JP6804377B2 - Sludge treatment equipment and sludge treatment method - Google Patents
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Description
本発明は、オゾンガスを用いた汚泥の改質処理に関するものである。 The present invention relates to a sludge reforming treatment using ozone gas.
有機物質を含有する下水、食品廃水、畜産廃水などの処理方法として、活性汚泥法が広く利用されている。活性汚泥法においては、処理過程中に余剰汚泥と呼ばれる微生物が主体の汚泥が大量に発生する。その余剰汚泥は埋め立て又は焼却により処分する必要があるが、沈殿や脱水等の汚泥処理工程を必要とするものであった。そのため、余剰汚泥の処理コストを削減する観点から、物理的又は化学的な汚泥減容化処理を処理過程中に導入することが検討されている。 The activated sludge method is widely used as a treatment method for sewage, food wastewater, livestock wastewater, etc. containing organic substances. In the activated sludge method, a large amount of sludge mainly composed of microorganisms called excess sludge is generated during the treatment process. The excess sludge needs to be disposed of by landfill or incineration, but requires sludge treatment steps such as precipitation and dehydration. Therefore, from the viewpoint of reducing the treatment cost of excess sludge, it is considered to introduce a physical or chemical sludge volume reduction treatment during the treatment process.
従来の物理的な汚泥減容化処理としては、例えば、オゾンガスを利用して余剰汚泥を改質した後、生物学的処理工程に返送して再度分解する方法が提案されている。ここで余剰汚泥の改質とは、例えば有機物分解による固形物の低分子化等をいう。余剰汚泥は、有機物分解され低分子化されると、主成分の微生物が死滅した状態となるため、生物学的処理工程における分解が容易となる。 As a conventional physical sludge volume reduction treatment, for example, a method has been proposed in which excess sludge is reformed using ozone gas and then returned to a biological treatment step to be decomposed again. Here, reforming of excess sludge means, for example, lowering the molecular weight of solid matter by decomposing organic matter. When the excess sludge is decomposed into organic matter and reduced in molecular weight, the main component microorganisms are killed, so that the excess sludge can be easily decomposed in the biological treatment step.
一般的に、オゾンガスによる汚泥の改質を行う場合には、汚泥含有液中で汚泥とオゾンガスを反応させる方法が用いられている。このオゾン処理方法においては、まず、汚泥含有液中に吹き込まれたオゾンガスが、気泡となって汚泥含有液中を浮上する。そして、オゾンガス気泡が溶液中を浮上する間に、気泡内部のオゾンガスが汚泥含有液に溶解してオゾン水を生成する。そして、このオゾン水が溶液中の汚泥と接触し、汚泥成分を改質する。 Generally, when reforming sludge with ozone gas, a method of reacting sludge with ozone gas in a sludge-containing liquid is used. In this ozone treatment method, first, the ozone gas blown into the sludge-containing liquid becomes bubbles and floats in the sludge-containing liquid. Then, while the ozone gas bubbles float in the solution, the ozone gas inside the bubbles dissolves in the sludge-containing liquid to generate ozone water. Then, this ozone water comes into contact with the sludge in the solution and reforms the sludge component.
ここで、汚泥含有液中のオゾンガス気泡の浮上に要する時間とオゾンガスが汚泥含有溶液中に溶解されるのに要する時間を比較すると、オゾンガス気泡の浮上に要する時間よりも汚泥含有液へのオゾンガス溶解に要する時間の方が長くなる傾向がある。よって、オゾンガス気泡内部には未反応のオゾンが残留した状態で液面まで浮上し、気泡が破られ、オゾンガスが汚泥含有液から出てしまうため、十分なオゾン反応時間を確保することができず、オゾンによる改質効率（オゾンガスの溶解効率）が悪くなるという問題があった。 Here, comparing the time required for the ozone gas bubbles in the sludge-containing liquid to float and the time required for the ozone gas to dissolve in the sludge-containing solution, it is possible to dissolve the ozone gas in the sludge-containing liquid rather than the time required for the ozone gas bubbles to float. The time required for this tends to be longer. Therefore, unreacted ozone remains inside the ozone gas bubbles and rises to the liquid surface, the bubbles are broken, and ozone gas is discharged from the sludge-containing liquid, so that a sufficient ozone reaction time cannot be secured. , There is a problem that the reforming efficiency by ozone (dissolution efficiency of ozone gas) deteriorates.
上記の問題を解決するため、オゾンガスを吹き込むことで汚泥含有液を発泡させ、この泡の表面で汚泥成分にオゾンガスを反応させる方法が提案されている。散気装置などを用いて1mm以下のオゾンガスを含む微細な気泡を汚泥溶液に吹き込むと、汚泥溶液の液面に
は1mm以下の泡が発生する。この泡は、汚泥泡と呼ばれ、その表面には水と汚泥が付着し
ている。汚泥が持つ粘性のため、汚泥泡は、10分程度は破泡せず液膜でオゾンガスを覆った安定した泡の形態を保持できる。この汚泥泡の性質を利用し、汚泥泡が反応槽を移動する間に、表面の汚泥と汚泥泡内部のオゾンガスを反応させることで、汚泥を改質することができる。
In order to solve the above problem, a method has been proposed in which a sludge-containing liquid is foamed by blowing ozone gas, and the sludge component is reacted with ozone gas on the surface of the foam. When fine bubbles containing ozone gas of 1 mm or less are blown into the sludge solution using an air diffuser or the like, bubbles of 1 mm or less are generated on the liquid surface of the sludge solution. This foam is called sludge foam, and water and sludge adhere to its surface. Due to the viscosity of sludge, sludge bubbles do not break for about 10 minutes and can maintain a stable foam form in which ozone gas is covered with a liquid film. Utilizing this property of sludge bubbles, sludge can be reformed by reacting the sludge on the surface with the ozone gas inside the sludge bubbles while the sludge bubbles move in the reaction tank.
汚泥泡は、液膜が破れて破泡するか又は泡内部のオゾンガスが消費されるまで、内部でオゾンガスによる汚泥成分の改質反応が続く。通常、オゾンガスが汚泥含有液中を浮上する時間よりも汚泥泡が破泡するまでの時間及び汚泥泡の内部のオゾンガスが消費されるまでの時間の方が長いため、汚泥含有液中を浮上中の汚泥泡よりも、溶液の液面まで浮上した生成されてから時間が経った汚泥泡の方が、汚泥とオゾンガスとの反応効率は高くなっている。 The sludge foam undergoes an internal reforming reaction of the sludge component by the ozone gas until the liquid film is broken and the foam is broken or the ozone gas inside the foam is consumed. Normally, the time until the sludge bubbles burst and the time until the ozone gas inside the sludge bubbles is consumed are longer than the time for the ozone gas to float in the sludge-containing liquid, so that the sludge-containing liquid is floating. The reaction efficiency between sludge and ozone gas is higher in sludge bubbles that have floated to the liquid surface of the solution and have been generated for a long time than in sludge bubbles.
泡の表面でオゾンガスによって改質された汚泥は、汚泥泡の泡形状が壊されることで気液分離され、回収される。汚泥泡内部には未反応のオゾンガスも微量含まれるため、汚泥泡は密閉容器の中で気液分離する必要があり、オゾンガスを含む排ガスは、オゾンを分解した後に大気中に放出される。 The sludge modified by ozone gas on the surface of the foam is gas-liquid separated and recovered by breaking the foam shape of the sludge foam. Since a small amount of unreacted ozone gas is also contained inside the sludge foam, the sludge foam needs to be gas-liquid separated in a closed container, and the exhaust gas containing ozone gas is released into the atmosphere after decomposing ozone.
