JP2012035262A - 吸引式濾過濃縮方法 - Google Patents

Abstract

【課題】この方法によれば、浄水場等で発生する濃度１質量％以下という低濃度の汚泥を短時間に、かつ効率的に濃縮することができる。
【解決手段】懸濁液を吸引方式により濾過濃縮する吸引式濾過濃縮方法であって、袋状の濾布の内部に形成された濾過室を通じて懸濁液を吸引することにより、懸濁液中の水分について濾布を通過させる一方、懸濁液中の固形物を濾布の表面に付着させる段階を有する吸引式濾過濃縮方法において、濾布の目を閉塞可能な固形分を含有する第１懸濁液を選択する段階と、第１懸濁液を吸引式により濾過濃縮することにより、濾布の表面にケーキ薄層を形成するケーキ薄層形成段階と、第１懸濁液の濃度より低い濃度を有する第２懸濁液を、前記ケーキ薄層を通じて吸引式により濾過濃縮する濾過濃縮段階と、を有する吸引式濾過濃縮方法である。
【選択図】図１

Description

本発明は、吸引式濾過濃縮方法に関する。より詳細には、濾布により捕捉不能な固形物を含有する汚泥（懸濁液）に対して、このような濾布により濾過することが可能な状態を効率的に形成し、目詰まりを生じることなく濾過することが可能な吸引式濾過濃縮方法に関する。

従来から、浄水場等で発生する汚泥は、主に濃縮に伴うエネルギー消費削減の観点から段階的に濃縮されて、最終的に処分されてきた。典型的なものとして、浄水場等で発生する汚泥（懸濁液）は、凝集剤を用いて凝集沈殿槽内で沈殿させる。沈殿させた汚泥は、さらに重力沈降槽に導入され、重力の作用で沈降させる。この重力沈降槽では、たとえば濃度１質量％以下の汚泥が、濃度１質量％超〜２質量％程度まで濃縮される。次いで、重力沈降槽の底に沈降した汚泥を、吸引式濾過濃縮技術を利用する吸引式濾過濃縮装置を用いて、さらに濃縮する。この吸引式濾過濃縮装置には、汚泥を流入させて濾過濃縮させる濾過濃縮槽が設けられている。さらに、この濾過濃縮槽内には、内部に濾過室を形成する袋状の濾布と、濾過室を通じて濾布の外部にある汚泥を吸引する吸引手段とが備えられている。そして、重力沈降槽から濾過濃縮槽内に流入された汚泥を吸引手段により吸引する。これにより、汚泥中の水分は、濾布の目を通過して濾過室内に回収される一方、汚泥中の固形分は濾布の外表面に付着する。こうして、汚泥がさらに濃縮される。この吸引式濾過濃縮装置により、一般的には、濃度１質量％〜２質量％程度の汚泥を濃度３質量％〜５質量％程度まで濃縮することが可能である。さらに、濾布の外表面に付着した濃縮汚泥を濾過濃縮槽から外部に排出して、脱水機、乾燥機あるいは天日乾燥によりさらに水分除去する。この水分除去により、前述の濃縮汚泥が一層濃縮される。このようにして、濃縮された汚泥は、ケーキ状に形成され、最終的に、埋立処分、あるいは園芸用土壌に再利用されている。

しかし、前述のような、浄水場等で発生する濃度１質量％以下という低濃度の汚泥を直接脱水機、乾燥機あるいは天日乾燥により濃縮しようとすれば、脱水機、あるいは乾燥機のエネルギー消費が大きく、コスト増となる。一方、天日乾燥では、乾燥までに相当な時間を必要とする。そのため実用的でない。

さらに、昨今、浄水にクリプトスポリジウム等の微生物・菌が混入することで、浄水場において処理能力の高い浄水処理が要求されている。そのため、凝集沈殿槽において添加される凝集剤が増量される等により、発生する汚泥の量が増大し、浄水場における浄水処理の効率化が緊急の課題とされている。一方、重力沈降槽による汚泥の処理は、重力による汚泥の自然沈降を利用するものであり、汚泥が沈降して濃縮されるまでにたとえば数日等長時間を要してしまう。また、重力沈降槽を利用する場合には、自然沈降した汚泥を確実に排出するために、重力沈降槽内下部で汚泥を攪拌することも行われている。しかし、このような場合には、攪拌のために余分なエネルギーを必要とする。さらに、重力沈降槽の設置には、膨大な設置スペースを必要とし、大掛かりな土木工事を必要とする。以上のように、重力沈降槽による汚泥の処理は、浄水処理の効率化にとって障害となっていた。

この点、吸引式濾過濃縮技術のうち、吸引の動力をサイフォン式とすることにより、省エネルギー効果を高く実現できるサイフォン式濾過濃縮装置が知られている。

たとえば、特許文献１には、サイフォン式の吸引式濾過濃縮装置が開示されている。この吸引式濾過濃縮装置は、その内部に濾過室を形成する袋状の濾布を備えているため、吸引した汚泥（濃縮前の汚泥）を、水分と、濃縮された汚泥とに分離する。すなわち、汚泥に含まれる水分は、濾布の無数の細孔を通過することにより、濾過室内に案内されて濾液として回収される。また、水分が除去され濃縮された汚泥は、濾布の外表面に付着されて、その後、剥離処理され、吸引濾過濃縮装置の外部へ排出されることになる。

ところで、このような濾布の外表面に付着した濃縮汚泥を濾布から剥離するに際しては、従来から以下の（Ｓ１）〜（Ｓ４）の処理が行われてきた。まず、濾過濃縮槽内の未濃縮汚泥を外部に排出し、一時貯留する（Ｓ１）。これは、濃縮汚泥が未濃縮汚泥中に溶け込むことにより、濃縮汚泥の濃縮度が低減しないようにするためである。次いで、濾過室を通じて所定圧力の空気（エア）を濾布の内部から外部に向かって圧送する（Ｓ２）。濾布の外表面全体には濃縮汚泥が付着し、濾布の無数の細孔が塞がれている。そのため、エアを圧送することにより、濾布が外側に向かって膨出して変形するとともに、エアが無数の細孔を通過することによって、濃縮汚泥を外側に向かって強制的に剥離することが可能となる。次いで、濃縮汚泥を外部に排出する（Ｓ３）。前述の（Ｓ２）より、剥離された濃縮汚泥は、濾過濃縮槽の底に溜まる。そのため、濾過濃縮槽から濃縮汚泥を除去するために行われる。次いで、未濃縮汚泥を濾過濃縮槽内に充填する（Ｓ４）。

上記のようにして、従来における吸引式濾過濃縮装置を使用した剥離処理工程（Ｓ１）〜（Ｓ４）が終了する。

ところで、このような剥離処理工程（Ｓ１）〜（Ｓ４）を行う場合、重力沈降槽を利用せずに、凝集沈殿槽において沈殿した低濃度の汚泥を、吸引式濾過濃縮装置を用いて、直接吸引方式で濾過濃縮するとすれば、目の小さな濾布を採用せざるを得ない。このような場合には、汚泥を濾過濃縮することで短時間の間に濾布の目詰まりが生じ、濾過濃縮をいったん停止して濾布を洗浄する必要がある。その結果、稼働率が低下するとともに別途洗浄コストがかかり問題となっていた。一方、このような濾布を用いた吸引式濾過濃縮装置の代替として、ＭＦ，ＵＦ等の膜モジュールを用いた濾過濃縮を行うことも検討されているが、膜モジュール自体が非常に高価であるとともに、膜の洗浄に薬品や高圧ポンプが必要となるため高コストとなる。

この点、濾過濃縮対象である汚泥（懸濁液）を利用して、濾過体の表面にケーキ薄層を形成する懸濁液濃縮装置が、たとえば特許文献２に開示されている。この懸濁液濃縮装置は、濾過濃縮の対象である汚泥が満たされた汚泥槽と、汚泥槽の水面上方付近に配置され、循環して走行する濾過体と、濾過体の表面に向かって汚泥を供給する汚泥供給手段と、走行する濾過体を透過した透過水を槽外へ排出する透過水排出手段と、濃縮された汚泥を汚泥槽に戻す手段とを有している。そして、予備濾過として、濾過体である量濾過して、濾過用の濾過層として濾過体の上にケーキ薄層を形成し、本濾過として、ケーキ薄層が形成された濾過体で懸濁液を濾過する。このような懸濁液濃縮装置によれば、濾過体の表面に別途プリコートを行うことなく、比較的目の粗い安価な濾過体を使用しながら目詰まりを防止することが可能である。

しかしながら、このような懸濁液濃縮装置によれば、以下のような技術的問題点がある。第１に、濾過体の表面に、濾過層としてのケーキ薄層を効率的に形成するのが困難な点である。すなわち、濾過を予備濾過および本濾過に分けて実行するところ、本濾過のみならず予備濾過においても、濾過濃縮対象である汚泥をそのまま用いてケーキ薄層が形成される。一方、走行型濾過体において、ケーキ薄層の形成に利用されるエリアは、走行型濾過体のループ上の軌道のうち、ごく一部に限られる。このことから、走行型濾過体の回転速度を低下させる必要が生じ、ケーキ薄層の形成までに時間を要し、非効率的である。より詳細には、ケーキ薄層の形成に利用されるエリアが限定されているため、エリア全面に原液を塗布し、ケーキ薄層を形成するのに時間を要する。また、ケーキ薄層の形成時には、限定されたエリアにおいて原液中の固形分を密集させるために、十分な量の原液を走行型濾過体に供給する必要がある。そのため、走行型濾過体の回転速度を低下させる必要があり、走行型濾過体全体にケーキ薄層を形成するのに時間を要する。

第２に、ケーキ薄層の厚み制御が困難な点である。より詳細には、走行型濾過体がループ軌道上を走行し、ループ軌道上部において、その前部でケーキ薄層を形成する（予備濾過）。さらに、ケーキ薄層により捕捉された活性濃縮汚泥を後部の液溜部に溜める（本濾過）。一方、ループ軌道下部において、ケーキ薄層の形成後の濾液（懸濁液が濾過された後の液）を利用して濾布面上の過剰なケーキ薄層を落とすように、懸濁液濃縮装置が構成されている。そのため、剥離させるケーキ量および厚さを制御することは困難であり、ケーキ薄層を必要以上に剥離することもある。反面、ほとんど剥離せず、あるタイミングでまとめて剥離することもある。前者の場合、再度走行型濾過体を低速運転して、ケーキ薄層を形成する必要があるが、いつこのような事態となるか予測困難である。しかも、その都度濃縮工程の停止を余儀なくされるため、濃縮効率の低下を引き起こす。一方、後者の場合、液溜部において既に過度に厚いケーキ層が形成されている。そのため、濾液がケーキ薄層を通過せず、濃縮できない場合が生じ、あるタイミングでケーキ薄層がまとめて剥離すると、ケーキ層の厚みが濾布面全体で不均一となり、濾過能力のばらつきを引き起こす。さらに、ループ軌道下部において、ケーキ薄層の形成後の濾液を滴下して濾布面上の過剰なケーキ薄層を落とすように構成することは、滴下した濾液が濾布とケーキ薄層との間にまず浸漬することになる。そのため、ケーキ薄層の下方側に位置する外面が剥離する前に、濾布面とケーキ薄層の上方側に位置する内面との間で剥離が開始する可能性が高く、形成されたケーキ薄層の維持自体が困難となる。

