JP2006116375A - 汚泥処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】超音波振動子を駆動するための超音波発振器は入力電力の約５０％を熱としてヒートシンクにより大気中へ放出しており、このような超音波発振器の排熱や太陽熱などの自然エネルギーを利用することで、処理効率がよく、超音波振動子の長寿命化を図ることのできる装置を提供すること。
【解決手段】超音波処理槽５０に超音波振動子１４を備えた汚泥処理装置であって、超音波振動子１４を駆動する超音波発振器１５と、排熱輸送媒体を循環させる排熱輸送媒体循環回路と、超音波発振器１５の排熱を前記排熱輸送媒体へ熱交換する排熱吸熱用熱交換器７１と、排熱吸熱用熱交換器７１によって排熱熱輸送媒体に移された超音波発振器１５の排熱を放熱する排熱放熱用熱交換器７４と、を備え排熱放熱用熱交換器７４を超音波処理槽５０に設けたことを特徴とする汚泥処理装置。
【選択図】図２

Description

本発明は、排水処理により発生する排液中の有機物の大幅な減量を可能とする汚泥処理装置に関する。

従来の汚泥減量化技術には、生物・化学的汚泥処理と、物理的汚泥処理があり、生物・化学的汚泥処理は化学薬品等を使用して短時間（８時間程度）で処理するもので、大容量の汚泥処理に向いており、物理的汚泥処理は超音波等を利用して長時間（２４時間程度）を掛けて処理するもので、小容量の汚泥処理に向いている（特許文献１、特許文献２参照）。そして例えば特許文献２の処理技術では、有機性汚水を好気性生物処理槽で処理し、沈殿槽で固液分離して処理水と汚泥とを得る。この汚泥を返送汚泥として好気性生物処理槽に循環するとともに、一部を余剰汚泥として貯留槽に導入する。貯留槽ではその汚泥を超音波発振子から発振される超音波を用いて可溶化処理を行い、可溶化汚泥として好気性生物処理槽に返して生物分解を行うことにより、汚泥を減容する方法が開示されている。

また、特に紫外線照射による汚泥の可溶化率を高めるために、紫外線照射による汚泥の可溶化処理に加えて超音波照射処理を併用する処理装置が提案されている（特許文献３参照）。
特開平５−３４５１９２号公報 特開平１１−１２８９７５号公報 特開２００４−１１３９１８号公報

しかし、上記従来の処理装置は、超音波振動子の長寿命化、低消費電力でコンパクトな装置を図ることは提案されていない。また、超音波振動子を駆動するための超音波発振器は入力電力の約５０％を熱としてヒートシンクにより大気中へ放出しており、このような超音波発振器の排熱を利用する装置は提案されていない。また太陽熱などの自然エネルギーを利用する装置も提案されていない。

そこで、本発明は汚泥の可溶化率を高めるために超音波振動子および超音波発振器からの排熱または及び太陽熱を利用して汚泥を加温しつつ超音波処理をすることで、低消費電力でコンパクトな装置を実現することを目的とする。

また、超音波処理装置に導く前の排水から、特にトイレットペーパなどのセルロース系の繊維質などの異物を分離することで、処理効率がよく、超音波振動子の長寿命化を図ることのできる装置を提供することを目的とする。

請求項１記載の本発明の汚泥処理装置は、超音波処理槽に超音波振動子を備えた汚泥処理装置であって、前記超音波振動子を駆動する超音波発振器と、排熱輸送媒体を循環させる排熱輸送媒体循環回路と、前記超音波発振器の排熱を前記排熱輸送媒体へ熱交換する排熱交換手段と、前記排熱交換手段によって前記排熱熱輸送媒体に移された前記超音波発振器の排熱を放熱する排熱放熱手段とを備え、前記排熱放熱手段を前記超音波処理槽に設けたことを特徴とする。

請求項２記載の本発明は、請求項１に記載の汚泥処理装置において、前記超音波処理槽の前段に下部から排液を導入し、導入した前記排液の一部を上部から導出するとともに他の前記排液を下部から導出する乱流沈殿槽と、前記乱流沈殿槽の上部から前記排液を導入し、導入した前記排液を旋回させ、上部から前記排液を導出し前記超音波処理槽に導入する旋回流分離槽を設けたことを特徴とする。

