JP2009045587A - 汚泥脱水装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】一次脱水機2と、二次脱水機として機能する電気浸透式脱水機3とを備えた汚泥脱水装置1において、一次脱水機2と電気浸透式脱水機3との間に、一次脱水機2から排出された汚泥の塊を所定幅及び所定厚みのシート状汚泥に成形し、この密度を均一にしたシート状汚泥を電気浸透式脱水機3へ連続的に供給する汚泥供給機4を配設した。
【選択図】 図2
Description
即ち、電気浸透式脱水機の機能を最大限発揮させるためには、供給される一次脱水汚泥がバラツキ無く均等に供給される必要がある。しかしながら、現実にはバラツキ無く均等に供給されるようになっておらず、そのため、印加面積が安定せず、電気浸透式脱水機の脱水機能が十分でなかった。以下に、図9(a),(b)を参照しつつ具体的に説明する。一次脱水機がベルトプレス型や遠心分離型の場合、二次脱水機(電気浸透式脱水機)100へホッパ101で供給すると、脱水汚泥D10が塊となって供給される。その結果、ドラム(陽極)102とベルト(陰極)103の電極間に、汚泥D11がないところができたり、厚すぎるところが生じた。電極間に汚泥D11がないところでは、電流が流れず、汚泥が厚すぎると、電気浸透式脱水機100で一般的な定電圧運転を行うと、汚泥の抵抗により電流が低下し、脱水率が低下する不具合があった。
換言すれば、本発明は、図1(a),(b)に示すように、一次脱水機2で排出された汚泥の塊をシート状汚泥D1にして電気浸透式脱水機3へ供給する汚泥供給機4を、一次脱水機2と電気浸透式脱水機3の間に設けたことを要旨とする。ここで、図1(a)は本発明に係る汚泥脱水装置の要部簡略図であり、図2(b)は本発明に係る汚泥脱水装置における汚泥の状態を示す図である。なお、図1(a)及び図1(b)において、10はドラム(陽極)、11はベルト(陰極)、D2はドラム(陽極)10とベルト(陰極)11間の汚泥である。
(1)汚泥を塊でなくシート状で投入することによって、電極間で汚泥が途切れることなく、ドラム及びベルトの電極間に満遍なく電流が流れ、電流の低下もなく、電気浸透力が満遍なく作用し、含水率が低下した。
一次脱水機2は、水処理施設からの汚泥を凝集剤により凝集させ、凝集後の一次脱水汚泥を排出する機能を果たすものである。従って、一次脱水機2には、汚泥供給用ポンプ5により、し尿処理場、下水処理場などの水処理施設6から発生する汚泥が供給され、また、凝集剤供給用ポンプ7により、凝集剤タンク8に収納されている凝集剤が供給されるようになっている。ここで、凝集剤としては有機系高分子凝集剤が用いられる。このように、凝集剤として有機系高分子凝集剤を用いることにより、凝集後の汚泥が中性となり、電気浸透式脱水機3の運転時に印加する電流値を下げることができ、電流消費量を大幅に減少させることができる。なお、この点については、後に詳述する。
電気浸透式脱水機3は、回転ドラム10(陽極側電極)と、ベルト11(陰極側電極)と、ベルト11の上に配されたろ布12とで構成された一般的な電気浸透式脱水機を使用している。なお、参考までに、電気浸透式脱水機3の動作原理を簡単に説明すると、回転ドラム10とベルト11の間にろ布12と汚泥を挟み、直流電圧を印加することにより回転ドラム10とベルト11の間で電流が流れ、電気浸透作用により汚泥の脱水が行われて、脱水されたろ液13はベルト11の外側に排出され、脱水された後の二次脱水汚泥は排出口側から排出されるようになっている。
汚泥供給機4は、一次脱水機2から排出された一次脱水汚泥を、所定幅L及び所定厚みTを有するように成形されたシート状汚泥D1(図3参照)として排出する機能を有する。ここで、本実施の形態では、所定幅は回転ドラム10の有効ドラム幅の約50%幅に設定されている。
汚泥供給用ポンプ5により、し尿処理場、下水処理場などの水処理施設6から発生する汚泥が一次脱水機2に供給されると共に、凝集剤供給用ポンプ7により、凝集剤タンク8に収納されている凝集剤(好ましくは有機系高分子凝集剤)が一次脱水機2に供給される。そして、一次脱水機2では、汚泥が凝集剤により凝集されて一次脱水汚泥として汚泥供給機4に排出される。
本発明者は、汚泥厚みと含水率との関係について以下の条件で実験を行ったので、その結果を図7に示す。なお、自動車工場での水処理工程から生じた汚泥についても、同様の実験したので、その結果も併せて図7に記載した。
[実験条件]
使用した電気浸透式脱水機:上記実施の形態と同一構造の電気浸透式脱水機
汚泥:し尿処理場の余剰汚泥
