本発明は、一般家庭ならびに食品製造工場から排出される生活汚水・雑排水・工場排水などの一次的に処理された余剰汚水を水分と固形分と臭気に其々分離して最終処分する余剰汚泥処理のための方法ならびにシステムに関する。

従来における生活汚水・雑排水の汚水処理技術において、現在の処理技術ではいかなる処理技術を使用しようとしても余剰汚泥が必ず発生する。その一次的な処理で発生する余剰汚泥は、通常、水に高分子化合物を含む有機化合物が約1〜3%の混濁状態で処理場から放出されている。その放出された余剰汚泥は、さらに処理されて廃棄物として乾燥焼却されたり、埋立処理場に廃棄によって最終的な処理がなされている。それらの乾燥焼却や埋立廃棄のいずれの方法においても、処理コストは相当高騰になるもので、その上、処理した結果物は埋立廃棄すると土壌汚染につながり、乾燥廃棄すると大気汚染を引き起こす虞があるものであった。

従来より、一般家庭ならびに食品製造工場から排出される生活汚水・雑排水・工場排水などの一次的に処理された余剰汚水を、水分と固形分とに分離して最終処分する余剰汚泥処理方法に関する提案が数多くなされている。

上記における余剰汚泥処理方法に関する具体的な提案としては、例えば、「余剰汚泥の最終処理方法及びその処理装置」(特許文献1)や、「余剰汚泥の最終処理方法」(特許文献2)が提案され、公知技術となっている。

しかしながら、上記における余剰汚泥処理方法に関する提案は、一般家庭ならびに食品製造工場から排出される生活汚水・雑排水・工場排水などの一次的に処理された余剰汚水を単に水分と固形分とに分離して最終処分する余剰汚泥処理方法に関する提案であって、本発明のように一次的に処理された余剰汚水をイオン化された外気により攪拌・曝気させて水分と有機物を含んだ固形分と臭気に其々分離して最終処分するものではないため、固形分中の有機質の減量化がなされていないと共に臭気も伴って、環境問題を解決することができないといった問題点があるものだった。

本出願人は、以上のような従来から提案されている余剰汚泥の処理方法において解決することができなかった固形分の減量化ならびに臭気の処理方法に着目し、簡易的且つ廉価な手段によって余剰汚泥を水分と固形分と臭気に其々分離して最終処分することができないものかという着想の下、一般家庭ならびに食品製造工場から排出される生活汚水・雑排水・工場排水などの一次的に処理された余剰汚水をイオン化された外気により攪拌・曝気させて水分と有機物を含んだ固形分と臭気に其々分離して最終処分することができる余剰汚泥処理のための方法ならびにシステムを開発し、本発明における「余剰汚泥処理方法ならびに該方法に用いられる余剰汚泥処理システム」の提案に至るものである。

特許第2958552号公報

特許第3487399号公報

上記問題点に鑑み、本発明は、一般家庭ならびに食品製造工場から排出される生活汚水・雑排水・工場排水などの余剰汚水を水分と固形分と臭気に其々分離して最終処分する余剰汚泥処理のための方法ならびにシステムを提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明は、一般家庭ならびに食品製造工場から排出される生活汚水・雑排水・工場排水などの余剰汚水を水分と固形分と臭気に其々分離して最終処分廃棄量の低減と悪臭による環境保全の改善を図る余剰汚泥処理方法であって、攪拌・曝気処理工程と、汚泥分離処理工程と、脱水処理工程と、低温乾燥処理工程と、黒ぼく土脱臭処理工程と、で構成され、攪拌・曝気処理工程は、余剰汚水を攪拌機能と曝気機能を備える活性曝気槽に投入して攪拌・曝気させると共に、該曝気機能を構成する送風管に遠赤外線ならびにγ線を発する黒曜石、雲母、石英、セラミックのいずれかから選択される鉱石粉末を含有させたイオン化構造体を被覆し且つその外周をアルミ板で被覆して送風される外気をイオン化し、汚泥分離処理工程は、前記攪拌・曝気処理工程でイオン化された外気により攪拌・曝気させた余剰汚水を汚泥分離槽に投入し、該余剰汚水を一定時間放置して澄水と汚泥に自然分離し、該分離された澄水は塩素減菌装置によって塩素・減菌処理して外部に排出すると共に、残された汚泥は一部を前記活性曝気槽に返送すると共にその残余を余剰汚泥貯留槽に排出し、脱水処理工程は、前記汚泥分離処理工程により余剰汚泥貯留槽へ排出された汚泥を遠心分離機等の脱水機によって脱離液と汚泥ケーキに分離し、該分離された脱離液は前記攪拌・曝気処理工程に戻され余剰汚水と合流して活性曝気槽に投入されると共に、汚泥ケーキは運搬手段により搬出され、低温乾燥処理工程は、投入口と搬送コンベアと回転レーキを有する吐出口とを備え且つ遠赤外線ならびにγ線を発する黒曜石、雲母、石英、セラミックのいずれかから選択される鉱石粉末を含有させたイオン化構造体を被覆した外気を送風する送風管ならびに臭気を排気する送風管を備えたコンベア装置が多段式に連なって成る汚泥乾燥装置において、最上段のコンベア装置の投入口に前記脱水処理工程で搬出された汚泥ケーキを投入し、該汚泥ケーキが汚泥乾燥装置内を移動して最下段のコンベア装置の吐出口から排出されるまでの間、イオン化された外気を送風して該汚泥ケーキを乾燥・固形化すると共に臭気を排気し、黒ぼく土脱臭処理工程は、前記低温乾燥処理工程から排気された臭気を団粒構造の黒ぼく土とパーライトと杉の皮片とを混合若しくは積層し且つ化学消臭剤が添加された黒ぼく土脱臭装置において排気濾過して粉塵除去及び脱臭処理する構成を採る。