請求項３記載の本発明は、請求項１に記載の汚泥処理装置において、前記排熱放熱手段を前記超音波処理槽の底部に設けたことを特徴とする。

請求項４記載の本発明は、請求項１に記載の汚泥処理装置において、前記超音波処理槽を、堰によって第１の処理槽と第２の処理槽に区分し、前記第１の処理槽に前記排液の流入口と超音波振動子を備え、前記第２の処理槽に前記排液の流出口を備え、前記第２の処理槽を前記第１の処理槽の両側部にそれぞれ設け、前記第１の処理槽の前記堰を除く壁面に前記排熱放熱手段を配置したことを特徴とする。

請求項５記載の本発明は、請求項２に記載の汚泥処理装置において、前記超音波処理槽に前記旋回流分離槽から排液を導入する排液導入部を備え、前記排液導入部に前記排熱放熱手段を設けたことを特徴とする。

請求項６記載の本発明は、請求項１に記載の汚泥処理装置において、前記超音波処理槽内に前記排熱放熱手段を設けたことを特徴とする。

請求項７記載の本発明は、請求項１に記載の汚泥処理装置において、前記超音波処理槽を断熱材で覆ったことを特徴とする。

請求項８記載の本発明は、請求項１に記載の汚泥処理装置において、太陽熱輸送媒体を循環させる太陽熱輸送媒体循環回路と、太陽熱を前記太陽熱輸送媒体へ熱交換する太陽熱吸熱手段と、前記太陽熱吸熱手段によって前記太陽熱輸送媒体に移された太陽熱を放熱する太陽熱放熱手段とを備え、前記太陽熱放熱手段を前記超音波処理槽に設けたことを特徴とする。

請求項９記載の本発明は、請求項８に記載の汚泥処理装置において、前記太陽熱放熱手段を前記超音波処理槽の底部に設けたことを特徴とする。

請求項１０記載の本発明は、請求項１に記載の汚泥処理装置において、前記超音波処理槽を、堰によって第１の処理槽と第２の処理槽に区分し、前記第１の処理槽に前記排水の流入口と超音波振動子を備え、前記第２の処理槽に前記排水の流出口を備え、前記第２の処理槽を前記第１の処理槽の両側部にそれぞれ設け、前記第１の処理槽の前記堰を除く壁面に前記太陽熱放熱手段を配置したことを特徴とする。

請求項１１記載の本発明は、請求項２に記載の汚泥処理装置において、前記超音波処理槽へ前記旋回流分離槽から排液を導入する排液導入部を備え、前記排液導入部に前記太陽熱放熱手段を設けたことを特徴とする。

請求項１２記載の本発明は、請求項２に記載の汚泥処理装置において、前記超音波処理槽へ前記旋回流分離槽から排液を導入する排液導入部を備え、前記排液導入部に前記超音波処理槽から流出する処理排液と前記超音波処理槽へ前記旋回流分離槽から流入する未処理排液との間で熱交換を行う排液間熱交換手段を設けたことを特徴とする。

本発明の汚泥処理装置によれば、処理効率がよく超音波振動子の長寿命化を図ることができる。

本発明の第１の実施の形態による汚泥処理装置は、超音波振動子を駆動する超音波発振器と、排熱輸送媒体を循環させる排熱輸送媒体循環回路と、超音波発振器の排熱を排熱輸送媒体へ熱交換する排熱交換手段と、排熱交換手段によって排熱熱輸送媒体に移された超音波発振器の排熱を放熱する排熱放熱手段とを備え、排熱放熱手段を超音波処理槽に設けたものである。本実施の形態によれば、超音波発振器の排熱を排熱輸送媒体によって超音波処理槽へ伝えることができ、超音波処理槽を加温するために超音波処理による可溶化率を高めることができる。

本発明の第２の実施の形態による汚泥処理装置は、第１の実施の形態による汚泥処理装置において、超音波処理槽の前段に導入した排液の一部を上部から導出するとともに他の排液を下部から導出する乱流沈殿槽と、乱流沈殿槽の上部から排液を導入し、導入した排液を旋回させ、上部から排液を導出し超音波処理槽に導入する旋回流分離槽を設けたものである。本実施の形態によれば、超音波処理槽に導入する排液は、乱流沈殿槽と旋回流分離槽によって、あらかじめ繊維物や沈殿物を分離除去しているので、超音波処理槽における処理能力を高めることができるとともに、超音波振動子の長寿命化を図ることができる。

