JP2001225099A - 凝集処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 汚泥の凝集脱水処理に当たり、汚泥性状の変
化を迅速かつ的確に把握して適正な薬注制御を行う。 【解決手段】 未薬注の汚泥の一部を固液分離手段で固
液分離し、分離液と接触するように設けられた熱移動検
出手段の検出値に基いて、凝集剤の薬注制御を行う凝集
処理装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は汚泥に凝集剤を添加
するための凝集処理装置に係り、特に汚泥の凝集脱水処
理に当たり、汚泥への有機高分子凝集剤（ポリマー）の
薬注量（添加量）が最適量となるように制御する凝集処
理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】汚泥の凝集脱水処理に当たり、汚泥性状
に応じて、汚泥に対するポリマーの添加量が最適値とな
るように薬注制御を行うことは、薬剤の過剰添加を防止
して薬注使用量を低減すると共に、凝集汚泥の脱水性を
効果的に高めて脱水機の運転を安定化し、更には、得ら
れる脱水ケーキの含水率を低減し、後工程の処理を軽減
するなどの点で極めて重要である。

【０００３】汚泥の凝集脱水処理におけるポリマーの薬
注制御方法としては、従来、 薬剤添加後の汚泥の脱水濾液の熱移動度（ホットフ
ィルムセンサ温度変化）を計測し、この計測値に基いて
制御する方法 薬剤添加後の汚泥の脱水濾液のコロイド当量値を計
測し、この計測値に基いて制御する方法 薬剤添加後の汚泥の脱水濾液の流動電流値を計測
し、この計測値に基いて制御する方法 薬剤添加後の凝集汚泥の回転トルク値を計測し、こ
の計測値に基いて制御する方法 薬剤添加前の汚泥濃度を計測し、この計測値に基い
て制御する方法などがある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の薬注制御方
法のうち、〜の方法では、薬剤添加後の汚泥の脱水
濾液又は凝集汚泥を計測して薬注制御を行うというフィ
ードバック制御法であるため、薬剤添加に要するタイム
ラグの発生を避けられず、制御遅れが生じ、的確な薬注
制御を行い難いという難点があった。

【０００５】また、の方法は、フィードフォワードの
制御法であるが、単に汚泥濃度の変化を計測しているだ
けであるため、脱水を行う汚泥の質の変化、例えば、汚
泥脱水性、即ち、脱水の難易度の変化を的確に検知する
のは難しく、やはり適正な薬注量で制御し得ないという
問題があった。

【０００６】本発明は上記従来の問題点を解決し、汚泥
の凝集脱水処理に当たり、汚泥性状の変化を迅速かつ的
確に把握して適正な薬注制御を行うことができる凝集処
理装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の凝集処理装置
は、汚泥に凝集剤を添加するための凝集処理装置におい
て、該添加量が調節可能である薬注手段と、未薬注の汚
泥の一部を固液分離する手段と、該固液分離手段により
分離された分離液と接触するように設けられた熱移動検
出手段と、該熱移動検出手段の検出値に基いて前記薬注
手段の薬注量を制御する制御手段と、を備えてなること
を特徴とする。

【０００８】汚泥は、一般に、難脱水性になる程、粘性
の増加、上澄液の清澄性の低下、負荷電量（コロイド当
量値）の増加の傾向を示し、汚泥の凝集脱水に必要なポ
リマーの添加量も増加する。また、このようなことか
ら、難脱水性汚泥ほど、上澄液中で熱移動検出手段によ
り計測を行った場合、熱移動検出手段のセンサからの熱
移動速度が低下し、センサの温度が上昇する。熱移動検
出手段のセンサ温度の上昇は、熱移動検出手段のセンサ
の両端電圧値の上昇という結果となる。

【０００９】本発明では、この上澄液、即ち、汚泥の固
液分離液の電圧を計測し、この計測値に基いてポリマー
の薬注制御を行うことにより、フィードフォワード制御
にて的確な薬注を行える。

【００１０】なお、本発明において、未薬注の汚泥の固
液分離手段としては、特に制限はなく、遠心分離機、膜
分離装置等を用いることができる。

【００１１】熱移動検出手段としては、一般に使用され
ている熱線又は熱膜式流速計、熱伝達率測定計等の熱の
移動を検出することが可能なものが利用できる。また、
これ以外のものでもヒータに通電し加熱する自己加熱源
を有するもの、或いはヒータと温度計との組合せのよう
にヒータにより間接的に加熱する加熱線を有するもので
あれば適用可能である。

【００１２】以下に、本発明における熱移動検出手段に
よる計測原理を、熱移動検出手段として熱線流速計を適
用したもので説明する。

【００１３】熱線流速計は、周知のように、加熱体とな
る熱線に定電流を流しておき、この熱源を流体中に挿入
するものである。流速の変動があると、熱線からの熱の
奪われ度合が変化する。これにより熱線の温度が変化し
て抵抗も変わる。熱線流速計は、この抵抗の変化を電圧
の変化としてとらえて流速を計測するものである。

