JP5519066B2 - 汚泥処理装置及び汚泥処理システム - Google Patents
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Description
有機性汚泥は、細菌や藻類といった微生物等の生物を主要な成分としており、放置しておくと容易に腐敗してしまい腐敗に伴って強烈な悪臭と共に有害虫を発生させるため、放置することができず、その上、人間の活動の中で毎日発生するものであることから、その減量化及び無害化を図ることが早急に望まれている。
この発明の目的は、装置が複雑化することなく簡素な構成で、効果的に汚泥処理を行うことができる汚泥処理装置、及び汚泥処理によって発生する残渣汚泥の一層の減容化と共に無害化を図ることができる汚泥処理システムを提供することである。
上記目的を達成するため、この発明に係る汚泥処理システムは、上述した汚泥処理装置を備え、曝気処理及び沈殿処理を経た後の処理汚泥に対し、前記汚泥処理装置による水撃処理に加え減容化処理を行うことを特徴としている。
また、この発明の他の態様に係る汚泥処理システムは、曝気処理及び沈殿処理を経た後の処理汚泥に含まれる沈殿物を濃縮調整する調整槽を有し、前記調整槽からの処理水が前記汚泥処理装置に流入することを特徴としている。
また、この発明に係る汚泥処理システムによれば、曝気処理及び沈殿処理を経た後の処理汚泥に対し、上述した汚泥処理装置による水撃処理に加え減容化処理が行われるので、汚泥処理によって発生する残渣汚泥の一層の減容化と共に無害化を図ることができる。
(第1実施の形態)
図1は、この発明の第1実施の形態に係る汚泥処理装置の構成を概略的に示す説明図であり、図2は、図1の水撃部を拡大して示す説明図である。
図1に示すように、汚泥処理装置10は、処理対象の汚泥を含む水Wを溜め置く汚泥供給タンク11と、汚泥供給タンク11内の汚泥を含む水Wの水位を調整する水位調整部12と、汚泥供給タンク11から導水管13を介して汚泥を含む水Wが流入し、水撃を発生させる水撃部14と、水撃部14からの排出物が送り込まれる沈殿分離部15と、を有している。
導水管13は、略水平に限らず傾斜して配置されていても良いが、略水平に配置することで配置が最短距離となり装置全体の小型化が可能になる。
そして、導水管13から汚泥を含む水Wが水撃部14の水撃タンク18に流れ込み、排水弁18aを閉状態にすることで、水流の慣性により水路内に瞬間的な水撃圧(衝撃と高水圧)をもたらす水撃(ウォータハンマ)現象が発生する。この水撃現象の発生により弁室内の圧力が上昇すると、一時的に揚水弁19aが開状態となり弁室内の汚泥を含む水Wが開口部を通り圧力タンク19に流れ込む。
なお、排水弁18aの開状態角度は、水撃圧を高めるため垂直に対し90度(水平)以上としている。
つまり、仮に水撃現象の発生周期を1秒とした場合、その流速で流れた場合の1秒間に進む距離Lが求められるので、導水管13の長さをLとすれば1秒後に排出されることになり、導水管13の長さをLの2倍(2L)にすれば、排出までに2秒掛かるので排出される寸前で2回目の水撃現象を発生させることになる。同様に、導水管13の長さをLの3倍(3L)或いは5倍(5L)にすれば、3回或いは5回の水撃現象を発生させることになり、導水管13の長さをLの2倍以上とすることによって、水撃現象を複数回発生させることができる。
また、水撃現象発生により、汚泥を含む水Wの汚泥は水撃圧を受けて破砕され、破砕された汚泥の一部は圧力タンク19に流れ込み、残りは受水槽22に排出されるが、圧力タンク19の破砕された汚泥と受水槽22の破砕された汚泥の破砕状態を比較することにより、水撃現象により汚泥を破砕するための最良の条件を設定することができる。
・無機物の微細化:汚泥中の無機質に対する水撃圧の作用により、汚泥に含まれる固形物が細粒化し粒子径の極小化を図ることができる。有機物が微生物によって分解される速度は、微生物の種類及び数が多い程、また微生物がアタックする比表面積が広い程、早くなるので、汚泥処理が促進される。
・有機物の二次処理:微生物に対し水撃圧が繰り返し作用することにより細胞の破砕が生じ、沈殿した微生物の体内に取り込まれて未消化となった有機物を再度他の微生物が取り込める状態になるので、再処理が促進される。
そして、この汚泥処理装置10にあっては、供給された水の持つエネルギによって、所定サイクルで排水弁18a及び揚水弁19aが開閉を繰り返し、排水弁18aが閉じるときに水撃現象を生じさせて、そのとき発生する水撃圧により、汚泥を含む水Wの汚泥を破砕している。つまり、汚泥を破砕するための衝撃圧を発生させるための動力を全く必要とせず、流体の流下エネルギのみを利用して、汚泥を含む水Wの汚泥を破砕している。
加えて、沈殿分離部15を設けることにより、汚泥処理後の破砕された汚泥を含む水Wsの固液分離ができるので、最終処理物であり残留汚泥となる沈殿する破砕された汚泥Sの脱水濃縮が可能になり、処理量が極めて少量となるので小規模での処理が可能になる。このため、脱水濃縮後の残留固形物は廃棄処理されるが、脱水濃縮処理により廃棄量を著しく減少させることができるので、廃棄に伴う運搬費用の軽減を含む汚泥処理にかかる費用の軽減を図ることができる。
図3は、この発明の第2実施の形態に係る汚泥処理システムの構成を概略的に示すブロック説明図である。
