、含水率の低い脱水汚泥を得ることができるという新知見を得た。ＡＳＴＭ（America Society for Testing and Materials）とは、アメリカ材料試験協会による規格をいう。また、「相当」とは、ほぼ同等のメッシュサイズの篩を含む意味である。
【００３２】
同第八の特徴構成は、同請求項８に記載した通り、上述の第七の特徴構成に加えて、前記所定のメッシュサイズがメッシュサイズＡＳＴＭ，Ｎｏ．４０（目開き４２５μｍ）相当に設定され、前記重量比率が１５％以上となるように調整される点にある。
【００３３】
所定のメッシュサイズがメッシュサイズＡＳＴＭ，Ｎｏ．４０（目開き４２５μｍ）相当に設定され、重量比率が１５％以上となるように調整されることにより、含水率の低い脱水汚泥を得ることができる。
【００３４】
同第九の特徴構成は、同請求項９に記載した通り、上述の第八の特徴構成に加えて、前記重量比率が２５％以上となるように調整される点にある。
【００３５】
所定のメッシュサイズがメッシュサイズＡＳＴＭ，Ｎｏ．４０（目開き４２５μｍ）相当に設定され、重量比率が２５％以上となるように調整されることがさらに好ましく、より含水率の低い脱水汚泥を得ることができる。
【００３６】
同第十の特徴構成は、同請求項１０に記載した通り、上述の第一から第九の何れかの特徴構成に加えて、前記有機性汚泥が、し尿、浄化槽汚泥、下水汚泥の何れかまたはそれらの混合物である点にある。
【００３７】
本発明による有機性汚泥の破砕処理方法は、有機性汚泥が、し尿、浄化槽汚泥、下水汚泥の何れかまたはそれらの混合物である場合に好適に用いることができ、当該有機性汚泥に含まれる繊維状の夾雑物が、後の脱水過程で効果的に脱水用の水路として機能するようになり、含水率の低い脱水汚泥が得られるようになる。
【００３８】
上述の目的を達成するため、本発明による破砕処理設備の第一の特徴構成は、同請求項１１に記載した通り、有機性汚泥を脱水する脱水処理装置の前段で破砕処理する有機性汚泥の破砕処理設備であって、搬入された有機性汚泥を貯留する受入槽と、前記受入槽に貯留された有機性汚泥を前記受入槽から流出させて破砕機構で破砕した後に前記受入槽に循環させる破砕循環機構と、前記破砕循環機構で破砕された有機性汚泥を前記脱水処理装置に移送する移送機構と、前記受入槽に貯留された有機性汚泥を前記破砕循環機構を介して破砕制御する破砕循環制御部と、を備えて構成されている点にある。
【００３９】
同第二の特徴構成は、同請求項１２に記載した通り、有機性汚泥を脱水する脱水処理装置の前段で破砕処理する有機性汚泥の破砕処理設備であって、搬入された有機性汚泥を貯留する複数の受入槽と、各受入槽に貯留された有機性汚泥を各受入槽から流出させて破砕機構で破砕した後に各受入槽に循環させる破砕循環機構と、前記破砕機構で破砕された有機性汚泥を前記脱水処理装置に移送する移送機構と、一方の受入槽に貯留された有機性汚泥を、前記破砕循環機構を介して破砕制御し、前記移送機構で前記脱水処理装置に移送する間に、他方の受入槽に新たな有機性汚泥を貯留するように受入槽を切替ながら破砕制御する破砕循環制御部と、を備えて構成されている点にある。
【００４０】
同第三の特徴構成は、同請求項１３に記載した通り、有機性汚泥を脱水する脱水処理装置の前段で破砕処理する有機性汚泥の破砕処理設備であって、由来が異なる有機性汚泥を各別に搬入して貯留する複数の受入槽と、各受入槽に貯留された有機性汚泥を各受入槽から流出させて破砕機構で破砕した後に各受入槽に循環させる破砕循環機構と、各破砕循環機構で破砕された有機性汚泥を混合する中継槽と、前記中継槽で混合された有機性汚泥を前記脱水処理装置に移送する移送機構と、各受入槽に貯留された有機性汚泥を、各破砕循環機構を介して破砕制御する破砕循環制御部と、を備えて構成されている点にある。
【００４１】
同第四の特徴構成は、同請求項１４に記載した通り、上述の第一から第三の何れかの特徴構成に加えて、前記破砕循環制御部に破砕循環回数を設定する破砕循環回数設定部を備えている点にある。
【００４２】
同第五の特徴構成は、同請求項１５に記載した通り、上述の第一から第四の何れかの特徴構成に加えて、前記破砕循環機構に備えた前記破砕機構が粗破砕ポンプである点にある。
【発明の効果】
【００４３】
以上説明した通り、本発明によれば、設備コストを抑制しつつ運転管理が容易で、効果的な脱水処理が可能な有機性汚泥の破砕処理方法及び破砕処理設備を提供することができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の第１の実施形態による破砕処理設備の説明図
【図２】本発明の第２の実施形態による破砕処理設備の説明図
【図３】本発明の第３の実施形態による破砕処理設備の説明図
【図４】本発明の第４の実施形態による破砕処理設備の説明図
【図５】本発明の第５の実施形態による破砕処理設備の説明図
【図６】本発明の第６の実施形態による破砕処理設備の説明図
【図７】実施例に用いた試験フローを示す図
【図８】実施例で行った実験条件を示す図
【図９】実施例で行った実験結果で破砕回数と含水率及び繊維状物の比率を示す図
【図１０】実施例で行った実験結果で破砕回数と残留物の各粒度分布割合を示す図
