JP2008246301A - 汚泥の減容処理方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】活性汚泥処理槽その他の生物的処理を行う処理槽内又は処理経路上で、汚泥を経済的に減容処理し、余剰汚泥を出さなくする、あるいは汚泥を顕著に少なくする。
【解決手段】この方法では、活性汚泥処理槽２その他の生物的処理を行う処理槽内又は処理経路上で、汚泥をマイクロバブル発生源に通してマイクロバブルを発生させる処理を行い、汚泥を破壊するとともに汚泥に酸素を溶存させることにより、活性汚泥中の微生物が持つ有機物分解の活性を高めて汚泥を減容化する。そしてこの方法を実現するため、装置はマイクロバブル発生器３とポンプ４とにより構成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、汚泥の減容処理方法及び装置に関し、特に、産業廃水や公共下水などの有機性廃棄物、有機性廃水の好気処理又は無酸素処理又は嫌気処理に伴って発生する余剰汚泥の体積、重量の減少に威力を発揮する汚泥の減容処理方法及び装置に関する。

従来、産業廃水や公共下水などの有機性廃水の処理には、活性汚泥法などの生物学的処理法が採用されて、水質の浄化が行われている。この種の処理方法では、活性汚泥処理槽内の廃水に空気ポンプで空気を吹き込む曝気処理を行い、廃水中の有機物質を微生物により分解して、処理水と汚泥に分離する。この活性汚泥処理により活性汚泥処理槽内で発生する汚泥の一部は、余剰汚泥となって、処理システムの系外に抜き出し、その大部分を産業廃棄物として処分する。この余剰汚泥は水分含有率が高く、取り扱いが困難で、悪臭の原因となるため、その処分に際しては、余剰汚泥の脱水処理により水分含有率を減じ、そのまま、あるいは焼却処理して、埋め立て処分することになる。このため、余剰汚泥の脱水処理・焼却処理・埋め立て処分の手間と費用が膨大となっている。また、他面で、この余剰汚泥を受け入れる処分場は無くなる一方で、余剰汚泥の処分先を確保することが極めて困難な状況になっている。

近時、このような状況から、余剰汚泥を出さない、あるいは少なくする処理方法が求められ、余剰汚泥を出さなくする、あるいはその発生を少なくするため、活性汚泥処理槽内で発生する汚泥を活性汚泥処理槽内で減容化する方法が検討されている。そして、活性汚泥処理槽内で発生する汚泥は、有機物を分解・資化する微生物の集合体であり、それ自体本来は、汚泥中の微生物の分解対象になり得ることから、その分解の実効性を高めるために、加熱処理、酸・アルカリ処理、超音波処理、酸化剤添加処理などにより、汚泥中の微生物の破砕処理を行い、破砕された汚泥が、汚泥中の微生物により分解作用を受け易くする各種の方法が提案されている。その具体例が、例えば特許文献１〜４に開示されている。特許文献１は汚泥減容装置とその方法と有機性排水処理システムに関するもので、余剰汚泥にアルカリ剤を注入することにより汚泥を溶解させて、減容処理する技術について記載されている。特許文献２は余剰汚泥の減容化方法及び装置に関するもので、超音波を汚泥に作用させる技術について記載されている。特許文献３は汚水処理方法および汚水処理装置に関するもので、汚泥に紫外線を照射する方法について記載されている。特許文献４は有機性廃水を生物的処理工程又は曝気処理工程、沈降分離工程により処理した後、汚泥の一部を生物的処理工程又は曝気処理工程に返送し、汚泥の残部をキャビテーション・ジェット処理工程を経て、生物的処理工程又は曝気処理工程へ返送する高温式汚泥減容方法及び装置に関するもので、特にキャビテーション・ジェット処理工程において、余剰汚泥を高圧ポンプで加圧してリアクター内に突出するノズルへ送り、リアクター内に高速のキャビテーション・ジェットとして吹き込む技術について記載されている。

特開２００６−０７５７７９公報 特開２００５−２３０５８２公報 特開２００４−１１３９１８公報 特開２００４−２０２３６８公報

しかしながら、特許文献１〜４の各技術について検討してみると、特許文献１の技術では、余剰汚泥に注入する薬剤が必要で、さらにその薬剤処理の後の中和剤が必要となり、処理コストが増大するという課題がある。特許文献２の技術では、超音波の破壊威力が届く範囲が限定されていること、処理する汚泥や汚泥を含む水の中に発生している泡・空気により超音波の効果が遮断されることなどの課題がある。特許文献３の技術では、光透過性の乏しい汚泥に紫外線を広範囲に効率よくする照射することは難しいという課題がある。特許文献４の技術では、ポンプ吐出圧力に高圧を要すること、ノズルの噴き出し方向・設置位置などに制約があり、一般的な活性汚泥処理槽内に設置することが難しいことなどの課題がある。

