JP2003010900A

JP2003010900A - 汚泥処理方法および汚泥処理システムならびに汚泥改良装置

Info

Publication number: JP2003010900A
Application number: JP2001200060A
Authority: JP
Inventors: Shigeo Sato; 繁雄佐藤
Original assignee: Taiyo Kogyo Co Ltd
Current assignee: Taiyo Kogyo Co Ltd
Priority date: 2001-06-29
Filing date: 2001-06-29
Publication date: 2003-01-14

Abstract

(57)【要約】【課題】脱水後の汚泥の含水比を改良目的に応じて約
２０〜８０％程度まで低下させて汚泥総量を減少させる
ことができるため、運搬費の削減や汚泥改良費の削減、
改良汚泥の利用分野の多様化および環境対策効果を発揮
することができる汚泥処理方法および汚泥処理システム
ならびに汚泥改良装置を提供すること。【解決手段】凝集処理の前に汚泥を含水比５００〜１
０００％の汚水状態となるように加水し、前記凝集処理
の際に前記汚水状態の汚泥に吸着型凝集材を混入して乱
流を発生させるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は汚泥処理方法および
汚泥処理システムならびに汚泥改良装置に係り、特に、
浚渫汚泥や建設残土等のごとく含水比を減少させにくい
汚泥の脱水処理や改良処理に好適な汚泥処理方法および
汚泥処理システムならびに汚泥改良装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から河川の流路を拡げたり、航路の
水深を増したり、また埋め立てのための土砂の採取を目
的として水底の土砂をさらう浚渫工事が盛んに行われて
いる。また、建設現場では大量の建設残土が生じるが改
良処理を施さなければ現場から持ち出すことが禁じられ
ている。近年ではこれらの浚渫汚泥や建設残土が増加
し、その受け入れ先やコストの増大が問題となってい
る。このような汚泥の処理は、一般に汚泥にセメントや
生石灰またはその他のセメント系安定剤を混入し、加圧
処理した後に造粒して埋め立て用として利用されるよう
になっていた。

【０００３】しかし、前述した汚泥は、含水比が１００
〜２００％であるため、汚泥自体の量に比べて水分が多
く、十分な強度をもつ改良汚泥にするには大量のコンク
リートを混入しなければならず改良費用がかさむという
問題があった。また、含水比が１００〜２００％の汚泥
は、粘性が非常に高いため、コンクリートを混入して撹
拌しても容易に混ざらない。このため改良に多くの時間
を要するし、乾燥にも時間がかかる。

【０００４】このような汚泥の高い粘性が、高圧ポンプ
による打設効率が悪いことや水セメント比が大きくなる
ことによる砕石強度の低下を解消するために、特開平６
−１０６１９３号公報には、加圧、脱水の段階で生じた
濾水を粘性度の溶解選別工程に戻して加水するようにし
た発明が記載されている。これによれば、粘性土の含水
比を２５０〜３００％程度のスラリーにして打設効率を
上げるようにしても生産される砕石強度が低下せず、脱
水時間も３〜５分程度長くなる程度であり、処理費用の
節約につながるとのことである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
公報記載の汚泥処理システムにおいては、加水により含
水比を２５０〜３００％程度にすることで高圧ポンプに
多少スムーズに吸引されるなどの効果が生じるものの、
その他の粘性の問題、例えば、コンクリートを大量に必
要とする点や混ざりにくいために強度にムラがある点等
の問題を解消することはできていない。

【０００６】また、従来の汚泥処理システムでは、脱水
処理後であっても汚泥の含水比が１２０％〜２００％ま
でしか減少させられなかったため、汚泥総量が多く、工
事現場外にダンプで運搬する場合の運搬費が高かった。

【０００７】一方、環境の面から見ても、ダンプによる
運搬回数が多ければそれだけダンプ公害の問題が生じる
し、廃棄物処理場が不足する事態になる。

【０００８】また、従来の汚泥処理システムでは、凝集
材を汚泥に混入させて水分と固形物を分離させる凝集処
理を行い、その後の脱水処理が施される場合もある。し
かし、使用される凝集材が高分子凝集材や無機系凝集材
を添加した凝集材であったため、凝集物と水分とを一旦
分離しても容易に汚泥化してしまうという問題があっ
た。

【０００９】本発明は、このような問題点のうち少なく
とも一つの問題を解決するためになされたもので、脱水
後の汚泥の含水比を改良目的に応じて約２０〜８０％程
度まで低下させて汚泥総量を減少させることができるた
め、運搬費の削減や汚泥改良費の削減、改良汚泥の利用
分野の多様化および環境対策効果を発揮することができ
る汚泥処理方法および汚泥処理システムならびに汚泥改
良装置を提供することを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
汚泥処理方法の特徴は、凝集処理の前に汚泥を含水比５
００〜１０００％の汚水状態となるように加水し、前記
凝集処理の際に前記汚水状態の汚泥に吸着型凝集材を混
入して乱流を発生させるようにした点にある。

【００１１】そして、このような方法を採用したことに
より、汚泥を凝集処理前に含水比５００〜１０００％の
汚水状態にすることで粘性を除去し凝集装置での撹拌を
容易にし、吸着型凝集材による汚泥の吸着および凝集処
理を促進させる乱流を発生させやすくなる。

【００１２】また、請求項２に係る汚泥処理システムの
特徴は、凝集装置は、吸着型凝集材を混入する凝集材混
入手段と、約２ｍ／ｓ〜２．５ｍ／ｓの乱流を発生させ
る乱流発生手段とを備えている点にある。

【００１３】そして、このような構成を採用したことに
より、凝集材混入手段が吸着型凝集材を混入するととも
に、乱流発生手段が約２ｍ／ｓ〜２．５ｍ／ｓの乱流を
発生させるため、汚水状態の汚泥を吸着型凝集材によっ
て容易に吸着凝集することができ、迅速に凝集しかつ壊
れにくい凝集物を形成することができる。

【００１４】また、請求項３に係る汚泥処理システムの
特徴は、請求項２において、前記凝集装置に凝集処理後
の汚泥をオーバーフローさせる凝集用堰を設けるととも
に、凝集後に沈降する凝集物を上昇させるための上昇水
流を発生させる上昇水流発生手段を備えている点にあ
る。

