JP2024047794A - 汚泥処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本開示は、オゾンを濃縮余剰汚泥と効率的に反応させることが可能な汚泥処理装置を説明する。【解決手段】汚泥処理装置は、反応槽と、反応槽内の濃縮余剰汚泥及びオゾンを撹拌するように構成された撹拌機とを備える。撹拌機は、回転軸と、回転軸を回転駆動させるように構成された駆動部と、反応槽内に位置するように回転軸に取り付けられた第１の羽根車とを含む。第１の羽根車は、回転軸の側方に向けて突出する複数の第１の撹拌翼を含む。複数の第１の撹拌翼はそれぞれ、板状を呈する一対の第１の翼部材を含む。一対の第１の翼部材は、上下方向において互いに向かい合い且つ前縁側から後縁側に向かうにつれて互いに近づくように配置されている。一対の第１の翼部材にはそれぞれ、翼厚方向において自身を貫通する複数の第１の貫通孔が回転軸の径方向及び周方向のそれぞれに沿って並ぶように形成されている。【選択図】図３

Description

本開示は、汚泥処理装置に関する。

近年、下水処理設備において生ずる下水汚泥をバイオマス資源として活用する技術が注目されている。下水汚泥は、下水の一次処理の際に生ずる初沈汚泥と、下水の二次処理の際に生ずる余剰汚泥とを含む。初沈汚泥は、下水中に含まれる浮遊物質が沈殿した汚泥である。余剰汚泥は、溶解性有機物の分解によって増殖した微生物のかたまりからなる汚泥である。

下水汚泥は、例えば濃縮装置で濃縮された後で消化槽に投入され、メタン菌で分解されることにより、バイオガスが発生する。バイオガスのエネルギーは、例えばガス発電により、電力として利活用される。一方、メタン菌で分解されなかった残余の汚泥は、脱水汚泥として廃棄される。

バイオガスの生成量を高めるためには、消化槽投入の前処理としてオゾンにより汚泥の難分解成分を易分解成分や可溶化成分に改質する方法が知られている。例えば、特許文献１は、汚泥含有液にオゾン処理とアルカリ処理を施す方法を開示している。

特開２００５－２１９０４３号

しかしながら、余剰汚泥が濃縮された濃縮余剰汚泥は粘度が高い傾向にあるので、濃縮余剰汚泥に供給されたオゾンの気泡が拡散し難い。そのため、オゾンが濃縮余剰汚泥と未反応のまま液面に向けて浮上し、反応槽からオゾンが流出することがあった。オゾンの拡散のために撹拌装置を用いることも考えられるが、粘度が高い傾向にある濃縮余剰汚泥を撹拌するには比較的大きなエネルギーを要するのみならず、オゾンの効果的な拡散には至っていなかった。

そこで、本開示は、オゾンを濃縮余剰汚泥と効率的に反応させることが可能な汚泥処理装置を説明する。

汚泥処理装置の一例は、濃縮余剰汚泥をオゾンで処理するように構成された反応槽と、反応槽に濃縮余剰汚泥を供給するように構成された液供給部と、反応槽内の濃縮余剰汚泥にオゾンを供給するように構成されたガス供給部と、反応槽内の濃縮余剰汚泥及びオゾンを撹拌するように構成された撹拌機とを備える。撹拌機は、反応槽内において上下方向に沿って延びる回転軸と、回転軸を回転駆動させるように構成された駆動部と、反応槽内に位置するように回転軸に取り付けられた第１の羽根車とを含む。第１の羽根車は、回転軸の側方に向けて突出する複数の第１の撹拌翼を含む。複数の第１の撹拌翼はそれぞれ、板状を呈する一対の第１の翼部材を含む。一対の第１の翼部材は、上下方向において互いに向かい合い且つ前縁側から後縁側に向かうにつれて互いに近づくように配置されている。一対の第１の翼部材にはそれぞれ、翼厚方向において自身を貫通する複数の第１の貫通孔が回転軸の径方向及び周方向のそれぞれに沿って並ぶように形成されている。

本開示に係る汚泥処理装置によれば、オゾンを濃縮余剰汚泥と効率的に反応させることが可能となる。

図１は、汚泥処理装置の一例を側方から見た概略断面図である。 図２は、図１のＩＩ－ＩＩ線断面図である。 図３は、２つの羽根車が組み合わされた形態の一例を示す斜視図である。 図４は、図３の上面図である。 図５は、図３の側面図である。 図６は、１つの羽根車の一例を示す斜視図である。 図７は、図６のＶＩＩ－ＶＩＩ線断面図である。 図８（ａ）は、翼部材の一例を示す上面図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）の翼部材の側端部を翼部材の長手方向から見た側面図である。

以下の説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。なお、本明細書において、図の上、下、右、左というときは、図中の符号の向きを基準とすることとする。

