JP2007029805A - 汚泥濃縮装置 - Google Patents

Abstract

【課題】原泥濃度が変化しても安定した運転が可能で、濃度変化が小さい高濃度の濃縮汚泥を得ることができる汚泥濃縮装置を提供すること。
【解決手段】濾過筒８の内部にスパイラルスクリュー９を回転可能に収容し、該スパイラルスクリュー９を回転駆動することによって、汚泥凝集槽２から前記濾過筒８内に導入される汚泥を搬送しながら、該汚泥に含まれる水分を前記濾過筒８の濾過面８ａを通過させて分離液として外部に排出して汚泥を濃縮するとともに、濃縮された汚泥を濾過筒８の内部より排出する汚泥濃縮装置１において、凝集汚泥を導入するための汚泥導入口を前記濾過筒８の下部に設けるとともに、濾過筒８内の濃縮汚泥界面の上昇に伴って排出量が増加するように濃縮汚泥を排出するためのスクリューコンベア１４を濾過筒８の上部に設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、濾過筒内でスパララルスクリューを回転駆動することによって、汚泥凝集槽から濾過筒内に導入される汚泥を搬送しながらこれを濃縮するスクリュープレス型の汚泥濃縮装置に関するものである。

各種汚泥を廃棄又は焼却するため、汚泥を脱水機にて脱水処理することが行われるが、脱水機に供給される汚泥は、その濃度が高い程、効率的に脱水処理することができる。このため、汚泥の脱水機による脱水処理に先立って、汚泥を凝集剤で凝集させ、この凝集された汚泥（凝集汚泥）から水分を分離して汚泥を濃縮することが行われ、これを実施するための汚泥濃縮装置が種々提案されて実用に供されている。

汚泥濃縮装置として本出願人が先に提案したスクリュープレス型の汚泥濃縮装置の一例を図２に示す（例えば、特許文献１参照）。

即ち、図２は従来の汚泥濃縮装置１’の基本構成を示す概略図であり、図示の汚泥濃縮装置１’は、上面が開口する円筒タンク状の汚泥凝集槽２と、汚泥を濃縮する固液分離手段３及び分離液を収容する分離液槽４を含んで構成されている。

上記汚泥凝集槽２の下部には汚泥供給管５が接続されており、汚泥凝集槽２の内部には、モータＭ１によって回転駆動される撹拌機６が収容されている。

前記固液分離手段３は、密閉構造を有する円筒タンク状の外筒７の内部に円筒状の濾過筒８を縦方向に配置し、該濾過筒８内にスパイラルスクリュー９を回転可能に収容して構成されている。

ここで、上記濾過筒８の前記外筒７内に臨む部位の周面は、パンチングプレート又はウェッジワイヤー等から成る濾過面８ａを構成しており、濾過筒８の下部側方には、前記汚泥凝集槽２の上部側方から導出する凝集汚泥導入管１０が接続されている。又、濾過筒８の上部側方からは濃縮汚泥排出管１１が導出している。

又、前記スパイラルスクリュー９は、駆動源としてのモータＭ２によって回転駆動されるものであって、その外径は濾過筒８の濾過面８ａの内径よりも僅かに小さく設定されており、該スパイラルスクリュー９の外周縁と濾過筒８の濾過面８ａとの間には微小隙間が形成されている。

更に、前記分離液槽４は、上下２本の接続管１２によって外筒の上下側部に接続されており、その上部側方からは分離液排出管１３が導出している。

以上の構成を有する汚泥濃縮装置１’においては、前記汚泥供給管５から汚泥凝集槽２に汚泥（原泥）が供給されるが、それ以前に汚泥には凝集剤が添加される。ここで、凝集剤としては、汚泥の凝集・脱水処理に供されるものであれば任意のものを使用することができ、硫酸アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム、塩化第二鉄、硫酸第一鉄、ポリ鉄（ポリ硫酸第二鉄）等の無機凝集剤、カチオン性、アニオン性、ノニオン性高分子凝集剤、両性高分子凝集剤等を用いることができ、或は無機凝集剤と高分子凝集剤を併用することもできる。

而して、凝集剤が添加された汚泥が汚泥凝集槽２内に供給されると、該汚泥凝集槽２内においては、モータＭ１によって回転駆動される攪拌機６によって汚泥と凝集剤が撹拌され、汚泥は、これに含まれる固形成分が凝集されて凝集汚泥となる。そして、この凝集汚泥は、凝集汚泥導入管１０から濾過筒８内にその下部から導入される。

固液分離手段３においては、前記スパイラルスクリュー９は、モータＭ２によって濾過筒８内で所定の速度で回転駆動されており、濾過筒８内に導入された凝縮汚泥は、回転するスパイラルスクリュー９によって上方へと搬送されるとともに、これに含まれる水分が濾過筒８の濾過面８ａを通過して外筒７内に分離液として排出され、この分離液は上下２本の接続管１２から分離液槽４へと送られて収容される。

