汚泥処理装置及び汚泥処理方法
【課題】省エネルギー性や低コスト性に優れ、連続式である汚泥処理装置及び汚泥処理方法の提供を目的とする。
【解決手段】本発明の汚泥処理装置は、減圧下で汚泥を脱離液、濃縮汚泥及びガスに分離する汚泥分離槽を主として備え、脱離液貯留槽、濃縮汚泥貯留槽、汚泥供給管、脱離液排出管、濃縮汚泥排出管、ガス排出管を備えつつ、上記ガス排出管の途中に配設され、動作流体をガス排出方向に噴出するエジェクターを備え、上記汚泥分離槽が、これから排出する脱離液及び濃縮汚泥の自然流下圧力と脱離液貯留槽及び濃縮汚泥貯留槽の液面に作用する大気圧とがそれぞれ釣り合う高さよりも高く設置されている汚泥処理装置である。このような汚泥処理装置は、脱離液供給管、脱離液還流管等ををさらに備え、動作流体が脱離液であることが好ましい。
【解決手段】本発明の汚泥処理装置は、減圧下で汚泥を脱離液、濃縮汚泥及びガスに分離する汚泥分離槽を主として備え、脱離液貯留槽、濃縮汚泥貯留槽、汚泥供給管、脱離液排出管、濃縮汚泥排出管、ガス排出管を備えつつ、上記ガス排出管の途中に配設され、動作流体をガス排出方向に噴出するエジェクターを備え、上記汚泥分離槽が、これから排出する脱離液及び濃縮汚泥の自然流下圧力と脱離液貯留槽及び濃縮汚泥貯留槽の液面に作用する大気圧とがそれぞれ釣り合う高さよりも高く設置されている汚泥処理装置である。このような汚泥処理装置は、脱離液供給管、脱離液還流管等ををさらに備え、動作流体が脱離液であることが好ましい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高い汚泥処理能力を発揮しつつ、省エネルギー性及び低コスト性に優れ、さらに連続式である汚泥処理装置及び汚泥処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、工場や家庭等から排出される汚泥等を処理する技術が多く提供されている。このような汚泥処理技術としては、例えば、生物処理装置で発生した有機性汚泥に酸素含有気体を吹き込んで好気性雰囲気とし、温度４５〜１００℃の高温条件で好熱性微生物の生物学的作用により有機性汚泥を可溶化処理する汚泥処理槽を設けた汚泥処理装置及びこれを用いた汚泥処理方法が提供されている（特開２００４−４１９０２号公報参照）。かかる汚泥処理装置及び汚泥処理方法においては、生物処理装置の混合液を接触させる熱量汲み上げ側と、汚泥処理槽内の可溶化液を接触させる熱量放出側とを備え、生物処理装置の混合液の熱量で汚泥処理槽内の可溶化液を加熱するヒートポンプ装置を設けたことを特徴とするものである。
【０００３】
しかしながら、上記従来の汚泥処理装置及び汚泥処理方法は、装置の構成が極めて複雑であり、操作や調整が困難であるという不都合を有する。また、この汚泥処理装置及び汚泥処理方法は、ヒートポンプ装置を別途備えるものであることから、汚泥処理に大量のエネルギーが必要となり、特に連続して処理を行う場合には、省エネルギー化や低コスト化の要請に反するという不都合を有する。
【０００４】
つまり、高い汚泥処理能力を発揮しつつ、省エネルギー性や低コスト性に優れ、さらに連続運転が可能である汚泥処理装置及び汚泥処理方法は、未だ提供されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−４１９０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、これらの不都合に鑑みてなされたものであり、省エネルギー性や低コスト性に優れ、さらに連続式である汚泥処理装置及び汚泥処理方法の提供を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するためになされた発明は、
汚泥を貯留する汚泥貯留槽と、
減圧下で上記汚泥を脱離液、濃縮汚泥及びガスに分離する汚泥分離槽と、
上記汚泥分離槽で分離した脱離液を貯留する脱離液貯留槽と、
上記汚泥分離槽で分離した濃縮汚泥を貯留する濃縮汚泥貯留槽と、
上記汚泥貯留槽及び汚泥分離槽間に連通し、汚泥貯留槽の汚泥を汚泥分離槽に供給する汚泥供給管と、
上記汚泥分離槽から脱離液貯留槽に垂下し、汚泥分離槽で分離した脱離液を自然流下で脱離液貯留槽に排出する脱離液排出管と、
上記汚泥分離槽及び濃縮汚泥貯留槽間に連通し、汚泥分離槽で分離した濃縮汚泥を自然流下で濃縮汚泥貯留槽に排出する濃縮汚泥排出管と、
上記汚泥分離槽から延出し、汚泥分離槽で分離したガスを排出するガス排出管と、
上記ガス排出管の途中に配設され、動作流体をガス排出方向に噴出するエジェクターと
を備え、
上記汚泥分離槽が、これから排出する脱離液及び濃縮汚泥の自然流下圧力と脱離液貯留槽及び濃縮汚泥貯留槽の液面に作用する大気圧とがそれぞれ釣り合う高さよりも高く設置されている汚泥処理装置である。
【０００８】
当該汚泥処理装置において、エジェクターを稼働させることで、汚泥分離槽内のガスが排出され、汚泥分離槽内が減圧状態となる。この減圧状態の汚泥分離槽内に汚泥を供給させることで、汚泥分離槽内の汚泥を発泡・分離させ、脱離液、濃縮汚泥及びガスに分離することができる。さらに、この脱離液及び濃縮汚泥は自然流下により排出され、ガスはエジェクターにより排出される。つまり、当該汚泥処理装置は、単純な構成により、低コストかつ低エネルギーで汚泥を分離・処理することができる。
【０００９】
当該汚泥処理装置は、
上記脱離液貯留槽及びエジェクター間に連通し、脱離液貯留槽の脱離液をエジェクターに供給する脱離液供給管と、
上記脱離液貯留槽の脱離液を脱離液供給管を介してエジェクターに圧出するポンプと、
上記エジェクターを通過した脱離液を脱離液貯留槽に還流させる脱離液還流管と
をさらに備えるとよい。
【００１０】
このように、エジェクターの動作流体として、ガス溶存度が比較的低い脱離液貯留槽の脱離液を使用することで、エジェクターにおけるキャビテーションの発生を確実に防止又は低減することができる。また、かかる脱離液を再利用してエジェクターを稼働させることで、エジェクターの稼働効率を維持しつつ、低コスト化、リサイクル化を推進することができる。
【００１１】
減圧下における上記汚泥分離槽内の圧力は、−９０ｋＰａ以上−５０ｋＰａ以下であるとよい。この汚泥分離槽内の圧力を上記範囲とすることで、汚泥を脱離液、濃縮汚泥及びガスに確実かつ効率的に分離でき、さらに、脱離液中の溶存ガス量を減少させてエジェクターにおけるキャビテーションの発生を効果的に防止又は低減しつつ、ガス排出管からのガス排出効率を高めることができる。
【００１２】
当該汚泥処理装置は、汚泥凝集剤を貯留する凝集剤タンクと、この凝集剤タンクから延出し、上記汚泥供給管と連結する凝集剤供給管とをさらに備えるとよい。このように、当該汚泥処理装置に凝集剤を用いることで、汚泥の凝集性を高め、脱水ケーキの含水率を低減することができ、汚泥処理の効率性が向上する。
【００１３】
また、上記課題を解決するための別の発明は、
汚泥を汚泥分離槽に供給する汚泥供給工程と、
この汚泥分離槽において、減圧下で汚泥を脱離液、濃縮汚泥及びガスに分離する汚泥分離工程と、
汚泥分離槽で分離した脱離液を自然流下で排出する脱離液排出工程と、
汚泥分離槽で分離した濃縮汚泥を自然流下で排出する濃縮汚泥排出工程と、
汚泥分離槽から延出するガス排出管にエジェクターを配設し、このエジェクターで脱離液をガス排出方向に噴出し、汚泥分離槽で分離したガスを排出するガス排出工程と
を有する汚泥処理方法である。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように、本発明の汚泥処理装置及び汚泥処理方法は、エジェクターにより汚泥分離槽を減圧状態にでき、この減圧状態の汚泥分離槽内に汚泥を供給させることで、汚泥分離槽内の汚泥を発泡・分離させ、脱離液、濃縮汚泥及びガスに分離することができると共に、脱離液及び濃縮汚泥を自然流下により排出し、ガスをエジェクターにより排出することから、真空ポンプやヒートポンプ等の複雑で高エネルギーの動力を用いることなく、単純な構成により低コストかつ低エネルギーで汚泥を分離・処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係る汚泥処理装置を示す模式的概略図である。
