JP2014219240A - 汚泥処理システム及び汚泥処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】汚泥を可溶化するとともに、浄化処理後の液体に含まれる放射性物質を効率よくかつ確実に除去する。【解決手段】汚泥処理システム１００において、投入された汚泥を生物処理するための曝気槽１０２と、曝気槽１０２からの汚泥を液体と固体成分とに分け、固体成分を沈殿させる沈殿槽１０３と、沈殿槽１０３に沈殿した固体成分をオゾン処理して可溶化する第１オゾン処理槽１０９と、第１オゾン処理槽１０９の処理液を曝気槽１０２へ供給する循環槽１１０と、放射性物質を吸着する吸着剤が収容され、沈殿槽１０３から排出された液体の放射性物質を吸着剤に吸着させる吸着槽（第１吸着槽１１２ａ及び第２吸着槽１１２ｂ）と、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、汚泥処理システム及び汚泥処理方法に関する。より詳しく述べると、汚泥に含まれる固体成分を可溶化するとともに、汚泥に含まれる放射性物質を除去するシステム及びその方法に関する。

下水や排水の処理工程では汚泥が発生する。一般的には、汚泥は、処理施設の沈殿槽等から抜き取られ、脱水処理を経て埋設処分されたり、焼却処理を経て堆肥やレンガなどに再加工される。しかし、埋設処分では、新たな埋め立て用地の確保が困難な状況にあり、埋設処分場における埋設可能量は限界に達しつつある。また、焼却処理では、多額の燃料コストが生じるとともに二酸化炭素等の地球温暖化ガスやダイオキシン等の大気汚染物質が発生する。このように汚泥の処分には種々の問題がある。

このような状況の下、汚泥を減容化する装置及び減容化方法に係る発明が提案されている（特許文献１参照）。この汚泥減溶化装置は、汚泥の流量を調整するための流量調整槽と、流量調整槽から排出される汚泥を生物処理するための曝気槽と、その後、汚泥を液体と固体成分とに分け液体は放流する一方で固体成分を沈殿させる沈殿槽と、その固体成分を貯留するための汚泥貯留槽と、汚泥貯留槽に貯留された固体成分をオゾン処理して可溶化するオゾン処理槽と、を有している。この汚泥減溶化装置によれば、固体成分は可溶化されるため、汚泥吸排車（バキュームカー）等による汚泥の抜き取り作業が不要となり、引き抜かれた汚泥を埋設処分や再加工処理する必要もない。そのため、下水や排水処理に際してこのようなコストを削減することができ、環境にも優しい。

特開２０１１−０５６４６１号公報

しかしながら、例えば、下水等が放射性物質を含む場合、汚泥にも放射性物質が含まれる可能性が高い。従って、汚泥を抜き取って焼却処理しても焼却灰中の放射性物質を別途除去する必要がある。また、上記の汚泥減溶化装置により汚泥が可溶化処理した場合でも、可溶化処理後の処理液中に放射性物質が含まれる可能性が残る。

以上のような事情に鑑み、本発明では、汚泥を可溶化するとともに、浄化処理後の液体に含まれる放射性物質を効率よくかつ確実に除去することのできる汚泥処理システム及び汚泥処理方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明は、次の項目に関する。
（１）投入された汚泥を生物処理するための曝気槽と、曝気槽からの汚泥を液体と固体成分とに分け、固体成分を沈殿させる沈殿槽と、沈殿槽に沈殿した固体成分をオゾン処理して可溶化する第１オゾン処理槽と、第１オゾン処理槽の処理液を曝気槽へ供給する循環槽と、放射性物質を吸着する吸着剤が収容され、沈殿槽から排出された液体の放射性物質を吸着剤に吸着させる吸着槽と、を有することを特徴とする汚泥処理システム。
（２）吸着槽の底面は、中心部に向けて下方に傾斜するテーパ面であることを特徴とする（１）に記載の汚泥処理システム。
（３）吸着槽は、テーパ面の上方に、液体を流入させる流入部を有し、流入部は、環状に形成された管状部材を有し、管状部材の下部にはテーパ面に向けて液体を噴出させる複数の開口部を備えることを特徴とする（２）に記載の汚泥処理システム。
（４）吸着槽は、２以上設けられることを特徴とする（１）〜（３）のいずれか１つに記載の汚泥処理システム。
（５）吸着槽は、沈殿槽から排出された液体が流入する第１吸着槽と、第１吸着槽から排出された液体が流入する第２吸着槽と、を有することを特徴とする（４）に記載の汚泥処理システム。
（６）吸着槽から排出された液体をオゾン処理する第２オゾン処理槽を有することを特徴とする（１）〜（５）のいずれか１つに記載の汚泥処理システム。
（７）第１オゾン処理槽と、第２オゾン処理槽とに供給されるオゾンは、同一のオゾン発生装置により生成されることを特徴とする（６）に記載の汚泥処理システム。
（８）吸着槽の下部に吸着剤を排出する排出部を有し、排出部に対して着脱可能であって、排出された吸着剤を収容する放射性廃棄物遮蔽容器が設置されることを特徴とする（１）〜（７）のいずれか１つに記載の汚泥処理システム。
（９）投入された汚泥を曝気槽で生物処理するための曝気工程と、曝気工程後の汚泥を液体と固体成分とに分け、固体成分を沈殿させる沈殿工程と、沈殿工程により沈殿した固体成分をオゾン処理して可溶化するオゾン処理工程と、オゾン処理工程後の処理液を曝気槽へ供給する循環工程と、放射性物質を吸着する吸着剤を用いて、沈殿工程後における液体の放射性物質を吸着剤に吸着させる吸着工程と、を有することを特徴とする汚泥処理方法。