しかし、汚泥泡の処理流路内に、気液分離しない汚泥泡が長い時間存在すると、オゾンガスによる汚泥改質処理を行っているオゾン反応槽の内部が多数の汚泥泡により満たされ、さらには槽外に汚泥泡がオーバーフローするなどの問題が生じる。そこで、このオゾンガス気散によって発生した汚泥泡を壊し、気液分離するために、消泡剤添加や、オゾン反応槽の上部に設けたスプレーノズルから水などを散布する等の方法が用いられている。
汚泥泡を改質汚泥と排ガスとに気液分離する手段としては、攪拌などの物理的手段や、消泡剤を用いるなどの化学的手段が開示されている(例えば、特許文献１参照)。
However, if sludge bubbles that do not separate gas and liquid exist in the sludge foam treatment flow path for a long time, the inside of the sludge reaction tank that is undergoing sludge reforming treatment with ozone gas is filled with a large number of sludge bubbles, and further, the tank Problems such as sludge bubbles overflowing to the outside occur. Therefore, in order to break the sludge bubbles generated by the ozone gas vaporization and separate the gas and liquid, methods such as adding a defoamer and spraying water or the like from a spray nozzle provided at the top of the ozone reaction tank are used. There is.
Physical means such as stirring and chemical means such as using a defoaming agent are disclosed as means for separating sludge foam into modified sludge and exhaust gas (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、攪拌などの物理的手段による気液分離では、攪拌機を回転させるための動力が必要となる。また、化学的手段による気液分離でも、消泡剤などの薬品が必要であり、その薬品自体の処理も必要となっていた。これらの気液分離処理は、汚泥処理装置の運転コストを上昇させ、ひいては、オゾンガスを用いた汚泥処理コストを引き上げるという問題があった。
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、オゾンガスによって発泡した汚泥泡を低コストで効率良く気液分離することが可能な汚泥処理装置および汚泥処理方法を提供することを目的とする。
However, gas-liquid separation by physical means such as stirring requires power to rotate the stirrer. In addition, gas-liquid separation by chemical means also requires a chemical such as an antifoaming agent, and treatment of the chemical itself is also required. These gas-liquid separation treatments have a problem of increasing the operating cost of the sludge treatment apparatus and, by extension, raising the sludge treatment cost using ozone gas.
The present invention has been made to solve the above problems, and provides a sludge treatment apparatus and a sludge treatment method capable of efficiently gas-liquid separating sludge bubbles foamed by ozone gas at low cost. The purpose is.
この発明に係わる汚泥処理装置は、汚泥含有液をオゾンガスで発泡させて汚泥泡を生成するオゾン反応槽、上記オゾン反応槽から上記汚泥泡を移送する汚泥泡移送配管、上記汚泥泡移送配管を介して移送された上記汚泥泡を貯留するとともに、上記汚泥泡を、上記オゾンガスにより改質された改質汚泥と、上記オゾンガスを含む排ガスとに分離する改質汚泥分離槽を備え、上記汚泥泡移送配管は、移送される複数の上記汚泥泡を結合し、上記汚泥泡を大径化する汚泥泡結合部を有し、上記汚泥泡結合部は、上記汚泥泡移送配管の一部の内径を絞った配管絞り部を有し、上記配管絞り部において、複数の上記汚泥泡を結合することを特徴とするものである。 The sludge treatment apparatus according to the present invention is via an ozone reaction tank that foams a sludge-containing liquid with ozone gas to generate sludge bubbles, a sludge foam transfer pipe that transfers the sludge foam from the ozone reaction tank, and a sludge foam transfer pipe. The sludge foam transfer is provided with a modified sludge separation tank that stores the sludge foam that has been transferred and separates the sludge foam into the modified sludge modified by the ozone gas and the exhaust gas containing the ozone gas. pipe combines the plurality of the sludge bubbles to be transported, the sludge bubbles have a sludge foam coupling portion for large diameter, the sludge bubble coupling portion narrowed part of the inner diameter of the sludge foam transfer pipe It has a sludge squeezing portion, and is characterized in that a plurality of the sludge bubbles are combined in the sludge squeezing portion .
この発明に係わる汚泥処理方法は、オゾンガスを汚泥含有液に吹き込んで汚泥泡を生成するステップ、上記汚泥泡を移送させる汚泥泡移送配管の一部の内径を絞った配管絞り部において、複数の上記汚泥泡を結合し、上記汚泥泡を大径化するステップ、大径化された上記汚泥泡を破泡し、上記汚泥含有液をオゾンで改質した改質汚泥と、上記オゾンガスを含む排ガスとに分離するステップを含むことを特徴とするものである。 The sludge treatment method according to the present invention is a step of blowing ozone gas into a sludge-containing liquid to generate sludge bubbles, and a plurality of the above-mentioned sludge foam transfer pipes having a narrowed inner diameter. Steps to combine sludge bubbles and increase the diameter of the sludge bubbles, modified sludge that ruptures the increased diameter sludge bubbles and reforms the sludge-containing liquid with ozone, and exhaust gas containing the ozone gas. It is characterized by including a step of separating into.
この発明の汚泥処理装置によれば、汚泥泡結合部を備えているため、複数の汚泥泡を結合して大径化された汚泥泡を得ることができる。この大径化された汚泥泡においては、泡体の下方部に汚泥含有液が溜まるとともに、汚泥泡の液膜の厚さが大径化前の汚泥泡の液膜よりも薄くなる部分が生じ、大径化前よりも大径化後の汚泥泡の方が破泡しやすい状態となる。従って、汚泥泡結合部によって得られる大径化された汚泥泡は、改質汚泥と排ガスとに容易に気液分離することができる。 According to the sludge treatment apparatus of the present invention, since the sludge foam connecting portion is provided, a plurality of sludge bubbles can be combined to obtain a sludge foam having a large diameter. In this sludge foam with a large diameter, the sludge-containing liquid accumulates in the lower part of the foam body, and the thickness of the sludge foam liquid film becomes thinner than that of the sludge foam before the large diameter. , The sludge foam after the diameter increase is more likely to break than before the diameter increase. Therefore, the large-diameter sludge foam obtained by the sludge foam coupling portion can be easily gas-liquid separated into the modified sludge and the exhaust gas.
この発明の汚泥処理方法によれば、複数の汚泥泡を結合し、汚泥泡を大径化するステッ
プを含んでいるため、汚泥処理過程において複数の汚泥泡を結合して大径化された汚泥泡を得ることができる。この大径化された汚泥泡は、大径化前の汚泥泡よりも破泡しやすいため、汚泥泡を破泡し、改質汚泥と排ガスとに分離することが容易となる。
According to the sludge treatment method of the present invention, since a step of combining a plurality of sludge bubbles to increase the diameter of the sludge bubbles is included, a plurality of sludge bubbles are combined in the sludge treatment process to increase the diameter of the sludge. You can get bubbles. Since the sludge foam having a large diameter is more likely to break than the sludge foam before the diameter increase, it becomes easy to break the sludge foam and separate it into the modified sludge and the exhaust gas.
