JP2014155892A - 汚泥処理システム - Google Patents

Abstract

【課題】生物反応槽の後段に設けられる最終沈殿池の負荷を低減することができ、さらに設備を省スペース化しつつ、排出されるケーキの含水率を低下させることができる汚泥処理システムを提供する。
【解決手段】汚泥処理システム１０は、生物反応槽１４で活性汚泥処理された有機性排水を固液分離する固液分離装置１６と、固液分離装置１６から排出される濃縮汚泥を脱水処理する脱水装置１８とを備え、固液分離装置１６には、濃縮用スクリュー４４と、濃縮用スクリュー４４の周囲にプレート５０を周方向に積層して形成されるろ過体４２とが設けられ、脱水装置１８には、ろ布ベルト２８の上面で固液分離装置１６からの濃縮汚泥を搬送しながらさらに濃縮する二次濃縮機３０と、二次濃縮機３０から排出される汚泥を加圧脱水する脱水機３２とが設けられる。
【選択図】図１

Description

本発明は、生物反応槽で活性汚泥処理された有機性排水を固液分離する固液分離装置と、該固液分離装置から排出される濃縮汚泥を脱水処理する脱水装置とを備える汚泥処理システムに関する。

従来より一般的な下水処理設備等では、活性汚泥を利用した生物反応槽で下水等の有機性排水を処理する方法が実施されている。例えば、特許文献１には、最初沈殿地と最終沈殿地との間に生物反応槽を設けた構成の下水処理設備が開示されている。

特開２００６−１５９０６３号公報

上記特許文献１のような下水処理設備では、生物反応槽の後工程として設置された最終沈殿地の処理負担が大きく、この負担を低減することが求められている。また、通常の下水処理設備では、最終沈殿池からの汚泥を大型の濃縮装置や脱水装置によって濃縮・脱水しているが、これらの装置を省略又は小型化して設備全体での設置スペースや濃縮・脱水時の薬品添加量を低減しつつ、排出されるケーキの含水率を低下させることが望まれている。

本発明は、上記従来の問題を考慮してなされたものであり、生物反応槽の後段に設けられる最終沈殿池の負荷を低減することができ、さらに設備を省スペース化しつつ、排出されるケーキの含水率を低下させることができる汚泥処理システムを提供することを目的とする。

本発明に係る汚泥処理システムは、生物反応槽で活性汚泥処理された有機性排水を固液分離する固液分離装置と、前記固液分離装置から排出される濃縮汚泥を脱水処理する脱水装置とを備える汚泥処理システムであって、前記固液分離装置は、濃縮用スクリューと、該濃縮用スクリューの周囲にプレートを周方向に積層して形成されるろ過体とを備え、前記脱水装置は、ろ布の上面で前記濃縮汚泥を搬送しながらさらに濃縮する二次濃縮機と、該二次濃縮機から排出される汚泥を加圧脱水する脱水機とを備えることを特徴とする。

このような構成によれば、生物反応槽からの活性汚泥を含む処理液を、濃縮用スクリューとプレートを周方向に積層して形成したろ過体とを備えた固液分離装置によって固液分離し、続いて、二次濃縮機と脱水機とを備えた脱水装置によってさらに濃縮・脱水することができる。従って、生物反応槽の後段に設けられる最終沈殿池へと導入される処理液中の汚泥濃度を低減することができ、その処理負荷を低減することができる。さらに、従来の一般的な下水処理設備のように、最終沈殿池からの汚泥を濃縮する大型の濃縮装置や脱水装置が不要となるため、設備を省スペース化して薬品添加量を低減しつつ、排出されるケーキの含水率を大幅に低下させることができる。

前記固液分離装置は、前記生物反応槽の内部に少なくとも一部が水没するように設置され、前記ろ過体によって分離されたろ液を貯留可能な水槽を備え、前記濃縮用スクリュー及び前記ろ過体の少なくとも一部を前記水槽の内部で水没するように設置した構成とすることが好ましい。そうすると、活性汚泥を含む処理液をろ過体内の液中で浮遊させながら固液分離することができる。従って、処理される処理液がろ過体内への投入後すぐにろ過孔から漏れ出してしまうことを防止しながら円滑に固液分離することができる。しかも、固液分離装置を生物反応槽内に設置するため、その設置スペースが実質的に不要となり、汚泥の処理効率も向上する。

前記二次濃縮機は、第１の薬剤が添加された汚泥を重力ろ過するろ過部と、前記ろ過部を搬送される汚泥に第２の薬剤を添加する薬注装置と、前記第２の薬剤が添加された汚泥を前記ろ布による搬送方向と交差する方向に移動させる移動機構とを有する構成としてもよい。前段の固液分離装置で濃縮された後、第１の薬剤が添加され、ろ過部で重力ろ過されることである程度濃縮された汚泥に第２の薬剤を添加した後、移動機構でろ布の搬送方向と交差する方向に汚泥を移動させることにより、この移動時に汚泥を第２の薬剤と十分に混練し、さらに圧密することができる。特に、汚泥中への適正添加量が少量に設定される鉄系の無機凝集剤を第２の薬剤として用いた場合であっても、該少量の無機凝集剤を容易に且つ十分に汚泥中に混ぜ込むことができ、二次濃縮機での汚泥の濃縮・脱水率を向上させ、汚泥の濃縮濃度を一層高めることができる。

前記移動機構は、前記ろ布による汚泥の搬送方向と交差する方向に延び、その回転によって汚泥を移動させる移動用スクリューを有し、前記ろ布による汚泥の搬送方向で前記移動用スクリューの下流側であって該移動用スクリューと近接する位置に、前記移動用スクリューによる汚泥の移動を案内する案内板を起立させると、案内板でせき止めながら汚泥を移動用スクリューによって移動させることができ、汚泥を圧搾し、その濃縮濃度を一層高めることができる。

前記固液分離装置は、複数の前記プレートを前記濃縮用スクリューの軸方向と平行する回転軸によって軸支した状態で周方向に順に積層することにより、該積層した各プレート間の隙間によってろ過孔を形成した前記ろ過体を有し、該ろ過体の内部に回転可能に設けられた前記濃縮用スクリューの回転によって投入口からろ過体の内部へと投入された有機性排水を搬送すると同時に固液分離するスクリュープレス型分離機を備える構成としてもよい。そうすると、プレートを回転軸によって回転させることで、ろ過孔の開度を可変とすることができるため、運転時にはろ過孔の開度を狭くすることで、処理液中の固形分を通さず、分離液のみを円滑に流出させることができる一方、運転停止時やメンテナンス時にはろ過孔の開度を広くすることで、該ろ過孔に詰まった固形分等を容易に除去することができ、メンテナンス性が向上し、オーバーホール費用等も低減することができる。

前記脱水機は、上下一対のベルト間で前記二次濃縮機から排出された汚泥を加圧脱水するベルトプレス型脱水機とすると、二次濃縮機で濃縮された汚泥の濃度を一層確実に高めることができる。

本発明によれば、生物反応槽の後段に設けられる最終沈殿池へと導入される処理液中の汚泥濃度を低減することができ、その処理負荷を低減することができる。さらに、従来の一般的な下水処理設備のように、最終沈殿池からの汚泥を濃縮する大型の濃縮装置や脱水装置が不要となるため、設備を省スペース化して薬品添加量を低減しつつ、排出されるケーキの含水率を大幅に低下させることができる。

図１は、本発明の一実施形態に係る汚泥処理システムを備えた処理施設の構成図である。 図２は、図１に示す固液分離装置の全体構成図である。 図３は、固液分離装置のろ過体の一部省略斜視図である。 図４は、固液分離装置のろ過体を正面側から見た構成図である。 図５は、図１に示す脱水装置の全体構成を示す側面図である。 図６は、図５に示す脱水装置を構成する二次濃縮機の平面図である。 図７は、固液分離装置のろ過体を構成する各プレートの動作説明図であり、図７（Ａ）は、スクリュープレス型分離機が停止状態にある場合の各プレートの状態の一例を示す説明図であり、図７（Ｂ）は、スクリュープレス型分離機が運転状態にある場合の各プレートの状態の一例を示す説明図である。 図８は、図６に示す二次濃縮機の移動機構周辺部を拡大した説明図である。

以下、本発明に係る汚泥処理システムについて、このシステムを備えた処理施設との関係で好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。

１．汚泥処理システムを備えた処理施設の構成の説明
図１は、本発明の一実施形態に係る汚泥処理システム１０を備えた処理施設１２の構成図である。本実施形態に係る汚泥処理システム１０は、例えば、下水や工場排水等の有機性排水を活性汚泥処理する生物反応槽１４と共に処理施設１２を構成するものであり、生物反応槽１４で活性汚泥処理された有機性排水を固液分離装置１６によって固液分離し、固液分離後の濃縮汚泥を脱水装置１８によって脱水処理するシステムである。

