JP3678400B2

JP3678400B2 - 廃液濃縮処理装置

Info

Publication number: JP3678400B2
Application number: JP07418799A
Authority: JP
Inventors: 洋治清水; 謹一郎河野; 清志鈴木; 至坂井; 健一郎水野; 孝奥山; 有光石井
Original assignee: JFE Engineering Corp; Tokyo Metropolitan Government
Current assignee: JFE Engineering Corp; Tokyo Metropolitan Government
Priority date: 1999-03-18
Filing date: 1999-03-18
Publication date: 2005-08-03
Anticipated expiration: 2019-03-18
Also published as: JP2000262817A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、廃液濃縮処理装置、特に、例えば、下水処理場において発生する汚泥を、汚泥の性状に依存せず、大量に且つ効率よく固液分離・濃縮処理することができる廃液濃縮処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般の下水処理場における廃液処理方法を、図面を参照しながら説明する。
【０００３】
図３は、下水処理場における廃液処理方法を示すフロー図である。
【０００４】
図３に示すように、最初沈澱池１に流入した下水は、ここで重力沈降処理によって固液分離される。次いで、沈降処理後の上澄水は、反応タンク２に供給され、ここで活性汚泥処理される。このようにして活性汚泥処理された下水は、最終沈澱池３に供給され、ここで再度、重力沈降処理によって固液分離される。このようにして最終沈澱池３で得られた上澄水は、滅菌槽４に供給され、ここで滅菌処理される。そして、このように滅菌処理された下水の処理水は、河川、湖沼あるいは海域に放流される。
【０００５】
一方、最初沈澱池１における沈降汚泥と最終沈澱池３における余剰汚泥は、通常、混合される。このようにして混合された混合汚泥は、汚泥濃縮槽５に供給される。汚泥濃縮槽５に供給される混合汚泥の固形物濃度は、通常、１％前後である。混合汚泥は、汚泥濃縮槽５において重力沈降によって濃縮処理される。これによって、２〜３％程度の固形物濃度の濃縮汚泥が得られる。このようにして得られた濃縮汚泥は、汚泥貯留槽６に貯留される。そして、汚泥貯留槽６に貯留された汚泥は、脱水機７によって脱水されて脱水ケーキが得られる。
【０００６】
上述のように、一般の下水処理場において、流入下水および汚泥混合液（以下、廃液という）の固液分離・濃縮処理には重力沈降が用いられていた。即ち、流入下水は、最初沈殿池１において重力沈降によって固液分離され、反応タンク２において活性汚泥処理された下水は、最終沈殿池３において重力沈降によって固液分離され、そして、混合汚泥は、汚泥濃縮槽５において重力沈降によって濃縮処理されていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述した、重力沈降による廃液処理方法は、電力の消費が少ないことから、処理費用が安価で済むといった利点を有している。しかしながら、重力沈降による廃液処理装置は、その設置面積が大きく、しかも装置の処理能力が汚泥の性状や水温に大きく左右されるといった問題を有していた。
【０００８】
特に、近年、廃液中の有機分の増加あるいは廃液の集約処理化に伴なう長距離輸送中の汚泥の腐敗等の原因によって、汚泥の沈降性が悪化している。この結果、廃液の集約処理を行っている下水処理場の汚泥濃縮槽においては、重力沈降による廃液処理によってコンスタントに固形物濃度で２％以上の濃縮汚泥を確保することが困難となっているのが現状である。
【０００９】
所定の濃度の濃縮汚泥が得られない場合、後段の脱水処理設備に供給される混合汚泥液量が大となるため、脱水機の安定運転が困難となるばかりでなく、過剰の脱水処理設備を要することとなる。このような問題点を解決するために、最近は、遠心分離機等の機械濃縮装置が採用されつつあるが、この方法は、電力の消費が大きいため経済的に不利である。
