汚泥処理方法と汚泥処理装置
【課題】
一般排水処理施設や中小事業所の排水処理装置に増設可能な単純な構造で、汚泥の減量化効率が高く、低コストで設置可能な汚泥処理方法と汚泥処理装置を提供すること。
【解決手段】
汚泥スラリーＳを吸入して加圧するためのポンプ１と、ポンプ１によって加圧された汚泥スラリーＳを噴射するためのノズル２と、前記ノズル２先端の噴射口３に対向するように配置された衝撃板４と、ノズル２と衝撃板４を収納する箱状のリアクタ５と、から構成された汚泥処理装置により、ポンプ１で加圧された汚泥スラリーＳをノズル２から衝撃板４に向けて噴射して、衝撃板４との衝突により汚泥スラリーＳを微細化することで、装置構成に自由度が高く既存の設備の中に増設しやすく、しかも特殊な材料や部品を使用しないため装置のコストも抑制でき、またリアクタ５に酸化剤９を供給して処理能力の更なる向上も可能である。
一般排水処理施設や中小事業所の排水処理装置に増設可能な単純な構造で、汚泥の減量化効率が高く、低コストで設置可能な汚泥処理方法と汚泥処理装置を提供すること。
【解決手段】
汚泥スラリーＳを吸入して加圧するためのポンプ１と、ポンプ１によって加圧された汚泥スラリーＳを噴射するためのノズル２と、前記ノズル２先端の噴射口３に対向するように配置された衝撃板４と、ノズル２と衝撃板４を収納する箱状のリアクタ５と、から構成された汚泥処理装置により、ポンプ１で加圧された汚泥スラリーＳをノズル２から衝撃板４に向けて噴射して、衝撃板４との衝突により汚泥スラリーＳを微細化することで、装置構成に自由度が高く既存の設備の中に増設しやすく、しかも特殊な材料や部品を使用しないため装置のコストも抑制でき、またリアクタ５に酸化剤９を供給して処理能力の更なる向上も可能である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排水処理設備等から発生する有機物を含む汚泥を、微細化や可溶化することで減量化を図る汚泥処理方法と汚泥処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在我が国では、循環型社会の形成を目指して廃棄物の減量化やリサイクルを総合的に推進している。この廃棄物の中でも有機性および無機性汚泥の割合は高く、また汚泥の内の約７０％が有機性汚泥である。この有機性汚泥のリサイクルや再資源化については、公共排水処理施設や大手事業所では、コンポスト化や堆肥化などが若干検討され始めているが、より小規模な施設では殆ど何も行われていない。しかし全国的に廃棄物の埋め立て地は、受け入れ余力が少なくなり新規の立地も難しいことから、汚泥処理費用も年ごとに増大してきており、汚泥が発生した原位置で簡便かつ安価に減量化できるシステムの開発が望まれている。
【０００３】
このような背景から多量に有機性汚泥を発生している排水処理施設において、その発生抑制技術と減量化技術の開発が行われており、その主なものは、生物群を生物的処理槽へ投入する生物法と、発生した汚泥を物理化学的方法により可溶化し、得られた溶液を再び生物的処理槽へ戻すことで分解除去する方法が挙げられる。前者の方法としては、微生物の資化作用と分泌酵素を利用した枯草菌、酵母菌や光合成菌の利用は経験的に行われてきた。また近年では、養豚場の屎尿処理から開発された微生物群による汚泥減量化法として、下記特許文献１が提案されており、また好熱性細菌による汚泥減量化システムとしては、特許文献２が提案されている。一方、物理化学的方法により汚泥中の生物の細胞を破壊して減量化を図る方法は、ミル法やオゾン法や超音波法やウオータージェット法などが提案されており、ミル法の例として特許文献３，４，５が、またオゾン法の例として特許文献６，７，８，９が、超音波法の例として特許文献１０，１１が、ウオータージェット法の例として特許文献１２，１３，１４が公開されている。
【特許文献１】特開平０９−０００２４５号公報
【特許文献２】特開平０９−２３４０６０号公報
【特許文献３】特開平１１−３００３９３号公報
【特許文献４】特開２０００−１６７５９７号公報
【特許文献５】特開２０００−３２５９８３号公報
【特許文献６】特開平０９−２３４４９７号公報
【特許文献７】特開平１１−０９０４９６号公報
【特許文献８】特開２００１−２５９６７８号公報
【特許文献９】特開２００１−３２７９９８号公報
【特許文献１０】特開２００２−３６１２８１号公報
【特許文献１１】特開２００３−２００１９８号公報
【特許文献１２】特開２００１−２１２５９９号公報
【特許文献１３】特開２００１−３１４８８７号公報
【特許文献１４】特開２００３−０１０８９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
排水処理施設内で有機性汚泥の発生抑制並びに発生した汚泥の処理を実現しようと、平成８年以降急速に多くの技術が開発されてきた。しかしいずれの技術も、汚泥発生率を従来の１０〜２０％にまで減量化可能としているが、ほとんど実用化には至っていないのが現実である。これは生物的処理の場合、排水処理施設内の生物的処理槽に減量化菌を添加しても、槽内の菌相はあまり変動しない、あるいは継続的に添加しても優先化しない問題があり、実際の効果が明確でないことが理由である。さらに紙などのセルロース成分に代表される固形成分（以下、ＳＳと表記）は、生物的処理槽での分解が難しく減量化が困難である。
【０００５】
一方のミル法・オゾン法・超音波法等の物理化学的処理は、全般に装置が高価で、費用の面から実施が難しいという問題がある。加えてビーズと汚泥との摩砕により汚泥を可溶化するミル法は、汚泥スラリーの微細化効率は良いものの、可溶化率が低い上に装置の大型化が難しいといった問題がある。また促進酸化法の一種であるオゾン法は、簡便で汚泥のみならず難分解性物質の分解も同時に行えることから有益性は高いが、オゾン発生器が高価で、しかも排オゾンの処理装置も別途必要になる問題がある。そのほか超音波法は、汚泥の微細化率、可溶化率ともに高いが、設備が極めて高価で、さらに超音波による熱や音の対策も必要になる。最後にウオータージェット法は、汚泥スラリーを高圧状態にした後、ノズルを介して水中に吹き出し、その際の圧力差により生じるキャビテーションで破壊する方法で、汚泥スラリーを微細化する能力は高いものの、汚泥の可溶化率はキャビテーションの発生量に依存するため、効果的な汚泥の破砕には高出力のポンプを必要とする。このように各汚泥減量化技術には、一長一短があり、より画期的な技術の登場が期待されている。
【０００６】
