JP2013255878A - 懸濁固形物の分離・濃縮脱水装置 - Google Patents

Abstract

【課題】懸濁液からの分離固形物の濃縮脱水における省エネルギー、省スペース化及び低コスト化を実現すると共に、環境負荷の低減を図る。
【解決手段】懸濁した処理対象水Ｗ_１中の懸濁固形物を濾過してフィルタ１３に堆積させることにより固形物と液体分に分ける固液分離手段１と、フィルタ１３に堆積・形成された固形物をフィルタ１３から回収する回収手段２と、回収した固形物を移送する移送手段３と、移送した固形物を脱水する脱水手段４からなり、回収手段２と、移送手段３と、脱水手段４が互いに連続しているものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、懸濁水から分離回収した固形物を濃縮脱水する装置に関するものである。

懸濁水とは、無機系であれば金属加工排水やセメント排水などの工場排水、有機系であれば洗米排水などの食品工場排水や水処理汚泥のような、微細粒子の固形物を含む水のことである。これらの懸濁水を廃棄物として扱う場合にはその減容が求められ、あるいは有価物として利用可能な場合には循環と有効利用が求められる。そして、懸濁水を廃棄あるいは有効利用する場合は、固形物と液体分を効率よく分離することが極めて重要である。

懸濁水として、典型的には有機系排水処理による活性汚泥が挙げられる。これは汚水中に含まれる有機物を食べる微生物の集合体であり、有機物を分解させる処理（ばっき処理）が終了し沈降させた後の上澄みを処理水とし、沈降した汚泥で再びばっき処理に返送されずに廃棄の対象となる汚泥を余剰汚泥という。

余剰汚泥の処理においては含水率をいかに下げるかが非常に重要である。これは余剰汚泥に含まれる水分が多いと廃棄物量が増し、廃棄のための費用を大幅に増加するためである。また、水分が多く含まれているとトラックなどによる運搬が困難であり、「廃棄物の処理および清掃に関する法律」により、余剰汚泥を産業廃棄物として埋め立て廃棄する際には固形物濃度が１５％以上でなければならないという制限があるためである。加えて、余剰汚泥の濃縮がさらに進めば汚泥の熱価が高まり、汚泥を焼却処理する際の燃料を減少させることができるからである。

図９は、従来の技術による余剰汚泥の処理工程の一例を示すものである。この例において、原水槽からの懸濁水をばっき槽によりばっき処理して有機物を分解する工程では、汚泥の固形分含有率は0.2〜0.3％程度である。続く沈澱槽では、ばっき槽からの流入固形物を重力沈降によって濃縮し、固形分含有率を０．５〜１．０％にまで上昇させる（沈降汚泥）。さらに沈澱槽から返送汚泥として循環させる汚泥以外を余剰汚泥として汚泥濃縮槽にいれ、１２〜２４時間の重力沈降をすることで固形分含有率を１〜２％にまで上昇させる（濃縮汚泥）。こうして得られた濃縮汚泥に対し、汚泥の固形物濃度が１５％以上となるように脱水機を用いて機械的に脱水する。汚泥の産業廃棄コストは非常に高いため、多大なエネルギーと多量の薬剤を使用して汚泥の減容化を図っており、このためより効率のよい濃縮方法の開発が望まれている。なお、ここでは余剰汚泥を一例に挙げたが、懸濁水処理の基本は同じであり、すなわち、水中の固形物の効率的な回収と回収固形物の減容化にある。

固液分離の技術には重力濃縮による方法、ベルトプレス脱水による方法、乾燥による方法、プレコート式回転ドラム型固液分離装置による方法など、種々の方法がある。たとえば重力濃縮は、懸濁物を重力により沈降させて固形分含有率１〜２％に濃縮する固液分離方法であり、ベルトプレス脱水は、対象となる懸濁固形物をろ布により圧搾脱水する固液分離方法であり、乾燥は、通気により固形物に含まれる水分を蒸発させる方法であり、プレコート式回転ドラム型固液分離装置による方法は、例えば下記の特許文献に記載されたようなプレコート式回転ドラム型固液分離装置によって懸濁水から固形物を分離回収するものである。

特開２００６−３３４４７４号公報 特開２０１１−４１９２３号公報

しかしながら、重力濃縮による固液分離では、懸濁粒子が沈降するための滞留時間を確保するために槽容量を大きくする必要があり、粒径の小さい懸濁粒子は密度が小さいため沈降性が低く、投入した原水中の固形物の約１０〜２０％が上澄み水として濃縮槽から流出するといった問題がある。また重力濃縮後の固形分含有率は１〜２％であって、依然として含水率が高いので更なる脱水技術を必要とする。このような重力濃縮に対し、遠心力を用いた遠心濃縮等の動力を用いた機械濃縮といわれる方法では処理速度は速くなり、かつ固形分含有率も４％程度に増加するが、固形分含有率が１５％以上になるまで濃縮するには重力濃縮同様に更なる機械脱水を必要とする。

