特開 2024-73873 添加システム及び処理システム

(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】P2024073873

(43)【公開日】2024-05-30

(54)【発明の名称】添加システム及び処理システム

(51)【国際特許分類】

   C02F 11/148 20190101AFI20240523BHJP

   B01D 21/01 20060101ALI20240523BHJP

   C02F 11/00 20060101ALI20240523BHJP

【ＦＩ】

C02F11/148 ZAB

B01D21/01 102

B01D21/01 105

C02F11/00 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022184835

(22)【出願日】2022-11-18

(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】110003421

【氏名又は名称】弁理士法人フィールズ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】西澤 ▲祥▼太

【テーマコード（参考）】

4D015

4D059

【Ｆターム（参考）】

4D015BA12

4D015BA19

4D015BB09

4D015BB12

4D015CA12

4D015DA12

4D015DB01

4D015DC06

4D015EA08

4D059AA04

4D059AA05

4D059BA11

4D059BB00

4D059BC02

4D059BE00

4D059BE49

4D059BE55

4D059BE58

4D059BE61

4D059BF01

4D059BJ00

4D059BK12

4D059DA22

4D059DB11

(57)【要約】

【課題】脱水ろ液の水質悪化を抑制することを可能とする添加システム及び処理システムを提供する。
【解決手段】少なくとも有機性成分を含む処理対象を供給する供給装置と、供給装置から供給された処理対象に対して両性凝集剤を添加する第１添加装置と、両性凝集剤が添加された処理対象に対して無機凝集剤を添加する第２添加装置と、を備える。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

少なくとも有機性成分を含む処理対象を供給する供給装置と、
前記供給装置から供給された前記処理対象に対して両性凝集剤を添加する第１添加装置と、
前記両性凝集剤が添加された前記処理対象に対して無機凝集剤を添加する第２添加装置と、を備えた、添加システム。

【請求項2】

前記供給装置は、前記処理対象と前記両性凝集剤とを撹拌する撹拌装置を有し、
前記第２添加装置は、前記撹拌装置内の前記処理対象に対して、または、前記撹拌装置において撹拌が行われた後の前記処理対象に対して前記無機凝集剤を添加する、請求項１に記載の添加システム。

【請求項3】

前記供給装置によって供給される前記処理対象を可溶化する可溶化装置を備えた、請求項１に記載の添加システム。

【請求項4】

少なくとも有機性成分を含む処理対象に対して凝集剤を添加する添加装置と、
前記凝集剤が添加された前記処理対象を濃縮する濃縮装置と、
濃縮された前記処理対象を可溶化し、可溶化した前記処理対象に含まれる前記有機性成分を消化する消化システムと、
前記消化システムから排出される消化液を脱水する脱水装置と、
前記濃縮装置において濃縮が行われる前の前記処理対象に対して、または、前記濃縮装置において濃縮が行われた後の前記処理対象に対して、前記脱水装置において前記消化液から脱水された脱水ろ液を供給する供給装置と、を備えた、処理システム。

【請求項5】

さらに、前記消化システムから前記脱水装置に対して前記処理対象を供給する他の供給装置と、
前記他の供給装置から供給された前記処理対象に対して両性凝集剤を添加する第１添加装置と、
前記両性凝集剤が添加された前記処理対象に対して無機凝集剤を添加する第２添加装置と、を備えた、請求項４に記載の処理システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、添加システム及び処理システムに関する。

【背景技術】

【0002】

有機性成分を含む処理対象（例えば、汚泥を含む廃水）を処理する設備では、例えば、処理対象に対して凝集剤を添加することにより、処理対象に含まれる有機性成分を凝集させてフロックを形成する。そして、このような設備では、例えば、フロックが形成された後の処理対象について脱水を行う（特許文献１を参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００７－０６１７７３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ここで、上記のような設備では、エネルギーの消費量を削減することが望まれている。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示における添加システムは、少なくとも有機性成分を含む処理対象を供給する供給部と、前記供給部から供給された前記処理対象に対して両性凝集剤を添加する第１添加装置と、前記両性凝集剤が添加された前記処理対象に対して無機凝集剤を添加する第２添加装置と、を備える。

【発明の効果】

【0006】

本開示における添加システムによれば、エネルギーの消費量を削減することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】図１は、比較例における処理システム９００の構成について説明する図である。

【図2】図２は、比較例における処理システム９００の構成について説明する図である。

【図3】図３は、第１の実施の形態における処理システム１００の構成について説明する図である。

【図4】図４は、第１の実施の形態における処理システム１００の構成について説明する図である。

【図5】図５は、第１の実施の形態における処理方法について説明するフローチャート図である。

【図6】図６は、第１の実施の形態における処理システム１００の変形例について説明する図である。

【図7】図７は、第２の実施の形態における処理システム２００の構成について説明する図である。

【図8】図８は、第２の実施の形態における処理方法について説明するフローチャート図である。

【図9】図９は、第２の実施の形態における処理システム２００の変形例について説明する図である。

【図10】図１０は、第２の実施の形態における処理システム２００の変形例について説明する図である。

【図11】図１１は、第３の実施の形態における発電システム３００の構成について説明する図である。

【図12】図１２は、第３の実施の形態における発電方法について説明するフローチャート図である。

【図13】図１３は、変換装置３９の第１の具体例について説明する図である。

【図14】図１４は、変換装置３９の第２の具体例について説明する図である。

【図15】図１５は、変換装置３９の第２の具体例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】

［比較例における処理システム９００］
初めに、比較例における処理システム９００について説明を行う。図１及び図２は、比較例における処理システム９００の構成について説明する図である。以下、処理システム９００における処理対象が汚泥であるものとして説明を行う。