本発明はこうした実情を基に開発されたもので、一般排水処理施設や中小事業所の排水処理装置に増設可能な単純な構造で、汚泥の減量化効率が高く、低コストで設置可能な汚泥処理方法と汚泥処理装置の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記の課題を解決する請求項１記載の発明は、汚泥スラリーをポンプで加圧してノズル内に送り込み、該ノズル先端の噴射口に対向して配置された衝撃板に向けて汚泥スラリーを噴射して、該衝撃板との衝突によって汚泥スラリーを微細化することを特徴とする汚泥処理方法である。
【０００８】
ここでポンプは、入口側から泥水状の汚泥スラリーを吸い込んで加圧をして、出口側から吐き出す構造である。またポンプから出た汚泥スラリーはノズルの中に送られるが、このノズルは一般のものと同様、下流に向かうに連れ内部の断面積が小さくなっており、流体が加速される。そして衝撃板は、ノズルから噴射された汚泥スラリーを衝突させるためのもので、ノズルからの噴射に対して直交していることが望ましく、また衝突による摩耗を減らすため硬質の素材を使用する。
【０００９】
このように構成することで、汚泥スラリーがノズルから噴射された際、周囲の圧力が大気圧まで下がり、急激な膨張が引き起こされキャビテーションが発生して、この衝撃により汚泥スラリーの微細化が始まる。さらにノズルから噴射された後、所定の距離を飛ぶと衝撃板に叩きつけられ、この際の衝撃でも物理的に破壊され、微細化が一層促進されるため減量化も実現する。また微細化によって可溶化も促進される。
【００１０】
請求項２記載の発明は、ノズルから噴射された汚泥スラリーに酸化剤を混合させて、汚泥スラリーを分解する汚泥処理方法である。ノズルから噴射された汚泥スラリーは、前記のように次第に微細化と拡散が進んで行くが、この際、飛散している汚泥スラリーに目がけて、ガス状または霧状の酸化剤を噴霧する。このように構成することで、粒子状の汚泥スラリーが酸化剤に取り囲まれて、細胞の破壊など様々な化学的作用が発生して微細化が進む。なお酸化剤の例としては、過酸化水素や次亜塩素酸やオゾンなどが挙げられる。ただしオゾンを使用する場合も、従来のオゾン法とは異なり使用量は大幅に削減できる。
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明を実現するためのもので、汚泥スラリーを吸入して加圧するためのポンプと、前記ポンプによって加圧された汚泥スラリーを噴射するためのノズルと、前記ノズル先端の噴射口に対向するように配置された衝撃板と、ノズルと衝撃板を収納して且つ内部の汚泥スラリーを抜き取るための排出口を備えた箱状のリアクタと、から構成されている汚泥処理装置である。リアクタは中空の箱形で水密構造になっており、内部にはノズルと衝撃板が所定の位置に配置できる構造になっている。なお処理された汚泥スラリーを抜き出すため、リアクタの内外を貫通している排出口を備えている。
【００１２】
また請求項４記載の発明は、請求項２記載の発明を実現するためのもので、リアクタ内部に酸化剤を供給するための添加ノズルを備え、該添加ノズルに酸化剤を供給するための注入手段を備えた汚泥処理装置である。酸化剤を送り込む添加ノズルは、先端がリアクタ内に差し込まれており、また注入手段は、規定量の酸化剤を正確に送り込むため計量器や加圧装置などから構成されており、オゾンを使用する場合はオゾン発生装置もこれに含まれる。このように構成することで、化学反応を利用して汚泥スラリーの更なる削減が可能になる。
【００１３】
前記のＳＳ（セルロース成分に代表される固形成分）は、分解が難しく余剰汚泥の成分となる割合が高い。請求項５記載の発明はこれに対応するもので、ポンプには、汚泥貯槽に蓄積された汚泥スラリーを取り入れるための吸入管が接続され、またリアクタの排出口には、処理後の汚泥スラリーを汚泥貯槽に戻すための排出管が接続されている汚泥処理装置である。
【００１４】
ここで汚泥貯槽とは、前記のリアクタとは別に設置されるもので、水密性が確保されており汚泥スラリーを蓄積できる容器である。また吸入管は、汚泥貯槽とポンプを結んでいる配管類で、これを通って汚泥スラリーはポンプに送られ、加圧された汚泥スラリーはリアクタ内に噴射される。そして排出管は、リアクタの排出口と汚泥貯槽を結んでいる配管類で、リアクタ内の汚泥スラリーは、ここを通って元の汚泥貯槽に戻される。このように構成することで、汚泥スラリーを循環的にリアクタの中を通過させることが可能で、一度の処理では微細化が進みにくいＳＳ成分なども、段階的に微細化が実現する。
【００１５】
汚泥スラリーの処理能力を一層高めるには、請求項６記載の発明のように、汚泥貯槽には、生物的処理槽の下流側に設置されている沈降分離槽で沈殿した汚泥スラリーを取り入れるための抽出管が接続され、また前記リアクタもしくは排出管には、処理された汚泥スラリーを生物的処理槽に戻すための戻し管が接続されている汚泥処理装置を用いる。ここで生物的処理槽と沈降分離槽とは、従来から排水処理設備として使用されているもので、微生物の作用を利用して分解を行う生物的処理槽を通過した汚泥スラリーは、沈降分離槽に送られる。そして沈降分離槽の底に堆積した沈殿物は処理途中の状態であり、再び生物的処理槽に戻される。本発明記載の抽出管は、この戻される汚泥スラリーの一部を請求項５に記載した汚泥貯槽に送るもので、また戻し管は、リアクタから排出された汚泥スラリーを生物貯槽に戻すものである。このように構成することで、リアクタを通過した糖類やタンパク質などが微細化され、生物的処理に適した状態になり、生物的処理槽での処理能力が拡大する。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１記載の発明のように、汚泥スラリーをノズルから噴射して衝撃板に衝突させることで、まず噴射時の急激な膨張によって生じるキャビテーションにより汚泥スラリーの粒子成分が破壊されて微細化する上、さらに衝撃板への衝突による衝撃でも微細化が進み、減量化が推進される。また請求項２記載の発明のようにノズルから噴射された汚泥スラリーに酸化剤を混合することで、各種成分の分解や汚泥スラリーに含まれる微生物の細胞や細胞内成分を破壊でき、従来のウオータージェット法と酸化促進法を複合させて双方の利点を兼ね揃えることができる。
【００１７】
請求項３記載の発明のような装置を用いることで、請求項１記載の発明が実現でき、また請求項４記載の発明により、請求項２記載の発明が実現できる。これによる装置は、リアクタやノズルなどの大きさや配置などに制約が少なく、装置設計の自由度が高いため既存の排水処理設備へ導入することが容易で、しかも特殊な部品や機器を使用しないため、導入時や維持管理に要する費用も抑制できる。またオゾンなどの酸化剤を使用する場合も、汚泥スラリーの微細化により処理効率が向上するため、その使用量を削減できコストを抑えやすい。
