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(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】P2022017729
(43)【公開日】2022-01-26
(54)【発明の名称】消化槽及び消化槽堆積物の除去方法
(51)【国際特許分類】
C02F 3/28 20060101AFI20220119BHJP
B01F 25/50 20220101ALI20220119BHJP
B01F 23/50 20220101ALI20220119BHJP
【ＦＩ】
C02F3/28 A
B01F5/10
B01F3/12
【審査請求】未請求
【請求項の数】13
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2020120441
(22)【出願日】2020-07-14
(71)【出願人】
【識別番号】000004123
【氏名又は名称】ＪＦＥエンジニアリング株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100116713
【弁理士】
【氏名又は名称】酒井 正己
(74)【代理人】
【識別番号】100179844
【弁理士】
【氏名又は名称】須田 芳國
(72)【発明者】
【氏名】馬場 圭
(72)【発明者】
【氏名】佐藤 純一
(72)【発明者】
【氏名】中嶋 昭博
(72)【発明者】
【氏名】金子 貴幸
(72)【発明者】
【氏名】梶井 健司
(72)【発明者】
【氏名】山口 以昌
【テーマコード（参考）】
4D040
4G035
【Ｆターム（参考）】
4D040AA53
4D040AA55
4G035AB46
4G035AC29
4G035AE13
4G035AE15
(57)【要約】
【課題】消化槽の底面に堆積する堆積物を、効率よく消化槽外へと除去することができる消化槽を提供すること。
【解決手段】汚泥４が投入される鋼板製の消化槽本体１と、前記消化槽本体１内部に設けられた攪拌装置５と、前記消化槽本体の底部側壁の内側に設けられた除去ノズルａと、前記除去ノズルａから汚泥４を吐出するために、消化槽本体１から抜き出された汚泥４を前記除去ノズルａに供給するノズル用配管１２と、前記消化槽本体１から汚泥４を引き抜き、引き抜かれた汚泥４を汚泥移送管９に送る引抜配管８と、を備え、前記除去ノズルａから吐出された汚泥４によって消化槽本体１内に汚泥４の旋回流を形成して消化槽本体の底部に堆積した堆積物１０を流動化し、流動化した前記堆積物１０を前記除去ノズルａによって引き抜いて排出するようにしたことを特徴とする、消化槽。
【選択図】図１
【解決手段】汚泥４が投入される鋼板製の消化槽本体１と、前記消化槽本体１内部に設けられた攪拌装置５と、前記消化槽本体の底部側壁の内側に設けられた除去ノズルａと、前記除去ノズルａから汚泥４を吐出するために、消化槽本体１から抜き出された汚泥４を前記除去ノズルａに供給するノズル用配管１２と、前記消化槽本体１から汚泥４を引き抜き、引き抜かれた汚泥４を汚泥移送管９に送る引抜配管８と、を備え、前記除去ノズルａから吐出された汚泥４によって消化槽本体１内に汚泥４の旋回流を形成して消化槽本体の底部に堆積した堆積物１０を流動化し、流動化した前記堆積物１０を前記除去ノズルａによって引き抜いて排出するようにしたことを特徴とする、消化槽。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
汚泥が投入される鋼板製の消化槽本体と、
前記消化槽本体の内部に設けられた攪拌装置と、
前記消化槽本体の底部側壁の内側に設けられた除去ノズルと、
前記除去ノズルから汚泥を吐出するために、消化槽本体から抜き出された汚泥を前記除去ノズルに供給するノズル用配管と、
前記消化槽本体から汚泥を引き抜き、引き抜かれた汚泥を汚泥移送配管に送る引抜配管と、を備え、
前記除去ノズルから吐出された汚泥によって消化槽本体内に汚泥の旋回流を形成して消化槽本体の底部に堆積した堆積物を流動化し、流動化した前記堆積物を前記除去ノズルによって引き抜いて排出するようにしたことを特徴とする、消化槽。
前記消化槽本体の内部に設けられた攪拌装置と、
前記消化槽本体の底部側壁の内側に設けられた除去ノズルと、
前記除去ノズルから汚泥を吐出するために、消化槽本体から抜き出された汚泥を前記除去ノズルに供給するノズル用配管と、
前記消化槽本体から汚泥を引き抜き、引き抜かれた汚泥を汚泥移送配管に送る引抜配管と、を備え、
前記除去ノズルから吐出された汚泥によって消化槽本体内に汚泥の旋回流を形成して消化槽本体の底部に堆積した堆積物を流動化し、流動化した前記堆積物を前記除去ノズルによって引き抜いて排出するようにしたことを特徴とする、消化槽。
【請求項2】
前記消化槽本体から汚泥を引き抜き、引き抜いた汚泥を熱交換器で加温して消化槽本体に戻す汚泥循環配管を備えている、請求項１に記載の消化槽。
【請求項3】
前記引抜配管は消化槽本体の底面中央部に汚泥を引き抜くための開口を有し、引き抜いた汚泥を前記消化槽本体の外部に排出する、請求項１又は２に記載の消化槽。
【請求項4】
前記除去ノズルは、消化槽本体の底部側壁部に沿って間隔を置いて複数個設けられている、請求項１～３のいずれか１項に記載の消化槽。
【請求項5】
