特開 2022-155990 消化システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022155990

(43)【公開日】2022-10-14

(54)【発明の名称】消化システム

(51)【国際特許分類】

   C02F 11/04 20060101AFI20221006BHJP

【ＦＩ】

C02F11/04

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021059471

(22)【出願日】2021-03-31

(71)【出願人】

【識別番号】507214083

【氏名又は名称】メタウォーター株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100094525

【弁理士】

【氏名又は名称】土井 健二

(74)【代理人】

【識別番号】100094514

【弁理士】

【氏名又は名称】林 恒徳

(72)【発明者】

【氏名】藤原 雅人

【テーマコード（参考）】

4D059

【Ｆターム（参考）】

4D059AA04

4D059AA05

4D059BA12

4D059BA21

4D059BA56

4D059BF02

4D059CA01

4D059CA29

4D059CB01

4D059EA02

4D059EA06

4D059EB02

4D059EB11

(57)【要約】

【課題】汚泥の供給量の変動に伴う消化率の低下を抑制することを可能とする消化システムを提供する。
【解決手段】余剰汚泥の有機物を嫌気性細菌により消化する消化槽と、余剰汚泥を消化槽に供給する汚泥配管と、汚泥配管内の余剰汚泥に蒸気を供給する第１蒸気配管と、消化槽に蒸気を供給する第２蒸気配管と、を有し、汚泥配管は、第１蒸気配管から供給された蒸気によって汚泥配管内の余剰汚泥を加熱する加熱部を有する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

余剰汚泥の有機物を嫌気性細菌により消化する消化槽と、
前記余剰汚泥を前記消化槽に供給する汚泥配管と、
前記汚泥配管内の前記余剰汚泥に蒸気を供給する第１蒸気配管と、
前記消化槽に蒸気を供給する第２蒸気配管と、を有し、
前記汚泥配管は、前記第１蒸気配管から供給された前記蒸気によって前記汚泥配管内の前記余剰汚泥を加熱する加熱部を有する消化システム。

【請求項2】

前記加熱部は、前記汚泥配管のうち、前記消化槽の垂直方向に沿って延伸する部分に位置する、請求項１に記載の消化システム。

【請求項3】

さらに、前記余剰汚泥の供給量に応じて、前記汚泥配管内の余剰汚泥に対する蒸気の供給量と前記消化槽に対する蒸気の供給量との少なくとも１つを制御する制御装置を有する、請求項１に記載の消化システム。

【請求項4】

余剰汚泥の有機物を嫌気性細菌により消化する消化槽と、
前記余剰汚泥を前記消化槽に供給する汚泥配管と、
前記汚泥配管内の前記余剰汚泥に蒸気を供給する蒸気配管と、を有し、
前記汚泥配管は、
前記蒸気によって前記汚泥配管内の前記余剰汚泥を加熱する加熱部と、
前記加熱部に対して前記消化槽内の消化汚泥を導入する導入部を有する消化システム。

【請求項5】

さらに、前記余剰汚泥の供給量に応じて、前記加熱部に対して導入する前記消化汚泥の供給量を制御する制御装置を有する、請求項４に記載の消化システム。

【請求項6】

余剰汚泥の有機物を嫌気性細菌により消化する消化槽と、
前記余剰汚泥を前記消化槽に供給する汚泥配管と、
前記汚泥配管内の前記余剰汚泥に蒸気を供給する蒸気配管と、を有し
前記汚泥配管は、
前記蒸気によって前記汚泥配管内の前記余剰汚泥を加熱する加熱部と、
前記消化槽内の消化汚泥における液相に対して前記余剰汚泥を投入する投入部と、を有する消化システム。

【請求項7】

さらに、前記加熱部において加熱された前記余剰汚泥の温度に応じて、前記液相に対して投入する前記余剰汚泥の供給量を制御する制御装置を有する、請求項６に記載の消化システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、消化システムに関する。

【背景技術】

【0002】

汚泥に含まれる有機物を嫌気性消化する消化システムにおいて、効率的な消化を実現するため、加熱後の汚泥を消化槽に供給する技術が提案されている（特許文献１を参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特表２０１１―５１６２４６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記のような消化システムにおいて、汚泥の供給量の変動に伴う消化率の低下を抑制することが望まれている。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記の消化率の低下を抑制するため、本発明における消化システムは、余剰汚泥の有機物を嫌気性細菌により消化する消化槽と、前記余剰汚泥を前記消化槽に供給する汚泥配管と、前記汚泥配管内の前記余剰汚泥に蒸気を供給する第１蒸気配管と、前記消化槽に蒸気を供給する第２蒸気配管と、を有し、前記汚泥配管は、前記第１蒸気配管から供給された前記蒸気によって前記汚泥配管内の前記余剰汚泥を加熱する加熱部を有する。

【発明の効果】

【0006】

本発明における消化システムによれば、汚泥の供給量の変動に伴う消化率の低下を抑制することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】図１は、第１の実施の形態における消化システム１００の構成図である。