【００１８】
請求項５記載の発明のように、リアクタと汚泥貯槽との間で汚泥スラリーを循環させることで、ＳＳ成分など、これまで分解が難しかった成分も、繰り返してリアクタを通過することで微細化が促進され、一層の汚泥の減量化が実現する。
【００１９】
請求項６記載の発明のように、生物的処理槽の下流にある沈降分離槽の沈殿物の一部をリアクタに導入することで、汚泥スラリーに含まれる糖類や蛋白質などが微細化や可溶化によって再基質化され、これが生物的処理槽に戻ることで微生物によって処理されるようになり、生物的処理槽での処理能力が向上して、汚泥の減量化が実現する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明を実現する装置は、基本的に図１に示すような構成である。前工程で発生した生汚泥・返送汚泥・余剰汚泥などから構成される泥水状の汚泥スラリーＳは、ダイヤフラム式・プランジャー式・ルーツ式などによる汎用的なスラリーポンプ（以下、ポンプ１）によって吸い上げられてノズル２の中に圧送されるが、この際、所定の反応が発生するよう０．２〜１０ＭＰａに加圧できる性能が必要である。ノズル２はリアクタ５の内外を貫通しており、基端部が外側に突出しており、ここから汚泥スラリーＳが内部に注入され、反対側の先端部には汚泥スラリーＳを外部に放出する噴射口３が形成され、この噴射口３付近は増速のため先細り形状になっている。なおノズル２は、加圧された汚泥スラリーＳとの激しい摩擦に備えて、ステンレス鋼や超硬合金や硬質セラミックスの使用が望ましく、理想的な噴射口３の直径は０．１〜１０ｍｍだが、ＳＳ成分を多く含む一般生活排水の場合は３〜５ｍｍが最適であり、またＳＳ成分の含有が少ない場合は１〜３ｍｍが最適である。そのほかノズル２については、単に流体を加速させる以外に、キャビテーションの発生や空気との混合など、様々な機能を備えた機種が商品化されており、本発明でもこれらを使用可能である。一例としてスタティックミキサーをノズル２として使用できる。
【００２１】
ノズル２先端の噴射口３の延長線上には、汚泥スラリーＳを衝突させるため衝撃板４が設置されている。この衝撃板４は、衝突時の衝撃を極力大きくするため、汚泥スラリーＳの噴射方向に対して直角に配置されており、激しい流れに対抗するため、ＳＵＳ３０４などのステンレス鋼やセラミックスやチタン合金など、摩耗の少ない硬質の素材を使用しており、摩耗を考慮して１０ｍｍ程度の厚さが確保されている。また汚泥スラリーＳが直接ぶつかる衝撃板４の表面は平面で問題ないが、複雑な反射を引き起こしたい場合、ヤスリなどで微細な傷を付けたり、起伏を付けてもよい。なおノズル２の噴射口３と衝撃板４の距離は、０．５ｍｍ〜１０ｃｍが望ましく、最も汚泥の破砕効果が顕著なのは５ｍｍと実験より判明している。ノズル２から噴射された汚泥スラリーＳは、急速な膨張によるキャビテーションと、衝撃板４にぶつかった際の衝撃力により、微細化と可溶化が促進される。
【００２２】
そのほかリアクタ５は、内部にノズル２と衝撃板４が収納され、一連の処理を行なうための容器であり、気密性や耐久性を考慮してステンレス鋼を使用しており、ノズル２を保持する取付具や、反応後の汚泥スラリーＳを外部に放出するため壁面に孔を開けて形成した排出口６を備えている。また図中に示すように、リアクタ５内の温度を高めて処理能力を向上するため、ヒータ２１等による温度調整器を取り付け、温度センサ２２によるフィードバックを行い、定温を維持することも可能である。
【００２３】
さらに添加ノズル７がリアクタ５の内外を貫通しており、この先端からオゾンなどの酸化剤９をリアクタ５内部に放出できる機能を備えている。この添加ノズルに７には、酸化剤９の発生や放出量の管理など各種機能を備えた注入手段８が接続されており、自動的に規定量の酸化剤を所定の圧力でリアクタ５に送ることができる。なお酸化剤９は、過酸化水素水や次亜塩素酸やオゾンが一般に用いられており、その添加量については、リアクタ５の容量が５リットル（リットルは以下、Ｌと表記）で３０ｗｔ％の過酸化水素水の場合、毎時０．１〜３ｇが望ましく、また５ｗｔ％の次亜塩素酸水溶液の場合、毎時０．３〜３０ｇが望ましい。またオゾンガスを用いる場合、過剰供給による未反応オゾンの残留を防止するため、リアクタ５の容量が５Ｌでオゾン封入量は毎分０〜１．５Ｌ、オゾン発生量は毎時０．１０〜１．０ｇ、オゾン発生濃度は０．５〜１．５０ｗｔ％程度でよい。リアクタ５内で微細化して飛散する汚泥スラリーＳは、酸化剤９に取り囲まれて、酸化作用による細胞膜の破壊など各種の化学変化が発生して、微細化や可溶化が促進される。
【００２４】
図２は、汚泥貯槽１０と図１に示す汚泥処理装置を組み合わせた処理装置の構成を示す。汚泥貯槽１０は、生汚泥や余剰汚泥や濃縮汚泥などが混ざり合った汚泥スラリーＳを蓄積する槽で、ここに汚泥スラリーＳを抜き取るための吸入管１３と、汚泥スラリーＳを投入するための排出管１４が接続されている。吸入管１３は、一端が汚泥貯槽１０の底部付近に差し込まれており、他端がポンプ１に接続しており、ポンプ１を作動させると汚泥貯槽１０の汚泥スラリーＳを吸い込んでリアクタ５内に噴射して、所定の反応が発生する。また排出管１４は、汚泥貯槽１０の上部とリアクタ５の排出口６を結んでおり、リアクタ５内で処理された汚泥スラリーＳは、再び汚泥貯槽１０に戻される。したがってポンプ１を作動し続けると、汚泥スラリーＳは何度もリアクタ５を通過することになり、都度微細化が行なわれるため、汚泥容量を軽減でき固体成分の割合を低減できる。
【００２５】
図３は、図２に示す汚泥貯槽１０を用いた汚泥処理装置の処理能力を実験した際の結果を示すグラフである。この実験では実汚泥を濃縮してＭＬＳＳ（汚泥濃度）１１０００ｍｇ／Ｌの汚泥スラリーを使用しており、またノズル２先端の噴射口３の直径１．０ｍｍ、ノズル２先端と衝撃板４の距離５ｍｍ、ポンプ１からの吹出圧力３．５ＭＰａ、ノズル２からの吹出速度９１ｍ／ｓとして、添加ノズル７から放出する酸化剤９にはオゾンガスを用いており、この封入量を０〜１．５Ｌ／ｍｉｎの範囲で変化させている。
【００２６】
