本发明涉及用于处理在下水、食品排水、畜产排水等的处理过程中产生的污泥的污泥处理方法及污泥处理装置。

磷的原料，即磷矿石，据说100年之内将会枯竭。日本的磷矿石100％依靠进口，由于磷是农业生产所必须的物质，所以以这种状态，有可能产生严重的粮食不足。由于这样的背景，作为有机性废弃物的资源化处理，进行了从用于下水处理、食品排水处理、畜产排水处理等的活性污泥中回收磷并进行资源化的尝试。特别是，近年由于下水处理的高度化使污泥的磷含有量增加，所以从下水污泥回收磷减轻环境的负荷就变得很重要了。
作为一边回收磷一边处理污泥的方法，已知的方法是：在用臭氧、超声波对污泥进行溶液化处理后，进行固液分离，然后在该分离液中添加Ca或者Mg离子使难溶性磷酸盐析出以此回收磷(例如，参照专利文献1)。另外，作为用发泡来处理污泥的方法，已知的方法是：向污泥中吹入含有臭氧的气体形成气液接触域，将其保持为一定的高度并对污泥进行臭氧处理(例如，参照专利文献2)。但是，在上述的任何一种方法中，都具有不能将污泥中的磷充分洗提出来、磷的回收率低的问题。
于是，作为比以往更高效地洗提污泥中的磷的方法，提出了在对污泥进行臭氧处理后，再用氢氧化钠等的碱进行处理的方法。(例如，参照专利文献3)。
专利文献1特开2003-47988号公报专利文献2特开平8-267099号公报专利文献3特开2003-200193号公报但是，在臭氧处理后进行碱处理的以往的方法中，即使大量地吹入含有臭氧的气体，由于与溶解成分的反应会比较浪费地消耗臭氧，所以在与污泥的反应中将不能有效地进行利用。因此，磷的回收率连70％的程度都达不到，具有不能高效地进行处理的问题。此外，为了减小污泥的体积，若使污泥和臭氧进行充分的反应，由于气液接触面积较小，所以具有必须延长滞留时间的问题。
所以，本发明就是为了解决上述的问题而提出的，本发明的目的是提供一种通过高效地洗提污泥中的磷，来提高磷的回收率，且能够减少污泥的体积的污泥处理方法及污泥处理装置。

于是本发明的发明者们，在对用臭氧进行污泥处理的方法进行认真地研究后，发现：通过使污泥吸附在泡上，能够直接地使臭氧和污泥发生反应、能够有效地利用臭氧。进而，还发现通过使吸附在泡上的污泥和污泥溶解剂相接触能够大幅地洗提出磷，于是产生了本发明。
即，本发明是一种污泥处理方法，该污泥处理方法包含：向污泥含有液中吹入含有臭氧的气体使污泥含有液发泡的工序，和使吸附于泡上的污泥与碱溶液或酸溶液相接触洗提污泥含有液中的磷的工序。
另外，本发明的污泥处理装置具有：通过供给污泥含有液并向前述污泥含有液中吹入含有臭氧的气体使污泥含有液发泡的臭氧处理槽，接受在前述臭氧处理槽中产生的泡，并通过使吸附于泡上的污泥和碱溶液或酸溶液相接触而洗提污泥含有液中的磷的磷洗提槽。
根据本发明，通过向污泥含有液中吹入含有臭氧的气体使污泥含有液发泡，并使吸附在该泡上的污泥与污泥溶解剂相接触高效地洗提污泥中的磷，来提高磷的回收率，且减小污泥的体积。

图1是表示本发明的实施方式1的污泥处理装置的结构的模块图。
图2是本发明的实施方式1的污泥处理装置的臭氧处理槽的说明图。
图3是本发明的实施方式1的污泥处理装置的磷洗提槽的说明图。
图4是表示实施方式的磷洗提率的图表。
图5是表示实施方式的VSS减少率的图表。
图6是表示本发明的实施方式2的污泥处理装置的结构的模块图。
图7是本发明的实施方式2的污泥处理装置的磷洗提槽的说明图。
图8是本发明的实施方式2的污泥处理装置的磷洗提促进槽的说明图。
图9是表示本发明的实施方式3的污泥处理装置的结构的模块图。
图10是本发明的实施方式3的污泥处理装置的臭氧处理槽的说明图。
图11是本发明的实施方式3的污泥处理装置的磷洗提槽的说明图。
图12是本发明的实施方式3的污泥处理装置的磷洗提促进槽的说明图。
图13是表示本发明的实施方式4的污泥处理装置的结构的模块图。
图14是表示本发明的实施方式5的污泥处理装置的结构的模块图。
图15是本发明的实施方式5的污泥处理装置的磷洗提槽的说明图。
图16是本发明的实施方式5的污泥处理装置的磷洗提促进槽的说明图。
图17是表示本发明的实施方式6的污泥处理装置的结构的模块图。

下面根据图纸说明本发明的实施方式。
