JP2000325997A - 汚泥濃縮装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 濃縮機能付密閉型の処理槽内で汚泥と凝集剤
を撹拌混合し、凝集した汚泥を設定倍率までろ過濃縮す
るとともに、処理槽内の内圧を利用して脱水機に凝集汚
泥を圧入して脱水機の処理能力を向上させる濃縮装置に
関する。 【解決手段】 密閉型処理槽の汚泥供給側に汚泥と凝集
剤を混合させる撹拌羽根を、槽内の濃縮汚泥取出側に回
転自在なスクレーパーを設け、このスクレーパーの周部
に凝集汚泥をろ過してろ液を取出すスクリーンを設けた
処理槽において、この処理槽を流路を設けた仕切壁で凝
集部と濃縮部に区画し、この仕切壁で汚泥の流動を制限
して、撹拌混合された汚泥が充分に凝集反応するように
した。そして上記処理槽の汚泥供給管に定量式の原液供
給ポンプ（１３）を連結するとともに、ろ液の取出管に
定量排出器（１５）を接続して、原液供給ポンプ（１
３）と定量排出器（１５）の回転数を比例調節すること
によって凝集汚泥を設定倍率に濃縮し、この濃縮汚泥を
脱水機に圧入して脱水機の処理能力を向上させるもので
ある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、密閉型の処理槽内
で汚泥と凝集剤を撹拌混合し、凝集した汚泥を設定倍率
にすべくろ過濃縮するとともに、この濃縮汚泥をスクリ
ュープレス型脱水機や連続加圧型脱水機等の圧入型脱水
機に圧入して脱水機の処理能力を向上させる汚泥濃縮装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、水処理工程より発生する汚泥に凝
集剤を添加し、脱水処理する場合、汚泥濃度が低いと大
型の脱水機が必要となったり、脱水機の種類によっては
脱水処理することが困難であったりすることから、汚泥
を凝集濃縮した後に脱水処理することは特開平５−９２
１０５号公報や特開平６−３１５６９９号公報に記載し
てあるように公知である。

【０００３】

【発明が解決しょうとする課題】上述の特開平５−９２
１０５号公報や特開平６−３１５６９９号公報に記載し
てある汚泥濃縮方法はいずれも濃縮槽が開放型であり、
槽内上部の槽壁に設けたスクリーンで汚泥をろ過して、
分離液を槽外に排出し、濃縮をおこなっている。特開平
５−９２１０５号公報では濃縮汚泥を得るために供給汚
泥の流量・濃度を測定し、設定値濃度になるように分離
液の排出量をテレスコープ弁で制御している。又、特開
平６−３１５６９９号公報では供給汚泥の流量・濃度を
測定し、この数値から固形物量を演算して濃縮槽内の濃
度が一定になるように脱水機への濃縮汚泥供給ポンプの
回転数を制御している。そして、上記いずれの発明も脱
水処理にはベルトプレス型脱水機を使用している。この
タイプの脱水機では安定した脱水処理を行なうために汚
泥の濃度を管理することが大きな要因となる。

【０００４】しかしながら、上記従来の濃縮装置は濃縮
濃度を管理するために供給側の濃度を高価な濃度計や複
雑な制御機器を使用して測定する必要があった。又、濃
縮槽が開放型になっているため脱臭対策が必要となった
り、脱水機への濃縮汚泥の供給は槽自体を高所に設置し
たり、ポンプを使用して濃縮汚泥を引抜く必要があっ
た。さらに、濃縮汚泥を脱水するためにベルトプレス型
脱水機を使用しているが、このタイプの脱水機はろ布洗
浄水量が多い・汚泥処理量に対し本体寸法が大きい・開
放構造のため脱臭対策が必要・ろ布交換が定期的に必要
等の問題点があった。本発明は複雑な濃度管理制御をす
ることなく汚泥濃縮を行ない、濃縮液を直接脱水機に圧
入できる装置を提供する。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前述した課題を解決する
ため、本発明は濃縮槽を密閉型とし、この濃縮槽で汚泥
と凝集剤を撹拌混合し、凝集した汚泥を濃縮槽内の槽壁
に設けたスクリーンでろ過して分離液を取出すようにす
るとともに、分離液の排出量を調節するようにした。そ
して、原液供給ポンプと分離液の排出量を調節する定量
排出器とを連動運転する際、予め原液供給ポンプと定量
排出器の回転数の比率を濃縮倍率に応じて調節しておく
ことによって、設定した濃縮倍率に汚泥を濃縮すること
ができる。さらに、分離液の排出量を調節するのに容積
型の定量排出器を用いることにより、濃縮初期の分離液
の排出過多を抑制することができ、設定値以上の濃縮倍
率になることを防止することができるものである。分離
液の排出量を調節する容積型の定量排出器としては定量
ポンプでも定量式のロータリーバルブでもよく、又、こ
の定量排出器は凝集混和槽と別置型にしても、あるい
は、凝集混和槽と一体型にしてもよいものである。

