JP6931816B2 - 可溶化装置一体型消化タンク - Google Patents

Description

本発明は、下水汚泥の消化処理において、汚泥の可溶化装置を内蔵し、消化効率を向上させた消化タンクに関する。

従来、下水処理施設で発生する汚泥を処理する方法として、消化タンク内で嫌気性細菌によって有機物を分解し、減容化する処理が行われている。特許文献１には、濃縮汚泥を汚泥可溶化装置で可溶化し、消化槽へ供給することで、消化処理を効率的に行う技術が開示されている。

また、特許文献２には、余剰汚泥処理槽の上部に回転する上部ディスクと、固定した下部ディスクを配置し、上部ディスクと下部ディスクの間に余剰汚泥を供給し、ディスクの回転によって余剰汚泥を磨砕する余剰汚泥処理装置を、活性汚泥法に用いる技術が開示されている。

特開２０１１−０９８２４９号公報 特開２００４−２４９２１３号公報

余剰汚泥は初沈汚泥（生汚泥）に比べて易分解性の有機物の含有量が少ないため、メタン発酵特性が悪い。また、余剰汚泥は微生物細胞など難分解性セルロースやたんぱく質を主成分としており、分解に時間を要するため、初沈汚泥に比べてエネルギー回収効果が低い。さらに、余剰汚泥は消化効率が悪く、減容化に時間がかかっていた。
特許文献１のように、消化処理を行う前に可溶化装置により可溶化を行うことで、消化効率を向上させることもできるが、可溶化装置に加えて可溶化された汚泥を供給する動力、管路を必要とし、処理場によっては全ての設備を整えることが困難であった。

特許文献２の余剰汚泥処理装置では、ディスクの間で磨砕処理された余剰汚泥は、ディスク間から流れ出ると余剰汚泥処理槽の下部へ排出される。よって、余剰汚泥がディスク間で磨砕処理される時間が短く、十分な粉砕が行えなかった。

本発明は、消化タンク内で余剰汚泥を一時的に貯留しつつ可溶化処理を行うことで、余剰汚泥を可溶化する可溶化装置一体型消化タンクを提供することを目的とする。

下水処理場で発生した汚泥が供給される可溶化室と、可溶化室から供給した汚泥を消化処理する消化室と、を備える消化タンクにおいて、可溶化室は、消化タンク上部に配置した可溶化装置と、可溶化装置を収容するケーシングと、ケーシング上部に備えた開口と、を備え、ケーシングは、消化タンクの側壁及び上壁と、側壁から突設した底板と、底板から立設した越流堰で構成することで、汚泥の消化効率は向上し、消化ガスの発生量が増える。また、汚泥がケーシング内に滞留する時間を延ばすことができる。

前記可溶化装置は、モータと連動する回転ディスクであることで、回転によるせん断力、及びキャビテーションによって汚泥を可溶化できる。

前記回転ディスクに対向する固定ディスクを可溶化室に備えることで、回転ディスクと固定ディスク間で汚泥がすり潰され、可溶化が促進される。

前記固定ディスクの中央には固定ディスクを貫通する通孔を有することで、ディスク間を汚泥が循環し、さらに可溶化される。

前記固定ディスクの通孔に、汚泥を供給する汚泥供給管を連結することで、汚泥をディスク間に確実に供給して可溶化できる。

前記可溶化室に接続して余剰汚泥を供給する汚泥供給管と、前記消化室に接続して初沈汚泥を供給する配管と、を備えることで、消化効率の悪い余剰汚泥のみを効率よく可溶化することができる。

本発明によれば、消化タンクの上部に可溶化室を設け、消化タンクに供給された直後の汚泥を一時的に貯留すると共に可溶化を行うことで、汚泥の消化効率は向上し消化ガスの発生量も増える。
可溶化装置を使用することで、流体のせん断力、及びキャビテーションによって汚泥を可溶化でき、大がかりな可溶化装置を用いる必要が無い。
回転ディスクと対向する固定ディスクを配置することで、ディスク間で汚泥がすり潰され、可溶化が促進される。
消化タンク内で可溶化室と消化室に区画することで、余剰汚泥を可溶化室に供給し、初沈汚泥を消化室に供給し、消化効率の悪い余剰汚泥のみを効率よく可溶化することができる。