そして、分離液槽４内に収容された分離液は、分離液排出管１３を通って外部へと排出される。又、スパイラルスクリュー９の回転によって濾過筒８内を上方へと搬送される凝集汚泥は、その途中で水分が分離されることによって濃縮されて濃縮汚泥となり、この濃縮汚泥は、前記濃縮汚泥排出管１１を通って外部へと排出され、不図示の脱水機による脱水処理に供される。

ところで、斯かる汚泥濃縮装置１’においては、濃縮汚泥量と分離液量の調整は、
１）濃縮汚泥排出管１１の出口部高さと分離液排出管１３の出口部高さを所定値に設定し、濃縮汚泥と分離液の排出量（比）を所定値に保つ。

２）分離液排出管１３にバルブＶを設け、このバルブＶによって分離液量を調整する。
ことによってなされていた。

又、別形態に係る汚泥濃縮装置１”を図３に示すが、この汚泥濃縮装置１”は、汚泥凝集槽２からの凝集汚泥を濾過筒８の上部へ投入し、この凝集汚泥をスパイラルスクリュー９によって濾過筒８内を下方へと搬送しながら濃縮し、濃縮汚泥を濃縮汚泥ポンプＰによって濃縮汚泥排出管１１へと強制的に引き抜くものである。そして、この汚泥濃縮装置１”においては、濃縮汚泥ポンプＰの引き抜き量を制御することによって濃縮汚泥量と分離液量を調整するようにしている。
特開２００３−１６４８９９号公報

ところが、図２に示した汚泥濃縮装置１’での濃縮汚泥量と分離液量の調整方法のうち、前記１）の方法では、濃縮汚泥の性状や濃度によって流動抵抗が変化するために流出量が変化し、安定した運転が困難であるという問題がある。又、前記２）の方法では、濃縮汚泥と分離液の流量は安定するが、流量計が必要となる他、バルブＶとして流量制御弁を使用する必要があり、流量計や流量制御弁Ｖが汚泥で汚れるために運転が不安定となるという問題がある。

又、図３に示した汚泥濃縮装置１”においては、原泥ポンプ（不図示）と濃縮汚泥ポンプＰの各流量をそれぞれ設定するために濃縮倍数を設定する運転となり、原泥と濃縮汚泥の流量は安定するが、濃縮汚泥濃度は原泥濃度に比例して変動することになる。このため、濃縮汚泥濃度を低く設定する運転では問題はないが、濃縮汚泥濃度（濃縮倍率）を高く設定する運転では、原泥濃度が変動して高くなると濃縮汚泥濃度も高くなり、濃縮汚泥が濾過筒の下部に蓄積して濾過面に目詰まりを発生させ、安定した運転が困難となるという問題が発生する。

更に、濃縮汚泥の引き抜きに濃縮汚泥ポンプＰを使用する場合、凝集フロックが破壊されて後段の脱水処理を効率良く行うことができないという問題もある。

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、原泥濃度が変化しても安定した運転が可能で、濃度変化が小さい高濃度の濃縮汚泥を得ることができる汚泥濃縮装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、濾過筒の内部にスパイラルスクリューを回転可能に収容し、該スパイラルスクリューを回転駆動することによって、汚泥凝集槽から前記濾過筒内に導入される汚泥を搬送しながら、該汚泥に含まれる水分を前記濾過筒の濾過面を通過させて分離液として外部に排出して汚泥を濃縮するとともに、濃縮された汚泥を濾過筒の内部より排出する汚泥濃縮装置において、
凝集汚泥を導入するための汚泥導入口を前記濾過筒の下部に設けるとともに、濾過筒内の濃縮汚泥界面の上昇に伴って排出量が増加するように濃縮汚泥を排出するためのコンベアを濾過筒の上部に設けたことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記コンベアを排出側に向かって０°〜３０°の上り勾配となるように設置したことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記コンベアの設置高さを分離液排出口の高さよりも高く設定したことを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１〜３の何れかに記載の発明において、前記コンベアをスクリューコンベアで構成したことを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、濾過筒の上部に設けたコンベアによって、濾過筒内の濃縮汚泥界面の上昇に伴って濃縮汚泥の排出量を増加させるようにしたため、原泥濃度が変化しても安定した装置の運転が可能となり、濃度変化が小さい高濃度の濃縮汚泥を得ることができ、更に濃縮倍率を容易に可変することができる。

請求項２記載の発明によれば、コンベアを排出側に向かって０°〜３０°の上り勾配となるように設置したため、該コンベアが停止した状態であっても、濃縮汚泥がコンベアから排出されることがなく、又、コンベアに残存する濃縮汚泥から分離された分離液が濾過筒側に戻されるため、濃縮汚泥が更に濃縮される。