また、本発明は、前記余剰汚泥処理方法において、前記イオン化構造体が、遠赤外線ならびにγ線を発する鉱石粉末を含有させた粘着テープ、合成樹脂パイプ、塗料、成形パット、シートカバーの何れかで形成されて成る構成を採る。

さらに、本発明は、前記余剰汚泥処理方法において、前記鉱石粉末が、黒曜石を粉砕した黒曜石粉末である構成を採用し得る。

またさらに、本発明は、一般家庭ならびに食品製造工場から排出される生活汚水・雑排水・工場排水などの余剰汚水を水分と固形分と臭気に其々分離して最終処分廃棄量の低減と悪臭による環境保全の改善を図る余剰汚泥処理システムであって、攪拌・曝気処理手段と、汚泥分離処理手段と、脱水処理手段と、低温乾燥処理手段と、黒ぼく土脱臭処理手段と、で構成され、攪拌・曝気処理手段は、攪拌機能と曝気機能を備えて投入された余剰汚水を攪拌・曝気させる活性曝気槽から成り、該曝気機能は、送風管に遠赤外線ならびにγ線を発する黒曜石、雲母、石英、セラミックのいずれかから選択される鉱石粉末を含有させたイオン化構造体が被覆され且つその外周をアルミ板で被覆して成り、汚泥分離処理手段は、イオン化された余剰汚水を一定時間放置して澄水と汚泥に自然分離する複数の汚泥分離槽と、分離された汚泥を貯留する余剰汚泥貯留槽と、から成り、脱水処理手段は、汚泥を脱離液と汚泥ケーキに分離する脱水機から成り、低温乾燥処理手段は、投入口と搬送コンベアと回転レーキを有する吐出口とを備え且つ遠赤外線ならびにγ線を発する黒曜石、雲母、石英、セラミックのいずれかから選択される鉱石粉末を含有させたイオン化構造体を被覆した外気を送風する送風管ならびに臭気を排気する送風管を備えたコンベア装置が多段式に連なって成る汚泥乾燥装置から成り、黒ぼく土脱臭処理手段は、臭気を排気濾過して脱臭処分する団粒構造の黒ぼく土とパーライトと杉の皮片とを混合若しくは積層し且つ化学消臭剤が添加されて成る黒ぼく土脱臭装置から成る構成を採る。

さらにまた、本発明は、前記余剰汚泥処理システムにおいて、前記イオン化構造体が、遠赤外線ならびにγ線を発する鉱石粉末を含有させた粘着テープ、合成樹脂パイプ、塗料、成形パット、シートカバーの何れかで形成されて成る構成を採る。

そしてまた、本発明は、前記余剰汚泥処理システムにおいて、前記鉱石粉末が、黒曜石を粉砕した黒曜石粉末である構成を採用し得る。

本発明に係る余剰汚泥処理方法及びシステムによれば、活性曝気槽において一定時間曝気・攪拌するに際し、イオン化構造体が被覆された送風管を介してイオン化された外気を送風することで、余剰汚水のイオン化作用を促進させて微生物の活性化が図られ、最終的な汚泥排出量を約20%程度ほど減容することができる、といった優れた効果を奏する。

また、本発明に係る余剰汚泥処理方法及びシステムによれば、汚泥分離槽にて汚泥と澄水との分離促進化が図られ、それに伴い分離される澄水の透明度について約54%程度の水質改善が可能である、といった優れた効果を奏する。

さらに、本発明に係る余剰汚泥処理方法及びシステムによれば、上記した汚泥排出量の減量に伴い、脱水機における汚泥ケーキも約25%程度ほど減量することができる、といった優れた効果を奏する。

またさらに、本発明に係る余剰汚泥処理方法及びシステムによれば、汚泥乾燥装置において汚泥ケーキを乾燥・固形化するに際し、イオン化構造体が被覆された送風管を介してイオン化された外気を送風することで、乾燥された汚泥ケーキを乾燥特殊肥料の認定を受け得る有機物として有効利用することが可能である、といった優れた効果を奏する。

さらにまた、本発明に係る余剰汚泥処理方法及びシステムによれば、イオン化構造体が被覆された送風管を介して送られてくる臭気について、団粒構造の黒ぼく土と、パーライトと、杉の皮片と、化学消臭剤と、から成る黒ぼく土脱臭装置において排気濾過させることによって、臭気中の粉塵除去と排出される臭気の無臭化を実現することができる、といった優れた効果を奏する。

総じて、本発明に係る余剰汚泥処理方法及びシステムによれば、各工程・手段にて各所に送気をイオン化する手段を採用することによって、汚泥排出量の減容・減量及び汚泥・澄水の分離促進が為されて、処理時間及び処分費用の削減に資すると共に、送風管にイオン化構造体を被覆するという簡易な手段で足りるため、システム設置に伴うコストの削減にも資し、さらには、管理コスト及び人件費の削減にも資するといった、多くのコスト削減が実現可能である、といった優れた効果を奏する。

本発明に係る

余剰汚泥処理方法の工程手順を示すフロー図である。

本発明に係る

余剰汚泥処理システムの模式的説明図である。

本発明に係るイオン化構造体の実施形態を示す説明図である。

本発明に係るイオン化構造体の作用を示す説明図である。

本発明にかかる余剰汚泥処理方法ならびに該方法に用いられる余剰汚泥処理システム10は、遠赤外線ならびにγ線を発する黒曜石、雲母、石英、セラミックのいずれかから選択される鉱石粉末を含有させたイオン化構造体70を送風管Pに被覆することで送風される外気Gをイオン化させ、該イオン化された外気Gにより余剰汚水Wを曝気処理する手段を採ったことを最大の特徴とする。 以下、本発明にかかる余剰汚泥処理方法ならびに該方法に用いられる余剰汚泥処理システム10の実施形態を、図面に基づいて説明する。

