JP2023120123A

JP2023120123A - 機械‐超音波併用に基づく汚泥細胞破砕用一体型装置

Info

Publication number: JP2023120123A
Application number: JP2022038733A
Authority: JP
Inventors: 張明楊; Mingyang Zhang; 胡小英; Xiaoying Hu; 黄凱華; Kai Hua Huang; 段振▲はん▼; Zhenhan Duan; 杜建偉; Jianwei Du; 朱▲とん▼; Tong Zhu
Original assignee: South China Institute of Environmental Science of Ministry of Ecology and Environment
Current assignee: South China Institute of Environmental Science of Ministry of Ecology and Environment
Priority date: 2022-02-17
Filing date: 2022-03-12
Publication date: 2023-08-29
Anticipated expiration: 2042-03-12
Also published as: JP7082734B1; CN114516713A; CN114516713B

Abstract

【課題】汚泥の減量と資源化利用を組み合わせることで、下水処理場において高度減量技術を適用するとともに、窒素・リン元素を効率よく回収し、しかも安定的に作動することができ、管理を簡便なものとする、機械‐超音波併用に基づく汚泥細胞破砕用一体型装置を提供する。【解決手段】相互に接続された機械式回転ディスクユニット１と超音波破砕ユニット２からなり、機械式回転ディスクユニットは上から下へ順にメインモータ１１と作動台１２と回転ディスク室１３とを含み、超音波破砕ユニットは、その中央部に位置する作動室２１と、作動室の中央部の外側に固定して套設された超音波処理ドラム２２と、超音波処理ドラムの外側に回動可能に套設されたスラリードラム２３から構成された装置である。【選択図】図１

Description

本発明は汚泥処理の技術分野に関し、具体的には、機械‐超音波併用に基づく汚泥細胞破
砕用一体型装置に関する。

活性汚泥法及びそれに基づく改良法は都市下水処理に最も広く使用されている方法である
。下水から溶解性やコロイド状態の生物化学処理可能な有機物及び活性汚泥に吸着され得
る懸濁物質やその他の物質を除去することができ、またリン元素や窒素元素の一部も除去
することができる。この方法は、工業廃水処理における窒素及びリンの除去工程にも適用
できる。しかし、下水処理後には副産物である活性汚泥が大量発生する。

現在、中国で主に使用されている汚泥処置方法は高度脱水と埋立処理を組み合わせたもの
であり、この方法は簡単で低コストである反面、汚泥の品質が変わり、資源化には不利で
あり、一方、経済的に遅れている地域ではまだ焼却と灰利用を組み合わせた処理方法が使
われており、処理速度は速く、処理量は大きいが、深刻な煙気汚染をもたらし、現在汚泥
処置を実施可能な装置やシステムはまだ成熟したシステムがなく、どのように中国の汚泥
の品質が悪く、生物化学性が低く、適用性が悪いという問題はまだ解決しなければならな
い。