また、ベルトプレス脱水に代表される機械脱水は、ある程度濃縮されたもの（重力濃縮等の処理を行った後の固形分含有率１〜４％程度の固形物）に対し動力を用いて固形分含有率１５％以上に濃縮するものである。脱水機のみを使用する場合には装置が大きくなるため、また固形分含有率が１％以下の低い状態で機械脱水を行うとリーク（加圧により固形物が加圧部以外へ流出する現象）の幅が大きくなるため、機械脱水の前提として濃縮工程が必要となる場合が多い。また多くの脱水機はリーク防止のために多量の高分子凝集剤を用いる必要があり、消費電力も大きく、かつろ布を用いる場合は洗浄のために多量の上水を使用することからランニングコストの増加と環境への影響が懸念されている。

また、乾燥による脱水では水分を蒸発させるために多大なエネルギーを必要とし、自然乾燥を行う場合は莫大な時間がかかる問題がある。

これらに比較すると、プレコート式回転ドラム型固液分離装置による方法では、対象処理水中の固形物の数パーセントしか分離濾水中に流出しないため、重力濃縮に比べ固形物の流出が少なく、滞留時間が短いため槽容量も過大にならない。しかもプレコート式回転ドラム型固液分離装置は機械脱水で必要とされるような前段での濃縮工程を必要とせず、消費電力も小さく、さらには高分子凝集剤を用いる必要がないといった利点がある。しかしこの方法によれば、回転ドラムからの回収固形分含有率が８〜１２％程度であり、廃棄する場合の規定である固形分含有率１５％以上を満たしていなかった。

本発明は、以上のような点に鑑みてなされたものであって、その技術的課題は、懸濁液からの分離固形物の濃縮脱水における省エネルギー、省スペース化及び低コスト化を実現すると共に、環境負荷の低減を図ることにある。

上述した技術的課題を有効に解決するための手段として、請求項１の発明に係る懸濁固形物の分離・濃縮脱水装置は、懸濁した処理対象水中の懸濁固形物を濾過してフィルタに堆積させることにより固形物と液体分に分ける固液分離手段と、前記フィルタに堆積・形成された固形物をフィルタから回収する回収手段と、回収した固形物を移送する移送手段と、移送した固形物を脱水する脱水手段からなり、回収手段と、移送手段と、脱水手段が互いに連続しているものである。

請求項２の発明に係る懸濁固形物の分離・濃縮脱水装置は、請求項１に記載の構成において、固液分離手段が、固形物で懸濁した処理対象水が供給される固液分離槽と、この固液分離槽内に前記処理対象水に一部浸漬された状態で循環移動可能に配置されて外周面に前記処理対象水中の固形物を付着・堆積させるフィルタを備えるプレコート式固液分離装置からなるものである。

請求項３の発明に係る懸濁固形物の分離・濃縮脱水装置は、請求項１又は２に記載の構成において、回収手段が固液分離手段におけるフィルタのうち処理対象水に浸漬していない場所に位置する転写部からなり、前記フィルタに堆積した固形物を前記転写部に剥離・転写するものである。

請求項４の発明に係る懸濁固形物の分離・濃縮脱水装置は、請求項３に記載の構成において、転写部が、透水性のあるシート及びこれを固液分離手段におけるフィルタに堆積した固形物のうち処理対象水に浸漬していない部分に押し付けながら移動させるローラからなるものである。

請求項５の発明に係る懸濁固形物の分離・濃縮脱水装置は、請求項１〜４のいずれかに記載の構成において、移送手段が、透水性のあるシート及びこれを一定方向へ送り出すローラからなるものである。

請求項６の発明に係る懸濁固形物の分離・濃縮脱水装置は、請求項５に記載の構成において、脱水手段が循環移動する無端のシートと移送手段のシートの一部からなり、移送手段により移送される固形物を前記両シート間で圧搾することにより脱水するものである。

請求項７の発明に係る懸濁固形物の分離・濃縮脱水装置は、請求項５に記載の構成において、脱水手段が、移送手段により移送される固形物中の水分を吸引する吸引装置からなるものである。

請求項８の発明に係る懸濁固形物の分離・濃縮脱水装置は、請求項５又は６に記載の構成において、固液分離手段により分離された濾水により移送手段のシートの洗浄を行う洗浄手段を有するものである。

請求項９の発明に係る懸濁固形物の分離・濃縮脱水装置は、請求項８に記載の構成において、洗浄手段が、洗浄排水の貯蔵部と固形物除去のための重力沈降部を有するものである。

請求項１０の発明に係る懸濁固形物の分離・濃縮脱水装置は、請求項９に記載の構成において、重力沈降部の上澄みを洗浄水として用いるものである。

請求項１１の発明に係る懸濁固形物の分離・濃縮脱水装置は、請求項９に記載の構成において、重力沈降部で沈降した固形物を固液分離手段へ返送するものである。

本発明に係る懸濁固形物の分離・濃縮脱水装置によれば、固液分離手段によって、処理対象水中の懸濁固形物を濾過してフィルタに堆積させることにより固形物と液体分に分け、前記フィルタの固形物をフィルタから回収手段によって回収し、回収した固形物を移送手段によって移送すると共に脱水手段によって脱水するといった工程を連続的に行うことができ、設置面積を縮減することができる。

