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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】P2024110402
(43)【公開日】2024-08-15
(54)【発明の名称】汚泥処理システム
(51)【国際特許分類】
C02F 11/02 20060101AFI20240807BHJP
C02F 11/00 20060101ALI20240807BHJP
【ＦＩ】
C02F11/02
C02F11/00 Z ZAB
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2024010868
(22)【出願日】2024-01-29
(31)【優先権主張番号】P 2023014760
(32)【優先日】2023-02-02
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】000104674
【氏名又は名称】キョーラク株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001139
【氏名又は名称】ＳＫ弁理士法人
(74)【代理人】
【識別番号】100130328
【弁理士】
【氏名又は名称】奥野 彰彦
(74)【代理人】
【識別番号】100130672
【弁理士】
【氏名又は名称】伊藤 寛之
(72)【発明者】
【氏名】大野 慶詞
(72)【発明者】
【氏名】新實 誉也
【テーマコード（参考）】
4D059
【Ｆターム（参考）】
4D059AA05
4D059BA01
4D059BA21
4D059BK11
4D059CA28
4D059EB20
(57)【要約】
【課題】汚泥を構成する汚泥粒子を効率的に粉砕可能な汚泥処理システムを提供する。
【解決手段】本発明によれば、加圧部と、汚泥粒子粉砕部と、生物処理部を備える、汚泥処理システムであって、前記汚泥粒子粉砕部は、狭窄部を有する流路を備え、かつ前記流路中の汚泥が前記加圧部によって加圧されて前記狭窄部を通過することによって前記汚泥に含まれる汚泥粒子が粉砕されるように構成され、前記生物処理部は、前記汚泥粒子粉砕部から送られた前記汚泥を含む処理対象液に対して生物処理を行うように構成され、前記汚泥粒子粉砕部は、前記狭窄部の上流側の部位での前記汚泥に加わる圧力が所定の目標値に近づくように、前記狭窄部の流れ抵抗を調整するように構成されている、汚泥処理システムが提供される。
【選択図】図１
【解決手段】本発明によれば、加圧部と、汚泥粒子粉砕部と、生物処理部を備える、汚泥処理システムであって、前記汚泥粒子粉砕部は、狭窄部を有する流路を備え、かつ前記流路中の汚泥が前記加圧部によって加圧されて前記狭窄部を通過することによって前記汚泥に含まれる汚泥粒子が粉砕されるように構成され、前記生物処理部は、前記汚泥粒子粉砕部から送られた前記汚泥を含む処理対象液に対して生物処理を行うように構成され、前記汚泥粒子粉砕部は、前記狭窄部の上流側の部位での前記汚泥に加わる圧力が所定の目標値に近づくように、前記狭窄部の流れ抵抗を調整するように構成されている、汚泥処理システムが提供される。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
加圧部と、汚泥粒子粉砕部と、生物処理部を備える、汚泥処理システムであって、
前記汚泥粒子粉砕部は、狭窄部を有する流路を備え、かつ前記流路中の汚泥が前記加圧部によって加圧されて前記狭窄部を通過することによって前記汚泥に含まれる汚泥粒子が粉砕されるように構成され、
前記生物処理部は、前記汚泥粒子粉砕部から送られた前記汚泥を含む処理対象液に対して生物処理を行うように構成され、
前記汚泥粒子粉砕部は、前記狭窄部の上流側の部位での前記汚泥に加わる圧力が所定の目標値に近づくように、前記狭窄部の流れ抵抗を調整するように構成されている、汚泥処理システム。
前記汚泥粒子粉砕部は、狭窄部を有する流路を備え、かつ前記流路中の汚泥が前記加圧部によって加圧されて前記狭窄部を通過することによって前記汚泥に含まれる汚泥粒子が粉砕されるように構成され、
前記生物処理部は、前記汚泥粒子粉砕部から送られた前記汚泥を含む処理対象液に対して生物処理を行うように構成され、
前記汚泥粒子粉砕部は、前記狭窄部の上流側の部位での前記汚泥に加わる圧力が所定の目標値に近づくように、前記狭窄部の流れ抵抗を調整するように構成されている、汚泥処理システム。
【請求項2】
請求項１に記載の汚泥処理システムであって、
前記狭窄部は、ベースと、前記ベースに対して移動可能に構成された可動部の間に設けられ、
前記汚泥粒子粉砕部は、前記可動部を移動させることによって前記狭窄部の流れ抵抗を調整するように構成されている、汚泥処理システム。
前記狭窄部は、ベースと、前記ベースに対して移動可能に構成された可動部の間に設けられ、
前記汚泥粒子粉砕部は、前記可動部を移動させることによって前記狭窄部の流れ抵抗を調整するように構成されている、汚泥処理システム。
【請求項3】
請求項１に記載の汚泥処理システムであって、
前記目標値は、５０～１００ＭＰａの範囲内の値である、汚泥処理システム。
前記目標値は、５０～１００ＭＰａの範囲内の値である、汚泥処理システム。
【請求項4】
請求項１に記載の汚泥処理システムであって、
前記生物処理は、好気性生物による代謝処理であり、
前記生物処理部は、大気よりも高い酸素濃度を有する高濃度酸素含有ガスが含まれる高濃度酸素空間に前記処理対象液をさらすことによって、前記処理対象液に酸素を供給するように構成される、汚泥処理システム。
前記生物処理は、好気性生物による代謝処理であり、
前記生物処理部は、大気よりも高い酸素濃度を有する高濃度酸素含有ガスが含まれる高濃度酸素空間に前記処理対象液をさらすことによって、前記処理対象液に酸素を供給するように構成される、汚泥処理システム。
【請求項5】
加圧部と、汚泥粒子粉砕部と、生物処理部を備える、汚泥処理システムであって、
前記汚泥粒子粉砕部は、狭窄部を有する流路を備え、かつ前記流路中の汚泥が前記加圧部によって加圧されて前記狭窄部を通過することによって前記汚泥に含まれる汚泥粒子が粉砕されるように構成され、
前記生物処理部は、前記汚泥粒子粉砕部から送られた前記汚泥を含む処理対象液に対して生物処理を行うように構成され、
前記生物処理は、好気性生物による代謝処理であり、
前記生物処理部は、大気よりも高い酸素濃度を有する高濃度酸素含有ガスが含まれる高濃度酸素空間に前記処理対象液をさらすことによって、前記処理対象液に酸素を供給するように構成される、汚泥処理システム。
前記汚泥粒子粉砕部は、狭窄部を有する流路を備え、かつ前記流路中の汚泥が前記加圧部によって加圧されて前記狭窄部を通過することによって前記汚泥に含まれる汚泥粒子が粉砕されるように構成され、
前記生物処理部は、前記汚泥粒子粉砕部から送られた前記汚泥を含む処理対象液に対して生物処理を行うように構成され、
前記生物処理は、好気性生物による代謝処理であり、