本発明の第３の実施の形態は、第１の実施の形態による汚泥処理装置において、排熱放熱手段を超音波処理槽の底部に設けたものである。本実施の形態によれば、排熱放熱手段を超音波処理槽の底部に設けているために、超音波処理槽内に加温による対流を発生させることができ、対流による撹拌効果により超音波処理槽内を均一に加温することが出来る。

本発明の第４の実施の形態は、第１の実施の形態による汚泥処理装置において、超音波処理槽を、堰によって第１の処理槽と第２の処理槽に区分し、第１の処理槽に排液の流入口と超音波振動子を備え、第２の処理槽に排液の流出口を備え、第２の処理槽を第１の処理槽の両側部にそれぞれ設け、第１の処理槽の堰を除く壁面に排熱放熱手段を配置したものである。本実施の形態によれば、排熱放熱手段を第１の処理槽の堰を除く壁面に配置することで、排熱放熱手段と第１の処理槽内の排液との接触面積を大きくとることができ、かつ第１の処理槽の下部から上部までを加温することができるため超音波処理槽内を均一に加温することが出来る。

本発明の第５の実施の形態は、第２の実施の形態による汚泥処理装置において、超音波処理槽に旋回流分離槽から排液を導入する排液導入部を備え、排液導入部に排熱放熱手段を設けたこものである。本実施の形態によれば、超音波処理槽へ排液が流入する前に、排液導入部で排液を加温するために超音波処理槽内に流入する排液を均一に加温することが出来る。

本発明の第６の実施の形態は、第１の実施の形態による汚泥処理装置において、超音波処理槽内に前記排熱放熱手段を設けたものである。本実施の形態によれば、超音波処理槽内の排液を直接加温することができるために、効率よく超音波処理槽内の排液を加温することができる。

本発明の第７の実施の形態は、第１の実施の形態による汚泥処理装置において、超音波処理槽を断熱材で覆ったものである。本実施の形態によれば、排熱放熱手段によって加温された超音波処理槽からの放熱を防止することで、効率よく超音波処理槽内の排液を加温することができる。

本発明の第８の実施の形態は、第１の実施の形態による汚泥処理装置において、太陽熱輸送媒体を循環させる太陽熱輸送媒体循環回路と、太陽熱を太陽熱輸送媒体へ熱交換する太陽熱吸熱手段と、太陽熱吸熱手段によって太陽熱輸送媒体に移された太陽熱を放熱する太陽熱放熱手段とを備え、太陽熱放熱手段を前記超音波処理槽に設けたものである。本実施の形態によれば、太陽熱吸熱手段によって集められた太陽熱によって効率よく超音波処理槽を加温することができ、自然エネルギーを利用することで超音波処理による可溶化率を高めることができる。

本発明の第９の実施の形態は、第８の実施の形態による汚泥処理装置において、太陽熱放熱手段を超音波処理槽の底部に設けたものである。本実施の形態によれば、排熱放熱手段を超音波処理槽の底部に設けているために、超音波処理槽内に加温による対流を発生させることができ、対流による撹拌効果により超音波処理槽内を均一に加温することが出来る。

本発明の第１０の実施の形態は、第１の実施の形態による汚泥処理装置において、超音波処理槽を、堰によって第１の処理槽と第２の処理槽に区分し、第１の処理槽に前記排水の流入口と超音波振動子を備え、第２の処理槽に排水の流出口を備え、第２の処理槽を前記第１の処理槽の両側部にそれぞれ設け、第１の処理槽の堰を除く壁面に太陽熱放熱手段を配置したものである。本実施の形態によれば、排熱放熱手段を第１の処理槽の堰を除く壁面に配置することで、排熱放熱手段と第１の処理槽内の排液との接触面積を大きくとることができ、かつ第１の処理槽の下部から上部までを加温することができるため超音波処理槽内を均一に加温することが出来る。

本発明の第１１の実施の形態は、第２の実施の形態による汚泥処理装置において、超音波処理槽へ旋回流分離槽から排液を導入する排液導入部を備え、排液導入部に太陽熱放熱手段を設けたものである。本実施の形態によれば、超音波処理槽へ排液が流入する前に、排液導入部で排液を加温するために超音波処理槽内に流入する排液を均一に加温することができる。