図１に示すように、処理施設１２は、有機性排水を活性汚泥処理するための生物反応槽（曝気槽）１４と、固液分離装置１６及び脱水装置１８を有し、生物反応槽１４で活性汚泥処理された有機性排水を濃縮・脱水処理する汚泥処理システム１０とを備える。生物反応槽１４は、例えば、前段の最初沈殿池２０と後段の最終沈殿池２１との間に設置される。本実施形態では、固液分離装置１６を、生物反応槽１４の水面Ｗ付近で半没させ、該生物反応槽１４の流出側（最終沈殿池２１側）に寄せて設置した構成を例示しているが、固液分離装置１６は生物反応槽１４の外部に設置してもよい。

汚泥処理システム１０を構成する固液分離装置１６及び脱水装置１８の具体的な構造は後述するが、固液分離装置１６は、活性汚泥を含む処理液（処理水）を貯留可能な水槽２４と、水槽２４内に水没設置されるスクリュープレス型分離機２６とを備える。脱水装置１８は、固液分離装置１６からの濃縮汚泥をろ布ベルト２８の上面で搬送しながらさらに濃縮する二次濃縮機３０と、二次濃縮機３０から排出される汚泥を加圧脱水する脱水機３２とを備える。

処理施設１２において、生物反応槽１４内の活性汚泥を含む処理液は、処理液流入口３３からオーバーフローによって一次貯留槽３４に流入する。一次貯留槽３４は、その側壁に形成された流入路３５により水槽２４と連通しており、処理液は流入路３５から水槽２４内へと流入する。一次貯留槽３４を設けたことにより、水槽２４内に貯留された固液分離後の分離液と生物反応槽１４内の処理液とが容易に混ざることを防止できる。なお、図１では、一次貯留槽３４を水槽２４の外部に設けた構成を例示しているが、例えば、水槽２４内に図示しない仕切り壁を立設することで該水槽２４内に一次貯留槽を形成した構成としてもよい。

固液分離装置１６によって固液分離された分離液は、水槽２４の側壁に形成された液体排出口３６から該液体排出口３６に連結された分離液樋３７を介して生物反応槽１４の外部に排水される一方、濃縮汚泥は、汚泥排出路３８から水槽２４に連結された濃縮液タンク（バッファタンク）３９内へと排出される。

濃縮液タンク３９内に貯留された濃縮汚泥は、図示しないポンプの作用によって返送汚泥ライン４０へと流通される。返送汚泥ライン４０は、途中の三方弁４１で２方に分岐しており、一方のライン４０ａは生物反応槽１４内の流入側（最初沈殿池２０側）への戻りラインであり、他方のライン４０ｂは生物反応槽１４外への排出ラインとなっており、脱水装置１８に接続されている。

２．汚泥処理システムの構成の説明
次に、汚泥処理システム１０を構成する固液分離装置１６及び脱水装置１８の具体的な構成について説明する。

２．１ 固液分離装置の説明
図２は、図１に示す固液分離装置１６の全体構成図であり、一部を断面で示した側面図である。固液分離装置１６は、水槽２４内で水没するように設置されたスクリュープレス型分離機２６を備え、生物反応槽１４の内部や後段に設置されることにより、該生物反応槽１４で得られる活性汚泥を含む処理液を固液分離する装置である。

図２に示すように、固液分離装置１６は、活性汚泥を含む処理液を貯留可能な水槽２４と、水槽２４内に水没設置されるスクリュープレス型分離機２６（以下、単に「分離機２６」ともいう）とを備える。

先ず、スクリュープレス型分離機２６の構成について説明する。

分離機２６は、円筒形状のろ過体４２と、ろ過体４２の内部に回転可能に設けられた濃縮用スクリュー４４とを備え、一端側の投入口４２ａからろ過体４２の内部へと投入された処理液を、濃縮用スクリュー４４の回転力によって他端側へと搬送しつつ濃縮汚泥と分離液とに固液分離する。分離機２６で分離された濃縮汚泥は排出口４２ｂから排出され、分離液は水槽２４内に流出・貯留される。

濃縮用スクリュー４４は、ろ過体４２の軸心と同軸上に延在し、一端側（投入口４２ａ側）から他端側（排出口４２ｂ側）に向かって漸次拡径するスクリュー軸４５と、スクリュー軸４５の外周面にらせん状に設けられたスクリュー羽根４６とを有する。

スクリュー軸４５は、例えば、軸受４７ａ，４７ｂによってその両端部が軸支され、一端側に設けられた駆動装置４８からの回転駆動力によって回転する。駆動装置４８は、例えば、スクリュー軸４５の一端側に巻き掛けられた駆動ベルト４８ａと、該駆動ベルト４８ａを循環駆動することでスクリュー軸４５を回転させるモータ４８ｂとから構成される。図２では、スクリュー軸４５及びこれを軸支する軸受４７ａ，４７ｂを水槽２４内で水没させた構成を例示しているが、スクリュー軸４５の一方又は両方の端部を水槽２４の外部に突出させ、この突出部分を軸受４７ａ等で軸支する構成等としてもよい。

スクリュー軸４５は、上記のように、一端側から他端側に向かって漸次拡径するテーパ形状を有するため、該スクリュー軸４５の外周面とろ過体４２の内周面との間に形成される空間は、一端側（上流側）から他端側（下流側）に向かって次第に狭くなり、これにより処理液中の活性汚泥を圧搾し、固液分離する。

スクリュー軸４５の他端側には、ろ過体４２の内部で固液分離された濃縮汚泥を圧密するテーパコーン４９が設けられている。テーパコーン４９は、スクリュー軸４５の外周面に該スクリュー軸４５と同軸に設けられ、スクリュー軸４５よりも大きな傾斜角度で拡径する傾斜面４９ａを有する。テーパコーン４９は、例えば、スクリュー軸４５の外周面に軸方向に移動可能に外挿され、図示しない油圧シリンダやエアシリンダ等の加圧装置によってろ過体４２側に向かって付勢されている。

図３は、固液分離装置１６のろ過体４２の一部省略斜視図であり、図面の見易さを確保するため、周方向に複数配列されて当該ろ過体４２の外周面を形成するプレート５０のうちの一部のみを図示したものである。図４は、固液分離装置１６のろ過体４２を正面側から見た構成図である。

図２〜図４に示すように、ろ過体４２は、濃縮用スクリュー４４の一端側（小径側）が挿通された支持板５１と、濃縮用スクリュー４４の他端側（大径側）が挿通された支持板５２とを備える。これら支持板５１，５２間に、その周方向に沿って複数（図４では１４枚の構成を例示）のプレート５０が配列され、各プレート５０によってろ過体４２の外周面が形成されている。ろ過体４２は、例えば水槽２４の底面に固定された図示しない基台等によって支持板５１，５２が支持されることで、水槽２４内の所定位置に固定・設置される。

プレート５０は、その長手方向がスクリュー軸４５の軸方向と平行して配置されると共に、支持板５１，５２の両内面にそれぞれ突設された回転軸５３，５４により、長手方向両端面が軸支されている。すなわち、各プレート５０は、回転軸５３，５４を軸中心として回転自由な状態で支持板５１，５２間に設置されている。一対の回転軸５３，５４は、互いの軸方向が同軸上となる位置に設けられ、その軸方向はスクリュー軸４５の軸方向と平行している。

このような各プレート５０は、図３及び図４に示すように、隣接するプレート５０の一部同士、つまり短辺方向で一端側となる側方部位同士が、周方向に順に積層するように配置される。この積層により、各プレート５０の回転軸５３，５４を中心とする回転範囲が規制されると共に、隣接するプレート５０間に形成される隙間（クリアランス）５６が、当該ろ過体４２の内外面間を連通し、処理液からの分離液（ろ液）を外部（水槽２４内）に排出するろ過孔（孔部）５６として機能する。つまり、ろ過体４２は、その外周面がルーバー構造とされたルーバー型ろ過体となっている。各プレート５０が回転可能であるため、ろ過孔５６の開度は可変に構成されており、その開度（プレート５０の積層方向での隙間５６の高さ）は、例えば、０．５ｍｍ〜５ｍｍ程度の範囲に設定される。

プレート５０は、例えば、ステンレス鋼等からなる金属製で長方形の薄板（例えば、板厚２ｍｍ程度）で形成され、図４に示すように、各プレート５０は、運転時の濃縮用スクリュー４４の回転方向Ａ１で前方方向に向かって順に積層されつつ、支持板５１，５２の周方向に沿って１周するように配置されている。