【図１１】実施例で行った実験結果で含水率と残留物の各粒径における重量割合の相関関係を示す図
【図１２】実施例で行った実験結果で破砕回数と粒径が０．４２５ｍｍ以上の残留物の割合を示す図
【図１３】実施例で行った実験結果で含水率と各粒径の繊維状成分の懸濁物質に対する重量比率の相関関係を示す図
【図１４】含水率と、粒径が０．４２５ｍｍ以上の繊維状成分の懸濁物質に対する重量比率との相関関係を示す図
【図１５】従来例のし尿、浄化槽汚泥あるいは有機性廃棄物の処理方法を実施する装置を示す概略構成図
【発明を実施するための形態】
【００４５】
以下、本発明による有機性汚泥の破砕処理方法及び破砕処理設備を説明する。
【００４６】
（第１の実施形態）
図１には、本発明による破砕処理設備１を含む有機性汚泥処理設備が示されている。有機性汚泥処理設備では、有機性汚泥の搬入から前脱水処理までの一連の処理が実行される。破砕処理設備１は、有機性汚泥を脱水する脱水処理装置の前段で有機性汚泥を破砕処理する設備である。
【００４７】
破砕処理設備１は、場内に搬入された有機性汚泥を貯留する受入槽２と、受入槽２に貯留された有機性汚泥を受入槽２から流出させて破砕機構４で破砕した後に受入槽２に戻す破砕循環機構３と、破砕循環機構３で破砕された有機性汚泥を前脱水処理装置に移送する移送機構５で構成されており、さらに、受入槽２に貯留された有機性汚泥を、破砕循環機構３を介して所定回数破砕機構４を通過させるように導いて循環させる破砕循環制御部９ａを備えている。破砕循環制御部９ａによって、１回の循環について受入槽２に貯留された有機性汚泥の９０％以上、好ましくはほぼ全量が破砕循環機構３を介して循環されるように制御される。
【００４８】
尚、破砕処理設備１の後段には、反応槽、及び濃縮機とスクリュープレス等の脱水機とで構成される有機性汚泥を脱水する前脱水処理装置が設置されている。ただし、破砕された有機性汚泥が移送機構５により移送される移送先は、上述した構成の前脱水処理装置に限るものではなく、脱水処理が可能な装置であれば何でもよい。
【００４９】
受入槽２には、搬入されたし尿、浄化槽汚泥、下水汚泥等の何れかまたはそれらの混合物である有機性汚泥が貯留される。
【００５０】
破砕循環機構３は、破砕機構４としての破砕ポンプ４と、受入槽２の底部近傍と破砕ポンプ４の吸込口とを接続する配管と、破砕ポンプ４の吐出口に接続され、破砕された有機性汚泥を受入槽２に上方より戻すための配管とで構成されている。
【００５１】
つまり、破砕循環機構３は、破砕機構４を備え、有機性汚泥を循環させる循環経路となっている。そのため、破砕循環機構３により、受入槽２に搬入された有機性汚泥は、受入槽２の底部または底部近傍に接続された配管を介して、破砕ポンプ４の吸込口より破砕ポンプ４に流入し、破砕ポンプ４に流入した有機性汚泥は、破砕ポンプ４で破砕処理された後、破砕ポンプ４の吐出口から吐出口に接続された配管を介して、受入槽２の上方に圧送されて戻される。
【００５２】
このようにして、受入槽２に搬入した有機性汚泥を、破砕循環機構３を介して循環させることにより、有機性汚泥の破砕処理を複数回行なう場合でもバッファ用の貯留槽を設ける必要が無くなる。受入槽２に搬入した有機性汚泥は、破砕循環機構３を介してほぼ全量が破砕されて受入槽２に循環されるように、受入槽２に搬入した有機性汚泥の全量に相当する量の有機性汚泥が破砕循環されるように破砕ポンプの容量と作動時間が定められている。
【００５３】
破砕ポンプ４は、切刃、破砕羽根車及び格子により３段階にわたって被破砕物を切断、破砕する破砕部と、加圧羽根車により破砕物を次工程に圧送する圧送部を備えている。それゆえに、有機性汚泥に含まれる紙や布といった粗大な夾雑物を均一な大きさに切断するために、破砕ポンプ４を用いることは有効である。粗大な夾雑物を最大寸法が概ね２０ｍｍ以下にまで破砕するように設計された粗破砕ポンプ４を使用する粗破砕機構４は、特に有効である。優れた破砕能力と耐久性があり、目詰まりが生じにくいからである。
【００５４】
尚、粗破砕機構４による最大寸法が２０ｍｍ以下に設定されている場合でも、例えばＳＳ中に２ｍｍ以上の粒径の繊維成分が約１０％以上含まれると、後段に定量搬送する場合にポンプが閉塞する虞がある。そのような場合でも複数回破砕するように汚泥を循環させることにより、後段のポンプの閉塞を回避することができるようになる。
【００５５】
破砕循環機構３により、受入槽２に搬入された有機性汚泥が循環することで、有機性汚泥に含まれる紙や布といった粗大な夾雑物が、後段の前脱水処理に適した細かさに破砕される。そのため、ドラムスクリーン等の前処理設備が不要になっている。また、受入槽２に浮遊するスカムも破砕循環機構３により同時に破砕されるので、受入槽２内のスカム除去にも役立っている。
【００５６】
移送機構５は、破砕循環機構３を介して破砕された夾雑物を含む有機性汚泥を、後段の前脱水処理装置に移送する。移送機構５は、例えば無脈動・定量移送が可能なモーノポンプ６と、受入槽２の底部近傍とモーノポンプ６の吸込口とを接続する配管と、モーノポンプ６の吐出口に接続され、後段の脱水処理装置での処理のために有機性汚泥を移送する配管で構成されている。
【００５７】
