JP2008049275A - 汚泥濃縮装置 - Google Patents

Abstract

【課題】濃縮時に汚泥を洗浄水によって洗浄することによって濃縮汚泥のＭアルカリ濃度を下げ、その後の脱水処理における無機凝集剤の添加量を低く抑えて高い脱水効果を得ることを可能とする汚泥濃縮装置を提供すること。
【解決手段】外筒２内に濾過筒３を収容し、該濾過筒３の内部にスパイラルスクリュー４を回転可能に収容し、該スパイラルスクリュー４を回転駆動することによって、汚泥凝集槽１１から前記濾過筒３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３の濾過面３ａを通過させて分離液として分離液排出管１９から排出して汚泥を濃縮するとともに、濃縮された汚泥を前記濾過筒３の内部より排出する汚泥濃縮装置において、前記濾過筒３に洗浄水供給管１６（分岐管１６ａ）を接続し、該洗浄水供給管１６（分岐管１６ａ）から濾過筒３内に洗浄水を流して該濾過筒３内の汚泥を洗浄する。
【選択図】図１

Description

本発明は、濾過筒内で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、脱水機の処理能力のみで汚泥の脱水を効率良く行うことは困難である。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てフロック化し、このフロック化された汚泥（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今までに種々提案されて実用に供されている。

ところで、汚泥濃縮装置には、大別してロータリスクリーン型とスクリュープレス型があるが、図３にスクリュープレス型の汚泥濃縮装置の一例を示す（例えば、特許文献１，２参照）。

即ち、図３は従来の汚泥濃縮装置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、濃縮機１と汚泥凝集槽１１を備えており、凝集剤が添加された汚泥を汚泥凝集槽１１で凝集してフロック化し、このフロック化された凝集汚泥を濃縮機１で濃縮するものである。

上記濃縮機１は、密閉構造を有する円筒タンク状の外筒２の内部に円筒状の濾過筒３を縦方向に配置し、該濾過筒３内にスパイラルスクリュー４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３の前記外筒２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３ａを構成しており、濾過筒３の下部からは濃縮汚泥排出管５が水平に導出しており、その途中には濃縮汚泥ポンプ６が設けられている。

又、前記外筒２の上下からは分離液取出管７，８が水平に導出しており、これらの分離液取出管７，８は、逆Ｕ字状の分離液排出管９の垂直に立ち上がる上向流管９ａに接続されている。ここで、分離液排出管９は、前記上向流管９ａの上端から水平に延びる水平管９ｂと、該水平管９ｂの端部から垂直下方へ延びる下向流管９ｃを有している。

前記スパイラルスクリュー４は、回転軸４ａにスクリュー羽根４ｂを螺旋状に巻装して構成されており、回転軸４ａには、駆動源としてのモータ１０が連結されている。尚、スパイラルスクリュー４の外径は、濾過筒３の濾過面３ａの内径よりも僅かに小さく設定されており、スパイラルスクリュー４の外周縁と濾過筒３の濾過面３ａとの間には微小隙間が形成されている。

他方、上面が開口した円筒タンク状の前記汚泥凝集槽１１の下部には原泥供給管１２が接続されている。又、汚泥凝集槽１１内には、モータ１３によって回転駆動される撹拌機１４が設けられている。

又、汚泥凝集槽１１の上部からは凝集汚泥導入管１５が略水平に延びており、この凝集汚泥導入管１５は、濃縮機１の前記濾過筒３の上端部に接続されている。

而して、前記原泥供給管１２から汚泥凝集槽１１に汚泥（原泥）が供給されるが、原泥供給管１２を流れる汚泥にはポリマー等の凝集剤が添加され、凝集剤が添加された汚泥が汚泥凝集槽１１内において撹拌機１４によって撹拌され、この汚泥は、これに含まれる固形成分がフロック化されて凝集汚泥となる。

ここで、前記濾過筒３内の汚泥の液位ｈ₂ は、汚泥凝集槽１１内の汚泥の液位ｈ₁ よりも低く設定され（ｈ₂ ＜ｈ₁ ）、両液位ｈ₁ ，ｈ₂ の差（ヘッド差）Δｈ₁₂（＝ｈ₁ −ｈ₂ ）に基づく差圧によって、汚泥凝集槽１１内の凝集汚泥が凝集汚泥導入管１５を通って濃縮機１の濾過筒３内にその上部から導入される。

