JP2020142171A - 汚泥の脱水方法、汚泥用脱水システムおよび反応槽 - Google Patents
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Abstract
Description
前記複数の羽根の回転数は3〜300rpmで、前記複数の羽根の周速は6〜640m/minであってもよい。
(汚泥の脱水方法の説明)
本発明に係る汚泥の脱水方法は、図1のフローチャートに示すように、凝集剤準備ステップS1と、撹拌ステップS2と、脱水ステップS3とによって実施する。これらの凝集剤準備ステップS1と、撹拌ステップS2と、脱水ステップS3は、図2に示す汚泥用脱水システム1を使用して実施することができる。
汚泥を含む被処理物3は、汚泥ピット2からポンプ11と管路12とによって反応槽4に送られる。反応槽4は、詳細な構成の説明は後述するが、汚泥を含む被処理物3が投入される処理部13を有しているとともに、処理部13内で回転して被処理物3を撹拌する複数の羽根(図示せず)を有している。
無機系剤は、無機系剤貯留槽15からポンプ16と開閉弁17とを有する管路18によって反応槽4に送られる。高分子凝集剤は、高分子溶解装置19からポンプ20と開閉弁21とを有する管路22によって反応槽4に送られる。高分子溶解装置19は、高分子凝集剤を高分子溶解槽23の中で羽根回転式の撹拌機24によって撹拌して溶解する構造のものである。
この撹拌ステップS2によれば、汚泥を含む被処理物3に無機系剤と高分子凝集剤とが十分に混ぜられるから、十分に脱水された汚泥のフロックを生成することができる。汚泥のフロックは、反応槽4から重力で脱水機5に送られる。
このように構成された汚泥の脱水方法および汚泥用脱水システム1によれば、汚泥を含む被処理物3に無機系剤と高分子凝集剤とを1つの横型の反応槽4内で混ぜて回転する羽根によって撹拌するから、十分に脱水された汚泥のフロックを生成することができる。無機系剤として酸性剤を使用すると反応槽4内で発泡現象が生じるが、横型の反応槽4であれば、発泡した被処理物に十分に凝集剤を混ぜることができ、汚泥のフロック化を促進することができる。このような汚泥のフロックを脱水機5によって脱水することにより、従来より含水率が低い脱水ケーキ6を生成することができる。
汚泥用脱水システムは図3に示すように構成することができる。図3において、図2によって説明したものと同等の部材には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
図3に示す汚泥用脱水システム25は、無機系剤の管路18に希釈部26を備えている。希釈部26は、流量計27とインラインミキサ28とが設けられている。インラインミキサ28は、定流量弁29を介して供給された清水と、酸性剤からなる無機系剤とを混合する。定流量弁29は、酸性剤からなる無機系剤がインラインミキサ28で清水によって所定の希釈倍率で希釈されるように清水の供給量を制御する。酸性剤からなる無機系剤の希釈倍率は、例えば3倍以上であって7倍以下とすることができる。希釈された酸性剤からなる無機系剤が反応槽4に注入されることにより、発泡現象を抑制することができ、薬剤をフロック内に浸透し易くすることができる。本発明による汚泥の脱水方法の凝集剤準備ステップS1は、このように酸性剤からなる無機系剤を希釈する希釈ステップS1A(図1参照)を含む。
汚泥の脱水方法の変形例を図4に示し、この方法を実施する汚泥用脱水システムを図5に示す。図4および図5において、図1〜図3によって説明したものと同等の部材には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
本発明による汚泥の脱水方法は、図4に示すように、撹拌ステップS2を実施する以前に、フロック生成ステップP1と、濃縮ステップP2とを実施することができる
濃縮ステップP2においては、汚泥のフロックが濃縮装置32(図5参照)で濃縮濃度が5〜19TS%の範囲内に入るように濃縮される。この濃縮ステップP2で濃縮された汚泥のフロックが撹拌ステップS2で汚泥を含む被処理物3として用いられる。
フロック生成槽31は、フロック生成ステップP1を実施するためのもので、上流側の第1の槽35と、下流側の第2の槽36とを備えている。第1の槽35は、汚泥ピット2から送られた汚泥を含む被処理物3を槽内で羽根回転式の撹拌機37によって撹拌する。第1の槽35には、開閉弁38を有する管路39を介して管路18から無機系剤が供給される。