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１による汚泥処理装置１００を説明するための構成図である。図１において、汚泥処理装置１００は、汚泥含有液６をオゾンガス８で発泡させて汚泥泡４を生成するオゾン反応槽１、このオゾン反応槽１から汚泥泡４を移送する汚泥泡移送配管２、汚泥泡移送配管２を介して移送された汚泥泡４を貯留するとともに、汚泥泡４を、オゾンガスにより改質された改質汚泥１２と、オゾンガス８を含む排ガス１３とに分離する改質汚泥分離槽３により主に構成される。
FIG. 1 is a configuration diagram for explaining the
そして、汚泥泡移送配管２は、移送される複数の汚泥泡４を結合し、大径化された汚泥泡４ｂを得るための主要構成部である汚泥泡結合部５を有している。この汚泥泡結合部５では、二つの汚泥泡４が結合されて一つの大径化された汚泥泡４ｂとなるケースが多いが、三つ以上の汚泥泡４が結合される場合や、大径化された汚泥泡４ｂが多重に汚泥泡４または４ｂと結合されるような場合もある。
The sludge
図１に示すように、オゾン反応槽１の内部には汚泥含有液６が貯留される。オゾン反応槽１には、汚泥含有液６を槽内へ引き込むための汚泥含有液供給配管７が接続されており、下水処理によって発生した余剰汚泥を含有する汚泥含有液６は、送液ポンプ（図示せず）を用いて汚泥含有液供給源（図示せず）から、汚泥含有液供給配管７を介してオゾン反応槽１に供給される。汚泥含有液供給源は、下水処理によって発生した余剰汚泥を貯留するタンクや、下水処理設備において余剰汚泥を移送する配管等を構成要素に含む構成部である。
As shown in FIG. 1, the sludge-containing liquid 6 is stored inside the
オゾン反応槽１内部の底面部近傍には、汚泥含有液６に微細な気泡状のオゾンガス８を吹き込むための散気手段９が配設されている。そして、オゾン反応槽１の底面部には、汚泥濃度が低下した汚泥含有液６の残渣液を槽外へ引き抜くための残渣液排出配管１０が配設されている。
散気手段９には、オゾンガス８を流入させるオゾンガス供給配管１１が接続されており、オゾンガス８はオゾンガス供給源（図示せず）からオゾンガス供給配管１１を介して散気手段９に供給される。
In the vicinity of the bottom surface inside the
An ozone
オゾンガス供給源では、酸素ガスまたは空気の雰囲気で放電によりオゾンガスを発生させる。そのため、オゾンガス供給源からオゾンガス供給配管１１を介して散気手段９に送られるガスには、オゾンガス以外に酸素または窒素が含まれるが、ここでは、オゾン反応槽１に散気される気泡をオゾンガス８として説明している。なお、散気手段９としては、
例えば散気孔が設けられた散気管又は散気シート、ディフューザ、エジェクタなどを用いることができ、特別な限定はない。
In the ozone gas supply source, ozone gas is generated by electric discharge in an atmosphere of oxygen gas or air. Therefore, the gas sent from the ozone gas supply source to the
For example, an air diffuser tube or an air diffuser sheet provided with air diffuser holes, a diffuser, an ejector, or the like can be used, and there is no particular limitation.
散気手段９から汚泥含有液６に注入されたオゾンガス８は、気泡となって汚泥含有液６の溶液中を上昇する。オゾンガス８が気泡となって汚泥含有液６を上昇する際には、オゾンガス８と汚泥含有液６中の汚泥成分が反応する。オゾンガス８と反応した汚泥含有液６には、汚泥含有液６に含まれる汚泥がオゾンガス８によって改質され、粘性を有する有機物が生成する。この粘性を有する有機物により、気泡状のオゾンガス８の周囲を汚泥含有液６が被った状態となり、汚泥含有液６の液面には、汚泥含有液６をオゾンガス８で発泡させた汚泥泡４が多数発生する。
汚泥含有液６の液面に浮かぶ汚泥泡４は、その内部にオゾンガス８が存在し、表面には汚泥が付着した状態となっている。
The
The sludge bubbles 4 floating on the liquid surface of the sludge-containing liquid 6 have the
汚泥泡４は、オゾンガス８の加圧注入に伴って新たに汚泥含有液６の液面に次々と浮かび上がってくる。そして、オゾン反応槽１の内部は、新しい汚泥泡４が、古い汚泥泡４を押し上げ、汚泥泡４によって満たされた状態となる。この汚泥泡４は、オゾン反応槽１の汚泥含有液６内を浮上する間だけでなく、汚泥含有液６の液面から槽の上面までのオゾン反応槽１の内部を上昇する間においても、汚泥泡４の表面に付着した汚泥成分が汚泥泡４の内部に含まれるオゾンガス８と反応して改質される。これにより、汚泥泡４の表面に付着した汚泥は、オゾンガス８によって改質された改質汚泥に変化していく。
The sludge bubbles 4 newly emerge on the liquid surface of the sludge-containing liquid 6 with the pressurized injection of the
新しく生成された汚泥泡４に押し上げられ、オゾン反応槽１の頂部に到達した汚泥泡４は、オゾン反応槽１の上面部に接続された導入口２ａから汚泥泡移送配管２に導入され、流路途中の汚泥泡結合部５を通過し、改質汚泥分離槽３の上面側に接続された排出口２ｂから改質汚泥分離槽３へ移送される。
なお、オゾンガス８は、オゾン反応槽１内に加圧されて注入されているため、オゾン反応槽１内の汚泥泡４は、圧力が低い大気解放側、つまり汚泥処理流路の下流側の改質汚泥分離槽３へ、自然に流れる状態となる。よって、汚泥泡４を移送させるための吸引装置等は、基本的に設ける必要はない。
The
Since the
オゾン反応槽１の頂部に到達した汚泥泡４の表面に付着している汚泥は、オゾン反応槽１の内部を上昇する間にオゾンガス８による改質が進んだ状態となっている。汚泥泡移送配管２の途中に備えられた汚泥泡結合部５は、この汚泥泡結合部５内の狭流路に同時に引き込まれる複数の汚泥泡４を結合する構成部である。この汚泥泡結合部５にオゾン反応槽１で発生した小径の汚泥泡４を挿通させることで、大径化された汚泥泡４ｂに変化させることができる。泡径が大きくなった汚泥泡４ｂは、改質汚泥分離槽３の内部空間に放出されると、破泡し、改質汚泥１２と排ガス１３に分離される。
The sludge adhering to the surface of the
改質汚泥分離槽３の内部において、汚泥泡移送配管２の終端部となる排出口２ｂは、改質汚泥分離槽３の内部に貯留される改質汚泥１２の液面よりも高い位置に配置される。汚泥泡移送配管２の終端部を改質汚泥分離槽３に貯留した改質汚泥１２の液面よりも高い位置に配置することで、改質汚泥１２に排ガス１３が注入されて新たな汚泥泡４が発生することを防止することができる。改質汚泥分離槽３で気液分離されて生じた排ガス１３は、排ガス排出配管１４を介して排オゾン分解装置（図示せず）に導入され排オゾンの分解後、大気中に放出される。また、改質汚泥分離槽３に貯留された改質汚泥１２は、改質汚泥排出配管１５を介して引き抜かれ、槽外へ排出される。
Inside the reformed
なお、汚泥泡結合部５は、図１においては、改質汚泥分離槽３の上面側の外部に設けられた状態を例示しているが、これに限ることなく、改質汚泥分離槽３の上面側から内部に挿入された汚泥泡移送配管２の途中や、配管最下流の排出口２ｂの部分に設けることも可
能である。汚泥泡結合部５を汚泥泡移送配管２の最下流となる部位に配設する場合、汚泥泡４の内部におけるオゾンガス８の反応時間をより長く確保することができ、汚泥成分の改質が進み、気液分離の効率が良くなるため、改質汚泥分離槽３内に汚泥泡４が溜まりにくくなる。
また、改質汚泥分離槽３の上面側に排出口２ｂが配置された場合、気液分離にて生じた改質汚泥１２が自重により自然に落下するため、流路配管内への改質汚泥の滞留を抑制することができる。
Although the sludge
Further, when the
次に、図２に、汚泥泡移送配管２の要部である汚泥泡結合部５の断面図を示すとともに、汚泥泡結合部５の内径変化にともなう汚泥泡４の形状変化を示す。汚泥泡結合部５は、汚泥泡移送配管２流路の一部の内径寸法に変化を付けることで得られる構成部であり、流路の上流側から下流側にかけて、汚泥泡結合部５の領域ａ、領域ｂ、領域ｃを、汚泥泡４が順次通過する構成となっている。