前記除去ノズルは消化槽本体の側壁に沿って水平方向に汚泥を吐出する吐出口を有する、請求項１～４のいずれか１項に記載の消化槽。
【請求項6】
前記汚泥循環配管はノズル用分岐管を有しており、前記ノズル用分岐管はノズル用配管に連通しており、前記各除去ノズルは前記ノズル用配管に連通している、請求項１～５のいずれか１項に記載の消化槽。
【請求項7】
前記ノズル用配管は前記引抜配管に連通している、請求項６に記載の消化槽。
【請求項8】
鋼板製の消化槽本体と、前記消化槽本体に設けられた攪拌機と、を備えてなる消化槽堆積物の除去方法であって、
前記消化槽本体内の汚泥を引き抜いて、前記消化槽本体の底部側壁の内側に配設した除去ノズルから吐出して、消化槽本体の底部に汚泥の旋回流を形成することによって消化槽本体の底部に堆積した堆積物を流動化する旋回流形成工程と、
前記流動化した前記堆積物を前記除去ノズルによって引き抜いて排出する堆積物引抜工程と、
を有することを特徴とする、消化槽堆積物の除去方法。
前記消化槽本体内の汚泥を引き抜いて、前記消化槽本体の底部側壁の内側に配設した除去ノズルから吐出して、消化槽本体の底部に汚泥の旋回流を形成することによって消化槽本体の底部に堆積した堆積物を流動化する旋回流形成工程と、
前記流動化した前記堆積物を前記除去ノズルによって引き抜いて排出する堆積物引抜工程と、
を有することを特徴とする、消化槽堆積物の除去方法。
【請求項9】
前記除去ノズルを複数個設けて、前記旋回流形成工程において、複数の除去ノズルのうちの任意の一つまたは任意の複数の除去ノズルから前記汚泥を吐出し、前記堆積物引抜工程において、前記複数の除去ノズルのうちの任意の一つまたは任意の複数の除去ノズルによって堆積物を引き抜く、請求項８に記載の消化槽堆積物の除去方法。
【請求項10】
前記複数の除去ノズルの１つによって、前記旋回流形成工程および前記堆積物引抜工程を実施し、これを前記複数の除去ノズルについて順に行なう、請求項８に記載の消化槽堆積物の除去方法。
【請求項11】
前記複数の除去ノズルの全てを用いて前記旋回流形成工程を実施したのち、前記複数の除去ノズルのうちの１つによって前記堆積物引抜工程を実施する、請求項８に記載の消化槽堆積物の除去方法。
【請求項12】
前記複数の除去ノズルの全てを用いて前記旋回流形成工程を実施したのち、前記複数の除去ノズルの全てを用いて前記堆積物引抜工程を実施する、請求項８に記載の消化槽堆積物の除去方法。
【請求項13】
前記旋回流形成工程において、汚泥を加熱して除去ノズルから吐出させる、請求項８～１２のいずれか１項に記載の消化槽堆積物の除去方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、消化槽及び消化槽堆積物の除去方法に関する。
【背景技術】
【0002】
下水汚泥のような有機物を含有する廃水の処理方法としては、汚泥の安定化及びメタンガスの回収を目的として、嫌気性消化法が一般的に用いられる。嫌気性消化法としては、有機物を含有する廃水を消化槽（メタン発酵槽）に投入し、嫌気性下でメタン菌により発酵処理して、有機物をメタンガスに転換するメタン発酵法が汎用されている。
【0003】
消化槽を長年使用すると、投入原料中に含まれる砂等の比重の大きな物質が消化槽の底部側壁部に堆積し、消化槽の有効容積が減少するため、十分な発酵日数を確保できず、処理不良を引き起こす可能性がある。そのため、ＲＣ構造では消化槽の形状を底側部に傾斜が付く円筒形、卵形、亀甲形とし、前述の問題発生を抑制した上で定期的（例えば１０年毎、２０年毎）にバキュームカーで浚渫することによって堆積物を除去している。
【0004】
一方、鋼板製の消化槽本体を備えた消化槽の場合、消化槽本体の製作の困難性とコストの問題により通常底部がフラットであるため、流動性の低い底部側壁部に堆積物が多く堆積する。
そこで、近年、消化槽の撹拌機を逆回転させ、底部側壁部の堆積物を流動させて、汚泥引抜配管で排出する方法（特許文献１参照）、及び、底部に下部コーン構造を設けて堆積物を集約し、水平引抜管で排出する方法（非特許文献１）が提案されている。
そこで、近年、消化槽の撹拌機を逆回転させ、底部側壁部の堆積物を流動させて、汚泥引抜配管で排出する方法（特許文献１参照）、及び、底部に下部コーン構造を設けて堆積物を集約し、水平引抜管で排出する方法（非特許文献１）が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開２０１４－１６１８４６号公報
【非特許文献】
【0006】
【非特許文献1】第５４回下水道研究発表会講演集１０５１頁～１０５３頁 ２０１７年８月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明は、消化槽の底面に堆積する堆積物を、効率よく消化槽外へと除去して、消化槽底面への堆積物の堆積を防止することができる消化槽を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明者等は、鋭意検討した結果、消化槽本体の底部側壁の内側に汚泥を吐出する除去ノズルを設け、消化槽本体から引き抜いた汚泥をこの除去ノズルから吐出させて消化槽本体の底部側壁に沿って汚泥の旋回流を形成することによって堆積物を流動化させたのち、この流動化した堆積物を前記除去ノズルから引き抜くことにより堆積物を容易に除去することができることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【0009】