また、固液分離手段としてプレコート式固液分離装置を用いることで、高分子凝集剤を使用する必要がなくなるため、処理水の排出先への環境負荷や、高分子凝集剤製造にかかる環境負荷の低減が可能である。

また、固液分離による濾水を脱水部の洗浄水に使用することにより、上水使用量を抑えることができ、その結果、濃縮脱水のためのランニングコストを節減することができる。

また、洗浄手段における重力沈降部で沈降した固形物を固液分離手段へ返送することによって、固形物の回収率を一層向上することができる。

本発明に係る懸濁固形物の分離・濃縮脱水装置の第一の実施の形態を概略的に示す説明図である。 本発明に係る懸濁固形物の分離・濃縮脱水装置の第一の実施の形態における回収手段の稼動構造の例を示す説明図である。 本発明に係る懸濁固形物の分離・濃縮脱水装置の第一の実施の形態における回収手段の構造の一例を示す説明図である。 本発明に係る懸濁固形物の分離・濃縮脱水装置の第一の実施の形態における回収手段の構造の一例を示す部分展開図である。 本発明に係る懸濁固形物の分離・濃縮脱水装置の第二の実施の形態を概略的に示す説明図である。 本発明に係る懸濁固形物の分離・濃縮脱水装置の第三の実施の形態を概略的に示す説明図である。 本発明に係る懸濁固形物の分離・濃縮脱水装置の第四の実施の形態を概略的に示す説明図である。 本発明に係る懸濁固形物の分離・濃縮脱水装置の第五の実施の形態を概略的に示す説明図である。 従来の技術による余剰汚泥の処理工程の一例を示す説明図である。

以下、本発明に係る懸濁固形物の分離・濃縮脱水装置の好ましい実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

まず図１は、本発明に係る懸濁固形物の分離・濃縮脱水装置の第一の実施の形態を概略的に示すものであって、すなわちこの濃縮脱水装置は、懸濁した処理対象水中の懸濁固形物を濾過してフィルタに堆積させることにより固形物と液体分に分けるプレコート式固液分離装置１と、前記フィルタに堆積された固形物をフィルタから回収する回収手段２と、回収した固形物を移送する移送手段３と、移送した固形物を脱水する脱水手段４からなるものである。

プレコート式固液分離装置１は、懸濁固形物ＳＳで懸濁した処理対象水Ｗ_１を貯留する固液分離槽１１と、この固液分離槽１１内に水平軸心を中心として回転可能に配置され、外周壁がワイヤクロスや濾布などによる円筒状のフィルタ１３からなる固液分離ドラム１２とを備える。すなわちこの固液分離装置１は、固液分離槽１１内へ処理対象水Ｗ_１を供給する一方、回転する固液分離ドラム１２のフィルタ１３を通過した水（濾水Ｗ_２）を、排水口１４を通じて排出することによって、フィルタ１３の内外に水頭差を発生させ、処理対象水Ｗ_１の水分がフィルタ１３を通過する過程で、このフィルタ１３の外周面に処理対象水Ｗ_１中の懸濁固形物ＳＳが固形分含有率３〜６％に濃縮された状態で付着・堆積したマットＭを形成させ、この固形物マットＭ自体の濾過機能を利用して、フィルタ１３のメッシュサイズより粒径の細かい懸濁固形物ＳＳを分離可能としたものである。

なお、プレコート式固液分離装置１の固液分離槽１１に供給する処理対象水Ｗ_１としては固形分含有率０．５〜１％であることが望ましいが、０．１〜２％程度であれば処理は可能である。

回収手段２は、固液分離ドラム１２のフィルタ１３の外周面に形成された固形物マットＭの表面に、固液分離槽１１における処理対象水Ｗ_１の水位より上方で接触しながら、固液分離ドラム１２と逆方向へ回転されることによって、前記フィルタ１３から固形物マットＭを剥離して転写・付着させる転写ローラ２１と、この転写ローラ２１に転写・付着された固形物マットＭを掻き取るスクレーパ２２からなる。

転写ローラ２１の外周面は、固液分離ドラム１２のフィルタ１３よりも目開きが小さく、表面積が大きい素材で覆われた構造を有する。例えば固液分離ドラム１２のフィルタ１３が目開き１８０μｍである場合には、転写ローラ２１の外周面はそれ以下の目開きのものが採用され、素材としてはポリエステル、ナイロン、金属、ゴムなどいずれでもよい。