【図２】図１の汚泥処理装置と異なる形態に係る汚泥処理装置を示す模式的概略図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る汚泥処理方法を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、適宜図面を参照しつつ本発明の実施の形態を詳説する。
【００１７】
（汚泥処理装置１）
図１の汚泥処理装置１は、汚泥貯留槽２、汚泥分離槽３、脱離液貯留槽４、濃縮汚泥貯留槽５、汚泥供給管６、汚泥供給管の開閉弁７、汚泥供給ポンプ８、脱離液排出管９、脱離液排出管の開閉弁１０、濃縮汚泥排出管１１、濃縮汚泥排出管の開閉弁１２、ガス排出管１３、ガス排出管の開閉弁１４、エジェクター１５、脱離液供給管１６、脱離液供給ポンプ１７、脱離液還流管１８、気液分離装置１９を主として備える。
【００１８】
汚泥貯留槽２は、工場や家庭等から排出される汚泥を貯留し、この貯留した汚泥を汚泥分離槽３に供給するためのものである。この汚泥貯留槽２は、貯留した汚泥を汚泥分離槽３に供給するための汚泥供給管６を備える。
【００１９】
汚泥分離槽３は、汚泥貯留槽２から汚泥供給管６を介して供給される汚泥を脱離液Ｐ、濃縮汚泥Ｑ及びガスＲに分離するためのものである。この汚泥分離槽３は、上述の汚泥供給管６を備えると共に、脱離液排出管９、濃縮汚泥排出管１１、ガス排出管１３をさらに備える。
【００２０】
この汚泥分離槽３は、後述するエジェクター１５を稼働させることで、槽内を減圧することができる。かかる汚泥分離槽３内に汚泥を供給し、エジェクター１５を稼働させて槽内を減圧すると、槽内の汚泥が発泡・分離し、脱離液Ｐ、濃縮汚泥Ｑ及びガスＲに分離することができる。
【００２１】
汚泥分離槽３の形状としては、特に限定されないが、上部は筒状で下部はコーン状に狭まる円錐形に形成されているとよい。このように、汚泥分離槽３の下部が円錐形に形成されていることで、減圧下における汚泥分離槽３の脱離液Ｐを自然流下により排出することが容易となる。
【００２２】
脱離液貯留槽４は、汚泥分離槽３で分離した脱離液Ｐを貯留するためのものである。この脱離液貯留槽４は、貯留した脱離液Ｐを外部に排出する脱離液排出口（図示せず）を主として備える。
【００２３】
濃縮汚泥貯留槽５は、汚泥分離槽３において分離した濃縮汚泥Ｑを貯留するためのものである。この濃縮汚泥貯留槽は、貯留した濃縮汚泥Ｑを外部に排出する濃縮汚泥排出口（図示せず）を主として備える。
【００２４】
汚泥供給管６は、汚泥貯留槽２及び汚泥分離槽３間に連通し、汚泥貯留槽２の汚泥を汚泥分離槽３に供給するためのものである。この汚泥供給管６は、汚泥の供給量や汚泥分離槽３の減圧を調整するための開閉弁７、汚泥貯留槽２に貯留した汚泥を汚泥分離槽３に送出するための汚泥供給ポンプ８を主として備える。つまり、この汚泥貯留槽２に貯留した汚泥は、汚泥供給ポンプ８の稼働により汚泥供給管６を介して汚泥分離槽３に供給され、開閉弁７の稼働により供給量等が調整される。
【００２５】
脱離液排出管９は、汚泥分離槽３から脱離液貯留槽４に垂下し、汚泥分離槽３で分離した脱離液Ｐを自然流下で脱離液貯留槽４に排出するためのものである。具体的には、この脱離液排出管９は、減圧下の汚泥分離槽３において脱離液Ｐが多く存在する部分、即ち汚泥分離槽３の下方から垂下しており、脱離液Ｐを自然流下により脱離液貯留槽４に排出することができる。かかる脱離液排出管９の下端の開口部は、脱離液貯留槽４の脱離液Ｐの液面下に位置するよう配置されており、この開口部から外気が入り込むことによる汚泥分離槽３の減圧効果の低減を防ぐことができる。また、この脱離液排出管９は、脱離液Ｐの供給量や汚泥分離槽３の減圧を調整するための開閉弁１０を主として備える。
【００２６】
濃縮汚泥排出管１１は、上記汚泥分離槽３及び濃縮汚泥貯留槽５間に連通し、汚泥分離槽３で分離した濃縮汚泥を自然流下で濃縮汚泥貯留槽に排出するためのものである。具体的には、この濃縮汚泥排出管１１は、減圧下の汚泥分離槽３において濃縮汚泥Ｑが多く存在する部分から下方に延出しており、濃縮汚泥Ｑを自然流下により濃縮汚泥貯留槽に排出することができる。かかる濃縮汚泥排出管１１の下端の開口部は、上述の脱離液排出管９の場合と同様に、濃縮汚泥貯留槽の濃縮汚泥Ｑの液面下に位置するよう配置されており、この開口部から外気が入り込むことによる汚泥分離槽３の減圧効果の低減を防ぐことができる。また、この濃縮汚泥排出管１１は、濃縮汚泥Ｑの供給量や上述の汚泥分離槽３の減圧を調整するための開閉弁１２を主として備える。
【００２７】
ガス排出管１３は、汚泥分離槽３から延出し、汚泥分離槽３で分離したガスＲを排出するためのものである。具体的には、このガス排出管１３は、減圧下の汚泥分離槽３においてガスＲが多く存在する部分、即ち汚泥分離槽３の上方から延出している。かかるガス排出管１３は、ガスＲの排出量や上述の汚泥分離槽３の減圧を調整するための開閉弁１４を主として備える。
【００２８】
エジェクター１５は、ガス排出管１３の途中に配設され、動作流体をガス排出方向に噴出するためのものである。この動作流体としては、特に限定されないが、エジェクター１５においては、脱離液貯留槽４の脱離液Ｐを使用するとよい。この脱離液Ｐはガス溶存度が低いことから、動作流体として脱離液Ｐを使用することで、エジェクター１５におけるキャビテーションの発生を確実に防止又は低減することができる。かかるエジェクター１５は、ガス排出管１３の途中に配設されると共に、脱離液供給管１６及び後述の気液分離装置１９と一体的に連結される。このエジェクター１５が脱離液Ｐをガス排出方向に噴出することで、減圧下の汚泥分離槽３で発生したガスＲを効率的かつ確実に排出させることができる。
【００２９】
このエジェクター１５について詳説すると、エジェクター１５は、モーター等でポンプを回転させるような機械的運動によらずに圧縮空気から真空を発生させる装置であり、主としてノズル及びディフューザー（図示せず）から構成される。このノズルとディフューザーは、いずれも略円筒状の部材であり、適当な距離を置いて対向している。このノズル及びディフューザーを脱離液Ｐが一体的かつ高速に通過することで、ノズルとディフューザーとの間に真空を発生させることができる。なお、かかるノズルやディフューザーの寸法、形状、配置等については、要求される到達真空圧や吸い込み流量等に応じて自在に調整することができる。
【００３０】
脱離液供給管１６は、脱離液貯留槽４及びエジェクター１５間に連通し、脱離液貯留槽４の脱離液Ｐをエジェクター１５に供給するためのものである。かかる脱離液供給管１６は、脱離液貯留槽４の脱離液Ｐを脱離液供給管１６を介してエジェクター１５に圧出する脱離液供給ポンプ１７を主として備える。
【００３１】
脱離液還流管１８は、エジェクター１５を通過した脱離液Ｐを脱離液貯留槽４に還流させるためのものである。この脱離液還流管１８は、主として気液分離装置１９を備える。この気液分離装置１９は、ガス排出管１３からエジェクター１５に排出されるガスＲと、脱離液供給管１６からエジェクター１５に噴出される脱離液Ｐとを分離し、ガスＲを外部に排出し、脱離液Ｐを脱離液貯留槽４に送出するための装置である。かかる脱離液還流管１８の下端の開口部は、脱離液貯留槽４の脱離液Ｐの液面下に位置するよう配置されており、この開口部から脱離液Ｐが自然流下することによるガス溶存度の上昇を確実に防ぐことができる。
【００３２】
上述した汚泥処理装置１の各構成要素の中でも、汚泥分離槽３は、これから排出する脱離液Ｐ及び濃縮汚泥Ｑの自然流下圧力と脱離液貯留槽４及び濃縮汚泥貯留槽５の液面に作用する大気圧とがそれぞれ釣り合う高さよりも高く設置されている。このように、脱離液Ｐ及び濃縮汚泥Ｑの自然流下圧力と脱離液貯留槽４及び濃縮汚泥貯留槽５の液面に作用する大気圧とがそれぞれ釣り合う高さよりも高く設置されていることで、汚泥分離槽３内の脱離液Ｐ及び濃縮汚泥Ｑが自然流下して排出される。その結果、別途真空ポンプ等を用いることなく、低コスト性や省エネルギー性を実現することができる。