図３及び図４に示すように、各プレート５０の一端側の略中央には、ろ過体４２の周方向を向いて開口するリング部材５７が設置されている。各プレート５０の各リング部材５７に対し、ろ過体４２の周方向に沿ってワイヤ５８が順に挿通されており、ワイヤ５８の両端部はまとめられて巻上ロール５９に巻き掛けられている。巻上ロール５９の回転方向を制御することにより、ワイヤ５８を巻き上げ及び送り出しすることができる。ワイヤ５８によって形成される円の直径を変化させることにより、各プレート５０を回転軸５３，５４を中心として回転させ、その回転位相、つまりろ過孔５６の開度を制御することができる。図３では、ワイヤ５８を１本のみ用いた構成を例示しているが、リング部材５７をプレート５０の長手方向に複数設置し、ワイヤ５８を複数本用いた構成としてもよい。また、ワイヤ５８は、チェーン等によって代替してもよい。

なお、回転軸５３，５４によるプレート５０の回転位相を位置決めする位置決め手段は、リング部材５７、ワイヤ５８及び巻上ロール５９を備えた構成以外であっても勿論よく、例えば、各プレート５０の回転軸５３，５４を中心とする回転位相を個別に制御可能なモータ等を用いてもよい。

図３及び図４に示すように、各プレート５０間の互いに重なり合う部位の端部には、コの字形のスペーサ６０が着脱可能に取り付けられている。スペーサ６０は、隣接するプレート５０の表面に当接することで隙間５６（ろ過孔５６）の高さを規定するものである。つまり、スペーサ６０は、分離機２６の運転時における活性汚泥からの押圧力やワイヤ５８の巻き上げにより、積層された各プレート５０の対抗面（表面）同士が当接・密着し、ろ過孔５６が閉塞されることを防止するものである。スペーサ６０は、プレート５０に対して着脱可能に構成されているため、該スペーサ６０を所望の高さを持つものに交換するだけで、ろ過孔５６の開度を容易に規定・制御することができ、処理液の性状や処理量等に応じた最適な開度のろ過孔５６を容易に形成することができる。なお、スペーサ６０は、コの字形のもの以外であってもよく、例えばプレート５０の内面又は外面に着脱可能なボルト等によって突起等を設けてもよく、さらには、プレート５０の表面自体に凹凸を設けてもよい。また、スペーサ６０の表面のプレート接触部分に弾性材質を使用してもよい。

各プレート５０は回転軸５３，５４によって回転自由に軸支されており、処理液からの押圧力によって揺動動作し、さらにワイヤ５８によって互いに連係されているため、スペーサ６０を設置しなくてもろ過孔５６は十分に確保可能であるが、スペーサ６０を設けることにより、ろ過孔５６をより確実に確保することができ、しかも所望の開度（開口寸法、最小開度）に容易に規制することが可能となる。

回転軸５３は、支持板５１内面の外縁近傍に突設され、複数（プレート５０の設置枚数と同数）が周方向に沿って配列されたピン形状の固定軸である。同様に、回転軸５４は、支持板５２内面の外縁近傍に突設され、複数（プレート５０の枚数と同数）が周方向に沿って配列されたピン形状の固定軸である。

回転軸５３の先端が、プレート５０の長手方向の一端面に形成された軸穴６１に回転可能な状態で挿入され、回転軸５４の先端が、プレート５０の長手方向の他端面に形成された軸穴６２に回転可能な状態で挿入されることで、プレート５０は、各回転軸５３，５４によって支持板５１，５２の対向面間で回転自由に軸支されている。本実施形態では、回転軸５３，５４が挿入される軸穴６１，６２をプレート５０の端面の中心に形成した構成を例示したが（図４等参照）、回転軸５３，５４は、プレート５０の端面において、該端面の長手方向で中心よりも両端側に寄った位置に設けられてもよい。

回転軸５３，５４は、プレート５０の各端面にそれぞれ固定された状態で、各支持板５１，５２に形成された図示しない軸穴に回転可能な状態で挿入される構成であってもよく、また、プレート５０の各端面及び各支持板５１，５２の内面にそれぞれ図示しない軸穴を設け、回転軸５３，５４の両端がそれぞれの軸穴に回転可能な状態で挿入される構成等であってもよい。

図１及び図２に示すように、ろ過体４２の内部へと処理液を投入する投入口４２ａは、支持板５１に開口形成されおり、水槽２４の側壁を貫通する流入路３５が連結されることで水槽２４の外部にある一次貯留槽３４へと連通している。投入口４２ａは、ろ過体４２内の上流側に処理液を投入可能なものであれば、その設置位置や構造は特に限定されず、例えば、ろ過体４２の一端側の上方から水槽２４の水面上にロート状に開口する構成としてもよい。

一方、排出口４２ｂは、スクリュー軸４５の下流側の拡径した外周面から連続するテーパコーン４９の傾斜面４９ａと、支持板５２の開口部５２ａとの間に形成された環状の隙間を管状のカバー部材６３で塞ぐことで形成されており、カバー部材６３の下部に、水槽２４の側壁を貫通する汚泥排出路３８が連結されることで水槽２４の外部にある濃縮液タンク３９へと連通している。排出口４２ｂについても、ろ過体４２内の下流側から濃縮汚泥を排出可能なものであれば、その設置位置や構造は特に限定されない。

次に、水槽２４の構成について説明する。

図２に示すように、水槽２４は、例えば直方体に形成されたプール状の容器であり、分離機２６を水没可能な形状を有する。水槽２４の一側壁の上部には、内部の液体を水槽２４の外部へと連なる分離液樋３７にオーバーフローによって流出（排出）させるための液体排出口（分離液排出口）３６が開口形成されている。換言すれば、液体排出口３６によって水槽２４の水面Ｗが規定されており、貯留された処理液等の上澄み部分が、該液体排出口３６からオーバーフローによって連続的に排出される。液体排出口３６は、オーバーフローを用いた以外の構成であっても勿論よく、例えば、配管やポンプによって水槽２４内の上澄み部分を排出する構成としてもよい。

水槽２４の底部には、該底部に沈殿した汚泥（沈殿汚泥）を外部へと引き抜き、排出するための汚泥排出手段６４が設けられている。汚泥排出手段６４は、水槽２４の底部に連通する配管６４ａと、該配管６４ａを介して汚泥を引き抜くためのポンプ６４ｂとを備える。

２．２ 脱水装置の説明
図５は、図１に示す脱水装置１８の全体構成を示す側面図であり、図６は、図５に示す脱水装置１８を構成する二次濃縮機３０の平面図である。脱水装置１８は、上段の二次濃縮機３０で汚泥（本実施形態では、固液分離装置１６からの濃縮汚泥）を重力ろ過した後、下段の脱水機３２で加圧脱水することにより脱水ケーキとして排出する装置である。

図５に示すように、脱水装置１８は、無端軌道で走行するろ布ベルト（ろ布）２８の上面２８ａで汚泥を重力ろ過（重力濃縮）するろ過部７０を備えた二次濃縮機３０と、二次濃縮機３０で濃縮された汚泥を一対のろ布ベルト（ベルト）７１，７２間で挟持しながら搬送し、加圧脱水する脱水機３２とを備える。二次濃縮機３０の直前には、当該脱水装置１８の前段設備である固液分離装置１６からライン４０ｂを経て搬送された汚泥中に、高分子凝集剤（第１の薬剤）Ｆ１を混合するための凝集混和槽７３が設けられている。高分子凝集剤Ｆ１としては、一般に公知のものを用いればよく、例えば、アニオン性高分子凝集剤やカチオン性高分子凝集剤が挙げられる。

２．２．１ 二次濃縮機の説明
先ず、二次濃縮機３０について説明する。

図５及び図６に示すように、二次濃縮機３０は、凝集混和槽７３からろ布ベルト２８の上面２８ａに投入された汚泥を重力ろ過するろ過部７０と、ろ過部７０で重力ろ過された汚泥を１次脱水ローラ７４によって加圧脱水して下段の脱水機３２へと排出する加圧部７５とを備える。ろ過部７０の途中には、ろ布ベルト２８による搬送方向と交差（図６では直交）する方向に汚泥を移動させる移動機構７６が設けられている。

ろ過部７０は、複数のローラ７７ａ，７７ｂ，７７ｃ，７７ｄ，７７ｅに巻き掛けられ、一方向に周回駆動される無端状のろ布ベルト２８の上面（外周面）２８ａで構成され、ローラ７７ａ，７７ｅ間に張られたろ布ベルト２８の上面２８ａに汚泥が載置されることで、該汚泥に含まれる水分を重力によってろ過分離する手段である。