【００１０】
一方、公共用水域の富栄養化防止を図るために、積極的な採用が検討されている窒素・リン除去等の高度処理方法においては、反応速度をより大きくするために、反応タンクは、標準活性汚泥法の場合より固形物濃度の高い状態で運転されるケースが多い。
【００１１】
従って、反応タンクから流出する高濃度の汚泥混合液を固液分離処理することが必要となる。特に、大都市においては、既に標準活性汚泥法に対応した最終沈澱池が数多く稼働中であるので、高度処理を採用するためには、図３の最終沈殿池３を代替できるか、あるいは、これを補完することができる新たな廃液処理手段の開発が必要である。
【００１２】
このように、重力沈降によらず、汚泥を確実に分離・濃縮する技術への必要性は、近年、大となっている。
【００１３】
上述した観点から本発明者等は、以下の廃液処理装置を開発した。以下、この廃液処理装置を先行装置という。
【００１４】
先行装置は、廃液供給口および濃縮廃液排出口を有する廃液室と、濾液排出口を有する濾液室と、前記廃液室内に設けられた、前記廃液室に供給された廃液を濾過するための濾布を有する濾過手段と、前記濾布を洗浄するための洗浄手段とからなっている。
【００１５】
前記濾液室には、前記廃液室に突出する少なくとも１つの突出部が形成され、前記突出部には、前記廃液室に連通する開口部が形成され、前記濾布は、前記開口部を被覆しながら走行することからなっている。
【００１６】
上述した先行装置によれば、廃液の性状に依存せず、大量に且つ効率よく廃液を固液分離・濃縮処理することができる。
【００１７】
本発明者等は、先行装置を用いた廃液処理方法について、更に検討を行ったところ、濾布に付着した固形物を回収して廃液処理を行えば、廃液の固液分離・濃縮処理性能を飛躍的に向上させ得ることを見出し、この発明を完成するに至った。
【００１８】
即ち、この発明の目的は、上述した先行装置を用いて廃液を処理するに際して、廃液の性状に依存せず、大量に且つ効率よく固液分離・濃縮処理することができる廃液濃縮処理装置を提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、廃液供給口および濃縮廃液排出口を有する廃液室と、濾液排出口を有する濾液室と、前記廃液室に供給された廃液を濾過するための濾過手段と、前記濾過手段を洗浄するための洗浄手段とからなり、前記濾過手段は、鉛直方向にエンドレスに周回する、下部が前記廃液室内の廃液中に浸漬された濾布を有し、前記濾液室には、前記廃液室に突出する少なくとも１つの突出部が形成され、前記突出部には、前記廃液室に連通する開口部が形成され、前記濾布は、前記開口部を被覆しながら走行し、前記洗浄手段は、前記廃液室内の前記濾布上昇側の液面上に設けられている廃液濃縮処理装置において、前記廃液供給口を前記濾布下降側の前記濾布に対面する前記廃液室側壁に設け、前記濃縮廃液排出口を前記濾布上昇側の前記濾布に対面する前記廃液室側壁に設け、前記濾布に付着した固形物を剥離するための固形物剥離手段を、前記濃縮廃液排出口の上方部に設け、前記固形物剥離手段の上方部に前記洗浄手段を設け、さらに、前記濾布上昇側の前記廃液室側壁に出側堰を設け、前記廃液室内の濃縮廃液と、前記固形物剥離手段によって剥離された固形物とを前記出側堰を介して、前記濃縮廃液排出口から前記廃液室外に取り出すことに特徴を有するものである。
【００２０】
請求項２記載の発明は、前記洗浄手段によって発生する洗浄排水を回収するための洗浄排水回収手段を設け、前記洗浄排水回収手段によって回収した洗浄排水を、前記濾布下降側の前記廃液室内に返送することに特徴を有するものである。
【００２１】
請求項３記載の発明は、前記濾布下降側の前記廃液室側壁に入側堰を前記濾布幅方向に亘って設け、前記廃液供給口からの廃液を、前記濾布の幅方向に対して均一に前記廃液室内に供給することに特徴を有するものである。
【００２２】
請求項４記載の発明は、前記濾布の張力を一定に維持するための濾布緊張手段を設けたことに特徴を有するものである。
【００２３】
請求項５記載の発明は、前記開口部において、前記廃液室内の廃液が前記濾布を介さないで前記濾液室へ混入することを防止するためのシール手段を設けたことに特徴を有するものである。
【００２５】
【発明の実施の形態】
