JP2020019020A - Sludge dewatering method - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、汚泥を固液分離して脱水ケーキを生成する方法において、汚泥に微細気泡を包含させた状態で固液分離装置にて脱水する汚泥の脱水方法に関する。
BACKGROUND OF THE
従来、上水等の無機性汚泥や、下水、し尿、食品生産加工排水等の有機性汚泥を濃縮・脱水する固液分離装置は知られている。無機性汚泥はフィルタープレスで加圧脱水し、有機性汚泥は高分子凝集剤で凝集した後にベルトプレスやスクリュープレスで加圧脱水して脱水ケーキとろ液とに分離している。 2. Description of the Related Art Conventionally, a solid-liquid separation device for concentrating and dewatering inorganic sludge such as clean water, and organic sludge such as sewage, human waste, and wastewater for processing food production has been known. The inorganic sludge is dewatered under pressure by a filter press, and the organic sludge is coagulated by a polymer coagulant and then dewatered under pressure by a belt press or a screw press to separate a dewatered cake and a filtrate.
そして、脱水ケーキの水分をさらに低下させる技術として、ろ板のろ液の排出口から高圧空気を供給して脱水ケーキ中に高圧空気を通過させ、機械的な圧搾圧力では押出しが困難な脱水ケーキ粒子間の水分を高圧空気で同伴排除するエアーブロー装置は、例えば特許文献１に記載されているように公知である。その他、同様の技術にてケーキ洗浄を目的としてエアーあるいは洗浄水を通水させている技術もある。
As a technique for further reducing the water content of the dewatered cake, high-pressure air is supplied from the filtrate outlet of the filter plate to allow high-pressure air to pass through the dewatered cake. An air blow device that removes moisture between particles with high-pressure air is known, for example, as described in
また、微細気泡を利用して固液分離を行う技術として、汚泥処理槽に微細気泡を供給し、微細気泡の付着により汚泥を浮上させて濃縮する方法が特許文献２に記載されている。その他、汚泥処理分野では汚泥の改質、洗浄、あるいは生物処理等に微細気泡が用いられている。
Further, as a technique for performing solid-liquid separation using fine bubbles,
一般的に、固液分離装置で加圧・圧搾等の外圧が付与された際に、固形物は圧密され、固形物（粒子）間に介在する水分が押し出され、ろ過面を透過して外部に排出される。しかし、ろ過面から離れた位置に供給された汚泥は、その場で圧密されて固形物と水分とに分離されるが、圧搾により汚泥の粒子間は圧密されており、水分がろ過面へと移動する間隙がなく、十分に含水率を低下させることができないこともある。 In general, when an external pressure such as pressurization or squeezing is applied by a solid-liquid separation device, solids are compacted, moisture intervening between solids (particles) is extruded, and permeates through a filtration surface to pass through the outside. Is discharged. However, the sludge supplied to a position distant from the filtration surface is compacted on the spot and separated into solid matter and moisture, but the sludge particles are compacted by squeezing, and the moisture is transferred to the filtration surface. In some cases, there is no gap to move, and the water content cannot be sufficiently reduced.
特許文献１は、エアーブローにてケーキ粒子間の水分を高圧空気で同伴排除するものであるが、圧密されたケーキ間に高圧空気が通過できる間隙がなく、十分にケーキ間の水分を排出できないことがある。また、ケーキ間の隙間が狭いと、通過させるために高圧の空気が必要で、大型のコンプレッサーや電気代が必要となる。
特許文献２は、微細気泡を利用して固液分離を行うものであるが、含水率が高い浮上濃縮への適用であるため、汚泥処理の前処理としては有効であるが、含水率が高いため２次処理、３次処理が必要となる。
この発明は、汚泥に微細気泡を包含させた状態で固液分離装置にて脱水することにより、微細気泡により汚泥間にろ液通路を形成し、脱水効率を向上させ低含水率の脱水ケーキを生成する汚泥の脱水方法を提供する。 The present invention provides a filtrate passage between sludge by fine bubbles by dewatering in a solid-liquid separator in a state in which fine bubbles are contained in the sludge, thereby improving the dewatering efficiency and forming a dewatered cake having a low water content. Provided is a method for dewatering sludge to be generated.
