JP3802883B2

JP3802883B2 - 粒状汚泥の製造装置及び製造方法

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Publication number: JP3802883B2
Application number: JP2003095369A
Authority: JP
Inventors: 英樹稲葉
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2003-03-31
Filing date: 2003-03-31
Publication date: 2006-07-26
Anticipated expiration: 2023-03-31
Also published as: JP2004298766A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、グラニュール等の粒状汚泥の製造装置および製造方法に関する。
【０００２】
【従来技術】
従来から、汚泥を含む被処理液の循環流を形成することにより粒状汚泥を製造する方法が知られている（例えば特許文献１参照）。図１４は、粒状汚泥を製造する装置の一例を示す断面図である。図１４に示すように、この製造装置２００は、曝気槽２０１の槽内液中に仕切板２０２を浸漬して循環流路を形成し、仕切板２０２の一方の側では、底部に設けた散気部２０３からエアを供給して上昇液流を形成し、他方の側には下降液流を形成し、これにより曝気槽２０１内に循環流を形成して、グラニュール等の粒状汚泥を製造するものである。
【０００３】
【特許文献１】
特開平５−２６１３８５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前述した公報に記載の粒状汚泥の製造装置２００は、以下に示す課題を有していた。
【０００５】
即ち上記製造装置２００では、粒状汚泥を形成するために、エアリフトによる撹拌強度を表すいわゆるＧ値の厳密な調整が必要であったり、有機物の分解に寄与する糸状菌を使用する必要があったり、曝気槽２０１に導入される有機物の負荷の調整も必要であったりしたため、粒状汚泥を製造することが決して容易でなかった。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、粒状汚泥を容易に製造することができる粒状汚泥の製造装置および製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決するため鋭意研究を重ねた結果、生物汚泥を含む被処理液を供給した汚泥貯留槽内で、槽内液の液面を変動させた後に汚泥貯留槽の内壁面に形成される帯状の付着物に着目し、この付着物を剥離して粒状化することにより粒状汚泥が生成されることを見出し、本発明を完成するに至ったものである。
【０００８】
即ち本発明は、生物汚泥を含む被処理液が供給される汚泥貯留槽と、汚泥貯留槽の槽内液の液面を変動させる液面変動手段と、液面変動手段による液面の変動によって汚泥貯留槽の槽内液が接触可能な位置に設けられる接触部材と、接触部材に堆積した付着物を接触部材から剥離する剥離手段と、剥離した付着物を粒状化して粒状汚泥を得る粒状化手段とを備えることを特徴とする。
【０００９】
この粒状汚泥の製造装置によれば、汚泥貯留槽において、液面変動手段により汚泥貯留槽の槽内液の液面が変動されると、槽内液が接触部材に接触すると共にミスト化した汚泥が飛散して接触部材に付着し、接触部材に付着物が堆積する。この付着物を剥離手段により剥離して、粒状化手段により粒状化すると、製造条件に大きく左右されることなく、粒状汚泥を製造することができる。
【００１０】
上記粒状汚泥の製造装置は、汚泥貯留槽内の槽内液を曝気する曝気手段を更に備えており、曝気手段が前記液面変動手段であることが好ましい。この場合、装置の構成が簡略化され、装置の小型化を図ることができる。
【００１１】
上記粒状化手段は、具体的には、剥離された付着物が供給される汚泥貯留槽と、汚泥貯留槽内の槽内液を撹拌する撹拌手段とを備えて構成される。ここで、撹拌手段は、具体的には、汚泥貯留槽内の槽内液を曝気する曝気手段である。
【００１２】
或いは、上記粒状化手段は、剥離した付着物を含む被撹拌液が供給される容器と、容器に設けられ、被撹拌液の液流を遮断し又は被撹拌液の液流の向きを変化させることにより被撹拌液中に渦流を生じせしめて被撹拌液を攪拌する撹拌手段とを備える汚泥攪拌装置である。
【００１３】
また本発明は、生物汚泥を含む被処理液を貯留する汚泥貯留槽において、汚泥貯留槽の槽内液の液面を変動させて、槽内液を接触部材における液面上に位置する部分に接触させる液面変動工程と、接触部材に堆積した付着物を接触部材から剥離する剥離工程と、剥離工程で剥離された付着物を粒状化して粒状汚泥を得る粒状化工程とを含むことを特徴とする。
【００１４】