【００１５】そして、このような構成を採用したことに
より、凝集用堰により汚水状態の汚泥を堰き止めて、汚
泥と吸着型凝集材とが混合し凝集する時間およびスペー
スを確保するとともに、上昇水流発生手段が沈降する凝
集物を上昇させることにより凝集物を凝集用堰からオー
バーフローさせることができ、次の処理段階へ移送させ
ることができる。

【００１６】また、請求項４に係る汚泥処理システムの
特徴は、請求項３において、前記乱流発生手段および前
記上昇水流発生手段として、水平に対して約３０〜４５
度の傾斜角に形成されたスクリュー羽根を約１２０ｒｐ
ｍ〜３００ｒｐｍの回転数で回転させる攪拌機を設けた
点にある。

【００１７】そして、このような構成を採用したことに
より、スクリュー羽根が約１２０ｒｐｍ〜３００ｒｐｍ
の回転数で回転することで汚泥が吸着型凝集材によって
凝集するのに適当な乱流を発生させることができ、スク
リュー羽根が水平に対して約３０〜４５度の傾斜角に形
成されていることで、上昇水流を発生させることがで
き、沈降する凝集物を上昇させて凝集用堰からオーバー
フローさせられる。

【００１８】また、請求項５に係る汚泥処理システムの
特徴は、請求項２から請求項４のいずれか１項におい
て、凝集装置による凝集処理前に、汚泥を含水比５００
〜１０００％の汚水状態にする前処理装置を有する点に
ある。

【００１９】そして、このような構成を採用したことに
より、前処理装置が凝集処理前に汚泥を含水比５００〜
１０００％の汚水状態にすることで、汚泥の粘性を除去
し、吸着型凝集材を使用する凝集処理を促進させること
ができる。

【００２０】また、請求項６に係る汚泥処理システムの
特徴は、請求項５において、前記前処理装置は、汚泥を
投入する汚泥投入手段と、水を加える加水手段と、汚泥
と水とを混合撹拌する混合撹拌手段とを有する点にあ
る。

【００２１】そして、このような構成を採用したことに
より、汚泥投入手段により投入された汚泥と加水手段に
より加えられた水とを混合撹拌手段によって混合撹拌
し、汚泥を汚水状態にする。これにより迅速確実に汚泥
の汚水化処理を施すことができる。

【００２２】また、請求項７に係る汚泥処理システムの
特徴は、請求項６において、前記混合撹拌手段は、前記
汚泥投入手段から投入される汚泥の落下位置に配置され
た混合前撹拌部と、この混合前撹拌部により撹拌された
後の汚泥と水とを軸方向に移動させつつ混合撹拌する汚
水化混合撹拌部とを有する点にある。

【００２３】そして、このような構成を採用したことに
より、混合前撹拌部が投入された汚泥の落下位置に配置
されているため水と合流される前から撹拌を開始するこ
とができスムーズに水と混合を開始することができると
ともに、汚水化混合撹拌部が混合された汚泥と水とをさ
らに強力に撹拌して汚水化処理を施し、さらに軸方向に
移動させることで次の凝集処理装置へ滞りなく移送する
ことができる。

【００２４】また、請求項８に係る汚泥処理システムの
特徴は、請求項６または請求項７において、前記汚泥投
入手段には、投入される汚泥中の不要物を除去するため
の防護網が投入口近傍に設置されているとともに、出口
近傍に汚泥を投入前から撹拌する投入前撹拌部が配置さ
れている点にある。

【００２５】そして、このような構成を採用したことに
より、防護網が汚泥中の不発弾やゴミ等を除去するとと
もに、投入前撹拌部によって粘性の高い汚泥を投入しや
すいように撹拌される。

【００２６】また、請求項９に係る汚泥改良装置の特徴
は、脱水装置により脱水した後の汚泥を投入する脱水汚
泥投入手段と、脱水汚泥を改良するための改良材水溶液
を噴射するための改良材水溶液噴射手段と、脱水汚泥と
改良材水溶液とを混合するための改良材混合撹拌手段と
を備えた点にある。

【００２７】そして、このような構成を採用したことに
より、脱水汚泥投入手段により投入された汚泥に対し、
改良材水溶液噴射手段から改良材水溶液が噴射され、こ
れらを改良材混合撹拌手段によって混合し、改良汚泥を
順次形成するようになっている。

【００２８】また、請求項１０に係る汚泥改良装置の特
徴は、請求項９において、前記改良材水溶液噴射手段
は、改良材の水溶液を収容する改良材水溶液タンクと、
この改良材水溶液タンクに連結されて改良材水溶液を供
給する噴射ポンプと、この噴射ポンプに連結された噴射
ノズルとから構成されている点にある。

【００２９】そして、このような構成を採用したことに
より、改良材水溶液タンク内に収容された改良材水溶液
を噴射ポンプによって自動的に適量を抽出し、噴射ノズ
ルから噴射することで脱水汚泥全体にまんべんなく改良
材水溶液を混入させることができる。

【００３０】また、請求項１１に係る汚泥処理システム
の特徴は、請求項１から請求項８のいずれか１項におい
て、脱水装置による脱水後の汚泥を改良処理するために
請求項９および請求項１０に記載の汚泥改良装置をさら
に有する点にある。

【００３１】そして、このような構成を採用したことに
より、汚泥の汚水化処理、凝集処理、脱水処理に加えて
汚泥を多様的に再利用可能にする汚泥改良処理まで行う
ことができ、リサイクルシステムを完成させることがで
きる。

【００３２】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る汚泥処理方法
および汚泥処理システムならびに汚泥改良装置の実施形
態の一例を図面を用いて説明する。

【００３３】図１は、本実施形態の汚泥処理システム１
の概略構成図である。本実施形態は、浚渫汚泥を処理し
て改良汚泥として再利用できるようにする汚泥処理シス
テム１であり、汚泥に加水して含水比を増加させて汚水
状態にする前処理装置２と、汚水状態の汚泥に吸着型凝
集材を混入撹拌して汚泥を凝集分離させる凝集沈殿装置
３と、凝集された汚泥を脱水して固形状態にする脱水装
置４と、固形状態の脱水汚泥にセメントあるいは改良材
を混入して再利用可能にする汚泥改良装置５とから構成
されている。