この発明は、微細気泡発生部で生成した５０ミクロン以下の微細気泡を汚泥に供給し、汚泥と微細気泡をラインミキサーで混合した後、汚泥に微細気泡を包含させた状態で固液分離装置に供給し、固液分離装置により脱水ケーキとろ液とに分離するもので、固液分離装置のろ過室内のケーキ粒子間にろ液通路が形成され、ろ液通路を通して内部の水分が排出され、脱水効率が向上する。 The present invention supplies fine bubbles of 50 μm or less generated in a fine bubble generation section to sludge, and mixes the sludge and the fine bubbles with a line mixer, and then in a solid-liquid separation device in a state where the fine bubbles are included in the sludge. The filtrate is supplied and separated into a dewatered cake and a filtrate by a solid-liquid separator. A filtrate passage is formed between the cake particles in the filtration chamber of the solid-liquid separator, and the internal water is discharged through the filtrate passage to dehydrate. Efficiency is improved.
また、微細気泡発生部で生成した５０ミクロン以下の微細気泡を汚泥に供給し、汚泥と微細気泡を凝集混和槽で混合した後、汚泥に微細気泡を包含させた状態で固液分離装置に供給し、固液分離装置により脱水ケーキとろ液とに分離するもので、固液分離装置のろ過室内のケーキ粒子間にろ液通路が形成され、ろ液通路を通して内部の水分が排出され、脱水効率が向上するとともに、汚泥の凝集効率を向上させ、高分子凝集剤の使用量を削減できる。In addition, fine bubbles of 50 microns or less generated in the fine bubble generating section are supplied to the sludge, and the sludge and the fine bubbles are mixed in the coagulation mixing tank, and then supplied to the solid-liquid separator in a state where the sludge contains the fine bubbles. The filtrate is separated into a dewatered cake and a filtrate by a solid-liquid separation device. A filtrate passage is formed between the cake particles in the filtration chamber of the solid-liquid separation device. And the efficiency of sludge flocculation is improved, and the amount of the polymer flocculant used can be reduced.
微細気泡を凝集混和槽に供給して汚泥と混合すると、汚泥の凝集効率を向上させ、高分子凝集剤の使用量を削減できる。 When the fine bubbles are supplied to the coagulation mixing tank and mixed with the sludge, the coagulation efficiency of the sludge is improved, and the amount of the polymer coagulant used can be reduced.
固液分離装置を、加圧式、減圧式、あるいは遠心式とすると、加圧式ではフィルタープレス、ベルトプレス、スクリュープレスが適用でき、減圧式では真空脱水機が適用でき、遠心式では遠心脱水機が適用できる。 If the solid-liquid separator is a pressurized type, a depressurized type, or a centrifugal type, a filter press, a belt press, or a screw press can be applied in the pressurized type, a vacuum dehydrator can be applied in the depressurized type, and a centrifugal dehydrator can be used in the centrifugal type. Applicable.
加圧式の固液分離装置による脱水後、ろ過室内にて脱水ケーキに高圧空気を供給、あるいは、固液分離装置による脱水後、ろ過室内にて脱水ケーキを減圧すると、微細気泡により脱水ケーキ間に通気路が形成されており空気が通りやすく、この通気路から容易に水分が排出され、さらに含水率を低下させることができる。 After dehydration by the pressurized solid-liquid separation device, high-pressure air is supplied to the dehydration cake in the filtration chamber, or after dehydration by the solid-liquid separation device, when the dehydration cake is depressurized in the filtration room, fine bubbles are generated between the dehydration cakes. An air passage is formed so that air can easily pass through, moisture is easily discharged from this air passage, and the water content can be further reduced.
この発明によれば、汚泥を固液分離する際に、汚泥に微細気泡を供給して混合することで、汚泥に微細気泡を包含させた状態で固液分離装置に供給して脱水することにより、ろ過室内のケーキ粒子間にろ液通路が形成され、ろ液通路を通して内部の水分が排出され、脱水効率が向上する。
また、脱水後のケーキ粒子間には微細気泡によるろ液通路が形成されているので、外部からのエアーブローによりケーキ粒子間の水分を排除し易くなる。
According to the present invention, when sludge is separated into solid and liquid, by supplying and mixing the sludge with microbubbles , the sludge is supplied to the solid-liquid separation device in a state where the sludge contains microbubbles and dewatered. In addition, a filtrate passage is formed between the cake particles in the filtration chamber, and the internal water is discharged through the filtrate passage, thereby improving the dewatering efficiency.
In addition, since a filtrate passage is formed by fine bubbles between cake particles after dehydration, moisture between cake particles can be easily removed by air blowing from the outside.
図１は汚泥の脱水方法のフロー図である。
無機性汚泥や、下水、し尿、食品生産加工排水等の有機性汚泥（以下「汚泥」という。）を一時的に貯留している汚泥貯留槽１から汚泥供給ポンプ２により汚泥供給管３を介して固液分離装置４に汚泥を移送する。
FIG. 1 is a flow chart of the sludge dewatering method.