【0010】

本比較例における処理システム９００は、図１に示すように、例えば、濃縮装置９１と、可溶化装置９３と、槽９４（以下、消化槽９４とも呼ぶ）と、脱水装置９５とを有する。

【0011】

濃縮装置９１は、例えば、下水等の被処理液体を処理する水処理システムにおける最初沈殿池（図示しない）から排出された初沈汚泥や最終沈殿池（図示しない）から排出された余剰汚泥を濃縮する。以下、初沈汚泥や余剰汚泥を総称して単に汚泥とも呼ぶ。そして、濃縮された汚泥は、例えば、ポンプ（図示しない）等によって濃縮装置９１から可溶化装置９３に供給される。また、濃縮によって汚泥から分離した液体は、例えば、ポンプ（図示しない）等によって濃縮装置９１から最初沈殿池等に返送される。

【0012】

可溶化装置９３は、例えば、濃縮装置９１から供給された汚泥の可溶化を行う。そして、可溶化が行われた汚泥は、例えば、ポンプ（図示しない）等によって可溶化装置９３から消化槽９４に供給される。

【0013】

消化槽９４は、例えば、撹拌機能を有する。消化槽９４内においては、例えば、可溶化装置９３から供給された汚泥に含まれる有機性成分（以下、単に有機物とも呼ぶ）が、消化槽９４内の嫌気性細菌によって嫌気性消化（分解）される。そして、この消化の過程においてメタン等の消化ガス（以下、単に消化ガスとも呼ぶ）が生成される。そして、消化槽９４において消化された汚泥を含む液体（以下、消化液とも呼ぶ）は、例えば、ポンプ（図示しない）等によって消化槽９４から脱水装置９５に配管Ｌ９１を介して供給される。

【0014】

脱水装置９５は、例えば、消化槽９４からの消化液に含まれる汚泥を脱水する。そして、脱水された汚泥は、例えば、ポンプ（図示しない）等によって脱水装置９５から焼却炉（図示しない）等の後段設備に供給される。また、汚泥から脱水された液体（以下、脱水ろ液とも呼ぶ）は、例えば、ポンプ（図示しない）等によって脱水装置９５から最初沈殿池等に返送される。

【0015】

また、処理システム９００では、図１に示すように、例えば、消化槽９４から脱水装置９５に対して消化液を供給する配管Ｌ９１に、消化液に含まれる有機物を凝集させてフロックを形成するための凝集剤（以下、単に凝集剤とも呼ぶ）を、配管Ｌ９２を介して添加する。

【0016】

すなわち、本比較例における処理システム９００では、例えば、可溶化装置９３において可溶化された汚泥を消化槽９４において消化する。

【0017】

これにより、処理システム９００では、消化が行われやすい状態の汚泥を消化槽９４に供給することで、例えば、消化槽９４における汚泥の消化率を向上させることが可能になり、消化ガスの発生量を増加させることが可能になる。また、処理システム９００では、可溶化によって汚泥に含まれる植物、菌類及び細菌類の細胞の細胞壁や、細胞膜（以下、細胞壁及び細胞膜を総称して細胞壁等とも呼ぶ）を破壊することで、例えば、汚泥の脱水性を向上させることが可能になり、脱水装置９５において脱水された後の汚泥の減容化を行うことが可能になる。

【0018】

しかしながら、処理システム９００では、この場合、可溶化によって細胞壁等が破壊されることで、例えば、細胞内の有機物等が細胞外に溶存性固形物として排出される。そのため、処理システム９００では、例えば、脱水前の汚泥に溶存性固形物が多く含まれるため、脱水装置９５で発生する脱水ろ液に溶存性固形物が移行し、脱水ろ液の水質が悪化する場合がある。

【0019】

また、処理システム９００では、可溶化装置９３において熱加水分解を行う場合、例えば、可溶化装置９３に供給する前の汚泥を予め脱水する場合がある。具体的に、処理システム９００では、図２に示すように、例えば、濃縮装置９１と可溶化装置９３との間において脱水装置９２を有し、濃縮装置９１から供給された濃縮汚泥を脱水装置９２において脱水してから可溶化装置９３に供給する。これにより、処理システム９００では、例えば、可溶化装置９３に供給される汚泥（すなわち、可溶化対象の汚泥）の含水率を低下させることが可能になり、可溶化装置９３における汚泥の可溶化を効率的に行うことが可能になる。

【0020】

しかしながら、処理システム９００では、この場合、脱水装置９２において脱水を行わない場合と比較して、汚泥における固形物の濃度が上昇することになり、汚泥の量に対する凝集剤の添加量を増加させる必要性が生じる。汚泥の量に対する凝集剤の添加量が多い条件では、汚泥に含まれる固形物と凝集剤との接触効率が低下するため、脱水装置９５における固液分離が不十分となり、脱水ろ液の水質がより悪化する場合がある。そして、水質が悪化した脱水ろ液をそのまま水処理に返送すると、水処理側の消費電力（エネルギー消費量）が増加する。また、脱水ろ液そのものを処理しようとすると、この処理に必要なエネルギーの消費量が増える。具体的に、例えば、脱水ろ液の水質を改善するために脱水ろ液をろ過する場合や脱水ろ液に薬剤を注入する場合、ろ過処理や注入処理にエネルギーが必要になり、エネルギーの消費量が増える。

【0021】

そこで、第１の実施の形態における処理システム１００では、例えば、消化液に含まれる有機物を効果的に凝集させて強固なフロックを形成することにより、汚泥の可溶化により生じる有機物に起因する脱水ろ液の水質悪化を抑制する。以下、第１の実施の形態における処理システム１００について説明を行う。

【0022】

［第１の実施の形態における処理システム１００］
図３及び図４は、第１の実施の形態における処理システム１００の構成について説明する図である。また、図５は、第１の実施の形態における処理方法について説明するフローチャート図である。以下、処理システム１００における処理対象が汚泥であるものとして説明を行う。

【0023】

本実施の形態における処理システム１００は、図３に示すように、例えば、濃縮装置１と、可溶化装置３と、槽４（以下、消化槽４とも呼ぶ）と、脱水装置５とを有する。以下、可溶化装置３と消化槽４とを総称して消化システム８とも呼ぶ。