請求項３記載の発明によれば、コンベアの設置高さを分離液排出管の排出口の高さよりも高く設定したため、濾過筒内に収容したスパイラルスクリューによって掻き上げられた高濃度の濃縮汚泥を効率良く排出することができる。

請求項４記載の発明によれば、コンベアとしてスクリューコンベアを使用し、その回転速度を可変としたため、簡単な構成で容易に、濾過筒内の濃縮汚泥界面の上昇に伴って濃縮汚泥の排出量を増加させることができ、請求項１記載の前記効果を得ることができる。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は本発明に係る汚泥濃縮装置１の基本構成を示す概略図であり、本図においては、図２及び図３に示したものと同一要素には同一符号を付しており、以下、それらについての説明は省略する。

本発明に係る汚泥濃縮装置１は、図２に示した汚泥濃縮装置１’において、固液分離手段３の濾過筒８の上部にコンベアとしてのスクリューコンベア１４を設けたことを特徴としており、他の構成は図２に示した汚泥濃縮装置１’のそれと同じである。

ここで、スクリューコンベア１４は、円筒状のハウジング１５内に螺旋状のスクリュー羽根１６を回転可能に収容して構成されており、回転軸１７のハウジング１５外へ延出する端部には駆動源としてのモータＭ３が取り付けられている。又、ハウジング１５の長さ方向後方には、濃縮汚泥排出口１５ａが下方に向かって開口している。

以上のように構成されたスクリューコンベア１４は、排出側（図１の右側）に向かって０°〜３０°の上り勾配となるように設置されており、その設置高さは分離液排出管１３の排出口の高さよりも高く設定されている。

又、本実施の形態に係る汚泥濃縮装置１においては、固液分離手段３の外筒７は、汚泥凝集槽２の液位よりも下方に配置されており、該濾過筒８の濾過面８ａは外筒７内の分離液中に埋没されている。

而して、本実施の形態に係る汚泥濃縮装置１においても、図２に示した従来の汚泥濃縮装置１’と同様に、汚泥は最終的に固液分離手段３によって濃縮汚泥と分離液とに分離され、濃縮汚泥は、スパイラルスクリュー９によって濾過筒８内を上方に向かって搬送され、分離液は、外筒７から接続管１２を通って分離液槽４へと送られて収容される。

そして、濾過筒８内を上方へと排出される濃縮汚泥は、濾過筒８の上部に設置されたスクリューコンベア１４によって濾過筒８外へと排出され、スクリューコンベア１４内を搬送される過程で濃縮汚泥排出口１５ａから落下して後段の脱水処理に供される。この場合、濃縮汚泥の排出量は、スクリューコンベア１４のスクリュー羽根１６の回転速度を変化させることによって制御される。

又、原泥の濃度が変化して高くなった場合、その濃度が高くなった分だけ濃縮汚泥量（濾過されない固形分の量）が増加して濾過筒８内の濃縮汚泥界面が上昇するが、濾過筒８内の濃縮汚泥界面が上昇すると、スクリューコンベア１４の吸い込み液位も高くなるため、スクリューコンベア１４のスクリュー羽根１６の回転速度が同じであっても濃縮汚泥の排出量が増える。このため、原泥濃度の変動幅が所定範囲内であれば、原泥濃度が多少変化しても、運転条件を特に調整することなく濃縮汚泥濃度が略一定の安定した運転が可能となる。

又、本実施の形態では、スクリューコンベア１４を排出側（図１の右側）に向かって０°〜３０°の上り勾配となるように設置したため、該スクリューコンベア１４が停止した状態であっても、濃縮汚泥が濃縮汚泥排出口１５ａから落下して排出されることがなく、又、スクリューコンベア１４に残存する濃縮汚泥から分離された分離液が濾過筒８側に戻されるため、濃縮汚泥が更に濃縮される。尚、本実施の形態では、スクリューコンベア１４の傾斜角を１５°に設定した。因に、スクリューコンベア１４の傾斜角を３０°より大きくすると、該スクリューコンベア１４の排出能力が低下するため好ましくない。

他方、分離液槽４に収容された分離液は、分離液排出管１３へと排出されるが、本実施の形態では、前述のようにスクリューコンベア１４の設置高さを分離液排出管１３の排出口の高さよりも高く設定したため、濾過筒８内に収容されたスパイラルスクリュー９によって掻き上げられた高濃度の濃縮汚泥を効率良く排出することができる。