【０００６】又、密閉型の濃縮槽内の圧力調節をするに
は濃縮槽に設けた圧力センサーが設定圧力になるように
原液供給ポンプの回転数をＰＩＤ制御によって調節す
る。そして、原液供給ポンプと連動する凝集剤注入ポン
プを定量ポンプとし、凝集剤の添加量を汚泥量に応じた
対流量比で予め設定しておくことにより凝集剤の添加率
を一定にすることができる。さらに、原液供給ポンプと
分離液の定量排出器とは定減速比で連動させているの
で、原液供給ポンプの回転数が変わっても汚泥の濃縮倍
率は変わることがない。この濃縮槽の濃縮液の取出管と
脱水機の給泥口を直接接続することにより、槽内の圧力
がそのまま脱水機のろ過圧力として作用することになる
ので凝集フロックの破壊等の恐れがない。そして、使用
する脱水機は維持費・保守費用の少ないスクリュープレ
ス型脱水機や連続加圧式脱水機等の圧入型脱水機とする
ことにより効率的な脱水処理を行なうことができる。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明に係る汚泥濃縮装置は上記
のように構成してあり、濃縮機能付密閉型の凝集混和槽
に定量式原液供給ポンプで汚泥を供給し、定量式の凝集
剤注入ポンプで凝集剤を供給する。そして、槽内に設け
た撹拌羽根で汚泥と凝集剤を撹拌混合し、凝集反応を行
なう。凝集した汚泥は同じく槽内に設けたスクリーンに
よってろ過され、清澄なろ液が槽外に分離排出され、汚
泥が濃縮される。槽外に分離排出されたろ液は容積型の
定量排出器（定量ポンプ等）により、排出量の調節を行
なうことによって汚泥の濃縮倍率を設定することができ
る。そして、原液供給ポンプの凝集混和槽への圧入圧力
は通常０．１〜０．５Ｋｇ／ｃｍ２であり、一方スクリ
ーンでの最適ろ過濃縮圧力は０．０１〜０．０５Ｋｇ／
ｃｍ２程度と圧入圧力の約１／１０の圧力である。従っ
て、密閉型の凝集混和槽にスクリーンを設け、ろ過濃縮
する際、ろ過濃縮に最適な圧力が微圧であるため、背圧
調整あるいは流路の絞り調整では最適ろ過濃縮圧力に調
整することは極めて困難である。この定量排出器を設け
ることによってろ液の排出量を安定して規制することが
でき、濃縮過多を防ぎ、さらに、凝集混和槽のろ液室の
スクリーン前後での圧力差を小さくでき、清澄なろ液が
得られる。また、原液供給ポンプの供給圧力が凝集混和
槽の内圧として利用できるので、この内圧を設定するこ
とにより、そのまま脱水機への圧入圧とすることができ
るものであり、この圧入圧を変化させた場合に、ろ過濃
縮圧即ち背圧を調整する必要は無いものである。

【０００８】

【実施例】本発明に係る汚泥濃縮装置の実施例を図１乃
至図３に基づき詳述する。まず、凝集混和槽１の構造を
図１、図２に基づき説明する。符号２は凝集混和槽１の
天壁の上部に支架した駆動機であり、この駆動機２に連
結した回転軸３が凝集混和槽１の中心部に垂下され、回
転軸３の下方に撹拌羽根４が止着してある。この撹拌羽
根４は上下２段に設け、各段４枚の羽根で構成してい
る。さらに上下の羽根は４５°位相をずらしてとりつけ
ている。符号５は凝集混和槽１の下部の槽壁に撹拌羽根
４に対向させて設けた板状の邪魔板であり、汚泥供給管
６から供給された汚泥と凝集剤を撹拌混合するようにし
てある。そして、凝集混和槽１の上方部の周壁にパンチ
ングメタルあるいはウェッジワイヤー等で構成したスク
リーン７が張設してあり、このスクリーン７に対向させ
て回転軸３に止着したスクレーパー８が設けてあり、図
２に示すようにスクレーパー８の先端には樹脂あるいは
ゴム等の可撓性の刃先８ａを設け、スクリーン７に摺接
するようにしてある。実施例ではスクレーパー８は２枚
羽根としている。