ろ布ベルト２８は、例えば、通水性を持った長尺帯状のろ布や、微細な孔部が網目状に複数形成された長尺帯状の金属スクリーン等によって構成される。ろ布ベルト２８は、十分な張力で各ローラ７７ａ〜７７ｅに巻き掛けられており、図示しないモータ等の駆動源により、図５中に示す矢印の方向（図５では反時計方向）に走行可能である。すなわち、図５及び図６において、右側（上流側）から左側（下流側）に向かう方向が二次濃縮機３０での汚泥の搬送方向となる。

従って、ろ過部７０の上流位置に凝集混和槽７３の出口ポート７３ａから投入された汚泥は、ろ布ベルト２８によって下流側へと搬送されつつ、水分のみが重力によってろ布ベルト２８を透過してろ過脱水され、ろ過された水分（分離液、ろ液）は、ろ液受皿７８ａ，７８ｂによって回収される（図５参照）。

ろ過部７０を構成するろ布ベルト２８の上面２８ａには、複数本（図６では、移動機構７６の前後に合計１２本の構成を例示）の棒体７９が立設されている。棒体７９は、ろ布ベルト２８上を搬送される汚泥に当接して分散させ、その水切りを促進するための障害物であり、その設置位置や本数、形状等は、適宜変更可能である。なお、移動用スクリュー８０ａ，８０ｂの上流側に設置されている棒体７９については、その一部を１次脱水ローラ７４と同様なローラ（図示せず）に置き換えてもよい。その場合、該ローラとろ布ベルト２８の間には若干の隙間を設けるとよく、該ローラは脱水用としてではなく簡易的な水切り用として用いられる。該ローラは複数あっても構わない。

ろ過部７０における移動機構７６の上流側には、搬送される汚泥に対して鉄系の無機凝集剤（第２の薬剤）Ｆ２を添加する第２薬注装置（薬注装置、薬剤添加装置）８１が設けられている。第２薬注装置８１は、無機凝集剤Ｆ２を貯留する薬品タンク８１ａと、薬品タンク８１ａの出口から２方弁８１ｂで分岐した第１ライン８１ｃ及び第２ライン８１ｄとを備える。無機凝集剤Ｆ２としては、一般に公知のものを用いればよく、例えば、鉄系やアルミ系のものが挙げられる。

図６に示すように、本実施形態では、第１ライン８１ｃをさらに並列に２本に分岐させ、これら２本の第１ライン８１ｃ，８１ｃを移動機構７６の上流位置でろ布ベルト２８の幅方向に渡って延在させることにより、ろ布ベルト２８の両側部近傍にそれぞれ添加ノズル８１ｅを設けている。勿論、第１ライン８１ｃを分岐させずに１本のままで用いてもよい。図５中に破線で示すように、第２ライン８１ｄは、凝集混和槽７３へと投入される汚泥に無機凝集剤Ｆ２を添加可能に配設されており、図示はしないが第１ライン８１ｃの添加ノズル８１ｅと同様な構成でよい。本実施形態の通常の運転状態では、図示しない制御装置の制御下に、２方弁８１ｂは第１ライン８１ｃ側に切換制御されている。

一方、上記した高分子凝集剤Ｆ１は、本実施形態の通常の運転状態では、第１薬注装置（薬剤添加装置）８２によって凝集混和槽７３に投入される直前の汚泥に添加される。第１薬注装置８２は、高分子凝集剤Ｆ１を貯留する薬品タンク８２ａと、薬品タンク８２ａの出口から２方弁８２ｂで分岐した第１ライン８２ｃ及び第２ライン８２ｄとを備える。

図５に示すように、第１ライン８２ｃは、凝集混和槽７３へと投入される汚泥に対し、第２薬注装置８１の第２ライン８１ｄの下流位置で高分子凝集剤Ｆ１を添加可能に配設されている。図６中に破線で示すように、第２ライン８２ｄは、第２薬注装置８１の第１ライン８１ｃの上流位置でろ布ベルト２８の幅方向に渡って延在し、ろ布ベルト２８の両側部近傍にそれぞれ添加ノズル８２ｅが設けられている。本実施形態の通常の運転状態では、図示しない制御装置の制御下に、２方弁８２ｂは第１ライン８２ｃ側に切換制御されている。

通常の運転時、第１薬注装置８２からの高分子凝集剤Ｆ１が添加された汚泥が導入される凝集混和槽７３は、汚泥が貯留されるタンク７３ｂと、タンク７３ｂ内の汚泥をモータ７３ｃを駆動源として攪拌する攪拌羽根７３ｄとを備える。攪拌羽根７３ｄによってタンク７３ｂ内で高分子凝集剤Ｆ１が十分に混合された汚泥は、出口ポート７３ａからろ布ベルト２８の上面２８ａに投入される。

次に、このようなろ過部７０の途中に設けられる移動機構７６は、ろ布ベルト２８上を搬送される汚泥を交差方向に移動させつつ、その幅方向寸法を縮小すると同時に汚泥高さを高くすることで圧密し、第２薬注装置８１によって添加された無機凝集剤Ｆ２を十分に混練する。これにより、二次濃縮機３０及び脱水機３２での汚泥のろ過効率を向上させ、汚泥濃度を高めることを可能とする。

移動機構（スクリューコンベア）７６は、ろ布ベルト２８の上面２８ａの上流側全面に向かって開口して汚泥を受け入れ可能となっており、ろ布ベルト２８による搬送方向と直交する方向に汚泥を移動させる一対の移動用スクリュー８０ａ，８０ｂと、移動用スクリュー８０ａ，８０ｂの下流側に近接配置され、ろ布ベルト２８の幅方向両端側にそれぞれ起立配置された一対の案内板８４ａ，８４ｂとを備える。移動機構７６では、案内板８４ａ，８４ｂ間の隙間（各移動用スクリュー８０ａ，８０ｂ間の隙間と略同一）が、当該移動機構７６から下流側へと汚泥を排出するための通路（汚泥通路８５）となっている。

移動用スクリュー８０ａ，８０ｂは、ろ布ベルト２８による汚泥の搬送方向と直交する方向に延びて該ろ布ベルト２８を幅方向に渡るスクリュー軸８６と、スクリュー軸８６の中央付近を除く両側方の外周面にそれぞれらせん状に設けられたスクリュー羽根８７ａ，８７ｂとを有する。

スクリュー軸８６は、図示しない軸受によって両端部がろ布ベルト２８の幅方向外側位置で軸支され、例えば、ろ布ベルト２８を巻き掛けたローラ７７ａに対し、チェーンやベルト等の可撓性動力伝達部材８８（図５中の２点鎖線参照）によって連係されることで、ろ布ベルト２８の走行に伴って回転可能である。ろ布ベルト２８の走行動作とスクリュー軸８６の回転動作とを同期させる構成とすると、可撓性動力伝達部材８８を巻き掛ける各軸の径を適宜設計し又は図示しない減速装置等を搭載することにより、ろ布ベルト２８による汚泥の搬送速度と、スクリュー軸８６の回転速度（つまり、移動用スクリュー８０ａ，８０ｂによる汚泥の移動速度）との関係を容易に設定・制御することができる。勿論、スクリュー軸８６を独自に回転駆動するモータ等の駆動源を設けてもよい。

各移動用スクリュー８０ａ，８０ｂを構成するスクリュー羽根８７ａ，８７ｂは、ろ布ベルト２８の幅方向両側方に寄った位置でスクリュー軸８６の外周面にそれぞれ設けられ、互いの先端同士が案内板８４ａ，８４ｂ間の隙間と同程度の隙間を介して対向している。各スクリュー羽根８７ａ，８７ｂのらせんの方向は、ろ布ベルト２８の中心線で対照形状（逆向き）となっており、各移動用スクリュー８０ａ，８０ｂによる汚泥の移動方向は、それぞれ反対方向に設定されている。このため、各移動用スクリュー８０ａ，８０ｂは、互いにろ布ベルト２８の幅方向で外側から内側（中央）に向かって汚泥を移動させ、その先端同士が前記隙間を介して離間した中央部では、両外側から移動された汚泥同士が互いに押し合って圧密され、無機凝集剤Ｆ２が汚泥中で十分に混練される。各移動用スクリュー８０ａ，８０ｂは、共通のスクリュー軸８６を用いた構成ではなく、それぞれ個別のスクリュー軸を用いた構成としてもよい。