【0024】

濃縮装置１は、図１で説明した濃縮装置９１と同様に、例えば、最初沈殿池や最終沈殿池（図示しない）から排出された汚泥を濃縮する。そして、濃縮された汚泥は、例えば、ポンプ（図示しない）等によって濃縮装置１から可溶化装置３に供給される。また、濃縮によって汚泥から分離した液体は、例えば、ポンプ（図示しない）等によって濃縮装置１から最初沈殿池等に返送される。

【0025】

可溶化装置３は、図１で説明した可溶化装置９３と同様に、例えば、濃縮装置１から供給された汚泥の可溶化を行う。具体的に、可溶化装置３は、例えば、汚泥に対して水蒸気を供給して加熱するとともに加圧することによって熱加水分解を行う。なお、可溶化装置３は、例えば、汚泥に対してオゾン等を添加することによって加水分解を行う。そして、可溶化が行われた汚泥は、例えば、ポンプ（図示しない）等によって可溶化装置３から消化槽４に供給される。

【0026】

消化槽４は、図１で説明した消化槽９４と同様に、例えば、撹拌機能を有する。消化槽４内においては、例えば、可溶化装置３から供給された汚泥に含まれる有機物が、消化槽４内の嫌気性細菌によって嫌気性消化（分解）される。そして、この消化の過程において消化ガスが生成される。そして、消化槽４において消化された消化液は、例えば、ポンプ（図示しない）等によって消化槽４から脱水装置５に供給される。

【0027】

脱水装置５は、図１で説明した脱水装置９５と同様に、例えば、消化槽４からの消化液に含まれる汚泥を脱水する。そして、脱水された汚泥は、例えば、ポンプ（図示しない）等によって脱水装置５から焼却炉等の後段設備に供給される。また、汚泥から脱水された脱水ろ液は、例えば、ポンプ（図示しない）等によって脱水装置５から最初沈殿池等に返送される。

【0028】

ここで、処理システム１００では、例えば、消化槽４と脱水装置５とを連通する配管Ｌ１において、両性凝集剤（両性ポリマー）を汚泥に添加し、さらに、ポリ鉄等のカチオン性の無機凝集剤（以下、単に無機凝集剤とも呼ぶ）を汚泥に添加する。

【0029】

具体的に、ポンプＰ２（以下、第１添加装置Ｐ２とも呼ぶ）は、図４に示すように、例えば、槽７ａに貯留された両性凝集剤を配管Ｌ２から撹拌装置６に供給する。撹拌装置６は、例えば、スタティックミキサーやダイナミックミキサー等のインラインミキサーであってよい。また、ポンプＰ３（以下、第２添加装置Ｐ３とも呼ぶ）は、例えば、槽７ｂに貯留された無機凝集剤を配管Ｌ３から撹拌装置６に供給する。そして、撹拌装置６は、例えば、消化槽４から撹拌装置６に対して汚泥を供給する配管Ｌ１ａに設けられたポンプＰ１によって配管Ｌ１（以下、配管Ｌ１ａとも呼ぶ）を介して供給された汚泥と、配管Ｌ２を介してポンプＰ２から供給された両性凝集剤とを撹拌する。さらに、撹拌装置６は、例えば、両性凝集剤と撹拌された汚泥と、配管Ｌ３を介してポンプＰ３から供給された無機凝集剤とをさらに撹拌する。その後、撹拌装置６は、例えば、無機凝集剤と撹拌された汚泥を配管Ｌ１（以下、配管Ｌ１ｂとも呼ぶ）から脱水装置５に供給する。以下、ポンプＰ１と配管Ｌ１ａと撹拌装置６とを総称して供給装置ＳＰ１とも呼ぶ。また、供給装置ＳＰ１とポンプＰ２とポンプＰ３とを総称して添加システム１０とも呼ぶ。

【0030】

なお、処理システム１００は、例えば、配管Ｌ１ｂの途中において、撹拌装置６と異なる他の撹拌装置（図示しない）を有するものであってもよい。そして、処理システム１００では、例えば、撹拌装置６において撹拌された汚泥（両性凝集剤及び無機凝集剤と撹拌された汚泥）を他の撹拌装置においてさらに撹拌することにより、フロックの形成を促進させるものであってもよい。具体的に、他の撹拌装置は、槽を有し、この槽内において、例えば、急速撹拌と緩速撹拌とを順に行う撹拌装置であってよい。また、他の撹拌装置は、槽を有し、この槽内において、例えば、垂直方向における下側にて急速撹拌を行い、垂直方向における上側にて緩速撹拌を行うなど、急速撹拌及び緩速撹拌を同時に行うものであってもよい。

【0031】

また、処理システム１００では、例えば、配管Ｌ１ｂにおいて無機凝集剤を汚泥に添加するものであってもよい。そして、処理システム１００では、例えば、両性凝集剤と撹拌が行われた後の汚泥と無機凝集剤との撹拌を他の撹拌装置において行うものであってもよい。

【0032】

このように、本実施の形態における添加システム１０は、例えば、少なくとも有機性成分を含む汚泥を供給する供給装置ＳＰ１と、供給装置ＳＰ１から供給された汚泥に対して両性凝集剤を添加する第１添加装置Ｐ２と、両性凝集剤が添加された汚泥に対して無機凝集剤を添加する第２添加装置Ｐ３と、を備える。

【0033】

具体的に、本実施の形態における供給装置ＳＰ１は、例えば、汚泥と両性凝集剤とを撹拌する撹拌装置６を有し、第２添加装置Ｐ３は、撹拌装置６内の汚泥に対して、または、撹拌装置６において撹拌が行われた後の汚泥（すなわち、例えば、配管Ｌ１ｂを流れる汚泥）に対して無機凝集剤を添加するものであってよい。