Next, FIG. 2 shows a cross-sectional view of the sludge
汚泥泡結合部５の領域ａには、汚泥泡４を流入させる流入口５１が設けられ、この流入口５１は、汚泥泡移送配管２の内径が徐々に小さくなるように傾斜した（テーパ形状に形成された）テーパ面部５１ａを有している。このテーパ面部５１ａは、漏斗型の傾斜面部に相当し、漏斗型の角度は、例えば６０度以下とすることができる。
An
汚泥泡結合部５の領域ｂには、汚泥泡移送配管２の流路の中で最も内径が小さい配管絞り部５２（狭流路）が設けられ、同じタイミングでこの狭流路内を移動する複数の汚泥泡４が互いに結合した状態となる。この配管絞り部５２内で、二つの泡が結合すると、くっつき合った壁面部の液膜が破れ、泡の内部ガスが一体化された汚泥泡４ａが生成される。
In the region b of the sludge
汚泥泡結合部５の領域ｃには、配管絞り部５２から出てくる汚泥泡４ａを、球状の大径化された汚泥泡４ｂに移行させるための流出口５３が設けられている。流出口５３は、配管絞り部５２の終端部の下流側に位置し、その配管内径寸法は、例えば、汚泥泡移送配管２の内径寸法に相当する。この流出口５３には、内径寸法が徐々に大きくなるようなテーパは設けられておらず、狭流路から一気に広い空間（流路）に汚泥泡４ｂが流出される構成となっている。
The region c of the sludge
なお、図２および後述の汚泥泡移送配管２の要部断面図を示す図３では、汚泥泡４が、紙面左側から右側に、横向きに移動する流路を例示しているが、これに限ることなく、下から上、上から下に流れるように、汚泥泡結合部５を汚泥泡移送配管２に設けることが可能であることは言うまでもない。
Note that FIG. 2 and FIG. 3 showing a cross-sectional view of a main part of the sludge
次に、複数の汚泥泡４を結合させ、大径化された汚泥泡４ｂを得る工程の汚泥処理状況について、より詳細に説明する。
図２に示すように、汚泥泡結合部５の狭流路となる配管絞り部５２は、その上流側の流入口５１にてテーパ面部５１ａに接続された構成であるため、流路の内径が小さくなるにつれて、流路内を移送される汚泥泡４の流速が大きくなる。汚泥泡４の流速が増すと、汚泥泡４の進行方向に汚泥泡４を引き延ばす力が働く。この力は、流速が急激に変化する配管絞り部５２とテーパ面部５１ａとの接合部において、特に強くなる傾向がある。狭流路内にて汚泥泡４が進行方向に引き伸ばされることにより、進行方向と垂直な引き伸ばされた箇所の汚泥泡４の液膜が薄くなる。隣接する汚泥泡４の接合部分の液膜が薄くなると、引き延ばす力に耐えられなくなった液膜の一部が破れ、隣接する泡の内部ガスが導通状態となり、一体化された汚泥泡４ａに変化する。また、狭流路となる配管絞り部５２の流路内壁面部と接触することにより汚泥泡４の液膜が破れると、泡形状が壊れ、ガスだまりとなって流出口５３へ移送される。
Next, the sludge treatment state in the step of combining the plurality of
As shown in FIG. 2, the
複数の汚泥泡４が結合された汚泥泡４ａは、流出口５３にて広い流路に移動すると、液膜の内部空間が球形となって、大径化された汚泥泡４ｂとなる。また、配管絞り部５２にて生じたガスだまりは、多数の大径化した汚泥泡４ｂに挟まれた状態で汚泥泡移送配管２を流れ、排出口２ｂ側へ移送される。
When the
なお、汚泥泡４は、汚泥泡結合部５において、大径化された汚泥泡４ｂやガスだまりに変化するが、一部のものが大径化されず、また、ガスだまりとならない場合がある。その場合、改質汚泥分離槽３の内部に汚泥泡４が貯留された状態となるが、時間の経過とともに、汚泥泡４内のオゾンガスと汚泥成分との反応が進み、汚泥成分は改質汚泥化して泡が破れやすくなることから、改質汚泥分離槽３内にて自然に気液分離される。
The
ここで、汚泥泡移送配管２と狭流路となる配管絞り部５２の間にテーパ面部５１ａを設けない場合、汚泥泡４の表面に付着していた汚泥が、配管絞り部５２の手前で汚泥泡移送配管２の内部に蓄積する。これにより、汚泥泡移送配管２における汚泥の蓄積による配管詰まりが発生する。これに対し、テーパ面部５１ａを設けた場合には、汚泥泡４がテーパ面部５１ａの表面を滑らかに流れるため、汚泥泡移送配管２内の配管絞り部５２の流入口５１に汚泥は蓄積せず、流路内において配管詰まりが起きにくくなる。
Here, when the tapered
配管絞り部５２から汚泥泡４が流出する流出口５３では、テーパ形状部を設けずに狭流路である配管絞り部５２をより広い通常内径寸法の汚泥泡移送配管２に接続している。このような形状にすると、狭流路となる配管絞り部５２から流出する汚泥泡４や結合した汚泥泡４ｂは、流速を速めたまま汚泥泡移送配管２の通常寸法の流路に放出される。流出口５３につながる汚泥泡移送配管２では、狭流路となる配管絞り部５２から流出した汚泥泡４、４ｂが、汚泥泡移送配管２に存在する汚泥泡４、４ｂと衝突する。この衝突により、汚泥泡移送配管２に存在する結合した汚泥泡４ｂの形状が変化し、汚泥泡４ｂの液膜が破れて多重に結合し、さらに泡径の大きな結合した汚泥泡４ｂとなる。このようにして泡径が大きくなるように多重に結合した汚泥泡４ｂが汚泥泡移送配管２から改質汚泥分離槽３に放出されると、泡膜が破れて泡表面部の改質汚泥１２と、泡内部の排ガス１３とに分離される。
At the
なお、配管内径を絞った狭流路となる配管絞り部５２においては、配管内径を小さく絞るほど内部を流れる汚泥泡４の流速が大きくなる。しかし、汚泥泡４の表面に付着している汚泥が配管内径を絞った狭流路およびその手前側に蓄積すると、汚泥泡４の流れが悪くなるとともに、オゾン反応槽１へのオゾンガス８の流入を妨げる要因となる。よって、オゾン反応槽１における汚泥の改質効率を低下させる。そのため、汚泥泡結合部５の配管絞り部５２の内径は、汚泥が滞留しない寸法を確保する必要がある。
In the
ここで、上述の図２には、汚泥泡移送配管２の流路内に一つの汚泥泡結合部５を設けた例を示していたが、汚泥泡結合部５は、汚泥泡移送配管２の流路内に複数を配設することも可能である。
図３は、汚泥泡移送配管２の要部断面図であり、配管流路内に直列に汚泥泡結合部５ａ、５ｂを設けた配置例を示している。図３に示すように、汚泥泡移送配管２に対し、複数箇所に汚泥泡結合部５ａ、５ｂを設けることで、汚泥泡４の結合効率を高めることが可能となる。
Here, FIG. 2 described above shows an example in which one sludge
FIG. 3 is a cross-sectional view of a main part of the sludge
図３では、汚泥泡移送配管２の中に、配管内径を絞った一つ目の汚泥泡結合部５ａを設け、さらに、その下流側に配管内径を絞ったもう一つの汚泥泡結合部５ｂを配設した状態を示している。なお、一つの汚泥泡移送配管２に、汚泥泡結合部５ａ、５ｂの二つを配設する以外に、より多数の結合部をシリーズに設けることも可能である。この図３の構成では、配管内径を絞った汚泥泡結合部５ａで変形されて結合した汚泥泡４ａは、その汚泥泡
結合部５ａの下流側で、通常配管寸法に広げられた配管流路（流出口５３）に出ると大径化した汚泥泡４ｂとなり、下流側の汚泥泡結合部５ｂへ流れていく。
In FIG. 3, a first sludge
図３に示すように、下流側の汚泥泡結合部５ｂには、上流側の汚泥泡結合部５ａにて結合されなかった汚泥泡４も、結合により大径化された汚泥泡４ｂとともに流入する。配管内径が絞られた下流側の汚泥泡結合部５ｂでは、流速の変化によって汚泥泡４、４ｂがともに引き伸ばされて変形する。これにより、汚泥泡４、４ｂの液膜の膜厚が部分的に薄くなり、隣接した泡体の接触部分の液膜が破れ、汚泥泡４同士または汚泥泡４ｂ同士、あるいは汚泥泡４と４ｂが結合する。これにより、下流側の汚泥泡結合部５ｂを通過した後は、未結合の汚泥泡４の数が減少し、汚泥泡４の結合効率を高めることができる。なお、結合した汚泥泡４ｂは、汚泥成分の改質や大径化により破泡しやすい状態となっており、改質汚泥１２と排ガス１３とに容易に分離することができる。
As shown in FIG. 3, the
ここで、我々は、汚泥泡４同士が結合し改質汚泥分離槽３で排ガス１３と改質汚泥１２に分離される現象について、配管絞り部５２の配管径と汚泥泡４の速度を変えながら調査を行い、配管絞り部５２の配管径をどのように調整することが適切であるかを調べた。その結果、配管内径を絞った配管絞り部５２を流れる汚泥泡４のレイノルズ数Reを制御することで、汚泥泡４を効率良く結合させ、改質汚泥分離槽３において効率良く気液分離することが可能となることを見出した。ここで、レイノルズ数Reとは、流体の慣性力と粘性力の比を表す無次元数であり、層流から乱流への遷移を示す指標として用いられるものである。