この製造方法によれば、汚泥貯留槽において槽内液の液面が変動されると、槽内液が接触部材に接触と共にミスト化した汚泥が飛散して接触部材に付着し、接触部材における液面上に位置する部分に付着物が堆積する。この付着物を剥離して粒状化すると、製造条件を厳密に調整しなくても、粒状汚泥を容易に製造することができる。
【００１５】
また、本発明の粒状汚泥の製造方法は、生物汚泥を含む被処理液を汚泥貯留槽に供給する被処理液供給工程と、汚泥貯留槽の液面を変動させて、汚泥貯留槽の槽内液を接触部材における液面上に位置する部分に接触させる液面変動工程と、接触部材に堆積した付着物を接触部材から剥離する剥離工程と、剥離工程で剥離した付着物を粒状化する粒状化工程とを含むことを特徴とする。
【００１６】
この粒状汚泥の製造方法によれば、生物汚泥を含む被処理液が、汚泥貯留槽に供給される。そして、汚泥貯留槽の槽内液の液面が変動されると、槽内液が接触部材に接触すると共にミスト化した汚泥が飛散して接触部材に付着し、接触部材における液面上に位置する部分に付着物が堆積する。この付着物を剥離して粒状化すると、製造条件に大きく左右されることなく、粒状汚泥を製造することができる。
【００１７】
具体的に、上記粒状化工程において、付着物の粒状化を、接触部材から剥離された付着物を槽内液に供給して槽内液を撹拌することにより行うか、或いは、接触部材から剥離された付着物を含む被撹拌液を汚泥貯留槽とは別の槽内に供給し、被撹拌液の液流を遮断し又は被撹拌液の液流の向きを変化させ、被撹拌液中に渦流を生じせしめて被撹拌液を攪拌することにより行うものであってもよい。
【００１８】
また上記液面変動工程においては、汚泥貯留槽内の槽内液を曝気することにより汚泥貯留槽の液面を変動させることが好ましい。この場合、液面を変動させることができると同時に、槽内液を好気状態に維持することもできる。
【００１９】
さらに、上記接触部材は、疎水性を有するか、その表面に正の電荷を有することが好ましい。この場合、付着物が接触部材に堆積しやすくなるため、接触部材への付着物の堆積量が増加する。なお、本発明において、接触部材が疎水性を有するとは、接触部材の平坦な表面上に水滴を滴下した場合に、接触部材の表面上における水滴の接触角が５０°以上であることを言うものとする。
【００２０】
上記接触部材を複数有し、接触部材が板状であり、複数の接触部材が平行に配置されていることが好ましい。この場合、複数の接触部材が使用されることにより、接触部材全体で、槽内液の接触面積が増加するため、接触部材から多量の付着物を剥離することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、図示の比率に限られるものではない。
【００２２】
図１は、本発明による粒状汚泥の製造装置（以下、「造粒装置」と呼ぶ）の一実施形態を示すフロー図であり、造粒装置を適用した汚泥処理設備を示している。図１に示す汚泥処理設備１００は、有機性排水を活性汚泥処理した生物処理液を固液分離する沈殿槽１と、沈殿槽１から排出される被処理液中の汚泥を粒状化して粒状汚泥を製造する造粒装置２を備えている。沈殿槽１の底部には、沈殿槽１で得られる生物汚泥を含む被処理液を、造粒装置２に供給するための管路Ｌ１が接続されており、管路Ｌ１にはポンプＰ１が設置されている。従って、ポンプＰ１の作動により、沈殿槽１から排出される被処理液が管路Ｌ１を経て造粒装置２に供給されるようになっている。本実施形態では、管路Ｌ１およびポンプＰ１により被処理液供給手段が構成されている。
【００２３】
なお、沈殿槽１は、固形物の重力沈降を利用した固液分離槽であり、生物処理液中の汚泥を重力により沈降させて生物処理液から分離するものであり、沈殿槽１の底部に溜まった汚泥は、重力により濃縮されるようになっている。
【００２４】
造粒装置２は、被処理液が供給されて被処理液中の生物汚泥が貯留される汚泥貯留槽３を備えている。汚泥貯留槽３は上部に開口３ａを有し、汚泥貯留槽３の底部近傍には散気管４が配設され、散気管４の長手方向に沿って散気ノズル５が設置されている。また、散気管４にはブロワ６が接続され、散気管４に空気を供給することが可能となっている。ブロワ６の作動により、散気管４に空気が供給され、散気ノズル５を経て槽内液７中に散気空気が供給され、これにより槽内液７が曝気されると共に、槽内液７の液面７ａが変動される。即ち、本実施形態では、散気管４、散気ノズル５、ブロワ６が、曝気手段及び液面変動手段を兼ねるものである。従って、造粒装置２の構成が簡略化され、造粒装置２の小型化を図ることができる。なお、汚泥貯留槽３の底部はテーパ形状となっている。汚泥貯留槽３の底部をこのような形状としたのは、汚泥貯留槽３の底部に集められる粒状汚泥を効率的に回収するためである。汚泥貯留槽３の底部にはドレン管１７が接続され、ドレン管１７にはバルブ１８が設置されている。従って、バルブ１８を開くことにより、容易に粒状汚泥を回収することができる。
【００２５】
