JP4172287B2 - Method and apparatus for aerobic digestion treatment of sludge - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は有機性汚泥を好気性消化する汚泥の好気性消化処理方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
生物汚泥を含む有機性汚泥の好気性消化法の一つとして高温消化法があり、特に欧米において多く実施されている。この高温消化法は、液温３０〜７０℃の高温領域において好適に生育する高温微生物の働きを利用して有機成分を含む汚泥を分解減量する方法であり、３０℃未満の中温域での消化分解よりも短い滞留時間で処理できるという特徴がある。消化温度を高温に保つ手段は、被処理汚泥の分解熱を利用する方法や、外部から熱エネルギーを供給する方法が採用されている。
【０００３】
高温消化法の場合、高温消化槽に保持する汚泥濃度が一般の曝気槽より高い場合が多いので、酸素供給手段として通常の散気管を使用した場合は閉塞しやすく、このため機械的な作用で微細気泡を生成できる自己吸引式水中インペラ方式や、エゼクタ方式が用いられる。しかし、このような方式の酸素供給手段を使用した場合でも、酸素含有ガスを供給する流路、特に汚泥が存在する部分に接続されている近傍においては閉塞しやすい。水中インペラ方式では、空気流路は消化槽外に開放された直管で構成されるのが通常であるから比較的清掃作業は簡単であるが、エゼクタの場合は、空気供給管に曲部を設けざるを得ない場合が通常であり、特に清掃が困難であった。
【０００４】
好気性消化における汚泥の消化率を高くするため、消化槽から汚泥を引き抜いてオゾン処理などの改質処理を行って汚泥を易生物分解性に改質した後、消化槽に戻すことも行われている。
このような改質処理を併用した好気性消化においては、改質汚泥の発泡性が強く、改質汚泥の分解過程で発泡性物質が生産される場合もあり、また改質汚泥を酸化分解するためには改質処理を行わない場合より散気量を増やす必要があるため消化槽における発泡が激しくなる。このため、装置の美観を損ね、清掃の手間が増え、さらに甚だしい場合は生物反応に必要な汚泥が泡とともに消化槽から流出する。
【０００５】
このような発泡は、消化槽の液温が３０〜７０℃となる高温好気性消化槽の場合に特に著しい。発泡を抑制するために消泡剤を添加することも考えられるが、消泡剤の使用は酸素溶解効率を低下させるため効率が悪く、また難分解性の消泡剤成分が消化槽に蓄積して処理性能を悪化させる恐れもあるので望ましくない。
【０００６】
発明者が閉塞の原因を調査した結果、汚泥の飛沫が酸素含有ガスを供給する流路の壁面に付着し、それが酸素含有ガスの低湿度および好気性消化槽の高温によって濃縮され強固に固着して次第に流路を閉塞させ、ついには十分な酸素含有ガスを供給できなくなるということを見出し、本発明を完成させた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、酸素含有ガスを供給する流路の閉塞を防止し、長期間安定して効率よく消化を行うことができる汚泥の好気性消化処理方法および装置を提供することである。
本発明の別の課題は、酸素含有ガスを供給する流路の閉塞を防止し、長期間安定して効率よく消化を行うことができるとともに、汚泥の消化率を向上させて効率よく消化を行うことができる汚泥の好気性消化処理方法および装置を提供することである。
本発明のさらに別の課題は、酸素含有ガスを供給する流路の閉塞を防止し、長期間安定して効率よく消化を行うことができるとともに、汚泥の消化率を向上させ、しかも発泡を抑制して効率よく消化を行うことができる汚泥の好気性消化処理方法および装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は次の汚泥の好気性消化処理方法および装置である。
（１） 生物汚泥を含む有機性汚泥を好気性消化槽において、供給された酸素含有ガスにより好気的に生物消化し、
好気性消化槽内の汚泥を取り出し循環路を通してポンプで好気性消化槽に圧送し、
湿度成分含有ガスにより加湿された酸素含有ガスを液−気エゼクタにより吸入し、循環路から圧送される循環汚泥と混合して気液混相流を形成し、
液−気エゼクタで形成された気液混相流を、下向管により好気性消化槽の底部に向かって下向流で通過させる
汚泥の好気性消化処理方法。
（２） 好気性消化槽内の汚泥の一部を引き抜き、この引抜汚泥を改質処理装置において易生物分解性に改質し、
改質処理装置で改質処理した改質処理汚泥を好気性消化槽に戻す上記（１）記載の方法。
（３） 液−液エゼクタにより、液−気エゼクタから吐出される気液混相流を利用して消化槽内上部の汚泥を吸入し、気液混相流と混合して下向管に導入する上記（１）または（２）記載の方法。
（４） 好気性消化は液温３０〜７０℃の高温で有機性汚泥を生物処理する高温好気性消化である上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の方法。
（５） 改質処理により生じるガス、およびその他の湿度成分を含むガスから選ばれる１以上の湿度成分含有ガスを酸素含有ガスに加えて、酸素含有ガスを加湿する上記（１）ないし（４）のいずれかに記載の方法。
（６） 改質処理がオゾン処理である上記（１）ないし（５）のいずれかに記載の方法。
（７） 酸素含有ガス中の酸素濃度が３０〜１００ｖｏｌ％であり、その酸素含有ガスの供給量が好気性消化槽１ｍ3あたり０．１〜０．４Ｎｍ3／ｈである上記（１）ないし（６）のいずれかに記載の方法。
（８） 生物汚泥を含む有機性汚泥を導入し、供給された酸素含有ガスにより好気的に生物処理する好気性消化槽と、
好気性消化槽内の汚泥を取り出して好気性消化槽に圧送するポンプを有する循環路と、
酸素含有ガスを吸入し、循環路から圧送される循環汚泥と混合して気液混相流を形成する液−気エゼクタと、
液−気エゼクタに酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給路と、
酸素含有ガスを湿度成分含有ガスにより加湿する加湿手段と、
液−気エゼクタで形成された気液混相流を下向流で通過させるように好気性消化槽の底部に向かって延びる下向管と
を備えた汚泥の好気性消化処理装置。
（９） 好気性消化槽内の汚泥の一部を引き抜き、この引抜汚泥を易生物分解性に改質する改質処理装置と、
改質処理装置で改質処理した改質処理汚泥を好気性消化槽に戻す改質汚泥移送路と
をさらに備えた上記（８）記載の装置。
（１０） 液−気エゼクタから吐出される気液混相流を利用して消化槽内上部の汚泥を吸入し、気液混相流と混合するように水没して設けられ、かつ下向管に連結される液−液エゼクタ
をさらに備えた上記（８）または（９）記載の装置。
（１１） 好気性消化槽は液温３０〜７０℃の高温で有機性汚泥を生物処理する高温好気性消化槽である上記（８）ないし（１０）のいずれかに記載の装置。
（１２） 加湿手段が、改質処理により生じるガス、およびその他の湿度成分を含むガスから選ばれる１以上の湿度成分含有ガスを酸素含有ガスに加えて、酸素含有ガスを加湿するものである上記（８）ないし（１１）のいずれかに記載の装置。
（１３） 改質処理装置がオゾン処理装置である上記（９）ないし（１２）のいずれかに記載の装置。
（１４） 加湿手段が、オゾン処理装置から得られるオゾン処理排ガスを酸素含有ガスに加えて、酸素含有ガスを加湿するものである上記（１３）記載の装置。
【０００９】
本発明の好気性消化処理方法および装置において処理の対象となる有機性汚泥は生物汚泥を含む有機性汚泥であり、生物汚泥を主要成分として含む汚泥が好ましく、生物汚泥のほかに他の有機物および／または無機物を含んでいてもよい。生物汚泥としては下水、し尿、産業排水等の有機性排水の生物処理によって生成する汚泥があげられ、活性汚泥、消化汚泥などがこれに含まれる。有機性汚泥はこのような生物汚泥を含む汚泥であり、生物汚泥のほかに下水等の沈澱汚泥などの他の有機または無機物を含む汚泥との混合汚泥でもよい。このような汚泥には水処理等によって発生するスラリー状の汚泥のほかに、これを脱水処理した脱水ケーキも含まれる。
【００１０】
本発明では、このような生物汚泥を含む有機性汚泥を好気性消化槽に導入して、供給された酸素含有ガスにより好気的に生物消化し、好気性消化槽内の汚泥を取り出し循環路を通してポンプで好気性消化槽に圧送し、湿度成分含有ガスにより加湿された酸素含有ガスを液−気エゼクタにより吸入し、循環路から圧送される循環汚泥と混合して気液混相流を形成し、液−気エゼクタで形成された気液混相流を、筒状の下向管により好気性消化槽の底部に向かって下向流で通過させ、汚泥の好気性消化を行う。この場合、好気性消化槽内の汚泥の一部を引き抜き、この引抜汚泥をオゾン処理装置などの改質処理装置において易生物分解性に改質して、改質処理汚泥を好気性消化槽に供給して好気性消化することができる。このときオゾン処理排ガス等の改質処理により生じるガス、およびその他の湿度成分を含むガスなどの湿度成分含有ガスを酸素含有ガスに加えて、酸素含有ガスを加湿し、加湿された酸素含有ガスを液−気エゼクタに供給することができる。
【００１１】
本発明の好気性消化処理装置を構成する好気性消化槽（以下、単に消化槽という場合がある）は、被処理汚泥として上記有機性汚泥を導入するとともに、酸素含有ガスを供給して好気的に生物処理する消化槽であり、酸素含有ガスを効率よく溶解する手段として後述する液−気エゼクタおよび下向管が設けられる。酸素含有ガスとしては、空気、酸素リッチ空気、オゾン含有ガス、排オゾンガス、その他の酸素含有ガスなどが使用できる。
【００１２】
消化槽は液温３０〜７０℃、好ましくは５０〜６０℃の高温で有機性汚泥を生物処理する高温消化槽であるのが好ましい。この場合でも本発明の装置によれば、加湿された酸素含有ガスを液−気エゼクタで吸入することにより、酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給路の閉塞を防止して、効率よく好気性処理することができる。
【００１３】
好気性消化には酸素が必要であり、通常は空気による曝気が行われる。ところが空気中の酸素濃度は約２１容量％であるため効率が悪く熱の持出も多い。このため保温および通気コストの面からは酸素リッチガス（特に純酸素）を用いるのが好ましいが、酸素リッチガスを用いると、消化により発生する炭酸ガスを排出できなくなるため消化活性が低下する。このため炭酸ガスを放出できる通気量を確保するために、炭酸ガスの放出に必要な空気を酸素リッチガスとともに消化槽に供給して曝気するのが好ましい。酸素含有ガスとしては空気中の酸素濃度を高めた酸素付加空気を用いることができる。酸素含有ガスの酸素濃度は５０容量％以上、好ましくは７０容量％以上とすることができる。具体的には消化槽の槽内液を循環し、その循環液中に酸素リッチガスおよび空気を混入して消化槽に供給して曝気を行うことができる。この場合消化槽内の消化汚泥のｐＨを測定してｐＨ６〜８、好ましくは６．５〜７．７を維持するように空気の混入量を制御すると制御が簡単になるため好ましい。