第３に、循環して走行する濾過体を採用するため、濾過体の駆動に伴うエネルギー消費が大きく、駆動部が故障の要因になりやすい。加えて、メンテナンスコストがかかるとともに、濾過体として実質的に濾過を行う本濾過の部分が濾過体の軌道の上側の一部に限られるため、濾過効率が悪い。

さらに、特許文献３には、コロイド状の被除去物を含む流体が収納されるタンクと、前記タンク内に浸漬される第１のフィルタとその表面に吸着されるゲル膜より成る第２のフィルタとで形成されるフィルタ装置を備える濾過装置が開示されている。この装置では、被除去物より成るゲル膜をフィルタとして用い、フィルタに形成される数多くの隙間を流体の通過路として活用するものである。そして、目詰まりの原因となる被除去物をフィルタから離間させることができ、濾過能力の維持を実現可能としている。したがって、この特許文献３に記載の濾過技術は、従来から公知のいわゆる「ダイナミック濾過」の範疇に入るものである。

しかし、特許文献３に開示される濾過装置では、濾過対象となる原液としての流体も、第２フィルタを形成するための流体も、コロイド状の被除去物である点で同じであり、前記被除去物を含有する流体の濃度も同じである。さらに、含まれる被除去物の平均粒径も同じである。したがって、この濾過装置を用いても、前記したような、浄水場等で発生する濃度１質量％以下という低濃度の汚泥を短時間に、かつ効率的に濃縮することはできない。

このように、特許文献１〜３のいずれにおいても、未だ十分なものではなく、更なる改良が求められている。

特許第４１６４４９８号公報 特開２００１−１２０９１５号公報 特開２００４−３２１９９７号公報

上記した技術的問題点に鑑み、本発明の目的は、濾布により捕捉不能な固形物を含有する懸濁液に対して、このような濾布により濾過することが可能な状態を効率的に形成し、目詰まりを生じることなく濾過することが可能な吸引式濾過濃縮方法を提供することにある。また、上記技術的問題点に鑑み、本発明の目的は、濾布の表面に厚みの維持および制御が容易なケーキ薄層を形成することにより、濾布により捕捉不能な固形物を含有する懸濁液に対して濾過することが可能な吸引式濾過濃縮方法を提供することにある。

さらに、上記技術的問題点に鑑み、本発明の目的は、浄水場等で生じる汚泥（懸濁液）を対象に、重力沈降槽内における汚泥の攪拌を実質的に不要とすると同時に、汚泥を濾過体として利用しつつ、この濾過体により濾過濃縮された汚泥を濾過体として利用される汚泥とともに回収処理することが可能な吸引式濾過濃縮方法を提供することにある。

さらにまた、上記技術的問題点に鑑み、本発明の目的は、浄水場等で生じる汚泥（懸濁液）を対象に、重力沈降槽に適用することにより、設備スペースを削減するとともに、効率的かつ長時間に亘って濃縮処理することが可能な吸引式濾過濃縮方法を提供することにある。

［１］ 懸濁液を吸引方式により濾過濃縮する吸引式濾過濃縮方法であって、袋状の濾布の内部に形成された濾過室を通じて前記懸濁液を吸引することにより、前記懸濁液中の水分について前記濾布を通過させる一方、前記懸濁液中の固形物を前記濾布の表面に付着させる段階を有する吸引式濾過濃縮方法において、前記懸濁液は、第１懸濁液と第２懸濁液を含み、前記懸濁液のうち、自然沈降させて、濃度の濃くなった汚泥であり、前記濾布の目を閉塞可能な固形分を含有する第１懸濁液を選択する段階と、前記第１懸濁液を吸引方式により濾過濃縮することにより、濾布の表面にケーキ薄層を形成するケーキ薄層形成段階と、前記第１懸濁液の濃度より低い濃度を有する第２懸濁液を、前記ケーキ薄層を通じて吸引方式により濾過濃縮する濾過濃縮段階と、を有する、吸引式濾過濃縮方法。

［２］ 前記ケーキ薄層形成段階は、前記第１懸濁液を濾過濃縮槽内に流入させ、前記濾過濃縮槽内に配置された濾布を用いて行い、前記第２懸濁液の濾過濃縮段階は、前記第１懸濁液を濾過濃縮槽内から排出した後に、前記第２懸濁液を前記濾過濃縮槽内に流入させて行う［１］に記載の吸引式濾過濃縮方法。

［３］ 前記ケーキ薄層形成段階は、前記第１懸濁液を濾過濃縮槽内に流入させ、前記濾過濃縮槽内に配置された濾布を用いて行い、前記第２懸濁液の濾過濃縮段階は、濾布が濾過濃縮槽内に満たされた前記第１懸濁液の液面から露出しないように、前記第１懸濁液を前記濾過濃縮槽内から排出しつつ前記第２懸濁液を前記濾過濃縮槽内に流入することにより行う［１］に記載の吸引式濾過濃縮方法。

［４］ 前記第１懸濁液による前記ケーキ薄層および前記ケーキ薄層の外表面に付着した前記第２懸濁液による濃縮層からなる濃縮汚泥を、濾布から剥離する剥離段階は、濾過濃縮槽内に満たされた未濃縮懸濁液中で、濾布の内部から水を圧送することにより行う［１］〜［３］のいずれかに記載の吸引式濾過濃縮方法。

［５］ 剥離した濃縮懸濁液を濾過濃縮槽から外部に排出し、貯留する段階をさらに有し、貯留した濃縮懸濁液を前記第１懸濁液として利用する［４］に記載の吸引式濾過濃縮方法。

［６］ 前記ケーキ薄層形成段階後に、前記第１懸濁液を前記濾過濃縮槽から排出し、貯留する段階と、前記剥離段階後に、前記第１懸濁液を前記濾過濃縮槽へ供給する段階を有する［５］に記載の吸引式濾過濃縮方法。

本発明に係る吸引式濾過濃縮方法によれば、濾布の目の大きさに応じて、所定粒子径および所定含有率の固形分を含有する第１懸濁液を選択し、第１懸濁液を吸引方式により濾過濃縮すると、固形分によるブリッジ形成、固形分間の分子間力、あるいは固体間を流体が急速に流れることに起因する吸引力等が原因で、濾布を構成する糸と糸との間の空間に固形分が密集することにより、濾布の目が閉塞され、ケーキ薄層を形成することから、このような固形分が必ずしも濾布の目より大きくないとしても、濾布の表面に効率的にケーキ薄層を形成することが可能である。したがって、第１懸濁液の濃度より低い濃度を有する第２懸濁液であっても、このケーキ薄層を疑似的な濾過体として利用することにより、第２懸濁液を、ケーキ薄層を通じて吸引式により濾過濃縮すれば、濾布に目詰まりを生じることなく、第２懸濁液を濾過濃縮することが可能である。このことから、浄水場等で発生する濃度１質量％以下という低濃度の汚泥を短時間に、かつ効率的に濃縮することができる。

本発明の第１実施形態に係る排水処理設備の概略構成図である。 本発明の吸引式濾過濃縮方法を使用する、第１実施形態に係る排水処理設備の吸引濾過濃縮装置の濾過板の概略正面図である。 図２の濾過板について、膨出中の状態を示す概略図である。 図２の濾過板について、濾過中の状態を示す概略図である。 本発明の吸引式濾過濃縮方法を使用する、第１実施形態に係る排水処理設備の吸引濾過濃縮装置の作用を示す概略図である。 本発明の吸引式濾過濃縮方法を使用する、第１実施形態に係る排水処理設備の吸引濾過濃縮装置の作用を示す概略図である。 本発明の吸引式濾過濃縮方法を使用する、第２実施形態に係る排水処理設備の吸引濾過濃縮装置を示す概略図である。 本発明の吸引式濾過濃縮方法を使用する、変形実施形態に係る図６と同様な図である。 本発明の吸引式濾過濃縮方法を使用する、変形実施形態に係る図６と同様な図である。 本発明の吸引式濾過濃縮方法を使用する、変形実施形態に係る図６と同様な図である。 汚泥の吸引濾過濃縮の実験方法を示す概略図である。 低濃度汚泥と高濃度汚泥とにおいて、濾液量の濾過時間による変化を示す実験結果のグラフである。 濃縮汚泥に含まれる固形分の粒度分布を参考的に示すグラフである。 ろ液量とろ液時間の関係を参考的に示すグラフである。

本発明に係る吸引式濾過濃縮方法の実施形態を、図面を参照しながら、以下詳細に説明するが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。なお、以下においては、汚泥を対象に浄水処理設備に適用した場合を例として、説明する。

［１］本発明の吸引式濾過濃縮方法の構成：
本発明の吸引式濾過濃縮方法は、懸濁液を吸引方式により濾過濃縮する吸引式濾過濃縮方法であって、袋状の濾布の内部に形成された濾過室を通じて前記懸濁液を吸引することにより、前記懸濁液中の水分について前記濾布を通過させる一方、前記懸濁液中の固形物を前記濾布の表面に付着させる段階を有する吸引式濾過濃縮方法において、前記懸濁液は、第１懸濁液と第２懸濁液を含み、前記懸濁液のうち、自然沈降させて、濃度の濃くなった汚泥であり、前記濾布の目を閉塞可能な固形分を含有する第１懸濁液を選択する段階と、前記第１懸濁液を吸引方式により濾過濃縮することにより、濾布の表面にケーキ薄層を形成するケーキ薄層形成段階と、前記第１懸濁液の濃度より低い濃度を有する第２懸濁液を、前記ケーキ薄層を通じて吸引方式により濾過濃縮する濾過濃縮段階と、を有する吸引式濾過濃縮方法である。

以上の構成を有する吸引式濾過濃縮方法によれば、袋状の濾布の内部に形成された濾過室を通じて吸引することにより、懸濁液中の水分について濾布を通過させる一方、懸濁液中の固形物を濾布の表面に付着させることにより、懸濁液を濾過濃縮することが可能である。

さらに、いったん濾布により捕捉可能な固形分を含有する第１懸濁液を吸引方式により濾過濃縮すると、このような固形分が必ずしも濾布の目より大きくないとしても、濾布の表面に効率的にケーキ薄層を形成する。このケーキ層により、第１懸濁液の濃度より低い濃度を有する第２懸濁液であっても濾過され、濾布上にさらにケーキ層を形成することとなる。

より具体的に述べると、本発明においては、濾布の目を閉塞可能なように、濾布の目の大きさに応じて、所定粒子径および所定含有率の固形分を含有する第１懸濁液を選択する段階を有している。この第１懸濁液を選択する段階を経た後に、選択した第１懸濁液を吸引方式により濾過濃縮することにより、濾布の表面にケーキ薄層を形成するケーキ薄層形成段階を有することになる。ここで、ケーキ薄層は、固形分によるブリッジ形成、固形分間の分子間力、あるいは固体間を流体が急速に流れることに起因する吸引力等が原因で、濾布を構成する糸と糸との間の空間に固形分が密集することで、濾布の目が閉塞されることによって形成される。さらに、前記第１懸濁液の濃度より低い濃度を有する第２懸濁液を、前記ケーキ薄層を通じて吸引方式により濾過濃縮する濾過濃縮段階を有している。濾過濃縮段階は、前述のケーキ薄層を疑似的な濾過体として利用することにより、第２懸濁液を、ケーキ薄層を通じて吸引方式により濾過濃縮する段階である。ここで、ケーキ薄層形成段階を経て濾布の目は閉塞されるものの、この閉塞状態は、第２懸濁液の水分を通過可能な程度の閉塞である。そのため、本発明における濾過濃縮段階における濾過濃縮では、濾布に目詰まりを生じさせることなく、第２懸濁液を濾過濃縮することが可能である。