［汚泥処理装置の構成］
まず、図１及び図２を参照して、汚泥処理装置１の構成について説明する。汚泥処理装置１は、液供給部１０と、ガス供給部２０と、反応槽３０と、撹拌機４０とを備える。

液供給部１０は、図１に示されるように、濃縮余剰汚泥と水とを含有する汚泥含有液を反応槽３０に供給するように構成されている。濃縮余剰汚泥は、例えば、下水処理設備において生ずる下水汚泥を二次処理して得られた余剰汚泥が、所定の濃度まで濃縮されたものである。濃縮処理の手法としては、例えば、重力式濃縮、機械式濃縮などが挙げられる。濃縮余剰汚泥の粘度は、濃縮処理前の余剰汚泥の粘度よりも高くなる。濃縮余剰汚泥の粘度は、例えば、１０Ｐａ・ｓ以上であってもよい。

ガス供給部２０は、反応槽３０にオゾンを含むガスを供給するように構成されている。ガス供給部２０は、図１及び図２に示されるように、供給源２１と、供給ライン２２と、複数の吐出ノズル２３とを含む。供給源２１は、例えば、オゾンと他の気体（例えば、空気、不活性ガスなど）とが混合されたオゾン含有ガスを供給ライン２２に供給するように構成されていてもよいし、オゾンのみを供給ライン２２に供給するように構成されていてもよい。

供給源２１は、例えば、オゾン発生装置（いわゆる、オゾナイザ）であってもよい。供給ライン２２は、供給源２１と複数の吐出ノズル２３とを接続するように延びている。複数の吐出ノズル２３は、上方に向けてオゾンを含む気体を吐出するように構成されている。複数の吐出ノズル２３は、図２に示されるように、上方から見たときに、後述する回転軸４２を中心として全体として円形を呈するように配置されていてもよい。

反応槽３０は、液供給部１０によって供給された濃縮余剰汚泥を、ガス供給部２０によって供給されたオゾンで処理するように構成されている。反応槽３０は、液供給部１０によって供給された濃縮余剰汚泥を貯留することができればよく、例えば、筒状を呈していてもよい。

撹拌機４０は、反応槽３０内の濃縮余剰汚泥及びオゾンを撹拌するように構成されている。撹拌機４０は、駆動部４１と、回転軸４２と、複数の羽根車１００とを含む。

駆動部４１は、接続された回転軸４２を回転駆動させるように構成されている。図１の例では、駆動部４１は、上方から見たときに回転軸４２を時計回りに回転させる。駆動部４１は、例えばモータなどであってもよい。駆動部４１は、反応槽３０の上方に配置されていてもよい。回転軸４２は、駆動部４１から下方に向けて上下方向に沿って延びている。図１に示されるように、回転軸４２の上端部は、駆動部４１に接続されている。回転軸４２の上端部以外の部分は、反応槽３０内において上下方向に沿って延びている。なお、回転軸４２の下端部は、他の部材によって保持されていなくてもよいし、反応槽３０の底面に設けられた軸受けなどによって保持されていてもよい。

複数の羽根車１００（図１の例では３つの羽根車１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ）は、反応槽３０内に位置するように、回転軸４２に取り付けられている。そのため、複数の羽根車１００は、駆動部４１によって回転軸４２が回転駆動されると、回転軸４２と共に回転する。

羽根車１００Ａ（第１の羽根車）及び羽根車１００Ｂ（第２の羽根車）は、図１に示されるように、複数の吐出ノズル２３の上方に位置するように、回転軸４２の下端部に取り付けられている。羽根車１００Ａ及び羽根車１００Ｂは、隣り合うように反応槽３０内に位置している。すなわち、羽根車１００Ａは、羽根車１００Ｂの近傍に位置している。羽根車１００Ａ，１００Ｂの組は、複数の吐出ノズル２３から反応槽３０内に供給されたオゾンの気泡を微細化するように構成されている。なお、羽根車１００Ａの軸部材１１０（後述する）と羽根車１００Ｂの軸部材１１０（後述する）とが回転軸４２の延在方向において隙間を有した状態で、羽根車１００Ａ，１００Ｂが回転軸４２に取り付けられていてもよい。当該隙間は、１０ｍｍ～４０ｍｍ程度であってもよいし、２５ｍｍ程度であってもよい。

羽根車１００Ｃ（第３の羽根車）は、羽根車１００Ａ，１００Ｂの組の上方に位置するように、回転軸４２の中間部に取り付けられている。すなわち、羽根車１００Ｃは、反応槽３０内に位置している。羽根車１００Ｃは、羽根車１００Ａ，１００Ｂの組によって微細化されたオゾンの気泡をさらに微細化するように構成されている。

［羽根車の詳細］
ここで、羽根車１００の構成について、図３～図８を参照して、より詳しく説明する。羽根車１００は、軸部材１１０と、複数の撹拌翼１２０（第１の撹拌翼、第２の撹拌翼、第３の撹拌翼）とを含む。

