JP2004167459A

JP2004167459A - 汚泥の脱水方法

Info

Publication number: JP2004167459A
Application number: JP2002339488A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Yoshii; 隆裕吉井; Sadakazu Yamada; 定和山田
Original assignee: Takuma Co Ltd; Tokyo Gas Co Ltd
Current assignee: Takuma Co Ltd; Tokyo Gas Co Ltd
Priority date: 2002-11-22
Filing date: 2002-11-22
Publication date: 2004-06-17
Anticipated expiration: 2022-11-22
Also published as: JP3692349B2

Abstract

【課題】凍結・融解を利用する汚泥脱水法の改良
【解決手段】凍結・融解処理を施した汚泥を脱水機のプリコートに用いるために、所要のプリコート用供給汚泥から一部を抜き出して凍結・融解処理を施し、加圧ろ過脱水機にプリコートして原汚泥を供給し脱水して、得られた脱水汚泥を供給汚泥側に循環し、所定濃度に到達するまで前記の凍結・融解処理、脱水、循環操作を繰り返す工程と、所定濃度の供給汚泥を加圧ろ過脱水機にプリコートして原汚泥を脱水し、得られた脱水汚泥を脱水完了汚泥として系外に排出する工程とからなる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、下水汚泥、浄化槽汚泥、し尿、あるいは産業排水や埋立地排水の処理過程などにおいて排出される汚泥の脱水方法に関する。さらに詳しくは、凍結・融解された汚泥をろ過助剤として加圧ろ過式脱水機にプリコートし、前記の汚泥を効率的に脱水する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
前記の汚泥類は、通常、多量の水の中に固体成分が含まれているので、沈降、ろ過などの幾つかの固液分離方法を組み合わせ、固体成分から大量の水を順次に分離し除去して濃縮し、最終的に脱水して得られた固体分をコンポスト化し、あるいは埋立、焼却などの最終処分を行っている。ところが、これらの汚泥は、沈降性、ろ過性が極めて悪く水との分離が困難であって、その濃縮および脱水には長時間を要する。これを改善するために、通常は石灰などの無機系脱水助剤を添加して脱水を容易にすることが行われている。
【０００３】
しかし、これら脱水助剤の添加により処分すべき汚泥量自体が増大し、また最近では薬剤による環境汚染の可能性が論議されるようになった。そこで、脱水助剤などの薬剤を使用しないで汚泥を濃縮し脱水する汚泥脱水法が検討され、いわゆる無薬注汚泥脱水法が開発されている。たとえば、水蒸気を吹き込んで汚泥を加熱し粘性を低下させて脱水性を向上させ、ろ過脱水器に送って脱水するものである。環境保護の面では好ましい方法であるが、処理時間がかかるという問題があった。
【０００４】
これに代わる方法として、汚泥を凍結し融解処理する凍結・融解処理法が提案され注目を浴びている。この方法を利用した汚泥脱水システムの一例を図２にフローシートで示す。本例示では、汚泥を含む原水（被処理水）２１を沈殿池２２に導いて汚泥を沈降分離し、ついで沈降した汚泥２３を濃縮槽２４に送入して分離・濃縮する。濃縮された汚泥２５を伝熱管２７を取り付けた凍結・融解槽２６に導き、伝熱管２７に冷・温の熱媒２７を順次に流して汚泥を凍結し融解し、上澄水２８を分離して濃縮する。得られた凍結・融解汚泥２９はろ過・脱水器３０に送られ脱水される。
【０００５】
前記の凍結・融解汚泥は、脱水性、ろ過性などに優れ、ろ布への付着が少なく扱いやすいという特長がある。汚泥中の水を凍結することによって汚泥中の活性菌等の細胞膜等が破壊されミクロ的に内部水が分離され脱水を容易にし、水分率を低下させるものと考えられる。この処理方法は、得られる脱水汚泥の水分率を低下させ、操業時間を短縮することができるという特長がある反面、汚泥の凍結に要する設備費用、運転費用がかさむという欠点があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