図３（Ａ）は、オゾンガスの封入量だけを変化させた場合、汚泥スラリーＳのＭＬＳＳがどのように変化するかを示すグラフであり、横軸が処理を開始してからの経過時間で、縦軸がＭＬＳＳである。この実験に先立ち所定の汚泥スラリーＳを汚泥貯槽１０に投入して、ポンプ１の作動に合わせてオゾンガスを規定量だけリアクタ５に封入している。処理開始時から１０分が経過するまでは、いずれの条件でもＭＬＳＳは速やかに約９０００まで減少しているが、オゾンガスを封入していない場合、その減少は停止して汚泥の減量化はそれ以上進行しない。一方、オゾンガスを封入した場合、図のように封入量に比例してＭＬＳＳは順調に減少していき、オゾンガスを１．５Ｌ／ｍｉｎ封入した場合、１２０ｍｉｎでＭＬＳＳが半減、つまり汚泥量が半減した。
【００２７】
また図３（Ｂ）は、汚泥内容物の溶出の指標である処理汚泥スラリーＳの溶液側のＴＯＣ（全有機炭素）の変化を示すグラフであり、横軸が処理を開始してからの経過時間で、縦軸がＴＯＣである。グラフのようにＴＯＣは、オゾンガスの封入量による違いはあるが、処理時間の経過に伴って増加していることが判明し、汚泥スラリーＳの可溶化が進行していることが確認できる。したがって本発明のような、酸化剤９の微量供給を組み合わせた汚泥処理装置によって、一層の汚泥の減量化が実現でき、しかも汚泥内容物の溶出も増加したことが実証された。
【００２８】
図４は、生物的処理槽１１と図２に示す汚泥処理装置を組み合わせた処理装置の構成を示す。生物的処理槽１１で汚泥スラリーＳは微生物によって分解され、ここを通過した汚泥スラリーＳは沈降分離槽１２に流れ込む。ここでは流れ込んだ汚泥スラリーＳを、上澄み液と沈殿物に分離して、上澄み液は次の工程に送られていき、一方の沈殿物は循環管１５を通って再び生物的処理槽１１に送られ、再度の処理が行われる。以上は従来から実施されている方法だが、本発明では、循環管１５を通過する沈殿物（以下、汚泥スラリーＳと表記）の一部をリアクタ５に導入して処理を行っている点が特徴である。循環管１５の途中から新たな配管である抽出管１６が分岐しており、これによって汚泥スラリーＳは汚泥貯槽１０に送られる。なお抽出管１６の途中にはバルブ１８を備えており、汚泥貯槽１０に送られる流量を調整できる。
【００２９】
汚泥貯槽１０から先のポンプ１やリアクタ５は、図２などと同様だが、処理後の汚泥スラリーＳを汚泥貯槽１０に戻すための排出管１４の途中から、新たな配管である戻し管１７が分岐しており、この戻し管１７の末端は循環管１５に合流している。したがって処理後の汚泥スラリーＳは、戻し管１７から循環管１５を経て生物的処理槽１１に戻る。なお排出管１４と戻し管１７の分岐点の下流側には、排出管１４側にバルブ１９を、戻し管１７側にバルブ２０を備えており、双方のバルブ１９，２０の開度を管理することで、汚泥スラリーＳの処理回数を調整できる。
【００３０】
図５は、図４に示す汚泥処理装置を用いて汚泥スラリーＳを処理した際の実験結果で、生物的処理槽１１の容量５０Ｌとしたベンチスケールで二週間以上馴化した汚泥スラリーＳのうち、１０Ｌを毎日一回リアクタ５に通して処理した時の生物的処理槽１１内のＭＬＳＳを、継続的に測定した。この際の測定結果を図中の「Ｔｅｓｔ」に示す。なお比較としてリアクタ５を通さない場合を「Ｃｏｎｔｒｏｌ」とした。また初期のＭＬＳＳは２８００ｍｇ／Ｌとして、その他の条件は図３と同様である。リアクタ５を通さない場合、ＭＬＳＳは次第に増加して、処理開始後２５日目に４２００ｍｇ／Ｌに達した。一方でリアクタ５を通した場合、ＭＬＳＳに大きな増加は認められず、処理開始後２５日目の値は処理開始時とほぼ等しく、汚泥の蓄積は全く確認できない。このように図４のような汚泥微細化装置を用いることで、汚泥の発生量を軽減できることを実証した。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明による汚泥処理装置の基本原理と構成を示す図である。
【図２】汚泥貯槽と図１に示す汚泥処理装置を組み合わせた処理装置の構成を示す図である。
【図３】図２のような汚泥処理装置による処理能力を実験した際の結果を示すもので、（Ａ）は、オゾンガスの封入量だけを変化させた場合、汚泥スラリーのＭＬＳＳがどのように変化するかを示すグラフであり、横軸が処理を開始してからの経過時間で、縦軸がＭＬＳＳである。また（Ｂ）は、汚泥内容物の溶出の指標である処理汚泥スラリーの溶液側のＴＯＣの変化を示すグラフであり、横軸が処理を開始してからの経過時間で、縦軸がＴＯＣである。
【図４】生物的処理槽と図２に示す汚泥処理装置を組み合わせた処理装置の構成を示す図である。
【図５】図４の処理装置を用いて汚泥スラリーを処理した実験結果を示すグラフであり、横軸が処理を開始してからの日数で、縦軸がＭＬＳＳである。
【符号の説明】
【００３２】
１ ポンプ
２ ノズル
３ 噴射口
４ 衝撃板
５ リアクタ
６ 排出口
７ 添加ノズル
８ 注入手段
９ 酸化剤
１０ 汚泥貯槽
１１ 生物的処理槽
１２ 沈降分離槽
１３ 吸入管
１４ 排出管
１５ 循環管
１６ 抽出管
１７ 戻し管
１８ バルブ（抽出管の途中）
１９ バルブ（排出管の途中）
２０ バルブ（戻し管の途中）
２１ ヒータ
２２ 温度センサ
Ｓ 汚泥スラリー
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排水処理設備等から発生する有機物を含む汚泥を、微細化や可溶化することで減量化を図る汚泥処理方法と汚泥処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在我が国では、循環型社会の形成を目指して廃棄物の減量化やリサイクルを総合的に推進している。この廃棄物の中でも有機性および無機性汚泥の割合は高く、また汚泥の内の約７０％が有機性汚泥である。この有機性汚泥のリサイクルや再資源化については、公共排水処理施設や大手事業所では、コンポスト化や堆肥化などが若干検討され始めているが、より小規模な施設では殆ど何も行われていない。しかし全国的に廃棄物の埋め立て地は、受け入れ余力が少なくなり新規の立地も難しいことから、汚泥処理費用も年ごとに増大してきており、汚泥が発生した原位置で簡便かつ安価に減量化できるシステムの開発が望まれている。
【０００３】
このような背景から多量に有機性汚泥を発生している排水処理施設において、その発生抑制技術と減量化技術の開発が行われており、その主なものは、生物群を生物的処理槽へ投入する生物法と、発生した汚泥を物理化学的方法により可溶化し、得られた溶液を再び生物的処理槽へ戻すことで分解除去する方法が挙げられる。前者の方法としては、微生物の資化作用と分泌酵素を利用した枯草菌、酵母菌や光合成菌の利用は経験的に行われてきた。また近年では、養豚場の屎尿処理から開発された微生物群による汚泥減量化法として、下記特許文献１が提案されており、また好熱性細菌による汚泥減量化システムとしては、特許文献２が提案されている。一方、物理化学的方法により汚泥中の生物の細胞を破壊して減量化を図る方法は、ミル法やオゾン法や超音波法やウオータージェット法などが提案されており、ミル法の例として特許文献３，４，５が、またオゾン法の例として特許文献６，７，８，９が、超音波法の例として特許文献１０，１１が、ウオータージェット法の例として特許文献１２，１３，１４が公開されている。