【００３３】
この汚泥分離槽３の設置について、汚泥分離槽３の高さとしては、脱離液貯留槽４又は濃縮汚泥貯留槽５の液面を基準として、５ｍ以上に設定することが好ましく、１０ｍ以上に設定することがより好ましい。このように、汚泥分離槽３の高さを設定することで、脱離液排出管９又は濃縮汚泥排出管１１の内部における圧力損失を効果的に低減することができる。
【００３４】
（汚泥処理装置１の操作手順）
次に、汚泥処理装置１の操作手順について詳説する。
【００３５】
例えば、脱離液貯留槽４を水で満たした後に、脱離液供給ポンプ１７を稼働させ、脱離液貯留槽４内の水をエジェクター１５のガス排出方向に比較的高速度で噴出させる。すると、エジェクター１５内に真空状態が発生し、このエジェクター１５内の真空に汚泥分離槽３内の空気が引き込まれ、排出されることで、汚泥分離槽３内は減圧状態となる。かかるエジェクター１５の真空状態が継続している限り、汚泥分離槽３内の減圧状態も継続する。この場合において、汚泥供給管の開閉弁７、脱離液排出管の開閉弁１０、濃縮汚泥排出管の開閉弁１２の開閉は問わず、ガス排出管の開閉弁１４は開放する必要がある。
【００３６】
汚泥分離槽３が減圧状態を維持している場合において、汚泥供給管の開閉弁７を開け、汚泥供給ポンプ８により汚泥貯留槽２から減圧状態の汚泥分離槽３に汚泥を供給する。この場合において、脱離液排出管の開閉弁１０、濃縮汚泥排出管の開閉弁１２の開閉は問わず、ガス排出管の開閉弁１４は開放する必要がある。
【００３７】
この減圧下における汚泥分離槽３内の圧力としては、−９０ｋＰａ以上−５０ｋＰａ以下が好ましく、−８０ｋＰａ以上−６０ｋＰａ以下がより好ましい。この汚泥分離槽３内の圧力を上記範囲とすることで、汚泥を脱離液Ｐ、濃縮汚泥Ｑ及びガスＲに確実かつ効率的に分離することができる。また、この汚泥分離槽３内の圧力が上記範囲であると、脱離液Ｐ中の溶存ガス量を減少させることができ、その結果、汚泥処理装置１は、エジェクター１５におけるキャビテーションの発生を効果的に防止又は低減しつつ、ガス排出管１３からのガス排出効率を高めることができる。この汚泥分離槽３内の圧力が−５０ｋＰａを超えると、汚泥分離槽３内における汚泥分離効果が著しく低下するため好ましくない。また、汚泥分離槽３内の圧力が−９０ｋＰａ未満であると、汚泥分離槽３を脱離液貯留槽４及び濃縮汚泥貯留槽の液面の位置よりも少なくとも１０ｍ以上の高さに設置しなければならず、その結果、設備が大きくなり、動力的なコストもかかるため好ましくない。
【００３８】
このように、減圧状態の汚泥分離槽３内に汚泥が供給されると、汚泥に含まれる二酸化炭素やメタン等の溶存ガスが発泡し、この気泡が汚泥中の固体分に付着して浮上させる。その結果、減圧状態の汚泥分離槽３は、汚泥を脱離液Ｐ、濃縮汚泥Ｑ及びガスＲに分離することができる。
【００３９】
上記減圧状態で分離された脱離液Ｐは、脱離液排出管の開閉弁１０を開放することで脱離液貯留槽４に排出される。なお、脱離液Ｐは自然流下により脱離液貯留槽４に排出される。
【００４０】
脱離液貯留槽４に貯留される脱離液Ｐの汚泥濃度（ＭＬＳＳ）としては、５０ｍｇ／ｌ以上２００ｍｇ／ｌ以下が好ましく、１００ｍｇ／ｌ以上１５０ｍｇ／ｌ以下がより好ましい。この脱離液Ｐの汚泥濃度を上記範囲とすることで、脱離液Ｐ中の溶存ガス量を効果的に低減することができ、その結果、エジェクター１５におけるキャビテーション抑制効果及びガス排出効率をより一層向上させることができる。この脱離液Ｐの汚泥濃度が２００ｍｇ／ｌを超えると、汚泥に含まれる微生物の生物学的代謝により発生するガスＲの量が増加し、脱離液Ｐ中の溶存ガスの量が過度に増加するため好ましくない。また、この脱離液Ｐの汚泥濃度が５０ｍｇ／ｌ未満であると、汚泥分離槽３内をより一層減圧する必要が生じ、その結果、設備が大きくなり、動力的なコストもかかるため好ましくない。
【００４１】
上記減圧状態で分離された濃縮汚泥Ｑは、濃縮汚泥排出管の開閉弁１２を開放することで濃縮汚泥貯留槽に排出される。なお、上述の脱離液Ｐの場合と同様に、濃縮汚泥Ｑは自然流下により濃縮汚泥貯留槽に排出される。
【００４２】
上記減圧状態で分離されたガスＲは、ガス排出管の開閉弁１４を開放し、エジェクター１５を稼働させること排出される。このエジェクター１５は、脱離液供給ポンプ１７を用いて、脱離液貯留槽４に溜まった脱離液Ｒをガス排出方向に比較的高速度で噴出させることで、エジェクター内に真空状態を発生させ、かかるエジェクター内の真空にガスＲが引き込まれることにより、ガスＲが排出される。
【００４３】
かかる一連の手順の後は、減圧状態の汚泥分離槽３内に汚泥を供給し続け減圧発泡させて分離し、分離した脱離液Ｐ、濃縮汚泥Ｑ及びガスＲをそれぞれ排出する操作が繰り返される。つまり、汚泥処理装置１によれば、汚泥分離槽３内を常時減圧状態に保持することができ、省エネルギー性や低コスト性を発揮しつつ、さらに連続式である汚泥処理を容易に実現することができる。
【００４４】
（汚泥処理装置２０）
図２の汚泥処理装置２０は、汚泥貯留槽２、汚泥分離槽３、脱離液貯留槽４、濃縮汚泥貯留槽５、汚泥供給管６、汚泥供給管の開閉弁７、汚泥供給ポンプ８、脱離液排出管９、脱離液排出管の開閉弁１０、濃縮汚泥排出管１１、濃縮汚泥排出管の開閉弁１２、ガス排出管１３、ガス排出管の開閉弁１４、エジェクター１５、脱離液供給管１６、脱離液供給ポンプ１７、脱離液還流管１８、気液分離装置１９、凝集剤タンク２１、凝集剤供給管２２、凝集剤供給管の開閉弁２３、凝集剤供給ポンプ２４を主として備える。なお、この汚泥貯留槽２、汚泥分離槽３、脱離液貯留槽４、濃縮汚泥貯留槽５、汚泥供給管６、汚泥供給管の開閉弁７、汚泥供給ポンプ８、脱離液排出管９、脱離液排出管の開閉弁１０、濃縮汚泥排出管１１、濃縮汚泥排出管の開閉弁１２、ガス排出管１３、ガス排出管の開閉弁１４、エジェクター１５、脱離液供給管１６、脱離液供給ポンプ１７、脱離液還流管１８、気液分離装置１９、脱離液Ｐ、濃縮汚泥Ｑ及びガスＲは、図１の汚泥処理装置１の場合と同様であるため、同一番号を付して説明を省略する。
【００４５】
凝集剤タンク２１は、汚泥を凝集するための凝集剤を貯留するものである。このように汚泥処理装置２０に凝集剤を用いることで、汚泥の凝集性を高め、脱水ケーキの含水率を低減することができ、汚泥処理の効率性が向上する。なお、かかる凝集剤は、汚泥の脱水作用をも有することから、凝集剤タンク２１等は、汚泥脱水機の前処理装置（汚泥のフロックを形成させるための凝集混和反応装置）としても利用することができる。
【００４６】
上記凝集剤の種類としては、特に限定されず、例えばポリ塩化アルミニウム、ポリ硫酸第２鉄、塩化第２鉄、硫酸バンドなどの無機凝集剤；アクリルアミド共重合体、ジメチルアミノエチルアクリレート、ジメチルアミノエチルメタクリレートの塩化メチル４級化物などのカチオン系高分子凝集剤；ポリアクリルアミド部分加水分解物、アニオン性モノマーの共重合体、アニオン性モノマーとノニオン性モノマーとの共重合体などのアニオン系高分子凝集剤；アクリルアミド、メタクリルアミド、メタアクリロニトリル、酢酸ビニルなどのノニオン系高分子凝集剤等が挙げられる。中でも、入手が容易で良好な汚泥凝集効果を発揮するポリ塩化アルミニウムを使用することが好ましい。なお、かかる凝集剤は、１種単独で又は２種以上併用して使用することができる。
【００４７】
凝集剤供給管２２は、凝集剤タンク２１から延出し、汚泥供給管６と連結するものである。具体的には、この凝集剤供給管２２は、凝集剤タンク２１及び汚泥供給管６間に連通し、凝集剤タンク２１の凝集剤を汚泥供給管６を介して汚泥分離槽３に供給するためのものである。この凝集剤供給管２２は、凝集剤の供給量等を調整するための開閉弁２３、凝集剤タンク２１の凝集剤を汚泥分離槽３に送出するための凝集剤供給ポンプ２４を主として備える。つまり、凝集剤タンク２１に貯留した凝集剤は、凝集剤供給ポンプ２４の稼働により汚泥供給管６を介して汚泥分離槽３に供給され、開閉弁２３の稼働により供給量等が調整される。