前記生物処理部は、大気よりも高い酸素濃度を有する高濃度酸素含有ガスが含まれる高濃度酸素空間に前記処理対象液をさらすことによって、前記処理対象液に酸素を供給するように構成される、汚泥処理システム。
【請求項6】
請求項４又は請求項５に記載の汚泥処理システムであって、
前記生物処理部は、前記高濃度酸素含有ガスが充満した高濃度酸素室内に、前記処理対象液を液滴又は薄膜状にして供給することによって前記処理対象液に酸素を供給するように構成される、汚泥処理システム。
前記生物処理部は、前記高濃度酸素含有ガスが充満した高濃度酸素室内に、前記処理対象液を液滴又は薄膜状にして供給することによって前記処理対象液に酸素を供給するように構成される、汚泥処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、汚泥処理システムに関する。
【背景技術】
【0002】
家庭や工場から排出される汚水に含まれる有機物を浄化設備で分解する際に、活性汚泥法が一般的に利用されている。活性汚泥法では、曝気槽に流入させた汚水に空気又は酸素を曝気し、好気性菌などの微生物を増殖させて活性汚泥とし、微生物に有機物を分解させる。曝気槽に汚水を供給すると、流入した汚水と同量の液体が曝気槽の下流に設けられた沈殿槽に流れ込む。
【0003】
活性汚泥は、比重が水よりも大きいため、沈殿槽の底には活性汚泥がたまり、活性汚泥の上層には、有機物が分解された液分がたまる。上澄み液は、必要に応じて、濾過、消毒などの後処理を経て、外部環境に放流される。
【0004】
汚水の処理を続けると、活性汚泥の体積が増加して余剰汚泥が発生する。余剰汚泥は、液分を除去した後の固形分を埋め立てたり、前記固形分を焼却したりして、処理している。この処理にコストがかかり、また、環境負荷となることから、余剰汚泥を系外に排出する量を低減することが求められている。
【0005】
特許文献１では、活性汚泥を、加圧部で加圧した加圧下で狭窄部から低圧部に噴出させることにより、活性汚泥を構成する汚泥粒子を粉砕して汚泥の減容化を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開２００１－３１４８８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
特許文献１では、汚泥をノズルから噴出することによって、汚泥を構成する汚泥粒子の粉砕を行っているが、汚泥粒子を細かく粉砕するにはノズルの孔径を小さくする必要があり、ノズルの孔径を小さくすると処理効率が低下してしまう。
【0008】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、汚泥を構成する汚泥粒子を効率的に粉砕可能な汚泥処理システムを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明によれば、以下の発明が提供される。
［１］加圧部と、汚泥粒子粉砕部と、生物処理部を備える、汚泥処理システムであって、前記汚泥粒子粉砕部は、狭窄部を有する流路を備え、かつ前記流路中の汚泥が前記加圧部によって加圧されて前記狭窄部を通過することによって前記汚泥に含まれる汚泥粒子が粉砕されるように構成され、前記生物処理部は、前記汚泥粒子粉砕部から送られた前記汚泥を含む処理対象液に対して生物処理を行うように構成され、前記汚泥粒子粉砕部は、前記狭窄部の上流側の部位での前記汚泥に加わる圧力が所定の目標値に近づくように、前記狭窄部の流れ抵抗を調整するように構成されている、汚泥処理システム。
［２］［１］に記載の汚泥処理システムであって、前記狭窄部は、ベースと、前記ベースに対して移動可能に構成された可動部の間に設けられ、前記汚泥粒子粉砕部は、前記可動部を移動させることによって前記狭窄部の流れ抵抗を調整するように構成されている、汚泥処理システム。
［３］［１］又は［２］に記載の汚泥処理システムであって、前記目標値は、５０～１００ＭＰａの範囲内の値である、汚泥処理システム。
［４］［１］～［３］の何れか１つに記載の汚泥処理システムであって、前記生物処理は、好気性生物による代謝処理であり、前記生物処理部は、大気よりも高い酸素濃度を有する高濃度酸素含有ガスが含まれる高濃度酸素空間に前記処理対象液をさらすことによって、前記処理対象液に酸素を供給するように構成される、汚泥処理システム。
［５］加圧部と、汚泥粒子粉砕部と、生物処理部を備える、汚泥処理システムであって、前記汚泥粒子粉砕部は、狭窄部を有する流路を備え、かつ前記流路中の汚泥が前記加圧部によって加圧されて前記狭窄部を通過することによって前記汚泥に含まれる汚泥粒子が粉砕されるように構成され、前記生物処理部は、前記汚泥粒子粉砕部から送られた前記汚泥を含む処理対象液に対して生物処理を行うように構成され、前記生物処理は、好気性生物による代謝処理であり、前記生物処理部は、大気よりも高い酸素濃度を有する高濃度酸素含有ガスが含まれる高濃度酸素空間に前記処理対象液をさらすことによって、前記処理対象液に酸素を供給するように構成される、汚泥処理システム。
［６］［４］又は［５］に記載の汚泥処理システムであって、前記生物処理部は、前記高濃度酸素含有ガスが充満した高濃度酸素室内に、前記処理対象液を液滴又は薄膜状にして供給することによって前記処理対象液に酸素を供給するように構成される、汚泥処理システム。
［１］加圧部と、汚泥粒子粉砕部と、生物処理部を備える、汚泥処理システムであって、前記汚泥粒子粉砕部は、狭窄部を有する流路を備え、かつ前記流路中の汚泥が前記加圧部によって加圧されて前記狭窄部を通過することによって前記汚泥に含まれる汚泥粒子が粉砕されるように構成され、前記生物処理部は、前記汚泥粒子粉砕部から送られた前記汚泥を含む処理対象液に対して生物処理を行うように構成され、前記汚泥粒子粉砕部は、前記狭窄部の上流側の部位での前記汚泥に加わる圧力が所定の目標値に近づくように、前記狭窄部の流れ抵抗を調整するように構成されている、汚泥処理システム。
［２］［１］に記載の汚泥処理システムであって、前記狭窄部は、ベースと、前記ベースに対して移動可能に構成された可動部の間に設けられ、前記汚泥粒子粉砕部は、前記可動部を移動させることによって前記狭窄部の流れ抵抗を調整するように構成されている、汚泥処理システム。
［３］［１］又は［２］に記載の汚泥処理システムであって、前記目標値は、５０～１００ＭＰａの範囲内の値である、汚泥処理システム。
［４］［１］～［３］の何れか１つに記載の汚泥処理システムであって、前記生物処理は、好気性生物による代謝処理であり、前記生物処理部は、大気よりも高い酸素濃度を有する高濃度酸素含有ガスが含まれる高濃度酸素空間に前記処理対象液をさらすことによって、前記処理対象液に酸素を供給するように構成される、汚泥処理システム。
［５］加圧部と、汚泥粒子粉砕部と、生物処理部を備える、汚泥処理システムであって、前記汚泥粒子粉砕部は、狭窄部を有する流路を備え、かつ前記流路中の汚泥が前記加圧部によって加圧されて前記狭窄部を通過することによって前記汚泥に含まれる汚泥粒子が粉砕されるように構成され、前記生物処理部は、前記汚泥粒子粉砕部から送られた前記汚泥を含む処理対象液に対して生物処理を行うように構成され、前記生物処理は、好気性生物による代謝処理であり、前記生物処理部は、大気よりも高い酸素濃度を有する高濃度酸素含有ガスが含まれる高濃度酸素空間に前記処理対象液をさらすことによって、前記処理対象液に酸素を供給するように構成される、汚泥処理システム。