本実施形態の場合、スクリュー軸８６の中央部、つまり各移動用スクリュー８０ａ，８０ｂ間で露出したスクリュー軸８６の外周面に、ろ布ベルト２８の幅方向中央側を搬送されてきた汚泥と、一対の移動用スクリュー８０ａ，８０ｂによって中央に圧密された汚泥とを下流側へと円滑に排出するためのパドル８９が複数枚設けられている。パドル８９は、例えば、スクリュー軸８６の外周面に周方向に沿って数枚一組で設けられた羽根車である。

案内板８４ａ，８４ｂは、移動用スクリュー８０ａ，８０ｂの下流側であって該移動用スクリュー８０ａ，８０ｂと近接する位置で起立した壁部９０と、壁部９０の下端をろ布ベルト２８による汚泥の搬送方向で上流側へと湾曲させて突出させることで移動用スクリュー８０ａ，８０ｂの下方略半分を覆う底部９１とを有する。各案内板８４ａ，８４ｂの中央側の端部には、ろ布ベルト２８による汚泥の搬送方向に沿って下流側へと延びた一対の通路板９２ａ，９２ｂがそれぞれ設けられている。各案内板８４ａ，８４ｂ間の隙間は、各移動用スクリュー８０ａ，８０ｂによる汚泥の移動方向で前方側に位置しており、この隙間が下流側へと汚泥を排出するための汚泥通路８５を形成している。

壁部９０は、移動用スクリュー８０ａ，８０ｂの高さと同程度の高さに設定される板状部材であり、その高さは適宜変更可能である。底部９１は、図５に示すように、壁部９０の下端から搬送方向で上流側に向かって、移動用スクリュー８０ａ，８０ｂの略中心となる位置まで突出形成される板状部材であり、その長さは適宜変更可能である。案内板８４ａ，８４ｂを構成する壁部９０や底部９１には、微細な孔部を多数形成したスクリーン等を用いてもよい。

各通路板９２ａ，９２ｂは、スクリュー羽根８７ａ，８７ｂ間や案内板８４ａ，８４ｂ間に形成される隙間と同幅の隙間を挟んで互いに対面するように起立設置されている。通路板９２ａ，９２ｂは、移動用スクリュー８０ａ，８０ｂによってろ布ベルト２８の中央付近に圧密された汚泥を、下流側への円滑に排出するための通路を形成する壁部材であり、壁部９０と同程度の高さに設定される。なお、実際上、移動用スクリュー８０ａ，８０ｂによって中央に圧密された汚泥は、ろ布ベルト２８の走行により、一対の案内板８４ａ，８４ｂ（壁部９０）間に形成された汚泥通路８５から下流側へと搬送されるため、通路板９２ａ，９２ｂは省略することもできるが、通路板９２ａ，９２ｂを設けると、中央に圧密され、高さを増した汚泥を下流側へとより円滑に搬送することができる。

加圧部７５は、ろ布ベルト２８に対してその外周面が圧接配置される１次脱水ローラ７４を備える。ろ過部７０でろ過濃縮されると共に、移動機構７６で無機凝集剤Ｆ２が十分に混練され、圧密によって高さを増した汚泥は、加圧部７５で１次脱水ローラ７４とろ布ベルト２８との間で加圧脱水された後、加圧部７５の出口（二次濃縮機３０の出口）から排出・落下され、次工程の脱水機３２に投入される。加圧部７５は、移動機構７６で圧密されて中央に集合させられた汚泥を潰し、ろ布ベルト２８の幅方向に再び拡大させた状態で脱水機３２に送り出すことで、該脱水機３２に投入される汚泥の脱水面積を拡大させ、ここでの脱水効率を向上させる機能も有する。

図５に示すように、加圧部７５と、その下方の脱水機３２との間には、傾斜板９３が配設されている。傾斜板９３は、二次濃縮機３０から排出・落下した汚泥を、脱水機３２の投入位置となるろ布ベルト７１上へと円滑に導くためのガイドである。

２．２．１ 脱水機の説明
次に、脱水機３２について説明する。

図５に示すように、脱水機３２は、二次濃縮機３０の出口から傾斜板９３を介して投入された汚泥を一対のろ布ベルト７１，７２間で搬送しながら加圧脱水する脱水部９４と、脱水部９４で脱水された汚泥をさらに加圧し圧搾する圧搾部９５とを備え、一般的なベルトプレス型脱水機と略同様な構成である。

下側のろ布ベルト７１は、例えば、通水性を持った長尺帯状のろ布や、微細な孔部が網目状に複数形成された長尺帯状の金属スクリーン等によって構成される。ろ布ベルト７１は、十分な張力で複数のローラ９６ａ，９６ｂ，９６ｃ，９６ｄ，９６ｅ，９６ｆ，９６ｇ，９６ｈ，９６ｉ，９６ｊ，９６ｋ，９６ｌ，９６ｍ，９６ｎ間に巻き掛けられており、図示しないモータ等の駆動源により、図５中に示す矢印の方向（図５では時計方向）に走行可能である。

略同様に、上側のろ布ベルト７２についても、例えば、通水性を持った長尺帯状のろ布や、微細な孔部が網目状に複数形成された長尺帯状の金属スクリーン等によって構成される。ろ布ベルト７２は、十分な張力で複数のローラ９６ｏ，９６ｂ，９６ｃ，９６ｄ，９６ｅ，９６ｆ，９６ｇ，９６ｈ，９６ｉ，９６ｊ，９６ｐ，９６ｑ間に巻き掛けられており、図示しないモータ等の駆動源により、図５中に示す矢印の方向（図５では反時計方向）に走行可能である。

ローラ９６ｂ〜９６ｉ間での下のろ布ベルト７１と上のろ布ベルト７２との外周面（表面）同士を上下に蛇行させながら当接（又は近接）配置した部分が、脱水部９４を構成しており、この間で汚泥は十分に加圧脱水される。また、ローラ９６ｊ，９６ｐ間での下のろ布ベルト７１と上のろ布ベルト７２との外周面（表面）同士を当接（又は近接）配置した部分が、圧搾部９５を構成しており、圧搾ローラとなるローラ９６ｊ，９６ｐ間で汚泥はさらに加圧されて圧搾され、所望の水分率の脱水ケーキとなって外部に排出される。

脱水機３２の入口付近には、二次濃縮機３０の出口からろ布ベルト７１上へと落下・投入された汚泥の高さをある程度均一化させ、ろ布ベルト７１，７２間に形成された脱水部９４の入口９４ａへと円滑に導入するための均し板９７が設けられている。均し板９７は、二次濃縮機３０からろ布ベルト７１上への汚泥の落下位置のやや下流側上方に配置され、入口９４ａに向かって次第に下方に傾斜したプレート部材であり、汚泥を下方に押さえつける方向に付勢された板ばね部材で形成してもよい。

脱水機３２の出口には、ローラ９６ｊの外周面を走行するろ布ベルト７１に近接するように、後端下がりの傾斜姿勢で排出トレイ９８が設置されている。脱水ケーキは排出トレイ９８上を滑りながら排出される。排出トレイ９８の上方には、ローラ９６ｐの外周面を走行するろ布ベルト７２に近接するように、後端上がりの傾斜姿勢でスクレバ（掻き取り板）９９が設置されている。ローラ９６ｊ，９６ｐ間から排出トレイ９８へと排出されず、上のろ布ベルト７２に付着したままの汚泥は、スクレバ９９によって掻き取られて排出トレイ９８へと排出される。なお、下のろ布ベルト７１に付着したままの汚泥は、排出トレイ９８によって掻き取られ、そのまま排出トレイ９８上を滑り落ちる。

このような脱水機３２では、二次濃縮機３０からろ布ベルト７１上に投入された汚泥は、入口９４ａから脱水部９４を構成するろ布ベルト７１，７２間に引き込まれて挟持・加圧された状態で下流側へと搬送される。この間、水分のみが両ろ布ベルト７１，７２による加圧力によってろ布ベルト７１を透過してろ過脱水され、さらに圧搾部９５で圧搾された後、脱水ケーキとして排出トレイ９８上に排出される。これら脱水部９４及び圧搾部９５でろ過された水分は、ろ布ベルト７１を透過して落下し、ろ液受皿１００によって回収される。