【００４８】
凝集剤供給管２２の汚泥供給管６に対する連結の位置は、特に限定されないが、汚泥供給管６と汚泥分離槽３との連結部分付近において汚泥供給管６に連結されることが好ましい。このように、凝集剤供給管２２が汚泥供給管６と汚泥分離槽３との連結部分付近において汚泥供給管６に連結されることで、凝集剤は、汚泥が汚泥分離槽３内に供給される直前で添加されることとなり、その結果、上述の凝集剤の効果をより一層確実に発揮させることができる。
【００４９】
（汚泥処理装置２０の操作手順）
次に、汚泥処理装置２０の操作手順について詳説する。なお、凝集剤タンク２１、凝集剤供給管２２、凝集剤供給管の開閉弁２３及び凝集剤供給ポンプ２４以外の構成要素に係る操作手順については、汚泥処理装置１の場合と同様であるため、説明を省略する。
【００５０】
上述の汚泥処理装置１の場合と同様に、減圧状態の汚泥分離槽３に汚泥貯留槽２の汚泥が供給される際に、凝集剤タンク２１の凝集剤が凝集剤供給ポンプ２４により凝集剤供給管２２及び汚泥供給管６を介して汚泥分離槽３内に供給される。この汚泥及び凝集剤は、減圧状態の汚泥分離槽３内に急激に吸引され急速攪拌された後、汚泥中の溶存ガスの減圧発泡作用により緩速攪拌される。その結果、かかる汚泥及び凝集剤が効率的に混合して凝集混和されることで、汚泥の凝集フロックを大きくかつ強固にすることができ、汚泥処理の効率性が著しく向上する。
【００５１】
（汚泥処理方法）
図３の汚泥処理方法は、汚泥を汚泥分離槽に供給する汚泥供給工程（ＳＴＰ１）、汚泥分離槽において、減圧下で汚泥を脱離液、濃縮汚泥及びガスに分離する汚泥分離工程（ＳＴＰ２）、汚泥分離槽で分離した脱離液を自然流下で排出する脱離液排出工程（ＳＴＰ３）、汚泥分離槽で分離した濃縮汚泥を自然流下で排出する濃縮汚泥排出工程（ＳＴＰ４）、汚泥分離槽から延出するガス排出管にエジェクターを配設し、このエジェクターで脱離液をガス排出方向に噴出し、汚泥分離槽で分離したガスを排出するガス排出工程（ＳＴＰ５）を主として備える。
【００５２】
汚泥供給工程は、汚泥分離槽に汚泥を供給する工程である。汚泥分離工程は、減圧状態の汚泥分離槽内において、汚泥を脱離液、濃縮汚泥及びガスに分離する工程である。脱離液排出工程及び濃縮汚泥排出工程は、汚泥分離槽で分離した脱離液及び濃縮汚泥を、それぞれ自然流下により排出する工程である。ガス排出工程は、エジェクターにより上記脱離液をガス排出方向に噴出させることでエジェクター内に真空状態を生じさせ、汚泥分離槽で分離したガスを外部に排出する工程である。当該汚泥処理装置において、エジェクターを稼働させることで、汚泥分離槽内のガスが排出され、汚泥分離槽内が減圧状態となる。この減圧状態の汚泥分離槽内に汚泥を供給させることで、汚泥分離槽内の汚泥を発泡・分離させ、脱離液、濃縮汚泥及びガスに分離することができる。さらに、この脱離液及び濃縮汚泥は自然流下により排出され、ガスはエジェクターにより排出される。つまり、当該汚泥処理方法は、このような工程を備えることで、汚泥処理における省エネルギー性及び低コスト性を実現でき、さらに連続式の汚泥処理を効果的に実現できるものである。
【００５３】
なお、本発明の汚泥処理装置及び汚泥処理方法は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、本発明の汚泥処理装置は、汚泥、脱離液、濃縮汚泥、ガス等の流量を計測する流量測定機構、この流速計で計測されたデータに基づき流量を調節する流量調節機構、この調節計のデータに基づき開閉弁の開閉度合いを変化させて流量を調節する開閉弁調節機構等をさらに備えることができる。このような機構を備えることで、本発明の汚泥処理装置は、オートメーションによる連続運転が可能となる。
【００５４】
また、本発明の汚泥処理装置は、汚泥及び／又は凝集剤をポンプにより供給することなく、例えば汚泥貯留槽及び／又は凝集剤タンクを汚泥分離槽よりも高い位置に配置し、この汚泥や凝集剤の自然流下によっても供給することができる。
【００５５】
また、本発明の汚泥処理装置は、さらに脱水機を濃縮汚泥貯留槽に連結配置することができる。かかる脱水機により、濃縮汚泥の固形化をより一層確実なものとすることができる。この脱水機の種類としては、特に限定されず、たとえばベルトプレス脱水機、スクリュープレス脱水機、フィルタープレス脱水機等が挙げられる。
【００５６】
また、本発明の汚泥処理装置及び汚泥処理方法は、特に、下水処理場などの水処理装置で発生する水処理汚泥、特に水処理の結果発生する活性汚泥の処理に用いることが好ましい。また、例えば食品工場における含油排水処理のための加圧浮上工程や石油工場におけるエマルジョン化した含油排水処理工程等についても効果的に用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
以上のように、本発明の汚泥処理装置及び汚泥処理方法は、低コスト性や省エネルギー性を実現しつつ、連続式であるため、汚泥を大量かつ効率的に処理することができ、広く好適に使用され得る。
【符号の説明】
【００５８】
１ 汚泥処理装置
２ 汚泥貯留槽
３ 汚泥分離槽
４ 脱離液貯留槽
５ 濃縮汚泥貯留槽
６ 汚泥供給管
７ 汚泥供給管の開閉弁
８ 汚泥供給ポンプ
９ 脱離液排出管
１０ 脱離液排出管の開閉弁
１１ 濃縮汚泥排出管
１２ 濃縮汚泥排出管の開閉弁
１３ ガス排出管
１４ ガス排出管の開閉弁
１５ エジェクター
１６ 脱離液供給管
１７ 脱離液供給ポンプ
１８ 脱離液還流管
１９ 気液分離装置
２０ 汚泥処理装置
２１ 凝集剤タンク
２２ 凝集剤供給管
２３ 凝集剤供給管の開閉弁
２４ 凝集剤供給ポンプ
Ｐ 脱離液
Ｑ 濃縮汚泥
Ｒ ガス
ＳＴＰ１ 汚泥供給工程
ＳＴＰ２ 汚泥分離工程
ＳＴＰ３ 脱離液排出工程
ＳＴＰ４ 濃縮汚泥排出工程
ＳＴＰ５ ガス排出工程
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高い汚泥処理能力を発揮しつつ、省エネルギー性及び低コスト性に優れ、さらに連続式である汚泥処理装置及び汚泥処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、工場や家庭等から排出される汚泥等を処理する技術が多く提供されている。このような汚泥処理技術としては、例えば、生物処理装置で発生した有機性汚泥に酸素含有気体を吹き込んで好気性雰囲気とし、温度４５〜１００℃の高温条件で好熱性微生物の生物学的作用により有機性汚泥を可溶化処理する汚泥処理槽を設けた汚泥処理装置及びこれを用いた汚泥処理方法が提供されている（特開２００４−４１９０２号公報参照）。かかる汚泥処理装置及び汚泥処理方法においては、生物処理装置の混合液を接触させる熱量汲み上げ側と、汚泥処理槽内の可溶化液を接触させる熱量放出側とを備え、生物処理装置の混合液の熱量で汚泥処理槽内の可溶化液を加熱するヒートポンプ装置を設けたことを特徴とするものである。
【０００３】
しかしながら、上記従来の汚泥処理装置及び汚泥処理方法は、装置の構成が極めて複雑であり、操作や調整が困難であるという不都合を有する。また、この汚泥処理装置及び汚泥処理方法は、ヒートポンプ装置を別途備えるものであることから、汚泥処理に大量のエネルギーが必要となり、特に連続して処理を行う場合には、省エネルギー化や低コスト化の要請に反するという不都合を有する。
【０００４】
つまり、高い汚泥処理能力を発揮しつつ、省エネルギー性や低コスト性に優れ、さらに連続運転が可能である汚泥処理装置及び汚泥処理方法は、未だ提供されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−４１９０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、これらの不都合に鑑みてなされたものであり、省エネルギー性や低コスト性に優れ、さらに連続式である汚泥処理装置及び汚泥処理方法の提供を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するためになされた発明は、