【図2】図２は、第１の実施の形態における余剰汚泥の加熱について説明する図である。

【図3】図３は、制御装置８０による蒸気の供給量の制御について説明する図である。

【図4】図４は、第２の実施の形態における余剰汚泥の加熱について説明する図である。

【図5】図５は、第２の実施の形態における余剰汚泥の加熱について説明する図である。

【図6】図６は、第３の実施の形態における余剰汚泥の加熱について説明する図である。

【図7】図７は、第４の実施の形態における余剰汚泥の加熱について説明する図である。

【図8】図８は、第４の実施の形態における余剰汚泥の加熱について説明する図である。

【図9】図９は、第４の実施の形態における余剰汚泥の加熱について説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。しかしながら、かかる実施の形態例が、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

【0009】

［第１の実施の形態における消化システム１００］
初めに、第１の実施の形態における消化システム１００について説明を行う。図１は、第１の実施の形態における消化システム１００の構成図である。

【0010】

消化システム１００は、図１に示すように、最初沈殿池１０と、汚水処理装置２０と、最終沈殿池３０と、濃縮槽４０と、濃縮装置５０と、消化槽６０と、蒸気加熱器７０とを有する。

【0011】

最初沈殿池１０は、下水（以下、被処理水とも呼ぶ）に含まれる有機物や浮遊物を沈殿分離する。そして、最初沈殿池１０は、分離した有機物や浮遊物質を初沈汚泥として濃縮槽４０に排出するとともに、有機物や浮遊物質を分離した被処理水を汚水処理装置２０に排出する。

【0012】

汚水処理装置２０は、標準活性汚泥法や循環式硝化脱窒法等の生物学的処理によって被処理水を処理する。具体的に、汚水処理装置２０は、例えば、嫌気性の脱窒菌によって硝酸性イオンから窒素を生成(脱窒)する脱窒槽(図示せず)と、脱窒槽の後段に設けられ、好気性の硝化菌によりアンモニア性窒素を硝化する硝化槽(図示せず)とを有する。そして、汚水処理装置２０は、被処理水を最終沈殿池３０に排出する。

【0013】

最終沈殿池３０は、汚水処理装置２０から排出された被処理水に含まれる汚泥を沈殿分離し、分離した汚泥を活性汚泥として排出する。そして、最終沈殿池３０では、活性汚泥の一部を余剰汚泥として濃縮装置５０に供給するとともに、余剰汚泥以外の活性汚泥を返送汚泥として汚水処理装置２０に返送する。また、最終沈殿池３０は、汚泥を分離した被処理水（上澄み液）を後段の滅菌処理装置（図示せず）に排出する。その後、滅菌処理装置（図示せず）は、最終沈殿池３０から排出された被処理水を滅菌し、例えば、減菌した処理水を放流する。

【0014】

濃縮槽４０は、例えば、最初沈殿池１０から排出された初沈汚泥を濃縮して消化槽６０に供給する。以下、濃縮槽４０において濃縮された初沈汚泥を濃縮初沈汚泥とも呼ぶ。

【0015】

濃縮装置５０は、例えば、最終沈殿池３０から排出された余剰汚泥を濃縮して消化槽６０に供給する。以下、濃縮装置５０において濃縮された余剰汚泥を濃縮余剰汚泥とも呼ぶ。

【0016】

消化槽６０は、例えば、消化槽６０内の嫌気性細菌によって、濃縮槽４０から供給された初沈汚泥と濃縮装置５０から供給された余剰汚泥とを含む汚泥（以下、単に汚泥とも呼ぶ）の有機物を、生活反応によって嫌気性消化(分解)して消化汚泥を生成する。消化槽６０内の嫌気性細菌は、消化の過程でメタンガス等の消化ガスを生成する。なお、消化槽６０内の消化汚泥（消化液）の温度は、生活反応を効率的に進めて消化率を向上させるために、例えば、３５℃から４０℃までの間（以下、この範囲の温度を適温とも呼ぶ）に維持することが好ましい。

【0017】

蒸気加熱器７０は、消化槽６０に供給される前の余剰汚泥に対して蒸気（水蒸気）を供給して加熱する。そして、消化槽６０では、蒸気加熱器７０から供給された蒸気によって加熱された余剰汚泥を熱媒体として、消化槽６０内における消化汚泥の温度を適温に維持する。

【0018】

すなわち、消化槽６０における消化率低下の原因の１つは、余剰汚泥内に生存している多量な細菌群にある。そして、生存している細菌群を含む余剰汚泥をそのまま消化槽６０に供給した場合、消化槽６０内の嫌気性細菌は、細菌群を十分に分解(消化)することができない場合がある。

【0019】

そこで、本実施の形態における消化システム１００では、余剰汚泥を消化槽６０に供給する前の段階において、余剰汚泥を集中的に加熱することによって、余剰汚泥に含まれる生存中の細菌群を十分に死滅させる。そして、消化システム１００では、加熱した余剰汚泥を熱媒体とすることによって、消化槽６０内における消化汚泥の温度を適温に維持する。