モーノポンプ６は、ローターの回転速度の制御だけで時間あたりの吐出量を自在に調整できるため、処理対象である有機性汚泥の流量制御が要求される前脱水処理装置への移送にとっては好ましいポンプである。尚、移送機構５に使用するポンプは、モーノポンプ６に限るものではなく、定流量での移送が可能な定流量性ポンプ６であれば何でもよい。これにより、前脱水処理装置の前段に計量槽等を設ける必要がなくなる。
【００５８】
破砕処理設備１は、コンピュータ８により設備全体が制御されている。コンピュータ８は、一般的なもので、ＣＰＵ、メモリ、制御装置、入出力装置等を備えている。コンピュータ８には、入力部１０ａ、出力部１０ｂ、演算部１０ｃ、制御部９がある。入力部１０ａには、受入槽２に搬入された有機性汚泥の由来、搬入された有機性汚泥の貯留量等が入力される。
【００５９】
制御部９には、破砕循環制御部９ａ、循環回数設定部９ｂ、移送制御部９ｃを備えている。循環回数設定部９ｂには、破砕処理工程の繰返し回数が、有機性汚泥の由来毎に設定されている。ＳＳ回収率が高く、含水率の低い脱水汚泥を得るために適した破砕処理工程の繰返し回数は、有機性汚泥の由来に依存するからである。
【００６０】
発明者らが得た新知見によれば、し尿、浄化槽汚泥、下水汚泥等の何れかまたはそれらの混合物である有機性汚泥の場合、破砕処理工程の繰返し回数は、１０以下の値に設定されることが好ましく、２から４の値に設定されることがさらに好ましい。
【００６１】
そして、有機性汚泥に含まれる繊維状成分のうちメッシュサイズＡＳＴＭ，Ｎｏ．４０（目開き４２５μｍ）相当で捕捉される繊維状成分の重量比率を指標にして破砕処理工程の繰返し回数を設定することにより前脱水時に含水率の低い汚泥が得られるという新知見も得られている。具体的に、ＡＳＴＭ，Ｎｏ．４０（目開き４２５μｍ）で捕捉される繊維状成分の重量比率７０％以上となる範囲で繰返し回数を設定することで、前脱水時に含水率の低い汚泥が得られる。ここに、有機性汚泥に含まれる繊維状成分とは、ＡＳＴＭ，Ｎｏ．２００（目開き７５μｍ）で捕捉される繊維状成分をいう。
【００６２】
循環回数設定部９ｂに予め設定された有機性汚泥の由来に基づく破砕処理工程の繰返し回数が循環回数として、破砕循環制御部９ａに入力される。演算部１０ｃは、搬入された有機性汚泥の貯留量、破砕ポンプ４の吐出量及び当該循環回数に基づいて、破砕処理に必要な破砕ポンプ４の作動時間を算出する。
【００６３】
有機性汚泥の貯留量をＬｌ、破砕ポンプ４の吐出量をＭｍ３／ｈとした場合、１回の破砕に要する時間Ｔは、Ｔ＝Ｌ／Ｍと求まり、ｎ回循環させる場合には、ｎＴ時間要すると算出される。
【００６４】
破砕循環制御部９ａは、演算部１０ｃで算出された作動時間ｎＴ、破砕ポンプ４を作動させるため、破砕ポンプ４に起動信号を出力し、作動時間ｎＴ後に停止信号を出力する。
【００６５】
具体的に、有機性汚泥の搬入日の夜間に、トータルで作動時間ｎＴとなるように破砕ポンプ４を連続または間歇駆動し、その後モーノポンプ６を駆動して汚泥を前脱水処理装置に移送する。
【００６６】
このようにして、循環制御部９ａは、受入槽２に搬入された有機性汚泥を、破砕循環機構３を介して複数回循環させる。このように、有機性汚泥の由来に適した破砕処理工程の繰返し回数を、有機性汚泥の由来毎に循環回数設定部９ｂに事前に設定しておくことにより、ＳＳ回収率が高く、含水率の低い良好な脱水汚泥が得られるようになり、運転管理も比較的容易になる。
【００６７】
移送制御部９ｃは、破砕循環機構３で破砕された有機性汚泥を後段の前脱水処理装置に移送する移送機構５を制御する。移送制御部９ｃは、入力部１０ａに入力された前脱水処理装置が要求する有機性汚泥の流量に基づいて、モーノポンプ６のローターの回転速度を設定する。そして、ローターの回転速度を設定通りに制御するための制御信号が、出力部１０ｂからモーノポンプ６に出力される。これにより、時間あたりの吐出量を調整することができるようになる。また、移送の開始・終了に際して、移送制御部９ｃは、前もって定流量に設定されたモーノポンプ６に対し、作動の開始・停止をさせる制御を行なう。
【００６８】
図１では、反応槽が、前脱水処理装置の前段に設けられている。反応槽には、破砕循環機構３で破砕された有機性汚泥が移送機構５を介して移送される。反応槽内の有機性汚泥には、攪拌機で撹拌しながら、凝集剤が添加される。凝集剤には、ポリ硫酸第二鉄等の無機系の凝集剤と架橋型等の高分子凝集剤が用いられることが多い。これにより、有機性汚泥は、凝集しフロック化しやすくなり、後段の前脱水処理をした際に、含水率の低い脱水汚泥が得やすくなることがある。ただし、反応槽は、必須というわけではない。
【００６９】
濃縮機と脱水機からなる前脱水処理装置では、反応槽で凝集処理された有機性汚泥が脱水処理され、脱水汚泥と分離液に分離される。含水率が７０％以下の脱水汚泥は、例えば助燃剤として使用され、一方、分離液は、希釈され下水道に放流される。
【００７０】
（第２の実施形態）
以下、本発明による別の破砕処理設備を説明する。
図２には、本発明の第２の実施形態による破砕処理設備１が示されている。本実施形態では、中継槽１１と中継槽１１で一旦貯蔵された有機性汚泥を移送する中継用移送機構５ｃが、第１の実施形態の後段に追加されている。以下の説明において、第１の実施形態とは、異なる部分のみを説明する。