本発明によれば、汚泥を可溶化するとともに、浄化処理後の液体に含まれる放射性物質を効率よくかつ確実に除去することができる。

第１実施形態の汚泥処理システムを示すフローチャートである。 第１実施形態の汚泥処理システムの一部を示す模式図である。 第１実施形態の汚泥処理システムの一部を示す模式図である。 （ａ）は吸着槽の正面断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図である。 第２実施形態の汚泥処理システムの一部を示す模式図である。 第３実施形態の汚泥処理システムの一部を示す模式図である。 第４実施形態の汚泥処理システムの一部を示す模式図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。ただし、本発明はこれに限定されるものではない。また、図面においては、実施形態を説明するため、一部分を大きくまたは強調して記載するなど適宜縮尺を変更して表現している。

（第１実施形態）
本実施形態に係る汚泥処理システム１００の概要について説明する。汚泥処理システム１００は、図１に示すように、排水処理システムと、汚泥可溶化システムと、放射性汚染物質処理システムと、を有している。

排水処理システムは、流入された排水（流入水）を処理するシステムであり、流量調整槽１０１と、曝気槽１０２と、沈殿槽１０３と、汚泥濃縮槽１０４と、汚泥貯留槽１０５と、消泡ポンプ槽１０６と、消毒槽１０７と、放流ポンプ槽１０８と、を有している。また、汚泥可溶化システムは、汚泥を可溶化させるためのシステムであり、第１オゾン処理槽１０９と、循環槽１１０と、を有している。また、放射性汚染物質処理システムは、浄化処理された処理水に含まれる放射性物質を除去するためのシステムであり、分離水貯留槽１１１と、吸着槽１１２ａ、１１２ｂと、第２オゾン処理層１１３と、を有している。また、汚泥処理システム１００においては、後述する処理水貯留槽１１４を有してもよい。

以下、汚泥処理システム１００の詳細な構成について、図２及び図３を用いて説明する。なお、図２の放流ポンプ槽１０８と、図３の分離水貯留槽１１１と、は配管Ｌ１６を介して接続されている。また、図２の放流ポンプ槽１０８と、図３の吸着槽１１２と、は配管Ｌ１７を介して接続されている。

流量調整槽１０１は、配管Ｌ１が接続されており、外部から、下水等の排水である流入水（有機性廃液）が配管Ｌ１を通って流入する槽である。また、流量調整槽１０１は、後述する汚泥濃縮槽１０４と配管Ｌ２を介して接続されており、汚泥濃縮槽１０４から可溶化処理された汚泥（処理液）が配管Ｌ２を通って流入する槽である。流量調整槽１０１では、流入水と汚泥とが混合される（以下、汚水という）。流量調整槽１０１内の汚水には汚泥が含まれている。また、流量調整槽１０１は、曝気槽１０２へ移送する汚水の流量及び水質の変動を平準化させるように調整する槽である。流量調整槽１０１には、ポンプＰ１と曝気槽１０２に接続された配管Ｌ３とが設けられており、流量調整槽１０１の汚水を曝気槽１０２へ移送させる流量の調整が可能となっている。

曝気槽１０２は、流量調整槽１０１から配管Ｌ３を介して投入された汚水を生物処理（活性汚泥処理）する槽である。生物処理とは、汚水に含まれる有機物等を好気性微生物により分解させる処理をいう。曝気槽１０２の内部には環状水路及び曝気装置（ともに不図示）が設けられており、オキシデーションディッチ法（酸化溝法）による曝気が行われる。すなわち、曝気装置の駆動により、汚水は環状水路に沿って流れながら撹拌されるとともに、好気性微生物に酸素が供給（曝気）され、生物処理が促進される。

沈殿槽１０３は、配管Ｌ４を介して曝気槽１０２と接続されており、曝気槽１０２において生物処理された後の汚水が、曝気槽１０２から配管Ｌ４を介して投入される槽である。また、沈殿槽１０３は、投入された汚水を、沈殿処理により、液体と固体成分とに分離させる槽である。沈殿槽１０３の内部には、投入された汚水を撹拌するための撹拌羽根ＢＬが設けられており、撹拌羽根ＢＬはシャフトＳを介して沈殿槽１０３の上部に設けられたモータＭに接続されている。モータＭの駆動により撹拌羽根ＢＬが回転し、汚水は沈殿槽１０３内において低速でかき回される。その際、汚水に含まれる汚泥の固体成分は沈殿し、沈殿槽１０３の下部に堆積する。また、汚水の液体成分が上澄み液となる。この上澄み液として分離された汚水の液体成分を以下の説明においては処理水という。沈殿槽１０３の上部にはオーバーフロー管Ｌ５が設けられており、オーバーフロー管Ｌ５は、消泡ポンプ槽１０６に接続されている。また、沈殿槽１０３の底面の中心部は、配管Ｌ６を介して汚泥濃縮槽１０４に接続されている。

汚泥濃縮槽１０４は、沈殿槽１０３において沈殿した固体成分が配管Ｌ６を介して投入される槽である。また、汚泥濃縮槽１０４は、後述するように、循環槽１１０からオゾン処理により可溶化された汚泥からなる処理液が投入される槽である。汚泥濃縮槽１０４は、例えば円錐形状を有している。汚泥濃縮槽１０４では、固体成分は自重により沈降し、汚泥濃縮槽１０４の下部で濃縮される。このようにして、汚泥濃縮槽１０４では、投入された固体成分及び処理液は、濃縮された固体成分と、処理液を含む上澄み液と、に分離される。汚泥濃縮槽１０４には、流量調整槽１０１に接続された配管Ｌ２が設けられている。この配管Ｌ２は、上澄み液を、汚泥濃縮槽１０４からのオーバーフローにより流量調整槽１０１へ供給するための配管である。また、汚泥濃縮槽１０４の下部には、濃縮された固体成分を汚泥貯留槽１０５へ供給するための送泥ポンプＰ２及び送泥管Ｌ７が設けられている。