本発明は、このような従来の課題を解決するもので、この種の汚泥の減容処理方法及び装置において、活性汚泥処理槽内で発生する汚泥の余剰分を、酸・アルカリなどの薬剤を様々な形態で使用することなく、また、加熱処理を行うこともなく、活性汚泥処理槽その他の生物的処理を行う処理槽内で汚泥を経済的に減容処理し、余剰汚泥を出さなくする、あるいは少なくすること、併せて従来の活性汚泥処理槽その他の生物的処理を行う処理槽に適用することなど、を目的とする。

上記の問題を解決するために、本発明の汚泥の減容処理方法は、有機性廃水を生物的処理した後に発生する汚泥又は有機物を含む汚泥を減容化する汚泥の減容処理方法において、汚泥をマイクロバブル発生源に通して、マイクロバブルを発生させる処理を行い、汚泥を破壊するとともに、汚泥に酸素を溶存させることにより、活性汚泥中の微生物が持つ有機物分解の活性を高めて、汚泥を減容化することを要旨とする。なお、この方法は、例えば、活性汚泥法における活性汚泥処理槽あるいは曝気槽に限定して適用するものではなく、活性汚泥処理槽その他の、廃水の生物的処理を行う処理槽又は処理系で、汚泥を減容化しようとする処理槽又は処理経路上に広く適用しようとするものである。

また、この方法において、汚泥の減容能力をさらに高める必要がある場合は、汚泥をマイクロバブル発生源に通す前に、汚泥を構成する微生物を不完全に破壊する前処理を行うようにしてもよい。この場合、前処理は、加熱処理、薬剤処理、機械的破壊処理、機械的なすりつぶし、又はこれらを任意に組み合わせた処理から選択的に採用することができる。

また、上記の問題を解決するために、本発明の汚泥の減容処理装置は、有機性廃水を生物的処理した後に発生する汚泥を減容化する汚泥の減容処理装置において、汚泥を導入し、マイクロバブルを発生するマイクロバブル発生器と、汚泥をマイクロバブル発生器に圧送するポンプとにより構成されることを要旨とする。なお、この装置は、例えば、活性汚泥法における活性汚泥処理槽あるいは曝気槽に限定して適用するものではなく、活性汚泥処理槽その他、廃水の生物的処理を行う処理槽又は処理系で、汚泥を減容化しようとする処理槽又は処理経路上に広く適用しようとするものである。

また、この装置を具体化するため、さらに次のような手段が選択的に採用される。第１に、汚泥をマイクロバブル発生源に通す前に、汚泥を構成する微生物を不完全に破壊する前処理設備を備える。第２に、マイクロバブル発生器の酸素又は酸素を含む気体の供給作用により、破壊処理を行った汚泥の有機物の分解速度及び／又は分解率を向上させる。第３に、マイクロバブル発生器は生物的処理を行う処理槽内に設置され、ポンプは当該処理槽外に設置される。第４に、第３に代えて、マイクロバブル発生器はポンプを一体に備え、生物的処理を行う処理槽内に設置されてもよい。第５に、マイクロバブル発生器及びポンプは、活性汚泥法の処理系において、曝気槽、又は汚泥沈殿槽の汚泥の引き抜き部分、又は返送汚泥の返送経路上若しくは余剰汚泥の貯留、搬出までの経路上に選択的に設置される。第６に、複数のマイクロバブル発生器を備え、各マイクロバブル発生器は生物的処理を行う処理槽内に略水平方向に又は略垂直方向に並べて設置される。