上記した問題に対して、本発明は機械‐超音波併用に基づく汚泥細胞破砕用一体型装置を
提供する。

本発明の技術案は以下のとおりである。

機械‐超音波併用に基づく汚泥細胞破砕用一体型装置であって、
相互に接続された機械式回転ディスクユニットと超音波破砕ユニットとを含み、
前記機械式回転ディスクユニットは、上から下へ順次メインモータと、作動台と、回転デ
ィスク室とを含み、前記作動台の上面の中心にフレームが設けられ、前記フレームの上面
の中心にベースが設けられ、前記メインモータは前記ベースの上方に位置し、メインモー
タの出力軸はベース、フレーム及び作動台を順次貫通してから前記回転ディスク室の内部
の中心まで延伸し、
前記回転ディスク室の内部のトップに第１の固定ディスクが設けられ、第１の固定ディス
クの下面は対称的に設置された２つの連結棒を介して第２の固定ディスクに固定して接続
され、第１の固定ディスクと前記第２の固定ディスクとの間に回動ディスクが設けられ、
前記回動ディスクの上面の中心はメインモータの出力軸の底部に固定して接続され、フレ
ームの上面の一側に第１のノズルが設けられ、回転ディスク室の底部の中心に第２のノズ
ルが設けられ、前記第２のノズルの下端は前記超音波破砕ユニットに接続され、
前記超音波破砕ユニットは、その中央部に位置する作動室と、前記作動室の中央部の外側
に固定して套設される超音波処理ドラムと、前記超音波処理ドラムの外側に回動可能に套
設されるスラリードラムとを含み、前記作動室の先端は前記第２の泥案内管の末端に接続
され、第２の泥案内管は作動室の内部の先端の底部に設けられた第１の泥排出口まで延伸
し、前記第１の泥排出口は超音波処理ドラムを貫通し、前記スラリードラムの内部は複数
のスラリー処理タンクに等分され、前記スラリー処理タンクのそれぞれの先端のうち第１
の泥排出口に対応する位置に第１の泥供給口が設けられ、作動室の内部の後端のトップに
第２の泥排出口が設けられ、スラリー処理タンクのそれぞれの後端のうち前記第２の泥排
出口に対応する位置に第２の泥供給口が設けられ、超音波処理ドラムの底部に第１の電気
押し板が設けられ、前記第１の電気押し板の上方に位置する超音波処理ドラムの内部に第
１の超音波発生器及び加熱器が設けられ、スラリー処理タンクのそれぞれにおいて前記第
１の電気押し板に対応する位置に第２の電気押し板が設けられ、第２の泥排出口には作動
室の末端を貫通する泥排出管が設けられ、
前記作動室の末端のトップに駆動モータが設けられ、前記駆動モータの出力端に回動歯車
が設けられ、前記回動歯車は前記スラリードラムの外側壁に設けられたスロットと噛み合
って接続され、前記超音波処理ドラムの外壁の前側と後側のそれぞれに制限リングが設け
られ、スラリードラムの内側壁に前記制限リングに回動可能に接続される制限溝が設けら
れ、前記超音波処理ドラムの両端は設けられた４組の接続板を介して作動室の４つの側壁
に１対１で対応して接続され、それぞれの前記スラリー処理タンクの内部の両端ともにミ
クロポーラス気泡発生装置が設けられる。

本発明の一態様としては、前記作動台の下面の４隅のそれぞれに支持腿が設けられ、前記
回転ディスク室の底部には底蓋が設けられ、前記底蓋は対称的に設置された２組のネジに
よって回転ディスク室の側壁に固定して接続され、前記作動台とフレームとの間にゴム板
が設けられ、フレームとベースは周方向に設置される４組の内ボルトによって接続され、
フレームと作動台は周方向に設置される６組の外ボルトによって接続され、前記メインモ
ータの出力軸とフレームとの回動接続箇所にキーが設けられ、前記第１の固定ディスクと
メインモータの出力軸との間にはリップ状シールリングが設けられる。

本出願では、底蓋が対称的に設置された２組のネジによって回転ディスク室の側壁に固定
して接続されることにより、密封性及び装置全体の安定性が高まり、シールリングが設置
されることにより、作動中に機械式回転ディスクユニットの密封性を高く確保する。

本発明の一態様としては、前記第１の泥排出口において、前記超音波処理ドラムの位置に
第１の泥排出口の開閉を制御する第１の電磁弁が設けられ、前記第１の泥供給口にはその
開閉を制御する第２の電磁弁が設けられ、前記第２の泥排出口において、超音波処理ドラ
ムの位置に第２の泥排出口の開閉を制御する第３の電磁弁が設けられ、前記第２の泥供給
口にはその開閉を制御する第４の電磁弁が設けられ、前記作動室の前部と後部の両方の底
部に支持枠が設けられる。

本出願では、電磁弁が設置されることにより、操作者により制御されやすくなり、装置の
自動化のレベルが高まり、監視しやすくなり、安定性が高い。

本発明の一態様としては、前記第１の固定ディスクは、その外周に設けられたＯ形シール
リングを介してフレームに密封接続され、前記第１のノズルの上端には泥供給管が設けら
れ、前記泥供給管の中央部には第１の泥案内管が設けられ、前記第１の泥案内管の末端は
作動台の外部に位置するサンプリング瓶に接続され、前記第２のノズルの下端には第２の
泥案内管が設けられ、前記第２の泥案内管の中央部に設けられた分岐管は前記サンプリン
グ瓶の底部に接続され、第２の泥案内管の末端は前記超音波破砕ユニットに接続され、前
記泥供給管と第１の泥案内管との間に第１の弁が設けられ、前記分岐管と第２の泥案内管
との間に第２の弁が設けられる。

本出願では、第１の弁、第２の弁は汚泥処理中のいつでも少量のサンプルを採取して監視
することを可能とする。

本発明の一態様としては、前記スラリー処理タンクは合計３～６個設けられ、それぞれの
スラリー処理タンクの内部の両端ともに第２の超音波発生器が設けられている。

本出願では、駆動モータによって超音波処理ドラムを回動駆動し、超音波処理の効果を高
めるとともに、さまざまな超音波処理モードを可能とし、内蔵された第２の超音波発生器
により、各スラリー処理タンクの完全な密閉状態で超音波処理を行うことが可能となる。