实施方式1图1是表示本发明的实施方式1的污泥处理装置的结构的模块图。
在图1中，污泥处理装置10具有臭氧处理槽11和磷洗提槽12，在臭氧处理槽11的下游一侧连结有磷洗提槽12。在臭氧处理槽11上，连接有用于产生含有臭氧的气体d的臭氧发生装置13，在磷洗提槽12上，经由污泥溶解剂供给泵14，连接有用于暂时储存污泥溶解剂e的污泥溶解剂储存槽15。此外在磷洗提槽12的上部，连接有用于将没有彻底溶解于污泥含有液a中的臭氧分解成氧气并向大气中排放的臭氧气体排出分解装置16，在磷洗提槽12的下部及中部，设置有用于排出洗提过磷的污泥含有液b的排出管道17。
在通过这样的污泥处理装置10进行污泥处理时，首先，将从污水处理场(未图示)等产生的污泥含有液a向臭氧处理槽11供给，然后向臭氧处理槽11内的污泥含有液a中吹入从臭氧发生装置13产生的含有臭氧的气体d。由此，通过臭氧的氧化作用进行污泥的氧化分解，污泥含有液a进行发泡。在该臭氧处理槽11中积极地进行发泡，使污泥被吸附在泡上。但是，在该状态下从污泥向液相中洗提出的磷的量较少，磷的洗提率最高为数个百分点的程度。吸附有该污泥的泡c及没有被吸附在泡上而残留有污泥的残留液h，经由泡排出口22被供给到洗提槽12中，同时，污泥溶解剂e，例如，氢氧化钠水溶液、氢氧化钾水溶液等的碱溶液或者盐酸、硫酸等的酸溶液，经由污泥溶解剂供给泵14从污泥溶解剂储存槽15被供给到磷洗提槽12中。此时，在磷洗提槽12内，吸附有污泥的泡被消除，同时，经过臭氧处理处于容易洗提磷状态的污泥和污泥溶解剂e相接触并发生反应，污泥中的磷大量地洗提到液相中。然后，洗提完磷的污泥含有液b，经由排出管道17被向槽外排出。在供给到臭氧处理槽11中的含有臭氧的气体d中，没有彻底溶解于污泥含有液a中的臭氧，通过连接于磷洗提槽12的上部的臭氧气体排出分解装置16被分解成氧气，并被排放到大气中。
下面，参照图2对在臭氧处理槽11中，向污泥含有液a中吹入含有臭氧的气体d并使污泥含有液a发泡的工序进行具体地说明。
臭氧处理槽11，具有空气扩散管18、搅拌机19、泡搅拌叶片20和液体搅拌叶片21。在臭氧处理槽11的上方设置有泡排出口22。该臭氧处理槽11的形状，只要是能够高效地将臭氧溶解于污泥中的装置，并无特别的限定，最好使用空气扩散型、排出器型的装置。在臭氧处理槽11中，首先以规定的流量供给污泥含有液a。在将规定量的污泥含有液a储存到臭氧处理槽11中的状态下，若从臭氧发生装置13经由空气扩散管18向污泥含有液a中供给含有臭氧的气体d，则通过污泥和臭氧的反应，污泥含有液a将进行发泡。通过该反应，能够破坏污泥(微生物)所具有的坚固的细胞壁，同时，能够除去碳酸根(碳酸离子、重碳酸离子)。若使搅拌机19动作，则设置于规定位置的泡搅拌叶片20及液体搅拌叶片21进行旋转，并搅拌吸附有污泥的泡c及残留有没有被吸附到泡上的污泥的残留液h，促进污泥和臭氧的反应。吸附有污泥的泡c及残留液h，通过含有臭氧的气体d的压力而上升，经由泡排出口22供给到磷洗提槽12中。
在此，含有臭氧的气体d的供给量，以10～500mg·O3/g·SS为宜，最好是20～400mg·O3/g·SS。含有臭氧的气体d的供给量，如果不足10mg·O3/g·SS，则由于不能够充分破坏污泥中的微生物，所以有时会导致来自污泥的磷的洗提率低下。含有臭氧的气体d的供给量，如果超过500mg·O3/g·SS，则有可能出现比较浪费地消耗臭氧使处理成本变高的情况。
另外，含有臭氧的气体的供给量和污泥供给量之比(G/L)最好为0.05以上。如果G/L不足0.05，则由于较难发泡，所以有时污泥的氧化分解速度会降低。
臭氧处理槽11中的污泥含有液a的滞留时间最好在30分钟以下。当滞留时间超过30分钟的时候，有必要使臭氧处理槽11大型化，由此有时会导致污泥处理装置10的大型化。
下面，参照图3对在磷洗提槽12中，使吸附有污泥的泡c及残留液h与污泥溶解剂相接触并向液相中洗提污泥中的磷的工序进行具体地说明。