【００７１】
中継槽１１には、破砕循環機構３を介して複数回循環させて、破砕処理された有機性汚泥が移送機構５を介して移送される。そして、中継槽１１に一旦貯蔵された有機性汚泥は、中継用移送機構５ｃを介して反応槽に移送される。中継用移送機構５ｃは、上述の移送機構５と同様に、例えば、無脈動・定量移送が可能なモーノポンプ６ｃと、中継槽１１の底部近傍とモーノポンプ６ｃの吸込口とを接続する配管と、モーノポンプ６ｃの吐出口に接続され、後段の前脱水処理装置での処理のために有機性汚泥を移送する配管で構成されている。尚、この場合の移送機構５に用いられるポンプ６は、必ずしも定量性が要求されるわけではないため、モーノポンプでなくてもよい。
【００７２】
これにより、受入槽２への汚泥の搬入またはその破砕処理の最中であっても、これらとは無関係に、中継槽１１から中継用移送機構５ｃを介して、後段の前脱水処理装置に有機性汚泥は移送されることになる。よって、その移送の間、受入槽２への新たな汚泥の搬入やその破砕処理も可能となる。
【００７３】
（第３の実施形態）
図３には、本発明の第３の実施形態による破砕処理設備１が示されている。本実施形態は、第２の実施形態の一部を変更している。変更点は、移送機構５をなくした点と、破砕循環機構３を構成する破砕ポンプ４の吐出口側に接続された配管を分岐し、中継槽１１に接続する分岐配管１２を新たに設けた点と、破砕循環機構３を構成する破砕ポンプ４の吐出口側に接続された配管の分岐部１２ａと受入槽２の間に第１の分岐用開閉バルブ７ｅを設け、さらに分岐配管１２に第２の分岐用開閉バルブ７ｆを設けた点である。
【００７４】
これにより、第２の実施形態に、安価な開閉バルブが追加されるだけで、代わりに移送ポンプが一つ不要となる。さらに、破砕ポンプ４は、分岐用開閉バルブ７ｅ，７ｆの開閉切替により、破砕処理された有機性汚泥を中継槽１１へ移送するためにも使用される。
【００７５】
すなわち、破砕ポンプ４は、第１の分岐用開閉バルブ７ｅを開にし、第２の分岐用開閉バルブ７ｆを閉にした場合には、破砕処理を実行し、第１の分岐用開閉バルブ７ｅを閉にし、第２の分岐用開閉バルブ７ｆを開にした場合には、移送を行うことになる。
【００７６】
よって、複数回実行される破砕処理の最終処理は、有機性汚泥の中継槽１１への移送を兼ねることになり、効率化も図れる。尚、第２の実施形態と同様に、受入槽２への汚泥の搬入またはその破砕処理の最中であっても、これらとは無関係に、中継槽１１から中継用移送機構５ｃを介して、後段の前脱水処理装置に有機性汚泥は移送され、その移送の間、受入槽２への新たな汚泥の搬入やその破砕処理が可能である。
【００７７】
（第４の実施形態）
図４には、本発明の第４の実施形態による破砕処理設備１が示されている。本実施形態では、受入槽が、第１の受入槽２ａと第２の受入槽２ｂの２つの受入槽で構成されている。破砕循環機構３は、第１及び第２の開閉バルブ７ａ，７ｂを介して第１の受入槽２ａと接続され、同様に、第３及び第４の開閉バルブ７ｃ，７ｄを介して第２の受入槽２ｂと接続されるように構成されている点が、第１の実施形態と異なる。
【００７８】
これにより、第１及び第２の開閉バルブ７ａ，７ｂを開にし、第３及び第４の開閉バルブ７ｃ，７ｄを閉にした場合には、第１の受入槽２ａに搬入された有機性汚泥に対して、破砕処理を実行すると同時に、第２の受入槽２ｂでは、有機性汚泥の搬入を行うことができる。
【００７９】
第１及び第２の開閉バルブ７ａ，７ｂを閉にし、第３及び第４の開閉バルブ７ｃ，７ｄを開にした場合には、第２の受入槽２ｂに搬入された有機性汚泥に対して、破砕処理を実行すると同時に、第１の受入槽２ａでは、搬入された有機性汚泥の貯留を行うことができる。
【００８０】
このように、２つの受入槽２ａ，２ｂを用いて汚泥搬入工程と破砕処理工程とを並行するように構成されているため、第１の受入槽２ａに先に貯留された汚泥の破砕処理の終了を待たなくても、新たに搬入された汚泥を第２の受入槽２ｂに貯留することができ、効率化が図れる。尚、受入槽は２つに限るものではない。
【００８１】
例えば、当日に第１の受入槽２ａに先に貯留された汚泥を夜間に破砕循環し、翌日に前脱水処理装置に移送する。新たに搬入された汚泥を第２の受入槽２ｂに貯留し、その夜に第２の受入槽２ｂに貯留された汚泥を破砕循環し、さらに翌日に前脱水処理装置に移送するのである。
【００８２】
また、搬入される有機性汚泥が大量にある場合に、第１及び第２の受入槽２ａ，２ｂの両方で、有機性汚泥の搬入を受け入れ、第１〜第４の開閉バルブ７ａ〜７ｄのすべてを開として、第１及び第２の受入槽２ａ，２ｂに搬入された有機性汚泥を同時に破砕処理するといったことも可能である。
【００８３】
（第５の実施形態）
図５には、本発明の第５の実施形態による破砕処理設備１が示されている。本実施形態では、第１の実施形態で示した破砕処理設備１ａ，１ｂが２系統あり、これら２系統の破砕処理設備１ａ，１ｂの後段には、破砕された有機性汚泥を混合する中継槽１１と、中継槽１１で混合された有機性汚泥を前段に反応槽を有する前脱水処理装置に移送する中継用移送機構５ｃが追加されるように構成されている。尚、ここでは、第１の実施形態による破砕処理設備１ａ，１ｂが２系統ある場合を例示したが、２系統を超える複数系統であってもよい。