本発明の第１２の実施の形態は、第２の実施の形態による汚泥処理装置において、超音波処理槽へ旋回流分離槽から排液を導入する排液導入部を備え、排液導入部に超音波処理槽から流出する処理排液と超音波処理槽へ旋回流分離槽から流入する未処理排液との間で熱交換を行う排液間熱交換手段を設けたものである。本実施の形態によれば、超音波処理槽から流出する処理排液の余熱を超音波処理槽へ流入する未処理排液の加温に利用することができ、効率よく排液の加温を行うことができる。

以下、本発明による実施例の汚泥処理装置について、図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施例による汚泥処理装置を示す構成図、図２は本発明の一実施例による超音波発振器の排熱や太陽熱を利用して排液の加温を行う排熱輸送媒体循環回路の構成図である。

工場や下水処理場などから排出される排液や汚泥は、図示しない排液貯留槽に貯留されている。この排液や汚泥に対して何らかの処理を施して再利用や減容を行う場合には、排液に含まれる異物を除去することが重要である。

本実施例による汚泥処理装置は、本体ケース１内に、乱流沈殿槽２０と旋回流分離槽３０と超音波処理槽５０とを備えている。ここで乱流沈殿槽２０と旋回流分離槽３０とによって異物分離装置が構成される。

乱流沈殿槽２０は、円筒状のケーシング２１を持ち、複数の仕切板２２で複数の空間に分けられている。仕切板２２には丸い開口が設けてあり、開口の直径は上段より下段の方が大きくなっている。このため、上段から下段へ落下する異物は下段の開口を通過することができ、異物は配管Ｃから乱流沈殿槽２０外に排出される。また、仕切板２２には丸い開口に向けて下方へ向かう傾斜面を設けていることが好ましい。この傾斜面によって、各仕切板２２に沈殿した異物は、開口部へ向けて滑り落ち、乱流沈殿槽２０より排出される。一方、仕切板２２で区切られたそれぞれの空間は、上段より下段の方が小さくなっており処理液を排出する配管Ｂは、最上部空間の上面付近に設けている。排液は、配管Ａより最下段の空間へ流入し、被処理排液と処理に不要な排液に分離され、処理に不要な排液は、配管Ｃより排液貯留槽へ還流される。次に被処理排液は最下段の空間の上方に位置する第２の空間へ流入し、発生した乱流によって異物の一部が除去される。第２の空間を通過した被処理液は更に上方に位置する第３の空間（最上部空間）へと流入する。第３の空間は、他の二つの空間より大きな容積とすることで、乱流が穏やかとなっており、乱流と重力沈殿の両方の効果で異物が除去される。第３の空間を通過した被処理液は配管Ｂより排出される。

旋回流分離槽３０は、円筒状の胴部分３１とおわん状の底部３２とで構成されている。旋回流分離槽３０の胴部分３１には、被処理液が旋回流分離槽３０に流入する配管Ｂと、処理液が流出する配管Ｄとを旋回流分離槽３０内に突き出して設けている。排液が流入する配管Ｄは、配管Ｂより下方側で、底部３２よりも上方側に配置されている。配管Ｂの流出口３３はエルボが形成され、旋回流分離槽３０内で胴部分３１の接線方向へ排液は流出し、旋回流を発生させる構成となっている。配管Ｄの導入口３４は旋回流分離槽３０内の水面より下であり、導入口３４は上側に開口しており、旋回流分離槽３０の水面に浮上した浮遊性の異物、底部３２に沈降した沈降性の異物、及び旋回流による慣性力で旋回流分離槽３０の外周へ分離された異物を導入することなく、処理液の排出が可能となっている。また、底部３２に沈降した沈降性の異物は、バルブ３５を開放することで排液貯留槽へ返送することが可能となっている。ここで、旋回流分離槽３０の上部には、空気抜きバルブを設け、旋回流分離槽３０内へ溜まった空気を外部へ排出するように構成することが好ましい。空気抜きバルブを設けることで、旋回流分離槽３０に余分な圧力がかからず、胴部分３１の強度を低く抑えることができ、旋回流分離槽３０のコンパクト化と低コスト化を実現できる。