【0034】

これにより、本実施の形態における処理システム１００は、例えば、比較例における処理システム９００と比較して、消化液に含まれる固形物と凝集剤とを確実に反応させて、効果的に固形物を凝集させてフロックを形成することが可能になる。すなわち、本実施の形態における処理システム１００によれば、凝集剤の種類、凝集剤の添加タイミングや撹拌を工夫することで、単に、凝集剤を添加し撹拌する場合と比較して、効果的に消化液に含まれる固形物を凝集することができる。そのため、処理システム１００は、例えば、可溶化装置３において汚泥が可溶化されて、脱水ろ液の水質悪化の一因である溶存性固形物が増加しても、脱水装置５における溶存性固形物の脱水ろ液への移行を防止することが可能になる。すなわち、脱水装置５から排出される脱水ろ液の水質の悪化を抑制することが可能になる。このように脱水ろ液の水質の悪化を抑制することで、返送先である下水処理で脱水ろ液に含まれる固形物を処理するためのエネルギー、または、脱水ろ液の水質改善に要するエネルギーを削減することができる。この削減できるエネルギーとして、例えば、下水処理の反応槽で曝気に要するエネルギーが挙げられる。また、この削減できるエネルギーとして、例えば、脱水ろ液の水質を改善するために脱水ろ液をろ過する場合や脱水ろ液に薬剤を注入する場合における、ろ過処理や注入処理に必要なエネルギーが挙げられる。

【0035】

［第１の実施の形態における処理方法］
次に、第１の実施の形態における処理方法について説明を行う。

【0036】

濃縮装置１は、例えば、最初沈殿池や最終沈殿池等の前段設備から供給された汚泥を濃縮する（図５のステップＳ１）。

【0037】

そして、可溶化装置３は、例えば、ステップＳ１において濃縮された汚泥を可溶化する（図５のステップＳ２）。続いて、消化槽４では、例えば、ステップＳ２において可溶化が行われた汚泥が消化される（図５のステップＳ３）。次に、ポンプＰ２は、例えば、ステップＳ３において消化槽４から後段設備（例えば、脱水装置５）に供給される消化液に対して両性凝集剤を添加する（図５のステップＳ４）。

【0038】

そして、ポンプＰ３は、例えば、ステップＳ４において両性凝集剤が添加された消化液に対して無機凝集剤をさらに添加する（図５のステップＳ５）。その後、脱水装置５は、例えば、ステップＳ５において無機凝集剤が添加された消化液に含まれる汚泥を脱水する（図５のステップＳ６）。そして、脱水装置５は、例えば、脱水された汚泥を焼却炉等の後段設備に供給するとともに、汚泥から脱水された脱水ろ液を最初沈殿池等に返送する（図５のステップＳ７）。

【0039】

［第１の実施の形態における処理システム１００の変形例］
次に、第１の実施の形態における処理システム１００の変形例について説明を行う。図６は、第１の実施の形態における処理システム１００の変形例について説明する図である。

【0040】

処理システム１００では、図２で説明した処理システム９００と同様に、可溶化装置３において熱加水分解を行う場合、例えば、可溶化装置３に供給する前の汚泥を予め脱水するものであってよい。具体的に、処理システム１００では、図６に示すように、例えば、濃縮装置１と可溶化装置３との間において脱水装置２を有し、濃縮装置１から供給された汚泥を脱水装置２において脱水してから可溶化装置３に供給するものであってよい。

【0041】

これにより、本変形例における処理システム１００では、例えば、可溶化装置３に供給される汚泥（すなわち、可溶化対象の汚泥）の含水率を低下させることが可能になり、可溶化装置３における汚泥の可溶化を効率的に行うことが可能になる。

【0042】

また、本変形例における処理システム１００では、図３等で説明したように凝集剤と、汚泥に含まれる浮遊性固形物及び可溶化によって増加した溶存性固形物とを十分に反応させて強固なフロックを形成することが可能になる。

【0043】

［第２の実施の形態における処理システム２００］
次に、第２の実施の形態における処理システム２００について説明を行う。図７は、第２の実施の形態における処理システム２００の構成について説明する図である。また、図８は、第２の実施の形態における処理方法について説明するフローチャート図である。以下、処理システム２００における処理対象が汚泥であるものとして説明を行う。

【0044】

本実施の形態における処理システム２００は、図７に示すように、例えば、濃縮装置１１と、可溶化装置１３と、槽１４（以下、消化槽１４とも呼ぶ）と、脱水装置１５とを有する。以下、可溶化装置１３と消化槽１４とを総称して消化システム１８とも呼ぶ。

【0045】

濃縮装置１１は、図３等で説明した濃縮装置１と同様に、例えば、最初沈殿池や最終沈殿池から排出された汚泥を濃縮する。そして、濃縮された汚泥は、例えば、ポンプ（図示しない）等によって濃縮装置１１から可溶化装置１３に供給される。また、濃縮によって汚泥から分離した液体は、例えば、ポンプ（図示しない）等によって濃縮装置１１から最初沈殿池等に返送される。

【0046】

可溶化装置１３は、図３等で説明した可溶化装置３と同様に、例えば、濃縮装置１１から供給された汚泥の可溶化を行う。そして、可溶化が行われた汚泥は、例えば、ポンプ（図示しない）等によって可溶化装置１３から消化槽１４に供給される。

【0047】

消化槽１４は、図３等で説明した消化槽４と同様に、例えば、撹拌機能を有する。消化槽１４内においては、例えば、可溶化装置１３から供給された汚泥に含まれる有機物が、消化槽１４内の嫌気性細菌によって嫌気性消化（分解）される。そして、この消化の過程において消化ガスが生成される。そして、消化槽１４において消化された消化液は、例えば、ポンプ（図示しない）等によって消化槽１４から脱水装置１５に供給される。

【0048】

脱水装置１５は、図３等で説明した脱水装置５と同様に、例えば、消化槽１４からの消化液に含まれる汚泥を脱水する。そして、脱水された汚泥は、例えば、ポンプ（図示しない）等によって脱水装置１５から焼却炉等の後段設備に供給される。