【００８４】
すなわち、本実施形態では、有機性汚泥を各別に搬入する２つの受入槽２ａ、２ｂと、各受入槽２ａ，２ｂに搬入された有機性汚泥を各受入槽２ａ，２ｂから流出させて破砕機構４ａ，４ｂで破砕した後に各受入槽２ａ，２ｂに戻す２つの破砕循環機構３ａ，３ｂと、各破砕循環機構３ａ，３ｂで破砕された有機性汚泥を混合する中継槽１１と、中継槽１１で混合された有機性汚泥を前脱水処理装置に移送する中継用移送機構５ｃと、各受入槽２ａ，２ｂに搬入された有機性汚泥を、各破砕循環機構３ａ，３ｂを介して各別に複数回循環させる循環制御部９ａとを備えている。
【００８５】
第１の実施形態で説明した破砕処理設備１ａ，１ｂを２系統備える場合は、それぞれ、第１の有機性汚泥を第１の受入槽２ａに搬入し、その後、破砕処理を実行する第１系統処理と、第１の有機性汚泥とは由来が異なる第２の有機性汚泥を第２の受入槽２ｂに搬入し、その後、破砕処理を実行する第２系統処理が行われる。
【００８６】
そして、第１系統処理で破砕処理された第１の有機性汚泥と、第２系統処理で破砕処理された第２の有機性汚泥とは、各々モーノポンプ６ａ，６ｂを含む第１及び第２の移送機構５ａ，５ｂを介して、中継槽１１に移送され、中継槽１１で混合される。中継槽１１で混合された有機性汚泥は、中継用移送機構５ｃにより中継槽１１から前段に反応槽を有する前脱水処理装置に移送される。中継用移送機構５ｃは、例えば、無脈動・定量移送が可能なモーノポンプ６ｃと、中継槽１１の底部近傍とモーノポンプ６ｃの吸込口とを接続する配管と、モーノポンプ６ｃの吐出口に接続され、後段の前脱水処理装置での処理のために有機性汚泥を移送する配管で構成されている。
【００８７】
本実施形態は、由来が異なる有機性汚泥、例えば、し尿と浄化槽汚泥が、別々に搬入される場合の破砕処理に都合がよい。由来が異なる有機性汚泥は、各別に、汚泥搬入工程及び破砕処理工程が実行され、夫々が前脱水に適した性状に整えられた後に中継槽で混合され、前脱水処理工程に移送するため、後段の前脱水処理で適切に脱水できるようになる。
【００８８】
（第６の実施形態）
図６には、本発明の第６の実施形態による破砕処理設備１が示されている。本実施形態では、各受入槽２ａ，２ｂから中継槽１１に有機性汚泥を移送するための各配管に設置されていた２つのモーノポンプに代えて、各受入槽２ａ，２ｂから中継槽１１に有機性汚泥を移送するための２つの配管を合流させ、その合流部１２ｂの後段にモーノポンプ６を１つ設置している点が、第５の実施形態と異なる。
【００８９】
第１の実施形態で説明した制御部９による破砕処理設備１に対する制御態様は、第２から第６の実施形態でも同様に構成されており、少なくとも循環回数の制御が適正に行なわれるように、破砕ポンプ４を制御可能に構成されていればよい。流路を切り替えるためのバルブ操作まで自動制御する必要はなく、制御部９からモニタ画面に表示される情報に基づいて各バルブの開閉操作が人手で行われるように構成されていてもよい。
【００９０】
（第７の実施形態）
上述した実施形態は、何れもメッシュサイズＡＳＴＭ，Ｎｏ．４０（目開き４２５μｍ）相当で捕捉される繊維状成分の重量比率７０％以上となるように破砕処理工程の繰返し回数を設定する例を説明したが、有機性汚泥の懸濁物質に含まれる繊維状成分のうちメッシュサイズＡＳＴＭ，Ｎｏ．６０（目開き２５０μｍ）相当より大きな所定のメッシュサイズで捕捉される繊維状成分の懸濁物質に対する重量比率に基づいて破砕処理工程の繰返し回数を調整してもよい。
【００９１】
有機性汚泥の懸濁物質に含まれる繊維状成分のうちメッシュサイズＡＳＴＭ，Ｎｏ．６０（目開き２５０μｍ）相当より大きな所定のメッシュサイズで捕捉される繊維状成分の懸濁物質に対する重量比率を指標にして繰返し回数を調整することにより、含水率の低い脱水汚泥を得ることができる。
【００９２】
所定のメッシュサイズがＡＳＴＭ，Ｎｏ．４０（目開き４２５μｍ）相当に設定され、重量比率が１５％以上となるよう繰返し回数が調整されることが好ましく、重量比率が２５％以上となるよう繰返し回数が調整されることがさらに好ましい。その結果、効果的に含水率の低い脱水汚泥を得ることができるようになる。
【実施例】
【００９３】
以下に記載するように、某し尿処理場で有機性汚泥の破砕回数と前脱水処理工程後における脱水汚泥の脱水性との関連性及び、本発明の破砕処理工程への適用可能性について評価試験を行った。
【００９４】
評価試験に際しては、実機では、有機性汚泥の性状や処理量が逐次変動する事により有機性汚泥調質条件や脱水機を常時一定にできないことから正確な結果を得る事は困難である。そこで、同一条件で脱水性を評価するため、リーフテストにより脱水性試験を行い、適切な破砕度合（破砕回数、破砕物の粒径）について検討した。リーフテストとは、有機性汚泥のろ過性を実験室内で求める方法であり、試験リーフ、フラスコ、篩等の機器から構成される装置で、処理対象の有機性汚泥を試験することにより、脱水機の運転サイクルの再現、直接ろ過の負荷計算などを行うことができるものである。
【００９５】