汚泥貯留槽１０５は、汚泥濃縮槽１０４で濃縮された固体成分が送泥管Ｌ７を介して送られて溜められる槽である。汚泥貯留槽１０５には、第１オゾン処理槽１０９に接続された送泥管Ｌ８と、送泥管Ｌ８を介して、濃縮された固体成分を第１オゾン処理槽１０９へ供給するための送泥ポンプＰ３とが設けられている。

第１オゾン処理槽１０９は、汚泥貯留槽１０５から、濃縮された固体成分が送泥管Ｌ８を介して投入される槽である。また、第１オゾン処理槽１０９は、オゾン（Ｏ_３）が供給され、濃縮された固体成分に対してオゾンを接触させる（オゾン処理）ことにより、濃縮された固体成分を可溶化させて処理液を生成する槽である。第１オゾン処理槽１０９の内部の下部には、オゾンガスを噴出させるオゾン噴出口１０９ａが設けられている。

第１オゾン処理槽１０９の内部の下部には、第１オゾン処理槽１０９の固体成分に対してオゾンガスを供給するオゾン噴出口１０９ａが設けられている。オゾン噴出口１０９ａは、オゾンガス供給配管Ｌ９を介してオゾン生成機１１７ａに接続されている。オゾン生成機１１７ａは、内部にオゾンガス原料生成機であるＰＳＡ式酸素発生装置（不図示）を備えている。また、オゾン生成機１１７ａは、オゾン生成過程で空気を圧縮するためのコンプレッサ１１７ｂが接続されている。オゾン発生装置１１７は、オゾン生成機１１７ａとコンプレッサ１１７ｂとにより構成される。オゾン発生装置１１７において発生するオゾンは、例えば、オゾンガス濃度が１５０ｇ／ｈ、オゾン発生量が５０．０ｇ／Ｎｍ^３に設定される。

循環槽１１０は、第１オゾン処理槽１０９と配管Ｌ１１を介して接続されている。循環槽１１０は、配管Ｌ１１を介して第１オゾン処理槽１０９から処理液及び固体成分が投入される槽である。また、循環槽１１０は、第１オゾン処理槽１０９で生成された処理液を曝気槽１０２へ供給する槽である。本実施形態では流量調整槽１０１を介して曝気槽１０２へ処理液が供給される。ただし、循環槽１１０の処理液を、直接曝気槽１０２へ直接供給してもよい。また、循環槽１１０は、固体成分を撹拌させるための槽である。循環槽１１０で撹拌された固体成分が再度第１オゾン処理槽１０９に戻されることで、オゾンと固体成分との接触率が向上する。これにより、オゾン処理による固体成分の可溶化が促進される。

循環槽１１０の内部には、撹拌された固体成分を第１オゾン処理槽１０９に供給するための循環ポンプＰ４及び配管Ｌ１２と、撹拌された固体成分を汚泥濃縮槽１０４に供給するための送泥ポンプＰ５及び送泥管Ｌ１３と、が設けられている。これにより、可溶化処理されていない固体成分を、直接あるいは汚泥濃縮槽１０４及び汚泥貯留槽１０５を介して、第１オゾン処理槽１０９に供給する。その後、再度、第１オゾン処理槽１０９で固体成分のオゾン処理を行う。このように、固体成分が可溶化されて処理液になるまで、固体成分を第１オゾン処理槽１０９と循環槽１１０との間で循環させることにより固体成分をオゾン処理により可溶化させる構成となっている。なお、循環槽１１０は、循環ポンプＰ４及び配管Ｌ１２を有していなくてもよい。すなわち、循環槽１１０から固体成分を第１オゾン処理槽１０９に戻さず、固体成分を循環槽１１０と第１オゾン処理槽１０９との間で循環させなくてもよい。

また、循環槽１１０には、処理液に含まれる気体成分を脱気するための吸気口を有する吸気管ｂが設けられており、吸気管ｂは循環槽１１０の外部に設置された吸気ブロワＢに接続されている。また、循環槽１１０の上部には、オゾン分解装置１１４が設けられている。吸気ブロワＢにより吸気された気体は、循環槽１１０内の上部からオゾン分解装置１１５に流入する。オゾン分解装置１１５には、ヒータ１１５ａ及び温度計ＴＳが設けられており、オゾンガスは、３５０〜４５０℃で１〜２秒間加熱されることにより熱分解され、オゾン濃度が０．０１ｍｇ／ｍ^３以下となり外部に排出される。

消泡ポンプ槽１０６は、沈殿槽１０３の上澄み液である処理水が、オーバーフロー管Ｌ５を介して流入する槽である。消泡ポンプ槽１０６は、曝気槽１０２で発生する多量の泡を除去する。また、消泡ポンプ槽１０６は、曝気槽１０２に散水される液体を溜める槽としても用いられる。図示しないが、曝気槽１０２には散水装置が設けられており、消泡ポンプ槽１０６内の処理水の一部は散水装置から散水される。消泡ポンプ槽１０６にはオーバーフロー管Ｌ１４が設けられており、オーバーフロー管Ｌ１４は、消毒槽１０７に接続されている。

消毒槽１０７は、消泡ポンプ槽１０６からの処理水が、オーバーフロー管Ｌ１４を介して流入する槽である。また、消毒槽１０７は、液体に対して塩素を均一に接触させることにより液体を消毒するための槽である。消毒槽１０７と放流ポンプ槽１０８とは、配管Ｌ１５を介して接続されている。消毒槽１０７の処理水は、配管Ｌ１５を通って放流ポンプ槽１０８へ流出する。