尚、本発明にかかる余剰汚泥処理方法ならびに該方法に用いられる余剰汚泥処理システム10は、以下に述べる実施例に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内、すなわち同一の作用効果を発揮できる形状や寸法、材質等の範囲内で、適宜変更することができる。

図1は、本発明にかかる余剰汚泥処理方法の工程手順を示すフロー図である。 本発明の余剰汚泥処理方法は、攪拌・曝気処理工程と、汚泥分離処理工程と、脱水処理工程と、低温乾燥処理工程と、黒ぼく土脱臭処理工程と、で構成されている。

攪拌・曝気処理工程は、一次的に処理された余剰汚水Wを攪拌機能22と曝気機能23を備える活性曝気槽21に投入して攪拌・曝気させると共に、該曝気機能23を構成する送風管Pに遠赤外線ならびにγ線を発する黒曜石、雲母、石英、セラミックのいずれかから選択される鉱石粉末を含有させたイオン化構造体70を被覆し且つその外周をアルミ板71で被覆して送風される外気Gをイオン化する工程である。尚、活性曝気槽21内には、余剰汚水Wを分解処理するための微生物が投与されている。 本工程では、活性曝気槽21にイオン化構造体70を通過した外気Gを送気して一定時間曝気・攪拌することで、イオン化作用を促進させて活性曝気槽21内の微生物の活性化が図られる。

汚泥分離処理工程は、前記攪拌・曝気処理工程でイオン化された外気Gにより攪拌・曝気させた余剰汚水Wを汚泥分離槽31に投入し、該余剰汚水Wを一定時間放置して澄水Sと汚泥Dに自然分離し、該分離された澄水Sは塩素減菌装置32によって塩素・減菌処理して外部に排出すると共に、残された汚泥Dは一部を前記活性曝気槽21に返送すると共に、その残余を余剰汚泥貯留槽33に排出する工程である。 本工程では、前工程である攪拌・曝気処理工程にて余剰汚水Wがイオン化された外気Gにより攪拌・曝気させていることから、澄水Sと汚泥Dの分離速度の向上すなわち汚泥Dの沈降速度の向上が見られ、その結果、分離される澄水S中に残存する汚泥D濃度の低下が図られると共に、排出される汚泥Dの減量と含水率低下が図られる。

ところで、前記汚泥分離処理工程において、汚泥分離槽31で分離された汚泥Dについて、その全てを余剰汚泥貯留槽33に排出するのではなく、一部を前記攪拌・曝気処理工程における前記活性曝気槽21に返送するのは、該活性曝気槽21におけるMLSS値(活性汚泥浮遊物質量)を調整するためである。

脱水処理工程は、前記汚泥分離処理工程において余剰汚泥貯留槽33へ排出された汚泥Dを例えば遠心分離機等の脱水機41によって脱離液42と汚泥ケーキ43に分離する工程である。尚、本工程において、必要に応じて脱水機41内に凝集剤が添加される。分離された脱離液42は前記攪拌・曝気処理工程に戻され余剰汚水Wと合流して活性曝気槽21に投入されると共に、汚泥ケーキ43は運搬手段44によって次工程へ搬出されることとなる。 本工程では、前工程である汚泥分離処理工程において既に排出される汚泥Dの減量と含水率低下が為されているため、攪拌・曝気処理工程に戻される脱離液42の減量が図られると共に、汚泥ケーキ43の減量も図られる。

低温乾燥処理工程は、投入口53と搬送コンベア54と回転レーキ56を有する吐出口55とを備え且つ遠赤外線ならびにγ線を発する黒曜石、雲母、石英、セラミックのいずれかから選択される鉱石粉末を含有させたイオン化構造体70を被覆した外気Gを送風する送風管Pならびに臭気Eを排気する送風管Pを備えたコンベア装置52が多段式に連なって成る汚泥乾燥装置51において、最上段のコンベア装置52の投入口53に前記脱水処理工程で搬出された汚泥ケーキ43を投入し、該汚泥ケーキ43が汚泥乾燥装置51内を移動して最下段のコンベア装置52の吐出口55から排出されるまでの間、イオン化された外気Gを送風して該汚泥ケーキ43を乾燥・固形化すると共に、臭気Eを排気する工程である。 本工程では、前工程である脱水処理工程から搬出された汚泥ケーキ43が乾燥されることで更なる減量が図られると共に、その乾燥された汚泥ケーキ43を乾燥特殊肥料(有機肥料)として有効利用化することが可能となる。

黒ぼく土脱臭処理工程は、前記乾燥処理工程で排気された臭気Eを、団粒構造の黒ぼく土62と、パーライト63と、杉の皮片64とを混合若しくは積層し、且つ、化学消臭剤65が添加された黒ぼく土脱臭装置61において排気濾過して粉塵除去及び脱臭処理する最終工程である。 本工程では、黒ぼく土62やパーライト63、杉の皮片64や化学消臭剤65の作用により、臭気E中の粉塵除去と無臭化が図られる。

以上で構成される本発明にかかる余剰汚泥処理方法は、次に説明する余剰汚泥処理システムによって実現される。 図2は、本発明にかかる余剰汚泥処理システムの模式的説明図である。 本発明の余剰汚泥処理システム10は、攪拌・曝気処理手段20と、汚泥分離処理手段30と、脱水処理手段40と、低温乾燥処理手段50と、黒ぼく土脱臭処理手段60と、で構成されている。