【００３４】これら各構成装置についてより具体的に説
明する。前処理装置２は、図２に示すように、汚泥に水
を加えて含水比を増加させ、汚泥の粘性を減少させるた
めの装置である。この前処理装置２は、主として、汚泥
および水を収容する前処理タンク２１と、この前処理タ
ンク２１の上部に配置されて汚泥を投入する汚泥用ホッ
パー２２と、汲み上げた水を前記前処理タンク２１内に
流入させるための加水口２３と、前処理タンク２１内に
投入された汚泥を直ちに撹拌しながら水を加えて混合さ
せる混合前攪拌機２４と、さらに汚泥と水とを強力に撹
拌して汚水状態にする汚水化混合攪拌機２５とを備えて
いる。

【００３５】前記汚泥用ホッパー２２は、図３に示すよ
うに、大きく開口された上部の投入口に防護網２２ａが
張られており、不発弾やゴミ等の不要物を除去するよう
になっている。また、この防護網２２ａの下方は、漏斗
状に形成されて汚泥を下方へ導くようになっている。そ
して、汚泥用ホッパー２２の出口には、螺旋形状の羽根
２２ｃを備えた投入用攪拌機２２ｂが配置されており、
粘性の高い汚泥を静止させることなくより強制的に下方
へ導いて前処理タンク２１内に投入するようになってい
る。

【００３６】また、前記加水口２３には、ホース等を介
して図示しない加水ポンプが連結されている。なお、水
は、港湾浚渫であれば海水が用いられ、河川であれば河
川の淡水が用いられる。

【００３７】また、前記混合前攪拌機２４は、鉄製のセ
ラミックコーティングしたドリル式回転羽根２４ａを備
えており、汚泥用ホッパー２２から投入される汚泥の落
下地点に配置されている。このため、投入後の汚泥を直
ちにドリル式回転羽根２４ａにより受け取り、汚泥が水
と混合してしまう前から撹拌を開始して汚泥が沈殿する
のを防止するとともに、水と混合しやすくしている。ま
た、混合前攪拌機２４の近傍には、前処理用堰２６が配
置されており、この前処理用堰２６で堰き止められる汚
泥と水とを前記ドリル式回転羽根２４ａにより、さらに
撹拌混合するようになっている。そして、混合された汚
泥および水は、前処理用堰２６から順次オーバーフロー
されることにより、隣設されている汚水化混合攪拌機２
５へと流される。

【００３８】汚水化混合攪拌機２５には、汚水化回転軸
２５ｂに沿って大きな螺旋形状の汚水化螺旋羽根２５ａ
が形成されており、この汚水化螺旋羽根２５ａによって
汚泥と水とを撹拌しつつ軸方向に移動させるようになっ
ている。この撹拌により汚泥と水とが完全に汚水化され
る。また、前処理タンク２１の底部には、汚水通路２７
が設けられており、この汚水通路２７の入口が、前記汚
水化回転軸２５ｂの終端部下方に形成されている。汚水
通路２７の入口と出口にはそれぞれゴミ取網２８が取り
付けられている。さらに汚水通路２７の出口にはサンド
ポンプ２９が配置されていて汚水化された汚泥を次の凝
集沈殿装置３へと汲み上げるようになっている。

【００３９】つぎに、凝集沈殿装置３について図４およ
び図５を参照しつつ説明する。凝集沈殿装置３は、凝集
沈殿タンク３１を有しており、この凝集沈殿タンク３１
内のほぼ中央位置に凝集用堰３２が配置され、この凝集
用堰３２を境界として、汚泥投入側に汚泥の凝集処理を
行う凝集部３ａと、凝集出口側に凝集後の汚泥を沈殿さ
せる沈殿部３ｂとに分けられている。前記凝集部３ａに
おける凝集沈殿タンク３１の上部には、凝集材を投入す
るための凝集用ホッパー３３が取り付けられている。図
５に示すように、前記凝集用ホッパー３３は、振動収容
部３３ａと定量投入部３３ｂとから構成されている。振
動収容部３３ａは、凝集材を下方に導くように漏斗状に
形成されているとともに、保温機能を備え、さらに約１
分間に１回振動して凝集材が固まるのを防止するように
なっている。また、定量投入部３３ｂは、インバーター
付きのロータリーバルブ３３ｃにより構成されており、
粉体状の凝集材を一定量毎に排出するようになってい
る。本実施形態では、凝集材として吸着型凝集材を用い
ており、汚水１ｍ^３に対して約０．５〜１ｋｇの凝集材
を投入するようになっている。

【００４０】ここで、本実施形態で使用される吸着型凝
集材について説明する。吸着型凝集材とは、吸着の働き
をしながらイオン交換凝集を行う凝集材のことであり、
多孔質粉末を主成分としている。本実施形態では、環境
に対する安全性やコスト面等から帆立貝等の貝殻を粉砕
した多孔質粉末を主成分とする吸着型凝集材を使用する
ようになっている。この吸着型凝集材は、吸着と凝集を
同時に行う点に特徴がある。多孔質部分に汚泥を次々に
吸着して凝集するため、凝集処理速度が速く、わずかな
投入量で効果を発揮する。つまり、従来の凝集材であれ
ば汚泥量の増加に比例して凝集材の投入量を増加させな
ければならなかったが、吸着型凝集材は吸着性を有する
ため、汚水の濃度に対する必要投入量の幅が狭く、一定
濃度までは凝集材の投入量を増やす必要はない。例え
ば、汚泥１ｔ当たり吸着型凝集材５００ｇ程度でよい。

【００４１】また、従来の凝集材が整流でなければなら
ないのに対し、吸着型凝集材は乱流の方がむしろ効率的
に処理が進められることから、流速を速くすることがで
きる。汚泥は吸着型凝集材の多孔質部分に吸着されるた
め凝集物が再び汚泥化してしまう、いわゆる再汚泥化現
象が起こりにくいという特徴を有する。例えば、従来の
凝集材であれば、凝集汚泥を絞ると泥水がしたたり落ち
るが、吸着型凝集材による凝集汚泥は透明な水がしたた
り落ちる。