軸部材１１０は、図３、図４、図６及び図７に示されるように、例えば円筒状を呈している。軸部材１１０の中央に設けられている軸孔１１１には、回転軸４２が挿入可能である。軸部材１１０は、軸孔１１１に回転軸４２が挿入された状態で、固定具（例えばボルトなど）によって回転軸４２に固定されてもよい。

複数の撹拌翼１２０（図３～図７の例では４つの撹拌翼１２０）は、軸部材１１０に取り付けられている。複数の撹拌翼１２０は、軸部材１１０が回転軸４２に固定された状態で回転軸４２の側方に向けて突出するように、軸部材１１０から延びている。複数の撹拌翼１２０は、回転軸４２の周方向（以下、単に「周方向」と称することがある。）において所定間隔をもって並ぶように配置されている。複数の撹拌翼１２０は、周方向において略等間隔に配置されていてもよいし、周方向において異なる間隔で配置されていてもよい。例えば、羽根車１００が４つの撹拌翼１２０を含む場合には、４つの撹拌翼１２０は略９０°おきに配置されていてもよい。

図３に示されるように、羽根車１００Ａの複数の撹拌翼１２０と、羽根車１００Ｂの複数の撹拌翼１２０とは、周方向においてずれて配置されている。より詳しくは、上下方向から見て、羽根車１００Ａの複数の撹拌翼１２０は、周方向において羽根車１００Ｂの複数の撹拌翼１２０の間の空間に位置するように、羽根車１００Ｂの複数の撹拌翼１２０と互い違いに配置されている。例えば、羽根車１００Ａの複数の撹拌翼１２０と、羽根車１００Ｂの複数の撹拌翼１２０とは、上下方向から見て、略４５°おきに配置されていてもよい。

撹拌翼１２０は、一対の翼部材１３０，１４０（第１の翼部材、第２の翼部材、第３の翼部材）を含む。一対の翼部材１３０，１４０はそれぞれ、全体として板状を呈している。一対の翼部材１３０，１４０はそれぞれ、回転軸４２の延在方向から見たときに、全体として略矩形状を呈しており、径方向の長さが周方向の長さよりも大きく設定されている。一対の翼部材１３０，１４０のうち軸部材１１０側の基端部は、固定具（例えばボルトなど）によって軸部材１１０に固定されてもよい。

一対の翼部材１３０，１４０は、図３、図５及び図６に示されるように、上下方向（回転軸４２の延在方向）において互いに向かい合うように配置されている。一対の翼部材１３０，１４０はそれぞれ、羽根車１００の回転方向（以下、単に「回転方向」と称することがある。）において前方側に位置する前縁ＬＥと、回転方向において後方側に位置する後縁ＴＥを含む。

一対の翼部材１３０，１４０は、前縁ＬＥ側から後縁ＴＥ側に向かうにつれて互いに近づくように配置されている。すなわち、一対の翼部材１３０，１４０は、回転軸４２の径方向（以下、単に「径方向」と称することがある。）から見たときに、日本語の「ハ」字状を呈するように配置されている。

一対の翼部材１３０，１４０は、図３及び図５～図７に示されるように、径方向外方に向かうにつれて互いに離れるように延びている。すなわち、一対の翼部材１３０，１４０は、前縁ＬＥ側又は後縁ＴＥ側から見たときに、日本語の「ハ」字状を呈するように配置されている。前縁ＬＥ側又は後縁ＴＥ側から見たときの、一対の翼部材１３０，１４０がなす角度θ（図７参照）は、各種条件（例えば、翼部材１３０，１４０の大きさ、羽根車１００の回転速度、濃縮余剰汚泥の粘度、濃縮余剰汚泥の供給流量、オゾンの供給流量など）によって変化しうる。当該角度θは、例えば、２０°～４５°程度であってもよいし、３０°～３５°程度であってもよい。

翼部材１３０は、翼部材１４０の上方に位置している。翼部材１３０は、前縁ＬＥを含む主部１３１と、後縁ＴＥを含む後縁部１３２とで構成されている。主部１３１及び後縁部１３２はそれぞれ、平板状を呈していてもよい。主部１３１の水平面に対する傾斜角度は、θ／２であり、１０°～２２．５°程度であってもよい。

後縁部１３２は、図３、図５～図７、図８（ｂ）に示されるように、相対する翼部材１４０に近づくように主部１３１に対して曲がっていてもよい。換言すれば、後縁部１３２は、前縁ＬＥ側から後縁ＴＥ側に向かうにつれて、翼部材１４０の後縁部１４２（後述する）に近づくように、主部１３１に対して傾斜していてもよい。主部１３１と後縁部１３２とがなす角度φ（図８（ｂ）参照）は、上記の各種条件によって変化しうる。角度φは、例えば、１５０°～１７０°程度であってもよいし、１６０°～１７０°程度であってもよい。