The
微細気泡発生部５では、水を供給した微細気泡混合槽６で微細気泡発生装置７により微細気泡を生成する。微細気泡は微細気泡供給ポンプ８により微細気泡供給管９を介して汚泥供給管３に移送する。
In the fine bubble generating section 5, fine bubbles are generated by the fine bubble generator 7 in the fine
固液分離装置４の前段の汚泥供給管３にて汚泥と微細気泡を混合させ、微細気泡を含有した汚泥を固液分離装置４に供給する。固液分離装置４では微細気泡を含有した汚泥を固液分離しており、ろ液と脱水ケーキとに分離する。
The sludge and the fine bubbles are mixed in the
なお、微細気泡を汚泥内に拡散し易くするために、汚泥と微細気泡を混合した後、固液分離装置４の前段にラインミキサーを配設してもよい。 Note that, in order to facilitate the diffusion of the fine bubbles into the sludge, a line mixer may be provided in front of the solid-liquid separator 4 after mixing the sludge and the fine bubbles.
＜微細気泡発生装置＞
微細気泡発生装置７は、およそ５０ミクロン以下の気泡を発生させる装置であって、薬液法、過飽和法、気液２相流旋回法等の公知の装置が存在するが、汚泥性状や固液分離装置４の仕様に応じて適宜選択できる。本実施例では、外部からエアーを取り込み、取り込んだエアーを装置内の回転機構による乱流生成及び攪拌せん断によって微細気泡化して放出する気液２相流旋回法を用いている。
<Microbubble generator>
The microbubble generator 7 is a device for generating bubbles of about 50 microns or less, and there are known devices such as a chemical solution method, a supersaturation method, and a gas-liquid two-phase flow swirling method. It can be appropriately selected according to the specifications of the device 4. In the present embodiment, a gas-liquid two-phase flow swirling method is used in which air is taken in from the outside, and the taken-in air is formed into turbulent flow by a rotating mechanism in the apparatus and formed into microbubbles by shearing and being released.
固液分離装置４は、水分を含有した汚泥を固液分離して、ろ液と脱水ケーキとを生成するもので、固液分離装置４が備える圧力可変手段により汚泥にかかる圧力を調整して汚泥から水分を分離するものをいう。 The solid-liquid separator 4 separates water-containing sludge into solid and liquid to generate a filtrate and a dewatered cake. The solid-liquid separator 4 adjusts the pressure applied to the sludge by a variable pressure means provided in the solid-liquid separator 4. It separates water from sludge.
固液分離装置４としては、例えば、加圧式ではフィルタープレス、ベルトプレス、スクリュープレス等の脱水機が適用できる。また、例えば減圧式では真空脱水機が適用でき、遠心式では遠心脱水機が適用できる。 As the solid-liquid separation device 4, for example, a dehydrator such as a filter press, a belt press, and a screw press can be applied in a pressure type. Further, for example, a vacuum dehydrator can be applied in a decompression type, and a centrifugal dehydrator can be applied in a centrifugal type.
ここでいう脱水ケーキとは、固液分離装置４の脱水作用により生成した脱水ケーキを強固に圧密した結果、およそ６０〜９０％の含水率を有する固形物質としたものであって、固形物濃度が１〜４％の濃縮汚泥（スラリー）とは相違する。 The dewatered cake referred to here is a solid substance having a water content of about 60 to 90% as a result of firmly consolidating the dewatered cake generated by the dehydration action of the solid-liquid separation device 4, and having a solid content of about 60 to 90%. Is different from concentrated sludge (slurry) of 1 to 4%.