【００４２】さらに、多孔質商材のため凝集後の水分や
凝集物の臭いを抑制するという消臭効果を備えている。
しかも水切れが速く乾燥力に優れているため脱水が容易
であるし、貝殻等は無害であり水素イオン濃度であるｐ
Ｈが中性に近いため、汚水にｐＨ変動の影響を与えな
い。

【００４３】また、凝集沈殿タンク３１には、前処理装
置２のサンドポンプ２９と図示しない移送管等によって
連結される汚水投入口３４が形成されている。この汚水
投入口３４から投入される汚水は、凝集部３ａにおいて
吸着型凝集材と混合される。凝集沈殿装置３の凝集部３
ａでは、吸着型凝集材の混入された汚水が、約２ｍ／ｓ
〜２．５ｍ／ｓの乱流を生じさせるようになっている。
流速は、装置の大きさや汚泥濃度等の条件により定まる
が、あまりに速すぎると凝集処理前に排出してしまうこ
とになる。乱流発生手段としては、各種の方法があり、
例えば、流入される汚水に対して邪魔板を置いたり、汚
水の流出口にスクリュー羽根３５ｃを設けて乱流を生じ
ながら流出されるようにしてもよい。本実施形態では、
図４に示すように、撹拌することで乱流を発生させる凝
集攪拌機３５が配置されている。この凝集攪拌機３５に
は、凝集沈殿タンク３１の底に撹拌モータ３５ａが配置
されており、この撹拌モータ３５ａの軸に凝集回転軸３
５ｂが連結されている。前記撹拌モータ３５ａは約１２
０〜３００ｒｐｍ、より好ましくは１５０〜１８０ｒｐ
ｍの回転数で回転されて乱流を発生させるようになって
いる。あまりに速すぎると、汚泥がフロックを形成でき
ずに流出されてしまう。

【００４４】また、前記凝集回転軸３５ｂは、凝集沈殿
タンク３１の上下部において軸受等により回動自在に支
持されている。前記凝集回転軸３５ｂの下方位置には、
上下２枚のスクリュー羽根３５ｃが取り付けられてい
る。凝集回転軸３５ｂおよびスクリュー羽根３５ｃの素
材はステンレスが用いられている。スクリュー羽根３５
ｃの角度は、凝集後に沈降する凝集物を上昇させる上昇
水流が発生させられるような角度に形成されている。実
際には、タンクの形状や容量等の条件により決定される
が、通常、水平に対して約３０〜４５度程度に形成され
ており、下方に押し出すような力が発生するようにさ
れ、凝集物を舞い上げるようになっている。

【００４５】続いて、凝集部３ａにおいて凝集処理され
た凝集汚泥は、凝集用堰３２からオーバーフローされて
隣設された沈降部に流れ込むようになっている。凝集用
堰３２の沈降部側下方には、傾斜板３６が設けられてお
り、凝集用堰３２を越えて流れ込む凝集汚泥は傾斜板３
６に沿って沈降し、底部に設けられたサンドポンプ３７
へと導かれるようになっている。

【００４６】また、前記凝集沈殿装置３のサンドポンプ
３７によって汲み上げられた凝集処理後の汚泥および水
は、脱水装置４へと搬送され脱水処理される。脱水装置
４は脱水タンク４１内に一般的な脱水機能を備えてお
り、脱水汚泥と水とを分離するようになっている。分離
された水はサンドポンプ４２により汲み取られてそのま
ま放流される。脱水後の水の性質は、吸着型凝集材が貝
殻を主成分とする中性であるため、一般の高分子凝集材
のようなｐＨ変動がなく特に中性処理を施す必要はな
い。一方、脱水汚泥は、吸着型凝集材が水分を排出しや
すい性質を有するため、汚泥の含水比を２０〜８０％ま
で減少させられる。

【００４７】なお、従来の汚泥処理システムでは、凝集
物の粘性が高く沈降すると固まってしまうため、脱水処
理を行う前に、汚泥沈降防止装置が配備されていた。し
かし、本実施形態における凝集物は粘性が小さいため、
沈降しても固まらずそのような汚泥沈降防止装置を配備
する必要はない。

【００４８】つぎに、汚泥改良装置５について図６を参
照しつつ説明する。汚泥改良装置５は、脱水後の汚泥を
再利用できるように改良するものであり、主として、汚
泥改良タンク５１と、脱水汚泥を汚泥改良タンク５１内
に投入する改良用ホッパー５２と、改良材を汚泥改良タ
ンク５１に噴射する改良材水溶液噴射部５３と、必要に
応じてセメントを投入するセメント投入部５４と、脱水
汚泥と改良材あるいはセメントとを混合撹拌する改良材
混合攪拌機５５とから構成されている。

【００４９】前記改良用ホッパー５２は、漏斗状に形成
されており、投入された脱水汚泥を順次下方へ導いて汚
泥改良タンク５１内へ投入するようになっている。

【００５０】また、改良材水溶液噴射部５３は、改良材
水溶液を約２０００リットル収容可能なポリエチレン製
の改良材水溶液タンク５３ａと、インバータを備えた噴
射目盛り付きの噴射ポンプ５３ｂと、この噴射ポンプ５
３ｂに対し塩化ビニール樹脂管５３ｃを介して取り付け
られた複数の噴射用シャワーノズル５３ｄとから構成さ
れている。前記改良材水溶液噴射部５３による噴射量
は、汚泥改良装置５の大きさにより異なるが１分間に２
０〜４０リットルである。改良材としては、ビースター
（株式会社田口技術製作所製）を用いるようにし、緑化
用土や２次製品等の成型品を再生するようになってい
る。

【００５１】また、セメント投入部５４は、脱水汚泥を
覆土や盛り土に再生する際に用いられるようになってお
り、定量投入機能付きの漏斗状のセメント用ホッパー５
４ａから構成されている。

【００５２】また、改良材混合攪拌機５５は、汚泥改良
タンク５１の両端部において改良回転軸５５ａが回転自
在に支持されており、この改良回転軸５５ａには螺旋形
状の改良螺旋羽根５５ｂが取り付けられている。この改
良螺旋羽根５５ｂは、前記改良用ホッパー５２から投入
された脱水汚泥および噴射用シャワーノズル５３ｄから
噴射される改良材水溶液を混合撹拌しつつ出口方向へ移
送し、汚泥改良タンク５１の出口に連結されたベルトコ
ンベア５６上に乗せるようになっている。このような汚
泥改良装置５によれば、従来人手により改良材を投入し
ていた不便さを解消することができ、迅速確実に改良処
理を行うことができる。