【０００９】スクレーパー８の下端部には周辺部を開口
した仕切壁９を支持させ、この仕切壁９によって凝集混
和槽１の下部を凝集部、上部を濃縮部に区画するように
した。この凝集部で混合撹拌された汚泥は仕切壁９で循
環流動を制限しながら凝集反応が行なわれる。そして、
凝集反応が行なわれた汚泥は仕切壁９の周部を通過して
濃縮部に流入し、汚泥の一部がスクリーン７でろ過され
て濃縮される。ろ過された分離液はスクリーン７の裏面
側に設けられた密閉状のろ液室１０に集積され分離液取
出管１１から外部に排出される。濃縮された汚泥は濃縮
汚泥取出管１２から排出するようにしてある。スクリー
ン７面に付着したフロックはスクレーパー８の先端に設
けられた刃先８ａがスクリーン７面に摺接しながら回転
しているので、スクリーン７面は常時清掃再生されるの
で目詰まりが防止されスクリーン７の開口率が維持さ
れ、ろ過能力の低下を防ぐことができるものである。

【００１０】次に、本発明に係る濃縮装置の構成及び動
作を図３に基づいて詳述する。凝集混和槽１の槽底部に
設けられた汚泥供給管６と原液供給ポンプ１３を接続し
て凝集混和槽１内に汚泥を圧入するようにしている。そ
して、図３では凝集剤注入ポンプ１４からの凝集剤は汚
泥供給管６に供給するようにしているが、直接凝集混和
槽１の下部に供給するようにしてもよいものである。前
述したようにこの汚泥と凝集剤は凝集混和槽１の凝集部
において撹拌混合され、凝集反応した汚泥は濃縮部へと
上昇し、スクリーン７でろ過濃縮される。ここでろ過さ
れた分離液はろ液室１０に集まり分離液取出管１１から
排出される。分離液取出管１１には定量排出器１５を接
続している。そして、濃縮された汚泥は凝集混和槽１の
上部に設けられた濃縮汚泥取出管１２から排出される。
この濃縮汚泥取出管１２は脱水機１６の汚泥供給管と接
続しているので、濃縮汚泥は直接脱水機１６へ供給され
る。

【００１１】原液供給ポンプ１３及び凝集剤注入ポンプ
１４は定量式のポンプを用い、定量排出器１５は定量式
のポンプでも定量式のロータリーバルブでもよいもので
ある。原液供給ポンプ１３、凝集剤注入ポンプ１４、定
量排出器１５にはいずれも減速機構付の電動機を使用
し、インバーター装置１８にて連動して運転するように
してある。このインバーター装置１８は原液供給ポンプ
１３、凝集剤注入ポンプ１４、定量排出器１５とも常に
同一周波数になるように設定しておく。そして、汚泥量
に対する凝集剤の添加量は予め実験で算出した所定の添
加率になるよう凝集剤注入ポンプ１４の減速比を調節し
ておく。又、原液供給ポンプ１３と定量排出器１５とは
同程度の能力の仕様としておく。さらに、凝集混和槽１
に槽の内圧を検知する圧力センサー１７を設け、この圧
力が一定になるように濃縮汚泥の脱水機１６への圧入圧
力を調節するようにしている。