本発明に係る下水処理場のフロー図である。 同じく、消化タンクの断面図である。 同じく、可溶化装置の断面図である。 本発明の実施例１に係る可溶化装置の断面図である。 本発明の実施例２に係る消化タンクの断面図である。

図１は本発明に係る下水処理場におけるフロー図である。
下水処理場に流入した流入水は最初沈殿池１で沈降分離され、沈降した汚泥は初沈汚泥として消化タンク２に送られる。最初沈殿池１で比重の軽い固形分及び液分は反応タンク３に送られ、曝気処理される。反応タンク３で曝気処理により微生物が繁殖し、それらは処理水として最終沈殿池４に送られる。最終沈殿池４では重力分離を行い、沈降した汚泥は余剰汚泥として消化タンク２に送られる。最終沈殿池４の上澄水は必要に応じて高度処理を施し河川等に放流する。消化タンク２に送られた初沈汚泥、余剰汚泥は消化処理される。消化タンク２で発生した消化汚泥は脱水機５へ送り、水分を分離し処理される。必用に応じて、それぞれの工程で汚泥を濃縮してもよい。

図２は本発明に係る消化タンクの断面図である。
図３は本発明に係る可溶化装置の断面図である。
本発明の消化タンク２は、上部に可溶化室６、下部に消化室７を備え、可溶化室６には可溶化装置８が収容される。

可溶化室６は可溶化装置８を囲むケーシング９で形成され、図３では、消化タンク２の側壁１０及び上壁１１の一部と、側壁１０から突設する底板１２と、底板１２から立設する越流堰１３とでケーシング９を構成する。越流堰１３の上端は消化タンク２の上壁１１近傍まで延設し、越流堰１３の上端と上壁１１の間には可溶化室６に流入した余剰汚泥が消化室７へ越流する開口１４を有する。

ケーシング９を構成する消化タンク２の側壁１０、又は可溶化室６上部の上壁１１には、余剰汚泥を供給する汚泥供給管１５を接続し、可溶化室６に余剰汚泥を供給する。余剰汚泥は可溶化室６で一時的に貯留され、汚泥の液位が越流堰１３の高さを越えると開口１４から消化室７に越流する。
可溶化室６内に、上壁１１から下方へ突設する隔壁１６を設けて越流堰１３との間に流路を形成することで、汚泥の滞留時間を延ばすことができる。

越流堰１３から越流した汚泥は消化タンク２下部の消化室７に流入し、消化処理が行われる。
消化室７を構成する側壁１０、又は消化室７の上壁１１に初沈汚泥を供給する配管１７を接続する。初沈汚泥は消化効率が良いため、可溶化室６で可溶化を行わなくてもよい。
消化タンク２の下部には消化汚泥の排出管１８を備え、消化汚泥を次工程へ送る。

また、消化タンク２の側壁１０をケーシング９として用いない場合、上壁１１から垂下したケーシング９で可溶化装置８を囲むことで可溶化室６を形成することもできる。ケーシング９の上部に開口１４を設けることで、開口１４を備えるケーシング９の一部が越流堰１３としての役割を果たす。

可溶化装置８の処理量によっては、消化タンク２に可溶化室６を複数備え、可溶化装置８も複数配置してもよい。

本発明の可溶化装置８は汚泥をすり潰して可溶化するもので、モータ１９に接続した回転ディスク２０と、可溶化室６に固定した固定ディスク２１とで構成される。
回転ディスク２０は、上壁１１に載置したモータ１９から下方へ延設した駆動軸２２と連結し、可溶化室６で回転する。固定ディスク２１は、底板１２に立設した架台２３で支持し、回転ディスク２０に対向して下方近傍に設置する。
回転ディスク２０と固定ディスク２１は５ｍｍ〜３０ｍｍの隙間を有することが望ましい。
回転ディスク２０と固定ディスク２１の表面は滑面、又は微小な凹凸を備える。

固定ディスク２１は中央に汚泥吸入のための通孔２４を有し、回転ディスク２０の回転により、固定ディスク２１下方から回転ディスク２０と固定ディスク２１の間に汚泥が吸入され、回転ディスク２０の外周から排出される。
回転ディスク２０の回転によるせん断力及びキャビテーションで汚泥が破砕され、回転ディスク２０と固定ディスク２１間では汚泥がすり潰される。よって、汚泥中の微生物の細胞膜が破壊され、可溶化される。ディスク間から排出された汚泥は、可溶化室６で滞留すると共に回転ディスク２０の回転により攪拌され、回転ディスク２０周辺でもせん断力及びキャビテーションの効果が得られる。