汚泥を貯留する汚泥貯留槽と、
減圧下で上記汚泥を脱離液、濃縮汚泥及びガスに分離する汚泥分離槽と、
上記汚泥分離槽で分離した脱離液を貯留する脱離液貯留槽と、
上記汚泥分離槽で分離した濃縮汚泥を貯留する濃縮汚泥貯留槽と、
上記汚泥貯留槽及び汚泥分離槽間に連通し、汚泥貯留槽の汚泥を汚泥分離槽に供給する汚泥供給管と、
上記汚泥分離槽から脱離液貯留槽に垂下し、汚泥分離槽で分離した脱離液を自然流下で脱離液貯留槽に排出する脱離液排出管と、
上記汚泥分離槽及び濃縮汚泥貯留槽間に連通し、汚泥分離槽で分離した濃縮汚泥を自然流下で濃縮汚泥貯留槽に排出する濃縮汚泥排出管と、
上記汚泥分離槽から延出し、汚泥分離槽で分離したガスを排出するガス排出管と、
上記ガス排出管の途中に配設され、動作流体をガス排出方向に噴出するエジェクターと
を備え、
上記汚泥分離槽が、これから排出する脱離液及び濃縮汚泥の自然流下圧力と脱離液貯留槽及び濃縮汚泥貯留槽の液面に作用する大気圧とがそれぞれ釣り合う高さよりも高く設置されている汚泥処理装置である。
【０００８】
当該汚泥処理装置において、エジェクターを稼働させることで、汚泥分離槽内のガスが排出され、汚泥分離槽内が減圧状態となる。この減圧状態の汚泥分離槽内に汚泥を供給させることで、汚泥分離槽内の汚泥を発泡・分離させ、脱離液、濃縮汚泥及びガスに分離することができる。さらに、この脱離液及び濃縮汚泥は自然流下により排出され、ガスはエジェクターにより排出される。つまり、当該汚泥処理装置は、単純な構成により、低コストかつ低エネルギーで汚泥を分離・処理することができる。
【０００９】
当該汚泥処理装置は、
上記脱離液貯留槽及びエジェクター間に連通し、脱離液貯留槽の脱離液をエジェクターに供給する脱離液供給管と、
上記脱離液貯留槽の脱離液を脱離液供給管を介してエジェクターに圧出するポンプと、
上記エジェクターを通過した脱離液を脱離液貯留槽に還流させる脱離液還流管と
をさらに備えるとよい。
【００１０】
このように、エジェクターの動作流体として、ガス溶存度が比較的低い脱離液貯留槽の脱離液を使用することで、エジェクターにおけるキャビテーションの発生を確実に防止又は低減することができる。また、かかる脱離液を再利用してエジェクターを稼働させることで、エジェクターの稼働効率を維持しつつ、低コスト化、リサイクル化を推進することができる。
【００１１】
減圧下における上記汚泥分離槽内の圧力は、−９０ｋＰａ以上−５０ｋＰａ以下であるとよい。この汚泥分離槽内の圧力を上記範囲とすることで、汚泥を脱離液、濃縮汚泥及びガスに確実かつ効率的に分離でき、さらに、脱離液中の溶存ガス量を減少させてエジェクターにおけるキャビテーションの発生を効果的に防止又は低減しつつ、ガス排出管からのガス排出効率を高めることができる。
【００１２】
当該汚泥処理装置は、汚泥凝集剤を貯留する凝集剤タンクと、この凝集剤タンクから延出し、上記汚泥供給管と連結する凝集剤供給管とをさらに備えるとよい。このように、当該汚泥処理装置に凝集剤を用いることで、汚泥の凝集性を高め、脱水ケーキの含水率を低減することができ、汚泥処理の効率性が向上する。
【００１３】
また、上記課題を解決するための別の発明は、
汚泥を汚泥分離槽に供給する汚泥供給工程と、
この汚泥分離槽において、減圧下で汚泥を脱離液、濃縮汚泥及びガスに分離する汚泥分離工程と、
汚泥分離槽で分離した脱離液を自然流下で排出する脱離液排出工程と、
汚泥分離槽で分離した濃縮汚泥を自然流下で排出する濃縮汚泥排出工程と、
汚泥分離槽から延出するガス排出管にエジェクターを配設し、このエジェクターで脱離液をガス排出方向に噴出し、汚泥分離槽で分離したガスを排出するガス排出工程と
を有する汚泥処理方法である。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように、本発明の汚泥処理装置及び汚泥処理方法は、エジェクターにより汚泥分離槽を減圧状態にでき、この減圧状態の汚泥分離槽内に汚泥を供給させることで、汚泥分離槽内の汚泥を発泡・分離させ、脱離液、濃縮汚泥及びガスに分離することができると共に、脱離液及び濃縮汚泥を自然流下により排出し、ガスをエジェクターにより排出することから、真空ポンプやヒートポンプ等の複雑で高エネルギーの動力を用いることなく、単純な構成により低コストかつ低エネルギーで汚泥を分離・処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係る汚泥処理装置を示す模式的概略図である。
【図２】図１の汚泥処理装置と異なる形態に係る汚泥処理装置を示す模式的概略図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る汚泥処理方法を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、適宜図面を参照しつつ本発明の実施の形態を詳説する。
【００１７】
（汚泥処理装置１）
図１の汚泥処理装置１は、汚泥貯留槽２、汚泥分離槽３、脱離液貯留槽４、濃縮汚泥貯留槽５、汚泥供給管６、汚泥供給管の開閉弁７、汚泥供給ポンプ８、脱離液排出管９、脱離液排出管の開閉弁１０、濃縮汚泥排出管１１、濃縮汚泥排出管の開閉弁１２、ガス排出管１３、ガス排出管の開閉弁１４、エジェクター１５、脱離液供給管１６、脱離液供給ポンプ１７、脱離液還流管１８、気液分離装置１９を主として備える。
【００１８】
汚泥貯留槽２は、工場や家庭等から排出される汚泥を貯留し、この貯留した汚泥を汚泥分離槽３に供給するためのものである。この汚泥貯留槽２は、貯留した汚泥を汚泥分離槽３に供給するための汚泥供給管６を備える。
【００１９】
汚泥分離槽３は、汚泥貯留槽２から汚泥供給管６を介して供給される汚泥を脱離液Ｐ、濃縮汚泥Ｑ及びガスＲに分離するためのものである。この汚泥分離槽３は、上述の汚泥供給管６を備えると共に、脱離液排出管９、濃縮汚泥排出管１１、ガス排出管１３をさらに備える。
【００２０】
この汚泥分離槽３は、後述するエジェクター１５を稼働させることで、槽内を減圧することができる。かかる汚泥分離槽３内に汚泥を供給し、エジェクター１５を稼働させて槽内を減圧すると、槽内の汚泥が発泡・分離し、脱離液Ｐ、濃縮汚泥Ｑ及びガスＲに分離することができる。
【００２１】
汚泥分離槽３の形状としては、特に限定されないが、上部は筒状で下部はコーン状に狭まる円錐形に形成されているとよい。このように、汚泥分離槽３の下部が円錐形に形成されていることで、減圧下における汚泥分離槽３の脱離液Ｐを自然流下により排出することが容易となる。
【００２２】
脱離液貯留槽４は、汚泥分離槽３で分離した脱離液Ｐを貯留するためのものである。この脱離液貯留槽４は、貯留した脱離液Ｐを外部に排出する脱離液排出口（図示せず）を主として備える。
【００２３】
濃縮汚泥貯留槽５は、汚泥分離槽３において分離した濃縮汚泥Ｑを貯留するためのものである。この濃縮汚泥貯留槽は、貯留した濃縮汚泥Ｑを外部に排出する濃縮汚泥排出口（図示せず）を主として備える。
【００２４】
汚泥供給管６は、汚泥貯留槽２及び汚泥分離槽３間に連通し、汚泥貯留槽２の汚泥を汚泥分離槽３に供給するためのものである。この汚泥供給管６は、汚泥の供給量や汚泥分離槽３の減圧を調整するための開閉弁７、汚泥貯留槽２に貯留した汚泥を汚泥分離槽３に送出するための汚泥供給ポンプ８を主として備える。つまり、この汚泥貯留槽２に貯留した汚泥は、汚泥供給ポンプ８の稼働により汚泥供給管６を介して汚泥分離槽３に供給され、開閉弁７の稼働により供給量等が調整される。
【００２５】
脱離液排出管９は、汚泥分離槽３から脱離液貯留槽４に垂下し、汚泥分離槽３で分離した脱離液Ｐを自然流下で脱離液貯留槽４に排出するためのものである。具体的には、この脱離液排出管９は、減圧下の汚泥分離槽３において脱離液Ｐが多く存在する部分、即ち汚泥分離槽３の下方から垂下しており、脱離液Ｐを自然流下により脱離液貯留槽４に排出することができる。かかる脱離液排出管９の下端の開口部は、脱離液貯留槽４の脱離液Ｐの液面下に位置するよう配置されており、この開口部から外気が入り込むことによる汚泥分離槽３の減圧効果の低減を防ぐことができる。また、この脱離液排出管９は、脱離液Ｐの供給量や汚泥分離槽３の減圧を調整するための開閉弁１０を主として備える。