Here, regarding the phenomenon that the sludge bubbles 4 are combined with each other and separated into the
図４は、汚泥泡と改質汚泥の容積比（縦軸）の、汚泥泡のレイノルズ数（横軸）依存性を示す図であり、オゾンガスによって生成した汚泥泡を配管（配管絞り部５２に相当する。）に流し、配管径と汚泥泡４の流速を変化させて配管から流出した汚泥泡を回収した場合に、改質汚泥と残存する汚泥泡の容積比を測定した結果を示している。なお、図４の横軸の、汚泥泡のレイノルズ数Reは、配管径L（m）と流速U（m/sec）および汚泥泡に含まれるガスの動粘性係数ν（m2/sec）から、次の式によって算出することができる。
式： Re＝L・U/ν
FIG. 4 is a diagram showing the Reynolds number (horizontal axis) dependence of the sludge foam to the modified sludge volume ratio (vertical axis), and the sludge foam generated by ozone gas is applied to the pipe (pipe throttle portion 52). The result of measuring the volume ratio of the modified sludge and the remaining sludge foam when the sludge foam flowing out from the pipe is collected by changing the pipe diameter and the flow velocity of the
Formula: Re ＝ L ・ U / ν
レイノルズ数Reが増加すると配管から流出した溶液に占める汚泥泡の容積が減少し、レイノルズ数Reが800になると汚泥泡と改質汚泥の容積比は0.5になった。この結果は、配管から流出した汚泥泡が改質汚泥と排ガスに分離し、汚泥泡容積は改質汚泥の50%まで減少
することを示す。また、レイノルズ数Reが800以上では汚泥泡と改質汚泥の容積比はほぼ
一定値になった。この結果から、流体（汚泥泡４）のレイノルズ数Reが800以上となるよ
うに、配管絞り部５２の配管径と汚泥泡の流速を制御すれば、汚泥泡４を改質汚泥１２と排ガス１３に効率良く分離することが可能であることが分かった。
なお、レイノルズ数Reが800に満たない場合でも、800に近い値になるほど、気液分離の効率が良くなることは言うまでもない。
When the Reynolds number Re increased, the volume of sludge bubbles in the solution flowing out of the pipe decreased, and when the Reynolds number Re reached 800, the volume ratio of sludge bubbles to modified sludge became 0.5. This result shows that the sludge foam flowing out of the pipe is separated into the modified sludge and the exhaust gas, and the sludge foam volume is reduced to 50% of the modified sludge. When the Reynolds number Re was 800 or more, the volume ratio of sludge foam and modified sludge became almost constant. From this result, if the pipe diameter of the
It goes without saying that even if the Reynolds number Re is less than 800, the closer it is to 800, the better the efficiency of gas-liquid separation.
ここで、直径1mの円筒形状のオゾン反応槽１に、汚泥泡４の上昇速度が0.001m/secとなるようにオゾンガス８を流して汚泥処理を行う場合について、汚泥泡結合部５の配管絞り部５２の配管径を算出する。オゾン反応槽１の内径と汚泥泡４の上昇速度から、オゾン反応槽１に流れるオゾンガス８の流量は0.000785m3/secとなる。このオゾンガス８が流速U
（m/sec）で配管絞り部５２を流れる際の、汚泥泡４のレイノルズ数Reが800となる場合の配管絞り部５２の直径L（m）を算出すると、この配管内径は約8cmとなる。このとき、動
粘性係数ν（m2/sec）に20℃における空気の値（1.5×10-5（m2/sec））を使用するもの
とする。
Here, when the sludge treatment is performed by flowing
When the diameter L (m) of the
なお、オゾン反応槽１で発生する汚泥泡４の径は1mm程度であるため、直径8cmの内径を
持つ配管（配管絞り部５２）内においては、同時に多数の汚泥泡４の結合現象が生じる状態となる。そして、泡径に対して配管内径が十分に大きいため、配管内部への汚泥蓄積を抑制することができ、汚泥処理流路が閉塞状態となることはなく、常に同流路内に流体を流すことが可能な導通状態に保つことができる。
Since the diameter of the sludge bubbles 4 generated in the
このように、本発明の実施の形態１による汚泥処理装置１００においては、汚泥含有液６中にオゾンガス８を吹き込んで発泡させ、汚泥が付着した汚泥泡４を生成するため、汚泥泡４が破泡するまでの間に、汚泥泡４の内部に含まれるオゾンガス８と汚泥泡４の表面の汚泥とが反応し、改質汚泥１２が生成される。汚泥泡４がオゾン反応槽１の上面部に到達する時間は、汚泥含有液６の中をオゾンガス８が浮上する時間よりも長く、汚泥泡４に付着した汚泥はオゾンガス８によって効率良く改質される。
As described above, in the
また、汚泥泡移送配管２に備えられた汚泥泡結合部５において、汚泥泡４同士が結合し、大きな汚泥泡４ｂとなるため、破泡しやすい状態を得ることができる。改質汚泥分離槽３の内部に汚泥泡４ｂが排出されると、容易に汚泥泡４ｂを改質汚泥１２と排ガス１３とに分離することができる。
そして、汚泥泡４のレイノルズ数Reが800以上となるように、汚泥泡４の流路となる配
管絞り部５２の内径寸法を制御しておくことで、汚泥泡４同士の結合効率を向上させることができる。
Further, in the sludge
Then, by controlling the inner diameter dimension of the
本発明の実施の形態１の汚泥処理装置１００は、その汚泥処理流路において、流体となる汚泥泡４の泡の形状を改質反応に必要な時間だけ保持し、十分な改質反応時間をとった後は、汚泥泡４を速やかに気液分離することができるように構成されている。
つまり、汚泥処理流路において、汚泥泡４の気液分離を実施したい部位（汚泥泡移送配管２の排出口２ｂ）の手前側に汚泥泡結合部５を配設することにより、所望の箇所（汚泥泡移送配管２の排出口２ｂ）に破泡しやすい大径化された汚泥泡４ｂを発生させ、排出口２ｂからの汚泥泡４ｂの放出にともなって、容易に汚泥泡４ｂの気液分離が行えるよう構成している。
The
That is, in the sludge treatment flow path, by arranging the sludge
このような本発明の実施の形態１の汚泥処理装置１００には、消泡剤や消泡手段を用いる必要がなく、汚泥泡移送配管２の排出口２ｂから放出される汚泥泡４ｂが、放出された気相内で自然に破泡するように汚泥泡４の液膜の改質を進め、泡形状を大径化するなどの工夫を施しているため、汚泥処理に要する費用を低減することが可能となる。
また、従来のように、汚泥の固形成分を沈殿させる水槽や脱水設備等を設ける必要がなく、設備面においても低コスト化が可能である。
The
Further, unlike the conventional case, it is not necessary to provide a water tank or a dehydration facility for precipitating the solid component of sludge, and the cost can be reduced in terms of the facility.