放流ポンプ槽１０８は、消毒槽１０７の処理水が配管Ｌ１５を通って流入するとともに、後述する分離水貯留槽１１１の液体が送液管Ｌ１６を通って流入する槽である。放流ポンプ槽１０８は、これらの処理水を第１吸着槽１１２ａへ供給するための送液ポンプＰ６及び送液管Ｌ１７が内部に設けられている。

本実施形態の汚泥処理システム１００では、第１吸着槽１１２ａ及び第２吸着槽１１２ｂの２つの吸着槽が設けられている。第１吸着槽１１２ａ及び第２吸着槽１１２ｂは、処理水が流入される槽である。また、第１吸着槽１１２ａ及び第２吸着槽１１２ｂは、流入された処理水に含まれる放射性物質を除去する槽である。第１吸着槽１１２ａ及び第２吸着槽１１２ｂには、放射性物質を吸着する吸着剤Ｚが収容されており、流入された処理水を吸着剤Ｚに接触させることにより、処理水に含まれる放射性物質を吸着剤に吸着させて除去する。吸着剤Ｚとしては、例えばゼオライトなどが用いられる。

第１吸着槽１１２ａと、第２吸着槽１１２ｂとは直列に接続されている。すなわち、第１吸着槽１１２ａは、放流ポンプ槽１０８と第２吸着槽１１２ｂとに接続され、放流ポンプ槽１０８から排出された処理水が配管Ｌ１７を通って流入する槽である。また、第２吸着槽１１２ｂは、第１吸着槽１１２ａの上部から排出された処理水が配管Ｌ１８を通って流入する槽である。なお、配管Ｌ１７、Ｌ１８にはそれぞれ処理水の圧力を計測する圧力計ＰＧが設けられている。このように、吸着槽を複数かつ直列に設けることにより、第１吸着槽１１２ａで除去しきれなかった放射性物質は、第２吸着槽１１２ｂで除去される。また、一方の吸着槽の機能が故障等により低下した場合であっても、他方の吸着槽により放射性物質は除去が可能となる。したがって、吸着槽が１つしか設けられていない場合に比べて、より多くの放射性物質が除去されるため、吸着槽を経た処理水の放射能レベルはより低減されるとともに、放射性汚染物質処理システムの信頼性を向上させることができる。

この第１吸着槽１１２ａと第２吸着槽１１２ｂとは同一形状で構成されている。そのため、吸着槽１１２ａ、１１２ｂの構成については、吸着槽１１２ａを例にとり、図４を用いて説明する。吸着槽１１２ａには、上述したように吸着剤Ｚが収容されている。

第１吸着槽１１２ａの底面１１は、図４に示すように、中心部に向けて下方に傾斜するテーパ面Ｔを有している。また、このテーパ面Ｔの上方には、処理水を流入させる流入部１２が設けられている。流入部１２は、環状に形成された管状部材１２ａを有しており、管状部材１２ａの下部にはテーパ面Ｔに向けて処理水を噴出させる複数の開口部１２ｂが設けられている。このような吸着槽１１２ａの構成により、流入部１２からテーパ面Ｔに対して噴出された処理水は、吸着剤Ｚとともに、テーパ面Ｔに沿って底面１１の中心部１１ａに向かって流れ、底面１１の中心部１１ａで垂直方向に上昇する。

その後、処理水は、上昇して後述するろ過フィルタ１３に達すると、ろ過フィルタ１３に沿って水平方向に拡散し、第１吸着槽の側面１４に沿って下降する。その後、底面１１に達するとテーパ面Ｔに沿って流れ、再度底面１１の中心部１１ａに戻る。このように、第１吸着槽１１２ａによれば、第１吸着槽１１２ａの内部で、処理水及び吸着剤Ｚが循環することにより、処理水と吸着剤Ｚとの接触率が向上し、吸着剤Ｚの放射性物質の吸着率が高まる。よって、処理水に含まれる放射性物質を効率よく除去することができる。なお、上記の通り、汚泥処理システム１００においては、２つの吸着槽１１２ａ、１１２ｂが設けられているが、２つに限定されず、１つあるいは３つ以上の吸着槽を直列に並べた構成としてもよい。また、吸着槽が複数設けられた場合、それぞれの吸着槽が異なった構成であってもよい。

また、第１吸着槽１１２ａは、図４に示すように、上部に処理水を流出させる流出部１５が設けられており、流入部１２と流出部１５との間にはろ過フィルタ１３が設けられている。このろ過フィルタ１３は、放射性物質の吸着処理後に、吸着剤Ｚと処理水との混合液から吸着剤Ｚを分離させて処理水をろ過するためのフィルタである。

また、第１吸着槽１１２ａは、図４に示すように、下部に吸着剤Ｚを排出する排出部１６が設けられている。排出部１６は、開閉自在な排出弁１６ａと捕集フィルタ１６ｂとを有している。また、排出部１６は、捕集フィルタ１６ｂで捕集された吸着剤Ｚが排出される吸着剤排出口１６ｃと、排出部１６に貯留された処理水が排出される液体排出口１６ｄとが設けられている。

また、吸着剤排出口１６ｃの下方には、図４に示すように、排出部１６に対して着脱可能であって、排出された吸着剤Ｚを収容する放射性廃棄物遮蔽容器１７が設置される。排出弁１６ａは、第１吸着槽１１２ａの稼働中は全閉の状態であるが、吸着剤Ｚを交換する場合等には開放され、第１吸着槽１１２ａ内部の使用済みの吸着剤Ｚ、すなわち、放射性物質が吸着された吸着剤Ｚは、処理水とともに排出される。その際、第１吸着槽１１２ａから排出される処理水及び使用済みの吸着剤Ｚは、捕集フィルタ１６ｂにおいて捕集される。これにより、使用済みの吸着剤Ｚは、吸着剤排出口１６ｃを介して放射性廃棄物遮蔽容器１７に収容される。処理水は、捕集フィルタ１６ｂを透過して液体排出口１６ｄに送られる。