磷洗提槽12具有搅拌机19、液体搅拌叶片21和消泡叶片23。从臭氧处理槽11向磷洗提槽12中供给吸附有污泥的泡c及残留液h，从污泥溶解剂储存槽15向磷洗提槽12中供给污泥溶解剂e。使搅拌机19动作后，通过消泡叶片23消除泡，同时，通过液体搅拌叶片21搅拌混合洗提完磷的污泥含有液b和污泥溶解剂e，促进磷的洗提。为了高效地进行消泡，最好使消泡叶片23的叶片的数量多于液体搅拌叶片21的叶片的数量。此外，洗提完磷后的污泥含有液b，经由排出管道17被排出到槽外。在此，磷洗提槽12内的液面，通过将排出管道17设置成溢流方式，或者在槽内设置液面传感器，通过与此联动的泵排出洗提完磷的污泥含有液b，来保持于一定的高度。在供给到臭氧处理槽11中的臭氧气体中，没有彻底溶解于污泥含有液a中的臭氧气体，通过与磷洗提槽12的上部相连接的臭氧气体排出分解装置16分解成氧气，并向大气中排放。
磷洗提槽12中的洗提完磷后的污泥含有液b的滞留时间最好在30分钟以下。当滞留时间超过30分钟的时候，有必要使磷洗提槽12大型化，由此有时会导致污泥处理装置26的大型化。
此处的污泥溶解剂e的供给方法，并没有特别的限定，可以是从磷洗提槽12的上方部以喷淋状进行供给，也可以在吸附有污泥的泡c及残留液h被供给到磷洗提槽12之前直接供给。
作为污泥溶解剂e在使用碱溶液的时候，使磷洗提槽12内的污泥的pH值处于10以上为宜，最好处于13以上。若污泥的pH值不到10，则由于不能进行污泥的溶解，所以会有磷洗提率降低的情况。为了将污泥的pH值调整为上述值，可以采用例如以下方法：将测定污泥的pH值的pH测量仪设置于磷洗提槽12内，然后对应于在此处测定的pH值，供给污泥溶解剂e。另外，作为代替调整污泥的pH值的方法，也可以使相对于污泥容量的碱溶液的添加量保持为一定，这种情况下，污泥中的氢氧离子的浓度最好为0.1mmol/L以上。
作为污泥溶解剂e在使用酸溶液的时候，使磷洗提槽12内的污泥的pH值处于4以下为宜，最好处于3以下。若污泥的pH值超过4，则由于不能进行污泥的溶解，所以会有磷洗提率降低的情况。
在这样的污泥处理装置10中，以污泥中的SS：4300mg/L、含有臭氧的气体的供给量：180mg·O3/g·SS、磷洗提槽内的污泥的pH值：13(使用8mol/L的氢氧化钠溶液)、处理时间为30分钟的条件进行污泥处理实验，求得来自污泥的磷洗提率。结果如图4所示。此外，以同样的条件求得VSS(Volatile Suspended Solid)减少率。结果如图5所示。
另外，在臭氧处理后进行碱处理的以往的装置中，以同样的条件进行污泥处理实验，求得来自污泥的磷的洗提率。结果如图4所示。进而，以同样的条件求得VSS减少率。结果如图5所示。
由图4可知，在以往的装置中，磷洗提率停留在67.6％，而与此相对，在污泥处理装置10中，磷洗提率显著提高到89.0％。此外，由图5可知，在以往的装置中，来自污泥的VSS减少率停留在31％，而与此相对，在污泥处理装置10中，来自污泥的VSS减少率则显著提高到55.0％。因此，在本实施方式的污泥处理装置10中，由于使污泥和臭氧的接触面积变大，所以如果用此处理污泥，则能够高效地使污泥中的磷向液相中洗提，且能够显著地减少污泥。另外，附带说一下，以往的其他的磷洗提处理，例如，在加热处理、超声波破碎处理中，用30分钟的短时间的处理是不能达到这样的磷洗提率及SS减少率的。
实施方式2图6是表示本发明的实施方式2的污泥处理装置26的结构的模块图。
在图6中，污泥处理装置26，具有臭氧处理槽11和磷洗提槽12A、磷洗提促进槽27，在臭氧处理槽11的下游一侧连接有磷洗提槽12A，在磷洗提槽12A的下游一侧连接有磷洗提促进槽27。此外，在磷洗提槽12A及磷洗提促进槽27各自的上部连接有臭氧气体排出分解装置16。另外，在磷洗提槽12A的底部及磷洗提促进槽27的下部至中部，分别设置有用于排出洗提过磷的污泥含有液b的排出管道17A、17B。对于其他的机构，由于与图1所示的机构相同，所以在本实施方式中，与图1相同的部分使用同一符号并省略其说明。