本発明は、下記（１）に記載するとおりの消化槽に係るものである。
（１）汚泥が投入される鋼板製の消化槽本体と、
前記消化槽本体の内部に設けられた攪拌装置と、
前記消化槽本体の底部側壁の内側に設けられた除去ノズルと、
前記除去ノズルから汚泥を吐出するために、消化槽本体から抜き出された汚泥を前記除去ノズルに供給するノズル用配管と、
前記消化槽本体から汚泥を引き抜き、引き抜かれた汚泥を汚泥移送配管に送る引抜配管 と、を備え、
前記除去ノズルから吐出された汚泥によって消化槽本体内に汚泥の旋回流を形成して消化槽本体の底部に堆積した堆積物を流動化し、流動化した前記堆積物を前記除去ノズルによって引き抜いて排出するようにしたことを特徴とする、消化槽。
（１）汚泥が投入される鋼板製の消化槽本体と、
前記消化槽本体の内部に設けられた攪拌装置と、
前記消化槽本体の底部側壁の内側に設けられた除去ノズルと、
前記除去ノズルから汚泥を吐出するために、消化槽本体から抜き出された汚泥を前記除去ノズルに供給するノズル用配管と、
前記消化槽本体から汚泥を引き抜き、引き抜かれた汚泥を汚泥移送配管に送る引抜配管 と、を備え、
前記除去ノズルから吐出された汚泥によって消化槽本体内に汚泥の旋回流を形成して消化槽本体の底部に堆積した堆積物を流動化し、流動化した前記堆積物を前記除去ノズルによって引き抜いて排出するようにしたことを特徴とする、消化槽。
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、消化槽の底面に堆積する堆積物を、効率よく消化槽外へと除去することができ、これにより、消化槽底面への堆積物の堆積を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【発明を実施するための形態】
【0012】
本発明の実施の形態について、適宜図面を参照しながら説明する。本発明は、以下の記載に限定されない。
【0013】
本発明は下記（１）に記載するとおりの消化槽に係るものであるが下記（２）～（１３）を実施形態として含む。
（１）汚泥が投入される鋼板製の消化槽本体と、
前記消化槽本体の内部に設けられた攪拌装置と、
前記消化槽本体の底部側壁の内側に設けられた除去ノズルと、
前記除去ノズルから汚泥を吐出するために、消化槽本体から抜き出された汚泥を前記除去ノズルに供給するノズル用配管と、
前記消化槽本体から汚泥を引き抜き、引き抜かれた汚泥を汚泥移送配管に送る引抜配管と、を備え、
前記除去ノズルから吐出された汚泥によって消化槽本体内に汚泥の旋回流を形成して消化槽本体の底部に堆積した堆積物を流動化し、流動化した前記堆積物を前記除去ノズルによって引き抜いて排出するようにしたことを特徴とする、消化槽。
（２）前記消化槽本体から汚泥を引き抜き、引き抜いた汚泥を熱交換器で加温して消化槽本体に戻す汚泥循環配管を備えている、上記（１）に記載の消化槽。
（３）前記引抜配管は消化槽本体の底面中央部に汚泥を引き抜くための開口を有し、引き抜いた汚泥を前記消化槽本体の外部に排出する、上記（１）又は（２）に記載の消化槽。
（４）前記除去ノズルは、消化槽本体の底部側壁部に沿って間隔を置いて複数個設けられている、上記（１）～（３）のいずれか１項に記載の消化槽。
（５）前記除去ノズルは消化槽本体の側壁に沿って水平方向に汚泥を吐出する吐出口を有する、上記（１）～（４）のいずれか１項に記載の消化槽。
（６）前記汚泥循環配管はノズル用分岐管を有しており、前記ノズル用分岐管はノズル用配管に連通しており、前記各除去ノズルは前記ノズル用配管に連通している、上記（１）～（５）のいずれか１項に記載の消化槽。
（７）前記ノズル用配管は前記引抜配管に連通している、上記（６）に記載の消化槽。
（８）鋼板製の消化槽本体と、前記消化槽本体に設けられた攪拌機と、を備えてなる消化槽堆積物の除去方法であって、
前記消化槽本体内の汚泥を引き抜いて、前記消化槽本体の底部側壁の内側に配設した除去ノズルから吐出して、消化槽本体の底部に汚泥の旋回流を形成することによって消化槽本体の底部に堆積した堆積物を流動化する旋回流形成工程と、
前記流動化した前記堆積物を前記除去ノズルによって引き抜いて排出する堆積物引抜工程と、
を有することを特徴とする、消化槽堆積物の除去方法。
（９）前記除去ノズルを複数個設けて、前記旋回流形成工程において、複数の除去ノズルのうちの任意の一つまたは任意の複数の除去ノズルから前記汚泥を吐出し、前記堆積物引抜工程において、前記複数の除去ノズルのうちの任意の一つまたは任意の複数の除去ノズルによって堆積物を引き抜く、上記（８）に記載の消化槽堆積物の除去方法。
（１０）前記複数の除去ノズルの１つによって、前記旋回流形成工程および前記堆積物引抜工程を実施し、これを前記複数の除去ノズルについて順に行なう、上記（８）に記載の消化槽堆積物の除去方法。
（１１）前記複数の除去ノズルの全てを用いて前記旋回流形成工程を実施したのち、前記複数の除去ノズルのうちの１つによって前記堆積物引抜工程を実施する、上記（８）に記載の消化槽堆積物の除去方法。
（１２）前記複数の除去ノズルの全てを用いて前記旋回流形成工程を実施したのち、前記複数の除去ノズルの全てを用いて前記堆積物引抜工程を実施する、上記（８）に記載の消化槽堆積物の除去方法。