【００２６】
濃縮汚泥排出管１１は、上記汚泥分離槽３及び濃縮汚泥貯留槽５間に連通し、汚泥分離槽３で分離した濃縮汚泥を自然流下で濃縮汚泥貯留槽に排出するためのものである。具体的には、この濃縮汚泥排出管１１は、減圧下の汚泥分離槽３において濃縮汚泥Ｑが多く存在する部分から下方に延出しており、濃縮汚泥Ｑを自然流下により濃縮汚泥貯留槽に排出することができる。かかる濃縮汚泥排出管１１の下端の開口部は、上述の脱離液排出管９の場合と同様に、濃縮汚泥貯留槽の濃縮汚泥Ｑの液面下に位置するよう配置されており、この開口部から外気が入り込むことによる汚泥分離槽３の減圧効果の低減を防ぐことができる。また、この濃縮汚泥排出管１１は、濃縮汚泥Ｑの供給量や上述の汚泥分離槽３の減圧を調整するための開閉弁１２を主として備える。
【００２７】
ガス排出管１３は、汚泥分離槽３から延出し、汚泥分離槽３で分離したガスＲを排出するためのものである。具体的には、このガス排出管１３は、減圧下の汚泥分離槽３においてガスＲが多く存在する部分、即ち汚泥分離槽３の上方から延出している。かかるガス排出管１３は、ガスＲの排出量や上述の汚泥分離槽３の減圧を調整するための開閉弁１４を主として備える。
【００２８】
エジェクター１５は、ガス排出管１３の途中に配設され、動作流体をガス排出方向に噴出するためのものである。この動作流体としては、特に限定されないが、エジェクター１５においては、脱離液貯留槽４の脱離液Ｐを使用するとよい。この脱離液Ｐはガス溶存度が低いことから、動作流体として脱離液Ｐを使用することで、エジェクター１５におけるキャビテーションの発生を確実に防止又は低減することができる。かかるエジェクター１５は、ガス排出管１３の途中に配設されると共に、脱離液供給管１６及び後述の気液分離装置１９と一体的に連結される。このエジェクター１５が脱離液Ｐをガス排出方向に噴出することで、減圧下の汚泥分離槽３で発生したガスＲを効率的かつ確実に排出させることができる。
【００２９】
このエジェクター１５について詳説すると、エジェクター１５は、モーター等でポンプを回転させるような機械的運動によらずに圧縮空気から真空を発生させる装置であり、主としてノズル及びディフューザー（図示せず）から構成される。このノズルとディフューザーは、いずれも略円筒状の部材であり、適当な距離を置いて対向している。このノズル及びディフューザーを脱離液Ｐが一体的かつ高速に通過することで、ノズルとディフューザーとの間に真空を発生させることができる。なお、かかるノズルやディフューザーの寸法、形状、配置等については、要求される到達真空圧や吸い込み流量等に応じて自在に調整することができる。
【００３０】
脱離液供給管１６は、脱離液貯留槽４及びエジェクター１５間に連通し、脱離液貯留槽４の脱離液Ｐをエジェクター１５に供給するためのものである。かかる脱離液供給管１６は、脱離液貯留槽４の脱離液Ｐを脱離液供給管１６を介してエジェクター１５に圧出する脱離液供給ポンプ１７を主として備える。
【００３１】
脱離液還流管１８は、エジェクター１５を通過した脱離液Ｐを脱離液貯留槽４に還流させるためのものである。この脱離液還流管１８は、主として気液分離装置１９を備える。この気液分離装置１９は、ガス排出管１３からエジェクター１５に排出されるガスＲと、脱離液供給管１６からエジェクター１５に噴出される脱離液Ｐとを分離し、ガスＲを外部に排出し、脱離液Ｐを脱離液貯留槽４に送出するための装置である。かかる脱離液還流管１８の下端の開口部は、脱離液貯留槽４の脱離液Ｐの液面下に位置するよう配置されており、この開口部から脱離液Ｐが自然流下することによるガス溶存度の上昇を確実に防ぐことができる。
【００３２】
上述した汚泥処理装置１の各構成要素の中でも、汚泥分離槽３は、これから排出する脱離液Ｐ及び濃縮汚泥Ｑの自然流下圧力と脱離液貯留槽４及び濃縮汚泥貯留槽５の液面に作用する大気圧とがそれぞれ釣り合う高さよりも高く設置されている。このように、脱離液Ｐ及び濃縮汚泥Ｑの自然流下圧力と脱離液貯留槽４及び濃縮汚泥貯留槽５の液面に作用する大気圧とがそれぞれ釣り合う高さよりも高く設置されていることで、汚泥分離槽３内の脱離液Ｐ及び濃縮汚泥Ｑが自然流下して排出される。その結果、別途真空ポンプ等を用いることなく、低コスト性や省エネルギー性を実現することができる。
【００３３】
この汚泥分離槽３の設置について、汚泥分離槽３の高さとしては、脱離液貯留槽４又は濃縮汚泥貯留槽５の液面を基準として、５ｍ以上に設定することが好ましく、１０ｍ以上に設定することがより好ましい。このように、汚泥分離槽３の高さを設定することで、脱離液排出管９又は濃縮汚泥排出管１１の内部における圧力損失を効果的に低減することができる。
【００３４】
（汚泥処理装置１の操作手順）
次に、汚泥処理装置１の操作手順について詳説する。
【００３５】
例えば、脱離液貯留槽４を水で満たした後に、脱離液供給ポンプ１７を稼働させ、脱離液貯留槽４内の水をエジェクター１５のガス排出方向に比較的高速度で噴出させる。すると、エジェクター１５内に真空状態が発生し、このエジェクター１５内の真空に汚泥分離槽３内の空気が引き込まれ、排出されることで、汚泥分離槽３内は減圧状態となる。かかるエジェクター１５の真空状態が継続している限り、汚泥分離槽３内の減圧状態も継続する。この場合において、汚泥供給管の開閉弁７、脱離液排出管の開閉弁１０、濃縮汚泥排出管の開閉弁１２の開閉は問わず、ガス排出管の開閉弁１４は開放する必要がある。
【００３６】
汚泥分離槽３が減圧状態を維持している場合において、汚泥供給管の開閉弁７を開け、汚泥供給ポンプ８により汚泥貯留槽２から減圧状態の汚泥分離槽３に汚泥を供給する。この場合において、脱離液排出管の開閉弁１０、濃縮汚泥排出管の開閉弁１２の開閉は問わず、ガス排出管の開閉弁１４は開放する必要がある。
【００３７】
この減圧下における汚泥分離槽３内の圧力としては、−９０ｋＰａ以上−５０ｋＰａ以下が好ましく、−８０ｋＰａ以上−６０ｋＰａ以下がより好ましい。この汚泥分離槽３内の圧力を上記範囲とすることで、汚泥を脱離液Ｐ、濃縮汚泥Ｑ及びガスＲに確実かつ効率的に分離することができる。また、この汚泥分離槽３内の圧力が上記範囲であると、脱離液Ｐ中の溶存ガス量を減少させることができ、その結果、汚泥処理装置１は、エジェクター１５におけるキャビテーションの発生を効果的に防止又は低減しつつ、ガス排出管１３からのガス排出効率を高めることができる。この汚泥分離槽３内の圧力が−５０ｋＰａを超えると、汚泥分離槽３内における汚泥分離効果が著しく低下するため好ましくない。また、汚泥分離槽３内の圧力が−９０ｋＰａ未満であると、汚泥分離槽３を脱離液貯留槽４及び濃縮汚泥貯留槽の液面の位置よりも少なくとも１０ｍ以上の高さに設置しなければならず、その結果、設備が大きくなり、動力的なコストもかかるため好ましくない。
【００３８】
このように、減圧状態の汚泥分離槽３内に汚泥が供給されると、汚泥に含まれる二酸化炭素やメタン等の溶存ガスが発泡し、この気泡が汚泥中の固体分に付着して浮上させる。その結果、減圧状態の汚泥分離槽３は、汚泥を脱離液Ｐ、濃縮汚泥Ｑ及びガスＲに分離することができる。
【００３９】
上記減圧状態で分離された脱離液Ｐは、脱離液排出管の開閉弁１０を開放することで脱離液貯留槽４に排出される。なお、脱離液Ｐは自然流下により脱離液貯留槽４に排出される。
【００４０】
脱離液貯留槽４に貯留される脱離液Ｐの汚泥濃度（ＭＬＳＳ）としては、５０ｍｇ／ｌ以上２００ｍｇ／ｌ以下が好ましく、１００ｍｇ／ｌ以上１５０ｍｇ／ｌ以下がより好ましい。この脱離液Ｐの汚泥濃度を上記範囲とすることで、脱離液Ｐ中の溶存ガス量を効果的に低減することができ、その結果、エジェクター１５におけるキャビテーション抑制効果及びガス排出効率をより一層向上させることができる。この脱離液Ｐの汚泥濃度が２００ｍｇ／ｌを超えると、汚泥に含まれる微生物の生物学的代謝により発生するガスＲの量が増加し、脱離液Ｐ中の溶存ガスの量が過度に増加するため好ましくない。また、この脱離液Ｐの汚泥濃度が５０ｍｇ／ｌ未満であると、汚泥分離槽３内をより一層減圧する必要が生じ、その結果、設備が大きくなり、動力的なコストもかかるため好ましくない。