【0020】

これにより、本実施の形態における消化システム１００は、消化槽６０における消化率の低下を抑制することが可能になる。

【0021】

なお、初沈汚泥には、消化率低下の原因となるほど量の生存細菌は含まれておらず、消化率低下の主原因にならない場合がある。そのため、消化システム１００では、消化効率を高めるとともに省エネルギー化を実現するために、消化槽６０への供給前における初沈汚泥の加熱については行わないものであってもよい。一方、初沈汚泥についても熱媒体として利用する場合、消化槽６０への供給前における初沈汚泥についても加熱を行うものであってよい。以下、余剰汚泥の加熱について説明を行う。

【0022】

［余剰汚泥の加熱］
図２は、第１の実施の形態における余剰汚泥の加熱について説明する図である。なお、以下、初沈汚泥についての記載を省略する。

【0023】

消化槽６０は、図２に示すように、例えば、消化汚泥１ａを堆積する槽本体６１と、配管６２（以下、汚泥配管６２とも呼ぶ）とを有する。

【0024】

配管６２は、垂直方向（槽本体６１の垂直方向）に沿って延伸する第１部分６２ａと、垂直方向と異なる方向（例えば、槽本体６１の水平方向）に沿って延伸する第２部分６２ｂ及び第３部分６２ｃとを有する。第１部分６２ａは、一端が槽本体６１の上方部分に設けられた供給口６１ａと第３部分６２ｃを介して連通し、他端が第２部分６２ｂと連通する。また、第２部分６２ｂは、一端が第１部分６２ａと連通し、他端が濃縮装置５と連通する。

【0025】

なお、第１部分６２ａの延伸方向は、垂直方向と完全に一致するものでなくても良い。また、配管６２は、第３部分６２ｃを有しないものであってもよい。この場合、第１部分６２ａは、例えば、継手（図示せず）によって供給口６１ａと連通するものであってよい。

【0026】

そして、濃縮装置５０から供給される余剰汚泥（図示せず）は、図２における配管６２内の実線矢印に示すように、例えば、ポンプ（図示せず）によって移送（圧送）される。具体的に、濃縮装置５０から供給される余剰汚泥は、第２部分６２ｂ、第１部分６２ａ及び第３部分６２ｃを順に通過し、槽本体６１における供給口６１ａから消化槽６０内に供給される。

【0027】

蒸気加熱器７０は、図２に示すように、例えば、それぞれ蒸気を供給する配管７１（以下、第１蒸気配管７１とも呼ぶ）と配管７２（以下、第２蒸気配管７２とも呼ぶ）とを有する。

【0028】

配管７１は、第１部分６２ａにおける所定部分（以下、加熱部６２ａ１とも呼ぶ）において配管６２に連通し、この所定部分に対して蒸気を供給する。具体的に、配管７１は、加熱部６２ａ１に位置している余剰汚泥に対して蒸気を供給して加熱する。

【0029】

配管７２は、消化槽６０に対して蒸気を供給する。具体的に、配管７２は、消化槽６０に堆積している消化汚泥１ａに対して直接蒸気を供給して加熱する。

【0030】

すなわち、消化槽６０に供給される余剰汚泥の供給量（配管６２を通過する余剰汚泥の量）は、イベントの開催等の一時的な人口増加や天候等の様々な要因により変動する。そして、例えば、余剰汚泥に対する蒸気の供給量を一定とする場合、余剰汚泥の供給量が減少により、加熱部６２ａ１における余剰汚泥の温度が上昇して瞬間的に沸騰する場合がある。この沸騰のため、配管６２内の汚泥が焦げ付き、配管６２の内壁に炭化物等が強固に固着し（いわゆる、こびりつき）、配管６２が閉塞する場合がある。また、余剰汚泥の供給量の減少により配管内における蒸気が偏在し、その結果、汚泥が沸騰しなくても、この蒸気偏在に起因して、配管６２では、ハンマー現象の発生に伴う損傷が発生する場合がある。

【0031】

これに対し、例えば、余剰汚泥に対する蒸気の供給量を減少させることによって、余剰汚泥の沸騰を防止する方法が考えられる。

【0032】

しかしながら、この場合、消化槽６０内に堆積された消化汚泥１ａを加熱するための熱エネルギーが不足することになり、消化汚泥１ａの温度を適温に維持することができなくなる場合がある。

【0033】

そこで、本実施の形態における消化システム１００では、例えば、配管６２内に位置する余剰汚泥に対して蒸気を供給する配管７１に加え、消化槽６０に堆積された消化汚泥１ａに対して直接蒸気を供給する配管７２を設ける。そして、消化システム１００では、配管７１及び配管７２のそれぞれを用いることにより、例えば、余剰汚泥に対する蒸気の供給と消化汚泥１ａに対する蒸気の供給とを並行して行う。