なお、図１では、オゾン反応槽１の上面が平坦な形状であり、その平面部に汚泥泡移送配管２の導入口２ａを接続させた例を示していたが、オゾン反応槽１の上面を変形させ、導入口２ａに向かって徐々にオゾン反応槽１の内部空間が狭くなるようにシェイプし、漏斗型とすることも可能である。
オゾン反応槽１の上面部が漏斗型に形成された場合、その漏斗形状部において、流体となる汚泥泡４は、下から上の方向に流れ、流路が狭まる導入口２ａではその流速が大きくなり、汚泥泡４同士が結合しやすく、破泡しやすい状況を作ることができ、汚泥泡４の気液分離効率をより向上させることができる。
Although FIG. 1 shows an example in which the upper surface of the
When the upper surface of the
実施の形態２．
上述の実施の形態１の汚泥処理装置１００では、オゾン反応槽１の下流側に、汚泥泡４を気液分離するための分離槽として、一つの改質汚泥分離槽３を設けた例を示した。
しかし、汚泥の成分や処理条件によっては、一つの改質汚泥分離槽３を配設した汚泥処理装置１００では、気液分離効率が追い付かず、改質汚泥分離槽３の内部に、破泡されな
い汚泥泡４が充満するような状況となる場合もある。そこで、この実施の形態２においては、より気液分離効率を向上させることが可能な汚泥処理装置１００について、図５を用いて説明する。
In the
However, depending on the sludge components and treatment conditions, the
図５は、本発明の実施の形態２の汚泥処理装置１００の構成図であり、改質汚泥分離槽３の下流側に、下流側改質汚泥分離槽３０を増設した状態を示している。図５に示すように、汚泥泡４の気液分離を行うため分離槽は複数であり、それらの槽は流路に沿って直列に接続されている。
FIG. 5 is a configuration diagram of the
この実施の形態２の汚泥処理装置１００では、一つ目の分離槽となる改質汚泥分離槽３において、気液分離することができなかった汚泥泡４（結合された汚泥泡４ｂを含む場合もある。）を、流路の下流側に設けた二つ目の分離槽となる下流側改質汚泥分離槽３０で気液分離することができる。
In the
このように、汚泥処理装置１００において、汚泥泡４を気液分離するために、流路に沿って多段に分離槽を設けた構造を適用することで、汚泥泡４を改質汚泥１２と排ガス１３とに分離する効率を、単槽構造の分離槽のものよりも高めることが可能である。
In this way, in the
この実施の形態２の汚泥処理装置１００では、上流側に設けられた改質汚泥分離槽３と、その下流側に設けられた下流側改質汚泥分離槽３０とが、汚泥泡移送配管２０によって連結されている。この汚泥泡移送配管２０は、上流側に設けられた汚泥泡移送配管２と同様の機能を持ち、その流路の途中に複数の汚泥泡４（または４ｂ）を結合させる汚泥泡結合部５を備えている。なお、汚泥泡移送配管２、２０の内径寸法は、その流路内を流れる流体である汚泥泡４の物性や流速に依存して、各々、最適な寸法に調整して用いられることは言うまでもない。
In the
また、この実施の形態２の汚泥処理装置１００では、排ガス排出配管１４は、最も下流側の下流側改質汚泥分離槽３０の上面部に設けられている。そして、上流側の改質汚泥分離槽３には、排ガス排出配管１４の代わりに汚泥泡移送配管２０の導入口部分を連結した構造となっている。さらに、図示しない改質汚泥排出配管１５は、独立したタンク形状である改質汚泥分離槽３と下流側改質汚泥分離槽３０のそれぞれの下方部に設けられ、気液分離によって得られた改質汚泥１２を槽内から排出する構成となっている。
Further, in the
図５に示す汚泥処理装置１００によれば、一つ目の改質汚泥分離槽３における気液分離処理は、上述の実施の形態１において説明した要領で行われる。つまり、オゾン反応槽１で発生した汚泥泡４は、オゾン反応槽１に連結された汚泥泡移送配管２の流路に設けられた汚泥泡結合部５で、複数個が結合され、大径化された汚泥泡４ｂに変化し、改質汚泥分離槽３に移送され、この汚泥泡４ｂが破泡することで改質汚泥１２と排ガス１３に分離されることにより、第一段階の気液分離が行われる。
According to the
このとき、改質汚泥分離槽３で、破泡した汚泥泡４（または４ｂ）から生成された改質汚泥１２は、改質汚泥分離槽３の底部に貯留される。汚泥泡４（または４ｂ）の破泡によって分離された排ガス１３は、改質汚泥分離槽３の上部に連結された下流側の汚泥泡移送配管２０を通って下流側改質汚泥分離槽３０側に流入する。
ここで、上流側の改質汚泥分離槽３で破泡しなかった汚泥泡４（または４ｂ）は、改質汚泥分離槽３に貯留された改質汚泥１２の上部に蓄積した状態となる。改質汚泥分離槽３の内部に蓄積した汚泥泡４（または４ｂ）が、次第に増え、槽内の頂部に達するまで充満すると、下流側の汚泥泡移送配管２０に流入し、その配管流路を通って下流側改質汚泥分離槽３０へ移送され、第二段階の気液分離が行われる。
At this time, the modified
Here, the sludge bubbles 4 (or 4b) that did not break in the reformed
ここで、下流側の汚泥泡移送配管２０の流路の途中には、汚泥泡結合部５が設けられているため、上流側に設けられた汚泥泡結合部５と同様に汚泥泡４を結合することができる。しかし、汚泥処理流路においては、流路を流れる汚泥泡４の流量は、下流側になるほど気液分離が進むため、少なくなる。よって、汚泥泡移送配管２と２０では、その流路を流れる汚泥泡４の流量が異なってくるため、仮に同じ配管径を適用すれば下流側における流速が小さくなってしまう。そこで、汚泥泡４の流量に応じて、汚泥泡移送配管２と２０の内径寸法や、汚泥泡結合部５の配管絞り部５２の内径寸法を、個々に、適正な寸法に制御して用いるものとする。
Here, since the sludge
なお、汚泥泡４が生成されてからの経過時間に応じて、オゾンガスによる汚泥の改質の進行度合いが異なってくるため、汚泥の改質による物性の変化も加味して、配管絞り部５２の内径寸法を適正に制御することが好ましいことは言うまでもない。
Since the degree of progress of sludge reforming by ozone gas varies depending on the elapsed time from the generation of sludge bubbles 4, the change in physical properties due to sludge reforming is also taken into consideration, and the
このような実施の形態２による汚泥処理装置１００では、増設された下流側の汚泥泡結合部５を汚泥泡４が通過する際に汚泥泡４同士が結合し、大径化された汚泥泡４ｂが形成される。下流側改質汚泥分離槽３０に流入した、結合により大径化された汚泥泡４ｂは、汚泥泡４の形状を保持している時間が、流路の延長に伴って実施の形態１の汚泥処理装置１００のものよりも長くなっており、オゾンガスによる汚泥成分の改質に要する反応時間が十分に確保されている。そのため、汚泥泡４が下流側改質汚泥分離槽３０の広い空間に放出されると、容易に破泡し、改質汚泥１２と排ガス１３とに分離される。この汚泥泡移送配管２０の排出口にて気液分離されなかった汚泥泡４（または４ｂ）があれば、下流側改質汚泥分離槽３０の内部に貯留される。
In the
なお、下流側改質汚泥分離槽３０に汚泥泡４（または４ｂ）が貯留される状態にあっても、下流側改質汚泥分離槽３０に流入する汚泥泡４（または４ｂ）の数は、上流側の改質汚泥分離槽３に流入する汚泥泡４の数よりも少なくなる。そのため、下流側改質汚泥分離槽３０の内部に蓄積する汚泥泡４（または４ｂ）の蓄積速度は、改質汚泥分離槽３よりも遅くなる。
Even if the sludge bubbles 4 (or 4b) are stored in the downstream modified
上述したように、内部にオゾンガスを封入した汚泥泡４（または４ｂ）は、その泡形状を保った状態にある場合、オゾンガスにより汚泥成分が改質される。そして、汚泥泡４（または４ｂ）の槽内における蓄積速度が遅くなると、下流側改質汚泥分離槽３０の内部における汚泥泡４（または４ｂ）の滞留時間が長くなり、汚泥成分の改質がさらに進む。加えて、汚泥泡４（または４ｂ）の液膜の水分は時間の経過とともに蒸発し、液膜の膜厚が次第に薄くなっていく。これらの効果によって下流側改質汚泥分離槽３０の内部に貯留される汚泥泡４（または４ｂ）は、より一層破泡しやすい状態となり、下流側改質汚泥分離槽３０の内部に蓄積される汚泥泡４（または４ｂ）の数は自然に減少していく。
As described above, when the sludge foam 4 (or 4b) in which ozone gas is sealed is in a state of maintaining its foam shape, the sludge component is modified by the ozone gas. When the accumulation rate of the sludge foam 4 (or 4b) in the tank becomes slow, the residence time of the sludge foam 4 (or 4b) in the downstream modified