【００５３】なお、汚泥改良装置５は、本実施形態の汚
泥処理システム１の最終処理としてだけでなく、他の汚
泥処理システム１あるいは各種の汚泥を改良する装置と
して単独で使用することも可能である。

【００５４】つぎに、本実施形態における汚泥処理シス
テム１の作用および汚泥処理方法について説明する。

【００５５】汚泥用ホッパー２２に投入された汚泥は、
防護網２２ａによって不発弾等が除去され編み目を通過
する。防護網２２ａを通過した汚泥は下方にある投入前
攪拌機の投入前螺旋羽根２２ｃによって撹拌されつつ出
口から前処理タンク２１内に投入される。投入後の汚泥
は、水と混合される前に混合前攪拌機２４のドリル式回
転羽根２４ａに受け取られ撹拌が開始される。その後、
汚泥は順次海水等の水と混合され前処理用堰２６で堰き
止められた状態で撹拌される。この１次撹拌を終える
と、前処理用堰２６からオーバーフローされ、隣設され
ている汚水化混合攪拌機２５へと移送される。汚泥およ
び水は、汚水化混合攪拌機２５の汚水化螺旋羽根２５ａ
によって撹拌されてつつ軸方向に移送され、最終的に含
水比が約７００％の汚水状態にされる。汚水化された汚
泥は、ゴミ取網２８を通過して汚水通路２７に流れ込
み、さらに出口のゴミ取網２８で濾されてサンドポンプ
２９により汲み上げられる。

【００５６】サンドポンプ２９により汲み上げられた汚
水は、図示しない移送管を通って凝集沈殿装置３へと移
送され、汚水投入口３４から凝集沈殿タンク３１内へ投
入される。一方、凝集用ホッパー３３では吸着型凝集材
を振動収容部３３ａにおいて固まらないように振動させ
つつ保持しており、汚水が投入されると、定量投入部３
３ｂから一定量の吸着型凝集材が投入される。汚水と吸
着型凝集材とは、凝集部３ａにおいて混合され、凝集攪
拌機３５によって撹拌される。この凝集攪拌機３５が、
撹拌モータ３５ａを１５０ｒｐｍで回転させてると、ス
クリュー羽根３５ｃが約２ｍ／ｓの乱流を発生し、前記
吸着型凝集材が汚水中の汚泥を多孔質成分を利用して吸
着しながら凝集する。これにより汚泥は次々にフロック
を形成する。また、凝集された汚泥は、そのままでは沈
降するが、スクリュー羽根３５ｃが水平に対して約３０
〜４５度程度に傾斜されているため、水を下方へ押し出
す力を汚水に付与して上昇水流を発生し、凝集物を舞い
上げる。凝集された汚泥は、凝集用堰３２からオーバー
フローされて隣設された沈降部に流れ込み、傾斜板３６
に沿って沈降し、底部に設けられたサンドポンプ３７へ
と導かれる。前記凝集部３ａでの凝集処理に要する時間
は１０秒程度であり、凝集タンク３１に投入されてから
排出されるまでの時間は６０秒程度で済む。

【００５７】凝集沈殿装置３のサンドポンプ３７によっ
て汲み上げられた凝集処理後の汚泥および水は、脱水装
置４へと搬送され脱水処理される。この脱水処理により
発生した水はそのまま放流される。一方、脱水汚泥は、
改良目的に応じて含水比が２０〜８０％まで減少させら
れる。

【００５８】脱水装置４により脱水された汚泥は、汚泥
改良装置５へと移送される。汚泥改良装置５では、脱水
汚泥が改良用ホッパー５２に収容されて、順次、汚泥改
良タンク５１内へ投入される。一方、改良材水溶液タン
ク５３ａに収容された改良材水溶液が、噴射ポンプ５３
ｂの駆動により塩化ビニール樹脂管５３ｃを通って各噴
射用シャワーノズル５３ｄから噴射される。なお、盛り
土等の一般改良であれば、セメント投入部５４からセメ
ントが投入される。そして、脱水汚泥と改良材は、改良
材混合攪拌機５５の改良螺旋羽根５５ｂによって混合撹
拌されることにより改良され、汚泥改良タンク５１の出
口からベルトコンベア５６に乗せられて搬出される。こ
のように改良された汚泥は、緑化用土や二次加工製品と
して利用される。

【００５９】つぎに、本実施形態の汚泥処理システム１
による各種の実証試験結果について説明する。

【００６０】図７は、従来の一般的な汚泥処理システム
との処理能力を比較した結果を示している。従来の汚泥
処理システムでは、圧送を行う場合に特殊ポンプを使用
するが、圧送できる程度まで粘性を落とす必要がある。
そのため、原汚泥に対し含水比を上げなければならな
い。このため、原汚泥量が１００，０００ｍ^３であるの
に対し、従来の汚泥処理システムでは、脱水した後も十
分な脱水処理ができず、汚泥総量が変わらない。これに
対して、本実施形態の汚泥処理システム１は、７０，０
００ｍ^３となり約３割削減された。また、凝集沈殿装置
３の１時間あたりの処理量や１ｍ^３の汚水を１時間で処
理するのに必要な装置タンクの有効容積および凝集処理
時間をそれぞれ比較すると、処理能力差は約２倍である
ことがわかる。この差は汚泥改良時間にも影響を与える
ため、従来の汚泥処理システムでの汚泥改良時間は６０
０秒／ｍ^３であったのに対し、本実施形態では、４２０
秒／ｍ^３となった。

【００６１】したがって、本実施形態によれば、凝集沈
殿処理が従来に比べて２倍程度速くなり、凝集沈殿装置
３の大きさを１／２に小さくすることも可能である。

【００６２】つぎに、本実施形態の汚泥処理システム１
により改良された改良汚泥と、従来から一般的に行われ
ている汚泥を凝集・脱水処理せずに汚泥量に合わせてセ
メント等を混入することにより生成される改良汚泥とに
ついて一軸圧縮試験を行った。