（１３）前記旋回流形成工程において、汚泥を加熱して除去ノズルから吐出させる、上記（８）～（１２）のいずれか１項に記載の消化槽堆積物の除去方法。
（１）汚泥が投入される鋼板製の消化槽本体と、
前記消化槽本体の内部に設けられた攪拌装置と、
前記消化槽本体の底部側壁の内側に設けられた除去ノズルと、
前記除去ノズルから汚泥を吐出するために、消化槽本体から抜き出された汚泥を前記除去ノズルに供給するノズル用配管と、
前記消化槽本体から汚泥を引き抜き、引き抜かれた汚泥を汚泥移送配管に送る引抜配管と、を備え、
前記除去ノズルから吐出された汚泥によって消化槽本体内に汚泥の旋回流を形成して消化槽本体の底部に堆積した堆積物を流動化し、流動化した前記堆積物を前記除去ノズルによって引き抜いて排出するようにしたことを特徴とする、消化槽。
（２）前記消化槽本体から汚泥を引き抜き、引き抜いた汚泥を熱交換器で加温して消化槽本体に戻す汚泥循環配管を備えている、上記（１）に記載の消化槽。
（３）前記引抜配管は消化槽本体の底面中央部に汚泥を引き抜くための開口を有し、引き抜いた汚泥を前記消化槽本体の外部に排出する、上記（１）又は（２）に記載の消化槽。
（４）前記除去ノズルは、消化槽本体の底部側壁部に沿って間隔を置いて複数個設けられている、上記（１）～（３）のいずれか１項に記載の消化槽。
（５）前記除去ノズルは消化槽本体の側壁に沿って水平方向に汚泥を吐出する吐出口を有する、上記（１）～（４）のいずれか１項に記載の消化槽。
（６）前記汚泥循環配管はノズル用分岐管を有しており、前記ノズル用分岐管はノズル用配管に連通しており、前記各除去ノズルは前記ノズル用配管に連通している、上記（１）～（５）のいずれか１項に記載の消化槽。
（７）前記ノズル用配管は前記引抜配管に連通している、上記（６）に記載の消化槽。
（８）鋼板製の消化槽本体と、前記消化槽本体に設けられた攪拌機と、を備えてなる消化槽堆積物の除去方法であって、
前記消化槽本体内の汚泥を引き抜いて、前記消化槽本体の底部側壁の内側に配設した除去ノズルから吐出して、消化槽本体の底部に汚泥の旋回流を形成することによって消化槽本体の底部に堆積した堆積物を流動化する旋回流形成工程と、
前記流動化した前記堆積物を前記除去ノズルによって引き抜いて排出する堆積物引抜工程と、
を有することを特徴とする、消化槽堆積物の除去方法。
（９）前記除去ノズルを複数個設けて、前記旋回流形成工程において、複数の除去ノズルのうちの任意の一つまたは任意の複数の除去ノズルから前記汚泥を吐出し、前記堆積物引抜工程において、前記複数の除去ノズルのうちの任意の一つまたは任意の複数の除去ノズルによって堆積物を引き抜く、上記（８）に記載の消化槽堆積物の除去方法。
（１０）前記複数の除去ノズルの１つによって、前記旋回流形成工程および前記堆積物引抜工程を実施し、これを前記複数の除去ノズルについて順に行なう、上記（８）に記載の消化槽堆積物の除去方法。
（１１）前記複数の除去ノズルの全てを用いて前記旋回流形成工程を実施したのち、前記複数の除去ノズルのうちの１つによって前記堆積物引抜工程を実施する、上記（８）に記載の消化槽堆積物の除去方法。
（１２）前記複数の除去ノズルの全てを用いて前記旋回流形成工程を実施したのち、前記複数の除去ノズルの全てを用いて前記堆積物引抜工程を実施する、上記（８）に記載の消化槽堆積物の除去方法。
（１３）前記旋回流形成工程において、汚泥を加熱して除去ノズルから吐出させる、上記（８）～（１２）のいずれか１項に記載の消化槽堆積物の除去方法。
【0014】
消化槽の全体の構成を図１に基づいて説明する。
消化槽２０の消化槽本体１には、下水処理場で発生する汚泥又は食品廃棄物、畜産由来の糞尿等のバイオマスを含む被処理汚泥４が投入される。
消化槽本体１内に投入された被処理汚泥４は消化槽本体１内で撹拌装置５によって撹拌される。消化槽本体１内の被処理汚泥４は消化槽本体１の側壁２の下部から汚泥循環配管６を通って汚泥循環ポンプ１３により取り出され、熱交換器１５により、発酵に適した温度に加温される。加温された被処理汚泥４は汚泥循環配管７を経て消化槽本体１に返送される。撹拌装置５によって被処理汚泥４が撹拌され、消化槽本体１内の被処理汚泥４の温度が均一に保たれている。
消化槽２０の消化槽本体１には、下水処理場で発生する汚泥又は食品廃棄物、畜産由来の糞尿等のバイオマスを含む被処理汚泥４が投入される。
消化槽本体１内に投入された被処理汚泥４は消化槽本体１内で撹拌装置５によって撹拌される。消化槽本体１内の被処理汚泥４は消化槽本体１の側壁２の下部から汚泥循環配管６を通って汚泥循環ポンプ１３により取り出され、熱交換器１５により、発酵に適した温度に加温される。加温された被処理汚泥４は汚泥循環配管７を経て消化槽本体１に返送される。撹拌装置５によって被処理汚泥４が撹拌され、消化槽本体１内の被処理汚泥４の温度が均一に保たれている。
【0015】
このような消化槽本体１の缶体高さは１０ｍ以上３０ｍ以下で、直径（水平方向の断面が多角形の場合は、内接円の直径）は１０ｍ以上３０ｍ以下であることが一般的である。
消化槽は、低温発酵においては温度２０℃付近で滞留時間３０～６０日、中温発酵においては温度３７℃付近で滞留時間２０～３０日、高温発酵においては温度５５℃付近で滞留時間７～２０日程度で運転される。