放射性廃棄物遮蔽容器１７は、内部の収容スペースが使用済みの吸着剤Ｚにより満たされると、排出部１６から取り外され、内部の収容スペースが空の放射性廃棄物遮蔽容器と置き換えられる。排出部１６から取り外された放射性廃棄物遮蔽容器１７は、密封され、放射性破棄物処理場へ搬送されて処理される。このように、放射性廃棄物遮蔽容器１７は、排出部１６に対して着脱可能であることにより、使用済みの吸着剤Ｚの排出及び搬送作業を容易かつ迅速に行うことができる。このような放射性廃棄物遮蔽容器１７には、例えばリフトパックが用いられる。

リフトパックは、織布及び不織布高分子ファブリックから形成され、搬送容易性及び気密性を備えている。そのため、使用済みの吸着剤Ｚを放射性破棄物処理場へ搬送する際に、専用の放射性運送用コンテナ等を使用する必要がないといった利点がある。また、リフトパックは、他のパック製品と比較して高い放射線遮蔽効果を有するため、吸着剤Ｚの搬送及び処理の過程で放射線に対する安全性を確保することができる。なお、放射性廃棄物遮蔽容器１７は、リフトパックに限定されず、他の放射性廃棄物遮蔽容器を用いることが可能である。

上記のように、放射性破棄物処理場へ搬送された放射性廃棄物遮蔽容器１７は開封され、使用済みの吸着剤Ｚが取り出される。取り出された吸着剤Ｚは、図示しないが、例えば、受け入れホッパコンベアによりマイクロ波乾燥機に投入されて乾燥される。その後、吸着剤Ｚは、コンベアにより搬送されてシャフト式溶融炉に投入される。吸着剤Ｚは、シャフト式溶融炉内で高温焼却されることによりスラグ化する。その後、スラグ化された吸着剤は、その後、スラグ冷却装置により冷却される。冷却された吸着剤は、再び放射性廃棄物遮蔽容器収容１７されて貯蔵施設へ搬送される。

図３に戻り、吸着槽１１２ａ、１１２ｂに接続される配管について説明する。第２吸着槽１１２ｂの流出部２５には、配管Ｌ２１が設けられており、配管Ｌ２１は、第２オゾン処理層１１３に接続されている。なお、配管Ｌ２１には、流出部２５から流出される処理水の圧力を計測する圧力計ＰＧが設けられている。また、第１吸着槽１１２ａの液体排出口１６ｄには、処理水を分離水貯留槽１１１へ送るための配管Ｌ１９が接続されている。また、第２吸着槽１１２ｂの液体排出口２６ｄには、処理水を分離水貯留槽１１１へ送るための配管Ｌ２０が接続されている。また、第１吸着槽１１２ａと第２吸着槽１１２ｂの下方には、射性廃棄物遮蔽容器１７、２７が着脱可能に設置されている。

第２オゾン処理層１１３は、配管Ｌ２１を介して、第２吸着槽１１２ｂから処理水が流入される槽である。また、第２オゾン処理層１１３は、処理水に対してオゾン（Ｏ_３）を供給して、処理水とオゾンとを接触させ、処理水の減菌処理等を行う槽である。第２オゾン処理槽１１３の内部の下部には、オゾンガスを供給するためのオゾンガス供給部１１３ａが設けられている。オゾンガス供給部１１３ａは、オゾンガス供給配管Ｌ２２を介してオゾン発生装置１１５に接続されており、オゾン発生装置１１５は、オゾンガス原料生成機であるＰＳＡ式酸素発生装置（不図示）と、オゾン生成過程で空気を圧縮するためのコンプレッサ（不図示）とを内蔵している。

オゾン発生装置１１５において発生するオゾンは、例えば、オゾンガス濃度が２０ｇ／ｈ、オゾン発生量が４１．７ｇ／Ｎｍ^３に設定される。また、第２オゾン処理層１１３の上部には、オゾン分解装置１１６が設けられている。第２オゾン処理層１１３の内部の気体は、オゾン分解装置１１６に流入する。オゾン分解装置１１６は、ヒータ１１６ａ及び温度計測機ＴＳを有している。オゾンガスに含まれるオゾンは、３５０〜４５０℃で１〜２秒間加熱されることにより熱分解され、オゾン濃度が０．０１ｍｇ／ｍ^３以下となって外部に排出される。

処理水貯留槽１１４は、第２オゾン処理層１１３とオーバーフロー管Ｌ２３を介して接続されており、第２オゾン処理層１１３の処理水がオーバーフロー管Ｌ２３を通って流入される槽である。処理水貯留槽１１４の内部には、処理水貯留槽１１４の処理水を放流するための放流ポンプＰ８及び送水管Ｌ２４が設けられている。処理水は、送水管Ｌ２４を介して外部に放流される。

また、汚泥処理システム１００には、操作盤Ｃが設けられている。操作盤Ｃにより、汚泥処理システム１００を構成するポンプやオゾン発生装置等の各装置の遠隔操作が可能となっており、汚泥処理システム１００の稼働及び監視は操作盤により行われる。