在通过这样的污泥处理装置26进行污泥的处理时，首先，将从污水处理场(未图示)等产生的污泥含有液a向臭氧处理槽11中供给。通过吹入臭氧，吸附有污泥的泡c及没有被吸附到泡上而残留有污泥的残留液h，经由泡排出口22被供给到磷洗提槽12中，同时，污泥溶解剂e，例如，氢氧化钠水溶液、氢氧化钾水溶液等的碱溶液或者盐酸、硫酸等的酸溶液，经由污泥溶解剂供给泵14从污泥溶解剂储存槽15被供给到磷洗提槽12A中。此时，在磷洗提槽12A内，吸附有污泥的泡被消除，同时，经过臭氧处理处于容易洗提磷状态的污泥和污泥溶解剂e相接触并发生反应，污泥中的磷大量地洗提到液相中。洗提完磷的污泥含有液b，经由排出管道17A供给到磷洗提促进槽27中。在磷洗提促进槽27中，通过搅拌混合洗提完磷的污泥含有液b使磷进一步向液相中洗提。
下面，参照图7对磷洗提槽12A进行具体地说明。
磷洗提槽12A，具有搅拌机19、消泡叶片23、底部搅拌叶片24和叶片附属体25。从臭氧处理槽11向磷洗提槽12A中供给吸附有污泥的泡c及残留液h，从污泥溶解剂储存槽15向磷洗提槽12A中供给污泥溶解剂e。然后，处于容易洗提磷状态的污泥和污泥溶解剂e进行反应，污泥中的磷大量地向液相中洗提。进而，使搅拌机19动作后，通过消泡叶片23消除泡。在此没有消除而残留的泡，通过与例如硅管那样的叶片附属体25相接触进行消除。通过该反应，污泥(微生物)所具有的坚固的细胞壁被进一步细分，污泥被改质(难以被生物分解的物质变得容易被生物分解)。洗提完磷的污泥含有液b，落到磷洗提槽12A的底部，通过底部搅拌叶片24被进一步搅拌，并经由排出管道17A被排出到槽外。在此，磷洗提槽12A底部的倾斜角度α，为了使污泥能够光滑地落下，最好设置为大于10°。在供给到臭氧处理槽11中的臭氧中，不能完全溶解到污泥含有液a中的臭氧气体，通过连接于磷洗提槽12A的上部的臭氧气体排出分解装置16分解成氧气，并向大气中排出。
下面参照图8对磷洗提促进槽27进行具体地说明。
磷洗提促进槽27具有搅拌机19、液体搅拌叶片21和消泡叶片23。从磷洗提槽12A向磷洗提促进槽27中供给洗提完磷的污泥含有液b。如果使搅拌机19动作，则通过消泡叶片23消除在磷洗提槽12A中的一部分没有被消除而残留的泡和通过搅拌而产生的泡，同时，通过液体搅拌叶片21进一步搅拌混合洗提完磷的污泥含有液b，促进磷的洗提。然后洗提完磷的污泥含有液b，经由排出管道17B向槽外排出。在此，磷洗提促进槽27内的液面，通过将排出管道17B设置成溢流方式，或者在槽内设置液面传感器，通过与此联动的泵排出洗提完磷的污泥含有液b，来保持于一定的高度。没有彻底溶解在污泥含有液a中的臭氧气体，通过连接在磷洗提促进槽27的上部的臭氧气体排出分解装置16被分解成氧气，并向大气中排放。
磷洗提促进槽27中的洗提完磷的污泥含有液b的滞留时间最好在30分钟以下。当滞留时间超过30分钟的时候，有必要使磷洗提促进槽27大型化，由此有时会导致污泥处理装置26的大型化。
根据本实施方式2，由于使污泥和污泥溶解剂e的接触时间变长，所以能够进一步提高磷洗提率。此外，由于将污泥和泡完全分离，所以不会向臭氧气体排出分解装置16内送出泡，能够防止臭氧气体排出分解装置16的污染。
此外，在本实施方式中，虽然向磷洗提槽12A中供给了污泥溶解剂e，但也可以向磷洗提槽12A及磷洗提促进槽27两方供给污泥溶解剂e。污泥溶解剂e的供给方法，并没有特别的限定，可以从各槽(磷洗提槽12A及磷洗提促进槽27)的上方部以喷淋状进行供给，也可以在吸附有污泥的泡c及残留液h或者洗提完磷的污泥含有液b被供给到各槽之前直接供给。
实施方式3图9是表示本发明的实施方式3的污泥处理装置29的结构的模块图。
在图9中，污泥处理装置29具有臭氧处理槽11A、磷洗提槽12B和磷洗提促进槽27A。如图10所示，在臭氧处理槽11A的下部至中部，设置有溢流方式的残留液排出口，臭氧处理槽11A的残留液排出口，经由残留液排出管道28与磷洗提促进槽27A相连接。关于其它的结构，由于与图6所示的结构相同，所以在本实施方式中，与图6相同的部分使用同一符号并省略其说明。