攪拌・曝気処理手段20は、攪拌機能22と曝気機能23を備えて投入された余剰汚水Wを攪拌・曝気させる活性曝気槽21から成る。該曝気機能23では、送風管Pに遠赤外線ならびにγ線を発する黒曜石、雲母、石英、セラミックのいずれかから選択される鉱石粉末を含有させたイオン化構造体70が被覆され且つその外周にはアルミ板71が被覆されており、曝気のために活性曝気槽21内へ送風する外気Gをイオン化する構造となっている。曝気が完了した余剰汚水Wは、汚泥分離槽31へ送られる。

イオン化構造体70は、遠赤外線ならびにγ線を発する黒曜石、雲母、石英、セラミックのいずれかから選択される鉱石粉末を含有させた構造体であって、送風管Pを被覆するように装着される形態を採り、例えば、粘着テープ70aや合成樹脂パイプ70b、塗料70c、成形パット70d、シートカバー70e等で形成される。イオン化構造体70が発するγ線は、鉱石由来のγ線であることから、自ずと低線量域のγ線となる。尚、低線量域とは、確定された定義は無いが、概ね100〜200mSv以下の放射線量とされている。

ここで、イオン化による作用効果について説明する。既述のとおり、イオン化構造体70は、遠赤外線ならびにγ線を発する。かかるイオン化構造体70を送風管Pに被覆すると、該送風管Pを通気する空気をイオン化することとなるが、その際に特にγ線が作用して、第一に送風管Pを通気する外気G(空気)中の水分子が希ガスに近づき安定化すると共に、第二に送風管Pを通気する外気G(空気)中のホルムアルデヒド濃度を低下させる。この作用は、水分子の安定により外気G中の有害物質が水分子に結合され易くなることから生じる効果と考えられる。このイオン化された外気Gにより余剰汚水Wを曝気処理することで、余剰汚水W内に投入された微生物へγ線による低線量照射が為され、それにより該微生物の体内活性酸素が減少して抗酸化機能の亢進が為されることで、微生物の活性化が為されることとなる。

かかるイオン化構造体70の具体的な実施形態について、図3に示す。 図3(a)は、イオン化構造体70が粘着テープ70aで構成された場合の実施形態を示している。具体的には、イオン化構造体70が、遠赤外線ならびにγ線を発する黒曜石、雲母、石英、セラミックのいずれかから選択される鉱石粉末を含有させた合成樹脂製または布製または金属製の帯状体と粘着層とを備えた粘着テープ70aで形成されている。かかる形態を採ることで、紆余曲折する送風管Pの外筒部を外側から容易に捲着することができるため、施工工事が容易にできる。

図3(b)は、イオン化構造体70が合成樹脂パイプ70bで構成された場合の実施形態を示している。具体的には、イオン化構造体70が、遠赤外線ならびにγ線を発する黒曜石、雲母、石英、セラミックのいずれかから選択される鉱石粉末を含有させた合成樹脂パイプ70bで形成されている。かかる形態を採ることで、専用の送風管Pとして予め規格製造しておくことができるため、施工時の設置容易性や故障・破損等による交換容易性に優れると共に、清掃・メンテナンス等における取り外しも容易となり、施工コストや維持管理コストが削減される。

図3(c)は、イオン化構造体70が塗料70cで構成された場合の実施形態を示している。具体的には、イオン化構造体70が、遠赤外線ならびにγ線を発する黒曜石、雲母、石英、セラミックのいずれかから選択される鉱石粉末を含有させた塗料70cで形成されている。かかる形態を採ることで、紆余曲折する送風管Pの外筒部を外側から容易に塗装することができるため、施工性に優れている。

図3(d)は、イオン化構造体70が成形パット70dで構成された場合の実施形態を示している。具体的には、イオン化構造体70が、遠赤外線ならびにγ線を発する黒曜石、雲母、石英、セラミックのいずれかから選択される鉱石粉末を含有させた成形パット70dで形成されている。かかる形態を採ることで、成形加工された規格品で製造できるため、安価なイオン化構造体70の提供が可能になる。

図3(e)は、イオン化構造体70がシートカバー70eで構成された場合の実施形態を示している。具体的には、イオン化構造体70が、遠赤外線ならびにγ線を発する黒曜石、雲母、石英、セラミックのいずれかから選択される鉱石粉末を含有させたシートカバー70eで形成されている。かかる形態を採ることで、シート加工された自由度の高い規格品で製造できるため、安価且つ施工性に優れたイオン化構造体70の提供が可能になる。

イオン化構造体70に含有される鉱石粉末の原料については、遠赤外線ならびにγ線を発するものであって、黒曜石、雲母、石英、セラミックのいずれかから選択される鉱石を粉末状としたものである。但し、放射線を顕著に発する鉱石は除外する。その中でも、遠赤外線ならびにγ線を発する最良のものとして、黒曜石を粉砕した黒曜石粉末を採用することが望ましい。

尚、送風管Pに被覆されるイオン化構造体70の外周を更にアルミ板71で被覆するのは、該イオン化構造体70から発せられる遠赤外線ならびにγ線を外部へ逃がさず、送風管Pの側へ効率良く仕向ける為であり、且つ、イオン化構造体70の被覆箇所における外観を考慮してのことである。

汚泥分離処理手段30は、前記攪拌・曝気処理手段20にてイオン化された外気Gにより攪拌・曝気させた余剰汚水Wが投入される汚泥分離槽31と、該汚泥分離槽31で分離された汚泥Dを貯留する余剰汚泥貯留槽33と、から成る。該汚泥分離槽31では、投入されたた余剰汚水Wを一定時間放置して、澄水Sと汚泥Dに自然分離する構造となっている。該汚泥分離槽31は、前記攪拌・曝気処理手段20から送られてくる余剰汚水Wを絶えず受け入れ可能とすべく、複数(二以上、好ましくは三以上)設置される。汚泥分離槽31にて分離された澄水Sは、塩素減菌装置32によって塩素・減菌処理して外部に排出される。また、分離した汚泥Dは、その一部が前記活性曝気槽21に返送されると共に、その残余は余剰汚泥貯留槽33に排出される。