また汚泥貯留槽３には、散気管４の上方に、槽内液を接触させるための複数の接触部材８が配設されている。詳細に述べると、図２に示すように、接触部材８は、細長い板状をなしており、その下縁部８ａが槽内液７中に浸漬され、上縁部８ｂは槽内液７の液面７ａより上側に露出されている。また、接触部材８は、水平面に直交するように配置されている。
【００２６】
接触部材８の材質は特に制限されず、接触部材８は、例えば塩化ビニルなどの樹脂、鉄などの金属などで構成される。但し、接触部材８は、例えばポリテトラフルオロエチレン等の分子構造上疎水性を示す樹脂等の疎水性材料から構成されることが好ましい。この場合、接触部材８に、後述する付着物９が堆積しやすくなる。また接触部材８は、二種以上の疎水性を示す素材からなる複合素材で構成されていてもよい。あるいは、接触部材８がその表面に疎水性材料からなる膜を有していてもよい。この場合でも、接触部材８に付着物９を堆積させやすくすることができる。
【００２７】
図１に示すように、造粒装置２は、接触部材８に堆積した付着物９を接触部材８から剥離して汚泥貯留槽３内に供給する剥離手段２３を備えている。
【００２８】
ここで、剥離手段２３は、例えば水を貯留する水源２４と、接触部材８の上方に配設される複数の散水部材２５と、水源２４及び複数の散水部材２５を接続する管路Ｌ２とを備えており、管路Ｌ２には、バルブ２６及びポンプＰ２が設置されている。従って、バルブ２６を開き、ポンプＰ２を作動すると、水源２４に貯留された水が管路Ｌ２を経て散水部材２５に供給され、散水部材２５により接触部材８に散水が行われ、付着物９が剥離されるようになっている。なお、水源２４に貯留される水としては、例えば工水、中水、生物処理水等を用いることができる。
【００２９】
次に、本発明の粒状汚泥の製造方法の第１実施形態について説明する。
【００３０】
本実施形態に係る製造方法は、前述した汚泥処理設備１００を用いた粒状汚泥の製造方法である。
【００３１】
まずポンプＰ１の作動により、沈殿槽１の底部に溜められた生物汚泥を含む被処理液を吸引し、管路Ｌ１を経て汚泥貯留槽３の上部開口３ａから供給する（被処理液供給工程）。汚泥貯留槽３において、槽内液７の液面７ａが一定位置以上にある場合には、被処理液を供給する必要はない。
【００３２】
一方、汚泥貯留槽３においては、ブロワ６を作動して散気管４に空気を供給し、散気ノズル５より槽内液７に散気空気を導入する。この散気空気により、槽内液７がバブリングされ、液面７ａが変動するようになる（液面変動工程）。このとき、液面７ａが上下動して、接触部材８の表面をなぞるように槽内液７が接触部材８に接触すると共に、ミスト化した汚泥が飛散して接触部材８に付着する。そして、槽内液７が接触部材８に繰り返し接触したり、ミスト化した汚泥が飛散して接触部材８に付着することにより、接触部材８の表面には、帯状の付着物９が堆積するようになる（図２参照）。なお、図２において、直線状の二点鎖線は、変動させない時の液面７ａの位置を、波形状の二点鎖線は、液面７ａを変動させた時の液面７ａの上限を示している。
【００３３】
他方、バルブ２６を開き、ポンプＰ２を作動する。すると、水源２４に貯留された水が管路Ｌ２を経て散水部材２５に供給され、散水部材２５により接触部材８に散水が行われる。これにより、接触部材８に対する付着物９の付着力が低下し、付着物９が接触部材８から剥離されて、重力により汚泥貯留槽３の槽内液７中に落とされる（剥離工程）。
【００３４】
このとき、槽内液７は、散気空気によりバブリングされているため、槽内液７中に落とされた付着物９は、槽内液７中の汚泥とともに撹拌される。こうして撹拌を行うと、汚泥貯留槽３の底部には、汚泥の粒状化が進行し、粒状汚泥が沈降して堆積する（粒状化工程）。従って、本実施形態では、散気管４、散気ノズル５、ブロワ６及び汚泥貯留槽３が粒状化手段として機能しており、散気管４、散気ノズル５及びブロワ６が撹拌手段として機能している。なお、汚泥の粒状化と、槽内液７の撹拌との因果関係は明らかではないが、槽内液７の撹拌により槽内液７中に生じる乱流、および気泡の上昇に伴って生じる局所的な旋回流（渦流）により、汚泥が適度な大きさに崩れ、それらが頻繁に衝突したり、渦流により回転運動を起こしたりすること等によって粒状化すると考えられる。また、まだ粒状化していない汚泥が粒状汚泥表面に付着し増殖することにより、更に汚泥の粒状化が促進され、強固で良質なグラニュールが形成されると考えられる。
【００３５】
また、造粒装置２においては、散気管４に供給された空気で槽内液７を曝気することにより液面７ａを変動させており、槽内液７を曝気するための散気管４、散気ノズル５及びブロワ６が、液面７ａを変動させる機能をも有しているため、液面７ａを変動させることができると同時に、槽内液７を好気状態に維持することもできる。
【００３６】
さらに、造粒装置２においては、散気管４に供給された空気で槽内液７を曝気することにより槽内液７を撹拌しており、槽内液７を曝気するための散気管４、散気ノズル５及びブロワ６が、槽内液７を撹拌する機能をも有している。このため、槽内液７を撹拌することができると同時に、槽内液７を好気状態に維持することもできる。