【特許文献１】特開平０９−０００２４５号公報
【特許文献２】特開平０９−２３４０６０号公報
【特許文献３】特開平１１−３００３９３号公報
【特許文献４】特開２０００−１６７５９７号公報
【特許文献５】特開２０００−３２５９８３号公報
【特許文献６】特開平０９−２３４４９７号公報
【特許文献７】特開平１１−０９０４９６号公報
【特許文献８】特開２００１−２５９６７８号公報
【特許文献９】特開２００１−３２７９９８号公報
【特許文献１０】特開２００２−３６１２８１号公報
【特許文献１１】特開２００３−２００１９８号公報
【特許文献１２】特開２００１−２１２５９９号公報
【特許文献１３】特開２００１−３１４８８７号公報
【特許文献１４】特開２００３−０１０８９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
排水処理施設内で有機性汚泥の発生抑制並びに発生した汚泥の処理を実現しようと、平成８年以降急速に多くの技術が開発されてきた。しかしいずれの技術も、汚泥発生率を従来の１０〜２０％にまで減量化可能としているが、ほとんど実用化には至っていないのが現実である。これは生物的処理の場合、排水処理施設内の生物的処理槽に減量化菌を添加しても、槽内の菌相はあまり変動しない、あるいは継続的に添加しても優先化しない問題があり、実際の効果が明確でないことが理由である。さらに紙などのセルロース成分に代表される固形成分（以下、ＳＳと表記）は、生物的処理槽での分解が難しく減量化が困難である。
【０００５】
一方のミル法・オゾン法・超音波法等の物理化学的処理は、全般に装置が高価で、費用の面から実施が難しいという問題がある。加えてビーズと汚泥との摩砕により汚泥を可溶化するミル法は、汚泥スラリーの微細化効率は良いものの、可溶化率が低い上に装置の大型化が難しいといった問題がある。また促進酸化法の一種であるオゾン法は、簡便で汚泥のみならず難分解性物質の分解も同時に行えることから有益性は高いが、オゾン発生器が高価で、しかも排オゾンの処理装置も別途必要になる問題がある。そのほか超音波法は、汚泥の微細化率、可溶化率ともに高いが、設備が極めて高価で、さらに超音波による熱や音の対策も必要になる。最後にウオータージェット法は、汚泥スラリーを高圧状態にした後、ノズルを介して水中に吹き出し、その際の圧力差により生じるキャビテーションで破壊する方法で、汚泥スラリーを微細化する能力は高いものの、汚泥の可溶化率はキャビテーションの発生量に依存するため、効果的な汚泥の破砕には高出力のポンプを必要とする。このように各汚泥減量化技術には、一長一短があり、より画期的な技術の登場が期待されている。
【０００６】
本発明はこうした実情を基に開発されたもので、一般排水処理施設や中小事業所の排水処理装置に増設可能な単純な構造で、汚泥の減量化効率が高く、低コストで設置可能な汚泥処理方法と汚泥処理装置の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記の課題を解決する請求項１記載の発明は、汚泥スラリーをポンプで加圧してノズル内に送り込み、該ノズル先端の噴射口に対向して配置された衝撃板に向けて汚泥スラリーを噴射して、該衝撃板との衝突によって汚泥スラリーを微細化することを特徴とする汚泥処理方法である。
【０００８】
ここでポンプは、入口側から泥水状の汚泥スラリーを吸い込んで加圧をして、出口側から吐き出す構造である。またポンプから出た汚泥スラリーはノズルの中に送られるが、このノズルは一般のものと同様、下流に向かうに連れ内部の断面積が小さくなっており、流体が加速される。そして衝撃板は、ノズルから噴射された汚泥スラリーを衝突させるためのもので、ノズルからの噴射に対して直交していることが望ましく、また衝突による摩耗を減らすため硬質の素材を使用する。
【０００９】
このように構成することで、汚泥スラリーがノズルから噴射された際、周囲の圧力が大気圧まで下がり、急激な膨張が引き起こされキャビテーションが発生して、この衝撃により汚泥スラリーの微細化が始まる。さらにノズルから噴射された後、所定の距離を飛ぶと衝撃板に叩きつけられ、この際の衝撃でも物理的に破壊され、微細化が一層促進されるため減量化も実現する。また微細化によって可溶化も促進される。
【００１０】
請求項２記載の発明は、ノズルから噴射された汚泥スラリーに酸化剤を混合させて、汚泥スラリーを分解する汚泥処理方法である。ノズルから噴射された汚泥スラリーは、前記のように次第に微細化と拡散が進んで行くが、この際、飛散している汚泥スラリーに目がけて、ガス状または霧状の酸化剤を噴霧する。このように構成することで、粒子状の汚泥スラリーが酸化剤に取り囲まれて、細胞の破壊など様々な化学的作用が発生して微細化が進む。なお酸化剤の例としては、過酸化水素や次亜塩素酸やオゾンなどが挙げられる。ただしオゾンを使用する場合も、従来のオゾン法とは異なり使用量は大幅に削減できる。
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明を実現するためのもので、汚泥スラリーを吸入して加圧するためのポンプと、前記ポンプによって加圧された汚泥スラリーを噴射するためのノズルと、前記ノズル先端の噴射口に対向するように配置された衝撃板と、ノズルと衝撃板を収納して且つ内部の汚泥スラリーを抜き取るための排出口を備えた箱状のリアクタと、から構成されている汚泥処理装置である。リアクタは中空の箱形で水密構造になっており、内部にはノズルと衝撃板が所定の位置に配置できる構造になっている。なお処理された汚泥スラリーを抜き出すため、リアクタの内外を貫通している排出口を備えている。
【００１２】
また請求項４記載の発明は、請求項２記載の発明を実現するためのもので、リアクタ内部に酸化剤を供給するための添加ノズルを備え、該添加ノズルに酸化剤を供給するための注入手段を備えた汚泥処理装置である。酸化剤を送り込む添加ノズルは、先端がリアクタ内に差し込まれており、また注入手段は、規定量の酸化剤を正確に送り込むため計量器や加圧装置などから構成されており、オゾンを使用する場合はオゾン発生装置もこれに含まれる。このように構成することで、化学反応を利用して汚泥スラリーの更なる削減が可能になる。