在通过这样的污泥处理装置29进行污泥处理时，首先，将从污水处理场(未图示)等产生的污泥含有液a向臭氧处理槽11A供给。通过吹入臭氧，吸附有污泥的泡c经由泡排出口22被供给到磷洗提槽12B中，同时，污泥溶解剂e，例如，氢氧化钠水溶液、氢氧化钾水溶液等的碱溶液或者盐酸、硫酸等的酸溶液，经由污泥溶解剂供给泵14被从污泥溶解剂储存槽15供给到磷洗提槽12B中。此时，在磷洗提槽12B内，吸附有污泥的泡被消除，同时，经过臭氧处理处于容易洗提磷状态的污泥和污泥溶解剂e相接触并发生反应，污泥中的磷大量地洗提于液相中。洗提完磷的污泥含有液b，经由排出管道17A从磷洗提槽12B供给到磷洗提促进槽27A中，同时，没有被吸附到泡上的残留有污泥的残留液h，经由残留液排出配管28从臭氧处理槽11A被直接供给到磷洗提促进槽27A中。因此，在磷洗提促进槽27A中，搅拌混合洗提过磷的污泥含有液b和残留液h。
此外，吸附有污泥的泡c和残留液h的边界，当磷洗提促进槽27A内的液面高度高于残留液排出管道28的最高部位的高度时，调节磷洗提促进槽27A内的液面高度(使其位于比吸附有污泥的泡c和残留液h的边界更高的位置)，另外，当残留液排出管道28的最高部位的高度高于磷洗提促进槽27A内的液面高度的时候，调节残留液排出管道28的最高部位的高度(使其位于比吸附有污泥的泡c和残留液h的边界更高的位置)，通过调整吸附有污泥的泡c和残留液h的压力平衡，将其保持为一定。
另外，在臭氧处理槽11A中，由于几乎所有的污泥都吸附在泡上，所以污泥含有液a中的几乎所有的磷都在磷洗提槽12B中洗提出。因此，残留液h的SS，只有污泥含有液a的几分之一至几十分之一的程度，残留液h中几乎不含有磷。
下面，参照图11对磷洗提槽12B进行具体地说明。
磷洗提槽12B，具有搅拌机19、消泡叶片23、底部搅拌叶片24和叶片附属体25。从臭氧处理槽11A向磷洗提槽12B中供给吸附有污泥的泡c，同时，从污泥溶解剂储存槽15向磷洗提槽12B中供给污泥溶解剂e。然后，处于容易洗提磷状态的污泥和污泥溶解剂e进行反应，污泥中的磷大量地向液相中洗提。进而，使搅拌机19动作后，通过消泡叶片23消除泡。在此没有消除而残留的泡，通过与例如硅管那样的叶片附属体25相接触进行消除。通过该反应，污泥(微生物)所具有的坚固的细胞壁被进一步细分，污泥被改质(难以被生物分解的物质变得容易被生物分解)。被洗提完磷的污泥含有液b，落到磷洗提槽12B的底部，通过底部搅拌叶片24进一步搅拌，并经由排出管道17A被排出到槽外。在此，磷洗提槽12B底部的倾斜角度α，为了使污泥能够光滑地落下，最好设置为大于10°。在供给到臭氧处理槽11A中的臭氧气体中，不能完全溶解到污泥含有液a中的臭氧气体，通过连接于磷洗提槽12B的上部的臭氧气体排出分解装置16分解成氧气，并向大气中排出。
下面参照图12对磷洗提促进槽27A进行具体地说明。
磷洗提促进槽27A具有搅拌机19、液体搅拌叶片21和消泡叶片23。从磷洗提槽12B向磷洗提促进槽27A中供给洗提完磷的污泥含有液b，同时，从臭氧处理槽11A向磷洗提促进槽27A中直接供给残留液h。如果使搅拌机19动作，则通过消泡叶片23消除在磷洗提槽12B中的一部分没有消除而残留的泡和通过搅拌而产生的泡，同时，通过液体搅拌叶片21进一步搅拌混合洗提完磷的污泥含有液b及残留液h，促进磷的洗提。然后洗提完磷的污泥含有液b，经由排出管道17B向槽外排出。在此，磷洗提促进槽27A内的液面，通过将排出管道17B设置成溢流方式，或者在槽内设置液面传感器，通过与此连动的泵排出洗提完磷的污泥含有液b，来保持于一定的高度。没有彻底溶解在污泥含有液a中的臭氧气体，通过连接在磷洗提促进槽27的上部的臭氧气体排出分解装置16分解成氧气，并向大气中排放。
磷洗提促进槽27A中的洗提完磷的污泥含有液b的滞留时间最好在30分钟以下。当滞留时间超过30分钟的时候，有必要使磷洗提促进槽27A大型化，由此有时会导致污泥处理装置29的大型化。
根据本实施方式3，由于分离吸附有污泥的泡c和残留液h，所以通过污泥溶解剂e的添加能够高效地从污泥中洗提出磷。即，因为通过与污泥含有液a的溶解成分的反应不会导致浪费地消耗臭氧，所以能够使污泥和臭氧高效地发生反应，提高污泥溶解剂e的添加效果。
此外，在本实施方式中，虽然向磷洗提槽12B中供给污泥溶解剂e，但也可以向磷洗提槽12B及磷洗提促进槽27A两方供给污泥溶解剂e。污泥溶解剂e的供给方法，并没有特别限定，可以从各槽(磷洗提槽12B及磷洗提促进槽27A)的上方部以喷淋状进行供给，也可以在吸附有污泥的泡c及残留液h或者洗提完磷的污泥含有液b被供给到各槽之前直接供给。
