JP2016140862A - 縦型濾過濃縮機、該縦型濾過濃縮機を用いた濃縮設備および濃縮方法 - Google Patents

Abstract

【課題】沈降性が高い被処理液を濾過する場合に濾過効率の向上を図る。【解決手段】縦方向に延びる中心軸線Ｏを有して内部に被処理液Ａが供給される円筒状の濾過スクリーン２と、濾過スクリーン２内に収容されて中心軸線Ｏ回りに回転させられるスクリュー３と、濾過スクリーン２の少なくとも外周部および底部を覆うように設けられて濾過スクリーン２との間に被処理液Ａから濾過された濾液Ｂを保持する濾液空間Ｓを形成する濾過容器４とを備え、濾過容器４の上部には、濾液空間Ｓに保持された濾液Ｂを排出する濾液排出部７が設けられ、濾過容器４の下部には濾液空間Ｓに沈降した固形物Ｄを引き抜いて間欠的に排出する引き抜き手段８が設けられ、濾過容器４の底部は、濾液空間Ｓの底が中心軸線Ｏに垂直な平面とされ、濾過スクリーン２内の底部は下方に突出して中心軸線Ｏを中心とする凹円錐状に形成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、下水処理工程で発生する初沈汚泥を凝集剤と混合させた凝集初沈汚泥などの固形物の沈降性が比較的高い被処理液を濾過濃縮する縦型濾過濃縮機、該縦型濾過濃縮機を用いた濃縮設備および濃縮方法に関するものである。

このような縦型濾過濃縮機として、特許文献１には、汚泥凝集槽から導入される凝集汚泥（被処理液）を濃縮して濃縮凝集汚泥と分離液（濾液）とを得る汚泥濃縮装置であって、汚泥凝集槽の水面の位置よりも下側に配置されて水位差により凝集汚泥を下端部から内部に導入する円筒体と、この円筒体の周面に形成された濾過スクリーン部と、円筒体の内部に位置して濾過スクリーン部を清掃するとともに凝集汚泥を円筒体の上端部に移送して排出するスクリューと、濾過スクリーン部から分離される分離液を収容するとともに分離液に濾過スクリーン部を水没せしめる外容器と、外容器に設けられた分離液排出口とを備え、円筒体が軸心を略垂直にして配置されたものが提案されている。

この特許文献１に記載された縦型濾過濃縮機においては、分離液排出口は外容器の底部側面に設けられるとともに、この分離液排出口には、上部に分離液排出部が設けられて上方に延びる分離液排出管が連結され、この分離液排出部の位置（高さ）を調整して上述のような水位差を設定するようにしている。また、特許文献１には、このように分離液排出部の位置を調整して水位差を設定するのに代えて、分離液排出口にバルブを連結し、このバルブによって分離液排出量を設定することも記載されている。

このような縦型濾過濃縮機では、濾過スクリーン部が形成された円筒体が略垂直に配置されているため、同じ特許文献１に記載された円筒体や外容器が略水平に配置される横型濾過濃縮機に比べて、スクリューによる清掃によって濾過スクリーン部から剥離した固形物が濾過スクリーン部に再付着し難く、高い濾過効率を得ることができる。また、この横型濾過濃縮機のように円筒体の底部で被処理液の固形物が濾過スクリーン部に接触しながらスクリューによって移送されるようなこともなく、濾過スクリーン部における固形物の通過量が多くなるのも抑えることができる。

特許第３６２７８０９号公報

しかしながら、このような縦型濾過濃縮機においても、ある程度の固形物が濾液とともに濾過スクリーンを通過して外容器（濾過容器）との間の濾液空間に流入することは避けられない。そして、このように濾液空間に流入した固形物は、被処理液が上述した下水汚泥のように固形物の沈降性の高いものである場合には速やかに濾液空間の底部に沈降してしまい、分離液排出口の周辺に沈降したものは分離液とともに排出されてしまうため、分離液中における固形物濃度を上昇させて効率的な濾過濃縮を阻む結果となる。

また、濾液空間底部の分離液排出口から離れた位置に沈降した固形物は、そのまま堆積してしまい、濾過スクリーンの濾過面積を徐々に減少させることになる。このため、濾過が進行するのに従って濾過効率が低下してゆくので、定期的に濾過作業を中断して堆積した固形物を除去しなければならず、これによっても効率的な被処理液の濾過濃縮が妨げられることになる。