【００１３】
前記のＳＳ（セルロース成分に代表される固形成分）は、分解が難しく余剰汚泥の成分となる割合が高い。請求項５記載の発明はこれに対応するもので、ポンプには、汚泥貯槽に蓄積された汚泥スラリーを取り入れるための吸入管が接続され、またリアクタの排出口には、処理後の汚泥スラリーを汚泥貯槽に戻すための排出管が接続されている汚泥処理装置である。
【００１４】
ここで汚泥貯槽とは、前記のリアクタとは別に設置されるもので、水密性が確保されており汚泥スラリーを蓄積できる容器である。また吸入管は、汚泥貯槽とポンプを結んでいる配管類で、これを通って汚泥スラリーはポンプに送られ、加圧された汚泥スラリーはリアクタ内に噴射される。そして排出管は、リアクタの排出口と汚泥貯槽を結んでいる配管類で、リアクタ内の汚泥スラリーは、ここを通って元の汚泥貯槽に戻される。このように構成することで、汚泥スラリーを循環的にリアクタの中を通過させることが可能で、一度の処理では微細化が進みにくいＳＳ成分なども、段階的に微細化が実現する。
【００１５】
汚泥スラリーの処理能力を一層高めるには、請求項６記載の発明のように、汚泥貯槽には、生物的処理槽の下流側に設置されている沈降分離槽で沈殿した汚泥スラリーを取り入れるための抽出管が接続され、また前記リアクタもしくは排出管には、処理された汚泥スラリーを生物的処理槽に戻すための戻し管が接続されている汚泥処理装置を用いる。ここで生物的処理槽と沈降分離槽とは、従来から排水処理設備として使用されているもので、微生物の作用を利用して分解を行う生物的処理槽を通過した汚泥スラリーは、沈降分離槽に送られる。そして沈降分離槽の底に堆積した沈殿物は処理途中の状態であり、再び生物的処理槽に戻される。本発明記載の抽出管は、この戻される汚泥スラリーの一部を請求項５に記載した汚泥貯槽に送るもので、また戻し管は、リアクタから排出された汚泥スラリーを生物貯槽に戻すものである。このように構成することで、リアクタを通過した糖類やタンパク質などが微細化され、生物的処理に適した状態になり、生物的処理槽での処理能力が拡大する。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１記載の発明のように、汚泥スラリーをノズルから噴射して衝撃板に衝突させることで、まず噴射時の急激な膨張によって生じるキャビテーションにより汚泥スラリーの粒子成分が破壊されて微細化する上、さらに衝撃板への衝突による衝撃でも微細化が進み、減量化が推進される。また請求項２記載の発明のようにノズルから噴射された汚泥スラリーに酸化剤を混合することで、各種成分の分解や汚泥スラリーに含まれる微生物の細胞や細胞内成分を破壊でき、従来のウオータージェット法と酸化促進法を複合させて双方の利点を兼ね揃えることができる。
【００１７】
請求項３記載の発明のような装置を用いることで、請求項１記載の発明が実現でき、また請求項４記載の発明により、請求項２記載の発明が実現できる。これによる装置は、リアクタやノズルなどの大きさや配置などに制約が少なく、装置設計の自由度が高いため既存の排水処理設備へ導入することが容易で、しかも特殊な部品や機器を使用しないため、導入時や維持管理に要する費用も抑制できる。またオゾンなどの酸化剤を使用する場合も、汚泥スラリーの微細化により処理効率が向上するため、その使用量を削減できコストを抑えやすい。
【００１８】
請求項５記載の発明のように、リアクタと汚泥貯槽との間で汚泥スラリーを循環させることで、ＳＳ成分など、これまで分解が難しかった成分も、繰り返してリアクタを通過することで微細化が促進され、一層の汚泥の減量化が実現する。
【００１９】
請求項６記載の発明のように、生物的処理槽の下流にある沈降分離槽の沈殿物の一部をリアクタに導入することで、汚泥スラリーに含まれる糖類や蛋白質などが微細化や可溶化によって再基質化され、これが生物的処理槽に戻ることで微生物によって処理されるようになり、生物的処理槽での処理能力が向上して、汚泥の減量化が実現する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明を実現する装置は、基本的に図１に示すような構成である。前工程で発生した生汚泥・返送汚泥・余剰汚泥などから構成される泥水状の汚泥スラリーＳは、ダイヤフラム式・プランジャー式・ルーツ式などによる汎用的なスラリーポンプ（以下、ポンプ１）によって吸い上げられてノズル２の中に圧送されるが、この際、所定の反応が発生するよう０．２〜１０ＭＰａに加圧できる性能が必要である。ノズル２はリアクタ５の内外を貫通しており、基端部が外側に突出しており、ここから汚泥スラリーＳが内部に注入され、反対側の先端部には汚泥スラリーＳを外部に放出する噴射口３が形成され、この噴射口３付近は増速のため先細り形状になっている。なおノズル２は、加圧された汚泥スラリーＳとの激しい摩擦に備えて、ステンレス鋼や超硬合金や硬質セラミックスの使用が望ましく、理想的な噴射口３の直径は０．１〜１０ｍｍだが、ＳＳ成分を多く含む一般生活排水の場合は３〜５ｍｍが最適であり、またＳＳ成分の含有が少ない場合は１〜３ｍｍが最適である。そのほかノズル２については、単に流体を加速させる以外に、キャビテーションの発生や空気との混合など、様々な機能を備えた機種が商品化されており、本発明でもこれらを使用可能である。一例としてスタティックミキサーをノズル２として使用できる。
【００２１】
ノズル２先端の噴射口３の延長線上には、汚泥スラリーＳを衝突させるため衝撃板４が設置されている。この衝撃板４は、衝突時の衝撃を極力大きくするため、汚泥スラリーＳの噴射方向に対して直角に配置されており、激しい流れに対抗するため、ＳＵＳ３０４などのステンレス鋼やセラミックスやチタン合金など、摩耗の少ない硬質の素材を使用しており、摩耗を考慮して１０ｍｍ程度の厚さが確保されている。また汚泥スラリーＳが直接ぶつかる衝撃板４の表面は平面で問題ないが、複雑な反射を引き起こしたい場合、ヤスリなどで微細な傷を付けたり、起伏を付けてもよい。なおノズル２の噴射口３と衝撃板４の距離は、０．５ｍｍ〜１０ｃｍが望ましく、最も汚泥の破砕効果が顕著なのは５ｍｍと実験より判明している。ノズル２から噴射された汚泥スラリーＳは、急速な膨張によるキャビテーションと、衝撃板４にぶつかった際の衝撃力により、微細化と可溶化が促進される。
【００２２】
そのほかリアクタ５は、内部にノズル２と衝撃板４が収納され、一連の処理を行なうための容器であり、気密性や耐久性を考慮してステンレス鋼を使用しており、ノズル２を保持する取付具や、反応後の汚泥スラリーＳを外部に放出するため壁面に孔を開けて形成した排出口６を備えている。また図中に示すように、リアクタ５内の温度を高めて処理能力を向上するため、ヒータ２１等による温度調整器を取り付け、温度センサ２２によるフィードバックを行い、定温を維持することも可能である。