【００１４】
消化槽には汚泥（槽内液）を取り出して消化槽に圧送するポンプを有する循環路が設けられ、この循環路から圧送される循環汚泥と加湿された酸素含有ガスとを混合して気液混相流を形成する液−気エゼクタが設けられる。
液−気エゼクタは、加湿された酸素含有ガスを吸入して気液混相流を形成するように循環路の吐出端に設けられ、かつスロート端部を好気性消化槽内の汚泥中に突入させて気液混相流を汚泥中に噴射するように設けるのが好ましい。この場合、液−気エゼクタから吐出される気液混相流を利用して消化槽内上部の汚泥を吸入し、気液混相流と混合するように水没して設けられ、かつ下向管に連結されて設けられる液−液エゼクタを設けるのが好ましい。液−液エゼクタを設けることにより、酸素含有ガスの溶解率をさらに向上させることができる。
【００１５】
液−気エゼクタは、酸素含有ガス供給路から供給される加湿された酸素含有ガスを吸入して、循環路を循環する汚泥と混合し、汚泥中に微細気泡として分散させるとともに、この液−気エゼクタのスロートを液−液エゼクタのノズルとして用いることにより、液−気エゼクタのスロートから吐出される気液混相流の勢いを利用して大量の消化槽上部の汚泥を吸入して混合することができる。液−気エゼクタを用いて循環汚泥中に酸素含有ガスを吸入すると、循環汚泥の勢いと吸入された酸素含有ガスの勢いが合わさって強大な勢いの気液混相流が形成されるので、その混相流を液−気エゼクタのスロートから、これに直結した液−液エゼクタに直接噴出させると、生成直後の気液混相流の勢いをそのまま利用して汚泥の吸入を行うことができる。
【００１６】
液−液エゼクタを設けた場合、気液混相流の勢いを利用して汚泥を吸入することにより大量の汚泥を吸入できるとともに、吸入される汚泥の勢いを利用して気泡をさらに細分化することができる。このように気泡を細分化した状態でも緩やかな撹拌下におくと気泡が合一しやすいが、筒状の下向管を下向流で通過させると、気液の上昇力に反する方向に汚泥が流れるため気泡が激しく撹拌され、合一を防ぐとともに酸素の溶解性が高くなる。
【００１７】
液−気エゼクタは循環路の末端であって、消化槽の特に曝気部の液面より上部に、スロートの端部が液面下に突入するように設けるのが好ましい。液−気エゼクタは循環路の末端に設けられるノズルと、このノズルを囲むように設けられる吸入室と、吸入室に開口する吸気口と、吸入室の先端に液面に突入するように形成されるスロートとから構成することができる。
液−液エゼクタは液−気エゼクタのスロートをノズルとし、このノズルに対向するように汚泥中に設けられるスロートと、ノズルおよびスロート間に形成される吸液口とから構成することができる。
【００１８】
液−気エゼクタは汚泥を噴射することにより気体を吸入する液−気エゼクタであり、液−液エゼクタは汚泥を噴射することにより汚泥を吸入する液−液エゼクタである。液−気エゼクタのノズルはそのスロートに対向するように上下方向の直線上に設けると、循環汚泥の勢いを減殺しないので好ましい。液−気エゼクタのスロートすなわち液−液エゼクタのノズルも液−液エゼクタのスロートに対向するように、上下方向の直線上に設けると気液混相流の勢いを減殺しないので好ましい。液−気エゼクタのスロートは先端を絞らないで管状の状態で開口させると、気液混相流の勢いを減殺しないので好ましい。液−液エゼクタのスロートは中間部を絞り、吸入側および吐出側を拡管したものが好ましい。吐出側には拡管した口径の下向管が消化槽底部に開口するように接続される。
【００１９】
液−気エゼクタのノズルの口径をＤ１、液−気エゼクタのスロート（液−液エゼクタのノズル）の口径をＤ２、液−液エゼクタのスロート（最狭部）の口径をＤ３とするとき、Ｄ１／Ｄ２＝０．５〜０．８、Ｄ２／Ｄ３＝０．４〜０．７とするとそれぞれの酸素含有ガスおよび汚泥の吸入量が大きくなり好ましい。液−気エゼクタのスロートの長さは直径の４〜１０倍にすると、気液混相流の勢いを保持して酸素含有ガスおよび汚泥の吸入量を大きくできるので好ましい。また液−液エゼクタのスロート部（最狭部）の長さはその直径の５〜１５倍にすると、圧損を小さくして気泡を微細化できるため好ましい。
【００２０】
また液−気エゼクタは、一端が循環路に連結し、他端が下向管に連結するように設けることもできる。この場合、液−気エゼクタで形成した気液混相流を液−液エゼクタを介することなく下向管に噴出する。
【００２１】
本発明の装置では消化槽から汚泥をポンプにより取り出して、循環路を通して圧送するように構成するのが好ましい。消化槽は上記の曝気を行えるように構成されるが、隔壁により曝気部と汚泥取出部とに区画し、循環路は汚泥取出部から曝気部へ汚泥を循環するように構成するのが好ましい。この汚泥取出部には曝気部との水頭差で汚泥を流出させるように、隔壁より低い位置に流出口（消化汚泥路）を設けると、曝気部上面の気泡を消化汚泥とともに排出できるので好ましい。また曝気部および汚泥取出部を含む消化槽の上面を、液−気エゼクタを含めて蓋で覆って実質的に密閉構造にすると、吸入された酸素含有ガスの圧力を利用して気泡を排出できるので好ましい。また消化汚泥路を液面下に設ける場合には、別途排ガス路を設ける必要がある。排ガス路近傍には、消泡装置を設けて排ガス路への気泡の流出を防止することが好ましい。消泡装置としては、タービン羽根を利用した装置などを用いることができる。
消化槽で消化処理された汚泥は消化汚泥路または余剰汚泥排出路から引き抜いて廃棄するか、遠心分離機等で固液分離して上澄水を廃棄し、濃縮された汚泥は消化槽に戻すことができる。固液分離された濃縮汚泥を消化槽に戻すことにより、汚泥の滞留時間を延長し、汚泥の分解率を上昇させることができる。
【００２２】
液−気エゼクタに吸入させる酸素含有ガスは、湿度成分含有ガスにより加湿された酸素含有ガスである。酸素含有ガスを加湿するには、改質処理により生じるガス、およびその他の湿度成分を含むガスから選ばれる１以上の湿度成分含有ガスを酸素含有ガスに加えて、酸素含有ガスを加湿することができる。
このような加湿手段としては、例えば、酸素含有ガスと湿度成分含有ガスを導入し混合して加湿する加湿装置などが使用でき、また酸素含有ガス供給路に湿度成分含有ガス供給路から湿度成分含有ガスを供給して、酸素含有ガスと混合することにより加湿することもできる。
湿度成分含有ガスとしては、消化槽液温の制御を妨げない範囲においてなるべく消化槽の液温（好ましくは３０℃〜７０℃）と同等の温度のガスを用いると、より多くの水蒸気を液−気エゼクタに供給できるため好ましく、該ガス温度における相対湿度７０％以上、好ましくは９０％以上のガスが使用できる。このような湿度成分含有ガスとしては、改質処理により生じるガス、特にオゾン処理装置から得られるオゾン処理排ガス、その他の湿度成分を含むガスなどが挙げられ、水蒸気でもよい。加湿用の湿度成分含有ガスの供給量は、酸素含有ガスの供給量：湿度成分含有ガスの体積比が１：１から１０：１、好ましくは１：１から５：１の範囲であって、給気を妨げない量とするのが望ましい。ただし、前記体積比は、湿度成分含有ガス中に既に消化槽で必要な酸素量を含む場合は、その限りではない。
【００２３】
上記の場合、消化槽内の汚泥の一部を引き抜き、この引抜汚泥を易生物分解性に改質する改質処理装置を設け、この改質処理装置で改質した改質処理汚泥を消化槽に戻すとともに、改質処理により生じるガスを加湿用のガスとして湿度成分含有ガス供給路に供給することができる。加湿用の湿度成分含有ガスを供給する場合、前記供給量であって、酸素含有ガスの給気を妨げない程度の量の湿度成分含有ガスを連続的または間欠的に供給することができる。また改質処理装置としてオゾン処理装置を設ける場合は、オゾン処理によって生成する排オゾンガスは汚泥と接触して高湿度となっているため、排オゾンガスを加湿用のガスとして使用するのが好ましい。この場合、消化槽で必要な酸素量が、排オゾンガス中の酸素で十分まかなえるときは、排オゾンガスが、加湿用のガスと酸素含有ガスを兼ねることができる。
【００２４】
上記改質処理装置としては、引抜汚泥に薬剤および／またはエネルギーを加えて易生物分解性に改質する装置であれば任意の装置を採用することができる。例えば、オゾン処理による改質処理装置（オゾン処理装置）、過酸化水素処理による改質処理装置、酸処理による改質処理装置、アルカリ処理による改質処理装置、加熱処理による改質処理装置、高圧パルス放電処理装置、ボールミル、コロイドミル等のミルによる磨砕処理装置、これらを組合せた改質処理装置等を採用することができる。改質処理装置としてはオゾン処理装置が、処理操作が簡単かつ処理効率が高く、しかも排オゾンガスを液−気エゼクタに供給する酸素含有ガスとして利用できるので好ましい。
【００２５】
オゾン処理装置としては、消化槽から引き抜いた引抜汚泥をオゾンと接触させてオゾン処理することができる装置が利用できる。オゾンの酸化作用により汚泥は易生物分解性に改質される。オゾン処理はｐＨ５以下の酸性領域で行うと酸化分解効率が高くなる。このときのｐＨの調整は、硫酸、塩酸または硝酸などの無機酸をｐＨ調整剤として添加するのが好ましい。ｐＨ調整剤を添加する場合、ｐＨは３〜４に調整するのが好ましい。
【００２６】
オゾン処理は、引抜汚泥をそのまま、または必要により遠心分離機などで濃縮した後ｐＨ５以下に調整し、オゾンと接触させることにより行うことができる。接触方法としては、オゾン処理槽に汚泥を導入してオゾンを吹込む方法、機械攪拌による方法、充填層を利用する方法などが採用できる。オゾンガスとしてはオゾン化酸素、オゾン化空気などのオゾン含有ガスが使用できる。オゾンの使用は被処理汚泥固形物あたり０．１〜１０重量％、好ましくは１．５〜５重量％とするのが望ましい。オゾン処理により生物汚泥は酸化分解されて、ＢＯＤ成分に変換される。
【００２７】
改質処理としての過酸化水素処理装置としては、引抜汚泥を改質処理槽に導き、過酸化水素を混合して改質処理することができる装置が利用できる。過酸化水素の使用量は０．００１〜０．２ｇ−Ｈ2Ｏ2／ｇ−ＳＳとする。このとき引抜汚泥に塩酸などの酸を添加してｐＨ３〜５とすることが好ましく、この場合の過酸化水素の使用量は０．００１〜０．０７ｇ−Ｈ2Ｏ2／ｇ−ＳＳとするのが好ましい。反応を促進するために、加温したり第１鉄イオンなどの触媒を添加してもよい。
【００２８】
改質処理としての酸処理装置としては、引抜汚泥を改質処理槽に導き、塩酸、硫酸などの鉱酸を加え、ｐＨ２．５以下、好ましくはｐＨ１〜２の酸性条件下で所定時間滞留させて改質することができる装置が利用できる。滞留時間としては、例えば５〜２４時間とする。この際汚泥を加熱、例えば５０〜１００℃に加熱すると改質が促進されるので好ましい。
【００２９】