本発明の汚泥の減容処理方法及び装置は、上記の方法及び構成により、活性汚泥処理槽その他の生物的処理を行う処理槽内又は処理経路上で発生する汚泥の余剰分を、酸・アルカリなどの薬剤を様々な形態で使用することなく、また、加熱処理を行うこともなく、生物的処理を行う処理槽内又は処理経路上で汚泥を経済的に減容処理して、余剰汚泥を出さなくする、あるいは少なくすることができ、また併せて、従来の活性汚泥処理槽その他の生物的処理を行う処理槽に適用することができるなどの効果を奏する。また、例えば、従来の活性汚泥処理では分解できない難分解性の余剰汚泥を処理する場合や、余剰汚泥の減容率をさらに高めようとする場合など、汚泥の減容能力をさらに高める必要がある場合は、汚泥又は汚泥を含む処理水をマイクロバブル発生源に通す前に、加熱処理、薬剤処理、機械的破壊処理、又はこれらを任意に組み合わせた処理による前処理により、汚泥を構成する微生物を不完全に破壊することで、処理された余剰汚泥の減容効果をさらに向上させることができる。なお、この場合、前処理は補助的なもので、微生物を不完全に破壊すればよく、つまり、微生物の細胞膜を完全に破壊するまでに至らなくとも、微生物の一部を損傷させる程度、具体的に言えば、汚泥を柔らかくする程度であればよい。したがって、この前処理は、従来の加熱処理、薬剤処理、機械的破壊処理による汚泥の減容方法とは、汚泥に対して期待する作用、効果をまったく異にする。

以下、この発明の第１乃至第５の実施の形態について、図１乃至図５を用いて説明する。第１乃至第５の各実施の形態においては、産業廃水や公共下水などの有機性廃水を生物的処理工程（嫌気処理工程又は無酸素処理工程又は好気処理工程）で処理した後に発生する汚泥を減容化する汚泥の減容処理方法及び装置（以下、単にこの方法及び装置という。）について例示されている。いずれの方法においても、生物的処理を行う処理槽又は処理系で、汚泥をマイクロバブル発生源に通して、マイクロバブルを発生させる処理を行い、汚泥を破壊するとともに、汚泥に酸素を溶存させることにより、活性汚泥中の微生物が持つ有機物分解の活性を高めて、汚泥を減容化する。そして、この方法を実現するため、いずれの装置も、生物的処理を行う処理槽又は処理系に、汚泥を導入し、マイクロバブルを発生するマイクロバブル発生器と、汚泥をマイクロバブル発生器に圧送するポンプとにより構成される。なお、この方法及び装置は第１、第３乃至第５の実施の形態では活性汚泥処理槽に適用されているが、既述のとおり、この方法及び装置は活性汚泥法における活性汚泥処理槽あるいは曝気槽に限定して適用されるものではなく、活性汚泥処理槽その他の、「廃水の生物的処理を行う処理槽又は処理系」で、「汚泥を減容化しようとする処理槽内又は処理経路上」に広く適用されるものであり、この点が第２の実施の形態で具体化されている。

図１に第１の実施の形態を示している。図１に示すように、この実施の形態では、この方法及び装置が、廃水の生物的処理を行う処理槽として従来の活性汚泥処理槽２に適用され、活性汚泥処理槽２内で発生する汚泥、又は活性汚泥処理槽内で発生する汚泥の余剰分を回収した汚泥を、マイクロバブル発生源に送り込み、マイクロバブルを発生させる処理を行い、汚泥の破壊を行うとともに、マイクロバブル発生源から吹き出すマイクロバブルにより、汚泥中又は汚泥を取り巻く水に、酸素を効率よく溶存させて、活性汚泥中の微生物が持つ有機物分解の活性を高め、破壊された汚泥の有機成分を分解する。