【００３７】
なお、粒状汚泥を回収する場合には、バルブ１８を開けばよい。粒状汚泥は、汚泥貯留槽３の底部に沈降して溜まっているため、バルブ１８を開くことにより、粒状汚泥を容易に取り出すことができる。
【００３８】
次に、本発明の粒状汚泥の製造方法の第２実施形態について説明する。
【００３９】
本実施形態の製造方法は、接触部材８から剥離した付着物９を、剥離に用いた工水、中水、生物処理水等（以下、「被撹拌液」と言う）と共に汚泥攪拌装置１０に供給し、汚泥攪拌装置１０により粒状汚泥を生成する点で第１実施形態の製造方法と相違する。その他の点、例えば接触部材８に付着物９を堆積させる点等については、第１実施形態の製造方法と同様であるため、重複する説明を省略することとする。
【００４０】
図３は、汚泥撹拌装置１０の構成を示す概略図である。汚泥撹拌装置１０では、密閉された筒状を成す容器１１内に、多数の多孔板１５_n（添字ｎは、任意位置を示す）が所定間隔で棒状の支柱１３に固定配置された多孔板群１５（攪拌部）が略同軸状に設けられている。容器１１の上部及び底部には、循環管路Ｌ５０の各端部が接続されており、この循環管路Ｌ５０の途中には、並列に配設されたポンプＰ３，Ｐ４をそれぞれ有する分岐管路Ｌ５１，Ｌ５２が設置されている。ポンプＰ３，Ｐ４の吐出方向は、それぞれ図示矢印ｔ１，ｔ２で示すように互いに逆方向とされている。
【００４１】
また、容器１１の底部には、管路Ｌ３が接続され、付着物を含有する被撹拌液Ｗが容器１１の下部に供給されるようになっている。一方、管路Ｌ５が容器１１の上部壁に接続されており、粒状汚泥が容器１１の上部から管路Ｌ５を経て粒状汚泥が排出されるようになっている。さらに、ガス供給源１６に接続された管路Ｌ４は、流量調整バルブＶ２１，Ｖ２２を有し且つそれぞれ容器１１の底部及び管路Ｌ５０の双方に接続された分岐管路Ｌ２１，Ｌ２２に分かれている。
【００４２】
図４は、汚泥撹拌装置１０の要部を示す斜視図であり、多孔板群１５の一部を示す。また、図５は、多孔板群１５の一部を示す断面図である。両図に示す如く、各多孔板１５_nには、その厚み方向に貫通する複数の孔Ｈ_nが形成されている。また、任意の位置の多孔板１５_nは、隣接する多孔板１５_n-1及び１５_n+1に対し、各多孔板１５_n-1,n,n+1と重ね合わせたときに、多孔板１５_nに形成された孔（第１の孔）Ｈ_nと各多孔板１５_n-1,n,n+1に形成された孔（第２の孔）Ｈ_n-1,n,n+1の位置が一致しないように配置されている。
【００４３】
換言すれば、多孔板群１５は、互いに隣接された一方の多孔板１５_nに形成された複数の孔Ｈ_nと他方の多孔板１５_n-1,n+1に形成された複数の孔Ｈ_n-1,n+1とが、平面位置が互いに異なって配置されるように設けられている。すなわち、隣接された多孔板１５_n毎に、孔Ｈの中心（軸）位置が交互に異なるように千鳥格子状（千鳥模様状、千鳥足状）に配列されている。さらに言えば、複数の多孔板１５_nのうち、任意に選択される隣接配置された二つの多孔板１５_nのうち一方の多孔板１５_nに形成された孔Ｈ_n（第１の孔）と、他方の多孔板１５_n-1,n+1に形成された孔Ｈ_n-1,n+1のうちその第１の孔と最短距離に位置する孔（第２の孔）とが、非同軸状（即ち第１の孔を通る軸線上に、その第１の孔から最短距離に位置する孔がない状態）に設けられている。
【００４４】
ここで、多孔板１５_nに形成された複数の孔Ｈ_nのそれぞれが円柱状であり、その孔Ｈ_nの直径が５〜２０ｍｍであることが好ましい。この場合、付着物９を構成する汚泥の粒状化がより促進される。孔Ｈ_nの直径が上記範囲を外れると、粒状汚泥が形成されないか、或いは汚泥の粒状化の進行が遅くなる傾向がある。
【００４５】
次に、上記汚泥撹拌装置１０を運転して、粒状汚泥を製造する方法の一例について説明する。
【００４６】
まず、管路Ｌ３を通して、被撹拌液Ｗを容器１１の内側且つ下側の位置に導入する。被撹拌液の供給と共に或いは一定の液量となった後、ガス供給源１６から管路Ｌ２１を通して容器１１の下部に空気等を曝気供給する。また、ポンプＰ３を運転すると共に、管路Ｌ２２を通して管路Ｌ５０の他端側に空気等を曝気供給する。
【００４７】
そして、被撹拌液の供給流量を調整し、例えば、管路Ｌ５０の一端が接続された上部の排出口よりも液面がやや高くなるような液量に維持しながら、空気等を供給した状態で被撹拌液を容器１１内で強制循環させる。この時、被撹拌液は、多孔板群１５を下向きに流通する。そして、一定時間ポンプＰ３の運転を行った後、ポンプＰ３を停止すると共に、ポンプＰ４を運転する。こうして、容器１１内の循環流を逆向きとし、被撹拌液を上向きに流通させる。
【００４８】