本発明の一態様としては、前記第１の超音波発生器の前側と後側のそれぞれに１組の加熱
器が設けられ、第１の超音波発生器及び加熱器は全て前記作動室内のトップに設けられた
電気伸縮棒によって昇降制御される。

本出願では、熱処理により超音波処理の効率を補助的に向上させることができる。

本発明の一態様としては、前記回動ディスクの下面には複数の導流溝が設けられ、前記導
流溝は第２の固定ディスクの中心から縁部まで延在し、「口」字状に設けられる。

本出願では、導流溝が設置されることにより、作動室における液体の滞在時間を長くしな
がら、液体が高速でディスクの壁と衝突することを増加させる。

本発明の有益な効果は以下のとおりである。
（１）本発明の汚泥細胞破砕用一体型装置は、機械‐超音波併用により、汚泥の減量と資
源化利用を組み合わせることで、下水処理場において高度減量技術を適用するとともに、
窒素・リン元素を効率よく回収し、しかも安定的に作動することができ、管理を簡便なも
のとし、今後の開発に適合し、汚泥の最大減量は７０％であり、リン元素の放出量は８５
％に達する。
（２）本発明の汚泥細胞破砕用一体型装置は、機械高速回転ディスクの作動中、４０００
ｒｐｍ／ｍｉｎの高回転速度によって形成された流体の速度勾配によって流体剪断力を発
生させ、活性汚泥ＥＰＳ構造に作用し、可溶性細胞外ポリマー（ＳＰＳ）、ルーズ型細胞
外ポリマー（ＬＢ‐ＥＰＳ）、密着型細胞外ポリマー（ＴＢ‐ＥＰＳ）を破壊することに
より、最終的には細胞構造を破壊し、細胞内の物質を溶出し、本発明に採用されている回
転／静止ディスクシステムでは、固定ディスクと回転ディスクの壁面には、それぞれ境界
層が形成されており、回転／静止ディスクの間隔が大きい場合、境界層の間にコア領域が
形成され、回転ディスクの境界層内では、遠心力の作用により、液体はディスク面の径方
向に沿って外側に流れ、負圧効果により、液体は固定ディスクの孔を通って境界層に入り
、ディスクの径方向に沿って外側に流れ、コア領域内の流体は剛体のように回転ディスク
の回転角速度ωより小さい速度で回転し、しかも境界層が薄いほど、径方向速度と角速度
が大きく、固定ディスクの境界層における流体の剪断力が大きい。
（３）本発明の汚泥細胞破砕用一体型装置は、駆動モータにより超音波処理ドラムを回転
駆動し、超音波処理効果を向上させるとともに、さまざまな超音波処理モードを可能とし
、それぞれの汚泥処理タンクの完全な密閉状態で超音波処理を行うことができ、また、熱
処理により超音波処理効率を補助的に向上させることができる。
（４）本発明の汚泥細胞破砕用一体型装置は、回転ディスクの下面の導流溝を設けること
により、作動室における液体の滞在時間を長くすると同時に、液体がディスク壁に高速で
衝突することを増加させ、液体中の粒子径が大きいほど運動エネルギーの損失が大きく、
衝突速度が小さく、回転ディスクの摩耗の程度が軽い。

本発明の全体構造の模式図である。本発明の回転ディスク室の内部構造の模式図である。本発明の機械式回転ディスクユニットの内部構造の断面図である。本発明の超音波破砕ユニットからスラリードラムを省略したときの底部構造の模式図である。本発明の超音波破砕ユニットからスラリードラムを省略したときのトップ構造の模式図である。本発明の超音波破砕ユニットからスラリードラムを省略したときの内部構造の断面図である。本発明の超音波破砕ユニット及びスラリードラムの内部構造の断面図である。本発明の図７中のＡ－Ａ矢視断面図である。本発明の回動ディスクの底部構造の模式図である。