实施方式4图13是本发明的实施方式4的污泥处理装置30的说明图。
在本实施方式中，为了将磷洗提促进槽27A内的洗提完磷的污泥含有液b的一部分送回到磷洗提槽12B中，磷洗提促进槽27A经由循环泵31与磷洗提槽12B相连接。关于其它的结构，由于与图9所示的结构相同，所以在本实施方式中，与图9相同的部分使用同一符号并省略其说明。
在通过这样的污泥处理装置30进行污泥处理时，首先，将从污水处理场(未图示)等产生的污泥含有液a向臭氧处理槽11A供给。通过吹入臭氧，吸附有污泥的泡c经由泡排出口22被供给到磷洗提槽12B中，同时，污泥溶解剂e，例如，氢氧化钠水溶液、氢氧化钾水溶液等的碱溶液或者盐酸、硫酸等的酸溶液，经由污泥溶解剂供给泵14从污泥溶解剂储存槽15被供给到磷洗提槽12B。此时，在磷洗提槽12B内，吸附有污泥的泡被消除，同时，经过臭氧处理处于容易洗提磷状态的污泥和污泥溶解剂e相接触并发生反应，污泥中的磷大量地洗提于液相中。洗提有磷的污泥含有液b，经由排出管道17A从磷洗提槽12被供给到磷洗提促进槽27A中，同时，没有被吸附到泡上的残留有污泥的残留液h，经由残留液排出配管28被从臭氧处理槽11A直接供给到磷洗提促进槽27A中。因此，在磷洗提促进槽27A中，搅拌混合洗提完磷的污泥含有液b和残留液h。洗提完该磷的污泥含有液b及残存液h的一部分，经由循环泵31被返回到磷洗提槽12B中，在磷洗提槽12B的污泥中的磷被进一步向液相中洗提。
此外，臭氧处理槽11A内的吸附污泥的泡c和残留液h的边界，与实施方式3同样，通过调整吸附有污泥的泡c和残留液h的压力平衡，将其保持为一定。
根据本实施方式4，由于将洗提完磷的污泥含有液b及残存液h的一部分返回到磷洗提槽12B，并再次洗提磷，所以能够维持高的污泥处理量，进一步提高磷洗提率。。
此外，在本实施方式中，虽然向磷洗提槽12B中供给了污泥溶解剂e，但也可以向磷洗提槽12B及磷洗提促进槽27A两方供给污泥溶解剂e。污泥溶解剂e的供给方法，并没有特别限定，可以从各槽(磷洗提槽12B及磷洗提促进槽27A)的上方部分以喷淋状进行供给，也可以在吸附有污泥的泡c及残留液h或者洗提完磷的污泥含有液b被供给到各槽之前直接供给。
实施方式5图14是本发明的实施方式5的污泥处理装置32的说明图。
在图14中，污泥处理装置32具有臭氧处理槽11A、磷洗提槽12C和磷洗提促进槽27B。臭氧处理槽11A经由设置于臭氧处理槽11A上方的泡排出口22与磷洗提槽12C相连接，设置于臭氧处理槽11A的下部至中部的溢流式的残留液排出口，经由残留液排出管道28与磷洗提促进槽27B相连接。在磷洗提槽12C及磷洗提促进槽27B上，经由污泥溶解剂供给泵14，分别连接有用于暂时储存污泥溶解剂e的污泥溶解剂储存槽15。另外，在磷洗提槽12C及磷洗提促进槽27B的下部至中部，分别设置有用于排出洗提完磷的污泥含有液b的排出管道17C、17D。关于其它的结构，由于与图9所示的结构相同，所以在本实施方式中，与图9相同的部分使用同一符号并省略其说明。
在通过这样的污泥处理装置32进行污泥处理时，首先，将从污水处理场(未图示)等产生的污泥含有液a向臭氧处理槽11A中供给。通过吹入臭氧，吸附有污泥的泡c经由泡排出口22被供给到磷洗提槽12C中，同时，污泥溶解剂e，例如，氢氧化钠水溶液、氢氧化钾水溶液等的碱溶液或者盐酸、硫酸等的酸溶液，经由污泥溶解剂供给泵14从污泥溶解剂储存槽15被供给到磷洗提槽12C中。此时，在磷洗提槽12C内，吸附有污泥的泡被消除，同时，经过臭氧处理处于容易洗提磷状态的污泥和污泥溶解剂e相接触并发生反应，污泥中的磷大量地洗提于液相中。另一方面，没有被吸附到泡上的残留有污泥的残留液h，经由残留液排出配管28从臭氧处理槽11A直接供给到磷洗提促进槽27B中，同时，污泥溶解剂e经由污泥溶解剂供给泵14，从污泥溶解剂储存槽15供给到磷洗提槽12C中。此时，从包含于残留液h中的少量的污泥，向液相中洗提出少量的磷。
此外，臭氧处理槽11A内的吸附有污泥的泡c和残留液h的边界，与实施方式3同样，通过调整吸附有污泥的泡c和残留液h的压力平衡，将其保持为一定。