すなわち、固液分離ドラム１２のフィルタ１３に堆積した固形物マットＭは、固液分離槽１１における処理対象水Ｗ_１の水位より上方で転写ローラ２１により圧搾されて押しつぶされ、再びフィルタ１３と転写ローラ２１が離れる際にどちらかに付着することとなるが、ここでどちらの面に付着するかはフィルタ１３あるいは転写ローラ２１の素材によるものであり、双方の表面積や物理的吸着性などによって決まる。転写ローラ２１の外周面を覆う素材としては、上述のとおりフィルタ１３よりも目開きが小さく表面積が大きいものであればよいが、フィルタ１３と転写ローラ２１の接触面で圧力がかかり固形物マットＭから水分が染み出してくることを考えると透水性の素材が望ましく、さらに後段の脱水においてロール圧搾を行うことを考慮すると、ろ布のような材質にするのが望ましい。

また、固液分離ドラム１２のフィルタ１３に堆積した固形物マットＭを剥離・転写する手段としては、フィルタ１３と転写ローラ２１が直接接して転写ローラ２１が一定圧でフィルタ１３を押す構造、又はフィルタ１３と転写ローラ２１が直接には接しておらず転写ローラ２１がフィルタ１３に堆積した固形物マットＭにのみ接する構造、のいずれかをとる。このうち、後者の構造では、転写ローラ２１はフィルタ１３から１〜５ｍｍの間隔をあけて設置されるものとする。フィルタ１３と転写ローラ２１が直接接する場合もそうでない場合も、転写のメカニズムは先に説明したとおりであるが、転写ローラ２１がフィルタ１３に堆積した固形物マットＭにのみ接する場合は、押しつぶしのための圧力が小さくなるため、フィルタ１３と転写ローラ２１の接点で転写されずにずり落ちる固形物の量が減り、回収物の固形分含有率は低くなるが全体の固形物回収量は多くなる。

なお、固液分離ドラム１２のフィルタ１３と転写ローラ２１が完全に接する場合の回収物の固形分含有率は８〜１２％程度であり、フィルタ１３に堆積した固形物マットＭにのみ転写ローラ２１が接する場合は６〜８％程度である。これらの転写方法のうちどちらを採用するかは、固形物の種類や後段での脱水方法など、総合的な判断で決めることが望ましい。

図２は、回収手段２の稼動構造の例を示すもので、参照符号２０１はプレコート式固液分離装置１の固液分離ドラム１２を回転させるモータ、参照符号２０２はモータ２０１の駆動トルクを固液分離ドラム１２に伝達するベルト又はチェーンである。そして、図２における（Ａ）は、モータ２０１による固液分離ドラム１２の駆動力が、フィルタ１３に形成された固形物マット（不図示）との接触面圧によって転写ローラ１０２に伝達される構造としたものであり、（Ｂ）は、モータ２０１の駆動トルクを固液分離ドラム１２に伝達するベルト又はチェーン２０２を、転写ローラ１０２を経由して巻き掛けることで、フィルタ１３と転写ローラ１０２が同じ駆動系で回転する構造としたものであり、（Ｃ）は、転写ローラ１０２が固液分離ドラム１２を駆動させる駆動系とは別系統の駆動系、すなわちモータ２０３及びその駆動トルクを転写ローラ１０２に伝達するベルト又はチェーン２０４によって回転する構造としたものである。このうち、転写ローラ１０２がフィルタ１３との接触面圧で稼動する（Ａ）の構造は、フィルタ１３上に堆積した固形物によって転写ローラ１０２が空回りをする可能性があるため、フィルタ１３と転写ローラ１０２が共に駆動源を持つ（Ｂ）又は（Ｃ）の構造が望ましい。

また、図３及び図４は、固液分離ドラム１２のフィルタ１３と転写ローラ２１の間で固形物マットＭが圧搾される過程で染み出した水によって、水面から浮上した固形物マットＭが、図１に破線矢印で示すようにずり落ちるのを防止するようにした回収手段２の構造の一例を示すものである。

すなわち、図３に示すように、転写ローラ２１の外周部を、透水性を有する円筒状のメッシュシート２１ａで構成すると共に、このメッシュシート２１ａの内周に、多数の集水溝２１ｂを円周方向所定間隔（例えば１０〜３０ｍｍ間隔）で設けたものである。集水溝２１ｂは、図４に示すように、転写ローラ２１の軸心と平行な方向に対して適当に傾斜しているものとする。

このように構成すれば、固液分離ドラム１２のフィルタ１３と転写ローラ２１のメッシュシート２１ａとの間で固形物マットＭが圧搾される過程で染み出した水は、メッシュシート２１ａの内周へ流入して集水溝２１ｂに捕捉され、転写ローラ２１の回転によって集水溝２１ｂが上昇して行くのに伴い、傾斜した集水溝２１ｂに沿って図４に矢印Ｆで示すように流れ、転写ローラ２１の軸方向一側から、プレコート式固液分離装置１の固液分離槽１１（図１参照）へ排出される。