【００１２】図３において、汚泥供給量をＡ、濃縮後の
汚泥量をＢ、濃縮後の分離液量をＣとすれば、Ａ＝Ｂ＋
Ｃとなる。例えば２倍濃縮を行なう場合には定量排出器
１５の減速比を調節することによって定量排出器１５の
吐出量を原液供給ポンプ１３の吐出量の５０％になるよ
うにすることによって設定濃縮倍率２倍が保持できるも
のである。即ちＡ＝１００とした場合、Ｂ＝５０、Ｃ＝
５０でＡ／Ｂ＝１００／５０＝２倍濃縮となる。そし
て、原液供給ポンプ１３の吐出圧力によって密閉型の凝
集混和槽１には内圧がたち、この内圧がスクリーン７で
のろ過圧となるが、分離液の抜出量を定量排出器１５に
よって規制しているのでろ液室１０から凝集混和槽１に
背圧がかかる。スクリーン７部にろ液室１０から排出量
に見合った背圧をかけることによって、スクリーン７の
前後面での圧力差が小さくなり、清澄な分離液を得るこ
とができ、スクリーン７の目詰まりも防止できる。又、
原液供給ポンプ１３の吐出圧力による凝集混和槽１の内
圧が直接脱水機１６への圧入圧となるものである。そし
て、脱水機１６への濃縮汚泥の圧入圧力を保持して脱水
機１６の運転を行なうときには、凝集混和槽１内の圧力
が設定圧力になるように、圧力センサー１７で検知し、
この検知信号を制御手段１９に伝達し、制御手段１９か
らインバーター装置１８に指示を与え原液供給ポンプ１
３、凝集剤注入ポンプ１４、定量排出器１５の電動機の
回転数を制御するものである。そして、原液供給ポンプ
１３の回転数が変化した場合においても、凝集剤注入ポ
ンプ１４、定量排出器１５も同じ比率だけ回転数が変わ
っていくので、最初に設定した汚泥濃縮倍率及び凝集剤
の添加率は変わることがないものである。

【００１３】以下に、濃縮によって脱水効率が向上する
効果を確かめるために行なった脱水試験結果を表１、表
２に示す。

【００１４】

【表１】

【００１５】

【表２】

【００１６】表１・表２から濃縮無と濃縮有の汚泥を比
較すると、ケーキ含水率については濃縮無と濃縮有の汚
泥では殆ど同じ含水率の脱水ケーキが得られた。しか
し、単位時間、単位面積当たりの処理量については約２
倍濃縮の場合が４６．０／３５．５＝１．３倍、約３倍
濃縮の場合は１７．８／１０．２＝１．７５倍となり、
濃縮汚泥の方が脱水機の処理能力が向上していることを
示している。

【００１７】

【発明の効果】この発明は上記のように構成してあり、
濃縮機能付密閉型の凝集混和槽へ汚泥と凝集剤を供給
し、撹拌混合・凝集反応後、ろ過濃縮を行ない、任意に
設定した濃縮倍率となるように分離液の排出量を規制す
るようにしたので、設定倍率の濃縮汚泥を得るための汚
泥濃度の測定は不必要であり、さらに、原液供給ポンプ
の吐出圧力がそのまま直接脱水機へのろ過圧力として作
用させることができるので脱水機の処理能力を向上させ
安定した運転を行なうことができるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る汚泥濃縮装置の凝集混和槽の縦断
面図である。

【図２】本発明に係る凝集混和槽の図１のＡ−Ａ線に沿
って切断した横断面図である。

【図３】本発明に係る汚泥濃縮装置のフローチャート図
である。

【符号の説明】 １ 凝集混和槽 １１ 分離液取出管 １２ 濃縮汚泥取出管 １３ 原液供給ポンプ １４ 凝集剤注入ポンプ １５ 定量排出器 １７ 圧力センサー

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 定量式の原液供給ポンプ（１３）と定量
   式の凝集剤注入ポンプ（１４）から濃縮機能付密閉型の
   凝集混和槽（１）に供給した汚泥と凝集剤を撹拌混合
   し、凝集した汚泥をろ過し分離ろ液を分離液取出管（１
   １）から抜出し、濃縮汚泥を濃縮汚泥取出管（１２）か
   ら取出す汚泥濃縮装置において、分離ろ液を排出する容
   積型の定量排出器（１５）を設け、前記定量排出器（１
   ５）の排出量を設定して、排出する濃縮汚泥の濃縮倍率
   が設定値になるように分離液の排出量を調節することを
   特徴とする汚泥濃縮装置。
2. 【請求項２】 上記の濃縮機能付密閉型の凝集混和槽
   （１）において、槽内の圧力を検知する圧力センサー
   （１７）を設け、この圧力センサー（１７）が設定圧力
   になるように原液供給ポンプ（１３）の回転数を制御す
   るとともに、凝集剤注入ポンプ（１４）と定量排出器
   （１５）の回転数を上記原液供給ポンプ（１３）の回転
   数に比例させて調節することを特徴とする請求項１に記
   載の汚泥濃縮装置。