消化槽は、低温発酵においては温度２０℃付近で滞留時間３０～６０日、中温発酵においては温度３７℃付近で滞留時間２０～３０日、高温発酵においては温度５５℃付近で滞留時間７～２０日程度で運転される。
【0016】
消化槽２０の運転を継続すると、図２に示すように消化槽本体１の底面３に堆積物１０が堆積する。堆積物１０がある一定量以上に堆積すると、堆積物１０を除去する必要がある。
本発明における消化槽２０は、従来の消化槽の構造において、消化槽本体１の底部３に、消化槽本体１の側壁２に沿って旋回流を起こす除去ノズルを設けたものである。そして、堆積物１０を除去する必要が生じた場合には、消化槽本体１から抜き出された被処理汚泥４をこの除去ノズルから消化槽本体１の側壁に沿って吐出することによって消化槽本体１の底部側壁部に堆積した堆積物を流動させ、その後、この流動状態にある堆積物１０を除去ノズルで引き抜き排出する。
本発明における消化槽２０は、従来の消化槽の構造において、消化槽本体１の底部３に、消化槽本体１の側壁２に沿って旋回流を起こす除去ノズルを設けたものである。そして、堆積物１０を除去する必要が生じた場合には、消化槽本体１から抜き出された被処理汚泥４をこの除去ノズルから消化槽本体１の側壁に沿って吐出することによって消化槽本体１の底部側壁部に堆積した堆積物を流動させ、その後、この流動状態にある堆積物１０を除去ノズルで引き抜き排出する。
【0017】
消化槽における被処理汚泥処理方法及び消化槽堆積物除去方法を、図３～図５に基づいて、（１）通常運転工程、（２）旋回流形成工程、及び、（３）堆積物引抜工程の各工程に分けて説明する。
上記の各工程を行うには、配管に設けた自動弁または手動弁の開閉操作によって汚泥の流路を適宜切り替える必要があるが、以下では弁操作についての説明は省略する。また、図面においても弁については表示していない。
なお、除去ノズルより堆積物１０を引き抜く際には汚泥４も同時に引き抜かれるが、簡便のため「除去ノズルより堆積物を引き抜く」という表現とした。
上記の各工程を行うには、配管に設けた自動弁または手動弁の開閉操作によって汚泥の流路を適宜切り替える必要があるが、以下では弁操作についての説明は省略する。また、図面においても弁については表示していない。
なお、除去ノズルより堆積物１０を引き抜く際には汚泥４も同時に引き抜かれるが、簡便のため「除去ノズルより堆積物を引き抜く」という表現とした。
【0018】
（１）通常運転工程
通常運転工程を図３に基づいて説明する。
図３Ａは消化槽の断面模式図であり、通常運転中の被処理汚泥４の流れを示す。
図３Ｂは消化槽本体１の底部の模式図であり、通常運転中の被処理汚泥４の流れを示す。
鋼製の消化槽本体１は、底面３が水平な平面であり、中央部に撹拌装置５としてモータに接続された２段のインペラ翼が設けられている。２段のインペラ翼の替わりに、撹拌装置５としてスクリュー翼を設けてもよく、インペラ翼を１段又は３段以上の多段としてもよい。
撹拌装置５は、通常、連続して運転されており、通常運転及び逆回転運転がタイマー等によって、連続して定期的に行われる。
通常運転工程を図３に基づいて説明する。
図３Ａは消化槽の断面模式図であり、通常運転中の被処理汚泥４の流れを示す。
図３Ｂは消化槽本体１の底部の模式図であり、通常運転中の被処理汚泥４の流れを示す。
鋼製の消化槽本体１は、底面３が水平な平面であり、中央部に撹拌装置５としてモータに接続された２段のインペラ翼が設けられている。２段のインペラ翼の替わりに、撹拌装置５としてスクリュー翼を設けてもよく、インペラ翼を１段又は３段以上の多段としてもよい。
撹拌装置５は、通常、連続して運転されており、通常運転及び逆回転運転がタイマー等によって、連続して定期的に行われる。
【0019】
図３Ａに示される被処理汚泥４の流れる方向は、消化槽本体１の中央部では、撹拌装置５に沿って底面３に向かう下降流である。この下降流は、底面３に当たって側壁２の方向に向きを変え、さらに側壁２に当たって水面に向かう上昇流となる。そして、上昇した被処理汚泥４は撹拌装置５によって再び下降流となる。一方で、発生したバイオガスは、消化槽上部に設けられるガス取り出し口（図示せず）から、外部に設置されるガスホルダーへと取り出される。
【0020】
通常運転時には図３Ａに示すように、汚泥循環ポンプ１３を駆動して消化槽本体１内の被処理汚泥４を汚泥循環配管６から抜き出して、熱交換器１５で加温し、加温された被処理汚泥４を汚泥循環配管７によって消化槽本体1内に戻す。
一方、適宜、汚泥引抜ポンプ１４を駆動して消化槽本体１の底面から汚泥を引抜配管８、汚泥移送配管９を介して引き抜いて汚泥脱水設備等に送る。また、汚泥移送配管９に設けた汚泥濃度計１６で汚泥濃度を測定・記録する。これによって堆積物１０の状態を確認することができる。また、汚泥濃度について閾値を設定しておき、異常が発生した場合には警報を発令できるようにする。
一方、適宜、汚泥引抜ポンプ１４を駆動して消化槽本体１の底面から汚泥を引抜配管８、汚泥移送配管９を介して引き抜いて汚泥脱水設備等に送る。また、汚泥移送配管９に設けた汚泥濃度計１６で汚泥濃度を測定・記録する。これによって堆積物１０の状態を確認することができる。また、汚泥濃度について閾値を設定しておき、異常が発生した場合には警報を発令できるようにする。
【0021】
【0022】