［６］［４］又は［５］に記載の汚泥処理システムであって、前記生物処理部は、前記高濃度酸素含有ガスが充満した高濃度酸素室内に、前記処理対象液を液滴又は薄膜状にして供給することによって前記処理対象液に酸素を供給するように構成される、汚泥処理システム。
【発明の効果】
【0010】
本発明では、汚泥粒子粉砕部は、狭窄部の上流側の部位での汚泥に加わる圧力が所定の目標値に近づくように、狭窄部の流れ抵抗を調整するように構成されている。狭窄部の上流側の部位での圧力は、種々の要因で変動するところ、狭窄部の上流側の部位での圧力を指標として狭窄部の流れ抵抗を調整することによって、汚泥の処理を効率的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】本発明の第１実施形態の汚泥処理システム１０を示す。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、図面を用いて本発明の実施形態について説明する。以下に示す実施形態中で示した各種特徴事項は、互いに組み合わせ可能である。また、各特徴事項について独立して発明が成立する。さらに、以下の実施形態のうち、特許請求の範囲で規定されていない要素は、任意の要素であるので、省略可能である。以下の説明中で開示する数値の末尾には、任意の個数（例えば１つ又は２つ）の「０」を追加してもよい。例えば、「１．４」の後ろに「０」を１つ又は２つ追加して「１．４０」又は「１．４００」としてもよい。
【0013】
１．第１実施形態
図１に示すように、本発明の第１実施形態の汚泥処理システム１０は、汚泥粒子粉砕部２と、加圧部３と、生物処理部４を備える。システム１０は、汚水槽１と、沈殿槽５と、余剰タンク６と、放流槽７を備えてもよい。また、システム１０には、システム１０内を流れる流体を輸送するためのポンプや配管が適宜設けられる。汚泥処理システム１０は、家庭や工場から排出される汚水８を浄化するための設備である。汚水８には有機物が含まれており、この有機物を微生物の力を利用して分解することによって、汚水８を浄化することができる。以下、汚泥処理システム１０の詳細を説明する。
図１に示すように、本発明の第１実施形態の汚泥処理システム１０は、汚泥粒子粉砕部２と、加圧部３と、生物処理部４を備える。システム１０は、汚水槽１と、沈殿槽５と、余剰タンク６と、放流槽７を備えてもよい。また、システム１０には、システム１０内を流れる流体を輸送するためのポンプや配管が適宜設けられる。汚泥処理システム１０は、家庭や工場から排出される汚水８を浄化するための設備である。汚水８には有機物が含まれており、この有機物を微生物の力を利用して分解することによって、汚水８を浄化することができる。以下、汚泥処理システム１０の詳細を説明する。
【0014】
＜汚水槽１＞
家庭や工場から排出される汚水８は、必要に応じて、濾過などの固液分離方法によって除去可能な固形分が除去された後に汚水槽１に貯留される。固液分離方法で除去する粒子径の下限は、３００μｍが好ましく、１００μｍがさらに好ましく、５０μｍがさらに好ましく、２０μｍがさらに好ましい。粒子径が大きい粒子を予め除去することによって、汚泥粒子粉砕部２の狭窄部２ａに詰まったり、生物処理の効率が低下したりすることが抑制される。汚水槽１内の汚水８は、生物処理部４に送られて汚泥９と混合されて生物処理される。
家庭や工場から排出される汚水８は、必要に応じて、濾過などの固液分離方法によって除去可能な固形分が除去された後に汚水槽１に貯留される。固液分離方法で除去する粒子径の下限は、３００μｍが好ましく、１００μｍがさらに好ましく、５０μｍがさらに好ましく、２０μｍがさらに好ましい。粒子径が大きい粒子を予め除去することによって、汚泥粒子粉砕部２の狭窄部２ａに詰まったり、生物処理の効率が低下したりすることが抑制される。汚水槽１内の汚水８は、生物処理部４に送られて汚泥９と混合されて生物処理される。
【0015】
＜汚泥粒子粉砕部２＞
余剰タンク６内に収容されている汚泥９は、汚泥粒子粉砕部２に投入される。汚泥９には、多数の汚泥粒子９ａ（図３Ｂに図示）が含まれており、汚泥粒子粉砕部２では、図３Ｂに示すように、汚泥粒子９ａを粉砕することによって、汚泥粒子９ａを微細化する。汚泥粒子９ａが微細化されることによって、生物処理部４での汚泥９の分解が促進される。なお、汚水８の一部又は全部を汚泥９とともに汚泥粒子粉砕部２に送ることによって、汚水８に含まれる粒子の粉砕を行ってもよい。
余剰タンク６内に収容されている汚泥９は、汚泥粒子粉砕部２に投入される。汚泥９には、多数の汚泥粒子９ａ（図３Ｂに図示）が含まれており、汚泥粒子粉砕部２では、図３Ｂに示すように、汚泥粒子９ａを粉砕することによって、汚泥粒子９ａを微細化する。汚泥粒子９ａが微細化されることによって、生物処理部４での汚泥９の分解が促進される。なお、汚水８の一部又は全部を汚泥９とともに汚泥粒子粉砕部２に送ることによって、汚水８に含まれる粒子の粉砕を行ってもよい。
【0016】
汚泥粒子９ａは、生物処理に用いる生物（例：微生物）に起因する物質（生体や死骸）や、汚水８中の固形分などで構成される。粉砕前の汚泥粒子９ａのメジアン径をＭ１とし、粉砕後の汚泥粒子９ａのメジアン径をＭ２とする。Ｍ１は、例えば、０．５～１０μｍであり、１～５μｍが好ましい。この値は、具体的には例えば、０．５、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０μｍであり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲であってもよい。Ｍ２は、例えば、０．１～５μｍであり、０．５～３μｍが好ましい。この値は、具体的には例えば、０．１、０．５、１．０、１．５、２．０、２．５、３．０、３．５、４．０、４．５、５．０μｍであり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲であってもよい。Ｍ２／Ｍ１は、例えば、０．５以下であり、０．３以下が好ましい。この値は、例えば、０．００１～０．５であり、具体的には例えば、０．００１、０．０１、０．０５、０．１０、０．１５、０．２０、０．２５、０．３０、０．３５、０．４０、０．４５、０．５０であり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲又は何れか以下であってもよい。汚泥粒子のメジアン径は、レーザ回折／散乱式粒子径分布（粒度分布）測定装置（例えば、株式会社堀場製作所製、型式ＬＡ－９６０）を用いて測定することができる。
【0017】