試験フローは図７に示す。受入槽（容量：４７ｍ３）に有機性汚泥を一定量貯留させて循環運転を行い、破砕ポンプ（ＫＤ１５０ＴＳ（ハスクバーナ・ゼノア製）、０．３ｍ３/ｍｉｎ、５穴格子）の能力との関係から任意の破砕回数毎に試料収集を行った。試験条件は図８に示す。試験は試験番号が示すように全４回実施した。
【００９６】
以下に試験手順を示す。まず、ＳＳが４ｇとなるようにビーカーに破砕した試料を採取した。凝集剤としてポリ硫酸第二鉄（１．０％/ＳＳ）を添加しビーカーにて試料と混合した。
【００９７】
その後、試料へ高分子凝集剤（クボックスＣＰ９４０５Ｙ：２．０％/ＳＳ）を添加し、ジャーテスターで攪拌した。攪拌条件としては２００ｒｐｍにて３０秒間攪拌を行った後に、１０００ｒｐｍにて１０秒間攪拌を行った。
【００９８】
攪拌が終了した試料は１８０分フィルタによる重力ろ過で濃縮をおこなった。
濃縮した有機性汚泥に対してリーフテストを行った。０．６ｍｍのパンチングメタルを使用して上から面圧４．２３５ｋＰａ／ｃｍ２迄段階的に昇圧しながら８分間圧搾により脱水を行った。脱水汚泥含水率は試料の蒸発残留物の重量から以下の式にて求める事ができる。
（数１）
{（試料全体の重量）−（蒸発残留物の重量）}÷（試料全体の重量）×１００（％）
【００９９】
一方、破砕した試料に含まれる繊維状物の測定を別途行った。試料を適量分取して、開口０．０７５ｍｍのメッシュ篩を使用して試料を受けた。蒸留水でメッシュ篩上の試料を洗浄した。メッシュ篩に残留した残留物は１１０℃で２時間乾燥させた後、その乾燥重量を測定した。メッシュサイズＡＳＴＭ，Ｎｏ．２００（目開き７５μｍ）で捕捉される繊維状成分が有機性汚泥に含まれる繊維状成分の基準となる。
【０１００】
繊維状物の比率はメッシュ篩上に残留した残留物の乾燥重量と最初に分取した試料重量から以下の式にて計算する事ができる。
(数２)
（残留物の乾燥重量）÷（試料重量）×１００（％）
【０１０１】
次に、メッシュ開口径の異なる篩を８種類（メッシュの目開き：９．５ｍｍ、５．０ｍｍ、２．０ｍｍ（ＡＳＴＭ，Ｎｏ．１０）、１．０ｍｍ（ＡＳＴＭ，Ｎｏ．１８）、０．４２５ｍｍ（ＡＳＴＭ，Ｎｏ．４０）、０．２５ｍｍ（ＡＳＴＭ，Ｎｏ．６０）、０．１５ｍｍ（ＡＳＴＭ，Ｎｏ．１００）、０．０７５ｍｍ（ＡＳＴＭ，Ｎｏ．２００））を用い、以下に示す手順で有機性汚泥に含まれる固形物の粒度分布を測定した。
【０１０２】
まず、メッシュ篩を上から、目開き９．５ｍｍ、目開き５．０ｍｍ、目開き２．０ｍｍ、目開き１．０ｍｍ、目開き０．４２５ｍｍ、目開き０．２５ｍｍ、目開き０．１５ｍｍ、目開き０．０７５ｍｍの順番に並べて、試料を１リットル分取して試料を受けた。目開き９．５ｍｍのメッシュ篩上には粒径が９．５ｍｍより大きい残留物が残る。目開き５．０ｍｍのメッシュ篩上には粒径が５．０ｍｍ〜９．５ｍｍの残留物が残る。目開き２．０ｍｍのメッシュ篩上には粒径が２．０ｍｍ〜５．０ｍｍの残留物が残る。目開き１．０ｍｍのメッシュ篩上には粒径が１．０ｍｍ〜２．０ｍｍの残留物が残る。目開き０．４２５ｍｍのメッシュ篩上には粒径が０．４２５ｍｍ〜１．０ｍｍの残留物が残る。目開き０．２５ｍｍのメッシュ篩上には粒径が０．２５ｍｍ〜０．４２５ｍｍの残留物が残る。目開き０．１５ｍｍのメッシュ篩上には粒径が０．１５ｍｍ〜０．２５ｍｍの残留物が残る。目開き０．０７５ｍｍのメッシュ篩上には粒径が０．０７５ｍｍ〜０．１５ｍｍの残留物が残る。粒径が０．０７５ｍｍよりも小さい残留物を含む液体は全ての篩を通過して下部に流れ落ちる。次に、蒸留水を用いて開口９．５ｍｍのメッシュ篩の上から洗浄を行った。
【０１０３】
このようにして各メッシュ篩に残留した残留物を１１０℃で２時間乾燥させた後、その乾燥重量を測定した。測定した結果を基にして、試料中に含まれる固形物の粒度分布は各メッシュ篩の残留物の乾燥重量とすべてのメッシュ篩の総残留物の乾燥重量から以下の式を用いて計算した。
（数３）
（各メッシュ篩残留物の乾燥重量）÷（総残留物の乾燥重量）×１００（％）
【０１０４】
以上の試験結果でリーフテスト及び繊維状物の比率の測定結果から数式（数１）及び数式（数２）にしたがって計算した結果を図９に示し、本試験結果について考察を行う。図９からわかるように破砕ポンプによる破砕回数が増加するに従い、繊維状物の比率は減少し、含水率が上昇する傾向が見られた。
【０１０５】
次に数式（数３）により求めた試料中の残留物の各粒度分布割合と破砕ポンプによる破砕回数の関係を図１０に示す。破砕回数が１回の時点で粒径９．５ｍｍ以上の残留物は０％で、５．０ｍｍ〜９．５ｍｍの残留物の割合は１％以下であった。破砕回数が５回以下の時点で、粒径が０．４２５ｍｍ以下の残留物の割合が２０％程度であったが、破砕回数が１５回を超えるとその割合は４０％程度まで増加した。これにより、破砕回数が増加する事で徐々に有機性汚泥中の固形物の粒径が小さくなったものと考えられる。
【０１０６】
さらに、図１１に残留物の内で各メッシュ篩に残存していた各粒径の残留物の重量割合とその試験を実施した時の含水率の相関関係について示す。粒径が５．０ｍｍ〜９．５ｍｍ、２．０ｍｍ〜５．０ｍｍ、１．０ｍｍ〜２．０ｍｍ、０．４２５ｍｍ〜１．０ｍｍの残留物では、各粒径の残留物重量割合と含水率の間に負の相関が見られたが、粒径が０．０７５ｍｍ〜０．１５ｍｍ、０．１５ｍｍ〜０．２５ｍｍ、０．２５ｍｍ〜０．４２５ｍｍの残留物では各粒径の残留物重量割合と含水率の間に正の相関が見られた。この結果から、粒径が０．４２５ｍｍ以上の残留物が多く存在する場合脱水性が向上する事が推察される。
