JP2005125297A - 汚泥減量化処理装置並びにその汚泥減量化処理装置を備えた汚水処理システム - Google Patents

Abstract

【課題】 有機性汚水の処理において発生する余剰汚泥を効率的に減量化させるシステムを提供する。
【解決手段】 移送加圧ポンプ２より送られてきた汚泥を二つのロートを相対させ、出口部に衝突板を設けた衝撃波発生器６を通過させる事によりキャビテーション効果により可溶化し、該可溶化した汚泥を曝気槽へ返送して生物分解することを特徴とする。又、本可溶化処理器は、加圧調整器７との組み合わせにより、比較的低圧ポンプの使用が可能となる優れた省エネ効果を有する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、有機性汚水の処理において発生する余剰汚泥を減量化するための汚泥減量化処理装置並びにその汚泥減量化処理装置を備えた汚水処理システムに係る。

従来より、有機性汚水の好気性生物処理においては、余剰汚泥が大量に発生してしまうことが課題となっていた。これまで、この余剰汚泥の処理方法としては、一般には、脱水後に埋立てられたり、焼却処分されている。しかしながら、これらの方法では多大の経費と設備が必要であるため、新たな余剰汚泥処理方法の提案が要求されていた。

この要求に応える余剰汚泥処理方法として、これまで、オゾン処理法、高温性微生物処理法、機械的処理法、キャビテーション処理法等が提案されている。その中のキャビテーション処理法の一つとして特開平１５−０１０８９０号公報に開示されているものがある。この公報に開示されている処理方法は、好気性生物処理槽において発生した汚泥を汚泥可溶化処理装置において可溶化処理槽とこの可溶化処理槽内に噴射口が臨むように配設されたノズルと、汚泥を加圧して上記ノズルに供給し、この汚泥をノズルの噴射口から可溶化処理槽内に噴射させることによりキャビテーションによる汚泥の可溶化を行わせる加圧ポンプとを備えている汚泥可溶化処理装置により汚泥の一部を可溶化して生物分解性を高める。そして、この汚泥を再び好気性生物処理槽に戻すことより、余剰汚泥を大幅に削減できるようにしている。

具体的には、沈殿槽から好気性生物処理槽に延びる配管の途中に可溶化処理槽を設置して該可溶化処理槽内ノズルにてキャビテーション（液体の局所的で且つ急激な圧力低下）を発生させ、これによって余剰汚泥を可溶化するようにしている。つまり、可溶化処理槽内に噴射口が臨むように配設されたノズルと、汚泥を加圧して上記ノズルに供給し、この汚泥をノズルの噴射口から可溶化処理槽内に噴射させることにより、キャビテーションを発生させ、これによって余剰汚泥を構成する微生物細胞が破壊され、可溶化が起こるようになっている。

ところが、上記公報に開示されている処理方法において微生物細胞の破壊を十分に行うためには、可溶化処理槽を設け、該可溶化処理槽内ノズルにてキャビテーションを発生させるなど処理装置全体として大型化を避けることができなかった。

また、該可溶化処理装置内で使用する加圧ポンプの圧力は、３ＭＰａ以上に設定されており、省エネ効果には問題があり、更に大きな設備費用負担となるため、限られた市場となっている。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、装置全体の大型化を回避し且つ汚泥をキャビテーション効果によって確実に可溶化できるようにすることにある。

上記の目的を達成するために、本発明は、汚泥を二つの漏斗を相対させ、出口部に衝突板を設けた衝撃波発生器及び衝撃波増幅用加圧調整器を通過させ、汚泥を可溶化し、曝気槽にて生物分解させ、汚泥を効果的に減量化させるようにしている。

具体的に本発明は、汚泥を減量化処理するための汚泥減量化処理装置を前提とする。この汚泥減量化処理装置に対し、移送加圧ポンプで送られてきた汚泥を二つの漏斗を相対させ、出口部に衝突板を設けた衝撃波発生器及び衝撃波増幅用加圧調整器に通過させることにより可溶化させ、曝気槽にて生物分解させる。