本発明において、第１懸濁液は、濾布の目を閉塞可能な固形分を含有するものであるが、より明確にいうと、第１懸濁液は、「濾布の目を閉塞可能なように、濾布の目の大きさに応じて、所定粒子径および所定含有率の固形分を含有する」ものである。通常、「濾布の目を閉塞可能な固形分を含有する」との意味は、固形分の粒子径が濾布の目以上の大きさを有する場合や、固形分の含有率（懸濁液の濃度）が所定以上の場合をいう。

また、本実施形態では、「前記第１懸濁液の濃度より低い濃度を有する第２懸濁液を、前記ケーキ薄層を通じて吸引方式により濾過濃縮する」濾過濃縮段階を有する。このことは、図１２の粒度分布測定図に示されるように、第１懸濁液及び第２懸濁液の、原液である懸濁液に含まれる固形分等を全て、本実施形態の吸引式濾過濃縮方法によって、濾過濃縮処理を行うことができることを意味している。すなわち、図１２に示されるように、従来の、所謂、膜濾過濃縮汚泥処理では、例えば１０μｍの目の大きさを有する膜を用いる場合には、１０μｍ以上のＹ領域における粒径（１０〜１００μｍ）を有する固形分を対象としていた。一方、従来の、所謂、ケーキ濾過（濾材を濾布上に保持し、その濾材によって行う濾過。ダイナミック濾過の意。）では、１０μｍ以下のＸ領域における粒径（１〜１０μｍ）を有する固形分を対象としていた。そのため、たとえば、膜濾過濃縮汚泥処理において、Ｙ領域における粒径を有する固形分を濾過処理する場合、或いは、Ｘ領域における粒径とともにＹ領域における粒径を有する固形分を同時に濾過する場合には、すぐに目詰まりが生じ、長時間処理及び連続処理ができなかった。

このような本発明の吸引式濾過濃縮方法についての詳細は、以下で、本発明の吸引式濾過濃縮方法を使用する吸引式濾過濃縮装置と合わせて、説明する。なお、本発明の吸引式濾過濃縮方法では、サイフォン式吸引濾過方法や、吸引ポンプを用いた吸引濾過方法を採用することができるが、ここでは、サイフォン式の吸引式濾過濃縮方法及び装置を用いて説明する。

［２］本発明の吸引式濾過濃縮方法を使用する吸引式濾過濃縮装置の構成：
本発明の吸引式濾過濃縮方法を使用する吸引式濾過濃縮装置は、図１、図２、図３Ａ及び図３Ｂに示されるように、重力沈降槽１２の下流側に設置されるもので、重力沈降槽１２内の懸濁液を流入する濾過濃縮槽８３と、前記濾過濃縮槽８３の内部に配置され、内部に濾過室７６を形成する袋状の濾布１８と、前記濾過室７６を通じて、前記濾過濃縮槽８３内の懸濁液を吸引する吸引手段と、前記重力沈降槽１２の下部と前記濾過濃縮槽８３とを接続する第１汚泥供給管８０と、前記第１汚泥供給管８０を通じて前記重力沈降槽１２の下部に沈降した第１懸濁液を前記濾過濃縮槽８３へ液送する第１液送手段８２と、前記重力沈降槽１２の上部と前記濾過濃縮槽８３とを接続する第２汚泥供給管９０と、前記第２汚泥供給管９０を通じて前記重力沈降槽１２の上部の第２懸濁液を前記濾過濃縮槽８３へ液送する第２液送手段９１と、前記濾過濃縮槽８３内で、前記吸引手段により前記濾布１８の表面に付着した濃縮汚泥を剥離するための濃縮汚泥剥離手段と、を有する吸引式濾過濃縮装置１０として構成されている。

以上の構成を有する吸引式濾過濃縮装置によれば、濾過濃縮槽内で袋状の濾布の内部に形成された濾過室を通じて懸濁液を吸引することにより、懸濁液中の水分について濾布を通過させる一方、懸濁液中の固形物を濾布の表面に付着させることにより、懸濁液を濾過濃縮することが可能である。

具体的には、本実施形態においては、重力沈降槽内に満たされた汚泥（懸濁液）のうち、重力沈降槽の下部に沈降した濃度の高い汚泥（第１懸濁液）を、第１液送手段により第１汚泥供給管を通じて濾過濃縮槽に液送する。液送された濃度の高い汚泥（第１懸濁液）を、吸引手段により濾布の表面に付着させることにより、濾布の表面にケーキ薄層を形成する。さらに、この状態で、重力沈降槽内に満たされた汚泥（懸濁液）のうち、重力沈降槽の上部の濃度の低い汚泥（第２懸濁液）を、第２液送手段により第２汚泥供給管を通じて濾過濃縮槽に液送する。液送された濃度の低い汚泥（第２懸濁液）を、吸引手段により濾布およびケーキ薄層を通じて吸引することにより、濾過濃縮することが可能である。これとともに、濾布の表面に付着したケーキ薄層を形成する濃度の高い汚泥（第１懸濁液）、およびケーキ薄層の表面に付着する濃度の低い汚泥（第２懸濁液）からなる濃縮汚泥を、濃縮剥離手段により一度に濾布の表面から剥離させて回収することが可能である。

特に、下水処理場等で生じる活性汚泥を対象に吸引濾過濃縮する場合、水分含有率が低く濃度が高い活性汚泥ほど、汚泥中に含まれる繊維性の粗浮遊物の含有率が高くなる傾向にある。このような濃度が高い汚泥を利用すれば、濾布の目詰まりを発生することなく、濾布の表面に効率的にケーキ薄層を形成することが可能となる。これとともに、吸引圧を高めて吸引濾過することにより、保形性の低い活性汚泥であっても、保形性が高くケーキ薄層を形成する濃度の高い活性汚泥であっても、ともにケーキ薄層の表面に付着する濃度の低い活性汚泥として、一度に濾布の表面で捕え、さらにその表面から剥離させて回収することが可能である。

（浄水処理設備）
具体的には、図１に示されるように、浄水処理設備１は、原水Ａを浄水Ｂと汚泥Ｃとに分離するための浄水槽２と、分離された汚泥Ｃを受け入れる重力沈降槽１２と、重力沈降槽１２内の汚泥を吸引方式で濾過濃縮するための吸引式濾過濃縮装置１０と、吸引濾過濃縮された汚泥を脱水するための脱水機３とから概略構成されている。

（浄水槽及び汚泥（懸濁液））
浄水槽２は、従来既知のものでよく、原水Ａを受け入れ、浄水槽２内にたとえば凝集剤を添加することにより、原水Ａを浄水Ｂと汚泥Ｃとに分離するようにしている。このため、浄水槽２は、凝集沈殿槽ともいえる。さらに、分離された浄水Ｂは、さらに下流側で別途処理されて、たとえば飲料水として利用されるようにしている。一方、分離された汚泥（懸濁液）Ｃは、以下に説明するように、下流側で段階的に濃縮処理をして、最終的に処分するようにしている。

（重力沈降槽）
重力沈降槽１２は、浄水槽２とは別体として設けられている。重力沈降槽１２は、有底の円形断面の容器であり、内部に汚泥を受け入れて、重力の作用により自然沈降させて、濃度の高くなった汚泥（第１懸濁液）が槽の底部に溜まるようにしている。さらに、この重力沈降槽１２には、重力沈降槽内に従来既知の攪拌機４が設けられ、モータ５により攪拌機４の鉛直軸が回転し、槽内の汚泥を攪拌するようにしている。このように、攪拌機４等を設けることによって、重力沈降槽１２の底部に沈降した汚泥（第１懸濁液）を掻きとって回収・排出することができる。

（第２懸濁液、第２汚泥供給管及び第２液送手段）
また、重力沈降槽１２の側壁２２には、重力沈降槽１２内に汚泥を供給する汚泥供給管２４の一端が連通し、汚泥供給管２４の途中に設けられた汚泥供給弁２６を介して、汚泥供給ポンプ２８が接続されている。これにより、汚泥供給弁２６を開き、汚泥供給ポンプ２８を作動することにより、汚泥を浄水槽２から重力沈降槽１２内に供給するようにしている。さらに、重力沈降槽１２の上部には、第２汚泥供給管９０の一端が接続されている。第２汚泥供給管９０の他端は、第２液送手段としてのポンプ９１を介して後に説明する濾過濃縮槽８３の上部開口に臨むように配置される。これにより、重力沈降槽１２での沈降により濃縮される前の濃度の低い汚泥（第２懸濁液）が、第２汚泥供給管９０を通じて直接濾過濃縮槽８３に供給されるようにしている。たとえば、本発明の吸引式濾過濃縮方法においては、第１懸濁液の濃度より低い濃度を有する第２懸濁液を選択する段階に相当する。

また、重力沈降槽１２の側壁２２には、重力沈降槽１２内の上澄み液を排出する上澄み液排出管２１の一端が、連通するように接続されている。この上澄み液排出管２１の途中には、上澄み液排出弁２３が設けられている。さらに、この上澄み液排出弁２３を介して、上澄み液排出ポンプ２５が接続されている。そして、上澄み液排出弁２３を開き、上澄み液排出ポンプ２５を作動させることにより、上澄み液は重力沈降槽１２内から排出され、浄水槽２の上流側に戻される。なお、前述した第２汚泥供給管の変形例として、重力沈降槽１２の上部に接続される上記一端を、汚泥供給管２４に接続させて、第２汚泥供給管９０として構成するとともに、汚泥供給ポンプ２８を第２液送手段として構成してもよい（図示せず）。これにより、重力沈降槽１２を経由せずに、浄水槽２から懸濁液を濾過濃縮槽８３に直接液送することが可能となる。重力沈降槽１２内の上部の汚泥は、沈降前か沈降分離後の上澄み液であり、重力沈降槽１２へ流入前の汚泥（懸濁液）の濃度と変わらないか、重力沈降槽１２で沈降した汚泥（第１懸濁液）よりも濃度が薄いものであるため、これを第２懸濁液として利用することも好ましい形態と言える。

（第１懸濁液選択段階、第１懸濁液、第１汚泥供給管、及び第１液送手段）
さらに、重力沈降槽１２の底部には、重力沈降槽１２の下部と後に説明する濾過濃縮槽８３とを接続する第１汚泥供給管８０の一端が連通するように接続されている。さらに、第１汚泥供給管８０の途中に設けられた第１汚泥供給弁８１を介して、第１液送手段としての第１汚泥供給ポンプ８２が接続されている。これにより、第１汚泥供給管８０を通じて重力沈降槽１２の下部に沈降した汚泥（第１懸濁液）を濾過濃縮槽８３へ液送するようにしている。なお、上述のように説明した処理工程は、たとえば、本発明の吸引式濾過濃縮方法においては、濾布の目を閉塞可能な固形分を含有する第１懸濁液を選択する段階に相当する。

（吸引式濾過濃縮装置の概略構成）
図１および図２に示されるように、吸引式濾過濃縮装置１０は、濾過濃縮対象である汚泥（懸濁液）を収容する濾過濃縮槽８３と、濾過濃縮槽８３内に配置された濾過板１４と、汚泥（懸濁液）を吸引する吸引手段である吸引部１６と、この吸引部１６により濾過板１４に設けられた濾布１８の外表面に付着した、濃縮汚泥を剥離する濃縮汚泥剥離部２０と、濃縮汚泥剥離部２０により剥離され、濾過濃縮槽８３の底に溜まったケーキ状片の濃縮汚泥を排出する濃縮汚泥排出部１２３、とから概略構成されている。