この処理を行うため、活性汚泥処理槽２に、マイクロバブルを発生するマイクロバブル発生器３と、活性汚泥処理槽２内の汚泥を含む処理水をマイクロバブル発生器３に送り、導入するためのポンプ４が設置される。ここでマイクロバブル発生器３は、公知の技術が採用され、一端が閉口され、他端が開口された円筒形スペースを有する容器本体と、容器本体の一端（閉口端）に形成された気体導入口と、容器本体の周面に形成された加圧液体導入口とを基本構成として備え、容器本体に液体をポンプ４により送り込むことにより、容器本体内で、液体及び気体の二相旋回流を発生させて、その中心部に高速旋回する気体空洞部を形成し、さらにこの空洞部を圧力で竜巻状に細くして、より高速で旋回する回転せん断流を発生させ、この空洞部に気体導入口から吸入した酸素又は酸素を含む気体（例えば、空気、オゾンなど）を注入、通過させるとともに、この高速旋回を行う空洞部を流体力学的な制御によって切断、粉砕することにより、マイクロバブルを発生する。なお、マイクロバブル発生器３に採用されるマイクロバブル発生機構には、高速旋回流方式、ベンチェリー管方式、キャビテーション方式などの方式があるが、いずれの方式のマイクロバブル発生機構を持つものでもかまわない。このマイクロバブル発生器３には、容器本体内に形成される空洞部に酸素又は酸素を含む気体（例えば、空気、オゾンなど）を導入するため、気体導入口に気体の流量を制御する調節バルブ５を有する気体導入管が連結されて、活性汚泥処理槽２外部の酸素源又は酸素を含む気体源（例えば空気源、オゾン源など）に連通される。また、容器本体内に活性汚泥処理槽２内の汚泥を含む処理水を導入するため、加圧液体導入口に液体導入管が連結されて、後述するポンプ４に接続される。このようにしてマイクロバブル発生器３は活性汚泥処理槽２内に設置される。なお、この設置に当たり、マイクロバブル発生器３の位置は、活性汚泥処理槽２内の下部（又は底）、中央部、上部、あるいはこれらを複合的に組み合わせた位置のいずれでもよく、その固定位置も壁面又は底面のいずれでもよい。一方、ポンプ４は水流を発生させるポンプで、このポンプ４には、低廉な汎用の水流ポンプを採用することができる。この場合、ポンプ４は通常の低圧水流ポンプでもよく、高圧の水流ポンプでもかまわない。このポンプ４は活性汚泥処理槽２の外部、この場合、活性汚泥処理槽２の上面上部に設置され、吐出し口に液体導入管が連結されて、マイクロバブル発生器３の加圧液体導入口に接続され、吸込み口に液体吸込み管が連結されて、これが活性汚泥処理槽２内に配置される。なお、ポンプ４はマイクロバブル発生器３に連結される形式の他、マイクロバブル発生器に内蔵される形式でもよく、この場合、マイクロバブル発生器とポンプが一体化され、活性汚泥処理槽２内に設置されることになる。このようにして、活性汚泥処理槽２内の汚泥を、ポンプ４により、マイクロバブル発生器３の容器本体内に送り込む。このマイクロバブル発生器３に送り込まれた活性汚泥を含む原水１（この実施の形態の説明の中で、以下、単に原水１という。）は、マイクロバブル発生器３内で水流のせん断作用と、マイクロバブル発生器３内に引き込まれ、せん断されて発生する非常に小さなマイクロメートル（ナノマイクロメートルを含む）サイズの泡（マイクロバブル）の激しい衝突による衝撃、さらに微生物同士の衝突による衝撃を受けて、原水１中の汚泥が破壊される。この場合、汚泥に激しく衝突した小さな泡は、超音波の衝撃を汚泥に与えるとともに、この衝撃により発生した活性酸素ラジカルが汚泥の破壊効果に寄与する。また、微生物同士の衝突はマイクロバブル発生器３内部の絞込み部で得られた運動エネルギーを伴ったもので、これが汚泥の破壊効果を発揮する。なお、この場合、マイクロバブル発生器３内部の絞込み部の外にマイクロバブルを衝突させる板その他の手段を設け、この板その他の手段に微生物をぶつけるようにすることで、汚泥の破壊効果はさらに高められる。そして、活性汚泥処理槽２内でマイクロバブル発生器３から発生したマイクロバブルは、原水１に酸素（又は酸素を含む気体）の供給作用となって、破壊処理を行った汚泥又は原水１の有機物の分解速度及び／又は分解率を著しく向上させる。

この装置を採用された活性汚泥処理槽２による原水１の処理の流れは次のとおりである。原水１は活性汚泥処理槽２へ送られて、マイクロバブル発生器３から発生したマイクロバブルにより曝気処理される。活性汚泥処理槽２内から汚泥を含む曝気処理水がポンプ４により吸引され、マイクロバブル発生器３に送液される。この送液に伴い、調節バルブ５で流量制御された酸素（又は酸素を含む気体）が、マイクロバブル発生器３に引き込まれる。マイクロバブル発生器３に送り込まれた汚泥に破壊が起こるとともに、マイクロバブル発生器３から酸素（又は酸素を含む気体）のマイクロバブルが発生し、活性汚泥処理槽２内の原水１および汚泥中の溶存酸素濃度が高いレベルに維持される。一定期間の処理を経て、余剰汚泥の体積、及び重量は著しく減少し、活性汚泥処理槽２内から流入した原水１に相当する液量の処理水６が引き出される。