この問題を解決するために、凍結・融解された汚泥が、脱水性に優れ、ろ布への目詰まりが少なく、ろ布からの剥離性がよいなどの有利な特性を有することを利用し、凍結・融解汚泥をろ過脱水器にプリコートして原汚泥を脱水する方法が提案され、かなりの成果を得られた。しかし、さらなる向上を目指して凍結・融解処理の長所を利用し、操作が容易であって脱水操作が短時間で終了し、かつコストの低い汚泥脱水法を課題に鋭意研究した結果、本発明を完成することができたのである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決する手段として本発明は、所要のプリコート用供給汚泥（以下、供給汚泥と略称する）から一部を抜き出して凍結・融解処理を施し、加圧ろ過脱水機にプリコートして原汚泥を供給し脱水して、得られた脱水汚泥を供給汚泥側に循環し、前記凍結・融解処理、脱水、循環操作を繰り返して、所定の高濃度供給汚泥に調整する工程と、調整された前記高濃度供給汚泥を加圧ろ過脱水機にプリコートして原汚泥を脱水し、得られた脱水汚泥を脱水完了汚泥として系外に排出する工程と、からなることを特徴とする汚泥の脱水方法を提供する。
【０００８】
前記の汚泥の脱水方法は、供給汚泥を貯留する給泥槽を設けて所要量の原汚泥を貯留し、前記貯留汚泥の一部を凍結・融解槽に投入して凍結・融解処理を施した後、加圧ろ過脱水機に送ってプリコートし、プリコート汚泥中の固形分に対し所定比率範囲の固形分を含む量の原汚泥を前記加圧ろ過脱水機に供給して脱水し、原汚泥を前記加圧ろ過脱水機に供給して脱水し、脱水された原汚泥及びプリコート汚泥を給泥槽に返送して貯留汚泥に混合し、ついでまた、貯留汚泥の一部を凍結・融解槽に投入し、前記と同じ操作を繰り返し、貯留汚泥濃度が所要濃度に到達した後は、前記操作において給泥槽に返送した脱水汚泥を、脱水完了汚泥として系外に取り出すこと、によって好ましく実施することができる。
【０００９】
そして、加圧ろ過脱水機にプリコートした汚泥中の固形分１重量部に対する、供給原汚泥中に含まれる固形分の比率は５重量部を超えない範囲が好適である。さらに本発明は、供給汚泥を加圧ろ過脱水機にプリコートして原汚泥を供給することに代えて、供給汚泥と原汚泥とを所要の比率で混合して加圧ろ過脱水機に供給し、脱水することもできる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明について図面を参照しながら具体的に説明する。図１は、本発明を利用した汚泥脱水方法の実施形態例を示すフローシートである。なお、本発明の説明において、供給汚泥は、加圧ろ過脱水機のプリコート、又は原汚泥に混合する汚泥のことをいい、凍結・融解汚泥は、凍結・融解法によって処理された汚泥をいう。本発明が脱水しようとする原汚泥は、有機質でも無機質でもよく、濃縮処理されていない生の汚泥、あるいは何らかの方法で濃縮されている汚泥であってもよい。
【００１１】
さて、本発明汚泥脱水方法は、凍結・融解処理を施した汚泥を脱水機のプリコート用のろ過助剤として効率的に用いるため、大きく２段階に分かれている。その第１の段階では、まず、脱水しようとする、通常は原汚泥１の一部をプリコート用供給汚泥として一旦給泥槽２に貯留する。この貯留汚泥から一部を抜き出して凍結・融解槽３に導き凍結・融解処理を施す。必要によって、沈殿濃縮などの前処理を施してもよい。汚泥の凍結・融解処理は、前記したような一般的手段によって施せばよく特別の条件はない。原汚泥の特性、装置の構造などにもよるので予備試験や経験の蓄積にもとづいて決めることが多いが、通常、伝熱管を取り付けた凍結・融解槽を用い、汚泥を投入して伝熱管等に−１０〜−３０℃の冷媒を１〜３時間流通させて投入汚泥を凍結し、ついで熱媒に切り替えて凍結させた汚泥を融解する。さらに好ましくは、凍結・融解汚泥を清澄して上澄水４を系外に排出し、凍結・融解汚泥を濃縮しておく。
【００１２】
得られた凍結・融解汚泥５は、プリコート方式の加圧ろ過脱水機６に送りろ過助剤としてろ布上にプリコートする。脱水機としてはフィルタープレスが好適である。プリコートの条件は、汚泥の特性やその状態により、経験的、実験的に決められるが、一般的に厚さは１〜２ｍｍが適当である。プリコート後、原汚泥１を供給しろ過、脱水する。供給する原汚泥量は、プリコートされた汚泥固形分に対し、所定比率範囲の固形分を含む量とする。一般に固形分量に換算して、通常、プリコート汚泥の固形分１重量部に対し、供給原汚泥中に含まれる固形分の比率が５重量部を超えない範囲、好ましくは０．５〜３重量部程度である。脱水された汚泥中の固形分量は、脱水機の圧搾圧力から一般に３５〜５０重量％にすることが多い。ろ過水７と分離された脱水汚泥８は、給泥槽２に返送し貯留されている供給汚泥と混合する。以上の操作は回分式に実施される。脱水汚泥は必要により破砕機９を用いて適宜の大きさに破砕してから返送する。
【００１３】
第２回目の脱水操作も同様にして給泥槽２の貯留汚泥の一部を凍結・融解槽３に導いて凍結・融解処理を施して濃縮し、得られた凍結・融解汚泥５を脱水機６にプリコートする。そして、所定比率範囲の固形分を含む量の原汚泥１を供給し、ろ過、脱水して、得られた脱水汚泥８を給泥槽２に返送する。この様にして供給汚泥を濃縮し所要の固形分濃度に到達するまで繰り返し実施し、第１段階の処理を終了する。所要の固形分濃度は、操作性、経済性等を勘案して適宜に決定することができる。前記原汚泥の供給量に係る固形分の所定比率は、固定的なものではなく、例えば操業段階に応じて適宜に変更してもよい。