実施例１
図１に示すように、機械‐超音波併用に基づく汚泥細胞破砕用一体型装置は、相互に接続
された機械式回転ディスクユニット１と超音波破砕ユニット２とを含み、
機械式回転ディスクユニット１は、上から下へ順次メインモータ１１と、作動台１２と、
回転ディスク室１３とを含み、メインモータ１１は市販の高速回転モータであり、作動台
１２の下面の４隅のそれぞれに支持脚１２１が設けられ、作動台１２の上面の中心にフレ
ーム１４が設けられ、フレーム１４の上面の中心にベース１５が設けられ、メインモータ
１１はベース１５の上方に位置し、メインモータ１１の出力軸１１１はベース１５、フレ
ーム１４及び作動台１２を順次貫通してから回転ディスク室１３の内部の中心まで延伸し
、
図２、３、９に示すように、回転ディスク室１３の内部のトップに第１の固定ディスク１
３１が設けられ、第１の固定ディスク１３１は、その外周に設けられたＯ形シールリング
１３４を介してフレーム１４に密封接続され、第１の固定ディスク１３１の下面は対称的
に設置された２つの連結棒１３５を介して第２の固定ディスク１３２に固定して接続され
、第１の固定ディスク１３１と第２の固定ディスク１３２との間に回動ディスク１３３が
設けられ、回動ディスク１３３の上面の中心はメインモータ１１の出力軸１１１の底部に
固定して接続され、フレーム１４の上面の一側に第１のノズル１４１が設けられ、第１の
ノズル１４１の上端には泥供給管１６が設けられ、泥供給管１６の中央部には第１の泥案
内管３１が設けられ、第１の泥案内管３１の末端は作動台１２の外部に位置するサンプリ
ング瓶３に接続され、回転ディスク室１３の底部の中心に第２のノズル１３６が設けられ
、第２のノズル１３６の下端には第２の泥案内管３２が設けられ、第２の泥案内管３２の
中央部に設けられた分岐管３３はサンプリング瓶３の底部に接続され、回転ディスク室１
３の底部には底蓋１３７が設けられ、底蓋１３７は対称的に設置された２組のネジ１３８
によって回転ディスク室１３の側壁に固定して接続され、作動台１２とフレーム１４との
間にゴム板１７が設けられ、フレーム１４とベース１５は周方向に設置される４組の内ボ
ルト１４２によって接続され、フレーム１４と作動台１２は周方向に設置される６組の外
ボルト１４３によって接続され、メインモータ１１の出力軸１１１とフレーム１４との回
動接続箇所にキー１４４が設けられ、第１の固定ディスク１３１とメインモータ１１の出
力軸１１１との間にはリップ状シールリング１３９が設けられ、泥供給管１６と第１の泥
案内管３１との間に第１の弁３４が設けられ、分岐管３３と第２の泥案内管３２との間に
第２の弁３５が設けられ、回動ディスク１３３の下面には複数の導流溝１３３１が設けら
れ、導流溝１３３１は第２の固定ディスク１３２の中心から縁部まで延在し、「口」字状
に設けられ、第２の泥案内管３２の末端は超音波破砕ユニット２に接続され、
図４～８に示すように、超音波破砕ユニット２は、その中央部に位置する作動室２１と、
作動室２１の中央部の外側に固定して套設される超音波処理ドラム２２と、超音波処理ド
ラム２２の外側に回動可能に套設されるスラリードラム２３とを含み、作動室２１の先端
は第２の泥案内管３２の末端に接続され、第２の泥案内管３２は作動室２１の内部の先端
の底部に設けられた第１の泥排出口２１１まで延伸し、第１の泥排出口２１１は超音波処
理ドラム２２を貫通し、スラリードラム２３の内部は４つのスラリー処理タンク２３１に
等分され、それぞれのスラリー処理タンク２３１の先端のうち第１の泥排出口２１１に対
応する位置に第１の泥供給口２３２が設けられ、作動室２１の内部の後端のトップに第２
の泥排出口２１２が設けられ、スラリー処理タンク２３１のそれぞれの後端のうち第２の
泥排出口２１２に対応する位置に第２の泥供給口２３３が設けられ、超音波処理ドラム２
２の底部に第１の電気押し板２２１が設けられ、第１の電気押し板２２１の上方に位置す
る超音波処理ドラム２２の内部に１組の第１の超音波発生器２４及び２組の加熱器２５が
設けられ、スラリー処理タンク２３１のそれぞれにおいて第１の電気押し板２２１に対応
する位置に第２の電気押し板２３４が設けられ、第２の泥排出口２１２には作動室２１の
末端を貫通する泥排出管２６が設けられ、第１の泥排出口２１１において、超音波処理ド
ラム２２の位置に第１の泥排出口２１１の開閉を制御する第１の電磁弁２１３が設けられ
、第１の泥供給口２３２にはその開閉を制御する第２の電磁弁２３５が設けられ、第２の
泥排出口２１２において、超音波処理ドラム２２の位置に第２の泥排出口２１２の開閉を
制御する第３の電磁弁２１４が設けられ、第２の泥供給口２３３にはその開閉を制御する
第４の電磁弁２３６が設けられ、作動室２１の前部と後部の両方の底部に支持枠２１５が
設けられ、
作動室２１の末端のトップに駆動モータ４が設けられ、駆動モータ４は市販の歯車減速モ
ータであり、駆動モータ４の出力端に回動歯車４１が設けられ、回動歯車４１はスラリー
ドラム２３の外側壁に設けられたスロット２３７と噛み合って接続され、超音波処理ドラ
ム２２の外壁の前側と後側のそれぞれに制限リング２２２が設けられ、スラリードラム２
３の内側壁に制限リング２２２に回動可能に接続される制限溝２３８が設けられ、超音波
処理ドラム２２の両端は設けられた４組の接続板２２３を介して作動室２１の４つの側壁
に１対１で対応して接続され、電気伸縮棒２８は合計３組設けられ、出力端が第１の超音
波発生器２４と加熱器２５に１対１で対応して接続され、それぞれのスラリー処理タンク
２３１の内部の両端ともにミクロポーラス気泡発生装置が設けられ、ミクロポーラス気泡
発生装置は市販ミクロポーラス気泡発生装置について構造を調整したものであり、本発明
のスラリー処理タンク２３１の内部構造に適合する。