図５に示すように、このような脱水装置１８では、従来より一般的に用いられているベルトプレス型脱水機を用いたシステムと異なり、二次濃縮機３０のろ布ベルト２８と脱水機３２のろ布ベルト７１，７２とを兼用とせず、それぞれを独立した無端軌道で走行させる構成としている。このため、前段の二次濃縮機３０のろ布ベルト２８の走行速度と、後段の脱水機３２のろ布ベルト７１，７２の走行速度とを異なる速度に容易に制御することができる。この場合、二次濃縮機３０のろ布ベルト２８の走行速度よりも、脱水機３２のろ布ベルト７１，７２の走行速度を遅く設定制御することが好ましい。すなわち、脱水装置１８では、二次濃縮機３０に移動機構７６を搭載しているため、従来の濃縮装置に比べて脱水率が大幅に高まっており、その結果、脱水機３２に投入される汚泥の量（ケーキ量）を大幅に減少させることができ、脱水機３２でのろ布ベルト７１，７２の走行速度を遅くしても、投入される汚泥全量を十分に脱水処理することが可能となっている。そして、脱水機３２でのろ布ベルト７１，７２の走行速度を遅くすることにより、その脱水時にろ布ベルト７１，７２間を通る時間を長くすることができ、脱水機３２をコンパクトな構成としつつも、高い脱水性能を得ることができる。

３． 汚泥処理システムの動作及び作用効果の説明
次に、以上のように構成される汚泥処理システム１０の動作及び作用効果について、汚泥処理システム１０を図１に示すように処理施設１２に適用した場合を例示して説明する。

処理施設１２では、図１に示すように、処理対象となる有機性排水が所定の下水道管等から最初沈殿池２０を経て生物反応槽１４へと供給され、この生物反応槽１４で活性汚泥処理すると共に、汚泥処理システム１０で汚泥の濃縮・脱水を行う。

この際、本実施形態に係る汚泥処理システム１０では、固液分離装置１６を生物反応槽１４の内部に少なくともその一部が水没するように設置している。このため、生物反応槽１４内の活性汚泥を含む処理液は、処理液流入口３３からオーバーフローによって一次貯留槽３４に流入し、そこから流入路３５及び投入口４２ａを介して固液分離装置１６のろ過体４２内へと導入される。

３．１ 固液分離装置の動作の説明
先ず、固液分離装置１６での汚泥の固液分離処理動作を具体的に説明する。

図７は、ろ過体４２を構成する各プレート５０の動作説明図であり、図７（Ａ）は、スクリュープレス型分離機２６が停止状態にある場合の各プレート５０の状態の一例を示す説明図であり、図７（Ｂ）は、スクリュープレス型分離機２６が運転状態にある場合の各プレート５０の状態の一例を示す説明図である。

なお、固液分離装置１６では、運転開始前に水槽２４内に活性汚泥を含む処理液又は水を注入し、分離機２６の全体が水没する程度まで水槽２４内に処理液が貯留されているものとする。

固液分離装置１６では、分離機２６の運転が開始されると、駆動装置４８によって濃縮用スクリュー４４が回転駆動されると共に、流入路３５から投入口４２ａを介して生物反応槽１４からの活性汚泥を含む処理液がろ過体４２の内部に投入される。ろ過体４２内に投入された処理液は、回転する濃縮用スクリュー４４のスクリュー羽根４６によって回転力を受けつつ、ろ過体４２の内周面、つまり周方向に並んだ各プレート５０の内面に押圧されることで、排出口４２ｂに向かって搬送され、同時にろ過体４２によってろ過されて固液分離される。

ここで、固液分離装置１６では、分離機２６（ろ過体４２）を水槽２４内で水没させているため、ろ過体４２の内外が処理液や水で満たされている。従って、図４に示すように、ろ過体４２内に投入された活性汚泥（処理液）Ｗ１は、ろ過体４２の内外を満たすように予め貯留された処理液（水）Ｗ２中で浮遊するようにろ過体４２内に滞留することになり、この状態で濃縮用スクリュー４４が駆動されるため、ろ過体４２内の処理液を円滑に搬送しながら固液分離することができる。なお、一般的な活性汚泥（を含む処理液）の比重は、１．０５程度であることから、上記のように水槽２４内に最初に処理液ではなく水を貯留させておいたとしても、ろ過体４２内に活性汚泥を滞留させておくことは十分可能である。

一方、従来一般的に用いられているスクリュープレス型分離機（図示せず）のように、固液分離を気中で行う構成の場合、活性汚泥は水と同様な緩い状態にあることから、投入するそばからろ過孔を通して漏れ出してしまい、スクリューで搬送及び固液分離することは不可能である。これに対して、当該固液分離装置１６では、液体中に分離機２６を水没させて用いることにより、ろ過体４２内に投入された活性汚泥が投入するそばからろ過孔５６から漏れ出すことを防止でき、濃縮用スクリュー４４によって円滑に搬送し固液分離することが可能となっている。

このような固液分離運転の運転開始前、分離機２６では、巻上ロール５９を駆動してワイヤ５８を送り出しておくことにより、各プレート５０間の隙間５６（ろ過孔５６）は、例えば、図７（Ａ）に示すように、ある程度大きな開度を持った状態等となっている。

一方、運転時には、巻上ロール５９を逆方向に駆動してワイヤ５８を巻き上げておくことにより、各プレート５０間の隙間５６（ろ過孔５６）を、例えば、図７（Ｂ）に示すように、回転軸５３，５４よりも処理液の移動方向Ａ２で上流側の上流側部位５０ｂに設けられたスペーサ６０が、重なり合って隣接するプレート５０の下流側部位５０ａの外面と当接する開度となるように規制する。

このように開度が規制されたろ過孔５６は、図７（Ｂ）に示すように、ろ過体４２の内側から外側に向かう方向で、濃縮用スクリュー４４の回転方向Ａ１（処理液の移動方向Ａ２）と反対方向を向いて開口している。このため、ろ過孔５６に処理液に含まれる固形分が詰まることや、該ろ過孔５６から前記固形分が外部に排出されることを抑制しつつ、処理液がプレート５０の内面に押圧力Ｐで押し付けられる。

従って、ろ過体４２の内容積の減少によって圧搾された処理液中の液体分である分離液は、ろ過孔５６から水槽２４内へと円滑に流出されて貯留され（図７（Ｂ）中の矢印Ｌ参照）、固形分である濃縮汚泥は、排出口４２ｂから汚泥排出路３８を介して濃縮液タンク３９へと排出される。この際、ろ過体４２のろ過孔５６から該ろ過体４２外へと流出され、水槽２４内に貯留された分離液は、液体排出口３６からオーバーフローによって連続的に分離液樋３７へと排水されるため、水槽２４内の液体は次第に清浄化され、この分離液中の固形分や予め水槽２４内に投入された処理液中の固形分は、水槽２４の底部に沈殿し、沈殿汚泥として汚泥排出手段５６によって引き抜き処理される。

所定量の処理液の固液分離運転が完了し、濃縮用スクリュー４４の回転を停止した場合には、再び巻上ロール５９を駆動してワイヤ５８を送り出し、ろ過孔５６の開度を拡大させる（図７（Ａ）参照）。これにより、運転時に、仮にろ過孔５６に固形物等が詰まった場合であっても、ろ過孔５６の開度の拡大によって該固形物は容易に該ろ過孔５６から脱落するため、従来のスクリーンのような目詰まりを除去するメンテナンス作業をなくすことができ、又は大幅に軽減することができる。このメンテナンス時、濃縮用スクリュー４４を逆回転させると、各プレート５０が逆方向に回転され、ろ過孔５６の開度が変動するため、詰まった固形物を一層確実に落とすことができる。

当該固液分離装置１６では、運転時に、ろ過孔５６への固形分等の目詰まりが生じた場合には、該運転を一時停止し、内部に処理液が滞留している状態のままで、濃縮用スクリュー４４の回転停止又は逆回転を行うことで、詰まった固形分を容易に除去し、すぐに脱水運転を再開することも可能である。換言すれば、例えば１日に１回等、所定のタイミングで濃縮用スクリュー４４を回転停止又は逆回転させると、ろ過孔５６での目詰まりを定期的に除去することができるため、実質的にメンテナンスフリーな状態で当該固液分離装置１６を稼動させることができる。

分離機２６では、ワイヤ５８やこれを挿通させるリング部材５７等を省略することも可能である。この場合、運転開始前では、各プレート５０に外力が作用していないことから、各プレート５０の回転軸５３，５４を中心とする回転位相は自由位置にある。このため、各プレート５０間の隙間５６（ろ過孔５６）は、例えば、図７（Ａ）に示すように、ある程度大きな開度を持った状態等となっている。