改質処理方法としてのアルカリ処理装置としては、引抜汚泥を改質処理槽に導き、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリを汚泥に対して０．１〜１重量％加え、所定時間滞留させて改質することができる装置が利用できる。滞留時間は０．５〜２時間程度で汚泥は易生物分解性に改質される。この際汚泥を加熱し、例えば５０〜１００℃に加熱すると改質が促進されるので好ましい。
【００３０】
改質処理方法としての加熱処理装置としては、加熱処理単独で行う装置を利用することもできるが、酸処理またはアルカリ処理と組合せて行うことができる装置を利用するのが好ましい。加熱処理を単独で行う場合は、例えば温度７０〜１００℃、滞留時間２〜３時間とすることができる。
【００３１】
高電圧のパルス放電処理装置は、電極間隔３〜１０ｍｍ、好ましくは４〜８ｍｍのタングステン／トリウム合金等の＋極と、ステンレス鋼等の−極間に汚泥を存在させ、印加電気１０〜５０ｋＶ、好ましくは２０〜４０ｋＶ、パルス間隔２０〜８０Ｈｚ、好ましくは４０〜６０Ｈｚでパルス放電を行い、汚泥は順次循環させながら改質することができる装置が利用できる。
【００３２】
このようにして易生物分解性に改質した改質汚泥は、消化槽に戻して好気性生物処理を行い、微生物に同化させて分解する。これにより汚泥の消化率を向上させることができる。改質汚泥は酸素含有ガス供給路に供給し、酸素含有ガスの加湿に利用した後、一部または全量を液−気エゼクタから消化槽に戻してもよいが、加湿用の液としては利用することなく、そのまま一部または全量を消化槽に戻して好気性生物処理を行うのが好ましい。
改質処理としてオゾン処理する場合は、オゾン処理したオゾン含有ガスと汚泥との混合流体を加湿された酸素含有ガスとして酸素含有ガス供給路から液−気エゼクタに供給することもできるが、オゾン処理汚泥は消化槽に戻し、排オゾンガスを分離して酸素含有ガスの加湿に利用する方が、オゾン処理汚泥による液−気エゼクタの汚染がないので好ましい。この場合排オゾンガスを酸素含有ガスとして利用することができるので、排オゾンガスの分解装置も不要となり、有利である。
【００３３】
液−気エゼクタに供給する酸素含有ガスに加湿を行うことで、清掃頻度を延長できる。これは、加湿された酸素含有ガスによって、酸素含有ガス供給管内面に付着した汚泥の飛沫が高温に熱せられて乾燥固化することを防止できるためである。
【００３４】
改質処理汚泥を液−気エゼクタに供給したり、消化槽に戻す場合、特に消化槽が高温消化槽である場合、消化槽における発泡が激しくなる場合がある。この場合は、液−気エゼクタから吸入される酸素含有ガスとして酸素濃度が３０〜１００ｖｏｌ％、好ましくは５０〜１００ｖｏｌ％の酸素含有ガスを使用し、その酸素含有ガスの供給量が消化槽１ｍ3あたり０．１〜０．４Ｎｍ3／ｈ、好ましくは０．２〜０．４Ｎｍ3／ｈとなるように制御することにより、発泡を抑制した状態で、かつ好気性処理に必要な溶存酸素濃度を維持した状態で効率よく好気性処理を行うことができる。
【００３５】
酸素含有ガスの供給量の制御は、酸素含有ガス供給路に設けたバルブの開度を調整する方法、循環路に設けたポンプの圧送圧力または循環流量を調整する方法等の方法により行うことができる。通常上記のような酸素濃度の酸素含有ガスを上記供給量で消化槽に供給しても溶存酸素がゼロとなり微生物による好気性処理は行われなくなるが、本発明では下向管式の液−気エゼクタを使用しているので、効率よく酸素含有ガスを溶解させることができ、これにより供給量を少なくしても好気性処理に必要な溶存酸素濃度を維持した状態で効率よく好気性処理を行うことができる。
【００３６】
本発明の消化処理装置ではポンプを駆動して消化槽の汚泥を、好ましくは汚泥取出部から取り出し、循環路を通して消化槽の好ましくは曝気部に循環すると、循環汚泥は液−気エゼクタのノズルから吸入室を通してスロートに噴射され、この時の吸引力により加湿された酸素含有ガスが吸気口から吸入されて気液混相流が生成し、スロートから吐出される。このとき気液混相流は好ましくは液−液エゼクタのスロートに向けて噴射することにより、その勢いを利用して吸液口から消化槽上部の汚泥を吸入し、気液混相流と混合して気泡を細分化し酸素を溶解させる。液−液エゼクタのスロートから吐出される混合流はさらに下向管を下向流で通過することにより、気泡の上昇力を利用して気泡を細分化した状態で消化槽内に放出する。気泡は消化槽内を上昇する間にも汚泥中に溶解し、液面から泡として汚泥取出部に入り、消化汚泥とともに流出部から流出する。泡を含む消化汚泥が流出する消化汚泥路は、その出口において、液封部を持たないか、または液封部深さが消化槽内のガス（泡）の排出を妨げないようにする。流出部(exit port)を水面下に設ける場合は、別途排ガス路を設ける必要がある。この場合、泡は消化槽内に蓄積し、水面上に泡の層を形成する。この泡の層の厚さが増すにつれ、自重により泡が破壊されるので、泡の層の厚さはある値で定常に達する。従って、水面上の空間高さを十分にとることにより、排ガス路に泡が流出することを防止できるが、排ガス路近傍には、消泡装置を設けて排ガス路への気泡の流出を防止することも好ましい。上記処理を連続して長時間行っても、酸素含有ガスとして加湿した酸素含有ガスを使用しているので、汚泥の固化による閉塞を抑制することができる。
【００３７】
本発明の消化処理装置では循環路の末端に液−気エゼクタを設けて気液混相流を生成させ、その吐出流を好ましくは直接液−液エゼクタに噴射して消化槽上部の汚泥を吸入して混合するため、圧力損失が少なく、気液混相流の勢いを利用して汚泥を大量に吸入して混合して酸素を溶解することができる。これによりエネルギー消費率が低く、効率よく酸素含有ガスを汚泥中に溶解することができる。従って、改質汚泥による発泡が激しい場合には酸素含有ガスの濃度および供給量を前記範囲とすることにより、酸素含有ガスの供給量を少なくして発泡を抑制し、かつ溶存酸素濃度を維持して効率よく好気性消化処理を行うことができる。
【００３８】
【発明の効果】
本発明の汚泥の好気性消化処理方法および装置は、液−気エゼクタおよび下向管を備え、液−気エゼクタには湿度成分含有ガスで加湿された酸素含有ガスが供給されるように構成されているので、酸素含有ガスを供給する流路の閉塞を防止し、長期間安定して効率よく好気性消化を行うことができる。
また本発明の汚泥の好気性消化処理方法および装置では、液−気エゼクタ、下向管および改質処理装置を備え、液−気エゼクタには湿度成分含有ガスで加湿された酸素含有ガスが供給されるように構成することにより、酸素含有ガスを供給する流路の閉塞を防止し、長期間安定して効率よく好気性消化を行うことができるとともに、汚泥の消化率を向上させ、効率よく好気性消化を行うことができる。
また本発明の汚泥の好気性消化処理方法および装置は、液−気エゼクタ、下向管および改質処理装置を備え、液−気エゼクタには湿度成分含有ガスで加湿された酸素含有ガスが供給されるように構成し、かつ酸素含有量が特定の酸素含有ガスを特定量供給するように制御することにより、酸素含有ガスを供給する流路の閉塞を防止し、長期間安定して効率よく好気性消化を行うことができるとともに、汚泥の消化率を向上させ、しかも発泡を抑制して効率よく好気性消化を行うことができる。
上記の好気性消化処理方法および装置において、酸素含有ガスを湿度成分含有ガスで加湿することにより、液体で加湿する場合よりも制御が容易で、加湿の効率もよい。また汚泥等により加湿する場合のよりも液−気エゼクタの汚染が少ない。改質処理により生じるガス、特にオゾン処理装置から得られるオゾン処理排ガスにより加湿する場合、排オゾンガス等の排ガスを酸素含有ガスとして利用することができ、また排オゾンガス等の排ガスの分解装置も不要となり、有利である。
【００３９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
図１は実施形態の好気性消化処理装置の系統図であり、引抜汚泥をオゾン処理し、オゾン処理排ガスを湿度成分含有ガスとして利用する場合の例である。
【００４０】
図１において、１は消化槽であって、隔壁２により曝気部３と汚泥取出部４に区画されており、ポンプ５を有する循環路６が汚泥取出部４の底部から曝気部３の上部に連絡している。循環路６の吐出端に液−気エゼクタ７、液−液エゼクタ８および筒状の下向管９が垂直方向下向きに直結するように設けられている。
【００４１】
液−気エゼクタ７は循環路６の末端であって、消化槽１の曝気部３の液面より上方に、スロート１１の先端部が液面下に突入するように設けられる。液−気エゼクタ７は循環路６の末端に設けられるノズル１２と、このノズル１２を囲むように設けられる吸入室１３と、吸入室１３に開口する吸気口１４と、吸入室１３の先端に液面に突出するように形成されるスロート１１とから構成され、吸気口１４には酸素含有ガス供給路１５が連絡している。
液−液エゼクタ８は液−気エゼクタ７のスロート１１をノズルとし、このノズルに対向するように汚泥中に設けられるスロート１６と、ノズル（１１）およびスロート１６間に形成される吸液口１７とから構成されている。
【００４２】
液−気エゼクタ７は循環汚泥を噴射することにより酸素含有ガスを吸入するように構成され、液−液エゼクタ８は気液混相流を噴射することにより消化槽１上部の汚泥を吸入するように構成されている。液−気エゼクタ７のノズル１２はスロート１１に対向するように上下方向の直線上に設けられ、循環汚泥の勢いを減殺しないようにされている。液−気エゼクタ７のスロート（すなわち液−液エゼクタ８のノズル）１１もスロート１６に対向するように、上下方向の直線上に設けられ、気液混相流の勢いを減殺しないようにされている。液−気エゼクタ７のスロート１１は先端を絞らないで管状の状態で開口させ、気液混相流の勢を減殺しないようにされている。液−液エゼクタ８のスロート１６は中間部に最狭部２１、吸入側および吐出側に拡管部２２、２３が形成されている。拡管部２３の吐出側には拡管した口径の下向管９が消化槽１の底部に開口するように接続されている。
【００４３】
曝気部３には汚泥供給路２５が連絡している。また汚泥取出部４の上部には隔壁２の上端より若干低い位置に開口する流出口２６が設けられ消化汚泥路２７に連絡している。消化槽１は上部に蓋２８が設けられて実質的に密閉構造となっている。蓋２８には排ガス路２９が設けられている。
【００４４】
３１はオゾン処理装置であり、オゾンガス供給路３２が連絡するとともに、曝気部３の下部から汚泥引抜路３３が連絡している。オゾン処理装置３１は、反応槽４４内上部に消泡用のスプレー４５を有し、このスプレー４５にポンプ４６を有する槽内液循環路４７が接続し、反応槽４４内の汚泥をポンプ４６により槽内液循環路４７を通してスプレー４５からスプレーし、消泡しながらオゾン処理するように構成されている。反応槽４４の下部にはオゾン処理汚泥移送路４８が接続し、オゾン処理汚泥を汚泥供給路２５を介して曝気部３に戻すように構成されている。また反応槽４４の頂部から、排オゾンガス路５１が酸素含有ガス供給路１５に接続し、オゾン処理排ガスを湿度成分含有ガスとして供給するように構成されている。また空気供給路５７が酸素含有ガス供給路１５に接続し、バルブ５８により供給量を調整して空気を酸素含有ガスに供給するように構成されている。３５は余剰汚泥排出路、３６、３７、３８はバルブである。