このようにこの方法及び装置によれば、マイクロバブル発生器３と汎用のポンプ４を用いて、活性汚泥処理槽２内で原水１をマイクロバブル発生源に通してマイクロバブルを発生させ、汚泥に対する破壊作用と、活性汚泥処理槽２内を高い溶存酸素濃度に維持する作用とにより、汚泥を減容するので、活性汚泥処理槽２内で余剰汚泥を出さなくする、あるいは汚泥量を顕著に少なくすることができる。また、この方法及び装置においては、従来のように汚泥の減容処理のための特別の薬剤を用いることがなく、併せて従来のように高圧ポンプや超音波発生装置や加温加圧容器など、汚泥の減容処理のための高価な特殊な装置を用いることもなく、汚泥を経済的に減容することができる。さらに、簡略な装置構成で、マイクロバブル発生器３の設置に制約が少ないので、既設の廃水処理施設に容易に設置することができ、またメンテナンスも容易となる。全体として、その実用的効果は極めて大きいものとなる。

図２に第２の実施の形態を示している。この実施の形態では、この方法及び装置が活性汚泥法の処理に適用され、活性汚泥法の処理フローにおいて、汚泥の返送経路上あるいは汚泥の貯留、搬出までの経路上、また、汚泥沈殿槽の汚泥の引き抜き部分や曝気槽などで、汚泥の減容処理を行う方法及び装置として例示されている。なお、マイクロバブル発生器及びポンプの各構成、及び作用効果は第１の実施の形態で説明したとおりである。図２には、装置を設置可能な具体的箇所を示している。図２中、Ａの箇所は既設の排水処理設備の汚泥返送ラインから返送汚泥を引き出し、汚泥を減容処理するための経路で、この経路上、又はこの経路上に設置されて生物的処理を行う処理槽に本装置を設置することができる。この場合、この経路上に可溶化槽を置き、この可溶化槽にマイクロバブル発生器をポンプとともに設置する。このようにして汚泥返送ラインから返送汚泥の一部を可溶化槽投入汚泥として引き出し、この可溶化槽で既述（第１の実施の形態）のとおりに汚泥を処理した後、汚泥返送ラインへ戻すことで、返送する汚泥量を調整するとともに、汚泥貯留槽に導出される汚泥をなくす、あるいは、汚泥量を顕著に少なくすることができる。このように本装置をＡの経路上、又はこの経路上の可溶化槽その他の生物的処理を行う処理槽に設置することにより、当該経路上又は当該処理槽で、第１の実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。図２中、Ｂの箇所は汚泥返送ラインの途中の位置で、この経路上、又はこの経路上に設置されて生物的処理を行う処理槽に本装置を設置することができる。この場合、この経路上に返送汚泥の処理槽を置き、この処理槽にマイクロバブル発生器をポンプとともに設置する。このようにして汚泥返送ラインの途中で、既述（第１の実施の形態）のとおりに返送汚泥を処理することにより、返送する汚泥量を調整することができ、汚泥貯留槽に導出される汚泥をなくす、あるいは、汚泥量を顕著に少なくすることができる。このように本装置をＢの経路上、又はこの経路上の返送汚泥の処理槽その他の生物的処理を行う処理槽に設置することにより、当該経路上又は当該処理槽で、第１の実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。図２中、Ｃの箇所は汚泥沈殿槽から引き出された汚泥を汚泥貯留槽に送る経路で、この経路上、又はこの経路上に設置されて生物的処理を行う処理槽に本装置を設置することができる。この場合、この経路上に汚泥分解槽を置き、この汚泥分解槽にマイクロバブル発生器をポンプとともに設置する。このようにして汚泥を貯留、搬出するまでの経路の途中で、既述（第１の実施の形態）のとおりに引き抜き汚泥を処理することにより、引き抜き汚泥量を調整することができ、汚泥貯留槽に導出される汚泥をなくす、あるいは、汚泥量を顕著に少なくすることができる。この場合、本装置を直接、汚泥貯留槽に設置してもよい。このように本装置をＣの経路上、又はこの経路上の汚泥分解槽や汚泥貯留槽その他の生物的処理を行う処理槽に設置することにより、当該経路上又は当該処理槽で、第１の実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。図２中、Ｄの箇所は曝気槽１（生物的処理を行う処理槽）で、この曝気槽１にマイクロバブル発生器をポンプとともに設置することで既述（第１の実施の形態）のとおりに、活性汚泥の曝気処理を兼ねて、汚泥の減容処理を同時に行うことができる。このように本装置をＤの曝気槽１その他の生物的処理を行う処理槽に設置することにより、当該処理槽で、第１の実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。なお、本装置の設置可能箇所は、図２に例示する箇所に限定されるものではなく、他の経路や生物的処理を行う処理槽を適宜選定することで、当該経路上又は当該処理槽で、同様の作用効果を得ることができることは勿論である。