実施例２
本実施例は、実施例１に比べて、スラリー処理タンク２３１が合計３つ設けられる点は異
なる。

実施例３
本実施例では、実施例１に比べて、スラリー処理タンク２３１が合計５つ設けられる点は
異なる。

実施例４
本実施例では、実施例１に比べて、スラリー処理タンク２３１が合計６つ設けられる点は
異なる。

実施例５
本実施例では、実施例１に比べて、スラリー処理タンク２３１のそれぞれの内部の両端に
１つの磁気撹拌装置が設けられる点は異なり、磁気撹拌装置は市販の磁気撹拌ロッドにつ
いて構造を調整したものであり、本発明のスラリー処理タンク２３１の内部構造に適合で
き、それぞれのスラリー処理タンク２３１の内部の両端ともに第２の超音波発生器２７が
設けられ、前記第１の超音波発生器２４の前側と後側のそれぞれに１組の加熱器２５が設
けられ、第１の超音波発生器２４、第２の超音波発生器２７、及び加熱器２５は全て市販
品であり、第１の超音波発生器２４及び加熱器２５は全て作動室２１内のトップに設けら
れた電気伸縮棒２８によって昇降制御され、電気伸縮棒２８は市販電気パターである。

実施例６
本実施例では、実施例１に比べて、スラリー処理タンク２３１のそれぞれの内部の両端に
１つの磁気撹拌装置が設けられる点は異なり、磁気撹拌装置は市販の磁気撹拌棒の構造を
調整したものであり、本発明のスラリー処理タンク２３１の内部構造に適合できる。

作動原理：
以下、本発明の汚泥細胞破砕用一体型装置の作動原理を簡単に説明し、使用に際しては、
まず、泥供給管１６を介して回転ディスク室１３の内部に処理対象の汚泥を注入し、注入
量を回転ディスク室１３の内部体積の８０～９０％とし、次に、第１の弁３４を閉じて、
メインモータ１１を起動させ、出力軸１１１を４０００ｒｐｍ／ｍｉｎの高回転数で回動
させ、回動ディスクが回動すると、回動ディスク１３３及び第１の固定ディスク１３１、
第２の固定ディスク１３２との壁面にはそれぞれ境界層が形成され、回動ディスク１３３
と第１の固定ディスク１３１、第２の固定ディスク１３２との間の距離が大きい場合、境
界層の間にコア領域が形成され、回動ディスク１３３の境界層内では、遠心力の作用によ
り、液体はディスク面の径方向に沿って外側に流れ、負圧効果により、液体は第２の固定
ディスク１３２の孔を通って境界層に入り、ディスク面の径方向に沿って外側に流れ、コ
ア領域内の流体は剛体のように回転ディスク１３３の回転角速度ωより小さい速度で回転
し、高回転数によって形成された流体の速度勾配によって流体剪断力を発生させ、活性汚
泥ＥＰＳ構造に作用し、可溶性細胞外ポリマー（ＳＰＳ）、ルーズ型細胞外ポリマー（Ｌ
Ｂ‐ＥＰＳ）、密着型細胞外ポリマー（ＴＢ‐ＥＰＳ）を破壊することにより、最終的に
は細胞構造を破壊し、細胞内の物質を溶出する。
層流の場合の流体力学モデルを構築し、円柱座標系下、成分形式として次のように作成す
る：