この特定事項により、汚泥は、移送加圧ポンプによって所定圧力まで昇圧され、水流が漏斗部を通過する際、ジェット水流に変化し、その水流により、低温沸騰による水蒸気が発生する。この水蒸気が破裂する際のエネルギーと、衝突板にぶつかる衝撃の複合作用により汚泥を構成する微生物細胞が破壊され可溶化が起こる。又、加圧調整器により、水蒸気外周圧を高めることで、より強大な衝撃波となり微生物の細胞膜を効果的に破壊する効果を創出する。同時に比較的中圧ポンプの使用が可能となり、優れた省エネ効果が生まれる。このように、本発明では、低温水蒸気破裂する際のエネルギーと、衝突板にぶつかる衝撃波の複合作用を管路内で起こさせ、汚泥を可溶化するようにしているため、可溶化処理槽内ノズルにてキャビテーションを発生させるなどの発生メカニズムとは異なっている。また、移送加圧ポンプにより昇圧される汚泥の圧力は、０．３Ｍｐａ〜１．０Ｍｐａと比較的中圧力で効果が得られるため、コンパクト化も容である。

減量化処理装置の配設状態の一例として、可溶化処理器を移送加圧ポンプより分岐し、複数並列に配設し、それぞれ臨ませる構成が掲げられる。これによれば、各可溶化処理器を通過した汚泥のそれぞれにおいてキャビテーションによる微生物細胞の破壊がなされ、汚泥の可溶化を効率良く行うことが可能となって、単位時間当たりに可溶化される汚泥量を増大することができる。

汚泥の可溶化を更に促進するための構成として以下のものが掲げられる。移送加圧ポンプで送られてきた汚泥に対し、衝撃発生器を数段直列に接続させる。これによれば、１段目の衝撃発生器により可溶化した汚泥を更に２段目の衝撃発生器を通過させることにより、汚泥の可溶化が促進される。

また、移送加圧ポンプの入口側配管に加熱手段を備えさせた場合には、汚泥を構成する微生物細胞の細胞膜の強度低下が加熱に伴って促進され、可溶化処理器でのキャビテーションによる微生物細胞の破壊が容易に行われることになり、汚泥の可溶化を更に効率良く行うことが可能になる。又、汚泥を加熱することにより汚泥の圧力が上昇し、移送加圧ポンプの負荷低減につながる。この加熱手段として、具体的には配管や移送加圧ポンプに装着される電気ヒータ等が採用される。

更に、移送加圧ポンプの上流側に、汚泥中に含まれるゴミなどの難可溶物を除去するための前処理手段を備えさせた場合には、処理対象である汚泥のみを導入することができ、ゴミの存在などによって可溶化処理に悪影響を与えるといったことが回避される。また、加圧ポンプ内にゴミが流入してしまうことも阻止されるため、加圧ポンプの破損等も回避できる。この前処理手段として、具体的には所定の大きさのメッシュを有するフィルター等が採用される。

上記移送加圧ポンプとしては具体的には、多段渦巻きポンプ、ノンクロッグ渦巻きポンプ、ホースポンプ又は一軸偏心ネジ型ポンプが採用される。多段渦巻きポンプ、ノンクロッグ渦巻きポンプ又はホースポンプを採用した場合には、汚泥を比較的容易に中圧域（０．３Ｍｐａ〜１．０Ｍｐａ）にすることが可能となり実用的である。一軸偏心ネジ型ポンプを採用した場合、この種のポンプは汚泥固形物をも搬送可能であるため、全ての汚泥を可溶化処理することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

本形態では、本発明に係る汚泥減量化処理装置を汚水処理システムから独立した装置として構成した場合について説明する。

−汚泥減量化処理装置の構成説明−図１は、本形態に係る汚泥減量化処理装置（以下本減量化処理装置という）の概略構成を示すブロック図である。この図に示すように、本減量化処理装置は、汚泥流れ方向の上流側から下流側に亘って、前処理手段としての前処理部８、移送加圧ポンプ２、衝撃波発生器６及び加圧調整器７を備えている。

移送加圧ポンプ２は、可溶化処理対象となる汚泥を貯留した貯留部Ａから所定量の汚泥をサンプリングするものであって、水中ポンプや陸上ポンプ等で成り、その吸い込み側は吸い込み管１によって貯留部Ａに接続されている一方、吐出側には吐出管１１が接続されている。この貯留部Ａとしては、汚泥沈殿槽、汚泥貯留槽、生物処理槽等の周知の汚水処理システムに備えられる槽であったり、その他、ため池、河川、湖沼、海、その他水槽等であってもよい。つまり、本減量化処理装置は、処理対象とする汚泥としては、汚水処理システムより発生した汚泥（沈殿槽から取り出された汚泥）に限らず、その他の種々の汚泥をも処理対象とすることが可能であり、これら汚泥を可溶化するものである。