図３に第３の実施の形態を示している。この実施の形態では、活性汚泥を含む原水７（この実施の形態の説明の中で、以下、単に原水７という。）を第１の活性汚泥処理槽８で曝気処理して、原水７中の有機物質を微生物により分解し、汚泥沈殿槽１１で処理済み水１２と汚泥（活性汚泥）１３に分離した後、第２の活性汚泥処理槽１４で汚泥（活性汚泥）１３の処理を行う方法及び装置として例示されている。なお、第１、第２の活性汚泥処理槽８、１４はいずれも生物的処理を行う処理槽であるが、この実施の形態では、この方法及び装置を第２の活性汚泥処理槽１４に適用している。図３に示すように、この第２の活性汚泥処理槽１４にはマイクロバブル発生器１５が配置され、この活性汚泥処理槽１４の外部、この場合、活性汚泥処理槽１４の上面上部にポンプ１６が設置される。なお、マイクロバブル発生器１５及びポンプ１６の各構成、及び作用効果は第１の実施の形態で説明したとおりである。

このようにして原水７の処理の流れは次のとおりとなる。図３に示すように、まず、原水７が第１の活性汚泥処理槽８へ送られて、通常のポンプ（空気ポンプ）９により空気を吹き込む曝気処理が行われる。この曝気処理された汚泥を含む処理水１０は、汚泥沈殿槽１１で上澄み（処理済み水）１２と汚泥１３に分離される。この汚泥１３が、必要に応じて固形物が除去された後、第２の活性汚泥処理槽１４に送られる。第２の活性汚泥処理槽１４内で汚泥１３がポンプ１６に吸引され、マイクロバブル発生器１５に送液される。この送液に伴い、調節バルブ１７で流量制御された酸素又は酸素を含む気体が、マイクロバブル発生器１５に引き込まれる。マイクロバブル発生器１５に送り込まれた汚泥に破壊が起こるとともに、マイクロバブル発生器１５から酸素又は酸素を含む気体のマイクロバブルが発生し、第２の活性汚泥処理槽１４内の汚泥中の溶存酸素濃度が高いレベルに維持される。一定期間の処理を経て、第２の活性汚泥処理槽１４内の処理済み水が、原水７と混ぜ合わされて第１の活性汚泥処理槽８へ送られる。そして同様の処理が繰り返され、汚泥を減容化する。このようにしても第１の活性汚泥処理槽８、汚泥沈殿槽１１に続く第２の活性汚泥処理槽１４で、第１の実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。

図４に第４の実施の形態を示している。この実施の形態では、廃水の生物的処理を行う処理槽として活性汚泥処理槽１９内で、活性汚泥を含む原水１８を複数のマイクロバブル発生源に通過させて処理する方法及び装置について例示されている。図４（ａ）は活性汚泥処理槽１９を上方から見た図であり、図４（ｂ）は活性汚泥処理槽１９を側方から見た図である。これらの図に示すように、活性汚泥処理槽１９内に４つのマイクロバブル発生器２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄが、水平断面が矩形状の活性汚泥処理槽１９の各側面１９ａに沿って配置され、活性汚泥処理槽１９の外部、ここでは活性汚泥処理槽１９の上面１９ｂ上部にマイクロバブル発生器２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄごとにポンプ２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄが設置される。この場合、活性汚泥処理槽１９の各側面１９ａに沿う各マイクロバブル発生器２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄはバブルの吹き出し方向が当該各側面１９ａに隣接する左側又は右側いずれか一方の側面１９ａに向けて配置され、各マイクロバブル発生器２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄによる水流が当該隣接側面１９ａに向けられて、全体として水流が水平方向に略円形循環されるようになっている。なお、マイクロバブル発生器２０ａ〜２０ｄ、調節バルブ２２ａ〜２２ｄ、及びポンプ２１ａ〜２１ｄの各構成、及び作用効果は第１の実施の形態で説明したとおりである。このようにしても活性汚泥処理槽１９内で、各マイクロバブル発生器２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ及び各ポンプ２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄにより第１の実施の形態と同様の作用効果を奏することができ、さらに、複数のマイクロバブル発生器２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ及びポンプ２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄにより、活性汚泥処理槽１９内で処理水を効率よく撹拌することができ、処理能力の向上と、処理時間の短縮を図ることができるという新たな作用効果を付加することができる。