図１に示す第一の実施の形態では、固形物を移送する移送手段３と、固形物を脱水する脱水手段４が、スクリュープレス装置１００によって構成されている。

このスクリュープレス装置１００は、一端に、投入口１０１ａを有し他端に排出口１０１ｂを有する円筒状のハウジング１０１と、このハウジング１０１の内周空間に配置され投入口１０１ａ側が小径、排出口１０１ｂ側が大径となる円錐状スクリュー１０２と、前記ハウジング１０１と円錐状スクリュー１０２の間に配置された金属製の円筒状スクリーン１０３とを有する。そして、回収手段２において転写ローラ２１からスクレーパ２２で掻き取った固形物がハウジング１０１の投入口１０１ａから投入された固形物は、円錐状スクリュー１０２の回転によって下流側（排出口１０１ｂ側）へ送られながら、円錐状スクリュー１０２と円筒状スクリーン１０３の間で生じる剪断力と圧搾力によって脱水されるようになっている。

スクリュープレス装置１００の好適な例としては、円錐状スクリュー１０２のスクリュー羽根２５０ｍｍ、全長２００ｍｍに対し通常押圧板のテーパーコーンに開口２５〜４０ｍｍを設けるが、本装置１００では同じスクリュー羽根押圧板を用いた場合でスクリュー全長を１/２〜１/３に短縮することが可能である。これは、本装置での投入固形物の固形分含有率は８〜１２％であり重力濾過を必要としないため、導入した固形物に対し脱水初期から圧力をかけることが可能であるため、また固形分含有率が高く、スクリューへの投入初期から円錐スクリューによる圧力をかけることができるためである。したがって、高分子凝集剤は不要である。

そして図１に示す第一の実施の形態によれば、プレコート式固液分離装置１において、処理対象水Ｗ_１中の懸濁固形物を濾過してフィルタ１３に堆積させることにより固形物（固形物マットＭ）と液体分（濾水Ｗ_２）に分け、フィルタ１３上の固形物を回収手段２によって回収し、回収した固形物を移送手段３によって移送すると共に脱水手段４によって脱水するといった工程を連続的に行うことができ、特に、スクリュープレス装置１００が移送手段３と脱水手段４を兼ねるものであるため、設置面積を縮減することができる。

次に図５は、本発明に係る懸濁固形物の分離・濃縮脱水装置の第二の実施の形態を概略的に示すものである。

この第二の実施の形態においては、プレコート式固液分離装置１の上側に、複数のローラ２０２〜２０４と、これらのローラ２０２〜２０４を経由して横長の環状に巻き掛けられた透水性を有する無端のシート２０１からなるコンベア２００が配置されている。このコンベア２００は、固液分離ドラム１２のフィルタ１３からシート２０１に剥離・転写した固形物マットＭを、シート２０１ごと移送する移送手段３であると同時に、最も固液分離ドラム１２側に位置するローラ２０２が、固液分離ドラム１２のフィルタ１３の外周面に形成された固形物マットＭの表面に、固液分離槽１１における処理対象水Ｗ_１の水位より上方でシート２０１を接触させることによって、固液分離ドラム１２と逆方向へ回転されることによって、前記フィルタ１３から固形物マットＭを剥離してシート２０１に転写・付着させる転写ローラとなっており、すなわちコンベア２００における固液分離槽１１側の端部が回収手段２として機能するものである。

この場合、移送手段３としてのシート２０１が固液分離ドラム１２のフィルタ１３からの固形物マットＭの剥離・転写部分と連続しているため、剥離・転写を効率よく行うにはシート２０１の稼動距離をフィルタ１３の稼動距離の±１０％となるように、移送速度を調節することが好ましい。

また、第二の実施の形態においては、脱水手段４は乾燥装置３００で構成されている。この乾燥装置３００は、コンベア２００のうち最も固液分離ドラム１２側に位置するローラ２０２から反対側のローラ２０３へ向けて、固液分離ドラム１２のフィルタ１３からシート２０１に剥離・転写した固形物マットＭをシート２０１ごと移送する部分を覆うように配置された通気ケース３０１と、この通気ケース３０１内へ、その下流側（ローラ２０３側）の開口部３０１ａから乾燥空気を供給する給気装置３０２からなるものである。

通気ケース３０１は、例えばシート２０１の上下を１０〜５０ｍｍの間隔をあけて囲うことの可能な形状で、断熱材で囲った金属、又は塩化ビニル、陶製などのものを用いることができる。また、給気装置３０２としては、ばっき処理などで使用する吸気ラインを利用して通気ケース３０１内を出口側の開口部３０１ｂから吸引するものや、焼却熱や機械熱などの排熱を利用して加熱・乾燥した空気を開口部３０１ａから通気ケース３０１内へ供給するものなどが考えられる。供給された乾燥空気は、シート２０１ごと移送される固形物マットＭの移送方向と逆方向へ通気されることによって、固液分離ドラム１２側から移送される含水率の高い固形物マットＭ_１を効率良く脱水することができる。

したがって本装置を用いて濃縮脱水すれば、転写回収された含水率の高い固形分からなる固形物マットＭ_１に対して脱水を行うため、脱水工程前段の重力脱水は不必要であり、高分子凝集剤を使用する必要もない。