乱流の場合の流体力学モデルを構築し、円柱座標系下、成分形式として次のように作成す
る：

乱流の場合の流体力学モデルを構築し、静止ディスクの境界層の流体剪断応力が次のよう
である：

モデルにより、静止ディスクの境界層の流体剪断力は主に境界層の厚さ、径方向速度、角
速度と相関し、しかも境界層が薄いほど、径方向速度と角速度が大きく、静止ディスクの
境界層の流体剪断力が大きいことが明らかになった。
回転ディスクと静止ディスクの境界層の流体質量保存に基づいて、回転ディスクの境界層
の流体速度分布を計算し、流体剪断力分布を次の式で算出できる：

液体中の粒子の粒子径が大きいほど、運動エネルギーの損失が大きく、衝突速度が小さく
、回転ディスク１３３への摩耗の程度が軽い。

処理中の汚泥サンプルを検出する際に、第１の弁３４を開いて汚泥の一部をサンプリング
瓶３内に吸引し、
第２の弁３５を開いて、機械式回転ディスクユニット１で処理された汚泥が第２の泥案内
管３２を介して超音波破砕ユニット２の内部に入り、第１の電磁弁２１３を開くことで第
１の泥排出口２１１を開き、これに対応する一組のスラリー処理タンク２３１の第２の電
磁弁２３５を開いて第１の泥供給口２３２を開き、汚泥をスラリー処理タンク２３１内に
入れ、その後、上記と同様の方法によって、次の一組のスラリー処理タンク２３１を汚泥
で満たし、各組のスラリー処理タンク２３１の内部が汚泥で満たされると、超音波処理を
開始し、
超音波処理において、スラリー処理タンク２３１を密閉させて第２の超音波発生器２７を
起動させることにより密閉式超音波処理を行うことができ、このような場合、超音波処理
のパワーが低いが、駆動モータ４の回動歯車４１と連携してスラリードラム２３を回動駆
動することにより、超音波処理の効率を向上させ、低いエネルギー消費量で良好な処理効
果を果たすことができ、
超音波高度処理を支援するために熱処理を必要とする場合、高度処理を必要とするスラリ
ー処理タンク２３１を超音波処理ドラム２２の真下に回動し、第１の電気押し板２２１及
び第２の電気押し板２３４を起動させ、電気伸縮棒２８を起動させて第１の超音波発生器
２４と加熱器２５をスラリー処理タンク２３１に降ろし、第１の超音波発生器２４及び加
熱器２５を起動させて超音波処理及び加熱補助処理を行い、高度処理後の汚泥は機械式回
転ディスクユニット１内に戻り窒素・リン除去用の炭素として補充することができ、実質
的には汚泥産量を減らす。

処理後の汚泥を排出する際には、第３の電磁弁２１４及び第４の電磁弁２３６を開き、第
２の泥排出口２１２と第２の泥供給口２３３を合わせ、スラリー処理タンク２３１の内部
の汚泥を泥排出管２６に排出して回収する。
実験例
本発明の実施例１～５における汚泥細胞破砕用一体型装置について性能を試験し、汚泥最
大減量及びリン元素放出量を検出し、また、一般的な超音波破砕装置の試験結果と比較し
、比較結果を表１に示す。
表１実施例１～５及び比較例における実験結果

表１のデータから分かるように、本発明の実施例１～５における汚泥細胞破砕用一体型装
置は、比較例における市販の一般的な超音波破砕装置と比較して、汚泥最大減量もリン元
素放出量も顕著に向上した。
さらに実施例１～４を比較した結果、スラリー処理タンク２３１の配置数が増加するに伴
い、汚泥最大減量及びリン元素放出量が向上したものの、配置数の増加によりコストが高
まり、しかも、配置される組数が６個になると、むしろ汚泥処理効果を低下させることが
分かり、このため、総合的に考慮して実施例１におけるスラリー処理タンク２３１の配置
数を決定した。
実施例１及び５を比較した結果、実施例５では、第２の超音波発生器２７及び加熱器２５
が付加的に設置されており、これらの設置により汚泥最大減量がある程度向上したが、リ
ン元素放出量には悪影響を与えてしまい、したがって、実際の生産に応じて設置するか否
かを決定することが分かった。