【００１４】
ついで、本発明汚泥脱水方法の第２段階では、得られた所要固形分濃度に達した貯留汚泥を第１段階と同様に凍結・融解処理を施して濃縮し、得られた凍結・融解汚泥５を加圧ろ過脱水機６にプリコートして、所定比率範囲の固形分を含む量の原汚泥１を供給し、ろ過、脱水して、得られた脱水汚泥８は、給泥槽２に循環しないで必要があれば破砕機９を用いて粉砕し、脱水汚泥として系外に取り出す。脱水汚泥の第１段階での固形汚泥分含有率と第２段階での固形汚泥分含有率とを同じにするべき特別の理由はない。
【００１５】
本発明は、凍結・融解汚泥は、原汚泥と混合することによっても原汚泥のろ過性、剥離性等を改善することができるので、条件によっては凍結・融解汚泥を含む供給汚泥を加圧ろ過脱水機にプリコートして原汚泥を供給することに代え、供給汚泥と原汚泥とを所要の比率で混合して原汚泥の加圧ろ過脱水機に供給し、脱水することもできる。
【００１６】
【実施例】
従来は、固形汚泥率約４重量％、比重約１の原汚泥１００ｍ^３を、１バッチ当たり処理量２ｍ^３の伝熱管付き凍結・融解槽を使用して凍結・融解処理を施し加圧ろ過脱水機に供給して、固形分４０重量％の脱水汚泥にしていた。従って、原汚泥１００ｍ^３を脱水汚泥にするには５０回の凍結融解処理・濃縮操作を必要としていた。そこで、脱水処理改善のため同じ凍結・融解槽を使用して本発明に係る汚泥の脱水方法を実施したので、以下にその結果を説明する。但し、本実施例は本発明を具体的に説明するために例示するのであって、本発明の範囲を限定するものではない。
【００１７】
実施例１
固形汚泥含有率約４重量％、比重約１の原汚泥１００ｍ^３を、図１に示したのと同じ脱水処理装置を用い、本発明により凍結・融解汚泥を加圧ろ過脱水機にプリコートして脱水した。使用した凍結・脱水槽の１バッチ当たりの処理量は２ｍ^３であった。
【００１８】
まず、給泥槽に原汚泥３７ｍ^３を投入し、このうちから１バッチ分、原汚泥２ｍ^３を凍結・融解槽に供給して凍結・融解処理を施し、上澄水を分離して濃縮された凍結・融解汚泥を加圧ろ過脱水機にプリコートした。そして、プリコート汚泥固形分と原汚泥固形分との重量比率が等量になるように、初回は残る６３ｍ^３の原汚泥から２ｍ^３を加圧ろ過脱水機に供給して脱水し、固形分含有率約４０重量％の脱水汚泥を得た。得られた脱水汚泥は、全量を給泥槽に返送して槽中の供給汚泥に混合し、第１回目の凍結融解処理を行った。
【００１９】
続けて前回同様に、給泥槽中の貯留汚泥１バッチ分を凍結、融解槽に供給して処理、濃縮して加圧脱水機にプリコートし、プリコート汚泥固形分と同量の汚泥固形分を含む量の原汚泥を脱水機に供給し、加圧脱水し固形分率約４０％の脱水汚泥を得、給泥槽に返送した。同じ操作を１２回繰り返して、給泥槽中には含有固形分が約８重量％の汚泥が約１６ｍ^３貯留され、含有固形分が約４重量％の原汚泥残量は、６３ｍ^３から約３２ｍ^３に減少した。
【００２０】
そこで、１３回目からは、脱水汚泥の給泥槽への循環を停止した以外は、給泥槽中の汚泥に前記と同じ凍結、融解操作を８バッチ実施しプリコートして、残る原汚泥を供給して脱水した。合わせて凍結融解処理を計２０回実施することにより、含有固形分が約４重量％の原汚泥１００ｍ^３を、含有固形分約４０重量％の脱水汚泥にまで脱水することができた。
【００２１】
【発明の効果】
本発明によってて、まず汚泥に凍結・融解処理を施して脱水し供給側に返送し循環してもっぱら脱水性、ろ材からの剥離性のよいプリコート用濃縮汚泥を準備し、ついで得られた汚泥を順次脱水機にプリコートして原汚泥を脱水することによって、脱水機からの汚泥剥離性が向上し、また、ろ布等の目詰まりが生じにくくなる。脱水性が向上し、脱水操作時間が短縮されので、従来のように１バッチごとに全量を凍結濃縮した後、脱水する場合に較べて設備費および操業費ともに経済的である。なお、プリコート法は既設備導入型であり、新設、既設を問わず多くの脱水システムに導入することができる。本発明を契機として無公害の汚泥脱水処理の普及が期待される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明汚泥脱水方法を利用した汚泥処理を例示する概略フローシート
【図２】凍結・融解処理法を利用した従来の汚泥処理を例示する概略フローシート
【符号の説明】
１：原汚泥２：給泥槽
３：凍結・融解槽４：上澄水
５：凍結・融解汚泥６：脱水機
７：ろ過水８：脱水汚泥
９：破砕機１０：脱水汚泥貯槽
２１：被処理水（配管）２２：沈殿池
２３：沈降汚泥（配管）２４：濃縮槽
２５：濃縮汚泥（配管）２６：凍結・融解槽
２７：伝熱管２８：上澄水（配管）
２９：処理済汚泥（配管）３０：脱水器（加圧ろ過器）