（濾過濃縮槽及び濃縮汚泥貯留槽）
濾過濃縮槽８３は、有底の矩形断面の容器であり、後に説明する濾過板１４を内部に設置可能な容積を有する。濾過濃縮槽８３の上部開口には、第１汚泥供給管８０の他端が臨むように設置されている。そして、第１汚泥供給管８０を通じて重力沈降槽１２の下部に沈降した汚泥（第１懸濁液）が、濾過濃縮槽８３の上部開口から濾過濃縮槽８３の内部に供給されるようにしている。一方、濾過濃縮槽８３の底部には、第１濃縮汚泥排出管８４の一端が接続されている。第１濃縮汚泥排出管８４は、第１濃縮汚泥排出ポンプ８５を介して、濃縮汚泥貯留槽８６に接続されている。さらに、第１濃縮汚泥排出管８４は、第１濃縮汚泥排出ポンプ８５の下流側で分岐して、未濃縮汚泥排出管１１９として重力沈降槽１２に接続され、両者をバルブ１５０,１５１で切り替えている。また、濃縮汚泥貯留槽８６には、第２濃縮汚泥排出管８７の一端が接続され、第２濃縮汚泥排出管８７は第２濃縮汚泥排出ポンプ８８を介して第１汚泥供給管８０の途中に接続されている。ここで、未濃縮汚泥とは、濾過濃縮層８３内の濾布１８の周囲に存在する汚泥であり、第１懸濁液、第２懸濁液を問わない。

以上より、後に説明するように、濾過板１４により濾過濃縮され、濾過板１４により剥離されて濾過濃縮槽８３の底部に溜まった濃縮汚泥は、第１濃縮汚泥排出ポンプ８５により第１濃縮汚泥排出管８４を通じて濃縮汚泥貯留槽８６に送られて、濃縮汚泥貯留槽８６に貯留されるように構成され、またそれとは独立に、濃縮汚泥貯留槽８６に貯留された濃縮汚泥は、第２濃縮汚泥排出ポンプ８８により、第２濃縮汚泥排出管８７を通じて濃縮汚泥貯留槽８６から第１汚泥供給管８０に送られ、第１汚泥供給管８０を通じて濾過濃縮槽８３に供給されるようにしている。

なお、第１濃縮汚泥排出管８４が分岐して、未濃縮汚泥排出管１１９として重力沈降槽１２に接続されているのは、汚泥（懸濁液）を連続的に濃縮処理可能とするためである。すなわち、汚泥（懸濁液）を連続的に濃縮処理する場合には、濾過濃縮槽８３内の未濃縮汚泥を、未濃縮汚泥排出管１１９を通じて重力沈降槽１２に戻し、その後に濾過濃縮槽８３に第１汚泥を供給し、疑似濾過体としてケーキ薄層を形成して、連続的に濃縮処理を行う。この処理段階の後に、後述する濃縮汚泥剥離部によって、ケーキ層を剥離させる濃縮汚泥剥離処理が行われる。なお、上述した処理工程は、たとえば、本発明の吸引式濾過濃縮方法においては、第１懸濁液を吸引式により濾過濃縮することにより、濾布の表面にケーキ薄層を形成するケーキ薄層形成段階に相当する。

（吸引部／吸引手段）
図１及び図２に示されるように、濾過板１４は、その上部において逆Ｕ字状の分配管３４に接続され、この分配管３４は、濾過濃縮槽８３の外部で鉛直下方に延び、途中に濾液排出弁４０が設けられる。分配管３４の下端は、濾液溜１１４に臨むように設置されている。さらに、濾液溜１１４は、途中に濾液戻しポンプ１１６が設けられた濾液戻し管８９を通じて、浄水槽２の上流側に濾液を戻すように構成されている。これにより、サイフォンの原理を利用して、濾過濃縮槽８３内で濾過された濾液を濾過濃縮槽８３外に排出する。また、それとは独立に、濾液溜１１４に溜められた濾液を、濾液戻しポンプ１１６により濾液戻し管８９を通じて、浄水槽２の上流に液送し、再度浄水槽２内に流入するようにしてある。

さらに、分配管３４には、吸引管３１が分岐して接続され、吸引管３１には、途中に設けられた吸引弁３３を介して真空ポンプ３５が接続している。これにより、吸引弁３３を開いた状態で、真空ポンプ３５を作動することにより、濾過濃縮槽８３内の処理すべき液を分配管３４内に吸引し、サイフォンの原理を利用して、分配管３４を通じて、濾液を外部に排出する準備を行うことができるようにしている。

このサイフォン式の吸引圧は、分配管３４の下端部と頂部とのレベル差に応じて決定される。ただし、吸引式濾過濃縮装置１０を実用的に用いる場合、０．０２ＭＰａないし０．０８ＭＰａであることが好ましい。このような比較的低圧の吸引圧のもとで濾過濃縮槽８３内の汚泥（懸濁液）を連続的に吸引することにより、濃縮汚泥が濾布１８の外表面に付着させることができる。なお、その際、濾過濃縮槽８３内の未濃縮汚泥中（懸濁液中）で、後に説明する濃縮汚泥剥離部２０により、濃縮汚泥を濾布１８から剥離させても、ケーキ状片として保形性を維持可能な程度の付着力を確保することが可能である。

（濃縮汚泥剥離部）
また、濃縮汚泥剥離部２０は、分配管３４、水流入管４２、水流入弁４４、液送ポンプ４６とから概略構成されている。そして、このような濃縮汚泥剥離部２０によって、濾布１８の内部から剥離媒体を圧送することにより、前記第１懸濁液による前記ケーキ薄層および前記ケーキ薄層の外表面に付着した前記第２懸濁液による濃縮層からなる濃縮汚泥を、濾布から剥離する段階が行われることになる。

具体的には、図２、図３Ａ、図３Ｂに示されるように、分配管３４には、水流入管４２の一端が連通して接続され、その途中に設けられた水流入弁４４を介して液送ポンプ４６に接続されている。そのため、水流入弁４４を開いた状態で、液送ポンプ４６を作動させると、水が水流入管４２および分配管３４を通じて、濾過板１４の内部に形成される濾過室７６（後に説明）に供給される。この供給された水は、濾布１８を膨出させて、濾布１８から濃縮汚泥が剥離される。この場合、濾布１８の表面に付着した濃縮汚泥がケーキ状片として濾布１８から剥離するように、液送ポンプ４６および水流入弁４４を用いることにより、剥離圧および／または剥離時間を調整されることが好ましい。

このように、濾布の内部から剥離媒体を圧送することにより、前記第１懸濁液による前記ケーキ薄層および前記ケーキ薄層の外表面に付着した前記第２懸濁液による濃縮層を濾布から剥離するところ、剥離媒体の圧送前まで濾布の表面に保持されていた濃縮層をまとめて一度に剥離することが可能であるとともに、剥離するたびに第１懸濁液によるケーキ薄層の形成から再開するので、ケーキ薄層の厚みは、主に第１懸濁液の濃度と第１懸濁液の濾過時間との組み合わせにより決定されることから、ケーキ薄層の厚み制御が容易となる。

さらに、前記剥離段階は、濾過濃縮槽内に満たされた未濃縮懸濁液中で、濾布の内部から水を圧送することにより行うことが好ましい。この点について、本発明者は、濾過濃縮対象を汚泥とする場合、未濃縮汚泥中（懸濁液中）で濾布に付着した濃縮汚泥を剥離させても、濃縮汚泥が未濃縮汚泥中（懸濁液中）に溶け込まず、ケーキ状片として保形性を維持するのに、剥離媒体としての水を間欠的ではなく、所定時間に亘って連続的に圧送することが重要であることを確認している。

ここで、「保形性」とは、濾布に付着した濃縮汚泥が、その付着時の板状の形態（大きさ、厚さなど）をどれくらい維持するかの程度をいう。たとえば、剥離時における濃縮汚泥が、大きい塊として剥離し、その後の段階でその形状があまり崩れない場合は、保形性が良いと判断できる。逆に、剥離時に小さい塊になったり、剥離後の塊が分解して小さい塊になったり、溶けて極端に小さくなる場合は保形性が悪いといえる。

なお、濃縮汚泥の剥離媒体としての水は、汚泥（懸濁液）を濾布１８により濾過し、濾過室７６内に回収される濾液を用いることも好ましい。ただし、これに限定されるものではない。また、ここでの「未濃縮懸濁液」は、前述した「未濃縮懸濁液」と同義である。

（濾過板）
図２に示されるように、濾過板１４は、濾過枠４８と、濾過枠４８の内部に配置された支持板５０と、支持板５０を内部に収容するように袋状とした濾布１８と、濾過枠４８と支持板５０との間に設けられた複数のコイルスプリング５４とから概略構成されている。濾過枠４８は、中空の矩形形状をなし、上辺５６、下辺５８および上下辺との間の両側辺６０、６２を有する。濾過板１４は、上辺５６の両端部により濾過濃縮槽８３の内側面より懸架支持されている。

（支持板）
支持板５０は、ネットあるいはメッシュ網等からなり、矩形形状とされ、無数の小開口が支持板５０に設けられている。支持板５０の表面には、その上下方向に延びる凹凸部（図示せず）が設けられ、支持板５０の凹部と濾布１８の内面との間には、支持板５０の上下方向に延びる濾液の流路が複数形成されるようにしている。支持板５０は、樹脂製であり、具体的には、たとえばポリエチレン製あるいはＥＶＡ樹脂製がよい。このような材質を採用することにより、濾布１８を汚泥に長時間浸漬したり、濾布１８を膨出させたりする場合に、後に説明するコイルスプリング５４により濾過板１４に作用する張力が常時略一定となるようにすることが可能となる。

（濾布）
濾布１８は、化学繊維製あるいは金属製が好ましく、特にナイロン、ポリエステル、ポリプロピレンなどがよい。濾布１８は、たとえば、一対の矩形状の布体を重ね合わせて周縁部どうしを縫ったり、あるいは一枚の矩形状の布体を対向する縁どうしが重なり合うように折り曲げて、周縁部どうしを縫ったりすることにより袋状に形成するのがよい。濾布１８の周囲には、複数の鳩目７８が設けられ、コイルスプリング５４の一端が、鳩目７８にフックされるようにしている。

また、濾布１８には、濾過濃縮槽８３の上下方向に延びる縫い目７４が複数設けられ、各縫い目７４により、濾布１８はその内部に収容される支持板５０と一体的に縫合されている。図２及び図３に示されるように、濾布１８の内部には、隣り合う縫い目７４により仕切られた濾過室７６が形成される。分配管３４の先端には、濾布１８内で上部に設けられた水平管１５が接続している。さらに、この水平管１５には、各濾過室７６に連通する流出孔（図示せず）が下向きに設けられ、剥離媒体としての水が、分配管３４および水平管１５に設けられた流出孔を通じて、各濾過室７６内に圧送されるようにしている。