【００２３】
さらに添加ノズル７がリアクタ５の内外を貫通しており、この先端からオゾンなどの酸化剤９をリアクタ５内部に放出できる機能を備えている。この添加ノズルに７には、酸化剤９の発生や放出量の管理など各種機能を備えた注入手段８が接続されており、自動的に規定量の酸化剤を所定の圧力でリアクタ５に送ることができる。なお酸化剤９は、過酸化水素水や次亜塩素酸やオゾンが一般に用いられており、その添加量については、リアクタ５の容量が５リットル（リットルは以下、Ｌと表記）で３０ｗｔ％の過酸化水素水の場合、毎時０．１〜３ｇが望ましく、また５ｗｔ％の次亜塩素酸水溶液の場合、毎時０．３〜３０ｇが望ましい。またオゾンガスを用いる場合、過剰供給による未反応オゾンの残留を防止するため、リアクタ５の容量が５Ｌでオゾン封入量は毎分０〜１．５Ｌ、オゾン発生量は毎時０．１０〜１．０ｇ、オゾン発生濃度は０．５〜１．５０ｗｔ％程度でよい。リアクタ５内で微細化して飛散する汚泥スラリーＳは、酸化剤９に取り囲まれて、酸化作用による細胞膜の破壊など各種の化学変化が発生して、微細化や可溶化が促進される。
【００２４】
図２は、汚泥貯槽１０と図１に示す汚泥処理装置を組み合わせた処理装置の構成を示す。汚泥貯槽１０は、生汚泥や余剰汚泥や濃縮汚泥などが混ざり合った汚泥スラリーＳを蓄積する槽で、ここに汚泥スラリーＳを抜き取るための吸入管１３と、汚泥スラリーＳを投入するための排出管１４が接続されている。吸入管１３は、一端が汚泥貯槽１０の底部付近に差し込まれており、他端がポンプ１に接続しており、ポンプ１を作動させると汚泥貯槽１０の汚泥スラリーＳを吸い込んでリアクタ５内に噴射して、所定の反応が発生する。また排出管１４は、汚泥貯槽１０の上部とリアクタ５の排出口６を結んでおり、リアクタ５内で処理された汚泥スラリーＳは、再び汚泥貯槽１０に戻される。したがってポンプ１を作動し続けると、汚泥スラリーＳは何度もリアクタ５を通過することになり、都度微細化が行なわれるため、汚泥容量を軽減でき固体成分の割合を低減できる。
【００２５】
図３は、図２に示す汚泥貯槽１０を用いた汚泥処理装置の処理能力を実験した際の結果を示すグラフである。この実験では実汚泥を濃縮してＭＬＳＳ（汚泥濃度）１１０００ｍｇ／Ｌの汚泥スラリーを使用しており、またノズル２先端の噴射口３の直径１．０ｍｍ、ノズル２先端と衝撃板４の距離５ｍｍ、ポンプ１からの吹出圧力３．５ＭＰａ、ノズル２からの吹出速度９１ｍ／ｓとして、添加ノズル７から放出する酸化剤９にはオゾンガスを用いており、この封入量を０〜１．５Ｌ／ｍｉｎの範囲で変化させている。
【００２６】
図３（Ａ）は、オゾンガスの封入量だけを変化させた場合、汚泥スラリーＳのＭＬＳＳがどのように変化するかを示すグラフであり、横軸が処理を開始してからの経過時間で、縦軸がＭＬＳＳである。この実験に先立ち所定の汚泥スラリーＳを汚泥貯槽１０に投入して、ポンプ１の作動に合わせてオゾンガスを規定量だけリアクタ５に封入している。処理開始時から１０分が経過するまでは、いずれの条件でもＭＬＳＳは速やかに約９０００まで減少しているが、オゾンガスを封入していない場合、その減少は停止して汚泥の減量化はそれ以上進行しない。一方、オゾンガスを封入した場合、図のように封入量に比例してＭＬＳＳは順調に減少していき、オゾンガスを１．５Ｌ／ｍｉｎ封入した場合、１２０ｍｉｎでＭＬＳＳが半減、つまり汚泥量が半減した。
【００２７】
また図３（Ｂ）は、汚泥内容物の溶出の指標である処理汚泥スラリーＳの溶液側のＴＯＣ（全有機炭素）の変化を示すグラフであり、横軸が処理を開始してからの経過時間で、縦軸がＴＯＣである。グラフのようにＴＯＣは、オゾンガスの封入量による違いはあるが、処理時間の経過に伴って増加していることが判明し、汚泥スラリーＳの可溶化が進行していることが確認できる。したがって本発明のような、酸化剤９の微量供給を組み合わせた汚泥処理装置によって、一層の汚泥の減量化が実現でき、しかも汚泥内容物の溶出も増加したことが実証された。
【００２８】
図４は、生物的処理槽１１と図２に示す汚泥処理装置を組み合わせた処理装置の構成を示す。生物的処理槽１１で汚泥スラリーＳは微生物によって分解され、ここを通過した汚泥スラリーＳは沈降分離槽１２に流れ込む。ここでは流れ込んだ汚泥スラリーＳを、上澄み液と沈殿物に分離して、上澄み液は次の工程に送られていき、一方の沈殿物は循環管１５を通って再び生物的処理槽１１に送られ、再度の処理が行われる。以上は従来から実施されている方法だが、本発明では、循環管１５を通過する沈殿物（以下、汚泥スラリーＳと表記）の一部をリアクタ５に導入して処理を行っている点が特徴である。循環管１５の途中から新たな配管である抽出管１６が分岐しており、これによって汚泥スラリーＳは汚泥貯槽１０に送られる。なお抽出管１６の途中にはバルブ１８を備えており、汚泥貯槽１０に送られる流量を調整できる。
【００２９】
汚泥貯槽１０から先のポンプ１やリアクタ５は、図２などと同様だが、処理後の汚泥スラリーＳを汚泥貯槽１０に戻すための排出管１４の途中から、新たな配管である戻し管１７が分岐しており、この戻し管１７の末端は循環管１５に合流している。したがって処理後の汚泥スラリーＳは、戻し管１７から循環管１５を経て生物的処理槽１１に戻る。なお排出管１４と戻し管１７の分岐点の下流側には、排出管１４側にバルブ１９を、戻し管１７側にバルブ２０を備えており、双方のバルブ１９，２０の開度を管理することで、汚泥スラリーＳの処理回数を調整できる。
【００３０】
図５は、図４に示す汚泥処理装置を用いて汚泥スラリーＳを処理した際の実験結果で、生物的処理槽１１の容量５０Ｌとしたベンチスケールで二週間以上馴化した汚泥スラリーＳのうち、１０Ｌを毎日一回リアクタ５に通して処理した時の生物的処理槽１１内のＭＬＳＳを、継続的に測定した。この際の測定結果を図中の「Ｔｅｓｔ」に示す。なお比較としてリアクタ５を通さない場合を「Ｃｏｎｔｒｏｌ」とした。また初期のＭＬＳＳは２８００ｍｇ／Ｌとして、その他の条件は図３と同様である。リアクタ５を通さない場合、ＭＬＳＳは次第に増加して、処理開始後２５日目に４２００ｍｇ／Ｌに達した。一方でリアクタ５を通した場合、ＭＬＳＳに大きな増加は認められず、処理開始後２５日目の値は処理開始時とほぼ等しく、汚泥の蓄積は全く確認できない。このように図４のような汚泥微細化装置を用いることで、汚泥の発生量を軽減できることを実証した。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明による汚泥処理装置の基本原理と構成を示す図である。