また、プレコート式固液分離装置１において、処理対象水Ｗ_１中の懸濁固形物を濾過してフィルタ１３に堆積させることにより固形物（固形物マットＭ）と液体分（濾水Ｗ_２）に分け、フィルタ１３上の固形物を回収手段２によって回収し、回収した固形物を移送手段３によって移送すると共に脱水手段４によって脱水するといった工程を連続的に行うことができ、特に、コンベア２００が回収手段２及び移送手段３を兼ねるものであると共に、乾燥装置３００からなる脱水手段４がコンベア２００による固形物の移送経路上に設置され、移送過程で乾燥脱水するように設置されているので、設置面積を縮減することができる。

なお、参照符号２０６は、コンベア２００のうち固液分離ドラム１２の反対側の端部に位置するローラ２０４の外周を通るシート２０１に接するように配置され、通気ケース３０１内を通って乾燥・脱水された固形物マットＭ_２を剥離するスクレーパである。

次に図６は、本発明に係る懸濁固形物の分離・濃縮脱水装置の第三の実施の形態を概略的に示すものである。

この第三の実施の形態も、プレコート式固液分離装置１の上側には、複数のローラ２０２〜２０５と、これらのローラ２０２〜２０５を経由して横長の環状に巻き掛けられた透水性を有する無端のシート２０１からなるコンベア２００が配置されており、このうち最も固液分離ドラム１２側に位置するローラ２０２は、プレコート式固液分離装置１のフィルタ１３のうち処理対象水Ｗ_１に浸漬していない部分に近接して配置されており、このローラ２０２とその外周面を経由するシート２０１の一部によって、回収手段２が構成されている。すなわち回収手段２は、ローラ２０２によってシート２０１の一部をフィルタ１３の外周面に形成された固形物マットＭに押し付け、この固形物マットＭをフィルタ１３の外周面から剥離させて転写回収するものである。

また、第三の実施の形態においては、脱水手段４はベルトプレス装置４００で構成されている。このベルトプレス装置４００は、複数のローラ４０２〜４０５と、これらのローラ４０２〜４０５を経由して巻き掛けられた透水性を有する無端のシート４０１からなり、このシート４０１の一部を、ローラ４０２，４０３によって、コンベア２００における最も固液分離ドラム１２側のローラ２０２からその反対側のローラ２０３へ向かうシート２０１による移送過程の固形物マットＭに押し付け、これによって、固形物マットＭが移送されながらコンベア２００のシート２０１とベルトプレス装置４００のシート４０１間で圧搾され脱水されるようになっている。したがって、コンベア２００は、回収手段２及び移送手段３を兼ねるものであるのに加え、脱水手段４の一部も構成するものであるということができ、すなわちコンベア２００とベルトプレス装置４００によって、回収手段２、移送手段３及び脱水手段４が互いに連続して構成されているものである。

上記構成によれば、コンベア２００とベルトプレス装置４００の間への導入初期から、高圧力での圧搾が可能であり、重力脱水（固形分含有率を５％まで濃縮）、予備加圧（固形分含有率を８％にまで濃縮）を経ずに、初圧力２〜６ｋｇｆ/ｃｍ^２からの順次加圧を行うことができる。すなわち、加圧部までの導入は他のベルトプレス機器のように長くても構わないが、導入部分を１００〜５００ｍｍと短い構造を取ることが可能である。

また、本装置を用いて濃縮脱水すれば、転写回収された含水率の高い固形分からなる固形物マットＭ_１に対して脱水を行うため、脱水工程前段の重力脱水は不必要であり、圧力によるサイドリークを抑制することができるため、高分子凝集剤を使用する必要もない。

しかも、プレコート式固液分離装置１において、処理対象水Ｗ_１中の懸濁固形物を濾過してフィルタ１３に堆積させることにより固形物（固形物マットＭ）と液体分（濾水Ｗ_２）に分け、フィルタ１３上の固形物を回収手段２によって回収し、回収した固形物を移送手段３によって移送すると共に脱水手段４によって脱水するといった工程を連続的に行うことができ、特に、コンベア２００が回収手段２、移送手段３及び脱水手段４を兼ねるものであるため、設置面積を縮減することができる。

なお、プレコート式固液分離装置１のフィルタ１３から剥離・転写した固形物マットの固形分含有率が８〜１０％あり流動性が低くなっていることを鑑みれば、図５に示す第二の実施の形態や、図６に示す第三の実施の形態のように、剥離・転写からシート２０１ごと移送する方法が効率的ではあるが、その移送速度はフィルタ１３からの剥離・転写速度に縛られるものであり、一方、図１に示す第一の実施の形態のように、スクリュープレス装置１００を用いて移送と共に脱水を行う方法は、転写ローラ２１による剥離・転写速度に縛られないものであることから、いずれの移送方法を用いるかは、後段の脱水方法などの種々の条件を鑑みて決めるのが望ましい。