【００６３】試験方法は、ＪＩＳＡ１２１６の「土の一
軸圧縮強度試験」に従った。なお、養生日数は３日、７
日、１４日および２８日とし、各日数経過時における強
度を測定した。

【００６４】試験材料の配合内容としては、図８に示す
ように、本実施形態で処理した汚泥および処理しない汚
泥について、それぞれ高炉Ｂセメント４０ｋｇ／ｍ^３を
混入した改良汚泥（Ａ４０，Ｂ４０）、高炉Ｂセメント
６０ｋｇ／ｍ^３を混入した改良汚泥（Ａ６０，Ｂ６
０）、さらにそれらに改良材１ｋｇ／ｍ^３を混入した改
良汚泥（Ａ４０α，Ｂ４０α，Ａ６０α，Ｂ６０α）を
用意した。なお、汚泥改良材は、１０倍の水溶液にして
混合し、高炉Ｂセメントは粉体のまま混合した。

【００６５】図９の試験結果に示すように、各改良汚泥
ともに、養生日数を経るに従って強度が増加する。た
だ、本実施形態による改良汚泥の場合には、汚泥に含ま
れる水分が少ないため、３日目の強度においても既に１
ｋｇｆ／ｃｍ^２以上の強度が得られるものが多い。そし
て、２８日養生後では、従来の改良汚泥では、高炉Ｂセ
メント４０ｋｇ／ｍ^３の汚泥は、測定不能であるのに対
し、本実施形態による改良汚泥は、１．９８ｋｇｆ／ｃ
ｍ^２の強度を有している。また、高炉Ｂセメント６０ｋ
ｇ／ｍ^３を加えたものを比較すると、本実施形態による
改良汚泥は、従来の改良汚泥の２倍以上の強度を有して
いる。さらに、高炉Ｂセメント４０ｋｇ／ｍ^３および汚
泥改良材を加えた改良汚泥で比較すると、２．６５倍の
強度さが生じている。

【００６６】実際の現場では、重機重量や建築物の地盤
として利用される等を考慮して許容値は１／２程度が用
いられるため、実用レベルは、従来の改良汚泥であれ
ば、高炉Ｂセメント６０ｋｇ／ｍ^３および改良材の両方
を加えた改良汚泥となる。これに対し、本実施形態によ
る改良汚泥は、高炉Ｂセメント６０ｋｇ／ｍ^３のみ加え
た改良汚泥、あるいは高炉Ｂセメント４０ｋｇ／ｍ^３に
改良材さらに加えた改良汚泥で足りる。

【００６７】したがって、本実施形態によれば、混入す
るセメントや汚泥改良材の量が少なくても高い強度の改
良汚泥を生成することができる。

【００６８】つぎに、港湾浚渫汚水の水質検査結果につ
いて図１０を参照しつつ説明する。この検査において
は、吸着型凝集材、高分子凝集材およびＰＡＣ（無機系
凝集材）による凝集効果を比較する。また、使用する原
汚泥は、港湾浚渫汚泥を３％水溶液にして使用する。な
お、吸着型凝集材による凝集効果のうちＳＳの測定の場
合には、３０％水溶液を使用した。

【００６９】また、凝集汚泥の分析対象は、使用量、水
素イオン濃度（ｐＨ）、濁度、有機物含有量として、化
学的酸素要求量（ＣＯＤ）、生物化学的酸素要求量（Ｂ
ＯＤ）および浮遊物質量（ＳＳ）を測定し、その他、伝
導度を測定した。なお、使用量については、実際には、
高分子凝集材およびＰＡＣともに、３％水溶液を凝集さ
せるのには使用されず、１０倍の３０％水溶液に使用さ
れることを考慮して予測数値を提示している。

【００７０】分析の結果、図１０に示すように、使用量
については、高分子凝集材とＰＡＣとの混合凝集材は、
７．３２ｋｇ／ｍ^３、高分子凝集材は３．０２ｋｇ／ｍ
^３、であるのに対し、吸着型凝集材の使用量は０．７０
ｋｇ／ｍ^３と格段に少ない。また、水素イオン濃度につ
いては、原汚泥が７．８７とアルカリ性であったのに対
し、吸着型凝集材は、７．９０とあまり変動せず、高分
子凝集材とＰＡＣとの混合凝集材は７．３５、高分子凝
集材は７．３３とない、水素イオン濃度に変動を与え
る。さらに、濁度については、原汚泥が１２８６０度で
あったが、高分子凝集材とＰＡＣとの混合凝集材は１
２．８度、高分子凝集材は１９．１度まで濁りを減少さ
せることができた。これに対し吸着型凝集材は０．４度
まで減少させることができ、大きな差となった。

【００７１】また、有機物含有量については、ＣＯＤは
吸着型凝集材が最も良く除去しており、ＢＯＤは高分子
凝集材とＰＡＣとの混合凝集材が最も良く減少させてい
る。さらに、ＳＳは、吸着型凝集材による凝集汚泥は３
０％水溶液であるにも関わらず、最も多く除去された。
なお、伝導度については、吸着型凝集材が最も大きい伝
導度を有していた。

【００７２】一方、今回使用した各凝集材について汚水
１ｍ^３当たりの単価を求めると、吸着型凝集材が３０８
円／ｍ^３であり、高分子凝集材とＰＡＣとの混合凝集材
が５５４円／ｍ^３であり、高分子凝集材が４５３０円／
ｍ^３であった。したがって、吸着型凝集材を用いれば一
層のコスト低下を図ることができる。

【００７３】つぎに、本実施形態で用いた吸着型凝集材
について、その他各種の汚水を凝集処理した水質検査結
果を図１１に示す。検査に用いられた汚水は、食品工場
汚水、食肉センター汚水、中間処理施設汚水、修景池、
修景沼である。食品工場や食肉センターの汚水は、血や
油等が含まれており、通常の浚渫汚泥とは比べものにな
らない汚れが含まれている。しかし、そのような汚れの
ひどさにもかかわらず、図１１に示すように、ＳＳ、Ｂ
ＯＤおよびＣＯＤの値はそれぞれ相当量減少されてお
り、かなりの改善が確認される。