図２は他の実施例１の汚泥の脱水方法のフロー図である。
固液分離装置４からろ液供給管１０を介してろ液を微細気泡混合槽６に返送し、微細気泡を生成している。固液分離装置４から排出されるろ液を再利用でき、微細気泡発生部５の水分を外部から供給する必要がない。
FIG. 2 is a flowchart of a sludge dewatering method according to another
The filtrate is returned from the solid-liquid separator 4 to the fine
図３は他の実施例２の汚泥の脱水方法のフロー図である。
固液分離装置４の前段に凝集混和槽１１を配設し、微細気泡発生部５で生成した微細気泡を凝集混和槽１１に移送している。凝集混和槽１１は攪拌翼１２により汚泥と高分子凝集剤を攪拌し、汚泥を凝集させる装置である。微細気泡は凝集混和槽１１にて適度に攪拌され、効率よく汚泥の凝集フロックに付着し、微細気泡を包含している状態で凝集汚泥供給管１３にて固液分離装置４に供給される。微細気泡は負の電荷を帯びているため、汚泥の凝集効率を向上させ、高分子凝集剤の使用量を削減できる。
FIG. 3 is a flowchart of a sludge dewatering method according to another
A coagulation mixing tank 11 is provided in a stage preceding the solid-liquid separation device 4, and the fine bubbles generated in the microbubble generating section 5 are transferred to the coagulation mixing tank 11. The flocculation / mixing tank 11 is a device for stirring the sludge and the polymer flocculant by the stirring blades 12 to flocculate the sludge. The fine bubbles are appropriately stirred in the flocculation mixing tank 11, efficiently adhere to the flocculated flocs of the sludge, and supplied to the solid-liquid separation device 4 through the flocculated
また、図２のように固液分離装置４からろ液を微細気泡混合槽６に返送すれば、ろ液中に残存する未凝集の高分子凝集剤を有効に再利用できる。
なお、微細気泡発生装置７を凝集混和槽１１に並設あるいは内設し、凝集混和槽１１にて直接的に微細気泡を生成してもよい。
If the filtrate is returned from the solid-liquid separator 4 to the fine
The microbubble generator 7 may be provided side by side or inside the coagulation mixing tank 11 to directly generate microbubbles in the coagulation mixing tank 11.
図４は固液分離装置のろ過室内の断面図である。
本実施例では、固液分離装置４として加圧式のフィルタープレスを用いている。フィルタープレスのろ過室１４に供給された微細気泡を含有した汚泥は、圧入圧力あるいは圧搾等による１次脱水に伴って小さな汚泥粒子が互いに圧密され、粒子間の水分がろ過面１５へと移動して排出される。
FIG. 4 is a sectional view of the inside of the filtration chamber of the solid-liquid separation device.
In this embodiment, a pressure-type filter press is used as the solid-liquid separation device 4. In the sludge containing fine bubbles supplied to the filtration chamber 14 of the filter press, small sludge particles are compacted together with the primary dehydration by press-in pressure or squeezing, and the water between the particles moves to the
微細気泡は負の電荷を帯びているため、汚泥粒子の表面に付着しやすく、汚泥粒子が圧密された際に、付着した微細気泡が汚泥粒子間に空隙を形成して水分の通路となる。したがって、ろ過室１４内部で圧密された汚泥粒子間から水分が効率よくろ過面１５へと排出され、脱水効率が向上する。
Since the microbubbles have a negative charge, they tend to adhere to the surface of the sludge particles. When the sludge particles are compacted, the attached microbubbles form voids between the sludge particles and serve as water passages. Therefore, moisture is efficiently discharged to the
また、微細気泡を含有することで汚泥の密度が低下し、汚泥粒子間の水分の表面張力が低下する。その結果、汚泥粒子間あるいは汚泥粒子内部に残存する水分が外部に排出され易くなり、脱水効率が向上する。 Further, by containing the fine bubbles, the density of the sludge decreases, and the surface tension of the water between the sludge particles decreases. As a result, water remaining between sludge particles or inside sludge particles is easily discharged to the outside, and the dewatering efficiency is improved.
加圧式のベルトプレス、スクリュープレスも、ろ過室１４に供給された微細気泡を含有した汚泥が加圧により圧密され、汚泥粒子間から水分が効率よくろ過面１５へと排出される。
In the pressurized belt press and screw press as well, the sludge containing fine bubbles supplied to the filtration chamber 14 is compacted by pressurization, and moisture is efficiently discharged from the sludge particles to the
減圧式の真空脱水機では、ろ過面１５から吸引された微細気泡を含有した汚泥がろ過面１５上で圧密堆積され、汚泥粒子間から水分が効率よくろ過面１５へと吸引排出される。
In the decompression type vacuum dehydrator, sludge containing fine air bubbles sucked from the
遠心式の遠心脱水機では、遠心作用により回転筒内壁に微細気泡を含有した汚泥が圧密堆積され、汚泥粒子間から水分が効率よく排出される。 In a centrifugal centrifugal dewatering machine, sludge containing fine bubbles is compacted and deposited on the inner wall of the rotary cylinder by centrifugal action, and moisture is efficiently discharged between sludge particles.
図５は脱水ケーキをエアーブローする概略図である。
固液分離装置４による１次脱水後、脱水ケーキの一方から高圧空気（エアーブロー）を供給し、脱水ケーキ中に高圧空気を通過させ、汚泥粒子間の水分をろ過面１５から同伴排出する。汚泥粒子間に微細気泡を含有した状態で脱水ケーキ化しているため、通気路が形成されており空気が通りやすく、この通気路から容易に水分が排出され、さらに含水率を低下させることができる。
FIG. 5 is a schematic diagram of air-blowing a dehydrated cake.