前処理部８は、移送加圧ポンプ２の吸い込み側に備えており、汚泥中の比較的大きなゴミ、毛などの難可溶物を除去するためのものであって、内部にはゴミ、毛などの難可溶物を除去するための図示しないたわし等のフィルタが収容されている。なお、吸い込み管１は、貯留部Ａの層域より吸い込むようにした方が底層の沈殿物を吸い込むことがなく、好ましい。

加熱装置９は、移送加圧ポンプ２と前処理部８との間に備えられ、汚泥を構成する微生物細胞の細胞膜の強度低下が加熱に伴って促進され、可溶化処理器でのキャビテーションによる微生物細胞の破壊が容易に行われることになり、あるいは、汚泥を加熱することにより汚泥の圧力が上昇し、移送加圧ポンプの負荷低減につながる。この加熱手段として、具体的には配管に電気ヒータを用いている。

可溶化処理器５は、二つの漏斗６１、６２を相対させ、出口部に衝突板６３を設けた衝撃波発生器６と加圧調整器７より構成されている。

移送加圧ポンプ２は、例えば多段渦巻きポンプにより構成されており、上記前処理部８に吸い込み管１を介して接続されている。そして、前処理部８においてゴミなどの難可溶物が除去された後の汚泥を吸い込み管１より吸い込み、この汚泥を所定圧力まで昇圧して、吐出管１１より可溶化処理器５に向けて供給するようになっている。バルブ１０により、圧力を任意に設定することが可能である。この加圧ポンプ２により昇圧される汚泥の圧力は例えば０．３〜０．５ＭＰａに設定されている。また、０．５〜１．０ＭＰａに設定してもよい。つまり、後述するキャビテーションが発生する程度の十分な圧力が確保されていればよい。尚、この移送加圧ポンプ２のタイプとしては、多段渦巻きポンプに限るものではなく、例えばノンクロッグ渦巻きポンプ、ホースポンプ又は一軸偏心ネジ型ポンプなど、その他各種ポンプが適用可能である。

可溶化処理器５は、図２に示すように、衝撃波発生器６と加圧調整器７で構成される。衝撃波発生器６では、多量の低温沸騰による微細水蒸気を発生させ、更に、加圧調整器７により水蒸気外周圧を高めることで、強大な衝撃波を創出し、微生物の破壊を連続的に行わせることが可能となる。又、該加圧調整器７が強大な衝撃波を創出することから比較的中圧ポンプの使用が可能となる。該可溶化処理器５によって微生物細胞が微細化されて可溶化されるようになっている。

上記可溶化処理器５の排出側には図示しない汚水処理システムの曝気槽等の生物処理槽へ可溶化処理後の汚泥を供給するための供給管１２が接続されている。この供給管１２を介し、可溶化処理器５で処理された汚泥が汚水処理システムの生物処理槽へ供給されるようになっている。又、供給管１２に設けてあるバルブ１０により、圧力を任意に設定することが可能である。

上述の如く構成された可溶化処理器５の汚泥処理動作について説明する。

先ず、移送加圧ポンプ吐出側のバルブ４を閉鎖された状態で、加圧ポンプ２が駆動される。これにより、前処理部８によってゴミなどの難可溶物が除去された汚泥が貯留部Ａから導入される。

前処理部８及び加熱装置９を通過した汚泥は、加圧ポンプ２によって所定圧力まで昇圧されるのを圧力計３で確認後、加圧ポンプ吐出側のバルブ４を徐々に解放させる。加圧ポンプ吐出側のバルブ４解放後、バルブ１０により任意の圧力に調整する。汚泥は、可溶化処理器５内衝撃波発生器ｂ６及び加圧調整器７で可溶化される。