１－機械式回転ディスクユニット
１１－メインモータ
１１１－出力軸
１２－作動台
１２１－支持腿
１３－回転ディスク室
１３１－第１の固定ディスク
１３２－第２の固定ディスク
１３３－回動ディスク
１３３１－導流溝
１３４－Ｏ形シールリング
１３５－連結棒
１３６－第２のノズル
１３７－底蓋
１３８－ネジ
１３９－リップ状シールリング
１４－フレーム
１４１－第１のノズル
１４２－内ボルト
１４３－外ボルト
１４４－キー
１５－ベース
１６－泥供給管
１７－ゴム板
２－超音波破砕ユニット
２１－作動室
２１１－第１の泥排出口
２１２－第２の泥排出口
２１３－第１の電磁弁
２１４－第３の電磁弁
２１５－支持枠
２２－超音波処理ドラム
２２１－第１の電気押し板
２２２－制限リング
２２３－接続板
２３－スラリードラム
２３１－スラリー処理タンク
２３２－第１の泥供給口
２３３－第２の泥供給口
２３４－第２の電気押し板
２３５－第２の電磁弁
２３６－第４の電磁弁
２３７－スロット
２３８－制限溝
２４－第１の超音波発生器
２５－加熱器
２６－泥排出管
２７－第２の超音波発生器
２８－電気伸縮棒
３－サンプリング瓶
３１－第１の泥案内管
３２－第２の泥案内管
３３－分岐管
３４－第１の弁
３５－第２の弁
４－駆動モータ
４１－回動歯車