濃縮機１においては、前記スパイラルスクリュー４がモータ１０によって濾過筒３内で所定の速度で回転駆動されており、濾過筒３内に導入された凝集汚泥は、回転するスパイラルスクリュー４によって下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３の濾過面３ａを通過して外筒２内に分離液として収容される。ここで、前記分離液排出管９内の分離液の水位ｈ₃ は、濾過筒３内の液位ｈ₂ よりも低く設定されているため（ｈ₃ ＜ｈ₂ ）、両者ｈ₂ ，ｈ₃ の差（ヘッド差）Δｈ₂₃（＝ｈ₂ −ｈ₃ ）に基づく差圧を濾過圧力として、凝集汚泥から分離された水分が濾過筒３の濾過面３ａを通過して外筒２内に分離液として収容される。又、この場合、外筒２は、分離液の水位ｈ₃ よりも下方に配置されているため、外筒２内に収容される分離液は外筒２内に充満し、この分離液中に濾過筒３の濾過面３ａが埋没することとなる。

そして、外筒２内に収容された分離液は、外筒２の上下に接続された分離液取出管７，８から分離液排出管９へと流れ込み、分離液排出管９の上向流管９ａを上向きに流れ、水平管９ｂにてオーバーフローして下向流管９ｃを下向きに流れて外部へと排出される。又、スパイラルスクリュー４の回転によって濾過筒３内を下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、濃縮汚泥ポンプ６によって濃縮汚泥排出管５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。
特許第３６２７８０９号公報 特開２００６−０７５６７５号公報

ところで、図３に示したような汚泥濃縮添装置によって濃縮された有機性汚泥の脱水において、無機凝集剤と高分子凝集剤とを併用することによって高い性能が得られることが知られている。

しかしながら、下水処理汚泥等を嫌気性処理して成る消化汚泥は、Ｍアルカリ濃度が高いために、これの脱水に無機凝集剤と高分子凝集剤とを併用すると、無機凝集剤が多量に消費されるためにその添加率が膨大になるという問題がある。

そこで、消化汚泥に先ずポリマーを添加して汚泥をフロック化し、このフロック化した汚泥を汚泥濃縮装置によって濃縮した後、濃縮汚泥に無機凝集剤を添加する方法が採られる場合があるが、このような方法においても無機凝集剤の添加率は可成り高くなってしまう。

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、濃縮時に汚泥を洗浄水によって洗浄することによって濃縮汚泥のＭアルカリ濃度を下げ、その後の脱水処理における無機凝集剤の添加量を低く抑えて高い脱水効果を得ることを可能とす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、外筒内に濾過筒を収容し、該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分離液排出管から排出して汚泥を濃縮するとともに、濃縮された汚泥を前記濾過筒の内部より排出する汚泥濃縮装置において、前記濾過筒に洗浄水供給管を接続し、該洗浄水供給管から濾過筒内に洗浄水を流して該濾過筒内の汚泥を洗浄することを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記洗浄水供給管を前記濾過筒の汚泥排出側の端部に接続し、前記濾過筒内で濃縮が進んだ高濃度の汚泥を、洗浄水供給管から前記濾過筒内へと供給される洗浄水で洗浄することを特徴とする。

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、前記洗浄水を前記濾過筒内での汚泥の搬送方向に対向する方向に流すことを特徴とする。

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、前記濾過筒に前記洗浄水供給管を複数接続し、複数の洗浄水供給管から濾過筒内に洗浄水を同時に流すことを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項１〜４の何れかに記載の発明において、前記洗浄水供給管を前記濾過筒の底面に接続し、前記汚泥凝集槽からの汚泥を前記濾過筒内の上部に導入し、該汚泥を前記スパイラルスクリューによって濾過筒内を下方へと搬送しながら濃縮するとともに、前記洗浄水供給管から洗浄水を前記濾過筒内に上方に向かって流して濾過筒で濃縮が進んだ高濃度の汚泥を洗浄することを特徴とする。

請求項６記載の発明は、請求項１〜５の何れかに記載の発明において、前記分離液排出管を外管と内管の二重管構造とするとともに、前記内管の上端縁の高さを前記濾過筒内の液位よりも低く設定し、該内管の上端縁を溢流部として分離液が外管から内管又は内管から外管へとオーバーフローするよう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、濾過筒に接続された洗浄水供給管から濾過筒内に洗浄水を流して該濾過筒内の汚泥を洗浄するようにしたため、濃縮汚泥のＭアルカリ濃度が下がり、その後の脱水処理における無機凝集剤の添加量が低く抑えられて高い脱水効果が得られる。