配管Ｄには、電動バルブ４１、流量計４２、及び三方弁（切換手段）４３が順に設けられている。三方弁４３は、電動バルブ４１及び流量計４２よりも下流側に配置し、三方弁４３には洗浄水導入管４４を設けている。三方弁４３は、使用状態では旋回流分離槽３０と超音波処理槽５０とを連通しているが、洗浄時には流路を切り換えて洗浄水を導入することで、電動バルブ４１や流量計４２の洗浄を行うことができる。なお、本実施例では異物分離装置として、乱流沈殿槽と旋回流分離槽が用いられているが、特に限定されるものではなく、スクリーン、ストレーナー等の異物分離装置を用いてもよい。

超音波処理槽５０は、その内部に第１の処理槽５１と第２の処理槽５２Ａ、５２Ｂとを備え、第１の処理槽５１と第２の処理槽５２Ａ、５２Ｂとは、それぞれ堰５３Ａ、５３Ｂによって区画され、第１の処理槽５１内の排液は、この堰５３Ａ、５３Ｂを越えて第２の処理槽５２Ａ、５２Ｂに導かれる構成となっている。堰５３Ａ、５３Ｂは、第１の処理槽５１又は第２の処理槽５２Ａ、５２Ｂの内壁間に、内壁全幅に設けることが好ましい。

ここで、一方の第２の処理槽５２Ａにおける堰５３Ａの上端面と、他方の第２の処理槽５２Ｂにおける堰５３Ｂの上端面との高さを異ならせている。このように、一方の第２の処理槽５２Ａにおける堰５３Ａの上端面と、他方の第２の処理槽５２Ｂにおける堰５３Ｂの上端面との高さを異ならせることで、第２の処理槽５２Ａが汚泥などによって詰まった場合であっても他方の第２の処理槽５２Ｂに排水することができるので、排液の連続処理を確実に行うことができるとともに、オーバーフローを回避することができる。なお、一方の第２の処理槽５２Ａにおける堰５３Ａの上端面と、他方の第２の処理槽５２Ｂにおける堰５３Ｂの上端面との高さを同じ高さとしてもよい。このように同じ高さとすることで第１の処理槽から流出する排液を薄くのばすことができる。

第１の処理槽５１の、堰５３Ａ側の面には、超音波振動子１４がその放射面が鉛直方向と平行に向くように取り付けられ、この超音波振動子１４の取り付けられた面と対向する面（反射壁）に、排液の流入口５４が設けられている。この流入口５４は、配管Ｄに接続されている。一方第２の処理槽５２Ａ、５２Ｂの下部には、排液を排出する流出口５５が設けられている。この流出口５５は、配管Ｆに接続されている。また第１の処理槽５１の底面には、第１の処理槽５１の底面に沈殿した排液を排出するドレン口５６を設けている。排液は、超音波振動子１４の取り付け面の上方の堰５３Ａによって、超音波振動子１４の上方から、堰５３Ａによって一定の水位を保って溢れさせる。

ここで、流入口５４は、超音波振動子１４の高さ方向に、下部から１／３以下の位置に設けるか、または、第１の処理槽５１の底面から堰５３Ａまでの高さの１／３以下の位置に設ける。そしてこの流入口５４は、第１の処理槽５１内に波長λ以下の長さの突出部を形成して取り付けることが好ましい。なお、超音波の発振周波数をｆ［Ｈｚ］、水中の音速をＡ［ｍ／Ｓ］とした時の超音波の波長λ［ｍ］は、λ＝Ａ／ｆ［ｍ］である。

堰５３Ａよりも上方位置の第２の処理槽５２Ａ、５２Ｂには、紫外線照射手段であるＵＶ灯５８を取り付けている。

このＵＶ灯５８は直管型又はＵ字管型であり、その中心軸が堰５３Ａ、５３Ｂと平行になるように取り付けられている。

ＵＶ灯５８を第２の処理槽５２Ａ、５２Ｂに設けることで、排液は超音波照射が行われた後にＵＶ灯５８によって照射される。また排液へのＵＶ照射は、堰５３Ａ、５３Ｂを流下する際と、流出口５５へ滞留した際に行われる。