脱水処理手段40は、前記汚泥分離処理手段30において余剰汚泥貯留槽33に排出され貯留されている汚泥Dを脱離液42と汚泥ケーキ43に分離する脱水機41から成る。該脱水機41の具体的構造については、特に限定するものではないが、例えば遠心分離機等が考え得る。ここで分離された脱離液42は、前記攪拌・曝気処理手段20に戻され、余剰汚水Wと合流して活性曝気槽21に投入される。また、脱水された汚泥ケーキ43は、運搬手段44を介して汚泥乾燥装置51に搬出される。

低温乾燥処理手段50は、投入口53と搬送コンベア54と回転レーキ56を有する吐出口55とを備え且つ遠赤外線ならびにγ線を発する黒曜石、雲母、石英、セラミックのいずれかから選択される鉱石粉末を含有させたイオン化構造体70を被覆した外気Gを送風する送風管Pならびに臭気Eを排気する送風管Pを備えたコンベア装置52が多段式に連なって成る汚泥乾燥装置51から成る。この多段式のコンベア装置52とは、最上段のコンベア装置52の投入口53及び最下段のコンベア装置52の吐出口55を除き、前段の吐出口55と次段の投入口53とが接続若しくは近接した状態で連なった構造であり、これにより最上段のコンベア装置52の投入口53に前記脱水処理工程で搬出された汚泥ケーキ43が投入されると、搬送コンベア54を移動して吐出口55から次段の投入口53に落下投入され、これを繰り返した後、最終的に最下段のコンベア装置52の吐出口55から乾燥し固形化した汚泥ケーキ43が排出されることとなる。尚、吐出口55に備えられる回転レーキ56は、排出される汚泥ケーキ43を裁断する為のものである。かかるコンベア装置52の段数については特に限定はなく、搬送コンベア54の長さ距離と乾燥時間などを総合的に考慮して適宜決定される。また、送風管Pに被覆されるイオン化構造体70の外周には、攪拌・曝気処理手段20と同様、更にアルミ板で被覆する態様を採ることも可能であり、その際の作用効果は既述のとおりである。ここで乾燥・固形化された汚泥ケーキ43は、乾燥特殊肥料(コンポスト)として有効利用される。また、乾燥に伴い排気される臭気Eは、黒ぼく土脱臭装置61へと送られる。

ところで、臭気Eを黒ぼく土脱臭装置61へ送る際、図面に示すように、送風管Pの所定中間箇所にブロアBを介して外気Gを送風する態様が考え得る。かかる態様を採用することで、黒ぼく土脱臭装置61までスムーズに臭気Eを送ることが可能となる。またこのとき、外気Gを送風する送風管Pにイオン化構造体70を被覆することが望ましく、これにより臭気Eがイオン化されつつ排出されることとなって、臭気E中の悪臭成分Fが分散されより小さくなる。

黒ぼく土脱臭処理手段60は、前記低温乾燥処理手段50から排出された臭気Eを排気濾過して脱臭処分するもので、団粒構造の黒ぼく土62と、パーライト63と、杉の皮片64とを混合若しくは積層し、化学消臭剤65が添加されて成る黒ぼく土脱臭装置61から成る。なお、黒ぼく土62とパーライト63と杉の皮片64との混合・積層比率については、特に限定するものではないが、概ね容積比で3:2:1の混合・積層比率とする。また、添加される化学消臭剤65として、例えばフラボノール系消臭剤などが考えられ、必要に応じて適宜補充される。ここで粉塵除去と無臭化が図られた臭気Eは、大気中に放出される。

ここで、イオン化構造体70を送風管Pに被覆することによって外気Gがイオン化される態様及びイオン化による作用を説明する。図4は、本発明に係るイオン化構造体70の作用を示す説明図であり、(a)はイオン化構造体70を被覆した送風管Pの断面説明図である。 送風管Pの外筒部を遠赤外線ならびにγ線を発する黒曜石、雲母、石英、セラミックのいずれかから選択される鉱石粉末を含有させたイオン化構造体70で被覆することで、該イオン化構造体70からマイナスイオンNが放出される。放出されたマイナスイオンNは、送風管P内の外気Gの流れに誘引されて、送風管Pを通過して内部に取り込まれる。このとき、プラスイオンMを帯びた外気GがマイナスイオンNを浴びて負電荷に電位して、イオン化されることとなる。

図4(b)は、イオン化による臭気Eの消臭作用を示す模式的説明図である。 臭気Eの中に含まれる悪臭成分Fは、主に硫化水素やアンモニア、メルカプタン等が挙げられるが、これらは汚染物質(二酸化硫黄、窒素酸化物等)と同様に水蒸気と結合して浮遊する。通常の水蒸気粒子の大きさは10〜100μm程度とされるが、臭気Eをイオン化することで、該臭気E中の水蒸気粒子の結合力が約1/10〜1/100ほど低下され、微小粒子に分散される。これにより、水蒸気と結合した悪臭成分Fも分散され小型化し、その結果、悪臭成分Fが減退すると共に脱臭容易となる。

次に、本発明における一連の実施態様及び作用効果について説明する。 一般家庭ならびに食品製造工場から排出される生活汚水・雑排水・工場排水などの余剰汚水Wは、微生物が投与された活性曝気槽21に投入され、約18時間程度かけて撹拌及び曝気が行われる。このとき、曝気のための送風管Pにはイオン化構造体70が被覆されており、該送風管Pを介してイオン化された外気Gが送風されることで、イオン化された外気Gによる曝気が為され、活性曝気槽21内の微生物が活性化される。尚、活性曝気槽21内の余剰汚水Wの水温は、微生物の活性に有用な22〜28℃程度とすることが望ましい。