【００７４】また、図１２に示すように、本実施形態の
汚泥処理システム１における各処理工程での汚泥の変化
を視覚的に捉えてその効果を確認するために、簡易モデ
ルによる実験を行った。図１２に示すように、まず、含
水比が約１２０％の原泥を用意し（Ａ）、これに約２倍
の量の水分を加水して含水比が約６００％の汚水状態に
する（Ｂ）。この汚水状態の原泥に吸着型凝集材を投入
し（Ｃ）、乱流が発生するように撹拌する（Ｄ）。この
撹拌により汚泥が凝集し、図１２（Ｅ）に示すように、
固体と液体とが完全に分離する。そして、この凝集汚泥
を脱水するために脱水モデル装置に投入し（Ｆ）、脱水
すると（Ｇ）、濁りのない透明な水分が濾される。これ
により図１２（Ｈ）および図１２（Ｉ）に示すように、
含水比が約５０％にまで減少した脱水固形物が得られ、
汚泥総量が減少したのがわかる。

【００７５】したがって、前述した本実施形態によれ
ば、含水比が１００〜２００％程度の原汚泥を含水比２
０〜８０％の脱水汚泥へと水分を減少させることができ
るため、汚泥総量を減少させられる。このように含水比
を減少させられることにより、汚泥の改良作業が容易に
なり再生利用の内容を盛り土だけでなく、緑化用や２次
製品用等多様化し充実させられる。

【００７６】また、含水比を減少させることによりセメ
ント量を著しく低下させられるため、環境に与える影響
を軽減できる。さらに、工事現場外に持ち出す際に運搬
料が減少されていれば、それだけダンプによる公害問題
を減少させられるし、廃棄物を再生利用することで廃棄
物処理場の延命が可能となる。

【００７７】一方、汚泥総量が減ることにより構内およ
び現場外に持ち出す際の運搬費の軽減や改良再生利用す
る場合の改良費の削減を図ることができる。

【００７８】さらに、本実施形態による凝集沈殿処理後
の固形物は凝集粒子が壊れにくいため改良を行う場合の
セメントや固化材等の投入量を軽減できる。

【００７９】また、凝集沈殿装置３における凝集処理速
度が著しく速いため、装置を小型化することができる。

【００８０】なお、本発明の本実施形態の各構成は前述
したものに限るものではなく、適宜変更することができ
る。

【００８１】

【発明の効果】以上説明したように請求項１に係る発明
によれば、汚泥の粘性を減少させて汚泥の移送をし易く
するとともに、吸着型凝集材による凝集処理を円滑迅速
に実行させることができる。

【００８２】また、請求項２に係る発明によれば、汚水
状態の汚泥に吸着型凝集材を混入させて約２ｍ／ｓ〜
２．５ｍ／ｓの乱流を発生させることにより、吸着凝集
を迅速かつ容易に行え、しかも壊れにくい凝集物を形成
することができる。

【００８３】また、請求項３に係る発明によれば、請求
項２に係る発明の効果に加えて、凝集用堰により汚水状
態の汚泥を堰き止めながら完全に効率的に凝集処理する
とともに、沈降する凝集物を上昇させて凝集物を凝集用
堰から円滑にオーバーフローさせることができる。

【００８４】また、請求項４に係る発明によれば、請求
項３に係る発明の効果に加えて、スクリュー羽根が約１
２０ｒｐｍ〜３００ｒｐｍで回転することにより乱流を
発生させることができるとともに、そのスクリュー羽根
の傾斜角が水平に対して約３０〜４５度に形成されてい
るため容易に上昇水流を発生させることができ、吸着型
凝集材による汚泥の吸着凝集を促進させるとともに沈降
する凝集物を上昇させて容易に凝集用堰からオーバーフ
ローさせることができる。

【００８５】また、請求項５に係る発明によれば、請求
項２から請求項４のいずれか１項に係る発明の効果に加
えて、前処理装置が凝集処理前に汚泥を含水比５００〜
１０００％の汚水状態にすることで、汚泥の粘性を除去
し、吸着型凝集材を使用する凝集処理を促進させること
ができる。

【００８６】また、請求項６に係る発明によれば、請求
項５に係る発明の効果に加えて、迅速確実に汚泥の汚水
化処理を施すことができる。

【００８７】また、請求項７に係る発明によれば、請求
項６に係る発明の効果に加えて、汚泥が水と合流する前
から撹拌を開始して粘性の高い汚泥が沈殿せずにスムー
ズに水との混合を開始することができるとともに、汚水
化混合撹拌部による強力な撹拌により汚泥を汚水化させ
て滞りなく移送することができる。

【００８８】また、請求項８に係る発明によれば、請求
項６または請求項７に係る発明の効果に加えて、防護網
により汚泥中の不発弾やゴミ等を除去して安全を確保し
不要物を除去できるとともに、粘性の高い汚泥を撹拌す
ることで固まるのを防止し迅速に投入することができ
る。

【００８９】また、請求項９に係る発明によれば、改良
材等を人手により投入する必要はなくなり、脱水処理後
の汚泥を円滑迅速に改良することができて多彩な利用を
実現することができるようになる。

【００９０】また、請求項１０に係る発明によれば、請
求項９に係る発明の効果に加えて、改良材水溶液タンク
内に収容された改良材水溶液を噴射ポンプによって自動
的に適量を抽出し、噴射ノズルから噴射することで脱水
汚泥全体にまんべんなく改良材水溶液を混入させること
ができ、効率的に改良処理を行うことができる。

【００９１】また、請求項１１に係る発明によれば、請
求項１から請求項８のいずれか１項に係る発明の効果に
加えて、汚泥の汚水化処理、凝集処理、脱水処理に加え
て汚泥を多様的に再利用可能にする汚泥改良処理まで行
うことができ、リサイクルシステムを完成させることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る汚泥処理システムの実施形態の
一例を示す概略構成図