本発明は、このような背景の下になされたもので、初沈凝集汚泥のような固形物の沈降性が比較的高い被処理液を濾過する場合に、より一層の濾過効率の向上を図ることが可能な縦型濾過濃縮機、該縦型濾過濃縮機を用いた濃縮設備および濃縮方法を提供することを目的としている。

上記課題を解決して、このような目的を達成するため、本発明の縦型濾過濃縮機は、縦方向に延びる中心軸線を有して内部に被処理液が供給される円筒状の濾過スクリーンと、この濾過スクリーンの内部に収容されて上記中心軸線回りに回転させられるスクリューと、上記濾過スクリーンの少なくとも外周部および底部を覆うように設けられて該濾過スクリーンとの間に上記被処理液から濾過された濾液を保持する濾液空間を形成する濾過容器とを備え、上記濾過容器の上部には、上記濾液空間に保持された上記濾液を排出する濾液排出部が設けられるとともに、上記濾過容器の下部には、上記濾液空間に沈降した固形物を引き抜いて間欠的に排出する引き抜き手段が設けられており、上記濾過容器の底部は、上記濾液空間の底に位置する部分が上記中心軸線に垂直な平面上に延びる円環状とされる一方、上記濾過スクリーン内の底部を覆う中央部は下方に突出して上記中心軸線を中心とする凹円錐状の漏斗形に形成されて内周側に向かうに従い下方に向かうように傾斜が付けられていることを特徴とする。

このように構成された縦型濾過濃縮機において、まず濾過スクリーンを通過して濾過容器との間の濾液空間に保持された濾液は、この濾過容器の上部に設けられた濾液排出部から排出されるため、濾液空間に固形物が流入しても、被処理液として下水汚泥の初沈汚泥を供給して濾過濃縮する場合のように、被処理液中の固形物の沈降性が比較的高いときには、ある程度は固形物が沈降した比較的清澄な濾液を排出することができる。また、こうして濾液を濾過容器の上部から排出する場合には、濾過容器内に濾液の上向流が発生するが、この上向流の速度は濾過容器の上部ほど大きく、下部ほど小さくなるので、沈降した固形物が巻き上げられるのを抑えることができ、効率よく濾液から固形物を分離することが可能となる。

そして、このような濾過容器の下部には、濾液空間に沈降した固形物を引き抜いて間欠的に排出する引き抜き手段が設けられており、沈降した固形物が濾過容器の底部に堆積しても、この引き抜き手段によって排出することにより、同時に排出される濾液の排出量は抑えつつ、除去することができる。このため、堆積した固形物によって濾過スクリーンの濾過面積が減少するのを防いで濾過効率の低下を抑制することができるとともに、堆積した固形物の除去のために濾過作業を中断する必要もなくなって、効率的な濾過作業を行うことが可能となる。

ここで、引き抜き手段は、上記濾過容器の下部に接続された少なくとも１つの自動弁であるのが望ましい。自動弁により、堆積した固形物を自動で間欠的に濾液とともに引き抜くことができる。

また、上記引き抜き手段は、上記濾過容器の下部に接続された第１の弁と、この第１の弁の下方に配設される第２の弁と、これら第１、第２の弁の間に配設されて間欠的に引き抜かれた上記固形物を一時的に貯留する貯留タンクとを備えたものであってもよい。このような引き抜き手段においては、第１の弁を開くとともに第２の弁は閉じておいて濾過容器から引き抜いた固形物を貯留タンクに貯留し、次いで第１の弁を閉じた後に第２の弁を開くことにより、固形物を貯留タンクから間欠的に排出することができる。また、排出後に第２の弁を閉じた後に第１の弁を開くことにより、排出の際に貯留タンクに流入した空気を気泡として濾液空間に供給することができ、この気泡が上昇するときの衝撃によって堆積した固形物を崩して排出し易くするとともに、気泡が濾過スクリーンを洗浄する効果を得ることができる。

さらに、濾過容器の下部には、複数のこれらのような引き抜き手段が設けられているのが望ましい。特に、環状をなすことになる濾液空間の底部に周方向に間隔をあけて複数の引き抜き手段を設ければ、この底部の全周に亙って堆積する固形分を除去することができる。ただし、この場合には、これら複数の引き抜き手段によって同時に固形物を濾液とともに排出すると、濾液空間の液位が大きく低下して濾過スクリーン内の被処理液との圧力差が一時的に拡大し、通常では濾過スクリーンに詰まらない固形物が強く押し込まれて目詰まりを生じるおそれがあるので、複数の引き抜き手段により一つずつ順次間欠的に上記固形物を排出するのが望ましい。