次に、この発明の廃液濃縮処理装置の一実施態様を、図面を参照しながら説明する。
【００２６】
図１は、この発明の廃液濃縮処理装置を示す濾布下降側からの斜視図、図２は、この発明の廃液濃縮処理装置を示す濾布上昇側からの斜視図である。
【００２７】
図１および図２において、８は、廃液供給口９および濃縮廃液排出口１０を有する廃液室である。廃液は、廃液供給口９から後述する入側堰を介して廃液室８内に供給される。１１は、濾液排出口１２を有する濾液室である。濾液室１１は、廃液室８と隣接して設けられている。廃液室８内の廃液液面レベルは、濾液室１１内の濾液液面レベルより、常時、上になるように、廃液室８内への廃液の供給および濾液の排出が調整される。これは、廃液室８内の廃液を後述する濾過手段を介して後述する開口部から濾液室１１内に自然流下させて濾過するためである。廃液室８内の廃液液面レベルと濾液室１１内の濾液液面レベル差を調整することによって、濾過圧力の調整を行うことができる。
【００２８】
１３は、濾液室１１に形成された、廃液室８内にコ字状に突出する突出部である。突出部１３の対向する側壁の各々には、廃液室８に連通する開口部１４が形成されている。廃液の濾過効率を更に向上させるために、突出部１３を濾液室１１に複数個形成しても良い。突出部１３を濾液室１１に複数個形成する場合には、各突出部１３に開口部１４を少なくとも一つ形成する。開口部１４の形状は、特に限定しないが、強度上、格子状に形成することが好ましい。
【００２９】
１５は、下部が廃液室８内に浸漬された濾過手段である。濾過手段１５は、廃液室８に供給された廃液を濾過するものであり、開口部１４を被覆しながら下部ローラ１６と上部ローラ１７との間を駆動手段２７によって垂直方向にエンドレスに周回する濾布１８を有している。濾布１８は、ポリエステル製、ポリプロピレン製等のもので、開口部１４を被覆しながら一方向に且つ連続的に周回する。
【００３０】
２３は、廃液分配槽である。廃液分配槽２３は、濾布下降側の廃液室８の側壁に設けられている。廃液分配槽２３の廃液流出口には、入側堰２８が設けられている。これによって、廃液供給口９から供給される廃液は、廃液室８内の濾布１８の幅方向に対して均等に供給される。廃液室８内の廃液が廃液分配槽２３へ逆流しないように、入側堰２８の高さは、後述する濾布上昇側の出側堰の位置よりも高くなっている。
【００３１】
２４は、濾布１８に付着した固形物を除去するための固形物剥離手段である。固形物剥離手段２４は、廃液室８内の廃液液面より上に設置されており、上昇する濾布１８に付着した固形物を逐次剥離させる。固形物剥離手段２４としては、スクレーパーによって濾布１８に付着した汚泥ケーキを掻き取る構造の、スクレーパーによる剥離手段が最も好ましいが、他に、濾布１８に向けて空気を噴射させて濾布１８に付着した汚泥ケーキを除去する構造の、空気による剥離手段、機械的もしくは超音波によって濾布１８を振動させ、これによって濾布１８に付着した汚泥ケーキを剥離する構造の、振動による剥離手段などを用いることもできる。剥離した固形物は、廃液室８内に落下し、前記出側堰を介して、濃縮廃液排出口１０から回収される。
【００３２】
１９は、濾布１８を洗浄するためのノズル式洗浄手段である。洗浄手段１９は、廃液室８内の濾布上昇側の廃液液面上で固形物剥離手段２４の上方に設けられ、固形物剥離手段２４で剥離できなかった固形物を更に除去する。洗浄手段１９は、濾布１８に向けて水を噴射させて濾布１８に付着した汚泥ケーキを除去する構造の、水による洗浄手段が好ましい。洗浄手段１９によって発生する洗浄排水は、洗浄排水回収手段２６によって回収される。
【００３３】
洗浄排水回収手段２６は、上天板が開口した箱型の受槽によって構成され、この受槽中もしくは受槽上部に洗浄手段１９を設けて、洗浄排水を集水するものである。集水した洗浄排水は、濾布下降側の廃液室８に返送され、再度、濾過される。
【００３４】
２５は、廃液室８内で濃縮された濃縮廃液を回収するための出側堰である。出側堰２５は、濾布上昇側の廃液室８の側面に、廃液室８内に向けて突出して設置されていて、自然流下によって濃縮廃液を濾布１８の幅方向に対して均等に回収する。出側堰２５は、廃液室８内に向けて突出しているので、固形物剥離手段２４によって剥離した固形分は、出側堰２５上に落下し、濃縮廃液と共に回収される。
【００３５】