汚泥粒子９ａの粉砕によって、好ましくは汚泥粒子９ａに含まれる微生物の細胞壁（ペプチドグリカン壁）が破壊される。これによって、汚泥粒子が生物処理されやすくなる。微生物の直径は通常１μｍ超であるので、粒子径が１μｍ以下になるまで汚泥粒子９ａを粉砕することによって、細胞壁が粉砕されやすくなる。粉砕後の汚泥粒子９ａには粒子径が１μｍ以下である粒子の個数の割合が、５％以上が好ましく、１０％以上が好ましい。
【0018】
図２～図３に示すように、汚泥粒子粉砕部２は、狭窄部２ａを有する流路２ｂを備える。汚泥粒子粉砕部２は、流路２ｂ中の汚泥９が加圧部３によって加圧されて狭窄部２ａを通過することによって汚泥９に含まれる汚泥粒子９ａが粉砕されるように構成される。加圧部３は、例えば、プランジャーポンプで構成される。プランジャーポンプは、多連型（例：３連型）であることが好ましい。この場合、脈動の抑制が可能である。
【0019】
汚泥粒子９ａが狭窄部２ａを通過する際に汚泥粒子９ａに強いせん断力が加わる。また、汚泥粒子９ａが狭窄部２ａを通過する際に加速され、加速された汚泥粒子９ａが壁面に衝突する。さらに、汚泥９が狭窄部２ａを通過する際に、汚泥９に含まれる水の圧力が低下して蒸気圧又はそれ以下に減圧されることによって、キャビテーションによって局部的沸騰及び／又は溶存気体の遊離が生じて直径１００μｍ以下の微細な気泡（マイクロバブル及び／又はナノバブル）が発生する。この気泡が消滅する際に衝撃圧と破壊力が生じ、同時に超音波が発生する。つまり、汚泥９又は汚泥粒子９ａが狭窄部２ａを通過する際には、汚泥粒子９ａに、せん断力、衝突力、衝撃圧、及び破壊力の少なくとも１つが加わることによって汚泥粒子９ａが粉砕される。
【0020】
キャビテーションによって発生する気泡の数は、例えば、１０００万個／ｍＬ以上であり、例えば、１０００万～１０億個／ｍＬであり、１～５億個／ｍＬが好ましい。気泡の平均粒径は、例えば、１～５００ｎｍであり、１０～１００ｎｍが好ましく、２０～６０ｎｍがさらに好ましい。なお、外部からエアーを供給して汚泥９と共に流通させることも可能であるが、このようなエアー供給を行うとエアーの分だけ汚泥９の流通量が減少してしまうので、外部からのエアー供給は行わないことが好ましい。狭窄部２ａを通過する汚泥９の速度は、例えば、３００ｍ／秒以上であり、５００ｍ／秒以上が好ましい。この速度は、例えば、３００～３０００ｍ／秒であり、具体的には例えば、３００、４００、５００、６００、７００、８００、９００、１０００、２０００、３０００ｍ／秒であり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲又は何れか以上であってもよい。
【0021】
汚泥粒子粉砕部２は、ベース２ｈと、ベース２ｈに対して移動可能に構成された可動部２ｉを備える。ベース２ｈ及び可動部２ｉは、組み立て性等の観点で、複数の部材が組み合わさって構成されているが、ここでは、便宜上、ベース２ｈ及び可動部２ｉをそれぞれ１つの部材として図示している。
【0022】
ベース２ｈと可動部２ｉによって汚泥粒子粉砕部２内での流路２ｂが構成される。ベース２ｈには、流入口２ｃと吐出口２ｄが設けられ、流入口２ｃと吐出口２ｄの間に流路２ｂが設けられる。図３Ａに示すように、流路２ｂは、上流側流路２ｅと、狭窄部２ａと、下流側流路２ｇを備える。狭窄部２ａは、ベース２ｈと可動部２ｉの間に設けられ、可動部２ｉの移動に伴って狭窄部２ａの流れ抵抗（詳細は後述）が可変になっている。上流側流路２ｅ及び下流側流路２ｇは、少なくとも一部がベース２ｈに設けられ、ベース２ｈと可動部２ｉの間に設けられた部位があってもよい。下流側流路２ｇでは、可動部２ｉの柱状の側面２ｉ２と、ベース２ｈの対向面（対向壁）２ｈ３の間に環状の流路２ｇ１が形成されている。
【0023】
図２～図３に示すように、汚泥９は、流入口２ｃから流入し、上流側流路２ｅと、狭窄部２ａと、下流側流路２ｇをこの順で通って、吐出口２ｄから吐出される。流路２ｂにおいて汚泥９が流通する流通面積が最も小さくなっている部位（つまり、狭窄部２ａ）での流通面積をＳ１とし、流入口２ｃ及び吐出口２ｄでの流通面積をそれぞれＳ２、Ｓ３とすると、Ｓ１は、Ｓ２とＳ３の何れよりも小さくなっている。Ｓ１／Ｓ２及び／又はＳ１／Ｓ３の値は、０．５以下が好ましく、０．２以下がさらに好ましい。この値は、例えば、０．００１～０．５であり、具体的には例えば、０．００１，０．０１、０．１、０．２、０．３、０．４、０．５であり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲又は何れか以下であってもよい。狭窄部２ａは環状であることが好ましい。
【0024】
ところで、狭窄部２ａの上流側の部位での汚泥９に加わる圧力Ｐ１は、加圧部３の送液能力の変動、汚泥９の粘度変化、狭窄部２ａの状態などの要因によって変動する場合がある。上流側の部位は、狭窄部２ａと加圧部３の間の部位であり、例えば、狭窄部２ａと流入口２ｃの間の部位（例：上流側流路２ｅ）であるが、流入口２ｃと加圧部３の間の部位であってもよい。圧力Ｐ１が低くなりすぎると、汚泥９や汚泥粒子９ａが狭窄部２ａを通過する速度が低下したり、汚泥粒子９ａに加わるせん断力が小さくなりすぎたりして、汚泥粒子９ａの粉砕が不十分になる場合がある。また、加圧部３の送液能力を高めていないにも関わらず、圧力Ｐ１が上昇するのは、何らかの原因によって、汚泥９や汚泥粒子９ａが狭窄部２ａをスムーズに通過できていないことを意味しており、この状態では、汚泥粒子９ａの粉砕速度が低くなりすぎる場合がある。また、圧力Ｐ１が高すぎると、機械的負荷が大きくなる。従って、圧力Ｐ１は、低すぎず、かつ、高すぎない値であることが好ましい。
【0025】
圧力Ｐ１は、狭窄部２ａの流れ抵抗を変化させることによって調整することができ、汚泥粒子粉砕部２は、圧力Ｐ１が所定の目標値に近づくように、狭窄部２ａの流れ抵抗を調整するように構成されていることが好ましい。これによって、圧力Ｐ１が適正な値に調整されるので、汚泥粒子９ａの粉砕効率を高めるとともにユーザビリティを高めることができる。加圧部３が周期的に動作する場合、圧力Ｐ１も周期的に変動する（脈動する）場合がある。この場合、圧力Ｐ１として、周期的に変動する圧力の最大値や平均値などの代表値を採用することができる。
【0026】
狭窄部２ａの流れ抵抗とは、汚泥９が狭窄部２ａを通過する際に汚泥９に加わる抵抗を意味する。狭窄部２ａの流れ抵抗は、例えば、狭窄部２ａの幅及び／又は長さの変化に応じて変化する。狭窄部２ａの幅とは、図３Ａに示すように、汚泥９の流れ方向９ｄに平行な断面での、汚泥９の流れ方向９ｄに垂直な方向の長さである。狭窄部２ａの幅が大きいほど、汚泥９が流れる流通面積が大きくなるので、狭窄部２ａの流れ抵抗が小さくなる。また、狭窄部２ａの長さとは、汚泥９の流れ方向９ｄに沿った長さであり、狭窄部２ａの長さが短いほど、汚泥９が流れにくい部位を通過するのにかかる時間が短くなるので、狭窄部２ａの流れ抵抗が小さくなる。従って、狭窄部２ａの幅を大きくしたり長さを短くしたりすると狭窄部２ａの流れ抵抗が小さくなって圧力Ｐ１が低下し、狭窄部２ａの幅を小さくしたり長さを長くしたりすると狭窄部２ａの流れ抵抗が大きくなって圧力Ｐ１が上昇する。従って、圧力Ｐ１は、狭窄部２ａの流れ抵抗を変化させることによって調整することができる。