また、上記濾過容器には、少なくとも上記濾過スクリーン内の底部を覆う部分に下方に向かう傾斜を付けることにより、濾過スクリーン内で濾液から分離して底部に沈降する固形物を、この傾斜に沿って１箇所に集めて効率的に排出することができる。

一方、本発明の濃縮設備は、このような縦型濾過濃縮機を用いた濃縮設備であって、第１には、上記引き抜き手段によって引き抜かれた固形物を上記被処理液と混合する混合手段を備えていることを特徴とする。固形物は、上述のように引き抜き手段によって濾液とともに引き抜かれるので、これを再び縦型濾過濃縮機によって濾過濃縮される被処理液に混合して還元することにより、固形物の回収率が向上する。このような混合手段としては例えば被処理液の貯留タンクや、縦型濾過濃縮機に被処理液を供給する供給配管に配置したラインミキサーなどが挙げられる。

ただし、このような被処理液の貯留タンクを備えることのない濃縮設備であって、その代わりに、例えば下水処理設備における余剰汚泥の機械濃縮機のような上記縦型濾過濃縮機とは異なる他の濃縮機を備えた濃縮設備の場合には、引き抜いた固形物を余剰汚泥の貯留槽に投入するなどして、この他の濃縮機に供給するのが望ましい。また、被処理液が下水汚泥の初沈汚泥であって、上記縦型濾過濃縮機と、このような他の濾過濃縮機とを用いた濃縮方法では、上記被処理液として下水汚泥の初沈汚泥を上記縦型濾過濃縮機に供給して濾過濃縮する第１の濾過濃縮工程と、最終沈殿池から排出された下水汚泥の余剰汚泥を上記他の濃縮機に供給して濾過濃縮する第２の濾過濃縮工程と、上記第１の濾過濃縮工程において濾過濃縮された濃縮液と上記第２の濾過濃縮工程において濾過濃縮された濃縮液をメタン発酵槽に供給して発酵させる工程とを含むことが望ましい。

以上説明したように、本発明によれば、濾液を濾過容器の上部の濾液排出部から排出することにより、濾液から固形物を効率よく分離することができる一方、濾液空間に沈降した固形物は濾過容器の下部に設けられた引き抜き手段によって間欠的に引き抜くことにより、濾過効率の低下を抑制するとともに濾過作業自体の効率化を図ることができる。

本発明の縦型濾過濃縮機の一実施形態を示す概略図である。 図１に示す実施形態の縦型濾過濃縮機を用いた本発明の濃縮設備の一実施形態を示す概略図である。

図１は、本発明の縦型濾過濃縮機１の一実施形態を示す概略図であり、図２は、この実施形態の縦型濾過濃縮機１を用いた本発明の濃縮設備の一実施形態を示すものである。本実施形態の縦型濾過濃縮機１は、下水処理設備の最初沈殿池において沈殿した初沈汚泥のような固形物の沈降性の高い被処理液Ａを濾過濃縮するものであり、本実施形態の濃縮設備は上述した下水処理設備である。

本実施形態の縦型濾過濃縮機１は、縦方向に延びる中心軸線Ｏを有して内部に被処理液Ａが供給される円筒状の濾過スクリーン２と、この濾過スクリーン２の内部に収容されて上記中心軸線Ｏ回りに回転させられるスクリュー３と、濾過スクリーン２の少なくとも外周部および底部を覆うように設けられて濾過スクリーン２との間に被処理液Ａから濾過された濾液Ｂを保持する濾液空間Ｓを形成する濾過容器４とを備えている。

濾過スクリーン２は、パンチングメタルやウェッジワイヤ等の濾過材により形成されていて、被処理液Ａ中の液分である濾液Ｂは通過可能とされるとともに、同被処理液Ａ中のある程度の大きさの固形物は通過不可能とされている。濾過スクリーン２の目開きの形状は円形でも角形でもよいが、角形とすることが濾過スクリーン２の強度確保の理由から好ましい。また、目開きの寸法は、円形であれば直径０．１ｍｍ〜５．０ｍｍ程度が望ましく、特に直径０．２ｍｍ〜３．０ｍｍが好ましい。また、角形であれば少なくとも一辺が０．１ｍｍ〜５．０ｍｍであることが望ましく、特に０．２ｍｍ〜３．０ｍｍとするのが好ましい。さらに、濾過スクリーン２の上端部は濾過容器４の上端部よりも上方に突出したケーシング２Ａによって液密にカバーされている。また、スクリュー３は、上記中心軸線Ｏに沿って延びる該中心軸線Ｏ回りに回転可能な回転軸の外周に螺旋状のスクリュー羽根が取り付けられたものであり、スクリュー羽根の外径は濾過スクリーン２の内周面に摺接可能な大きさとされて、この濾過スクリーン２の内周面に付着した固形物を掻き取って除去する。