請求項２記載の発明によれば、濾過筒内で濃縮が進んだ高濃度の汚泥を集中的に洗浄するようにしたため、濃縮汚泥に含まれるＭアルカリが洗浄水によって効果的に洗い流されて濃縮汚泥のＭアルカリ濃度が一層下げられ、その後の脱水処理における無機凝集剤の添加量が低く抑えられて高い脱水効果が得られる。

請求項３記載の発明によれば、洗浄水を濾過筒内での汚泥の搬送方向に対向する方向に流すため、汚泥フロックと洗浄水とが向流接触し、汚泥が洗浄水によって一層効率的に洗浄される。

請求項４記載の発明によれば、複数の洗浄水供給管から濾過筒内に洗浄水を同時に流すようにしたため、汚泥が洗浄水によって均一且つ効率的に洗浄される。

請求項５記載の発明によれば、濾過筒の上部から導入された汚泥をスパイラルスクリューによって下方へ搬送しながら濃縮する汚泥濃縮装置において、濾過筒の底面に接続された洗浄水供給管から洗浄水を前記濾過筒内に上方に向かって流して濾過筒で濃縮が進んだ高濃度の汚泥を洗浄するようにしたため、濃縮汚泥のＭアルカリ濃度が効果的に下げられ、その後の脱水処理における無機凝集剤の添加量が低く抑えられて高い脱水効果が得られる。

請求項６記載の発明によれば、外筒から排出管へと流れ込む分離液は、内筒の上端縁にてオーバーフローして内管又は外管へと流れ込むため、この内筒の上端縁が溢流部となり、この溢流部の長さは内筒の円周長さとなり、その長さは、従来の汚泥濃縮装置の溢流部の幅（溢流幅）よりも長くなる。従って、本発明に係る汚泥濃縮装置によれば、分離液量が変化しても分離液排出管での分離液液の水位の変動を小さく抑えることができ、濾過筒の液位と分離排出管での分離液の水位との差に基づく濾過圧力の変動も小さく抑えることができ、分離液量が変化しても濾過圧力を略一定に保つことができ、濾過筒の濾過面における固形成分のリークや濾過面の目詰まりの発生を防ぐことができる。

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の基本構成を示す概略図、図２は図１のＡ−Ａ線断面図であり、これらの図においては、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、それらについての再度の説明は省略する。

本発明に係る汚泥濃縮装置は、濾過筒３に洗浄水供給管１６を接続し、該洗浄水供給管１６から濾過筒３内に洗浄水を流して該濾過筒３内の濃縮汚泥を洗浄することを特徴とするものである。

本実施の形態に係る汚泥濃縮装置は、汚泥凝集槽１１から濃縮機１の濾過筒３の上部に導入された凝集汚泥をスパイラルスクリュー４によって下方へ搬送しながら濃縮するものであって、濾過筒３の底面には洗浄水供給管１６から分岐する４本の分岐管１６ａが同一円周上に等角度ピッチ（９０°ピッチ）で接続されている（図２参照）。

又、本実施の形態では、濃縮機１の分離液排出管１９を外管２０と内管２１の二重管構造とするとともに、内管２１の上端縁の高さを濾過筒３内の汚泥の液位ｈ₂ よりも低く設定し、該内管２１の上端縁から分離液が外管２０から内管２１へとオーバーフローするよう構成している。ここで、外筒２の上下から水平に延びる分離液排出管７，８は、分離液排出管１９の外管２０の上下に接続され、外管２０の内部に配された内管２１が外管２０の底部を貫通して下方へと延出している。

而して、図３に示した従来の汚泥濃縮装置と同様に汚泥凝集槽１１内でフロック化された凝集汚泥は、濃縮機１の濾過筒３内の汚泥の液位ｈ₂ と汚泥凝集槽１１の汚泥の液位ｈ１ との差（ヘッド差）Δｈ₁₂（＝ｈ₁ −ｈ₂ ）に基づく差圧によって、凝集汚泥導入管１５を通って濃縮機１の濾過筒３内にその上部から導入される。

そして、濾過筒３内に導入された凝集汚泥は、回転するスパイラルスクリュー４によって下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３の濾過面３ａを通過して外筒２内に分離液として収容される。ここで、前記分離液排出管１９での分離液の水位ｈ₃ は濾過筒３の液位ｈ₂ よりも低く（ｈ₃ ＜ｈ₂ ）、両者ｈ₂ ，ｈ₃ の差（ヘッド差）Δｈ₂₃（＝ｈ₂ −ｈ₃ ）に基づく差圧を濾過圧力として、凝集汚泥から分離された水分が濾過筒３の濾過面３ａを通過して外筒２内に分離液として収容される。又、この場合、外筒２は、分離液の水位ｈ₃ よりも下方に配置されているため、外筒２内に収容される分離液は外筒２内に充満し、この分離液中に濾過筒３の濾過面３ａが埋没することとなる。