前縁ＬＥ及び後縁ＴＥが並ぶ方向（以下、単に「並ぶ方向」と称することがある。）における後縁部１３２の幅Ｌ１は、並ぶ方向における主部１３１の幅Ｌ２よりも小さくてもよい。幅Ｌ１の大きさは、上記の各種条件によって変化しうる。幅Ｌ１は、例えば、幅Ｌ２の１／４～１／２程度の大きさであってもよい。

翼部材１４０は、前縁ＬＥを含む主部１４１と、後縁ＴＥを含む後縁部１４２とで構成されている。翼部材１４０は、翼部材１３０と同等の構造であるので、その説明を省略する。

翼部材１３０，１４０には、図３～図７及び図８（ａ）に示されるように、複数の貫通孔１５０（第１の貫通孔、第２の貫通孔、第３の貫通孔）が設けられている。複数の貫通孔１５０は、翼部材１３０，１４０の翼厚方向において翼部材１３０，１４０を貫通している。複数の貫通孔１５０は、径方向及び周方向のそれぞれに沿って並ぶように配置されている。貫通孔１５０の形状は、特に限定されないが、例えば、矩形状、多角形状、円形状、十字形状、星形状など種々の形状であってもよい。複数の貫通孔１５０は、格子状に（縦横に列をなして並ぶように）配列されていてもよいし、千鳥状に（互い違いとなるように）配列されていてもよい。複数の貫通孔１５０は、翼部材１３０，１４０の全体にわたって略均等に配置されていてもよい。

貫通孔１５０のサイズは、上記の各種条件によって変化しうる。貫通孔１５０の縦横のサイズは、例えば、１０ｍｍ×１０ｍｍ～５０ｍｍ×５０ｍｍ程度であってもよいし、１０ｍｍ×１０ｍｍ～３０ｍｍ×３０ｍｍ程度であってもよい。貫通孔１５０の縦横のサイズが１０ｍｍ×１０ｍｍ以上であると、オゾンの気泡がより微細化されやすい傾向にある。貫通孔１５０の縦横のサイズが５０ｍｍ×５０ｍｍ以下であると、翼部材１３０，１４０の強度が保たれやすい傾向にある。なお、翼部材１３０，１４０に異なるサイズや形状の貫通孔１５０が混在していてもよい。

翼部材１３０に設けられている複数の貫通孔１５０の総開口面積は、翼部材１３０に貫通孔１５０が形成されていないと仮定した場合の総面積に対して、例えば５０％～８０％程度であってもよいし、７０％程度であってもよい。翼部材１４０においても同様である。

［作用］
以上の例によれば、ガス供給部２０によって反応槽３０内に供給されたオゾンの気泡は、濃縮余剰汚泥よりも軽いので、羽根車１００の回転に伴い遠心力によって回転軸４２に向けて移動する。この際、オゾンの気泡が、翼部材１３０，１４０の間の空間を通過し、翼部材１３０，１４０の表面に沿って移動する。そのため、翼部材１３０，１４０の表面に沿って移動するオゾンの気泡には、貫通孔１５０との衝突によって比較的大きな剪断力が作用する。したがって、オゾンの気泡が微細化されやすくなるので、濃縮余剰汚泥中のオゾンの比表面積が大きくなる。これにより、粘度が高い傾向にある濃縮余剰汚泥に対して、オゾンが溶解しやすくなる。その結果、オゾンを濃縮余剰汚泥と効率的に反応させることが可能となる。

以上の例によれば、貫通孔１５０は矩形状を呈しうる。この場合、より多くの数の貫通孔１５０を翼部材１３０，１４０に対して形成することができる。そのため、オゾンの気泡に対して、より大きな剪断力が作用する。したがって、オゾンを濃縮余剰汚泥とより効率的に反応させることが可能となる。

以上の例によれば、翼部材１３０の後縁部１３２と、翼部材１４０の後縁部１４２とは、前縁ＬＥ側から後縁ＴＥ側に向かうにつれて互いに近づくように、主部１３１，１４１に対して傾斜している。そのため、オゾンの気泡が翼部材１３０，１４０の間の空間を通過する直前の後縁部１３２，１４２においてさらに、オゾンの気泡に対して剪断力が作用しやすくなる。そのため、オゾンを濃縮余剰汚泥とより効率的に反応させることが可能となる。

以上の例によれば、翼部材１３０，１４０は、径方向外方に向かうにつれて互いに離れるように延びている。そのため、オゾンの気泡が遠心力によって回転軸に向けて移動しつつ翼部材１３０，１４０の表面に沿って移動する際に、貫通孔１５０との衝突によって、オゾンの気泡にさらに大きな剪断力が作用する。そのため、オゾンを濃縮余剰汚泥とより効率的に反応させることが可能となる。