なお、特に濾布１８の上下方向の長さが長く、濾過濃縮槽８３の汚泥による液圧の差が大きい場合には、複数の水供給管を濾布１８の高さ方向に互いに異なるレベルに設けることも好ましい。剥離媒体としての水を圧送して、濾布１８に付着した濃縮汚泥を剥離する際、濾布１８に負荷される濾過濃縮槽８３の汚泥（懸濁液）による液圧が高さ方向に変動することに伴い、濃縮汚泥が濾布１８の高さ方向に一様に剥離できず、ケーキ状片として剥離するのが困難となる事態を防止することが可能となる。この場合、たとえば、液圧の低い濾布１８の上部には、相対的に低い水圧の水を送り、液圧の高い濾布１８の下部には、相対的に高い水圧の水を送ってもよい。

（コイルスプリング）
図２に示すように、複数のコイルスプリング５４は、濾過枠４８の側辺６０と濾布１８の側辺６１との間、濾過枠４８の側辺６２と濾布１８の側辺６３との間、濾過枠４８の下辺５８と濾布１８の下辺５９との間、および濾過枠４８の上辺５６と濾布１８の上辺５７との間に配置されている。濾過枠４８の両側辺および上下辺それぞれに設置される隣り合うコイルスプリング５４同士の間隔は、濾布１８の大きさ、付着する濃縮汚泥量等に応じて、適宜設定すればよい。より詳細には、各コイルスプリング５４は、その一端部が濾布１８の鳩目７８にフックされる一方、その他端部が濾過枠４８の側辺６０，６２、上辺５６および下辺５８に固定されている。複数のコイルスプリング５４は、耐蝕性の観点から、ＳＵＳ製が好ましく、濾過板１４の周囲に亘って数十本配置し、濾過板１４の枚数がたとえば、数十枚に及ぶことから、特注品ではなく標準品を採用するのがよい。

（濃縮汚泥排出部）
本実施形態における濃縮汚泥排出部は、剥離した濃縮汚泥を濾過濃縮槽８３の外部に排出するために設けられている。具体的には、図１に示されるように、濃縮汚泥排出部１２３は、濃縮汚泥弁１１８、第３濃縮汚泥排出管９３より概ね構成されている。この濃縮汚泥弁１１８を開くことにより、脱水機３に接続されている第３濃縮汚泥排出管９３を通じて、濃縮汚泥が濾過濃縮槽８３から脱水機３に液送される。

（脱水機）
脱水機３は、たとえば、ベルトプレス、ベルトフィルター、遠心脱水機、ロータリプレス等従来既知のものでよく、脱水機３に送られる濃縮汚泥の濃度、汚泥の凝集性等を考慮して、適宜選択すればよい。脱水機３は、第３濃縮汚泥排出管９３を介して濾過濃縮槽８３の下部に接続され、濾過濃縮槽８３の下部に溜まった濃縮汚泥を、第３濃縮汚泥排出管９３を通じて脱水機３に供給するようにしている。なお、脱水機３の代替として、乾燥機を用いてもよい。

（浄水処理設備の運転方法）
これまで説明した構成を有する浄水処理設備１について、運転方法を含めその作用を以下に説明する。原水Ａが浄水槽２内に導入され、浄水槽２内で、凝集剤を添加する。これにより、原水Ａが浄水Ｂと汚泥Ｃとに分離され、浄水Ｂは別途下流側で処理される。次いで、汚泥供給弁２６を開き、汚泥供給ポンプ２８を作動させることにより、分離された汚泥（懸濁液）が汚泥供給管２４を通じて重力沈降槽１２内に導入される。

次いで、第１汚泥供給弁８１を開き、第１汚泥供給ポンプ８２を作動させる。これにより、重力沈降槽１２の底部に溜まった比較的高濃度（たとえば、１質量％）の第１汚泥（第１懸濁液）を、第１汚泥供給管８０を通じて濾過板１４の頂部のレベルまで濾過濃縮槽８３内に導入する。

なお、この場合、濃縮汚泥貯留槽８６に貯留された濃縮汚泥を、第２濃縮汚泥排出ポンプ８８により第２濃縮汚泥排出管８７を通じて第１汚泥供給管８０に送り、重力沈降槽１２からの第１汚泥（第１懸濁液）と合流させて、これを更に、第１汚泥（第１懸濁液）として濾過濃縮槽８３に供給してもよい。

より好ましくは、前記濾布により捕捉可能な濃度を有する第１懸濁液を貯留する濃縮汚泥貯留槽と、前記濾過濃縮槽の下部と前記濃縮汚泥貯留槽とを接続する第３汚泥供給管と、前記第３汚泥供給管を通じて、前記濃縮汚泥剥離手段により剥離されて前記濾過濃縮槽の底に溜まった濃縮汚泥を前記濃縮汚泥貯留槽に液送する第３液送手段と、前記濃縮汚泥貯留槽と前記第１汚泥供給管の途中とを接続する第４汚泥供給管と、前記第４汚泥供給管および前記第１汚泥供給管を通じて、前記汚泥貯留槽内に貯留された前記濃縮汚泥を前記濾過濃縮槽に液送する第４液送手段と、を有する吸引式濾過濃縮装置として構成されることである。このように構成されることにより、第１懸濁液より高濃度の濃縮汚泥と、第１懸濁液を混合して新たな濃度の第１懸濁液として、濃度調整を行えるため、より確実に短時間でケーキ薄槽を形成でき、連続的な汚泥処理を確実に行うことができる。

具体的には、図１及び図２に示されるように、濾布１８により捕捉可能な濃度を有する第１懸濁液を貯留する濃縮汚泥貯留槽８６と、濾過濃縮槽８３の下部と濃縮汚泥貯留槽８６とを接続する、第３汚泥供給管としての第１濃縮汚泥排出管８４を備えている。さらに、前記第３汚泥供給管としての第１濃縮汚泥排出管８４を通じて、濃縮汚泥が濃縮汚泥貯留槽８６に液送される。ここで、この濃縮汚泥は、濃縮汚泥剥離手段として構成される濃縮汚泥剥離部２０によって剥離される。剥離された濃縮汚泥は、前記濾過濃縮槽８３の底に溜まることになる。こうして、第３液送手段としての、第１濃縮汚泥排出ポンプ８５、濃縮汚泥排出弁１２０により、濃縮汚泥は、濃縮汚泥貯留槽８６に液送される。さらに、濃縮汚泥貯留槽８６と第１汚泥供給管８０の途中とを接続する、第４汚泥供給管としての第２濃縮汚泥排出管８７が設けられている。そして、第４汚泥供給管としての第２濃縮汚泥排出管８７、および第１汚泥供給管８０を通じて、濃縮汚泥貯留槽８６内に貯留された濃縮汚泥を、濾過濃縮槽８３に液送する、第４液送手段としての第２濃縮汚泥排出ポンプ８８を有している。このように構成される吸引式濾過濃縮装置を例示できる。ただし、これに限定されるものではない。

次いで、濾過濃縮槽８３内の第１汚泥（第１懸濁液）をサイフォン式により濾過濃縮する準備を行う。より詳細には、図１〜図３Ａ，図３Ｂに示されるように、吸引弁３３を開き、真空ポンプ３５を作動させる。これにより、濾布１８内の液体（濾液）が、分配管３４内に吸引される。すなわち、分配管３４の濾過板１４側の端部と、頂部とのレベル差に応じて、サイフォン作用により、濾過室７６内に導かれた濾液を、分配管３４を通じて外部に排出して濾液溜１１４に溜め、濾液戻しポンプ１１６により濾液戻し管８９を通じて浄水槽２の上流側に戻される。

次いで、濾過濃縮槽８３内の第１汚泥（第１懸濁液）は、サイフォンの原理により、濾布１８の外表面に向かって吸引される。その際、第１汚泥（第１懸濁液）中の水分は、濾布１８を通過して、濾液として濾布１８内の濾過室７６に導かれる。このようにして、第１汚泥（第１懸濁液）は脱水され濃縮されて、濾布１８の外表面に付着し、ケーキ薄層を形成する。サイフォン式による比較的低圧の連続的な吸引であっても、濾布１８の外表面に付着した濃縮汚泥を未濃縮汚泥中で剥離させても、ケーキ状片として保形性を維持可能な程度の付着力で第１汚泥（第１懸濁液）を、脱水され濃縮されたケーキ薄層状に、濾布１８の外表面に付着させることが可能である。

なお、濾過板１４には、その周囲からコイルスプリング５４によって常時張力が付加されている。そのため、濾過板１４は、不動静止状態に維持される。それにより、後述するように、濾布１８の外表面に付着した濃縮汚泥が、濾過板１４がばたついたり、ぐらついたりすることにより、濾布１８の外表面から剥離するような事態を防止することが可能である。

図４に示されるように、このような吸引濾過により、濾布の外表面には、脱水され濃縮された第１汚泥（第１懸濁液）が付着し、それによりケーキ薄層Ｋが形成される。このような第１汚泥（第１懸濁液）の供給は、濾液の濁度に基づいて、濾液がほぼ透明になった段階で停止する。あるいは、ケーキ薄層の形成に伴い濾液の流量が低下することから、濾液の流量に基づいて、第１汚泥（第１懸濁液）の供給を停止してもよい。

なお、本実施形態では、濾過板１４は、従来技術に見られるような走行型ではなく固定式である。また、濾布１８全体が原液（懸濁液）によって満たされるため、濾過板１４全体に対して同時にケーキ薄層Ｋの形成が開始されることになる。そのため、ケーキ薄層Ｋの形成時間が大幅に短縮されるとともに、ケーキ薄層の形成のために濾過板を移動させる必要がない。その結果、エネルギーを節約可能である。

次いで、図１に示されるように、濃縮汚泥排出弁１２０を開き、濃縮汚泥弁１１８を閉じる。このようにして、濾過濃縮槽８３内の第１汚泥（第１懸濁液）を、第１濃縮汚泥排出ポンプ８５により第１濃縮汚泥排出管８４を通じて、濃縮汚泥貯留槽８６に送る。

また、ケーキ薄層形成段階は、第１懸濁液を濾過濃縮槽８３内に流入させ、濾過濃縮槽８３内に配置された濾布１８を用いて行い、第２懸濁液の濾過濃縮段階は、第１懸濁液を濾過濃縮槽８３内から排出した後に、前記第２懸濁液を濾過濃縮槽８３内に流入させて行うことも好ましい。汎用性が向上するためである。このように第１懸濁液を濾過濃縮槽８３内から排出した後に、前記第２懸濁液を濾過濃縮槽８３内に流入させて行う場合にも、濾過濃縮槽８３内の第１汚泥（第１懸濁液）を、第１濃縮汚泥排出ポンプ８５により第１濃縮汚泥排出管８４を通じて、濃縮汚泥貯留槽８６に送るとよい。

次に、重力沈降槽１２の上部又は浄水槽２から第２汚泥（第２懸濁液）を、第２汚泥供給管９０を通じて、濾過濃縮槽８３の上部開口から濾過濃縮槽８３内に導入する。

なお、別の形態としてとして、ケーキ薄層形成段階は、第１懸濁液を濾過濃縮槽８３内に流入させ、濾過濃縮槽８３内に配置された濾布１８を用いて行い、第２懸濁液の濾過濃縮段階は、濾過板１４が露出しないように、濾過濃縮槽８３内の液位を調整しながら、濾過濃縮槽８３下部から第１汚泥（第１懸濁液）を濃縮汚泥貯留槽８６へ返送しつつ、重力沈降槽１２の上部又は浄水槽２から第２汚泥（第２懸濁液）を濾過濃縮槽８３上部から供給することも好ましい。これにより、濾過濃縮槽８３内で沈降した第１汚泥（第１懸濁液）の排出と、濃度の低い第２汚泥（第２懸濁液）の供給が、併行して進行するため、濾過濃縮槽８３内の第１、第２懸濁液の入れ替え作業による、吸引濾過の中断がなくなり、連続的な濾過が行える。したがって、時間短縮を実現できる。