Claims

相互に接続された機械式回転ディスクユニット（１）と超音波破砕ユニット（２）とを
含み、
前記機械式回転ディスクユニット（１）は、上から下へ順次メインモータ（１１）と、
作動台（１２）と、回転ディスク室（１３）とを含み、前記作動台（１２）の上面の中心
にフレーム（１４）が設けられ、前記フレーム（１４）の上面の中心にベース（１５）が
設けられ、前記メインモータ（１１）は前記ベース（１５）の上方に位置し、メインモー
タ（１１）の出力軸（１１１）はベース（１５）、フレーム（１４）及び作動台（１２）
を順次貫通してから前記回転ディスク室（１３）の内部の中心まで延伸する機械‐超音波
併用に基づく汚泥細胞破砕用一体型装置であって、
前記回転ディスク室（１３）の内部のトップに第１の固定ディスク（１３１）が設けら
れ、第１の固定ディスク（１３１）の下面は対称的に設置された２つの連結棒（１３５）
を介して第２の固定ディスク（１３２）に固定して接続され、第１の固定ディスク（１３
１）と前記第２の固定ディスク（１３２）との間に回動ディスク（１３３）が設けられ、
前記回動ディスク（１３３）の上面の中心はメインモータ（１１）の出力軸（１１１）の
底部に固定して接続され、フレーム（１４）の上面の一側に第１のノズル（１４１）が設
けられ、回転ディスク室（１３）の底部の中心に第２のノズル（１３６）が設けられ、前
記第２のノズル（１３６）の下端は前記超音波破砕ユニット（２）に接続され、
前記超音波破砕ユニット（２）は、その中央部に位置する作動室（２１）と、前記作動
室（２１）の中央部の外側に固定して套設される超音波処理ドラム（２２）と、前記超音
波処理ドラム（２２）の外側に回動可能に套設されるスラリードラム（２３）とを含み、
前記作動室（２１）の先端は前記第２の泥案内管（３２）の末端に接続され、第２の泥案
内管（３２）は作動室（２１）の内部の先端の底部に設けられた第１の泥排出口（２１１
）まで延伸し、前記第１の泥排出口（２１１）は超音波処理ドラム（２２）を貫通し、前
記スラリードラム（２３）の内部は複数のスラリー処理タンク（２３１）に等分され、前
記スラリー処理タンク（２３１）のそれぞれの先端のうち第１の泥排出口（２１１）に対
応する位置に第１の泥供給口（２３２）が設けられ、作動室（２１）の内部の後端のトッ
プに第２の泥排出口（２１２）が設けられ、スラリー処理タンク（２３１）のそれぞれの
後端のうち前記第２の泥排出口（２１２）に対応する位置に第２の泥供給口（２３３）が
設けられ、超音波処理ドラム（２２）の底部に第１の電気押し板（２２１）が設けられ、
前記第１の電気押し板（２２１）の上方に位置する超音波処理ドラム（２２）の内部に第
１の超音波発生器（２４）及び加熱器（２５）が設けられ、スラリー処理タンク（２３１
）のそれぞれにおいて前記第１の電気押し板（２２１）に対応する位置に第２の電気押し
板（２３４）が設けられ、第２の泥排出口（２１２）には作動室（２１）の末端を貫通す
る泥排出管（２６）が設けられ、
前記作動室（２１）の末端のトップに駆動モータ（４）が設けられ、前記駆動モータ（
４）の出力端に回動歯車（４１）が設けられ、前記回動歯車（４１）は前記スラリードラ
ム（２３）の外側壁に設けられたスロット（２３７）と噛み合って接続され、前記超音波
処理ドラム（２２）の外壁の前側と後側のそれぞれに制限リング（２２２）が設けられ、
スラリードラム（２３）の内側壁に前記制限リング（２２２）に回動接続される制限溝（
２３８）が設けられ、前記超音波処理ドラム（２２）の両端は設けられた４組の接続板（
２２３）を介して作動室（２１）の４つの側壁に１対１で対応して接続され、それぞれの
前記スラリー処理タンク（２３１）の内部の両端ともにミクロポーラス気泡発生装置が設
けられる、
ことを特徴とする装置。
前記作動台（１２）の下面の４隅のそれぞれに支持腿（１２１）が設けられ、前記回転デ
ィスク室（１３）の底部には底蓋（１３７）が設けられ、前記底蓋（１３７）は対称的に
設置された２組のネジ（１３８）によって回転ディスク室（１３）の側壁に固定して接続
され、作動台（１２）とフレーム（１４）との間にゴム板（１７）が設けられ、フレーム
（１４）とベース（１５）は周方向に設置される４組の内ボルト（１４２）によって接続
され、フレーム（１４）と作動台（１２）は周方向に設置される６組の外ボルト（１４３
）によって接続され、前記メインモータ（１１）の出力軸（１１１）とフレーム（１４）
との回動接続箇所にキー（１４４）が設けられ、前記第１の固定ディスク（１３１）とメ
インモータ（１１）の出力軸（１１１）との間にはリップ状シールリング（１３９）が設
けられる、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
前記第１の泥排出口（２１１）において、前記超音波処理ドラム（２２）の位置に第１の
泥排出口（２１１）の開閉を制御する第１の電磁弁（２１３）が設けられ、前記第１の泥
供給口（２３２）にはその開閉を制御する第２の電磁弁（２３５）が設けられ、前記第２
の泥排出口（２１２）において、超音波処理ドラム（２２）の位置に第２の泥排出口（２
１２）の開閉を制御する第３の電磁弁（２１４）が設けられ、前記第２の泥供給口（２３
３）にはその開閉を制御する第４の電磁弁（２３６）が設けられ、前記作動室（２１）の
前部と後部の両方の底部に支持枠（２１５）が設けられる、ことを特徴とする請求項１に
記載の装置。
前記第１の固定ディスク（１３１）は、その外周に設けられたＯ形シールリング（１３４
）を介してフレーム（１４）に密封接続され、前記第１のノズル（１４１）の上端には泥
供給管（１６）が設けられ、前記泥供給管（１６）の中央部には第１の泥案内管（３１）
が設けられ、前記第１の泥案内管（３１）の末端は作動台（１２）の外部に位置するサン
プリング瓶（３）に接続され、前記第２のノズル（１３６）の下端には第２の泥案内管（
３２）が設けられ、前記第２の泥案内管（３２）の中央部に設けられた分岐管（３３）は
前記サンプリング瓶（３）の底部に接続され、第２の泥案内管（３２）の末端は前記超音
波破砕ユニット（２）に接続され、前記泥供給管（１６）と第１の泥案内管（３１）との
間に第１の弁（３４）が設けられ、前記分岐管（３３）と第２の泥案内管（３２）との間
に第２の弁（３５）が設けられる、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
前記スラリー処理タンク（２３１）は合計３～６個設けられ、それぞれのスラリー処理タ
ンク（２３１）の内部の両端ともに第２の超音波発生器（２７）が設けられている、こと
を特徴とする請求項１に記載の装置。
前記第１の超音波発生器（２４）の前側と後側のそれぞれに１組の加熱器（２５）が設け
られ、第１の超音波発生器（２４）及び加熱器（２５）は全て前記作動室（２１）内のト
ップに設けられた電気伸縮棒（２８）によって昇降制御される、ことを特徴とする請求項
１に記載の装置。
前記回動ディスク（１３３）の下面には複数の導流溝（１３３１）が設けられ、前記導流
溝（１３３１）は第２の固定ディスク（１３２）の中心から縁部まで延在し、「口」字状
に設けられる、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。