通常運転を継続すると、消化槽１内の被処理汚泥４に含有されている土壌、砂若しくは金属片のような難分解性の固形物、又は髪の毛又はプラスチック片のような発酵不適物塊が徐々に堆積する。鋼板製の消化槽本体１のように、底面３が水平な面である場合、堆積物１０は、図２に示されるように、消化槽本体１の側壁２に近い程高く、中央に近づくほど低く堆積する。引抜配管８から汚泥を引き抜くと引抜配管８の周辺の堆積物１０は、引抜配管８を介して除去されるが、消化槽本体1の側壁２近傍のその他の大部分の堆積物１０は除去されずに、そのまま消化槽本体１の底面３に堆積した状態である。
【0023】
本発明は、消化槽本体１の底部に、消化槽本体１の側壁に沿って旋回流を形成し、併せて堆積物の引き抜きも担う除去ノズルを設けたことを特徴とする。
図４に基づいて上記除去ノズルの作用について説明する。図４Ａは旋回流を形成した時の被処理汚泥４の流れを示す図であり、図４Ｂは旋回流形成時の消化槽本体１の底部の被処理汚泥４の流れを示す図である。
図４に基づいて上記除去ノズルの作用について説明する。図４Ａは旋回流を形成した時の被処理汚泥４の流れを示す図であり、図４Ｂは旋回流形成時の消化槽本体１の底部の被処理汚泥４の流れを示す図である。
【0024】
旋回流形成工程においては図４Ａ、Ｂに示すように消化槽本体の底部側壁部に除去ノズルａ（ａ１，ａ２、ａ３、ａ４）を設置する。そして、この除去ノズルａから汚泥４を吐出することによって、消化槽本体１の底部側壁に沿って汚泥４の旋回流Ｆを形成する。
この汚泥４の旋回流によって堆積物１０は流動化する。
この汚泥４の旋回流によって堆積物１０は流動化する。
【0025】
除去ノズルａから消化槽本体1内に汚泥４を吐出させる方法について以下説明する。
まず、汚泥引抜ポンプ１４の駆動を停止するとともに、汚泥循環ポンプ１３によって消化槽本体１から引き抜かれた汚泥４の熱交換器１５への流路を閉とし、ノズル用分岐管１１への流路を開とする。ノズル用分岐管１１はノズル用配管１２に接続されており、ノズル用配管１２は各除去ノズルａ１、ａ２、ａ３、ａ４に接続されている。
汚泥循環ポンプ１３によって消化槽本体１の底部から引き抜きかれた汚泥４はノズル用分岐管１１及びノズル用配管１２を介して除去ノズルａ（ａ１、ａ２、ａ３、ａ４）から吐出される。除去ノズルａから吐出された汚泥４は旋回流を形成して堆積物１０を解砕して堆積物１０を流動化する。
まず、汚泥引抜ポンプ１４の駆動を停止するとともに、汚泥循環ポンプ１３によって消化槽本体１から引き抜かれた汚泥４の熱交換器１５への流路を閉とし、ノズル用分岐管１１への流路を開とする。ノズル用分岐管１１はノズル用配管１２に接続されており、ノズル用配管１２は各除去ノズルａ１、ａ２、ａ３、ａ４に接続されている。
汚泥循環ポンプ１３によって消化槽本体１の底部から引き抜きかれた汚泥４はノズル用分岐管１１及びノズル用配管１２を介して除去ノズルａ（ａ１、ａ２、ａ３、ａ４）から吐出される。除去ノズルａから吐出された汚泥４は旋回流を形成して堆積物１０を解砕して堆積物１０を流動化する。
【0026】
そして、汚泥４を、消化槽本体１→汚泥循環配管６→汚泥循環ポンプ１３→ノズル用分岐管１１→ノズル用配管１２→除去ノズルａ→消化槽本体１の循環経路で循環させるという操作を所定時間行って堆積物１０が十分に流動化した後、次の堆積物引抜工程に進む。
【0027】
容積が３，０００～６，０００ｍ３の消化槽を想定した場合、設計除去ノズルルの口径は閉塞防止の観点から８０～１００Ａで、流速は０．１ｍ／ｓｅｃ以上となるよう口径を選定することが好ましい。
除去ノズルの設置高さは、消化槽底面よりＣＯＰ＋５００ｍｍ以下とすることが好ましい。
除去ノズルの設置数は、堆積物１０の性状に応じて適宜設定することができるが、図４Ｂに示した実施形態では除去ノズル設置数を４としている。また、除去ノズルの先端は消化槽本体１の底部側壁部に沿って旋回流を起こすため、９０°エルボ吐出口を設けている。汚泥４は一つの除去ノズルから吐出させてもよいし、４つの除去ノズルから同時に吐出させてもよい。
除去ノズルの設置高さは、消化槽底面よりＣＯＰ＋５００ｍｍ以下とすることが好ましい。
除去ノズルの設置数は、堆積物１０の性状に応じて適宜設定することができるが、図４Ｂに示した実施形態では除去ノズル設置数を４としている。また、除去ノズルの先端は消化槽本体１の底部側壁部に沿って旋回流を起こすため、９０°エルボ吐出口を設けている。汚泥４は一つの除去ノズルから吐出させてもよいし、４つの除去ノズルから同時に吐出させてもよい。
【0028】
汚泥４の流路を切り替えるために自動弁を用いる場合、弁は堆積しやすい汚泥４を対象とするため、異物閉塞や噛込み防止のため、偏芯構造弁、Ｖポート弁やゲート弁を採用することが好ましい。また、自動弁不具合時を考慮し、消化槽本体１側に手動開閉弁を設けることが好ましい。
【0029】
汚泥４の旋回流による堆積物の流動化を促進するために消化槽本体１から抜き出した汚泥４を加熱してから除去ノズルに供給してもよい。
【0030】
（３）堆積物引抜工程
堆積物引抜工程を図５に基づいて説明する。
図５Ａは堆積物引抜工程における消化槽の断面模式図であり、図５Ｂは消化槽本体１の底部の配管の配置及び堆積物１０の流れを示す図である。
前記の旋回流形成工程において堆積物１０が流動化した後、図５Ａ、Ｂに示すように、汚泥循環ポンプ１３を停止するとともに汚泥のノズル用分岐管１１への流路を閉とする。