さらに、濾過容器４は、濾過スクリーン２よりも外径の大きな有底の中心軸線Ｏを中心とした円筒状をなして濾過スクリーン２の外周部と底部を覆い、さらに本実施形態では濾過スクリーン２の上端部に設けられた上記ケーシング２Ａの周りも覆うように形成され、この濾過容器４の内周面と濾過スクリーン２の外周面との間に円筒状の上記濾液空間Ｓが形成される。そして、濾過容器４の底部は、濾液空間Ｓの底に位置する部分が中心軸線Ｏに垂直な平面上に延びる円環状とされる一方、濾過スクリーン２内の底部を覆う中央部４Ａは下方に突出して中心軸線Ｏを中心とする凹円錐状の漏斗形に形成されており、内周側に向かうに従い下方に向かうように傾斜が付けられている。

このような本実施形態の縦型濾過濃縮機１において、被処理液Ａは濾過スクリーン２上端部の上記ケーシング２Ａに接続された被処理液供給管５から該濾過スクリーン２内に供給され、重力落下およびスクリュー３の回転によって下方に移送されつつ、濾過スクリーン２によって濾液Ｂが固形物から分離されて濾液空間Ｓに排出させられる。また、濾過容器４底部の漏斗形の上記中央部４Ａにはその下端近傍に濃縮液排出管６が接続されており、濾液Ｂが分離された固形物濃度の高い濃縮液Ｃはこの濃縮液排出管６から排出される。

さらに、濾過容器４の上部には、本実施形態における濾液排出部として上記濾液空間Ｓに連通するように濾液排出管７が接続されていて、濾過スクリーン２により固形物が分離された固形物濃度の低い濾液Ｂはこの濾液排出管７から排出させられる。ここで、上記被処理液供給管５から濾過スクリーン２内に供給される被処理液Ａの液位は、濾過容器４の上端（濾液空間Ｓの上端）および濾液排出管７の上端部における濾液Ｂの液位よりも高くなるように設定されるとともに、この濾液排出管７の上端部は濾過容器４の上端よりも高くされていて、濾液Ｂは、濾過スクリーン２内の被処理液Ａとの液位差による圧力により、濾過スクリーン２を通過して濾液空間Ｓに流れ込むとともに濾液排出管７の上端部に達して排出される。

一方、濾液空間Ｓには、濾液Ｂとともに被処理液Ａ中の小さな固形物Ｄも濾過スクリーン２を通過して流れ込む。こうして濾液空間Ｓに流れ込んだ固形物Ｄは、上述のように沈降性が高いので濾液空間Ｓの底部に沈降して堆積し、濾過スクリーン２の濾過面積を減少させる。これに対して、本実施形態の縦型濾過濃縮機１では、濾過容器４の下部に、このように濾液空間Ｓに沈降した固形物Ｄを引き抜いて間欠的に排出する引き抜き手段８が設けられている。

本実施形態における引き抜き手段８は、濾過容器４の下部に引き抜き管８Ａが接続されるとともに、この引き抜き管８Ａに、濾過容器４の下部に接続された第１の弁８Ｂと、この第１の弁８Ｂの下方に配設される第２の弁８Ｃと、これら第１、第２の弁８Ｂ、８Ｃの間に配設されて間欠的に引き抜かれた上記固形物Ｄを一時的に貯留する貯留タンク８Ｄとが備えられて構成されている。第１、第２の弁８Ｂ、８Ｃは、図示されないタイマーや、濾過容器４の底部または貯留タンク８Ｄに設けられた固形物Ｄの堆積量を感知するセンサーにより、自動的に間欠作動する自動弁である。