超音波処理槽５０の上部には、蓋体６０を設けている。この蓋体６０は、第１の処理槽５１と第２の処理槽５２Ａ、５２Ｂとを覆うように設けられ、上部より配管Ｇによって洗浄水が供給され、下部より洗浄水を噴出するように構成されている。蓋体６０には、複数の箱体６１が形成され、これらの箱体６１には複数の洗浄水噴出孔６２を、箱体６１の下面だけでなく側壁にも多数設けている。本実施例によれば、複数の箱体６１内に洗浄水を導き、この箱体６１内の洗浄水を噴出させることで、水流の均一化を図れ、超音波処理槽５０内全体を確実に洗浄することができる。

本実施例における超音波処理槽５０は、旋回流分離槽３０の上方に配置し、超音波処理槽５０のドレン配管Ｅの排出口３６を旋回流分離槽３０の上部中心に配置している。なお、ドレン口５６と排出口３６とが鉛直方向に一致するように超音波処理槽５０と旋回流分離槽３０とを配置する。ドレン配管Ｅにはバルブ５７が設けられている。

なお本体ケース１内には、超音波処理槽５０や電動バルブ４１に電源を供給する制御盤２を備えている。また、本体ケース１の底面には漏水センサー３を有することが好ましい。また、本体ケース１の下部には、複数のアジャスタ４が設けられている。このアジャスタ４は、一方の第２の処理槽５２Ａにおける堰５３Ａの上端面の位置と他方の第２の処理槽５２Ｂにおける堰５３Ｂの上端面の位置とを変更する傾き調整手段として機能する。なお、本実施例では、傾き調整手段を本体ケース１に設けた場合を示すが、傾き調整手段は、超音波処理槽５０自体の傾きを調整するものであってもよい。また、堰５３Ａ、５３Ｂの高さを可変とする構成であってもよい。

上記構成によって、排液貯留槽からの排液は、配管Ａを通って乱流沈殿槽２０に流入し、必要な量の被処理排液のみを配管Ｂによって排出している。乱流沈殿槽２０によって除去された異物と処理に不要な排液は配管Ｃによって排液貯留槽へと還流する。一般に排液貯留槽は定期的に槽内の清掃が必要であり、清掃の際に排液貯留槽内の排液はバキュームによって排出される。したがって、配管Ｃによって異物を排液貯留槽へ返送した場合は、定期的なバキュームによって異物を一括して処理することができ、メンテナンスに必要なコストの低減を図ることが可能となる。

乱流沈殿槽２０へ流入した排液の一部は、乱流沈殿槽２０によって異物を除去された後、配管Ｂを経由して旋回流分離槽３０へ流入する。そして旋回流分離槽３０にて、さらに異物を除去された排液は、配管Ｄを経由して旋回流分離槽３０より流出する。乱流沈殿槽２０と旋回流分離槽３０によって除去された異物と処理に不要な排液は配管Ｃを経由して排液貯留槽へと還流する。ここで、乱流沈殿槽２０では、旋回流分離槽３０へ流入する流量を、排液貯留槽へ還流する流量に対して少なくすることで、旋回流分離槽３０を小さくすることができる。また、乱流沈殿槽２０と旋回流分離槽３０を組み合わせることで、より良好な処理液を超音波処理槽５０に供給することが可能となる。

旋回流分離槽３０より流出した排液は、配管Ｄを経由して流入口５４から第１の処理槽５１に導かれる。

本実施例によれば、超音波処理槽５０に供給された排液に対して、まず超音波照射が行われ、超音波によって排液に混入している汚泥のフロックが分散・破砕し、汚泥粒子に光のあたる表面積が増加する。また排液は、堰５３Ａ、５３Ｂによって薄く伸ばされ、堰５３Ａ、５３Ｂを越えた後も堰５３Ａ、５３Ｂの表面を伝って薄く伸ばされながら流下する。更に流下した排液は薄く伸ばされた状態で流出口５５へ向けて流れる。ＵＶ灯５８は、薄く伸ばされた排液に対して紫外線があたるように取り付けられているため、濁度が大きい排液であっても全量に対して均一に紫外線を照射することができる。このように排液は均一にＵＶを吸収するため、汚泥細胞が十分に破壊する。