【0049】

また、処理システム２００では、図７に示すように、例えば、消化槽１４と脱水装置１５とを連通する配管Ｌ１１において凝集剤を汚泥に添加する。具体的に、槽（図示しない）に貯留された凝集剤は、例えば、配管Ｌ１１に合流する配管Ｌ１２に設けられたポンプ（図示しない）によって配管Ｌ１１に供給される。なお、処理システム２００では、図３等で説明した処理システム１００と同様に、例えば、配管Ｌ１１において両性凝集剤と無機凝集剤とを順に汚泥に添加するものであってもよい。すなわち、処理システム２００は、例えば、図４で説明した添加システム１０と同様の機能を有する添加システムを有するものであってもよい。

【0050】

また、本実施の形態における脱水装置１５において汚泥から脱水された脱水ろ液は、図３等で説明した脱水装置５と異なり、例えば、配管Ｌ１３に返送される。配管Ｌ１３は、例えば、濃縮装置１１に対して汚泥を供給する配管である。具体的に、脱水装置１５において汚泥から脱水された脱水ろ液は、図７に示すように、例えば、配管Ｌ１４に設けられたポンプＰ１１によって配管Ｌ１４を介して配管Ｌ１３に返送される。配管Ｌ１４は、例えば、脱水装置１５と配管Ｌ１３とを連通する配管である。以下、ポンプＰ１１と配管Ｌ１４とを総称して供給装置ＳＰ２とも呼ぶ。そして、濃縮装置１１は、例えば、最初沈殿池や最終沈殿池から排出された汚泥と、脱水装置１５から供給された脱水ろ液とを併せて濃縮する。

【0051】

さらに、処理システム２００では、例えば、配管Ｌ１３においても凝集剤を汚泥に添加する。具体的に、槽（図示しない）に貯留された凝集剤は、例えば、配管Ｌ１３に合流する配管Ｌ１５に設けられたポンプＰ１２によって配管Ｌ１３に供給される。以下、ポンプＰ１２と配管Ｌ１５とを総称して添加装置ＡＤとも呼ぶ。

【0052】

このように、本実施の形態における処理システム２００は、例えば、少なくとも有機性成分を含む汚泥に対して凝集剤を添加するポンプＰ１２と、凝集剤が添加された汚泥を濃縮する濃縮装置１１と、濃縮された汚泥を可溶化し、可溶化した汚泥に含まれる有機性成分を消化する消化システム１８と、消化システム１８から排出される消化液を脱水する脱水装置１５と、濃縮装置１１において濃縮が行われる前の汚泥に対して、脱水装置１５において消化液から脱水された脱水ろ液を供給する供給装置ＳＰ２と、を備える。

【0053】

これにより、本実施の形態における処理システム２００では、例えば、脱水装置１５から供給された脱水ろ液に含まれる固形物を、最初沈殿池や最終沈殿池から排出された汚泥（濃縮が行われる前の汚泥）に吸着させることが可能になる。そのため、処理システム２００では、例えば、脱水装置１５で生じた脱水ろ液を配管Ｌ１３に供給した場合に濃縮装置１１で発生した濃縮分離液に含まれる固形物の方が、脱水装置１５で生じた脱水ろ液を配管Ｌ１３に供給しなかった場合に濃縮装置１１で発生した濃縮分離液及び脱水装置１５で生じた脱水ろ液に含まれる固形物の合計量よりも小さくなるため、最初沈殿池等に返送する返流水の水質悪化を抑制することが可能になり、反応槽等における処理負担の増加を抑制することが可能になる。また、処理システム２００では、例えば、濃縮装置１１の前段において脱水装置１５からの脱水ろ液に凝集剤を添加することで、可溶化により生じた固形物を凝集させてフロックを形成することができる。そして、かかるフロックは、濃縮装置１１において濃縮汚泥として後段の装置（例えば、可溶化装置１３）に供給されるので、濃縮分離液に含まれる固形物の量を減らすことができ、最初沈殿池等に返送する返送水の水質悪化を抑制することが可能になる。

【0054】

また、本実施の形態における処理システム２００では、例えば、処理システム１００と同様に、消化システム１８から脱水装置１５に対して汚泥を供給する供給装置（以下、他の供給装置とも呼ぶ）と、他の供給装置から供給された汚泥に対して両性凝集剤を添加するポンプと、両性凝集剤が添加された汚泥に対して無機凝集剤を添加するポンプと、を備えるものであってもよい。

【0055】

これにより、本実施の形態における処理システム２００は、例えば、処理システム１００と同様に、例えば、凝集剤と、汚泥に含まれる浮遊性固形物及び可溶化によって増加する溶存性固形物とを十分に反応させて、脱水装置１５で生じる脱水ろ液に含まれる固形物の量を低減することが可能になる。そのため、固形物の含有量が少ない脱水ろ液が濃縮装置１１の前段に供給されることとなり、結果として、濃縮装置１１で発生する分離液に含まれる固形物の量も低減することが可能になる。すなわち、処理システム２００に処理システム１００の構成を追加することにより、返流水の負荷をより一層低減することが可能になる。

【0056】

なお、処理システム２００は、例えば、図３等で説明した処理システム１００と同様に、消化槽１４と脱水装置１５との間（配管Ｌ１１の途中）において撹拌装置（図示しない）を有するものであってもよい。すなわち、処理システム２００は、例えば、図４で説明した撹拌装置６と同様の機能を有する撹拌装置を有するものであってもよい。そして、この撹拌装置は、例えば、消化槽１４から供給された消化液と凝集剤とを撹拌し、凝集剤との撹拌が行われた後の消化液を脱水装置１５に供給するものであってもよい。