次に図７は、本発明に係る懸濁固形物の分離・濃縮脱水装置の第四の実施の形態を概略的に示すものである。

この第四の実施の形態は、脱水手段４として吸引装置５００を採用したことを特徴としており、すなわちシート２０１の下に、吸引ポンプＰ５に接続されたサクションボックス５０１を設け、シート２０１上を移動する汚泥の水分を吸引することによって脱水を行うようにしたものである。

この第四の実施の形態でも、コンベア２００は、回収手段２及び移送手段３を兼ねるものであるのに加え、脱水手段４の一部も構成するものであるということができ、すなわちコンベア２００と吸引装置５００によって、回収手段２、移送手段３及び脱水手段４が互いに連続して構成されているものである。したがって、転写回収された含水率の高い固形分からなる固形物マットＭ_１に対して脱水を行うため、脱水工程前段の重力脱水は不必要であり、圧力によるサイドリークを抑制することができるため、高分子凝集剤を使用する必要もなく、しかも、処理対象水Ｗ_１中の懸濁固形物を固液分離装置１のフィルタ１３で濾過して回収手段２によって回収し、回収した固形物を移送手段３によって移送すると共に脱水手段４によって脱水するといった工程を連続的に行うことができ、特に、コンベア２００が回収手段２、移送手段３及び脱水手段４を兼ねるものであるため、設置面積を縮減することができる。

なお、このような吸引装置５００で脱水を行う場合に限っては、回収手段２（コンベア２００）の転写回収シート２０１としてろ布を用いた場合には、その厚みにより吸引圧がサクションボックス５０１から横方向へ逃げる可能性があるため、金属製のシートを用いるのがよい。

また、吸引装置５００で吸引する際にシート２０１上の固形物マットＭ_１の厚さが不均一だと吸引圧が一定にならないため、サクションボックス５０１上へ移動する前にローラ５０２を用いて汚泥を均一化する手段を設けることも好ましい。

次に図８は、本発明に係る懸濁固形物の分離・濃縮脱水装置の第五の実施の形態を概略的に示すものである。この第五の実施の形態は、第三の実施の形態に濾水Ｗ_２による洗浄手段５を付加したことを特徴とする。

これについて説明すると、脱水手段４によって脱水した固形物マットＭ_２をスクレーパ２０６などで剥離した後のシート２０１には、剥離残渣の固形物が付着しており、また脱水手段４としてベルトプレス装置４００や図５のような乾燥装置３００などを用いた場合には、ろ布などからなるシート２０１に固形物が入り込むため、シート２０１を洗浄する工程が必須である。そこで図８に示す第五の実施の形態は、洗浄手段５として、固液分離装置１のフィルタ１３において排出された濾水Ｗ_２を有効に利用して洗浄を行うものである。

詳しくは、プレコート式固液分離装置１において処理対象水Ｗ_１の濾過により分離された濾水Ｗ_２は、いったん濾水貯留槽５１に貯留する。洗浄水として使用する濾水Ｗ_２はＳＳ濃度５０〜２００ｐｐｍ程度のものである。そしてこの濾水貯留槽５１からポンプＰ１で吐出した洗浄水が、スプレーノズル５２を通り、高圧のシャワーとなって、固形物マットＭ_２の剥離後のシート２０１を洗浄するようになっている。スプレーノズル５２の目詰まりを防止するため、このスプレーノズル５２のオリフィス呼び径は4mm以上とするのが好ましい。また、洗浄水量は６０〜２４０Ｌ/ｋｇ−ＤＳ−ｄａｙを目安とする。

洗浄後の排水Ｗ_３には、洗浄によりシート２０１から除去された残渣や、圧搾脱水により固形分から出る水分などによる固形物が多く含まれている。この洗浄排水Ｗ_３は濾水貯留槽５１を通り排出するが、洗浄排水Ｗ_３が多量である場合は、固形物の除去を行うようにすることが好ましい。

洗浄排水Ｗ_３から固形物を除去する方法としては、重力沈降あるいは簡易濾過などの方法が採用可能である。図８では重力沈降を行う場合の構造を示している。すなわち洗浄排水Ｗ_３はいったん洗浄排水貯留槽５３に蓄え、ここで固形物ＳＳの重力沈降を行う。洗浄排水貯留槽５３の底部は沈降物を集めるために３０〜６０度の勾配を設け、滞留時間を５〜３０分とし、粗大な粒子のみを沈降させる構造とする。例えば５分の沈降により６０〜７０％の固形分を沈降させることが可能である。

沈降した固形物ＳＳは、洗浄排水貯留槽５３の底部から、プレコート式固液分離装置１による処理対象の原水Ｗ_０を貯留する原水槽６へ、ポンプＰ２によって、原水Ｗ_０の流入水量に対し1０〜５０％の割合で返送されるようになっている。