このように、本発明の実施の形態２による汚泥処理装置１００は、改質汚泥分離槽３と下流側改質汚泥分離槽３０を、汚泥処理流路に直列に設け、これら二つの分離槽を、汚泥泡結合部５を設けた汚泥泡移送配管２０で連結した構成としている。これにより、上流側の分離槽である改質汚泥分離槽３で気液分離しきれなかった汚泥泡４（または４ｂ）を、下流側改質汚泥分離槽３０で改質汚泥１２と排ガス１３とに分離することができる。よって、実施の形態１の一つの分離槽を配設した汚泥処理装置１００よりも、本実施の形態２のものの方が、より汚泥泡４の気液分離効率を向上させることができる。
As described above, in the
なお、図５では、増設した下流側改質汚泥分離槽３０として一つの槽を例示したが、さらに分離槽の数を増やし、汚泥処理流路に、三槽以上の分離槽を直列に接続し、それらの分離槽間を、汚泥泡結合部５を設けた汚泥泡移送配管２０で連結した構成とすることも可能である。
このように、より多段（多槽）の分離槽構造を適用することにより、汚泥泡４の気液分離効率をさらに高めることが可能となることは言うまでもない。
In FIG. 5, one tank is illustrated as the added downstream reformed
Needless to say, by applying a more multi-stage (multi-tank) separation tank structure, it is possible to further improve the gas-liquid separation efficiency of the
実施の形態３．
上述の実施の形態２の汚泥処理装置１００では、図５にその構成図を示したように、多段の分離槽となる改質汚泥分離槽３と下流側改質汚泥分離槽３０が、それぞれ独立した槽（タンク）である場合について説明していた。この実施の形態３においては、多段の分離槽を一つの槽である一体型改質汚泥分離槽３１に集約してなる汚泥処理装置１００について説明する。
In the
図６は、本発明の実施の形態３による汚泥処理装置１００を示す構成図であり、例えば円筒形などのタンク型の、一体型改質汚泥分離槽３１の内部空間を上下方向に多段に仕切って複数の分離室とした、縦型の多段分離槽構造を示している。一体型改質汚泥分離槽３１の内部を上下に仕切って得られた下段側の分離室が、流路の上流側の改質汚泥分離槽３であり、上段側の分離室が、下流側改質汚泥分離槽３０である。
FIG. 6 is a configuration diagram showing the
このように、一体型改質汚泥分離槽３１の高さ方向に、下流側の分離室ほど上側に積まれるように複数の分離室を積み上げた多段の分離槽構造とすることで、一段の分離槽とする場合よりも汚泥処理装置１００の気液分離効率を向上させることが可能となる。
In this way, by forming a multi-stage separation tank structure in which a plurality of separation chambers are stacked so that the separation chambers on the downstream side are stacked on the upper side in the height direction of the integrated modified
図６に示すように、一体型改質汚泥分離槽３１は、仕切板３２によって下段側分離室となる改質汚泥分離槽３と、上段側分離室となる下流側改質汚泥分離槽３０に仕切られている。
そして、一体型改質汚泥分離槽３１の仕切板３２には、この仕切板３２に開口された孔部の周囲を取り巻き、下方部に伸びる配管３３が設けられている。この上段側分離室の底面から下段側分離室の内部に伸びる配管３３を介して、上段側分離室に貯留される改質汚泥１２は、下段側分離室に移送される。よって、改質汚泥１２を排出する改質汚泥排出配管１５は、下段側分離室の底面部に連結されている。そして、排ガス１３を排出する排ガス排出配管１４は、上段側分離室の上面部に連結されている。
As shown in FIG. 6, the integrated modified
The
図６に示した汚泥処理装置１００の構成によれば、オゾン反応槽１で生成した汚泥泡４は汚泥泡移送配管２を介して、一体型改質汚泥分離槽３１へ移送され、下段側分離室となる改質汚泥分離槽３に流入する。汚泥泡移送配管２の途中に設けられた汚泥泡結合部５により、汚泥泡４は結合して泡径の大きな汚泥泡４ｂとなっている。この大きな汚泥泡４ｂが、上流側の改質汚泥分離槽３に放出されると破泡し、改質汚泥１２と排ガス１３に分離される。改質汚泥１２は改質汚泥分離槽３の底部に貯留される。破泡されなかった汚泥泡４は、貯留された改質汚泥１２の上部に蓄積される。蓄積した汚泥泡４が改質汚泥分離槽３の頂部に達すると、排ガス１３とともに、改質汚泥分離槽３の上部に連結された汚泥泡移送配管２０を通って上段側分離室となる下流側改質汚泥分離槽３０へ流入する。
According to the configuration of the
下流側改質汚泥分離槽３０に至る汚泥泡移送配管２０の途中には、汚泥泡結合部５が設けられているため、結合された汚泥泡４ｂの泡径は大きくなった状態で下流側改質汚泥分離槽３０に放出され、破泡して改質汚泥１２と排ガス１３に分離される。上段側分離室となる下流側改質汚泥分離槽３０で分離した改質汚泥１２は、この上段側分離室の底部に貯留されるが、仕切板３２に連結された配管３３を介して下段側分離室側に自重で落下していくため、改質汚泥１２を排出するための改質汚泥排出配管１５は一つに集約させて下段側分離室の底面部に配設することが可能となる。
Since the sludge
また、下流側改質汚泥分離槽３０に流入する、結合されなかった汚泥泡４は、上流側の改質汚泥分離槽３に流入する、結合されなかった汚泥泡４よりも数が少ないため、下流側
改質汚泥分離槽３０における汚泥泡４の蓄積量はより少なくなる。さらに、下流側改質汚泥分離槽３０では、蓄積した汚泥泡４の液膜が次第に蒸発し、汚泥泡４は容易に破泡する状態となっている。これにより、下流側改質汚泥分離槽３０においては、汚泥泡４の蓄積量を小さく抑制することができる。
Further, the number of uncombined sludge bubbles 4 flowing into the downstream modified
図６に示した汚泥処理装置１００の構成によれば、一つのタンクを上下に仕切って、縦方向に分離室を並べた構成としたことで、上述の実施の形態２の図５に示した複数の分離槽を個々の独立したタンクとして配設する場合と比べて、コンパクトな構成とすることができ、装置製作コストを低減することが可能となる。また、図６では、仕切板３２によって一体型改質汚泥分離槽３１を上下２段の分離室に分割した例を示したが、さらに多数の仕切板３２を配設し、一つの一体型分離槽に、より多段の分離槽を設けた構成とすることも可能である。
According to the configuration of the
このように、仕切板３２による槽内空間の分割で得た複数の分離室を、汚泥泡結合部５を設けた汚泥泡移送配管２（または２０）で連結する構成とすることで、複数の汚泥泡４を結合する汚泥泡結合部５を汚泥処理流路に多段に設けることができ、汚泥泡４を結合させて大径化された汚泥泡４ｂに変化させる確率を向上させることができる。よって、汚泥泡４および４ｂを効率良く破泡させ、改質汚泥１２と排ガス１３とに分離することが可能となる。
なお、この一体型改質汚泥分離槽３１を設けた上で、さらに下流側に分離槽を別タンクとして増設することも可能であることは言うまでもない。
In this way, the plurality of separation chambers obtained by dividing the space in the tank by the
Needless to say, it is possible to provide the integrated modified
また、図６では、仕切板３２は、表面部が水平となるように配設された平板状の部材である例を示したが、この形状に限るものではなく、仕切板３２を、その中央部が下方へ向かって傾斜するようにすり鉢状に変形させ、そのすり鉢状の仕切板３２と配管３３との組み合わせにより漏斗形状部を得ることができる。これによれば、仕切板３２の底面部が傾斜面であるため、堆積する改質汚泥１２を配管３３側に流入させやすい構造とすることが可能である。
Further, in FIG. 6, an example is shown in which the