次いで、汚泥引抜ポンプ１４を駆動させて消化槽本体１の底部の堆積物１０を除去ノズルａの開口から抜き出して除去ノズル用配管１２及び汚泥移送配管９を通して汚泥濃度計１６で汚泥濃度を計測したのち、排出する。
堆積物引抜工程を図５に基づいて説明する。
図５Ａは堆積物引抜工程における消化槽の断面模式図であり、図５Ｂは消化槽本体１の底部の配管の配置及び堆積物１０の流れを示す図である。
前記の旋回流形成工程において堆積物１０が流動化した後、図５Ａ、Ｂに示すように、汚泥循環ポンプ１３を停止するとともに汚泥のノズル用分岐管１１への流路を閉とする。
次いで、汚泥引抜ポンプ１４を駆動させて消化槽本体１の底部の堆積物１０を除去ノズルａの開口から抜き出して除去ノズル用配管１２及び汚泥移送配管９を通して汚泥濃度計１６で汚泥濃度を計測したのち、排出する。
【0031】
旋回流形成工程及び堆積物引抜工程の実施方法としては手動運転または自動運転によって行うことができるが、それぞれの操作の実施の形態としては次のものが考えられる。
（１）手動操作
吐出運転時には４つの除去ノズルのうちの任意の１つの除去ノズルまたは複数の除去ノズルから汚泥４を吐出して底部旋回流を形成する。
堆積物１０の引抜運転時には、４つの除去ノズルのうちの任意の１つの除去ノズルから、または複数の除去ノズルから同時に堆積物１０を引き抜く。
（２）自動運転
自動運転パターンとしては次のＡ～Ｃの３つのモードを設定することができる。
いずれのモードも汚泥の旋回流を形成して消化槽底部の堆積物を流動状態とし、直ちに堆積物引抜を行うものであり、１日の設定回数を年間通して自動実施することによって消化槽内底部の堆積物１０を除去するものである。
消化槽本体１から抜き出す堆積物１０の性状に応じて、適宜モードを選択することができる。
（１）手動操作
吐出運転時には４つの除去ノズルのうちの任意の１つの除去ノズルまたは複数の除去ノズルから汚泥４を吐出して底部旋回流を形成する。
堆積物１０の引抜運転時には、４つの除去ノズルのうちの任意の１つの除去ノズルから、または複数の除去ノズルから同時に堆積物１０を引き抜く。
（２）自動運転
自動運転パターンとしては次のＡ～Ｃの３つのモードを設定することができる。
いずれのモードも汚泥の旋回流を形成して消化槽底部の堆積物を流動状態とし、直ちに堆積物引抜を行うものであり、１日の設定回数を年間通して自動実施することによって消化槽内底部の堆積物１０を除去するものである。
消化槽本体１から抜き出す堆積物１０の性状に応じて、適宜モードを選択することができる。
【0032】
Ａ：ワンショットモード
ａ１～ａ４の除去ノズル毎に、ワンショット毎に旋回流の形成と引き抜きとを繰り返す。
ワンショットモード開始：１日の実施回数、および1回あたりの実施時間を設定し、これを３６５日繰返す。
↓
除去ノズルａ１を吐出モードとし、除去ノズルａ１から汚泥４を吐出して旋回流を形成する。
↓
除去ノズルａ２を引抜モードとし、除去ノズルａ２から堆積物１０を引き抜く。
↓
除去ノズルａ２を吐出モードとし、除去ノズルａ２から汚泥４を吐出して旋回流を形成する。
↓
除去ノズルａ３を引抜モードとし、除去ノズルａ３から堆積物１０を引き抜く。
↓
除去ノズルａ３を吐出モードとし、除去ノズルａ３から汚泥４を吐出して旋回流を形成する。
↓
除去ノズルａ４を引抜モードとし、除去ノズルａ４から堆積物１０を引抜き抜く。
↓
除去ノズルａ４を吐出モードとし、除去ノズルａ４から汚泥４を吐出して旋回流を形成する。
↓
除去ノズルａ１を引抜モードとし、除去ノズルａ１から堆積物１０を引抜く。
↓
モード終了
ａ１～ａ４の除去ノズル毎に、ワンショット毎に旋回流の形成と引き抜きとを繰り返す。
ワンショットモード開始：１日の実施回数、および1回あたりの実施時間を設定し、これを３６５日繰返す。
↓
除去ノズルａ１を吐出モードとし、除去ノズルａ１から汚泥４を吐出して旋回流を形成する。
↓
除去ノズルａ２を引抜モードとし、除去ノズルａ２から堆積物１０を引き抜く。
↓
除去ノズルａ２を吐出モードとし、除去ノズルａ２から汚泥４を吐出して旋回流を形成する。
↓
除去ノズルａ３を引抜モードとし、除去ノズルａ３から堆積物１０を引き抜く。
↓
除去ノズルａ３を吐出モードとし、除去ノズルａ３から汚泥４を吐出して旋回流を形成する。
↓
除去ノズルａ４を引抜モードとし、除去ノズルａ４から堆積物１０を引抜き抜く。
↓
除去ノズルａ４を吐出モードとし、除去ノズルａ４から汚泥４を吐出して旋回流を形成する。
↓
除去ノズルａ１を引抜モードとし、除去ノズルａ１から堆積物１０を引抜く。
↓
モード終了
【0033】
Ｂ：サークルショットモード
除去ノズルａ１～ａ４から汚泥４を吐出して旋回流を形成したのち、除去ノズルａ１※から堆積物１０を引き抜く（※：除去ノズルは任意に選択可能である。）。
サークルショットモード開始：１日の実施回数、および1回あたりの実施時間を設定し、これを３６５日繰返す。
↓
除去ノズルａ１を吐出モードとし、除去ノズルａ１から汚泥４を吐出して旋回流を形成する。
↓
除去ノズルａ２を吐出モードとし、除去ノズルａ２から汚泥４を吐出して旋回流を形成する。
↓
除去ノズルａ３を吐出モードとし、除去ノズルａ３から汚泥４を吐出して旋回流を形成する。
↓
除去ノズルａ４を吐出モードとし、除去ノズルａ４から汚泥４を吐出して旋回流を形成する。