Claims

所要のプリコート用供給汚泥（以下、供給汚泥と略称する）から一部を抜き出して凍結・融解処理を施し、加圧ろ過脱水機にプリコートして原汚泥を供給し脱水して、得られた脱水汚泥を供給汚泥側に循環し、前記凍結・融解処理、脱水、循環操作を繰り返して、所定の高濃度供給汚泥に調整する工程と、
調整された前記高濃度供給汚泥を加圧ろ過脱水機にプリコートして原汚泥を脱水し、得られた脱水汚泥を脱水完了汚泥として系外に排出する工程と、からなることを特徴とする汚泥の脱水方法。
供給汚泥を貯留する給泥槽を設けて所要量の原汚泥を貯留し、
前記貯留汚泥の一部を凍結・融解槽に投入して凍結・融解処理を施した後、加圧ろ過脱水機に送ってプリコートし、
プリコート汚泥中の固形分に対し所定比率範囲の固形分を含む量の原汚泥を前記加圧ろ過脱水機に供給して脱水し、
脱水された原汚泥及びプリコート汚泥を給泥槽に返送して貯留汚泥に混合し、
ついでまた、貯留汚泥の一部を凍結・融解槽に投入し、前記と同じ操作を繰り返し、
貯留汚泥濃度が所要濃度に到達した後は、前記操作において給泥槽に返送した脱水汚泥を、脱水完了汚泥として系外に取り出すことを特徴とする請求項１に記載の汚泥の脱水方法。
加圧ろ過脱水機にプリコートした汚泥中の固形分１重量部に対する、供給原汚泥中に含まれる固形分の比率を５重量部を超えない範囲にすることを特徴とする請求項１または２に記載の汚泥の脱水方法。
供給汚泥を加圧ろ過脱水機にプリコートして原汚泥を供給することに代えて、供給汚泥と原汚泥とを所要の比率で混合して加圧ろ過脱水機に供給し、脱水することを特徴とする請求項１、２または３に記載の汚泥の脱水方法。