【００１４】本発明は、このような原理を利用したもの
で、更に液の流速を一定とした定流速条件又は静置条件
において、熱線から奪われる微小な熱の移動を抵抗（電
圧）の変化としてとらえ、この変化を物性の変化として
把握するものである。

【００１５】図４は熱線流速計の一例を示す概略構成図
である。この熱線流速計２０は熱線（抵抗）２０ａ、定
電流発生器２０ｂ、電圧計２０ｃを備えている。熱線２
０ａは分離液貯槽２１内を一定の流速で旋回する液と接
しており、この液が一定の物性の際には、定電流を流す
と熱線２０ａから奪われる熱量は一定であるので、抵抗
は一定で電圧にも変化はない。液の物性が変化すると、
熱線２０ａから奪われる熱量が変化するので抵抗が変化
する。即ち、熱線から液中への熱移動が生じ抵抗が変化
する。いま、電流を一定として流しているので、この抵
抗の変化は電圧の変化としてとらえることができ、この
変化が液中の物性値の検出値となる。なお、熱線２０ａ
の物性値の変化は、抵抗値或いは電圧の変化のどちらで
とらえても良い。また、このような定電流型に限らず、
定温度型の熱線流速計でも良い。また、分離液貯槽２１
内は一定の流速で液を流動させる他、静置状態での計測
も可能である。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下に本発明の凝集処理装置の実
施の形態を詳細に説明する。

【００１７】図１は本発明の凝集処理装置の実施の形態
を示す系統図である。

【００１８】この凝集処理装置では、汚泥は、配管１
１、汚泥貯槽１を経てポンプＰ_１付きの配管１２より凝
集槽２に導入される。凝集槽２は攪拌機２Ａを備えると
共に、ポリマー溶解槽３、薬注配管１３及び薬注ポンプ
Ｐ_２を具備してなる薬注装置からポリマーが薬注され
る。凝集槽２からの凝集汚泥は配管１４より脱水機４へ
送られる。脱水機４で得られた脱水ケーキはコンベア１
５より焼却等のケーキ処理工程へ送られ、濾液は配管１
６より系外の排水処理工程へ送られる。

【００１９】凝集槽２への汚泥導入配管１２には、配管
１７が分岐して設けられており、薬注前の汚泥の一部が
一定間隔で間欠的に分取され、固液分離器５に送給され
る。固液分離器５では、分取した汚泥を固液分離し、得
られた分離液は配管１８よりホットフィルム計測器（熱
膜式流速計）６に送給され、ホットフィルムセンサ電圧
が計測される。この計測値は、制御演算器７に入力さ
れ、ホットフィルムセンサ電圧の計測値に基いてポリマ
ーの必要添加量（適正薬注量）が算出される。この算出
結果は薬注ポンプＰ_２の制御信号としてインバーター等
のポンプ制御器８に出力され、ポンプ制御器８により薬
注ポンプＰ_２が制御され、ポリマーの適正な薬注が行わ
れる。

【００２０】このように、汚泥の固液分離液のホットフ
ィルムセンサ電圧の計測及びこの計測値に基く適正薬注
量の算出を一定の間隔で行うことにより、安定な薬注制
御を行うことができる。

【００２１】即ち、後述の図２に示す如く、汚泥の凝集
脱水処理に当たっては、凝集汚泥の脱水における重力濾
過速度が高く、得られる脱水ケーキの含水率が低いとこ
ろで恒量に達するポリマーの必要添加量（適正薬注量）
があり、この適正薬注は、図３に示す如く、ホットフィ
ルムセンサ電圧等の熱移動検出手段の計測値と相関があ
る。従って、熱移動検出手段の計測値に基いて、適正薬
注量を容易に求めることができ、的確な薬注制御を行え
る。

【００２２】図１の凝集処理装置にあっては、汚泥の凝
集脱水処理を行う現場でのホットフィルム計測器６の計
測結果と制御演算器７の算出結果を通信端末９を経て電
話回線で遠隔地のセンターの中央監視装置１０に送信す
ると共に、この中央監視装置１０からの設定変更（例え
ば、計測間隔の設定変更、計測値からの適正薬注量の算
出式の変更等）を電話回線で通信端末９を経て制御演算
器７に送信可能とされており、現地／センター相互のデ
ータ通信で遠隔地における処理状況の把握及び監視と遠
隔制御が行えるように構成されている。

【００２３】なお、図１に示す凝集処理装置は本発明の
凝集処理装置の実施の形態の一例を示すものであって、
本発明はその要旨を超えない限り、何ら図示のものに限
定されるものではない。

【００２４】例えば、凝集剤として一種のポリマーのみ
を用いる装置に限らず、アニオン系ポリマーとカチオン
系ポリマーを併用する凝集処理装置や、無機凝集剤とポ
リマーとを併用する凝集処理装置であっても良い。無機
凝集剤を併用する場合において、無機凝集剤は無機凝集
剤を添加した汚泥のｐＨに基いて薬注制御し、ポリマー
の薬注制御を熱移動検出手段の検出値に基いて行うのが
好ましい。