【００４５】
図１の好気性消化処理装置ではポンプ５を駆動して汚泥取出部４から汚泥を取り出し、循環路６を通して消化槽１の曝気部３に循環すると、循環汚泥は液−気エゼクタ７のノズル１２から吸入室１３を通してスロート１１に噴射され、この時の吸引力により加湿された酸素含有ガスが酸素含有ガス供給路１５から吸気口１４を通して吸入されて気液混相流が生成し、スロート１１から吐出される。このとき気液混相流は液−液エゼクタ８のスロート１６に向けて噴射することにより、その勢いを利用して吸液口１７から消化槽１上部の汚泥を吸入し、気液混相流と混合して気泡を細分化して酸素含有ガスを溶解させる。液−液エゼクタ８のスロート１１から吐出される混合流はさらに下向管９を下向流で通過することにより気泡の上昇力を利用して気泡を強く撹拌し、気泡の細分化状態で下向管９の端部から消化槽１内に放出する。気泡は消化槽１内を上昇する間にも汚泥中に溶解し液面から泡として汚泥とともに隔壁２を越えて汚泥取出部４に流れる。汚泥取出部４では液面付近の消化汚泥が泡とともに流出部２６から消化汚泥路２７を通って流出する。曝気部３の汚泥は３０〜７０℃に維持し、高温消化処理するのが好ましい。
【００４６】
消化汚泥路２７は、その出口において、液封部を持たないか、または液封部深さが、消化槽１内のガス（泡）の排出を妨げない範囲に制限されていることが好ましい。この場合消化槽１全体の上部が蓋２８で覆われて実質的に密閉状態になっているので、吸込まれるガスにより加圧状態となり、泡の排出が促進される。原泥（被処理汚泥）は汚泥供給路２５から曝気部３に導入される。消化槽１内の汚泥は吸入される酸素含有ガスにより曝気を受け、微生物の作用により有機物等の被酸化成分が酸化分解される。
【００４７】
上記曝気処理と並行して汚泥のオゾン処理を行う。すなわちオゾン処理装置３１に、汚泥引抜路３３から汚泥（槽内液）を引き抜き、この引抜汚泥をオゾンガス供給路３２から供給するオゾンガスと接触させてオゾン処理し、引抜汚泥を易生物分解性に改質する。このときオゾン処理装置３１では、スプレー４５から槽内液をスプレーし、消泡しながらオゾン処理する。オゾン処理汚泥移送路４８から排オゾンガスが分離されたオゾン処理汚泥を取り出し、汚泥供給路２５を介して曝気部３に戻す。オゾン処理装置３１から排出される排オゾンガスを、排オゾンガス路５１から酸素含有ガス供給路１５に供給して酸素含有ガスを加湿する。また空気供給路５７から酸素含有ガス供給路１５に空気を供給し、酸素含有ガスと混合して消化槽１に供給して曝気することにより、炭酸ガスを放出して消化活性を高く維持する。このとき消化槽１内の消化汚泥のｐＨをｐＨ測定器（図示省略）により測定して、ｐＨ６〜８、好ましくは６．５〜７．７を維持するようにバルブ５８の開度を制御して空気の混入量を調節する。
【００４８】
従来のように加湿されていない酸素含有ガスを使用した場合、吸入室１３で汚泥が乾燥固化して閉塞しやく、特に３０〜７０℃の高温で消化処理する場合には乾燥固化して閉塞しやすいが、図１の装置では加湿された酸素含有ガスを供給しているので、吸入室１３内付近における汚泥の乾燥固化は防止され、これにより流路の閉塞は生じなくなり、また固化物を取り除くための清掃間隔も長くなり、長期間安定して効率よく好気性消化処理を行うことができる。
また図１では、オゾン処理された汚泥が消化槽１に戻されて、再び好気性消化処理されるので汚泥の消化率は向上する。消化された汚泥は、消化汚泥路２７から排出されるが、排出された汚泥を遠心分離機、膜分離装置などで固液分離して上澄水を廃棄し、濃縮された汚泥を消化槽に戻すことにより、汚泥の滞留時間を延長し、汚泥の分解率を上昇させることができる（図示は省略）。余剰汚泥が生じる場合は、余剰汚泥排出路３５から排出する。
【００４９】
また図１の装置では循環路６の末端に液−気エゼクタ７を設けて気液混相流を生成させ、その吐出流を直接液−液エゼクタ８に噴射して消化槽１上部の汚泥を吸入して混合するため、圧力損失が少なく、気液混相流の勢いを利用して汚泥を大量に吸入して混合できる。さらに混合流は下向管９で気泡の上昇力に反する方向に流れるため気泡は強く撹拌され、効率よく酸素含有ガスを溶解することができる。下向管９を出た混合流は大量の微細な気泡を含んで上昇する間に酸素含有ガスが汚泥中に溶解する。これによりエネルギー消費率が低くて効率よく酸素含有ガスを汚泥中に溶解することができる。
【００５０】
図１の装置において曝気部３での発泡が激しい場合、液−気エゼクタ７から吸入される気液混合流体中の酸素濃度が３０〜１００ｖｏｌ％、好ましくは５０〜１００ｖｏｌ％であり、その酸素含有ガスの供給量が曝気部３の容積１ｍ3あたり０．１〜０．４Ｎｍ3／ｈ、好ましくは０．２〜０．４Ｎｍ3／ｈとなるように制御することにより、発泡を抑制し、かつ効率よく好気性消化処理を行うことができる。
【００５１】
酸素濃度は酸素発生機または液化酸素ボンベ等から供給される酸素と、空気またはその他の酸素以外のガスを含む気体とを適当な比率で混合することにより調整することができる。また供給量は酸素含有ガス供給路１５に設けたバルブ３７の開度を調整したり、循環路６に設けたポンプ５の圧送圧力または循環流量を制御することにより調整することができる。
【００５２】
図１の装置によれば、排オゾンガスを利用して酸素含有ガスを加湿するとともに、炭酸ガスを放出して消化活性を高く維持できるという利点がある。上記の装置では曝気部３および汚泥取出部４を蓋２８で覆っているが、曝気部３だけを蓋で覆うこともできる。
【００５３】
図２は別の実施形態の好気性消化処理装置の系統図であり、別の湿度成分含有ガスを利用する場合の例である。
図２において、湿度成分含有ガス供給路５５が酸素含有ガス供給路１５に接続し、系外から湿度成分含有ガスを酸素含有ガス供給路１５に供給して酸素含有ガスを加湿するように構成されている。
【００５４】
またオゾン処理装置３１は、反応槽４４の頂部から排オゾン処理塔５０に排オゾンガス路５１が接続し、活性炭５２と接触させて残留オゾンを分解し、処理ガス路５３から排出するように構成されている。他の構成は図１と同じである。
【００５５】
図２の装置では、系外から湿度成分含有ガス供給路５５を通して、湿度成分含有ガスを酸素含有ガス供給路１５に供給して酸素含有ガスを加湿し、加湿した酸素含有ガスを吸気口１４から供給して曝気処理を行う。オゾン処理装置３１では、反応槽４４の頂部から排オゾンガス路５１を通して排オゾン処理塔５０に、排オゾンガスを導入し活性炭５２と接触させて残留オゾンを分解し、処理ガスを処理ガス路５３から排出する。その他の処理は図１と同じである。
図２の装置によれば、吸入室１３およびスロート１１に酸性のオゾン処理汚泥が触れないため、吸入室１３およびスロート１１の腐食が起こりにくく、このため防食性の低い、より安価な材質で吸入室１３およびスロート１１を構成できるという利点がある。
【００５６】
【実施例】
次に本発明の実施例について説明する。実施例および比較例は、次の１）〜４）の共通の条件下に行った。
１）供給汚泥の種類：食品工場排水処理場（活性汚泥法）から排出される余剰汚泥を遠心濃縮したもの
２）供給汚泥濃度：ＭＬＳＳ濃度３５０００〜４２０００ｍｇ／Ｌ
３）供給汚泥量 ：１５０Ｌ／ｄを消化槽に投入
４）消化槽容量 ：２０００Ｌ
【００５７】
実施例１：
図１の装置で有機性汚泥を好気性消化処理した。すなわち槽容積２０００Ｌの高温好気消化槽で、食品工場排水処理場（活性汚泥法）からの余剰汚泥を５０〜６０℃で高温好気性消化処理した。槽内液２００ｍＬ／ｍｉｎをポンプで引き抜き、汚泥ＶＳＳ当たり３重量％に相当するオゾンガス（オゾン濃度４０ｍｇ／Ｎｌ）と接触させて改質処理した。オゾン処理した汚泥はオゾン処理汚泥移送路４８を通じて消化槽１に戻し、オゾン処理装置３１で加湿された排オゾンガスを、排オゾンガス路５１を通じて酸素含有ガス供給路１５に供給した。空気供給路５７に設けたバルブ５８の開度を、初めは手動にて全給気量が１．２Ｎｍ3／ｈとなるように液ッ気エゼクタ（下向管の長さ３．５ｍ、下向管直径３６ｍｍ、ノズル直径８ｍｍ）が生じる陰圧を利用して吸引させて処理を行い、気ッ液エゼクタの清掃が必要と考えられる給気量０．８Ｎｍ3／ｈまで低下する時間を測定したところ、２日間であった。この時、消化槽のｐＨは６．０であった。次に消化槽内に設けたｐＨ測定器の指示値に従って、ｐＨが６．５より低いときにはバルブ５８の開度を大きくし、ｐＨ６．５より高いときにはバルブ５８の開度を小さくする制御を行ったところ、給気量１．６Ｎｍ3／ｈにおいて、汚泥の生物分解にとってより好ましいｐＨ６．５において処理を行うことができた。
【００５８】
比較例１：
加湿しない空気を気ッ液エゼクタに供給した以外は実施例１と同じ方法で行い、気ッ液エゼクタの清掃が必要と考えられる給気量０．８Ｎｍ3／ｈまで低下する時間を測定したところ、２４時間であった。
【００５９】
以上の結果からわかるように、実施例１は比較例１に比べて閉塞するまでの時間が長くなっており、加湿された酸素含有ガスを使用する効果は明らかであった。すなわち加湿しない酸素含有ガスを単独で供給した比較例１では、２４時間で酸素含有ガス量が低下し、毎日清掃を行う必要があった。
【００６０】
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の実施形態の好気性消化処理装置の系統図である。
【図２】図２は本発明の別の実施形態の好気性消化処理装置の系統図である。
【符号の説明】
１ 消化槽
２ 隔壁
３ 曝気部
４ 汚泥取出部
５、４６ ポンプ
６ 循環路
７ 液−気エゼクタ
８ 液−液エゼクタ
９ 下向管
１１、１６ スロート
１２ ノズル
１３ 吸入室
１４ 吸気口
１５ 酸素含有ガス供給路
１７ 吸液口
２１ 最狭部
２２、２３ 拡管部
２５ 汚泥供給路
２６ 流出口
２７ 消化汚泥路
２８ 蓋
２９ 排ガス路
３１ オゾン処理装置
３２ オゾンガス供給路
３３ 汚泥引抜路
３４ 気液混合流体路
３５ 余剰汚泥排出路
３６、３７、３８ バルブ
４４ 反応槽
４５ スプレー
４７ 槽内液循環路
４８ オゾン処理汚泥移送路
５０ 排オゾン処理塔
５１ 排オゾンガス路
５２ 活性炭
５３ 処理ガス路
５５ 湿度成分含有ガス供給路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an aerobic digestion treatment method and apparatus for sludge for aerobic digestion of organic sludge.