なお、特に図示していないが、各マイクロバブル発生器２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄのバブルの吹き出し方向（各マイクロバブル発生器２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄによる水流方向）を、活性汚泥処理槽１９内で斜め下、又は斜め上に向け、全体として水流を斜めに向けて略円形循環するようにしてもよく、このようにしても上記と同様の作用効果を得ることができる。また、マイクロバブル発生器２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄの水流出口方向を適宜、任意に設定、変更し、活性汚泥処理槽１９内を効率よく撹拌できるようにすることで、処理能力の一層の向上を期待することができる。

図５に第５の実施の形態を示している。この実施の形態においてもまた、廃水の生物的処理を行う処理槽として活性汚泥処理槽２４内で、活性汚泥を含む原水２３を複数のマイクロバブル発生源に通過させて処理する方法及び装置について例示されている。図５に示すように、活性汚泥処理槽２４内に２つのマイクロバブル発生器２５ａ、２５ｂが、水平断面が矩形状の活性汚泥処理槽２４の２側面に沿って配置され、活性汚泥処理槽２４の外部、ここでは活性汚泥処理槽２４の上面上部にマイクロバブル発生器２５ａ、２５ｂごとにポンプ２６ａ、２６ｂが設置される。この場合、活性汚泥処理槽２４の各側面に沿う各マイクロバブル発生器２５ａ、２５ｂの一方は活性汚泥処理槽２４の底に近接する位置に、バブル吹き出し方向を底から水面に向けて配置され、他方は活性汚泥処理槽２４の上面に近接する位置に、バブル吹き出し方向を水面側から底に向けて配置され、各マイクロバブル発生器２５ａ、２５ｂによる水流が上下に向けられて、全体として水流が垂直方向に略円形循環されるようになっている。なお、マイクロバブル発生器２５ａ、２５ｂ、調節バルブ２７ａ、２７ｂ、及びポンプ２６ａ、２６ｂの各構成、及び作用効果は第１の実施の形態で説明したとおりである。このようにしても活性汚泥処理槽２４内で、各マイクロバブル発生器２５ａ、２５ｂ及び各ポンプ２６ａ、２６ｂにより第１の実施の形態と同様の作用効果を奏することができ、さらに、複数のマイクロバブル発生器２５ａ、２５ｂ及びポンプ２６ａ、２６ｂにより、活性汚泥処理槽２４内で処理水を効率よく撹拌することができ、処理能力の向上と、処理時間の短縮を図ることができるという新たな作用効果を付加することができる。

なお、特に図示していないが、各マイクロバブル発生器２５ａ、２５ｂのバブル吹き出し方向（各マイクロバブル発生器２５ａ、２５ｂによる水流方向）を、活性汚泥処理槽２４内で斜め下、又は斜め上に向け、全体として水流を斜めに向けて略垂直循環するようにしてもよく、このようにしても上記と同様の作用効果を得ることができる。また、マイクロバブル発生器２５ａ、２５ｂの水流出口方向を適宜、任意に設定、変更し、活性汚泥処理槽２４内を効率よく撹拌できるようにすることで、処理能力の一層の向上を期待することができる。

以上、第１乃至第５の実施の形態について説明したが、これらの実施の形態においては、さらに、次のような手法及び設備が必要に応じて採用されてもよい。例えば、従来の活性汚泥処理では分解できない難分解性の汚泥を処理する場合や、汚泥の減容率をさらに高めようとする場合など、汚泥の減容能力をさらに高める必要がある場合に、廃水の生物的処理を行う処理槽内又は処理経路上で、汚泥をマイクロバブル発生源に通す前に、汚泥中の微生物を不完全に破壊する前処理を行う。この場合、前処理は、加熱処理、薬剤処理、機械的破壊処理（機械的なすりつぶし）、又はこれらを任意に組み合わせた処理から選択的に採用することができる。そして、この手法を実現するため、生物的処理を行う処理槽又は処理経路に、又はこれに近接して、微生物を不完全に破壊する前処理設備として、加熱処理設備、又は薬剤処理設備、又は機械的破壊処理設備、又はこれらの設備のうち２以上の設備からなる複合設備を備える。このようにすることで、このマイクロバブルを利用した汚泥の減容処理の効果はさらに増大され、難分解性の汚泥でも出さない、あるいは著しく少なくすることができ、また、汚泥の減容率をさらに向上させることができる。なお、この前処理は補助的なもので、微生物を不完全に破壊すればよく、つまり、微生物の細胞膜を完全に破壊するまでに至らなくとも、微生物の一部を損傷させる（具体的に言えば、汚泥を柔らかくする）程度であればよい。したがって、この前処理は、従来の加熱処理、薬剤処理、機械的破壊処理による汚泥の減容方法とは、その微生物に対する処理の工程及び程度、すなわち汚泥に対して期待する作用、効果をまったく異にし、本願発明の目的とする、活性汚泥処理槽その他生物的処理を行う処理槽内で汚泥を経済的に減容処理し、余剰汚泥を出さなくする、あるいは少なくすること、併せて従来の活性汚泥処理槽その他生物的処理を行う処理槽に適用することを逸脱するものではない。