活性曝気槽21で撹拌及び曝気が行われた余剰汚水Wは、約2.25立方メートル/分のスピードで汚泥分離槽31へ送られ、約6時間かけて澄水Sと汚泥Dに自然分離される。自然分離とは、槽内にて汚泥Dを経時的に自然沈降させ上澄み水(澄水S)と分離するものである。このとき、余剰汚水Wは、先の活性曝気槽21においてイオン化された外気Gにより攪拌・曝気されていることから、分離速度すなわち汚泥Dの沈降速度が向上する。したがって、余剰汚水Wがイオン化された外気Gにより攪拌・曝気されていない場合(以下、単に「従来」という。)に比し、澄水S中に残存する汚泥D濃度の低下と汚泥Dの含水率低下が図られ、その結果、分離後の汚泥D量について約20%程度の減量が達成される。尚、汚泥分離槽31は複数設置されており、一の汚泥分離槽31が満水となった状態にて自然分離が行われ、その間、余剰汚水Wは他の汚泥分離槽31へ送られる。このように、複数の汚泥分離槽31が交替で余剰汚水Wを受け入れることで、余剰汚水Wの常時受け入れが可能となる。

汚泥分離槽31にて分離された澄水Sは、塩素減菌装置32によって塩素・減菌処理し、SS値(浮遊物質量)10ppm以下の状態で外部に排出される。 また、汚泥分離槽31にて分離された汚泥Dは、その一部が活性曝気槽21に返送されると共に、その残余は余剰汚泥貯留槽33に排出される。

汚泥分離槽31にて分離された汚泥Dの一部を活性曝気槽21に返送するのは、該活性曝気槽21におけるMLSS値(活性汚泥浮遊物質量)を調整するためである。活性曝気槽21におけるMLSS値は、概ね4,000〜5,000ppmの範囲内で保たれる必要があり、このMLSS値が低すぎると不活性による機能障害を生じ、反対に高すぎると負荷が掛かって槽内の余剰汚水Wの表層部に泡が発生し、この泡の被覆によって微生物による空中酸素の吸収を阻害してしまうこととなる。活性曝気槽21に最初に投入される生活汚水・雑排水・工場排水などの余剰汚水WのSS値は概ね300〜900ppm程度であるため、この余剰汚水Wが投入され続けることで活性曝気槽21のMLSS値は薄まり低下していく。したがって、汚泥分離槽31にて分離された汚泥Dの一部を必要に応じて活性曝気槽21に返送し、活性曝気槽21におけるMLSS値の調整が図られる。尚、返送される汚泥DのMLSS値は、概ね12,000〜15,000ppmである。

余剰汚泥貯留槽33に排出された汚泥Dは、槽内で一時的に貯留された後、脱水機41に送られる。汚泥Dの一時的な貯留に際しては、腐敗防止のために弱曝気・撹拌を行うことが望ましい。脱水機41の具体的構造については、特に限定はなく、例えば遠心分離機等から成る。脱水機41に送られた汚泥Dは、約90〜94wt%の脱離液42と約6〜10wt%の汚泥ケーキ43に分離される。このとき、従来に比し、汚泥Dの含水率低下が図られていることから、脱水機41の稼働時間を約25%程度減らすことが可能になると共に、脱水された汚泥ケーキ43の減量も図られる。尚、必要に応じて脱水機41内に凝集剤が添加され、分離促進が図られる。

脱水機41にて分離された脱離液42は、活性曝気槽21に戻され、余剰汚水Wと合流して槽内に投入される。 また、脱水機41にて分離された汚泥ケーキ43は、運搬手段44を介して汚泥乾燥装置51に搬出される。

汚泥乾燥装置51は、投入口53と搬送コンベア54と吐出口55とを備えたコンベア装置52が多段式に連なって成り、搬入されてきた汚泥ケーキ43を最上段のコンベア装置52の投入口53から投入すると、搬送コンベア54を移動して吐出口55から次段の投入口53に落下投入され、これをコンベア装置52の段数だけ繰り返し、約24時間ほど経過した後、最終的に最下段のコンベア装置52の吐出口55から排出される。このとき、各コンベア装置52には、外気Gを送風する送風管Pと臭気Eを排出する送風管Pが備えられており、外気Gを送風する送風管Pにはイオン化構造体70が被覆されて成る。コンベア装置52内へイオン化された外気Gを送風することで、汚泥ケーキ43は、搬送コンベア54を移動しながら乾燥しつつ固形化され、その結果、搬入時の25〜30wt%程度にまで減量される。かかる乾燥され減量された汚泥ケーキ43は、有価物の乾燥特殊肥料(有機肥料)として販売もしくは有効に利用することが可能となる。

一方、汚泥乾燥装置51において、汚泥ケーキ43の乾燥に伴い発生した臭気Eは、汚泥乾燥装置51内へ送風されるイオン化された外気Gによってイオン化されることで、臭気E中の悪臭成分Fが分散されて小さくなり、送風管Pを介して黒ぼく土脱臭装置61へ排出される。このとき、送風管Pの所定中間箇所にブロアBを介して外気Gを送風する態様を採用することで、黒ぼく土脱臭装置61までスムーズに臭気Eを送ることが可能となる。そして、外気Gを送風する送風管Pにもイオン化構造体70を被覆することで、臭気Eはより一層イオン化が促進されつつ排出されると共に、装置内の粉塵除去にも資することとなる。かかる臭気Eの中には、主に硫化水素やアンモニア、メルカプタン等といった悪臭成分Fが含まれており、これらは汚泥ケーキ43の乾燥によって発生した水蒸気と結合して浮遊している。通常の水蒸気粒子の大きさは10〜100μm程度とされるが、臭気Eを二重にイオン化することで、該臭気E中の水蒸気粒子の結合力が約1/10〜1/100ほど低下され、微小粒子に分散される。これにより、水蒸気と結合した悪臭成分Fも分散され小型化し、その結果、悪臭成分Fが減退すると共に脱臭容易な状態に変化する。