【0034】

具体的に、消化システム１００では、配管７１を用いることによって、余剰汚泥が沸騰しない程度の蒸気であって余剰汚泥に含まれる生存中の細菌群を十分に死滅させるために必要な蒸気を余剰汚泥に供給する。そして、消化システム１００では、この供給とともに、配管７２を用いることによって、消化槽６０における消化汚泥１ａを適温に維持するために供給する必要がある蒸気のうち、余剰汚泥の沸騰を防止する必要性から余剰汚泥に供給していない蒸気を消化槽６０（消化汚泥１ａ）に直接供給する。

【0035】

さらに具体的に、例えば、第１部分６２ａにおける余剰汚泥の流量（消化槽６０に供給される余剰汚泥の量）が減少した場合、作業者は、例えば、配管７１及び配管７２に取り付けられたバルブ（図示せず）の開閉等を行うことによって、配管７１及び配管７２を用いて供給する蒸気の量が一定（消化汚泥１ａを適温に維持するために必要な量）になるように、配管７１を用いて余剰汚泥に供給する蒸気の量を減少させるとともに配管７２を用いて消化汚泥１ａに供給する蒸気の量を増加させる。

【0036】

これにより、本実施の形態における消化システム１００は、配管６２における余剰汚泥の過度や加熱を防止しつつ、消化槽６０における消化汚泥１ａを適温に維持することが可能になる。

【0037】

一方、例えば、第１部分６２ａにおける余剰汚泥の流量が増加した場合、作業者は、例えば、配管７１及び配管７２に取り付けられたバルブの開閉等を行うことによって、配管７１及び配管７２を用いて供給する蒸気の量が一定になるように、配管７１を用いて余剰汚泥に供給する蒸気の量を増加させるとともに配管７２を用いて消化汚泥１ａに供給する蒸気の量を減少させる。

【0038】

これにより、本実施の形態における消化システム１００は、余剰汚泥の供給量が増加した場合においても、余剰汚泥の加熱を十分に行うことが可能になり、余剰汚泥に含まれる生存中の細菌群を十分に死滅させることが可能になる。

【0039】

なお、消化システム１００は、余剰汚泥に対する蒸気の供給量及び消化汚泥１ａに対する蒸気の供給量を制御する制御装置を有するものであってもよい。制御装置は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）やメモリを有するコンピュータ装置である。以下、制御装置による蒸気の供給量の制御について説明を行う。

【0040】

［蒸気の供給量の制御］
図３は、制御装置８０による蒸気の供給量の制御について説明する図である。

【0041】

図３に示す例において、配管６２における第１部分６２ａには、余剰汚泥の流量を計測する流量計８１が設置されている。

【0042】

そして、制御装置８０は、例えば、１分毎等の定期的なタイミングにおいて、流量計８１が検知した値（第１部分６２ａにおける余剰汚泥の流量）を取得し、取得した値に応じて、配管７１を用いて余剰汚泥に供給する蒸気の量と、配管７２を用いて消化汚泥１ａに供給する蒸気の量とを調整する。

【0043】

具体的に、例えば、流量計８１から取得した値が閾値（以下、第１閾値とも呼ぶ）未満であった場合、制御装置８０は、配管７１及び配管７２に取り付けられたバルブ（図示せず）の開閉等を行うことによって、配管７１及び配管７２を用いて供給する蒸気の量が一定になるように、配管７１を用いて余剰汚泥に供給する蒸気の量を減少させるとともに、配管７２を用いて消化汚泥１ａに供給する蒸気の量を増加させる。この場合、制御装置８０は、例えば、流量計８１から取得した値が小さいほど余剰汚泥に供給する蒸気の量が少なくなるように、余剰汚泥に供給する蒸気の減少量を決定するものであってよい。

【0044】

一方、例えば、流量計８１から取得した値が閾値（以下、第２閾値とも呼ぶ）以上であった場合、制御装置８０は、配管７１及び配管７２に取り付けられたバルブ（図示せず）の開閉等を行うことによって、配管７１及び配管７２を用いて供給する蒸気の量が一定になるように、配管７１を用いて余剰汚泥に供給する蒸気の量を増加させるとともに、配管７２を用いて消化汚泥１ａに供給する蒸気の量を減少させる。この場合、制御装置８０は、例えば、流量計８１から取得した値が大きいほど余剰汚泥に供給する蒸気の量が多くなるように、余剰汚泥に供給する蒸気の増加量を決定するものであってよい。なお、第２閾値は、第１閾値よりも大きい値に対応する閾値である。また、第１閾値及び第２閾値は、例えば、同じ値であってもよい。

【0045】

［第２の実施の形態における消化システム２００］
次に、第２の実施の形態における消化システム２００について説明を行う。図４及び図５は、第２の実施の形態における余剰汚泥の加熱について説明する図である。以下、第１の実施の形態における消化システム１００と異なる点についてのみ説明を行う。

【0046】

消化システム２００における配管６２は、図４に示すように、例えば、第１部分６２ａと第２部分６２ｂと第３部分６２ｃとに加え、垂直方向に沿って延伸する第４部分６２ｄと、垂直方向と異なる方向（例えば、水平方向）に沿って延伸する第５部分６２ｅとを有する。第４部分６２ｄは、一端が槽本体６１の下方部分に設けられた供給口６１ｂ（以下、導入部６１ｂとも呼ぶ）と第５部分６２ｅを介して連通し、他端が第１部分６２ａと連通する。第１部分６２ａ及び第４部分６２ｄは、例えば、第１部分６２ａの下端と第４部分６２ｄの上端とが連通することによって一直線の配管を形成する。