以上の例によれば、複数の撹拌翼１２０は、周方向において略等間隔に配置されうる。この場合、回転軸４２の周方向において隣り合う撹拌翼１２０同士の間の空間の大きさが、上方から見たときに略等しくなる。そのため、回転軸４２の周方向において隣り合う撹拌翼１２０同士の間の空間のうち一の空間と他の空間とで、上方から見たときの大きさが異なっているような場合と比較して、当該空間を通ってオゾンの気泡が浮上していくような事象が抑制される。したがって、オゾンの気泡に対して剪断力が作用しやすくなるので、オゾンの気泡をより均一に微細化することが可能となる。その結果、オゾンを濃縮余剰汚泥とより効率的に反応させることが可能となる。

以上の例によれば、羽根車１００Ａの複数の撹拌翼１２０と、羽根車１００Ｂの複数の撹拌翼１２０とは、周方向においてずれるように、互い違いに配置されている。そのため、撹拌機４０が羽根車１００Ａを含んでいるが羽根車１００Ｂを含んでいない場合と比較して、回転軸４２の周方向において隣り合う撹拌翼１２０同士の間の空間を通ってオゾンの気泡が浮上していくような事象が、羽根車１００Ｂの撹拌翼１２０によって抑制される。したがって、オゾンの気泡に対して剪断力が作用しやすくなるので、オゾンの気泡をより均一に微細化することが可能となる。その結果、オゾンを濃縮余剰汚泥とより効率的に反応させることが可能となる。

以上の例によれば、撹拌機４０は、羽根車１００Ａ，１００Ｂの組の上方に位置する羽根車１００Ｃを含んでいる。そのため、羽根車１００Ａ，１００Ｂにおいて微細化されたオゾンの気泡は、上昇して羽根車１００Ｃに到達してさらに微細化される。したがって、オゾンを濃縮余剰汚泥とより効率的に反応させることが可能となる。

［変形例］
本明細書における開示はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。特許請求の範囲及びその要旨を逸脱しない範囲において、以上の例に対して種々の省略、置換、変更などが行われてもよい。

（１）撹拌機４０は、羽根車１００Ａ，１００Ｂの組の上方に位置する羽根車１００Ｃを含んでいなくてもよい。あるいは、撹拌機４０は、羽根車１００Ｃと隣り合う他の羽根車１００をさらに含んでいてもよい。

（２）回転軸４２の下端部に取り付けられる羽根車１００は、一つでもよいし、３つ以上でもよい。

（３）撹拌機４０が複数の羽根車１００を含む場合、それぞれが独立して回転可能に構成されていてもよい。

（４）一対の翼部材１３０，１４０は、径方向において略一定の距離を維持した状態で、軸部材１１０から径方向外側に向かって延びていてもよい。

（５）翼部材１３０，１４０の後縁部１３２，１４２は、主部１３１，１４１に対して曲がっていなくてもよい。すなわち、主部１３１，１４１と後縁部１３２，１４２とが略同一平面上に位置するように、後縁部１３２，１４２が主部１３１，１４１に対して連続的に延びていてもよい。

［試験結果］
ここで、以下の３種類の汚泥処理装置を準備し、ガスホールドアップ（気液二層流の中で気体の占める体積比率であり、ボイド率ともいう。）を測定する試験を行った。ガスホールドアップは、パラメータε_ｇ，Ｈ_ｇ，Ｈ_０をそれぞれ
ε_ｇ：ガスホールドアップ
Ｈ_ｇ：オゾンガス注入時の液面高さ
Ｈ_０：オゾンガス注入前の液面高さ
としたときに、下記式にて算出した。

ここで、液面高さＨ_ｇ，Ｈ_０は、汚泥処理装置の軸中心近傍の１点の液面高さと、汚泥処理装置の側面の液面高さとをそれぞれコンベックス（巻き尺）にて測定し、これらの平均値にて算出した。

また、汚泥処理装置による汚泥処理条件は、以下のとおりであった。
・反応槽３０の直径 ：０．９７ｍ
・反応槽３０の液深 ：１．０６３ｍ
・羽根車１００の回転数 ：１５０ｒｐｍ
・オゾンガスの流量 ：１０２．８Ｌ／ｍｉｎ
・濃縮余剰汚泥のＳＳ（SuspendedSolids）濃度 ：２．５％～４．０％

（実施例１）
以上の例の汚泥処理装置１を用いた。
（実施例２）
各羽根車１００において、翼部材１３０，１４０の後縁部１３２，１４２が主部１３１，１４１に対して曲がっていない点を除いて、実施例１と同様の汚泥処理装置１を用いた。
（比較例）
各羽根車１００をコンケーブタービン翼（円筒を半割した断面円弧状を呈する翼）に置き換えた点を除いて、実施例１と同様の汚泥処理装置１を用いた。

（試験結果）
試験の結果、実施例１のガスホールドアップは７．７８％であり、実施例２のガスホールドアップは６．８１％であり、比較例のガスホールドアップは３．６５％であった。そのため、実施例１，２ではオゾンの気泡が濃縮余剰汚泥に効率的に分散していることが確認された。また、翼部材１３０，１４０の後縁部１３２，１４２が主部１３１，１４１に対して曲がっている実施例１では、そうでない実施例２に対して、オゾンの気泡がさらに効率的に分散していることが確認された。