【0027】
例えば、目標値が５５ＭＰａである場合、圧力Ｐ１が５５ＭＰａからずれると、圧力Ｐ１が５５ＭＰａに近づくように狭窄部２ａの流れ抵抗を変化させる。狭窄部２ａの流れ抵抗の調整は、随時行ってもよく、間欠的に行ってもよい。間欠的に行う場合、所定時間ごと（例えば１分ごと）に行ってもよく、圧力Ｐ１が許容範囲から外れたときに行ってもよい。例えば、目標値が５５ＭＰａである場合に、許容範囲を５０～６０ＭＰａのように設定した場合、圧力Ｐ１が５０ＭＰａ未満になったり６０ＭＰａ超になったりしたときに、圧力Ｐ１が５５ＭＰａに近づくように狭窄部２ａの流れ抵抗の調整が行われる。また、下限目標値と上限目標値をそれぞれ設け、圧力Ｐ１が下限目標値を下回ると、圧力Ｐ１が下限目標値に近づくように狭窄部２ａの流れ抵抗の調整を行い、圧力Ｐ１が上限目標値を上回ると、圧力Ｐ１が上限目標値に近づくように狭窄部２ａの流れ抵抗の調整を行うようにしてもよい。目標値、下限目標値、又は上限目標値は、それぞれ、例えば、５０～１００ＭＰａの範囲内の値であり、具体的には例えば、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０、９５、１００ＭＰａであり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲内の値であってもよい。また、狭窄部２ａの下流側の部位での汚泥９に加わる圧力Ｐ２は、圧力Ｐ１と同じか、圧力Ｐ１よりも低い。
【0028】
狭窄部２ａの流れ抵抗の調整は、狭窄部２ａの幅（狭窄部２ａの幅が最も小さくなっている部位での幅。以下、同じ。）が０．５ｍｍ以上となるように行うのが好ましい。狭窄部２ａの幅が狭くなりすぎると、汚泥９の処理効率が不十分になりやすいからである。また、狭窄部２ａの流れ抵抗の調整は、狭窄部２ａの幅が３．０ｍｍ以下となるように行うのが好ましい。狭窄部２ａの幅が広すぎると、汚泥粒子９ａの粉砕が不十分になりやすいからである。狭窄部２ａの幅は、例えば、具体的には例えば、０．５、０．６、０．７、０．８、０．９、１．０、１．１、１．２、１．３、１．４、１．５、１．６、１．７、１．８、１．９、２．０、２．１、２．２、２．３、２．４、２．５、２．６、２．７、２．８、２．９、３．０ｍｍであり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲であってもよい。
【0029】
狭窄部２ａの幅をＷ１とし、粉砕前の汚泥粒子９ａのメジアン径をＭ１とすると、Ｗ１／Ｍ１の値は、例えば、１００以下であり、５０以下が好ましい。この場合、汚泥粒子９ａの粉砕効率が特に高くなる。この値は、例えば、０．１～１００であり、具体的には例えば、０．１、１、５、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０、９５、１００であり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲又は何れか以下であってもよい。
【0030】
図３Ａに示すように、狭窄部２ａは、好ましくは、第１狭窄部２ａ１と第２狭窄部２ａ２を備える。第１狭窄部２ａ１は、可動部２ｉの先端面２ｉ１と、ベース２ｈの第１対向面（対向壁）２ｈ１の間に設けられる。先端面２ｉ１と第１対向面２ｈ１の間の距離が第１狭窄部２ａ１の幅である。第２狭窄部２ａ２は、可動部２ｉの側面２ｉ２と、ベース２ｈの第２対向面（対向壁）２ｈ２の間に設けられる。側面２ｉ２と第２対向面２ｈ２の間の距離が第２狭窄部２ａ２の幅である。狭窄部２ａ１，２ａ２の一方は省略可能である。
【0031】
先端面２ｉ１は、上流側流路２ｅと対向していることが好ましい。先端面２ｉ１は、汚泥９の流れ方向９ｄに非平行であり、垂直であることが好ましい。また、先端面２ｉ１の外縁が円形で、上流側流路２ｅの横断面が円形である場合には、先端面２ｉ１と上流側流路２ｅは、同心であることが好ましい。この場合、上流側流路２ｅを流れる汚泥９が先端面２ｉ１に衝突して第１狭窄部２ａ１を通じて先端面２ｉ１の外縁に向かって流れる。第１狭窄部２ａ１では先端面２ｉ１に平行に汚泥９が流れるので、先端面２ｉ１は、汚泥９の流れ方向９ｄに非平行（好ましくは垂直）である。第１狭窄部２ａ１での汚泥９の流れ方向は、上流側流路２ｅでの流れ方向９ｄに対して非平行（好ましくは垂直）になる。
【0032】
第１狭窄部２ａ１の出口に隣接した位置には、第１狭窄部２ａ１を通過した汚泥９が衝突する位置に衝突壁２ｊが設けられており、第１狭窄部２ａ１で加速された汚泥粒子９ａが衝突壁２ｊに衝突して粉砕されやすくなっている。衝突壁２ｊは、環状であることが好ましい。第１狭窄部２ａ１から出た汚泥９は、方向を変えて、第２狭窄部２ａ２に向かう。先端面２ｉ１の外縁には凹部２ｋが設けられており、汚泥９が方向を変えやすくなっている。側面２ｉ２は、上流側流路２ｅでの汚泥９の流れ方向と平行であることが好ましい。第２狭窄部２ａ２では側面２ｉ２に平行に汚泥９が流れる。
【0033】
このように、本実施形態では、狭窄部２ａは、第１狭窄部２ａ１及び第２狭窄部２ａ２によって、断面が略Ｌ字状に形成されていて、汚泥９に外力が加わりやすくなっている。
【0034】
図２及び図３Ａに示すように、先端面２ｉ１と第１対向面２ｈ１の間が広く開いた状態から可動部２ｉを右方向（つまり、先端面２ｉ１が第１対向面２ｈ１に近づく方向）に移動させると、第１狭窄部２ａ１の幅が狭まると共に、第２狭窄部２ａ２の長さが長くなる。このため、図３Ｂに示すように、可動部２ｉを右方向に移動させるに連れて、狭窄部２ａの流れ抵抗が上昇して、圧力Ｐ１が上昇する。一方、可動部２ｉを左方向（つまり、先端面２ｉ１が第１対向面２ｈ１から離れる方向）に移動させると、第１狭窄部２ａ１の幅が広がると共に、第２狭窄部２ａ２の長さが短くなる。このため、可動部２ｉを左方向に移動させるに連れて、狭窄部２ａの流れ抵抗が低下して、圧力Ｐ１が低下する。
【0035】
このように、汚泥粒子粉砕部２は、可動部２ｉを移動させることによって狭窄部２ａの流れ抵抗を調整可能であるので、可動部２ｉを移動させることによって圧力Ｐ１を調整することができる。このような構成によれば、加圧部３の送液能力を変化させることによって圧力Ｐ１を調整する構成に比べて、シンプルにかつ素早く圧力Ｐ１を調整することが可能である。可動部２ｉは、人力で移動させてもよく、動力を用いて自動で移動させてもよい。何れの場合も、圧力Ｐ１を参照して、圧力Ｐ１が目標値に近づくように、可動部２ｉを移動させることができる。可動部２ｉは、例えば、油圧駆動することができる。
【0036】
自動で可動部２ｉを移動させる場合、圧力Ｐ１は、デジタル信号で監視し、ＰＬＣへ入力することが好ましい。また、可動部２ｉの動力は、例えば、サーボモータであり、この場合、可動部２ｉの位置を常に把握することができる。可動部２ｉは、直線運動だが、精密な位置制御を行うために動力側は回転運動で制御することが好ましい。粉砕対象の汚泥９の流量に応じて、ボールねじを直接接続しても良いし、倍力機構（トグル）を設けても良い。一例として狭窄部２ａを通過する圧力の中央値を７０ＭＰａ、上下限値を±１０ＭＰａと設定し、６０ＭＰａを下回った場合や８０ＭＰａを上回った場合、ＰＬＣからフィードバック信号を発信し、中央値±３ＭＰａになるまで自動で作動させる。