印加電圧:55V
印加時間:73秒
測定方法:実験対象となる汚泥厚みとして6.5mm、7.0mm、8.0mm、9.0mm、10.0mm、11.0mm、12.0mmの7種類の厚みについてそれぞれ10回含水率を測定しその平均値を求めて含水率とした。
図7より明らかなように電気浸透式脱水機へ投入する汚泥厚みが脱水後の含水率に大きく影響することが分かる。汚泥厚みが含水率に影響する理由としては、汚泥中の水分が多いほど電気浸透作用により分離する水分が多くなるが、ある一定以上の汚泥厚さになると電気抵抗が増加するものと推測されるからである。
そして、図7より明らかなように、最も効果的な投入厚さは、7.0mm〜11mmの範囲であることが認められる。従って、電気浸透式脱水機へ投入する汚泥厚みを、上記範囲に設定することにより、含水率を効率よく減少させることができる。また、自動車工場排水から生じた汚泥についても実験を行ったところ、同様の結果が得られた。よって、し尿や下水処理場以外で生じた工場排水汚泥においても電気浸透式脱水機へ投入する汚泥は、汚泥厚みが影響する。
本発明者は、脱水量と電力消費量効率との関係について以下の条件で実験を行ったので、その結果を図8に示す。なお、図8は測定結果の漸近線を描いている。
[実験条件]
使用した電気浸透式脱水機:上記実施の形態と同一構造の電気浸透式脱水機
印加電圧:55V
印加時間:73秒
測定方法:固形物量4.5(kg−ds/時)の一次脱水汚泥を電気浸透式脱水機を用いて脱水し、そのときの脱水量(kg−H20)と電気消費量効率(kw/kg−ds)を算出した。
図8より明らかなように、一次脱水汚泥含水率を下げることで、二次脱水機である電気浸透式脱水機で消費される電力量が大いに減少できることが認められる。例えば、含水率85%の一次脱水汚泥を含水率68%まで脱水するのに必要な脱水量は16(kg−H20/時)であり、この時の電気消費量効率は0.7(kw/kg−ds)である。一方、含水率83%の一次脱水汚泥を含水率68%まで脱水するのに必要な脱水量は12.5(kg−H20/時)であり、この時の電気消費量効率は0.4(kw/kg−ds)である。このように、一次脱水汚泥含水率を下げることで、二次脱水機である電気浸透式脱水機で消費される電力量が大いに減少できる。
本発明者は、凝集剤の種類と、電気浸透式脱水機での電流値との関係について以下の条件で実験を行ったので、その結果を表1に示す。
使用した一次脱水機:上記実施の形態と同一構造の一次脱水機
使用した電気浸透式脱水機:上記実施の形態と同一構造の電気浸透式脱水機
印加電圧:55V
印加時間:73秒
凝集剤の種類:無機系凝集剤(ポリ硫酸第2鉄)X、有機系凝集剤(カチオン系ポリマー)Y1の2種類
測定方法:無機系凝集剤(ポリ硫酸第2鉄)X、有機系凝集剤(カチオン系ポリマー)Y1のそれぞれについて2回実験を行い、そのときの電流値を測定した。なお、凝集後の汚泥pH、脱水後の汚泥含水率、及び電力量も合わせて表1に記載した。
表1より明らかなように、無機系凝集剤X、有機系凝集剤Yの2種類の脱水後の汚泥含水率は、いずれも略同一であった。しかし、電流値については、有機系凝集剤Yの場合の方が、無機系凝集剤Xの場合よりも顕著に低かった。この理由としては、無機系凝集剤を添加することで凝集後の汚泥のpHが酸性となり、電気浸透式脱水機で印加すると電流値が上昇し、電力消費量が大きくなるからである。そのため、電気浸透作用の効果を上げるために、酸性とならない凝集剤を使用する必要がある。そこで、上記のように、一次脱水時の凝集剤として、凝集後の汚泥が中性となる有機系高分子凝集剤を用いることにより、電力消費量が大幅に減少することができたものと考えられる。
3:電気浸透式脱水機 4:汚泥供給機
10:回転ドラム 11:ベルト
Claims (3)
- 一次脱水機と、二次脱水機として機能する電気浸透式脱水機とを備えた汚泥脱水装置において、
前記一次脱水機と前記電気浸透式脱水機との間に、一次脱水機から排出された汚泥の塊を所定幅及び所定厚みのシート状汚泥に成形し、この密度を均一にしたシート状汚泥を電気浸透式脱水機へ連続的に供給する汚泥供給機を配設したことを特徴とする汚泥脱水装置。 - 前記汚泥供給機は、汚泥密度を均一にしながら所定厚みを調整する厚み調整手段を有していることを特徴とする請求項1記載の汚泥脱水装置。
- 前記一次脱水機において使用される凝集剤が有機系高分子凝集剤であることを特徴とする請求項1又は2記載の汚泥脱水装置。
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