【００２５】また、ポリマーの薬注箇所は、図１に示す
如く、凝集槽に薬注する他、汚泥の移送配管に直接薬注
するものであっても良い。

【００２６】また、熱移動検出手段の検出信号は、適当
な信号増幅変換器等で処理した後演算処理するようにし
ても良い。

【００２７】

【実施例】以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に
説明する。

【００２８】実施例１ 下記性状の下水処理場の最初沈殿池汚泥と余剰汚泥との
混合汚泥（以下、「混合生汚泥」という）を原泥とし
て、ポリマーの必要添加量を求める実験をヌッチェテス
ト及び圧搾テストにより行った。 〔汚泥性状〕 ｐＨ：５．０〜７．０ ＳＳ：１．０〜３．０％ 有機物比：６０〜８５％ この結果、ポリマーの添加量と重量濾過速度及び得られ
る脱水ケーキ含水率との関係は図２に示す通りであっ
た。

【００２９】図２により明らかなように、ポリマー薬注
量の増加と共に重量濾過速度が上昇し、また脱水ケーキ
含水率は低下する。この重量濾過速度及びケーキ含水率
が恒量に到達したときの添加量が汚泥の凝集脱水処理の
ための「必要添加量」（適正薬注量）である。

【００３０】次に、この混合生汚泥の性状の変動を、こ
の混合生汚泥をメンブレンフィルタにより固液分離して
得られた分離液についてホットフィルムセンサの電圧を
計測してモニタリングすると共に、上記と同様にしてポ
リマーの必要添加量を求め、この電圧と必要添加量との
関係を図３に示した。

【００３１】図３より明らかなように、薬注前の汚泥の
固液分離液のホットフィルムセンサ電圧とポリマーの必
要添加量とには相関がある。従って、予め、この相関関
係を求めておき、薬注前の汚泥を適宜採取して固液分離
し、分離液のホットフィルムセンサ電圧を計測して適正
な薬注量を算出することにより、汚泥性状（脱水性の難
易度）を的確に把握し、適正な薬注制御を行えることが
明らかである。

【００３２】そこで、図３の検量線に基き、下水処理場
の混合生汚泥について、図１に示す凝集処理装置で薬注
制御を行ったところ、安定かつ効率的な凝集脱水処理を
行うことができ、薬剤使用量を抑えた上で低含水率の脱
水ケーキを得ることができた。

【００３３】

【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の凝集処理装
置によれば、汚泥の凝集脱水処理に当たり、汚泥性状の
変化を迅速かつ的確に把握して適正な薬注制御を行うこ
とができる。このため 必要最低限の薬注量で処理を行うことができるた
め、薬剤の過剰添加が防止され薬剤使用量の低減、処理
コストの低減が図れる。

【００３４】 薬注量の設定を自動制御で行うことが
できるため、汚泥の凝集脱水処理に要する作業の省力化
を図ることができる。

【００３５】 凝集汚泥の脱水性を高めると共にこれ
を安定させることができることから、脱水機の運転が安
定化する。

【００３６】 得られる脱水ケーキの含水率が低減す
ると共に均一化するため、焼却等の後工程の処理も安定
かつ容易に行える。等の効果が奏され、汚泥の凝集脱水
処理を低コストで効率的に行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の凝集処理装置の実施の形態を示す系統
図である。

【図２】実施例１で求めた、混合生汚泥へのポリマーの
添加量と重量濾過速度及び得られる脱水ケーキ含水率と
の関係を示すグラフである。

【図３】実施例１で求めた、混合生汚泥の固液分離液の
ホットフィルムセンサ電圧とポリマーの必要添加量との
関係を示すグラフである。

【図４】熱線流量計の概略構成図である。

【符号の説明】

１ 汚泥貯槽 ２ 凝集槽 ３ ポリマー溶解槽 ４ 脱水機 ５ 固液分離器 ６ ホットフィルム計測器 ７ 制御演算器 ８ ポンプ制御器 ９ 通信端末 １０ 中央監視装置 ２０ 熱線流速計

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G040 AB08 BA02 BA03 BA22 BB04 CA02 CA22 CB02 EA02 EB02 GA05 GA07 GC01 HA16 4D059 AA04 AA05 BB01 BE00 BE38 BE42 BE49 BE55 BE56 BE57 BE59 BE60 CA21 CA28 CB19 EA05 EA20 EB11

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 汚泥に凝集剤を添加するための凝集処理
   装置において、 該添加量が調節可能である薬注手段と、 未薬注の汚泥の一部を固液分離する手段と、 該固液分離手段により分離された分離液と接触するよう
   に設けられた熱移動検出手段と、 該熱移動検出手段の検出値に基いて前記薬注手段の薬注
   量を制御する制御手段と、を備えてなることを特徴とす
   る凝集処理装置。