[0002]
[Prior art]
One of the aerobic digestion methods of organic sludge containing biological sludge is a high temperature digestion method, and it is widely practiced especially in Europe and America. This high-temperature digestion method is a method for decomposing and reducing sludge containing organic components by utilizing the action of high-temperature microorganisms that grow favorably in a high-temperature region at a liquid temperature of 30 to 70 ° C. It has a feature that it can be processed with a shorter residence time than decomposition. As a means for maintaining the digestion temperature at a high temperature, a method using the heat of decomposition of the treated sludge or a method of supplying heat energy from the outside is employed.
[0003]
In the case of the high-temperature digestion method, the concentration of sludge retained in the high-temperature digestion tank is often higher than that of a general aeration tank. A self-suction submersible impeller system that can generate fine bubbles and an ejector system are used. However, even when this type of oxygen supply means is used, it is likely to block in the vicinity of the flow path for supplying the oxygen-containing gas, particularly in the vicinity where the sludge is present. In the submerged impeller method, the air flow path is usually composed of a straight pipe open outside the digestion tank, so cleaning work is relatively simple. In the case of an ejector, a curved portion is provided in the air supply pipe. Usually, it has to be provided, and cleaning is particularly difficult.
[0004]
In order to increase the digestibility of sludge in aerobic digestion, the sludge is extracted from the digestion tank and subjected to reforming treatment such as ozone treatment to improve the sludge to be easily biodegradable and then returned to the digestion tank. ing.
In aerobic digestion combined with such reforming treatment, the foaming property of the modified sludge is strong, and foaming substances may be produced during the degradation process of the modified sludge, and the modified sludge is oxidized and decomposed. Therefore, since it is necessary to increase the amount of aeration compared with the case where no reforming treatment is performed, foaming in the digestion tank becomes intense. This impairs the aesthetics of the device, increases the time and effort of cleaning, and in a more severe case, the sludge necessary for biological reactions flows out of the digester along with the foam.
[0005]
Such foaming is particularly remarkable in the case of a high-temperature aerobic digester in which the liquid temperature of the digester is 30 to 70 ° C. Although it is conceivable to add an antifoaming agent to suppress foaming, the use of the antifoaming agent is inefficient because it lowers the oxygen dissolution efficiency, and the persistent antifoaming agent component accumulates in the digestion tank. This is not desirable because it may deteriorate the processing performance.
[0006]
As a result of the inventor investigating the cause of the blockage, the sludge droplets adhere to the wall surface of the flow path for supplying the oxygen-containing gas, and it is concentrated and firmly fixed by the low humidity of the oxygen-containing gas and the high temperature of the aerobic digester As a result, the present invention was completed by finding that the flow path was gradually blocked and eventually a sufficient oxygen-containing gas could not be supplied.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide an aerobic digestion treatment method and apparatus for sludge capable of preventing clogging of a flow path for supplying an oxygen-containing gas and performing digestion stably and efficiently for a long period of time.
Another object of the present invention is to prevent clogging of a flow path for supplying an oxygen-containing gas, to perform digestion stably and efficiently for a long period of time, and to improve digestion rate of sludge and efficiently digest An object is to provide a method and apparatus for aerobic digestion treatment of sludge.
Still another object of the present invention is to prevent clogging of a flow path for supplying an oxygen-containing gas, perform digestion stably and efficiently for a long period of time, improve the digestibility of sludge, and suppress foaming It is another object of the present invention to provide an aerobic digestion treatment method and apparatus for sludge that can be efficiently digested.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
That is, the present invention is the following aerobic digestion method and apparatus for sludge.
(1) Organic sludge containing biological sludge is aerobically digested in the aerobic digester with the supplied oxygen-containing gas,
Take out the sludge in the aerobic digester and pump it through the circulation path to the aerobic digester,
The oxygen-containing gas humidified by the humidity component-containing gas is sucked by the liquid-gas ejector and mixed with the circulating sludge fed from the circulation path to form a gas-liquid mixed phase flow.
The gas-liquid multiphase flow formed by the liquid-gas ejector is passed downward by a downward pipe toward the bottom of the aerobic digester.
An aerobic digestion method for sludge.
(2) A part of the sludge in the aerobic digestion tank is extracted, and this extracted sludge is modified to be easily biodegradable in a reforming treatment device.
The method according to (1) above, wherein the modified sludge that has been modified by the reforming apparatus is returned to the aerobic digester.
(3) The liquid-liquid ejector uses the gas-liquid mixed phase flow discharged from the liquid-gas ejector to suck the sludge in the upper part of the digestion tank, mixes it with the gas-liquid mixed phase flow, and introduces it into the downward pipe The method according to (1) or (2).
(4) The method according to any one of (1) to (3), wherein the aerobic digestion is a high-temperature aerobic digestion in which organic sludge is biologically treated at a high temperature of 30 to 70 ° C.
(5) The above (1) to (4), wherein one or more humidity component-containing gases selected from the gas generated by the reforming treatment and other gas containing humidity components are added to the oxygen-containing gas to humidify the oxygen-containing gas. The method in any one of.
(6) The method according to any one of (1) to (5), wherein the reforming treatment is an ozone treatment.
(7) The oxygen concentration in the oxygen-containing gas is 30 to 100 vol%, and the supply amount of the oxygen-containing gas is 1 m in an aerobic digester. Three Per 0.1-0.4Nm Three The method according to any one of the above (1) to (6), which is / h.
(8) an aerobic digester that introduces organic sludge containing biological sludge and aerobically biotreats with the supplied oxygen-containing gas;
A circulation path having a pump for taking out sludge in the aerobic digestion tank and pumping it to the aerobic digestion tank;
A liquid-gas ejector that inhales an oxygen-containing gas and mixes with the circulating sludge pumped from the circulation path to form a gas-liquid multiphase flow;
An oxygen-containing gas supply path for supplying an oxygen-containing gas to the liquid-gas ejector;
Humidifying means for humidifying the oxygen-containing gas with the humidity component-containing gas;
A downward tube extending toward the bottom of the aerobic digester so as to allow the gas-liquid mixed phase flow formed by the liquid-gas ejector to pass in a downward flow;
Sludge aerobic digestion treatment equipment.
(9) A reforming treatment apparatus for extracting a part of the sludge in the aerobic digestion tank and modifying the extracted sludge to be easily biodegradable;
A modified sludge transfer path for returning the modified sludge modified by the reformer to the aerobic digester
The apparatus according to (8), further comprising:
(10) Using the gas-liquid mixed phase flow discharged from the liquid-gas ejector, the sludge in the upper part of the digestion tank is sucked in, submerged to be mixed with the gas-liquid mixed phase flow, and connected to the downward pipe Liquid-liquid ejector
The apparatus according to (8) or (9), further comprising:
(11) The apparatus according to any one of (8) to (10), wherein the aerobic digester is a high-temperature aerobic digester that biologically treats organic sludge at a liquid temperature of 30 to 70 ° C.
(12) The above humidifying means humidifies the oxygen-containing gas by adding one or more humidity component-containing gases selected from a gas generated by the reforming treatment and a gas containing other humidity components to the oxygen-containing gas. (8) The apparatus according to any one of (11).
(13) The apparatus according to any one of (9) to (12), wherein the reforming apparatus is an ozone processing apparatus.
(14) The apparatus according to (13), wherein the humidifying means humidifies the oxygen-containing gas by adding ozone-treated exhaust gas obtained from the ozone treatment apparatus to the oxygen-containing gas.