ここで、ポンプＰ４を運転している場合を例にとると、空気等の気泡を含む気液固相の混相流は、多孔板１５_nの孔Ｈ_nを通るように上向きに流動するが、その流れは上方に位置する多孔板１５_n-1によって遮断又は遮へいされ、一部が下方に向きを変えられる。よって、その部位では、上昇流と下降流が複雑に混合し撹乱されて渦流等を含む乱流状態が絶え間なく生起される（図５参照）。このような状態は、各多孔板１５_nの各孔Ｈ_n近傍の部位で引き起こされ、全体として被撹拌液の攪拌が十分に行われる。逆に、ポンプＰ３を運転している状態においても、多孔板群１５によって多孔板１５_n間に渦流が生起され、十分な攪拌が行われる。
【００４９】
この結果、製造条件に大きく左右されることなく、被撹拌液中の汚泥が粒状化される。従って、粒状汚泥を容易に得ることができる。しかも、この造粒装置２によれば、ピンセット等で採取した時に破壊されない程度の強度を持つ粒状汚泥を得ることが可能となる。なお、汚泥の粒状化と、被撹拌液の撹拌との因果関係は明らかではないが、被撹拌液中に生じる渦流により汚泥同士が頻繁に衝突し合い、これにより汚泥同士の凝集、多孔板表面付近に形成される渦流による粒状化、汚泥フロックの圧密が促進されて、汚泥の粒状化が促進されるのではないかと考えられる。また粒状化していない汚泥のグラニュール表面への付着、増殖によるグラニュール化促進も考えられる。更に有機性排水を投入した場合は、グラニュール表面の微生物フィルムの成長によるグラニュールの成長促進、活性の上昇も期待できる。
【００５０】
また、ポンプＰ３，Ｐ４の運転を切り替えて、容器１１内の被撹拌液と空気等との混相流の流れの向きを逐次反転するので、多孔板１５_n間に不可避的に生じ得る滞留を解消できる。よって、空気等による被撹拌液の攪拌を更に促進することができる。したがって、汚泥の粒状化を一段と促進することができる。しかも、多孔板群１５を駆動することなく、液流方向の交互切り替えによる攪拌を行うので、可動部を少なくして装置の信頼性及び保守性を向上できると共に、動力使用量の増大を防止できる。
【００５１】
さらに、多孔板群１５における各多孔板１５_nに形成された孔Ｈ_nが千鳥格子状に配置されることにより、渦流の発生効果が高められるので、多数の孔を同軸状に同一位置に配置した場合に比して、汚泥の粒状化を一層促進することができる。
【００５２】
加えて、容器１１内壁によって多孔板群１５の周囲が覆われているので、混相流が各多孔板１５_nの径方向（外周へ向かう方向）へ拡散又は放散することが妨げられる。よって、混相流の流圧の低下が抑止され、或いは流圧が高められ、被撹拌液が一層強力に攪拌される。よって、生物汚泥の粒状化を更に一層促進できる。
【００５３】
次に、本発明による粒状汚泥の製造方法の第３実施形態について説明する。
【００５４】
本実施形態の製造方法は、汚泥攪拌装置１０に代えて、汚泥攪拌装置２０を用いた点で第２実施形態の製造方法と相違するものである。
【００５５】
図６は、汚泥攪拌装置２０の構成を示す概略図である。図６に示すように、汚泥攪拌装置２０は、ポンプＰ３，Ｐ４が設けられた管路Ｌ５１，Ｌ５２の代わりに、図示矢印ｔ３で示す方向に吐出するポンプＰ５に接続された管路Ｌ５３，Ｌ５４が循環管路Ｌ５０に接続されたこと以外は、図３に示す汚泥撹拌装置１０と同様に構成されたものである。管路Ｌ５３は三方弁Ｖ３３を有する分岐管路であり、管路Ｌ５０における管路Ｌ５３が接続された部位間には三方弁Ｖ３４が設けられている。
【００５６】
管路Ｌ５４は、管路Ｌ５０，Ｌ５３間をバイパスするように、それらの三方弁Ｖ３３，Ｖ３４に接続されている。すなわち、管路Ｌ５０に三方弁Ｖ３３，Ｖ３４を介して１台のポンプＰ５が接続されている。
【００５７】
このように構成された汚泥攪拌装置２０によれば、ポンプＰ５を運転した状態で、三方弁Ｖ３３，Ｖ３４の各弁の開閉操作により、被撹拌液の循環流の方向を切り替えることが可能である。具体的には、容器１１内の上昇流を生起させるには、管路Ｌ５０において被撹拌液を図示矢印Ｘ方向に流通させる。一方、容器１１内の下降流を生起させるには、管路Ｌ５０において被撹拌液を図示矢印Ｙ方向に流通させる。これにより、一台のポンプＰ５のみで、被撹拌液の流路を随時切り替えることができ、汚泥の粒状化が促進され、粒状汚泥を容易に得ることができる。なお、汚泥の粒状化に関する他の作用効果については、図３に示す汚泥撹拌装置１０と実質的に同等であり、重複説明を避けるため、ここでの詳述は省略する。
【００５８】
次に、本発明の粒状汚泥の製造方法の第４実施形態について説明する。
【００５９】
本実施形態の製造方法は、汚泥攪拌装置１０に代えて、汚泥攪拌装置３０を用いた点で第２実施形態の製造方法と相違するものである。
【００６０】
図７は、汚泥攪拌装置３０の構成を示す概略図である。汚泥攪拌装置３０は、支柱１３の代わりに駆動部３５に上端部が接続されたシャフト３３に多孔板群１５が結合されており、且つ、管路Ｌ５０，Ｌ５１，Ｌ５２等及びポンプＰ３，Ｐ４を有しないこと以外は、汚泥撹拌装置１０と同様に構成されたものである。シャフト３３の下端部は、図示しない軸受けにより支持され、駆動部３５の運転により、図示矢印Ａ方向（すなわち、鉛直方向）に一定周期及びストロークで上下移動される。