［他の例］
例１．汚泥処理装置の一例は、濃縮余剰汚泥をオゾンで処理するように構成された反応槽と、反応槽に濃縮余剰汚泥を供給するように構成された液供給部と、反応槽内の濃縮余剰汚泥にオゾンを供給するように構成されたガス供給部と、反応槽内の濃縮余剰汚泥及びオゾンを撹拌するように構成された撹拌機とを備える。撹拌機は、反応槽内において上下方向に沿って延びる回転軸と、回転軸を回転駆動させるように構成された駆動部と、反応槽内に位置するように回転軸に取り付けられた第１の羽根車とを含む。第１の羽根車は、回転軸の側方に向けて突出する複数の第１の撹拌翼を含む。複数の第１の撹拌翼はそれぞれ、板状を呈する一対の第１の翼部材を含む。一対の第１の翼部材は、上下方向において互いに向かい合い且つ前縁側から後縁側に向かうにつれて互いに近づくように配置されている。一対の第１の翼部材にはそれぞれ、翼厚方向において自身を貫通する複数の第１の貫通孔が回転軸の径方向及び周方向のそれぞれに沿って並ぶように形成されている。この場合、ガス供給部によって反応槽内に供給されたオゾンの気泡は、濃縮余剰汚泥よりも軽いので、第１の羽根車の回転に伴い遠心力によって回転軸に向けて移動する。この際、オゾンの気泡が、一対の第１の翼部材の間の空間を通過し、第１の翼部材の表面に沿って移動する。ここで、例１の装置において、一対の第１の翼部材は、上下方向において互いに向かい合い且つ前縁側から後縁側に向かうにつれて互いに近づくように配置されており、第１の翼部材に複数の貫通孔が形成されている。そのため、第１の翼部材の表面に沿って移動するオゾンの気泡には、複数の貫通孔との衝突によって比較的大きな剪断力が作用する。したがって、オゾンの気泡が微細化されやすくなるので、濃縮余剰汚泥中のオゾンの比表面積が大きくなる。これにより、粘度が高い傾向にある濃縮余剰汚泥に対して、オゾンが溶解しやすくなる。その結果、オゾンを濃縮余剰汚泥と効率的に反応させることが可能となる。

例２．例１の装置において、一対の第１の翼部材はそれぞれ、前縁側から後縁側に向かうにつれて互いに近づくように前縁側の主部に対して傾斜する後縁側の後縁部を含んでいてもよい。この場合、オゾンの気泡が一対の第１の翼部材の間の空間を通過する直前の後縁部においてさらに、オゾンの気泡に対して剪断力が作用しやすくなる。そのため、オゾンを濃縮余剰汚泥とより効率的に反応させることが可能となる。

例３．例１又は例２の装置において、一対の第１の翼部材は、回転軸の径方向の外方に向かうにつれて互いに離れるように延びていてもよい。この場合、オゾンの気泡が遠心力によって回転軸に向けて移動しつつ第１の翼部材の表面に沿って移動する際に、複数の貫通孔との衝突によって、オゾンの気泡にはさらに大きな剪断力が作用する。そのため、オゾンを濃縮余剰汚泥とより効率的に反応させることが可能となる。

例４．例１～例３のいずれかの装置において、撹拌機は、反応槽内において第１の羽根車の近傍に位置するように、回転軸に取り付けられた第２の羽根車をさらに含み、第２の羽根車は、回転軸の側方に向けて突出する複数の第２の撹拌翼を含み、複数の第２の撹拌翼はそれぞれ、上下方向から見て複数の第１の撹拌翼に対して回転軸の周方向においてずれるように、複数の第１の撹拌翼と互い違いに配置されており、板状を呈する一対の第２の翼部材を含み、一対の第２の翼部材は、上下方向において互いに向かい合い且つ前縁側から後縁側に向かうにつれて互いに近づくように配置されており、一対の第２の翼部材にはそれぞれ、翼厚方向において自身を貫通する複数の第２の貫通孔が回転軸の径方向に沿って並ぶように形成されていてもよい。この場合、第１及び第２の羽根車が同様の構造を有しており、第１の撹拌翼と第２の撹拌翼とが上方から見てずれている。そのため、撹拌機が第１の羽根車を含んでいるが第２の羽根車を含んでいない場合と比較して、回転軸の周方向において隣り合う第１の撹拌翼同士の間の空間を通ってオゾンの気泡が浮上していくような事象が、第２の羽根車の第２の撹拌翼によって抑制される。したがって、オゾンの気泡に対して剪断力が作用しやすくなるので、オゾンの気泡をより均一に微細化することが可能となる。その結果、オゾンを濃縮余剰汚泥とより効率的に反応させることが可能となる。