【０１０７】
ここで脱水に適すると考えられる粒径が０．４２５ｍｍ以上の残留物が残る比率と破砕回数の関係について図１２に示す。破砕回数が２回以上４回以下の場合、粒径が０．４２５ｍｍ以上の残留物の割合が８０％を超えたが、破砕回数が１０回以下の場合は７０％程度、破砕回数が１５回以上になると６０％以下まで低下した。
【０１０８】
以上の考察より、脱水に適した破砕ポンプの破砕回数は１０回以下で適当であり、さらに２回〜４回がより好ましいと考えられる。即ち、本発明による有機性汚泥の破砕処理方法では、破砕処理工程の繰返し回数が１０以下の値に設定されることが好ましく、２から４の間の値に設定されることがさらに好ましい。
【０１０９】
そして、破砕処理工程は、有機性汚泥に含まれる繊維状成分のうちメッシュサイズ３６の篩で捕捉される繊維状成分、つまり粒径が０．４２５ｍｍ以上の繊維状成分の重量比率が７０％以上となる範囲で繰返し実行されるように構成されることが好ましい。
【０１１０】
メッシュサイズ３６で捕捉される繊維状成分の重量比率が７０％以上となる範囲で繰返し破砕処理を行なうと、含水率の低い脱水汚泥を得ることができ、破砕循環回数を徒に増やしても、メッシュサイズ３６で捕捉される繊維状成分の重量比率が７０％未満になると、却って含水率が高くなる。つまり、有機性汚泥に含まれる繊維状成分のうちメッシュサイズ３６で捕捉される繊維状成分の重量比率を指標にして破砕循環回数を設定することで、含水率の低い脱水汚泥を得ることができる。
【０１１１】
さらに、他のし尿処理場を含めた有機性汚泥の破砕回数と前脱水処理工程後における脱水汚泥の脱水性との関連性及び、本発明の破砕処理工程への適用可能性について評価試験を行った。
【０１１２】
受入槽（容量：４７ｍ３）に有機性汚泥を一定量（約１０ｍ３）貯留して、破砕ポンプ（ＫＤ１５０ＴＳ（ハスクバーナ・ゼノア製）、０．３ｍ３/ｍｉｎ、５穴格子）を介して循環運転が可能な設備を用いて、破砕ポンプの能力との関係から所定の循環回数毎に試料収集した。運転条件は下の（表１）に示す通り、３か所の設備Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３で採取した有機性汚泥に対して、所定の格子数の破砕ポンプで循環破砕した。同じ設備で同じ格子数の複数のデータは汚泥の採取日時を異ならせたデータである。循環破砕回数が増えるに連れて繊維状成分が細かく破砕される。
【０１１３】
【表１】
2017119275.tif 000003
【０１１４】
採取した試料に対して以下の手順で評価試験を行なった。まず、ＳＳが４ｇとなるように破砕した試料をビーカーに採取した。凝集剤としてポリ硫酸第二鉄（１．０％/ＳＳ）を試料に添加混合した。さらに、試料に高分子凝集剤（クボックスＣＰ９４０５Ｙ：２．０％/ＳＳ）を添加してジャーテスターで攪拌した。攪拌条件は、２００ｒｐｍで３０秒間、さらにその後１０００ｒｐｍで１０秒間である。
【０１１５】
攪拌が終了した試料を１８０分の間、フィルタを介した重力ろ過により濃縮し、濃縮した有機性汚泥に対してリーフテストを行った。
φ０．６ｍｍのパンチングメタルを使用して上から面圧４．２３５ｋＰａ／ｃｍ２迄段階的に昇圧しながら８分間、圧搾脱水した。脱水汚泥含水率は試料の蒸発残留物の重量から以下の数式（数４）にて求めた。
（数４）
{（試料全体の重量）−（蒸発残留物の重量）}÷（試料全体の重量）×１００（％）
【０１１６】
各試料に含まれる繊維状物の測定を別途行なった。試料を適量分取して、メッシュサイズＡＳＴＭ，Ｎｏ．２００（目開き７５μｍ）のメッシュ篩を使用して試料を受けた。蒸留水でメッシュ篩上の試料を洗浄した。メッシュ篩に残留した残留物は１１０℃で２時間乾燥させた後、その乾燥重量を測定した。
【０１１７】
繊維状物の比率はメッシュ篩上に残留した残留物の乾燥重量と最初に分取した試料重量から以下の数式（数５）にて計算できる。
(数５)
（残留物の乾燥重量）÷（試料重量）×１００（％）
【０１１８】
次に、メッシュ開口径の異なる篩を８種類（メッシュの目開き：９．５ｍｍ、５．０ｍｍ、２．０ｍｍ（ＡＳＴＭ，Ｎｏ．１０）、１．０ｍｍ（ＡＳＴＭ，Ｎｏ．１８）、０．４２５ｍｍ（ＡＳＴＭ，Ｎｏ．４０）、０．２５ｍｍ（ＡＳＴＭ，Ｎｏ．６０）、０．１５ｍｍ（ＡＳＴＭ，Ｎｏ．１００）、０．０７５ｍｍ（ＡＳＴＭ，Ｎｏ．２００））を用い、以下に示す手順で有機性汚泥に含まれる固形物の粒度分布を測定した。
【０１１９】
まず、メッシュ篩を上から、目開き９．５ｍｍ、目開き５．０ｍｍ、目開き２．０ｍｍ、目開き１．０ｍｍ、目開き０．４２５ｍｍ、目開き０．２５ｍｍ、目開き０．１５ｍｍ、目開き０．０７５ｍｍの順番に並べて、分取した１リットルの試料をろ過した。
【０１２０】