【図２】本実施形態における前処理装置の内部構造を
示す概略正面図

【図３】本実施形態における前処理装置の汚泥用ホッ
パーを示す拡大断面図

【図４】本実施形態における凝集沈殿装置の内部構造
を示す概略正面図

【図５】本実施形態における凝集沈殿装置の凝集用ホ
ッパーを示す拡大断面図

【図６】本実施形態における汚泥改良装置の内部構造
を示す概略正面図

【図７】本実施形態の汚泥処理システムと従来の汚泥
処理システムとの処理能力対比試験結果を示す表

【図８】本実施形態の汚泥処理システムによって生成
される改良汚泥と従来の方法により生成される改良汚泥
との一軸圧縮強度試験に使用した改良汚泥の配合内容を
示す表

【図９】図８の各改良汚泥について一軸圧縮強度試験
を行った結果を示す表

【図１０】本実施形態の汚泥処理システムに使用され
る吸着型凝集材と従来の凝集材とによって凝集処理され
た汚水の水質検査結果を示す表

【図１１】本実施形態の汚泥処理システムによって処
理された各種の汚水の水質検査結果を示す表

【図１２】本実施形態の汚泥処理システムを簡易モデ
ル化した装置により実験処理した場合の各処理工程にお
ける汚泥状態を示す写真

【符号の説明】

１汚泥処理システム２前処理装置３凝集沈殿装置３ａ凝集部３ｂ沈殿部４脱水装置５汚泥改良装置２１前処理タンク２２汚泥用ホッパー２２ａ防護網２２ｂ投入用攪拌機２２ｃ投入前螺旋羽根２３加水口２４混合前撹拌機２４ａドリル式回転羽根２５汚水化混合攪拌機２５ａ汚水化螺旋羽根２５ｂ汚水化回転軸２６前処理用堰２７汚水通路２８ゴミ取網２９サンドポンプ（前処理装置）３１凝集沈殿タンク３２凝集用堰３３凝集用ホッパー３３ａ振動収容部３３ｂ定量投入部３３ｃロータリーバルブ３４汚水投入口３５凝集撹拌機３５ａ撹拌モータ３５ｂ凝集回転軸３５ｃスクリュー羽根３６傾斜板４１脱水タンク４２サンドポンプ３７サンドポンプ５１汚泥改良タンク５２改良用ホッパー５３改良材水溶液噴射部５３ａ改良材水溶液タンク５３ｂ噴射ポンプ５３ｃ塩化ビニール樹脂管５３ｄ噴射用シャワーノズル５４セメント投入部５４ａセメント用ホッパー５５改良材混合撹拌機５５ａ改良回転軸５５ｂ改良螺旋羽根５６ベルトコンベア

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ０２Ｆ 1/52 Ｃ０２Ｆ 1/52 ＢＦターム(参考） 4D015 BA08 BA19 BB05 CA10 CA11 DA31 DC04 DC10 EA02 EA06 EA22 EA39 4D059 AA09 BE54 BJ02 BJ03 CA01 DA56 EB01 EB20 4G035 AB46 4G078 AA08 AB20 BA05 DA19

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】汚泥を凝集処理した後に脱水処理を行う
汚泥処理方法であって、前記凝集処理の前に汚泥を含水
比５００〜１０００％の汚水状態となるように加水し、
前記凝集処理の際に前記汚水状態の汚泥に吸着型凝集材
を混入して乱流を発生させるようにしたことを特徴とす
る汚泥処理方法。
【請求項２】汚泥を凝集させる凝集装置と、この凝集
装置により処理された汚泥を脱水する脱水装置とを有す
る汚泥処理システムであって、前記凝集装置は、吸着型
凝集材を混入する凝集材混入手段と、約２ｍ／ｓ〜２．
５ｍ／ｓの乱流を発生させる乱流発生手段とを備えてい
ることを特徴とする汚泥処理システム。
【請求項３】前記凝集装置に凝集処理後の汚泥をオー
バーフローさせる凝集用堰を設けるとともに、凝集後に
沈降する凝集物を上昇させるための上昇水流を発生させ
る上昇水流発生手段を備えていることを特徴とする請求
項２に記載の汚泥処理システム
【請求項４】前記乱流発生手段および前記上昇水流発
生手段として、水平に対して約３０〜４５度の傾斜角に
形成されたスクリュー羽根を約１２０ｒｐｍ〜３００ｒ
ｐｍの回転数で回転させる攪拌機を設けたことを特徴と
する請求項３に記載の汚泥処理システム。
【請求項５】凝集装置による凝集処理前に、汚泥を含
水比５００〜１０００％の汚水状態にする前処理装置を
有することを特徴とする請求項２から請求項４のいずれ
か１項に記載の汚泥処理システム。
【請求項６】前記前処理装置は、汚泥を投入する汚泥
投入手段と、水を加える加水手段と、汚泥と水とを混合
撹拌する混合撹拌手段とを有することを特徴とする請求
項５に記載の汚泥処理システム。
【請求項７】前記混合撹拌手段は、前記汚泥投入手段
から投入される汚泥の落下位置に配置された混合前撹拌
部と、この混合前撹拌部により撹拌された後の汚泥と水
とを軸方向に移動させつつ混合撹拌する汚水化混合撹拌
部とを有することを特徴とする請求項６に記載の汚泥処
理システム。
【請求項８】前記汚泥投入手段には、投入される汚泥
中の不要物を除去するための防護網が投入口近傍に設置
されているとともに、出口近傍に汚泥を投入前から撹拌
する投入前撹拌部が配置されていることを特徴とする請
求項６または請求項７に記載の汚泥処理システム。
【請求項９】脱水装置により脱水した後の汚泥を投入
する脱水汚泥投入手段と、脱水汚泥を改良するための改
良材水溶液を噴射するための改良材水溶液噴射手段と、
脱水汚泥と改良材水溶液とを混合するための改良材混合
撹拌手段とを備えたことを特徴とする汚泥改良装置。
【請求項１０】前記改良材水溶液噴射手段は、改良材
の水溶液を収容する改良材水溶液タンクと、この改良材
水溶液タンクに連結されて改良材水溶液を供給する噴射
ポンプと、この噴射ポンプに連結された噴射ノズルとか
ら構成されていることを特徴とする請求項９に記載の汚
泥改良装置。
【請求項１１】脱水装置による脱水後の汚泥を改良処
理するために請求項９および請求項１０に記載の汚泥改
良装置をさらに有することを特徴とする請求項１から請
求項８のいずれか１項に記載の汚泥処理システム。