【００６１】
これにより、多孔板群１５と被撹拌液との相対的な流動が生じ、その流動方向が多孔板群１５の駆動周期で頻繁に切り替わり、上述したような被撹拌液と空気等との混相流の渦流が生起され、強力な攪拌が行われる。その結果、被撹拌液中の汚泥の粒状化が促進される。なお、汚泥の粒状化に関する他の作用効果については、図３に示す汚泥撹拌装置１０と実質的に同等であり、重複説明を避けるため、ここでの詳述は省略する。
【００６２】
次に、本発明の粒状汚泥の製造方法の第５実施形態について説明する。
【００６３】
本実施形態の製造方法は、汚泥攪拌装置１０に代えて、汚泥攪拌装置４０を用いた点で第２実施形態の製造方法と相違するものである。
【００６４】
図８は、汚泥攪拌装置４０を示す模式断面図（一部構成図）である。汚泥攪拌装置４０は、シャフト３３の代わりに外部の支持体に端部が固定された支柱４３に多孔板群１５が設置されており、且つ、容器１１が駆動部４５に結合されたこと以外は、汚泥攪拌装置３０と同様に構成されたものである。容器１１の上壁及び底壁における支柱４３の貫通部は、摺動可能に密封されている。このような汚泥攪拌装置４０においては、多孔板群１５を駆動する代わりに、駆動部４５の運転によって容器１１全体を図示矢印Ｂ方向（すなわち、鉛直方向）に一定周期及びストロークで上下移動される。
【００６５】
これにより、多孔板群１５と被撹拌液との相対的な流動が生じ、その流動方向が容器１１の駆動周期で頻繁に切り替わり、上述したような被撹拌液と空気等との混相流の渦流が生起され、強力な攪拌が行われる。その結果、汚泥の粒状化が促進される。なお、汚泥の粒状化に関する他の作用効果については、図３に示す汚泥撹拌装置１０と実質的に同等であり、重複説明を避けるため、ここでの詳述は省略する。
【００６６】
次に、本発明の粒状汚泥の製造方法の第６実施形態について説明する。
【００６７】
本実施形態の製造方法は、汚泥攪拌装置１０に代えて、汚泥攪拌装置５０を用いた点で第２実施形態の製造方法と相違するものである。
【００６８】
図８は、汚泥攪拌装置５０の構成を示す概略図である。汚泥攪拌装置５０は、三方弁Ｖ３３，Ｖ３４の代わりに、それぞれ２台の二方弁Ｖ３３ａ，Ｖ３３ｂ、及びＶ３４ａ，Ｖ３４ｂを備えること以外は、図６に示す汚泥攪拌装置２０と同様に構成されたものである。これらの二方弁Ｖ３３ａ，Ｖ３３ｂ，Ｖ３４ａ，Ｖ３４ｂの切り替えにより、三方弁Ｖ３３，Ｖ３４による汚泥攪拌装置２０におけるとの同等の循環流を形成させることができる。また、例えばスケジュール１００Ａ程度の配管を用いる場合には、経済性の観点から有利である。なお、汚泥の粒状化に関する他の作用効果については、図３に示す汚泥撹拌装置１０と実質的に同等であり、重複説明を避けるため、ここでの詳述は省略する。
【００６９】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。例えば、上記汚泥撹拌装置１０〜４０のそれぞれにおける容器１１内には、多孔板群１５の代わりに、被撹拌液の流動方向を一部遮断又は遮へいし得る他の部材、例えば、駆動可能な又は駆動しないフィン部材、プロペラ部材、他の板状体、櫛状体、網状体等、或いはそれらを組み合わせたもの等を設置してもよい。なお、これらの部材には、必ずしも孔が形成されていなくてもよい。また、各多孔板１５_nに形成された孔Ｈ_nの形状は図示のものに限定されない。さらに、汚泥攪拌装置３０，４０の容器１１に、汚泥撹拌装置１０，２０を構成するポンプＰ３，Ｐ４又はポンプＰ５を有する管路Ｌ５０を設置し、多孔板群１５又は容器１１の駆動と、ポンプにより被撹拌液の強制循環を組み合わせて実施してもよい。また上記汚泥撹拌装置１０〜４０の運転時には、被撹拌液を空気等で曝気しているが、被撹拌液を空気等で曝気することは必ずしも必要なものではない。被撹拌液を空気等で曝気しなくても、被撹拌液中に渦流が生じるように被撹拌液が撹拌されていれば、粒状汚泥を容易に製造することができ、その粒状汚泥は、採取時にピンセット等で破壊されない程度の強度を持ち得る。
【００７０】
また、上記実施形態では、沈殿槽１から排出された汚泥を造粒装置２により粒状化しているが、粒状化の対象となる汚泥は、沈殿槽１から排出されるものに限定されるものではなく、例えば活性汚泥槽で生成される余剰汚泥であってもよい。
【００７１】
また、上記汚泥貯留槽３において、板状の接触部材８が水平面に対して直交するように配置されているが、接触部材８の表面に付着する付着物９の回収量が十分でない場合には、図１０に示すように、接触部材８を水平面２７に対して傾斜するように配置するのがよい。このように配置することで、付着物９が自重で落下し難くなり、接触部材８の表面に残り易くなるため、付着物９の堆積量を増加させることができる。
【００７２】