【0057】

また、処理システム２００は、例えば、濃縮装置１１の前段（配管Ｌ１３の途中）において撹拌装置（図示しない）をさらに有するものであってもよい。そして、この撹拌装置は、例えば、配管Ｌ１３を介して供給された汚泥と配管Ｌ１４を介して供給された消化液と凝集剤とを撹拌し、撹拌が行われた後の汚泥（脱水ろ液を含む汚泥）を濃縮装置１１に供給するものであってもよい。

【0058】

［第２の実施の形態における処理方法］
次に、第２の実施の形態における処理方法について説明を行う。

【0059】

濃縮装置１１は、例えば、最初沈殿池や最終沈殿池等の前段設備から供給された汚泥を濃縮する（図８のステップＳ１１）。

【0060】

そして、可溶化装置１３は、例えば、ステップＳ１１において濃縮された汚泥を可溶化する（図８のステップＳ１２）。続いて、消化槽１４では、例えば、ステップＳ１２において可溶化が行われた汚泥が消化される（図８のステップＳ１３）。次に、配管Ｌ１２に設けられたポンプ（図示しない）は、例えば、ステップＳ１３において消化槽１４から後段設備（例えば、脱水装置１５）に供給される消化液に対して凝集剤を添加する（図８のステップＳ１４）。具体的に、配管Ｌ１２に設けられたポンプは、例えば、配管Ｌ１１において凝集剤を汚泥に添加する。

【0061】

さらに、脱水装置１５は、例えば、ステップＳ１４において凝集剤が添加された消化液に含まれる汚泥を脱水する（図８のステップＳ１５）。

【0062】

その後、脱水装置１５は、例えば、脱水された汚泥を焼却炉等の後段設備に供給するとともに、汚泥から脱水された脱水ろ液を濃縮装置１１に返送する（図８のステップＳ１６）。

【0063】

そして、濃縮装置１１は、例えば、ステップＳ１６において返送された脱水ろ液を含む汚泥（ポンプＰ１２によって凝集剤が添加された汚泥）を濃縮する。

【0064】

［第２の実施の形態における処理システム２００の変形例］
次に、第２の実施の形態における処理システム２００の変形例について説明を行う。図９及び図１０は、第２の実施の形態における処理システム２００の変形例について説明する図である。

【0065】

処理システム２００では、図３で説明した処理システム１００と同様に、可溶化装置１３において熱加水分解を行う場合、例えば、可溶化装置１３に供給する前の汚泥を予め脱水するものであってよい。具体的に、処理システム２００では、図９に示すように、例えば、濃縮装置１１と可溶化装置１３との間において脱水装置１２を有し、濃縮装置１１から供給された汚泥を脱水装置１２において脱水してから可溶化装置１３に供給するものであってよい。

【0066】

これにより、本変形例における処理システム２００では、図３で説明した処理システム１００と同様に、例えば、可溶化装置３に供給される汚泥（すなわち、可溶化対象の汚泥）の含水率を低下させることが可能になり、可溶化装置３における汚泥の可溶化を効率的に行うことが可能になる。

【0067】

なお、本変形例における処理システム２００では、図１０に示すように、例えば、脱水装置１５から供給された脱水ろ液を脱水装置１２に返送するものであってもよい。具体的に、本変形例における処理システム２００では、図１０に示すように、例えば、濃縮装置１１と脱水装置１２とを連通する配管Ｌ１６に対して、脱水装置１５から供給された脱水ろ液を返送するものであってもよい。

【0068】

これにより、本変形例における処理システム２００では、図９で説明した場合と同様に、例えば、脱水装置１５から供給された脱水ろ液に含まれる固形物を、濃縮後の汚泥に吸着させることが可能になり、最初沈殿池等に返送する返流水の水質の悪化を抑制することが可能になる。

【0069】

この点、脱水装置１５において汚泥から脱水された脱水ろ液を配管Ｌ１３（濃縮装置１１に対して汚泥を供給する配管）に返送する場合、脱水ろ液を配管Ｌ１６（脱水装置１２に対して汚泥を供給する配管）に返送する場合と比較して、濃縮装置１１から脱水装置１２に対して供給される被脱水物の量を抑えることが可能になる。そのため、処理システム２００では、脱水装置１５において汚泥から脱水された脱水ろ液を配管Ｌ１３に返送する場合、例えば、配管Ｌ１６に返送する場合と比較して、脱水装置１２の容量を抑えることが可能になる。

【0070】

［第３の実施の形態における発電システム３００］
次に、第３の実施の形態における発電システム３００について説明を行う。図１１は、第３の実施の形態における発電システム３００の構成について説明する図である。また、図１２は、第３の実施の形態における発電方法について説明するフローチャート図である。

【0071】

本実施の形態における発電システム３００は、図１１に示すように、例えば、濃縮装置３１と、消化槽３４と、脱水装置３５と、圧縮装置３６と、分離装置３７と、発電装置３８と、変換装置３９とを有する。以下、消化槽３４と脱水装置３５とを総称して消化システム３３とも呼ぶ。また、以下、消化システム３３における処理対象が汚泥であるものとして説明を行う。さらに、以下、圧縮装置３６と分離装置３７とを総称して気体供給システム３０とも呼ぶ。なお、発電システム３００は、図６等で説明した脱水装置２や可溶化装置３と同様の機能を有する脱水装置や可溶化装置をさらに有するものであってもよい。

【0072】

濃縮装置３１は、図３等で説明した濃縮装置１と同様に、例えば、最初沈殿池等から排出された汚泥を濃縮する。そして、濃縮された汚泥は、例えば、ポンプ（図示しない）等によって濃縮装置３１から消化槽３４に供給される。また、濃縮によって汚泥から分離した液体は、例えば、ポンプ（図示しない）等によって濃縮装置３１から最初沈殿池等に返送される。