すなわち、図３、及び図５に示すように、袋状の濾布１８の内部に形成された濾過室７６を通じて吸引することにより、汚泥（懸濁液）中の水分について濾布１８を通過させる一方、第２汚泥（第２懸濁液）中の固形物を濾布１８の表面に付着させることにより、第２汚泥（第２懸濁液）を吸引式に濾過濃縮することが可能である。

このようにすることにより、第１汚泥（第１懸濁液）より低い濃度を有する第２汚泥（第２懸濁液）であっても、ケーキ薄層を疑似的な濾過体として利用することにより濾過濃縮することが可能である。すなわち、いったん濾布１８により捕捉可能な程度の濃度を有する第１汚泥（第１懸濁液）を吸引式により濾過濃縮することを通じて、濾布１８の表面に効率的にケーキ薄層が形成される。そして、このケーキ薄層を利用することにより、第２汚泥（第２懸濁液）を、ケーキ薄層を通じて吸引方式により濾過濃縮できる。しかも、濾布１８に目詰まりを生じることなく、第２汚泥（第２懸濁液）を濾過濃縮することが可能である。なお、上述のように説明した処理工程は、本発明の吸引式濾過濃縮方法においては、第１懸濁液の濃度より低い濃度を有する第２懸濁液を、前記ケーキ薄層を通じて吸引式により濾過濃縮する濾過濃縮段階に相当する。

特に、第２汚泥中（第２懸濁液中）に含有する固形分が、濾布１８の目を通過可能であり、第２汚泥（第２懸濁液）が濾布１８により捕捉できない程度の濃度を有する場合であっても、第１汚泥（第１懸濁液）により形成されるケーキ薄層を濾過体として利用することにより、第２汚泥（第２懸濁液）を吸引濾過できる。すなわち、第２懸濁液に含まれる水分は濾液として濾過室７６に回収される一方、第２懸濁液に含まれる固形分は、ケーキ薄層の表面に、濃縮汚泥として付着させることが可能である。

より好ましいのは、第２懸濁液は、前記濾布により捕捉不可能な濃度を有することである。濾布により捕捉不可能な程度の濃度を有する第２懸濁液であっても、前述のような第１懸濁液によるケーキ薄層を介して、濾過可能となり、第１懸濁液及び第２懸濁液といった、濃度や含まれる固形分の量、粒径等が相違したものを同時に、濾過濃縮処理できるため好ましい。

さらに、第２懸濁液の濾過濃縮槽内への供給の開始は、第１懸濁液の濾液の濁度により決定することが好ましい。このような第２汚泥（第２懸濁液）の供給が、第１懸濁液の濁度に基づいて濾液が透明になった段階で開始されると、濾布上に、所望のケーキ薄層が形成されているため、十分な濾過濃縮処理を行うことができる。

また、第２懸濁液の濾過濃縮槽内への供給の開始は、第１懸濁液の濾液の流量により決定することが好ましい。ケーキ薄層の形成に伴い濾液の流量が低下することから、濾液の流量に基づいて、第２汚泥（第２懸濁液）の供給を開始してもよい。

（剥離処理工程）
次いで、濾布１８を膨出させることにより、濾布１８に付着した濃縮汚泥（第１汚泥のケーキ薄層とケーキ薄層の表面に付着した第２汚泥の濃縮汚泥）を剥離させる。より詳細には、水流入弁４４を開き、液送ポンプ４６より水流入管４２、分配管３４および水平管１５を通じて、水を濾過板１４の濾過室７６内に圧送する。すなわち、濾過濃縮された後、未濃縮汚泥中で、濃縮汚泥が付着した面と反対側から濾布１８に向かって水を連続的に所定時間に亘って圧送する。その際、圧送された水は、濾布１８の無数の細孔を通って未濃縮汚泥中に流出しようとする。一方、濃縮汚泥が、濾布１８の外表面全体に付着し、濾布１８の無数の細孔をも塞いでいる。さらに、濃縮汚泥が付着した濾布１８の外表面には、未濃縮汚泥の液圧が一様に負荷されている。このため、少なくとも未濃縮汚泥の液圧に打ち勝つまでは、濾過室７６内の圧送された水の水圧が、濾布１８の表面に付着した濃縮汚泥を未濃縮汚泥中に向かって押圧することになる。すなわち、少なくとも未濃縮汚泥の液圧に打ち勝つまでは、濃縮汚泥を濾布１８の表面から、剥離することはない。したがって、濾過室７６内の圧送水は圧力が上昇し、それとともに濾布１８が膨出する（図３（Ａ）参照）。

ここで、圧送水は、液体の水であるから、空気等のガスに比べて非圧縮性の性質を有している。そのため、従来の大気中での空気による剥離で引き起こされる事態を防止することが可能となる。すなわち、従来の空気圧送の場合には、濾過室７６内での局所的な圧力上昇により、その部分に近い濾布１８から、濾布１８の表面に付着した濃縮汚泥が、部分的に被処理液中（懸濁液中）に向かって押圧される。押圧された濃縮汚泥が、濾布の表面から剥離され、以後開放された細孔からのみ、空気が流出し続ける、といった事態を防止できる。換言すれば、本発明では、圧送された水の圧力が、濾過室７６内で一様に所定圧力に達した点で、濾布の全体に亘って、濾布の表面に付着した濃縮汚泥をいっせいに被処理液中に向かって押圧することが可能である。そのため、濃縮汚泥を濾布の表面から周方向に均一に剥離することが可能となる。

特に、本実施形態では、濾布１８の表面には、第１汚泥（第１懸濁液）による濃縮層（ケーキ薄層）と、第２汚泥（第２懸濁液）による濃縮層とが積層した、濃縮汚泥が付着することになる。しかし、この第１汚泥（第１懸濁液）による濃縮層（ケーキ薄層）と、第２汚泥（第２懸濁液）による濃縮層とが積層した、濃縮汚泥は、プリコートの場合と異なり、同種の汚泥（懸濁液）が積層して付着することになる。しかし、圧送水を用いることにより、濾布から濃縮汚泥を剥離する際、第１汚泥（第１懸濁液）による濃縮層（ケーキ薄層）と第２汚泥（第２懸濁液）による濃縮層とが別々に剥離する恐れは小さい。

好ましくは、第１懸濁液および第２懸濁液は、同じ懸濁液源から供給され、第１懸濁液は、懸濁液源の下部から供給され、第２懸濁液は、懸濁液源の上部から供給されることである。濃度が高い第１懸濁液は、同じ懸濁液源が貯留される重力沈降層内の下部に沈降している。一方、濃度が低い第２懸濁液は、重力沈降層内の上部に溜まることになる。したがって、前述のような構成とすることにより、懸濁液を処理工程に応じて選択及び供給しやすくすることができる。

さらに、未濃縮汚泥中（懸濁液中）で濾布１８の外表面に付着した濃縮汚泥を剥離してもよい。それにより、濃縮汚泥が保形性のあるケーキ状片として剥離しやすくなる。さらに、ケーキ状片の濃縮汚泥が未濃縮汚泥中（懸濁液中）を濾過濃縮槽８３の底に向かって浮力の作用を受けながら落下することにより、底に衝突するときの衝撃を緩和できる。これにより、ケーキ状片が小さく砕けることがなくなり、濃縮汚泥が未濃縮汚泥中（懸濁液中）に溶け込むことを防止して、濃縮汚泥の濃縮度が低減することを防止することが可能である。また、濾過濃縮槽８３の底に溜まる濃縮汚泥をケーキ状片のまま外部に排出することが可能となる。

以上の構成によれば、濾布１８の内部から剥離媒体である水を圧送することにより、第１汚泥（第１懸濁液）によるケーキ薄層およびケーキ薄層の外表面に付着した第２汚泥（第２懸濁液）による濃縮層を濾布１８からまとめて剥離できる。剥離するたびに第１汚泥（第１懸濁液）によるケーキ薄層の形成から再開するので、ケーキ薄層の厚み制御が容易となる。すなわち、ケーキ薄層の厚みは、主に第１汚泥（第１懸濁液）の濃度と第１汚泥（第１懸濁液）の濾過時間との組み合わせから濾液の濁度や濃度を予測して制御できる。

次いで、剥離した濃縮汚泥を濾過濃縮槽８３の外部に排出する。より詳細には、濃縮汚泥排出弁１２０を閉じ濃縮汚泥弁１１８を開いて、第３濃縮汚泥排出管９３を通じて脱水機３に液送する。このとき、濃縮汚泥は剥離後外部に取り出されるまで、未濃縮汚泥中（懸濁液中）でケーキ状片として保形性を保持することが可能であるので、濃縮汚泥を排出する前に未濃縮汚泥（懸濁液）を外部に排出する必要なしに、未濃縮汚泥中（懸濁液中）で固液分離を容易に行うことが可能である。以上で、汚泥の濾過濃縮作業が完了する。なお、剥離したケーキ状片の濃縮汚泥周辺の高濃度の懸濁水、すなわち「剥離した濃縮懸濁液」のみを、第１濃縮汚泥排出ポンプ８５、第１濃縮汚泥排出管８４を介して濃縮汚泥貯留槽８６へ、第１懸濁液として返送してもよい。

なお、汚泥（懸濁液）を連続的に濃縮処理する場合には、濾過濃縮槽８３内の未濃縮汚泥（懸濁液）を、未濃縮汚泥排出管１１９を通じて重力沈降槽１２に戻しながら、濾過濃縮槽８３に第１汚泥（第１懸濁液）を供給し、ケーキ薄層を形成すればよい。

濾過濃縮槽８３の外部に排出された濃縮汚泥は、別途脱水機３によりさらに濃縮されて、ケーキ状に形成され、焼却あるいは埋立処分に付される。

以上のように、濾過濃縮槽８３への第１汚泥（第１懸濁液）の供給、第１汚泥（第１懸濁液）による濾布１８の表面上へのケーキ薄層の形成、濾過濃縮槽８３からの第１汚泥（第１懸濁液）の排出、濾過濃縮槽８３への第２汚泥（第２懸濁液）の供給、第２汚泥（第２懸濁液）の吸引濾過濃縮、濾布１８の表面に付着した濃縮汚泥の剥離、および濃縮汚泥の濾過濃縮槽８３からの排出からなる一連のサイクルは、濾布１８の表面に付着した濃縮汚泥の厚みが増大することにより濾過性能が劣化するが、濃縮汚泥の厚みが許容範囲である限り、濾過濃縮槽８３への第２汚泥（第２懸濁液）の供給および第２汚泥（第２懸濁液）の吸引濾過濃縮を繰り返して行うことが可能である。この場合、濾過濃縮槽８３への第２汚泥（第２懸濁液）の供給は、第２汚泥（第２懸濁液）の吸引濾過濃縮を行いながら行ってもよいし、バッチで行ってもよい。