【0047】

なお、第４部分６２ｄの延伸方向は、垂直方向と完全に一致するものでなくても良い。また、配管６２は、第５部分６２ｅを有しないものであってもよい。この場合、第４部分６２ｄは、継手（図示せず）によって供給口６１ｂと連通するものであってよい。

【0048】

さらに、配管６２は、例えば、第１部分６２ａと第４部分６２ｄとの間において開閉可能な仕切部６２ｆを有する。仕切部６２ｆは、消化槽６０に堆積された消化汚泥１ａの一部を加熱部６２ａ１に供給する量を制御する。なお、消化槽６０に堆積された消化汚泥１ａの一部を加熱部６２ａ１に供給する場合、例えば、第５部分６２ｅに設けられたポンプ（図示せず）により供給を行う。すなわち、仕切部６２ｆとこのポンプにより、消化汚泥１ａの供給量が調整される。

【0049】

そして、作業者は、例えば、第１部分６２ａにおける余剰汚泥の流量が閾値（以下、第３閾値とも呼ぶ）未満になった場合、図５に示すように、仕切部６２ｆを開放することによって、消化槽６０に堆積された消化汚泥１ａの一部を加熱部６２ａ１に供給する。

【0050】

すなわち、本実施の形態における消化システム２００では、例えば、余剰汚泥の供給量が減少した場合、消化汚泥１ａ（適温の消化汚泥１ａ）を加熱部６２ａ１に供給することにより、余剰汚泥の過度な加熱を防止する。

【0051】

これにより、本実施の形態における消化システム２００は、例えば、配管６２におけるハンマー現象の発生や、配管６２の内壁に炭化物等が固着することを防止することが可能になり、配管６２の損傷や閉塞の発生を防止することが可能になる。

【0052】

その後、例えば、第１部分６２ａにおける余剰汚泥の流量がさらに減少した場合、作業者は、加熱部６２ａ１に対する消化汚泥１ａの供給量を増加させる。この場合、制御装置８０は、例えば、第１部分６２ａにおける余剰汚泥の流量が少ないほど加熱部６２ａ１に対する消化汚泥１ａの供給量が多くなるように、加熱部６２ａ１に対する消化汚泥１ａの供給量を決定するものであってよい。

【0053】

一方、例えば、第１部分６２ａにおける余剰汚泥の流量が第３閾値未満の範囲内において増加した場合、作業者は、加熱部６２ａ１に対する消化汚泥１ａの供給量を減少させる。この場合、制御装置８０は、例えば、第１部分６２ａにおける余剰汚泥の流量が多いほど加熱部６２ａ１に対する消化汚泥１ａの供給量が少なくなるように、加熱部６２ａ１に対する消化汚泥１ａの供給量を決定するものであってよい。

【0054】

さらに、例えば、第１部分６２ａにおける余剰汚泥の流量が第３閾値以上に増加した場合、作業者は、例えば、仕切部６２ｆを閉じることによって、加熱部６２ａ１に対する消化汚泥１ａの供給を停止する。

【0055】

なお、加熱部６２ａ１に対する消化汚泥１ａの供給が行われる場合、作業者は、例えば、加熱部６２ａ１において余剰汚泥と消化汚泥１ａとを同時に加熱するものであってよい。すなわち、作業者は、例えば、加熱部６２ａ１において余剰汚泥と消化汚泥１ａとが混合した混合汚泥の加熱を行うものであってよい。

【0056】

一方、作業者は、例えば、加熱部６２ａ１において余剰汚泥と消化汚泥１ａとを交互に加熱するものであってよい。すなわち、作業者は、例えば、蒸気による加熱によって余剰汚泥の温度が所定の温度（例えば、８０℃程度）まで上昇したことに伴って消化汚泥１ａを投入することにより、余剰汚泥を配管６２における先の部分に押し出すとともに、投入した消化汚泥１ａを加熱部６２ａ１に配置して加熱を行うものであってよい。なお、この場合、消化汚泥１ａの投入後において新たな余剰汚泥が濃縮装置５０から供給されることにより、加熱部６２ａ１に位置してした消化汚泥１ｂが配管６２における先の部分に押し出され、加熱部６２ａ１における新たな余剰汚泥の加熱が開始される。

【0057】

これにより、消化システム２００では、配管６２に対する消化汚泥１ａの供給が行われる場合であっても、余剰汚泥に含まれる生存中の細菌群を十分に死滅させることが可能になる。

【0058】

なお、消化システム２００は、消化システム１００と同様に、配管７１及び配管７２を用いることによって、余剰汚泥に供給する蒸気の量及び消化汚泥１ａに供給する蒸気の量の制御を併せて行うものであってもよい。