続いて、汚泥処理システム１００により、汚泥が汚泥処理システム１００に投入されてから排出されるまでの過程について、図１を用いて説明する。
先ず、汚泥は、流量調整槽１０１に投入される。その後、流量調整槽１０１で流量調整されながら、汚泥は曝気槽１０２へ投入される。汚泥は、曝気槽１０２で生物処理により有機性物質、アンモニア性窒素、臭気、鉄などが酸化分解されて除去される。その後、沈殿槽１０３へ送られ、固体成分（沈殿した成分）と液体（上澄み液）とに分離される。

固体成分は、汚泥濃縮槽１０４及び汚泥貯留槽１０５を経て濃縮された状態で第１オゾン処理槽１０９に送られ、オゾンが供給される。固体成分に対してオゾンが供給されると、固体成分を構成している微生物の細胞壁及び細胞膜が破壊されて固体成分は可溶化され、循環槽１１０へ送られる。循環槽１１０内の固体成分は、循環ポンプにより第１オゾン処理槽１０９に供給され、あるいは、汚泥濃縮槽１０４及び汚泥貯留槽１０５を通って再度第１オゾン処理槽１０９に供給され、第１オゾン処理槽１０９でさらにオゾンによる可溶化処理がされる。このように、固体成分は、汚泥可溶化システム（第１オゾン処理槽１０９と循環槽１１０）間を循環し、第１オゾン処理槽１０９によるオゾン処理と循環槽１１０による撹拌とが繰り返されて固体成分の可溶化が進行し熟成されて処理液が生成される。処理液は、流量調整槽１０１へ送られ、再び排水処理システムに戻り再度浄化処理に供される。

沈殿槽１０３から排出された液体は、消泡ポンプ槽１０６及び消毒槽１０７に送られ、消毒槽１０７において消毒された後、第１吸着槽１１２ａへ送られる。この時点で、液体は、上記の工程により適度に浄化された状態にあるが、放射性物質を含んでいる場合もある。そこで、以下の放射性汚染物質処理システムにより放射性物質が除去される。すなわち、液体は、第１吸着槽１１２ａの内部で吸着剤Ｚと混合され、液体に放射性物質が含まれている場合には、放射性物質は吸着剤Ｚに吸着される。続いて、放射性物質が吸着された吸着剤Ｚが液体から分離されることにより液体中の放射性物質は除去される。さらに液体は第２吸着槽１１２ａへ送られて、第２吸着槽１１２ａの内部で吸着剤Ｚと混合され、液体に放射性物質が残存している場合、放射性物質は、吸着剤Ｚに吸着されて除去される。これにより液体の放射性レベルを確実に低減させることができる。

以上の工程により浄化処理及び放射性物質が除去処理された液体は、第２オゾン処理層１１３においてオゾンにより減菌処理され、その後放流される。

以上の、汚泥処理システム１００及び汚泥処理方法によれば、汚泥は可溶化システムより可溶化されるため、汚泥処理システム１００内に余剰汚泥が蓄積されることがない。そのため、汚泥処理システム１００からの余剰汚泥の引き抜き作業や、引き抜かれた汚泥の処分または処理が不要となり、コストの削減及び環境負荷の低減を図ることができる。また、処理水中に放射性物質が含まれる場合であっても、処理水から放射性物質を効率よくかつ確実に除去することができ、安全な処理水を放流することができる。すなわち、汚泥を焼却処分する一般的な排水処理による場合と比較して、汚泥処理システム１００及び汚泥処理方法においては、汚泥を焼却処分する必要がないため、燃料コストが不要となる。また、焼却処分に伴って二酸化炭素等の地球温暖化ガスやダイオキシン等の大気汚染物質を発生させることがない。また、焼却灰を処分する必要もない。特に、焼却灰に放射性物質が含まれている場合、焼却灰から放射性物質を除去する必要があるが、この手間及びコストを省くことができるといった利点がある。

また、汚泥処理システム１００及び汚泥処理システム１００の汚泥処理方法によれば、
処理水から除去された放射性物質は吸着剤Ｚに集約されるため、排出される放射性廃棄物を減量化させることができるとともに、放射性物質は吸着剤Ｚに吸着されて飛散することが抑制されるため、吸着剤Ｚの排出作業を容易かつ安全に行うことができる。また、放射性物質の除去は、固形分を有しない処理水において行われるため、吸着剤Ｚであるゼオライト等の細孔に固形分がつまり、吸着剤Ｚによる放射性物質の吸着効果が低減するといった問題が回避される。よって、吸着剤Ｚによる放射性物質の吸着効果を長期間維持することが可能であり、効果的に放射性物質を除去するとともに、吸着剤Ｚの使用量を低減させ、ひいては放射性物質を吸着した吸着剤Ｚの廃棄量を低減させることができる。

さらに、排水処理施設から汚泥（固体成分）の引き抜きを必要とする従来型の排水処理システムにおいては、引き抜かれた汚泥から放射性物質を分離除去することが容易ではないため、汚泥の焼却灰がそのまま放射性廃棄物として処理されることが多いが、この場合の焼却灰の量に比べて、汚泥処理システム１００において廃棄される吸着剤Ｚの廃棄量は少量となる。そのため、水処理工程で排出される放射性廃棄物を減量化することができる。よって、放射性廃棄物処理にかかるコストを低減させることができる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係る汚泥処理システムの概要について説明する。以下の説明において、第１実施形態と同一または同等の構成部分については同一符号を付けて説明を省略または簡略化する。本実施形態の係る汚泥処理システムは、曝気槽２０２及び沈殿槽２０３が、第１実施形態の汚泥処理システム１００と異なっており、他の構成については第１実施形態と同一である。