そして、汚泥細胞が十分に破壊された排液は、流出口５５から配管Ｆを経由して処理排液として装置外へ導出される。

次に、超音波発振器１５の排熱や太陽熱を利用して排液を加温する排熱輸送媒体循環回路について図２を用いて説明する。超音波発振器１５の排熱はヒートシンク７８および冷却ファン７９によって空気中へ放熱され、超音波発振器１５の排気口に設置された排熱吸熱用熱交換器７１にて排熱輸送媒体へ移され、超音波処理槽５０の下側に設置された排熱放熱用熱交換器７４にて超音波処理槽５０を加温する。また、太陽熱は太陽熱吸熱用熱交換器７３にて太陽熱輸送媒体へ移され、太陽熱放熱用熱交換器７５にて超音波処理槽５０を加温する。ここで、排熱放熱用熱交換器７４および太陽熱放熱用熱交換器７５は超音波処理槽５０内に設けてもよいし、超音波処理槽５０の壁面に設けても良いが、超音波処理槽５０の下側に設置するのが望ましい。また、排熱輸送媒体や太陽熱輸送媒体は熱輸送媒体駆動ポンプ７２によって駆動される。さらに、超音波処理槽５０から流出した処理排液の余熱は排液間熱交換器７６によって超音波処理槽５０へ流入する未処理排液の加温に利用される。ここで、排熱輸送媒体や太陽熱輸送媒体としては例えば水などが利用される。なお、超音波処理槽５０は蓋体を設け、断熱材で覆って熱損失を低減している状態が望ましい。なお、本実施例では超音波発振器１５の排熱と太陽熱の両方を利用しているが、超音波発振器１５の排熱のみを利用しても、太陽熱のみを利用しても良い。

表１は超音波処理槽５０の保温手段や加温手段が超音波処理槽内の排液の温度に与える影響を示した表を、図３は超音波処理槽５０内の排液の温度がＳＳ可溶化率に与える影響を示したものである。

表１は流量２［Ｌ／ｍｉｎ］、超音波周波数２０［ｋＨｚ］、超音波出力６００［Ｗ］、超音波処理槽容積３５［Ｌ］の測定条件において、超音波処理槽５０の保温や加温がない場合、超音波処理槽５０を断熱材で覆った場合、超音波処理槽５０を断熱材で覆い、かつ超音波発振器の排熱を利用した場合、超音波処理槽５０を断熱材で覆い、かつ超音波発振器の排熱を利用し、かつ太陽熱を利用した場合の超音波処理槽５０内の排液の温度を示したものである。同表に示すように、太陽熱を利用しない場合でも超音波処理槽内の排液の温度を最高で５１℃とすることができ、太陽熱を利用した場合は超音波処理槽内の排液の温度を最高で７２℃とすることができることが分かる。また、表１からは読み取れないが、排液の濃度や粘度が高い場合は排液は冷めにくく、濃度や粘度が低い場合と比較すると排液の温度を高く維持することができた。

図３は超音波処理槽容積０．１［Ｌ］、超音波出力６００［Ｗ］、超音波周波数２０［ｋＨｚ］の測定条件において、超音波処理槽内の排液の温度が汚泥のＳＳ可溶化率に与える影響を示したものである。同図に示すように、排液の温度が３０℃、５０℃、７０℃と高くなるにつれて汚泥のＳＳ可溶化率が高くなっており、液温が７０℃ではＳＳ可溶化率が５０％を超えていることが分かる。

本発明による汚泥処理装置は、工場や、排水処理施設などから排出される様々な排液に対して適用することができる。

本発明の一実施例による汚泥処理装置を示す構成図 本発明の一実施例による超音波発振器の排熱や太陽熱を利用して排液の加温を行う排熱輸送媒体循環回路の構成図 本発明の一実施例による超音波処理槽内の排液の温度がＳＳ可溶化率に与える影響を示すグラフ

符号の説明

１ 本体ケース
２ 制御盤
３ 漏水センサー
４ アジャスタ
５ 本体ケース仕切板
１４ 超音波振動子
１５ 超音波発振器
１６ 冷却ファン
２０ 乱流沈殿槽
２１ ケーシング
２２ 仕切板
３０ 旋回流分離槽
３１ 胴部分
３２ 底部
３３ 流出口
３４ 導入口
３５ バルブ
３６ 排出口
４１ 電動バルブ
４２ 流量計
４３ 三方弁
４４ 洗浄水導入管
５０ 超音波処理槽
５１ 第１の処理槽
５２Ａ 第２の処理槽
５２Ｂ 第２の処理槽
５３Ａ 堰
５３Ｂ 堰
５４ 流入口
５５ 流出口
５６ ドレン口
５７ バルブ
５８ ＵＶ灯
６０ 蓋体
６１ 箱体
６２ 噴出孔
７１ 排熱吸熱用熱交換器
７２ 熱輸送媒体駆動ポンプ
７３ 太陽熱吸熱用熱交換器
７４ 排熱放熱用熱交換器
７５ 太陽熱放熱用熱交換器
７６ 排液間熱交換器
７８ ヒートシンク
７９ 冷却ファン
Ａ 配管
Ｂ 配管
Ｃ 配管
Ｄ 配管
Ｅ 配管
Ｆ 配管
Ｇ 配管