【0037】
仮に供給汚泥が枯渇した場合、圧力Ｐ１が著しく低い値が継続し、可動部２ｉは前進し続け（狭窄部が狭くなり続け）、狭窄部２ａの幅が０となって衝突が生じ、機械破損の怖れがある。これを避けるために、可動部２ｉの移動範囲を事前に設定し、位置情報から可動部２ｉが規定値以上動かないようにするとともに、設備全体でアラームを発信し、汚泥を供給する部位（加圧部３及び余剰タンク６）の確認を促すようにする。万一、可動部２ｉが必要以上に前進した際に負荷が逃げるようにするため、可動部２ｉを固定する台座に後退機構を設けたり、トグルの関節に破損部を設けたりすることが好ましい。後者の場合、破損部を破損させることによって、可動部２ｉ及びベース２ｈの損傷を軽減又は抑制することができる。また、可動部２ｉの移動に伴って伸縮するスプリングを設け、可動部２ｉが必要以上に前進したときにスプリングに閾値を超える力が加わると、スプリングの付勢力によって可動部２ｉを後退させるようにしてもよい。また、台座と固定部の間にスプリングを設けることによって上記後退機構を構成してもよい。この場合、台座の背面がスプリングで支持されるので、可動部２ｉの先端がベース２ｈに衝突していないときは台座は移動しないが、可動部２ｉの先端がベース２ｈに衝突して可動部２ｉ及び台座に後ろ向きの強い力が加わると、スプリングが縮んで台座が後退する。これによって、可動部２ｉ及びベース２ｈの損傷が軽減又は抑制される。
【0038】
第１狭窄部２ａ１の幅が第２狭窄部２ａ２の幅よりも狭い領域では、第１狭窄部２ａ１が汚泥９の流れのボトルネックになる。そして、可動部２ｉを移動させると第１狭窄部２ａ１の幅がその分変化して流路面積が変化するので、圧力Ｐ１が大きく変動する。一方、第１狭窄部２ａ１の幅が第２狭窄部２ａ２の幅よりも広い領域では、第２狭窄部２ａ２が汚泥９の流れのボトルネックになるが、可動部２ｉを移動させても第２狭窄部２ａ２の幅が変化せずに、第２狭窄部２ａ２の長さが変化するだけである。このため、可動部２ｉを移動させても汚泥９の流路面積が変化せず、可動部２ｉの移動に伴う圧力Ｐ１の変化が比較的小さくなる。このため、本実施形態では、第１狭窄部２ａ１の幅が狭いほど、可動部２ｉの移動に伴う圧力Ｐ１の変化が大きくなり、圧力Ｐ１の調整を素早く行うことが可能になる。
【0039】
＜生物処理部４＞
生物処理部４は、汚泥粒子粉砕部２から送られた汚泥９を含む処理対象液１１に対して生物処理を行うように構成されている。生物処理とは、好気性又は嫌気性生物による代謝処理を意味し、生物処理によって処理対象液１１に含まれる有機物が分解される。生物処理は、好気性生物（好ましくは好気性微生物）による代謝処理であることが好ましい。生物処理は、汚泥粒子９ａの表面積が大きいほど効率的に行われるところ、汚泥粒子粉砕部２において汚泥粒子９ａが粉砕されて微細化されているので、生物処理部４での効率的な生物処理が可能になっている。好ましくは、処理対象液１１中に好気性生物が含まれており、処理対象液１１に酸素を供給することによって、好気性生物による代謝を促進することができる。酸素の供給は、任意の方法で行うことができ、一例では、処理対象液１１中に酸素を含むガスをバブリングすることであるが、このバブリングは、消費電力が多くなる場合がある。
生物処理部４は、汚泥粒子粉砕部２から送られた汚泥９を含む処理対象液１１に対して生物処理を行うように構成されている。生物処理とは、好気性又は嫌気性生物による代謝処理を意味し、生物処理によって処理対象液１１に含まれる有機物が分解される。生物処理は、好気性生物（好ましくは好気性微生物）による代謝処理であることが好ましい。生物処理は、汚泥粒子９ａの表面積が大きいほど効率的に行われるところ、汚泥粒子粉砕部２において汚泥粒子９ａが粉砕されて微細化されているので、生物処理部４での効率的な生物処理が可能になっている。好ましくは、処理対象液１１中に好気性生物が含まれており、処理対象液１１に酸素を供給することによって、好気性生物による代謝を促進することができる。酸素の供給は、任意の方法で行うことができ、一例では、処理対象液１１中に酸素を含むガスをバブリングすることであるが、このバブリングは、消費電力が多くなる場合がある。
【0040】
そこで、本実施形態では、生物処理部４は、大気よりも高い酸素濃度を有する高濃度酸素含有ガスが含まれる高濃度酸素空間に処理対象液１１をさらすことによって、処理対象液１１に酸素を供給している。高濃度酸素含有ガス中の酸素濃度は、例えば２５～１００体積％であり、５０～１００体積％が好ましい。この酸素濃度は、具体的には例えば、２５、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００体積％であり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲であってもよい。
【0041】
一例では、生物処理部４は、反応槽４ａと、高濃度酸素室４ｂと、酸素発生装置４ｃを備える。酸素発生装置４ｃは、例えば空気中の酸素を濃縮することによって、高濃度酸素含有ガスを発生される装置である。発生した高濃度酸素含有ガスは、高濃度酸素室４ｂ内に充填される。高濃度酸素室４ｂでの高濃度酸素含有ガスの圧力は、大気圧よりも高いことが好ましく、例えば、０．１２～０．５ＭＰａであり、０．１５～０．２５ＭＰａが好ましい。この圧力は、具体的には例えば、０．１２、０．１５、０．２０、０．２５、０．３０、０．３５、０．４０、０．４５、０．５０ＭＰａであり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲であってもよい。
【0042】
反応槽４ａには、汚泥粒子粉砕部２から送られた汚泥９と、汚水８が混合された処理対象液１１が収容されている。生物処理部４は、高濃度酸素含有ガスが充満した高濃度酸素室４ｂに、処理対象液１１を液滴又は薄膜状にして供給することによって処理対象液１１に酸素を供給するように構成される。処理対象液１１は、ポンプの作用によって反応槽４ａから取り出されて高濃度酸素室４ｂ内に供給される。このような方法によれば、処理対象液１１に確実に酸素を供給することができると共に、発生させた酸素を効率的に利用可能であるので、消費電力の低減も達成可能である。この方法は、バッチ式で行ってもよく、連続式で行ってもよい。バッチ式の場合、所定量の処理対象液１１を高濃度酸素室４ｂ内に散布し、散布が完了した後に、高濃度酸素室４ｂから取り出して、反応槽４ａに戻すことができる。連続式の場合、高濃度酸素室４ｂを通過した処理対象液１１を、順次、反応槽４ａに戻すことができる。
【0043】
＜沈殿槽５＞