外筒２内に収容された分離液は、外筒２の上下に接続された分離液取出管７，８から分離液排出管１９の外管２０へと流れ込み、外管２０と内管２１との間を上向きに流れ、内管２１の上端縁にてオーバーフローして内管２１へと流れ込み、内管２１内を下向きに流れて外部へと排出される。

又、スパイラルスクリュー４の回転によって濾過筒３内を下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次第に濃縮されて濃縮汚泥となるが、前記洗浄水供給管１６及びこれから分岐する４本の分岐管１６ａからは洗浄水が濾過筒３内の底部に上方（つまり、濾過筒３内での汚泥の搬送方向に対向する方向）に向かって同時に流出し、その一部は濾過筒３内の下部に滞留する高濃度の汚泥フロックの間隙を通過する過程で汚泥フロックを洗浄する。濾過筒３外へと排出される。この結果、濃縮汚泥に含まれるＭアルカリが洗浄水によって効果的に洗い流され、該濃縮汚泥のＭアルカリ濃度が下げられる。

そして、洗浄水によって洗浄された濃縮汚泥は、濃縮汚泥ポンプ６によって濃縮汚泥排出管５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。

以上のように、本発明に係る汚泥濃縮装置によれば、濾過筒３に接続された洗浄水供給管１６及びこれから分岐する４本の分岐管１６ａから濾過筒３内に洗浄水を流して該濾過筒３内の濃縮汚泥のＭアルカリ濃度が下がり、その後の脱水機での脱水処理における無機凝集剤の添加量が低く抑えられて高い脱水効果が得られる。特に、本実施の形態では、濾過筒３内で濃縮が進んだ高濃度の汚泥を集中的に洗浄するようにしたため、濃縮汚泥に含まれるＭアルカリが洗浄水によって洗い流されて濃縮汚泥のＭアルカリ濃度が効果的に下げられる。

又、本実施の形態では、洗浄水を濾過筒３内での汚泥の搬送方向（下向き）に対向する方向（上向き）に流すようにしたため、汚泥フロックと洗浄水とが向流接触し、汚泥が洗浄水によって一層効率的に洗浄される。

更に、本実施の形態では、洗浄水供給管１６から分岐する４本の分岐管１６ａから濾過筒３内に洗浄水を同時に流すようにしたため、汚泥が洗浄水によって均一且つ効率的に洗浄される。

又、本実施の形態では、外筒２から分離液取出管７，８を経て分離液排出管１９へと流れ込む分離液は、前述のように内管２１の上端縁にてオーバーフローして内管２１へと流れ込むため、この内管２１の上端縁が溢流部となり、この溢流部の長さは内管２１の円周長さとなる。従って、本実施の形態に係る汚泥濃縮装置での溢流部の長さは、図２に示した従来の汚泥濃縮装置の溢流部である分離液排出管９の水平管９ｂの幅（溢流幅）よりも長くなる。

このため、分離液量が変化しても分離液取出管１９での分離液の水位ｈ₃ の変化を小さく抑えることができ、濾過筒３の液位ｈ₂ と分離液排出管１９の水位ｈ₃ との差Δｈ₂₃（＝ｈ₂ −ｈ₃ ）に基づく濾過圧力の変化も小さく抑えることができる。この結果、分離液量が変化しても濾過圧力を略一定に保つことができ、濾過筒３の濾過面３ａにおける固形成分のリークや濾過面３ａの目詰まりの発生を防ぐことができる。尚、本実施の形態では、分離液排出管１９において分離液が外管２０から内管２１へとオーバーフローする構成を採用したが、逆に分離液が内管２１から外管２０へとオーバーフローする構成を採用しても良い。