例５．例１～例４のいずれかの装置において、撹拌機は、反応槽内において第１の羽根車とは離れて第１の羽根車の上方に位置するように、回転軸に取り付けられた第３の羽根車をさらに含み、第３の羽根車は、回転軸の側方に向けて突出する複数の第３の撹拌翼を含み、複数の第３の撹拌翼はそれぞれ、板状を呈する一対の第３の翼部材を含み、一対の第３の翼部材は、上下方向において互いに向かい合い且つ前縁側から後縁側に向かうにつれて互いに近づくように配置されており、一対の第３の翼部材にはそれぞれ、翼厚方向において自身を貫通する複数の第３の貫通孔が回転軸の径方向に沿って並ぶように形成されていてもよい。この場合、第１の羽根車において微細化されたオゾンの気泡は、上昇して第３の羽根車に到達してさらに微細化される。そのため、オゾンを濃縮余剰汚泥とより効率的に反応させることが可能となる。

例６．例１～例５の装置において、複数の第１の貫通孔は矩形状を呈していてもよい。この場合、より多くの数の第１の貫通孔を第１の翼部材に対して形成することができる。そのため、オゾンの気泡に対して、より大きな剪断力が作用する。したがって、オゾンを濃縮余剰汚泥とより効率的に反応させることが可能となる。

例７．例１～例６のいずれかの装置において、複数の第１の撹拌翼は、回転軸の周方向において略等間隔に配置されていてもよい。この場合、回転軸の周方向において隣り合う第１の撹拌翼同士の間の空間の大きさが、上方から見たときに略等しくなる。そのため、回転軸の周方向において隣り合う第１の撹拌翼同士の間の空間のうち一の空間と他の空間とで、上方から見たときの大きさが異なっているような場合と比較して、当該空間を通ってオゾンの気泡が浮上していくような事象が抑制される。したがって、オゾンの気泡に対して剪断力が作用しやすくなるので、オゾンの気泡をより均一に微細化することが可能となる。その結果、オゾンを濃縮余剰汚泥とより効率的に反応させることが可能となる。

例８．例１～例７のいずれかの装置において、液供給部によって反応槽に供給される濃縮余剰汚泥の粘度は１０Ｐａ・ｓ以上であってもよい。

１…汚泥処理装置、１０…液供給部、２０…ガス供給部、３０…反応槽、４０…撹拌機、４１…駆動部、４２…回転軸、１００…羽根車、１００Ａ…羽根車（第１の羽根車）、１００Ｂ…羽根車（第２の羽根車）、１００Ｃ…羽根車（第３の羽根車）、１２０…撹拌翼（第１の撹拌翼、第２の撹拌翼、第３の撹拌翼）、１３０…翼部材（第１の翼部材、第２の翼部材、第３の翼部材）、１３１…主部、１３２…後縁部、１４０…翼部材（第１の翼部材、第２の翼部材、第３の翼部材）、１４１…主部、１４２…後縁部、１５０…貫通孔（第１の貫通孔、第２の貫通孔、第３の貫通孔）、ＬＥ…前縁、ＴＥ…後縁。

Claims (12)