可溶化室６に供給された汚泥は可溶化装置８で可溶化されつつ滞留し、汚泥の供給により可溶化室６の液位が越流堰１３を越えると、可溶化された汚泥が開口１４から消化室７に越流する。

回転ディスク２０、固定ディスク２１を垂直に設置してもよく、その場合はモータ１９を側壁１０側に設け、駆動軸２２を水平に延設することで回転ディスク２０に接続する。

なお、汚泥濃度が高い場合は可溶化率が高いことから、固定ディスク２１を設けなくとも、回転ディスク２０の回転によるせん断力及びキャビテーション効果のみで十分な可溶化ができる。

図４は、本発明の実施例１に係る可溶化装置の断面図である。
回転ディスク２０と固定ディスク２１は、向かい合う面に凹部２５を設け、臼状とする。
固定ディスク２１の通孔２４に汚泥供給管１５を接続し、ディスク間から汚泥を供給する。固定ディスク２１は底板１２に載置し、汚泥供給管１５は消化室７から底板１２を貫通して固定ディスク２１の通孔２４に接続する。
本実施例１ではディスクを利用した可溶化装置を用いるが、高圧ジェットや熱による可溶化装置など、公知の可溶化装置を利用できる。

図５は、本発明の実施例２に係る消化タンクの断面図である。
可溶化室６は、消化タンク２の外に備えてもよく、図５（ａ）のように消化タンク２の上壁１１にケーシング９を載置する、又は図５（ｂ）のように消化タンク２の側壁１０にケーシング９を設置することができる。
ケーシング９上部に開口１４を設け、開口１４から越流した汚泥を消化タンク２の消化室７に供給する。ケーシング９の開口１４は越流堰１３の役割を果たす。

また、本実施の形態では余剰汚泥を可溶化室６に供給しているが、可溶化室６に供給する汚泥は余剰汚泥のみでなく、余剰汚泥と初沈汚泥を混合した混合生汚泥、消化タンク２から循環させた消化汚泥など、汚泥処理における可溶化が必要な汚泥を供給して可溶化することができる。

２ 消化タンク
６ 可溶化室
７ 消化室
８ 可溶化装置
９ ケーシング
１０ 側壁
１１ 上壁
１２ 底板
１３ 越流堰
１４ 開口
１５ 汚泥供給管
１７ 配管
１９ モータ
２０ 回転ディスク
２１ 固定ディスク
２４ 通孔

Claims (6)

1. 下水処理場で発生した汚泥が供給される可溶化室（６）と、可溶化室（６）から供給した汚泥を消化処理する消化室（７）と、を備える消化タンク（２）において、
   可溶化室（６）は、
   消化タンク（２）上部に配置した可溶化装置（８）と、
   可溶化装置（８）を収容するケーシング（９）と、
   ケーシング（９）上部に備えた開口（１４）と、を備え、
   ケーシング（９）は、
   消化タンク（２）の側壁（１０）及び上壁（１１）と、側壁（１０）から突設した底板（１２）と、底板（１２）から立設した越流堰（１３）で構成する
   ことを特徴とする可溶化装置一体型消化タンク。
2. 前記可溶化装置（８）は、
   モータ（１９）と連動する回転ディスク（２０）である
   ことを特徴とする請求項１に記載の可溶化装置一体型消化タンク。
3. 前記回転ディスク（２０）に対向する固定ディスク（２１）を可溶化室（６）に備える
   ことを特徴とする請求項２に記載の可溶化装置一体型消化タンク。
4. 前記固定ディスク（２１）の中央には固定ディスク（２１）を貫通する通孔（２４）を有する
   ことを特徴とする請求項３に記載の可溶化装置一体型消化タンク。
5. 前記固定ディスク（２１）の通孔（２４）に、汚泥を供給する汚泥供給管（１５）を連結する
   ことを特徴とする請求項４に記載の可溶化装置一体型消化タンク。
6. 前記可溶化室（６）に接続して余剰汚泥を供給する汚泥供給管（１５）と、
   前記消化室（７）に接続して初沈汚泥を供給する配管（１７）と、を備える
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載の可溶化装置一体型消化タンク。

Images