可溶化された汚泥は供給管１２を介し、汚水処理システムの生物処理槽へ供給されるようになっている。

本形態による汚泥の可溶化処理を確認するために行った実験結果について以下に説明する。本実験例では、加圧ポンプの最適圧力に調整（０．４Ｍｐａ）後、可溶化処理器５通過した汚泥及び通過しない汚泥それぞれについて遠心分離後、上水に対し溶解性ＣＯＤ（化学的酸素要求量）を計測した。この溶解性ＣＯＤは、その値が高いほど汚泥の可溶化が進んでいることを示す。表１にその実験結果を示す。

表１

表２は、実験例２として加圧ポンプ２の圧力を０．４ＭＰａとした場合であって、余剰汚泥引き抜きを行わないで曝気槽内ＭＬＳＳ濃度を測定した結果である。

表２

表３は、実験例３として移送加圧ポンプ２の圧力を０．４ＭＰａとした場合であって、処理したＢＯＤ量に対する生成した汚泥の積算値を示した結果である。

表３

これら実験結果により、本形態の可溶化処理器５により、汚泥の可溶化を確実に行うことができることが確認された。又、余剰汚泥を引き抜くこともなく曝気槽内ＭＬＳＳ濃度の上昇もなく、本装置導入前に比べ汚泥減量率は８２％であり、汚泥の減量化が促進されることも確認された。

以上に説明したように、本発明によれば、下水、農村集落排水及び各種有機廃水処理施設等への利用が可能である。

汚泥減量化処理装置の概略構成を示したブロック図である。 可溶化処理器の概略を示した斜視図である。

表１

汚泥の上水に対する溶解性ＣＯＤを比較した表である。

表２

曝気槽内ＭＬＳＳ濃度を示した表である。

表３

処理したＢＯＤ量に対する生成した汚泥の積算値を示した表である。

符号の説明

１ 吸い込み管
２ 移送加圧ポンプ
３ 圧力計
４ バルブ
５ 減量化処理器
６ 衝撃発生器
６１ 漏斗部
６２ 漏斗部
６３ 衝突板
７ 加圧調整器
８ 前処理部
９ 加熱装置
１０ バルブ
１１ 吐出管
１２ 供給管
Ａ 貯留部

Claims (8)

1. 移送加圧ポンプにより送られた汚泥を二つの漏斗を相対させ、出口部に衝突板を設けた衝撃波発生器を通過させて、汚泥を可溶化し、該可溶化した汚泥を曝気槽にて生物分解することを特徴とする汚泥減量化処理装置。
2. 請求項１記載の汚泥減量化処理装置において、衝撃波発生器の後部に加圧調整器を設置していることを特徴とする汚泥減量化処理装置。
3. 請求項１または２記載の汚泥減量化処理装置において、衝撃波発生器及び衝撃波増幅用加圧調整器を管路内部に設置していることを特徴とする汚泥減量化処理装置。
4. 請求項１〜３のうち何れか一つに記載の汚泥減量化処理装置において、移送加圧ポンプの入口側配管に加熱手段を備えていることを特徴とする汚泥減量化処理装置。
5. 請求項１〜４のうち何れか一つに記載の汚泥減量化処理装置において、移送加圧ポンプの上流側には、汚泥中に含まれるゴミなどの難可溶物を除去するための前処理手段が備えられていることを特徴とする汚泥減量化処理装置。
6. 請求項１〜５のうち何れか一つに記載の汚泥減量化処理装置において、移送加圧ポンプは多段渦巻きポンプ、ノンクロッグ渦巻きポンプ、ホースポンプ又は一軸偏心ネジ型ポンプ等０．３〜１．０Ｍｐａの加圧が可能なポンプであることを特徴とする汚泥減量化処理装置。
7. 請求項１〜６のうち何れか一つに記載の衝撃波発生器及び加圧調整器の複数が直列又は並列に接続されて成り、上流側衝撃波発生器で可溶化された汚泥が下流側衝撃波発生器で更に可溶化されるよう構成されていることを特徴とする汚泥減量化処理装置。
8. 有機性汚水を好気性生物処理する生物処理槽と、この生物処理槽において処理された汚水を処理水と汚泥とに分離する沈殿槽と、この沈殿槽に繋がる余剰汚泥取り出し管に接続された上記請求項１〜７のうち何れか一つに記載の汚泥減量化処理装置と、この汚泥減量化処理装置において可溶化処理された余剰汚泥を生物処理槽へ戻す戻し管とを備えていることを特徴とする汚水処理システム。

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