【0073】

消化槽３４は、図３等で説明した消化槽４と同様に、例えば、攪拌機能を有する。消化槽３４内においては、例えば、濃縮装置３１から供給された汚泥に含まれる有機物が、消化槽３４内の嫌気性細菌によって嫌気性消化される。この消化の過程において消化ガスが生成される。そして、消化槽３４において消化された汚泥を含む液体（消化液）は、例えば、ポンプ（図示しない）等によって消化槽３４から脱水装置３５に供給される。また、消化槽３４において発生した消化ガスは、例えば、ブロワ（図示しない）等によって消化槽３４から圧縮装置３６に供給される。

【0074】

脱水装置３５は、図３等で説明した脱水装置５と同様に、例えば、消化槽３４からの消化液に含まれる汚泥を脱水する。そして、脱水された汚泥は、例えば、ポンプ（図示しない）等によって脱水装置３５から焼却炉（図示せず）等の後段設備に供給される。また、脱水装置３５から脱水された脱水ろ液は、例えば、ポンプ（図示しない）等によって脱水装置３５から最初沈殿池等に返送される。

【0075】

また、消化システム３３では、図３等で説明した消化システム８と同様に、例えば、消化槽３４と脱水装置３５とを連通する配管において凝集剤を消化液に添加してもよい。

【0076】

圧縮装置３６は、例えば、消化槽３４において発生した消化ガスを圧縮する。そして、圧縮装置３６は、例えば、圧縮した消化ガスを分離装置３７に供給する。

【0077】

分離装置３７は、例えば、圧縮装置３６から供給された消化ガスの膜分離を行うことによって、消化ガスをメタンと二酸化炭素とに分離する。

【0078】

発電装置３８は、例えば、ガスエンジンやガスタービン等の発電装置であり、分離装置３７において消化ガスから分離したメタンを燃焼させることによって発電を行う。

【0079】

変換装置３９は、例えば、発電装置３８から供給された流体（発電装置３８における発電に伴って発生した温水または蒸気）が有する熱エネルギー（廃熱の熱エネルギー）を圧縮装置３６の駆動エネルギーに変換する。そして、変換装置３９は、例えば、熱エネルギーから変換した駆動エネルギーを圧縮装置３６に供給する。その後、圧縮装置３６は、例えば、変換装置３９から供給された駆動エネルギーを用いて駆動することによって、消化槽３４から供給された消化ガスを圧縮する。

【0080】

このように、本実施の形態における気体供給システム３０は、例えば、メタン（可燃性気体）を含む消化ガス（混合気体）を圧縮する圧縮装置３６と、圧縮装置３６から供給された消化ガスからメタンを分離する分離装置３７と、を備え、圧縮装置３６は、分離されたメタンを燃焼させて生じる熱エネルギーによって発電する発電装置３８から排出される流体が有する熱エネルギーによって消化ガスを圧縮する。

【0081】

また、本実施の形態における発電システム３００は、例えば、メタンを含む消化ガスを圧縮する圧縮装置３６と、圧縮装置３６から供給された消化ガスからメタンを分離する分離装置３７と、分離させたメタンを燃焼させて生じる熱エネルギーによって発電する発電装置３８と、を備え、圧縮装置３６は、発電装置３８から排出される流体が有する熱エネルギーによって消化ガスを圧縮する。

【0082】

具体的に、気体供給システム３０は、例えば、発電装置３８から排出される流体が有する熱エネルギーを圧縮装置３６の駆動エネルギーに変換する変換装置３９を有し、圧縮装置３６は、変換装置によって変換された駆動エネルギーによって消化ガスを圧縮する。

【0083】

すなわち、本実施の形態における気体供給システム３０（発電システム３００）は、例えば、発電装置３８における発電に伴って発生した温水または蒸気が有する熱エネルギーを用いることによって、圧縮装置３６を駆動させる。

【0084】

これにより、本実施の形態における気体供給システム３０（発電システム３００）は、例えば、圧縮装置３６における消化ガスの圧縮においてエネルギーを有効利用することが可能になる。具体的に、気体供給システム３０（発電システム３００）は、例えば、発電装置３８において得られた電力を用いることによって圧縮装置３６を駆動させる必要がなくなり、他の用途に活用することができる電力量の減少を抑制することが可能になる。

【0085】

なお、分離装置３７において消化ガスから分離されたメタンは、発電装置３８における発電の他、例えば、都市ガスの代替燃料や自動車の燃料等として用いられるものであってもよい。

【0086】

また、分離装置３７において消化ガスから分離された二酸化炭素は、例えば、メタネーションの原料等として用いられるものであってもよい。そして、メタネーションによって生成されたメタンは、例えば、発電装置３８に供給されて発電に用いられるものであってもよい。すなわち、メタネーションによって生成されたメタンは、例えば、分離装置３７において消化ガスから分離されたメタンとともに発電に用いられるものであってよい。

【0087】

［第３の実施の形態における発電方法］
次に、第３の実施の形態における発電方法について説明を行う。

【0088】

圧縮装置３６は、例えば、消化システム３３において発生した消化ガス（混合気体）を圧縮する（図１２のステップＳ２１）。具体的に、圧縮装置３６は、例えば、後述するステップＳ２３における発電に伴って排出された蒸気（流体）が有する熱エネルギーによって消化ガスを圧縮する。さらに具体的に、圧縮装置３６は、例えば、変換装置３９が熱エネルギーから変換した駆動エネルギーを用いることによって消化ガスを圧縮する。

【0089】

そして、分離装置３７は、例えば、ステップＳ２１で圧縮した消化ガスからメタン（可燃性気体）を分離する（図１２のステップＳ２２）。

【0090】

その後、発電装置３８は、例えば、ステップＳ２２で分離したメタンを燃焼させて生じる熱エネルギーによって発電する（図１２のステップＳ２３）。以下、変換装置３９の具体例について説明を行う。