汚泥乾燥装置51から排出された臭気Eは、黒ぼく土脱臭装置61へ送られる。該黒ぼく土脱臭装置61は、団粒構造の黒ぼく土62と、パーライト63と、杉の皮片64とが順に3:2:1の割合で混合若しくは積層され、そこへ適量の化学消臭剤65が添加されて成る。該黒ぼく土脱臭装置61に送られた臭気Eは、各種成分を通過して粉塵除去と無臭化が為され、最終的に大気中へ放出される。

黒ぼく土62は、火山灰を母材とし腐食(有機物)が集積したことによる黒い表層をもつ土壌であって、団粒構造を為し、好気性微生物を多量に保有して活発に活動できる環境を永続的に維持できる土壌として、設置・運転・維持管理におけるコストパフォーマンスに優れている。かかる黒ぼく土62に臭気Eを送ることで、悪臭成分Fが微生物によって分解処理される。

パーライト63は、パーライト原石や珪藻土等を高温で熱処理してできる人工発泡体であって、粒状を為し、耐火性、耐薬品性、断熱性に優れ、且つ、イオン交換性能(腐食防止効果)も認められている。かかるパーライト63は、多孔質構造であるため吸湿性能が備わっており、これに伴い水蒸気と結合した悪臭成分Fの吸着機能が備わっている。また、多孔質であることから、各種成分を混合・積層したことによる空隙率の減少を補い、臭気Eの安定的な通過も担保する。さらに、多孔質の吸着性能を利用して、臭気E中の粉塵除去を行う。

杉の皮片64は、文字通り、杉の皮を繊維片状に加工したもので、綿状の繊維質であるため脱臭機能を有している。また、繊維片状を為すことから、上記パーライト63と同様に各種成分を混合・積層したことによる空隙率の減少を補い、臭気Eの安定的な通過も担保する。さらに、繊維質であることを利用して、臭気E中の粉塵除去も可能にする。

化学消臭剤65は、悪臭成分Fを消臭剤の成分と化学反応させて、無臭の成分にしてしまうものであって、例えばフラボノール系消臭剤などが考えられる。かかる化学消臭剤65によって、残存する悪臭成分Fを漏れなく無臭化することが可能となる。

次に、実際に行った本発明の実験例について説明する。 実験サンプルとして、食品工場(豆腐工場)から排出される余剰汚水Wを用いた。実験は2015年11月に開始し、3ヶ月経過後の2016年1月末時点での結果について検証する。当該余剰汚水Wの処理前の各データは、水素イオン濃度が6.4pH、BOD値(生物化学的酸素要求量)が910ppm、COD値(化学的酸素要求量)が510ppm、SS値(浮遊物質量)が420ppm、水温が25℃である。

容量2,400立方メートルの活性曝気槽21を用い、そこへ余剰汚水Wを投入する。投入量は、3,000立方メートル/日である。投入された余剰汚水Wは、活性曝気槽21内に既存の余剰汚水Wと混合される。活性曝気槽21内の余剰汚水Wの各データは、BOD値が2,100ppm、COD値が2,900ppm、MLSS値(活性汚泥浮遊物質量)が5,000ppm、水温が24℃である。この余剰汚水Wは、約18時間かけてイオン化された外気Gによる曝気と撹拌が行われ、約2.25立方メートル/分のスピードで汚泥分離槽31へ送られる。

汚泥分離槽31の容量は830立方メートルであり、そこで約6時間かけて送られてきた余剰汚水Wを澄水Sと汚泥Dに自然分離される。尚、余剰汚水Wの投入量は3,000立方メートル/日であることから、汚泥分離槽31で1日に4杯分の分離処理が行われることとなる。分離後(投入から6時間後)の汚泥Dの量を1日分で計測したところ、102t/日の汚泥Dが確認された。従来であれば、123t/日の汚泥Dが排出されていたため、本実験で約20%の減量が為されたこととなる。

汚泥分離槽31における分離後の澄水Sの各データは、水素イオン濃度が7.9pH、BOD値が9.1ppm、COD値が23ppm、SS値が11ppm、水温が24℃であり、これを塩素減菌装置32によって塩素・減菌処理し、SS値10ppm以下の状態として、外部に放流する。

汚泥分離槽31における分離後の汚泥Dの各データは、BOD値が3,400ppm、COD値が5,000ppm、MLSS値が12,000ppm、水温が23.5℃であった。この汚泥Dの一部は、活性曝気槽21に返送し、その残余は余剰汚泥貯留槽33に排出する。活性曝気槽21への返送量は、130立方メートル/日である。この汚泥D返送により、活性曝気槽21におけるMLSS値が適性範囲内に調整される。

余剰汚泥貯留槽33に排出された汚泥Dは、槽内で一時的に貯留された後、脱水機41に送られる。本実験では、脱水機41として遠心分離機を用いた。脱水機41に送られる汚泥Dの量は、汚泥分離槽31で分離・排出される汚泥Dの量と同じ、102t/日の汚泥Dである。この102tの汚泥Dを脱水処理するのに、約15時間/日の脱水機41の稼働を必要とする。尚、従来であれば、123t/日の汚泥Dを脱水処理するのに、約20時間/日ほど脱水機41の稼働が必要であった。