図6は濃縮濃度と脱水ケーキ含水率との関係を2回の実験結果で示すグラフである。実験に使った汚泥の濃度は1.6〜1.8TS%である。このグラフから分かるように、濃縮濃度が5TS%より高くなることにより脱水ケーキ6の含水率が安定するようになる。濃縮濃度が15TS%より高くても脱水ケーキ6の含水率は大きく減少することはない。このため、過度に濃縮する無駄を省き、濃縮濃度の上限を15TS%とすることができる。
すなわち、濃縮濃度は、5〜19TS%が適正範囲であり、5〜15TS%が最適範囲である。濃縮濃度の単位のTSとは、蒸発残留物(Total Solids)の略称で、原料の水分を蒸発乾燥させて残った物質の割合を示す。蒸発残留物は、SS+溶解性物質のことである。SSとは、Suspended Solids(懸濁/浮遊物質)の略称で、原料を1μmのガラス繊維ろ紙でろ過し、残留した粒子の乾物重量である。
図4〜図6に示した実施の形態を採ることにより、反応槽4に汚泥のフロックを投入することができるから、脱水機5で生成された脱水ケーキ6の含水率がより一層少なくなる。
図7に示す汚泥用脱水システム51は、濃縮装置32で濃縮された汚泥のフロックが反応槽4に直接送られる構成が採られている。
図10に示す汚泥用脱水システム54は、中継撹拌槽34から出たフロックを送るポンプ46と反応槽4との間にインラインミキサ55が設けられている。このインラインミキサ55は、中継撹拌槽34から反応槽4に送られる汚泥のフロックに無機系剤の管路18から送られた無機凝集剤を混ぜる。インラインミキサ55と反応槽4との間には、開閉弁56が設けられている。
図3、図8、図9および図11に示すように、酸性剤からなる無機系剤を所定の希釈倍率で希釈するにあたっては、清水の代わりに処理水、砂ろ過水、地下水などを使用することができる。この処理水とは、濃縮装置32や脱水機5で生じた液体である。
濃縮装置32で高濃度(5〜19TS%)に濃縮された汚泥を一般的な縦型の反応槽(図示せず)でフロック凝集することは、汚泥に対する薬剤(無機系剤や高分子凝集剤)の浸透性が悪く困難なため、横型の反応槽4が必要である。
上述した汚泥用脱水システム1,25,33,51〜54,57に用いる反応槽4は、図12に示すように、横型のものが用いられている。
第1〜第3の撹拌軸は、同一軸線上で一列に並ぶように構成されており、それぞれ両端部において図示していない軸受によって処理部13の壁に回転自在に支持されている。この実施の形態においては、これらの第1〜第3の撹拌軸65〜67が本発明でいう「回転軸」に相当する。
処理部13の上流端と第1のダンパー81との間には、フロック細分化用の撹拌機62を有するフロック細分化室84が形成されている。フロック細分化室84は、濃縮装置32で濃縮された汚泥のフロックを敢えて壊して細分化するために設けられている。
この実施の形態による第1〜第3のダンパー81〜83は、図16に示すように、処理部13の長手方向(図16の紙面とは直交する方向)とは直交する方向に延びる半円状の遮蔽板91と、この遮蔽板91を第1〜第3の撹拌軸65〜67を中心にして回す流量調整機構92とを備えている。
連通部93の広さを変える流量調整機構92は、図17に示すように、遮蔽板91に固定されたチェーン94と、このチェーン94に噛み合うスプロケット95などを備えている。スプロケット95は、図16に示すようにハンドル96で回したり、図示してはいないが、モーターで駆動することも可能である。モーターでスプロケット95を駆動する場合は、自動式ダンパーを実現することができる。この自動式ダンパーは、図示していない制御盤によって、任意に設定した流量あるいは滞留時間と、汚泥流量計からの信号をもとにダンパーの開度を演算し、電気信号を駆動モーターに送り、開度調整する。
反応槽は、図18〜図25に示すように構成することができる。これらの図において、図1〜図12によって説明したものと同一もしくは同等の部材については、同一符号を付し詳細な説明を適宜省略する。
図18に示す反応槽111の複数の無機系剤用の薬剤注入部101は、それぞれ開閉弁112を有し、上流側の反応室85の上方に配置されている。この無機系剤用の薬剤注入部101は、複数の羽根61およびこれらの羽根61どうしの間に高分子凝集剤が滴下されるように配置されている。
図21に示す反応槽115と図22に示す反応槽116は、図19と図20とに示した反応槽113,114の高分子凝集剤用の薬剤注入部102を揺動式の薬剤注入部117に変えたものである。この揺動式の薬剤注入部117は、高分子凝集剤が供給される二つの管路22にそれぞれ回転式継手118を介して接続された揺動パイプ119によって構成されている。