本発明の前記効果を確かめるため、本発明者等は、下記条件で以下の３つの方法（ケース１，２，３とする）を採用した場合についてそれぞれ試験を行った。
（１）試験条件：
・原泥：消化汚泥・濃度１．５％・Ｍアルカリ含有量５，０００ｍｇ／Ｌ
・脱水機：ベルトプレス型脱水機
・処理量：８ｍ³ ／ｈ
・ポリマー添加率：１．８％／ＴＳ
（２）試験方法：
・ケース１：図１に示す本発明に係る汚泥濃縮装置を用いて汚泥を濃縮及び洗浄（洗浄水量：２ｍ³ ／ｈ）した後、濃縮汚泥に無機凝集剤を添加して脱水機にて脱水する方法
・ケース２：原泥にポリマーを添加して濃縮せず、凝集汚泥をそのまま脱水機にて脱水する方法
・ケース３：図３に示す従来の汚泥濃縮装置を用いて汚泥を濃縮（洗浄せず）した後、濃縮汚泥に無機凝集剤を添加して脱水機にて脱水する方法
（３）試験結果：各ケース１，２，３における脱水機供給汚泥濃度（％）、脱水機供給汚泥Ｍアルカリ含有量（ｍｇ／Ｌ）、無機凝集添加量（ｋｇ／ｈ）及び脱水ケーキ含水率（％）は表１に示す通りであった。

表１より明らかなように、汚泥を濃縮しないケース２での脱水機供給汚泥濃度は、ポリマー溶液で希釈されて１．３％となり、汚泥を濃縮するケース１，３での脱水機供給汚泥濃度は、４．５％となった。

洗浄水で汚泥を洗浄しないケース２，３での脱水機供給汚泥Ｍアルカリ含有量は、ポリマー溶液で希釈され４，４００ｍｇ／Ｌとなったのに対して、洗浄水で汚泥を洗浄したケース１での脱水機供給汚泥Ｍアルカリ含有量は、４４０ｍｇ／Ｌまで低下した。この結果、ケース１では脱水機において汚泥に添加される無機凝集剤の量をケース３での添加量３６ｋｇ／ｈの半分以下の１５ｋｇ／ｈまで減らすことができ、脱水ケーキ含水率を７７％と、ケース３での脱水ケーキ含水率８０％に対して３％下げることができた。

以上の結果、本発明に係る汚泥濃縮装置によれば、濃縮汚泥を洗浄水によって洗浄することによって、濃縮汚泥のＭアルカリ濃度を下げることができ、その後の脱水処理における無機凝集剤の添加量を低く抑えて高い脱水効果を得ることができることが実験的に確認された。

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。 図１のＡ−Ａ線断面図である。 従来の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 濃縮機
２ 外筒
３ 濾過筒
３ａ 濾過面
４ スパイラルスクリュー
４ａ 回転軸
４ｂ スクリュー羽根
５ 濃縮汚泥排出管
６ 濃縮汚泥ポンプ
７，８ 分離液取出管
１０ モータ
１１ 汚泥凝集槽
１２ 原泥供給管
１３ モータ
１４ 撹拌機
１５ 凝集汚泥導入管
１６ 洗浄水供給管
１６ａ 分岐管
１９ 分離液排出管
２０ 外管
２１ 内管
ｈ₁ 汚泥凝集槽内の汚泥液位
ｈ₂ 濾過筒内の汚泥液位
ｈ₃ 分離液排出管での分離液水位

Claims (6)

1. 外筒内に濾過筒を収容し、該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分離液排出管から排出して汚泥を濃縮するとともに、濃縮された汚泥を前記濾過筒の内部より排出する汚泥濃縮装置において、
   前記濾過筒に洗浄水供給管を接続し、該洗浄水供給管から濾過筒内に洗浄水を流して該濾過筒内の汚泥を洗浄することを特徴とする汚泥濃縮装置。
2. 前記洗浄水供給管を前記濾過筒の汚泥排出側の端部に接続し、前記濾過筒内で濃縮が進んだ高濃度の汚泥を、洗浄水供給管から前記濾過筒内へと供給される洗浄水で洗浄することを特徴とする請求項１記載の汚泥濃縮装置。
3. 前記洗浄水を前記濾過筒内での汚泥の搬送方向に対向する方向に流す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. 前記濾過筒に前記洗浄水供給管を複数接続し、複数の洗浄水供給管から濾過筒内に洗浄水を同時に流す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。
5. 前記洗浄水供給管を前記濾過筒の底面に接続し、前記汚泥凝集槽からの汚泥を前記濾過筒内の上部に導入し、該汚泥を前記スパイラルスクリューによって濾過筒内を下方へと搬送しながら濃縮するとともに、前記洗浄水供給管から洗浄水を前記濾過筒内に上方に向かって流して濾過筒で濃縮が進んだ高濃度の汚泥を洗浄することを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の汚泥濃縮装置。
6. 前記分離液排出管を外管と内管の二重管構造とするとともに、前記内管の上端縁の高さを前記濾過筒内の液位よりも低く設定し、該内管の上端縁を溢流部として分離液が外管から内管又は内管から外管へとオーバーフローするよう構成したことを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の汚泥濃縮装置。

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