２１は、一対の緊張ローラ２０からなる濾布緊張手段であり、濾布１８に適当な張力を付与する。濾布１８は、長期連続走行によって伸びが生じることがあるので、濾布緊張手段２１によって、常時、適正張力を濾布１８に付与する。濾布緊張手段２１としては、エアーシリンダを用いた手段が最も好ましい。この方式によれば濾布１８を常に一定の力で緊張させることができる上に、張力を検知する手段を設ければ、濾布１８の破断時の緊急停止措置が行える。
【００３６】
濾布１８の蛇行防止手段を設ければ、更に安定した濾布１８の移動を維持できる。蛇行防止手段としては、繊維、紙等の字度巻取りも一般的に使用されているニップ圧式蛇行修正装置が好ましい。これは、濾布１８の左右両側にニップ圧式の蛇行修正装置を一対は位置し、左右それぞれのニップによって濾布１８がその端部方向に引張られるようにしておき、濾布１８が何らかの原因により蛇行して、どちらかのに片寄った場合に、片寄った側のニップ圧を緩めて、濾布１８を常時、中央部に修正するものである。
【００３７】
２２は、開口部１４をシールするためのシール手段である。通常、開口部１４は、濾布１８によって被覆されているが、濾布１８の幅方向端部においては濾布を介さないで、廃液が濾液室１１に直接混入する場合があるため、シール手段２２によってこれを防止する。シール手段２２としては、濾布１８の幅方向端部と突出部１３の境目とを、樹脂製の板によって濾布走行が妨げられない程度に押し当てるものが好ましい。
【００３８】
以上のように構成されている、この発明の廃液濃縮処理装置を、図３の汚泥濃縮槽５に代替えした場合を例に挙げて、この発明による廃液濃縮処理方法の一例を説明する。
【００３９】
処理すべき混合汚泥は、廃液供給口９より廃液分配槽２３内に供給される。廃液分配槽２３には入側堰２８が形成されているので、混合汚泥は、濾布１８の幅方向に対して均等に廃液室８内に供給される。処理すべき混合汚泥には、予め凝集剤を添加してもよい。添加する凝集剤は、特に限定されないが、固液分離の効率化に加え、混合汚泥のリン除去も同時に行えることから、ポリ塩化アルミニウム、ポリ塩化第二鉄等が好ましい。凝集剤としてポリ塩化第二鉄を用いた場合、さらに混合汚泥の防臭効果も期待できるため、更に好ましい。
【００４０】
混合汚泥が廃液室８に流入すると、混合汚泥中の固形物分は、連続的に走行している濾布１８によって濾過され、濾液は、突出部１３の開口部１４から濾液室１１内に自然流入する。濾布１８は、開口部１４を被覆しながら走行するのに加えて、シール手段２２が設けてあるので、廃液室８内の混合汚泥が直接濾液室11内に流入する恐れはない。これによって、廃液室８内の混合汚泥が濾布下降側から濾布上昇側へ向かって逐次濃縮される。このようにして濃縮された汚泥は、濾布上昇側の廃液室８に設けた出側堰２５を通って濃縮廃液排出口１０から廃液室８外に排出される。また、濾液室１１内に流入した濾液は、濾液排出口１２から濾液室１１外に排出され、それぞれ回収される。
【００４１】
濾過の進行に伴って、濾布１８には汚泥ケーキが付着し、蓄積するが、この汚泥ケーキは、固形物剥離手段２４によって逐次剥離され、出側堰２５から廃液室８外に排出され、濃縮汚泥と共に回収される。固形物剥離手段２４によって付着した汚泥ケーキの大部分は剥離するが、剥離されなかった汚泥ケーキは、洗浄手段１９によって逐次除去され、再生される。従って、濾布１８の濾過効率が低下することはなく、濾過手段１５は、常時、安定運転される。
【００４２】
また、洗浄手段１９によって発生する洗浄排水は、洗浄排水回収手段２６によって集水されるので、濾布上昇側の廃液室８内に洗浄排水が混入して濾布上昇側の濃縮廃液が希釈される恐れはない。洗浄排水回収手段２６によって集水された洗浄排水は濾布上昇側の廃液室に返送され、再度濾過される。
【００４３】
混合汚泥に凝集剤を添加して処理する場合は、凝集剤を添加しないで処理する場合に比べて濾液の清澄性が高いため、洗浄手段１９に水を用いる場合、洗浄水として濾液室１１内の濾液を使用することができる。このように濾液室１１内の濾液を使用すれば、処理水の増加を防止することができる。
【００４４】
濾布１８の連続走行については、濾布緊張手段２１と濾布蛇行防止手段とが設けてあるので、濾布１８に伸びが生じた場合も、濾布１８が空転したり蛇行することはなく、長期間の安定運転が行える。また、濾布が破断した場合も、装置を緊急停止できるなど、実用上のメリットが大きい。