このような引き抜き手段８により、濾液空間Ｓの底部に堆積した固形物Ｄを引き抜いて間欠的に排出するには、まず排出時以外は第１の弁８Ｂを常時開いておくとともに第２の弁８Ｃは閉じておいて、濾液空間Ｓ底部に堆積した固形物Ｄを濾液Ｂの一部とともに重力により貯留タンク８Ｄに導入して貯留する。そして、上記タイマーにより一定時間が経過したり、上記センサーによって固形物Ｄの堆積量が一定量に達したことを感知したりした際には、第１の弁８Ｂを閉じるとともに第２の弁８Ｃを開くことにより、貯留タンク８Ｄから固形物Ｄおよび濾液Ｂを間欠的に排出する。こうして固形物Ｄが排出されたなら、再び第２の弁８Ｃを閉じるとともに第１の弁８Ｂを開いて固形物Ｄを貯留タンク８Ｄに導入する。なお、第１、第２の弁８Ｂ、８Ｃの開閉操作は同時でなくてもよく、例えば固形物Ｄおよび濾液Ｂの貯留タンク８Ｄからの排出時には第１の弁８Ｂを閉じた後に第２の弁８Ｃを開いたり、また固形物Ｄおよび濾液Ｂが貯留タンク８Ｄから排出された後は第２の弁８Ｃを閉じた後に第１の弁８Ｂを開いたりするように制御することも可能である。

また、第１、第２の弁８Ｂ、８Ｃの開閉操作は、例えば、濾液空間Ｓの液位が濾液排出管７からの濾液Ｂの継続的な排出が維持される高さの範囲内で行われることが望ましい。引き抜き管８Ａからの濾液Ｂの排出量が多くなり、濾液排出管７からの濾液Ｂの排出が停止するほど濾液空間Ｓの液位が大きく低下すると、濾過スクリーン２内の被処理液Ａとの圧力差が一時的に拡大し、通常では濾過スクリーン２に詰まらない大きな固形物Ｄが押し込まれて目詰まりを生じるおそれがある。具体的には、第２の弁８Ｃが開いている時間を濾液空間Ｓの液位が濾液排出管７の下端より低下しないように制御すればよい。

このように、上記構成の縦型濾過濃縮機１においては、上述のような引き抜き手段８により、濾液空間Ｓに沈降した固形物Ｄを引き抜いて間欠的に排出することができるので、濾過スクリーン２の濾過面積が減少して濾過効率が低下するのを防ぐことができるとともに、堆積した固形物Ｄを除去するために濾過作業を中断する必要もなくなって濾過作業自体の効率化を図ることもできる。しかも、固形物Ｄの排出は間欠的であるので、同時に排出される濾液Ｂの排出量を抑えることができ、被処理液Ａの効率的な濾過濃縮を図ることもできる。

また、上記構成の縦型濾過濃縮機１では、固形物Ｄが分離された濾液Ｂの排出は、濾過容器４の上部に設けられた濾液排出部である濾液排出管７を通して行われる。このため、固形物Ｄの沈降性が高い被処理液Ａの場合には、濾液空間Ｓに小さな固形物Ｄが流れ込んでも、上澄みである固形物濃度の低い比較的清澄な濾液Ｂを排出することができるので、濾過効率の向上を図ることができる。さらに、こうして濾液Ｂを濾過容器４の上部から排出する場合には、濾過容器４内に濾液Ｂの上向流が発生するが、この上向流の速度は濾過容器４の上部ほど大きく、下部ほど小さくなるので、沈降した固形物Ｄが巻き上げられるのを抑えることができ、効率よく濾液Ｂから固形物Ｄを分離することが可能となる。

一方、本実施形態では、上記引き抜き手段８が自動弁である第１、第２の弁８Ｂ、８Ｃを用いたものであるので、引き抜き操作に人手を要することがない。また、これら第１、第２の弁８Ｂ、８Ｃの間に引き抜いた固形物Ｄを一時的に貯留する貯留タンク８Ｄを備えて、第１、第２の弁８Ｂ、８Ｃの開閉操作により間欠的に固形物Ｄを排出するので、排出の際に貯留タンク８Ｄ内に空気を導入し、排出後に第２の弁８Ｃを閉じるとともに第１の弁８Ｂを開いた際にこの空気を気泡として濾液空間Ｓに供給することができる。そして、この気泡が濾液空間Ｓ内を上昇するときの衝撃により、堆積した固形物Ｄを崩して排出し易くするとともに、濾過スクリーン２の内周面に付着した固形物Ｄを剥離して洗浄を行うこともできる。

なお、本実施形態における引き抜き手段８は、このように第１、第２の弁８Ｂ、８Ｃと貯留タンク８Ｄとを備えたものであるが、例えば単に濾過容器４の下部に自動弁等を接続したり、あるいは第１の弁８Ｂを省略したりして、この自動弁や第２の弁８Ｃだけを間欠的に開閉することにより、堆積した固形物Ｄを引き抜いて排出してもよい。