【００４１】
上記減圧状態で分離された濃縮汚泥Ｑは、濃縮汚泥排出管の開閉弁１２を開放することで濃縮汚泥貯留槽に排出される。なお、上述の脱離液Ｐの場合と同様に、濃縮汚泥Ｑは自然流下により濃縮汚泥貯留槽に排出される。
【００４２】
上記減圧状態で分離されたガスＲは、ガス排出管の開閉弁１４を開放し、エジェクター１５を稼働させること排出される。このエジェクター１５は、脱離液供給ポンプ１７を用いて、脱離液貯留槽４に溜まった脱離液Ｒをガス排出方向に比較的高速度で噴出させることで、エジェクター内に真空状態を発生させ、かかるエジェクター内の真空にガスＲが引き込まれることにより、ガスＲが排出される。
【００４３】
かかる一連の手順の後は、減圧状態の汚泥分離槽３内に汚泥を供給し続け減圧発泡させて分離し、分離した脱離液Ｐ、濃縮汚泥Ｑ及びガスＲをそれぞれ排出する操作が繰り返される。つまり、汚泥処理装置１によれば、汚泥分離槽３内を常時減圧状態に保持することができ、省エネルギー性や低コスト性を発揮しつつ、さらに連続式である汚泥処理を容易に実現することができる。
【００４４】
（汚泥処理装置２０）
図２の汚泥処理装置２０は、汚泥貯留槽２、汚泥分離槽３、脱離液貯留槽４、濃縮汚泥貯留槽５、汚泥供給管６、汚泥供給管の開閉弁７、汚泥供給ポンプ８、脱離液排出管９、脱離液排出管の開閉弁１０、濃縮汚泥排出管１１、濃縮汚泥排出管の開閉弁１２、ガス排出管１３、ガス排出管の開閉弁１４、エジェクター１５、脱離液供給管１６、脱離液供給ポンプ１７、脱離液還流管１８、気液分離装置１９、凝集剤タンク２１、凝集剤供給管２２、凝集剤供給管の開閉弁２３、凝集剤供給ポンプ２４を主として備える。なお、この汚泥貯留槽２、汚泥分離槽３、脱離液貯留槽４、濃縮汚泥貯留槽５、汚泥供給管６、汚泥供給管の開閉弁７、汚泥供給ポンプ８、脱離液排出管９、脱離液排出管の開閉弁１０、濃縮汚泥排出管１１、濃縮汚泥排出管の開閉弁１２、ガス排出管１３、ガス排出管の開閉弁１４、エジェクター１５、脱離液供給管１６、脱離液供給ポンプ１７、脱離液還流管１８、気液分離装置１９、脱離液Ｐ、濃縮汚泥Ｑ及びガスＲは、図１の汚泥処理装置１の場合と同様であるため、同一番号を付して説明を省略する。
【００４５】
凝集剤タンク２１は、汚泥を凝集するための凝集剤を貯留するものである。このように汚泥処理装置２０に凝集剤を用いることで、汚泥の凝集性を高め、脱水ケーキの含水率を低減することができ、汚泥処理の効率性が向上する。なお、かかる凝集剤は、汚泥の脱水作用をも有することから、凝集剤タンク２１等は、汚泥脱水機の前処理装置（汚泥のフロックを形成させるための凝集混和反応装置）としても利用することができる。
【００４６】
上記凝集剤の種類としては、特に限定されず、例えばポリ塩化アルミニウム、ポリ硫酸第２鉄、塩化第２鉄、硫酸バンドなどの無機凝集剤；アクリルアミド共重合体、ジメチルアミノエチルアクリレート、ジメチルアミノエチルメタクリレートの塩化メチル４級化物などのカチオン系高分子凝集剤；ポリアクリルアミド部分加水分解物、アニオン性モノマーの共重合体、アニオン性モノマーとノニオン性モノマーとの共重合体などのアニオン系高分子凝集剤；アクリルアミド、メタクリルアミド、メタアクリロニトリル、酢酸ビニルなどのノニオン系高分子凝集剤等が挙げられる。中でも、入手が容易で良好な汚泥凝集効果を発揮するポリ塩化アルミニウムを使用することが好ましい。なお、かかる凝集剤は、１種単独で又は２種以上併用して使用することができる。
【００４７】
凝集剤供給管２２は、凝集剤タンク２１から延出し、汚泥供給管６と連結するものである。具体的には、この凝集剤供給管２２は、凝集剤タンク２１及び汚泥供給管６間に連通し、凝集剤タンク２１の凝集剤を汚泥供給管６を介して汚泥分離槽３に供給するためのものである。この凝集剤供給管２２は、凝集剤の供給量等を調整するための開閉弁２３、凝集剤タンク２１の凝集剤を汚泥分離槽３に送出するための凝集剤供給ポンプ２４を主として備える。つまり、凝集剤タンク２１に貯留した凝集剤は、凝集剤供給ポンプ２４の稼働により汚泥供給管６を介して汚泥分離槽３に供給され、開閉弁２３の稼働により供給量等が調整される。
【００４８】
凝集剤供給管２２の汚泥供給管６に対する連結の位置は、特に限定されないが、汚泥供給管６と汚泥分離槽３との連結部分付近において汚泥供給管６に連結されることが好ましい。このように、凝集剤供給管２２が汚泥供給管６と汚泥分離槽３との連結部分付近において汚泥供給管６に連結されることで、凝集剤は、汚泥が汚泥分離槽３内に供給される直前で添加されることとなり、その結果、上述の凝集剤の効果をより一層確実に発揮させることができる。
【００４９】
（汚泥処理装置２０の操作手順）
次に、汚泥処理装置２０の操作手順について詳説する。なお、凝集剤タンク２１、凝集剤供給管２２、凝集剤供給管の開閉弁２３及び凝集剤供給ポンプ２４以外の構成要素に係る操作手順については、汚泥処理装置１の場合と同様であるため、説明を省略する。
【００５０】
上述の汚泥処理装置１の場合と同様に、減圧状態の汚泥分離槽３に汚泥貯留槽２の汚泥が供給される際に、凝集剤タンク２１の凝集剤が凝集剤供給ポンプ２４により凝集剤供給管２２及び汚泥供給管６を介して汚泥分離槽３内に供給される。この汚泥及び凝集剤は、減圧状態の汚泥分離槽３内に急激に吸引され急速攪拌された後、汚泥中の溶存ガスの減圧発泡作用により緩速攪拌される。その結果、かかる汚泥及び凝集剤が効率的に混合して凝集混和されることで、汚泥の凝集フロックを大きくかつ強固にすることができ、汚泥処理の効率性が著しく向上する。
【００５１】
（汚泥処理方法）
図３の汚泥処理方法は、汚泥を汚泥分離槽に供給する汚泥供給工程（ＳＴＰ１）、汚泥分離槽において、減圧下で汚泥を脱離液、濃縮汚泥及びガスに分離する汚泥分離工程（ＳＴＰ２）、汚泥分離槽で分離した脱離液を自然流下で排出する脱離液排出工程（ＳＴＰ３）、汚泥分離槽で分離した濃縮汚泥を自然流下で排出する濃縮汚泥排出工程（ＳＴＰ４）、汚泥分離槽から延出するガス排出管にエジェクターを配設し、このエジェクターで脱離液をガス排出方向に噴出し、汚泥分離槽で分離したガスを排出するガス排出工程（ＳＴＰ５）を主として備える。
【００５２】
汚泥供給工程は、汚泥分離槽に汚泥を供給する工程である。汚泥分離工程は、減圧状態の汚泥分離槽内において、汚泥を脱離液、濃縮汚泥及びガスに分離する工程である。脱離液排出工程及び濃縮汚泥排出工程は、汚泥分離槽で分離した脱離液及び濃縮汚泥を、それぞれ自然流下により排出する工程である。ガス排出工程は、エジェクターにより上記脱離液をガス排出方向に噴出させることでエジェクター内に真空状態を生じさせ、汚泥分離槽で分離したガスを外部に排出する工程である。当該汚泥処理装置において、エジェクターを稼働させることで、汚泥分離槽内のガスが排出され、汚泥分離槽内が減圧状態となる。この減圧状態の汚泥分離槽内に汚泥を供給させることで、汚泥分離槽内の汚泥を発泡・分離させ、脱離液、濃縮汚泥及びガスに分離することができる。さらに、この脱離液及び濃縮汚泥は自然流下により排出され、ガスはエジェクターにより排出される。つまり、当該汚泥処理方法は、このような工程を備えることで、汚泥処理における省エネルギー性及び低コスト性を実現でき、さらに連続式の汚泥処理を効果的に実現できるものである。
【００５３】
なお、本発明の汚泥処理装置及び汚泥処理方法は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、本発明の汚泥処理装置は、汚泥、脱離液、濃縮汚泥、ガス等の流量を計測する流量測定機構、この流速計で計測されたデータに基づき流量を調節する流量調節機構、この調節計のデータに基づき開閉弁の開閉度合いを変化させて流量を調節する開閉弁調節機構等をさらに備えることができる。このような機構を備えることで、本発明の汚泥処理装置は、オートメーションによる連続運転が可能となる。