曝気槽２０２は、流量調整槽１０１を経て投入された汚水を連結流入間欠曝気方式により、生物処理（活性汚泥処理）する槽である。曝気槽２０２は、図５に示すように、第１曝気槽２０２ａと、第２曝気槽２０２ｂと、から構成されている。第１曝気槽２０２ａは、配管Ｌ２５を介して流量調整槽１０１と接続されており、流量調整槽１０１から、汚水が配管Ｌ２５を介して投入される槽である。第１曝気槽２０２ａには、撹拌装置（不図示）が設けられており、汚水を嫌気状態にさせて活性汚泥からリン排出させる。第２曝気槽２０２ｂは、第１曝気槽２０２ａからの汚水を受け入れる槽である。第２曝気槽２０２ｂには、曝気装置（不図示）が設けられており、汚水を好気状態にすることにより、好気性微生物に酸素が供給（曝気）され、汚水の生物処理が促進される。汚水は、流量調整槽１０１から、第１曝気槽２０２ａ、第２曝気槽２０２ｂの順に連続的に流入される。

沈殿槽２０３は、第２曝気槽２０２ｂと配管Ｌ２６を介して接続されており、沈殿槽２０３には、第２曝気槽２０２ｂにおいて生物処理された後の汚水が、配管Ｌ２６を介して投入される槽である。また、沈殿槽２０３は、沈殿処理により、汚水に含まれた汚泥を処理水（上澄み液）と、固体成分（沈殿した成分）と、に分離させる槽である。沈殿槽２０３において汚泥の固体成分は、沈殿して沈殿槽１０３の下部に堆積する。沈殿槽２０３の側面にはオーバーフロー管Ｌ２７が設けられており、オーバーフロー管Ｌ２７は消泡ポンプ槽１０６に接続されている。また、沈殿槽１０３の下部の中心部は、配管Ｌ３３を介して汚泥濃縮槽１０４に接続されている。

このように、汚泥処理システム１００における汚水の生物処理（活性汚泥処理）を、オキシデーションディッチ法（酸化溝法）に代えて、連結流入間欠曝気方式により行うことも可能である。また、回分式活性汚泥方式などの他の生物処理（活性汚泥処理）により行うことも可能である。なお、回分式活性汚泥方式の場合、曝気槽及び沈殿槽に代えて、回分槽が設けられ、回分槽内部の下部には、汚泥を引き抜くためのポンプが設けられる。

（第３実施形態）
次に、第３実施形態に係る汚泥処理システムの概要について説明する。以下の説明において、第１実施形態と同一または同等の構成部分については同一符号を付けて説明を省略または簡略化する。本実施形態に係る汚泥処理システムは、処理水に含まれる放射性物質を吸着剤に吸着させる吸着槽が４つ設けられている。本実施形態は、第１吸着槽１１２ａと第２吸着槽１１２ｂとに加えて、第３吸着槽３１２ａと第４吸着槽３１２ｂとが設けられている点が、第１実施形態の汚泥処理システム１００と異なっており、他の構成については第１実施形態と同一である。

第３吸着槽３１２ａ及び第４吸着槽３１２ｂは、第１吸着槽１１２ａと同様の構成である。第３吸着槽３１２ａと、第４吸着槽３１２ｂとは、図６に示すように、直列に、配管Ｌ２８を介して接続されている。また、第３吸着槽３１２ａは、配管Ｌ１７から分岐した配管Ｌ２９に接続されている。また、第４吸着槽３１２ｂは合流配管Ｌ２１に合流する配管Ｌ３０に接続されている。第３吸着槽３１２ａ及び第４吸着槽３１２ｂは、放流ポンプ槽１０８から排出された処理水が流入する槽である。また、第４吸着槽３１２ｂは、第３吸着槽３１２ａから排出された処理水が流入する槽となっている。なお、配管Ｌ２８、Ｌ２９、Ｌ３０には、それぞれ圧力計ＰＧが設けられている。また、第３吸着槽３１２ａ及び第４吸着槽３１２ｂは、配管Ｌ３１、Ｌ３２を介して分離水貯留槽１１１に接続されている。第３吸着槽３１２ａ及び第４吸着槽３１２ｂから排出される液体は、分離水貯留槽１１１に送られる。

このように、複数の吸着槽が直列に並んで配置された構成を有しており、第１実施形態の効果と同様の効果を有する。また、第３吸着槽３１２ａ及び第４吸着槽３１２ｂは、第１吸着槽１１２ａ及び第２吸着槽１１２ｂと並列に構成されている。そのため、一方の列の吸着槽、例えば第１吸着槽１１２ａ及び第２吸着槽１１２ｂのみが故障あるいはメンテナンス等により使用できない場合であっても、他方の列の吸着槽、例えば第３吸着槽３１２ａ及び第４吸着槽３１２ｂを使用して汚泥処理システム３００の稼働が継続可能となり、汚泥処理システムの信頼性を向上させることができる。なお、上記の通り、汚泥処理システム３００においては、吸着槽は２列に構成されているが、２列に限定されず、３列以上の並列構成であってもよい。さらに、各列の吸着槽を１つあるいは３つ以上直列に設けてもよい。この場合、汚泥処理システムをさらに向上させることができる。また、各列における吸着槽の設置数は同数に限定されない。また、各吸着槽の構成は、全て同一でなくてもよい。

（第４実施形態）
次に、第４実施形態に係る汚泥処理システムの概要について説明する。以下の説明において、第１実施形態と同一または同等の構成部分については同一符号を付けて説明を省略または簡略化する。本実施形態の汚泥処理システムは、オゾン発生装置が第１実施形態の汚泥処理システム１００と異なっており、他の構成については第１実施形態と同一である。

本実施形態のオゾン発生装置４１３は、図７に示すように、オゾン生成機４１３ａとコンプレッサ４１３ｂとにより構成される。また、オゾン発生装置４１３は、配管Ｌ３３を介して第１オゾン処理槽１０９に接続されている。また、オゾン発生装置４１３は、配管Ｌ３４を介して第２オゾン処理槽１１３に接続されている。