このように、重力沈降槽１２内に満たされた汚泥（懸濁液）のうち、重力沈降槽１２の下部に沈降した濃度の高い汚泥（第１懸濁液）を、第１液送手段により第１汚泥供給管を通じて濾過濃縮槽に液送する。そして、この液送された濃度の高い汚泥（第１懸濁液）を吸引手段により、濾布の表面に付着させる。これにより、濾布の表面にケーキ薄層が形成される。この状態で、重力沈降槽１２内に満たされた汚泥（第１懸濁液）のうち、重力沈降槽１２の上部の濃度の低い汚泥（第２懸濁液）を第２液送手段により、第２汚泥供給管９０を通じて濾過濃縮槽に液送する。そして、液送された濃度の低い汚泥（第２懸濁液）を吸引手段により濾布およびケーキ薄層を通じて吸引することにより、濾過濃縮することが可能である。これとともに、濾布の表面に付着したケーキ薄層を形成する濃度の高い汚泥（第１懸濁液）、およびケーキ薄層の表面に付着する濃度の低い汚泥（第２懸濁液）を濃縮剥離手段により一度に濾布の表面から剥離させて、回収することが可能である。また、濾布により捕捉不能な固形物を含有する程度の低い濃度を有する汚泥であっても、濾過濃縮することが可能であることから、濾布の表面に付着する濃縮汚泥の厚みの増大速度を抑制することが可能であり、効率的かつ長時間に亘って濾過濃縮することも可能である。

以下に本発明の第２実施形態を、図面を参照しながら説明する。本実施形態では、第１実施形態と同様な構成要素には、同様な参照番号を付することによりその説明は省略し、以下では、本発明の第２実施形態の特徴について説明する。

本発明の第２実施形態の特徴は、第１実施形態においては、重力沈降槽１２の下流側に、重力沈降槽１２と別体の濾過濃縮槽８３を設け、濾過濃縮槽８３の内部にサイフォン式吸引濾過装置１０を配置したのに対して（図１参照）、本実施形態においては、第１実施形態における重力沈降槽１２に相当する重力沈降槽２１２の内部に、サイフォン式吸引濾過装置１０に相当するサイフォン式吸引濾過装置２１０を配置した点にある（図６参照）。

より詳細には図６に示されるように、濾過濃縮対象である懸濁液を流入する重力沈降槽２１２には、重力沈降槽２１２内を上下方向に延びる仕切１００が設けられている。また、仕切１００には、その上部と下部それぞれに、仕切１００により仕切られた重力沈降槽２１２の、一方のスペース１０２と他方のスペース１０４との間を連通するように形成されている開口部（上部開口部、下部開口部）が設けられている。重力沈降槽２１２の、一方のスペース１０２内には、内部に濾過室７６を形成する袋状の濾布１８と、濾過室７６を通じて一方のスペース１０２内の懸濁液を吸引する吸引手段とが配置される。さらに、上部開口部には上部汚泥液送手段としての連通管１２６が設けられるとともに、連通管１２６には、調整弁１０６が設けられている。この上部汚泥液送手段により、上部開口部を通じて、他方のスペース１０４内の上部にある第２懸濁液を、一方のスペース１０２へ液送できるようにしてある。さらに、下部開口部には連通管１２１および連通管１２２が設けられている。連通管１２１には、他方のスペース１０４内の下部汚泥（第１懸濁液）を一方のスペース１０２へ液送する第１液送ポンプ１２４が設けられ、連通管１２２には、一方のスペース１０２内の下部汚泥を他方のスペース１０２へ液送する第２液送ポンプ１０８が設けられている。すなわち、スペース１０２は第１実施形態の濾過濃縮槽８３と同じ機能を有している。

以上より、調整弁１０６を閉じて、第１液送ポンプ１２４を作動する。これにより、他方のスペース１０４内の下部の濃度の高い汚泥（第１懸濁液）が、連通管１２１を通じて濾過板１４に送られる。一方、調整弁１０６を開いて、第２液送ポンプ１０８を作動することにより、他方のスペース１０４内の上部の濃度の低い汚泥（第２懸濁液）が連通管１２６を通じて濾過板１４に送られるようにすることが可能である。なお、正逆回転可能なポンプによれば、１基のポンプにより第１液送ポンプ１２４と第２液送ポンプ１０８とを兼ねることが可能である。

吸引手段は、第１実施形態と同様に、サイフォン式吸引管を有し、サイフォン式吸引管は、一端が濾過室７６に上方から連通し、他端が重力沈降槽１２の外部で下方に延びる逆Ｕ字形の管であることが好ましい。このようにすることで、省エネルギー効果を高く実現できる。

以上の構成による吸引式濾過装置の作用を以下に説明する。まず、調整弁１０６を閉じ、重力沈降槽２１２内を沈降した比較的濃度の高い（たとえば、１質量％）第１汚泥（第１懸濁液）を、第１液送ポンプ１２４により連通管１２１を通じて、他方のスペース１０４から一方のスペース１０２に液送する。これにより、第１実施形態と同様に、一方のスペース１０２内に配置された濾過板１４により吸引濾過を行い、濾布１８の表面にケーキ薄層Ｋを形成する。なお、他方のスペース１０４の水位が低下した分は、浄水槽２の下部から懸濁水が補充される。

次いで、調整弁１０６を開き、一方のスペース１０２内の汚泥（第１懸濁液）を、第２液送ポンプ１０８により、連通管１２２を通じて、一方のスペース１０２から他方のスペース１０４に液送する。これにより、重力沈降槽２１２内の水位が上昇し、その上部の比較的濃度の低い（たとえば、０．１質量％）第２汚泥（第２懸濁液）が、連通管１２６を通じて他方のスペース１０４から一方のスペース１０２に流入する。これにより、第１実施形態と同様に、第２汚泥（第２懸濁液）は、第１懸濁液が濾布表面に付着して形成されたケーキ薄層Ｋを通じて、吸引濾過することが可能である。

次いで、濾布に付着した濃縮汚泥、すなわち第１汚泥（第１懸濁液）が濾布表面に付着して形成されたケーキ薄層の濃縮層と、そのケーキ薄層の濃縮層の表面に、更に付着した第２汚泥（第２懸濁液）によって形成された濃縮層、からなる濃縮汚泥を、濾布の表面から剥離する。この剥離処理は、第１実施形態と同様に、液中で濾過室７６を通じて水を所定時間に亘って連続的に圧送することにより行われる。なお、一方のスペース１０２における第１懸濁液と第２懸濁液の入れ替え方法については、第１の実施形態における濾過濃縮槽８３の場合と同様である。

次いで、剥離されたケーキ状片の濃縮汚泥は重力沈降槽２１２の底に溜まり、溜まった濃縮汚泥を外部に排出する。

このような工程を繰り返すことにより、比較的低濃度の汚泥（第２懸濁液）を、吸引濾過濃縮することが可能となる。なお、このように吸引濾過濃縮を繰り返す毎に、第１汚泥（第１懸濁液）によるケーキ薄層が形成され、ケーキ薄層の表面に付着した第２汚泥（第２懸濁液）の濃縮層が形成される。さらに、このような濃縮層（濃縮汚泥）が、ともに剥離され、濃縮汚泥として外部に排出されることになるから、運転中に必要な第１汚泥（第１懸濁液）が足りなくなる事態も生じ得る。このような場合には、たとえば、重力沈降槽の上流側に混合槽（図示せず）を設け、この混合槽内で、外部に排出した濃縮汚泥を重力沈降槽内の第２汚泥（第２懸濁液）と所定の濃度（少なくとも第２汚泥（第２懸濁液）より濃い濃度）となるように混合して、第１汚泥（第１懸濁液）として補充すればよい。

以上のように、本発明の第２実施形態によれば、既存の重力沈降槽２１２に大幅な改造を加えることなしに、既存の重力沈降槽２１２を利用することができる。これにより、設備スペースの拡張を必要ともしない。さらに、従来のように重力沈降槽２１２において汚泥が自然沈降するまで待機することなく、比較的低濃度の汚泥を吸引濾過濃縮することで、濾布の表面に付着する濃縮汚泥の厚みの増大速度を低減することが可能であることから、効率的かつ長時間に亘って汚泥を濃縮処理することが可能である。

さらに、本発明の第２実施形態の変形例として、図７に示すように、重力沈降槽２１２の設置レベルの制約から、サイフォン式吸引濾過が困難である場合には、吸引ポンプ１１０を利用して、吸引濾過を行えばよい。この場合、吸引ポンプ１１０の吸引強さを調整することにより、濾布に付着する濃縮汚泥が濾布から剥離され、重力沈降槽２１２の底に溜まる状態でもケーキ片状に保持することが可能であるから、濃縮汚泥を外部に排出するのに、たとえばスクリューフィーダー１１２を利用してもよい。

さらなる変形例として、前記重力沈降槽の下流側に接続され、前記一方のスペース内の第１懸濁液を貯留する濃縮汚泥貯留槽を有し、前記一方のスペース内の第１懸濁液は、前記濃縮汚泥貯留槽から前記一方のスペースに供給される吸引式濾過濃縮装置として構成されることも好ましい。このように構成されることによって、ケーキ薄層形成用の第１汚泥を貯留することができ、連続して濃縮汚泥処理を行える。具体的には、図８、又は図９に示されるように、濃縮汚泥貯留槽８６を重力沈降槽３１２と別体に設け、一方のスペース１０２内の濃縮汚泥を濃縮汚泥貯留槽８６に回収し、ケーキ薄層形成用の第１汚泥として一方のスペース１０２に供給するようにしてもよい。ここで、図８は、濃縮汚泥貯留槽８６を重力沈降槽３１２の上方に設ける場合であり、図９は、濃縮汚泥貯留槽８６を重力沈降槽３１２の下方に設け、一方のスペース１０２から回収した１質量％汚泥をろ液返送ポンプ１５３、ろ液返送菅１５４を介して、再び一方のスペースに返送する場合を例示する。ただし、これに限定されるものではない。

さらに、他方のスペース内の下部に第２懸濁液を貯留する第２懸濁液用汚泥貯留槽を有し、他方のスペース内の下部の、第２懸濁液は、第２懸濁液用汚泥貯留槽から一方のスペースに供給されるように構成される吸引式濾過濃縮装置として構成されることも好ましい。このように構成されることによって、第２懸濁液を貯留することができ、連続して濃縮汚泥処理を行える。

さらに、変形例として、汚泥を重力沈降槽１２内で濾過濃縮するのではなく、槽内に満たされた懸濁液を吸引濾過することにより、濾液を利用する場合には、槽内で下部に位置する比較的濃度の高い第１懸濁液を利用して濾布の表面にケーキ薄層を形成し、次いで、このケーキ薄層を疑似濾過体として利用して、槽内で上部に位置する比較的濃度の低い第２懸濁液を吸引濾過すればよい。この場合、重力沈降槽１２においては浄水の沈降分離に数日要するが、容積が比較的小さい、あるいは深さが比較的浅い槽の場合には、槽内で第１懸濁液を利用してケーキ薄層を形成する前に、懸濁液の固形分が槽内で濾過板より下方に沈降してしまうことがある。そのために、第１懸濁液を利用してケーキ薄層を形成する前に、いったん槽内の懸濁液を攪拌して、槽内で一様な濃度の懸濁液となるようにし、この懸濁液を利用して、ケーキ薄層を形成すればよい。濾布の表面にケーキ薄層が形成された後は、省エネルギーの観点から、攪拌を停止し、槽内で自然沈降する濃度の低い懸濁液を対象に、吸引濾過を行ってもよいし、継続して攪拌を行いつつ、吸引濾過を行ってもよい。

このような吸引式濾過濃縮方法によれば、重力沈降槽内で袋状の濾布の内部に形成された濾過室を通じて吸引することにより、懸濁液の水分を濾布を通過させる一方、懸濁液中の固形物を濾布の表面に付着させることにより、懸濁液を吸引式に濾過濃縮することが可能である。