図3に示すように、汚泥処理システム30は、第1実施の形態の汚泥処理装置10に加え、調整槽31、分離槽32、混合槽33、第二曝気槽34、第二沈殿槽35、及び脱水槽36を有し、下水処理場等の既存の汚泥処理施設に設置されている第一曝気槽37及び第一沈殿槽38と組み合わせて用いられる。既存の汚泥処理施設は、通常、曝気槽(第一曝気槽37)、沈殿槽(第一沈殿槽38)及び脱水槽を有しており、それぞれにおいて曝気(エアレーション)処理、沈殿処理、脱水処理が行われる。
この汚泥処理システム30は、一般に下水道を通して汚泥処理施設に流入する汚泥、特に、人糞や畜産酪農現場で発生する家畜糞尿(豚糞や牛糞)等の生汚泥を処理対象としており、生汚泥に対する曝気処理及び沈殿処理を経た後の処理汚泥に対し、水撃処理に加え減容化処理を行う。
分離槽32において、再処理に有効な富栄養化物を多く含む状態となった水撃処理水は、自然流下により混合槽33へと流れ出る。
沈殿槽24は、内部に整流板を設けることで槽内での沈降を促進させることができる。
第二曝気槽34は、第一曝気槽37と同様の構成及び機能を有しており、第二曝気槽34に流入した混合処理水は、好気性微生物の生命活動を利用した曝気処理を経て第二沈殿槽35へと送り出される。この第二曝気槽34には、種汚泥(活性汚泥)が供給される。第二沈殿槽35は、第一沈殿槽38と同様の構成及び機能を有しており、第二沈殿槽35に流入した曝気処理水は、沈殿処理により水中底部に溜まる余剰(残渣)汚泥と余剰汚泥を沈殿させている水(上水)として、脱水槽36へと送り出される。
そして、第二沈殿槽35から脱水槽36に送り込まれた、余剰(残渣)汚泥と余剰汚泥を沈殿させている水は、脱水槽36において脱水処理され、その後、脱水槽36から、汚泥処理システム30により著しく減容化された脱水ケーキとして、例えば汚泥吸排車(バキュームカー)で運び出され、産業廃棄物として処理される。
従来の汚泥処理においては、一次の曝気及び沈殿処理を経た残渣汚泥の段階で脱水処理した後の処理汚泥を、焼却場に搬出し焼却していたが、この処理汚泥は多くの微生物の死骸としての細胞を含んでおりこの細胞が破砕されていないため、細胞内の水分を脱水することができず脱水効率を高めることが困難であった。
1.微生物に衝撃波を用いて破砕処理することにより、微生物は生命維持ができなくなり繁殖機能が失われるので、繁殖時分泌物の成生による悪臭の発生を抑制することができる。その結果、処理後のアオコでは悪臭が無くなり、無害化が可能になる。
4.脱水過程において微細物質や細胞を破砕するとき脱水効率の向上を目的として高分子凝集剤を用いる場合、破砕による接触面積の増大により凝集沈殿効果を促進させるので、凝集剤の効果を一層高めることができる。
11 汚泥供給タンク
12 水位調整部
13 導水管
14 水撃部
15 沈殿分離部
16 第一ポンプ
17 連結部
18 水撃タンク
18a 排水弁
19 圧力タンク
19a 揚水弁
19b 弁
20 曲管
21 調整ボルト
22 受水槽
23 第二ポンプ
24 沈殿槽
24a 槽体
24b 整流板
24c 孔
25 分離槽
30 汚泥処理システム
31 調整槽
32 分離槽
32a 槽体
32b 仕切板
32c ドレーンバルブ
33 混合槽
34 第二曝気槽
35 第二沈殿槽
36 脱水槽
37 第一曝気槽
38 第一沈殿槽
S 破砕された汚泥
W 処理対象の汚泥を含む水
Wc 破砕された汚泥を除いた水
Ws 破砕された汚泥を含む水
Claims (5)
- 処理対象の汚泥を含む水を溜め置くタンクと、
前記タンクから導水管を介して前記汚泥を含む水を流入させ水撃圧を発生させる水撃部と、
前記水撃部に、水撃現象の発生により開状態となる開閉弁を介して連通し、前記開閉弁の閉時、閉空間を形成する圧力タンクと、
前記タンクに溜め置かれた前記汚泥を含む水の水位を前記汚泥の内容物に応じて調整する水位調整部とを有し、
前記圧力タンクに、開操作により圧力タンク内容物を圧力タンク外部に取り出すことができる弁を設け、
前記導水管を、水撃発生周期に応じて前記水撃圧を所定回数発生させる長さに形成し、発生した前記水撃圧により前記汚泥を破砕し、破砕された汚泥の一部が前記圧力タンクに流れ込み留まる汚泥処理装置。 - 前記水撃部からの排出物を貯留し固液分離を行う沈殿分離部を有する請求項1に記載の汚泥処理装置。
- 請求項1または2に記載の汚泥処理装置を備え、
曝気処理及び沈殿処理を経た後の処理汚泥に対し、前記汚泥処理装置による水撃処理に加え減容化処理を行う汚泥処理システム。 - 前記汚泥処理装置と共に分離槽、混合槽、曝気槽、沈殿槽及び脱水槽を備え、
前記汚泥処理装置により処理された処理水が、前記分離槽による分離処理、前記混合槽による混合処理、前記曝気槽による曝気処理、前記沈殿槽による沈殿処理、及び前記脱水槽による脱水処理を経ることで、前記処理水に含まれる残渣汚泥中の富栄養化物質が再処理される請求項3に記載の汚泥処理システム。 - 曝気処理及び沈殿処理を経た後の処理汚泥に含まれる沈殿物を濃縮調整する調整槽を有し、前記調整槽からの処理水が前記汚泥処理装置に流入する請求項3または4に記載の汚泥処理システム。
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