一方、洗浄排水貯留槽５３で固形物ＳＳが沈降した後の上澄み水Ｗ_４は越流によって濾水貯留槽５１に流入する構造としている。濾水貯留槽５１に流入した上澄み水Ｗ_４は再度洗浄排水Ｗ_３として使用される以外は処理水Ｗ_５として不図示のばっき槽へポンプＰ３により返送し、排水基準を満たしていれば系外に排出することも可能である。

洗浄排水貯留槽５３で重力沈降を行った上澄み水Ｗ_４を直接、洗浄水として用いてもよい。この場合は洗浄排水貯留槽５３から上澄み水Ｗ_４をポンプＰ４によってスプレーノズル５２へ送り、シート２０１の洗浄水として用いた後、上述と同様に沈降分離を行う構造とする。この場合も上述のように重力沈降による固形物沈降率は５分で６０〜７０％であるため、洗浄排水貯留槽５３で洗浄水として循環する水の固形物濃度は徐々に上昇し、最終的にはスプレーノズル５２の閉塞を起こすおそれがあるため、洗浄排水貯留槽５３の水は適宜交換、又は原水槽６へ返送することが好ましい。

また、蒸発や、あるいは原水槽６への返送によって、洗浄排水貯留槽５３の水量が減少するため、濾水貯留槽５１から水の適宜補給を行う必要がある。このため濾水貯留槽５１の水を洗浄水として利用するほうがスプレーノズル５２の閉塞防止やメンテナンスの上から好ましいが、重力沈降を行った洗浄排水貯留槽５３の上澄み水Ｗ_４を洗浄水として使用する場合には、濾水貯留槽５１に洗浄排水Ｗ_３が流入しないため、より固形分含有率の低い処理水Ｗ_５を得ることができ、これが水質を満たしていれば処理済水として排出することが可能である。このように、洗浄水の利用方法は目的に応じて選択するのが望ましい。

なお、本発明は上述した各実施の形態に限定されるものではないことは勿論である。

１ プレコート式固液分離装置
１１ 固液分離槽
１２ 固液分離ドラム
１３ フィルタ
２ 回収手段
２１ 転写ローラ
３ 移送手段
４ 脱水手段
５ 洗浄手段
６ 原水槽
１００ スクリュープレス装置
２００ コンベア
２０１，４０１ シート
３００ 乾燥装置
４００ ベルトプレス装置
５００ 吸引装置
Ｍ 固形物マット

Claims (11)

1. 懸濁した処理対象水中の懸濁固形物を濾過してフィルタに堆積させることにより固形物と液体分に分ける固液分離手段と、前記フィルタに堆積・形成された固形物をフィルタから回収する回収手段と、回収した固形物を移送する移送手段と、移送した固形物を脱水する脱水手段からなり、回収手段と、移送手段と、脱水手段が互いに連続していることを特徴とする懸濁固形物の分離・濃縮脱水装置。
2. 固液分離手段が、固形物で懸濁した処理対象水が供給される固液分離槽と、この固液分離槽内に前記処理対象水に一部浸漬された状態で循環移動可能に配置されて外周面に前記処理対象水中の固形物を付着・堆積させるフィルタを備えるプレコート式固液分離装置からなることを特徴とする請求項１に記載の懸濁固形物の分離・濃縮脱水装置。
3. 回収手段が固液分離手段におけるフィルタのうち処理対象水に浸漬していない場所に位置する転写部からなり、前記フィルタに堆積した固形物を前記転写部に剥離・転写することを特徴とする請求項１又は２に記載の懸濁固形物の分離・濃縮脱水装置。
4. 転写部が、透水性のあるシート及びこれを固液分離手段におけるフィルタに堆積した固形物のうち処理対象水に浸漬していない部分に押し付けながら移動させるローラからなることを特徴とする請求項３に記載の懸濁固形物の分離・濃縮脱水装置。
5. 移送手段が、透水性のあるシート及びこれを一定方向へ送り出すローラからなることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の懸濁固形物の分離・濃縮脱水装置。
6. 脱水手段が循環移動する無端のシートと移送手段のシートの一部からなり、移送手段により移送される固形物を前記両シート間で圧搾することにより脱水するものであることを特徴とする請求項５に記載の懸濁固形物の分離・濃縮脱水装置。
7. 脱水手段が、移送手段により移送される固形物中の水分を吸引する吸引装置からなることを特徴とする請求項５に記載の懸濁固形物の分離・濃縮脱水装置。
8. 固液分離手段により分離された濾水により移送手段のシートの洗浄を行う洗浄手段を有するものであることを特徴とする請求項５又は６に記載の懸濁固形物の分離・濃縮脱水装置。
9. 洗浄手段が、洗浄排水の貯蔵部と固形物除去のための重力沈降部を有することを特徴とする請求項８に記載の懸濁固形物の分離・濃縮脱水装置。
10. 重力沈降部の上澄みを洗浄水として用いることを特徴とする請求項９に記載の懸濁固形物の分離・濃縮脱水装置。
11. 重力沈降部で沈降した固形物を固液分離手段へ返送することを特徴とする請求項９に記載の懸濁固形物の分離・濃縮脱水装置。

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