【0059】

また、制御装置８０は、例えば、流量計８１が検知した値を用いることによって、仕切部６２ｆの開閉制御及び加熱部６２ａ１に対する消化汚泥１ａの供給量の調整を行うものであってよい。

【0060】

［第３の実施の形態における消化システム３００］
次に、第３の実施の形態における消化システム３００について説明を行う。図６は、第３の実施の形態における余剰汚泥の加熱について説明する図である。以下、第１の実施の形態における消化システム１００及び第２の実施の形態における消化システム２００と異なる点についてのみ説明を行う。

【0061】

消化システム３００における第３部分６２ｃは、消化システム１００の場合と異なり、一端が槽本体６１の垂直方向における中央付近に設けられた供給口６１ｃ（以下、投入部６１ｃとも呼ぶ）と連通し、他端が第１部分６２ａと連通する。供給口６１ｃは、消化槽６０における消化汚泥１ａの液相部分に対応する高さに設けられた供給口である。

【0062】

そして、消化システム３００では、消化槽６０に対して供給口６１ｃから余剰汚泥を供給することによって、消化槽６０における消化汚泥１ａの液相部分に対して余剰汚泥の供給を行う。

【0063】

すなわち、消化槽６０の下方における消化汚泥１ａの液相部分は、消化槽６０の上方における消化汚泥１ａの気相部分よりも圧力が高い。そのため、消化汚泥１ａの液相部分に対応する高さに設けられた供給口６１ｃと連通する配管６２内の圧力は、消化汚泥１ａの気相部分に対応する高さに設けられた供給口６１ａ（図２等で説明した消化システム１００における供給口６１ａ）と連通する配管６２内の圧力よりも高くなる。したがって、消化システム３００の加熱部６２ａ１付近における余剰汚泥の沸騰温度は、消化システム１００の加熱部６２ａ１付近における余剰汚泥の沸騰温度よりも高くなる。

【0064】

そのため、本実施の形態における消化システム３００では、消化槽６０における消化汚泥１ａの液相部分に対して余剰汚泥の供給を行うことで、例えば、加熱部６２ａ１付近において余剰汚泥が１００℃を超える温度まで加熱された場合であっても、余剰汚泥を沸騰させることなく消化槽６０に供給することが可能になり、余剰汚泥の沸騰に伴う配管６２の損傷や閉塞を防止することが可能になる。

【0065】

なお、消化システム３００は、消化システム１００と同様に、配管７１及び配管７２を用いることによって、余剰汚泥に供給する蒸気の量及び消化汚泥１ａに供給する蒸気の量の制御を併せて行うものであってもよい。また、消化システム３００は、消化システム２００と同様に、加熱部６２ａ１に対する消化汚泥１ａの供給を併せて行うものであってもよい。

【0066】

さらに、消化システム３００は、例えば、供給口６１ｃに連通する配管６２に加えて、供給口６１ａに連通する配管６２（図２等で説明した配管６２）を有するものであってもよい。そして、消化システム３００は、例えば、供給口６１ｃからの余剰汚泥の供給に加えて、供給口６１ａからの余剰汚泥の供給を必要に応じて行うものであってもよい。

【0067】

［第４の実施の形態における消化システム４００］
次に、第４の実施の形態における消化システム４００について説明を行う。図７から図９は、第４の実施の形態における余剰汚泥の加熱について説明する図である。以下、第１の実施の形態における消化システム１００、第２の実施の形態における消化システム２００及び第３の実施の形態における消化システム３００と異なる点についてのみ説明を行う。

【0068】

具体的に、図７は、余剰汚泥が間欠的及び連続的に移送される状態を模式的に説明する図である。本実施の形態における消化システム４００は、バッファ槽９１（貯留槽９１）を有する。バッファ槽９１は、濃縮装置５０に連通する配管９２に連通し、濃縮装置５０から配管９２に間欠的に移送される余剰汚泥を一時的に蓄える。

【0069】

この場合、余剰汚泥は、配管９２内において間欠的に移送された後、さらに、配管６２内において連続的に移送される。以下、図８（Ａ）及び図８（Ｂ）を参照しながら、間欠的移送及び連続的移送について説明する。図８（Ａ）及び図８（Ｂ）では、ハッチングで示した領域が余剰汚泥の量を模式的に示しており、それぞれ同一量の余剰汚泥が移送される場合の状態を模式的に示している。

【0070】

図７に示す配管６２及び配管９２は、それぞれ管径が異なる場合がある。配管９２の管径は、例えば、１５０（ｍｍ）以上であり、配管６２の管径よりも大きい。この管径１５０（ｍｍ）以上という数値は、汚泥処理設備の設計指針により決められた数値である。以下の説明では、配管９２の管径が１５０（ｍｍ）であるものとして説明を行う。

【0071】

次に、濃縮装置５０が生成する余剰汚泥を管径１５０（ｍｍ）の配管９２を介して圧送する場合について説明を行う。一般的な汚泥処理施設において、余剰汚泥の生成量は、この管径に比べて少ない。また、所定の配管径及び流量以上において汚泥を移送しない場合、配管下部に汚泥が沈降し、その結果、配管が汚泥で閉塞される可能性が高くなる。そのため、余剰汚泥は、濃縮装置５０から間欠的に移送される。