【００４５】
装置の自動制御については、廃液濃縮処理装置に供給する混合汚泥に対してその固形分濃度を検出する手段と供給量を検出する手段とを設け、更に、濾液室１１より排出される濾液に対してその固形物濃度および排出量を検出する手段とを設ければ、濾布走行速度もしくは廃液供給量を制御することによって濃縮汚泥の固形物濃度を一定とする連続処理が可能となり、次の脱水工程での脱水処理操作が容易となる。
【００４６】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、以下のような有用な効果がもたらされる。
▲１▼ 下水処理場の汚泥等を大量かつ連続的に固液分離・濃縮処理できるため、重力濃縮設備や遠心濃縮等の従来の機械濃縮設備の代替として適用できる。
▲２▼ 設置面積当たりの処理能力が大きく、さらに消費電力が小さいので、従来の重力濃縮設備代替として適用した場合は、従来の設置面積を大幅に縮小でき、従来の遠心濃縮設備代替として適用した場合は、従来の処理コストを大幅に削減できる。
▲３▼ 従来の機械濃縮設備の場合に比べて、分離液の固形物濃度およびリン濃度を大幅に低減できる。
▲４▼ 汚泥の性状に依存せず安定した濃縮汚泥濃度が得られるため、後段の脱水処理での脱水機の安定運転が可能となるばかりでなく脱水処理設備を縮小できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の廃液濃縮処理装置を示す濾布下降側からの斜め透視図である。
【図２】この発明の廃液濃縮処理装置を示す濾布上昇側からの斜め透視図である。
【図３】下水処理場における廃液処理方法を示すフロー図である。
【符号の説明】
１：最初沈殿池
２：反応タンク
３：最終沈殿池
４：滅菌槽
５：汚泥濃縮槽
６：汚泥貯留槽
７：脱水機
８：廃液室
９：廃液供給口
１０：濃縮廃液排出口
１１：濾液室
１２：濾液排出口
１３：突出部
１４：開口部
１５：濾過手段
１６：下部ローラ
１７：上部ローラ
１８：濾布
１９：洗浄手段
２０：緊張ローラ
２１：濾布緊張手段
２２：シール手段
２３：廃液分配槽
２４：固形物剥離手段
２５：出側堰
２６：洗浄排水回収手段
２７：駆動手段
２８：入側堰

Claims

廃液供給口および濃縮廃液排出口を有する廃液室と、濾液排出口を有する濾液室と、前記廃液室に供給された廃液を濾過するための濾過手段と、前記濾過手段を洗浄するための洗浄手段とからなり、前記濾過手段は、鉛直方向にエンドレスに周回する、下部が前記廃液室内の廃液中に浸漬された濾布を有し、前記濾液室には、前記廃液室に突出する少なくとも１つの突出部が形成され、前記突出部には、前記廃液室に連通する開口部が形成され、前記濾布は、前記開口部を被覆しながら走行し、前記洗浄手段は、前記廃液室内の前記濾布上昇側の液面上に設けられている廃液濃縮処理装置において、
前記廃液供給口を前記濾布下降側の前記濾布に対面する前記廃液室側壁に設け、前記濃縮廃液排出口を前記濾布上昇側の前記濾布に対面する前記廃液室側壁に設け、前記濾布に付着した固形物を剥離するための固形物剥離手段を、前記濃縮廃液排出口の上方部に設け、前記固形物剥離手段の上方部に前記洗浄手段を設け、さらに、前記濾布上昇側の前記廃液室側壁に出側堰を設け、前記廃液室内の濃縮廃液と、前記固形物剥離手段によって剥離された固形物とを前記出側堰を介して、前記濃縮廃液排出口から前記廃液室外に取り出すことを特徴とする廃液濃縮処理装置。
前記洗浄手段によって発生する洗浄排水を回収するための洗浄排水回収手段を設け、前記洗浄排水回収手段によって回収した洗浄排水を、前記濾布下降側の前記廃液室内に返送することを特徴とする、請求項１記載の廃液濃縮処理装置。
前記濾布下降側の前記廃液室側壁に入側堰を前記濾布幅方向に亘って設け、前記廃液供給口からの廃液を、前記濾布の幅方向に対して均一に前記廃液室内に供給することを特徴とする、請求項１または２記載の廃液濃縮処理装置。
前記濾布の張力を一定に維持するための濾布緊張手段を設けたことを特徴とする、請求項１から３のうちの何れか１つに記載の廃液濃縮処理装置。
前記開口部において、前記廃液室内の廃液が前記濾布を介さないで前記濾液室へ混入することを防止するためのシール手段を設けたことを特徴とする、請求項１から４のうちの何れか１つに記載の廃液濃縮処理装置。