処理対象液１１を生物処理部４で生物処理して得られる処理済み液１２は、沈殿槽５に送られる。処理済み液１２には、生物処理部４で分解されなかった有機物等を含む固形分が含まれており、この固形分が沈殿槽５において余剰汚泥９ｂとして沈殿する。余剰汚泥９ｂの上側の上澄み液１２ａは、汚水８よりも有機物が減少した状態になっており、外部環境に排出可能な程度の汚染度になっている。上澄み液１２ａは、放流槽７に送られ、放流槽７において濾過や消毒などの後処理が行われた後に、系外に排出される。
処理対象液１１を生物処理部４で生物処理して得られる処理済み液１２は、沈殿槽５に送られる。処理済み液１２には、生物処理部４で分解されなかった有機物等を含む固形分が含まれており、この固形分が沈殿槽５において余剰汚泥９ｂとして沈殿する。余剰汚泥９ｂの上側の上澄み液１２ａは、汚水８よりも有機物が減少した状態になっており、外部環境に排出可能な程度の汚染度になっている。上澄み液１２ａは、放流槽７に送られ、放流槽７において濾過や消毒などの後処理が行われた後に、系外に排出される。
【0044】
余剰汚泥９ｂは、余剰タンク６に送られ、そのまま又は新たな汚水８と混合されて汚泥粒子粉砕部２に送られ、粉砕処理される。余剰タンク６内の余剰汚泥９ｂは、次サイクルで利用する際には、単に、汚泥９と称する。余剰タンク６から汚泥粒子粉砕部２に送られる汚泥９には、生物処理部４では処理しきれなかった比較的大きな汚泥粒子９ａが含まれているが、汚泥粒子９ａが汚泥粒子粉砕部２で粉砕されることによって、生物処理されやすくなる。このような方法によれば、生物処理部４では処理しきれなかった汚泥粒子９ａが、粉砕後に、再度、生物処理されるので、汚泥９の減量化が可能となる。
【0045】
本実施形態のシステム１０においても、余剰汚泥９ｂの蓄積量が基準値を超えた場合には、余剰タンク６又は沈殿槽５の余剰汚泥９ｂを系外に排出してもよい。系外に排出した余剰汚泥９ｂは、埋め立てや焼却などの方法で処理することができる。本実施形態のシステム１０によれば、系外に排出する余剰汚泥９ｂの量を低減することができるので、余剰汚泥９ｂの廃棄コストを低減することができる。
【0046】
２．第２実施形態
図４～図５を用いて、本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に類似しており、第１実施形態で説明した内容は、その趣旨に反しない限り、本実施形態にも適用可能である。本実施形態は、汚泥粒子粉砕部２の構成の違いが第１実施形態との主な相違点である。以下、相違点を中心に説明する。
図４～図５を用いて、本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に類似しており、第１実施形態で説明した内容は、その趣旨に反しない限り、本実施形態にも適用可能である。本実施形態は、汚泥粒子粉砕部２の構成の違いが第１実施形態との主な相違点である。以下、相違点を中心に説明する。
【0047】
本実施形態では、図４～図５に示すように、先端面２ｉ１と第１対向面２ｈ１には互いに対向するように環状凸部と環状凹部が設けられおり、これによって、第１狭窄部２ａ１がジグザグ形状になっている。このような構成によれば、第１狭窄部２ａ１を通過する汚泥粒子９ａにより強い力が加わりやすいので、汚泥粒子９ａの粉砕が一層促進される。
【0048】
具体的な構成は、以下の通りである。先端面２ｉ１には、中央部２ｉ３と、環状凹部２ｉ４と、環状凸部２ｉ５と、周縁部２ｉ６が設けられている。環状凹部２ｉ４は、中央部２ｉ３を取り囲むように配置される。環状凸部２ｉ５は、環状凹部２ｉ４を取り囲むように配置される。周縁部２ｉ６は、環状凸部２ｉ５を取り囲むように配置される。
【0049】
第１対向面２ｈ１には、テーパー部２ｈ４と、環状凸部２ｈ５と、環状凹部２ｈ６と、周縁部２ｈ７が設けられている。テーパー部２ｈ４は、上流側流路２ｅを取り囲むように配置される。環状凸部２ｈ５は、テーパー部２ｈ４を取り囲むように配置される。環状凹部２ｈ６は、環状凸部２ｈ５を取り囲むように配置される。周縁部２ｈ７は、環状凹部２ｈ６を取り囲むように配置される。
【0050】
中央部２ｉ３は、上流側流路２ｅ及びテーパー部２ｈ４に対向する。環状凹部２ｉ４は、環状凸部２ｈ５に対向する。環状凸部２ｉ５は、環状凹部２ｈ６に対向する。周縁部２ｉ６は、周縁部２ｈ７に対向する。
【0051】
環状凹部２ｉ４及び２ｈ６は、それぞれ、断面が三角形状になっている。環状凸部２ｉ５及び２ｈ５は、それぞれ、断面が台形状になっている。環状凹部２ｉ４及び２ｈ６の側面の傾斜角度は、それぞれ、可動部２ｉの稼働方向（図５Ａの左右方向）に対して、例えば、３０～６０度（本実施形態では４５度）であり、３５～５５度が好ましく、４０～５０度がさらに好ましい。環状凸部２ｉ５の外側の側面２ｉ７の傾斜角度は、可動部２ｉの稼働方向に対して、２０～５０度（本実施形態では３５度）であり、２５～４５度が好ましく、３０～４０度がさらに好ましい。環状凸部２ｈ５の内側の側面（つまり、テーパー部２ｈ４）の傾斜角度は、可動部２ｉの稼働方向に対して、１５～４５度（本実施形態では３０度）であり、２０～４０度が好ましく、２５～３０度がさらに好ましい。
【0052】
図６に示すように、環状凸部２ｉ５及び２ｈ５は、それぞれ、環状凹部２ｈ６，２ｉ４内に入り込むことができ、環状凸部２ｉ５と環状凹部２ｈ６の間と、環状凸部２ｈ５と環状凹部２ｉ４の間のそれぞれに汚泥粒子９ａが通過する流路が形成される。この流路は、断面台形状の環状凸部２ｉ５及び２ｈ５と、断面三角形状の環状凹部２ｉ４及び２ｈ６の間に形成されるので、汚泥粒子９ａが流れる方向に沿って流通断面積が変化するようになっている。このような構成によれば、第１狭窄部２ａ１を通過する汚泥粒子９ａに強い力が加わりやすく、汚泥粒子９ａの粉砕が一層促進される。なお、環状凸部及び環状凹部は、それぞれ、上記とは異なる形状であってもよく、環状凸部及び環状凹部が互いに非相似形状である場合には、汚泥粒子９ａの流れ方向に沿って流通断面積が変化するという効果が奏される。
【0053】
可動部２ｉの直径をＤとし、中央部２ｉ３の直径をＤ１とし、環状凹部２ｉ４の幅をＷ１とし、環状凸部２ｉ５の頂面の幅をＷ２とし、環状凹部２ｉ４の底から環状凸部２ｉ５の頂面までの高さ（可動部２ｉの稼働方向の長さ。以下、同様。）をＨ１とし、周縁部２ｉ６から環状凸部２ｉ５の頂面までの高さをＨ２とする。Ｄは、例えば、６～２４ｍｍ（本実施形態では１２ｍｍ）であり、８～１８ｍｍが好ましく、１０～１４ｍｍがさらに好ましい。Ｄ１／Ｄは、例えば、０．１５～０．４５（本実施形態では０．３０）であり、０．２０～０．４０が好ましく、０．２５～０．３５がさらに好ましい。Ｗ１／Ｄは、例えば０．０６～０．１８（本実施形態では０．１２）であり、０．０８～０．１６が好ましく、０．１０～０．１４がさらに好ましい。Ｗ２／Ｄは、例えば０．０２～０．０８（本実施形態では０．０５）であり、０．０３～０．０７が好ましく、０．０４～０．０６がさらに好ましい。Ｈ１／Ｄは、例えば０．０３～０．０９（本実施形態では０．０６）であり、０．０４～０．０８が好ましく、０．０５～０．０７がさらに好ましい。Ｈ２／Ｄは、例えば０．０２～０．０８（本実施形態では０．０５）であり、０．０３～０．０７が好ましく、０．０４～０．０６がさらに好ましい。