目開き９．５ｍｍのメッシュ篩上には粒径が９．５ｍｍより大きい残留物が残る。目開き５．０ｍｍのメッシュ篩上には粒径が５．０ｍｍ〜９．５ｍｍの残留物が残る。目開き２．０ｍｍのメッシュ篩上には粒径が２．０ｍｍ〜５．０ｍｍの残留物が残る。目開き１．０ｍｍのメッシュ篩上には粒径が１．０ｍｍ〜２．０ｍｍの残留物が残る。目開き０．４２５ｍｍのメッシュ篩上には粒径が０．４２５ｍｍ〜１．０ｍｍの残留物が残る。目開き０．２５ｍｍのメッシュ篩上には粒径が０．２５ｍｍ〜０．４２５ｍｍの残留物が残る。目開き０．１５ｍｍのメッシュ篩上には粒径が０．１５ｍｍ〜０．２５ｍｍの残留物が残る。目開き０．０７５ｍｍのメッシュ篩上には粒径が０．０７５ｍｍ〜０．１５ｍｍの残留物が残る。粒径が０．０７５ｍｍよりも小さい残留物を含む液体は全ての篩を通過して下部に流れ落ちる。
【０１２１】
その後、蒸留水を用いて目開き９．５ｍｍのメッシュ篩の上から洗浄を行った。
このようにして各メッシュ篩に残留した残留物を１１０℃で２時間乾燥させた後、その乾燥重量を測定した。
【０１２２】
測定した結果を基にして、懸濁物質ＳＳの重量に対する各メッシュサイズで捕捉される繊維状成分の重量比率を、以下の数式（数６）を用いて求めた。全てのメッシュ篩の総残留物の乾燥重量が有機性汚泥に含まれる懸濁物質ＳＳの重量となる。
（数６）
（各メッシュ篩残留物の乾燥重量）÷（懸濁物質ＳＳの重量）×１００（％）
【０１２３】
図１３（ａ）〜（ｈ）には、上述した試験手順と同様の手順で、有機性汚泥の懸濁物質ＳＳに含まれる繊維状成分のうち所定のメッシュサイズで捕捉される繊維状成分の懸濁物質に対する重量比率と、そのときの含水率との関係が示されている。
【０１２４】
メッシュサイズ（目開き）が５．０ｍｍ〜９．５ｍｍ、２．０ｍｍ〜５．０ｍｍ、１．０ｍｍ〜２．０ｍｍ、０．４２５ｍｍ〜１．０ｍｍ、０．２５ｍｍ〜０．４２５ｍｍで捕捉された残留物と含水率との間には、懸濁物質ＳＳの重量に対する各残留物の重量比が増すほど含水率が低下するという負の相関が見られたが、メッシュサイズ（目開き）が０．０７５ｍｍ〜０．１５ｍｍ、０．１５ｍｍ〜０．２５ｍｍで捕捉された残留物との間には、懸濁物質ＳＳの重量に対する各残留物の重量比が増すほど含水率が上昇するという正の相関が見られた。
【０１２５】
この結果から、メッシュサイズがＡＳＴＭ，Ｎｏ．６０（目開き２５０μｍ）相当以上の残留物が懸濁物質ＳＳ中に多く存在する場合に脱水性が向上することが判読でき、メッシュサイズがＡＳＴＭ，Ｎｏ．４０（目開き４２５μｍ）相当以上の残留物が懸濁物質ＳＳ中に多く存在する場合に顕著に脱水性が向上することが判読できる。
【０１２６】
図１４（ａ）には、メッシュサイズＡＳＴＭ，Ｎｏ．４０（目開き４２５μｍ）相当より大きな所定のメッシュサイズで捕捉される繊維状成分を有効繊維と定義し、有効繊維の懸濁物質に対する重量比率に対する汚泥脱水性能（含水率）の関係が示され、図１４（ｂ）には、相関を示す近似線が示されている。
【０１２７】
リーフテスターによる試験の結果得られた脱水汚泥の含水率と、実設備での脱水汚泥の含水率との間には一定の相関があり、リーフテスターによる試験の結果、有機性汚泥の含水率が約７８％程度であれば、実設備での脱水汚泥の含水率は約７０％となることが分かっている。
【０１２８】
図６（ｂ）によれば、有効繊維の懸濁物質に対する重量比率が１５％以上であれば、ほぼ実設備での脱水汚泥の含水率は約７０％になり、有効繊維の懸濁物質に対する重量比率が２５％以上であればより好ましく、３０％以上であれば更に優れた脱水性能が得られることが分かる。
【０１２９】
つまり、汚泥搬入工程で受入槽に貯留された有機性汚泥の懸濁物質に含まれる繊維状成分のうちメッシュサイズＡＳＴＭ，Ｎｏ．６０（目開き２５０μｍ）相当より大きな所定のメッシュサイズで捕捉される繊維状成分の懸濁物質に対する重量比率を所定比率になるように調質することにより、脱水処理工程により汚泥の良好な脱水性能が得られるようになる。
【０１３０】
所定のメッシュサイズがメッシュサイズＡＳＴＭ，Ｎｏ．４０（目開き４２５μｍ）相当であることが好ましく、当該篩で捕捉される繊維状成分の懸濁物質に対する重量比率を１５％以上になるように調質することが好ましく、重量比率を２５％以上になるように調質することがさらに好ましい。
【０１３１】
上述した実施形態は本発明の一態様であり、該記載により本発明が限定されるものではなく、各部の具体的構成や制御態様は本発明の作用効果が奏される範囲で適宜変更設計可能であることはいうまでもない。
【符号の説明】
【０１３２】
１：破砕処理設備
１ａ，１ｂ：第１の実施形態による破砕処理設備
２：受入槽
２ａ：第１の受入槽
２ｂ：第２の受入槽
３，３ａ，３ｂ：破砕循環機構
４，４ａ，４ｂ：破砕機構、粗破砕機構（破砕ポンプ、粗破砕ポンプ）
５：移送機構
５ａ：第１の移送機構
５ｂ：第２の移送機構
５ｃ：中継用移送機構
６，６ａ，６ｂ，６ｃ：モーノポンプ（定流量性ポンプ）
７：開閉バルブ
７ａ〜７ｄ：第１〜第４の開閉バルブ
７ｅ，７ｆ：第１、第２の分岐用開閉バルブ
８：コンピュータ
９：制御部
９ａ：破砕循環制御部
９ｂ：循環回数設定部
９ｃ：移送制御部
１０ａ：入力部
１０ｂ：出力部
１０ｃ：演算部
１１：中継槽
１２：分岐配管
１２ａ：分岐部
１２ｂ：合流部
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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