また、図１では引き抜き手段８が１つしか示されていないが、複数の引き抜き手段８を濾過容器４の下部に設けてもよく、例えば上述のように円環状をなす濾過容器４の底部に周方向に等間隔に複数の引き抜き手段８を配設すれば、この底部の全周に亙って堆積した固形物Ｄを排出して満遍なく除去することができる。

ただし、このように複数の引き抜き手段８を設けた場合には、これら複数の引き抜き手段８を一つずつ順次間欠的に動作させて固形物Ｄを排出するのが望ましい。複数の引き抜き手段８を同時に動作させて固形物Ｄを排出すると、同時に多くの濾液Ｂも排出されてしまうので、上述したのと同様に濾液空間Ｓの液位が大きく低下して濾過スクリーン２内の被処理液Ａとの圧力差が一時的に拡大し、通常では濾過スクリーン２に詰まらない大きな固形物Ｄが押し込まれて目詰まりを生じるおそれがある。

また、本実施形態の縦型濾過濃縮機１では、濾過容器４の少なくとも濾過スクリーン２内の底部を覆う中央部４Ａが凹円錐状の漏斗形に形成されて内周側に向かうに従い下方に向かうように傾斜が付けられており、従って濾過スクリーン２内において濾液Ｂから分離して沈降する固形物Ｄをこの傾斜に沿って１箇所に集めて濃縮液Ｃとして効率的に濃縮液排出管６から排出することができる。

次に、このような縦型濾過濃縮機１を用いた濃縮設備（下水処理設備）および濾過方法の一実施形態について、図２に基づき説明する。図２において、符号１１で示すのは該下水処理設備において凝集剤等が添加された下水Ｅが導入される最初沈殿池であり、本実施形態の濃縮設備では上述のようにこの最初沈殿池１１において沈殿した初沈汚泥が除塵された後、被処理液Ａとして上記実施形態の縦型濾過濃縮機１に被処理液供給管５を通して供給される。

また、最初沈殿池１１において初沈汚泥が沈殿した後の下水Ｅは、生物反応槽１２に送られて処理され、次いで最終沈殿池１３において汚泥が沈殿した後に清澄な放流水Ｆとして放流される。この最終沈殿池１３において沈殿した汚泥は、その一部が返送汚泥Ｇとして生物反応槽１２に送られる下水Ｅと混合させられて該生物反応槽１２における処理に利用される一方、残りは余剰汚泥Ｈとして、本実施形態の濃縮設備における他の濃縮機としての機械濃縮機１４に供給されて濃縮される。具体的に、このような機械濃縮機１４としては、例えばベルト濃縮機や遠心濃縮機が好適である。

なお、この機械濃縮機１４によって余剰汚泥Ｈから濃縮された濃縮液（濃縮汚泥）Ｉと上記縦型濾過濃縮機１の濃縮液排出管６から排出される濃縮液Ｃとは、例えばメタン発酵槽１５に送られてバイオガスＪの発生に利用される。なお、これら濃縮液（濃縮汚泥）Ｉと濃縮液Ｃとは、図示されない混合装置によって予め混合した上でメタン発酵槽１５に供給されるのが好ましい。また、機械濃縮機１４で濾過された濾液Ｋと縦型濾過濃縮機１の濾液排出管７から排出される濾液Ｂとは、最初沈殿池１１に導入される下水Ｅに返流される。そして、本実施形態の濃縮設備では、縦型濾過濃縮機１の引き抜き手段８によって引き抜かれて排出された固形分Ｄと濾液Ｂとは、他の濃縮機である機械濃縮機１４に供給される。

このような下水処理設備では、最初沈殿池１１において沈殿した初沈汚泥の濃縮は従来重力濃縮槽により行われていたが、このような重力濃縮槽の問題点として、本来は汚泥処理側のメタン発酵槽１５に送られるべき固形物が、最初沈殿池１１に返流される濾液に多く混入してしまい、下水処理への負荷が増大してしまうことが挙げられる。これは、重力濃縮槽内で沈降、回収される汚泥が槽内で発酵し、発酵に伴い発生したガスと汚泥粒子が結びついて浮上してしまうことによるためであり、特に気温が高くて発酵が起こりやすい夏期に顕著となる。