[0009]
The organic sludge to be treated in the aerobic digestion method and apparatus of the present invention is an organic sludge containing biological sludge, preferably a sludge containing biological sludge as a main component, in addition to biological sludge, / Or may contain an inorganic substance. Examples of biological sludge include sludge generated by biological treatment of organic wastewater such as sewage, human waste, and industrial wastewater, and include activated sludge and digested sludge. Organic sludge is sludge containing such biological sludge, and may be mixed sludge with other sludge containing organic or inorganic substances such as sediment sludge such as sewage in addition to biological sludge. Such sludge includes not only slurry-like sludge generated by water treatment or the like, but also dehydrated cake obtained by dehydrating the sludge.
[0010]
In the present invention, organic sludge containing such biological sludge is introduced into the aerobic digestion tank, and the aerobic digestion tank is aerobically biodigested, and the sludge in the aerobic digestion tank is taken out and the circulation path The oxygen-containing gas humidified by the humidity component-containing gas is sucked by the liquid-gas ejector and mixed with the circulating sludge pumped from the circulation path to form a gas-liquid mixed phase flow. The gas-liquid mixed phase flow formed by the liquid-gas ejector is passed downwardly toward the bottom of the aerobic digestion tank through a cylindrical downward pipe to perform aerobic digestion of sludge. In this case, a part of the sludge in the aerobic digester is withdrawn, and this extracted sludge is modified to be easily biodegradable in a reformer such as an ozone processor, and the reformed sludge is converted into an aerobic digester. Can be supplied and aerobic digested. At this time, the humidity-containing gas such as the gas generated by the reforming treatment such as the ozone-treated exhaust gas and the gas containing other humidity components is added to the oxygen-containing gas, the oxygen-containing gas is humidified, and the humidified oxygen-containing gas is removed. It can be supplied to a liquid-gas ejector.
[0011]
The aerobic digester (hereinafter sometimes simply referred to as a digester) constituting the aerobic digester of the present invention introduces the organic sludge as the treated sludge and supplies an oxygen-containing gas to the aerobic digester. As a means for efficiently dissolving the oxygen-containing gas, a liquid-gas ejector and a downward pipe, which will be described later, are provided. As the oxygen-containing gas, air, oxygen-rich air, ozone-containing gas, exhausted ozone gas, other oxygen-containing gas, or the like can be used.
[0012]
The digester is preferably a high-temperature digester for biologically treating organic sludge at a liquid temperature of 30 to 70 ° C, preferably 50 to 60 ° C. Even in this case, according to the apparatus of the present invention, the humidified oxygen-containing gas is sucked by the liquid-gas ejector, so that the oxygen-containing gas supply path for supplying the oxygen-containing gas is prevented from being blocked and efficiently aerobic. Can be processed.
[0013]
Aerobic digestion requires oxygen and is typically aerated with air. However, since the oxygen concentration in the air is about 21% by volume, efficiency is poor and heat is often taken out. For this reason, it is preferable to use oxygen-rich gas (especially pure oxygen) from the standpoints of heat retention and ventilation costs. However, if oxygen-rich gas is used, digestion activity decreases because carbon dioxide generated by digestion cannot be discharged. For this reason, in order to ensure the ventilation | gas_flowing amount which can discharge | release a carbon dioxide gas, it is preferable to supply the air required for discharge | release of a carbon dioxide gas to a digestion tank with oxygen rich gas, and to aerate. As the oxygen-containing gas, oxygen-added air with an increased oxygen concentration in the air can be used. The oxygen concentration of the oxygen-containing gas can be 50% by volume or more, preferably 70% by volume or more. Specifically, it is possible to perform aeration by circulating the liquid in the tank of the digestion tank, mixing oxygen-rich gas and air into the circulation liquid, and supplying the mixture to the digestion tank. In this case, it is preferable to measure the pH of the digested sludge in the digestion tank and control the amount of air to maintain
[0014]
The digestion tank is provided with a circulation path having a pump for taking out sludge (liquid in the tank) and pumping it to the digestion tank. The circulation sludge fed from this circulation path and the humidified oxygen-containing gas are mixed to form a gas-liquid A liquid-gas ejector is provided that forms a multiphase flow.
The liquid-gas ejector is provided at the discharge end of the circulation path so as to suck in the humidified oxygen-containing gas and form a gas-liquid mixed phase flow, and the throat end is made to enter the sludge in the aerobic digester. Thus, it is preferable to provide a gas-liquid mixed phase flow to be injected into the sludge. In this case, the gas-liquid mixed phase flow discharged from the liquid-gas ejector is used to suck up the sludge in the upper part of the digestion tank, and is submerged so as to be mixed with the gas-liquid mixed phase flow, and is connected to the downward pipe. It is preferable to provide a liquid-liquid ejector. By providing the liquid-liquid ejector, the dissolution rate of the oxygen-containing gas can be further improved.
[0015]
The liquid-gas ejector sucks in the humidified oxygen-containing gas supplied from the oxygen-containing gas supply path, mixes it with the sludge circulating through the circulation path, and disperses it as fine bubbles in the sludge. By using the ejector throat as the nozzle of the liquid-liquid ejector, it is possible to inhale and mix a large amount of sludge in the upper part of the digestion tank using the momentum of the gas-liquid multiphase flow discharged from the throat of the liquid-gas ejector. it can. When oxygen-containing gas is sucked into the circulating sludge using a liquid-gas ejector, the vigorous gas-liquid multiphase flow is formed by combining the momentum of the circulating sludge and the momentum of the sucked oxygen-containing gas. When the flow is directly ejected from the throat of the liquid-gas ejector to the liquid-liquid ejector directly connected thereto, the momentum of the gas-liquid mixed phase flow immediately after generation can be used as it is, and sludge can be sucked.
[0016]
When a liquid-liquid ejector is provided, a large amount of sludge can be inhaled by using the momentum of the gas-liquid multiphase flow, and the bubbles can be further subdivided by using the momentum of the inhaled sludge. Can do. Even when the bubbles are subdivided in this way, the bubbles tend to coalesce under gentle agitation, but if they pass through the cylindrical downward pipe in a downward flow, sludge is directed in a direction against the gas-liquid ascending force. , The bubbles are vigorously stirred, preventing coalescence and increasing oxygen solubility.
[0017]
It is preferable that the liquid-gas ejector is provided at the end of the circulation path, particularly above the liquid level of the aeration section, so that the end of the throat projects below the liquid level. The liquid-gas ejector is formed so that a nozzle provided at the end of the circulation path, a suction chamber provided so as to surround the nozzle, an air inlet opening to the suction chamber, and a liquid surface at the tip of the suction chamber. And throat.
The liquid-liquid ejector can be composed of a throat of a liquid-gas ejector as a nozzle, and a throat provided in the sludge so as to face the nozzle, and a liquid suction port formed between the nozzle and the throat.
[0018]
The liquid-gas ejector is a liquid-gas ejector that sucks gas by injecting sludge, and the liquid-liquid ejector is a liquid-liquid ejector that sucks sludge by injecting sludge. If the nozzle of the liquid-gas ejector is provided on a straight line in the vertical direction so as to face the throat, it is preferable because the momentum of the circulating sludge is not diminished. If the throat of the liquid-gas ejector, that is, the nozzle of the liquid-liquid ejector, is also provided on a straight line in the vertical direction so as to face the throat of the liquid-liquid ejector, it is preferable because the momentum of the gas-liquid mixed phase flow is not diminished. It is preferable that the throat of the liquid-gas ejector is opened in a tubular state without squeezing the tip because the momentum of the gas-liquid mixed phase flow is not diminished. The throat of the liquid-liquid ejector is preferably one in which the middle part is throttled and the suction side and the discharge side are expanded. On the discharge side, a downward pipe having an expanded diameter is connected so as to open to the bottom of the digester.
[0019]
When the diameter of the nozzle of the liquid-gas ejector is D1, the diameter of the throat of the liquid-gas ejector (nozzle of the liquid-liquid ejector) is D2, and the diameter of the throat (the narrowest part) of the liquid-liquid ejector is D3, D1 When /D2=0.5 to 0.8 and D2 / D3 = 0.4 to 0.7, the respective oxygen-containing gas and sludge inhalation amounts are preferred. The length of the throat of the liquid-gas ejector is preferably 4 to 10 times the diameter because the amount of oxygen-containing gas and sludge can be increased while maintaining the momentum of the gas-liquid mixed phase flow. Further, the length of the throat portion (narrowest portion) of the liquid-liquid ejector is preferably 5 to 15 times the diameter, because the pressure loss can be reduced and the bubbles can be made finer.
[0020]
The liquid-gas ejector can also be provided such that one end is connected to the circulation path and the other end is connected to the downward tube. In this case, the gas-liquid mixed phase flow formed by the liquid-gas ejector is ejected to the downward pipe without passing through the liquid-liquid ejector.
[0021]
In the apparatus of the present invention, it is preferable that the sludge is taken out from the digestion tank by a pump and pumped through the circulation path. The digester is configured to perform the above-described aeration, but is preferably divided into an aeration section and a sludge extraction section by a partition, and the circulation path is configured to circulate sludge from the sludge extraction section to the aeration section. It is preferable to provide an outlet (digested sludge passage) at a position lower than the partition wall so that the sludge flows out due to the water head difference from the aeration section in this sludge extraction section, since the bubbles on the upper surface of the aeration section can be discharged together with the digested sludge. In addition, if the upper surface of the digestion tank including the aeration section and the sludge extraction section is covered with a lid including the liquid-gas ejector to form a substantially sealed structure, bubbles can be discharged using the pressure of the oxygen-containing gas that has been sucked in. Therefore, it is preferable. Further, when the digested sludge path is provided below the liquid level, it is necessary to provide a separate exhaust gas path. It is preferable to provide a defoaming device in the vicinity of the exhaust gas path to prevent the outflow of bubbles to the exhaust gas path. As the defoaming device, a device using a turbine blade can be used.
Sludge digested in the digestion tank is withdrawn from the digested sludge path or excess sludge discharge path and discarded, or the supernatant water is discarded by solid-liquid separation with a centrifuge, etc., and the concentrated sludge is returned to the digestion tank. Can do. By returning the concentrated sludge separated into solid and liquid to the digestion tank, the sludge retention time can be extended and the sludge decomposition rate can be increased.
[0022]
The oxygen-containing gas to be sucked into the liquid-gas ejector is an oxygen-containing gas humidified with a humidity component-containing gas. In order to humidify the oxygen-containing gas, it is possible to humidify the oxygen-containing gas by adding one or more humidity component-containing gases selected from a gas generated by the reforming process and a gas containing other humidity components to the oxygen-containing gas. it can.
As such a humidifying means, for example, a humidifying device that introduces an oxygen-containing gas and a humidity component-containing gas, mixes and humidifies, and the like can be used. It can also be humidified by supplying a gas and mixing it with an oxygen-containing gas.