本発明の第１の実施の形態における汚泥の減容処理方法及び装置の概念図 本発明の第２の実施の形態における汚泥の減容処理方法及び装置の概念図 本発明の第３の実施の形態における汚泥の減容処理方法及び装置の概念図 本発明の第４の実施の形態における汚泥の減容処理方法及び装置の概念図 本発明の第５の実施の形態における汚泥の減容処理方法及び装置の概念図

符号の説明

１ 活性汚泥を含む原水
２ 活性汚泥処理槽
３ マイクロバブル発生器
４ ポンプ
５ 調節バルブ
６ 処理水
７ 活性汚泥を含む原水
８ （第１の）活性汚泥処理槽
９ ポンプ
１０ 処理水
１１ 汚泥沈殿槽
１２ 上澄み（処理済み水）
１３ 汚泥
１４ （第２の）活性汚泥処理槽
１５ マイクロバブル発生器
１６ ポンプ
１７ 調節バルブ
１８ 活性汚泥を含む原水
１９ 活性汚泥処理槽
１９ａ 活性汚泥処理槽側面
１９ｂ 活性汚泥処理槽上面
２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ マイクロバブル発生器
２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ ポンプ
２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ 調節バルブ
２３ 活性汚泥を含む原水
２４ 活性汚泥処理槽
２５ａ、２５ｂ マイクロバブル発生器
２６ａ、２６ｂ ポンプ
２７ａ、２７ｂ 調節バルブ

Claims (10)

1. 有機性廃水を生物的処理した後に発生する汚泥又は有機物を含む汚泥を減容化する汚泥の減容処理方法において、
   汚泥をマイクロバブル発生源に通して、マイクロバブルを発生させる処理を行い、汚泥を破壊するとともに、汚泥に酸素を溶存させることにより、活性汚泥中の微生物が持つ有機物分解の活性を高めて、汚泥を減容化することを特徴とする汚泥の減容処理方法。
2. 汚泥をマイクロバブル発生源に通す前に、汚泥を構成する微生物を不完全に破壊する前処理を行う請求項１に記載の汚泥の減容処理方法。
3. 前処理は、加熱処理、薬剤処理、機械的破壊処理、機械的なすりつぶし、又はこれらを任意に組み合わせた処理から選択的に採用する請求項１又は２に記載の汚泥の減容処理方法。
4. 汚泥を減容化する汚泥の減容処理装置において、
   汚泥を導入し、マイクロバブルを発生するマイクロバブル発生器と、
   汚泥をマイクロバブル発生器に圧送するポンプとにより構成されることを特徴とする汚泥の減容処理装置。
5. 汚泥をマイクロバブル発生源に通す前に、汚泥を構成する微生物を不完全に破壊する前処理設備を備える請求項４に記載の汚泥の減容処理装置。
6. マイクロバブル発生器の酸素又は酸素を含む気体の供給作用により、破壊処理を行った汚泥の有機物の分解速度及び／又は分解率を向上させる請求項４又は５に記載の汚泥の減容処理装置。
7. マイクロバブル発生器は生物的処理を行う処理槽内に設置され、ポンプは当該処理槽外に設置される請求項４乃至６のいずれかに記載の汚泥の減容処理装置。
8. マイクロバブル発生器はポンプを一体に備え、生物的処理を行う処理槽内に設置される請求項４乃至６のいずれかに記載の汚泥の減容処理装置。
9. マイクロバブル発生器及びポンプは、活性汚泥法の処理系において、曝気槽、又は汚泥沈殿槽の汚泥の引き抜き部分、又は返送汚泥の返送経路上若しくは余剰汚泥の貯留、搬出までの経路上に選択的に設置される請求項４乃至８のいずれかに記載の汚泥の減容処理装置。
10. 複数のマイクロバブル発生器を備え、各マイクロバブル発生器は生物的処理を行う処理槽内に略水平方向に又は略垂直方向に並べて設置される請求項４乃至９のいずれかに記載の汚泥の減容処理装置。

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