また、汚泥処理側から見ると、濃縮工程において回収される固形物が濾液に多く混入して最初沈殿池１１に返流されてしまうと、本実施形態の濃縮設備のように固形物をメタン発酵槽１５に供給する場合に固形物供給量が減ってしまい、このメタン発酵槽１５で発生する燃料として利用可能なバイオガスＪの発生量も減ってしまうことになる。

これに対して、縦型濾過濃縮機１を初沈汚泥の濾過濃縮に用いた本実施形態の濃縮設備および濾過方法によれば、この従来の重力濃縮槽と比較して縦型濾過濃縮機１による濾過では、上述のように被処理液Ａから濾液Ｂと濃縮液Ｃ中の固形物Ｄとを効率よく濃縮するとともに分離することができるので、固形物Ｄが最初沈殿池１１に返流される濾液Ｂに多く混入するのを防ぐことができ、下水処理の負荷が増大するのを抑えることができるとともに、メタン発酵槽１５において発生するバイオガスＪの増加を図ることができる。

しかも、本実施形態の濃縮設備では、上記縦型濾過濃縮機１の引き抜き手段８によって濾液空間Ｓから引き抜かれた固形物Ｄも、同時に引き抜かれる濾液Ｂとともに機械濃縮機１４を介してメタン発酵槽１５に供給されるので、この引き抜かれた固形物Ｄを最初沈殿池１１に返流することなく、効率的にバイオガスＪの発生に利用することができる。

すなわち、本実施形態の濃縮設備のような下水処理設備では、最初沈殿池１１において発生した初沈汚泥は貯留槽を経ることなく濃縮機（縦型濾過濃縮機１）に被処理液Ａとして供給される。また、縦型濾過濃縮機１から排出された濾液Ｂも沈殿池等を経て最初沈殿池１１に返流されるが、この最初沈殿池１１における固形物Ｄの回収率は縦型濾過濃縮機１よりも大幅に低いので、引き抜き手段８から排出した固形物Ｄを最初沈殿池１１に返流すると、この固形物Ｄが結果的に再び縦型濾過濃縮機１において濾過されることになって効率的ではない。特に初沈汚泥は沈降性が比較的高く、濃縮が比較的容易なため、縦型濾過濃縮機１では被処理液Ａを濃縮液Ｃとして比較的高い濃度に濃縮できるものの、濾過スクリーン２の濾過面に接する汚泥が局所的に高濃度化することがあり、固形物Ｄと濾過面の接触確度が比較的高いことから、固形物Ｄが濾過面を通過する確率が他の機械濃縮機と比較して高くなる傾向があることを本発明の発明者らは知見した。

そこで、本実施形態の濃縮設備では、この引き抜き手段８によって引き抜かれた固形物Ｄを、余剰汚泥Ｈを濾過濃縮する縦型濾過濃縮機１とは異なる他の濃縮機である機械濃縮機１４に供給することにより、機械濃縮機１４から排出される濃縮液Ｉの一部として回収する。その結果、固形物Ｄが濃縮設備内で循環してしまうような事態を防いで設備全体としての固形物Ｄの回収率の向上を図り、メタン発酵槽１５に供給される固形物Ｄを増加させて効率的なバイオガスＪの発生を促進することができるのである。さらに、機械濃縮機１４の濾液Ｋ、および縦型濾過濃縮機１の濾液Ｂを介して最初沈殿池１１へ返送される固形物Ｄの量が減少することになるため、下水処理の負荷を低減させること、すなわち生物反応槽１２の曝気に必要な動力の削減が可能となる。

ただし、このような他の濃縮機を備えることがなく、その一方で被処理液供給管５の前段に被処理液Ａの貯留タンク等が備えられた濃縮設備においては、この貯留タンクを混合手段として引き抜き手段８から排出した濾液Ｂと固形物Ｄを該混合手段に供給することにより、被処理液Ａと混合するようにしてもよい。この場合には、固形物Ｄは循環することになるが、例えば排出された固形物Ｄを廃棄する場合などに比べれば、固形物Ｄの回収率が向上する。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、この実施形態はあくまでも本発明の要旨の範囲内の一つの例に過ぎず、本発明の要旨から逸脱しない範囲内での構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。すなわち、本発明は、上述した説明によって限定されることはなく、添付の特許請求の範囲によってのみ限定され、その範囲内で適宜変更可能であることは勿論である。