高分子凝集剤用の薬剤注入部102を揺動パイプ119によって構成する場合は、図23に示すように、処理部13の長手方向において羽根61の位置を変えて汚泥のフロックが集まるような場所を作り、そこに高分子凝集剤を集中して注入することもできる。図23に示す反応槽121においては、上流側の反応室85の羽根61も取付位置が変えられている。
図24と図25とに示すように処理部13の長手方向の全域に薬剤注入部101,102,102a,102bを設ける場合、フロック細分化室84を設けなくてもよい。
図12および図18〜図25で示した反応槽4,111,113〜116,121〜123の複数の羽根61の回転数は3〜300rpmで、複数の羽根61の周速は6〜640m/minである。このため、この実施の形態を採ることにより、フロックの性状に適した撹拌を行うことができ、効率よくフロックを凝縮することが可能になる。
Claims (12)
- 汚泥を含む被処理物を横型の反応槽内で複数の回転する羽根によって撹拌しながら、この反応槽内に無機系剤および/または高分子凝集剤を注入する撹拌ステップと、
前記撹拌ステップが実施された後の被処理物を脱水機に送り、この脱水機で脱水する脱水ステップとを有することを特徴とする汚泥の脱水方法。 - 請求項1記載の汚泥の脱水方法において、
前記撹拌ステップは、無機系剤および高分子凝集剤を前記反応槽の長手方向に並ぶ複数の位置にそれぞれ注入して行うことを特徴とする汚泥の脱水方法。 - 請求項1または請求項2記載の汚泥の脱水方法において、
前記撹拌ステップを実施する以前に、
汚泥を含む被処理物に無機系剤と高分子凝集剤とを混ぜて汚泥のフロックを生成するフロック生成ステップと、
前記汚泥のフロックを濃縮装置で濃縮濃度が5〜19TS%の範囲内に入るように濃縮する濃縮ステップとを有し、
前記濃縮ステップで濃縮された汚泥のフロックが前記撹拌ステップで用いる汚泥を含む被処理物であることを特徴とする汚泥の脱水方法。 - 請求項1ないし請求項3のいずれか一つに記載の汚泥の脱水方法において、
無機系剤を、汚泥を含む被処理物に混ぜる以前に所定の希釈倍率で希釈する希釈ステップを有していることを特徴とする汚泥の脱水方法。 - 水平方向に延びる横型に形成された処理部を有し、かつ前記処理部内に投入された汚泥を含む被処理物を撹拌する複数の回転式の羽根を有する反応槽と、
前記処理部に無機系剤および/または高分子凝集剤を注入する薬注装置と、
前記反応槽から送られた被処理物を脱水する脱水機とを備えたことを特徴とする汚泥用脱水システム。 - 請求項5記載の汚泥用脱水システムにおいて、
前記羽根は、前記処理部の長手方向に並ぶ複数の位置にそれぞれ設けられ、
前記処理部には、前記長手方向に並ぶ複数の薬剤注入部が設けられ、
前記薬剤注入部は、無機系剤と高分子凝集剤とを前記処理部に注入することを特徴とする汚泥用脱水システム。 - 請求項5または請求項6記載の汚泥用脱水システムにおいて、
さらに、
汚泥を含む被処理物に無機系剤と高分子凝集剤とを混ぜて汚泥のフロックを生成するフロック生成槽と、
前記フロック生成槽で生成された前記汚泥のフロックを濃縮濃度が5〜19TS%の範囲内に入るように濃縮する濃縮装置とを備え、
前記濃縮装置によって濃縮された汚泥のフロックが前記反応槽に送られることを特徴とする汚泥用脱水システム。 - 請求項5ないし請求項7のいずれか一つに記載の汚泥用脱水システムにおいて、
前記濃縮装置と前記反応槽との間に中継撹拌槽を有し、
前記中継撹拌槽に無機系剤が注入されることを特徴とする汚泥用脱水システム。 - 請求項5ないし請求項8のいずれか1つに記載の汚泥用脱水システムにおいて、
前記薬注装置から前記処理部に注入される無機系剤は、所定の希釈倍率で希釈されていることを特徴とする汚泥用脱水システム。 - 請求項4ないし請求項9のいずれか1つに記載の汚泥用脱水システムに用いる反応槽であって、
前記処理部は、この処理部の内部を上流側と下流側とに分ける少なくとも1つのダンパーを備え、
前記ダンパーは、前記処理部内で汚泥のフロックが通る連通部の広さを変える流量調整機構を有していることを特徴とする反応槽。 - 請求項10記載の反応槽において、
前記処理部の中で回転する複数の羽根は、前記処理部の長手方向に延びる回転軸に設けられたボスと、このボスに前記回転軸の軸線とは直交する軸線に沿って延びるように取付けられた少なくとも1枚の羽根本体とを備え、
前記羽根本体は、前記回転軸の軸線とは直交する軸線を中心として回る方向の取付角度が可変であることを特徴とする反応槽。 - 請求項10または請求項11記載の反応槽において、
前記複数の羽根の回転数は3〜300rpmで、前記複数の羽根の周速は6〜640m/minであることを特徴とする反応槽。
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