下面，参照图15对磷洗提槽12C进行具体地说明。
磷洗提槽12C具有搅拌机19、液体搅拌叶片21和消泡叶片23。从臭氧处理槽11A向磷洗提槽12C中供给吸附有污泥的泡c，同时，从污泥溶解剂储存槽15向磷洗提槽12C中供给污泥溶解剂e。使搅拌机19动作后，通过消泡叶片23消除泡，同时，通过液体搅拌叶片21搅拌混合洗提有磷的污泥含有液b和污泥溶解剂e。处于容易洗提磷状态的污泥和污泥溶解剂e进行反应，污泥中的磷大量地向液相中洗提。通过该反应，污泥(微生物)所具有的坚固的细胞壁被进一步细分，污泥被改质(难以被生物分解的物质变得容易被生物分解)。为了高效地进行消泡，消泡叶片23的叶片数，最好多于液体搅拌叶片21的叶片数。被洗提磷的污泥含有液b，经由排出管道17C被排出到槽外。在此，磷洗提槽12C内的液面，通过将排出管道17C设置成溢流方式，或者在槽内设置液面传感器，通过与此连动的泵排出洗提有磷的污泥含有液b，来保持于一定的高度。没有彻底溶解在污泥含有液a中的臭氧气体，通过连接在磷洗提槽12C的上部的臭氧气体排出分解装置16分解成氧气，并向大气中排放。
磷洗提槽12C中的洗提完磷的污泥含有液b的滞留时间最好在30分钟以下。当滞留时间超过30分钟的时候，有必要使磷洗提槽12C大型化，由此有时会导致污泥处理装置32的大型化。
下面，参照图16对磷洗提促进槽27B进行具体地说明。
磷洗提促进槽27B具有搅拌机19、液体搅拌叶片21和消泡叶片23。从臭氧处理槽11A直接向磷洗提促进槽27B供给残留液h，同时，从污泥溶解剂储存槽15向磷洗提促进槽27B中供给污泥溶解剂e。使搅拌机19动作后，通过消泡叶片23及液体搅拌叶片21搅拌混合残留液h和污泥溶解剂e。在通过搅拌等没有发生发泡的情况下，可以取下消泡叶片23。从包含于残留液h中的少量的污泥向液相中洗提少量的磷。洗提完磷的污泥含有液b，经由排出管道17D向槽外排出。在此，磷洗提促进槽27B内的液面，通过将排出管道17D设置成溢流方式，或者在槽内设置液面传感器，通过与此连动的泵排出洗提完磷的污泥含有液b，来保持于一定的高度。没有彻底溶解在污泥含有液a中的臭氧气体，通过连接在磷洗提促进槽27B上部的臭氧气体排出分解装置16分解成氧气，并向大气中排放。
在本实施方式中，在臭氧处理槽11A中，由于几乎所有的污泥都被吸附在泡上，所以残留于残留液h中的污泥量较少，残留液h的SS，只有污泥含有液a的几分之一至几十分之一的程度。因此，可以在磷洗提槽12C中添加、混合污泥溶解剂e使磷洗提出，另一方面，在磷洗提促进槽27B中也可以不添加污泥溶解剂e，而是以原状态返送回水处理系统。由此能够减少污泥处理量。
磷洗提促进槽27B中的洗提完磷的污泥含有液b的滞留时间最好在30分钟以下。当滞留时间超过30分钟的时候，有必要使磷洗提促进槽27B大型化，由此有时会导致污泥处理装置32的大型化。
根据本实施方式5，可以对应于包含于吸附有污泥的泡c及残留液h中的磷含有量来添加污泥溶解剂e。即，由于对应于污泥量和磷含有量等，分别调节污泥溶解剂的添加量，所以能够高效地保持高的磷溶解率。
此外，在本实施方式中，污泥溶解剂e的供给方法，并无特别限定，可以是从磷洗提槽12C及磷洗提促进槽27B的上方部分以喷淋状进行供给，也可以在吸附有污泥的泡c及残留液h或者洗提完磷的污泥含有液b被供给到磷洗提槽12C及磷洗提促进槽27B之前直接供给。
实施方式6图17是本发明的实施方式6的污泥处理装置33的说明图。
在图17中，污泥处理装置33，具有臭氧处理槽11、磷洗提槽12A、磷洗提促进槽27、磷洗提液分离槽34、凝聚反应槽35和磷化合物分离槽36，在臭氧处理槽11的下游一侧连接有磷洗提槽12A，在磷洗提促进槽27的下游一侧连接有磷洗提液分离槽34，在磷洗提液分离槽34的下游一侧连接有凝聚反应槽35，在凝聚反应槽35的下游一侧连接有磷化合物分离槽36。此外，在磷洗提液分离槽34的底部连接有残渣污泥导出泵37，在凝聚反应槽35上，经由凝聚剂供给泵38，连接有用于暂时储存凝聚剂的凝聚剂储存槽39，在磷化合物分离槽36的底部，连接有磷化合物导出泵40。到磷洗提促进槽27为止的结构，由于和图6所示的结构相同，所以在本实施方式中，和图6相同的部分使用同一符号并省略其说明。