1. 濃縮余剰汚泥をオゾンで処理するように構成された反応槽と、
   前記反応槽に濃縮余剰汚泥を供給するように構成された液供給部と、
   前記反応槽内の濃縮余剰汚泥にオゾンを供給するように構成されたガス供給部と、
   前記反応槽内の濃縮余剰汚泥及びオゾンを撹拌するように構成された撹拌機とを備え、
   前記撹拌機は、
   前記反応槽内において上下方向に沿って延びる回転軸と、
   前記回転軸を回転駆動させるように構成された駆動部と、
   前記反応槽内に位置するように前記回転軸に取り付けられた第１の羽根車とを含み、
   前記第１の羽根車は、前記回転軸の側方に向けて突出する複数の第１の撹拌翼を含み、
   前記複数の第１の撹拌翼はそれぞれ、板状を呈する一対の第１の翼部材を含み、
   前記一対の第１の翼部材は、前記上下方向において互いに向かい合い且つ前縁側から後縁側に向かうにつれて互いに近づくように配置されており、
   前記一対の第１の翼部材にはそれぞれ、翼厚方向において自身を貫通する複数の第１の貫通孔が前記回転軸の径方向及び周方向のそれぞれに沿って並ぶように形成されている、汚泥処理装置。
2. 前記一対の第１の翼部材はそれぞれ、前縁側から後縁側に向かうにつれて互いに近づくように前記前縁側の主部に対して傾斜する前記後縁側の後縁部を含む、請求項１に記載の装置。
3. 前記一対の第１の翼部材は、前記回転軸の径方向の外方に向かうにつれて互いに離れるように延びている、請求項１に記載の装置。
4. 前記一対の第１の翼部材は、前記回転軸の径方向の外方に向かうにつれて互いに離れるように延びている、請求項２に記載の装置。
5. 前記撹拌機は、前記反応槽内において前記第１の羽根車の近傍に位置するように、前記回転軸に取り付けられた第２の羽根車をさらに含み、
   前記第２の羽根車は、前記回転軸の側方に向けて突出する複数の第２の撹拌翼を含み、
   前記複数の第２の撹拌翼はそれぞれ、
   上下方向から見て前記複数の第１の撹拌翼に対して前記回転軸の周方向においてずれるように、前記複数の第１の撹拌翼と互い違いに配置されており、
   板状を呈する一対の第２の翼部材を含み、
   前記一対の第２の翼部材は、前記上下方向において互いに向かい合い且つ前縁側から後縁側に向かうにつれて互いに近づくように配置されており、
   前記一対の第２の翼部材にはそれぞれ、翼厚方向において自身を貫通する複数の第２の貫通孔が前記回転軸の径方向に沿って並ぶように形成されている、請求項１に記載の装置。
6. 前記撹拌機は、前記反応槽内において前記第１の羽根車の近傍に位置するように、前記回転軸に取り付けられた第２の羽根車をさらに含み、
   前記第２の羽根車は、前記回転軸の側方に向けて突出する複数の第２の撹拌翼を含み、
   前記複数の第２の撹拌翼はそれぞれ、
   上下方向から見て前記複数の第１の撹拌翼に対して前記回転軸の周方向においてずれるように、前記複数の第１の撹拌翼と互い違いに配置されており、
   板状を呈する一対の第２の翼部材を含み、
   前記一対の第２の翼部材は、前記上下方向において互いに向かい合い且つ前縁側から後縁側に向かうにつれて互いに近づくように配置されており、
   前記一対の第２の翼部材にはそれぞれ、翼厚方向において自身を貫通する複数の第２の貫通孔が前記回転軸の径方向に沿って並ぶように形成されている、請求項２に記載の装置。
7. 前記撹拌機は、前記反応槽内において前記第１の羽根車の近傍に位置するように、前記回転軸に取り付けられた第２の羽根車をさらに含み、
   前記第２の羽根車は、前記回転軸の側方に向けて突出する複数の第２の撹拌翼を含み、
   前記複数の第２の撹拌翼はそれぞれ、
   上下方向から見て前記複数の第１の撹拌翼に対して前記回転軸の周方向においてずれるように、前記複数の第１の撹拌翼と互い違いに配置されており、
   板状を呈する一対の第２の翼部材を含み、
   前記一対の第２の翼部材は、前記上下方向において互いに向かい合い且つ前縁側から後縁側に向かうにつれて互いに近づくように配置されており、
   前記一対の第２の翼部材にはそれぞれ、翼厚方向において自身を貫通する複数の第２の貫通孔が前記回転軸の径方向に沿って並ぶように形成されている、請求項３に記載の装置。
8. 前記撹拌機は、前記反応槽内において前記第１の羽根車の近傍に位置するように、前記回転軸に取り付けられた第２の羽根車をさらに含み、
   前記第２の羽根車は、前記回転軸の側方に向けて突出する複数の第２の撹拌翼を含み、
   前記複数の第２の撹拌翼はそれぞれ、
   上下方向から見て前記複数の第１の撹拌翼に対して前記回転軸の周方向においてずれるように、前記複数の第１の撹拌翼と互い違いに配置されており、
   板状を呈する一対の第２の翼部材を含み、
   前記一対の第２の翼部材は、前記上下方向において互いに向かい合い且つ前縁側から後縁側に向かうにつれて互いに近づくように配置されており、
   前記一対の第２の翼部材にはそれぞれ、翼厚方向において自身を貫通する複数の第２の貫通孔が前記回転軸の径方向に沿って並ぶように形成されている、請求項４に記載の装置。
9. 前記撹拌機は、前記反応槽内において前記第１の羽根車とは離れて前記第１の羽根車の上方に位置するように、前記回転軸に取り付けられた第３の羽根車をさらに含み、
   前記第３の羽根車は、前記回転軸の側方に向けて突出する複数の第３の撹拌翼を含み、
   前記複数の第３の撹拌翼はそれぞれ、板状を呈する一対の第３の翼部材を含み、
   前記一対の第３の翼部材は、前記上下方向において互いに向かい合い且つ前縁側から後縁側に向かうにつれて互いに近づくように配置されており、
   前記一対の第３の翼部材にはそれぞれ、翼厚方向において自身を貫通する複数の第３の貫通孔が前記回転軸の径方向に沿って並ぶように形成されている、請求項１～８のいずれか一項に記載の装置。
10. 前記複数の第１の貫通孔は矩形状を呈する、請求項１に記載の装置。
11. 前記複数の第１の撹拌翼は、前記回転軸の周方向において略等間隔に配置されている、請求項１に記載の装置。
12. 前記液供給部によって前記反応槽に供給される濃縮余剰汚泥の粘度は１０Ｐａ・ｓ以上である、請求項１に記載の装置。

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