脱水機41で脱水処理された汚泥Dは、脱離液42と汚泥ケーキ43とに分離される。このとき、102t/日の汚泥Dは、脱水機41を経て、94t/日の脱離液42と8t/日の汚泥ケーキ43とに分離される。分離された脱離液42は、その全てが活性曝気槽21に戻され、余剰汚水Wと合流して槽内に投入される。分離された汚泥ケーキ43は、運搬手段44を介して汚泥乾燥装置51に搬出される。

汚泥乾燥装置51に搬入されてきた汚泥ケーキ43は、最上段のコンベア装置52の投入口53へ投入され、搬送コンベア54を移動して吐出口55から次段の投入口53に落下投入され、これがコンベア装置52の段数だけ繰り返される。本実験では、コンベア装置52の段数を四段とし、一段の移動時間が6時間となるよう搬送コンベア54の速度を設定した。汚泥乾燥装置51に搬入される汚泥ケーキ43の量は、脱水機41から搬出される汚泥ケーキ43の量と同じ、8t/日の汚泥ケーキ43である。該汚泥ケーキ43は、四段のコンベア装置52を移動しながら、汚泥乾燥装置51内において約24時間ほど保管され、イオン化された外気Gによって乾燥しつつ固形化が行われる。この乾燥・固形化により、汚泥ケーキ43は、8tから2tへと搬入時の25wt%程度に減量された。かかる乾燥され減量された汚泥ケーキ43は、有価物の乾燥特殊肥料(有機肥料)として有効利用される。

汚泥ケーキ43の乾燥に伴い発生した臭気Eは、送風管Pを介して黒ぼく土脱臭装置61へ排出される。該送風管Pの所定中間箇所には、ブロアBを介して外気Gを送風可能な送風管Pが接続されており、この外気Gを送風する送風管Pには、イオン化構造体70が被覆されている。黒ぼく土脱臭装置61へ送られた臭気Eは、粉塵除去と無臭化が為され、順次大気中へ放出される。

以下に示すのは、上記実験において経時的な汚泥D排出量の推移・変動を示す表であり、表1は各項目(使用大豆量,汚泥排出量,大豆1俵あたりの汚泥排出量)ごとの数値を示し、表2乃至4は表1における数値をグラフ化したものである。尚、これら表に示す数値は、実験開始前2ヶ月(2015年9月)から実験開始後3カ月(2016年1月)迄の5ヶ月間の月別データをまとめたものである。

以上の表から判るように、実験を開始した2015年11月以降、従前に比して汚泥Dの排出量が劇的に減少している事実が一目瞭然であり、本発明の作用効果が非常に優れていることを示す証左である。

以上、実際の実験で明らかなように、余剰汚水Wの処理に関して、イオン化された外気Gにより攪拌・曝気を行うことによる優れた作用効果は明白である。 具体的には、余剰汚水Wを活性曝気槽21においてイオン化された外気Gにより攪拌・曝気することで、汚泥分離槽31での分離速度すなわち汚泥Dの沈降速度が向上し、澄水S中に残存する汚泥D濃度の低下と汚泥Dの含水率低下が図られ、その結果、分離後の汚泥D量について約20%程度の減量が達成されることとなる。 また、かかる汚泥Dの含水率低下から、脱水機41の稼働時間を約25%程度減らすことが可能になると共に、汚泥D量の減量から汚泥ケーキ43の減量も達成されることとなる。 さらに、汚泥ケーキ43を乾燥する外気G及び排出される臭気Eを共にイオン化することで、臭気E中の悪臭成分Fが減退すると共に脱臭容易な状態に変化させることができる。

本発明は、一般家庭や食品製造工場から排出される生活汚水・雑排水・工場排水などあらゆる分野の余剰汚水の処理に利用することができ、従来稼動されてきた余剰汚泥処理方法・システムと比較して、一次的に処理された余剰汚水をイオン化された外気により攪拌・曝気させて水分と固形分と臭気に夫々分離して最終処分廃棄量の低減と悪臭による環境保全の改善が図られると共に、既存のゴミ焼却や産業廃棄物の公害処理施設における脱臭処理手段としても応用でき、且つ、本方法及びシステムで使用されるイオン化構造体は、該方法・システムだけでなく、上水や地下水の配管に用いることで、該配管を通過した水が腐り難く日持ちすることとなるため、その水を農業用水等として使用することも考えられ、あるいは、空調配管にイオン化構造体を用いることで、ホルムアルデヒド対策に資することとなることから、本発明にかかる「余剰汚泥処理方法ならびに該方法に用いられる余剰汚泥処理システム」の産業上の利用可能性は極めて大であるものと思料する。

10 余剰汚泥処理システム 20 攪拌・曝気処理手段 21 活性曝気槽 22 攪拌機能 23 曝気機能 30 汚泥分離処理手段 31 汚泥分離槽 32 塩素減菌装置 33 余剰汚泥貯留槽 40 脱水処理手段 41 脱水機 42 脱離液 43 汚泥ケーキ 44 運搬手段 50 低温乾燥処理手段 51 汚泥乾燥装置 52 コンベア装置 53 投入口 54 搬送コンベア 55 吐出口 56 回転レーキ 60 黒ぼく土脱臭処理手段 61 黒ぼく土脱臭装置 62 黒ぼく土 63 パーライト 64 杉の皮片 65 化学消臭剤 70 イオン化構造体 70a 粘着テープ 70b 合成樹脂パイプ 70c 塗料 70d 成形パット 70e シートカバー 71 アルミ板 G 外気 W 余剰汚水 D 汚泥 S 澄水 E 臭気 B ブロワ P 送風管 F 悪臭成分 M プラスイオン N マイナスイオン