Claims (12)

1. 超音波処理槽に超音波振動子を備えた汚泥処理装置であって、前記超音波振動子を駆動する超音波発振器と、排熱輸送媒体を循環させる排熱輸送媒体循環回路と、前記超音波発振器の排熱を前記排熱輸送媒体へ熱交換する排熱交換手段と、前記排熱交換手段によって前記排熱熱輸送媒体に移された前記超音波発振器の排熱を放熱する排熱放熱手段とを備え、前記排熱放熱手段を前記超音波処理槽に設けたことを特徴とする汚泥処理装置。
2. 前記超音波処理槽の前段に下部から排液を導入し、導入した前記排液の一部を上部から導出するとともに他の前記排液を下部から導出する乱流沈殿槽と、前記乱流沈殿槽の上部から前記排液を導入し、導入した前記排液を旋回させ、上部から前記排液を導出し前記超音波処理槽に導入する旋回流分離槽を設けたことを特徴とする請求項１に記載の汚泥処理装置。
3. 前記排熱放熱手段を前記超音波処理槽の底部に設けたことを特徴とする請求項１に記載の汚泥処理装置。
4. 前記超音波処理槽を、堰によって第１の処理槽と第２の処理槽に区分し、前記第１の処理槽に前記排液の流入口と超音波振動子を備え、前記第２の処理槽に前記排液の流出口を備え、前記第２の処理槽を前記第１の処理槽の両側部にそれぞれ設け、前記第１の処理槽の前記堰を除く壁面に前記排熱放熱手段を配置したことを特徴とする請求項１に記載の汚泥処理装置。
5. 前記超音波処理槽に前記旋回流分離槽から排液を導入する排液導入部を備え、前記排液導入部に前記排熱放熱手段を設けたことを特徴とする請求項２に記載の汚泥処理装置。
6. 前記超音波処理槽内に前記排熱放熱手段を設けたことを特徴とする請求項１に記載の汚泥処理装置。
7. 前記超音波処理槽を断熱材で覆ったことを特徴とする請求項１に記載の汚泥処理装置。
8. 太陽熱輸送媒体を循環させる太陽熱輸送媒体循環回路と、太陽熱を前記太陽熱輸送媒体へ熱交換する太陽熱吸熱手段と、前記太陽熱吸熱手段によって前記太陽熱輸送媒体に移された太陽熱を放熱する太陽熱放熱手段とを備え、前記太陽熱放熱手段を前記超音波処理槽に設けたことを特徴とする請求項１に記載の汚泥処理装置。
9. 前記太陽熱放熱手段を前記超音波処理槽の底部に設けたことを特徴とする請求項８に記載の汚泥処理装置。
10. 前記超音波処理槽を、堰によって第１の処理槽と第２の処理槽に区分し、前記第１の処理槽に前記排水の流入口と超音波振動子を備え、前記第２の処理槽に前記排水の流出口を備え、前記第２の処理槽を前記第１の処理槽の両側部にそれぞれ設け、前記第１の処理槽の前記堰を除く壁面に前記太陽熱放熱手段を配置したことを特徴とする請求項１に記載の汚泥処理装置。
11. 前記超音波処理槽へ前記旋回流分離槽から排液を導入する排液導入部を備え、前記排液導入部に前記太陽熱放熱手段を設けたことを特徴とする請求項２に記載の汚泥処理装置。
12. 前記超音波処理槽へ前記旋回流分離槽から排液を導入する排液導入部を備え、前記排液導入部に前記超音波処理槽から流出する処理排液と前記超音波処理槽へ前記旋回流分離槽から流入する未処理排液との間で熱交換を行う排液間熱交換手段を設けたことを特徴とする請求項２に記載の汚泥処理装置。

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