尚、本実施の形態では、コンベアとしてスクリューコンベア１４を用いたが、これに代えてスクレーパコンベア、バケットコンベア等、他のコンベアを用いても良い。

又、以上は、濃縮汚泥濃度が３重量％を超えるような場合の運転について説明したが、濃縮汚泥濃度が３重量％程度であれば、濃縮汚泥は十分に流動性を有するため、濾過筒８内の濃縮汚泥界面を分離液排出口高さと略同一としても、凝集汚泥は濃縮汚泥と分離液とに十分分離することが可能となり、更にスクリューコンベア１４の濃縮汚泥導入口の設置高さも、分離液排出高さと略同一とすることが好ましくなる。このような場合には、スクリューコンベア１４の排出量（モータＭ３の回転数）を適宜調整することによって濃縮倍率を所定の値に容易に設定することが可能となる。

次に、本発明の実施例を比較例と対比して具体的に説明するが、以下に挙げる実施例は本発明を何ら限定する趣旨のものではない。

下水をオキシデーションディッチで処理した余剰汚泥を濃縮する試験を下記条件にて行った。
（１）試験設備及び試験条件：
図１に示す本発明に係る汚泥濃縮装置１と図２及び図３に示す従来の汚泥濃縮装置１’，１”を使用した。

＜固液分離手段＞ 濾過筒寸法：直径φ１５０ｍｍ×高さＨ６００ｍｍ
＜汚泥濃度＞０．８〜１．２％（この間で変動）
＜凝集剤＞クリフィックスＣＰ６０４（栗田工業株式会社製：カチオン性高分子凝集剤）、添加率１．０％／ＴＳ
予備的な検討の結果、濃縮汚泥濃度が５％を超えると、濾過筒の濃縮側に濃縮汚泥が蓄積し、スパイラルスクリューの搬送作用で圧力が上昇して濾過筒の濾過面に目詰まりが発生するとともに、固形物がリークした。従って、安定した運転を行うためには濃縮汚泥濃度を５％以下に設定する必要がある。
（２）試験結果：
試験結果を表１に示す。

表１に示す試験結果より次のことが明確になった。

・本発明装置では、濃縮汚泥濃度は５％でほぼ一定し、濃縮汚泥量は、原泥濃度が低い場合は少なく、原泥濃度が場合は増加した。

・比較例１では、濃縮汚泥濃度が３％を超えると流動性が悪化して濃縮汚泥量が定量化できず、安定した運転が不可能であった。そこで、原泥汚泥濃度が高い場合でも濃縮汚泥濃度が３％以下になるように水位を設定した。濃縮汚泥濃度は、２〜３％の間で変動した。

・比較例２では分離液の量を設定し、比較例３では濃縮汚泥の量を設定して濃縮倍率一定の運転を行った。濃縮汚泥濃度は、原泥濃度に比例して３．３３〜５．０％の間で変化した。

以上の結果から、本発明の前記効果を確認することができる。

本発明は、濾過筒内で凝縮汚泥を下方に向かって搬送しつつ濃縮する形式のスクリュープレス型汚泥濃縮装置に対して適用可能であって、その処理対象である汚泥の種類を問わない。

本発明に係る汚泥濃縮装置の基本構成を示す概略図である。 従来例１に係る汚泥濃縮装置の基本構成を示す概略図である。 従来例２に係る汚泥濃縮装置の基本構成を示す概略図である。

符号の説明

１ 汚泥濃縮装置
２ 汚泥凝集槽
３ 固液分離手段
４ 分離液槽
５ 汚泥供給管
６ 攪拌機
７ 外筒
８ 濾過筒
８ａ 濾過面
９ スパイラルスクリュー
１０ 凝集汚泥導入管
１１ 濃縮汚泥排出管
１２ 接続管
１３ 分離液排出管
１４ スクリューコンベア
１５ ハウジング
１５ａ 濃縮汚泥排出口
１６ スクリュー羽根
１７ 回転軸
Ｍ１〜Ｍ３ モータ

Claims (4)

1. 濾過筒の内部にスパイラルスクリューを回転可能に収容し、該スパイラルスクリューを回転駆動することによって、汚泥凝集槽から前記濾過筒内に導入される汚泥を搬送しながら、該汚泥に含まれる水分を前記濾過筒の濾過面を通過させて分離液として外部に排出して汚泥を濃縮するとともに、濃縮された汚泥を濾過筒の内部より排出する汚泥濃縮装置において、
   凝集汚泥を導入するための汚泥導入口を前記濾過筒の下部に設けるとともに、濾過筒内の濃縮汚泥界面の上昇に伴って排出量が増加するように濃縮汚泥を排出するためのコンベアを濾過筒の上部に設けたことを特徴とする汚泥濃縮装置。
2. 前記コンベアを排出側に向かって０°〜３０°の上り勾配となるように設置したことを特徴とする請求項１記載の汚泥濃縮装置。
3. 前記コンベアの設置高さを分離液排出口の高さよりも高く設定したことを特徴とする請求項１又は２記載の汚泥濃縮装置。
4. 前記コンベアをスクリューコンベアで構成したことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の汚泥濃縮装置。

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