【0072】

図８（Ａ）は、余剰汚泥の間欠的移送を説明するグラフ図である。縦軸は、移送される余剰汚泥の量を示し、横軸は、時間を示している。生成された余剰汚泥は、所定の流速及び流量によって管径１５０（ｍｍ）の配管９２を介して移送される。そのため、一定の間隔ごとに、汚泥量Ｖ１の余剰汚泥が期間Ｔ１において一度に移送(間欠的移送）される。なお、間欠的移送とは、一定の間隔だけでなく、不定の間隔をおいて移送されることも意味する。

【0073】

また、図８（Ｂ）は、余剰汚泥の連続的移送を説明するグラフ図である。縦軸は、移送される余剰汚泥の量を示し、横軸は、時間を示している。例えば、汚泥量Ｖ２の余剰汚泥が期間Ｔ２において連続的に移送される。

【0074】

ここで、同一時間（例えば、期間Ｔ１）において、汚泥量Ｖ１よりも少ない汚泥量Ｖ２の余剰汚泥を所定温度まで蒸気加熱する場合、汚泥量Ｖ２の余剰汚泥を蒸気加熱する際に必要な熱エネルギー量は、汚泥量Ｖ１の余剰汚泥を蒸気加熱する際に必要な熱エネルギー量に比べて少ない。

【0075】

すなわち、汚泥量Ｖ１の余剰汚泥量を期間Ｔ１において一度に所定温度まで蒸気加熱するためには、汚泥量Ｖ２の余剰汚泥を同じ期間Ｔ１において所定温度まで蒸気加熱する場合に比べて、より多くの熱エネルギーが必要になる。多くの熱エネルギー、すなわち、多量の蒸気を生成するためには、蒸気を生成するボイラーを大型化する必要がある。しかしながら、ボイラーの大型化は、設置空間、設置コスト、維持コスト及び使用燃料等の増大に至るため、ボイラーを大型化することが困難である場合がある。

【0076】

そこで、本実施の形態における消化システム４００では、配管の閉塞を抑制し、さらに、移送される余剰汚泥の量を少なくするため、所定の期間において余剰汚泥を連続的に移送する。かかる連続移送を可能にするため、余剰汚泥を一次的に蓄えるバッファ槽９１を設け、バッファ槽９１と消化槽６０とを接続する配管６２の管径を前記した１５０（ｍｍ）よりも小さくする。配管６２の管径は、汚泥による閉塞を防止し、かつ、所定の流速及び流量以上にするため、例えば、６０（ｍｍ）にする。

【0077】

具体的に、バッファ槽９１に一時的に蓄えられた余剰汚泥は、ポンプ（図示せず）によって連続的に移送され、配管６２を通過し、消化槽６０の上方部分から消化槽６０内に供給される。

【0078】

この連続移送時（期間Ｔ２）においては、図８（Ａ）で説明した間欠的移送と異なり、余剰汚泥が移送されない期間がなくなり、余剰汚泥の移送量が少なくなる。

【0079】

以上説明したように、少ない量の余剰汚泥を連続的に移送し、この移送中に蒸気加熱することによってボイラーの大型化を抑制できる。

【0080】

次に、蒸気量、蒸気温度及び余剰汚泥の移送量を制御する制御装置について説明を行う。

【0081】

図９は、各種情報に基づき、蒸気量、蒸気温度及び余剰汚泥の移送量を制御する制御装置を説明する図である。本実施の形態の消化システム４００は、さらに、ポンプ及び温度計を制御する制御装置９０を含む。

【0082】

図９等に示す消化槽６０において、消化液の温度が適温でない場合、消化能力が低下する。そのため、制御装置９０は、消化能力が維持されるように、蒸気加熱器７０及びポンプ９３の制御を行う。なお、制御装置９０は、図３で説明した制御装置８０と同一の制御装置であってもよいし、制御装置８０と異なる制御装置であってもよい。

【0083】

ポンプ９３は、バッファ槽９１に蓄えられた余剰汚泥を、連続的に配管６２を介して消化槽６０に移送(圧送)する。なお、図９におけるポンプ９３の配設位置は、一例であり、バッファ槽９１の前段または後段に配設するものであってもよい。

【0084】

制御装置９０は、消化槽６０の消化能力が所定の能力に維持されるように、蒸気加熱器７０及びポンプ９３のうちの少なくとも１つを制御する。制御装置９０は、例えば、消化槽６０内の温度及び配管６２内の温度のうちの少なくともいずれか１つの温度に基づき、蒸気加熱器７０及びポンプ９３のうちの少なくともいずれか１つを制御する。

【0085】

具体的に、消化槽６０内の温度は、好ましくは、消化液の温度である。消化液の温度は、消化槽６０における消化能力に直接的な影響を及ぼす要因である。そこで、制御装置９０は、例えば、消化液の温度を基準にして制御を行う。