【0091】

［変換装置３９の具体例（１）］
図１３は、変換装置３９の第１の具体例について説明する図である。

【0092】

変換装置３９は、図１３に示すように、例えば、圧縮装置３６と回転軸３６ａを介して連結されたタービン３９（以下、タービン３９ａとも呼ぶ）であってもよい。

【0093】

具体的に、タービン３９ａは、この場合、例えば、発電装置３８から供給された蒸気が有する熱エネルギー（発電による廃熱の熱エネルギー）を利用して回転軸３６ａを回転させる。そして、圧縮装置３６は、例えば、タービン３９ａによる回転軸３６ａの回転に伴って駆動することにより、消化槽３４から供給された消化ガスを圧縮し、圧縮した消化ガスを分離装置３７に供給する。

【0094】

このように、本実施の形態における変換装置３９は、例えば、発電装置３８から排出される流体が有する熱エネルギーによって回転するタービン３９ａであり、圧縮装置３６は、タービン３９ａの回転に伴って駆動するものであってもよい。

【0095】

これにより、本実施の形態における気体供給システム３０は、例えば、タービン３９ａの回転に伴って発生した駆動エネルギーを活用することで、発電装置３８において得られた電力の使用量を低減し消化ガスの圧縮を行うことが可能になる。

【0096】

［変換装置３９の具体例（２）］
次に、変換装置３９の第２の具体例について説明する図である。図１４及び図１５は、変換装置３９の第２の具体例について説明する図である。

【0097】

変換装置３９は、図１４に示すように、例えば、発電装置３８から供給された蒸気が有する熱エネルギーを利用して発電を行う発電装置３９（以下、廃熱発電装置３９ｂとも呼ぶ）であってもよい。

【0098】

廃熱発電装置３９ｂは、図１５に示すように、例えば、発電装置３８から供給された蒸気が有する熱エネルギーを回収して電力に変換する機能を有し、例えば、蒸発器５１と、タービン５２と、発電機５３（以下、他の発電機５３とも呼ぶ）と、再生器５４と、凝縮器５５と、ポンプＰとを有するものであってよい。そして、蒸発器５１、タービン５２、再生器５４、凝縮器５５及びポンプＰは、例えば、作動媒体Ｌを循環させるランキンサイクルやカリーナサイクル等の熱サイクル（以下、単にサイクルとも呼ぶ）を形成するものであってよい。この場合、作動媒体Ｌは、例えば、水より低沸点のフロン、代替フロン、アンモニアまたはアンモニアと水との混合流体等の低沸点媒体であってよい。

【0099】

ポンプＰは、例えば、蒸発器５１、蒸気タービン５２、再生器５４、凝縮器５５、再生器５４及び蒸発器５１から構成されるサイクル内において作動媒体Ｌを循環させるポンプである。

【0100】

蒸発器５１は、例えば、発電装置３８から供給された蒸気または温水が有する熱エネルギーによって作動媒体Ｌを蒸発させる。

【0101】

タービン５２は、例えば、蒸気タービンであり、蒸発器５１によって生成された作動媒体Ｌの蒸気によって回転する。そして、蒸気タービン５２の回転軸に接続された発電機５３は、例えば、蒸気タービン５２の回転によって発電を行う。

【0102】

凝縮器５５は、例えば、ポンプ（図示しない）によって供給された冷却水によって、タービン５２から出力された作動媒体Ｌの蒸気を凝縮する。そして、凝縮器５５は、例えば、凝縮した作動媒体ＬをポンプＰによって再生器５４を経由して蒸発器５１に供給する。具体的に、再生器５４は、この場合、例えば、タービン５２から出力された作動媒体Ｌの蒸気と、凝縮器５５によって凝縮済の作動媒体Ｌとの熱交換を行うことによって、タービン５２から出力された作動媒体Ｌの蒸気を冷却してから凝縮器５５に供給する。そして、凝縮器５５は、例えば、ポンプ（図示しない）によって供給された冷却水によって、再生器５４から供給された作動媒体Ｌの蒸気を凝縮する。

【0103】

このように、本実施の形態における変換装置３９は、例えば、発電装置３８から排出される流体が有する熱エネルギーによって発電する廃熱発電装置３９ｂであり、圧縮装置３６は、廃熱発電装置３９ｂが発電した電力によって駆動するものであってもよい。

【0104】

これにより、本実施の形態における気体供給システム３０は、例えば、廃熱発電装置３９ｂにおいて発電された電力を活用することで、発電装置３８において得られた電力の使用量を低減し消化ガスの圧縮を行うことが可能になる。

【0105】

なお、以上説明した第１から第３の実施形態を適宜組み合わせてもよい。また、各種変形例を適宜組み合わせてもよい。

【符号の説明】

【0106】

１：濃縮装置 ２：脱水装置
３：可溶化装置 ４：消化槽
５：脱水装置 ６：撹拌装置
７ａ：槽 ７ｂ：槽
８：消化システム １０：添加システム
１１：濃縮装置 １２：脱水装置
１３：可溶化装置 １４：消化槽
１５：脱水装置 １８：消化システム
３０：気体供給システム ３１：濃縮装置
３３：消化システム ３４：消化槽
３５：脱水装置 ３６：圧縮装置
３６ａ：回転軸 ３７：分離装置
３８：発電装置 ３９：変換装置
３９ａ：タービン ３９ｂ：廃熱発電装置
５１：蒸発器 ５２：タービン
５３：発電機 ５４：凝縮器
５５：再生器 １００：処理システム
２００：処理システム ３００：発電システム
ＡＤ：添加装置 Ｌ：作動媒体
Ｌ１：配管 Ｌ１ａ：配管
Ｌ１ｂ：配管 Ｌ２：配管
Ｌ３：配管 Ｌ１１：配管
Ｌ１２：配管 Ｌ１３：配管
Ｌ１４：配管 Ｌ１５：配管
Ｌ１６：配管 Ｐ：ポンプ
Ｐ１：ポンプ Ｐ２：ポンプ
Ｐ３：ポンプ Ｐ１１：ポンプ
Ｐ１２：ポンプ ＳＰ１：供給装置
ＳＰ２：供給装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】