【0054】
上流側流路２ｅの直径をＤ２とし、環状凸部２ｈ５の頂面の幅をＷ３とし、環状凹部２ｈ６の幅をＷ４とし、環状凹部２ｈ６の底から環状凸部２ｈ５の頂面までの高さをＨ３とする。Ｄ２／Ｄは、例えば、０．１０～０．４０（本実施形態では０．２５）であり、０．１５～０．３５が好ましく、０．２０～０．３０がさらに好ましい。Ｗ３／Ｄの説明は、Ｗ２／Ｄと同様である。Ｗ４／Ｄの説明は、Ｗ１／Ｄと同様である。Ｈ３／Ｄの説明は、Ｈ１／Ｄと同様である。
【0055】
３．第３実施形態
図７を用いて、本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態は、第２実施形態に類似しており、第２実施形態で説明した内容は、その趣旨に反しない限り、本実施形態にも適用可能である。本実施形態は、汚泥粒子粉砕部２の構成の違いが第２実施形態との主な相違点である。以下、相違点を中心に説明する。
図７を用いて、本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態は、第２実施形態に類似しており、第２実施形態で説明した内容は、その趣旨に反しない限り、本実施形態にも適用可能である。本実施形態は、汚泥粒子粉砕部２の構成の違いが第２実施形態との主な相違点である。以下、相違点を中心に説明する。
【0056】
本実施形態では、図７に示すように、先端面２ｉ１には、複数の環状凹部２ｉ４と環状凸部２ｉ５が設けられており、第１対向面２ｈ１には、複数の環状凸部２ｈ５と環状凹部２ｈ６が設けられている。このような構成によれば、第１狭窄部２ａ１を通過する汚泥粒子９ａにより強い力が加わりやすいので、汚泥粒子９ａの粉砕が一層促進される。
【0057】
４．その他実施形態
汚泥粒子粉砕部２は、可搬式に構成されていてもよい。この場合、汚泥粒子粉砕部２を備えない汚泥処理システム１０において、汚泥粒子粉砕部２を試験的に導入して、汚泥粒子粉砕部２を導入することの効果を確認することが容易になる。また、繁忙期に一時的に汚泥粒子粉砕部２を増設して、汚泥粒子粉砕の処理能力を高めることを容易になる。可搬式の汚泥粒子粉砕部２は、車両などを用いて運搬することができる。可搬式の汚泥粒子粉砕部２は、一例では、コンテナ内に配置することができる。この場合、運搬が容易になる。可搬式の汚泥粒子粉砕部２には、余剰タンク６から汚泥９を供給してもよく、汚泥処理システム１０のその他の部位からの汚泥９又は汚水８を供給してもよい。
汚泥粒子粉砕部２は、可搬式に構成されていてもよい。この場合、汚泥粒子粉砕部２を備えない汚泥処理システム１０において、汚泥粒子粉砕部２を試験的に導入して、汚泥粒子粉砕部２を導入することの効果を確認することが容易になる。また、繁忙期に一時的に汚泥粒子粉砕部２を増設して、汚泥粒子粉砕の処理能力を高めることを容易になる。可搬式の汚泥粒子粉砕部２は、車両などを用いて運搬することができる。可搬式の汚泥粒子粉砕部２は、一例では、コンテナ内に配置することができる。この場合、運搬が容易になる。可搬式の汚泥粒子粉砕部２には、余剰タンク６から汚泥９を供給してもよく、汚泥処理システム１０のその他の部位からの汚泥９又は汚水８を供給してもよい。
【0058】
また、可搬式の汚泥粒子粉砕部２には、汚泥９又は汚水８で構成される処理対象液を一時的に貯蔵する貯蔵タンクを配置してもよい。この場合、汚泥粒子粉砕部２への処理対象液の供給速度を安定させることができる。貯蔵タンクは、汚泥粒子粉砕部２と同じコンテナ内に配置することができる。この場合、汚泥粒子粉砕部２と貯蔵タンクがコンテナに配置されたユニットとして取り扱うことができるので、取り扱い性に優れている。また、貯蔵タンク内において、処理対象液に対して前処理を行ってもよい。前処理としては、処理対象液に含まれる巨大粒子を除去したり、粉砕したりする処理が挙げられる。巨大粒子とは、汚泥粒子粉砕部２の狭窄部２ａに詰まる程度のサイズの粒子であり、巨大粒子を予め除去又は粉砕することによって、巨大粒子が汚泥粒子粉砕部２の狭窄部２ａに詰まることが抑制される。この粉砕は、例えば、汚泥粒子粉砕部２の狭窄部２ａよりも広い流路を有する粉砕機を用いて行うことができる。可搬式の汚泥粒子粉砕部２で処理して得られる処理済み液は、例えば、反応槽４ａに戻すことができる。
【0059】
ところで、可搬式の汚泥粒子粉砕部２は、貯水池やため池などの水域内の処理対象水中のアオコに対して外力を加えて粉砕可能に構成される可搬式のアオコ粉砕機としても利用可能である。アオコの粉砕によってアオコの細胞壁が破壊されてアオコが微生物（好ましくは好気性微生物）によって捕食されやすくなり、水質浄化が促進される。水質浄化は、運用開始当初は、すでに存在しているアオコを処理する必要があるので、高い処理能力が要求されるが、アオコが十分に減少した後は、アオコの増殖を抑制可能な程度の運転を行えばいいので、高い処理能力が必要となる期間が限られている。このため、アオコ粉砕機を可搬式として、一時的に処理能力を高めることができるようにする運用が好適である。
【符号の説明】
【0060】
１ ：汚水槽
２ ：汚泥粒子粉砕部
２ａ ：狭窄部
２ａ１ ：第１狭窄部
２ａ２ ：第２狭窄部
２ｂ ：流路
２ｃ ：流入口
２ｄ ：吐出口
２ｅ ：上流側流路
２ｇ ：下流側流路
２ｇ１ ：流路
２ｈ ：ベース
２ｈ１ ：第１対向面
２ｈ２ ：第２対向面
２ｈ３ ：対向面
２ｈ４ ：テーパー部
２ｈ５ ：環状凸部
２ｈ６ ：環状凹部
２ｈ７ ：周縁部
２ｉ ：可動部
２ｉ１ ：先端面
２ｉ２ ：側面
２ｉ３ ：中央部
２ｉ４ ：環状凹部
２ｉ５ ：環状凸部
２ｉ６ ：周縁部
２ｉ７ ：側面
２ｊ ：衝突壁
２ｋ ：凹部
３ ：加圧部
４ ：生物処理部
４ａ ：反応槽
４ｂ ：高濃度酸素室
４ｃ ：酸素発生装置
５ ：沈殿槽
６ ：余剰タンク
７ ：放流槽
８ ：汚水
９ ：汚泥
９ａ ：汚泥粒子
９ｂ ：余剰汚泥
９ｄ ：方向
１０ ：汚泥処理システム
１１ ：処理対象液
１２ ：処理済み液
１２ａ ：上澄み液
Ｐ１ ：圧力
２ ：汚泥粒子粉砕部
２ａ ：狭窄部
２ａ１ ：第１狭窄部
２ａ２ ：第２狭窄部
２ｂ ：流路
２ｃ ：流入口
２ｄ ：吐出口
２ｅ ：上流側流路
２ｇ ：下流側流路
２ｇ１ ：流路
２ｈ ：ベース
２ｈ１ ：第１対向面
２ｈ２ ：第２対向面
２ｈ３ ：対向面
２ｈ４ ：テーパー部
２ｈ５ ：環状凸部
２ｈ６ ：環状凹部
２ｈ７ ：周縁部
２ｉ ：可動部
２ｉ１ ：先端面
２ｉ２ ：側面
２ｉ３ ：中央部
２ｉ４ ：環状凹部
２ｉ５ ：環状凸部
２ｉ６ ：周縁部
２ｉ７ ：側面
２ｊ ：衝突壁
２ｋ ：凹部
３ ：加圧部
４ ：生物処理部
４ａ ：反応槽
４ｂ ：高濃度酸素室
４ｃ ：酸素発生装置
５ ：沈殿槽
６ ：余剰タンク
７ ：放流槽
８ ：汚水
９ ：汚泥
９ａ ：汚泥粒子
９ｂ ：余剰汚泥
９ｄ ：方向
１０ ：汚泥処理システム
１１ ：処理対象液
１２ ：処理済み液
１２ａ ：上澄み液
Ｐ１ ：圧力
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