【0086】

また、配管６２内の温度は、好ましくは、配管６２と消化槽６０とが接続している箇所の温度、すなわち、配管６２の出口温度である。配管６２の出口温度は、消化槽６０に投入される直前の余剰汚泥の温度とみなすことが可能である。そして、余剰汚泥の温度は、消化槽６０の消化液の温度に影響を及ぼす要因の一つである。そこで、制御装置９０は、例えば、出口温度を基準にして制御を行う。

【0087】

第１温度計９４は、消化槽６０内の温度(例えば、消化液の温度)を測定する温度計である。第１温度計９４は、測定した温度を制御装置９０に送信する。第２温度計９５は、配管６２内の温度(例えば、出口温度）を測定する温度計である。第２温度計９５は、測定した温度を制御装置９０に送信する。

【0088】

制御装置９０は、消化液の温度低下により消化能力が低下すると予測すると、消化液の温度が上がるように、蒸気加熱器７０及びポンプ９３のうちの少なくとも１つを制御する。制御装置９０の具体的な制御を説明する前に、以下、４つの場合を想定する。

【0089】

第１温度計９４が測定した消化液の温度が第１の温度範囲以下の第１の場合。

【0090】

第１温度計９４が測定した消化液の温度が第１の温度範囲を超える第２の場合。

【0091】

第２温度計９５が測定した出口温度が第２の温度範囲以下の第３の場合。

【0092】

第２温度計９５が測定した出口温度が第２の温度範囲を超える第４の場合。

【0093】

なお、第１の温度範囲は、例えば、３７℃から４０℃の範囲であり、第２の温度範囲は、例えば、７０℃から９５℃の範囲である。

【0094】

次に、蒸気加熱器７０に対する制御について説明する。制御装置９０は、上記４つの場合のいずれかを判定する。制御装置９０は、第１の場合及び第３の場合のうちの少なくとも１つの場合と判定すると、現在の温度よりも高温及び／または多量の蒸気を生成して配管６２（第１部分６２ａ）に供給するように指示する制御信号を蒸気加熱器７０に送信する。また、制御装置９０は、第２の場合及び第４の場合のうちの少なくとも１つの場合と判定すると、現在の温度よりも低温及び／または少量の蒸気を生成して配管６２（第１部分６２ａ）に供給するように指示する制御信号を蒸気加熱器７０に送信する。

【0095】

そして、蒸気加熱器７０は、制御信号に応答し、蒸気の温度及び／または量を制御して配管６２（第１部分６２ａ）に供給する。

【0096】

次に、ポンプ９３に対する制御について説明する。制御装置９０は、上記４つの場合のうちのいずれかであるか判定する。制御装置９０は、第１の場合及び第３の場合のうちの少なくとも１つの場合と判定すると、余剰汚泥の移送量を現在の移送量よりも少なくするように指示する制御信号をポンプ９３に送信する。また、制御装置９０は、第２の場合及び第４の場合のうちの少なくとも１つの場合と判定すると、余剰汚泥の移送量を現在の移送量よりも多くするように指示する制御信号をポンプ９３に送信する。

【0097】

そして、ポンプ９３は、制御信号に応答し、余剰汚泥の移送量を制御して圧送する。

【0098】

なお、制御装置９０は、蒸気加熱器７０及びポンプ９３の制御を同時に行ってもよいし、蒸気加熱器７０のみの制御またはポンプ９３のみの制御を行うものであってもよい。

【0099】

図９で説明したように、消化能力に影響を及ぼす消化液の温度及び出口温度のうちの少なくとも１つの温度に基づき、蒸気加熱器７０及びポンプ９３のうちの少なくとも１つを制御することにより、消化能力を維持することが可能になる。

【0100】

以上説明した本発明によれば、季節、一時的な人口増加(例えばイベントの開催)、天候等の様々な要因により、余剰汚泥の供給量が変動しても、消化液の温度を所望の温度範囲に維持できるので、汚泥の供給量の変動に伴う消化率の低下を抑制できる。また、以上説明した本発明によれば、配管の損傷や配管の閉塞を抑制することができるので、その結果、余剰汚泥が消化槽へスムーズに供給されるので、消化率の低下を抑制できる。

【符号の説明】

【0101】

１ａ：消化汚泥 １０：最初沈殿池
２０：汚水処理装置 ３０：最終沈殿池
４０：濃縮槽 ５０：濃縮装置
６０：消化槽 ６１：槽本体
６１ａ：供給口 ６１ｂ：供給口
６１ｃ：供給口 ６２：配管
６２ａ：第１部分 ６２ａ１：加熱部
６２ｂ：第２部分 ６２ｃ：第３部分
６２ｄ：第４部分 ６２ｅ：第５部分
６２ｆ：仕切部 ７０：蒸気加熱器
７１：配管 ７２：配管
８０：制御装置 ８１：流量計
９０：制御装置 ９１：バッファ槽
９２：配管 ９３：ポンプ
９４：第１温度計 ９５：第２温度計
１００：混和除濁装置 ２００：混和除濁装置
３００：混和除濁装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】