この場合、重力沈降槽内に満たされた汚泥のうち、濾布により捕捉不能な固形物を含有する程度の低い濃度を有する汚泥であっても、濾布により捕捉可能な固形物を含有する程度の高い濃度を有する汚泥を利用して、濾布の表面にケーキ薄層を形成し、このケーキ薄層を疑似的な濾過体として用いることにより、ケーキ薄層を通じて濾過濃縮することが可能であり、重力沈降槽内に満たされた汚泥が沈降するまで待機する必要なしに、効率的に濾過濃縮することが可能であり、その一方、濾布により捕捉不能な固形物を含有する程度の低い濃度を有する汚泥であっても、濾過濃縮することが可能であることから、濾布の表面に付着する濃縮汚泥の厚みの増大速度を抑制することが可能であり、長時間に亘って濾過濃縮することも可能である。

さらに、濾布に付着したケーキ薄層とともに、ケーキ薄層の外表面に付着した濃縮汚泥を濾布から剥離する段階を有するのがよい。

本発明者は、図１０に示すように、重力沈降槽１２に直接濾過板１４を設置して、汚泥の濾過濃縮が可能であるか否かの確認試験を行った。試験装置および試験方法は、以下のとおりである。

１．試験対象：汚泥：某浄水場汚泥
２．試験装置：吸引式濾過濃縮装置
濾過板１４の濾過面積：０．１２ｍ^２
濾布１８：ナイロン製、支持板に一体的に裁縫
吸引圧：−３３ｋＰａ

３．試験方法：
（１）濾過濃縮方法：
吸引式濾過濃縮により原汚泥を対象に８時間に亘って連続的に吸引濾過濃縮を行った。
具体的には、図１０に示すように、まず、原液（汚泥：第１懸濁液に相当）で濾過濃縮を開始する（Ｔ１）。次いで、濾過開始後、濾液Ｆの濁質が透明になった時点で、槽下部より原液（汚泥）を排出する（Ｔ２）とともに、槽上部より１０倍希釈液（第２懸濁液に相当）を投入する（Ｔ３）。次いで、原液排出後、１０倍希釈液のみで濾過濃縮を続ける(Ｔ３)。

（２）剥離方法：
次に、図１０に示すように、槽内の未濃縮汚泥を外部に排出した後（Ｔ４）、濾過室７６を通じてエアを圧送して濾布１８に付着した濃縮汚泥Ｗを濾布１８より剥離する（Ｔ５）。

実験結果を表１および図１１に示す。濾液Ｆが透明になるまでに、約１分を要した。表１および図１１に示すように、比較例１では、原液での濾過濃縮によれば、原液濃度１．１２％、濾液の濃度０．０５％、濃縮汚泥濃度８．２９％であり、濃縮倍率は、７．４０であるのに対し、実施例１では、１０倍希釈液による低濃度汚泥によれば、原液濃度０．１０８％、濾液の濃度０．０１４％、濃縮汚泥濃度６．６９％であり、濃縮倍率は、６１．９４であった。なお、濃度は質量％を示す。

この結果より、第１に、原汚泥の濃度が低くても、濃縮汚泥の濃度に大きな違いが出ないこと、第２に、図１０に示されるＴ３において、図１３の、ろ液量とろ液時間の関係を示す線Ｓに示されるように、８時間経過しても濾過性能が低下しないこと、すなわち、逆洗することなく連続運転できることが確認できる。さらに、第３に、所要時間としては、原液によりケーキ薄層を形成するまでに１分、汚泥の入れ替えに９分、低濃度汚泥の濾過濃縮に４７０分であり、また濾過板を洗浄した後最初の工程に戻すのに２０分であったので、トータルの濾過時間に対する有効濾過時間の割合は９４％に達すること、第４に、濃縮汚泥の剥離時に濾過工程を停止する必要があるが、剥離に要する時間は、低濃度汚泥の濾過濃縮時間に対して数％を占めるに過ぎず、全体の濃縮効率を阻害するものでないこと、を確認した。

以上から、本発明者は、濃度の高い汚泥を用いて濾布の表面に固形分を密集させて付着させることにより、重力沈降槽１２に直接濾過板を設置して汚泥の濾過濃縮が実用的に可能であるとの見通しを得た。

以上、本発明の実施形態を詳細に説明したが、本発明の範囲から逸脱しない範囲内において、当業者であれば種々の修正あるいは変形が可能である。たとえば、第１実施形態においては、濾過濃縮の対象が汚泥の場合を説明したが、それに限定されることなく、たとえば濾過濃縮の対象としては、アルカリ溶液中に含有した焼却灰、牛乳、ジュース等飲料液中に含有した異物、濁質水中の濁質物等があり、濾過濃縮の対象に応じて、濾布１８の種類、細孔径の大きさ、吸引力等の条件を適切に設定する限り、本発明に係る吸引式濾過濃縮方法は、これらに対して適用可能である。この場合、ケーキ薄層の形成用に第１懸濁液が必要となるが、第１実施形態においては、濾過濃縮の対象が汚泥の場合として、重力沈降槽内に沈降した第１汚泥を利用したが、このような第１懸濁液が即座に利用できないときには、天日または熱による乾燥濃縮、膜濾過装置を用いた濃縮、あるいは真空蒸発による濃縮により第１懸濁液を生成すればよい。

また、第１実施形態においては、濃縮汚泥を濾布から剥離するのに、未濃縮汚泥中において水を剥離媒体として用いたが、それに限定されることなく、未濃縮汚泥をいったん濾過濃縮槽から外部に排出した後、空気を剥離媒体として用いて剥離を行ってもよい。

さらに、第１実施形態においては、濃縮汚泥貯留槽８６に溜められた濃縮汚泥を濾過濃縮槽８３においてケーキ薄層の形成のために利用したが、それに限定されることなく、いわゆる種汚泥のように、同種の性状であれば、他の吸引濾過濃縮において、ケーキ薄層の形成のために活用してもよい。

本発明に係る吸引式濾過濃縮方法は、上水、中水および下水を含めた水処理系技術分野に限らず、食品系分野、化学工業系分野等広範囲の技術分野に対して適用可能であり、そのなかでも、浄水場等の水処理工程において発生する汚泥の濃縮工程において適用される吸引式濾過濃縮方法として特に有用である。

１：浄水処理設備、２：浄水槽、３：脱水機、４：攪拌機、５：モータ、１０，２１０：吸引式濾過濃縮装置（サイフォン式濾過濃縮装置）、１２，２１２，３１２：重力沈降層、１４：濾過板、１５：水平管、１６：吸引部、１８：濾布、２０：濃縮汚泥剥離部、２１：上澄み液排出管、２２：側壁、２３：上澄み液排出弁、２４：汚泥供給管、２５：上澄み液排出ポンプ、２６：汚泥供給弁、２８：汚泥供給ポンプ、３１：吸引管、３３：吸引弁、３４：分配管、３５：真空ポンプ、３６：濾液貯留槽、４０：濾液排出弁、４２：水流入管、４４：水流入弁、４６：液送ポンプ、４８：濾過枠、５０：支持板、５４：コイルスプリング、５６：上辺、５７：上辺、５８：下辺、５９：下辺、６０，６１，６２，６３：側辺、７４：縫い目、７６：濾過室、７８：鳩目、８０：第１汚泥供給管、８１：第１汚泥供給弁、８２：第１液送手段（第１汚泥供給ポンプ）、８３：濾過濃縮槽、８４：第１濃縮汚泥排出管、８５：第１濃縮汚泥排出ポンプ、８６：濃縮汚泥貯留槽、８７：第２濃縮汚泥排出管、８８：第２濃縮汚泥排出ポンプ、８９：濾液戻し管、９０：第２汚泥供給管、９１：ポンプ、９３：第３濃縮汚泥排出管、１００：仕切、１０２：一方のスペース、１０４：他方のスペース、１０６：調整弁、１０８：第２液送ポンプ、１１０：吸引ポンプ、１１２：スクリューフィーダー、１１４：濾液溜、１１６：濾液戻しポンプ、１１８：濃縮汚泥弁、１１９：未濃縮汚泥排出管、１２０：濃縮汚泥排出弁、１２１：連通管、１２２：連通管、１２３：濃縮汚泥排出部、１２４：第１液送ポンプ、１２６：連通管、１５３：ろ液返送ポンプ、１５４：ろ液返送菅、Ｋ：ケーキ薄層、Ｗ：濃縮汚泥。

Claims (6)

1. 懸濁液を吸引方式により濾過濃縮する吸引式濾過濃縮方法であって、
   袋状の濾布の内部に形成された濾過室を通じて前記懸濁液を吸引することにより、前記懸濁液中の水分について前記濾布を通過させる一方、前記懸濁液中の固形物を前記濾布の表面に付着させる段階を有する吸引式濾過濃縮方法において、
   前記懸濁液は、第１懸濁液と第２懸濁液を含み、
   前記懸濁液のうち、自然沈降させて、濃度の濃くなった汚泥であり、前記濾布の目を閉塞可能な固形分を含有する第１懸濁液を選択する段階と、
   前記第１懸濁液を吸引方式により濾過濃縮することにより、濾布の表面にケーキ薄層を形成するケーキ薄層形成段階と、
   前記第１懸濁液の濃度より低い濃度を有する第２懸濁液を、前記ケーキ薄層を通じて吸引方式により濾過濃縮する濾過濃縮段階と、
   を有する、吸引式濾過濃縮方法。
2. 前記ケーキ薄層形成段階は、前記第１懸濁液を濾過濃縮槽内に流入させ、前記濾過濃縮槽内に配置された濾布を用いて行い、
   前記第２懸濁液の濾過濃縮段階は、前記第１懸濁液を濾過濃縮槽内から排出した後に、前記第２懸濁液を前記濾過濃縮槽内に流入させて行う請求項１に記載の吸引式濾過濃縮方法。
3. 前記ケーキ薄層形成段階は、前記第１懸濁液を濾過濃縮槽内に流入させ、前記濾過濃縮槽内に配置された濾布を用いて行い、
   前記第２懸濁液の濾過濃縮段階は、濾布が濾過濃縮槽内に満たされた前記第１懸濁液の液面から露出しないように、前記第１懸濁液を前記濾過濃縮槽内から排出しつつ前記第２懸濁液を前記濾過濃縮槽内に流入することにより行う請求項１に記載の吸引式濾過濃縮方法。
4. 前記第１懸濁液による前記ケーキ薄層および前記ケーキ薄層の外表面に付着した前記第２懸濁液による濃縮層からなる濃縮汚泥を、濾布から剥離する剥離段階は、濾過濃縮槽内に満たされた未濃縮懸濁液中で、濾布の内部から水を圧送することにより行う請求項１〜３のいずれか１項に記載の吸引式濾過濃縮方法。
5. 剥離した濃縮懸濁液を濾過濃縮槽から外部に排出し、貯留する段階をさらに有し、
   貯留した濃縮懸濁液を前記第１懸濁液として利用する請求項４に記載の吸引式濾過濃縮方法。
6. 前記ケーキ薄層形成段階後に、前記第１懸濁液を前記濾過濃縮槽から排出し、貯留する段階と、
   前記剥離段階後に、前記第１懸濁液を前記濾過濃縮槽へ供給する段階を有する請求項５に記載の吸引式濾過濃縮方法。

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