本発明は、以上のように説明し且つ記述した特定の詳細、および代表的な実施の形態に限定されるものではない。当業者によって容易に導き出すことのできる変形例、および効果も発明に含まれる。したがって、特許請求の範囲、およびその均等物によって定義される、総括的な発明の概念の精神から逸脱しない範囲で、様々な変更が可能である。また、各図中、同一符合は同一または相当部分を示すものである。 The present invention is not limited to the particular details described and described above, as well as typical embodiments. Modifications and effects that can be easily derived by those skilled in the art are also included in the invention. Therefore, various changes can be made without departing from the spirit of the general concept of the invention as defined by the claims and their equivalents. Further, in each figure, the same sign indicates the same or corresponding part.
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。 In the present invention, each embodiment can be freely combined, and each embodiment can be appropriately modified or omitted within the scope of the invention.
１ オゾン反応槽、２、２０ 汚泥泡移送配管、２ａ 導入口、２ｂ 排出口、３ 改質汚泥分離槽、４、４ａ、４ｂ 汚泥泡、５、５ａ、５ｂ 汚泥泡結合部、６ 汚泥含有液、７ 汚泥含有液供給配管、８ オゾンガス、９ 散気手段、１０ 残渣液排出配管、１１ オゾンガス供給配管、１２ 改質汚泥、１３ 排ガス、１４ 排ガス排出配管、１５
改質汚泥排出配管、３０ 下流側改質汚泥分離槽、３１ 一体型改質汚泥分離槽、３２
仕切板、３３ 配管、５１ 流入口、５１ａ テーパ面部、５２ 配管絞り部、５３ 流出口、１００ 汚泥処理装置
1 Sludge reaction tank, 2, 20 Sludge foam transfer pipe, 2a Introductory port, 2b Discharge port, 3 Modified sludge separation tank, 4, 4a, 4b Sludge foam, 5, 5a, 5b Sludge foam joint, 6 Sludge-containing liquid , 7 sludge-containing liquid supply pipe, 8 ozone gas, 9 aeration means, 10 residual liquid discharge pipe, 11 ozone gas supply pipe, 12 reformed sludge, 13 exhaust gas, 14 exhaust gas discharge pipe, 15
Modified sludge discharge pipe, 30 downstream modified sludge separation tank, 31 integrated modified sludge separation tank, 32
Partition plate, 33 pipes, 51 inflow port, 51a tapered surface part, 52 pipe throttle part, 53 outflow port, 100 sludge treatment equipment
Claims (9)
上記オゾン反応槽から上記汚泥泡を移送する汚泥泡移送配管、
上記汚泥泡移送配管を介して移送された上記汚泥泡を貯留するとともに、上記汚泥泡を、上記オゾンガスにより改質された改質汚泥と、上記オゾンガスを含む排ガスとに分離する改質汚泥分離槽を備え、
上記汚泥泡移送配管は、移送される複数の上記汚泥泡を結合し、上記汚泥泡を大径化する汚泥泡結合部を有し、
上記汚泥泡結合部は、上記汚泥泡移送配管の一部の内径を絞った配管絞り部を有し、上記配管絞り部において、複数の上記汚泥泡を結合することを特徴とする汚泥処理装置。 An ozone reaction tank that produces sludge bubbles by foaming sludge-containing liquid with ozone gas,
Sludge foam transfer pipe for transferring sludge foam from the ozone reaction tank,
A modified sludge separation tank that stores the sludge bubbles transferred via the sludge foam transfer pipe and separates the sludge bubbles into the modified sludge reformed by the ozone gas and the exhaust gas containing the ozone gas. With
The sludge foam transfer pipe combines the plurality of the sludge foam is transferred, have a sludge foam coupling portion for large diameter of the sludge foam,
The sludge foam coupling portion is a sludge treatment apparatus comprising a pipe throttle portion in which a part of the sludge foam transfer pipe is narrowed in inner diameter, and a plurality of the sludge bubbles are combined in the pipe throttle portion .
上記下流側汚泥泡移送配管を介して移送された上記汚泥泡を改質汚泥と排ガスとに分離する下流側改質汚泥分離槽を備え、
上記下流側汚泥泡移送配管は、移送される複数の上記汚泥泡を結合し、上記汚泥泡を大径化する汚泥泡結合部を有することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項記載の汚泥処理装置。 Downstream sludge foam transfer pipe for transferring the sludge foam stored in the modified sludge separation tank,
A downstream-side modified sludge separation tank for separating the sludge foam transferred via the downstream-side sludge foam transfer pipe into modified sludge and exhaust gas is provided.
Any one of claims 1 to 4 , wherein the downstream sludge foam transfer pipe has a sludge foam joint portion that binds a plurality of the sludge bubbles to be transferred and increases the diameter of the sludge foam. The sludge treatment equipment described.
上記汚泥泡を移送させる汚泥泡移送配管の一部の内径を絞った配管絞り部において、複数の上記汚泥泡を結合し、上記汚泥泡を大径化するステップ、
大径化された上記汚泥泡を破泡し、上記汚泥含有液をオゾンで改質した改質汚泥と、上記オゾンガスを含む排ガスとに分離するステップを含むことを特徴とする汚泥処理方法。 Steps to blow sludge gas into sludge-containing liquid to generate sludge bubbles,
A step of combining a plurality of the sludge bubbles to increase the diameter of the sludge bubbles in a pipe narrowing portion where the inner diameter of a part of the sludge foam transfer pipe for transferring the sludge bubbles is narrowed .
A sludge treatment method comprising a step of breaking the sludge foam having a large diameter and separating the sludge-containing liquid into reformed sludge modified with ozone and exhaust gas containing ozone gas.
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