【００５４】
また、本発明の汚泥処理装置は、汚泥及び／又は凝集剤をポンプにより供給することなく、例えば汚泥貯留槽及び／又は凝集剤タンクを汚泥分離槽よりも高い位置に配置し、この汚泥や凝集剤の自然流下によっても供給することができる。
【００５５】
また、本発明の汚泥処理装置は、さらに脱水機を濃縮汚泥貯留槽に連結配置することができる。かかる脱水機により、濃縮汚泥の固形化をより一層確実なものとすることができる。この脱水機の種類としては、特に限定されず、たとえばベルトプレス脱水機、スクリュープレス脱水機、フィルタープレス脱水機等が挙げられる。
【００５６】
また、本発明の汚泥処理装置及び汚泥処理方法は、特に、下水処理場などの水処理装置で発生する水処理汚泥、特に水処理の結果発生する活性汚泥の処理に用いることが好ましい。また、例えば食品工場における含油排水処理のための加圧浮上工程や石油工場におけるエマルジョン化した含油排水処理工程等についても効果的に用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
以上のように、本発明の汚泥処理装置及び汚泥処理方法は、低コスト性や省エネルギー性を実現しつつ、連続式であるため、汚泥を大量かつ効率的に処理することができ、広く好適に使用され得る。
【符号の説明】
【００５８】
１ 汚泥処理装置
２ 汚泥貯留槽
３ 汚泥分離槽
４ 脱離液貯留槽
５ 濃縮汚泥貯留槽
６ 汚泥供給管
７ 汚泥供給管の開閉弁
８ 汚泥供給ポンプ
９ 脱離液排出管
１０ 脱離液排出管の開閉弁
１１ 濃縮汚泥排出管
１２ 濃縮汚泥排出管の開閉弁
１３ ガス排出管
１４ ガス排出管の開閉弁
１５ エジェクター
１６ 脱離液供給管
１７ 脱離液供給ポンプ
１８ 脱離液還流管
１９ 気液分離装置
２０ 汚泥処理装置
２１ 凝集剤タンク
２２ 凝集剤供給管
２３ 凝集剤供給管の開閉弁
２４ 凝集剤供給ポンプ
Ｐ 脱離液
Ｑ 濃縮汚泥
Ｒ ガス
ＳＴＰ１ 汚泥供給工程
ＳＴＰ２ 汚泥分離工程
ＳＴＰ３ 脱離液排出工程
ＳＴＰ４ 濃縮汚泥排出工程
ＳＴＰ５ ガス排出工程
【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚泥を貯留する汚泥貯留槽と、
減圧下で上記汚泥を脱離液、濃縮汚泥及びガスに分離する汚泥分離槽と、
上記汚泥分離槽で分離した脱離液を貯留する脱離液貯留槽と、
上記汚泥分離槽で分離した濃縮汚泥を貯留する濃縮汚泥貯留槽と、
上記汚泥貯留槽及び汚泥分離槽間に連通し、汚泥貯留槽の汚泥を汚泥分離槽に供給する汚泥供給管と、
上記汚泥分離槽から脱離液貯留槽に垂下し、汚泥分離槽で分離した脱離液を自然流下で脱離液貯留槽に排出する脱離液排出管と、
上記汚泥分離槽及び濃縮汚泥貯留槽間に連通し、汚泥分離槽で分離した濃縮汚泥を自然流下で濃縮汚泥貯留槽に排出する濃縮汚泥排出管と、
上記汚泥分離槽から延出し、汚泥分離槽で分離したガスを排出するガス排出管と、
上記ガス排出管の途中に配設され、動作流体をガス排出方向に噴出するエジェクターと
を備え、
上記汚泥分離槽が、これから排出する脱離液及び濃縮汚泥の自然流下圧力と脱離液貯留槽及び濃縮汚泥貯留槽の液面に作用する大気圧とがそれぞれ釣り合う高さよりも高く設置されている汚泥処理装置。
【請求項２】
上記脱離液貯留槽及びエジェクター間に連通し、脱離液貯留槽の脱離液をエジェクターに供給する脱離液供給管と、
上記脱離液貯留槽の脱離液を脱離液供給管を介してエジェクターに圧出するポンプと、
上記エジェクターを通過した脱離液を脱離液貯留槽に還流させる脱離液還流管と
をさらに備える請求項１に記載の汚泥処理装置。
【請求項３】
減圧下における上記汚泥分離槽内の圧力が、−９０ｋＰａ以上−５０ｋＰａ以下である請求項１又は請求項２に記載の汚泥処理装置。
【請求項４】
汚泥凝集剤を貯留する凝集剤タンクと、
この凝集剤タンクから延出し、上記汚泥供給管と連結する凝集剤供給管と
をさらに備える請求項１、請求項２又は請求項３に記載の汚泥処理装置。
【請求項５】
汚泥を汚泥分離槽に供給する汚泥供給工程と、
この汚泥分離槽において、減圧下で汚泥を脱離液、濃縮汚泥及びガスに分離する汚泥分離工程と、
汚泥分離槽で分離した脱離液を自然流下で排出する脱離液排出工程と、
汚泥分離槽で分離した濃縮汚泥を自然流下で排出する濃縮汚泥排出工程と、
汚泥分離槽から延出するガス排出管にエジェクターを配設し、このエジェクターで脱離液をガス排出方向に噴出し、汚泥分離槽で分離したガスを排出するガス排出工程と
を有する汚泥処理方法。
【請求項１】
汚泥を貯留する汚泥貯留槽と、
減圧下で上記汚泥を脱離液、濃縮汚泥及びガスに分離する汚泥分離槽と、
上記汚泥分離槽で分離した脱離液を貯留する脱離液貯留槽と、
上記汚泥分離槽で分離した濃縮汚泥を貯留する濃縮汚泥貯留槽と、
上記汚泥貯留槽及び汚泥分離槽間に連通し、汚泥貯留槽の汚泥を汚泥分離槽に供給する汚泥供給管と、
上記汚泥分離槽から脱離液貯留槽に垂下し、汚泥分離槽で分離した脱離液を自然流下で脱離液貯留槽に排出する脱離液排出管と、
上記汚泥分離槽及び濃縮汚泥貯留槽間に連通し、汚泥分離槽で分離した濃縮汚泥を自然流下で濃縮汚泥貯留槽に排出する濃縮汚泥排出管と、
上記汚泥分離槽から延出し、汚泥分離槽で分離したガスを排出するガス排出管と、
上記ガス排出管の途中に配設され、動作流体をガス排出方向に噴出するエジェクターと
を備え、
上記汚泥分離槽が、これから排出する脱離液及び濃縮汚泥の自然流下圧力と脱離液貯留槽及び濃縮汚泥貯留槽の液面に作用する大気圧とがそれぞれ釣り合う高さよりも高く設置されている汚泥処理装置。
【請求項２】
上記脱離液貯留槽及びエジェクター間に連通し、脱離液貯留槽の脱離液をエジェクターに供給する脱離液供給管と、
上記脱離液貯留槽の脱離液を脱離液供給管を介してエジェクターに圧出するポンプと、
上記エジェクターを通過した脱離液を脱離液貯留槽に還流させる脱離液還流管と
をさらに備える請求項１に記載の汚泥処理装置。
【請求項３】
減圧下における上記汚泥分離槽内の圧力が、−９０ｋＰａ以上−５０ｋＰａ以下である請求項１又は請求項２に記載の汚泥処理装置。
【請求項４】
汚泥凝集剤を貯留する凝集剤タンクと、
この凝集剤タンクから延出し、上記汚泥供給管と連結する凝集剤供給管と
をさらに備える請求項１、請求項２又は請求項３に記載の汚泥処理装置。
【請求項５】
汚泥を汚泥分離槽に供給する汚泥供給工程と、
この汚泥分離槽において、減圧下で汚泥を脱離液、濃縮汚泥及びガスに分離する汚泥分離工程と、
汚泥分離槽で分離した脱離液を自然流下で排出する脱離液排出工程と、
汚泥分離槽で分離した濃縮汚泥を自然流下で排出する濃縮汚泥排出工程と、
汚泥分離槽から延出するガス排出管にエジェクターを配設し、このエジェクターで脱離液をガス排出方向に噴出し、汚泥分離槽で分離したガスを排出するガス排出工程と
を有する汚泥処理方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１１−９２８６８（Ｐ２０１１−９２８６８Ａ）
【公開日】平成２３年５月１２日（２０１１．５．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２４９８０３（Ｐ２００９−２４９８０３）
【出願日】平成２１年１０月３０日（２００９．１０．３０）
【出願人】（７０８００１２４４）株式会社テクノプラン (5)
【出願人】（５００００５７１２）熱研産業株式会社 (5)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年５月１２日（２０１１．５．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１０月３０日（２００９．１０．３０）
【出願人】（７０８００１２４４）株式会社テクノプラン (5)
【出願人】（５００００５７１２）熱研産業株式会社 (5)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]