１ 縦型濾過濃縮機
２ 濾過スクリーン
３ スクリュー
４ 濾過容器
４Ａ 濾過容器４の底部中央部
５ 被処理液供給管
６ 濃縮液排出管
７ 濾液排出管（濾液排出部）
８ 引き抜き手段
８Ａ 引き抜き管
８Ｂ 第１の弁
８Ｃ 第２の弁
８Ｄ 貯留タンク
１１ 最初沈殿池
１２ 生物反応槽
１３ 最終沈殿池
１４ 機械濃縮機（他の濃縮機）
１５ メタン発酵槽
Ａ 被処理液
Ｂ、Ｋ 濾液
Ｃ、Ｉ 濃縮液
Ｄ 固形物
Ｅ 下水
Ｆ 放流水
Ｇ 返送汚泥
Ｈ 余剰汚泥
Ｊ バイオガス
Ｏ 濾過スクリーン２の中心軸線
Ｓ 濾液空間

Claims (10)

1. 縦方向に延びる中心軸線を有して内部に被処理液が供給される円筒状の濾過スクリーンと、この濾過スクリーンの内部に収容されて上記中心軸線回りに回転させられるスクリューと、上記濾過スクリーンの少なくとも外周部および底部を覆うように設けられて該濾過スクリーンとの間に上記被処理液から濾過された濾液を保持する濾液空間を形成する濾過容器とを備え、
   上記濾過容器の上部には、上記濾液空間に保持された上記濾液を排出する濾液排出部が設けられるとともに、上記濾過容器の下部には、上記濾液空間に沈降した固形物を引き抜いて間欠的に排出する引き抜き手段が設けられており、
   上記濾過容器の底部は、上記濾液空間の底に位置する部分が上記中心軸線に垂直な平面上に延びる円環状とされる一方、上記濾過スクリーン内の底部を覆う中央部は下方に突出して上記中心軸線を中心とする凹円錐状の漏斗形に形成されて内周側に向かうに従い下方に向かうように傾斜が付けられていることを特徴とする縦型濾過濃縮機。
2. 上記引き抜き手段は、上記濾過容器の下部に接続された少なくとも１つの自動弁であることを特徴とする請求項１に記載の縦型濾過濃縮機。
3. 上記引き抜き手段は、上記濾過容器の下部に接続された第１の弁と、この第１の弁の下方に配設される第２の弁と、これら第１、第２の弁の間に配設されて引き抜かれた上記固形物を一時的に貯留する貯留タンクとを備えていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の縦型濾過濃縮機。
4. 上記濾過容器の下部には、複数の上記引き抜き手段が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載の縦型濾過濃縮機。
5. 請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載の縦型濾過濃縮機を用いた濃縮設備であって、
   上記引き抜き手段によって引き抜かれた上記固形物を上記被処理液と混合する混合手段を備えていることを特徴とする濃縮設備。
6. 請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載の縦型濾過濃縮機を用いた濃縮設備であって、
   上記縦型濾過濃縮機とは異なる他の濃縮機を備え、
   上記引き抜き手段によって引き抜かれた上記固形物を、上記他の濃縮機に供給することを特徴とする濃縮設備。
7. 請求項３に記載の縦型濾過濃縮機を用いた濃縮方法であって、
   上記第１の弁を開くとともに上記第２の弁は閉じておいて引き抜かれた上記固形物を上記貯留タンクに貯留し、次いで上記第１の弁を閉じた後に上記第２の弁を開いて上記固形物を上記貯留タンクから排出し、さらに上記第２の弁を閉じた後に上記第１の弁を開くことを特徴とする濃縮方法。
8. 請求項４に記載の縦型濾過濃縮機を用いた濃縮方法であって、
   上記複数の引き抜き手段により、一つずつ順次間欠的に上記固形物を排出することを特徴とする濃縮方法。
9. 請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載の縦型濾過濃縮機を用いた濃縮方法であって、
   上記被処理液として下水汚泥の初沈汚泥を供給して濾過濃縮することを特徴とする濃縮方法。
10. 請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載の縦型濾過濃縮機と、この縦型濾過濃縮機とは異なる他の濃縮機とを用いた濃縮方法であって、
    上記被処理液として下水汚泥の初沈汚泥を上記縦型濾過濃縮機に供給して濾過濃縮する第１の濾過濃縮工程と、
    最終沈殿池から排出された下水汚泥の余剰汚泥を上記他の濃縮機に供給して濾過濃縮する第２の濾過濃縮工程と、
    上記第１の濾過濃縮工程において濾過濃縮された濃縮液と上記第２の濾過濃縮工程において濾過濃縮された濃縮液をメタン発酵槽に供給して発酵させる工程とを含むことを特徴とする濃縮方法。

Images