また接触部材８の形状は板状に限られるものではない。例えば付着物９の堆積量を増加させるためには、接触部材８の上部を水平に広げて平坦部２８とし断面をＴ字状にしたり（図１１（ａ）参照）、接触部材８の上部を２つに分岐させて断面をＹ字状にしたり（図１１（ｂ）参照）、図１１（ａ）の接触部材８の平坦部２８の両縁部をそれぞれ上方に屈曲させることが好ましい。また接触部材８の形状は、図１２に示すように円筒状にすることが好ましい。この場合、接触部材８の表面積が大きくなるため、付着物９の堆積量を増加させることができる。なお、接触部材８の形状は、筒状であればよく、例えば角筒状等であってもよい。
【００７３】
さらに接触部材８は、粒状のゼオライトなどでもよい。この場合、表面積をより大きくすることができることに加えて、ゼオライトの持つ吸着力により付着物９を十分に堆積させることができる。なお、このような粒状の接触部材８を散気管４の上方に保持するためには、槽内液７の接触部材８への接触も考慮して、例えば図１３に示すように、網状部材２９の上に接触部材８を載せるのがよい。
【００７４】
また上記実施形態では、接触部材８は疎水性を有しているが、表面に正の電荷を有するものであってもよい。この場合、汚泥は負の電荷を有する傾向にあるため、接触部材８に汚泥が付着しやすくなる。接触部材８が表面に正の電荷を有するようにするためには、例えば、接触部材８を金属等の導電性部材で構成し、接触部材８に電圧を印加して正に帯電させるようにすればよい。
【００７５】
さらに上記実施形態では、接触部材８の一部が槽内液７に浸漬しているが、接触部材８の一部が槽内液７に接触していることは必ずしも必要ではない。要するに、接触部材８は、液面７ａを変動させた時に、槽内液７が接触部材８に接触可能な位置に設けられていればよい。従って、接触部材８が、曝気停止時において液面７ａの上方に設けられていてもよい。
【００７６】
また本発明の粒状汚泥の製造装置は、造粒装置２に限定されるものではない。例えば図１におけるドレン管１７を、汚泥撹拌装置１０，２０，３０，４０又は５０の管路Ｌ３（図３、図６〜９参照）に接続することにより、接触部材８に堆積した付着物９を剥離手段２３により剥離し、汚泥貯留槽３の底部に溜まった粒状汚泥をドレン管１７および管路Ｌ３を経て汚泥撹拌装置１０，２０，３０，４０，５０に供給するように造粒装置を構成することが好ましい。
【００７７】
接触部材８から剥離した汚泥は、形、大きさともにランダムであり、大きな断片の汚泥になると、その表面近くでは微生物が基質や酸素の供給を受けることができるが、深い部分（中心部分）では微生物が満足に酸素の供給を受けることができず、生物処理の効率が低下する傾向がある。上記の造粒装置によれば、接触部材８から剥離した汚泥が剥離手段２３により剥離されて汚泥貯留槽３の槽内液７中に供給され、汚泥貯留槽３において散気ノズル５から供給される散気空気の上昇により槽内液７が撹拌され、これによって、汚泥を適度な大きさの粒状汚泥とすることができ、汚泥による生物処理の効率を上げることができる。また排水基質に最適な微生物がグラニュール（の表面）において増殖することにより、グラニュールの活性が更にアップする。こうして得られる適度な大きさの粒状汚泥を汚泥撹拌装置１０，２０，３０，４０，５０に供給して撹拌すると、汚泥の粒状化を一段と促進することができ、より強固で良質の粒状汚泥を得ることができる。
【００７８】
さらに上記製造方法の実施形態では、接触部材８に堆積した付着物９を、散水部材２５を用いた剥離手段２３によって剥離しているが、汚泥貯留槽３内に被処理液を供給して液面７ａを上昇させ、付着物９を槽内液７で浸すことにより付着物９を剥離するようにしてもよい。あるいは、曝気量を増加させて槽内液７から液を激しく飛散させることによっても、接触部材８に堆積した付着物９を剥離することができる。
【００７９】
また液面７ａの上下動は、被処理液の供給量と汚泥貯留槽３からの処理水の排水量をコントロールして行ってもよい。さらに水源２４は沈殿槽１や汚泥貯留槽３であってもよい。
【００８０】
更に、上述した製造方法の実施形態では、接触部材８から剥離した付着物９を、被撹拌液と共に汚泥撹拌装置１０、２０，３０，４０又は５０に供給しており、被撹拌液として、水源２４に貯留された水（例えば工水、中水、生物処理水等）を用いているが、被撹拌液は、粒状化していない汚泥を有する被処理液であってもよい。また、被撹拌液は、有機性排水であると好ましく、この場合は、排水処理又は粒状化汚泥（グラニュール）表面の微生物フィルムの成長によるグラニュールの成長促進および活性の上昇も期待できる。
【００８１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明による粒状汚泥の製造装置及び製造方法によれば、汚泥貯留槽において、汚泥貯留槽の槽内液の液面を変動させて接触部材に付着物を堆積させ、この付着物を剥離して粒状化することにより、製造条件に大きく左右されることなく、粒状汚泥を製造することができる。従って、粒状汚泥を容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による粒状汚泥の製造装置の一実施形態を示すフロー図である。