↓
除去ノズルａ１より引抜モードにて堆積物１０を引抜く。
↓
モード終了
除去ノズルａ１～ａ４から汚泥４を吐出して旋回流を形成したのち、除去ノズルａ１※から堆積物１０を引き抜く（※：除去ノズルは任意に選択可能である。）。
サークルショットモード開始：１日の実施回数、および1回あたりの実施時間を設定し、これを３６５日繰返す。
↓
除去ノズルａ１を吐出モードとし、除去ノズルａ１から汚泥４を吐出して旋回流を形成する。
↓
除去ノズルａ２を吐出モードとし、除去ノズルａ２から汚泥４を吐出して旋回流を形成する。
↓
除去ノズルａ３を吐出モードとし、除去ノズルａ３から汚泥４を吐出して旋回流を形成する。
↓
除去ノズルａ４を吐出モードとし、除去ノズルａ４から汚泥４を吐出して旋回流を形成する。
↓
除去ノズルａ１より引抜モードにて堆積物１０を引抜く。
↓
モード終了
【0034】
Ｃ：ラウンドショットモード
除去ノズルａ１～ａ４から一斉に汚泥４を吐出して旋回流を形成したのち、除去ノズルａ１～ａ４から一斉に堆積物１０の引き抜き行う。
ラウンドショットモード開始：１日の実施回数、および1回あたりの実施時間を設定し、これを３６５日繰返す。
↓
除去ノズルａ１～ａ４を吐出モードとし、除去ノズルａ１～ａ４から一斉に汚泥４を吐出して旋回流を形成する。
↓
除去ノズルａ１～ａ４を引抜モードとし、除去ノズルａ１～ａ４から一斉に堆積物１０を引抜く。
↓
モード終了
除去ノズルａ１～ａ４から一斉に汚泥４を吐出して旋回流を形成したのち、除去ノズルａ１～ａ４から一斉に堆積物１０の引き抜き行う。
ラウンドショットモード開始：１日の実施回数、および1回あたりの実施時間を設定し、これを３６５日繰返す。
↓
除去ノズルａ１～ａ４を吐出モードとし、除去ノズルａ１～ａ４から一斉に汚泥４を吐出して旋回流を形成する。
↓
除去ノズルａ１～ａ４を引抜モードとし、除去ノズルａ１～ａ４から一斉に堆積物１０を引抜く。
↓
モード終了
【実施例0035】
［実施例］
直径５．０ｍ、高さ５．３５ｍの円筒形の鋼板製消化槽を利用して実験を行った。消化槽には１００ｍ３の被処理物が投入され、消化槽の内部には直径約１．４ｍのインペラ式の撹拌翼が２段設置され（消化槽の底面からそれぞれ、３ｍ及び５ｍの高さ）、１５～２０ｒｐｍで撹拌翼を回転させた。メタン発酵対象となる汚泥を４．０ｍ３／日で供給し、滞留時間２５日でメタン発酵を行った。
直径５．０ｍ、高さ５．３５ｍの円筒形の鋼板製消化槽を利用して実験を行った。消化槽には１００ｍ３の被処理物が投入され、消化槽の内部には直径約１．４ｍのインペラ式の撹拌翼が２段設置され（消化槽の底面からそれぞれ、３ｍ及び５ｍの高さ）、１５～２０ｒｐｍで撹拌翼を回転させた。メタン発酵対象となる汚泥を４．０ｍ３／日で供給し、滞留時間２５日でメタン発酵を行った。
【0036】
（堆積物の測定）
消化槽の外壁に沿って円周上４か所に設置した除去ノズル上部より、探触子を利用して堆積物の高さを測定した。消化槽中心部を底辺とし、外壁堆積高さまで逆円錐状に堆積物があるものとして堆積物の体積を求め、消化槽に対する堆積物の容積割合（堆積物体積／消化槽の容積）を算出した。
消化槽の外壁に沿って円周上４か所に設置した除去ノズル上部より、探触子を利用して堆積物の高さを測定した。消化槽中心部を底辺とし、外壁堆積高さまで逆円錐状に堆積物があるものとして堆積物の体積を求め、消化槽に対する堆積物の容積割合（堆積物体積／消化槽の容積）を算出した。
【0037】
（旋回流形成、堆積物引抜工程の実施）
消化運転開始後、堆積物が徐々に堆積し、約４ヶ月経過後には、上述した消化槽に対する堆積物の容積割合（堆積物体積／消化槽容積）が３．５％程度となったと判断された。そこで、通常運転に加えて旋回流形成運転、堆積物引抜運転を実施した。
消化運転開始後、堆積物が徐々に堆積し、約４ヶ月経過後には、上述した消化槽に対する堆積物の容積割合（堆積物体積／消化槽容積）が３．５％程度となったと判断された。そこで、通常運転に加えて旋回流形成運転、堆積物引抜運転を実施した。
【0038】
消化槽の通常の運転に、旋回流形成運転、堆積物引抜運転を組み合わせた運転を７日間行い、探触子を利用して消化槽内の堆積物の堆積状況を確認したところ、消化槽に対する堆積物の容積割合は２．０％まで低下していることが確認された。その後も１ヶ月間運転を継続したが、上記と同様の運転を行うことで、堆積物の容積割合は１．０％程度まで低下できることが確認された。
【符号の説明】
【0039】
１：消化槽本体
２：消化槽本体の側壁
３：消化槽本体の底面
４：汚泥（被処理汚泥）
５：撹拌装置
６、７：汚泥循環配管
８：引抜配管
９：汚泥移送配管
１０：堆積物
１１：ノズル用分岐管
１２：ノズル用配管
１３：汚泥循環ポンプ
１４：汚泥引抜ポンプ
１５：熱交換器
１６：汚泥濃度計
ａ、ａ１、ａ２、ａ３、ａ４：除去ノズル
Ｆ：旋回流
２：消化槽本体の側壁
３：消化槽本体の底面
４：汚泥（被処理汚泥）
５：撹拌装置
６、７：汚泥循環配管
８：引抜配管
９：汚泥移送配管
１０：堆積物
１１：ノズル用分岐管
１２：ノズル用配管
１３：汚泥循環ポンプ
１４：汚泥引抜ポンプ
１５：熱交換器
１６：汚泥濃度計
ａ、ａ１、ａ２、ａ３、ａ４：除去ノズル
Ｆ：旋回流
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