After the primary dehydration by the solid-liquid separator 4 , high-pressure air (air blow) is supplied from one side of the dewatered cake, high-pressure air is passed through the dewatered cake, and moisture between the sludge particles is discharged from the
他の方式の固液分離装置４でも同様の技術を適用でき、特にフィルタープレスの圧入圧力あるいは圧搾等による１次脱水後に適用すると高い効果を得られる。
また、前記技術は脱水ケーキを生成したろ過室１４に洗浄水を高圧供給するケーキ洗浄技術にも適用できる。
The same technique can be applied to the solid-liquid separation device 4 of another system, and a high effect can be obtained particularly when the solid-liquid separation device 4 is applied after primary dehydration by press-in pressure or pressing of a filter press.
In addition, the above-described technique can be applied to a cake washing technique in which washing water is supplied at a high pressure to the filtration chamber 14 where the dewatered cake is generated.
図６は脱水ケーキを減圧する概略図である。
固液分離装置４による１次脱水後、ろ過室１４の一方から吸引し、脱水ケーキを減圧することにより、汚泥粒子間の水分をろ過面１５から排出する。汚泥粒子間に微細気泡を含有した状態で脱水ケーキ化しているため、通気路が形成されており水分が通りやすく、この通気路から容易に水分が排出され、さらに含水率を低下させることができる。
他の方式の固液分離装置４でも同様の技術を適用でき、特にベルトプレスの圧搾等による１次脱水後に適用すると高い効果を得られる。
FIG. 6 is a schematic diagram of depressurizing the dewatered cake.
After the primary dehydration by the solid-liquid separation device 4 , the water between the sludge particles is discharged from the
The same technique can be applied to the solid-liquid separation device 4 of another system, and a high effect can be obtained particularly when applied after primary dehydration by pressing of a belt press or the like.
この発明に係る汚泥の脱水方法は、汚泥を固液分離装置で圧搾する際に、汚泥に微細気泡を包含させた状態で脱水することにより汚泥の脱水効率を向上させることができる優れた方法である。固形物の脱水助材を用いないので、脱水助材の在庫管理や保管場所の心配がなく、脱水ケーキの排出量も増加せず、脱水ケーキの後処理に負担がかからない。また、特別な薬品を用いないので、コスト的にも負担が軽く、脱水ケーキの２次使用も多方面に適用可能である。 The method for dewatering sludge according to the present invention is an excellent method that can improve the dewatering efficiency of sludge by dewatering the sludge in a state in which fine bubbles are included when the sludge is squeezed by a solid-liquid separation device. is there. Since no solid material dewatering aid is used, there is no need to worry about inventory management and storage locations of the dewatering aid, the amount of dewatered cake discharged does not increase, and no burden is placed on post-treatment of dewatered cake. In addition, since no special chemical is used, the burden is light in terms of cost, and the secondary use of the dehydrated cake can be applied to various fields.
４ 固液分離装置
５ 微細気泡発生部
１１ 凝集混和槽
１４ ろ過室
4 Solid-liquid separation device 5 Fine bubble generation unit 11 Coagulation mixing tank 14 Filtration chamber
Claims (2)
汚泥と微細気泡をラインミキサーで混合した後、
汚泥に微細気泡を包含させた状態で固液分離装置（４）に供給し、
固液分離装置（４）により脱水ケーキとろ液とに分離する
ことを特徴とする汚泥の脱水方法。 The fine bubbles of 50 microns or less generated in the fine bubble generating section (5) are supplied to the sludge,
After mixing sludge and fine bubbles with a line mixer,
The sludge containing fine bubbles is supplied to the solid-liquid separation device (4),
A method for dewatering sludge, comprising separating a dewatered cake and a filtrate by a solid-liquid separation device (4).
汚泥と微細気泡を凝集混和槽（１１）で混合した後、
汚泥に微細気泡を包含させた状態で固液分離装置（４）に供給し、
固液分離装置（４）により脱水ケーキとろ液とに分離する
ことを特徴とする汚泥の脱水方法。 The fine bubbles of 50 microns or less generated in the fine bubble generating section (5) are supplied to the sludge,
After mixing sludge and fine bubbles in the coagulation mixing tank (11),
The sludge containing fine bubbles is supplied to the solid-liquid separation device (4),
A method for dewatering sludge, comprising separating a dewatered cake and a filtrate by a solid-liquid separation device (4).
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