As the humidity component-containing gas, if a gas having a temperature as high as possible (preferably 30 ° C. to 70 ° C.) of the digester is used as much as possible within a range that does not hinder the control of the digester fluid temperature, more water vapor is liquid- A gas having a relative humidity of 70% or more, preferably 90% or more can be used because it can be supplied to the air ejector. Examples of such a humidity component-containing gas include a gas generated by the reforming treatment, particularly an ozone treatment exhaust gas obtained from an ozone treatment apparatus, a gas containing other humidity components, and the like, and may be water vapor. The supply amount of the humidity component-containing gas for humidification is such that the oxygen-containing gas supply amount: humidity component-containing gas volume ratio is in the range of 1: 1 to 10: 1, preferably 1: 1 to 5: 1, It is desirable to set the amount so that air supply is not hindered. However, the volume ratio is not limited to the case where the humidity component-containing gas already contains the oxygen amount necessary in the digestion tank.
[0023]
In the above case, a part of the sludge in the digestion tank is pulled out, and a reforming treatment device is provided that modifies the drawn sludge to be easily biodegradable. In addition, the gas generated by the reforming process can be supplied to the humidity component-containing gas supply path as a humidifying gas. When supplying the humidity component-containing gas for humidification, the supply amount of the humidity component-containing gas can be continuously or intermittently supplied so as not to interfere with the supply of the oxygen-containing gas. When an ozone treatment device is provided as a reforming treatment device, the exhaust ozone gas generated by the ozone treatment is in contact with sludge and has a high humidity. Therefore, it is preferable to use the exhaust ozone gas as a humidifying gas. In this case, when the amount of oxygen required in the digestion tank can be sufficiently covered by oxygen in the exhaust ozone gas, the exhaust ozone gas can serve as a humidifying gas and an oxygen-containing gas.
[0024]
As the reforming treatment apparatus, any apparatus can be adopted as long as it is an apparatus that can be easily biodegradable by adding chemicals and / or energy to the extracted sludge. For example, reforming treatment device by ozone treatment (ozone treatment device), reforming treatment device by hydrogen peroxide treatment, reforming treatment device by acid treatment, reforming treatment device by alkali treatment, reforming treatment device by heat treatment, high pressure A pulse discharge treatment device, a grinding treatment device using a mill such as a ball mill or a colloid mill, or a modification treatment device combining these can be employed. As the reforming treatment apparatus, an ozone treatment apparatus is preferable because the treatment operation is simple and the treatment efficiency is high, and the exhaust ozone gas can be used as an oxygen-containing gas for supplying the liquid-gas ejector.
[0025]
As the ozone treatment apparatus, an apparatus capable of performing ozone treatment by bringing the extracted sludge extracted from the digestion tank into contact with ozone can be used. Sludge is easily biodegradable by the oxidizing action of ozone. When the ozone treatment is performed in an acidic region having a pH of 5 or less, the oxidative decomposition efficiency is increased. In adjusting the pH at this time, it is preferable to add an inorganic acid such as sulfuric acid, hydrochloric acid or nitric acid as a pH adjusting agent. When adding a pH adjuster, it is preferable to adjust pH to 3-4.
[0026]
The ozone treatment can be carried out by adjusting the extracted sludge as it is, or if necessary by concentrating it with a centrifuge, etc., and adjusting the pH to 5 or less and bringing it into contact with ozone. As a contact method, a method of introducing sludge into an ozone treatment tank and blowing ozone, a method of mechanical stirring, a method of using a packed bed, or the like can be employed. As the ozone gas, an ozone-containing gas such as ozonated oxygen or ozonized air can be used. The use of ozone is 0.1 to 10% by weight, preferably 1.5 to 5% by weight, per sludge solid to be treated. Biological sludge is oxidized and decomposed by ozone treatment and converted into BOD components.
[0027]
As the hydrogen peroxide treatment apparatus as the reforming process, an apparatus capable of guiding the drawn sludge to the reforming treatment tank and mixing the hydrogen peroxide to perform the reforming process can be used. The amount of hydrogen peroxide used is 0.001 to 0.2 g-H. 2 O 2 / G-SS. At this time, it is preferable to add acid such as hydrochloric acid to the extracted sludge so as to have a pH of 3 to 5. In this case, the amount of hydrogen peroxide used is 0.001 to 0.07 g-H. 2 O 2 / G-SS is preferable. In order to accelerate the reaction, it may be heated or a catalyst such as ferrous ion may be added.
[0028]
As an acid treatment apparatus as a reforming treatment, the drawn sludge is introduced into a reforming treatment tank, mineral acid such as hydrochloric acid and sulfuric acid is added, and the slurry is retained for a predetermined time under acidic conditions of pH 2.5 or less, preferably pH 1-2. An apparatus that can be modified by using the method can be used. The residence time is, for example, 5 to 24 hours. In this case, it is preferable to heat the sludge, for example, to 50 to 100 ° C., since the reforming is promoted.
[0029]
As an alkali treatment apparatus as a reforming treatment method, the drawn sludge is guided to a reforming treatment tank, and an alkali such as sodium hydroxide or potassium hydroxide is added to the sludge in an amount of 0.1 to 1% by weight, and is retained for a predetermined time. An apparatus that can be modified by using the method can be used. The residence time is about 0.5 to 2 hours, and the sludge is easily biodegradable. In this case, it is preferable to heat the sludge, for example, to 50 to 100 ° C., since the reforming is promoted.
[0030]
As a heat treatment apparatus as a reforming treatment method, an apparatus for performing heat treatment alone can be used, but an apparatus that can be used in combination with acid treatment or alkali treatment is preferably used. When performing heat processing independently, it can be set as temperature 70-100 degreeC and residence time 2-3 hours, for example.
[0031]
The high-voltage pulse discharge treatment apparatus has a sludge between a positive electrode such as a tungsten / thorium alloy having an electrode interval of 3 to 10 mm, preferably 4 to 8 mm, and a negative electrode such as stainless steel, and an applied electric power of 10 to 50 kV, Preferably, an apparatus capable of performing pulse discharge at 20 to 40 kV and a pulse interval of 20 to 80 Hz, preferably 40 to 60 Hz, and sludge can be reformed while being sequentially circulated can be used.
[0032]
The modified sludge thus modified to be readily biodegradable is returned to the digestion tank, subjected to aerobic biological treatment, and assimilated into microorganisms for decomposition. Thereby, the digestibility of sludge can be improved. The reformed sludge is supplied to the oxygen-containing gas supply channel and used for humidifying the oxygen-containing gas, and then part or all of the amount may be returned from the liquid-gas ejector to the digester, but is used as a humidifying liquid. Instead, it is preferable to perform aerobic biological treatment by returning a part or the whole amount to the digester as it is.
When the ozone treatment is performed as the reforming treatment, the mixed fluid of the ozone-containing ozone-containing gas and sludge can be supplied as a humidified oxygen-containing gas from the oxygen-containing gas supply path to the liquid-gas ejector. It is preferable to return the sludge to the digestion tank and separate the exhausted ozone gas and use it for humidifying the oxygen-containing gas because there is no contamination of the liquid-gas ejector by the ozone-treated sludge. In this case, since the exhaust ozone gas can be used as the oxygen-containing gas, an exhaust ozone gas decomposition apparatus is not required, which is advantageous.
[0033]
The frequency of cleaning can be extended by humidifying the oxygen-containing gas supplied to the liquid-gas ejector. This is because the humidified oxygen-containing gas can prevent the sludge droplets adhering to the inner surface of the oxygen-containing gas supply pipe from being heated to a high temperature and dried and solidified.
[0034]
When the modified sludge is supplied to the liquid-gas ejector or returned to the digester, particularly when the digester is a high-temperature digester, foaming in the digester may become intense. In this case, an oxygen-containing gas having an oxygen concentration of 30 to 100 vol%, preferably 50 to 100 vol% is used as the oxygen-containing gas sucked from the liquid-gas ejector, and the supply amount of the oxygen-containing gas is 1 m in the digestion tank. Three Per 0.1-0.4Nm Three / H, preferably 0.2 to 0.4 Nm Three By controlling to be / h, the aerobic treatment can be efficiently performed in a state in which foaming is suppressed and the dissolved oxygen concentration necessary for the aerobic treatment is maintained.
[0035]
The supply amount of the oxygen-containing gas can be controlled by a method such as a method of adjusting the opening of a valve provided in the oxygen-containing gas supply passage, a method of adjusting the pumping pressure or circulation flow rate of a pump provided in the circulation passage, or the like. it can. Normally, even if an oxygen-containing gas having an oxygen concentration as described above is supplied to the digestion tank at the above supply amount, the dissolved oxygen becomes zero and the aerobic treatment by microorganisms is not performed. Since the ejector is used, the oxygen-containing gas can be dissolved efficiently, so that even if the supply amount is reduced, the aerobic treatment is efficiently performed while maintaining the dissolved oxygen concentration necessary for the aerobic treatment. be able to.
[0036]
In the digestion processing apparatus of the present invention, when the pump is driven to remove the sludge from the digester, preferably from the sludge take-out section, and circulate through the circulation path to the aeration section, preferably the aeration section, the circulating sludge is discharged from the nozzle of the liquid-gas ejector. The oxygen-containing gas injected into the throat through the suction chamber and humidified by the suction force at this time is sucked from the intake port to generate a gas-liquid mixed phase flow and discharged from the throat. At this time, the gas-liquid mixed phase flow is preferably jetted toward the throat of the liquid-liquid ejector, and by utilizing the momentum, the sludge at the upper part of the digestion tank is sucked from the suction port and mixed with the gas-liquid mixed phase flow. Air bubbles are subdivided to dissolve oxygen. The mixed flow discharged from the throat of the liquid-liquid ejector further passes through the downward pipe as a downward flow, and is discharged into the digestion tank in a state where the bubbles are subdivided using the rising force of the bubbles. Air bubbles dissolve in the sludge while rising in the digestion tank, enter the sludge extraction part as bubbles from the liquid level, and flow out from the outflow part together with the digested sludge. The digested sludge path through which the digested sludge containing foam flows out does not have a liquid seal at the outlet, or the liquid seal depth does not prevent the gas (bubbles) in the digestion tank from being discharged. When an exit port is provided below the water surface, it is necessary to provide a separate exhaust gas path. In this case, the foam accumulates in the digester and forms a foam layer on the water surface. As the thickness of the foam layer increases, the foam is destroyed by its own weight, so that the thickness of the foam layer reaches a steady state at a certain value. Therefore, it is possible to prevent bubbles from flowing out into the exhaust gas passage by taking sufficient space height above the water surface, but a defoaming device is provided in the vicinity of the exhaust gas passage to prevent outflow of bubbles into the exhaust gas passage. It is also preferable. Even when the above treatment is continuously performed for a long time, since the humidified oxygen-containing gas is used as the oxygen-containing gas, blockage due to solidification of sludge can be suppressed.