【図２】汚泥貯槽と図１に示す汚泥処理装置を組み合わせた処理装置の構成を示す図である。
【図３】図２のような汚泥処理装置による処理能力を実験した際の結果を示すもので、（Ａ）は、オゾンガスの封入量だけを変化させた場合、汚泥スラリーのＭＬＳＳがどのように変化するかを示すグラフであり、横軸が処理を開始してからの経過時間で、縦軸がＭＬＳＳである。また（Ｂ）は、汚泥内容物の溶出の指標である処理汚泥スラリーの溶液側のＴＯＣの変化を示すグラフであり、横軸が処理を開始してからの経過時間で、縦軸がＴＯＣである。
【図４】生物的処理槽と図２に示す汚泥処理装置を組み合わせた処理装置の構成を示す図である。
【図５】図４の処理装置を用いて汚泥スラリーを処理した実験結果を示すグラフであり、横軸が処理を開始してからの日数で、縦軸がＭＬＳＳである。
【符号の説明】
【００３２】
１ ポンプ
２ ノズル
３ 噴射口
４ 衝撃板
５ リアクタ
６ 排出口
７ 添加ノズル
８ 注入手段
９ 酸化剤
１０ 汚泥貯槽
１１ 生物的処理槽
１２ 沈降分離槽
１３ 吸入管
１４ 排出管
１５ 循環管
１６ 抽出管
１７ 戻し管
１８ バルブ（抽出管の途中）
１９ バルブ（排出管の途中）
２０ バルブ（戻し管の途中）
２１ ヒータ
２２ 温度センサ
Ｓ 汚泥スラリー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚泥スラリー（Ｓ）をポンプ（１）で加圧してノズル（２）内に送り込み、該ノズル（２）先端の噴射口（３）に対向して配置された衝撃板（４）に向けて汚泥スラリー（Ｓ）を噴射して、該衝撃板（４）との衝突により汚泥スラリー（Ｓ）を微細化することを特徴とする汚泥処理方法。
【請求項２】
前記ノズル（２）から噴射された汚泥スラリー（Ｓ）に酸化剤（９）を混合させて、汚泥スラリー（Ｓ）を分解することを特徴とする請求項１記載の汚泥処理方法。
【請求項３】
汚泥スラリー（Ｓ）を吸入して加圧するためのポンプ（１）と、前記ポンプ（１）によって加圧された汚泥スラリー（Ｓ）を噴射するためのノズル（２）と、前記ノズル（２）先端の噴射口（３）に対向するように配置された衝撃板（４）と、ノズル（２）と衝撃板（４）を収納して且つ内部の汚泥スラリー（Ｓ）を抜き取るための排出口（６）を備えた箱状のリアクタ（５）と、から構成されていることを特徴とする汚泥処理装置。
【請求項４】
前記リアクタ（５）内部に酸化剤（９）を供給するための添加ノズル（７）を備え、該添加ノズル（７）に酸化剤（９）を供給するための注入手段（８）を備えていることを特徴とする請求項３記載の汚泥処理装置。
【請求項５】
前記ポンプ（１）には、汚泥貯槽（１０）に蓄積された汚泥スラリー（Ｓ）を取り入れるための吸入管（１３）が接続され、また前記リアクタ（５）の排出口（６）には、処理後の汚泥スラリー（Ｓ）を汚泥貯槽（１０）に戻すための排出管（１４）が接続されていることを特徴とする請求項３または４記載の汚泥処理装置。
【請求項６】
前記汚泥貯槽（１０）には、生物的処理槽（１１）の下流側に設置されている沈降分離槽（１２）で沈殿した汚泥スラリー（Ｓ）を取り入れるための抽出管（１６）が接続され、また前記リアクタ（５）もしくは排出管（１４）には、処理された汚泥スラリー（Ｓ）を生物的処理槽（１１）に戻すための戻し管（１７）が接続されていることを特徴とする請求項５記載の汚泥処理装置。
【請求項１】
汚泥スラリー（Ｓ）をポンプ（１）で加圧してノズル（２）内に送り込み、該ノズル（２）先端の噴射口（３）に対向して配置された衝撃板（４）に向けて汚泥スラリー（Ｓ）を噴射して、該衝撃板（４）との衝突により汚泥スラリー（Ｓ）を微細化することを特徴とする汚泥処理方法。
【請求項２】
前記ノズル（２）から噴射された汚泥スラリー（Ｓ）に酸化剤（９）を混合させて、汚泥スラリー（Ｓ）を分解することを特徴とする請求項１記載の汚泥処理方法。
【請求項３】
汚泥スラリー（Ｓ）を吸入して加圧するためのポンプ（１）と、前記ポンプ（１）によって加圧された汚泥スラリー（Ｓ）を噴射するためのノズル（２）と、前記ノズル（２）先端の噴射口（３）に対向するように配置された衝撃板（４）と、ノズル（２）と衝撃板（４）を収納して且つ内部の汚泥スラリー（Ｓ）を抜き取るための排出口（６）を備えた箱状のリアクタ（５）と、から構成されていることを特徴とする汚泥処理装置。
【請求項４】
前記リアクタ（５）内部に酸化剤（９）を供給するための添加ノズル（７）を備え、該添加ノズル（７）に酸化剤（９）を供給するための注入手段（８）を備えていることを特徴とする請求項３記載の汚泥処理装置。
【請求項５】
前記ポンプ（１）には、汚泥貯槽（１０）に蓄積された汚泥スラリー（Ｓ）を取り入れるための吸入管（１３）が接続され、また前記リアクタ（５）の排出口（６）には、処理後の汚泥スラリー（Ｓ）を汚泥貯槽（１０）に戻すための排出管（１４）が接続されていることを特徴とする請求項３または４記載の汚泥処理装置。
【請求項６】
前記汚泥貯槽（１０）には、生物的処理槽（１１）の下流側に設置されている沈降分離槽（１２）で沈殿した汚泥スラリー（Ｓ）を取り入れるための抽出管（１６）が接続され、また前記リアクタ（５）もしくは排出管（１４）には、処理された汚泥スラリー（Ｓ）を生物的処理槽（１１）に戻すための戻し管（１７）が接続されていることを特徴とする請求項５記載の汚泥処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００６−５５７３７（Ｐ２００６−５５７３７Ａ）
【公開日】平成１８年３月２日（２００６．３．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２３９６７８（Ｐ２００４−２３９６７８）
【出願日】平成１６年８月１９日（２００４．８．１９）
【出願人】（５０１３０４８１４）ダイヤモンドエンジニアリング株式会社 (6)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年３月２日（２００６．３．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年８月１９日（２００４．８．１９）
【出願人】（５０１３０４８１４）ダイヤモンドエンジニアリング株式会社 (6)
【Ｆターム（参考）】
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