一方、運転が開始されると、図７（Ｂ）に示すように、スクリュー羽根４６が回転方向Ａ１に回転されるのに伴い、らせん状のスクリュー羽根４６からの回転力を受けて、処理液も回転方向Ａ１と同一の移動方向Ａ２に向かって濃縮用スクリュー４４の回転速度よりも多少遅い速度で移動しつつ、ろ過体４２の直径方向外方へと向かう方向の押圧力Ｐでプレート５０内面に押し付けられる。この際、処理液は、移動方向Ａ２の移動力と押圧力Ｐとを受けて、プレート５０の内面のうち、回転軸５３，５４よりも移動方向Ａ２で下流側に位置した下流側部位５０ａの内面を強く加圧し、該プレート５０を図７（Ｂ）で反時計方向に回転させる。

つまり、運転中には、全てのプレート５０が処理液によって同一方向の回転力を受けるため、各プレート５０は、回転軸５３，５４よりも処理液の移動方向Ａ２で上流側の上流側部位５０ｂに設けられたスペーサ６０が、重なり合って隣接するプレート５０の下流側部位５０ａの外面と当接し、該スペーサ６０の高さ分の開度に一律に規定されたろ過孔５６（隙間５６）が複数形成されることになる。

３．２ 脱水装置の動作の説明
次に、脱水装置１８での汚泥の濃縮・脱水処理動作を具体的に説明する。

処理施設１２では、汚泥処理システム１０を構成する固液分離装置１６で固液分離された濃縮汚泥は、返送汚泥ライン４０からライン４０ｂを経て、脱水装置１８の二次濃縮機３０へと導入される。

ライン４０ｂから脱水装置１８へと供給された濃縮汚泥は、先ず、第１薬注装置８２の第１ライン８２ｃによって所定の高分子凝集剤Ｆ１が添加された状態で凝集混和槽７３に導入される。凝集混和槽７３のタンク７３ｂ内に導入された汚泥は、攪拌羽根７３ｄによって十分に攪拌・混合されてフロック化し、出口ポート７３ａからろ布ベルト２８の上面２８ａの上流側、つまり二次濃縮機３０の入口へと投入される。

二次濃縮機３０に投入された汚泥は、走行するろ布ベルト２８によってろ過部７０を搬送され、途中で棒体７９による水切り促進作用を受けながら重力ろ過（重力脱水）される。この間、図６及び図８に示すように、ろ布ベルト２８の幅方向で両側方を搬送される汚泥に対し、第２薬注装置８１の添加ノズル８１ｅから所定の無機凝集剤Ｆ２が滴下されつつ、該汚泥は移動機構７６に到達する。

図８に示すように、移動機構７６では、ろ布ベルト２８の幅方向で両側方を搬送され、無機凝集剤Ｆ２が搬送方向に連続する帯状に添加された汚泥は、各移動用スクリュー８０ａ，８０ｂの回転に巻き込まれると、案内板８４ａ，８４ｂによって案内されつつ、中央部に向かって押し込まれながら移動する。この際、回転するスクリュー羽根８７ａ，８７ｂによって一定間隔で切断されつつ移動される小さな汚泥の各塊には、それぞれ無機凝集剤Ｆ２が付着している。

無機凝集剤Ｆ２を伴いながら移動用スクリュー８０ａ，８０ｂで移動された汚泥は、ろ布ベルト２８の中央部（中心部）を搬送されてきた汚泥と混合される。同時に、各移動用スクリュー８０ａ，８０ｂによる押出力によってろ布ベルト２８の中央部で汚泥同士が押し潰され合って圧密される。これにより、汚泥は、その幅方向寸法が縮小して高さ（嵩）が増加した状態で、パドル８９の回転力も付与されながら汚泥通路８５を通って通路板９２ａ，９２ｂ間から下流側へと排出され、この間にも、ろ布ベルト２８による重力ろ過が継続されて所望の濃縮濃度まで濃縮される。なお、移動用スクリュー８０ａ，８０ｂの前後位置においてもろ布ベルト２８が走行しているため、パドル８９を省略した構成としても、移動用スクリュー８０ａ，８０ｂによって圧密された汚泥を、案内板８４ａ，８４ｂ間の開口部である汚泥通路８５から下流側へと円滑に排出することは勿論可能である。

このような二次濃縮機３０による濃縮過程において、例えば、図５及び図６に示すように、ろ過部７０の入口側にろ布ベルト２８の幅方向で幅Ｗ１に広がって高さｈ１で投入された汚泥は、移動機構７６から排出される際には、幅Ｗ１より狭い幅Ｗ２に縮小されるため、その平面視での表面積の低下分だけ高さ方向寸法が増して高さｈ２となり、十分に圧密された状態となっている。このため、汚泥の濃縮濃度は、一般的な濃縮装置で通常の重力ろ過のみを受けた場合に比べて大幅に高まる。また、移動機構７６より下流側では汚泥高さが増しているため、その自重によって重力ろ過の効率が一層向上し、しかも無機凝集剤Ｆ２が移動用スクリュー８０ａ，８０ｂによって十分に混練されている。従って、移動機構７６までの時点で十分に脱水され濃縮された汚泥であっても、さらに重力ろ過による濃縮を促進することができる。しかも、移動用スクリュー８０ａ，８０ｂで汚泥を中央部へと移動させる際に、案内板８４ａ，８４ｂとスクリュー羽根８７ａ，８７ｂの回転力とによって汚泥が移動しながら圧搾されるため、汚泥の濃縮がさらに高まることになる。この際、移動用スクリュー８０ａ，８０ｂによって圧搾された汚泥の水分は、壁部９０から底部９１を伝って流れ、ろ布ベルト２８によってろ過される。

移動機構７６によって圧密された汚泥は、その下流側の棒体７９による水切り促進作用を受けつつ、さらに下流側へと搬送されて加圧部７５に導入される。加圧部７５に導入された汚泥は、１次脱水ローラ７４とろ布ベルト２８との間で挟持加圧されることで幅Ｗ２から幅Ｗ３へと広がり、高さｈ２より低い高さｈ３となりながら加圧脱水されて排出・落下し、傾斜板９３上を滑って脱水機３２に投入される。移動機構７６で一旦圧密された汚泥を再び加圧部７５で扁平に広げることにより、後工程である脱水機３２での汚泥の脱水面積を拡大し、その脱水効率を向上させることができる。

脱水機３２の入口側に落下・投入された汚泥は、走行するろ布ベルト７１で搬送されつつ均し板９７で均された後、先ず、入口９４ａから脱水部９４へと導入される。脱水部９４において、汚泥は、蛇行する上下一対のろ布ベルト７１，７２間で挟持・加圧されて効率よく脱水されながら搬送され、次に圧搾部９５に導入される。圧搾部９５において、汚泥は、一対のろ布ベルト７１，７２間に挟持されつつ、圧搾ローラとなるローラ９６ｊ，９６ｐ間で強く加圧されて圧搾されて所望の水分率の脱水ケーキとなり、排出トレイ９８からシステム外部へと排出される。

以上のように、本実施形態に係る汚泥処理システム１０によれば、生物反応槽１４で活性汚泥処理された有機性排水を固液分離する固液分離装置１６と、固液分離装置１６から排出される濃縮汚泥を脱水処理する脱水装置１８とを備える。そして、固液分離装置１６は、濃縮用スクリュー４４と、濃縮用スクリュー４４の周囲にプレート５０を周方向に積層して形成されるろ過体４２とを備え、脱水装置１８は、ろ布ベルト２８の上面で固液分離装置１６からの濃縮汚泥を搬送しながらさらに濃縮する二次濃縮機３０と、二次濃縮機３０から排出される汚泥を加圧脱水する脱水機３２とを備える。

従って、当該汚泥処理システム１０では、生物反応槽１４からの活性汚泥を含む処理液を、濃縮用スクリュー４４とプレート５０を周方向に積層して形成したろ過体４２とを備えた固液分離装置１６によって固液分離し、続いて、二次濃縮機３０と脱水機３２とを備えた脱水装置１８によってさらに濃縮・脱水することができる。このため、生物反応槽１４の後段に設けられる最終沈殿池２１へと導入される処理液中の汚泥濃度を低減することができ、該最終沈殿池２１での処理負荷を低減することができる。さらに、従来一般的な下水処理設備のように、最終沈殿池からの汚泥を濃縮する大型の濃縮装置や脱水装置が不要となるため、設備を省スペース化して薬品添加量を低減しつつ、排出されるケーキの含水率を大幅に低下させることができる。

特に、固液分離装置１６では、濃縮用スクリュー４４の周囲にプレート５０を周方向に積層することでろ過体４２を形成しているため、ろ過孔５６での汚泥の目詰まり等を大幅に低減し、汚泥の濃縮濃度を大幅に高めることができる。しかも、固液分離装置１６の脱水装置１８には、ろ布ベルト２８の上面で汚泥を搬送しながら濃縮する二次濃縮機３０と、二次濃縮機３０から排出される汚泥を加圧脱水する脱水機３２とを備えたため、固液分離装置１６で十分に濃縮された汚泥であってもさらに濃縮・脱水することができ、最終的な脱水ケーキの含水率を大きく低下させることができる。