[0037]
In the digestion processing apparatus of the present invention, a liquid-gas ejector is provided at the end of the circulation path to generate a gas-liquid mixed phase flow, and the discharge flow is preferably directly injected into the liquid-liquid ejector to inhale sludge at the upper part of the digestion tank. Therefore, it is possible to dissolve oxygen by inhaling and mixing a large amount of sludge using the momentum of the gas-liquid mixed phase flow. Thereby, the energy consumption rate is low, and the oxygen-containing gas can be efficiently dissolved in the sludge. Therefore, when foaming due to modified sludge is severe, the concentration and supply amount of the oxygen-containing gas are controlled within the above range, thereby reducing the supply amount of the oxygen-containing gas to suppress foaming and maintaining the dissolved oxygen concentration. And aerobic digestion treatment can be performed efficiently.
[0038]
【The invention's effect】
An aerobic digestion method and apparatus for sludge according to the present invention includes a liquid-gas ejector and a downward pipe, and the liquid-gas ejector is configured to be supplied with an oxygen-containing gas humidified with a humidity component-containing gas. Therefore, the blockage of the flow path for supplying the oxygen-containing gas can be prevented, and aerobic digestion can be performed stably and efficiently for a long period of time.
The sludge aerobic digestion treatment method and apparatus of the present invention further includes a liquid-gas ejector, a downward pipe, and a reforming apparatus, and the liquid-gas ejector is supplied with an oxygen-containing gas humidified with a humidity component-containing gas. By configuring as described above, it is possible to prevent clogging of the flow path for supplying the oxygen-containing gas, perform aerobic digestion stably and efficiently for a long period of time, improve the digestibility of sludge, and efficiently Aerobic digestion can be performed.
The sludge aerobic digestion treatment method and apparatus of the present invention includes a liquid-gas ejector, a downward pipe, and a reforming apparatus, and the liquid-gas ejector is supplied with an oxygen-containing gas humidified with a humidity component-containing gas. And by controlling the oxygen content to supply a specific amount of a specific oxygen-containing gas, the flow path for supplying the oxygen-containing gas is prevented from being blocked, and stably and efficiently for a long period of time. In addition to performing aerobic digestion, the digestibility of sludge can be improved, and foaming can be suppressed to efficiently perform aerobic digestion.
In the aerobic digestion method and apparatus described above, by humidifying the oxygen-containing gas with a humidity component-containing gas, control is easier than in the case of humidifying with a liquid, and the efficiency of humidification is good. Also, there is less contamination of the liquid-gas ejector than when humidifying with sludge or the like. When humidifying with gas generated by reforming treatment, especially ozone treatment exhaust gas obtained from an ozone treatment device, exhaust gas such as exhaust ozone gas can be used as oxygen-containing gas, and an exhaust gas decomposition device such as exhaust ozone gas becomes unnecessary. Is advantageous.
[0039]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below.
FIG. 1 is a system diagram of the aerobic digestion processing apparatus of the embodiment, and is an example in the case where the extracted sludge is ozone-treated and the ozone-treated exhaust gas is used as a humidity component-containing gas.
[0040]
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a digestion tank, which is divided into an
[0041]
The liquid-
The liquid-
[0042]
The liquid-
[0043]
The
[0044]
[0045]
In the aerobic digestion processing apparatus of FIG. 1, when the
[0046]
It is preferable that the digested
[0047]
In parallel with the aeration process, sludge is subjected to ozone treatment. That is, the sludge (liquid in the tank) is extracted from the
[0048]
When an oxygen-containing gas that has not been humidified as in the prior art is used, the sludge tends to dry and solidify in the
Moreover, in FIG. 1, since the ozone-treated sludge is returned to the digestion tank 1 and again subjected to aerobic digestion, the digestibility of the sludge is improved. Digested sludge is discharged from the digested
[0049]
In the apparatus of FIG. 1, a liquid-
[0050]
When foaming in the
[0051]
The oxygen concentration can be adjusted by mixing oxygen supplied from an oxygen generator, a liquefied oxygen cylinder, or the like with air or a gas containing a gas other than oxygen at an appropriate ratio. Further, the supply amount can be adjusted by adjusting the opening degree of the
[0052]
The apparatus of FIG. 1 has the advantage that the oxygen-containing gas is humidified using exhausted ozone gas and the digestive activity can be maintained high by releasing carbon dioxide. In the above apparatus, the
[0053]
FIG. 2 is a system diagram of an aerobic digestion processing apparatus according to another embodiment, which is an example in the case of using another humidity component-containing gas.
In FIG. 2, a humidity component-containing
[0054]
Further, the
[0055]
2, the humidity component-containing gas is supplied from outside the system through the humidity component-containing
According to the apparatus of FIG. 2, since the acidic ozone-treated sludge does not touch the
[0056]
【Example】
Next, examples of the present invention will be described. Examples and Comparative Examples were performed under the following common conditions 1) to 4).
1) Kind of supplied sludge: Centrifugal concentration of excess sludge discharged from a food factory wastewater treatment plant (activated sludge process)
2) Supply sludge concentration: MLSS concentration 35000-42000mg / L
3) Supply sludge amount: 150 L / d is put into the digester
4) Digestion tank capacity: 2000L
[0057]
Example 1:
The organic sludge was subjected to aerobic digestion with the apparatus shown in FIG. That is, in a high-temperature aerobic digestion tank having a tank volume of 2000 L, excess sludge from a food factory wastewater treatment plant (activated sludge method) was subjected to high-temperature aerobic digestion at 50 to 60 ° C. 200 mL / min of the liquid in the tank was pulled out by a pump, and contacted with ozone gas (ozone concentration 40 mg / Nl) corresponding to 3% by weight per sludge VSS for reforming treatment. The ozone-treated sludge was returned to the digestion tank 1 through the ozone-treated
[0058]
Comparative Example 1:
Except that air that has not been humidified was supplied to the gas ejector, the same procedure as in Example 1 was carried out, and the air supply amount 0.8 Nm considered to require cleaning of the gas ejector Three It was 24 hours when time to decrease to / h was measured.
[0059]
As can be seen from the above results, Example 1 had a longer time to block than Comparative Example 1, and the effect of using the humidified oxygen-containing gas was clear. That is, in Comparative Example 1 in which an oxygen-containing gas that was not humidified was supplied alone, the amount of the oxygen-containing gas decreased in 24 hours, and it was necessary to perform daily cleaning.
[0060]
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a system diagram of an aerobic digestion processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a system diagram of an aerobic digestion apparatus according to another embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Digestion tank
2 Bulkhead
3 Aeration section
4 Sludge removal section
5, 46 Pump
6 Circuits
7 Liquid-gas ejector
8 Liquid-liquid ejector
9 Downward pipe
11, 16 Throat
12 nozzles
13 Suction chamber
14 Inlet
15 Oxygen-containing gas supply path
17 Liquid inlet
21 Narrowest part
22, 23 Expanded part
25 Sludge supply channel
26 Outlet
27 Digested sludge path
28 lid
29 Exhaust gas passage
31 Ozone treatment equipment
32 Ozone gas supply path
33 Sludge extraction path
34 Gas-liquid mixed fluid path
35 Excess sludge discharge channel
36, 37, 38 valves
44 reaction tank
45 spray
47 Liquid circulation path in tank
48 Ozone treatment sludge transfer route
50 Waste ozone treatment tower
51 Exhaust ozone gas path
52 Activated carbon
53 Process gas path
55 Humidity component-containing gas supply path
Claims (14)
好気性消化槽内の汚泥を取り出し循環路を通してポンプで好気性消化槽に圧送し、
湿度成分含有ガスにより加湿された酸素含有ガスを液−気エゼクタにより吸入し、循環路から圧送される循環汚泥と混合して気液混相流を形成し、
液−気エゼクタで形成された気液混相流を、下向管により好気性消化槽の底部に向かって下向流で通過させる
汚泥の好気性消化処理方法。Organic sludge containing biological sludge is aerobically digested in the aerobic digester using the supplied oxygen-containing gas,
Take out the sludge in the aerobic digester and pump it through the circulation path to the aerobic digester,
The oxygen-containing gas humidified by the humidity component-containing gas is sucked by the liquid-gas ejector and mixed with the circulating sludge fed from the circulation path to form a gas-liquid mixed phase flow.
A method for aerobic digestion of sludge, wherein a gas-liquid mixed phase flow formed by a liquid-gas ejector is passed downward by a downward pipe toward the bottom of the aerobic digester.
改質処理装置で改質処理した改質処理汚泥を好気性消化槽に戻す請求項１記載の方法。A part of the sludge in the aerobic digestion tank is extracted, and this extracted sludge is modified to be easily biodegradable in a reforming device,
The method according to claim 1, wherein the modified sludge that has been modified by the reforming apparatus is returned to the aerobic digester.
好気性消化槽内の汚泥を取り出して好気性消化槽に圧送するポンプを有する循環路と、
酸素含有ガスを吸入し、循環路から圧送される循環汚泥と混合して気液混相流を形成する液−気エゼクタと、
液−気エゼクタに酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給路と、
酸素含有ガスを湿度成分含有ガスにより加湿する加湿手段と、
液−気エゼクタで形成された気液混相流を下向流で通過させるように好気性消化槽の底部に向かって延びる下向管と
を備えた汚泥の好気性消化処理装置。An aerobic digester that introduces organic sludge containing biological sludge and aerobically biotreats with the supplied oxygen-containing gas;
A circulation path having a pump for taking out sludge in the aerobic digestion tank and pumping it to the aerobic digestion tank;
A liquid-gas ejector that inhales an oxygen-containing gas and mixes with the circulating sludge pumped from the circulation path to form a gas-liquid multiphase flow;
An oxygen-containing gas supply path for supplying an oxygen-containing gas to the liquid-gas ejector;
Humidifying means for humidifying the oxygen-containing gas with the humidity component-containing gas;
An apparatus for aerobic digestion of sludge, comprising a downward pipe extending toward the bottom of an aerobic digestion tank so that a gas-liquid mixed phase flow formed by a liquid-gas ejector is passed in a downward flow.
改質処理装置で改質処理した改質処理汚泥を好気性消化槽に戻す改質汚泥移送路と
をさらに備えた請求項８記載の装置。A reforming treatment device that pulls out a portion of the sludge in the aerobic digestion tank and modifies the extracted sludge to be readily biodegradable;
The apparatus according to claim 8, further comprising a modified sludge transfer path for returning the modified sludge that has been modified by the reforming apparatus to the aerobic digester.
をさらに備えた請求項８または９記載の装置。Liquid that is submerged so as to inhale sludge in the upper part of the digestion tank using the gas-liquid mixed phase flow discharged from the liquid-gas ejector and is mixed with the gas-liquid mixed phase flow, and is connected to the downward pipe The apparatus according to claim 8 or 9, further comprising a liquid ejector.
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