在通过这样的污泥处理装置33进行污泥处理时，洗提完磷的污泥含有液b经由排出管道17B从磷洗提促进槽27向磷洗提液分离槽34进行供给，并被分离成包含从污泥洗提出的大量的磷的磷洗提液和残渣污泥f。作为能够在此适用的分离方法，可以举出沉降分离、离心分离、浮选分离、薄膜分离等。
在磷洗提液分离槽34中被分离的磷洗提液，被供给到凝聚反应槽35，同时，凝聚剂，经由凝聚剂供给泵38从凝聚剂储存槽39供给到凝聚反应槽35。此时，由于通过到前段为止的处理除去碳酸根，所以磷洗提液中的磷和凝聚剂高效地进行反应，磷化合物g大量地凝聚。而且，在凝聚反应槽35中处理的磷洗提液，被供给到磷化合物分离槽36，并被分离成凝聚沉淀的磷化合物g(固体物)和上层清水i。磷化合物g，通过磷化合物导出泵40导出并回收。上层清水i，由于富含大量有机物，所以可以用于有机酸发酵、甲烷发酵等的能源回收。
另一方面，在磷洗提液分离槽34中，被分离的残渣污泥f，通过残渣污泥导出泵37被导出，并被排出槽外。该残渣污泥f，由于被改质成容易被生物分解的物质，且在分离磷洗提液和残渣污泥f时被浓缩，所以可以将其用于有机酸发酵、甲烷发酵等的能源回收。例如，在把通过残渣污泥导出泵37导出的残渣污泥f向调整槽供给，调整完pH值等之后，将其向厌氧性消化槽供给，通过进行酸发酵、甲烷发酵，可以进行磷以外的有价值物质(蛋白质、镁、钾等)的回收和能源的回收。
凝聚反应槽35，以能够高效地进行磷和凝聚剂的凝聚反应的装置为宜，最好是具备高速搅拌机、静止混合器等的装置。
另外，作为凝聚剂，可以列举例如氯化钙、消石灰、生石灰、氯化铁、硫酸铝、聚丙烯酰胺(PAC)、高分子凝聚剂、氧化锆、镁等。特别是，作为污泥溶解剂e在使用碱溶液的时候(污泥的pH值为9以上)，通过使用作为凝聚剂的钙类凝聚剂，能够容易地进行磷化合物g的沉淀。这种情况下的钙类凝聚剂的供给量，相对于污泥含有液中的磷，以摩尔比(Ca/P之比)2～10为宜，最好是3～9。
根据本实施方式6，由于除去磷洗提液中的碳酸根，所以能够高效地回收磷，且能够减小污泥的体积。
此外，即使将磷洗提液分离槽34的上游一侧连接于其它的实施方式的磷洗提槽12、12A、12B、12C和磷洗提促进槽27、27A、27B，也能够获得与本实施方式相同的效果。即，磷洗提液分离槽34的上游一侧的结构，适用于实施方式1～5(图1、图6、图9、图13及图14)的任何一个。其中，当适用实施方式5(图14)的时候，可以分别从磷洗提槽12C及磷洗提促进槽27B向磷洗提液分离槽34供给洗提完磷的污泥含有液b，也可以从混合开始向磷洗提液分离槽34进行供给。另外，可以向磷洗提液分离槽34仅供给来自磷洗提槽12C的污泥含有液b，也可以将来自磷洗提促进槽27B的污泥含有液b输送到别的处理系统，例如水处理系统、污泥处理系统，由此能够削减污泥处理量。
此外，在本发明的实施方式中，虽然对作为磷回收方法的凝聚分离法进行了叙述，但并不局限于该方法，也可以适用结晶法、磷酸铵镁(MAP)法、吸附法等磷回收方法。
在本发明的污泥处理装置中，虽然将臭氧处理槽11、11A的上部做成半球形状，但只要是能将吸附有污泥的泡c顺畅地经由泡排出口22送出的形状都可以。另外，在臭氧处理槽11、11A中，既可以通过自动控制泡搅拌叶片20的转数和设定位置来一边限制泡的体积一边运转，也可以取下泡旋转叶片进行旋转。
在本发明的污泥处理装置中，虽然将臭氧气体排出分解装置16连接于磷洗提槽12、12A、12B、12C及磷洗提促进槽27、27A、27B双方的上方，但也可以只连接于磷洗提槽12、12A、12B、12C的上部。
在本发明的污泥处理装置中，在磷洗提槽12、12A、12B的底部安装有底盖，既可以以使其与积存在洗提槽12、12A、12B的底部的混合液的量连动并进行开闭的形式控制，也可以根据时钟控制进行开闭。由此，能够容易地进行污泥处理装置10、26、29、30、33的管理。另外，也可以使磷洗提槽12、12A、12B、12C自转，通过其离心力消除泡。由此，能够在短时间内消除泡，促进污泥和污泥溶解剂e的反应。