汚泥処理システム１０では、固液分離装置１６は、生物反応槽１４の内部に少なくとも一部が水没するように設置され、ろ過体４２によって分離されたろ液を貯留可能な水槽２４を備え、濃縮用スクリュー４４及びろ過体４２の少なくとも一部を水槽２４の内部で水没するように設置している。このため、活性汚泥を含む処理液をろ過体４２内の液中で浮遊させながら固液分離することができる。従って、処理される処理液がろ過体４２内への投入後すぐにろ過孔５６から漏れ出してしまうことを防止して、スクリュープレス型分離機２６によって円滑に固液分離することができる。しかも、固液分離装置１６を生物反応槽１４内に設置しているため、その設置スペースが実質的に不要となり、汚泥の処理効率も高い。なお、上記では、図２に示すように、分離機２６（ろ過体４２）の全体を水槽２４内で水没させた構成からなる固液分離装置１６を例示したが、分離機２６（ろ過体４２）は、必ずしもその全体を水没させなくてもよく、例えば、投入口４２ａを含む一部のみを水槽２４内で水没させた構成としてもよい。

脱水装置１８において、二次濃縮機３０は、第１の薬剤である高分子凝集剤Ｆ１が添加された汚泥を重力ろ過するろ過部７０と、ろ過部７０を搬送される汚泥に第２の薬剤である無機凝集剤Ｆ２を添加する第２薬注装置８１と、無機凝集剤Ｆ２が添加された汚泥をろ布ベルト２８による搬送方向と交差する方向に移動させる移動機構７６とを有する。このため、前段の固液分離装置１６で濃縮された後、第１の薬剤が添加され、ろ過部７０で重力ろ過されることである程度濃縮された汚泥に第２の薬剤を添加した後、移動機構７６でろ布ベルト２８の搬送方向と交差する方向に汚泥を移動させることにより、この移動時に汚泥を第２の薬剤と十分に混練し、さらに圧密することができる。特に、汚泥中への適正添加量が少量に設定される鉄系の無機凝集剤Ｆ２を用いた場合であっても、該少量の無機凝集剤Ｆ２を容易に且つ十分に汚泥中に混ぜ込むことができる。これにより、二次濃縮機３０での汚泥の濃縮・脱水率を向上させ、濃縮濃度を一層高めることができる。

しかも、第１の薬剤を添加して濃縮した後に、第２の薬剤を添加する第２薬注装置８１と、この第２の薬剤を混練する移動機構７６とを二次濃縮機３０に設け、その後段に汚泥を加圧脱水する脱水機３２を設けたことにより、高分子凝集剤Ｆ１や無機凝集剤Ｆ２の使用量を少なくしながらも、コンパクトな構成で汚泥の含水率を大幅に低下させ、汚泥の濃縮濃度をさらに高めることが可能となっている。

この場合、移動機構７６は、ろ布ベルト２８による汚泥の搬送方向と交差する方向に延び、その回転によって汚泥を移動させる移動用スクリュー８０ａ，８０ｂを有し、ろ布ベルト２８による汚泥の搬送方向で移動用スクリュー８０ａ，８０ｂの下流側であって該移動用スクリュー８０ａ，８０ｂと近接する位置に、移動用スクリュー８０ａ，８０ｂによる汚泥の移動を案内する案内板８４ａ，８４ｂを起立させている。従って、案内板８４ａ，８４ｂでせき止めながら汚泥を移動用スクリュー８０ａ，８０ｂによって移動させることができ、汚泥を圧搾し、その濃縮濃度を一層高めることができる。

汚泥処理システム１０において、固液分離装置１６は、複数のプレート５０を濃縮用スクリュー４４の軸方向と平行する回転軸５３，５４によって軸支した状態で周方向に順に積層することにより、該積層した各プレート５０間の隙間によってろ過孔５６を形成したろ過体４２を有し、該ろ過体４２の内部に回転可能に設けられた濃縮用スクリュー４４の回転によって投入口４２ａからろ過体４２の内部へと投入された有機性排水を搬送すると同時に固液分離するスクリュープレス型分離機２６とを備える。これにより、プレート５０を回転軸５３，５４によって回転させることで、ろ過孔５６の開度を可変とすることができるため、運転時にはろ過孔５６の開度を狭くすることで、処理液中の固形分を通さず、分離液のみを円滑に流出させることができる一方、運転停止時やメンテナンス時にはろ過孔５６の開度を広くすることで、該ろ過孔５６に詰まった固形分等を容易に除去することができ、メンテナンス性が向上し、オーバーホール費用等も低減することができる。

汚泥処理システム１０では、脱水機３２として、上下一対のろ布ベルト７１，７２間で二次濃縮機３０から排出された汚泥を加圧脱水するベルトプレス型脱水機を用いている。このため、二次濃縮機３０で濃縮された汚泥の濃度を一層確実に高めることができる。

なお、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で自由に変更できることは勿論である。

１０ 汚泥処理システム
１２ 処理施設
１４ 生物反応槽
１６ 固液分離装置
１８ 脱水装置
２０ 最初沈殿池
２１ 最終沈殿池
２４ 水槽
２６ スクリュープレス型分離機
２８，７１，７２ ろ布ベルト
３０ 二次濃縮機
３２ 脱水機
４２ ろ過体
４４ 濃縮用スクリュー
４２ａ 投入口
５０ プレート
５３，５４ 回転軸
５６ 隙間，ろ過孔
７０ ろ過部
７５ 加圧部
７６ 移動機構
８０ａ，８０ｂ 移動用スクリュー
８１ 第２薬注装置
８２ 第１薬注装置
８４ａ，８４ｂ 案内板
９４ 脱水部
９５ 圧搾部

Claims (6)

1. 生物反応槽で活性汚泥処理された有機性排水を固液分離する固液分離装置と、前記固液分離装置から排出される濃縮汚泥を脱水処理する脱水装置とを備える汚泥処理システムであって、
   前記固液分離装置は、濃縮用スクリューと、該濃縮用スクリューの周囲にプレートを周方向に積層して形成されるろ過体とを備え、
   前記脱水装置は、ろ布の上面で前記濃縮汚泥を搬送しながらさらに濃縮する二次濃縮機と、該二次濃縮機から排出される汚泥を加圧脱水する脱水機とを備えることを特徴とする汚泥処理システム。
2. 請求項１記載の汚泥処理システムにおいて、
   前記固液分離装置は、前記生物反応槽の内部に少なくとも一部が水没するように設置され、前記ろ過体によって分離されたろ液を貯留可能な水槽を備え、
   前記濃縮用スクリュー及び前記ろ過体の少なくとも一部を前記水槽の内部で水没するように設置したことを特徴とする汚泥処理システム。
3. 請求項１又は２記載の汚泥処理システムにおいて、
   前記二次濃縮機は、第１の薬剤が添加された汚泥を重力ろ過するろ過部と、
   前記ろ過部を搬送される汚泥に第２の薬剤を添加する薬注装置と、
   前記第２の薬剤が添加された汚泥を前記ろ布による搬送方向と交差する方向に移動させる移動機構とを有することを特徴とする汚泥処理システム。
4. 請求項３記載の汚泥処理システムにおいて、
   前記移動機構は、前記ろ布による汚泥の搬送方向と交差する方向に延び、その回転によって汚泥を移動させる移動用スクリューを有し、
   前記ろ布による汚泥の搬送方向で前記移動用スクリューの下流側であって該移動用スクリューと近接する位置に、前記移動用スクリューによる汚泥の移動を案内する案内板を起立させたことを特徴とする汚泥処理システム。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の汚泥処理システムにおいて、
   前記固液分離装置は、複数の前記プレートを前記濃縮用スクリューの軸方向と平行する回転軸によって軸支した状態で周方向に順に積層することにより、該積層した各プレート間の隙間によってろ過孔を形成した前記ろ過体を有し、該ろ過体の内部に回転可能に設けられた前記濃縮用スクリューの回転によって投入口からろ過体の内部へと投入された有機性排水を搬送すると同時に固液分離するスクリュープレス型分離機を備えることを特徴とする汚泥処理システム。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の汚泥処理システムにおいて、
   前記脱水機は、上下一対のベルト間で前記二次濃縮機から排出された汚泥を加圧脱水するベルトプレス型脱水機であることを特徴とする汚泥処理システム。

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