【図２】付着物が付着した接触部材を示す正面図である。
【図３】本発明による粒状汚泥の製造方法の第２実施形態に用いる汚泥撹拌装置の構成を示す概略図である。
【図４】図３の汚泥撹拌装置の要部を示す斜視図である。
【図５】図４の多孔板群の一部を示す断面図である。
【図６】本発明による粒状汚泥の製造方法の第３実施形態に用いる汚泥撹拌装置の構成を示す概略図である。
【図７】本発明による粒状汚泥の製造方法の第４実施形態に用いる汚泥撹拌装置の構成を示す概略図である。
【図８】本発明による粒状汚泥の製造方法の第５実施形態に用いる汚泥撹拌装置の構成を示す概略図である。
【図９】本発明による粒状汚泥の製造方法の第６実施形態に用いる汚泥撹拌装置の構成を示す概略図である。
【図１０】接触部材の他の配置例を示す側面図である。
【図１１】（ａ）〜（ｃ）は、接触部材の種々の変形例を示す断面図である。
【図１２】接触部材の別の変形例を示す斜視図である。
【図１３】接触部材のさらに別の変形例を示す斜視図である。
【図１４】従来の粒状汚泥の製造装置の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
２…造粒装置、３…汚泥貯留槽（粒状化手段）、４…散気管（液面変動手段、曝気手段、撹拌手段）、５…散気ノズル（液面変動手段、曝気手段、撹拌手段）、６…ブロワ（液面変動手段、曝気手段、撹拌手段）、８…接触部材、９…付着物、２３…剥離手段、２４…水源（剥離手段）、２５…散水部材（剥離手段）、２６…バルブ（剥離手段）、Ｐ２…ポンプ（剥離手段）、１０、２０，３０，４０，５０…汚泥攪拌装置（粒状化手段）。

Claims

生物汚泥を含む被処理液が供給される汚泥貯留槽と、
前記汚泥貯留槽の槽内液の液面を変動させる液面変動手段と、
前記液面変動手段による液面の変動によって前記汚泥貯留槽の槽内液が接触可能な位置に設けられる接触部材と、
前記接触部材に堆積した付着物を前記接触部材から剥離する剥離手段と、
剥離した前記付着物を粒状化して粒状汚泥を得る粒状化手段と、
を備えることを特徴とする粒状汚泥の製造装置。
前記汚泥貯留槽内の槽内液を曝気する曝気手段を更に備えており、前記曝気手段が前記液面変動手段であることを特徴とする請求項１に記載の粒状汚泥の製造装置。
前記粒状化手段が、剥離された前記付着物が供給される前記汚泥貯留槽と、前記汚泥貯留槽内の槽内液を撹拌する撹拌手段とを備えることを特徴とする請求項１に記載の粒状汚泥の製造装置。
前記撹拌手段が、前記汚泥貯留槽内の槽内液を曝気する曝気手段であることを特徴とする請求項３に記載の粒状汚泥の製造装置。
前記粒状化手段が、
剥離した前記付着物を含む被撹拌液が供給される容器と、
前記容器に設けられ、前記被撹拌液の液流を遮断し又は前記被撹拌液の液流の向きを変化させることにより前記被撹拌液中に渦流を生じせしめて前記被撹拌液を攪拌する撹拌手段と、
を備える汚泥攪拌装置であることを特徴とする請求項１又は２に記載の粒状汚泥の製造装置。
前記接触部材が疎水性を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の粒状汚泥の製造装置。
前記接触部材が表面に正の電荷を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の粒状汚泥の製造装置。
前記接触部材を複数有し、前記接触部材が板状であり、複数の前記接触部材が平行に配置されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の粒状汚泥の製造装置。
生物汚泥を含む被処理液を貯留する汚泥貯留槽において、前記汚泥貯留槽の槽内液の液面を変動させて、前記槽内液を接触部材における前記液面上に位置する部分に接触させる液面変動工程と、
前記接触部材に堆積した付着物を前記接触部材から剥離する剥離工程と、
前記剥離工程で剥離された前記付着物を粒状化して粒状汚泥を得る粒状化工程と、
を含むことを特徴とする粒状汚泥の製造方法。
前記液面変動工程において、前記汚泥貯留槽内の槽内液を曝気することにより前記汚泥貯留槽の液面を変動させることを特徴とする請求項９に記載の粒状汚泥の製造方法。
前記粒状化工程において、前記付着物の粒状化を、前記接触部材から剥離された付着物を前記槽内液に供給して前記槽内液を撹拌することにより行うことを特徴とする請求項９又は１０に記載の粒状汚泥の製造方法。
前記粒状化工程において、前記付着物の粒状化を、前記接触部材から剥離された付着物を含む被撹拌液を、前記汚泥貯留槽とは別の槽内に供給し、前記槽内において前記被撹拌液の液流を遮断し又は前記被撹拌液の液流の向きを変化させ、前記被撹拌液中に渦流を生じせしめて前記被撹拌液を攪拌することにより行うことを特徴とする請求項９又は１０に記載の粒状汚泥の製造方法。