オゾン発生装置４１３により発生したオゾンは、配管Ｌ３３及びオゾン噴出口１０９ａを介して第１オゾン処理層１０９に供給されるとともに、配管Ｌ３４及びオゾンガス供給部１１３ａを介して第２オゾン処理層１１３に供給される。すなわち、第１オゾン処理槽１０９と、第２オゾン処理槽１１３とに供給されるオゾンは、同一のオゾン発生装置４１３により生成される。

このように、本実施形態の汚泥処理システムによれば、汚泥処理システムにおけるオゾン発生装置の設置数を減少させることができる。よって、本実施形態の汚泥処理システムの設置に要するスペースが削減されることにより、より狭いスペースにも本実施形態の汚泥処理システムを設置することができる。また、オゾン発生装置の運転、監視及びメンテナンスは、１台のオゾン発生装置４１３ついてのみ行えばよいため、汚泥処理システムの運用をより効率化させることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記した説明に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態に係る汚泥処理システムの各槽間における汚泥や処理水等の移送手段は、ポンプに代えて落差を利用して行われてもよい。

また、流量調整槽１０１、汚泥濃縮槽１０４、汚泥貯留槽１０５、消泡ポンプ槽１０６、消毒槽１０７、放流ポンプ槽１０８、分離貯水槽１１１、第２オゾン処理槽１１３、処理水貯留槽１１４、のそれぞれについて、設置するか否かは任意である。

また、第１吸着槽１１２ａ等は、テーパ面Ｔ及び流入部１２が設けられているが、吸着槽としてはこれに限定されず、他の形態の吸着槽が用いられてもよい。また、吸着槽が複数設けられた場合、各吸着槽の構成は同一であることに限定されず、一部又は全てが異なるものでもよい。また、吸着槽の排出部は、吸着槽の下部に設けられることに限定されず、例えば側面等に設けられてもよい。また、放射性廃棄物遮蔽容器は、吸着槽の排出部に対して着脱可能に設置されているが、常設されてもよい。また、吸着剤Ｚとしては、ゼオライトに代えて、バーミキュライトやアドバンスクレーなど、セシウムやストロンチウム等の放射性物質を吸着除去可能な物質を用いることも可能である。なお、ゼオライトは、バーミキュライトやアドバンスクレーなどの他の吸着剤と比較して、放射性物質に対してより高い吸着力を有することが良く知られており、吸着剤にゼオライトが用いられた場合、より優れた放射性物質吸着効果が発揮される。

Ｚ…吸着剤
１２…流入部
１２ａ…管状部材
１２ｂ…開口部
１６…排出部
１７…放射性廃棄物遮蔽容器
１００…汚泥処理システム
１０２、２０２…曝気槽
１０３、２０３…沈殿槽
１０９…第１オゾン処理槽
１１０…循環槽
１１２ａ…第１吸着槽（吸着槽）
１１２ｂ…第２吸着槽（吸着槽）
１１３…第２オゾン処理槽
３１２ａ…第３吸着槽（吸着槽）
３１２ｂ…第４吸着槽（吸着槽）

Claims (9)

1. 投入された汚泥を生物処理するための曝気槽と、
   前記曝気槽からの汚泥を液体と固体成分とに分け、前記固体成分を沈殿させる沈殿槽と、
   前記沈殿槽に沈殿した前記固体成分をオゾン処理して可溶化する第１オゾン処理槽と、
   前記第１オゾン処理槽の処理液を前記曝気槽へ供給する循環槽と、
   放射性物質を吸着する吸着剤が収容され、前記沈殿槽から排出された前記液体の放射性物質を前記吸着剤に吸着させる吸着槽と、
   を有することを特徴とする汚泥処理システム。
2. 前記吸着槽の底面は、中心部に向けて下方に傾斜するテーパ面であることを特徴とする請求項１記載の汚泥処理システム。
3. 前記吸着槽は、前記テーパ面の上方に、前記液体を流入させる流入部を有し、
   前記流入部は、環状に形成された管状部材を有し、前記管状部材の下部には前記テーパ面に向けて前記液体を噴出させる複数の開口部を備えることを特徴とする請求項２記載の汚泥処理システム。
4. 前記吸着槽は、２以上設けられることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の汚泥処理システム。
5. 前記吸着槽は、前記沈殿槽から排出された前記液体が流入する第１吸着槽と、前記第１吸着槽から排出された前記液体が流入する第２吸着槽と、を有することを特徴とする請求項４記載の汚泥処理システム。
6. 前記吸着槽から排出された前記液体をオゾン処理する第２オゾン処理槽を有することを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の汚泥処理システム。
7. 前記第１オゾン処理槽と、前記第２オゾン処理槽とに供給されるオゾンは、同一のオゾン発生装置により生成されることを特徴とする請求項６記載の汚泥処理システム。
8. 前記吸着槽の下部に前記吸着剤を排出する排出部を有し、
   前記排出部に対して着脱可能であって、排出された前記吸着剤を収容する放射性廃棄物遮蔽容器が設置されることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の汚泥処理システム。
9. 投入された汚泥を曝気槽で生物処理するための曝気工程と、
   前記曝気工程後の汚泥を液体と固体成分とに分け、前記固体成分を沈殿させる沈殿工程と、
   前記沈殿工程により沈殿した前記固体成分をオゾン処理して可溶化するオゾン処理工程と、
   前記オゾン処理工程後の固体成分を前記曝気槽へ供給する循環工程と、
   放射性物質を吸着する吸着剤を用いて、前記沈殿工程後における前記液体の放射性物質を前記吸着剤に吸着させる吸着工程と、
   を有することを特徴とする汚泥処理方法。
   
   

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